KR102014892B1 - Plasma generating device used for water treatment apparatus or the like - Google Patents

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KR102014892B1
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하정수
김태훈
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주식회사 경동냉열산업
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Abstract

The present invention is to provide a plasma generating device to generate much ozone and active radicals as air passing the inside of a dielectric pipe is fully treated with plasma in a discharge area. The plasma generating device comprises: a hollow-shaped dielectric pipe; a volume discharge electrode having bumps along the longitudinal direction on the outer circumference surface as a bar installed in the center portion in the dielectric pipe; a creeping discharge electrode wound in a spiral shape along the longitudinal direction on the volume discharge electrode and adhering to the inner circumference surface of the dielectric pipe; a cooling jacket having a cooling water inlet and a cooling water outlet and surrounding the dielectric pipe; an opposite electrode connected to cooling water coming in contact with the dielectric pipe; and a power source connected to the volume discharge electrode and the opposite electrode.

Description

수처리장치 등에 사용되는 플라즈마 발생장치{PLASMA GENERATING DEVICE USED FOR WATER TREATMENT APPARATUS OR THE LIKE}Plasma generator for water treatment equipment, etc. {PLASMA GENERATING DEVICE USED FOR WATER TREATMENT APPARATUS OR THE LIKE}

본 발명은 수처리장치 등에 사용되는 플라즈마 발생장치에 관한 것으로서, 오폐수 등을 정화처리하기 위해 오폐수 등에 공급하는 공기가 플라즈마처리될 수 있도록 유전체관 내부에서 플라즈마가 발생되는 구조를 가진 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma generating apparatus used in a water treatment apparatus and the like, and more particularly, to a plasma generating apparatus having a structure in which a plasma is generated inside a dielectric tube so that air supplied to the waste water and the like can be plasma-treated to purify waste water. .

오폐수를 플라즈마에너지에 의해 정화처리하기 위한 플라즈마 수처리장치가 활발히 개발되고 있다.BACKGROUND ART Plasma water treatment apparatuses for purifying wastewater by plasma energy have been actively developed.

도 1은 등록특허공보 제10-1236202호에 기재된 것으로서, 플라즈마 수처리장치의 구성을 도시하고 있다.1 shows a configuration of a plasma water treatment apparatus as described in Korean Patent Publication No. 10-1236202.

도 1을 참조하면, 유전체관인 석영관(2)이 수조(8) 내에 설치되고 대향전극(4)이 수중에 설치된다.Referring to Fig. 1, a quartz tube 2, which is a dielectric tube, is installed in a water tank 8 and a counter electrode 4 is installed in water.

헤드(6)의 공기주입구(6a)를 통해 공기를 석영관(2) 내로 공급하면, 석영관(2) 내의 방전극(3)에서 발생되는 플라즈마에 의해 공기가 플라즈마처리되어 오존, 활성라디컬 등이 다량 발생한다.When air is supplied into the quartz tube 2 through the air inlet 6a of the head 6, the air is plasma-processed by the plasma generated by the discharge electrode 3 in the quartz tube 2, and ozone, active radicals, and the like. This happens a lot.

이러한 공기가 버블발생기(7)를 통과하면서 미세기포형태로 수중에 분산되고 수중의 오염물질은 미세기포 중의 오존, 활성라디컬과 반응하여 분해, 산화됨으로써 정화작용이 이루어진다.Such air is dispersed in the water in the form of microbubbles while passing through the bubble generator 7, and contaminants in the water react with ozone and active radicals in the microbubbles to be decomposed and oxidized, thereby purifying.

상기 석영관(2) 내에 플라즈마를 발생시키기 위해 설치되는 방전극(3)은, 코일형상(3a)으로 이루어져 석영관(2)의 내주면에 밀착되어 있다.The discharge electrode 3 provided to generate plasma in the quartz tube 2 is formed in a coil shape 3a and is in close contact with the inner circumferential surface of the quartz tube 2.

석영관(2)의 내주면에 밀착된 코일형상(3a)의 방전극(3)은 석영관(2)의 내주면을 따라 연면방전을 발생시킴으로써 공기를 플라즈마처리한다.The discharge electrode 3 of the coil shape 3a in close contact with the inner circumferential surface of the quartz tube 2 is subjected to plasma treatment of air by generating a surface discharge along the inner circumferential surface of the quartz tube 2.

석영관(2) 내부를 유동하는 공기는 연면방전영역을 따라 플라즈마와 반응하고 그 연면방전영역이 석영관(2)의 길이방향을 따라 연속됨으로써 공기가 석영관(2)을 통과하는 동안 폭넓은 플라즈마 반응이 발생할 수 있다.The air flowing inside the quartz tube 2 reacts with the plasma along the creepage discharge region, and the creepage discharge region continues along the longitudinal direction of the quartz tube 2 so that air flows through the quartz tube 2 in a wide range. Plasma reactions may occur.

그러나, 전술한 종래의 플라즈마 발생장치는 석영관(2)의 내주면에서 연면방전이 발생하므로, 석영관(2)의 내부로 공급되는 공기 중, 석영관(2)의 중심부를 따라 이동하는 공기는 연면방전영역에 접하지 못하여 플라즈마처리되지 못하는 문제가 있다.However, in the above-described conventional plasma generator, since creeping discharge occurs on the inner circumferential surface of the quartz tube 2, the air moving along the center of the quartz tube 2 of the air supplied to the inside of the quartz tube 2 There is a problem that the plasma treatment can not be contacted because the contact with the creeping discharge area.

더욱이 공기의 공급속도가 빠른 경우, 공기가 연면방전영역에서 충분히 플라즈마처리되지 못하고 통과함으로써 발생되는 오존, 활성라이컬 등의 물질양이 충분하지 않은 상황이 발생할 수 있다.In addition, when the air supply speed is high, a situation may occur in which the amount of substances such as ozone, active lyric, etc. generated by the air not being sufficiently plasma-processed in the creeping discharge region is insufficient.

