KR20220160191A - 플라즈마 탈취기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 가스를 이용하여 악취가스를 탈취하는 장치로, 더욱 상세하게는 일측에서 악취가스가 유입되며 내부에서 탈취한 후 외부로 배출하는 챔버; 악취가스에 플라즈마 가스를 분사하여 혼합시키는 플라즈마분사기; 지그재그 형상의 유동라인을 형성하는 격벽;을 포함하며, 악취가스와 플라즈마 가스와의 혼합을 가속화하여 신속하게 탈취할 수 있는 플라즈마 탈취기에 관한 것이다.

Description

플라즈마 탈취기 {Plasma Deodorization}
본 발명은 플라즈마 가스를 이용하여 악취가스를 탈취하는 장치로, 더욱 상세하게는 일측에서 악취가스가 유입되며 내부에서 탈취한 후 외부로 배출하는 챔버; 악취가스에 플라즈마 가스를 분사하여 혼합시키는 플라즈마분사기; 지그재그 형상의 유동라인을 형성하는 격벽;을 포함하며, 악취가스와 플라즈마 가스와의 혼합을 가속화하여 신속하게 탈취할 수 있는 플라즈마 탈취기에 관한 것이다.
일반적으로 축산단지, 음식물처리장, 하ㆍ폐수 및 분뇨처리장, 산업단지 등에서 악취 및 유해가스가 발생하며 통상 하수관에서 발생되는 양이 가장 많다. 이러한 악취는 하수관내에 퇴적되는 퇴적물에 의해 더욱 심하게 발산되고, 이는 하수관 주변에 거주하는 거주자들과 그 주변을 통행하는 사람들에게 두통, 구토, 불쾌감을 준다.
이러한 악취 및 유해가스를 처리하기 위해서 흡수, 흡착, 연소를 포함한 전통적인 방식으로부터 촉매, 자외선, 오존, 플라즈마를 이용한 산화법, 바이오 필터, 생물학적 처리 등의 미생물을 이용한 방법 등 다양한 기술들이 종래에 사용되어 왔다.
각종 악취가스들 중에서 다습한 고농도 국소배기 악취가스는 바이오필터와 약액세정 등 습식 탈취방식으로 처리하며, 공공처리장의 기계실, 전처리실, 탈수기동 등에서 발생하는 악취가스는 공간 탈취로 대용량 처리에 경제성을 갖고 있는 광촉매 혹은 플라즈마 탈취방식이 주로 사용되고 있다.
이중, 플라즈마를 활용한 탈취 방식을 살펴보면, 오존(O3) 산화, OH 라디칼(Radical) 산화 혹은 이온클러스터 산화 등을 이용하며, 대기 중의 오염물질 및 악취성분을 분해하는 장치이다. 이 방식은 건식 탈취방식으로 바이오필터와 약액세정에 비해 설비 차압 부하가 낮아 경제성을 갖는 방식으로 대용량 공간탈취에 적합하다.
그러나 대용량 공간탈취를 이용하여 악취가스를 정화하려는 경우에, 플라즈마와 악취가스와의 혼합정도에 따라 그 탈취성능이 결정되지만, 종래의 기술을 살펴보면 플라즈마 가스의 탈취 기능 향상을 위한 추가적인 방안의 검토는 활발하게 이루어지지 않는 실정이다.
따라서 악취를 제거하기 위해 플라즈마 산화방식을 활용한 탈취기에서, 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합 성능을 향상시켜 그 효율성의 향상을 이룰 수 있는 탈취장치의 개발이 대두된다.
KR 10-1993636 (B1) 2019.06.21. KR 10-2010-0021169 (A) 2010.02.24.
