阴极电极的散热结构及等离子体洗涤器的制作方法

本实用新型涉及阴极电极(cathode)的散热结构及等离子体洗涤器，更详细地，涉及以可增加阴极电极与冷却水之间的接触面积的方式构成的阴极电极的散热结构及等离子体洗涤器。

背景技术：

通常，等离子体为由具有电极性的电子及离子构成的第四物质状态，整体上以负电荷数和正电荷数几乎相同的密度分布，在电方面几乎形成中性。等离子体分为如电弧等的温度高的高温等离子体和低温等离子体，在低温等离子体中，电子的能量虽高，但离子的能量低，因而实际感受到的温度相当于室温，大多借助直流、交流、超高频、电子束等的电放电来生成。

在韩国公开专利10-2016-0043820号中，公开了利用这种等离子体来处理废气等的装置结构。通常，这种等离子体的发生方式之一为通过电弧放电来产生等离子体，在此情况下，等离子体洗涤器包括：气炬部，通过电弧放电产生气炬，即火焰；反应部，使由上述气炬部产生的气炬延伸来对所流入的处理气体进行处理，即对废气进行处理；以及洗涤部，借助水等来对在上述反应部进行处理的气体进行洗涤，使温度降低。

若在如上所述的气炬部的阴极电极和阳极电极产生电弧，则在阴极电极流通高电流来形成高温状态，因高温氧化而导致阴极电极被侵蚀，存在经常更换阴极电极的问题。

现有技术文献

专利文献

韩国授权专利第10-1645813号，“等离子体处理装置”(2016年07月29日)

韩国授权专利第10-0904663号，“利用等离子体电弧气炬的洗涤器”(2009年06月18日)

技术实现要素：

本实用新型用于解决如上所述的问题，本实用新型的目的在于可通过使阴极电极与冷却水之间的接触部位形成非平坦面来提高电极与冷却水之间的接触面积的阴极电极的散热结构及等离子体洗涤器。

另一方面，在可从后述的详细说明及效果轻松推导的范围内追加考虑在本实用新型中未明示的其他目的。

用于实现上述目的的本实用新型的阴极电极的散热结构包括与构成气炬部110的阴极电极的一侧相连接来向上述阴极电极传递冷却水的冷却水供给管(1141)，在上述阴极电极的散热结构中，使与上述冷却水相接触的上述阴极电极的表面(114a)不平坦。

优选地，在上述冷却水供给管的内部设置有与上述冷却水供给管的内部面隔开的吸管形态的排出管1142。

本实用新型的阴极电极的散热结构及等离子体洗涤器可使电极内部的与冷却水供给管相接触的电极的表面呈圆锥形、倒圆锥形、波浪形等的非平坦面，来增加阴极电极与冷却水之间的接触面积，从而具有增加电极的散热的效果。

并且，通过在冷却水供给管设置吸管形态的排出管，来使冷却水快速、顺畅地循环，从而具有增加向阴极电极传递的冷却水的散热效率的效果。

附图说明

图1为包括本实用新型实施例的阴极电极的散热结构的等离子洗涤器的立体图。

图2为图1所示的A-A线的剖视图。

图3的(a)部分和(b)部分为示出本实用新型一实施例的反应部的作用的剖切立体图。

图4为示出本实用新型一实施例的阻隔壁的另一实施例的剖视图。

图5为本实用新型一实施例的阴极电极的剖切立体图。

图6的(a)部分为图5所示的阴极电极的剖视图，图6的(b)部分和(c)部分为示出阴极电极的另一实施例的剖视图。

符号说明

100：等离子体洗涤器 110：气炬部

112：阳极电极 114：阴极电极

1141：冷却水供给管 1142：排出管

116：反应气体供给管 120：反应部

122：反应室 124：阻隔壁

1241：排出口 126：废气供给管

130：洗涤部

具体实施方式

可通过与附图相关的以下详细说明和优选实施例来更加明确本实用新型的目的、特定优点及新特征等。并且，所使用的术语为考虑到在本实用新型中的功能而定义的术语，这可根据使用人员、应用人员的意图或惯例而不同。因此，对这种术语的定义应根据本说明书中的全文内容来定义。

在对附图中的多个结构要素赋予附图标记方面，即使相同的结构要素在不同的附图中出现，也尽可能对相同的结构要素赋予相同的附图标记。并且，在对本实用新型进行说明的过程中，若判断对相关公知结构或功能的具体说明有可能使本实用新型的主旨变得模糊，则省略相应的详细说明。

并且，在对本实用新型的结构要素进行说明的过程中，可使用第一、第二、A、B、(a)、(b)等的术语。这种术语仅用于对该结构要素和其他结构要素进行区分，相应结构要素的本质、排序或顺序等并不受术语的限制。在记载某个结构要素与其他结构要素“相连接”、“相结合”或“相接触”的情况下，该结构要素可与其他结构要素直接连接或直接接触，但应理解为可在各个结构要素之间有其他结构要素“相连接”、“相结合”、“相接触”。

参照图1本实用新型一实施例的包括阴极电极的散热结构的等离子体洗涤器100包括气炬部110、反应部120以及洗涤部130。气炬部110为产生高温火焰即气炬的腔室，反应部120为使在气炬部110产生的高温火焰扩张并向所扩张的火焰的周边分散供给废气来对废气进行热分解而进行净化处理的腔室。洗涤部130为为了防止反应部120过热而对反应部120进行冷却的腔室。

参照图2，气炬部110包括阳极电极112、阴极电极114及反应气体供给管116。

在阳极电极112的内部形成有用于使反应气体流入的移送通道1121，移送通道1121以上宽下窄的形态，直径朝着下方逐渐变小。在移送通道1121的下端部设置有阴极电极114，阴极电极114和阳极电极112以隔开规定距离的状态设置。若向如上所述的阴极电极114和阳极电极112施加电源，并通过移送通道1121注入反应气体，则通过引起电弧放电来生成高温火焰即气炬。此时，所使用的反应气体主要是氦、氩及氮等，在本实施例中，以使用氮气(N₂)来进行说明。

参照图5及图6，阳极电极112及阴极电极114的材质主要使用无氧铜或钨，在本实施例中，以使用钨的情况进行说明，但并不限定于此。并且，若在阴极电极114与阳极电极112之间产生电弧，则在阴极电极114流通高电流来处于高温状态，因高温氧化而发生阴极电极114被侵蚀，为了防止这种情况，阴极电极114与用于投入冷却水的冷却水供给管1141相连接。在冷却水供给管1141的内部设置有吸管(straw)形态的排出管1142。在冷却水供给管1141与排出管1142之间形成有间隙，若使冷却水通过排出管1141流入，则冷却水沿着排出管1141与冷却水供给管1141之间的间隙排出，使冷却水快速顺畅地循环，这种冷却水的有效循环具有可对与冷却水供给管1141的内部相接触的阴极电极的表面114a迅速散热的效果。

此时，为了借助冷却水更有效地对阴极电极114进行散热，使更多的冷却水与阴极电极114相接触尤为重要。为此，优选地，露出于冷却水供给管1141的内部的阴极电极的表面114a形成非平坦面。这是因为，即使是相同的面积，非平坦面的露出的部分比平坦面的露出的部分大。如图5和图6的(a)部分、(b)部分及(c)部分所示，如上所述的非平坦面可形成圆锥形、倒圆锥形及波浪形等多种形态，但并不限定于此。即，只要是阴极电极112的向冷却水供给管1141露出的表面114a由不平坦的非平坦面形成，则均可成为在本实施例的阴极电极112。

重新参照图2，反应气体供给管116与移送通道1121相连接。通过反应气体供给管116供给反应气体，通过反应气体供给管116流入的反应气体以按螺旋形在移送通道1121回旋的方式排出。因此，通过反应气体生成的火焰也理所应当形成旋涡(swirl)，用于生成如上所述的火焰的旋涡的反应气体供给管116的结构及形态属于以往所使用的技术，因而省略对其的详细说明。

参照图2和图3，在气炬部110生成的火焰向与气炬部110的下端相连接的反应部120流入，反应部120对从气炬部110流入的火焰进行扩张，通过向所扩张的火焰周边分散供给废气来对废气进行热分解。如上所述的反应部120包括反应室122、阻隔壁124及废气供给管126。

反应室122为使在气炬部110生成的火焰及废气混合来对废气进行热分解的腔室，在反应室122的上端设置废气供给管126。废气供给管126为使通过工艺腔10产生的废气移动并被排出的管路。废气供给管126设置于反应室122的上端部。如本实施例，废气供给管126也可设置于位于反应室122的最上侧的阻隔壁124的上侧，也可设置于反应室122上端部的阻隔壁124之间。并且，废气供给管126可分别位于多个阻隔壁124之间。通过废气供给管126供给的废气在反应室122内以螺旋形旋转，形成旋涡，并与火焰混合。火焰及废气通过旋涡来具有旋转方向性，因而可迅速向反应室122内的下侧排出。但是，为了对废气进行有效的热分解，需使废气和火焰长时间停留在反应室122内来进行反应，为此，在本实用新型一实施例的反应室122设置阻隔壁124。

阻隔壁124使火焰更长时间停留在反应室122内，并使火焰得到分散、扩张及扩散，来增加火焰和废气的反应时间，因此，可更有效地执行废气的热分解。如上所述的阻隔壁124可沿着反应室122的长度方向设置一个以上，在本实施例中，示出依次设置4个阻隔壁124，但这仅仅是优选实施例，而并不限定阻隔壁124的数量。

在阻隔壁124的边缘形成有一个排出口1241，排出口1241以使阻隔壁124的上侧和下侧的空间相连接的方式通过对阻隔壁124穿孔而成。依次设置于反应室122的多个阻隔壁124的多个排出口1241以位于不同垂直线的方式设置。具体地，4个排出口1241以阻隔壁124的中心为基准来在阻隔壁124的四方分别设置有一个。若以如上所述的方式使排出口1241位于互不相同的位置，则向阻隔壁124之间流入的火焰及废气的人口和出口变得不同，可使火焰及废气的扩散及扩张更加有效。并且，在本实施例中，所示的排出口1241沿着阻隔壁124的厚度垂直形成，但并不限定于此，如图4所示，还可使排出口1241沿着阻隔壁124的厚度方向来沿着上下方向倾斜。如上所述，若排出口1241倾斜，则具有更加增加经过排出口1241的火焰及废气的旋涡的效果。

参照图2和图3，如上所述的阻隔壁124的作用如下，通过使在气炬部110形成旋涡的火焰与向反应室122流入的废气混合，来对废气进行热处理。此时，反应气体和废气一边形成旋涡，一边下降，下降时与阻隔壁124相碰撞来使火焰及废气的旋涡扩散及分散。旋涡的扩散不仅使火焰及废气便于混合，还延长下降的时间，从而更加延长通过火焰所进行的废气的反应时间。被阻隔壁124阻挡而扩散的火焰及废气重新经过下侧阻隔壁124的排出口1241来向下侧移动，向下侧移动的火焰及废气的旋涡重新被阻隔壁124阻挡，来以使火焰及废气的旋涡进一步被扩张的方式分散及扩散。如上所述的旋涡的扩散及分散作用在每次经过阻隔壁124时产生，在每次经过阻隔壁124时，旋涡的分散及扩散逐渐增大、扩张。通过如上所述地在阻隔壁124之间使火焰及废气的旋涡扩散、分散及扩张，不仅增加火焰及废气停留在反应室122的时间，而且还使火焰及废气均匀地分布在反应室122内，从而具有可提高通过火焰所进行的废气的热处理效率的效果。

洗涤部130为使在反应部120进行处理的气体借助水等来得到洗涤并降低温度的腔室，属于以往经常使用的结构，因而省略对其的详细说明。

只要没有特别相反的记载，以上内容中所记载的“包括”、“构成”、或“具有”等术语意味着内置有相应结构要素，应解释为并不排除其他结构要素，而是还可包括其他结构要素。只要未定义成其他含义，将技术术语或科学术语包括在内的所有术语具有本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常所理解的含义。词典中所定义的用语等的通常所使用的用语应被解释为与相关技术的文脉上的含义相同，只要未在本实用新型中明确定义，则不解释成理想化或过度形式化的含义。

以上说明仅属于例示性地说明本实用新型的技术思想，只要是本实用新型所属技术领域的普通技术人员，则可在不脱离本实用新型的本质特性的范围内对本实用新型进行多种修改及变形。因此，在本实用新型中公开的实施例用于说明本实用新型的技术思想，而不是用于限定本实用新型的技术思想，本实用新型的技术思想的范围并不被这种实施例而限定。本实用新型的保护范围应根据实用新型要求保护范围来解释，应解释成，与上述实用新型要求保护范围相同的范围内的所有技术思想均属于本实用新型的权利范围。