KR100855722B1 - Plasma torch to treat the hazadouswastegas - Google Patents

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Abstract

A plasma torch for treating waste gas is provided to cool an anode body by increasing heat-exchange between the anode body and cooling water through a heating plate of the anode body. A plasma torch(100) for treating waste gas includes a cathode body(110), a lower cover(120), a body(130), and an anode body(140). The cathode body has a cathode cooling hole(112). The lower cover covers a lower part of the cathode body and has a working gas inlet(122) and a passage(121) connected to the cathode cooling hole to circulate cooling water. The body is coupled with an upper part of the lower cover and has a cooling hole(131) to cool the cathode body through circulation of the cooling water in the passage and an outlet(132) to discharge the cooling water to the outside. The cylindrical anode body is coupled at an upper center of the body to seal the cooling hole.

Description

폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치{plasma torch to treat the hazadouswastegas}Plasma torch to treat the hazadouswastegas

본 발명은 폐가스를 열분해 시키는 토치에 관한 것으로, 특히 냉각효율을 높여 애노드 전극체의 수명을 향상시키는 것이 특징인 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치에 관한 것이다.The present invention relates to a torch for pyrolyzing waste gas. More particularly, the present invention relates to a plasma torch for treating waste gas, which is characterized by improving the cooling efficiency and improving the life of the anode electrode body.

용접, 절단, 표면처리, 폐기물 연소 등을 목적으로 특정 부분에 고열을 가하는 토치는 연소되는 연료의 형태(액체 연료, 기체 연료)에 따라서 다양한 구조로 제공되고 있다. 또한, 최근에는 두 개의 전극 사이에 고압의 전류가 인가되어 만들어진 플라즈마 상태에서 워킹 가스(질소, 산소, 수소, 아르곤, 헬륨, 메탄, 프로판 등)를 공급함으로써 보다 높은 연소열을 얻을 수 있도록 하는 플라즈마 토치가 널리 보급 사용되고 있는 실정이다.Torch that applies a high heat to a specific part for the purpose of welding, cutting, surface treatment, waste combustion, etc. is provided in various structures depending on the type of fuel (liquid fuel, gaseous fuel) to be burned. In addition, a plasma torch which supplies higher working heat (nitrogen, oxygen, hydrogen, argon, helium, methane, propane, etc.) in a plasma state in which a high pressure current is applied between two electrodes. Is widely used.

이러한 플라즈마 토치는 대한민국 특허청의 등록특허공보 10-0493930호, 등록특허공보 10-0276674호, 등록특허공보 10-0459315호, 등록특허공보 10-0204354호, 공개특허공보 특1998-702147호, 등록실용신안공보 20-0270697호 등에서 확인될 수 있듯이 다양한 구조로 이루어져 용접, 절단, 폐기물의 연소 등의 넓은 산업분야 에 적용되고 있다.Such a plasma torch is registered in Korean Patent Office 10-0493930, Patent Registration 10-0276674, Patent Registration 10-0459315, Patent Registration 10-0204354, Patent Publication No. 1998-702147, As can be seen in Shinan Publication No. 20-0270697, it has various structures and is applied to a wide range of industries such as welding, cutting, and burning of waste.

한편, 반도체 제조공정에 있어서 PFC 가스 등 유해한 폐가스를 친환경적으로 처리, 배출하기 위해서는 10,000℃ 이상의 고온이 요구되는데, 플라즈마 토치의 핵심부품인 캐소드 전극과 애노드 전극은 전기 전도성이 우수한 동합금이 주로 사용됨에 따라 이 동합금의 낮은 녹는점이 고온의 작업환경과 관련하여 문제가 된다.On the other hand, in the semiconductor manufacturing process, in order to treat and discharge harmful waste gases such as PFC gas in an environmentally friendly manner, a high temperature of 10,000 ° C. or higher is required. The cathode and anode electrodes, which are the core parts of the plasma torch, are mainly used with copper alloys having excellent electrical conductivity. The low melting point of this copper alloy is a problem with high temperature working environments.

플라즈마 토치의 작동시 형성된 플라즈마의 고온에서 동합금의 금속원자가 활성화되고, 더하여 캐소드 전극체에서 방출되는 아크는 한번 접촉한 장소에 계속 접하는 성질이 있어 해당부분의 재질이 쉽게 닳게 됨에 따라 전극의 수명이 짧아지게 되는 원인이 된다.During operation of the plasma torch, the metal atoms of the copper alloy are activated at the high temperature of the plasma formed. In addition, the arc emitted from the cathode electrode body has a property of being in contact with the place of contact once, and thus the life of the electrode is shortened as the material of the corresponding part is easily worn out. It causes a loss.

따라서, 아크가 어느 특정 장소에만 닿지 아니하도록 자기력이 강한 영구자석 또는 자기장 코일을 애노드 전극 주위에 배치하에 아크를 회전시키는 기술과, 냉각수를 토치 내부에 순환시켜 전극들의 온도를 낮추는 기술이 사용되고 있다.Therefore, a technique of rotating the arc under a permanent magnet or magnetic field coil having a strong magnetic force around the anode electrode so that the arc does not touch only a specific place, and a technique of lowering the temperature of the electrodes by circulating the coolant inside the torch.

특히, 고열에 의하여 연소실 부근 전극체의 형상 변이 또는 자기장 코일의 고장의 발생 등을 줄이기 위한 냉각장치는 매우 중요한 것이다.In particular, a cooling device for reducing the shape change of the electrode body near the combustion chamber or the failure of the magnetic field coil due to high heat is very important.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 실시예는 냉각효율을 증대시켜 주요 부품의 수명을 증대시키는 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치를 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems described above, an embodiment of the present invention is to provide a plasma torch for waste gas treatment to increase the cooling efficiency to increase the life of the main parts.

더하여, 대상가스가 연소실을 향하여 와류를 일으키면서 주입됨에 따라 정체현상을 일으키지 아니하게 되어 원활한 열분해가 이루어지게 하는 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치를 제공하는데 목적이 있다.In addition, it is an object of the present invention to provide a plasma torch for waste gas treatment that does not cause stagnation as the target gas is injected while causing a vortex toward the combustion chamber, thereby allowing smooth pyrolysis.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 캐소드냉각홀이 형성된 캐소드 전극체; 상기 캐소드 전극체의 하부를 감싸되, 상기 캐소드 전극체의 측면에는 워킹가스가 유입되는 워킹가스유입구가 형성되고, 상기 캐소드냉각홀과 연결되어 냉각수가 유통되는 유로가 형성된 하부 커버; 상기 하부 커버의 상부에 결합되되, 내부에는 상기 유로로 유입된 냉각수가 유통되어 상기 캐소드 전극체를 냉각시키는 냉각홀이 형성되며, 상부에는 냉각수를 외부로 배출하는 배출구가 구비된 몸체; 및 상기 몸체의 상부 중앙에는 상기 냉각홀이 밀폐되도록 결합되는 원통형 애노드 전극체가 포함되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a cathode electrode body formed with a cathode cooling hole therein; A lower cover that surrounds a lower portion of the cathode electrode body and has a working gas inlet through which a working gas flows in a side of the cathode electrode body, and has a flow path connected to the cathode cooling hole and in which a coolant flows; A body coupled to an upper portion of the lower cover, and having a cooling hole flowing in the flow path therein for cooling the cathode electrode body, and having an outlet for discharging the cooling water to the outside; And a cylindrical anode electrode body coupled to the upper center of the body to seal the cooling hole.

또한, 내부에 캐소드냉각홀이 형성된 캐소드 전극체; 상기 캐소드 전극체의 하부를 감싸되, 상기 캐소드 전극체의 측면에는 워킹가스가 유입되는 워킹가스유입구가 형성되고, 상기 캐소드냉각홀과 연결되어 냉각수가 유통되는 제1유로가 형성된 하부 커버; 상기 하부 커버의 상부에 결합되되, 내부에는 상기 제1유로로 유입된 냉각수가 유통되어 상기 캐소드 전극체를 냉각시키는 제1냉각홀이 형성되는 제1몸체; 상기 제1몸체의 상부에 결합하여 제1전극체가 되면서 냉각수가 유통되는 제1유통공이 형성되는 하판과, 상기 하판의 상부에 결합하여 원통형 내부 공동을 형성하되, 외주면에는 연소될 대상가스가 주입되는 대상가스 주입구가 형성되고 상기 제1유통공과 연통되어 냉각수가 유통되는 제2유통공이 형성되는 상판이 구비되어, 상기 하판과 상기 상판 사이에는 상기 제1유통공과 상기 제2유통공과 연통되어 냉각수가 유통되는 제2유로가 형성된 절연체가 게재되어 결합된 대상가스 주입체; 상기 대상가스 주입체의 상부에 결합되며, 중앙에는 상기 제2유로를 지나는 냉각수가 유통되도록 상기 제2유로에 연통되는 제2냉각홀이 형성되고 상부에는 냉각수를 외부로 배출하는 배출구가 구비된 제2몸체; 및 상기 대상가스 주입체의 상부 중앙과 상기 제2몸체의 중앙에는 상기 제2냉각홀이 밀폐되도록 결합되며 제2전극체가 되는 원통형 애노드 전극체;가 포함되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치를 제공한다.In addition, the cathode electrode body formed with a cathode cooling hole therein; A lower cover surrounding a lower portion of the cathode electrode body and having a first gas inlet formed therein with a working gas inlet through which a working gas flows, and connected with the cathode cooling hole to distribute coolant; A first body coupled to an upper portion of the lower cover, and having a cooling water introduced into the first flow passage therein to form a first cooling hole for cooling the cathode electrode body; The lower plate is coupled to the upper part of the first body to form a first flow hole through which the coolant flows while the first electrode body is formed, and the upper inner plate is coupled to form a cylindrical inner cavity, wherein a target gas to be combusted is injected into the outer circumferential surface. A top plate having a target gas injection hole formed therein and communicating with the first distribution hole to form a second distribution hole through which coolant is circulated is formed, and the lower plate and the upper plate communicate with the first distribution hole and the second distribution hole to distribute the coolant. A target gas injector in which an insulator formed with a second flow path formed therein is coupled; A second cooling hole which is coupled to an upper portion of the target gas injector, a second cooling hole communicating with the second channel is formed in the center so that the cooling water passing through the second channel is distributed, and an outlet for discharging the cooling water to the outside 2 body; And a cylindrical anode electrode body coupled to the upper cooling center and the center of the second body so as to seal the second cooling hole and becoming a second electrode body, the plasma torch for waste gas treatment comprising: To provide.

더하여, 상기 대상가스 주입구는 상기 원통형 내부 공동의 중앙에서 와류가 형성되도록 상기 내부 공동의 원주방향에 접하는 형상인 것을 특징으로 하는 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치를 제공한다.In addition, the target gas injection port provides a plasma torch for waste gas treatment, wherein the object gas injection hole has a shape in contact with the circumferential direction of the inner cavity such that a vortex is formed at the center of the cylindrical inner cavity.

더하여, 상기 애노드 전극체의 외주면에는 냉각효과가 증대되도록 적어도 하나 이상의 돌출된 발열판이 형성된 것을 특징으로 하는 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치를 제공한다.In addition, the outer circumferential surface of the anode electrode body provides a plasma torch for waste gas treatment, characterized in that at least one protruding heating plate is formed to increase the cooling effect.

더하여, 상기 대상가스 주입체의 하판과 상판에는 상기 제1,2유통공의 바깥쪽 측면에서 중앙을 향하여 상기 하판과 상판의 외주면을 따라 이격되어 형성되는 냉각수 가이드판이 더 구비된 것을 특징으로 하는 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치를 제공한다.In addition, the lower gas and the upper plate of the target gas injector further comprises a coolant guide plate spaced apart along the outer circumferential surface of the lower plate and the upper plate toward the center from the outer side of the first and second distribution holes Provide a plasma torch for processing.

더하여, 상기 배출구의 하부에는 상기 원통형 애노드 전극체의 상부를 향하여 절곡된 냉각수 가이드판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치를 제공한다.In addition, the lower portion of the discharge port provides a plasma torch for waste gas treatment, further comprising a coolant guide plate bent toward the upper portion of the cylindrical anode electrode body.

본 발명에 따른 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치는 냉각수가 토치 장치의 내부 전체를 지나면서 냉각시키며, 특히 캐소드 전극체 내부, 연소실 부근에서 유통되도록 강제하여 냉각의 효율을 높인다. 더하여, 애노드 전극체는 발열판을 구비하여 애노드 전극체와 냉각수 간의 열교환을 증대시킴으로써 애노드 전극체의 냉각에 더욱 효과적이다. 이와 같이 주요부품에 대한 냉각을 증대시킴으로써 제품의 수명이 증대되는 효과가 있다.The plasma torch for waste gas treatment according to the present invention cools the cooling water as it passes through the inside of the torch device, and in particular, it is forced to flow in the cathode electrode body and in the vicinity of the combustion chamber to increase the cooling efficiency. In addition, the anode electrode body is provided with a heating plate to increase the heat exchange between the anode electrode body and the cooling water, which is more effective for cooling the anode electrode body. As such, by increasing the cooling of the main parts there is an effect that the life of the product is increased.

더하여, 주입되는 대상가스는 중앙의 연소실을 향하여 와류를 형성하며 유입되어 연소, 이온화되므로 연소실에서 대상가스가 정체되는 현상이 줄어드는 효과가 있다.In addition, since the injected target gas forms a vortex toward the central combustion chamber and is introduced and combusted and ionized, the phenomenon that the target gas is stagnant in the combustion chamber is reduced.

이하, 첨부 도면의 바람직한 실시예를 통하여, 본 발명에 따른 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치의 구성과 작용을 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the configuration and operation of the plasma torch for the waste gas treatment according to the present invention through a preferred embodiment of the accompanying drawings in more detail.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치의 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치의 A-A선에 따른 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치에 채용된 애노드 전극체를 도시한 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a plasma torch for waste gas treatment according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of a plasma torch for waste gas treatment according to another embodiment of the present invention, Figure 3 is shown in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of the plasma torch for waste gas treatment, and FIG. 4 is a perspective view showing an anode electrode body employed in the plasma torch for waste gas treatment shown in FIG. 2.

단, 도 1,2의 진한 화살표는 냉각수의 흐름방향을 나타내며, 옅은 화살표는 위킹가스의 흐름방향을 나타낸다. 또한, 도 2의 블록 화살표와 도 4의 화살표는 대상가스의 흐름을 나타낸다.However, the dark arrows in FIGS. 1 and 2 indicate the flow direction of the cooling water, and the light arrows indicate the flow direction of the wicking gas. 2 and the arrow of FIG. 4 indicate the flow of the target gas.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치를 도 1을 참조하여 살펴보면 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치(100)는 캐소드 전극체(110), 하부 커버(120), 몸체(130) 및 애노드 전극체(140)가 구비된다.Looking at the plasma torch for waste gas treatment according to an embodiment of the present invention with reference to Figure 1 the plasma torch 100 for waste gas treatment is the cathode electrode body 110, the lower cover 120, the body 130 and An anode electrode body 140 is provided.

상기 캐소드 전극체(110)는 캐소드 전극(111)이 세로로 위치하며, 내부에는 냉각수가 유통되는 캐소드냉각홀(112)이 구비된다. 이 캐소드냉각홀(112)의 중앙에는 냉각수가 유입되는 유입구(113)가 이 캐소드냉각홀(112)의 윗면 가까이 삽입되어, 유입된 냉각수는 캐소드냉각홀(112)의 윗면을 지나가도록 강제된다.The cathode electrode body 110 is a cathode electrode 111 is positioned vertically, there is provided a cathode cooling hole 112 through which the coolant flows. An inlet 113 through which cooling water flows is inserted near the top surface of the cathode cooling hole 112 in the center of the cathode cooling hole 112, and the introduced cooling water is forced to pass through the top surface of the cathode cooling hole 112.

한편, 상기 하부 커버(120)는 상기 캐소드 전극체(110)의 하부를 감싸되, 상기 캐소드 전극체(110)의 외측에서 워킹가스가 주입되는 적어도 하나 이상의(사용 자의 선택에 따라 임의로 정해지는) 워킹가스 주입구(122)가 형성된다.On the other hand, the lower cover 120 is wrapped around the lower portion of the cathode electrode body 110, at least one or more working gas is injected from the outside of the cathode electrode body 110 (determined arbitrarily according to the user's choice) The working gas inlet 122 is formed.

워킹가스 주입구(122)는 캐소드 전극체(110)을 향하여 워킹가스가 분사되도록 형성되어 주입되는 워킹가스가 캐소드 전극체(110)를 스쳐지나가면서 냉각시키도록 함이 바람직하다.The working gas injection hole 122 is preferably formed such that the working gas is injected toward the cathode electrode body 110 so that the injected working gas cools the cathode electrode body 110 while passing through the cathode.

또한, 상기 캐소드냉각홀(112)의 하부에는 냉각수가 이동하는 통과공(114)이 형성되어, 하부 커버(120)에는 이 통과공(114)과 연결되는 유로(121)가 더 구비된다. 즉 상기 캐소드냉각홀(112)의 바닥면을 지나간 냉각수는 통과공(114)과 유로(121)를 통과하여 추후에 설명될 냉각홀(131)로 유입된다.In addition, a passage hole 114 through which the coolant moves is formed in the lower portion of the cathode cooling hole 112, and the lower cover 120 further includes a passage 121 connected to the passage hole 114. That is, the cooling water passing through the bottom surface of the cathode cooling hole 112 passes through the passage hole 114 and the flow passage 121 and flows into the cooling hole 131 which will be described later.

한편, 상기 몸체(130)는 상기 하부 커버(120)의 상부에 결합되는데, 내부에는 유로(121)에서 유입된 냉각수가 채워지는 냉각홀(131)이 구비된다. 이 냉각홀(131)은 상기 캐소드 전극체(110)를 워킹가스가 통과하는 간격을 두고 감싸는 형상으로, 냉각홀(131) 안에 채우지는 냉각수로 이 캐소드 전극체(110)의 온도를 냉각시키는 역할을 하게 된다.On the other hand, the body 130 is coupled to the upper portion of the lower cover 120, there is provided a cooling hole 131 is filled with the cooling water introduced from the flow path (121). The cooling hole 131 surrounds the cathode electrode body 110 at intervals through which the working gas passes, and cools the temperature of the cathode electrode body 110 with cooling water filled in the cooling hole 131. Will be

더하여, 몸체(130)의 상부에는 냉각홀(131)의 냉각수를 외부로 배출하기 위한 배출구(132)가 구비된다. 이때, 상기 냉각홀(131)의 내주면에는 배출구(132)의 하부에서 냉각홀(131)의 상면을 향하여 절곡된 냉각수 가이드판(134)이 구비되어, 이 냉각수 가이프판(134)이 이 냉각홀(131)의 상면에서 이격된 채로 상기 애노드 전극체(140)의 상부를 향하여 연장형성됨에 따라, 냉각홀(131)의 냉각수가 상기 냉각홀(131)의 상면을 강제로 흐르도록 함이 바람직하다.In addition, the upper portion of the body 130 is provided with a discharge port 132 for discharging the cooling water of the cooling hole 131 to the outside. At this time, the inner peripheral surface of the cooling hole 131 is provided with a cooling water guide plate 134 bent toward the upper surface of the cooling hole 131 in the lower portion of the discharge port 132, the cooling water guide plate 134 is this cooling As it extends toward the upper portion of the anode electrode body 140 while being spaced apart from the upper surface of the hole 131, it is preferable to force the cooling water of the cooling hole 131 to flow through the upper surface of the cooling hole 131. Do.

이 경우, 냉각수가 추후에 설명될 연소실(141)에서 발생된 화염을 배출하는 토출구(142) 부근을 지나가면서 화염으로 인한 손상으로부터 토출구(142) 및 몸체(130)의 상면을 냉각하여 보호하는 효과가 증대된다.In this case, the cooling water passes by the vicinity of the discharge port 142 for discharging the flame generated in the combustion chamber 141, which will be described later, to cool and protect the upper surface of the discharge port 142 and the body 130 from damage caused by the flame. Is increased.

상기 애노드 전극체(140)는 원통형상으로 하단은 캐소드 전극체(110) 주위를 감싸는 몸체(130)의 부분과 결합되며, 상단은 몸체(130)의 상부와 결합된다. 즉, 상기 냉각홀(131)은 몸체(130)와 애노드 전극체(140)의 결합으로 밀폐된다.The anode electrode body 140 has a cylindrical shape and a bottom end thereof is coupled with a portion of the body 130 surrounding the cathode electrode body 110, and an upper end thereof is coupled with an upper portion of the body 130. That is, the cooling hole 131 is sealed by the combination of the body 130 and the anode electrode body 140.

또한, 애노드 전극체(140)의 하부는 상기 캐소드 전극체(110)와 이격되게 설치되어 캐소드 전극체(110)에서 발생된 아크를 수용하는 (+)극성 전극체의 역할을 하며, 애노드 전극체(140)의 중앙에 형성된 공동은 대상가스가 고온으로 이온화되는 연소실(141)이 된다. 이 애노드 전극체(140)는 전기를 잘 통하는 동 재질로 제작될 수 있으며, 상부에는 아크를 외부로 밀려나지 않게 하여 안정화시키는 영구자석(144)이 더 구비될 수 있다.In addition, the lower portion of the anode electrode body 140 is installed to be spaced apart from the cathode electrode body 110 serves as a (+) polar electrode body for receiving the arc generated in the cathode electrode body 110, the anode electrode body The cavity formed in the center of the 140 becomes the combustion chamber 141 in which the target gas is ionized to a high temperature. The anode electrode body 140 may be made of a copper material through the electricity well, the upper portion may be further provided with a permanent magnet 144 to stabilize the arc is not pushed to the outside.

더하여, 상기 애노드 전극체(140)의 외주면에는 냉각효과가 증대되도록 적어도 하나 이상의 돌출된 발열판(143)이 더 형성되는 것이 바람직하다. 이 발열판(143)은 애노드 전극체(140)의 원통형 외주면에 따라 링 형상으로 다수 개(이는 사용자의 선택에 따라 크기, 개수가 달라질 수 있으며, 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 11개가 형성될 수 있다)가 형성되어, 냉각수와의 접촉면을 증대시킨다.In addition, at least one protruding heating plate 143 may be further formed on the outer circumferential surface of the anode electrode body 140 to increase the cooling effect. The heating plate 143 has a plurality of ring shapes according to the cylindrical outer circumferential surface of the anode electrode body 140 (which may vary in size and number according to a user's selection. For example, as illustrated in FIG. Can be formed) to increase the contact surface with the cooling water.

이 경우, 연소실(141)의 고온으로부터 애노드 전극체(140)를 신속히 냉각시킴으로써 애노드 전극체(140)의 수명을 증대시키는 효과가 있게 된다.In this case, by rapidly cooling the anode electrode body 140 from the high temperature of the combustion chamber 141, there is an effect of increasing the life of the anode electrode body 140.

한편, 방열판(143)의 형상은 가로의 링 형상뿐만 아니라 세로로 적어도 하나 이상이 형성될 수 있으며, 그 외 냉각을 증대시키기 위한 다양한 형상을 가질 수 있다.On the other hand, the shape of the heat sink 143 may be formed at least one or more vertically in addition to the horizontal ring shape, it may have a variety of shapes for increasing the other cooling.

한편, 상기 토출구(142)의 외부에는 다양한 형상을 가지는 공지의 연소 장치를 부가하여 대상가스를 연소시키게 하는 구성으로 활용될 수 있다. 더하여, 워킹가스를 대신하여 LNG 가스를 주입하는 경우 플라즈마 토치가 아닌 일반 가스 토치로 전용하여 사용할 수 있다.
또한, 캐소드 전극체(110)와 애노드 전극체(140)을 냉각시키는 냉각수의 흐름을 살펴보면 다음과 같다. 하부커버(120)로 부터 유입된 냉각수는 캐소드 전극체(110)의 유입구(113)을 통해 캐소드 냉각홀(112)로 유입되어 캐소드 전극체(110)를 냉각시키고 하부커버(120)에 형성된 유로(121)을 따라 몸체(130) 내부의 냉각홀(131)로 유입된다.
몸체(130)의 내부로 유입된 냉각수는 몸체(130)의 내부로 삽입된 애노드 전극체(140)를 냉각시키며 몸체(130)의 배출구(133)을 통해 유출되게 된다.
이러한 냉각수의 유통과정에서 캐소드 전극체(110)와 애노드 전극체(140)는 냉각이 되게 된다. On the other hand, the outside of the discharge port 142 may be utilized as a configuration for burning a target gas by adding a known combustion device having a variety of shapes. In addition, in the case of injecting LNG gas instead of the working gas, it may be used as a general gas torch instead of a plasma torch.
In addition, the flow of the cooling water for cooling the cathode electrode body 110 and the anode electrode body 140 is as follows. Cooling water introduced from the lower cover 120 flows into the cathode cooling hole 112 through the inlet 113 of the cathode electrode body 110 to cool the cathode electrode body 110 and is formed in the lower cover 120. It is introduced into the cooling hole 131 inside the body 130 along the (121).
The coolant introduced into the body 130 cools the anode electrode body 140 inserted into the body 130 and flows out through the outlet 133 of the body 130.
In the distribution process of the cooling water, the cathode electrode body 110 and the anode electrode body 140 are cooled.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치를 도 2를 참조하여 살펴보면, 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치(200)는 캐소드 전극체(210), 하부 커버(220), 제1몸체(230), 대상가스 주입체(240), 제2몸체(250) 및 애노드 전극체(260)가 구비된다.Looking at the plasma torch for waste gas treatment according to another embodiment of the present invention with reference to Figure 2, the plasma torch 200 for waste gas treatment is the cathode electrode body 210, the lower cover 220, the first body ( 230, a target gas injector 240, a second body 250, and an anode electrode body 260 are provided.

상기 캐소드 전극체(210)와, 상기 하부 커버(220)의 주요한 구성과 작용은 전술된 바와 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다.Since the main structures and functions of the cathode electrode body 210 and the lower cover 220 are the same as described above, a redundant description thereof will be omitted.

다만, 상기 캐소드냉각홀(211)의 하부에는 냉각수가 이동하는 통과공(214)이 형성되어, 하부 커버(220)에는 이 통과공(214)과 연결되는 제1유로(221)가 구비된다. 즉 상기 캐소드냉각홀(211)의 상면을 지나간 냉각수는 통과공(214)과 제1유로(221)를 통과하여 추후에 설명될 제1냉각홀(231)로 유입된다.However, a passage hole 214 through which the coolant moves is formed in the lower portion of the cathode cooling hole 211, and the lower cover 220 includes a first passage 221 connected to the passage hole 214. That is, the cooling water passing through the upper surface of the cathode cooling hole 211 passes through the through hole 214 and the first flow path 221 and flows into the first cooling hole 231 which will be described later.

한편, 상기 제1몸체(230)는 상기 하부 커버(220)의 상부에 결합되는데, 내부에는 제1유로(221)에서 유입된 냉각수가 채워지는 제1냉각홀(231)이 구비된다. 이 제1냉각홀(231)은 상기 캐소드 전극체(210)를 워킹가스가 통과하는 간격을 두고 감싸는 형상으로, 제1냉각홀(231) 내의 냉각수로 이 캐소드 전극체(210)의 온도를 냉각시키는 역할을 하게 된다.On the other hand, the first body 230 is coupled to the upper portion of the lower cover 220, there is provided a first cooling hole 231 is filled with the cooling water introduced from the first passage 221. The first cooling hole 231 surrounds the cathode electrode body 210 at intervals through which the working gas passes, and cools the temperature of the cathode electrode body 210 with cooling water in the first cooling hole 231. It will play a role.

한편, 상기 대상가스 주입체(240)에는 제1몸체(230)의 상부에 결합되는 하판(241), 상판(242) 및 이 하판(241)과 상판(242) 사이에 게재되는 절연체(243)가 구비된다.Meanwhile, the target gas injector 240 includes a lower plate 241 and an upper plate 242 coupled to the upper portion of the first body 230, and an insulator 243 disposed between the lower plate 241 and the upper plate 242. Is provided.

상기 하판(241)은 상기 제1몸체(230)의 상부에 결합됨으로써 상기 제1냉각홀(231)을 밀폐시키게 되며, 상기 캐소드 전극체(210)와 이격되게 위치하여 (+)극성의 제1전극체가 된다.The lower plate 241 is coupled to the upper portion of the first body 230 to seal the first cooling hole 231 and is spaced apart from the cathode electrode body 210 so as to have a positive first polarity. It becomes an electrode body.

이때, 상기 캐소드 전극체(210)의 상부는 중앙이 돌출된 원추형의 형상을 가지며 이에 따라 하판(241)의 중앙부분도 내측이 함몰된 형상이 되도록 하여, 아크가 캐소드 전극체(210)의 중앙에서 주로 발생되게 할 수 있다. 이때 캐소드 전극체(210)의 아크 발생 부분을 중앙부분으로 예상할 수 있게 되어, 이 중앙 부분의 재질을 두껍게 형성하면 아크에 의한 손상에 대하여 캐소드 전극의 수명을 늘리는 설계가 가능하게 된다.At this time, the upper portion of the cathode electrode body 210 has a conical shape protruding from the center and accordingly the center portion of the lower plate 241 is also recessed inward, so that the arc is the center of the cathode electrode body 210. This can occur mainly in. At this time, the arc generating portion of the cathode electrode body 210 can be expected as the center portion, and if the material of the center portion is formed thick, it becomes possible to design a long life of the cathode electrode against damage caused by the arc.

또한, 상기 하판(241)의 일측에는 냉각수가 유통되는 적어도 하나 이상의(사용자의 선택에 따라 임의로 정해지는) 제1유통공(241a)이 형성된다.In addition, at least one first distribution hole 241a (determined arbitrarily according to the user's selection) through which the coolant is distributed is formed at one side of the lower plate 241.

한편, 상기 상판(242)은 상기 하판(241)과 대략 대치되는 형상으로 상기 절연체(243)에 의하여 상기 하판(241)과 전기 절연된 상태로 결합되며, 하판(241)과 상판(242) 사이에는 연소시킬 대상가스(예를 들면 PFC 가스)가 이동하는 원통형상의 내부 공동(244)이 형성된다.On the other hand, the upper plate 242 is coupled to the lower plate 241 in a state that is substantially opposed to the lower plate 241 is electrically insulated from the lower plate 241 by the insulator 243, between the lower plate 241 and the upper plate 242 A cylindrical inner cavity 244 is formed in which the target gas to be burned (for example, PFC gas) moves.

이때, 상기 상판(242)의 외주면에는 연소시킬 대상가스가 주입되는 대상가스 주입구(242d)가 더 형성되는데, 이 대상가스 주입구(242d)는 도 4에 도시된 바와 같이, 주입된 대상가스가 중앙에서 와류를 형성하도록 대상가스 주입구(242d)의 방향이 상기 원통형 내부 공동(244)의 원주방향에 접하도록 형성된다.At this time, the outer circumferential surface of the upper plate 242 is further formed with a target gas injection port 242d into which the target gas to be burned is injected, and as shown in FIG. In order to form a vortex at the direction of the target gas injection port 242d is formed to be in contact with the circumferential direction of the cylindrical inner cavity 244.

더하여, 대상가스 주입구(242d)가 둘 이상이 형성되는 경우에는 중앙에서 등각도를 이루면서 배치됨으로써 대상가스가 추후 설명될 중앙의 연소실(261)을 중심으로 와류를 일으키게 함이 바람직하다.In addition, when two or more target gas injection holes 242d are formed, it is preferable to arrange the object gas at an equiangular angle to cause vortex around the central combustion chamber 261 to be described later.

한편, 상기 절연체(243)의 내부에는 상기 제1유통공(241a)에 대응하는 위치에 냉각수 유통을 위한 제2유로(243a)가 형성되고, 상기 상판(242)에도 상기 제1유통공(241a)에 대응하는 위치에 제2유통공(242a)이 구비되어 상기 제1냉각홀(231)의 냉각수가 추후에 설명될 제2냉각홀(251)로 유입되게 한다.Meanwhile, a second flow passage 243a is formed at a position corresponding to the first flow hole 241a in the insulator 243, and the first flow hole 241a is also formed in the upper plate 242. The second distribution hole 242a is provided at a position corresponding to) to allow the cooling water of the first cooling hole 231 to flow into the second cooling hole 251 which will be described later.

더하여, 상기 대상가스 주입체(240)의 하판(241)과 상판(242)에는 냉각효율을 증대시키기 위한 냉각수 가이드판(241b,242b)이 더 구비될 수 있다.In addition, the lower plate 241 and the upper plate 242 of the target gas injector 240 may be further provided with coolant guide plates 241b and 242b to increase the cooling efficiency.

이 냉각수 가이드판(241b,242b)은 상,하판(242,241)의 제1,2유통공(241a,242a)의 외측에 결합되어 중앙을 향하여 연장형성되되, 상,하판(242,241)의 외부면에 따라 냉각수가 흐르도록 이격된 채로 형성된다. The cooling water guide plates 241b and 242b are coupled to the outer side of the first and second distribution holes 241a and 242a of the upper and lower plates 242 and 241 and extended toward the center, respectively, to the outer surfaces of the upper and lower plates 242 and 241. The cooling water is formed to be spaced apart along the flow.

즉, 상기 제1냉각홀(231)의 냉각수는 하판(241)의 냉각수 가이드판(241b)에 의하여 상기 연소실(261) 부근의 하판(241)을 강제로 통과하게 되며, 이 냉각수가 제2유로(243a)를 지나 상판(242)의 냉각수 가이드판(242b)에 의하여 다시 연소실(261) 부근까지 강제로 흐르게 되어 연소실(261) 부근의 냉각수가 정체되지 아니하고 순환되도록 강제하는 것이다. 이 경우, 캐소드 전극체(210)에서 발생된 아크가 접하는 연소실(261) 부근을 빠르게 냉각할 수 있게 하여 고온에 의한 전술된 문제점을 해결하는 것이다.That is, the cooling water of the first cooling hole 231 is forcibly passed through the lower plate 241 near the combustion chamber 261 by the cooling water guide plate 241b of the lower plate 241. The cooling water guide plate 242b of the upper plate 242 is forced through the 243a to the vicinity of the combustion chamber 261, and the cooling water near the combustion chamber 261 is forced to circulate without stagnation. In this case, it is possible to quickly cool the vicinity of the combustion chamber 261 in contact with the arc generated in the cathode electrode body 210 to solve the above-mentioned problems due to the high temperature.

더하여 냉각수 가이드판(241b,242b)은 각각 상,하판(241,242)을 향하여 끝부분을 절곡시킨 절곡부(241c,242c)를 형성함으로써 냉각수의 흐름을 좀더 중앙 부분으로 강제시킬 수 있다.In addition, the coolant guide plates 241b and 242b may form the bent portions 241c and 242c by bending the ends toward the upper and lower plates 241 and 242, respectively, to force the flow of the coolant to the center portion more.

한편, 상기 제2몸체(250)는 상기 대상가스 주입체(240)의 하단에 결합되며, 상기 상판(242)과 상기 애노드 전극체(260)와 함께 제2냉각홀(251)을 형성한다. 더하여, 이 제2몸체(250)의 상부에는 제2냉각홀(251)의 냉각수를 외부로 배출하기 위한 배출구(252)가 구비된다.Meanwhile, the second body 250 is coupled to the lower end of the target gas injector 240 and forms a second cooling hole 251 together with the upper plate 242 and the anode electrode body 260. In addition, an upper portion of the second body 250 is provided with a discharge port 252 for discharging the cooling water of the second cooling hole 251 to the outside.

상기 애노드 전극체(260)는 원통형상으로 하단은 상기 상판(242)과 결합되며, 상단은 상기 제2몸체(250)의 상부와 결합된다. 즉, 전술함 바와 같이 상판(242), 제2몸체(250)과 함께 제2냉각홀(251)을 형성하면서 밀폐되게 하는 것이다.The anode electrode body 260 is cylindrical in shape and has a lower end coupled to the upper plate 242 and an upper end coupled to an upper portion of the second body 250. That is, as described above, the upper plate 242 and the second body 250 together with the second cooling hole 251 are formed to be closed.

이때, 애노드 전극체(260)는 상기 캐소드 전극체(210)에서 발생된 아크를 수용하는 (+)극성의 제2전극체가 되며, 애노드 전극체(260)의 중앙 공동은 대상가스가 고온으로 이온화되는 연소실(261)이 됨은 전술한 바와 동일하다.At this time, the anode electrode body 260 becomes a second positive electrode body having a positive polarity accommodating the arc generated in the cathode electrode body 210, and the central cavity of the anode electrode body 260 is ionized to a high temperature. The combustion chamber 261 becomes the same as described above.

이하, 애노드 전극체(260)의 외주면에 형성되는 방열판(262)에 대한 구성 및 작용은 전술된 바와 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, since the configuration and operation of the heat dissipation plate 262 formed on the outer circumferential surface of the anode electrode body 260 are the same as described above, redundant description thereof will be omitted.

더하여, 상기 제2몸체(250)의 배출구(252) 하부에는 전술한 바와 같이 냉각수 가이드판(253)이 형성될 수 있다. 이 냉각수 가이드판(253)의 구성 및 작용은 전술한 바와 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다.In addition, a coolant guide plate 253 may be formed below the outlet 252 of the second body 250 as described above. The configuration and operation of the cooling water guide plate 253 are the same as described above, and thus redundant description is omitted.

본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고도 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 본 발명의 기술보호범위는 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 않는다.Since the present invention can be variously modified by those skilled in the art without departing from the scope of the claims claimed in the claims, the technical protection scope of the present invention is limited to the specific preferred embodiments described above. It is not limited.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a plasma torch for waste gas treatment according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치의 단면도.2 is a cross-sectional view of a plasma torch for waste gas treatment according to another embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치의 A-A선에 따른 단면도.3 is a cross-sectional view taken along line A-A of the plasma torch for waste gas treatment shown in FIG.

도 4는 도 2에 도시된 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치에 채용된 애노드 전극체를 도시한 사시도.4 is a perspective view showing an anode electrode body employed in the plasma torch for the waste gas treatment shown in FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100, 200 : 플라즈마 토치100, 200: plasma torch

110, 210 : 캐소드 전극체 111 : 캐소드 전극110, 210: cathode electrode body 111: cathode electrode

112, 211 : 캐소드 냉각홀 113 : 유입구112, 211: cathode cooling hole 113: inlet

120, 220 : 하부커버 122 : 워킹가스 주입구120, 220: lower cover 122: working gas inlet

121 : 유로 130 : 몸체121: Euro 130: body

131 : 냉각홀 132 : 배출구131: cooling hole 132: outlet

140,260 : 애노드 전극체 141, 261 : 연소실140,260: anode electrode bodies 141, 261: combustion chamber

142 : 토출구 143, 262 : 방열판142: discharge port 143, 262: heat sink

134, 241b, 242b, 253 : 냉각수 가이드판 240 : 대상가스 주입체 134, 241b, 242b, and 253: cooling water guide plate 240: target gas injector

241 : 하판 242 : 상판241: lower plate 242: upper plate

243 : 절연체 243: insulator

Claims (6)

내부에 캐소드냉각홀이 형성된 캐소드 전극체;A cathode electrode body having a cathode cooling hole formed therein; 상기 캐소드 전극체의 하부를 감싸되, 상기 캐소드 전극체의 측면에는 워킹가스가 유입되는 워킹가스유입구가 형성되고, 상기 캐소드냉각홀과 연결되어 냉각수가 유통되는 유로가 형성된 하부 커버;A lower cover that surrounds a lower portion of the cathode electrode body and has a working gas inlet through which a working gas flows in a side of the cathode electrode body, and has a flow path connected to the cathode cooling hole and in which a coolant flows; 상기 하부 커버의 상부에 결합되되, 내부에는 상기 유로로 유입된 냉각수가 유통되어 상기 캐소드 전극체를 냉각시키는 냉각홀이 형성되며, 상부에는 냉각수를 외부로 배출하는 배출구가 구비된 몸체; 및A body coupled to an upper portion of the lower cover, and having a cooling hole flowing in the flow path therein for cooling the cathode electrode body, and having an outlet for discharging the cooling water to the outside; And 상기 몸체의 상부 중앙에는 상기 냉각홀이 밀폐되도록 결합되는 원통형 애노드 전극체;가 포함되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치.And a cylindrical anode electrode body coupled to the cooling hole to be hermetically sealed at the upper center of the body. 내부에 캐소드냉각홀이 형성된 캐소드 전극체;A cathode electrode body having a cathode cooling hole formed therein; 상기 캐소드 전극체의 하부를 감싸되, 상기 캐소드 전극체의 측면에는 워킹가스가 유입되는 워킹가스유입구가 형성되고, 상기 캐소드냉각홀과 연결되어 냉각수가 유통되는 제1유로가 형성된 하부 커버;A lower cover surrounding a lower portion of the cathode electrode body and having a first gas inlet formed therein with a working gas inlet through which a working gas flows, and connected with the cathode cooling hole to distribute coolant; 상기 하부 커버의 상부에 결합되되, 내부에는 상기 제1유로로 유입된 냉각수가 유통되어 상기 캐소드 전극체를 냉각시키는 제1냉각홀이 형성되는 제1몸체;A first body coupled to an upper portion of the lower cover, and having a cooling water introduced into the first flow passage therein to form a first cooling hole for cooling the cathode electrode body; 상기 제1몸체의 상부에 결합하여 제1전극체가 되면서 냉각수가 유통되는 제1유통공이 형성되는 하판과, 상기 하판의 상부에 결합하여 원통형 내부 공동을 형성하되, 외주면에는 연소될 대상가스가 주입되는 대상가스 주입구가 형성되고, 상기 제1유통공과 연통되어 냉각수가 유통되는 제2유통공이 형성되는 상판이 구비되어, 상기 하판과 상기 상판 사이에는 상기 제1유통공과 상기 제2유통공과 연통되어 냉각수가 유통되는 제2유로가 형성된 절연체가 게재되어 결합된 대상가스 주입체;The lower plate is coupled to the upper part of the first body to form a first flow hole through which the coolant flows while the first electrode body is formed, and the upper inner plate is coupled to form a cylindrical inner cavity, wherein a target gas to be combusted is injected into the outer circumferential surface. A target gas injection port is formed, and an upper plate is formed to communicate with the first distribution hole and a second distribution hole through which cooling water is circulated. The upper plate and the upper plate are in communication with the first distribution hole and the second distribution hole so that the coolant A target gas injector in which an insulator formed with a second flow path circulated is disposed and coupled; 상기 대상가스 주입체의 상부에 결합되며, 중앙에는 상기 제2유로를 지나는 냉각수가 유통되도록 상기 제2유로에 연통되는 제2냉각홀이 형성되고 상부에는 냉각수를 외부로 배출하는 배출구가 구비된 제2몸체; 및A second cooling hole which is coupled to an upper portion of the target gas injector, a second cooling hole communicating with the second channel is formed in the center so that the cooling water passing through the second channel is distributed, and an outlet for discharging the cooling water to the outside 2 body; And 상기 대상가스 주입체의 상부 중앙과 상기 제2몸체의 중앙에는 상기 제2냉각홀이 밀폐되도록 결합되며 제2전극체가 되는 원통형 애노드 전극체;가 포함되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치.And a cylindrical anode electrode body coupled to the second cooling hole to be sealed to the upper center of the target gas injector and to the center of the second body, the second electrode body being a plasma torch for waste gas treatment. 제 2항에서,In claim 2, 상기 대상가스 주입구는 상기 원통형 내부 공동의 중앙에서 와류가 형성되도록 상기 내부 공동의 원주방향에 접하는 형상인 것을 특징으로 하는 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치.The target gas injection port is a plasma torch for waste gas treatment, characterized in that the shape in contact with the circumferential direction of the inner cavity so that the vortex is formed in the center of the cylindrical inner cavity. 제 1항 또는 제2항에서,The method of claim 1 or 2, 상기 원통형 애노드 전극체의 외주면에는 냉각효과가 증대되도록 돌출된 발열판이 형성된 것을 특징으로 하는 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치.Plasma torch for waste gas treatment, characterized in that the heat generating plate protruding to increase the cooling effect on the outer peripheral surface of the cylindrical anode electrode body. 제 2항에서, In claim 2, 상기 대상가스 주입체의 하판과 상판에는 상기 제1,2유통공의 바깥쪽 측면에서 중앙을 향하여 상기 하판과 상판의 외주면을 따라 이격되어 형성되는 냉각수 가이드판이 더 구비된 것을 특징으로 하는 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치.The lower plate and the upper plate of the target gas injection body further comprises a coolant guide plate which is formed along the outer circumferential surfaces of the lower plate and the upper plate toward the center from the outer side surfaces of the first and second distribution holes. Plasma torch. 제 1항 또는 제2항에서,The method of claim 1 or 2, 상기 배출구의 하부에는 상기 원통형 애노드 전극체의 상부를 향하여 절곡된 냉각수 가이드판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리를 위한 플라즈마 토치.Plasma torch for waste gas treatment, characterized in that the lower portion of the outlet further comprises a cooling water guide plate bent toward the upper portion of the cylindrical anode electrode body.
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KR19980080231A (en) * 1997-03-14 1998-11-25 프레드릭 지. 스튜버 Plasma arc torch

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