KR101388535B1 - 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 누수감지기능이 구비된 플라즈마 고도수처리 장치에 관한 것으로, 처리대상수가 통과하는 제1소통로(11A)와 라디칼 반응용 기체가 통과하는 제2소통로(13A)가 형성되어 있으며, 상기 제1소통로(11A)와 제2소통로(13A)를 형성하기 위한 내부관(11)과 외부관(13)이 구비되어 있는 이중관체(10); 상기 이중관체(10)의 제1 및 제2소통로(11A, 13A)에 각각 배열된 전극(23, 25)과, 상기 전극(23, 25)과 연결된 전원부(21)를 포함하는 플라즈마 발생수단(20); 상기 이중관체(10)와 연결되어 상기 제1소통로(11A)로부터 유출되는 처리수와 상기 제2소통로(13A)로부터 유출되는 라디칼 발생원의 반응이 이루어지는 수조(30)를 포함하여 구성되고, 상기 이중관체(10)의 일측에 구비되어서, 상기 내부관(11)을 흐르는 처리대상수가 상기 제2소통로(13A)로 누수되는 것을 감지하기 위한 누수감지센서(61); 상기 누수감지센서(61)가 상기 제2소통로(13A)로 누수된 처리대상수를 감지하는 경우, 전원구동회로(21a)의 구동을 정지시킴으로써 상기 전원부(21)의 고압출력을 정지시키는 출력정지제어회로부(63)로 구성되어서, 이중관체가 파손된 경우 이를 감지하여 전원공급을 차단할 수 있도록 하여 화재나 고전압 쇼크를 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치{PLASMA ADVANCED WATER TREATMENT APPARATUS HAVING A WATER LEAKAGE SENSOR}

본 발명은 플라즈마 고도수처리 장치에 관한 것으로, 특히 플라즈마 고압 방전으로 인하여 이중관체가 파손된 경우 이를 감지하여 전원공급을 차단할 수 있도록 하여 화재나 고전압 쇼크를 방지할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치에 관한 것이다.

플라즈마 또는 오존을 이용한 고도수처리와 관련된 기술로는 실용신안등록 제0288954호(2002년08월31일) [오존발생장치]가 있다.

상기 등록고안은 하나의 오존 발생부에서 유전체 장벽방전을 이용한 오존 발생 방법과 자외선 원을 사용한 자외선 오존 발생 방법을 동시에 수행하는 오존 발생장치를 제공하여, 오존 발생률을 향상시킴과 동시에 높은 전력효율을 가지는 오존 발생기를 제시하고 있다.

그러나 상기 등록고안을 현실성과 관련하여 수처리 분야에 적용하기에는 난관이 큰 데, 특히 상온 이상의 온도에서 오존의 수율이 현격히 떨어지는 문제에 대한 해결책(고압 무선 방전 방식 및 자외선 방식 모두 열을 일으킨다)을 제시하고 있지 않다.

또 특허등록 제0572514호(2006년04월13일) [습식 플라즈마를 이용한 수중 용존 오존 및 과산화수소의 동시 생성장치]가 있는데,

상기 등록특허는 고주파 전원을 사용하여 기체, 액체 및 고체가 공존하는 영역에 습식 플라즈마를 발생시켜 수중에서 산화반응의 주요한 인자로 작용하는 용존 오존량을 증가시키고 수중 용존 오존의 자기분해 속도를 증가시킬 수 있는 과산화수소를 동시에 생성하는 장치를 제시하고 있다.

그러나 상기 등록특허 역시 상온 이상의 온도에서 오존의 수율이 현격히 떨어지는 문제에 대한 해결책을 제시하고 있지 못하며, 가정용 정수시설 등의 소단위 수처리에는 적합할지 모르나 대단위 수처리 용도로는 부적합하다.

나아가 특허등록 제0797027호(2008년01월16일) [유전체장벽 방전관에서 발생되는 자외선 및 산화성 물질을 이용한 폐수처리 장치 및 이를 이용한 폐수처리방법]이 있는데, 상기 등록특허는 금속봉 및 이를 둘러싸는 석영관으로 이루어진 유전체방벽 방전관, 상기 방전관의 상단에 고전압 발생기 및 상기 방전관의 주변과 폐수처리 장치의 내부에 원통형의 광촉매망을 포함하는 폐수처리 장치를 제시하고 있다.

이 등록특허는 폐수에 담겨진 유전체장벽 방전관 내부에서 전기적인 방전을 일으켜 각종 산화성 성분들과 자외선을 발생시키고, 이들 산화성 성분들을 미세한 기포형태로 폐수 내에 분산시켜 폐수 내의 유기물이 산화되어 제거되도록 하고, 동시에 유전체장벽 방전관에서 방출되는 자외선을 이용하여 광촉매를 활성화시키거나 폐수를 직접 조사하여 유기물이 제거되도록 함으로써 본 발명은 두 가지 이상의 메커니즘에 의해 유기물을 처리할 수 있는 처리장치와 방법을 제공하여 궁극적으로 간단한 반응장치에서 적은 전력으로 유기물이 고효율로 제거하는 효과가 있는 것으로 언급되어 있다.

그러나 상기 등록특허는 처리 용량이 기본적으로 유전체장벽 방전관의 크기에 의존하는 점에서 불리하며, 체류시간을 보장하여야 하므로 흐르는 물에 대한 수처리 용도로는 부적합해 보인다.

또 특허등록 제0833814호(2008년05월26일) [정수 처리 장치]가 있는데,

상기 등록특허는 페록시라디칼과 오존 조합 공정을 이용하여 고도의 정수 능력을 갖는 정수 처리 장치를 제공하여, 정수 처리 능력을 향상시킬 수 있고, 페록시라디칼의 생성과 정수 처리를 같은 공간에서 동시에 수행함으로써 종래의 오존 단독 공정에 의한 정수 처리 장치에 비해 정수 처리 비용을 줄일 수 있는 장점을 제공하는 것으로 기술되어 있다.

그러나 상기 등록특허는 역시 오존의 수율 보장이라든가 다용량 수처리 기술과는 무관하다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로, 본 발명에 의한 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치의 목적은,

첫째, 대장균을 비롯한 각종 세균은 플라즈마 방전을 이용하여 제거하고, 각종 난분해성 유기물은 플라즈마 방전 처리된 오염 처리대상수와 오존 등의 라디칼 발생원의 접촉 반응을 유도하여 제거할 수 있도록 하며,

둘째, 제1소통로에 다수의 유전체비드를 충진하고, 이 비드가 통과하는 처리대상수와의 충돌에 따라 랜덤하게 움직여 제1소통로 내에서 안정적인 전위를 발생시켜 각종 세균이나 다양한 병원성 균을 보다 효과적으로 제거할 수 있도록 하며,

셋째, 이중관체의 제1소통로와 제2소통로의 각 토출구와 연결되는 통합 배관과, 이 통합 배관과 수조 사이에 배열된 펌프로 구성된 미세기포 발생수단을 도입하여 처리대상수와 오존 등의 라디칼 발생원의 접촉효율을 높이고 라디칼 발생원의 용존 효율 또한 높여 수처리 효율을 획기적으로 높일 수 있도록 하며,

넷째, 이중관체를 다수 집적 배열하고, 이를 수조와 연결하여 일부는 순환배관을 통하여 이중관체로 반복 순환하고 일부는 배출하는 방식으로 구성하여 수처리 효율을 높이면서 가정용 소단위 수처리에서부터 상수도용 대단위 수처리에 이르기까지 다양한 용량 및 수처리를 필요로 하는 현장에 적용할 수 있도록 하며,

다섯째, 상수원, 수돗물, 오폐수처리시설 등의 수원(W)과 연계되어 있으므로 외부에서 새로 지속적으로 공급되는 처리대상수로 인하여 플라즈마 방전으로 인한 열발생에도 불구하고 이중관체(10)가 수온에 맞게 냉각되므로 온도에 취약한 오존 등의 라디칼 발생원의 열적 안전성이 확보되어 오존발생 수율 및 처리효율이 향상될 수 있도록 하며,

여섯째, 고압의 플라즈마 방전에 의해서 내부관이 파손되는 경우 파손된 내부관으로부터 흘러나오는 처리대상수를 감지하여 전원부의 동작을 정지함으로써, 방전관 파손시 고전압으로 인하여 화재나 전기적 쇼크를 예방할 수 있도록 하며,

일곱째, 방전관이 파손되는 경우가 아니더라도 이중관체의 내부관이 방수 불량에 의해서 누수되는 경우 이를 신속하게 감지할 수 있도록 하며,

여덟째, 절연된 전원전압을 누수감지센서로 공급하고 누수감지센서와 출력정지제어회로부 사이에 포토커플러를 구비하여 변압기와 포토커플러에서 전류 절연이 되도록 함으로써, 내부관이 파손되더라도 고전압의 플라즈마 방전 전압이 전원부 내부로 흘러들어오는 것을 방지할 수 있도록 하며,

아홉째, 이중관체를 수직으로 배열하고 누수감지센서를 이중관체의 하부에 설치함으로써, 내부관의 파손 및 누수를 신속하면서도 오류 없이 반드시 감지할 수 있도록 하고 또한, 내부관이 파괴되더라도 내부관에 있던 처리대상수가 라디칼 반응용 기체 공급원 쪽으로 역류하는 문제를 방지할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치는, 처리대상수가 통과하는 제1소통로와 라디칼 반응용 기체가 통과하는 제2소통로가 형성되어 있으며, 상기 제1소통로와 제2소통로를 형성하기 위한 내부관과 외부관이 구비되어 있는 이중관체;

상기 이중관체의 제1 및 제2소통로에 각각 배열된 전극과, 상기 전극과 연결된 전원부를 포함하는 플라즈마 발생수단;

상기 이중관체와 연결되어 상기 제1소통로로부터 유출되는 처리수와 상기 제2소통로로부터 유출되는 라디칼 발생원의 반응이 이루어지는 수조를 포함하여 구성되고,

상기 이중관체의 제1소통로는 내부관에 의하여 감싸인 내부통로이고, 상기 제2소통로는 내부관과 외부관 사이에 형성되며,

상기 이중관체의 일측에 구비되어서, 상기 내부관을 흐르는 처리대상수가 상기 제2소통로로 누수되는 것을 감지하기 위한 누수감지센서;

상기 누수감지센서가 상기 제2소통로로 누수된 처리대상수를 감지하는 경우, 전원구동회로의 구동을 정지시킴으로써 상기 전원부의 고압출력을 정지시키는 출력정지제어회로부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 대장균을 비롯한 각종 세균은 플라즈마 방전을 이용하여 제거할 수 ㅇ있고, 각종 난분해성 유기물은 플라즈마 방전 처리된 오염 처리대상수와 오존 등의 라디칼 발생원의 접촉 반응을 유도하여 제거할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 제1소통로에 다수의 유전체비드를 충진하고, 이 비드가 통과하는 처리대상수와의 충돌에 따라 랜덤하게 움직여 제1소통로 내에서 안정적인 전위를 발생시켜 각종 세균이나 다양한 병원성 균을 보다 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 이중관체의 제1소통로와 제2소통로의 각 토출구와 연결되는 통합 배관과, 이 통합 배관과 수조 사이에 배열된 펌프로 구성된 미세기포 발생수단을 도입하여 처리대상수와 오존 등의 라디칼 발생원의 접촉효율을 높이고 라디칼 발생원의 용존 효율 또한 높여 수처리 효율을 획기적으로 높일 수 있는 효과가 있다.

넷째, 이중관체를 다수 집적 배열하고, 이를 수조와 연결하여 일부는 순환배관을 통하여 이중관체로 반복 순환하고 일부는 배출하는 방식으로 구성하여 수처리 효율을 높이면서 가정용 소단위 수처리에서부터 상수도용 대단위 수처리에 이르기까지 다양한 용량 및 수처리를 필요로 하는 현장에 적용할 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 상수원, 수돗물, 오폐수처리시설 등의 수원(W)과 연계되어 있으므로 외부에서 새로 지속적으로 공급되는 처리대상수로 인하여 플라즈마 방전으로 인한 열발생에도 불구하고 이중관체(10)가 수온에 맞게 냉각되므로 온도에 취약한 오존 등의 라디칼 발생원의 열적 안전성이 확보되어 오존발생 수율 및 처리효율이 향상될 수 있는 효과가 있다.