본 발명의 목적은 환경처리시설에서 발생하는 악취가스를 플라즈마 가스와 혼합시켜 가스 내 악취유발물질을 제거함으로써 가스를 정화하고 탈취할 수 있는 플라즈마 탈취기를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 악취가스가 유입되는 챔버 내부에서 악취가스가 이동하는 유동라인을 지그재그 형상으로 형성함과 동시에 다층 구조로 구성하여 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 가속화하여 탈취 성능을 강화할 수 있는 플라즈마 탈취기를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 유동라인을 형성하는 격벽을 상방 및 하방으로 연장되도록 배치하여 유동라인을 따라 이동하는 가스가 상하로 궤적을 그리며 유동하여서 유속차이가 발생하므로 이를 활용하여 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 더욱 촉진시키는 플라즈마 탈취기를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 유동라인을 형성하는 격벽의 끝단을 가스 유동 반대방향을 향하도록 절곡시켜 가스 유동에 저항을 줌으로써 유동의 불규칙성을 유도하여 난류를 발생시켜 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 발생시키는 플라즈마 탈취기를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 가스의 유동라인을 폭이 큰 간극구간과 폭이 작은 코너구간으로 나누어서 형성하며 상기 간극구간을 통과하면서 유속을 감소시키며 상기 코너구간을 통과하면서 빠르게 유속하도록 유도하여 유속차이를 더 발생시켜 이 유속차로 인해 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 유도하는 플라즈마 탈취기를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 가스가 격벽을 관통할 수 있도록 관통홀을 형성하며, 상기 관통홀을 통과한 가스가 유동라인을 따라 격벽을 넘어간 가스와 충돌을 일으키게 하여 그 충격으로 가스의 불안정성을 야기시켜 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 촉진시키는 플라즈마 탈취기를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 플라즈마 가스를 분출시키는 플라즈마분사기에서 가스 유동 방향으로 연장되는 돌출부를 더 형성하여 플라즈마 가스와 악취가스와의 접촉 면적을 늘려 플라즈마 가스가 악취가스로 침투하여 더욱 혼합될 수 있는 플라즈마 탈취기를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 플라즈마분사기에서 미세홀을 통해 분출되는 플라즈마 가스의 분출거리를 모든 미세홀에 대하여 동일한 거리를 가지도록 형성하여 악취가스와 플라즈마 가스가 균등하게 혼합될 수 있는 플라즈마 탈취기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 플라즈마 가스를 이용하여 악취가스를 탈취하는 장치에 있어서, 하측에 악취가스가 유입되는 흡입구(110)가 형성되며, 탈취된 가스가 배출되는 배출구(120)가 상측에 형성되고, 중공인 내부에 가스가 이동하는 유동라인(140)이 복수 층으로 형성되는 챔버(100); 상기 챔버(100) 내부의 상부면 및 하부면에서 번갈아가면서 지면에 수직으로 돌출되어 지그재그 형상의 유동라인(140)을 형성하고, 끝단이 가스 유동 반대방향으로 연장된 절곡부(210)가 형성되며, 가스 유동방향과 수직으로 배치되는 복수의 격벽(200); 플라즈마 가스가 유입되는 가스투입구(310)가 일측에 형성되며, 중공인 내부에서 플라즈마 가스가 이동하는 가스유로(350)가 형성되고, 내측에 악취가스가 통과하는 통과로(340)가 형성되며, 상기 가스유로(350)에 플라즈마 가스가 분출되는 미세홀(320)이 복수 개로 형성되는 플라즈마분사기(300); 및 상기 흡입구(110) 후단 또는 배출구(120) 선단에 배치되어 가스 내 이물질을 감소시키는 필터(400);를 포함한다.
또한 본 발명의 상기 유동라인(140)은 지면에 수직하게 이웃하는 상기 격벽(200) 사이를 이동하는 간극구간(141)과 상기 격벽(200)의 연장된 절곡부(210)와 챔버 내벽면 사이인 코너구간(142)을 포함하며, 상기 간극구간(141)의 폭은 상기 코너구간(142)의 폭보다 크게 형성된다.
또한 본 발명의 상기 간극구간(141)을 통과하는 가스는 유속이 점차 감소하고 압력이 점차 증가하며, 증가된 압력은 상기 코너구간(142)을 통과하여 다음 격벽(200)에 의하여 형성된 간극구간(141) 진입부에서 감소되며 가스 유속이 빨라지고, 상기 간극구간(141)과 코너구간(142)을 반복하여 통과하면서 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합이 가속된다.
또한 본 발명은 상기 간극구간(141)을 통과하는 가스가 상기 절곡부(210)와 부딪히며 압력이 증가한다.
또한 본 발명의 상기 격벽(200)의 표면에는 가스가 관통하는 관통홀(220)이 형성되며, 상기 관통홀(220)을 통과한 가스는 해당 격벽(200)의 코너구간(142)을 지나 이동하는 가스와 충돌하며 난류가 발생한다.
또한 본 발명은 일단이 상기 가스유로(350) 표면과 연통되고, 타단은 폐쇄되며, 가스 유동방향으로 돌출되는 돌출부(330)가 형성되며, 상기 돌출부(330)에 형성된 미세홀(320)에서 분출되는 플라즈마 가스는 악취가스가 이동 방향의 수직방향으로 분출된다.
또한 본 발명의 상기 플라즈마분사기(300)는 악취가스의 이동 경로 상의 형성된 상기 격벽(200)의 전단에 배치된다.
또한 본 발명의 상기 관통홀(220)을 통과하는 가스의 양은 격벽(200)의 코너구간(142)을 통과한 가스의 양보다 적다.
본 발명에 따른 플라즈마 탈취기는 환경처리시설에서 발생하는 악취가스를 플라즈마 가스와 혼합시켜 가스 내 악취유발물질을 제거함으로써 가스를 정화하고 탈취할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 악취가스가 유입되는 챔버 내부에서 악취가스가 이동하는 유동라인을 지그재그 형상으로 형성함과 동시에 다층 구조로 구성하여 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 가속화하여 탈취 성능을 강화할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 유동라인을 형성하는 격벽을 상방 및 하방으로 연장되도록 배치하여 유동라인을 따라 이동하는 가스가 상하로 궤적을 그리며 유동하여서 유속차이가 발생하므로 이를 활용하여 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 더욱 촉진시키는 장점이 있다.
