KR101582628B1 - Plasma catalistic reactor - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 구동 전극에 인가되는 전압을 저전압으로 가능하게 하고, 구동 전극과 접지 전극 사이에 적용할 수 있는 단위 촉매의 개수를 증대시키는 플라즈마 촉매 반응기를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 촉매 반응기는, 서로의 사이에 설정되는 갭에서 발생하는 플라즈마와 자체의 촉매 반응을 이용하여, 내부를 통과하는 배출 가스에 포함된 유해 기체를 저감시키는 복수의 단위 촉매, 상기 복수의 단위 촉매의 갭들 중 적어도 어느 한 갭에 배치되어 구동 전압을 인가하는 구동 전극, 및 상기 복수의 단위 촉매의 최외곽 양단에 배치되어 상기 구동 전극과의 사이에 전위차를 설정하는 접지 전극을 포함한다.One embodiment of the present invention is to provide a plasma catalytic reactor that enables a voltage applied to a driving electrode to be a low voltage and increases the number of unit catalysts applicable between a driving electrode and a ground electrode. A plasma catalytic reactor according to an embodiment of the present invention includes a plurality of units for reducing a harmful gas contained in an exhaust gas passing through the inside thereof by using a plasma generated in a gap set between each other and a catalytic reaction thereof, A driving electrode disposed at least in a gap among the gaps of the plurality of unit catalysts to apply a driving voltage and a ground electrode disposed at both outermost ends of the plurality of unit catalysts to set a potential difference with the driving electrode, Electrode.

Description

플라즈마 촉매 반응기 {PLASMA CATALISTIC REACTOR}[0001] PLASMA CATALISTIC REACTOR [0002]

본 발명은 플라즈마 촉매 반응기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차, 플랜트 및 발전소 등에서 배출되는 배출 가스에 포함된 유해 기체를 제거하는 플라즈마 촉매 반응기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma catalytic reactor, and more particularly, to a plasma catalytic reactor for removing harmful gas contained in exhaust gas discharged from an automobile, a plant, and a power plant.

자동차, 플랜트 및 발전소 등의 배출 가스에는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 및 질소산화물(NOx) 등과 같은 유해 기체가 포함되어 있다. 이러한 유해 기체를 제거하는데 촉매 반응기 및 플라즈마 반응기가 사용되고 있다.Exhaust gases such as automobiles, plants and power plants contain harmful gases such as carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx). Catalytic reactors and plasma reactors are used to remove such harmful gases.

촉매 반응기는 배출 가스의 유로에 설치되어 유해 기체를 무해한 이산화탄소(CO2), 물(H2O) 및 질소(N2)로 산화 및 환원 반응시켜 제거한다. 촉매 반응기로는 일산화탄소와 탄화수소 및 질소산화물을 동시에 저감시키는 삼원 촉매가 널리 사용되고 있다.The catalytic reactor is installed in the exhaust gas passage to remove harmful gas by oxidation and reduction reaction with harmless carbon dioxide (CO 2 ), water (H 2 O) and nitrogen (N 2 ). As the catalytic reactor, three-way catalysts for reducing carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides at the same time are widely used.

대한민국 특허 제1182356호의 플라즈마-촉매 반응기는 내부로 배출 가스를 통과시키며 촉매 반응을 이용하여 배출 가스에 포함된 유해 기체를 저감시키는 촉매, 배출 가스가 도입되는 촉매의 전방에 위치하는 구동 전극, 및 배출 가스가 빠져나가는 촉매의 후방에 위치하는 접지 전극을 포함한다.The plasma-catalytic reactor of Korean Patent No. 1182356 includes a catalyst for passing exhaust gas to the inside and reducing the harmful gas contained in the exhaust gas by using a catalytic reaction, a driving electrode positioned in front of the catalyst to which the exhaust gas is introduced, And a ground electrode located behind the catalyst through which gas escapes.

이 플라즈마-촉매 반응기의 경우, 단위 촉매 사이에 플라즈마를 발생시키기 위해서 단위 촉매의 두께에 따라 수십 kV(20~40kV)의 고전압이 요구된다. 즉 구동 전극 및 접지 전극 사이에서 단위 촉매의 두께를 더 크게 확장하려면, 더 높은 고전압이 요구된다.In this plasma-catalytic reactor, a high voltage of several tens kV (20 to 40 kV) is required depending on the thickness of the unit catalyst in order to generate a plasma between unit catalysts. That is, in order to further enlarge the thickness of the unit catalyst between the driving electrode and the ground electrode, a higher high voltage is required.

이로 인하여, 플라즈마-촉매 반응기는 고전압에 의한 누전 및 전자파 장애를 유발시킬 수 있고, 구동 전극 및 접지 전극 사이에 단위 촉매를 구비하므로 적용 가능한 단위 촉매의 두께를 제한한다.Thus, the plasma-catalytic reactor can cause a short circuit and an electromagnetic interference due to high voltage, and the unit catalyst is provided between the driving electrode and the ground electrode, so that the thickness of the applicable unit catalyst is limited.

