WO2021256608A1 - 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치 - Google Patents

저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치 Download PDF

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insulator
emitter
indoor
gas
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고원태
고정환
손창수
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고원태
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    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Definitions

  • the present invention relates to a device for reducing pollutants in the indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma, and specifically, has an arcing prevention and control structure that increases the low-temperature plasma generation efficiency, and air in factories or densely populated cities
  • Indoor and outdoor air or emissions using low-temperature plasma to reduce pollutants such as particulate matter or volatile organic substances (VOCs) in the atmosphere inside and outside buildings or factories, and fossil fuel power plants such as LNG coal, and gases emitted from internal combustion engines It relates to a device for reducing pollutants in gas.
  • VOCs particulate matter or volatile organic substances
  • pollutants refer to pollutants such as indoor and outdoor air pollutants or particulate matter in exhaust gas.
  • the chamber which is a tube body, and an emitter is disposed inside the chamber.
  • the electrons emitted at such high speed collide with the pollutants contained in the outdoor air or indoor air or exhaust gas, and the collided pollutants are generated as plasma in which electrons, ions, and neutral particles are mixed.
  • the high voltage applied to the emitter should be applied to the emitter without leakage.
  • arcing induced to the surface of the insulator has the effect of removing the pollutants and water vapor accumulated on the surface of the insulator whether the power consumption is large or small, and the problem of arcing is that the emitter It causes a drop in voltage, and if the emitter applied voltage drops more than a certain level, the plasma generation efficiency is lowered, which in turn leads to a reduction in the efficiency of removing pollutants in the outdoor atmosphere, indoor air, or exhaust gas.
  • the voltage applied to the emitter is maintained at a certain level or higher, and plasma A structure and device that can quickly remove pollutants and water vapor on the surface of the insulator are needed while maintaining the normal level of generation efficiency.
  • a certain level of voltage is preferably at least 90% of the specified voltage.
  • the present invention (Disclosure) relates to a low-temperature plasma reduction device for reducing pollutants in the indoor and outdoor air or exhaust gas.
  • the present invention (Disclosure) relates to an apparatus for reducing pollutants using low-temperature plasma having an emitter structure that prevents strong arcing at high power consumption and inducing weak arcing at low power consumption to prevent a decrease in low-temperature plasma generation efficiency.
  • the present invention is a device for reducing pollutants in the indoor/outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having a chamber structure that prevents a decrease in the low-temperature plasma generation efficiency due to strong arcing with high power consumption and induces weak arcing with low power consumption is about
  • the present invention reduces pollutants in the indoor and outdoor air or exhaust gas using a low-temperature plasma having a device and structure that prevents low-temperature plasma generation efficiency degradation due to strong arcing with high power consumption and induces weak arcing with low power consumption It's about the device.
  • the indoor/outdoor atmosphere containing pollutants or a chamber in which the gas to be treated, composed of exhaust gas, flows therein, and to which a grounding power source is connected; a power supply device disposed outside the chamber to continuously apply a voltage having a magnitude set to direct current or alternating current;
  • a hollow tube having a plurality of cusps formed on its outer surface for generating plasma, it is disposed inside the chamber elongated in a direction parallel to the flow of the gas to be treated, and is electrically connected to the power supply to generate low-temperature plasma emitters that generate ; a rod electrically connecting the emitter and the power supply, and supporting the emitter to be disposed in the inner center of the chamber; and an insulator that electrically insulates the rod and the chamber to prevent arcing occurring between the rod and the chamber.
  • the most preferable ratio of the surface area of the emitter to the area of the inner surface of the chamber corresponding to the length of the emitter is 1:1.
  • the tip provided in the emitter comprises:
  • a first tip shape having at least one shape selected from a cone, a hemisphere, an elliptical hemisphere, a cylinder, a pyramid, a truncated pyramid, and a prism; a second tip shape having a shape in which all or part of a side surface of the first tip shape is a curved surface including a circular shape or an elliptical shape; and a third tip shape having a shape in which a screw thread, a screw trough, or a sawtooth is spirally formed from the top to the bottom or a part thereof on the side surfaces of the first tip shape and the second tip shape; It is provided in at least one shape selected from among.
  • the emitter may be provided with a surface coated with carbon nanotubes.
  • An apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma includes: a support connecting the emitter and the rod; and a cover provided at both ends in the longitudinal direction of the emitter to shield the inside of the emitter.
  • a plurality of emitters are provided, and the plurality of emitters have different lengths and vertical heights to form the chamber.
  • a plurality of emitters are sequentially arranged in the longitudinal direction, and the plurality of emitters may be arranged with a longer length as they go downstream in the flow direction of the processing target gas, or with a small vertical height.
  • a plurality of insulators are provided, and the insulator at the head of the plurality of insulators has a voltage
  • the pollutant source and water vapor contained in the gas to be treated on the surface of the insulator of the lower order can be prevented from accumulating.
  • the emitters are provided in plurality, and the plurality of emitters are tubular bodies similar to the chamber. Doedoe, the diameter or size is different and overlaps in the radial direction of the chamber and is arranged concentrically or on the same central point, and the plurality of emitters may have the same spacing.
  • the device for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma is connected to and installed with various types of tubular bodies including at least a thin circular tube from the outside of the chamber to the inside, , is disposed upstream of the insulator based on the flow direction of the gas to be treated, and injects compressed air from the outside of the chamber toward at least one of the insulator, upstream of the insulator, or the front surface of the insulator It may have an air curtain unit.
  • the emitter is downstream based on the flow direction of the gas to be treated, vanadium, zeolite and a nitrogen oxide reduction metal catalyst device comprising at least one material selected from the group consisting of a metal catalyst, wherein the metal catalyst device promotes a reaction of nitrogen oxides contained in the target gas to be treated in the gas to be treated Nitrogen oxide can be reduced.
  • a device for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma according to an aspect of the present invention, a manganese oxide (MnOx) catalyst, titanium dioxide downstream of the emitter based on the flow direction of the target gas to be treated A (TiO2) catalyst or a zeolite catalyst and other metal catalysts are disposed in an ozone depleting metal catalyst device comprising at least one material selected from the group consisting of, wherein the ozone removal metal catalyst device is a residual in the gas to be treated Ozone can be reduced.
  • MnOx manganese oxide
  • TiO2 titanium dioxide downstream of the emitter based on the flow direction of the target gas to be treated A
  • a zeolite catalyst and other metal catalysts are disposed in an ozone depleting metal catalyst device comprising at least one material selected from the group consisting of, wherein the ozone removal metal catalyst device is a residual in the gas to be treated Ozone can be reduced.
  • the nitrogen oxide reduction metal catalyst device is installed together with the air curtain part, and the air curtain part By using nitrogen and oxygen contained in the compressed air injected from the metal catalyst of the nitrogen oxide reduction device and it is possible to promote the reduction reaction of nitrogen oxides contained in the gas to be treated.
  • the rod is a vertical rod extending from one side of the inner surface of the chamber to the center of the chamber; and and a horizontal rod extending along the center and coupled to the end of the emitter, wherein the insulator surrounds the vertical rod from one side of the inner surface of the chamber, the vertical height (h) of the emitter from the horizontal rod It may be provided with a length at which the vertical rod is exposed as much as a height (H) set to less than 1/2 of.
  • the chamber is an anti-arcing chamber that is a space formed convexly from one side of the inner surface toward the outside; has a vertical rod extending from one inner surface side of the anti-arching chamber to the center of the chamber; and a horizontal rod extending along the center of the chamber and to which the emitter is coupled to the end; Arcing between the anti-arching chamber and the horizontal rod can be prevented by forming the shortest distance between the horizontal rod and the inner surface of the anti-arching chamber equal to or greater than the radius of the chamber.
  • the chamber has a length (b) set from its inner surface to a central point, and the length (a) of the insulator ) is provided with a length greater than or equal to the set length (b), and the horizontal length from the corner where the arcing prevention chamber and the chamber meet to the vertical rod length (c) is shorter than the set length of the horizontal rod or They may be provided in the same length.
  • the arcing prevention chamber forms a circular, elliptical, and polygonal section in the flow direction of the gas to be treated. It is selected from among the
  • the anti-arcing chamber may be circulated along the circumference of the chamber and installed in a ring shape.
  • the emitter is located downstream of the insulator based on the flow direction of the gas to be treated, and the emitter By preventing the gas to be treated from directly hitting the surface of the insulator on the side of the insulator, it is possible to prevent accumulation of pollutants and water vapor contained in the gas to be treated.
  • the insulator prevents the pollutant and the water vapor from accumulating on the surface or the accumulated on the surface of the insulator. It may further include an insulator cleaning means capable of removing the contaminant and the water vapor.
  • the insulator is provided in plurality, and the chamber disposed behind the plurality of insulators is narrowed or , in order to prevent the vortex or backflow of the gas to be treated gas generated when bent, and thereby the pollutants in the gas to be treated, from accumulating in the plurality of insulators, at least one insulator at the rear of the insulator It may have a chamber having a length in which a riser can be installed.
  • the rod is a vertical rod extending from one inner surface side of the chamber to the center of the chamber; and the center of the chamber and a horizontal rod extending along and coupled to the end of the emitter, wherein the insulator wraps the entirety from one side of the inner surface of the chamber to the end of the vertical rod, and is made of a metal conductor including stainless steel and copper
  • the insulator lower shell surrounding the outer surface of the insulator to a length less than the height (H) set from the position of the horizontal rod may include at least one of.
  • the length is vertical to the emitter It is less than 1/2 of the height (h), and the sum of the lengths is less than 1/2 of the vertical height (h) of the emitter even when both the upper shell of the insulator and the lower shell of the insulator are included.
  • An apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma surrounds the outer surface of the chamber and is provided with a heating insulator or includes a heating device therein, and the treatment target It is possible to prevent arcing due to condensation of water vapor included in the gas to be treated at a time when gas is started to be generated.
  • the emitter may be provided simultaneously in front and rear of the vertical rod along the flow direction of the gas to be treated.
  • the insulator is manufactured by different electrical insulation materials at the upper end and lower end of the insulator, or It can be made of two or more electrical insulating materials, manufactured by different insulating materials.
  • the polarity of the set direct current is By inverting the supply, the contaminant contained in the gas to be treated and adsorbed inside the chamber can be removed.
  • An apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma is disposed on the flow path of the gas to be treated in the chamber, and a vertical cross-section in the flow direction of the gas to be treated a plurality of unit chamber bundles dividing the whole into a plurality of unit chambers, wherein the plurality of unit chambers constituting the unit chamber bundle have the same cross-section and the emitter is disposed in the inner center of each of the plurality of unit chambers and an outer surface of the emitter is provided in a shape similar to the inner surface of the unit chamber, and the emitter is always arranged at a constant position with the shortest distance from an arbitrary position on the outer surface of the emitter to the inner surface of the unit chamber.
  • the emitter is a pair at the same time in front and behind the vertical rod along the flow direction of the gas to be treated.
  • the horizontal rod or vertical rod diameter is the same as the diameter therebetween.
  • the horizontal rod or vertical rod in which an insulating material of a shape selected from among shapes including at least or a small, spherical polyhedron is closely disposed. It may further include; a current blocking insulating member that blocks power supply due to the separated horizontal rod or vertical rod and an insulating material disposed therebetween when a voltage less than a predetermined limit of the set voltage is applied. .
  • the weight of the emitter can be lightened, and the plasma generation efficiency can be increased by expanding the plasma generation surface area.
  • a decrease in plasma generation efficiency due to arcing can be prevented by using a tubular emitter.
  • the air curtain structure by adopting the air curtain structure, it is possible to prevent arcing on the surface of the insulator to prevent a decrease in plasma generation efficiency due to arcing, and also to increase the nitrogen oxide (NOx) reduction efficiency by using the injected air and catalyst. can be raised
  • the distance between the rod and the chamber, where arcing mainly occurs is relatively higher than the distance between the tubular emitter and the chamber.
  • the plasma generation efficiency can be improved by removing contaminants or water vapor on the surface of the insulator to prevent arcing caused by them.
  • FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of area A of FIG. 1 ;
  • Figure 3 is a view showing various embodiments of the tip shape.
  • FIG. 4 is a view showing various embodiments of the cover and the support.
  • FIG. 5 is a view showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using a low-temperature plasma having a plurality of emitters sequentially arranged according to the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having a plurality of emitters disposed on concentric circles according to the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having an air curtain unit according to the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a flow direction cross section of a gas to be treated according to another embodiment of the apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma according to the present invention
  • FIG. 9 is a view showing a flow direction cross-section of a gas to be treated according to another embodiment of the apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma according to the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using a low-temperature plasma having a reverse emitter according to the present invention.
  • 11 to 20 are views showing various embodiments of an insulator cleaning means in an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using a low-temperature plasma having a reverse emitter according to the present invention.
  • 21 to 22 are views illustrating various embodiments of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma in which the reverse emitters of FIG. 10 are sequentially arranged;
  • 23 is a view showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having an emitter upper shell and an emitter lower shell according to the present invention
  • FIG. 24 is a view showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having a water vapor removal means according to the present invention.
  • 25 is a view showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having a bidirectional emitter according to the present invention.
  • 26 is a view showing various embodiments of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having various chambers according to the present invention.
  • 27 to 36 are views showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma in which the inside of the chamber is partitioned according to the present invention.
  • 37 to 39 are views for explaining an insulating member
  • FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma according to the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of area A of FIG. 1 .
  • FIG. 1 illustrates a state in which a part of the chamber 100 is cut and removed.
  • the apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma includes a chamber 100, a power supply device 200, an emitter 300, It has a rod 400 and an insulator 500 .
  • the chamber 100 is a tubular body through which indoor and outdoor air and exhaust gas flow (1) therein, and a grounding power source is connected thereto.
  • the power supply device 200 is disposed outside the chamber 100 and continuously applies a voltage set to direct current or alternating current.
  • the emitter 300 is provided as a hollow tube and has a plurality of cusps for plasma generation on the outer surface.
  • the emitter 300 is disposed inside the chamber 100 elongated in a direction parallel to the flow direction of indoor and outdoor air and exhaust gas, and is electrically connected to the power supply device 200 .
  • the emitter 300 generates low-temperature plasma by a voltage difference with the chamber 100 .
  • the rod 400 electrically connects the emitter 300 and the power supply 200 , and supports the emitter 300 to be disposed in the inner center of the chamber 100 .
  • the insulator 500 electrically insulates the rod 400 and the chamber 100 to prevent an arcing phenomenon occurring between the rod 400 and the chamber 100 .
