KR101506243B1 - Mult-injection type rf thermal plasma processing apparatus and rf thermal plasma torch - Google Patents

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Abstract

멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치 및 RF 플라즈마 토치에 관하여 개시한다.본 발명은 원료공급부(120); 플라즈마 토치(200) 및 반응기(300); 상기 원료공급부(120)로부터 이송되는 파우더 입자를 고온 플라즈마 온도 분포 영역에 맞추어 분사하는 적어도 두 개 또는 그 이상으로 플라즈마 토치(200)에 정렬된 멀티 인젝터(210a)(210b)들; 및 상기 멀티 인젝터(210a)(210b)들을 지지하는 지지블럭(400);과 조정수단;을 제공함으로써, 기존의 RF 열 플라즈마 시스템 운용 시 문제점이었던 단위 시간당 생산량증대 및 이종합성이 필요한 코어 쉘(Core-shell) 구조체의 제작을 용이하게 한다.The present invention relates to a multi-injection RF plasma processing apparatus and an RF plasma torch. A plasma torch 200 and a reactor 300; Multiple injectors (210a, 210b) aligned in the plasma torch (200) at least two or more to spray the powder particles delivered from the raw material supply part (120) in accordance with the high temperature plasma temperature distribution area; The support block 400 supporting the multi-injectors 210a and 210b, and the adjusting means, which are required to operate the RF thermal plasma system, -shell) facilitates the construction of the structure.

Description

멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치 및 RF 플라즈마 토치{MULT-INJECTION TYPE RF THERMAL PLASMA PROCESSING APPARATUS AND RF THERMAL PLASMA TORCH}[0001] MULTI-INJECTION TYPE RF THERMAL PLASMA PROCESSING APPARATUS AND RF THERMAL PLASMA TORCH [0002]

본 발명은 기존의 RF(radio frequency) 열 플라즈마 시스템(plasma system) 운용 시 문제점이었던 단위 시간당 생산량증대 및 이종합성이 필요한 구조체를 포함한 코어 쉘(Core-shell) 제조를 용이하게 하는 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치 및 RF 플라즈마 토치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-injection RF plasma process for facilitating the production of a core shell including a structure requiring increased production per unit time and heterogeneous synthesis, which was a problem in operating a conventional RF (radio frequency) thermal plasma system Device and an RF plasma torch.

나노 분말을 만드는 기존의 방법들은 생산수율, 순도와 형상 제어 등의 질적인 문제, 그리고 양산성과 경제성 등을 충분히 만족시킬 수 없었다. 열 플라즈마를 이용하는 증발-응축법은 분말의 응집을 최소화하면서 고순도를 갖는 미세 나노 분말의 제조가 가능하여 연구가 진행되었지만 여전히 수율, 에너지 등의 관리 등 해결해야될 문제가 남아 있었다.Conventional methods of making nano powder have not been able to satisfactorily satisfy production yield, quality problems such as purity and shape control, and mass productivity and economy. The evaporation-condensation method using thermal plasma has been able to produce fine nano powders with high purity while minimizing the aggregation of powders, but researches have been made, but there still remain problems to be solved such as control of yield and energy.

사례를 살펴보면, RF 플라즈마 토치를 이용한 반응로를 제작하여 실험실 수준에서 100nm 미만의 나노입자 회수에 대한 수율이 5 내지 10% 미만이었고, 수율을 높이기 위해 1차 반응한 분말을 2차 반응의 전구체로 주입하는 방법을 사용하였지만 사용에너지 증가로 공정 처리비가 높아지는 문제가 있었다. For example, a reactor using an RF plasma torch was fabricated and the yield for nanoparticle recovery of less than 100 nm was less than 5 to 10% at the laboratory level. To increase the yield, the first reaction powder was used as a precursor of the second reaction Injection method was used, but there was a problem that the processing cost was increased due to an increase in energy used.

수율을 높이기 위해 RF(radio frequency) 플라즈마를 이용하는 새로운 방법이 시도되고 있으나 인가 전력에 비해 나노화 수율이 10%를 넘지 못하고 고체 전구체의 주입 방법을 개선하는 방법들도 시도되었지만 플라즈마의 안정성 문제로 생산량 제한이 따랐으며 플라즈마 생성 인가 전력을 높이면 전력대비 생산량의 효율이 낮은 것으로 평가되었다.Although a new method using RF (radio frequency) plasma has been attempted to increase the yield, attempts have been made to improve the injection method of the solid precursor, in which the nano yield is not more than 10%, compared with the applied power. However, And it was evaluated that the efficiency of the power generation is low when the plasma generation power is increased.

그렇지만 초고온의 열 플라즈마를 이용하는 미세 분말 제조 또는 이종합성에서는 나노 단위의 분말과 합성 분말을 제조할 수 있고 사용 가능한 원료 물질도 고상, 액상, 기상 물질을 선택적으로 사용하는 것도 용이한 점에 착안하여 초고온 열 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 토치, 그 중에서도 고주파 유도 결합 플라즈마 토치가 개발되었으며 균일한 나노 분말을 제조하기 위한 토치 전극에 대한 연구도 이루어졌는데 초점은 플라즈마를 균일하게 발생시키고 내구성을 향상시키는 것으로 집중되었다. 이와 관련하여 대한민국 특허출원 제10-2008-0083334호에는 열 플라즈마를 이용한 나노 복합 분말의 직접적, 연속적 합성 방법과 이를 위한 플라즈마 토치가 기재되어 있다. 플라즈마 토치와 관련하여 개량된 제안은 본 출원의 발명자에 의해 선 출원된 발명, 대한민국 특허출원 제10-2010-0079693호에 싱글 인젝션 방식의 나노 분말 제조용 RF 플라즈마 토치 전극 구조로 기재되어 있다.However, in the production of fine powders or the synthesis of fine powders using ultra-high temperature thermal plasma, it is possible to produce nano-unit powders and synthetic powders, and it is also easy to selectively use solid phase, liquid phase and vapor phase materials for usable raw materials, A plasma torch for generating thermal plasma, in particular, a high frequency inductively coupled plasma torch has been developed, and a torch electrode for manufacturing a uniform nano powder has been studied. The focus is concentrated on generating plasma uniformly and improving durability. In this regard, Korean Patent Application No. 10-2008-0083334 describes a direct and continuous synthesis method of nanocomposite powder using thermal plasma and a plasma torch for the same. An improved proposal with respect to the plasma torch is disclosed in Korean Patent Application No. 10-2010-0079693, which was filed by the inventor of the present application, as an RF plasma torch electrode structure for manufacturing a single-injection nano powder.

이와 같은 여러 제안이 있었지만 싱글 인젝션 방식의 특성을 가지는 플라즈마 토치를 포함하는 RF 열 플라즈마 처리 시스템은 대략 200kW 이상의 대용량 파워 조건에서도 단일 원소재의 처리 용량을 충분히 확보할 수 없는 문제점이 있었다. 마찬가지로 고정형 싱글 인젝터 방식이 적용된 플라즈마 토치 구조는 대용량 파워 조건에서도 단일 원소재의 처리 용량을 충분히 확보할 수 없는 문제점이 있었다. 이를 첨부된 도면 도 1 내지 도 3을 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Although there have been various proposals as described above, the RF thermal plasma processing system including the plasma torch having the characteristics of the single injection method has a problem that the processing capacity of a single raw material can not be sufficiently secured even under a large power condition of about 200 kW or more. Similarly, the plasma torch structure using the fixed single injector method has a problem that the processing capacity of a single raw material can not be sufficiently secured even under a large capacity power condition. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 RF 열 플라즈마 처리장치의 개략도로서, RF 열 플라즈마 처리장치(10)는 일부 형식에 차이가 있으나 대체로 반응기(11), RF 전원공급부(12), 인젝터(13)가 설치된 RF 플라즈마 토치(14), ?칭가스 공급부(15), 인젝터(13)에 원료(A)를 공급하는 피더(16) 및 원료공급부(17), 반응기(11)로부터 분말을 회수하는 사이클론(18)과 필터 하우징(19) 그리고 버큠 펌프(20)를 포함하는 구성으로 된다. FIG. 1 is a schematic diagram of an RF thermal plasma processing apparatus. The RF thermal plasma processing apparatus 10 includes a reactor 11, an RF power supply unit 12, and an RF plasma torch (injector) A feeder 17 for feeding the raw material A to the injector 13 and a feeder 17 for feeding the raw material A to the injector 13; a cyclone 18 for recovering the powder from the reactor 11; (19) and a booster pump (20).

도 2는 RF 열 플라즈마 처리 시스템에 적용되는 고정식 싱글 인젝션 방식의 RF 플라즈마 토치 구조로서, 고정식 싱글 인젝션 방식의 RF 플라즈마 토치(14)는 대체로 캐리어 가스로 이송되는 파우더를 반응기(11)로 분사하기 위해 수직방향으로 연장된 부분(21)을 포함하는 인젝터(13), 연장된 부분(21)을 에워 싸는 플라즈마 가스 유도관(22) 및 그 외부 하우징(23), 하우징(23)의 외부에 감겨진 유도코일(24)을 포함하며, 기타 센트럴 가스(central gas)와 유도코일(24)의 외벽에 기화된 분말이 흡착되지 않게 하는 시스 가스(sheath gas) 및 분말을 주입하고 이송하는 캐리어 가스(carrier gas) 그리고 기화 또는 용해된 분말을 급랭하는 ?칭가스(quenching gas) 등의 가스 공급 유로 들을 포함한다. 그리고, 유도코일(24)에 RF(0.5MHz ~ 4MHz) 주파수의 전원을 인가하여 하우징(23) 내부에 유도가열을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 전원 증폭 발진 및 임피던스 정합 기구 등을 포함한다.FIG. 2 shows a structure of a fixed single injection type RF plasma torch applied to an RF thermal plasma processing system. In the RF plasma torch 14 of a fixed single injection type, the powder to be transferred to the carrier gas is injected into the reactor 11 An injector 13 including a vertically extending portion 21, a plasma gas induction tube 22 surrounding the elongated portion 21 and its outer housing 23, A sheath gas which prevents induction of powder vaporized on the outer wall of the induction coil 24 and a central gas including a induction coil 24 and a carrier gas gas, and quenching gas which quenches the vaporized or dissolved powder. And a power amplification oscillation and impedance matching mechanism for generating plasma by generating induction heating in the housing 23 by applying a power of RF (0.5 MHz to 4 MHz) frequency to the induction coil 24.

이러한 종래의 RF 플라즈마 토치(14)는 캐리어 가스로 이송되는 파우더를 반응기(11)로 분사하는 인젝터(13)가 고정식으로서 싱글 인젝션 방식이다. 플라즈마 생성부의 하우징(23)을 기준으로 중심부에 놓인다. 이렇게 플라즈마 소스의 중심부에 놓이면 도 3에 도시된 바와 같이 파우더 인젝터(13)는 고온의 플라즈마 영역에서 벗어난 지점에 위치한다. 즉 도 3을 참조하면 하우징(23) 내 플라즈마 온도 분포는 파우더 인젝터(13)를 중심으로 그 외곽 유도코일(24)과 가까운 외벽 부분의 온도가 가장 높게 나타난다. 적색 영역의 색도가 진할수록 고온 온도 분포 영역에 가깝다. The conventional RF plasma torch 14 is of a single injection type in which the injector 13 for injecting powder transferred to the carrier gas into the reactor 11 is fixed type. And is located at the center with respect to the housing 23 of the plasma generating portion. Thus, when placed at the center of the plasma source, the powder injector 13 is located at a point off the high temperature plasma region, as shown in FIG. That is, referring to FIG. 3, the plasma temperature distribution in the housing 23 shows the highest temperature at the outer wall portion near the outer induction coil 24 around the powder injector 13. The higher the chromaticity of the red region, the closer to the hot temperature distribution region.

이에 따라 원 소재 분말을 나노 소재로 합성시 열적 용량의 부족으로 인한 시간당 생산량 한계가 발생 되었고, 고부가가치 소재인 나노 분말 소재를 양산해내지 못하는 문제점도 발생 되었으며, 코어 쉘(Core-shell) 합성시 이종합성을 제어하기 어려운 문제점이 있었다. 실제로 일부 금속 간 이종합성시 화학적(Chemical) 방법으로 합성 중이며, 미세 나노 분말 제조 또는 이종합성시 복잡한 공정 및 많은 시간을 필요로 하여 대량 생산의 어려움을 겪고 있는 실정이다.Therefore, when the raw material powder is synthesized with the nanomaterial, the production amount limit per hour due to the insufficient thermal capacity is generated, and there is a problem that the nano powder material as the high value added material can not be mass-produced. In the core- It is difficult to control heterogeneous synthesis. In fact, some of the intermetallic hetero-compounds are synthesized by a chemical method, and in the process of producing fine nano-powders or heterogeneous synthesis, complicated processes are required and a lot of time is required.

특허문헌 1. 대한민국 특허출원 제10-2008-0083334호Patent Document 1. Korean Patent Application No. 10-2008-0083334 특허문헌 2. 대한민국 특허출원 제10-2010-0079693호Patent Document 2: Korean Patent Application No. 10-2010-0079693

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로 본 발명의 목적은, 소재 처리에서 RF 파워 조건에 대하여 비교적 영향을 적게 받으면서 단일 미세 나노 입자 분말 또는 이종합성 처리를 위한 충분한 용량을 확보하는 RF 플라즈마 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to overcome the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a single fine nano- And an object of the present invention is to provide an RF plasma processing apparatus.

본 발명의 다른 목적은, 원 소재 분말을 나노 소재로 합성시 열적 용량 부족 현상을 없앨 수 있는 RF 플라즈마 처리장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an RF plasma processing apparatus capable of eliminating a thermal capacity shortage phenomenon when a raw material powder is synthesized from a nanomaterial.

본 발명의 또 다른 목적은, 고부가가치 소재인 나노 입자 분말 소재를 양산할 수 있는 RF 플라즈마 처리장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an RF plasma processing apparatus capable of mass production of a nanoparticle powder material as a high value added material.

본 발명의 또 다른 목적은, 이종 금속 간 합성을 용이하게 제어하는 RF 플라즈마 처리장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an RF plasma processing apparatus which can easily control dissimilar metal synthesis.

본 발명의 또 다른 목적은, 미세 나노 입자 분말 제조 또는 이종합성시 복잡한 공정을 단순화하고 적은 시간에 많은 양의 나노 입자 분말 또는 이종합성이 가능한 RF 플라즈마 처리장치를 제공하는 것이다.Yet another object of the present invention is to provide an RF plasma processing apparatus capable of simplifying complicated processes in the production of fine nanoparticle powder or heterogeneous synthesis and capable of producing a large amount of nanoparticle powder or heterogeneous synthesis in a short time.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치는, 원료 소재 파우더를 이송하는 피더를 포함하는 원료공급부; 유도코일을 가지며 그 유도코일에 RF 주파수 전원을 인가하여 하우징 내부에 유도열을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치 및 반응기; 상기 원료공급부로부터 이송되는 파우더 입자를 고온 플라즈마 온도 분포 영역에 맞추어 분사하는 적어도 두 개 또는 그 이상으로 플라즈마 토치에 정렬된 멀티 인젝터들; 상기 멀티 인젝터들을 지지하는 지지블럭; 및 상기 멀티 인젝터의 위치를 조정하는 제1 조정수단;을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a multi-injection RF plasma processing apparatus including: a raw material supply unit including a feeder for transferring raw material powder; A plasma torch having an induction coil and applying RF frequency power to the induction coil to generate induction heat in the housing to generate plasma; Multiple injectors aligned in a plasma torch with at least two or more injecting powder particles delivered from the raw material supply unit in a high temperature plasma temperature distribution region; A support block supporting the multiple injectors; And first adjusting means for adjusting the position of the multi-injector.

본 발명의 다른 특징은, 원료 소재 파우더를 이송하는 피더를 포함하는 원료공급부; 유도코일을 가지며 그 유도코일에 RF 주파수 전원을 인가하여 하우징 내부에 유도열을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치 및 반응기; 상기 원료공급부로부터 이송되는 파우더 입자를 고온 플라즈마 온도 분포 영역에 맞추어 분사하는 적어도 두 개 또는 그 이상으로 플라즈마 토치에 정렬된 멀티 인젝터들; 상기 멀티 인젝터들을 지지하는 지지블럭; 상기 멀티 인젝터의 위치를 조정하는 제1 조정수단; 및 상기 지지블럭에 포함되거나 또는 지지블럭과 별개로 독립적으로 자리 잡아 개개의 인젝터들의 높이를 조정하는 제2 조정수단;을 더 포함한다.Another aspect of the present invention is a feeder comprising: a feedstock supply part including a feeder for feeding raw material powder; A plasma torch having an induction coil and applying RF frequency power to the induction coil to generate induction heat in the housing to generate plasma; Multiple injectors aligned in a plasma torch with at least two or more injecting powder particles delivered from the raw material supply unit in a high temperature plasma temperature distribution region; A support block supporting the multiple injectors; First adjusting means for adjusting the position of the multi-injector; And second adjusting means included in the support block or independently positioned separately from the support block to adjust the height of the respective injectors.

바람직하게는, 멀티 인젝터가 하우징의 중심에서 어긋난 곳에 위치하는 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치가 제공된다.Preferably, a multi-injector RF plasma processing apparatus is provided wherein the multi-injector is located offset from the center of the housing.

바람직하게는, 멀티 인젝터가 플라즈마 토치의 하우징 중심을 기준으로 양 방향에 대칭적인 한 쌍으로 위치하는 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치가 제공된다.Preferably, a multi-injector RF plasma processing apparatus is provided in which the multiple injectors are positioned in pairs symmetrically in both directions with respect to the center of the housing of the plasma torch.

또한, 플라즈마 토치의 하우징에 설치되는 멀티 인젝터의 종단 팁 길이가 같은 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치를 제공한다.Also, there is provided a multi-injection RF plasma processing apparatus having the same tip tip length of a multi-injector provided in a housing of a plasma torch.

바람직하게는, 멀티 인젝터가 원형 하우징의 원주상으로 180도 선상에서 마주 보는 위치에 배치된 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치가 제공된다. Preferably, a multi-injector RF plasma processing apparatus is provided in which the multi-injector is disposed at a position opposite to the circumference of the circular housing 180 degrees.

바람직하게는, 멀티 인젝터가 원형 하우징의 원주상으로 120도로 등분된 곳에 위치하는 삼각 배열로 배치된 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치가 제공된다. Preferably, the multi-injector RF plasma processing apparatus is arranged in a triangular arrangement in which the multi-injector is located at an angle of 120 degrees on the circumference of the circular housing.

또한, 멀티 인젝터가 플라즈마 토치의 원형 하우징 원주상으로 90도로 등분된 곳에 위치하는 사각 배열형, 또는 72도로 등분된 곳에 위치하는 오각 배열형 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치가 제공된다.Also, there is provided a multi-injection RF plasma processing apparatus comprising any one selected from a square array type in which the multi injector is located at an angle of 90 degrees to the circumference of the circular housing of the plasma torch, or a square array type in which the angle is divided into 72 degrees.

또한, 멀티 인젝터가 플라즈마 토치의 원형 하우징에 형성되는 초고온 플라즈마 영역 범위에 위치하는 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치가 제공된다.There is also provided a multi-injection RF plasma processing apparatus in which a multi-injector is located in an ultra-high temperature plasma region region formed in a circular housing of a plasma torch.

바람직하게는, 상기 멀티 인젝터의 위치를 조정하는 제1 조정수단은 상기 지지블럭의 상부에 결합된 이동블럭; 상기 이동블럭의 상하 이동을 안내하기 위해 상기 이동블럭을 지지블럭에 결합하는 스크류볼트;로 구성된 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치가 제공된다.Preferably, the first adjusting means for adjusting the position of the multi-injector includes a moving block coupled to an upper portion of the supporting block; And a screw bolt for coupling the moving block to the supporting block to guide the moving block up and down.

바람직하게는, 상기 제2 조정수단은 제1 조정수단의 상부에서 멀티 인젝터들의 높이를 조절하기 위하여 제1 조정수단과는 별개로 제1 조정수단의 이동블럭 상부에 또 다른 이동블럭을 결합하고 그 이동블럭을 제1 조정수단의 이동블럭측과 스크류볼트로 결합하여 멀티 인젝터들의 높이를 제1 조정수단과 별개로 조절하는 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치가 제공된다.Advantageously, said second adjusting means comprises means for combining another moving block above the moving block of the first adjusting means separately from the first adjusting means for adjusting the height of the multi-injectors at the top of the first adjusting means, There is provided a multi-injection RF plasma processing apparatus in which the moving block is coupled to the moving block side of the first adjusting means by a screw bolt to adjust the height of the multi-injectors separately from the first adjusting means.

본 발명의 또 다른 특징은, 원료 소재 파우더를 이송하는 피더를 포함하는 원료공급부, 유도코일을 가지며 그 유도코일에 RF 주파수 전원을 인가하여 하우징 내부에 유도열을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 반응기를 포함하는 RF 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 원료공급부로부터 이송되는 파우더 입자를 하우징 내부 고온 플라즈마 온도 분포 영역에 맞추어 분사하도록 하우징을 따라 배열된 적어도 두 개 또는 그 이상의 멀티 인젝터들; 상기 멀티 인젝터를 하우징 내부에 지지하는 지지블럭; 및 상기 멀티 인젝터들의 높이를 조정하는 조정수단;을 포함하는 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치가 제공된다.A further feature of the present invention is to include a raw material supply unit including a feeder for transferring raw material powder, a reactor having an induction coil and generating an induction heat in the housing by applying RF frequency power to the induction coil to generate plasma The RF plasma processing apparatus comprising: at least two or more multi-injectors arranged along a housing for spraying powder particles delivered from the raw material supply unit to a high-temperature plasma temperature distribution region inside the housing; A support block for supporting the multi-injector inside the housing; And adjustment means for adjusting the height of the multi-injectors. The multi-injection plasma torch of the RF plasma processing apparatus is provided.

또한, 멀티 인젝터가 하우징의 중심에서 어긋난 곳에 위치하는 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치가 제공된다.Also provided is a multi-injection plasma torch of an RF plasma processing apparatus wherein the multi-injector is located at a position offset from the center of the housing.

또한, 멀티 인젝터가 플라즈마 토치의 하우징 중심을 기준으로 양 방향에 대칭적인 한 쌍으로 위치하는 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치가 제공된다.Also provided is a multi-injection plasma torch of an RF plasma processing apparatus wherein the multiple injectors are positioned in pairs symmetrically in both directions with respect to the center of the housing of the plasma torch.

또한, 플라즈마 토치의 하우징에 설치되는 멀티 인젝터의 종단 팁 길이가 서로 같은 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치가 제공된다.Also provided is a multi-injection plasma torch of an RF plasma processing apparatus wherein the tip lengths of the multiple injectors provided in the housing of the plasma torch are the same.

또한, 멀티 인젝터가 원형 하우징의 원주상으로 180도 선상에서 마주 보는 위치에 배치된 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치가 제공된다.Also provided is a multi-injection plasma torch of an RF plasma processing apparatus in which a multi-injector is disposed at a position facing 180 degrees on the circumference of a circular housing.

또한, 멀티 인젝터가 원형 하우징의 원주상으로 120도로 등분된 곳에 위치하는 삼각 배열이거나 90도로 등분된 곳에 위치하는 사각 배열형, 또는 72도로 등분된 곳에 위치하는 오각 배열형 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치가 제공된다.Also, the RF injector may be a triangular array located at a position divided by 120 degrees on the circumference of the circular housing, a rectangular array positioned at an angle of 90 degrees, or a rectangular array positioned at an angle of 72 degrees A multi-injection plasma torch of the processing apparatus is provided.

또한, 멀티 인젝터가 플라즈마 토치의 원형 하우징에 형성되는 초고온 플라즈마 영역 범위에 위치하는 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치가 제공된다.There is also provided a multi-injection plasma torch for an RF plasma processing apparatus wherein the multi-injector is located in an ultra-high-temperature plasma region region formed in a circular housing of the plasma torch.

또한, 조정수단은, 상기 지지블럭의 상부에 결합된 이동블럭, 상기 이동블럭의 상하 이동을 안내하기 위해 상기 이동블럭을 지지블럭에 결합하는 스크류볼트로 멀티 인젝터의 위치를 조정하는 제1 조정수단; 상기 제1 조정수단의 상부에서 멀티 인젝터들의 높이를 조절하기 위하여의 이동블럭 상부에 또 다른 이동블럭을 결합하고 그 이동블럭을 제1 조정수단의 이동블럭측과 스크류볼트로 결합하여 멀티 인젝터들의 높이를 제1 조정수단과 별개로 조절하는 제2 조정수단;을 포함하는 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치가 제공된다.The adjusting means may include a moving block coupled to the upper portion of the supporting block, a first adjusting means for adjusting the position of the multi-injector with a screw bolt coupling the moving block to the supporting block to guide the moving block up and down, ; In order to adjust the height of the multi-injectors at the top of the first adjusting means, another moving block is coupled to the top of the moving block, and the moving block is coupled to the moving block side of the first adjusting means with the screw bolt, And a second adjusting means for adjusting the temperature of the RF plasma processing apparatus separately from the first adjusting means.

본 발명의 실시 예에 따른 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치 그리고 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치는 대략 200kW 이상의 대용량 파워 조건에서도 단일 원소재의 처리 용량을 충분히 확보할 수 있는 효과가 있다.The multi-injection plasma torch of the multi-injection RF plasma processing apparatus and the RF plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention can sufficiently secure the processing capacity of a single raw material even under a large capacity power condition of about 200 kW or more.

또한, RF 플라즈마 처리장치에 위치 조절이 가능한 멀티 인젝터 라인을 플라즈마의 고온 처리 영역에 위치할 수 있게 설치하여 멀티 인젝터의 위치에 따른 나노 분말의 사이즈 조절과 단일 원 소재 처리 용량 확보로 시간당 나노 분말 생산량 증대를 도모할 수 있으며 각각 독립된 인젝터 라인으로 Core-shell 원소재를 공급하여 빠르고 간편한 공정으로 균일한 Core-shell을 합성하는 효과가 있다.In addition, a multi-injector line capable of adjusting the position in the RF plasma processing apparatus is installed in the high-temperature processing region of the plasma to adjust the size of the nano powder according to the position of the multi-injector, It is possible to synthesize a uniform core-shell with a quick and simple process by supplying Core-shell raw material to each injector line.

또한, 원 소재 분말을 나노 소재로 합성시 열적 용량 부족으로 인한 시간당 생산량 한계를 극복할 수 있어 고부가가치 소재인 나노 분말 소재를 대량으로 양산해낼 수 있는 효과가 있다.In addition, when the raw material powder is synthesized with a nano material, it is possible to overcome the production limit per hour due to a lack of thermal capacity, and thus it is possible to mass-produce the nano powder material as a high value added material.

또한, Core-shell 합성시 이종합성을 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있으며 일부 금속 간 이종합성시 화학적 처리 방법을 통하지 않고 열 플라즈마 처리를 통해 복잡한 공정을 단순화하고 적은 시간으로 대량 생산이 가능한 효과가 있다.In addition, it has the effect of easily controlling heterogeneous synthesis in the core-shell synthesis, and it is possible to simplify complicated processes by thermal plasma treatment without using the chemical treatment method in some intermetallic synthesis, and it is possible to mass- have.

도 1은 RF 열 플라즈마 처리 시스템의 개략도.
도 2는 RF 열 플라즈마 처리 시스템에 적용되는 종래의 고정형 싱글 인젝션 방식의 RF 플라즈마 토치 구조도.
도 3은 종래 싱글 인젝터 방식의 RF 플라즈마 토치를 중심으로 형성되는 열 플라즈마 온도 식별 영역 분포도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RF 플라즈마 토치의 개략도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 인젝터의 배열 구조의 예로서 (a)는 멀티 인젝터의 양 방향 한 쌍 대칭 배열, (b)는 멀티 인젝터의 삼각 대칭 배열, (c)는 사각 대칭 배열의 멀티 인젝터의 배열 구조를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 RF 플라즈마 토치의 상세도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 인젝터 위치 차에 따른 원 소재의 열 플라즈마 처리 예의 비교 사진으로서 멀티 인젝터가 고온 영역에 위치하는 경우와 멀티 인젝터 위치가 고온 영역을 벗어난 위치에 위치하여 원 소재를 플라즈마 처리하여 나노 합성한 예의 SEM 비교 사진. 1 is a schematic diagram of an RF thermal plasma processing system;
FIG. 2 is a schematic view of a conventional fixed single injection type RF plasma torch applied to an RF thermal plasma processing system. FIG.
FIG. 3 is a distribution diagram of a thermal plasma temperature identification region formed around a conventional single injector type RF plasma torch; FIG.
4 is a schematic diagram of an RF plasma torch in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows an example of the arrangement structure of the multi-injector according to the embodiment of the present invention, in which (a) is a pair of symmetrical arrangements of the multiple injectors in both directions, (b) is a triangular symmetrical arrangement of the multiple injectors, Fig. 3 is a view showing an arrangement structure of a multi-injector of Fig.
6 is a detailed view of an RF plasma torch according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a comparative photograph of an example of thermal plasma processing of a raw material according to the position of a multi-injector according to an embodiment of the present invention. In the case where the multi-injector is located at a high temperature region and the multi- SEM comparison photograph of an example of nano synthesis by plasma treatment.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명의 실시예에 따른 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치는, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 원료 소재 파우더를 이송하는 피더(110)를 포함하는 원료공급부(120), 유도코일(130)을 가지며 그 유도코일(130)에 RF 주파수 전원을 인가하여 하우징(140) 내부에 유도열을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치(200) 및 반응기(300), 원료공급부(120)로부터 이송되는 파우더 입자를 고온 플라즈마 온도 분포 영역에 맞추어 분사하는 적어도 두 개 또는 그 이상으로 플라즈마 토치(200)에 정렬된 멀티 인젝터(210a)(210b)들, 멀티 인젝터(210a)(210b)들을 지지하는 지지블럭(400)을 포함한다.4 to 6, a multi-injection RF plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a raw material supply unit 120 including a feeder 110 for feeding raw material powder, an induction coil 130, A plasma torch 200 and a reactor 300 for generating plasma by generating induction heat in the housing 140 by applying an RF frequency power to the induction coil 130 and a powder 300 delivered from the raw material supply unit 120, Injectors 210a and 210b aligned with the plasma torch 200 at least two or more in which the particles are injected in accordance with the high temperature plasma temperature distribution region, a support block (not shown) supporting the multiple injectors 210a and 210b 400).

본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치는, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 원료 소재 파우더를 이송하는 피더(110)를 포함하는 원료공급부(120), 유도코일(130)을 가지며 그 유도코일(130)에 RF 주파수 전원을 인가하여 하우징(140) 내부에 유도열을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치(200) 및 반응기(300), 원료공급부(120)로부터 이송되는 파우더 입자를 고온 플라즈마 온도 분포 영역에 맞추어 분사하는 적어도 두 개 또는 그 이상으로 플라즈마 토치(200)에 정렬된 멀티 인젝터(210a)(210b)들, 멀티 인젝터(210a)(210b)들을 지지하는 지지블럭(400), 멀티 인젝터(210a)(210b) 들의 위치를 조정하는 제1 조정수단(410) 및 지지블럭(400)에 포함되거나 또는 지지블럭(400)과 별개로 독립적으로 자리 잡아 개개의 인젝터들의 높이를 조정하는 제2 조정수단(420)을 포함한다.4 to 6, a multi-injection RF plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention includes a raw material supply unit 120 including a feeder 110 for transferring raw material powder, an induction coil 130 A plasma torch 200 and a reactor 300 for generating plasma by generating induction heat in the housing 140 by applying an RF frequency power to the induction coil 130 and a reactor 300, Injectors 210a and 210b aligned in the plasma torch 200 with at least two or more injecting the powder particles in accordance with the high temperature plasma temperature distribution region, a support block 210b supporting the multiple injectors 210a and 210b, First adjusting means 410 for adjusting the position of the injectors 400, multi-injectors 210a, 210b, and first adjusting means 410 included in the support block 400 or independently positioned independently of the support block 400, Second Adjusting Height And adjustment means 420.

또한, 본 발명은 멀티 인젝터(210a)(210b)는 플라즈마 토치(200)를 구성하는 하우징(140)의 중심에서 어긋난 곳에 위치한다. 바람직하게는 멀티 인젝터(210a)(210b)가 플라즈마 토치(200)의 하우징(140) 중심을 기준으로 양 방향에 대칭적인 한 쌍으로 위치한다. 그리고, 플라즈마 토치(200)의 하우징(140)에 설치되는 멀티 인젝터(210a)(210b)의 종단 팁 길이는 같은 정도로 유지하는 것이 바람직하다.In the present invention, the multiple injectors 210a and 210b are located at positions shifted from the center of the housing 140 constituting the plasma torch 200. [ Preferably, the multiple injectors 210a and 210b are positioned symmetrically in both directions with respect to the center of the housing 140 of the plasma torch 200. It is preferable that the tip lengths of the multiple injectors 210a and 210b installed in the housing 140 of the plasma torch 200 are maintained at the same level.

본 발명에 따른 멀티 인젝터(210a)(210b)의 위치는 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(140)의 외벽에 놓이는 유도코일(130)과 가까운 쪽에 형성되는 초고온 열 플라즈마 열 분포 영역에 멀티 인젝터(210a)(210b)들을 위치 결정하여 세팅하는 기준이 된다. 참고로 초고온 열 플라즈마 분포 영역은 도 3에 도시된 바와 같이 하우징(140)의 외벽에 놓이는 유도코일(130)과 가까이 근접된 위치에 형성되며 본 발명에서 멀티 인젝터(210a)(210b)는 고온 영역인 'a1'과 'a2' 영역에 포함된다. 따라서, 각각의 멀티 인젝터(210a)(210b)들을 통해 분사되는 원 소재 입자는 고온 영역인 a1과 a2 영역을 대부분 경유하여 반응기로 이동함으로써 미세 나노 분말을 제조할 수 있고 미세 나노 분말의 이종합성도 가능하다.The position of the multi-injectors 210a and 210b according to the present invention is such that the multi-injector 210a and the multi-injector 210b are installed in the ultra-high temperature thermal plasma heat distribution region formed near the induction coil 130 placed on the outer wall of the housing 140, (210a) and (210b). 3, the ultra-high temperature thermal plasma distribution region is formed at a position close to the induction coil 130 placed on the outer wall of the housing 140. In the present invention, the multi-injectors 210a and 210b are disposed in the high- Quot; a1 " and " a2 " Therefore, the raw material particles injected through the respective multi-injectors 210a and 210b move to the reactor through most of the regions a1 and a2 in the high-temperature region, thereby making it possible to produce fine nano powders, It is possible.

본 발명에 따른 멀티 인젝터(210a)(210b)는 다양한 배열이 가능하다. 도 5의 (a)와 같이 원형 하우징(140)의 원주상으로 180도 선상에서 마주 보는 위치에 배치될 수 있으며, 도 5의 (b)와 같이, 원형 하우징(140)의 원주상으로 120도로 등분된 곳에 위치하는 삼각 배열로 배치될 수 있다. 또한 도 5의 (c)와 같이 원형 하우징(140) 원주상으로 90도로 등분된 곳에 위치하는 사각 배열형으로 배열될 수 있다. 또한, 도면으로 구체적으로 나타내지 않았으나 원주상으로 72도로 등분된 곳에 5개의 멀티 인젝터들을 등분 각에 위치시키는 오각 배열 구조로 배치될 수도 있다. 따라서, 멀티 인젝터(210a)(210b) 들의 수는 하우징(140)의 용적, 즉 용량에 따라 위와 같은 규칙에 따라 설치하는 인젝터의 수를 자유롭게 증설할 수 있다.The multiple injectors 210a and 210b according to the present invention can be arranged in various manners. As shown in FIG. 5 (a), may be disposed at a position facing the circumference of the circular housing 140 on the circumference of 180 degrees. As shown in FIG. 5 (b), the circumference of the circular housing 140 may be 120 degrees And may be arranged in a triangular array located at an equally divided position. 5 (c), the circular housing 140 may be arranged in a rectangular array shape which is equally divided into 90 degrees on the circumference of the circular housing 140. Also, although not shown in the drawings, the multi-injectors may be arranged in a pentagonally arranged structure in which five multi-injectors are placed at equal angles in a circumferential direction at an angle of 72 degrees. Accordingly, the number of the injectors 210a and 210b can be increased freely according to the above-described rule according to the volume of the housing 140, that is, the capacity.

참고로, 플라즈마 토치에 파우더 입자를 분사하는 종래의 인젝터는 하우징의 중심 'S'를 통과하는 싱글 인젝터로서 실제 플라즈마가 생성되는 하우징 내부 고온 영역에 원료 파우더 입자를 집중적으로 분사하지 못하고 고온 영역을 벗어나는 위치에 파우더를 분사하고 있으며 하우징의 용적과 무관하게 싱글 인젝터을 하우징의 중심을 축으로 설치하고 있다. 이에 대하여 본 발명에 따른 멀티 인젝터(210a)(210b)들은 모두 하우징(140)의 중심 'S'를 벗어난 외곽 영역에 배치되고, 멀티 인젝터(210a)(210b)들은 플라즈마 토치(200)의 원형 하우징(140)에 형성되는 초고온 플라즈마 영역 범위에 위치하여 미세 나노 분말 처리와 이종합성 처리에 따른 양산 및 생산성을 제고하고 고품질의 미세 분말 처리 효과를 얻는다. A conventional injector for spraying powder particles onto a plasma torch is a single injector that passes through the center 'S' of the housing. The injector can not intensively inject raw powder particles into a high-temperature region inside a housing where plasma is actually generated. And the single injector is installed around the center of the housing irrespective of the volume of the housing. In contrast, the multi-injectors 210a and 210b according to the present invention are all disposed in an outer area outside the center 'S' of the housing 140, and the multi-injectors 210a and 210b are disposed in the circular housing of the plasma torch 200 Temperature plasma region formed in the microchannel 140 to enhance the mass production and productivity according to the micro-nano powder processing and the heterogeneous synthesis processing, and obtain a high-quality fine powder processing effect.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치를 나타낸 것으로 멀티 인젝터(210a)(210b)의 위치는 제1 조정수단(410)과 제2 조정수단(420)을 통해 조정할 수 있도록 구성된다. 제1 조정수단(410)은 지지블럭(400)의 상부에 이동블럭(430)을 결합하고 그 이동블럭(430)의 상하 이동을 안내하기 위해 이동블럭(430)을 지지블럭(400)에 스크류볼트(440)로 결합하여 스크류볼트(440)를 회전시키는 방법으로 하우징(140) 내에서 멀티 인젝터(210a)(210b)의 상하 높이를 자유롭게 조절할 수 있다.FIG. 6 illustrates a multi-injection RF plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, in which the positions of the multi-injectors 210a and 210b are adjusted through a first adjusting unit 410 and a second adjusting unit 420 . The first adjusting means 410 may attach the moving block 430 to the upper portion of the supporting block 400 and guide the moving block 430 to the supporting block 400 in order to guide the vertical movement of the moving block 430. [ The height of the multi-injectors 210a and 210b can be freely adjusted in the housing 140 by coupling the bolts 440 and rotating the screw bolts 440.

그리고, 제2 조정수단(420)은 제1 조정수단(410)과는 별개로 제1 조정수단(410)의 이동블럭(430) 상부에 또 다른 이동블럭(450)을 결합하고 그 이동블럭(450)을 제1 조정수단(410)의 이동블럭(430)측과 스크류볼트(460)로 결합하여 멀티 인젝터(210a)(210b)들의 높이를 제1 조정수단(410)과 별개로 조절할 수 있도록 구성된다.The second adjusting means 420 may further comprise another moving block 450 above the moving block 430 of the first adjusting means 410 separately from the first adjusting means 410, The height of the multiple injectors 210a and 210b may be adjusted independently of the height of the first adjusting means 410 by coupling the first adjusting means 450 with the moving block 430 side of the first adjusting means 410 with the screw bolts 460. [ .

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 RF 플라즈마 처리장치의 플라즈마 토치의 멀티 인젝션 높이 'high', 'middle' 위치에 따른 SEM 사진 비교도 이다.FIG. 7 is a SEM photograph comparative diagram of multi-injection height 'high' and 'middle' positions of a plasma torch of an RF plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

SEM 사진을 비교하면, 하우징(140) 내부에 멀티 인젝터가 'high' 위치에서 균일한 나노 분말 합성이 이루어진 상태를 확인할 수 있다. 즉 나노 분말 합성 상태가 균일하면서도 입자 크기가 비교적 균일하고 안정적으로 관찰된다. 따라서, 하우징(140) 내에서 멀티 인젝터의 임의의 'high' 높이는 파우더를 플라즈마 처리하여 미세 분말 처리에 적합한 멀티 인젝터의 위치가 되므로 멀티 인젝터의 높이 결정시 이점을 참고하여 높이를 결정하고 세팅하면 된다.When the SEM photographs are compared with each other, it can be seen that the multi-injector in the housing 140 has uniform nano powder synthesis at the 'high' position. In other words, the nanosized powder state is uniform and the particle size is relatively uniform and stable. Accordingly, the arbitrary 'high' height of the multi-injector in the housing 140 is determined by setting the height with reference to the advantage of determining the height of the multi-injector since the powder is subjected to plasma treatment to be a position of the multi-injector suitable for fine powder processing .

이에 대하여 임의의 멀티 인젝터의 'middle' 위치는 SEM 사진으로 판독되는 것처럼 하우징(140) 내부에서 멀티 인젝터의 위치가 열 플라즈마 고온 영역을 벗어나 충분한 기화가 일어나지 못하는 위치에 놓인 경우에 해당된다. 사진을 보면 로드 형태의 분말과 큰 사이즈의 분말이 관찰된다. 이와 같이 하우징(140) 내부에 놓이는 인젝터의 높이 위치는 열 플라즈마의 고온 영역에 고르고 균일하게 접촉하는 위치에 놓일 때 인젝터를 통해 공급되는 파우더에 대한 충분한 기화를 촉진시켜 균일한 미세 나노 분말 입자나 합성을 유도할 수 있으므로 조정수단을 통해 멀티 인젝터의 높이를 최적화된 상태로 조정하여 세팅할 수 있다.In contrast, the 'middle' position of any multi-injector corresponds to the case where the position of the multi-injector in the housing 140 is outside the high-temperature region of the thermal plasma and is located at a position where sufficient vaporization can not take place as in the SEM photograph. In the photographs, rod-shaped powder and large-sized powder are observed. When the height position of the injector placed inside the housing 140 is positioned at a uniform and uniform contact position with the high temperature region of the thermal plasma, sufficient vaporization of the powder supplied through the injector is promoted to produce uniform fine nano- The height of the multi-injector can be adjusted to an optimized state by means of the adjusting means.

이와 같은 본 발명에 따른 멀티 인젝션 방식의 특성을 가지는 RF 플라즈마 처리 장치 또는 RF 플라즈마 토치는 인젝터의 이동이 가능하여 원소재의 고온 영역에 체류 시간을 자유롭게 조절할 수 있으므로 대용량(200kW 이상) 파워 조건에서도 단일 원소재의 처리 용량을 충분히 확보할 수 있다.Since the RF plasma processing apparatus or the RF plasma torch having the characteristics of the multi-injection system according to the present invention can move the injector, the residence time can be freely adjusted in the high-temperature region of the raw material. Therefore, even in the case of a large capacity (200 kW or more) The processing capacity of the raw material can be sufficiently secured.

그리고, 플라즈마 중심부에 위치하는 고정식 특성을 나타내는 기존 인젝터는 고온의 플라즈마 영역에서 벗어난 지점에 있는 관계로 원소재 분말을 나노 소재로 합성시 열적 용량 부족으로 인한 시간당 생산량 한계가 있지만 본 발명에 따른 인젝터는 고온의 플라즈마 영역에 일치하는 다중 분사형 이동식의 특성을 나타내므로 충분한 열적 용량을 확보하여 시간당 생산량을 충분히 늘려줄 수 있고 고부가가치 소재인 나노 분말 소재를 양산하는 것도 가능하다. 그리고 Core-shell 합성시 이종 합성을 완벽히 제어할 수 있으므로 기존 화학적 처리 방법을 대체할 수 있고 미세 나노 분말 제조시 복잡한 공정 및 시간을 줄여 대량 생산이 가능하다.Since the conventional injector exhibiting the fixed characteristic located at the center of the plasma is located at a position deviating from the high temperature plasma region, there is a limit of the production amount per hour due to the insufficient thermal capacity when the raw material powder is synthesized into the nanomaterial. However, Since it exhibits the characteristic of multi-injection type movement conforming to the high temperature plasma region, sufficient thermal capacity can be ensured and the production amount per hour can be sufficiently increased and it is also possible to mass-produce nano powder material of high added value. In the core-shell synthesis, heterogeneous synthesis can be completely controlled, which can replace the existing chemical treatment methods and can be mass-produced by reducing complex processes and time in the production of fine nano powder.

또한 인젝터의 이동이 가능하여 원소재의 고온 영역에 체류 시간을 조절할 수 있고 고온 영역의 체류 시간을 조절하여 나노 분말의 사이즈 조절도 가능하며 독립된 두 개 이상의 원소재 인젝터 라인에 하나 이상의 소재를 투입할 수 있고 독립된 두 개 이상의 원소재 인젝터 라인 설치로 단일 원 소재 처리 용량을 개선할 수 있으며 독립된 두 개 이상의 원소재 인젝션 라인을 통하여 단일 원소재 나노 분말 생산량을 개선한다.In addition, it is possible to adjust the residence time in the high temperature region of the raw material by controlling the injector movement, and to adjust the size of the nano powder by adjusting the residence time in the high temperature region, and to input more than one material into two or more independent raw material injector lines Two independent source injector lines can be used to improve single source material handling capacity and improve single source nano powder yield through two or more independent source injection lines.

또한 단일 소재의 나노 분말 생산시 독립된 두 개 이상의 원소재 인젝터 라인을 통하여, 균일한 나노 분말 생산이 가능하며 기존의 RF 열 플라즈마 처리장치의 경우 원소재가 소모될 시 전체 설비중지 후 원 소재를 보충해야 했었지만 본 발명은 독립된 원소재 인젝터 라인에서 개별적으로 시스템 가동을 중지하여 원 소재 공급이 가능하며 코어 쉘 제작 시 이종 이상의 물질의 공급량을 개별로 조절하여 균일한 특성의 코어 셀 제작이 가능하다. In addition, it is possible to produce uniform nano powder through two or more independent raw material injector lines in the production of single material nanopowder. In the case of conventional RF thermal plasma processing equipment, when the raw material is consumed, The present invention can supply the raw material by stopping the operation of the system separately from the independent raw material injector line and it is possible to manufacture the core cell with uniform characteristics by separately controlling the supply amount of the different materials in the core shell production.

예를 들면, 10 ~ 500nm의 직경을 갖는 금속 실리사이드를 core로 하고 그 표면의 일부 또는 전부에 실리콘(Si)이 덮인 코어 쉘 구조로 이루어진 나노 구조체의 제작, 금속 실리사이드를 결정질(crystalline) 구조로 하거나 실리콘은 비정질 구조로 하는 나노 구조체를 제작할 수 있으며, 금속 실리사이드는, 니켈, 철, 코발트, 탄탈룸, 타이타늄, 크롬 중에서 선택된 1종 이상의 금속을 사용하여 사전 설계된 이종합성의 코어 쉘 제작도 가능하다. For example, it is possible to manufacture a nanostructure comprising a core-shell structure in which a metal silicide having a diameter of 10 to 500 nm is used as a core and silicon (Si) is partially or entirely covered on its surface, a metal silicide is formed into a crystalline structure Silicon can be used to fabricate nanostructures with an amorphous structure. Metal silicides can also be fabricated with heterogeneous composite core shells that are pre-designed using one or more metals selected from nickel, iron, cobalt, tantalum, titanium, and chromium.

본 발명은 실시 예로 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있다. 수정과 변형이 이루어진 것은 본 발명의 기술 사상에 포함된다.The present invention is not limited to the embodiments but can be modified and modified without departing from the gist of the present invention. And modifications and variations are included in the technical idea of the present invention.

100: 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치 110: 피더
120: 원료공급부 130: 유도코일
140: 하우징 200: 플라즈마 토치
210a.210b: 인젝터 300: 반응기
400: 지지블럭 410: 제1 조정수단
420: 제2 조정수단 430: 이동블럭
440: 스크류볼트 450: 이동블럭
460: 스크류볼트100: Multi-injection RF plasma processing apparatus 110: Feeder
120: raw material supply part 130: induction coil
140: housing 200: plasma torch
210a.210b: injector 300: reactor
400: supporting block 410: first adjusting means
420: second adjusting means 430: moving block
440: screw bolt 450: moving block
460: Screw bolt

Claims (19)

원료 소재 파우더를 이송하는 피더(110)를 포함하는 원료공급부(120); 유도코일(130)을 가지며 그 유도코일(130)에 RF 주파수 전원을 인가하여 하우징(140) 내부에 유도열을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치(200) 및 반응기(300); 상기 원료공급부(120)로부터 이송되는 파우더 입자를 고온 플라즈마 온도 분포 영역에 맞추어 분사하는 적어도 두 개 또는 그 이상으로 플라즈마 토치(200)에 정렬된 멀티 인젝터(210a)(210b)들; 상기 멀티 인젝터(210a)(210b)들을 지지하는 지지블럭(400); 및 상기 멀티 인젝터(210a)(210b)의 위치를 조정하는 제1 조정수단(410);을 포함하는 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치.A raw material supply part (120) including a feeder (110) for transferring a raw material powder; A plasma torch 200 and a reactor 300 having an induction coil 130 and applying RF frequency power to the induction coil 130 to generate induction heat in the housing 140 to generate plasma; Multiple injectors (210a, 210b) aligned in the plasma torch (200) at least two or more to spray the powder particles delivered from the raw material supply part (120) in accordance with the high temperature plasma temperature distribution area; A support block 400 supporting the multi-injectors 210a and 210b; And first adjusting means (410) for adjusting the positions of the multi-injectors (210a) and (210b). 원료 소재 파우더를 이송하는 피더(110)를 포함하는 원료공급부(120); 유도코일(130)을 가지며 그 유도코일(130)에 RF 주파수 전원을 인가하여 하우징(140) 내부에 유도열을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치(200) 및 반응기(300); 상기 원료공급부(120)로부터 이송되는 파우더 입자를 고온 플라즈마 온도 분포 영역에 맞추어 분사하는 적어도 두 개 또는 그 이상으로 플라즈마 토치(200)에 정렬된 멀티 인젝터(210a)(210b)들; 상기 멀티 인젝터(210a)(210b)들을 지지하는 지지블럭(400); 상기 멀티 인젝터(210a)(210b)의 위치를 조정하는 제1 조정수단(410); 및 상기 지지블럭(400)에 포함되거나 또는 지지블럭(400)과 별개로 독립적으로 자리 잡아 개개의 인젝터들의 높이를 조정하는 제2 조정수단(420);을 더 포함하는 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치. A raw material supply part (120) including a feeder (110) for transferring a raw material powder; A plasma torch 200 and a reactor 300 having an induction coil 130 and applying RF frequency power to the induction coil 130 to generate induction heat in the housing 140 to generate plasma; Multiple injectors (210a, 210b) aligned in the plasma torch (200) at least two or more to spray the powder particles delivered from the raw material supply part (120) in accordance with the high temperature plasma temperature distribution area; A support block 400 supporting the multi-injectors 210a and 210b; First adjusting means (410) for adjusting the position of the multi-injectors (210a) and (210b); And second adjusting means (420) included in the support block (400) or independently positioned independently of the support block (400) to adjust the height of the individual injectors. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 멀티 인젝터(210a)(210b)가 하우징(140)의 중심에서 어긋난 곳에 위치하는 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치. 3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the multi-injectors (210a) and (210b) are located at positions shifted from the center of the housing (140). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 멀티 인젝터(210a)(210b)가 플라즈마 토치(200)의 하우징(140) 중심을 기준으로 양 방향에 대칭적인 한 쌍으로 위치하는 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치. 3. The method according to claim 1 or 2,
Injectors 210a and 210b are positioned symmetrically in both directions with respect to the center of the housing 140 of the plasma torch 200. The multi- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 플라즈마 토치(200)의 하우징(140)에 설치되는 멀티 인젝터(210a)(210b)의 종단 팁 길이가 같은 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치. 3. The method according to claim 1 or 2,
The multi-injector RF plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the multi-injectors (210a, 210b) are provided at the housing (140) of the plasma torch (200). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 멀티 인젝터(210a)(210b)가 원형 하우징(140)의 원주상으로 180도 선상에서 마주 보는 위치에 배치된 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치. 3. The method according to claim 1 or 2,
The multi-injector RF plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the multi-injector (210a, 210b) is disposed at a position facing the circumference of the circular housing (180) 180 degrees. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 멀티 인젝터(210a)(210b)가 원형 하우징(140)의 원주상으로 120도로 등분된 곳에 위치하는 삼각 배열로 배치된 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치. 3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the multi-injectors (210a) and (210b) are arranged in a triangular array in which the circular injectors (210a) and (210b) are located at equal intervals of 120 degrees on the circumference of the circular housing (140). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 멀티 인젝터(210a)(210b)가 플라즈마 토치(200)의 원형 하우징(140) 원주상으로 90도로 등분된 곳에 위치하는 사각 배열형, 또는 72도로 등분된 곳에 위치하는 오각 배열형 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치. 3. The method according to claim 1 or 2,
The multiple injectors 210a and 210b may be arranged in a rectangular arrangement where the multi injectors 210a and 210b are positioned at 90 degrees circumferentially on the circumference of the circular housing 140 of the plasma torch 200, Wherein the RF plasma processing apparatus comprises: 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 멀티 인젝터(210a)(210b)가 플라즈마 토치(200)의 원형 하우징(140)에 형성되는 초고온 플라즈마 영역 범위에 위치하는 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치. 3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the multi-injectors (210a) and (210b) are located in an ultra-high-temperature plasma region formed in the circular housing (140) of the plasma torch (200). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 멀티 인젝터(210a)(210b)의 위치를 조정하는 제1 조정수단(410)은, 상기 지지블럭(400)의 상부에 결합된 이동블럭(430); 상기 이동블럭(430)의 상하 이동을 안내하기 위해 상기 이동블럭(430)을 지지블럭(400)에 결합하는 스크류볼트(440);로 구성된 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치.3. The method according to claim 1 or 2,
The first adjusting means 410 for adjusting the position of the multi-injectors 210a and 210b includes a moving block 430 coupled to the upper portion of the supporting block 400; And a screw bolt (440) for coupling the moving block (430) to the supporting block (400) to guide the moving block (430) up and down. 제 2 항에 있어서,
상기 제2 조정수단(420)은 제1 조정수단(410)의 상부에서 멀티 인젝터(210a)(210b)들의 높이를 조절하기 위하여 제1 조정수단(410)과는 별개로 제1 조정수단(410)의 이동블럭(430) 상부에 또 다른 이동블럭(450)을 결합하고 그 이동블럭(450)을 제1 조정수단(410)의 이동블럭(430)측과 스크류볼트(460)로 결합하여 멀티 인젝터(210a)(210b)들의 높이를 제1 조정수단(410)과 별개로 조절하는 멀티 인젝션 RF 플라즈마 처리장치.3. The method of claim 2,
The second adjusting means 420 may include a first adjusting means 410 for adjusting the height of the multi-injectors 210a, 210b at the top of the first adjusting means 410, And the moving block 450 is coupled to the moving block 430 side of the first adjusting means 410 and the screw bolt 460 to form a multi- The height of the injectors (210a) (210b) is adjusted separately from the first adjusting means (410). 원료 소재 파우더를 이송하는 피더(110)를 포함하는 원료공급부(120); 유도코일(130)을 가지며 그 유도코일(130)에 RF 주파수 전원을 인가하여 하우징(140) 내부에 유도열을 발생시켜 플라즈마를 생성하는 반응기(300)를 포함하는 RF 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 원료공급부(120)로부터 이송되는 파우더 입자를 하우징(140) 내부 고온 플라즈마 온도 분포 영역에 맞추어 분사하도록 하우징(140)을 따라 배열된 적어도 두 개 또는 그 이상의 멀티 인젝터(210a)(210b)들; 상기 멀티 인젝터(210a)(210b)를 하우징(140) 내부에 지지하는 지지블럭(400); 및 상기 멀티 인젝터(210a)(210b)들의 높이를 조정하는 조정수단;을 포함하는 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치.A raw material supply part (120) including a feeder (110) for transferring a raw material powder; And a reactor (300) having an induction coil (130) and generating an induction heat in the housing (140) by applying RF frequency power to the induction coil (130) to generate plasma, characterized in that the RF plasma processing apparatus At least two or more multi-injectors (210a, 210b) arranged along the housing (140) so as to inject powder particles delivered from the raw material supply part (120) into the high temperature plasma temperature distribution area inside the housing (140); A support block 400 for supporting the multi-injectors 210a and 210b inside the housing 140; And adjusting means for adjusting the height of the multi-injectors (210a) and (210b). 제 12 항에 있어서,
상기 멀티 인젝터(210a)(210b)가 하우징(140)의 중심에서 어긋난 곳에 위치하는 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치. 13. The method of claim 12,
Wherein the multi-injectors (210a, 210b) are located at positions shifted from the center of the housing (140). 제 12 항에 있어서,
상기 멀티 인젝터(210a)(210b)가 플라즈마 토치(200)의 하우징(140) 중심을 기준으로 양 방향에 대칭적인 한 쌍으로 위치하는 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치. 13. The method of claim 12,
Wherein the multiple injectors 210a and 210b are positioned in a symmetrical pair in both directions with respect to the center of the housing 140 of the plasma torch 200. The RF- 제 12 항에 있어서,
상기 플라즈마 토치(200)의 하우징(140)에 설치되는 멀티 인젝터(210a)(210b)의 종단 팁 길이가 서로 같은 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치.13. The method of claim 12,
Injectors 210a and 210b installed in the housing 140 of the plasma torch 200 have the same terminal tip lengths as those of the multi-injectors 210a and 210b. 제 12 항에 있어서,
상기 멀티 인젝터(210a)(210b)가 원형 하우징(140)의 원주상으로 180도 선상에서 마주 보는 위치에 배치된 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치. 13. The method of claim 12,
The multi-injection plasma torch of the RF plasma processing apparatus wherein the multi-injectors (210a) and (210b) are disposed at positions facing each other on the circumference of the circular housing (180). 제 12 항에 있어서,
상기 멀티 인젝터(210a)(210b)가 원형 하우징(140)의 원주상으로 120도로 등분된 곳에 위치하는 삼각 배열이거나 90도로 등분된 곳에 위치하는 사각 배열형, 또는 72도로 등분된 곳에 위치하는 오각 배열형 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치. 13. The method of claim 12,
The multi-injectors 210a and 210b may be a triangular array positioned at a circumferential portion of the circular housing 140 at a circumferential angle of 120 degrees, or a square array disposed at an equally divided position of 90 degrees, Type plasma torch of the RF plasma processing apparatus. 제 12 항에 있어서,
상기 멀티 인젝터(210a)(210b)가 플라즈마 토치(200)의 원형 하우징(140)에 형성되는 초고온 플라즈마 영역 범위에 위치하는 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치. 13. The method of claim 12,
Wherein the multiple injectors (210a) and (210b) are located in an ultra-high temperature plasma region formed in the circular housing (140) of the plasma torch (200). 제 12 항에 있어서,
상기 조정수단은, 상기 지지블럭(400)의 상부에 결합된 이동블럭(430), 상기 이동블럭(430)의 상하 이동을 안내하기 위해 상기 이동블럭(430)을 지지블럭(400)에 결합하는 스크류볼트(440)로 멀티 인젝터(210a)(210b)의 위치를 조정하는 제1 조정수단(410); 상기 제1 조정수단(410)과는 별개로 제1 조정수단(410)의 상부에서 멀티 인젝터(210a)(210b)들의 높이를 조절하기 위하여 상기 제1 조정수단(410)과는 별개로 제1 조정수단(410)의 이동블럭(430) 상부에 또 다른 이동블럭(450)을 결합하고 그 이동블럭(450)을 제1 조정수단(410)의 이동블럭(430)측과 스크류볼트(460)로 결합하여 멀티 인젝터(210a)(210b)들의 높이를 제1 조정수단(410)과 별개로 조절하는 제2 조정수단(420);을 포함하는 RF 플라즈마 처리장치의 멀티 인젝션 플라즈마 토치.13. The method of claim 12,
The adjusting means may include a moving block 430 coupled to the supporting block 400 and a moving block 430 coupled to the supporting block 400 to guide the moving block 430 up and down First adjusting means 410 for adjusting the position of the multi-injectors 210a and 210b with the screw bolts 440; In order to adjust the height of the multi-injectors 210a and 210b at the top of the first adjusting means 410 separately from the first adjusting means 410, Another moving block 450 is coupled to the moving block 430 of the adjusting means 410 and the moving block 450 is coupled to the moving block 430 side of the first adjusting means 410 and the screw bolt 460, Injector 210a and 210b to adjust the height of the multi-injectors 210a and 210b separately from the first adjusting means 410. The multi-injection plasma torch of the RF plasma processing apparatus according to the present invention includes:
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