KR20020083555A - Air cleaner with magnetic means for generating magnetic force - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유해가스 제거장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 자력발생수단을 전극으로 사용하여 플라즈마의 농도를 증가시킨 유해가스 제거장치에 대한 것이다.The present invention relates to an apparatus for removing harmful gases, and more particularly, to an apparatus for removing harmful gases by using a magnetic force generating means as an electrode to increase the concentration of plasma.
일반적으로 유해가스 제거장치는 공기 중에 함유된 인체에 유해한 물질을 제거하는 장치로써, 공기조화기, 공기조화기 주로 사용된다.In general, the harmful gas removal device is a device for removing a harmful substance to the human body contained in the air, mainly used for air conditioners, air conditioners.
이러한 유해가스 제거장치는 다공성 물질인 세라믹, 세라믹 이용하여 유해물질을 흡수하거나, 분자를 이온화하여 분리하는 등 다양한 방법 등이 사용되며, 저온 플라즈마를 이용하여 공기를 정화시키는 장치는 다음과 같다.The harmful gas removal device is a variety of methods, such as absorbing harmful substances using a porous material, ceramics, ceramics, ionization and separation of molecules are used, and the device for purifying air using a low-temperature plasma is as follows.
저온 방법 등이 고전압 펄스를 전극에 인가하고, 음극에서 방출되는 전자가 두 전극사이로 유입된 유해가스분자들에 충돌하도록 하여 가스분자가 이온화됨에 따라 발생되는 플라즈마를 이용하여 유해가스를 공기 중에서 분해하여 일측전극에 집속시킨다.Low-temperature methods apply high-voltage pulses to the electrodes, and electrons emitted from the cathode collide with harmful gas molecules introduced between the two electrodes to decompose harmful gases in the air by using plasma generated as the gas molecules are ionized. Focus on one electrode.
이와 같은 종래 유해가스 제거장치는 도 1에서 도시된 것과 같이, 평판형 또는 원통형으로 형성되어 서로 대향되게 소정간격 이격되어 설치된 한 쌍의 접지전극(1)과, 상기 접지전극(1)사이의 위치되고 선전극인 방전극(2) 및 상기 접지전극(1)과 방전극(2)에 고전압을 인가하는 전압장치(3)로 이루어진다.Such a conventional noxious gas removal apparatus is formed in a flat plate or cylindrical shape as shown in Figure 1, the pair of ground electrodes (1) and spaced apart from each other and installed to face each other, the position between the ground electrode (1) And a discharge device 2 which is a linear electrode, and a voltage device 3 for applying a high voltage to the ground electrode 1 and the discharge electrode 2.
종래 유해가스 제거장치는 상기 접지전극(1)과 방전극(2)에 고전압이 인가되면, 상기 접지전극(1)사이에 상기 방전극(2)을 중심으로 서로 대칭되는 전기력선(4)으로 표현되는 전계가 형성되고, 고압에너지에 의해 전극에서 전자가 방출된다.Conventional noxious gas removal apparatus, when a high voltage is applied to the ground electrode (1) and the discharge electrode (2), the electric field represented by the electric field lines (4) symmetrical with respect to the discharge electrode (2) between the ground electrode (1) Is formed, and electrons are emitted from the electrode by the high pressure energy.
그리고, 상기 전자는 가스분자에 충돌하여, 가스분자를 이온화시킴으로써 이온과 전자로 이루어진 플라즈마가 이루어지고 가스 이온은 접지전극에 집속된다.The electrons collide with the gas molecules to ionize the gas molecules to form a plasma composed of ions and electrons, and the gas ions are focused on the ground electrode.
그러나, 담배나 화학연료의 연소시 많이 발생되는 녹스(NOx)등의 유해가스는 상기 플라즈마에 의해 단독으로 처리되기 어려우며, 그 처리능력도 유해가스의 농도에 따라 한계가 있다.However, harmful gases such as NOx, which are frequently generated during the combustion of cigarettes and chemical fuels, are difficult to be treated by the plasma alone, and their processing capacity is limited depending on the concentration of the harmful gases.
그리고, 상기 유해가스 제거장치의 유해가스 처리한계를 증가시키기 위하여 상기 각 전극으로 인가되는 전압을 상승시키는 경우, NOx 안전성 문제가 대두되며, 전압을 상승시키게 되면 코로나 방전대신 스파크 방전이 일어나 플라즈마에 의해 오존(O3)이 대량으로 발생된다.In addition, when increasing the voltage applied to each electrode in order to increase the hazardous gas treatment limit of the noxious gas removal device, NOx safety problem is raised, and when the voltage is increased, spark discharge occurs instead of corona discharge, Ozone (O 3 ) is generated in large quantities.