본 발명의 일 실시예는 구동 전극에 인가되는 전압을 저전압으로 가능하게 하고, 구동 전극과 접지 전극 사이에 적용할 수 있는 단위 촉매의 두께(개수)를 증대시키는 플라즈마 촉매 반응기를 제공하는 것이다.One embodiment of the present invention is to provide a plasma catalytic reactor that enables a voltage applied to a driving electrode to be a low voltage and increases the thickness (number) of unit catalysts applicable between a driving electrode and a ground electrode.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 촉매 반응기는, 서로의 사이에 설정되는 갭에서 발생하는 플라즈마와 자체의 촉매 반응을 이용하여, 내부를 통과하는 배출 가스에 포함된 유해 기체를 저감시키는 복수의 단위 촉매, 상기 복수의 단위 촉매의 갭들 중 적어도 어느 한 갭에 배치되어 구동 전압을 인가하는 구동 전극, 및 상기 복수의 단위 촉매의 최외곽 양단에 배치되어 상기 구동 전극과의 사이에 전위차를 설정하는 접지 전극을 포함한다.A plasma catalytic reactor according to an embodiment of the present invention includes a plurality of units for reducing a harmful gas contained in an exhaust gas passing through the inside thereof by using a plasma generated in a gap set between each other and a catalytic reaction thereof, A driving electrode disposed at least in a gap among the gaps of the plurality of unit catalysts to apply a driving voltage and a ground electrode disposed at both outermost ends of the plurality of unit catalysts to set a potential difference with the driving electrode, Electrode.

상기 구동 전극은, 상기 갭에 배치되어 양면으로 양측에 배치되는 단위 촉매에 접촉될 수 있다.The driving electrode may be in contact with the unit catalyst disposed on both sides of the gap and on both sides.

상기 접지 전극은, 상기 최외곽 양단에서 이웃하는 단위 촉매에 각각 접촉될 수 있다.The ground electrode may be in contact with neighboring unit catalysts at both ends of the outermost periphery.

상기 접지 전극의 개수는, 상기 구동 전극의 개수보다 1개 더 많을 수 있다.The number of the ground electrodes may be one more than the number of the driving electrodes.

상기 접지 전극은 3개 이상일 수 있다.The ground electrode may be three or more.

상기 접지 전극은, 상기 최외곽 양단에 배치되는 양단 접지 전극, 및 상기 갭에 배치되는 갭 접지 전극을 포함할 수 있다.The ground electrode may include a both-end ground electrode disposed at both ends of the outermost periphery, and a gap ground electrode disposed in the gap.

상기 갭 접지 전극은, 양면으로 양측에 배치되는 단위 촉매에 접촉될 수 있다.The gap ground electrode may be in contact with the unit catalyst disposed on both sides on both sides.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 단위 촉매의 갭들 중 한 갭에 구동 전극을 배치하고, 최외곽 양단에 접지 전극을 배치하므로 하나의 구동 전극으로 양단에 배치되는 접지 전극과 상호 작용하여, 단위 촉매의 갭들에서 플라즈마를 발생시키므로 단위 촉매를 경유하는 배출 가스에 포함된 유해 기체를 촉매 반응과 플라즈마로 제거하는 효과가 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, since the driving electrode is disposed in one of the gaps of the plurality of unit catalysts and the ground electrode is disposed at both ends of the outermost periphery, interaction with the ground electrode Since the plasma is generated at the gaps of the unit catalyst, the harmful gas contained in the exhaust gas passing through the unit catalyst is removed by the catalytic reaction and the plasma.

