WO2012128561A2 - 플라즈마 고도수처리 장치 - Google Patents

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WO2012128561A2
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이민기
이재혁
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    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light

Definitions

  • the present invention relates to a plasma advanced water treatment apparatus for removing E. coli and various bacteria using plasma discharge, and removing various hardly decomposable organic substances through a radical generating source such as ozone.
  • An electrode for plasma discharge is introduced into a double tube having a furnace and a second communication path for a radical reaction gas, and a contact reaction between a pollutant treated with plasma discharge treatment and a radical source such as ozone is induced in an external water tank.
  • the present invention relates to a plasma advanced water treatment device that ensures perfect water treatment.
  • the registration invention provides an ozone generating apparatus that simultaneously performs an ozone generating method using a dielectric barrier discharge and an ultraviolet ozone generating method using an ultraviolet light source in one ozone generating unit, thereby improving the ozone generation rate and having high power efficiency.
  • the registered patent also does not provide a solution to the problem that the yield of ozone drops significantly above the room temperature, and may be suitable for small unit water treatment, such as domestic water purification facilities, but is not suitable for large unit water treatment.
  • a wastewater treatment apparatus including a dielectric barrier discharge tube made of a tube, a high voltage generator at an upper end of the discharge tube, and a cylindrical photocatalyst network around the discharge tube and inside the wastewater treatment apparatus.
  • This patent generates electrical discharges inside the dielectric barrier discharge tube contained in the wastewater, generating various oxidative components and ultraviolet rays, and dispersing these oxidative components in the form of fine bubbles in the wastewater to oxidize and remove organic substances in the wastewater.
  • the present invention provides a treatment apparatus and method for treating organic matter by two or more mechanisms. It is mentioned that there is an effect of removing organic matter with high efficiency with little power in the reactor.
  • the registered patent is disadvantageous in that the treatment capacity basically depends on the size of the dielectric barrier discharge tube, and thus, it is not suitable for water treatment for flowing water since the residence time must be guaranteed.
  • the registered patent is also not related to the ozone yield guarantee or multi-dose water treatment technology.
  • the present invention provides a first communication path for the water to be treated and a gas for radical reaction so that E. coli or various bacteria can be removed using plasma discharge, and various hardly decomposable organic substances can be removed through a radical generating source such as ozone.
  • Plasma advanced water treatment that introduces a plasma discharge electrode into a double tube having two communication paths and induces a contact reaction between the pollutant treated with plasma discharge treatment and a radical generating source such as ozone in an external water tank to ensure perfect water treatment. It is an object to provide a device.
  • the present invention is filled with a plurality of dielectric beads in the first communication path, and randomly moves in accordance with the collision with the number of the object to be passed through the beads to generate a stable potential in the first communication path, various bacteria and various pathogenic bacteria It is an object of the present invention to provide a plasma advanced water treatment apparatus capable of removing the ions more effectively.
  • the present invention introduces a micro-bubble generating means consisting of an integrated pipe connected to each discharge port of the first communication path and the second communication path of the double pipe, and the pump arranged between the integrated pipe and the water tank and the water to be treated and ozone It is an object of the present invention to provide a plasma advanced water treatment apparatus which can increase the contact efficiency of radical generating sources such as and also increase the dissolved efficiency of radical generating sources to significantly increase the water treatment efficiency.
  • the present invention is configured to integrate a large number of double pipes, connected to the water tank, and partly circulated through a double pipe through the circulation pipe and partly discharged to increase the water treatment efficiency, while increasing the water treatment efficiency from home water treatment to large water treatment. It is an object of the present invention to provide a plasma advanced water treatment apparatus that can be applied to a site requiring various capacities and water treatments.
  • the low concentration ozone component can be used for raw water treatment in case of pretreatment of raw water or water treatment of nearby lakes, rivers, watersheds, watersheds, etc. on the relevant water treatment system. Therefore, it is possible to solve the problem of the ozone discharged after the water treatment in the manner of destruction of residual ozone.
  • the present invention does not need to seal both ends of the inner tube by adopting a spacer to improve the workability and product assembly properties of filling the dielectric beads of the inner tube,
  • the fluid resistance by the dielectric beads can be reduced to smoothly supply the water to be treated
  • the purpose of the present invention is to prevent the fire due to overheating of the double tube by blocking the power supply by the thermostat.
  • the present invention senses the number of treatment targets flowing from the broken inner tube and stops the operation of the power supply unit, thereby preventing fire or electric shock due to high voltage when the discharge tube is damaged.
  • the plasma advanced water treatment apparatus comprises: a double tube having a first communication path through which the water to be treated passes and a second communication path through which the radical reaction gas passes;
  • Plasma generating means including electrodes arranged in the first and second communication paths of the double tube and a power supply unit connected to the electrodes;
  • It is characterized in that it comprises a water tank connected to the double tube and the reaction of the water to be treated and the radical source.
  • a plurality of dielectric beads are filled in the first communication path of the double tube to randomly move in accordance with the passage of the water to be treated to generate a stable electric potential in the first communication path.
  • micro-bubble generating means comprising an integrated pipe connected to each discharge port of the first communication path and the second communication path of the sieve, and a pump arranged between the integrated pipe and the water tank.
  • the first communication passage of the double tube is an inner passage surrounded by an inner tube of glass material, and the second communication passage is formed between the inner tube and the outer tube, and the second communication passage.
  • the electrodes arranged in the furnace is characterized by forming a coil.
  • the first communication passage of the double tube is an inner passage surrounded by an inner tube
  • the second communication passage is formed between the inner tube and the outer tube, and the amount of the inner tube
  • the end is open and is spaced from both ends of the inner tube to the inner circumferential surface so as to be in close contact with the inner circumferential surface so that the treated water flowing through the first communication path passes through the dielectric bead so as not to escape the inner tube.
  • the spacer (blocker) for preventing the passage of the further comprises.
  • the inner tube and the outer tube are fixed to each other by a pair of caps,
  • the cap has an inlet connected to a water source, and a discharge port through which the object to be treated flowing into the inlet and passing through the first communication path exits the double tube.
  • a first hose having one end provided at the inlet and the other end positioned at the spacer so that the treatment object water flowing into the inlet is smoothly introduced into the inner tube;
  • a second hose having one end disposed at the spacer and the other end provided at the discharge port such that the object to be processed having passed through the inner tube smoothly flows out to the discharge port.
  • an inlet connected to a gas supply source for providing a radical reaction gas is formed in the cap, and a radical generating source in which the radical reaction gas introduced into the inlet is generated by a plasma discharge.
  • the discharge port for discharging is formed,
  • the double tube is provided in plurality,
  • an orifice is provided at the inlet so that the radical reaction gas is uniformly supplied to the plurality of inlets formed in the plurality of double tubes. Characterized in that the insert is formed through.
  • Plasma advanced water treatment apparatus is provided on one side of the double tube, and connected in series to any one of the electrodes of the plasma generating means, when the double tube is above a set temperature is opened and the power supply unit Characterized in that it comprises a thermostat to cut off the power supply.
  • the first communication path of the double tube is an inner passage surrounded by an inner tube, and the second communication path is formed between the inner tube and the outer tube,
  • a leak detection sensor provided at one side of the double tube, for detecting that the object to be processed flowing through the inner tube leaks into the second communication path;
  • an output stop control circuit for stopping the high voltage output of the power supply unit by stopping the driving of the power supply circuit when the leak detection sensor detects the number of processing targets leaked into the second communication path.
  • the leak detection sensor is composed of a pair of electrodes, the leak detection sensor is applied an insulated voltage, and is connected between the leak detection sensor and the output stop control circuit, And a photo coupler for receiving a short circuit current of the leak detection sensor and outputting an operation control signal to the output stop control circuit.
  • the double tube is vertically arranged so that the water to be treated flows from the top to the bottom, and the inner tube and the outer tube are spaced apart and fixed by a pair of caps. It is characterized in that the upper end is provided in the lower cap to be located in the second communication path.
  • various hardly decomposable substances Escherichia coli, various bacteria and viruses, toxic substances in the water, etc.
  • Plasma light energy such as UV generated on the outer circumferential surface of the communication path and ozone generated by the plasma and oxygen can be removed.
  • the plasma advanced water treatment device is the first communication path for activating water to be treated.
  • a second communication path for the movement of the radical excitation or radical reaction gas such as ionizing oxygen and ozone, and a plasma discharge electrode configured in the double tube, and the untreated pollutant treated water in the external water tank is plasma discharged.
  • the micro-bubble generating means consisting of an integrated pipe connected to each discharge port of the first communication path and the second communication path of the double pipe and an oxygen generating pump arranged between the integrated pipe and the water tank for contact, storage and water treatment.
  • the dissolved efficiency can be maximized, and the water treatment efficiency can be greatly improved. It is possible to repeat the circulation through a double pipe through a part of the discharge structure to improve the water treatment efficiency can be applied from the small water treatment for home use to the large water treatment for tap water.
  • low concentration ozone component can be used for raw water treatment when pretreatment of raw water or water treatment of nearby appeals, rivers, water bodies, watersheds, etc. is performed on the relevant water treatment system. Most of them have a feature that can be used for related water treatment, and in the case of other micro ozone, there is a feature that can easily remove fine ozone using activated carbon.
  • the present invention does not need to seal both ends of the inner tube by adopting a spacer, there is an effect that can improve the workability and product assembly properties of filling the dielectric beads of the inner tube,
  • the power supply is cut off by the thermostat, thereby preventing the fire from overheating the double tube.
  • the present invention senses the number of treatment targets flowing from the broken inner tube and stops the operation of the power supply unit, thereby preventing fire or electric shock due to high voltage when the discharge tube is damaged. Has the effect,
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a dual tube and a plasma generating means that is a main part of the plasma advanced water treatment apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of a plasma advanced water treatment device according to the present invention arranged in a form suitable for medium-to-large water treatment.
  • FIG 3 is a schematic cross-sectional view of a plasma processing assembly including a double tube and plasma generating means in the plasma high water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram in which the plasma advanced water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention is arranged in a form suitable for medium and large unit water treatment.
  • FIG 5 is a perspective view of a spacer in the plasma advanced water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a connection diagram in which a plurality of thermostats are connected in series to the plasma generating means in FIG. 4.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a double tube and a plasma generating means which are main parts of the plasma advanced water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a circuit configuration diagram for stopping the output of the power supply unit when the leak detection sensor detects a leak in the double tube in the plasma advanced water treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a plasma advanced water treatment device according to another embodiment of the present invention arranged in a form suitable for medium and large units of water treatment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a main part circuit in which a plurality of leak detection sensors are connected in parallel in FIG. 9.
  • T water treatment device W: water source
  • Second communication path 15 Cap
  • dielectric beads 20 plasma generating means
  • tank 31 circulation piping
  • the same reference numerals in particular, the tens and ones digits, or the same digits, tens and ones, and the same alphabet, refer to members having the same or similar functions, and unless otherwise specified, each member in the figures The member referred to by the reference numeral may be regarded as a member conforming to these criteria.
  • the plasma advanced water treatment apparatus T has a first and second communication paths 11A through which the water to be treated and the radical reaction gas respectively pass. And a double tube 10 having 13A), a plasma generating means 20, and a water tank 30 in which a reaction between the water to be treated and the radical generating source is performed.
  • Plasma advanced water treatment device (T) is a minimum unit water treatment device, such as a domestic water purification facility, a medium and large-scale water treatment device suitable for the downstream equipment of the sewage treatment plant, tap water supply associated with village water intake wells or for supplying tap water in large cities It can be applied in various ways for various small and medium scale water treatment plants such as water purification plants. It is also a device that can be used to drastically improve water quality by removing algae and various substances that are present in lakes and rivers.
  • Plasma generating means in the plasma advanced water treatment device (T) according to the present invention is mainly for the eradication of E. coli, various bacteria, other various pathogenic bacteria and the removal of algae and harmful substances in rivers and water systems, and radical generating sources such as ozone
  • the main purpose is to decompose difficult-decomposable organic substances, toxic substances and ecological toxicity in water.
  • the plasma advanced water treatment apparatus T since the plasma advanced water treatment apparatus T according to the present invention is connected to a water source W such as a water supply source, tap water, and wastewater treatment facility, the treatment target water is continuously supplied from the outside.
  • a water source W such as a water supply source, tap water, and wastewater treatment facility
  • the double tube body 10 is composed of both ends cap 15 for fixing the inner tube 11 and the outer tube 13, the two tubes (11, 13) spaced apart.
  • the inner tube 11 and the outer tube 13 may be made of various glass materials such as quartz glass or borosilicate glass such as Pyrex (trade name), and basically have insulation.
  • the fluid flowing through the first communication path 11A and the second communication path 13A can be arbitrarily selected, but in the present invention, in consideration of the plasma discharge efficiency and the convenience of introducing the dielectric beads 17,
  • the inner tube 11 is externally fitted to the fitting portion 15A of each cap 15, and when the fixing stopper 15B screwed with the fitting portion 15A is turned, the fitting portion tightens the inner tube so that the inner tube is fixed and sealed. Is guaranteed at the same time.
  • Various types of packing rings may be introduced as necessary, and the manner in which the fitting portion 15A is tightened-closed to the inner tube by tightening the fixing stopper may be modified by adopting various known pipe connecting joint structures. .
  • the outer tube 13 is in the form of in contact with each cap 15, it is possible to ensure the sealing through a variety of seals (S) such as silicone resin.
  • seals such as silicone resin.
  • the cap may be modified to introduce a fixing and sealing structure such as an inner tube fixing structure.
  • the cap 15 is formed with an inlet port 11a and an outlet port 11b connected to various water sources W, and a gas supply source A for providing a radical reaction gas for forming a radical source such as ozone (pure water The inlet 13a and the outlet 13b connected to the oxygen or air supply) are formed.
  • a radical reaction gas for forming a radical source such as ozone (pure water
  • ozone pure water
  • the plasma generating means 20 includes a power supply 21 (for example, about 4 kV) and first and second electrodes 23 and 25 connected thereto. .
  • the first electrode 23 is a straight line arranged in the first communication path 11A
  • the second electrode 25 is a coil type arranged in the second communication path 13A.
  • various electrodes such as mesh (mesh) type electrodes or double coil type electrodes, may be selectively introduced as necessary.
  • One end of the first electrode 23 is connected to the power supply unit 21 and penetrates through the one side cap 15, and is arranged in the center of the inner tube 11, and the other end of the first electrode 23 is inserted into the other side cap 15. It takes a structure to become.
  • one end of the second electrode 25 is connected to the power supply unit 21 and passes between the other cap 15 and the outer tube 13, and then is wound around the inner tube 11 while being wound in a coil shape.
  • the coupling structure of the cap 15 and the inner and outer tubes 11 and 13 or the structure of the sealing body may be variously modified in consideration of performance, safety, productivity, and the like.
  • sterilization effect by ultraviolet rays generated by plasma discharge can also be expected.
  • the plasma advanced water treatment apparatus T it is preferable that a large number of dielectric beads 17 are filled in the inner tube 11 of the double tube 10, that is, the first communication path 11A.
  • the dielectric beads collide with water as they pass through the water to be treated and randomly move to generate stable potential within the first communication path, thereby effectively removing various bacteria and various pathogenic bacteria.
  • dielectric beads consist of ceramics, especially known functional ceramics such as zirconium, titanium, alumina or composites, and have a stable potential generation function in the first communication path, as well as intrinsic ceramic materials such as far-infrared and ultraviolet radiation, odor removal and adsorption functions. Can also function as
  • the water tank 30 may not be connected to one or two double tubes 10, but may be connected to tens or hundreds of double tubes according to the water treatment scale (six double tubes are shown in the drawing for convenience). It is also desirable to introduce a plurality of water tanks to constitute a plasma advanced water treatment system, extending the concept of the present invention from domestic small water treatment to large water treatment for tap water.
  • the treated water inflow tank 30B on the left side in addition to the treated water discharge pipe 35, water passing through the double pipe 10 or the double pipe assembly is reacted with a radical source in the water tank and then discharged again. It is preferable to further introduce the circulation pipe 31 and the circulation pump 33 so as to undergo the treatment.
  • the amount of water circulating through the double pipe 10 or the double pipe assembly and the water tank 30 through the circulation pipe 31 and the discharge supply / retention ratio may be selected in consideration of the pollution degree of the water to be treated or the water quality requirements of the water to be treated. Can be.
  • the plasma processing assembly (T1) consisting of the double tube 10 and the plasma generating means 20 is arranged in one row as shown in FIG. 1, but may be arranged in two or more rows to achieve multiple treatments, and ozone.
  • the water tank in which the reaction between the radical generating source and the water to be treated may also be arranged in two or more rows.
  • microbubble generating means is introduced to improve the contact efficiency between the target water and the radical generating source such as ozone in the water tank 30.
  • the radical generating source such as ozone in the water tank 30.
  • it is aimed at drastically increasing the water treatment efficiency.
  • the first micro-strike generating means (B1) is an integrated pipe (41) connected to each discharge port (11b, 13b) of the first communication path 11 and the second communication path 13 of the double pipe (10) and
  • the pump 43 is arranged between the integrated pipe 41 and the water tank 30. More specifically, the discharge port 11b is connected to the treated water pipe 41a, and the discharge port 13b is an ozone discharge pipe ( 41b) is combined in the integrated pipe 41 and is introduced into the water tank 30, in particular, the treated water inflow water tank 30B by the suction force of the pump 43.
  • the water source (W) such as a water supply source, tap water, waste water treatment facilities for supplying the water to be treated to the inner tube 11 of the double pipe (10) can be directly connected through a pipe, in the present invention, continuous and stable treatment
  • one tank 30 is separated into the treated water inflow tank 30B and the treated water inflow tank 30A, and the treatment water inflow tank 30B is An integrated pipe 41 is provided to connect the treated water and the radical generating source in the treated water inflow water tank 30B, and the treated water inflow water tank 30A is provided next to the treated water inflow water tank 30B.
  • various treatment target water flows from the water source (W).
  • the treatment object water of the treatment object inflow water tank 30A was pumped by the circulation pump 33 and configured to be supplied to the double tube 10 of each plasma treatment assembly T1 through the circulation pipe 31.
  • a valve V2 is formed on the partition wall between the treated water inflow water tank 30B and the treated water inflow water tank 30A, and the valve V2 is opened, and the valve provided in the water source W is opened. It is also possible to increase the treatment efficiency by repeatedly circulating the treated water in the state where V1 is closed or opened (partially openable).
  • the partition wall between the treated water inflow tank 30B and the treated water inflow tank 30A is not essential (therefore, the treated water inflow tank 30B and the treated water inflow tank 30A are arranged in one tank 30).
  • One configuration is exemplary.
  • Two physically separated tanks constitute the first and second tanks respectively, and the two tanks are connected by pipes, and valves may be introduced into the pipes.
  • the second microscopic artillery generating means B2 which may be operated together with the first microscopic artillery generating means B1 or may be independently operated, may be a circulation pipe 31, a circulation pump 33, and an ozone discharge pipe 31b. It is composed.
  • the ozone valve V1a of the ozone discharge pipe 41b of the first microparticle bubble generating means B1 is closed, and the valve V1b of the ozone discharge pipe 31b of the second microparticle bubble generating means B2 is closed. If the valve V3a provided in the pipe 31a connected to the treatment object water inflow tank 30A in the open state is also opened, the treatment object water is integrated in the circulation pipe 31 by the circulation pump 33 to form fine bubbles. The treated object water is supplied to the inner tube 11 of the double tube body 10 of the plasma processing assembly T1.
  • the second micro-foam generating means B2 breaks down as bubbles collide with the dielectric beads 17, thereby increasing the amount of dissolved oxygen and significantly improving the efficiency of various water treatments due to the microbubbles.
  • the 'circulation pipe' 31 constituting the second microscopic artillery generating means B2 functions as the 'integrated piping' 41 of the first microscopic artillery generating means B1. It is connected to each discharge port (11b) (13b) of the communication path 11 and the second communication path 13, and between the 'circulation piping' (31) and the treated water inlet tank (30A) that serves as an integrated pipe in this way Is arranged in the pump 33, which corresponds to the stated range of claim 3.
  • an impeller-type stirrer or various diffusers may be further introduced into the water tank to increase the contact efficiency between the treatment target water and the radical generating source and to improve the water treatment efficiency as necessary.
  • valve (V) is further introduced into a pipe connecting each of the water source (W) and the gas supply source (A) and the double pipe (10), or a necessary portion on the other pipe.
  • control unit may be configured as a control unit using various microcomputers, programmable logic controllers (PLCs), etc., to control semi-automatic or automatic operation.
  • PLCs programmable logic controllers
  • both ends of the inner tube 11 is formed open, the inner tube 11 is spaced apart from the center portion at both ends of the inner It is installed in close contact with the inner circumferential surface of the tube 11 to allow the water to be treated flowing through the first communication path 11A to pass through, but the dielectric beads 17 do not escape from the inner tube 11. It is characterized in that it is configured to further include a spacer (16) to block the passage.
  • the spacer 16 There is an advantage that the space for filling the dielectric beads 17 into the inner tube 11 can be freely set.
  • the spacer 16 has a circular tube-shaped body portion 16a and a number of objects to pass through, but closes the dielectric beads 17 so as to be in close contact with the inner circumferential surface of the inner tube 11.
  • the mesh portion 16b is formed at the tip of the body portion 16a in the flow direction in a net form.
  • the through hole 16b 'of the mesh portion 16b is sized so as to allow the water to be treated (and the water to be treated) to pass through, but not to allow the dielectric beads 17 to pass therethrough.
  • an electrode fixing hole 16c is formed at the center of the mesh portion 16b to hold the central electrode 23 disposed in the inner tube 11.
  • the spacer 16 is formed of a plastic resin material, and the rear end 16a 'of the body portion 16a is formed to be slightly larger than the front end, and an incision groove 16d is formed at the rear end 16a' side. Since the spacer 16 is formed on the inner surface of the inner tube 11, there is an advantage that the adhesion force is enhanced.
  • a second hose (h2) provided at the other end is provided in the discharge port (11b).
  • the fluid resistance by the dielectric beads 17 can be reduced, so that the smooth supply of the water to be treated is achieved. There is an advantage that can be achieved.
  • the cap 15 the inlet (13a) is connected to the gas supply source (A) for providing a radical reaction gas
  • the inlet (13a) The discharge port 13b is discharged from the radical generating source generated by the plasma discharge the radical reaction gas introduced into the) is formed, the double tube 10 is provided in plurality in parallel, in one gas supply source (A)
  • the radical reaction gases to be supplied may be uniformly supplied to the plurality of inlets 13a formed in the plurality of double tubes 10.
  • the inlet (13a) is characterized in that the insert (18) through which the orifice (18a) is penetrated.
  • the gas for radical reaction is supplied through the orifice 18a formed in each of the double tubes 10. There is an advantage to supply.
  • the insert 18 may be integrally molded with the inlet 13a or may be formed in a separate configuration from the inlet 13a.
  • the double tube 10 is provided on one side of the double tube (10), connected in series to any one of the electrodes (23, 25) of the plasma generating means (20)
  • the double tube 10 is characterized in that it is configured to include a thermostat (S1) is opened to cut off the power supply of the power supply unit (21).
  • the power supply is cut off by the thermostat (S1) when the double tube 10 is a predetermined temperature or more, there is an advantage that can prevent the fire due to overheating of the double tube (10).
  • the inner tube 11 is circumscribed to the fitting groove 15a of each cap 15 and, if necessary, packed between the fitting portion 15A and the inner tube 11. Rings can be introduced.
  • the outer tube 13 is in the form in which the cap 15 inscribed.
  • the discharge port 13b discharged from the radical generating source is preferably formed diagonally opposite to the inlet port 13a providing the radical reaction gas. According to this, there is an advantage that the generation efficiency of the radical generating source is improved because it passes through the entire second communication path 13A.
  • connection between a plurality of leak detection sensors 61 is omitted in order to avoid complexity of the illustration, and a connection between a plurality of leak detection sensors 61 when a plurality of double tubes 10 are installed is shown in FIG. 10.
  • FIG. 10 when a plurality of leak detection sensors 61 are provided, the parallel connection is performed.
  • the plasma advanced water treatment apparatus is provided on one side of the double tube body 10, and the treated water flowing through the inner tube 11 is the second communication path (13A).
  • the leak detection sensor 61 for detecting the leakage of water and the leak detection sensor 61 detects the number of the treatment object leaked to the second communication path (13A) [the second communication path (13A) )
  • the short-circuit current flows to the leak detection sensor 61, the output stop control circuit section 63 which stops the high voltage output of the power supply section 21 by stopping the driving of the power supply circuit 21a. It characterized in that it is configured to include.
  • the power driving circuit 21a may be provided inside the power supply unit 21 to generate an AC voltage of high voltage, for example, as an inverter.
  • the treated object water of the inner tube 11 flows out, and thus flows out There is an effect that the operation of the power supply unit 21 can be stopped by detecting the number of processing targets.
  • the operation of the power supply unit can be stopped immediately, thereby preventing a fire or electric shock caused by the discharge tube breakage.
  • the water to be treated may be leaked even in the case of poor waterproofing of the double tube 10, especially the inner tube 11. It can be known quickly, and there is an effect of facilitating the maintenance of the water treatment device efficiently.
  • the leak detection sensor 61 is composed of a pair of electrodes 61, the leak detection sensor 61 is insulated (isolated) voltage ( Vs) is applied, and is connected between the leak detection sensor 61 and the output stop control circuit unit 63, and the water to be treated is leaked to the second communication path 13A, so that the short circuit current flows into the leak detection sensor 61.
  • Vs insulated (isolated) voltage
  • it further comprises a photocoupler 62 for receiving the short-circuit current Is of the leak detection sensor 61 and outputs the operation control signal to the output stop control circuit unit (63).
  • a sensor voltage supply unit 64 is connected to one terminal of the pair of electrodes 61, wherein the sensor voltage supply unit 64 is connected to an AC power source.
  • a transformer Tm for stepping down the applied voltage and a rectifying diode D1 for rectifying the AC current of the transformer Tm are characterized in that it is advantageous in that an insulated voltage can be applied.
  • the transformer Tm and the photo coupler By supplying the insulated power supply voltage as described above to the leak detection sensor 61 and providing a photocoupler 62 between the leak detection sensor 61 and the output stop control circuit 63, the transformer Tm and the photo coupler. Since the current is insulated at 62 (the photocoupler 62 and the transformer Tm all take the ground ground AGND), the high-voltage plasma discharge voltage applied to the double tube 10 is internal to the power supply 21. There is an advantage that can prevent the flow into.
  • the double tube 10 is arranged vertically so that the water to be treated flows from the top to the bottom, the inner tube 11 and the outer tube 13 is a pair
  • the cap 15 is spaced apart and fixed, the leak detection sensor 61 is characterized in that the upper end is installed in the lower cap 15 so as to be located in the second communication path (13A).
  • the leak detection sensor 61 can quickly and error-free to detect the water leaked due to the water leaked by the inner tube 11 destruction or poor waterproof, Even if the inner tube 11 is destroyed, it is possible to prevent the problem that the treated water in the inner tube flows back toward the gas source A1 for radical reaction.
  • the output stop control circuit section 63 receives a signal of logic signal high when the output signal is not received from the photocoupler 62. And a logic high signal from the comparator 63a and a comparator 63a for outputting a logic low signal when receiving an output signal from the photocoupler 62 as an input terminal.
  • a driving control signal for operating the power supply driving circuit 21a provided in the power supply unit 21 is outputted, and when a signal to the logic signal is received from the comparator 63a, And a microcomputer 63b for outputting a driving stop control signal for stopping the operation to the power source driving circuit 21a.
  • the driving stop control signal may stop driving of the inverter by shutting down the inverter frequency driving IC.
  • the two terminals of the leak detection sensor 61 are opened and no current flows through the photocoupler 62. Since no current signal is input to the input terminal of the comparator 63a, the comparator 63a outputs a logic signal low signal, and the microcomputer 63b outputs a signal to the power signal driving circuit 21a.
  • the power drive circuit 21a operates to continuously generate the high voltage output of the power supply unit 21.
  • the leak detection sensor 61 is short-circuited and the voltage Vs applied to the secondary winding of the transformer Tm.
  • the short-circuit current Is flows through the circuit, and the short-circuit current Is is input to the photocoupler 62, and the photocoupler 62 inputs the output current of the comparator 63a by the input short-circuit current Is.
  • the comparator 63a outputs a signal of logic signal high to the microcomputer 63b, and the microcomputer 63b that receives the signal of logic signal high outputs a drive stop control signal to the power supply circuit 21a.
  • the power supply driving circuit 21a stops operating.
  • the power supply unit 21 stops outputting power.
  • the first and second parts are referred to as being classified for the purpose of mutual distinction and are not related to importance or manufacturing order, and particularly when described in comparison with each other for convenience.
  • the first ... and the second ... are attached.
  • the 'treated water' and 'the treated water' are not strictly referred to, and when the inflow into the plasma processing assembly T1 is generally referred to as 'the treated water', the discharged water from the plasma processing assembly T1 is discharged. In this case, it is referred to as 'treated water'.

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Abstract

본 발명은 대장균이나 각종 세균은 플라즈마 방전을 이용하여 제거하고, 각종 난분해성 유기물은 오존 등의 라디칼 발생원을 통하여 제거하는 플라즈마 고도수처리 장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 상호 분리된 처리대상수를 위한 제1소통로와 라디칼 반응용 기체를 위한 제2소통로를 갖는 이중관체; 상기 이중관체의 제1 및 제2 소통로에 각각 배열된 전극과, 이 전극과 연결된 전원부를 포함하는 플라즈마 발생수단; 및 상기 이중관체와 연결되어 처리대상수와 라디칼 발생원의 반응이 이루어지는 수조를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 고도수처리 장치
본 발명은 대장균이나 각종 세균은 플라즈마 방전을 이용하여 제거하고, 각종 난분해성 유기물은 오존 등의 라디칼 발생원을 통하여 제거하는 플라즈마 고도수처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 처리대상수를 위한 제1소통로와 라디칼 반응용 기체를 위한 제2소통로를 갖는 이중관체에 플라즈마 방전용 전극을 도입하고, 외부에 구비된 수조에서 플라즈마 방전 처리된 오염 처리대상수와 오존 등의 라디칼 발생원의 접촉 반응을 유도하여 완벽한 수처리를 보장하는 플라즈마 고도수처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마 또는 오존을 이용한 고도수처리와 관련된 기술로는 실용신안등록 제0288954호(2002년08월31일)[오존발생장치]가 있다.
상기 등록발명은 하나의 오존 발생부에서 유전체 장벽방전을 이용한 오존 발생 방법과 자외선 원을 사용한 자외선 오존 발생 방법을 동시에 수행하는 오존 발생장치를 제공하여, 오존 발생률을 향상시킴과 동시에 높은 전력효율을 가지는 오존 발생기를 제시하고 있다.
그러나 상기 등록발명을 현실성과 관련하여 수처리 분야에 적용하기에는 난관이 큰 데, 특히 상온 이상의 온도에서 오존의 수율이 현격히 떨어지는 문제에 대한 해결책(고압 무선 방전 방식 및 자외선 방식 모두 열을 일으킨다)을 제시하고 있지 않다.
또 특허등록 제0572514호(2006년04월13일) [습식 플라즈마를 이용한 수중 용존 오존 및 과산화수소의 동시 생성장치]가 있는데, 상기 등록특허는 고주파 전원을 사용하여 기체, 액체 및 고체가 공존하는 영역에 습식 플라즈마를 발생시켜 수중에서 산화반응의 주요한 인자로 작용하는 용존 오존량을 증가시키고 수중 용존 오존의 자기분해 속도를 증가시킬 수 있는 과산화수소를 동시에 생성하는 장치를 제시하고 있다.
그러나 상기 등록특허 역시 상온 이상의 온도에서 오존의 수율이 현격히 떨어지는 문제에 대한 해결책을 제시하고 있지 못하며, 가정용 정수시설 등의 소단위 수처리에는 적합할지 모르나 대단위 수처리 용도로는 부적합하다.
나아가 특허등록 제0797027호(2008년01월16일)[유전체장벽 방전관에서 발생되는 자외선 및 산화성 물질을 이용한 폐수처리 장치 및 이를 이용한 폐수처리방법]이 있는데, 상기 등록특허는 금속봉 및 이를 둘러싸는 석영관으로 이루어진 유전체방벽 방전관, 상기 방전관의 상단에 고전압 발생기 및 상기 방전관의 주변과 폐수처리 장치의 내부에 원통형의 광촉매망을 포함하는 폐수처리 장치를 제시하고 있다.
이 등록특허는 폐수에 담겨진 유전체장벽 방전관 내부에서 전기적인 방전을 일으켜 각종 산화성 성분들과 자외선을 발생시키고, 이들 산화성 성분들을 미세한 기포형태로 폐수 내에 분산시켜 폐수 내의 유기물이 산화되어 제거되도록 하고, 동시에 유전체장벽 방전관에서 방출되는 자외선을 이용하여 광촉매를 활성화시키거나 폐수를 직접 조사하여 유기물이 제거되도록 함으로써 본 발명은 두 가지 이상의 메커니즘에 의해 유기물을 처리할 수 있는 처리장치와 방법을 제공하여 궁극적으로 간단한 반응장치에서 적은 전력으로 유기물이 고효율로 제거하는 효과가 있는 것으로 언급되어 있다.
그러나 상기 등록특허는 처리 용량이 기본적으로 유전체장벽 방전관의 크기에 의존하는 점에서 불리하며, 체류시간을 보장하여야 하므로 흐르는 물에 대한 수처리 용도로는 부적합해 보인다.
또 특허등록 제0833814호(2008년05월26일) [정수 처리 장치]가 있는데, 상기 등록특허는 페록시라디칼과 오존 조합 공정을 이용하여 고도의 정수 능력을 갖는 정수 처리 장치를 제공하여, 정수 처리 능력을 향상시킬 수 있고, 페록시라디칼의 생성과 정수 처리를 같은 공간에서 동시에 수행함으로써 종래의 오존 단독 공정에 의한 정수 처리 장치에 비해 정수 처리 비용을 줄일 수 있는 장점을 제공하는 것으로 기술되어 있다.
그러나 상기 등록특허는 역시 오존의 수율 보장이라든가 다용량 수처리 기술과는 무관하다.
이에 본 발명은 대장균이나 각종 세균은 플라즈마 방전을 이용하여 제거하고, 각종 난분해성 유기물은 오존 등의 라디칼 발생원을 통하여 제거할 수 있도록 처리대상수를 위한 제1소통로와 라디칼 반응용 기체를 위한 제2소통로를 갖는 이중관체에 플라즈마 방전용 전극을 도입하고, 외부에 구비된 수조에서 플라즈마 방전 처리된 오염 처리대상수와 오존 등의 라디칼 발생원의 접촉 반응을 유도하여 완벽한 수처리를 보장하는 플라즈마 고도수처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 본 발명은 제1소통로에 다수의 유전체 비드를 충진하고, 이 비드가 통과하는 처리대상수와의 충돌에 따라 랜덤하게 움직여 제1소통로 내에서 안정적인 전위를 발생시켜 각종 세균이나 다양한 병원성 균을 보다 효과적으로 제거할 수 있도록 한 플라즈마 고도수처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러 본 발명은 이중관체의 제1소통로와 제2소통로의 각 토출구와 연결되는 통합 배관과, 이 통합 배관과 수조 사이에 배열된 펌프로 구성된 미세기포 발생수단을 도입하여 처리대상수와 오존 등의 라디칼 발생원의 접촉효율을 높이고 라디칼 발생원의 용존 효율 또한 높여 수처리 효율을 획기적으로 높일 수 있도록 한 플라즈마 고도수처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가 본 발명은 이중관체를 다수 집적 배열하고, 이를 수조와 연결하여 일부는 순환배관을 통하여 이중관체로 반복 순환하고 일부는 배출하는 방식으로 구성하여 수처리 효율을 높이면서 가정용 소단위 수처리에서부터 상수도용 대단위 수처리에 이르기까지 다양한 용량 및 수처리를 필요로 하는 현장에 적용할 수 있도록 한 플라즈마 고도수처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고 최종적으로 배출되는 저농도의 오존성분은 관련 수처리 계통상에서 원수의 전처리 또는 인근 호소, 하천, 수계, 유역 등을 수처리하로자 할 경우에는 원수처리용으로 이용할 수 있고 기타의 방법으로는 활성탄 등을 이용하여 잔류 오존 파괴 등의 방식으로 수처리 이후에 배출되는 배오존의 문제의 해결이 가능하다.
또한 본 발명은 스페이서를 채택함으로써 내부관의 양단을 밀봉할 필요가 없어서 내부관의 유전체 비드를 충진하는 작업성 및 제품 조립성을 향상시킬 수 있도록 하며,
호스를 통해서 처리대상수를 공급하고 처리된 처리수를 호스를 통해서 유출시키도록 구성함으로써, 유전체 비드에 의한 유체 저항을 줄여서 처리대상수의 원활한 공급이 이루어질 수 있도록 하며,
다수의 이중관체로 라디칼 반응용 기체를 동시에 공급는 경우, 각 이중관체로 균일하게 라디칼 반응용 기체를 공급할 수 있도록 하며,
이중관체가 일정 온도 이상이 되면 서모스탯에 의해서 전원공급을 차단시켜서 이중관체의 과열에 의한 화재를 예방할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 고압의 플라즈마 방전에 의해서 내부관이 파손되는 경우 파손된 내부관으로부터 흘러나오는 처리대상수를 감지하여 전원부의 동작을 정지함으로써, 방전관 파손시 고전압으로 인하여 화재나 전기적 쇼크를 예방할 수 있도록 하며,
방전관이 파손되는 경우가 아니더라도 이중관체의 내부관이 방수 불량에 의해서 누수되는 경우 이를 신속하게 감지할 수 있도록 하며,
절연된 전원전압을 누수감지센서로 공급하고 누수감지센서와 출력정지제어회로부 사이에 포토커플러를 구비하여 변압기와 포토커플러에서 전류 절연이 되도록 함으로써, 내부관이 파손되더라도 고전압의 플라즈마 방전 전압이 전원부 내부로 흘러들어오는 것을 방지할 수 있도록 하며,
이중관체를 수직으로 배열하고 누수감지센서를 이중관체의 하부에 설치함으로써, 내부관의 파손 및 누수를 신속하면서도 오류 없이 반드시 감지할 수 있도록 하고 또한, 내부관이 파괴되더라도 내부관에 있던 처리대상수가 라디칼 반응용 기체 공급원 쪽으로 역류하는 문제를 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 플라즈마 고도수처리 장치는, 처리대상수가 통과하는 제1소통로와 라디칼 반응용 기체가 통과하는 제2소통로를 갖는 이중관체;
상기 이중관체의 제1 및 제2 소통로에 각각 배열된 전극과, 이 전극과 연결된 전원부를 포함하는 플라즈마 발생수단; 및
상기 이중관체와 연결되어 처리대상수와 라디칼 발생원의 반응이 이루어지는 수조를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 플라즈마 고도수처리 장치에서, 상기 이중관체의 제1소통로에는 처리대상수 통과에 따라 랜덤하게 움직여 제1소통로 내에서 안정적인 전위를 발생시키는 다수의 유전체 비드가 충진되어 있고, 상기 이중관체의 제1소통로와 제2소통로의 각 토출구와 연결되는 통합 배관, 이 통합 배관과 수조 사이에 배열된 펌프로 구성된 미세기포 발생수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 플라즈마 고도수처리 장치에서, 상기 이중관체의 제1소통로는 유리 소재의 내부관에 의하여 감싸인 내부통로이고, 제2소통로는 내부관과 외부관 사이에 형성되고, 제2소통로에 배열된 전극은 코일 형태를 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 플라즈마 고도수처리 장치는, 상기 이중관체의 제1소통로는 내부관에 의하여 감싸인 내부통로이고, 상기 제2소통로는 내부관과 외부관 사이에 형성되며, 상기 내부관의 양 끝은 개방 형성되어 있고, 상기 내부관의 양 끝에서 중앙부로 이격되어서 내주면에 밀착되어서 설치되어서 상기 제1소통로를 흐르는 처리대상수는 통과시키되 상기 유전체 비드가 내부관으로부터 빠져나기지 못하도록 유전체 비드의 통과를 저지하는 스페이서(spacer)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 플라즈마 고도수처리 장치는, 상기 내부관과 외부관은 한 쌍의 캡에 의해서 이격 고정되어 있으며,
상기 캡에는, 수원과 연결되는 유입구가 형성되어 있고, 상기 유입구로 유입되어서 상기 제1소통로를 통과한 처리대상수가 이중관체를 빠져나가는 토출구가 형성되어 있으며,
상기 유입구로 들어오는 처리대상수가 원활하게 상기 내부관으로 유입되도록 일단이 상기 유입구에 구비되고 타단이 상기 스페이서에 위치하는 제1호스와,
상기 내부관을 통과한 처리대상수가 상기 토출구로 원활하게 빠져나가도록 일단이 상기 스페이서에 위치하고 타단이 상기 토출구에 구비되는 제2호스가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 플라즈마 고도수처리 장치는, 상기 캡에는, 라디칼 반응용 기체를 제공하는 기체공급원과 연결된 유입구가 형성되어 있고, 상기 유입구로 유입된 라디칼 반응용 기체가 플라즈마 방전에 의해서 생성된 라디칼 발생원이 토출하는 토출구가 형성되어 있으며,
상기 이중관체는 복수로 구비되고,
하나의 기체공급원에서 상기 복수의 이중관체로 라디칼 반응용 기체를 동시에 공급하는 경우, 공급되는 라디칼 반응용 기체가 상기 복수의 이중관체에 형성된 복수의 유입구로 균일하게 공급될 수 있도록, 상기 유입구에는 오리피스가 관통 형성된 인서트가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 플라즈마 고도수처리 장치는, 상기 이중관체의 일측에 설치되고, 상기 플라즈마 발생수단의 전극 중에서 어느 하나의 전극에 직렬 연결되어서, 상기 이중관체가 설정된 온도 이상이 되는 경우에는 개방되어서 상기 전원부의 전원공급을 차단하는 서모스탯을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 플라즈마 고도수처리 장치는, 상기 이중관체의 제1소통로는 내부관에 의하여 감싸인 내부통로이고, 상기 제2소통로는 내부관과 외부관 사이에 형성되며,
상기 이중관체의 일측에 구비되어서, 상기 내부관을 흐르는 처리대상수가 상기 제2소통로로 누수되는 것을 감지하기 위한 누수감지센서;
상기 누수감지센서가 상기 제2소통로로 누수된 처리대상수를 감지하는 경우, 전원구동회로의 구동을 정지시킴으로써 상기 전원부의 고압출력을 정지시키는 출력정지제어회로부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 플라즈마 고도수처리 장치는, 상기 누수감지센서는 한 쌍의 전극으로 구성되고, 상기 누수감지센서에는 절연된 전압이 인가되며, 상기 누수감지센서와 출력정지제어회로부 사이에 연결되고, 상기 누수감지센서의 단락전류를 입력받아서 상기 출력정지제어회로부로 동작제어신호를 출력하는 포토커플러가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 플라즈마 고도수처리 장치는, 상기 이중관체는 처리대상수가 위에서 아래로 흐르도록 수직 배열되고, 상기 내부관과 외부관은 한 쌍의 캡에 의해서 이격 고정되어 있으며, 상기 누수감지센서는 그 상단부가 상기 제2소통로에 위치하도록 하단 캡에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마 고도수처리 장치는 각종 난분해성물질, 대장균, 각종 세균과 바이러스, 수중의 독성물질 등은 플라즈마 방전에 의한 제1소통로 내의 강한 전계(電界)와 이에 의한 전해물질발생, 제1소통로 외주면에 발생되는 UV등의 플라즈마 빛(光)에너지 그리고 이 플라즈마에 의한 오존발생과 주입 산소에 의해 제거가 가능한데, 이 플라즈마 고도수처리 장치는 처리대상수를 통수하기 위한 제1소통로, 활성화된 여기 또는 전리 산소와 오존 등의 라디칼 반응용 기체의 이동을 위한 제2소통로 그리고 이중관체 내에 구성되는 플라즈마 방전용 전극으로 구성되고, 외부에 구비된 수조내의 미처리된 오염 처리대상수는 플라즈마 방전에너지를 가지는 플라즈마 고도수처리 장치 내에서 발생된 오존, 라디칼, 전해물질, 수중 이온성분 등과의 접촉 반응으로 완벽한 수처리를 보장할 수 있으며, 또한 이 오존, 라디칼, 전해물질, 수중 이온성분 등은 제1소통로 내에서 다수의 충진된 유전체 비드(Bead) 외주면 및 주위를 통과하는 처리대상수와의 희석 및 충돌 등에 의해 랜덤하게 움직여 제1소통로 내에서 각종 세균이나 다양한 병원균, 바이러스, 난분해성 물질 등을 보다 효과적으로 제거한다. 아울러 이중관체의 제1소통로와 제2소통로의 각 토출구와 연결되는 통합 배관과, 이 통합 배관과 접촉, 저류 및 수처리를 위한 수조 사이에 배열된 산소발생용 펌프로 구성된 미세기포 발생수단을 도입하여 처리대상수와 오존 등의 이온성 라디칼 물질과의 접촉효율을 높여 용존 효율을 극대화, 수처리 효율을 획기적으로 높일 수 있고, 나아가 집적 다수 배열된 이중관체를 수조와 연결하여 일부는 순환배관을 통하여 이중관체로 반복 순환이 가능하게 하고 일부는 배출하는 방식으로 구성하여 수처리 효율을 높이면서 가정용 소단위 수처리부터 상수도용 대단위 수처리에 이르기까지 적용할 수 있다. 그리고 최종적으로 배출되는 저농도의 오존성분은 관련 수처리 계통상에서 원수의 전처리 또는 인근 호소, 하천, 수계, 유역 등을 수처리하고자 할 경우에는 원수처리용으로 이용할 수 있어 플라즈마 고도수처리 장치에서 사용된 모든 에너지의 대부분은 관련 수처리에 사용 가능한 특징이 있으며, 기타의 미세오존의 경우에 있어서의 처리방법으로는 활성탄 등을 이용하여 미세 배오존을 쉽게 제거할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명은 스페이서를 채택함으로써 내부관의 양단을 밀봉할 필요가 없어서 내부관의 유전체 비드를 충진하는 작업성 및 제품 조립성을 향상시킬 수 있는 효과가 있고,
호스를 통해서 처리대상수를 공급하고 처리된 처리수를 호스를 통해서 유출시키도록 구성함으로써, 유전체 비드에 의한 유체 저항을 줄여서 처리대상수의 원활한 공급이 이루어질 수 있는 효과가 있으며,
다수의 이중관체로 라디칼 반응용 기체를 동시에 공급는 경우, 각 이중관체로 균일하게 라디칼 반응용 기체를 공급할 수 있는 효과가 있으며,
이중관체가 일정 온도 이상이 되면 서모스탯에 의해서 전원공급을 차단시켜서 이중관체의 과열에 의한 화재를 예방할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 고압의 플라즈마 방전에 의해서 내부관이 파손되는 경우 파손된 내부관으로부터 흘러나오는 처리대상수를 감지하여 전원부의 동작을 정지함으로써, 방전관 파손시 고전압으로 인하여 화재나 전기적 쇼크를 예방할 수 있는 효과가 있고,
방전관이 파손되는 경우가 아니더라도 이중관체의 내부관이 방수 불량에 의해서 누수되는 경우 이를 신속하게 감지할 수 있는 효과가 있으며,
절연된 전원전압을 누수감지센서로 공급하고 누수감지센서와 출력정지제어회로부 사이에 포토커플러를 구비하여 변압기와 포토커플러에서 전류 절연이 되도록 함으로써, 내부관이 파손되더라도 고전압의 플라즈마 방전 전압이 전원부 내부로 흘러들어오는 것을 방지할 수 있는 효과가 있으며,
이중관체를 수직으로 배열하고 누수감지센서를 이중관체의 하부에 설치함으로써, 내부관의 파손 및 누수를 신속하면서도 오류 없이 반드시 감지할 수 있고 또한, 내부관이 파괴되더라도 내부관에 있던 처리대상수가 라디칼 반응용 기체 공급원 쪽으로 역류하는 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 고도수처리 장치의 요부인 이중관체와 플라즈마 발생수단에 대한 개략적인 결합 단면도이다..
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 고도수처리 장치를 중·대단위 수처리에 적합한 형태로 배열한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수 처리장치에 있어서 이중관체 및 플라즈마 발생수단으로 이루어진 플라즈마 처리 어셈블리의 개략 단면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수 처리장치를 중·대단위 수처리에 적합한 형태로 배열한 개략 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수 처리장치에 있어서 스페이서의 사시도이다.
도 6은 도 4에서 다수의 서모스탯을 플라즈마 발생수단에 직렬 접속한 결선도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수처리 장치의 요부인 이중관체와 플라즈마 발생수단에 대한 개략적인 결합 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수처리 장치에 있어서 누수감지센서가 이중관체의 누수를 감지한 경우 전원부의 출력을 정지하기 위한 회로 구성도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수처리 장치를 중·대단위 수처리에 적합한 형태로 배열한 개략 구성도이다.
도 10은 도 9에서 다수의 누수감지센서를 병렬 접속한 요부 회로 구성도이다.
부호의 설명
T: 수처리 장치 W: 수원
A: 기체공급원 S: 밀봉체
10: 이중관체 11: 내부관
11A: 제1소통로 13: 외부관
13A: 제2소통로 15: 캡
16 : 스페이서 S1: 서모스탯
18: 인서트 18a: 오리피스
17: 유전체 비드 20: 플라즈마 발생수단
21: 전원부 23,25: 전극
30: 수조 31: 순환배관
33: 순환펌프 B1,B2: 미세기포 발생수단
41: 통합배관 43: 펌프
61 : 누수감지센서 62 : 포토커플러
63 : 출력정지제어회로부 64 : 센서전압공급부
h1,h2: 호스
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 고도수처리 장치(T)는 크게 처리대상수와 라디칼 반응용 기체가 각각 통과하는 제1 및 제2 소통로(11A, 13A)를 갖는 이중관체(10), 플라즈마발생수단(20), 그리고 처리대상수와 라디칼 발생원의 반응이 이루어지는 수조(30)를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 플라즈마 고도수처리 장치(T)는 가정용 정수시설과 같은 최소단위 수처리 장치나, 하폐수 처리장의 후단 설비에 맞는 중·대규모 수처리 장치, 마을단위 취수정과 연계된 수돗물 공급이나 대도시 수돗물 공급을 위한 정수시설과 같은 다양한 소중대규모 상수 처리시설을 위하여 다양하게 접목될 수 있다. 또한 호소, 하천 등에 존재하는 조류 제거 및 다양한 물질을 산화제거하여 수질을 대폭 개선하는데 사용이 가능한 장치이다.
본 발명에 따른 플라즈마 고도수처리 장치(T)에서 플라즈마 발생수단은 대장균이나 각종 세균, 기타 다양한 병원성 세균의 박멸과 하천과 수계의 조류 및 유해물질의 제거를 주목적으로 하고, 오존과 같은 라디칼 발생원은 각종 난분해성 유기물, 독성물질과 수중 생태독성 등을 분해 처리하는 것이 주목적으로 한다.
무엇보다도 본 발명에 따른 플라즈마 고도수처리 장치(T)는 상수원, 수돗물, 오폐수처리시설 등의 수원(W)과 연계되어 있으므로 외부에서 새로 지속적으로 공급되는 처리대상수로 인하여
플라즈마 방전으로 인한 열발생에도 불구하고 이중관체(10)가 수온에 맞게 냉각되므로 온도에 취약한 오존 등의 라디칼 발생원의 열적 안전성이 확보되어 오존발생 수율 및 처리효율이 향상된다.
구체적으로 상기 이중관체(10)는 내부관(11)과 외부관(13), 두 관(11, 13)을 이격 고정하는 양단 캡(15)으로 이루어진다. 내부관(11)과 외부관(13)은 석영유리나 파이렉스(상표명)와 같은 붕규산 유리 등 다양한 유리소재로 제조될 수 있으며, 기본적으로 절연성을 갖는다.
제1소통로(11A)와 제2소통로(13A)를 흐르는 유체는 임의로 선택할 수 있으나, 본 발명에서는 플라즈마 방전 효율과 유전체 비드(17)의 도입 편리성을 고려하여,
내부관(11)의 제1소통로(11A)를 처리대상수가 통과하는 용도로 선택하였다.
내부관(11)은 각 캡(15)의 끼움부(15A)에 외접하고, 끼움부(15A)와 나사결합하는 고정마개(15B)를 돌리면 끼움부가 내부관을 조여 내부관의 고정과 밀폐성이 동시에 보장된다. 필요에 따라 다양한 형태의 패킹링이 도입될 수 있고, 고정마개의 조임에 따라 내부관에 끼움부(15A)가 조임-밀착되는 방식은 다양한 공지의 배관 연결용 조인트 구조를 채용하여 변형될 수 있다.
또 외부관(13)은 각 캡(15)에 내접하는 형태이고, 실리콘 수지와 같은 다양한 밀봉체(S)를 통하여 밀폐성을 보장할 수 있다. 그러나 필요에 따라 캡을 변형하여 내부관 고정 구조와 같은 고정 및 밀폐구조를 도입할 수 있다.
또 상기 캡(15)에는 각종 수원(W)과 연결된 유입구(11a)와 토출구(11b)가 형성되어 있고, 오존과 같은 라디칼 발생원 형성을 위한 라디칼 반응용 기체를 제공하는 기체공급원(A)(순수 산소 또는 공기 등 공급)과 연결된 유입구(13a)와 토출구(13b)가 형성되어 있다.
한편, 본 발명에 따른 플라즈마 고도수처리 장치(T)에서 플라즈마 발생수단(20)은 전원부(21)(예: 4kV내외 제공)와, 이와 연결된 제1 및 제2 전극(23, 25)을 포함한다.
제1전극(23)은 제1소통로(11A)에 배열된 직선형이고, 제2전극(25)은 제2소통로(13A)에 배열된 코일형이다. 그러나 필요에 따라 망사(메쉬)형 전극이나 이중 코일형 전극 등 다양한 전극이 선택 도입될 수 있다.
제1전극(23) 일단은 전원부(21)와 연결되어 일측 캡(15)을 관통한 후 내부관(11) 중앙에 배열되고, 제1전극(23) 타단은 타측 캡(15)에 끼워져 지지되는 구조를 취하고 있다.
또 제2전극(25) 일단은 전원부(21)와 연결되어 타측 캡(15)과 외부관(13) 사이를 통과한 후, 내부관(11)에 외접하면서 코일 형태로 권선되어 있는 구조인데,
각 전극(23, 25)과 다른 구성요소 사이에는 적절한 밀봉체(S)를 도입하여 감전이나 누전 등의 각종 전기 안전사고 및 유체 누설 문제가 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
캡(15)과 내외관(11, 13)의 결합구조나 밀봉체의 구조는 성능, 안전성, 생산성 등을 고려하여 다양하게 변형될 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 고도수처리 장치(T)에서는 플라즈마 방전에 따라 발생되는 자외선에 의한 살균 효과 또한 기대할 수 있다.
나아가 본 발명에 따른 플라즈마 고도수처리 장치(T)는 이중관체(10)의 내부관(11), 즉 제1소통로(11A)에 유전체 비드(17)가 다수 충진되어 있는 것이 바람직하다. 상기 유전체 비드는 처리대상수 통과에 따라 물과 충돌하여 랜덤하게 움직여 제1소통로 내에서 안정적인 전위를 발생시켜 각종 세균이나 다양한 병원성 균을 보다 효과적으로 제거하는 기능을 하게 된다.
이러한 유전체 비드는 세라믹, 특히 지르코늄, 티타늄, 알루미나 또는 복합소재와 같은 공지의 기능성 세라믹으로 이루어져 제1소통로 내에서 안정적 전위 발생 기능과 함께 원적외선 및 자외선 방사, 악취제거, 흡착기능 등과 같은 세라믹 물질 고유의 기능을 겸하도록 할 수 있다.
도 2에서와 같이 상기 수조(30)는 1, 2개의 이중관체(10)와 연결된 것이 아니라 수처리 규모에 따라 수십, 수백 개의 이중관체와 연결될 수 있으며(도면에서는 편의상 6개의 이중관체 도시), 이러한 수조가 또한 다수 개 도입되어 플라즈마 고도수처리 시스템을 구성하여, 본 발명의 개념을 가정용 소단위 수처리부터 상수도용 대단위 수처리에까지 적용하도록 확장하는 것이 바람직하다.
나아가 상기 수조(30), 특히 좌측의 처리수 유입 수조(30B)에는 처리수 배출배관(35) 외에 이중관체(10) 또는 이중관체 집합체를 거친 물이 수조에서 라디칼 발생원과 반응한 후 다시 플라즈마 방전 처리를 거치도록 순환배관(31)과 순환펌프(33)를 더 연결 도입하는 것이 바람직하다.
순환배관(31)을 통하여 이중관체(10) 또는 이중관체 집합체와 수조(30)를 순환하는 물의 양 및 배출공급/체류 비율은 처리대상수의 오염 정도나 처리수의 수질 요건 등을 고려하여 선택할 수 있다.
또 필요에 따라 이중관체(10) 및 플라즈마 발생수단(20)으로 이루어진 플라즈마 처리 어셈블리(T1)는 도 1에서 1열 배열된 것으로 되어 있으나, 2열 이상 배열하여 다중 처리를 도모할 수 있고, 오존 등의 라디칼 발생원과 처리대상수의 반응이 이루어지는 수조 역시 2열 이상 다중 배열할 수 있다.
다음으로 본 발명에 따른 플라즈마 고도수처리 장치(T)에서는 도 2 및 도 1에 도시된 바와 같이, 미세기포 발생수단을 도입하여 수조(30)에서 처리대상수와 오존 등의 라디칼 발생원의 접촉효율을 높이고 라디칼 발생원의 용존효율 또한 높여 수처리 효율을 획기적으로 높이는 것을 도모하고 있다.
먼저 제1미세기포 발생수단(B1)은 이중관체(10)의 제1소통로(11)와 제2소통로(13)의 각 토출구(11b)(13b)와 연결되는 통합 배관(41) 및 이 통합 배관(41)과 수조(30) 사이에 배열된 펌프(43)로 구성되는데, 보다 구체적으로 토출구(11b)는 처리수 배관(41a)과 연결되고, 토출구(13b)는 오존 배출 배관(41b)과 연결되어 통합 배관(41)에서 합쳐져 펌프(43)의 흡입력에 의하여 수조(30), 특히 처리수 유입 수조(30B)로 유입된다.
한편, 이중관체(10)의 내부관(11)으로 처리대상수를 공급하는 상수원, 수돗물, 오폐수처리시설 등의 수원(W)은 직접적으로 배관을 통하여 연결될 수 있으나, 본 발명에서는 지속적이고 안정적인 처리대상수 공급을 보장하고 수처리 효율을 높이기 위하여 하나의 수조(30)를 처리수 유입 수조(30B)와 처리대상수 유입 수조(30A)로 분리 구성하고 있고, 상기 처리수 유입 수조(30B)에 상기 통합 배관(41)이 연결 구비되어서 상기 처리수 유입 수조(30B)에서 처리수와 라디칼 발생원의 반응이 이루어지고, 상기 처리대상수 유입 수조(30A)는 상기 처리수 유입 수조(30B) 옆에 구비되어서 수원(W)으로부터 다양한 처리대상수가 유입된다.
상기 처리대상수 유입 수조(30A)의 처리대상수가 순환펌프(33)에 의하여 펌핑되어 순환배관(31)을 거쳐 각 플라즈마 처리 어셈블리(T1)의 이중관체(10)로 공급되는 형태로 구성하였다.
또 필요에 따라 처리수 유입 수조(30B) 및 처리대상수 유입 수조(30A) 사이의 격벽에 밸브(V2)를 구성하고, 이 밸브(V2)를 개방한 상태에서 수원(W)에 구비된 밸브(V1)를 폐쇄하거나 개방(부분 개방 가능)한 상태에서 처리수를 반복 순환하여 처리효율을 높일 수도 있다.
처리수 유입 수조(30B) 및 처리대상수 유입 수조(30A) 사이의 격벽은 필수적인 것이 아니며(따라서 하나의 수조(30)에 처리수 유입 수조(30B) 및 처리대상수 유입 수조(30A)를 배열한 구성은 예시적인 것이다) 물리적으로 분리된 두 수조가 각각 제1 및 제2 수조를 구성하고, 두 수조는 배관으로 연결되며, 이 배관에 밸브를 도입한 형태 또한 가능하다.
다음으로 제1미세기포 발생수단(B1)과 함께 운전되거나 독자적으로 운전될 수 있는 제2미세기포 발생수단(B2)은 순환배관(31)과 순환펌프(33), 오존 배출 배관(31b)으로 구성된다.
독자 운전시 제1미세기포 발생수단(B1)의 오존 배출 배관(41b)의 오존밸브(V1a)는 닫고, 제2미세기포 발생수단(B2)의 오존 배출 배관(31b)의 밸브(V1b)를 개방한 상태에서 처리대상수 유입 수조(30A)와 연결된 배관(31a)에 구비된 밸브(V3a) 역시 개방하면, 순환펌프(33)에 의하여 처리대상수가 순환배관(31)에서 통합되어 미세기포를 함유한 처리대상수가 플라즈마 처리 어셈블리(T1)의 이중관체(10) 내부관(11)으로 공급된다.
무엇보다도 제2미세기포 발생수단(B2)은 기포가 유전체 비드(17)와 충돌하면서 더욱 작게 쪼게 지므로 용존산소량을 높일 수 있고 미세기포에 의한 다양한 수처리 효율이 획기적으로 향상된다.
이상에서 제2미세기포 발생수단(B2)을 구성하는 '순환배관'(31)은 제1미세기포 발생수단(B1)의 '통합배관'(41)과 같은 기능을 하는 것이며, 본질적으로 제1소통로(11)와 제2소통로(13)의 각 토출구(11b)(13b)와 연결되고, 이와 같이 통합배관 역할을 하는 '순환배관'(31)과 처리대상수 유입 수조(30A) 사이에는 펌프(33)가 배열되어 있으므로, 청구범위 제3항의 기술된 범위에 상응한다.
한편, 필요에 따라 처리대상수와 라디칼 발생원의 접촉효율을 높이고 수처리 효율을 향상시키기 위하여 상기 수조에는 임펠러 타입의 교반기나 다양한 산기관이 더 도입될 수 있다.
나아가 상기 수원(W) 및 기체공급원(A) 각각과 이중관체(10)를 연결하는 배관이나, 기타 배관 상의 필요 부위에는 밸브(V)가 더 도입되는 것이 바람직하다.
또 전원부(21), 펌프(33)(43), 다양한 밸브(V)(V1)(V1a)(V1b)(V2)(V3a)(V3b, 최종 처리수 배출시 사용되도록 처리수 배출배관(35)에 구비됨) 등의 제어는 각종 마이컴, PLC(Programmable Logic controller) 등으로 제어부를 구성하여 반자동 또는 자동 운전 제어하는 것이 바람직하다.
다음은 도 3 내지 도 6을 기초로 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수처리 장치에 대해서 설명한다.
도 4에는 도시의 복잡성을 피하기 위해서 다수의 서모스탯(S1)과 플라즈마 발생수단(20) 간의 결선을 생략하였으며, 이중관체(10)가 다수로 설치되는 경우의 다수의 서모스탯(S1)과 플라즈마 발생수단(20) 간의 결선은 도 6에 도시하였으며 도 6에 도시된 바와 같이 서모스탯(S1)이 다수로 구비되는 경우에는 플라즈마 발생수단(20)과 직렬 접속하고 있으며, 이와 같이 직렬접속하는 구성에 의하면 어느 하나의 이중관체(10)라도 설정 온도에 이르면 전원공급을 차단하게 되는 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수 처리장치는, 상기 내부관(11)의 양 끝은 개방 형성되어 있고, 상기 내부관(11)의 양 끝에서 중앙부로 이격되어서 내부관(11)의 내주면에 밀착되어서 설치되어서 상기 제1소통로(11A)를 흐르는 처리대상수는 통과시키되 상기 유전체 비드(17)가 내부관(11)으로부터 빠져나기지 못하도록 유전체 비드(17)의 통과를 저지하는 스페이서(spacer)(16)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하면, 내부관(11)의 양단을 밀봉할 필요가 없어서 내부관(11)의 유전체 비드(17)를 충진하는 작업성과 제품의 조립 작업성이 좋아지며, 스페이서(16)에 의해서 유전체 비드(17)를 내부관(11)에 충진하는 공간을 자유롭게 설정할 수 있는 이점이 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스페이서(16)는 내부관(11)의 내주면에 밀착되도록 원형관 형상의 바디부(16a)와, 처리대상수는 통과시키지만 유전체 비드(17)의 통과는 저지하도록 그물망 형태로서 바디부(16a)에서 유부방향의 선단에 형성되어 있는 메쉬부(16b)로 구성되어 있다.
따라서, 상기 메쉬부(16b)의 통공(16b')은 처리대상수(및 처리수)는 통과시키지만 유전체 비드(17)는 통과시키지 못하도록 그 크기가 결정되어진다.
그리고, 상기 메쉬부(16b)의 중앙에는 내부관(11)에 배치되는 중앙 전극(23)을 잡아주기 위한 전극고정홀(16c)이 형성되어 있는데, 이에 의하면 처리대상수가 통과하더라도 전극(23)의 흔들림이나 움직임을 예방할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 상기 스페이서(16)는 플라스틱 수지재로 형성되고, 바디부(16a)의 후단(16a')은 선단보다 약간 더 크게 형성되어 있으며, 상기 후단(16a') 쪽에는 절개홈(16d)이 형성되어 있어서, 스페이서(16)가 내부관(11)의 내면에 인서트되는 경우의 밀착력이 강화되는 이점이 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수 처리장치에 있어서, 수원(W)과 연결되는 유입구(11a)로 들어오는 처리대상수가 원활하게 상기 내부관(11)으로 유입되도록 일단이 상기 유입구(11a)에 구비되고 타단이 상기 스페이서(16)에 위치하는 제1호스(h1)와, 상기 내부관(11)을 통과한 처리대상수가 상기 토출구(11b)로 원활하게 빠져나가도록 일단이 상기 스페이서(16)에 위치하고 타단이 상기 토출구(11b)에 구비되는 제2호스(h2)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하면, 호스(h1, h2)를 통해서 처리대상수가 공급되며 처리된 처리수가 호스를 통해서 나오므로, 유전체 비드(17)에 의한 유체 저항이 줄일 수 있어서 처리대상수의 원활한 공급이 이루어질 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수 처리장치에 있어서, 상기 캡(15)에는, 라디칼 반응용 기체를 제공하는 기체공급원(A)과 연결된 유입구(13a)가 형성되어 있고, 상기 유입구(13a)로 유입된 라디칼 반응용 기체가 플라즈마 방전에 의해서 생성된 라디칼 발생원이 토출하는 토출구(13b)가 형성되어 있으며, 상기 이중관체(10)는 복수로 병렬 구비되고, 하나의 기체공급원(A)에서 상기 복수의 이중관체(10)로 라디칼 반응용 기체를 동시에 공급하는 경우, 공급되는 라디칼 반응용 기체가 상기 복수의 이중관체(10)에 형성된 복수의 유입구(13a)로 균일하게 공급될 수 있도록, 상기 유입구(13a)에는 오리피스(18a)가 관통 형성된 인서트(18)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 다수의 이중관체(10)로 라디칼 반응용 기체를 동시에 공급하더라도 각 이중관체(10)에 형성된 오리피스(18a)를 통해서 공급되므로, 각 이중관체(10)로 균일하게 라디칼 반응용 기체를 공급할 수 있는 이점이 있다.
상기 인서트(18)는 유입구(13a)에 일체로 성형할 수도 있고 유입구(13a)와 별개의 구성으로 형성할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수 처리장치에 있어서, 상기 이중관체(10)의 일측에 설치되고, 상기 플라즈마 발생수단(20)의 전극(23, 25) 중에서 어느 하나의 전극에 직렬 연결되어서, 상기 이중관체(10)가 설정된 온도 이상이 되는 경우에는 개방되어서 상기 전원부(21)의 전원공급을 차단하는 서모스탯(S1)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하면, 이중관체(10)가 일정 온도 이상이 되면 서모스탯(S1)에 의해서 전원공급이 차단되므로, 이중관체(10)의 과열에 의한 화재를 예방할 수 있는 이점이 있다.
다음으로 도 3 및 도 4에 도시된 이중관체(10)의 구성을 도 1과 도 2에 도시된 실시예와의 차이점을 위주로 설명한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 내부관(11)은 각 캡(15)의 끼움홈(15a)에 외접하고, 필요에 따라서는 끼움부(15A)와 내부관(11) 사이에 패킹링이 도입될 수 있다. 또 외부관(13)은 각 캡(15)에 내접하는 형태이다.
또한, 라디칼 발생원이 토출하는 토출구(13b)는 라디칼 반응용 기체를 제공하는 유입구(13a)와 대각선 맞은편에 형성되는 것이 바람직한다. 이에 의하면 제2소통로(13A) 전체를 통과하므로 라디칼 발생원의 생성 효율이 향상되는 이점이 있다.
다음은 도 7 내지 도 10을 기초로 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수처리 장치에 대해서 설명한다.
도 9에는 도시의 복잡성을 피하기 위해서 다수의 누수감지센서(61) 간의 결선을 생략하였으며, 이중관체(10)가 다수로 설치되는 경우의 다수의 누수감지센서(61) 간의 결선은 도 10에 도시하였으며, 도 10에 도시된 바와 같이 누수감지센서(61)가 다수로 구비되는 경우에는 병렬 접속하고 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수처리 장치는, 상기 이중관체(10)의 일측에 구비되어서, 상기 내부관(11)을 흐르는 처리대상수가 상기 제2소통로(13A)로 누수되는 것을 감지하기 위한 누수감지센서(61)와, 상기 누수감지센서(61)가 상기 제2소통로(13A)로 누수된 처리대상수를 감지하는 경우[상기 제2소통로(13A)로 처리대상수가 누수되어서 상기 누수감지센서(61)에 단락전류가 흐르는 경우], 전원구동회로(21a)의 구동을 정지시킴으로써 상기 전원부(21)의 고압출력을 정지시키는 출력정지제어회로부(63)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 전원구동회로(21a)는 전원부(21)의 내부에 구비되어서 고압의 교류전압을 발생시키기 위한 구성으로서, 예컨대 인버터로서 구성될 수 있을 것이다.
상기와 같은 구성에 의하면, 플라즈마 방전을 위한 이중관체(10)의 구조에서 고압의 프라즈마 방전에 의해서 내부관(11)이 파손시에 내부관(11)의 처리대상수가 흘러나오게 되고, 이렇게 흘러나오는 처리대상수를 감지하여서 전원부(21)의 동작을 정지시킬 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 고전압으로 인하여 내부관(11) 파손시에 곧바로 전원부의 동작을 정지시킬 수 있어서 방전관 파괴에 따른 화재나 전기적 쇼크를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 방전관이 파손되는 경우가 아니더라도 이중관체(10) 특히 내부관(11)의 방수 불량의 경우에도 처리대상수가 누수될 수 있는데, 이러한 방수 불량에 의한 누수도 감지할 수 있으므로, 제품의 불량을 신속하게 알 수 있어서 수처리 장치의 유지 관리를 효율적으로 하면서 용이해지는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수처리 장치에 있어서, 상기 누수감지센서(61)는 한 쌍의 전극(61)으로 구성되고, 상기 누수감지센서(61)에는 절연(isolation)된 전압(Vs)을 인가하며, 상기 누수감지센서(61)와 출력정지제어회로부(63) 사이에 연결되고, 상기 제2소통로(13A)로 처리대상수가 누수되어서 상기 누수감지센서(61)에 단락전류가 흐르는 경우, 상기 누수감지센서(61)의 단락전류(Is)를 입력받아서 상기 출력정지제어회로부(63)로 동작제어신호를 출력하는 포토커플러(62)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수처리 장치에 있어서, 상기 한 쌍의 전극(61)의 일 단자에는 센서전압공급부(64)가 연결되는데, 상기 센서전압공급부(64)는, 교류전원으로부터 인가되는 전압을 강압하는 변압기(Tm)와, 상기 변압기(Tm)의 AC전류를 정류하는 정류다이오드(D1)로 구성되는 것을 특징으로 하고, 이에 의하면 절연된 전압을 인가할 수 있는 이점이 있다.
상기와 같이 절연된 전원전압을 누수감지센서(61)로 공급하고, 누수감지센서(61)와 출력정지제어회로부(63) 사이에 포토커플러(62)를 구비함으로써, 변압기(Tm)와 포토커플러(62)에서 절류 절연이 되므로[포토커플러(62)와 변압기(Tm)는 모두 공토의 접지(AGND)를 취함], 이중관체(10)에 인가된 고전압의 플라즈마 방전 전압이 전원부(21) 내부로 흘러들어오는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수처리 장치에 있어서, 상기 이중관체(10)는 처리대상수가 위에서 아래로 흐르도록 수직 배열되고, 상기 내부관(11)과 외부관(13)은 한 쌍의 캡(15)에 의해서 이격 고정되어 있으며, 상기 누수감지센서(61)는 그 상단부가 상기 제2소통로(13A)에 위치하도록 하단 캡(15)에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
만약, 본원발명과 같이 이중관체(10)를 수직으로 배열하지 않고 수평으로 배열한다면, 내부관(11)이 고압으로 파괴된 경우 내부관(11)에 있던 물이 유입구(13a)를 타고 기체공급원(A)(예컨대 산소발생기) 쪽으로 역류하는 심각한 문제가 발생하고, 이 역류된 물은 이웃한 이중관체(10) 쪽으로도 흘러들어갈 수 있는 문제가 있다.
그러나, 상기와 같은 본원발명의 구성에 의하면, 누수감지센서(61)가 내부관(11) 파괴에 의해서 흘러나온 물이나 방수 불량에 때문에 누수된 물을 신속하면서도 오류 없이 감지할 수 있고, 또한, 내부관(11)이 파괴되더라도 내부관에 있던 처리대상수가 라디칼 반응용 기체 공급원(A1) 쪽으로 역류하는 문제를 예방할 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수처리 장치에 있어서, 상기 출력정지제어회로부(63)는, 상기 포토커플러(62)로부터 출력신호를 수신하지 않는 경우에는 논리신호 하이(high)의 신호를 출력하고, 상기 포토커플러(62)로부터 출력신호를 입력단자로 수신하는 경우에는 논리신호 로(low)의 신호를 출력하는 비교기(63a)와, 상기 비교기(63a)로부터 논리신호 하이의 신호를 수신하는 경우에는 전원부(21)에 구비된 전원구동회로(21a)를 동작시키도록 하는 구동제어신호를 출력하고, 상기 비교기(63a)로부터 논리신호 로의 신호를 수신하는 경우에는 전원구동회로(21a)의 동작을 정지시키기 위한 구동정지제어신호를 전원구동회로(21a)로 출력하는 마이컴(63b)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 전원구동회로(21a)가 전술한 바와 같이 인버터로 구성되는 경우 구동정지제어신호는 인버터 주파수 구동IC를 셧다운(shutdown)시킴으로써 인버터의 구동을 정지시킬 수 있을 것이다.
다음은 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 고도수처리 장치의 누수감지동작에 대하여 기술한다.
내부관(11)이 파괴되지 않아서 처리대상수가 쏟아져 나오지 않거나 내부관(11)의 누수가 없는 경우, 누수감지센서(61)의 두 단자는 개방되고, 포토커플러(62)로 전류가 흐르지 않고, 비교기(63a)의 입력단자로 전류신호가 입력되지 않으므로 비교기(63a)는 논리신호 로(low)의 신호를 내고, 마이컴(63b)은 논리신호 로의 신호를 전원구동회로(21a)로 출력하고, 전원구동회로(21a)는 전원부(21)의 고압 출력을 계속적으로 발생하도록 작동한다.
그러나, 내부관(11)이 파괴되어서 처리대상수가 쏟아져 나오거나 내부관(11)에 누수가 발생하는 경우, 누수감지센서(61) 단락되고 변압기(Tm)의 2차권선에 인가된 전압(Vs)에 의해서 단락전류(Is)가 흐르고, 이 단락전류(Is)는 포토커플러(62)로 입력되며 입력된 단락전류(Is)에 의해서 포토커플러(62)는 출력전류를 비교기(63a)의 입력단자로 보내고, 비교기(63a)는 논리신호 하이의 신호를 마이컴(63b)으로 출력하고, 논리신호 하이의 신호를 수신한 마이컴(63b)은 전원구동회로(21a)로 구동정지제어신호를 출력하고, 구동정지제어신호를 수신한 전원구동회로(21a)는 작동이 정지되고, 결과적으로 전원부(21)는 전원 출력을 멈춘다.
본 명세서에서 미세기포 발생수단 및 수조와 관련하여 ~제1~, ~제2~로 구분하여 지칭하는 것은 상호 구분을 위한 것으로 중요도나 제조 순서 등과 무관한 것이며, 특히 편의상 상호 비교하여 기술할 때 ~제1~, ~제2~를 붙여 구분한다.
또 본 명세서에서 '처리수'와 '처리대상수'는 엄격한 지칭은 아니며, 대략적으로 플라즈마 처리 어셈블리(T1)로의 유입시에는 '처리대상수'로 지칭하고, 플라즈마 처리 어셈블리(T1)에서 배출되는 경우에는 '처리수'로 지칭하였다.
이상의 설명에서 플라즈마 발생 방법 및 그 메커니즘, 전원부의 구체 사양, 전극의 구체 사양, 펌프들의 사양, 처리 용량, 제어방법 등과 관련된 통상의 공지된 기술을 생략되어 있으나, 당업자라면 용이하게 이를 추측 및 추론하고 재현할 수 있다.
또 이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 플라즈마 고도수처리 장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 상호 분리된 처리수를 위한 제1소통로(11A)와 라디칼 반응용 기체를 위한 제2소통로(13A)를 갖는 이중관체(10);
    상기 이중관체(10)의 제1 및 제2 소통로(11A, 13A)에 각각 배열된 전극(23, 25)과, 이 전극(23, 25)과 연결된 전원부(21)를 포함하는 플라즈마 발생수단(20); 및
    상기 이중관체(10)와 연결되어 처리수와 라디칼 발생원의 반응이 이루어지는 수조(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 고도수처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이중관체(10)의 제1소통로(11A)에는 처리수 통과에 따라 랜덤하게 움직여 제1소통(11A)로 내에서 안정적인 전위를 발생시키는 다수의 유전체 비드(17)가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 고도수처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 이중관체(10)의 제1소통로(11A)와 제2소통로(13A)의 각 토출구(11b, 13b)와 연결되는 통합 배관, 이 통합 배관과 수조 사이에 배열된 펌프로 구성된 미세기포 발생수단이 더 포함되어서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 고도수처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 이중관체(10)의 제1소통로(11A)는 내부관(11)에 의하여 감싸인 내부통로이고, 제2소통로(13A)는 내부관(11)과 외부관(13) 사이에 배열되고,
    제2소통로(13A)에 배열된 전극(25)은 코일 또는 망사 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 플라즈마 고도수처리 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 이중관체(10)의 제1소통로(11A)는 내부관(11)에 의하여 감싸인 내부통로이고, 상기 제2소통로(13A)는 내부관(11)과 외부관(13) 사이에 형성되며,
    상기 내부관(11)의 양 끝은 개방 형성되어 있고,
    상기 내부관(11)의 양 끝에서 중앙부로 이격되어서 내주면에 밀착되어서 설치되어서 상기 제1소통로(11A)를 흐르는 처리대상수는 통과시키되 상기 유전체 비드(17)가 내부관(11)으로부터 빠져나기지 못하도록 유전체 비드(17)의 통과를 저지하는 스페이서(spacer)(16)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 고도수처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 내부관(11)과 외부관(13)은 한 쌍의 캡(15)에 의해서 이격 고정되어 있으며,
    상기 캡(15)에는,
    수원(W)과 연결되는 유입구(11a)가 형성되어 있고, 상기 유입구(11a)로 유입되어서 상기 제1소통로(11A)를 통과한 처리대상수가 이중관체(10)를 빠져나가는 토출구(11b)가 형성되어 있으며,
    상기 유입구(11a)로 들어오는 처리대상수가 원활하게 상기 내부관(11)으로 유입되도록 일단이 상기 유입구(11a)에 구비되고 타단이 상기 스페이서(16)에 위치하는 제1호스(h1)와,
    상기 내부관(11)을 통과한 처리대상수가 상기 토출구(11b)로 원활하게 빠져나가도록 일단이 상기 스페이서(16)에 위치하고 타단이 상기 토출구(11b)에 구비되는 제2호스(h2)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 고도수 처리장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 캡(15)에는, 라디칼 반응용 기체를 제공하는 기체공급원(A)과 연결된 유입구(13a)가 형성되어 있고, 상기 유입구(13a)로 유입된 라디칼 반응용 기체가 플라즈마 방전에 의해서 생성된 라디칼 발생원이 토출하는 토출구(13b)가 형성되어 있으며,
    상기 이중관체(10)는 복수로 구비되고,
    하나의 기체공급원(A)에서 상기 복수의 이중관체(10)로 라디칼 반응용 기체를 동시에 공급하는 경우, 공급되는 라디칼 반응용 기체가 상기 복수의 이중관체(10)에 형성된 복수의 유입구(13a)로 균일하게 공급될 수 있도록, 상기 유입구(13a)에는 오리피스(18a)가 관통 형성된 인서트(18)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 고도수 처리장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 이중관체(10)의 일측에 설치되고, 상기 플라즈마 발생수단(20)의 전극(23, 25) 중에서 어느 하나의 전극에 직렬 연결되어서, 상기 이중관체(10)가 설정된 온도 이상이 되는 경우에는 개방되어서 상기 전원부(21)의 전원공급을 차단하는 서모스탯(S1)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 고도수 처리장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 이중관체(10)의 제1소통로(11A)는 내부관(11)에 의하여 감싸인 내부통로이고, 상기 제2소통로(13A)는 내부관(11)과 외부관(13) 사이에 형성되며,
    상기 이중관체(10)의 일측에 구비되어서, 상기 내부관(11)을 흐르는 처리대상수가 상기 제2소통로(13A)로 누수되는 것을 감지하기 위한 누수감지센서(61);
    상기 누수감지센서(61)가 상기 제2소통로(13A)로 누수된 처리대상수를 감지하는 경우, 전원구동회로(21a)의 구동을 정지시킴으로써 상기 전원부(21)의 고압출력을 정지시키는 출력정지제어회로부(63)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 고도수처리 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 누수감지센서(61)는 한 쌍의 전극(61)으로 구성되고,
    상기 누수감지센서(61)에는 절연(isolation)된 전압(Vs)이 인가되며,
    상기 누수감지센서(61)와 출력정지제어회로부(63) 사이에 연결되고, 상기 누수감지센서(61)의 단락전류(Is)를 입력받아서 상기 출력정지제어회로부(63)로 동작제어신호를 출력하는 포토커플러(62)가 더 포함되어서 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 고도수처리 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 이중관체(10)는 처리대상수가 위에서 아래로 흐르도록 수직 배열되고,
    상기 내부관(11)과 외부관(13)은 한 쌍의 캡(15)에 의해서 이격 고정되어 있으며,
    상기 누수감지센서(61)는 그 상단부가 상기 제2소통로(13A)에 위치하도록 하단 캡(15)에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 고도수처리 장치.
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