KR20210012564A - Thermal plasma processing apparatus - Google Patents

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KR20210012564A
KR20210012564A KR1020190090523A KR20190090523A KR20210012564A KR 20210012564 A KR20210012564 A KR 20210012564A KR 1020190090523 A KR1020190090523 A KR 1020190090523A KR 20190090523 A KR20190090523 A KR 20190090523A KR 20210012564 A KR20210012564 A KR 20210012564A
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조임준
김우일
박현우
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엘지전자 주식회사
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Abstract

An objective of the present invention is to provide a thermal plasma processing apparatus capable of improving the rotation properties of an arc. According to one embodiment of the present invention, the thermal plasma processing apparatus comprises: a cathode positioned at the center; a first anode enclosing the cathode, and having a first hole at the center thereof; a second anode which is separated from a lower side of the first anode, and has a second hole communicating with the first hole at the center thereof; a processing gas injection unit including a main body of a cylindrical shape positioned to enclose the first anode and communicating with the second hole, and a plurality of processing gas injection pipes communicating with the main body at regular intervals and injecting processing gas into the main body; a rotation induction gas injection pipe which is provided on the processing gas injection unit, and injects rotation induction gas in a direction in which the processing gas is injected; and a guide wall which is positioned between the main body and the first anode, and induces rotation of the processing gas.

Description

열플라즈마 처리장치 {Thermal plasma processing apparatus}Thermal plasma processing apparatus

본 발명은 열플라즈마 방전 시 아크의 회전성을 향상시킬 수 있는 열플라즈마 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal plasma treatment apparatus capable of improving the rotationality of an arc during thermal plasma discharge.

일반적으로, 열플라즈마(Thermal plasma)는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자(원자 및 분자)로 구성된 부분 이온화된 기체로서, 국소열평형(Local Thermodynamic Equilibrium) 상태를 유지하여 구성 입자가 모두 수천에서 수만도에 이르는 같은 온도를 갖는 고속의 제트 불꽃 형태를 이루고 있다. In general, thermal plasma is a partially ionized gas composed of electrons, ions, and neutral particles (atoms and molecules) mainly generated by arc discharge, and is composed of particles by maintaining a local thermodynamic equilibrium state. They all form a high-speed jet flame with the same temperature, ranging from thousands to tens of thousands of degrees.

이렇게 고온, 고열용량, 고속, 다량의 활성입자를 갖는 열플라즈마의 특성을 이용하여, 여러 산업분야에서 첨단기술에 활용되고 있다.By using the properties of thermal plasma having high temperature, high heat capacity, high speed, and a large amount of active particles, it is being used in advanced technologies in various industrial fields.

최근 특정 산업폐기물의 환경오염이 사회적 문제로 대두되면서, 반도체/디스플레이 등 전자산업에서 배출되는 유해가스 및 온실가스 제거를 목적으로 열플라즈마를 이용한 처리기술에 대한 관심이 높아지고 있다. Recently, as environmental pollution of specific industrial wastes has emerged as a social problem, interest in treatment technology using thermal plasma is increasing for the purpose of removing harmful gases and greenhouse gases emitted from the electronics industry such as semiconductors/displays.

전기 에너지를 이용한 열플라즈마(thermal plasma) 처리장치(plasma torch, plasmatron)는 처리 대상물의 분해 등에 사용할 수 있는 다량의 열에너지로 전환시키는 장치이다. A thermal plasma treatment device (plasma torch, plasmatron) using electric energy is a device that converts a large amount of heat energy that can be used for decomposition of a treatment object.

고온의 열플라즈마 발생은 가스 이온화를 위한 충분한 에너지가 두 개의 전극에 공급되면, 두 개의 전극에서 전기적으로 아크가 발생되고, 방전가스를 고온의 아크 사이에 통과시키면, 방전가스가 플라즈마 상태로 전이되면서 열플라즈마 제트를 발생시킨다. In the case of high-temperature thermal plasma generation, when sufficient energy for gas ionization is supplied to the two electrodes, an arc is generated electrically at the two electrodes, and when the discharge gas is passed between the high-temperature arcs, the discharge gas is transferred to the plasma state. It generates a thermal plasma jet.

한국등록특허 제1498392호(출원일 : 2013.12.11)에는 플라즈마(Plasma)를 발생시키는 플라즈마 발생모듈; 및 상기 플라즈마 발생모듈에 의해 발생된 플라즈마가 외부로 불어내지는 적어도 하나의 플라즈마 노즐(Plasma Nozzle)을 구비하며, 상기 플라즈마 발생모듈과는 별개로 마련되어 상기 플라즈마 발생모듈의 외측에 회전 가능하게 배치되는 회전체를 포함하되, 상기 플라즈마 발생모듈은, 중앙 영역에 배치되는 고전압 전극(High Voltage Electrode); 상기 고전압 전극의 주변에 배치되고 상기 고전압 전극으로 인가되는 전원이 대전되어 고압의 아크를 발생시키는 접지 전극(Counter Electrode); 및 상기 고전압 전극과 상기 접지 전극 사이에 마련되며, 상기 회전체 측으로 압축공기 또는 가스가 주입되는 가스 주입부(Gas Inlet)를 포함하며, 상기 접지 전극은, 원통형 형상을 갖는 제1 접지 전극; 및 깔때기 형상을 가지며, 상기 제1 접지 전극과 착탈 가능하게 결합되는 제2접지 전극을 포함하는 플라즈마 발생장치가 개시된다. Korean Patent Registration No. 1498392 (filing date: 2013.12.11) includes a plasma generation module for generating plasma; And at least one plasma nozzle through which plasma generated by the plasma generation module is blown to the outside, and is provided separately from the plasma generation module and is rotatably disposed outside the plasma generation module. Including the whole, the plasma generation module, a high voltage electrode (High Voltage Electrode) disposed in the central region; A ground electrode disposed around the high-voltage electrode and charging power applied to the high-voltage electrode to generate a high-voltage arc; And a gas inlet provided between the high voltage electrode and the ground electrode and into which compressed air or gas is injected toward the rotating body, wherein the ground electrode includes: a first ground electrode having a cylindrical shape; And a second ground electrode having a funnel shape and detachably coupled to the first ground electrode.

따라서, 상기 플라즈마 발생모듈에서 플라즈마 아크가 발생하면, 상기 플라즈마 노틀을 통하여 플라즈마 아크가 불어내진 다음, 상기 회전체를 회전 구동함에 따라 플라즈마 아크의 길이 및 회전 속도를 제어할 수 있다.Accordingly, when a plasma arc is generated in the plasma generation module, the plasma arc is blown through the plasma nottle, and then the length and rotation speed of the plasma arc can be controlled by rotating the rotating body.

그러나, 상기의 종래 기술에 따르면, 회전체를 회전 구동하기 위한 구동부가 구비되기 때문에 구동부의 고장, 마모, 마멸 등으로 인하여 플라즈마 아크의 회전을 원활하게 유도할 수 없는 문제점이 있다.However, according to the prior art, there is a problem in that it is not possible to smoothly induce rotation of the plasma arc due to failure, abrasion, abrasion, etc. of the driving unit because a driving unit for rotating the rotating body is provided.

한국등록특허 제1573844호(출원일 : 2013.11.11)에는 일 방향으로 돌출되고 전압이 인가되는 전극, 절연부재를 개재하여 상기 전극을 수용하고 상기 전극과의 사이에 방전기체를 공급하는 제1통로를 형성하며, 1차로 접지되어 생성되는 아크를 제1토출구로 토출하는 제1하우징, 및 상기 제1하우징의 선단을 수용하여 처리기체를 공급하는 제2통로를 형성하고, 2차로 접지되어 상기 아크를 연장하여 상기 처리기체에 포함된 처리 대상물질을 연소시킨 아크 화염을 제2토출구로 토출하는 제2하우징을 포함하는 플라즈마 토치가 개시된다.In Korea Patent No. 1573844 (application date: 2013.11.11), an electrode protruding in one direction and applying a voltage and an insulating member interposed therebetween to accommodate the electrode, and a first passage for supplying a discharge gas between the electrode. And a first housing for discharging the arc generated by first grounding to a first discharge port, and a second passage for supplying a processing gas by receiving the tip of the first housing, and secondly grounded to prevent the arc A plasma torch including a second housing extending and discharging an arc flame in which a material to be treated contained in the treatment gas is burned to a second discharge port is disclosed.

따라서, 상기 제1하우징과 제2하우징에서 아크가 형성됨으로, 아크의 길이를 연장시킬 수 있고, 상기 제2하우징 내측에 형성된 나사선을 통하여 아크를 회전시킬 수 있으며, 처리가스를 공급하여 고온의 열플라즈마 제트 중심부를 통과하여 처리가스를 효과적으로 처리할 수 있다. Therefore, since the arc is formed in the first and second housings, the length of the arc can be extended, the arc can be rotated through a screw line formed inside the second housing, and high temperature heat by supplying a processing gas Process gas can be effectively treated by passing through the center of the plasma jet.

그러나, 상기의 종래 기술에 따르면, 아크가 제1,2하우징에서 형성되고, 제2하우징 내주면의 나사산을 이용하여 아크의 회전을 유도하지만, 아크의 회전이 원활하게 일어나지 않기 때문에 아크에 의해 제2하우징의 내주면이 국부적으로 손상되어 전극 수명을 확보하기 어려운 문제점이 있다.However, according to the prior art, the arc is formed in the first and second housings, and the rotation of the arc is induced by using the threads on the inner circumferential surface of the second housing, but the arc does not rotate smoothly. There is a problem in that the inner circumferential surface of the housing is locally damaged, so that it is difficult to secure the electrode life.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열플라즈마 방전 시 아크의 발생 시점부터 아크의 회전성을 향상시킬 수 있는 열플라즈마 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been conceived to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a thermal plasma processing apparatus capable of improving the rotationality of the arc from the point of occurrence of the arc during thermal plasma discharge.

본 발명은, 처리가스와 열플라즈마의 혼합을 극대화시킬 수 있는 열플라즈마 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a thermal plasma processing apparatus capable of maximizing mixing of a processing gas and thermal plasma.

본 발명은, 소량의 회전 유도가스 주입 및 격벽에 의해 처리가스의 회전성 향상을 통해 아크의 회전성을 향상시킬 수 있는 열플라즈마 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a thermal plasma processing apparatus capable of improving the rotationality of an arc through injection of a small amount of rotational induction gas and improvement of rotationality of a processing gas by a partition wall.

본 발명의 일 실시예에 따른 열플라즈마 처리장치는, 중심에 위치된 음극; 상기 음극 둘레를 감싸고, 제1홀이 중심에 구비된 제1양극; 상기 제1양극 하측에 이격되고, 상기 제1홀과 연통된 제2홀이 중심에 구비된 제2양극; 상기 제1양극 둘레를 감싸도록 위치되고 상기 제2홀과 연통되는 원통 형상의 본체와, 상기 본체에 소정 간격을 두고 연통되고 처리가스를 상기 본체 내부에 주입하는 복수개의 처리가스 주입관을 포함하는 처리가스 주입부; 및 상기 처리가스 주입부에 구비되고, 회전 유도가스를 상기 처리가스가 주입되는 방향으로 주입하는 회전 유도가스 주입관;을 포함할 수 있다.A thermal plasma treatment apparatus according to an embodiment of the present invention includes a cathode positioned at the center; A first anode surrounding the cathode and having a first hole at the center; A second anode spaced below the first anode and having a second hole connected to the first hole at the center; A cylindrical body positioned to surround the first anode and communicating with the second hole, and a plurality of processing gas injection pipes communicating with the body at a predetermined interval and injecting processing gas into the body. A processing gas injection unit; And a rotation guide gas injection tube provided in the process gas injection unit and for injecting rotation guide gas in a direction in which the process gas is injected.

상기 회전 유도가스 주입관은, 상기 본체의 내주면에 대한 접선 방향으로 연통되도록 복수개가 구비될 수 있다.A plurality of rotation guide gas injection pipes may be provided so as to communicate in a tangential direction with respect to the inner peripheral surface of the main body.

상기 회전 유도가스 주입관들은, 상기 본체 외주면에 연통되고, 상기 처리가스 주입관들과 인접하게 위치될 수 있다.The rotation induction gas injection pipes are in communication with the outer circumferential surface of the main body and may be located adjacent to the processing gas injection pipes.

상기 회전 유도가스 주입관들은, 상기 처리가스 주입관들 내측에 위치될 수 있다.The rotation induction gas injection pipes may be located inside the process gas injection pipes.

상기 회전 유도가스 주입관들은, 상기 본체의 중심을 기준으로 서로 대칭하도록 위치될 수 있다.The rotational induction gas injection pipes may be positioned symmetrically with respect to the center of the body.

상기 회전 유도가스 주입관들은, 상기 처리가스 주입관의 내경 보다 작게 구성될 수 있다.The rotation induction gas injection pipes may be configured to be smaller than the inner diameter of the process gas injection pipe.

상기 회전 유도가스 주입관들은, 상기 처리가스 주입관의 개수보다 적게 구비될 수 있다.The rotation induction gas injection pipes may be provided less than the number of the processing gas injection pipes.

상기 본체와 상기 제1양극 사이에 위치되고, 처리가스의 회전을 유도하는 가이드 벽을 더 포함할 수 있다.It is positioned between the body and the first anode, it may further include a guide wall for inducing the rotation of the processing gas.

상기 가이드 벽은, 상기 본체와 상기 제1양극 사이에 반경 방향으로 소정 간격을 두고 복수개가 구비될 수 있다.A plurality of guide walls may be provided between the main body and the first anode at a predetermined distance in a radial direction.

상기 가이드 벽은, 상기 본체의 직경 보다 작고 상기 제1양극의 직경 보다 큰 원통 형상으로 구성되고, 상기 본체 내부로 유입된 처리가스가 상기 가이드 벽을 따라 회전 유도될 수 있다.The guide wall may have a cylindrical shape that is smaller than the diameter of the body and larger than the diameter of the first anode, and the processing gas introduced into the body may be induced to rotate along the guide wall.

상기 가이드 벽은, 상기 본체와 상기 제1양극과 동심원을 이루도록 배치될 수 있다.The guide wall may be disposed to form a concentric circle with the body and the first anode.

상기 가이드 벽은, 상기 본체의 높이 보다 낮게 구성되고, 상기 본체 내부로 유입된 처리가스가 상기 가이드 벽의 상측 또는 하측 중 한 군데를 통하여 유동될 수 있다.The guide wall is configured to be lower than the height of the main body, and the processing gas introduced into the main body may flow through one of an upper side or a lower side of the guide wall.

상기 회전 유도가스 주입관은, 질소(N2), 아르곤(Ar), 공기(Air), 산소(O2), 수소(H2) 중 하나를 회전 유도가스로 공급할 수 있다.The rotation induction gas injection tube may supply one of nitrogen (N 2 ), argon (Ar), air (Air), oxygen (O 2 ), and hydrogen (H 2 ) as rotation induction gas.

본 발명의 열플라즈마 처리장치에 따르면, 처리가스 주입부 측에 회전 유도가스 주입관이 구비되어 회전 유도가스를 처리가스가 주입되는 회전 방향으로 주입할 수 있고, 처리가스 주입부 내측에 회전을 유도하는 가이드 벽이 구비되어 처리가스 주입부 내측에 처리가스가 충분히 회전하지 못한 채 반응부로 넘어가는 것을 방지함으로서, 처리가스 주입부 내측에서 처리가스의 회전성을 향상시킬 수 있다.According to the thermal plasma processing apparatus of the present invention, a rotation induction gas injection tube is provided on the side of the processing gas injection unit, so that rotation induction gas can be injected in the rotation direction in which the processing gas is injected, and rotation is induced inside the processing gas injection unit. The guide wall is provided to prevent the process gas from passing to the reaction section without sufficiently rotating inside the process gas injection section, thereby improving the rotationality of the process gas inside the process gas injection section.

따라서, 처리가스의 회전 유동이 향상되면, 열플라즈마 방전 시 아크의 발생 시점부터 아크의 회전성을 향상시킬 수 있고, 처리가스와 인접하게 공급되는 방전가스의 중력 영향을 줄일 수 있어 반응부 내에서 아크의 생성을 안정적으로 유도할 수 있으며, 나아가 플라즈마 방전 안정성을 향상시킬 수 있고, 아크의 발생 지점 주변의 구성 요소가 손상되는 것을 방지하는 동시에 사용 수명을 늘릴 수 있다.Therefore, if the rotational flow of the processing gas is improved, the rotationality of the arc can be improved from the point of occurrence of the arc during thermal plasma discharge, and the gravitational effect of the discharge gas supplied adjacent to the processing gas can be reduced. It is possible to stably induce the generation of an arc, further improve the stability of plasma discharge, prevent damage to components around the arc generation point, and extend the service life.