여섯째, 고압의 플라즈마 방전에 의해서 내부관이 파손되는 경우 파손된 내부관으로부터 흘러나오는 처리대상수를 감지하여 전원부의 동작을 정지함으로써, 방전관 파손시 고전압으로 인하여 화재나 전기적 쇼크를 예방할 수 있는 효과가 있다.

일곱째, 방전관이 파손되는 경우가 아니더라도 이중관체의 내부관이 방수 불량에 의해서 누수되는 경우 이를 신속하게 감지할 수 있는 효과가 있다.

여덟째, 절연된 전원전압을 누수감지센서로 공급하고 누수감지센서와 출력정지제어회로부 사이에 포토커플러를 구비하여 변압기와 포토커플러에서 전류 절연이 되도록 함으로써, 내부관이 파손되더라도 고전압의 플라즈마 방전 전압이 전원부 내부로 흘러들어오는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

아홉째, 이중관체를 수직으로 배열하고 누수감지센서를 이중관체의 하부에 설치함으로써, 내부관의 파손 및 누수를 신속하면서도 오류 없이 반드시 감지할 수 있고 또한, 내부관이 파괴되더라도 내부관에 있던 처리대상수가 라디칼 반응용 기체 공급원 쪽으로 역류하는 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치의 요부인 이중관체와 플라즈마 발생수단에 대한 개략적인 결합 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치에 있어서 누수감지센서가 이중관체의 누수를 감지한 경우 전원부의 출력을 정지하기 위한 회로 구성도이다.
도 3은 본 발명에 의한 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치를 중·대단위 수처리에 적합한 형태로 배열한 개략 구성도이다.
도 4는 도 3에서 누수감지센서를 병렬 접속한 요부 회로 구성도이다.

다음은 본 발명인 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.

도 3에는 도시의 복잡성을 피하기 위해서 다수의 누수감지센서(61) 간의 결선을 생략하였으며, 이중관체(10)가 다수로 설치되는 경우의 다수의 누수감지센서(61) 간의 결선은 도 4에 도시하였으며 도 4에 도시된 바와 같이 누수감지센서(61)가 다수로 구비되는 경우에는 병렬 접속하고 있다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치는, 처리대상수가 통과하는 제1소통로(11A)와 라디칼 반응용 기체가 통과하는 제2소통로(13A)가 형성되어 있으며, 상기 제1소통로(11A)와 제2소통로(13A)를 형성하기 위한 내부관(11)과 외부관(13)이 구비되어 있는 이중관체(10)와,

상기 이중관체(10)의 제1 및 제2소통로(11A, 13A)에 각각 배열된 전극(23, 25)과, 상기 전극(23, 25)과 연결된 전원부(21)를 포함하는 플라즈마 발생수단(20)과,

상기 이중관체(10)와 연결되어 상기 제1소통로(11A)로부터 유출되는 처리수와 상기 제2소통로(13A)로부터 유출되는 라디칼 발생원의 반응이 이루어지는 수조(30)를 포함하여 구성되고,

상기 이중관체(10)의 제1소통로(11A)는 내부관(11)에 의하여 감싸인 내부통로이고, 상기 제2소통로(13A)는 내부관(11)과 외부관(13) 사이에 형성되며,

상기 이중관체(10)의 일측에 구비되어서, 상기 내부관(11)을 흐르는 처리대상수가 상기 제2소통로(13A)로 누수되는 것을 감지하기 위한 누수감지센서(61)와,

상기 누수감지센서(61)가 상기 제2소통로(13A)로 누수된 처리대상수를 감지하는 경우[상기 제2소통로(13A)로 처리대상수가 누수되어서 상기 누수감지센서(61)에 단락전류가 흐르는 경우], 전원구동회로(21a)의 구동을 정지시킴으로써 상기 전원부(21)의 고압출력을 정지시키는 출력정지제어회로부(63)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 전원구동회로(21a)는 전원부(21)의 내부에 구비되어서 고압의 교류전압을 발생시키기 위한 구성으로서 예컨대 인버터로서 구성될 수 있을 것이다.

상기와 같은 구성에 의하면, 플라즈마 방전을 위한 이중관체(10)의 구조에서 고압의 프라즈마 방전에 의해서 내부관(11)이 파손시에 내부관(11)의 처리대상수가 흘러나오게 되고, 이렇게 흘러나오는 처리대상수를 감지하여서 전원부(21)의 동작을 정지시킬 수 있는 효과가 있다.

이와 같이 고전압으로 인하여 내부관(11) 파손시에 곧바로 전원부의 동작을 정지시킬 수 있어서 방전관 파괴에 따른 화재나 전기적 쇼크를 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 방전관이 파손되는 경우가 아니더라도 이중관체(10) 특히 내부관(11)의 방수 불량의 경우에도 처리대상수가 누수될 수 있는데, 이러한 방수 불량에 의한 누수도 감지할 수 있으므로, 제품의 불량을 신속하게 알 수 있어서 수처리 장치의 유지 관리를 효율적으로 하면서 용이해지는 효과가 있다.

상기 이중관체(10) 및 플라즈마 발생수단(20)으로 이루어진 구성을 플라즈마 처리 어셈블리(T1)라고 칭한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치에 있어서, 상기 누수감지센서(61)는 한 쌍의 전극(61)으로 구성되고, 상기 누수감지센서(61)에는 절연(isolation)된 전압(Vs)을 인가하며, 상기 누수감지센서(61)와 출력정지제어회로부(63) 사이에 연결되고, 상기 제2소통로(13A)로 처리대상수가 누수되어서 상기 누수감지센서(61)에 단락전류가 흐르는 경우, 상기 누수감지센서(61)의 단락전류(Is)를 입력받아서 상기 출력정지제어회로부(63)로 동작제어신호를 출력하는 포토커플러(62)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치에 있어서, 상기 한 쌍의 전극(61)의 일 단자에는 센서전압공급부(64)가 연결되는데, 상기 센서전압공급부(64)는, 교류전원으로부터 인가되는 전압을 강압하는 변압기(Tm)와, 상기 변압기(Tm)의 AC전류를 정류하는 정류다이오드(D1)로 구성되는 것을 특징으로 하고, 이에 의하면 절연된 전압을 인가할 수 있는 이점이 있다.

상기와 같이 절연된 전원전압을 누수감지센서(61)로 공급하고, 누수감지센서(61)와 출력정지제어회로부(63) 사이에 포토커플러(62)를 구비함으로써, 변압기(Tm)와 포토커플러(62)에서 절류 절연이 되므로[포토커플러(62)와 변압기(Tm)는 모두 공토의 접지(AGND)를 취함], 이중관체(10)에 인가된 고전압의 플라즈마 방전 전압이 전원부(21) 내부로 흘러들어오는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치에 있어서, 상기 이중관체(10)는 처리대상수가 위에서 아래로 흐르도록 수직 배열되고, 상기 내부관(11)과 외부관(13)은 한 쌍의 캡(15)에 의해서 이격 고정되어 있으며, 상기 누수감지센서(61)의 단부가 상기 제2소통로(13A)에 위치하도록 하단 캡(15)에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

만약, 본원발명과 같이 이중관체(10)를 수직으로 배열하지 않고 수평으로 배열한다면, 내부관(11)이 고압으로 파괴된 경우 내부관(11)에 있던 물이 유입구(13a)를 타고 기체공급원(A)(예컨대 산소발생기) 쪽으로 역류하는 심각한 문제가 발생하고, 이 역류된 물은 이웃한 이중관체(10) 쪽으로도 흘러들어갈 수 있는 문제가 있다.

그러나, 상기와 같은 본원발명의 구성에 의하면, 누수감지센서(61)가 내부관(11) 파괴에 의해서 흘러나온 물이나 방수 불량에 때문에 누수된 물을 신속하면서도 오류 없이 감지할 수 있고, 또한, 내부관(11)이 파괴되더라도 내부관에 있던 처리대상수가 라디칼 반응용 기체 공급원(A1) 쪽으로 역류하는 문제를 예방할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치에 있어서, 상기 출력정지제어회로부(63)는, 상기 포토커플러(62)로부터 출력신호를 수신하지 않는 경우에는 논리신호 하이(high)의 신호를 출력하고, 상기 포토커플러(62)로부터 출력신호를 입력단자로 수신하는 경우에는 논리신호 로(low)의 신호를 출력하는 비교기(63a)와, 상기 비교기(63a)로부터 논리신호 하이의 신호를 수신하는 경우에는 전원부(21)에 구비된 전원구동회로(21a)를 동작시키도록 하는 구동제어신호를 출력하고, 상기 비교기(63a)로부터 논리신호 로의 신호를 수신하는 경우에는 전원구동회로(21a)의 동작을 정지시키기 위한 구동정지제어신호를 전원구동회로(21a)로 출력하는 마이컴(63b)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 전원구동회로(21a)가 전술한 바와 같이 인버터로 구성되는 경우 구동정지제어신호는 인버터 주파수 구동IC를 셧다운(shutdown)시킴으로써 인버터의 구동을 정지시킬 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치에 있어서, 상기 이중관체(10)의 제1소통로(11A)에는 처리수 통과에 따라 랜덤하게 움직여 제1소통로 내에서 안정적인 전위를 발생시키는 다수의 유전체비드(17)가 충진되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 유전체비드(17)는 처리대상수 통과에 따라 물과 충돌하여 랜덤하게 움직여 제1소통로 내에서 안정적인 전위를 발생시켜 각종 세균이나 다양한 병원성 균을 보다 효과적으로 제거하는 기능을 하게 된다.

다음으로 이중관체(10)의 구성을 구체적으로 설명한다.

내부관(11)은 각 캡(15)의 끼움홈(15a)에 외접하고, 필요에 따라서는 끼움부(15A)와 내부관(11) 사이에 패킹링이 도입될 수 있다. 또 외부관(13)은 각 캡(15)에 내접하는 형태이고, 실리콘 수지와 같은 다양한 밀봉체(S)를 통하여 밀폐성을 보장할 수 있다. 그러나 필요에 따라 캡을 변형하여 내부관 고정 구조와 같은 고정 및 밀폐구조를 도입할 수 있다.

그리고, 상기 캡(15)에는 각종 수원(W)과 연결된 유입구(11a)와 토출구(11b)가 형성되어 있고, 오존과 같은 라디칼 발생원 형성을 위한 라디칼 반응용 기체를 제공하는 기체공급원(A)(순수 산소 또는 공기 등 공급)과 연결된 유입구(13a)와 토출구(13b)가 형성되어 있다.

제1전극(23)은 제1소통로(11A)에 배열된 직선형이고, 제2전극(25)은 제2소통로(13A)에 배열된 코일형이다. 제1전극(23)은 전원부(21)와 연결되어 일측 캡(15)을 관통한 후 내부관(11) 중앙에 배열되고, 제2전극(25)은 전원부(21)와 연결되어 타측 캡(15)과 외부관(13) 사이를 통과한 후 내부관(11)에 외접하면서 코일 형태로 권선되어 있는 구조이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치에 있어서, 상기 수조(30)는 도 3에서와 같이, 수처리 규모에 따라 수십, 수백 개의 이중관체(10)와 연결될 수 있으며(도면에서는 편의상 6개의 이중관체 도시), 이러한 이중관체(10)의 개수의 증감에 따라서 가정용 소단위 수처리부터 상수도용 대단위 수처리에까지 적용 확장이 가능해지는 것이다.

수조(30)에는 복수의 이중관체(10)를 거친 처리수가 수조에서 라디칼 발생원과 반응한 후 다시 플라즈마 방전 처리를 거치도록 순환배관(31)과 순환펌프(33)가 연결 구비되고, 처리수를 배출하기 위한 처리수 배출배관(35)이 구비되어있다.

본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이, 이중관체(10)의 제1소통로(11)와 제2소통로(13)의 각 토출구(11b)(13b)와 연결되는 통합 배관(41) 및 이 통합 배관(41)과 수조(30) 사이에 배열된 펌프(43)로 구성되는 제1미세기포 발생수단(B1)을 구비하고 있는데, 구체적으로는 토출구(11b)는 처리수 배관(41a)과 연결되고, 토출구(13b)는 오존 배출 배관(41b)과 연결되어 통합 배관(41)에서 합쳐져 펌프(43)의 흡입력에 의하여 수조(30)(특히 처리수 유입 수조(30B))로 유입되도록 하고 있다.

이에 의하면, 수조(30)에서 처리대상수와 오존 등의 라디칼 발생원의 접촉효율을 높이고 라디칼 발생원의 용존효율 또한 높여 수처리 효율을 획기적으로 높일 수 있는 이점이 있다.

그리고, 하나의 수조(30)를 처리수 유입 수조(30B)와 처리대상수 유입 수조(30A)로 분리 구성하고, 처리수 유입 수조(30B)에 통합 배관(41)이 연결 구비되어서 처리수 유입 수조(30B)에서 처리수와 라디칼 발생원의 반응이 이루어지고, 상기 처리대상수 유입 수조(30A)는 처리수 유입 수조(30B) 옆에 구비되어서 수원(W)으로부터 다양한 처리대상수가 유입된다.

처리대상수 유입 수조(30A)의 처리대상수가 순환펌프(33)에 의하여 펌핑되어 순환배관(31)을 거쳐 각 플라즈마 처리 어셈블리(T1)의 이중관체(10)로 공급되는 형태로 구성하였다.

필요에 따라 처리수 유입 수조(30B) 및 처리대상수 유입 수조(30A) 사이의 격벽에 밸브(V2)를 구성하고, 이 밸브(V2)를 개방한 상태에서 수원(W)에 구비된 밸브(V1)를 폐쇄하거나 개방(부분 개방 가능)한 상태에서 처리수를 반복 순환하여 처리효율을 높일 수도 있다.

제1미세기포 발생수단(B1)과 함께 운전되거나 독자적으로 운전될 수 있는 제2미세기포 발생수단(B2)은 순환배관(31)과 순환펌프(33), 오존 배출 배관(31b)으로 구성된다.

독자 운전시 제1미세기포 발생수단(B1)의 오존 배출 배관(41b)의 오존밸브(V1a)는 닫고, 제2미세기포 발생수단(B2)의 오존 배출 배관(31b)의 밸브(V1b)를 개방한 상태에서 처리대상수 유입 수조(30A)와 연결된 배관(31a)에 구비된 밸브(V3a) 역시 개방하면 순환펌프(33)에 의하여 처리대상수가 순환배관(31)에서 통합되어 미세기포를 함유한 처리대상수가 플라즈마 처리 어셈블리(T1)의 이중관체(10) 내부관(11)으로 공급된다.

다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 의한 누수감지센서가 구비된 플라즈마 고도수처리 장치의 누수감지동작에 대하여 기술한다.

내부관(11)이 파괴되지 않아서 처리대상수가 쏟아져 나오지 않거나 내부관(11)의 누수가 없는 경우, 누수감지센서(61)의 두 단자는 개방되고, 포토커플러(62)로 전류가 흐르지 않고, 비교기(63a)의 입력단자로 전류신호가 입력되지 않으므로 비교기(63a)는 논리신호 로(low)의 신호를 내고, 마이컴(63b)은 논리신호 로의 신호를 전원구동회로(21a)로 출력하고, 전원구동회로(21a)는 전원부(21)의 고압 출력을 계속적으로 발생하도록 작동한다.

그러나, 내부관(11)이 파괴되어서 처리대상수가 쏟아져 나오거나 내부관(11)에 누수가 발생하는 경우, 누수감지센서(61) 단락되고 변압기(Tm)의 2차권선에 인가된 전압(Vs)에 의해서 단락전류(Is)가 흐르고, 이 단락전류(Is)는 포토커플러(62)로 입력되며 입력된 단락전류(Is)에 의해서 포토커플러(62)는 출력전류를 비교기(63a)의 입력단자로 보내고, 비교기(63a)는 논리신호 하이의 신호를 마이컴(63b)으로 출력하고, 논리신호 하이의 신호를 수신한 마이컴(63b)은 전원구동회로(21a)로 구동정지제어신호를 출력하고, 구동정지제어신호를 수신한 전원구동회로(21a)는 작동이 정지되고, 결과적으로 전원부(21)는 전원 출력을 멈춘다.

본 명세서에서 '처리수'와 '처리대상수'는 엄격한 지칭은 아니며, 대략적으로 플라즈마 처리 어셈블리(T1)로의 유입시에는 '처리대상수'로 지칭하고, 플라즈마 처리 어셈블리(T1)에서 배출되는 경우에는 '처리수'로 지칭하였다.

이와 같이 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술분야에 있어 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수 있다.

T: 수처리 장치 W: 수원
A: 기체공급원 S: 밀봉체
10: 이중관체 11: 내부관
11A: 제1소통로 13: 외부관
13A: 제2소통로 15: 캡
17: 유전체비드 20: 플라즈마 발생수단
21: 전원부 23,25: 전극
30: 수조 31: 순환배관
33: 순환펌프 B1,B2: 미세기포 발생수단
41: 통합배관 43: 펌프
61 : 누수감지센서 62 : 포토커플러
63 : 출력정지제어회로부 64 : 센서전압공급부

Claims (4)

1. 처리대상수가 통과하는 제1소통로(11A)와 라디칼 반응용 기체가 통과하는 제2소통로(13A)가 형성되어 있으며, 상기 제1소통로(11A)와 제2소통로(13A)를 형성하기 위한 내부관(11)과 외부관(13)이 구비되어 있는 이중관체(10);
   상기 이중관체(10)의 제1 및 제2소통로(11A, 13A)에 각각 배열된 전극(23, 25)과, 상기 전극(23, 25)과 연결된 전원부(21)를 포함하는 플라즈마 발생수단(20);
   상기 이중관체(10)와 연결되어 상기 제1소통로(11A)로부터 유출되는 처리수와 상기 제2소통로(13A)로부터 유출되는 라디칼 발생원의 반응이 이루어지는 수조(30)를 포함하여 구성되고,
   상기 이중관체(10)의 제1소통로(11A)는 내부관(11)에 의하여 감싸인 내부통로이고, 상기 제2소통로(13A)는 내부관(11)과 외부관(13) 사이에 형성되며,
   상기 이중관체(10)의 일측에 구비되어서, 상기 내부관(11)을 흐르는 처리대상수가 상기 제2소통로(13A)로 누수되는 것을 감지하기 위한 누수감지센서(61);
   상기 누수감지센서(61)가 상기 제2소통로(13A)로 누수된 처리대상수를 감지하는 경우, 전원구동회로(21a)의 구동을 정지시킴으로써 상기 전원부(21)의 고압출력을 정지시키는 출력정지제어회로부(63)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 누수감지기능이 구비된 플라즈마 고도수처리 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 누수감지센서(61)는 한 쌍의 전극(61)으로 구성되고,
   상기 누수감지센서(61)에는 절연(isolation)된 전압(Vs)을 인가하며,
   상기 누수감지센서(61)와 출력정지제어회로부(63) 사이에 연결되고, 상기 누수감지센서(61)의 단락전류(Is)를 입력받아서 상기 출력정지제어회로부(63)로 동작제어신호를 출력하는 포토커플러(62)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 누수감지기능이 구비된 플라즈마 고도수처리 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 이중관체(10)는 처리대상수가 위에서 아래로 흐르도록 수직 배열되고,
   상기 내부관(11)과 외부관(13)은 한 쌍의 캡(15)에 의해서 이격 고정되어 있으며,
   상기 누수감지센서(61)의 단부가 상기 제2소통로(13A)에 위치하도록 하단 캡(15)에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 누수감지기능이 구비된 플라즈마 고도수처리 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 이중관체(10)의 제1소통로(11A)에는 처리수 통과에 따라 랜덤하게 움직여 제1소통로 내에서 안정적인 전위를 발생시키는 다수의 유전체비드(17)가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 누수감지기능이 구비된 플라즈마 고도수처리 장치.

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