WO2024096330A1 - 유체 처리 장치 - Google Patents

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WO2024096330A1
WO2024096330A1 PCT/KR2023/014868 KR2023014868W WO2024096330A1 WO 2024096330 A1 WO2024096330 A1 WO 2024096330A1 KR 2023014868 W KR2023014868 W KR 2023014868W WO 2024096330 A1 WO2024096330 A1 WO 2024096330A1
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WO
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fluid
flow path
diameter
processing device
passage
Prior art date
Application number
PCT/KR2023/014868
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
곽헌길
Original Assignee
케이퓨전테크놀로지 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020230126285A external-priority patent/KR20240062940A/ko
Application filed by 케이퓨전테크놀로지 주식회사 filed Critical 케이퓨전테크놀로지 주식회사
Publication of WO2024096330A1 publication Critical patent/WO2024096330A1/ko

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a fluid processing device, and more specifically, to a fluid processing device capable of processing a fluid by generating plasma in a flowing fluid.
  • a fluid treatment technology that creates plasma in the air or water and then dissolves active species such as oxygen and nitrogen in water to create plasma activated water (PAW).
  • PAW plasma activated water
  • Plasma activated water is strongly acidic, so it can act as a disinfectant or pesticide, and because it contains a large amount of nitrogen oxides, it can also be used as a liquid fertilizer. Additionally, plasma activated water can be used in hospitals to sterilize medical tools or treat patients' skin, and can be used as an eco-friendly cleaner to clean vegetables and fruits at home.
  • the present invention was developed in consideration of the above points, and the purpose of the present invention is to frictionally charge a flowing fluid without an external power source or electrode to generate plasma in the fluid, thereby ionizing the fluid to treat the fluid.
  • the purpose is to provide a processing device.
  • a fluid processing device for solving the problems described above includes a hollow external body; A first flow path having a shape in which the diameter decreases at least in part along the flow direction of the fluid, and a shape in which at least part of the diameter is enlarged to collapse bubbles contained in the fluid flowing through the first flow path.
  • a guide assembly accommodated in the external body to provide a second flow path; and a screw accommodated in the external body to be located upstream of the guide assembly based on the flow direction of the fluid to generate a vortex of the fluid, and a screw located on the inner surface of the external body away from the end of the guide assembly.
  • An enlarged portion is provided whose diameter gradually increases in each direction.
  • the enlarged portion may have a curved shape.
  • Curved first and second enlarged part connection parts may be provided at both ends of the enlarged part, respectively.
  • a curved round part may be provided around an edge of an end of the guide assembly adjacent to the enlarged part.
  • the round portion may be configured as a curved surface with a radius of curvature of 0.5 to 5 mm.
  • the guide assembly includes an inclined portion whose outer diameter gradually decreases along the fluid flow direction, and the outer body is configured to restrain the movement of the guide assembly to prevent the guide assembly from moving in the fluid flow direction. It may include a contact part that protrudes from the inner surface of the external body and contacts the inclined part.
  • the contact portion may have a shape whose inner diameter is gradually reduced along the flow direction of the fluid so as to contact the inclined portion.
  • a convex curved first inclined portion connecting portion having a first radius of curvature is provided, and at the other end of the inclined portion, a concave curved second inclined portion connecting portion having a second radius of curvature is provided, , a first contact connection part having a concave curved surface having the first radius of curvature is provided at one end of the contact part to contact the first inclined part connection part, and a first contact connection part having the second radius of curvature is provided at the other end of the contact part.
  • the second contact connection part may be provided in a convex curved shape.
  • the first radius of curvature is preferably 1 to 20 mm.
  • the first flow path includes a focusing flow path into which fluid passing through the screw flows and whose diameter gradually decreases along the flow direction of the fluid; and an inlet passage connected to an end of the focusing passage to allow the fluid to flow from the focusing passage, and having a diameter equal to the diameter of the end of the focusing passage.
  • the second flow path includes an expansion flow path connected to the inlet flow path to allow the fluid to flow from the inlet flow path and having a diameter larger than the diameter of the inlet flow path; It may include a reduced flow path connected to the expansion flow path so that the fluid flows in from the expansion flow path, and having a diameter smaller than the diameter of the expansion flow path.
  • the guide assembly includes a connection passage connected to the first passage to allow the fluid passing through the first passage to flow in, and a connection passage whose diameter is gradually enlarged along the flow direction of the fluid, and is located inside the external body.
  • a discharge passage may be provided that is connected to the connection passage so that the fluid passing through the connection passage flows in, and has a diameter larger than the diameter of the expansion passage and the diameter of the connection passage.
  • the enlarged inclination angle of the connection passage is preferably greater than 0 degrees and less than 80 degrees.
  • the guide assembly may be made of a material that frictionally charges the fluid with a positive charge.
  • the fluid processing device may include an accelerator that is accommodated in the external body and promotes the collapse of bubbles contained in the fluid.
  • the accelerator may be made in the form of a metal ring.
  • a fluid processing device includes a fourth body connected to the third body and having a fourth fluid passage through which fluid passing through the third fluid passage flows, and the enlarged portion.
  • a curved round portion may be provided around an edge of an end of the adjacent fourth body.
  • the round portion may be configured as a curved surface with a radius of curvature of 0.5 to 5 mm.
  • a fluid processing device includes a fourth body connected to the third body and having a fourth fluid flow path through which fluid passing through the third fluid flow path flows, and the fourth body is connected to the third body. At least a portion of the flow path is formed in a shape in which the diameter is gradually enlarged along the flow direction of the fluid, and the enlarged inclination angle of the enlarged portion of the fourth fluid flow path may be greater than 0 degrees and less than 80 degrees.
  • the fluid processing device generates a large amount of fine bubbles with a high negative charge density at the interface through cavitation of the flowing fluid and friction charging, and ionizes or decomposes the fluid by collapsing the bubbles in the fluid to generate plasma. can do.
  • the fluid processing device can ionize or decompose fluid without an external power source or electrode, and can efficiently process fluid with little energy.
  • the fluid processing device according to the present invention can mass-produce functional water or activated water at low input cost.
  • FIG. 1 schematically shows a fluid processing system including a fluid processing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing a fluid processing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 shows an enlarged portion of Figure 2.
  • Figure 4 is a cross-sectional view showing the external body of a fluid processing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 shows a portion of a fluid processing device in isolation according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 shows a second guide of a fluid processing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 shows a second guide according to another embodiment.
  • Figure 8 is a cross-sectional view showing a fluid processing device according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 9 shows an enlarged portion of Figure 8.
  • FIG. 10 shows a portion of the fluid processing device shown in FIG. 8 in isolation.
  • FIG. 1 schematically shows a fluid processing system including a fluid processing device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a fluid processing device according to an embodiment of the present invention.
  • the fluid processing device 100 receives fluid from the fluid supply device 10 and frictionally charges the flowing fluid without an external power source or electrode to generate plasma in the fluid, thereby It can be treated by ionizing it. Fluid treated by the fluid processing device 100 may be stored in the fluid storage device 20.
  • the fluid processing device 100 can process various fluids.
  • the fluid processing device 100 can generate plasma activated water rich in hydronium ions (H 3 O + ) by plasma treating water.
  • the fluid supply device 10 supplies water needed to create plasma activated water to the fluid processing device 100, and the fluid storage device 20 can store the plasma activated water generated by the fluid processing device 100.
  • the water supplied to the fluid processing device 100 may be pretreated water to have foreign substances removed and have low electrical conductivity and high electrical resistance.
  • the fluid processing device 100 includes an external body 110, a screw 130 accommodated inside the external body 110, and a guide assembly 140. Includes.
  • the external body 110 is hollow to accommodate the screw 130 and the guide assembly 140.
  • a through hole 111 is formed inside the outer body 110, penetrating the outer body 110 in the longitudinal direction.
  • the through hole 111 may form a fluid flow path through which fluid can flow.
  • a screw 130 and a guide assembly 140 are accommodated in the through hole 111.
  • at least a portion of the connecting tube 160 for guiding fluid to the screw 130 may be accommodated in the through hole 111 .
  • the portion of the through hole 111 between the guide assembly 140 and the connecting tube 160 forms an entry passage 115 that connects the guide assembly 140 and the connecting tube 160 so that fluid can flow.
  • a screw 130 is disposed in the entry passage 115.
  • another portion of the through hole 111 forms a discharge passage 113 through which fluid passing through the guide assembly 140 can flow.
  • the discharge passage 113 is wider than the passages provided in the guide assembly 140.
  • a ledge 118 is provided on the inside of the external body 110 to limit the movement of the guide assembly 140.
  • the ledge 118 protrudes from the inner surface of the outer body 110.
  • the ledge 118 may restrict the movement of the guide assembly 140 by contacting the end of the guide assembly 140 to prevent the guide assembly 140 from moving in the fluid flow direction A.
  • the ledge 118 may be ring-shaped or in various other shapes that may contact the end of the guide assembly 140.
  • the ledge 118 includes an enlarged portion 120 and a contact portion 122.
  • the contact portion 122 is disposed upstream of the enlarged portion 120 based on the fluid flow direction A so as to contact the guide assembly 140.
  • the enlarged portion 120 has a curved shape whose diameter gradually increases in a direction away from the end of the guide assembly 140.
  • a first enlarged part connection part 120a and a second enlarged part connection part 120b are provided at both ends of the enlarged part 120, respectively.
  • the first enlarged part connection part 120a is disposed upstream of the second enlarged part connection part 120b based on the fluid flow direction A.
  • the first enlarged portion connection portion 120a may be formed in a convex curved shape with a constant radius of curvature.
  • the second enlarged portion connection portion 120b may be formed in a concave curved shape with a constant radius of curvature.
  • the radius of curvature of the first enlarged portion connecting portion 120a and the radius of curvature of the second enlarged portion connecting portion 120b may be the same or different.
  • the second enlarged portion connection portion 120b may be connected to the inner surface of the external body 110 that borders the discharge passage 113 at a gentle slope.
  • the enlarged portion 120 may form a flow path that expands at a gentle inclination angle between the guide assembly 140 and the discharge flow path 113. If there is a corner on the inner surface of the external body 110 in contact with the fluid, a problem may occur where electric charges are concentrated at the corner.
  • the fluid processing device 100 according to the present invention is provided with an enlarged portion 120 between the guide assembly 140 and the discharge passage 113, so that electric charges are concentrated between the guide assembly 140 and the discharge passage 113. , the problem of the external body 110 or the guide assembly 140 being damaged or broken due to concentration of electric charges can be reduced.
  • the contact portion 122 has a shape whose inner diameter is gradually reduced along the flow direction of the fluid so as to stably contact the guide assembly 140.
  • a first contact connection portion 122a and a second contact connection portion 122b are provided at both ends of the contact portion 122, respectively.
  • the first contact connection portion 122a is disposed upstream of the second contact connection portion 122b based on the fluid flow direction A.
  • the first contact connection portion 122a may be formed in a concave curved shape with a constant radius of curvature.
  • the second contact connection portion 122b may be formed in a convex curved shape with a constant radius of curvature.
  • first contact connection part 122a may be formed in a curved shape with an arbitrary first radius of curvature
  • the second contact connection part 122b may be formed in a curved shape with an arbitrary second radius of curvature.
  • the first radius of curvature and the second radius of curvature may be the same or different.
  • the first radius of curvature may have a value of 1 to 20 mm.
  • the contact portion 122 may protrude from the inner surface of the external body 110 at a sharp angle.
  • the size of the contact portion 122 or the length (length extending in the direction of fluid flow) of the contact portion 122 becomes relatively small. Accordingly, the pressure applied from the guide assembly 140 to the contact portion 122 due to the pressure of the fluid is concentrated in a relatively small area, increasing the risk of damage to the contact portion 122.
  • the contact area between the contact part 122 and the guide assembly 140 may become small, which may cause a problem in which the contact part 122 cannot stably support the guide assembly 140.
  • the length of the contact portion 122 (length extending in the direction of fluid flow) may become excessively long, and the supporting force of the contact portion 122 may be weakened. In this case, a problem may occur in which the guide assembly 140 is pushed closer to the discharge passage 113 than the designed size due to the pressure of the fluid applied to the guide assembly 140.
  • the radius of curvature of the first contact connection portion 122a is not limited to the above dimensions, and may vary depending on the outer diameter of the guide assembly 140 or the inner diameter size of the external body 110.
  • the outer body 110 is made of an insulating material.
