KR102603051B1 - Plasma torch, and s plasma torch operating method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아크를 안정적으로 회전시킬 수 있는 플라즈마 토치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 토치는 반사판을 갖는 구동 전극, 방전 공간을 형성하는 접지된 접지 전극, 및 상기 접지 전극에서 상기 내측으로 돌출된 단차부를 포함하고, 상기 접지 전극에는 처리가스를 분사하는 처리가스 분사홀을 갖는 처리가스 공급부가 형성되고, 상기 처리가스 분사홀은 상기 구동 전극과 상기 단차부 사이에 위치할 수 있다.The present invention provides a plasma torch that can stably rotate an arc. A plasma torch according to an embodiment of the present invention includes a driving electrode having a reflector, a grounded ground electrode forming a discharge space, and a step protruding inward from the ground electrode, and spraying a processing gas to the ground electrode. A processing gas supply unit having a processing gas injection hole may be formed, and the processing gas injection hole may be located between the driving electrode and the step portion.

Description

플라즈마 토치 및 플라즈마 토치의 구동 방법{PLASMA TORCH, AND S PLASMA TORCH OPERATING METHOD}Plasma torch and method of driving the plasma torch {PLASMA TORCH, AND S PLASMA TORCH OPERATING METHOD}

본 발명은 반도체 제조 공정 등에서 발생되는 다량의 파우더와 함께 배출되는 과불화화합물(PFCs)이나 휘발성 유기화합물(VOC)을 제거하기 위한 플라즈마 토치, 및 플라즈마 토치의 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma torch and a method of driving the plasma torch for removing perfluorinated compounds (PFCs) or volatile organic compounds (VOCs) discharged together with a large amount of powder generated in a semiconductor manufacturing process, etc.

알려진 바에 따르면, 플라즈마로 고온의 반응을 유도하거나 고온의 환경을 만들어 주기 위해, 아크 플라즈마(Arc Plasma), 마이크로웨이브 플라즈마(Microwave Plasma), 용량결합 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma) 및 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma) 등의 기술이 사용된다. 이 기술들은 각 기술에 따른 장점과 단점 및 플라즈마 발생을 위한 반응기에서 구조적인 차이점을 가진다.As is known, in order to induce a high-temperature reaction with plasma or create a high-temperature environment, arc plasma, microwave plasma, capacitively coupled plasma, and inductively coupled plasma are used. Technologies such as plasma are used. These technologies have advantages and disadvantages for each technology and structural differences in the reactor for plasma generation.

플라즈마 토치는 막대형 전극을 갖는 구조와 관형상의 할로우 전극을 갖는 구조가 알려져 있다. 막대형 전극 또는 할로우 전극을 갖는 플라즈마 토치의 경우, 아크가 집중되면 전극이 과도하게 식각되는 문제가 발생할 수 있다.Plasma torches are known to have a structure having a rod-shaped electrode and a structure having a tubular hollow electrode. In the case of a plasma torch having a rod-shaped electrode or a hollow electrode, if the arc is concentrated, the electrode may be excessively etched.

본 발명의 목적은 아크를 안정적으로 회전시킬 수 있는 플라즈마 토치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 아크의 집중을 방지하고 전극의 식각을 최소화할 수 있는 플라즈마 토치를 제공하는 것이다. The purpose of the present invention is to provide a plasma torch that can stably rotate an arc. Additionally, another object of the present invention is to provide a plasma torch that can prevent arc concentration and minimize etching of electrodes.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 토치는 방전 공간을 형성하며 접지된 접지 전극, 상기 접지 전극의 길이방향 일측 단부에 결합되며 방전 전압으로 대전된 구동 전극, 처리가스를 분사하는 처리가스 분사홀을 갖는 처리가스 공급부를 포함하고, 상기 구동 전극은 상기 처리가스를 반사시키는 반사판을 갖는 반사판을 갖는다.The plasma torch according to an embodiment of the present invention forms a discharge space and includes a grounded ground electrode, a driving electrode coupled to one longitudinal end of the ground electrode and charged with a discharge voltage, and a process gas injection hole for spraying the process gas. and a processing gas supply unit, wherein the driving electrode has a reflector that reflects the processing gas.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 토치는 상기 접지 전극에서 내측으로 돌출된 단차부를 더 포함하고, 상기 처리가스 분사홀은 상기 구동 전극과 상기 단차부 사이에 위치할 수 있다.The plasma torch according to an embodiment of the present invention further includes a step portion protruding inward from the ground electrode, and the processing gas injection hole may be located between the driving electrode and the step portion.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 구동 전극과 상기 접지 전극 사이에는 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부가 형성될 수 있다.A reaction gas supply unit that supplies a reaction gas may be formed between the driving electrode and the ground electrode according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 반사판은 외측의 처리가스를 내측으로 이동시키는 오목부를 구비할 수 있다.The reflector according to an embodiment of the present invention may have a concave portion that moves the processing gas from the outside to the inside.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 반사판은 내측으로 갈수록 내경이 점진적으로 감소하는 깔때기부를 포함할 수 있다.The reflector according to an embodiment of the present invention may include a funnel portion whose inner diameter gradually decreases as it goes inward.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 반사판은 상기 깔때기부의 내측에 형성된 평판을 더 포함할 수 있다.The reflector according to an embodiment of the present invention may further include a flat plate formed inside the funnel portion.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 처리가스 공급부는 처리가스가 유입되는 처리가스 유입부, 상기 처리가스 유입부와 연결되어 상기 구동 전극의 둘레방향으로 이어진 처리가스 통로를 더 포함하고, 상기 처리가스 분사홀은 소용돌이(와류, 볼텍스)를 형성하도록 상기 구동 전극의 중심에 대하여 편심된 방향으로 이어질 수 있다.The processing gas supply unit according to an embodiment of the present invention further includes a processing gas inlet into which the processing gas flows, a processing gas passage connected to the processing gas inlet and extending in the circumferential direction of the driving electrode, and the processing gas The injection hole may be oriented in an eccentric direction with respect to the center of the driving electrode to form a vortex.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 처리가스 분사홀은 상기 단차부와 인접하게 배치될 수 있다.The processing gas injection hole according to an embodiment of the present invention may be disposed adjacent to the step portion.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 접지 전극은 상기 단차부의 상류측에 위치하는 제1 튜브와 상기 단차부의 하류측에 위치하는 제2 튜브를 포함하고, 상기 제2 튜브의 최대 내경은 상기 제1 튜브의 최소 내경보다 더 작게 형성될 수 있다.The ground electrode according to an embodiment of the present invention includes a first tube located on an upstream side of the step portion and a second tube located on a downstream side of the step portion, and the maximum inner diameter of the second tube is that of the first tube. It may be formed smaller than the minimum inner diameter of the tube.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제1 튜브의 외측에는 상기 구동 전극과 상기 접지 전극 사이로 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부가 형성될 수 있다.A reaction gas supply part that supplies a reaction gas between the driving electrode and the ground electrode may be formed on the outside of the first tube according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 깔때기부의 내측에는 원뿔대 형상으로 돌출된 가이드 돌기가 형성될 수 있다. A guide protrusion protruding in the shape of a truncated cone may be formed inside the funnel portion according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 깔때기부의 내측에는 액체 또는 기체의 공급을 위한 공급 홀이 형성될 수 있다.A supply hole for supplying liquid or gas may be formed inside the funnel according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 토치의 구동 방법은 구동 전극에 전압을 인가하여 아크를 생성하는 아크 형성 단계, 반응가스를 상기 구동 전극과 접진 전극 사이로 주입하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 단계, 및 처리 가스를 회전시키면서 주입하여 처리가스를 상기 구동 전극에 형성된 반사판으로 반사시키는 처리가스 반사 단계를 포함할 수 있다.A method of driving a plasma torch according to another embodiment of the present invention includes an arc forming step of applying voltage to a driving electrode to generate an arc, a plasma generating step of generating plasma by injecting a reaction gas between the driving electrode and the contact electrode, and It may include a process gas reflection step in which the process gas is injected while rotating and the process gas is reflected by a reflector formed on the driving electrode.

본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 처리가스 반사 단계는, 내측으로 돌출된 단차부와 인접하게 처리 가스를 주입하여 상기 구동 전극을 향하여 처리가스를 회전시키면서 이동시키는 역방향 볼텍스 형성 단계와 상기 구동 전극으로 처리가스를 반사시켜서 토출구를 향하여 이동시키는 정방향 볼텍스 형성 단계를 포함할 수 있다.The processing gas reflection step according to another embodiment of the present invention includes a reverse vortex forming step of injecting processing gas adjacent to the inwardly protruding step portion and moving the processing gas while rotating toward the driving electrode, and a reverse vortex forming step of rotating and moving the processing gas toward the driving electrode. It may include a forward vortex forming step of reflecting the processing gas and moving it toward the discharge port.

본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 정방향 볼텍스 형성 단계는 상기 정방향 볼텍스를 상기 역방향 볼텍스의 내부로 이동시킬 수 있다.The forward vortex forming step according to another embodiment of the present invention may move the forward vortex into the reverse vortex.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 토치는 단차부가 형성되어 처리가스를 역방향으로 이동시켜 역방향 볼텍스를 형성할 수 있으며, 구동 전극이 반사판을 포함하므로 처리가스를 반사시켜서 정방향 볼텍스를 형성할 수 있다. 또한, 처리가스가 회전함에 따라 아크가 안정적으로 회전될 수 있다. 또한, 역방향 볼텍스와 정방향 볼텍스에 의하여 처리가스가 플라즈마 발생 영역 내에 체류하는 시간이 증가하므로 처리가스 처리 효율이 형상될 수 있다. 또한, 역방향 볼텍스는 반응기 외벽을 감싸기 때문에 플라즈마로 인해 발생하는 열이 벽면을 통해 외부로 빠져나가는 것을 방지하여 반응기의 열 효율을 증대시키는 효과가 있다.As described above, the plasma torch according to an embodiment of the present invention is formed with a step portion and can move the processing gas in the reverse direction to form a reverse vortex. Since the driving electrode includes a reflector, the plasma torch reflects the processing gas to form a forward vortex. can do. Additionally, the arc can rotate stably as the processing gas rotates. In addition, the time that the processing gas stays in the plasma generation area increases due to the reverse vortex and the forward vortex, so the processing efficiency of the processing gas can be improved. Additionally, because the reverse vortex surrounds the outer wall of the reactor, it prevents heat generated by plasma from escaping to the outside through the wall, thereby increasing the thermal efficiency of the reactor.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 토치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 구동 전극을 도시한 절개 사시도이다.
도 3은 도 1에서 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 4는 도 1에서 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 잘라 본 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 토치의 내부 유동을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 토치의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 토치를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 구동 전극을 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 제1 접지 전극의 일부를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 구동 전극을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a plasma torch according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cut-away perspective view showing a driving electrode according to the first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in Figure 1.
Figure 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in Figure 1.
Figure 5 is a diagram showing the internal flow of a plasma torch according to the first embodiment of the present invention.
Figure 6 is a flowchart for explaining a method of driving a plasma torch according to the first embodiment of the present invention.
Figure 7 is a cross-sectional view showing a plasma torch according to a second embodiment of the present invention.
Figure 8 is a cross-sectional view showing a driving electrode according to a third embodiment of the present invention.
Figure 9 is a cross-sectional view showing a portion of the first ground electrode according to the fourth embodiment of the present invention.
Figure 10 is a cross-sectional view showing a driving electrode according to a fifth embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can be modified in various ways and can have various embodiments, specific embodiments will be exemplified and explained in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'include' or 'have' are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. At this time, note that in the attached drawings, like components are indicated by the same symbols whenever possible. Additionally, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically shown in the accompanying drawings.

이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 토치에 대해서 설명한다.Below, a plasma torch according to the first embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 토치를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 구동 전극을 도시한 절개 사시도이며, 도 3은 도 1에서 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 잘라 본 단면도이고, 도 4는 도 1에서 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 잘라 본 단면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing a plasma torch according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cut-away perspective view showing a driving electrode according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a plasma torch according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a plasma torch according to a first embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view cut along a line, and FIG. 4 is a cross-sectional view cut along line IV-IV in FIG. 1.

도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 플라즈마 토치(101)는 아크(AC)와 반응가스에 의하여 형성되는 고온의 플라즈마를 이용하여 처리가스를 분해한다. 플라즈마 토치(101)는 방전 전압으로 대전된 구동 전극(110), 접지된 접지 전극(120)과 접지 전극(120)에서 내측으로 돌출된 단차부(125)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 구동 전극(110)과 접지 전극(120)은 관 형상으로 이루어지며, 이에 따라 플라즈마 토치(101)는 공동형(hollow type) 플라즈마 토치로 이루어진다.1 to 4, the plasma torch 101 according to the first embodiment decomposes the processing gas using high-temperature plasma formed by an arc (AC) and a reaction gas. The plasma torch 101 may include a driving electrode 110 charged with a discharge voltage, a ground electrode 120 that is grounded, and a step portion 125 protruding inward from the ground electrode 120. The driving electrode 110 and the ground electrode 120 according to this embodiment are formed in a tubular shape, and thus the plasma torch 101 is formed as a hollow type plasma torch.

접지 전극(120)은 내부에 방전 공간(DS)을 형성하는 관 형상으로 이루어진다. 접지 전극(120)은 전기적으로 접지되며, 절연부재(119)를 매개로 구동 전극과 절연된다. 접지 전극(120)은 구동 전극(110)에 형성된 홈과 공간적으로 연결된다The ground electrode 120 has a tubular shape forming a discharge space DS therein. The ground electrode 120 is electrically grounded and insulated from the driving electrode via the insulating member 119. The ground electrode 120 is spatially connected to the groove formed in the driving electrode 110.

접지 전극(120)은 제1 튜브(121)와 제2 튜브(122)를 포함할 수 있다. 제1 튜브(121)와 제2 튜브(122)는 단차부(125)에 의하여 구분될 수 있다. 단차부(125)는 반응가스의 배출 방향을 기준으로 하류측이 상류측보다 더 돌출되도록 형성된다.The ground electrode 120 may include a first tube 121 and a second tube 122. The first tube 121 and the second tube 122 may be distinguished by a step portion 125. The step portion 125 is formed so that the downstream side protrudes more than the upstream side based on the discharge direction of the reaction gas.

이에 따라, 제1 튜브(121)는 단차부(125)의 상류측에 위치하고, 제2 튜브(122)는 단차부의 하류측에 위치할 수 있다. 또한, 제2 튜브(122)의 내경은 제1 튜브(121)의 내경보다 더 작게 형성될 수 있는데, 보다 자세하게는 제2 튜브(122)의 최대 내경은 제1 튜브(121)의 최소 내경보다 더 작게 형성될 수 있다.Accordingly, the first tube 121 may be located on the upstream side of the step portion 125, and the second tube 122 may be located on the downstream side of the step portion. In addition, the inner diameter of the second tube 122 may be smaller than the inner diameter of the first tube 121. In more detail, the maximum inner diameter of the second tube 122 is smaller than the minimum inner diameter of the first tube 121. It can be formed smaller.

제1 튜브(121)의 외측에는 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부(150)와 제1 튜브(121)를 냉각하는 제1 냉각부(171)와 처리가스를 공급하는 처리가스 공급부(160)가 형성된다. On the outside of the first tube 121, there is a reaction gas supply unit 150 for supplying a reaction gas, a first cooling unit 171 for cooling the first tube 121, and a processing gas supply unit 160 for supplying a processing gas. is formed

반응가스 공급부(150)는 구동 전극(110)과 접지 전극(120) 사이로 방전 개시 유동을 형성하는 반응가스를 공급한다. 여기서 반응가스는 질소, 이산화탄소 등으로 이루어질 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 처리가스의 일부가 처리가스 유입부(162)에서 분기되어 반응가스 공급부(152)로 주입될 수 있으며, 이 경우에 처리가스가 반응가스로서 역할을 한다.The reaction gas supply unit 150 supplies a reaction gas that forms a discharge initiation flow between the driving electrode 110 and the ground electrode 120. Here, the reaction gas may consist of nitrogen, carbon dioxide, etc. However, the present invention is not limited to this, and a part of the processing gas may be branched from the processing gas inlet 162 and injected into the reaction gas supply section 152, and in this case, the processing gas serves as a reaction gas.

반응가스 공급부(150)는 접지 전극(120)의 둘레 방향으로 이어진 반응가스 통로(151)와 반응가스 통로(151)에 반응가스를 공급하는 반응가스 공급관(152)과 반응가스 통로(151)와 연결되어 반응가스를 분사하는 반응가스 분사홀(153)을 포함할 수 있다. 반응가스 분사홀(153)은 접지 전극(120)의 중심에 대하여 편심된 방향으로 이어져 회전 유동을 형성한다. 이에 따라 반응가스 분사홀(153)은 접지 전극(120)의 반경방향에 대하여 경사지게 이어진다.The reaction gas supply unit 150 includes a reaction gas passage 151 extending in the circumferential direction of the ground electrode 120, a reaction gas supply pipe 152 for supplying a reaction gas to the reaction gas passage 151, and a reaction gas passage 151. It may include a reaction gas injection hole 153 that is connected to spray the reaction gas. The reaction gas injection hole 153 extends in a direction eccentric with respect to the center of the ground electrode 120 to form a rotational flow. Accordingly, the reaction gas injection hole 153 extends at an angle with respect to the radial direction of the ground electrode 120.

제1 냉각부(171)는 냉각수가 이동하는 제1 냉각수 통로(171a)와 제1 냉각수 통로(171a)에 냉각수를 공급하는 제1 냉각수 공급관(171b)과 제1 냉각수 통로(171a)에서 냉각수를 배출시키는 제1 냉각수 배출관(171c)을 포함할 수 있다. The first cooling unit 171 supplies coolant from the first coolant passage 171a through which the coolant moves, the first coolant supply pipe 171b that supplies coolant to the first coolant passage 171a, and the first coolant passage 171a. It may include a first coolant discharge pipe 171c that discharges the coolant.

처리가스 공급부(160)는 처리가스를 제1 튜브(121)의 내부로 분사하되 볼텍스를 형성하도록 처리가스를 공급한다. 여기서 처리가스는 과불화화합물을 포함하는 분해대상 가스를 의미한다.The processing gas supply unit 160 sprays the processing gas into the inside of the first tube 121 and supplies the processing gas to form a vortex. Here, the treatment gas refers to a decomposition target gas containing perfluorinated compounds.

처리가스 공급부(160)는 처리가스가 유입되는 관으로 이루어진 처리가스 유입부(162), 처리가스 유입부(162)와 연결되며 처리가스를 분배하는 처리가스 통로(161), 처리가스 통로(161)와 연결되어 방전 공간(DS)으로 처리가스를 분사하는 처리가스 분사홀(163)을 포함할 수 있다.The processing gas supply unit 160 is connected to the processing gas inlet 162 and the processing gas inlet 162, which consists of a pipe through which the processing gas flows, and includes a processing gas passage 161 for distributing the processing gas, and a processing gas passage 161. ) may include a processing gas injection hole 163 that is connected to the discharge space DS and sprays the processing gas into the discharge space DS.

처리가스 유입부(162)는 관 형상으로 이루어지며, 처리가스 통로(161)에 처리가스를 공급한다. 처리가스 유입부(162)는 처리가스 통로(161)와 연결되는 챔버(165)를 포함할 수 있다.The processing gas inlet 162 is shaped like a tube and supplies processing gas to the processing gas passage 161. The processing gas inlet 162 may include a chamber 165 connected to the processing gas passage 161.

처리가스 통로(161)는 접지 전극(120)의 둘레 방향으로 이어져 형성되며, 처리가스 분사홀(163)은 처리가스 통로(161)와 제1 튜브(121)의 내부 공간을 연결한다. 복수의 처리가스 분사홀(163)은 접지 전극(120)의 둘레 방향으로 이격 배치되며, 처리가스 분사홀(163)은 회전 유동을 유도할 수 있도록 접지 전극(120)의 중심에 대하여 편심된 방향으로 이어질 수 있다. The processing gas passage 161 is formed along the circumferential direction of the ground electrode 120, and the processing gas injection hole 163 connects the processing gas passage 161 and the internal space of the first tube 121. A plurality of processing gas injection holes 163 are spaced apart in the circumferential direction of the ground electrode 120, and the processing gas injection holes 163 are oriented eccentrically with respect to the center of the ground electrode 120 to induce rotational flow. can lead to

이에 따라 처리가스 분사홀(163)은 반경방향에 대하여 경사지게 이어진다. 처리가스 분사홀(163)은 단차부(125)와 인접하게 배치되며, 처리가스 분사홀(163)에서 분사된 처리가스는 역방향 볼텍스(RV)를 형성하면서 구동 전극(110)으로 이동한다. 처리가스 분사홀(163)은 단차부(125)와 구동 전극(110) 사이에 위치하며, 처리가스 분사홀(163)은 단차부(125) 보다 구동 전극(110)에 더 가깝게 위치한다.Accordingly, the processing gas injection hole 163 extends obliquely with respect to the radial direction. The processing gas injection hole 163 is disposed adjacent to the step portion 125, and the processing gas injected from the processing gas injection hole 163 moves to the driving electrode 110 while forming a reverse vortex (RV). The processing gas injection hole 163 is located between the step portion 125 and the driving electrode 110, and the processing gas injection hole 163 is located closer to the driving electrode 110 than the step portion 125.

제2 튜브(122)는 내부에 방전 공간(DS)을 형성하는 관 형상으로 이루어지며, 제2 튜브(122)의 길이방향 단부에는 플라즈마 배출되는 토출구(123)가 형성된다. 단차부(125)는 제2 튜브(122)의 선단에 형성되고, 이를 위해서 제2 튜브(122)의 최대 내경은 제1 튜브(121)의 최소 내경 보다 더 작게 형성된다.The second tube 122 has a tubular shape forming a discharge space DS therein, and an outlet 123 through which plasma is discharged is formed at a longitudinal end of the second tube 122. The step portion 125 is formed at the tip of the second tube 122, and for this purpose, the maximum inner diameter of the second tube 122 is formed to be smaller than the minimum inner diameter of the first tube 121.

단차부(125)는 제2 튜브(121)의 선단에서 내측으로 돌출된 턱으로 이루어지며, 제1 튜브(121)의 둘레방향으로 이어져 형성된다. 단차부(126)는 처리가스 분사홀(163)보다 더 하류측에 위치한다. 여기서 하류라 함은 플라즈마가 분사되는 방향을 기준으로 하류측에 위치함을 의미한다. 즉, 구동 전극(110)과 인접한 부분을 상류라 하고, 제2 튜브(122)와 인접한 부분을 하류라 할 수 있다.The step portion 125 is formed as a protrusion inward from the tip of the second tube 121 and extends in the circumferential direction of the first tube 121. The step portion 126 is located further downstream than the processing gas injection hole 163. Here, downstream means located downstream based on the direction in which the plasma is sprayed. That is, the portion adjacent to the driving electrode 110 may be referred to as upstream, and the portion adjacent to the second tube 122 may be referred to as downstream.

제2 튜브(122)에는 제2 튜브(122)의 냉각을 위한 제2 냉각부(172)와 제3 냉각부(173)가 형성된다. 제2 냉각부(172)는 단차부(125)의 내부에 형성되어 단차부(125)를 냉각한다. 제2 냉각부(172)는 냉각수가 이동하는 공간을 갖는 제2 냉각수 통로(172a)와 제2 냉각수 통로(172a)에 냉각수를 공급하는 제2 냉각수 공급관(172b)과 제2 냉각수 통로(172a)에서 냉각수를 배출시키는 제2 냉각수 배출관(172c)을 포함할 수 있다. 제2 냉각수 통로는 접지 전극(120)의 둘레 방향으로 이어져 형성될 수 있다.A second cooling unit 172 and a third cooling unit 173 are formed in the second tube 122 to cool the second tube 122. The second cooling unit 172 is formed inside the step portion 125 to cool the step portion 125. The second cooling unit 172 includes a second coolant passage 172a having a space through which the coolant moves, a second coolant supply pipe 172b supplying coolant to the second coolant passage 172a, and a second coolant passage 172a. It may include a second coolant discharge pipe 172c that discharges coolant. The second coolant passage may be formed extending in the circumferential direction of the ground electrode 120.

제3 냉각부(173)는 제2 튜브(122)의 길이방향으로 이어지되, 제2 튜브(122)를 감싸도록 형성된 제3 냉각수 통로(173a)와 제3 냉각수 통로(173a)에 냉각수를 공급하는 제3 냉각수 공급관(173b)과 제3 냉각수 통로(173a)에서 냉각수를 배출시키는 제3 냉각수 배출관(173c)을 포함할 수 있다.The third cooling unit 173 extends in the longitudinal direction of the second tube 122 and supplies cooling water to the third cooling water passage 173a and the third cooling water passage 173a formed to surround the second tube 122. It may include a third coolant supply pipe 173b that discharges coolant from the third coolant passage 173a and a third coolant discharge pipe 173c that discharges coolant from the third coolant passage 173a.

구동 전극(110)은 접지 전극(120)의 길이방향 일측 단부에 절연부재(119)를 매개로 결합되며 기 설정된 방전 전압으로 대전된다. 구동 전극(110)은 처리가스를 반사시키는 반사판(112)과 반사판(112)과 결합되어 내부에 냉각 공간(115)을 형성하는 덮개판(113)을 포함한다. 또한 구동 전극(110)에는 냉각수 유입 포트(115a)와 냉각수 배출 포트(115b)가 연결될 수 있다. 냉각수 유입 포트(115a)와 냉각수 배출 포트(115b)는 절연부재를 관통하여 냉각 공간(115)에 연결된다. 절연부재(119)는 구동 전극을 감싸도록 형성되며, 세라믹으로 이루어질 수 있다.The driving electrode 110 is coupled to one longitudinal end of the ground electrode 120 via an insulating member 119 and is charged with a preset discharge voltage. The driving electrode 110 includes a reflector 112 that reflects the processing gas and a cover plate 113 that is combined with the reflector 112 to form a cooling space 115 therein. Additionally, a coolant inlet port 115a and a coolant discharge port 115b may be connected to the driving electrode 110. The coolant inlet port 115a and the coolant discharge port 115b pass through the insulating member and are connected to the cooling space 115. The insulating member 119 is formed to surround the driving electrode and may be made of ceramic.

반사판(112)에는 처리가스를 내측으로 이동시키는 오목부(114)가 형성된다. 반사판(112)은 내측으로 갈수록 내경이 점진적으로 감소하는 깔때기부(116)와 깔때기부(116)의 내측에 형성되며 평판(117)을 포함할 수 있다. 깔때기부(116)는 원뿔대 형상의 홈으로 이루어지며, 평판(117)은 원판으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 반사판(112)은 외측에서 구동 전극으로 이동하는 역방향 볼텍스(RV)를 내측으로 유도하고, 반사시켜서 정방향 볼텍스(FV)를 형성할 수 있다. A concave portion 114 is formed in the reflector 112 to move the processing gas inward. The reflector 112 may include a funnel portion 116 whose inner diameter gradually decreases toward the inside, and a plate 117 that is formed inside the funnel portion 116. The funnel portion 116 may be made of a truncated cone-shaped groove, and the flat plate 117 may be made of a disk. Accordingly, the reflector 112 can induce the reverse vortex (RV) moving from the outside to the driving electrode to the inside and reflect it to form a forward vortex (FV).

도 5에 도시된 바와 같이, 처리가스 공급부(160)에서 분사된 처리가스는 단차부(125)에 의하여 제2 튜브(122)로 이동하지 못하고, 구동 전극(110)으로 이동하는 역방향 볼텍스(RV)를 형성한다. 역방향 볼텍스(RV)가 구동 전극(110)과 만나면 반사판(112)에 의하여 내측으로 유도되고 반사되어 회전 반경이 작은 정방향 볼텍스(FV)를 형성한다. 정방향 볼텍스(FV)는 회전하면서 역방향 볼텍스(RV)의 내부로 이동하고, 제2 튜브(122)를 통과한 후에 배출된다.As shown in FIG. 5, the processing gas sprayed from the processing gas supply unit 160 cannot move to the second tube 122 due to the step portion 125, and reverse vortex (RV) moves to the driving electrode 110. ) to form. When the reverse vortex (RV) meets the driving electrode 110, it is guided inward by the reflector 112 and reflected to form a forward vortex (FV) with a small rotation radius. The forward vortex (FV) rotates and moves inside the reverse vortex (RV), and is discharged after passing through the second tube 122.

이와 같이 처리가스가 역방향 볼텍스(RV)를 형성한 후에 반사되어 정방향 볼텍스(FV)를 형성하면, 아크를 더욱 안정적으로 회전시킬 수 있을 뿐만 아니라 처리가스가 고온의 영역에서 체류하는 시간이 증가하여 처리가스가 보다 확실하게 열분해될 수 있다. 또한, 전극 내벽을 상대적으로 온도가 낮은 역방향 볼텍스(RV)가 감싸고 있기 때문에 전극 구조물을 통한 외부로의 열손실을 최소화할 수 있다.In this way, if the processing gas forms a reverse vortex (RV) and then is reflected to form a forward vortex (FV), not only can the arc rotate more stably, but the residence time of the processing gas in the high temperature area increases, thereby increasing the processing time. Gas can be thermally decomposed more reliably. In addition, since the inner wall of the electrode is surrounded by a reverse vortex (RV) with a relatively low temperature, heat loss to the outside through the electrode structure can be minimized.

도 1에 도시된 바와 같이 전압이 인가되면 초기에 고전압으로 대전된 구동 전극(110)과 접지된 제1 튜브(121) 사이에 작은 길이를 갖는 아크(AC)가 형성되며, 아크(AC)는 역방향 볼텍스(RV) 및 반응가스에 의하여 회전할 수 있다. 또한 아크(AC)는 정방향 볼텍스(FV)에 의하여 회전하면서 길이가 연장되는데, 아크(AC)의 길이방향 일측 단부인 제1 아크점(AP1)은 구동 전극(110)에 형성되고, 아크(AC)의 길이방향 타측 단부인 제2 아크점(AP2)은 제2 튜브(122)의 하단에 형성될 수 있다. 제1 아크점(AP1)은 평판(117)에 위치할 수 있으며, 특히 깔때기부(116)와 평판(117)이 연결된 부분에 위치할 수 있다. 아크(AC)의 회전에 따라 제1 아크점(AP1)은 평판(117)의 둘레 방향으로 이동하고, 제2 아크점(AP2)은 제2 튜브(122)의 둘레 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라 구동 전극(110) 및 제2 튜브(122)가 과도하게 식각되는 것을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 1, when a voltage is applied, an arc (AC) having a small length is formed between the driving electrode 110 initially charged with high voltage and the grounded first tube 121, and the arc (AC) is It can be rotated by reverse vortex (RV) and reaction gas. In addition, the arc (AC) extends in length while rotating by the forward vortex (FV), and the first arc point (AP1), which is one end in the longitudinal direction of the arc (AC), is formed on the driving electrode 110, and the arc (AC) ) The second arc point AP2, which is the other end in the longitudinal direction, may be formed at the lower end of the second tube 122. The first arc point AP1 may be located on the plate 117, and in particular, may be located at a portion where the funnel portion 116 and the plate 117 are connected. As the arc AC rotates, the first arc point AP1 may move in the circumferential direction of the plate 117, and the second arc point AP2 may move in the circumferential direction of the second tube 122. Accordingly, the driving electrode 110 and the second tube 122 can be prevented from being excessively etched.

이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 토치의 구동 방법에 대해서 설명한다. 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 토치의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.Hereinafter, a method of driving a plasma torch according to the first embodiment of the present invention will be described. Figure 6 is a flowchart for explaining a method of driving a plasma torch according to the first embodiment of the present invention.

도 1 및 도 6을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 플라즈마 토치 구동 방법은 아크 형성 단계(S101), 플라즈마 생성 단계(S102), 처리가스 반사 단계(S103)를 포함할 수 있다.When described with reference to FIGS. 1 and 6 , the plasma torch driving method according to this embodiment may include an arc forming step (S101), a plasma generating step (S102), and a processing gas reflection step (S103).

아크 형성 단계(S101)는 구동 전극(110)에 전압을 인가하여 구동 전극(110)과 접지 전극(120)을 연결하는 아크(AC)를 형성한다. 전압은 교류(AC) 또는 직류(DC) 형태로 인가될 수 있다. 플라즈마 생성 단계(S102)는 반응가스를 구동 전극(110)과 접지 전극(120) 사이로 주입하여 플라즈마를 생성한다. 여기서 반응가스는 질소, 이산화탄소 및 불활성 가스로 이루어질 수 있으며, 플라즈마 생성 단계(S102)에서 반응가스는 회전 유동을 유발할 수 있도록 접지 전극(120)의 중심에 대하여 편심된 방향으로 분사된다.In the arc forming step (S101), voltage is applied to the driving electrode 110 to form an arc (AC) connecting the driving electrode 110 and the ground electrode 120. Voltage may be applied in the form of alternating current (AC) or direct current (DC). In the plasma generation step (S102), plasma is generated by injecting a reaction gas between the driving electrode 110 and the ground electrode 120. Here, the reaction gas may be composed of nitrogen, carbon dioxide, and an inert gas, and in the plasma generation step (S102), the reaction gas is injected in a direction eccentric with respect to the center of the ground electrode 120 to cause a rotational flow.

처리가스 반사 단계(S103)는 처리 가스를 회전시키면서 주입하여 처리가스를 구동 전극(110)에 형성된 반사판(112)으로 반사시킨다. 처리가스 반사 단계(S103)는 제1 튜브(121)와 제2 튜브(122) 사이에 형성된 단차부(125)와 인접하게 처리 가스를 주입하여 구동 전극(110)을 향하여 처리가스를 회전시키면서 이동시키는 역방향 볼텍스 형성 단계와 구동 전극(110)으로 처리가스를 반사시켜서 제2 튜브(122)를 향하여 이동시키되 역방향 볼텍스(RV)의 내부로 이동하는 정방향 볼텍스(FV)를 형성하는 정방향 볼텍스 형성 단계를 포함할 수 있다.In the processing gas reflection step (S103), the processing gas is rotated and injected to reflect the processing gas onto the reflector 112 formed on the driving electrode 110. In the processing gas reflection step (S103), processing gas is injected adjacent to the step portion 125 formed between the first tube 121 and the second tube 122 and the processing gas is rotated and moved toward the driving electrode 110. A reverse vortex forming step and a forward vortex forming step of reflecting the processing gas with the driving electrode 110 to move it toward the second tube 122 and forming a forward vortex (FV) that moves inside the reverse vortex (RV). It can be included.

이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 토치에 대해서 설명한다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 토치를 도시한 단면도이다.Hereinafter, a plasma torch according to a second embodiment of the present invention will be described. Figure 7 is a cross-sectional view showing a plasma torch according to a second embodiment of the present invention.

도 7을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 플라즈마 토치(102)는 자석부재(180)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 플라즈마 토치와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다. 제2 접지 전극(120)의 외주면에는 자석부재(180)가 설치되며 자석부재(180)는 관 형상으로 이루어질 수 있다. 자석부재(180)는 영구자석으로 이루어지거나 전자석으로 이루어질 수 있다. 이와 같이 자석부재(180)가 설치되면 아크(AC)에 로렌츠의 힘이 작용하여 아크(AC)가 보다 용이하게 회전할 수 있다.Referring to FIG. 7, the plasma torch 102 according to the second embodiment has the same structure as the plasma torch according to the first embodiment described above except for the magnet member 180, and thus has the same structure. Redundant explanations are omitted. A magnet member 180 is installed on the outer peripheral surface of the second ground electrode 120, and the magnet member 180 may have a tubular shape. The magnetic member 180 may be made of a permanent magnet or an electromagnet. When the magnet member 180 is installed in this way, the Lorentz force acts on the arc (AC), allowing the arc (AC) to rotate more easily.

이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 플라즈마 토치에 대해서 설명한다. 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 구동 전극을 도시한 단면도이다.Below, a plasma torch according to a third embodiment of the present invention will be described. Figure 8 is a cross-sectional view showing a driving electrode according to a third embodiment of the present invention.

도 8을 참조하여 설명하면, 본 제3 실시예에 따른 플라즈마 토치는 구동 전극을 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 플라즈마 토치와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다. Referring to FIG. 8 , the plasma torch according to the third embodiment has the same structure as the plasma torch according to the first embodiment described above except for the driving electrode, so duplicate description of the same structure will be omitted.

구동 전극(110)은 반사판(112)과 반사판(112)과 결합되어 내부에 냉각 공간(115)을 형성하는 덮개판(113)을 포함한다. 반사판(112)에는 처리가스를 내측으로 이동시키는 오목부(114)가 형성된다. 반사판(112)은 내측으로 갈수록 내경이 점진적으로 감소하는 깔때기부(116)와 깔때기부(116)의 내측에 형성된 가이드 돌기(118)를 포함할 수 있다. 가이드 돌기(118)는 접지 전극(120)을 향하여 돌출되며, 원뿔대 형상으로 이루어질 수 있다. The driving electrode 110 includes a reflector 112 and a cover plate 113 that is combined with the reflector 112 to form a cooling space 115 therein. A concave portion 114 is formed in the reflector 112 to move the processing gas inward. The reflector 112 may include a funnel portion 116 whose inner diameter gradually decreases toward the inside, and a guide protrusion 118 formed on the inside of the funnel portion 116. The guide protrusion 118 protrudes toward the ground electrode 120 and may have a truncated cone shape.

이와 같이 구동 전극(110)에 원뿔대 형상의 가이드 돌기(118)가 형성되면 처리가스가 깔때기부(116)에 의하여 유도되어 내측으로 이동하고, 다시 가이드 돌기(118)에 의하여 유도되어 회전하면서 반사될 수 있다.In this way, when the truncated cone-shaped guide protrusion 118 is formed on the driving electrode 110, the processing gas is guided by the funnel portion 116, moves inward, and is guided again by the guide protrusion 118 to rotate and reflect. You can.

이하에서는 본 발명의 제4 실시예에 따른 플라즈마 토치에 대해서 설명한다. 도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 제1 접지 전극의 일부를 도시한 단면도이다.Hereinafter, a plasma torch according to a fourth embodiment of the present invention will be described. Figure 9 is a cross-sectional view showing a portion of the first ground electrode according to the fourth embodiment of the present invention.

도 9를 참조하여 설명하면, 본 제4 실시예에 따른 플라즈마 토치는 단차부를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 플라즈마 토치와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다. Referring to FIG. 9 , the plasma torch according to the fourth embodiment has the same structure as the plasma torch according to the first embodiment described above except for the step portion, so duplicate description of the same structure will be omitted.

단차부(126)는 접지 전극(120)의 내면에서 내측으로 돌출되며, 처리가스 분사홀(163)보다 더 하류측에 위치한다. 여기서 하류라 함은 플라즈마가 분사되는 방향을 기준으로 하류측에 위치함을 의미한다. 즉, 구동 전극(110)과 인접한 부분을 상류라 하고, 제2 튜브(122)과 인접한 부분을 하류라 할 수 있다.The step portion 126 protrudes inward from the inner surface of the ground electrode 120 and is located further downstream than the processing gas injection hole 163. Here, downstream means located downstream based on the direction in which the plasma is sprayed. That is, the portion adjacent to the driving electrode 110 may be referred to as upstream, and the portion adjacent to the second tube 122 may be referred to as downstream.

단차부(126)는 내측으로 갈수록 구동 전극(110)을 향하여 돌출되게 형성될 수 있다. 이에 따라 단차부(126)에는 구동 전극(110)을 향하여 돌출된 경사면(127)이 형성될 수 있다. 이와 같이 단차부(126)가 구동 전극(110)을 향하여 돌출되게 형성되면, 단차부(126)가 처리가스를 밀어서 구동 전극으로 이동시킬 수 있을 뿐만 아니라 처리가스가 구동 전극(110)으로 이동하지 못하고 단차부(126)의 내측에서 하류측으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.The step portion 126 may be formed to protrude toward the driving electrode 110 as it goes inward. Accordingly, an inclined surface 127 protruding toward the driving electrode 110 may be formed in the step portion 126 . When the step portion 126 is formed to protrude toward the driving electrode 110 in this way, the step portion 126 not only pushes the processing gas to move to the driving electrode, but also prevents the processing gas from moving to the driving electrode 110. It is possible to prevent leakage from the inside of the step portion 126 to the downstream side.

이하에서는 본 발명의 제5 실시예에 따른 플라즈마 토치에 대해서 설명한다. 도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 구동 전극을 도시한 단면도이다.Below, a plasma torch according to the fifth embodiment of the present invention will be described. Figure 10 is a cross-sectional view showing a driving electrode according to a fifth embodiment of the present invention.

도 10을 참조하여 설명하면, 본 제5 실시예에 따른 플라즈마 토치는 구동 전극을 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 플라즈마 토치와 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다. Referring to FIG. 10 , the plasma torch according to the fifth embodiment has the same structure as the plasma torch according to the first embodiment described above except for the driving electrode, so duplicate description of the same structure will be omitted.

구동 전극(110)은 반사판(112)과 반사판(112)과 결합되어 내부에 냉각 공간(115)을 형성하는 덮개판(113)을 포함한다. 반사판(112)에는 처리가스를 내측으로 이동시키는 오목부(114)가 형성된다. 반사판(112)은 내측으로 갈수록 내경이 점진적으로 감소하는 깔때기부(116)와 깔때기부(116)의 내측에 형성된 공급 홀(119)을 포함할 수 있다. 공급 홀(119)은 반사판(112) 및 덮개판(113)을 관통하도록 형성될 수 있다. 공급 홀(119)을 통해서 액체 또는 기체가 공급될 수 있는데, 공급 홀(119)을 통해서 반응가스 또는 처리가스가 분사될 수 있다. 또한, 공급 홀(119)을 통해서 물이 분사될 수도 있다.The driving electrode 110 includes a reflector 112 and a cover plate 113 that is combined with the reflector 112 to form a cooling space 115 therein. A concave portion 114 is formed in the reflector 112 to move the processing gas inward. The reflector 112 may include a funnel portion 116 whose inner diameter gradually decreases toward the inside, and a supply hole 119 formed inside the funnel portion 116. The supply hole 119 may be formed to penetrate the reflector 112 and the cover plate 113. Liquid or gas may be supplied through the supply hole 119, and a reaction gas or processing gas may be injected through the supply hole 119. Additionally, water may be sprayed through the supply hole 119.

이와 같이 공급 홀(119)이 형성되면 역방향 볼텍스가 더욱 용이하게 형성될 뿐만 아니라 처리가스 처리 효율이 향상될 수 있다.When the supply hole 119 is formed in this way, not only can a reverse vortex be formed more easily, but also the processing efficiency of the processing gas can be improved.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.Above, an embodiment of the present invention has been described, but those skilled in the art can add, change, delete or add components without departing from the spirit of the present invention as set forth in the patent claims. The present invention may be modified and changed in various ways, and this will also be included within the scope of the present invention.

101: 플라즈마 토치 110: 구동 전극
112: 반사판 113: 덮개판
114: 오목부 115: 냉각 공간
116: 깔때기부 117: 평판
118: 가이드 돌기 119: 절연부재
120: 접지 전극 121: 제1 튜브
122: 제2 튜브 125, 126: 단차부
150: 반응가스 공급부 151: 반응가스 통로
152: 반응가스 공급관 153: 반응가스 분사홀
160: 처리가스 공급부 161: 처리가스 통로
162: 처리가스 유입부 163: 처리가스 분사홀
171: 제1 냉각부 172: 제2 냉각부
173: 제3 냉각부 180: 자석부재101: plasma torch 110: driving electrode
112: Reflector 113: Cover plate
114: recess 115: cooling space
116: Funnel 117: Reputation
118: Guide protrusion 119: Insulating member
120: ground electrode 121: first tube
122: second tube 125, 126: step portion
150: reaction gas supply unit 151: reaction gas passage
152: Reaction gas supply pipe 153: Reaction gas injection hole
160: Process gas supply unit 161: Process gas passage
162: Processing gas inlet 163: Processing gas injection hole
171: first cooling unit 172: second cooling unit
173: Third cooling unit 180: Magnet member

Claims (15)

방전 공간을 형성하며 접지된 접지 전극;
상기 접지 전극의 길이방향 일측 단부에 결합되며 방전 전압으로 대전된 구동 전극; 및
처리가스를 분사하는 처리가스 분사홀을 갖는 처리가스 공급부;
를 포함하고,
상기 구동 전극은 상기 처리가스를 반사시키는 반사판을 포함하며,
상기 접지 전극에서 내측으로 돌출된 단차부를 더 포함하고,
상기 처리가스 분사홀은 상기 구동 전극과 상기 단차부 사이에 위치하고,
상기 단차부는 상기 처리가스 분사홀보다 더 내측으로 돌출되어 역방향 볼텍스를 형성하는 플라즈마 토치.A ground electrode that forms a discharge space and is grounded;
a driving electrode coupled to one longitudinal end of the ground electrode and charged with a discharge voltage; and
a processing gas supply unit having a processing gas injection hole for spraying processing gas;
Including,
The driving electrode includes a reflector that reflects the processing gas,
Further comprising a step protruding inward from the ground electrode,
The processing gas injection hole is located between the driving electrode and the step portion,
A plasma torch wherein the stepped portion protrudes further inward than the processing gas injection hole to form a reverse vortex. 삭제delete 제1 항에 있어
상기 구동 전극과 상기 접지 전극 사이에는 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부가 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.In paragraph 1
A plasma torch, characterized in that a reaction gas supply part that supplies a reaction gas is formed between the driving electrode and the ground electrode. 방전 공간을 형성하며 접지된 접지 전극;
상기 접지 전극의 길이방향 일측 단부에 결합되며 방전 전압으로 대전된 구동 전극; 및
처리가스를 분사하는 처리가스 분사홀을 갖는 처리가스 공급부;
를 포함하고,
상기 구동 전극은 상기 처리가스를 반사시키는 반사판을 포함하며,
상기 반사판은 외측의 처리가스를 내측으로 이동시키는 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.A ground electrode that forms a discharge space and is grounded;
a driving electrode coupled to one longitudinal end of the ground electrode and charged with a discharge voltage; and
a processing gas supply unit having a processing gas injection hole for spraying processing gas;
Including,
The driving electrode includes a reflector that reflects the processing gas,
A plasma torch, characterized in that the reflector has a concave portion that moves the processing gas from the outside to the inside. 제4 항에 있어서,
상기 반사판은 내측으로 갈수록 내경이 점진적으로 감소하는 깔때기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.According to clause 4,
A plasma torch, wherein the reflector includes a funnel portion whose inner diameter gradually decreases toward the inside. 제5 항에 있어서,
상기 반사판은 상기 깔때기부의 내측에 형성된 평판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.According to clause 5,
A plasma torch, wherein the reflector further includes a flat plate formed inside the funnel portion. 제5 항에 있어서,
상기 처리가스 공급부는 처리가스가 유입되는 처리가스 유입부, 상기 처리가스 유입부와 연결되어 상기 구동 전극의 둘레방향으로 이어진 처리가스 통로를 더 포함하고, 상기 처리가스 분사홀은 소용돌이를 형성하도록 상기 구동 전극의 중심에 대하여 편심된 방향으로 이어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.According to clause 5,
The processing gas supply unit further includes a processing gas inlet into which the processing gas flows, a processing gas passage connected to the processing gas inlet and extending in a circumferential direction of the driving electrode, and the processing gas injection hole is configured to form a vortex. A plasma torch characterized in that it is connected in an eccentric direction with respect to the center of the driving electrode. 제7 항에 있어서,
상기 플라즈마 토치는 상기 접지 전극에서 내측으로 돌출된 단차부를 더 포함하고,
상기 처리가스 분사홀은 상기 단차부와 인접하게 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.According to clause 7,
The plasma torch further includes a step protruding inward from the ground electrode,
A plasma torch, wherein the processing gas injection hole is disposed adjacent to the step portion. 제5 항에 있어서,
상기 플라즈마 토치는 상기 접지 전극에서 내측으로 돌출된 단차부를 더 포함하고,
상기 접지 전극은 상기 단차부의 상류측에 위치하는 제1 튜브와 상기 단차부의 하류측에 위치하는 제2 튜브를 포함하고, 상기 제2 튜브의 내경은 상기 제1 튜브의 내경보다 더 작게 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.According to clause 5,
The plasma torch further includes a step protruding inward from the ground electrode,
The ground electrode includes a first tube located on an upstream side of the step portion and a second tube located on a downstream side of the step portion, and the inner diameter of the second tube is smaller than the inner diameter of the first tube. Plasma torch. 제9항에 있어서,
상기 제1 튜브의 외측에는 상기 구동 전극과 상기 접지 전극 사이로 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부가 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.According to clause 9,
A plasma torch, characterized in that a reaction gas supply part is formed on the outside of the first tube to supply a reaction gas between the driving electrode and the ground electrode. 제5 항에 있어서,
상기 깔때기부의 내측에는 원뿔대 형상으로 돌출된 가이드 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.According to clause 5,
A plasma torch, characterized in that a guide protrusion protruding in the shape of a truncated cone is formed on the inside of the funnel portion. 제5 항에 있어서,
상기 깔때기부의 내측에는 액체 또는 기체의 공급을 위한 공급 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.According to clause 5,
A plasma torch, characterized in that a supply hole for supplying liquid or gas is formed inside the funnel portion. 구동 전극에 전압을 인가하여 아크를 생성하는 아크 형성 단계;
반응가스를 상기 구동 전극과 접지 전극 사이로 주입하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 단계; 및
처리 가스를 회전시키면서 주입하여 처리가스를 상기 구동 전극에 형성된 반사판으로 반사시키는 처리가스 반사 단계;
를 포함하며,
상기 처리가스 반사 단계는, 내측으로 돌출된 단차부와 인접하게 처리 가스를 주입하여 상기 구동 전극을 향하여 처리가스를 회전시키면서 이동시키는 역방향 볼텍스 형성 단계와
상기 구동 전극으로 처리가스를 반사시켜서 토출구를 향하여 이동시키는 정방향 볼텍스 형성 단계를 포함하되,
상기 역방향 볼텍스 형성 단계는 상기 처리가스가 주입되는 처리가스 분사홀보다 더 내측으로 돌출되어 상기 단차부를 이용하여 역방향 볼텍스를 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치의 구동 방법.An arc forming step of generating an arc by applying voltage to the driving electrode;
A plasma generation step of generating plasma by injecting a reaction gas between the driving electrode and the ground electrode; and
a process gas reflection step of rotating and injecting the process gas and reflecting the process gas to a reflector formed on the driving electrode;
Includes,
The processing gas reflection step includes a reverse vortex forming step of injecting processing gas adjacent to the inwardly protruding step portion and rotating and moving the processing gas toward the driving electrode;
A forward vortex forming step of reflecting the processing gas to the driving electrode and moving it toward the discharge port,
The reverse vortex forming step is a method of driving a plasma torch, characterized in that the reverse vortex is formed using the step portion by protruding further inward than the processing gas injection hole through which the processing gas is injected. 삭제delete 구동 전극에 전압을 인가하여 아크를 생성하는 아크 형성 단계;
반응가스를 상기 구동 전극과 접지 전극 사이로 주입하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 단계; 및
처리 가스를 회전시키면서 주입하여 처리가스를 상기 구동 전극에 형성된 반사판으로 반사시키는 처리가스 반사 단계;
를 포함하며,
상기 처리가스 반사 단계는 외측의 처리가스를 내측으로 이동시키는 오목부를 갖는 반사판을 이용하여 처리가스를 반사시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치의 구동 방법.An arc forming step of generating an arc by applying voltage to the driving electrode;
A plasma generation step of generating plasma by injecting a reaction gas between the driving electrode and the ground electrode; and
a process gas reflection step of rotating and injecting the process gas and reflecting the process gas to a reflector formed on the driving electrode;
Includes,
The process gas reflection step is a method of driving a plasma torch, characterized in that the process gas is reflected using a reflector having a concave portion that moves the outside process gas inward.
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