WO2014116048A1 - 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치 - Google Patents

액체의 플라즈마 처리를 위한 장치 Download PDF

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WO2014116048A1
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water
treatment
cylinder
discharge electrode
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석동찬
정용호
노태협
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    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
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    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
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    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges
    • H05H1/4652—Radiofrequency discharges using inductive coupling means, e.g. coils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus using plasma, and more particularly, to an apparatus for plasma treatment of liquid using plasma.
  • Plasma refers to an ionized gas, and excitation using energy to a gas composed of atoms or molecules forms a plasma composed of electrons, ions, decomposed gases, photons, and the like.
  • plasma is used in various ways, such as fusion power generation, surface treatment of a substrate in the semiconductor field, or surface treatment of a powder.
  • the present inventors have recognized the problems of the prior arts, and after the study, by introducing the following configuration, it is possible to apply to a means for generating a plasma in a variety of ways, the means of the liquid without direct contact with the liquid It has been developed an apparatus for plasma treatment of liquids that is capable of plasma treatment.
  • the present invention provides an apparatus for plasma treatment of a liquid, comprising: a treatment tank having an inner space for storing the water to be treated and sealing the inner space when the water is stored; A cylinder fluidly connected to one surface of the treatment tank; A piston configured to reciprocate in the cylinder; And a plasma generation source, wherein the piston expands to form a saturated vapor gas space in a space adjacent to the surface of the water to be treated, and the plasma generation source generates a plasma in the saturated vapor gas space.
  • An apparatus for processing is provided.
  • the cylinder, the piston and the plasma generating source may be provided in plurality.
  • the treatment tank includes a treatment water inlet for supplying treatment water to the inner space of the treatment tank, and a treatment water discharge part for discharging the treatment water from the inner space of the treatment tank.
  • the cylinder is located on the upper surface of the treatment tank, when the piston is expanded, the saturated steam gas space is formed in the cylinder.
  • the plasma generation source includes a discharge electrode, a dielectric disposed below the discharge electrode, and a plasma power supply, wherein the discharge electrode and the dielectric form a lower end of the piston, and are located inside the cylinder.
  • the plasma power supply device applies a high voltage to the discharge electrode, and applies an alternating voltage to the discharge electrode and the water to be treated, thereby generating plasma in the saturated steam gas space.
  • the cylinder is located on the side of the treatment tank, when the piston is expanded, a portion of the treated water is introduced into the cylinder, the portion of the treated water introduced into the cylinder In proportion to the amount of water, the water level of the water to be treated is lowered from the upper surface of the water treatment tank, and the saturated steam gas space is formed between the water surface of the water to be lowered and the upper surface of the water treatment tank.
  • the plasma generation source includes a discharge electrode, a dielectric disposed below the discharge electrode, and a plasma power supply, wherein the discharge electrode and the dielectric are an upper surface of the treatment tank, and the plasma power supply includes: A high voltage is applied to the discharge electrode, and an alternating voltage is applied to the discharge electrode and the water to be treated, thereby generating plasma in the saturated vapor gas space.
  • the treatment tank is located perpendicular to the upper surface and includes a projection connected in fluid communication with the interior of the treatment tank, the treatment water is filled up to the inside of the protrusion, the cylinder Located on the side of the treatment tank, when the piston is inflated, a portion of the treated water flows into the cylinder, and the surface of the treated water is proportional to the amount of the portion of the treated water introduced into the cylinder.
  • the height is lowered from the upper end of the protrusion, and the saturated steam gas space is formed between the water surface of the water to be processed and the upper end of the protrusion.
  • the plasma generation source includes a discharge electrode, a dielectric disposed below the discharge electrode, and a plasma power supply, wherein the discharge electrode and the dielectric are an upper surface of the protrusion, and the plasma power source
  • the apparatus applies a high voltage to the discharge electrode, and applies an alternating voltage to the discharge electrode and the water to be treated, thereby generating a plasma in the saturated steam gas space.
  • the present invention may use the following methods in addition to the plasma generating source.
  • the apparatus is wound around the cylinder or around the protrusion, and applying a radio frequency (RF) to the induction coil, by using a magnetic field generated in the induction coil plasma in the saturated vapor gas space Generates.
  • RF radio frequency
  • the apparatus allows the cylinder or the projection to penetrate the waveguide for transmitting microwaves vertically, and applies microwaves in the waveguide to utilize the magnetic field generated by the microwaves in the waveguide to produce the saturated vapor gas space. Generate plasma.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an apparatus for plasma treatment of liquid according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of an apparatus for plasma treatment of liquid according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a state in which the piston shown in FIG. 4 is expanded.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of an apparatus for plasma treatment of liquid according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a state in which the piston shown in FIG. 6 is expanded.
  • the apparatus of the present invention has a structural feature capable of generating a saturated vapor gas space 150 in a liquid medium and generating plasma in the saturated vapor gas space 150.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an apparatus for plasma treatment of liquid according to a first embodiment of the present invention.
  • the apparatus 100 for plasma treatment of liquid according to Embodiment 1 of the present invention includes a treatment tank 110, a cylinder 120, a piston 130, and a plasma generator 140.
  • the treatment tank 110 has an inner space, in which the target water for plasma treatment is stored.
  • the treatment tank 110 is formed of a polyhedron having a bottom portion, a side portion extending vertically from the bottom portion, and an upper surface portion covering the side portion to form an internal space. When the water to be stored is stored in the inner space, the inner space is sealed.
  • the treated water tank 110 includes the water to be treated 111 and the water to be discharged 112.
  • the treatment water inlet 111 is a configuration for supplying the treatment water to the inner space of the treatment tank 110, the treatment water discharge unit 112 to receive the treatment water from the inner space of the treatment tank 110 It is a structure for discharging.
  • the treatment tank 110 may be a metal material.
  • the treatment water inlet 111 and the treatment water outlet 112 may be, for example, a form in which a hollow pipe passes through the treatment tank 110.
  • the opening / closing valve V is installed to open and close the pipe and to lock the internal space of the treatment tank 110 when the pipe is locked.
  • the cylinder 120 provides a space in which the piston 130 can be reciprocated.
  • the lower end of the cylinder 120 penetrates through the treatment tank 110 and communicates with the treatment tank 110 so that fluid communication is possible.
  • the cylinder 120 is disposed perpendicular to the upper surface of the treatment tank 110.
  • the shape of the cylinder 120 is not particularly limited, and may be, for example, a cylinder or a polygonal column.
  • the piston 130 is located in the cylinder 120 and reciprocates in the axial direction of the cylinder 120 within the cylinder 120. Reciprocating motion of the piston 130 may be made through an external device capable of reciprocating the piston 130. For example, it may be through a pneumatic device or a hydraulic device, but is not particularly limited thereto.
  • the piston 130 may include, for example, a head portion 131 and a connection portion 132.
  • the head 131 is inserted into the cylinder 120 to couple the piston 130 to the cylinder 120.
  • the head portion 131 of the piston 130 preferably has a shape corresponding to the horizontal cross-sectional shape of the cylinder 120.
  • the connection part 132 extends vertically from the head part 131 and may be connected to an external device for reciprocating the piston 130. When the external device can be directly connected to the head 131, the connection part 132 can be omitted.
  • Saturated steam gas space 150 for plasma generation is formed by the cylinder 120 and the piston 130. That is, when the piston 130 is expanded in the cylinder 120 (is lifted in the cylinder) under the condition that the internal space of the treatment tank 110 is closed, gas molecules are collected from the surface of the water to be treated and the cylinder 120 Saturated steam gas space 150 is formed in).
  • Plasma generation source 140 is a configuration for generating a plasma in the saturated vapor gas space 150 formed in the cylinder 120 by the expansion motion of the piston 130, the dielectric barrier discharge (DBD: Dielectric Barrier Discharge) method is used do.
  • DBD Dielectric Barrier Discharge
  • the plasma generation source 140 may include a discharge electrode 141, a dielectric 142, and a plasma power source. Device 143.
  • the discharge electrode 141 is applied with a voltage from the plasma power supply 143 to generate a plasma discharge in the saturated vapor gas space 150.
  • the discharge electrode 141 is located in the cylinder 120.
  • the discharge electrode 141 has a shape corresponding to the horizontal cross-sectional shape of the cylinder 120.
  • the discharge electrode 141 may constitute the head portion 131 of the piston 130.
  • the discharge electrode 141 may be formed separately from the head portion 131 of the piston 130 to be positioned below the head portion 131. It may be.
  • the dielectric 142 contacts the discharge electrode 141 under the discharge electrode 141 and is spaced apart from the water to be treated.
  • the dielectric 142 may be made of a material such as alumina or quartz, for example.
  • the plasma power supply 143 supplies an AC voltage to the discharge electrode 141 and the water to be treated. At this time, a high voltage is applied to the discharge electrode 141 and grounded to the water to be treated.
  • the discharge electrode 141 causes plasma discharge and the plasma in the saturated vapor gas space 150. Is generated.
  • the plasma When the plasma is generated in the saturated vapor gas space 150 as described above, the plasma decomposes the water molecules in the water to be treated, such as OH-, O, H, H 2 O 2 , HO 2 , HClO, Cl 2 , HCl, and the like. Active species are produced, and the generated active species remove contaminants (volatile organic compounds, microorganisms, algae, etc.) in the treated water. Thereby, the water to be treated can be purified and sterilized.
  • the water to be treated can be purified and sterilized.
  • the apparatus of the present invention may use other forms in addition to the aforementioned dielectric barrier discharge scheme to generate a plasma.
  • 2 and 3 show other forms for generating plasma in the apparatus for plasma treatment of liquid according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a method using an inductively coupled plasma may be used.
  • This is a method of generating a plasma using a magnetic field generated by the induction coil by applying a radio frequency (RF) to the induction coil.
  • RF radio frequency
  • an induction coil 151 is spirally wound around a cylinder 120, and the induction coil 151 has an RF power supply ( 152 is configured to be connected.
  • RF radio frequency
  • a microwave plasma method is used.
  • the microwave discharge method is a method of generating a plasma by using a microwave (Microwave) supplied and transmitted into the waveguide.
  • a waveguide 161 and a microwave oscillator (not shown) are provided, and the cylinder 120 is vertically penetrated through the waveguide 161. It is installed on the waveguide 161.
  • the microwave oscillates for example, electromagnetic waves in the frequency range of 915 MHz and 2.45 GHz
  • the electromagnetic waves are transmitted in the waveguide 161
  • the end of the waveguide 161 is blocked, so the transmitted electromagnetic waves Reflected.
  • a magnetic field is formed in the cylinder 120, and when the plasma generating gas is injected into the cylinder 120, plasma is generated in the saturated vapor gas space 150.
  • the apparatus of the present invention is capable of plasma treatment of water to be treated, that is, liquid, and can be used for those that require purification and sterilization (liquid).
  • it can be installed and used in water treatment facilities such as hard treatment wastewater treatment or water and sewage advanced treatment, or can be used in products used in real life such as water purification systems and humidifiers.
  • the apparatus of the present invention may be used to extract a specific gas, radicals, ions, etc. in the liquid medium because it can create a saturated vapor gas space 150 in the liquid medium, and generate a plasma in the saturated vapor gas space 150 have.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of an apparatus for plasma treatment of liquid according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the piston shown in FIG. 4 is expanded.
  • the apparatus 200 for plasma treatment of liquid according to Embodiment 2 of the present invention includes a treatment tank 210, a cylinder 220, a piston 230, and a plasma generator 240.
  • the treatment tank 210, the cylinder 220, the piston 230, and the plasma generator 240 of the apparatus 200 for plasma treatment of liquid according to Embodiment 2 of the present invention are described with reference to FIG. 1. Similar to the treatment tank 110, the cylinder 120, the piston 130, the plasma generator 140 of the apparatus 100 for the plasma treatment of the liquid according to the first embodiment.
  • the apparatus 200 for the plasma treatment of the liquid according to the second embodiment of the present invention the position of the cylinder 220, the piston 230 and the plasma generator 240, and the saturated steam gas space 250 is formed In position, there is a difference from the apparatus 100 for plasma treatment of liquid according to Embodiment 1 of the present invention. Therefore, the following description will focus on the above-mentioned differences.
  • One end of the cylinder 220 penetrates the treatment tank 210 and is disposed perpendicular to the side of the treatment tank 210 in a form in which the cylinder 220 is in fluid communication with the treatment tank 210.
  • the cylinder 220 may be located below on the side of the treatment tank 210, as shown in Figure 4, but is not particularly limited to this, to be stored in the interior space of the treatment tank 210 Anything lower than the water level is possible. For example, if the area within the 2 ⁇ 3 point of the water level of the water to be stored in the internal space of the treatment tank 210 may be located without restriction of the height.
  • the piston 230 is located in the cylinder 220 and reciprocates in the axial direction of the cylinder 220 within the cylinder 220.
  • the piston 230 is expanded in the cylinder 220 (raised in the cylinder), a part of the water to be treated flows into the cylinder 220.
  • the plasma generation source 240 includes a discharge electrode 241, a dielectric 242 positioned below the discharge electrode 241, and a plasma power supply 243.
  • the discharge electrode 241 and the dielectric 242 are positioned in the treatment tank 210 to form an upper surface of the treatment tank 210. That is, the upper surface of the treatment tank 210 is sealed by the discharge electrode 241 and the dielectric 242. At this time, the discharge electrode 241 and the dielectric 242 are opposed to the water surface of the water to be treated in the treatment tank 210.
  • the plasma power supply 243 supplies an AC voltage to the discharge electrode 241 and the water to be treated. At this time, a high voltage is applied to the discharge electrode 241 and grounded to the water to be treated.
  • Saturated steam gas space 250 is formed in the treatment tank 210, it is formed through the following process.
  • the piston 230 is expanded and moved in the cylinder 220, and a part of the water to be treated is introduced into the cylinder 220.
  • a part of the water to be processed flows into the cylinder 220, the surface height of the water is lowered from the upper surface of the water tank 210 in proportion to the amount of the water to be flowed into the cylinder 220.
  • the saturated steam gas space 250 is formed between the surface of the water to be processed and the upper surface of the treated water tank 210.
  • the saturated vapor gas space 250 thus formed is positioned under the discharge electrode 241 and the dielectric 242 constituting the upper surface of the treatment tank 210, and thus the discharge electrode 241 and the blood through the plasma power supply 243.
  • the discharge electrode 241 When an alternating voltage is applied to the treated water, the discharge electrode 241 generates a plasma discharge, and plasma is generated in the saturated vapor gas space 250.
  • the plasma can be generated in the treatment tank 210 stored water to be treated of the saturated vapor gas space 250 of the liquid medium
  • the formation region can be widened, thereby widening the distribution region of the plasma in the liquid medium, and increasing the amount of available plasma.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of an apparatus for plasma treatment of liquid according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the piston shown in FIG. 6 is expanded.
  • the apparatus 300 for plasma treatment of liquid according to Embodiment 3 of the present invention includes a treatment tank 310, a cylinder 320, a piston 330, and a plasma generator 340.
  • the cylinder 320, the piston 330, and the plasma generator 340 of the apparatus 300 for plasma treatment of liquid according to Embodiment 3 of the present invention are described with reference to FIGS. 4 and 5. Similar to the cylinder 220, piston 230, plasma generating source 240 of the apparatus 200 for the plasma treatment of the liquid according to.
  • the apparatus 300 for the plasma treatment of the liquid according to the third embodiment of the present invention is in the form of the treatment tank 310 and the position of the plasma generation source 340 and the position of the saturated steam gas space 350 is formed.
  • the apparatus 200 for plasma treatment of liquid according to Embodiment 2 of the present invention Therefore, the following description will focus on the above-mentioned differences.
  • the treatment tank 310 includes a protrusion 310a.
  • the protrusion 310a protrudes vertically from the upper surface of the treatment tank 310 at a predetermined height.
  • the protrusion 310a may have a cylindrical or polygonal pillar shape.
  • the water to be filled in the treatment tank 310 is filled up to the inside of the protrusion 310a.
  • the plasma generation source 340 includes a discharge electrode 341, a dielectric 342 positioned below the discharge electrode 341, and a plasma power supply 343.
  • the discharge electrode 341 and the dielectric 342 are positioned in the protrusion 310a to form an upper surface of the protrusion 310a. That is, the upper surface of the protrusion 310a is sealed by the discharge electrode 341 and the dielectric 342. At this time, the discharge electrode 341 and the dielectric 342 face the surface of the water to be filled in the protrusion 310a.
  • the plasma power supply 343 supplies an AC voltage to the discharge electrode 341 and the water to be treated. At this time, a high voltage is applied to the discharge electrode 341 and grounded to the water to be treated.
  • Saturated steam gas space 350 is formed in the protrusion 310a, it is formed through the following process.
  • the piston 330 is expanded in the cylinder 320, and a part of the water to be treated is introduced into the cylinder 320.
  • a part of the water to be processed flows into the cylinder 320, the surface height of the water is lowered from the upper end of the protrusion 310a in proportion to the amount of the water to be flowed into the cylinder 320.
  • the saturated steam gas space 350 is formed between the surface of the water to be processed and the upper end of the protrusion 310a.
  • the saturated vapor gas space 350 thus formed is positioned under the discharge electrode 341 and the dielectric 342 constituting the upper surface of the protrusion 310a, and thus the discharge electrode 341 and the target object are treated through the plasma power supply 343.
  • the discharge electrode 341 causes plasma discharge, and plasma is generated in the saturated vapor gas space 350.
  • the apparatus 300 for plasma treatment of the liquid according to the third embodiment of the present invention includes a method using an inductively coupled plasma (ICP), in addition to the above-described dielectric barrier discharge method, to generate plasma.
  • ICP inductively coupled plasma
  • the microwave plasma method may be used.
  • the method using inductively coupled plasma and the microwave plasma method are shown in FIGS. 2 and 3.
  • the induction coil is wound around the protrusion 310a, and the RF power supply may be connected to the induction coil.
  • the protrusion 310a may be positioned on the waveguide such that the protrusion 310a vertically penetrates the waveguide.
  • the distribution area of the plasma in the liquid medium can be widened, the amount of available plasma can be increased, and various methods for generating the plasma can be used. Can be.

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Abstract

액체의 플라즈마 처리를 위한 장치가 개시된다. 상기 장치는 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치로서, 피처리수가 저장되는 내부 공간을 갖고, 상기 피처리수가 저장되면 상기 내부 공간이 밀폐되는 처리수조; 상기 처리수조의 일면에 유체소통 가능하게 연결된 실린더; 상기 실린더 내를 왕복운동하도록 구성된 피스톤; 및 플라즈마 발생원을 포함하고, 상기 피스톤은 팽창 운동하여 상기 피처리수의 수면과 인접하는 공간 내에 포화증기 기체 공간을 형성하고, 상기 플라즈마 발생원은 상기 포화증기 기체 공간에 플라즈마를 발생시킨다.

Description

액체의 플라즈마 처리를 위한 장치
본 발명은 플라즈마를 이용하는 장치로서, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하여 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치에 관한 것이다.
플라즈마(plasma)란 이온화된 가스를 의미하고, 원자 또는 분자로 이루어진 가스에 에너지를 이용하여 여기시키면, 전자, 이온, 분해된 가스, 및 광자(photon) 등으로 이루어진 플라즈마가 형성된다. 이러한 플라즈마는 핵융합 발전, 반도체 분야에서의 기판의 표면 처리, 또는 분말의 표면 처리 등 다양하게 이용되고 있다.
한편, 최근에는 오염수의 정화 및 박테리아 제거 등을 목적으로 플라즈마를 이용하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치들이 개발되고 있다.
액체의 플라즈마 처리를 위한 대부분의 장치들은 피처리수 내에 플라즈마 방전을 일으켜 피처리수를 플라즈마 처리하게 된다. 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치에 대한 종래 기술로서, 본 발명자에 의한 대한민국 특허출원번호 10-2009-0117396에 출원된 액체 플라즈마 방전 발생장치가 있다. 이 특허는 액체 중 플라즈마 방전을 일으켜 액체의 처리가 가능하지만 플라즈마 방전을 위한 전극들이 액체가 채워진 본체 내에 설치되어 액체와의 직접적인 접촉이 이루어지므로 전극들의 부식이 발생하는 문제가 있었다.
언급된 본 발명자에 의한 종래 기술뿐만 아니라 액체의 플라즈마 처리를 위한 대부분의 장치들 역시, 전극이 액체와의 직접적인 접촉을 피할 수 없으므로 전극의 부식 문제가 존재하였다.
이에, 본 발명자는 종래 기술들의 문제점을 인식하고, 연구 끝에, 아래와 같은 구성을 도입함으로서, 다양한 방식의 플라즈마를 발생시키기 위한 수단에 대한 적용이 가능하고, 상기 수단들이 액체와 직접 접촉되지 않고도 액체의 플라즈마 처리가 가능한, 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치를 개발하기에 이르렀다.
본 발명은 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치로서, 피처리수가 저장되는 내부 공간을 갖고, 상기 피처리수가 저장되면 상기 내부 공간이 밀폐되는 처리수조; 상기 처리수조의 일면에 유체소통 가능하게 연결된 실린더; 상기 실린더 내를 왕복운동하도록 구성된 피스톤; 및 플라즈마 발생원을 포함하고, 상기 피스톤은 팽창 운동하여 상기 피처리수의 수면과 인접하는 공간 내에 포화증기 기체 공간을 형성하고, 상기 플라즈마 발생원은 상기 포화증기 기체 공간에 플라즈마를 발생시키는, 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치가 제공된다.
상기 실린더, 상기 피스톤 및 상기 플라즈마 발생원은 복수로 설치될 수 있다.
상기 처리수조는 상기 처리수조의 내부 공간에 처리수를 공급하기 위한 피처리수 유입부, 및 상기 처리수조의 내부 공간으로부터 처리수를 배출하기 위한 피처리수 배출부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 실린더는 상기 처리수조의 상면에 위치하고, 상기 피스톤이 팽창 운동될 때, 상기 실린더 내에 상기 포화증기 기체 공간이 형성된다.
상기 일 실시예에 따라 상기 플라즈마 발생원은 방전전극, 상기 방전전극 아래에 위치하는 유전체 및 플라즈마 전원장치를 포함하고, 상기 방전전극과 상기 유전체는 상기 피스톤의 하단부를 구성하고, 상기 실린더의 내부에 위치하며, 상기 플라즈마 전원장치는 상기 방전전극에 고전압을 인가하고, 상기 방전전극 및 상기 피처리수에 교류 전압을 인가하며, 이에 의해 상기 포화증기 기체 공간에 플라즈마가 발생된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 실린더는 상기 처리수조의 측면에 위치하고, 상기 피스톤이 팽창 운동될 때, 상기 피처리수의 일부는 상기 실린더 내로 유입되고, 상기 실린더 내로 유입된 피처리수의 일부의 양에 비례하여 상기 피처리수의 수면 높이가 상기 처리수조의 상면으로부터 낮아지며, 높이가 낮아진 상기 피처리수의 수면과 상기 처리수조의 상면 사이에 상기 포화증기 기체 공간이 형성된다.
상기 다른 실시예에 따라 상기 플라즈마 발생원은 방전전극, 상기 방전전극의 아래에 위치하는 유전체 및 플라즈마 전원장치를 포함하고, 상기 방전전극과 상기 유전체는 상기 처리수조의 상면이며, 상기 플라즈마 전원장치는 상기 방전전극에 고전압을 인가하고, 상기 방전전극 및 상기 피처리수에 교류 전압을 인가하며, 이에 의해 상기 포화증기 기체 공간에 플라즈마가 발생된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 처리수조는 상면에 수직하게 위치하고 상기 처리수조 내부와 유체소통 가능하게 연결된 돌출부를 포함하며, 상기 피처리수는 상기 돌출부의 내부까지 채워지며, 상기 실린더는 상기 처리수조의 측면에 위치하고, 상기 피스톤이 팽창 운동될 때, 상기 피처리수의 일부는 상기 실린더 내로 유입되고, 상기 실린더 내로 유입된 피처리수의 일부의 양에 비례하여 상기 피처리수의 수면 높이가 상기 돌출부의 상단부로부터 낮아지며, 높이가 낮아진 상기 피처리수의 수면과 상기 돌출부의 상단부 사이에 상기 포화증기 기체 공간이 형성된다.
상기 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 상기 플라즈마 발생원은 방전전극, 상기 방전전극의 아래에 위치하는 유전체 및 플라즈마 전원장치를 포함하고, 상기 방전전극과 상기 유전체는 상기 돌출부의 상면이며, 상기 플라즈마 전원장치는 상기 방전전극에 고전압을 인가하고, 상기 방전전극 및 상기 피처리수에 교류 전압을 인가하며, 이에 의해 상기 포화증기 기체 공간에 플라즈마가 발생된다.
본 발명 장치는 플라즈마 발생을 위하여, 상기 플라즈마 발생원 이외에 아래와 같은 방법들이 이용될 수 있다.
일 예로, 상기 장치는 상기 실린더 둘레 또는 상기 돌출부 둘레에 유도 코일이 감겨있고, 상기 유도 코일에 무선 주파수(RF)를 인가하여, 상기 유도 코일에서 발생되는 자장을 이용하여 상기 포화증기 기체 공간에 플라즈마를 발생시킨다.
다른 예로, 상기 장치는 마이크로웨이브를 전송하는 도파관을 상기 실린더 또는 상기 돌출부가 수직으로 관통하도록 하고, 상기 도파관 내에 마이크로웨이브를 인가하여, 상기 도파관 내의 마이크로웨이브에 의한 자장을 이용하여 상기 포화증기 기체 공간에 플라즈마를 발생시킨다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치에서 플라즈마가 발생되기 위한 다른 형태들을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 피스톤이 팽창 운동된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 피스톤이 팽창 운동된 상태를 나타낸 단면도이다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.
본 발명의 장치는 액상매질 중에 포화증기 기체공간(150)을 만들고, 상기 포화증기 기체공간(150)에 플라즈마를 발생시킬 수 있는 구조적 특징을 갖는다. 이러한 구조적 특징은 이하에서 상세히 설명된다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한장치(100)는 처리수조(110), 실린더(120), 피스톤(130), 플라즈마 발생원(140)을 포함한다.
처리수조(110)는 내부 공간을 가지며, 상기 내부 공간에는 플라즈마 처리를 위한 피처리수가 저장된다. 처리수조(110)는 내부 공간의 형성을 위하여, 바닥부, 바닥부로부터 수직하게 연장되는 측면부 및 측면부를 덮는 상면부를 갖는 다면체로 이루어진다. 상기 내부 공간에 피처리수가 저장되면 내부 공간은 밀폐된다.
이러한 처리수조(110)는 피처리수 유입부(111) 및 피처리수 배출부(112)를 포함한다. 피처리수 유입부(111)는 처리수조(110)의 내부 공간에 피처리수를 공급하기 위한 구성이고, 피처리수 배출부(112)는 처리수조(110)의 내부 공간으로부터 피처리수를 배출하기 위한 구성이다. 일 예로, 처리수조(110)는 금속 재질일 수 있다.
피처리수 유입부(111) 및 피처리수 배출부(112)는 예를 들면, 중공형의 배관이 처리수조(110)에 관통되는 형태일 수 있다. 상기 배관에는 상기 배관을 개폐하고, 잠금시 상기 처리수조(110)의 내부 공간이 밀폐될 수 있도록 개폐 밸브(V)가 설치되는 것이 바람직하다.
실린더(120)는 피스톤(130)이 왕복운동될 수 있는 공간을 제공한다. 실린더(120)는 하단부가 처리수조(110)에 관통되고, 처리수조(110)와 유체소통이 가능하도록 연통된다. 실린더(120)는 처리수조(110)의 상면에 수직하게 배치된다. 실린더(120)의 형상에는 특별히 제한이 없으며, 예를 들면, 원기둥 또는 다각 기둥 형상일 수 있다.
피스톤(130)은 실린더(120) 내에 위치하여, 실린더(120) 내에서 실린더(120)의 축 방향으로 왕복 운동한다. 피스톤(130)의 왕복운동은 피스톤(130)을 왕복운동시킬 수 있는 외부 장치를 통해 이루어질 수 있다. 예를 들면, 공압 장치 또는 유압 장치를 통해 이루어질 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
피스톤(130)은 예를 들면, 헤드부(131) 및 연결부(132)를 포함할 수 있다. 헤드부(131)는 실린더(120) 내에 삽입되는 것으로 피스톤(130)을 실린더(120)에 결합시킨다. 헤드부(131)가 실린더(120)에 결합되면 실린더(120)의 내부는 밀폐된다. 이를 위해 피스톤(130)의 헤드부(131)는 실린더(120)의 수평 방향 단면 형상에 대응되는 형상을 갖는 것이 바람직하다. 연결부(132)는 헤드부(131)로부터 수직하게 연장되고, 피스톤(130)을 왕복운동시키는 외부 장치와 연결될 수 있다. 상기 외부 장치가 헤드부(131)에 직접 연결될 수 있는 경우, 연결부(132)는 생략될 수 있다.
이러한 실린더(120) 및 피스톤(130)에 의해 플라즈마 발생을 위한 포화증기 기체공간(150)이 형성된다. 즉, 처리수조(110)의 내부 공간이 밀폐된 조건하에서 피스톤(130)이 실린더(120) 내에서 팽창 운동(실린더 내에서 상승됨)되면, 피처리수의 표면으로부터 기체분자가 수집되어 실린더(120) 내에 포화증기 기체공간(150)이 형성된다.
플라즈마 발생원(140)은 피스톤(130)의 팽창 운동에 의해 실린더(120) 내에 형성된 포화증기 기체공간(150) 내에 플라즈마를 발생시키기 위한 구성이며, 유전체 장벽 방전(DBD:Dielectric Barrier Discharge) 방식이 이용된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한장치(100)의 일 실시예에 따라, 플라즈마 발생원(140)은 방전전극(141), 유전체(142) 및 플라즈마 전원장치(143)를 포함한다.
방전전극(141)은 플라즈마 전원장치(143)로부터 전압이 인가되어, 포화증기 기체공간(150) 내에서 플라즈마 방전을 일으킨다. 이를 위해, 방전전극(141)은 실린더(120) 내에 위치한다. 실린더(120) 내에 위치하기 위하여, 방전전극(141)은 실린더(120)의 수평 방향 단면 형상에 대응되는 형상을 갖는다. 방전전극(141)은 피스톤(130)의 헤드부(131)를 구성할 수 있고, 도시하지는 않았지만, 피스톤(130)의 헤드부(131)와는 별도로 구성되어 헤드부(131)의 아래에 위치할 수도 있다.
유전체(142)는 방전전극(141)의 아래에서 방전전극(141)과 접하며, 피처리수와 이격되게 배치된다. 유전체(142)는 예를 들면, 알루미나 또는 석영 등의 재료로 구성될 수 있다.
플라즈마 전원장치(143)는 방전전극(141) 및 피처리수에 교류 전압을 공급한다. 이때, 방전전극(141)에는 고전압이 인가되고, 피처리수에는 접지된다.
이러한 플라즈마 발생원(140)은 플라즈마 전원장치(143)로부터 방전전극(141) 및 피처리수에 교류 전압이 인가되면, 방전전극(141)은 플라즈마 방전을 일으키고, 포화증기 기체공간(150) 내에 플라즈마가 발생된다.
이와 같이 포화증기 기체공간(150)에 플라즈마가 발생되면, 플라즈마는 피처리수 내부의 물 분자를 분해시켜 OH-, O, H, H2O2, HO2, HClO, Cl2, HCl 등의 활성종을 생성하며, 생성된 활성종들은 피처리수 내부의 오염 물질(휘발성유기화합물, 미생물, 조류 등)을 제거하게 된다. 이에 의해, 피처리수는 정화 및 살균될 수 있다.
본 발명의 장치는 플라즈마를 발생시키기 위하여, 앞서 언급된 유전체 장벽 방전 방식 이외에 다른 형태들이 이용될 수 있다. 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치에서 플라즈마가 발생되기 위한 다른 형태들을 도시한다.
본 발명의 실시예 1에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(100) 플라즈마의 발생을 위하여, 일 예로, 유도 결합형 플라즈마(ICP:Inductively Coupled Plasma)를 이용하는 방식이 이용될 수 있다. 이는, 유도 코일에 무선 주파수(RF)를 인가하여, 유도 코일에서 발생되는 자장을 이용하여 플라즈마를 발생시키는 방식이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 장치에서 이러한 유도 결합형 플라즈마를 이용하기 위하여, 실린더(120)의 둘레에 유도 코일(151)이 나선형으로 감기며, 상기 유도 코일(151)에는 RF 전원장치(152)가 연결되도록 구성된다. 이러한 구성에 의해, RF 전원장치(143)로부터 무선 주파수(RF)가 유도 코일(151)로 인가되면 유도 코일(151) 및 실린더(120) 내에 자장이 형성되고, 이때 플라즈마 발생 가스를 실린더(120) 내에 주입하면, 실린더(120) 내의 포화증기 기체공간(150)에서 플라즈마가 발생된다.
본 발명의 실시예 1에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(100) 플라즈마의 발생을 위하여, 다른 예로, 마이크로웨이브 플라즈마 방식이 이용된다. 마이크로파 방전 방식은 도파관 내로 공급 및 전송되는 마이크로웨이브(Microwave)를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 방식이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 장치에서 이러한 마이크로파 방전 방식을 이용하기 위하여, 도파관(161) 및 마이크로웨이브 발진기(미도시)를 마련하고, 도파관(161)을 수직으로 관통하도록 실린더(120)를 도파관(161) 상에 설치한다.
이러한 상태에서 마이크로웨이브 발진기를 통해, 예를 들면, 915MHz 및 2.45 GHz의 주파수 범위의 전자파를 발진하면, 전자파는 도파관(161) 내에서 전송되고, 도파관(161)의 종단은 막혀있으므로 전송된 전자파는 반사된다. 이에 의해, 실린더(120) 내에는 자장이 형성되고, 이때 실린더(120) 내에 플라즈마 발생 가스를 주입하면 포화증기 기체공간(150)에 플라즈마가 발생된다.
이상에서 설명된 바와 같이 본 발명의 장치는 피처리수 즉, 액체의 플라즈마 처리가 가능한 것으로서, 정화 및 살균이 요구되는 것(액체)들에 이용될 수 있다.
예를 들면, 난처리성 폐수 처리 또는 상하수도 고도처리 등과 같은 수 처리시설에 설치되어 이용될 수 있고, 또는 정수시스템 및 가습기 등의 실생활에서 사용되는 제품들에 이용될 수 있다.
또한, 본 발명 장치는 액상매질 중 포화증기 기체공간(150)을 만들고, 그 포화증기 기체공간(150)에 플라즈마를 발생시킬 수 있으므로 액상매질 중 특정기체, 래디칼, 이온 등의 추출에 이용될 수 있다.
실시예 2
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 피스톤이 팽창 운동된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예 2에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(200)는 처리수조(210), 실린더(220), 피스톤(230), 플라즈마 발생원(240)을 포함한다.
본 발명의 실시예 2에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(200)의 처리수조(210), 실린더(220), 피스톤(230), 플라즈마 발생원(240)은 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 실시예 1에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(100)의 처리수조(110), 실린더(120), 피스톤(130), 플라즈마 발생원(140)과 동일 유사하다.
다만, 본 발명의 실시예 2에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(200)는 실린더(220), 피스톤(230) 및 플라즈마 발생원(240)의 위치, 그리고 포화증기 기체 공간(250)이 형성되는 위치에 있어, 본 발명의 실시예 1에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(100)와 차이점이 있다. 따라서 이하에서는 상기 언급된 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
실린더(220)는 일단부가 처리수조(210)에 관통되고, 처리수조(210)와 유체소통이 가능하도록 연통된 형태로 처리수조(210)의 측면에 수직하게 배치된다. 이때, 실린더(220)는 도 4에 도시된 바와 같이 처리수조(210)의 측면 상에서 아래쪽에 위치할 수 있지만, 특별히 이에 제한되는 것은 아니며, 처리수조(210)의 내부공간에 저장되어 있는 피처리수의 수위보다 낮은 높이이면 모두 가능하다. 예를 들면, 처리수조(210)의 내부공간에 저장되어 있는 피처리수의 수위의 ⅔ 지점 이내의 영역이면 높이의 제한 없이 위치할 수 있을 것이다.
피스톤(230)은 실린더(220) 내에 위치하며, 실린더(220) 내에서 실린더(220)의 축 방향으로 왕복 운동한다. 피스톤(230)이 실린더(220) 내에서 팽창 운동(실린더 내에서 상승됨)되면, 실린더(220) 내에 피처리수의 일부가 유입된다.
플라즈마 발생원(240)은 방전전극(241), 방전전극(241)의 아래에 위치하는 유전체(242) 및 플라즈마 전원장치(243)를 포함한다.
방전전극(241) 및 유전체(242)는 처리수조(210) 내에 위치하여, 처리수조(210)의 상면을 구성한다. 즉, 처리수조(210)의 상면은 방전전극(241) 및 유전체(242)에 의해 밀폐된다. 이때, 방전전극(241) 및 유전체(242)는 처리수조(210) 내의 피처리수의 수면에 대향된다.
플라즈마 전원장치(243)는 방전전극(241) 및 피처리수에 교류 전압을 공급한다. 이때, 방전전극(241)에는 고전압이 인가되고, 피처리수에는 접지된다.
포화증기 기체공간(250)은 처리수조(210) 내에 형성되며, 아래의 과정을 통해 형성된다.
피스톤(230)은 실린더(220) 내에서 팽창 운동되며, 이때 실린더(220) 내에는 피처리수의 일부가 유입된다. 실린더(220) 내로 피처리수의 일부가 유입되면, 실린더(220) 내로 유입된 피처리수의 일부의 양에 비례하여 피처리수의 수면 높이가 처리수조(210)의 상면으로부터 낮아진다. 이때, 높이가 낮아진 피처리수의 수면과 처리수조(210)의 상면 사이에 상기 포화증기 기체공간(250)이 형성된다.
이렇게 형성된 포화증기 기체공간(250)은 처리수조(210)의 상면을 구성하는 방전전극(241) 및 유전체(242)의 아래에 위치되므로 플라즈마 전원장치(243)를 통해 방전전극(241) 및 피처리수에 교류 전압을 인가하면, 방전전극(241)은 플라즈마 방전을 일으키고, 포화증기 기체공간(250) 내에 플라즈마가 발생된다.
이러한 본 발명의 실시예 2에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(200)를 이용하면, 플라즈마를 피처리수가 저장된 처리수조(210) 내에 발생시킬 수 있으므로 액상 매질 중 포화증기 기체공간(250)의 형성 영역이 넓어지고, 이에 의해 액상 매질 중 플라즈마의 분포 영역이 넓어지며, 이용 가능한 플라즈마 양이 증가될 수 있다.
실시예 3
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 피스톤이 팽창 운동된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예 3에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(300)는 처리수조(310), 실린더(320), 피스톤(330), 플라즈마 발생원(340)을 포함한다.
본 발명의 실시예 3에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(300)의 실린더(320), 피스톤(330), 플라즈마 발생원(340)은 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 본 발명의 실시예 2에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(200)의 실린더(220), 피스톤(230), 플라즈마 발생원(240)과 동일 유사하다.
다만, 본 발명의 실시예 3에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(300)는 처리수조(310)의 형태 및 플라즈마 발생원(340)의 위치, 그리고 포화증기 기체공간(350)이 형성되는 위치에 있어, 본 발명의 실시예 2에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(200)와 차이점이 있다. 따라서 이하에서는 상기 언급된 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
처리수조(310)는 돌출부(310a)를 포함한다. 돌출부(310a)는 처리수조(310)의 상면으로부터 소정의 높이로 수직하게 돌출되어 있다. 일 예로, 돌출부(310a)는 원통 또는 다각 기둥 형상일 수 있다. 이러한 처리수조(310)에 채워지는 피처리수는 상기 돌출부(310a)의 내부까지 채워진다.
플라즈마 발생원(340)은 방전전극(341), 방전전극(341)의 아래에 위치하는 유전체(342) 및 플라즈마 전원장치(343)를 포함한다.
방전전극(341) 및 유전체(342)는 돌출부(310a) 내에 위치하여, 돌출부(310a)의 상면을 구성한다. 즉, 돌출부(310a)의 상면은 방전전극(341) 및 유전체(342)에 의해 밀폐된다. 이때, 방전전극(341) 및 유전체(342)는 돌출부(310a) 내에 채워진 피처리수의 수면에 대향된다.
플라즈마 전원장치(343)는 방전전극(341) 및 피처리수에 교류 전압을 공급한다. 이때, 방전전극(341)에는 고전압이 인가되고, 피처리수에는 접지된다.
포화증기 기체공간(350)은 돌출부(310a) 내에 형성되며, 아래의 과정을 통해 형성된다.
피스톤(330)은 실린더(320) 내에서 팽창 운동되며, 이때 실린더(320) 내에는 피처리수의 일부가 유입된다. 실린더(320) 내로 피처리수의 일부가 유입되면, 실린더(320) 내로 유입된 피처리수의 일부의 양에 비례하여 피처리수의 수면 높이가 돌출부(310a)의 상단부로부터 낮아진다. 이때, 높이가 낮아진 피처리수의 수면과 돌출부(310a)의 상단부 사이에 상기 포화증기 기체공간(350)이 형성된다.
이렇게 형성된 포화증기 기체공간(350)은 돌출부(310a)의 상면을 구성하는 방전전극(341) 및 유전체(342)의 아래에 위치되므로 플라즈마 전원장치(343)를 통해 방전전극(341) 및 피처리수에 교류 전압을 인가하면, 방전전극(341)은 플라즈마 방전을 일으키고, 포화증기 기체공간(350) 내에 플라즈마가 발생된다.
이러한 본 발명의 실시예 3에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(300)는 플라즈마를 발생시키기 위하여, 앞서 언급된 유전체 장벽 방전 방식 이외에, 유도 결합형 플라즈마(ICP:Inductively Coupled Plasma)를 이용하는 방식 및 마이크로웨이브 플라즈마 방식이 이용될 수 있다. 유도 결합형 플라즈마를 이용하는 방식 및 마이크로웨이브 플라즈마 방식은 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.
유도 결합형 플라즈마를 이용하는 방식의 경우, 돌출부(310a)의 둘레에 유도 코일이 감기고, 상기 유도 코일에 RF 전원장치가 연결되도록 구성될 수 있다.
마이크로웨이브 플라즈마 방식의 경우, 돌출부(310a)가 도파관을 수직으로 관통하도록 돌출부를 도파관 상에 위치시킬 수 있다.
본 발명의 실시예 3에 따른 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치(300)는 액상 매질 중 플라즈마의 분포 영역이 넓어지며, 이용 가능한 플라즈마 양이 증가될 수 있고, 플라즈마를 발생시키기 위한 다양한 방식이 이용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 액체의 플라즈마 처리를 위한 장치로서,
    피처리수가 저장되는 내부 공간을 갖고, 상기 피처리수가 저장되면 상기 내부 공간이 밀폐되는 처리수조;
    상기 처리수조의 일면에 유체소통 가능하게 연결된 실린더;
    상기 실린더 내를 왕복운동하도록 구성된 피스톤; 및
    플라즈마 발생원을 포함하고,
    상기 피스톤은 팽창 운동하여 상기 피처리수의 수면과 인접하는 공간 내에 포화증기 기체 공간을 형성하고,
    상기 플라즈마 발생원은 상기 포화증기 기체 공간에 플라즈마를 발생시키는,
    액체의 플라즈마 처리를 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실린더는 상기 처리수조의 상면에 위치하고,
    상기 피스톤이 팽창 운동될 때, 상기 실린더 내에 상기 포화증기 기체 공간이 형성되는,
    액체의 플라즈마 처리를 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실린더는 상기 처리수조의 측면에 위치하고,
    상기 피스톤이 팽창 운동될 때, 상기 피처리수의 일부는 상기 실린더 내로 유입되고, 상기 실린더 내로 유입된 피처리수의 일부의 양에 비례하여 상기 피처리수의 수면 높이가 상기 처리수조의 상면으로부터 낮아지며,
    높이가 낮아진 상기 피처리수의 수면과 상기 처리수조의 상면 사이에 상기 포화증기 기체 공간이 형성되는,
    액체의 플라즈마 처리를 위한 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 실린더, 상기 피스톤 및 상기 플라즈마 발생원은 복수로 설치되는,
    액체의 플라즈마 처리를 위한 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 처리수조는 상기 처리수조의 내부 공간에 처리수를 공급하기 위한 피처리수 유입부, 및
    상기 처리수조의 내부 공간으로부터 처리수를 배출하기 위한 피처리수 배출부를 포함하는,
    액체의 플라즈마 처리를 위한 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생원은 방전전극, 상기 방전전극 아래에 위치하는 유전체 및 플라즈마 전원장치를 포함하고,
    상기 방전전극과 상기 유전체는 상기 피스톤의 하단부를 구성하고, 상기 실린더의 내부에 위치하며,
    상기 플라즈마 전원장치는 상기 방전전극에 고전압을 인가하고, 상기 방전전극 및 상기 피처리수에 교류 전압을 인가하며, 이에 의해 상기 포화증기 기체 공간에 플라즈마가 발생되는,
    액체의 플라즈마 처리를 위한 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생원은 방전전극, 상기 방전전극의 아래에 위치하는 유전체 및 플라즈마 전원장치를 포함하고,
    상기 방전전극과 상기 유전체는 상기 처리수조의 상면이며,
    상기 플라즈마 전원장치는 상기 방전전극에 고전압을 인가하고, 상기 방전전극 및 상기 피처리수에 교류 전압을 인가하며, 이에 의해 상기 포화증기 기체 공간에 플라즈마가 발생되는,
    액체의 플라즈마 처리를 위한 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 처리수조는 상면에 수직하게 위치하고 상기 처리수조 내부와 유체소통 가능하게 연결된 돌출부를 포함하며,
    상기 피처리수는 상기 돌출부의 내부까지 채워지며,
    상기 실린더는 상기 처리수조의 측면에 위치하고,
    상기 피스톤이 팽창 운동될 때, 상기 피처리수의 일부는 상기 실린더 내로 유입되고, 상기 실린더 내로 유입된 피처리수의 일부의 양에 비례하여 상기 피처리수의 수면 높이가 상기 돌출부의 상단부로부터 낮아지며,
    높이가 낮아진 상기 피처리수의 수면과 상기 돌출부의 상단부 사이에 상기 포화증기 기체 공간이 형성되는,
    액체의 플라즈마 처리를 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생원은 방전전극, 상기 방전전극의 아래에 위치하는 유전체 및 플라즈마 전원장치를 포함하고,
    상기 방전전극과 상기 유전체는 상기 돌출부의 상면이며,
    상기 플라즈마 전원장치는 상기 방전전극에 고전압을 인가하고, 상기 방전전극 및 상기 피처리수에 교류 전압을 인가하며, 이에 의해 상기 포화증기 기체 공간에 플라즈마가 발생되는,
    액체의 플라즈마 처리를 위한 장치.
  10. 제2항 또는 제8항 에 있어서,
    상기 장치는
    상기 실린더 둘레 또는 상기 돌출부 둘레에 유도 코일이 감겨있고, 상기 유도 코일에 무선 주파수(RF)를 인가하여, 상기 유도 코일에서 발생되는 자장을 이용하여 상기 포화증기 기체 공간에 플라즈마를 발생시키는,
    액체의 플라즈마 처리를 위한 장치.
  11. 제2항 또는 제8항에 있어서,
    상기 장치는
    마이크로웨이브를 전송하는 도파관을 상기 실린더 또는 돌출부가 수직으로 관통하도록 하고, 상기 도파관 내에 마이크로웨이브를 인가하여, 상기 도파관 내의 마이크로웨이브에 의한 자장을 이용하여 상기 포화증기 기체 공간에 플라즈마를 발생시키는,
    액체의 플라즈마 처리를 위한 장치.
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