KR20020083556A - Air cleaner - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Provided is an electrostatic precipitator using conductive paint coated plastic as grounded collector plate which can increase purification efficiency of noxious gas by increasing the amount of electron to be migrated between grounded collector plate and discharge electrode. CONSTITUTION: The electrostatic precipitator comprises grounded collector plates(10) which are made by coating plastic(11) with conductive paint(12); discharge electrode(20) which is inserted between the grounded collector plates to be parallel to the grounded collector plates; and a voltage generator(30) which applies high voltage to the discharge electrodes and grounded collector plates. The conductive paint is selected from Pt, Ti, Cu and Au.

Description

공기정화장치{Air cleaner}Air cleaner

본 발명은 공기정화장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 도전성 도료가 도포된 플라스틱 전극을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 공기정화장치에 관한 것이다.The present invention relates to an air purifier, and more particularly, to an air purifier that generates plasma using a plastic electrode coated with a conductive paint.

오늘날 발전설비, 쓰레기 소각장, 반도체공장 및 자동차로부터 다양한 종류의 유해물질이 생성되고, 유해물질은 산성비등의 환경문제를 유발하므로 상기 환경문제를 해결하기 위하여 배기 가스 처리기술의 필요성이 점차 중요시되고 있다.Today, various kinds of harmful substances are generated from power generation facilities, waste incinerators, semiconductor factories, and automobiles, and harmful substances cause environmental problems such as acid rain. Therefore, the necessity of exhaust gas treatment technology is increasingly important to solve the environmental problems. .

이러한 노력의 일환으로 방전 플라즈마를 이용하여 배기가스를 처리하는 방법이 주목받고 있으며, 방전 플라즈마법은 연소 또는 상온 배기 가스중에서 반응성이 풍부한 활성종(radical)을 생성하여, 공기중에 포함된 유해물질을 무해화하는 화학반응으로 유해가스를 제거하는 방법이다.As part of such efforts, a method of treating exhaust gas using discharge plasma has been attracting attention, and the discharge plasma method generates reactive species, which are highly reactive in combustion or normal temperature exhaust gas, to remove harmful substances contained in air. It is a method of eliminating harmful gas by harmless chemical reaction.

방전 플라즈마법을 실행하기 위한 플라즈마 방전장치는 개략적으로 도 1과 같으며, 평판형으로 형성되어 서로 대향되게 소정간격 이격되어 설치된 한쌍의 대향 접지전극(1)과, 상기 접지전극(1)사이의 배치되는 선전극인 코로나 방전극(2)과, 상기 접지전극(1)과 방전극(2)에 고전압을 인가하는 전원(3)으로 이루어진다.A plasma discharge apparatus for executing the discharge plasma method is schematically illustrated in FIG. 1, and is formed between a pair of opposed ground electrodes 1 formed in a flat plate shape and spaced apart from each other by a predetermined interval, and between the ground electrodes 1. A corona discharge electrode 2, which is a line electrode, and a power source 3 for applying a high voltage to the ground electrode 1 and the discharge electrode 2 are provided.

그리고, 상기 접지전극(1)과 방전극(2)은 본체를 형성하는 아웃케이스(미도시)내에 조립되고, 상기 전원(3)으로부터 양전극으로 대략 15kV의 정전압 또는 펄스전압이 인가된다.The ground electrode 1 and the discharge electrode 2 are assembled in an outer case (not shown) forming a main body, and a constant voltage or pulse voltage of approximately 15 kV is applied from the power supply 3 to both electrodes.

고전압이 인가됨에 따라 전계(4)가 형성되고, 방전극(2) 가까이에서부터 음극을 띄는 접지전극(1)을 향하여 전극사이에 코로나가 0.1㎝/ns의 속도로 전진하여 고전계장을 형성한다.As the high voltage is applied, the electric field 4 is formed, and the corona is advanced between the electrodes at a speed of 0.1 cm / ns between the discharge electrodes 2 toward the ground electrode 1 with the negative electrode to form a high field.

이러한 고전계장에서 가속된 전자가 배기 가스 가운데의 중성분자와 충돌하여 여러가지 활성종(radical)이 발생된다.In these high fields, the accelerated electrons collide with the heavy molecules in the exhaust gas to generate various radicals.

그리고, 상기 활성종은 양전극간의 쿨롱력에 의하여 집진전극인 접지전극(1)에 포집되어 유해가스가 무해화된다.In addition, the active species is collected by the Coulomb force between the two electrodes to the ground electrode (1), which is a collecting electrode, so that harmful gases are harmless.

그러나, 녹스(NOx)등의 유해가스는 플라즈마 방전법만으로는 그 처리농도가제한적이며, 종래 플라즈마만으로 완벽하게 제거되지 않는다.However, harmful gases such as NOx are limited in their concentration by the plasma discharge method alone, and are not completely removed by conventional plasma alone.

그리고, 가스의 처리농도 한계를 극복하기 위하여 방전극과 접지전극으로 인가되는 전압을 상승시킬 경우, 오방전 등의 안전성 문제가 대두되며, 전압을 상승시키게 되면 코로나 방전대신 스파크 방전이 일어나 플라즈마에 의해 오존(O3)이 대량으로 발생된다.In addition, when the voltage applied to the discharge electrode and the ground electrode is increased to overcome the processing concentration limit of the gas, safety problems such as mis-discharge are raised, and when the voltage is increased, spark discharge occurs instead of corona discharge and ozone is generated by the plasma. (O 3 ) is generated in large quantities.

이에 따라, 인체에 유해한 오존(O3)을 처리하기 위한 별도의 처리장치가 설치되어야 하므로 사용자의 정화기에 대한 신뢰성이 감소되고, 제작공수가 증가된다.Accordingly, since a separate treatment device for treating ozone (O 3 ) that is harmful to the human body needs to be installed, the reliability of the user's purifier is reduced, and the manufacturing labor is increased.

또한, 접지전극은 평판 또는 원통형 실린더로 형성되도록, 판을 여러 공정을 통해 가공한 후, 아웃케이스의 내부에 스크류조립하여 고정하기 때문에 제작공정이 복잡하다.In addition, since the ground electrode is formed by a plate or a cylindrical cylinder, the plate is processed through various processes, and then screwed into the inside of the outer case and the manufacturing process is complicated.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 저온 플라즈마를 이용한 공기정화장치에 있어서, 도전성 도료가 코팅된 플라스틱을 접지전극으로 사용하여 상기 접지전극에서 전자의 방출량을 증가시킴으로써, 상기 전자에 의해 이온화되는 가스의 양을 증가시켜 유해가스의 제거율을 향상시키는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides a gas that is ionized by the electrons by increasing the amount of electrons emitted from the ground electrode by using a plastic coated with a conductive paint as the ground electrode in the air purification apparatus using a low temperature plasma. The purpose is to improve the removal rate of harmful gases by increasing the amount of.

그리고, 본 발명에 따른 공기정화장치는 고압의 전류를 인가시키지 않고서도 방전전류를 증가시킴으로써, 에너지효율을 향상시키는데 그 목적이 있다.In addition, the air purifying device according to the present invention has an object to improve the energy efficiency by increasing the discharge current without applying a high-pressure current.

도 1은 종래 저온 플라즈마발생법에 의한 공기정화장치의 개략적인 구성을 보이는 단면도1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an air purifying apparatus according to a conventional low temperature plasma generation method

도 2는 본 발명에 따른 공기정화장치를 나타내는 단면도2 is a cross-sectional view showing an air purifying apparatus according to the present invention.

도 3은 접지전극의 재질에 따른 방전 전류특성을 보여주는 그래프3 is a graph showing the discharge current characteristics according to the material of the ground electrode

* 도면 주요부분의 부호의 설명 *Explanation of symbols of main part of drawing

1, 10 : 접지전극 2, 20 : 방전극1, 10: ground electrode 2, 20: discharge electrode

3, 30 : 전원 11 : 플라스틱3, 30: power 11: plastic

12 : 도전성 도료12: conductive paint

이를 위하여 본 발명은 플라스틱의 양면에 도전성 도료가 코팅된 한 쌍의 대향 접지전극(10)과, 상기 접지전극의 사이에 길이방향으로 관통되도록 설치되는 방전극(20)과, 상기 방전극(20)과 접지전극(10)에 고압의 전류를 인가시키는 전원으로 구성되는 공기정화장치가 제공되도록 한 것이다.To this end, the present invention is a pair of opposing ground electrode 10 coated with a conductive paint on both sides of the plastic, the discharge electrode 20 is installed to penetrate in the longitudinal direction between the ground electrode, and the discharge electrode 20 and It is to provide an air purifying device composed of a power source for applying a high voltage current to the ground electrode (10).

더욱 바람직하게는 본 발명은 상기 접지전극에 도포된 도전성 도료는 광전자 방출재로 형성된다.More preferably, the conductive paint applied to the ground electrode is formed of an optoelectronic emission material.

본 발명에 따른 공기정화장치의 구성과 작동과정을 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 하기와 같다.Referring to the accompanying drawings the configuration and operation of the air purifying apparatus according to the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명에 따른 공기정화장치를 나타내는 단면도이고, 도 3은 접지전극의 재질에 따른 방전 전류특성을 보여주는 그래프이다.2 is a cross-sectional view showing an air purifying apparatus according to the present invention, Figure 3 is a graph showing the discharge current characteristics according to the material of the ground electrode.

본 발명에 따른 공기정화장치는 플라스틱(11)에 도전성 도료(12)가 코팅된 한 쌍의 대향 접지전극(10)과, 상기 접지전극(10)의 사이에 길이방향으로 관통되도록 설치되는 코로나 방전극(20)과, 반응기내부에 설치된 코로나 방전극과 접지전극에 고압의 전류를 인가시키는 전원(30)으로 구성된다.Air purifier according to the present invention is a corona discharge electrode which is installed so as to penetrate in the longitudinal direction between the pair of opposing ground electrode 10 coated with a conductive paint 12 on the plastic 11, the ground electrode 10 And a power source 30 for applying a high voltage current to the corona discharge electrode and the ground electrode provided in the reactor.

이 때, 상기 접지전극(10)에 코팅된 도전성 도료(12)는 다량의 에너지가 유입되면 전자가 용이하게 방출될 수 있는 광전자 방출재가 사용된다.At this time, the conductive coating 12 coated on the ground electrode 10 is a photoelectron emitting material that can be easily emitted electrons when a large amount of energy is introduced.

이에 따라, 상기 도전성 도료(12)는 광에너지에 의하여 용이하게 전자가 방출되어 광전효과를 실현할 수 있는 백금(At), 티타늄(ti), 구리(Cu), 금(Au)등이 사용된다.Accordingly, the conductive paint 12 is made of platinum (At), titanium (ti), copper (Cu), gold (Au), and the like, which can easily emit electrons by light energy to realize a photoelectric effect.

특히, 상기에서 언급된 광전자 방출재는 양전극(10,20)사이에서 발생되는 코로나 방전에 의한 빛에너지로도 충분히 광전자를 방출할 수 있을 정도의 한계진동수를 가진 금속이다.In particular, the above-mentioned photoelectron emitting material is a metal having a limit frequency enough to emit photoelectrons even with light energy by corona discharge generated between the positive electrodes 10 and 20.

이 때, 광전효과는 진동수 f를 가진 빛을 금속의 상면에 쬐면 hf를 가진 광자가 금속의 전자에 흡수되어 광전자가 금속의 외부로 튀어나와 양극으로 이동되는 현상을 말한다.In this case, the photoelectric effect refers to a phenomenon in which when light having a frequency f is exposed to an upper surface of a metal, a photon having h f is absorbed by the electrons of the metal and the photoelectrons stick out of the metal and move to the anode.

그리고, 주어진 금속에 대하여 입사광이 전자를 방출시킬 수 있는 최소의 진동수인 한계 진동수 이상의 빛이 금속에 전달되면 다량의 에너지를 흡수한 전자가 금속외부로 방출되고, 이보다 작은 한계 진동수의 입사광이 금속으로 전달되면 전자는 금속외부로 방출될 수 없다.When light incident on the given metal is transferred to the metal, the light having the minimum frequency, which is the minimum frequency at which the incident light can emit electrons, is emitted to the outside of the metal, and the incident light at the lower limit frequency is emitted to the metal. Once transferred, the electrons cannot be released out of the metal.

이는 한계 진동수보다 큰 진동수의 빛이 입사되어야만 광전자가 방출되며, 빛의 세기와 시간에 관계없이 광전자의 방출이 이루어지고, 빛의 세기의 약하면 광전자의 방출량이 줄어들어 전류의 세기가 약해지고, 빛의 세기가 커지면 광전자의 방출량이 증가되어 전류의 세기도 증가된다.The photoelectrons are emitted only when light with a frequency greater than the limit frequency is incident, and the photoelectrons are emitted regardless of the light intensity and time.When the light intensity is weak, the photoelectron emission is reduced and the current intensity is weakened. When is increased, the amount of emitted photons increases, and the intensity of current increases.

이와 같은 광전효과를 일으킬 수 있는 도전성 도료(12)는 플라스틱(11)의 양면에 필름식으로 코팅될 수도 있고, 필요한 위치에 마스킹한 후, 진공증착하는 방법으로 코팅될 수도 있음은 당업자라면 이해가능하다.It can be understood by those skilled in the art that the conductive paint 12 which can cause such a photoelectric effect may be coated on both sides of the plastic 11 in a film manner, or may be coated by vacuum deposition after masking at a required position. Do.

이와 같은 구성을 가진 저온 플라즈마 발생장치는 플라즈마 형성시, 전자는 높은 온도로 형성되고, 이온은 낮은 온도로 형성되는 성질을 이용하여, 전자의 양을 증가시킴으로써 유해가스의 분해를 향상시킨 것이다.The low temperature plasma generator having such a structure improves decomposition of harmful gases by increasing the amount of electrons by using a property in which electrons are formed at a high temperature and ions are formed at a low temperature during plasma formation.

따라서, 상기 구조를 가진 공기정화장치에 있어서, 상기 전원(30)으로부터 접지전극과 방전극(20)으로 고전압이 인가되면, 상기 양극을 띄는 방전극(20)의 상면에서 접지전극(10)측으로 코로나가 발생된다.Therefore, in the air purifying apparatus having the above structure, when a high voltage is applied from the power supply 30 to the ground electrode and the discharge electrode 20, the corona is moved from the upper surface of the discharge electrode 20 with the anode to the ground electrode 10 side. Is generated.

이러한 코로나에 의해 다량의 에너지가 형성되고, 상기 에너지에 의해 접지전극상에 도포된 도전성 도료(12)의 전자가 가속되어 배기 가스 가운데의 중성분자와 충돌하여 여러가지 활성종이 발생된다.A large amount of energy is formed by such a corona, and electrons of the conductive paint 12 applied on the ground electrode are accelerated by the energy to collide with heavy elements in the exhaust gas to generate various active species.

한편, 코로나에 의해 발생되는 빛은 접지전극의 상면에 도포된 도전성 도료(12)의 전자를 타격하게되고, 상기 도전성 도료(12)는 광전자 방출재로 형성되어 있으므로, 광자가 가진 에너지가 전자에 흡수되어 광전자가 금속의 표면에서 튀어나와 방전극측으로 수직방향으로 이동된다.On the other hand, the light generated by the corona strikes the electrons of the conductive paint 12 applied to the upper surface of the ground electrode, and since the conductive paint 12 is formed of the photoelectron emitting material, the energy of the photons is transmitted to the electrons. The absorption causes the photoelectrons to bounce off the surface of the metal and move vertically toward the discharge electrode.

그리고, 전계에서 빠르게 가속되는 자유전자들이 가스분자들에 충돌하여 분자들을 이온화시킴으로서 시작되고, 가스분자의 이온화에 의해 생성되는 더 많은 전자들이 가스분자들의 이온화를 더욱 가속시킨다.Then, free electrons accelerated in the electric field start by colliding with the gas molecules to ionize the molecules, and more electrons generated by ionization of the gas molecules further accelerate the ionization of the gas molecules.

따라서, 전계에서 전자의 양이 종래보다 많이 이동되기 때문에 상기 접지전극과 대향되는 방전극에 형성되는 방전전류도 종래 전류량보다 50㎂만큼 증가되고, 이는 도 3의 그래프에서 더욱 확실히 나타난다.Therefore, since the amount of electrons in the electric field moves more than before, the discharge current formed in the discharge electrode opposite to the ground electrode is also increased by 50 mA than the amount of conventional current, which is more clearly shown in the graph of FIG.

도 3의 그래프는 접지전극 재질별 방전전류특성을 나타내며, x축은 접지전극(10)에 인가되는 전압이고, y축은 방전극(20)에 흐르는 전류의 양을 나타낸다.The graph of FIG. 3 shows discharge current characteristics for each ground electrode material, the x axis represents the voltage applied to the ground electrode 10, and the y axis represents the amount of current flowing through the discharge electrode 20.

그리고, 점이 사각으로 표시된 그래프는 종래 아연도금판으로 형성된 접지전극에 고전압이 인가될 때 방전극에 흐르는 전류의 양을 보여주며, 점이 원으로 표시된 그래프는 금(Au)이 코팅된 도전성 플라스틱의 접지전극에 고전압이 인가될 때 방전극에 흐르는 전류의 양을 보여준다.In addition, the graph in which the dot is shown as a square shows the amount of current flowing through the discharge electrode when a high voltage is applied to the ground electrode formed by the conventional galvanized sheet, and the graph in which the dot is shown as a circle is a ground electrode of conductive plastic coated with gold Shows the amount of current flowing in the discharge electrode when a high voltage is applied to the discharge electrode.

즉, 도전성 도료가 코팅된 플라즈틱 특히, 광전자 방출재의 도표가 코팅된 접지전극(10)에서 다량의 전자가 방출되기 때문에 상기 이에 비례하여 방전극(20)에 흐르는 전류의 양도 증가된다.That is, since a large amount of electrons are emitted from the ground electrode 10 coated with the conductive paint, in particular, the diagram of the photoelectron emitting material, the amount of current flowing in the discharge electrode 20 is also increased in proportion to this.

이는 종래보다 다량의 광전자가 방출됨에 따라, 고압이 인가된 전극사이에서 전기장에서 빠르게 가속되는 자유전자들이 가스 분자에 충돌하여 가스분자를 이온화시키는 전자의 양이 증가되기 때문에 전자와 충돌하게되는 가스분자의 양도 늘어난다.This is because a large amount of photoelectrons are emitted, gas molecules that collide with electrons because free electrons rapidly accelerated in the electric field between the electrodes to which high pressure is applied collide with gas molecules, thereby increasing the amount of electrons that ionize the gas molecules. Also increases.

따라서, 매우 짧은 시간에 이온의 생성속도와 이들의 재결합속도가 평형을 이루는 고밀도의 플라즈마상태가 형성되고, 분해된 가스분자가 쿨롱의 힘에 의해 접지전극에 집속된다.Therefore, in a very short time, a high-density plasma state is formed in which the ion production rate and the recombination rate thereof are balanced, and the decomposed gas molecules are concentrated on the ground electrode by the coulomb force.

이러한 고밀도 플라즈마에 의하여 상기 공기정화장치의 접지전극사이로 유입되는 공기는 이온화되고, 이중 유해가스는 분해되어 접지전극에 집속된다.The air flowing between the ground electrodes of the air purifier is ionized by the high density plasma, and the harmful gases are decomposed and concentrated on the ground electrodes.

한편, 본 발명에 따른 접지전극(10)의 플라스틱(11)은 공기정화장치의 외관을 형성하는 아웃케이스(미도시)의 사출 성형시, 함께 그 내부에 성형하며, 상기 플라스틱의 양면에 도전성의 광전자 방출재를 코팅한다.On the other hand, the plastic 11 of the ground electrode 10 according to the present invention is molded in the inside together during the injection molding of the outer case (not shown) to form the appearance of the air purifier, the conductive on both sides of the plastic Coating the photoelectron emitter.

그리고, 상기 접지전극(10)과 동축에 코로나 방전극을 아웃케이스 내부에 조립하고, 상기 방전극(20)과 접지전극(10)을 전원과 연결한다.The corona discharge electrode is assembled in the outer case coaxially with the ground electrode 10, and the discharge electrode 20 and the ground electrode 10 are connected to a power source.

이와 같이 형성된 본 발명에 따른 공기정화장치는 공기의 유동로에 병렬로 배치될 수도 있다.The air purifier according to the present invention formed as described above may be arranged in parallel to the air flow path.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 광전자 방출재인 도전성 도료가 증착된 플라스틱을 접지전극으로 사용하여, 전극사이에 형성되는 전자의 양을 증가시킴으로써, 상기 전자에 의해 이온화되는 가스의 양을 증가시킨다.As described above, the present invention increases the amount of gas ionized by the electrons by increasing the amount of electrons formed between the electrodes by using the plastic on which the conductive paint, which is a photoelectron emitting material, is deposited, as the ground electrode.

그리고, 상기 접지전극은 공기정화기의 외관을 형성하는 아웃케이싱의 사출성형시 함께 형성되기 때문에 종래 접지전극을 제작하는 많은 과정들이 생략되어 제작이 용이하고, 아웃케이싱내의 접지전극 조립등이 쉬워 작업성이 향상된다.In addition, since the ground electrode is formed together during the injection molding of the outcasing to form the exterior of the air purifier, many processes for manufacturing the conventional ground electrode are omitted, and thus the manufacturing is easy, and the assembly of the ground electrode in the outcasing is easy This is improved.

또, 종래와 같이 전극사이의 간격은 동일하게 유지하고, 전압도 동일하게 유지하기 때문에 오 방전등의 안전문제가 야기되지 않으며, 전압의 증가로 인한 오존의 생성도 막을 수 있다.In addition, since the intervals between the electrodes are kept the same and the voltage is kept the same as in the prior art, safety problems such as erroneous discharges are not caused, and generation of ozone due to an increase in voltage can be prevented.

Claims (4)

플라스틱의 양면에 도전성 도료가 코팅된 한 쌍의 접지전극과,A pair of grounding electrodes coated with conductive paint on both sides of the plastic, 상기 접지전극의 사이에 길이방향으로 관통되도록 설치되는 방전극과,A discharge electrode installed to penetrate in the longitudinal direction between the ground electrodes; 상기 방전극과 접지전극에 고압의 전류를 인가시키는 전원으로 구성되는 도전성 플라스틱을 이용한 공기정화장치.Air purifying device using a conductive plastic consisting of a power source for applying a high voltage current to the discharge electrode and the ground electrode. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 접지전극에 도포된 도전성 도료는 광전자 방출재인 것을 특징으로 하는 도전성 플라스틱을 이용한 공기정화장치.The conductive paint applied to the ground electrode is an air purifying device using a conductive plastic, characterized in that the optoelectronic emission material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 도전성 도료는 백금, 티타늄, 구리, 금등인 것을 특징으로 하는 도전성 플라스틱을 이용한 공기정화장치.The conductive paint is platinum, titanium, copper, gold, etc. Air purification device using a conductive plastic, characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 접지전극은 공기정화장치의 외관을 형성하는 아웃케이싱의 사출시 함께 성형되는 것을 특징으로 하는 도전성 플라스틱을 이용한 공기정화장치.The ground electrode is an air purifier using a conductive plastic, characterized in that the molded together during the injection of the out casing forming the appearance of the air purifier.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190128367A (en) * 2018-05-08 2019-11-18 한국기계연구원 Apparatus for airborne particle collection
KR20200139866A (en) * 2019-06-04 2020-12-15 한국기계연구원 Air cleaner

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