KR101882424B1 - 플라즈마를 이용한 수처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마처리된 기체에 이물질이 포함된 경우라도 미세기포가 발생하는 영역에서 이물질에 의한 막힘이 방지 또는 최소화될 수 있고, 미세기포를 처리대상유체에 원활히 공급할 수 있는 구조의 플라즈마를 이용한 수처리장치를 제공하는 것이다. 본 발명은, 처리대상유체가 유입되는 유입부와, 상기 유입부로부터 처리대상유체가 유입되어 유동하는 부분으로서 플라즈마처리된 기체가 내부로 흡입되는 기체흡입공을 구비한 기체혼합부와, 상기 기체혼합부에서 기체와 혼합된 처리대상유체가 배출되는 배출부와, 상기 기체흡입공과 연결되는 연결유로와, 상기 연결유로와 연결되어 기체를 플라즈마처리하여 연결유로를 통해 기체흡입공으로 공급하기 위한 플라즈마처리기를 포함한다.

Description

플라즈마를 이용한 수처리장치{WATER TREATMENT DEVICE USING PLASMA}

본 발명은 플라즈마를 이용한 수처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마에 의해 활성화된 기체가 미세기포의 형태로 처리대상유체에 원활히 유입되어 혼합됨으로써, 처리대상유체에 포함된 오염물질을 분해 및 정화처리할 수 있는 수처리장치에 관한 것이다.

종래, 효율적으로 오염수를 정화하고 박테리아 등의 미생물을 제거하기 위한 방법으로서 오염수 내에 플라즈마처리된 공기 또는 혼합가스를 미세기포형태로 발생시켜 정화하는 방법이 알려져 있다.

도 1은 한국등록특허공보 제10-0932377호에 기재된 것으로서, 그와 같은 플라즈마 수처리장치(1)를 도시하는 것이다.

도 1을 참고하면, 수중에서 플라즈마를 발생시키기 위해 투명석영관(2)과, 상기 투명석영관(2) 내부에 삽입된 도전성 방전극(3;플라즈마발생전극)과, 상기 투명석영관(2) 외부표면에 접촉되어 도전성 방전극(3)에서의 최대전위경도를 집중시켜 방전극(3)에 고밀도 플라즈마 영역을 형성하는 도전성 대향전극(4)과, 투명석영관(2)에 공기 또는 가스를 주입하는 주입구와 고압선 인입구를 갖는 토치헤드(5)를 구비한다.

또한, 투명석영관(2)의 하단부에 다공성 버블장치(6)가 설치되어, 펌핑에 의해 투명석영관(2)으로부터 배출되는 기체가 통과하면서 수중으로 미세한 기포가 공급되고 있다.

상기 다공성 버블장치(6)에 의해 기체가 잘게 쪼개져 수중에 미세기포의 형태로 분산됨으로써, 플라즈마처리된 기체의 오존, OH라디칼 등 고농도 활성종들이 물과 접촉하는 시간 및 표면적이 증가되고, 고농도 활성종들의 용존율과 접촉산화분해작용을 매우 증대시킴으로써 수처리 효율을 높일 수 있다.

그러한 구성 중, 종래 상기 다공성 버블장치(6)는 스펀지와 같은 발포재나, 에어스톤으로 불리는 다공성 구조체에 의해 구성되어, 기체가 다공성 구조를 통과하는 과정에서 미세한 기포로 분할되어 수중에 배출되도록 작용한다.

그러나, 종래의 다공성 버블장치의 복잡한 다공성 구조는 가압되는 기체가 통과하면서 잘게 쪼개져 미세기포로 배출되도록 하는 작용에는 효과적인 역할을 하고 있으나, 기체에 이물질이 포함된 경우, 이물질이 다공성 구조를 통과하는 과정에서 내부에서 걸림발생의 가능성이 높아 장시간 사용시 기체의 투과성이 점차 낮아지는 문제가 있다.

이는 미세기포의 생성효율이 낮아지고 수처리 효율을 저하시키는 원인이 된다.

또한, 종래 플라즈마를 이용한 수처리장치의 경우, 오염수(처리대상유체)가 수조 내에 수용되어 정체된 상태에서 수조 내에 플라즈마처리된 기체를 미세기포로 분출하여 오염물질을 정화처리하는 구조이다.

이에 따라, 대용량의 오염수의 처리를 위해서는, 전체적으로 대규모의 플라즈마처리장치를 구성하거나, 일정용량의 오염수를 순차적으로 수조 내에서 정화처리하는 과정을 여러번 반복수행할 필요가 있다.

그러나, 대규모의 플라즈마처리장치의 설치는 설치비용과 설치공간의 부담을 증가시키는 문제가 있고, 일정용량의 오염수를 순차적 반복처리하는 경우는 처리시간을 증가시키고 정화처리작업이 매우 번거롭게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 관점에서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마처리된 기체에 이물질이 포함된 경우라도 미세기포가 발생하는 영역에서 이물질에 의한 막힘이 방지 또는 최소화될 수 있고, 미세기포를 처리대상유체에 원활히 공급할 수 있는 구조의 플라즈마를 이용한 수처리장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 처리대상유체의 유동이 발생하는 과정에서 연속적인 정화처리가 이루어짐으로써 대용량의 처리대상유체에 대한 정화처리에 적합하면서도, 작은 부피의 컴팩트(compact)한 구조를 가진 플라즈마를 이용한 수처리장치를 제공하는 것이다.

이에 따라 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치는, 처리대상유체가 유입되는 유입부와, 상기 유입부로부터 처리대상유체가 유입되어 유동하는 부분으로서 플라즈마처리된 기체가 내부로 흡입되는 기체흡입공을 구비한 기체혼합부와, 상기 기체혼합부에서 상기 기체와 혼합된 처리대상유체가 배출되는 배출부와, 상기 기체흡입공과 연결되는 연결유로와, 상기 연결유로와 연결되어 기체를 플라즈마처리하여 상기 연결유로를 통해 상기 기체흡입공으로 공급하기 위한 플라즈마처리기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 유입부와 상기 기체혼합부와 상기 배출부는 연속된 관로로 서로 연결되되, 상기 유입부보다 상기 기체혼합부에서 유속이 증가하도록, 상기 유입부에서 상기 처리대상유체가 유동하는 단면적보다, 상기 기체혼합부에서 상기 처리대상유체가 유동하는 단면적이 감소하고, 상기 기체흡입공에 공급되는 기체는, 상기 기체혼합부의 단면적 감소에 따라 상기 처리대상유체의 유속증가에 기인한 압력강하에 의해 자연흡입되어, 상기 처리대상유체에 유입되는 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 유입부와 상기 플라즈마처리기를 연결하여 상기 플라즈마처리기로 상기 처리대상유체의 일부를 공급하기 위한 분기관이 설치되고, 상기 플라즈마처리기 내부에는 내부에 플라즈마가 발생되어 내부를 유동하는 기체를 플라즈마처리하는 투명한 유전체관이 포함되어 있으며, 상기 분기관을 통해 상기 플라즈마처리기로 공급되는 처리대상유체는 상기 유전체관의 외면을 타고 유동하며, 상기 유전체관의 외면을 타고 유동한 처리대상유체가 상기 배출부로 공급되도록 설치된 합류관이 더 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

