KR102328319B1 - 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관 - Google Patents

자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하는 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관에 관한 것으로, 내부관(11)과, 외부관(12)과, 내부관(11)과 외부관(12)을 고정구비하는 한 쌍의 고정캡(13)과, 제1 소통로(11A)와 연통되도록 일측의 고정캡(13)에 형성되어서 처리대상수가 유입되는 제1 유입구(11b)와, 제1 유입구(11b)로 유입되어서 제1 소통로(11A)를 통과한 처리대상수가 빠져나가도록 타측의 고정캡(13)에 형성되는 제1 토출구(11c)와, 제2 소통로(12A)와 연통되도록 일측의 고정캡(13)에 형성되어서 라디칼 반응용 기체가 유입되는 제2 유입구(12b)와, 제2 유입구(12b)로 유입된 라디칼 반응용 기체가 플라즈마 방전에 의해서 생성된 라디칼 발생원이 토출되도록 제2 소통로(12A)와 연통되도록 타측의 고정캡(13)에 형성되는 제2 토출구(12c)와, 제1,2 소통로(11A,12A)에 각각 배열된 제1,2 전극(21,22)을 포함하여 구성되는 플라즈마 고도수처리용 방전관에 있어서, 내부관(11)의 길이방향을 따라서 내부관(11)과 동축으로 내장 구비되어서 처리대상수에 자외선을 조사하는 자외선램프(30)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하고, 이에 의하면 오존과 같은 라디칼발생원과 OH라디칼을 동시에 생성할 수 있는 이점이 있다.

Description

자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관{DISCHARGE PIPE FOR ADVANCED WATER TREATMENT APPARATUS USING PLASMA}
본 발명은 플라즈마 고도수처리용 방전관에 관한 것으로, 특히 자외선램프를 방전관 자체에 내장함으로써 오존과 같은 라디칼발생원의 생성과 동시에 산화력이 매우 강한 OH라디칼을 동시에 생성할 수 있도록 하기에 적당하도록 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관에 관한 것이다.
최근 고압의 플라즈마 방전과 오존의 투입에 의해서 오염수를 처리하는 기술인 플라즈마 고도수처리 기술이 각광을 받고 있는데, 그 대표적인 기술로서 본원발명의 출원인에 의해서 출원되어서 등록특허 제10-1157122호(공고일: 2012년 06월 22일)로 특허등록된 "플라즈마 고도수처리 장치"가 알려져 있다.
위 등록특허 제10-1157122호(플라즈마 고도수처리장치)는 대장균이나 각종 세균은 플라즈마 방전을 이용하여 제거하고, 각종 난분해성 유기물은 오존 등의 라디칼 발생원을 통하여 제거할 수 있도록 처리대상수를 위한 제1 소통로와 라디칼 반응용 기체를 위한 제2 소통로를 갖는 이중관체에 플라즈마 방전용 전극을 도입하고, 방전관의 외부에 구비된 수조에서 플라즈마 방전 처리된 처리대상수와 라디칼 발생원(오존)의 접촉 반응(2차 반응)을 유도하여 수처리하도록 구비된다.
그런데, 위 등록특허 제10-1157122호에 의한 플라즈마 고도수처리 장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.
상기와 같은 플라즈마 고도수처리 장치에 의해서 발생되는 오존은 산화력이 큰 편이어서 유기물을 분해할 수 있는 기술적 효과가 어느 정도 있지만, 오존의 산화력의 한계에 의해서 유기물 분해에 한계가 있었다.
문헌1: 등록특허 제10-1157122호(공고일: 2012년 06월 22일) 문헌2: 등록특허 제10-1670081호(공고일: 2016년 10월 27일)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명에 의한 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관의 목적은,
첫째, 하나의 방전관에서 오존과 OH라디칼을 동시에 생성할 수 있도록 하고,
둘째, 이중관의 내부 즉, 내부관의 내부에 자외선램프를 내부관과 동축으로 튜브상으로 내장 구비함으로써 하나의 방전관에서 쉽고 편리하게 OH라디칼을 만들 수 있도록 하며, 그리하여 오존의 생성과 OH라디칼의 생성을 하나의 방전관에서 한 번의 공정으로 수행할 수 있도록 하며,
셋째, 하나의 방전관에서 한 번의 공정으로 오존과 OH라디칼을 동시에 생성함으로써, 오존 및 OH라디칼의 생성 효율을 향상시킬 수 있도록 하며,
넷째, 외부관과 내부관의 이중관의 내부에 자외선램프를 동축으로 내장함으로써 방전관에 있어서 점유공간을 최소화할 수 있도록 하며, 그리하여 제품의 소형화 및 컴팩트화를 구현할 수 있도록 하며,
다섯째, 방전관의 제작시에 필수로 들어가는 기왕의 고정캡을 이용하여 관상의 자외선램프를 취부함으로써, 자외선램프의 설치를 쉽고 간편하게 할 수 있도록 하며,
다섯째, 조임링과 압착링을 채택함으로써 처리대상수의 누수를 확실히 막으면서 동시에 자외선램프의 고정을 견실하게 할 수 있도록 하기에 적당하도록 한 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관은, 처리대상수가 통과하는 제1 소통로가 형성되어 있는 내부관과, 라디칼 반응용 기체가 통과하는 제2 소통로가 형성되어 있고 상기 내부관의 외부에 구비되는 외부관과, 상기 내부관과 외부관을 고정구비하기 위해서 내부관과 외부관의 일측과 타측에 각각 구비되는 한 쌍의 고정캡과, 상기 제1 소통로와 연통되도록 상기 한 쌍의 고정캡 중에서 일측의 고정캡에 형성되어서 처리대상수가 유입되는 제1 유입구와, 상기 제1 유입구로 유입되어서 상기 제1 소통로를 통과한 처리대상수가 빠져나가도록 상기 한 쌍의 고정캡 중에서 타측의 고정캡에 형성되는 제1 토출구와, 상기 제2 소통로와 연통되도록 일측의 고정캡에 형성되어서 라디칼 반응용 기체가 유입되는 제2 유입구와, 상기 제2 유입구로 유입된 라디칼 반응용 기체가 플라즈마 방전에 의해서 생성된 라디칼 발생원이 토출되도록 상기 제2 소통로와 연통되도록 타측의 고정캡에 형성되는 제2 토출구와, 상기 제1,2 소통로에 각각 배열된 제1,2 전극을 포함하여 구성되는 플라즈마 고도수처리용 방전관에 있어서, 상기 내부관의 길이방향을 따라서 상기 내부관과 동축으로 내부관의 내부에 구비되어서, 처리대상수에 자외선을 조사하는 자외선램프가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명인 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 하나의 방전관에서 오존과 OH라디칼을 동시에 생성할 수 있는 효과가 있다. 특히, 방전관에서 생성된 오존을 처리대상수로 투입하여서 오존 처리된 처리대상수를 만들고, 이렇게 오존 처리된 처리대상수를 해당 방전관으로 다시 공급하여서 OH라디칼로 만들 수 있게 된다.
둘째, 이중관의 내부 즉, 내부관의 내부에 자외선램프를 내부관과 동축으로 튜브상으로 내장 구비함으로써 쉽고 편리하게 OH라디칼을 만들 수 있는 효과가 있고, 그 결과 오존의 생성과 OH라디칼의 생성을 하나의 방전관에서 한 번의 공정으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 하나의 방전관에서 한 번의 공정으로 오존과 OH라디칼을 동시에 생성할 수 있으므로, 오존 및 OH라디칼의 생성 효율이 향상되는 효과가 있다.
넷째, 외부관과 내부관의 이중관의 내부에 자외선램프를 동축으로 내장함으로써 방전관에 있어서 점유공간을 최소화할 수 있는 효과가 있고, 또한 제품의 소형화 및 컴팩트화가 가능하다는 효과가 있다.
다섯째, 방전관의 제작시에 필수로 들어가는 기왕의 고정캡을 이용하여 관상의 자외선램프를 취부함으로써, 자외선램프의 설치를 쉽고 간편하게 할 수 있는 효과가 있다.
여섯째, 조임링과 압착링을 채택함으로써 처리대상수의 누수를 확실히 막으면서 동시에 자외선램프의 고정을 견실하게 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관의 사시도이다.
도 2는 도 1의 길이방향을 따른 종단면도이다.
도 3은 도 1의 평면도이다.
다음은 본 발명인 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관은, 처리대상수(H2O)가 통과하는 제1 소통로(11A)가 형성되어 있는 내부관(11)과, 라디칼 반응용 기체[예컨대 산소(O2)]가 통과하는 제2 소통로(12A)가 형성되어 있고 상기 내부관(11)의 외부에 구비되는 외부관(12)과, 상기 내부관(11)과 외부관(12)의 일측과 타측에 각각 구비되어서 상기 내부관(11)과 외부관(12)을 고정하는 한 쌍의 고정캡(13)과, 상기 제1 소통로(11A)와 연통되도록 상기 한 쌍의 고정캡(13) 중에서 일측의 고정캡(13)에 형성되어서 처리대상수가 유입되는 제1 유입구(11b)와, 상기 제1 유입구(11b)로 유입되어서 상기 제1 소통로(11A)를 통과한 처리대상수가 빠져나가도록 상기 한 쌍의 고정캡(13) 중에서 타측의 고정캡(13)에 형성되는 제1 토출구(11c)와, 상기 제2 소통로(12A)와 연통되도록 일측의 고정캡(13)에 형성되어서 라디칼 반응용 기체가 유입되는 제2 유입구(12b)와, 상기 제2 유입구(12b)로 유입된 라디칼 반응용 기체가 플라즈마 방전에 의해서 생성된 라디칼 발생원[예컨대 오존(O3)]이 토출되도록 상기 제2 소통로(12A)와 연통되도록 타측의 고정캡(13)에 형성되는 제2 토출구(12c)와, 상기 제1,2 소통로(11A,12A)에 각각 배열된 제1,2 전극(21, 22)을 포함하여 구성되는 플라즈마 고도수처리용 방전관에 있어서, 상기 내부관(11)의 길이방향을 따라서 상기 내부관(11)과 동축으로 내부관(11)의 내부에 구비되어서, 처리대상수에 자외선을 조사하는 자외선램프(30)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관에 있어서, 상기 제1 유입구(11b)로는 오존 처리된 처리대상수가 유입되고, 상기 자외선램프(30)는 오존 처리된 처리대상수에 자외선을 조사하여서 OH라디칼을 생성하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 "오존 처리된 처리대상수"라고 함은 오염된 물인 처리대상수에 오존이 투입되어서 오존이 용해되어 있는 처리대상수를 의미하며, 따라서 오존 처리된 처리대상수에는 오존이 존재한다.
상기와 같이 오존 처리된 처리대상수에 자외선을 조사하게 되면, 물과 오존이 반응하여 과산화수소(H2O2)가 생성되고, 이 과산화수소는 다시 자외선에 의해서 OH라디칼로 된다.
이와 같이 자외선램프(30)의 자외선 조사에 의해서 오존 처리된 처리대상수에서 OH라디칼을 만들어 낼 수 있는 것이다. 이렇게 생성된 OH라디칼은 오존보다 산화력이 훨씬 커서 오존으로 분해되지 않는 유기물을 빠르게 분해할 수 있다.
또한 상기와 같은 구성에 의하면, 오존의 생성과 OH라디칼을 동시에 생성할 수 있으므로, 생성된 오존을 처리대상수로 투입하여서 외부의 예컨대, 오존용해장치에서 오존을 용해시켜서 오존 처리된 처리대상수를 만들 수 있고, 이렇게 오존 처리된 처리대상수를 제1 유입구(11b)로 공급받아서 OH라디칼로 만들 수 있는 것이다.
상기와 같이 내부관(11)의 내부에 자외선램프(30)를 내장 구비하여 OH라디칼을 만들 수 있도록 함으로써, 오존의 생성과 OH라디칼의 생성을 한 번의 공정으로 수행할 수 있게 되어서 오존 및 OH라디칼의 생성 효율이 향상되는 이점이 있다.
또한, 외부관(12)과 내부관(11)의 이중관의 내부에 자외선램프(30)를 동축으로 내장함으로써 점유공간을 최소화할 수 있어서 제품의 소형화 및 컴팩트화가 가능하다는 이점이 있다.
그리고, 자외선램프(30)에서 조사되는 자외선에 의해서 처리대상수를 살균할 수 있음은 물론이다.
한편, 상기 제1,2 전극(21, 22)과 연결되어서 플라즈마 발생을 위한 고전압을 인가하기 위한 플라즈마 전원부가 구비되어야 함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관에 있어서, 상기 자외선램프(30)는 관(tube) 형태로 형성되고, 상기 관상의 자외선램프(30)는 일단과 타단이 상기 한 쌍의 고정캡(13)에 각각 고정 구비되어서 내부관(11)에 내장되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관에 있어서, 상기 제1 전극(21)은, 상기 관상의 자외선램프(30)의 길이방향을 따라서 자외선램프(30)의 외주면에 나선상으로 권취되어서 제1 소통로(11A)에 구비되고, 상기 제2 전극(22)은 상기 제1 전극(21)과 대응되도록 상기 내부관(11)의 길이방향을 따라서 내부관(11)의 외주면에 나선상으로 권취되어서 제2 소통로(12A)에 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)을 모두 동일하게 나선상으로 형성함으로써 고전압의 플라즈마 발생이 더욱더 신뢰성 있게 발생되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관에 있어서, 상기 한 쌍의 고정캡(13)의 중앙에는 삽입홀(13c)이 방전관의 길이방향으로 관통형성되어 있고, 상기 자외선램프(30)의 일측과 타측은 각각 상기 삽입홀(13c)에 끼움 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 기왕의 고정캡(13)을 이용하여 관상의 자외선램프(30)의 취부를 내부관(11)의 내부에서 쉽고 간편하게 할 수 있는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관에 있어서, 상기 삽입홀(13c)과 연통하고 상기 자외선램프(30)의 외주면에 외삽되는 끼움공(41a)이 중앙에 관통형성되어 있는 바디부(41)와, 상기 바디부(41)의 외주연을 따라서 방전관의 중앙으로 돌출 형성되고 상기 고정캡(13)의 외주면에 체결되는 체결리브(42)로 구성되는 조임링(40)과, 상기 조임링(40)의 바디부(41)와 고정캡(13)의 끝면에 재치되고 상기 자외선램프(30)의 외주면에 끼움 구비되는 고무 또는 합성수지 재질의 압착링(50)이 더 포함되어서 구성되고, 상기 압착링(50)이 상기 고정캡(13)의 끝면과 조임링(40)의 바디부(41)의 사이에 위치되고, 상기 조임링(40)의 끼움공(41a)이 자외선램프(30)의 외주면에 끼워진 상태에서, 상기 체결리브(42)를 고정캡(13)에 체결하여서 상기 압착링(50)을 압착함으로써 상기 자외선램프(30)가 상기 고정캡(13)에 견고하게 고정되는 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 조임링(40)과 압착링(50)을 이용함으로써 처리대상수의 누수를 확실히 막으면서 동시에 자외선램프(30)의 고정을 견실하게 할 수 있는 이점이 있다.
상기 체결리브(42)의 내주면에는 나사홈(도면번호 미병기)이 형성되어 있고, 상기 고정캡(13)의 외주면에는 상기 나사홈과 나합하는 나사산이 형성되어 있어서, 상기 체결리브(42)는 상기 고정캡(13)의 외주면에 나사 체결될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것은 해당 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술한 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
11 : 내부관 11A : 제1 소통로
11b : 제1 유입구 11c : 제1 토출구
12 : 외부관 12A : 제2 소통로
12b : 제2 유입구 12c : 제2 토출구
13 : 고정캡 21 : 제1 전극
22 : 제2 전극 30 : 자외선램프
40 : 조임링 41 : 바디부
41a : 끼움공 42 : 체결리브
50 : 압착링

Claims (4)

  1. 처리대상수가 통과하는 제1 소통로(11A)가 형성되어 있는 내부관(11)과, 라디칼 반응용 기체(O2)가 통과하는 제2 소통로(12A)가 형성되어 있고 상기 내부관(11)의 외부에 구비되는 외부관(12)과, 상기 내부관(11)과 외부관(12)을 고정구비하기 위해서 내부관(11)과 외부관(12)의 일측과 타측에 각각 구비되는 한 쌍의 고정캡(13)과, 상기 제1 소통로(11A)와 연통되도록 상기 한 쌍의 고정캡(13) 중에서 일측의 고정캡(13)에 형성되어서 처리대상수가 유입되는 제1 유입구(11b)와, 상기 제1 유입구(11b)로 유입되어서 상기 제1 소통로(11A)를 통과한 처리대상수가 빠져나가도록 상기 한 쌍의 고정캡(13) 중에서 타측의 고정캡(13)에 형성되는 제1 토출구(11c)와, 상기 제2 소통로(12A)와 연통되도록 일측의 고정캡(13)에 형성되어서 라디칼 반응용 기체가 유입되는 제2 유입구(12b)와, 상기 제2 유입구(12b)로 유입된 라디칼 반응용 기체가 플라즈마 방전에 의해서 생성된 라디칼 발생원이 토출되도록 상기 제2 소통로(12A)와 연통되도록 타측의 고정캡(13)에 형성되는 제2 토출구(12c)와, 상기 제1,2 소통로(11A,12A)에 각각 배열된 제1,2 전극(21, 22)을 포함하여 구성되는 플라즈마 고도수처리용 방전관에 있어서,
    상기 내부관(11)의 길이방향을 따라서 상기 내부관(11)과 동축으로 내부관(11)의 내부에 구비되어서, 처리대상수에 자외선을 조사하는 자외선램프(30)가 더 포함되어서 구성되고,
    상기 제1 유입구(11b)로는 오존 처리된 처리대상수가 유입되고,
    상기 자외선램프(30)는, 오존 처리된 처리대상수에 자외선을 조사하여서 OH라디칼을 생성하도록 하며,
    상기 자외선램프(30)는 관(tube) 형태로 형성되고,
    상기 관상의 자외선램프(30)는, 일단과 타단이 상기 한 쌍의 고정캡(13)에 각각 고정 구비되어서 내부관(11)에 내장되며,
    상기 제1 전극(21)은, 상기 관상의 자외선램프(30)의 길이방향을 따라서 자외선램프(30)의 외주면에 권취되어서 제1 소통로(11A)에 구비되고,
    상기 제2 전극(22)은, 상기 제1 전극(21)과 대응되도록 상기 내부관(11)의 길이방향을 따라서 내부관(11)의 외주면에 권취되어서 제2 소통로(12A)에 구비되는 것을 특징으로 하는 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 고정캡(13)의 중앙에는 삽입홀(13c)이 방전관의 길이방향으로 관통형성되어 있고,
    상기 자외선램프(30)의 일측과 타측은 각각 상기 삽입홀(13c)에 끼움 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 삽입홀(13c)과 연통하고 상기 자외선램프(30)의 외주면에 외삽되는 끼움공(41a)이 중앙에 관통형성되어 있는 바디부(41)와, 상기 바디부(41)의 외주연을 따라서 방전관의 중앙으로 돌출 형성되고 상기 고정캡(13)의 외주면에 체결되는 체결리브(42)로 구성되는 조임링(40)과,
    상기 조임링(40)의 바디부(41)와 고정캡(13)의 끝면에 재치되고 상기 자외선램프(30)의 외주면에 끼움 구비되는 고무 또는 합성수지 재질의 압착링(50)이 더 포함되어서 구성되고,
    상기 압착링(50)이 상기 고정캡(13)의 끝면과 조임링(40)의 바디부(41)의 사이에 위치되고, 상기 조임링(40)의 끼움공(41a)이 자외선램프(30)의 외주면에 끼워진 상태에서, 상기 체결리브(42)를 고정캡(13)에 체결하여서 상기 압착링(50)을 압착함으로써 상기 자외선램프(30)가 상기 고정캡(13)에 견고하게 고정되는 것을 특징으로 하는 자외선램프 내장형 플라즈마 고도수처리용 방전관.
  4. 삭제
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