일반기술

플라즈마 발생장치

본 발명은 고온의 플라즈마 아크가 토치 외부에서 안정적으로 유지될 수 있으며, 출력의 증가 없이 플라즈마 불꽃의 크기와 영역을 증대시킬 수 있고, 플라즈마 불꽃의 형상을 조절할 수 있는 플라즈마 발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치는 음전극과 양전극 사이에서 발생되는 전기적 아크(arc)를 이용하여 유입되는 가스(gas)를 가열하여 플라즈마(Plasma)를 형성시키는 플라즈마 발생장치(Plasma Torch)에 있어서; 두 플라즈마 토치(torch)의 각 노즐(nozzle) 끝의 연장선이 교차되도록 서로 일정각(30°내지 180°사이)을 이루며 경사지게 설치되고 각 상부전극(electrode)에 서로 다른 극성(polarity)의 전원을 인가할 때 각 상부전극 사이에 발생되어 노즐의 외부로 분출된 전기적 아크가 연결되어 가스를 가열하는 것을 특징으로 한다.본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 다른 세부적 특징은 상기 플라즈마 토치가, 서로 절연된 상부전극, 중간전극 및 노즐전극과, 상기 상부전극과 중간전극 사이에 초기 전기적 아크를 발생시키는 수단과, 상기 상부전극을 보호하기 위한 가스를 상부전극과 중간전극을 절연하기 위한 절연체를 관통하여 제공하기 위한 제1가스주입수단과, 상기 중간전극과 노즐전극 사이에 스팀(Steam)을 포함한 플라즈마 형성가스를 주입하는 제2가스주입수단을 포함하여 이루어지는 점이다.이상에서 설명한 바와 같이, 아크가 "V" 형태로 존재함으로 이송형과 비이송형 토치의 특성을 모두 갖게 되고 아크가 "V" 형태를 유지하고 있으므로 플라즈마 불꽃의 크기, 즉 불꽃 반경이 동일한 출력에 토치에 비해 커지므로 대상 매체로의 열전달이 일어나는 고온의 플라즈마 불꽃 영역이 넓어지고 토치가 이루는 각도를 조절함으로써 플라즈마 불꽃의 형상을 조절할 수 있는 효과를 가진다.본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 구성은 이송형 또는 비이송형의 각 장점을 모두 나타낼 수 있게 된다.즉, 이송형/비이송형 토치 각각의 장점을 모두 갖는 토치를 형상화하기 위해 특별히 고안된 동일한 토치를 두 플라즈마 토치(torch)의 각 노즐(nozzle) 끝의 연장선이 교차되도록 서로 일정각을 이루며 경사지게 설치하고 각 상부전극(electrode)에 서로 다른 극성(polarity)의 전원을 인가할 때 각 상부전극 사이에 발생되어 노즐의 외부로 분출된 전기적 아크가 스팀(Steam)을 포함한 플라즈마 형성가스를 가열하도록 한다. 토치 각각의 상단에 있는 전극을 각각 음극, 양극의 극성을 갖도록 한다. 이로써 토치 각각의 상단에 있는 전극에 아크가 연결되어 토치 외부에 아크가 "V" 형태로 존재함으로 이송형과 비이송형 토치의 특성을 모두 갖게 되고 아크가 "V" 형태를 유지하고 있으므로 플라즈마 불꽃의 크기, 즉 불꽃 반경이 동일한 출력에 토치에 비해 커지므로 대상 매체로의 열전달이 일어나는 고온의 플라즈마 불꽃 영역이 넓어진다. 또한 토치가 이루는 각도를 조절함으로써 플라즈마 불꽃의 형상을 조절할 수 있다.사업성 - 플라즈마 아크 토치는 고온, 고엔탈피 특성 때문에 통상적으로 소각잔재물의 안정적 용융처리, 플라즈마 용사, 다이아몬드 필름 형성, 고온 초전도 필름 형성, 금속가공 작업에 열원으로 사용된다. 플라즈마 가열의 최대 특징은 초고온을 쉽게 발생할 수 있다는 것이다. 따라서 고온이 필요한 프로세스에 중요하게 사용할 수 있다. 또한, 플라즈마 가열은 깨끗한 가열원으로 가열환경을 제어할 수 있다는 점, 급속한 가열을 달성할 수 있다는 점, 배기가스가 적다는 점 등 여러 특징을 갖고 있으므로, 이들 특징을 살린 프로세스에 사용이 가능하다. 특히 본 토치는 스팀을 플라즈마가스로 사용할 수 있으므로 유해폐기물처리, 각종 탄화수소류로부터 연료전지용 수소생산 등에 매우 효과적으로 사용될 수 있다.