  • the device for reducing pollutants in the indoor/outdoor atmosphere or exhaust gas using low-temperature plasma according to the present invention is provided with a hollow tube body, so it has the advantage of being larger and lighter than the round bar type. have.
  • the tubular emitter 300 according to the present invention shown in FIGS. 1 to 2 is more effective.
  • the emitter 300 according to the present invention has a tip 310 , the surface area of the emitter 300 is further increased, and in addition, plasma is smoothly emitted from the tip 310 .
  • the tip 310 formed on the outer surface of the emitter 300 is formed, as the size of the emitter 300 increases, the distance from the inner surface of the chamber 100 becomes narrower.
  • the surface area of the emitter 300 and the length of the emitter 300 correspond to the The most preferable ratio of the area of the inner surface of the chamber 100 is 1:1.
  • the surface area of the emitter 300 is usually smaller than the orthographic area inside the chamber 100 .
  • the low-temperature plasma generation efficiency increases.
  • CNTs carbon nanotubes
  • the surface area of the emitter 300 is increased by the carbon nanotubes (CNT), thereby increasing the low-temperature plasma generation efficiency and also suppressing the generation of ozone generated during plasma generation.
  • CNT carbon nanotubes
  • the vertical height h of the emitter 300 is the diameter of the circular shape.
  • the height direction cross-sectional shapes of the chamber 100 and the emitter 300 may be circular, oval, or polygonal.
  • pollutants are firstly pollutants contained in the gas to be treated of external combustion engines such as diesel engines, gasoline engines and boilers, and secondly, factories It may include pollutants present in polluted indoor air of buildings, livestock and livestock facilities, etc., and thirdly, polluted air in areas where they are concentrated.
  • 3 is a view showing various embodiments of the tip shape.
  • the tip 310 provided in the emitter 300 is a cone 1100 , a hemisphere and an elliptical hemisphere 1400 , a cylinder 1410 , a pyramid 1110 , a truncated pyramid 1200 , and a prism.
  • the 'shape formed by a combination of the first tip shape, the second tip shape, and the third tip shape' means that the plurality of tip 310 is composed of the tip 310 having various shapes, of course, and each Including that the tip 310 shape can be formed by a combination of various shapes.
  • the shape of the tip 310 is a cone, a hemisphere, an elliptical hemisphere, a sphere and a cylinder, a square pyramid, a cylinder such as a quadrangular truncated pyramid, an elliptical column, a pyramid, a prism, and all or part of the sides of these shapes are circular, not flat, Shapes made up of curved surfaces such as ovals, and shapes formed from top to bottom or a part of them in a spiral shape with threads, threads, or serrated teeth on the side surfaces of these shapes, and in addition to these shapes, vertex divisions and top surface divisions of these shapes, which are derivatives thereof , including variations thereof, such as irregularities in the center point of the top face, or combinations of these shapes.
  • FIG. 4 is a view showing various embodiments of the cover and the support.
  • the apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma includes a support 320 and a cover 330 .
  • the supporter 320 is installed inside or at the end of the emitter in single or plural number to connect the rod 400 and the emitter 300 .
  • the cover 330 is provided at one or both ends of the front side in the longitudinal direction of the emitter 300 in the flow direction of the target gas to shield the inside of the emitter 300 .
  • cover 330 may connect the emitter 300 and the rod 400 .
  • the cover 330 may be provided with a cover including at least a conical shape, a hemispherical shape, and a flat shape, and these covers 330 may prevent the inflow of the gas to be treated into the tubular shape of the emitter 300 .
  • FIG. 5 is a view showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having a plurality of emitters sequentially arranged according to the present invention.
  • 5 is a state in which a part of the chamber 100 is cut and removed, and the tip of the outer surface of the emitter 300 is omitted.
  • a plurality of emitters 300 have different lengths and vertical heights (h) of the chamber 100 ) are arranged sequentially in the longitudinal direction.
  • those having a longer length or a smaller vertical height are disposed as they go downstream in the flow direction 1 of the gas to be treated.
  • the vertical height of the emitter 300 may be a diameter when the emitter 300 has a circular shape in the vertical height direction.
  • the length and vertical height of the emitters 300 are manufactured differently according to the arrangement order of the emitters, and are disposed at the front end.
  • the length of the emitter 300 to be used is short and the vertical height h is increased. Accordingly, the distance between the tip 310 and the inner surface of the chamber 100 is shortened, so that the applied voltage can be lowered.
  • the length of the emitter 300 is made longer as the abatement device arranged from the head to a subordinate reduction device increases, it is possible to reduce the fatigue of the head reduction device according to the serial arrangement order, and thus the first batch emitter 300 is the most The shortest and last batch emitter is the longest.
  • the size of the vertical height (h) of the emitter 300 can also reduce the fatigue of the head reduction device by making the vertical height (h) of the emitter 300 smaller from the top to the back according to the installation order of the reduction device. As the vertical height h of the emitter 300 increases, the applied voltage can be supplied lower.
  • the first placed emitter 300 has the largest diameter and the last placed emitter 300 has the smallest diameter.
  • the power supply unit is configured to adjust each emitter (300) in consideration of the vertical height (h) and length of the emitter (300). ), by adjusting the applied voltage to supply, it is possible to prevent arcing and increase the reduction efficiency, as well as reduce the fatigue of the power supply device 200 .
  • a plurality of insulators are provided, and the leading insulator among the plurality of insulators has a voltage An unauthorized dummy insulator (500a) is placed.
  • the model insulator 500a prevents the gas to be treated from coming into direct contact with the insulator of the lower order, thereby preventing the accumulation of contaminants included in the gas to be treated on the surface of the insulator of the lower order.
  • model insulator 500a can prevent unnecessary arcing caused by an increase in the concentration of a contaminant in the gas to be treated around the insulator of a lower priority.
  • a distance of one insulator is a distance between two adjacent insulators in a plurality of insulators arranged in a line.
  • the chamber connected to the rear of the plurality of insulators arranged in a line has a narrow or curved shape, the larger the narrowing or curved angle, the longer the above-described rear separation distance.
  • the shape of the chamber connected to the rear of the plurality of insulators arranged in a line is significantly different from the shape of the chamber in which the plurality of insulators are arranged, by lengthening the rear separation distance, the vortex or reverse flow of the gas to be treated and this
  • FIG. 6 is a view showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having emitters disposed on concentric circles according to the present invention.
  • FIG. 6 shows a state in which a part of the chamber 100 is cut and removed, and the tip of the outer surface of the emitter 300 is omitted.
  • the emitter 300 includes a plurality of cylindrical tubes, oval tubes, or different sizes having different diameters from each other. It is provided with a polygonal tubular body having a similar shape, overlapping in the radial direction of the chamber 100 and arranged concentrically or on the same central point, and these emitters have the same spacing.
  • the chamber 100 has the same cross-sectional shape as the plurality of emitters 300 arranged concentrically or on the same center point.
  • a tube emitter 300 composed of concentric circles maintaining a constant distance between the chambers from the center of the chamber is installed layer by layer, and from the innermost emitter 300 to the outermost The voltage is gradually lowered and applied, but with the same voltage difference, the voltage difference between each emitter 300 and the emitter 300 or finally the outermost emitter 300 and the chamber 100 becomes the same.
  • emitters 300 are initially formed between the emitters 300 and the outermost emitters 300 and the chamber 100, respectively, than when voltage is applied to the chamber 100 with a single emitter 300 .
  • emitter 1 is the initially applied voltage
  • emitter 2 is “subtracted” from the initially applied voltage according to the order of emitters arranged from the center. Apply by subtracting voltage x1”, and emitter 3 applies power by subtracting “subtracted voltage x2” from the initially applied voltage.
  • each rod is a circular emitter 300.
  • a rod is connected to the top or bottom of a circle, or a rod is connected to each already It is necessary that the ter is inserted into the groove of the rod provided in the insulator 500 to be connected to the rod in the insulator 500 .
  • FIG. 7 is a view showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having an air curtain unit according to the present invention.
  • the apparatus for reducing pollutants in the indoor/outdoor atmosphere or exhaust gas using low-temperature plasma includes an air curtain unit 700 .
  • the air curtain unit 700 is installed in connection with various types of tubular bodies including a thin circular tube from the outside of the chamber 100 to the inside.
  • the air curtain part 700 is disposed upstream of the insulator 500 based on the flow direction of the gas to be treated, and from the outside of the chamber 100 to the front part of the insulator 500 or the insulator 500 . At least one of them blows compressed air toward one.
  • This air curtain unit 700 prevents the accumulation of contaminants in the gas to be treated on the surface of the insulator 500 by more than a certain degree, thereby preventing arcing generated by riding on the contaminants on the surface of the insulator 500, It prevents the plasma generation efficiency from falling.
  • a kind of air curtain 701 is formed at the front end of the insulator 500 to prevent the deposition of contaminants on the front surface of the insulator 500, and the insulator ( 500)
  • a voltage of 30 kV DC/cm which is the dielectric breakdown strength of general ambient air, is reduced due to the high concentration of pollutants and water vapor in the gas to be treated.
  • Arcing is prevented by preventing the breakdown voltage from rapidly dropping to a low level (eg, 10 kV DC/cm or less).
  • the apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma by disposing a nitrogen oxide reduction metal catalyst device downstream of the air curtain unit 700, the metal catalyst device to compressed air It is possible to reduce nitrogen oxides in the gas to be treated by promoting the reaction between the oxygen and nitrogen contained in the gas to be treated and the nitrogen oxides contained in the gas to be treated.
  • the nitrogen oxide reduction metal catalyst device may include at least one of vanadium and zeolite as a mixture of metal materials.
  • the metal catalyst in the apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma according to this embodiment, by arranging an ozone removal metal catalyst device downstream of the emitter, the metal catalyst remains in the gas to be treated in the chamber. Ozone can be reduced.
  • the ozone removal metal catalyst may include at least one of manganese oxide (MnOx), titanium dioxide (TiO2), and zeolite as a mixture of metal materials.
  • the nitrogen oxide reduction metal catalyst device is installed together with the air curtain unit, so that nitrogen and oxygen contained in the compressed air sprayed from the air curtain unit can promote the reduction reaction of nitrogen oxides contained in the metal catalyst of the nitrogen oxide reduction device and the gas to be treated.
  • FIG. 8 is a view showing a flow direction cross-section of a gas to be treated according to another embodiment of the apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma according to the present invention.
  • the rod 400 includes a vertical rod 410 and a horizontal rod 420 .
  • the vertical rod 410 extends from one side of the inner surface of the chamber 100 to the center of the chamber 100 .
  • the horizontal rod 420 extends along the center of the chamber 100 and the emitter 300 is coupled to the distal end.
  • the insulator 500 may be provided with a length in which the vertical rod 410 is exposed as much as the height H set from the horizontal rod 420 while surrounding the vertical rod 410 from one side of the inner surface of the chamber 100 . .
  • the set height H is equal to or less than 1/2 of the vertical height h of the emitter 300 .
  • FIG. 9 is a view showing a flow direction cross-section of a gas to be treated according to another embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having an arcing prevention chamber according to the present invention.
  • the chamber 100 has an anti-arching chamber 110 .
  • the arcing prevention chamber 110 is a space formed convexly from one side of the inner surface of the chamber 100 to the outside.
  • the rod 400 extends along the center of the vertical rod 410 and the chamber 100 extending from one side of the inner surface of the anti-arcing chamber 110 to the center of the chamber 100, and the emitter is coupled to the end of the horizontal rod 400 . It has a rod 420 .
  • the anti-arching chamber 110 forms the shortest distance between the horizontal rod 420 and the inner surface of the anti-arching chamber 110 to be larger than the radius of the chamber 100, so that the anti-arching chamber 110 and the horizontal rod 420 are formed. arcing can be prevented.
  • the chamber 100 has a set length b.
  • the length (a) of the insulator 500 from the top of the vertical rod 410 is preferably equal to or greater than the set length (b).
  • the horizontal length length (c) from the corner where the arcing prevention chamber 110 and the chamber 100 meet to the vertical rod 410 is equal to or shorter than the set length of the horizontal rod 420 .
  • the orthographic projection of the emitter 300 is located on the inner surface of the chamber 100, and the distance between the emitter 300 and the chamber 100 is shorter than the distance between the horizontal rod 420 and the inner surface of the anti-arching chamber 110. It prevents arcing between the horizontal rod 420 and the arcing prevention chamber 110 .
  • the anti-arching chamber 110 may be selected from a shape in which the cross section in the flow direction (1) of the gas to be treated forms a part of a circle, an ellipse, and a polygon.
  • the anti-arching chamber 110 may be circulated along the circumference of the chamber 100 to be installed in whole or in part in an annular shape.
  • FIG. 10 is a view showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using a low-temperature plasma having a reverse emitter according to the present invention.
  • the emitter 300 is located downstream in the flow direction 1 of the gas to be treated.
  • the gas to be treated does not directly collide with the surface of the insulator 500 on the side of the emitter 300, and thus it is possible to prevent the accumulation of pollutants and water vapor contained in the gas to be treated, and arcing caused by these can prevent
  • the insulator 500 of the device for reducing pollutants in the indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having a reverse emitter according to the present invention the pollutant source and water vapor contained in the gas to be treated accumulates on the surface of the insulator 500 It may further include an insulator cleaning means that can prevent the 501 or remove accumulated contaminants and water vapor.
  • the insulator is manufactured with different electrical insulating materials at the top and bottom of the insulator, or insulating materials inside and outside the insulator It can be made of two or more electrical insulating materials, which are manufactured by differentiating the
  • an upper side close to the inside of the chamber may be provided with alumina ceramic material, and a lower side close to the horizontal rod may be provided with ceramic glass.
  • the center of the incelerator may be made of ceramic glass and the outer shell may be made of alumina ceramic material.
  • 11 to 20 are views showing various embodiments of the insulator cleaning means in the apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using a low-temperature plasma having a reverse emitter according to the present invention.
  • the insulator cleaning means removes the pollutants and water vapor accumulated on the surface of the insulator on the opposite side of the emitter 300. It is a hair dog 810 that can be.
  • Hair dog 810 may be fixed to the end of the rod-shaped support (811).
  • the support 811 can be rotated in the longitudinal direction to easily remove pollutants and water vapor.
  • the hair dog 810 may be rotated to approach or move away from the insulator 500 .
  • the insulator cleaning means maintains the insulator 500 at a high temperature to apply it to the surface. It is an electric heating device 820 that can burn and remove accumulated pollutants and water vapor.
  • the heating device 820 is preferably a heating wire or a heating element installed within the insulator 500 , or a heating method using a heating wire or heating element wound on the surface of the insulator 500 .
  • the heat transfer device 820 may heat the entire insulator 500 or only a portion adjacent to the horizontal rod.
  • the insulator cleaning means is a spray-type cleaning device.
  • FIG. 15 is a view from the top of the device for reducing pollutants in the indoor/outdoor atmosphere or exhaust gas using the low-temperature plasma of FIG. 14, and FIG. 17 is the device for reducing pollutants in the indoor/outdoor atmosphere or exhaust gas using the low-temperature plasma of FIG. It is a view viewed from the direction in which the gas to be treated is introduced.
  • FIG. 19 is a view 2500 of the insulator in the discharge direction of the target gas to be treated in the device for reducing pollutants in the indoor/outdoor atmosphere or exhaust gas using the low-temperature plasma of FIG. 18 and a cross-section 2600 in the width direction viewed from the upper side.
  • the injection-type cleaning device injects fuel containing at least gas toward a part or the whole of the front portion of the insulator 500 from the outside of the chamber 100 to inject the insulator. Contaminants and water vapor accumulating on the surface of 500 can be removed by burning.
  • an ignition device for igniting fuel injected into at least one of the injection-type cleaning device 900 , the chamber 100 , and the insulator 500 may be provided.
  • the injection-type cleaning device of FIGS. 14 to 15 may be installed by being connected to various types of tubing including a thin circular tube from the outside of the chamber 100 to the inside, and the insulator 500 based on the flow direction of the gas to be treated ) can be placed upstream.
  • the injection-type cleaning device injects fuel containing gas toward a part or the whole of the front part of the insulator 500 from the outside of the anti-arching chamber 110 to insulate the insulator. Contaminants and water vapor accumulated on the surface of the rater 500 may be burned and removed.
  • an ignition device for igniting the injected fuel may be provided in at least one of the injection-type cleaning device 900 , the chamber 100 , the arc prevention chamber 110 , and the insulator 500 .
  • the injection-type cleaning device includes a thin tube 910 or A hole is provided inside the insulator 500 , and by injecting the above-described gas or fuel to heat the surface of the insulator 500 , contaminants and water vapor accumulated on the surface of the insulator 500 can be burned and removed.
  • the insulator 500 may include its own pores 920 to inject fuel including gas to burn off contaminants and water vapor accumulated on the surface of the insulator.
  • 21 to 22 are views illustrating various embodiments of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma in which the reverse emitters of FIG. 10 are sequentially arranged.
  • the reverse emitters are sequentially arranged.
  • the sequential arrangement of the reverse emitters shown in FIGS. 21 to 22 is the same as the plurality of sequentially arranged emitters shown in FIG. 5 , and thus will be omitted.
  • the chamber 101 connected to the rear of the plurality of insulators 500 arranged in a line in the direction of the gas to be treated is narrowed or bent to generate back pressure.
  • the rear separation distance (D1, D2) which is a distance at least one or more insulators can be installed, must be secured at the rear end of the insulator 500, and the chamber 100 must be connected to the vortex of the gas to be treated or It is possible to prevent the backflow and thus the contaminants in the gas to be treated from accumulating in the insulator and arcing due to this.
  • a distance at which one or more insulators 500 can be installed is a distance between two adjacent insulators in a plurality of insulators 500 arranged in a line.
  • the shape of the chamber 101 connected to the rear of the plurality of insulators arranged in a line is different from the shape of the chamber in which the plurality of insulators are arranged, by lengthening the rear separation distance, the gas vortex or countercurrent to be treated And, in order to prevent the contaminants in the gas to be treated from accumulating in the insulator, it is preferable to secure a space corresponding to the rear separation distance.
  • the rear separation distance D1 is set to a distance at which one insulator 500 can be installed.
  • the chamber 101 connected to the rear of the insulator is greatly reduced than the width of the chamber 100, so that the rear separation distance is D1 + D2, and the rear separation distance D1 is the insulator 500 two It has been shown that it can be set to a distance where dogs can be installed.
  • FIG. 23 is a view showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having an insulator upper shell and an insulator lower shell according to the present invention.
  • the apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma includes at least an upper shell 502 and a lower shell 503 surrounding the outer surface of the insulator 500 . It may further include any one.
  • the upper shell 502 is made of a metal conductor including stainless steel and copper, and surrounds the outer surface of the insulator with a length less than or equal to a height set from one side of the inner surface of the chamber.
  • the lower shell 503 is made of a metal conductor including stainless steel and copper, and surrounds the outer surface of the insulator with a length equal to or less than a height set from the position of the horizontal rod.
  • the upper shell 502 preferably surrounds the surface of the insulator 500 at a portion where the chamber 100 and the insulator 500 are fastened to a predetermined height, and is formed to be spaced apart from the inner surface of the chamber 100 . and a top shell 502 .
  • the height or the sum of the heights when the upper and lower shells of the insulator are installed at the same time 2) should be less than
  • the upper shell 502 and the lower shell 503 are intentionally arcing structures that cause small-scale arcing to occur frequently.
  • the upper shell 502 and the lower shell 503 induce an arcing phenomenon caused by contaminants and water vapor accumulated on the surface of the insulator to occur as a small-scale arcing phenomenon accompanied by a small voltage drop.
  • the upper shell 502 and the lower shell 503 may be installed individually (5020, 5030) or at the same time (502030), respectively, and it is most preferable to install the upper shell 502 alone (5020).
  • FIG. 24 is a view showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having a means for removing water vapor in the chamber 100 according to the present invention.
  • the outer surface of the chamber 100 is covered with a heating insulator 100a and a device capable of heating the heating insulator is provided, and the chamber is heated by operating it before or at the beginning of the engine operation.
  • an example of the heating device is a method of heating by applying a current to the heating insulator (100a).
  • 25 is a view showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having a bidirectional emitter according to the present invention.
  • the emitter 300 is provided simultaneously in front and behind the vertical rod along the flow direction of the gas to be treated.
  • 26 is a view showing various embodiments of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma having various chambers according to the present invention.
  • the chamber 100 may be formed of a straight tube, a curved tube, or a mixture of both.
  • the center of the emitter 300 is always located at the center of the chamber 100 .
  • the chamber may be a curved pipe body 3100 , a composite straight pipe body 3200 having different directions, and a straight pipe body 3300 whose longitudinal and cross-sectional directions are not perpendicular to each other.
  • the device for reducing pollutants in the indoor/outdoor atmosphere or exhaust gas using low-temperature plasma may further include a reverse power application device.
  • the reverse power supply device supplies direct current to the power supply device, it is supplied to the emitter by momentarily changing the polarity of the (+) pole (-) pole of the power supply device at an appropriate period.
  • the adsorbed pollutant may fall unpredictably when the flow of the gas to be treated increases, causing arcing around the insulator 500 . Therefore, it is necessary to shake off the ionized contaminants before they are adsorbed in large amounts.
  • a device for reducing pollutants in the indoor/outdoor atmosphere or exhaust gas using low-temperature plasma having a reverse power application device frequently removes pollutants adsorbed inside the chamber 100 and smoothly exhausts them, thereby preventing excessively strong arcing and plasma Make sure that the generation efficiency is not lowered.
  • 27 to 33 are diagrams showing an embodiment of an apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma in which the inside of the chamber is partitioned according to the present invention.
  • the apparatus for reducing pollutants in indoor and outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma according to the present invention is disposed on the processing target gas flow path of the chamber, and the processing target gas It has a unit chamber bundle which partitions the whole vertical cross section in a flow direction into a plurality.
  • a plurality of unit chambers constituting the unit chamber bundle preferably have cross sections of the same shape as each other, and each of the plurality of unit chambers has an emitter in the center thereof.
  • the outer surface of the emitter is provided in a shape similar to the inner surface of the unit chamber, and the emitter is disposed at a constant position as the shortest distance from an arbitrary position on the outer surface of the emitter to the inner surface of the unit chamber.
  • 27 to 29 show a unit chamber 100u in which an emitter 300u having a round-edge quadrangular cross-sectional shape is disposed, a unit chamber bundle 100bundle-rec using these unit chambers 100u, and a unit It shows a chamber 100 having a chamber bundle (100bundle-rec) therein.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view 4100 and a perspective view 4200 of the emitter 300u and the chamber 100u having a rectangular cross-sectional shape.
  • each chamber is a unit chamber.
  • FIG. 29 is a view showing the arrangement of the unit chamber bundle 100bundle-rec inside another large chamber 100 of FIG. 28 .
  • a plurality of unit chamber bundles 100bundle-rec may be disposed in the flow direction of the gas to be treated.
  • FIG. 30 is a cross-sectional view 5100 and a perspective view 5200 of a square chamber with rounded corners, and FIG. 31 shows a round-corner square unit chamber bundle 100bundle-sq using the same.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view 6100 and a perspective view 6200 of a triangular chamber with rounded corners
  • FIG. 33 shows a round-cornered triangular unit chamber bundle 100bundle-tri using the same.
  • the unit chamber bundle may be provided such that a chamber through which a processing target gas composed of indoor and outdoor air containing pollutants or exhaust gas passes is inserted into a cut portion by a predetermined length, and both ends are connected to the cut surface of the chamber.
  • the unit chamber bundle may be provided by being inserted into the chamber when the chamber itself through which the gas to be treated passes is an insulator that does not conduct electricity, such as a stack (exhaust gas passage) of an LNG power plant.
  • the chamber Since is an insulator, it is not necessary to provide an insulator.
  • the horizontal connecting rod 400c from the unit chamber bundle is sufficiently long to secure the separation distance of the high-voltage current from the unit chamber bundle, and a plurality of connection horizontal rods are connected by the connecting vertical rod 410c.
  • power may be supplied to a plurality of emitters through a single wire.
  • the connected plurality of connecting horizontal rods 400c and connecting vertical rods 410c may connect unit emitters 300u within one unit chamber bundle, or connect unit emitters within a plurality of unit chamber bundles.
  • the plurality of connecting vertical rods 410c may be disposed in a straight line between the upper end and the lower end of the chamber by the connecting insulator 500c disposed between each connecting vertical rod 410c.
  • the vertical connecting rods 410c fastened in the vertical direction by the connecting insulator 500c are separated from each other.
  • the plurality of unit chamber bundles is composed of several tens to hundreds of unit chambers. Therefore, even if an arc phenomenon occurs in one or several unit chambers, the effect on the overall plasma generation efficiency can be minimized, so that the total low-temperature plasma A decrease in the generation efficiency can be prevented.
  • the apparatus for reducing pollutants in indoor/outdoor air or exhaust gas using low-temperature plasma has a plurality of unit chambers that are isolated from each other, that is, a unit chamber bundle, and generates plasma to reduce pollutants Separate the unit chamber in which the arcing phenomenon occurs from the reducing unit chamber.
  • the pollutant reduction function can be continued.
  • FIG. 36 shows a form in which a plurality of unit chamber bundles 100bundle-rec are arranged in the longitudinal direction of the chamber.
  • a plurality of unit chamber bundles 100bundle-rec may be disposed in the flow direction of the gas to be treated.
  • 37 to 39 are views for explaining the insulating member.
  • the vertical rod 410 is provided separately from two or more, and between the separated vertical rods 410 .
  • the insulating member 1000 is inserted.
  • FIG. 38 in the same manner as in FIG. 37 , two or more horizontal rods 420 are provided separately, and the insulating member 1000 is inserted between the separated horizontal rods 420 .
  • the vertical rod 410 is bifurcated before being connected to the horizontal rod 420 , and the insulating member 1000 may be inserted into each of the two-branched vertical rods.
  • the horizontal rod 420 is respectively connected to the vertical rod branched in two.
  • the insulating member 1000 allows a current to flow through the insulating member 1000 when the magnitude of the voltage applied to the separated vertical rod 410 or the separated horizontal rod 420 is greater than a set limit voltage, but the limit voltage If it is less than, the current is cut off.
  • the voltage drops and the power is automatically cut off by the insulating material.
  • the power is cut off, the arcing disappears, and since there is no arcing, the normal voltage is instantly restored and the current flows over the insulating material.
  • the insulating member 1000 is formed of an insulating material and is a sphere, ellipsoid, or polyhedron having a size similar to or smaller than the diameter of the horizontal rod and the vertical rod, and the separated horizontal rod 420 and the vertical rod 410 are the insulating member 1000 . It is preferable to be placed close to the

Abstract

개시되는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 오염물질이 포함된 실내외 대기 또는 배출가스로 구성되는 처리대상가스가 내부에 유동하는 관체이며, 접지 전원이 연결되는 체임버; 상기 체임버 외부에 배치되어 직류 또는 교류로 설정된 크기의 전압을 연속 인가하는 전원공급장치; 외면에 플라즈마를 발생하기 위한 복수의 첨단(cusp)이 형성된 속이 빈 관체로서, 상기 처리대상가스의 유동과 평행한 방향으로 길게 상기 체임버 내부에 배치되고, 상기 전원공급장치와 전기적으로 연결되어 저온 플라즈마를 발생시키는 이미터; 상기 이미터와 상기 전원공급장치를 전기적으로 연결하고, 상기 이미터가 상기 체임버의 내부 중앙에 배치되도록 지지하는 로드; 및 상기 로드와 상기 체임버를 전기적으로 절연시켜, 상기 로드와 상기 체임버 사이에서 발생하는 아킹(arcing)현상을 방지하는 인썰레이터;를 가지진다.

Description

저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치
본 발명(Disclosure)은, 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에 관한 것으로서, 구체적으로 저온 플라즈마 발생 효율을 높이는 아킹 방지 및 제어 구조를 가지고 공장이나 인구가 밀집한 도시의 공기와 건물이나 공장 농축산시설 내외의 대기 및 LNG 석탄 등 화석연료 발전소의 배출가스와 내연기관으로부터 배출되는 가스내 입자상 물질 또는 휘발성 유기물질(VOCs) 등 오염물질을 저감하는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
저온 플라즈마를 이용한 일반적인 오염물질 저감장치는, 체임버와 이미터가 주요한 구성이며, 여기서 오염물질은 실내외 대기 중 오염물질 또는 배출가스의 입자상 물질등 오염물질을 뜻한다.
관체인 체임버로 실외 대기나 실내공기 또는 배출가스가 유동하며, 체임버의 내측에 이미터가 배치된다.
이미터에는 고전압이 인가되어, 체임버와 이미터 사이 전기방전 현상이 발생하여 전자가 방출된다.
이렇게 고속으로 방출된 전자는 실외 대기나 실내공기 또는 배출가스에 포함된 오염 물질과 충돌하고 충돌된 오염 물질은, 전자, 이온, 중성입자가 혼합된 플라즈마로 생성된다.
이미터에 인가되는 고전압은, 누설(leakage)없이 이미터에 인가되어야 한다.
고전압이 누설되면 이미터와 체임버 사이의 전압이 떨어지게 되어, 플라즈마 발생효율이 급격히 감소할 수 있다.
특히 체임버와 이미터 사이 방전 외에 이미터를 체임버 내부에 위치시켜 지지하는 로드와 체임버 사이에서 아킹(arcing)현상이 발생할 경우에는, 이미터에서의 방전 현상이 약화되어 저온 플라즈마 발생 효율이 급격히 감소한다.
또한, 강한 아킹현상은, 체임버와 로드의 표면에 손상을 줄 수 있다.
더불어, 상술한 체임버와 로드의 문제점 이외에도, 고전압을 발생하는 전원공급장치의 피로도가 지속적으로 증가하여 손상 내지 고장으로 작동불능 상태에 빠지는 더욱 큰 문제점이 발생할 수 있다.
또한 로드의 외면을 감싸 전류 누설을 방지하는 인썰레이터 표면에 실외 대기나 실내공기 또는 배출가스 내 오염물질 또는 수증기가 일정한도 이상 쌓이게 되면 인썰레이터 표면에 쌓인 오염원, 수증기를 타고 미약하게 흘러 오염원을 제거하는 전류 이외의, 표면에 쌓인 오염원, 수증기로 유도되는 아킹도 발생하는데, 이러한 아킹 역시 로드와 체임버 사이의 아킹과 같은 문제점을 지닌다.
그러나 인썰레이터 표면으로 유도되는 아킹은 전력 소모가 크거나 작거나 모두 인쎌레이터의 표면에 쌓인 오염원과 수증기를 제거하는 효과가 있으며, 아킹의 문제는 아킹으로 소모되는 전력의 많고 적음에 따라 이미터 인가 전압의 하락을 초래하며, 이미터 인가전압이 일정한도 이상 하락하게 되면 플라즈마 발생효율이 저하되고 이는 결국 실외 대기나 실내공기 또는 배출가스 내 오염원 제거효율 저하를 초래한다는 데 있다.
따라서 아킹을 적절한 방법으로 방지하고 제어하여, 즉 강한 아킹을 방지하고 아킹에 필요한 전류를 일정한도 이내로 조절하여 저 전류의 약한 아킹으로 유도시킴으로써 이미터에 인가되는 전압을 일정 수준 이상을 유지하여, 플라즈마 발생 효율은 정상 수준을 유지하면서 동시에 인썰레이터 표면의 오염원과 수증기를 신속히 제거할 수 있는 구조와 장치가 필요하다.
전압의 일정수준 이상은 바람직하게는 규정된 전압의 90% 이상이다.
본 발명(Disclosure)은, 실내외 대기나 배출가스의 오염물질을 저감하는 저온 플라즈마 저감장치에 관한 것이다.
본 발명(Disclosure)은, 높은 전력소모의 강한 아킹을 방지하고 저전력소모의 약한 아킹을 유도하여 저온 플라즈마 발생 효율 저하를 방지하는 이미터 구조를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 오염물질 저감장치에 관한 것이다.
본 발명(Disclosure)은, 높은 전력소모의 강한 아킹에 의한 저온 플라즈마 발생 효율 저하를 방지하고 저전력소모의 약한 아킹을 유도하는 체임버 구조를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에 관한 것이다.
본 발명(Disclosure)은, 높은 전력소모의 강한 아킹에 의한 저온 플라즈마 발생 효율 저하를 방지하고 저전력소모의 약한 아킹을 유도하는 장치와 구조를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 오염물질이 포함된 실내외 대기 또는 배출가스로 구성되는 처리대상가스가 내부에 유동하는 관체이며, 접지 전원이 연결되는 체임버; 상기 체임버 외부에 배치되어 직류 또는 교류로 설정된 크기의 전압을 연속 인가하는 전원공급장치; 외면에 플라즈마를 발생하기 위한 복수의 첨단(cusp)이 형성된 속이 빈 관체로서, 상기 처리대상가스의 유동과 평행한 방향으로 길게 상기 체임버 내부에 배치되고, 상기 전원공급장치와 전기적으로 연결되어 저온 플라즈마를 발생시키는 이미터; 상기 이미터와 상기 전원공급장치를 전기적으로 연결하고, 상기 이미터가 상기 체임버의 내부 중앙에 배치되도록 지지하는 로드; 및 상기 로드와 상기 체임버를 전기적으로 절연시켜, 상기 로드와 상기 체임버 사이에서 발생하는 아킹(arcing)현상을 방지하는 인썰레이터;를 가진다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 상기 이미터의 표면적과 상기 이미터의 길이에 대응하는 상기 체임버 내면의 면적의 가장 바람직한 비율은 1:1이다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 상기 이미터에 구비되는 상기 첨단은,
원뿔, 반구, 타원형 반구, 원기둥, 각 뿔, 각뿔대 및 각기둥 중에서 선택된 적어도 하나의 형상을 가지는 제1 첨단형상; 상기 제1 첨단형상의 옆면의 전부 또는 일부가 원형 또는 타원형을 포함하는 곡면으로 이루어진 형상을 가지는 제2 첨단형상; 및 상기 제1 첨단형상 및 제2 첨단형상의 옆면에 나사산, 나사골 또는 톱니이가 나선형으로 상단부터 하단까지 또는 그 일부에 형성되는 형상을 가지는 제3 첨단형상; 중에서 선택된 적어도 하나의 형상으로 구비된다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 상기 이미터는 표면이 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube)로 코팅되어 구비될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 상기 이미터와 상기 로드를 연결하는 지지대; 및 상기 이미터의 길이방향으로 양단에 구비되어, 상기 이미터의 내부를 차폐하는 커버;를 가질 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 상기 이미터는, 복수 개가 구비되며, 상기 복수의 이미터는, 길이와 수직높이를 달리하여 상기 체임버의 길이방향으로 복수 개가 순차로 배치되고, 상기 복수의 이미터는, 상기 처리대상가스의 유동방향으로 하류로 갈수록 길이가 긴 것이 배치되거나, 수직높이가 작은 것이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 상기 인썰레이터는, 복수 개가 구비되며, 상기 복수의 인썰레이터중 선두의 상기 인썰레이터는 전압이 인가되지 않는 모형 인썰레이터(dummy insulator)를 배치하여, 후순위의 상기 인썰레이터에 상기 처리대상가스가 직접 접촉되는 것을 방지함으로써, 후순위의 상기 인썰레이터의 표면에 상기 처리대상가스에 포함된 오염원 및 수증기가 쌓이는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 상기 이미터는, 복수 개로 구비되며, 상기 복수의 이미터는, 상기 체임버와 닮은 꼴의 관체로 구비되되, 직경 또는 크기를 달리하여 상기 체임버의 반경방향으로 겹쳐져 동심원상 또는 동일 중심점상으로 배치되고, 상기 복수의 이미터는 동일한 간격을 가질 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 상기 체임버 외부로부터 내부로 가느다란 원형 튜브를 최소한 포함하는 여러가지 형태의 관체로 연결되어 설치되며, 상기 처리대상가스의 유동방향을 기준으로 상기 인썰레이터의 상류에 배치되어, 상기 체임버 외부로부터 상기 인썰레이터 또는 상기 인썰레이터의 상류 또는 상기 인썰레이터의 전면부 중 적어도 어느 하나를 향하여 압축공기를 분사하는 에어커튼부;를 가질 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 상기 이미터는, 상기 처리대상가스 유동방향 기준으로 하류에, 바나듐(vanadium), 제올라이트(zeolite) 및 금속촉매로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 재료를 포함하는 질소산화물저감 금속촉매장치를 배치하며, 상기 금속촉매장치는 상기 처리대상가스에 포함된 질소산화물의 반응을 촉진시켜 상기 처리대상가스내 질소산화물을 저감할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 상기 이미터의 상기 처리대상가스 유동방향 기준으로 하류에 산화망간(MnOx)촉매, 이산화티타늄(TiO2)촉매 또는 제올라이트(zeolite)촉매 및 여타 금속촉매로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 재료를 포함하는 오존제거 금속촉매장치를 배치하며, 상기 오존제거 금속촉매장치는 상기 처리대상가스에 잔류하는 오존을 저감할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 상기의 질소산화물저감 금속촉매장치는 상기의 에어커튼부와 함께 설치되며, 상기 에어커튼부로에서 분사되는 상기 압축공기에 포함된 질소 및 산소를 이용하여 상기 질소산화물저감장치의 금속촉매와 상기 처리대상가스에 포함된 질소산화물의 저감반응을 촉진시킬 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 상기 로드는 상기 체임버의 내면 일측으로부터 상기 체임버의 중심까지 연장되는 수직로드;와 상기 체임버의 중심을 따라 연장되며 말단에 상기 이미터가 결합되는 수평로드;를 가지며, 상기 인썰레이터는, 상기 체임버의 내면 일측으로부터 상기 수직로드를 감싸되, 상기 수평로드로부터 상기 이미터의 수직높이(h)의 1/2이하로 설정된 높이(H)만큼 상기 수직로드가 노출되는 길이로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 상기 체임버는, 내면 일측에서 외부를 향하여 볼록하게 형성된 공간인 아킹방지체임버;를 가지고, 상기 로드는, 상기 아킹방지체임버의 내면 일측으로부터 상기 체임버의 중심까지 연장되는 수직로드;와 상기 체임버의 중심을 따라 연장되며 말단에 상기 이미터가 결합되는 수평로드;를 가지며, 상기 아킹방지체임버는, 상기 수평로드와 상기 아킹방지체임버 내면 사이의 최단거리를 상기 체임버의 반경과 같거나 크게 형성하여 상기 아킹방지체임버와 상기 수평로드 사이의 아킹을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 상기 체임버는 그 내면에서 중심점까지 설정된 길이(b)를 가지며, 상기 인썰레이터의 길이(a)는 상기 설정된 길이(b)보다 크거나 같은 길이로 구비되고, 상기 아킹방지체임버와 상기 체임버가 만나는 모서리에서 상기 수직로드까지의 수평길이 길이(c)는, 상기 수평로드의 설정된 길이보다 짧거나 같은 길이로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 상기 아킹방지체임버는, 상기 처리대상가스의 유동 방향 단면이 원형, 타원형 및 다각형의 일부분을 형성하는 형상 중에서 선택된 것이다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 상기 아킹방지체임버는, 상기 체임버의 둘레를 따라 순환하여 고리형으로 설치될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 상기 이미터는, 상기 처리대상가스 유동방향 기준으로 상기 인썰레이터의 하류에 위치하여, 상기 이미터 쪽의 상기 인썰레이터 면에 상기 처리대상가스가 직접 부딪히지 않도록함므로써 상기 처리대상가스에 포함된 오염원 및 수증기가 쌓이는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 상기 인썰레이터는, 그 표면에 상기 오염원 및 상기 수증기가 쌓이는 것을 방지하거나 또는 그 표면에 쌓인 상기 오염원 및 상기 수증기를 제거할 수 있는 인썰레이터 크리닝 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 상기 인썰레이터는, 복수 개가 구비되며, 상기 복수의 인썰레이터의 후방에 배치되는 체임버가 좁아지거나, 구부러졌을 경우에 발생하는 상기 처리대상가스 와류 또는 역류 그리고 이로 인하여 상기 처리대상가스 내 오염원이, 상기 복수의 인썰레이터에 쌓이는 것을 방지하기 위하여, 최후순위 상기 인썰레이터의 후방에 적어도 하나의 상기 인썰레이터를 설치할 수 있는 길이를 갖는 체임버를 가질 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 상기 로드는 상기 체임버의 내면 일측으로부터 상기 체임버의 중심까지 연장되는 수직로드;와 상기 체임버의 중심을 따라 연장되며 말단에 상기 이미터가 결합되는 수평로드;를 가지며, 상기 인썰레이터는, 상기 체임버의 내면 일측으로부터 상기 수직로드 끝단까지 전체를 감싸되, 스테인레스 스틸, 구리를 포함하는 금속도체를 재질로하여, 상기 수평로드의 위치로부터 설정된 높이(H)이하의 길이로 상기 인썰레이터의 외면을 감싸는 인썰레이터 하단외피; 또는 스테인레스 스틸과 구리를 포함하는 금속도체를 재질로 하여, 상기 체임버 내면의 일측으로부터 설정된 높이 이하의 길이로 상기 인썰레이터의 외면을 감싸는 인썰레이터 상단외피;중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 상기 인썰레이터 상단외피 및 상기 인썰레이터 하단외피 중 하나만 포함하는 경우 그 길이는 상기 이미터의 수직높이(h)의 1/2이하이며, 상기 인썰레이터 상단외피 및 상기 인썰레이터 하단외피를 모두 포함하는 경우도 그 길이의 합은 상기 이미터의 수직높이(h)의 1/2이하이다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 상기 체임버의 외면을 감싸고, 내부에 발열절연체로 구비되거나 발열장치를 포함하며, 상기 처리대상가스가 생성되기 시작하는 시점에 상기 처리대상가스에 포함된 수증기의 응축으로 인한 아킹을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 상기 이미터는 상기 처리대상가스 유동방향을 따라 수직로드의 전방 및 후방에 동시에 구비될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 상기 인썰레이터는, 그 상단과 하단의 전기 절연 재질을 달리하여 제작하거나 또는 그 외부와 내부의 절연 재질을 달리하여 제작하는, 두 가지 이상의 전기 절연재질로 제작될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 상기 전원공급장치로, 직류를 공급할 경우, 미리 설정된 시간 주기에 따라, 상기 설정된 직류의 극성을 반전하여 공급함으로써, 상기 처리대상가스에 포함되어 상기 체임버 내부에 흡착된 오염원을 떨어낼 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 상기 체임버의 상기 처리대상가스 유동경로 상에 배치되며, 상기 처리대상가스 유동방향의 수직단면 전체를 복수 개로 구획하는 단위 체임버 다발체;를 가지되, 상기 단위 체임버 다발체를 구성하는 복수의 단위 체임버는 서로 동일한 형상의 단면을 가지며, 상기 이미터는 상기 복수의 단위 체임버의 각각 내부 중앙에 배치되고, 상기 이미터의 외면은, 상기 단위 체임버의 내면과 닮은 형상으로 구비되며, 상기 이미터는, 상기 이미터의 외면 임의의 위치에서 단위 체임버 내면으로의 최단거리는 항상 일정한 위치에 배치된다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 상기 이미터는 상기 처리대상가스의 유동방향을 따라 상기 수직로드의 전방과 후방에 동시에 한 쌍으로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 상기 수평로드 또는 상기 수직로드를 분리하여, 그 사이에 상기 수평로드 또는 수직로드 직경과 같거나 작은, 구 타원체 다면체를 적어도 포함하는 형상 중 선택되는 형상의 절연물질을 밀접하게 배치한 상기 수평로드 또는 수직로드로서, 상기 전원공급장치에서 상기 수평로드 또는 수직로드로 설정된 전압이 인가되면 전류가 원활하게 흐르되, 설정된 전압의 일정 한계치 이하의 전압이 인가되면 상기 분리된 상기 수평로드 또는 수직로드와 그 사이 배치된 절연물질로 인하여 전원공급이 차단되는 전류차단 절연부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이미터를 관체로 구비함으로서, 이미터 무게를 가볍게 제작 가능하며 아울러 플라즈마 발생 표면적을 확장시켜 플라즈마 발생 효율을 상승시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 관체형의 이미터를 이용하여 아킹에 의한 플라즈마 발생 효율 저하를 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 인썰레이터의 맨앞에 모형 인썰레이터를 설치하여 아킹에 의한 플라즈마 발생 효율 저하를 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 관내에 복수개의 체임버를 설치하여 아킹에 의한 플라즈마 발생효율 저하를 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 에어커튼 구조를 채용함으로써 인썰레이터 표면에서의 아킹을 방지하여 아킹에 의한 플라즈마 발생 효율 저하를 방지 할 수 있으며, 더불어 주입된 공기와 촉매를 이용하여 질소산화물(NOx) 저감효율을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면, 인썰레이터가 배치되는 부위의 체임버의 외부로 볼록한 형상의 아킹방지체임버를 채용함으로써, 아킹이 주로 발생되는 로드와 체임버 사이의 거리를 관체형 이미터와 체임버 사이의 거리보다 상대적으로 멀리 위치되도록 하여,이들 사이의 아킹를 방지함으로써 아킹 방지효과를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 인썰레이터 크리닝 수단을 채용함으로써 인썰레이터 표면의 오염물질 또는 수증기를 제거하여 이들로 인하여 발생되는 아킹을 방지함으로써 플라즈마 발생효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 설명하는 도면.
