KR102513597B1 - 플라즈마 악취제거장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마 악취제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마 방전으로 축사와 같은 악취발생시설에서 발생된 악취의 처리시 전극의 표면에서 발생되는 질산암모늄 스케일을 제거함과 동시에 전극의 구조를 개선하여 악취의 처리효율을 높일 수 있는 플라즈마 악취제거장치에 관한 것이다.
본 발명의 플라즈마 악취제거장치는 악취성분으로 암모니아를 함유하는 악취가스가 유입되는 가스유입관이 일측에 설치되고 타측에 악취성분이 제거된 처리가스가 배출되는 가스배출관이 설치되는 챔버와, 챔버의 내부에 설치되며 플라즈마를 발생시켜 챔버의 내부로 유입된 악취가스 중의 악취성분을 제거하는 전극유닛과, 전극유닛에 형성된 질산암모늄 스케일을 용해시켜 제거하기 위한 스케일제거부를 구비한다.
본 발명의 플라즈마 악취제거장치는 악취성분으로 암모니아를 함유하는 악취가스가 유입되는 가스유입관이 일측에 설치되고 타측에 악취성분이 제거된 처리가스가 배출되는 가스배출관이 설치되는 챔버와, 챔버의 내부에 설치되며 플라즈마를 발생시켜 챔버의 내부로 유입된 악취가스 중의 악취성분을 제거하는 전극유닛과, 전극유닛에 형성된 질산암모늄 스케일을 용해시켜 제거하기 위한 스케일제거부를 구비한다.
Description
본 발명은 플라즈마 악취제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마 방전으로 축사와 같은 악취발생시설에서 발생된 악취의 처리시 전극의 표면에서 발생되는 질산암모늄 스케일을 제거함과 동시에 전극의 구조를 개선하여 악취의 처리효율을 높일 수 있는 플라즈마 악취제거장치에 관한 것이다.
일반적으로 악취라고 하면 사람의 신경계통을 자극시켜 정신적, 육체적으로 피해를 주는 냄새를 말한다. 이러한 악취 유발물질은 발생원에 따라 매우 다양하며 축사, 하수처리장, 소각장, 음식물쓰레기처리시설, 쓰레기 매립장, 정유공장, 화학공장, 분뇨 및 축산폐수처리장 등은 주요 악취발생시설로 간주되고 있다.
악취발생시설로부터 발생하는 악취는 부패물질 또는 각종 휘발성 유기화합물로 인하여 발생하는 것이므로 불쾌감을 유발시킬 뿐만 아니라 인체에 유해하며 집중력의 감소로 인한 능률의 저하 또는 안전사고의 증가에 이르기까지 많은 문제점이 있게 된다.
이러한 악취성분으로 암모니아, 메틸머캅탄, 황화수소, 황화메틸, 이황화메틸, 트리메틸아민, 아세트알데히드, 스티렌 등은 법적 규제물질로 정하여 단속하고 있다.
악취 물질은 pH에 따라 염기성계, 산성계 및 중성계로 구분될 수 있다. 예를 들어, 암모니아, 트리메틸아민은 염기성계에 속하고, 황화수소, 메틸메르캅탄, 프로피온산, 노르말부틸산, 이소발레르산 등은 산성계에 속하며, 황화메틸, 이황화메틸, 아세트알데히드 등은 중성계에 속한다.
이러한 악취 물질을 제거하기 위한 종래의 방법은 크게 물리적, 화학적 그리고 생물학적 처리방법으로 분류되며 현재 주로 사용되고 있는 방법으로는 연소법, 세정법, 산화법, 흡착법, 미생물 처리법 등이 있다.
이 중 연소법은 거의 모든 가연성 악취물질 제거에 효율적이지만 연료비 또는 촉매 교체에 소요되는 유지비가 고가이며 운전관리에 소홀할 경우 질소산화물이 발생 되고 폭발의 위험성이 있다. 흡착법은 활성탄을 이용하여 악취를 제거하는 방법으로, 활성탄의 세공 안에 각종 악취물질이 축적, 포화상태로 흡착되어서 더 이상 탈취효과가 없어 악취가 유출되기 시작하면 신탄으로 흡착탄을 교체해 주어야 하고, 제거대상물질의 농도가 높을 경우 세척, 흡수,냉각, 응축 등의 전처리 단계를 병행하여 농도를 저감시킨 다음 활성탄 흡착을 행해야 하는 단점이 있다. 그리고 미생물 처리법은 악취가 나무 부스러기나 토양을 통과할 때 미생물을 이용하여 흡착된 악취물질을 분해하는 방법으로, 미생물의 생육조건이 적절히 조성되면 악취에 대한 제거능력이 우수하고 2차 오염물질이 발생하지 않는 반면에 부지면적을 많이 차지하고 시간이 많이 걸리는 단점이 있다.
반면에 산화법은 오존의 강력한 산화작용을 활용하여 악취성분을 산화시켜 제거하는 방법으로 전력량 소비가 적고 유지관리가 용이하여 대용량의 가스 제거에 비교적 효율적이다.
대한민국 등록특허 제10-2114887호에는 플라즈마 방전에 의해 발생시킨 오존가스를 이용하여 악취를 산화시켜 제거하는 플라즈마 악취제거장치가 개시되어 있다.
상기 플라즈마 악취제거장치는 플라즈마 방전으로 발생시킨 오존가스와 OH라디칼을 악취발생시설에 살포하여 악취를 감소 또는 제거할 수 있다.
하지만, 플라즈마 방전시 발생되는 오존이 악취 중의 암모니아와 반응하여 흰 결정의 질산암모늄을 생성시키는 문제점이 있다. 도 10에 잘 나타난 바와 같이 생성된 질산암모늄은 전극의 표면과 그 주위에 부착되어 스케일을 형성한다. 이러한 질산암모늄 스케일은 플라즈마 방전을 방해하여 악취처리 효율을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 전극의 표면에 형성되는 질산암모늄 스케일을 제거함과 동시에 전극의 구조를 개선하여 악취의 처리효율을 높일 수 있는 플라즈마 악취제거장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 악취제거장치는 악취성분으로 암모니아를 함유하는 악취가스가 유입되는 가스유입관이 일측에 설치되고, 타측에 악취성분이 제거된 처리가스가 배출되는 가스배출관이 설치되는 챔버와; 상기 챔버의 내부에 설치되며 플라즈마를 발생시켜 상기 챔버의 내부로 유입된 악취가스 중의 악취성분을 제거하는 전극유닛과; 상기 전극유닛에 형성된 질산암모늄 스케일을 용해시켜 제거하기 위한 스케일제거부;를 구비하고, 상기 전극유닛은 방전전극과, 상기 방전전극을 사이에 두고 설치되는 제 1 및 제 2접지전극과, 상기 방전전극에 일정간격으로 설치되어 상기 제 1 및 제 2접지전극을 향해 돌출되는 다수의 방전핀들을 구비한다.
상기 전극유닛은 상기 제 1접지전극을 중심으로 상기 방전전극과 상기 제 2접지전극이 순차적으로 동심원상으로 배치되어 형성된다.
상기 제 1접지전극은 상기 방전전극의 일면과 대향하도록 설치되고, 상기 제 2접지전극은 상기 방전전극의 타면과 대향하도록 설치되며, 상기 방전핀들은 상기 제 1접지전극을 향해 돌출되도록 상기 방전전극에 설치되는 제 1그룹과, 상기 제 2접지전극을 향해 돌출되도록 상기 방전전극에 설치되는 제 2그룹으로 구분된다.
상기 방전전극과 상기 제 1 및 제 2접지전극 간의 거리를 조절하기 위한 거리조절수단을 더 구비한다.
상기 거리조절수단은 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트에 설치되어 상기 방전전극의 하부에 결합되는 고정브라켓과, 상기 제 1 및 제 2접지전극의 하부에 각각 결합되며 상기 베이스플레이트에서 좌우로 이동가능한 제 1 및 제 2이동브라켓과, 상기 제 1 및 제 2이동브라켓을 상기 베이스플레이트에 각각 결합시키는 하부조절볼트와, 상기 방전전극과 상기 제 1 및 제 2접지전극의 상부를 상호 연결하도록 설치되되 상기 제 1 및 제 2접지전극이 좌우로 이동가능하도록 설치되는 상부브라켓과, 상기 상부브라켓을 상기 제 1 및 제 2접지전극에 각각 결합시키는 상부조절볼트를 구비하고, 상기 제 1 및 제 2이동브라켓은 상기 제 1 및 제 2접지전극에 각각 고정되는 전극접촉부와, 상기 전극접촉부의 하부에서 굽어지게 형성되어 상기 베이스플레이트에 접촉되며 상기 하부조절볼트가 삽입되는 하부장공홀이 마련된 벤딩부를 구비하며, 상기 상부브라켓은 상기 하부장공홀과 대응되는 위치에 형성되어 상기 상부조절볼트가 삽입되는 상부장공홀이 마련된다.
상기 방전핀은 상기 방전전극에 형성된 나사홀에 나사결합되어 회전에 의해 좌우로 이동이 가능한 나사부와, 상기 나사부의 일측에 형성되고 상기 나사홀의 직경보다 더 크게 형성된 헤드부와, 상기 나사부의 타측에 형성되어 상기 제 1 및 제 2접지전극을 향해 뾰족하게 형성된 니들부를 구비한다.
상기 스케일제거부는 물이 저장된 물탱크와, 상기 물탱크와 연결되어 상기 챔버의 내부로 연장되는 물공급관과, 상기 물공급관과 연결되어 상기 방전전극과 상기 제 1 및 제 2접지전극 사이로 물을 분사하기 위한 분사노즐과, 상기 챔버의 내부에 발생된 질산암모늄 용액을 회수하기 위한 회수부를 구비한다.
교류전원공급부에서 공급되는 저압 교류전원을 고압 직류전원으로 변환하여 상기 전극유닛에 공급하는 고압변환부;를 더 구비하고, 상기 고압변환부는 상기 교류전원공급부에서 공급되는 저압 교류전원의 노이즈를 제거하는 EMI필터와, 노이즈가 제거된 저압 교류전원의 전압을 증폭시키는 배전압회로를 포함하는 전압증폭회로부를 구비한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 플라즈마 방전으로 발생시킨 오존가스와 OH라디칼의 높은 산화력에 의해 악취발생시설에 발생된 악취를 효과적으로 감소 또는 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은 전극의 표면에 형성되는 질산암모늄 스케일을 제거함과 동시에 전극의 구조를 개선함으로써 플라즈마 방전 효율을 높일 수 있다. 따라서 악취발생시설에서 발생된 악취의 처리효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 플라즈마 악취제거장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 도 1에 적용된 챔버의 내부를 나타낸 단면도이고,
도 3은 도 1에 적용된 전극유닛의 절개 사시도이고,
도 4는 본 발명의 다른 예에 따른 플라즈마 악취제거장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 예에 따른 플라즈마 악취제거장치에 적용된 챔버의 내부를 나타낸 단면도이고,
도 6은 도 5의 평단면도이고,
도 7은 도 5에 적용된 전극유닛의 분리 사시도이고,
도 8은 플라즈마 악취제거장치에 적용되는 고압변환부를 나타낸 블록도이고,
도 9는 고압변환부의 전압증폭회로부를 나타낸 회로도이며,
도 10은 종래의 기술에 따른 플라즈마 악취제거장치의 사용시 전극 표면에 형성된 질산암모늄 스케일을 나타낸 이미지이다.
도 2는 도 1에 적용된 챔버의 내부를 나타낸 단면도이고,
도 3은 도 1에 적용된 전극유닛의 절개 사시도이고,
도 4는 본 발명의 다른 예에 따른 플라즈마 악취제거장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 5는 본 발명의 또 다른 예에 따른 플라즈마 악취제거장치에 적용된 챔버의 내부를 나타낸 단면도이고,
도 6은 도 5의 평단면도이고,
도 7은 도 5에 적용된 전극유닛의 분리 사시도이고,
도 8은 플라즈마 악취제거장치에 적용되는 고압변환부를 나타낸 블록도이고,
도 9는 고압변환부의 전압증폭회로부를 나타낸 회로도이며,
도 10은 종래의 기술에 따른 플라즈마 악취제거장치의 사용시 전극 표면에 형성된 질산암모늄 스케일을 나타낸 이미지이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플라즈마 악취제거장치에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 악취제거장치는 챔버(1)와, 챔버(1)의 내부에 설치되며 플라즈마를 발생시켜 챔버(1)의 내부로 유입된 악취가스 중의 악취성분을 제거하는 전극유닛(40)과, 전극유닛(40)에 형성된 질산암모늄 스케일을 용해시켜 제거하기 위한 스케일제거부를 구비한다.
챔버(1)는 통 구조로 이루어진다. 챔버(1)는 합성수지와 같은 절연성 소재로 형성된다. 챔버(1)는 일측에는 가스유입관(2)이 설치된다. 가스유입관(2)은 악취발생시설과 연결된다.
악취성분을 유발시키는 악취발생시설은 매우 다양하며, 주요 악취발생시설로 축사, 축산분뇨 및 축산폐수처리장, 축산분뇨 퇴비화시설, 하수처리장, 소각장, 음식물쓰레기처리시설, 사료건조화시설, 쓰레기 매립장, 정유공장, 화학공장 등을 들 수 있다.
악취발생시설에서 발생되는 악취가스 중의 악취성분은 종류가 다양하다. 가령, 염기성계 악취성분으로 암모니아, 트리메틸아민 등을 들 수 있고, 산성계 악취성분으로 황화수소, 메틸메르캅탄, 프로피온산, 노르말부틸산, 이소발레르산 등을 들 수 있으며, 중성계 악취성분으로 황화메틸, 이황화메틸, 아세트알데히드 등을 들 수 있다. 특히, 본 발명은 악취성분으로 암모니아를 함유하는 악취가스의 처리에 유용하다.
악취발생시설에서 발생된 악취가스는 가스유입관(2)을 통해 챔버(1)의 내부로 유입된다. 가스유입관(2)에는 악취가스를 챔버(1)로 유입시키기 위한 블로워(3)가 설치된다.
챔버(1)의 타측에는 가스배출관(5)이 설치된다. 챔버(1)의 내부로 유입된 악취가스는 악취성분이 제거된 후 가스배출관(5)을 통해 외부로 배출된다. 가스배출관(5)을 통해 외부로 배출되는 가스가 처리가스이다.
챔버(1)의 내부에는 방전에 의해 플라즈마를 발생시키기 위한 전극유닛(40)이 설치된다. 전극유닛(40)은 전원과 연결되어 챔버(1)의 내부에서 플라즈마를 발생시켜 챔버(1)의 내부로 유입된 악취가스 중의 악취성분을 제거한다.
전극유닛(40)은 방전전극(41)과, 방전전극(41)을 사이에 두고 설치되는 제 1 및 제 2접지전극(45)(47)과, 방전전극(41)에 일정간격으로 설치되어 제 1 및 제 2접지전극을 향해 돌출되는 다수의 방전핀들(42)(43)을 구비한다.
방전전극(41) 및 방전핀(42)(43), 제 1 및 제 2접지전극(45)(47)은 전도성 금속으로 이루어진다. 가령, 알루미늄이나 스테인리스스틸, 텅스텐 등으로 형성될 수 있다.
도시된 예에서 전극유닛(40)은 방전전극(41)과 제 1 및 제 2접지전극(45)(47)이 동심원상으로 배치되는 독특한 구조로 이루어진다. 즉, 제 1접지전극(45)을 중심으로 방전전극(41)과 제 2접지전극(47)이 순차적으로 동심원상으로 배치되어 형성된다. 따라서 원형의 제 1접지전극(45)을 둘러싸도록 환형의 방전전극(41)이 제 1접지전극(45)의 바깥에 설치되고, 방전전극(41)을 둘러싸도록 환형의 제 2접지전극(47)이 방전전극(41)의 바깥에 설치된다.
방전전극(41)은 전원의 -단자와 전기적으로 연결된다.
제 1접지전극(45)은 방전전극(41)의 내측 중앙에 위치하고, 제 2접지전극(47)은 방전전극(41)의 바깥을 둘러싸도록 위치한다. 제 1 및 제 2접지전극(45)(47)은 전원의 +단자와 전기적으로 연결된다. 도시되지 않았지만 제 2접지전극(47)은 절연체에 의해 챔버(1)에 지지되도록 설치됨은 물론이다.
방전전극(41)에는 다수의 방전핀들(42)(43)이 설치된다. 방전핀들(42)(43)은 제 1접지전극(45)과 제 2접지전극(47)을 향해 돌출되게 형성된다. 이러한 방전핀들은 돌출방향에 따라 제 1그룹의 방전핀들(42)과 제 2그룹의 방전핀들(43)로 구분될 수 있다. 가령, 방전전극(41)의 내측면에 형성되어 제 1접지전극(45)의 외측면을 향해 돌출되는 제 1그룹의 방전핀들(42)과, 방전전극(41)의 외측면에 형성되어 제 2접지전극(47)의 내측면을 향해 돌출되는 제 2그룹의 방전핀들(43)로 구분된다.
제 1 및 제 2그룹의 방전핀들(42)(43)은 제 1접지전극(45)을 중심으로 하는 방사상의 형태로 배치된다. 각 방전핀들(42)(43)의 단부는 뾰족하게 형성된다.
전원이 공급되면 방전핀들(42)(43)과 제 1 및 제 2접지전극(45)(47) 사이에서 방전이 일어나면서 플라즈마가 발생된다. 고에너지의 플라즈마는 챔버(1) 내의 공기와 반응하여 오존가스와 OH 라디칼, 음이온 등을 발생시킨다. 산화력이 높은 오존가스와 OH 라디칼, 음이온 등은 악취가스 중의 악취성분을 분해하여 처리한다.
이와 같이 본 발명은 전극유닛(40)의 구조를 독특하게 변경하고, 방전전극(41)에 설치된 방전핀(42)(43)의 단부에서 방전이 일어나도록 함으로써 질산암모늄 스케일의 발생을 감소시킬 수 있다.
그리고 본 발명에서 전극유닛의 표면에 형성된 미량의 질산암모늄 스케일은 스케일제거부를 통해 주기적으로 제거할 수 있다. 스케일제거부는 질산암모늄 스케일을 물에 용해시키는 방식을 통해 전극유닛의 표면에 형성된 질산암모늄 스케일을 제거한다.
도시된 스케일제거부는 물이 저장된 물탱크(61)와, 물탱크(61)와 연결되어 챔버(1)의 내부로 연장되는 물공급관(62)과, 물공급관(62)과 연결되어 방전전극(41)과 제 1 및 제 2접지전극(45)(47) 사이로 물을 분사하기 위한 분사노즐(65)과, 챔버(1)의 내부에 발생된 질산암모늄 용액을 회수하기 위한 회수부를 구비한다.
물탱크(61)에는 질산암모늄을 용해시키기 위한 물이 저장된다. 물로 증류수, 지하수, 상수 등을 이용할 수 있다.
물공급관(62)은 물탱크(61)와 분사노즐(65)을 연결한다. 물공급관(61)에는 펌프(64)와 밸브(63)가 설치된다.
분사노즐(65)은 물공급관(62)과 연결되어 챔버(1) 내부에 설치된다. 분사노즐(65)은 전극유닛(40)의 전면에 위치한다. 분사노즐(65)은 제 1접지전극(45)과 방전전극(41)의 사이, 제 2접지전극(47)과 방전전극(41)의 사이로 물을 분사할 수 있도록 설치된다. 따라서 분사노즐(65)은 제 1접지전극(41)과 제 2접지전극(47) 사이의 이격공간에 대응되게 원형의 궤적을 따라 다수가 배치된다.
분사노즐(65)에서 물이 분사되면 전극유닛(40)의 표면에 형성된 질산암모늄 스케일이 물에 용해된다. 질산암모늄이 용해된 물, 즉 질산암모늄 용액은 챔버(1)의 바닥으로 모인다. 방전전극(41)과 제 1 및 제 2접지전극(45)(47) 사이에서 질산암모늄 용액이 잘 배출될 수 있도록 전극유닛(40)은 기울어지게 설치될 수 있다. 가령, 전극유닛(40)의 전면에서 후면 방향으로 물이 분사될 경우 전극유닛(40)은 상부가 후방으로 기울어진 형태로 설치될 수 있다.
회수부는 챔버(1)의 배출구에 연결된 회수관(66)과, 회수관(66)과 연결되는 수거탱크(69)로 이루어진다.
회수관(66)에는 밸브(67)가 설치된다. 회수관(66)을 통해 질산암모늄 용액은 챔버(1)에서 수거탱크(69)로 유입되어 수거탱크(69)에 저장된다.
상술한 스케일제거부는 전극유닛(40)의 방전과 교대로 작동될 수 있다. 또한, 전극유닛(40)의 방전 중에 스케일제거부가 작동될 수 있다.
스케일제거부를 통해 본 발명은 전극유닛(40)의 표면에 형성된 질산암모늄 스케일을 주기적으로 제거할 수 있다. 따라서 질산암모늄 스케일에 의한 플라즈마 방전 효율이 감소되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 챔버(1)에서 배출되어 수거탱크(69)에 저장된 질산암모늄 용액은 비료의 재료로 유용하게 활용될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 전극유닛(40)의 표면에 형성되는 질산암모늄 스케일을 제거함과 동시에 전극유닛(40)의 구조를 개선하여 악취가스의 처리효율을 높일 수 있다.
한편, 본 발명은 악취가스의 처리효율을 더욱 높이기 위해 도 4와 같이 가스유입관(2)에 기액접촉기(10)를 설치할 수 있다. 기액접촉기(10)는 악취발생시설과 블로워(3) 사이에 위치한다.
기액접촉기(10)는 악취가스가 챔버(1)로 유입되기 전에 악취가스 중의 악취성분을 일부 제거함으로써 챔버(1)에서의 악취가스 처리효율을 높임과 동시에 질산암모늄 스케일의 발생을 줄일 수 있다.
도시된 기액접촉기(10)는 일 예로, 기액접촉조(11)와, 기액접촉조 내부에 설치되는 교축디스크(15)를 구비한다.
가스유입관(2)은 기액접촉조(11)의 하부와 상부에 각각 연결된다. 기액접촉조(11)의 하부에 연결된 가스유입관(2)을 통해 기액접촉조(11)의 내부로 악취가스가 유입된다. 그리고 기액접촉조(11)의 상부에 연결된 가스유입관(2)을 통해 기액접촉조(11)에서 배출되는 악취가스가 챔버(1)로 유입된다.
기액접촉조(11)의 내부에는 물이 일정량 저장된다.
교축디스크(15)는 기액접촉조(11)의 내부에 설치되어 내부공간을 가로막도록 설치된다. 교축디스크(15)는 기액접촉조(11)에 설치된 지지대(13)에 결합되어 일정한 높이에 위치한다. 도시된 예에서 교축디스크(15)는 상하로 이격되어 한쌍이 나란하게 설치된다.
교축디스크(15)는 원판형으로 형성된다. 교축디스크(15)의 직경은 기액접촉조(11)의 내경보다 더 작게 형성된다. 따라서 교축디스크(15)의 가장자리와 기액접촉조(11)의 내주면 사이에 좁은 교축틈새가 형성된다.
지지대(13)는 한쌍으로 이루어질 수 있다. 지지대(13)의 외주면에는 나사산이 형성된다. 교축디스크(15)에는 지지대(13)가 관통하는 관통홀이 형성된다. 교축디스크(15)의 상부와 하부에서 각각 너트가 지지대(13)에 체결되어 교축디스크(15)를 고정시킨다. 이와 같이 지지대(13)에 결합된 교축디스크(15)는 너트의 위치를 조절함으로써 상하로 이동시키기가 용이하다.
블로워(3)가 작동하면 기액접촉조(11)의 내부에 부압이 형성되면서 악취가스를 기액접촉조(11)의 내부로 빨아들여 하부에서 상부 방향으로 악취가스가 이동한다. 하부에서 올라오는 악취가스는 교축디스크(15)에 충돌하면서 교축디스크(15)의 가장자리로 이동하여 좁은 교축틈새를 통과한다. 이에 따라 교축틈새의 주위에서 고속의 와류가 발생되면서 마이크로미터 또는 나노미터 크기의 미세한 기포들이 무수히 발생한다. 이와 같이 와류와 미세기포가 발생되면서 기액간의 접촉효율이 높아져 악취가스 중의 이물질 및 악취성분이 1차로 제거된다. 악취성분이 1차로 제거된 악취가스는 챔버(1)로 유입되어 플라즈마 방전에 발생된 오존 등에 의해 산화된다.
본 발명의 또 다른 예의 플라즈마 악취제거장치에 적용되는 전극유닛의 모습을 도 5 내지 도 7에 도시하고 있다.
도시된 전극유닛(70)은 방전전극(71), 제 1 및 제 2접지전극(75)(77)이 판상으로 이루어져 서로 대향되도록 나란하게 배치된다는 점에서 도 1에 적용된 전극유닛과 차이가 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 제 1 및 제 2접지전극(75)(77)이 일정 거리 이격되어 나란하게 설치되고, 제 1및 제 2접지전극(75)(77) 사이에 방전전극(71)이 설치된다. 따라서 제 1접지전극(75)은 방전전극(71)의 일면과 대향하도록 설치되고, 제 2접지전극(77)은 방전전극(71)의 타면과 대향하도록 설치된다.
도시되지 않았지만 스케일제거부의 분사노즐은 제 1접지전극(75)과 방전전극(71)의 사이, 제 2접지전극(77)과 방전전극(71)의 사이로 물을 분사할 수 있도록 설치됨은 물론이다.
방전전극(71)에는 다수의 방전핀들(81)(85)이 설치된다. 방전핀들(81)(85)은 제 1접지전극(75)을 향해 돌출되도록 방전전극(71)에 설치되는 제 1그룹의 방전핀들(81)과, 제 2접지전극(77)을 향해 돌출되도록 방전전극(71)에 설치되는 제 2그룹의 방전핀들(85)로 구분된다.
제 1그룹의 방전핀들(81)과 제 2그룹의 방전핀들(85)은 상하 방향으로 교대로 설치된다. 즉, 상부에서부터 홀수번째 열은 제 2그룹의 방전핀들(85)이 배치되고, 짝수번째 열은 제 1그룹의 방전핀들(81)이 배치된다. 이를 위해 방전전극(71)에는 다수의 제 1 및 제 2나사홀들(72)(73)이 형성된다.
제 1나사홀들(72)과 제 2나사홀들(73)은 상하 방향으로 교대로 형성된다. 방전전극(71)의 상부에서부터 홀수번째 열은 제 2나사홀들(73)이 형성되고, 짝수번째 열은 제 1나사홀들(72)이 형성된다.
제 1그룹의 방전핀들(81)은 각각 방전전극(71)에 형성된 제 1나사홀(72)에 나사결합되어 회전에 의해 좌우로 이동이 가능한 나사부(82)와, 나사부(82)의 일측에 형성되고 제 1나사홀(72)의 직경보다 더 크게 형성된 헤드부(83)와, 나사부(82)의 타측에 형성되어 제 1접지전극(75)을 향해 뾰족하게 형성된 니들부(84)를 구비한다.
그리고 제 2그룹의 방전핀들(85)은 각각 방전전극(71)에 형성된 제 2나사홀(73)에 나사결합되어 회전에 의해 좌우로 이동이 가능한 나사부(86)와, 나사부(86)의 일측에 형성되고 제 2나사홀(73)의 직경보다 더 크게 형성된 헤드부(87)와, 나사부(86)의 타측에 형성되어 제 2접지전극(77)을 향해 뾰족하게 형성된 니들부(88)를 구비한다.
상술한 제 1 및 제 2그룹의 방전핀들(81)(85)은 방전전극(71)에 나사결합되어 있으므로 각 방전핀들(81)(85)을 회전시키면 니들부(84)(88)의 단부와 제 1 및 제 2접지전극(75)(77)과의 거리를 미세하게 조절이 가능하다.
도시된 전극유닛(70)은 방전전극(71)과 제 1 및 제 2접지전극(75)(77) 간의 거리를 조절하기 위한 거리조절수단을 구비한다.
거리조절수단은 베이스플레이트(90)와, 베이스플레이트(90)에 설치되어 방전전극(71)의 하부에 결합되는 고정브라켓(95)과, 제 1 및 제 2접지전극(75)(77)의 하부에 각각 결합되며 베이스플레이트(90)에서 좌우로 이동가능한 제 1 및 제 2이동브라켓(100)(105)과, 제 1 및 제 2이동브라켓(100)(105)을 베이스플레이트(90)에 각각 결합시키는 하부조절볼트(111)와, 방전전극(71)과 제 1 및 제 2접지전극(75)(77)의 상부를 상호 연결하도록 설치되되 제 1 및 제 2접지전극(75)(75)이 좌우로 이동가능하도록 설치되는 상부브라켓(120)과, 상부브라켓(120)을 제 1 및 제 2접지전극(75)(77)에 각각 결합시키는 상부조절볼트(125)를 구비한다.
고정브라켓(95)은 베이스플레이트(90)에 고정된다. 고정브라켓(95)은 전후로 이격되어 한쌍이 설치된다.
고정브라켓(95)은 베이스플레이트(90)에 고정되는 하부결합부(96)와, 하부결합부(96)에서 상방으로 돌출되는 돌출부(98)와, 돌출부(98)의 단부에 형성되어 방전전극(71)의 하부에 형성된 결합홈에 끼워지는 끼움돌기(99)를 구비한다. 하부결합부(96)에는 볼트(97)가 삽입되는 삽입홀이 형성된다.
제 1이동브라켓(100)은 전후로 이격되어 한쌍이 설치된다. 그리고 제 2이동브라켓(105) 역시 전후로 이격되어 한쌍이 설치된다.
제 1이동브라켓(100)과 제 2이동브라켓(105)은 고정브라켓(95)을 사이에 두고 마주하도록 설치된다.
제 1이동브라켓(100)은 제 1접지전극(75)에 고정되는 전극접촉부(101)와, 전극접촉부(101)의 하부에서 굽어지게 형성되어 베이스플레이트(90)에 접촉되며 하부조절볼트(111)가 삽입되는 하부장공홀(104)이 마련된 벤딩부(103)를 구비한다.
전극접촉부(101)에는 제 1접지전극(75)에 결합되는 볼트가 삽입되기 위한 삽입홀(102)이 형성된다. 벤딩부(103)에는 하부장공홀(104)이 좌우로 길게 형성된다. 따라서 베이스플레이트(90)에 나사결합되는 하부조절볼트(111)를 풀면 제 1이동브라켓(100)은 좌우로 이동이 가능하다. 이에 따라 제 1접지전극(75)도 좌우로 이동이 가능하다.
제 2이동브라켓(105)은 설치위치만 다를뿐 구조는 제 1이동브라켓(100)과 동일하다. 따라서 제 2이동브라켓(105)의 하부조절볼트(111)를 풀면 제 2이동브라켓(105)을 좌우로 이동시킬 수 있고, 이에 따라 제 2접지전극(77)도 좌우로 이동이 가능하다.
상부브라켓(120)은 전후로 이격되어 3개가 나란하게 설치된다. 각 상부브라켓(120)에는 방전전극(71)과 결합되는 볼트(122)가 삽입되는 삽입홀(121)이 중앙에 형성된다. 그리고 삽입홀(121)의 좌우 양측에는 제 1 및 제 2접지전극(75)(77)과 각각 결합되는 상부조절볼트(125)가 삽입되는 상부장공홀(123)이 마련된다. 상부장공홀(123)은 좌우로 길게 형성된다.
상술한 하부조절볼트(111)와 상부조절볼트(125)를 풀면 제 1접지전극(75)과 제 2접지전극(77)을 각각 좌우로 이동시킬 수 있다. 이에 따라 제 1접지전극(75)과 방전전극(71) 사이의 거리, 제 2접지전극(77)과 방전전극(71) 사이의 거리의 조절이 가능하다. 이와 함께 방전전극(71)에 나사결합된 방전핀들(81)(85)을 회전시켜 방전핀(81)(85)의 단부와 제 1 및 제 2접지전극(75)(77)의 간격조절이 가능하다.
한편, 본 발명에 적용된 전극유닛(40)에 고압 직류전원을 공급하기 위한 고압변환부(135)의 일 예를 도 8 및 도 9에 나타내고 있다. 고압변환부(135)는 방전전극 및 제 1 및 제 2접지전극과 전기적으로 연결되어 플라즈마를 발생시키기 위한 고압의 직류전원을 공급한다. 도 8 및 도 9에 도시된 고압변환부(135)는 도 1의 전극유닛 외에도 도 5의 전극유닛(40)에 전원을 공급할 수 있음은 물론이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 고압변환부(135)는 교류전원공급부(130)에서 공급되는 저압 교류전원을 고압 직류전원으로 변환하여 전극유닛(40)에 공급하는 것으로서, 교류전원공급부(130)에서 공급되는 저압 교류전원의 노이즈를 제거하는 EMI필터(137)와, 노이즈가 제거된 저압 교류전원의 전압을 증폭시키는 배전압회로를 포함하는 전압증폭회로부(140)를 구비한다.
EMI(Electromagnetic interference) 필터(137)는 교류전원공급부(130) 즉, 상용전력에서 공급되는 저압 교류전원의 전기적인 노이즈를 제거하고 후술하는 전압증폭회로부(140)에 안정적인고 정상적인 저압의 교류전원을 공급한다. EMI필터(137)는 상용전력원의 불완전한 특성을 보완하기 위하여 통상적으로 전자기기의 전원부에 적용되는 필터이며, 회로 동작에 필요한 신호는 통과시키고 잡음은 제거하는 기능을 갖는다.
전압증폭회로부(140)는 교류전원공급부(130)에서 공급 및 잡음이 제거된 저압 교류전원을 증폭하여 플라즈마 발생을 위한 고압의 전원으로 증폭시키는 회로로서, 본 실시 예에서는 2개의 콘덴서와 2개의 다이오드로 구성된 통상의 배전압회로를 복수 접속한 것을 적용하였다.
또한, 본 실시 예에서 전압증폭회로부(140)는 주변 전자 및 전기기기들에 대한 노이즈 영향을 최소화할 수 있도록 음전압을 출력하는 것을 적용하였으나, 이와 반대로 양 전압을 출력하는 것을 적용할 수도 있다. 이 경우 도 9에 도시된 회로도에서 각 다이오드를 반대 방향으로 접속시키면 된다.
본 실시 예에서 전압증폭회로부(140)는 교류전원공급부(130)와 접속되는 제1배전압회로부(141) 내지 제3배전압회로부(143)를 포함하여 구성할 수 있다.
여기서, 제1배전압회로부(141)는 교류전원공급부(130)에 병렬접속되고, 제1콘덴서(C1) 및 제4콘덴서(C4), 제1다이오드(D1) 및 제2다이오드(D2)로 구성되고, 제2배전압회로부(142)는 제2콘덴서(C2) 및 제5콘덴서(C5), 제3다이오드(D3) 및 제4다이오드(D4)로 구성되며, 제3배전압회로부(143)는 제3콘덴서(C3) 및 제6콘덴서(C6), 제5다이오드(D5) 및 제6다이오드(D6)로 구성된 것을 적용하였다.
도면 9에 나타난 바와 같이 제2배전압회로부(142)의 제2콘덴서(C2)는 저압의 교류 입력전압(Vi)이 2배로 증폭되어 출력되는 제1배전압회로부(141)의 제1콘덴서(C1)와 제2다이오드(D2) 사이에 병렬 접속되고, 제2배전압회로부(142)의 제3다이오드(D3)는 제1배전압회로부(141)의 제2다이오드(D2)와 제4콘덴서(C4) 사이에 병렬 접속된 구조를 가진다.
제3배전압회로부(143)는 앞서 설명한 바와 제1배전압회로부(141)에 접속되는 제2배전압회로부(142)와 같은 방식으로 제2배전압회로부(142)에 병렬 접속된다.
전압증폭회로부(140)는 제1배전압회로부(141)의 제1콘덴서(C1)와 제2다이오드(D2) 사이에서 저압 교류 입력전압(Vi)이 2배로 증폭된 음의 교류전압(제1출력전압)이 발생하며, 이 제1출력전압은 제2배전압회로부(142)의 제2콘덴서(C2)로 입력된다. 그리고, 제2배전압회로부(142)의 제2콘덴서(C2)와 제4다이오드(D4) 사이에서 제1출력전압이 2배로 증폭된 음의 교류전압(제2출력전압)이 발생하며, 이 제2출력전압은 제3배전압회로부(143)의 제3콘덴서(C3)로 입력된다. 그리고, 제3배전압회로부(143)의 출력단에서는 제2출력전압이 2배로 증폭된 고압의 직류 출력전압(Vo)이 출력된다. 일 예로, 전압증폭회로부(140)의 교류 입력전압(Vi)이 100V이면, 직류 출력전압(Vo)은 -800V가 된다.
본 실시 예에서 전압증폭회로부(140)는 3개의 배전압회로(141, 142, 143)를 병렬 접속한 것을 적용하였으나, 고온플라즈마 발생에 요구되는 고전압 또는 초고전압을 얻기 위해 필요에 따라 더 많은 수의 배전압회로들을 앞서 설명한 바와 같은 방식으로 병렬 접속하여 사용할 수 있다. 전압증폭회로부(140)는 전극유닛으로 출력되는 직류 출력전압(Vo)이 -40kV 또는 40kV가 되도록 복수의 배전압회로를 조합한 것을 적용할 수도 있고, 필요에 따라 이 보다 낮거나 높은 전압을 적용할 수도 있다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1: 챔버 40: 전극유닛
41: 방전전극 45: 제 1접지전극
47: 제 2접지전극 61: 물탱크
65: 분사노즐 69: 수거탱크
130 : 교류전압공급부 135 : 고압변환부
137 : EMI필터 140 : 전압증폭회로부
41: 방전전극 45: 제 1접지전극
47: 제 2접지전극 61: 물탱크
65: 분사노즐 69: 수거탱크
130 : 교류전압공급부 135 : 고압변환부
137 : EMI필터 140 : 전압증폭회로부
Claims (8)
- 악취성분으로 암모니아를 함유하는 악취가스가 유입되는 가스유입관이 일측에 설치되고, 타측에 악취성분이 제거된 처리가스가 배출되는 가스배출관이 설치되는 챔버와;
상기 챔버의 내부에 설치되며 플라즈마를 발생시켜 상기 챔버의 내부로 유입된 악취가스 중의 악취성분을 제거하는 전극유닛과;
상기 전극유닛에 형성된 질산암모늄 스케일을 용해시켜 제거하기 위한 스케일제거부;를 구비하고,
상기 전극유닛은 방전전극과, 상기 방전전극을 사이에 두고 설치되는 제 1 및 제 2접지전극과, 상기 방전전극에 일정간격으로 설치되어 상기 제 1 및 제 2접지전극을 향해 돌출되는 다수의 방전핀들을 구비하고,
교류전원공급부에서 공급되는 저압 교류전원을 고압 직류전원으로 변환하여 상기 전극유닛에 공급하는 고압변환부;를 더 구비하고,
상기 고압변환부는 상기 교류전원공급부에서 공급되는 저압 교류전원의 노이즈를 제거하는 EMI필터와, 노이즈가 제거된 저압 교류전원의 전압을 증폭시키는 배전압회로를 포함하는 전압증폭회로부를 구비하며,
상기 배전압회로는 상기 교류전원공급부에 병렬 접속되고, 상호 병렬 접속되는 복수의 배전압회로부를 포함하고,
상기 배전압회로부 각각은 직렬 접속되는 제1콘덴서와 제1다이오드를 구비하는 제1회로와, 직렬 접속되는 제2다이오드와 제2콘덴서를 구비하고 상기 제1회로의 제1콘덴서와 제1다이오드 사이에 제2다이오드가 접속되는 제2회로를 포함하며,
일 측 배전압회로부의 제1콘덴서와 제2다이오드 사이에 타 측 배전압회로부의 제1콘덴서가 접속되고, 일 측 배전압회로부의 제2다이오드와 제2콘덴서 사이에 타 측 배전압회로부의 제1다이오드가 접속되며, 일 측 배전압회로부의 제2콘덴서에 타 측 배전압회로부의 제2콘덴서가 접속된 것을 특징으로 하는 플라즈마 악취제거장치. - 제 1항에 있어서, 상기 전극유닛은 상기 제 1접지전극을 중심으로 상기 방전전극과 상기 제 2접지전극이 순차적으로 동심원상으로 배치되어 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 악취제거장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1접지전극은 상기 방전전극의 일면과 대향하도록 설치되고, 상기 제 2접지전극은 상기 방전전극의 타면과 대향하도록 설치되며,
상기 방전핀들은 상기 제 1접지전극을 향해 돌출되도록 상기 방전전극에 설치되는 제 1그룹과, 상기 제 2접지전극을 향해 돌출되도록 상기 방전전극에 설치되는 제 2그룹으로 구분되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 악취제거장치. - 삭제
- 악취성분으로 암모니아를 함유하는 악취가스가 유입되는 가스유입관이 일측에 설치되고, 타측에 악취성분이 제거된 처리가스가 배출되는 가스배출관이 설치되는 챔버와;
상기 챔버의 내부에 설치되며 플라즈마를 발생시켜 상기 챔버의 내부로 유입된 악취가스 중의 악취성분을 제거하는 전극유닛과;
상기 전극유닛에 형성된 질산암모늄 스케일을 용해시켜 제거하기 위한 스케일제거부;를 구비하고,
상기 전극유닛은 방전전극과, 상기 방전전극을 사이에 두고 설치되는 제 1 및 제 2접지전극과, 상기 방전전극에 일정간격으로 설치되어 상기 제 1 및 제 2접지전극을 향해 돌출되는 다수의 방전핀들을 구비하고,
상기 방전전극과 상기 제 1 및 제 2접지전극 간의 거리를 조절하기 위한 거리조절수단을 더 구비하고,
상기 거리조절수단은 베이스플레이트와, 상기 베이스플레이트에 설치되어 상기 방전전극의 하부에 결합되는 고정브라켓과, 상기 제 1 및 제 2접지전극의 하부에 각각 결합되며 상기 베이스플레이트에서 좌우로 이동가능한 제 1 및 제 2이동브라켓과, 상기 제 1 및 제 2이동브라켓을 상기 베이스플레이트에 각각 결합시키는 하부조절볼트와, 상기 방전전극과 상기 제 1 및 제 2접지전극의 상부를 상호 연결하도록 설치되되 상기 제 1 및 제 2접지전극이 좌우로 이동가능하도록 설치되는 상부브라켓과, 상기 상부브라켓을 상기 제 1 및 제 2접지전극에 각각 결합시키는 상부조절볼트를 구비하고,
상기 제 1 및 제 2이동브라켓은 상기 제 1 및 제 2접지전극에 각각 고정되는 전극접촉부와, 상기 전극접촉부의 하부에서 굽어지게 형성되어 상기 베이스플레이트에 접촉되며 상기 하부조절볼트가 삽입되는 하부장공홀이 마련된 벤딩부를 구비하며,
상기 상부브라켓은 상기 하부장공홀과 대응되는 위치에 형성되어 상기 상부조절볼트가 삽입되는 상부장공홀이 마련된 것을 특징으로 하는 플라즈마 악취제거장치. - 악취성분으로 암모니아를 함유하는 악취가스가 유입되는 가스유입관이 일측에 설치되고, 타측에 악취성분이 제거된 처리가스가 배출되는 가스배출관이 설치되는 챔버와;
상기 챔버의 내부에 설치되며 플라즈마를 발생시켜 상기 챔버의 내부로 유입된 악취가스 중의 악취성분을 제거하는 전극유닛과;
상기 전극유닛에 형성된 질산암모늄 스케일을 용해시켜 제거하기 위한 스케일제거부;를 구비하고,
상기 전극유닛은 방전전극과, 상기 방전전극을 사이에 두고 설치되는 제 1 및 제 2접지전극과, 상기 방전전극에 일정간격으로 설치되어 상기 제 1 및 제 2접지전극을 향해 돌출되는 다수의 방전핀들을 구비하고,
상기 방전핀은 상기 방전전극에 형성된 나사홀에 나사결합되어 회전에 의해 좌우로 이동이 가능한 나사부와, 상기 나사부의 일측에 형성되고 상기 나사홀의 직경보다 더 크게 형성된 헤드부와, 상기 나사부의 타측에 형성되어 상기 제 1 및 제 2접지전극을 향해 뾰족하게 형성된 니들부를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 악취제거장치. - 제 1항에 있어서, 상기 스케일제거부는 물이 저장된 물탱크와, 상기 물탱크와 연결되어 상기 챔버의 내부로 연장되는 물공급관과, 상기 물공급관과 연결되어 상기 방전전극과 상기 제 1 및 제 2접지전극 사이로 물을 분사하기 위한 분사노즐과, 상기 챔버의 내부에 발생된 질산암모늄 용액을 회수하기 위한 회수부를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 악취제거장치.
- 삭제
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