KR101136166B1

KR101136166B1 - 플라즈마 토치 장치 및 플라즈마 토치를 이용한 소각 설비

Info

Publication number: KR101136166B1
Application number: KR1020110114872A
Authority: KR
Inventors: 이원주; 박혜정; 서길성; 윤효경
Original assignee: 주식회사 네패스
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2012-04-17
Anticipated expiration: 2031-11-07

Abstract

본 발명은, 화염분출구가 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되며, 상기 화염분출구와 연통되는 방전관과, 도파관을 통하여 상기 방전관으로 전자파를 공급하는 전자파 공급 모듈과, 상기 방전관으로 방전가스를 공급하는 방전가스 공급 모듈과, 상기 방전관으로 인입되어 상기 전자파가 흡수된 상태에서 상기 방전관 또는 상기 하우징과의 사이에 플라즈마 개시 방전을 발생시켜서, 상기 방전관으로 공급된 상기 전자파 및 상기 방전가스가 플라즈마를 발생하게 하고, 상기 플라즈마가 발생되면 상기 방전관으로부터 이탈되도록 인출 가능하게 상기 하우징에 설치되는 점화 전극 모듈을 포함하는 플라즈마 토치 장치를 제공한다.
따라서, 상기 점화 전극 모듈이 플라즈마 방전 개시 이후에 방전관으로부터 인출될 수 있기 때문에, 상기 점화 전극 모듈의 손상 가능성이 감소한다. 또한, 상기 점화 전극 모듈의 전극 프로브가 상기 방전관 또는 상기 하우징의 내면으로 경사 방향으로 인입되기 때문에, 상기 방전관 또는 상기 하우징의 내면과의 거리 조절이 용이하여, 플라즈마 개시 방전이 효과적으로 발생할 수 있다.

Description

플라즈마 토치 장치 및 플라즈마 토치를 이용한 소각 설비 {Plasma torch device and incinerating facility therewith }

본 발명은 플라즈마 토치 장치 및 플라즈마를 이용한 소각 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 방전을 개시하는 점화 전극 모듈의 손상 가능성이 낮은 플라즈마 토치 장치 및 플라즈마를 이용한 소각 설비에 관한 것이다.

종래에는 도시 생활 쓰레기를 매립지에 투기하여 처리하는 것이 일반적이었는데, 매립 방법은 침출수 및 악취 문제를 발생시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 최근에는 쓰레기를 소각 설비에서 소각하여 감량화시켜서 처리하는 방법이 가장 널리 이용된다. 하지만, 쓰레기 소각으로 인하여, 다이옥신 등의 유해 가스가 생성되어, 쓰레기 소각장에 대하여 주변 민원문제가 끝이지 않게 발생하였다.

특히, 쓰레기 중 병원 쓰레기 등은 고온에서 소각되어야 하기 때문에, 아크형 플라즈마 토치를 이용한 플라즈마 소각 설비가 다양하게 적용되고 있다. 하지만, 종래의 플라즈마 토치를 이용한 플라즈마 소각 설비에서는, 아크 토치가 소각물을 직접 연소하기 때문에, 에너지 유지비용이 매우 높을 뿐만 아니라, 유해물질의 발생을 줄이기가 어려워, 플라즈마 소각 설비의 설치가 확대되지 못하는 문제점이 있다.

다만, 한국등록특허 제10-0638109호에는 전자파 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 화염 발생장치가 개시되어 있다. 하지만, 상기 플라즈마 화염 발생장치에서는 점화부가 플라즈마 방전의 개시 이후에도 방전 공간 내에 위치하므로, 점화부가 파손되는 문제점이 있다. 더욱이, 상기 방전관의 직경이 매우 작기 때문에, 상기 방전관 내로 2개의 점화부 전극을 삽입하기 어려울 뿐만 아니라, 상기 점화부 전극과 상기 방전관 내면 사이에서 예기치 못하는 플라즈마 방전이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 플라즈마 방전을 개시하는 점화 전극 모듈의 손상 가능성이 낮은 플라즈마 토치 장치 및 플라즈마를 이용한 소각 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 화염분출구가 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되며, 상기 화염분출구와 연통되는 방전관과, 도파관을 통하여 상기 방전관으로 전자파를 공급하는 전자파 공급 모듈과, 상기 방전관으로 방전가스를 공급하는 방전가스 공급 모듈과, 상기 방전관으로 인입되어 상기 전자파가 흡수된 상태에서 상기 방전관 또는 상기 하우징과의 사이에 플라즈마 개시 방전을 발생시켜서, 상기 방전관으로 공급된 상기 전자파 및 상기 방전가스가 플라즈마를 발생하게 하고, 상기 플라즈마가 발생되면 상기 방전관으로부터 이탈되도록 인출 가능하게 상기 하우징에 설치되는 점화 전극 모듈을 포함하는 플라즈마 토치 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 내부에 길이 방향을 따라 원통형의 중공이 형성되어 있으며, 일 단부에 화염분출구가 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되며, 상기 화염분출구와 연통되며, 상기 하우징의 내부 공간과 동일한 가상의 중심축을 가지는 방전관과, 상기 방전관의 측면으로 삽입 고정되는 도파관을 통하여 상기 방전관으로 전자파를 공급하는 전자파 공급 모듈과, 상기 하우징의 타 단부에서 상기 화염 분출구 방향으로 방전가스를 분사하여, 상기 방전관으로 와류 형태의 방전가스를 공급하는 방전가스 공급 모듈과, 상기 방전관으로 인입되어 상기 전자파가 흡수된 상태에서 상기 방전관 또는 상기 하우징과의 사이에 플라즈마 개시 방전을 일으키도록 상기 방전관으로 인입되고, 상기 플라즈마가 발생되면 상기 방전관으로부터 이탈되도록 인출 가능하게 상기 하우징에 설치되되, 전극 프로브가 상기 방전관의 가상의 중심축과 경사지도록 인입되어, 상기 인입이 진행됨에 따라 상기 방전관의 내면 또는 상기 하우징의 내면과 상기 전극 프로브 사이의 거리가 감소하는 점화 전극 모듈과, 상기 플라즈마에 연료를 공급하여 플라즈마 화염을 발생시키게 하여, 상기 화염분출구로 플라즈마 화염을 분출시키는 연료공급 모듈을 포함하는 플라즈마 토치 장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 전술한 플라즈마 토치 장치가 설치되어, 유입되는 소각물을 소각 또는 용융시키거나 유입되는 소각가스를 재연소시키는 소각 설비를 제공한다.

본 발명에 따른 플라즈마 토치 장치 및 플라즈마 토치 장치를 이용한 소각 설비에서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 점화 전극 모듈이 플라즈마 방전 개시 이후에 방전관으로부터 인출될 수 있기 때문에, 상기 점화 전극 모듈의 손상 가능성이 감소한다.

둘째, 상기 점화 전극 모듈의 전극 프로브가 상기 방전관 또는 상기 하우징의 내면으로 경사 방향으로 인입되기 때문에, 상기 방전관 또는 상기 하우징의 내면과의 거리 조절이 용이하여, 플라즈마 개시 방전이 효과적으로 발생할 수 있다.

셋째, 상기 점화 전극 모듈의 전극 프로브의 단부가 상기 방전관 또는 상기 하우징의 내면을 향하도록 굴곡지게 형성될 경우, 상기 전극 프로브가 상기 하우징의 중공과 동축으로 인입되어도 플라즈마 개시 방전이 효과적으로 발생할 수 있다. 다만, 상기 전극 프로브가 상기 하우징의 중공과 경사지도록 삽입될 경우, 상기 플라즈마 개시 방전이 더욱 효과적으로 발생할 수 있다.

넷째, 상기 소각설비에 상기 플라즈마 토치 장치가 설치될 경우, 운전 시 상기 플라즈마 토치 장치의 파손 가능성이 감소되기 때문에, 상기 플라즈마 토치 장치의 교체에 따른 비용을 감소시킬 수 있고, 상기 소각 설비의 운전율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 토치 장치의 내부 구조를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 토치 장치의 작동 구조를 보여주는 구성도이다.
도 3은 도 1의 플라즈마 토치 장치에서 전극 프로브가 방전관 내에 인입된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 1의 플라즈마 토치 장치에서 전극 프로브가 방전관 내로부터 인출된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 토치 장치의 내부 구조를 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 1 및 도 2에 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 토치 장치(100)가 도시되어 있다. 상기 플라즈마 토치 장치(100)는, 하우징(110), 방전관(130), 전자파 공급 모듈(120), 방전가스 공급 모듈(150), 점화 전극 모듈(140) 및 연료 공급 모듈(160)을 포함한다.

상기 하우징(110)은 전체적으로 길이가 길게 형성된 원통구조를 가지며, 상기 하우징(110)의 내부에 길이 방향을 따라 원통형의 중공(111)이 형성되어 있다. 상기 하우징(110)의 일 단부(110a)에는 플라즈마 화염이 토출되는 화염분출구(113)가 형성되어 있고, 타 단부(110b)에는 상기 점화 전극 모듈(140)이 설치되어 있다. 상기 하우징(110)은 플라즈마 화염에 의하여 손상 가능성을 감소시키기 위하여 스테인리스 스틸로 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 더욱이, 본 실시예에서, 상기 하우징(110)은 원 피스(one-piece) 구조를 가지지만, 다른 구성요소들과의 조립성 등을 고려하여 투 피스(two-piece) 이상의 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 하우징(110)의 길이 방향을 따라 복수 개가 플랜지 등을 이용하여 조립되는 구조가 될 수 있다.

상기 하우징(110)의 중공(111)에는 상기 방전관(130)이 설치되어 있다. 상기 방전관(130)은 플라즈마 방전이 발생하는 공간(112)을 한정한다. 상기 방전관(130)은 상기 화염분출구(113)와 연통되며, 상기 하우징(110)의 중공(111)과 동일한 가상의 중심축(C-C)을 가진다.

상기 전자파 공급 모듈(120)은 마그네트론(121) 및 도파관(122)을 포함한다. 상기 마그네트론(121)은 전자파를 생성하며, 상기 생성된 전자파는 상기 도파관(122)을 통하여 이동한다. 상기 도파관(122)은 일반적인 직사각형 도파관으로써, 상기 방전관(130)으로 갈수록 단면적이 감소하는 테이퍼 형상으로 형성되어, 상기 방전관(130)으로 갈수록 에너지 밀도가 증가한다.

상기 방전관(130)은 상기 도파관(122)의 단부(122a)로부터 관내 파장의 1/8 (P2) ~ 1/2 (P1) 사이에서 상기 도파관(122)을 수직하게 관통하도록 설치된다. 상기 방전관(130)은 전자파의 용이한 투과를 위해 석영, 알루미나 또는 세라믹으로 형성된다.

상기 방전가스 공급 모듈(150)은 상기 방전관(130)으로 방전가스를 공급한다. 상기 방전가스로는 다양한 가스가 이용될 수 있으며, 본 실시예에서는 공기가 이용된다. 상기 방전가스 공급 모듈(150)은 상기 하우징(110)의 측면에 형성된 방전가스 유입구(110c)로 상기 방전가스를 토출한다. 상기 방전가스 유입구(110c)는 상기 방전관(130)과 상기 하우징(110)의 타 단부(110b) 사이에 위치한다. 상기 방전가스 유입구(110c)로 토출된 상기 방전가스가 와류를 형성하도록, 상기 방전가스 유입구(110c)가 상기 하우징(110)의 측면에 경사지게 형성되어 있다. 상기 와류형 방전가스는 상기 방전관 내에서 플라즈마를 안정화시키고, 플라즈마에 의한 방전관(130) 내면의 손상을 방지한다. 또한, 상기 와류형 방전가스는 상기 연료 공급 모듈(160)에 의해 공급되는 연료의 산화를 위한 산화제로 작용한다.

상기 점화 전극 모듈(140)은, 전극 하우징(141), 전극 프로브(142) 및 작동부(미표기)를 포함한다. 상기 전극 하우징(141)은 플랜지(145)를 이용하여 상기 하우징(110)의 타 단(110b)에 고정된다. 상기 전극 프로브(142)는 상기 방전관(130) 내에 1개가 인입 또는 인출되며, 상기 방전관(130) 내에서 전자를 생성함으로써 플라즈마 방전 개시 전압을 낮추어 플라즈마 방전이 개시되게 한다. 즉, 상기 방전관(130) 내에서 상기 전극 프로브(142)는 전자파를 흡수하여 에너지가 상승되게 되며, 상기 방전관(130) 또는 상기 하우징(110) 사이에 플라즈마 개시 방전을 하여, 상기 방전관(130) 내에 전자를 발생시킨다.

상기 전극 프로브(142)는 길이 방향으로 길이 형성된 바(bar) 구조를 가지며, 도전성 소재(예, 텅스텐 소재)로 형성되어 있다. 다만, 상기 전극 프로브(142)는 도전성 소재에 유전체가 덮인 구조를 가질 수도 있다.

상기 전극 프로브(142)는 상기 하우징(110)의 중공(111)의 가상의 중심축(C-C)으로부터 기울게 배치되어 있다. 이는 향후, 상기 전극 프로브(142)의 전진에 의하여 상기 전극 프로브(142)의 단부와 상기 방전관(130)(또는 상기 하우징(110))의 내면 사이의 거리가 점차 감소되게 함이다.

상기 구동부(미표기)는 상기 전극 프로브(142)를 상기 전극 하우징(141)에 대하여 전후진 시키는 기능을 수행한다. 상기 구동부(미표기)는, 피스톤(143), 스프링(144) 및 압축공기 공급부(미표기)를 포함한다. 상기 피스톤(143)은 상기 전극 하우징(141) 내의 내부 공간에 배치되며, 상기 피스톤(143)에 상기 전극 프로브(142)가 고정되어, 상기 피스톤(143)의 전후진에 의하여 상기 전극 프로브(142)가 전후진 한다. 상기 압축공기 공급부(미표기)는 상기 피스톤(143)과 상기 전극 하우징(141)의 내면 사이에 압축공기를 공급하여 상기 피스톤(143)을 전진시킨다. 상기 스프링(144)은 상기 전극 하우징(141) 내에 공급된 압축공기가 제거된 후 상기 피스톤(144)을 원위치로 되돌리는 복원력을 가한다. 본 실시예에서는, 상기 구동부(미표기)가 공압에 의하여 작동하는 구조를 가지지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 공압 대신에 유압이 이용될 수도 있으며, 상기 전극 프로브(142)가 기구 메커니즘, 모터 메커니즘 등의 다양한 구동 메커니즘에 의하여 전후진 할 수 있다. 더욱이, 상기 전극 프로브(142)는 수동에 의하여 전진 또는 후진하게 구성될 수도 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 상기 플라즈마 토치 장치(100)의 작동에 대하여 상세하게 살펴본다.

도 3을 참조하면, 상기 마그네트론(121)이 작동하여 상기 방전관(130)으로 전자파를 공급하고, 상기 방전가스 공급 모듈(150)이 작동하여 상기 방전관(130)으로 와류형의 방전가스를 공급한다. 이 때, 상기 방전관(130)에서 플라즈마 방전이 개시되기 위해서는, 상기 방전관(130)으로 전자가 공급되어야 한다. 상기 전자 공급을 위하여, 상기 구동부(미표기)가 작동하여 상기 전극 프로브(142)가 상기 방전관(130) 내로 인입된다.

상기 전극 프로브(142)는 상기 가상의 중심축(C-C)에 경사지게 직선 이동하여, 상기 하우징(110)의 내면(110d)과 매우 근접한 위치까지 계속 접근하게 한다. 상기 전극 프로브(142)의 단부(142a)와 상기 하우징(110)의 내면(110d) 사이의 거리(D)(도 1 참조)가 매우 좁게 되면, 상기 전극 프로브(142)의 단부(142a)와 상기 하우징(110)의 내면(110d) 사이에 플라즈마 방전이 개시한다. 다만, 상기 방전관(130)의 내경이 매우 작기 때문에, 상기 전극 프로브(142)의 단부(142a)와 상기 하우징(110)의 내면(110d) 사이의 거리 조절(D)이 매우 어렵다. 따라서, 본 실시예에서는, 상기 전극 프로브(142)의 단부(142a)가 상기 하우징(110)의 내면(110d)에 접촉할 때까지 전진시킨다. 특히, 상기 하우징(110)은 스테인리스 스틸로 형성되어, 상기 전극 프로브(142)와의 접촉 또는 충돌에 의하여 파손될 우려가 없다.

상기 전극 프로브(142)가 상기 하우징(110)에 접촉하는 위치가 상기 방전관(130)으로부터 멀어질수록 플라즈마 방전 개시가 효과적으로 이루어지지 않기 때문에, 상기 전극 프로브(142)는 상기 방전관(130)에 인접한 위치에 있는 상기 하우징의 내면(110d) 부분에 접촉하게 설계되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 상기 전극 프로브(142)가 상기 방전관(130)을 가로질러, 상기 하우징(110)의 내면(110d)에 접촉한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 전극 프로브(142)가 상기 방전관(130)의 이전에서, 상기 하우징(110)의 내면(110d)에 접촉할 수도 있다.

상기 전극 프로브(142)의 전진 동안 플라즈마 방전이 개시되기 때문에, 상기 전극 프로브(142)의 조작을 미세하게 하지 않더라도, 상기 방전관(130) 내에 전자 공급이 가능해진다.

하지만, 상기 전극 프로브(142)는 상기 방전관(130)의 내면(130a)과 접촉하도록 조작될 수도 있다. 상기 전극 프로브(142)와 상기 방전관(130)의 내면(130a) 사이의 플라즈마 개시 방전을 효과적으로 하기 위해서는, 상기 전극 프로브(142)의 단부(142a)와 상기 방전관(130)의 내면(130a) 사이의 거리가 매우 가까워야 한다. 만일, 이러한 거리 조절을 위하여, 상기 전극 프로브(142)의 인입을 지나치게 할 경우, 상기 전극 프로브(142)의 단부(142a)가 상기 방전관(130)과 충돌하여, 석영 등의 충격에 약한 소재로 형성된 방전관(130)이 파손되는 문제점이 발생할 우려가 있다. 즉, 상기 방전관(130)의 손상을 감소시키기 위해서 상기 전극 프로브(142)의 단부(142a)와 상기 방전관(130)의 내면(130a) 사이의 거리를 멀게 하면 상기 플라즈마 개시 방전이 효과적으로 일어나지 않고, 상기 플라즈마 개시 방전을 효과적으로 일으키도록 상기 전극 프로브(142)의 단부(142a)와 상기 방전관(130)의 내면(130a) 사이의 거리를 좁게 하면 상기 방전관(130)의 손상 가능성이 발생하는 것이다. 특히, 상기 방전관(130)의 직경이 매우 좁기 때문에, 상기 거리 조절은 더욱 어렵게 된다. 하지만, 이러한 거리 조절의 어려움은, 상기 전극 프로브(142)의 경사 방향 진행에 의하여 일정 수준까지 해소될 수 있다. 즉, 상기 전극 프로브(142)의 전진 거리에 비하여 상기 전극 프로브(142)의 단부(142a)와 상기 방전관(130)의 내면(130a) 사이의 거리 감소가 훨씬 작기 때문에, 상기 전극 프로브(142)의 단부(142a)와 상기 방전관(130)의 내면(130a) 사이의 거리 조절이 가능해진다.

도 4를 참조하면, 상기 플라즈마 개시 방전이 발생하면, 상기 전자파 및 상기 와류 방전가스에 의하여 플라즈마의 활발하게 생성한다. 상기 플라즈마의 온도는 매우 높기 때문에, 상기 구동부(미표기)가 작동하여 상기 전극 프로브(142)를 상기 방전관(130)으로부터 안전한 위치까지 인출시킨다. 따라서, 플라즈마에 의한 상기 전극 프로브(142)의 손상 가능성이 크게 경감된다.

상기 플라즈마의 생성 시, 상기 연료 공급 모듈(160)로부터 연료가 상기 플라즈마에 분사된다. 상기 액체 연료의 주입에 의하여, 플라즈마의 부피와 온도가 크게 증가하여 플라즈마 화염(F)이 발생한다. 상기 플라즈마 화염(F)은 상기 화염 분출구(113)를 통하여 외부로 분사되어 이용된다. 상기 연료로는 다양한 탄화 계열의 연료뿐만 아니라 수소 등의 다양한 연료가 이용될 수 있으며, 액상 또는 기상 연료가 모두 가능하다.

도 5에 본 발명의 다른 실시예에 따른, 플라즈마 토치 장치(200)가 도시되어 있다. 전술한 실시예와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 이하, 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다.

본 실시예가 전술한 플라즈마 토치 장치(100)와 상이한 점은, 점화 전극 모듈(240)의 구조이다. 상기 점화 전극 모듈(240)은, 전극 하우징(141), 전극 프로브(242) 및 작동부(미표기)를 포함한다. 상기 전극 하우징(141)은 플랜지(145)를 이용하여 상기 하우징(110)의 타 단(110b)에 고정된다. 상기 작동부(미표기)는 도 1의 플라즈마 토치 장치(100)의 작동부(미표기)의 구조 및 기능과 동일한 바, 상세한 설명은 생략한다.

상기 전극 프로브(242)의 단부(242a)가 상기 방전관(130)의 내벽(130a)(또는 상기 하우징(110)의 내벽(110d))을 향하도록 굴곡지게 형성되어 있다. 즉, 상기 전극 프로브(242)는 상기 하우징(110)의 중공(111)의 가상의 중심축(C-C)으로부터 기울게 배치되어 있는데, 상기 전극 프로브(242)의 굴곡된 부분에 의하여 상기 방전관(130)의 내벽(130a)(또는 상기 하우징(110)의 내벽(110d))과의 거리가 가까워지게 된다. 즉, 전술한 실시예에 비하여 상기 가상의 중심축(C-C)과의 경사 정도가 작게 되더라도, 상기 굴곡된 부분에 의하여 거리 보상이 되기 때문에, 효과적인 플라즈마 개시 방전이 가능해진다. 더욱이, 상기 굴곡된 부분이 적절히 조절될 경우, 상기 전극 프로브(242)가 상기 가상의 중심축(C-C)과 동축을 이루도록 설치될 수 있다. 이렇게, 상기 점화 전극 모듈이 상기 하우징에 결합되는 구조가 단순해질 수 있는 효과가 있다.

상기 플라즈마 토치 장치(100)는 다양한 설비에 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마 토치 장치는 본 출원인에 의한 한국등록특허 제10-1050557호의 플라즈마 소각 설비에서 소각물 등을 가열하여 용융 상태로 변화시키는 플라즈마 토치로서 이용될 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 토치 장치(100)는 본 출원인에 의한 한국등록특허 제10-1060056호의 플라즈마 소각 설비에서 소각물 등을 가열하여 용융 상태로 변화시키는 플라즈마 토치로서 이용될 수도 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 플라즈마 토치 장치가 소각물의 소각을 위하여 이용할 수도 있고, 소각가스 등의 2차 연소 등의 다양한 가열원으로서 이용될 수도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 플라즈마 토치 장치 110: 하우징
120: 전자파 공급 모듈 130: 방전관
140: 점화 전극 모듈 150: 방전가스 공급 모듈
160: 연료 공급 모듈

Claims

화염분출구가 형성되어 있는 하우징;
상기 하우징 내에 배치되며, 상기 화염분출구와 연통되는 방전관;
도파관을 통하여 상기 방전관으로 전자파를 공급하는 전자파 공급 모듈;
상기 방전관으로 방전가스를 공급하는 방전가스 공급 모듈; 및
상기 방전관으로 인입되어 상기 전자파가 흡수된 상태에서 상기 방전관 또는 상기 하우징과의 사이에 플라즈마 개시 방전을 발생시켜서, 상기 방전관으로 공급된 상기 전자파 및 상기 방전가스가 플라즈마를 발생하게 하고, 상기 플라즈마가 발생되면 상기 방전관으로부터 이탈되도록 인출 가능하게 상기 하우징에 설치되는 점화 전극 모듈을 포함하고,
상기 점화 전극 모듈은, 전극 하우징과, 상기 전극 하우징에 결합되는 전극 프로브과, 상기 전극 프로브를 상기 전극 하우징에 대하여 전후진시켜서, 상기 전극 프로브를 상기 방전관 내로 인입 및 인출하게 하는 작동부를 구비하고,
상기 전극 프로브는, 상기 방전관 내로 인입됨에 따라 상기 방전관의 내면 또는 상기 하우징의 내면과의 거리가 점차 감소하되, 상기 방전관 내로 최대 인입 시, 상기 방전관을 지나치거나 상기 방전관 이전에서, 상기 방전관에 인접한 상기 하우징의 내면과 접촉하는 플라즈마 토치 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 작동부는, 공압 또는 유압에 의하여 상기 전극 하우징 내의 피스톤 전후진시켜서, 상기 피스톤에 연동하는 상기 전극 프로브를 전후진시키는 플라즈마 토치 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징의 내부 공간은 길이 방향을 따라 중공이 형성되고,
상기 화염분출구는 상기 하우징의 길이 방향 일단에 형성되고,
상기 점화 전극 모듈은 상기 하우징의 길이 방향 타단에 설치되되,
상기 전극 프로브는 상기 하우징의 중공의 중심으로부터 경사지게 인입되는 플라즈마 토치 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 플라즈마에 연료를 공급하여 플라즈마 화염을 발생시키게 하여, 상기 화염분출구로 플라즈마 화염을 분출시키는 연료공급 모듈을 더 포함하는 플라즈마 토치 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 방전가스는 와류 형태로 상기 방전관 내에 공급되는 플라즈마 토치 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전극 프로브가 상기 방전관의 내면이나 상기 하우징의 내면을 향하도록 굴곡지도록 형성되어 있는 플라즈마 토치 장치.
화염분출구가 형성되어 있는 하우징;
상기 하우징 내에 배치되며, 상기 화염분출구와 연통되는 방전관;
도파관을 통하여 상기 방전관으로 전자파를 공급하는 전자파 공급 모듈;
상기 방전관으로 방전가스를 공급하는 방전가스 공급 모듈; 및
상기 방전관으로 인입되어 상기 전자파가 흡수된 상태에서 상기 방전관 또는 상기 하우징과의 사이에 플라즈마 개시 방전을 발생시켜서, 상기 방전관으로 공급된 상기 전자파 및 상기 방전가스가 플라즈마를 발생하게 하고, 상기 플라즈마가 발생되면 상기 방전관으로부터 이탈되도록 인출 가능하게 상기 하우징에 설치되는 점화 전극 모듈을 포함하고,
상기 하우징의 내부 공간은 길이 방향을 따라 중공이 형성되고,
상기 화염분출구는 상기 하우징의 길이 방향 일단에 형성되고,
상기 점화 전극 모듈은 상기 하우징의 길이 방향 타단에 설치되되,
상기 전극 프로브는 상기 하우징의 중공의 중심으로부터 경사지게 인입되고,
상기 도파관은 상기 방전관의 측면으로 삽입 고정되며,
상기 전극 프로브는 상기 하우징 내에서 상기 방전관을 가로지르거나 상기 방전관 이전의 위치를 향하도록 인입되는 플라즈마 토치 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 전극 프로브가 상기 방전관의 내면이나 상기 하우징의 내면을 향하도록 굴곡지도록 형성되어 있는 플라즈마 토치 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 전극 프로브는, 상기 방전관 내로 인입됨에 따라 상기 방전관의 내면 또는 상기 하우징의 내면과의 거리가 점차 감소하는 플라즈마 토치 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 플라즈마에 연료를 공급하여 플라즈마 화염을 발생시키게 하여, 상기 화염분출구로 플라즈마 화염을 분출시키는 연료공급 모듈을 더 포함하는 플라즈마 토치 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 방전가스는 와류 형태로 상기 방전관 내에 공급되는 플라즈마 토치 장치.
내부에 길이 방향을 따라 원통형의 중공이 형성되어 있으며, 일 단부에 화염분출구가 형성되어 있는 하우징;
상기 하우징 내에 배치되며, 상기 화염분출구와 연통되며, 상기 하우징의 내부 공간과 동일한 가상의 중심축을 가지는 방전관;
상기 방전관의 측면으로 삽입 고정되는 도파관을 통하여 상기 방전관으로 전자파를 공급하는 전자파 공급 모듈;
상기 하우징의 타 단부에서 상기 화염 분출구 방향으로 방전가스를 분사하여, 상기 방전관으로 와류 형태의 방전가스를 공급하는 방전가스 공급 모듈;
상기 방전관으로 인입되어 상기 전자파가 흡수된 상태에서 상기 방전관 또는 상기 하우징과의 사이에 플라즈마 개시 방전을 일으키도록 상기 방전관으로 인입되고, 상기 플라즈마가 발생되면 상기 방전관으로부터 이탈되도록 인출 가능하게 상기 하우징에 설치되되, 전극 프로브가 상기 방전관의 가상의 중심축과 경사지도록 인입되어, 상기 인입이 진행됨에 따라 상기 방전관의 내면 또는 상기 하우징의 내면과 상기 전극 프로브 사이의 거리가 감소하는 점화 전극 모듈; 및
상기 플라즈마에 연료를 공급하여 플라즈마 화염을 발생시키게 하여, 상기 화염분출구로 플라즈마 화염을 분출시키는 연료공급 모듈을 포함하고,
상기 전극 프로브는, 상기 방전관 내로 최대 인입 시, 상기 방전관을 지나치거나 상기 방전관 이전에서, 상기 방전관에 인접한 상기 하우징의 내면과 접촉하는 플라즈마 토치 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 점화 전극 모듈은,
상기 하우징의 타 단에 고정되며, 상기 전극 프로브가 결합되는 전극 하우징; 및
상기 전극 프로브를 상기 전극 하우징에 대하여 전후진시켜서, 상기 전극 프로브를 상기 방전관 내로 인입 및 인출하게 하는 작동부를 더 포함하는 플라즈마 토치 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 전극 프로브가 상기 방전관의 내면이나 상기 하우징의 내면을 향하도록 굴곡지도록 형성되어 있는 플라즈마 토치 장치.
청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항의 플라즈마 토치 장치가 설치되어, 유입되는 소각물을 소각 또는 용융시키거나, 유입되는 소각 가스를 재연소시키는 소각 설비.
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