KR102083086B1 - 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 - Google Patents

자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 폐가스 배관에의 폐가스 흡착 방지 기능은 그대로 유지하면서, 아크 플라즈마를 인가하여 폐가스를 처리하기 위한 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 관한 것으로, 외부전원을 공급받아 각종 전기기기에 전원을 공급해 주는 전원공급부(100); 폐가스의 흐름이 가능하도록 구성되고 소정의 간격을 두고 위 아래로 통로가 형성된 폐가스 반응부(300); 상기 폐가스 반응부(300)로의 유입부에 배치되며 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400); 및 상기 폐가스 반응부(300)에 삽입되어 상기 자석성질의 폐가스에 대해 자기력을 가진 아크 플라즈마를 발생시키는 아크 플라즈마 발생부(200); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치{WASTE GAS TREATMENT SYSTEM USING MAGNETIC FIELD AND ARC PLAZMA}
본 발명은 폐가스 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐가스 배기관에 다양한 자기장과 아크 플라즈마를 걸어주어 배기관에의 흡착을 억제하면서 배기가스를 연소시키고, 더 나아가 폐가스끼리의 자체 응집을 유도함으로써 폐가스를 처리하기 위한 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 관한 것이다.
일반적인 폐가스 처리장치의 경우, 과거에는 고온연소가 가능한 플라즈마 토치를 이용하여, 반도체, TFT LCD, OLED 등의 제조공정에서 발생된 독성 PFC 가스를 연소시키는 과정에서, 유해한 물질을 무해한 물질로 치환시킬 수 있는 반응 물질을 공급하여 줌으로써, 인체에 유해한 상태의 폐가스를 무해한 상태로 부산물과 안전한 상태의 가스로 배출되도록 하였으나, 상기 방법은, 연소 과정에서 산소가 필요하고 산소가 없어지는 것으로 이미 인체에 유해한 것이다. 그리고 부산물이 무해한 증거 또한 없다.
그리하여, 자기장을 이용한 폐가스 처리장치가 제안되었는바, 자기장은 전기를 이용한 것이지만 전력소모가 적고 그만한 열량을 얻는다면, 산소를 소모하는 독가스 해소 방법보다 우리에게 매우 유익하다.
그런데, 폐가스는 일반 기체와 달리 극성을 띠고 있다. 예를 들어 황산 가스는
Figure 112018071347667-pat00001
, 혹은
Figure 112018071347667-pat00002
로 존재한다. 이러한 기체는 산소와 비슷한 극성인 음이온을 갖고 있어 처리가 안 되고 가성 소다나 알카리성 용액으로 중화시켜야 한다. 그러나 알카리성 용액을 준비하는 것 또한 환경오염이다.
도 1은, 종래의 자기장을 이용한 폐가스 배기 계통도이다. 도 1의 종래기술에 따른 폐가스 배기 계통도에서는, 폐가스관(10)이 전자유도코일(20) 중심에 삽입 설치되며, 전자유코일(20)은 직렬공진용 캐패시터(50) 및 증폭회로(40)를 통해 전원회로(30)에 접속된다. 전원회로(30)는 전자유도코일(20)의 구동전압을 발생하기 위한 것으로, 바람직하게는 함수발생기를 사용하여 폐가스 특성에 따라 구동전압의 크기와 파형 및 주파수를 조절할 수 있게 한다. 증폭회로(40)는 전원회로(30)에서 출력되는 구동전압을 증폭하기 위한 것으로, 바람직하게는 비례증폭기(linear amplifier)를 사용한다. 캐패시터(50)는 전자유도코일(20)과 직렬공진하기 위한 것으로, 구동전압을 공진주파수에서 전류치가 최대로 되고 전압이 최소치로 되는 파형으로 변화시킨다. 도 2에서, 부호 1은 공정챔버, 2는 배기펌프, 3은 스크러버, 그리고 10은 폐가스 배관이다.
이와 같은 자기장 이용 배기 계통의 자세한 구성과 작동 및 응집 억제 원리는, 전자유도코일(20)에 전원이 인가되면 폐가스 배관(10) 안에 전압 주파수에 따라 자속이 교번하는 자기장이 형성되고, 폐가스 배관(10) 안을 흐르는 폐가스에 포함된 하전 입자가 그 교번 주기에 맞추어 회전하게 하는 전자적 추력이 작용한다. 이때 전압(전류)의 크기를 조절하여 폐가스 배관(10) 안에서 발생하는 자기장의 세기 및 입자의 운동 속도를 조절하여 폐가스의 응집을 막을 수 있다.
상기 종래기술에서, 폐가스의 응집을 방지하는 원리는 폐가스 배관 안에 자속이 빠른 속도로 교번하는 자기장을 형성, 분자나 미립자의 운동을 극대화하여 입자끼리의 응집 반응시간을 허락하지 않는 것이다. 즉 폐가스 배관 안에서 입자들이 매우 빠른 가속화된 속도로 회전함으로써 서로 결합 반응할 시간이 허락되지 않는 것이다. 따라서 폐가스는 폐가스 배관(10)을 흐르는 동안 하전 입자들이 그대로 존재하는 플라스마 상태를 유지하고, 그 결과 폐가스 배관(10)에 폐가스 흡착을 방지할 수 있는 것이다.
그러나, 상기 종래기술의 자기장 이용 배기 계통장치는, 폐가스 배관 안에서 입자들이 매우 빠른 가속화된 속도로 회전함으로써, 폐가스는 폐가스 배관(10)을 흐르는 동안 하전 입자들이 그대로 존재하는 플라스마 상태를 유지하고, 그 결과 폐가스 배관(10)에 폐가스 흡착을 방지하는 기능은 갖지만, 여전히 폐가스를 스크러버에서 필터링 및 집진하거나 기타 방식으로 폐가스를 어떻게든 처리하여야 한다는 긍극적인 문제점을 해결되지 않는다.
대한민국 특허공개 제10-2016-0137884호 (명칭: 자기장을 이용한 폐가스 응집 억제 시스템) 대한민국 특허공개 제10-2016-0142081호 (명칭: 자기장을 이용한 폐가스 응집 억제 시스템에 적합한 폐가스관)
본 발명자는, 상기 종래기술의 관점을 달리하여, 폐가스 배관에의 폐가스 흡착 방지 기능은 그대로 유지하면서, 아크 플라즈마를 인가하여 폐가스를 처리하기 위한 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치를 발명하였다.
더 나아가, 다양한 자기장을 걸어주어 폐가스끼리 응집이 더욱 잘 일어나도록 하여 이후 단계에서의 필터링 및 집진 문제를 해결하며, 특히 와전류형 아크 플라즈마를 이용함으로써 폐가스와 아크 플라즈마도 더욱 응집이 강하게 이루어지도록 한 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치를 발명하였다.
이를 위해, 토카막 장치의 이론에 의하여 극성 가스는 자기장 속에서 이동할 때 움직임을 갖으며, 자기장과 나란히 이동하면 극성 가스는 자화가 되는바, 이러한 자화를 더욱 강하게 하기 위해 자기장을 90도 각도 변경한 장치 내에 자화된 극성 가스를 통과시킨다. 그러면 가스가 가지고 있는 관성자기장과 외부자기장과 각도가 90도 차가 생겨 회전을 하게 되고, 이때 역기전력으로 전력소모는 줄어들고 회전은 빨라진다. 회전이 빨라 극성가스 분자 간에는 자기력이 강해 있다. 이것에 와전류 성분을 강화시킨 아크 플라즈마를 공급하여 폐가스와 아크 플라즈마가 한 덩어리로 응집이 되면서 소각되어 버린다.
결국, 본 발명은, 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 그리하여,
첫째, 폐가스가 아크 플라즈마에 의해 소각되어 버린다.
둘째, 폐가스를 중화시키기 전에 폐가스끼리 응집되어 처리하는 것으로 환경을 한층 더 좋게 해준다고 볼 수 있다.
셋째, 다른 알카리성 액체나 화학 약품을 줄여 사용하게 된다는 점이 좋다.
넷째, 폐가스를 에너지 원으로 사용하기에 자원을 한번 더 사용한다는 점도 좋다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치는, 외부전원을 공급받아 각종 전기기기에 전원을 공급해 주는 전원공급부(100); 폐가스의 흐름이 가능하도록 구성되고 소정의 간격을 두고 위 아래로 통로가 형성된 폐가스 반응부(300); 상기 폐가스 반응부(300)로의 유입부에 배치되며 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400); 상기 폐가스 반응부(300)에 삽입되어 상기 자석성질의 폐가스에 대해 자기력을 가진 아크 플라즈마를 발생시키는 아크 플라즈마 발생부(200); 및 상기 폐가스 반응부(300)에서의 상기 폐가스의 이동방향에 대하여 교차되는 방향으로의 자계가 형성되도록 배치된 고정계자부(500); 를 포함하며, 상기 아크 플라즈마 발생부(200)는, 폐가스의 이동방향에 대하여 교차하는 방향으로 삽입되면서 상호 마주보도록 배치되는 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)으로 이루어지며, 상기 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)은, 와전류형 아크 플라즈마를 형성되도록 상기 폐가스 반응부(300)를 중심으로 양측에 배치되며, 상기 제1 전자석 전극봉(210)은, 아크를 발생시키는 제1 전극봉(211)과, 제1 전극봉(211)을 감싸면서 자기장 (와전류) 을 발생시키는 제1 전극봉 코일(213)과, 상기 제1 전극봉(211)과 제1 전극봉 코일(213)을 절연시키는 제1 절연 세라믹(212)으로 이루어지면서, 상기 제1 전극봉 코일(213)의 선단은 상기 전원공급부(100)의 콘덴서(120)의 일측에 접속되며, 상기 제2 전자석 전극봉(220)은, 아크를 발생시키는 제2 전극봉(221)과, 제2 전극봉(221)을 감싸면서 자기장 (와전류) 을 발생시키는 제2 전극봉 코일(223)과, 상기 제2 전극봉(221)과 제2 전극봉 코일(223)을 절연시키는 제2 절연 세라믹(222)으로 이루어지며, 상기 전원공급부(100)는, 외부교류 전원을 공급받아 안정적으로 전압을 조절해 주는 전압조절부(110)와 콘덴서(120)로 구성되며, 상기 콘덴서(120)는, "제1 전자석 코일(210) - 제2 전자석 코일(220) - 제1 계자극(510) - 제1 코일(410) - 제2 계자극(520) - 제2 코일(420)"의 회로와 병렬 연결되어지며, 상기 인덕터(400)는 적어도 하나의 코일을 포함하되, 유입구 측의 제1 코일(410)과 유출구 측의 제2 코일(420)로 이루어지며, 상기 제1 전극봉 코일(213)의 후단은 상기 제1 전극봉(211)의 후단에 전기적으로 접속되어지며, 상기 제2 전극봉 코일(223)의 선단은 상기 인덕터(400)의 일측에 전기적으로 접속되며, 상기 제2 전극봉 코일(223)의 후단은 상기 제2 전극봉(221)의 후단에 전기적으로 접속되어지는 것을 특징으로 한다.
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더욱 바람직하게는, 상기 고정계자부(500)는, 폐가스의 이동방향에 대하여 직각으로 자계가 형성되도록 상기 폐가스 반응부(300)를 중심으로 양측에 배치되는 제1 계자극(510) 및 제2 계자극(520)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
가장 바람직하게는, 상기 제1 계자극(510)은, 제1 철심(511)과 상기 제1 철심에 코일형으로 권취된 제1 권선(512)으로 이루어지며, 상기 제2 계자극(520)은, 제2 철심(521)과 상기 제2 철심에 코일형으로 권취된 제2 권선(522)으로 이루어지고, 상기 제1 철심과 상기 제2 철심은 직렬로 권선되는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)의 제1 코일(410) 및 제2 코일(420)은, 파이프 형상의 폐가스 반응부(300)에 코일형으로 권취되되, 상기 제1 코일(410)은 상기 폐가스 반응부(300)의 유입부 측에 권회되어 이루어지며, 상기 제2 코일(420)은 상기 폐가스 반응부(300)의 유출부 측에 권회되어 이루어지며, 상기 제1 코일(410) 및 제2 코일(420) 사이에 상기 아크 플라즈마 발생부(200)가 설치되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 제1 코일(410)은, 복수개의 서브 코일부(410-1, 410-2, ...)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 폐가스 이동 경로는, 상기 폐가스 반응부(300)의 세라믹의 단열관(310) 내부에 설치되며, 상기 단열관의 둘레에는 냉각수가 흐르는 냉각수로(320)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 응집되어 배출되는 폐가스에 아크 플라즈마를 인가하여 배출되면서 동시에 폐가스를 처리되도록 하므로, 폐가스 처리 효율이 더욱 개선된다.
둘째, 환경에 좋은 가스를 방출하게 되어 안심할 수 있다.
셋째, 간단한 구성으로 대 폐가스 고열회전 전류를 만들어 낼 수 있기 때문에 이에 따른 회전수의 증가로 보다 높은 고열 에너지를 얻을 수 있다.
넷째, 자화된 폐가스에 와전류 아크 플라즈마 열이 전달되어 자화가 안 되는 소각로 벽이 열로부터 보호가 된다.
도 1은 종래의 자기장을 이용한 폐가스 배기 계통도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는, 도 2의 단면도로서, 도 3a는 도 2의 종단면도이고, 도 3b는 도 2의 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는, 도 2의 단면도로서, 도 5a는 도 4의 종단면도이고, 도 5b는 도 4의 횡단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 실제 사진들로서, 도 6a는 정면 사시 사진이고, 도 6b는 측면 사시 사진이며, 도 6c는 평면 사진이다.
도 7a 및 도 7b는, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 중 전극봉을 삽입하기 전의 실제 사진들로서, 도 7a는 사시 사진이고, 도 7b는 평면 사진이다.
도 8a 및 도 8b는, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터 및 고정계자부의 실제 사진들로서, 도 8a는 사시 사진이고, 도 8b는 평면 사진이다.
도 9a 내지 도 9c는, 본 발명의 제2 실시예의 제2 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터의 제조 공정을 보여주는 실제 사진들로서, 도 9a는 보빈에 코일을 권회하기 시작한 상태의 사진이고, 도 9b는 보빈에 코일을 완전히 권회한 상태의 사진이며, 도 9c는 완성된 인덕터의 실제 사진이다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시예의 제3 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터 및 고정계자부의 실제 사진이다.
도 11은, 본 발명의 제2 실시예의 제3 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터의 실제 사진이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 폐가스 반응부(300)가 내부에 빈 공간으로 마련되고, 이는 주 연소실을 향해 처리대상인 폐가스가 유입되기 위한 폐가스 반응부(300)의 폐가스 유입구가 형성되는바, 폐가스 유입구를 통해 유입된 폐가스에 진행 방향에 평행하게 자기장이 유도되도록, 일례로 제1 코일(410)을 감아 설치한다. 폐가스가 제1 코일(410)을 지날 때 자화가 되고, 고정계자부(500)의 전자석을 만나면 각도가 90도를 바뀐 자기장을 만나 회전을 하게 되고 회전에 의해 자화가 더욱 강해진 폐가스에 자기력을 가진 아크 플라즈마 ('와전류형 아크 플라즈마') 를 공급하는 것이 특징이다.
본 발명의 일 측면에 따르면 바디의 내부에 빈 공간으로 마련된 주 연소실을 향해 처리대상인 폐가스가 유입되기 위한 폐가스 반응부(300)의 폐가스 유입구가 형성되고, 폐가스 유입구를 통해 유입된 폐가스에 유도 자기장(Bz)으로 자화시킨다. 다음 단계의 통로에 자기장의 각도를 90도 변화를 준다. 그러면 자화된 폐가스는 빠른 회전을 하게 되고 그 회전에 의해 자화가 더욱 강해진 폐가스에 자기력을 가진 아크 플라즈마를 공급하는 것이 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 것이 특징인 폐가스 처리장치가 제공된다. 그리하여, 이곳에 와전류 아크 플라즈마를 공급하여 서로 충돌하여 빛과 열을 내고 극성이 사라질 때쯤 굴뚝 밖으로 나올 수 있는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치는, 먼저 1단계로, 약 10,000회 정도를 인덕터 권선처럼 감은 제1 코일(410)과 같이 권회한다. 2단계로, 이차 구간은 2개를 변압기 권선(512,522)처럼 1000회 이상 감은 후 내부에 철심(511,521)도 끼워 넣는다. 그리하여 자기장이 폐가스에 모두 집중하게 한다. 상기 폐가스의 이동방향에 대하여 수직으로 자계가 형성 되도록 상기 폐가스 반응부(300)를 중심으로 양측에 배치되고, 양단이 각각 상기 콘덴서(210)의 한쪽 전선과 상기 전자석부(510)에 전기적으로 연결된 고정계자부(500)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 폐가스 반응부(300)의 폐가스 유출구에도, 제2 코일(420)로서, 제1 코일(410)처럼 10,000번 이상 감아서 만들어진 제2 인덕터를 추가한다.
상술한 바와 같이, 일반적인 인덕터는 속이 빈 코일이다. 이 안에 폐가스를 이동시킨다. 이때 폐가스의 이동을 이동전류 폐가스라고 하며 이를
Figure 112018071347667-pat00003
라고 하고, 인덕터의 내부인 연소실 내에 자기장을
Figure 112018071347667-pat00004
라고 할 때, 아래 [수학식1]이 형성된다. 스카라 식이 쓰여진다.
Figure 112018071347667-pat00005
이때,
Figure 112018071347667-pat00006
는 자화 전류로
Figure 112018071347667-pat00007
폐가스는
Figure 112018071347667-pat00008
로 자화가 된다.
이러한 자화된 다음 진행 때는 90도 방향이 바뀐 자기장을 만나게 된다.
Figure 112018071347667-pat00009
는
Figure 112018071347667-pat00010
와
Figure 112018071347667-pat00011
두 개 이상으로 존재하고 두 개의 힘이 존재하게 된다. 즉,
Figure 112018071347667-pat00012
식과
Figure 112018071347667-pat00013
전동기의 방정식인 플레밍의 왼손법칙이 형성하게 된다. 이때 회전하게 되면 속도는 거의 무구 순환 속도를 갖는다. 그리하여
Figure 112018071347667-pat00014
이러한 자장이 형성하는 데
Figure 112018071347667-pat00015
의 속도가 무구순환 속도라서
Figure 112018071347667-pat00016
의 크기가 대단히 커진다. 이 곳에 와전류형 아크 플라즈마를 공급한다. 그리하여 폐가스는 순간적으로 소각된다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
(제1 실시예 )
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 대하여, 도 2 내지 도 3b를 참조하여 상술한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3a 및 도 3b는, 도 2의 단면도로서, 도 3a는 도 2의 종단면도이고, 도 3b는 도 2의 횡단면도이다.
먼저, 도 2 내지 도 3b를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 관한 구성을 설명한다.
제1 실시예에 따른 본 발명의 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치(1000)는, 외부전원을 공급받아 각종 전기기기에 전원을 공급해 주는 콘덴서(120)를 포함하는 전원공급부(100); 폐가스의 흐름이 가능하도록 구성되고 소정의 간격을 두고 위 아래로 통로가 형성된 폐가스 반응부(300); 및 상기 폐가스 반응부(300)로의 유입부에 배치되며 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400); 그리고 상기 폐가스 반응부(300)에 삽입되어 상기 자석성질의 폐가스에 대해 자기력을 가진 아크 플라즈마를 발생시키는 아크 플라즈마 발생부(200);를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 아크 플라즈마 발생부(200)는, 폐가스의 이동방향에 대하여 교차하는 방향으로 (바람직하게는 직각 방향으로) 삽입되면서 상호 마주보도록 배치되는 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)으로 이루어지며, 상기 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)은, 와전류형 아크 플라즈마를 형성되도록 상기 폐가스 반응부(300)를 중심으로 양측에 배치되는 것이 바람직하다.
더 상세히는, 상기 제1 전자석 전극봉(210)은, 아크를 발생시키는 제1 전극봉(211)과, 제1 전극봉(211)을 감싸면서 자기장 (와전류) 을 발생시키는 제1 전극봉 코일(213), 그리고 상기 제1 전극봉(211)과 제1 전극봉 코일(213)을 절연시키는 제1 절연 세라믹(212)으로 이루어지면서, 상기 제1 전극봉 코일(213)의 선단은 상기 전원공급부(100)의 콘덴서(120)의 일측에 접속되며, 상기 제1 전극봉 코일(213)의 후단은 상기 제1 전극봉(211)의 후단에 전기적으로 접속되어 진다.
마찬가지로, 상기 제2 전자석 전극봉(220) 역시, 아크를 발생시키는 제2 전극봉(221)과, 제2 전극봉(221)을 감싸면서 자기장 (와전류) 을 발생시키는 제2 전극봉 코일(223), 그리고 상기 제2 전극봉(221)과 제2 전극봉 코일(223)을 절연시키는 제2 절연 세라믹(222)으로 이루어지면서, 상기 제2 전극봉 코일(223)의 선단은 상기 인덕터(400)의 일측에 접속되며, 상기 제2 전극봉 코일(223)의 후단은 상기 제2 전극봉(221)의 후단에 전기적으로 접속되어 진다.
상기 제1 전극봉(211)의 선단과 상기 제2 전극봉(221)의 선단은 상호 마주보되 아크가 발생하면서 용량성의 전기적 결합이 가능하도록 1cm 정도의 짧은 간격만큼 이격되어 진다.
한편, 상기 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는, 파이프 형상의 폐가스 반응부(300)에 코일형으로 권취된 코일(410,420)로 이루어진다.
즉, 상기 폐가스 반응부(300)의 유입부 측에 (즉, 도 2 및 도 3a의 아래쪽에) 권회되는 제1 코일(410) 및 상기 폐가스 반응부(300)의 유출부 측에 (즉, 도 2 및 도 3a의 위쪽에) 권회되는 제2 코일(420)을 구비할 수 있는바, 이 경우, 자석성질의 폐가스를 만들어내는 제1 코일(410) 및 제2 코일(420) 사이에 폐가스 반응부(300)와 아크 플라즈마 발생부(200)가 설치되도록 한다.
다만, 상기 아크 플라즈마 발생부(200)는, 반드시 제2 코일(420)을 포함하여야만 하는 것은 아니며, 제1 코일(410)만으로도 가능하다.
다른 한편으로는, 상기 제1 코일(410)은 여러 개의 서브 코일부(410-1, 410-2, 410-3)로 이루어질 수 있으며, 이 경우, 제1 서브 코일부(410-1)가 상기 제2 전자석 전극봉(220)에 접속되어 지며, 제3 서브 코일부(410-3)가 상기 제2 코일(420) (혹은, 상기 콘덴서(120)의 타측에 접속되어 진다.
또한 바람직하게는, 상기 폐가스 이동 경로인 폐가스 반응부(300)는 절연과 단열이 우수한 세라믹의 단열관(310)으로 이루어지며, 더욱 바람직하게는, 상기 세라믹의 단열관의 둘레에는 냉각수가 흐르는 냉각수관과 같은 냉각수로(320)가 형성되는 것이 좋다.
상기 전원공급부(100)는, 외부교류 전원을 공급받아 안정적으로 전압을 조절해 주는 전압조절부(110)와 콘덴서(120)로 구성되며, 바람직하게는, 상기 콘덴서(120)의 일측 및 타측이 각각, 상기 제1 전자석 전극봉(210)의 일단 및 상기 인덕터(400)에, 바람직하게는 제2 코일(420)의 일단에, 또한 바람직하게는, 제3 서브 코일부(410-3)와 제2 코일(420)에, 연결된다.
결국, 상기 콘덴서(120)는, "제1 전자석 코일(210) - 제2 전자석 코일(220) - 제1 코일(410) - 제2 코일(420)"의 회로와 병렬 연결되어 진다.
이에 따라, 본 발명의 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치(1000)는, 인덕터(400)에서 강한 자기력이 발생하게 되고, 상기 와전류형 아크 프라즈마 발생부(200)에서 역시 자기장을 갖는 아크 플라즈마가 발생하게 되면서, 이들 자기장을 갖는 폐가스와 역시 동일 방향의 자기장을 갖는 아크 플라즈마가 응집하게 되면서 더욱 강한 자기장을 갖게 되며, 동시에 상기 폐가스와 아크 플라즈마가 반응함으로써 폐가스의 순간적으로 소각되어 지면서 안전하게 배출되게 된다.
폐가스 반응부(300)는, 고정계자부(500)의 자기장을 폐가스에 공급하고 주변을 고온으로부터 파괴되는 것을 막는 단열재 역할도 해야 한다. 또한, 폐가스 반응부(300)의 내부에는 폐가스를 매개로 위와 아래가 굴뚝처럼 이동이 가능하도록 한 연돌이 구비되는 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 각 연돌은 절연과 단열이 가능한 재질, 예를 들어 세라믹의 단열관으로 감싸주게 된다. 이는 폐가스 반응부(300)에 접촉함에 따라 화재나 전기사고로 이어지는 것을 미연에 방지할 수 있도록 하기 위함이다. 뿐만 아니라 전류가 폐가스 반응부(300)의 바깥쪽으로 누전되는 것을 차단하는 역할을 함께 한다.
한편, 폐가스 반응부(300)의 내부에 표시된 화살표는 폐가스의 공급으로 폐가스 반응부(300) 내에서 생성된 폐가스 흐름을 나타낸다.
자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)의 제1 및 제2 코일(410,420)은, 회전(나선형)전류를 형성하기 위한 것으로서, 전선을 코일형태로 감아 제작한다. 이때, 사용되는 전선으로는 일반 에나멜 전선을 이용할 수도 있다. 되도록 가늘어야 한다. 제작에는 0.5mm의 지름을 갖는 환구 에나멜 구리를 사용했다.
또한, 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는, 회전(나선형)전류의 세기를 높이기 위하여 제1 및 제2 코일(410,420)로 권취된 상태로 감아서 제작한다. 즉, 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는 코일형상의 큰 링 형태로 전선을 감은 코일형태로 감겨지게 하여 제작된 것이다. 다만, 유출구 측의 제2 코일(420)은 생략 가능하나, 유입구 측의 제1 코일(410)은 반드시 필요하다.
이와 같이 이루어진 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는, 일측이 상기 콘덴서(120)의 타측에 연결되고, 타측이 상기 제2 전자석 전극봉(220)에 연결된다.
아크 플라즈마 발생부(200)는, 도 3b에서 보는 바와 같이, 제1 전극봉(211)과 제2 전극봉(221)을 갖는 일종의 아크 발생기로 이들 제1 전극봉(211)과 제2 전극봉(221)은 폐가스 반응부(300)를 중심으로 서로 마주보게 설치되고, 다만 전자석 철심의 소재로 이루어지는 전극봉(211, 221)을 코일(213, 223)이 각각 감싸고 있어서 자체적으로도 자기장을 갖고 와전류를 발생시키면서 아크를 발생시키게 된다.
아울러, 제1 전자석 전극봉(210)은 상기 콘덴서(120)의 일측에, 그리고 제2 전자석 전극봉(220)은 상기 인덕터(400)에, 즉, 제1 서브 코일부(410)에, 전기적으로 각각 연결된다.
이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐가스 처리장치(1000)는, 상술한 바와 같이, 전압조절부(110) 및 상기 콘덴서(120)에 의해 고주파(600Hz ~ 6kHz)의 교류로 발진하게 된다. 특히, 이 고주파 교류는 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)에서 나선형 전류(회전전류) 형태로 폐가스 반응부(300)에 공급되고, 폐가스를 매개로 이 나선형 폐가스는 다시 아크 발생부(200)에 의해 발생되는 와전류형 아크와 함께 결합되면서, 상기 아크에 의해 순간적으로 연소되면서 배출되어 진다.
특히, 도 2의 인덕터(400)는, 권선(410,420)을 여러 번 감는 철심이 없는 인덕터이다. 본 발명의 인덕터는, P권선에 흐르는 전류(Ip)가 Z방향으로 자기장(Bz)을 발생하고 다시 Z방향으로 폐가스가 흐를 때, 이전의 Z방향 자기장(Bz)에 영향을 받아 나선형 폐가스를 형성하게 된다. 이러한 나선형 폐가스로 직각방향 X방향으로 자기장(Bx)이 가해지면 자석을 가까이 하면 직권 모터의 원리와 비슷하게 역기전력이 발생하여 자석성질의 폐가스는 강렬한 회전을 일으키고 빠른 회전으로 인하여 강력하게 자화된 폐가스에 와전류 아크 플라즈마가 공급되어 폐가스에 화염이 옮겨진다는 것이다.
한편, 도 2의 고정계자부(500)의 횡축으로의 화살표는 수직 자기장의 흐름 방향으로서, 불꽃반응이 발생하여 상 변환된 폐가스의 흐름(300)은 종방향으로 함께 표시하였다.
(제2 실시예 )
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 대하여, 도 4 내지 도 6c를 참조하여 상술한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5a 및 도 5b는, 도 4의 단면도로서, 도 5a는 도 4의 종단면도이고, 도 5b는 도 4의 횡단면도이며, 도 6a 내지 도 6c는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 실제 사진들로서, 도 6a는 정면 사시 사진이고, 도 6b는 측면 사시 사진이며, 도 6c는 평면 사진이다.
여기서, 구성요소 중 제1 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 그대로 사용하고, 그 상세한 설명을 생략하기도 한다.
먼저, 도 4 내지 도 5b를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 관한 구성을 설명한다.
제2 실시예에 따른 본 발명의 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치(1000')는, 외부전원을 공급받아 각종 전기기기에 전원을 공급해 주는 전원공급부(100); 폐가스의 흐름이 가능하도록 구성되고 소정의 간격을 두고 위 아래로 통로가 형성된 폐가스 반응부(300); 및 상기 폐가스 반응부(300)로의 유입부에 배치되며 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400); 및 상기 폐가스 반응부(300)에 삽입되어 상기 자석성질의 폐가스에 대해 자기력을 가진 아크 플라즈마를 발생시키는 아크 플라즈마 발생부(200); 에 추가하여, 상기 폐가스 반응부(300)에서의 상기 폐가스의 이동방향에 대하여 교차되는 방향으로의 자계가 형성되도록 배치된 고정계자부(500);를 더 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 고정계자부(500)는, 폐가스의 이동방향에 대하여 수직으로 자계가 형성되도록 상기 폐가스 반응부(300)를 중심으로 양측에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 아크 플라즈마 발생부(200)는 상기 고정계자부(500)의 하단에 혹은 상단에 어느 쪽에도 위치할 수 있으며, 바람직하게는, 제1 전자석 전극봉(210)은 상기 고정계자부(500)의 제1 계자극(510)의 상측에, 제2 전자석 전극봉(220)은 상기 고정계자부(500)의 제2 계자극(520)의 하측에 상호 엇갈리게 위치하는 것도 가능하다.
더욱이, 상기 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는, 사각 파이프 형상의 폐가스 반응부(300)에 코일형으로 권취된 코일(410,420)로 이루어진다.
즉, 상기 폐가스 반응부(300)의 유입부 측에 (즉, 고정계자부(500) 아래쪽에) 권회되는 제1 코일(410) 및 상기 폐가스 반응부(300)의 유출부 측에 (즉, 고정계자부(500) 위쪽에) 권회되는 제2 코일(420)을 구비할 수 있는바, 이 경우, 자석성질의 폐가스를 만들어내는 제1 코일(410) 및 제2 코일(420) 사이에 폐가스 반응부(300)와 고정계자부(500) 및 아크 플라즈마 발생부(200)가 설치되도록 한다.
더욱이, 상기 고정계자부(500)는, 제1 및 제2 철심(511, 521)과 상기 철심에 각각 코일형으로 권취된 제1 및 제2 권선(512, 522)으로 이루어지는 제1 계자극(510) 및 제2 계자극(520)을 갖는 일종의 계자(Field System)로 이들 제1 계자극(510) 및 제2 계자극(520)은 폐가스 반응부(300)를 중심으로 서로 마주보게 설치되고 직렬로 권선된다.
상기 전원공급부(100)는, 제1 실시예에서와 같이, 외부교류 전원을 공급받아 안정적으로 전압을 조절해 주는 전압조절부(110)와 콘덴서(120)로 구성되며, 바람직하게는, 상기 콘덴서(120)의 일측 및 타측이 각각, 상기 제1 전자석 전극봉(210)의 일단 및 상기 인덕터(400)에, 바람직하게는 제2 코일(420)의 일단에, 또한 바람직하게는, 고정계자부(500)의 제2 계자극(520)과 제2 코일(420)에, 연결된다.
더욱 바람직하게는, 상기 제2 전자석 전극봉(220)이, 상기 고정자계부(500)의 제1 계자부(510)의 일단에 연결되고, 상기 제1 계자부(510)의 타단은 상기 제1 코일(410)의 일단에 연결되며, 상기 제1 코일(410)의 타단은 상기 제2 계자부(520)의 일단에 연결되고, 상기 제2 계자부(520)의 타단은 상기 제2 코일(420)의 일단에 연결된다.
결국, 상기 콘덴서(120)는, "제1 전자석 코일(210) - 제2 전자석 코일(220) - 제1 계자극(510) - 제1 코일(410) - 제2 계자극(520) - 제2 코일(420)"의 회로와 병렬 연결되어 진다.
부연하여 설명하자면, 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는 입출력 측에서 고정계자부(500)의 제1 계자극(510) 및 제2 계자극(520)과 전기적으로 연결되게 되며, 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)이 상기 고정계자부(500) 양측에 삽입되어 진다.
이에 따라, 본 실시예의 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치(1000')는, 고정계자부(500)에서 보다 강한 자기력이 발생하게 되고, 이에 따라 폐가스 반응부(300)에 가해진 폐가스 자체 자기력을 한층 더 크게 할 수 있게 된다.
폐가스 반응부(300)는, 고정계자부(500)의 자기장을 폐가스에 공급하고 주변을 고온으로부터 파괴되는 것을 막는 단열재 역할도 해야 한다. 또한, 폐가스 반응부(300)의 내부에는 폐가스를 매개로 위와 아래가 굴뚝처럼 이동이 가능하도록 한 연돌이 구비되는 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 각 연돌은 절연과 단열이 가능한 재질, 예를 들어 세라믹의 단열관으로 감싸주게 된다. 이는 폐가스 반응부(300)에 접촉함에 따라 화재나 전기사고로 이어지는 것을 미연에 방지할 수 있도록 하기 위함이다. 뿐만 아니라 전류가 폐가스 반응부(300)의 바깥쪽으로 누전되는 것을 차단하는 역할을 함께 한다.
한편, 이러한 폐가스 반응부(300)는, 인덕터(400)에 의해 폐가스에 자기장이 공급됨에 따라 회전하게 되고, 중앙의 고정계자부(500)에 의해 자기장이 커져서 더욱 심하게 회전하게 되며, 출력 측에서 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)에 의해 와전류 아크 플라즈마가 발생하게 되어, 역시 자기장을 갖는 아크 플라즈마와 함께 회전하면서 순간적으로 연소되어 진다.
고정계자부(500)는, 도 5b에서 보는 바와 같이, 제1 및 제2 계자극(510,520)을 갖는 일종의 계자(Field System)로 이들 제1 및 제2 계자극(510,520)은 폐가스 반응부(300)를 중심으로 서로 마주보게 설치되고, 각 철심(511,521) 주위에 권회된 각 계자극의 권선(512, 522)은 직렬로 권선된다.
더 상세히는, 제1 계자극(510)은 상기 제2 전극봉(220)의 제2 전극봉 코일(223)에, 상기 제1 전극봉(210)의 제1 전극봉 코일(213)은 상기 콘덴서(120)에 전기적으로 각각 연결된다.
각 철심(511,521)은 2개의 외측 가지와 1개의 내측 가지를 갖는 'E'자형이 바람직하며, 제1 철심(521)의 외측 가지는 각각 대향하는 제2 철심(521)의 외측 가지와 접하여 누설 자속을 최소화하도록 하며, 제1 철심(521)의 내측 가지와 대향하는 제2 철심(521)의 내측 가지는 폐가스 반응부(300)의 세라믹의 단열관에 접하도록 한다.
이와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐가스 처리장치(1000')는, 상술한 바와 같이, 전압조절부(110) 및 상기 콘덴서(120)에 의해 고주파(600Hz ~ 6kHz)의 교류로 발진하게 되며, 이 고주파 교류는 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)에서 나선형 전류(회전전류) 형태로 폐가스 반응부(300)에 공급되고, 폐가스를 매개로 이 나선형 폐가스는 다시 고정계자부(500)에 의해 자계 형성에 이용되며, 다시 아크 발생부(200)에 의해 발생되는 와전류형 아크와 함께 결합되면서, 상기 아크에 의해 순간적으로 연소되면서 배출되어 진다.
따라서, 폐가스 반응부(300)에 흐르는 전류가 직권 전동기의 아마추어(코일에 흐르는 전류)에 해당하고, 그리고 폐가스 반응부(300)와 고정계자부(500)를 직렬로 연결한 구성이기 때문에, 본 실시예의 폐가스 처리장치(1000')의 전기회로는, 직권 전동기 형식으로 연결된 구조를 갖게 되는 것이다.
특히, 본 실시예의 폐가스 처리장치(1000')는, 자석성질의 폐가스의 회전수가 "수많은"인 상태로 바꾼다. 이런 원리는 역기전력 때문에 발생하는 것으로, 일반적으로 모터들은 부하가 걸리지 않으면 회전수가 정격속도가 된다. 그러나 직권 전동기는 정격속도가 무구속 속도까지 되어 무부하시 모터가 파괴된다고 알려져 있다.
이런 원리는 본 명세서에서 자세히 증명되어야 할 필요성을 느끼지 않지만, 다만, 원리를 간단히 설명하자면 무부하시 교류모터는 입력전력의 주파수에 대해 역기전력이 발생하여 주파수 속도만큼만 회전하게 되고 직권 모터는 브러쉬와 정류자 사이에서 교번으로 바뀌어 전류의 관성에 의해 아마추어에 들어오는 자기장에 대해 반대로 역기전력이 발생한다. 무부하시 입력전력은 거의 없을 정도가 이루어진다. 그러나 회전을 못하면, 역기전력이 없어져 전류가 많이 흘러 모터가 과열되어 절연피막이 타는 것이다. 이러한 직권모터의 성질 속에 무부하시 입력전류가 초기전류에 비해 줄어들어 안정적이다. 즉 정격전압에 무부하 상태로 운전하는 직류 직권 모터는 무구속 속도(Run away Speed) 상태가 되어 아마추어의 회전이 무한하게 커지게 되는 것이 회전은 불안한 것이 상식으로 알려져 있고, 이때 입력전력은 줄어들어 전력은 안정적이다. 사실 원자의 크기는 10[nm]로 토크(= r ×F)도 마찰력도 거의 없다. 그래서 회전할 때 마찰저항이 없는 것이 무구속 속도 상태가 되는 것이다.
즉, 도 4의 인덕터(400)는, 권선(410,420)을 여러 번 감는 철심이 없는 인덕터이다. 본 발명의 인덕터는, P권선에 흐르는 전류(Ip)가 Z방향으로 자기장(Bz)을 발생하고 다시 Z방향으로 폐가스가 흐를 때, 이전의 Z방향 자기장(Bz)에 영향을 받아 나선형 폐가스를 형성하게 된다. 이러한 나선형 폐가스로 직각방향 X방향으로 자기장(Bx)이 가해지면 자석을 가까이 하면 직권 모터의 원리와 비슷하게 역기전력이 발생하여 자석성질의 폐가스는 강렬한 회전을 일으키고 빠른 회전으로 인하여 강력하게 자화된 폐가스에 와전류 아크 플라즈마가 공급되어 폐가스에 화염이 옮겨진다는 것이다.
한편, 도 4의 고정계자부(500)의 횡축으로의 화살표는 수직 자기장의 흐름 방향으로서, 불꽃반응이 발생하여 상변환된 폐가스의 흐름(300)은 종방향으로 함께 표시하였다.
도 6a 내지 도 6c는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 실제 사진들로서, 도 6a는 정면 사시 사진이고, 도 6b는 측면 사시 사진이며, 도 6c는 평면 사진이다.
(제2 실시예의 제1 변형예 )
이제, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 대하여, 도 7a 내지 도 8b를 참조하여 상술한다.
도 7a 및 도 7b는, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 중 전극봉을 삽입하기 전의 실제 사진들로서, 도 7a는 사시 사진이고, 도 7b는 평면 사진이며, 도 8a 및 도 8b는, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터 및 고정계자부의 실제 사진들로서, 도 8a는 사시 사진이고, 도 8b는 평면 사진이다.
도 7a 내지 도 8b에서 보는 바와 같이, 본 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에서는, 인덕터(400)의 제1 코일(410) 및 제2 코일(420)을 각각 1단으로 하고, 그 사이에 고정계자부(500)를 배치하고 있는 실제 사진들인바, 상기 도면들에서는 전기장 권선부(410, 420, 511, 521)가 각각 1회씩, 전체 4회 감겨진 것으로 도시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서 회수에 제한이 없으며, 수천 회~수만 회까지도 권취 가능하다.
(제2 실시예의 제2 변형예 )
이제, 본 발명의 제2 실시예의 제2 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 대하여, 도 9a 내지 도 9c를 참조하여 상술한다.
도 9a 내지 도 9c는, 본 발명의 제2 실시예의 제2 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터의 제조 공정을 보여주는 실제 사진들로서, 도 9a는 보빈에 코일을 권회하기 시작한 상태의 사진이고, 도 9b는 보빈에 코일을 완전히 권회한 상태의 사진이며, 도 9c는 완성된 인덕터의 실제 사진이다.
다른 한편, 도 9a 내지 도 9c의 변형예에서는, 인덕터(400)의 제1 권선(410')만으로도 5회 감긴 상태의 변형예인바, 인덕터(400)의 제1 권선(410)이 많을수록 일반적으로 폐가스의 자석성질을 더욱 높일 수 있으므로, 바람직하다.
도 9a는, 폐가스 반응부(300)의 단열관(310)에 총 5단의 권선(410-1, 410-2, 410-3, 410-4, 410-5)을 권회하기 위한 셀이 구성되어 있으며, 그 중 첫째 단의 권선(410-1)을 권회하기 시작하는 단계를 보여주고 있고, 도 9b는, 마지막 단의 권선(410-5)을 권회한 단계를 보여주고 있으며, 도 9c는 제1 코일(410')을 완성한 상태의 사진이다.
(제2 실시예의 제3 변형예 )
이제, 본 발명의 제2 실시예의 제3 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 대하여, 도 10 및 도 11을 참조하여 상술한다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시예의 제3 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터 및 고정계자부의 실제 사진이고, 도 11은, 본 발명의 제2 실시예의 제3 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터의 실제 사진이다.
본 변형예의 경우, 도 10 및 도 11에서 보는 바와 같이, 폐가스 반응부(300)의 단열관(310)에, 인덕터(400)의 제1 코일(410")로서 총 9단의 권선의 서브 코일부(410-1, ..., 410-9)를 권회하기 위한 셀이 구성되어 있으며, 폐가스 반응부(300) 안에는 길이 방향의 지지봉(303)이 관통하고 있어, 상기 지지봉에 고정계자부(500) 및 제2 코일(420)이 지지되도록 한다.
여타 다른 구성은 제2 실시예의 그것들과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.
1000 : 본 발명의 제1 실시예의 폐가스 처리장치
1000' : 본 발명의 제2 실시예의 폐가스 처리장치
100 : 전원공급부 110 : 전압조절부
120 : 콘덴서
200 : 아크 플라즈마 발생부 210, 220 : 제1 및 제2 전자석 전극봉
211, 221 : 제1, 제2 전극봉 212, 222 : 제1, 제2 절연 세라믹
213, 223 : 제1, 제2 전극봉 코일
300 : 폐가스 반응부 301 : 유입구
302 : 유출구 310 : 단열관
320 : 냉각수로
400 : 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터
410, 420 : 제1, 제2 코일
500 : 고정계자부 510, 520 : 제1 및 제2 계자극
511, 521 : 제1, 제2 전자석 512, 522 : 제1, 제2 권선

Claims (10)

  1. 외부전원을 공급받아 각종 전기기기에 전원을 공급해 주는 전원공급부(100);
    폐가스의 흐름이 가능하도록 구성되고 소정의 간격을 두고 위 아래로 통로가 형성된 폐가스 반응부(300);
    상기 폐가스 반응부(300)로의 유입부에 배치되며 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400);
    상기 폐가스 반응부(300)에 삽입되어 상기 자석성질의 폐가스에 대해 자기력을 가진 아크 플라즈마를 발생시키는 아크 플라즈마 발생부(200); 및
    상기 폐가스 반응부(300)에서의 상기 폐가스의 이동방향에 대하여 교차되는 방향으로의 자계가 형성되도록 배치된 고정계자부(500);
    를 포함하며,
    상기 아크 플라즈마 발생부(200)는, 폐가스의 이동방향에 대하여 교차하는 방향으로 삽입되면서 상호 마주보도록 배치되는 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)으로 이루어지며, 상기 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)은, 와전류형 아크 플라즈마를 형성되도록 상기 폐가스 반응부(300)를 중심으로 양측에 배치되며,
    상기 제1 전자석 전극봉(210)은, 아크를 발생시키는 제1 전극봉(211)과, 제1 전극봉(211)을 감싸면서 자기장 (와전류) 을 발생시키는 제1 전극봉 코일(213)과, 상기 제1 전극봉(211)과 제1 전극봉 코일(213)을 절연시키는 제1 절연 세라믹(212)으로 이루어지면서, 상기 제1 전극봉 코일(213)의 선단은 상기 전원공급부(100)의 콘덴서(120)의 일측에 접속되며, 상기 제2 전자석 전극봉(220)은, 아크를 발생시키는 제2 전극봉(221)과, 제2 전극봉(221)을 감싸면서 자기장 (와전류) 을 발생시키는 제2 전극봉 코일(223)과, 상기 제2 전극봉(221)과 제2 전극봉 코일(223)을 절연시키는 제2 절연 세라믹(222)으로 이루어지며,
    상기 전원공급부(100)는, 외부교류 전원을 공급받아 안정적으로 전압을 조절해 주는 전압조절부(110)와 콘덴서(120)로 구성되며, 상기 콘덴서(120)는, "제1 전자석 코일(210) - 제2 전자석 코일(220) - 제1 계자극(510) - 제1 코일(410) - 제2 계자극(520) - 제2 코일(420)"의 회로와 병렬 연결되어지며,
    상기 인덕터(400)는 적어도 하나의 코일을 포함하되, 유입구 측의 제1 코일(410)과 유출구 측의 제2 코일(420)로 이루어지며,
    상기 제1 전극봉 코일(213)의 후단은 상기 제1 전극봉(211)의 후단에 전기적으로 접속되어지며, 상기 제2 전극봉 코일(223)의 선단은 상기 인덕터(400)의 일측에 전기적으로 접속되며, 상기 제2 전극봉 코일(223)의 후단은 상기 제2 전극봉(221)의 후단에 전기적으로 접속되어지는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정계자부(500)는, 폐가스의 이동방향에 대하여 직각으로 자계가 형성되도록 상기 폐가스 반응부(300)를 중심으로 양측에 배치되는 제1 계자극(510) 및 제2 계자극(520)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 계자극(510)은, 제1 철심(511)과 상기 제1 철심에 코일형으로 권취된 제1 권선(512)으로 이루어지며,
    상기 제2 계자극(520)은, 제2 철심(521)과 상기 제2 철심에 코일형으로 권취된 제2 권선(522)으로 이루어지고,
    상기 제1 철심과 상기 제2 철심은 직렬로 권선되는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)의 제1 코일(410) 및 제2 코일(420)은, 파이프 형상의 폐가스 반응부(300)에 코일형으로 권취되되, 상기 제1 코일(410)은 상기 폐가스 반응부(300)의 유입부 측에 권회되어 이루어지며, 상기 제2 코일(420)은 상기 폐가스 반응부(300)의 유출부 측에 권회되어 이루어지며, 상기 제1 코일(410) 및 제2 코일(420) 사이에 상기 아크 플라즈마 발생부(200)가 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 코일(410)은, 복수개의 서브 코일부(410-1, 410-2, ...)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 폐가스 이동 경로는, 상기 폐가스 반응부(300)의 세라믹의 단열관(310) 내부에 설치되며, 상기 단열관의 둘레에는 냉각수가 흐르는 냉각수로(320)가 형성되는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.
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