KR101458411B1 - 분말 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

분말 플라즈마 처리 장치가 개시된다. 분말 플라즈마 처리 장치는, 원통형 면방전 플라즈마 모듈의 분말 플라즈마 처리 장치로서, 상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈의 외면은 기판형 전극층이고, 상기 기판형 전극층의 내면 측으로 절연층이 있고, 상기 절연층 위에 플라즈마 발생 전극이 위치하며, 상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈은 회전하고, 상기 플라즈마 발생 전극과 상기 기판형 전극층에 교류 전압이 인가되어, 상기 플라즈마 발생 전극 주위에 플라즈마가 발생되고, 플라즈마 처리를 위한 분말은 상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈 내에서 상기 플라즈마에 의해 처리된다.

Description

분말 플라즈마 처리 장치{PLASMA EQUIPMENT FOR TREATING POWDER}
본 발명은 분말 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 원통형 면방전 모듈을 이용하여 분말을 균일하게 처리하는 분말 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마(plasma)란 이온화된 가스를 의미하고, 원자 또는 분자로 이루어진 가스에 에너지를 이용하여 여기시키면, 전자, 이온, 분해된 가스, 및 광자(photon) 등으로 이루어진 플라즈마가 형성된다. 이러한 플라즈마는 피처리물(예를 들면, 기판 등)의 표면 처리에 널리 이용되고 있다.
플라즈마를 생성시키는 기술로는 펄스 코로나 방전(pulsed corona discharge)과 유전막 방전이 공지되어 있다. 펄스 코로나 방전은 고전압의 펄스 전원을 이용하여 플라즈마를 생성하는 기술이며, 유전막 방전은 두개의 전극 중 적어도 하나에 유전체를 형성하고 두 전극에 수십 Hz 내지 수 MHz의 주파수를 가진 전원을 인가하여 플라즈마를 생성하는 기술이다.
유전막 방전 기술로는 대표적으로 DBD(Dielectric Barrier Discharge) 방전기술이 이용되고 있다. DBD 방전기술을 이용한 플라즈마 처리장치는 평판 전극 사이에 피처리대상물을 놓고, 불활성 기체를 이용하여 유전막 방전을 일으키면, 플라즈마가 발생되고, 플라즈마를 피처리대상물의 표면에 접촉시켜 피처리대상물의 표면을 처리하게 된다.
그러나 이러한 플라즈마 처리장치는, 방전을 일으키는 평판 전극 사이에 처리대상물이 배치되므로 기판과 같은 판형 부재일 경우에는 일면 또는 양면을 처리하는데 특별한 어려움이 없지만, 피처리대상물이 분말일 경우, 피처리대상물의 전체 면적을 처리하는데 어려움이 있다. 따라서 피처리대상물이 분말일 경우에 그 피처리대상물을 처리하기 위한 플라즈마 처리장치가 요구되었다.
피처리대상물이 분말일 경우에 그 피처리대상물을 처리하기 위한 플라즈마 처리장치에 대한 종래 기술로서, 본 발명자에 의한 대한민국 특허출원번호 10-2012-0078234에 출원된 관형 플라즈마 표면 처리 장치가 있다. 이 특허는 플라즈마를 이용하여 분말의 표면 처리가 가능하지만 분말의 균일한 처리가 어려웠다.
이에, 본 발명자는 종래 기술들의 문제점을 인식하고, 연구 끝에, 아래와 같은 구성을 도입함으로서, 종래의 플라즈마 처리장치의 문제점을 해결하였고, 나아가 피처리대상물이 플라즈마와의 접촉 시간이 제어되고, 균일한 분말 처리에 효율적인 방법을 제공할 수 있는, 분말 플라즈마 처리 장치를 개발하기에 이르렀다.
본 발명은 원통형 면방전 플라즈마 모듈의 분말 플라즈마 처리 장치로서, 상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈의 외면은 기판형 전극층이고, 상기 기판형 전극층의 내면 측으로 절연층이 있고, 상기 절연층 위에 플라즈마 발생 전극이 위치하며, 상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈은 회전하고, 상기 플라즈마 발생 전극과 상기 기판형 전극에 교류 전압이 인가되어, 상기 플라즈마 발생 전극 주위에 플라즈마가 발생되고, 플라즈마 처리를 위한 분말은 상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈 내에서 상기 플라즈마에 의해 처리되는, 분말 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
일 예로, 상기 플라즈마 발생 전극은 상기 절연층 위에서, 상기 면방전 플라즈마 모듈의 원주 방향을 따라 간격을 이뤄 다수 배열되고, 상기 면방전 플라즈마 모듈의 길이 방향을 따라 연장되어 있다.
다른 예로, 상기 플라즈마 발생 전극은 상기 절연층 위에서, 상기 면방전 플라즈마 모듈의 길이 방향을 따라 간격을 이뤄 다수 배열되고, 상기 면방전 플라즈마 모듈의 원주 방향을 따라 연장되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 기판형 전극층에는 고전압이 인가되고, 상기 플라즈마 발생 전극은 접지 전극이다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따라, 상기 플라즈마 발생 전극에는 고전압이 인가되고, 상기 기판형 전극층은 접지 전극이다.
상기 장치는, 구동부를 포함한다. 상기 구동부는 상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈이 수평으로 놓인 상태로 상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈을 회전시키도록 구성된다. 원통형 면방전 플라즈마 모듈을 회전시키기 위한 특정된 방식은 본 발명의 특징이 아니며, 원통형 면방전 플라즈마 모듈을 회전시킬 수 있는 다양한 방식이 본 발명에 이용될 수 있음은 인식될 것이다.
상기 구동부는 회전속도 제어부를 포함한다. 상기 회전속도 제어부는 상기 구동부가 상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈을 회전시키는 속도를 제어하도록 구성된다. 구동부가 원통형 면방전 플라즈마 모듈을 회전시키는 속도를 제어할 수 있는 다양한 방식이 본 발명에 이용될 수 있음은 인식될 것이다.