도 2는 도 1의 A 영역을 확대한 도면.
도 3은 첨단 형상의 다양한 실시형태를 보인 도면.
도 4는 커버와 지지대의 다양한 실시형태를 보인 도면.
도 5는 본 발명에 따른 순차 배열된 복수의 이미터를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면.
도 6은 본 발명에 따른 동심원상에 배치되는 복수의 이미터를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면.
도 7은 본 발명에 따른 에어커튼부를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면.
도 8은 본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 다른 일 실시형태의 처리대상가스 유동 방향 단면을 보인 도면.
도 9은 본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 또 다른 다양한 실시형태의 처리대상가스 유동 방향 단면을 보인 도면.
도 10은 본 발명에 따른 역방향 이미터를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면.
도 11 내지 도 20은 본 발명에 따른 역방향 이미터를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 인썰레이터 크리닝 수단의 다양한 실시형태를 보인 도면.
도 21 내지 도 22은 도 10의 역방향 이미터가 순차 배열된 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 다양한 실시 형태를 보인 도면.
도 23은 본 발명에 따른 이미터 상단외피 및 이미터 하단외피를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면.
도 24는 본 발명에 따른 수증기 제거 수단을 구비한 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면.
도 25는 본 발명에 따른 양방향 이미터를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면.
도 26은 본 발명에 따른 다양한 체임버를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 다양한 실시형태를 보인 도면.
도 27 내지 도 36은, 본 발명에 따른 체임버 내부가 구획된 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면.
도 37 내지 도 39는 절연부재를 설명하는 도면.
이하, 본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 설명하는 도면이며, 도 2는 도 1의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 1은 체임버(100)의 일부가 절개되어 제거된 상태를 도시한 것이다.
도 1 내지 도 2에서 확인할 수 있듯이, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 체임버(100), 전원공급장치(200), 이미터(300), 로드(400) 및 인썰레이터(500)를 가진다.
체임버(100)는, 실내외 공기와 배출가스가 내부에 유동(1)하는 관체이며, 접지 전원이 연결된다.
전원공급장치(200)는, 체임버(100) 외부에 배치되어 직류 또는 교류로 설정된 전압을 연속 인가한다.
이미터(300)는, 속이 빈 관체로 구비되며 외면에 플라즈마 발생을 위한 복수의 첨단(cusp)을 가진다.
이미터(300)는, 실내외 공기와 배출가스 유동 방향과 평행한 방향으로 길게 체임버(100) 내부에 배치되고, 전원공급장치(200)와 전기적으로 연결된다. 이미터(300)는, 체임버(100)와 전압차에 의해 저온 플라즈마를 생성한다.
로드(400)는, 이미터(300)와 전원공급장치(200)를 전기적으로 연결하고, 이미터(300)가 체임버(100)의 내부 중앙에 배치되도록 지지한다.
인썰레이터(500)는, 로드(400)와 체임버(100)를 전기적으로 절연시켜, 로드(400)와 체임버(100) 사이에서 발생하는 아킹(arcing)현상을 방지한다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 속이 빈 관체로 구비됨으로써, 환봉형에 비하여 크면서도 가볍게 제조할 수 있는 장점이 있다.
전자는 도체의 표면으로 흐른다. 따라서 이미터(300)의 표면적이 넓어질 수록 더욱 넓은 플라즈마 발생 면적을 구현할 수 있다.
즉, 플라즈마 발생 면적을 확장하기 위해서는, 도 1 내지 도 2에 도시된 본 발명에 따른 관체형 이미터(300)가 더 효과적이다.
또한 본 발명에 따른 이미터(300)는 첨단(310)을 가짐으로써, 이미터(300)의 표면적을 더욱 넓게하며, 더불어 첨단(310)으로부터 원활한 플라즈마 발산이 이루어진다
이미터(300)의 외면에 형성된 첨단(310)이 형성되면, 이미터(300)의 크기가 커질수록, 체임버(100) 내면과의 간격은 좁혀지게 된다.
이에 반하여, 이미터(300)의 크기가 커지더라도, 로드(400)와 체임버(100) 사이의 거리는 변동이 없다.
전기(전자)의 흐름은, 전기의 양극과 음극 사이의 최단 거리에서 발생하므로, 로드(400)와 체임버(100) 사이보다는 상대적으로 훨씬 간격이 좁혀진 첨단(310)의 돌출된 끝단과 체임버(100) 사이에서 전기가 흐르게 되어, 그 결과 이미터(300)로부터의 원활한 방전 현상으로 플라즈마 역시 원활하게 발생된다.
또한 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 이미터(300)의 표면적과 이미터(300)의 길이에 대응하는 체임버(100) 내면의 면적의 가장 바람직한 비율은 1:1이다.
그러나 이미터(300)는 체임버(100) 내부에 배치되므로, 이미터(300)의 표면적은 대개의 경우 체임버(100) 내부 정사영 면적보다 작다.
따라서, 이미터(300) 표면적과 이미터(300) 길이에 해당하는 체임버(100)의 내면의 가장 바람직한 비율이 1:1 비율에 근접할수록 저온 플라즈마 발생 효율이 상승한다.
이를 위해, 첨단(310)을 포함한 이미터(300)의 표면에 높은 비표면적을 갖는 탄소나노튜브(CNT)를 코팅하는 것이 바람직하다.
이에 의하면, 탄소나노튜브(CNT)에 의해 이미터(300)의 표면적을 넓어져, 저온플라즈마의 발생효율을 상승시키며 또한 플라즈마 발생 시 생성되는 오존(Ozone)의 발생도 억제할 수 있게 된다.
이미터(300) 관체의 수직높이(h)가 높아질수록, 또 첨단(310)의 표면적을 넓게 만들거나 첨단(310)의 개수를 늘릴수록 이 비율은 1:1에 더욱 근접하게 되거나 같게된다.
이미터(300)의 높이 방향 단면이 원 형상일 때, 이미터(300)의 수직높이(h)는 그 원 형상의 지름이다.
또한 본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 체임버(100)와 이미터(300)의 높이 방향 단면 형상은 원형, 타원형 또는 다각형 형상일 수 있다.
본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 오염물질은 첫째로 디젤 엔진 가솔린 엔진 및 보일러 등 내연기관 외연기관의 처리대상가스 내 포함된 오염물질과, 둘째로 공장 건물, 농축산시설 등의 오염된 실내 공기, 셋째로 이들이 밀집한 지역의 오염된 대기 중에 존재하는 오염물질을 포함할 수 있다.
도 3은 첨단 형상의 다양한 실시형태를 보인 도면이다.
도 3을 참조하면, 이미터(300)에 구비되는 첨단(310)은, 원뿔(1100), 반구 및 타원 반구(1400), 원기둥(1410), 각 뿔(1110), 각뿔대(1200), 각기둥(1300)을 포함하는 제1 첨단형상과, 제1 첨단형상의 옆면의 전부 또는 일부가 평면이 아닌 원형, 타원형 등의 곡면으로 이루어진(1500) 제2 첨단형상과, 제1 첨단형상과 제2 첨단형상의 옆면에 나사산, 나사골 또는 톱니이빨이 나선형으로 상단부터 하단까지 형성된(1600) 제3 첨단형상 및 제1 첨단형상, 제2 첨단형상, 제3 첨단형상의 조합으로 형성되는 형상을 가진다.
'제1 첨단형상, 제2 첨단형상, 제3 첨단형상의 조합으로 형성되는 형상'은, 복수의 첨단(310)이 다양한 형상을 가지는 첨단(310)으로 구성되는 것을 의미함은 물론, 각각의 첨단(310) 형상이 다양한 형상의 조합으로 형성될 수 있음을 포함한다.
즉, 첨단(310)의 형상은, 원뿔, 반구, 타원형 반구, 구 와 원기둥, 사각뿔, 사각뿔대와 같은 원기둥, 타원기둥, 각뿔, 각기둥 및 이들 형상의 옆면의 전부 또는 일부가 평면이 아닌 원형, 타원형 등의 곡면으로 이루어진 형태의 형상 및 이들 형상 옆면에 나사산, 나사골 또는 톱니이빨이 나선형으로 상단부터 하단까지 또는 그 일부에 형성된 형상과 그리고 이에 더하여 이들의 파생형인 이들 형상의 꼭지점 분할, 상단면 분할, 상단면 중심점의 요철 또는 이들 형상의 조합과 같은 이들의 변형을 포함한다.
도 4는 커버와 지지대의 다양한 실시형태를 보인 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 지지대(320) 및 커버(330)를 가진다.
지지대(320)는 단수 또는 복수 개로 이미터 내부 또는 끝단에 설치되어 로드(400)와 이미터(300)를 연결한다.
커버(330)는, 이미터(300)의 길이 방향 처리대상가스 흐름 방향으로 앞쪽의 일단 또는 양쪽 끝단에 구비되어, 이미터(300)의 내부를 차폐한다.
또한 커버(330)가 이미터(300)와 로드(400)를 연결할 수도 있다.
커버(330)는, 원 뿔형, 반구형, 평평형을 최소한 포함하는 커버를 설치할 수도 있으며, 이 커버(330)들은 이미터(300)의 관체 형상 내부로 처리대상가스의 유입을 막을 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 순차 배열된 복수의 이미터를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면이다.
도 5는 체임버(100)의 일부가 절개되어 제거된 상태이며, 이미터(300) 외면의 첨단을 생략하여 도시하였다.
도 5를 참조하면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 복수의 이미터(300)가, 길이와 수직높이(h)를 달리하여 체임버(100)의 길이 방향으로 순차로 배치된다.
이때, 복수의 이미터(300)는, 처리대상가스의 유동 방향(1)으로 하류로 갈수록 길이가 긴 것이 배치되거나, 수직높이가 작은 것이 배치된다.
이미터(300)의 수직높이는, 이미터(300) 수직높이 방향 형상이 원형일 경우에 직경이 될 수 있다.
복수 개의 이미터(300)를 직렬로 배치하여 처리대상가스 내 오염물질을 순차적으로 저감하는 경우, 이미터(300)의 길이와 수직높이를 이미터의 배치 순서에 따라 달리 제작함으로써, 전단에 배치되는 이미터(300)가 길이는 짧고 수직높이(h)가 커지게 되며, 따라서 첨단(310)과 체임버(100) 내면 사이의 거리는 짧아지게 되어 인가되는 전압을 낮출 수 있게 된다.
이는 전원공급장치(200)의 피로도를 줄이고 수명을 길게하여 주며, 로드(400)와 체임버(100) 사이의 불필요한 아킹을 방지할 수 있게 된다.
즉, 배치된 저감장치가 선두에서 후순위 저감장치로 갈수록 이미터(300) 길이를 더욱 길게 함으로써 직렬배치 순서에 따르는 선두 저감장치의 피로도를 줄여 줄 수 있으며, 따라서 처음 배치 이미터(300)가 가장 짧고 마지막 배치 이미터가 가장 길다.
마찬가지로 이미터(300) 수직높이(h)의 크기도 저감장치 설치 순서에 따라 가장 선두에서 뒤로 갈수록 이미터(300) 수직높이(h)를 더 작게 함으로써 선두 저감장치의 피로도를 줄여 줄 수 있다. 이미터(300) 수직높이(h)가 커질수록 인가 전압은 반대로 낮게 공급가능하다. 처음 배치된 이미터(300)가 가장 직경이 크고 마지막 배치된 이미터(300)가 가장 작다.
따라서 이미터(300)의 수직높이(h)와 길이를 조정할 경우 체임버(100) 높이와 이미터(300)의 수직높이(h), 길이 등을 고려하여 전원공급장치가 각각의 이미터(300)에 맞추어 인가 전압을 조절하여 공급함으로써, 아킹을 방지하고 저감효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 전원공급장치(200)의 피로도를 줄일 수 있다.
또한 도 5를 참조하면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 인썰레이터는, 복수 개가 구비되며, 복수의 인썰레이터중 선두의 인썰레이터는 전압이 인가되지 않는 모형 인썰레이터(dummy insulator, 500a)를 배치한다.
모형 인썰레이터(500a)는 후순위의 인썰레이터에 처리대상가스가 직접 접촉하는 것을 방지함으로써, 후순위의 인썰레이터의 표면에 처리대상가스에 포함된 오염원이 쌓이는 것을 방지한다.
또한 모형 인썰레이터(500a)는, 후순위의 인썰레이터 주변의 처리대상가스내 오염원 농도의 증가로 인하여 발생하는 불필요한 아킹을 방지할 수 있다.
또한 도 5에서 처리대상가스 방향으로 일렬로 배치된 복수의 인썰레이터 후방에 연결되는 체임버가 좁아지거나 구부러져서 배압(back pressure)이 발생할 경우, 맨 끝단 인썰레이터 후방에, 최소한 인썰레이터 하나 또는 그 이상을 설치할 수 있는거리인 후방 이격거리를 확보하고 체임버를 연결하여야 처리대상가스의 와류 또는 역류 그리고 이로 인하여 처리대상가스 내 오염원이 인썰레이터에 쌓이는 것을 방지하고 이로 인한 아킹을 방지할 수 있다.
이때, 인썰레이터 하나 또는 그 이상을 설치할 수 있는 거리에서 인썰레이터 하나의 거리는 일렬로 배치된 복수의 인썰레이터에서 인접한 두 개의 인썰레이터 사이의 거리이다.
또한, 일렬로 배치된 복수의 인썰레이터 후방에 연결되는 체임버가 좁아지거나 구부러진 형상일때, 그 좁아지는 정도 또는 구부러진 각도가 클수록 상술한 후방 이격거리는 길어진다.
즉, 일렬로 배치된 복수의 인썰레이터 후방에 연결되는 체임버의 형상이 복수의 인썰레이터가 배열된 체임버의 형상과 다른 정도가 크면, 후방 이격거리를 길게 함으로써, 처리대상가스의 와류 또는 역류 그리고 이로 인하여 처리대상가스 내 오염원이 인썰레이터에 쌓이는 것을 방지하기 위하여, 후방 이격거리만큼의 공간을 확보하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명에 따른 동심원상에 배치되는 이미터를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면이다.
도 6은, 체임버(100)의 일부가 절개되어 제거된 상태이며, 이미터(300) 외면의 첨단은 생략하여 도시하였다.
도 6을 참조하면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 이미터(300)는 서로 직경을 달리는 복수의 원통형관체, 타원형관체 또는 크기를 달리하는 닮은 꼴의 다각형관체로구비되되, 체임버(100)의 반경방향으로 겹쳐져 동심원상 또는 동일 중심점상으로 배치되고, 이들 복수의 이미터는 동일한 간격을 갖는다.
이때, 체임버(100)는 동심원상 또는 동일 중심점상으로 배치되는 복수의 이미터(300)와 동일한 단면형상을 갖는다.
체임버(100) 유체 흐름 방향 수직 절단면에서 볼 때, 체임버 중심으로부터 체임버 사이에 일정한 간격을 유지하는 동심원들로 구성된 관체 이미터(300)를 겹겹이 설치하고 가장 내부의 이미터(300)로부터 최외부로 갈수록 전압을 낮추어 인가하되, 동일한 전압 차이를 두어, 각각의 이미터(300)와 이미터(300) 또는 최종적으로 가장 외부의 이미터(300)와 체임버(100) 사이의 전압 차이가 같아지게 되는 구조이다.
이러한 이미터(300)는 단수의 이미터(300)로 체임버(100)에 전압을 인가하는 경우보다, 각각 이미터(300) 사이와 최외부 이미터(300)와 체임버(100) 사이에 당초의 인가된 전압을 "이미터의 갯수"로 나누진 차감전압을 계산 후, 이를 중심으로부터 배치된 이미터 순서에 따라, 1번 이미터는 당초 인가된 전압으로, 2번 이미터는 당초 인가 전압에서 "차감전압x1"을 빼서 인가하며, 3번 이미터는 당초인가전압에서 "차감전압x2"를 빼서 인가하는 방법으로 전원을 공급한다.
이를 수식으로 표현하면, "이미터 순서별 인가전압 = 당초인가전압-차감전압 x (이미터순서-1)", "차감전압 = 당초 인가전압 / 이미터갯수"이다.
단, 인썰레이터(500)는 복수의 로드가 그 안에 내포되며, 각각의 로드는 원형 이미터(300)의 경우 모든 이미터(300)가 원의 상단 또는 하단에 로드가 연결되거나 또는 각각의 이미터가 인썰레이터(500)내에 구비된 로드의 홈에 삽입되어 인썰레이터(500) 내의 로드와 연결되는 것이 필요하다.
도 7은 본 발명에 따른 에어커튼부를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 에어커튼부(700)를 가진다.
에어커튼부(700)는, 체임버(100) 외부로부터 내부로 가느다란 원형튜브를 포함하는 여러가지 형태의 관체로 연결되어 설치된다.
또한 에어커튼부(700)는, 처리대상가스의 유동방향을 기준으로 인썰레이터(500)의 상류에 배치되며, 체임버(100) 외부로부터 인썰레이터(500)의 전면부 내지 인썰레이터(500)중 적어도 이들 중 어느 하나를 향하여 압축공기를 분사한다.
이러한 에어커튼부(700)는, 인썰레이터(500)의 표면에 처리대상가스내 오염물질이 일정한도 이상 쌓이는 것을 방지하여, 인썰레이터(500) 표면의 오염물질을 타고 발생하는 아킹을 방지함으로써, 플라즈마 발생 효율이 떨어지는 것을 방지한다.
외부의 청정한 공기를 인썰레이터(500) 표면에 세게 불어넣음으로써 인썰레이터(500) 전단에 일종의 에어커튼(701)을 형성하여 인썰레이터(500) 전단 표면에 오염물질의 적층을 방지하고 인썰레이터(500)표면 주위의 오염물질 농도와 수증기의 농도를 낮추어, 일반적인 공기(ambient air)의 절연파괴강도인 30kV DC/cm의 전압이 처리대상가스 내 오염물질과 수증기의 높은 농도로 인하여 처리대상가스의 절연파괴 전압이 급격히 낮은 수준(예 10kV DC/cm 이하)의 전압으로 강하하는 것을 방지하여 아킹을 방지하게 된다.
또한 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 에어커튼부(700)의 하류에 질소산화물저감 금속촉매장치를 배치함으로써, 금속촉매장치로 하여금 압축공기에 포함된 산소, 질소와 처리대상가스에 포함된 질소산화물의 반응을 촉진시켜 처리대상가스내 질소산화물을 저감할 수 있다.
질소산화물저감 금속촉매장치는, 금속재질의 혼합물로서 바람직하게는 바나듐(vanadium) 및 제올라이트(zeolite)중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 상기 이미터의 하류에 오존제거 금속촉매장치를 배치함으로써, 금속촉매로 하여금 상기 체임버 내 처리대상가스에 잔류하는 오존을 저감할 수 있다.
오존제거 금속촉매에는 금속재질의 혼합물로서 산화망간(MnOx), 이산화티타늄(TiO2) 또는 제올라이트(zeolite) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는 질소산화물저감 금속촉매장치가 에어커튼부와 함께 설치됨으로써, 에어커튼부로에서 분사되는 압축공기에 포함된 질소 및 산소를 이용하여 질소산화물저감장치의 금속촉매와 처리대상가스에 포함된 질소산화물의 저감반응을 촉진시킬 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 다른 일 실시형태의 처리대상가스 유동 방향 단면을 보인 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 로드(400)는, 수직로드(410)와 수평로드(420)를 가진다.
수직로드(410)는 체임버(100)의 내면 일측으로부터 체임버(100)의 중심까지 연장된다. 또한 수평로드(420)는, 체임버(100)의 중심을 따라 연장되며 말단에 이미터(300)가 결합된다.
인썰레이터(500)는, 체임버(100)의 내면 일측으로부터 수직로드(410)를 감싸되, 수평로드(420)로부터 설정된 높이(H)만큼 수직로드(410)가 노출되는 길이로 구비될 수 있다.
설정된 높이(H)는, 이미터(300)의 수직 높이(h)의 1/2 이하이다.
도 9는 본 발명에 따른 아킹방지체임버를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 또 다른 다양한 실시형태의 처리대상가스 유동 방향 단면을 보인 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 체임버(100)는 아킹방지체임버(110)를 가진다.
아킹방지체임버(110)는, 체임버(100) 내면 일측에서 외부로 볼록하게 형성된 공간이다.
이때 로드(400)는, 아킹방지체임버(110)의 내면 일측으로부터 체임버(100)의 중심까지 연장되는 수직로드(410)와 체임버(100)의 중심을 따라 연장되며 말단에 이미터가 결합되는 수평로드(420)를 가진다.
아킹방지체임버(110)는, 수평로드(420)와 아킹방지체임버(110) 내면 사이의 최단거리를, 체임버(100)의 반경보다 크게 형성하여 아킹방지체임버(110)와 수평로드(420) 사이의 아킹을 방지할 수 있다.
또한 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 체임버(100)는 설정된 길이(b)를 가진다.
이때 인썰레이터(500)의, 수직로드(410)의 상단으로부터의 길이(a)는 설정된 길이(b)보다 같거나 큰 길이가 바람직하다.
또한, 이때, 아킹방지체임버(110)와 체임버(100)가 만나는 모서리에서 수직로드(410)까지의 수평길이 길이(c)는 수평로드(420)의 설정된 길이보다 같거나 짧다.
따라서 이미터(300)의 정사영은 체임버(100)내면에 위치하여, 이미터(300)와 체임버(100) 사이의 거리는 수평로드(420)와 아킹방지체임버(110) 내면 사이의 거리보다 짧게 되어 수평로드(420)와 아킹방지체임버(110)사이의 아킹을 방지하게 된다.
아킹방지체임버(110)는, 처리대상가스의 유동 방향(1) 단면이 원형, 타원형 및 다각형의 일부분을 형성하는 형상중에서 선택된 것일 수 있다.
또한 아킹방지체임버(110)는, 체임버(100)의 둘레를 따라 순환하여 고리형으로 전체 또는 일부에 설치될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 역방향 이미터를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면이다.
도 10에 따르면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질저감장치에서, 이미터(300)는, 처리대상가스 유동방향(1) 하류에 위치한다.
이에 따라, 이미터(300) 쪽의 인썰레이터(500)의 표면에 처리대상가스가 직접 부딪히지 않고, 따라서 처리대상가스에 포함된 오염원 및 수증기가 쌓이는 것을 방지할 수 있어, 이들로 인하여 발생하는 아킹을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 역방향 이미터를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 인썰레이터(500)는, 처리대상가스에 포함된 오염원 및 수증기가 인썰레이터(500) 표면에 쌓이는 것(501)을 방지하거나 또는 쌓인 오염원 및 수증기를 제거할 수 있는 인썰레이터 크리닝 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질저감장치의 다른 일 실시형태에서, 인썰레이터는 그 상단과 하단의 전기 절연 재질을 달리하여 제작하거나 또는 그 외부와 내부의 절연 재질을 달리하여 제작하는, 두 가지 이상의 전기 절연재질로 제작될 수 있다.
일예로, 인썰레이터는, 체임버 내측과 가까운 상측이 알루미나 세라믹재질로 구비되고 수평로드에 가까운 하측이 세라믹글라스로 구비될 수 있다.
다른 형태로서, 인쎌레이터 중심은 세라믹글라스로 외피는 알루미나 세라믹재질로 제작할 수 있다.
도 11 내지 도 20은 본 발명에 따른 역방향 이미터를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 인썰레이터 크리닝 수단의 다양한 실시형태를 보인 도면이다.
도 11에 따르면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 인썰레이터 크리닝 수단은, 이미터(300) 반대측의 인썰레이터 표면에 쌓이는 오염원과 수증기를 제거할 수 있는 털이개(810)이다.
털이개(810)는 막대형상의 지지대(811)의 끝단에 고정될 수 있다.
지지대(811)는 길이방향으로 회전하여 오염원과 수증기 제거를 쉽게 할 수 있다. 또한 털이개(810)가 인썰레이터(500)에 근접하거나 멀어지도록 회전할 수 있다.
또한 도 12 내지 도 13에 따르면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 인썰레이터 크리닝 수단은, 인썰레이터(500)를 고온으로 유지하여 그 표면에 쌓이는 오염원과 수증기를 태워 없앨 수 있는 전열장치(820)이다.
전열장치(820)는 바람직하게는, 인썰레이터(500)에 내포되어 설치된 열선 또는 발열체이거나, 인썰레이터(500) 표면에 감긴 열선 또는 발열체를 이용한 가열방식이다.
전열장치(820)는, 인썰레이터(500)의 전체 또는 수평로드에 인접한 일부만 가열할 수 도 있다.
또한 도 14 내지 도 20을 참조하면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 인썰레이터 크리닝 수단은, 분사형 크리닝 장치이다.
도 14와 도 16 및 도 18은 연료분사형 인썰레이터 크리닝 수단의 예이다.
도 15는 도 14의 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치를 상측에서 바라본 도면이고, 도 17은 도 16의 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치를 처리대상가스가 유입되는 방향에서 바라본 도면이다.
또한 도 19는 도 18의 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서 인썰레이터를 처리대상가스의 배출방향에서 바라본 도면(2500)과 상측에서 바라본 폭방향 단면(2600)이다.
우선 도 14 내지 도 15를 참조하면, 본 실시형태에 따른 분사형 크리닝 장치는, 체임버(100) 외부로부터 인썰레이터(500)의 전면부의 일부 또는 전체를 향하여 가스를 최소한 포함하는 연료를 분사하여 인썰레이터(500)의 표면에 쌓이는 오염원과 수증기를 태워 없앨 수 있다.
이때 분사형 크리닝 장치(900), 체임버(100) 및 인썰레이터(500)중 적어도 어느 하나에 분사되는 연료를 점화하는 점화장치가 구비될 수 있다.
도 14 내지 도 15의 분사형 크리닝 장치는 체임버(100) 외부로부터 내부로 가느다란 원형 튜브를 포함하는 여러가지 형태의 관체로 연결되어 설치될 수 있으며, 처리대상가스의 유동방향을 기준으로 인썰레이터(500)의 상류에 배치될 수 있다.
또한 도 16 내지 도 17을 참조하면, 본 실시형태에 따른 분사형 크리닝 장치는, 아킹방지체임버(110) 외부로부터 인썰레이터(500)의 전면부의 일부 또는 전체를 향하여 가스를 포함하는 연료를 분사하여 인썰레이터(500)의 표면에 쌓이는 오염원과 수증기를 태워 없앨 수 있다.
이때 분사형 크리닝 장치(900), 체임버(100), 아킹방지체임버(110) 및 인썰레이터(500)중 적어도 어느 하나에, 분사되는 연료를 점화하는 점화장치가 구비될 수 있다.
다음으로 도 18 내지 도 19를 참조하면, 본 실시형태에 따른 분사형 크리닝 장치는, 체임버(100) 외측에 설치된 인썰레이터(500)의 일단으로부터 가스를 포함하는 연료를 운반하는 가는 튜브(910) 또는 통공(hole)이 인썰레이터(500) 내부에 구비되고 상술한 가스 또는 연료를 분사하여 인썰레이터(500) 표면을 가열함으로써 인썰레이터(500) 표면에 쌓이는 오염물질과 수증기를 태워 없앨 수 있다.
또한 도 20을 참조하면, 인썰레이터(500)는 자체 기공(pore)(920)을 구비하여 가스를 포함하는 연료를 분사하여 인썰레이터 표면에 쌓이는 오염물질과 수증기를 태워 없앨 수 있다.
도 21 내지 도 22는 도 10의 역방향 이미터가 순차 배열된 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 다양한 실시 형태를 보인 도면이다.
도 21 내지 도 22를 참조하면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서는, 역방향 이미터가 순차 배열됨을 확인할 수 있다.
도 21 내지 도 22에 도시된 역방향 이미터가 순차 배열되는 것은 도 5에 도시된 순차 배열된 복수의 이미터와 동일하므로 생략하기로 한다.
또한 도 21 내지 도 22에 도시된 바와 같이 처리대상가스 방향(1)으로 일렬로 배치된 복수의 인썰레이터(500) 후방에 연결되는 체임버(101)가 좁아지거나 구부러져서 배압(back pressure)이 발생할 경우, 맨 끝단 인썰레이터(500) 후방에, 최소한 인썰레이터 하나 또는 그 이상을 설치할 수 있는 거리인 후방 이격거리(D1, D2)를 확보하고, 체임버(100)를 연결하여야 처리대상가스의 와류 또는 역류 그리고 이로 인하여 처리대상가스 내 오염원이 인썰레이터에 쌓이는 것을 방지하고 이로 인한 아킹을 방지할 수 있다.
이때, 인썰레이터(500) 하나 또는 그 이상을 설치할 수 있는 거리는, 일렬로 배치된 복수의 인썰레이터(500)에서 인접한 두 개의 인썰레이터 사이의 거리이다.
또한, 도 22를 참조하면, 일렬로 배치된 복수의 인썰레이터(500) 후방에 연결되는 체임버(101)가 좁아지거나 구부러진 형상일때, 그 좁아지는 정도 또는 구부러진 각도가 클수록 상술한 후방 이격거리는 길어진다.
즉, 일렬로 배치된 복수의 인썰레이터 후방에 연결되는 체임버(101)의 형상이 복수의 인썰레이터가 배열된 체임버의 형상과 다른 정도가 크면, 후방 이격거리를 길게 함으로써, 처리대상가스 와류 또는 역류 그리고 이로 인하여 처리대상가스 내 오염원이 인썰레이터에 쌓이는 것을 방지하기 위하여, 후방 이격거리만큼의 공간을 확보하는 것이 바람직하다.
도 21에서는, 후방 이격거리(D1)가 인썰레이터(500) 하나를 설치할 수 있는 거리로 설정됨을 의미한다.
반면에, 도 22에서는, 인썰레이터 후방에 연결되는 체임버(101)가 체임버(100)의 폭보다 크게 감소하여 후방 이격거리가 D1 + D2로서, 후방 이격거리(D1)가 인썰레이터(500) 두 개를 설치할 수 있는 거리로 설정될 수 있음을 도시하였다.
도 23은 본 발명에 따른 인썰레이터 상단외피 및 인썰레이터 하단외피를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면이다.
도 23을 참조하면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 인썰레이터(500)의 외면을 감싸는 상단외피(502) 및 하단외피(503)중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
상단외피(502)는, 스테인레스 스틸과 구리를 포함하는 금속도체를 재질로 하여, 체임버 내면의 일측으로부터 설정된 높이 이하의 길이로 인썰레이터의 외면을 감싼다.
하단외피(503)은 스테인레스 스틸, 구리를 포함하는 금속도체를 재질로하여, 상기 수평로드의 위치로부터 설정된 높이 이하의 길이로 상기 인썰레이터의 외면을 감싼다.
상단외피(502)는 바람직하게는 체임버(100)와 인썰레이터(500)가 체결되는 부위의 인썰레이터(500) 표면 둘레를 일정한 높이로 감싸되, 체임버(100) 내면으로부터 이격되게 형성되는 인썰레이터 상단외피(502)를 포함한다.
인썰레이터 상단외피와 하단외피 중 하나가 단독 설치될 경우 그 높이 또는 인썰레이터 상단외피와 하단외피를 동시에 설치할 경우 이의 높이의 합 모두 바람직하게는 이미터 수직높이(h)의 이분지 일(1/2)보다 작어야 한다.
이러한 구조를 채용하면, 인썰레이터 상단외피(502)와 인썰레이터 하단외피 를 통하여 아킹이 쉽게 유도됨으로써, 처리대상가스에 포함된 오염원수 및 수증기가 인썰레이터(500)의 표면에 쌓이는 것을 방지할 수 있다.
상단외피(502) 및 하단외피(503)은 소규모 아킹 발생 현상을 잦은 빈도로 발생하게 하는 의도적 아킹 발생 구조이다.
인썰레이터 표면에 오염물질, 수증기가 쌓이면 아킹 현상이 발생하게 되는데, 쌓인 오염물질, 수증기의 양이 많은 상태에서 아킹 현상이 발생하면, 전체 시스템의 전압 강하 현상이 발생할 정도로 전압 손실이 크게 나타난다.
상단외피(502) 및 하단외피(503)은, 인썰레이터 표면에 쌓이는 오염물질, 수증기로 인해 발생하는 아킹 현상을, 작은 전압 강하를 수반하는 소규모 아킹 현상으로 발생하도록 유도한다.
상단외피(502), 하단외피(503)를 각각 단독(5020, 5030) 또는 동시에 설치(502030)할 수도 있으며, 상단외피(502)를 단독으로 설치하는 것(5020)이 가장 바람직하다.
도 24는 본 발명에 따른 체임버(100)내 수증기 제거 수단을 구비한 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면이다.
도 24에 따르면, 체임버(100)의 외면을 발열절연체(100a)로 감싸고 그 발열절연체를 가열할 수 있는 장치를 구비함으로써, 엔진 작동전 또는 작동 초기에 이를 작동시켜 체임버를 가열한다.
체임버가 가열되어 적정 온도를 유지함으로써 엔진 작동 초기단계에 발생하는 수증기의 내부 응축으로 인한 불필요한 아킹을 방지할 수 있다.
이때 발열장치의 일 예는 발열절연체(100a)에 전류를 인가하여 가열하는 방식이다.
도 25는 본 발명에 따른 양방향 이미터를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면이다.
도 25를 참조하면 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치에서, 이미터(300)는 처리대상가스 유동방향을 따라 수직로드의 전방과 후방에 동시에 구비될 수 있다.
하나의 인썰레이터에 설치된 2개의 이미터(300)를 통하여 플라즈마를 발생시키므로, 하나의 인썰레이터 표면에 쌓이는 오염물질과 수증기만 제거하면 되므로, 2개의 전원공급장치 전력의 합보다는 좀 더 적은 전력을 공급하는 하나의 전원공급장치를 구비하여도 처리대상가스 내 오염원을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 26은 본 발명에 따른 다양한 체임버를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스내 오염물질 저감장치의 다양한 실시형태를 보인 도면이다.
도 26을 참조하면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 오염물질 저감장치는, 체임버(100)는 직선관체, 곡선관체 또는 양자가 혼합된 관체로 이루어질 수 있다. 이때, 이미터(300)의 중심은 항상 체임버(100) 중심에 위치한다.
도 26에서 체임버는 곡선관체(3100), 서로 다른 방향을 가지는 복합직선관체(3200), 또한 길이방향과 단면방향이 서로 수직을 이루지 않는 직선관체(3300)일 수 있다.
본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 또 다른 일 실시형태에서, 역전원 인가 장치를 더 포함할 수 있다.
역전원 인가장치는 전원공급장치로 직류를 공급할 경우, 적정한 주기로 전원공급장치의 (+)극 (-)극 극성을 순간적으로 바꾸어 이미터에 공급한다.
처리대상가스 흐름에도 불구하고 체임버(100) 내부에 이온화된 오염원이 (+) 또는 (-) 극성으로 인하여 상당량이 흡착될 수 있다.
그런데 흡착된 오염원은 처리대상가스 흐름이 빨라질 경우 예측 불가능하게 떨어져 인썰레이터(500) 주변의 아킹을 유발할 수 있다. 따라서 이온화된 오염원이 다량 흡착되기 전에 털어낼 필요가 있다.
역전원 인가장치를 구비하는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 체임버(100) 내부에 흡착된 오염원을 자주 떨어내어 원활하게 배기시킴으로써, 과도하게 강한 아킹을 방지하여 플라즈마 발생효율이 저하되지 않도록 한다.
도 27 내지 도 33은, 본 발명에 따른 체임버 내부가 구획된 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 일 실시형태를 보인 도면이다.
도 27 내지 도 33을 참조하면, 본 발명에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치의 또 다른 일 실시형태에서는 체임버의 처리대상가스 유동경로 상에 배치되며, 처리대상가스 유동방향의 수직단면 전체를 복수개 구획하는 단위 체임버 다발체를 가진다.
단위 체임버 다발체를 구성하는 복수의 단위 체임버는 바람직하게는 서로 동일한 형상의 단면을 가지며, 복수의 단위 체임버는 각각 내부 중앙에 이미터가 구비된다.
이미터의 외면은, 단위 체임버의 내면과 닮은 형상으로 구비되며, 이미터의 외면 임의의 위치에서 단위 체임버 내면으로의 최단거리는 항상 일정한 위치에 이미터가 배치된다.
도 27 내지 도 29는, 그 내부에 단면 형상이 둥근모서리 사각형인 이미터(300u)가 배치된 단위 체임버(100u), 이들 단위 체임버(100u)를 이용한 단위 체임버 다발체(100bundle-rec) 및 단위 체임버 다발체(100bundle-rec)를 내부에 구비한 체임버(100)를 도시한 것이다.
우선 도 27은, 단면 형상이 둥근모서리 사각형인 이미터(300u)와 체임버(100u)의 단면도(4100) 및 사시도(4200)이다.
도 28은 도 27의 체임버(100u) 복수개를 나란히 배치한 단위 체임버 다발체(100bundle-rec)을 나타내었다. 이때 각각의 체임버는 단위 체임버이다.
도 29는 도 28을 단위 체임버 다발체(100bundle-rec)를 또 다른 대형 체임버(100)의 내부에 배치한 형태를 도시한 것이다.
도 29와 같이, 복수의 단위 체임버 다발체(100bundle-rec)들이 처리대상가스 유동 방향으로 배치될 수 있다.
도 30은 단면이 둥근모서리 정사각형 체임버의 단면도(5100) 및 사시도(5200)이며, 도 31은 이를 이용한 둥근모서리 정사각형 단위 체임버 다발체(100bundle-sq)를 도시한 것이다.
도 32는 단면이 둥근모서리 삼각형 체임버의 단면도(6100) 및 사시도(6200)이며, 도 33은 이를 이용한 둥근모서리 삼각형 단위 체임버 다발체(100bundle-tri)를 도시한 것이다.
단위 체임버 다발체는, 오염물질이 포함된 실내외 대기 또는 배출가스로 구성되는 처리대상가스가 지나는 체임버가 일정길이 만큼 절단된 부분에 삽입되고 양단이 체임버의 절단면과 연결되도록 구비될 수 있다.
또한 단위 체임버 다발체는, LNG 발전소의 스택(stack;배출가스 통로)와 같이 처리대상가스가 지나는 체임버 자체가 전기가 통하지 않는 부도체인 경우, 체임버의 내부에 삽입되어 구비될 수도 있으며, 이 경우 체임버가 부도체이므로 필수적으로 인썰레이터를 구비하지 않아도 된다.
또한 도 34 내지 도 35를 참조하면, 단위 체임버 다발체로부터 연결수평로드(400c)를 충분히 길게하여 단위 체임버다발체로부터 고압전류의 이격거리를 확보하고, 연결 수직로드(410c)로 복수 개의 연결수평로드(400c)를 연결하여 복수개의 이미터에 하나의 전선으로 전력 공급할 수도 있다.
이때 연결된 복수 개의 연결수평로드(400c)와 연결수직로드(410c)는 하나의 단위 체임버 다발체 내 단위 이미터(300u)들을 연결하거나, 또는 복수의 단위 체임버 다발체 내 단위 이미터들을 연결할 수 있다. 복수의 연결수직로드(410c)는 각 연결수직로드(410c) 사이에 배치되는 연결 인썰레이터(500c)에 의하여 체임버 상단과 하단사이에 직선으로 배치될 수 있다. 연결 인썰레이터(500c)에 의해 상하 방향으로 체결되는 연결 수직로드(410c)들은 서로 분리된 상태이다.
복수로 구비된 단위 체임버 다발체는, 수 십개 내지 수 백개의 단위 체임버로 구성되며 따라서 하나 또는 수 개의 단위 체임버 내에서 아크현상이 발생하더라도 전체 플라즈마 발생효율에 미치는 영향을 최소화할 수 있어서 전체 저온플라즈마 발생효율 저하를 방지할 수 있다.
본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 체임버 내부를 서로 격리되는 다수의 단위 체임버 즉, 단위 체임버 다발체를 배치한 것으로서, 플라즈마를 발생하여 오염물질을 저감하는 단위 체임버로부터 아킹현상이 발생하는 단위 체임버를 분리한다.
이에 따라서, 일부 단위 체임버에서 아크현상이 발생하더라도, 오염물질 저감기능을 지속할 수 있다.
도 36은, 단위 체임버 다발체(100bundle-rec)가 체임버의 길이 방향으로 복수개가 배치된 형태를 도시한 것이다.
도 36을 살펴보면, 복수 개의 단위 체임버 다발체(100bundle-rec)들이 처리대상가스 유동 방향으로 배치될 수 있다.
도 37 내지 도 39는 절연부재를 설명하는 도면이다.
도 37을 참조하면, 본 실시형태에 따른 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치는, 수직로드(410)가 둘 이상으로 분리되어 구비되며, 분리된 수직로드(410) 사이에는 절연부재(1000)가 삽입된다.
도 38을 참조하면, 도 37과 같은 방식으로 수평로드(420)는 둘 이상으로 분리되어 구비되며, 분리된 수평로드(420) 사이에는 절연부재(1000)가 삽입된다.
도 39를 참조하면, 수직로드(410)가 수평로드(420)와 연결되기 전에 둘로 분지되며, 둘로 분지된 수직로드 각각에 절연부재(1000)이 삽입되는 구조로 구비될 수 있다. 이때 수평로드(420)는 둘로 분지된 수직로드와 각각 연결된다.
절연부재(1000)는, 분리된 수직로드(410) 또는 분리된 수평로드(420)에 인가되는 전압의 크기가 설정된 한계전압보다 크면 절연부재(1000)를 경유하여 전류가 흐르도록 하나, 한계전압보다 작으면 전류를 차단한다.
이에 의하면, 아킹 발생으로 분리된 수직로드(410) 또는 분리된 수평로드(420)에 인가되는 전압이 한계전압 이하로 낮아지는 경우 전류의 흐름을 차단하여 이미터에 발생된 아킹을 제거할 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 분리된 수직로드(410) 또는 분리된 수평로드(420) 사이에 배치되는 절연부재(1000)는, 이미터에 아킹이 발생하면 전압이 하강하여 자동적으로 절연물질에 의하여 전원이 차단되고 전원이 차단되면 아킹이 없어지고, 아킹이 없으므로 순간적으로 정상전압이 회복되어 절연물질을 넘어서 전류가 흐르게 된다.
절연부재(1000)는 절연물질로 형성되며 수평로드 및 수직로드의 직경과 비슷하거나 작은 크기의 구, 타원체 또는 다면체이며, 분리된 수평로드(420) 및 수직로드(410)는 절연부재(1000)에 밀접하게 배치되는 것이 바람직하다.

Claims (29)

  1. 오염물질이 포함된 실내외 대기 또는 배출가스로 구성되는 처리대상가스가 내부에 유동하는 관체이며, 접지 전원이 연결되는 체임버;
    상기 체임버 외부에 배치되어 직류 또는 교류로 설정된 크기의 전압을 연속 인가하는 전원공급장치;
    외면에 플라즈마를 발생하기 위한 복수의 첨단(cusp)이 형성된 속이 빈 관체로서, 상기 처리대상가스의 유동과 평행한 방향으로 길게 상기 체임버 내부에 배치되고, 상기 전원공급장치와 전기적으로 연결되어 저온 플라즈마를 발생시키는 이미터;
    상기 이미터와 상기 전원공급장치를 전기적으로 연결하고, 상기 이미터가 상기 체임버의 내부 중앙에 배치되도록 지지하는 로드; 및
    상기 로드와 상기 체임버를 전기적으로 절연시켜, 상기 로드와 상기 체임버 사이에서 발생하는 아킹(arcing)현상을 방지하는 인썰레이터;를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이미터의 표면적과 상기 이미터의 길이에 대응하는 상기 체임버 내면의 면적의 가장 바람직한 비율은 1:1인 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이미터는 표면이 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube)로 코팅되어 구비되는 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 이미터에 구비되는 상기 첨단은,
    원뿔, 반구, 타원형 반구, 원기둥, 각 뿔, 각뿔대 및 각기둥 중에서 선택된 적어도 하나의 형상을 가지는 제1 첨단형상;
    상기 제1 첨단형상의 옆면의 전부 또는 일부가 원형 또는 타원형을 포함하는 곡면으로 이루어진 형상을 가지는 제2 첨단형상; 및
    상기 제1 첨단형상 및 제2 첨단형상의 옆면에 나사산, 나사골 또는 톱니이가 나선형으로 상단부터 하단까지 또는 그 일부에 형성되는 형상을 가지는 제3 첨단형상; 중에서 선택된 적어도 하나의 형상으로 구비되는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이미터와 상기 로드를 연결하는 지지대; 및
    상기 이미터의 길이방향으로 양단에 구비되어, 상기 이미터의 내부를 차폐하는 커버;를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 이미터는, 복수 개가 구비되며,
    상기 복수의 이미터는, 길이와 수직높이를 달리하여 상기 체임버의 길이방향으로 복수 개가 순차로 배치되고,
    상기 복수의 이미터는, 상기 처리대상가스의 유동방향으로 하류로 갈수록 길이가 긴 것이 배치되거나, 수직높이가 작은 것이 배치되는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 인썰레이터는, 복수 개가 구비되며,
    상기 복수의 인썰레이터 중 선두의 상기 인썰레이터는 전압이 인가되지 않는 모형 인썰레이터(dummy insulator)를 배치하여,
    후순위의 상기 인썰레이터에 상기 처리대상가스가 직접 접촉되는 것을 방지함으로써, 후순위의 상기 인썰레이터의 표면에 상기 처리대상가스에 포함된 오염원 및 수증기가 쌓이는 것을 방지하는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 이미터는, 복수 개로 구비되며,
    상기 복수의 이미터는,
    상기 체임버와 닮은 꼴의 관체로 구비되되, 직경 또는 크기를 달리하여 상기 체임버의 반경방향으로 겹쳐져 동심원상 또는 동일 중심점상으로 배치되고,
    상기 복수의 이미터는 동일한 간격을 갖는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 체임버 외부로부터 내부로 가느다란 원형 튜브를 최소한 포함하는 여러가지 형태의 관체로 연결되어 설치되며, 상기 처리대상가스의 유동방향을 기준으로 상기 인썰레이터의 상류에 배치되어, 상기 체임버 외부로부터 상기 인썰레이터 또는 상기 인썰레이터의 상류 또는 상기 인썰레이터의 전면부 중 적어도 어느 하나를 향하여 압축공기를 분사하는 에어커튼부;를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 이미터는,
    상기 처리대상가스 유동방향 기준으로 하류에, 바나듐(vanadium), 제올라이트(zeolite) 및 금속촉매로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 재료를 포함하는 질소산화물저감 금속촉매장치를 배치하며,
    상기 금속촉매장치는 상기 처리대상가스에 포함된 질소산화물의 반응을 촉진시켜 상기 처리대상가스내 질소산화물을 저감할 수 있는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 이미터의 상기 처리대상가스 유동방향 기준으로 하류에 산화망간(MnOx)촉매, 이산화티타늄(TiO2)촉매 또는 제올라이트(zeolite)촉매 및 여타 금속촉매로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 재료를 포함하는 오존제거 금속촉매장치를 배치하며,
    상기 오존제거 금속촉매장치는 상기 처리대상가스에 잔류하는 오존을 저감할 수 있는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기의 질소산화물저감 금속촉매장치는 상기의 에어커튼부와 함께 설치되며,
    상기 에어커튼부로에서 분사되는 상기 압축공기에 포함된 질소 및 산소를 이용하여 상기 질소산화물저감장치의 금속촉매와 상기 처리대상가스에 포함된 질소산화물의 저감반응을 촉진시킬 수 있는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 로드는 상기 체임버의 내면 일측으로부터 상기 체임버의 중심까지 연장되는 수직로드;와 상기 체임버의 중심을 따라 연장되며 말단에 상기 이미터가 결합되는 수평로드;를 가지며,
    상기 인썰레이터는, 상기 체임버의 내면 일측으로부터 상기 수직로드를 감싸되, 상기 수평로드로부터 상기 이미터의 수직높이(h)의 1/2 이하로 설정된 높이(H)만큼 상기 수직로드가 노출되는 길이로 구비되는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 체임버는,
    내면 일측에서 외부를 향하여 볼록하게 형성된 공간인 아킹방지체임버;를 가지고,
    상기 로드는,
    상기 아킹방지체임버의 내면 일측으로부터 상기 체임버의 중심까지 연장되는 수직로드;와 상기 체임버의 중심을 따라 연장되며 말단에 상기 이미터가 결합되는 수평로드;를 가지며,
    상기 아킹방지체임버는, 상기 수평로드와 상기 아킹방지체임버 내면 사이의 최단거리를 상기 체임버의 반경과 같거나 크게 형성하여 상기 아킹방지체임버와 상기 수평로드 사이의 아킹을 방지하는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 체임버는 그 내면에서 중심점까지 설정된 길이(b)를 가지며,
    상기 인썰레이터의 길이(a)는 상기 설정된 길이(b)보다 크거나 같은 길이로 구비되고,
    상기 아킹방지체임버와 상기 체임버가 만나는 모서리에서 상기 수직로드까지의 수평길이 길이(c)는, 상기 수평로드의 설정된 길이보다 짧거나 같은 길이로 구비되는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 아킹방지체임버는,
    상기 처리대상가스의 유동 방향 단면이 원형, 타원형 및 다각형의 일부분을 형성하는 형상 중에서 선택된 것인 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 아킹방지체임버는,
    상기 체임버의 둘레를 따라 순환하여 고리형으로 전부 또는 일부에 설치되는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  18. 청구항 1에 있어서
    상기 이미터는,
    상기 처리대상가스 유동방향 기준으로 상기 인썰레이터의 하류에 위치하여, 상기 이미터 쪽의 상기 인썰레이터 면에 상기 처리대상가스가 직접 부딪히지 않도록함으로써 상기 처리대상가스에 포함된 오염원 및 수증기가 쌓이는 것을 방지하는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 인썰레이터는,
    그 표면에 상기 오염원 및 상기 수증기가 쌓이는 것을 방지하거나 또는 그 표면에 쌓인 상기 오염원 및 상기 수증기를 제거할 수 있는 인썰레이터 크리닝 수단을 더 포함하는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 인썰레이터는, 복수 개가 구비되며,
    상기 복수의 인썰레이터의 후방에 배치되는 체임버가 좁아지거나, 구부러졌을 경우에 발생하는 상기 처리대상가스 와류 또는 역류 그리고 이로 인하여 상기 처리대상가스 내 오염원이, 상기 복수의 인썰레이터에 쌓이는 것을 방지하기 위하여,
    최후순위 상기 인썰레이터의 후방에 적어도 하나의 상기 인썰레이터를 설치할 수 있는 길이를 갖는 체임버를 가지는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  21. 청구항 1에 있어서,
    상기 로드는 상기 체임버의 내면 일측으로부터 상기 체임버의 중심까지 연장되는 수직로드;와 상기 체임버의 중심을 따라 연장되며 말단에 상기 이미터가 결합되는 수평로드;를 가지며,
    상기 인썰레이터는, 상기 체임버의 내면 일측으로부터 상기 수직로드 끝단까지 전체를 감싸되,
    스테인레스 스틸, 구리를 포함하는 금속도체를 재질로하여, 상기 수평로드의 위치로부터 설정된 높이(H) 이하의 길이로 상기 인썰레이터의 외면을 감싸는 인썰레이터 하단외피;와 스테인레스 스틸과 구리를 포함하는 금속도체를 재질로 하여, 상기 체임버 내면의 일측으로부터 설정된 높이 이하의 길이로 상기 인썰레이터의 외면을 감싸는 인썰레이터 상단외피;중 적어도 어느 하나를 포함하는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 인썰레이터 상단외피 및 상기 인썰레이터 하단외피 중 하나만 포함하는 경우 그 길이는 상기 이미터의 수직높이(h)의 1/2이하이며, 상기 인썰레이터 상단외피 및 상기 인썰레이터 하단외피를 모두 포함하는 경우도 그 길이의 합은 상기 이미터의 수직높이(h)의 1/2이하인 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  23. 청구항 1에 있어서,
    발열장치로서 상기 체임버의 외면을 감싸고, 발열절연체로 구비되거나 내부에 발열장치를 포함하여,
    상기 처리대상가스가 생성되기 시작하는 시점에 상기 처리대상가스에 포함된 수증기의 응축으로 인한 아킹을 방지할 수 있는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  24. 청구항 1에 있어서,
    상기 이미터는 상기 처리대상가스 유동방향을 따라 수직로드의 전방 및 후방에 동시에 구비되는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  25. 청구항 1에 있어서,
    상기 인썰레이터는,
    그 상단과 하단의 전기 절연 재질을 달리하여 제작하거나 또는 그 외부와 내부의 절연 재질을 달리하여 제작하는, 두 가지 이상의 전기 절연재질로 제작되는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  26. 청구항 1에 있어서,
    상기 전원공급장치로,
    직류를 공급할 경우, 미리 설정된 시간 주기에 따라, 상기 설정된 직류의 극성을 반전하여 공급함으로써, 상기 처리대상가스에 포함되어 상기 체임버 내부에 흡착된 오염원을 떨어내는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  27. 청구항 1에 있어서,
    상기 체임버의 상기 처리대상가스 유동경로 상에 배치되며, 상기 처리대상가스 유동방향의 수직단면 전체를 복수 개로 구획하는 단위 체임버 다발체;를 가지되,
    상기 단위 체임버 다발체를 구성하는 복수의 단위 체임버는 서로 동일한 형상의 단면을 가지며,
    상기 이미터는 상기 복수의 단위 체임버의 각각 내부 중앙에 배치되고,
    상기 이미터의 외면은, 상기 단위 체임버의 내면과 닮은 형상으로 구비되며,
    상기 이미터는, 상기 이미터의 외면 임의의 위치에서 단위 체임버 내면으로의 최단거리는 항상 일정한 위치에 배치되는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  28. 청구항 13 및 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이미터는
    상기 처리대상가스의 유동방향을 따라 상기 수직로드의 전방과 후방에 동시에 한 쌍으로 구비되는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
  29. 청구항 1에 있어서,
    상기 수직로드 또는 상기 수평로드는, 길이방향으로 둘 이상으로 분리되어 구비되며,
    분리된 상기 수직로드 또는 상기 수평로드가 길이방향으로 연결되도록 삽입되어 배치되는 절연부재;를 더 포함하며,
    상기 절연부재는, 분리된 상기 수평로드 또는 수직로드 사이에 설정된 한계전압 보다 큰 전압이 인가되면 분리된 상기 수평로드 또는 수직로드 사이에 전류가 원활하게 흐르도록 하되, 분리된 상기 수평로드 또는 수직로드 사이에 설정된 한계전압 이하의 전압이 인가되면 분리된 상기 수평로드 또는 수직로드 사이의 전류 흐름을 차단하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 실내외 대기 중 또는 배출가스 내 오염물질 저감장치.
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