KR101778120B1 - Plasma Discharge Source For Charging Particles - Google Patents

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은하 최
상학 이
영준 홍
이승호
주수 강
진성 최
세훈 기
안지호
박지훈
임준섭
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광운대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a new plasma generating apparatus capable of charging particles while discharging plasma. The plasma generating apparatus comprises: an electrode for generating plasma; and an electrode for forming an electric field and charging particles. Therefore, the plasma generating apparatus can control plasma discharging, and a type and quantity of reactive species and control an electric charge level for the particles by controlling a waveform of a voltage applied to the electrode for forming the electric field and charging the particles.

Description

입자를 대전시킬 수 있는 플라즈마 발생장치{Plasma Discharge Source For Charging Particles}[0001] Plasma Discharge Source For Charging Particles [0002]

본 발명은 플라즈마 발생장치를 이용하여 입자를 대전시키는 방식에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 플라즈마 소스에 의해 생성된 전자를 제어하여 중성입자를 대전시킬 수 있는 플라즈마 발생장치에 관한 것이다. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method of charging particles using a plasma generating apparatus, and more particularly, to a plasma generating apparatus capable of charging neutral particles by controlling electrons generated by a plasma source.

플라즈마 응용기술은 기존의 반도체 제조, 표면처리, 핵융합 분야를 넘어 바이오 분야에 대한 적용에 대해 활발히 연구되고 있다. 즉, 플라즈마 기술은 살균, 미세먼지 제거, 공기 정화, 생체 질병에 대한 치료, 처치, 미용용 시술 등 다양하게 전개되고 있다. 이와 같이 플라즈마 적용분야를 확대하고 있는 가운데 플라즈마 발생 장치의 구성도 응용 목적에 따라 다양하게 설계되고 있다. 바이오 분야를 포함하여 실생활에 적용되는 플라즈마 기술의 경우, 전기적 안전성과 더불어, 적용 목적에 따라 활성종의 종류와 생성량을 제어할 수 있는 장치 구성을 요한다.Plasma application technology has been actively studied for application to bio-field beyond conventional semiconductor manufacturing, surface treatment, and fusion. That is, plasma technology has been developed in various ways such as sterilization, fine dust removal, air purification, treatment for biological diseases, treatment, and cosmetic treatment. As the plasma application field is expanded, the configuration of the plasma generating device is also designed variously according to the application purpose. In the case of plasma technology applied to real life including biotechnology, it is necessary to construct a device capable of controlling the kind and amount of active species according to the purpose of application, in addition to electrical safety.

등록특허 10-1522902호는 오염된 공기 정화를 위해 이오나이저와 플라즈마 발생장치를 결합한 유해가스 제거장치를 제안하며, 등록특허 10-0769328호는 DBD 플라즈마 장치와 각종 촉매 필터를 적용한 공기정화장치를 제안한다. 전자의 경우, 플라즈마 발생용 전극과 별도의 이오나이저를 구비하며, 후자는 단순한 DBD 전극 구조를 보이고 있다. 상기와 같은 플라즈마 응용에서 전극의 구조는 피처리 대상 입자가 하전되지 않은 중성입자일 경우 방전된 플라즈마에 의한 처리효과가 미미할 수 있으며, 별도의 이오나이저의 구성은 전체적인 설비의 복잡성과 전력소모증가 등의 문제를 지닐 수 있다. Japanese Patent Laid-Open No. 10-1522902 proposes a harmful gas removing device that combines an ionizer and a plasma generating device for purifying contaminated air. Japanese Patent Laid-Open No. 10-0769328 proposes an air purifying device using DBD plasma devices and various catalytic filters do. In the former case, the plasma generating electrode is provided with a separate ionizer, and the latter has a simple DBD electrode structure. In the plasma application, the structure of the electrode may have a negligible effect on the treated plasma due to the non-charged neutral particles, and the configuration of the separate ionizer may increase the complexity of the equipment and increase the power consumption Can be a problem.

따라서 본 발명의 목적은 플라즈마 방전과 함께 입자를 대전시킬 수 있는 새로운 플라즈마 발생장치와 그 방법을 제공하고자 하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a new plasma generating apparatus and method which can charge particles together with a plasma discharge.

상기 목적에 따라 본 발명은 플라즈마 발생용 전극과 전기장 형성 및 입자 대전용 전극을 구비하는 플라즈마 발생장치를 제공한다.According to the above object, the present invention provides a plasma generating apparatus including an electrode for generating plasma, an electric field forming electrode, and an electrode for particle charging.

또한, 본 발명은 상기 플라즈마 발생장치에 대해, 플라즈마 발생용 전극과 전기장 형성 및 입자 대전용 전극에 인가되는 전압의 파형을 제어함으로써 플라즈마 방전에 의해 생성된 전자에 의한 입자대전 효율을 제어 및 향상시킬 수 있는 플라즈마 발생장치를 제공한다. Further, the present invention controls and improves the particle charging efficiency of electrons generated by the plasma discharge by controlling the waveform of the voltage applied to the electrode for plasma generation and the electric field forming and the electrode for particle charging, with respect to the plasma generating apparatus And a plasma generator.

본 발명에 따르면 플라즈마 발생장치 자체에 플라즈마 방전용 전극과 입자 대전용 전극이 함께 구비되어 플라즈마 방전과 피처리 입자에 대한 대전 작용을 전극에 인가되는 전압 제어만으로 부여 및 제어 할 수 있어 매우 효율적인 처리가 가능하다.According to the present invention, since the plasma discharge electrode and the particle charging electrode are provided together in the plasma generating apparatus itself, the charging and the charging action for the plasma discharge and the particles to be treated can be given and controlled only by the voltage control applied to the electrode, It is possible.

또한, 본 발명의 플라즈마 발생장치에 따르면 기화된 액체, 그 중 수증기를 공급하여 반응성이 높은 H2O2와 OH를 생성할 수 있으며 이들을 이용하여 살균 작용을 얻을 수 있고, 입자 대전용 전극이 형성한 전기장에 의해 전자 진동을 일으켜 오존 분해 작용을 얻을 수 있어, 미세먼지 처리, 공기정화, 살균 등 다양하게 응용될 수 있다. In addition, according to the plasma generating apparatus of the present invention, vaporized liquid, water vapor therein, can be supplied to generate H 2 O 2 and OH having high reactivity, and a sterilizing action can be obtained by using them, It is possible to obtain an ozone decomposing action by causing an electric vibration by an electric field, and it can be applied to various applications such as fine dust treatment, air purification, and sterilization.

도 1은 본 발명에 따른 입자를 대전시킬 수 있는 플라즈마 발생장치의 투명 사시도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 발생장치의 단면도이다.
도 3은 도 1의 플라즈마 발생장치에 대한 변형 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 1의 플라즈마 발생장치에 대한 또 다른 변형 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 2 내지 도 4에 도시한 플라즈마 발생장치를 이용하여 수증기 입자를 대전시켜 활성종을 만드는 것을 보여주는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 플라즈마 발생장치에 인가되는 전압 그래프이다. 1 is a transparent perspective view of a plasma generating apparatus capable of charging particles according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of the plasma generating apparatus of FIG.
3 is a cross-sectional view showing an alternative embodiment of the plasma generating apparatus of FIG.
4 is a cross-sectional view showing another modified embodiment of the plasma generating apparatus of FIG.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the production of active species by charging water vapor particles using the plasma generating apparatus shown in FIG. 2 to FIG.
6 is a graph of voltage applied to the plasma generating apparatus of the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치가 투명 사시도로 나와있다. 1 is a transparent perspective view of a plasma generating apparatus according to the present invention.

전극의 구성은 다음과 같다.The structure of the electrode is as follows.

기판(100)의 배면과 상면에 각각 X전극(200)과 Y전극(300)이 설치되고 각각의 전극은 유전체(400)로 덮여진다. X전극(200)과 Y전극(300)은 전기적으로 서로 반대 극성의 전압이 인가된다. 기판은 유리, 폴리머, 세라믹, 수정 등의 유전체로 구성된다. An X electrode 200 and a Y electrode 300 are provided on the back and top surfaces of the substrate 100, respectively, and the electrodes are covered with a dielectric 400. The X electrode 200 and the Y electrode 300 are electrically opposite in polarity to each other. The substrate is made of a dielectric material such as glass, polymer, ceramic, or quartz.

도 1에서 위편의 플라즈마 소스(제1 플라즈마 소스)의 Y전극(300)은 판상으로 제작되어 기판(100) 상면에 배치되고, X전극(200)은 서로 이격이 있는 패턴형 전극으로 제작된다. 여기서 Y전극(300)은 X전극(200)과 같은 패턴형으로 제작될 수도 있다. 1, the Y electrode 300 of the plasma source (the first plasma source) of the upper side is formed in a plate shape and disposed on the upper surface of the substrate 100, and the X electrode 200 is formed as a patterned electrode which is spaced apart from each other. Here, the Y electrode 300 may be formed in the same pattern as the X electrode 200.

이와 같이 X전극(200)과 Y전극(300)을 모두 구비한 제1 플라즈마 소스(500)는 동일하게 구성된 제2 플라즈마 소스(600)와 서로 마주보게 배열됨으로써 입자를 대전시킬 수 있는 플라즈마 발생장치가 된다. 제2 플라즈마 소스(600)는 기판(100) 상면에 배열되는 Y전극(300)이 서로 이격이 있는 패턴형 전극으로 제작되고, 기판(100) 배면에 배열되는 X전극(200)이 판상으로 제작된다. The first plasma source 500 having both the X electrode 200 and the Y electrode 300 includes a second plasma source 600 configured to face the first plasma source 600 and a plasma generator . The second plasma source 600 includes a Y electrode 300 arranged on the upper surface of the substrate 100 and a Y electrode 300 spaced apart from the Y electrode 300. The X electrode 200 arranged on the rear surface of the substrate 100 is formed into a plate do.

X전극(200)과 Y전극(300)은 서로 반대 극성을 갖도록 설계되었으며, 제1 플라즈마 소스(500)와 제2 플라즈마 소스(600)는 각각의 X전극(200)과 Y전극(300)이 서로 마주보도록 배치된다. 즉, 패턴형 전극 면이 서로 간격을 두고 마주보게 배치된다. The X electrode 200 and the Y electrode 300 are designed to have opposite polarities and the first plasma source 500 and the second plasma source 600 are connected to the X electrode 200 and the Y electrode 300, Are arranged to face each other. That is, the patterned electrode faces are disposed facing each other with an interval therebetween.

플라즈마 방전을 위해 제1 플라즈마 소스(500)와 제2 플라즈마 소스(600)에 각각 교류 전력을 인가하면, 먼저 각각의 소스 자체에서 플라즈마 방전이 일어난다. 즉, 도 2에서와 같이 패턴형 전극인 제1 플라즈마 소스의 X전극(200) 면에서 그리고 제2 플라즈마 소스의 Y전극(300) 면에서 플라즈마 방전이 일어난다. 다시 말해, 두 패턴형 전극이 있는 평면 사이에 해당하는 공간에서 각각 플라즈마 방전이 일어나는 것이다. When AC power is applied to the first plasma source 500 and the second plasma source 600 for the plasma discharge, a plasma discharge occurs in each of the sources themselves. That is, as shown in FIG. 2, a plasma discharge occurs on the surface of the X electrode 200 of the first plasma source, which is a patterned electrode, and on the surface of the Y electrode 300 of the second plasma source. In other words, a plasma discharge occurs in a space between two planar electrodes.

한편, 패턴형 전극인 제1 플라즈마 소스의 X전극(200) 그리고 제2 플라즈마 소스의 Y전극(300)은 상하로 서로 마주보고 있고 간격을 두고 있으며, 서로 반대 극성의 전압이 인가되므로 마주보는 간격 d가 이루는 공간에 전기장이 형성된다. 이때 두 개의 플라즈마 소스가 이루는 간격 d가 너무 가까우면 플라즈마 방전이 일어날 수 있으므로 간격 d를 적절히 띄워 플라즈마 방전이 일어나지 않도록 하여야 한다. 두 개의 소스 사이 공간에 형성된 전기장은 플라즈마 방전에 의해 생성된 전자들에 대해 힘을 미친다. 이러한 전자는 두 개의 플라즈마 소스 사이에 존재하는 입자와의 상호작용을 통해 입자를 대전시킬 수 있다. 그리고 전극에 인가되는 교류 전압에 의한 전기장의 진동 현상은 전자의 상하 진동을 일으키고 입자를 대전시키는데 매우 효율적인 추가적인 역할을 한다. On the other hand, the X electrode 200 of the first plasma source and the Y electrode 300 of the second plasma source, which are patterned electrodes, face each other and are spaced apart from each other. Since a voltage of opposite polarity is applied, an electric field is formed in the space formed by d. At this time, if the interval d between the two plasma sources is too close to each other, a plasma discharge may occur. Therefore, the plasma discharge should not occur by appropriately spacing d. The electric field formed in the space between the two sources forces on the electrons generated by the plasma discharge. These electrons can charge the particles through interaction with the particles that exist between the two plasma sources. The oscillation of the electric field due to the alternating voltage applied to the electrode causes an up-down vibration of electrons and plays an additional effective role in charging the particles.

도 3은 제2 플라즈마 소스(600)의 구성을 변형한 실시예의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an embodiment in which the configuration of the second plasma source 600 is modified.

제1 플라즈마 소스(500)의 구성은 도 1과 같고, 제2 플라즈마 소스(600)는 기판(100) 상면에 평판형 전극으로 Y전극(300)을 구성하고 이를 유전체(400)로 덮었으며, 기판 배면에는 아무런 전극도 배치하지 않았다. 플라즈마 방전은 제1 플라즈마 소스(500)의 패턴형 전극인 X전극(200) 면에서 일어나고, 제2 플라즈마 소스(600)의 판상 전극인 Y전극(300)과 상기 패턴형 전극인 X전극(200)은 간격을 두고 마주 보며, 이들 사이의 공간에는 전기장이 형성되어 입자를 대전시킨다. 즉, 제1 플라즈마 소스(500)의 패턴형 전극인 X전극(200)과 제2 플라즈마 소스(600)의 판상 전극인 Y전극(300)은 전기적으로 서로 반대 극성을 띠므로 이에 의한 전기장이 형성되어 플라즈마 방전시 생성된 전자가 진동하면서 주변의 입자를 대전시키게 된다.The first plasma source 500 has a structure similar to that of FIG. 1 and the second plasma source 600 includes a Y electrode 300 as a planar electrode on the upper surface of the substrate 100 and is covered with the dielectric 400, No electrodes were placed on the backside of the substrate. The plasma discharge occurs on the surface of the X electrode 200 which is the patterned electrode of the first plasma source 500 and the Y electrode 300 as the plate electrode of the second plasma source 600 and the X electrode 200 as the patterned electrode ) Face each other with an interval, and an electric field is formed in the space between them to charge the particles. That is, since the X electrode 200, which is a patterned electrode of the first plasma source 500, and the Y electrode 300, which is a plate-shaped electrode of the second plasma source 600, are electrically opposite to each other, So that electrons generated at the time of plasma discharge oscillate and charge the surrounding particles.

도 4는 도 1 및 도 3의 변형실시예이며, 도 3의 제2 플라즈마 소스(600)의 배치를 뒤집어 놓은 것이다. 즉, 제2 플라즈마 소스(600)의 기판(100) 면이 위로 향하게 배열되어 제1 플라즈마 소스(500)의 X전극(200)은 제2 플라즈마 소스(600)의 기판(100)을 마주한다. 제2 플라즈마 소스(600)의 Y전극(300)은 기판(100) 배면에 배치되나 제1 플라즈마 소스(500)의 X전극(200)과 전기적으로 반대 극성을 띠어 제1 플라즈마 소스(500)의 X전극(200)과 제2 플라즈마 소스(600)의 Y전극(300) 사이 공간에 전기장을 형성한다. 상기 전기장은 플라즈마 방전으로 인하여 생성된 전자 진동을 일으켜 입자를 대전시킨다. Fig. 4 is a modified embodiment of Figs. 1 and 3, in which the arrangement of the second plasma source 600 of Fig. 3 is reversed. That is, the substrate 100 side of the second plasma source 600 is oriented upward, so that the X electrode 200 of the first plasma source 500 faces the substrate 100 of the second plasma source 600. The Y electrode 300 of the second plasma source 600 is disposed on the backside of the substrate 100 but is electrically opposite to the X electrode 200 of the first plasma source 500, An electric field is formed in a space between the X electrode 200 and the Y electrode 300 of the second plasma source 600. The electric field causes electron oscillation generated by the plasma discharge to charge the particles.

상기에서 패턴형 전극은 플라즈마 방전용 전극으로 기능하고, 상기 패턴형 전극과 상하로 마주하게 되는 전극(패턴형 전극 또는 평판형 전극)은 플라즈마 방전용이 아닌 전기장 형성용이다. 전기장 형성을 통해 전자 진동 및 입자 대전을 일으킨다. The patterned electrode functions as a plasma discharge electrode, and the electrode (patterned electrode or flat plate-shaped electrode) facing up and down with respect to the patterned electrode is for forming an electric field instead of plasma discharge. Electrostatic oscillation and particle charging are caused by electric field formation.

한편, 제2 플라즈마 소스(600)의 상면 또는 배면에 배열되는 Y전극은 패턴형 전극으로 구성될 수도 있다. Meanwhile, the Y electrodes arranged on the upper surface or the rear surface of the second plasma source 600 may be formed of patterned electrodes.

도 5는 상술한 플라즈마 발생장치에 대한 응용예를 보여준다.Fig. 5 shows an application example to the above-described plasma generating apparatus.

