KR20140029462A

KR20140029462A - Plasma generating method and generating device

Info

Publication number: KR20140029462A
Application number: KR1020137031135A
Authority: KR
Inventors: 히데유키 나카시마; 다츠야 사코타; 세이지 바바
Original assignee: 아사히 유키자이 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2014-03-10
Also published as: CN103636294A; WO2012147911A1; SG194658A1; JPWO2012147911A1; TW201309105A

Abstract

본 발명의 과제는 유체와 유전체관 사이에 방전을 발생시키는 플라즈마 생성 방법 및 생성 장치를 제공하는 것이다.
공급되는 가스에 전압을 인가함으로써 유전체관 내의 방전에 의해 플라즈마를 생성시키는 방법에 있어서, 상기 유전체관의 내부 또는 상방에 통수관이 배치되고, 상기 유전체관의 외측에 고전압 전극이 배치되고, 상기 유전체관의 내주에 간극을 가진 상태에서 상기 유전체관 내로 통수관을 통해 토출되는 유체에 접지 전극이 배치되어, 전원 장치에 접속된 상기 고전압 전극과 상기 접지 전극에 전압을 인가함으로써 상기 유전체관의 내벽과 유체 혹은 상기 유전체관의 내벽과 상기 통수관 사이에 방전을 발생시킨다. 또한, 상기 유전체관, 상기 통수관, 상기 공급되는 가스를 도입하는 도입구의 연결이 아스피레이터 구조로 형성되어 있다.An object of the present invention is to provide a plasma generating method and apparatus for generating a discharge between a fluid and a dielectric tube.
A method of generating a plasma by discharge in a dielectric tube by applying a voltage to a gas to be supplied, wherein a water supply tube is disposed inside or above the dielectric tube, a high voltage electrode is disposed outside the dielectric tube, and the dielectric The ground electrode is disposed in the fluid discharged through the water supply tube into the dielectric tube with a gap in the inner circumference of the tube, and the inner wall of the dielectric tube is applied by applying a voltage to the high voltage electrode and the ground electrode connected to a power supply device. A discharge is generated between the fluid or the inner wall of the dielectric tube and the water pipe. In addition, a connection between the dielectric tube, the water passage tube, and an introduction port through which the gas to be supplied is introduced is formed in an aspirator structure.

Description

Plasma generation method and apparatus {PLASMA GENERATING METHOD AND GENERATING DEVICE}

본 발명은 유체와 유전체 사이에 방전을 발생시키는 플라즈마 생성 방법 및 생성 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma generation method and apparatus for generating a discharge between a fluid and a dielectric.

최근, 상하수 처리 시설, 화학 공장, 약품 공장, 식품 공장 등에 있어서, 세균류, 곰팡이류 및 효모 등의 살균, 알데히드, 유황 화합물, 질소 화합물 등의 악취 물질의 탈취, 시뇨나 염료 폐액의 탈색, 유기 용제 등의 유해 물질을 무해화하기 위해 오존 발생 장치가 사용되고 있다.Background Art In recent years, water and sewage treatment facilities, chemical plants, chemical plants, food plants, etc., sterilization of bacteria, molds and yeasts, deodorization of odorous substances such as aldehydes, sulfur compounds, nitrogen compounds, decolorization of urine or dye waste fluid, organic solvents, etc. Ozone generators are used to harm harmful substances.

이 기술은 일반적으로 방전식 오조나이저에서 오존을 생성하여, 버블러, 이젝터, 스태틱 믹서 등의 기액 혼합부에서 처리가 필요한 물과 혼합하여 기액 접촉시키는 것이다.In general, this technique produces ozone in a discharge ozonizer, and mixes the gas-liquid contact with water to be treated in a gas-liquid mixing unit such as a bubbler, an ejector or a static mixer.

그러나, 오존은 산소의 동소체이고, 또한 매우 불안정한 기체이므로 상온에서 산소에 분해된다. 그로 인해 보존이 곤란해, 오존을 사용하는 현장에서 생성할 필요가 있는 동시에, 염소에 의한 처리와 비교하여 처리 비용이 고가라고 하는 문제가 있었다.However, ozone is an allotrope of oxygen and is a very unstable gas and decomposes to oxygen at room temperature. Therefore, it is difficult to preserve | save and it needs to produce | generate in the field which uses ozone, and there existed a problem that processing cost was expensive compared with the process by chlorine.

이 문제에 대해, 다공질 세라믹스 파이프의 내부 중앙에 고전압 전극을 두고 다공질 세라믹스 파이프와 고전압 전극 사이에 가스 통로를 형성하여, 다공질 세라믹스 파이프의 외부에 접지 전극을 두는 동시에, 이 다공질 세라믹스 파이프의 외측면에 직접, 처리해야 할 물의 통로를 형성하여, 이들 고전압 전극과 접지 전극 사이에 고전압 고주파 전원이나 고전압 펄스 전원을 접속함으로써 상기 가스 통로에 있어서 오존을 생성하는 오존수 처리 장치가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).In response to this problem, a high voltage electrode is placed at the inner center of the porous ceramic pipe, and a gas passage is formed between the porous ceramic pipe and the high voltage electrode, and a ground electrode is placed outside the porous ceramic pipe, and at the outer side of the porous ceramic pipe. An ozone water treatment apparatus has been proposed which directly forms a passage of water to be treated and generates ozone in the gas passage by connecting a high voltage high frequency power supply or a high voltage pulse power supply between the high voltage electrode and the ground electrode (for example, See Patent Document 1).

그러나, 상기의 오존수 처리 장치의 경우, 다공질 세라믹스 파이프의 내부 중앙에 고전압 전극을 두고, 고전압 고주파 전원이나 고전압 펄스 전원에 의한 고전압이나 펄스 고전압을 인가하는 것이고, 안정된 방전을 발생하게 하기 위해서는 고전압 전극의 정밀한 위치 결정 및 전극 표면의 조밀한 유전체에 의한 피복 처리, 그리고 고가의 펄스 전원을 필요로 한다.However, in the ozone water treatment apparatus described above, a high voltage electrode is placed at the inner center of the porous ceramic pipe, and a high voltage or a pulse high voltage is applied by a high voltage high frequency power source or a high voltage pulse power source. Precise positioning and coating with dense dielectric on the electrode surface and expensive pulsed power are required.

또한, 이에 대해, 피처리수를 가압 송급하는 가압부의 후단에 설치되어 통수관로의 내경을 축소시킨 노즐을 갖고, 캐비테이션 기포를 발생시키는 캐비테이션 발생부와, 캐비테이션 발생부의 후단 근방에 대향시켜 설치한 고압측 전극 및 접지측 전극으로 이루어지는 쌍전극과, 쌍전극 사이에 고전압을 인가하여 방전 플라즈마를 발생시킴으로써, 피처리수 중에 함유하는 유기물 등의 피처리 물질의 분해나 합성 등의 처리를 행하는 것으로, 캐비테이션 발생부 내부의 통수관로의 내면을 따라서, 관로 표면 상에 연면 방전을 형성하도록 쌍전극을 배치한 것이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).On the other hand, the high pressure provided in the back end of the pressurization part which pressurizes and supplies a to-be-processed water, and has the nozzle which reduced the inner diameter of a water flow path, opposes the cavitation generation part which generate | occur | produces a cavitation bubble, and the rear end vicinity of the cavitation generation part. By applying a high voltage between the bipolar electrode consisting of the side electrode and the ground electrode and the bipolar electrode to generate a discharge plasma, the cavitation is performed by decomposing or synthesizing a to-be-processed substance such as organic matter contained in the water to be treated. It has been proposed to arrange a bi-electrode along the inner surface of the water flow passage inside the generation unit so as to form creepage discharge on the surface of the pipeline (see Patent Document 2, for example).

그러나, 상기의 플라즈마 생성 장치의 경우, 미리 피처리액에 용존하는 가스가 캐비테이션에 의해 기포 발생하여, 기액 계면에서의 방전을 행하는 것으로, 임의로 가스량을 조절하는 것이 어렵고, 피처리액이 탈기된 경우에는 캐비테이션 기포가 발생하지 않고, 또한 캐비테이션 기포가 생성하는 에어리어 이외에서는 방전되지 않으므로, 대형화되기 어렵다고 하는 문제점이 있었다.However, in the plasma generating apparatus described above, when gas dissolved in the liquid to be treated is previously bubbled by cavitation and discharged at the gas-liquid interface, it is difficult to arbitrarily adjust the amount of gas, and the liquid to be treated is degassed. There is a problem that cavitation bubbles do not occur and discharge is not performed outside the area generated by cavitation bubbles, so that it is difficult to increase the size.

일본 특허 출원 공개 제2002-126769호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-126769 일본 특허 출원 공개 제2009-119347호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2009-119347

상기의 문제점을 감안하여 본 발명자는 예의 연구한 결과, 유전체관 내에 유체를 통과시키면서 방전을 발생시킴으로써 임의의 유체 및 임의의 가스를 임의의 유량으로 제어할 수 있고, 또한 아스피레이터 구조를 형성함으로써, 고효율로 가스를 유체에 녹이면서 기상 및 액상으로 플라즈마를 발생시킬 수 있는 플라즈마 생성 방법 및 생성 장치를 제공하는 데 이르렀다.In view of the above problems, the present inventors have diligently studied, and as a result, discharge can occur while passing a fluid in the dielectric tube, thereby controlling any fluid and any gas at any flow rate, and forming an aspirator structure. To provide a plasma generating method and apparatus capable of generating plasma in a gaseous phase and a liquid phase while dissolving a gas in a fluid with high efficiency.

본 발명의 플라즈마 생성 방법 및 생성 장치는 공급되는 가스에 전압을 인가함으로써 유전체관 내의 방전에 의해 플라즈마를 생성시키는 방법에 있어서, 고전압 전극이 상기 유전체관의 외측에 배치되고, 상기 유전체관의 내주에 간극을 가진 상태에서 상기 유전체관 내로 토출되는 유체에 접지 전극이 배치되어, 전원 장치에 접속된 상기 고전압 전극과 상기 접지 전극에 전압을 인가함으로써 상기 유전체관의 내벽과 상기 유체 사이에 방전을 발생시키는 것을 제1 특징으로 한다.In the plasma generating method and the generating device of the present invention, in a method of generating a plasma by discharge in a dielectric tube by applying a voltage to a gas to be supplied, a high voltage electrode is disposed outside the dielectric tube, A ground electrode is disposed in the fluid discharged into the dielectric tube with a gap to generate a discharge between an inner wall of the dielectric tube and the fluid by applying a voltage to the high voltage electrode and the ground electrode connected to a power supply device. It is a 1st characteristic.

또한, 상기 유전체관에 유체를 토출하는 통수관이, 상기 유전체관의 내부 또는 상방에 배치된 것을 제2 특징으로 한다.In addition, a second feature is that a water flow pipe for discharging a fluid to the dielectric pipe is disposed inside or above the dielectric pipe.

공급되는 가스에 전압을 인가함으로써 유전체관 내의 방전에 의해 플라즈마를 생성시키는 방법에 있어서, 고전압 전극이 상기 유전체관의 외측에 배치되고, 상기 유전체관의 내부에 유체가 통과하는 통수관이 배치되고, 상기 유전체관의 내주에 간극을 가진 상태에서 상기 유전체관 내로 통수관을 통해 토출되는 유체에 접지 전극이 배치되어, 전원 장치에 접속된 상기 고전압 전극과 상기 접지 전극에 전압을 인가함으로써 상기 유전체관의 내벽과 상기 통수관 사이에 방전을 발생시키는 것을 제3 특징으로 한다.A method of generating a plasma by discharge in a dielectric tube by applying a voltage to a supplied gas, wherein a high voltage electrode is disposed outside the dielectric tube, and a water passage tube through which a fluid passes is disposed inside the dielectric tube, The ground electrode is disposed in the fluid discharged through the water supply tube into the dielectric tube with a gap in the inner circumference of the dielectric tube, and a voltage is applied to the high voltage electrode and the ground electrode connected to a power supply device. A third feature is to generate a discharge between the inner wall and the water pipe.

또한, 공급되는 상기 가스의 양과 유체의 양이, 기액비 0.5 이하인 것을 제4 특징으로 하고, 공급되는 상기 가스가 적어도 산소를 포함하는 가스, 불활성 가스 중 어느 하나인 것을 제5 특징으로 한다.The fourth feature is that the amount of the gas supplied and the amount of the fluid are 0.5 or less of the gas-liquid ratio, and the fifth feature is that the gas to be supplied is any one of a gas containing at least oxygen and an inert gas.

그리고, 상기 방전이 발생한 부분을 통과한 유체를 다시 상기 유전체관 내로 토출되는 유체로서 사용, 또는 다시 상기 통수관의 상류측으로 반송하여, 상기 유체를 순환시키는 것을 제6 특징으로 하고, 또한 상기 유전체관, 상기 통수관, 공급되는 상기 가스를 도입하는 도입구의 연결이 아스피레이터 구조로 형성되어 있는 연결부를 갖고, 상기 통수관의 토출구로부터 토출되는 유체와 상기 유전체관의 내부의 간극에 강한 부압을 발생시켜, 캐비테이션에 의해, 방전에 의해 발생한 가스를 유체에 녹이는 것을 제7 특징으로 한다. 또한, 생성 장치가, 외측에 고전압 전극이 배치된 유전체관과, 상기 유전체관의 내부 또는 상방에 배치된 통수관과, 상기 유전체관의 내주에 간극을 가진 상태에서 상기 유전체관 내로 토출되는 유체에 접하도록 설치된 접지 전극과, 상기 고전압 전극과 상기 접지 전극이 접속된 전원 장치로 이루어지는 것을 제8 특징으로 한다.The sixth feature is that the fluid that has passed through the discharge portion is used again as a fluid discharged into the dielectric tube, or is returned to an upstream side of the water passage tube to circulate the fluid. And a connection portion having a connection portion formed in an aspirator structure to connect the water pipe and the inlet for introducing the gas to be supplied, and generate a strong negative pressure in the gap between the fluid discharged from the discharge port of the water pipe and the dielectric pipe. And dissolving the gas generated by the discharge in the fluid by cavitation. In addition, the generating apparatus includes a dielectric tube in which a high voltage electrode is disposed outside, a water supply tube disposed inside or above the dielectric tube, and a fluid discharged into the dielectric tube with a gap in the inner circumference of the dielectric tube. An eighth aspect of the present invention includes a ground electrode provided so as to be in contact with the ground electrode, and a power supply device to which the high voltage electrode and the ground electrode are connected.

상기 고전압 전극이, 상기 유전체관과 상기 통수관이 겹치는 부분의 상기 유전체관의 외측에 배치되는 것을 제9 특징으로 하고, 상기 접지 전극이 상기 유전체관의 내부 또는 상기 유전체관으로부터 배출된 상기 유체에 배치되는 것을 제10 특징으로 한다.The ninth aspect of the present invention is characterized in that the high voltage electrode is disposed outside the dielectric tube in a portion where the dielectric tube and the water pipe overlap each other, and wherein the ground electrode is disposed inside the dielectric tube or the fluid discharged from the dielectric tube. A tenth feature is to be arranged.

또한, 상기 접지 전극을 절연 화합물로 피복하는 것을 제11 특징으로 하고, 상기 절연 화합물이 글래스인 것을 제12 특징으로 한다.The eleventh feature is that the ground electrode is covered with an insulating compound, and the twelfth feature is that the insulating compound is glass.

또한, 상기 유전체관이 적어도 세라믹스나 글래스 중 어느 하나인 것을 제13 특징으로 한다.The thirteenth feature is that the dielectric tube is at least one of ceramics and glass.

또한, 상기 통수관이 세라믹스, 글래스, 수지, 금속 중 어느 하나로 이루어지는 것을 제14 특징으로 하고, 상기 수지가 불소계 수지인 것을 제15 특징으로 한다.In addition, a fourteenth feature is that the water pipe is made of any one of ceramics, glass, resin, and metal, and the fifteenth feature is that the resin is a fluorine resin.

또한, 상기 방전이 발생한 부분을 통과한 유체를 다시 상기 통수관의 상류측으로 반송하여, 유체를 순환시키는 구조를 갖고 있는 것을 제16 특징으로 하고, 상기 유전체관, 상기 통수관, 상기 유전체관에 설치된 가스 도입구가 아스피레이터 구조로 형성되어 있는 것을 제17 특징으로 한다.Further, the sixteenth aspect of the present invention has a structure in which the fluid that has passed through the discharge portion is returned to the upstream side of the water supply pipe to circulate the fluid, and is provided in the dielectric pipe, the water pipe, and the dielectric pipe. A seventeenth feature is that the gas inlet is formed in the aspirator structure.

본 발명에 관한 플라즈마 생성 방법 및 생성 장치에 따르면, 이하의 우수한 효과가 얻어진다.According to the plasma generating method and the generating device according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.

(1) 본 발명의 플라즈마 생성 방법 및 장치를 사용함으로써, 처리해야 할 유체에 직접, 혹은 유체의 근방에, 플라즈마를 조사하는 것이 가능해진다.(1) By using the plasma generating method and apparatus of the present invention, it is possible to irradiate the plasma directly to or near the fluid to be treated.

(2) 공급하는 가스가 산소를 포함함으로써, 다량의 오존을 발생시키는 것이 가능하고, 유체에 직접 다량의 오존을 공급하는 것도 가능해지는 동시에, OH 라디칼 등의 활성종을 생성하는 것이 가능해진다.(2) When the gas to be supplied contains oxygen, it is possible to generate a large amount of ozone, to supply a large amount of ozone directly to the fluid, and to generate active species such as OH radicals.

(3) 유전체관 내에 도입하는 가스와 유체의 기액비를 제어함으로써, 방전에 의해 생성한 오존 가스를 고효율로 유체로 녹일 수 있다.(3) By controlling the gas-liquid ratio of the gas and the fluid introduced into the dielectric tube, the ozone gas generated by the discharge can be dissolved into the fluid with high efficiency.

(4) 아스피레이터 구조를 형성함으로써, 통수관의 토출구로부터 토출되는 유체와 유전체관의 내부의 간극에 강한 부압이 발생하여, 캐비테이션에 의해 더욱 고효율로 오존 가스를 유체에 녹일 수 있다.(4) By forming the aspirator structure, a strong negative pressure is generated in the gap between the fluid discharged from the discharge port of the water pipe and the inside of the dielectric pipe, and the ozone gas can be dissolved in the fluid more efficiently by cavitation.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 실험 장치의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 플라즈마 생성 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 실험 결과를 나타내는 사진이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태의 플라즈마 생성 장치의 모식도이다.
도 5는 실시예 1에 있어서의 방전 시간마다의 생성 오존 농도 및 용해 오존 농도의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예 1에 있어서의 실험 장치의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2로부터 실시예 5 및 비교예 1에 있어서의 기액비와 용해 효율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 6에 있어서의 플라즈마 생성 장치를 도시한 도면이다.
도 9는 실시예 6에 있어서의 방전 시간마다의 생성 오존 농도 및 용해 오존 농도의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예 7에 있어서의 방전 시간마다의 생성 오존 농도 및 용해 오존 농도의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 8에 있어서의 실험 결과를 나타내는 사진이다.
도 12는 실시예 9에 있어서의 방전 시간마다의 생성 오존 농도의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예 10에 있어서의 플라즈마 생성 장치를 도시한 도면이다.
도 14는 실시예 10에 있어서의 실험 결과를 나타내는 사진이다.
도 15는 실시예 10에 있어서의 생성 장치의 모식도이다.
도 16은 실시예 11 및 비교예 2로부터 비교예 4에 있어서의 방전 시간마다의 생성 오존량의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 17은 실시예 11 및 비교예 2로부터 비교예 4에 있어서의 방전 시간마다의 메틸렌 블루 탈색량의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 18은 실시예 12에 있어서의 플라즈마 생성 장치를 도시한 도면이다.
도 19는 실시예 12에 있어서의 실험 결과를 나타내는 사진이다.
도 20은 실시예 12에 있어서의 플라즈마 생성 장치의 모식도이다.
도 21은 실시예 12에 있어서의 방전 시간마다의 생성 오존 농도 및 용해 오존 농도의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 22는 본 발명의 실시예 13으로부터 실시예 16 및 비교예 5에 있어서의 기액비와 용해 효율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 23은 실시예 17에 있어서의 플라즈마 생성 장치를 도시한 도면이다.
도 24는 실시예 17에 있어서의 방전 시간마다의 생성 오존 농도 및 용해 오존 농도의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 25는 실시예 18에 있어서의 방전 시간마다의 생성 오존 농도 및 용해 오존 농도의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 26은 실시예 19에 있어서의 실험 결과를 나타내는 사진이다.
도 27은 실시예 20에 있어서의 방전 시간마다의 생성 오존 농도의 추이를 나타낸 그래프이다.1 is a flowchart of an experimental apparatus in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a plasma generating device of a first embodiment of the present invention. FIG.
It is a photograph which shows the experiment result in 1st Embodiment of this invention.
4 is a schematic diagram of a plasma generating device of a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the transition of the generated ozone concentration and dissolved ozone concentration for each discharge time in Example 1. FIG.
6 is a flowchart of an experimental apparatus in Example 1. FIG.
7 is a graph showing the relationship between the gas-liquid ratio and dissolution efficiency in Example 2 to Example 5 and Comparative Example 1 of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a plasma generating device of Example 6. FIG.
9 is a graph showing the transitions of the produced ozone concentration and the dissolved ozone concentration for each discharge time in Example 6. FIG.
10 is a graph showing the transitions of the produced ozone concentration and dissolved ozone concentration for each discharge time in Example 7. FIG.
11 is a photograph showing experimental results in Example 8. FIG.
12 is a graph showing the transition of the generated ozone concentration for each discharge time in Example 9. FIG.
FIG. 13 is a diagram showing a plasma generating device in Example 10. FIG.
14 is a photograph showing experimental results in Example 10. FIG.
15 is a schematic view of the generating device in Example 10. FIG.
It is a graph which shows the change of the generation | occurrence | production ozone amount for every discharge time in Example 11 and Comparative Example 2 from Comparative Example 4. FIG.
It is a graph which shows the change of the methylene blue decolorization amount for every discharge time in Example 11 and Comparative Example 2 from Comparative Example 4. FIG.
FIG. 18 is a diagram showing a plasma generating device of Example 12. FIG.
19 is a photograph showing experimental results in Example 12. FIG.
20 is a schematic view of the plasma generating apparatus in Example 12. FIG.
21 is a graph showing the transitions of the produced ozone concentration and the dissolved ozone concentration for each discharge time in Example 12. FIG.
22 is a graph showing the relationship between the gas-liquid ratio and the dissolution efficiency in Example 13 to Example 16 and Comparative Example 5 of the present invention.
FIG. 23 is a diagram showing a plasma generating device of Example 17. FIG.
24 is a graph showing the transitions of the produced ozone concentration and the dissolved ozone concentration for each discharge time in Example 17. FIG.
25 is a graph showing the transitions of the produced ozone concentration and the dissolved ozone concentration for each discharge time in Example 18. FIG.
26 is a photograph showing experimental results in Example 19. FIG.
27 is a graph showing the transition of the generated ozone concentration for each discharge time in Example 20. FIG.

(실시 형태 1)(Embodiment 1)

이하, 본 발명에 있어서의 제1 실시 형태에 대해 도 2, 도 8을 기초로 설명하지만, 본 발명이 본 실시 형태로 한정되지 않는 것은 물론이다.Hereinafter, although 1st Embodiment in this invention is described based on FIG. 2, FIG. 8, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment.

도 2에 있어서 본 발명의 플라즈마 생성 장치는 유전체관(1), 통수관(2), 고전압 전극(3), 접지 전극(4), 전원(5), 가스 도입관(6)으로 이루어지고, 아스피레이터 구조를 형성하고 있다.In FIG. 2, the plasma generating apparatus of the present invention includes a dielectric tube 1, a water collecting tube 2, a high voltage electrode 3, a ground electrode 4, a power supply 5, and a gas introduction tube 6. The aspirator structure is formed.

유전체관(1)은 유리제의 대략 원통 형상의 것이다. 유전체관(1)의 단면은 사각형, 마름모형, 다각형이어도 상관없지만, 고전압 전극(3)의 배치 용이의 관점에서는 원형이 바람직하다.The dielectric tube 1 has a substantially cylindrical shape made of glass. The cross section of the dielectric tube 1 may be rectangular, rhombic, or polygonal, but a circular shape is preferable from the viewpoint of ease of arrangement of the high voltage electrode 3.

통수관(2)은 유전체관(1)의 동일 원심 상에 있고, 통수관(2)의 토출구는 유전체관(1)에 배치된 고전압 전극(3)부보다 상류측에 배치되어 있다. 통수관(2)의 단면은 사각형, 마름모형, 다각형이어도 상관없지만, 통수관(2)은 유전체의 작용을 하므로, 유전체관(1)과의 갭이 균일해지도록, 유전체관(1)과 동일한 형상이 바람직하다.The water flow pipe 2 is on the same centrifugal side of the dielectric pipe 1, and the discharge port of the water flow pipe 2 is disposed upstream of the high voltage electrode 3 portion disposed in the dielectric pipe 1. The cross section of the water pipe 2 may be rectangular, rhombic, or polygonal. However, since the water pipe 2 acts as a dielectric, the same as that of the dielectric pipe 1 so that the gap with the dielectric pipe 1 is uniform. Shape is preferred.

통수관(2)에 도입되는 유체는 고저차나 펌프 등에 의해 가압 공급되면 되고, 유체는 액체나, 예를 들어 증기와 같이 액체를 포함하는 가스이다. 도입되는 유체는 통수관(2)을 통해 유전체관(1)의 내부를 통과하지만, 고전압 전극(3)이 배치된 부분의 유전체관(1)의 내벽과 유체 사이에 방전 플라즈마를 발생시키므로, 유체는 고전압 전극(3)이 배치된 부분의 유전체관(1)의 내벽에 부착되지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 가령 유체가 유전체관(1)의 내벽에 부착되었다고 해도, 가스의 도입에 의해 유체에 가스 공간이 형성되므로, 방전 플라즈마는 발생된다.The fluid introduced into the water pipe 2 may be pressurized and supplied by a height difference, a pump, or the like, and the fluid is a liquid or a gas containing a liquid, for example, steam. The introduced fluid passes through the inside of the dielectric tube 1 through the water supply tube 2, but generates a discharge plasma between the fluid and the inner wall of the dielectric tube 1 in the portion where the high voltage electrode 3 is disposed. Is preferably not attached to the inner wall of the dielectric tube 1 in the portion where the high voltage electrode 3 is disposed. However, even if the fluid adheres to the inner wall of the dielectric tube 1, the gas space is formed in the fluid by the introduction of gas, so that the discharge plasma is generated.

유체의 속도는 임의로 결정할 수 있고, 사용하는 전원(5)의 주파수로부터 산출되는 방전 빈도보다 처리해야 할 유체의 목적에 따른 유속으로 하면 된다. 방전에 의해 생성한 오존 등의 가스를 유체에 용해시키기 위해서는, 유체와 가스의 양의 비가 기액비 0.5 이하인 것이 바람직하다. 또한, 도 2와 같이 아스피레이터 구조를 형성함으로써, 통수관(2)의 토출구로부터 토출되는 유체에 의해 유전체관(1)의 내부 공간에 강한 부압을 발생시켜, 상기 토출구에 발생시킨 캐비테이션에 의해 용해 효율이 커진다.The velocity of the fluid can be arbitrarily determined, and the flow rate can be set according to the purpose of the fluid to be treated rather than the discharge frequency calculated from the frequency of the power source 5 to be used. In order to dissolve gas such as ozone generated by discharge in the fluid, the ratio of the amount of the fluid and the gas is preferably 0.5 or less. In addition, by forming the aspirator structure as shown in FIG. 2, a strong negative pressure is generated in the internal space of the dielectric tube 1 by the fluid discharged from the discharge port of the water pipe 2, Dissolution efficiency is increased.

고전압 전극(3)은 유전체관(1)의 외측에 권취되어 있고, 접지 전극(4)은 유전체관(1)의 내부 중심에 배치되어, 각각 전원(5)에 접속되어, 가스 도입관(6)으로부터 가스를 도입하는 동시에 유체에 전압을 인가함으로써, 고전압 전극(3)이 배치된 부분의 유전체관(1)의 내벽과 유체 사이에 원주 형상으로 방전이 발생된다.The high voltage electrode 3 is wound outside the dielectric tube 1, the ground electrode 4 is disposed at the inner center of the dielectric tube 1, and is connected to the power supply 5, respectively, and the gas introduction tube 6 By applying a gas to the fluid at the same time as the gas is introduced, discharge is generated in a circumferential shape between the fluid and the inner wall of the dielectric tube 1 in the portion where the high voltage electrode 3 is disposed.

접지 전극(4)은, 도 2에 도시한 바와 같이 유전체관(1)의 내부, 또는 도 8에 도시한 바와 같이 유전체관(1)으로부터 토출된 유체에 배치되지만, 유전체관(1)의 내부에 접지 전극(4)을 배치한 경우에는, 고전압 전극(3)과 접지 전극(4)의 갭이 작아지므로 강한 전계가 가해져 방전되기 쉬워진다. 그러나, 예를 들어 해수와 같이 전기 전도도가 큰 유체의 경우에는 접지 전극(4)이 유전체관(1)으로부터 토출된 유체에 배치해도 강한 전계가 발생하여 방전되기 쉽다. 따라서, 접지 전극(4)의 위치는 유체의 성질에 따라서 정하면 된다.The ground electrode 4 is disposed inside the dielectric tube 1 as shown in FIG. 2 or in a fluid discharged from the dielectric tube 1 as shown in FIG. 8, but is inside the dielectric tube 1. In the case where the ground electrode 4 is disposed in the gap, since the gap between the high voltage electrode 3 and the ground electrode 4 becomes small, a strong electric field is applied and it is easy to discharge. However, in the case of a fluid having high electrical conductivity such as seawater, for example, even when the ground electrode 4 is disposed in the fluid discharged from the dielectric tube 1, a strong electric field is generated and easily discharged. Therefore, what is necessary is just to determine the position of the ground electrode 4 according to the property of a fluid.

또한, 접지 전극(4)의 재질은 유체의 성질에 따라서, 구리나 스테인리스 등의 금속을 선정하면 되지만, 전자 부품 세정 등과 같이 금속 성분이 용출되면 곤란한 경우에는, 접지 전극(4)에 절연 화합물을 피복하면 되고, 바람직하게는 유전율이 낮고, 유체로의 용출이 적은 글래스가 좋다.In addition, the material of the ground electrode 4 may be selected from metals such as copper and stainless steel, depending on the properties of the fluid. However, when it is difficult to dissolve a metal component such as cleaning electronic components, the ground electrode 4 is provided with an insulating compound. What is necessary is just to coat | cover, Preferably the glass with low dielectric constant and little elution to a fluid is preferable.

유전체관(1)의 재질은 내플라즈마성, 내열성, 내오존성이 있는 세라믹스나 글래스가 좋고, 바람직하게는 유전율이 낮은 글래스가 좋다.The material of the dielectric tube 1 is preferably ceramics or glass having plasma resistance, heat resistance and ozone resistance, and preferably glass having a low dielectric constant.

통수관(2)의 재질은 임의로 선정할 수 있고, 절연성이 높은 재료이면 유전체의 작용도 하므로, 유전율에 기초하여 임의로 선정하면 되지만, 내플라즈마성, 내오존성, 내구성이 우수한 세라믹스, 글래스, 수지가 좋고, 바람직하게는 글래스, 불소계 수지가 좋다. 또한, 도전성이 높은 금속 재료를 사용할 수도 있고, 금속 재료의 경우에는 유전체관(1)에 강한 전계가 발생하므로 방전되기 쉬워진다. 또한, 통수관(2)을 금속 재료로 하는 경우에는 설치 전극(4)을 통수관(2) 자체에 배치하면 되어, 제작의 수고를 없앨 수 있다.The material of the water pipe 2 can be arbitrarily selected. If the material has high insulation properties, the dielectric material can also be used. Therefore, the material can be arbitrarily selected based on the dielectric constant. It is good, and glass, fluorine-type resin are preferable. In addition, a highly conductive metal material may be used, and in the case of the metal material, a strong electric field is generated in the dielectric tube 1, so that it is easy to be discharged. In addition, in the case where the water pipe 2 is made of a metal material, the mounting electrode 4 may be disposed in the water pipe 2 itself, thereby eliminating the labor of production.

도입되는 가스는 블로어나 봄베 등에 의해 가압 공급되거나, 유체를 통수할 때에 발생하는 부압을 이용하여 자급할 수도 있고, 어떤 경우이든 가스 도입관(6)을 통해 유전체관(1)의 내부로 도입된다. 가스는 처리해야 할 유체의 목적에 따라서 임의로 정할 수 있지만, 오존이나 OH 라디칼 등의 활성종을 생성시키기 위해서는 적어도 산소(7)를 포함하는 가스이면 된다. 또한, 미리 도입되는 유체에 산소(7)를 포함하는 가스가 용존되어 있는 경우에는 불활성 가스를 사용해도 된다.The gas to be introduced may be pressurized or supplied by a blower, a cylinder, or the like, or may be self-sufficient using a negative pressure generated when passing a fluid. In any case, the gas is introduced into the dielectric tube 1 through the gas introduction tube 6. . The gas may be arbitrarily determined according to the purpose of the fluid to be treated, but any gas containing at least oxygen 7 may be used to generate active species such as ozone and OH radicals. In addition, when the gas containing oxygen 7 is dissolved in the fluid introduced beforehand, you may use an inert gas.

(실시 형태 2)(Embodiment 2)

다음에, 본 발명에 있어서의 제2 실시 형태에 대해 도 4, 도 13, 도 15를 기초로 설명하지만, 본 발명이 본 실시 형태로 한정되지 않는 것은 물론이다.Next, although 2nd Embodiment in this invention is described based on FIG. 4, FIG. 13, FIG. 15, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment.

플라즈마 생성 장치의 구성은 제1 실시 형태와 동일하므로 설명을 생략한다.Since the configuration of the plasma generating apparatus is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

도 13에 도시한 바와 같이, 통수관(2)은 유전체관(1)의 동일 원심 상에 있고, 통수관(2)의 토출구는 유전체관(1)에 배치된 고전압 전극(3)부보다 하류측에 배치되어 있다.As shown in FIG. 13, the water pipe 2 is on the same centrifugal portion of the dielectric pipe 1, and the discharge port of the water pipe 2 is downstream from the portion of the high voltage electrode 3 disposed in the dielectric pipe 1. It is arranged on the side.

본 플라즈마 생성 장치에서는 기본적으로 고전압 전극(3)이 배치된 부분의 유전체관(1)의 내벽과 유체 사이에 방전을 발생하지만, 반드시 유체는 고전압 전극(3)이 배치된 부분의 유전체관(1)의 내벽에 존재하지 않아도 된다. 방전은 전계가 강해지는 영역에서 발생하므로, 도 13에 도시한 바와 같이 고전압 전극(3)이 배치된 유전체관(1)의 내벽의 하류 근방에 통수관(2)의 토출구를 배치하면, 도 15에 도시한 바와 같이 유전체관(1)의 내벽과 유체 사이에 강한 전계가 발생하여, 방전이 발생되는 것이다.In the plasma generating apparatus, discharge is generated basically between the fluid and the inner wall of the dielectric tube 1 in the portion where the high voltage electrode 3 is disposed, but the fluid is necessarily a dielectric tube 1 in the portion where the high voltage electrode 3 is disposed. It does not have to exist on the inner wall of the). Since discharge occurs in a region where the electric field is strong, as shown in FIG. 13, when the discharge port of the water pipe 2 is disposed downstream of the inner wall of the dielectric pipe 1 on which the high voltage electrode 3 is disposed, FIG. As shown in Fig. 1, a strong electric field is generated between the inner wall of the dielectric tube 1 and the fluid, thereby generating a discharge.

도 4에 도시한 바와 같이 방전이 유체와 고전압 전극(3)이 배치된 부분의 유전체관(1)의 내벽에서 발생되는 경우, 엄밀하게 안정된 방전을 계속하기 위해서는 유전체관(1)과 유체 사이를 일정 간격으로 유지할 필요가 있으므로, 통수관(2)의 내부에 정류기를 탑재하는 것이나 통수관(2)에 정압 밸브 등을 설치하면 된다. 한편, 도 15에 도시한 바와 같이 고전압 전극(3)이 배치된 부분의 유전체관(1)의 내벽의 하류 근방에 통수관(2)의 토출구를 배치하여 방전을 발생시키는 경우에는, 통수관(2)의 토출구가 고정되어 있으므로, 유체와 고전압 전극(3)이 배치된 부분의 유전체관(1)의 내벽의 간격은 고정되게 되어, 통수관(2)에 정류기나 정압 밸브 등이 없어도, 유전체관(1)의 내벽과 유체 사이에 안정된 방전을 계속할 수 있다. 또한, 유전체관(1)에 충분한 전압을 인가하면, 통수관(2)의 내부에도 강한 전계가 발생하여, 유체 중의 기체와 액체 사이에 기액 계면의 방전이 발생된다.As shown in Fig. 4, when the discharge is generated at the inner wall of the dielectric tube 1 in the portion where the fluid and the high voltage electrode 3 are disposed, the dielectric tube 1 and the fluid are separated in order to continue the strictly stable discharge. Since it is necessary to hold | maintain at regular intervals, what is necessary is just to mount a rectifier in the inside of the water flow pipe 2, and to install a constant pressure valve etc. in the water flow pipe 2. As shown in FIG. On the other hand, as shown in Fig. 15, in the case of discharging the discharge port of the water pipe 2 in the vicinity of the inner wall of the dielectric pipe 1 in the portion where the high voltage electrode 3 is disposed, the water discharge pipe ( Since the discharge port of 2) is fixed, the distance between the inner wall of the dielectric tube 1 in the portion where the fluid and the high voltage electrode 3 are arranged is fixed, and even if the water pipe 2 does not have a rectifier or a constant pressure valve, the dielectric A stable discharge can be continued between the inner wall of the pipe 1 and the fluid. In addition, when a sufficient voltage is applied to the dielectric tube 1, a strong electric field is generated inside the water passage 2, and a discharge of the gas-liquid interface is generated between the gas in the fluid and the liquid.

이 경우의 통수관(2)의 토출구와 고전압 전극(3)이 배치된 부분의 유전체관(1)의 내벽의 거리는 방전이 신전하는 길이여야만 하지만, 이 길이는 유전체관(1)의 내경과 통수관(2)의 외경의 간격에 의해 결정할 수 있고, 예를 들어 유전체관(1)의 내경과 통수관(2)의 외경의 간격이 0.5㎜인 경우, 통수관(2)의 토출구와 고전압 전극(3)이 배치된 유전체관(1)의 내벽의 거리가 20㎜ 이내이면, 유전체관(1)의 내벽과 통수관(2)의 토출구로부터 토출되는 유체 사이에 방전이 발생된다. 또한, 통수관(2)에 다공질 세라믹스를 사용하면, 다공질의 구멍으로부터 유체가 유출되고, 고전압 전극(3)이 배치된 부분의 유전체관(1)의 내벽과 다공질로부터 유출된 유체 사이에서 방전이 발생되므로, 유체를 정류화하는 수고가 없어진다. 통수관(2)의 재질은 임의로 선정할 수 있고, 절연성이 높은 재료이면 유전체의 작용도 하므로, 유전율에 기초하여 임의로 선정하면 되지만, 내플라즈마성, 내오존성, 내구성이 우수한 세라믹스, 글래스, 수지가 좋고, 바람직하게는 글래스, 불소계 수지가 좋다. 또한, 도전성이 높은 금속 재료를 사용할 수도 있고, 금속 재료의 경우에는 유전체관(1)에 강한 전계가 발생하므로 방전되기 쉬워진다. 또한, 통수관(2)을 금속 재료로 하는 경우에는 설치 전극(4)을 통수관(2) 자체에 배치하면 되어, 제작의 수고를 없앨 수 있다.In this case, the distance between the discharge port of the water pipe 2 and the inner wall of the dielectric tube 1 in the portion where the high voltage electrode 3 is disposed should be the length at which the discharge is extended, but this length is equal to the internal diameter of the dielectric tube 1. It can be determined by the interval of the outer diameter of the water pipe 2, for example, when the distance between the inner diameter of the dielectric pipe 1 and the outer diameter of the water pipe 2 is 0.5 mm, the discharge port and the high voltage of the water pipe 2 If the distance of the inner wall of the dielectric tube 1 in which the electrode 3 is arrange | positioned is 20 mm or less, discharge will generate | occur | produce between the inner wall of the dielectric tube 1 and the fluid discharged from the discharge port of the water supply tube 2. In addition, when porous ceramics are used for the water pipe 2, the fluid flows out from the porous hole, and discharge is generated between the fluid flowing out of the porous wall and the inner wall of the dielectric tube 1 in the portion where the high voltage electrode 3 is disposed. This eliminates the trouble of rectifying the fluid. The material of the water pipe 2 can be arbitrarily selected, and if the material has high insulation, the dielectric material can also be used. Therefore, the material can be arbitrarily selected based on the dielectric constant. However, ceramics, glass, and resin having excellent plasma resistance, ozone resistance, and durability can be selected. It is good, and glass, fluorine-type resin are preferable. In addition, a highly conductive metal material may be used, and in the case of the metal material, a strong electric field is generated in the dielectric tube 1, so that it is easy to be discharged. In addition, in the case where the water pipe 2 is made of a metal material, the mounting electrode 4 may be disposed in the water pipe 2 itself, thereby eliminating the labor of production.

실시예Example

본 발명에 있어서 상기한 실시 형태를 사용하여, 방전 시의 사진 촬영 및 배기 오존 농도 및 용존 오존 농도의 시험을 행하였다. 시험의 측정 방법을 이하에 나타낸다.In the present invention, the above-described embodiments were used to perform photographic photographing during discharge and tests for exhaust ozone concentration and dissolved ozone concentration. The measurement method of the test is shown below.

(1) 생성 오존 농도의 측정(1) Measurement of generated ozone concentration

기상 오존 농도계:토아 DKK사제 OZ-3OOzone concentration meter: OZ-3O manufactured by Toa DKK

수수조(受水槽) 상부에 오존 농도 센서를 삽입하여, 기상 오존 농도계를 사용하여 측정하였다.The ozone concentration sensor was inserted in the upper part of the water tank, and it measured using the gaseous-phase ozone concentration meter.

(2) 용존 오존 농도의 측정(2) Measurement of dissolved ozone concentration

용존 오존 농도계:동아 DKK사제 OZ-2ODissolved ozone concentration meter: OZ-2O made in East Asia DKK company

순환조 내에 용존 오존 농도 센서를 투입하여 측정하였다.The dissolved ozone concentration sensor was put in the circulation tank and measured.

[실시예 1]Example 1

도 1에 실험 장치의 흐름도를 도시한다. 실험 장치는 플라즈마 생성 장치와, 플라즈마 생성 장치로부터 토출되는 처리수를 수수하여 수면 상부에 오존 농도 센서를 구비한 수수조(수량 6L)와, 이 수수조와 파이프로 접속되어 수돗물을 순환시켜 수면 하부에 용존 오존 농도 센서를 구비한 순환조(수량 2L)를 구비하고 있고, 마그네트 펌프와 실리콘 튜브를 사용하여 순환조로부터 플라즈마 생성 장치에 접속하여, 플라즈마 생성 장치의 가스 도입구와 산소 봄베를 나일론 튜브로 접속하였다. 도 2에 도시한 바와 같이, 플라즈마 생성 장치 본체는 글래스제이고 아스피레이터 구조를 형성하여, 통수관(2)(외경 7㎜, 내경 5㎜)이 유전체관(1)(외경 10㎜, 내경 8㎜)의 동심원 상부에 배치되고, 통수관(2)의 토출구로부터 하류측 10㎜ 지점이 중심이 되도록 폭 10㎜의 구리 테이프제 고전압 전극(3)을 유전체관(1)의 외부에 권취하고, 직경 1㎜의 스테인리스제의 접지 전극(4)을 가스 도입구 부근으로부터 통수관(2) 및 유전체관(1)에 삽입하여, 고전압 전극(3)과 접지 전극(4)을 전원(5)으로 접속하고, 마그네트 펌프를 기동시켜 8L/min의 유속으로 수돗물을 순환하고, 한쪽 산소 봄베로부터 3L/min의 풍량으로 산소(7)를 도입하면서 전압을 인가(9㎸, 6㎑)하여 방전을 행하여, 방전의 관찰과 오존 농도 및 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과, 도 3(사진), 도 4(모식도)에 도시한 바와 같이, 유전체관(1)의 내벽과 수돗물 사이에 자색의 방전이 관찰되었다. 또한, 산소의 존재 하에서 방전이 발생하면 오존이 생성되는 것이 알려져 있고, 방전이 발생된 증거로서, 도 5에 도시한 바와 같이, 방전 개시로부터 30분 후의 생성 오존 농도는 1000ppm으로 되고, 용존 오존 농도는 0.47ppm으로 되었다.Fig. 1 shows a flow chart of the experimental apparatus. The experimental apparatus receives a plasma generating device, a treated water tank discharged from the plasma generating device, a water tank having an ozone concentration sensor on the upper surface of the water (amount 6L), and a tap connected to the water tank and a pipe to circulate the tap water to lower the surface of the water. A circulation tank (amount 2L) equipped with a dissolved ozone concentration sensor, and connected to a plasma generator from a circulation tank by using a magnet pump and a silicon tube, and the gas inlet and oxygen cylinder of the plasma generator were replaced by a nylon tube. Connected. As shown in Fig. 2, the plasma generating apparatus main body is made of glass and forms an aspirator structure, so that the water pipe 2 (outer diameter 7 mm, inner diameter 5 mm) is the dielectric tube 1 (outer diameter 10 mm, inner diameter). 8 mm), a copper tape high voltage electrode 3 having a width of 10 mm is wound on the outside of the dielectric tube 1 so as to be centered on the downstream 10 mm point from the discharge port of the water pipe 2. The stainless steel ground electrode 4 having a diameter of 1 mm was inserted into the water pipe 2 and the dielectric tube 1 from the vicinity of the gas inlet, and the high voltage electrode 3 and the ground electrode 4 were connected to the power source 5. , The magnet pump is started, the tap water is circulated at a flow rate of 8 L / min, and a voltage is applied (9 kPa, 6 kPa) while introducing oxygen (7) at a flow rate of 3 L / min from one oxygen cylinder to discharge the discharge. The discharge was observed and the ozone concentration and the dissolved ozone concentration were measured. As a result, as shown in FIG. 3 (photo) and FIG. 4 (schematic diagram), purple discharge was observed between the inner wall of the dielectric tube 1 and tap water. It is also known that ozone is generated when a discharge occurs in the presence of oxygen, and as evidence of the discharge occurring, as shown in FIG. 5, the generated ozone concentration 30 minutes after the start of discharge is 1000 ppm, and the dissolved ozone concentration Became 0.47 ppm.

[실시예 2][Example 2]

도 6에 도시한 바와 같이, 수돗물을 순환시키지 않고 연속 통수하여, 산소(7)의 풍량을 4L/min(기액비 0.5)으로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 행하여, 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과 도 7에 도시한 바와 같이, 오존 용해 효율은 21％로 되었다.As shown in FIG. 6, it carried out similarly to Example 1 except having continuously flowed without tap water circulating and setting the air volume of oxygen 7 to 4L / min (gas-liquid ratio 0.5), and dissolved ozone concentration was measured. . As a result, as shown in FIG. 7, ozone dissolution efficiency became 21%.

[실시예 3][Example 3]

산소(7)의 풍량을 2.4Lmin으로 한 것 이외는 실시예 2와 마찬가지로 행하여, 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과 도 7에 도시한 바와 같이, 오존 용해 효율은 27％로 되었다.The dissolved ozone concentration was measured in the same manner as in Example 2 except that the air volume of oxygen 7 was set to 2.4 Lmin. As a result, as shown in FIG. 7, ozone dissolution efficiency became 27%.

[실시예 4]Example 4

산소(7)의 풍량을 0.8Lmin으로 한 것 이외는 실시예 2와 마찬가지로 행하여, 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과 도 7에 도시한 바와 같이, 오존 용해 효율은 48％로 되었다.The dissolved ozone concentration was measured in the same manner as in Example 2 except that the air volume of oxygen 7 was 0.8 Lmin. As a result, as shown in FIG. 7, ozone dissolution efficiency became 48%.

[실시예 5][Example 5]

산소(7)의 풍량을 0.4Lmin으로 한 것 이외는 실시예 2와 마찬가지로 행하여, 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과 도 7에 도시한 바와 같이, 오존 용해 효율은 67％로 되었다.The dissolved ozone concentration was measured in the same manner as in Example 2 except that the air volume of oxygen 7 was 0.4 Lmin. As a result, as shown in FIG. 7, ozone dissolution efficiency became 67%.

[실시예 6][Example 6]

도 8에 도시한 바와 같이, 스테인리스제의 철사(직경 1㎜)로 이루어지는 접지 전극(4)을 수수조에 설치한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 행하여, 오존 농도와 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과, 도 9에 도시한 바와 같이, 방전 개시로부터 30분 후의 생성 오존 농도는 527ppm으로 되고, 용존 오존 농도는 0.18ppm으로 되었다.As shown in FIG. 8, it carried out similarly to Example 1 except having provided the ground electrode 4 which consists of stainless steel wire (diameter 1mm) in the water tank, and ozone concentration and dissolved ozone concentration were measured. As a result, as shown in FIG. 9, the generated ozone concentration became 527 ppm and the dissolved ozone concentration became 0.18 ppm 30 minutes after the start of discharge.

[실시예 7][Example 7]

통수관(2)의 사이즈를 (외경 7㎜, 내경 6㎜)로 하고, 설치 전극을 두께 0.5㎜의 글래스로 피복한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 행하여, 오존 농도와 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과, 도 10에 도시한 바와 같이, 방전 개시로부터 30분 후의 생성 오존 농도는 700ppm으로 되고, 용존 오존 농도는 0.38ppm으로 되었다.The size of the water pipe 2 was set to (outer diameter of 7 mm and inner diameter of 6 mm), and it was carried out in the same manner as in Example 1 except that the mounting electrode was coated with a glass of 0.5 mm in thickness, and the ozone concentration and the dissolved ozone concentration were measured. . As a result, as shown in FIG. 10, the generated ozone concentration became 700 ppm 30 minutes after the start of discharge, and the dissolved ozone concentration became 0.38 ppm.

[실시예 8][Example 8]

플라즈마 생성 장치에 도입하는 가스를 아르곤 가스로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 행하였다. 그 결과, 도 11(사진) 및 도 4(모식도)에 도시한 바와 같이, 유전체관(1)의 내벽과 수돗물 사이에 자색의 방전이 관찰되었다.It carried out similarly to Example 1 except having made the gas introduce | transduced into a plasma generation apparatus into argon gas. As a result, as shown in FIG. 11 (photograph) and FIG. 4 (schematic diagram), purple discharge was observed between the inner wall of the dielectric tube 1 and tap water.

[실시예 9][Example 9]

플라즈마 생성 장치의 통수관(2)의 재질을 PFA(테트라플루오로에틸렌퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체) 수지, 스테인리스제 금속으로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 행하여, 방전이 발생된 증거로서, 생성 오존 농도를 측정하였다. 그 결과, 도 12에 도시한 바와 같이, 방전 개시로부터 30분 후의 생성 오존 농도는 각각 956ppm, 1043ppm으로 되었다.Except that the material of the water pipe 2 of the plasma generating apparatus was made of PFA (tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) resin and a metal made of stainless steel, the same procedure as in Example 1 was carried out. The produced ozone concentration was measured. As a result, as shown in Fig. 12, the generated ozone concentrations 30 minutes after the start of discharge were 956 ppm and 1043 ppm, respectively.

[실시예 10][Example 10]

도 13에 도시한 바와 같이, 유전체관(1)에 배치된 고전압 전극(3)의 중심부로부터 하류측 15㎜에 통수관(2)의 토출구를 배치하고, 도입 가스를 아르곤으로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 방전을 행하여, 방전의 관찰과 오존 농도 및 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과, 도 14(사진), 도 15(모식도)에 도시한 바와 같이, 유전체관(1)의 내벽과 통수관(2)의 외벽 및 수돗물 사이에 자색의 방전이 관찰되었다.As shown in FIG. 13, the discharge port of the water flow pipe 2 is arrange | positioned 15 mm downstream from the center part of the high voltage electrode 3 arrange | positioned at the dielectric pipe 1, and it is implemented except having introduced gas into argon. Discharge was performed in the same manner as in Example 1, and the discharge was observed, and the ozone concentration and the dissolved ozone concentration were measured. As a result, as shown in FIG. 14 (photograph) and FIG. 15 (schematic diagram), purple discharge was observed between the inner wall of the dielectric tube 1, the outer wall of the water supply tube 2, and tap water.

[실시예 11][Example 11]

도입 가스를 산소(7)로 하고, 메틸렌 블루 농도가 5mg/L로 되도록 수돗물에 첨가한 것 이외는, 실시예 10과 마찬가지로 하여 행하여, 적산 생성 오존량의 경시 변화를 도 16, 메틸렌 블루 탈색량의 경시 변화를 도 17에 나타냈다.The introductory gas was changed to oxygen (7) and added to the tap water so that the methylene blue concentration was 5 mg / L. The change with time is shown in FIG.

[비교예 1]Comparative Example 1

산소(7)의 풍량을 4.8Lmin으로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 행하여, 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과 도 7에 도시한 바와 같이, 오존 용해 효율은 18％로 되었다.The dissolved ozone concentration was measured in the same manner as in Example 1 except that the air volume of oxygen 7 was set at 4.8 Lmin. As a result, as shown in FIG. 7, ozone dissolution efficiency became 18%.

[비교예 2][Comparative Example 2]

OH 라디칼 보충제인 t-BuOH가 0.1mM으로 되도록 첨가한 것 이외는 실시예 11과 마찬가지로 하여 행하여, 적산 생성 오존량의 경시 변화를 도 16, 메틸렌 블루 탈색량의 경시 변화를 도 17에 나타냈다. 이 결과로부터, 생성 오존이 동등함에도 t-BuOH의 첨가에 의해 탈색률이 저하되어 있고, 본 플라즈마 생성 장치에 의한 OH 라디칼의 생성이 시사되었다.Except having added t-BuOH which is an OH radical supplement so that it might become 0.1 mM, it carried out similarly to Example 11, and the time-dependent change of the amount of accumulated ozone generation was shown in FIG. 16 and the time-dependent change of the methylene blue decolorization amount. From this result, even if the generated ozone is equal, the decolorization rate was reduced by the addition of t-BuOH, and the production of OH radicals by the present plasma generating device was suggested.

[비교예 3][Comparative Example 3]

OH 라디칼 보충제인 t-BuOH가 1mM으로 되도록 첨가한 것 이외는 실시예 11과 마찬가지로 하여 행하여, 적산 생성 오존량의 경시 변화를 도 16, 메틸렌 블루 탈색량의 경시 변화를 도 17에 나타냈다. 이 결과로부터, 생성 오존이 동등함에도 t-BuOH의 첨가에 의해 탈색률이 저하되어 있고, 본 플라즈마 생성 장치에 의한 OH 라디칼의 생성이 시사되었다.Except having added t-BuOH which is an OH radical supplement to 1 mM, it carried out similarly to Example 11, and the time-dependent change of the amount of accumulated ozone is shown in FIG. 16 and the time-dependent change of the methylene blue decolorization amount. From this result, even if the generated ozone is equal, the decolorization rate was reduced by the addition of t-BuOH, and the production of OH radicals by the present plasma generating device was suggested.

[비교예 4][Comparative Example 4]

OH 라디칼 보충제인 t-BuOH가 10mM으로 되도록 첨가한 것 이외는 실시예 11과 마찬가지로 하여 행하여, 적산 생성 오존량의 경시 변화를 도 16, 메틸렌 블루 탈색량의 경시 변화를 도 17에 나타냈다. 이 결과로부터, 생성 오존이 동등함에도 t-BuOH의 첨가에 의해 탈색률이 저하되어 있고, 본 플라즈마 생성 장치에 의한 OH 라디칼의 생성이 시사되었다.Except having added t-BuOH which is an OH radical supplement so that it might become 10 mM, it carried out similarly to Example 11, and the time-dependent change of the amount of accumulated ozone is shown in FIG. 16 and the time-dependent change of the methylene blue decolorization amount. From this result, even if the generated ozone is equal, the decolorization rate was reduced by the addition of t-BuOH, and the production of OH radicals by the present plasma generating device was suggested.

[실시예 12][Example 12]

도 18에 도시한 바와 같이, 플라즈마 생성 장치 본체는 글래스제이고 아스피레이터 구조를 형성하여, 통수관(2)(외경 7㎜, 내경 5㎜)이 유전체관(1)(외경 10㎜, 내경 8㎜)의 동심원 상부에 배치되고, 통수관(2)의 토출구로부터 상류측 25㎜ 지점이 중심이 되도록 폭 10㎜의 구리 테이프제 고전압 전극(3)을 유전체관(1)의 외부에 권취하고, 직경 1㎜의 스테인리스제의 접지 전극(4)을 가스 도입구 부근으로부터 통수관(2) 및 유전체관(1)에 삽입하여, 고전압 전극(3)과 접지 전극(4)을 전원(5)으로 접속하고, 마그네트 펌프를 기동시켜 8L/min의 유속으로 수돗물을 순환하고, 한쪽 산소 봄베로부터 3L/min의 풍량으로 산소(7)를 도입하면서 전압을 인가(9㎸, 6㎑)하여 방전을 행하여, 방전의 관찰과 오존 농도 및 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과, 도 19(사진), 도 20(모식도)에 도시한 바와 같이, 유전체관(1)의 내벽과 수돗물 사이에 자색의 방전이 관찰되었다. 또한, 산소의 존재 하에서 방전이 발생하면 오존이 생성되는 것이 알려져 있고, 방전이 발생된 증거로서, 도 21에 도시한 바와 같이, 방전 개시로부터 30분 후의 생성 오존 농도는 990ppm으로 되고, 용존 오존 농도는 0.45ppm으로 되었다.As shown in Fig. 18, the plasma generating apparatus main body is made of glass and forms an aspirator structure, so that the water pipe 2 (outer diameter 7 mm, inner diameter 5 mm) is the dielectric tube 1 (outer diameter 10 mm, inner diameter). 8 mm), a copper tape high voltage electrode 3 having a width of 10 mm is wound on the outside of the dielectric tube 1 so as to be centered on the upstream 25 mm point from the discharge port of the water pipe 2. The stainless steel ground electrode 4 having a diameter of 1 mm was inserted into the water pipe 2 and the dielectric tube 1 from the vicinity of the gas inlet, and the high voltage electrode 3 and the ground electrode 4 were connected to the power source 5. , The magnet pump is started, the tap water is circulated at a flow rate of 8 L / min, and a voltage is applied (9 kPa, 6 kPa) while introducing oxygen (7) at a flow rate of 3 L / min from one oxygen cylinder to discharge the discharge. The discharge was observed and the ozone concentration and the dissolved ozone concentration were measured. As a result, as shown in FIG. 19 (photograph) and FIG. 20 (schematic diagram), purple discharge was observed between the inner wall of the dielectric tube 1 and tap water. It is also known that ozone is generated when a discharge occurs in the presence of oxygen, and as evidence of the discharge occurring, as shown in FIG. 21, the generated ozone concentration 30 minutes after the start of discharge is 990 ppm, and the dissolved ozone concentration Became 0.45 ppm.

[실시예 13][Example 13]

도 6에 도시한 바와 같이, 수돗물을 순환시키지 않고 연속 통수하여, 산소(7)의 풍량을 4L/min(기액비 0.5)으로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 행하여, 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과 도 22에 도시한 바와 같이, 오존 용해 효율은 21％로 되었다.As shown in FIG. 6, it carried out similarly to Example 1 except having continuously flowed without tap water circulating and setting the air volume of oxygen 7 to 4L / min (gas-liquid ratio 0.5), and dissolved ozone concentration was measured. . As a result, as shown in FIG. 22, ozone dissolution efficiency became 21%.

[실시예 14][Example 14]

산소(7)의 풍량을 2.4Lmin으로 한 것 이외는 실시예 13과 마찬가지로 행하여, 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과 도 22에 도시한 바와 같이, 오존 용해 효율은 26％로 되었다.The dissolved ozone concentration was measured in the same manner as in Example 13 except that the air volume of oxygen 7 was set to 2.4 Lmin. As a result, as shown in FIG. 22, ozone dissolution efficiency became 26%.

[실시예 15][Example 15]

산소(7)의 풍량을 0.8Lmin으로 한 것 이외는 실시예 13과 마찬가지로 행하여, 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과 도 22에 도시한 바와 같이, 오존 용해 효율은 50％로 되었다.The dissolved ozone concentration was measured in the same manner as in Example 13 except that the air volume of oxygen 7 was 0.8 Lmin. As a result, as shown in FIG. 22, ozone dissolution efficiency became 50%.

[실시예 16][Example 16]

산소(7)의 풍량을 0.4Lmin으로 한 것 이외는 실시예 13과 마찬가지로 행하여, 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과 도 22에 도시한 바와 같이, 오존 용해 효율은 73％로 되었다.The dissolved ozone concentration was measured in the same manner as in Example 13 except that the air volume of oxygen 7 was 0.4 Lmin. As a result, as shown in FIG. 22, ozone dissolution efficiency became 73%.

[실시예 17]Example 17

도 23에 도시한 바와 같이, 스테인리스제의 철사(직경 1㎜)로 이루어지는 접지 전극(4)을 수수조에 설치한 것 이외는 실시예 12와 마찬가지로 행하여, 오존 농도와 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과, 도 24에 도시한 바와 같이, 방전 개시로부터 30분 후의 생성 오존 농도는 534ppm으로 되고, 용존 오존 농도는 0.19ppm으로 되었다.As shown in FIG. 23, it carried out similarly to Example 12 except having provided the ground electrode 4 which consists of stainless steel wire (diameter 1mm) in the water tank, and ozone concentration and dissolved ozone concentration were measured. As a result, as shown in FIG. 24, the generated ozone concentration became 534 ppm 30 minutes after the start of discharge, and the dissolved ozone concentration became 0.19 ppm.

[실시예 18][Example 18]

통수관(2)의 사이즈를 (외경 7㎜, 내경 6㎜)로 하고, 설치 전극을 두께 0.5㎜의 글래스로 피복한 것 이외는 실시예 12와 마찬가지로 행하여, 오존 농도를 측정하였다. 그 결과, 도 25에 도시한 바와 같이, 방전 개시로부터 30분 후의 생성 오존 농도는 685ppm으로 되고, 용존 오존 농도는 0.37ppm으로 되었다.The size of the water pipe 2 was set to (outer diameter of 7 mm and inner diameter of 6 mm), and the ozone concentration was measured in the same manner as in Example 12 except that the mounting electrode was coated with a glass having a thickness of 0.5 mm. As a result, as shown in FIG. 25, the generated ozone concentration became 685 ppm 30 minutes after the start of discharge, and the dissolved ozone concentration became 0.37 ppm.

[실시예 19][Example 19]

플라즈마 생성 장치에 도입하는 가스를 아르곤 가스로 한 것 이외는 실시예 12와 마찬가지로 행하였다. 그 결과, 도 26(사진) 및 도 20(모식도)에 도시한 바와 같이, 유전체관(1)의 내벽과 통수관(2) 외벽 사이에 자색의 방전이 관찰되었다.It carried out similarly to Example 12 except having used the gas introduce | transduced into a plasma generation apparatus as argon gas. As a result, as shown in FIG. 26 (photograph) and FIG. 20 (schematic diagram), purple discharge was observed between the inner wall of the dielectric tube 1 and the outer wall of the water supply tube 2.

[실시예 20][Example 20]

플라즈마 생성 장치의 통수관(2)의 재질을 PFA(테트라플루오로에틸렌퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체) 수지, 스테인리스제 금속으로 한 것 이외는 실시예 12와 마찬가지로 행하여, 방전이 발생된 증거로서, 생성 오존 농도를 측정하였다. 그 결과, 도 27에 도시한 바와 같이, 방전 개시로부터 30분 후의 생성 오존 농도는 각각 281ppm, 348ppm으로 되었다.The discharge pipe 2 of the plasma generating apparatus was made of PFA (tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) resin and a metal made of stainless steel in the same manner as in Example 12. The produced ozone concentration was measured. As a result, as shown in Fig. 27, the generated ozone concentrations after 30 minutes from the start of discharge were 281 ppm and 348 ppm, respectively.

[비교예 5][Comparative Example 5]

산소(7)의 풍량을 4.8Lmin으로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 행하여, 용존 오존 농도를 측정하였다. 그 결과 도 22에 도시한 바와 같이, 오존 용해 효율은 17％로 되었다.The dissolved ozone concentration was measured in the same manner as in Example 1 except that the air volume of oxygen 7 was set at 4.8 Lmin. As a result, as shown in FIG. 22, ozone dissolution efficiency became 17%.

1 : 유전체관
2 : 통수관
3 : 고전압 전극
4 : 접지 전극
5 : 전원
6 : 가스 도입관
7 : 산소1: dielectric tube
2: water pipe
3: High voltage electrode
4: ground electrode
5: Power supply
6: gas introduction pipe
7: oxygen

Claims

A method of generating a plasma by discharge in a dielectric tube by applying a voltage to a gas to be supplied, wherein the high voltage electrode is disposed outside the dielectric tube and discharged into the dielectric tube with a gap in the inner circumference of the dielectric tube. And a ground electrode disposed in the fluid to be discharged to generate a discharge between an inner wall of the dielectric tube and the fluid by applying a voltage to the high voltage electrode and the ground electrode connected to a power supply device.

The plasma generating method according to claim 1, wherein a water flow pipe for discharging fluid into the dielectric pipe is disposed inside or above the dielectric pipe.

A method of generating a plasma by discharge in a dielectric tube by applying a voltage to a supplied gas, wherein a high voltage electrode is disposed outside the dielectric tube, and a water passage tube through which a fluid passes is disposed inside the dielectric tube, The ground electrode is disposed in the fluid discharged through the water supply tube into the dielectric tube with a gap in the inner circumference of the dielectric tube, and a voltage is applied to the high voltage electrode and the ground electrode connected to a power supply device. And generating a discharge between an inner wall and the water pipe.

The plasma generation method according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of the gas supplied and the amount of the fluid are 0.5 or less in gas-liquid ratio.

The plasma generation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the gas to be supplied is one of a gas containing at least oxygen and an inert gas.

5. The fluid according to any one of claims 1 to 4, wherein the fluid that has passed through the discharge portion is used again as a fluid discharged into the dielectric tube, or is returned to an upstream side of the water pipe, thereby circulating the fluid. Plasma generating method, characterized in that.

The discharge port of the water flow pipe according to any one of claims 1 to 6, wherein a connection between the dielectric pipe, the water flow pipe, and an introduction port for introducing the gas to be supplied has a connection portion formed in an aspirator structure. A strong negative pressure is generated in a gap between the fluid discharged from the inside of the dielectric tube and the gas generated by the discharge is dissolved in the fluid by cavitation.

A dielectric tube having a high voltage electrode disposed on an outer side thereof, a water supply tube disposed inside or above the dielectric tube, a ground electrode provided to be in contact with a fluid discharged into the dielectric tube with a gap in an inner circumference of the dielectric tube; And a power supply device to which the high voltage electrode and the ground electrode are connected.

The plasma generation apparatus according to claim 8, wherein the high voltage electrode is disposed outside the dielectric tube at a portion where the dielectric tube and the water pipe overlap.

The plasma generating apparatus according to claim 8 or 9, wherein the ground electrode is disposed in the fluid discharged from or inside the dielectric tube.

The plasma generating apparatus according to any one of claims 8 to 10, wherein the ground electrode is covered with an insulating compound.

The plasma generating apparatus according to claim 11, wherein the insulating compound is glass.

The plasma generating apparatus according to any one of claims 8 to 12, wherein the dielectric tube is at least one of ceramics and glass.

The plasma generating apparatus according to any one of claims 8 to 13, wherein the water pipe is made of any one of ceramics, glass, resin, and metal.

The plasma generating device according to claim 14, wherein the resin is a fluorine resin.

The plasma generating apparatus according to any one of claims 8 to 15, wherein the fluid that has passed through the portion where the discharge has occurred is conveyed back to the upstream side of the water supply pipe to circulate the fluid. .

The plasma generating apparatus according to any one of claims 8 to 16, wherein the gas inlet provided in the dielectric tube, the water passage tube, and the dielectric tube is formed in an aspirator structure.