이와 같은 오존(O3)은 인체에 유해하며, 오존을 처리하기 위한 별도의 처리장치가 요구되기 때문에 사용자의 신뢰성이 감소되고, 제작공수가 증가된다.Such ozone (O 3 ) is harmful to the human body, and because a separate treatment device for treating ozone is required, the reliability of the user is reduced, and the manufacturing labor is increased.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전자의 이동량을 증가시킴으로써, 유해가스 정화능력을 향상시키는 데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention has an object to improve the ability to purify harmful gases by increasing the amount of electron movement.
그리고, 본 발명은 전압을 상승시키지 않도록 하여 이동량을 발생되지 않고 이동량을 증가되지 않도록 하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention has the object of not increasing the voltage so that the movement amount is not generated and the movement amount is not increased.
도 1은 플라즈마를 이용한 종래 유해가스 제거장치를 개략적으로 나타내는 단면도1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional harmful gas removing device using a plasma
도 2는 전계만이 형성되는 유해가스 제거장치에서 전자의 이동방향을 보여주는 단면도Figure 2 is a cross-sectional view showing the direction of movement of electrons in the harmful gas removal device is formed only an electric field
도 3은 유해가스 제거장치에 있어서 자계와 전계가 형성될 때 전자의 이동방향을 보여주는 단면도3 is a cross-sectional view showing the direction of movement of electrons when a magnetic field and an electric field are formed in the apparatus for removing harmful gas;
도 4는 본 발명에 따라 플라즈마를 이용하는 제 1실시예의 유해가스 제거장치를 나타내는 단면도4 is a cross-sectional view showing a harmful gas removing apparatus of the first embodiment using the plasma according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 제 2실시예의 유해가스 제거장치를 나타내는 단면도5 is a cross-sectional view showing a harmful gas removing apparatus of a second embodiment according to the present invention.
* 도면 주요 부분의 부호의 설명 *Explanation of symbols of main parts of drawing
1, 10, 11 : 접지전극 2, 20, 21 : 방전극1, 10, 11: ground electrode 2, 20, 21: discharge electrode
3, 30 : 전압장치 E : 전계3, 30: voltage device E: electric field
이를 위하여 본 발명은 표면이 도체의 성질을 띄는 자력발생수단으로 형성되어 동축방향으로 접지전극을 관통하도록 설치되는 방전극과, 도전체로 형성되는 접지전극과, 상기 접지전극과 방전극에 고전압을 인가하는 전압장치로 구성되는 자력발생수단을 이용한 유해가스 제거장치가 제공되도록 한 것이다.To this end, the present invention is a surface electrode is formed of a magnetic force generating means having the characteristics of the conductor is installed to penetrate the ground electrode in the coaxial direction, a ground electrode formed of a conductor, a voltage for applying a high voltage to the ground electrode and the discharge electrode It is to provide a harmful gas removal device using a magnetic force generating means composed of a device.
바람직하게는 본 발명은 도전체로 형성되는 선전극인 방전극과, 상기 방전극이 길이방향으로 관통되고 표면이 도체의 성질을 띄는 자력발생수단으로 형성되는 접지전극과, 상기 접지전극과 방전극에 고전압을 인가하는 전압장치로 구성되는 유해가스 제거장치가 제공되도록 한 것이다.Preferably, the present invention provides a discharge electrode, which is a wire electrode formed of a conductor, a ground electrode formed by magnetic force generating means through which the discharge electrode penetrates in a longitudinal direction, and whose surface is a conductor, and a high voltage is applied to the ground electrode and the discharge electrode. It is to provide a harmful gas removal device composed of a voltage device.
본 발명에 따른 유해가스 제거장치의 원리와 구조 등을 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 하기와 같다.The principle and structure of the apparatus for removing harmful gas according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 전계만이 형성되는 유해가스 제거장치에서 전자의 이동방향을 보여주는 단면도이고, 도 3은 유해가스 제거장치에 있어서 자계와 전계가 형성될 때 전자의 이동방향을 보여주는 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따라 플라즈마를 이용하여 유해가스를 제거하는 장치를 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 제 2실시예의 유해가스 제거장치를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the direction of movement of electrons in the noxious gas removal apparatus in which only an electric field is formed, FIG. 3 is a cross-sectional view showing the direction of movement of electrons when a magnetic field and an electric field are formed in the noxious gas removal apparatus, and FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an apparatus for removing noxious gas using plasma according to the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing an apparatus for removing noxious gas according to the second embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 유해가스 제거장치의 이론적 근거는 하기에서 설명된다.The theoretical basis of the noxious gas removal apparatus according to the present invention is described below.
