KR100499917B1 - Plasma device using underwater discharge and underoil discharge - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수중방전시에는 저소비전력으로 고효율의 오존수, 알칼리수, 산성수를 발생하고, 오일처리를 위한 유중방전시에는 안정된 글로우 방전을 통해 오일을 단시간에 저분자량화할 수 있는 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치를 제공하기 위한 것으로서, 본 발명의 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치는 반응기내의 두 전극에 전압을 인가하는 것에 의해 물 또는 오일을 매질로 하여 방전을 일으키는 플라즈마 반응장치에 있어서, 방전영역을 사이에 두고 양쪽에 각각 형성된 제 1 전극과 제 2 전극; 상기 제 1 전극과 제 2 전극의 상기 방전영역에 대향하는 면에 형성된 제 1 제 2 반응촉매층을 포함하여 구성된다. 따라서, 세척, 폐수처리 농약대용, 산성토질 개선, 바이러스 제거, 페놀 등의 화학폐기물의 중화, 가정용 정수기, 정수장 등 액체 유해물질을 분해, 정화 또는 중화하는데 효과적이고, 오일처리의 경우 각종 유류 및 폐유의 가스 연료화를 통해 대체 에너지로의 사용이 가능하다. The present invention generates high-efficiency ozone water, alkaline water and acidic water with low power consumption during underwater discharge, and combines underwater discharge / oil discharge with low molecular weight in a short time through stable glow discharge during oil-in-discharge for oil treatment. In order to provide a plasma reactor, the underwater discharge / oil-discharge combined plasma reactor of the present invention is a plasma reactor that generates a discharge using water or oil as a medium by applying a voltage to two electrodes in a reactor. First and second electrodes respectively formed on both sides of the region; And a first second reaction catalyst layer formed on a surface of the first electrode and the second electrode that faces the discharge region. Therefore, it is effective in cleaning, replacing wastewater treatment pesticides, improving acid soil, removing viruses, neutralizing chemical wastes such as phenol, domestic water purifier, water purification plant, etc., and decomposing, purifying or neutralizing liquids. Can be used as alternative energy through gas fueling.
Description
본 발명은 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 특히 각종 유류(油類) 및 폐유(廢油)를 연료 가스화하거나, 오존수, 알칼리수, 산성수의 발생 효율을 극대화하여 저소비전력으로 고효율의 방전이 가능한 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma generating apparatus, and in particular, to diversify oil and waste oil into fuel gas, or to maximize the generation efficiency of ozone water, alkaline water and acidic water, and to discharge electricity underwater with high power consumption with low power consumption. The present invention relates to a plasma reaction apparatus for combined use with oil / discharge.
산업사회의 고도성장으로 대기 및 수질 등의 생활 환경 오염이 점차 시급한 문제로 대두되고 있어 세계 각 국에서는 환경보호를 위해 규제와 행정 지도가 이루어지고 있을 뿐만 아니라, 이러한 관점에서, 환경 오염의 원인이 되는 오염 물질의 제거나 발생원의 저감을 위한 대책 마련이 시급한 실정에 있다.Due to the rapid growth of the industrial society, the environmental pollution such as air and water has become an urgent problem. In addition, regulations and administrative guidance have been made to protect the environment in many countries. There is an urgent need to prepare countermeasures for eliminating pollutants and reducing sources.
그러함에도 불구하고, 아직까지도 합성세제의 사용은 여전히 증가하고 있는 추세에 있으며, 통계자료에 의하면, 1980년대 후반부터는 국내 합성세제 생산량이 비누 생산량을 앞질러 왔다고 보고되었다.Nevertheless, the use of synthetic detergents is still increasing, and statistics show that domestic synthetic detergent production has surpassed soap production since the late 1980s.
특히, 무분별하고 과도한 합성세제의 사용은 수질오염에 대한 많은 우려를 갖게 했으며, 최근에는 환경부하 감소 및 기능향상에 대한 기술발전에 따라 과거의 수질오염에 대한 우려가 상당히 해소되었음에도 불구하고 아직도 수질오염의 주원인으로 알려지고 있다.In particular, the use of indiscriminate and excessive synthetic detergents has raised a lot of concerns about water pollution, and although the concern about water pollution in the past has been considerably solved in recent years due to the development of technology for reducing environmental load and improving function, water pollution still remains. It is known as the main cause.
따라서, 어떤 성질의 계면활성제 세제라도 수질오염 문제를 야기시키지 않으려면 반드시 배출된 하수들이 하수처리장에서 정화처리된 후 자연 하천에 방류되어야 하지만 하수처리율이 아직도 미미한 실정이므로 합성세제 등의 사용으로 인한 하천에서의 거품 발생, 부영양화, 생분해 문제 등의 수질 오염을 피할 수 없는 것이 현실이다.Therefore, in order not to cause water pollution problems with any surfactant detergent, the discharged sewage must be discharged to natural stream after being purified at sewage treatment plant, but the sewage treatment rate is still insignificant. The reality is that water pollution such as foaming, eutrophication, and biodegradation in Esau is inevitable.
따라서, 합성세제 대신에 살균 세정액으로서 전해수를 이용하는 소위 무세제 세척방법이 제안된 바 있으며, 상기 무세제 세척은 전해질을 포함하는 물을 전기분해 하여 알칼리성 전해수의 단백질 제거작용 및 산성 전해수의 살균 작용을 이용한 것으로서, 종래의 약품이나 계면활성제를 대신할 것으로 주목받고 있다.Therefore, a so-called detergent-free washing method using electrolytic water as a sterile cleaning liquid instead of a synthetic detergent has been proposed, and the detergent-free washing process electrolytically decomposes water containing an electrolyte to remove proteins of alkaline electrolytic water and sterilize acidic electrolyzed water. As used, it is attracting attention as a substitute for conventional medicines and surfactants.
그러나 이러한 종류의 세제를 세탁이나 식기 세정 등의 용도에 적용할 경우 적어도 종래의 계면활성제에 필적하던지 혹은 그 이상의 세정력을 구비하는 것이 전제되어야 하는데 어떠한 물성을 제어 요인으로 하여 세정제를 제조해야 하는지를 세정 매카니즘의 관점에서 구축할 필요가 있다.However, when applying this kind of detergent to laundry or dish washing, it should be premised to have at least comparable or higher cleaning power than conventional surfactants. Needs to be constructed in terms of:
또한, 세탁이나 식기 세정을 끝낸 후의 세정제를 함유한 폐수에 대해서도 어떠한 특별한 처리를 실시하지 않고도 그대로 생활 환경에 배수 가능할 정도의 취급성 즉, 페수처리성이 우수해야 함은 말할 필요가 없다.In addition, it goes without saying that the wastewater containing the cleaning agent after washing or washing the dishes should be excellent in handleability, that is, wastewater treatment property that can be drained to the living environment without any special treatment.
이와 같은 종래의 무세제 세척방법은 다양한 형태의 주파수를 갖는 전압 즉, 교류, 직류, 펄스를 두 전극에 인가하여 물의 절연내력을 파괴함으로써 전류가 흐르도록 하고, 이때 소비되는 전력으로 물을 분해하는 방식이다. 이때, 전압이 인가되는 전극은 백금이 주성분인데, 이는 물을 전기분해하는 과정에서 발생한 오존이 강력한 산화력을 가지고 있기 때문에 수중에 침지되는 전극은 백금(또는 은)이 적당하기 때문이다.The conventional detergent-free cleaning method applies a voltage having various types of frequencies, that is, an alternating current, a direct current, and a pulse to two electrodes, thereby destroying the dielectric strength of the water, thereby causing a current to flow, and decomposing the water with the power consumed. That's the way. In this case, platinum is a main component of the electrode to which the voltage is applied, because platinum (or silver) is suitable for the electrode immersed in water because ozone generated during the electrolysis of water has a strong oxidizing power.
그러나 상기와 같은 종래 무세제 세척은 물을 오존수, 알칼리수 및 산성수 등으로 만들기 위해 직접 전류를 물 속에 인가하는 방식이므로 물을 이온화시키기 보다는 물을 가열하는데 보다 많은 에너지가 소비되는 단점이 있고, 고에너지를 지속적으로 인가하는 경우 전극 마모가 심한 단점이 있으며, 이러한 전극 마모 현상은 물속에서 전극간에 직접 수방전을 하기 때문에 전계 불평등으로 인해 더욱 심해지게 된다.However, since the conventional detergent-free washing is a method of directly applying a current into the water to make the water into ozone water, alkaline water and acidic water, etc., there is a disadvantage in that more energy is consumed in heating the water than ionizing the water. When the energy is continuously applied, the electrode wear is severely disadvantageous, and this electrode wear phenomenon becomes more severe due to electric field inequality because water discharge is directly performed between electrodes in water.
한편, 종래의 오일 처리는 평판형의 반응기에 교류, 직류, 펄스를 인가하는 형태로 전극면이 금속의 나선(螺線)전극으로 구성되며, 방전의 형태는 스트리머(Streamer)성 방전 형태로서, 글로우 방전(예: 형광등 내부의 방전)이 아니며 섬락(절연파괴)이 일어나기 바로 직전의 매우 불안전한 방전 현상을 이용한 것이다.On the other hand, in the conventional oil treatment, an alternating current, a direct current, and a pulse are applied to a planar reactor, and the electrode surface is composed of a spiral electrode of metal, and the discharge is a streamer discharge. This is not a glow discharge (e.g. a discharge inside a fluorescent lamp), but rather a very unsafe discharge just before flashover (breakdown) occurs.
그러나 이러한 오일처리 기술은 강한 스트리머에 의해 오일 분자량의 경량화는 다소 이룰 수 있으나, 탄화잔류물이 많이 남고, 방전 공간에서는 전계집중형 부분 방전이 일어나기 때문에 방전을 위한 전극의 마모가 심하다.However, the oil treatment technique can achieve a light weight of the oil molecular weight by a strong streamer, but a lot of carbonation residues remain, and the field-intensive partial discharge occurs in the discharge space, so that the wear of the electrode for discharge is severe.
또한, 전극간에 직접 방전이 이루어지므로 오일이 절연물인 관계로 글로우 상태의 부드러운 방전이 일어나지 않고 바로 스트리머의 강한 방전이 형성되므로 전압의 변동폭을 조금만 주어도 바로 절연파괴로 이어지는 문제가 있다.In addition, since the direct discharge is performed between the electrodes, since the oil is an insulator, a gentle discharge of the streamer is formed without a gentle discharge in the glow state, and thus there is a problem that the breakdown occurs immediately even if the voltage fluctuation is given a little.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 수중방전시에는 저소비전력으로 고효율의 오존수, 알칼리수, 산성수를 발생하고, 오일처리를 위한 유중방전시에는 안정된 글로우 방전을 통해 오일을 단시간에 저분자량화할 수 있는 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, generating high-efficiency ozone water, alkaline water, acidic water with low power consumption during underwater discharge, and oil in a short time through stable glow discharge during oil-in-water discharge for oil treatment It is an object of the present invention to provide a plasma reaction apparatus for underwater discharge / oil discharge that can lower molecular weight.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치는 반응기내의 두 전극에 전압을 인가하는 것에 의해 물 또는 오일을 매질로 하여 방전을 일으키는 플라즈마 반응장치에 있어서, 방전영역을 사이에 두고 양쪽에 각각 형성된 제 1 전극과 제 2 전극; 상기 제 1 전극과 제 2 전극의 상기 방전영역에 대향하는 면에 형성된 제 1 제 2 반응촉매층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides both a water discharge / oil discharge plasma reactor for generating a discharge region in a plasma reactor that generates a discharge using water or oil as a medium by applying a voltage to two electrodes in the reactor. First and second electrodes respectively formed on both sides of the second electrode; And a first second reaction catalyst layer formed on a surface of the first electrode and the second electrode that faces the discharge region.
이하, 본 발명의 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 용이한 설명을 위해 수중방전시와 유중방전시로 구분하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the underwater discharge / water-discharge combined plasma reaction apparatus of the present invention, for ease of explanation will be divided into underwater discharge and water-discharge.
먼저, 수중방전시의 플라즈마 반응장치를 설명하기로 한다.First, a plasma reactor during underwater discharge will be described.
본 발명의 일실시예에 따른 수중방전용 플라즈마 반응장치는 두 전극 중 적어도 어느 한쪽 전극상에 절연성을 갖는 방전촉매층을 형성하여 상기 방전촉매층의 촉매반응에 의해 방전효율을 극대화하고, 전극과 전극 사이 즉, 물 속의 방전영역 전체에 걸쳐 균일한 플라즈마 상태 또는 플라즈마 광(光)이 발생하도록 함으로써 단위 에너지당 오존수, 알칼리수, 산성수의 발생효율을 극대화한다.In the underwater plasma discharge apparatus according to an embodiment of the present invention to form a discharge catalyst layer having an insulating property on at least one of the two electrodes to maximize the discharge efficiency by the catalytic reaction of the discharge catalyst layer, between the electrode and the electrode That is, by generating a uniform plasma state or plasma light throughout the discharge region in the water to maximize the generation efficiency of ozone water, alkaline water, acidic water per unit energy.
여기서, 상기 방전촉매층은 전극의 표면을 완전히 절연시킬 수 있는 비정질 재질의 절연층과 결정성의 상유전체층이 순차적으로 적층된 구조이거나 비정질 재질의 절연층 또는 결정성의 상유전체층만으로 된 단층구조이어도 무방하다.Here, the discharge catalyst layer may have a structure in which an insulating layer made of an amorphous material and a crystalline phase dielectric layer which can completely insulate the surface of the electrode are sequentially stacked, or a single layer structure made of only an amorphous insulating layer or a crystalline phase dielectric layer.
또한, 상기 방전촉매층은 긴 삼각로, 뾰족한 산 모양, 완만한 브러쉬 침(針) 형태와 같이 그 표면이 돌출된 형태를 갖는 것이 바람직하다. 이때, 상기 방전촉매층의 돌출부위를 대향되는 전극에 접촉되도록 할 수도 있는데, 이 경우, 방전시 돌출부위에서 발생된 전자(Electron)가 방전촉매층의 표면을 따라 전체적으로 확산되는 형태의 방전이 일어나게 되어 일부분에서 집중적으로 일어나는 전계집중 문제를 해결할 수가 있어 종래 전극과 전극간의 직접 방전에 비해 전극의 마모를 최소화할 수 있다.In addition, it is preferable that the discharge catalyst layer has a long triangular shape, the shape of which the surface protrudes, such as a sharp mountain shape and a gentle brush needle shape. In this case, the protruding portion of the discharge catalyst layer may be brought into contact with the opposite electrode. In this case, a discharge in which electrons generated at the protruding portion are diffused along the surface of the discharging catalyst layer is generated. The problem of intensive field concentration can be solved, and wear of the electrode can be minimized as compared with the conventional direct discharge between the electrode and the electrode.
또한, 본 발명의 수중방전용 플라즈마 반응장치는 동축 실린더형이나 평대편판형이 가능하다.In addition, the underwater plasma discharge apparatus of the present invention can be coaxial cylinder type or flat plate type.
한편, 상기 절연층은 유전율이 수 내지 수백 정도의 비정질 재질의 완전 절연체로서, 유리, 석영, 파이렉스 및 ZrO2 계열의 물질이 바람직하며, 상기 결정성의 상유전체층은 TiO2가 바람직하다.On the other hand, the insulating layer is a dielectric insulator of several to several hundreds of amorphous material, preferably glass, quartz, Pyrex and ZrO 2 series material, the crystalline phase dielectric layer is preferably TiO 2 .
이와 같이, 두 전극중 적어도 어느 한쪽의 전극을 절연층으로 완전히 절연시킴으로써, 전극에 전압을 인가하면 상기 결정성의 상유전체층에 의해 유전방전(誘電放電)이 일어나고 상기 결정성의 상유전체층을 구성하고 있는 각각의 유전체 알갱이들간의 전계방향으로 강한 부분전계가 발생하여 보다 손쉽게 수중 플라즈마를 발생할 수가 있을 뿐만 아니라, 전극들간에 발생되는 전계의 불평등으로 인한 전극의 마모를 최소화할 수 있다.In this way, at least one of the two electrodes is completely insulated with an insulating layer, so that when a voltage is applied to the electrode, a dielectric discharge occurs by the crystalline phase dielectric layer, and each of the crystalline phase dielectric layers constitutes the crystalline phase dielectric layer. The strong partial electric field is generated in the electric field direction between the dielectric grains, so that the plasma can be generated more easily, and the wear of the electrode due to the inequality of the electric field generated between the electrodes can be minimized.
본 발명의 다른 실시예에 따른 수중방전용 플라즈마 반응장치는 두 전극 중 적어도 어느 한쪽 전극상에 반응촉매층을 형성하고, 두 전극 사이의 공간에는 펠렛형의 상유전체 또는 강유전체로 구성되는 또 하나의 반응촉매층을 형성하여 상기 방전촉매층들의 촉매반응에 의해 방전효율을 극대화한다. 즉, 전극과 전극 사이의 방전 영역 전체에 걸쳐 균일한 플라즈마 상태 또는 플라즈마 광(光)이 발생하도록 함으로써 단위 에너지당 오존수, 알칼리수, 산성수의 발생효율을 극대화한다.In an underwater plasma discharge apparatus according to another embodiment of the present invention, a reaction catalyst layer is formed on at least one of two electrodes, and another reaction including a pellet-like dielectric or ferroelectric is formed in the space between the two electrodes. The catalyst layer is formed to maximize the discharge efficiency by the catalytic reaction of the discharge catalyst layers. That is, by generating a uniform plasma state or plasma light throughout the discharge region between the electrode and the electrode to maximize the generation efficiency of ozone water, alkaline water, acidic water per unit energy.
여기서, 상기 방전촉매층은 전극의 표면을 완전히 절연시킬 수 있는 비정질 재질의 절연층과 결정성의 상유전체층이 순차적으로 적층된 구조이거나 비정질 재질의 절연층 또는 결정성의 상유전체층만으로 된 단층구조이어도 무방하다.Here, the discharge catalyst layer may have a structure in which an insulating layer made of an amorphous material and a crystalline phase dielectric layer which can completely insulate the surface of the electrode are sequentially stacked, or a single layer structure made of only an amorphous insulating layer or a crystalline phase dielectric layer.
상기 절연층은 유전율이 수 내지 수백 정도의 완전 절연체로서, 유리, 석영, 파이렉스 및 ZrO2 계열의 물질이 바람직하며, 상기 결정성의 상유전체층은 TiO2가 바람직하다.The insulating layer is a complete insulator having a dielectric constant of several hundreds to several hundreds, preferably glass, quartz, pyrex, or ZrO 2 series materials, and preferably TiO 2 for the crystalline phase dielectric layer.
이와 같이, 두 전극 사이에 펠렛형의 상유전체 또는 강유전체를 형성함으로써, 반응장치 내에 공기 혹은 산소를 작은 버블(bubble) 형태로 투입한 후 전압을 인가하면 공기, 반응촉매층, 펠렛형의 상유전체(또는 강유전체)간의 3중점이 발생하여 그 부분에서 전계집중으로 인한 전계 강도가 증가되어 더욱 강한 방전을 일으킬 수 있도록 한다.In this way, by forming a pellet-like dielectric or ferroelectric between the two electrodes, by introducing air or oxygen into a small bubble form in the reaction apparatus and applying a voltage, the air, reaction catalyst layer, pellet-like dielectric Or, a triple point between the ferroelectrics occurs, and the electric field strength due to the electric field concentration is increased in the portion to cause a stronger discharge.
이와 같이, 두 전극 중 적어도 어느 한쪽의 전극을 절연층으로 완전히 절연시킴으로써, 전극에 전압을 인가하면 상기 결정성의 상유전체층 및 펠렛형의 상유전체층(또는 강유전체)에 의해 유전방전이 일어나고 각각의 유전체 알갱이들간의 전계방향으로 강한 부분전계가 발생하여 보다 손쉽게 수중 플라즈마를 발생할 수가 있을 뿐만 아니라, 전극들간에 발생되는 전계의 불평등으로 인한 전극의 마모를 최소화할 수 있다.In this way, at least one of the two electrodes is completely insulated with an insulating layer, so that when a voltage is applied to the electrode, a dielectric discharge is caused by the crystalline and dielectric pellets (or ferroelectrics) of the pellets and the respective dielectric grains. The strong partial electric field is generated in the electric field direction between them, so that the plasma can be generated more easily, and the wear of the electrode due to the inequality of the electric field generated between the electrodes can be minimized.
이를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail as follows.
제 1 실시예First embodiment
도 1a 내지 1b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수중방전용 플라즈마 반응장치를 도시한 것으로서, 도 1a는 정면도이고, 도 1b는 도 1a의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도이며, 도 1c는 도 1b의 부분적 확대도이고, 도 1d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수중방전용 플라즈마 반응장치의 사시도이다.1A to 1B show a plasma reactor for underwater discharge according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a front view, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 1A, and FIG. 1B is a partially enlarged view, and FIG. 1D is a perspective view of a plasma discharge apparatus for underwater discharge according to a first embodiment of the present invention.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 수중방전용 플라즈마 반응장치는 전체적으로 동축 실린더형으로서, 도 1a에 도시한 바와 같이, 실린더형의 제 1 전극(11)과, 상기 제 1 전극(11)의 외주면을 따라 형성되며 비정질 재질의 절연층(13a)과 결정성의 상유전체층(13b)이 순차적으로 적층된 제 1 반응촉매층(13)과, 상기 제 1 반응촉매층(13)과 소정의 간격을 두고 상기 제 1 반응촉매층(13)을 둘러싸도록 형성된 제 2 전극(15)과, 상기 제 2 전극(15)의 내주면을 따라 형성되며 비정질 재질의 절연층(17a)과 결정성의 상유전체층(17b)이 순차적으로 적층된 형태의 제 2 반응촉매층(17)을 포함하여 구성된다.The underwater plasma discharge apparatus according to the first embodiment of the present invention is generally a coaxial cylinder type, as shown in FIG. 1A, a cylindrical first electrode 11 and an outer circumferential surface of the first electrode 11. The first reaction catalyst layer 13 and the first reaction catalyst layer 13 formed by sequentially stacking an amorphous insulating layer 13a and a crystalline dielectric dielectric layer 13b, and the first reaction catalyst layer 13 at predetermined intervals, 1 The second electrode 15 formed to surround the reaction catalyst layer 13, the insulating layer 17a and the crystalline phase dielectric layer 17b formed along the inner circumferential surface of the second electrode 15 and the amorphous material are sequentially formed. It is configured to include a second reaction catalyst layer 17 in a stacked form.
여기서, 제 1 반응촉매층(13)과 제 2 반응촉매층(17) 사이의 간격은 수로(水路)(19)가 되며, 상기 비정질 재질의 절연층(13a)(17a)은 유리, 석영, 파이렉스, ZrO2와 같은 기공성이 없는 완전 절연체이며, 상기 절연층상에 적층된 결정성의 상유전체층(13b)(17b)은 TiO2가 바람직하다.Here, the distance between the first reaction catalyst layer 13 and the second reaction catalyst layer 17 is a water channel 19, and the insulating layers 13a and 17a of amorphous material are glass, quartz, pyrex, TiO 2 is preferably an insulator having no porosity such as ZrO 2, and the crystalline phase dielectric layers 13b and 17b stacked on the insulating layer.
상기 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15)의 재질은 백금(Pt)으로서, 직류 또는 다양한 주파수의 교류 또는 직류 펄스 전압이 인가되며, 바람직하게는 수백 MHz 이상의 중주파 직류형 펄스가 인가된다.The material of the first electrode 11 and the second electrode 15 is platinum (Pt), a direct current or an alternating current or a DC pulse voltage of various frequencies is applied, preferably a medium frequency direct current pulse of several hundred MHz or more. .
이와 같은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수중방전용 플라즈마 반응장치는 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15)의 표면에 각각 비정질 재질의 절연체(13a)(17a)와 결정성의 상유전체(13b)(17b)가 적층된 형태의 제 1, 제 2 반응촉매층(13)(17)이 형성하기 때문에 상기와 같은 중주파 직류형 펄스가 인가될 경우, 상기 제 1, 제 2 반응촉매층(13)(17)의 내부 및 표면의 전계 강도가 상승하여 푸른색의 플라즈마 광(光)이 발광한다. The plasma reactor for underwater discharge according to the first embodiment of the present invention has an insulator (13a) (17a) and a crystalline phase dielectric material of amorphous material on the surfaces of the first electrode (11) and the second electrode (15), respectively. Since the first and second reaction catalyst layers 13 and 17 having the stacked (13b) and (17b) forms, the first and second reaction catalyst layers 13 are applied when such a medium frequency direct current pulse is applied. The intensity of the electric field inside and on the surface 17) increases, causing blue plasma light to emit light.
따라서, 방전시, 물의 도전 특성에 의한 열적 방전이 아닌 고전계, 저전류에 의한 안정적인 방전이 이루어지므로, 적은 전력으로 고효율의 알칼리수와 산성이온수 및 오존수를 얻을 수 있다.Therefore, at the time of discharge, stable discharge is performed by high electric field and low current instead of thermal discharge due to the conductivity characteristic of water, so that high efficiency alkaline water, acidic ionized water and ozone water can be obtained with little power.
다시 말해서, 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15) 사이에 물만 존재하는 종래에 비해 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15)의 표면에 각각 제 1 방전촉매층(13)과 제 2 방전촉매층(17)을 형성함으로써 물 속에서 보다 손쉽게 전계를 발생시킬 수가 있으며, 따라서 물 분자에 보다 강한 전계를 순간적으로 인가할 수가 있기 때문에 고효율의 오존수, 알칼리수 및 산성수를 만들 수가 있다.In other words, the first discharge catalyst layer 13 and the first discharge catalyst layer 13 and the second electrode 15 are formed on the surfaces of the first electrode 11 and the second electrode 15, respectively, compared to the conventional case in which only water exists between the first electrode 11 and the second electrode 15. By forming the two discharge catalyst layers 17, an electric field can be more easily generated in water, and thus a stronger electric field can be instantaneously applied to water molecules, thereby making it possible to produce highly efficient ozone water, alkaline water and acidic water.
뿐만 아니라, 열적 방전이 아닌 고전계, 저전류의 안정적인 방전 특성을 얻을 수 있으므로 방전 상태를 제어함에 따른 신뢰도 및 정확도를 가지고 반응장치를 안전하게 구동시킬 수가 있으며, 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15)이 물과 직접 접촉하지 않기 때문에 전극의 마모를 최소화할 수 있다.In addition, since stable discharge characteristics of high electric field and low current, not thermal discharge, can be obtained, the reaction apparatus can be safely driven with reliability and accuracy by controlling the discharge state, and the first electrode 11 and the second electrode Since 15 does not come in direct contact with water, wear of the electrode can be minimized.
참고로, 도 1c의 확대도는 제 1 반응촉매층(13)과 제 2 반응촉매층(17)을 구성하고 있는 비정질 재질의 절연층(13a)(17a)와 결정성의 상유전체층(13b)(17b)의 형태를 보여준다.For reference, an enlarged view of FIG. 1C shows an amorphous insulating layer 13a (17a) and a crystalline phase dielectric layer (13b) (17b) constituting the first reaction catalyst layer (13) and the second reaction catalyst layer (17). Shows the form of.
제 2 실시예Second embodiment
본 발명의 제 2 실시예는 전술한 제 1 실시예로부터 변형된 것으로서, 상기 제 1 실시예는 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15)상에 비정질 재질의 절연층(13a)(17a)과 결정성의 상유전체층(13b)(17b)이 순차적으로 적층된 형태의 제 1, 제 2 반응촉매층(13)(17)을 형성하였으나, 본 발명의 제 2 실시예는 두 전극 중 어느 한쪽의 전극상에는 비정질 재질의 절연층과 결정성의 상유전체층이 적층된 형태의 반응촉매층을 형성하고, 다른 한쪽 전극에는 결정성의 상유전체로 구성된 단층의 반응촉매층을 형성한 경우이다.The second embodiment of the present invention is modified from the above-described first embodiment, which is an insulating layer (13a) (17a) of amorphous material on the first electrode 11 and the second electrode (15) ) And the first and second reaction catalyst layers 13 and 17 having a sequential stacked structure of the crystalline dielectric dielectric layers 13b and 17b. However, in the second embodiment of the present invention, either one of the two electrodes This is a case where a reaction catalyst layer in which an insulating layer made of an amorphous material and a crystalline phase dielectric layer are laminated on an electrode is formed, and a single reaction catalyst layer formed of a crystalline phase dielectric is formed on the other electrode.
즉, 도 2a에 도시한 바와 같이, 제 1 전극(11)상에 비정질 재질의 절연층(13a)과 결정성의 상유전체층(13b)이 순차적으로 적층된 형태의 제 1 반응촉매층(13)을 형성하고, 제 2 전극(15)상에는 결정성의 상유전체층(17b)으로 구성된 제 2 반응촉매층(17)을 형성하거나, 도 2b에 도시한 바와 같이, 제 1 전극(11)상에는 결정성의 상유전체층(13b)으로 구성된 단층의 제 1 반응촉매층(13)을 형성하고 제 2 전극(15)상에는 비정질의 절연층(17a)과 결정성의 상유전체층(17b)이 순차적으로 적층된 형태의 제 2 반응촉매층(17)을 형성한 실시형태이다.That is, as shown in FIG. 2A, the first reaction catalyst layer 13 in which the insulating layer 13a of amorphous material and the crystalline phase dielectric layer 13b are sequentially stacked on the first electrode 11 is formed. In addition, a second reaction catalyst layer 17 composed of a crystalline phase dielectric layer 17b is formed on the second electrode 15, or as shown in FIG. 2B, the crystalline phase dielectric layer 13b is formed on the first electrode 11. The second reaction catalyst layer 17 is formed by forming a single reaction catalyst layer 13 having a single layer and sequentially laminating an amorphous insulating layer 17a and a crystalline dielectric dielectric layer 17b on the second electrode 15. ) Is formed.
이때, 상기 비정질 재질의 절연층(13a)(17a)은 유리, 석영, 파이렉스, ZrO2가 바람직하며, 상기 결정성의 상유전체층(13b)(17b)은 TiO2 또는 저항이 수㏁ 이상의 고유저항을 갖는 상유전체가 바람직하며, 각 전극상에 비정질 재질의 절연층을 형성하지 않고 곧바로 결정성의 상유전체만 형성할 경우, 상기 결정성의 상유전체는 전극에 물이 접촉되지 않도록 기공성이 없으며 표면이 방전이 용이하도록 앰보싱 구조 또는 뾰족한 산모양을 갖는 상유전체 물질이면 어느 것이어도 무방하다.In this case, the amorphous insulating layers 13a and 17a are preferably glass, quartz, pyrex, or ZrO 2 , and the crystalline phase dielectric layers 13b and 17b are formed of TiO 2 or a resistivity of several orders of magnitude or more. It is preferable to have a dielectric having a crystalline dielectric. If the crystalline dielectric is formed immediately without forming an insulating layer made of an amorphous material on each electrode, the crystalline dielectric will have no porosity so that water does not come into contact with the electrode and the surface is discharged. Easily any of the above-mentioned dielectric materials having an embossed structure or a sharp acid shape may be used.
제 3 실시예Third embodiment
본 발명의 제 3 실시예는 반응촉매층이 완전 절연체만으로 구성된 실시형태이다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 실린더 형태의 제 1 전극(11)과, 상기 제 1 전극(11) 상에 형성된 비정질 재질의 절연층(13a)으로 구성된 단층의 제 1 반응촉매층(13)과, 상기 제 1 반응촉매층(13)과 소정의 간격을 두고 제 1 반응촉매층(13)을 둘러싸도록 형성된 제 2 전극(15)과, 상기 제 2 전극(15)의 내주면을 따라 형성되며 비정질 재질의 절연층(17a)으로 구성된 단층의 제 2 반응촉매층(17)을 포함하여 구성된다.The third embodiment of the present invention is an embodiment in which the reaction catalyst layer is composed of only completely insulators. That is, as shown in FIG. 3, a single reaction catalyst layer 13 having a single layer composed of a cylindrical first electrode 11 and an insulating layer 13a of amorphous material formed on the first electrode 11. And a second electrode 15 formed to surround the first reaction catalyst layer 13 at a predetermined distance from the first reaction catalyst layer 13, and formed along an inner circumferential surface of the second electrode 15, and formed of an amorphous material. And a second reaction catalyst layer 17 having a single layer composed of an insulating layer 17a.
여기서, 상기 제 1, 제 2 반응촉매층(13)(17)을 구성하는 절연층(13a)(17a)은 유리, 석영, 파이렉스, ZrO2와 같은 비정질 재질의 완전 절연체이다.Here, the insulating layers 13a and 17a constituting the first and second reaction catalyst layers 13 and 17 are completely insulators of an amorphous material such as glass, quartz, pyrex, or ZrO 2 .
추가하여, 도면에는 도시되지 않았지만, 비정질 재질의 절연층(13a)(17a)으로 구성된 반응촉매층이 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15) 중 어느 한쪽 전극상에만 형성되어도 무방하다.In addition, although not shown in the drawing, the reaction catalyst layer composed of the insulating layers 13a and 17a of amorphous material may be formed only on one of the first electrode 11 and the second electrode 15.
즉, 제 1 전극(11)상에만 비정질 재질의 절연층(13a)으로 구성된 제 1 반응촉매층(13)만을 형성하거나, 제 2 전극(15)의 내주면에만 비정질 재질의 절연층(17a)으로 구성된 제 2 반응촉매층(17)만을 형성하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 상기 비정질 재질의 절연층(13a)을 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15) 상에 모두 형성하는 것이 좋으나, 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15) 중 어느 한쪽에만 형성하더라도 적어도 그 상부에 비정질 재질의 절연층(13a)이 형성된 전극만큼은 방전영역에서의 방전시 물 또는 오일 등의 매질과 직접적으로 접촉되지 않게 되므로 전극의 마모를 최소화할 수가 있게 된다. That is, only the first reaction catalyst layer 13 including the amorphous insulating layer 13a is formed only on the first electrode 11, or only the inner peripheral surface of the second electrode 15 is composed of the insulating layer 17a of amorphous material. It is possible to form only the second reaction catalyst layer 17. Preferably, the insulating layer 13a of the amorphous material may be formed on both the first electrode 11 and the second electrode 15, but any one of the first electrode 11 and the second electrode 15 may be formed. Even if formed on only one side, at least an electrode having an insulating layer 13a of amorphous material formed thereon does not come into direct contact with a medium such as water or oil during discharge in the discharge region, thereby minimizing wear of the electrode.
제 4 실시예Fourth embodiment
본 발명의 제 4 실시예는 전술한 제 3 실시예와 비교하여 반응촉매층이 결정성의 상유전체층으로 구성된다.In the fourth embodiment of the present invention, the reaction catalyst layer is composed of a crystalline phase dielectric layer as compared with the third embodiment described above.
즉, 제 3 실시예는 반응촉매층이 유리, 석영, 파이렉스, ZrO2와 같은 비정질 재질의 완전 절연체로 구성되나, 본 발명의 제 4 실시예는 전극에 물이 접촉되지 않도록 기공성이 없으며 표면이 방전이 용이하도록 앰보싱 또는 뾰족한 산모양의 구조를 갖는 상유전체 물질이면 어느 것이어도 무방하다.That is, in the third embodiment, the reaction catalyst layer is composed of a completely insulator made of amorphous material such as glass, quartz, pyrex, or ZrO 2 , but the fourth embodiment of the present invention has no porosity and no surface so that water does not contact the electrode. Any dielectric material having an embossed or pointed acid structure may be used to facilitate discharge.
다시 말해서, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 수중방전용 플라즈마 반응장치는 실린더형의 제 1 전극(11)과, 상기 제 1 전극(11)의 외주면을 따라 형성된 결정성의 상유전체층(13b)으로 구성된 제 1 반응촉매층(13)과, 상기 제 1 반응촉매층(13)과의 소정의 간격을 갖고 상기 제 1 반응촉매층(13)을 둘러싸는 형태로 형성된 제 2 전극(15)과, 상기 제 2 전극(15)의 내주면을 따라 형성된 결정성의 상유전체층(17b)으로 구성된 제 2 반응촉매층(17)을 포함하여 구성된다.In other words, as shown in Figure 4, the underwater plasma discharge apparatus according to the fourth embodiment of the present invention is formed along the cylindrical first electrode 11 and the outer peripheral surface of the first electrode 11 A second electrode formed in a shape surrounding the first reaction catalyst layer 13 at a predetermined interval from the first reaction catalyst layer 13 composed of a crystalline phase dielectric layer 13b and the first reaction catalyst layer 13. And a second reaction catalyst layer 17 composed of a crystalline phase dielectric layer 17b formed along the inner circumferential surface of the second electrode 15.
여기서, 상기 제 1, 제 2 반응촉매층(13)(17)은 수로(19)의 물이 제 1, 제 2 전극(11)(15)에 접촉되지 않도록 기공성이 없으며 표면이 방전이 용이하도록 앰보싱 또는 뾰족한 산모양의 구조를 갖는 상유전체 물질이면 어느 것이어도 무방하다.Here, the first and second reaction catalyst layers 13 and 17 have no porosity so that the water in the channel 19 does not contact the first and second electrodes 11 and 15 and the surface is easily discharged. Any dielectric material having an embossed or pointed acid structure may be used.
추가하여, 도면에는 도시되지 않았지만, 제 1, 제 2 전극(11)(15)중에서 어느 한쪽 전극상에만 결정성의 상유전체로 구성된 반응촉매층을 형성하고, 다른 전극상에는 반응촉매층을 형성하지 않는 구조도 가능하다.In addition, although not shown in the figure, a structure of forming a reaction catalyst layer composed of a crystalline phase dielectric on only one of the first and second electrodes 11 and 15 and not forming a reaction catalyst layer on the other electrode is shown. It is possible.
즉, 제 1 전극(11)상에만 결정성의 상유전체층(13b)으로 구성된 단층의 제 1 반응촉매층(13)만을 형성하고, 제 2 전극(15)의 내측면에는 반응촉매층을 형성하는 않거나, 제 1 전극(11)상에는 반응촉매층을 형성하지 않고, 제 2 전극(15)의 내주면을 따라 결정성의 상유전체층(17b)으로 구성된 단층의 제 2 반응촉매층(17)만을 형성하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 상기 결정성의 상유전체층(13b)(17b)을 각각 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15) 상에 모두 형성하는 것이 좋으나, 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15) 중 어느 한쪽에만 형성하더라도 적어도 그 상부에 기공성이 없는 결정성의 상유전체층(13b 또는 17b)이 형성된 전극만큼은 방전영역에서의 방전시 물 또는 오일과 직접 접촉되지 않게 되므로 전극의 마모를 최소화할 수가 있게 된다. That is, only the first reaction catalyst layer 13 composed of the crystalline phase dielectric layer 13b is formed only on the first electrode 11, and the reaction catalyst layer is not formed on the inner surface of the second electrode 15, or Instead of forming a reaction catalyst layer on the first electrode 11, it is possible to form only a single second reaction catalyst layer 17 composed of a crystalline phase dielectric layer 17b along the inner circumferential surface of the second electrode 15. Preferably, the crystalline dielectric dielectric layers 13b and 17b may be formed on both the first electrode 11 and the second electrode 15, respectively, but the first electrode 11 and the second electrode 15 may be formed. ), At least in one of the electrodes formed with a crystalline paraelectric layer 13b or 17b having no porosity thereon, is not in direct contact with water or oil during discharge in the discharge region, thereby minimizing wear of the electrode. Will be.
제 5 실시예Fifth Embodiment
본 발명의 제 5 실시예에 따른 수중방전용 플라즈마 반응장치는 두 전극중 어느 한쪽 전극상에는 비정질 재질의 절연층과 결정성의 상유전체층이 순차적으로 적층된 형태의 반응촉매층을 형성하고, 다른 전극상에는 비정질 재질의 절연층으로 구성된 단층의 반응촉매층을 형성한 실시형태이다.The underwater plasma discharge apparatus according to the fifth embodiment of the present invention forms a reaction catalyst layer in which an insulating layer of an amorphous material and a crystalline phase dielectric layer are sequentially stacked on one of two electrodes, and an amorphous on the other electrode. It is an embodiment in which a single reaction catalyst layer composed of an insulating layer made of material is formed.
즉, 도 5a에 도시한 바와 같이, 실린더형의 제 1 전극(11)과, 상기 제 1 전극(11)의 외주면을 따라 형성되며 비정질 재질의 절연층(13a)과 결정성의 상유전체층(13b)이 순차적으로 적층된 형태의 제 1 반응촉매층(13)과, 상기 제 1 반응촉매층(13)과 소정의 간격을 두고 형성된 제 2 전극(15)과, 상기 제 2 전극(15)의 내주면을 따라 상기 제 1 반응촉매층(13)과 대향되게 형성된 비정질 재질의 절연층(17a)으로 구성된 단층의 제 2 반응촉매층(17)을 포함하여 구성된다.That is, as shown in FIG. 5A, the cylindrical first electrode 11 and the outer circumferential surface of the first electrode 11 are formed, and the insulating layer 13a and the crystalline phase dielectric layer 13b of amorphous material are formed. Along the first reaction catalyst layer 13 of the sequentially stacked form, the second electrode 15 formed at a predetermined interval from the first reaction catalyst layer 13, and along the inner peripheral surface of the second electrode 15 The second reaction catalyst layer 17 includes a single layer composed of an insulating layer 17a of an amorphous material formed to face the first reaction catalyst layer 13.
또한, 도 5b에 도시한 바와 같이, 제 1 반응촉매층(13)을 단층의 비정질 재질의 절연층(13a)으로 형성하고, 제 2 반응촉매층(17)을 비정질 재질의 절연층(17a)과 결정성의 상유전체층(17b)이 순차적으로 적층된 형태로 형성하여도 무방하다.In addition, as shown in FIG. 5B, the first reaction catalyst layer 13 is formed of a single insulating layer 13a of amorphous material, and the second reaction catalyst layer 17 is formed of an amorphous insulating layer 17a and a crystal. The dielectric dielectric layer 17b may be formed in a stacked manner.
이외에도, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 실시형태를 도출할 수가 있을 것이며, 이하에서는 수로(水路)에 펠렛형의 상유전체층 또는 강유전체를 형성한 구조에 대한 다양한 실시형태를 설명하기로 한다.In addition, one of ordinary skill in the art will be able to derive various embodiments. Hereinafter, various embodiments of a structure in which a pelletized dielectric or ferroelectric layer is formed in a water channel will be described. .
제 6 실시예Sixth embodiment
본 발명의 제 6 실시예는 수로(水路)에 펠렛형의 상유전체 또는 강유전체를 추가로 형성한 구조로서, 전술한 제 1 실시예 구조의 수중방전용 플라즈마 반응장치로부터, 제 1 반응촉매층과 제 2 반응촉매층 사이의 물이 지나가는 영역인 수로(水路)에 펠렛형의 상유전체 또는 강유전체로 구성된 제 3 반응촉매층을 추가로 형성하였다.A sixth embodiment of the present invention is a structure in which a pellet-like dielectric or ferroelectric is further formed in a water channel, and the first reaction catalyst layer and the first reaction catalyst layer are formed from the plasma discharge device for underwater discharge of the first embodiment. A third reaction catalyst layer made of a pellet-like high-electric or ferroelectric was further formed in a water channel, which is a region where water between the two reaction catalyst layers passes.
즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 실린더형의 제 1 전극(11)과, 상기 제 1 전극(11)의 외주면을 따라 비정질 재질의 절연층(13a)과 결정성의 상유전체층(13b)이 순차적으로 적층된 구조로 형성된 제 1 반응촉매층(13)과, 상기 제 1 반응촉매층(13)과 소정의 간격을 두고 형성된 제 1 반응촉매층(13)을 둘러싸도록 형성된 제 2 전극(15)과, 상기 제 2 전극(15)의 내주면을 따라 비정질 재질의 절연층(17a)과 결정성의 상유전체층(17b)이 순차적으로 적층된 구조로 형성된 제 2 반응촉매층(17)과, 상기 제 1 반응촉매층(13)과 제 2 반응촉매층(17) 사이의 수로(19)에 형성된 펠렛형의 상유전체 또는 강유전체로 구성된 제 3 반응촉매층(21)을 포함하여 구성된다.That is, as shown in FIG. 6, the cylindrical first electrode 11, the amorphous insulating layer 13a and the crystalline phase dielectric layer 13b are sequentially formed along the outer circumferential surface of the first electrode 11. A first reaction catalyst layer 13 formed in a stacked structure, a second electrode 15 formed to surround the first reaction catalyst layer 13 formed at a predetermined interval from the first reaction catalyst layer 13, and The second reaction catalyst layer 17 and the first reaction catalyst layer 13 having a structure in which an amorphous insulating layer 17a and a crystalline phase dielectric layer 17b are sequentially stacked along the inner circumferential surface of the second electrode 15. ) And a third reaction catalyst layer 21 composed of a pellet-like super- or ferroelectric material formed in the channel 19 between the second reaction catalyst layer 17 and the second reaction catalyst layer 17.
이와 같이, 수로(19)에 펠렛형의 상유전체 또는 강유전체로 구성된 제 3 반응촉매층(21)을 형성할 경우, 물(水)만을 매질로 하는 수중방전의 경우보다는 물에 인가되는 부분 전계 강도가 수십에서 수 천배 이상 강하게 작용하기 때문에 물의 이온화 측면과 단위 시간당 생산량을 비교하면 더 많은 알칼리수, 오존수, 산성수를 더 적은 소비전력으로 얻을 수 있다.As such, when the third reaction catalyst layer 21 composed of a pellet-like dielectric or ferroelectric is formed in the channel 19, the partial electric field strength applied to the water is higher than in the case of the underwater discharge using only water as a medium. Since it works tens to thousands of times more strongly, comparing the ionization aspect of water with the production per unit time, more alkaline water, ozone water and acidic water can be obtained with less power consumption.
뿐만 아니라, 제 1, 제 2 반응촉매층(13)(17) 및 제 3 반응촉매층(21)을 형성함에 따라 반응장치 내에는 플라즈마 광이 발생하게 되며, 이때 발생한 자외선이 물 속의 플라즈마 에너지와 함께 박테리아, 이질균 등 다양한 세균을 처리하는데 유용하여 음용수의 품질을 향상시킬 수가 있다.In addition, as the first and second reaction catalyst layers 13 and 17 and the third reaction catalyst layer 21 are formed, plasma light is generated in the reaction apparatus, and the ultraviolet rays generated at this time together with the plasma energy in the water It can be used to treat various bacteria such as bacteria and dysentery, and improve the quality of drinking water.
또한, 비정질 재질의 절연층(13a)(17a)이 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15)을 물로부터 완벽하게 격리시키므로 전극의 마모를 최소화할 수 있어 반영구적으로 사용할 수가 있다.In addition, since the insulating layers 13a and 17a of the amorphous material completely isolate the first electrode 11 and the second electrode 15 from water, wear of the electrode can be minimized and can be used semi-permanently.
제 7 실시예Seventh embodiment
본 발명의 제 7 실시예는 전술한 제 6 실시예로부터 변형된 형태로서, 수로(19)에 펠렛형의 상유전체로 구성된 제 3 반응촉매층(21)을 사용하는 것은 유사하나, 제 1 반응촉매층(13)과 제 2 반응촉매층(17) 중 적어도 어느 하나는 비정질 재질의 절연층으로만 구성된다는 점에서 차이가 있다.The seventh embodiment of the present invention is modified from the above-described sixth embodiment, and similar to the use of the third reaction catalyst layer 21 composed of a pellet-like dielectric dielectric in the channel 19, but the first reaction catalyst layer At least one of (13) and the second reaction catalyst layer 17 is different in that it is composed only of an insulating layer made of an amorphous material.
즉, 도 7a에 도시한 바와 같이, 제 1 반응촉매층(13)은 비정질 재질의 절연층(13a)과 결정성의 상유전체층(13b)이 순차적으로 적층된 형태이나, 제 2 전극(15) 상에 형성되는 제 2 반응촉매층(17)은 비정질 재질의 절연층(17a)으로만 구성할 수도 있으며 반대로, 도 7b에 도시한 바와 같이, 제 1 반응촉매층(13)을 비정질 재질의 절연층(13a)만으로 구성하고, 제 2 반응촉매층(17)을 비정질 재질의 절연층(17a)과 결정성의 상유전체층(17b)이 순차적으로 적층된 형태로 구성하는 것도 가능하다.That is, as shown in FIG. 7A, the first reaction catalyst layer 13 is formed by sequentially stacking an amorphous insulating layer 13a and a crystalline phase dielectric layer 13b, but on the second electrode 15. The second reaction catalyst layer 17 may be formed of only an insulating layer 17a of amorphous material. On the contrary, as shown in FIG. 7B, the first reaction catalyst layer 13 may be formed of an amorphous insulating layer 13a. The second reaction catalyst layer 17 may be configured in such a manner that the insulating layer 17a and the crystalline phase dielectric layer 17b of amorphous material are sequentially stacked.
제 8 실시예Eighth embodiment
본 발명의 제 8 실시예 역시 제 7 실시예로부터 변형된 것으로서, 도 8a에 도시한 바와 같이, 제 1 반응촉매층(13)은 결정성의 상유전체층(13b)으로 구성하고, 제 2 반응촉매층(17)은 비정질의 절연층(17a)과 결정성의 상유전체층(17b)이 순차적으로 적층된 형태로 구성하거나, 도 8b에 도시한 바와 같이, 제 1 반응촉매층(13)은 비정질 재질의 절연층(13a)과 결정성의 상유전체층(13b)이 순차적으로 적층된 형태로 구성하고, 제 2 반응촉매층(17)은 결정성의 상유전체층(17b)만으로 구성하는 것이 가능하다.The eighth embodiment of the present invention is also modified from the seventh embodiment, and as shown in FIG. 8A, the first reaction catalyst layer 13 is composed of a crystalline phase dielectric layer 13b and the second reaction catalyst layer 17. ) Is formed by sequentially stacking an amorphous insulating layer 17a and a crystalline dielectric dielectric layer 17b, or as shown in FIG. 8B, the first reaction catalyst layer 13 is an amorphous insulating layer 13a. ) And the crystalline phase dielectric layer 13b may be sequentially stacked, and the second reaction catalyst layer 17 may be composed of only the crystalline phase dielectric layer 17b.
이때, 상기 비정질 재질의 절연층이 형성되지 않고 곧바로 전극상에 결정성의 상유전체층을 형성할 경우, 상기 결정성의 유전체층은 수로(19)의 물이 전극에 접촉되지 않도록 기공성이 없으며 방전효율을 극대화하기 위해 그 표면이 앰보싱 또는 뾰족한 산모양의 구조를 갖는 상유전체를 사용하는 것이 바람직하다.In this case, when the amorphous insulating layer is not formed and a crystalline paraelectric layer is formed immediately on the electrode, the crystalline dielectric layer has no porosity so that water in the channel 19 does not contact the electrode and maximizes discharge efficiency. For this purpose, it is preferable to use a dielectric material whose surface has an embossed or pointed acid structure.
이외에도, 도면에는 도시하지 않았지만, 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15) 중 적어도 어느 하나의 전극 상에는 비정질 재질의 절연층 또는 결정성의 상유전체층으로 구성되는 반응촉매층을 형성하고 다른 하나는 반응촉매층을 형성하지 않을 수도 있다. 물론 수로(19)에는 펠렛형의 상유전체 또는 강유전체로 구성된 반응촉매층이 형성됨은 자명하다.In addition, although not shown in the drawing, on the at least one of the first electrode 11 and the second electrode 15 to form a reaction catalyst layer composed of an insulating layer of a amorphous material or a crystalline dielectric dielectric layer and the other reaction The catalyst layer may not be formed. Of course, it is apparent that the channel 19 has a reaction catalyst layer formed of a pelletized ferroelectric or ferroelectric.
이와 같이, 두 전극 또는 각 전극상에 형성되는 반응촉매층의 물질은 어떻게 조합하느냐에 따라 보다 많은 실시형태가 도출될 수 있을 것이며, 이는 당업자라면 용이하게 실시할 수 있을 것이다.As such, more embodiments may be derived depending on how the materials of the two or each reaction catalyst layers formed on each electrode are combined, which may be readily implemented by those skilled in the art.
제 9 실시예9th embodiment
본 발명의 제 9 실시예는 전술한 실시예들과 비교하여 전극의 형상이 평판형임을 특징으로 한다. The ninth embodiment of the present invention is characterized in that the shape of the electrode is flat compared with the above-described embodiments.
전술한 실시예들은 실린더형의 제 1 전극과 상기 제 1 전극을 둘러싸는 제 2 전극 그리고 제 1 전극의 외주면 및 제 2 전극의 내주면을 따라 반응촉매층이 형성되어 전체적으로 실린더 형태이나, 본 발명의 제 9 실시예는 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15)이 실린더 형상이 아닌 평대평판형 구조이다.In the above-described embodiments, a reaction catalyst layer is formed along a cylindrical first electrode, a second electrode surrounding the first electrode, and an outer circumferential surface of the first electrode and an inner circumferential surface of the second electrode, and thus are generally cylindrical. In the ninth embodiment, the first electrode 11 and the second electrode 15 have a flat plate-like structure, which is not cylindrical.
즉, 도 9a에 도시한 바와같이, 서로 소정의 간격을 두고 대향되게 설치된 제 1 전극(11) 및 제 2 전극(15), 상기 제 1 전극(11)과 제 2 전극(15)의 표면상에 형성되며 비정질 재질의 절연층(13a)(17a)과 결정성의 상유전체층(13b)(17b)이 순차적으로 적층된 형태의 제 1, 제 2 반응촉매층(13)(17)을 포함하여 구성된다.That is, as shown in FIG. 9A, on the surfaces of the first electrode 11 and the second electrode 15 and the first electrode 11 and the second electrode 15 which are provided to face each other at a predetermined interval. And the first and second reaction catalyst layers 13 and 17 formed of a plurality of layers of amorphous insulating layers 13a and 17a and crystalline phase dielectric layers 13b and 17b sequentially stacked. .
이와 같은 본 발명의 제 9 실시예에 따르면, 상기 제 1, 제 2 전극(11)(15)의 표면에 각각 제 1, 제 2 반응촉매층(13)(17)이 형성되기 때문에 직류, 다양한 주파수의 교류 또는 직류 펄스 전압 등이 직접 인가되면 제 1, 제 2 반응촉매층(13)(17)의 내부 및 표면의 전계 강도가 상승하여 푸른색의 플라즈마 광을 발생하고, 방전시에 물의 도전 특성에 의한 열적 방전이 아니라 고전계, 저전류를 이용한 안정적인 플라즈마를 발생한다.According to the ninth embodiment of the present invention, since the first and second reaction catalyst layers 13 and 17 are formed on the surfaces of the first and second electrodes 11 and 15, respectively, DC, various frequencies. When an alternating current or a direct current pulse voltage is applied directly, the electric field strength of the first and second reaction catalyst layers 13 and 17 is increased to generate blue plasma light, and to discharge the water. It generates stable plasma using high electric field and low current, not thermal discharge.
따라서, 적은 전력으로 고효율의 알칼리수, 오존수, 산성수를 얻을 수 있다. 참고로, 도 9b는 도 9a의 부분적 확대도이다.Therefore, high efficiency alkaline water, ozone water and acidic water can be obtained with little power. For reference, FIG. 9B is a partially enlarged view of FIG. 9A.
이와 같은 본 발명의 제 9 실시예에서, 각 전극의 표면에 형성되는 반응촉매층은 전술한 실시예들의 경우와 같이 다양하게 조합할 수 있음은 당연한 바, 각 전극상의 반응촉매층의 구조에 따르는 여러 가지 실시형태에 대한 설명은 이하에서 생략한다.In the ninth embodiment of the present invention, the reaction catalyst layer formed on the surface of each electrode can be combined in various ways as in the case of the above-described embodiments, bar various depending on the structure of the reaction catalyst layer on each electrode Description of embodiment is abbreviate | omitted below.
제 10 실시예10th embodiment
본 발명의 제 10 실시예는 용이한 설명을 위해 전술한 제 6 실시예와 비교하면, 전극구조가 실린더형이 아닌 평대평판형임을 알 수 있다.Compared to the sixth embodiment described above, the tenth embodiment of the present invention can be seen that the electrode structure is a flat plate rather than a cylindrical shape.
전극의 구조만 다를 뿐 펠렛형 상유전체(또는 강유전체)로 구성된 제 3 반응촉매층(21)이 수로(19)에 형성되는 것을 비롯한 각 전극 상의 반응촉매층의 구조는 전술한 실시예의 구조와 동일하다.The structure of the reaction catalyst layer on each electrode is the same as that of the above-described embodiment, except that the third reaction catalyst layer 21 composed of the pellet-like dielectric material (or ferroelectric material) is formed in the channel 19 except for the structure of the electrode.
즉, 도 10에 도시한 바와 같이, 평판형의 제 1 전극(11)과, 상기 제 1 전극(11)과 소정의 간격을 두고 대향되게 형성된 평판형의 제 2 전극(15)과, 상기 제 1 전극(11) 및 제 2 전극(15)의 표면상에 각각 형성된 제 1 반응촉매층(13) 및 제 2 반응촉매층(17)과, 상기 제 1 반응촉매층(13)과 제 2 반응촉매층(17) 사이의 공간, 즉 수로(19)에 형성된 펠렛형의 상유전체 또는 강유전체로 구성된 제 3 반응촉매층(21)을 포함하여 구성된다.That is, as shown in Fig. 10, the first flat plate-shaped electrode 11, the second flat plate-shaped electrode 15 formed to face the first electrode 11 at a predetermined interval, and the first The first reaction catalyst layer 13 and the second reaction catalyst layer 17 formed on the surfaces of the first electrode 11 and the second electrode 15, respectively, and the first reaction catalyst layer 13 and the second reaction catalyst layer 17. And a third reaction catalyst layer 21 composed of a pellet-like dielectric or ferroelectric formed in the water channel 19.
이때, 상기 제 1, 제 2 반응촉매층은(13)(17)은 비정질 재질의 절연층(13a)(17a)과 결정성의 상유전체층(17b)(17b)이 순차적으로 적층된 형태이거나 또는 유리, 석영, 파이렉스, ZrO2와 같은 비정질 재질의 절연층(13a)(17a)으로만 형성될 수도 있으며, 결정성의 상유전체층(13b)(17b)으로만 형성될 수도 있다. 여기서, 상기 결정성의 상유전체만으로 반응촉매층을 형성할 경우, 제 1, 제 2 전극(11)(15)과 물이 접촉되지 않도록 기공성이 없으며, 용이한 방전을 위해 그 표면이 앰보싱 또는 뾰족한 산모양의 구조를 갖는 결정성의 상유전체가 바람직하다.In this case, the first and second reaction catalyst layers 13 and 17 may be formed by sequentially stacking amorphous insulating layers 13a and 17a and crystalline phase dielectric layers 17b and 17b. It may be formed only of the insulating layers 13a and 17a of an amorphous material such as quartz, pyrex, and ZrO 2 , or may be formed only of the crystalline phase dielectric layers 13b and 17b. Here, in the case of forming the reaction catalyst layer using only the crystalline phase dielectric material, the first and second electrodes 11 and 15 have no porosity such that water does not come into contact with each other, and the surface is embossed or sharp for easy discharge. Preference is given to crystalline homogenates having an acidic structure.
이와 같이 본 발명의 제 10 실시예에 따르면, 수로(水路)(19)에 펠렛형의 상유전체(또는 강유전체)로 구성된 제 3 반응촉매층(21)이 형성될 경우, 물만 존재할 때 보다는 물에 인가되는 부분 전계 강도가 커지게 되어 적은 소비전력으로 보다 많은 알칼리수, 오존수 및 산성수를 만들어낼 수 있다.As described above, according to the tenth exemplary embodiment of the present invention, when the third reaction catalyst layer 21 composed of a pellet-like high dielectric material (or ferroelectric material) is formed in the water channel 19, it is applied to water rather than when only water is present. This increases the partial electric field strength, which can produce more alkaline water, ozone water and acidic water with less power consumption.
또한, 플라즈마 광이 발생되기 때문에 물 속의 박테리아, 이질균 등의 다양한 세균을 처리할 수가 있어 음용수의 품질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제 1, 제 2 전극(11)(15)이 물에 직접적으로 노출되지 않기 때문에 전극의 마모를 최소화하여 반영구적으로 사용할 수가 있다.In addition, since plasma light is generated, various bacteria such as bacteria and dysentery in water can be treated, and not only the quality of drinking water can be improved, but also the first and second electrodes 11 and 15 are directly exposed to the water. Since it is not exposed, wear of the electrode can be minimized and semipermanently used.
참고로, 도면에는 도시하지 않았지만, 이외에도 반응촉매층의 구조 및 배치형태를 조합함으로써, 보다 다양한 실시형태를 도출할 수 있을 것이며, 이는 전술한 제 6 실시예의 설명내용으로부터 전극구조만 다를 뿐 반응촉매층의 구조 및 배치형태는 동일하게 적용할 수 있다.For reference, although not shown in the drawings, by combining the structure and arrangement of the reaction catalyst layer, more various embodiments may be derived, which is different from the description of the sixth embodiment, except that the electrode structure is different from that of the reaction catalyst layer. The structure and arrangement can be equally applied.
추가하여, 도 11에 도시한 바와 같이, 허니컴 구조도 가능하다. 즉, 도면에 도시한 바와 같이, 복수의 평판형 전극(101a)(101b)(101c)을 일정한 간격을 두고 배치하고, 각 전극 사이의 공간에는 그물망 구조의 반응촉매층(103)을 형성하고, 상기 그물망 구조에 의해 정의되는 기공(105)이 수로(水路)가 되도록 한다.In addition, as shown in FIG. 11, a honeycomb structure is also possible. That is, as shown in the drawing, the plurality of flat plate electrodes 101a, 101b and 101c are arranged at regular intervals, and a reaction catalyst layer 103 having a mesh structure is formed in the space between the electrodes. The pores 105 defined by the mesh structure become waterways.
이때, 상기 수로에 펠렛형의 상유전체 또는 강유전체를 형성하는 것도 가능하다.At this time, it is also possible to form a pelletized dielectric or ferroelectric in the channel.
이와 같은 본 발명의 제 11 실시예에 의하면, 직류 또는 다양한 주파수의 교류 또는 직류 펄스 전압이 상기 전극(101a)(101b)(101c)에 인가되면 반응촉매층(103)과 물이 만나는 부분에서 강한 전계 집중이 발생하여 수방전 플라즈마가 발생하여 알칼리수, 오존수, 산성수를 보다 효과적으로 만들 수 있다.According to the eleventh embodiment of the present invention, when an alternating current or alternating current or alternating current pulse voltage is applied to the electrodes 101a, 101b, and 101c, a strong electric field is formed at a portion where the reaction catalyst layer 103 and water meet. Concentration occurs to generate a water discharge plasma, making alkaline water, ozone water and acidic water more effective.
뿐만 아니라, 기공(105)속에 펠렛형의 상유전체 또는 강유전체를 형성하게 되면, 보다 낮은 전압에서 방전이 일어나게 되어 방전효율을 극대화할 수 있으며, 방전이 안정된 비열(比熱) 플라즈마 방전 특성을 가지므로 방전 제어에 따른 신뢰도와 정확성을 가지고 안전하게 운전할 수가 있다.In addition, when a pellet-like dielectric or ferroelectric is formed in the pores 105, discharge occurs at a lower voltage, thereby maximizing discharge efficiency, and discharging because the discharge has stable non-thermal plasma discharge characteristics. You can drive safely with reliability and accuracy under control.
이상에서 수중방전용 플라즈마 반응장치를 설명하였고, 하기에서는 유중방전용 플라즈마 반응장치에 대해 설명하기로 한다.In the above description of the plasma reactor for underwater discharge, will be described in the plasma reactor for oil-in-water discharge.
먼저, 본 발명의 유중방전용 플라즈마 반응장치는 앞선 수중방전 플라즈마 반응장치의 여러 실시예들에서 설명한 구조와 동일하다. 단지, 전극과 전극 사이의 방전 매질이 물이냐 오일(Oil)이냐 하는데 차이가 있을 뿐이므로 유중방전용 플라즈마 반응장치는 구조적인 설명은 이하에서 생략하고, 각 실시예별 반응현상을 중심으로 설명하기로 한다.First, the oil / water discharge plasma reactor of the present invention has the same structure as described in various embodiments of the above-described underwater discharge plasma reactor. However, since there is only a difference in whether the discharge medium between the electrode and the water is water or oil, the structural description of the plasma reactor for oil-in-water discharge will be omitted below, and will be described based on the reaction phenomenon of each embodiment. do.
본 발명의 유중방전용 플라즈마 반응장치는 휘발유, 등유, 경유 그리고 벙커 C유와 폐유 등의 오일을 저분자량화하여 최종적으로는 모든 유류제품 및 폐유를 연료 가스화하는데 그 목적이 있다.The oil-in-water plasma reactor of the present invention has the purpose of lowering the molecular weight of oils such as gasoline, kerosene, diesel and bunker C oil and waste oil to finally gasify all oil products and waste oil.
또한, 휘발유, 등유, 경유, 폐유 등을 가스화하여 가스 자동차의 구동 및 난방 연료로 사용할 수 있으며 경유와 등유를 본 발명의 유방전용 플라즈마 반응장치로 처리할 경우 가솔린차를 운전할 수 있으며, 저분자량으로 오일을 개질함으로써 슈트(Shoot), 검댕이의 발생량을 최소화할 수 있다.In addition, gasoline, kerosene, diesel, and waste oil may be gasified and used as a driving and heating fuel for gas cars. Gasoline cars may be operated when diesel and kerosene are treated with the plasma-only plasma reactor of the present invention. By modifying the oil, it is possible to minimize the amount of shoots and soots.
또한, 오일 분자구조를 전기에너지를 주어 여기시키고 이온화 또는 강하게 활성화된 저분자의 탄화수소의 결합으로 변화시켜 자동차가 겨울에도 쉽게 시동이 걸릴 수 있도록 한다.In addition, the oil molecular structure is excited by electrical energy and changed into a combination of ionized or strongly activated low molecular weight hydrocarbons, allowing the vehicle to start easily in winter.
이와 같은 본 발명의 유중방전용 플라즈마 반응장치는 도 1a에 같은 구조에서는 유전체 표면의 전계 강도가 상승하여 푸른 플라즈마 광(光)이 발생한다. 따라서, 방전시 오일 내에 불안정한 스트리머성의 방전형태가 아닌 안정적인 방전 플라즈마 상태가 되며, 고전계, 저전류형 방전 형태로서, 열적 유중방전이 아니므로 소비전력을 최소화할 수 있다.In the oil-in-water plasma reactor of the present invention, in the structure shown in FIG. 1A, the electric field strength of the dielectric surface is increased to generate blue plasma light. Therefore, the discharge becomes a stable discharge plasma state rather than an unstable streamer type discharge in the oil, and is a high electric field, low current type discharge, it is not thermally in-oil discharge can minimize the power consumption.
또한, 전극을 절연체가 보호하고 있기 때문에 전극의 마모를 최소화할 수 있어 반영구적으로 사용할 수 있다. In addition, since the electrode is protected by the insulator, wear of the electrode can be minimized and thus it can be used semi-permanently.
한편, 전극의 형태는 이후에도 설명되겠지만, 망사(Mesh), 면(面), 다중 선(線), 다중 침(針) 형태가 가능하며, 면(面)형 전극 이외의 전극을 사용할 경우 방전시 전극의 공진에 의한 진동이 적도록 설계하고 곡률 반경은 되도록 작게 설계한다.On the other hand, the shape of the electrode will be described later, mesh, surface, multi-line, multi-needle shape is possible, and when using an electrode other than the surface electrode when discharged The vibration due to the resonance of the electrode is designed to be small and the radius of curvature is designed to be as small as possible.
본 발명의 유중방전 플라즈마 반응장치는 도 6에 도시된 바와 같이 유로(油路)에 펠렛형의 상유전체로 구성된 제 3 반응촉매층(21)을 형성할 수 있다.In the oil / discharge plasma reactor of the present invention, as shown in FIG. 6, a third reaction catalyst layer 21 composed of a pellet-like phase dielectric may be formed in a flow path.
즉, 제 1, 제 2 전극(11)(15)의 표면에 비정질 재질의 절연층(13a)(13b)과 결정성의 상유전체층(17a)(17b)을 구성된 제 1, 제 2 반응촉매층(13)(17)을 형성하고, 유로(油路)에는 펠렛형의 상유전체(또는 강유전체)로 구성된 제 3 반응촉매층(21)을 형성함으로써, 오일만을 매질로 하는 유중방전에 비해 오일에 인가되는 부분 전계의 강도가 수 십에서 수 천배 이상 강하게 작용하기 때문에 오일의 이온화 측면과 단위 시간당 변환양에 있어서 탄화수소가스와 수소, 탄소가스를 많이 만들어 낼 수 있다.That is, the first and second reaction catalyst layers 13 including the insulating layers 13a and 13b made of an amorphous material and the crystalline phase dielectric layers 17a and 17b are formed on the surfaces of the first and second electrodes 11 and 15. ) 17, and the third reaction catalyst layer 21 composed of a pellet-like dielectric (or ferroelectric) is formed in the flow path, so that the portion applied to the oil as compared with the oil-in-water discharge using only oil as a medium. Since the strength of the electric field is tens to thousands of times stronger, it is possible to produce a lot of hydrocarbon gas, hydrogen, and carbon gas in terms of oil ionization and conversion amount per unit time.
또한, 플라즈마 광이 발생되고, 발생된 자외선은 유중의 플라즈마 에너지와 함께 오일의 분해를 도우며, 유로(油路)에 펠렛형의 상유전체 또는 강유전체를 형성함으로써 방전 개시 전압을 낮출 수가 있다.In addition, plasma light is generated, and the generated ultraviolet light helps the decomposition of oil together with the plasma energy in the oil, and the discharge start voltage can be lowered by forming a pelletized dielectric or ferroelectric in the flow path.
한편, 본 발명의 유중방전 플라즈마 반응장치는 전술한 제 9 실시예의 구조처럼 전극의 구조를 평대평판형으로 할 수 있으며, 도 10에서와 같이, 평대평판형으로 하되, 유로(油路)에 펠렛형의 상유전체 또는 강유전체를 형성할 수도 있다.On the other hand, the oil-in-discharge plasma reaction apparatus of the present invention can have a flat plate shape, as in the structure of the ninth embodiment described above, and as shown in Figure 10, a flat plate shape, but pellets in the flow path (油路) It is also possible to form a type dielectric or ferroelectric.
또한, 도 11에서와 같이, 허니컴 구조도 가능하다.In addition, as shown in FIG. 11, a honeycomb structure is also possible.
이와 같이, 본 발명의 유중방전용 플라즈마 반응장치는 앞서 설명한 수중방전용 플라즈마 장치에 따른 각 실시예의 구조와 모두 동일하다.Thus, the oil-in-water plasma reactor of the present invention is the same as the structure of each embodiment according to the above-described underwater discharge plasma apparatus.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치는 수중방전용이나 유중방전용이나 플라즈마 반응장치의 구조는 동일하다. As described above, the underwater discharge / oil-in-discharge plasma reaction apparatus of the present invention has the same structure for underwater discharge, oil-in-oil discharge, and plasma reactor.
하지만, 방전을 위해 전압이 인가되는 전극상에는 비정질 재질의 완전 절연층과 결정성의 상유전체층으로 구성된 반응촉매층이 형성되어 있고, 수로(水路) 또는 유로(油路)에는 펠렛형태의 또다른 반응촉매층이 형성되므로, 방전 개시전압을 낮출 수가 있고, 따라서 저소비전력으로 수방전의 경우에는 오존수, 알칼리수, 산성수를 보다 많이 만들어낼 수 있으며, 유중방전의 경우에는 탄화수소 가스와 수소, 탄소가스를 보다 많이 발생시킬 수가 있다. However, on the electrode to which the voltage is applied for discharge, a reaction catalyst layer composed of a completely insulating layer of amorphous material and a crystalline phase dielectric layer is formed, and another reaction catalyst layer of pellet type is formed in a water channel or a flow path. As a result, it is possible to lower the discharge start voltage, and thus, it is possible to generate more ozone water, alkaline water and acidic water in the case of water discharge with low power consumption, and generate more hydrocarbon gas, hydrogen, and carbon gas in water discharge. I can do it.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the underwater discharge / oil-discharge combined plasma reactor of the present invention has the following effects.
수중방전용 플라즈마 반응장치로 사용할 경우,When used as a plasma reactor for underwater discharge,
첫째, 반응촉매층을 형성하여 방전효율을 극대화시켜 저소비전력으로 많은 양의 오존수, 산성수 및 알칼리수를 만들어 낼 수 있다.First, by forming a reaction catalyst layer to maximize the discharge efficiency can produce a large amount of ozone water, acidic water and alkaline water with low power consumption.
둘째, 전극에 전압을 인가한 상태에서 반응기 내부로 공기나 산소를 버블형태로 주입할 경우, 주입된 공기나 산소와 유전체와 물의 3중점이 발생하고 이로 인해 부분 전계가 강하게 작용하여 많은 양의 오존수, 산성수 및 알칼리수를 만들어 낼 수 있다.Second, when air or oxygen is injected into the reactor in the form of a bubble while a voltage is applied to the electrode, a triple point of injected air, oxygen, a dielectric, and water is generated, resulting in a strong partial electric field, which causes a large amount of ozone water. Can produce acidic and alkaline water.
넷째, 전극이 직접 물이나 오일에 접촉되지 않기 때문에 전극의 마모를 최소화하여 반영구적으로 사용할 수가 있다.Fourth, since the electrode does not directly contact water or oil, it can be used semi-permanently by minimizing the wear of the electrode.
다섯째, 방전시 발생되는 플라즈마가 수중방전의 경우에는 각종 이질균이나 박테리아를 제거하여 음용수의 품질을 향상시킬 수 있다.Fifth, when the plasma generated during the discharge in the water discharge can remove various foreign bacteria or bacteria can improve the quality of drinking water.
유중방전용 플라즈마 반응장치로 사용할 경우,When used as a plasma reactor for oil and gas
휘발유, 경유, 등유, 벙커C유 등의 난방용 기름을 저분자량화하여 최종적으로는 모든 유류 및 폐유를 가스화하여 연료로 사용할 수가 있다. Heating oils such as gasoline, diesel, kerosene and bunker C oil can be lowered in molecular weight, and finally all oils and waste oils can be gasified and used as fuel.
즉, 첫째, 휘발유, 등유, 경유, 폐유를 가스화하여 가스 자동차의 구동과 난방 연료로 사용할 수가 있다.That is, first, gasoline, kerosene, light oil, and waste oil may be gasified and used as driving and heating fuel for gas cars.
둘째, 방전 형태가 코로나나 스트리머 형태의 방전이 아닌 글로우 형태의 안정된 플라즈마 방전 형태이기 때문에 적은 소비전력으로 많은 오일을 분해할 수가 있다.Second, since the discharge type is a stable plasma discharge type in the form of glow instead of the discharge of corona or streamer type, it is possible to decompose a lot of oil with little power consumption.
셋째, 오일 분자구조를 전기에너지를 주어 여기시키고 이온화 또는 강하게 활성화된 저분자의 탄화수소의 결합으로 변화시켜 동절기에도 자동차가 쉽게 시동이 걸리도록 할 수 있다.Third, the oil molecular structure can be excited by electric energy and changed into a combination of ionized or strongly activated low molecular weight hydrocarbons so that the vehicle can be easily started even in winter.
넷째, 경유와 등유를 본 발명의 플라즈마 반응장치로 처리할 경우, 가솔린차를 운전할 수 있고, 저분자량의 오일을 통해 슈트(shoot), 검댕이의 발생량을 최소화할 수 있다.Fourth, when the diesel and kerosene are treated with the plasma reactor of the present invention, the gasoline car can be operated, and the amount of shoot and soot can be minimized through the low molecular weight oil.
여섯째, 오일을 온도에 따른 비중차로 분리해 내는 국내외 정류사의 정유탑에도 본 발명의 유중방전용 플라즈마 반응장치를 사용할 경우 더 많은 고급가스와 오일을 제조, 가공할 수 있다.Sixth, even in the refinery tower of domestic and overseas rectifiers that separate the oil by the specific gravity difference according to the temperature, more advanced gas and oil can be produced and processed when using the plasma-only plasma reactor of the present invention.
일곱째, 동물성의 액체성 유지(油脂)의 경우에 전기 방전에너지를 이용하여 이를 난방용 연료나 난방용 가스를 생산할 수 있다.Seventh, in the case of animal fats and oils, the electric discharge energy may be used to produce a heating fuel or a heating gas.
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치의 구성도Figure 1a is a block diagram of the plasma discharge device combined with underwater discharge / oil discharge according to the first embodiment of the present invention
도 1b는 도 1a의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 단면도FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 1A
도 1c는 도 1b의 부분적 확대도FIG. 1C is a partial enlarged view of FIG. 1B
도 1d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치의 사시도Figure 1d is a perspective view of the plasma discharge device combined with underwater discharge / oil discharge according to the first embodiment of the present invention
도 2a 내지 2b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치의 구성도 2a to 2b is a block diagram of the plasma discharge device combined with underwater discharge / oil discharge according to the second embodiment of the present invention
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치의 구성도3 is a block diagram of an underwater discharge / oil discharge combined plasma reaction apparatus according to a third embodiment of the present invention
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치의 구성도4 is a block diagram of the plasma discharge device combined with underwater discharge / oil discharge according to a fourth embodiment of the present invention
도 5a 내지 5b는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치의 구성도5A to 5B are schematic diagrams of an underwater discharge / oil discharge combined plasma reactor according to a fifth embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치의 구성도6 is a block diagram of an underwater discharge / oil discharge combined plasma reaction apparatus according to a sixth embodiment of the present invention
도 7a 내지 7b는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치의 구성도7A to 7B are schematic diagrams of an underwater discharge / oil discharge combined plasma reactor according to a seventh embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치의 구성도8 is a block diagram of an underwater discharge / oil discharge combined plasma reaction apparatus according to an eighth embodiment of the present invention
도 9는 본 발명의 제 9 실시예에 따른 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치의 구성도9 is a block diagram of an underwater discharge / oil discharge combined plasma reaction apparatus according to a ninth embodiment of the present invention
도 10은 본 발명의 제 10 실시예에 따른 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치의 구성도10 is a block diagram of the plasma discharge device combined with underwater discharge / oil discharge according to a tenth embodiment of the present invention
도 11은 본 발명의 제 11 실시예에 따른 수중방전/유중방전 겸용 플라즈마 반응장치의 구성도11 is a block diagram of an underwater discharge / oil discharge combined plasma reaction apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
11, 15 : 제 1, 제 2 전극 13, 17 : 제 1, 제 2 반응촉매층11, 15: 1st, 2nd electrode 13, 17: 1st, 2nd reaction catalyst layer
13a, 17a : 비정질 재질의 절연층 13b,17b : 결정성의 상유전체13a, 17a: Insulation layer of amorphous material 13b, 17b: Crystalline dielectric
19 : 수로 또는 유로 21 : 제 3 반응촉매층19: channel or flow path 21: third reaction catalyst layer
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