KR100482554B1 - Parallel flat board type plasma effector equiped dielectric barrier formed projection - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유전체에 돌출부가 형성된 플라즈마 반응기에 관한 것으로서, 제1유전체(Dielectric Barrier)와 제2유전체의 사이에 스페이서가 설치되어 공간부가 형성되고, 제1유전체에는 방전극이 마련되며, 제2유전체에는 접지극판이 마련되는 평행 평판형 유전체 타입 플라즈마 반응기에 있어서, 상기 공간부를 형성하는 상기 제1유전체와 상기 제2유전체의 마주보는 내측에는 각각 돌출부가 다수개 형성된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma reactor in which protrusions are formed in a dielectric, wherein a spacer is provided between a first dielectric and a second dielectric to form a space, a first dielectric is provided with a discharge electrode, and a second dielectric is provided. In the parallel plate type dielectric type plasma reactor provided with a ground electrode plate, a plurality of protrusions are formed on the inner side of the first dielectric and the second dielectric forming the space portion, respectively.
Description
본 발명은 유전체에 돌출부가 형성된 평행 평판형 플라즈마 반응기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 반응기내의 유전체에 돌출부를 형성하여 글로우 방전과 스트리머 방전이 공존된 상태로 유지할 수 있음으로서, 플라즈마 반응기내를 유동하는 기체의 입자상의 물질 저감과 기체상의 물질저감을 동시에 이룰 수 있는 유전체에 돌출부가 형성된 평행 평판형 플라즈마 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a parallel plate type plasma reactor in which a protrusion is formed on a dielectric. More particularly, the present invention relates to a plasma plate reactor in which a glow discharge and a streamer discharge are coexisted by forming a protrusion on a dielectric in the plasma reactor. The present invention relates to a parallel plate type plasma reactor in which protrusions are formed on a dielectric material capable of simultaneously reducing particulate matter and gaseous matter in a flowing gas.
일반적으로 플라즈마 장치는 디젤차량의 후처리 장치로 이용되며, 그 종류는 와이어-실린더, 와이어-플레이트, 핀-플레이트 및 평행 평판형 유전체 타입등이 있다.In general, a plasma apparatus is used as a post-treatment apparatus of a diesel vehicle, and the types thereof include a wire-cylinder, a wire-plate, a pin-plate, and a parallel flat dielectric type.
도 1은 종래 기술에 따른 평행 평판형 유전체 타입 플라즈마 반응기의 요부를 개략적으로 도시한 분해 사시도면이다.1 is an exploded perspective view schematically showing a main portion of a parallel plate dielectric type plasma reactor according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 평행 평판형 유전체 타입 플라즈마 반응기(1)는 제1 유전체(Dielectric Barrier)(3)와 제2 유전체(5)의 사이에 스페이서(7)가 설치되어 공간부가 형성되고, 제1 유전체(3)에는 방전극(9)이 마련되며, 제2 유전체(5)에는 접지극판(2)이 마련된다.As shown in FIG. 1, in the conventional parallel plate dielectric type plasma reactor 1, a spacer 7 is disposed between a first dielectric barrier 3 and a second dielectric 5 to form a space part. The discharge electrode 9 is provided in the first dielectric 3, and the ground electrode plate 2 is provided in the second dielectric 5.
이러한 공간부에는 차량의 배기가스등의 기체가 유입되며, 유입된 기체는 방전극(9)의 코로나 방전에 의하여 입자상 물질과 가스상 물질의 동시저감이 이루어진다.Gas, such as exhaust gas of a vehicle, flows into the space part, and the introduced gas simultaneously reduces the particulate matter and the gaseous material by the corona discharge of the discharge electrode 9.
구체적으로 상기 코로나 방전을 통한 기체의 입자상 물질과 가스상 물질의 저감작용을 이하에서 설명한다.Specifically, the action of reducing gaseous particulate matter and gaseous matter through the corona discharge will be described below.
먼저, 외부전원공급장치로부터 파워 라인을 통하여 소정의 교류 전압이 인가된다.First, a predetermined AC voltage is applied from an external power supply device through a power line.
그러면, 도 2에 도시된 바와 같이, 방전극(9)과 접지극판(2)에는 교류전압 및 접지전압이 인가되어 전기장(6)이 형성된다.Then, as shown in FIG. 2, an AC voltage and a ground voltage are applied to the discharge electrode 9 and the ground electrode plate 2 to form an electric field 6.
이어서, 상기 전기장에 의하여 유전체의 표면에는 기체중의 자유전자 혹은 기체 방전을 통한 자유전자가 침착된다. Subsequently, free electrons in gas or free electrons through gas discharge are deposited on the surface of the dielectric material by the electric field.
다음, 인가된 전압을 더욱 상승시키면 기체의 절연이 파괴되고, 이에 따라 전압 극성이 바뀜에 의하여 벽전하의 비산 및 기체 절연파괴에 의한 전자가 생성된다.(전자사태발생)Next, if the applied voltage is further raised, the insulation of the gas is broken, and thus, the voltage polarity is changed, thereby generating electrons due to the scattering of wall charges and the breakdown of gas insulation.
이후, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기에서 발생된 전자와, 자유기 및 이온등에 의하여 기체와 화학반응이 발생으로 글로우 방전(4')이 발생된다.Thereafter, as shown in FIG. 3, the glow discharge 4 ′ is generated by chemical reaction with the gas by the generated electrons, free groups, and ions.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 인가 전압이 더욱 상승되면 전자의 통로 형성되어 입자상 물질의 저감이 이루어지는 스트리머 방전(4")이 발생된다.As shown in FIG. 4, when the applied voltage is further raised, a streamer discharge 4 ″ is generated in which electrons are formed to reduce particulate matter.
상기 전술한 바와 같이, 종래 평행 평판형 유전체 타입 플라즈마 반응기는 방전극 및 접지극이 마련된 유전체의 형상이 동일하게 평판구조를 이루어지게 되어 평등 전기장이 형성됨으로써, 전 영역에서 고른 코로나 방전시 개시되어 안정된 플라즈마 반응이 이루어지는 장점이 있다.As described above, the conventional parallel plate type dielectric type plasma reactor has a flat plate structure having the same shape of the dielectric provided with the discharge electrode and the ground electrode, so that an equal electric field is formed. This has the advantage of being made.
그러나 상기한 종래 평행 평판형 유전체 타입 플라즈마 반응기는 인가전압에 대한 코로나 방전 영역이 적고, 기체방전이 시작되는 코로나 개시 전압이 상승하며, 이 개시전압은 전적으로 유전체의 표면상태에 의존하게 된다. 그리고 입자상의 물질 저감에 유리한 스트리머 방전과 기체상의 물질 저감에 유리한 글로우 방전을 각각 제어하지 못하고, 인가된 전압의 크기에 따라 전구간에서 글로우 방전 혹은 스트리머 방전 한가지에 의해서만 제어되는 한계가 있는 문제점이 있다. 또한 배기가스가 직접적으로 빠른 속도로 통과하게 되어 반응시간의 여유를 확보하기가 난해하며 얇은 유전체의 내구성이 보장받지 못하는 문제점이 있다.However, the conventional parallel plate dielectric type plasma reactor has a small corona discharge region with respect to an applied voltage, a corona starting voltage at which gas discharge starts, and this starting voltage depends entirely on the surface state of the dielectric. In addition, there is a problem that there is a limitation that the streamer discharge for the reduction of particulate matter and the glow discharge for the reduction of the gaseous matter are not controlled, and are controlled only by one of the glow discharge or the streamer discharge, depending on the magnitude of the applied voltage. have. In addition, the exhaust gas passes directly at a high speed, which makes it difficult to secure a time for reaction time, and there is a problem that durability of the thin dielectric is not guaranteed.
본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 플라즈마 반응기의 유전체에 돌출부를 형성시켜, 글로우 방전과 스트리머방전이 공존 될 수 있도록 함으로써, 처리하고자 하는 기체의 입자상 물질과 기체상의 물질 저감을 동시에 효과적으로 제어할 수 있는 유전체에 돌출부가 형성된 평행 평판형 타입 플라즈마 반응기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems described above, by forming a protrusion in the dielectric of the plasma reactor, so that the glow discharge and the streamer discharge can coexist, the particulate matter of the gas to be treated and the gas phase It is an object of the present invention to provide a parallel plate type plasma reactor in which protrusions are formed in a dielectric capable of effectively controlling material reduction simultaneously.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유전체에 돌출부가 형성된 평행 평판형 플라즈마 반응기는, 제1유전체(Dielectric Barrier)와 제2유전체의 사이에 스페이서가 설치되어 공간부가 형성되고, 제1유전체에는 방전극이 마련되며, 제2유전체에는 접지극판이 마련되는 평행 평판형 유전체 타입 플라즈마 반응기에 있어서, 상기 공간부를 형성하는 상기 제1유전체와 상기 제2유전체의 마주보는 내측에는 각각 돌출부가 다수개 형성된 것을 특징으로 한다.In the parallel plate type plasma reactor in which a protrusion is formed in the dielectric of the present invention for achieving the above object, a spacer is provided between the first dielectric and the second dielectric to form a space, and the first dielectric has a discharge electrode. In the parallel plate type plasma reactor in which the ground electrode plate is provided in the second dielectric, a plurality of protrusions are formed on the inner side of the first dielectric and the second dielectric that form the space, respectively. .
본 발명에 있어서, 상기 돌출부는 상기 제1유전체와 상기 제2유전체의 길이방향의 등간격으로 다수개 구비된 것을 특징으로 한다.In the present invention, the plurality of protrusions are provided at equal intervals in the longitudinal direction of the first dielectric and the second dielectric.
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이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유전체에 돌출부가 형성된 평행 평판형 플라즈마 반응기를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, a parallel plate type plasma reactor in which protrusions are formed in a dielectric according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유전체에 돌출부가 형성된 평행 평판형 타입 플라즈마 반응기의 요부 분해 사시도면이다.5 is an exploded perspective view showing main parts of a parallel plate type plasma reactor in which protrusions are formed in a dielectric according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유전체에 돌출부가 형성된 평행 평판형 타입 플라즈마 반응기(100)는 돌출부(40)가 형성된 제1유전체(10)와 돌출부가 형성된 제2유전체(20) 사이에 스페이서(30)가 설치되어 공간부가 형성되며, 각각 돌출부(40)는 상기 공간부를 형성하는 제1유전체(10)와 제2유전체(20)의 마주보는 내측으로 다수개 형성된다.As shown in FIG. 5, the parallel plate type plasma reactor 100 having protrusions formed on the dielectric according to the present invention includes a gap between the first dielectric 10 having the protrusion 40 and the second dielectric 20 having the protrusion. Spacers 30 are installed in the spacers, and each of the protrusions 40 is formed in the inner side of the first dielectric material 10 and the second dielectric material 20 that form the space parts.
상기 돌출부(40)는 제1유전체(10)와 제2유전체(20)의 길이 방향의 상하 각각에 등간격으로 다수개 형성된다. 상기 돌출부(40)는 플라즈마 반응기(100)로 전압의 인가시에 방전극(11)과 접지극판(21)과의 사이에 발생되는 전기장의 발생영역을 변화시킨다.The protrusions 40 are formed in plural at equal intervals on the upper and lower sides of the first dielectric 10 and the second dielectric 20 in the longitudinal direction. The protrusion 40 changes the generation area of the electric field generated between the discharge electrode 11 and the ground electrode plate 21 when a voltage is applied to the plasma reactor 100.
즉, 상기 전기장은 도 6에 도시된 바와 같이, 최초 기체의 절연 파괴 전압보다 낮은 전압을 인가하게 되면 제1유전체(10)와 제2유전체(20)에 형성된 돌출부(40)의 주위에서 국부적으로 강하게 형성된다. 그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 계속적으로 전압을 상승시키게 되면 종래의 글로우 방전 발생 전압 보다 낮은 전압에서 기체의 절연이 파괴되어 글로우 방전(13)이 발생되며, 도 8에 도시된 바와 같이, 더욱 전압을 상승시키게 되면 종래의 글로우 방전 및 스트리머 발생 전압보다 낮은 전압에서 글로우 방전(13) 및 스트리머 방전(15)이 발생됨에 따라 글로우 방전(13)과 스트리머 방전(15)이 공존 상태로 발생된다.That is, as shown in FIG. 6, when the voltage lower than the dielectric breakdown voltage of the first gas is applied, the electric field is locally around the protrusions 40 formed in the first dielectric 10 and the second dielectric 20. Strongly formed. As shown in FIG. 7, when the voltage is continuously increased, insulation of the gas is destroyed at a voltage lower than the conventional glow discharge generation voltage, thereby generating a glow discharge 13. When the voltage is increased, the glow discharge 13 and the streamer discharge 15 coexist as the glow discharge 13 and the streamer discharge 15 are generated at a voltage lower than the conventional glow discharge and streamer generation voltages. Is generated.
그리고 상기 돌출부(40)의 돌출 형상은 도 9에 도시된 바와 같이, 플라즈마 반응기(100)를 통과하는 배기가스 등의 기체(17)를 심한 난류로 변화시킴으로써, 체류시간을 증대되도록 하여 반응 효율을 증대시킬 수 있게 된다.As shown in FIG. 9, the protruding shape of the protruding portion 40 changes the gas 17 such as exhaust gas passing through the plasma reactor 100 into severe turbulent flow, thereby increasing the residence time to increase the reaction efficiency. It can be increased.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 유전체에 돌출부가 형성된 평행 평판형 플라즈마 반응기의 작용을 설명한다.The operation of the parallel plate type plasma reactor in which protrusions are formed in the dielectric according to the present invention having the above configuration will be described.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 초기 반응기에 기체의 절연파괴 전압이하의 전압을 인가하게 되면 전기장이 형성되는데, 제1유전체(10)와 제2유전체(20)에 형성된 돌출부(40) 주위에서는 강한 전기장(12)이 형성됨으로써, 균일한 전기장은 형성되지 않는다.First, as shown in FIG. 6, when the voltage below the dielectric breakdown voltage of the gas is applied to the initial reactor, an electric field is formed. Around the protrusion 40 formed in the first dielectric 10 and the second dielectric 20. In the strong electric field 12 is formed, a uniform electric field is not formed.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 전압을 더욱 상승시키면 종래의 기체 절연파괴 전압보다 낮은 전압에서 기체가 절연 파괴되어 글로우 방전(13)이 형성된다. 이는 기체의 절연파괴는 전적으로 전기장의 크기에 비례하므로 국부적으로 높게 형성된 전기장에 의해 종래 기체 절연파괴 전압 보다 낮은 전압에서 기체의 절연이 파괴되어 글로우 방전(13)이 이루어지게 되는 것이다.As shown in FIG. 7, when the voltage is further increased, the gas is dielectrically broken at a lower voltage than the conventional gas breakdown voltage, thereby forming a glow discharge 13. This is because the dielectric breakdown of the gas is entirely proportional to the magnitude of the electric field, so that the insulation of the gas is destroyed at a voltage lower than the conventional gas breakdown voltage by the locally formed electric field, thereby causing the glow discharge 13.
계속적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 전압을 더욱 상승시키게 되면 종래 스트리머 방전 전압보다 낮은 전압에서 국부적으로 스트리머 방전(15)이 발생하게 되며, 돌출부(40)이외의 부분에서는 전기장이 낮게 형성되기 때문에 글로우 방전(13)이 발생되어 스트리머 방전(15)과 글로우 방전(13)이 공존하게 된다. 즉, 제1유전체(10)와 제2유전체(20)에 형성된 돌출부(40)의 작용에 의하여 종래의 글로우 방전 발생전압 및 스트리머 방전 발생전압보다 낮은 전압에서 본 발명의 글로우 방전(13) 및 스트리머 방전(15)이 함께 공존 상태로 발생됨이 가능하게 되어 배기가스등의 기체(17)의 반응시에 글로우 방전(13)을 통한 기체상의 물질을 저감할 수 있으며, 스트리머 방전(15)을 통한 입자상의 물질의 저감을 함께 제어할 수 있게 된다.Subsequently, as shown in FIG. 8, when the voltage is further increased, the streamer discharge 15 is locally generated at a voltage lower than that of the conventional streamer discharge voltage, and the electric field is low at the portion other than the protrusion 40. Since the glow discharge 13 is generated, the streamer discharge 15 and the glow discharge 13 coexist. That is, by the action of the protrusions 40 formed on the first dielectric 10 and the second dielectric 20, the glow discharge 13 and the glow discharge 13 and the streamer discharge voltage of the present invention are lower than the conventional glow discharge generation voltage and the streamer discharge generation voltage. The streamer discharge 15 can be generated in a coexistence state together, so that gaseous substances through the glow discharge 13 can be reduced during the reaction of the gas 17 such as exhaust gas, and the streamer discharge 15 can be reduced. It is possible to control the reduction of particulate matter through.
