KR102124125B1

KR102124125B1 - Cooling Type Apparatus for synthesizing polymer using plasma torch with double nozzles

Info

Publication number: KR102124125B1
Application number: KR1020180119953A
Authority: KR
Inventors: 유인근; 최용섭
Original assignee: 한국기초과학지원연구원
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2020-06-17
Also published as: KR20200040100A

Abstract

본 발명의 실시예는 이중 노즐 플라즈마 토치의 내부에 별도의 냉각라인을 형성하여 냉각 효율을 개선하고, 이중 노즐 플라즈마 토치의 내부에서 냉각수가 순환되도록 함으로써 저온의 플라즈마 분위기에서 용이하게 모노머를 폴리머로 합성할 수 있는 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치는 내부에서 발생된 플라즈마가 분사되는 제1 토출부 방향으로 직경이 점차 줄어드는 제1 노즐부를 갖는 제1 중공관, 제1 중공관과 공간을 갖고 이격되어 형성되며, 제2 토출부 방향으로 직경이 점차 줄어들고, 제1 노즐부의 외면과 소정의 길이로 이격되어 제1 노즐부와의 사이에 간극을 형성하여 이중 노즐을 형성하는 제2 노즐부를 갖는 제2 중공관, 발생된 플라즈마와 서로 반응하여 폴리머가 합성되도록 투입되는 원료가 제1 중공관과 제2 중공관 사이의 공간을 통해 제2 토출부로 공급되도록 제2 중공관의 일측에서 공간을 향해 개구되어 원료 공급라인을 형성하는 원료 주입부, 그리고 제2 중공관의 외면에서 원료 주입부와 이격된 위치에서 공간을 향해 개구되어 제1 중공관과 제2 중공관의 사이에서 냉각수의 흐름을 안내하는 냉각라인을 형성하는 냉각부를 포함한다.The embodiment of the present invention improves the cooling efficiency by forming a separate cooling line inside the double nozzle plasma torch, and allows the cooling water to circulate inside the double nozzle plasma torch, thereby easily synthesizing the monomer into a polymer in a low temperature plasma atmosphere. It is to provide a cooling polymer synthesizing apparatus using a dual nozzle plasma torch that can be used. The cooling polymer synthesizing apparatus using the double nozzle plasma torch according to the embodiment of the present invention has a first hollow tube and a first hollow tube having a first nozzle part whose diameter gradually decreases in a direction of a first discharge part in which plasma generated therein is injected. It is formed with a space and spaced apart, the diameter is gradually reduced in the direction of the second discharge portion, spaced apart a predetermined length from the outer surface of the first nozzle portion to form a gap between the first nozzle portion to form a double nozzle 2 A second hollow tube having a nozzle part, one side of the second hollow tube so that the raw material that is input to react with the generated plasma to synthesize the polymer is supplied to the second discharge part through a space between the first hollow tube and the second hollow tube A cooling water between the first hollow tube and the second hollow tube which opens toward the space at a position spaced apart from the raw material injection part on the outer surface of the second hollow tube, and the raw material injection part which opens toward the space in the It includes a cooling unit to form a cooling line to guide the flow of.

Description

Cooling Type Apparatus for synthesizing polymer using plasma torch with double nozzles}

본 발명은 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling polymer synthesis device using a double nozzle plasma torch.

폴리머를 합성하는 다양한 방법 중에서, 플라즈마를 이용한 기술이 제안되었다. 플라즈마는 초고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체 상태를 말한다. 이때는 전하 분리도가 상당히 높으면서도 전체적으로 음과 양의 전하수가 같아서 중성을 띠게 된다. 플라즈마를 만들려면 흔히 직류, 초고주파, 전자빔 등 전기적 방법을 가해 플라스마를 생성한 다음 자기장 등을 사용해 이런 상태를 유지하도록 해야 한다. 특히, 이러한 플라즈마를 이용하여, 폴리머를 합성하기 위한 기술로서, 반응용기 내에서 플라즈마를 발생시키고, 상기 고온의 플라즈마에 폴리머 전구체나 그 모노머를 투입하여 폴리머를 합성하는 방법이 제시되었다. Among various methods for synthesizing polymers, a technique using plasma has been proposed. Plasma is a gas state separated by electrons with a negative charge and ions with a positive charge at an extremely high temperature. At this time, although the charge separation degree is considerably high, the overall number of charges is the same as the number of negative and positive charges. To make a plasma, it is often necessary to generate plasma by applying electric methods such as direct current, ultra-high frequency, and electron beam, and then use a magnetic field to maintain this state. In particular, as a technique for synthesizing a polymer using such a plasma, a method of synthesizing a polymer by generating a plasma in a reaction vessel and injecting a polymer precursor or its monomer into the high-temperature plasma has been proposed.

그러나, 이러한 기술에서 이용된 플라즈마의 고온 영향으로 모노머가 해리되어서 화학적 변화가 발생하기 때문에 폴리머를 합성하기 어려웠다. 그래서, 저온의 플라즈마를 이용하여 모노머를 폴리머로 합성하는 방법에 대한 다양한 연구 개발이 요구되고 있다.However, it was difficult to synthesize the polymer because the monomer was dissociated due to the high temperature effect of the plasma used in this technique and chemical change occurred. Therefore, various research and development on a method of synthesizing a monomer into a polymer using a low-temperature plasma has been required.

본 발명의 실시예는 이중 노즐 플라즈마 토치의 내부에 별도의 냉각라인을 형성하여 냉각 효율을 개선하고, 이중 노즐 플라즈마 토치의 내부에서 냉각수가 순환되도록 함으로써 저온의 플라즈마 분위기에서 용이하게 모노머를 폴리머로 합성할 수 있는 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치를 제공하기 위한 것이다.The embodiment of the present invention improves the cooling efficiency by forming a separate cooling line inside the double nozzle plasma torch, and allows the cooling water to circulate inside the double nozzle plasma torch, thereby easily synthesizing the monomer into a polymer in a low temperature plasma atmosphere. It is to provide a cooling polymer synthesizing apparatus using a dual nozzle plasma torch that can.

본 발명의 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치는 내부에서 발생된 플라즈마가 분사되는 제1 토출부 방향으로 직경이 점차 줄어드는 제1 노즐부를 갖는 제1 중공관, 제1 중공관과 공간을 갖고 이격되어 형성되며, 제2 토출부 방향으로 직경이 점차 줄어들고, 제1 노즐부의 외면과 소정의 길이로 이격되어 제1 노즐부와의 사이에 간극을 형성하여 이중 노즐을 형성하는 제2 노즐부를 갖는 제2 중공관, 발생된 플라즈마와 서로 반응하여 폴리머가 합성되도록 투입되는 원료가 제1 중공관과 제2 중공관 사이의 공간을 통해 제2 토출부로 공급되도록 제2 중공관의 일측에서 공간을 향해 개구되어 원료 공급라인을 형성하는 원료 주입부, 그리고 제2 중공관의 외면에서 원료 주입부와 이격된 위치에서 공간을 향해 개구되어 제1 중공관과 제2 중공관의 사이에서 냉각수의 흐름을 안내하는 냉각라인을 형성하는 냉각부를 포함한다.The cooling polymer synthesizing apparatus using the double nozzle plasma torch according to the embodiment of the present invention has a first hollow tube and a first hollow tube having a first nozzle part whose diameter gradually decreases in a direction of a first discharge part in which plasma generated therein is injected. It is formed with a space and spaced apart, the diameter is gradually reduced in the direction of the second discharge portion, spaced apart a predetermined length from the outer surface of the first nozzle portion to form a gap between the first nozzle portion to form a double nozzle 2 A second hollow tube having a nozzle part, one side of the second hollow tube so that the raw material that is input to react with the generated plasma to synthesize the polymer is supplied to the second discharge part through a space between the first hollow tube and the second hollow tube A cooling water between the first hollow tube and the second hollow tube which opens toward the space at a position spaced apart from the raw material injection part on the outer surface of the second hollow tube, and the raw material injection part which opens toward the space in the It includes a cooling unit to form a cooling line to guide the flow of.

냉각부는 제2 중공관의 외면 일측에 구비되어 냉각라인과 연통되며, 냉각라인으로 유입되는 냉각수의 흐름을 안내하는 유입부, 제2 중공관의 외면에서 유입부와 대응하는 위치에 구비되어 냉각라인과 연통되며, 냉각라인을 통해 유출되는 냉각수의 흐름을 안내하는 유출부를 포함하며, 냉각라인은 유입부를 통해 유입된 냉각수의 흐름을 제1 중공관과 제2 중공관의 사이에서 하향과 상향으로 순차적으로 1회 이동하면서 냉각시키고 유출부를 통해 외부로 배출되도록 안내할 수 있다. 여기서, 냉각라인은 제1 중공관의 길이방향을 따라 하향 경사지게 구비되어 유입부를 통해 유입된 냉각수의 하향 흐름을 안내하는 제1 라인, 제1 중공관의 하부에서 제1 라인에 연결되어 제1 라인을 통해 유입된 냉각수의 흐름을 안내하는 연결라인, 그리고 연결라인에 일단이 연결되며, 타단이 제1 중공관의 길이방향을 따라 상향 경사지게 구비되어 유출부로 연결되고, 연결라인을 통해 유입된 냉각수의 상향 흐름을 안내하는 제2 라인을 포함할 수 있다.Cooling unit is provided on one side of the outer surface of the second hollow tube to communicate with the cooling line, the inlet for guiding the flow of the cooling water flowing into the cooling line, provided at a position corresponding to the inlet on the outer surface of the second hollow tube cooling line It is in communication with, and includes an outlet for guiding the flow of cooling water flowing out through the cooling line, and the cooling line sequentially flows the flow of cooling water flowing through the inlet part downward and upward between the first hollow pipe and the second hollow pipe. It can be guided to cool while moving once and discharge to the outside through the outlet. Here, the cooling line is provided to be inclined downward along the longitudinal direction of the first hollow pipe to guide the downward flow of the coolant introduced through the inlet, the first line connected to the first line from the bottom of the first hollow pipe The connecting line that guides the flow of the cooling water introduced through, and one end is connected to the connecting line, the other end is inclined upward along the longitudinal direction of the first hollow pipe, connected to the outlet, and of the cooling water introduced through the connecting line. It may include a second line for guiding the upward flow.

제2 중공관은 원통형상의 외주면을 갖고 상부에 구비되는 상부관, 그리고 원추형상의 외주면을 갖고 길이방향을 따라 상부관에 연장 형성되는 하부관을 포함할 수 있다. 하부관의 외주면에 구비되어 냉각공기의 흐름을 안내하는 공냉부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 공냉부는 상부관과 하부관의 경계면을 형성하는 제1 안착부, 하부관의 하부 외주면에서 원통형상으로 형성되는 제2 안착부, 그리고 제1 안착부와 제2 안착부 사이에서 길이방향을 따라 굴곡된 형상으로 형성되며, 제1 안착부에 일단이 결합되고, 제2 안착부에 타단이 결합되는 공냉핀을 포함할 수 있다.The second hollow tube may include an upper tube having a cylindrical outer circumferential surface and provided on the upper portion, and a lower tube having a conical outer peripheral surface and extending to the upper tube along the longitudinal direction. It may be provided on the outer circumferential surface of the lower pipe further includes an air cooling unit for guiding the flow of cooling air. Here, the air-cooled portion has a first seating portion forming a boundary surface between the upper pipe and the lower pipe, a second seating portion formed in a cylindrical shape on the lower outer peripheral surface of the lower pipe, and a longitudinal direction between the first seating portion and the second seating portion. Accordingly, it may be formed in a curved shape, and may include an air cooling fin having one end coupled to the first seating portion and the other end coupled to the second seating portion.

한편, 냉각부는 제2 중공관의 외면 일측에 구비되어 냉각라인과 연통되며, 냉각라인으로 유입되는 냉각수의 흐름을 안내하는 유입부, 제2 중공관의 외면에서 유입제11 라인(222a)부와 대응하는 위치에 구비되어 냉각라인과 연통되며, 냉각라인을 통해 유출되는 냉각수의 흐름을 안내하는 유출부를 포함하며, 냉각라인은 유입부를 통해 유입된 냉각수의 흐름을 제1 중공관과 제2 중공관의 사이에서 하향과 상향으로 순차적으로 2회 이동하면서 냉각시키고 유출부를 통해 외부로 배출되도록 안내할 수 있다. 여기서, 냉각라인은 제2 중공관의 길이방향을 따라 하향 경사지게 구비되어 유입부를 통해 유입된 냉각수의 제1 하향 흐름을 안내하는 제11 라인, 제2 중공관의 하부에서 제11 라인에 연결되어 제11 라인을 통해 유입된 냉각수의 흐름을 안내하는 제1 연결라인, 제1 연결라인에 일단이 연결되며, 타단이 제1 중공관의 길이방향을 따라 상향 경사지게 구비되어 제1 연결라인을 통해 유입된 냉각수의 제1 상향 흐름을 안내하는 제12 라인, 제1 중공관의 상부에서 제12 라인에 연결되어 제12 라인을 통해 유입된 냉각수의 흐름을 안내하는 제2 연결라인, 제2 연결라인에 일단이 연결되며, 타단이 제1 중공관의 길이방향을 따라 하향 경사지게 구비되어 제2 연결라인을 통해 유입된 냉각수의 제2 하향 흐름을 안내하는 제21 라인, 제1 중공관의 하부에서 제21 라인에 연결되어 제21 라인을 통해 유입된 냉각수의 흐름을 안내하는 제3 연결라인, 그리고 제3 연결라인에 일단이 연결되며, 타단이 제2 중공관의 길이방향을 따라 상향 경사지게 구비되어 유출부로 연결되고, 제3 연결라인을 통해 유입된 냉각수의 제2 상향 흐름을 안내하는 제22 라인을 포함할 수 있다.On the other hand, the cooling unit is provided on one side of the outer surface of the second hollow pipe to communicate with the cooling line, the inlet portion for guiding the flow of cooling water flowing into the cooling line, the inlet 11 line (222a) portion from the outer surface of the second hollow pipe It is provided in a corresponding position and communicates with the cooling line, and includes an outlet for guiding the flow of the cooling water flowing out through the cooling line, and the cooling line controls the flow of the cooling water flowing through the inlet to the first hollow pipe and the second hollow pipe. It can be guided so that it cools while sequentially moving two times downward and upward in between and discharges through the outlet. Here, the cooling line is provided to be inclined downward along the longitudinal direction of the second hollow pipe, and is connected to the eleventh line at the bottom of the second hollow pipe to guide the first downward flow of the coolant introduced through the inlet. The first connection line that guides the flow of the cooling water introduced through the 11 line, one end is connected to the first connection line, and the other end is inclined upward along the longitudinal direction of the first hollow pipe to be introduced through the first connection line The 12th line for guiding the first upward flow of the coolant, the 2nd connection line connected to the 12th line at the top of the first hollow pipe and guiding the flow of the coolant introduced through the 12th line, once to the second connection line This is connected, the other end is provided with a downward slope along the longitudinal direction of the first hollow pipe to guide the second downward flow of the coolant introduced through the second connection line, the 21st line from the bottom of the first hollow pipe It is connected to the third connection line for guiding the flow of the cooling water introduced through the 21st line, and one end is connected to the third connection line, the other end is provided with an inclined upward along the longitudinal direction of the second hollow pipe to be connected to the outlet And, it may include a 22nd line that guides the second upward flow of the coolant introduced through the third connection line.

한편, 제1 중공관의 내부에 위치되고, 끝단부는 제1 토출부보다 높게 위치되어 전원 공급부로부터 전원을 공급받는 제1 전극을 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 전극은 제1 중공관의 길이방향을 따라 길게 제1 중공관의 중심부에 위치하며, 일단부가 플라즈마가 분사되는 방향으로 제1 토출부의 위치보다 전방에 위치될 수 있다.On the other hand, it is located inside the first hollow tube, the end portion is higher than the first discharge portion may further include a first electrode receiving power from the power supply. Here, the first electrode is located in the center of the first hollow tube long along the longitudinal direction of the first hollow tube, and one end may be positioned in front of the position of the first discharge part in a direction in which plasma is injected.

한편, 제1 중공관 내부로 불활성 가스가 공급될 수 있다. 그리고 원료 주입부를 통해 공급되는 원료는 제1 중공관의 길이방향을 기준으로 미리 설정된 방향으로 선회류하여 제2 토출부를 향해 진행될 수 있다. 여기서, 원료는 액상의 모노머(monomer)를 포함할 수 있다. 원료는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate) 모노머를 포함할 수 있다.Meanwhile, an inert gas may be supplied into the first hollow tube. In addition, the raw material supplied through the raw material injecting portion may flow in a predetermined direction based on the longitudinal direction of the first hollow tube and proceed toward the second discharge portion. Here, the raw material may include a liquid monomer. The raw material may include methyl methacrylate monomer.

이중 노즐 플라즈마 토치의 내부에 냉각수가 순환되는 냉각라인을 구비하여 냉각 효율을 개선함으로써 저온의 플라즈마 분위기에서 용이하게 모노머를 폴리머로 합성할 수 있는 효과가 있다.By providing a cooling line in which cooling water circulates inside the double nozzle plasma torch, the cooling efficiency is improved, so that a monomer can be easily synthesized as a polymer in a low-temperature plasma atmosphere.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치의 온도 의존성 관계를 비교한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치의 수율 관계를 비교한 도면이다.1 is a view showing a cooling polymer synthesis apparatus using a double nozzle plasma torch according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view schematically showing the interior of FIG. 1.
3 is a view showing a cooling polymer synthesis apparatus using a dual nozzle plasma torch according to another embodiment of the present invention.
4 is a view schematically showing the interior of FIG. 3.
5 is a view schematically showing the inside of a cooling polymer synthesis apparatus using a dual nozzle plasma torch according to another embodiment of the present invention.
6 is a view comparing a temperature dependency relationship of a cooling polymer synthesis apparatus using a dual nozzle plasma torch according to an embodiment of the present invention.
7 is a view comparing the yield relationship of a cooling polymer synthesis apparatus using a double nozzle plasma torch according to an embodiment of the present invention.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of referring only to specific embodiments and is not intended to limit the invention. The singular forms used herein also include plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of “comprising” embodies certain properties, regions, integers, steps, actions, elements and/or components, and other specific properties, regions, integers, steps, actions, elements, components and/or groups It does not exclude the existence or addition of.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined differently, all terms including technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as those generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Commonly used dictionary-defined terms are further interpreted as having meanings consistent with related technical documents and currently disclosed contents, and are not interpreted as ideal or very formal meanings unless defined.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치를 도시한 도면이며, 도 2는 도 1의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치는 제1 중공관(100), 제2 중공관(110), 원료 주입부(10), 그리고 냉각부를 포함한다. 그리고 제1 중공관(100)의 내부에 위치되고, 끝단부는 제1 토출부(102)보다 높게 위치되어 전원 공급부로부터 전원을 공급받는 제1 전극(2)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 전극(2)은 제1 중공관(100)의 길이방향을 따라 길게 제1 중공관(100)의 중심부에 위치하며, 일단부가 플라즈마(4)가 분사되는 방향으로 제1 토출부(102)의 위치보다 전방에 위치될 수 있다. 제1 전극(2)은 제1 중공관(100)의 내부에서 길이방향을 따라 중심에 배치되는 방전전극을 포함할 수 있다. 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치는 이중 노즐 플라즈마 토치의 내부에서 제1 중공관(100)과 제2 중공관(110)의 사이에 냉각라인(22)을 구비하여 냉각 효율을 개선하고, 이중 노즐 플라즈마 토치의 내부에서 냉각수가 순환되도록 함으로써 저온의 플라즈마 분위기에서 용이하게 단량체인 모노머(monomer)를 폴리머(polymer)로 합성할 수 있다. 1 is a view showing a cooling polymer synthesis apparatus using a dual nozzle plasma torch according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view schematically showing the interior of FIG. 1. 1 and 2, a cooling polymer synthesis apparatus using a double nozzle plasma torch according to an embodiment of the present invention includes a first hollow tube 100, a second hollow tube 110, a raw material injection unit 10, And a cooling unit. And it is located inside the first hollow tube 100, the end portion is positioned higher than the first discharge portion 102 may further include a first electrode 2 to receive power from the power supply. Here, the first electrode 2 is located in the center of the first hollow tube 100 long along the longitudinal direction of the first hollow tube 100, one end of which is the first discharge part in the direction in which the plasma 4 is injected It may be located in front of the location of (102). The first electrode 2 may include a discharge electrode disposed centrally in the longitudinal direction inside the first hollow tube 100. The cooling polymer synthesis device using the double nozzle plasma torch has a cooling line 22 between the first hollow tube 100 and the second hollow tube 110 inside the double nozzle plasma torch to improve cooling efficiency, By allowing the cooling water to circulate inside the double nozzle plasma torch, a monomer, a monomer, can be easily synthesized as a polymer in a low-temperature plasma atmosphere.

제1 중공관(100)은 내부에서 발생된 플라즈마(4)가 분사되는 제1 토출부(102) 방향으로 직경이 점차 줄어드는 제1 노즐부를 갖는다. 제1 중공관(100)은 소정의 길이를 갖고 내부가 중공형상을 갖는 형태이고, 제1 중공관(100)의 단부는 원뿔 형상으로 좁아지고 원뿔 형상의 끝에 제2 토출부(102)가 형성된 제1 노즐부를 갖는다. 제1 중공관(100)은 전도성 소재이면 어떠한 소재도 적용이 가능하며, 스테인리스 스틸(stainless steel) 계열 소재를 포함할 수 있다. 제1 중공관(100) 내부로 불활성 가스가 공급될 수 있다. 여기서, 불활성 가스는 아르곤 가스를 포함할 수 있다.The first hollow tube 100 has a first nozzle portion whose diameter gradually decreases in the direction of the first discharge portion 102 to which the plasma 4 generated therein is injected. The first hollow tube 100 has a predetermined length and the inside has a hollow shape, the end of the first hollow tube 100 is narrowed into a conical shape, and the second discharge portion 102 is formed at the end of the conical shape It has a first nozzle part. The first hollow tube 100 may be any material as long as it is a conductive material, and may include a stainless steel-based material. An inert gas may be supplied into the first hollow tube 100. Here, the inert gas may include argon gas.

제2 중공관(110)은 제1 중공관(100)과 공간을 갖고 이격되어 형성되며, 제2 토출부(112) 방향으로 직경이 점차 줄어들고, 제1 노즐부의 외면과 소정의 길이로 이격되어 제1 노즐부와의 사이에 간극을 형성하여 이중 노즐을 형성하는 제2 노즐부를 갖는다. 제2 중공관(110)은 제1 중공관(100)보다 직경이 큰 중공관 형태이고, 상부에는 외부 장치와의 결합을 위한 나사부(6)가 구비된다. 제2 중공관(110)은 끝이 원뿔 형상으로 좁아지고, 원뿔 형상의 끝에 제2 토출부(112)가 형성된 제2 노즐부를 포함한다.The second hollow tube 110 is formed to be spaced apart from the first hollow tube 100, the diameter gradually decreases in the direction of the second discharge part 112, and is spaced apart by a predetermined length from the outer surface of the first nozzle part It has a second nozzle part that forms a gap between the first nozzle part and forms a double nozzle. The second hollow tube 110 is in the form of a hollow tube having a larger diameter than the first hollow tube 100, and a screw portion 6 for coupling with an external device is provided on the upper portion. The second hollow tube 110 includes a second nozzle portion whose end is narrowed in a conical shape and the second discharge portion 112 is formed at the end of the conical shape.

원료 주입부(10)는 발생된 플라즈마(4)와 서로 반응하여 폴리머가 합성되도록 투입되는 원료가 제1 중공관(100)과 제2 중공관(110) 사이의 공간을 통해 제2 토출부(112)로 공급되도록 제2 중공관(110)의 일측에서 공간을 향해 개구되어 원료 공급라인(12)을 형성한다. 원료 주입부(10)는 제2 중공관(110)의 내면이 제1 중공관(100)의 외면과 일정 간격을 유지하도록 동축으로 배치되어 모노머 통로인 원료 공급라인(12)을 형성한다. 원료 주입부(10)를 통해 공급되는 원료는 제1 중공관(100)의 길이방향을 기준으로 미리 설정된 방향으로 선회류하여 제2 토출부(112)를 향해 진행될 수 있다. 여기서, 원료는 액상의 모노머(monomer)를 포함할 수 있다. 원료는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate) 모노머를 포함할 수 있다. 메틸 메타크릴레이트를 원료로 주입하면 폴리메틸 메타크릴레이트를 수득할 수 있다. 원료 주입부(10)를 통해 액상의 모노머가 캐리어 가스와 함께 주입될 수 있다. 이때, 캐리어 가스는 액상 모노머를 주입하기 위한 기능을 할 수 있으면, 어떠한 가스도 적용될 수 있다. 예를 들어 캐리어 가스는 폴리머의 전구체 가스가 주입될 수 도 있다.The raw material injection unit 10 reacts with the generated plasma 4 and the second discharge unit (through the space between the first hollow tube 100 and the second hollow tube 110, the raw material that is input so that the polymer is synthesized) 112) is opened toward the space from one side of the second hollow tube 110 to form a raw material supply line (12). The raw material injection unit 10 is disposed coaxially so that the inner surface of the second hollow tube 110 maintains a predetermined distance from the outer surface of the first hollow tube 100 to form a raw material supply line 12 which is a monomer passage. The raw material supplied through the raw material injection unit 10 may flow in a predetermined direction based on the longitudinal direction of the first hollow tube 100 and proceed toward the second discharge unit 112. Here, the raw material may include a liquid monomer. The raw material may include methyl methacrylate monomer. Polymethyl methacrylate can be obtained by injecting methyl methacrylate as a raw material. Liquid monomer may be injected together with the carrier gas through the raw material injection unit 10. At this time, the carrier gas may be applied to any gas as long as it can function to inject the liquid monomer. For example, the carrier gas may be injected with a precursor gas of the polymer.

상기한 바와 같이 제1 중공관(100)과 제2 중공관(110)의 배치구조에서 제2 토출부(102)는 제2 토출부(112)보다 후방에 위치되며, 제1 노즐부와 제2 노즐부의 이중 구성과 냉각부를 통해 플라즈마 토치의 길이방향 상부로부터 공급되는 가스 및 제1 전극(2)의 방전을 통해 생성되는 고온의 플라즈마의 온도를 낮출 수 있다. 그리고 제1 중공관(100)과 제2 중공관(110)의 사이에 형성되는 냉각라인(22)을 통해 모노머와 저온의 플라즈마 반응을 안내하여 효과적으로 폴리머 합성을 유도할 수 있다. As described above, in the arrangement structure of the first hollow tube 100 and the second hollow tube 110, the second discharge part 102 is located behind the second discharge part 112, and the first nozzle part and the first It is possible to lower the temperature of the high temperature plasma generated through the discharge of the first electrode 2 and the gas supplied from the upper portion in the longitudinal direction of the plasma torch through the dual configuration and the cooling unit of the two nozzles. In addition, through the cooling line 22 formed between the first hollow tube 100 and the second hollow tube 110, the plasma reaction of the monomer and the low temperature can be guided to effectively induce polymer synthesis.

냉각부는 제2 중공관(110)의 외면에서 원료 주입부(10)와 이격된 위치에서 공간을 향해 개구되어 제1 중공관(100)과 제2 중공관(110)의 사이에서 냉각수의 흐름을 안내하는 냉각라인(22)을 형성한다. 냉각부는 유입부(20), 유출부(30), 냉각라인(22)을 포함할 수 있다. 냉각라인(22)은 제1 라인(222), 연결라인(224), 그리고 제2 라인(226)을 포함할 수 있다. 유입부(20)는 제2 중공관(110)의 외면 일측에 구비되어 냉각라인(22)과 연통되며, 냉각라인(22)으로 유입되는 냉각수의 흐름을 안내할 수 있다. 유출부(30)는 제2 중공관(110)의 외면에서 유출부(30)와 대응하는 위치에 구비되어 냉각라인(22)과 연통되며, 냉각라인(22)을 통해 유출되는 냉각수의 흐름을 안내할 수 있다. 냉각라인(22)은 유입부(20)를 통해 유입된 냉각수의 흐름을 제1 중공관(100)과 제2 중공관(110)의 사이에서 하향과 상향으로 순차적으로 1회 이동하면서 냉각시키고 유출부(30)를 통해 외부로 배출되도록 안내할 수 있다.The cooling unit is opened toward the space at a position spaced apart from the raw material injection unit 10 on the outer surface of the second hollow tube 110 to flow the cooling water between the first hollow tube 100 and the second hollow tube 110. A cooling line 22 to be guided is formed. The cooling part may include an inlet part 20, an outlet part 30, and a cooling line 22. The cooling line 22 may include a first line 222, a connection line 224, and a second line 226. The inlet portion 20 is provided on one side of the outer surface of the second hollow tube 110 to communicate with the cooling line 22 and can guide the flow of cooling water flowing into the cooling line 22. The outlet portion 30 is provided at a position corresponding to the outlet portion 30 on the outer surface of the second hollow tube 110 to communicate with the cooling line 22, and to flow the cooling water flowing out through the cooling line 22. I can guide you. The cooling line 22 cools and flows the flow of cooling water introduced through the inlet 20 while moving downward and upward sequentially between the first hollow pipe 100 and the second hollow pipe 110 once. It can be guided to be discharged through the unit 30 to the outside.

제1 라인(222)은 제1 중공관(100)의 길이방향을 따라 하향 경사지게 구비되어 유입부(20)를 통해 유입된 냉각수의 하향 흐름을 안내할 수 있다. 연결라인(224)은 제1 중공관(100)의 하부에서 제1 라인(222)에 연결되어 제1 라인(222)을 통해 유입된 냉각수의 흐름을 안내할 수 있다. 제2 라인(226)은 연결라인(224)에 일단이 연결되며, 타단이 제1 중공관(100)의 길이방향을 따라 상향 경사지게 구비되어 유출부(30)로 연결되고, 연결라인(224)을 통해 유입된 냉각수의 상향 흐름을 안내할 수 있다. The first line 222 is provided to be inclined downward along the longitudinal direction of the first hollow tube 100 to guide the downward flow of the coolant introduced through the inlet 20. The connection line 224 may be connected to the first line 222 at the bottom of the first hollow tube 100 to guide the flow of cooling water introduced through the first line 222. The second line 226 has one end connected to the connection line 224, the other end is provided to be inclined upward along the longitudinal direction of the first hollow tube 100, connected to the outlet 30, and the connection line 224 Through it, it is possible to guide the upward flow of the introduced coolant.

도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치의 냉각수 흐름을 설명한다. 먼저 냉각수는 외부로부터 유입부(20)로 공급되는 것을 가정한다. 유입부(20)로 공급된 냉각수는 제1 라인(222)을 따라 하향으로 흐른다. 제1 라인(222)을 따라 하향으로 흐르는 냉각수는 제1 중공관(100)과 제2 중공관(110)을 냉각시킬 수 있다. 냉각수는 제1 중공관(100)과 제2 중공관(110)을 냉각시킨 후 제1 라인(222)의 타단에 연결된 연결라인(224)을 따라 계속 이동되며, 제1 중공관(100)의 제1 노즐부 주변과 제2 중공관(110)의 제2 노즐부 주변을 냉각시킨다. 그리고 냉각수는 연결라인(224)과 일단이 연결된 제2 라인(226)을 따라 계속 이동된다. 제2 라인(226)을 따라 상향으로 흐르는 냉각수는 제1 중공관(100)과 제2 중공관(110)을 다시 냉각시킬 수 있다. 제2 라인(226)을 따라 상향 이동된 냉각수는 제2 라인(226)의 타단에 연결된 유출부(30)를 통해 외부로 배출될 수 있다.Referring to Figures 1 and 2 will be described the cooling water flow of the cooling polymer synthesis apparatus using a dual nozzle plasma torch according to an embodiment of the present invention. First, it is assumed that cooling water is supplied to the inlet 20 from the outside. Cooling water supplied to the inlet 20 flows downward along the first line 222. Cooling water flowing downward along the first line 222 may cool the first hollow tube 100 and the second hollow tube 110. Cooling water continues to move along the connection line 224 connected to the other end of the first line 222 after cooling the first hollow tube 100 and the second hollow tube 110, and the first hollow tube 100 The periphery of the first nozzle portion and the periphery of the second nozzle portion of the second hollow tube 110 are cooled. And the coolant continues to move along the connection line 224 and the second line 226 to which one end is connected. The cooling water flowing upward along the second line 226 may cool the first hollow tube 100 and the second hollow tube 110 again. Cooling water moved upward along the second line 226 may be discharged to the outside through the outlet 30 connected to the other end of the second line 226.

상기한 바와 같이 유입부(20)를 통해 공급된 냉각수는 제1 라인(222)과 연결라인(224), 그리고 제2 라인(226)을 순차적으로 이동하면서 제1 중공관(100)과 제2 중공관(110)을 하향으로 1번, 상향으로 1번 총 2번 냉각시키며, 유출부(30)를 통해 외부로 배출될 수 있다.As described above, the cooling water supplied through the inlet portion 20 sequentially moves the first line 222, the connection line 224, and the second line 226 while sequentially moving the first hollow tube 100 and the second. The hollow tube 110 is cooled once, twice downward and once upward, and may be discharged to the outside through the outlet portion 30.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치를 도시한 도면이며, 도 4는 도 3의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치는 제2 중공관(110a)의 형상이 상이하고 공냉부를 별도로 포함하는 점에서 본 발명의 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치와는 차이점이 있다. 3 is a view showing a cooling polymer synthesis apparatus using a dual nozzle plasma torch according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view schematically showing the interior of FIG. 3. 3 and 4, the cooling polymer synthesis apparatus using a double nozzle plasma torch according to another embodiment of the present invention has a different shape of the second hollow tube 110a and separately includes an air cooling unit. There is a difference from a cooling polymer synthesis apparatus using a double nozzle plasma torch according to an embodiment.

제2 중공관(110a)은 상부관(110a1), 그리고 하부관(110a2)을 포함할 수 있다. 상부관(110a1)은 원통형상의 외주면을 갖고 상부에 구비된다. 하부관(110a2)은 원추형상의 외주면을 갖고 길이방향을 따라 상부관(110a1)에 연장 형성된다. 하부관(110a2)의 외주면에 구비되어 냉각공기의 흐름을 안내하는 공냉부를 더 포함할 수 있다. 공냉부를 더 포함함으로써 이중 노즐 플라즈마 토치의 냉각 효율이 높아져, 내부의 온도를 더 낮게 유지할 수 있다.The second hollow tube 110a may include an upper tube 110a1 and a lower tube 110a2. The upper tube 110a1 has a cylindrical outer circumferential surface and is provided at the top. The lower pipe 110a2 has a conical outer circumferential surface and extends along the longitudinal direction to the upper pipe 110a1. It may be provided on the outer peripheral surface of the lower pipe (110a2) may further include an air cooling unit for guiding the flow of cooling air. The cooling efficiency of the double nozzle plasma torch is increased by further including an air cooling unit, so that the internal temperature can be kept lower.

공냉부는 제1 안착부(310), 제2 안착부(320), 그리고 공냉핀(330)을 포함할 수 있다. 제1 안착부(310)는 상부관(110a1)과 하부관(110a2)의 경계면을 형성할 수 있다. 제2 안착부(320)는 하부관(110a2)의 하부 외주면에서 원통형상으로 형성될 수 있다. 공냉핀(330)은 제1 안착부(310)와 제2 안착부(320) 사이에서 길이방향을 따라 굴곡된 형상으로 형성되며, 제1 안착부(310)에 일단이 결합되고, 제2 안착부(320)에 타단이 결합될 수 있다.The air cooling unit may include a first seating unit 310, a second seating unit 320, and an air cooling fin 330. The first seating portion 310 may form an interface between the upper pipe 110a1 and the lower pipe 110a2. The second seating portion 320 may be formed in a cylindrical shape on the lower outer circumferential surface of the lower tube 110a2. The air cooling fin 330 is formed in a curved shape along the longitudinal direction between the first seating portion 310 and the second seating portion 320, one end is coupled to the first seating portion 310, and the second seating The other end may be coupled to the part 320.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치의 내부를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치는 냉각부의 냉각라인(22a)이 복수로 구비되는 점에서 본 발명의 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치와는 차이점이 있다.5 is a view schematically showing the inside of a cooling polymer synthesis apparatus using a dual nozzle plasma torch according to another embodiment of the present invention. Referring to Figure 5, the cooling polymer synthesis apparatus using a dual nozzle plasma torch according to another embodiment of the present invention is a dual nozzle plasma according to an embodiment of the present invention in that a plurality of cooling line (22a) of the cooling unit is provided There is a difference from a cooling polymer synthesis device using a torch.

냉각부는 제2 중공관(110a)의 외면에서 원료 주입부(10)와 이격된 위치에서 공간을 향해 개구되어 제1 중공관(100)과 제2 중공관(110a)의 사이에서 이중으로 냉각수의 흐름을 안내하는 냉각라인(22a)을 형성한다. 냉각라인(22a)은 유입부(20)를 통해 유입된 냉각수의 흐름을 제1 중공관(100)과 제2 중공관(110a)의 사이에서 하향과 상향으로 순차적으로 2회 이동하면서 냉각시키고 유출부(30)를 통해 외부로 배출되도록 안내할 수 있다. 냉각부를 이중의 냉각라인(22a)으로 형성함에 따라 제1 중공관(100)과 제2 중공관(110a)의 사이에서 냉각효율을 더 증대시킬 수 있다.The cooling part is opened toward the space at a position spaced apart from the raw material injection part 10 on the outer surface of the second hollow tube 110a to double the cooling water between the first hollow tube 100 and the second hollow tube 110a. A cooling line 22a guiding the flow is formed. The cooling line 22a cools and flows the flow of cooling water introduced through the inlet 20 while moving twice downward and upward sequentially between the first hollow pipe 100 and the second hollow pipe 110a. It can be guided to be discharged through the unit 30 to the outside. As the cooling unit is formed of a double cooling line 22a, cooling efficiency may be further increased between the first hollow tube 100 and the second hollow tube 110a.

냉각부는 유입부(20), 유출부(30), 냉각라인(22a)을 포함할 수 있다. 냉각라인(22a)은 제11 라인(222a), 제1 연결라인(223a), 제12 라인(224a), 제2 연결라인(225a), 제21 라인(226a), 제3 연결라인(227a), 제22 라인(228a)을 포함할 수 있다. 유입부(20)는 제2 중공관(110a)의 외면 일측에 구비되어 냉각라인(22a)과 연통되며, 냉각라인(22a)으로 유입되는 냉각수의 흐름을 안내할 수 있다. 유출부(30)는 제2 중공관(110a)의 외면에서 유출부(30)와 대응하는 위치에 구비되어 냉각라인(22a)과 연통되며, 냉각라인(22a)을 통해 유출되는 냉각수의 흐름을 안내할 수 있다. 제11 라인(222a)은 제2 중공관(110a)의 길이방향을 따라 하향 경사지게 구비되어 유입부(20)를 통해 유입된 냉각수의 제1 하향 흐름을 안내할 수 있다. 제1 연결라인(223a)은 제2 중공관(110a)의 하부에서 제11 라인(222a)에 연결되어 제11 라인(222a)을 통해 유입된 냉각수의 흐름을 안내할 수 있다. 제12 라인(224a)은 제1 연결라인(223a)에 일단이 연결되며, 타단이 제1 중공관(100)의 길이방향을 따라 상향 경사지게 구비되어 제1 연결라인(223a)을 통해 유입된 냉각수의 제1 상향 흐름을 안내할 수 있다. 제2 연결라인(225a)은 제1 중공관(100)의 상부에서 제12 라인(224a)에 연결되어 제12 라인(224a)을 통해 유입된 냉각수의 흐름을 안내할 수 있다. 제21 라인(226a)은 제2 연결라인(225a)에 일단이 연결되며, 타단이 제1 중공관(100)의 길이방향을 따라 하향 경사지게 구비되어 제2 연결라인(225a)을 통해 유입된 냉각수의 제2 하향 흐름을 안내할 수 있다. 제3 연결라인(227a)은 제1 중공관(100)의 하부에서 제21 라인(226a)에 연결되어 제21 라인(226a)을 통해 유입된 냉각수의 흐름을 안내할 수 있다. 제22 라인(228a)은 제3 연결라인(227a)에 일단이 연결되며, 타단이 제2 중공관(110a)의 길이방향을 따라 상향 경사지게 구비되어 유출부(30)로 연결되고, 제3 연결라인(227a)을 통해 유입된 냉각수의 제2 상향 흐름을 안내할 수 있다.The cooling part may include an inlet part 20, an outlet part 30, and a cooling line 22a. The cooling line 22a includes an eleventh line 222a, a first connection line 223a, a twelfth line 224a, a second connection line 225a, a twenty-first line 226a, and a third connection line 227a. , May include the 22nd line 228a. The inlet 20 is provided on one side of the outer surface of the second hollow tube 110a to communicate with the cooling line 22a, and can guide the flow of cooling water flowing into the cooling line 22a. The outlet portion 30 is provided at a position corresponding to the outlet portion 30 on the outer surface of the second hollow pipe 110a to communicate with the cooling line 22a, and to flow the cooling water flowing out through the cooling line 22a. I can guide you. The eleventh line 222a is provided to be inclined downward along the longitudinal direction of the second hollow tube 110a to guide the first downward flow of the cooling water introduced through the inlet 20. The first connection line 223a may be connected to the eleventh line 222a at the lower portion of the second hollow tube 110a to guide the flow of cooling water introduced through the eleventh line 222a. The twelfth line 224a has one end connected to the first connection line 223a, and the other end is provided to be inclined upward along the longitudinal direction of the first hollow tube 100 to coolant introduced through the first connection line 223a. It can guide the first upward flow of. The second connection line 225a is connected to the twelfth line 224a at the top of the first hollow tube 100 to guide the flow of cooling water introduced through the twelfth line 224a. The 21st line 226a has one end connected to the second connection line 225a, and the other end is provided to be inclined downward along the longitudinal direction of the first hollow tube 100, so that the cooling water introduced through the second connection line 225a Can guide the second downward flow of. The third connection line 227a may be connected to the 21st line 226a at the lower portion of the first hollow tube 100 to guide the flow of cooling water introduced through the 21st line 226a. The 22nd line 228a has one end connected to the third connection line 227a, and the other end is inclined upward along the longitudinal direction of the second hollow tube 110a to be connected to the outlet 30, and the third connection The second upward flow of the coolant introduced through the line 227a may be guided.

도 5를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치의 냉각수 흐름을 설명한다. 먼저 냉각수는 외부로부터 유입부(20)로 공급되는 것을 가정한다. 유입부(20)로 공급된 냉각수는 제11 라인(222a)을 따라 하향으로 흐른다. 제11 라인(222a)을 따라 하향으로 흐르는 냉각수는 제2 중공관(110a)을 냉각시킬 수 있다. 냉각수는 제2 중공관(110a)을 냉각시킨 후 제11 라인(222a)의 타단에 연결된 제1 연결라인(223a)을 따라 계속 이동되며, 제1 중공관(100)의 제1 노즐부 주변과 제2 중공관(110a)의 제2 노즐부 주변을 냉각시킨다. 그리고 냉각수는 제1 연결라인(223a)과 일단이 연결된 제12 라인(224a)을 따라 계속 이동된다. 제12 라인(224a)을 따라 상향으로 흐르는 냉각수는 제1 중공관(100)을 냉각시킬 수 있다. 제12 라인(224a)을 따라 상향 이동된 냉각수는 제12 라인(224a)의 타단에 연결된 제2 연결라인(225a)을 따라 계속 이동되며, 제1 중공관(100)의 상부 주변을 냉각시킨다. 그리고 냉각수는 제2 연결라인(225a)과 일단이 연결된 제21 라인(226a)을 따라 계속 이동된다. 제21 라인(226a)을 따라 하향으로 흐르는 냉각수는 제1 중공관(100)을 다시 냉각시킬 수 있다. 냉각수는 제1 중공관(100)을 냉각시킨 후 제21 라인(226a)의 타단에 연결된 제3 연결라인(227a)을 따라 계속 이동되며, 제1 중공관(100)의 제1 노즐부 주변과 제2 중공관(110a)의 제2 노즐부 주변을 다시 냉각시킨다. 그리고 냉각수는 제3 연결라인(227a)과 일단이 연결된 제22 라인(228a)을 따라 계속 이동된다. 제22 라인(228a)을 따라 상향으로 흐르는 냉각수는 제2 중공관(110a)을 다시 냉각시킬 수 있다. 제22 라인(228a)을 따라 상향 이동된 냉각수는 제22 라인(228a)의 타단에 연결된 유출부(30)를 통해 외부로 배출될 수 있다.Referring to Figure 5 will be described the flow of cooling water in a cooling polymer synthesis apparatus using a double nozzle plasma torch according to another embodiment of the present invention. First, it is assumed that cooling water is supplied to the inlet 20 from the outside. The cooling water supplied to the inlet 20 flows downward along the eleventh line 222a. Cooling water flowing downward along the eleventh line 222a may cool the second hollow tube 110a. The cooling water continues to move along the first connection line 223a connected to the other end of the eleventh line 222a after cooling the second hollow tube 110a, and around the first nozzle portion of the first hollow tube 100. Around the second nozzle portion of the second hollow tube 110a is cooled. And the cooling water continues to move along the first connecting line 223a and the twelfth line 224a, which is connected to one end. Cooling water flowing upward along the twelfth line 224a may cool the first hollow tube 100. The cooling water moved upward along the twelfth line 224a continues to move along the second connection line 225a connected to the other end of the twelfth line 224a, and cools the upper periphery of the first hollow tube 100. And the cooling water continues to move along the second connection line 225a and the 21st line 226a to which one end is connected. Cooling water flowing downward along the 21st line 226a may cool the first hollow tube 100 again. The cooling water continues to move along the third connection line 227a connected to the other end of the 21st line 226a after cooling the first hollow tube 100, and around the first nozzle portion of the first hollow tube 100. The second nozzle portion of the second hollow tube 110a is cooled again. And the coolant continues to move along the third connection line 227a and the 22nd line 228a, which is connected to one end. Cooling water flowing upward along the 22nd line 228a may cool the second hollow tube 110a again. Cooling water moved upward along the 22nd line 228a may be discharged to the outside through the outlet 30 connected to the other end of the 22nd line 228a.

상기한 바와 같이 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용하여 폴리머를 합성하는 장치에서 이중 노즐 플라즈마 토치의 제1 중공관(100)과 제2 중공관(110a)의 사이에 이중으로 냉각라인(22a)을 구비하여 냉각수가 좀 더 많은 경로를 통해 순환되도록 냉각 효율을 증대시킴으로써 저온의 플라즈마 분위기에서 용이하게 모노머를 폴리머로 합성할 수 있다. 그리고 플라즈마 아크를 분사하는 이중 노즐부 뿐만 아니라 이중 노즐 플라즈마 토치의 내부 전체를 효과적으로 냉각시킬 수 있다.As described above, in the apparatus for synthesizing a polymer using a double nozzle plasma torch, a cooling line 22a is provided in a double between the first hollow tube 100 and the second hollow tube 110a of the double nozzle plasma torch. By increasing the cooling efficiency so that the cooling water circulates through more paths, the monomer can be easily synthesized as a polymer in a low-temperature plasma atmosphere. In addition, it is possible to effectively cool the entire interior of the dual-nozzle plasma torch as well as the dual-nozzle unit for spraying the plasma arc.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치의 온도 의존성 관계를 비교한 도면이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치를 이용한 냉각 폴리머 합성장치의 수율 관계를 비교한 도면이다. 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치에 대한 온도 의존성 측정결과를 비교해보면, 온도 의존성은 이중 냉각구조(double wall) 타입의 이중 노즐 플라즈마 토치가 냉각 효과가 가장 우수함을 알 수 있다. 싱글 냉각구조(single wall) 타입의 이중 노즐 플라즈마 토치는 15분 이후에도 약 75도를 유지하고, 온도가 더 이상 증가하지 않는다. 그리고 냉각부 기능이 없는 기존 노즐(air type) 타입은 20분 이후에도 온도가 계속 증가한다. 따라서, 냉각부 기능이 없는 타입보다 냉각부가 있는 타입의 냉각 효과가 있음을 알 수 있다. 여기서, 온도는 이중 노즐 플라즈마 토치의 외부 온도를 측정한 것이며, 측정은 FLUKE 62 MAX(laser point), 그리고 모노머에서 중합반응(polymerization)은 모노머 공급량 등을 동일하게 하였다. 모노머는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate)이고, 공급량은 0.4 mm/min로 설정하였다.6 is a view comparing a temperature dependency relationship of a cooling polymer synthesis apparatus using a dual nozzle plasma torch according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cooling polymer synthesis apparatus using a dual nozzle plasma torch according to an embodiment of the present invention. It is a diagram comparing the yield relationship of. Referring to FIG. 6, when comparing the temperature dependence measurement results for the double nozzle plasma torch according to the embodiment of the present invention, it was found that the temperature dependence has the best cooling effect of the double wall type double nozzle plasma torch. Can be. The single-wall type double nozzle plasma torch maintains about 75 degrees after 15 minutes and the temperature does not increase any more. And the temperature of the existing nozzle type without air cooler function continues to increase after 20 minutes. Therefore, it can be seen that there is a cooling effect of a type having a cooling portion rather than a type having no cooling portion function. Here, the temperature is the external temperature of the double nozzle plasma torch, and the measurement is the same as the FLUKE 62 MAX (laser point), and the polymerization amount in the monomer is the same as the monomer supply. The monomer was methyl methacrylate, and the supply amount was set to 0.4 mm/min.

도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이중 노즐 플라즈마 토치에 대한 수율(conversion yield) 측정결과를 비교해보면, 합성된 고분자 수율 그래프에 나타난 바와 같이 냉각부 기능이 없는 기존 노즐(air type) 타입보다 냉각부가 있는 타입(single/double wall type)의 수율이 높다. 그리고 싱글 냉각구조(single wall) 타입의 수율이 가장 우수하다.Referring to FIG. 7, comparing the measurement results of conversion yield for a double nozzle plasma torch according to an embodiment of the present invention, as shown in the synthesized polymer yield graph, an existing nozzle type without a cooling unit function (air type) The yield of the cooler type (single/double wall type) is higher. In addition, the yield of the single cooling type is the best.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이것도 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described through the above, the present invention is not limited to this, and it is possible to carry out various modifications within the scope of the claims and detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it is within the scope of the present invention.

10 ; 원료 주입부 20 ; 유입부
22 ; 냉각라인 30 ; 유출부
100 ; 제1 중공관 110 ; 제2 중공관
310 ; 제1 안착부 320 ; 제2 안착부
330 ; 공냉핀10; Raw material injection section 20; Inlet
22; Cooling line 30; Outlet
100; 1st hollow tube 110; 2nd hollow tube
310; First seat 320; Second seat
330; Air cooling fins

Claims

A first hollow tube having a first nozzle portion whose diameter gradually decreases in the direction of the first discharge portion where the plasma generated therein is injected,
It is formed spaced apart from the first hollow tube and is gradually reduced in diameter in the direction of the second discharge part, and is spaced apart from the outer surface of the first nozzle part by a predetermined length to form a gap between the first nozzle part. A second hollow tube having a second nozzle portion to form a double nozzle,
The space is placed at one side of the second hollow tube so that the raw material that is input to react with the generated plasma and synthesize the polymer is supplied to the second discharge part through the space between the first hollow tube and the second hollow tube. A raw material injecting part opening toward the raw material supply line, and
Cooling which is opened toward the space at a position spaced apart from the raw material injection part on the outer surface of the second hollow tube and guides the downward slope and upward slope of the coolant between the first hollow tube and the second hollow tube Cooling section forming line
It includes,
Using a dual nozzle plasma torch that induces polymer synthesis in a low-temperature plasma atmosphere by cooling and maintaining the temperature between the first hollow tube and the second hollow tube through a downward slope flow and an upward slope flow of cooling water in the cooling line Cooling polymer synthesis device.

In claim 1,
The cooling unit
It is provided on one side of the outer surface of the second hollow tube to communicate with the cooling line, an inlet for guiding the flow of cooling water flowing into the cooling line, and
An outlet portion provided at a position corresponding to the inlet portion on the outer surface of the second hollow pipe to communicate with the cooling line, and guiding the flow of cooling water flowing out through the cooling line
It includes,
The cooling line
A dual nozzle plasma torch that cools the flow of cooling water flowing through the inlet part while sequentially moving downward and upward one time between the first hollow tube and the second hollow tube and guides it to be discharged to the outside through the outlet part. Cooling polymer synthesis device using.

In claim 2,
The cooling line
A first line is provided to be inclined downward along the longitudinal direction of the first hollow pipe to guide the downward flow of the coolant introduced through the inlet,
A connection line connected to the first line at the bottom of the first hollow tube to guide the flow of cooling water introduced through the first line, and
One end is connected to the connection line, the other end is provided to be inclined upward along the longitudinal direction of the first hollow pipe, connected to the outlet, and a second line guiding the upward flow of the cooling water introduced through the connection line
Cooling polymer synthesis apparatus using a double nozzle plasma torch comprising a.

In claim 3,
The second hollow tube
Upper tube having a cylindrical outer circumferential surface and provided on the top, and
A cooling polymer synthesis device using a double nozzle plasma torch including a lower tube having a conical outer peripheral surface and extending to the upper tube along a longitudinal direction.

In claim 4,
Cooling polymer synthesis apparatus using a double nozzle plasma torch further comprises an air cooling unit provided on the outer circumferential surface of the lower pipe to guide the flow of cooling air.

In claim 5,
The air cooling unit
A first seating portion forming an interface between the upper pipe and the lower pipe,
A second seating portion formed in a cylindrical shape on the lower outer circumferential surface of the lower pipe, and
It is formed in a curved shape along the longitudinal direction between the first seating portion and the second seating portion, one end coupled to the first seating portion, and including an air cooling fin coupled to the other end of the second seating portion Cooling polymer synthesis device using double nozzle plasma torch.

In claim 1,
The cooling unit
It is provided on one side of the outer surface of the second hollow tube to communicate with the cooling line, an inlet for guiding the flow of cooling water flowing into the cooling line, and
An outlet portion provided at a position corresponding to the inlet portion on the outer surface of the second hollow pipe to communicate with the cooling line, and guiding the flow of cooling water flowing out through the cooling line
It includes,
The cooling line
A dual nozzle plasma torch that cools the flow of cooling water flowing through the inlet part while sequentially moving twice downward and upward between the first hollow tube and the second hollow tube, and guides it to be discharged to the outside through the outlet part. Cooling polymer synthesis device using.

In claim 7,
The cooling line
An eleventh line provided downwardly inclined along the longitudinal direction of the second hollow pipe to guide the first downward flow of the coolant introduced through the inlet,
A first connection line connected to the eleventh line at the bottom of the second hollow pipe to guide the flow of cooling water introduced through the eleventh line,
A twelfth line having one end connected to the first connection line and the other end being inclined upward along the longitudinal direction of the first hollow pipe to guide a first upward flow of cooling water introduced through the first connection line,
A second connection line connected to the twelfth line from the top of the first hollow tube to guide the flow of cooling water introduced through the twelfth line,
The 21st line is connected to the second connection line, the other end is provided with a downward slope along the longitudinal direction of the first hollow pipe to guide the second downward flow of the cooling water introduced through the second connection line,
A third connection line connected to the 21st line at the bottom of the first hollow tube to guide the flow of cooling water introduced through the 21st line, and
One end is connected to the third connection line, and the other end is provided to be inclined upward along the longitudinal direction of the second hollow pipe, connected to the outlet, and guides a second upward flow of cooling water introduced through the third connection line. Line 22
Cooling polymer synthesis apparatus using a double nozzle plasma torch comprising a.

In claim 1,
Cooling polymer synthesis apparatus using a double-nozzle plasma torch, which is located inside the first hollow tube, the end portion of which is higher than the first discharge portion and further includes a first electrode receiving power from a power supply.

In claim 9,
The first electrode is located in the center of the first hollow tube long along the longitudinal direction of the first hollow tube, one end of which is located in the direction in which the plasma is injected, a double nozzle plasma positioned in front of the position of the first discharge part Cooling polymer synthesis device using torch.

In claim 1,
Cooling polymer synthesis apparatus using a double nozzle plasma torch to which an inert gas is supplied into the first hollow tube.

In claim 1,
The raw material supplied through the raw material injection unit is a cooling polymer synthesis device using a dual nozzle plasma torch that flows in a predetermined direction based on the longitudinal direction of the first hollow tube and proceeds toward the second discharge unit.

In claim 1,
The raw material is a cooling polymer synthesis device using a double nozzle plasma torch containing a liquid monomer (monomer).

In claim 1,
The raw material is a cooling polymer synthesis device using a double nozzle plasma torch containing a methyl methacrylate (methyl methacrylate) monomer.