  • the external body 110 may be made of synthetic resin materials such as acrylic and engineering plastic, or various dielectric materials.
  • the screw 130 is disposed upstream of the guide assembly 140 based on the fluid flow direction A, and rotates the fluid to flow into the guide assembly 140. You can do it.
  • the screw 130 is preferably made of a material that is easily frictionally charged with a negative charge, that is, a material that can frictionally charge a fluid with a positive charge.
  • the screw 130 may be made of synthetic resin materials such as acrylic and engineering plastic, or various dielectric materials.
  • the screw 130 has blades 131 for generating vortices in the fluid.
  • the blade 131 may be shaped to generate a vortex by rotating the fluid. Accordingly, the fluid passing through the blade 131 may flow while swirling.
  • a cavitation phenomenon occurs due to a rapid change in fluid pressure, which causes fine bubbles (B, for example, 50 ⁇ m in diameter or less) to be generated in the fluid.
  • the fluid may be frictionally charged with a positive charge when it quickly passes through the screw 130.
  • the screw 130 may be referred to as a vortex guide.
  • the screw 130 enters between the guide assembly 140 and the connecting tube 160 in various ways, such as being press-fitted into the external body 110 or fixed between the guide assembly 140 and the connecting tube 160. It may be fixed to the flow path 115. Accordingly, the screw 130 can rotate the fluid without rotating. When the screw 130 is rotated by the flowing fluid, the friction charging efficiency between the fluid and the screw 130 may decrease. On the other hand, the fluid processing device 100 according to an embodiment of the present invention guides the fluid with the screw 130 fixed, thereby increasing the friction charging efficiency of the fluid.
  • the screw 130 is shown as having a diameter corresponding to the diameter of the entry passage 115, but the screw 130 may have a diameter smaller than the diameter of the entry passage 115.
  • the guide assembly 140 is located downstream of the screw 130 based on the fluid flow direction (A).
  • the guide assembly 140 may provide a first flow path 156 and a second flow path 158 through which fluid passes.
  • the first flow path 156 may be referred to as a bubble forming flow path 156
  • the second flow path 158 may be referred to as a reaction flow path 158.
  • the bubble forming flow path 156 is configured to form bubbles B in the fluid flowing along it.
  • the reaction passage 158 is configured to collapse bubbles B contained in the fluid flowing along it.
  • the first flow path 156 is disposed upstream of the second flow path 158 based on the fluid flow direction (A).
  • the guide assembly 140 includes a first guide 141 and a second guide 145.
  • the first guide 141 and the second guide 145 are sequentially arranged along the fluid flow direction A.
  • the first guide 141 and the second guide 145 are preferably made of a material that is easily frictionally charged with a negative charge, that is, a material that can frictionally charge the fluid with a positive charge.
  • the first guide 141 and the second guide 145 may be made of synthetic resin materials such as acrylic and engineering plastic, or various dielectric materials.
  • the first guide 141 may be in contact with the screw 130 or disposed adjacent to the screw 130 to allow fluid passing through the screw 130 to flow in.
  • the first guide 141 includes a focusing flow path 142 and an inlet flow path 143.
  • the focusing flow path 142 has a shape whose diameter gradually decreases along the fluid flow direction (A).
  • the focusing flow path 142 may guide the fluid passing through the screw 130 to the inlet flow path 143. That is, the fluid may flow along the focusing flow path 142 and be concentrated in the inlet flow path 143.
  • the inlet flow path 143 is connected to the focusing flow path 142 so that fluid flows in from the focusing flow path 142.
  • the inlet flow path 143 is narrower than the focusing flow path 142, so the friction charging effect can be increased by increasing the flow rate of the fluid.
  • the diameter of the focusing flow path 142 and the diameter of the inlet flow path 143 are the same.
  • the first guide 141 may provide a first flow path 156. That is, the focusing passage 142 and the inlet passage 143 of the first guide 141 form the first passage 156 together with the entry passage 115 that accommodates the screw 130.
  • the fluid may flow while generating a vortex in the first flow path 156, and may be frictionally charged with a positive charge due to friction with the screw 130 and the first guide 141. At this time, the screw 130 and the first guide 141 may be negatively charged. Additionally, when the fluid passes through the first flow path 156, fine bubbles B are generated in the fluid due to cavitation. When the fluid is positively charged, negative charges are concentrated at the interface of the bubbles (B) in the fluid.
  • the area where the bubbles B are generated in the fluid is not limited to the first flow path 156. That is, even when the fluid passes through the second flow path 158, bubbles B may be generated in the fluid.
  • the second guide 145 may be in contact with the first guide 141 or may be disposed adjacent to the first guide 141 to allow fluid that has passed through the first guide 141 to flow in.
  • the second guide 145 has an expanded flow path 146, a reduced flow path 147, and a connecting flow path 148.
  • the expansion flow path 146 is connected to the inlet flow path 143 of the first guide 141. Fluid passing through the inlet flow path 143 flows into the expansion flow path 146.
  • the diameter of the expansion flow path 146 is larger than the diameter of the inlet flow path 143.
  • the pressure of the fluid that has passed through the narrow inlet passage 143 flows into the expansion passage 146, and the bubbles B in the fluid may expand in the expansion passage 146.
  • the reduced flow path 147 is connected to the expanded flow path 146.
  • the diameter of the reduced flow path 147 is smaller than the diameter of the expanded flow path 146. Accordingly, the pressure of the fluid that has passed through the expansion passage 146 flows into the reduction passage 147, and the bubbles B in the fluid may shrink in the reduction passage 147.
  • the connection flow path 148 connects the reduction flow path 147 and the discharge flow path 113.
  • connection flow path 148 is connected to the reduction flow path 147.
  • the connection passage 148 has a diameter whose diameter gradually expands along the fluid flow direction (A).
  • the connection passage 148 has a diameter of the portion connected to the reduction passage 147 that is the same as the diameter of the reduction passage 147, and the diameter of the portion connected to the discharge passage 113 is larger than the diameter of the reduction passage 147. . Additionally, the diameter of the portion of the connection passage 148 connected to the discharge passage 113 is smaller than the diameter of the discharge passage 113.
  • the connection passage 148 has a shape that gradually expands from the reduction passage 147 toward the discharge passage 113, so that the fluid passing through the reduction passage 147 can be more smoothly discharged into the discharge passage 113. .
  • the enlarged inclination angle ⁇ of the connection passage 148 is preferably greater than 0 degrees and less than 80 degrees.
  • the enlarged inclination angle ( ⁇ ) of the connection passage 148 may be defined as the half angle of the enlargement angle ( ⁇ ) of the connection passage 148.
  • the enlarged inclination angle ⁇ of the connection passage 148 may be defined as the angle at which the inclined surface 150 provided on the inner surface of the second guide 145 is inclined from the center line C of the connection passage 148.
  • the inclined surface 150 of the second guide 145 is a portion of the inner surface of the second guide 145 that borders the circumference of the connection passage 148.
  • connection passage 148 If the enlarged inclination angle ⁇ of the connection passage 148 exceeds 80 degrees, the flow rate of the fluid passing through the connection passage 148 and flowing into the discharge passage 113 is excessively reduced, which is not desirable.
  • the second guide 145 is provided with an inclined portion 152 corresponding to the contact portion 122 of the external body 110.
  • the inclined portion 152 is provided on the outer surface of the second guide 145 in a shape whose outer diameter gradually decreases along the fluid flow direction A.
  • a first inclined portion connection portion 152a and a second inclined portion connecting portion 152b are provided at both ends of the inclined portion 152, respectively.
  • the first inclined portion connection portion 152a is disposed upstream of the second inclined portion connecting portion 152b based on the fluid flow direction (A).
  • the first inclined portion connection portion 152a may be formed in a convex curved shape with a constant radius of curvature.
  • the second inclined portion connection portion 152b may be formed in a concave curved shape with a constant radius of curvature.
  • the first inclined portion connection portion 152a is formed in a curved shape with a first radius of curvature like the first contact portion connecting portion 122a of the contact portion 122
  • the second inclined portion connecting portion 152b is a contact portion ( Like the second contact connection portion 122b of 122), it may be formed in a curved shape with a second radius of curvature. Since the first inclined portion connecting portion 152a has the same radius of curvature as the first contact connecting portion 122a, the first inclined portion connecting portion 152a can stably contact the first contact connecting portion 122a. Additionally, since the second inclined portion connection portion 152b has the same radius of curvature as the second contact portion connecting portion 122b, the second inclined portion connecting portion 152b can stably contact the second contact portion connecting portion 122b.
  • the radius of curvature of the first inclined portion connection portion 152a or the second inclined portion connecting portion 152b may vary depending on the radius of curvature of the first contact portion connecting portion 122a or the second contact portion connecting portion 122b.
  • a curved round part 154 is provided around the edge of the end of the second guide 145 adjacent to the enlarged part 120 of the external body 110. If there is a sharp edge at the end of the guide assembly 140, a problem may occur where electric charges are concentrated on the edge. Therefore, by providing the round portion 154 around the end edge of the second guide 145, charges are concentrated at the end of the second guide 145, or the second guide 145 is damaged due to the concentration of charges. Damage problems can be reduced.
  • the round portion 154 preferably has a radius of curvature of 0.5 to 5 mm. If the radius of curvature of the round portion 154 is less than 0.5 mm, the effect of preventing concentration of electric charges is minimal, which is not desirable. On the other hand, when the radius of curvature of the round part 154 exceeds 5 mm, a narrow and long gap is created between the outer body 110 and the second guide 145, and the fluid passing through the second guide 145 flows into the gap. It flows back, and due to this backflow, the flow of fluid passing through the second guide 145 is likely to become uneven and unstable.
  • the radius of curvature of the round portion 154 is not limited to the above dimensions. That is, the radius of curvature of the round part 154 may vary depending on the diameter of the second guide 145 or the shape of the enlarged part 120 of the external body 110.
  • the second guide 145 may provide a second flow path 158 whose diameter is enlarged in at least some sections so that a rapid change in pressure of the fluid can occur. That is, the expanded flow path 146 and the contracted flow path 147 of the second guide 145 form the second flow path 158.
  • the expansion flow path 146 may form an enlarged diameter section in the second flow path 158.
  • the high-pressure fluid When high-pressure fluid is supplied from the fluid supply device 10, the high-pressure fluid first passes through the first flow path 156, that is, the bubble forming flow path 156.
  • the fluid first passes through the screw 130. Fluid flowing quickly along the blade 131 of the screw 130 generates a vortex. At this time, a cavitation phenomenon occurs due to a rapid change in fluid pressure, which causes fine bubbles (B) to be generated in the fluid.
  • the fluid passing through the screw 130 generates a vortex and sequentially passes through the focusing flow path 142 and the inlet flow path 143 of the first guide 141. At this time, the fluid is frictionally charged with positive charges, and negative charges are concentrated at the interface of the bubbles (B) in the fluid.
  • the fluid that has passed through the bubble forming flow path 156 first flows into the expansion flow path 146 and its pressure is rapidly lowered.
  • the bubbles B in the fluid may expand in the expansion passage 146.
  • the pressure of the fluid that has passed through the expansion passage 146 flows into the reduction passage 147 and rapidly increases.
  • the bubbles B in the fluid may be reduced in the reduction flow path 147.
  • the fluid causes a rapid change in pressure as it sequentially passes through the expansion passage 146 and the contraction passage 147 forming the reaction passage 158. Accordingly, while the bubbles B in the fluid pass through the reaction passage 158, they undergo expansion and contraction processes and collapse in large quantities. And, when a large number of bubbles (B) collapse, a discharge phenomenon occurs due to positive and negative charges in the fluid, thereby generating plasma in the fluid. At this time, since plasma is accompanied by light, high heat, and high pressure, the fluid may be ionized or decomposed.
  • the fluid treated with plasma in this way may pass through the connection passage 148 and flow into the discharge passage 113, and may flow from the discharge passage 113 into the fluid storage device 20.
  • the fluid processing device 100 may treat the water into plasma activated water.
  • the water supplied to the fluid processing device 100 is preferably pretreated water or ultrapure water with foreign substances removed to have low electrical conductivity and high electrical resistance.
  • Ultrapure water is water that has relatively high electrical resistance because minerals and dissolved gases have been removed. Water with high electrical resistance may be frictionally charged while passing through the fluid processing device 100 and then have a small discharge of charge before plasma is generated. In addition, water with high electrical resistance generates less discharge of electric charge before plasma generation, so a more powerful plasma can be induced, and thus can be treated more efficiently.
  • the fluid processing device 100 generates a large amount of fine bubbles (B) in which negative charges are concentrated at the interface through cavitation of the flowing fluid and friction charging, and the bubbles
  • the fluid can be ionized or decomposed.
  • the fluid can be ionized or decomposed in an electrodeless manner by collapsing a large number of fine bubbles (B) with a high negative charge density at the interface into the fluid to generate high-temperature and high-pressure plasma.
  • the electrodeless method may refer to a method of ionizing or decomposing the fluid using the energy generated when the bubbles (B) in the fluid collapse without the need for an electrode to apply electrical energy to the bubbles (B) in the fluid. there is.
  • the fluid processing device 100 generates a large amount of fine bubbles (B) using the cavitation phenomenon of the flowing fluid, and disintegrates the large amount of fine bubbles (B) with negative charges concentrated at the interface to discharge the charge.
  • Fluid can be chemically decomposed or ionized by generating plasma.
  • the fluid can be ionized or decomposed in an electrodeless manner by collapsing a large number of fine bubbles (B) with a high negative charge density at the interface in a positively charged fluid to generate high temperature and high pressure plasma. Therefore, the fluid can be ionized or decomposed without an external power source or electrode, and the fluid can be efficiently treated with little energy.
  • the specific configuration of the fluid processing device 100 is not limited to the form described and shown above.
  • the specific configuration of the guide assembly 140 for providing the bubble forming flow path 156 and the reaction flow path 158 may be changed in various ways.
  • the first guide 141 may be manufactured in a separate form, with one guide having the focusing flow path 142 formed thereon and the other guide having the inlet flow path 143 formed therein.
  • the second guide 145 may be manufactured in a separate form, with one guide having the reduced flow path 147 formed therein and the other guide having the connecting flow path 148 formed therein.
  • the guide assembly 140 may be manufactured so that the first guide 141 and the second guide 145 are integrated.
  • the guide assembly 140 may be integrated with the external body 110.
  • the outer body 110 may be formed in a single insulating material with a through hole having a portion whose diameter is reduced and a portion whose diameter is enlarged.
  • the bubble forming flow path 156 may be changed to a shape other than the shape shown, with the diameter decreasing in at least a portion along the flow direction of the fluid so as to form bubbles in the flowing fluid.
  • reaction passage 158 may be changed to a shape other than that shown, which is configured to collapse bubbles contained in the fluid.
  • the screw 130 may be omitted.
  • Figure 7 shows a second guide according to another embodiment.
  • the second guide 180 shown in FIG. 7 has an expanded flow path 181, a reduced flow path 182, and a connecting flow path 183.
  • the expansion flow path 181 and the shrinking flow path 182 may generate a rapid pressure change in the fluid and provide a reaction flow path for collapsing the bubbles B in the fluid.
  • the expansion passage 181 is connected to the inlet passage 143 of the first guide 141 (see Figure 5), the reduction passage 182 is connected to the expansion passage 181, and the connection passage 183 is a reduction passage ( 182).
  • connection passage 183 has a diameter whose diameter gradually expands along the fluid flow direction (A).
  • the connection passage 183 has a diameter of the portion connected to the reduction passage 182 that is the same as the diameter of the reduction passage 182, and the diameter of the portion connected to the discharge passage 113 is larger than the diameter of the reduction passage 182. .
  • the enlarged inclination angle ( ⁇ ) of the connection passage 183 is preferably smaller than 80 degrees.
  • the enlarged inclination angle ( ⁇ ) of the connection passage 183 may be defined as the half angle of the enlargement angle ( ⁇ ) of the connection passage 183.
  • the enlarged inclination angle ⁇ of the connection passage 183 may be defined as the angle at which the inclined surface 185 provided on the inner surface of the second guide 180 is inclined from the center line C of the connection passage 183.
  • the inclined surface 185 of the second guide 180 is a portion of the inner surface of the second guide 180 that borders the circumference of the connection passage 183.
  • connection passage 183 If the enlarged inclination angle ⁇ of the connection passage 183 exceeds 80 degrees, the flow rate of the fluid passing through the connection passage 183 and flowing into the discharge passage 113 is excessively reduced, which is not desirable.
  • the second guide 180 is provided with an inclined portion 187 corresponding to the contact portion 122 of the external body 110.
  • the specific configuration of the inclined portion 187 may be the same as the inclined portion 152 of the second guide 145 described above.
  • a curved round portion 189 is provided around the edge of the end of the second guide 180.
  • the specific configuration of the round part 189 may be the same as the round part 154 of the second guide 145 described above.
  • the second guide 180 according to this embodiment has a larger enlarged inclination angle ⁇ of the connection passage 183 than the second guide 145 shown in FIG. 6. Therefore, when the second guide 180 according to this embodiment is manufactured to have the same length as the second guide 145 of FIG. 6, the reduced flow path is longer than the reduced flow path 147 of the second guide 145 of FIG. 6. You will have (182). As the length of the reduction flow path 182 increases, the length of the reaction flow path for collapsing the bubbles B in the fluid also increases, so the plasma generation efficiency due to the collapse of the bubbles B in the fluid increases, and thus the fluid processing efficiency. This can be improved. That is, the second guide 180 according to this embodiment can improve fluid processing efficiency without increasing the overall length of the fluid processing device 100.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a fluid processing device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is an enlarged view of a portion of FIG. 8
  • FIG. 10 is a separated portion of the fluid processing device shown in FIG. 8. will be.
  • a fluid processing device 200 includes an external body 110, a first body 210 accommodated inside the external body 110, a second body 220, and a third body 200. It includes a body 230 and a fourth body 240.
  • the first body 210 provides a bubble forming flow path 250 for forming bubbles B in the fluid
  • the second body 220 and the fourth body 240 provide bubbles B contained in the fluid.
  • a reaction passage 252 for collapse may be provided.
  • the third body 230 may be disposed in the reaction passage 252 to promote the collapse of bubbles B contained in the fluid.
  • the external body 110 is hollow and can accommodate the first body 210, the second body 220, the third body 230, and the fourth body 240.
  • the interior of the external body 110 is provided with a discharge passage 113 through which fluid passing through the fourth body 240 flows.
  • the discharge passage 113 is disposed downstream of the fourth body 240 based on the fluid flow direction (A).
  • the interior of the outer body 110 is provided with an entry passage 115 in which the screw 130 of the first body 210 is accommodated and an intermediate passage 116 in which the third body 230 is accommodated.
  • the entry passage 115 is provided between the connecting tube 160 and the first guide 141 of the first body 210, and the intermediate passage 116 is provided between the second body 220 and the fourth body 240. It is arranged in between.
  • a ledge 118 is provided inside the outer body 110 to limit the movement of the fourth body 240.
  • the ledge 118 includes an enlarged portion 120 and a contact portion 122.
  • the specific configuration of the external body 110 is the same as described above.
  • the first body 210 includes a screw 130 and a first guide 141.
  • the screw 130 is disposed upstream of the first guide 141 based on the fluid flow direction A, and can rotate the fluid to flow into the first guide 141.
  • the screw 130 has blades 131 for generating vortices in the fluid.
  • the first guide 141 includes a focusing flow path 142 and an inlet flow path 143.
  • the focusing flow path 142 and the inlet flow path 143 may form a first fluid flow path 211 having a shape whose diameter decreases at least in part along the fluid flow direction A.
  • the screw 130 and the first guide 141 are the same as described above.
  • the second body 220 may be in contact with the first guide 141 or may be disposed adjacent to the first guide 141 to allow fluid that has passed through the first guide 141 to flow in.
  • the second body 220 has a second fluid flow path 221. Fluid passing through the first fluid passage 211 of the first body 210 flows into the second fluid passage 221.
  • the diameter of the second fluid flow path 221 is larger than the diameter of the inlet flow path 143.
  • the pressure of the fluid that has passed through the narrow inlet passage 143 flows into the second fluid passage 221, and the bubbles B in the fluid may expand in the second fluid passage 221.
  • the third body 230 may be in contact with the second body 220 or may be disposed adjacent to the second body 220 so that fluid passing through the second body 220 flows in.
  • the third body 230 has a third fluid flow path 231.
  • the diameter of the third fluid passage 231 is smaller than the diameter of the second fluid passage 221. Accordingly, the pressure of the fluid passing through the second fluid passage 221 increases as it flows into the third fluid passage 231, and the bubbles B in the fluid may shrink in the third fluid passage 231.
  • the third body 230 is made of a material with higher electrical conductivity than the first body 210, the second body 220, and the fourth body 240.
  • the third body 230 may be made of metal.
  • the third body 230 may function as a storage body for storing negative charges.
  • the third body 230 may promote the collapse of bubbles B contained in the fluid. That is, the third body 230 stores negative charges and applies a repulsive force to the bubbles B with negative charges concentrated at the interface, thereby promoting the collapse of the bubbles B.
  • the third body 230 can promote the collapse of the bubbles B with negative charges concentrated at the interface by forming an electric field in the fluid. Additionally, the third body 230 can induce plasma to be stably generated along the center of the reaction passage 252 by concentrating the bubbles B in the center of the reaction passage 252 through repulsion.
  • the third body 230 has a function of promoting the collapse of the bubbles B, and may be called an accelerator or a metal insert.
  • the fourth body 240 may be in contact with the third body 230 or may be disposed adjacent to the third body 230 to allow fluid passing through the third body 230 to flow in.
  • the fourth body 240 has a fourth fluid passage 241 that flows fluid into the discharge passage 113.
  • the fourth fluid flow path 241 includes a reduced flow path 242 and a connecting flow path 243.
  • the reduced flow path 242 is connected to the third fluid flow path 231 of the third body 230.
  • the diameter of the reduced flow path 242 may be the same as that of the third fluid flow path 231.
  • the connection passage 243 has a diameter whose diameter gradually increases along the fluid flow direction (A).
  • the connection passage 243 has a diameter of the portion connected to the reduction passage 242 that is the same as the diameter of the reduction passage 242, and the diameter of the portion connected to the discharge passage 113 is larger than the diameter of the reduction passage 242. .
  • the diameter of the connection passage 243 connected to the discharge passage 113 is smaller than the diameter of the discharge passage 113.
  • the connection passage 243 has a shape that gradually expands from the reduction passage 242 toward the discharge passage 113, so that the fluid passing through the reduction passage 242 can be more smoothly discharged into the discharge passage 113. .
  • the inner surface of the fourth body 240 is provided with an inclined surface 244 that is inclined with respect to the center line of the connection passage 243 to border the circumference of the connection passage 243.
  • the connection passage 243 may have an enlarged inclination angle or an enlarged angle in the same angular range as the enlarged inclination angle ⁇ or enlarged angle ⁇ of the connection passage 148 provided in the second guide 145 described above.
  • the fourth body 240 is provided with an inclined portion 245 corresponding to the contact portion 122 of the external body 110.
  • the inclined portion 245 is provided on the outer surface of the fourth body 240 in a shape whose outer diameter gradually decreases along the fluid flow direction A.
  • a first inclined portion connection portion 245a and a second inclined portion connecting portion 245b are provided at both ends of the inclined portion 245, respectively.
  • the first inclined portion connection portion 245a may be formed in a convex curved shape with a constant radius of curvature.
  • the second inclined portion connection portion 245b may be formed in a concave curved shape with a constant radius of curvature.
  • first inclined portion connection portion 245a is formed in a curved shape with a first radius of curvature like the first contact portion connecting portion 122a of the contact portion 122
  • second inclined portion connecting portion 245b is a contact portion ( Like the second contact connection portion 122b of 122), it may be formed in a curved shape with a second radius of curvature.
  • a curved round part 247 is provided around the edge of the end of the fourth body 240 adjacent to the enlarged part 120 of the external body 110.
  • the round part 247 of the fourth body 240 may have a radius of curvature of 0.5 to 5 mm.
  • the high-pressure fluid flowing into the outer body 110 first passes through the screw 130. Fluid flowing quickly along the blade 131 of the screw 130 generates a vortex. At this time, a cavitation phenomenon occurs due to a rapid change in fluid pressure, which causes fine bubbles (B) to be generated in the fluid.
  • the fluid passing through the screw 130 generates a vortex and sequentially passes through the focusing flow path 142 and the inlet flow path 143 of the first guide 141. At this time, the fluid is frictionally charged with positive charges, and negative charges are concentrated at the interface of the bubbles (B) in the fluid.
  • the fluid that has passed through the first fluid passage 211 flows into the second fluid passage 221 of the second body 220, its pressure is rapidly lowered. Bubbles B in the fluid may expand in the second fluid passage 221. Subsequently, the fluid that has passed through the second fluid passage 221 flows into the third fluid passage 231 of the third body 230 and the reduced passage 242 of the fourth body 240, and the pressure rapidly increases. I do it.
  • the fluid passing through the second fluid passage 221, the third fluid passage 231, and the fourth fluid passage 241 causes a sudden pressure change, and the bubbles B in the fluid undergo expansion and contraction processes. It collapses in large quantities as it goes through.
  • the third body 230 applies a repulsive force to the bubbles B in the fluid, thereby promoting the collapse of the bubbles B.
  • plasma is generated in the fluid, and the fluid may be ionized or decomposed by plasma generation.

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Abstract

본 발명은 유동하는 유체 중에 플라즈마를 발생시켜 유체를 처리할 수 있는 유체 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치는, 중공형의 외부 바디; 유체의 흐름 방향을 따라 적어도 일부분에서 직경이 감소하는 형상을 가지는 제1 유로와, 제1 유로를 통과하여 유입된 유체에 포함된 기포들을 붕괴시키도록 적어도 일부분의 직경이 확대되는 형상을 가지는 제2 유로를 제공하기 위해 외부 바디에 수용되는 가이드 어셈블리; 및 유체의 와류를 발생시키기 위해 유체의 흐름 방향을 기준으로 가이드 어셈블리보다 상류 측에 위치하도록 외부 바디에 수용되는 스크류를 포함하고, 외부 바디의 내면에는 가이드 어셈블리의 끝단으로부터 멀어지는 방향으로 직경이 점진적으로 확대되는 확대부가 구비된다.

Description

유체 처리 장치
본 발명은 유체 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유동하는 유체 중에 플라즈마를 발생시켜 유체를 처리할 수 있는 유체 처리 장치에 관한 것이다.
물 등의 유체를 전기 분해, 자기 처리, 초음파 처리, 플라즈마 처리 등을 통해 특정의 기능을 갖는 유체로 변환시키는 다양한 기술이 개발되고 있다.
예를 들어, 공기 중이나 수중에서 플라즈마를 생성한 뒤, 산소 및 질소 등의 활성종을 물에 녹아들게 하여 플라즈마 활성수(PAW: Plasma Activated Water)를 만드는 유체 처리 기술이 알려져 있다.
플라즈마 활성수는 강한 산성을 띠어 소독제나 살충제 등의 역할을 할 수 있고, 질소 산화물들이 다량 포함되어 있기 때문에 액체 비료로도 활용이 가능하다. 또한, 플라즈마 활성수는 병원에서 의료 도구의 소독이나 환자의 피부 치료에 활용될 수 있고, 가정에서 야채나 과일을 세정하는 친환경 세정제로 이용될 수 있다.
플라즈마 활성수를 생산하기 위해서는 기본적으로 물을 이온화시키기 위해 플라즈마를 발생시키는 기술이 필요하다.
종래에는 수중에 배치된 전극을 방전시켜 순간적으로 플라즈마를 발생시키고, 이를 통해 물을 이온화하여 플라즈마 활성수를 생산하는 방법이 주로 이용되었다.
그러나, 이와 같은 방법은 고전압을 필요로 하고, 플라즈마를 발생하는데 필요한 기체를 수중에서 안정적으로 유지하는 것이 매우 어려워 생산 효율이 낮다. 또한, 생산 설비를 갖추기 위해서는 고가의 비용이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 플라즈마를 수중이 아니라 물의 표면에서 발생시켜, 물과 플라즈마가 서로 반응되도록 하여 플라즈마 활성수를 제조하는 방법도 알려져 있다.
그러나, 이와 같은 방법은 플라즈마 발생시 전류가 물의 표면을 따라 흐르기 때문에 플라즈마를 발생시키는 시간 대비 생산되는 이온화 활성수의 양이 매우 적다. 또한, 많은 양의 이온화 활성수를 생산하기 위해서는 장시간 플라즈마를 발생시켜야 함에 따라 고가의 유지 비용이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 외부의 전원이나 전극 없이 유동하는 유체를 마찰 대전시켜 유체 내에 플라즈마를 발생시키고, 이를 통해 유체를 이온화시켜 처리할 수 있는 유체 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치는, 중공형의 외부 바디; 유체의 흐름 방향을 따라 적어도 일부분에서 직경이 감소하는 형상을 가지는 제1 유로와, 상기 제1 유로를 통과하여 유입된 상기 유체에 포함된 기포들을 붕괴시키도록 적어도 일부분의 직경이 확대되는 형상을 가지는 제2 유로를 제공하기 위해 상기 외부 바디에 수용되는 가이드 어셈블리; 및 상기 유체의 와류를 발생시키기 위해 상기 유체의 흐름 방향을 기준으로 상기 가이드 어셈블리보다 상류 측에 위치하도록 상기 외부 바디에 수용되는 스크류를 포함하고, 상기 외부 바디의 내면에는 상기 가이드 어셈블리의 끝단으로부터 멀어지는 방향으로 직경이 점진적으로 확대되는 확대부가 구비된다.
상기 확대부는 곡면형으로 이루어질 수 있다.
상기 확대부의 양쪽 단부에는 곡면형의 제1 확대부 연결부 및 제2 확대부 연결부가 각각 구비될 수 있다.
상기 확대부에 인접하는 상기 가이드 어셈블리의 끝단의 가장자리 둘레에는 곡면형의 라운드부가 구비될 수 있다.
상기 라운드부는 0.5 ~ 5mm의 곡률 반경을 갖는 곡면형으로 구성될 수 있다.
상기 가이드 어셈블리는 상기 유체의 흐름 방향을 따라 외경이 점진적으로 감소되는 경사부를 포함하고, 상기 외부 바디는, 상기 가이드 어셈블리를 상기 유체의 흐름 방향으로 움직이지 못하도록 상기 가이드 어셈블리의 움직임을 구속하기 위해 상기 외부 바디의 내면으로부터 돌출되어 상기 경사부와 접촉하는 접촉부를 포함할 수 있다.
상기 접촉부는 상기 경사부와 접촉하도록 상기 유체의 흐름 방향을 따라 내경이 점진적으로 감소되는 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 경사부의 한쪽 단부에는 제1 곡률 반경을 갖는 볼록한 곡면형의 제1 경사부 연결부가 구비되고, 상기 경사부의 다른 쪽 단부에는 제2 곡률 반경을 갖는 오목한 곡면형의 제2 경사부 연결부가 구비되며, 상기 접촉부의 한쪽 단부에는 상기 제1 경사부 연결부와 접촉하도록 상기 제1 곡률 반경을 갖는 오록한 곡면형의 제1 접촉부 연결부가 구비되고, 상기 접촉부의 다른 쪽 단부에는 상기 제2 곡률 반경을 갖는 볼록한 곡면형의 제2 접촉부 연결부가 구비될 수 있다.
상기 제1 곡률 반경은 1 ~ 20mm인 것이 좋다.
상기 제1 유로는, 상기 스크류를 통과한 유체가 유입되고, 상기 유체의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 감소하는 포커싱 유로; 및 상기 포커싱 유로로부터 상기 유체가 유입되도록 상기 포커싱 유로의 끝단과 연결되고, 상기 포커싱 유로의 끝단의 직경과 같은 직경을 갖는 인렛 유로를 포함할 수 있다.
상기 제2 유로는, 상기 인렛 유로로부터 상기 유체가 유입되도록 상기 인렛 유로와 연결되고, 상기 인렛 유로의 직경보다 큰 직경을 갖는 확장 유로; 상기 확장 유로로부터 상기 유체가 유입되도록 상기 확장 유로와 연결되고, 상기 확장 유로의 직경보다 작은 직경을 갖는 축소 유로를 포함할 수 있다.
상기 가이드 어셈블리는, 상기 제1 유로를 통과한 상기 유체가 유입되도록 상기 제1 유로와 연결되고, 상기 유체의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 확대되는 연결 유로를 포함하고, 상기 외부 바디의 내부에는, 상기 연결 유로를 통과한 상기 유체가 유입되도록 상기 연결 유로와 연결되고, 상기 확장 유로의 직경 및 상기 연결 유로의 직경보다 직경이 큰 배출 유로가 마련될 수 있다.
상기 연결 유로의 확대 경사각은 0도보다 크고 80도보다 작은 것이 좋다.
상기 가이드 어셈블리는 상기 유체를 양전하로 마찰 대전시키는 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치는, 상기 외부 바디에 수용되어 상기 유체에 포함된 기포의 붕괴를 촉진하는 액셀러레이터를 포함할 수 있다.
상기 액셀러레이터는 금속의 링 형태로 이루어질 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 처리 장치는, 중공형의 외부 바디; 스크류와, 상기 스크류를 통과한 유체의 흐름을 안내하며, 상기 유체의 흐름 방향을 따라 적어도 일부분에서 직경이 감소하는 형상을 가지는 제1 유체 유로를 포함하고, 상기 외부 바디에 수용되는 제1 바디; 상기 제1 바디와 연결되고, 상기 제1 유체 유로를 통과한 유체에 압력의 변화를 제공하도록 상기 제1 유체 유로의 일단보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 제2 유체 유로를 포함하는 제2 바디; 및 상기 제2 바디와 연결되고, 상기 제2 바디보다 전기 전도도가 높은 재질로 형성되며, 상기 제2 유체 유로를 통과한 유체에 압력의 변화를 제공하도록 상기 제2 유체 유로보다 상대적으로 작은 직경을 갖는 제3 유체 유로를 포함하는 제3 바디를 포함하고, 상기 외부 바디의 내면에는, 상기 유체의 흐름 방향을 기준으로 상기 제3 바디보다 하류 측에 위치하고, 직경이 점진적으로 확대되는 형상의 확대부가 구비된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 처리 장치는, 상기 제3 바디와 연결되고, 상기 제3 유체 유로를 통과한 유체가 유입되는 제4 유체 유로를 갖는 제4 바디를 포함하고, 상기 확대부에 인접하는 상기 제4 바디의 끝단의 가장자리 둘레에는 곡면형의 라운드부가 구비될 수 있다.
상기 라운드부는 0.5 ~ 5mm의 곡률 반경을 갖는 곡면형으로 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 처리 장치는, 상기 제3 바디와 연결되고, 상기 제3 유체 유로를 통과한 유체가 유입되는 제4 유체 유로를 갖는 제4 바디를 포함하고, 상기 제4 유체 유로는 적어도 일부분이 상기 유체의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 확대되는 형태로 이루어지며, 상기 제4 유체 유로의 확대되는 부분의 확대 경사각은 0도보다 크고 80도보다 작을 수 있다.
본 발명에 따른 유체 처리 장치는 유동하는 유체의 공동 현상과, 마찰 대전을 통해 계면에 음전하 밀도가 높은 미세한 기포를 대량으로 발생시키고, 기포를 유체 속에서 붕괴시켜 플라즈마를 발생시킴으로써 유체를 이온화 또는 분해할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유체 처리 장치는 외부의 전원이나 전극 없이 유체를 이온화 또는 분해할 수 있고, 적은 에너지로 유체를 효율적으로 처리할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유체 처리 장치는 적은 투입 비용으로 기능수 또는 활성수를 대량 생산할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않고, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치를 포함하는 유체 처리 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 일부분을 확대하여 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치의 외부 바디를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치의 일부분을 분리하여 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치의 제2 가이드를 나타낸 것이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 제2 가이드를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 9는 도 8의 일부분을 확대하여 나타낸 것이다.
도 10은 도 8에 나타낸 유체 처리 장치의 일부분을 분리하여 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 따른 유체 처리 장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치를 포함하는 유체 처리 시스템을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치(100)는 유체 공급 장치(10)로부터 유체를 공급받고 외부의 전원이나 전극 없이 유동하는 유체를 마찰 대전시켜 유체 내에 플라즈마를 발생시키고, 이를 통해 유체를 이온화시켜 처리할 수 있다. 유체 처리 장치(100)에 의해 처리된 유체는 유체 저장 장치(20)에 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치(100)는 다양한 유체를 처리할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치(100)는 물을 플라즈마 처리하여 하이드로늄 이온(H3O+)이 풍부한 플라즈마 활성수를 생성할 수 있다. 유체 공급 장치(10)는 플라즈마 활성수를 만드는데 필요한 물을 유체 처리 장치(100)에 공급하고, 유체 저장 장치(20)는 유체 처리 장치(100)에 의해 생성된 플라즈마 활성수를 저장할 수 있다. 유체 처리 장치(100)에 공급되는 물은 이물질이 제거되어 전기 전도도가 낮고 전기 저항이 크게 전처리된 물일 수 있다.
도면에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치(100)는 외부 바디(110)와, 외부 바디(110)의 내부에 수용되는 스크류(130)와, 가이드 어셈블리(140)를 포함한다.
외부 바디(110)는 스크류(130)와, 가이드 어셈블리(140)를 수용할 수 있는 중공형으로 이루어진다. 도 2 내지 도 4에 나타낸 것과 같이, 외부 바디(110)의 내부에는 외부 바디(110)를 길이 방향으로 관통하는 관통 홀(111)이 형성된다. 관통 홀(111)은 유체가 흐를 수 있는 유체의 흐름 경로를 형성할 수 있다. 관통 홀(111) 속에 스크류(130) 및 가이드 어셈블리(140)가 수용된다. 또한, 관통 홀(111)에는 유체를 스크류(130)로 가이드하기 위한 연결 튜브(160)의 적어도 일부가 수용될 수 있다.
관통 홀(111) 중 가이드 어셈블리(140)와 연결 튜브(160)의 사이에 있는 부분은 유체가 유동할 수 있도록 가이드 어셈블리(140)와 연결 튜브(160)를 연결하는 진입 유로(115)를 이루고, 진입 유로(115)에 스크류(130)가 배치된다. 또한, 관통 홀(111) 중 다른 부분은 가이드 어셈블리(140)를 통과한 유체가 흐를 수 있는 배출 유로(113)를 이룬다. 배출 유로(113)는 가이드 어셈블리(140)에 구비되는 유로들보다 넓다.
외부 바디(110)의 내측에는 가이드 어셈블리(140)의 움직임을 제한하기 위한 렛지(118)가 구비된다. 렛지(118)는 외부 바디(110)의 내면으로부터 돌출된다. 렛지(118)는 가이드 어셈블리(140)의 단부와 접함으로써 가이드 어셈블리(140)를 유체의 흐름 방향(A)으로 움직이지 못하도록 가이드 어셈블리(140)의 움직임을 구속할 수 있다. 렛지(118)는 링 모양 또는 가이드 어셈블리(140)의 단부와 접할 수 있는 다양한 다른 모양으로 이루어질 수 있다.
렛지(118)는 확대부(120)와 접촉부(122)를 포함한다. 접촉부(122)는 가이드 어셈블리(140)와 접촉할 수 있도록 유체의 흐름 방향(A)을 기준으로 확대부(120)보다 상류 측에 배치된다.
확대부(120)는 가이드 어셈블리(140)의 끝단으로부터 멀어지는 방향으로 직경이 점진적으로 확대되는 곡면형으로 이루어진다. 확대부(120)의 양쪽 단부에는 제1 확대부 연결부(120a) 및 제2 확대부 연결부(120b)가 각각 구비된다. 제1 확대부 연결부(120a)는 유체의 흐름 방향(A)을 기준으로 제2 확대부 연결부(120b)보다 상류 측에 배치된다. 제1 확대부 연결부(120a)는 일정한 곡률 반경을 갖는 볼록한 곡면형으로 이루어질 수 있다. 제2 확대부 연결부(120b)는 일정한 곡률 반경을 갖는 오록한 곡면형으로 이루어질 수 있다. 제1 확대부 연결부(120a)의 곡률 반경과 제2 확대부 연결부(120b)의 곡률 반경은 같거나, 또는 다를 수 있다. 제2 확대부 연결부(120b)는 배출 유로(113)의 둘레를 경계짓는 외부 바디(110)의 내면과 완만한 경사를 이루며 연결될 수 있다.
확대부(120)는 가이드 어셈블리(140)와 배출 유로(113) 사이에 완만한 경사각으로 확대되는 유로를 형성할 수 있다. 유체가 접촉하는 외부 바디(110)의 내면에 모서리가 있으면 그 모서리에 전하가 집중되는 문제가 발생할 수 있다. 본 발명에 따른 유체 처리 장치(100)는 가이드 어셈블리(140)와 배출 유로(113) 사이에 확대부(120)가 구비됨으로써, 가이드 어셈블리(140)와 배출 유로(113) 사이에 전하가 집중되거나, 전하의 집중으로 인해 외부 바디(110)나 가이드 어셈블리(140)가 손상되거나 파손되는 문제를 줄일 수 있다.
접촉부(122)는 가이드 어셈블리(140)와 안정적으로 접촉할 수 있도록 유체의 흐름 방향을 따라 내경이 점진적으로 감소되는 형상으로 이루어진다. 접촉부(122)의 양쪽 단부에는 제1 접촉부 연결부(122a) 및 제2 접촉부 연결부(122b)가 각각 구비된다. 제1 접촉부 연결부(122a)는 유체의 흐름 방향(A)을 기준으로 제2 접촉부 연결부(122b)보다 상류 측에 배치된다. 제1 접촉부 연결부(122a)는 일정한 곡률 반경을 갖는 오목한 곡면형으로 이루어질 수 있다. 제2 접촉부 연결부(122b)는 일정한 곡률 반경을 갖는 볼록한 곡면형으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 접촉부 연결부(122a)는 임의의 제1 곡률 반경을 갖는 곡면형으로 이루어지고, 제2 접촉부 연결부(122b)는 임의의 제2 곡률 반경을 갖는 곡면형으로 이루어질 수 있다. 제1 곡률 반경과 제2 곡률 반경은 같거나, 또는 다를 수 있다.
제1 곡률 반경은 1 ~ 20mm의 값을 가질 수 있다. 제1 곡률 반경이 1mm 미만일 경우, 접촉부(122)가 외부 바디(110)의 내면으로부터 급격한 각도를 이루며 돌출될 수 있다. 이 경우, 접촉부(122)의 크기 또는 접촉부(122)의 길이(유체의 흐름 방향으로 연장되는 길이)가 상대적으로 작아지게 된다. 따라서, 유체의 압력에 의해 가이드 어셈블리(140)로부터 접촉부(122)에 가해지는 압력이 상대적으로 작은 영역에 집중되어 접촉부(122)가 파손되는 위험성이 커진다. 또한, 접촉부(122)와 가이드 어셈블리(140) 간의 접촉 면적이 작아져 접촉부(122)가 가이드 어셈블리(140)를 안정적으로 지지하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
반면, 제1 곡률 반경이 20mm를 초과할 경우, 접촉부(122)의 길이(유체의 흐름 방향으로 연장되는 길이)가 과도하게 길어지고, 접촉부(122)의 지지력이 약해질 수 있다. 이 경우, 가이드 어셈블리(140)에 가해지는 유체의 압력에 의해 가이드 어셈블리(140)가 설계된 치수보다 더 가까이 배출 유로(113) 쪽으로 밀려 들어가는 문제가 발생할 수 있다.
제1 접촉부 연결부(122a)의 곡률 반경은 위의 치수로 한정되는 것은 아니며, 가이드 어셈블리(140)의 외경이나 외부 바디(110)의 내경 크기 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
외부 바디(110)는 절연성 소재로 이루어진다. 예를 들어, 외부 바디(110)는 아크릴, 엔지니어링 플라스틱 등의 합성수지 소재, 또는 다양한 유전체로 이루어질 수 있다.
도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 스크류(130)는 유체의 흐름 방향(A)을 기준으로 가이드 어셈블리(140)보다 상류 측에 배치되며, 유체를 선회시켜 가이드 어셈블리(140)로 유동시킬 수 있다. 스크류(130)는 음전하로 마찰 대전되기 쉬운 물질, 즉 유체를 양전하로 마찰 대전시킬 수 있는 소재로 이루어지는 것이 좋다. 예를 들어, 스크류(130)는 아크릴, 엔지니어링 플라스틱 등의 합성수지 소재, 또는 다양한 유전체로 이루어질 수 있다.
스크류(130)는 유체의 와류를 발생시키기 위한 블레이드(131)를 갖는다. 블레이드(131)는 유체를 선회시켜 와류를 발생시킬 수 있는 형태로 이루어질 수 있다. 따라서, 블레이드(131)를 통과하는 유체는 소용돌이치며 유동할 수 있다. 유체가 스크류(130)를 빠르게 통과할 때 유체 압력의 급격한 변화로 인해 공동 현상이 발생하고, 이에 의해 유체 속에 미세한 기포(B, 예를 들어, 직경 50㎛ 이하)가 발생하게 된다. 또한, 유체는 스크류(130)를 빠르게 통과할 때 양전하로 마찰 대전될 수 있다. 스크류(130)는 와류 가이드로 명명될 수 있다.
스크류(130)는 외부 바디(110)에 압입되는 방식, 가이드 어셈블리(140)와 연결 튜브(160) 사이에 끼어 고정되는 방식 등 다양한 방식으로 가이드 어셈블리(140)와 연결 튜브(160) 사이의 진입 유로(115)에 고정될 수 있다. 따라서, 스크류(130)는 회전하지 않고 유체를 선회시킬 수 있다. 스크류(130)가 유동하는 유체에 의해 회전하게 되면 유체와 스크류(130) 간의 마찰 대전 효율이 떨어질 수 있다. 이에 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치(100)는 스크류(130)가 고정된 상태로 유체를 가이드함으로써 유체의 마찰 대전 효율을 높일 수 있다.
도면에는 스크류(130)가 진입 유로(115)의 직경에 대응하는 직경을 갖는 것으로 나타냈으나, 스크류(130)는 진입 유로(115)의 직경보다 작은 직경을 가질 수 있다.
가이드 어셈블리(140)는 유체의 흐름 방향(A)을 기준으로 스크류(130)보다 하류 측에 위치한다. 가이드 어셈블리(140)는 유체가 통과하는 제1 유로(156) 및 제2 유로(158)를 제공할 수 있다. 본 명세서에서 제1 유로(156)는 기포 형성 유로(156)로 명명되고, 제2 유로(158)는 반응 유로(158)로 명명될 수 있다. 기포 형성 유로(156)는 이를 따라 유동하는 유체 중에 기포(B)를 형성시키도록 구성된다. 반응 유로(158)는 이를 따라 유동하는 유체에 포함된 기포(B)를 붕괴시키도록 구성된다. 제1 유로(156)는 유체의 흐름 방향(A)을 기준으로 제2 유로(158)보다 상류 측에 배치된다.
가이드 어셈블리(140)는 제1 가이드(141)와, 제2 가이드(145)를 포함한다. 제1 가이드(141)와, 제2 가이드(145)는 유체의 흐름 방향(A)을 따라 차례로 배치된다. 제1 가이드(141)와, 제2 가이드(145)는 음전하로 마찰 대전되기 쉬운 물질, 즉 유체를 양전하로 마찰 대전시킬 수 있는 소재로 이루어지는 것이 좋다. 예를 들어, 제1 가이드(141)와, 제2 가이드(145)는 아크릴, 엔지니어링 플라스틱 등의 합성수지 소재, 또는 다양한 유전체로 이루어질 수 있다.
제1 가이드(141)는 스크류(130)를 통과한 유체가 유입될 수 있도록 스크류(130)와 접하거나, 또는 스크류(130)와 인접하게 배치될 수 있다. 제1 가이드(141)는 포커싱 유로(142) 및 인렛 유로(143)를 포함한다. 포커싱 유로(142)는 유체의 흐름 방향(A)을 따라 직경이 점진적으로 감소하는 형태로 이루어진다. 포커싱 유로(142)는 스크류(130)를 통과하는 유체를 인렛 유로(143)로 가이드할 수 있다. 즉, 유체는 포커싱 유로(142)를 따라 유동하여 인렛 유로(143)에 집중될 수 있다. 인렛 유로(143)는 포커싱 유로(142)로부터 유체가 유입되도록 포커싱 유로(142)와 연결된다. 인렛 유로(143)는 포커싱 유로(142)보다 좁아 유체의 유속을 높임으로써 마찰 대전 효과를 증대시킬 수 있다. 포커싱 유로(142)와 인렛 유로(143)가 연결되는 부분에서 포커싱 유로(142)의 직경과 인렛 유로(143)의 직경은 같다.
제1 가이드(141)는 제1 유로(156)를 제공할 수 있다. 즉, 제1 가이드(141)의 포커싱 유로(142)와 인렛 유로(143)는 스크류(130)를 수용하는 진입 유로(115)와 함께 제1 유로(156)를 형성한다. 유체는 제1 유로(156)에서 와류를 발생하면서 유동할 수 있고, 스크류(130) 및 제1 가이드(141)와의 마찰로 인해 양전하로 마찰 대전될 수 있다. 이때, 스크류(130)와 제1 가이드(141)는 음전하로 대전될 수 있다. 또한, 유체가 제1 유로(156)를 통과할 때 공동 현상으로 인해 유체에 미세한 기포(B)가 발생하게 된다. 유체가 양전하로 대전될 때, 유체 속 기포(B)의 계면에는 음전하가 집중된다.
유체가 제1 유로(156)를 통과할 때 유체 중에 기포(B)가 대량으로 발생하지만, 유체 중에 기포(B)가 발생하는 영역이 제1 유로(156)로 한정되는 것은 아니다. 즉, 유체가 제2 유로(158)를 통과할 때에도 유체 중에 기포(B)가 발생할 수 있다.
제2 가이드(145)는 제1 가이드(141)를 통과한 유체가 유입되도록 제1 가이드(141)와 접하거나, 또는 제1 가이드(141)와 인접하게 배치될 수 있다. 제2 가이드(145)는 확장 유로(146)와, 축소 유로(147) 및 연결 유로(148)를 갖는다.
확장 유로(146)는 제1 가이드(141)의 인렛 유로(143)와 연결된다. 인렛 유로(143)를 통과하는 유체가 확장 유로(146)로 유입된다. 확장 유로(146)의 직경은 인렛 유로(143)의 직경보다 크다. 좁은 인렛 유로(143)를 통과한 유체는 확장 유로(146)로 유입되면서 압력이 낮아지게 되고, 확장 유로(146)에서 유체 속의 기포(B)는 팽창할 수 있다.
축소 유로(147)는 확장 유로(146)와 연결된다. 축소 유로(147)의 직경은 확장 유로(146)의 직경보다 작다. 따라서, 확장 유로(146)를 통과한 유체는 축소 유로(147)로 유입되면서 압력이 상승하게 되고, 축소 유로(147)에서 유체 속의 기포(B)는 축소될 수 있다. 연결 유로(148)는 축소 유로(147)와 배출 유로(113)를 연결한다.
연결 유로(148)는 축소 유로(147)와 연결된다. 연결 유로(148)는 유체의 흐름 방향(A)을 따라 직경이 점진적으로 확대되는 형태로 이루어진다. 연결 유로(148)는, 축소 유로(147)와 연결되는 부분의 직경이 축소 유로(147)의 직경과 같고, 배출 유로(113)와 연결되는 부분의 직경이 축소 유로(147)의 직경보다는 크다. 또한, 연결 유로(148)는 배출 유로(113)와 연결되는 부분의 직경이 배출 유로(113)의 직경보다 작다. 연결 유로(148)는 축소 유로(147)에서 배출 유로(113) 방향으로 점진적으로 확대되는 형상으로 이루어짐으로써 축소 유로(147)를 통과하는 유체를 더욱 원활하게 배출 유로(113)로 배출시킬 수 있다.
도 6에 나타낸 것과 같이, 연결 유로(148)의 확대 경사각(α)은 0도보다 크고 80도보다 작은 것이 바람직하다. 본 명세서에서 연결 유로(148)의 확대 경사각(α)은 연결 유로(148)의 확대각(β)의 반각으로 정의될 수 있다. 또한, 연결 유로(148)의 확대 경사각(α)은 제2 가이드(145)의 내면에 마련되는 경사면(150)이 연결 유로(148)의 중심선(C)으로부터 기울어진 각도로 정의될 수 있다. 제2 가이드(145)의 경사면(150)은 제2 가이드(145)의 내면 중에서 연결 유로(148)의 둘레를 경계짓는 부분이다.
연결 유로(148)의 확대 경사각(α)이 80도를 초과하면 연결 유로(148)를 통과하여 배출 유로(113)로 유입되는 유체의 유속이 지나치게 감소되어 바람직하지 않다.
제2 가이드(145)에는 외부 바디(110)의 접촉부(122)에 대응하는 경사부(152)가 구비된다. 경사부(152)는 유체의 흐름 방향(A)을 따라 외경이 점진적으로 감소되는 형상으로 제2 가이드(145)의 외면에 마련된다. 경사부(152)의 양쪽 단부에는 제1 경사부 연결부(152a) 및 제2 경사부 연결부(152b)가 각각 구비된다. 제1 경사부 연결부(152a)는 유체의 흐름 방향(A)을 기준으로 제2 경사부 연결부(152b)보다 상류 측에 배치된다. 제1 경사부 연결부(152a)는 일정한 곡률 반경을 갖는 볼록한 곡면형으로 이루어질 수 있다. 제2 경사부 연결부(152b)는 일정한 곡률 반경을 갖는 오록한 곡면형으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 경사부 연결부(152a)는 접촉부(122)의 제1 접촉부 연결부(122a)과 같이 제1 곡률 반경을 갖는 곡면형으로 이루어지고, 제2 경사부 연결부(152b)는 접촉부(122)의 제2 접촉부 연결부(122b)와 같이 제2 곡률 반경을 갖는 곡면형으로 이루어질 수 있다. 제1 경사부 연결부(152a)가 제1 접촉부 연결부(122a)와 같은 곡률 반경을 가짐으로써 제1 경사부 연결부(152a)는 제1 접촉부 연결부(122a)와 안정적으로 접촉할 수 있다. 또한, 제2 경사부 연결부(152b)가 제2 접촉부 연결부(122b)와 같은 곡률 반경을 가짐으로써 제2 경사부 연결부(152b)는 제2 접촉부 연결부(122b)와 안정적으로 접촉할 수 있다.
제1 경사부 연결부(152a)나 제2 경사부 연결부(152b)의 곡률 반경은 제1 접촉부 연결부(122a)나 제2 접촉부 연결부(122b)의 곡률 반경 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
외부 바디(110)의 확대부(120)에 인접하는 제2 가이드(145)의 끝단의 가장자리 둘레에는 곡면형의 라운드부(154)가 구비된다. 가이드 어셈블리(140)의 끝단에 뾰족한 모서리가 있으면 그 모서리에 전하가 집중되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 제2 가이드(145)의 끝단 가장자리 둘레에 라운드부(154)를 마련함으로써, 제2 가이드(145)의 끝단에 전하가 집중되거나, 전하의 집중으로 인해 제2 가이드(145)가 손상되거나 파손되는 문제를 줄일 수 있다.
라운드부(154)는 0.5 ~ 5mm의 곡률 반경을 갖는 것이 좋다. 라운드부(154)의 곡률 반경이 0.5mm 미만일 경우, 전하의 집중을 방지하는 효과가 미미하여 바람직하지 않다. 반면, 라운드부(154)의 곡률 반경이 5mm를 초과하는 경우, 외부 바디(110)와 제2 가이드(145) 사이에 좁고 긴 틈새가 생겨 제2 가이드(145)를 통과한 유체가 그 틈새로 역류되고, 이러한 역류 발생으로 제2 가이드(145)를 통과한 유체의 흐름이 불균일하고 불안정해지는 문제가 발생하기 쉽다.
라운드부(154)의 곡률 반경 범위는 위의 치수로 한정되지 않는다. 즉, 라운드부(154)의 곡률 반경은 제2 가이드(145)의 직경이나 외부 바디(110)의 확대부(120) 형상 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제2 가이드(145)는 유체의 급속한 압력 변화가 발생할 수 있도록 적어도 일부 구간에서 직경이 확대되는 제2 유로(158)를 제공할 수 있다. 즉, 제2 가이드(145)의 확장 유로(146) 및 축소 유로(147)가 제2 유로(158)를 형성한다. 확장 유로(146)는 제2 유로(158) 중에 직경 확대 구간을 형성할 수 있다. 유체가 제2 유로(158)를 통과할 때 유체의 급속한 압력 변화가 발생하고, 유체 속의 기포(B)가 붕괴될 수 있다.
계면에 음전하 밀도가 높은 미세한 기포(B)가 양전하로 대전된 유체 속에서 대량으로 붕괴할 때 고온(예를 들어, 12,000 ~ 14,000 K), 고압(예를 들어, 3,200,000 bar)의 플라즈마가 발생하게 된다. 그리고 유체 속에서 발생하는 플라즈마로 인해 유체가 이온화 또는 분해될 수 있다. 즉, 유체 속에서 발생하는 플라즈마에 의해 유체를 구성하는 물질이 화학분해될 수 있다.
유체가 제2 유로(158)를 통과할 때 유체 속 기포(B)가 대량으로 붕괴되지만, 기포(B)가 붕괴되는 영역이 제2 유로(158)로 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 유로(156)의 적어도 일부 영역 또는 배출 유로(113)의 일부 영역에서 기포(B)의 붕괴가 발생할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치(100)에 의한 유체 처리 과정에 대해 보다 상세히 설명한다.
유체 공급 장치(10)로부터 고압의 유체가 공급될 때, 고압의 유체는 먼저 제1 유로(156) 즉 기포 형성 유로(156)를 통과하게 된다.
구체적으로, 유체는 먼저 스크류(130)를 통과하게 된다. 스크류(130)의 블레이드(131)를 따라 빠르게 유동하는 유체는 와류를 발생하게 된다. 이때, 유체 압력의 급격한 변화로 인해 공동 현상이 발생하고, 이에 의해 유체 속에 미세한 기포(B)가 발생하게 된다. 스크류(130)를 통과한 유체는 와류를 일으키면서 제1 가이드(141)의 포커싱 유로(142)와 인렛 유로(143)를 차례로 통과하게 된다. 이때, 유체는 양전하로 마찰 대전되고, 유체 속 기포(B)의 계면에는 음전하가 집중된다.
이와 같이, 기포 형성 유로(156)를 통과하면서 기포(B)가 발생한 유체는 제2 유로(158) 즉 반응 유로(158)로 유입되어 급격한 압력 변화를 일으키면서 유동하게 된다.
구체적으로, 기포 형성 유로(156)를 통과한 유체는 먼저 확장 유로(146)로 유입되면서 압력이 급격하게 낮아지게 된다. 확장 유로(146)에서 유체 속의 기포(B)는 팽창할 수 있다. 계속해서, 확장 유로(146)를 통과한 유체는 축소 유로(147)로 유입되면서 압력이 급격하게 상승하게 된다. 축소 유로(147)에서 유체 속의 기포(B)는 축소될 수 있다.
이와 같이, 유체는 반응 유로(158)를 형성하는 확장 유로(146) 및 축소 유로(147)를 차례로 통과하면서 급격한 압력 변화를 일으키게 된다. 따라서, 유체 속 기포(B)가 반응 유로(158)를 통과하는 중에 팽창, 수축 과정을 거치면서 대량으로 붕괴된다. 그리고, 기포(B)가 대량으로 붕괴될 때 유체 속에서 양전하와 음전하에 의한 방전 현상이 일어나고, 이에 따라 유체 속에 플라즈마가 발생하게 된다. 이때, 플라즈마는 빛과, 고열 및 고압을 동반하므로, 유체가 이온화 또는 분해될 수 있다.
이와 같은 방식으로 플라즈마 처리된 유체는 연결 유로(148)를 통과하여 배출 유로(113)로 유입되고, 배출 유로(113)에서 유체 저장 장치(20)로 유입될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치(100)가 유체 공급 장치(10)에서 물을 공급받는 경우, 유체 처리 장치(100)는 물을 플라즈마 활성수로 처리할 수 있다.
구체적으로, 고압의 물이 유체 처리 장치(100)로 공급될 때 앞서 설명한 것과 같은 원리에 의해 물 속에 미세한 기포(B)가 대량으로 발생하게 되고, 이들 기포들(B)이 붕괴되면서 플라즈마가 발생하게 된다. 이때, 물 속에서 물분자의 이온화 또는 분해 반응과, 이온들의 결합 반응이 진행되면서 다량의 하이드로늄 이온(H3O+)과, 다량의 수소 및 산소의 나노 기포(예를 들어, 직경 65㎚ 이하)가 생성된다. 이러한 다량의 하이드로늄 이온(H3O+), 다량의 수소 및 산소의 나노 기포를 포함하는 플라즈마 활성수는 치료제, 소독제, 세정제 등으로 활용될 수 있다.
