KR100631828B1 - 원통형 유도코일 구조체를 갖는 일체형 유도 결합플라즈마 토치 - Google Patents

원통형 유도코일 구조체를 갖는 일체형 유도 결합플라즈마 토치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고주파 플라즈마 토치의 유도코일 부분을 원통형 유도코일 구조체로 만들어 토치 외벽과 플라즈마 가둠관 사이에 동축으로 배치함으로써, 외벽과 유도코일 구조체 사이, 유도코일 구조체와 가둠관 사이에 이중의 환형 유로(23,24)를 얻고, 고주파 입력단을 통해 유도코일 구조체와 토치 외벽을 일체화 시킴으로써 토치의 주요 구성품이 토치 외벽, 유도코일 구조체, 플라즈마 가둠관으로 분리되게 하여 필요에 따라 토치 각 구성품에 대한 최적 재료와 가공법을 선정, 사용함으로써 토치 성능 및 경제성을 향상시킨다.

Description

원통형 유도코일 구조체를 갖는 일체형 유도 결합 플라즈마 토치{INDUCTIVELY COUPLED PLASMA TORCH INTERGRATED WITH CYLINDRICALLY MOLDED STRUCTURE OF INDUCTION COIL}
도 1은 본 발명에 따르는 유도결합 플라즈마 토치의 일실시예를 도시하는 도면.
도 2는 도1의 플라즈마 토치의 위에서 본 평면도 및 정면에서 본 단면도를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따르는 쉬라우드 기체(shroud gas) 분사 구조를 갖는 플라즈마 토치의 일실시예를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따르는 일체형 직류-고주파 혼성 플라즈마 토치를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 쉬라우드 기체 분사 구조를 갖는 일체형 직류-고주파 혼성 플라즈마 토치를 도시하는 도면.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 플라즈마 토치 2,3,6 : 기체분배 헤드
4,5 : 기체분배기 7: 외벽
8: 유도코일 구조체 9-1,9-2:고주파 입력단
10: 냉각수 분배기 11: 가둠관
12: 원판 지지체 13,14: 기체 안내관
15: 유도코일 16: 고주파 전력 인입관
17: 커플러 18: 피팅
19: 냉각수 공급 헤드 20: 반응물 운반 기체
21: 플라즈마 형성 기체 22: 쉬스기체
23: 제1 유로 24: 제2 유로
25,26: 냉각수 27: 전도성 튜브
28: 고주파 입출력용 동관 29: 전력 인입관 연결을 위한 외벽 구멍
30: 쉬라우드 기체 분사 구멍 31: 피팅
32: 냉각수 주입관 33: 쉬라우드 기체
34: 냉각수 주입 포트 35: 직류토치
36: 아크젯
고주파 플라즈마 토치는 토치 내부에서 넓고 큰 부피로 형성되는 초고온 (8000-10000K) 열플라즈마를 이용하여 고상 분말 또는 분무 액상의 주입물을 가열하여 용융 또는 증발시키거나, 기체를 가열하여 열분해 또는 엔탈피를 증가시키는 데 사용될 수 있다. 이러한 작업은 일반적으로 2000K 이상을 견딜 수 있는 내화물 질로 이루어진 가둠관 내부에서 이루어지거나, 제트(jet) 형태로 플라즈마 불꽃을 분출시켜 가둠관 출구 외부에서 행해질 수 있기 때문에 고융점 물질의 용사 코팅, 초미세 분말의 합성, 화학증착, 폐기물 소각 및 열분해 처리 등의 광범위한 분야에서 사용되고 있으며 신기술 개발을 위한 다양한 분야에서 그 활용성이 증대되고 있다.
플라즈마 토치는 유도코일에 인가된 고주파 전류가 Faraday 법칙 및 Ampere 법칙에 따라 가둠관 내 플라즈마에 유기시키는 와전류에 의한 유도가열을 이용하여 플라즈마를 형성, 유지시키는 장치인데, 기본적으로 플라즈마에 에너지를 공급하기 위한 유도코일, 형성된 열플라즈마를 주위와 분리시키고 가두기 위한 가둠관 및 가둠관 내에 플라즈마 기체를 공급하기 위한 기체 공급장치 등으로 구성된다. 1960년대 초, T.B Reed에 의해 이와 같은 기본적인 구성 부품만을 가진 토치가 제안된 이래, 플라즈마 발생을 위한 고주파 토치의 외형은 크게 변화되지 않은 채 지금도 많은 실험실이나 산업 현장에서 비슷한 모양으로 사용되고 있다. 그러나, 기본적인 구성품의 단순 배치 형태의 토치만으로는 플라즈마 동심 유지의 수월성, 토치의 견고성, 조립 및 부품 교체의 용이성, 토치의 휴대 가능성 및 고출력, 고성능화 등에 많은 장애를 가지고 있다. 이에 따라, M.I.Boulos 등이 세라믹 원통형 토치 몸체에 유도코일을 내장시킨 유도코일-토치몸체 일체형 고주파 토치를 설계한 바 있으며 William.A.Huhn 등은 반대로, 원통형 토치 몸체 안쪽에 유도코일을 밀착시킨 후, 토치 몸체에 구멍을 뚫어 이를 통해 집어넣은 유도코일 전력인입용 동관을 안쪽 유도코일 양단과 용접하여 유도코일-토치몸체 일체형 고주파 토치를 고안한 바 있다. 위 2 가지 기술 모두, 유도코일을 토치 몸체와 일체화시켜 플라즈마 동심 유지가 일정하고 외부 충격에 상대적으로 튼튼한 고성능 토치를 만들 수 있다는 장점은 있으나, 부품 교체가 어렵고, 유도코일과 토치몸체를 일체화시키기 위해 몸체의 두께가 필요 이상으로 두꺼워져 재료의 낭비가 심해질 뿐 아니라, 재료 선택의 다양성도 떨어지게 된다는 단점이 있다. 특히, 고출력 운전시, 고주파 절연과 몸체 냉각을 동시에 해결해야 되는데, 이 경우, 절연성, 내구성 및 가공성이 좋고 값은 싸지만 열에 약한 플라스틱 재료의 사용은 어렵게 되므로 고가의 세라믹 재료를 사용하게 되어 가공상의 어려움과 토치 가격 상승의 원인이 된다. 또한, 토치 몸체가 유도코일을 내장할 뿐 아니라 지지체 역할을 동시에 수행하는 구조로 한꺼번에 제작되기 때문에, 토치 몸체에 쉬라우드 기체(shroud gas) 주입이나 기타 다른 목적을 수행하기 위한 구조로 변경하기도 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 토치를 토치 외벽, 유도코일 구조체, 플라즈마 가둠관으로 분리시킨 후, 토치 각 구성품에 맞는 최적 재료를 선정, 사용할 수 있게 하여 토치 성능 향상 및 재료 낭비를 억제하고, 토치 제작, 조립, 부품 재료 선택 및 교체가 용이하며 휴대하기 간편할 뿐 아니라, 토치 내부에 형성되는 냉각 유로를 통한 냉각이 가능해 냉각효율을 향상시키며 발생되는 플라즈마의 동심성이 일정하게 유지되어 플라즈마의 질이 향상되는 튼튼하고 경제적인 고주파 플라즈마 토치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 이루기 위하여 본 발명은
토치 외벽과; 상기 외벽의 내부에 동축으로 배치되고, 유도코일 및 상기 유도코일로 고주파 전력을 공급하기 위한 전력인입부를 포함하는, 원통형의 유도코일 구조체와; 상기 유도코일 구조체의 내부에 동축으로 배치된 가둠관을 포함하는 플라즈마 토치로서, 상기 외벽과 상기 유도코일 구조체 사이에 제1 유로가 형성되고
상기 유도코일 구조체와 상기 가둠관 사이에 제2 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 토치를 제공한다.
상기 플라즈마 토치에서, 상기 플라즈마 가둠관의 내부로 1개 이상의 기체를 주입시키는 기체공급부가 상기 토치의 상단에 형성될 수 있다.
상기 플라즈마 토치에서, 상기 외벽은 플라스틱, 합성수지, 세라믹, 세라믹 또는 금속 모재 복합재료, 금속, 페라이트, 자심을 집속 시키기 위한 자심 재료 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 플라즈마 토치에서, 상기 유도코일 구조체는 플라스틱, 합성수지, 세라믹, 세라믹 또는 금속 모재 복합재료 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 플라즈마 토치에서, 상기 가둠관은 세라믹, 세라믹 모재 복합재료, 석영 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 플라즈마 토치에서, 상기 외벽은 페라이트(ferrite)등의 자기장을 집속시키기 위한 자심 재료로 구성되고, 상기 제1유로, 상기 제2 유로, 상기 유도코일 구조체중 어느 하나에 자속 집중용 확장부를 더 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 토치에서, 상기 유도코일 구조체의 유도코일 전력인입부와 상 기 외벽은 튜브 피팅(fitting)에 의해 연결될 수 있다.
상기 플라즈마 토치에서, 상기 유도코일 구조체의 유도코일 전력인입부와 상기 외벽을 합성수지에 의하여 고정함으로써 일체형으로 제작될 수 있다.
상기 플라즈마 토치에서, 상기 플라즈마 토치의 상단에 직류 토치가 결합될 수 있다.
상기 플라즈마 토치에서, 상기 플라즈마 토치의 상단에 RF토치가 결합될 수 있다.
상기 플라즈마 토치에서, 상기 제1 유로와 제2유로는 연결되고 외부로부터 격리되어 일측부로 주입된 냉각재가 상기 유로를 따라 순환하여 타측부로 배출이 가능한 구조를 가질 수 있다.
상기 플라즈마 토치에서, 상기 제1유로와 상기 제2 유로는 서로로부터 격리되고, 상기 제1유로의 말단에는 상기 가둠관과 같은 원주 방향으로 개구가 형성되며 상기 제2 유로에는 냉각수를 주입하기 위한 냉각수 주입부가 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따르는 플라즈마 토치는 플라스틱, 합성수지 또는 세라믹 재료를 유도코일과 함께 원통형으로 주조하여 만든 유도코일 구조체를, 플라스틱, 세라믹, 복합재료 또는 자장을 집속시키기 위한 고주파 자심 재료 등으로 만들어진 원통형 토치 외벽 내에 동축으로 배열하고, 다시 유도코일 구조체 내부에 고온의 열플라즈마를 가둘 수 있는 순수 또는 복합 세라믹 및 석영 재료 등으로 만들어진 플라즈마 가둠관을 동축으로 배치하여, 고주파 토치의 주요 부품을 토치 외벽, 유도코일 구조체, 플라즈마 가둠관으로 분리시킨다. 또한, 토 치 외벽과 유도코일 구조체, 플라즈마 가둠관과 유도코일 구조체 사이에 자연스럽게 형성된 이중 환형 유로를 통해, 이중의 냉각이 이루어져 유도코일 구조체를 고온의 플라즈마로부터 안전하게 보호할 수 있으며, 고출력 운전에 필요한 충분한 냉각수 유량을 공급해 줄 수 있게 되어, 토치 외벽 및 유도코일 구조체 재료의 선택 폭을 넓힐 수 있게 고안되었다. 예를 들어, 유도코일 구조체를 코일과 함께 에폭시 수지를 굳혀 값이 싸고 간편하게 만든 후, 가둠관으로 석영관을 삽입하고, 아크릴 등을 사용한 외벽과 일체화시키면, 투명성이 뛰어나 가둠관 내의 플라즈마 불빛을 관찰하거나 이용할 수 있는 우수한 고주파 토치를 만들 수 있으며, 또한, 고주파 자심 재료를 외벽재로 이용하여 플라즈마를 둘러싸게 되면, 가둠관 내부에 더 많은 자속을 집중시킬 수 있게 되어 토치 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 유도코일 전력인입부 혹은 전력인입 동관과 토치몸체와의 연결은, 따로 용접을 하거나 외벽 재질과 함께 주조하는 방식이 아니고, 토치 외벽에 구멍을 뚫고 유도코일 전력인입 동관을 짧게 뽑아낸 뒤, 규격 튜브 피팅(tube fitting)을 사용하여 간단하게 연결한 후, 토치 외벽에 설치된 고주파 입력단을 통해 외부로 뽑아내는 구조를 취함으로써, 필요에 따라 토치 각 구성품의 재활용이 가능하며 수리, 보수 작업의 편이성을 꾀할 수 있다. 또한 튜브피팅을 사용하지 않고 유도코일 전력인입부와 토치 몸체를 합성수지를 이용하여 일체로서 제작할 수도 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 고주파 토치를 나타내는 단면도로서, 토치는 플라스 틱, 세라믹, 세라믹 또는 금속 모재 복합재료 또는 자장을 집속시키기 위한 고주파 인덕터용 자심 재료 등으로 만들어질 수 있는 원통형 토치 외벽(7)과, 외벽 안에 동축으로 배치되면서 플라스틱, 세라믹, 합성수지, 세라믹 모재 복합재료 등과 같이 고주파 절연성이 뛰어나고, 유전 손실이 적으며 토치 지지체로서 충분한 강도를 가지고 있는 재료에 의해 원통형으로 주조된 유도코일 구조체(8) 및 유도코일 구조체 내에 다시 동축을 유지하며 삽입된, 고주파 절연성 및 내열성이 뛰어나고 유전손실이 적은 석영, 세라믹 등으로 제조된 원통형 플라즈마 가둠관(11)을 중심으로 구성된다. 이 가둠관 안으로 기체 상태 또는 분무액상의 물질을 공급할 수 있도록 설계되어 있는 기체 분배 헤드(2,3,6), 기체분배기(4,5) 및 냉각수 공급 헤드(19)가 토치 외벽(7), 유도코일 구조체(8), 플라즈마 가둠관(11)과 동축으로 배열되면서 원통형 토치의 상단 부분을 도 1과 같이 마감한다. 반대쪽은 금속 또는 부도체 등의 재료로 만들어진 원판 지지체(12)와 냉각수 분배기(10)를 결합시켜 토치 가둠관(11)을 고정하고 자연스럽게 냉각수 유로와 토치 출구를 형성하도록 만들어질 수 있다.
고주파 플라즈마의 형성을 위한 기체 공급은 일반적으로 기상 및 분무 액상 반응물질 운반용 기체(20), 플라즈마 형성 기체(21), 가둠관을 고온의 플라즈마와 분리시키며 플라즈마의 좌우 요동을 억제하고 안정화 시키기 위한 쉬스 기체(22)의 3가지로 나눠서 주입된다. 예를들어, 반응물질 운반용 기체(20)는 기체 분배 헤드(2)를 통해 주입된 후, 토치 중심축을 따라 배치된 기체 안내관(14)을 통해 플라즈마에 최대한 가깝게 공급될 수 있으며, 플라즈마 형성 기체(21)는 기체분 배 헤드(3)를 이용하여 주입된 후, 기체 분배기(4)를 통과 하면서 축방향 성분 또는 회전방향 속도 성분을 가지면서, 2개의 기체 안내관 (13,14)이 형성하는 환형 유로를 통해 플라즈마에 공급된다. 마찬가지로, 쉬스 기체(22)는 기체 분배 헤드(6)를 통해 공급된 후, 필요에 따라 분배기(5)를 통과시켜 기체의 회전 방향 속도 성분을 강화시킬 수 있고 기체 안내관(13)과 플라즈마 가둠관(11)이 형성하는 환형 유로를 따라 플라즈마 가둠관 벽에 밀착시켜 주입될 수 있도록 설계될 수 있다.
토치 외벽, 유도코일 구조체 및 가둠관 냉각을 위한 냉각수(25,26)는 냉각수 공급 헤드(19)를 통해 주입되어 동축으로 배치된 토치 외벽(7)과 유도코일 구조체(8) 사이에 형성된 환형 유로(23)와 유도코일 구조체(8)와 가둠관(11) 사이에 형성되는 환형 유로(24)를 도 1의 화살표 방향과 같이 지나가면서 토치 외벽, 유도코일 구조체, 가둠관을 동시에 냉각시킬 수 있다.
고주파 전력의 공급은 유도코일(15) 양단의 짧은 전력인입 동관(16)을 금속성 튜브 커플러(17)를 이용하여 연결한 후, 이를 다시 유도코일과 같은 재질의 전도성 튜브(27)의 한쪽 끝과 연결하고, 나머지 한쪽을 튜브 피팅(18)을 통과시킴으로써 만들어지거나 확장될 수 있는 고주파 입,출력용 동관(28)을 통하여 이루어진다.예를 들어, 원통형 유도코일 구조체(8)로부터 나오는 유도코일(15)의 짧은 전력인입 동관(16)은 외벽에 뚫린 구멍(29)과 고주파 입력단(9-1,9-2)을 이용하여 외부로 확장된 고주파 입,출력용 동관(28)과 연결할 수 있다. 이를 위해, 먼저 외벽에 뚫린 구멍(29)을 통해 짧은 전력인입 동관(16)을 뽑은 뒤, 금속성 튜브 커플러(17) 의 한쪽을 연결하고 나머지 한쪽에 새로운 동관 연장선(27)을 필요한 길이만큼 연결한다. 다음, 유도코일 구조체(8)와 토치 외벽(7)의 동축을 유지한 채, 고주파 입력단(9-1)을 외벽에 접착시키거나 볼트 연결하고, 동관 연장선(27)을 통과시킬 수 있는 튜브 피팅(18)이 나사체결 된, 고주파 입력단(9-2)를 연이어 접착 또는 볼트 연결한 후, 동관 연장선(27)과 튜브 피팅(18)을 고정함으로써 고주파 입력단 설치를 마무리 할 수 있다.
또한, 전력인입 동관(16)에 금속성 튜브 커플러(17)를 연결하고, 고주파 입력단(9-1)을 통해 빠져나오게 한 다음, 이를 고주파 입,출력 용 동관(28)에 바로 연결한 후, 토치 외벽 구멍(29)과 고주파 입력단(9-1) 내부에 가공되어 있는 커플러가 빠져 나오기 위한 공간을 에폭시 등의 합성수지를 사용하여 굳혀 버리면, 전력 인입관(16)과 금속성 튜브 커플러(17) 등에 별다른 부식방지 처리 없이, 냉각수 등에 의한 부식을 막을 수 있고, 냉각수가 커플러(17)와 고주파 입력단(9-1) 사이의 틈에 고이지 않아 원활한 흐름을 유지시켜줄 수 있으며, 쉽고 간단한 방식으로 원통형 코일구조체와 외벽이 튼튼하게 연결된 토치 제조가 가능하다.
도 2는 동축으로 배열된 토치 외벽(7), 원통형 유도코일 구조체(8), 플라즈마 가둠관(11)과 토치 외벽에 부착된 고주파 입력단(9-1,9-2)을 옆에서 보았을 경우와 위에서 보았을 경우에 대해 따로 그린 것이다. 이로부터, 토치 외벽과 원통형 유도코일 구조체 사이에 환형 제1 유로(23)가, 원통형 코일 구조체와 플라즈마 가둠관 사이에 환형 제2 유로(24)가 자연스럽게 형성되며, 원통형 구조체 내에 몰딩 주형된 유도코일(15)이 튜브 피팅을 이용하여 고주파 입력단(8,9)을 통해 외부로 연결될 수 있음을 알 수 있다.
도 3은 도 1에서 설명한 고주파 유도 플라즈마 토치의 냉각수 분배기(10) 표면에 튜프피팅(31)을 설치하고 냉각수 주입관(32)과 연결함으로써, 원판 지지체(12)의 옆면에 설치된 포트(34)를 이용해 공급된 냉각수(25)가 환형유로(24)를 통해 냉각수(26)가 되어 빠져나가게 하고 환형유로(23)를 이용해 쉬라우드(shroud)기체(33)가 분사되도록 만든 것이다. 이 경우, 환형 유로(23,24)가 서로에 대해서 완전 분리되는데, 유로(24)는 플라즈마 가둠관과 원통형 유도코일 구조체의 안쪽 벽을 냉각시키는 냉각수 수송을 담당하게 하고, 유로(23)은 쉬라우드 기체(33)가 토치 외벽(7)과 유도코일 구조체(8)의 바깥쪽 벽면을 공랭시킨 후, 원판 지지체(12)에 원주 방향으로 뚫린 구멍(30)을 통해 빠져나가게 하는 통로로 이용될 수 있다. 2개의 환형 유로를 이런 방식으로 구분하여 수냉, 공랭을 함께 시키고 공랭시킨 기체를 구멍(30)을 통해 가둠관(11)과 평행하게 분사시켜 주면, 토치 출구를 빠져나오는 플라즈마 화염을 주위 공기와 분리시키는 효과를 가져와 불필요한 주변 공기의 혼입을 최대한 막고 출구 불꽃을 이용하는 플라즈마 공정의 질적 향상을 꾀할 수 있다.
도 4는 도 1에서 설명한 고주파 유도 플라즈마 토치의 기체 공급 헤드 일부(2,3)와 기체분배기(4) 및 기체안내관(13,14)를 소용량의 직류 토치(35)로 대치하여 직류-고주파 혼성 플라즈마 토치를 표현한 것이다. 이 경우, 직류 토치 출구를 빠져나오는 고온 고속의 아크젯(36)이 가둠관(11) 내부로 유입되어 고주파 토치의 초기 점화가 쉽고, 고주파 토치 내 재순환 역류를 파괴하여 합성공정의 질을 향상시키며, 플라즈마의 안정성을 증대시키는 효과를 기대할 수 있다.
도 5는 도 4의 직류-고주파 혼성 플라즈마 토치를 도 3의 쉬라우드(shroud) 기체 분사 구조와 결합하여 표현한 것이다.
이상에서는 본 발명을 특정한 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명의 기술내용과 첨가된 청구범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가해질 수 있음은 당업자에게 명백하다. 따라서, 명세서 및 도면은 청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 기술적 사항을 한정하는 것이 아니라, 단지 예시하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 고주파 토치의 유도코일 부분을 원통형 유도코일 구조체로 만들어 토치 외벽과 플라즈마 가둠관 사이에 동축으로 배치함으로써, 외벽과 유도코일 구조체 사이, 유도코일 구조체와 가둠관 사이에 이중의 환형 유로(23,24)를 얻고, 고주파 입력단을 통해 유도코일 구조체와 토치 외벽을 일체화 시킴으로써 1) 토치의 주요 구성품이 토치 외벽, 유도코일 구조체, 플라즈마 가둠관으로 분리되므로, 필요에 따라 토치 각 구성품에 대한 최적 재료와 가공법을 선정, 사용함으로써 토치 성능 및 경제성을 향상시킬 수 있으며 2) 분리된 토치 외벽, 유도코일 구조체, 플라즈마 가둠관 서로의 사이에 형성되는 냉각 유로를 이용하여 토치 외벽, 유도코일 구조체 및 가둠관을 동시에 냉각시킬 수 있어 냉각 효율을 향상시킬 수 있으며 3) 분리된 토치 외벽, 유도코일 구조체, 플라즈마 가둠관 서로의 사이에 형성되는 냉각수 유로와 토치 출구쪽에 약간의 개조를 통해 토치 외부로 쉬라우드(shroud) 기 체를 분출시켜 플라즈마 공정을 개선시킬 수 있으며 4) 원통형으로 제작된 유도코일 구조체, 토치 외벽, 가둠관을 동축으로 배열한 후, 고주파 입력단을 통해 유도코일 구조체와 토치 외벽을 튜브 피팅 등을 써서 일체화가 가능하므로 토치 제작, 조립, 부품 교체가 용이하며 운반성, 휴대성, 견고성이 좋아질 수 있으며 5) 일체화된 고주파 플라즈마 토치의 기체 공급부 일부를 소형 직류 토치로 대체하는 작업만으로 조립, 분해가 쉽고, 운반성, 휴대성, 견고성이 보장되는 일체형 직류-고주파 혼성 플라즈마 토치를 만들 수 있으며 또한, 6) 유도코일 구조체, 토치 외벽, 가둠관이 동축으로 배열되므로 발생되는 플라즈마의 동심성이 일정하게 유지되어 플라즈마의 질을 향상시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 외벽과;
    유도코일 및 상기 유도코일로 고주파 전력을 공급하기 위한 전력인입부를 포함하며 상기 외벽의 내부에 동축으로 배치되는, 원통형의 유도코일 구조체와;
    상기 유도코일 구조체의 내부에 동축으로 배치된 가둠관을 포함하는 플라즈마 토치로서,
    상기 외벽과 상기 유도코일 구조체 사이에 환형의 제1유로가 형성되고
    상기 유도코일 구조체와 상기 가둠관사이에 또다른 환형의 제2유로가 형성되며
    상기 플라즈마 가둠관의 내부로 1종류이상의 기체를 주입시키는 기체공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 토치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 외벽은 플라스틱, 합성수지, 세라믹, 세라믹 모재 복합재료, 금속 모재 복합재료, 금속, 페라이트, 자심을 집속 시키기 위한 자심 재료 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는, 플라즈마 토치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유도코일 구조체는 플라스틱, 합성수지, 세라믹, 세라 믹 모재 복합재료 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는, 플라즈마 토치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가둠관은 세라믹, 세라믹 모재 복합재료, 석영 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는, 플라즈마 토치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 외벽은 페라이트(ferrite)등의 자기장을 집속시키기 위한 자심 재료이며, 상기 제1유로, 상기 제2 유로, 상기 유도코일 구조체중 어느 하나에 자속 집중용 확장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 토치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 유도코일 구조체의 유도코일 전력인입부와 상기 외벽은 튜브 피팅(fitting)에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 토치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유도코일 구조체의 유도코일 전력인입부와 상기 외벽을 합성수지에 의하여 고정함으로써 일체형으로 제작한 것을 특징으로 하는, 플라즈마 토치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 토치의 상단에 직류 토치가 결합되는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 토치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 토치의 상단에 형성되는 RF토치를 더 포함하 는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 토치.
  11. 제1항, 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유로와 제2유로는 연결되고 외부로부터 격리되어 상기 유로의 일측부로 주입된 냉각재가 상기 유로를 따라 순환하여 타측부로 배출이 가능한 것을 특징으로 하는, 플라즈마 토치.
  12. 제1항, 제3항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1유로와 상기 제2 유로는 서로로부터 격리되고, 상기 제1유로의 말단에는 상기 가둠관과 같은 원주 방향으로 개구가 형성되며 상기 제2 유로에는 냉각수를 주입하기 위한 냉각수 주입부가 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 토치.
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