또한 본 발명은 유동라인을 형성하는 격벽의 끝단을 가스 유동 반대방향을 향하도록 절곡시켜 가스 유동에 저항을 줌으로써 유동의 불규칙성을 유도하여 난류를 발생시켜 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 발생시키는 장점이 있다.
또한 본 발명은 가스의 유동라인을 폭이 큰 간극구간과 폭이 작은 코너구간으로 나누어서 형성하며 상기 간극구간을 통과하면서 유속을 감소시키며 상기 코너구간을 통과하면서 빠르게 유속하도록 유도하여 유속차이를 더 발생시켜 이 유속차로 인해 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 유도하는 장점이 있다.
또한 본 발명은 가스가 격벽을 관통할 수 있도록 관통홀을 형성하며, 상기 관통홀을 통과한 가스가 유동라인을 따라 격벽을 넘어간 가스와 충돌을 일으키게 하여 그 충격으로 가스의 불안정성을 야기시켜 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 촉진시키는 장점이 있다.
또한 본 발명은 플라즈마 가스를 분출시키는 플라즈마분사기에서 가스 유동 방향으로 연장되는 돌출부를 더 형성하여 플라즈마 가스와 악취가스와의 접촉 면적을 늘려 플라즈마 가스가 악취가스로 침투하여 더욱 혼합될 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 플라즈마분사기에서 미세홀을 통해 분출되는 플라즈마 가스의 분출거리를 모든 미세홀에 대하여 동일한 거리를 가지도록 형성하여 악취가스와 플라즈마 가스가 균등하게 혼합될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 탈취기의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 탈취기의 내부가 도시된 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 탈취기에서 격벽을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 탈취기에서 플라즈마분사기를 나타낸 것으로, (a)는 통과로가 2개로 형성된 상태의 사시도, (b)는 통과로가 3개로 형성된 상태의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 탈취기의 플라즈마분사기에서 플라즈마 가스의 분출을 나타낸 정면도.
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 탈취기의 플라즈마분사기에서 돌출부가 형성된 상태의 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
본 발명은 기체 상태인 가스를 정화하는 장치로서, 탈취 대상이 되는 가스를 악취가스라고 표현하며, 상기 악취가스를 탈취시키는 가스를 플라즈마 가스라고 표현하고, 상기 악취가스와 플라즈마 가스가 혼합되어 섞여있는 상태를 혼합가스 또는 단순히 가스라고 표현한다.
본 발명에 따른 플라즈마 탈취기는 환경처리시설에서 발생하는 악취가스를 탈취하기 위해 플라즈마 가스를 이용하는 장치에 있어서,
하측에 악취가스가 유입되는 흡입구(110)가 형성되며, 탈취된 가스가 배출되는 배출구(120)가 상측에 형성되고, 중공인 내부에 가스가 이동하는 유동라인(140)이 복수 층으로 형성되는 챔버(100);
상기 챔버(100) 내부의 상부면 및 하부면에서 번갈아가면서 지면에 수직으로 돌출되어 지그재그 형상의 유동라인(140)을 형성하고, 끝단이 가스 유동 반대방향으로 연장된 절곡부(210)가 형성되며, 가스 유동방향과 수직으로 배치되는 복수의 격벽(200);
플라즈마 가스가 유입되는 가스투입구(310)가 일측에 형성되며, 중공인 내부에서 플라즈마 가스가 이동하는 가스유로(350)가 형성되고, 내측에 악취가스가 통과하는 통과로(340)가 형성되며, 상기 가스유로(350)에 플라즈마 가스가 분출되는 미세홀(320)이 복수 개로 형성되는 플라즈마분사기(300); 및
상기 흡입구(110) 후단 또는 배출구(120) 선단에 배치되어 가스 내 이물질을 감소시키는 필터(400);를 포함하며,
상기 흡입구(110)에서 유입된 악취가스가 상기 통과로(340)를 통과하면서 플라즈마 가스와의 혼합이 이루어진다.
본 발명의 플라즈마 탈취기는 일측에 형성된 흡입구(110)를 통해 악취가스가 장치 내부로 흡입된다. 장치 내부에서 악취가스는 플라즈마분사기(300)에서 분출되는 플라즈마 가스와 혼합되고 반응을 일으켜 악취가스 내부의 악취유발물질이 산화 또는 분해되므로 악취유발물질이 제거되어 탈취된다. 플라즈마와 반응하여 악취유발물질이 제거된 가스는 상측에 형성된 배출구(120)를 통해 장치 외부로 배출될 수 있다.
장치 내부에는 복수 개의 격벽(200)이 상방 및 하방으로 향하도록 배열되므로 내부로 유입된 가스가 지그재그로 이동하는 유동라인(140)이 형성된다. 따라서 가스의 유로가 길게 형성되어 체류시간을 늘릴 수 있어 악취가스와 플라즈마 가스가 원활하게 혼합될 수 있다.
장치 내부로 유입된 악취가스는 흡입구(110) 후단에 배치된 필터(400)를 통과하면서 가스 내에 존재하는 이물질이 제거되며 플라즈마분사기(300)를 통과한다. 악취가스는 상기 플라즈마분사기(300)에서 분출되는 플라즈마 가스와 혼합된다. 상기 플라즈마분사기(300) 후단에 복수 배치되는 격벽(200)을 통과하면서 혼합이 가속되어 악취유발물질이 제거되고, 탈취 완료되어 정화된 가스는 상측에 배치된 배출구(120)를 통해 외부로 배출된다.
본 발명의 플라즈마 탈취기는 하측에 흡입구(110)가 형성되어 상기 흡입구(110)를 통해 악취가스가 중공인 내부로 유입되는 챔버(100)가 형성된다. 상기 챔버(100) 내부에서 악취가스는 플라즈마 가스와 혼합되어 탈취되고, 정화된 가스는 상측에 형성된 배출구(120)를 통해 외부로 빠져나간다.
상기 챔버(100)는 내부에서 유동라인(140)을 형성하며, 상기 유동라인(140)이 충분히 길게 형성될 수 있도록 다층 구조를 이루고 있다. 본 발명은 도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이 3층으로 이루어진 구조를 형성하였으나 이에 한정되지 않고, 단층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다.
상기 흡입구(110)는 하측에 배치되어 1층 유동라인(140)의 일측으로부터 악취가스가 유입된다. 악취가스는 각 층 사이를 연통하는 통로를 통해 상부 층으로 상승한다. 각 층을 통과하면서 악취가스는 플라즈마 가스와 혼합되어 악취유발물질이 제거되면서 정화된다. 상기 챔버(100) 내부의 유동라인(140)을 따라 이동하면서, 최상위층에 형성된 배출구(120)를 통해 외부로 가스가 배출된다.
상기 챔버(100)의 정면에는 각 층에 윈도우(130)가 형성된다. 상기 윈도우(130)는 플라즈마분사기(300), 격벽(200) 및 필터(400)의 위치에 대응하도록 배치되어 상기 윈도우(130)의 개방시에 내부의 구성품에 대한 접근성을 높여 수리 및 정비가 이루어질 수 있다.
상기 챔버(100)의 외부에는 장치의 가동상태를 표시하고 제어할 수 있는 배전반(150)이 구비된다. 상기 배전반(150)에 악취가스 유입유량, 플라즈마 가스의 분사유량, 필터(400)의 내구도 등과 같은 장비 가동에 필요한 정보를 표시할 수 있다. 또한 비상 시 장비 가동을 긴급정지 시키는 등 장비 조작에 필요한 제어를 배전반(150)에서 수행할 수 있다.
상기 챔버(100) 내부에는 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 촉진시키는 구성인 격벽(200)이 복수 구비된다. 상기 격벽(200)은 챔버(100)의 각 층마다 단일 또는 복수개로 구비될 수 있다.
상기 격벽(200)은 가스의 유동방향에 수직하며 상기 격벽(200)의 면이 가스가 유입되는 방향으로 마주보도록 배치된다.
상기 격벽(200)은 유동라인(140)의 각 층마다 단일 또는 복수 개로 구비된다. 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 최하위층인 1층에서는 6개가 구비되고, 2층에서는 8개, 최상위층인 3층에서는 단일로 구비되어 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며 상기 격벽(200)의 갯수는 각 층마다 다양하게 단일 또는 복수 개로 변형하여 구비될 수 있다.
상기 격벽(200)은 각 층에서 상부면 및 하부면에서 번갈아가며 지면에 수직으로 돌출되어 형성된다. 가스의 유동라인(140)은 상기 격벽(200)을 따라서 지그재그의 궤적을 그리며 이동한다.
상기 격벽(200)이 지그재그 형상으로 배열되므로 가스의 유로는 길게 형성이 되며, 상기 챔버(100) 내부의 체류시간을 늘리게 되므로 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 촉진시킬 수 있어 탈취성능이 향상된다.
상기 격벽(200)으로 인해 지그재그 형상으로 형성되는 유동라인(140)은 큰 곡률로 인한 급격한 커브와 그 이동방향의 큰 변화를 야기하여 가스유동의 불규칙성을 증가시킬 수 있으며 이로 인해 난류를 발생시킴으로써 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 가속시킬 수 있다.
나아가, 가스가 하부면에서 연장되어 상승된 격벽(200)을 넘어가기 위해서는 상방으로 올라가야 하고, 상부면에서 연장되어 하강된 격벽(200)을 넘어가기 위해서는 하방으로 하락하며 이동해야 한다. 이 유동에서, 상승하며 올라가는 가스와 하락하며 내려가는 가스의 유속은 다르게 형성된다. 상승하는 가스는 유속이 떨어지고, 하락하는 가스는 유속이 빠르게 형성되므로 유속 차이가 발생하게 되는데 이 과정에서 가스의 유동은 많은 변화가 이루어져 불규칙성이 심화된다. 불규칙성으로 인해 가스의 유동에서 난류가 발생하여 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 가속시킬 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가스가 유동라인(140)을 따라 유동하면서 2층 및 3층에서 처음으로 정면하는 격벽(200)은 하부면에서 상승되면서 연장되어 형성된다. 이는 유로를 길게 형성하기 위한 것으로, 1층에서 2층으로, 그리고 2층에서 3층으로 이동할 시에 가스는 상승되어 올라오기 때문에 추가적으로 상승하는 유동을 만들어 내기 위함이다.
각 층의 첫번째 격벽(200)을 하부면에서 상승되도록 배치함으로써 상기 챔버(100) 내 체류시간을 늘려 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합 성능을 향상시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 유동라인(140)은 지면에 수직하게 이웃하는 상기 격벽(200) 사이를 통과하는 간극구간(141)과, 상기 격벽(200)의 연장된 절곡부(210)와 챔버 내벽면 사이인 코너구간(142)을 포함한다.
상기 간극구간(141)의 폭은 상기 코너구간(142)의 폭보다 더 크게 형성된다. 이는 가스의 유속을 변화시키기 위함으로, 상기 폭넓은 간극구간(141)을 통과하는 가스는 유속이 점차 감소하고 압력이 점차 증가한다. 증가된 압력은 상기 코너구간(142)을 통과하여 다음 격벽(200)에 의하여 형성된 간극구간(141) 진입부에서 감소되며 가스 유속이 빨라진다.
간극구간(141)에 비해 상대적으로 폭이 좁은 코너구간(142)에 진입하여 회전하여 통과하는 가스는 면적이 감소하므로 유속이 증가하고, 앞선 간극구간(141)에서 압축되어 상승한 압력이 해소되므로 압력이 감소한다.
따라서 상기 간극구간(141)과 코너구간(142)을 통과하는 가스의 유속이 변화한다. 가스유동의 불규칙성으로 인해 난류 발생을 야기하여 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 가속시킬 수 있다.
상기 격벽(200)은 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 끝단이 구부러진 절곡부(210)를 형성한다. 상기 절곡부(210)는 가스 유동의 반대 방향으로 구부러진다.
가스는 유동라인(140)을 따라 이동하면서 상기 격벽(200)을 넘어갈 때에 절곡부(210)에 부딪혀 저항을 받는다. 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 절곡부(210)는 가스 유동의 불규칙성을 유도하여 난류가 발생하도록 한다. 상기 절곡부(210)에서 발생한 난류는 상기 코너구간(142)의 진입부에서의 가스 유동을 방해하며 불규칙성이 심화되어 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 가속시킬 수 있다.
또한 상기 절곡부(210)는 간극구간(141)의 진출부와 코너구간(142)의 진입부의 경계에서 형성되어, 가스의 압력을 간극구간(141)의 진출부에서 상승하도록 하며 상승된 압력은 코너구간(142)을 통과하며 압력이 해소되면서 유속이 빨라진다.
가스가 상기 격벽(200)을 관통하여 지날 수 있도록 격벽(200)의 표면에 관통홀(220)이 형성된다. 상기 관통홀(220)은 상기 격벽(200) 표면의 전체 면적 중 2~5% 범위 내에서 형성된다.
유동라인(140)을 따라서 유동하는 가스는 격벽(200)과 부딪히며 경로를 우회하지만, 일부 가스는 관통홀(220)을 통하여 상기 격벽(200)을 관통하여 지나간다. 상기 관통홀(220)을 통과한 일부 가스는 이미 상기 격벽(200)의 코너구간(142)을 지나 이동하는 가스와 충돌하여 난류가 발생하므로 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 더욱 촉진시킬 수 있다.
이때, 상기 관통홀(220)을 통과하는 가스의 양은 격벽(200)의 코너구간(142)을 통과하는 가스의 양보다 적다.
또한, 상기 관통홀(220)을 통과하는 가스의 유속은 격벽(200)의 코너구간(142)을 통과하는 가스의 유속보다 빠르다.
상기 격벽(200)에 의해서 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합을 가속시킨다. 먼저, 상기 격벽(200)은 가스의 유동라인(140)이 지그재그 형상으로 형성되도록 배치되어 유로를 길게 하므로 혼합가스의 체류시간을 늘려 혼합을 유도한다.
그리고, 상기 격벽(200)은 상부면 및 하부면에서 번갈아가면서 연장되어 형성되므로, 상기 유동라인(140)은 상방으로 올라가며 하방으로 하락하는 궤적을 그린다. 따라서 혼합가스의 유동은 상승시 및 하강시에 유속이 달리 형성되어 유속차가 발생하므로 이 유속차로 인한 가스 유동의 불규칙성을 야기하여 혼합을 촉진한다.
더하여, 유동라인(140)을 상기 격벽(200) 사이를 지나는 간극구간(141)과 격벽(200) 끝단을 돌아나오는 코너구간(142)으로 구성하며, 상기 간극구간(141)의 폭을 코너구간(142)의 폭보다 크게 형성하여 유속 및 압력 차이를 둠으로써 유동의 속도 및 방향의 변화를 크게하여 난류를 유도한다.
또한, 상기 격벽(200)의 끝단에 가스 유동의 반대방향으로 돌출되도록 구부러진 절곡부(210)를 형성하여, 가스가 절곡부(210)와 충돌하여 난류를 발생시킴으로써 혼합을 촉진한다.
격벽(200)에도 관통홀(220)을 전체 면적의 2~5% 내로 형성하여 일부 가스가 관통홀(220)을 통해 격벽(200)을 관통하게 하면서 격벽(200) 후단 유동라인(140)을 지나는 가스와 충돌시킴으로, 이로 인한 유동의 난류를 야기하여 혼합을 가속시킬 수 있다.
본 발명의 플라즈마 탈취기는 격벽(200) 전단에 배치되는 플라즈마분사기(300)를 포함한다. 상기 플라즈마분사기(300)는 상기 흡입구(110)를 통하여 내부로 유입되는 악취가스에 플라즈마 가스를 분사하는 장치로, 내측에 통과하는 악취가스에 플라즈마 가스를 분사하여 혼합이 이루어진다.
상기 플라즈마분사기(300)는 플라즈마 가스가 흐르는 가스유로(350)가 구비된다. 상기 가스유로(350)는 내부가 중공인 파이프로 형성된다.
상기 플라즈마분사기(300)는 내측에 악취가스가 통과하면서 지나가는 사각 형상의 통과로(340)가 형성된다. 상기 통과로(340)는 단일 또는 복수의 사각형상으로 형성될 수 있으며, 본 발명의 일실시예에 따른 통과로(340)의 형상은 도 4에 도시된 바와 같이 복수 개로 형성된다.
악취가스는 내측의 상기 통과로(340) 외에도 상기 플라즈마분사기(300)의 외측으로 통과할 수 있다.
상기 플라즈마분사기(300)의 상부에는 플라즈마 가스가 생성되어 플라즈마분사기(300)에 공급되는 가스투입구(310)가 형성된다. 상기 가스투입구(310)를 통해 유입된 플라즈마 가스는 가스유로(350)에서 흐른다.
상기 가스유로(350) 내부를 흐르는 플라즈마 가스는 미세홀(320)을 통해 외부로 분출된다. 상기 미세홀(320)은 가스유로(350) 표면을 따라 복수로 형성된다. 플라즈마 가스가 플라즈마분사기(300)의 상하에서 내측방향으로 분출될 수 있는 면에는 미세홀(320)이 형성되지 않는다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 플라즈마분사기(300)에서 가스유로(350)의 형상과 크기는 플라즈마 가스의 분출거리가 모든 미세홀(320)에 대하여 동일한 거리(a)를 가지도록 형성된다.
따라서 분출되는 플라즈마 가스의 양은 일측의 편향없이 모든 방향으로 균등하게 분출될 수 있어, 악취가스와 플라즈마 가스가 균등한 밀도로 혼합될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 챔버(100) 내부는 사각 형상으로 형성되어 악취가스와 플라즈마 가스의 균등한 혼합을 위해 플라즈마분사기(300)가 사각형상으로 형성되어 있으나, 다른 실시예에 따라 챔버(100) 내부가 원형상으로 형성되어 악취가스가 원형 내부를 유동할 시에는 플라즈마분사기(300)도 사각 형상이 아닌 원형상을 이루도록 형성될 수 있다.
상기 플라즈마분사기(300)는 악취가스의 유동방향으로 더 돌출되어 형성되는 돌출부(330)가 가스유로(350)의 외표면에 더 형성될 수 있다. 상기 돌출부(330)의 일단은 가스유로(350)와 연통되어 있으며, 타단은 막혀있다.
상기 가스유로(350)를 흐르는 플라즈마 가스는 돌출부(330) 내부로 유입되고, 상기 돌출부(330)에 형성된 미세홀(320)을 통해 외부로 분출된다.
이때 미세홀(320)을 통해 플라즈마 가스가 분출되는 방향은 악취가스의 유동방향과 수직을 이룬다.
상기 돌출부(330)는 가스유로(350)의 폭보다 더 연장되어 형성되므로 악취가스가 상기 플라즈마분사기(300)를 통과하면서 플라즈마 가스와 접촉될 수 있는 면적이 넓어진다. 따라서 악취가스에 플라즈마 가스가 충분히 침투될 수 있도록 하여 탈취 성능을 강화시킬 수 있다.
상기 플라즈마분사기(300)는 플라즈마 가스가 악취가스에 침투할 시에 모든 방향에 대하여 동일한 분출거리를 가지도록 크기 및 형상이 형성되어 균등하게 혼합할 수 있고, 돌출부(330)가 가스 유동방향으로 더 형성되므로 더 높은 혼합 성능을 발휘할 수 있다.
본 발명은 흡입구(110) 후단 또는 배출구(120) 선단에 필터(400)가 더 구비된다. 상기 필터(400)는 디미스터(410,Demister), 프리필터(420,Prefilter), 카본필터(430,Carbonfilter) 등 다양하게 구비될 수 있다.
상기 디미스터(410)는 가스 내 먼지 및 수분을 제거하는 것으로, 흡입구(110)의 후단에 설치되어 1차적으로 악취가스를 정화한다.
상기 디미스터(410) 후단에는 프리필터(420)가 설치된다. 상기 프리필터(420)는 비교적 입자가 큰 이물질을 제거한다.
또한 배출구(120) 선단에 배치되는 카본필터(430)는 배출되는 가스 중 남아있는 잔여 악취유발물질을 제거하는 필터(400)이다.
상기 필터(400)의 종류 및 위치는 위에 기재된 사항에 한정되지 않으며 목적에 따라 다양하게 변형 가능하다.
본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 탈취기 내부에서 악취가스와 플라즈마 가스의 유동에 대해 설명한다.
정화 대상이 되는 악취가스는 챔버(100) 하측에 형성된 흡입구(110)를 통해 챔버(100) 내부로 유입되고, 디미스터(410)를 거치면서 악취가스 내 비교적 입자가 큰 먼지와 수분이 제거된다. 디미스터(410) 후단의 프리필터(420)에 의해 재차 여과되며 플라즈마분사기(300)로 진입한다.
플라즈마 가스는 플라즈마분사기(300)의 가스투입구(310)를 통해 유입되며, 가스유로(350) 내에서 흐르면서 가스유로(350) 및 돌출부(330)에 형성된 미세홀(320)을 통하여 외부로 분출된다. 이때 분출되는 거리(a)는 모든 미세홀(320)에 대하여 동일한 거리(a)를 가지므로 균등하게 분출된다.
따라서 통과로(340) 및 플라즈마분사기(300) 외측으로 통과하는 악취가스에 플라즈마 가스가 균등하게 침투할 수 있어 균일한 혼합가스가 발생된다.
혼합가스는 플라즈마분사기(300) 후단에 형성되는 복수의 넘으며 이동한다. 상기 격벽(200)이 상부면 및 하부면에서 번갈아가며 연장되어 형성되므로 가스는 상하로 반복되는 지그재그 형상의 유동라인(140)을 형성한다.
격벽(200)을 넘어가며 진행함에 따라 유로가 길게 형성되며, 체류시간이 길어져 혼합가스가 어우러져 탈취 성능을 높일 수 있다. 또한 상하로 상승 및 하강하는 유동으로 인해 유속차가 발생하게 되어 혼합가스의 유동이 많은 변화를 받아 더욱 혼합을 촉진시킬 수 있다.
또한, 상기 유동라인(140)에서 간극구간(141)을 통과시에는 코너구간(142)에 비해 넓은 면적을 통과하므로 유속이 감소하고 압력이 증가하며, 코너구간(142)을 통과시에는 증가된 압력이 해소되면서 압력이 감소하며 유속이 증가한다.
유속의 변화가 복합적이며 반복적으로 형성되므로 이로 인한 가스의 난류발생을 야기시켜 가스의 혼합을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 가스가 격벽(200)의 끝단에서 부딪혀 난류가 발생하여 가스의 혼합을 촉진시켜 탈취성능을 강화시킨다.
추가적으로, 상기 가스 중 일부는 격벽(200)의 관통홀(220)을 통하여 관통하면서, 상기 격벽(200)을 넘어간 후단의 가스와 충돌한다. 이로 인하여 가스의 난류의 발생을 유도한다.
상기 가스가 챔버(100)의 1층에서 2층으로 진입시에 첫번째로 마주하는 격벽(200)은 하부면에서 상방으로 연장되어 형성됨에 따라 가스가 이를 극복하여 넘어가기 위해서 추가적으로 상승하여 유동해야 하므로 유로를 추가적으로 더 길게 형성되어 혼합 시간을 늘릴 수 있다. 이는 챔버(100)의 2층에서 3층으로 진입할 시에도 동일하다.
상기 혼합가스는 격벽(200)의 형상과 배치관계에 의해 체류시간이 길게 형성되며 난류 발생을 반복적으로 일으켜 악취가스와 플라즈마 가스가 충분히 혼합될 수 있어, 악취가스 내 악취유발물질이 플라즈마 가스에 의해 산화 및 분해되어 탈취 성능이 더욱 향상된다.
이후 혼합가스는 3층의 배출구(120) 선단에 구비된 카본필터(430)를 통과하며 잔여 악취유발물질이 제거되며 배출구(120)를 통하여 외부로 배출된다.
본 발명에 따른 플라즈마 탈취기는 악취가스를 일측에서 유입받아 복수의 필터(400) 및 플라즈마 가스에 의해 정화되어 배출된다.
또한 격벽(200)의 형상과 배치관계예 의하여 그 유로가 길게 형성되며 난류 발생을 유도하므로 악취가스와 플라즈마 가스와의 혼합을 더욱 촉진시켜 탈취성능을 향상시킬 수 있다.
또한 플라즈마분사기(300)의 형상 및 크기에 의하여 미세홀(320)에서 분출되는 플라즈마 가스는 균등하게 분출되므로 악취가스 내부에 침투하여 균등하게 혼합될 수 있다.
100:챔버 110:흡입구 120:배출구 130:윈도우 140:유동라인 141:간극구간
142:코너구간 150:배전반
200:격벽 210:절곡부 220:관통홀
300:플라즈마분사기 310:가스투입구 320:미세홀 330:돌출부 340:통과로
350:가스유로
400:필터 410:디미스터 420:프리필터 430:카본필터

Claims (8)

  1. 플라즈마 가스를 이용하여 악취가스를 탈취하는 장치에 있어서,
    하측에 악취가스가 유입되는 흡입구(110)가 형성되며, 탈취된 가스가 배출되는 배출구(120)가 상측에 형성되고, 중공인 내부에 가스가 이동하는 유동라인(140)이 복수 층으로 형성되는 챔버(100);
    상기 챔버(100) 내부의 상부면 및 하부면에서 번갈아가면서 지면에 수직으로 돌출되어 지그재그 형상의 유동라인(140)을 형성하고, 끝단이 가스 유동 반대방향으로 연장된 절곡부(210)가 형성되며, 가스 유동방향과 수직으로 배치되는 복수의 격벽(200);
    플라즈마 가스가 유입되는 가스투입구(310)가 일측에 형성되며, 중공인 내부에서 플라즈마 가스가 이동하는 가스유로(350)가 형성되고, 내측에 악취가스가 통과하는 통과로(340)가 형성되며, 상기 가스유로(350)에 플라즈마 가스가 분출되는 미세홀(320)이 복수 개로 형성되는 플라즈마분사기(300); 및
    상기 흡입구(110) 후단 또는 배출구(120) 선단에 배치되어 가스 내 이물질을 감소시키는 필터(400);를 포함하는
    플라즈마 탈취기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유동라인(140)은
    지면에 수직하게 이웃하는 상기 격벽(200) 사이를 이동하는 간극구간(141)과 상기 격벽(200)의 연장된 절곡부(210)와 챔버 내벽면 사이인 코너구간(142)을 포함하며,
    상기 간극구간(141)의 폭은 상기 코너구간(142)의 폭보다 크게 형성되는
    플라즈마 탈취기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 간극구간(141)을 통과하는 가스는 유속이 점차 감소하고 압력이 점차 증가하며, 증가된 압력은 상기 코너구간(142)을 통과하여 다음 격벽(200)에 의하여 형성된 간극구간(141) 진입부에서 감소되며 가스 유속이 빨라지고,
    상기 간극구간(141)과 코너구간(142)을 반복하여 통과하면서 악취가스와 플라즈마 가스의 혼합이 가속되는
    플라즈마 탈취기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 간극구간(141)을 통과하는 가스가 상기 절곡부(210)와 부딪히며 압력이 증가하는
    플라즈마 탈취기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 격벽(200)의 표면에는 가스가 관통하는 관통홀(220)이 형성되며,
    상기 관통홀(220)을 통과한 가스는 해당 격벽(200)의 코너구간(142)을 지나 이동하는 가스와 충돌하며 난류가 발생하는
    플라즈마 탈취기.
  6. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 가스유로(350) 표면과 연통되고, 타단은 폐쇄되며, 가스 유동방향으로 돌출되는 돌출부(330)가 형성되며,
    상기 돌출부(330)에 형성된 미세홀(320)에서 분출되는 플라즈마 가스는 악취가스가 이동 방향의 수직방향으로 분출되는
    플라즈마 탈취기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마분사기(300)는 악취가스의 이동 경로 상의 형성된 상기 격벽(200)의 전단에 배치되는
    플라즈마 탈취기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 관통홀(220)을 통과하는 가스의 양은 격벽(200)의 코너구간(142)을 통과한 가스의 양보다 적은
    플라즈마 탈취기.
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