KR20040021285A - Plasma Apparatus for treating hazardous gas - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유해가스 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for treating noxious gas, and more particularly, to an apparatus for treating noxious gas using plasma.
일반적으로 유해가스, 예컨대 과불화물(perfluoro compounds), 염화불화탄소(chlorofluoro carbons), 다이옥신(dioxin)과 같은 기상의 유해가스를 처리하는데 사용되는 플라즈마를 발생시키는 방법에는 쇼크(shock), 스파크 방전(spark discharge), 핵반응 및 본 발명에서와 같은 아크 방전(arc discharge) 등이 있다. 이러한 아크 방전은 두 개의 전극 사이에 고전압의 직류 전압을 인가함으로써 발생시킬 수 있다. 이와 같이 발생된 아크 사이에 불활성가스 및 질소 등의 플라즈마를 형성할 수 있는 가스를 통과시켜 매우 높은 고온까지 가열시키면 이러한 가스가 이온화하게 되는데, 이와 같은 방법에 의하여 다양한 종류의 반응성 입자를 생성함으로써 플라즈마를 형성하게 된다. 이러한 플라즈마의 온도는 적어도 1000℃가 된다. 이와 같이 발생된 1000℃ 이상의 플라즈마에 유해가스를 주입함으로써 이를 분해 처리하게 된다.In general, methods for generating plasma used to treat harmful gases such as perfluoro compounds, chlorofluoro carbons, and dioxins such as dioxins include shock and spark discharges. spark discharges, nuclear reactions, and arc discharges as in the present invention. Such arc discharge can be generated by applying a high voltage direct current voltage between two electrodes. The gas is ionized by passing a gas capable of forming a plasma such as an inert gas and nitrogen between the generated arcs and heating it to a very high temperature. The plasma is generated by generating various kinds of reactive particles by this method. Will form. The temperature of this plasma is at least 1000 ° C. The harmful gas is injected into the plasma generated above 1000 ° C. to decompose it.
이러한 플라즈마 유해가스 처리장치는 아크의 발생 위치를 일정한 영역에 한정되도록 하는 비이송식(non-transferred) 아크 발생 유형과 아크의 발생 위치를 여러 영역으로 변화시킬 수 있는 이송식(transferred) 아크 발생 유형으로 대별될 수 있다.Such a plasma noxious gas treatment apparatus has a non-transferred arc generation type for limiting the arc generation position to a certain area and a transferred arc generation type for changing the arc generation position to various areas. It can be roughly divided into.
종래의 플라즈마 유해가스 처리장치는 비이송식 또는 이송식 중 어느 하나의 아크 발생 유형으로만 작동됨으로써 유해가스의 종류나 용량에 적합한 플라즈마를 발생시키는데는 일정한 한계점이 있었다.Conventional plasma noxious gas processing apparatus has a certain limit to generate a plasma suitable for the type or capacity of the noxious gas by operating only in the arc generation type of either non-conveying or conveying.
종래에는 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치에 있어서 플라즈마를 발생하는 장치와 이와 같이 발생된 플라즈마에 유해가스를 주입하여 분해 처리하는 장치가 서로 분리된 별개의 구조로 되어 있었다. 따라서 이러한 구조에서는 플라즈마의 고온 영역을 효율적으로 이용하지 못하여 에너지 효율 측면에서 손실이 큰 문제점이 있었다.Conventionally, in a noxious gas treatment apparatus using plasma, a device for generating a plasma and a device for injecting and decomposing and treating a noxious gas into the generated plasma have a separate structure. Therefore, in such a structure, the high temperature region of the plasma cannot be efficiently used, which causes a large loss in energy efficiency.
또한, 종래의 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치에서는 유해가스를 처리함에 있어서 유해가스가 플라즈마와 혼합될 때에 플라즈마의 흐름에 영향을 미침으로써 유해가스가 플라즈마와 충분히 혼합되지 못하고, 플라즈마를 안정적으로 유지하기 어렵게 되며, 저온의 유해가스가 고온의 플라즈마에 직접 혼합됨으로써 플라즈마의 온도를 떨어뜨리는 문제점이 있었고, 이러한 문제점은 대용량의 유해가스를 처리하는 경우에는 더욱 심각하게 대두되었다.In addition, in the conventional hazardous gas treatment apparatus using a plasma, when harmful gas is mixed with the plasma, the harmful gas is not sufficiently mixed with the plasma, thereby maintaining the plasma stably. It becomes difficult, and there was a problem of lowering the temperature of the plasma by mixing the harmful gases of low temperature directly with the high temperature plasma, this problem has become more serious when treating a large amount of harmful gases.
나아가, 파우더를 포함하거나 파우더가 생성될 수 있는 성분을 포함한 유해가스의 경우 유해가스가 유입되는 통로 또는 처리 후 배출되는 통로가 막히는 등 처리공정에서 차압현상이 발생하여 처리공정이 효과적으로 이루어지지 못하거나 대용량의 유해가스를 처리하는데 어려움이 많이 있었다.Furthermore, in the case of harmful gas containing powder or a component capable of producing powder, a differential pressure phenomenon occurs in the treatment process such as a passage in which harmful gas is introduced or a passage discharged after treatment, thereby preventing the treatment process from being effectively performed. There were many difficulties in dealing with the large amount of harmful gases.
더욱이, 종래의 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치에 있어서는 두 전극 사이에 고전압의 직류 전류를 인가함에 따라 전극의 수명이 짧게 되는 문제점이 있었다.Moreover, in the harmful gas treatment apparatus using a conventional plasma, there is a problem in that the lifetime of the electrode is shortened by applying a high voltage direct current between the two electrodes.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마의 고온 영역을 효율적이고 안정적으로 이용할 수 있는 플라즈마 유해가스 처리장치를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a plasma harmful gas treatment apparatus that can efficiently and stably use the high temperature region of the plasma.
본 발명의 다른 목적은 유해가스를 효과적으로 처리함에 있어 고온의 플라즈마의 혼합이 충분히 이루어지는 플라즈마 유해가스 처리장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a plasma hazardous gas treatment apparatus in which a mixture of high temperature plasma is sufficiently processed in effectively treating harmful gases.
본 발명의 또 다른 목적은 직류 아크 방전을 발생시키는 두 전극의 마모를 감소시킬 수 있는 플라즈마 유해가스 처리장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a plasma noxious gas treating apparatus capable of reducing wear of two electrodes generating a direct current arc discharge.
본 발명의 또 다른 목적은 대용량의 유해가스의 처리시 플라즈마의 안정적인 유지를 위한 구조를 갖는 플라즈마 유해가스 처리장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a plasma noxious gas processing apparatus having a structure for stably maintaining plasma when processing a large amount of noxious gas.
본 발명의 또 다른 목적은 파우더를 포함하거나 파우더를 생성시킬 수 있는 성분을 포함한 유해가스도 처리공정상의 차압현상을 발생시키지 않고 대량으로 처리할 수 있는 플라즈마 유해가스 처리장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a plasma hazardous gas treating apparatus capable of treating a large amount of harmful gas including powder or a component capable of producing powder without generating a differential pressure phenomenon in a processing process.
본 발명의 또 다른 목적은 비이송식(non-transferred)과 이송식(transferred) 아크발생유형(type)을 선택적으로 발생시킬 수 있는 수단을 구비한 플라즈마 유해가스 처리장치를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a plasma noxious gas treatment apparatus having means capable of selectively generating non-transferred and transferred arc generation types.
본 발명의 또 다른 목적은 유해가스의 분해 처리가 이루어지는 반응장치를 효율적으로 냉각할 수 있는 단순한 구조를 가짐으로써 제조 공정이 단순화하고 유지 보수가 간편하게 이루어지는 플라즈마 유해가스 처리장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a plasma hazardous gas treating apparatus in which the manufacturing process is simplified and the maintenance is simplified by having a simple structure capable of efficiently cooling the reaction apparatus in which the harmful gas is decomposed.
본 발명의 또 다른 목적은 반도체 공정뿐만 아니라 액정제조 공정에서 발생하는 유해가스를 처리할 수 있는 플라즈마를 이용한 새로운 구조의 장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a novel structured apparatus using plasma capable of treating harmful gases generated in a liquid crystal manufacturing process as well as a semiconductor process.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a plasma harmful gas treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 음극조립체를 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view of the negative electrode assembly of FIG.
도 3은 도 1의 플라즈마발생가스주입통로를 도시한 3-3 단면도.3 is a cross-sectional view 3-3 showing the plasma generation gas injection passage of FIG.
도 4는 도 1의 자기발생수단을 도시한 4-4 단면도.4 is a cross-sectional view 4-4 showing the magnetic generating means of FIG.
도 5는 도 1의 유해가스유입통로를 도시한 5-5 단면도.5 is a cross-sectional view 5-5 showing the harmful gas inflow path of FIG.
도 6은 도 1의 반응성가스주입통로를 도시한 6-6 단면도.6 is a sectional view 6-6 showing the reactive gas injection passage of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 플라즈마 유해가스 처리장치10: Plasma harmful gas treatment device
20 : 음극조립체 30 : 절연체20: negative electrode assembly 30: insulator
40 : 양극부재 45,46 : 자기발생수단40: anode member 45, 46: magnetic generating means
48 : 플라즈마유지수단 51 : 유해가스유입분산실48: plasma holding means 51: harmful gas inlet and dispersion chamber
52 : 수렴노즐 53 : 목부52: convergence nozzle 53: neck
54 : 반응성가스유입분산실 55 : 반응성가스주입통로54: reactive gas inlet and dispersion chamber 55: reactive gas injection passage
56 : 축열체 60 : 하우징56 heat storage body 60 housing
61 : 유해가스유입통로 62 : 냉각수유동통로61: harmful gas inflow passage 62: cooling water flow passage
70 : 플랜지 71 : 냉각수유동통로70: flange 71: coolant flow passage
72 : 반응성가스유입통로72: reactive gas inflow passage
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치는, 적어도 1,000℃의 플라즈마를 발생시켜 유해가스를 처리하는 플라즈마 유해가스 처리장치로서, 고전압의 인가에 의해 직류 아크 방전을 일으키는 음극조립체와, 상기 음극조립체와의 사이에 발생된 직류 아크 방전에 의해 플라즈마를 발생시키는 공간을 내부에 가지며, 상기 플라즈마발생공간에 통하는 플라즈마발생가스주입통로를 갖는 양극부재로서, 상기 양극부재의 단부로부터 연장되어 발생된 플라즈마를 안정되게 유지시키는 플라즈마유지부를 구비한 양극부재, 상기 음극조립체와 상기 양극부재를 둘러싸고, 상기 플라즈마유지부와 소정의 간격이 유지되도록 그 주위를 둘러싸며 유해가스의 유입, 분산 및 처리가 이루어지는 유해가스유입분산실을 갖고, 적어도 하나의 유해가스유입통로를 갖는 하우징 및 상기 하우징의 하부에 결합되며, 상기 유해가스유입분산실과 통하는 통로가 중앙부에 관통되어 있고, 적어도 하나의 반응성가스주입통로를 갖는 플랜지를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the plasma noxious gas treating apparatus according to an aspect of the present invention is a plasma noxious gas treating apparatus that generates a plasma of at least 1,000 ° C. to treat noxious gases, and performs direct current arc discharge by applying a high voltage. An anode member having a space for generating a plasma by a direct current arc discharge generated between the cathode assembly to be generated and the cathode assembly, and having a plasma generation gas injection passage through the plasma generation space, A positive electrode member having a plasma holding unit for stably maintaining the generated plasma extending from an end, surrounding the negative electrode assembly and the positive electrode member, surrounding the plasma holding unit and a predetermined distance therebetween, and introducing harmful gas Gas inlet and dispersion chamber where dispersion and treatment are carried out And a housing having at least one harmful gas inlet passage and a lower portion of the housing, the passage communicating with the harmful gas inlet and dispersion chamber passing through a central portion and having a flange having at least one reactive gas inlet passage. It features.
상기 음극조립체는 냉각수가 유동되는 통로를 내부에 갖는 음극본체와, 상기 음극본체와 교환 가능하도록 결합되며 상기 양극부재의 플라즈마발생공간 내에 위치하여 상기 양극부재와 직류 아크 방전을 일으키는 음극을 구비한 것이 바람직하다.The negative electrode assembly includes a negative electrode body having a passage through which cooling water flows, and a negative electrode body coupled to the negative electrode body so as to be interchangeable with each other, and positioned in a plasma generating space of the positive electrode member to generate a DC arc discharge with the positive electrode member. desirable.
상기 음극의 재질은 하프늄이거나 또는 토륨이나 이트륨이 첨가된 텅스텐인 것이 바람직하다.The material of the cathode is preferably hafnium or tungsten to which thorium or yttrium is added.
상기 음극본체의 냉각수유동통로는 내부통로와 상기 내부통로를 둘러싸는 외부통로를 포함하며, 상기 내부통로와 외부통로 중 어느 한 통로로 냉각수가 유입되고 다른 통로로 냉각수가 유출되는 것이 바람직하다.The cathode flow path of the cathode body includes an inner passage and an outer passage surrounding the inner passage, and the coolant flows into one of the inner passage and the outer passage and the coolant flows into the other passage.
상기 음극본체의 냉각수유동통로는 상기 음극의 내부에까지 연장되어 있는 것이 바람직하다.Preferably, the cooling water flow passage of the negative electrode body extends to the inside of the negative electrode.
상기 플라즈마발생가스주입통로는 상기 음극조립체의 축의 방사방향에 대하여 나란하거나 소정 각도, 예컨대 1˚~ 89˚로 경사진 부분을 포함하는 것이 바람직하다.The plasma generation gas injection passage preferably includes a portion parallel to the radial direction of the axis of the cathode assembly or inclined at a predetermined angle, for example, 1 ° to 89 °.
상기 플라즈마발생가스주입통로의 출구는 상기 음극조립체에 대향하는 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다.The outlet of the plasma generating gas injection passage is preferably formed at a position opposite to the negative electrode assembly.
상기 유해가스유입통로의 출구는 상기 양극부재의 플라즈마유지부와 대향하는 부분에 형성되어 있는 것이 바람직하다.The outlet of the noxious gas inflow passage is preferably formed in a portion facing the plasma holding portion of the anode member.
나아가, 상기 유해가스유입통로의 출구는 그 단면의 중심점이 상기 양극부재의 플라즈마유지부의 끝단보다 위에 위치하도록 형성되어 있는 것이 더욱 바람직하다.Further, the outlet of the harmful gas inlet passage is more preferably formed so that the center point of the cross section is located above the end of the plasma holding portion of the anode member.
상기 유해가스유입통로는 상기 양극부재의 플라즈마유지부의 축의 방사방향에 대하여 나란하거나 소정 각도, 예컨대 1˚~ 89˚로 경사진 부분을 포함하는 것이 바람직하다.The harmful gas inflow passage preferably includes a portion that is parallel to the radial direction of the axis of the plasma holding portion of the anode member or inclined at a predetermined angle, for example, 1 ° to 89 °.
상기 유해가스유입통로의 유효직경은 1mm 내지 500mm 인 것이 바람직하다.The effective diameter of the harmful gas inlet passage is preferably 1mm to 500mm.
상기 양극부재는 상기 하우징에 교환 가능하도록 결합되어 있어서 필요한 경우 하우징으로부터 단독으로 분리할 수 있는 구조를 갖는 것이 바람직하다.It is preferable that the anode member is coupled to the housing so as to be replaceable so that the anode member can be separated from the housing alone.
상기 양극부재 또는 상기 유해가스유입통로의 외부에는 적어도 하나의 자기를 발생시키는 수단이 구비됨으로써 상기 양극부재의 플라즈마발생공간 내부 또는 상기 유해가스유입분산실 내에 자기가 발생되도록 하는 것이 바람직하다.Preferably, at least one magnet is provided outside the anode member or the harmful gas inlet passage to generate magnetism in the plasma generating space of the anode member or the harmful gas inlet and dispersion chamber.
상기 자기발생수단은 영구자석 또는 전자석을 이용하는 것이 바람직하다.Preferably, the magnetic generating means uses a permanent magnet or an electromagnet.
상기 자기발생수단은 상기 양극부재의 축방향으로 상하이동이 될 수 있는 구조인 것이 바람직하다.The magnetic generating means is preferably a structure that can be made of copper in the axial direction of the anode member.
상기 양극부재 또는 상기 유해가스유입분산실의 외부에는 적어도 두 개의 자기발생수단을 구비하고, 이들 중 어느 하나는 아크의 발생 위치를 일정한 영역에 한정시키고, 나머지는 아크의 발생 위치를 상기 양극부재 또는 상기 유해가스유입분산실의 축방향을 따라 여러 영역으로 변화시킬 수 있는 것이 더욱 바람직하다.At least two magnetic generating means are provided outside the anode member or the noxious gas inflow and dispersion chamber, and any one of them limits the generation position of the arc to a predetermined region, and the rest places the generation position of the arc. More preferably, it can be changed into various regions along the axial direction of the noxious gas inflow and dispersion chamber.
또한, 상기 플라즈마유지부의 내경은 축의 하방으로 갈수록 커지는 것이 바람직하다.In addition, the inner diameter of the plasma holding portion is preferably increased toward the lower side of the axis.
상기 플랜지의 중앙 통로에는 상기 유해가스유입분산실로 연장되어 상기 유해가스유입분산실 내의 유해가스 및 플라즈마를 수렴시키는 수렴노즐이 더 구비되어 있는 것이 바람직하다.Preferably, the central passage of the flange further includes a converging nozzle extending to the noxious gas inflow and dispersion chamber to converge the noxious gas and the plasma in the noxious gas inlet and dispersion chamber.
상기 수렴노즐은 목부를 갖는 것이 바람직하다.The convergence nozzle preferably has a neck.
상기 수렴노즐의 목부로부터 상기 플라즈마유지부의 끝단까지의 거리는 발생된 플라즈마의 축방향의 길이보다 작은 것이 바람직하다.Preferably, the distance from the neck of the converging nozzle to the end of the plasma holding part is smaller than the length in the axial direction of the generated plasma.
상기 수렴노즐의 목부 하부의 직경은 발생된 플라즈마의 횡방향의 최대 직경보다 작은 것이 바람직하다.Preferably, the diameter of the lower part of the neck of the convergence nozzle is smaller than the maximum diameter in the transverse direction of the generated plasma.
상기 수렴노즐에는 반응성가스주입통로를 구비하며, 상기 플랜지의 반응성가스유입통로와 연통되며 상기 수렴노즐 주위로 분산된 다음 상기 반응성가스주입통로를 거쳐 수렴노즐 내로 유입되도록 하는 반응성가스유입분산실을 가질 수 있다.상기 반응성가스주입통로는 상기 수렴노즐의 축의 방사방향에 대하여 나란하거나 소정의 각도, 예컨대 1˚~ 89˚로 경사진 부분을 포함하는 것이 바람직하다.The converging nozzle includes a reactive gas inlet passage, and has a reactive gas inlet dispersion chamber communicating with the reactive gas inlet passage of the flange and dispersed around the converging nozzle and then introduced into the converging nozzle through the reactive gas inlet passage. The reactive gas injection passage may preferably include a portion parallel to the radial direction of the axis of the convergence nozzle or inclined at a predetermined angle, for example, 1 ° to 89 °.
상기 하우징에는 상기 수렴노즐의 반응성가스유입분산실과 통하는 반응성가스유입통로가 구비되어 있는 것이 바람직하다.The housing is preferably provided with a reactive gas inlet passage communicating with the reactive gas inlet and dispersion chamber of the convergent nozzle.
상기 하우징은 상기 유해가스유입분산실과 상기 수렴노즐의 외부를 관통하는 냉각수유동통로를 가질 수 있다.The housing may have a cooling water flow passage penetrating the outside of the harmful gas inlet and dispersion chamber and the converging nozzle.
상기 유해가스유입분산실의 내측면에는 축열체가 설치되도록 하는 것이 수렴노즐로 분산되어 유입되기 전에 차가운 유해가스를 예열시켜 에너지 효율을 높이고 분해효율도 높일 수 있어 바람직하다.The heat accumulator is installed on the inner surface of the harmful gas inlet and dispersion chamber so that the cold harmful gas is preheated before being introduced into the converging nozzle so as to increase the energy efficiency and the decomposition efficiency.
상기 축열체의 재질은, 예컨대 세라믹이나 금속과 같이 다양한 물질이 될 수있으나, 가능한 한 열을 오랫동안 유지시킬 수 있는 것이 유해가스의 예열 효율을 향상시킬 수 있어 바람직하다.The material of the heat storage body may be various materials such as, for example, ceramics and metals, but it is preferable that the heat can be maintained for as long as possible to improve the preheating efficiency of the noxious gas.
상기 하우징의 냉각수유동통로는 상기 음극본체 및 상기 양극부재의 냉각수유동통로와 연결되어 있는 것이 바람직하다.The cooling water flow passage of the housing is preferably connected to the cooling water flow passages of the negative electrode body and the positive electrode member.
상기 하우징의 냉각수유동통로는 상기 양극부재의 축과 나란한 종방향으로 하우징을 관통하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.The cooling water flow passage of the housing is preferably formed to pass through the housing in the longitudinal direction parallel to the axis of the anode member.
상기 하우징의 냉각수유동통로는 상기 유해가스유입통로와 통하지 않으면서 상기 유해가스유입분산실 주위에서 원주상에 복수개 형성되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that a plurality of cooling water flow passages of the housing are formed on the circumference of the circumference of the harmful gas inflow and dispersion chamber without passing through the harmful gas inflow passage.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치의 단면도이고, 도 2내지 도 6은 도 1에 도시된 플라즈마 유해가스 처리장치의 각 구성요소를 도시한 도면들이다.1 is a cross-sectional view of a plasma hazardous gas treatment apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, Figures 2 to 6 are views showing the components of the plasma harmful gas treatment apparatus shown in FIG.
도면을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치(10)는, 고전압의 인가에 직류 아크 방전을 발생시키는 음극조립체(20)와, 상기 음극조립체(20)와의 직류 아크 방전에 의해 내부에 형성된 플라즈마발생공간(39) 내에서 적어도 1000℃의 플라즈마를 발생시키는 양극부재(40)와, 상기 음극조립체(20)와 상기 양극부재(40)를 둘러싸고 내부에 형성된 유해가스유입분산실(51)에 유해가스를 유입, 분산시켜 처리하며 상기 유해가스유입분산실(51)과 통하는 적어도 하나의 유해가스유입통로(61)를 갖는 하우징(60)과, 상기 하우징(60)의 하부에 결합되며, 상기 유해가스유입분산실(51)과 통하는 통로가 중앙부에 관통되어 있는 플랜지(70)를 구비하고 있다.Referring to the drawings, the plasma harmful gas treatment apparatus 10 according to a preferred embodiment of the present invention, the negative electrode assembly 20 for generating a direct current arc discharge to the application of a high voltage, and the direct current arc discharge of the negative electrode assembly 20 Hazardous gas inflow and dispersion formed around the anode member 40 and the cathode assembly 20 and the anode member 40 to generate a plasma of at least 1000 ° C. in the plasma generation space 39 formed therein. The housing (60) having at least one harmful gas inflow passage (61) communicating with the harmful gas inflow and distribution chamber (51) by introducing and dispersing the harmful gas into the chamber (51), and the lower portion of the housing (60). Is coupled to, and has a flange 70 through which the passage communicating with the harmful gas inlet and dispersion chamber 51 passes through the central portion.
상기 음극조립체(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 음극본체(21), 음극(22) 및 연결부재(23)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 2, the negative electrode assembly 20 includes a negative electrode body 21, a negative electrode 22, and a connection member 23.
상기 음극본체(21)의 내부에는 냉각수가 유동되는 통로(24,25)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 나아가, 상기 음극본체(21)의 냉각수유동통로(24)는 상기 음극(22)까지 연장되도록 하는 것이 음극조립체(20)의 작동시 고온의 음극(22)을 효율적으로 냉각함으로써 음극(22)의 마모를 방지할 수 있어서 바람직하다.It is preferable that passages 24 and 25 through which the coolant flows are formed in the cathode body 21. Furthermore, the cooling water flow passage 24 of the negative electrode body 21 extends to the negative electrode 22 to efficiently cool the high temperature negative electrode 22 when the negative electrode assembly 20 is operated. It is preferable because it can prevent abrasion.
본 실시예에서는 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 음극본체(21)의 냉각수유동통로(24,25)는 내부통로(24)와, 상기 내부통로(24) 외부에 형성된 외부통로(25)로 이루어진 이중통로로 되어 있고, 상기 내부통로(24)와 외부통로(25) 중 어느 하나, 예컨대 내부통로(24)로 냉각수가 유입되고 외부통로(25)로 냉각수가 유출되는 구조로 될 수도 있다. 이 경우 상기 내부통로(24)는 음극(22)까지 연장되는 것이 바람직하다.In the present embodiment, as shown in Figure 2, the cooling water flow passages 24 and 25 of the negative electrode body 21 is an inner passage 24, and the outer passage 25 formed outside the inner passage 24 It is made of a double passage, the coolant is introduced into any one of the inner passage 24 and the outer passage 25, for example, the inner passage 24 may be of a structure in which the cooling water flows into the outer passage (25). In this case, the inner passage 24 preferably extends to the cathode 22.
이러한 음극본체(21)의 냉각수유동통로(24,25)는, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 양극부재(40) 및 하우징(60)의 냉각수유동통로(44,62)와 연결되도록 하는 것이 냉각수 이용의 효율을 높일 수 있어서 바람직하다.Although the coolant flow passages 24 and 25 of the negative electrode body 21 are not shown in the drawing, the cooling water flow passages 44 and 62 of the cathode member 40 and the housing 60 may be connected to each other. Since the efficiency of can be raised, it is preferable.
상기 음극(22)의 재질은 하프늄이거나 또는 토륨이나 이트륨이 첨가된 텅스텐인 것이 바람직하다.The material of the cathode 22 is preferably hafnium or tungsten to which thorium or yttrium is added.
상기 음극(22)은 상기 음극본체(21)에 교환 가능하도록 결합시키는 것이 음극조립체(20)의 장기간 사용에 따른 음극(22)의 마모로 인해 이를 교체할 필요성이 있을 때, 용이하고 간단하며 저렴하게 이를 교체할 수 있어서 바람직하다.When the negative electrode 22 is interchangeably coupled to the negative electrode body 21 when it is necessary to replace it due to wear of the negative electrode 22 due to long-term use of the negative electrode assembly 20, it is easy, simple and inexpensive. It is desirable to be able to replace it.
예컨대, 본 실시예에서는 음극(22)을 동으로 된 연결부재(23)의 일 단부에 브레이징 등과 같은 방법으로 접합시키고, 상기 연결부재(23)의 타 단부는 상기 음극본체(21)에 나사 결합시키는 방법으로 상기 음극(22)을 상기 음극본체(21)에 교환 가능하도록 결합시킬 수 있다. 이 때 상기 연결부재(23)의 내부에는 냉각수유동통로(24,25)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.For example, in the present embodiment, the cathode 22 is joined to one end of the connecting member 23 made of copper by a method such as brazing, and the other end of the connecting member 23 is screwed to the cathode body 21. The cathode 22 may be coupled to the cathode body 21 so as to be exchangeable. At this time, it is preferable that cooling water flow passages 24 and 25 are formed in the connection member 23.
상기 음극조립체(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 음극본체(21)쪽의 일 단부가 양극부재(40) 외부에 위치하고 타 단부, 예컨대 음극(22)쪽이 양극부재(40)의 플라즈마발생공간(39) 내부에 위치하도록 상기 양극부재(40)와 결합되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 1, the negative electrode assembly 20 has one end of the negative electrode body 21 located outside the positive electrode member 40 and the other end, for example, the negative electrode 22 side of the positive electrode member 40. It is preferable to be coupled to the anode member 40 to be located inside the plasma generating space (39).
상기 음극조립체(20)와 상기 양극부재(40)의 접촉 부위 및 음극조립체(20)와 하우징(60)의 접촉 부위는, 도 1에 도시된 바와 같이, 절연체(30)로 이루어지도록 상기 음극조립체(20)의 주위는 절연체(30)로 둘러싸는 것이 바람직하다.A contact portion of the negative electrode assembly 20 and the positive electrode member 40 and a contact portion of the negative electrode assembly 20 and the housing 60 may be formed of the insulator 30, as shown in FIG. 1. It is preferable to surround the periphery of 20 with the insulator 30.
이 때 상기 음극조립체(20)와 상기 절연체(30)와의 결합, 그리고 상기 절연체(30)와 상기 하우징(60)과의 결합은 일체 결합 등 다양하게 이루어질 수 있으나, 예컨대 나사 결합으로 이루어져 있는 것이 부품 교체 등을 위해 필요한 경우 이들을 상호 용이하게 분리할 수 있어서 바람직하다.At this time, the coupling between the negative electrode assembly 20 and the insulator 30, and the coupling between the insulator 30 and the housing 60 may be made in various ways, such as integral coupling, for example, a screw coupling If necessary for replacement or the like, these are preferable because they can be easily separated from each other.
본 실시예에서는 상기 절연체(30)가 음극조립체(20)의 주위를 둘러싸는 구조로 되어 있으나, 본 발명의 경우 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 상기 음극조립체(20)와 접촉하는 양극부재(40)의 상단 및 하우징(60)의 상부의 내측에 절연체(30)가 일체로 결합되도록 할 수도 있다.In the present embodiment, the insulator 30 has a structure surrounding the negative electrode assembly 20, but the present invention is not limited thereto, and the insulator 30 has a structure of contacting the negative electrode assembly 20. The insulator 30 may be integrally coupled to the upper end and the inner side of the upper part of the housing 60.
상기 양극부재(40)의 내부에는 상기 음극조립체(20)와의 사이에 발생된 직류 아크 방전에 의해 플라즈마가 발생되는 공간인 플라즈마발생공간(39)이 형성되어 있다.The plasma generating space 39, which is a space in which plasma is generated by the DC arc discharge generated between the cathode assembly 20, is formed in the anode member 40.
상기 플라즈마발생공간(39)의 상부에는 상기 음극조립체(20)의 음극(22)이 위치하고 있고, 상기 음극조립체(20)에 인가된 고전압에 의해 음극(22)과 양극부재(40) 사이에 직류 아크 방전이 발생하게 된다.The negative electrode 22 of the negative electrode assembly 20 is positioned above the plasma generating space 39, and a direct current is generated between the negative electrode 22 and the positive electrode member 40 by a high voltage applied to the negative electrode assembly 20. Arc discharge will occur.
상기 직류 아크 방전은 반드시 음극(22)과 양극부재(40)의 사이에서만 발생하는 것은 아니고, 후술하는 바와 같이, 음극(22)과 양극부재(40) 하부에 위치하는 구성요소, 예컨대 수렴노즐(52)과의 사이에서도 발생될 수 있다.The DC arc discharge does not necessarily occur only between the cathode 22 and the anode member 40, and as described below, a component located under the cathode 22 and the anode member 40, for example, a convergent nozzle ( It can also occur with 52).
상기 양극부재(40)에는 상기 플라즈마발생공간(39)에 통하는 플라즈마발생가스주입통로(43)가 적어도 한 개, 예컨대 본 실시예에서와 같이 네 개 형성되어 있어서, 이를 통해 유입된 가스, 예컨대 아르곤, 질소, 공기, 수소, 산소 및 이들 중 복수개를 혼합한 가스로 이루어진 군 중에서 선택된 하나가 플라즈마발생공간(39) 내에서 발생된 직류 아크 방전에 의해 이온화되어 플라즈마를 발생시키게 된다.The anode member 40 has at least one plasma generating gas injection passage 43 communicating with the plasma generating space 39, for example, four as in this embodiment, so that the gas introduced therethrough, for example, argon One selected from the group consisting of nitrogen, air, hydrogen, oxygen, and a gas mixed with a plurality of them is ionized by a direct current arc discharge generated in the plasma generating space 39 to generate plasma.
상기 플라즈마발생가스주입통로(43)는 상기 양극부재(40)의 축의 방사방향에 대하여 나란하게 할 수도 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이, 소정 각도, 예컨대 1˚~ 89˚의 범위 내에서 경사진 부분을 포함하도록 하는 것이 플라즈마발생가스가플라즈마발생공간(39)에 고르게 유입될 수 있게 함으로써 플라즈마 발생 효율을 높일 수 있어 바람직하다.The plasma generating gas injection passage 43 may be parallel to the radial direction of the axis of the anode member 40, but as shown in FIG. 3, the plasma generating gas injection passage 43 may be tilted within a predetermined angle, for example, in the range of 1 ° to 89 °. It is preferable to include the photographic portion so that the plasma generating gas can be evenly introduced into the plasma generating space 39, thereby increasing the plasma generating efficiency.
본 실시예에서는 상기 플라즈마발생가스주입통로(43)가 상기 양극부재(40)의 축의 방사방향에 대하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 횡방향으로만 소정의 각도로 경사져 있지만, 본 발명의 경우 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 종방향으로도 소정의 각도로 경사져 있을 수 있거나 또는 횡방향 및 종방향 모두에서 소정의 각도로 경사져 있을 수 있다.In this embodiment, the plasma generating gas injection passage 43 is inclined at a predetermined angle only in the transverse direction with respect to the radial direction of the axis of the anode member 40, as shown in FIG. It is not necessarily limited to this, and may be inclined at a predetermined angle in the longitudinal direction, or may be inclined at a predetermined angle in both the transverse direction and the longitudinal direction.
또한, 상기 플라즈마발생가스주입통로(43)의 출구(43a)는 상기 음극조립체(20), 구체적으로는 음극조립체(20)의 연결부재(23)나 음극(22)에 대향하는 위치에 형성되도록 하는 것이 상기 출구(43a)로부터 플라즈마발생공간(39) 내로 유입되는 플라즈마를 발생할 가스가 상기 음극조립체(20)의 주위를 회전하면서 유입됨으로써 플라즈마발생공간(39) 내에서 플라즈마의 발생이 균일하게 이루어질 수 있어 바람직하다.In addition, the outlet 43a of the plasma generating gas injection passage 43 may be formed at a position opposite to the connecting member 23 or the cathode 22 of the negative electrode assembly 20, specifically, the negative electrode assembly 20. The gas generated in the plasma generating space 39 from the outlet 43a is introduced while rotating around the cathode assembly 20, so that plasma is uniformly generated in the plasma generating space 39. It is preferable to be able.
상기 양극부재(40)에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마발생가스주입통로(43)에 통하고 양극부재(40)의 둘레에 소정의 공간을 갖는 플라즈마발생가스유입분산실(42)을 형성하는 것이 플라즈마를 형성할 가스가 양극부재(40)의 주위로 분산된 다음 상기 복수개의 플라즈마발생가스주입통로(43)에 고르게 주입되어 플라즈마발생공간(39) 내의 아크에 고르게 분산될 수 있어 바람직하다.As shown in FIG. 3, in the anode member 40, a plasma generation gas inflow and dispersion chamber 42 having a predetermined space through the plasma generation gas injection passage 43 and around the anode member 40. The gas to form the plasma may be dispersed around the anode member 40 and then evenly injected into the plurality of plasma generating gas injection passages 43 to be evenly distributed in the arc in the plasma generating space 39. desirable.
상기 플라즈마발생가스주입통로(43)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마발생가스유입분산실(42)을 거쳐 상기 하우징(60)에 형성된 플라즈마발생가스유입통로(41)와 통해 있는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 1, the plasma generating gas injection passage 43 is located through the plasma generating gas inflow passage 41 formed in the housing 60 via the plasma generating gas inflow and distribution chamber 42. desirable.
상기 양극부재(40)는 상기 음극조립체(20)와 그 축이 일치하도록 동일 축선상에서 결합되도록 하는 것이 바람직하다.The positive electrode member 40 is preferably to be coupled on the same axis so that the negative electrode assembly 20 and its axis coincide.
상기 양극부재(40)의 하부에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 그 단부로부터 연장되어 플라즈마발생공간(39) 내에서 발생된 플라즈마를 안정되게 유지시켜 유해가스유입분산실(51) 내로 배출시키는 플라즈마유지부(48)가 구비되어 있다.The lower portion of the anode member 40, as shown in Figure 1, extending from its end to maintain a stable plasma generated in the plasma generating space 39 to discharge into the harmful gas inlet dispersion chamber 51 The plasma holding unit 48 is provided.
상기 플라즈마유지부(48)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 양극부재(40)의 하단부로부터 연장되어 돌출되어 있으며, 그 내부에는 상기 플라즈마발생공간(39)이 연장될 수 있다.As shown in FIG. 1, the plasma holding part 48 extends from the lower end of the anode member 40 and protrudes therein, and the plasma generating space 39 may extend therein.
이와 같이 상기 양극부재(40)의 하부에 플라즈마유지부(48)를 구비함으로써 상기 양극부재(40)의 플라즈마발생공간(39) 내에서 발생된 플라즈마를 유해가스의 유입으로부터 안정되게 유지하면서 하우징(60)의 유해가스유입분산실(51) 내로 유도할 수 있게 된다.As such, the plasma holding part 48 is provided below the anode member 40 so that the plasma generated in the plasma generating space 39 of the anode member 40 can be stably maintained from the inflow of harmful gas. 60 can be guided into the harmful gas inlet and dispersion chamber (51).
상기 플라즈마유지부(48) 내부의 공간은 상기 플라즈마발생공간(39)과 이어진 플라즈마유지부(48)의 내측면에서도 아크가 발생되도록 함으로써, 상기 플라즈마유지부(48)를 통해 배출된 플라즈마와 유해가스의 흐름이 모아지는 후술하는 수렴노즐(48)에서 플라즈마와 유해가스의 혼합이 보다 효과적으로 이루어지도록 플라즈마의 축방향의 길이와 횡방향의 직경을 크게 할 수 있어 바람직하다.The space inside the plasma holding part 48 causes an arc to be generated on the inner side surface of the plasma holding part 48 that is connected to the plasma generating space 39, thereby causing the plasma discharged through the plasma holding part 48 to be harmful. In the convergence nozzle 48 described later, where the flow of gas is collected, it is preferable to increase the length in the axial direction and the transverse diameter of the plasma so that the plasma and the harmful gas are mixed more effectively.
본 실시예에서는 플라즈마유지부(48)의 내부 형상이, 도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마발생공간(39)과 같은 직경으로 한정되었으나, 본 발명의 경우 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 발생된 플라즈마를 안정되게 유지하면서 유해가스유입분산실(51) 내로 플라즈마를 유도할 수 있는 구조이면, 예컨대 단차진 형상을 가지면서 내경이 점점 커지거나, 플라즈마발생공간(39)의 내경이 축의 하방으로 갈수록 연속적으로 커지게 하는 구조를 갖더라도 무방하다.In the present embodiment, the internal shape of the plasma holding unit 48, as shown in Figure 1, was limited to the same diameter as the plasma generating space 39, but the present invention is not necessarily limited to this, the generated plasma If the structure is capable of inducing plasma into the harmful gas inlet and dispersion chamber 51 while maintaining the stability thereof, for example, the inner diameter of the plasma generating space 39 is continuously increased toward the lower side of the axis, for example, having a stepped shape. It may have a structure that makes it larger.
상기 하우징(60)의 유해가스유입통로(61)의 출구(61a)는 상기 플라즈마유지부(48)와 대향하는 위치에 형성하거나 출구(61a) 단면의 중심점이 상기 양극부재(40)의 플라즈마유지부(48)의 끝단(48a)보다 위에 위치하도록 형성하는 것이 유해가스, 특히 대용량의 유해가스가 직접 플라즈마에 분산됨으로써 플라즈마의 안정성을 해치는 것을 방지할 수 있어 바람직하다.The outlet 61a of the noxious gas inflow passage 61 of the housing 60 is formed at a position opposite to the plasma holding portion 48 or the center point of the cross section of the outlet 61a is maintained at the plasma of the anode member 40. It is preferable to form so as to be located above the end 48a of the part 48, since harmful gas, especially a large amount of harmful gas, can be prevented from being directly dispersed in the plasma, thereby impairing the stability of the plasma.
나아가, 위와 같은 구성에 의해 저온의 유해가스가 고온의 플라즈마에 즉시 분산, 혼합되는 것이 아니라, 일단 플라즈마유지부(48)의 외측면에 부딪힌 다음 그 외측면의 주위를 회전하면서 고온의 플라즈마로부터 열을 받아 고온 상태에 있는 외측면과의 접촉에 의해 점점 가열된 후 하부의 플라즈마에 분산, 혼합됨으로써 저온의 유해가스가 고온의 플라즈마에 즉시 혼합됨으로 인한 플라즈마의 온도 강하를 방지할 수도 있게 된다.Furthermore, the above configuration does not immediately disperse and mix low-temperature harmful gas into the hot plasma, but instead heats it from the hot plasma while hitting the outer surface of the plasma holding unit 48 and then rotating around the outer surface. It is possible to prevent the temperature drop of the plasma caused by the low temperature harmful gas immediately mixed with the high temperature plasma by being heated and then gradually heated by contact with the outer surface in the high temperature state.
또한, 플라즈마유지부(48)에 대향하는 부분이 포함된 상기 유해가스유입분산실(51) 내측면에는 축열체(56)를 설치하는 것이 고온의 플라즈마의 방출열을 축열체(56)에 축적하여 저온상태로 유입된 유해가스를 예열할 수 있어 바람직하다.In addition, installing a heat accumulator 56 on the inner surface of the harmful gas inflow and dispersion chamber 51 including a portion facing the plasma holding part 48 accumulates high-temperature plasma discharge heat in the heat accumulator 56. It is preferable to preheat the harmful gas introduced at low temperature.
상기 축열체(56)의 재질은, 예컨대 세라믹이나 금속 등 다양한 물질일 수 있으나, 가능한 한 고온의 플라즈마의 방출열을 축적할 수 있는 물질인 것이 바람직하다.The material of the heat storage body 56 may be, for example, various materials such as ceramics and metals, but it is preferable that the heat storage body 56 is a material capable of accumulating the heat of emission of the plasma as high as possible.
상기 하우징(60)의 유해가스유입통로(61)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마유지부(48)의 축의 방사방향에 대하여 나란하게 할 수도 있으나 종방향이나 횡방향 또는 종방향 및 횡방향으로 모두 소정 각도, 예컨대 1˚~ 89˚범위 내의 각도로 경사진 부분을 포함하도록 하는 것이 유해가스가 플라즈마유지부(48) 주위를 회전하면서 플라즈마유지부(48)로부터 배출되는 플라즈마에 원활하게 분산, 혼합될 수 있어 바람직하다.As shown in FIG. 5, the noxious gas inflow passage 61 of the housing 60 may be parallel to the radial direction of the axis of the plasma holding unit 48, but may be disposed in a longitudinal direction, a transverse direction, or a longitudinal direction. It is preferable to include a portion inclined at a predetermined angle in the lateral direction, for example, in the range of 1 ° to 89 °, so that the harmful gas is smoothly discharged from the plasma holding part 48 while rotating the plasma holding part 48. It is preferable because it can be dispersed and mixed.
상기 하우징(60)의 유해가스유입분산실(51)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마유지부(48)와 소정의 간격을 유지하면서 그 주위를 둘러싸고 있는데, 이 때 그 간격은, 예컨대 적어도 유해가스유입통로(61)로부터 유입되는 유해가스가 원활히 유입될 수 있는 정도의 간격은 유지됨과 동시에 유해가스가 플라즈마유지부(48)의 외주면을 따라 회전하면서 플라즈마에 원활하게 혼합되는 것을 저해할 정도로 멀리 떨어지지는 않는 정도의 간격을 유지하도록 하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 1, the noxious gas inflow and dispersion chamber 51 of the housing 60 surrounds the surroundings while maintaining a predetermined distance from the plasma holding unit 48. For example, at least a gap that allows the harmful gas flowing from the harmful gas inflow passage 61 to be smoothly introduced therein is maintained, and at the same time, the harmful gas rotates along the outer circumferential surface of the plasma holding unit 48 to prevent smooth mixing in the plasma. It is desirable to maintain a gap that is not far enough apart.
상기 유해가스유입통로(61)는 상기 유해가스유입분산실(51)과 통하도록 되어 있다.The noxious gas inflow passage 61 communicates with the noxious gas inflow and dispersion chamber 51.
상기 하우징(60)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유해가스유입분산실(51)의 외부를 관통하는 냉각수유동통로(62)를 갖도록 하는 것이 바람직하며, 나아가 상기 냉각수유동통로(62)는 상기 양극부재(40) 및 후술하는 수렴노즐(52)의 외부에도 형성되도록 하는 것이 바람직한데, 이 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각수가 직접 양극부재(40)나 수렴노즐(52)의 외주면에 직접 접촉되도록 냉각수유동통로(62)를 형성하는 것이 냉각효율을 향상시킬 수 있어 바람직하다.As shown in FIG. 5, the housing 60 preferably has a coolant flow passage 62 passing through the outside of the noxious gas inflow and dispersion chamber 51, and further, the coolant flow passage 62. It is preferable to be formed on the outside of the positive electrode member 40 and the convergence nozzle 52, which will be described later, in this case, as shown in Figure 1, the coolant is directly in the positive electrode member 40 or convergence nozzle 52 It is preferable to form the cooling water flow path 62 so as to be in direct contact with the outer circumferential surface of the) to improve the cooling efficiency.
상기 하우징(60)에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 양극부재(40)의 플라즈마발생가스유입분산실(42)과 통하는 플라즈마발생가스유입통로(41)가 형성되어 있다.As shown in FIG. 1, the housing 60 has a plasma generation gas inflow passage 41 communicating with the plasma generation gas inflow and dispersion chamber 42 of the anode member 40.
상기 양극부재(40) 또는 상기 유해가스유입분산실(51)의 외부에는 자기를 발생시키는 수단으로 영구자석(45) 또는 전자석(46)과 같은 적어도 하나의 자기발생수단(45,46)이 설치되는 것이 바람직하다.At least one magnetic generating means 45 or 46, such as a permanent magnet 45 or an electromagnet 46, is installed outside the anode member 40 or the harmful gas inflow and dispersion chamber 51 as a means for generating magnetism. It is desirable to be.
본 실시예에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 양극부재(40)의 외측면에 여섯 개의 홈(47)들이 형성되어 있고 이들 각각에 영구자석(45) 6개가 결합되어 있다.In this embodiment, as shown in Figure 4, six grooves 47 are formed on the outer surface of the anode member 40, six permanent magnets 45 are coupled to each of them.
또한, 상기 양극부재(40)에 대응되는 상기 하우징(60)의 외부에는 전자석(46)이 설치되어 있다.In addition, an electromagnet 46 is installed outside the housing 60 corresponding to the anode member 40.
상기 전자석(46)은 하우징(60)의 축방향으로 상하 이동할 수 있도록 하는 것이 음극(22)과의 사이에서 양극부재(40)에 발생하는 아크점을 상하로 이동시키고 나아가 원주 방향으로 회전시켜 안정되고 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있음은 물론 양극부재(40)의 마모를 최소화시킬 수 있어 바람직하다.The electromagnet 46 is capable of moving up and down in the axial direction of the housing 60 to move the arc point generated in the anode member 40 up and down between the cathode 22 and to rotate in the circumferential direction to stabilize It is preferable to be able to generate a uniform plasma and to minimize the wear of the anode member 40 as well.
또한, 상기 전자석(46)은 도면에는 도시되어 있지 않지만 양극부재(40)보다 아래로 이동할 수 있게 하는 것이 아크점이 양극부재(40)를 벗어나 후술하는 유해가스유입분산실(51) 내의 수렴노즐(52) 부위까지 이동시킴으로써 아크의 발생유형을 비이송식(non-transferred)에서 이송식(transferred type)으로 전환시켜 실제 유해가스의 종류 및 용량 등에 따라 적절하게 아크 발생 유형을 조절할 수 있어 바람직하다.In addition, although the electromagnet 46 is not shown in the drawing, it is possible to move below the anode member 40 so that the arc point is outside the anode member 40 and the convergence nozzle in the harmful gas inflow and dispersion chamber 51 which will be described later. 52) It is preferable to change the arc generation type from non-transferred to transferred type by moving to the site so that the arc generation type can be appropriately adjusted according to the type and capacity of the actual noxious gas.
여기서, 아크점이 아래로 이동함에 따라서 플라즈마는 축방향의 길이가 길어지고 발생전압이 높아지고 발생전류가 낮아지므로 에너지절약효과가 있으며 전극의 마모도 더욱 감소시킬 수 있게 된다.Here, as the arc point moves downward, the plasma has a longer length in the axial direction, a higher generated voltage, and a lower generated current, thereby saving energy and reducing wear of the electrode.
또한, 양극부재(40)의 전체에서 고르게 아크점이 발생하도록 조절함으로써 양극부재(40)의 특정 부위에서만 집중적으로 아크가 발생됨에 따른 양극부재(40)의 마모 및 손실을 방지할 수 있어 양극부재(40)의 수명을 최대한 길게 할 수 있다.In addition, by controlling the arc point to be generated evenly throughout the positive electrode member 40, it is possible to prevent the wear and loss of the positive electrode member 40 due to the intensive arc is generated only in a specific portion of the positive electrode member 40, the positive electrode member ( 40) can be extended as long as possible.
상기 자기발생수단(45,46) 중 영구자석(45)의 축방향 위치는 다양한 위치에서 이루어질 수 있으나, 상기 양극부재(40)와 음극(22)과의 사이에서 직류 아크 방전의 형성이 용이하게 이루어지면서도 동시에 상기 두 전극(22)(40)의 마모가 최소화되도록 하는 위치에 있는 것이 바람직하다.The axial position of the permanent magnet 45 of the magnetic generating means (45, 46) can be made at various positions, it is easy to form a direct current arc discharge between the positive electrode member 40 and the negative electrode 22 It is desirable to be in a position to minimize the wear of the two electrodes 22 and 40 at the same time.
상기 플랜지(70)에는 반응성가스유입통로(72)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.Preferably, the flange 70 has a reactive gas inlet passage 72 formed therein.
또한, 상기 플랜지(70)의 중앙부의 통로(75)에는 상기 유해가스유입분산실(61)로 연장되어 상기 유해가스유입분산실(61) 내의 유해가스 및 플라즈마를 수렴시키는 수렴노즐(52)이 더 구비되어 있는 것이 바람직하다.In addition, a converging nozzle 52 extends into the harmful gas inflow and dispersion chamber 61 in the passage 75 of the central portion of the flange 70 to converge the harmful gas and plasma in the harmful gas inflow and dispersion chamber 61. It is preferable that it is further provided.
상기 수렴노즐(52)은 상기 유해가스유입분산실(51)쪽으로 확대된 노즐 형태로 되어 있는 것이 바람직하다.The convergence nozzle 52 is preferably in the form of a nozzle extended toward the harmful gas inlet and dispersion chamber 51.
상기 수렴노즐(52)은 목부(53)를 갖는 것이 바람직하다.The convergence nozzle 52 preferably has a neck 53.
상기 수렴노즐(52)의 목부(53)와 상기 플라즈마유지부(48)의 끝단 사이의 거리는 발생된 플라즈마의 축방향의 길이보다 작도록 하는 것이 플라즈마가 수렴노즐(52)의 목부(53)를 통과할 때에 목부(53) 근방에서 플라즈마에 의한 유해가스의 분해 처리가 잘 일어날 수 있도록 할 수 있어 바람직하다.The distance between the neck portion 53 of the converging nozzle 52 and the end of the plasma holding portion 48 is smaller than the length in the axial direction of the generated plasma. It is preferable to be able to cause decomposition of harmful gas by plasma in the vicinity of the neck part 53 at the time of passing.
상기 수렴노즐(52)의 목부(53) 하부의 직경은 발생된 플라즈마의 횡방향의 최대 직경보다 작도록 하는 것이 플라즈마가 수렴노즐(52)의 목부(53)를 통과할 때에 빈틈없이 통과하게 됨으로써 목부(53) 근방에서 플라즈마에 의한 유해가스의 분해 처리가 원활하고 효율적으로 일어날 수 있어 바람직하다.The diameter of the lower portion of the neck portion 53 of the converging nozzle 52 is smaller than the maximum diameter in the transverse direction of the generated plasma so that the plasma passes through the neck portion 53 of the converging nozzle 52 without any gap. The decomposition of the noxious gas by plasma can be performed smoothly and efficiently in the vicinity of the neck 53, which is preferable.
상기 수렴노즐(52)의 목부(53) 하부의 직경을 발생된 플라즈마의 횡방향의 최대 직경보다 작게 하는 방법은 목부(53) 하부의 직경을 플라즈마유지부(48)의 직경보다 작게 하거나 수렴노즐(52) 또는 수렴노즐(52)의 목부(53)를 플라즈마유지부(48)에 가깝게 위치시키는 방법 등 다양하게 마련할 수 있다.The diameter of the lower portion of the neck portion 53 of the convergence nozzle 52 is smaller than the maximum diameter in the transverse direction of the generated plasma. The diameter of the lower portion of the neck portion 53 is smaller than the diameter of the plasma holding portion 48 or the convergence nozzle. The neck 53 of the converging nozzle 52 or the method of placing the neck 53 close to the plasma holding part 48 can be provided in various ways.
상기 수렴노즐(52)은 반응성가스주입통로(55)를 구비하며, 반응성가스가 상기 플랜지(70)의 반응성가스유입통로(72)와 통하며 상기 수렴노즐(52) 주위로 분산된 다음 상기 반응성가스주입통로(55)를 거쳐 수렴노즐(52) 내로 유입되도록 하는 반응성가스유입분산실(54)을 갖도록 하는 것이 반응성 가스를 수렴노즐(52) 내로 고르게 분산시킬 수 있어 바람직하다.The converging nozzle 52 has a reactive gas inlet passage 55, and the reactive gas is in communication with the reactive gas inlet passage 72 of the flange 70 and is dispersed around the converging nozzle 52 and then the reactive It is preferable to have a reactive gas inlet and dispersion chamber 54 for introducing the gas into the convergence nozzle 52 through the gas injection passage 55 so that the reactive gas can be evenly dispersed into the convergence nozzle 52.
상기 수렴노즐(52)의 반응성가스주입통로(55)의 위치는 상기 수렴노즐(52)의 목부(53) 하부에 위치하는 것이 바람직하다.The position of the reactive gas injection passage 55 of the convergence nozzle 52 is preferably located below the neck 53 of the convergence nozzle 52.
본 실시예에서는 상기 수렴노즐(52) 하부의 축방향의 길이가 짧게 도시되어 있으나, 본 발명에서는 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 축방향의 수렴노즐(52) 하부의 끝단의 위치는 대상 유해가스의 종류와 용량에 따라 조절될 수 있다.In this embodiment, the length of the axial direction of the lower portion of the convergence nozzle 52 is shown to be short, but the present invention is not limited thereto. And can be adjusted according to the dose.
상기 수렴노즐(52)의 반응성가스유입통로(55)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 수렴노즐(52)의 축의 방사방향에 대하여 나란하게 할 수도 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이, 소정의 각도, 예컨대 1˚~ 89˚범위 내의 각도로 횡방향 또는 종방향으로 경사져 있도록 하는 것이 반응성 가스를 수렴노즐(52) 내로 고르게 분산시킬 수 있어 바람직하다.As shown in FIG. 6, the reactive gas inflow passage 55 of the convergence nozzle 52 may be parallel to the radial direction of the axis of the convergence nozzle 52, but as shown in FIG. 6. It is preferable to incline the transverse or longitudinal direction at a predetermined angle, for example, an angle within the range of 1 ° to 89 °, since it is possible to evenly disperse the reactive gas into the convergence nozzle 52.
상기 플랜지(70)는 체결부(73), 예컨대 나사 결합을 통해 상기 하우징(60)과 그 하부에서 결합되고, 이에 의해 플랜지(70)의 중앙부 통로(75)에 위치된 수렴노즐(52)이 고정되도록 하는 것이 바람직하다.The flange 70 is coupled to the housing 60 and its lower part through a fastening portion 73, for example, screwing, whereby a converging nozzle 52 located in the central passage 75 of the flange 70 is provided. It is desirable to be fixed.
상기 플랜지(70)에는 냉각수유동통로(71)가 구비될 수 있는데, 이는 상기 하우징(60)의 냉각수유동통로(62)와 통하도록 하는 것이 냉각수의 이용효율을 높일 수 있어 바람직하다.The flange 70 may be provided with a coolant flow passage 71, which is preferably communicated with the coolant flow passage 62 of the housing 60 to increase the efficiency of use of the coolant.
상기 플랜지(70)에는 상기 수렴노즐(52)의 반응성가스유입분산실(54)과 통하는 반응성가스유입통로(72)가 구비되도록 하여 반응성 가스가 플랜지(70)의 반응성가스유입통로(72)를 통해 수렴노즐(52)의 반응성가스유입분산실(54) 및 반응성가스주입통로(55)를 거쳐 수렴노즐(52) 내로 분산되도록 할 수 있다.The flange 70 is provided with a reactive gas inlet passage 72 which communicates with the reactive gas inlet and dispersion chamber 54 of the convergence nozzle 52 so that the reactive gas may pass through the reactive gas inlet passage 72 of the flange 70. Through the reactive gas inlet and dispersion chamber 54 and the reactive gas injection passage 55 of the convergence nozzle 52 can be dispersed into the convergence nozzle 52.
상기 플랜지(70)의 냉각수유동통로(71)는 상기 수렴노즐(52), 양극부재(40) 및 상기 음극조립체(20) 외부의 냉각수유동통로(44,62)와 연결되도록 하는 것이 바람직하다.The coolant flow passage 71 of the flange 70 may be connected to the converging nozzle 52, the positive electrode member 40, and the coolant flow passages 44 and 62 outside the cathode assembly 20.
상기 하우징(60)의 냉각수유동통로(62)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수개로 이루어져 있으며, 상기 양극부재(40) 및 유해가스유입분산실(51) 주위에서 동일한 원주상에 균일한 간격으로 배열되어 있는 것이 바람직하다.Cooling water flow path 62 of the housing 60, as shown in Figure 5, is composed of a plurality, uniform on the same circumference around the anode member 40 and the harmful gas inlet and dispersion chamber 51 It is preferable to arrange at intervals.
또한, 상기 하우징(60)의 냉각수유동통로(62)는 상기 유해가스유입통로(61)와 통하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the cooling water flow passage 62 of the housing 60 is preferably formed so as not to communicate with the harmful gas inflow passage (61).
본 발명에 있어서 플라즈마발생가스로는 아르곤, 질소, 공기, 수소, 산소 및 이들 중 복수개의 가스를 혼합한 가스로 구성된 군 중에서 하나일 수 있다.In the present invention, the plasma generating gas may be one selected from the group consisting of argon, nitrogen, air, hydrogen, oxygen, and a mixture of a plurality of these gases.
본 발명에 있어서 유해가스로는 과불화물(perfluoro compounds), 염화불화탄소(chlorofluoro carbons), 다이옥신(dioxin), 퓨란(furan), 휘발성유기화합물(volatile organic compounds) 및 이들 중 복수개의 혼합물로 구성된 군 중에서 하나가 선택된 것일 수 있다.In the present invention, the harmful gas is selected from the group consisting of perfluoro compounds, chlorofluoro carbons, dioxin, furan, volatile organic compounds, and a plurality of mixtures thereof. One may be selected.
본 발명에 있어서 유해가스로는 반도체 공정 또는 액정제조 공정에서 발생되는 물질일 수 있다.In the present invention, the harmful gas may be a material generated in a semiconductor process or a liquid crystal manufacturing process.
본 발명에 있어서 반응성가스로는 수소나 산소로 구성된 물질 또는 수소나 산소가 혼합된 물질일 수 있다.In the present invention, the reactive gas may be a substance composed of hydrogen or oxygen, or a substance mixed with hydrogen or oxygen.
본 발명에 있어서 반응성가스로는 수증기 또는 미세입자의 H20일 수도 있다.In the present invention, the reactive gas may be H 2 O of steam or fine particles.
이하, 상기한 구성을 갖는 본 발명에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치의 작동을 설명한다.Hereinafter, the operation of the plasma noxious gas treatment apparatus according to the present invention having the above-described configuration will be described.
음극조립체(20)에 인가된 적어도 100볼트(V) 이상의 고전압에 의하여음극(22)과 양극부재(40)의 사이에 아크 방전이 형성되고, 이 아크 방전 영역에 하우징(60)의 플라즈마발생가스유입통로(41)를 통해 유입된 아르곤, 질소와 같은 플라즈마발생가스가 플라즈마를 형성하게 된다. 이와 같이 형성된 플라즈마는 1000℃ 이상의 고온의 플라즈마로 되는데, 이러한 고온의 플라즈마를 양극부재(40)의 플라즈마유지부(48)가 플라즈마를 안정되게 유지하며 대용량의 유해가스로부터 보호역할(shield)을 하고 유해가스유입통로(61)를 통해 유입된 과불화물(perfluoro compounds) 등의 유해가스는 플라즈마유지부(48) 외부의 유해가스유입분산실(51)에서 고르게 분산되어 수렴노즐(52)의 목부(53) 근방에서 분해 처리된다. 이 때, 반응성가스유입통로(72)를 통해 유입된 산소, 수소 등의 반응성 가스에 의하여 분해효율이 향상되게 된다. 또한 양극부재(40) 외부에 설치된 자기발생수단(45,46)에 의하여 발생된 자기는 플라즈마의 축방향의 길이를 조정하고 양극부재의 마모를 줄일 뿐만 아니라, 수렴노즐(52)에서 유해가스와 플라즈마의 고른 혼합을 유도함으로써 유해가스의 분해효율을 향상시킬 수 있고, 대용량 처리가 가능한 플라즈마를 생성시킬 수 있게 한다. 이와 같이 분해된 유해가스는 수렴노즐(52)을 통해 외부로 배출되게 된다.An arc discharge is formed between the cathode 22 and the anode member 40 by a high voltage of at least 100 volts (V) applied to the cathode assembly 20, and the plasma generating gas of the housing 60 is formed in this arc discharge region. A plasma generating gas such as argon and nitrogen introduced through the inflow passage 41 forms a plasma. The plasma formed as described above becomes a high temperature plasma of 1000 ° C. or higher. The plasma holding part 48 of the anode member 40 maintains the plasma stably and protects the plasma from a large amount of harmful gas. Noxious gases such as perfluoro compounds introduced through the noxious gas inflow passage 61 are evenly dispersed in the noxious gas inflow and dispersion chamber 51 outside the plasma holding unit 48 so that the neck of the convergence nozzle 52 53) Decomposition in the vicinity. At this time, decomposition efficiency is improved by reactive gases such as oxygen and hydrogen introduced through the reactive gas inflow passage 72. In addition, the magnetism generated by the magnetic generating means 45 and 46 installed outside the anode member 40 not only adjusts the axial length of the plasma and reduces the wear of the anode member, but also causes the harmful gas in the converging nozzle 52. By inducing even mixing of the plasma, it is possible to improve the decomposition efficiency of the noxious gas and to generate a plasma capable of high-capacity treatment. The decomposed harmful gas is discharged to the outside through the converging nozzle 52.
본 발명은 다음 실험예들에 의하여 더욱 상세하게 설명될 수 있다.The invention can be explained in more detail by the following experimental examples.
예 1Example 1
전력 6kW, 플라즈마발생가스 유량 18 l/min에서 1,000K 이상의 플라즈마를 발생시키고, 유해가스로서 질소와 CF4를 각각 100 l/min와 1 l/min의 유량비로 주입하였으며, 반응성 가스로서 산소를 2 l/min 내지 6 l/min 주입하여 CF4의 분해효율을 알아보았다. 이 경우 50% 내지 65%의 분해효율을 얻을 수 있었다.At a flow rate of 100 l / min and 1 l / min respectively, nitrogen and CF4 were injected at a flow rate of 6 kW and a plasma generating gas of 18 l / min. Injecting / min to 6 l / min to determine the decomposition efficiency of CF4. In this case, a decomposition efficiency of 50% to 65% could be obtained.
예 2Example 2
플라즈마의 발생 및 유해가스의 주입조건은 예 1과 동일하며, 반응성 가스로서 수소를 사용하였다. 수소의 유량을 2 l/min 내지 8 l/min으로 변화시키면서 CF4의 분해효율을 알아보았다. 이 경우 수소의 유량이 8 l/min인 때에는 95% 이상의 분해효율을 얻었다. 그러나 산소가 없는 경우였기 때문에 탄소 원소가 유해가스유입분산실 내벽에 검뎅이를 형성하여 관내 유체 흐름을 방해하였다.Plasma generation and harmful gas injection conditions were the same as in Example 1, and hydrogen was used as the reactive gas. The decomposition efficiency of CF 4 was examined while changing the flow rate of hydrogen from 2 l / min to 8 l / min. In this case, when the flow rate of hydrogen was 8 l / min, decomposition efficiency of 95% or more was obtained. However, since there was no oxygen, carbon elements formed soot on the inner wall of the toxic gas inlet and dispersion chamber, which prevented the fluid flow in the pipe.
예 3Example 3
플라즈마의 발생 및 유해가스의 주입조건은 예 1과 동일하며, 반응성 가스로서 수증기화한 H2O와 산소를 사용하였다. 이 때 반응성 가스의 유량을 2 l/min 내지 8 l/min으로 변화시키면서 분해효율을 알아보았다. 이 경우 수소를 반응성 가스로 사용한 경우보다는 다소 낮은 90%의 분해효율을 얻었으나 유해가스유입분산실 내의 검뎅이는 완전히 제거되었다.Plasma generation and harmful gas injection conditions were the same as in Example 1, and steamed H 2 O and oxygen were used as reactive gases. At this time, the decomposition efficiency was examined while changing the flow rate of the reactive gas from 2 l / min to 8 l / min. In this case, the decomposition efficiency was slightly lower than that of using hydrogen as a reactive gas, but the soot in the harmful gas inlet and dispersion chamber was completely removed.
예 4Example 4
전력 6kW, 플라즈마발생가스 유량 18 l/min에서 1,000K 이상의 플라즈마를 발생시키고, 유해가스로서 질소와 NF3를 각각 100 l/min와 2 l/min의 유량비로 주입하였으며, 반응성 가스로서 H2O와 산소를 6 l/min 내지 12 l/min 주입하여 NF3의 분해효율을 알아보았다. 이 경우 80% 내지 90%의 분해효율을 얻었다.At a flow rate of 100 l / min and 2 l / min respectively, nitrogen and NF 3 were injected at a flow rate of 1,000 k at a power of 6 kW and a plasma generating gas of 18 l / min, and H 2 O as a reactive gas. The decomposition efficiency of NF3 was examined by injecting 6 l / min to 12 l / min with oxygen. In this case, decomposition efficiency of 80% to 90% was obtained.
예 5Example 5
전력 6kW, 플라즈마발생가스 유량 18 l/min에서 1,000K 이상의 플라즈마를 발생시키고, 유해가스로서 N2, SiH4및 O2를 각각 80 l/min, 1 l/min 및 1 l/min의 유량비로 주입하였고 반응성 가스로서 산소를 3 l/min 내지 4 l/min 주입하여 주입 도중에 생성된 SiO2의 분해효율을 알아보았다. 이 경우 95% 이상의 분해효율을 얻을 수 있었으며, 플라즈마 반응기내에는 Si 또는 SiO2분말이 검출되지 않았다.Generates 1,000 K or more plasma at 6 kW of power and 18 l / min of plasma generating gas, and uses N 2 , SiH 4 and O 2 as a harmful gas at a flow rate of 80 l / min, 1 l / min and 1 l / min, respectively. The decomposition efficiency of the SiO 2 generated during the injection was examined by injecting 3 l / min to 4 l / min of oxygen as a reactive gas. In this case, a decomposition efficiency of more than 95% was obtained, and no Si or SiO 2 powder was detected in the plasma reactor.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치의 효과는 다음과 같다.Effects of the plasma noxious gas treatment apparatus according to the present invention having the configuration as described above are as follows.
첫째, 본 발명에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치 내에서 플라즈마의 발생과 유해가스의 분해가 동시에 이루어지므로 고온의 플라즈마를 효율적으로 이용할 수 있다.First, since plasma generation and decomposition of harmful gases are simultaneously performed in the plasma noxious gas processing apparatus according to the present invention, high temperature plasma can be efficiently used.
둘째, 본 발명에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치는 플라즈마가 안정되게 유지될 수 있으므로 대용량의 유해가스를 효율적으로 처리할 수 있다.Second, the plasma noxious gas treatment apparatus according to the present invention can efficiently maintain a large amount of noxious gas because the plasma can be stably maintained.
셋째, 본 발명에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치는 양극부재의 외부에 자기를 발생시키는 수단을 부가함으로써 균일한 플라즈마가 생성되고 전극의 마모를 감소시킬 수 있다. 또한 자기 발생 수단의 상하 위치를 조절함으로서 플라즈마의 아크발생유형(type)을 조절하여 유해가스의 종류 및 용량 등에 적합하게 작동될 수 있도록 할 수 있을 뿐만 아니라 에너지 절약효과도 얻을 수 있고 유해가스와 플라즈마와의 혼합이 충분히 이루어지고 그 체류시간을 증가시킴으로써 분해효율을 향상시킬 수 있다.Third, in the plasma noxious gas treatment apparatus according to the present invention, by adding a means for generating magnetism on the outside of the anode member, a uniform plasma can be generated and wear of the electrode can be reduced. In addition, by adjusting the upper and lower positions of the self-generating means, it is possible to control the arc generation type (type) of the plasma to be able to operate according to the type and capacity of the harmful gas, as well as to obtain the energy saving effect, harmful gas and plasma It is possible to improve the decomposition efficiency by sufficiently mixing with and increasing the residence time.
넷째, 본 발명에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치는 파우더(powder)나 먼지(dust)를 함유한 유해가스나 분해·생성과정 중 파우더가 생성될 수 있는 유해가스의 처리에 효과적으로 이용할 수 있다.Fourth, the plasma hazardous gas treatment apparatus according to the present invention can be effectively used for the treatment of harmful gases containing powder or dust or harmful gases in which powder can be generated during decomposition and production.
다섯째, 본 발명에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치는 처리과정 중에 생길 수 있는 차압효과를 감소시킴으로서 대용량의 유해가스를 안정적으로 처리할 수 있다.Fifth, the plasma noxious gas treatment apparatus according to the present invention can stably treat a large amount of noxious gas by reducing the differential pressure effect that may occur during the treatment process.
여섯째, 본 발명에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치는 음극조립체에 대향하도록 플라즈마발생가스주입통로의 출구를 형성함으로써 플라즈마를 형성하는 가스가 직류 아크 방전이 발생되는 두 전극 사이에 원활하게 주입될 수 있다.Sixth, in the plasma noxious gas treatment apparatus according to the present invention, by forming an outlet of the plasma generation gas injection passage so as to face the negative electrode assembly, the gas forming the plasma can be smoothly injected between the two electrodes in which the DC arc discharge is generated.
일곱째, 본 발명에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치는 양극부재 및 유해가스유입분산실을 냉각할 수 있는 수단을 하우징에 일체로 형성함으로써 유해가스의 분해 처리가 이루어지는 장치를 효율적으로 냉각할 수 있으며, 구조가 단순하고, 제조 공정이 단순화될 수 있다.Seventh, the plasma noxious gas processing apparatus according to the present invention can efficiently cool the apparatus in which the noxious gas is decomposed by integrally forming the cathode member and the means for cooling the noxious gas inflow and dispersion chamber in the housing. Is simple, and the manufacturing process can be simplified.
여덟째, 본 발명에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치는 음극조립체, 양극부재, 플랜지 및 하우징으로 쉽게 분리할 수 있으므로 유지·보수가 간편하고 경제성을 높일 수 있다.Eighth, the plasma noxious gas treatment apparatus according to the present invention can be easily separated into a cathode assembly, an anode member, a flange and a housing, so that maintenance and repair can be easily performed and economic efficiency can be improved.
아홉째, 본 발명에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치는 유해가스가 유해가스유입분산실로 효과적으로 소정의 각도를 가지면서 분산·회전되게 주입되게 함으로써 처리하고자 하는 유해가스를 반응장치 내로 균일하고 원활하게 주입하여 분해효율을 향상시킬 수 있다.Ninth, the plasma noxious gas processing apparatus according to the present invention is injected into the noxious gas inlet and dispersion chamber by dispersing and rotating the noxious gas efficiently and at a predetermined angle so as to uniformly and smoothly inject the noxious gas to be treated into the reactor to be decomposed. The efficiency can be improved.
열번째, 본 발명에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치는 기상의 지구오염물질뿐만 아니라 반도체 공정, 액정제조 공정에서 발생하는 유해가스 등을 처리할 수 있다.Tenth, the plasma noxious gas treatment apparatus according to the present invention can process not only global pollutants in the gas phase but also harmful gases generated in semiconductor processes and liquid crystal manufacturing processes.
열한번째, 본 발명에 따른 플라즈마 유해가스 처리장치는 유해가스 처리용량을 크게 향상시킬 수 있다.Eleventh, the plasma noxious gas treatment apparatus according to the present invention can greatly improve the noxious gas treatment capacity.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings, it is merely an example, and those skilled in the art may realize various modifications and equivalent other embodiments therefrom. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (23)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100596511B1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-07-03 | 플라즈마에너지자원 주식회사 | Air cleaner |
| KR101111207B1 (en) * | 2009-05-20 | 2012-02-20 | 주식회사 에이피시스 | Apparatus for generating plasma |
| KR101226603B1 (en) * | 2011-05-27 | 2013-01-25 | 주식회사 에이피시스 | Apparatus for treating hazardous gas using counterflow of plasma and hazardous gas, method for treating hazardous gas using the same |
| KR20180066576A (en) * | 2016-12-09 | 2018-06-19 | (주)트리플코어스코리아 | Arc plasma waste gas treatment apparatus |
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