KR101626376B1 - 배관형 플라즈마 수처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 플라즈마처리기에 의한 수처리 속도 및 효율을 보다 증대시킬 수 있는 구조의 플라즈마 수처리장치를 제공하는 것이다. 이에 따라 본 발명의 배관형 플라즈마 수처리장치는, 유체의 입구와 출구를 가지고 그 입구와 출구를 연결하는 유체유동로를 가지는 관형몸체와, 상기 유체유동로를 횡방향으로 가로지르도록 상기 관형몸체에 설치되고 플라즈마 반응한 공기 또는 가스를 상기 유체유동로를 유동하는 유체 중에서 배출하는 플라즈마처리기를 포함하되, 상기 플라즈마처리기는 상기 유체유동로를 유동하는 유체 중에서 상기 유체유동로를 횡방향으로 가로지르도록 설치되고 공기 또는 가스가 내부에서 유동하며 내부에 방전극이 설치된 투명한 유전체관과, 상기 유체유동로를 유동하는 유체에 전기적으로 접촉하도록 설치된 대향전극과, 상기 방전극과 상기 대향전극에 전원을 인가하여 상기 유전체관 내부에서 플라즈마를 발생시키기 위한 전원인가수단과, 상기 유전체관에 연결되어 상기 공기 또는 가스가 통과하면서 상기 유체유동로를 유동하는 유체 중에서 상기 공기 또는 가스가 다수의 기포로 변환되는 버블생성기를 포함하고, 상기 유전체관은 그 일단과 타단이 모두 상기 관형몸체의 벽에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 배관형 플라즈마 수처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배관과 같은 형태를 가지고 플라즈마처리기가 설치됨으로써 내부를 유동하는 유체의 플라즈마 수처리가 연속적으로 이루어질 수 있는 구조의 플라즈마 수처리장치에 관한 것이다.
종래 미생물 등을 활용하는 오폐수의 수처리방식은 난분해성 물질의 처리에는 적합하지 않으므로, 오존화 공정, 자외선 조사 공정, 광촉매 공정 등과 같은 다양한 고도처리공정을 이용하는 수처리방식이 개발되어 있다.
특히, 난분해성 물질의 처리를 위해 산화력이 높은 OH라디칼, 오존 등을 효과적으로 활용할 수 있는 플라즈마수처리방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상기 수처리장치는 플라즈마에 의해 발생된 오존, 활성라디칼 등의 기체와 수중의 오염물질을 반응시킴으로써 오염물질의 분해, 산화를 유도하고 수질을 개선하는 작용을 한다.
도 1은 한국특허공개공보 제10-2011-0109111호에 개시된 것으로서, 종래 플라즈마를 이용한 수처리장치의 일예를 도시한 것이다.
도 1을 참고하면, 종래 수처리장치는 복수개의 플라즈마건(1), 기체 유입구(2), 반응조(3) 및 기포를 생성하는 다공성판(4)을 포함한다. 다공성판(4)은 플라즈마건(1)에 의해 생성되는 화학적 활성종을 포함한 기체와 오폐수의 접촉 효율을 높이기 위해 플라즈마건(1)의 하단부에 설치하여 미세한 기포를 생성시킨다.
플라즈마건(1)은 기체유입구(2)를 통해 유입기체가 공급되면, 방전극(5)과 유전체관(7) 사이의 반응공간(8)에서 플라즈마 방전을 일으키고, 플라즈마건(1)의 방전을 통해 발생되는 오존 등 화학적 활성종들이 오폐수와 반응하여 오폐수를 정화처리하고 있다.
그러한 작용의 과정에서 오존, 라디칼 물질 등이 포함된 미세한 기포가 수중의 오염물질과 빈번하게 접촉할수록 효과적인 반응이 발생하고 수처리효율을 증대시킬 수 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 플라즈마 수처리장치의 경우, 수처리대상인 오폐수를 수용공간에 일정시간 수용한 상태에서 플라즈마처리된 공기기포들을 발생시킴으로써 수처리가 이루어지고 있는 바, 그 수처리의 속도 및 효율이 매우 낮은 단점이 있다.
특히, 전술한 플라즈마 수처리장치는 물의 흐름이 연속적으로 이루어져야 하는 기존 배관시스템의 중간에 설치하는 경우, 그 설치가 용이하지 않을 뿐 아니라 수압에 의한 유전체관 파손 등의 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 관점에서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마처리기에 의한 수처리 속도 및 효율을 보다 증대시킬 수 있는 구조의 플라즈마 수처리장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 연속적인 흐름이 발생하는 처리대상수를 수처리함에 있어서 수압에 의해 플라즈마처리기의 파손이 최소화될 수 있는 구조의 플라즈마 수처리장치를 제공하는 것이다.
이에 따라 본 발명의 배관형 플라즈마 수처리장치는, 유체의 입구와 출구를 가지고 그 입구와 출구를 연결하는 유체유동로를 가지는 관형몸체와, 상기 유체유동로를 횡방향으로 가로지르도록 상기 관형몸체에 설치되고 플라즈마 반응한 공기 또는 가스를 상기 유체유동로를 유동하는 유체 중에서 배출하는 플라즈마처리기를 포함하되, 상기 플라즈마처리기는 상기 유체유동로를 유동하는 유체 중에서 상기 유체유동로를 횡방향으로 가로지르도록 설치되고 공기 또는 가스가 내부에서 유동하며 내부에 방전극이 설치된 유전체관과, 상기 유체유동로를 유동하는 유체에 전기적으로 접촉하도록 설치된 대향전극과, 상기 방전극과 상기 대향전극에 전원을 인가하여 상기 유전체관 내부에서 플라즈마를 발생시키기 위한 전원인가수단과, 상기 유전체관에 연결되어 상기 공기 또는 가스가 통과하면서 상기 유체유동로를 유동하는 유체 중에서 상기 공기 또는 가스가 다수의 기포로 변환되는 버블생성기를 포함하고, 상기 유전체관은 그 일단과 타단이 모두 상기 관형몸체의 벽에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 유전체관의 일단 측에 상기 관형몸체의 벽에 고정된 절연헤드가 설치되고, 상기 절연헤드에 상기 유전체관의 일단이 삽입됨으로써 상기 유전체관의 일단이 상기 관형몸체의 벽에 의해 지지되는 것이고, 상기 유전체관의 타단에는 상기 관형몸체의 벽에 고정된 고정구에 상기 유전체관의 타단이 결합됨으로써 상기 유전체관의 타단이 상기 관형몸체의 벽에 의해 지지되는 것을 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 버블생성기는 상기 고정구에 결합되고 상기 공기 또는 가스를 상기 유체유동로 내로 분사시키고 있으며, 상기 고정구 내에는 상기 유전체관의 타단에서 상기 버블생성기로 상기 공기 또는 가스가 유동하는 기체통로가 형성된 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 플라즈마처리기는 상기 관형몸체의 길이방향을 따라 다수개가 배치되되, 상기 관형몸체의 둘레방향으로 서로 소정각도를 가지도록 어긋나게 설치되고, 상기 버블생성기는 상기 관형몸체의 길이방향을 기준으로 다수의 상기 프라즈마처리기의 하측에 배치되며, 다수의 상기 플라즈마처리기에서 상기 유전체관을 통과한 상기 공기 또는 가스는 상기 버블생성기로 수집되도록, 다수의 상기 블라즈마처리기와 상기 버블생성기는 연결관에 의해 연결되고 있는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 유전체관의 전방에는 상기 유체유동로의 상기 입구에서부터 유동해오는 유체로부터 상기 유전체관을 보호하기 위한 커버체가 설치되되, 상기 커버체는, 상기 유전체관의 전면과 소정의 간격을 가지고 길이방향에 직각인 단면 중 유동해 오는 유체와 부딪히는 외면이 상기 유전체관과 같은 곡률을 가지는 호형상이며 상기 유전체관의 길이방향을 따라 상기 유전체관의 전방을 커버하도록 배치되어 상기 관형몸체의 벽에 의해 고정되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 커버체는 상기 유전체관을 향하는 내면에 거울면이 설치되어, 상기 유전체관에서 조사되는 자외선을 반사시키는 것을 또 다른 특징으로 한다.
본 발명에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치는, 처리대상인 처리수를 수용공간에 모아 처리하는 종래의 플라즈마 수처리장치와는 달리, 배관 내에서 유동하는 처리수를 연속적으로 수처리할 수 있으므로, 수처리의 속도가 빠르고 효율이 높으며, 기존의 배관시설의 중간에 설치하여 수처리 효과를 가질 수 있다.
또한, 플라즈마처리기의 유전체관을 배관의 내부에 횡방향으로 설치함에 따라 유동하는 유체의 수압에 의해 유전체관의 파손이 우려될 수 있으나, 본 발명은 유전체관의 양단을 관형몸체가 지지하고 있으므로 유전체관의 파손을 방지 또는 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는 다수의 플라즈마처리기에서 공기 또는 가스가 플라즈마처리되어 발생된 오존, 라디칼 등의 물질이 다수의 상기 플라즈마처리기의 하측에서 수집되어 분사되도록 구성되고 있다. 이에 따라, 그 분사된 오존, 라디칼 등의 물질은 배관을 따라 상승하면서 유동하고, 그 유동이 관형몸체의 길이방향을 따라 유동하는 것이므로 유동길이가 증가하고 처리수의 오염물질과 접촉시간 및 접촉기회를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 처리수 중의 오염물질의 분해 및 살균효과를 보다 증대시키게 된다.
또한, 본 발명에서는 유체의 수압에 의한 유전체관의 파손을 방지하기 위하여 커버체가 설치되되, 상기 커버체는 유전체관의 전면과 소정의 간격을 가지고 길이방향에 직각인 단면이 유전체관과 같은 곡률을 가지는 호형상으로 이루어지며, 상기 유전체관의 길이방향을 따라 유전체관의 전방을 커버하도록 배치되어 있다. 이에 따라, 유전체관이 수압에 의해 받는 항력을 커버체가 담당함으로써 유전체관이 직접받는 항력을 줄이고, 단면의 외면이 호형상인 커버체가 유전체관을 감싸는 형상이므로 전체적으로 유체를 받는 단면이 원형에 가깝게 유지되어 항력계수가 최소화되고 유체로 인한 항력이 최소화될 수 있다. 이는 유전체관의 파손을 방지하게 된다.
또한, 본 발명에서는 상기 커버체가 투명한 유전체관으로부터 나오는 자외선을 막아 처리수의 살균효과 등이 반감되지 않도록 하기 위해, 커버체의 내면에 거울면을 형성하고 있다. 이에 따라, 거울면에서 자외선을 반사함으로써 자외선의 살균효과를 최대한 활용할 수 있다.
도 1은 종래 플라즈마를 이용한 수처리장치
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 외관사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 횡단면 구성도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 종단면 구성도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치가 배관시스템에 설치된 상태를 도시하는 사시도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 외관사시도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 종단면 구성도
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 종단면 구성도
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치에서 커버체와 유전체관을 도시하는 사시도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치에서 커버체와 유전체관의 설치상태 및 작용을 설명하는 설명도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 외관사시도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 횡단면 구성도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 종단면 구성도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치가 배관시스템에 설치된 상태를 도시하는 사시도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 외관사시도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 종단면 구성도
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 종단면 구성도
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치에서 커버체와 유전체관을 도시하는 사시도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치에서 커버체와 유전체관의 설치상태 및 작용을 설명하는 설명도
본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 외관사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 횡단면 구성도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 종단면 구성도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치는, 유체의 입구(11)와 출구(12)를 가지고 그 입구(11)와 출구(12)를 연결하는 유체유동로(13)를 가지는 관형몸체(10)와, 상기 유체유동로(13)를 횡방향으로 가로지르도록 상기 관형몸체(10)에 설치되고 플라즈마 반응한 공기 또는 가스를 상기 유체유동로(13)를 유동하는 유체 중에서 배출하는 플라즈마처리기(20)를 포함한다.
상기 관형몸체(10)는 중공형의 관체로 형성되어 내부에서 입구(11)와 출구(12) 사이에 유체가 유동하는 유체유동로(13)가 형성된다.
상기 플라즈마처리기(20)는 관형몸체(10)에 설치되어 유체유동로(13)에서 유동하는 유체 중에서 플라즈마 반응한 공기 또는 가스를 분출시킴으로써 수처리작용을 하고 있다.
플라즈마처리기(20)를 통해 플라즈마 반응한 공기 또는 가스는 오존과 OH라디칼 등 화학적 활성종 등이 포함되어 수중에 배출되고, 수중에서 발생되는 플라즈마는 자외선, 충격파 등을 발생시켜 수중에 전달한다.
이는 수중의 세균을 사멸시키고, 난분해성 오염물질 들을 산화, 분해시킴으로써 수질을 정화한다.
상기 플라즈마처리기(20)는 다수의 플라즈마처리기(20)가 관형몸체(10)의 길이방향을 따라 배치되되, 상기 관형몸체(10)의 둘레방향으로 서로 소정각도를 형성하도록 어긋나게 배치되는 것이 플라즈마 수처리의 효율을 높이기 위해 바람직하다.
그와 같은 배치의 예로서 가장 바람직한 것은, 도 2에서 도시된 바와 같이, 관형몸체(10)의 길이방향으로 나선궤적을 가지도록 다수의 플라즈마처리기(20)가 순차적으로 배치되는 것이다.
각각의 상기 플라즈마처리기(20)는 유체유동로(13)를 유동하는 유체 중에서 상기 유체유동로(13)를 횡방향으로 가로지르도록 설치되고 공기 또는 가스가 내부에서 유동하며 내부에 방전극(22)이 설치된 투명한 유전체관(21)과, 상기 유체유동로(13)를 유동하는 유체에 전기적으로 접촉하도록 설치된 대향전극(23)과, 상기 방전극(22)과 대향전극(23)에 전원을 인가하여 유전체관(21) 내부에서 플라즈마를 발생시키기 위한 전원인가수단(24)과, 상기 유전체관(21)에 연결되어 공기 또는 가스가 통과하면서 유체유동로(13)를 유동하는 유체 중에서 공기 또는 가스가 다수의 기포로 변환되는 버블생성기(26)를 포함한다.
상기 유전체관(21)은 방전용으로 사용되는 것으로서, 그 관체의 벽이 방전극(22)과 대향전극(23) 사이에 위치하는 유전체가 되어 방전극(22)에서 플라즈마가 발생될 수 있도록 한다. 그 구체적인 재질로서는 투명 석영관이 가장 바람직하고, 상기 투명한 석영관은 플라즈마에서 발생하는 자외선 등이 투과하여 유체 중에 있는 세균 등을 사멸시킨다.
상기 유전체관(21)은 일정한 압력을 가지고 공기 또는 가스가 내부에서 유동하여 버블생성기(26)를 통과할 수 있도록 압축기에 의해 공기 또는 가스가 유전체관(21)으로 공급되고 있다.
상기 유전체관(21)은 유동이 지속적으로 발생하는 유체유동로(13)의 유체의 압력에 의해 파손될 수 있으므로 그 일단과 타단이 모두 상기 관형몸체(10)의 벽에 의해 지지시키고 있다.
상기 유전체관(21)의 일단 측에는 관형몸체(10)의 벽에 고정된 절연헤드(25)가 설치되고, 상기 절연헤드(25)에 유전체관(21)의 일단이 삽입됨으로써 유전체관(21)의 일단이 관형몸체(10)의 벽에 의해 지지된다.
또한, 관형몸체(10)의 벽에 고정된 고정구(27)에 상기 유전체관(21)의 타단이 결합됨으로써 유전체관(21)의 타단도 관형몸체(10)의 벽에 의해 지지될 수 있다.
상기 고정구(27)는 관형몸체(10)에 고정되는 부분으로서, 관형몸체(10) 내에서 유체유동로(13)에 노출되어 있는 버블생성기(26)가 설치되고 있고, 유전체관(21)의 타단과 연통되는 기체통로(27a)가 내부에 형성되어 버블생성기(26)로 공기 또는 가스가 유동하도록 안내하고 있다.
또한, 상기 고정구(27)에는 방전극(22)의 하단 끝단부를 지지하는 절연성의 방전극파지체(27b)가 설치된다. 전극파지체(27b)의 재질은 세라믹이 가장 바람직하다.
상기 방전극(22)은 직선로드형상으로 설치되어 고정구(27)까지 연장되어 있으며, 방전극파지체(27b)는 방전극(22)이 유전체관(21)의 중심부에 위치할 수 있도록 잡아 고정하여 방전극(22)의 편향상태를 방지한다.
유전체관(21)의 내부에 설치되는 방전극(22)이 대향전극(23)과의 사이에서 유전체관(21) 내에 플라즈마방전을 발생시키는 중에, 방전극(22)의 설치상태가 불량하거나 진동에 의해 그 위치가 편향되는 경우, 플라즈마 방전이 유전체관(21)에 국부적으로 집중되는 부분이 발생하여 유전체관(21)의 파손이 발생한다.
따라서, 상기 고정구(27)가 유전체관(21)의 중심부에 위치하는 방전극(22)을 잡아 고정시킴으로써, 플라즈마의 편향된 발생을 방지할 수 있다. 특히, 상기 고정구(27)는 관형몸체(10)가 수직으로 세워진 상태에서 유전체관(21)이 가로로 설치되는 경우에 중력을 받는 방전극(22)이 편향되지 않도록 하는 구조이다.
상기 대향전극(23)은 도전성 재질로서 관형몸체(10) 내에서 유체 중에 설치된다. 도전성 대향전극(23)은 수중에서 물이 대전체로 작용할 수 있으므로 유전체관(21)에 인접하여 설치하면 유전체관(21)에 접촉하여 설치된 것과 같은 작용을 얻을 수 있다. 상기 대향전극(23)을 별도로 설치하지 않고, 관형몸체(10)의 벽면을 대향전극으로 활용할 수도 있다.
상기 전원인가수단(24)은 방전극(22) 및 대향전극(23)과 연결되어 그 사이에서 플라즈마를 발생시키기 위한 전원으로서, 22.5 ~ 23 kHz 주파수로 고전압 펄스교류전원을 가지는 상용 전자식 네온트랜스를 사용할 수 있다.
상기 버블생성기(26)는 유전체관(21)의 하부와 연결되어 플라즈마처리된 공기 또는 가스를 받아 상기 유체유동로(13) 내에서 미세한 기포의 형태로 배출시키는 부분이다. 그 공기 또는 가스가 버블생성기(26)를 통과하면서 수중으로 배출되면, 공기 또는 가스의 덩어리가 노즐구멍을 통해 분사되면서 미세한 기포의 형태로 배출된다. 버블생성기(26)는 다공성 구조를 가지고 공기가 통과시 다수의 기포를 발생시킬 수 있는 공지의 버블생성기(26)가 채용되는 것도 가능하다.
상기 버블생성기(26)는 상기 고정구(27)에 결합되고, 고정구(27) 내에 형성된 기체통로(27a)가 유전체관(21)의 타단에서 버블생성기(26)로 공기 또는 가스가 유동하도록 안내하고 있다.
도 5는 전술한 실시예의 배관형 플라즈마수처리장치가 배관시스템에 설치된 상태를 도시하고 있다.
도 5를 참조하면, 전술한 실시예의 배관형 플라즈마수처리장치는 배관들(55,56) 사이에 삽입되는 방식으로 설치되고, 수직으로 세워진 상태로 설치되는 것이 바람직하다.
플라즈마 수처리장치의 상측의 배관(51)에는 발생된 오존 등이 수집되어 배출될 수 있도록 활성탄여과기(53)가 설치되고 내부를 유동하는 유체는 측방향으로 배출될 수 있도록 별도의 측방향연결관(52)을 설치한다.
이에 따라, 플라즈마처리기(20)에 의해 유체 중에서 배출된 오존 등의 기체는 유동하는 유체와 접촉하면서 오염물질을 산화, 분해시킴과 함께 계속 상승하여 활성탄여과기(53)에 수집되고 활성탄여과기(53)를 통과하면서 오존이 정화된 후, 배출되게 된다.
플라즈마 수처리장치를 통과하는 유체는 그 통과하는 과정 및 상승하는 과정에서 기포의 오존, 라디칼 물질에 의해 오염물질이 산화, 분해됨으로써 정화처리가 되고, 유체는 측방향연결관(52) 측으로 유동하면서 오존 등의 기체와 분리되어 배출된다. 오존 등이 포함된 기포는 유체중에서 계속 상승하려 하므로 측방향으로 유동방향이 꺾이는 유체로부터 분리되어 상측의 활성탄 여과기(53)로 상승하면서 유동하는 유체와 분리되는 것이다.
전술한 실시예의 배관형 플라즈마수처리장치는 처리대상인 처리수를 수용공간에 모아 처리하는 종래의 플라즈마 수처리장치와는 달리, 배관 내에서 유동하는 처리수를 유동이 발생하는 상태로 연속적으로 수처리할 수 있으므로, 수처리의 속도가 빠르고 효율이 높다. 또한, 기존에 설치되어 있는 배관시설의 중간에 설치할 수 있는 구조이므로 그 설치가 비교적 용이하고, 플라즈마 수처리장치를 설치할 별도의 공간을 확보하기 위한 노력을 크게 줄일 수 있다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마수처리장치를 설명한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예의 배관형 플라즈마수처리장치는 플라즈마처리기(20)가 관형몸체(10)의 길이방향을 따라 이격되어 다수개가 배치되되, 관형몸체(10)의 둘레방향으로 서로 소정의 경사각을 형성하도록 배치되어 나선궤적을 이루고 있다.
다만, 본 실시예에서는 버블생성기(26)가 각각의 플라즈마처리기(20)에 배치되지 않고, 관형몸체(10)의 길이방향을 기준으로 다수의 상기 플라즈마처리기(20)의 하측에 배치된다.
이는 각각의 플라즈마처리기(20)에서 플라즈마처리된 공기 또는 가스를 하측에서 분사하여 하측에서부터 상측으로 유동하면서 처리대상인 유체와 접촉시킴으로써, 오존, 라디칼 등의 물질과 오염물질의 접촉시간 및 빈도를 증가시키기 위한 것이다.
이를 위하여, 다수의 상기 플라즈마처리기(20)에서 유전체관(21)을 통과한 공기 또는 가스는 모든 플라즈마처리기(20)보다 하측에 설치되는 수집부(29)로 수집되도록, 다수의 플라즈마처리기(20)와 버블생성기(26)를 연결하는 수집연결관(28)이 설치된다.
상기 수집연결관(28)은 관형몸체(10)의 외측에서 플라즈마처리기(20)의 고정구(27)와 버블생성기(26)의 수집부(29)를 연결하도록 수직으로 설치된다.
따라서, 플라즈마처리기(20)의 유전체관(21)에서 배출되는 플라즈마처리된 공기 또는 가스는 고정구(27)를 거쳐 수집연결관(28) 내를 유동하게 되고, 수집부(29)의 수집통로(29a)에 모인 플라즈마처리된 공기 또는 가스는 수집통로(29a)와 연통된 노즐형의 버블생성기(26)을 통해 관형몸체(10)의 유체유동로(13) 내로 미세한 기포형태로 배출된다.
그 공기 또는 가스에 포함된 오존 및 라디칼물질은 수집부(29) 및 버블생성기(26)의 위치에서 출발하여 처리대상유체와 함께 상승하면서 오염물질을 산화, 분해시킨다.
본 실시예는 각각의 플라즈마처리기(20)에서 독립적으로 플라즈마처리된 공기 또는 가스를 분출시키는 것에 비해, 보다 하측에서 분출시킬 수 있는 구성이므로, 수처리대상인 유체와 오존 및 라디칼 물질과 함께 유동하는 거리 및 시간이 증가하고, 접촉시간 및 빈도를 증가시켜 수처리효율을 높일 수 있다.
다음은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마수처리장치를 설명한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치의 종단면 구성도이고, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치에서 커버체(60)와 유전체관(21)을 도시하는 사시도이며, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배관형 플라즈마 수처리장치에서 커버체와 유전체관(21)의 설치상태 및 작용을 설명하는 설명도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 실시예의 배관형 플라즈마수처리장치는 유전체관(21)의 전방에 유체유동로(13)의 입구(11)에서부터 유동해오는 유체로부터 유전체관(21)을 보호하기 위한 커버체(60)가 설치되고 있다.
유전체관(21)은 통상 석영관이 많이 사용되나, 유체유동로(13) 내에서 유동하는 유체가 수압을 가지게 되므로 수압의 변동에 의해 석연관이 파손되는 경우가 발생할 수 있다.
상기 커버체(60)는 유전체관(21)의 전면과 소정의 간격을 가지고 길이방향에 직각인 단면 중 유동해 오는 유체와 부딪히는 외면(61)이 상기 유전체관(21)과 같은 곡률을 가지는 호형상이며, 유전체관(21)의 길이방향을 따라 유전체관(21)의 전방을 커버하도록 배치되어, 관형몸체(10)에 의해 고정되는 것이다.
이에 따라, 유전체관(21)이 수압에 의해 받는 항력을 커버체(60)가 담당함으로써 유전체관(21)이 직접 받는 항력을 줄일 수 있다. 특히, 단면이 호형상인 커버체(60)가 유전체관(21)을 전방에서 감싸는 형상이므로, 커버체(60)와 유전체관(21)가 조합된 유체를 받는 단면이 원형에 가깝게 유지되어 항력계수가 최소화되고, 유전체관(21)이나 커버체(60)에 작용하는 항력을 최소화함으로써 유전체관(21)의 파손을 방지한다.
한편, 상기 커버체(60)의 내면, 즉 상기 유전체관(21)을 향하는 면에 거울면(62)이 설치된다. 이는 상기 커버체(60)가 투명한 유전체관(21)으로부터 나오는 자외선을 막아 처리수의 살균효과 등이 반감되지 않도록 하기 위해, 커버체(60)의 내면에 거울면(62)을 형성하여 자외선을 유체 중에서 반사하도록 하고, 자외선의 살균효과를 최대한 활용할 수 있다.
상기 거울면(62)은 커버체(60)의 내면에 유전체관(21)의 곡면과 같이 형성하는 것보다는 다수의 평면이 조합되는 반사면을 가지는 것이 바람직하다.
이는, 거울면(62)이 커버체(60)의 내면에 유전체관(21)의 곡면과 같이 형성될 경우, 유전체관(21)의 내면에 초점이 형성되어 자외선을 국부적 영역에만 모으게 될 것이므로, 가급적 반사되는 자외선이 주변으로 퍼질 수 있도록 하여 자외선에 의한 살균효과를 높이기 위함이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.
11; 입구 12; 출구
13; 유체유동로 10; 관형몸체
20; 플라즈마처리기 21; 유전체관
22; 방전극 23; 대향전극
24; 전원인가수단 25; 절연헤드
26; 버블생성기 27; 고정구
27a; 기체통로 27b; 방전극파지체
28; 수집연결관 29; 수집부
29a; 수집통로 52; 측방향연결관
53; 활성탄여과기 60; 커버체
61; 외면 62; 거울면
13; 유체유동로 10; 관형몸체
20; 플라즈마처리기 21; 유전체관
22; 방전극 23; 대향전극
24; 전원인가수단 25; 절연헤드
26; 버블생성기 27; 고정구
27a; 기체통로 27b; 방전극파지체
28; 수집연결관 29; 수집부
29a; 수집통로 52; 측방향연결관
53; 활성탄여과기 60; 커버체
61; 외면 62; 거울면
Claims (6)
- 유체의 입구(11)와 출구(12)를 가지고 그 입구(11)와 출구(12)를 연결하는 유체유동로(13)를 가지는 관형몸체(10)와,
상기 유체유동로(13)를 횡방향으로 가로지르도록 상기 관형몸체(10)에 설치되고 플라즈마 반응한 공기 또는 가스를 상기 유체유동로(13)를 유동하는 유체 중에서 배출하는 플라즈마처리기(20)를 포함하되,
상기 플라즈마처리기(20)는
상기 유체유동로(13)를 유동하는 유체 중에서 상기 유체유동로(13)를 횡방향으로 가로지르도록 설치되고 공기 또는 가스가 내부에서 유동하며 내부에 방전극(22)이 설치된 유전체관(21)과,
상기 유체유동로(13)를 유동하는 유체에 전기적으로 접촉하도록 설치된 대향전극(23)과,
상기 방전극(22)과 상기 대향전극(23)에 전원을 인가하여 상기 유전체관(21) 내부에서 플라즈마를 발생시키기 위한 전원인가수단(24)과,
상기 유전체관(21)에 연결되어 상기 공기 또는 가스가 통과하면서 상기 유체유동로(13)를 유동하는 유체 중에서 상기 공기 또는 가스가 다수의 기포로 변환되는 버블생성기(26)를 포함하고,
상기 유전체관(21)은 그 일단과 타단이 모두 상기 관형몸체(10)의 벽에 의해 지지되는 것이며,
상기 유전체관(21)의 일단 측에는 상기 관형몸체(10)의 벽에 고정된 절연헤드(25)가 설치되고, 상기 절연헤드(25)에 상기 유전체관(21)의 일단이 삽입됨으로써 상기 유전체관(21)의 일단이 상기 관형몸체(10)의 벽에 의해 지지되는 것이고,
상기 유전체관(21)의 타단에서는, 상기 관형몸체(10)의 벽에 고정된 고정구(27)에 상기 유전체관(21)의 타단이 결합됨으로써 상기 유전체관(21)의 타단이 상기 관형몸체(10)의 벽에 의해 지지되는 것이며,
상기 버블생성기(26)는 상기 고정구(27)에 결합되고 상기 공기 또는 가스를 상기 유체유동로(13) 내로 분사시키고,
상기 고정구(27) 내에는 상기 유전체관(21)의 타단에서 상기 버블생성기(26)로 상기 공기 또는 가스가 유동하는 기체통로(27a)가 형성된 것을 특징으로 하는 배관형 플라즈마 수처리장치 - 유체의 입구(11)와 출구(12)를 가지고 그 입구(11)와 출구(12)를 연결하는 유체유동로(13)를 가지는 관형몸체(10)와,
상기 유체유동로(13)를 횡방향으로 가로지르도록 상기 관형몸체(10)에 설치되고 플라즈마 반응한 공기 또는 가스를 상기 유체유동로(13)를 유동하는 유체 중에서 배출하는 플라즈마처리기(20)를 포함하되,
상기 플라즈마처리기(20)는
상기 유체유동로(13)를 유동하는 유체 중에서 상기 유체유동로(13)를 횡방향으로 가로지르도록 설치되고 공기 또는 가스가 내부에서 유동하며 내부에 방전극(22)이 설치된 유전체관(21)과,
상기 유체유동로(13)를 유동하는 유체에 전기적으로 접촉하도록 설치된 대향전극(23)과,
상기 방전극(22)과 상기 대향전극(23)에 전원을 인가하여 상기 유전체관(21) 내부에서 플라즈마를 발생시키기 위한 전원인가수단(24)과,
상기 유전체관(21)에 연결되어 상기 공기 또는 가스가 통과하면서 상기 유체유동로(13)를 유동하는 유체 중에서 상기 공기 또는 가스가 다수의 기포로 변환되는 버블생성기(26)를 포함하고,
상기 유전체관(21)은 그 일단과 타단이 모두 상기 관형몸체(10)의 벽에 의해 지지되는 것이며,
상기 유전체관(21)의 일단 측에는 상기 관형몸체(10)의 벽에 고정된 절연헤드(25)가 설치되고, 상기 절연헤드(25)에 상기 유전체관(21)의 일단이 삽입됨으로써 상기 유전체관(21)의 일단이 상기 관형몸체(10)의 벽에 의해 지지되는 것이고,
상기 유전체관(21)의 타단에서는, 상기 관형몸체(10)의 벽에 고정된 고정구(27)에 상기 유전체관(21)의 타단이 결합됨으로써 상기 유전체관(21)의 타단이 상기 관형몸체(10)의 벽에 의해 지지되는 것이며,
상기 플라즈마처리기(20)는 상기 관형몸체(10)의 길이방향을 따라 다수개가 배치되되, 상기 관형몸체(10)의 둘레방향으로 서로 소정각도를 가지도록 어긋나게 설치되고,
상기 버블생성기(26)는 상기 관형몸체(10)의 길이방향을 기준으로 다수의 상기 플라즈마처리기(20)의 하측에 배치되며,
다수의 상기 플라즈마처리기(20)에서 상기 유전체관(21)을 통과한 상기 공기 또는 가스는 상기 버블생성기(26)로 수집되도록, 다수의 상기 플라즈마처리기(20)와 상기 버블생성기(26)는 수집연결관(28)에 의해 연결되고 있는 것을 특징으로 하는 배관형 플라즈마 수처리장치 - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유전체관(21)의 전방에는 상기 유체유동로(13)의 상기 입구(11)에서부터 유동해오는 유체로부터 상기 유전체관(21)을 보호하기 위한 커버체(60)가 설치되되,
상기 커버체(60)는,
상기 유전체관(21)의 전면과 소정의 간격을 가지고,
길이방향에 직각인 단면 중 유동해 오는 유체와 부딪히는 외면(61)이 상기 유전체관(21)과 같은 곡률을 가지는 호형상이며,
상기 유전체관(21)의 길이방향을 따라 상기 유전체관(21)의 전방을 커버하도록 배치되고,
상기 관형몸체(10)의 벽에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 배관형 플라즈마 수처리장치 - 제3항에 있어서,
상기 커버체(60)는 상기 유전체관(21)을 향하는 내면에 거울면(62)이 설치되어 상기 유전체관(21)에서 발생되는 자외선을 반사시키고,
상기 거울면(62)은 다수의 평면이 조합되는 반사면을 가지는 것을 특징으로 하는 배관형 플라즈마 수처리장치 - 삭제
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