KR101454778B1

KR101454778B1 - Apparatus for generating plasma

Info

Publication number: KR101454778B1
Application number: KR1020130127187A
Authority: KR
Inventors: 김재관; 구근회; 김성우; 박희준
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2014-10-28

Abstract

A plasma generating apparatus is provided. The plasma generating apparatus includes: a hollow reaction tube through which reactive gas passes, a first electrode which is arranged on the center of the reactive tube, and a second electrode which is formed on the inner sidewall of the reactive tube, and to which power with polarity which is different from the first electrode is applied. At least one among the first and the second electrodes are formed in a plural form. The power is successively applied to the electrodes.

Description

[0001] Apparatus for generating plasma [0002]

본 발명은 전극간 방전으로 플라즈마를 생성하는 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 방전방향, 방전위치, 및 방전광의 분포상태 등을 조절할 수 있는 플라즈마 발생장치에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a plasma generator capable of adjusting discharge direction, discharge position, distribution state of discharge light, and the like.

플라즈마(Plasma)는 물질이 전리되어 일종의 기체상태로 존재하는 것을 말한다. 물질이 플라즈마 상태로 전환되면 전기 화학적 반응성이 큰 폭으로 상승하며, 필요에 따라 전자기력을 이용해 플라즈마 기체를 통제할 수도 있다. 이와 같은 독특하고 유용한 성질들로 인해, 실험실이나 연구실에서 다양한 방식의 플라즈마 연구가 진행되고 있으며, 각종 산업현장에서는 이를 응용하여 생산성, 효율성을 높이려는 시도가 이루어지고 있다. Plasma refers to the fact that a substance is ionized and is present in a gaseous state. When the material is converted to a plasma state, the electrochemical reactivity is greatly increased, and the plasma gas can be controlled by using electromagnetic force as needed. Due to these unique and useful properties, various types of plasma research are being conducted in laboratories and laboratories, and various industrial fields are attempting to increase productivity and efficiency by applying them.

이 중, 저온 플라즈마는 서로 다른 극성을 갖는 전극 사이의 방전과정 등을 통해 생성되는 것으로서, 상온에서, 상대적으로 간단한 설비만으로 구현 가능하다. 따라서, 산업적으로 매우 다양하게 적용되고 있으며, 예를 들어, 오염물질을 해리시켜 분해하거나, 반응성을 상승시켜 처리효율을 극대화시키는 데 매우 유용하게 사용되고 있다. 대한민국 등록실용신안 제20-0253571호에 이러한 플라즈마를 생성하는 플라즈마 장치의 일 례가 개시되어 있다.Among them, the low-temperature plasma is generated through a discharge process between electrodes having different polarities, and can be implemented with relatively simple facilities at room temperature. Therefore, it has been widely applied to various industries, for example, it is very useful for dissolving and dissolving pollutants or raising the reactivity to maximize treatment efficiency. Korean Utility Model Registration Utility Model No. 20-0253571 discloses an example of a plasma apparatus for generating such a plasma.

그러나 종래의 플라즈마 장치는, 방전과정에서 발생하는 소위 아크(Arc)나 코로나(Corona)와 같은 방전광을 소정의 영역에서 무작위적으로 생성할 뿐 필요 적절하게 제어할 수 없었다. 따라서, 방전광 주위로 생성되는 플라즈마의 양이나, 분포상태, 또는 유동방향 등을 조절하는 것 역시 불가능하였으며, 이로 인해, 플라즈마를 이용하거나 플라즈마 생성과정을 포함하는 분해 및 처리작업의 작업효율이 원하는 수준에 미치지 못하게 되는 등 작업효율이 필요이상으로 저하되는 문제점이 있었다. However, in the conventional plasma apparatus, discharge light such as a so-called arc or corona generated in a discharge process is randomly generated in a predetermined area and can not be suitably controlled. Therefore, it is also impossible to control the amount of the plasma generated around the discharge light, the distribution state, or the flow direction, and thus, the efficiency of the decomposition and the processing including the plasma generation process, So that the working efficiency is reduced more than necessary.

대한민국 등록실용신안 제20-0253571호, (2001.11.22)Korean Utility Model Registration No. 20-0253571, (November 22, 2001)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 방전방향, 방전위치, 및 방전광의 분포상태 등을 조절할 수 있는 플라즈마 발생장치를 제공하려는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a plasma generator capable of adjusting a discharge direction, a discharge position, and a distribution state of discharge light.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급된 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem of the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other technical problems which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명에 의한 플라즈마 발생장치는, 내부로 반응가스가 통과하는 중공형의 반응관; 상기 반응관의 중앙에 배치된 제1 전극; 및 상기 반응관의 내측벽에 형성되며 상기 제1 전극과 서로 다른 극성의 전원이 인가되는 제2 전극을 포함하되, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 복수 개로 형성되며 복수 개의 전극에 순차적으로 전원이 인가된다.A plasma generating apparatus according to the present invention includes: a hollow reaction tube through which a reaction gas passes; A first electrode disposed at the center of the reaction tube; And a second electrode formed on an inner wall of the reaction tube and having a polarity different from that of the first electrode, wherein at least one of the first electrode and the second electrode is formed of a plurality of electrodes, As shown in FIG.

상기 제1 전극은 복수 개가 서로 절연되어 상기 반응관의 내측벽을 향해 원기둥 형태로 배열되어, 일 회전방향을 따라 순차적으로 펄스 전원이 인가될 수 있다.A plurality of the first electrodes are insulated from each other and arranged in a columnar shape toward the inner wall of the reaction tube so that pulse power can be sequentially applied along one rotation direction.

상기 제2 전극은 상기 반응관의 내측벽에 복수 개가 형성되어, 복수 개의 전극에 동시에 전원이 인가되거나, 복수 개의 전극이 일 회전방향을 따라 순차적으로 전원이 인가될 수 있다.A plurality of the second electrodes are formed on the inner wall of the reaction tube, and power may be applied to the plurality of electrodes simultaneously or power may be sequentially applied to the plurality of electrodes along one rotation direction.

상기 제1 전극은 상기 반응관의 길이방향을 따라 서로 절연되는 복수 개의 제1 단위전극을 포함하며, 상기 제1 단위전극은 복수 개가 서로 절연되어 상기 반응관의 내측벽을 향해 원기둥 형태로 배열되어 일 회전 방향을 따라 순차적으로 펄스 전원이 인가될 수 있다.The first electrode includes a plurality of first unit electrodes insulated from each other along a longitudinal direction of the reaction tube, and a plurality of the first unit electrodes are insulated from each other and arranged in a columnar shape toward the inner wall of the reaction tube The pulse power can be sequentially applied along one rotation direction.

상기 제1 단위전극은 인접한 제1 단위전극과 서로 다른 위치에 펄스 전원이 인가될 수 있다.The first unit electrode may be applied with pulse power at different positions from adjacent first unit electrodes.

상기 제2 전극은 상기 반응관의 길이방향을 따라 서로 절연되는 복수 개의 제2 단위전극을 포함하며, 상기 제2 단위전극은 상기 반응관의 내측벽에 복수 개가 형성되어, 복수 개의 전극에 동시에 전원이 인가되거나, 복수 개의 전극이 일 회전방향을 따라 순차적으로 전원이 인가될 수 있다.Wherein the second electrode includes a plurality of second unit electrodes insulated from each other along a longitudinal direction of the reaction tube, a plurality of second unit electrodes are formed on inner walls of the reaction tube, Or a plurality of electrodes may be sequentially energized along one rotation direction.

상기 제2 단위전극은 인접한 제2 단위전극과 서로 다른 위치에 펄스 전원이 인가될 수 있다.The second unit electrode may be applied with pulse power at different positions from the adjacent second unit electrodes.

상기 반응관은 복수 개가 상기 반응가스가 통과하는 중공형의 배기관 내부에 배열될 수 있다.A plurality of the reaction tubes may be arranged inside a hollow exhaust pipe through which the reaction gas passes.

본 발명에 의한 플라즈마 발생장치는, 방전시에 방전방향, 방전위치, 및 방전광의 분포상태 등을 용이하게 제어할 수 있어, 이를 통해 발생되는 플라즈마 기체의 양이나, 분포상태, 또는 유동방향 등을 조절하는 것이 가능하다. 따라서, 플라즈마를 이용하거나 플라즈마 생성과정을 포함하는 분해 및 처리작업의 작업효율을 극대화 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 플라즈마를 이용하는 각종 산업이나 연구 작업시에도 매우 유용하게 사용될 수 있다.The plasma generating apparatus according to the present invention can easily control the discharge direction, the discharge position, the distribution state of the discharge light, and the like at the time of discharging, and can control the amount of the plasma gas generated, the distribution state, It is possible to adjust. Accordingly, not only can the efficiency of decomposition and treatment work including plasma generation or plasma generation process be maximized, but also can be very usefully used in various industries and research work using plasma.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 발생장치의 배치상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 발생장치의 사시도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 플라즈마 발생장치의 작동도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 발생장치의 사시도이다.
도 6 및 도 7은 도 5의 플라즈마 발생장치의 작동도이다.
도 8은 플라즈마 발생장치의 사용상태도이다.1 is a perspective view showing an arrangement of a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are operation diagrams of the plasma generating apparatus of FIG.
5 is a perspective view of a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 and 7 are operation diagrams of the plasma generating apparatus of FIG.
8 is a use state diagram of the plasma generating apparatus.

본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is only defined by the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 발생장치에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 발생장치의 배치상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 발생장치의 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view showing an arrangement state of a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 플라즈마 발생장치(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 내부로 반응가스가 통과하는 중공형의 반응관(100)과, 반응관(100)의 중앙에 배치된 제1 전극(200), 및 반응관(100)의 내측벽에 형성되며 제1 전극(200)과 서로 다른 극성의 전원이 인가되는 제2 전극(300)을 포함하되, 제1 전극(200) 및 제2 전극(300)중 적어도 하나는 복수 개로 형성되며, 이와 같이 복수 개로 형성된 전극에 순차적으로 전원이 인가된다. 본 발명의 일 실시예에 따라 도면상에는 제1 전극(200) 및 제2 전극(300) 모두가 복수 개로 형성된 상태로 도시되었다.Referring to FIGS. 1 and 2, a plasma generating apparatus 1 according to the present invention includes a hollow reaction tube 100 through which a reaction gas passes, as shown in FIG. 2, And a second electrode (300) formed on an inner wall of the reaction tube (100) and having a different polarity from the first electrode (200), wherein the first electrode (200) At least one of the electrode 200 and the second electrode 300 is formed in a plurality of units, and power is sequentially applied to the plurality of electrodes. The first electrode 200 and the second electrode 300 are formed in a plurality of shapes according to an embodiment of the present invention.

즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 발생장치(1)는 반응관(100) 내에 배치된 서로 다른 극성의 전극 사이에서 방전되어 반응관(100)을 통과하는 반응가스를 플라즈마 상태로 전환시키되, 복수 개로 형성된 전극에 순차적으로 전원을 인가하여 방전방향, 방전위치, 및 방전광의 분포상태 등을 필요 적절하게 제어할 수 있는 것이다. 이를 통해 생성되는 플라즈마의 양이나, 분포상태, 유동방향 등을 조절하고 장치의 효율을 극대화할 수 있다.That is, the plasma generating apparatus 1 according to the embodiment of the present invention converts a reaction gas, which is discharged between the electrodes of different polarities disposed in the reaction tube 100, through the reaction tube 100 into a plasma state , The discharge direction, the discharge position, the distribution state of the discharge light, and the like can be suitably controlled by sequentially applying power to the plurality of electrodes. The amount of plasma generated, the distribution state, the flow direction, and the like can be controlled and the efficiency of the apparatus can be maximized.

플라즈마를 생성하는 반응관(100)은 1에 도시된 바와 같이 반응가스가 내부를 통과하는 중공형의 배기관(10) 내에 복수 개가 나란히 배열될 수 있다. 따라서, 반응가스가 대량으로 유동하는 배기관(10)내부의 서로 다른 지점에서 플라즈마를 생성하고, 이에 대응하여 생성되는 플라즈마의 양이나 분포상태, 유동방향 등을 최적으로 조절하여 반응가스 처리효율을 큰 폭으로 향상시킬 수 있다. 이 때 배기관(10)을 통과하는 반응가스는 엔진 운전시 배출되는 폐가스 또는 배기가스가 될 수 있으며, 플라즈마 발생장치(1)는 이러한 폐가스 또는 배기가스 처리효율을 극대화하는 데 용이하게 이용될 수 있는 것이다. The reaction tube 100 for generating plasma can be arranged in parallel in a hollow exhaust pipe 10 through which a reaction gas passes as shown in FIG. therefore, The plasma is generated at different points in the exhaust pipe 10 in which the reaction gas flows in a large amount and the amount of the generated plasma, the distribution state and the flow direction corresponding to the generated plasma are optimized, Can be improved. At this time, the reactive gas passing through the exhaust pipe 10 can be waste gas or exhaust gas discharged during engine operation. The plasma generator 1 can be easily used to maximize the efficiency of the waste gas or exhaust gas treatment will be.

반응관(100)은 반응가스가 통과할 수 있도록 내부가 빈 중공형의 형상으로 형성된다. 반응관(100)은 금속 또는 비금속을 포함하는 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 서로 다른 극성의 전극을 내부에 수용하여 전극 사이에 플라즈마가 생성되는 공간을 정의할 수 있다. 반응관(100)은 도시된 바와 같이 원통형의 실린더 형상으로 형성될 수 있으나 이로써 제한되는 것은 아니며, 내부로 반응가스가 통과 될 수 있고, 서로 다른 극성의 전극을 수용할 수 있는 한 이와 다른 형상으로도 얼마든지 변형 가능하다. The reaction tube 100 is formed in a hollow hollow shape so that the reaction gas can pass therethrough. The reaction tube 100 may be formed of a variety of materials including metals or non-metals, and a space in which plasma is generated between the electrodes can be defined by accommodating electrodes of different polarities therein. The reaction tube 100 may be formed in a cylindrical shape as shown in FIG. 1, but it is not limited thereto. The reaction tube 100 may have a different shape as long as the reaction gas can pass therethrough and accommodate electrodes of different polarities. Can be transformed at any time.

반응관(100)은 배기관(10) 내부에 하나와 다른 하나의 외주면이 인접하여 서로 밀착되도록 배치될 수 있다. 또한, 반응관(100)의 직경을 일괄적으로 유지하는 대신 적절히 변화시켜, 서로 다른 반응관(100) 사이에 크기가 작은 반응관(100)을 추가적으로 삽입하고 좀 더 많은 반응관(100)을 배기관(10) 내에 설치할 수 있다.The reaction tube 100 may be disposed inside the exhaust pipe 10 so that one outer circumferential surface and the other outer circumferential surface are closely contacted with each other. Further, instead of maintaining the diameter of the reaction tube 100 as a whole, the reaction tube 100 may be appropriately changed to further insert a reaction tube 100 having a small size between the different reaction tubes 100, Can be installed in the exhaust pipe (10).

제1 전극(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 반응관(100)의 중앙에 복수 개가 배치된다. 제1 전극은 예를 들어, 반응관(100)의 중심부를 관통하는 지지바(210)의 외주면을 따라 길게 연장된 것일 수 있으며, 반응관(100)의 내측벽을 향해 전체적으로 원기둥 형태를 이루도록 배열될 수 있다. 이 때, 지지바(210)는 횡단면의 형상이 원형인 것으로 반응관(100)의 길이방향으로 연장될 수 있다.As shown in FIG. 2, a plurality of the first electrodes 200 are disposed at the center of the reaction tube 100. For example, the first electrode may extend along the outer circumferential surface of the support bar 210 passing through the center of the reaction tube 100, and may be arranged so as to have a generally cylindrical shape toward the inner wall of the reaction tube 100 . At this time, the support bar 210 may have a circular cross-sectional shape and may extend in the longitudinal direction of the reaction tube 100.

제1 전극(200)은 복수 개가 서로 절연되고, 후술할 전극제어부(420)에 의해 제어되어 일 회전방향을 따라 순차적으로 펄스 전원이 인가된다. 이 때 일 회전방향이라 함은, 도 3과 같이 반응관(100)의 전면을 기준으로 할 때 반응관(100)의 중앙을 회전중심으로 하는 시계 방향 또는 반시계 방향의 회전방향일 수 있다(도 3의 화살표방향 참조)A plurality of first electrodes 200 are insulated from each other, and are controlled by an electrode control unit 420 to be described later, and pulse power is sequentially applied along one rotation direction. The direction of rotation in this case may be a clockwise or counterclockwise rotation direction with the center of the reaction tube 100 as the center of rotation of the reaction tube 100 with reference to the front surface of the reaction tube 100 as shown in FIG. 3)

한편, 제2 전극(300)은 반응관(100)의 내측벽에 복수 개가 형성된다. 제2 전극(300)은 반응관(100)의 내측벽을 따라 길게 연장된 것일 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 반응관(100)의 중앙을 향하도록 배열되어 제1 전극(200)과 서로 대향되도록 형성될 수 있다. 제1 전극(200) 및 제2 전극(300)의 개수는 서로 일치할 수 있으나, 하나의 개수가 다른 하나의 개수에 비해 많거나 적을 수도 있다. 제1 전극(200) 및 제2 전극(300)의 개수는 적절히 조절 가능하다.On the other hand, a plurality of second electrodes 300 are formed on the inner wall of the reaction tube 100. The second electrode 300 may extend along the inner wall of the reaction tube 100 and may be arranged to face the center of the reaction tube 100 as shown in FIG. And may be formed to face each other. The number of the first electrode 200 and the number of the second electrode 300 may be equal to each other, but one number may be more or less than the other number. The number of the first electrode 200 and the second electrode 300 can be appropriately adjusted.

제2 전극(300)은 전극제어부(420)에 의해 제어되어 복수 개의 전극에 동시에 전원이 인가되거나, 복수 개의 전극이 일 회전방향을 따라 순차적으로 전원이 인가될 수 있다. 즉, 제1 전극(200)과 제2 전극(300) 사이의 전원 인가방식을 조절하여 제1 전극(200)과 제2 전극(300) 사이의 방전방향, 방전위치, 및 방전광의 분포상태 등을 조절할 수 있는 것이다. The second electrode 300 may be controlled by the electrode control unit 420 so that the plurality of electrodes may be simultaneously energized or the plurality of electrodes may be sequentially energized along one rotation direction. That is, the power application method between the first electrode 200 and the second electrode 300 is controlled to adjust the discharge direction, the discharge position, and the distribution state of the discharge light between the first electrode 200 and the second electrode 300 Can be adjusted.

제2 전극(300) 역시 서로 절연될 수 있으며, 제2 전극(300)에 전원이 순차적으로 인가되는 회전방향 역시 반응관(100)의 중앙을 회전중심으로 하는 시계 방향 또는 반시계 방향의 회전방향(도 3의 화살표방향 참조)이 될 수 있다. 복수 개의 제1 전극(200) 및 제2 전극(300) 각각의 사이에는 절연물질이 삽입되어 상호간에 간섭이 없도록 용이하게 절연될 수 있다.The second electrode 300 may also be insulated from each other and the rotational direction in which the power is sequentially applied to the second electrode 300 may also be a clockwise or counterclockwise rotational direction with the center of the reaction tube 100 as the center of rotation (See the arrow direction in Fig. 3). Insulating materials may be inserted between the first electrodes 200 and the second electrodes 300 to easily isolate the first electrodes 200 and the second electrodes 300 without interfering with each other.

본 발명의 일 실시예에 따라 제1 전극(200) 및 제2 전극(300)이 모두 복수개로 형성된 상태를 기준으로 하여 설명을 진행하나, 반드시 이와 같이 한정될 필요는 없다. 즉, 다른 실시예에서, 제1 전극(200) 및 제2 전극(300) 중 어느 하나는 복수개가 아닐 수도 있으며, 일정한 너비로 연장된 하나의 전극으로 형성될 수도 있는 것이다. 이러한 경우에도, 복수 개의 전극이 상기 하나의 전극과 대향되도록 배치하고 복수 개의 전극에 순차적으로 전원을 인가함으로써 반응관(100) 내부의 방전방향, 방전위치, 및 방전광의 분포상태 등을 변화시킬 수 있다.The description will be made on the basis of a state where a plurality of the first electrode 200 and the second electrode 300 are all formed according to an embodiment of the present invention, but it is not necessarily limited thereto. That is, in another embodiment, any one of the first electrode 200 and the second electrode 300 may not be a plurality of electrodes, and may be formed of one electrode extending to a certain width. Also in this case, a plurality of electrodes are disposed so as to face the one electrode, and power is sequentially applied to the plurality of electrodes, whereby the discharge direction, the discharge position, the distribution state of the discharge light, and the like in the reaction tube 100 can be changed have.

제1 전극(200) 및 제2 전극(300)은 도 2에 도시된 바와 같이 전원부(410) 및 전극제어부(420)와 전기적으로 연결되어 펄스 전원을 인가받는 동시에 전원이 순차적으로 인가되도록 제어된다. 전원부(410)는 예를 들어, 발전기로부터 생성된 교류전류를 직류전류로 변환하는 컨버터(Converter)와, 펄스 신호를 생성하는 펄스 모듈레이터(Pulse modulator)등을 포함하는 것일 수 있으며, 이를 통해 펄스 형태의 직류 전류를 제1 전극(200) 및 제2 전극(300)에 제공하는 것일 수 있다. 제1 전극(200) 및 제2 전극(300)에 전원이 인가되면, 제1 전극(200) 및 제2 전극(300)은 각각 양극 및 음극의 서로 다른 극성으로 대전된다.2, the first electrode 200 and the second electrode 300 are electrically connected to the power supply unit 410 and the electrode control unit 420 so that the pulse power is applied and the power is sequentially applied . The power unit 410 may include, for example, a converter that converts an AC current generated from a generator to a DC current, a pulse modulator that generates a pulse signal, To the first electrode (200) and the second electrode (300). When power is applied to the first electrode 200 and the second electrode 300, the first electrode 200 and the second electrode 300 are charged with different polarities of the positive electrode and the negative electrode, respectively.

한편, 전극제어부(420)는 예를 들어, 서로 다른 복수 개의 전극을 복합적으로 스위칭하는 스위칭소자 및 이러한 스위칭소자를 일정한 패턴으로 제어하는 컨트롤러 등을 포함하는 것일 수 있다. 따라서, 복수 개의 제1 전극(200) 및 복수 개의 제2 전극(300)에 전원이 순차적으로 인가될 수 있는 것이다. Meanwhile, the electrode control unit 420 may include, for example, a switching device for switching a plurality of different electrodes in a complex manner, and a controller for controlling the switching device in a predetermined pattern. Accordingly, power can be sequentially applied to the plurality of first electrodes 200 and the plurality of second electrodes 300.

전원이 순차적으로 인가된다는 것은, 전술한 일 회전방향을 따라 복수 개의 전극 각각에 차례로 전원이 인가되는 것뿐만 아니라, 복수 개의 전극 중 일부가 단위를 이루어 역시 일 회전방향을 따라 각각의 단위에 차례로 전원이 인가되는 것을 모두 포함한다. 즉, 복수 개의 전극에는 전원이 개별적 또는 단위적으로 순차적으로 인가될 수 있으며, 이와 같이 전원을 순차적으로 인가하여 서로 다른 극성으로 대전된 제1 전극(200)과 제2 전극(300) 사이의 방전위치, 방전방향, 및 방전광의 분포상태 등을 필요 적절하게 제어할 수 있는 것이다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 이에 대해 설명한다.The fact that the power is sequentially applied means that not only the power is sequentially applied to each of the plurality of electrodes along one rotation direction described above but also a part of the plurality of electrodes forms a unit so that power is sequentially supplied to each unit Is applied. That is, power may be applied to the plurality of electrodes sequentially or individually, and the discharge between the first electrode 200 and the second electrode 300, which are charged in different polarities by sequentially applying power, Position, discharge direction, distribution state of discharge light, and the like can appropriately be controlled. Hereinafter, this will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.

도 3 및 도 4는 도 2의 플라즈마 발생장치의 작동도이다.3 and 4 are operation diagrams of the plasma generating apparatus of FIG.

우선, 도 3을 참조하면, 제1 전극(200)의 일 측 및 이와 대향하는 제2 전극(300)의 일 측에 전원이 인가될 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(200)과 제2 전극(300) 사이에 고전위의 전위차가 형성되어 도시된 바와 같이 방전이 일어난다.Referring to FIG. 3, power may be applied to one side of the first electrode 200 and one side of the opposing second electrode 300. As a result, a high potential difference is formed between the first electrode 200 and the second electrode 300, and a discharge occurs as shown in FIG.

이 때, 방전광(A)은 복수 개의 제1 전극(200) 중 전원이 인가된 일부와, 복수 개의 제2 전극(300) 중 전원이 인가된 다른 일부와의 사이에만 형성되며, 전원이 일 회전방향(화살표 참조)을 따라 순차적으로 인가되면, 도시된 바와 같이 그 위치가 변화하게 된다. 즉, 방전이 진행되는 서로 다른 전극 중 적어도 하나의 전극을 복수 개로 형성하고, 복수 개의 전극에 전원을 순차적으로 인가함으로써, 반응관(100) 내부의 방전위치 및 방전방향을 용이하게 조절할 수 있는 것이다.At this time, the discharge light A is formed only between a part of the plurality of first electrodes 200 to which power is applied and a part of the plurality of second electrodes 300 to which power is applied, When the light is sequentially applied along the rotation direction (see arrow), the position changes as shown. That is, at least one of the different electrodes on which the discharge progresses is formed in a plurality of electrodes, and power is sequentially applied to the plurality of electrodes, so that the discharge position and the discharge direction in the reaction tube 100 can be easily controlled .

이에 따라, 반응관(100) 내부를 통과하는 반응가스는 방전광(A)이 형성된 소정의 영역 및 그 주변영역에서만 플라즈마 상태로 전환된다. 따라서, 생성되는 플라즈마의 총량을 필요에 따라 제한할 수 있으며, 플라즈마가 생성되는 구역을 반응관(100) 내부의 일부로 한정하여 플라즈마의 유동방향을 조절할 수도 있다. 또한, 이를 통해 플라즈마가 반응관(100) 내부에 분포하는 분포상태를 총체적으로 조절하는 것도 가능한 것이다.Accordingly, the reaction gas passing through the inside of the reaction tube 100 is converted into the plasma state only in the predetermined region where the discharge light A is formed and in the peripheral region thereof. Accordingly, the total amount of generated plasma can be limited as necessary, and the flow direction of the plasma can be controlled by limiting a region in which the plasma is generated to a portion inside the reaction tube 100. In addition, it is also possible to totally control the distribution state in which the plasma is distributed in the reaction tube 100.

방전위치 및 방전방향의 조정은 제1 전극(200) 및 제2 전극(300)에 인가되는 전원의 인가패턴에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 즉 예를 들어, 복수의 제1 전극(200) 중 일부, 및 이와 대향되는 복수의 제2 전극(300) 중 일부에 순차적, 반복적으로 전원을 인가하거나, 복수의 제1 전극(200), 및 복수의 제2 전극(300) 중 전원이 인가되는 전극과 인가되지 않는 전극 사이의 간격을 조절하여 특정위치에만 반복적으로 방전이 일어나도록 할 수 있다. 또한, 전원이 인가되는 시간간격을 빠르게 또는 느리게 변화시켜 방전위치가 순차적으로 바뀌거나, 복수의 위치에 반복적으로 방전이 일어나도록 할 수도 있는 것이다. 이 밖에도 다양한 방식으로 방전위치 및 방전방향을 조정할 수 있다.The adjustment of the discharge position and the discharge direction may be variously changed according to the application pattern of the power applied to the first electrode 200 and the second electrode 300. That is, for example, power is sequentially and repeatedly applied to a part of the plurality of first electrodes 200 and a part of the plurality of second electrodes 300 facing each other, or a plurality of first electrodes 200, The interval between the electrodes to which the power is supplied and the electrodes to which no power is applied among the plurality of second electrodes 300 may be adjusted so that the discharge is repeatedly performed only at a specific position. In addition, the time interval at which the power source is applied may be changed rapidly or slowly so that the discharge position may be sequentially changed, or a discharge may be repeatedly performed at a plurality of positions. In addition, the discharge position and discharge direction can be adjusted in various ways.

이어서 도 4를 참조하면, 방전광(A)은 도시된 바와 같이 반응관(100) 내부의 전 영역에 분포할 수도 있다. 즉, 각 전극에 순차적으로 인가되는 전원의 시간간격을 매우 빠르게 설정함으로써, 도시된 바와 같이 일 회전방향으로 회전하되, 반응관(100) 내부 전체를 채우는 방전광(A)을 형성할 수 있는 것이다. 이와 같은 경우, 제1 전극(200) 및 제2 전극(300) 중 적어도 하나, 특히, 반응관(100) 내측벽에 형성된 제2 전극(300)에는 복수 개의 전극 전체에 동시에 전원이 인가되도록 할 수 있다.Referring to FIG. 4, the discharge light A may be distributed in the entire region inside the reaction tube 100 as shown in FIG. That is, by setting the time interval of the power source sequentially applied to each electrode very quickly, the discharge light A that rotates in one rotation direction and fills the entire inside of the reaction tube 100 can be formed . In this case, at least one of the first electrode 200 and the second electrode 300, particularly, the second electrode 300 formed on the inner wall of the reaction tube 100, .

이와 같이 다양한 방식으로 방전위치, 방전방향, 및 방전광(A)의 분포상태를 제어하여, 반응가스로부터 생성되는 플라즈마의 양이나, 분포상태, 및 유동방향 등을 용이하게 조절할 수 있다. 따라서, 플라즈마를 이용하거나 플라즈마 생성과정이 동반된 처리작업의 작업효율을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 플라즈마를 이용하는 각종 산업이나 연구시에도 본 발명에 의한 플라즈마 발생장치(1)가 매우 유용하게 사용될 수 있다.By controlling the discharge position, the discharge direction, and the distribution state of the discharge light A in this manner, it is possible to easily control the amount of plasma generated from the reaction gas, the distribution state, and the flow direction. Therefore, not only can the efficiency of the plasma processing apparatus or the plasma processing apparatus be maximized, but also the plasma generating apparatus 1 according to the present invention can be very usefully used in various industries and researches using plasma have.

이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 발생장치(1)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a plasma generating apparatus 1 according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 7. FIG.

이하, 설명이 간결하고 명확한 것이 되도록 전술한 실시예와 차이나는 부분만을 중점적으로 설명하되, 별도로 언급되지 않은 나머지 부분에 대한 설명사항은 전술한 설명사항으로 대신한다.Hereinafter, only the portions different from the above-described embodiments will be mainly described in order to simplify and clarify the description, and the description of the remaining portions will be replaced with the above description.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 발생장치의 사시도이고, 도 6 및 도 7은 도 5의 플라즈마 발생장치의 작동도이다.5 is a perspective view of a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 6 and 7 are operation diagrams of the plasma generating apparatus of FIG.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 발생장치(1-1)는 제1 전극(200)이 반응관(100)의 길이방향을 따라 서로 절연되는 복수 개의 제1 단위전극(200a, 200b, 200c, 200d)을 포함한다. 각각의 제1 단위전극(200a, 200b, 200c, 200d)은 서로 절연되어 지지바(210)위에 형성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 위에 반응관(100)의 내측벽을 향해 전체적으로 원형 또는 원기둥 형태로 배열될 수 있다. 이러한 제1 단위전극(200a, 200b, 200c, 200d) 각각에 전술한 일 회전방향을 따라 순차적으로 펄스 전원이 인가된다.Referring to FIG. 5, a plasma generating apparatus 1-1 according to another embodiment of the present invention includes a plurality of first unit electrodes (first electrodes) 200 which are insulated from each other along a longitudinal direction of a reaction tube 100 200a, 200b, 200c, and 200d. Each of the first unit electrodes 200a, 200b, 200c, and 200d may be formed on the support bar 210 as being insulated from each other. The first unit electrodes 200a, 200b, 200c, and 200d may be formed as a circular or cylindrical Lt; / RTI > Pulse power is sequentially applied to each of the first unit electrodes 200a, 200b, 200c, and 200d along one rotation direction described above.

한편, 제2 전극(300) 역시 반응관(100)의 길이방향을 따라 서로 절연되는 복수 개의 제2 단위전극(300a, 300b, 300c, 300d)을 포함한다. 각각의 제2 단위전극(300a, 300b, 300c, 300d)은 서로 절연되어 도시된 바와 같이 반응관(100)의 내측벽에 복수 개가 형성될 수 있다. 이와 같이 형성되는 복수 개의 제2 단위전극(300a, 300b, 300c, 300d) 각각에 동시에 전원이 인가되거나, 복수 개의 전극이 일 회전방향을 따라 순차적으로 전원이 인가될 수 있다.The second electrode 300 includes a plurality of second unit electrodes 300a, 300b, 300c, and 300d that are insulated from each other along the longitudinal direction of the reaction tube 100. Each of the second unit electrodes 300a, 300b, 300c, and 300d may be insulated from each other, and a plurality of second unit electrodes 300a, 300b, 300c, and 300d may be formed on the inner wall of the reaction tube 100 as shown in FIG. Power may be applied to each of the plurality of second unit electrodes 300a, 300b, 300c, and 300d formed as described above, or a plurality of electrodes may be sequentially energized along one rotation direction.

이와 같이 각각의 전극이 반응관(100)의 길이방향을 따라 형성되는 복수 개의 단위전극으로 구분됨으로써, 또 다른 방식으로 방전방향, 방전위치, 및 방전광의 분포상태 등을 역시 필요 적절하게 제어할 수 있다. 이러한 경우, 제1 전극(200) 및 제2 전극(300)은 도시된 바와 같이 돌기 형태로 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것이며, 제1 전극(200) 및 제2 전극(300)의 형상은 반응관(100)의 길이방향을 따라 서로 분리됨으로써 서로 절연되기 용이한 또 다른 형태로 얼마든지 변형 가능하다.Since each electrode is divided into a plurality of unit electrodes formed along the longitudinal direction of the reaction tube 100, the discharge direction, the discharge position, and the distribution state of the discharge light can be appropriately controlled as needed have. In this case, the first electrode 200 and the second electrode 300 may be formed in the form of protrusions as shown in the figure, but the shapes of the first electrode 200 and the second electrode 300 are They can be deformed in any other form that is easy to be insulated from each other by being separated from each other along the longitudinal direction of the reaction tube 100.

이어서 도 6을 참조하면, 반응관(100)의 길이방향을 따라 서로 절연된 제1 단위전극(200a, 200b, 200c, 200d) 및 제2 단위전극(300a, 300b, 300c, 300d) 각각은 인접한 단위전극과 서로 다른 위치에 펄스 전원이 인가될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이, 반응관(100)의 길이방향을 따라 배치된 첫번째 제1 단위전극(200a), 두번째 제1 단위전극(200b), 세번째 제1 단위전극(200c), 및 네번째 제1 단위전극(200d) 각각이 회전방향(각각의 화살표 참조)을 따라 인접한 단위전극과 서로 다른 위치에 전원이 인가되는 것이다.Referring to FIG. 6, the first unit electrodes 200a, 200b, 200c, and 200d and the second unit electrodes 300a, 300b, 300c, and 300d, which are insulated from each other along the longitudinal direction of the reaction tube 100, The pulse power may be applied to the unit electrode at different positions. That is, as shown in the drawing, a first unit electrode 200a, a second first unit electrode 200b, a third first unit electrode 200c, and a fourth first unit electrode 200b, which are disposed along the longitudinal direction of the reaction tube 100, Power is applied to the unit electrodes 200d at positions different from the neighboring unit electrodes along the rotation direction (see each arrow).

또한, 도시된 바와 같이, 반응관(100)의 길이방향을 따라 배치된 첫번째 제2 단위전극(300a), 두번째 제2 단위전극(300b), 세번째 제2 단위전극(300c), 및 네번째 제2 단위전극(300d) 각각도 회전방향(각각의 화살표 참조)을 따라 인접한 단위전극과 서로 다른 위치에 전원이 인가될 수 있다.In addition, as shown in the drawing, the first unit electrode 300a, the second unit electrode 300b, the third unit electrode 300c, and the fourth electrode unit 300c, which are arranged along the longitudinal direction of the reaction tube 100, Each of the unit electrodes 300d may be supplied with power at different positions from adjacent unit electrodes along the rotation direction (refer to arrows).

이로 인해, 제1 전극(200)과 제2 전극(300) 각각의 단위전극들의 쌍(200a와 300a, 200b와 300b, 200c와 300c, 및 200d와 300d 각각을 말한다)으로부터, 도시된 바와 같이 서로 다른 방향으로 입체적으로 방전이 진행된다. 이 때 생성된 방전광(A)들은 각각 서로 다른 가상의 평면 위에서 전술한 실시예에서와 같이 방전위치를 유지하거나 이동하도록 제어될 수 있다. 이를 통해, 반응가스로부터 생성되는 플라즈마의 양이나, 유동방향, 분포상태 등을 반응가스의 이동방향을 따라 단계적, 입체적으로 더욱 용이하게 조절할 수 있는 것이다.As a result, from the pair of unit electrodes (200a and 300a, 200b and 300b, 200c and 300c, and 200d and 300d, respectively) of the first electrode 200 and the second electrode 300, The discharge progresses in three dimensions in the other direction. The discharge beams A generated at this time can be controlled to respectively maintain or move the discharge position on the different virtual planes as in the above-described embodiment. Accordingly, the amount of the plasma generated from the reaction gas, the flow direction, the distribution state, and the like can be more easily controlled stepwise and three-dimensionally along the moving direction of the reaction gas.

뿐만 아니라, 도 7에 도시된 바와 같이 각각의 방전광(A)을 서로 다른 평면 위에서 회전시켜 방전율을 높이고, 플라즈마가 반응관(100) 내부의 전 영역으로부터 생성되도록 제어할 수 있다. 반응관(100) 내부로 유입되는 반응가스의 양이 급격히 증가하는 등의 경우에, 이러한 제어방식은 더욱 효과적일 수 있다.In addition, as shown in FIG. 7, it is possible to increase the discharge rate by rotating each discharge light A on different planes, and to control the plasma to be generated from the entire area inside the reaction tube 100. In a case where the amount of the reaction gas introduced into the reaction tube 100 increases sharply, this control method may be more effective.

이러한 플라즈마 발생장치(1)는 도 8에 도시된 바와 같이 배기관(10) 내에 복수 개가 배열되어 배기가스(B)를 처리하기 위한 용도로 매우 용이하게 사용 가능하다. 즉, 배기관(10) 내에 설치된 플라즈마 발생장치(1)의 방전과정을 통해 유입되는 배기가스(B) 내의 질소산화물(NOx)이나 황산화물(SOx)과 같은 대기오염 물질을 환원시켜 효과적으로 처리할 수 있을 뿐만 아니라, 배기가스(B)를 플라즈마 상태로 전환하여 배기관(10) 일 측에 연결된 촉매반응기(12) 내부에서 오염물질의 분해반응이 극대화되도록 할 수 있는 것이다. 이 때, 플라즈마 발생장치(1) 전단에 주입관(11)을 형성하여 촉매 반응시 필요한 요소(Urea) 등이 주입되도록 형성할 수 있다.As shown in Fig. 8, a plurality of such plasma generating apparatuses 1 are arranged in the exhaust pipe 10 and are very easily usable for the purpose of treating the exhaust gas B. That is, air pollutants such as nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx) in the exhaust gas B flowing through the discharging process of the plasma generator 1 installed in the exhaust pipe 10 can be effectively reduced In addition, it is possible to maximize the decomposition reaction of pollutants in the catalytic reactor 12 connected to one side of the exhaust pipe 10 by converting the exhaust gas B into a plasma state. At this time, the injection tube 11 may be formed at the front end of the plasma generating device 1 so as to inject Urea necessary for the catalytic reaction.

특히, 본 발명에 의한 플라즈마 발생장치(1)는 전술한 방전위치, 방전방향, 방전광의 분포상태 등의 제어를 통해 플라즈마가 배기관(10)을 통과하는 배기가스(B)의 유동을 방해하지 않도록 그 분포상태나 유동방향 등을 조절할 수 있으며, 엔진 부하에 따라 변화하는 배기가스(B)의 양에 대응하여 플라즈마의 생성량을 적절히 조절할 수도 있는 것이다. 이를 통해 배기가스(B)의 처리효율을 극대화하는 매우 유용한 효과를 얻을 수 있는 것이다. Particularly, the plasma generating apparatus 1 according to the present invention controls the discharge position, the discharge direction, the distribution state of the discharge light, etc. so that the plasma does not interfere with the flow of the exhaust gas B passing through the exhaust pipe 10 It is possible to adjust the distribution state, the flow direction, and the like, and the amount of plasma generated can be appropriately adjusted corresponding to the amount of the exhaust gas B that varies depending on the engine load. Thus, a very useful effect of maximizing the treatment efficiency of the exhaust gas (B) can be obtained.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서도 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You can understand that you can. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

1: 플라즈마 발생장치 10: 배기관
11: 주입관 12: 촉매반응기
100: 반응관 200: 제1 전극
210: 지지바
200a, 200b, 200c, 200d: 제1 단위전극
300: 제2 전극
300a, 300b, 300c, 300d: 제2 단위전극
410: 전원부 420: 전극제어부
A: 방전광1: Plasma generator 10: Exhaust pipe
11: injection tube 12: catalytic reactor
100: reaction tube 200: first electrode
210: Support bar
200a, 200b, 200c, 200d: a first unit electrode
300: second electrode
300a, 300b, 300c, 300d: the second unit electrode
410: Power supply unit 420: Electrode control unit
A:

Claims

A hollow reaction tube through which a reaction gas passes;
A first electrode disposed at the center of the reaction tube; And
And a second electrode formed on an inner wall of the reaction tube and having a polarity different from that of the first electrode,
Wherein at least one of the first electrode and the second electrode is formed in plural and power is sequentially applied to a plurality of electrodes.

The plasma generating apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the first electrodes are insulated from each other and arranged in a columnar shape toward an inner wall of the reaction tube, and pulse power is sequentially applied along one rotation direction.

3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the second electrode is formed on the inner wall of the reaction tube so that power is applied to the plurality of electrodes simultaneously or power is sequentially applied to the plurality of electrodes along one rotation direction.

The method according to claim 1, wherein the first electrode includes a plurality of first unit electrodes insulated from each other along a longitudinal direction of the reaction tube,
Wherein a plurality of the first unit electrodes are insulated from each other and arranged in a columnar shape toward an inner wall of the reaction tube so that pulse power is sequentially applied along one rotation direction.

5. The plasma generation apparatus of claim 4, wherein the first unit electrode is applied with pulse power at different positions from adjacent first unit electrodes.

The method according to claim 1 or 4,
The second electrode includes a plurality of second unit electrodes insulated from each other along the longitudinal direction of the reaction tube,
Wherein a plurality of second unit electrodes are formed on an inner wall of the reaction tube so that power is simultaneously applied to the plurality of electrodes or power is sequentially applied to the plurality of electrodes along one rotation direction.

7. The plasma generating apparatus of claim 6, wherein the second unit electrodes are pulsed power sources at different positions from adjacent second unit electrodes.

The plasma generation device according to claim 1, wherein a plurality of reaction tubes are arranged in a hollow exhaust pipe through which the reaction gas passes.