KR20090014687A - 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버에 관한 것으로, 고온의 화염을 발생시키는 플라즈마 아크 토치와, 상기 플라즈마 아크 토치에서 발생된 화염을 확장시키고, 그 확장된 화염의 주변에 폐가스를 분산공급하는 챔버와, 상기 챔버의 과열을 방지하는 냉각부와, 상기 냉각부에 상기 폐가스의 처리과정에서 발생된 부산물이 적층되는 것을 방지하는 적층방지부를 포함한다. 이와 같이 구성된 본 발명은 챔버의 유입관의 구조를 변경하여 플라즈마 아크 토치에서 발생된 화염을 P확산시키고, 그 확산된 화염의 측면부 전체에서 폐가스가 공급되도록 하여, 폐가스의 처리 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

플라즈마 아크 토치, 스크러버, 적층방지, 환형 폐가스공급부

Description

플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버{Scrubber which uses plasma arc torch}

본 발명은 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스 처리량을 증가시킨 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버에 관한 것이다.

일반적으로, 플라즈마 아크 토치는 음전극과 양전극 사이의 아크방전을 이용하여 플라즈마 생성가스를 플라즈마 상태로 전환하여 고온의 화염을 발생시키는 것으로, 그 화염의 온도 또한 제어가 가능하다.

상기와 같이 플라즈마 아크 토치는 두 전극 사이의 아크방전에 기인하는 화염을 발생시키며, 그 화염을 이용하여 폐가스를 정화처리하는 스크러버에 적용하고 있다. 상기 폐가스는 반도체 또는 평판디스플레이 제조에 사용하는 독성이 있는 가스로서 직접 대기에 배출할 수 없다.

종래에는 정화 대상인 폐가스를 플라즈마 아크 토치의 음전극과 양전극의 사 이에서 배출되도록 하여 폐가스가 상기 플라즈마 아크 토치의 화염을 위에서 아래의 방향으로 지나도록 하고 있으며, 이와 같은 종래 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버는 몸체에 마련된 폐가스 유입관(14)을 통해 유입되는 폐가스를 양전극(13)과 음전극(11)사이의 아크방전을 이용하여 정화하는 플라즈마 아크 토치(10)와, 상기 플라즈마 아크 토치(10)의 화염에 의해 폐가스의 정화처리가 다시 이루어지도록 하는 챔버(20)와, 냉각수의 순환에 의해 상기 챔버(20)를 냉각시키는 냉각부(30)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 종래 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 상기 음전극(11)과 양전극(13)은 상호 소정거리 이격되어 있으며, 음전극(11)과 양전극(13)의 사이에 전위차가 발생하면, 음전극(11)의 첨점부와 양전극(13) 사이에 아크가 발생된다.

이때 음전극(11)와 양전극(13)의 사이는 플라즈마 상태가 되며, 고온에 의한 화염이 양전극(13)의 내측에서 아래쪽으로 발생된다.

상기 폐가스 유입관(14)을 통해 음전극(11)과 양전극(13)의 사이에 공급되는 폐가스는 플라즈마화되어 화염에 의해 정화처리된다.

그러나 폐가스 유입관(14)이 양전극(13)과 음전극(11)의 사이에 위치하기 때문에 그 폐가스는 챔버(20)로의 좁은 유입관(21)를 지나면서 정화처리되기 때문에 대량의 폐가스를 처리할 수 없었다.

상기와 같이 화염에 의해 정화처리된 폐가스는 그 챔버(20)의 측면에 마련된 배기관(22)을 통해 배기된다. 상기 폐가스를 화염으로 정화처리 할 때 분말인 부산물이 발생되며, 그 챔버(20)의 내에서 부산물은 폐가스로부터 분리되어 하향 이동한다.

상기와 같은 플라즈마 아크 토치(10)는 음전극(11)과 양전극(13)에 고압의 전원이 공급되며, 방전과 폐가스 처리시의 압력 등에 의해 그 전원을 공급하는 전원부에 잦은 이상이 발생한다.

상기 챔버(20)의 하부에는 챔버(20)의 과열을 방지하기 위한 냉각부(30)가 위치한다. 상기 냉각부(30)는 냉각수유입관(31)을 통해 유입된 냉각수가 일시 저장되는 저장공간부(32)와, 그 저장공간부(32)에서 오버 플로우된 냉각수가 외부로 배출되는 냉각수배출관(33)으로 구성된다.

상기 냉각수배출관(33)으로는 사용된 냉각수함께 상기 정화처리의 부산물이 함께 배출되며, 이는 정수처리장치(도면 미도시)를 통해 정수처리된다.

그러나 상기 정화처리의 부산물은 냉각수배출관(33)뿐만 아니라 저장공간부(32)에 유입될 수 있으며, 이와 같이 유입된 부산물은 냉각수유입관(31)을 막아 원활한 냉각이 이루어지는 것을 방해하게 된다.

이와 같이 부산물의 적층에 따라 상기 냉각부(30)는 정기적으로 세정되어야 하며, 이때 폐가스의 처리공정이 중단되어야 하기 때문에 그 폐가스를 방출하는 반도체 또는 평판디스플레이의 제조공정도 중단되어야 하며, 제품의 생산성을 저하시키는 원인이 된다.

본 발명의 과제는 동일 시간내에 보다 더 많은 폐가스를 처리할 수 있으며, 부산물이 냉각부에 적층되는 것을 방지할 수 있는 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 고온의 화염을 발생시키는 플라즈마 아크 토치와, 상기 플라즈마 아크 토치에서 발생된 화염을 확장시키고, 그 확장된 화염의 주변에 폐가스를 분산공급하는 챔버와, 상기 챔버의 과열을 방지하는 냉각부와, 상기 냉각부에 상기 폐가스의 처리과정에서 발생된 부산물이 적층되는 것을 방지하는 적층방지부를 포함한다.

본 발명은 챔버의 유입관의 구조를 변경하여 플라즈마 아크 토치에서 발생된 화염을 확산시키고, 그 확산된 화염의 측면부 전체에서 폐가스가 공급되도록 하여, 폐가스의 처리 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 챔버를 냉각하는 냉각부에 정화처리의 부산물이 적층되는 것을 방지하여, 정기적인 관리가 요구되지 않아 사용효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버의 바 람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버의 바람직한 실시예에 따른 단면 구성도이다.

도 2를 참조하면 본 발명 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버의 바람직한 실시예는, 음전극(110)과 양전극(120)을 구비하여, 고온의 화염을 발생시키는 플라즈마 아크 토치(100)와, 상기 플라즈마 아크 토치(100)에서 발생된 화염을 확장시키고, 그 확장된 화염의 주변에 폐가스를 분산공급하여 정화처리가 일어나도록 하는 챔버(200)와, 상기 챔버(200)의 하부측에 위치하여 그 챔버(200)의 과열을 방지하는 냉각부(300)와, 상기 챔버(200)와 냉각부(300)의 사이에 위치하여 부산물이 냉각부(300)에 적층되는 것을 방지하는 적층방지부(400)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 플라즈마 아크 토치(100)의 내부에는 종래와는 다르게 폐가스를 공급하는 관로가 형성되어 있지 않고, 음전극(110)과 양전극(120)의 전위차에 의한 고온의 화염을 발생시킨다.

이와 같이 발생된 화염은 챔버(200)의 내부로 일부 유입되며, 그 챔버(200)에서 화염이 유입되는 화염유입관(210)의 구성은 챔버의 내측으로 갈수록 내경이 더 증가하도록 경사진 경사면이며, 따라서 상기 플라즈마 아크 토치(100)에서 발생된 화염은 그 면적이 더 확장된다.

상기의 면적 확장에 의하여 화염의 온도는 상대적으로 낮아져 약 2000℃가 되나, 가스의 처리온도가 1300℃이기 때문에 폐가스의 정화처리가 가능하게 된다. 이와 같이 온도를 낮추는 경우 상기 음전극(110)과 양전극(120)에 전원을 공급하는 전원부의 손상을 방지할 수 있다.

상기 챔버(200)의 내측으로 확장되어 인가되는 화염의 측면부로 폐가스를 공급하는 폐가스공급부(230)가 마련되어 있다. 상기 폐가스공급부(230)는 챔버(200)의 상단측에 마련되어 있다.

도 3은 상기 폐가스공급부(230)의 일부 절개 사시도이다.

도 3을 참조하면 상기 폐가스 공급부(230)는, 외부에서 폐가스가 공급되는 폐가스공급관(231)과, 상기 폐가스공급관(231)을 통해 공급된 폐가스를 버퍼링하는 버퍼공간부(232)가 내측에 마련되며, 내경에 마련된 다수의 공급홀(233)을 통해 그 버퍼공간부(232)의 폐가스를 상기 화염의 측면에 공급하는 환형의 공급기재(234)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 구성에 의해 본 발명은 화염의 측면부에서 고르게 폐가스를 공급할 수 있으며, 종래에 비하여 보다 폐가스 공급량을 보다 증가시킬 수 있는 설치공 간을 확보할 수 있다.

이처럼 폐가스의 공급량을 증가시키는 경우에도 그 화염이 종래에 비해 면적이 확장되어 있기 때문에 용이하게 정화처리를 할 수 있게 된다.

상기와 같이 본 발명은 동일 시간 내에 종래에 비하여 더 많은 폐가스를 정화처리 할 수 있어 가스 처리 효율을 높일 수 있게 된다.

상기와 같이 처리된 가스는 챔버(200)의 측면에 마련된 배출관(220)을 통해 배출되며, 정화처리시 발생되는 부산물은 챔버(200)의 하부측으로 이동하게 된다.

상기 챔버(200)의 하부에는 챔버(200)의 과열방지를 위한 냉각부(300)가 마련되어 있으며, 그 냉각부(300)는 냉각수가 유입되는 냉각수유입관(310)과, 유입된 냉각수가 일시 저장되는 저장공간부(320)와, 상기 저장공간부(320)에 저장된 냉각수가 오버플로우 되어 외부로 배출되는 냉각수배출관(330)으로 구성된다.

상기 챔버(200)와 냉각부(300)의 사이에는 상기 화염에 의해 폐가스를 처리할 때 발생하는 부산물이 그 냉각부의 저장공간부(320)에 적층되는 것을 방지하는 적층방지부(400)가 마련되어 있다.

도 4는 상기 적층방지부(400)의 일실시 구성도이다.

도 4를 참조하면 상기 적층방지부(400)는, 내부에 불활성가스의 균일한 공급 을 위한 버퍼(410)가 마련되며 내경이 중앙을 향해 하향 경사진 환형상의 적층방지판(420)과, 상기 적층방지판(420)의 경사진 내경에 마련된 다수의 분사노즐(430)을 포함한다.

상기 분사노즐(430)은 적층방지판(420)의 상면측에서 상부에서 불활성가스를 일방향으로 편향되게 분사할 수 있도록 내경측으로 수직인 방향이 아닌 경사진 방향으로 위치한다.

따라서 적층방지판(420)의 상부측에서 불활성가스는 소용돌이 형태로 맴돌게 되며, 따라서 부산물이 더욱 부착되기 어렵게 된다.

이처럼 적층방지부(400)에 의해 부산물이 상기 냉각부(300) 및 적층방지판(420) 상에 부착 및 적층되는 것을 방지함으로써, 주기적인 세정이 요구되지 않으며, 그 세정이 요구되지 않음에 따라 폐가스 처리가 중단되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버의 단면 구성도이다.

도 2는 본 발명 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버의 일실시 단면 구성도이다.

도 3은 도 2에서 폐가스공급부의 일부절개 사시도이다.

도 4는 도 1에서 적층방지부의 일실시 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100:플라즈마 아크 토치 110:음전극

120:양전극 200:챔버

210:유입관 220:배출관

230:폐가스 공급부 231:폐가스공급관

232:버퍼공간부 233:공급홀

234:공급기재 300:냉각부

310:냉각수유입관 320:저장공간부

330:냉각수배출관 400:적층방지부

410:버퍼 420:적층방지판

430:분사노즐

Claims (5)

1. 고온의 화염을 발생시키는 플라즈마 아크 토치;

   상기 플라즈마 아크 토치에서 발생된 화염을 확장시키고, 그 확장된 화염의 주변에 폐가스를 분산공급하는 챔버;

   상기 챔버의 과열을 방지하는 냉각부; 및

   상기 냉각부에 상기 폐가스의 처리과정에서 발생된 부산물이 적층되는 것을 방지하는 적층방지부를 포함하는 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버.
2. 제1항에 있어서,

   상기 챔버는,

   상기 플라즈마 아크 토치에서 발생된 화염이 내측에 유입될 수 있도록 하되, 그 내경이 확장되어 상기 화염의 면적을 확장하는 유입관;

   상기 유입관을 통해 확장된 화염의 측면부 전체에서 고르게 폐가스를 공급하는 폐가스공급부를 포함하는 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버.
3. 제2항에 있어서,

   상기 폐가스공급부는,

   외부로부터 폐가스가 공급되는 폐가스공급관;

   내측에 상기 폐가스공급관을 통해 공급된 폐가스를 일시 저장하는 버퍼공간 부가 마련되며, 내경에 다수의 폐가스공급구가 마련된 환형의 폐가스공급기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버.
4. 제1항에 있어서,

   상기 적층방지부는,

   상기 부산물이 상기 냉각부 내측으로 유입되는 것을 차단하며, 상면이 중앙을 향해 하향 경사진 적층방지판; 및

   상기 적층방지판의 내부에 다수로 위치하여 불활성 가스를 그 적층방지판의 상부 경사면에 분사하는 분사노즐을 포함하는 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버.
5. 제4항에 있어서,

   상기 분사노즐은 분사되는 불활성 가스가 소용돌이 형태로 맴돌 수 있도록 중앙을 향해 소정각도 경사진 것을 특징으로 하는 플라즈마 아크 토치를 이용한 스크러버.

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