KR20200025154A - Thermal plasma torch with temperature reduction device and metal nano powder processing device using the same - Google Patents

Thermal plasma torch with temperature reduction device and metal nano powder processing device using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20200025154A
KR20200025154A KR1020180102085A KR20180102085A KR20200025154A KR 20200025154 A KR20200025154 A KR 20200025154A KR 1020180102085 A KR1020180102085 A KR 1020180102085A KR 20180102085 A KR20180102085 A KR 20180102085A KR 20200025154 A KR20200025154 A KR 20200025154A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma torch
plasma
gas injection
gas
voltage
Prior art date
Application number
KR1020180102085A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102141225B1 (en
Inventor
권오형
양승민
김원래
함민지
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020180102085A priority Critical patent/KR102141225B1/en
Publication of KR20200025154A publication Critical patent/KR20200025154A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102141225B1 publication Critical patent/KR102141225B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/28—Cooling arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/14—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes using electric discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles
    • H05H1/3478—Geometrical details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2202/00—Treatment under specific physical conditions
    • B22F2202/13—Use of plasma
    • H05H2001/3478—
    • H05H2245/124—
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2245/00—Applications of plasma devices
    • H05H2245/50—Production of nanostructures

Abstract

The present invention relates to a thermal plasma torch with a temperature reduction device and a metal nano powder processing device using the same. More specifically, the present invention relates to a thermal plasma torch with a temperature reduction device and a metal nano powder processing device using the same. The thermal plasma torch comprises: a plasma torch body which receives plasma gas and generates plasma on metal materials; a quench gas injection device which is positioned at the lower part of the plasma torch body to discharges quench gas; and a DC voltage supply unit which is positioned at the lower part of the plasma torch body to reduce plasma ion density by applying (-) DC voltage.

Description

온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치 및 이를 이용한 금속 나노 분말 가공장치. {THERMAL PLASMA TORCH WITH TEMPERATURE REDUCTION DEVICE AND METAL NANO POWDER PROCESSING DEVICE USING THE SAME}Thermal plasma torch with temperature reduction device and metal nano powder processing device using the same. {THERMAL PLASMA TORCH WITH TEMPERATURE REDUCTION DEVICE AND METAL NANO POWDER PROCESSING DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 온도급감 장치를 구비한 열플라즈마 토치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 급냉가스와 DC전압을 이용하여 플라즈마 및 나노 분말이 느끼는 온도를 급격히 감소시키는 열플라즈마 토치 및 이를 이용하는 금속 나노 분말 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal plasma torch having a temperature reducing device, and more particularly, to a thermal plasma torch rapidly reducing the temperature felt by plasma and nano powder using a quench gas and a DC voltage, and a metal nano powder manufacturing apparatus using the same. It is about.

'나노'라는 단위의 명칭이 미래 산업의 기초를 포괄하는 대명사가 되고 있다. 4차 산업혁명시대 핵심 요소인 센서와 기초소재, 디스플레이뿐만 아니라 바이오에 이르기 까지 나노는 산업발전의 필수 융합 조건이다.The name 'nano' is synonymous with the foundation of future industries. From the core elements of the 4th Industrial Revolution to sensors, basic materials, and displays as well as bio, nano is an essential convergence condition for industrial development.

금속을 나노 분말로 만드는 핵심은 효율의 증대이다. 나노 단위로 쪼개진 금속들은 총 표면적이 기존과 비교할 수 없을 만큼 늘어나며 전기 전도성, 발열성, 방열성, 내습성 등 기존의 금속의 성질 역시 증대된다. 또한 나노 단위로 정량 조절이 가능하기에 필요 이상의 금속 소비가 없다.The key to making metal nanopowders is increased efficiency. Metals that are split into nanoscales have a total surface area that is incomparable with existing ones, and the properties of existing metals such as electrical conductivity, heat generation, heat dissipation, and moisture resistance also increase. In addition, there is no metal consumption more than necessary because the quantitative control in nano units.

이러한 미세 분말의 장점을 보다 적극적으로 이용하고자 최근에는 금속을 고품질의 분말로 만드는 방법에 대한 연구가 계속되고 있다. 다만 종래의 기계적으로 분쇄하는 방식은 미세 분말의 크기를 500nm 이하로 줄이는 것이 불가능하다는 한계가 있다.In order to take advantage of these fine powders more actively, research into a method of making a metal of high quality powder has been continued. However, the conventional mechanical grinding method has a limitation in that it is impossible to reduce the size of the fine powder to 500 nm or less.

이에 따라 미세한 금속분말을 제조하는 방법의 하나로서 열플라즈마 토치를 이용하는 기술이 주목을 받고 있다. RF열플라즈마 토치를 이용하는 경우 금속 소재를 극히 낮은 나노 단위의 분말을 제조하는 것이 가능하며, 금속 소재의 분말의 표면을 용융시켜 구상화하는 작업에 용이하다.Accordingly, a technique of using a thermal plasma torch has been attracting attention as one of methods for producing fine metal powder. When the RF thermal plasma torch is used, it is possible to manufacture a powder of extremely low nano-units of a metal material, and it is easy to work on melting and spheroidizing the surface of the metal powder.

RF 열플라즈마 토치는 안테나에 의해 형성된 초고온의 플라즈마의 많은 유량을 하단부로 흘려 밀어내서 3000K 이상 10,000K 이하 사이의 온도 분포를 나타낸다.The RF thermal plasma torch shows a temperature distribution between 3000K and 10,000K by pushing a large flow rate of the ultra-high temperature plasma formed by the antenna to the lower end.

다만 제조하는 나노 분말 크기가 균일하게 하거나, 구상화된 분말의 순도를 높이기 위해서는 고온부에서 저온부로 떨어지는 시간이 매우 짧아야 한다. RF 열플라즈마 토치의 플라즈마의 온도가 천천히 감소하여 나노분말의 입도가 커지거나 분말의 순도가 나빠지는 문제가 있다.However, in order to make the nano powder size uniform or to increase the purity of the spherical powder, the time to fall from the high temperature part to the low temperature part should be very short. The temperature of the plasma of the RF thermal plasma torch decreases slowly, thereby increasing the particle size of the nanopowder or deteriorating the purity of the powder.

대한민국 선행등록특허 제 10-1156793 호(명칭: 나노 분말 제조용 플라즈마 토치 전극구조)는 나노 분말 제조용 플라즈마 토치 전극구조에 관한 발명으로서 냉각수를 흐르게 하여 가둠관의 온도를 낮추도록 가둠관 하단에 구비되는 가둠관 냉각수 입구 및 가둠관 상단에 구비되는 가둠관 냉각수 출구를 개시한다.Republic of Korea Patent No. 10-1156793 (Name: Plasma torch electrode structure for manufacturing nano powder) is an invention related to the plasma torch electrode structure for producing nano powder is a confinement provided at the bottom of the confinement pipe to lower the temperature of the confinement pipe by flowing the cooling water Disclosed is a conduit tube coolant outlet provided at a tube coolant inlet and a top of the confinement tube.

다만 전술한 선행등록특허 및 기존의 열플라즈마 토치를 이용한 분말 제조 및 구상화 기술은 전술한 분말의 온도를 급감시키는 기술을 개시하고 있지 않다. 이에 따라 본 발명은 RF 열플라즈마 토치의 하단부에 위치하는 플라즈마 및 나노 분말의 온도급감 기술을 제안한다.However, the aforementioned patent registration and spheroidizing technique using the conventional thermal plasma torch does not disclose a technique for rapidly reducing the temperature of the aforementioned powder. Accordingly, the present invention proposes a temperature drop technique of plasma and nano powders located at the lower end of the RF thermal plasma torch.

대한민국 등록특허공보 제 10-1156793호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1156793

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 온도급감장치로서 급냉가스를 주입시켜 플라즈마 및 분말의 온도를 급감시키는 급냉가스 주입장치를 구비한 열플라즈마 토치장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a thermal plasma torch device having a quench gas injection device for rapidly reducing the temperature of the plasma and powder by injecting quench gas as a temperature drop device.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 목적은 온도급감장치로서 (-) DC 전압을 인가하여 플라즈마의 이온 밀도를 감소시키는 DC전압 인가장치를 구비한 열플라므자 토치장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention for solving the above problems is to provide a thermal flame torch device having a DC voltage application device for reducing the ion density of the plasma by applying a negative (-) DC voltage as a temperature abatement device. .

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 플라즈마 가스를 주입받고 반응챔버 내에 공급된 금속 원료에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치본체; 및 상기 플라즈마 토치본체의 하단부에 위치하여 급냉가스를 방출하는 급냉가스 주입장치를 포함하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치를 제공한다.The configuration of the present invention for achieving the above object is a plasma torch body which receives the plasma gas and generates a plasma to the metal raw material supplied into the reaction chamber; And it provides a thermal plasma torch device having a temperature reducing device including a quenching gas injection device which is located in the lower end of the plasma torch body to discharge the quenching gas.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 급냉가스 주입장치는 복수 개의 홀을 포함하여 급냉가스가 주입되는 가스 주입홀; 상기 가스 주입홀의 각 홀의 유량을 조절하는 유량 조절부; 상기 플라즈마 토치본체의 하단부를 감싸도록 형성되며 상기 플라즈마 토치본체를 향해 상기 급냉가스를 방출하는 가스 방출부; 및 상기 가스 주입홀과 상기 가스 방출부를 연결하는 가스 통로부를 포함하는 것것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the quench gas injection device includes a gas injection hole is injected into the quench gas including a plurality of holes; A flow rate controller for controlling a flow rate of each hole of the gas injection hole; A gas discharge part formed to surround a lower end of the plasma torch body and discharging the quench gas toward the plasma torch body; And a gas passage part connecting the gas injection hole and the gas discharge part.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 급냉가스 주입장치는 급냉가스로 상기 가스 주입홀을 통해 아르곤(Ar) 또는 수소(H2) 가 주입되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the quench gas injection device may be characterized in that the argon (Ar) or hydrogen (H 2 ) is injected into the quench gas through the gas injection hole.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유량 조절부는 상기 복수 개의 가스 주입홀의 각 가스 유량을 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the flow rate control unit may be characterized in that to independently control each gas flow rate of the plurality of gas injection holes.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 급냉가스 주입장치는 상기 가스 방출부를 통해 아르곤(Ar) 또는 수소(H2)를 단독으로 또는 혼합가스 형태로 상기 플라즈마 토치본체를 향하여 방출하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the quench gas injection device may be characterized in that the argon (Ar) or hydrogen (H 2 ) alone or in the form of a mixed gas to discharge toward the plasma torch body through the gas discharge unit. have.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 급냉가스 주입장치는 고온에 의한 손상을 방지하기 위 하여 상기 급냉가스 주입장치 내에 냉각수가 흐르는 냉각수관를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the quench gas injection device may further include a cooling water pipe flowing coolant in the quench gas injection device to prevent damage due to high temperature.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 급냉가스 주입장치는 온도 분포의 조절을 위하여 상기 플라즈마 토치본체의 하단부에서 높이 조절이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the quench gas injection device may be formed to be capable of height adjustment at the lower end of the plasma torch body to control the temperature distribution.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 구성은 플라즈마 가스를 주입받고 반응챔버 내에 공급된 금속 원료에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치본체; 및 상기 플라즈마 토치본체의 하단부에 위치하여 (-) DC 전압을 인가하여 플라즈마 이온 밀도를 감소시키는 DC전압 인가장치를 포함하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치를 제공한다.Another configuration of the present invention for achieving the above object is a plasma torch body which is injected with a plasma gas to generate a plasma in the metal raw material supplied into the reaction chamber; And a temperature dropping device including a DC voltage applying device positioned at a lower end of the plasma torch body to reduce a plasma ion density by applying a negative DC voltage to the plasma torch main body.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 DC전압 인가장치는 상기 플라즈마 토치본체의 하단부를 감싸는 금속 망(mesh)으로 형성되며, (-) DC전압이 적용되어 플라즈마의 양이온 손실을 유도하는 이온유도부; 상기 이온유도부에 (-) DC 전압을 전달하는 전력원; 및 상기 이온유도부와 상기 전력원을 연결하는 전압장치 연결부를 더 포함하는 것것을 특징으로 할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the DC voltage applying device is formed of a metal mesh (mesh) surrounding the lower end of the plasma torch body, (-) the ion induced portion to induce a cation loss of the plasma by applying a DC voltage; A power source for transmitting a negative DC voltage to the ion induction part; And a voltage device connection part connecting the ion induction part and the power source.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 DC전압 인가장치는 접지체(Grounding body) 사이에 위치하는 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the DC voltage applying device may further include an insulator positioned between the grounding bodies.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 구성은 플라즈마 가스를 주입받고 반응챔버 내에 공급된 금속 원료에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치본체; 상기 플라즈마 토치본체의 하단부에 위치하여 급냉가스를 방출하는 급냉가스 주입장치; 및 상기 플라즈마 토치본체의 하단부에 위치하여 (-) DC 전압을 인가하여 플라즈마 이온 밀도를 감소시키는 DC전압 인가장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치를 제공한다.Another configuration of the present invention for achieving the above object is a plasma torch body which is injected with a plasma gas to generate a plasma in the metal raw material supplied into the reaction chamber; A quench gas injection device positioned at a lower end of the plasma torch body to discharge quench gas; And a DC voltage applying device positioned at a lower end of the plasma torch body to reduce a plasma ion density by applying a negative DC voltage to the plasma torch main body.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 DC 전압 인가장치는 상기 이온유도부가 상기 가스방출부 내부에 위치하는 것을 특징으로 한다.In the embodiment of the present invention, the DC voltage applying device is characterized in that the ion guide portion is located inside the gas discharge portion.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 구성은 전술한 본 발명의 일실시예에 따른 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말 가공장치를 제공한다.Another configuration of the present invention for achieving the above object provides a metal nano-powder processing apparatus comprising a thermal plasma torch device having a temperature abatement device according to an embodiment of the present invention described above. .

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는 열플라즈마 토치장치의 플라즈마의 온도를 짧은 시간 내에 급감시킴으로써 열플라즈마 토치장치를 이용하여 제조 및 구상화되는 나노 분말의 크기를 균일하게 하고 나노 분말의 순도를 높이는 효과가 있다.The effect of the present invention according to the above configuration is to reduce the plasma temperature of the thermal plasma torch device within a short time to uniformize the size of the nano-powder manufactured and spheroidized using the thermal plasma torch device and to increase the purity of the nano-powder. It works.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, but should be understood to include all the effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 기존의 열플라즈마 토치 및 생성된 열플라즈마의 온도분포도이다.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 온도급감장치로서 냉각가스 주입장치의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 온도급감장치로서 냉각가스 주입장치의 상시도이다.
도 4은 본 열플라즈마의 온도 변화에 대한 비교실험데이터 그래프이다.
도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 온도급감장치로서 DC전압 인가장치의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 온도급감장치로서 냉각가스 주입장치와 DC전압 인가장치의 모식도이다.1 is a temperature distribution diagram of a conventional thermal plasma torch and the generated thermal plasma.
2 is a schematic diagram of a cooling gas injection apparatus as a temperature drooping device according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a cooling gas injection device as a temperature drop device according to an embodiment of the present invention.
4 is a comparative experimental data graph of the temperature change of the present thermal plasma.
5 is a schematic diagram of a DC voltage applying device as a temperature drop device according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram of a cooling gas injection device and a DC voltage applying device as a temperature drop device according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, coupled) with another part, it is not only" directly connected "but also" indirectly connected "with another member in between. "Includes the case. In addition, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

열플라즈마는 주로 아크 방전에 의해 발생시킨 전자, 이온, 중성입자로 구성된 기체로서, 구성입자가 1,000℃ ~ 20,000℃와 100 m/s ~ 2,000m/s를 갖는 고속의 제트(jet) 불꽃 형태를 이룬다. Thermal plasma is a gas composed mainly of electrons, ions, and neutral particles generated by arc discharge, and has a high speed jet flame form with constituent particles ranging from 1,000 ° C to 20,000 ° C and 100 m / s to 2,000m / s. Achieve.

열플라즈마의 대표적인 발생법으로서는 직류 또는 교류 Arc 방전을 발생하는 플라즈마 장치와 고주파(Radio Frequency) 파장에 의한 고주파 플라즈마 장치가 주로 이용되고 있다.As a typical generation method of thermal plasma, a plasma device for generating a direct current or an alternating arc discharge and a high frequency plasma device using a radio frequency wavelength are mainly used.

그 중에서 고주파 유도방전은 무전극형이고, 통상 바깥쪽에 코일을 감는 석영관 내에 방전부가 존재한다. 코일에 고주파 전류를 흘리면, 같은 주기로 변화하는 유도자계와 함께 유도 전류가 방전부에 흘러 저항열이 발생하게 되고 이에 따라 열플라즈마 상태가 정상적으로 유지된다. Among them, the high frequency induction discharge is electrodeless, and there is usually a discharge portion in the quartz tube wound around the outside. When a high frequency current flows through the coil, an induction current flows to the discharge unit together with an induction field that changes at the same cycle, thereby generating resistance heat, thereby maintaining a thermal plasma state normally.

이러한 유도결합 플라즈마(Inductively coupled plasma)라고 하며, 현재 다양하게 형태로서 열플라즈마 토치(Torch)로 개발되어 시판되고 있다.Such an inductively coupled plasma is called, and is currently developed and marketed as a thermal plasma torch in various forms.

도1은 기존의 열플라즈마 토치 및 이를 통해 생성되는 열플라즈마의 온도분포도를 도시한다.1 shows a temperature distribution diagram of a conventional thermal plasma torch and thermal plasma generated therefrom.

열플라즈마 토치를 이용하는 금속 소재 나노 크기의 분말 제조 및 나노 분말의 구상화 공정에 있어서, RF 열플라즈마 토치는 안테나에 의해 형성된 고온 플라즈마를 많은 유량을 흘려 하단부로 밀어내기 때문에 3,000K ~ 10,000K 정도로 넓은 범위의 온도 분포를 나타낸다.In the manufacture of nano-sized powder and metal powder spheroidizing process using thermal plasma torch, RF thermal plasma torch pushes the high temperature plasma formed by the antenna to the lower part through high flow rate, so it is wide range of 3,000K ~ 10,000K. Indicates the temperature distribution.

다만, 플라즈마 및 나노 분말이 느끼는 온도가 고온부에서 저온부로 천천히 감소하는 경우에 나노 분말의 입도가 커지거나, 분말의 순도(O, N 등 불순물 함량)가 나빠지는 등의 문제가 발생할 수 있다.However, when the temperature sensed by the plasma and the nano powder slowly decreases from the high temperature portion to the low temperature portion, problems may occur such that the particle size of the nano powder increases or the purity of the powder (such as O and N impurities) deteriorates.

이에 따라, 본 발명은 플라즈마 토치의 하단부에 위치하는 급냉가스의 주입장치와 DC전압의 인가장치를 온도급감장치로서 이용하는 열플라즈마 토치장치를 제안한다. Accordingly, the present invention proposes a thermal plasma torch device using a quench gas injection device and a DC voltage application device located at the lower end of the plasma torch as a temperature abatement device.

본 발명의 일실시예에 따른 기술적 특징은 상기 온도급감장치로서 급랭가스를 방출하는 급냉가스 주입장치(200)를 포함하는 것이다.Technical features according to an embodiment of the present invention is to include a quench gas injection device 200 for releasing a quench gas as the temperature reduction device.

도2와 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 상기 냉각가스 주입장치(200)의 모식도 및 상기 냉각가스 주입장치(200)의 가스 주입홀(210)의 상시도이다.2 and 3 are schematic views of the cooling gas injection device 200 and the gas injection hole 210 of the cooling gas injection device 200 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치는 플라즈마 가스를 주입받고 금속 원료에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치본체(100); 및 상기 플라즈마 토치본체(100)의 하단부에 위치하여 급냉가스를 방출하는 급냉가스 주입장치(200)를 구성으로 한다.Thermal plasma torch apparatus having a temperature reducing device of the present invention includes a plasma torch body 100 for receiving a plasma gas to generate a plasma in the metal raw material; And a quench gas injection device 200 positioned at a lower end of the plasma torch body 100 to discharge quench gas.

상기 상기 급냉가스 주입장치(200)는 복수 개의 홀을 포함하여 급냉가스가 주입되는 가스 주입홀(210); 상기 가스 주입홀(210)의 각 홀의 유량을 조절하는 유량 조절부(220); 상기 플라즈마 토치본체(100)의 하단부를 감싸도록 형성되며 상기 플라즈마 토치본체(100)를 향해 상기 급냉가스를 방출하는 가스 방출부(230); 및 상기 가스 주입홀(210)과 상기 가스 방출부(230)를 연결하는 가스 통로부(240)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The quench gas injection device 200 includes a gas injection hole 210 into which quench gas is injected, including a plurality of holes; A flow rate controller 220 for controlling the flow rate of each hole of the gas injection hole 210; A gas discharge part 230 formed to surround a lower end of the plasma torch body 100 and discharging the quench gas toward the plasma torch body 100; And a gas passage part 240 connecting the gas injection hole 210 and the gas discharge part 230.

본 발명의 상기 급냉가스 주입장치(200)의 일실시예는 상기 가스 주입홀(210)의 복수 개의 홀에 급랭가스로서 아르곤(Ar), 수소(H2) 등이 주입된다. 이 때, 상기 복수 개의 가스 주입홀(210)은 각각 홀에서의 가스 유량을 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment of the quench gas injection device 200 of the present invention, argon (Ar), hydrogen (H 2 ), etc. are injected into the plurality of holes of the gas injection hole 210 as quenching gas. At this time, the plurality of gas injection holes 210 is characterized in that each control the gas flow rate in the hole independently.

상기 가스 주입홀(210)을 통해 유입된 급랭가스는 상기 가스 통로부(240)를 통해 상기 가스 방출부(230)로 이동한다. 상기 가스 방출부(230)는 상기 플라즈마 토치본체(100)를 감싸는 링(Ring) 형상으로 구성될 수 있으며, 상기 플라즈마 토치본체(100)를 향하여 급랭가스를 분출한다.The quench gas introduced through the gas injection hole 210 moves to the gas discharge part 230 through the gas passage part 240. The gas discharge unit 230 may be configured in a ring shape surrounding the plasma torch body 100, and ejects the quench gas toward the plasma torch body 100.

이 때, 본 발명의 상기 급냉가스 주입장치(200)의 일실시예는 상기 가스 방출부(230)를 통해 아르곤(Ar) 또는 수소(H2)를 단독으로 방출하며 그 뿐만 아니라, 상기 급랭가스를 혼합가스의 형태로 혼합하여 상기 플라즈마 토치본체(100)를 향하여 방출하는 것을 특징으로 한다.At this time, one embodiment of the quench gas injection device 200 of the present invention alone releases argon (Ar) or hydrogen (H 2 ) through the gas discharge unit 230, as well as the quench gas Mixing in the form of a mixed gas is characterized in that it is emitted toward the plasma torch body 100.

이에 따라 상기 급냉가스 주입장치(200)는 상기 가스 주입홀(210)의 복수 개의 각각 홀에서 각각의 상기 유량 조절부(220)가 아르곤(Ar), 수소(H2) 등의 가스 유량을 독립적으로 제어하여, 필요에 따라 상기 급랭가스의 혼합비율로 용이하게 조절할 수 있는 특징이 있다.Accordingly, in the quench gas injection device 200, each of the flow rate control units 220 independently of the gas flow rate of argon (Ar), hydrogen (H 2 ), etc. in each of the plurality of holes of the gas injection hole 210. By controlling to, there is a feature that can be easily adjusted to the mixing ratio of the quench gas as needed.

상기 급냉가스 주입장치(200)는 가스를 주입하고 이를 방출하는 과정에서 해당 장치 자체에서 발생하는 열에 따라 고온에 의하여 상기 급냉가스 주입장치(200) 자체의 손상이 발생할 수 있다. The quench gas injection device 200 may damage the quench gas injection device 200 by high temperature according to the heat generated by the device itself in the process of injecting and releasing gas.

이를 방지하기 위하여 상기 급냉가스 주입장치(200) 내에 냉각수를 흐르도록 수관을 구비하도록 할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 상기 급냉가스 주입장치(200)는 상기 급냉가스 주입장치(200) 내에 냉각수가 흐르는 냉각수관(240)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to prevent this, a water pipe may be provided to allow the cooling water to flow in the quench gas injection device 200. To this end, the quench gas injection device 200 according to an embodiment of the present invention is characterized in that it further comprises a cooling water pipe 240 flowing the cooling water in the quench gas injection device 200.

또한 상기 급냉가스 주입장치(200)는 플라즈마의 온도 분포를 용이하게 조절하기 위하여, 상기 플라즈마 토치본체(100)의 하단부에서 상기 급냉가스 주입장치(200)의 높이 조절이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the quench gas injection device 200 is formed to be capable of adjusting the height of the quench gas injection device 200 at the lower end of the plasma torch body 100 in order to easily control the temperature distribution of the plasma. do.

이에 따라 사용자는 상기 급냉가스 주입장치(200)를 필요에 따라 위아래로 움직여서 상기 플라즈마 토치본체(100)와의 상대적 위치를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the user can adjust the relative position with the plasma torch body 100 by moving the quench gas injection device 200 up and down as necessary.

본 발명의 상기 급냉가스 주입장치(200)를 이용하는 효과는 도4의 실험데이터를 통해 자세히 설명한다.The effect of using the quench gas injection device 200 of the present invention will be described in detail through the experimental data of FIG.

도4는 잔류시간을 x축으로 하여, 이에 따른 본 발명을 적용하지 않은 경우의 제1실험예와 본 발명의 상기 냉각가스 주입장치를 적용한 제2실험예 각각의 플라즈마 온도 변화를 검은색 그래프와 빨란색 그래프로 도시한다.Figure 4 is a black graph showing the plasma temperature change of each of the first experimental example and the second experimental example to which the cooling gas injection apparatus of the present invention is applied when the residual time is the x-axis. Shown as a red graph.

도시된 바와 같이, 잔류시간 0.04s 내지 0.05s 범위에서 본 발명을 적용하지 않은 제1실험예는 온도의 급감추이를 보이지 않는 반면, 본 발명의 상기 급냉가스 주입장치(200)를 적용한 제2실험예는 동일한 잔류시간 범위 동안 약 2,000K정도로 온도의 급감추이를 나타낸다.As shown in the drawing, the first experimental example in which the present invention is not applied in the range of 0.04 s to 0.05 s does not show a sharp drop in temperature, while the second test is applied to the quench gas injection device 200 according to the present invention. The example shows a sharp drop in temperature by about 2,000K during the same residence time range.

도4의 실험데이터 그래프에 의하여 본 발명을 적용하는 경우의 열플라즈마 및 나노 분말이 느끼는 온도 변화가 본 발명을 적용하지 않은 경우의 온도 변화에 비해 짧은 시간 내에 현저하게 급격히 감소하는 효과 차이가 발생한다는 것을 확인할 수 있다.According to the experimental data graph of FIG. 4, the effect difference in which the temperature change felt by the thermal plasma and the nanopowder when the present invention is applied is significantly reduced in a short time compared to the temperature change when the present invention is not applied is generated. You can see that.

열플라즈마의 온도를 결정하는 주요한 요소 중 하나는 이온과 중성자 간의 충돌이다. 이에 따른 본 발명의 또 다른 기술적 특징은 온도급감장치로서 (-) DC전압을 인가하여 플라즈마 이온의 손실을 유도하는 DC전압 인가장치(300)이다.One of the major determinants of thermal plasma temperature is the collision between ions and neutrons. Accordingly, another technical feature of the present invention is a DC voltage applying device 300 which induces a loss of plasma ions by applying a negative DC voltage as a temperature reducing device.

도5은 본 발명의 일실시예에 따라 상기 냉각가스 주입장치와 상기 DC전압 인가장치(300)의 모식도.Figure 5 is a schematic diagram of the cooling gas injection device and the DC voltage applying device 300 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치의 일실시예는 플라즈마 가스를 주입받고 금속 원료에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치본체(100); 및 상기 플라즈마 토치본체(100)의 하단부에 위치하여 (-) DC 전압을 인가하여 플라즈마 이온 밀도를 감소시키는 DC전압 인가장치(300)를 구성으로 한다.One embodiment of the thermal plasma torch device having a temperature reducing device of the present invention includes a plasma torch main body 100 which receives a plasma gas and generates plasma on a metal raw material; And a DC voltage applying device 300 positioned at a lower end of the plasma torch body 100 to apply a negative DC voltage to reduce plasma ion density.

상기 DC전압 인가장치(300)는 상기 플라즈마 토치본체(100)의 하단부를 감싸는 금속 망(mesh)으로 형성되며, (-) DC전압이 적용되어 플라즈마의 양이온 손실을 유도하는 이온유도부(310); 상기 이온유도부(310)에 (-) DC 전압을 전달하는 전력원(320); 및 상기 이온유도부(310)와 상기 전력원(320)을 연결하는 전압장치 연결부(330)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The DC voltage applying device 300 is formed of a metal mesh (mesh) surrounding the lower end of the plasma torch body 100, the ion induction unit 310 to apply a (-) DC voltage to induce a cation loss of the plasma; A power source 320 transferring a negative DC voltage to the ion induction unit 310; And a voltage device connection part 330 connecting the ion induction part 310 and the power source 320.

도5에 도시된 바와 상기 전력원(320)은 상기 이온유도부(310)에 (-) DC 전압을 인가하게 된다. 인가된 (-) DC 전압은 상기 전압장치 연결부(330)를 통해 상기 이온유도부(310)로 전달된다.As shown in FIG. 5, the power source 320 applies a negative DC voltage to the ion induction part 310. The applied negative DC voltage is transferred to the ion induction part 310 through the voltage device connection part 330.

도시된 바와 같이, 상기 이온유도부(310)는 상기 플라즈마 토치본체(100)를 감싸는 링(Ring) 형태의 금속 망(Mesh)로 구성된다.As shown, the ion guide unit 310 is composed of a metal mesh (Mesh) of the ring (Ring) form surrounding the plasma torch body 100.

상기 (-) DC 전압을 인가 받은 상기 이온유도부(310)는 열플라즈마의 아르곤 양이온(Ar+) 등의 양이온을 상기 이온유도부(310)로 유도하여, 열플라즈마 이온의 손실을 유도하게 된다.The ion induction unit 310 applied with the negative DC voltage induces a cation such as argon cation (Ar +) of thermal plasma to the ion induction unit 310 to induce a loss of thermal plasma ions.

이에 따라, 상기 DC전압 인가장치(300)를 통해 양이온이 손실된 열플라즈마는 이온의 밀도가 감소하여 이온과 중성자 간의 충돌이 감소하게 되어, 그 결과 플라즈마 및 나노 분말이 느끼는 온도를 급감시키는 효과가 발생한다.Accordingly, the thermal plasma in which cations are lost through the DC voltage applying device 300 decreases the density of ions, thereby reducing the collision between ions and neutrons. As a result, the plasma and nano powders rapidly reduce the temperature felt. Occurs.

상기 DC전압 인가장치(300)를 둘러싸는 챔버외벽은 접지체(Grounding body)를 구성한다. 상기 DC 전압 인가장치(300)SMS 상기 이온유도부(310)를 전기적으로 차단할 필요가 있다. The outer wall of the chamber surrounding the DC voltage applying device 300 constitutes a grounding body. It is necessary to electrically block the DC voltage applying device 300 and the ion induction unit 310.

이에 따라 본 발명의 상기 DC전압 인가장치(300)의 일실시예는 접지체(342) 사이에 위치하는 절연체(340)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 절연체(340)는 알루미나 등 세라믹 소재로 구성되는 것을 특징으로 한다.Accordingly, one embodiment of the DC voltage applying device 300 of the present invention is characterized in that it further comprises an insulator 340 located between the ground body 342. The insulator 340 is made of a ceramic material such as alumina.

상기 절연체(340)는 챔버 외벽 등의 상기 접지체(341)과 상기 DC전압 인가장치(300) 사이에 삽입되며, 상기 절연체(330)와 상기 접지체(341) 사이에는 진공 오링(342)를 포함할 수 있다.The insulator 340 is inserted between the ground body 341 such as an outer wall of the chamber and the DC voltage applying device 300, and a vacuum O-ring 342 is provided between the insulator 330 and the ground body 341. It may include.

본 발명의 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치 또 다른 기술적 특징은, 온도급감장치로서 전술한 본 발명의 일실시예에 따른 상기 냉각가스 주입장치(200)와 전술한 본 발명의 일실시예에 따른 상기 DC전압 인가장치(300)를 동시에 포함하는 것을 특징으로 한다.Another technical feature of the thermal plasma torch device having the temperature reducing device of the present invention is the cooling gas injection device 200 and the embodiment of the present invention described above as the temperature reducing device. It characterized in that it comprises at the same time the DC voltage applying device 300 according to.

도6은 온도급감장치로서 상기 냉각가스 주입장치(200)와 상기 DC 전압 인가장치(300)를 동시에 구비한 일실시예의 모식도이다.FIG. 6 is a schematic diagram of an embodiment in which the cooling gas injection device 200 and the DC voltage applying device 300 are simultaneously provided as a temperature reducing device.

본 발명의 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치는 플라즈마 가스를 주입받고 금속 원료에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치본체(100); 상기 플라즈마 토치본체(100)의 하단부에 위치하여 급냉가스를 방출하는 급냉가스 주입장치(200); 및 상기 플라즈마 토치본체(100)의 하단부에 위치하여 (-) DC 전압을 인가하여 플라즈마 이온 밀도를 감소시키는 DC전압 인가장치(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Thermal plasma torch apparatus having a temperature reducing device of the present invention includes a plasma torch body 100 for receiving a plasma gas to generate a plasma in the metal raw material; A quench gas injection device (200) positioned at a lower end of the plasma torch body (100) to discharge quench gas; And a DC voltage applying device 300 positioned at a lower end of the plasma torch body 100 to apply a negative DC voltage to reduce the plasma ion density.

상기 급냉가스 주입장치(200)는 전술한 본 발명의 일실시예에 따른 상기 급냉가스 주입장치(200)로 하며, 상기 DC 전압 인가장치(300)는 전술한 본 발명의 일실시예에 따른 DC 전압 인가장치(300)인 것을 특징으로 한다.The quench gas injection device 200 is the quench gas injection device 200 according to an embodiment of the present invention described above, the DC voltage applying device 300 is a DC according to an embodiment of the present invention described above It is characterized in that the voltage applying device (300).

이 때, 도6에 도시된 바와 같이 상기 이온유도부(310)의 금속 망(Mesh)은 상기 가스방출부(230)의 링(Ring) 형상 내벽의 내측에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In this case, as shown in FIG. 6, the metal mesh of the ion guide part 310 is formed to be located inside the ring-shaped inner wall of the gas discharge part 230.

이를 통해 본 발명은 상기 플라즈마 토치본체(100)의 하단부에 상기 냉각가스 주입장치(200)를 통해 급랭가스를 방출함과 동시에, 상기 DC전압 인가장치(300)가 (-) DC전압을 인가하여 플라즈마의 이온 밀도를 감소시키는 역할을 하여 플라즈마 온도의 급감 효과를 배가시킬 수 있다.Accordingly, the present invention discharges the quenching gas through the cooling gas injector 200 at the lower end of the plasma torch body 100 and at the same time, the DC voltage applying device 300 applies a negative DC voltage. It serves to reduce the ion density of the plasma can double the effect of dropping the plasma temperature.

본 발명의 또 다른 기술적 특징은 상기 전술한 본 발명의 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치의 일실시예를 금속 소재의 나노 크기 분말 제조 분야 및 금속 소재 분말의 표면용융을 통한 구상화 장치에 적용하는 것이다. Another technical feature of the present invention is to apply an embodiment of the above-described thermal plasma torch device with a temperature dropping device of the present invention to the nano-sized powder manufacturing field of the metal material and the spheroidizing device through the surface melting of the metal material powder It is.

이에 따른 본 발명의 일실시예는 전술한 본 발명의 일실시예에 따른 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말 가공장치이다.Accordingly, one embodiment of the present invention is a metal nano-powder processing apparatus using a thermal plasma torch device having a temperature dropping device according to an embodiment of the present invention described above.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof are included in the scope of the present invention.

100: 플라즈마 토치본체
200: 급냉가스 주입장치
210: 가스 주입홀
220: 유량 조절부
230: 가스 방출부
240; 가스 통로부
250: 냉각수관
300: DC전압 인가장치
310: 이온유도부
320: 전력원
330: 전압장치 연결부
340: 절연체
341: 오링
342: 접지체100: plasma torch body
200: quench gas injection device
210: gas injection hole
220: flow control unit
230: gas discharge unit
240; Gas passage
250: cooling water pipe
300: DC voltage applying device
310: ion induction part
320: power source
330: voltage device connection
340: insulator
341: O-ring
342: grounding body

Claims (13)

플라즈마 가스를 주입받고 금속 원료에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치본체; 및
상기 플라즈마 토치본체의 하단부에 위치하여 급냉가스를 방출하는 급냉가스 주입장치를 포함하며,
상기 급냉가스 주입장치는
복수 개의 홀을 포함하여 급냉가스가 주입되는 가스 주입홀;
상기 가스 주입홀의 각 홀의 유량을 조절하는 유량 조절부;
상기 플라즈마 토치본체의 하단부를 감싸도록 형성되며 상기 플라즈마 토치본체를 향해 상기 급냉가스를 방출하는 가스 방출부; 및
상기 가스 주입홀과 상기 가스 방출부를 연결하는 가스 통로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치.
A plasma torch body which receives the plasma gas and generates plasma on the metal raw material; And
Located in the lower end of the plasma torch body includes a quench gas injection device for discharging quench gas,
The quench gas injection device
A gas injection hole including a plurality of holes into which quench gas is injected;
A flow rate controller for controlling a flow rate of each hole of the gas injection hole;
A gas discharge part formed to surround a lower end of the plasma torch body and discharging the quench gas toward the plasma torch body; And
And a gas passage that connects the gas injection hole and the gas discharge part to the thermal plasma torch device.
제1항에 있어서,
상기 급냉가스 주입장치는 급냉가스로 상기 가스 주입홀을 통해 아르곤(Ar) 또는 수소(H2) 가 주입되는 것을 특징으로 하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치.
The method of claim 1,
The quench gas injection device is a thermal plasma torch device having a temperature reducing device, characterized in that the quench gas is injected into the argon (Ar) or hydrogen (H 2 ) through the gas injection hole.
제1항에 있어서,
상기 유량 조절부는 상기 복수 개의 가스 주입홀의 각 가스 유량을 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치.
The method of claim 1,
And the flow rate control unit independently controls each gas flow rate of the plurality of gas injection holes.
제2항에 있어서,
상기 급냉가스 주입장치는 상기 가스 방출부를 통해 아르곤(Ar) 또는 수소(H2)를 단독으로 또는 혼합가스 형태로 상기 플라즈마 토치본체를 향하여 방출하는 것을 특징으로 하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장지.
The method of claim 2,
The quench gas injection device is a thermal plasma torch with a temperature reducing device, characterized in that to discharge the argon (Ar) or hydrogen (H 2 ) alone or in the form of a mixed gas toward the plasma torch body through the gas discharge unit. Zhangji.
제1항에 있어서,
상기 급냉가스 주입장치는
고온에 의한 손상을 방지하기 위 하여 상기 급냉가스 주입장치 내에 냉각수가 흐르는 냉각수관를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치.
The method of claim 1,
The quench gas injection device
And a cooling water pipe through which cooling water flows in the quenching gas injection device to prevent damage due to high temperature.
제1항에 있어서,
상기 급냉가스 주입장치는
온도 분포의 조절을 위하여 상기 플라즈마 토치본체의 하단부에서 높이 조절이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치.
The method of claim 1,
The quench gas injection device
A thermal plasma torch device having a temperature reducing device, characterized in that the height adjustment is formed at the lower end of the plasma torch body to control the temperature distribution.
플라즈마 가스를 주입받고 금속 원료에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치본체; 및
상기 플라즈마 토치본체의 하단부에 위치하여 (-) DC 전압을 인가하여 플라즈마 이온 밀도를 감소시키는 DC전압 인가장치를 포함하며,
상기 DC전압 인가장치는
상기 플라즈마 토치본체의 하단부를 감싸는 금속 망(mesh)으로 형성되며, (-) DC전압이 적용되어 플라즈마의 양이온 손실을 유도하는 이온유도부;
상기 이온유도부에 (-) DC 전압을 전달하는 전력원; 및
상기 이온유도부와 상기 전력원을 연결하는 전압연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치.
A plasma torch body which receives the plasma gas and generates plasma on the metal raw material; And
Located at the lower end of the plasma torch body includes a DC voltage applying device for reducing the plasma ion density by applying a negative (-) DC voltage,
The DC voltage applying device
An ion induction part formed of a metal mesh surrounding the lower end of the plasma torch body and inducing cation loss of the plasma by applying a negative DC voltage;
A power source transferring a negative DC voltage to the ion induction part; And
And a voltage connection unit connecting the ion induction unit and the power source.
제7항에 있어서,
상기 DC전압 인가장치는 접지체(Grounding body) 사이에 위치하는 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치.
The method of claim 7, wherein
The DC voltage applying device further comprises an insulator positioned between the grounding body (Grounding body) thermal plasma torch apparatus having a temperature reducing device.
제8항에 있어서,
상기 절연체는 세라믹 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치.
The method of claim 8,
The insulator is a thermal plasma torch device having a temperature reducing device, characterized in that the ceramic material.
플라즈마 가스를 주입받고 금속 원료에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치본체;
상기 플라즈마 토치본체의 하단부에 위치하여 급냉가스를 방출하는 급냉가스 주입장치; 및
상기 플라즈마 토치본체의 하단부에 위치하여 (-) DC 전압을 인가하여 플라즈마 이온 밀도를 감소시키는 DC전압 인가장치를 포함하며,
상기 급냉가스 주입장치는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 급냉가스 장치이고,
상기 DC 전압 인가장치는 제7항의 DC전압장치이며, 상기 이온유도부가 상기 가스 방출부 내측에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치.
A plasma torch body which receives the plasma gas and generates plasma on the metal raw material;
A quench gas injection device positioned at a lower end of the plasma torch body to discharge quench gas; And
Located at the lower end of the plasma torch body includes a DC voltage applying device for reducing the plasma ion density by applying a negative (-) DC voltage,
The quench gas injection device is a quench gas device of any one of claims 1 to 6,
The DC voltage applying device is the DC voltage device according to claim 7, wherein the ion inducing part is formed so as to be located inside the gas discharge part.
제10항에 있어서,
상기 DC전압 인가장치는 접지체(Grounding body) 사이에 위치하는 절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치.
The method of claim 10,
The DC voltage applying device further comprises an insulator positioned between the grounding body (Grounding body) thermal plasma torch apparatus having a temperature reducing device.
제10항에 있어서,
상기 절연체는 세라믹 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치.
The method of claim 10,
The insulator is a thermal plasma torch device having a temperature reducing device, characterized in that the ceramic material.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 온도급감장치를 구비한 열플라즈마 토치장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 금속 나노 분말 가공장치.
A metal plasma powder processing apparatus comprising a thermal plasma torch apparatus having the temperature dropping device according to any one of claims 1 to 9.
KR1020180102085A 2018-08-29 2018-08-29 Thermal plasma torch with temperature reduction device and metal nano powder processing device using the same KR102141225B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180102085A KR102141225B1 (en) 2018-08-29 2018-08-29 Thermal plasma torch with temperature reduction device and metal nano powder processing device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180102085A KR102141225B1 (en) 2018-08-29 2018-08-29 Thermal plasma torch with temperature reduction device and metal nano powder processing device using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200025154A true KR20200025154A (en) 2020-03-10
KR102141225B1 KR102141225B1 (en) 2020-08-04

Family

ID=69800783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180102085A KR102141225B1 (en) 2018-08-29 2018-08-29 Thermal plasma torch with temperature reduction device and metal nano powder processing device using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102141225B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6379419B1 (en) * 1998-08-18 2002-04-30 Noranda Inc. Method and transferred arc plasma system for production of fine and ultrafine powders
KR20100024663A (en) * 2008-08-26 2010-03-08 (주) 플라즈닉스 Method and plasma torch for direct and continous synthesis of nano-scaled composite powders using thermal plasmas
KR101156793B1 (en) 2010-08-18 2012-06-18 재단법인 철원플라즈마 산업기술연구원 Structure for plasma torch electrode of manufacturing nano powder
KR20140031527A (en) * 2012-09-04 2014-03-13 주식회사 베이스 Thermal plasma apparatus for manufacturing aluminum nitride powder

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6379419B1 (en) * 1998-08-18 2002-04-30 Noranda Inc. Method and transferred arc plasma system for production of fine and ultrafine powders
KR20100024663A (en) * 2008-08-26 2010-03-08 (주) 플라즈닉스 Method and plasma torch for direct and continous synthesis of nano-scaled composite powders using thermal plasmas
KR101156793B1 (en) 2010-08-18 2012-06-18 재단법인 철원플라즈마 산업기술연구원 Structure for plasma torch electrode of manufacturing nano powder
KR20140031527A (en) * 2012-09-04 2014-03-13 주식회사 베이스 Thermal plasma apparatus for manufacturing aluminum nitride powder

Also Published As

Publication number Publication date
KR102141225B1 (en) 2020-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5823375B2 (en) Plasma reactor and nanopowder synthesis process
JP5209174B2 (en) Radiation apparatus and plasma apparatus having a plurality of radiation sources
US7012214B2 (en) Nanopowder synthesis using pulsed arc discharge and applied magnetic field
EP1797746B1 (en) Microwave plasma apparatus with vorticular gas flow
JP5891341B2 (en) Plasma generating apparatus and method
CN103782663B (en) Plasma generating device, CVD device and plasma treatment particles generating apparatus
CN112024885A (en) Plasma arc nozzle, plasma generating device with plasma arc nozzle and three-dimensional printing equipment
KR101158188B1 (en) Apparatus for synthesizing nano particles, and method for synthesizing the nano particles with the same
JP2013120686A (en) Plasma processing device and plasma processing method
KR101846599B1 (en) Plasma ignition and sustaining methods and apparatuses
US20060057016A1 (en) Plasma-assisted sintering
CN102065626A (en) Atmospheric pressure non-thermal plasma brush generator and array combination thereof
JPS60189199A (en) Electric arc type plasma torch
TWI439186B (en) Compound plasma source and method for dissociating gases using the same
US7560657B2 (en) Plasma-assisted processing in a manufacturing line
CN107195524B (en) Plasma processing apparatus, method of plasma processing and the method for manufacturing electronic device
KR20200025154A (en) Thermal plasma torch with temperature reduction device and metal nano powder processing device using the same
TWI486996B (en) Plasma device and operation method of plasma device
JP2005203209A (en) Gas activation device
KR101721565B1 (en) Induction Plasma Torch with Dual Frequency Power and Nono-sized Particles Production Apparatus using the Same
Strelko et al. Historical milestones in the development and creation of radio frequency inductively coupled plasma torches
KR102178435B1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING Ti64 POWDER HAVING HIGH PURITY BY USING RF PLASMA APPARATUS
RU2780005C1 (en) Inductor for high-frequency plasmatron (options)
KR101543495B1 (en) Apparatus for manufacturing polysilicon comprising plasma generator and method for manufacturing polysilicon using the same
KR20130138034A (en) Gas nozzle comprising plasma generator and reactor for producing polysilicon using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant