KR101808768B1 - 플라즈마 전극 및 이를 구비한 수중 플라즈마 장치 - Google Patents

플라즈마 전극 및 이를 구비한 수중 플라즈마 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101808768B1
KR101808768B1 KR1020150188594A KR20150188594A KR101808768B1 KR 101808768 B1 KR101808768 B1 KR 101808768B1 KR 1020150188594 A KR1020150188594 A KR 1020150188594A KR 20150188594 A KR20150188594 A KR 20150188594A KR 101808768 B1 KR101808768 B1 KR 101808768B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
electrode
dielectric
electrode body
dielectric tube
Prior art date
Application number
KR1020150188594A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170078255A (ko
Inventor
홍용철
Original Assignee
주식회사 엔팩
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엔팩 filed Critical 주식회사 엔팩
Priority to KR1020150188594A priority Critical patent/KR101808768B1/ko
Publication of KR20170078255A publication Critical patent/KR20170078255A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101808768B1 publication Critical patent/KR101808768B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • B01D53/323—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00 by electrostatic effects or by high-voltage electric fields
    • H05H2001/2412—
    • H05H2001/466—

Abstract

플라즈마 전극 및 이를 구비한 수중 플라즈마 장치가 개시된다. 예시적인 실시예에 따른 플라즈마 전극은, 플라즈마 전극으로서, 전극 바디, 전극 바디를 감싸며 형성되고, 전극 바디의 종단보다 돌출되어 형성되는 유전체 튜브, 및 유전체 튜브의 내부에서, 전극 바디의 종단과 접촉되어 마련되는 유전체 볼을 포함한다.

Description

플라즈마 전극 및 이를 구비한 수중 플라즈마 장치{PLASMA ELECTRODE AND APPARATUS FOR GENERATING UNDERWATER CAPILLARY PLASMA WITH THE ELECTRODE}
본 발명의 실시예는 플라즈마 기술과 관련된다.
최근, 오염수의 정화 및 박테리아 제거 등을 위한 목적으로 다양한 방법들이 연구되고 있다. 이러한 방법들로는, 예를 들어, 오존을 이용하는 방법, 오염수에 차아염소산(HCIO) 등의 화학 물질을 첨가하는 방법, 자외선을 이용하는 방법, 및 열처리를 이용하는 방법 등이 있다. 이러한 방법들은 필요로 하는 충분한 정화 성능을 얻을 수 없거나, 오염수 처리를 위하여 과다한 비용이 소모되거나 예상치 못한 부작용이 나타나는 등의 문제가 있다.
이에 따라, 효율적으로 오염수를 정화하고 박테리아 등의 미생물을 제거하기 위한 방법으로서, 오염수 내에 플라즈마 방전을 일으켜 오염수를 정화하는 방법이 개발되었다. 그러나, 종래의 플라즈마 방전을 이용하는 방식의 경우, 플라즈마 방전이 계속됨에 따라 전극의 마모가 발생되어 전극을 자주 교체해야 하는 등의 문제가 있다.
즉, 종래의 전극 구조에 의하면, 플라즈마 발생 시 플라즈마가 전극에 붙어서 발생함에 따라 전극이 플라즈마에 의해 스퍼터링 또는 침식되어 전극의 마모가 발생하게 된다. 구체적으로, 전도도가 높은 오염수의 경우, 음전압(Negative Biased Voltage)을 인가한 경우에 비해 양전압(Positive Biased Voltage)을 인가한 경우, 방전 효율이 2배 이상 높아지며 그에 따른 살균력 또한 높아지게 된다. 그러나, 종래의 전극 구조에 의하면, 특히 양전압을 인가한 경우 전극의 마모가 심하여 짧은 시간 밖에는 사용할 수 없게 된다.
또한, 종래의 전극 구조에 의하면, 전극 마모에 의한 2차 오염이 발생하게 되고, 높은 방전 전압이 필요하여 전력 소모가 증가하는 문제점이 있게 된다.
한국등록특허공보 제10-1005636호(2011.01.05)
본 발명의 실시예는 전극 마모를 줄일 수 있는 플라즈마 전극 및 이를 구비한 수중 플라즈마 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예는 플라즈마를 용이하게 발생시킬 수 있는 플라즈마 전극 및 이를 구비한 수중 플라즈마 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예는 플라즈마에 의한 유체의 살균 효과를 높일 수 있는 플라즈마 전극 및 이를 구비한 수중 플라즈마 장치를 제공하기 위한 것이다.
예시적인 실시예에 따른 플라즈마 전극은, 플라즈마 방전을 일으키는 플라즈마 전극으로서, 전극 바디; 상기 전극 바디를 감싸며 형성되고, 상기 전극 바디의 종단보다 돌출되어 형성되는 유전체 튜브; 및 상기 유전체 튜브의 내부에서, 상기 전극 바디의 종단과 접촉되어 마련되는 유전체 볼을 포함한다.
상기 유전체 볼은, 상기 유전체 튜브에서 이탈되지 않도록 마련되고, 상기 유전체 볼의 표면에서 플라즈마가 발생될 수 있다.
상기 유전체 볼은, 상기 전극 바디의 종단과 상기 유전체 튜브의 종단 사이에서 복수 개가 마련될 수 있다.
상기 플라즈마 전극은, 상기 전극 바디의 내부에서 상기 전극 바디의 길이 방향을 따라 상기 전극 바디를 관통하며 마련되고, 종단부가 상기 유전체 볼에 접촉되어 마련되는 가스 공급관을 더 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 전극은, 상기 유전체 튜브의 종단에서 상기 유전체 튜브의 내측으로 수직하게 연장되며, 중심부에 상기 유전체 볼의 표면에서 발생되는 플라즈마가 방출되는 홀이 형성되는 연장 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 전극은, 상기 연장 플레이트의 단부에서 상기 플라즈마의 방출 방향으로 돌출되는 돌출구를 더 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 전극은, 상기 유전체 튜브에 마련되는 액체 주입구; 및 상기 액체 주입구와 연통되고, 상기 액체 주입구를 통해 주입된 액체가 상기 유전체 튜브의 내부에서 유동할 수 있도록 마련되는 액체 유로를 더 포함할 수 있다.
상기 액체 주입구를 통해 주입되는 액체는 금속 이온을 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 전극은, 상기 전극 바디의 종단에서 돌출되어 형성되는 전극 팁을 더 포함하고, 상기 유전체 볼은, 상기 유전체 튜브의 내부에서 복수 개가 상기 전극 팁을 감싸며 마련될 수 있다.
상기 플라즈마 전극은, 상기 유전체 튜브의 외측에서 상기 유전체 튜브에 접촉하여 마련되는 보조 전극을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 전극 바디의 타단에 유전체 볼이 마련됨으로써, 플라즈마 발생 시, 플라즈마가 전극 바디에 붙어서 발생되지 않고 유전체 볼의 표면에서 발생되게 된다. 즉, 전원 공급부로부터 전극 바디에 전원이 인가되면, 전극 바디와 접촉한 유전체 볼의 표면에 전하가 축적되고 그로 인해 유전체 볼의 표면에서 전압이 상승하여 플라즈마가 유전체 볼의 표면에서 발생되게 된다. 따라서, 플라즈마에 의한 전극 바디의 마모를 방지할 수 있으며, 그로 인해 전극 바디를 교체하지 않고도 장기간 사용할 수 있게 되고, 전극 바디의 마모에 따른 2차 오염을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 유전체 볼의 표면에서 전하 축적(Charge Accumulation) 효과에 의해 방전 전압을 낮출 수 있게 된다. 또한, 유전체 볼의 표면에서 플라즈마가 발생될 때, 유전체 볼의 표면의 진동(유체 입자의 떨림 또는 소닉 웨이브(Sonic Wave))에 의해 유체 내에서 미세 기포(Micro Bubble)가 다량 발생하게 된다. 미세 기포가 다량으로 발생하는 경우, 유체를 살균하는 효과를 높일 수 있고, 유체에 포함된 이물질을 부유시킬 수 있게 되는 등 다양한 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 1은 예시적인 일 실시예에 따른 수중 플라즈마 장치를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 전극을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 전극을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 전극을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 전극을 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 전극을 나타낸 도면
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
또한, "일측", "타측", "상부", "하부" 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
도 1은 예시적인 일 실시예에 따른 수중 플라즈마 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 수중 플라즈마 장치(100)는 전원 공급부(102) 및 플라즈마 전극(104)을 포함할 수 있다.
전원 공급부(102)는 외부 전원(예를 들어, 상용 AC 전원)을 인가받고, 인가받은 외부 전원을 소정 크기의 전압을 가지는 직류 또는 교류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(102)는 음(-)의 전압 성분만을 포함하는 교류 전원, 양(+)의 전압 성분만을 포함하는 교류 전원, 및 음(-)의 전압 성분과 양(+)의 전압 성분을 포함하는 사인파 형태의 교류 전원 중 어느 하나를 출력하도록 구성될 수 있다.
플라즈마 전극(104)은 전원 공급부(102)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 플라즈마 전극(104)의 일측은 유체(150)가 수용된 용기(160)의 외부에서 전원 공급부(102)와 전기적으로 연결될 수 있다. 플라즈마 전극(104)의 타측은 용기(160)를 관통하여 유체(150) 내부에 위치할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 플라즈마 전극(104)의 타측은 용기(160)의 상부에서 유체(150) 내부로 삽입될 수도 있다.
플라즈마 전극(104)은 전원 공급부(102)로부터 전원을 공급받아 유체(150) 내부에 플라즈마 방전(Plasma Discharge)을 일으킴으로써, 오염된 유체(150)를 정화시킬 수 있다. 이때, 플라즈마 전극(104)은 유체(150) 내부에 모세관 플라즈마 방전을 일으킬 수 있다. 플라즈마 전극(104)에 의해 발생된 플라즈마는 유체(150) 내부의 물 분자를 분해시켜, OH-, O, H, H202, HO2, HCLO, Cl2, HCl 등의 활성종을 생성한다. 생성된 활성종들은 유체(150) 내부의 오염 물질(예를 들어, 휘발성 유기 화합물, 미생물, 조류 등)을 제거하게 된다.
여기서는, 플라즈마 전극(104)이 유체(150)에서 사용되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 기체 또는 기체와 액체의 혼합된 환경에서 사용될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 전극을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 플라즈마 전극(104)은 전극 바디(111), 유전체 튜브(113), 및 유전체 볼(115)를 포함할 수 있다.
전극 바디(111)의 일단은 전원 공급부(102)의 출력단과 전기적으로 연결될 수 있다. 전극 바디(111)는 전원 공급부(102)로부터 전원을 공급받아 플라즈마 방전을 일으킬 수 있다. 전극 바디(111)는 원통 형태로 이루어질 수 있으나, 그 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 전극 바디(111)는 금속 재질 예를 들어, 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄, 스테인레스(SUS) 등으로 이루어질 수 있다.
유전체 튜브(113)는 전극 바디(111)의 외측에서 전극 바디(111)를 감싸며 마련될 수 있다. 전극 바디(111)는 유전체 튜브(113)의 내부로 삽입되어 마련될 수 있다. 유전체 튜브(113)는 전극 바디(111)의 타단보다 돌출되어 마련될 수 있다. 즉, 전극 바디(111)의 타단은 유전체 튜브(113)의 내부에서 유전체 튜브(113)의 타단보다 안쪽으로(즉, 일측 방향으로) 소정 길이(d1)만큼 들어간 위치에 있을 수 있다. 유전체 튜브(113)는 예를 들어, 알루미나 또는 석영(Quartz) 등으로 이루어질 수 있다. 유전체 튜브(113)의 직경은 예를 들어, 2mm 내지 4mm로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 유전체 튜브(113)는 양단이 개방되어 마련될 수 있다.
유전체 볼(115)은 유전체 튜브(113)의 내부에서 전극 바디(111)의 타단 측(즉, 플라즈마가 방출되는 측)에 마련될 수 있다. 유전체 볼(115)은 전극 바디(111)의 타단에 접촉되어 마련될 수 있다. 유전체 볼(115)은 유전체 튜브(113)의 내경과 대응되는 크기로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 유전체 볼(115)은 구(球)의 형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다각형, 원기둥 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
유전체 볼(115)은 유전체 튜브(113)의 내부에서 유전체 튜브(113)의 타단보다 안쪽으로 소정 길이(d2) 만큼 들어간 위치에 있을 수 있다. 유전체 볼(115)은 유전체 튜브(113) 밖으로 이탈되지 않도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 유전체 튜브(113)의 내측에 유전체 볼(115)이 유전체 튜브(115)의 타측으로 이탈되지 않도록 하는 돌기(미도시)가 구비될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 유전체 볼(115)은 유전체 튜브(113) 내에서 고정되어 마련될 수도 있다.
이와 같이, 전극 바디(111)의 타단에 유전체 볼(115)이 마련됨으로써, 플라즈마 발생 시, 플라즈마가 전극 바디(111)에 붙어서 발생되지 않고 유전체 볼(115)의 표면에서 발생되게 된다. 즉, 전원 공급부(102)로부터 전극 바디(111)에 전원이 인가되면, 전극 바디(111)와 접촉한 유전체 볼(115)의 표면에 전하가 축적되고 그로 인해 유전체 볼(115)의 표면에서 전압이 상승하여 플라즈마가 유전체 볼(115)의 표면에서 발생되게 된다. 따라서, 플라즈마에 의한 전극 바디(111)의 마모를 방지할 수 있으며, 그로 인해 전극 바디(111)를 교체하지 않고도 장기간 사용할 수 있게 되고, 전극 바디(111)의 마모에 따른 2차 오염을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 유전체 볼(115)의 표면에서 전하 축적(Charge Accumulation) 효과에 의해 방전 전압을 낮출 수 있게 된다. 또한, 유전체 볼(115)의 표면에서 플라즈마가 발생될 때, 유전체 볼(115)의 표면의 진동(유체 입자의 떨림 또는 소닉 웨이브(Sonic Wave))에 의해 유체(150) 내에서 미세 기포(Micro Bubble)가 다량 발생하게 된다. 미세 기포가 다량으로 발생하는 경우, 유체(150)를 살균하는 효과를 높일 수 있고, 유체(150)에 포함된 이물질을 부유시킬 수 있게 되는 등 다양한 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 전극을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 플라즈마 전극(104)은 전극 바디(111), 유전체 튜브(113), 유전체 볼(115), 및 가스 공급관(117)을 포함할 수 있다. 플라즈마 전극(104)은 전극 바디(111), 유전체 튜브(113), 및 유전체 볼(115)은 도 2에 도시된 제1 실시예와 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
가스 공급관(117)은 플라즈마 전극(104)에 의해 플라즈마 방전이 일어나는 유체(150)의 내부로 보조 가스를 주입하는 역할을 한다. 보조 가스의 예로는, 오존(O3), 산소(O2), 질소(N2), 아르곤(Ar), 헬륨(He), 공기(Air) 또는 이들의 혼합물이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또는, 가스 공급관(117)을 통해 액체 상태의 과산화수소수(H2O2)를 유체(150)의 내부로 주입할 수도 있다. 보조 가스는 플라즈마 전극(104)에서 발생되는 플라즈마로 공급되며, 이에 따라 플라즈마의 발생 및 유체(150)의 정화를 보조하게 된다.
보조 가스를 주입하는 경우, 보조 가스를 주입하지 않을 경우와 비교하여 유체(150) 내의 활성종들의 농도 및 유체(150) 내의 활성종들의 체류 시간(Lifetime)을 보다 증가시키게 되므로, 플라즈마에 의한 유체(150) 정화 효과를 높일 수 있게 된다. 또한, 보조 가스를 공급하는 경우, 보조 가스를 공급하지 않을 경우와 비교하여 더 낮은 전력으로도 플라즈마 발생이 가능하므로, 유체(150) 정화에 따른 에너지 소비를 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 가스 공급관(117)을 통해 보조 가스를 주입함으로써, 전극 바디(111) 및 유전체 볼(115)을 냉각시킬 수 있게 된다.
가스 공급관(117)은 전극 바디(111)의 내부에서 전극 바디(111)의 길이 방향을 따라 전극 바디(111)를 관통하며 마련될 수 있다. 이에 따라, 전극 바디(111)의 타단에서 발생되는 플라즈마에 보조 가스를 직접 공급하도록 구성된다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 가스 공급관(117)은 유전체 튜브(113)의 내부에서 전극 바디(111)의 외측을 따라 전극 바디(111)의 길이 방향으로 마련될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 전극을 나타낸 도면이다. 여기서는, 도 2에 도시된 제1 실시예와 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 유전체 볼(115)은 복수 개가 마련될 수 있다. 즉, 제3 실시예에서는 제1 실시예의 유전체 볼(115)에 비해 크기가 작은 복수 개의 유전체 볼(115)들이 유전체 튜브(113) 내에서 전극 바디(111)의 타단 측에 마련될 수 있다. 복수 개의 유전체 볼(115)들은 유전체 튜브(113)의 밖으로 이탈되지 않도록 마련될 수 있다. 복수 개의 유전체 볼(115)들은 동일한 크기를 가질 수도 있고, 다양한 크기를 가질 수도 있다.
유전체 볼(115)을 복수 개로 마련함으로써, 유전체 볼(115)의 전체 면적을 넓힐 수 있으며, 그로 인해 유전체 볼(115)의 표면에서의 전하 축적 효과를 높여 방전 전압을 더욱 낮출 수 있게 된다. 또한, 유전체 볼(115)의 전체 면적이 넓어짐으로써, 유전체 볼(115)의 표면 진동에 따른 미세 기포 발생을 더욱 촉진시킬 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 전극을 나타낸 도면이다. 여기서는, 도 4에 도시된 제3 실시예와 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 5의 (a)를 참조하면, 유전체 튜브(113)는 유전체 튜브(113)의 종단에서 유전체 튜브(113)의 내측 방향으로 연장된 연장 플레이트(113a)를 포함할 수 있다. 연장 플레이트(113a)는 유전체 튜브(113)의 종단 테두리에서 유전체 튜브(113)의 내측 방향으로 수직하게 연장될 수 있다. 연장 플레이트(113a)의 중심부에는 유전체 튜브(113)의 내부 공간과 연통되며 플라즈마(P)가 방출되는 홀(113a-1)이 형성된다. 홀(113a-1)은 유전체 튜브(113)의 직경보다 작은 직경을 가지게 된다.
유전체 볼(115)은 복수 개가 마련될 수 있다. 유전체 볼(115)은 유전체 튜브(113)의 내부에서 전극 바디(111)의 타단과 연장 플레이트(113a) 사이에 마련될 수 있다. 연장 플레이트(113a)에 의해 유전체 볼(115)이 유전체 튜브(113) 밖으로의 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이때, 홀(113a-1)은 유전체 볼(115)의 직경보다 작은 크기로 마련될 수 있다.
도 5의 (b)를 참조하면, 유전체 튜브(113)는 연장 플레이트(113a)의 종단에서 타측 방향(즉, 플라즈마의 토출 방향)으로 돌출된 돌출구(113b)를 포함할 수 있다. 돌출구(113b)는 홀(113a-1)의 테두리를 따라 형성될 수 있다. 연장 플레이트(113a)의 종단에 돌출구(113b)를 마련함으로써, 도 5의 (a)에 도시된 실시예에서의 플라즈마 분사 모양과는 다른 모양의 플라즈마 분사 모양을 구현할 수 있게 된다. 즉, 플라즈마 토출구의 모양에 따라 플라즈마 분사 모양을 다르게 구현할 수 있다.
도 5의 (c)를 참조하면, 유전체 튜브(113)에는 액체 주입구(121)가 마련되어 유전체 튜브(113) 내부로 액체가 주입될 수 있다. 주입된 액체는 플라즈마 전극(104)에서 발생되는 플라즈마로 공급될 수 있다. 유전체 튜브(113)의 내부에는 유전체 튜브(113)의 내벽과 전극 바디(111)의 외벽 사이에 액체가 유동할 수 있는 액체 유로(123)가 형성될 수 있다. 액체 유로(123)는 전극 바디(111)의 외주면을 따라 형성될 수 있다. 액체 유로(123)는 액체 주입구(121)와 연통될 수 있다. 주입되는 액체의 예로는, 과산화수소, 알코올, 메탄올, 아세트산 등이 있을 수 있다. 이 경우, 플라즈마에 의한 유체(150)의 살균 효과를 높일 수 있게 된다. 또한, 유체(150) 내의 타켓 물질(표면에 코팅을 하기 위한 물질로, 예를 들어 기판 등)을 코팅 하기 위해 금속 이온을 포함하는 액체를 주입할 수도 있다. 이때, 금속 이온은 플라즈마에 의해 환원되어 타켓 물질의 표면에 코팅되게 된다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 전극을 나타낸 도면이다. 여기서는, 도 5에 도시된 제4 실시예와 차이가 나는 부분을 중점적으로 설명하기로 한다.
도 6의 (a)를 참조하면, 전극 바디(111)의 타단에 전극 팁(111a)이 돌출되어 마련될 수 있다. 그리고, 복수 개의 유전체 볼(115)들이 전극 팁(111a)에 접촉되고 전극 팁(111a)을 감싸며 마련될 수 있다. 전극 팁(111a)에서 보다 강한 전기장이 만들어지므로, 유전체 볼(115)의 표면에서 전하 축적이 커지게 되고, 그로 인해 플라즈마를 용이하게 발생시킬 수 있게 된다. 전극 팁(111a)은 전극 바디(111)의 직경보다 작은 직경을 가지고 마련될 수 있다. 전극 팁(111a)은 종단으로 갈수록 직경이 작아지게 마련될 수 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 유전체 튜브(113)의 외측에 유전체 튜브(113)와 접촉하여 보조 전극(131)이 마련될 수 있다. 보조 전극(131)은 그라운드(즉, 접지)로 사용될 수 있다. 또한, 보조 전극(131)은 전극 바디(111)에 인가되는 전압의 극성과 반대되는 극성의 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 전극 바디(111)에 양전압(Positive Biased Voltage)이 인가되는 경우, 보조 전극(131)에 음전압(Negative Biased Voltage)이 인가되고, 전극 바디(111)에 음전압이 인가되는 경우, 보조 전극(131)에 양전압이 인가될 수 있다. 유체(150)의 전도도가 낮은 경우(예를 들어, 증류수 수준의 전도도), 보조 전극(131)을 사용함으로써, 플라즈마 발생을 용이하게 할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 수중 플라즈마 장치
102 : 전원 공급부
104 : 플라즈마 전극
111 : 전극 바디
111a : 전극 팁
113 : 유전체 튜브
113a : 연장 플레이트
113a-1 : 홀
113b : 돌출구
115 : 유전체 볼
117 : 가스 공급관
121 : 액체 주입구
123 : 액체 유로
131 : 보조 전극

Claims (11)

  1. 플라즈마 방전을 일으키는 플라즈마 전극으로서,
    전극 바디;
    상기 전극 바디를 감싸며 형성되고, 상기 전극 바디의 종단보다 돌출되어 형성되는 유전체 튜브;
    상기 유전체 튜브에 마련되는 액체 주입구;
    상기 액체 주입구와 연통되고, 상기 액체 주입구를 통해 주입된 액체가 상기 유전체 튜브의 내부에서 유동할 수 있도록 마련되는 액체 유로; 및
    상기 유전체 튜브의 내부에서, 상기 전극 바디의 종단과 접촉되어 마련되는 유전체 볼을 포함하는, 플라즈마 전극.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유전체 볼은,
    상기 유전체 튜브에서 이탈되지 않도록 마련되고, 상기 유전체 볼의 표면에서 플라즈마가 발생되는, 플라즈마 전극.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유전체 볼은,
    상기 전극 바디의 종단과 상기 유전체 튜브의 종단 사이에서 복수 개가 마련되는, 플라즈마 전극.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 전극은,
    상기 전극 바디의 내부에서 상기 전극 바디의 길이 방향을 따라 상기 전극 바디를 관통하며 마련되고, 종단부가 상기 유전체 볼에 접촉되어 마련되는 가스 공급관을 더 포함하는, 플라즈마 전극.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 전극은,
    상기 유전체 튜브의 종단에서 상기 유전체 튜브의 내측으로 수직하게 연장되며, 중심부에 상기 유전체 볼의 표면에서 발생되는 플라즈마가 방출되는 홀이 형성되는 연장 플레이트를 더 포함하는, 플라즈마 전극.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 플라즈마 전극은,
    상기 연장 플레이트의 단부에서 상기 플라즈마의 방출 방향으로 돌출되는 돌출구를 더 포함하는, 플라즈마 전극.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 액체 주입구를 통해 주입되는 액체는 금속 이온을 포함하는, 플라즈마 전극.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 전극은,
    상기 전극 바디의 종단에서 돌출되어 형성되는 전극 팁을 더 포함하고,
    상기 유전체 볼은, 상기 유전체 튜브의 내부에서 복수 개가 상기 전극 팁을 감싸며 마련되는, 플라즈마 전극.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 전극은,
    상기 유전체 튜브의 외측에서 상기 유전체 튜브에 접촉하여 마련되는 보조 전극을 더 포함하는, 플라즈마 전극.
  11. 청구항 1 내지 청구항 6 및 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 전극을 구비하며, 상기 플라즈마 전극은, 유체의 내부로 삽입되어 상기 유체 내부에 플라즈마 방전을 일으키는, 수중 플라즈마 장치.




KR1020150188594A 2015-12-29 2015-12-29 플라즈마 전극 및 이를 구비한 수중 플라즈마 장치 KR101808768B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150188594A KR101808768B1 (ko) 2015-12-29 2015-12-29 플라즈마 전극 및 이를 구비한 수중 플라즈마 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150188594A KR101808768B1 (ko) 2015-12-29 2015-12-29 플라즈마 전극 및 이를 구비한 수중 플라즈마 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170078255A KR20170078255A (ko) 2017-07-07
KR101808768B1 true KR101808768B1 (ko) 2017-12-14

Family

ID=59353535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150188594A KR101808768B1 (ko) 2015-12-29 2015-12-29 플라즈마 전극 및 이를 구비한 수중 플라즈마 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101808768B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102322233B1 (ko) * 2019-02-08 2021-11-05 한국핵융합에너지연구원 수중 아크 방전 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170078255A (ko) 2017-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2765052T3 (es) Dispositivo de plasma capilar sumergible
EP2072471B1 (en) Sterilization method, sterilizer and air conditioner, hand drier, and humidifier using the sterilizer
JP5906444B2 (ja) 液体処理装置、液体処理方法及びプラズマ処理液
US9814127B2 (en) Liquid treatment device and liquid treatment method
JP5884074B2 (ja) 液体処理装置及び液体処理方法
JP6097942B2 (ja) 液体処理装置及び液体処理方法
US20100219136A1 (en) Fluid treatment using plasma technology
US20140054242A1 (en) Liquid treating apparatus and liquid treating method
KR101256577B1 (ko) 수중 방전 전극 및 이를 포함하는 수중 모세관 플라즈마 방전 장치
KR101579349B1 (ko) 플라즈마-멤브레인을 이용한 폐수 처리장치 및 폐수 처리방법
KR101984437B1 (ko) 플라즈마 수처리장치
KR102130302B1 (ko) 수처리용 플라즈마 전극 모듈을 포함하는 수처리 시스템
US10343132B2 (en) Plasma emitting method and plasma emitting device
JP2017205755A (ja) 液体処理装置及び液体処理方法
KR101808768B1 (ko) 플라즈마 전극 및 이를 구비한 수중 플라즈마 장치
JP2013049015A (ja) 水処理装置
JP2009160489A (ja) 廃液の浄化装置
WO2019003484A1 (ja) 液体処理装置
KR101280445B1 (ko) 물 정화를 위한 수중 방전 장치
KR20020001552A (ko) 액체 고전압 처리장치 및 방법
KR101452807B1 (ko) 대기처리장치
JP6832571B2 (ja) 液体処理装置
JP2010063991A (ja) 水処理装置
KR101661124B1 (ko) 플라즈마를 이용한 액체 처리 장치
KR20190086857A (ko) 수중방전 플라즈마 전극 및 이를 구비한 수중 플라즈마 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant