KR20220166964A - Apparatus for generating plasma - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma generating device.
일반적으로 유해가스, 예컨대 과불화물(perfluoro compounds), 염화불화탄소(chlorofluoro carbons), 다이옥신(dioxin)과 같은 기상의 유해가스를 처리하는데 사용되는 플라즈마를 발생시키는 방법에는 쇼크(shock), 스파크 방전(sparkdischarge), 핵반응 및 본 발명에서와 같은 아크 방전(arc discharge) 등이 있다.In general, methods for generating plasma used to treat harmful gases such as perfluoro compounds, chlorofluorocarbons, and dioxin in the gaseous phase include shock, spark discharge ( spark discharge, nuclear reaction, and arc discharge as in the present invention.
이러한 아크 방전은 두 개의 전극 사이에 수천 볼트의 고전압을 인가함으로써 발생시킬 수 있다.This arc discharge can be generated by applying a high voltage of several thousand volts between two electrodes.
상기한 바와 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.As described above, when a gas capable of forming a plasma such as inert gas and nitrogen is passed between the generated arcs and heated to a very high temperature, these gases are ionized. By this method, various kinds of reactive particles are generated. By doing so, plasma is formed. The temperature of this plasma is at least 1000 °C.
종래의 DC 또는 AC 플라즈마 발생장치는 초기 아크 발생 시 순간적인 수천 볼트의 전압인가로 인하여 음극의 전극팁과 양극간에 정상적인 아크발생이 유도되는데, 플라즈마가 유지되지 못하고 꺼지는 경우 재점화가 수행되면서 음극의 음극팁과 음극부재가 결합된 진공 브레이징된 접합 계면과 양극 사이에서 이상 방전이 발생될 수 있기 때문에 기화점이 낮은 계면 재료인 은 또는 은합금이 기화(휘발)되어 소모되기 쉽다.In the conventional DC or AC plasma generator, normal arc generation is induced between the electrode tip of the cathode and the anode due to the instantaneous application of a voltage of thousands of volts when the initial arc is generated. Since an abnormal discharge may occur between the positive electrode and the vacuum brazed joint interface where the tip and the negative electrode member are bonded, silver or silver alloy, which is an interface material having a low vaporization point, is easily vaporized (volatilized) and consumed.
이에 따라, 계속적인 플라즈마의 꺼짐현상으로 다시 재점화 시 상기와 같은 이상 방전이 생길 경우, 계면 재료인 은이 소진되어 결국, 음극 냉각수가 외부로 새어 나오고 초기 방전을 시도하여도 방전이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 있다.Accordingly, if the above abnormal discharge occurs during re-ignition due to the continuous turning off of the plasma, silver, the interface material, is exhausted, and eventually, the cathode cooling water leaks out and the initial discharge is not smoothly performed even if the initial discharge is attempted. There is a problem not
즉, 음극의 수명이 조기에 끝나는 결점이 있다.That is, there is a drawback in that the life of the negative electrode ends prematurely.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 플라즈마를 발생하기 위한 초기 방전 시 이상 방전이 일어나는 것을 최소화하고 음극의 수명을 장시간 연장할 수 있는 플라즈마 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a plasma generator capable of minimizing the occurrence of abnormal discharge during the initial discharge for generating plasma and extending the lifespan of a cathode for a long time.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치는 고전압의 인가에 의해 직류 아크 방전을 일으키고, 상단부에 음극냉각수 입구가 형성되며, 상기 음극냉각수 입구의 하부 일측에 음극냉각수 출구가 형성되는 음극바디, 상기 음극바디의 하단부를 이루면서 텅스텐 재질로 구비되는 음극팁, 및 상기 음극팁와 접촉되고 이중관을 통해 음극냉각수 유로가 형성된 음극을 포함하는 음극부재, 상기 음극바디의 외측에 배치되는 제1 절연부와, 상기 제1 절연부의 하부에 부도체인 세라믹으로 이루어지면서 상기 음극부재가 중심을 관통하고 음극팁의 상부와 좌우측부를 감싸는 제2 절연부, 상기 음극부재의 하부를 감싸는 형상으로 도입가스 수렴부가 형성되고, 상기 도입가스 수렴부의 하부에서 내부가 점차 확대되는 확대부가 형성된 양극, 및 상기 양극의 일측 또는 타측에 적어도 하나의 자력발생수단을 구성하고 자력발생수단과 냉각수 유로와는 교대로 배치되는 것을 포함하고, 상기 음극바디와 상기 양극을 둘러싸고, 일측에 양극냉각수 입구가 형성되고, 타측에 양극냉각수 출구가 형성되는 하우징을 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment for achieving the above object of the present invention, the plasma generator according to the present invention generates a DC arc discharge by applying a high voltage, has a cathode cooling water inlet formed at the upper end, and a lower portion of the cathode cooling water inlet. A cathode member including a cathode body having a cathode cooling water outlet formed on one side, a cathode tip made of tungsten while forming the lower end of the cathode body, and a cathode contacting the cathode tip and having a cathode cooling water flow path formed through a double tube, the cathode body A first insulating part disposed outside the first insulating part, a second insulating part made of non-conductive ceramic at the bottom of the first insulating part and passing through the center of the negative electrode member and surrounding the upper part and left and right sides of the negative electrode tip, and the lower part of the negative electrode member. An introduced gas convergence part is formed in a shape surrounding the introduced gas convergence part, an anode formed with an enlarged part gradually expanding the inside at the lower part of the introduced gas convergence part, and at least one magnetic force generating means is configured on one side or the other side of the anode, and the magnetic force generating means and the cooling water It may include a housing that is alternately disposed with the flow path, surrounds the cathode body and the anode, and has an anode cooling water inlet formed on one side and an anode cooling water outlet formed on the other side.
상기 제1 절연부의 재질은 PVC(Poly Vinyl Chloride), PE(Poly Ethylene), PP(Poly Propylene), PEEK, PC(Poly Carbonate) 중 하나일 수 있다.The material of the first insulating part may be one of poly vinyl chloride (PVC), poly ethylene (PE), poly propylene (PP), PEEK, and poly carbonate (PC).
상기 제2 절연부의 세라믹은 알루미나, 이산화규소, 산화마그네슘, 보론 나이트라이드(Boron Nitride), 및 지르코니아 중에 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.The ceramic of the second insulating part may include at least one of alumina, silicon dioxide, magnesium oxide, boron nitride, and zirconia.
상기 제2 절연부는 플라즈마 발생가스를 도입하는 도입부와 인접되어 상기 제2 절연부의 세라믹 내부에 플라즈마 발생가스를 도입할 수 있다.The second insulator may be adjacent to the inlet for introducing the plasma generating gas and introduce the plasma generating gas into the ceramic of the second insulator.
상기 제2 절연부는 가스 분배부를 거쳐 세라믹 내부로 도입된 플라즈마 발생가스가 세라믹 외부에서 내부로 경사지게 관통하여, 상기 음극부재의 외부에 회전공간으로 도입될 수 있다.Plasma generating gas introduced into the ceramic through the gas distribution portion of the second insulating part may pass through the ceramic at an angle from the outside to the inside, and may be introduced into the rotational space outside the cathode member.
상기 제2 절연부는 플라즈마 발생 시 고온의 열이 상기 제1 절연부를 차단하는 구조일 수 있다.The second insulating part may have a structure in which high-temperature heat blocks the first insulating part when plasma is generated.
상기 도입가스 수렴부의 수렴각도는 30~80°범위를 가지면서 플라즈마 발생가스의 도입을 유도할 수 있다.The convergence angle of the introduction gas convergence unit may induce the introduction of the plasma generating gas while having a range of 30 to 80 °.
상기 음극부재는 두께를 갖는 상기 음극을 상기 음극팁에 이종 접합하고, 상기 음극팁과 상기 음극의 접합면에 은 또는 은합금이 이종계면재료로 개재될 수 있다.In the negative electrode member, the negative electrode having a thickness may be heterojunctively bonded to the negative electrode tip, and silver or a silver alloy may be interposed as a heterogeneous interface material on a bonding surface between the negative electrode tip and the negative electrode.
상기 음극의 계면과 접합되는 부위의 두께는 0.5~3mm의 범위를 가질 수 있다.The thickness of the portion bonded to the interface of the cathode may have a range of 0.5 to 3 mm.
상기 음극팁은 텅스텐에 토륨, 란탄, 세륨, 지르코늄 및 이트륨이 첨가될 수 있다.In the cathode tip, thorium, lanthanum, cerium, zirconium, and yttrium may be added to tungsten.
상기 음극과 상기 음극팁의 외측에 배치되는 상기 제2 절연부의 하단부 높이가 상기 음극과 상기 음극팁이 접합되는 브레이징부의 높이 보다 같거나 작은 높이로 설계될 수 있다.A height of a lower end of the second insulating part disposed outside the negative electrode and the negative electrode tip may be designed to be equal to or smaller than a height of a brazing portion where the negative electrode and the negative electrode tip are joined.
상기 양극의 자력발생수단은 영구자석이고, 축의 방사방향으로 배치되며, 적어도 하나의 단을 갖을 수 있다. The magnetic force generating means of the anode is a permanent magnet, is disposed in a radial direction of an axis, and may have at least one stage.
상기 단은 축 방향으로 같은 높이에서 3개 이상의 자력발생수단의 배치를 나타낼 수 있다.The stage may represent the arrangement of three or more magnetic force generating means at the same height in the axial direction.
상기 양극의 자력발생수단의 단은 축의 방사방향으로 안쪽과 바깥쪽의 영구자석의 극이 상이하게 배치될 수 있다.In the end of the magnetic force generating means of the anode, poles of inner and outer permanent magnets may be differently disposed in the radial direction of the axis.
상기 양극의 자력발생수단의 단은 축의 방사방향으로 배치되며, 상단과 하단의 영구자석의 극이 상이하게 배치될 수 있다.The ends of the magnetic force generating means of the anode are disposed in the radial direction of the axis, and poles of the upper and lower permanent magnets may be differently disposed.
본 발명에 따른 플라즈마 발생장치에 따르면, 플라즈마를 발생하기 위한 초기 방전 시 이상 방전의 발생을 최대한 억제하여 음극과 절연체의 파손을 최소화할 수 있고, 원활한 가스 도입을 유도함으로써 플라즈마의 안정성을 향상시킬 수 있다.According to the plasma generator according to the present invention, it is possible to minimize the damage of the cathode and the insulator by maximally suppressing the occurrence of abnormal discharge during the initial discharge to generate plasma, and to improve the stability of the plasma by inducing smooth gas introduction. there is.
또한, 절연부의 세라믹 내부에 가스를 도입함으로서 절연체의 과열을 방지하여 절연부의 열전달을 효과적으로 줄일 수 있고, 이에 따라 절연체의 수명을 향상시킬 수 있으며, 전체적으로 플라즈마 발생장치의 수명과 안정성을 높일 수 있다.In addition, by introducing a gas into the ceramic of the insulator, overheating of the insulator can be prevented and heat transfer of the insulator can be effectively reduced, thereby improving the lifespan of the insulator and increasing the lifespan and stability of the plasma generator as a whole.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 절개하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 냉각수 이동상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 플라즈마 발생부를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 음극부재를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이징부의 높이 상태를 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a plasma generating device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view cut along line AA' of FIG. 1 .
3 is a diagram showing a moving state of cooling water in a plasma generating device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a plasma generating unit of a plasma generating device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a cathode member of a plasma generating device according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a height state of a brazing part according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.Hereinafter, an embodiment of a plasma generating device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. At this time, the present invention is not limited or limited by the examples. In addition, in describing the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations may be omitted to clarify the gist of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치를 도시한 도면이다. 도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 절개하여 도시한 도면이다.1 is a diagram showing a plasma generating device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view cut along line A-A' in FIG. 1 .
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치(1)는 음극바디(10), 음극부재(20), 양극(30), 및 하우징(40)을 포함하고, 상기 플라즈마 발생장치(1)의 아크 방전 시 음극부재(20)를 보호하여 음극부재(20)의 수명을 연장할 수 있다.1 and 2, the
본 실시예에서, 상기 플라즈마 발생장치(1)의 음극바디(10)는 고전압의 인가에 의해 직류 아크 방전을 일으키고, 상기 음극바디(10)의 상단부에 음극냉각수 입구(11)가 형성되며, 상기 음극냉각수 입구(11)의 하부 일측에 음극냉각수 출구(12)가 형성될 수 있다.In this embodiment, the
상기 음극바디(10)의 음극냉각수 입구(11)에 투입된 냉각수는 음극바디(10)의 측부에 형성된 음극냉각수 출구(12)를 통해 배출될 수 있다. The cooling water injected into the cathode
또한, 상기 음극부재(20)는 음극바디(10)의 하단부를 이루면서 텅스텐 재질로 구비되는 음극팁(21), 및 상기 음극팁(21)과 접촉되고 이중관(22a)을 통해 음극냉각수 유로가 형성된 음극(22)을 포함할 수 있다.In addition, the
상기 음극팁(21)과 음극(22)은 서로 접합된 상태를 유지한다.The
또한, 상기 양극(30)은 음극부재(20)의 하부를 감싸는 형상으로 도입가스 수렴부(31)가 형성되고, 상기 도입가스 수렴부(31)의 하부에서 양극(30) 내부가 점차 확대되는 확대부(31a)가 형성된 구조일 수 있다.In addition, the
상기 양극(30)의 확대부(31a)는 단차가 있는 형상으로 내경이 점차 확대되는 것이거나 하방으로 갈수록 연속적으로 확대되는 구조를 가질 수 있다.The enlarged
즉, 상기 양극(30)의 확대부(31a)는 하부 방향으로 갈수록 일정 각도로 확대되는 형상으로 구성될 수 있고, 상기 확대부(31a)를 원활하게 구성하기 위하여 직경이 점점 커지는 복수개의 부속을 각각 연결하여 확대부(31a)를 구성할 수도 있다. That is, the enlarged
상기 양극(30)은 일측 또는 타측에 적어도 하나의 자력발생수단(42)을 구성할 수 있고, 자력발생수단(42)과 냉각수 유로(41)와는 교대로 배치될 수 있다.The
또한, 상기 하우징(40)은 음극바디(10)와 양극(30)을 둘러싸고, 일측에 제1 냉각수 유로(32)가 형성되고, 타측에 제2 냉각수 유로(33)가 형성할 수 있다.In addition, the
상기 제1 냉각수 유로(32)로 들어간 냉각수는 제1 냉각수 유로(32)로 다시 나오거나, 상기 제2 냉각수 유로(33)로 나올 수 있다.Cooling water entering the first
상기 제2 냉각수 유로(33)로 들어간 냉각수는 제2 냉각수 유로(33)로 다시 나오거나, 상기 제1 냉각수 유로(32)로 나올 수 있다.The cooling water entering the second
또한, 상기 양극(30)의 일측 또는 타측에 배치되는 상기 자력발생수단(42)은 축의 방사방향으로 일정 간격을 두고 배치되는 것으로, 상기 자력발생수단(42)이 배치됨에 따라 자력에 의해 플라즈마 가스의 회전력을 높여주고, 상기 음극팁(21) 단부의 대응되는 양극(30)의 아크 접점의 길이를 조정하여 플라즈마 발생 시 불꽃이 길어지게 할 수 있다.In addition, the magnetic force generating means 42 disposed on one side or the other side of the
상기 양극(30)의 자력발생수단(42)은 영구자석일 수 있고, 축의 방사방향으로 배치되며, 적어도 하나 이상의 단을 갖을 수 있다. The magnetic force generating means 42 of the
상기 양극(30)의 자력발생수단(42)의 단은 축의 방사방향으로 안쪽과 바깥쪽의 영구자석의 극이 상이하게 구성할 수 있다.The end of the magnetic force generating means 42 of the
상기 양극(30)의 자력발생수단(42)의 단은 축의 방사방향으로 배치되며, 상단과 하단의 영구자석의 극이 상이하게 구성할 수 있다.The end of the magnetic force generating means 42 of the
본 실시예에서, 상기 플라즈마 발생장치(1)는 음극바디(10)의 외측에 배치되는 제1 절연부(50) 및, 상기 제1 절연부(50)의 하부에 부도체인 세라믹(S)으로 이루어지면서 상기 음극부재(20)의 외측에 배치되는 제2 절연부(60)를 포함하고, 상기 제2 절연부(60)는 플라즈마 발생가스를 도입하는 도입구(61)와 인접되어 상기 제2 절연부(60)의 세라믹(S) 내부에 플라즈마 발생가스를 도입할 수 있다.In this embodiment, the
상기 세라믹(S)은 알루미나, 이산화규소, 산화마그네슘, 보론 나이트라이드(Boron Nitride), 및 지르코니아 중에 적어도 하나 이상 포함될 수 있다.The ceramic S may include at least one of alumina, silicon dioxide, magnesium oxide, boron nitride, and zirconia.
즉, 상기 제2 절연부(60)의 세라믹 내부에 가스를 도입함으로써 절연체의 과열을 방지하여 상기 제1 절연부(50)의 열전달을 효과적으로 줄일 수 있고, 이를 통해 절연체의 수명을 향상시킬 수 있다.That is, by introducing gas into the ceramic of the
상기 제2 절연부(60)는 발생된 플라즈마의 고온 복사열이 제1 절연부(50)에 전달되지 않는 차단된 구조일 수 있다.The
또한, 상기 제2 절연부(60)는 세라믹 내부로 도입되는 플라즈마 발생가스가 상기 세라믹 외부에 내부로 경사지게 관통하고, 상기 음극부재(20)의 외부로 회전공간이 구비될 수 있다.In addition, the second insulating
상기 제2 절연부(60)는 경사지점을 이루기 위해 상하방향 또는 좌우방향으로 경사 각도를 둘 수 있고, 상기 상하방향과 좌우방향을 혼합하여 경사 각도를 형성할 수도 있다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 냉각수 이동상태를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음극부재의 플라즈마 발생부를 도시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생장치의 음극부재를 도시한 도면이다.3 is a diagram showing a moving state of cooling water in a plasma generating device according to an embodiment of the present invention. 4 is a diagram showing a plasma generating unit of a negative electrode member according to an embodiment of the present invention. 5 is a view showing a cathode member of a plasma generating device according to an embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 제2 절연부(60)는 상기 음극팁(21)의 좌우측부를 감싸고, 상기 좌우측부에 도입된 플라즈마 발생가스의 회전공간이 구비될 수 있다.Referring to FIGS. 3 to 5 , the second insulating
또한, 상기 회전공간의 인접부에는 상기 양극(30)의 상부와 연결된 가스 분배부(34)가 구비되고, 상기 가스 분배부(34)는 도입된 가스를 상기 회전공간으로 분배할 수 있다.In addition, a
상기 가스 분배부(34)에서 도입된 가스는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면서 분배될 수 있다.The gas introduced from the
또한, 상기 도입가스 수렴부(31)의 수렴각도는 20~60°범위를 가지면서 플라즈마 발생가스의 도입을 유도할 수 있는 것으로, 상기 수렴각도를 작게하여 플라즈마 발생가스의 도입을 원활하게 하고, 상기 음극팁(21)의 아크점을 균일하게 생성할 수 있다.In addition, the convergence angle of the introduction
상기 플라즈마 발생장치(1)를 통해 플라즈마를 발생하기 위한 초기 방전 시 이상 방전의 발생을 최대한 억제할 수 있고, 상기 도입가스 수렴부(31)의 수렴각도를 작게 할 수 있어, 원활한 가스 도입을 유도하여 플라즈마의 안정성을 향상시킬 수 있다.During the initial discharge for generating plasma through the
본 실시예에서, 상기 음극부재(20)는 두께(t)를 갖는 상기 음극(22)을 상기 음극팁(21)에 이종 접합하고, 상기 음극팁(21)과 상기 음극(22)의 접합면에 은 또는 은합금이 이종계면재료(m)로 개재될 수 있다.In this embodiment, the
상기 플라즈마 발생장치(1)의 음극부재(20)는 두께(t)를 갖는 상기 음극(22)를 상기 음극팁(21)에 이종 접합할 수 있고, 상기 음극(22)의 계면과 접합되는 부위의 두께(t)는 0.5~3mm의 범위를 가질 수 있다. 상기 음극팁(21)은 텅스텐에 토륨, 란탄, 세륨, 지르코늄 및 이트륨이 첨가될 수 있다.The
초기 플라즈마 발생시 음극팁(21)과 양극(30)과의 근접점에서 고전압이 발생되어 고온의 아크로 전환되는데 상기 플라즈마 발생장치(1)에서는 수렴부(31)에 의해 음극팁(21) 하단부에서 방전이 일어나고 음극(22)와 음극팁(21)의 접합면에서 방전을 최소화할 수 있어 상기 음극부재(20)의 수명을 장시간 연장할 수 있다.When the initial plasma is generated, a high voltage is generated at a point close to the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이징부의 높이 상태를 도시한 도면이다.6 is a view showing a height state of a brazing part according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 상기 음극(22)과 상기 음극팁(21)의 외측에 배치되는 상기 제2 절연부(60)의 하단부 높이(h)가 상기 음극(22)과 상기 음극팁(21)이 접합되는 브레이징부(b)의 높이(h') 보다 같거나 작은 높이로 설계될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the height h of the lower end of the second insulating
이에 따라, 상기 음극부재(20)의 브레이징된 이종접합계면(m)과 근접한 양극간의 초기 방전을 효과적으로 억제할 수 있다.Accordingly, the initial discharge between the brazed heterojunction interface m of the
따라서, 상기 플라즈마 발생장치(1)를 통해 플라즈마를 발생하기 위한 초기 방전 시 이상 방전의 발생을 최대한 억제하여 원활한 가스 도입을 유도함으로써 플라즈마의 안정성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, stability of plasma can be improved by inducing smooth gas introduction by maximally suppressing abnormal discharge during initial discharge for generating plasma through the
또한, 제2 절연부(60)의 세라믹 내부에 가스를 도입함으로서 절연체의 과열을 방지하여 절연부의 열전달을 효과적으로 줄일 수 있고, 이에 따라 절연체의 수명을 향상시킬 수 있으며, 상기 플라즈마 발생장치(1)의 수명과 안정성을 높일 수 있다.In addition, by introducing gas into the ceramic of the
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.In the above, the present invention has been shown and described in relation to preferred embodiments for illustrating the principles of the present invention, but the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described. Rather, it will be appreciated by those skilled in the art that many changes and modifications may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims.
1: 플라즈마 발생장치 10: 음극바디
11: 음극냉각수 입구 12: 음극냉각수 출구
20: 음극부재 21: 음극팁
22: 음극 22a: 이중관
30: 양극 31: 도입가스 수렴부
31a: 확대부 32: 제1 냉각수 유로
33: 제2 냉각수 유로 34: 가스 분배부
40: 하우징 41: 냉각수 유로
42: 자력발생수단 50: 제1 절연부
60: 제2 절연부 61: 도입구
t: 두께
m: 이종계면재료
S: 세라믹
b: 브레이징부
P: 접점
h, h': 높이1: plasma generator 10: cathode body
11: cathode cooling water inlet 12: cathode cooling water outlet
20: cathode member 21: cathode tip
22:
30: anode 31: inlet gas convergence unit
31a: enlarged part 32: first cooling water passage
33: second cooling water passage 34: gas distribution unit
40: housing 41: cooling water flow path
42: magnetic force generating means 50: first insulator
60: second insulator 61: inlet
t: thickness
m: heterogeneous interface material
S: Ceramic
b: Brazing part
P: Contact
h, h': height
Claims (12)
상기 음극바디의 하단부를 이루면서 텅스텐 재질로 구비되는 음극팁, 및 상기 음극팁와 접촉되고 이중관을 통해 음극냉각수 유로가 형성된 음극를 포함하는 음극부재;
상기 음극바디의 외측에 배치되는 제1 절연부와, 상기 제1 절연부의 하부에 부도체인 세라믹으로 이루어지면서 상기 음극부재가 중심을 관통하고 음극팁의 상부와 좌우측부를 감싸는 제2 절연부;
상기 음극부재의 하부를 감싸는 형상으로 도입가스 수렴부가 형성되고, 상기 도입가스 수렴부의 하부에서 내부가 점차 확대되는 확대부가 형성된 양극; 및
상기 양극의 일측 또는 타측에 적어도 하나의 자력발생수단을 구성하고 자력발생수단과 냉각수 유로와는 교대로 배치되며, 상기 음극바디와 상기 양극을 둘러싸는 하우징; 을 포함하는 플라즈마 발생장치.a cathode body that generates a DC arc discharge by applying a high voltage, has a cathode cooling water inlet formed at an upper end, and has a cathode cooling water outlet formed at one side of the lower side of the cathode cooling water inlet;
a negative electrode member including a negative electrode tip made of tungsten while forming a lower portion of the negative electrode body, and a negative electrode contacting the negative electrode tip and having a negative electrode cooling water passage formed through a double tube;
a first insulating part disposed outside the cathode body, and a second insulating part made of non-conductive ceramic under the first insulating part, through which the cathode member penetrates the center and surrounds the top and left and right sides of the cathode tip;
an anode in which an introduced gas convergence part is formed in a shape surrounding a lower portion of the cathode member and an enlarged part in which an inside of the introduced gas convergence part is gradually enlarged is formed; and
a housing constituting at least one magnetic force generating means on one side or the other side of the anode, the magnetic force generating means and the cooling water passage being alternately disposed, and surrounding the cathode body and the anode; Plasma generator comprising a.
상기 세라믹은 알루미나, 이산화규소, 산화마그네슘, 보론 나이트라이드, 및 지르코니아 중에 적어도 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.According to claim 1,
The ceramic is a plasma generator, characterized in that it contains at least one or more of alumina, silicon dioxide, magnesium oxide, boron nitride, and zirconia.
상기 제2 절연부는 플라즈마 발생가스를 도입하는 도입부와 인접되어 상기 제2 절연부의 세라믹 내부에 플라즈마 발생가스를 도입하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.According to claim 1,
The second insulator is adjacent to the inlet for introducing the plasma generating gas and introduces the plasma generating gas into the ceramic of the second insulator.
상기 제2 절연부는 가스 분배부를 거쳐 상기 세라믹 내부로 도입된 플라즈마 발생가스가 상기 세라믹 외부에서 내부로 경사지게 관통하여, 상기 음극부재의 외부에 회전공간으로 도입되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.According to claim 3,
The plasma generating device according to claim 1 , wherein the plasma generating gas introduced into the ceramic through the gas distribution unit passes through the ceramic at an angle from the outside to the inside of the ceramic and is introduced into the rotation space outside the cathode member.
상기 도입가스 수렴부의 수렴각도는 30~80°범위를 가지면서 플라즈마 발생가스의 도입을 유도하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.According to claim 1,
Plasma generator, characterized in that the convergence angle of the introduction gas convergence unit induces the introduction of the plasma generating gas while having a range of 30 ~ 80 °.
상기 음극부재는 두께를 갖는 상기 음극을 상기 음극팁에 이종 접합하고, 상기 음극팁과 상기 음극의 접합면에 은 또는 은합금이 이종계면재료로 개재되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.According to claim 1,
The cathode member is a plasma generating device, characterized in that the heterojunction of the cathode having a thickness to the cathode tip, silver or silver alloy is interposed as a heterogeneous interface material on the bonding surface between the cathode tip and the cathode.
상기 음극의 계면과 접합되는 부위의 두께는 0.5~3mm의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.According to claim 6,
Plasma generator, characterized in that the thickness of the portion bonded to the interface of the cathode has a range of 0.5 ~ 3mm.
상기 음극팁은 텅스텐에 토륨, 란탄, 세륨, 지르코늄 및 이트륨이 첨가되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.According to claim 6,
The cathode tip is a plasma generator, characterized in that thorium, lanthanum, cerium, zirconium and yttrium are added to tungsten.
상기 음극과 상기 음극팁의 외측에 배치되는 상기 제2 절연부의 하단부 높이가 상기 음극과 상기 음극팁이 접합되는 브레이징부의 높이 보다 같거나 작은 높이로 설계되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.According to claim 1,
Plasma generator, characterized in that the height of the lower end of the second insulating portion disposed outside the cathode and the cathode tip is designed to be equal to or smaller than the height of the brazing portion to which the cathode and the cathode tip are bonded.
상기 양극의 자력발생수단은 영구자석이고, 축의 방사방향으로 배치되며, 적어도 하나 이상의 단을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치. According to claim 1,
The plasma generating device, characterized in that the magnetic force generating means of the anode is a permanent magnet, is disposed in the radial direction of the axis, and has at least one stage.
상기 양극의 자력발생수단의 단은 축의 방사방향으로 안쪽과 바깥쪽의 영구자석의 극이 상이한 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.According to claim 10,
Plasma generator, characterized in that the poles of the inner and outer permanent magnets are different in the radial direction of the axis of the magnetic force generating means of the anode.
상기 양극의 자력발생수단의 단은 축의 방사방향으로 배치되며, 상단과 하단의 영구자석의 극이 상이한 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.According to claim 10,
Plasma generator, characterized in that the ends of the magnetic force generating means of the anode are disposed in the radial direction of the axis, and the poles of the upper and lower permanent magnets are different.
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|---|---|---|---|---|
| KR100568238B1 (en) | 2002-09-03 | 2006-04-05 | 주식회사 에이피시스 | Plasma Apparatus for treating hazardous gas |
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2021
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