본 발명에 따른 분말 플라즈마 처리 장치는, 분말이 균일하게 처리될 수 있고, 분말이 플라즈마에 접촉되는 시간을 제어하여, 효율적인 분말 처리가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 분말 플라즈마 처리 장치의 면방전 플라즈마 모듈을 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 분말 플라즈마 처리 장치의 접지 전극이 배열되는 형태의 다른 예를 나타낸 사시도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 분말 플라즈마 처리장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 분말 플라즈마 처리 장치의 면방전 플라즈마 모듈을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 플라즈마 처리장치는 원통형상의 면방전 플라즈마 모듈(110)이 이용된다. 면방전 플라즈마 모듈(110)은 기판형 전극층(111), 절연층(112), 플라즈마 발생 전극(113)을 포함한다.
기판형 전극층(111)은 원통형상의 면방전 플라즈마 모듈(110)의 외면을 형성한다.
절연층(112)은 기판형 전극층(111)과 플라즈마 발생 전극(113)을 서로 절연시키고, 절연층(112)은 기판형 전극층(111)의 내면측으로 형성된다. 일 예로, 절연층(112)의 소재로는 MgO, MgF2, LiF, CaF2, 알루미나, 유리, 세라믹, 산화마그네슘 등이 사용될 수 있다.
플라즈마 발생 전극(113)은 절연층(112) 위에 다수 배열되고, 플라즈마 발생 전극(113)의 주변에 플라즈마가 발생된다. 예를 들면, 플라즈마 발생 전극(113)은 바 형태일 수 있고, 절연층(112)에서 돌출될 수 있다. 플라즈마 발생 전극(113)의 배열된 형태는, 일 예로, 원통 형상의 면방전 플라즈마 모듈(110)의 원주 방향을 따라 간격을 이뤄 다수 배열되는 형태일 수 있고, 플라즈마 발생 전극(113)은 면방전 플라즈마 모듈(110)의 길이 방향을 따라 연장된 형태일 수 있다. 다른 예로, 도 3을 참조하면, 플라즈마 발생 전극(113)은 원통 형상의 면방전 플라즈마 모듈(110)의 길이 방향을 따라 간격을 이뤄 다수 배열되는 형태일 수 있고, 플라즈마 발생 전극(113)은 면방전 플라즈마 모듈(110)의 원주 방향을 따라 연장된 형태일 수 있다.
본 발명의 일 실시예로, 기판형 전극층(111)에는 고전압이 인가되고, 플라즈마 발생 전극(113)은 접지 전극이다.
본 발명의 추가적인 실시예로, 기판형 전극층(111)은 접지 전극이고, 플라즈마 발생 전극(113)에는 고전압이 인가된다.
이러한 면방전 플라즈마 모듈(110)은 플라즈마 전원장치(120)로부터 다수의 플라즈마 발생 전극(113) 및 기판형 전극층(111)에 교류 전압이 인가되고, 플라즈마 반응 가스가 주입되는 것에 의해 다수의 플라즈마 발생 전극(113) 주위에 플라즈마가 발생된다. 플라즈마 반응 가스는, 예를 들면, O2, N2O 등 산소 성분을 포함하는 가스, CF4, SF6 등 불소 성분을 포함하는 가스, Cl2, BCl3 등 염소 성분을 포함하는 가스, Ar, N2 등의 불활성 가스를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
또한 면방전 플라즈마 모듈(110)은 길이 방향의 양 측면이 개구될 수 있고, 상기 개구를 통해 분말의 공급 및 인출(회수)이 가능할 수 있다. 그리고 면방전 플라즈마 모듈(110)은 회전하면서 플라즈마에 의한 분말의 표면 처리가 이루어진다.
본 발명은 면방전 플라즈마 모듈(110)의 회전을 위한 구동부를 포함한다. 도시되지는 않았지만 구동부는 면방전 플라즈마 모듈(110)을 회전시킬 수 있는, 예를 들면 구동 모터 등의 동력 수단이 면방전 플라즈마 모듈(110)에 연결되는 형태일 수 있다. 구동부는 면방전 플라즈마 모듈(110)을 회전시킬 수 있는 형태이면 충분하고, 이에 특별히 제한은 없다.
상기 구동부는 회전속도 제어부를 포함한다. 회전속도 제어부는 구동부가 원통형의 면방전 플라즈마 모듈(110)을 회전시키는 속도를 제어하도록 구성된다. 도시되지는 않았지만, 예를 들면, 회전속도 제어부는 콘트롤박스 형태일 수도 있고, PLC(programmable logic controller) 형태일 수도 있다. 회전속도 제어부를 구성하는 것에 특별한 제한은 없다. 면방전 플라즈마 모듈(110)의 회전속도가 조절되면, 분말들이 플라즈마에 접촉되는 횟수 또는 시간이 조절된다.
이하에서는 본 발명에 따른 분말 플라즈마 처리 장치를 이용하여 분말이 처리되는 과정을 간략히 설명한다.
분말이 면방전 플라즈마 모듈(110)의 내부로 투입된다.
플라즈마 전원장치(120)로부터 기판형 전극층(111) 및 다수의 플라즈마 발생 전극(113)에 교류 전압을 인가하고, 반응 가스를 주입하여 플라즈마 발생 전극(113)들 주위에 플라즈마를 발생시킨다.
구동부에 의해 면방전 플라즈마 모듈(110)이 회전된다.
면방전 플라즈마 모듈(110)이 회전되면, 면방전 플라즈마 모듈(110) 내부의 분말들은 회전되는 면방전 플라즈마 모듈(110)의 회전 방향을 따라 승강되었다가 낙하된다. 이 과정은 면방전 플라즈마 모듈(110)이 회전되는 동안 반복된다. 이때, 분말들은 플라즈마에 접촉된다.
필요에 따라, 면방전 플라즈마 모듈(110)의 회전 속도가 조절된다.
본 발명의 실시예에 따른 분말 플라즈마 처리 장치를 이용하면, 면방전 플라즈마 모듈(110)이 원통형으로 구성되고, 원통형 면방전 플라즈마 모듈(110)을 회전 구동시키면서 분말 처리가 이루어짐에 따라, 분말이 균일하게 처리될 수 있다.
또한 원통형 면방전 플라즈마 모듈이 회전되는 속도가 조절됨에 따라, 분말이 플라즈마에 접촉되는 시간이 제어될 수 있다.
110 : 면방전 플라즈마 모듈 111 : 기판형 전극층
112 : 절연층 113 : 플라즈마 발생 전극
120 : 플라즈마 전원장치

Claims (7)

  1. 원통형 면방전 플라즈마 모듈의 분말 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈의 외면은 기판형 전극층이고,
    상기 기판형 전극층의 내면 측으로 절연층이 있고,
    상기 절연층 위에 플라즈마 발생 전극이 위치하며,
    상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈은 회전하고,
    상기 플라즈마 발생 전극과 상기 기판형 전극층에 교류 전압이 인가되어, 상기 플라즈마 발생 전극 주위에 플라즈마가 발생되고,
    플라즈마 처리를 위한 분말은 상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈 내에서 상기 플라즈마에 의해 처리되며,
    상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈이 수평으로 놓인 상태로 상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈을 회전시키도록 구성되는 구동부를 포함하는,
    분말 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판형 전극층에는 고전압이 인가되고,
    상기 플라즈마 발생 전극은 접지 전극인,
    분말 플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생 전극에는 고전압이 인가되고,
    상기 기판형 전극층은 접지 전극인,
    분말 플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생 전극은 상기 절연층 위에서, 상기 면방전 플라즈마 모듈의 원주 방향을 따라 간격을 이뤄 다수 배열되고, 상기 면방전 플라즈마 모듈의 길이 방향을 따라 연장되어 있는,
    분말 플라즈마 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생 전극은 상기 절연층 위에서, 상기 면방전 플라즈마 모듈의 길이 방향을 따라 간격을 이뤄 다수 배열되고, 상기 면방전 플라즈마 모듈의 원주 방향을 따라 연장되어 있는,
    분말 플라즈마 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 회전속도 제어부를 포함하고,
    상기 회전속도 제어부는 상기 구동부가 상기 원통형 면방전 플라즈마 모듈을 회전시키는 속도를 제어하도록 구성되는,
    분말 플라즈마 처리 장치.
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