또한, 처리가스의 회전 유동이 향상됨에 따라 처리가스와 열플라즈마의 혼합을 극대화시킬 수 있고, 처리가스의 열 분해를 촉진시킬 수 있어 처리 효율 및 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, as the rotational flow of the processing gas is improved, the mixing of the processing gas and the thermal plasma can be maximized, and thermal decomposition of the processing gas can be promoted, thereby improving processing efficiency and energy efficiency.

또한, 소량의 회전 유도가스만 주입하더라도 구조적으로 처리가스의 회전성을 향상시킬 수 있고, 아크의 생성을 안정적으로 유도하는 동시에 플라즈마 방전 안정성을 향상시킬 수 있으며, 작동 신뢰성과 처리 효율을 극대화시키는 동시에 처리 비용을 절감시킬 수 있다.In addition, even if only a small amount of rotation induction gas is injected, the rotationality of the processing gas can be structurally improved, the generation of arc can be stably induced, and the stability of plasma discharge can be improved, while maximizing operation reliability and processing efficiency. It can reduce the processing cost.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열플라즈마 처리장치가 도시된 정단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 열플라즈마 처리장치의 처리가스 주입부 내부 유동 흐름이 도시된 평단면도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 열플라즈마 처리장치의 작동 상태가 도시된 정단면도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 열플라즈마 처리장치의 처리가스 주입부 내부 유동 흐름이 도시된 평단면도.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 열플라즈마 처리장치의 작동 상태가 도시된 정단면도.
도 6은 본 발명에 적용된 회전 유도가스 주입관의 다른 실시예가 도시된 도면.1 is a front cross-sectional view showing a thermal plasma treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional plan view showing the flow inside the processing gas injection unit of the thermal plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
3 is a front cross-sectional view showing an operating state of the thermal plasma treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional plan view showing the flow inside the processing gas injection unit of the thermal plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
5 is a front cross-sectional view showing an operating state of the thermal plasma treatment apparatus according to the second embodiment of the present invention.
6 is a view showing another embodiment of the rotation induction gas injection pipe applied to the present invention.

이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings with respect to the present embodiment will be described in detail. However, the scope of the spirit of the invention of this embodiment may be determined from the matters disclosed by this embodiment, and the idea of the invention of this embodiment is implementation of the addition, deletion, change, etc. of components with respect to the proposed embodiment. It will be said to include transformation.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열플라즈마 처리장치가 도시된 정단면도이다.1 is a front cross-sectional view showing a thermal plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1실시예에 따른 열플라즈마 처리장치(100)는 아크에 의해 처리가스를 열 분해시키는 일종의 토치부로서, 음극(110)과, 제1양극(120)과, 제2양극(130)과, 제1방전가스 주입부(140)와, 처리가스 주입부(150)와, 제2방전가스 주입부(160)와, 제3방전가스 주입부(170)와, 제1,2자석부(M1,M2)와, 회전 유도가스 주입관(181) 및 가이드 격벽(191)을 포함한다. The thermal plasma processing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention is a type of torch unit that thermally decomposes a processing gas by an arc, and includes a cathode 110, a first anode 120, and a second anode 130. ), the first discharge gas injection unit 140, the processing gas injection unit 150, the second discharge gas injection unit 160, the third discharge gas injection unit 170, and the first and second magnets It includes the parts (M1, M2), the rotation induction gas injection pipe 181 and the guide partition wall 191.

음극(110)은 중심에 위치한 봉 타입으로 구성되고, 고전압이 걸릴 수 있는 토륨(Th)이 함유된 텅스텐(W) 재질로 구성될 수 있으나, 한정되지 아니한다.The cathode 110 may be formed of a rod type located at the center and may be formed of a tungsten (W) material containing thorium (Th) capable of applying a high voltage, but is not limited thereto.

이와 같은 구성의 음극(110)은 축 형상의 음극 하우징(110A) 하단에 장착되는데, 음극 하우징(110A)의 축방향을 따라 냉각수가 순환할 수 있는 음극 냉각유로(110B)가 구비될 수 있다. The negative electrode 110 having such a configuration is mounted on the lower end of the axial-shaped negative electrode housing 110A, and a negative cooling channel 110B through which coolant can circulate along the axial direction of the negative electrode housing 110A may be provided.

제1양극(120)은 음극(110)을 감싸는 제1홀(120h)이 중심에 위치된 실린더 타입으로 구성되고, 고전압이 걸린 경우 아크를 생성시킬 수 있는 구리(Cu) 또는 텅스텐(W) 재질로 구성될 수 있으나, 한정되지 아니한다. The first anode 120 is composed of a cylinder type in which the first hole 120h surrounding the cathode 110 is located at the center, and is made of copper (Cu) or tungsten (W) capable of generating an arc when a high voltage is applied. It may be composed of, but is not limited to.

상세하게, 제1양극(120)은 음극(110) 둘레를 감싸는 음극 수용부(121)와, 음극 수용부(121) 하측에 연속되고 전기적으로 제1아크가 생성되는 제1아크 생성부(122)로 구성될 수 있다.In detail, the first anode 120 includes a cathode accommodating portion 121 surrounding the cathode 110 and a first arc generating portion 122 which is continuously under the cathode accommodating portion 121 and electrically generates a first arc. ) Can be composed of.

또한, 제1홀(120h)의 직경은 음극 수용부(121)의 하측으로 갈수록 점차 작아지고, 제1아크 생성부(122)에서 균일하게 구성될 수 있다. 그리고, 음극(110)과 제1양극(120) 사이에 아크 생성이 용이하도록 음극(110)과 음극 수용부(121) 사이에 최소 간극을 유지하도록 구성될 수 있다. In addition, the diameter of the first hole 120h gradually decreases toward the lower side of the cathode accommodating portion 121, and may be uniformly formed in the first arc generating portion 122. In addition, the cathode 110 and the first anode 120 may be configured to maintain a minimum gap between the cathode 110 and the cathode accommodating portion 121 to facilitate arc generation.

따라서, 방전가스가 제1양극(120)의 제1홀(120h)을 통과하면, 음극 수용부(121)와 제1아크 생성부(122) 사이를 통과하면서 가압됨에 따라 그 속도가 증대된다. 또한, 속도가 빨라진 방전가스가 제1양극(120) 내측에서 생성된 제1아크를 제2양극(130) 내측으로 이동시켜 줄 수 있고, 제2양극(130)까지 이동된 아크 또는 제2양극(130) 내측에 생성된 아크를 제2아크로 명명한다.Therefore, when the discharge gas passes through the first hole 120h of the first anode 120, the speed increases as it is pressurized while passing between the cathode accommodating portion 121 and the first arc generating portion 122. In addition, the discharge gas having an increased speed may move the first arc generated inside the first anode 120 to the inside of the second anode 130, and the arc or the second anode moved to the second anode 130 (130) The arc generated inside is referred to as the second arc.

이와 같은 구성의 제1양극(120)은 원통 형상의 제1양극 하우징(120A) 내주면에 장착되는데, 제1양극 하우징(120A) 내부에 냉각수가 순환할 수 있는 제1양극 냉각유로(120B)가 구비될 수 있고, 냉각 효율을 높이기 위하여 제1양극 냉각유로(120B)와 연통되는 냉각홈(123)이 제1양극(120) 외주면을 따라 형성될 수 있다.The first positive electrode 120 of this configuration is mounted on the inner circumferential surface of the first positive electrode housing 120A having a cylindrical shape, and the first positive electrode cooling flow path 120B through which coolant can circulate inside the first positive electrode housing 120A is A cooling groove 123 communicating with the first positive electrode cooling passage 120B may be formed along the outer peripheral surface of the first positive electrode 120 in order to increase cooling efficiency.

제2양극(130)은 제1양극(120) 하측에 이격되고, 제1홀(120h)과 연통될 수 있는 제2홀(130h)이 중심에 위치된 실린더 타입으로 구성될 수 있는데, 제1양극(120)보다 더 크게 구성될 수 있고, 제1양극(120)과 마찬가지로 고전압이 걸릴 수 있는 소재로 구성될 수 있다.The second anode 130 may be formed of a cylinder type spaced below the first anode 120 and in which a second hole 130h capable of communicating with the first hole 120h is located at the center. It may be configured to be larger than the anode 120, and like the first anode 120 may be made of a material capable of applying a high voltage.

상세하게, 제2홀(130h)의 직경은 제1홀(120h)의 직경보다 크게 구성되는데, 제2홀(130h) 내측에 형성된 제2아크가 제1홀(120h)로 이송되지 않도록 유도하고, 제1홀(120h) 내측에 형성된 제1아크가 제2홀(130h) 내측까지 안정적으로 이동 또는 연장될 수 있도록 한다. In detail, the diameter of the second hole 130h is larger than the diameter of the first hole 120h, and the second arc formed inside the second hole 130h is induced not to be transferred to the first hole 120h. , The first arc formed inside the first hole 120h can be stably moved or extended to the inside of the second hole 130h.

그리고, 제2홀(130h)의 길이는 제1홀(120h)의 길이보다 길게 구성되는데, 제2홀(130h) 내측에 형성된 제2아크가 처리가스를 열 분해시키도록 구성할 수 있다. In addition, the length of the second hole 130h is longer than the length of the first hole 120h, and the second arc formed inside the second hole 130h may be configured to thermally decompose the processing gas.

이와 같은 구성의 제2양극(130) 원통 형상의 제2양극 하우징(130A) 내주면에 장착되는데, 제2양극 하우징(130A) 내부에 냉각수가 순환할 수 있는 제2양극 냉각유로(130B)가 구비될 수 있다.The second positive electrode 130 having this configuration is mounted on the inner circumferential surface of the cylindrical second positive electrode housing 130A, and a second positive electrode cooling passage 130B through which cooling water can circulate is provided inside the second positive electrode housing 130A. Can be.

한편, 음극 하우징(110A)과 제1,2양극 하우징(120A,130A)은 금속 재질로 구성할 수 있는데, 전원공급부에 의해 고전압이 음극(110)과 제1,2양극(120,130)에 인가되면, 음극 하우징(110A)과 제1,2양극 하우징(120A,130A)에도 전류가 흐를 수 있다.On the other hand, the cathode housing 110A and the first and second anode housings 120A and 130A may be made of a metal material. When a high voltage is applied to the cathode 110 and the first and second anodes 120 and 130 by the power supply, , Current may also flow in the cathode housing 110A and the first and second anode housings 120A and 130A.

따라서, 음극 하우징(110A)과 제1,2양극 하우징(120A,130A)은 주변의 다른 구성 요소와 절연시키기 위하여 각각 절연 부재(I)를 사이에 두고 서로 조립될 수 있다.Accordingly, the negative electrode housing 110A and the first and second positive electrode housings 120A and 130A may be assembled with each other with an insulating member I interposed therebetween in order to insulate from other surrounding components.

제1방전가스 주입부(140)는 제1양극(120) 내측에 플라즈마를 형성시키기 위한 방전가스를 공급하는 것으로서, 제1양극(120) 상측에 구비되고, 방전가스를 제1양극의 제1홀(120h) 내측에 회전 방향으로 공급하도록 구성될 수 있다. The first discharge gas injection unit 140 supplies a discharge gas for forming a plasma inside the first positive electrode 120, is provided above the first positive electrode 120, and supplies the discharge gas to the first positive electrode. It may be configured to be supplied to the inside of the hole 120h in the direction of rotation.

제1방전가스 주입부(140)는 절연 재질로 구성될 수 있고, 제1방전가스 주입부(140)에 주입되는 방전가스는 질소(N2), 아르곤(Ar), 공기(Air), 산소(O2), 수소(H2) 등의 가스로 구성될 수 있다.The first discharge gas injection unit 140 may be made of an insulating material, and the discharge gas injected into the first discharge gas injection unit 140 is nitrogen (N 2 ), argon (Ar), air (Air), and oxygen. It may be composed of a gas such as (O 2 ) and hydrogen (H 2 ).

상세하게, 제1방전가스 주입부(140)는 원통 형상의 제1본체부(141)와, 제1본체부(141)의 내/외주면을 수평하게 관통하는 제1주입구(142)로 구성될 수 있다.In detail, the first discharge gas injection unit 140 is composed of a first body portion 141 having a cylindrical shape, and a first injection port 142 horizontally penetrating the inner/outer circumferential surface of the first body portion 141. I can.

제1본체부(141)는 제1양극의 제1홀(120h) 상측과 연통되는 원통 형상으로서, 반경 방향으로 소정 폭을 가질 뿐 아니라 높이 방향으로 소정 두께를 가지도록 구성될 수 있다.The first body 141 has a cylindrical shape communicating with the upper side of the first hole 120h of the first anode, and may be configured to have a predetermined width in a radial direction as well as a predetermined thickness in a height direction.

제1주입구(142)는 제1본체부(141)의 내주면을 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하도록 방전가스를 주입하도록 구성될 수 있다. 그리고, 제1주입구(142)는 제1본체부(141)의 내주면에 대해 접선 방향으로 형성되고, 원주 방향으로 일정 간격을 두고 소정 간격을 두고 복수개가 구비될 수 있다.The first injection port 142 may be configured to inject discharge gas to rotate clockwise or counterclockwise along the inner circumferential surface of the first main body 141. Further, the first inlet 142 may be formed in a tangential direction with respect to the inner circumferential surface of the first body portion 141 and may be provided with a plurality of first inlets 142 at predetermined intervals in the circumferential direction.

따라서, 제1방전가스 주입부(140)에 의해 방전가스가 제1양극(120)의 내주면을 따라 회전 방향으로 공급되면, 방전가스가 제1아크에 의해 열플라즈마로 생성될 수 있다. Accordingly, when the discharge gas is supplied in the rotational direction along the inner circumferential surface of the first anode 120 by the first discharge gas injection unit 140, the discharge gas may be generated as thermal plasma by the first arc.

처리가스 주입부(150)는 열 분해하고자 하는 처리가스 및 이와 화학 반응하는 반응가스를 공급하기 위한 것으로서, 제1양극(120) 둘레를 감싸도록 제2양극(130) 상측에 구비되고, 처리가스 및 반응가스를 제2양극의 제2홀(130h) 내측에 회전 방향으로 공급하도록 구성될 수 있다.The processing gas injection unit 150 is for supplying a processing gas to be thermally decomposed and a reaction gas that reacts chemically therewith, and is provided on the upper side of the second anode 130 so as to surround the first anode 120 and the processing gas And it may be configured to supply the reaction gas in the rotation direction inside the second hole (130h) of the second anode.

상기의 처리가스는 처리하고자 하는 가스는 온실 가스 및 유해 가스로서, PFCs 가스(CF4, SF6, C2F6, NF3 등) 등이 혼합된 N2 가스일 수 있고, 상기의 반응가스는 상기와 같은 처리가스와 화학 반응하여 처리가스를 분해시킬 수 있는 공기(Air), 스팀(H2O), 산소(O2), 수소(H2) 등이 될 수 있으며, 한정되지 아니한다.The gas to be treated is a greenhouse gas and a harmful gas, and may be an N 2 gas in which PFCs gas (CF 4 , SF 6 , C 2 F 6 , NF 3, etc.) are mixed, and the reaction gas May be air (Air), steam (H 2 O), oxygen (O 2 ), hydrogen (H 2 ), etc. that can decompose the process gas by chemical reaction with the process gas as described above, but is not limited thereto.

처리가스의 회전 유동을 향상시키기 위하여, 처리가스 주입부(150) 측에는 회전 유도가스 주입관(181)을 비롯하여 가이드 벽(191)이 구비될 수 있는데, 처리가스 주입부(150) 내부 구조는 하기에서 자세히 살펴보기로 한다.In order to improve the rotational flow of the processing gas, a guide wall 191 including a rotation induction gas injection pipe 181 may be provided on the side of the processing gas injection unit 150. The internal structure of the processing gas injection unit 150 is described below. Let's take a closer look at it.

제2방전가스 주입부(160)는 제2양극(130) 내측에 형성된 제2아크의 회전구동을 위한 방전가스를 공급하는 것으로서, 제2양극(130) 상측에 구비되고, 방전가스를 제2양극의 제2홀(130h) 내측에 회전 방향으로 공급하도록 구성될 수 있다. The second discharge gas injection unit 160 supplies discharge gas for driving the rotation of the second arc formed inside the second anode 130, and is provided above the second anode 130, and supplies the discharge gas to the second electrode 130. It may be configured to be supplied in the rotation direction inside the second hole 130h of the anode.

물론, 제2방전가스 주입부(160)에 주입되는 방전가스 역시 질소(N2), 아르곤(Ar) 등의 가스 또는 공기(Air), 산소(O2), 수소(H2) 등의 가스로 구성될 수 있으나, 한정되지 아니한다.Of course, the discharge gas injected into the second discharge gas injection unit 160 is also a gas such as nitrogen (N 2 ), argon (Ar), or a gas such as air, oxygen (O 2) , and hydrogen (H 2 ). It may be composed of, but is not limited to.

제2방전가스 주입부(160)는 제1방전가스 주입부(140)와 동일하게 구성되는데, 절연 재질로 구성되는 원통 형상의 제2본체부(161)와, 제2본체부(161)의 내/외주면을 수평하게 관통하는 복수개의 제2주입구(162)로 구성될 수 있다.The second discharge gas injection unit 160 is configured in the same manner as the first discharge gas injection unit 140, and includes a cylindrical second body 161 and a second body 161 made of an insulating material. It may be composed of a plurality of second injection ports 162 horizontally penetrating the inner and outer circumferential surfaces.

실시예에 따르면, 제2주입구(162)는 제2본체부(161)의 내주면에 대해 접선 방향으로 형성되고, 원주 방향으로 일정 간격을 두고 복수개가 구비될 수 있으나, 한정되지 아니한다. 다만, 제2주입구(162)는 제1주입구(142)와 동일한 회전 방향으로 방전가스를 주입할 수 있도록 구성된다.According to an embodiment, the second inlet 162 is formed in a tangential direction with respect to the inner circumferential surface of the second main body 161 and may be provided with a plurality of the second inlets 162 at regular intervals in the circumferential direction, but is not limited thereto. However, the second injection port 162 is configured to inject the discharge gas in the same rotational direction as the first injection port 142.

또한, 방전가스를 복수개의 제2주입구(162)로 균일하게 공급하기 위하여, 제2주입구(162) 외측에 서로 연통되는 링 형상의 보조 주입구(162h)가 제2양극 하우징(130B)에 구비될 수 있다. In addition, in order to uniformly supply the discharge gas to the plurality of second inlets 162, a ring-shaped auxiliary inlet 162h communicating with each other outside the second inlet 162 is provided in the second positive electrode housing 130B. I can.

따라서, 제2방전가스 주입부(160)에 의해 방전가스가 제2양극(130)의 내주면을 따라 회전 방향으로 공급되면, 방전가스가 제2아크에 의해 효과적인 회전 구동을 유도하고, 고온의 열플라즈마가 처리가스를 열 분해하도록 한다. Therefore, when the discharge gas is supplied in the rotational direction along the inner circumferential surface of the second anode 130 by the second discharge gas injection unit 160, the discharge gas induces effective rotational driving by the second arc, and high temperature heat The plasma causes the process gas to thermally decompose.

제3방전가스 주입부(170)는 아크의 길이를 제지할 수 있는 방전가스의 유동을 형성시키기 위한 것으로서, 제2양극(130) 하측에 구비되고, 방전가스를 제2양극의 제2홀(130h) 하측에 회전 방향으로 공급하도록 구성된다.The third discharge gas injection unit 170 is for forming a flow of discharge gas capable of restraining the length of the arc, is provided under the second anode 130, and stores the discharge gas in the second hole of the second anode ( 130h) It is configured to be supplied to the lower side in the direction of rotation.

제3방전가스 주입부(170)에 주입되는 방전가스 역시 질소(N2), 아르곤(Ar) 등의 가스 또는 공기(Air), 산소(O2), 수소(H2) 등의 가스로 구성될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.The discharge gas injected into the third discharge gas injection unit 170 is also composed of a gas such as nitrogen (N 2 ), argon (Ar) or a gas such as air (Air), oxygen (O 2 ), and hydrogen (H 2 ). However, it is not limited thereto.

상세하게, 제3방전가스 주입부(170)는 제2양극(130)의 하부 내/외주면을 수평하게 관통하는 제3주입구 형태로 구성될 수 있다. In detail, the third discharge gas injection unit 170 may be configured in the form of a third injection hole horizontally penetrating the lower inner/outer circumferential surface of the second anode 130.

마찬가지로, 제3주입구(170)는 제2양극(130)의 내주면에 대해 접선 방향으로 형성되고, 원주 방향으로 일정 간격을 두고 복수개가 구비될 수 있으며, 제1,2주입구(142,162)와 동일한 회전 방향으로 방전가스를 주입할 수 있도록 구성될 수 있다. Likewise, the third injection port 170 is formed in a tangential direction with respect to the inner circumferential surface of the second anode 130, and a plurality of the third injection ports 170 may be provided at regular intervals in the circumferential direction, and the first and second injection ports 142 and 162 rotate the same It may be configured to inject discharge gas in the direction.

따라서, 제3방전가스 주입부(170)에 의해 방전가스가 제2양극(130)의 하측에 회전 방향으로 공급되면, 수직 방향으로 형성된 제2아크의 길이가 더 이상 연장되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, when the discharge gas is supplied to the lower side of the second anode 130 in the rotational direction by the third discharge gas injection unit 170, the length of the second arc formed in the vertical direction can be prevented from extending any more. .

자석부(M1,M2)는 아크의 회전을 돕기 위해 아크 주변에 자기장을 형성하는 것으로서, 제1양극(120)의 외주면에 장착된 제1자석부(M1)와, 제2양극(130)의 외주면에 장착된 제2자석부(M2)로 구성될 수 있다.The magnet parts M1 and M2 form a magnetic field around the arc to assist the rotation of the arc, and the first magnet part M1 and the second anode 130 are mounted on the outer circumferential surface of the first anode 120. It may be composed of a second magnetic portion (M2) mounted on the outer peripheral surface.

자석부(M1,M2)는 전극(120,130)을 감싸는 원통 형상의 영구자석으로 구성되는데, 내주부와 외주부가 서로 다른 극성을 띄도록 N극과 S극이 겹쳐진 형태로 구성될 수 있다. The magnet portions M1 and M2 are composed of a cylindrical permanent magnet surrounding the electrodes 120 and 130, and may be configured in a form in which the N and S poles overlap so that the inner and outer circumferential portions have different polarities.

처리가스를 반시계 방향으로 주입하는 경우, 처리가스의 유동 방향인 반시계 방향으로 자기장을 형성시키도록 자석부(M1,M2)를 구성하고, 처리가스를 시계 방향으로 주입하는 경우, 처리가스의 유동 방향인 시계 방향으로 자기장을 형성시키도록 자석부(M1,M2)를 구성할 수 있다. When the process gas is injected in a counterclockwise direction, the magnet parts M1 and M2 are configured to form a magnetic field in a counterclockwise direction, which is the flow direction of the process gas, and when the process gas is injected in a clockwise direction, the process gas The magnet portions M1 and M2 may be configured to form a magnetic field in a clockwise direction, which is a flow direction.

따라서, 자석부(M1,M2)에 의해 형성된 자기장의 영향으로 제,2전극(120,130) 내측에 형성되는 열플라즈마 아크의 회전을 향상시킴으로, 열 분해 성능을 높일 수 있고, 아크에 의해 형성된 열플라즈마 제트가 편심되지 않고 제1,2전극(120,130)의 중심부에 위치시킴으로, 열플라즈마 제트의 방전 안정성을 향상시킬 수 있다. Therefore, by improving the rotation of the thermal plasma arc formed inside the second and second electrodes 120 and 130 under the influence of the magnetic field formed by the magnets M1 and M2, the thermal decomposition performance can be improved, and the thermal plasma formed by the arc Since the jet is not eccentric and is located in the center of the first and second electrodes 120 and 130, the discharge stability of the thermal plasma jet can be improved.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 열플라즈마 처리장치의 처리가스 주입부 내부 유동 흐름이 도시된 평단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 열플라즈마 처리장치의 작동 상태가 도시된 정단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional plan view showing the flow inside the processing gas injection unit of the thermal plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an operating state of the thermal plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. Is a front sectional view shown.

본 발명의 제1실시예에 따르면, 처리가스 주입부(150)가 본체(151) 및 복수개의 주입관(152)으로 구성되고, 회전 유도가스 주입관(181)이 주입관들(152) 중 일부와 근접하도록 본체(151) 외주면에 연통되며, 가이드 격벽(191)이 본체(151) 내측에 이격된 형태로 구비될 수 있다.According to the first embodiment of the present invention, the processing gas injection unit 150 is composed of a main body 151 and a plurality of injection pipes 152, and the rotation induction gas injection pipe 181 is among the injection pipes 152. The main body 151 communicates with the outer circumferential surface so as to be close to a part, and the guide partition wall 191 may be provided in a form spaced apart from the inner side of the main body 151.

처리가스 주입부(150)는 원통 형상의 본체(151)와, 본체(151)의 내측과 연통되도록 본체(151) 외주면에 수평하게 구비된 복수개의 처리가스 주입관(152)으로 구성될 수 있다.The processing gas injection unit 150 may include a cylindrical body 151 and a plurality of processing gas injection pipes 152 horizontally disposed on the outer peripheral surface of the body 151 so as to communicate with the inner side of the body 151 .

본체(151)는 제1양극(120)과 제1방전가스 주입부(140)를 감싸는 큰 원통 형상으로서, 제2양극의 제2홀(130h)의 상측에 연통될 수 있다.The main body 151 has a large cylindrical shape surrounding the first anode 120 and the first discharge gas injection unit 140 and may communicate with the upper side of the second hole 130h of the second anode.

처리가스 주입관(152)은 본체(151)의 내주면을 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 처리가스 및 반응가스를 주입하도록 구성될 수 있다. 그리고, 처리가스 주입관(152)은 본체(151)의 내주면에 대해 접선 방향으로 구비되고, 원주 방향으로 일정 간격을 두고 4개가 구비될 수 있으나, 한정되지 아니한다.The processing gas injection pipe 152 may be configured to inject the processing gas and the reaction gas in a clockwise or counterclockwise direction along the inner circumferential surface of the main body 151. Further, the processing gas injection pipes 152 may be provided in a tangential direction with respect to the inner circumferential surface of the main body 151 and may be provided with four at regular intervals in the circumferential direction, but is not limited thereto.

처리가스를 아크의 중심부까지 원활하게 도달시키기 위하여, 처리가스 주입관(152)에 의해 주입되는 처리가스의 회전 방향은, 상기에서 설명한 제1주입구(142)에 의해 주입되는 방전가스의 회전방향과 일치하도록 구성되는 것이 바람직하다.In order to smoothly reach the processing gas to the center of the arc, the rotation direction of the processing gas injected by the processing gas injection pipe 152 is the rotation direction of the discharge gas injected by the first injection port 142 described above. It is desirable to be configured to match.

보통, 처리가스가 아크의 상측에서 공급될 경우, 아크의 길이가 짧으면, 처리가스가 상대적으로 온도가 낮은 아크의 표면과 접촉하게 된다.Usually, when the processing gas is supplied from the upper side of the arc, if the length of the arc is short, the processing gas comes into contact with the surface of the arc with a relatively low temperature.

하지만, 본 발명에 따르면, 제1방전가스 주입부(140) 및 제2방전가스 주입부(160)가 공급한 방전가스에 의해 제1,2아크의 길이를 합한 전체 아크의 길이가 길어질 수 있고, 처리가스 주입부(150)가 공급한 처리가스에 의해서도 아크의 길이가 길어질 수 있다. However, according to the present invention, the total arc length, which is the sum of the lengths of the first and second arcs, can be increased by the discharge gas supplied by the first discharge gas injection unit 140 and the second discharge gas injection unit 160 Also, the length of the arc may be increased by the processing gas supplied by the processing gas injection unit 150.

회전 유도가스 주입관(181)은 회전 유도가스를 처리가스의 주입 방향으로 공급하기 위한 것으로서, 처리가스 주입관들(152) 중 일부와 인접하도록 본체(151)의 외주면에 연통될 수 있다.The rotation induction gas injection pipe 181 is for supplying the rotation induction gas in the injection direction of the processing gas, and may be in communication with the outer peripheral surface of the main body 151 so as to be adjacent to some of the processing gas injection tubes 152.

회전 유도가스 주입관(181)은 처리가스 주입관(152)과 마찬가지로 본체(151)의 내주면에 대해 접선 방향으로 구비될 수 있고, 본체(151)의 중심을 기준으로 서로 대칭하게 2개가 구비되거나, 무작위로 배치될 수 있다. Like the process gas injection pipe 152, the rotation induction gas injection pipe 181 may be provided in a tangential direction with respect to the inner circumferential surface of the main body 151, and two are provided symmetrically with respect to the center of the main body 151, or , Can be placed randomly.

회전 유도가스 주입관들(181)의 개수는 처리가스 주입관들(152)의 개와 관계없이 구성할 수 있고, 회전 유도가스 주입관(181)의 직경은 처리가스 주입관(152)의 직경 보다 훨씬 작게 구성함으로서, 소량의 회전 유도가스를 고속으로 주입할 수 있도록 한다.The number of rotation guide gas injection pipes 181 may be configured regardless of the number of process gas injection pipes 152, and the diameter of the rotation guide gas injection pipe 181 is greater than the diameter of the process gas injection pipe 152 By making it much smaller, it is possible to inject a small amount of rotational induction gas at high speed.

회전 유도가스 주입관(181)에 주입되는 회전 유도가스는 처리가스 주입관(152)을 통하여 처리가스와 함께 주입되는 방전가스와 같은 종류로 구성될 수 있는데, 질소(N2), 아르곤(Ar), 공기(Air), 산소(O2), 수소(H2) 중 하나로 구성될 수 있으며, 한정되지 아니한다.The rotation induction gas injected into the rotation induction gas injection pipe 181 may be of the same type as the discharge gas injected together with the processing gas through the processing gas injection pipe 152, nitrogen (N 2 ), argon (Ar ), air (Air), oxygen (O 2 ), may be composed of one of hydrogen (H 2 ), but is not limited.

가이드 격벽(191)은 본체(151)와 제1양극(120) 사이에 위치되는데, 본체(151)와 제1양극(120) 사이의 공간을 반경 방향으로 분할함으로서, 처리가스가 충분히 회전하지 못하고 반응부로 유입되는 현상을 방지하고, 처리가스가 유동되는 유로를 좁게 구성하여 충분한 회전영역 확보를 통해 처리가스의 회전을 유도하는 동시에 처리가스의 유동 속도를 높일 수 있다. The guide partition wall 191 is located between the main body 151 and the first positive electrode 120, and by dividing the space between the main body 151 and the first positive electrode 120 in the radial direction, the processing gas cannot sufficiently rotate. It is possible to prevent the flow of the process gas from flowing into the reaction unit and to induce rotation of the process gas by securing a sufficient rotational area by configuring a narrow passage through which the process gas flows, and to increase the flow rate of the process gas.

가이드 격벽(191)은 본체(151)의 직경 보다 작고 제1양극(120)의 직경 보다 큰 원통 형상으로 구성될 수 있고, 본체(151)와 제1양극(120)과 동심원을 이루도록 배치될 수 있으며, 본체(151) 내부로 유입된 처리가스가 가이드 격벽(191)을 따라 회전 유도될 수 있다. The guide partition wall 191 may be formed in a cylindrical shape that is smaller than the diameter of the body 151 and larger than the diameter of the first anode 120, and may be disposed to form a concentric circle with the body 151 and the first anode 120. In addition, the process gas introduced into the main body 151 may be induced to rotate along the guide partition wall 191.

가이드 격벽(191)은 본체(151)의 높이 보다 낮게 구성될 수 있고, 본체(151) 내부로 유입된 처리가스가 가이드 격벽(191)의 상측 또는 하측 중 한 군데를 통하여 유동될 수 있다. The guide partition wall 191 may be configured to be lower than the height of the main body 151, and the processing gas introduced into the main body 151 may flow through one of the upper side or the lower side of the guide partition wall 191.

상기와 같이 구성된 제1실시예의 작동 상태를 살펴보면, 다음과 같다.Looking at the operating state of the first embodiment configured as described above, as follows.

고전압이 음극(110)과 제1,2양극(130)에 걸리면, 서로 근접한 음극(110)과 제1양극(120) 사이에 제1아크가 발생되고, 제1아크는 다소 멀게 위치한 음극(110)과 제2양극(130) 사이에서도 제2아크로 이동될 수 있다.When a high voltage is applied to the cathode 110 and the first and second anodes 130, a first arc is generated between the cathode 110 and the first anode 120, which are adjacent to each other, and the first arc is a cathode 110 located slightly farther away. ) And the second anode 130 may also be moved to the second arc.

제1,2양극 내측에서 제1,2아크가 발생되면, 방전가스와 처리가스가 주입되면서 처리가스의 열 분해가 이루어진다. When the first and second arcs are generated inside the first and second anodes, the discharge gas and the processing gas are injected to cause thermal decomposition of the processing gas.

제1방전가스 주입부(140)를 통하여 방전가스가 제1양극(120) 상측으로 주입되면, 방전가스가 제1아크와 접촉하면서 열플라즈마 제트를 형성하고, 회전 및 하향 이동한다. 따라서, 제1양극(120) 내측에 형성된 방전가스의 흐름은 제1아크를 제2양극(130) 내측까지 연장 또는 이동시킬 수 있다.When the discharge gas is injected into the upper side of the first anode 120 through the first discharge gas injection unit 140, the discharge gas contacts the first arc to form a thermal plasma jet, and rotates and moves downward. Accordingly, the flow of the discharge gas formed inside the first anode 120 may extend or move the first arc to the inside of the second anode 130.

제2방전가스 주입부(160)를 통하여 방전가스가 제2양극(130) 상측으로 주입되면, 방전가스가 제2아크와 접촉하면서 열플라즈마 제트를 형성하고, 회전 및 하향 이동한다. When the discharge gas is injected into the upper side of the second anode 130 through the second discharge gas injection unit 160, the discharge gas contacts the second arc to form a thermal plasma jet, and rotates and moves downward.

이와 같이, 아크 및 열플라즈마 제트가 축 방향으로 길게 형성되고, 처리가스 주입부(150)를 통하여 처리가스가 제2양극(130) 상측으로 주입될 수 있다.In this way, the arc and the thermal plasma jet are formed long in the axial direction, and the processing gas may be injected into the upper side of the second anode 130 through the processing gas injection unit 150.

상세하게, 처리가스가 처리가스 주입관들(152)을 통하여 본체(151) 내부로 주입되는 동안, 소량의 회전 유도가스가 회전 유도가스 주입관들(181)을 통하여 처리가스의 회전 방향으로 고속 주입될 수 있고, 처리가스의 회전 유동을 유도할 수 있다.In detail, while the processing gas is injected into the main body 151 through the processing gas injection pipes 152, a small amount of rotational induction gas is high-speed in the rotational direction of the processing gas through the rotational induction gas injection pipes 181. It can be injected and can induce a rotational flow of the process gas.

또한, 처리가스가 본체(151)와 가이드 격벽(191) 사이의 좁은 회전 유로를 따라 회전된 다음, 가이드 격벽(191)의 상측을 통하여 가이드 격벽(191)과 제1양극(120) 사이의 좁은 회전 유로를 따라 회전되도록 함으로서, 처리가스의 회전 유동을 더욱 가속시킬 수 있다.In addition, the processing gas is rotated along a narrow rotation flow path between the main body 151 and the guide partition wall 191, and then the narrow between the guide partition wall 191 and the first anode 120 through the upper side of the guide partition wall 191 By rotating along the rotation flow path, the rotational flow of the processing gas can be further accelerated.

이와 같이, 처리가스의 회전 유동이 향상되면, 방전가스가 중력 방향으로 급속하게 내려가지 않도록 하고, 열플라즈마 방전 시 아크의 발생 시점부터 아크의 회전성을 향상시키는 동시에 아크를 안정적으로 발생시킬 수 있으므로, 전극의 손상을 방지할 수 있다.In this way, when the rotational flow of the processing gas is improved, the discharge gas does not fall rapidly in the direction of gravity, and the arc rotationality is improved from the point of occurrence of the arc during thermal plasma discharge, and the arc can be stably generated. , It can prevent damage to the electrode.

또한, 처리가스의 회전 유동이 향상되면, 처리가스와 열플라즈마의 혼합을 극대화시킬 수 있으므로, 처리가스의 열 분해 성능을 높일 수 있다.In addition, when the rotational flow of the processing gas is improved, the mixing of the processing gas and the thermal plasma can be maximized, so that the thermal decomposition performance of the processing gas can be improved.

마지막으로, 제3방전가스 주입부(170)를 통하여 방전가스가 제2양극(130) 하측으로 주입되면, 방전가스의 수평 방향 흐름이 제2아크의 수직 방향 흐름을 차단함으로, 제2아크의 길이를 제어할 뿐 아니라 제2아크가 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다. Finally, when the discharge gas is injected into the lower side of the second anode 130 through the third discharge gas injection unit 170, the horizontal flow of the discharge gas blocks the vertical flow of the second arc. In addition to controlling the length, it is possible to prevent the second arc from being exposed to the outside.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 열플라즈마 처리장치의 처리가스 주입부 내부 유동 흐름이 도시된 평단면도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 열플라즈마 처리장치의 작동 상태가 도시된 정단면도이다.FIG. 4 is a cross-sectional plan view showing the flow inside the processing gas injection unit of the thermal plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an operating state of the thermal plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. Is a front sectional view shown.

본 발명의 제2실시예는 제1실시예와 동일하게 구성되며, 처리가스의 회전 유동을 향상시키기 위하여 제1,2,3가이드 격벽(191,192,193)이 본체(151) 내측에 반경 방향으로 이격된 형태로 구비될 수 있다.The second embodiment of the present invention is configured the same as the first embodiment, and the first, second, and third guide partition walls 191, 192, 193 are radially spaced inside the main body 151 in order to improve the rotational flow of the processing gas. It can be provided in a form.

제1,2,3가이드 격벽(191,192,193)은 본체(151)와 제1양극(120) 사이의 공간을 반경 방향으로 더욱 세밀하게 나눌 수 있으므로, 처리가스의 회전성을 향상시킬 수 있다.The first, second, and third guide partition walls 191, 192, and 193 can further subdivide the space between the main body 151 and the first anode 120 in the radial direction, thereby improving the rotationality of the process gas.

제1,2,3가이드 격벽(191,192,193)은 본체(151)의 직경 보다 작고 제1양극(120)의 직경 보다 큰 원통 형상으로 구성될 수 있는데, 제1,2,3가이드 격벽(191,192,193)의 직경은 서로 다르게 구성될 수 있다. The first, second, and third guide partition walls 191, 192 and 193 may be formed in a cylindrical shape that is smaller than the diameter of the main body 151 and larger than the diameter of the first anode 120, and the first, second, and third guide partition walls 191, 192, 193 The diameter can be configured differently.

제1,2,3가이드 격벽(191)은 본체(151)의 높이 보다 낮게 구성될 수 있고, 본체(151) 내부로 유입된 처리가스가 제1,2,3가이드 격벽(191)의 상측 또는 하측 중 한 군데를 통하여 유동될 수 있다. The first, second, and third guide partition walls 191 may be configured to be lower than the height of the main body 151, and the processing gas introduced into the main body 151 is at the upper side of the first, second, and third guide partition walls 191 or It can flow through one of the lower sides.

실시예에 따르면, 본체(151)와 제1,2,3가이드 격벽(191,192,193)과 제1양극(120) 사이의 간격을 동일하게 구성될 수 있고, 제1,2,3가이드 격벽(191,192,193)은 본체(151)와 제1양극(120)과 동심원을 이루도록 배치될 수 있으며, 제1,2,3가이드 격벽(191,192,193)은 번갈아가면서 상단 또는 하단이 고정된 형태로 설치될 수 있다. According to an embodiment, the main body 151, the first, second, and third guide partition walls 191, 192, 193, and the first anode 120 may have the same spacing, and the first, second, and third guide partition walls 191, 192, 193 The silver body 151 and the first anode 120 may be disposed to form a concentric circle, and the first, second, and third guide partition walls 191, 192, and 193 may be alternately installed in a fixed upper or lower end.

따라서, 처리가스가 처리가스 주입관들(152)을 통하여 본체(151) 내부로 주입되면, 처리가스가 본체(151)와 제1가이드 격벽(191) 사이의 좁은 회전 유로를 따라 회전된 다음, 제1가이드 격벽(191)의 상측을 통하여 제1가이드 격벽(191)과 제2가이드 격벽(192) 사이의 좁은 회전 유로를 따라 회전되고, 제2가이드 격벽(192)의 하측을 통하여 제2가이드 격벽(192)과 제3가이드 격벽(193) 사이의 좁은 회전 유로를 따라 회전된 다음, 제3가이드 격벽(192)의 상측을 통하여 제3가이드 격벽(193)과 제1양극(120) 사이의 좁은 회전 유로를 따라 회전되도록 한다.Therefore, when the processing gas is injected into the main body 151 through the processing gas injection pipes 152, the processing gas is rotated along the narrow rotation flow path between the main body 151 and the first guide partition wall 191, The second guide is rotated along a narrow rotation flow path between the first guide partition wall 191 and the second guide partition wall 192 through the upper side of the first guide partition wall 191, and through the lower side of the second guide partition wall 192 After being rotated along the narrow rotational flow path between the partition wall 192 and the third guide partition wall 193, between the third guide partition wall 193 and the first anode 120 through the upper side of the third guide partition wall 192 Rotate along a narrow rotating path.

즉, 제1,2,3가이드 격벽(191,192,193)에 의해 처리가스 주입부(150) 내측에 처리가스의 유로를 더욱 좁고 길게 구성함으로서, 처리가스의 회전 유동을 더욱 가속시킬 수 있다. That is, by configuring the flow path of the processing gas to be narrower and longer inside the processing gas injection unit 150 by the first, second, and third guide partition walls 191, 192, 193, it is possible to further accelerate the rotational flow of the processing gas.

도 6은 본 발명에 적용된 회전 유도가스 주입관의 다른 실시예가 도시된 도면이다.6 is a view showing another embodiment of the rotation guide gas injection pipe applied to the present invention.

본 발명의 제1,2실시예에 적용된 회전 유도가스 주입관(181 : 도 2 및 도 4에 도시)은 본체(151)의 외주면에 연통되도록 구비되는 반면, 도 6에 적용된 회전 유도가스 주입관(182)은 처리가스 주입관(153) 내측에 구비될 수 있다.While the rotation guide gas injection pipe 181 (shown in FIGS. 2 and 4) applied to the first and second embodiments of the present invention is provided to communicate with the outer circumferential surface of the main body 151, the rotation guide gas injection pipe applied to FIG. 6 The 182 may be provided inside the process gas injection pipe 153.

처리가스 주입관(153)은 본체(151)의 외주면에 수평하게 구비되지만, 처리가스 주입관(153)의 입구가 상측을 향하도록 구비될 수 있다.The processing gas injection pipe 153 is provided horizontally on the outer circumferential surface of the main body 151, but may be provided such that the inlet of the processing gas injection pipe 153 faces upward.

회전 유도가스 주입관(182)은 처리가스 주입관(153) 내부 하측에 수평하게 구비됨으로서, 처리가스 주입관(153) 내부의 유로 저항으로 작용하는 것을 방지할 수 있다.Since the rotation induction gas injection pipe 182 is horizontally provided below the inside of the processing gas injection pipe 153, it is possible to prevent it from acting as a flow resistance inside the processing gas injection pipe 153.

100 : 열플라즈마 처리장치 110 : 음극
120 : 제1양극 130 : 제2양극
140 : 제1방전가스 주입부 150 : 처리가스 주입부
160 : 제2방전가스 주입부 170 : 제3방전가스 주입부
M1,M2 : 자석부 181,182 : 회전 유도가스 주입관
191,192,193 : 가이드 격벽100: thermal plasma treatment device 110: cathode
120: first anode 130: second anode
140: first discharge gas injection unit 150: processing gas injection unit
160: second discharge gas injection unit 170: third discharge gas injection unit
M1,M2: magnet part 181,182: rotation guide gas injection pipe
191,192,193: guide bulkhead

Claims (13)

중심에 위치된 음극;
상기 음극 둘레를 감싸고, 제1홀이 중심에 구비된 제1양극;
상기 제1양극 하측에 이격되고, 상기 제1홀과 연통된 제2홀이 중심에 구비된 제2양극;
상기 제1양극 둘레를 감싸도록 위치되고 상기 제2홀과 연통되는 원통 형상의 본체와, 상기 본체에 소정 간격을 두고 연통되고 처리가스를 상기 본체 내부에 주입하는 복수개의 처리가스 주입관을 포함하는 처리가스 주입부; 및
상기 처리가스 주입부에 구비되고, 회전 유도가스를 상기 처리가스가 주입되는 방향으로 주입하는 회전 유도가스 주입관;을 포함하는 열플라즈마 처리장치.A cathode located in the center;
A first anode surrounding the cathode and having a first hole at the center;
A second anode spaced below the first anode and having a second hole connected to the first hole at the center;
A cylindrical body positioned to surround the first anode and communicating with the second hole, and a plurality of processing gas injection pipes communicating with the body at a predetermined interval and injecting processing gas into the body. A processing gas injection unit; And
And a rotation guide gas injection pipe provided in the process gas injection unit and for injecting rotation guide gas in a direction in which the process gas is injected. 제1항에 있어서,
상기 회전 유도가스 주입관은,
상기 본체의 내주면에 대한 접선 방향으로 연통되도록 복수개가 구비되는 열플라즈마 처리장치.The method of claim 1,
The rotation induction gas injection pipe,
A thermal plasma processing apparatus provided with a plurality of them to communicate in a tangential direction with respect to the inner peripheral surface of the main body. 제2항에 있어서,
상기 회전 유도가스 주입관들은,
상기 본체 외주면에 연통되고, 상기 처리가스 주입관들과 인접하게 위치되는 열플라즈마 처리장치. The method of claim 2,
The rotation induction gas injection pipes,
A thermal plasma processing apparatus communicating with the outer peripheral surface of the main body and positioned adjacent to the processing gas injection pipes. 제2항에 있어서,
상기 회전 유도가스 주입관들은,
상기 처리가스 주입관들 내측에 위치되는 열플라즈마 처리장치.The method of claim 2,
The rotation induction gas injection pipes,
Thermal plasma processing apparatus located inside the processing gas injection pipes. 제2항에 있어서,
상기 회전 유도가스 주입관들은,
상기 본체의 중심을 기준으로 서로 대칭하도록 위치되는 열플라즈마 처리 장치.The method of claim 2,
The rotation induction gas injection pipes,
Thermal plasma processing apparatus positioned to be symmetrical to each other with respect to the center of the main body. 제2항에 있어서,
상기 회전 유도가스 주입관들은,
상기 처리가스 주입관의 내경 보다 작게 구성되는 열플라즈마 처리 장치.The method of claim 2,
The rotation induction gas injection pipes,
Thermal plasma processing apparatus configured to be smaller than the inner diameter of the processing gas injection pipe. 제2항에 있어서,
상기 회전 유도가스 주입관들은,
상기 처리가스 주입관의 개수보다 적게 구비되는 열플라즈마 처리 장치.The method of claim 2,
The rotation induction gas injection pipes,
Thermal plasma processing apparatus provided with less than the number of processing gas injection pipes. 제1항에 있어서,
상기 본체와 상기 제1양극 사이에 위치되고, 처리가스의 회전을 유도하는 가이드 벽을 더 포함하는 열플라즈마 처리장치.The method of claim 1,
The thermal plasma processing apparatus further comprises a guide wall positioned between the main body and the first anode and inducing rotation of the processing gas. 제8항에 있어서,
상기 가이드 벽은,
상기 본체와 상기 제1양극 사이에 반경 방향으로 소정 간격을 두고 복수개가 구비되는 열플라즈마 처리장치.The method of claim 8,
The guide wall,
A thermal plasma processing apparatus comprising a plurality of the main body and the first anode at a predetermined interval in a radial direction. 제8항에 있어서,
상기 가이드 벽은,
상기 본체의 직경 보다 작고 상기 제1양극의 직경 보다 큰 원통 형상으로 구성되고,
상기 본체 내부로 유입된 처리가스가 상기 가이드 벽을 따라 회전 유도되는 열플라즈마 처리장치.The method of claim 8,
The guide wall,
It is configured in a cylindrical shape smaller than the diameter of the body and larger than the diameter of the first positive electrode,
A thermal plasma processing apparatus in which the processing gas introduced into the main body is induced to rotate along the guide wall. 제10항에 있어서,
상기 가이드 벽은,
상기 본체와 상기 제1양극과 동심원을 이루도록 배치되는 열플라즈마 처리장치.The method of claim 10,
The guide wall,
A thermal plasma processing apparatus disposed to form a concentric circle with the main body and the first anode. 제8항에 있어서,
상기 가이드 벽은,
상기 본체의 높이 보다 낮게 구성되고,
상기 본체 내부로 유입된 처리가스가 상기 가이드 벽의 상측 또는 하측 중 한 군데를 통하여 유동되는 열플라즈마 처리장치.The method of claim 8,
The guide wall,
It is configured to be lower than the height of the body,
A thermal plasma processing apparatus in which the processing gas introduced into the main body flows through one of an upper side or a lower side of the guide wall. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 유도가스 주입관은,
질소(N2), 아르곤(Ar), 공기(Air), 산소(O2), 수소(H2) 중 하나를 회전 유도가스로 공급하는 열플라즈마 처리장치.The method according to any one of claims 1 to 12,
The rotation induction gas injection pipe,
A thermal plasma treatment device that supplies one of nitrogen (N 2 ), argon (Ar), air (Air), oxygen (O 2 ), and hydrogen (H 2 ) as a rotating induction gas.
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