또한 도 9에 도시된 바와 같이, 상기에 부가적으로서 돌출부(40)의 형상에 의하여 플라즈마 반응기(100)를 빠져나가는 배기가스 등의 기체(17)의 체류시간을 증대되도록 할 수 있음으로써, 그 반응 효율을 증대시킬 수 있게 되는 구조를 갖는다.In addition, as shown in FIG. 9, in addition to the above, the residence time of the gas 17 such as the exhaust gas leaving the plasma reactor 100 can be increased by the shape of the protrusion 40. It has a structure that can increase the reaction efficiency.
상기와 같은 본 발명에 따른 유전체에 돌출부가 형성된 평행 평판형 플라즈마 반응기는 다음과 같은 효과를 갖는다.The parallel plate type plasma reactor in which protrusions are formed in the dielectric according to the present invention has the following effects.
플라즈마 반응기내의 유전체에 돌출부를 형성하여 글로우 방전과 스트리머 방전이 공존된 상태로 유지할 수 있음으로서, 플라즈마 반응기내를 유동하는 기체의 입자상의 물질 저감과 기체상의 물질저감을 동시에 이룰 수 있다.Protrusions may be formed in the dielectric in the plasma reactor to maintain the glow discharge and the streamer discharge in a coexisting state, thereby achieving both particulate matter reduction and gaseous material reduction of the gas flowing in the plasma reactor.
또한, 돌출부의 돌출형상에 의하여 플라즈마 반응기내를 유동하는 기체에 난류를 형성시킴으로써, 체류시간을 증대시켜 반응 효율을 증대할 수 있다.Further, by forming turbulence in the gas flowing in the plasma reactor due to the protruding shape of the protrusion, the residence time can be increased to increase the reaction efficiency.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예들을 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or other embodiments falling within the scope equivalent to the present invention are possible by those skilled in the art. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined by the following claims.
도 1은 종래 기술에 따른 평행 평판형 유전체 타입 플라즈마 반응기의 요부를 개략적으로 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 schematically shows the main part of a parallel plate dielectric type plasma reactor according to the prior art.
도 2는 도 1의 유전체 사이에서 발생된 균일 전기장을 개략적으로 도시한 도면.FIG. 2 is a schematic illustration of the uniform electric field generated between the dielectrics of FIG.
도 3은 종래 글로우 방전을 개략적으로 도시한 도면.Figure 3 schematically shows a conventional glow discharge.
도 4는 종래 스트리머 방전을 개략적으로 도시한 도면.4 schematically illustrates a conventional streamer discharge.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유전체에 돌출부가 형성된 평행 평판형 타입 플라즈마 반응기의 요부 분해 사시도면.5 is an exploded perspective view showing main parts of a parallel plate type plasma reactor in which protrusions are formed in a dielectric according to a preferred embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 유전체 사이에 발생된 전기장의 집중 현상을 개략적으로 도시한 도면.FIG. 6 is a view schematically illustrating a phenomenon of concentration of electric fields generated between the dielectrics of FIG. 5; FIG.
도 7은 본 발명의 글로우 방전을 개략적으로 도시한 도면.7 schematically illustrates the glow discharge of the present invention.
도 8은 본 발명의 글로우 방전과 스트리머 방전의 공존을 개략적으로 도시한 도면.8 schematically illustrates the coexistence of a glow discharge and a streamer discharge of the present invention.
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2002
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1015336A (en) * | 1996-06-28 | 1998-01-20 | Hitachi Ltd | Gas processing apparatus and method for decomposing nitrogen oxides in exhaust gas using the same |
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