한편, 다른 관점에서 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치는, 처리대상유체가 유입되는 유입관과, 상기 유입관으로부터 처리대상유체가 유입되어 유동하는 부분으로서 플라즈마처리된 기체가 내부로 흡입되는 기체흡입공을 구비한 기체혼합관과, 상기 기체혼합관에서 상기 기체와 혼합된 처리대상유체가 배출되는 배출관과, 상기 기체흡입공과 연결되는 연결유로와, 상기 연결유로와 연결되어 기체를 플라즈마처리하여 상기 연결유로를 통해 상기 기체흡입공으로 공급하기 위한 플라즈마처리기를 포함하되, 상기 플라즈마처리기는 상기 배출관과 연속되도록 연결되어 배출되는 처리대상유체가 통과하는 투명한 유체유동관과, 상기 유체유동관의 외주면 둘레에 감겨 상기 유체유동관의 외주면에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생전극과, 상기 플라즈마발생전극과 간격을 두고 설치되는 대향전극과, 상기 유체유동관과의 사이의 공간을 통해 기체가 유동하도록 상기 유체유동관 및 상기 플라즈마발생전극의 외측을 둘러싸는 기체유동관을 포함함으로써, 상기 유체유동관과 상기 기체유동관 사이의 공간으로 유동하는 기체가 상기 플라즈마발생전극에 의해 플라즈마처리되어 상기 기체흡입공으로 공급되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 유입관보다 상기 기체혼합관에서 유속이 증가하도록, 상기 유입관에서 상기 처리대상유체가 유동하는 단면적보다, 상기 기체혼합관에서 상기 처리대상유체가 유동하는 단면적이 감소하고, 상기 기체흡입공에 공급되는 기체는 상기 기체혼합관에서의 유속증가에 기인한 압력강하에 의해 자연흡입되어 상기 처리대상유체에 유입되는 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 배출관 또는 상기 유체유동관의 전단부에 처리대상유체가 통과하면서 유체유동이 원심력을 받아 상기 유체유동관 내주면을 향하는 유동을 유도하는 유동안내부재가 더 설치된 것을 또 다른 특징으로 한다.

전술한 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치는, 기체혼합부의 기체혼합관에서 유동단면적이 감소하도록 하고 기체혼합관의 내부에 기체흡입공을 형성함으로써, 처리대상유체의 속도증가에 따른 압력강하로 플라즈마처리된 기체가 자연흡입되고 미세기포가 발생하도록 구성하고 있다.

이에 따라, 본 발명은 다공성 구조를 포함하는 것이 아니므로, 플라즈마처리된 기체에 이물질이 포함된 경우, 종래의 다공성 버블장치가 설치된 구조에 비해, 미세기포가 발생하는 영역에서 이물질에 의한 막힘이 방지 또는 최소화될 수 있고, 미세기포를 처리대상유체에 원활히 공급할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치는, 유입부에서 분기관을 설치하여 플라즈마처리기의 유전체관의 주위를 유동한 후 다시 합류되도록 구성함에 따라, 플라즈마처리기의 내부에서 발생한 플라즈마에너지가 처리대상유체의 정화처리작용에 최대한 전달될 수 있으므로, 충격파, 자외선 등의 에너지의 낭비없이 플라즈마처리효율을 매우 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치는, 배출관과 연속하여 투명한 유체유동관을 연결하고 유체유동관의 둘레에서 플라즈마방전을 발생시킴으로써, 플라즈마처리된 기체를 미세기포형태로 처리대상유체에 공급함과 함께, 플라즈마처리된 기체와 반응하면서 유동하는 처리대상유체에 충격파, 자외선 등 플라즈마에너지를 부가적으로 공급하고 있다.

이에 따라, 충격파, 자외선 등 부가공급된 플라즈마에너지에 의해, 미세기포에 포함된 오존, OH라디칼 등 활성물질이 처리대상유체의 오염물질을 산화, 분해하는 작용이 보다 촉진될 수 있고, 살균작용도 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치는, 수처리장치를 단일경로로 연속연결된 관체로 구성하여 내부에서 유동하는 처리대상유체가 연속적으로 정화처리되도록 구성하고 있다. 특히, 본 발명의 다른 실시예에서는, 배출관과 연속하여 투명한 유체유동관을 연결하고 유체유동관의 둘레외면에서 플라즈마방전이 발생하도록 플라즈마처리기를 구성함으로써, 수처리장치를 단일경로로 연속연결된 관체로 구성하여 내부에서 유동하는 처리대상유체가 오존, 라디칼물질 등이 포함된 미세기포와 함께 충격파, 자외선 등의 플라즈마에너지도 전체적으로 공급받으면서 연속적으로 정화처리되도록 구성하고 있다.

이에 따라, 냉각탑의 냉각수 등 다량의 처리대상유체를 연속유동상태에서 정화처리할 수 있어 정화처리작용이 끊김없이 연속적으로 이루어지고, 단시간에 많은 양의 처리대상유체를 정화처리할 수 있으며, 수처리장치가 매우 컴팩트(compact)하게 구성되어 협소하거나 여유없는 설치공간에서도 설치가 가능하다.

도 1은 종래 플라즈마를 이용한 수처리장치의 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치의 외관구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치의 단면구성도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치의 단면구성도
도 5 및 도 6은 도 4의 플라즈마를 이용한 수처리장치에 대한 부분확대도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치에 설치되는 유동안내부재의 사시도
도 8의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치를 실제 제작한 유입부, 기체혼합부 및 배출부에 대한 사진이고, (b)는 기체혼합부에서 자연흡입에 의해 발생한 미세기포가 배출부의 하류에서 유동하고 있는 상태를 투명관을 통해 보여주고 있는 사진
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치의 전체구성도
도 10은 도 9의 수처리장치의 평단면구성도
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치의 전체구성도
도 12는 도 11의 수처리장치의 평단면구성도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치는, 처리대상유체가 유입되는 유입부(10)와, 상기 유입부(10)로부터 처리대상유체가 유입되어 유동하는 부분으로서 플라즈마처리된 기체가 내부로 흡입되는 기체흡입공(25)을 구비한 기체혼합부(20)와, 상기 기체혼합부(20)에서 상기 기체와 혼합된 처리대상유체가 배출되는 배출부(30)와, 상기 기체흡입공(25)과 연결되는 연결유로(40)와, 상기 연결유로(40)와 연결되어 기체를 플라즈마처리하여 연결유로(40)를 통해 기체흡입공(25)으로 공급하기 위한 플라즈마처리기(50)를 포함한다.

상기 유입부(10)는 처리대상유체인 하수, 폐수, 절삭유 등이 유입되는 부분으로서, 관체구조인 유입관(11)으로 형성된다.

상기 배출부(30)는 처리대상유체가 플라즈마처리된 기체의 미세기포와 혼합된 상태로 배출되는 부분으로서, 관체구조인 배출관(31)으로 형성된다.

상기 기체혼합부(20)는 유입부(10)와 배출부(30)를 연속적으로 연결하는 부분으로서, 유입관(11)과 기체혼합관(21)과 배출관(31)이 연속된 관로를 형성하여 서로 연결된다.

이에 따라, 유입부(10)에서 유입해 들어온 처리대상유체가 유입부(10)와 기체혼합부(20)와 배출부(30)를 순차적으로 통과한다.

상기 기체혼합부(20)에는 처리대상유체가 통과하는 관로를 형성하기 위해 기체혼합관(21)이 설치되어 있고, 기체혼합관(21)을 둘러싸도록 기체유동공간(41)이 형성되어 있다.