도 2에서 도시된 것과 같이, 서로 대향되는 전극(10,20)에 고전압이 인가되면 방전극(20)은 양전하를 띄게되고, 접지전극(10)은 음전하는 띄며 방전극에서 접지전극의 방향으로 전계가 형성된다.As shown in FIG. 2, when a high voltage is applied to the electrodes 10 and 20 facing each other, the discharge electrode 20 is positively charged, and the ground electrode 10 is negatively charged and the electric field is directed from the discharge electrode to the ground electrode. Is formed.
그리고, 상기 전계와 대향되는 방향으로 접지전극(10)의 표면으로부터 전자(ⓔ)가 방출되어 방전극(20)측으로 이동된다.Then, electrons ⓔ are emitted from the surface of the ground electrode 10 in a direction opposite to the electric field, and move toward the discharge electrode 20.
이 때, 상기 전자(ⓔ)는 방전극 측으로 이동되면서 전극(10,20)사이에 분포된 공기중의 분자에 부딪쳐 분자를 이온화시키게된다.At this time, the electrons ⓔ are moved toward the discharge electrode side and collide with molecules in the air distributed between the electrodes 10 and 20 to ionize the molecules.
이온화된 공기분자는 이온과 전자로 이루어진 플라즈마상태를 형성하여 이온이 쿨롱력에 의해 접지전극에 포집되면서 공기중의 유해가스가 분해된다.Ionized air molecules form a plasma state consisting of ions and electrons, and ions are collected by the coulomb force on the ground electrode to decompose harmful gases in the air.
한편, 도 3에서 도시된 것과 같이, 상기 전극의 전계와 수직으로 교차하는 방향으로 자계가 형성되면, 접지전극(10)에서 배출된 전자(ⓔ)가 회전운동을 하면서 방전극(20)측으로 이동하게된다.On the other hand, as shown in Figure 3, when the magnetic field is formed in a direction perpendicular to the electric field of the electrode, the electrons (ⓔ) discharged from the ground electrode 10 to move to the discharge electrode 20 side while rotating the rotation do.
이는 즉, 수직방향으로 전계(E)가 형성되고, 수평방향으로 자계(B)가 형성됨에 따라, 전극에 인가되는 고압의 에너지로 인하여 상기 접지전극(10)의 표면에서 전자(ⓔ)가 방출된다.That is, as the electric field E is formed in the vertical direction and the magnetic field B is formed in the horizontal direction, electrons ⓔ are emitted from the surface of the ground electrode 10 due to the high-pressure energy applied to the electrode. do.
이 때, 상기 전자(ⓔ)에는 [수학식 1]로 표현되는 자계와 전계의 힘이 가해진다.At this time, the electron (ⓔ) is applied with the force of the magnetic field and the electric field represented by [Equation 1].
이고, e 는 전자이며,는 전기장의 세기,는 전자의 진행방향 속도,는 자속밀도이다., E is an electron, The strength of the electric field, Is the direction of travel of the electron, Is the magnetic flux density.
따라서, 상기 전자(ⓔ)는 전극과 평행하게 형성되는 자계의 영향으로 상기 방전극(+)(20)에서 접지전극(-)(10)으로 형성되는 전극간의 전계(E)의 방향과 대향되는 방향으로 수직운동하지 않고, 자계(B)와 전계(E)의 합력에 의하여 원호운동을 하면서, 방전극(20)측으로 이동된다.Therefore, the electron ⓔ is a direction opposite to the direction of the electric field E between the electrodes formed from the discharge electrode (+) 20 to the ground electrode (-) 10 under the influence of the magnetic field formed in parallel with the electrode. Instead of moving vertically, circular arcs are moved by the force of the magnetic field B and the electric field E, and moved to the discharge electrode 20 side.
한편, 상기 전자(ⓔ)의 운동괘적이 직선에서 원형으로 형성되어 전극(10,20)사이에서 그 이동거리가 길어지기 때문에, 상기 전자가 접지전극(10)사이에 존재하는 가스분자와 종래 보다 자주 총돌하게 된다.On the other hand, since the motion path of the electrons ⓔ is formed in a straight line to a circular shape, the moving distance between the electrodes 10 and 20 becomes longer, so that the electrons exist between the gas molecules existing between the ground electrodes 10 and the conventional ones. Frequently thrown away.
즉, 고압이 인가된 전극사이에서 전기장에서 빠르게 가속되는 자유전자들이 가스 분자에 충돌하여 가스분자를 이온화시킬 때, 그 충돌횟수가 증가됨에 따라, 가스분자의 이온화가 가속화되고, 가스분자의 플라즈마상태를 가속화시키게 되어 더욱 많은 가스분자가 쿨롱의 힘에 의해 접지전극(10)에 집속된다.That is, when free electrons rapidly accelerated in the electric field between the electrodes to which high pressure is applied collide with gas molecules to ionize the gas molecules, as the number of collisions increases, ionization of the gas molecules is accelerated and the plasma state of the gas molecules is accelerated. More gas molecules are focused on the ground electrode 10 by the coulomb force.
이와 같은 원리를 이용하여 본 발명의 제 1실시예는 도 4에서 도시된 것과 같이, 자력발생수단으로 전극을 형성하되, 전계가 집중되는 방전극 측에 자력발생수단을 설치한다.As shown in FIG. 4, in the first embodiment of the present invention, the electrode is formed as a magnetic force generating means, and the magnetic force generating means is installed on the discharge electrode side where the electric field is concentrated.
이 때, 상기 자력발생수단인 방전극(21)은 전압장치로부터 전압이 인가되면 전극사이에 전계가 형성될 수 있도록 표면에 도체의 성질을 띄는 Nd형 자석으로 이루어진다.At this time, the discharge electrode 21, which is the magnetic force generating means, is made of an Nd-type magnet having a conductor property on the surface so that an electric field can be formed between the electrodes when a voltage is applied from the voltage device.
또한, 상기 자력발생수단은 고전압에 의하여 자화되거나, 영구자력발생수단에 의하여 형성되는 자력에 의해 S극에서 N극으로 즉, 서로 대향되는 극의 방향으로 일정 세기의 자속밀도(B)를 가진 자성체이다.In addition, the magnetic force generating means is a magnetic material having a magnetic flux density (B) of a certain intensity in the direction of the poles opposite to each other from the S pole to the N pole, ie magnetized by a high voltage or by a magnetic force generated by the permanent magnetic force generating means to be.
그리고, 상기 방전극(21)으로부터 소정간격 이격되어 서로 대향되는 평판형 또는 원통형 접지전극(10)을 설치한다.Then, the plate-like or cylindrical ground electrode 10 is provided to be spaced apart from the discharge electrode 21 to face each other.
따라서, 상기 방전극(21)과 접지전극(10)사이에 전압장치(30)로부터 고전압이 인가됨에 따라, 양 전극사이에 방전극(21)으로부터 양 접지전극(10)의 방향으로 전계(E)가 형성된다.Therefore, as a high voltage is applied from the voltage device 30 between the discharge electrode 21 and the ground electrode 10, the electric field E is discharged in the direction of the discharge electrode 21 from the discharge electrode 21 in the direction of both ground electrodes 10. Is formed.
그리고, 상기 방전극(21)의 자성성분에 의하여 방전극(21)의 길이방향으로 N극에서 S극으로 상기 전계(E)와 수직으로 교차하는 자계가 형성된다.The magnetic field of the discharge electrode 21 forms a magnetic field perpendicular to the electric field E from the N pole to the S pole in the longitudinal direction of the discharge electrode 21.
이에 따라, 고전압이 인가된 접지전극(10)의 표면으로부터 배출된 전자는 원호운동을 하면서 방전극(21)측으로 이동되는 이동되고, 상기 전자는 전극과 전극사이의 관축방향으로 팬의 회전력에 의하여 유입되는 공기의 분자와 충돌된다.Accordingly, the electrons discharged from the surface of the ground electrode 10 to which the high voltage is applied are moved to the discharge electrode 21 while performing an arc motion, and the electrons are introduced by the rotational force of the fan in the tube axis direction between the electrode and the electrode. Collide with molecules of air.
이러한 충돌에 의하여 상기 전자는 공기 중에 함유된 유해가스의 화학적 결합을 깨뜨려 이온과 전자로 분리함으로써 저온 플라즈마상태를 형성시킨다.By such a collision, the electrons break the chemical bonds of harmful gases contained in the air and separate them into ions and electrons to form a low temperature plasma state.
이러한 저온 플라즈마 상태에서는 이온의 온도가 낮고, 전자의 온도는 높기 때문에 전자의 운동이 이온보다 활발하여 전자의 운동증가에 따라 가스의 이온화량도 증가된다.In such a low-temperature plasma state, the temperature of the ions is low and the temperature of the electrons is high, so that the movement of the electrons is more active than the ions, and the ionization amount of the gas increases as the movement of the electrons increases.
즉, 전자의 회전운동에 따라 전극 내에서의 이동거리가 증가됨으로써, 유해가스와 전자의 충돌횟수가 증가되어 이온화된 가스가 쿨롱력에 의하여 접지전극(10)에 포집되는 양이 증가된다.That is, as the movement distance in the electrode increases with the rotational movement of the electrons, the number of collisions between the noxious gas and the electrons is increased, and the amount of ionized gas collected by the coulomb force on the ground electrode 10 is increased.
이 때, 상기 방전극(21)과 접지전극(10)사이의 거리는 종래와 동일하거나 작게 형성되어 전계의 크기도 종래와 동일하게 형성되며, 양전극사이에 인가되는 전압도 같다.At this time, the distance between the discharge electrode 21 and the ground electrode 10 is formed to be the same or smaller than in the prior art, the size of the electric field is also formed as in the prior art, the voltage applied between the positive electrode is the same.
한편, 상기 방전극의 두께 등은 자력발생수단이 가지는 자속밀도(B)에 따라다르며 그 두께는 접지전극과 방전극사이의 절연과 이를 통과하는 공기의 압력손실등을 고려하여 결정된다.The thickness of the discharge electrode depends on the magnetic flux density (B) of the magnetic force generating means, and the thickness is determined in consideration of the insulation between the ground electrode and the discharge electrode and the pressure loss of air passing through the discharge electrode.
본 발명의 제 2실시예는 도 5에서 보여지는 바와 같이, 접지전극(11)을 자력발생수단으로 형성하고, 그 길이방향으로 선전극인 방전극(20)을 상기 접지전극사이에 설치한다.In the second embodiment of the present invention, as shown in Fig. 5, the ground electrode 11 is formed by magnetic force generating means, and the discharge electrode 20, which is a linear electrode in the longitudinal direction, is provided between the ground electrodes.
이 때, 상기 접지전극(11)은 한 쌍의 평판형 자석으로써, 표면에 도체의 성질을 띄는 Nd형 자석으로 형성되며, 자계가 형성될 수 있도록 일정한 자속밀도(B)를 갖는다.In this case, the ground electrode 11 is a pair of flat plate magnets, and is formed of an Nd-type magnet having a conductor property on its surface, and has a constant magnetic flux density (B) so that a magnetic field can be formed.
그리고, 상기 접지전극(11)은 전계와 수직하는 방향으로 자계가 형성될 수 있도록 길이방향으로 N극과 S극이 위치되며, 서로 대향되는 접지전극의 양단이 서로 동일한 극을 갖는다.In addition, the ground electrode 11 has the N pole and the S pole located in the longitudinal direction so that a magnetic field can be formed in a direction perpendicular to the electric field, and both ends of the ground electrodes facing each other have the same pole.
따라서, 접지전극(11)과 방전극(20)으로 고전압 대전되어 전극사이에 전계와 자계가 형성되면, 전자는 회전운동을 하면서 이동되어 플라즈마의 농도를 증가시켜 유해가스의 제거율이 향상된다.Therefore, when high voltage is charged to the ground electrode 11 and the discharge electrode 20 to form an electric field and a magnetic field between the electrodes, the electrons are moved while rotating, thereby increasing the concentration of the plasma and thus removing the harmful gas.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 플레밍의 왼손법칙에 따라 전자가 회전될 수 있도록 자력발생수단으로 전극을 형성함으로써, 플라즈마의 농도를 증가시켜 유해가스의 제거량을 향상시킨 것이다.As described above, the present invention forms an electrode as a magnetic force generating means so that electrons can be rotated according to Fleming's left-hand law, thereby increasing the concentration of plasma to improve the amount of harmful gas removed.
그리고, 종래와 같이 전극사이의 간격은 동일하게 유지하고, 전압도 동일하게 유지하기 때문에 오 방전등의 안전문제가 야기되지 않으며, 전압의 증가로 인한오존의 생성도 막을 수 있다.Since the distance between the electrodes is kept the same and the voltage is kept the same as in the related art, safety problems such as an error discharge are not caused, and generation of ozone due to an increase in voltage can be prevented.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114558695A (en) * | 2022-03-02 | 2022-05-31 | 深圳市中航大记股份有限公司 | Method for improving diffusion charge efficiency and electrostatic filtering device |
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2001
- 2001-04-27 KR KR1020010022923A patent/KR20020083555A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |