KR20180066575A

KR20180066575A - 아크 방전을 이용하는 플라즈마 토치용 양극 구조물 및 이를 구비하는 플라즈마 토치

Info

Publication number: KR20180066575A
Application number: KR1020160167571A
Authority: KR
Inventors: 김익년; 안재윤; 엄민흠
Original assignee: (주)트리플코어스코리아
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2018-06-19
Also published as: CN108617072A

Abstract

본 발명에 의하면, 내부에 중심축선(A)을 따라 연장되는 내부 통로(111)가 형성된 전극 몸체(110); 및 상기 전극 몸체에 결합되는 다수의 영구자석(120)을 포함하며, 상기 다수의 영구자석은 상기 전극 몸체의 외주면 상에 서로 이격되어서 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치용 양극 구조물 및 이를 구비하는 플라즈마 토치가 제공된다.

Description

아크 방전을 이용하는 플라즈마 토치용 양극 구조물 및 이를 구비하는 플라즈마 토치 {ANODE STRUCTURE FOR PLASMA TORCH USING ARC DISCHARGE AND PLASMA TORCH WITH THE SAME}

본 발명은 플라즈마를 이용하여 폐가스를 처리하는 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용한 폐가스 처리 장치에서 아크 방전을 이용하는 플라즈마 토치에 관한 것이다.

일반적으로 플라즈마는 전기적 극성을 갖는 전자 및 이온으로 구성된 제 4의 물질 상태로 알려져 있으며 전체적으로 음과 양의 전하수가 거의 같은 밀도로 분포되어 전기적으로 거의 중성인 상태이다. 플라즈마는 아크처럼 온도가 높은 고온 플라즈마와 전자의 에너지는 높지만 이온의 에너지가 낮아 실제로 느끼는 온도는 실온에 가까운 저온 플라즈마로 분류되며 대부분 직류, 교류, 초고주파, 전자빔 등의 전기적 방전에 의해 생성된다.

대한민국 공개특허 10-2016-0043820호는 이러한 플라즈마를 이용하여 폐가스 등을 처리하는 장치 구성이 개시되어 있다

일반적으로 이러한 플라즈마 발생 방식 중 하나는 아크 방전을 통하여 플라즈마를 발생시키는 것으로, 이 경우, 아크 방전을 통하여 토치(화염)를 발생시키는 토치부; 상기 토치부로부터 발생한 토치가 연장되어 유입되는 반응가스를 처리하는 반응부; 및 상기 반응부에서 처리된 가스가 물 등에 의하여 스크러빙되며 온도가 감소하는 스크러빙부로 이루어진다.

일반적으로 토치부는 관 형태의 양극부와 양극부에 대응하는 음극부를 구비한다. 양극부와 음극부의 사이의 아킹에 의해 점화되어서 플라즈마가 발생하는데, 아킹이 양극부의 특정 지점에 지속적으로 발생되어서 양극부가 손상되는 문제가 발생하고 있다.

본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하여 수명이 연장된 아크 방전을 이용하는 플라즈마 토치용 양극 구조물을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,

내부에 중심축선(A)을 따라 연장되는 내부 통로(111)가 형성된 전극 몸체(110); 및 상기 전극 몸체에 결합되는 다수의 영구자석(120)을 포함하며, 상기 다수의 영구자석은 상기 전극 몸체의 외주면 상에 서로 이격되어서 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치용 양극 구조물이 제공된다.

상기 전극 몸체의 외주면에는 상기 다수의 영구자석 각각이 하나씩 삽입되어 수용되는 다수의 영구자석 수용홈(115)이 마련될 수 있다.

상기 다수의 영구자석은 상기 전극 몸체의 둘레방향과 길이방향을 따라서 등간격으로 이격되어서 위치할 수 있다.

상기 전극 몸체에는 냉각수가 흐르는 냉각 유로가 형성될 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면,

청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재된 양극 구조물; 및 상기 전극 몸체와 상호작용하여 아크를 발생시키는 음극을 포함하는 플라즈마 토치가 제공된다.

본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 전극 몸체에 결합된 다수의 영구자석을 구비함으로써, 영구자석과 내부 전류 성분에 의해 발생하는 로렌츠의 힘으로 인해 아크가 회전하여 아킹이 특정 위치에 집중되는 것이 방지되므로, 아킹에 의한 손상이 최소화되어서 제품의 수명이 연장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 방전을 이용하는 플라즈마 토치용 양극 구조물을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 양극 구조물의 사시도로서, 내부가 보이도록 몸체는 단면으로 도시한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 양극 구조물의 평면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시예를 구성 중심으로 설명한다. 도 1 내지 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 방전을 이용하는 플라즈마 토치용 양극 구조물이 도시되어 있다. 본 발명에 따른 플라즈마 토치용 양극 구조물은 플라즈마를 이용한 폐가스 처리 장치에 사용된다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 토치용 양극 구조물(100)은 전체적으로 대체로 원통 형상인 전극 몸체(110)와, 전극 몸체(110)에 결합되는 다수의 영구자석(120)를 포함한다. 플라즈마 토치용 양극 구조물(100)은 몸체(110)에 결합되는 다수의 영구자석(120)에 의해 발생하는 로렌츠 힘을 이용하여 아크를 회전시킴으로써 그 수명이 연장된다.

전극 몸체(110)는 전체적으로 원통형상으로서, 전극 몸체(110)의 내부에는 중심축선(A)을 따라서 관통하는 내부 통로(111)가 형성된다. 전극 몸체(110)는 몸통부(112)와, 몸통부(112)의 일단(도면에서 상단)으로부터 중심축선(A)을 따라 돌출되어 형성된 돌출부(113)를 구비한다. 내부 통로(111)는 몸통부(112)와 돌출부(113)를 따라서 연장된다. 몸통부(112)의 외주면(1121)에는 영구자석(120)이 삽입되어 결합되는 다수의 영구자석 수용홈(115)이 마련된다. 다수의 영구자석 수용홈(115)은 몸통부(112)의 외주면(1121)에 원주방향 및 길이방향을 따라서 등간격으로 이격되어서 위치한다. 본 실시예에서는 다수의 영구자석 수용홈(115)이 원주방향을 따라서는 5개씩, 길이방향을 따라서는 3개씩 위치하여 모두 15개가 형성되는 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 영구자석 수용홈(115)은 중심축선(A)을 향하고 중심축선(A)과 직각을 이루도록 연장된다. 몸통부(112)에는 냉각수가 흐르는 냉각유로가 형성되는데, 몸통부(112)의 일단(도면에서 돌출부(113)가 위치하는 상단)에는 냉각수가 유입되는 유입구(118)와 냉각수가 배출되는 다수의 배출구(119)가 위치한다. 몸통부(112)에 형성된 냉각유로를 통해 냉각수가 흐름으로써 플라즈마 방전으로 인한 열충격으로부터 양극 구조물(100)을 보호하여 그 수명을 연장시킨다. 돌출부(113)에는 방전 가스가 유입되는 다수의 가스 유입홀(1131)이 형성된다. 돌출부(113)의 내부에는 전극 몸체(110)와 상호작용하여 아크를 발생시키는 음극부(C)가 위치한다. 본 발명에 따른 플라즈마 토치는 양극 구조물(110)과 음극부(C)를 포함하게 된다.

다수의 영구자석(120)은 전극 몸체(110)에 형성된 다수의 영구자석 수용홈(115) 각각에 하나씩 삽입되어서 전극 몸체(110)와 결합된다. 다수의 영구자석(120)은 동일한 극성이 모두 내부 통로(111)를 향하도록 설치된다. 그에 따라, 영구자석(120)에 의한 자기장의 방향과 아크에 의해 형성된 내부 전류 성분이 원주방향 일방향으로의 로렌츠의 힘을 발생시키고, 이 로렌츠의 힘에 의해서 내부 통로(111)에서 발생한 아크는 회전하게 된다. 따라서, 플라즈마 아킹이 특정 부분에 집중되지 않게 되어 아킹에 의한 손상이 방지되므로, 제품의 수명이 연장된다. 또한, 영구자석(120)은 과도한 열에 노출되면 자성을 잃게 되는데, 전극 몸체(110)에 흐르는 냉각수에 의해 냉각되어 자성을 잃지 않고 유지하게 되므로, 제품의 수명이 연장될 수 있게 된다.

이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

100 : 양극 구조물
110 : 전극 몸체
111 : 내부 통로
112 : 몸통부
113 : 돌출부
115 : 영구자석 수용홈
120 : 영구자석

Claims

내부에 중심축선(A)을 따라 연장되는 내부 통로(111)가 형성된 전극 몸체(110); 및
상기 전극 몸체에 결합되는 다수의 영구자석(120)을 포함하며,
상기 다수의 영구자석은 상기 전극 몸체의 외주면 상에 서로 이격되어서 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치용 양극 구조물.
청구항 1에 있어서,
상기 전극 몸체의 외주면에는 상기 다수의 영구자석 각각이 하나씩 삽입되어 수용되는 다수의 영구자석 수용홈(115)이 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치용 양극 구조물.
청구항 1에 있어서,
상기 다수의 영구자석은 상기 전극 몸체의 둘레방향과 길이방향을 따라서 등간격으로 이격되어서 위치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치용 양극 구조물.
청구항 1에 있어서,
상기 전극 몸체에는 냉각수가 흐르는 냉각 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치용 양극 구조물.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재된 양극 구조물; 및
상기 전극 몸체와 상호작용하여 아크를 발생시키는 음극을 포함하는 플라즈마 토치.