유체 처리 장치(100)로 공급되는 물은 이물질이 제거되어 전기 전도도가 낮고 전기 저항이 크게 전처리된 물, 또는 초순수인 것이 좋다. 초순수는 무기질이나 용존 가스 등이 제거되어 전기 저항이 상대적으로 큰 물이다. 전기 저항이 큰 물은 유체 처리 장치(100)를 통과하면서 마찰 대전된 후 플라즈마가 발생하기 전에 전하의 방전이 적게 발생할 수 있다. 그리고 전기 저항이 큰 물은 플라즈마 발생 전에 전하의 방전이 적게 발생하므로, 더욱 강력한 플라즈마가 유도될 수 있고, 이에 의해 더욱 효율적으로 처리될 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 처리 장치(100)는 유동하는 유체의 공동 현상과, 마찰 대전을 통해 계면에 음전하가 집중되는 미세한 기포(B)를 대량으로 발생시키고, 기포(B)를 유체 속에서 붕괴시킴으로써 유체를 이온화 또는 분해할 수 있다. 즉, 계면에 음전하 밀도가 높은 미세한 기포(B)를 대량으로 유체 속에서 붕괴시켜 고온, 고압의 플라즈마를 발생시킴으로써 유체를 무전극 방식으로 이온화 또는 분해시킬 수 있다. 여기에서, 무전극 방식은 유체 속 기포(B)에 전기 에너지를 가하기 위한 전극이 필요 없이 유체 속 기포(B)가 붕괴될 때 발생하는 에너지를 이용하여 유체를 이온화 또는 분해시키는 방식을 의미할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 유체 처리 장치(100)는 유동하는 유체의 공동 현상을 이용하여 미세 기포(B)를 대량 발생시키고, 계면에 음전하가 집중된 미세 기포(B)를 대량 붕괴시켜 전하의 방전에 의한 플라즈마를 발생시킴으로써 유체를 화학분해시키거나 이온화 할 수 있다. 즉, 계면에 음전하 밀도가 높은 미세한 기포(B)를 양전하로 대전된 유체 속에서 대량으로 붕괴시켜 고온, 고압의 플라즈마를 발생시킴으로써 유체를 무전극 방식으로 이온화 또는 분해시킬 수 있다. 따라서, 외부의 전원이나 전극 없이 유체를 이온화 또는 분해할 수 있고, 적은 에너지로 유체를 효율적으로 처리할 수 있다.
유체 처리 장치(100)의 구체적인 구성은 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 기포 형성 유로(156) 및 반응 유로(158)를 제공하기 위한 가이드 어셈블리(140)의 구체적인 구성은 다양하게 변경될 수 있다.
다른 실시예로서, 제1 가이드(141)는 포커싱 유로(142)가 형성된 하나의 가이드와, 인렛 유로(143)가 형성된 다른 하나의 가이드가 분리된 형태로 제작될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 제2 가이드(145)는 축소 유로(147)가 형성된 하나의 가이드와, 연결 유로(148)가 형성된 다른 하나의 가이드가 분리된 형태로 제작될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 가이드 어셈블리(140)는 제1 가이드(141)와 제2 가이드(145)가 일체형으로 제작될 수 있다.
또 다른 실시예로서, 가이드 어셈블리(140)가 외부 바디(110)와 일체형으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 외부 바디(110)는 하나의 절연성 소재의 내부에 직경이 축소되는 부분과 직경이 확대되는 부분을 갖는 관통 홀이 형성된 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 기포 형성 유로(156)는 도시된 형상 이외에 유입되는 유체에 기포를 형성시킬 수 있도록 유체의 흐름 방향을 따라 적어도 일부분에서 직경이 감소하는 다른 형상으로 변경될 수 있다.
또한, 반응 유로(158)는 도시된 형상 이외에 유체에 포함된 기포를 붕괴시키도록 구성되는 다른 형상으로 변경될 수 있다.
또한, 스크류(130)는 생략될 수 있다.
한편, 도 7은 다른 실시예에 따른 제2 가이드를 나타낸 것이다.
도 7에 나타낸 제2 가이드(180)는 확장 유로(181)와, 축소 유로(182) 및 연결 유로(183)를 갖는다. 확장 유로(181) 및 축소 유로(182)는 유체의 급속한 압력 변화를 발생시켜 유체 속의 기포(B)를 붕괴시키기 위한 반응 유로를 제공할 수 있다. 확장 유로(181)는 제1 가이드(141; 도 5 참조)의 인렛 유로(143)와 연결되고, 축소 유로(182)는 확장 유로(181)와 연결되며, 연결 유로(183)는 축소 유로(182)와 연결된다.
연결 유로(183)는 유체의 흐름 방향(A)을 따라 직경이 점진적으로 확대되는 형태로 이루어진다. 연결 유로(183)는, 축소 유로(182)와 연결되는 부분의 직경이 축소 유로(182)의 직경과 같고, 배출 유로(113)와 연결되는 부분의 직경이 축소 유로(182)의 직경보다는 크다. 연결 유로(183)의 확대 경사각(α)은 80도보다 작은 것이 바람직하다. 연결 유로(183)의 확대 경사각(α)은 연결 유로(183)의 확대각(β)의 반각으로 정의될 수 있다. 또한, 연결 유로(183)의 확대 경사각(α)은 제2 가이드(180)의 내면에 마련되는 경사면(185)이 연결 유로(183)의 중심선(C)으로부터 기울어진 각도로 정의될 수 있다. 제2 가이드(180)의 경사면(185)은 제2 가이드(180)의 내면 중에서 연결 유로(183)의 둘레를 경계짓는 부분이다.
연결 유로(183)의 확대 경사각(α)이 80도를 초과하면 연결 유로(183)를 통과하여 배출 유로(113)로 유입되는 유체의 유속이 지나치게 감소되어 바람직하지 않다.
제2 가이드(180)에는 외부 바디(110)의 접촉부(122)에 대응하는 경사부(187)가 구비된다. 경사부(187)의 구체적인 구성은 앞서 설명한 제2 가이드(145)의 경사부(152)와 같을 수 있다.
또한, 제2 가이드(180)의 끝단의 가장자리 둘레에는 곡면형의 라운드부(189)가 구비된다. 라운드부(189)의 구체적인 구성은 앞서 설명한 제2 가이드(145)의 라운드부(154)와 같을 수 있다.
본 실시예에 따른 제2 가이드(180)는 도 6에 나타낸 제2 가이드(145)보다 연결 유로(183)의 확대 경사각(α)이 더 크다. 따라서, 본 실시예에 따른 제2 가이드(180)는 도 6의 제2 가이드(145)와 같은 길이로 제작될 때, 도 6의 제2 가이드(145)의 축소 유로(147)보다 긴 축소 유로(182)를 갖게 된다. 축소 유로(182)의 길이가 길어지면 유체 속의 기포(B)를 붕괴시키기 위한 반응 유로의 길이도 증가하게 되므로, 유체 속의 기포(B) 붕괴에 따른 플라즈마 발생 효율이 증대되고, 이에 따라 유체 처리 효율이 향상될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 제2 가이드(180)는 유체 처리 장치(100) 전체의 길이를 증가시키지 않으면서 유체 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 처리 장치를 나타낸 단면도이고, 도 9는 도 8의 일부분을 확대하여 나타낸 것이며, 도 10은 도 8에 나타낸 유체 처리 장치의 일부분을 분리하여 나타낸 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 처리 장치(200)는 외부 바디(110)와, 외부 바디(110)의 내부에 수용되는 제1 바디(210)와, 제2 바디(220)와, 제3 바디(230)와, 제4 바디(240)를 포함한다. 제1 바디(210)는 유체 중에 기포(B)를 형성시키기 위한 기포 형성 유로(250)를 제공하고, 제2 바디(220) 및 제4 바디(240)는 유체에 포함된 기포(B)를 붕괴시키기 위한 반응 유로(252)를 제공할 수 있다. 제3 바디(230)는 반응 유로(252) 중에 배치되어 유체에 포함된 기포(B)의 붕괴를 촉진하는 역할을 할 수 있다.
외부 바디(110)는 제1 바디(210)와, 제2 바디(220)와, 제3 바디(230)와, 제4 바디(240)를 수용할 수 있는 중공형으로 이루어진다. 외부 바디(110)의 내부에는 제4 바디(240)를 통과한 유체가 유입되는 배출 유로(113)가 구비된다. 배출 유로(113)는 유체의 흐름 방향(A)을 기준으로 제4 바디(240)보다 하류 측에 배치된다. 또한, 외부 바디(110)의 내부에는 제1 바디(210)의 스크류(130)가 수용되는 진입 유로(115)와, 제3 바디(230)가 수용되는 중간 유로(116)가 구비된다. 진입 유로(115)는 연결 튜브(160)와 제1 바디(210)의 제1 가이드(141) 사이에 마련되고, 중간 유로(116)는 제2 바디(220)와 제4 바디(240)의 사이에 마련된다.
또한, 외부 바디(110)의 내부에는 제4 바디(240)의 움직임을 제한하기 위한 렛지(118)가 구비된다. 렛지(118)는 확대부(120)와 접촉부(122)를 포함한다.
외부 바디(110)의 구체적인 구성은 앞서 설명한 것과 같다.
제1 바디(210)는 스크류(130)와, 제1 가이드(141)를 포함한다.
스크류(130)는 유체의 흐름 방향(A)을 기준으로 제1 가이드(141)보다 상류 측에 배치되며, 유체를 선회시켜 제1 가이드(141)로 유동시킬 수 있다. 스크류(130)는 유체의 와류를 발생시키기 위한 블레이드(131)를 갖는다.
제1 가이드(141)는 포커싱 유로(142) 및 인렛 유로(143)를 포함한다. 포커싱 유로(142)와 인렛 유로(143)는 유체의 흐름 방향(A)을 따라 적어도 일부분에서 직경이 감소하는 형상을 가지는 제1 유체 유로(211)를 형성할 수 있다.
스크류(130)와 제1 가이드(141)는 앞서 설명한 것과 같다.
제2 바디(220)는 제1 가이드(141)를 통과한 유체가 유입되도록 제1 가이드(141)와 접하거나, 또는 제1 가이드(141)와 인접하게 배치될 수 있다. 제2 바디(220)는 제2 유체 유로(221)를 갖는다. 제1 바디(210)의 제1 유체 유로(211)를 통과하는 유체가 제2 유체 유로(221)로 유입된다. 제2 유체 유로(221)의 직경은 인렛 유로(143)의 직경보다 크다. 좁은 인렛 유로(143)를 통과한 유체는 제2 유체 유로(221)로 유입되면서 압력이 낮아지게 되고, 제2 유체 유로(221)에서 유체 속의 기포(B)는 팽창할 수 있다.
제3 바디(230)는 제2 바디(220)를 통과한 유체가 유입되도록 제2 바디(220)와 접하거나, 또는 제2 바디(220)와 인접하게 배치될 수 있다. 제3 바디(230)는 제3 유체 유로(231)를 갖는다. 제3 유체 유로(231)의 직경은 제2 유체 유로(221)의 직경보다 작다. 따라서, 제2 유체 유로(221)를 통과한 유체는 제3 유체 유로(231)로 유입되면서 압력이 상승하게 되고, 제3 유체 유로(231)에서 유체 속의 기포(B)는 축소될 수 있다.
제3 바디(230)는 제1 바디(210)나 제2 바디(220), 제4 바디(240)보다 전기 전도도가 높은 재질로 이루어진다. 예를 들어, 제3 바디(230)는 금속으로 이루어질 수 있다. 제3 바디(230)는 음전하를 저장하는 저장체로서 작용할 수 있다. 또한, 제3 바디(230)는 유체에 포함된 기포(B)의 붕괴를 촉진할 수 있다. 즉, 제3 바디(230)는 음전하를 저장하여 계면에 음전하가 집중된 기포(B)에 척력을 가함으로써 기포(B)의 붕괴를 촉진할 수 있다. 또한, 제3 바디(230)는 유체 중에 전기장을 형성함으로써 계면에 음전하가 집중된 기포(B)의 붕괴를 촉진할 수 있다. 또한, 제3 바디(230)는 척력에 의해 기포들(B)을 반응 유로(252)의 중심부에 집중되도록 함으로써 플라즈마가 반응 유로(252)의 중심부를 따라 안정적으로 발생하도록 유도할 수 있다.
이와 같이, 제3 바디(230)는 기포(B)의 붕괴를 촉진하는 기능을 갖는 것으로서, 액셀러레이터 또는 금속 인서트로 명명될 수 있다.
제4 바디(240)는 제3 바디(230)를 통과한 유체가 유입되도록 제3 바디(230)와 접하거나, 또는 제3 바디(230)와 인접하게 배치될 수 있다. 제4 바디(240)는 유체를 배출 유로(113)로 유동시키는 제4 유체 유로(241)를 갖는다.
제4 유체 유로(241)는 축소 유로(242) 및 연결 유로(243)를 포함한다. 축소 유로(242)는 제3 바디(230)의 제3 유체 유로(231)와 연결된다. 축소 유로(242)의 직경은 제3 유체 유로(231)와 같을 수 있다. 연결 유로(243)는 유체의 흐름 방향(A)을 따라 직경이 점진적으로 증가하는 형태로 이루어진다. 연결 유로(243)는, 축소 유로(242)와 연결되는 부분의 직경이 축소 유로(242)의 직경과 같고, 배출 유로(113)와 연결되는 부분의 직경이 축소 유로(242)의 직경보다 크다. 또한, 연결 유로(243)는 배출 유로(113)와 연결되는 부분의 직경이 배출 유로(113)의 직경보다 작다. 연결 유로(243)는 축소 유로(242)에서 배출 유로(113) 방향으로 점진적으로 확대되는 형상으로 이루어짐으로써 축소 유로(242)를 통과하는 유체를 더욱 원활하게 배출 유로(113)로 배출시킬 수 있다.
제4 바디(240)의 내면에는 연결 유로(243)의 둘레를 경계짓도록 연결 유로(243)의 중심선에 대해 경사진 형태의 경사면(244)이 구비된다. 연결 유로(243)는 앞서 설명한 제2 가이드(145)에 구비되는 연결 유로(148)의 확대 경사각(α) 또는 확대각(β)과 동일한 각도 범위의 확대 경사각 또는 확대각을 가질 수 있다.
제4 바디(240)에는 외부 바디(110)의 접촉부(122)에 대응하는 경사부(245)가 구비된다. 경사부(245)는 유체의 흐름 방향(A)을 따라 외경이 점진적으로 감소되는 형상으로 제4 바디(240)의 외면에 마련된다. 경사부(245)의 양쪽 단부에는 제1 경사부 연결부(245a) 및 제2 경사부 연결부(245b)가 각각 구비된다. 제1 경사부 연결부(245a)는 일정한 곡률 반경을 갖는 볼록한 곡면형으로 이루어질 수 있다. 제2 경사부 연결부(245b)는 일정한 곡률 반경을 갖는 오록한 곡면형으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1 경사부 연결부(245a)는 접촉부(122)의 제1 접촉부 연결부(122a)과 같이 제1 곡률 반경을 갖는 곡면형으로 이루어지고, 제2 경사부 연결부(245b)는 접촉부(122)의 제2 접촉부 연결부(122b)와 같이 제2 곡률 반경을 갖는 곡면형으로 이루어질 수 있다.
외부 바디(110)의 확대부(120)에 인접하는 제4 바디(240)의 끝단의 가장자리 둘레에는 곡면형의 라운드부(247)가 구비된다. 제4 바디(240)의 끝단 가장자리 둘레에 라운드부(247)가 마련됨으로써, 제4 바디(240)의 끝단에 전하가 집중되거나, 전하의 집중으로 인해 제4 바디(240)가 손상되거나 파손되는 문제를 줄일 수 있다.
앞서 설명한 제2 가이드(145)의 라운드부(154)와 마찬가지로, 제4 바디(240)의 라운드부(247)는 0.5 ~ 5mm의 곡률 반경을 가질 수 있다.
이하에서는, 본 실시예에 따른 유체 처리 장치(200)에 의한 유체 처리 과정에 대해 보다 상세히 설명한다.
유체 공급 장치(10; 도 1 참조)로부터 고압의 유체가 공급될 때, 외부 바디(110)의 내부로 유입되는 고압의 유체는 먼저 스크류(130)를 통과하게 된다. 스크류(130)의 블레이드(131)를 따라 빠르게 유동하는 유체는 와류를 발생하게 된다. 이때, 유체 압력의 급격한 변화로 인해 공동 현상이 발생하고, 이에 의해 유체 속에 미세한 기포(B)가 발생하게 된다. 스크류(130)를 통과한 유체는 와류를 일으키면서 제1 가이드(141)의 포커싱 유로(142)와 인렛 유로(143)를 차례로 통과하게 된다. 이때, 유체는 양전하로 마찰 대전되고, 유체 속 기포(B)의 계면에는 음전하가 집중된다.
제1 유체 유로(211)를 통과한 유체는 제2 바디(220)의 제2 유체 유로(221)로 유입되면서 압력이 급격하게 낮아지게 된다. 제2 유체 유로(221)에서 유체 속의 기포(B)는 팽창할 수 있다. 계속해서, 제2 유체 유로(221)를 통과한 유체는 제3 바디(230)의 제3 유체 유로(231) 및 제4 바디(240)의 축소 유로(242)로 유입되면서 압력이 급격하게 상승하게 된다.
이와 같이, 제2 유체 유로(221)와 제3 유체 유로(231) 및 제4 유체 유로(241)를 통과하는 유체는 급격한 압력 변화를 일으키게 되고, 유체 속 기포(B)가 팽창, 수축 과정을 거치면서 대량으로 붕괴된다. 이때, 제3 바디(230)가 유체 속 기포(B)에 척력을 가함으로써 기포(B)의 붕괴가 촉진될 수 있다. 유체 속 기포(B)가 대량으로 붕괴됨에 따라 유체 속에 플라즈마가 발생하게 되고, 플라즈마 발생에 의해 유체가 이온화 또는 분해될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시 될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 중공형의 외부 바디;
    유체의 흐름 방향을 따라 적어도 일부분에서 직경이 감소하는 형상을 가지는 제1 유로와, 상기 제1 유로를 통과하여 유입된 상기 유체에 포함된 기포들을 붕괴시키도록 적어도 일부분의 직경이 확대되는 형상을 가지는 제2 유로를 제공하기 위해 상기 외부 바디에 수용되는 가이드 어셈블리; 및
    상기 유체의 와류를 발생시키기 위해 상기 유체의 흐름 방향을 기준으로 상기 가이드 어셈블리보다 상류 측에 위치하도록 상기 외부 바디에 수용되는 스크류를 포함하고,
    상기 외부 바디의 내면에는 상기 가이드 어셈블리의 끝단으로부터 멀어지는 방향으로 직경이 점진적으로 확대되는 확대부가 구비되는 유체 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확대부는 곡면형으로 이루어지는 유체 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 확대부의 양쪽 단부에는 곡면형의 제1 확대부 연결부 및 제2 확대부 연결부가 각각 구비되는 유체 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 확대부에 인접하는 상기 가이드 어셈블리의 끝단의 가장자리 둘레에는 곡면형의 라운드부가 구비되는 유체 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 라운드부는 0.5 ~ 5mm의 곡률 반경을 갖는 곡면형으로 구성되는 유체 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 어셈블리는 상기 유체의 흐름 방향을 따라 외경이 점진적으로 감소되는 경사부를 포함하고,
    상기 외부 바디는, 상기 가이드 어셈블리를 상기 유체의 흐름 방향으로 움직이지 못하도록 상기 가이드 어셈블리의 움직임을 구속하기 위해 상기 외부 바디의 내면으로부터 돌출되어 상기 경사부와 접촉하는 접촉부를 포함하는 유체 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 접촉부는 상기 경사부와 접촉하도록 상기 유체의 흐름 방향을 따라 내경이 점진적으로 감소되는 형상으로 이루어지는 유체 처리 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 경사부의 한쪽 단부에는 제1 곡률 반경을 갖는 볼록한 곡면형의 제1 경사부 연결부가 구비되고, 상기 경사부의 다른 쪽 단부에는 제2 곡률 반경을 갖는 오목한 곡면형의 제2 경사부 연결부가 구비되며,
    상기 접촉부의 한쪽 단부에는 상기 제1 경사부 연결부와 접촉하도록 상기 제1 곡률 반경을 갖는 오록한 곡면형의 제1 접촉부 연결부가 구비되고, 상기 접촉부의 다른 쪽 단부에는 상기 제2 곡률 반경을 갖는 볼록한 곡면형의 제2 접촉부 연결부가 구비되는 유체 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 곡률 반경은 1 ~ 20mm인 유체 처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 유로는,
    상기 스크류를 통과한 유체가 유입되고, 상기 유체의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 감소하는 포커싱 유로; 및
    상기 포커싱 유로로부터 상기 유체가 유입되도록 상기 포커싱 유로의 끝단과 연결되고, 상기 포커싱 유로의 끝단의 직경과 같은 직경을 갖는 인렛 유로를 포함하는 유체 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 유로는,
    상기 인렛 유로로부터 상기 유체가 유입되도록 상기 인렛 유로와 연결되고, 상기 인렛 유로의 직경보다 큰 직경을 갖는 확장 유로;
    상기 확장 유로로부터 상기 유체가 유입되도록 상기 확장 유로와 연결되고, 상기 확장 유로의 직경보다 작은 직경을 갖는 축소 유로를 포함하는 유체 처리 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 어셈블리는, 상기 제1 유로를 통과한 상기 유체가 유입되도록 상기 제1 유로와 연결되고, 상기 유체의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 확대되는 연결 유로를 포함하고,
    상기 외부 바디의 내부에는, 상기 연결 유로를 통과한 상기 유체가 유입되도록 상기 연결 유로와 연결되고, 상기 확장 유로의 직경 및 상기 연결 유로의 직경보다 직경이 큰 배출 유로가 마련되는 유체 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 연결 유로의 확대 경사각은 0도보다 크고 80도보다 작은 유체 처리 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 어셈블리는 상기 유체를 양전하로 마찰 대전시키는 소재로 이루어지는 유체 처리 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 바디에 수용되어 상기 유체에 포함된 기포의 붕괴를 촉진하는 액셀러레이터를 포함하는 유체 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 액셀러레이터는 금속의 링 형태로 이루어지는 유체 처리 장치.
  17. 중공형의 외부 바디;
    스크류와, 상기 스크류를 통과한 유체의 흐름을 안내하며, 상기 유체의 흐름 방향을 따라 적어도 일부분에서 직경이 감소하는 형상을 가지는 제1 유체 유로를 포함하고, 상기 외부 바디에 수용되는 제1 바디;
    상기 제1 바디와 연결되고, 상기 제1 유체 유로를 통과한 유체에 압력의 변화를 제공하도록 상기 제1 유체 유로의 일단보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 제2 유체 유로를 포함하는 제2 바디; 및
    상기 제2 바디와 연결되고, 상기 제2 바디보다 전기 전도도가 높은 재질로 형성되며, 상기 제2 유체 유로를 통과한 유체에 압력의 변화를 제공하도록 상기 제2 유체 유로보다 상대적으로 작은 직경을 갖는 제3 유체 유로를 포함하는 제3 바디를 포함하고,
    상기 외부 바디의 내면에는, 상기 유체의 흐름 방향을 기준으로 상기 제3 바디보다 하류 측에 위치하고, 직경이 점진적으로 확대되는 형상의 확대부가 구비되는 유체 처리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제3 바디와 연결되고, 상기 제3 유체 유로를 통과한 유체가 유입되는 제4 유체 유로를 갖는 제4 바디를 포함하고,
    상기 확대부에 인접하는 상기 제4 바디의 끝단의 가장자리 둘레에는 곡면형의 라운드부가 구비되는 유체 처리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 라운드부는 0.5 ~ 5mm의 곡률 반경을 갖는 곡면형으로 구성되는 유체 처리 장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제3 바디와 연결되고, 상기 제3 유체 유로를 통과한 유체가 유입되는 제4 유체 유로를 갖는 제4 바디를 포함하고,
    상기 제4 유체 유로는 적어도 일부분이 상기 유체의 흐름 방향을 따라 직경이 점진적으로 확대되는 형태로 이루어지며,
    상기 제4 유체 유로의 확대되는 부분의 확대 경사각은 0도보다 크고 80도보다 작은 유체 처리 장치.
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