구동 전극을 사이에 두고 이격된 양측에 접지 전극을 배치하여 전극 사이의 거리가 단축되므로 배출 가스의 처리량을 늘리면서도 플라즈마 촉매 반응기를 저전압으로 구동 가능하게 하고, 플라즈마 촉매 반응기에 적용 가능한 단위 촉매의 두께(개수)를 증대시키는 효과가 있다.Since the distance between the electrodes is shortened by disposing the ground electrode on both sides of the driving electrode, the plasma catalytic reactor can be driven at a low voltage while increasing the throughput of the exhaust gas and the thickness of the unit catalyst applicable to the plasma catalytic reactor (Number) is increased.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 촉매 반응기의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 조립 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 촉매 반응기의 조립 단면도이다.1 is an exploded perspective view of a plasma catalytic reactor according to a first embodiment of the present invention.
2 is an assembled sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is an assembled cross-sectional view of a plasma catalytic reactor according to a second embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 촉매 반응기의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 조립 단면도이다. 제1 실시예의 플라즈마 촉매 반응기(100)는 자동차, 플랜트 및 발전소 등 유해 기체(예를 들면, 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물 등)가 포함된 배출 가스를 발생시키는 여러 기계 장치 또는 기계 설비에 장착되어 유해 기체를 제거하는데 사용될 수 있다.FIG. 1 is an exploded perspective view of a plasma catalytic reactor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an assembled sectional view taken along a line II-II in FIG. The plasma catalytic reactor 100 of the first embodiment is installed in various machinery or machinery that generate exhaust gas containing harmful gases such as automobiles, plants and power plants (for example, carbon monoxide, hydrocarbons, nitrogen oxides, etc.) Can be used to remove gas.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 실시예의 플라즈마 촉매 반응기(100)는 내부를 통과하는 배출 가스에 포함된 유해 기체를 저감시키는 복수의 단위 촉매들(10), 복수의 단위 촉매들(10) 사이에 설정되는 갭(G)과 단위 촉매들(10)의 최외곽 양단에 구비되는 구동 전극(20)과 접지 전극(30)을 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, the plasma catalytic reactor 100 of the first embodiment includes a plurality of unit catalysts 10 for reducing harmful gas contained in the exhaust gas passing through the plurality of unit catalysts 10 And a driving electrode 20 and a ground electrode 30 provided at both ends of the outermost portion of the unit catalyst 10. [

단위 촉매들(10)은 그룹을 형성하여, 일측 접지 전극(30)과 구동 전극(20) 사이 및 구동 전극(20)과 다른 측 접지 전극(30) 사이에 각각 그룹을 배치된다. 단위 촉매들(10)은 서로의 사이에 설정되는 갭(G)에서 갭(G)의 양측에 설정되는 전위차에 의하여 배출 가스를 방전기체로 하여 플라즈마를 생성한다.The unit catalysts 10 form a group and are disposed in a group between one side ground electrode 30 and the driving electrode 20 and between the driving electrode 20 and the other side ground electrode 30 respectively. The unit catalysts 10 generate a plasma by discharging the exhaust gas by a potential difference set on both sides of the gap G at a gap G set between them.

단위 촉매(10)와 구동 전극(20) 및 접지 전극(30)은 절연 지지체(40)로 둘러싸일 수 있다. 절연 지지체(40)는 기계 장치 또는 기계 설비 중 배출 가스를 내보내는 배관에 연결 설치되며, 내부에 배출 가스가 흐르는 공간을 제공한다.The unit catalyst 10, the driving electrode 20, and the ground electrode 30 may be surrounded by the insulating support 40. The insulating support (40) is connected to a piping for discharging the exhaust gas among a mechanical device or a mechanical equipment, and provides a space through which exhaust gas flows.

다른 한편으로, 절연 지지체(40)는 배출 가스를 내보내는 배관 자체로 이루어질 수도 있다. 즉 배출 가스가 흐르는 배관 내부에 단위 촉매(10), 구동 전극(20) 및 접지 전극(30)이 설치될 수 있다. 이 경우 배관은 절연 물질로 형성되거나, 배관 내부 중 단위 촉매(10), 구동 전극(20) 및 접지 전극(30)을 둘러싸는 영역에 절연층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다.On the other hand, the insulating support 40 may be made of the pipe itself, which discharges the exhaust gas. That is, the unit catalyst 10, the driving electrode 20, and the ground electrode 30 may be installed inside the pipe through which the exhaust gas flows. In this case, the pipe may be formed of an insulating material, or an insulating layer (not shown) may be formed in a region surrounding the unit catalyst 10, the driving electrode 20, and the ground electrode 30 in the pipe.

단위 촉매(10)는 일산화탄소와 탄화수소를 저감시키는 산화 촉매이거나, 일산화탄소와 탄화수소 및 질소산화물을 저감시키는 삼원 촉매일 수 있다. 삼원 촉매의 경우, 일산화탄소와 탄화수소는 산화 반응으로 저감시키고, 질소산화물은 환원 반응으로 저감시킨다.The unit catalyst 10 may be an oxidation catalyst for reducing carbon monoxide and hydrocarbons, or a three-way catalyst for reducing carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides. In the case of the three-way catalyst, carbon monoxide and hydrocarbons are reduced by an oxidation reaction, and nitrogen oxides are reduced by a reduction reaction.

단위 촉매(10)는 유전체로 제작된 담체(substrate)와, 담체 표면에 코팅 또는 함침의 방법으로 부착된 전도성 촉매층으로 이루어진다. 예를 들면, 담체는 알루미나(Al2O3), 카본, 제올라이트, 실리카(SiO2) 및 실리콘 카바이드(SiC) 중 적어도 한 계열 이상의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 담체는 벌집 모양의 벽체를 구비한 허니콤 구조 또는 다공성 금속 폼(metal foam) 등 다양한 구조로 이루어질 수 있다.The unit catalyst 10 comprises a substrate made of a dielectric and a conductive catalyst layer adhered to the surface of the support by a coating or impregnation method. For example, the carrier may comprise a material of at least one or more of alumina (Al 2 O 3 ), carbon, zeolite, silica (SiO 2 ) and silicon carbide (SiC). For example, the carrier may have various structures such as a honeycomb structure having a honeycomb wall or a porous metal foam.

또한, 전도성 촉매층은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 레늄(Re) 및 오스뮴(Os) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전도성 촉매층은 백금과 로듐을 포함하거나, 백금과 로듐 및 팔라듐을 포함할 수 있다. 백금은 주로 일산화탄소와 탄화수소를 저감시키는 산화 반응을 촉진시키고, 로듐은 질소산화물 저감 반응을 촉진시킬 수 있다.In addition, the conductive catalyst layer may be formed of a metal such as Au, Ag, Pt, Pd, Rh, Ir, Ru, And may include at least one or more. For example, the conductive catalyst layer may include platinum and rhodium, or may include platinum, rhodium, and palladium. Platinum promotes an oxidation reaction that mainly reduces carbon monoxide and hydrocarbons, and rhodium can promote a nitrogen oxide reduction reaction.

복수의 단위 촉매들(10)은 서로의 사이에 갭(G)을 설정하여 이격 배치되고, 자체의 촉매 반응에 더하여 갭(G)에서 발생되는 플라즈마로 배출 가스에 포함된 유해 기체를 제거한다.The plurality of unit catalysts 10 are spaced apart from each other by setting a gap G therebetween and remove harmful gas contained in the exhaust gas by the plasma generated in the gap G in addition to the catalytic reaction itself.

단위 촉매들(10)이 복수로 구비됨에 따라 배출 가스는 복수의 갭(G)을 순차적으로 경유하게 되고, 이로 인하여, 배출 가스에 포함된 유해 기체가 단계적으로 제거될 수 있다. 즉 배출 가스에 대한 유해 기체의 제거율이 높아질 수 있다.Since the plurality of unit catalysts 10 are provided, the exhaust gas sequentially passes through the plurality of gaps G, whereby the harmful gas contained in the exhaust gas can be removed stepwise. That is, the removal rate of the harmful gas to the exhaust gas can be increased.

이를 위하여, 구동 전극(20)은 복수의 단위 촉매(10)의 갭들(G) 중 적어도 어느 한 갭(G)에 배치되어 구동 전압(H.V)을 인가한다. 제1 실시예에서 구동 전극(20)은 단위 촉매들(10)의 중앙에 배치되어 있다.For this purpose, the driving electrode 20 is disposed in at least one gap G among the gaps G of the plurality of unit catalysts 10 to apply the driving voltage H.V. In the first embodiment, the driving electrode 20 is arranged at the center of the unit catalysts 10. [

즉 단위 촉매들(10)은 양측의 제1그룹(G1)과 제2그룹(G2)으로 나누어지고, 구동 전극(20)은 제1그룹(G1)과 제2그룹(G2) 사이에 배치된다. 그리고 접지 전극(30)은 복수의 단위 촉매(10)의 최외곽 양단에 배치되어, 전기적으로 접지된다. 즉 접지 전극(30)은 양측의 제1그룹(G1)과 제2그룹(G2)의 외곽에 각각 배치된다.The unit catalysts 10 are divided into the first group G1 and the second group G2 on both sides and the driving electrodes 20 are disposed between the first group G1 and the second group G2 . The ground electrode 30 is disposed at both outermost ends of the plurality of unit catalysts 10 and is electrically grounded. That is, the ground electrode 30 is disposed on the outer sides of the first group G1 and the second group G2 on both sides, respectively.

편의상, 제1 실시예의 플라즈마 촉매 반응기(100)는 단위 촉매(10) 6개, 구동 전극(20) 1개 및 접지 전극(30) 2개(즉, 제1, 제2 접지 전극(31, 32))를 절연 지지체(40)에 내장하여 이루어져 있다.For convenience, the plasma catalytic reactor 100 of the first embodiment includes six unit catalysts 10, one driving electrode 20, and two ground electrodes 30 (i.e., first and second ground electrodes 31 and 32 ) Is embedded in the insulating support 40.

배출 가스는 절연 지지체(40)의 일측으로 유입되어, 제1 접지 전극(31), 제1그룹(G1)의 단위 촉매들(10), 구동 전극(20), 제2그룹(G2)의 단위 촉매(10) 및 제2 접지 전극(32)을 경유하면서 유해 기체가 제거된 후, 절연 지지체(40)의 다른 일측으로 배출된다.The exhaust gas flows into one side of the insulating support 40 and flows through the first ground electrode 31, the unit catalysts 10 of the first group G1, the driving electrode 20, the unit of the second group G2 The harmful gas is removed while passing through the catalyst 10 and the second ground electrode 32 and then discharged to the other side of the insulating support 40. [

도시하지 않았으나, 제어부는 구동 전극(20)에 인가되는 구동 전압(H.V)의 크기와 인가 시간 등을 조절할 수 있다. 제1, 제2 접지 전극(31, 32)이 접지된 상태에서 구동 전극(20)에 구동 전압(H.V)이 인가되면, 제1그룹(G1)과 제2그룹(G2)의 각 단위 촉매들(10) 사이의 갭(G)에서 전위차가 형성되고, 전위차에 의하여 배출 가스를 방전기체로 하여 플라즈마가 생성된다.Although not shown, the controller can adjust the magnitude of the driving voltage H.V applied to the driving electrode 20, the application time, and the like. When the driving voltage HV is applied to the driving electrode 20 while the first and second ground electrodes 31 and 32 are grounded, the unit catalysts of the first group G1 and the second group G2, A potential difference is formed in the gap G between the electrodes 10, and plasma is generated by discharging the discharge gas by the potential difference.

구동 전극(20)과 접지 전극(30)은 개구부(201, 301)를 각각 형성하는 구조 또는 메쉬 구조(미도시)로 형성되어, 단위 촉매들(10)과 같이 절연 지지체(40)의 내부에서 배출 가스를 통과시킬 수 있다. 제1 실시예는 개구부(201, 301)를 가지는 금속판으로 형성되는 구동 전극(20)과 접지 전극(30)을 예시한다.The driving electrode 20 and the ground electrode 30 are formed in a structure or a mesh structure (not shown) that respectively form the openings 201 and 301 and are formed in the interior of the insulating support 40 like the unit catalysts 10 The exhaust gas can be passed through. The first embodiment illustrates a driving electrode 20 and a ground electrode 30 formed of a metal plate having openings 201 and 301.

구동 전극(20)은 복수의 단위 촉매들(10)의 중앙, 즉 제1그룹(G1)과 제2그룹(G2) 사이에 위치하는 갭(G)에 배치되어, 그 양면으로 양측에 배치되는 단위 촉매(10)에 접촉된다.The driving electrode 20 is disposed at the center of the plurality of unit catalysts 10, that is, in the gap G positioned between the first group G1 and the second group G2, And is contacted with the unit catalyst 10.

접지 전극(30)은 복수의 단위 촉매들(10)의 최외곽, 즉 제1그룹(G1)과 제2그룹(G2)의 양단에서 이웃하는 단위 촉매(10)에 각각 접촉된다. 접지 전극(30)의 개수는 구동 전극(20)의 개수보다 1개 더 많다.The ground electrode 30 is in contact with the unit catalyst 10 adjacent to the outermost portions of the plurality of unit catalysts 10, that is, both ends of the first group G1 and the second group G2. The number of the ground electrodes 30 is one more than the number of the driving electrodes 20.

1개의 구동 전극(20)과 2개의 접지 전극(30)을 사용하여, 제1그룹(G1)과 제2그룹(G2) 내의 각 갭들(G)에서 플라즈마가 생성될 수 있다. 즉 하나의 구동 전극(20) 양측 복수의 갭들(G)에서 플라즈마가 생성되므로 플라즈마 촉매 반응기(100)의 전체 길이(L)에 비하여, 구동 전극(20)과 접지 전극(30) 사이의 거리(D)가 짧아질 수 있다(D=L/2).A plasma can be generated at each of the gaps G in the first group G1 and the second group G2 by using one driving electrode 20 and two ground electrodes 30. [ The distance between the driving electrode 20 and the ground electrode 30 is larger than the total length L of the plasma catalytic reactor 100 because the plasma is generated at the plurality of gaps G on both sides of one driving electrode 20 D) can be shortened (D = L / 2).

플라즈마 촉매 반응기의 전체 길이(L)의 양측에 구동 전극과 접지 전극을 구비하는 종래기술에 비하여, 제1 실시예의 플라즈마 촉매 반응기(100)는 구동 전극(20)에 인가되는 전압을 저전압으로 가능하게 한다. 예를 들면, 제1 실시예의 구동 전극(20)에 인가되는 구동 전압(H.V)은 종래기술의 구동 전극에 인가되는 구동 전압의 1/2~2/3 정도이다. 따라서 제1 실시예는 고전압에 의한 누전 및 전자파 장애를 최소화 할 수 있다.The plasma catalytic reactor 100 of the first embodiment allows the voltage applied to the driving electrode 20 to be lowered to a voltage lower than that of the prior art in which the driving electrode and the ground electrode are provided on both sides of the entire length L of the plasma catalytic reactor do. For example, the driving voltage H.V applied to the driving electrode 20 of the first embodiment is about 1/2 to 2/3 of the driving voltage applied to the driving electrode of the related art. Therefore, the first embodiment can minimize leakage and electromagnetic interference due to high voltage.

또한, 구동 전극과 접지 전극 사이에 단위 촉매를 구비하는 종래기술에 비하여, 제1 실시예의 플라즈마 촉매 반응기(100)는 구동 전극(20)과 접지 전극(30) 사이에 더 많은 개수의 단위 촉매(10)를 적용할 수 있다. 따라서 제1 실시예는 구동 전극(20) 및 접지 전극(30) 사이에 적용 가능한 단위 촉매(10)의 전체 두께를 더 크게 할 수 있다.The plasma catalytic reactor 100 of the first embodiment has a larger number of unit catalysts (not shown) between the driving electrode 20 and the ground electrode 30, compared to the prior art in which a unit catalyst is provided between the driving electrode and the ground electrode 10) can be applied. Therefore, the first embodiment can make the total thickness of the unit catalyst 10 applicable between the driving electrode 20 and the ground electrode 30 larger.

단위 촉매(10)는 전도성 촉매층을 포함하므로 낮은 전압강하 특성을 가진다. 따라서 단위 촉매들(10) 사이의 갭(G)에서 높은 전위차가 형성될 수 있고, 이로 인하여 강한 플라즈마가 생성될 수 있다.The unit catalyst 10 has a low voltage drop characteristic since it includes a conductive catalyst layer. Therefore, a high potential difference can be formed in the gap G between the unit catalysts 10, so that a strong plasma can be generated.

플라즈마 촉매 반응기(100)의 시동 초기에, 구동 전극(20)은 단위 촉매(10)가 충분히 가열되기 이전의 저온 영역에서 구동 전압(H.V)을 일정 시간 동안 인가 받는다. 그러면 구동 전극(20)과 접지 전극(30) 사이에 배치되는 단위 촉매들(10) 사이의 갭(G)에서 전위차가 형성되고, 이 전위차에 의해 플라즈마가 생성된다.The driving electrode 20 is supplied with the driving voltage H.V for a predetermined time in a low temperature region before the unit catalyst 10 is sufficiently heated. Then, a potential difference is formed in the gap G between the unit catalysts 10 disposed between the driving electrode 20 and the ground electrode 30, and a plasma is generated by this potential difference.

플라즈마 촉매 반응기(100)는 시동 초기의 저온 영역에서 플라즈마 반응을 이용하여 배출 가스에 포함된 유해 기체를 무해한 원소로 분해시킨다. 물론, 시동 초기의 저온 영역에서도 단위 촉매(10)의 촉매 반응은 일어나지만 분해 효율이 충분하지 않으므로 플라즈마가 촉매 반응을 보조하여 유해 기체를 높은 효율로 분해시킨다.The plasma catalytic reactor 100 decomposes the harmful gas contained in the exhaust gas into a harmless element by using a plasma reaction in a low-temperature region at the initial stage of startup. Of course, the catalytic reaction of the unit catalyst 10 occurs even in the low-temperature region in the initial stage of starting, but since the decomposition efficiency is not sufficient, the plasma assists the catalytic reaction and decomposes the harmful gas into high efficiency.

이하 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 제1 실시예와 비교하여 동일한 구성에 대하여 생략하고 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described. The same configuration as that of the first embodiment will be omitted and different configurations will be described.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 촉매 반응기의 조립 단면도이다. 도 3을 참조하면, 제2 실시예의 플라즈마 촉매 반응기(200)는 접지 전극(30)을 3개 구비하고, 구동 전극(20)을 2개 구비한다. 3 is an assembled cross-sectional view of a plasma catalytic reactor according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the plasma catalytic reactor 200 of the second embodiment has three ground electrodes 30 and two driving electrodes 20.

도시하지 않았으나, 플라즈마 촉매 반응기는 설치될 기계 장치 또는 기계 설비에서 허용되는 여건에 따라, 구동 전극이 3개 이상으로 구비되고, 접지 전극이 구동 전극의 개수보다 1개 더 많은 구조로 형성될 수 있다.Although not shown, the plasma catalytic reactor may have three or more driving electrodes and one more ground electrode than the number of driving electrodes, depending on conditions allowed in a mechanical device or a mechanical equipment to be installed .

제2 실시예에서, 접지 전극(30)은 최외곽 양단에 배치되는 양단 접지 전극(310)과 단위 촉매들(10)의 갭(G)에 배치되는 갭 접지 전극(320)을 포함한다. 갭 접지 전극(320)은 구동 전극(20)과 같이, 양면으로 양측에 배치되는 단위 촉매(10)에 접촉된다.In the second embodiment, the ground electrode 30 includes a both-end ground electrode 310 disposed at both ends of the outermost portion and a gap ground electrode 320 disposed in a gap G between the unit catalysts 10. The gap ground electrode 320 is in contact with the unit catalyst 10 disposed on both sides on both sides, like the driving electrode 20.

플라즈마 촉매 반응기(200)는 전체 길이(L2)가 증가함에 따라 절연 지지체(240) 내에 구동 전극(20)과 접지 전극(30)을 번갈아 여러 번 배치하고, 구동 전극(20)과 접지 전극(30) 사이 마다 복수의 단위 촉매(10)를 구비하여, 배출 가스의 처리 용량을 증가시킬 수 있다.The driving electrode 20 and the ground electrode 30 are alternately arranged in the insulating support 240 as the entire length L2 of the plasma catalytic reactor 200 increases and the driving electrode 20 and the ground electrode 30 A plurality of unit catalysts 10 can be provided between each of the plurality of unit catalysts 10 to increase the processing capacity of the exhaust gas.

플라즈마 촉매 반응기(200)에서, 단위 촉매들(10)은 양측의 제1그룹(G1)과 제2그룹(G2)으로 나누어지고, 2개의 구동 전극(20) 각각은 제1그룹(G1)과 제2그룹(G2) 사이에 배치된다. 그리고 제1그룹(G1)과 제2그룹(G2)은 갭 접지 전극(320)을 사이에 두고 양측에 대칭 구조로 배치된다.In the plasma catalytic reactor 200, the unit catalysts 10 are divided into a first group G1 and a second group G2 on both sides, and each of the two driving electrodes 20 is divided into a first group G1 and a second group G2. And the second group G2. The first group G1 and the second group G2 are arranged symmetrically on both sides of the gap ground electrode 320.

배출 가스는 절연 지지체(240)의 일측으로 유입되어, 일측의 양단 접지 전극(310), 제1그룹(G1)의 단위 촉매들(10), 한 구동 전극(20), 제2그룹(G2)의 단위 촉매들(10), 갭 접지 전극(320), 제1그룹(G1)의 단위 촉매들(10), 다른 구동 전극(20), 제2그룹(G2)의 단위 촉매들(10), 및 다른 측의 양단 접지 전극(310)을 경유하면서 유해 기체가 제거된 후, 절연 지지체(240)의 다른 일측으로 배출된다.The exhaust gas flows into one side of the insulating support 240 and is supplied to the one end ground electrode 310, the unit catalysts 10 of the first group G1, the driving electrode 20, the second group G2, The unit catalysts 10 of the first group G1 and the unit catalysts 10 of the second group G2 are different from the unit catalysts 10, the gap ground electrode 320, the unit catalysts 10 of the first group G1, And the other end of the insulating support 240 after the harmful gas is removed via the both-end ground electrode 310 on the other side.

이 경우에도, 양단 접지 전극(310)과 구동 전극(20)의 사이 거리(D) 및 구동 전극(20)과 갭 접지 전극(320) 사이 거리(D), 캡 접지 전극(320)과 구동 전극(20) 사이 거리(D) 및 구동 전극(20)과 양단 접지 전극(310) 사이 거리(D)는 제1 실시예에서 구동 전극(20)과 접지 전극(30) 사이의 거리(D)와 동일하다.In this case, the distance D between the both-end ground electrode 310 and the driving electrode 20, the distance D between the driving electrode 20 and the gap ground electrode 320, the distance between the cap ground electrode 320 and the driving electrode 20, The distance D between the drive electrode 20 and the ground electrode 30 and the distance D between the drive electrode 20 and the both-end ground electrode 310 are equal to the distance D between the drive electrode 20 and the ground electrode 30 in the first embodiment same.

전체 길이(L)의 양측에 구동 전극과 접지 전극을 구비하는 종래기술에 비하여, 제2 실시예의 플라즈마 촉매 반응기(200)는 구동 전극(20)에 인가되는 전압을 저전압으로 가능하게 한다. 예를 들면, 제2 실시예의 구동 전극(20)에 인가되는 전압은 제1 실시예의 구동 전극(20)에 인가되는 전압과 동일한 수준일 수 있다.The plasma catalytic reactor 200 of the second embodiment enables the voltage applied to the driving electrode 20 to be a low voltage, compared with the conventional technique in which the driving electrode and the ground electrode are provided on both sides of the entire length L. For example, the voltage applied to the driving electrode 20 of the second embodiment may be the same as the voltage applied to the driving electrode 20 of the first embodiment.

또한, 구동 전극과 접지 전극 사이에 단위 촉매를 구비하는 종래기술에 비하여, 제2 실시예의 플라즈마 촉매 반응기(200)는 구동 전극(20)과 접지 전극(30) 사이의 개수 증가만큼 단위 촉매(10)를 더 적용할 수 있다. 전체적으로, 플라즈마 촉매 반응기(200)에서 단위 촉매(10)의 두께가 증가된다.In the plasma catalytic reactor 200 of the second embodiment, as compared with the conventional art in which the unit catalyst is provided between the driving electrode and the ground electrode, the unit catalyst 10 ) Can be further applied. Overall, the thickness of the unit catalyst 10 in the plasma catalytic reactor 200 is increased.

즉 제1 및 제2 실시예의 플라즈마 촉매 반응기(100, 200)는 종래기술에 비하여 전체적으로 단위 촉매(10)의 두께를 n배(그룹의 개수)로 확장하므로 대유량의 배출 가스에 포함된 유해 기체를 처리할 수 있다.That is, the plasma catalytic reactors 100 and 200 of the first and second embodiments extend the thickness of the unit catalyst 10 to n times (the number of groups) as a whole compared to the prior art, and thus the harmful gas Lt; / RTI >

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And it goes without saying that the invention belongs to the scope of the invention.

10: 단위 촉매 20: 구동 전극
30: 접지 전극 31, 32: 제1, 제2 접지 전극
240, 40: 절연 지지체 100, 200: 플라즈마 촉매 반응기
201, 301: 개구부 310: 양단 접지 전극
320: 갭 접지 전극 D: 거리
G: 갭 G1, G2: 제1, 제2 그룹
L, L2: 전체 길이10: unit catalyst 20: driving electrode
30: ground electrode 31, 32: first and second ground electrodes
240, 40: Insulation support 100, 200: Plasma catalytic reactor
201, 301: opening 310: ground electrode at both ends
320: gap ground electrode D: distance
G: Gap G1, G2: First and second groups
L, L2: Overall length

Claims (7)

내부를 통하여 배출 가스를 보내는 절연 지지체;
상기 절연 지지체의 내부 일 단면적의 전체 영역에 설치되며 유전체 물질을 포함하여 이루어지고, 서로의 사이에 설정되는 갭에서 발생하는 플라즈마와 자체의 촉매 반응을 이용하여, 내부를 통과하는 배출 가스에 포함된 유해 기체를 저감시키는 복수의 단위 촉매;
상기 복수의 단위 촉매의 갭들 중 적어도 어느 한 갭에 배치되고 상기 갭의 양측에 배치되는 단위 촉매에 접촉되어서 상기 절연 지지체의 내부 일 단면적의 전체 영역에 배치되어 구동 전압을 인가하는 구동 전극; 및
상기 복수의 단위 촉매의 최외곽 양단에 접촉되어서 상기 절연 지지체의 내부 일 단면적의 전체 영역에 배치되고 접지되는 접지 전극;
을 포함하고,
상기 구동 전극에 접촉되는 단위 촉매와 상기 접지 전극에 접촉되는 단위 촉매는, 서로의 사이에 갭을 설정하고,
상기 갭은
양측에 설정되는 전위차로 배출 가스를 방전기체로 하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 촉매 반응기.
An insulating support for sending exhaust gas through the interior;
Sectional area of the insulative support body and including a dielectric material, and using a plasma generated in a gap set between them and a catalytic reaction of itself, A plurality of unit catalysts for reducing harmful gases;
A driving electrode disposed in at least one of the gaps of the plurality of unit catalysts and contacting the unit catalyst disposed on both sides of the gap and disposed in the entire area of one internal cross-sectional area of the insulating support to apply a driving voltage; And
A ground electrode which is in contact with both ends of the outermost ends of the plurality of unit catalysts and which is disposed and grounded in the entire area of one internal cross-sectional area of the insulative support body;
/ RTI >
Wherein the unit catalyst contacting the driving electrode and the unit catalyst contacting the ground electrode set a gap therebetween,
The gap
And a plasma is generated by using the discharge gas as a discharge body by a potential difference set on both sides.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 접지 전극의 개수는,
상기 구동 전극의 개수보다 1개 더 많은 플라즈마 촉매 반응기.
The method according to claim 1,
The number of the ground electrodes
Wherein the number of the driving electrodes is one more than the number of the driving electrodes.
제4항에 있어서,
상기 접지 전극은 3개 이상인 플라즈마 촉매 반응기.
5. The method of claim 4,
Wherein the ground electrode is three or more.
제5항에 있어서,
상기 접지 전극은,
상기 최외곽 양단에 배치되는 양단 접지 전극, 및
상기 갭에 배치되는 갭 접지 전극을 포함하는 플라즈마 촉매 반응기.
6. The method of claim 5,
The ground electrode
A both-end ground electrode disposed at both ends of the outermost periphery, and
And a gap ground electrode disposed in the gap.
제6항에 있어서,
상기 갭 접지 전극은,
양면으로 양측에 배치되는 단위 촉매에 접촉되는 플라즈마 촉매 반응기.The method according to claim 6,
Wherein the gap ground electrode comprises:
A plasma catalytic reactor in contact with unit catalysts disposed on both sides on both sides.
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