상기 기체유동공간(41)으로부터 기체가 기체혼합관(21) 내부로 자연흡입될 수 있도록 기체흡입공(25)이 기체혼합관(21)의 내주면에 다수 형성된다.

또한, 기체혼합부(20)에서 처리대상유체가 통과하는 기체혼합관(21)의 단면적은 유입부(10)의 처리대상유체가 유동하는 유입관(11)의 단면적보다 감소하도록 구성된다. 기체혼합관(21)과 연속하여 연결되는 배출관(31)은 다시 그 단면적이 증가함으로써 유입관(11)과 기체혼합관(21) 및 배출관(31)을 처리대상유체가 연속통과하는 과정에서 기체혼합관(21)에서의 단면적이 가장 작다.

이에 따라, 기체혼합관(21)의 내부를 통과하는 처리대상유체는 동일수량의 유체가 단면적이 감소하는 영역을 통과하게 되는 것이므로, 유입관(11)에서의 유속보다 그 유속이 증가한다.

이러한 유속증가는 기체혼합관(21)에서의 압력강하를 유발하게 되고, 압력이 낮아진 기체혼합관(21)에서는 기체흡입공(25)을 통해 기체혼합관(21) 외부에 있는 기체유동공간(41)의 기체를 자연흡입하는 작용이 발생한다.

한편, 상기 플라즈마처리기(50)는 기체를 플라즈마처리하여 기체흡입공(25)으로 공급하기 위해 설치된다.

상기 플라즈마처리기(50)와 기체흡입공(25) 사이에는 연결유로(40)에 의해 연결되되, 플라즈마처리기(50)의 단부에 설치되는 기체전달관(42)과, 기체혼합관(21)을 둘러싸고 있는 기체유동공간(41)에 의해 연결유로(40)가 형성된다.

상기 플라즈마처리기(50)는 내부를 통과하는 기체를 플라즈마처리함으로써 플라즈마처리된 기체를 처리대상유체 내부에 미세기포의 형태로 분산시켜 오염물질을 분해 및 정화처리하기 위한 것이다.

상기 플라즈마처리기(50)는 플라즈마가 내부에 발생되어 내부를 유동하는 기체를 플라즈마처리하는 투명한 유전체관(51)과, 유전체관(51)의 내부에 설치되는 플라즈마발생전극(52)과, 상기 유전체관(51)의 외부에서 소정간격을 두고 설치되는 대향전극(53)과, 상기 플라즈마발생전극(52)과 대향전극(53)에 전원을 인가하여 유전체관(51) 내부에서 플라즈마를 발생시키기 위한 전원인가수단(미도시)을 포함한다.

상기 플라즈마처리기(50) 내부에는 내부에 플라즈마가 발생되어 내부를 유동하는 기체를 플라즈마처리하는 투명한 유전체관(51)이 설치되어 있고, 유전체관(51)은 석영관이 가장 바람직하다.

상기 투명한 유전체관(51)은 내부에서 발생하는 플라즈마에 기체가 통과하면서 플라즈마처리가 이루어진다.

상기 기체는 공기가 가장 바람직하고, 기체흡입공(25)에서 기체혼합관(21)의 내부로 기체가 빨려 들어가는 압력에 의해 기체흡입공(25)과 연결된 유전체관(51)의 내부로 대기 중의 공기가 자연흡입된다.

유전체관(51)의 내부에는 코일형상의 플라즈마발생전극(52)이 설치된다.

코일형상의 플라즈마발생전극(52)은 유전체관(51)의 내주면과 플라즈마발생전극(52)이 접촉하고 있는 영역에서 연면방전이 발생하고 그 연면방전영역은 플라즈마발생전극(52)의 나선궤적을 따라 유전체관(51)의 내주면에 연속적으로 형성된다.

이에 따라, 코일형상의 플라즈마발생전극(52)으로 인해 유전체관(51)의 내주면의 넓은 영역에서 방전이 발생할 수 있으므로 유동하는 기체는 내주면의 방전영역을 따라 플라즈마와 폭넓은 반응이 발생할 수 있다.

기체가 그 방전영역을 통과하면서 오존, OH라디칼 등 활성물질이 생성되고, 이 물질이 처리대상유체의 내부 오염물질과 접촉하면서 산화, 분해반응을 유발하여 정화처리가 이루어진다.

본 실시예에서는 유입부(10)와 플라즈마처리기(50)를 연결하여 플라즈마처리기(50)로 처리대상유체의 일부를 공급하기 위한 분기관(61)이 설치되어 있다.

상기 분기관(61)은 유입부(10)로 유입되는 처리대상유체의 대략 20~30%를 분기시켜 투명한 유전체관(51)의 외면을 타고 유동하도록 함으로써 플라즈마방전이 발생하는 유전체관(51)으로부터 플라즈마에너지를 공급받는다.

또한, 분기되어 유전체관(51)의 외측을 통해 유동하는 처리대상유체는 유전체관(51)의 외측에 설치된 대향전극(53)과 유전체관(51)을 연결하는 도전체로서의 역할도 하여, 유전체관(51)의 내부에서 플라즈마방전이 원활히 발생하도록 한다.

유전체관(51)의 외면에서 공급받는 플라즈마에너지는 플라즈마발생에 따른 충격파, 투명한 유전체관(51)을 투과하여 전달되는 자외선(UV), 및 전기적에너지를 포함함으로써, 살균작용과 동시에 오염물질의 산화, 분해작용을 촉진하는 역할을 한다.

상기 유전체관(51)의 외면을 타고 유동한 처리대상유체가, 유전체관(51)으로부터 플라즈마에너지를 공급받은 후 배출부(30)로 공급되도록 합류관(63)이 더 설치된다.

합류관(63)은 플라즈마처리기(50)의 후단부와 배출관(31)을 연결함으로써 플라즈마처리기(50) 내부를 유동한 처리대상유체가 배출관(31)에서 기체혼합부(20)를 통과한 처리대상유체와 합쳐질 수 있다.

이하에서 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치의 작용을 설명한다.

먼저, 본 실시예의 수처리장치를 작동시키면, 플라즈마처리기(50)의 전원인가수단이 플라즈마발생전극(52)과 대향전극(53)에 전원을 인가하면서 플라즈마발생전극(52)이 유전체관(51) 내부에서 플라즈마방전을 발생시킨다.

이와 함께, 펌프의 작동으로 폐수, 하수 또는 절삭유 등 처리대상유체가 유입부(10)의 유입관(11)을 통해 유입되고, 기체혼합부(20)의 기체혼합관(21)을 통과한다.

그 과정에서 유입관(11)의 단면적이 기체혼합관(21)과 만나는 부분에서 점차 감소하여 기체혼합관(21)의 단면적이 유입관(11)의 단면적보다 감소하게 되므로, 펌핑되어 유동하는 처리대상유체는 유입관(11)을 통과하는 유체량과 기체혼합관(21)을 통과하는 유체량이 동일해야 하는 바, 기체혼합관(21)을 통과시 그 유동속도가 증가한다.

이러한 유동속도의 증가는 유체의 압력감소를 동반하게 되므로 기체혼합관(21) 외측의 압력보다 기체혼합관(21) 내측의 압력이 낮아지는 결과를 초래한다.

이에 따라, 도 3의 확대된 그림과 같이, 기체흡입공(25)을 통하여 기체혼합관(21) 외측의 기체유동공간(41)의 기체가 기체흡입공(25)을 통해 자연흡입하는 작용이 발생한다.

기체흡입공(25)은 도 3의 확대된 그림과 같이, 처리대상유체가 유동하는 방향을 향해 경사지도록 관통형성되어 있어, 빠른 속도로 유동하는 처리대상유체가 기체흡입공(25)을 지나면서 기체를 자연흡입하는 작용이 원활히 발생할 수 있다.

이러한 기체의 자연흡입작용시 기체는 기체흡입공(25)에서 처리대상유체로 유입되는 시점에서 미세버블의 형태로 생성되어 처리대상기체 내에서 분산된다.

기체흡입공(25)을 통해 처리대상기유체로 기체가 흡입되면, 연결유로(40)에 부압(負壓)이 발생하면서 유전체관(51) 내부의 기체, 즉 공기가 플라즈마처리되어 유전체관(51)으로부터 배출되고, 연결유로(40)인 기체전달관(42)과 기체유동공간(41)을 통해 기체흡입공(25)으로 플라즈마처리된 기체가 이동하여 계속 공급된다.

이러한 플라즈마처리된 기체는 플라즈마와의 반응에 의해 오존, OH라디칼 등 활성물질을 포함하고 있으므로, 기체흡입공(25)을 통해 처리대상유체에 미세기포의 형태로 유입되면서 처리대상유체의 오염물질을 산화, 분해시켜 정화작용이 진행된다.

참고로, 도 8의 (a)는 전술한 유입부(10), 기체혼합부(20) 및 배출부(30)를 실제제작한 장치의 사진이고, 도 8의 (b)는 그 장치의 기체혼합부(20)에서 자연흡입에 의해 발생한 미세기포가 배출부(30)의 하류에서 유동하고 있는 상태를 투명관을 통해 보여주고 있는 사진이다.

도 8의 (b)에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 제작된 수처리장치에서 기체혼합부(20)의 자연흡입에 의해 처리대상유체에 미세기포가 원활하고 풍부하게 발생하고 있음을 확인할 수 있다.

도 8의 (b)는 다량의 미세기포가 폐수 내에 분산됨으로써 뿌옇게 흐려져 있는 상태이다.

본 실시예에서 기체흡입공(25)은 그 구멍의 형태가 단순하고, 이물질의 통과가 용이한 크기로 형성할 수 있으므로, 기체에 포함된 이물질들이 기체흡입공(25)을 쉽게 통과하여 처리대상유체를 통해 배출될 수 있다.

그러나, 종래의 다공성 버블장치는 스펀지와 같은 발포재나 에어스톤으로 불리는 다공성 구조체로 형성됨에 따라, 압송되는 기체에 포함된 이물질이 복잡한 내부 다공구조를 통과해야만 외부로 배출될 수 있으므로, 내부 다공구조 내에서 포집될 가능성이 보다 높아 장시간 사용시에는 다공구조의 상당부분을 이물질이 막아 기체가 원활히 배출되지 못하는 상태가 된다.

한편, 도 3을 참고하면, 본 실시예에 설치된 분기관(61)에 의해 유입부(10)에 유입되는 처리대상유체의 대략 20~30%가 분기되어 플라즈마처리기(50)의 투명한 유전체관(51)의 외면을 타고 유동하며, 그 유동 후 플라즈마처리기(50)의 후단부와 배출관(31)을 연결한 합류관(63)을 통해 플라즈마처리기(50) 내부를 유동한 처리대상유체가 배출관(31)에서 기체혼합부(20)를 통과한 처리대상유체와 합쳐진다.

분기관(61)을 통해 분기된 처리대상유체는 유전체관(51)의 외측에 설치된 대향전극(53)과 유전체관(51)을 연결하는 도전체로서의 역할을 하여, 유전체관(51)의 내부에서 플라즈마방전이 원활히 발생하도록 한다.

또한, 분기된 처리대상유체는 유전체관(51)의 외면에서 플라즈마발생에 따른 충격파, 투명한 유전체관(51)을 투과하여 전달되는 자외선(UV) 등의 플라즈마에너지를 전달받음으로써, 살균작용과 동시에 합류관(63)을 통해 플라즈마처리기(50) 내부를 유동한 처리대상유체와 합류시 플라즈마처리된 미세기포에 의한 오염물질의 산화, 분해작용이 촉진될 수 있도록 플라즈마에너지를 사전 흡수한 상태인 것이다.

상기 분기관(61)의 구성을 통해, 플라즈마처리기(50)의 내부에서 발생한 플라즈마에너지가 처리대상유체의 정화처리작용에 대부분 전달될 수 있으므로, 충격판, 자외선 등의 에너지의 낭비없이 플라즈마처리효율을 매우 높일 수 있다.

다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치를 설명한다.

도 4 내지 도 6을 참고하면, 본 실시예의 수처리장치는, 처리대상유체가 유입되는 유입관(11)과, 상기 유입관(11)으로부터 처리대상유체가 유입되어 유동하는 부분으로서 플라즈마처리된 기체가 내부로 흡입되는 기체흡입공(25)을 구비한 기체혼합관(21)과, 상기 기체혼합관(21)에서 기체와 혼합된 처리대상유체가 배출되는 배출관(31)과, 상기 기체흡입공(25)과 연결되는 연결유로(40)와, 상기 연결유로(40)와 연결되어 기체를 플라즈마처리하여 연결유로(40)를 통해 기체흡입공(25)으로 공급하기 위한 플라즈마처리기(50)를 포함한다.

상기 유입관(11)과 기체혼합관(21) 및 배출관(31)의 구성은 전술한 실시예의 구성과 동일한다.

본 실시예에서는 플라즈마처리기(50)의 구성에서 전술한 실시예와 차이가 있다.

본 실시예의 플라즈마처리기(50)는, 배출관(31)과 연속되도록 연결되어 배출되는 처리대상유체가 통과하는 투명한 유체유동관(57)과, 상기 유체유동관(57)의 외주면 둘레에 감겨 유체유동관(57)의 외주면에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생전극(52)과, 상기 플라즈마발생전극(52)과 간격을 두고 설치되는 대향전극(53)과, 상기 유체유동관(57)과의 사이의 공간(58a)을 통해 기체가 유동하도록 유체유동관(57) 및 플라즈마발생전극(52)의 외측을 둘러싸는 기체유동관(58)을 포함한다.

상기 유체유동관(57)은 배출관(31)의 후단에 연결설치되는 관체로서, 배출관(31)과 연속되도록 연결되어 배출되는 처리대상유체가 통과하고 있다.

상기 유체유동관(57)은 그 외측에서 발생하는 플라즈마에 의해 내부에 통과하는 처리대상유체를 충격파, 자외선(UV) 등에 의해 정화처리를 촉진하기 위한 것으로서, 투명한 재질의 유전체관(51)이 사용되며, 석영관이 가장 바람직하다.

상기 플라즈마발생전극(52)은 유체유동관(57)의 외주면 둘레에 감겨 유체유동관(57)의 외주면에 플라즈마를 발생시키고 있다.

코일형상의 플라즈마발생전극(52)은 유전체인 유체유동관(57)의 외주면과 플라즈마발생전극(52)이 접촉하고 있는 영역에서 연면방전이 발생하고 그 연면방전영역은 플라즈마발생전극(52)의 나선궤적을 따라 유체유동관(57)의 외주면에 연속적으로 형성된다.

이러한 연면방전의 발생을 위해 대향전극(53)은 처리대상유체가 유동하고 있는 유체유동관(57)의 내부에서 처리대상유체와 접촉하도록 설치한다.

이는, 처리대상유체가 도전체의 역할을 하여 유체유동관(57)을 전기적으로 연결함으로써 코일형상의 플라즈마발생전극(52)이 감겨있는 유체유동관(57)의 외면에서 폭넓은 연면방전이 발생할 수 있다.

플라즈마발생전극(52)이 위치하는 유체유동관(57)의 외측에 대향전극(53)을 설치하여 플라즈마발생전극(52)에서 방전이 발생하도록 구성할 수도 있다.

유체유동관(57)의 외측에는 소정간격을 두고 기체유동관(58)이 둘러싸고 있다.

상기 기체유동관(58)은 유체유동관(57) 및 플라즈마발생전극(52)의 외측을 둘러싸는 것으로서, 유체유동관(57)과의 사이의 공간(58a)을 통해 기체가 유동하도록 한다.

기체유동관(58)과 유체유동관(57) 사이의 공간(58a)에서 유동하는 기체는 공기이고, 유동하는 기체는 유체유동관(57)의 외면에서 플라즈마발생전극(52)의 주위에 발생하는 연면 플라즈마와 접촉하면서 오존, OH라디칼 등 활성물질이 생성된다.

기체유동관(58)과 유체유동관(57) 사이의 공간(58a)으로 통과하는 기체는 유체유동관(57)의 외면에 감겨 있는 나선형의 플라즈마발생전극(52)에 의해 그 유동이 영향을 받아, 플라즈마발생전극(52)이 감긴 방향인 유체유동관(57)의 둘레방향으로의 유동이 일부 발생하게 되고 나선형의 플라즈마발생전극(52)에 보다 긴 시간동안 더 넓은 접촉기회를 가지게 된다.

이에 따라, 기체유동관(58)과 유체유동관(57) 사이의 공간(58a)으로 통과하는 기체의 플라즈마처리 효율이 높아짐으로써 생성되는 오존, OH라디칼 등 활성물질의 농도를 보다 높일 수 있다.

기체유동관(58)과 유체유동관(57) 사이의 공간(58a)을 통과하는 기체는 기체전달관(42) 및 기체유동공간(41)을 순차적으로 거쳐 기체흡입공(25)으로 공급된다.

한편, 도 5 및 도 7을 참고하면, 상기 배출관(31) 또는 유체유동관(57)의 전단부에는 처리대상유체가 통과하면서 유체유동이 원심력을 받아 유체유동관(57) 내주면을 향하는 유동을 유도하는 유동안내부재(70)가 더 설치된다.

상기 유동안내부재(70)는 고정링(71)의 내면 둘레에 유동안내모(72)가 다수 설치되되, 고정링(71)의 둘레를 따르는 한 방향으로 편향되도록 전체적으로 설치된다.

이에 따라, 고정링(71)이 배출관(31) 또는 유체유동관(57)의 내면에 끼워진 상태에서 처리대상유체가 고정링(71)을 통과하면, 유동안내모(72)의 간섭에 의해 처리대상유체의 유동에 교란 및 회전이 발생한다.

그러한 회전은 유체유동관(57)의 중심축을 중심으로 하는 스파이럴궤적으로 유동으로서, 그 회전에 의한 원심력으로 처리대상유체가 유체유동관(57)의 내주면 측으로 치우쳐 유동하려는 경향을 보이게 된다.

이러한 유동안내모(72)에 의해 유체유동관(57)의 중심축 근방을 흐르는 처리대상유체도 교란되면서 유체유동관(57)의 내주면 측으로 이동이 발생할 수 있다. 유동안내모(72)를 중심부측으로 더 길게 형성하면, 중심축 근방의 유체 교란이 더 크게 발생한다.

유체유동관(57)의 내주면에 접근할수록 유체유동관(57)의 외부에서 발생하는 플라즈마에 의해 충격파, 자외선(UV)을 강하게 받게 되는 바, 유동안내부재(70)에 의한 교란 및 회전에 의해 처리대상유체의 정화처리를 고르게 촉진할 수 있다.

상기 유동안내부재(70)는 처리대상유체가 유체유동관(57)의 내주면 측으로 이동하려는 교란 및 회전을 발생시키기 위한 것이므로, 위와 같은 유동안내모(72)의 구조뿐 아니라 통상의 임펠러의 구조를 가지는 것도 가능하다.

이하, 본 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치의 작용을 도 4 내지 도 6을 참고하여 설명한다.

먼저, 본 실시예의 수처리장치를 작동시키면, 플라즈마처리기(50)의 전원인가수단이 플라즈마발생전극(52)과 대향전극(53)에 전원을 인가하면서 플라즈마발생전극(52)이 유체유동관(57)의 외부에서 플라즈마를 발생시킨다.

이와 함께, 펌프의 작동으로 폐수, 하수, 절삭유 등 처리대상유체가 유입관(11)을 통해 유입되고 기체혼합관(21)을 통과한다.

그 과정에서 유입관(11)의 단면적이 기체혼합관(21)과 만나는 부분에서 점차 감소하여 기체혼합관(21)의 단면적이 유입관(11)의 단면적보다 작아지게 되고 배출관(31)에서 다시 증가하게 되므로, 유동하는 처리대상유체는 유입관(11)을 통과하는 유체량과 기체혼합관(21)을 통과하는 유체량이 동일해야 하는 바, 기체혼합관(21)을 통과시 그 유동속도가 현저히 증가한다.

이러한 유동속도의 증가는 유체의 압력강하를 동반하게 되므로 기체혼합관(21) 외측의 압력보다 기체혼합관(21) 내측의 압력이 낮아지는 결과를 초래한다.

이에 따라, 기체흡입공(25)을 통하여 기체혼합관(21) 외측의 기체유동공간(41)의 기체가 기체흡입공(25)을 통해 자연흡입하는 작용이 발생한다.

기체흡입공(25)은 도 6에서도 도시하는 바와 같이 처리대상유체가 유동하는 방향을 향해 경사지도록 관통형성되어 있어, 빠른 속도로 유동하는 처리대상유체가 기체흡입공(25)을 지나면서 기체를 자연흡입하는 작용이 원활히 발생할 수 있다. 이러한 기체의 흡입작용시 기체는 기체흡입공(25)에서 처리대상유체로 이동하는 시점에서 미세버블의 형태로 생성되어 처리대상기체에 분산된다.

기체흡입공(25)을 통해 처리대상유체로 기체가 흡입되면, 연결유로(40)에 부압(負壓)이 발생하면서 유체유동관(57)과 기체유동관(58) 사이의 기체, 즉 공기가 플라즈마처리되어, 연결유로(40)인 기체전달관(42)과 기체유동공간(41)을 통해 기체흡입공(25)으로 이동하여 공급된다.

이러한 플라즈마처리된 기체는 플라즈마와의 반응에 의해 오존, 라디칼 물질을 포함하고 있으므로, 기체흡입공(25)을 통해 처리대상유체에 미세기포의 형태로 유입되면서 처리대상유체의 오염물질을 산화, 분해시켜 정화작용이 진행된다.

본 실시예에서 기체흡입공(25)은 그 구멍의 형태가 단순하고, 이물질의 통과가 용이한 크기로 형성할 수 있으므로, 기체에 포함된 이물질들이 기체흡입공(25)을 쉽게 통과하여 처리대상유체를 통해 배출될 수 있다.

한편, 본 실시예에에는 유체유동관(57)이 배출관(31)의 후단에 연결설치되어 처리대상유체가 통과하고 있다. 유체유동관(57)을 통과하는 처리대상유체는 플라즈마처리된 기체의 미세기포가 다량 포함된 상태로 유동하면서 처리대상유체의 오염물질과 활발히 접촉하고 산화, 분해작용이 진행되는 상태이다.

그러한 상태에서, 유체유동관(57)의 외측에서 발생하는 플라즈마는 투명한 유체유동관(57)을 통해 충격파, 자외선 등을 처리대상유체로 공급하게 되고, 미세기포에 포함된 오존, OH라디칼 등 활성물질이 오염물질을 산화, 분해시키는 과정에서 플라즈마에 의한 충격파, 자쇠선 등의 플라즈마에너지를 추가로 공급받게 된다.

이에 따라, 오존, OH라디칼 등 활성물질에 의한 오염물질의 산화, 분해작용은 보다 촉진되고 살균작용도 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.

기체유동관(58)과 유체유동관(57) 사이의 공간(58a)으로 통과하는 기체는 유체유동관(57)의 외면에 감겨 있는 나선형의 플라즈마발생전극(52)에 부딪히면서 그 유동이 영향을 받아, 플라즈마발생전극(52)이 감긴 방향인 유체유동관(57)의 둘레방향으로의 유동이 일부 발생하게 되고 나선형의 플라즈마발생전극(52)에 보다 긴 시간동안 더 넓은 접촉기회를 가지게 된다.

이에 따라, 기체유동관(58)과 유체유동관(57) 사이의 공간(58a)으로 통과하는 기체의 플라즈마처리 효율이 높아짐으로써 생성되는 오존, OH라디칼 등 활성물질의 농도를 보다 높일 수 있고, 이를 기체흡입공(25)으로 공급할 수 있다.

한편, 상기 배출관(31) 또는 유체유동관(57)의 전단부에 설치된 유동안내부재(70)는 처리대상유체가 통과하면서 유체유동이 교란 및 회전력을 받아 유체유동관(57) 내주면을 향하는 유동이 유도된다.

그러한 유동은 유체유동관(57)의 중심축을 중심으로 하는 스파이럴궤적으로 유동하여 원심력으로 처리대상유체가 유체유동관(57)의 내주면 측으로 붙으려는 유동경향을 보이게 되고, 중심축을 따라 유동하던 처리대상유체도 교란되면서 일부가 유체유동관(57)의 내주면 측으로의 유동이 유도된다.

이에 따라 충격파, 자외선(UV)을 강하게 받는 유체유동관(57)의 내주면 측으로 이동이 활발하게 발생되고, 처리대상유체의 정화처리를 고르게 촉진할 수 있다.

한편, 본 실시예의 수처리장치의 구성은, 배출관(31)과 연속하여 투명한 유체유동관(57)을 연결하고 유체유동관(57)의 둘레외면에서 플라즈마방전이 발생하도록 플라즈마처리기(50)를 구성함으로써, 수처리장치를 단일의 연결된 관체로 구성하여 관체를 유동하는 처리대상유체가 연속적으로 정화처리되고 있다.

이에 따라, 냉각탑의 냉각수 등 처리대상유체를 연속적으로 순환유동시키는 상태에서 정화처리할 수 있어, 대량의 처리대상유체를 신속하고 효과적으로 정화처리할 수 있다.

또한, 수처리장치가 처리대상유체를 유동시키는 연결관체와 유사한 형태의 구성을 가짐으로써, 매우 컴팩트(compact)하게 구성될 수 있는 바, 협소하거나 여유없는 설치공간에서도 원활한 설치가 가능하다.

한편, 도 9 및 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치를 도시하고 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 처리대상유체가 유동함에 의해 기체혼합관(21)의 내부로 기체가 빨려 들어가는 압력에 의해 기체흡입공(25)에 플라즈마처리된 공기가 자연흡입되는 구성은 전술한 실시예와 동일하다.

즉, 처리대상유체가 유입되는 유입관(11)과, 상기 유입관(11)으로부터 처리대상유체가 유입되어 유동하는 부분으로서 플라즈마처리된 기체가 내부로 흡입되는 기체흡입공(25)을 구비한 기체혼합관(21)과, 상기 기체혼합관(21)에서 기체와 혼합된 처리대상유체가 배출되는 배출관(31)과, 상기 기체흡입공(25)과 연결되는 연결유로(40)와, 상기 연결유로(40)와 연결되어 기체를 플라즈마처리하여 연결유로(40)를 통해 기체흡입공(25)으로 공급하기 위한 플라즈마처리기(80)를 포함하고 있다.

다만, 플라즈마처리기(80)의 구성에 있어서 본 실시예의 구성의 차이점이 있다.

즉, 상기 플라즈마처리기(80)는 배출관(31)과 연속되도록 연결되어 배출관(31)에서 배출되는 처리대상유체가 통과하는 유체유동관(87)과, 상기 유체유동관(87)의 내부에서 유체유동관(87)을 횡으로 가로지르도록 설치되는 투명한 방전관(81)과, 상기 방전관(81)의 내부에 설치되어 방전관(81)의 내부에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생전극(82)과, 상기 방전관(81)의 외부에서 유체유동관(87)의 내부에 설치되는 대향전극(83)을 포함한다.

상기 유체유동관(87)은 배출관(31)에서 배출되는 처리대상유체의 유동을 원활히 하고 유속을 감소시키며 내부에 방전관(81)이 다수 설치될 수 있도록 그 직경이 증가된 금속관으로 형성한다.

상기 방전관(81)과 플라즈마발생전극(82)은 바형태의 플라즈마발생기(85)를 구성하고 있고, 유체유동관(87)을 측벽에서 관통하는 구조로 서로 나란히 설치된다.

상기 방전관(81)은 내부에서 발생하는 플라즈마에 의한 자외선 및 충격파 등이 외부의 처리대상유체로 전달될 수 있도록 투명한 석영관으로 제작된다.

투명한 석영관을 통해 외부로 전달되는 자외선, 충격파 등은 처리대상유체를 살균하고, 플라즈마처리된 공기의 미세기포에 포함된 오존, 라티칼 등 활성종이 오염물질을 분해하는 작용을 보다 촉진시킨다.

상기 플라즈마발생전극(82)과 대향전극(83)은 방전관(81)의 내외부에 각각 설치되어 방전관(81)의 내부에서 플라즈마가 발생되도록 한다. 다수의 서로 나란한 플라즈마발생기(85)의 상단에는 플라즈마발생전극(82)을 서로 연결하는 통전바(86)에 의해 서로 연결된어 전압를 공급한다.

특히, 대향전극(83)은 유체유동관(87)의 최전방에 설치되어 석영관인 방전관(81)이 받을 수 있는 처리대상유체의 압력을 경감시키는 작용을 한다.

즉, 방전관(81) 및 플라즈마발생전극(82)은 유체유동관(87)의 길이방향을 따라 순차적으로 다수가 설치되고, 상기 대향전극(83)은 유체유동관(87)의 내부에서 방전관(81)과 같이 유체유동관(87)을 횡으로 가로지르도록 설치되며, 상기 방전관(81)보다 상류에 설치된다.

이에 따라, 처리대상유체로부터 받는 압력을 대향전극(83)이 최전방에서 먼저 받아 그 후방에 위치하는 방전관(81)에는 처리대상유체가 직접적으로 부딪히지 않도록 하고, 후방에 와류를 발생시킴으로써, 처리대상유체가 직접 방전관(81)에 부딪힘으로 인한 강한 압력을 경감시킨다.

상기 대향전극(83)은 금속봉으로 형성하는 것이 바람직하나, 방전관(81)의 전방을 차단할 수 있는 다양한 형상으로 제작될 수 있다.

상기 방전관(81) 내에서 유동하는 기체는 플라즈마발생전극(82)에 의해 플라즈마처리되어 수집관(88) 및 연결유로(40)를 거쳐 기체흡입공(25)으로 공급된다.

미설명 도면부호 89는 플라즈마처리기(80)를 보호하는 박스형상의 하우징이다.

한편, 도 11 및 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 수처리장치를 도시하고 있다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 처리대상유체가 유동함에 의해 기체혼합관(21)의 내부로 기체가 빨려 들어가는 압력에 의해 기체흡입공(25)에 플라즈마처리된 공기가 자연흡입되는 구성은 전술한 실시예와 동일하다.

즉, 처리대상유체가 유입되는 유입관(11)과, 상기 유입관(11)으로부터 처리대상유체가 유입되어 유동하는 부분으로서 플라즈마처리된 기체가 내부로 흡입되는 기체흡입공(25)을 구비한 기체혼합관(21)과, 상기 기체혼합관(21)에서 기체와 혼합된 처리대상유체가 배출되는 배출관(31)과, 상기 기체흡입공(25)과 연결되는 연결유로(40)와, 상기 연결유로(40)와 연결되어 기체를 플라즈마처리하여 연결유로(40)를 통해 기체흡입공(25)으로 공급하기 위한 플라즈마처리기(90)를 포함하고 있다.

다만, 플라즈마처리기(90)의 구성에 있어서 본 실시예의 구성의 차이점이 있다.

본 실시예의 플라즈마처리기(90)는 처리대상유체가 플라즈마처리된 기체의 미세기포와 충분히 접촉할 수 있는 유동시간을 확보할 목적으로 스파이럴궤적으로 유동하는 수조(93)를 구비한다.

상기 수조(93)는 배출관(31)과 연속되도록 연결되는 진입구(97)와, 상기 진입구(97)로 유입된 처리대상유체가 스파이럴(spiral; 나선)궤적으로 유동하는 체류공간(94)과, 상기 체류공간(94)을 스파이럴궤적으로 유동한 처리대상유체가 배출되는 유출구(99)를 구비한다.

상기 수조(93)는 상하로 길이방향을 가지는 원통형상이 적합하고, 진입구(97)와 유출구(99) 사이에서 처리대상유체가 스파이럴궤적으로 유동한다.

상기 진입구(97)는 수조(93)의 중심에서 일측으로 치우친 위치에서 내주면에 접하는 방향으로 처리대상유체를 진입시킴으로써, 처리대상유체가 수조(93)의 내주면을 따라 스파이럴궤적으로 유동하도록 할 수 있고, 유출구(99)도 진입구(97)와 다른 높이에 설치하고 스파이럴 궤적으로 회전 유동하던 처리대상유체가 쉽게 진출할 수 있도록 중심에서 일측으로 치우친 위치에 설치한다.

수조(93)내에서 처리대상유체가 스파이럴 궤적으로 유동함으로써 한정된 설치공간에서 처리대상유체가 플라즈마처리된 미세기포와 함께 긴 시간동안 유동할 수 있고, 그러한 긴 시간의 유동에 의해 처리대상유체와 미세기포의 반응시간을 확보하여 반응효율을 높일 수 있다.

한편, 상기 수조(93)의 내부에는, 둘레를 따라 소정간격으로 배치되는 다수의 투명한 방전관(91)과, 상기 방전관(91)의 내부에 설치되어 방전관(91)의 내부에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생전극(92)과, 상기 방전관(91)의 외부에서 유체유동관의 내부에 설치되는 대향전극(미도시)을 포함한다.

수직으로 세워진 수조(93)내에서 방전관(91)도 수직으로 배치되고 다수개가 둘레를 따라 소정간격으로 배치됨으로써, 스파이럴궤적으로 따라 회전 유동하는 처리대상유체가 방전관(91)의 주위로 유동할 수 있다.

상기 방전관(91)은 투명한 석영관으로 형성함으로써, 석영관을 통해 외부로 전달되는 자외선, 충격파 등은 처리대상유체를 살균하고 플라즈마처리된 공기의 오존, 라티칼 등 활성종이 오염물질을 분해하는 작용을 보다 촉진시킨다. 체류공간(94)의 처리대상유체가 다수의 방전관(91)의 주변을 지나면서 플라즈마에너지에 의해 추가처리되는 것이다.

상기 대향전극은 수조(93)의 내부에서 처리대상유체에 잠긴 상태가 되도록 어느 위치에도 설치할 수 있다.

상기 수조(93)의 하측에는 기체수집공간(98)이 설치되고, 방전관(91) 내에서 유동하는 기체가 플라즈마발생전극(92)에 의해 플라즈마처리되어 기체수집공간(98) 및 연결유로(40)를 거쳐 기체흡입공(25)으로 공급된다.

한편, 상기 수조(93)의 내부의 중심부에는 자외선램프(96)가 더 설치될 수 있다. 자외선램프(96)는 방전관(91)과 같이 수직으로 설치될 수 있다.

수조(93)의 내부에서 미세기포와 함께 스파이럴궤적으로 유동하는 처리대상유체는 수많는 미세기포로 인해 도 8의 (b)와 같이 흐려져 있는 상태이나, 이러한 처리대상유체는 도 12와 같이, 스파이럴유동으로 인해 둘레를 따라 미세기포가 주로 분포하고 체류공간(94)의 중심부에는 비교적 미세기포가 적어 상대적으로 투명한 청수(淸水)를 형성한다.

따라서, 수조(93)의 중심부에 자외선램프(96)를 설치할 경우, 자외선이 투과되어 먼 거리까지 전달될 수 있으므로, 자외선에 의한 살균효율 등을 높일 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

10; 유입부 11; 유입관
20; 기체혼합부 21; 기체혼합관
25; 기체흡입공 30; 배출부
31; 배출관 40; 연결유로
41; 기체유동공간 42; 기체전달관
50,80,90; 플라즈마처리기 51; 유전체관
52,82,92; 플라즈마발생전극 53,83; 대향전극
57,87; 유체유동관 58; 기체유동관
58a; 공간 61; 분기관
63; 합류관 70; 유동안내부재
71; 고정링 72; 유동안내모
81,91; 방전관 88; 수집관
93; 수조 94; 체류공간
96; 자외선램프 97; 진입구
98; 기체수집공간 99; 유출구

Claims (9)

