KR102044446B1 - 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치 - Google Patents

가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102044446B1
KR102044446B1 KR1020180095424A KR20180095424A KR102044446B1 KR 102044446 B1 KR102044446 B1 KR 102044446B1 KR 1020180095424 A KR1020180095424 A KR 1020180095424A KR 20180095424 A KR20180095424 A KR 20180095424A KR 102044446 B1 KR102044446 B1 KR 102044446B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
swirl
gas
harmful gas
inlet pipe
treated
Prior art date
Application number
KR1020180095424A
Other languages
English (en)
Inventor
강경두
고경준
김민재
Original Assignee
(주)퓨어플라텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)퓨어플라텍 filed Critical (주)퓨어플라텍
Priority to KR1020180095424A priority Critical patent/KR102044446B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102044446B1 publication Critical patent/KR102044446B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0216—Other waste gases from CVD treatment or semi-conductor manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/818—Employing electrical discharges or the generation of a plasma

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

본 발명에 의하면, 처리대상 유해가스의 유동을 스월 형태로 변화시키는 스월 발생기; 상기 스월 발생기에 반응성 가스를 공급하는 반응성 가스 주입관; 및 상기 스월 발생기에 의해 형성된 스월 형태의 유해가스에 대해 마이크로웨이브를 이용한 플라즈마 반응을 이용하여 상기 유해가스를 처리하는 플라즈마 반응부를 포함하며, 상기 스월 발생기는, 상기 처리대상 유해가스가 유동하는 내부 공간을 제공하는 관 형태의 하우징과, 상기 내부 공간으로 상기 처리대상 유해가스를 유입시키는 유해가스 유입관과, 상기 내부 공간으로부터 스월 가스가 배출되는 가스 배출관과, 상기 내부 공간에서 상기 유해가스 유입관을 통해 유입된 상기 처리대상 유해가스에 스월을 형성시키는 스월 형성 수단을 구비하며, 상기 반응성 가스 주입관은 상기 스월 형성 수단보다 상류 측에서 상기 반응성 가스를 상기 내부 공간으로 주입함으로써, 상기 반응성 가스는 상기 스월 형성 수단을 지나면서 상기 처리대상 유해가스와 함께 스월을 형성하는, 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치가 제공된다.

Description

가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치 {MICROWAVE TYPE PLASMA APPARATUS FOR TREATING GAS}
본 발명은 유해가스 처리 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로웨이브에 의한 플라즈마를 이용하여 유해가스를 처리하는 마이크로웨이브식 플라즈마 장치에 관한 것이다.
각종 반도체 디바이스의 제조에 있어서 공정 챔버에서 배출되는 가스는 독성이나 가연성이 있어서 인체에 유해하고 지구 온난화의 원인이 되므로 최대한 처리 후 배출될 필요가 있다.
반도체 제조설비의 공정 챔버 등에서 배출되는 유해가스를 처리하는 장치로는 건식, 습식, 연소식 등 다양한 방식의 장치가 사용되고 있는데, 최근 플라즈마 반응을 이용하여 유해가스를 처리하는 장치가 개발되어서 널리 활용되고 있다. 본 발명에 대한 기술인 마이크로웨이브에 의한 플라즈마를 이용하여 유해가스를 처리하는 마이크로웨이브식 플라즈마 장치의 경우, 플라즈마 반응을 안정적으로 유지하는 것이 매우 중요하다. 플라즈마 반응의 안정적 유지를 위하여, 유해가스는 일반적으로 스월(swirl)을 형성하며 플라즈마 반응부로 공급된다. 본 발명의 선행특허문헌인 등록특허 제10-0951631호에는 플라즈마 반응부에 복수개의 유해가스 주입관들을 접선방향으로 배치하여 스월을 형성시키는 구성이 기재되어 있다. 하지만, 이러한 스월 발생 방식은 스월의 균일한 유동을 형성하는데 한계가 있으며, 배관에 직접 연결되는 구조가 아니기 때문에 개선이 요구된다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0951631호 (2010.04.09.)
본 발명의 목적은 유해가스 처리효율을 향상시키는 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 처리대상 유해가스의 유동을 스월 형태로 변화시키는 스월 발생기; 상기 스월 발생기에 반응성 가스를 공급하는 반응성 가스 주입관; 및 상기 스월 발생기에 의해 형성된 스월 형태의 유해가스에 대해 마이크로웨이브를 이용한 플라즈마 반응을 이용하여 상기 유해가스를 처리하는 플라즈마 반응부를 포함하며, 상기 스월 발생기는, 상기 처리대상 유해가스가 유동하는 내부 공간을 제공하는 관 형태의 하우징과, 상기 내부 공간으로 상기 처리대상 유해가스를 유입시키는 유해가스 유입관과, 상기 내부 공간으로부터 스월 가스가 배출되는 가스 배출관과, 상기 내부 공간에서 상기 유해가스 유입관을 통해 유입된 상기 처리대상 유해가스에 스월을 형성시키는 스월 형성 수단을 구비하며, 상기 반응성 가스 주입관은 상기 스월 형성 수단보다 상류 측에서 상기 반응성 가스를 상기 내부 공간으로 주입함으로써, 상기 반응성 가스는 상기 스월 형성 수단을 지나면서 상기 처리대상 유해가스와 함께 스월을 형성하는, 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 원주방향을 따라서 배치되는 스월 형성 수단을 구비하는 스월 발생기에 의해 균일하게 형성된 유해가스 스월와 반응성 가스가 플라즈마 반응부로 공급되므로, 플라즈마가 안정적으로 유지됨으로써 유해가스 처리효율이 더욱 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치의 사시도로서, 스월 발생기의 내부가 보이도록 일부를 단면도로 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 스월 발생기의 측면도로서, 내부가 보이도록 하우징을 단면도로 도시한 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 스월 발생기의 A-A'선에 대한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 플라즈마 화염 발생부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스월 발생기의 측면도로서, 내부가 보이도록 단면도로 도시한 것이다.
도 6은 도 5에 도시된 스월 발생기에 대한 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 스월 발생기의 측면도로서, 내부가 보이도록 단면도로 도시한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
먼저, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 구성 중심으로 상세하게 설명한다. 도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치(이하, '플라즈마 장치'로 약칭하여 기재함)가 사시도로서 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 장치(100)는 스월 가스(swirl gas)를 발생시키는 스월 발생기(110)와, 스월 발생기(110)에 반응성 가스를 공급하는 복수개의 반응성 가스 주입관(190)들과, 스월 발생기(110)에 의해 발생된 스월 가스가 플라즈마 처리되는 플라즈마 반응부(160)를 포함한다. 플라즈마 장치(100)는 반도체 제조설비의 공정챔버 등에서 배출되는 유해가스를 처리한다. 도시되지는 않았으나, 플라즈마 장치(100)의 상류 측 또는 하류 측에 위치하는 진공펌프에 의해 유해가스가 플라즈마 장치(100)로 유입되어 처리된 후 배출되며, 플라즈마 장치(100)로부터 배출된 가스는 스크러버(scrubber)에 의해 추가적으로 처리될 수 있다. 설명의 편의를 위하여 직선으로 연장되는 기준축선(X)이 도입된다.
스월 발생기(110)는 처리대상 유해가스가 플라즈마 반응부(160)로 유입되기 전에 처리대상 유해가스에 스월(swirl)을 형성시킨다. 또한, 스월 발생기(110)는 반응성 가스 주입관(190)을 통해 공급되는 반응성 가스도 처리대상 유해가스와 함께 스월을 형성하도록 하여 처리대상 유해가스와 반응성 가스의 혼합이 균일하게 이루어지도록 한다. 도 2에는 도 1에 도시된 스월 발생기가 측면도로서 도시되어 있고, 도 3에는 스월 발생기가 도 2의 A-A'에 대한 단면도로서 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 스월 발생기(110)는 처리대상 유해가스의 유동 형태가 스월(와류)로 변경되는 내부 공간을 제공하는 하우징(140)과, 하우징(140)의 내부 공간으로 처리대상 유해가스를 유입시키는 유해가스 유입관(120)과, 하우징(140)의 내부 공간에서 유해가스 유입관(120)을 통해 유입된 처리대상 유해가스를 고리 형태의 유동으로 변화시키는 유동 변환 부재(130)와, 유동 변환 부재(130)에 의해 고리 형태의 유동으로 변환된 유해가스가 스월을 형성하도록 유해가스의 유동을 안내하는 복수개의 스월 형성 핀(fin)(150)들과, 유해가스 스월이 배출되는 가스 배출관(148)을 구비한다.
하우징(140)은 기준축선(X)을 중심으로 하여 연장되는 관 형태로서, 처리대상 유해가스의 유동 형태가 스월로 변경되는 내부 공간을 제공한다. 하우징(140)의 내부 공간에 유해가스 유입관(120)의 일부, 유동 변환 부재(130) 및 복수개의 스월 형성 핀(150)들이 위치한다. 하우징(140)은 단부벽(143)과, 단부벽(143)으로부터 연장되는 외주벽(141)과, 외주벽(141)의 끝단으로부터 내부 공간이 좁아지도록 연장되는 연장벽(146)을 구비한다.
단부벽(143)은 고리형상으로서, 기준축선(X)과 대체로 직각을 이룬다. 단부벽(143)의 중심에 입구측 연결구가 형성되며 입구측 연결구에 유해가스 유입관(120)이 연결된다.
외주벽(141)은 원형관의 형태로서, 단부벽(143)의 가장자리로부터 기준축선(X)과 평행한 방향으로 연장되어서 형성된다. 외주벽(141)의 내경은 일정하게 유지된다. 하우징(140)의 내부 공간에서 외주벽(141)의 내부에 대응하는 공간에 유해가스 유입관(120)의 일부, 유동 변환 부재(130) 및 복수개의 스월 형성 핀(150)들이 위치한다. 외주벽(141)에는 복수개의 반응성 가스 주입관(190)들이 원주방향을 따라서 배치된다.
연장벽(146)은 원뿔대 형태로서, 외주벽(141)의 끝단으로부터 단부벽(143)과 멀어지는 방향으로 연장되면서 내경이 감소하여 내부가 끝단으로 갈수록 점점 좁아진다. 연장벽(146)의 끝단에는 하우징(140)의 내부 공간과 통하는 출구측 연결구가 형성되며 출구측 연결구에 가스 배출관(148)이 연결된다. 연장벽(146)의 구간에서 가스의 유속이 증가한다.
유해가스 유입관(120)은 공정챔버(미도시)에서 배출되는 유해가스를 하우징(140)의 내부 공간으로 유입시킨다. 가스 유입관(120)은 기준축선(X)을 따라서 연장되며, 하우징(140)과 동축으로 배치된다. 유해가스 유입관(120)은 하우징(140)의 단부벽(143)에 형성된 입구측 연결구를 통과하며, 하우징(140)의 내부 공간에서 일정 길이 연장된다. 유해가스 유입관(120)을 통해 하우징(140)의 내부 공간으로 유입된 유해가스는 유동 변환 부재(130)에 의해 고리 형태의 유동으로 변환된다.
유동 변환 부재(130)는 하우징(140)의 내부 공간에 수용되고, 유해가스 유입관(120)을 통해 하우징(140)의 내부 공간으로 유입된 유해가스의 유동을 고리 형태로 변화시킨다. 유동 변환 부재(130)는 차단벽(131)과, 차단벽(131)의 가장자리로부터 연장되는 가이드벽(137)을 구비한다. 유동 변환 부재(130)는 하우징(140)과 동축으로 배치된다. 차단벽(131)은 유해가스 유입관(120)의 외경보다 큰 직경을 갖는 원판 형태로서, 기준축선(X)과 대체로 직각을 이루며, 유해가스 유입관(120)의 끝단과 일정 거리 이격되어서 위치한다. 차단벽(131)에 의해 유해가스 유입관(120)으로부터 배출되는 가스가 유동 방향을 그대로 유지하여 흐르는 것이 방지된다. 가이드벽(137)은 관 형태로서, 차단벽(131)의 가장자리로부터 유해가스 유입관(120)으로부터 배출되는 유해가스의 유동방향과 반대방향으로 연장되어서 형성된다. 가이드벽(137)의 끝단은 하우징(140)의 단부벽(143)과 이격된다. 가이드벽(137)의 내경은 가스 유입관(120)의 외경보다 커서 가이드벽(137)의 내주면과 유해가스 유입관(120)의 외주면 사이에는 가스가 통과할 수 있는 고리형의 통로가 형성된다. 또한, 가이드벽(137)의 외경은 하우징(140)의 외주벽(141)의 내경보다 작아서 가이드벽(137)의 외주면과 하우징(140)의 내주면 사이에도 가스가 통과할 수 있는 고리형의 통로가 형성된다. 따라서, 유해가스 유입관(120)으로부터 배출되는 유해가스는 차단벽(131)에 부딪친 후 유동 방향이 반대로 바뀌어서 가이드벽(137)과 유해가스 유입관(120) 사이의 고리형 통로를 통해 흐르고, 하우징(140)의 단부벽(143)에 부딪친 후 유동 방향이 다시 반대로 바뀌어서 가이드벽(137)과 하우징(140)의 외주벽(141) 사이의 고리형 통로를 통해 반응성 가스 주입관(190)을 통해 주입된 반응성 가스와 함께 기준축선(X)과 대체로 평행하게 흐르게 된다.
가이드벽(137)과 하우징(140)의 외주벽(141) 사이의 고리형 통로를 통해 기준축선(X)과 대체로 평행하게 흐르던 유해 가스와 반응성 가스는 복수개의 스월 형성 핀(150)들에 의해 스월을 형성하며 균일하게 혼합된다. 본 실시예에서는 차단벽(131)이 평판 형태인 것으로 설명하지만, 이와는 달리 유해가스 유입관(120)으로부터 멀어질수록 내부 공간이 좁아지는 형태가 될 수도 있다. 이 경우 유해가스 유입관(120)으로부터 배출된 가스가 가이드벽(137)과 유해가스 유입관(120)의 사이에 형성된 통로로 더욱 용이하게 안내될 수 있을 것이다.
복수개의 스월 형성 핀(150)들은 본 발명의 스월 형성 수단의 한 실시예로서, 가이드벽(137)과 하우징(140)의 외주벽 사이의 고리형 통로에 원주방향을 따라서 등간격으로 이격되어서 배치된다. 복수개의 스월 형성 핀(150)들은 반경방향을 따라 연장되는 판 형태로서, 모두 동일한 방향으로 비틀어지도록 기준축선(X)에 대하여 경사진다. 유동 변환 부재(130)의 가이드벽(133)과 하우징(140)의 외주벽(141) 사이의 고리형 통로를 지나가는 처리대상 유해가스와 반응성 가스는 복수개의 스월 형성 핀(150)들을 통과하면서 스월을 형성하면서 균일하게 혼합되고, 좁아지는 연장벽(146)을 통과하면서 유속이 증가하여 더욱 균일하게 혼합된다.
가스 배출관(148)은 연장벽(146)의 출구측 연결구가 형성된 연장벽(146)의 끝단으로부터 기준축선(X)을 따라 하류 쪽으로 연장되어서 하류 측 끝단이 플라즈마 반응부(160)와 연결된다. 가스 배출관(148)을 통해 스월 가스가 플라즈마 반응부(160)로 공급된다. 가스 배출관(148)은 가스 유입관(120)과 직격이 대체로 동일하다.
복수개의 반응성 가스 주입관(190)들 각각은 하우징(140)의 외주벽(141)에 원주방향을 따라서 등간격으로 이격되어서 배치된다. 본 실시예에서는 반응성 가스 주입관(190)이 2개인 것으로 설명하지만, 본 발명응 이에 제한되지 않으며, 셋 이상이거나 하나만 배치되는 것도 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 반응성 가스 주입관(190)은 스월 형성 핀(150)들보다 상류에 위치하며, 반응성 가스를 하류측을 향해 기준축선(X)과 대체로 평행한 방향으로 배출한다. 이하, 반응성 가스 주입관(190)을 통해 공급되는 반응성 가스의 역할을 상세하게 설명한다.
공정챔버로부터 배출되는 미반응 금속성 전구체 분자들이 분해된 후 금속성 부산물을 형성하거나, 미반응 비금속성 전구체 분자들이 분해된 후 비금속성 부산물을 형성할 경우, 진공펌프의 내면 또는 스크러버에 축적되어 많은 문제점을 야기한다. 반응성 가스는, 미반응 금속성 전구체 분자들 또는 미반응 비금속성 전구체 분자들이 분해된 후, 금속성 부산물 또는 비금속성 부산물을 형성하지 않고 미세입자의 금속 산화물 또는 비금속 산화물을 형성하도록 유도한다. 또한, F 원자 또는 Cl 원자를 포함하는 미반응 공정가스 및 미반응 클리닝가스 분자들의 분해시 생성되어, 진공펌프에 유입시 진공펌프 내면에 형성된 금속 표면과 반응하여 부식/식각을 야기하는 활성화된 F- 또는 Cl- 들을, HF, HCl, 금속원자 -F-O, 금속원자 -Cl-O 또는 금속원자 -F-Fl-O를 포함하는 비결정 합금 형태로 바꿔줄 수 있다.
플라즈마 반응부(160)는 공정챔버에서 배출된 유해가스에 함유된 금속 전구체, 비금속 전구체 및 공정가스, 킬리닝(clening) 가스의 부산물들을 분해하여 진공펌프 및 스크러버로 유입되거나 금속막이 형성되는 것을 방지하여 보호한다.
그런데 금속성 부산물 중 TEMAZ(Tetrakis(ehylmethylamido)zifconium)은 반응성 가스로 공급되는 산소(O2)와 만나면, 지르코니아(ZrO2)로 치환된다. 지르코니아(ZrO2)는 고운 파우더 형태로 클라즈마 반응부(160) 내부를 떠다니면서 가스의 유동을 방해하게 된다. 하지만, 스월 발생부(130)에서 발생되는 가스의 스월에 위해 지르코니아 파우더가 정체되거나 역류하는 것이 방지된다.
플라즈마 반응부(160)는 스월 발생기(110)를 거쳐서 유입되는 유해가스를 마이크로웨이브에 의한 플라즈마 반응을 통해 처리한다. 도 4에는 도 1에 도시된 플라즈마 반응부(160)가 단면도로서 도시되어 있다. 도 1과 도 4를 참조하면, 플라즈마 반응부(160)는 도파관(180)과, 도파관(180)에서 마이크로웨이브가 고밀도로 응집되는 위치에 수직 설치되는 관부재(170)를 구비한다. 도시되지는 않았으나, 플라즈마 반응부(160)는 도파관(180)을 통해 전달되는 마이크로웨이브를 발생시키는 마그네트론(magnetron)과 같은 마이크로웨이브 발생기와 화염 발생을 위해 관부재(170)의 내부에 설치되는 점화기를 더 구비한다. 도파관(180)은 마이크로웨이브식 플라즈마 토치에서 통상적으로 사용되는 것의 구성을 포함하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 관부재(170)는 알루미나, 지르코니아(ZrO2), 이트리아(Y2O3), 사파이어, 석영 또는 유리 등의 유전체로 형성된다. 관부재(170)의 선단부는 하우징(140)의 연결관(148)과 연결되고, 관부재(170)의 후단부는 배기관(199)과 연결된다.
이제, 도면을 참조하여 위에서 구성 중심으로 설명된 본 발명의 실시예를 작용 중심으로 설명한다.
공정챔브(미도시) 등에서 발생한 유해가스는 진공펌프(미도시)와 같은 가스 이송 수단에 의해 플라즈마 장치(100)의 유해가스 유입관(120)을 통해 하우징(140)의 내부 공간으로 유입된다. 유해가스 유입관(120)을 통해 하우징(140)의 내부 공간으로 유입된 처리대상 유해가스는 유동 변환 부재(130)의 차단벽(131)에 부딪친 후 유동 방향이 반대로 바뀌어서 유동 변환 부재(130)의 가이드벽(137)과 가스 유입관(120) 사이의 고리형 통로를 통해 흐르고, 하우징(140)의 단부벽(143)에 부딪친 후 유동 방향이 다시 반대로 바뀌어서 유동 변환 부재(130)의 가이드벽(137)과 하우징(140)의 외주벽(141) 사이의 고리형 통로를 통해 반응성 가스 주입관(190)에 의해 주입되는 반응상 가스와 함께 기준축선(X)과 대체로 평행하게 흐르게 된다. 유동 변환 부재(130)의 가이드벽(137)과 하우징(140)의 외주벽(141) 사이의 고리형 통로를 통해 기준축선(X)과 대체로 평행하게 흐르던 유해가스와 반응성 가스는 복수개의 스월 형성 핀(150)들에 의해 스월을 형성하게 되고, 내부 공간이 좁아지는 연장벽(146)의 구간을 통과하면서 유속이 증가하면서 균일하게 혼합된다. 연결관(148)을 통해 스월 형태의 유동을 갖는 유해가스가 빠른 속도로 플라즈마 반응부(160)에 공급됨으로써, 플라즈마 반응부(160)에서 플라즈마 화염(F)을 형성하는 플라즈마 반응이 안정적으로 유지되고 그에 따라 플라즈마 반응에 의한 유해가스 제거 효율도 안정적으로 유지된다.
도 5 및 도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스월 발생기가 도시되어 있다. 도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스월 발생기는 하우징(140)과, 유해가스 유입관(120)과, 유동 변환 부재(130)와, 격벽(250)을 구비한다. 하우징(140), 유해가스 유입관(120) 및 유동 변환 부재(130)는 도 1 내지 도 3을 통해 설명된 실시예와 동일한 구성이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 하우징(140)에는 복수개의 반응성 가스 주입관(190)들이 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 구성으로 구비된다. 격벽(250)은 본 발명의 스월 형성 수단의 다른 실시예이다.
격벽(250)은 하우징(140)과 유동 변환 부재(130) 사이의 공간을 막도록 형성되어서, 하우징(140)의 내부 공간을 상류측과 하류측으로 분할한다. 격벽(250)에는 원주방향을 따라서 배치되는 복수개의 관통홀(255)들이 형성된다. 복수개의 관통홀(255)들 각각은 모두 동일한 방향으로 비틀어지도록 기준축선(X)에 대하여 경사지며, 반경방향 안쪽을 향한다. 처리대상 유해가스는 격벽(250)에 형성된 관통홀(255)을 통과하면서 스월을 형성하게 된다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 스월 발생기가 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스월 발생기는 하우징(140)과, 유해가스 유입관(120)과, 가스 배출관(348)과, 차단벽(350)을 구비한다. 하우징(140) 및 유해가스 유입관(130)은 도 1 내지 도 3을 통해 설명된 실시예와 동일한 구성이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 하우징(140)에는 복수개의 반응성 가스 주입관(190)들이 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 구성으로 구비된다.
가스 배출관(348)은 하우징(140)의 출구측 연결구에 연결되며 일부가 하우징(140)의 내부 공간으로 연장되어서 위치한다. 가스 배출관(348)은 하우징(140)의 내부 공간에서 가스 유입관(120)의 끝단부를 에워싼다. 가스 배출관(348)의 내경은 유해가스 유입관(120)의 외경보다 크다.
차단벽(350)은 가스 배출관(348)의 내부에서 가스 유입관(120)의 끝단과 이격되어서 형성된다. 차단벽(350)은 하우징(140)의 내부 공간의 영역에 위치한다. 차단벽(350)에 의해 가스 유입관(120)을 통해 유입된 유해가스는 반대방향으로 꺾여서 유해가스 유입관(120)과 가스 배출관(348) 사이의 통로로 흐르게 된다.
가스 배출관(348)에는 하우징(140)의 내부 공간에 위치하고 차단벽(350)보다는 하류 측에 위치하는 복수개의 관통홀(355)들이 형성된다. 복수개의 관통홀(355)들에 의해 가스 배출관(348)의 외부와 내부가 연통된다. 복수개의 관통홀(355)들은 내측으로 갈수록 하류를 향하고 모두 동일한 방향으로 비틀어지도록 기준축선(X)에 대하여 경사지게 연장된다. 유해가스가 관통홀(355)을 통과하면서 스월을 형성하게 된다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 플라즈마 장치 110 : 스월 발생기
120 : 유입관 130 : 유동 변환 부재
131 : 차단벽 137 : 가이드벽
140 : 하우징 141 : 외주벽
143 : 단부벽 146 : 연장벽
148 : 연결관 150 : 스월 형성 핀
160 : 플라즈마 반응부 170 : 관부재
180 : 도파관 190 : 반응성 가스 주입관

Claims (9)

  1. 처리대상 유해가스의 유동을 스월 형태로 변화시키는 스월 발생기;
    상기 스월 발생기에 반응성 가스를 공급하는 반응성 가스 주입관; 및
    상기 스월 발생기에 의해 형성된 스월 형태의 유해가스에 대해 마이크로웨이브를 이용한 플라즈마 반응을 이용하여 상기 유해가스를 처리하는 플라즈마 반응부를 포함하며,
    상기 스월 발생기는, 상기 처리대상 유해가스가 유동하는 내부 공간을 제공하는 관 형태의 하우징과, 상기 내부 공간으로 상기 처리대상 유해가스를 유입시키는 유해가스 유입관과, 상기 내부 공간으로부터 스월 가스가 배출되는 가스 배출관과, 상기 내부 공간에서 상기 유해가스 유입관을 통해 유입된 상기 처리대상 유해가스에 스월을 형성시키는 스월 형성 수단을 구비하며,
    상기 반응성 가스 주입관은 상기 스월 형성 수단보다 상류 측에서 상기 반응성 가스를 상기 내부 공간으로 주입함으로써, 상기 반응성 가스는 상기 스월 형성 수단을 지나면서 상기 처리대상 유해가스와 함께 스월을 형성하고,
    상기 스월 형성 수단은 상기 내부 공간에서 원주방향을 따라서 배치되는 복수개의 스월 형성핀들을 구비하며,
    상기 복수개의 스월 형성 핀들은 모두 동일한 방향으로 비틀어지고,
    상기 스월 발생기는 상기 유해가스 유입관에 의해 상기 내부 공간으로 유입된 상기 처리대상 유해가스를 반경방향 바깥으로 유도하여 상기 복수개의 스월 형성 핀들을 통과하기 전에 고리 형태의 유동으로 변화시키는 유동 변환 부재를 더 구비하며,
    상기 유해가스 유입관은 상기 내부 공간에서 일정 길이만큼 연장되며,
    상기 유동 변환 부재는 상기 유해가스 유입관의 끝단과 이격되어 배치되는 차단벽과, 상기 차단벽으로부터 상기 유해가스 유입관을 외부에서 감싸도록 연장되는 가이드벽을 구비하는,
    가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 스월 형성 핀들은 상기 가이드벽의 외주면으로부터 돌출되어서 형성되는 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치.
  5. 삭제
  6. 처리대상 유해가스의 유동을 스월 형태로 변화시키는 스월 발생기;
    상기 스월 발생기에 반응성 가스를 공급하는 반응성 가스 주입관; 및
    상기 스월 발생기에 의해 형성된 스월 형태의 유해가스에 대해 마이크로웨이브를 이용한 플라즈마 반응을 이용하여 상기 유해가스를 처리하는 플라즈마 반응부를 포함하며,
    상기 스월 발생기는, 상기 처리대상 유해가스가 유동하는 내부 공간을 제공하는 관 형태의 하우징과, 상기 내부 공간으로 상기 처리대상 유해가스를 유입시키는 유해가스 유입관과, 상기 내부 공간으로부터 스월 가스가 배출되는 가스 배출관과, 상기 내부 공간에서 상기 유해가스 유입관을 통해 유입된 상기 처리대상 유해가스에 스월을 형성시키는 스월 형성 수단을 구비하며,
    상기 반응성 가스 주입관은 상기 스월 형성 수단보다 상류 측에서 상기 반응성 가스를 상기 내부 공간으로 주입함으로써, 상기 반응성 가스는 상기 스월 형성 수단을 지나면서 상기 처리대상 유해가스와 함께 스월을 형성하고,
    상기 스월 형성 수단은 상기 내부 공간을 상류측과 하류측으로 분할하고 복수개의 관통홀들이 형성된 격벽을 구비하며,
    상기 복수개의 관통홀들은 모두 동일한 방향으로 비틀어져서 연장되고,
    상기 스월 발생기는 상기 유해가스 유입관에 의해 상기 내부 공간으로 유입된 상기 처리대상 유해가스를 반경방향 바깥으로 유도하여 상기 복수개의 관통홀들을 통과하기 전에 고리 형태의 유동으로 변화시키는 유동 변환 부재를 더 구비하는,
    상기 유해가스 유입관은 상기 내부 공간에서 일정 길이만큼 연장되며,
    상기 유동 변환 부재는 상기 유해가스 유입관의 끝단과 이격되어 배치되는 차단벽과, 상기 차단벽으로부터 상기 유해가스 유입관을 외부에서 감싸도록 연장되는 가이드벽을 구비하며,
    상기 격벽은 상기 가이드벽으로부터 바깥쪽으로 돌출되어서 형성되는,
    가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 하우징의 내부 공간에는 하류 측으로 갈수록 통로가 좁아져서 상기 처리대상 유해가스의 유속이 증가하는 구간이 형성되는 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치.
  9. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 반응성 가스 주입관은 상기 하우징의 외주면에 원주방향을 따라서 복수개들이 배치되는 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치.
KR1020180095424A 2018-08-16 2018-08-16 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치 KR102044446B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180095424A KR102044446B1 (ko) 2018-08-16 2018-08-16 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180095424A KR102044446B1 (ko) 2018-08-16 2018-08-16 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102044446B1 true KR102044446B1 (ko) 2019-11-14

Family

ID=68577734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180095424A KR102044446B1 (ko) 2018-08-16 2018-08-16 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102044446B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102431280B1 (ko) 2022-03-25 2022-08-11 주식회사 한강이앰피 마이크로웨이브 스팀 플라즈마를 이용한 대기오염물질 저감장치
KR20220154286A (ko) * 2021-05-12 2022-11-22 한국핵융합에너지연구원 배기가스 및 폐가스 처리용 플라즈마 반응기

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009511247A (ja) * 2005-10-10 2009-03-19 コリア インスティテュート オブ マシネリー アンド マテリアルズ プラズマ反応装置及びこれを用いたプラズマ反応方法、難分解性ガスのプラズマ反応方法及び吸蔵触媒方式のＮＯｘ低減装置
KR20090080671A (ko) * 2008-01-22 2009-07-27 주식회사 아론 플라즈마 반응기와 이를 이용한 플라즈마 스크러버
KR100951631B1 (ko) 2008-07-07 2010-04-09 김익년 폐가스 분해용 플라즈마 반응기와 이를 이용한 가스스크러버

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009511247A (ja) * 2005-10-10 2009-03-19 コリア インスティテュート オブ マシネリー アンド マテリアルズ プラズマ反応装置及びこれを用いたプラズマ反応方法、難分解性ガスのプラズマ反応方法及び吸蔵触媒方式のＮＯｘ低減装置
KR20090080671A (ko) * 2008-01-22 2009-07-27 주식회사 아론 플라즈마 반응기와 이를 이용한 플라즈마 스크러버
KR100951631B1 (ko) 2008-07-07 2010-04-09 김익년 폐가스 분해용 플라즈마 반응기와 이를 이용한 가스스크러버

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220154286A (ko) * 2021-05-12 2022-11-22 한국핵융합에너지연구원 배기가스 및 폐가스 처리용 플라즈마 반응기
KR102499357B1 (ko) * 2021-05-12 2023-02-13 한국핵융합에너지연구원 배기가스 및 폐가스 처리용 플라즈마 반응기
KR102431280B1 (ko) 2022-03-25 2022-08-11 주식회사 한강이앰피 마이크로웨이브 스팀 플라즈마를 이용한 대기오염물질 저감장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2540576T3 (es) Procedimiento de tratamiento de un gas y dispositivo para llevar a cabo dicho procedimiento
KR102044446B1 (ko) 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치
US10477665B2 (en) Microwave plasma torch generating laminar flow for materials processing
JP3645581B2 (ja) ガスの乱流混合装置およびガスの乱流混合方法
US20080041448A1 (en) Exhaust pipe having turbulence wings and an exhaust system
KR20210127777A (ko) 가스 처리용 플라즈마 반응기
KR20060095594A (ko) 반도체 세정 폐가스 제거를 위한 플라즈마 스크러버
KR20150124293A (ko) 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리 플라즈마 반응기
KR101776235B1 (ko) 공정설비에서 발생되는 배기가스 처리 플라즈마 반응기
JP2017537435A (ja) 耐腐食性軽減システム
KR102035218B1 (ko) 가스처리용 마이크로웨이브식 플라즈마 장치 및 이를 위한 스월 발생기
KR101734899B1 (ko) 플라즈마 및 촉매에 의한 난분해성 폐가스 분해 장치
EP2744587B1 (en) Apparatus for treating a gas stream
CN111149437B (zh) 输送用于等离子体消减的等离子体流的喷嘴及相关方法
RU2357922C1 (ru) Плазмохимическая камера для получения оксида азота прямым окислением
KR101946935B1 (ko) 유해가스 처리용 마이크로웨이브 플라즈마 반응기 및 이를 구비하는 유해가스 처리 장치
KR20170075394A (ko) 고밀도 마이크로파 플라즈마 장치
KR101946936B1 (ko) 유해가스 처리용 마이크로웨이브 플라즈마 반응기 및 이를 구비하는 유해가스 처리 장치
KR100358750B1 (ko) 과불화 화합물 가스의 처리 장치
KR102676559B1 (ko) 플라즈마 저감용 플라즈마 스트림을 이송하는 노즐 및 관련 방법
RU2799318C1 (ru) Устройство для проведения химических реакций в холодной плазме
RU2360863C1 (ru) Установка для получения оксида азота прямым окислением
KR102438942B1 (ko) 환원제 공급 장치
RU1618261C (ru) Свч-плазмотрон для обработки дисперсных материалов
KR20210127659A (ko) 공급 분배 구조의 플라즈마 스크러버 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant