KR100500432B1 - 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압플라즈마처리장치 - Google Patents

라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압플라즈마처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
본 발명의 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압 플라즈마 처리장치는 오픈시스템에서 방전을 위한 전극과 상기 전극으로 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하여 구성되는 대기압 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기의 전극이 삼각형의 구조로 배열된 3개의 전극으로 구성되고, 상기의 전극 주변에는 라디칼 플라즈마가 조절될 수 있도록 자기장을 형성하는 영구자석이나 코일 중의 어느 하나인 자기장 유도장치가 더 구비되며, 상기의 3개의 전극은 밑변을 이루는 전극 2개와 꼭지점을 이루는 전극의 극성이 서로 반대인 것을 특징으로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압 플라즈마 장치는 도 1과 같이 전극이 비대칭의 삼각형 구조로 배열되어 있어서 전극에 AC전원이 인가되어 플라즈마가 발생되고 전하를 띤 양이온과 음이온의 입자들에 의한 흐름이 생기게 될 때, 3개의 전극간에 형성된 전기장의 영향으로 인하여 한쪽으로 흐르는 라디칼의 자기흐름(self-flow)이 강하게 발생되도록 한다.

Description

라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압 플라즈마 처리장치{Atmospheric plasma apparatus using radical self-flow electrode structure}
본 발명은 라디칼 자기흐름(self-flow) 발생용 전극구조를 이용한 대기압 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 전극이 삼각형의 구조로 배열된 3개의 전극으로 구성되고; 상기의 3개의 전극은 밑변을 이루는 전극 2개와 꼭지점을 이루는 전극의 극성이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 방전 전극으로 이루어진 대기압 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
종래의 대기압 플라즈마 처리장치는, 미국 특허 제 5,124,173호와 미국 특허 제 6,429,400호에 개시된 것과 같이 평판형이나 봉 형태 중의 어느 하나의 전극구조에서 발생된 활성 라디칼, 이온과 같은 플라즈마를 반응 전극 외부로 끌어내기 위해서 강한 팬이나 압축 가스를 이용하여 불어내거나 압력차를 이용하여 불어내는 방식 중의 어느 하나를 사용하였다.
그러나, 상기와 같은 플라즈마를 전극 외부로 이동시키는 종래의 방식은 발생된 라디칼, 이온과 같은 플라즈마의 효율적인 흐름을 유지하기가 어렵고 또한 별개의 부가장치가 필요하기 때문에 장치가 대형화되고 복잡해지므로 시스템의 비용이 상승된다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플라즈마 처리장치에 세 개의 전극을 삼각형으로 배열하고 밑변을 이루는 전극 2개와 꼭지점을 이루는 전극의 극성을 달리 하도록 하여 발생된 각종 활성 라디칼과 이온의 자기흐름(self-flow)을 극대화시킴으로써 생성된 플라즈마가 별도의 부가장치 없이 스스로 전극 외부로 이동이 가능하게 되도록 하는 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압 플라즈마 처리장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 삼각형으로 배열된 세 개의 전극이 밑변을 이루는 전극 2개와 꼭지점을 이루는 전극의 극성이 다르도록 구성된 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압 플라즈마 처리장치에 의해 달성된다.
즉, 오픈시스템에서 방전을 위한 전극과 상기 전극으로 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하여 구성되는 대기압 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기의 전극이 삼각형의 구조로 배열된 3개의 전극으로 구성되고, 상기의 전극 주변에는 라디칼 플라즈마가 조절될 수 있도록 자기장을 형성하는 영구자석이나 코일 중의 어느 하나인 자기장 유도장치가 더 구비되며, 상기의 3개의 전극은 밑변을 이루는 전극 2개와 꼭지점을 이루는 전극의 극성이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조의 단면도이다. 자기흐름(self-flow)을 발생시키는 본 발명에 따른 전극(1)은 봉형태의 전극 3개가 삼각형으로 배열되어 있고, 이러한 3개의 전극은 밑변을 이루는 전극 2개와 꼭지점을 이루는 전극의 극성이 서로 반대인 것을 특징으로 한다. 즉, 밑변을 이루는 전극 2개에 전원이 인가되어 ± 특성을 가진다면 꼭지점을 이루는 전극은 접지가 되고, 반대로 밑변을 이루는 전극 2개가 접지전극이 된다면 꼭지점을 이루는 전극이 ± 특성을 가지는 전극이 된다.
이때 상기의 봉형태의 전극(1)은 열전도율이 우수하고 부식저항이 높은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 스테인레스 강 중의 어느 하나의 재질로 이루어져 있으며 각각의 전극들은 유리(glass), 알루미나(alumina), 테프론(teflon), TiO2, BaTiO3 중의 어느 하나로 이루어진 유전체 물질로 둘러싸여 있다.
이러한 전극구조를 가진 플라즈마 처리장치에 전원이 인가되면 즉시 활성 라디칼과 이온으로 구성된 플라즈마가 발생된다. 이때 플라즈마 처리장치의 전원 공급 장치는 1,000V ∼ 20kV의 AC 전원이 사용되고 주파수는 10Hz ∼100kHz가 사용된다. 이렇게 발생된 플라즈마의 양이온과 음이온들은 연속적인 교류전원에 의하여 형성된 웨이브에 의하여 플라즈마 방전 영역으로부터 외부로 전파되면서 다량의 활성 라디칼들의 자기흐름이 발생하게 된다. 여기에 서로 다른 극성을 가진 전극간에 형성된 자기장의 영향이 더해짐으로써 자기흐름이 극대화된다.
도 2는 본 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조에 자기장 유도장치(2)를 더 구비한 실시예의 단면도이다. 발생된 플라즈마에 자기장이 유도될 수 있도록 영구자석이나 코일 중의 어느 하나로 구성된 자기장 유도장치를 부착하여 발생된 플라즈마의 효율을 증대시키고 방향성이 조절될 수 있도록 한 것이다.
따라서, 본 발명의 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압 플라즈마 처리장치는 봉형태의 전극 3개를 삼각형으로 배열하고, 이러한 3개의 전극은 밑변을 이루는 전극 2개와 꼭지점을 이루는 전극의 극성이 서로 반대가 되도록 하여 구비 함으로써 활성 라디칼과 이온으로 구성된 플라즈마가 생성될 때, 별도의 부가장치 없이 플라즈마가 스스로 전극 외부로 이동이 가능하도록 하여 플라즈마 발생장치를 단순화시키며 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조의 단면도이다.
도 2는 본 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조에 자기장 유도장치를 더 구비한 실시예의 단면도이다.
((도면의 주요부분에 대한 부호의 설명))
1. 전극 2. 자기장 유도장치

Claims (5)

  1. 오픈시스템에서 방전을 위한 전극과 상기 전극으로 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하여 구성되는 대기압 플라즈마 처리장치에 있어서,
    상기의 전극이 삼각형의 구조로 배열된 3개의 전극으로 구성되고,
    상기의 전극 주변에는 라디칼 플라즈마가 조절될 수 있도록 자기장을 형성하는 영구자석이나 코일 중의 어느 하나인 자기장 유도장치가 더 구비되며,
    상기의 3개의 전극은 밑변을 이루는 전극 2개와 꼭지점을 이루는 전극의 극성이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압 플라즈마 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기의 각각의 전극들은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 스테인레스 강 중의 어느 하나로 이루어진 봉 형태의 금속 전극이 유전체 물질로 둘러싸여 있는 구조임을 특징으로 하는 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압 플라즈마 처리장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기의 유전체 물질은 유리(glass), 알루미나(alumina), 테프론(teflon), TiO2, BaTiO3 중의 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압 플라즈마 처리장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전극에 인가되는 전원은 1,000V ∼ 20kV의 AC 전원이 사용되고, 주파수는 10Hz ∼100kHz가 사용되는 것을 특징으로 하는 라디칼 자기흐름 발생용 전극구조를 이용한 대기압 플라즈마 처리장치.
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