KR20200009499A - Waste gas treatment system using magnetic field and arc plazma - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐가스 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐가스 배기관에 다양한 자기장과 아크 플라즈마를 걸어주어 배기관에의 흡착을 억제하면서 배기가스를 연소시키고, 더 나아가 폐가스끼리의 자체 응집을 유도함으로써 폐가스를 처리하기 위한 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 관한 것이다. The present invention relates to a waste gas treatment apparatus, and more particularly, by applying various magnetic fields and arc plasma to the waste gas exhaust pipe to burn the exhaust gas while suppressing adsorption to the exhaust pipe, and further inducing self-aggregation of the waste gases, It relates to a waste gas treatment apparatus using a magnetic field and arc plasma for treatment.
일반적인 폐가스 처리장치의 경우, 과거에는 고온연소가 가능한 플라즈마 토치를 이용하여, 반도체, TFT LCD, OLED 등의 제조공정에서 발생된 독성 PFC 가스를 연소시키는 과정에서, 유해한 물질을 무해한 물질로 치환시킬 수 있는 반응 물질을 공급하여 줌으로써, 인체에 유해한 상태의 폐가스를 무해한 상태로 부산물과 안전한 상태의 가스로 배출되도록 하였으나, 상기 방법은, 연소 과정에서 산소가 필요하고 산소가 없어지는 것으로 이미 인체에 유해한 것이다. 그리고 부산물이 무해한 증거 또한 없다. In the case of a general waste gas treatment device, in the past, by using a plasma torch capable of high temperature combustion, harmful substances can be replaced with harmless substances in the process of burning toxic PFC gases generated in manufacturing processes such as semiconductors, TFT LCDs, and OLEDs. By supplying a reactive material, the waste gas harmful to the human body was discharged as a by-product and a safe gas in a harmless state. However, the method is already harmful to the human body by requiring oxygen and eliminating oxygen during the combustion process. . And there is no evidence that the by-products are harmless.
그리하여, 자기장을 이용한 폐가스 처리장치가 제안되었는바, 자기장은 전기를 이용한 것이지만 전력소모가 적고 그만한 열량을 얻는다면, 산소를 소모하는 독가스 해소 방법보다 우리에게 매우 유익하다.Thus, a waste gas treatment apparatus using a magnetic field has been proposed. If the magnetic field is electric but consumes less power and obtains the same amount of heat, it is much more beneficial to us than oxygen consuming poison gas elimination method.
그런데, 폐가스는 일반 기체와 달리 극성을 띠고 있다. 예를 들어 황산 가스는 
도 1은, 종래의 자기장을 이용한 폐가스 배기 계통도이다. 도 1의 종래기술에 따른 폐가스 배기 계통도에서는, 폐가스관(10)이 전자유도코일(20) 중심에 삽입 설치되며, 전자유코일(20)은 직렬공진용 캐패시터(50) 및 증폭회로(40)를 통해 전원회로(30)에 접속된다. 전원회로(30)는 전자유도코일(20)의 구동전압을 발생하기 위한 것으로, 바람직하게는 함수발생기를 사용하여 폐가스 특성에 따라 구동전압의 크기와 파형 및 주파수를 조절할 수 있게 한다. 증폭회로(40)는 전원회로(30)에서 출력되는 구동전압을 증폭하기 위한 것으로, 바람직하게는 비례증폭기(linear amplifier)를 사용한다. 캐패시터(50)는 전자유도코일(20)과 직렬공진하기 위한 것으로, 구동전압을 공진주파수에서 전류치가 최대로 되고 전압이 최소치로 되는 파형으로 변화시킨다. 도 2에서, 부호 1은 공정챔버, 2는 배기펌프, 3은 스크러버, 그리고 10은 폐가스 배관이다. 1 is a waste gas exhaust system diagram using a conventional magnetic field. In the waste gas exhaust system diagram according to the related art of FIG. 1, the
이와 같은 자기장 이용 배기 계통의 자세한 구성과 작동 및 응집 억제 원리는, 전자유도코일(20)에 전원이 인가되면 폐가스 배관(10) 안에 전압 주파수에 따라 자속이 교번하는 자기장이 형성되고, 폐가스 배관(10) 안을 흐르는 폐가스에 포함된 하전 입자가 그 교번 주기에 맞추어 회전하게 하는 전자적 추력이 작용한다. 이때 전압(전류)의 크기를 조절하여 폐가스 배관(10) 안에서 발생하는 자기장의 세기 및 입자의 운동 속도를 조절하여 폐가스의 응집을 막을 수 있다.The detailed configuration and operation of the exhaust system using the magnetic field and the principle of suppression of aggregation are such that when a power source is applied to the
상기 종래기술에서, 폐가스의 응집을 방지하는 원리는 폐가스 배관 안에 자속이 빠른 속도로 교번하는 자기장을 형성, 분자나 미립자의 운동을 극대화하여 입자끼리의 응집 반응시간을 허락하지 않는 것이다. 즉 폐가스 배관 안에서 입자들이 매우 빠른 가속화된 속도로 회전함으로써 서로 결합 반응할 시간이 허락되지 않는 것이다. 따라서 폐가스는 폐가스 배관(10)을 흐르는 동안 하전 입자들이 그대로 존재하는 플라스마 상태를 유지하고, 그 결과 폐가스 배관(10)에 폐가스 흡착을 방지할 수 있는 것이다.In the prior art, the principle of preventing the agglomeration of the waste gas is to form a magnetic field in which the magnetic flux alternates at a high speed in the waste gas pipe, thereby maximizing the movement of molecules or particles, and thus not allowing the aggregation reaction time between the particles. In other words, the particles rotate in a waste gas pipeline at a very fast accelerated speed, which does not allow time to react with each other. Therefore, the waste gas maintains a plasma state in which charged particles remain intact while flowing through the
그러나, 상기 종래기술의 자기장 이용 배기 계통장치는, 폐가스 배관 안에서 입자들이 매우 빠른 가속화된 속도로 회전함으로써, 폐가스는 폐가스 배관(10)을 흐르는 동안 하전 입자들이 그대로 존재하는 플라스마 상태를 유지하고, 그 결과 폐가스 배관(10)에 폐가스 흡착을 방지하는 기능은 갖지만, 여전히 폐가스를 스크러버에서 필터링 및 집진하거나 기타 방식으로 폐가스를 어떻게든 처리하여야 한다는 긍극적인 문제점을 해결되지 않는다. However, the above-described magnetic field utilizing exhaust system of the prior art maintains a plasma state in which waste particles remain intact while the waste gas flows through the
본 발명자는, 상기 종래기술의 관점을 달리하여, 폐가스 배관에의 폐가스 흡착 방지 기능은 그대로 유지하면서, 아크 플라즈마를 인가하여 폐가스를 처리하기 위한 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치를 발명하였다.The present inventors invented a waste gas treatment apparatus using an arc plasma and a magnetic field for treating waste gas by applying arc plasma while maintaining the waste gas adsorption prevention function to the waste gas pipe as it is, in view of the prior art.
더 나아가, 다양한 자기장을 걸어주어 폐가스끼리 응집이 더욱 잘 일어나도록 하여 이후 단계에서의 필터링 및 집진 문제를 해결하며, 특히 와전류형 아크 플라즈마를 이용함으로써 폐가스와 아크 플라즈마도 더욱 응집이 강하게 이루어지도록 한 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치를 발명하였다.Furthermore, by applying various magnetic fields, coagulation between waste gases occurs better, thereby solving the problem of filtering and dust collection in later stages. In particular, by using eddy current type arc plasma, the coagulation of waste gas and arc plasma is made stronger. Invented a waste gas treatment apparatus using and arc plasma.
이를 위해, 토카막 장치의 이론에 의하여 극성 가스는 자기장 속에서 이동할 때 움직임을 갖으며, 자기장과 나란히 이동하면 극성 가스는 자화가 되는바, 이러한 자화를 더욱 강하게 하기 위해 자기장을 90도 각도 변경한 장치 내에 자화된 극성 가스를 통과시킨다. 그러면 가스가 가지고 있는 관성자기장과 외부자기장과 각도가 90도 차가 생겨 회전을 하게 되고, 이때 역기전력으로 전력소모는 줄어들고 회전은 빨라진다. 회전이 빨라 극성가스 분자 간에는 자기력이 강해 있다. 이것에 와전류 성분을 강화시킨 아크 플라즈마를 공급하여 폐가스와 아크 플라즈마가 한 덩어리로 응집이 되면서 소각되어 버린다.To this end, according to the theory of the Tokamak device, the polar gas moves when it moves in the magnetic field, and when it moves in parallel with the magnetic field, the polar gas becomes magnetized. In order to further strengthen the magnetization, the device changes the magnetic field by 90 degrees. Pass the polarized gas inside. Then, the angle between the inertial magnetic field and the external magnetic field of the gas is 90 degrees, and the rotation is performed. At this time, the back electromotive force reduces power consumption and speeds up the rotation. Due to the fast rotation, the magnetic force between the polar gas molecules is strong. The arc plasma which strengthened the eddy current component is supplied to this, and the waste gas and the arc plasma aggregate in one mass, and are incinerated.
결국, 본 발명은, 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 그리하여, After all, an object of the present invention is to provide a waste gas treatment apparatus using a magnetic field and arc plasma. therefore,
첫째, 폐가스가 아크 플라즈마에 의해 소각되어 버린다.First, the waste gas is incinerated by the arc plasma.
둘째, 폐가스를 중화시키기 전에 폐가스끼리 응집되어 처리하는 것으로 환경을 한층 더 좋게 해준다고 볼 수 있다. Second, it can be seen that the environment is further improved by treating the waste gases together before neutralizing the waste gases.
셋째, 다른 알카리성 액체나 화학 약품을 줄여 사용하게 된다는 점이 좋다. Third, it is good to reduce other alkaline liquids or chemicals.
넷째, 폐가스를 에너지 원으로 사용하기에 자원을 한번 더 사용한다는 점도 좋다. Fourth, it is also good to use resources once again to use waste gas as an energy source.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치는, 외부전원을 공급받아 각종 전기기기에 전원을 공급해 주는 전원공급부(100); 폐가스의 흐름이 가능하도록 구성되고 소정의 간격을 두고 위 아래로 통로가 형성된 폐가스 반응부(300); 상기 폐가스 반응부(300)로의 유입부에 배치되며 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400); 및 상기 폐가스 반응부(300)에 삽입되어 상기 자석성질의 폐가스에 대해 자기력을 가진 아크 플라즈마를 발생시키는 아크 플라즈마 발생부(200); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Waste gas treatment apparatus using a magnetic field and arc plasma according to the present invention for achieving this object, the
바람직하게는, 상기 아크 플라즈마 발생부(200)는, 폐가스의 이동방향에 대하여 교차하는 방향으로 삽입되면서 상호 마주보도록 배치되는 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)으로 이루어지며, 상기 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)은, 와전류형 아크 플라즈마를 형성되도록 상기 폐가스 반응부(300)를 중심으로 양측에 배치되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the arc
더욱 바람직하게는, 상기 제1 전자석 전극봉(210)은, 아크를 발생시키는 제1 전극봉(211)과, 제1 전극봉(211)을 감싸면서 자기장 (와전류) 을 발생시키는 제1 전극봉 코일(213)과, 상기 제1 전극봉(211)과 제1 전극봉 코일(213)을 절연시키는 제1 절연 세라믹(212)으로 이루어지면서, 상기 제1 전극봉 코일(213)의 선단은 상기 전원공급부(100)의 콘덴서(120)의 일측에 접속되며, 상기 제2 전자석 전극봉(220)은, 아크를 발생시키는 제2 전극봉(221)과, 제2 전극봉(221)을 감싸면서 자기장 (와전류) 을 발생시키는 제2 전극봉 코일(223)과, 상기 제2 전극봉(221)과 제2 전극봉 코일(223)을 절연시키는 제2 절연 세라믹(222)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.More preferably, the
상기 전원공급부(100)는, 외부교류 전원을 공급받아 안정적으로 전압을 조절해 주는 전압조절부(110)와 콘덴서(120)로 구성되며, 상기 콘덴서(120)의 일측 및 타측이 각각, 상기 제1 전자석 전극봉(210)의 일단 및 상기 인덕터(400)에 연결되는 것이 또한 바람직하다.The
또한 바람직하게는, 상기 폐가스 반응부(300)에서의 상기 폐가스의 이동방향에 대하여 교차되는 방향으로의 자계가 형성되도록 배치된 고정계자부(500); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the
더욱 바람직하게는, 상기 고정계자부(500)는, 폐가스의 이동방향에 대하여 직각으로 자계가 형성되도록 상기 폐가스 반응부(300)를 중심으로 양측에 배치되는 제1 계자극(510) 및 제2 계자극(520)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.More preferably, the
가장 바람직하게는, 상기 제1 계자극(510)은, 제1 철심(511)과 상기 제1 철심에 코일형으로 권취된 제1 권선(512)으로 이루어지며, 상기 제2 계자극(520)은, 제2 철심(521)과 상기 제2 철심에 코일형으로 권취된 제2 권선(522)으로 이루어지고, 상기 제1 철심과 상기 제2 철심은 직렬로 권선되는 것을 특징으로 한다.Most preferably, the first field
또한 바람직하게는, 상기 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는, 파이프 형상의 폐가스 반응부(300)에 코일형으로 권취된 제1 코일(410) 및 제2 코일(420)로 이루어지되, 상기 제1 코일(410)은 상기 폐가스 반응부(300)의 유입부 측에 권회되어 이루어지며, 상기 제2 코일(420)은 상기 폐가스 반응부(300)의 유출부 측에 권회되어 이루어지며, 상기 제1 코일(410) 및 제2 코일(420) 사이에 상기 아크 플라즈마 발생부(200)가 설치되도록 하는 것을 특징으로 한다.
Also preferably, the
또한 바람직하게는, 상기 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는, 파이프 형상의 폐가스 반응부(300)에 유입부 측에 코일형으로 권취된 제1 코일(410)로 이루어지되, 상기 제1 코일(410)은, 복수개의 서브 코일부(410-1, 410-2, ...)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한 바람직하게는, 상기 폐가스 이동 경로는, 상기 폐가스 반응부(300)의 세라믹의 단열관(310) 내부에 설치되며, 상기 단열관의 둘레에는 냉각수가 흐르는 냉각수로(320)가 형성되는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the waste gas flow path is installed inside the ceramic
본 발명에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the waste gas treatment apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the present invention, the following effects can be obtained.
첫째, 응집되어 배출되는 폐가스에 아크 플라즈마를 인가하여 배출되면서 동시에 폐가스를 처리되도록 하므로, 폐가스 처리 효율이 더욱 개선된다.First, since the arc plasma is applied to the waste gas that is agglomerated and discharged, the waste gas is simultaneously treated while being discharged, thereby further improving the waste gas treatment efficiency.
둘째, 환경에 좋은 가스를 방출하게 되어 안심할 수 있다.Second, you can rest assured that it will emit good gas for the environment.
셋째, 간단한 구성으로 대 폐가스 고열회전 전류를 만들어 낼 수 있기 때문에 이에 따른 회전수의 증가로 보다 높은 고열 에너지를 얻을 수 있다.Third, the high waste gas high heat rotation current can be produced with a simple configuration, and thus higher heat energy can be obtained by increasing the number of revolutions.
넷째, 자화된 폐가스에 와전류 아크 플라즈마 열이 전달되어 자화가 안 되는 소각로 벽이 열로부터 보호가 된다.Fourth, the eddy current arc plasma heat is transferred to the magnetized waste gas to protect the incinerator walls that are not magnetized from heat.
도 1은 종래의 자기장을 이용한 폐가스 배기 계통도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는, 도 2의 단면도로서, 도 3a는 도 2의 종단면도이고, 도 3b는 도 2의 횡단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는, 도 2의 단면도로서, 도 5a는 도 4의 종단면도이고, 도 5b는 도 4의 횡단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 실제 사진들로서, 도 6a는 정면 사시 사진이고, 도 6b는 측면 사시 사진이며, 도 6c는 평면 사진이다.
도 7a 및 도 7b는, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 중 전극봉을 삽입하기 전의 실제 사진들로서, 도 7a는 사시 사진이고, 도 7b는 평면 사진이다.
도 8a 및 도 8b는, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터 및 고정계자부의 실제 사진들로서, 도 8a는 사시 사진이고, 도 8b는 평면 사진이다.
도 9a 내지 도 9c는, 본 발명의 제2 실시예의 제2 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터의 제조 공정을 보여주는 실제 사진들로서, 도 9a는 보빈에 코일을 권회하기 시작한 상태의 사진이고, 도 9b는 보빈에 코일을 완전히 권회한 상태의 사진이며, 도 9c는 완성된 인덕터의 실제 사진이다.
도 10은, 본 발명의 제2 실시예의 제3 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터 및 고정계자부의 실제 사진이다.
도 11은, 본 발명의 제2 실시예의 제3 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터의 실제 사진이다.1 is a waste gas exhaust system diagram using a conventional magnetic field.
2 is a view schematically showing the configuration of a waste gas treatment apparatus using a magnetic field and an arc plasma according to the first embodiment of the present invention.
3A and 3B are cross-sectional views of FIG. 2, FIG. 3A is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view of FIG. 2.
4 is a view schematically showing a configuration of a waste gas treatment apparatus using a magnetic field and an arc plasma according to a second embodiment of the present invention.
5A and 5B are cross-sectional views of FIG. 2, FIG. 5A is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 4, and FIG. 5B is a cross-sectional view of FIG. 4.
6A to 6C are actual pictures of the waste gas treatment apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6A is a front perspective view, FIG. 6B is a side perspective view, and FIG. 6C is a plan view. to be.
7A and 7B are actual photographs before inserting the electrode of the waste gas treating apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the first modification of the second embodiment of the present invention, FIG. 7A is a perspective photograph, and FIG. 7B is a plan view It is a photograph.
8A and 8B are actual pictures of the inductor and the fixed field part of the waste gas treatment apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the first modification of the second embodiment of the present invention, in which FIG. 8A is a perspective image and FIG. 8B is a plane view It is a photograph.
9A to 9C are actual photographs showing the manufacturing process of the inductor of the waste gas treatment apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the second modification of the second embodiment of the present invention. 9b is a photograph of a state in which a coil is completely wound on a bobbin, and FIG. 9c is a photograph of a completed inductor.
10 is an actual photograph of an inductor and a fixed field part of a waste gas treatment apparatus using a magnetic field and an arc plasma according to a third modification of the second embodiment of the present invention.
11 is an actual photograph of an inductor of an apparatus for treating waste gas using a magnetic field and an arc plasma according to a third modification of the second embodiment of the present invention.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 폐가스 반응부(300)가 내부에 빈 공간으로 마련되고, 이는 주 연소실을 향해 처리대상인 폐가스가 유입되기 위한 폐가스 반응부(300)의 폐가스 유입구가 형성되는바, 폐가스 유입구를 통해 유입된 폐가스에 진행 방향에 평행하게 자기장이 유도되도록, 일례로 제1 코일(410)을 감아 설치한다. 폐가스가 제1 코일(410)을 지날 때 자화가 되고, 고정계자부(500)의 전자석을 만나면 각도가 90도를 바뀐 자기장을 만나 회전을 하게 되고 회전에 의해 자화가 더욱 강해진 폐가스에 자기력을 가진 아크 플라즈마 ('와전류형 아크 플라즈마') 를 공급하는 것이 특징이다.In order to achieve the object of the present invention, the waste
본 발명의 일 측면에 따르면 바디의 내부에 빈 공간으로 마련된 주 연소실을 향해 처리대상인 폐가스가 유입되기 위한 폐가스 반응부(300)의 폐가스 유입구가 형성되고, 폐가스 유입구를 통해 유입된 폐가스에 유도 자기장(Bz)으로 자화시킨다. 다음 단계의 통로에 자기장의 각도를 90도 변화를 준다. 그러면 자화된 폐가스는 빠른 회전을 하게 되고 그 회전에 의해 자화가 더욱 강해진 폐가스에 자기력을 가진 아크 플라즈마를 공급하는 것이 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 것이 특징인 폐가스 처리장치가 제공된다. 그리하여, 이곳에 와전류 아크 플라즈마를 공급하여 서로 충돌하여 빛과 열을 내고 극성이 사라질 때쯤 굴뚝 밖으로 나올 수 있는 것이다.According to an aspect of the present invention is formed a waste gas inlet of the waste
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치는, 먼저 1단계로, 약 10,000회 정도를 인덕터 권선처럼 감은 제1 코일(410)과 같이 권회한다. 2단계로, 이차 구간은 2개를 변압기 권선(512,522)처럼 1000회 이상 감은 후 내부에 철심(511,521)도 끼워 넣는다. 그리하여 자기장이 폐가스에 모두 집중하게 한다. 상기 폐가스의 이동방향에 대하여 수직으로 자계가 형성 되도록 상기 폐가스 반응부(300)를 중심으로 양측에 배치되고, 양단이 각각 상기 콘덴서(210)의 한쪽 전선과 상기 전자석부(510)에 전기적으로 연결된 고정계자부(500)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The waste gas treatment apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the present invention for achieving the above object, in a first step, is wound like a
바람직하게는, 폐가스 반응부(300)의 폐가스 유출구에도, 제2 코일(420)로서, 제1 코일(410)처럼 10,000번 이상 감아서 만들어진 제2 인덕터를 추가한다.Preferably, a second inductor made by winding 10,000 or more times like the
상술한 바와 같이, 일반적인 인덕터는 속이 빈 코일이다. 이 안에 폐가스를 이동시킨다. 이때 폐가스의 이동을 이동전류 폐가스라고 하며 이를 
이때, 
폐가스는 
이러한 자화된 다음 진행 때는 90도 방향이 바뀐 자기장을 만나게 된다. 
전동기의 방정식인 플레밍의 왼손법칙이 형성하게 된다. 이때 회전하게 되면 속도는 거의 무구 순환 속도를 갖는다. 그리하여Fleming's left-hand law, the equation for the motor, is formed. At this time, when rotating, the speed is almost aspherical circulation speed. therefore
이러한 자장이 형성하는 데 
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the configuration shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various equivalents that may be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be variations and variations.
(제1 (First 실시예Example ))
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 대하여, 도 2 내지 도 3b를 참조하여 상술한다.Hereinafter, the waste gas treatment apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 3B.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3a 및 도 3b는, 도 2의 단면도로서, 도 3a는 도 2의 종단면도이고, 도 3b는 도 2의 횡단면도이다.FIG. 2 is a view schematically illustrating a configuration of a waste gas treatment apparatus using a magnetic field and an arc plasma according to a first embodiment of the present invention. FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views of FIG. 2, and FIG. 3A is a longitudinal section of FIG. 2. 3B is a cross sectional view of FIG. 2.
먼저, 도 2 내지 도 3b를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 관한 구성을 설명한다. First, a configuration of a waste gas treating apparatus using a magnetic field and an arc plasma according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
제1 실시예에 따른 본 발명의 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치(1000)는, 외부전원을 공급받아 각종 전기기기에 전원을 공급해 주는 콘덴서(120)를 포함하는 전원공급부(100); 폐가스의 흐름이 가능하도록 구성되고 소정의 간격을 두고 위 아래로 통로가 형성된 폐가스 반응부(300); 및 상기 폐가스 반응부(300)로의 유입부에 배치되며 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400); 그리고 상기 폐가스 반응부(300)에 삽입되어 상기 자석성질의 폐가스에 대해 자기력을 가진 아크 플라즈마를 발생시키는 아크 플라즈마 발생부(200);를 포함하여 이루어진다.The waste
이때, 상기 아크 플라즈마 발생부(200)는, 폐가스의 이동방향에 대하여 교차하는 방향으로 (바람직하게는 직각 방향으로) 삽입되면서 상호 마주보도록 배치되는 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)으로 이루어지며, 상기 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)은, 와전류형 아크 플라즈마를 형성되도록 상기 폐가스 반응부(300)를 중심으로 양측에 배치되는 것이 바람직하다.At this time, the arc
더 상세히는, 상기 제1 전자석 전극봉(210)은, 아크를 발생시키는 제1 전극봉(211)과, 제1 전극봉(211)을 감싸면서 자기장 (와전류) 을 발생시키는 제1 전극봉 코일(213), 그리고 상기 제1 전극봉(211)과 제1 전극봉 코일(213)을 절연시키는 제1 절연 세라믹(212)으로 이루어지면서, 상기 제1 전극봉 코일(213)의 선단은 상기 전원공급부(100)의 콘덴서(120)의 일측에 접속되며, 상기 제1 전극봉 코일(213)의 후단은 상기 제1 전극봉(211)의 후단에 전기적으로 접속되어 진다.In more detail, the
마찬가지로, 상기 제2 전자석 전극봉(220) 역시, 아크를 발생시키는 제2 전극봉(221)과, 제2 전극봉(221)을 감싸면서 자기장 (와전류) 을 발생시키는 제2 전극봉 코일(223), 그리고 상기 제2 전극봉(221)과 제2 전극봉 코일(223)을 절연시키는 제2 절연 세라믹(222)으로 이루어지면서, 상기 제2 전극봉 코일(223)의 선단은 상기 인덕터(400)의 일측에 접속되며, 상기 제2 전극봉 코일(223)의 후단은 상기 제2 전극봉(221)의 후단에 전기적으로 접속되어 진다.Similarly, the
상기 제1 전극봉(211)의 선단과 상기 제2 전극봉(221)의 선단은 상호 마주보되 아크가 발생하면서 용량성의 전기적 결합이 가능하도록 1cm 정도의 짧은 간격만큼 이격되어 진다.The tip of the
한편, 상기 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는, 파이프 형상의 폐가스 반응부(300)에 코일형으로 권취된 코일(410,420)로 이루어진다.On the other hand, the
즉, 상기 폐가스 반응부(300)의 유입부 측에 (즉, 도 2 및 도 3a의 아래쪽에) 권회되는 제1 코일(410) 및 상기 폐가스 반응부(300)의 유출부 측에 (즉, 도 2 및 도 3a의 위쪽에) 권회되는 제2 코일(420)을 구비할 수 있는바, 이 경우, 자석성질의 폐가스를 만들어내는 제1 코일(410) 및 제2 코일(420) 사이에 폐가스 반응부(300)와 아크 플라즈마 발생부(200)가 설치되도록 한다. That is, the
다만, 상기 아크 플라즈마 발생부(200)는, 반드시 제2 코일(420)을 포함하여야만 하는 것은 아니며, 제1 코일(410)만으로도 가능하다. However, the
다른 한편으로는, 상기 제1 코일(410)은 여러 개의 서브 코일부(410-1, 410-2, 410-3)로 이루어질 수 있으며, 이 경우, 제1 서브 코일부(410-1)가 상기 제2 전자석 전극봉(220)에 접속되어 지며, 제3 서브 코일부(410-3)가 상기 제2 코일(420) (혹은, 상기 콘덴서(120)의 타측에 접속되어 진다.On the other hand, the
또한 바람직하게는, 상기 폐가스 이동 경로인 폐가스 반응부(300)는 절연과 단열이 우수한 세라믹의 단열관(310)으로 이루어지며, 더욱 바람직하게는, 상기 세라믹의 단열관의 둘레에는 냉각수가 흐르는 냉각수관과 같은 냉각수로(320)가 형성되는 것이 좋다.Also preferably, the waste
상기 전원공급부(100)는, 외부교류 전원을 공급받아 안정적으로 전압을 조절해 주는 전압조절부(110)와 콘덴서(120)로 구성되며, 바람직하게는, 상기 콘덴서(120)의 일측 및 타측이 각각, 상기 제1 전자석 전극봉(210)의 일단 및 상기 인덕터(400)에, 바람직하게는 제2 코일(420)의 일단에, 또한 바람직하게는, 제3 서브 코일부(410-3)와 제2 코일(420)에, 연결된다. The
결국, 상기 콘덴서(120)는, "제1 전자석 코일(210) - 제2 전자석 코일(220) - 제1 코일(410) - 제2 코일(420)"의 회로와 병렬 연결되어 진다.As a result, the
이에 따라, 본 발명의 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치(1000)는, 인덕터(400)에서 강한 자기력이 발생하게 되고, 상기 와전류형 아크 프라즈마 발생부(200)에서 역시 자기장을 갖는 아크 플라즈마가 발생하게 되면서, 이들 자기장을 갖는 폐가스와 역시 동일 방향의 자기장을 갖는 아크 플라즈마가 응집하게 되면서 더욱 강한 자기장을 갖게 되며, 동시에 상기 폐가스와 아크 플라즈마가 반응함으로써 폐가스의 순간적으로 소각되어 지면서 안전하게 배출되게 된다.Accordingly, in the waste
폐가스 반응부(300)는, 고정계자부(500)의 자기장을 폐가스에 공급하고 주변을 고온으로부터 파괴되는 것을 막는 단열재 역할도 해야 한다. 또한, 폐가스 반응부(300)의 내부에는 폐가스를 매개로 위와 아래가 굴뚝처럼 이동이 가능하도록 한 연돌이 구비되는 것이 더욱 바람직하다. The waste
그리고, 각 연돌은 절연과 단열이 가능한 재질, 예를 들어 세라믹의 단열관으로 감싸주게 된다. 이는 폐가스 반응부(300)에 접촉함에 따라 화재나 전기사고로 이어지는 것을 미연에 방지할 수 있도록 하기 위함이다. 뿐만 아니라 전류가 폐가스 반응부(300)의 바깥쪽으로 누전되는 것을 차단하는 역할을 함께 한다.In addition, each stack is wrapped with a material that can insulate and insulate, for example, a ceramic insulated tube. This is to prevent the lead to a fire or electric accident in advance in contact with the waste
한편, 폐가스 반응부(300)의 내부에 표시된 화살표는 폐가스의 공급으로 폐가스 반응부(300) 내에서 생성된 폐가스 흐름을 나타낸다.On the other hand, the arrow displayed inside the waste
자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)의 제1 및 제2 코일(410,420)은, 회전(나선형)전류를 형성하기 위한 것으로서, 전선을 코일형태로 감아 제작한다. 이때, 사용되는 전선으로는 일반 에나멜 전선을 이용할 수도 있다. 되도록 가늘어야 한다. 제작에는 0.5mm의 지름을 갖는 환구 에나멜 구리를 사용했다.The first and
또한, 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는, 회전(나선형)전류의 세기를 높이기 위하여 제1 및 제2 코일(410,420)로 권취된 상태로 감아서 제작한다. 즉, 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는 코일형상의 큰 링 형태로 전선을 감은 코일형태로 감겨지게 하여 제작된 것이다. 다만, 유출구 측의 제2 코일(420)은 생략 가능하나, 유입구 측의 제1 코일(410)은 반드시 필요하다.In addition, the
이와 같이 이루어진 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는, 일측이 상기 콘덴서(120)의 타측에 연결되고, 타측이 상기 제2 전자석 전극봉(220)에 연결된다.The
아크 플라즈마 발생부(200)는, 도 3b에서 보는 바와 같이, 제1 전극봉(211)과 제2 전극봉(221)을 갖는 일종의 아크 발생기로 이들 제1 전극봉(211)과 제2 전극봉(221)은 폐가스 반응부(300)를 중심으로 서로 마주보게 설치되고, 다만 전자석 철심의 소재로 이루어지는 전극봉(211, 221)을 코일(213, 223)이 각각 감싸고 있어서 자체적으로도 자기장을 갖고 와전류를 발생시키면서 아크를 발생시키게 된다.As shown in FIG. 3B, the
아울러, 제1 전자석 전극봉(210)은 상기 콘덴서(120)의 일측에, 그리고 제2 전자석 전극봉(220)은 상기 인덕터(400)에, 즉, 제1 서브 코일부(410)에, 전기적으로 각각 연결된다. In addition, the
이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐가스 처리장치(1000)는, 상술한 바와 같이, 전압조절부(110) 및 상기 콘덴서(120)에 의해 고주파(600Hz ~ 6kHz)의 교류로 발진하게 된다. 특히, 이 고주파 교류는 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)에서 나선형 전류(회전전류) 형태로 폐가스 반응부(300)에 공급되고, 폐가스를 매개로 이 나선형 폐가스는 다시 아크 발생부(200)에 의해 발생되는 와전류형 아크와 함께 결합되면서, 상기 아크에 의해 순간적으로 연소되면서 배출되어 진다.As described above, the waste
특히, 도 2의 인덕터(400)는, 권선(410,420)을 여러 번 감는 철심이 없는 인덕터이다. 본 발명의 인덕터는, P권선에 흐르는 전류(Ip)가 Z방향으로 자기장(Bz)을 발생하고 다시 Z방향으로 폐가스가 흐를 때, 이전의 Z방향 자기장(Bz)에 영향을 받아 나선형 폐가스를 형성하게 된다. 이러한 나선형 폐가스로 직각방향 X방향으로 자기장(Bx)이 가해지면 자석을 가까이 하면 직권 모터의 원리와 비슷하게 역기전력이 발생하여 자석성질의 폐가스는 강렬한 회전을 일으키고 빠른 회전으로 인하여 강력하게 자화된 폐가스에 와전류 아크 플라즈마가 공급되어 폐가스에 화염이 옮겨진다는 것이다. In particular, the
한편, 도 2의 고정계자부(500)의 횡축으로의 화살표는 수직 자기장의 흐름 방향으로서, 불꽃반응이 발생하여 상 변환된 폐가스의 흐름(300)은 종방향으로 함께 표시하였다.On the other hand, the arrow to the horizontal axis of the fixed
(제2 (Second 실시예Example ))
이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 대하여, 도 4 내지 도 6c를 참조하여 상술한다.Hereinafter, a waste gas treatment apparatus using a magnetic field and an arc plasma according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6C.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5a 및 도 5b는, 도 4의 단면도로서, 도 5a는 도 4의 종단면도이고, 도 5b는 도 4의 횡단면도이며, 도 6a 내지 도 6c는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 실제 사진들로서, 도 6a는 정면 사시 사진이고, 도 6b는 측면 사시 사진이며, 도 6c는 평면 사진이다.4 is a diagram schematically illustrating a configuration of a waste gas treatment apparatus using a magnetic field and an arc plasma according to a second embodiment of the present invention. FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views of FIG. 4, and FIG. 5A is a longitudinal section of FIG. 4. 5B is a cross-sectional view of FIG. 4, and FIGS. 6A to 6C are actual photographs of a waste gas treating apparatus using a magnetic field and an arc plasma according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6A is a front perspective photograph. 6b is a side perspective photograph, and FIG. 6c is a planar photograph.
여기서, 구성요소 중 제1 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 그대로 사용하고, 그 상세한 설명을 생략하기도 한다.Here, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment, and detailed description thereof may be omitted.
먼저, 도 4 내지 도 5b를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 관한 구성을 설명한다. First, a configuration of a waste gas treatment apparatus using a magnetic field and an arc plasma according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 5B.
제2 실시예에 따른 본 발명의 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치(1000')는, 외부전원을 공급받아 각종 전기기기에 전원을 공급해 주는 전원공급부(100); 폐가스의 흐름이 가능하도록 구성되고 소정의 간격을 두고 위 아래로 통로가 형성된 폐가스 반응부(300); 및 상기 폐가스 반응부(300)로의 유입부에 배치되며 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400); 및 상기 폐가스 반응부(300)에 삽입되어 상기 자석성질의 폐가스에 대해 자기력을 가진 아크 플라즈마를 발생시키는 아크 플라즈마 발생부(200); 에 추가하여, 상기 폐가스 반응부(300)에서의 상기 폐가스의 이동방향에 대하여 교차되는 방향으로의 자계가 형성되도록 배치된 고정계자부(500);를 더 포함하여 이루어진다.The waste
이때, 상기 고정계자부(500)는, 폐가스의 이동방향에 대하여 수직으로 자계가 형성되도록 상기 폐가스 반응부(300)를 중심으로 양측에 배치되는 것이 바람직하다.At this time, the fixed
또한, 상기 아크 플라즈마 발생부(200)는 상기 고정계자부(500)의 하단에 혹은 상단에 어느 쪽에도 위치할 수 있으며, 바람직하게는, 제1 전자석 전극봉(210)은 상기 고정계자부(500)의 제1 계자극(510)의 상측에, 제2 전자석 전극봉(220)은 상기 고정계자부(500)의 제2 계자극(520)의 하측에 상호 엇갈리게 위치하는 것도 가능하다.In addition, the arc
더욱이, 상기 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는, 사각 파이프 형상의 폐가스 반응부(300)에 코일형으로 권취된 코일(410,420)로 이루어진다.Further, the
즉, 상기 폐가스 반응부(300)의 유입부 측에 (즉, 고정계자부(500) 아래쪽에) 권회되는 제1 코일(410) 및 상기 폐가스 반응부(300)의 유출부 측에 (즉, 고정계자부(500) 위쪽에) 권회되는 제2 코일(420)을 구비할 수 있는바, 이 경우, 자석성질의 폐가스를 만들어내는 제1 코일(410) 및 제2 코일(420) 사이에 폐가스 반응부(300)와 고정계자부(500) 및 아크 플라즈마 발생부(200)가 설치되도록 한다. That is, the
더욱이, 상기 고정계자부(500)는, 제1 및 제2 철심(511, 521)과 상기 철심에 각각 코일형으로 권취된 제1 및 제2 권선(512, 522)으로 이루어지는 제1 계자극(510) 및 제2 계자극(520)을 갖는 일종의 계자(Field System)로 이들 제1 계자극(510) 및 제2 계자극(520)은 폐가스 반응부(300)를 중심으로 서로 마주보게 설치되고 직렬로 권선된다.In addition, the fixed
상기 전원공급부(100)는, 제1 실시예에서와 같이, 외부교류 전원을 공급받아 안정적으로 전압을 조절해 주는 전압조절부(110)와 콘덴서(120)로 구성되며, 바람직하게는, 상기 콘덴서(120)의 일측 및 타측이 각각, 상기 제1 전자석 전극봉(210)의 일단 및 상기 인덕터(400)에, 바람직하게는 제2 코일(420)의 일단에, 또한 바람직하게는, 고정계자부(500)의 제2 계자극(520)과 제2 코일(420)에, 연결된다. The
더욱 바람직하게는, 상기 제2 전자석 전극봉(220)이, 상기 고정자계부(500)의 제1 계자부(510)의 일단에 연결되고, 상기 제1 계자부(510)의 타단은 상기 제1 코일(410)의 일단에 연결되며, 상기 제1 코일(410)의 타단은 상기 제2 계자부(520)의 일단에 연결되고, 상기 제2 계자부(520)의 타단은 상기 제2 코일(420)의 일단에 연결된다.More preferably, the
결국, 상기 콘덴서(120)는, "제1 전자석 코일(210) - 제2 전자석 코일(220) - 제1 계자극(510) - 제1 코일(410) - 제2 계자극(520) - 제2 코일(420)"의 회로와 병렬 연결되어 진다.As a result, the
부연하여 설명하자면, 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는 입출력 측에서 고정계자부(500)의 제1 계자극(510) 및 제2 계자극(520)과 전기적으로 연결되게 되며, 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)이 상기 고정계자부(500) 양측에 삽입되어 진다.In detail, the
이에 따라, 본 실시예의 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치(1000')는, 고정계자부(500)에서 보다 강한 자기력이 발생하게 되고, 이에 따라 폐가스 반응부(300)에 가해진 폐가스 자체 자기력을 한층 더 크게 할 수 있게 된다.Accordingly, in the waste
폐가스 반응부(300)는, 고정계자부(500)의 자기장을 폐가스에 공급하고 주변을 고온으로부터 파괴되는 것을 막는 단열재 역할도 해야 한다. 또한, 폐가스 반응부(300)의 내부에는 폐가스를 매개로 위와 아래가 굴뚝처럼 이동이 가능하도록 한 연돌이 구비되는 것이 더욱 바람직하다. The waste
그리고, 각 연돌은 절연과 단열이 가능한 재질, 예를 들어 세라믹의 단열관으로 감싸주게 된다. 이는 폐가스 반응부(300)에 접촉함에 따라 화재나 전기사고로 이어지는 것을 미연에 방지할 수 있도록 하기 위함이다. 뿐만 아니라 전류가 폐가스 반응부(300)의 바깥쪽으로 누전되는 것을 차단하는 역할을 함께 한다.In addition, each stack is wrapped with a material that can insulate and insulate, for example, a ceramic insulated tube. This is to prevent the lead to a fire or electric accident in advance in contact with the waste
한편, 이러한 폐가스 반응부(300)는, 인덕터(400)에 의해 폐가스에 자기장이 공급됨에 따라 회전하게 되고, 중앙의 고정계자부(500)에 의해 자기장이 커져서 더욱 심하게 회전하게 되며, 출력 측에서 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)에 의해 와전류 아크 플라즈마가 발생하게 되어, 역시 자기장을 갖는 아크 플라즈마와 함께 회전하면서 순간적으로 연소되어 진다.On the other hand, the waste
고정계자부(500)는, 도 5b에서 보는 바와 같이, 제1 및 제2 계자극(510,520)을 갖는 일종의 계자(Field System)로 이들 제1 및 제2 계자극(510,520)은 폐가스 반응부(300)를 중심으로 서로 마주보게 설치되고, 각 철심(511,521) 주위에 권회된 각 계자극의 권선(512, 522)은 직렬로 권선된다. As shown in FIG. 5B, the fixed
더 상세히는, 제1 계자극(510)은 상기 제2 전극봉(220)의 제2 전극봉 코일(223)에, 상기 제1 전극봉(210)의 제1 전극봉 코일(213)은 상기 콘덴서(120)에 전기적으로 각각 연결된다. More specifically, the first field
각 철심(511,521)은 2개의 외측 가지와 1개의 내측 가지를 갖는 'E'자형이 바람직하며, 제1 철심(521)의 외측 가지는 각각 대향하는 제2 철심(521)의 외측 가지와 접하여 누설 자속을 최소화하도록 하며, 제1 철심(521)의 내측 가지와 대향하는 제2 철심(521)의 내측 가지는 폐가스 반응부(300)의 세라믹의 단열관에 접하도록 한다.Each of the
이와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐가스 처리장치(1000')는, 상술한 바와 같이, 전압조절부(110) 및 상기 콘덴서(120)에 의해 고주파(600Hz ~ 6kHz)의 교류로 발진하게 되며, 이 고주파 교류는 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)에서 나선형 전류(회전전류) 형태로 폐가스 반응부(300)에 공급되고, 폐가스를 매개로 이 나선형 폐가스는 다시 고정계자부(500)에 의해 자계 형성에 이용되며, 다시 아크 발생부(200)에 의해 발생되는 와전류형 아크와 함께 결합되면서, 상기 아크에 의해 순간적으로 연소되면서 배출되어 진다.As described above, the waste
따라서, 폐가스 반응부(300)에 흐르는 전류가 직권 전동기의 아마추어(코일에 흐르는 전류)에 해당하고, 그리고 폐가스 반응부(300)와 고정계자부(500)를 직렬로 연결한 구성이기 때문에, 본 실시예의 폐가스 처리장치(1000')의 전기회로는, 직권 전동기 형식으로 연결된 구조를 갖게 되는 것이다.Therefore, since the current flowing through the waste
특히, 본 실시예의 폐가스 처리장치(1000')는, 자석성질의 폐가스의 회전수가 "수많은"인 상태로 바꾼다. 이런 원리는 역기전력 때문에 발생하는 것으로, 일반적으로 모터들은 부하가 걸리지 않으면 회전수가 정격속도가 된다. 그러나 직권 전동기는 정격속도가 무구속 속도까지 되어 무부하시 모터가 파괴된다고 알려져 있다. In particular, the waste
이런 원리는 본 명세서에서 자세히 증명되어야 할 필요성을 느끼지 않지만, 다만, 원리를 간단히 설명하자면 무부하시 교류모터는 입력전력의 주파수에 대해 역기전력이 발생하여 주파수 속도만큼만 회전하게 되고 직권 모터는 브러쉬와 정류자 사이에서 교번으로 바뀌어 전류의 관성에 의해 아마추어에 들어오는 자기장에 대해 반대로 역기전력이 발생한다. 무부하시 입력전력은 거의 없을 정도가 이루어진다. 그러나 회전을 못하면, 역기전력이 없어져 전류가 많이 흘러 모터가 과열되어 절연피막이 타는 것이다. 이러한 직권모터의 성질 속에 무부하시 입력전류가 초기전류에 비해 줄어들어 안정적이다. 즉 정격전압에 무부하 상태로 운전하는 직류 직권 모터는 무구속 속도(Run away Speed) 상태가 되어 아마추어의 회전이 무한하게 커지게 되는 것이 회전은 불안한 것이 상식으로 알려져 있고, 이때 입력전력은 줄어들어 전력은 안정적이다. 사실 원자의 크기는 10[nm]로 토크(= r ×F)도 마찰력도 거의 없다. 그래서 회전할 때 마찰저항이 없는 것이 무구속 속도 상태가 되는 것이다. This principle does not feel the need to be demonstrated in detail in this specification, but, to explain the principle briefly, at no load, the AC motor generates a counter electromotive force with respect to the frequency of the input power and rotates only as the frequency speed, and the series motor is between the brush and the commutator. Reverse electromotive force is generated against the magnetic field entering the armature due to the inertia of the current. There is almost no input power at no load. However, if the rotation fails, the back electromotive force is lost, the current flows a lot, the motor overheats and the insulation film burns. Due to the characteristics of this series motor, the input current is stable at no load compared to the initial current. In other words, the DC series motor operating under no load at the rated voltage is in the state of run away speed and the rotation of the armature is infinitely large. It is known that the rotation is unstable. Stable In fact, the size of the atom is 10 [nm], and there is little torque (= r × F) or frictional force. Thus, the absence of frictional resistance during rotation results in an unrestrained speed condition.
즉, 도 4의 인덕터(400)는, 권선(410,420)을 여러 번 감는 철심이 없는 인덕터이다. 본 발명의 인덕터는, P권선에 흐르는 전류(Ip)가 Z방향으로 자기장(Bz)을 발생하고 다시 Z방향으로 폐가스가 흐를 때, 이전의 Z방향 자기장(Bz)에 영향을 받아 나선형 폐가스를 형성하게 된다. 이러한 나선형 폐가스로 직각방향 X방향으로 자기장(Bx)이 가해지면 자석을 가까이 하면 직권 모터의 원리와 비슷하게 역기전력이 발생하여 자석성질의 폐가스는 강렬한 회전을 일으키고 빠른 회전으로 인하여 강력하게 자화된 폐가스에 와전류 아크 플라즈마가 공급되어 폐가스에 화염이 옮겨진다는 것이다. That is, the
한편, 도 4의 고정계자부(500)의 횡축으로의 화살표는 수직 자기장의 흐름 방향으로서, 불꽃반응이 발생하여 상변환된 폐가스의 흐름(300)은 종방향으로 함께 표시하였다.On the other hand, the arrow to the horizontal axis of the fixed
도 6a 내지 도 6c는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 실제 사진들로서, 도 6a는 정면 사시 사진이고, 도 6b는 측면 사시 사진이며, 도 6c는 평면 사진이다.6A to 6C are actual pictures of the waste gas treatment apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6A is a front perspective view, FIG. 6B is a side perspective view, and FIG. 6C is a plan view. to be.
(제2 (Second 실시예의Example 제1 First 변형예Variant ))
이제, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 대하여, 도 7a 내지 도 8b를 참조하여 상술한다.Now, the waste gas treatment apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the first modification of the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7A to 8B.
도 7a 및 도 7b는, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치 중 전극봉을 삽입하기 전의 실제 사진들로서, 도 7a는 사시 사진이고, 도 7b는 평면 사진이며, 도 8a 및 도 8b는, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터 및 고정계자부의 실제 사진들로서, 도 8a는 사시 사진이고, 도 8b는 평면 사진이다.7A and 7B are actual photographs before inserting the electrode of the waste gas treating apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the first modification of the second embodiment of the present invention, FIG. 7A is a perspective photograph, and FIG. 7B is a plan view 8A and 8B are actual photographs of the inductor and the fixed field part of the waste gas treating apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the first modification of the second embodiment of the present invention, and FIG. 8A is a perspective photograph, and FIG. 8b is a planar photograph.
도 7a 내지 도 8b에서 보는 바와 같이, 본 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에서는, 인덕터(400)의 제1 코일(410) 및 제2 코일(420)을 각각 1단으로 하고, 그 사이에 고정계자부(500)를 배치하고 있는 실제 사진들인바, 상기 도면들에서는 전기장 권선부(410, 420, 511, 521)가 각각 1회씩, 전체 4회 감겨진 것으로 도시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서 회수에 제한이 없으며, 수천 회~수만 회까지도 권취 가능하다.As shown in FIG. 7A to FIG. 8B, in the waste gas treatment apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the present modification, the
(제2 (Second 실시예의Example 제2 2nd 변형예Variant ))
이제, 본 발명의 제2 실시예의 제2 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 대하여, 도 9a 내지 도 9c를 참조하여 상술한다.Now, the waste gas treating apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the second modification of the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 9A to 9C.
도 9a 내지 도 9c는, 본 발명의 제2 실시예의 제2 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터의 제조 공정을 보여주는 실제 사진들로서, 도 9a는 보빈에 코일을 권회하기 시작한 상태의 사진이고, 도 9b는 보빈에 코일을 완전히 권회한 상태의 사진이며, 도 9c는 완성된 인덕터의 실제 사진이다.9A to 9C are actual photographs showing the manufacturing process of the inductor of the waste gas treatment apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the second modification of the second embodiment of the present invention, and FIG. 9A starts winding the coil on the bobbin. 9b is a photograph of a state in which a coil is completely wound on a bobbin, and FIG. 9c is a photograph of a completed inductor.
다른 한편, 도 9a 내지 도 9c의 변형예에서는, 인덕터(400)의 제1 권선(410')만으로도 5회 감긴 상태의 변형예인바, 인덕터(400)의 제1 권선(410)이 많을수록 일반적으로 폐가스의 자석성질을 더욱 높일 수 있으므로, 바람직하다.On the other hand, in the modified example of FIGS. 9A to 9C, the modified example is a state in which the first winding 410 ′ of the
도 9a는, 폐가스 반응부(300)의 단열관(310)에 총 5단의 권선(410-1, 410-2, 410-3, 410-4, 410-5)을 권회하기 위한 셀이 구성되어 있으며, 그 중 첫째 단의 권선(410-1)을 권회하기 시작하는 단계를 보여주고 있고, 도 9b는, 마지막 단의 권선(410-5)을 권회한 단계를 보여주고 있으며, 도 9c는 제1 코일(410')을 완성한 상태의 사진이다. 9A shows a cell configured to wind a total of five stages of windings 410-1, 410-2, 410-3, 410-4, and 410-5 in a
(제2 (Second 실시예의Example 제3 The third 변형예Variant ))
이제, 본 발명의 제2 실시예의 제3 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치에 대하여, 도 10 및 도 11을 참조하여 상술한다.Now, the waste gas treating apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the third modification of the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 10 and 11.
도 10은, 본 발명의 제2 실시예의 제3 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터 및 고정계자부의 실제 사진이고, 도 11은, 본 발명의 제2 실시예의 제3 변형예에 따른 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치의 인덕터의 실제 사진이다.FIG. 10 is an actual photograph of an inductor and a fixed field part of a waste gas treatment apparatus using a magnetic field and an arc plasma according to a third modified example of the second embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a third modified example of the second embodiment of the present invention. Actual picture of the inductor of the waste gas treatment apparatus using the magnetic field and the arc plasma according to the example.
본 변형예의 경우, 도 10 및 도 11에서 보는 바와 같이, 폐가스 반응부(300)의 단열관(310)에, 인덕터(400)의 제1 코일(410")로서 총 9단의 권선의 서브 코일부(410-1, ..., 410-9)를 권회하기 위한 셀이 구성되어 있으며, 폐가스 반응부(300) 안에는 길이 방향의 지지봉(303)이 관통하고 있어, 상기 지지봉에 고정계자부(500) 및 제2 코일(420)이 지지되도록 한다.In the present modified example, as shown in FIGS. 10 and 11, the sub-coils of a total of nine stages of windings are provided in the
여타 다른 구성은 제2 실시예의 그것들과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.Since other configurations are the same as those in the second embodiment, detailed description is omitted.
이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.Although the present invention has been described above according to an embodiment of the present invention, a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains has been changed and modified without departing from the technical spirit of the present invention. Of course.
1000 : 본 발명의 제1 실시예의 폐가스 처리장치
1000' : 본 발명의 제2 실시예의 폐가스 처리장치
100 : 전원공급부
110 : 전압조절부
120 : 콘덴서
200 : 아크 플라즈마 발생부
210, 220 : 제1 및 제2 전자석 전극봉
211, 221 : 제1, 제2 전극봉
212, 222 : 제1, 제2 절연 세라믹
213, 223 : 제1, 제2 전극봉 코일
300 : 폐가스 반응부
301 : 유입구
302 : 유출구
310 : 단열관
320 : 냉각수로
400 : 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터
410, 420 : 제1, 제2 코일
500 : 고정계자부
510, 520 : 제1 및 제2 계자극
511, 521 : 제1, 제2 전자석
512, 522 : 제1, 제2 권선1000: waste gas treating apparatus of a first embodiment of the present invention
1000 ': waste gas treating apparatus of a second embodiment of the present invention
100: power supply unit 110: voltage control unit
120: condenser
200: arc
211 and 221: First and
213 and 223: first and second electrode coils
300: waste gas reaction unit 301: inlet
302: outlet 310: heat insulation pipe
320: cooling water
400: inductor for producing magnetic waste gas
410 and 420: first and second coils
500: fixed
511, 521: first and
Claims (10)
폐가스의 흐름이 가능하도록 구성되고 소정의 간격을 두고 위 아래로 통로가 형성된 폐가스 반응부(300);
상기 폐가스 반응부(300)로의 유입부에 배치되며 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400); 및
상기 폐가스 반응부(300)에 삽입되어 상기 자석성질의 폐가스에 대해 자기력을 가진 아크 플라즈마를 발생시키는 아크 플라즈마 발생부(200);
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.A power supply unit 100 for supplying power to various electric devices by receiving external power;
Waste gas reaction unit 300 is configured to enable the flow of waste gas and the passage is formed up and down at a predetermined interval;
An inductor 400 disposed at an inlet to the waste gas reaction part 300 to produce waste gas of a magnetic nature; And
An arc plasma generator 200 inserted into the waste gas reaction part 300 to generate an arc plasma having magnetic force with respect to the waste gas of the magnetic property;
Waste gas treatment apparatus using a magnetic field and arc plasma, characterized in that comprises a.
상기 아크 플라즈마 발생부(200)는, 폐가스의 이동방향에 대하여 교차하는 방향으로 삽입되면서 상호 마주보도록 배치되는 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)으로 이루어지며, 상기 제1 전자석 전극봉(210) 및 제2 전자석 전극봉(220)은, 와전류형 아크 플라즈마를 형성되도록 상기 폐가스 반응부(300)를 중심으로 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.The method of claim 1,
The arc plasma generator 200 is formed of a first electromagnet electrode 210 and a second electromagnet electrode 220 disposed to face each other while being inserted in a direction crossing with respect to a moving direction of the waste gas, and the first electromagnet Electrode electrode 210 and the second electromagnet electrode 220, the waste gas treatment apparatus using a magnetic field and arc plasma, characterized in that disposed on both sides with respect to the waste gas reaction unit 300 to form an eddy current type arc plasma.
상기 제1 전자석 전극봉(210)은, 아크를 발생시키는 제1 전극봉(211)과, 제1 전극봉(211)을 감싸면서 자기장 (와전류) 을 발생시키는 제1 전극봉 코일(213)과, 상기 제1 전극봉(211)과 제1 전극봉 코일(213)을 절연시키는 제1 절연 세라믹(212)으로 이루어지면서, 상기 제1 전극봉 코일(213)의 선단은 상기 전원공급부(100)의 콘덴서(120)의 일측에 접속되며,
상기 제2 전자석 전극봉(220)은, 아크를 발생시키는 제2 전극봉(221)과, 제2 전극봉(221)을 감싸면서 자기장 (와전류) 을 발생시키는 제2 전극봉 코일(223)과, 상기 제2 전극봉(221)과 제2 전극봉 코일(223)을 절연시키는 제2 절연 세라믹(222)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.The method of claim 2,
The first electromagnet electrode 210 includes a first electrode rod 211 that generates an arc, a first electrode coil 213 that generates a magnetic field (eddy current) while surrounding the first electrode rod 211, and the first electrode. Comprising a first insulating ceramic 212 to insulate the electrode 211 and the first electrode coil 213, the tip of the first electrode coil 213 is one side of the capacitor 120 of the power supply unit 100 Is connected to
The second electromagnet electrode 220 includes a second electrode rod 221 for generating an arc, a second electrode coil 223 for generating a magnetic field (eddy current) while surrounding the second electrode rod 221, and the second electrode. A waste gas treatment apparatus using a magnetic field and an arc plasma, characterized in that it comprises a second insulating ceramic (222) for insulating the electrode 221 and the second electrode coil 223.
상기 전원공급부(100)는,
외부교류 전원을 공급받아 안정적으로 전압을 조절해 주는 전압조절부(110)와 콘덴서(120)로 구성되며, 상기 콘덴서(120)의 일측 및 타측이 각각, 상기 제1 전자석 전극봉(210)의 일단 및 상기 인덕터(400)에 연결되는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.The method of claim 2,
The power supply unit 100,
It is composed of a voltage adjusting unit 110 and a capacitor 120 to stably regulate the voltage by receiving an external alternating power, one side and the other side of the capacitor 120, respectively, one end of the first electromagnet electrode 210 And a magnetic field and arc plasma processing apparatus, which are connected to the inductor 400.
상기 폐가스 반응부(300)에서의 상기 폐가스의 이동방향에 대하여 교차되는 방향으로의 자계가 형성되도록 배치된 고정계자부(500);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.The method of claim 1,
A fixed field unit 500 arranged to form a magnetic field in a direction intersecting with a movement direction of the waste gas in the waste gas reaction unit 300;
Waste gas processing apparatus using a magnetic field and arc plasma, characterized in that it further comprises.
상기 고정계자부(500)는, 폐가스의 이동방향에 대하여 직각으로 자계가 형성되도록 상기 폐가스 반응부(300)를 중심으로 양측에 배치되는 제1 계자극(510) 및 제2 계자극(520)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.The method of claim 5, wherein
The fixed field unit 500 includes first and second field magnetic poles 510 and 520 disposed on both sides of the waste gas reaction unit 300 such that a magnetic field is formed at right angles to the moving direction of the waste gas. Waste gas treatment apparatus using a magnetic field and arc plasma, characterized in that consisting of.
상기 제1 계자극(510)은, 제1 철심(511)과 상기 제1 철심에 코일형으로 권취된 제1 권선(512)으로 이루어지며,
상기 제2 계자극(520)은, 제2 철심(521)과 상기 제2 철심에 코일형으로 권취된 제2 권선(522)으로 이루어지고,
상기 제1 철심과 상기 제2 철심은 직렬로 권선되는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.The method of claim 6,
The first field magnetic pole 510 is composed of a first iron core 511 and a first winding 512 wound in a coil shape to the first iron core,
The second field magnetic pole 520 is composed of a second iron core 521 and a second winding 522 wound in a coil shape to the second iron core,
The first iron core and the second iron core is wound in series, waste gas treatment apparatus using a magnetic field and arc plasma.
상기 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는, 파이프 형상의 폐가스 반응부(300)에 코일형으로 권취된 제1 코일(410) 및 제2 코일(420)로 이루어지되, 상기 제1 코일(410)은 상기 폐가스 반응부(300)의 유입부 측에 권회되어 이루어지며, 상기 제2 코일(420)은 상기 폐가스 반응부(300)의 유출부 측에 권회되어 이루어지며, 상기 제1 코일(410) 및 제2 코일(420) 사이에 상기 아크 플라즈마 발생부(200)가 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.The method of claim 1,
The inductor 400 for producing the magnetic waste gas is composed of a first coil 410 and a second coil 420 wound in a coil shape in a pipe-shaped waste gas reaction unit 300, wherein the first coil 410 is wound on the inlet side of the waste gas reaction unit 300, the second coil 420 is wound on the outlet side of the waste gas reaction unit 300, the first coil Waste gas processing apparatus using a magnetic field and arc plasma, characterized in that the arc plasma generating unit 200 is installed between the 410 and the second coil (420).
상기 자석성질의 폐가스를 만들어내는 인덕터(400)는, 파이프 형상의 폐가스 반응부(300)에 유입부 측에 코일형으로 권취된 제1 코일(410)로 이루어지되,
상기 제1 코일(410)은, 복수개의 서브 코일부(410-1, 410-2, ...)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.The method of claim 1,
The inductor 400 for producing the magnetic waste gas is made of a first coil 410 wound in a coil shape on the inlet side of the pipe-shaped waste gas reaction unit 300,
The first coil (410) is a waste gas treatment apparatus using a magnetic field and arc plasma, characterized in that consisting of a plurality of sub coil parts (410-1, 410-2, ...).
상기 폐가스 이동 경로는, 상기 폐가스 반응부(300)의 세라믹의 단열관(310) 내부에 설치되며, 상기 단열관의 둘레에는 냉각수가 흐르는 냉각수로(320)가 형성되는 것을 특징으로 하는 자기장과 아크 플라즈마를 이용한 폐가스 처리장치.The method of claim 1,
The waste gas flow path is installed inside the ceramic heat insulating tube 310 of the waste gas reaction part 300, and a magnetic field and arc are formed around the heat insulating tube to form a cooling water path 320 through which a coolant flows. Waste gas treatment device using plasma.
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