또한, 방전극(3)의 코일형상(3a)이 정밀하게 제작되지 않으면, 석영관(2)의 내주면에 전체적으로 밀착시키기 어렵고, 제작시에 코일형상(3a)의 방전극(3)을 석영관(2)의 내주면에 밀착된 상태로 진입시키는 조립과정에도 어려움이 있으며, 석영관(2)의 내주면에 코일형상(3a)의 방전극(3)을 밀착된 상태로 유지시키는 것도 어려움이 있다. In addition, if the coil shape 3a of the discharge electrode 3 is not precisely manufactured, it is difficult to adhere to the inner circumferential surface of the quartz tube 2 as a whole, and at the time of manufacture, the discharge electrode 3 of the coil shape 3a is connected to the quartz tube 2. There is also a difficulty in the assembly process to enter the state in close contact with the inner circumferential surface of the), it is also difficult to keep the discharge electrode 3 of the coil shape (3a) in close contact with the inner circumferential surface of the quartz tube (2).

본 발명은 상기와 같은 관점에서 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 유전체관의 내부를 통과하는 공기가 방전영역에서 충분히 플라즈마처리되어 다량의 오존, 활성라디컬을 발생시킬 수 있는 구조의 플라즈마 발생장치를 제공하는 것이다.The present invention has been derived from the above point, and an object of the present invention is a plasma generator having a structure in which air passing through the inside of the dielectric tube is sufficiently plasma treated in a discharge region to generate a large amount of ozone and active radicals. To provide.

본 발명의 다른 목적은 내부에서 연면방전과 체적방전을 다양하게 발생시킬 수 있는 구조를 포함하고 연면방전을 발생시키는 코일형상 방전극을 유전체관 내부에 용이하게 조립할 수 있는 구조의 플라즈마 발생장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a plasma generating apparatus having a structure capable of easily generating creeping discharges and volume discharges therein and easily assembling a coil discharge electrode for generating creeping discharges in a dielectric tube. will be.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 발생장치는, 중공관 형상의 유전체관과, 상기 유전체관의 내부의 중심부에서 상기 유전체관의 길이방향을 따라 설치되는 봉체로서 외주면에 길이방향을 따라 돌기가 형성되되 상기 돌기는 길이방향으로 절단된 단면에서 산형의 요철이 다수 형성된 형상을 이루는 체적방전극과, 상기 체적방전극에 그 길이방향을 따라 나선형상으로 감겨 전기적으로 연결된 도전성 와이어로서 상기 유전체관의 내주면에 밀착하여 상기 체적방전극과 상기 유전체관의 간격을 유지하는 연면방전극과, 냉각수유입구와 냉각수배출구를 구비하고 상기 유전체관을 감싸는 것으로서 상기 유전체관의 외주면을 따라 냉각수를 유동시키는 냉각자켓과, 상기 유전체관에 접하는 냉각수에 접속된 대향전극과, 상기 체적방전극과 상기 대향전극에 연결되어 상기 체적방전극과 상기 유전체관의 내주면 사이에 플라즈마를 발생시키는 전원을 포함하여, 상기 유전체관의 내주면과 상기 체적방전극의 요철 사이에 체적방전이 발생하고, 상기 연면방전극이 접촉한 상기 유전체관의 내주면에 연면방전이 발생하는 것을 특징으로 한다.Plasma generating device of the present invention for achieving the above object is a hollow tube-shaped dielectric tube, and the rod is provided along the longitudinal direction of the dielectric tube in the center of the inside of the dielectric tube protruding along the longitudinal direction on the outer peripheral surface Is formed, but the protrusion is formed of a bulk-discharge electrode having a shape in which a plurality of mountain-shaped irregularities are formed in the cross section cut in the longitudinal direction, and a conductive wire wound in a spiral shape along the longitudinal direction of the volume-discharge electrode and electrically connected to the inner peripheral surface of the dielectric tube. A cooling jacket for flowing coolant along an outer circumferential surface of the dielectric tube, having a creeping electrode disposed in close contact with the dielectric discharge tube and maintaining a distance between the volumetric discharge electrode and the dielectric tube, and having a cooling water inlet and a cooling water discharge port; A counter electrode connected to the cooling water in contact with the pipe; And a power source connected to the counter electrode to generate a plasma between the volume discharge electrode and the inner circumferential surface of the dielectric tube, the volume discharge occurs between the inner circumferential surface of the dielectric tube and the unevenness of the volume discharge electrode, and the creepage discharge electrode contacts Creeping discharge is generated on the inner circumferential surface of the dielectric tube.

또한, 본 발명의 플라즈마 발생장치는, 상기 체적방전극에서 상기 돌기가 상기 체적방전극의 외주면에 형성된 산형나선인 것을 다른 특징으로 한다.The plasma generating apparatus of the present invention is further characterized in that the protrusions of the volumetric discharge electrodes are helical spirals formed on the outer circumferential surface of the volumetric discharge electrodes.

또한, 본 발명의 플라즈마 발생장치는, 상기 체적방전극과 상기 유전체관의 내주면 사이에 공기를 공급하는 공기공급로가 설치되고, 상기 공기공급로를 통해 공급되는 공기는 상기 연면방전극의 안내를 받아 나선궤적으로 유동하는 것을 또 다른 특징으로 한다.In addition, in the plasma generating apparatus of the present invention, an air supply path for supplying air is provided between the volumetric discharge electrode and the inner circumferential surface of the dielectric tube, and the air supplied through the air supply path is spirally guided by the creepage discharge electrode. It is another feature to flow in the trajectory.