1. 처리대상유체가 유입되는 유입부(10)와,
   상기 유입부(10)로부터 처리대상유체가 유입되어 유동하는 부분으로서 플라즈마처리된 기체가 내부로 흡입되는 기체흡입공(25)을 구비한 기체혼합부(20)와,
   상기 기체혼합부(20)에서 상기 기체와 혼합된 처리대상유체가 배출되는 배출부(30)와,
   상기 기체흡입공(25)과 연결되는 연결유로(40)와,
   상기 연결유로(40)와 연결되어 기체를 플라즈마처리하여 상기 연결유로(40)를 통해 상기 기체흡입공(25)으로 공급하기 위한 플라즈마처리기(50)를 포함하고,
   상기 유입부(10)와 상기 기체혼합부(20)와 상기 배출부(30)는 연속된 관로로 서로 연결되되,
   상기 유입부(10)보다 상기 기체혼합부(20)에서 유속이 증가하도록, 상기 유입부(10)에서 상기 처리대상유체가 유동하는 단면적보다, 상기 기체혼합부(20)에서 상기 처리대상유체가 유동하는 단면적이 감소하고,
   상기 기체흡입공(25)에 공급되는 기체는,
   상기 기체혼합부(20)의 단면적 감소에 따라 상기 처리대상유체의 유속증가에 기인한 압력강하에 의해, 자연흡입되어 상기 처리대상유체에 유입되며,
   상기 유입부(10)와 상기 플라즈마처리기(50)를 연결하여 상기 플라즈마처리기(50)로 상기 처리대상유체의 일부를 공급하기 위한 분기관(61)이 설치되고,
   상기 플라즈마처리기(50)에는 플라즈마가 내부에 발생되어 내부를 유동하는 기체를 플라즈마처리하는 투명한 유전체관(51)이 포함되어 있으며,
   상기 분기관(61)을 통해 상기 플라즈마처리기(50)로 공급되는 처리대상유체는 상기 유전체관(51)의 외면을 타고 유동하며,
   상기 유전체관(51)의 외면을 타고 유동한 처리대상유체가 상기 배출부(30)로 공급되도록 하는 합류관(63)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 수처리장치
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 처리대상유체가 유입되는 유입관(11)과,
   상기 유입관(11)으로부터 처리대상유체가 유입되어 유동하는 부분으로서 플라즈마처리된 기체가 내부로 흡입되는 기체흡입공(25)을 구비한 기체혼합관(21)과,
   상기 기체혼합관(21)에서 상기 기체와 혼합된 처리대상유체가 배출되는 배출관(31)과,
   상기 기체흡입공(25)과 연결되는 연결유로(40)와,
   상기 연결유로(40)와 연결되어 기체를 플라즈마처리하여 상기 연결유로(40)를 통해 상기 기체흡입공(25)으로 공급하기 위한 플라즈마처리기를 포함하되,
   상기 유입관(11)보다 상기 기체혼합관(21)에서 유속이 증가하도록, 상기 유입관(11)에서 상기 처리대상유체가 유동하는 단면적보다, 상기 기체혼합관(21)에서 상기 처리대상유체가 유동하는 단면적이 감소하고,
   상기 기체흡입공(25)에 공급되는 기체는,
   상기 기체혼합관(21)의 단면적 감소에 따라 상기 처리대상유체의 유속증가에 기인한 압력강하에 의해, 자연흡입되어 상기 처리대상유체에 유입되며,
   상기 플라즈마처리기는
   상기 배출관(31)과 연속되도록 연결되는 진입구(97)와, 상기 진입구(97)로 유입된 처리대상유체가 스파이럴궤적으로 유동하는 체류공간(94)과, 상기 체류공간(94)을 스파이럴궤적으로 유동한 처리대상유체가 배출되는 유출구(99)를 구비하는 수조(93)를 포함하여,
   상기 처리대상유체가 상기 수조 내에서 상기 스파이럴궤적으로 유동함에 의해 상기 처리대상유체와 플라즈마처리된 상기 기체의 반응시간을 증가시키는 것이고,
   상기 수조(93)의 내부에서 둘레를 따라 소정간격으로 배치되는 다수의 투명한 방전관(91)과,
   상기 방전관(91)의 내부에 설치되어 상기 방전관(91)의 내부에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생전극(92)과,
   상기 방전관(91)의 외부에 설치되는 대향전극을 포함함으로써,
   상기 방전관(91) 내에서 유동하는 기체가 상기 플라즈마발생전극(92)에 의해 플라즈마처리되어 상기 기체흡입공(25)으로 공급되고, 상기 체류공간(94)에서 유동하는 처리대상유체가 상기 방전관(91)의 주변을 지나면서 플라즈마에너지에 의해 추가처리되는 것이며,
   상기 수조(93)의 내부의 중심부에는 자외선램프(96)가 더 설치됨으로써, 상기 중심부를 유동하는 청수(淸水)에 자외선을 투과시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 수처리장치
9. 처리대상유체가 유입되는 유입관(11)과,
   상기 유입관(11)으로부터 처리대상유체가 유입되어 유동하는 부분으로서 플라즈마처리된 기체가 내부로 흡입되는 기체흡입공(25)을 구비한 기체혼합관(21)과,
   상기 기체혼합관(21)에서 상기 기체와 혼합된 처리대상유체가 배출되는 배출관(31)과,
   상기 기체흡입공(25)과 연결되는 연결유로(40)와,
   상기 연결유로(40)와 연결되어 기체를 플라즈마처리하여 상기 연결유로(40)를 통해 상기 기체흡입공(25)으로 공급하기 위한 플라즈마처리기를 포함하되,
   상기 유입관(11)보다 상기 기체혼합관(21)에서 유속이 증가하도록, 상기 유입관(11)에서 상기 처리대상유체가 유동하는 단면적보다, 상기 기체혼합관(21)에서 상기 처리대상유체가 유동하는 단면적이 감소하고,
   상기 기체흡입공(25)에 공급되는 기체는,
   상기 기체혼합관(21)의 단면적 감소에 따라 상기 처리대상유체의 유속증가에 기인한 압력강하에 의해, 자연흡입되어 상기 처리대상유체에 유입되며,
   상기 플라즈마처리기는
   상기 배출관(31)과 연속되도록 연결되어 상기 배출관(31)에서 배출되는 처리대상유체가 통과하는 유체유동관(87)과,
   상기 유체유동관(87)의 내부에서 상기 유체유동관(87)을 횡으로 가로지르도록 설치되는 투명한 방전관(81)과,
   상기 방전관(81)의 내부에 설치되어 상기 방전관(81)의 내부에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생전극(82)과,
   상기 방전관(81)의 외부에서 상기 유체유동관(87)에 설치되는 대향전극(83)을 포함함으로써,
   상기 방전관(81) 내에서 유동하는 기체가 상기 플라즈마발생전극(82)에 의해 플라즈마처리되어 상기 기체흡입공(25)으로 공급되는 것이고,
   상기 방전관(81) 및 상기 플라즈마발생전극(82)은 상기 유체유동관(87)의 길이방향을 따라 순차적으로 다수가 설치되며,
   상기 대향전극(83)은 상기 유체유동관(87)의 내부에서 상기 유체유동관(87)을 횡으로 가로지르도록 설치되되 상기 방전관(81)보다 상류에 설치됨으로써,
   처리대상유체로부터 받는 압력을 상기 대향전극(83)이 최전방에서 먼저 받아 그 후방에 위치하는 상기 방전관(81)이 처리대상유체로부터 받게 되는 압력을 경감시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 수처리장치

Images