또한, 본 발명의 플라즈마 발생장치는, 상기 냉각자켓이, 상기 냉각수와 접촉하고 상기 유전체관을 둘러싸는 원통형의 도전성 커버를 포함하고, 상기 대향전극은 상기 도전성 커버이며, 상기 도전성 커버의 중심선과 상기 유전체관의 중심선이 일치하도록 설치되어, 상기 도전성 커버의 내주면과 상기 유전체관의 외주면의 거리가 둘레를 따라 일정한 것을 또 다른 특징으로 한다.The plasma generating apparatus of the present invention further includes a cylindrical conductive cover in which the cooling jacket is in contact with the cooling water and surrounds the dielectric tube, wherein the counter electrode is the conductive cover, and the centerline of the conductive cover and the The center line of the dielectric tube is installed to coincide, and the distance between the inner circumferential surface of the conductive cover and the outer circumferential surface of the dielectric tube is constant.

또한, 본 발명의 플라즈마 발생장치는, 상기 유전체관의 일단부가 끼워져 파지되는 헤드와, 상기 유전체관의 타단부의 둘레를 감싸 파지하는 지지부재를 포함하고, 상기 헤드와 상기 지지부재는 상기 냉각자켓의 일단의 중심공과 타단의 중심공에 각각 끼워져 고정됨으로써, 상기 유전체관이 상기 냉각자켓의 중심부를 관통한 상태로 배치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.In addition, the plasma generating apparatus of the present invention includes a head in which one end of the dielectric tube is inserted and gripped, and a support member wrapped around and gripped around the other end of the dielectric tube, wherein the head and the support member are the cooling jacket. It is characterized in that the dielectric tube is disposed in the state penetrating through the center of the cooling jacket by being fitted into and fixed to the center hole of one end and the center hole of the other end, respectively.

본 발명에 따른 플라즈마 발생장치는, 상기 유전체관의 내부의 중심부에 설치되고 외주면에 돌기가 형성된 체적방전극과, 그 체적방전극에 나선형상으로 감기고 유전체관의 내주면에 밀착하여 체적방전극과 유전체관의 간격을 유지하는 연면방전극을 포함함으로써, 유전체관의 내부를 통과하는 공기가 연면방전극을 따라 나선궤적을 따라 통과하므로 방전영역을 매우 긴 길이로 통과할 수 있다. 이에, 방전영역에서 충분히 플라즈마처리되어 다량의 오존, 활성라디컬을 발생시킬 수 있고 수처리장치 등에서 효율적이고 효과적인 정화처리가 가능하게 한다.Plasma generator according to the present invention, the volumetric discharge electrode is installed in the inner center of the dielectric tube and formed with projections on the outer peripheral surface, and wound around the volumetric discharge electrode spirally and in close contact with the inner circumferential surface of the dielectric tube, the distance between the volume discharge electrode and the dielectric tube By including a chamfer electrode to maintain the air passing through the inside of the dielectric tube passes along the spiral trajectory along the chamfer electrode can pass the discharge region to a very long length. Accordingly, the plasma treatment is sufficiently performed in the discharge region to generate a large amount of ozone and active radicals, and the water treatment apparatus and the like enable efficient and effective purification treatment.

본 발명에 따른 플라즈마 발생장치는, 연면방전극이 돌기가 형성된 체적방전극에 나선형상으로 감긴 상태에서 유전체관의 내부로 삽입할 수 있는 구조이므로, 연면방전과 체적방전을 다양하게 발생시킬 수 있고, 봉체인 체적방전극을 회전시키면서 유전체관 내부로 밀어 넣어 설치할 수 있어, 연면방전을 발생시키는 코일형상 방전극을 유전체관 내부에 비교적 용이하게 조립할 수 있다.The plasma generating apparatus according to the present invention has a structure that can be inserted into the dielectric tube in a state where the surface discharge electrode is spirally wound around the volumetric discharge electrode on which the projection is formed, so that the surface discharge and the volume discharge can be generated in various ways. Since the chain volume discharge electrode can be rotated and installed inside the dielectric tube, a coil-shaped discharge electrode that generates creeping discharge can be relatively easily assembled into the dielectric tube.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치는, 봉체인 체적방전극이 연면방전극을 받쳐 연면방전극이 유전체관의 내주면에 밀착한 상태를 유지하도록 지지하는 구조이다.In addition, the plasma generating apparatus according to the present invention has a structure in which a volume discharge electrode serving as a rod supports the surface discharge electrode so that the surface discharge electrode maintains a state of being in close contact with the inner circumferential surface of the dielectric tube.

이에 따라, 코일형상의 연면방전극이 유전체관의 내주면에 안정적으로 밀착한 상태를 유지하고 연면방전에 의한 플라즈마발생도 안정적으로 이루어질 수 있다.Accordingly, the coil-shaped surface discharge electrode can be stably in close contact with the inner circumferential surface of the dielectric tube, and the plasma generation by the surface discharge can be made stable.

또한, 상기와 같이 나선궤적으로 통과하는 공기가 연면방전과 체적방전이 함께 발생하는 영역을 통과함으로써, 에너지밀도가 높은 아크성 연면방전과 에너지밀도가 상대적으로 낮은 스트리머성 체적방전에 의한 플라즈마처리가 동시에 이루어져, 다양한 활성종이 풍부하게 생성될 수 있어 수중에 미세기포형태로 공급시 오염물질의 분해, 산화효율을 보다 높일 수 있다.Further, as described above, the air passing through the spiral trajectory passes through a region where both creepage discharge and volume discharge occur together, so that plasma treatment by arconic creepage discharge with high energy density and streamer volume discharge with relatively low energy density is achieved. At the same time, a variety of active species can be produced in abundance can increase the decomposition efficiency of the pollutants, oxidation efficiency when supplied in the form of fine bubbles in water.

도 1는 종래 플라즈마 수처리장치의 전체적 구성을 도시하는 구성설명도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치를 분해한 구성을 도시하는 분해사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치가 조립된 상태의 단면구조를 도시하는 단면구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치에서 체적방전극과 연면방전극의 방전작용을 설명하는 작용설명도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치가 설치된 수처리장치의 구성 및 작용설명도1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of a conventional plasma water treatment apparatus;
2 is an exploded perspective view showing a configuration in which the plasma generating apparatus according to the embodiment of the present invention is disassembled;
Figure 3 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the plasma generating apparatus assembled state according to an embodiment of the present invention
4 is an explanatory view illustrating the discharge operation of the volume discharge electrode and the surface discharge electrode in the plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention;
5 is a configuration and operation explanatory diagram of a water treatment device equipped with a plasma generating device according to an embodiment of the present invention;

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(10)는, 중공관 형상의 유전체관(20)과, 상기 유전체관(20)의 내부의 중심부에서 유전체관(20)의 길이방향을 따라 설치되는 봉체로서 외주면에 길이방향을 따라 돌기(31)가 형성되되 돌기(31)는 길이방향으로 절단된 단면(도 4에서 도시하는 단면)에서 산형의 요철이 다수 형성된 형상을 이루는 체적방전극(30)과, 상기 체적방전극(30)에 그 길이방향을 따라 나선형상으로 감겨 전기적으로 연결된 도전성 와이어로서 유전체관(20)의 내주면에 밀착하여 체적방전극(30)과 유전체관(20)의 간격을 유지하는 연면방전극(40)과, 냉각수유입구(52)와 냉각수배출구(53)를 구비하고 유전체관(20)을 감싸는 것으로서 유전체관(20)의 외주면을 따라 냉각수를 유동시키는 냉각자켓(50)과, 상기 유전체관(20)에 접하는 냉각수에 접속된 대향전극과, 상기 체적방전극(30)과 대향전극에 연결되어 체적방전극(30)과 유전체관(20)의 내주면 사이에 플라즈마를 발생시키는 전원(60)을 포함한다.2 and 3, the plasma generator 10 according to an embodiment of the present invention includes a dielectric tube 20 having a hollow tube shape and a dielectric tube 20 at a central portion of the dielectric tube 20. As the rod is installed along the longitudinal direction of the elongated projections 31 are formed on the outer circumferential surface in the longitudinal direction, and the projections 31 are formed in the form of a plurality of ridges in the cross section (cross section shown in FIG. 4) cut in the longitudinal direction. The volumetric discharge electrode 30 and the conductive wire wound in a spiral shape along the lengthwise direction of the volumetric discharge electrode 30 and electrically connected to the inner circumferential surface of the dielectric tube 20 to be in close contact with the volumetric discharge electrode 30 and the dielectric tube ( Cooling for flowing the coolant along the outer circumferential surface of the dielectric tube 20 by having a surface discharge electrode 40, the cooling water inlet 52 and the cooling water discharge port 53 to maintain the interval between the 20 and surrounding the dielectric tube 20 In contact with the jacket 50 and the dielectric tube 20 It comprises a counter electrode, and the volume of the discharge electrode 30 and is connected to the counter electrode volume discharge electrode 30 and the dielectric tube power supply 60 for generating plasma between the 20 inner circumferential surface of the connection to the cooling water.

상기 유전체관(20)은 중공관 형상으로 내부공간(21)을 가지되, 양단이 개방되어 내부를 공기가 통과하고 있다.The dielectric tube 20 has an inner space 21 in the shape of a hollow tube, and both ends are opened to allow air to pass through the inside.

유전체관(20)의 내부에서는 체적방전극(30)과 연면방전극(40)으로부터 플라즈마가 발생함으로써 통과하는 공기가 플라즈마처리되어 공기중에 오존, 활성활성라디컬 물질이 발생한다.Inside the dielectric tube 20, plasma is generated from the volume discharge electrode 30 and the surface discharge electrode 40, and the air passing therethrough is plasma-treated to generate ozone and active active radical substances in the air.

상기 유전체관(20)은 석영관이 가장 바람직하고, 세라믹관 또는 유리관도 가능하다.The dielectric tube 20 is most preferably a quartz tube, and may be a ceramic tube or a glass tube.

상기 유전체관(20)의 일단부는 헤드(55)에 끼워져 파지되고, 유전체관(20)의 타단부는 지지부재(56)가 둘레를 감싸 파지된다.One end of the dielectric tube 20 is gripped by being fitted to the head 55, and the other end of the dielectric tube 20 is gripped around the support member 56.

상기 헤드(55)와 상기 지지부재(56)는 원통형상인 냉각자켓(50)의 일단의 중심공(54)과 타단의 중심공(58)에 각각 끼워져 고정됨으로써, 유전체관(20)이 냉각자켓(50)의 중심부를 관통한 상태로 배치된다.The head 55 and the support member 56 are fitted into and fixed to the central hole 54 at one end of the cooling jacket 50 having a cylindrical shape and the central hole 58 at the other end thereof, so that the dielectric tube 20 is cooled in the cooling jacket. It is arrange | positioned in the state which penetrated the center of 50.

유전체관(20)의 일단부는 공기공급로(61)와 연통됨으로써, 유전체관(20)의 내부공간(21)에 공기가 유입된다.One end of the dielectric tube 20 communicates with the air supply path 61, so that air flows into the internal space 21 of the dielectric tube 20.

상기 체적방전극(30)은 유전체관(20)의 내부공간(21)의 중심부에서 유전체관(20)의 길이방향을 따라 설치되는 봉체로서 유전체관(20)의 내주면과의 사이에 체적방전이 발생한다.The volumetric discharge electrode 30 is a rod installed along the longitudinal direction of the dielectric tube 20 at the center of the inner space 21 of the dielectric tube 20 and volume discharge occurs between the inner peripheral surface of the dielectric tube 20. do.

체적방전극(30)의 외주면에 길이방향을 따라 돌기(31)가 연속적으로 형성되되 돌기(31)는 길이방향으로 절단된 단면에서 산형의 요철이 다수 형성된 형상을 이룬다.The protrusions 31 are continuously formed along the longitudinal direction on the outer circumferential surface of the volumetric discharge electrode 30, and the protrusions 31 have a shape in which a plurality of ridges are formed in the cross section cut in the longitudinal direction.

체적방전극(30)은 길이방향을 따라 절단된 단면에서 산형의 요철이 다수 형성될 수 있는 구성으로서는, 체적방전극(30)이 원형봉의 형상으로 형성되되 그 외주면에 산형나선이 형성되어 돌기(31)을 이루는 것이 가장 바람직하다.The volumetric discharge electrode 30 is a configuration in which a large number of mountain-shaped irregularities can be formed in a cross section cut along the longitudinal direction, and the volumetric discharge electrode 30 is formed in the shape of a circular rod, but a helical spiral is formed on the outer circumferential surface of the protrusion 31. Most preferably.

체적방전극(30)의 플라즈마 방전은 산형나선의 첨단부에서 발생하고 유전체관(20)의 내주면과의 사이에 스파크의 형태로 발생된다.The plasma discharge of the volume discharge electrode 30 is generated at the tip of the helical spiral and is generated in the form of a spark between the inner peripheral surface of the dielectric tube 20.

상기 연면방전극(40)은 유전체관(20)의 내주면에 접하도록 설치되어 유전체관(20)의 내주면을 따라 연면방전에 의한 플라즈마를 발생시킨다.The surface discharge electrode 40 is installed to contact the inner circumferential surface of the dielectric tube 20 to generate a plasma by the surface discharge along the inner circumferential surface of the dielectric tube 20.

연면방전극(40)은 체적방전극(30)에 그 길이방향을 따라 나선형상으로 감겨 전기적으로 연결된 도전성 와이어로서, 유전체관(20)의 내주면에 밀착한 상태로서 연면방전에 의한 플라즈마를 발생시킨다.The creeping discharge electrode 40 is a conductive wire wound in a spiral shape along the lengthwise direction of the volume discharge electrode 30 and is electrically connected to the inner circumferential surface of the dielectric tube 20 to generate plasma due to creeping discharge.

상기 연면방전은 이종의 유전체가 서로 상접하고 있는 경우 그 경계면을 따라 생기는 방전현상을 말하는 것으로서, 유동하는 공기와 연면방전극(40)이 유전체관(20)의 내부 표면에 상접하고, 유전체관(20)의 바깥표면에 물(대전체)이 접하고 있는 본 실시예와 같은 복합 유전체 영역에서 발생할 수 있다.The surface discharge refers to a discharge phenomenon occurring along the interface when different kinds of dielectrics are in contact with each other. The flowing air and the surface discharge electrode 40 are in contact with the inner surface of the dielectric tube 20, and the dielectric tube 20 May occur in a composite dielectric region as in the present embodiment, in which water (charger) is in contact with the outer surface of the substrate.

상기 연면방전극(40)은 봉체인 체적방전극(30)에 체적방전극(30)의 길이방향을 따라 나선형상으로 감겨 유전체관(20)의 내부에 삽입되고 유전체관(20)의 내주면에 접함으로써, 체적방전극(30)과 유전체관(20) 사이의 간격을 유지하는 역할도 한다.The creeping discharge electrode 40 is spirally wound along the longitudinal direction of the volume discharge electrode 30 to the volume discharge electrode 30, which is a rod, inserted into the dielectric tube 20 and in contact with the inner circumferential surface of the dielectric tube 20, It also serves to maintain a gap between the volumetric discharge electrode 30 and the dielectric tube 20.

이에 따라, 체적방전극(30)이 유전체관(20)의 중심부에 배치되어 와이어인 연면방전극(40)의 두께만큼의 간격이 체적방전극(30)과 유전체관(20) 사이에 둘레를 따라 균일하게 형성될 수 있고, 체적방전극(30)에 의한 체적방전도 둘레를 따라 균일하게 발생할 수 있다.Accordingly, the volumetric discharge electrode 30 is disposed at the center of the dielectric tube 20 so that a distance equal to the thickness of the creepage electrode 40, which is a wire, is uniformly distributed along the circumference between the volumetric electrode 30 and the dielectric tube 20. It may be formed, it may occur uniformly along the volume discharge circumference by the volume discharge electrode 30.

도한, 봉체인 체적방전극(30)은 코일형상인 연면방전극(40)을 유전체관(20)의 내주면에 밀어붙여 지지하는 역할을 하므로, 연면방전극(40)이 유전체관(20)의 내주면에 안정적으로 밀착하면서 안정적인 연면방전을 발생시킬 수 있다.In addition, since the volumetric discharge electrode 30, which is a bar, serves to support the coil-shaped surface discharge electrode 40 by pushing it to the inner peripheral surface of the dielectric tube 20, the surface discharge electrode 40 is stable on the inner peripheral surface of the dielectric tube 20. It is possible to generate a stable creeping discharge while being in close contact with each other.

한편, 상기 체적방전극(30)과 유전체관(20)의 내주면 사이에 공기가 유입될 수 있도록 외기와 통되는 공기공급로(61)가 설치된다.On the other hand, an air supply passage 61 communicating with the outside air is installed to allow air to flow between the volumetric discharge electrode 30 and the inner circumferential surface of the dielectric tube 20.

상기 공기공급로(61)는 유전체관(20)의 단부가 끼워져 유전체관(20)을 지지하는 헤드(55)에 형성되고 공기가 유전체관(20)으로 공급되는 통로가 된다.The air supply path 61 is formed in the head 55 to which the end of the dielectric tube 20 is inserted to support the dielectric tube 20 and becomes a passage through which air is supplied to the dielectric tube 20.

상기 공기공급로(61)를 통해 공급되는 공기는, 체적방전극(30)과 연면방전극(40)이 유전체관(20)의 내부에 끼워진 구성에 의해 연면방전극(40)의 안내를 받아 나선궤적으로 유동한다.The air supplied through the air supply path 61 is guided by the surface discharge electrode 40 by the configuration in which the volume discharge electrode 30 and the surface discharge electrode 40 are inserted into the dielectric tube 20. Flow.

즉, 체적방전극(30)과 유전체관(20) 사이의 공간을 와이어형상인 연면방전극(40)이 막고 있으므로, 그 사이를 통과하는 공기는 연면방전극(40)의 안내를 받아 나선궤적으로 유동하면서 플라즈마 영역을 통과한다.That is, since the creeping electrode 40 in the shape of a wire is blocking the space between the volume discharge electrode 30 and the dielectric tube 20, the air passing therebetween is guided by the creeping electrode 40 and flows in a spiral trajectory. Pass through the plasma region.

상기 냉각자켓(50)은 유전체관(20)의 냉각을 위해 냉각수를 유동시키는 부분으로서, 유전체관(20)을 감싸고 유전체관(20)의 외주면을 따라 냉각수를 유동시킨다.The cooling jacket 50 is a portion for flowing the cooling water for cooling the dielectric tube 20. The cooling jacket 50 surrounds the dielectric tube 20 and flows the cooling water along the outer circumferential surface of the dielectric tube 20.

즉, 냉각자켓(50)은, 원통형의 커버(51)가 유전체관(20)의 둘레를 감싸도록 설치되고 원통형의 커버(51)의 양단은 폐쇄되며, 원통형의 커버(51)의 일측과 타측에 냉각수유입구(52)와 냉각수배출구(53)가 설치된다.That is, the cooling jacket 50 is installed so that the cylindrical cover 51 surrounds the circumference of the dielectric tube 20 and both ends of the cylindrical cover 51 are closed, and one side and the other side of the cylindrical cover 51 are closed. The coolant inlet 52 and the coolant outlet 53 are provided at the side.

이에 따라, 냉각수유입구(52)를 통해 유입된 냉각수가 냉각수배출구(53)를 향해 유전체관(20)의 외주면을 따라 유동하면서, 플라즈마발생에 따라 열이 발생하는 유전체관(20)의 냉각작용이 이루어진다.Accordingly, while the coolant flowing through the coolant inlet 52 flows along the outer circumferential surface of the dielectric tube 20 toward the coolant outlet 53, the cooling action of the dielectric tube 20 that generates heat due to plasma generation is performed. Is done.

상기 유전체관(20)은 냉각작용없이 내부에서 플라즈마가 지속적으로 발생되면, 체적방전 및 연면방전에 의한 열에 의해 피로가 누적되어 파손된다.When the dielectric tube 20 continuously generates plasma without cooling action, fatigue accumulates due to heat caused by volume discharge and creepage discharge and is broken.

상기 원통형의 커버(51)는 내부에서 유동하는 냉각수와 접촉하고 도전성 금속으로 제작됨으로써 대향전극으로 사용될 수 있다.The cylindrical cover 51 may be used as a counter electrode by being made of a conductive metal in contact with the cooling water flowing therein.

상기 유전체관(20)의 외주면에 접촉하는 냉각수 중에 대향전극을 배치하여야 유전체관(20)의 내부에서 플라즈마 방전이 발생할 수 있으므로, 원통형이고 도전성인 상기 커버(51)를 전원(60)과 연결하여 대향전극으로 사용한다.Placing the counter electrode in the coolant contacting the outer circumferential surface of the dielectric tube 20 may cause plasma discharge inside the dielectric tube 20, thereby connecting the cylindrical and conductive cover 51 to the power source 60. Used as counter electrode.

이 경우, 도전성 커버(51)의 중심선과 유전체관(20)의 중심선이 일치하도록 설치되어, 도전성 커버(51)의 내주면과 유전체관(20)의 외주면의 거리가 둘레를 따라 일정한 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the center line of the conductive cover 51 and the center line of the dielectric tube 20 coincide so that the distance between the inner circumferential surface of the conductive cover 51 and the outer circumferential surface of the dielectric tube 20 is constant along the circumference.

이는 유전체관(20)의 내부에서 발생하는 플라즈마가 전체 방사방향에서 비교적 균일하도록 유도할 수 있다.This may induce the plasma generated inside the dielectric tube 20 to be relatively uniform in the entire radial direction.

상기 전원(60)은 체적방전극(30)과 대향전극에 연결되어 체적방전극(30)과 유전체관(20)의 내주면 사이에 플라즈마를 발생시킨다.The power source 60 is connected to the volume discharge electrode 30 and the counter electrode to generate a plasma between the volume discharge electrode 30 and the inner circumferential surface of the dielectric tube 20.

전원(60)은 고전압 펄스교류전원을 가지는 상용 전자식 네온트랜스를 사용할 수도 있다.The power supply 60 may use a commercial electronic neon transformer having a high voltage pulse AC power supply.

이하, 본 발명의 실시예에 따라 유전체관(20)의 내부에 플라즈마가 발생하고 공기가 플라즈마 처리되는 과정을 설명한다.Hereinafter, a process in which plasma is generated in the dielectric tube 20 and air is plasma treated according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 전원(60)에서 체적방전극(30)과 대향전극에 전압을 인가하여 유전체관(20)의 내부에 플라즈마를 발생시킨다.First, a voltage is applied to the bulk discharge electrode 30 and the counter electrode in the power supply 60 to generate a plasma inside the dielectric tube 20.

체적방전극(30)에서는 둘레에 형성된 돌기(31)의 끝단에서 유전체관(20)의 내주면과의 사이에 체적방전이 도 4의 P1(체적방전영역)과 같이 발생한다.In the volume discharge electrode 30, volume discharge occurs between the inner peripheral surface of the dielectric tube 20 at the end of the protrusion 31 formed around the same as P1 (volume discharge region) in FIG.

이에 따라, 산형나선으로 형성된 돌기(31)는 체적방전극(30)의 둘레에서 유전체관(20)의 내주면 사이에 방전이 발생하여 플라즈마영역을 형성하고 통과하는 공기를 플라즈마처리한다.Accordingly, the protrusions 31 formed of the helical spiral generate a discharge between the inner circumferential surface of the dielectric tube 20 around the volume discharge electrode 30 to form a plasma region and plasma-process the air passing therethrough.

연면방전극(40)에서는 유전체관(20)의 내주면에 도 4의 P2(연면방전영역)와 같이, 연면방전극(40)이 접촉한 상태에서 유전체관(20)의 내주면에 표면상에서 퍼지는 연면방전이 발생한다.In the surface discharge electrode 40, the surface discharge spreads on the surface of the inner surface of the dielectric tube 20 in the state in which the surface discharge electrode 40 is in contact with the inner peripheral surface of the dielectric tube 20, as shown by P2 (the surface discharge region) of FIG. Occurs.

따라서, 유전체관(20)의 내주면에서 연면방전에 의한 플라즈마영역을 형성하여 유전체관(20)의 내주면 근방을 유동하는 공기를 플라즈마처리한다.Therefore, the plasma region is formed on the inner circumferential surface of the dielectric tube 20 by forming a plasma region by creeping discharge, and the air flowing near the inner circumferential surface of the dielectric tube 20 is plasma treated.

상기 체적방전은 상대적으로 에너지밀도가 낮은 스트리머성 플라즈마영역을 형성하므로 공기를 플라즈마처리하여 상대적으로 낮은 에너지밀도에서 발생하는 활성라디컬라디컬성종 들을 풍부하게 생성시킨다. 또한, 연면방전은 상대적으로 높은 에너지밀도를 가진 플라즈마영역을 형성하므로 높은 플라즈마 에너지에서 발생하는 활성종들을 생성시킨다. The volume discharge forms a streamer-type plasma region having a relatively low energy density, thereby abundantly generating active radical radicals generated at a relatively low energy density by plasma treatment of air. In addition, the creeping discharge forms a plasma region having a relatively high energy density, thereby generating active species generated at high plasma energy.

이는 플라즈마처리된 공기 중에 다양한 활성종이 풍부하게 생성될 수 있도록 함으로써, 수처리를 효율을 보다 높일 수 있다.This enables abundantly generated various active species in the plasma-treated air, thereby making the water treatment more efficient.

유전체관(20)을 통과하는 공기는 연면방전극(40)을 따라 나선궤적으로 유동하면서 플라즈마 처리되므로, 플라즈마영역을 통과하는 경로가 직선인 것에 비해 매우 긴 길이를 가질 수 있고, 효과적인 플라즈마처리가 이루어질 수 있다.Since the air passing through the dielectric tube 20 is plasma-processed while flowing in a spiral trajectory along the surface electrode 40, the path through the plasma region may have a very long length compared to a straight line, and an effective plasma treatment may be performed. Can be.

플라즈마처리된 공기는 오존, 활성라디컬 물질이 풍부하게 포함되어 처리대상수의 내부에 기포의 형태로 공급된다.The plasma-treated air is rich in ozone and active radicals, and is supplied in the form of bubbles to the inside of the water to be treated.

즉, 도 5와 같이, 유동관(70)을 유동하는 처리대상수의 유동단면적이 좁아지는 넥부(72)를 통과하는 과정에서, 처리대상수의 속도가 빨라지고 압력이 낮아지면서 연결되어 있는 플라즈마 발생장치(10)의 공기를 자연흡입함으로써, 플라즈마처리된 공기가 처리대상수 내에 기포형태로 분산된다.That is, as shown in FIG. 5, in the process of passing through the neck portion 72 in which the flow cross-sectional area of the treated object flowing through the flow pipe 70 is narrowed, the plasma generator is connected while the speed of the treated water is increased and the pressure is lowered. By naturally inhaling the air of (10), the plasma-treated air is dispersed in the form of bubbles in the water to be treated.

상기 유동관(70)은 냉각자켓(50)의 냉각수유입구(52)로 유입되도록 하고, 냉가수배출구(53)에서 수조(80)으로 공급되도록 구성된다.The flow pipe 70 is configured to be introduced into the cooling water inlet 52 of the cooling jacket 50 and to be supplied to the water tank 80 from the cold water outlet 53.

상기 공기에는 플라즈마영역을 통과하는 동안 생성된 다량의 오존, 활성라디컬이 포함되어 있다.The air contains a large amount of ozone and active radicals generated while passing through the plasma region.

이에 따라, 처리대상수에 기포의 형태로 공기가 흡입되고, 기포를 포함하는 처리대상수는 유동관(70)을 유동하는 과정과, 냉각자켓(50) 내를 유동하는 과정, 및 수조(80)에 진입한 상태에서 기포와 함께 계속적으로 접촉유동하면서 오존, 활성라디컬물질이 오염물질을 분해, 산화시키는 정화작용이 이루어진다.Accordingly, air is sucked into the water to be treated in the form of bubbles, and the water to be treated includes the flow of the flow pipe 70, a process of flowing the cooling jacket 50, and a water tank 80. In the state of entering the state, the contact flows continuously with bubbles, and ozone and active radicals decompose and oxidize pollutants.

정화된 처리대상수는 배출구(81)를 통해 배출된다.The purified object water is discharged through the discharge port 81.

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.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the above embodiment is merely an embodiment within the scope of the technical idea of the present invention, and in the ordinary skill in the art, within the technical idea of the present invention. Of course, other variations are possible.

10; 플라즈마 발생장치 20; 유전체관
21; 내부공간 30; 체적방전극
31; 돌기 40; 연면방전극
50; 냉각자켓 51; 커버
52; 냉각수유입구 53; 냉각수배출구
60; 전원 61; 공기공급로
70; 유동관 72; 넥부
80; 수조 81; 배출구
P1; 체적방전영역 P2; 연면방전영역10; A plasma generator 20; Dielectric tube
21; Internal space 30; Volumetric electrode
31; Protrusion 40; Creeping electrode
50; Cooling jacket 51; cover
52; Cooling water inlet 53; Cooling water outlet
60; Power supply 61; Air supply
70; Flow tube 72; Neck
80; Fish tank 81; outlet
P1; Volume discharge area P2; Creepy discharge area

Claims (5)

중공관 형상의 유전체관(20)과,
상기 유전체관(20)의 내부의 중심부에서 상기 유전체관(20)의 길이방향을 따라 설치되는 봉체로서 외주면에 길이방향을 따라 돌기(31)가 형성되되 상기 돌기(31)는 길이방향으로 절단된 단면에서 요철이 다수 형성된 형상을 이루는 체적방전극(30)과,
상기 체적방전극(30)에 그 길이방향을 따라 나선형상으로 감겨 전기적으로 연결된 도전성 와이어로서 상기 유전체관(20)의 내주면에 밀착하여 상기 체적방전극(30)과 상기 유전체관(20)의 간격을 유지하는 연면방전극(40)과,
냉각수유입구(52)와 냉각수배출구(53)를 구비하고, 상기 유전체관(20)을 감싸는 것으로서 상기 유전체관(20)의 외주면을 따라 냉각수를 유동시키는 냉각자켓(50)과,
상기 유전체관(20)에 접하는 냉각수에 접속된 대향전극과,
상기 체적방전극(30)과 상기 대향전극에 연결되어 상기 체적방전극(30)과 상기 유전체관(20)의 내주면 사이에 플라즈마를 발생시키는 전원(60)을 포함하여,
상기 유전체관(20)의 내주면과 상기 체적방전극(30)의 요철 사이에 체적방전이 발생하고, 상기 연면방전극(40)이 접촉한 상기 유전체관(20)의 내주면에 연면방전이 발생하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치Hollow tube-shaped dielectric tube 20,
As the rod body is installed along the longitudinal direction of the dielectric tube 20 at the center of the inside of the dielectric tube 20, a protrusion 31 is formed along the longitudinal direction on the outer circumferential surface thereof, and the protrusion 31 is cut in the longitudinal direction. Volumetric electrode 30 and a plurality of irregularities formed in the cross-section,
A conductive wire wound in a spiral shape along the longitudinal direction of the volumetric discharge electrode 30 and electrically connected to the inner circumferential surface of the dielectric tube 20 to maintain a distance between the volumetric discharge electrode 30 and the dielectric tube 20. Creeping room electrode 40 and
A cooling jacket 50 having a cooling water inlet 52 and a cooling water outlet 53 and surrounding the dielectric tube 20 so as to flow the cooling water along the outer circumferential surface of the dielectric tube 20;
An opposite electrode connected to the cooling water in contact with the dielectric tube 20;
A power source 60 connected to the volumetric electrode 30 and the counter electrode to generate a plasma between the volumetric electrode 30 and the inner circumferential surface of the dielectric tube 20;
Volume discharge occurs between the inner circumferential surface of the dielectric tube 20 and the unevenness of the volume discharge electrode 30, and creeping discharge occurs on the inner circumferential surface of the dielectric tube 20 in contact with the creepage discharge electrode 40. Plasma generator 제1항에 있어서,
상기 체적방전극(30)에서 상기 돌기(31)는 상기 체적방전극(30)의 외주면에 형성된 산형나선인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치The method of claim 1,
The projection 31 in the volumetric discharge electrode 30 is a plasma generating device, characterized in that the helical spiral formed on the outer peripheral surface of the volumetric discharge electrode 30 제1항에 있어서,
상기 체적방전극(30)과 상기 유전체관(20)의 내주면 사이의 공간에 연결되어 공기를 공급하는 공기공급로(61)가 설치되고, 상기 공기공급로(61)를 통해 공급되는 공기는 상기 연면방전극(40)의 안내를 받아 나선궤적으로 유동하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치The method of claim 1,
An air supply path 61 is connected to a space between the volumetric discharge electrode 30 and the inner circumferential surface of the dielectric tube 20 to supply air, and the air supplied through the air supply path 61 is the creepage surface. Plasma generator, characterized in that flow in a spiral trajectory guided by the discharge electrode 40 제1항에 있어서,
상기 냉각자켓(50)은, 상기 냉각수와 접촉하고 상기 유전체관(20)을 둘러싸는 원통형의 도전성 커버(51)를 포함하고,
상기 대향전극은 상기 도전성 커버(51)이며,
상기 도전성 커버(51)의 중심선과 상기 유전체관(20)의 중심선이 일치하도록 설치되어, 상기 도전성 커버(51)의 내주면과 상기 유전체관(20)의 외주면의 거리가 둘레를 따라 일정한 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치The method of claim 1,
The cooling jacket 50 includes a cylindrical conductive cover 51 in contact with the cooling water and surrounding the dielectric tube 20.
The counter electrode is the conductive cover 51,
The center line of the conductive cover 51 and the center line of the dielectric tube 20 are installed so that the distance between the inner circumferential surface of the conductive cover 51 and the outer circumferential surface of the dielectric tube 20 is constant along the circumference. Plasma generator 제4항에 있어서,
상기 유전체관(20)의 일단부가 끼워져 파지되는 헤드(55)와,
상기 유전체관(20)의 타단부의 둘레를 감싸 파지하는 지지부재(56)를 포함하고,
상기 헤드(55)와 상기 지지부재(56)는 상기 냉각자켓(50)의 일단의 중심공(54)과 타단의 중심공(58)에 각각 끼워져 고정됨으로써,
상기 유전체관(20)이 상기 냉각자켓(50)의 중심부를 관통한 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치The method of claim 4, wherein
A head 55 having one end of the dielectric tube 20 inserted and gripped therein;
It includes a support member 56 for wrapping and holding the circumference of the other end of the dielectric tube 20,
The head 55 and the support member 56 are fitted into and fixed to the center hole 54 at one end of the cooling jacket 50 and the center hole 58 at the other end, respectively.
Plasma generator, characterized in that the dielectric tube 20 is disposed in the state passing through the center of the cooling jacket (50)
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