기화된 수증기(H2O)를 상기 플라즈마 발생장치에 넣어줄 경우, 플라즈마 방전에 의해 수소(H2)와 원자 상태의 산소(O)로 분해된다. 이후, 분자, 원자간의 화학적 반응으로 H2O2와 OH를 생성한다. 결과적으로 반응성이 높고 살균 효과를 지닌 활성종들을 생성할 수 있다. 따라서 먼지, 폴리머, 기화된 액체, 또는 유해 가스를 포함하는 입자를 플라즈마 처리하는 과정에서 수증기(H2O)를 유입시켜 처리 효과를 높일 수 있다. When vaporized water vapor (H 2 O) is put into the plasma generator, it is decomposed into hydrogen (H 2 ) and atomic oxygen (O) by plasma discharge. Then, the chemical reaction between molecules and atoms generates H 2 O 2 and OH. As a result, highly reactive and active species with bactericidal effects can be produced. Accordingly, the treatment effect can be enhanced by introducing water vapor (H 2 O) during the plasma treatment of particles including dust, polymer, vaporized liquid, or noxious gas.

상기에서 제1 플라즈마 소스와 제2 플라즈마 소스의 마주보는 전극 간의 간격은 처리하고자 하는 대상에 따라 달리 조정될 수 있으며, 인가되는 전압은 상기 전극 간 간격에 의존하여 고전압의 진폭과 저전압 수치가 달라질 수 있다. 고전압의 온/오프 타임은 역시 필요로 하는 활성종의 종류와 양에 따라 달라질 수 있다. 또한, 제1 플라즈마 소스의 패턴형 전극에서 두 개의 막대 전극 간의 간격도 상기 고전압의 진폭 및 온/오프 타임과 연계하여 조절될 수 있다. 예를 들면, 막대 전극 간의 간격을 50 내지 500um, 인가되는 고전압의 진폭은 1 내지 10kV, 온/오프 타임은 각각 20 내지 150msec, 제1 플라즈마 소스와 제2 플라즈마 소스 사이의 간격은 5 내지 15mm, 저전압은 고전압의 진폭의 1/2~1/3 으로 인가할 수 있다. In this case, the gap between the opposing electrodes of the first plasma source and the second plasma source may be differently adjusted depending on the object to be processed, and the applied voltage may vary depending on the gap between the electrodes, . The on / off time of the high voltage may also depend on the type and amount of active species required. Also, the spacing between the two rod electrodes in the patterned electrode of the first plasma source may be adjusted in conjunction with the amplitude and on / off time of the high voltage. For example, the interval between the rod electrodes is 50 to 500 μm, the amplitude of the applied high voltage is 1 to 10 kV, the on / off time is 20 to 150 msec, the interval between the first plasma source and the second plasma source is 5 to 15 mm, The undervoltage can be applied from 1/2 to 1/3 of the amplitude of the high voltage.

또한, 상술한 바와 같이 전기장 형성용 전극에 의해 두 개의 플라즈마 소스 사이에 전기장이 형성되고, 전기장에 의해 진동하는 전자와의 충돌로 인해 오존이 분해될 수 있다. 즉, 기존의 플라즈마 소스는 플라즈마에 의한 활성종의 살균력 등을 이용할 때 부산물인 오존의 제거가 하나의 중대한 과제였으며, 이를 위해 활성탄과 같이 추가 시설을 하곤 했지만, 본 발명에 따르면, 전극 간 전기장 형성으로 오존을 제거할 수 있어 구성의 간소화를 이룰 수 있다.Further, as described above, an electric field is formed between the two plasma sources by the electric field forming electrode, and ozone can be decomposed due to collision with electrons oscillated by the electric field. That is, in the conventional plasma source, removal of ozone, which is a byproduct when using the sterilizing power of the active species by the plasma, was a serious problem. To this end, additional facilities such as activated carbon were used, but according to the present invention, The ozone can be removed, thereby simplifying the structure.

도 6은, 앞에서 설명된 입자 대전용 플라즈마 발생장치를 구동하는 전압 구동 파형을 보여준다. 플라즈마 소스의 온도조절과 활성종의 발생양 조절을 위해 일반적으로 왼쪽의 파형과 같이 버스트 모드(burst mode)를 적용하여 동작시킬 수 있다. 상기 버스트 모드(burst mode) 방식은 그림의 파형과 같이 플라즈마가 켜져 있고 방전 온/오프 타임(on / off time)을 조절하는 방식이다. Fig. 6 shows a voltage driving waveform for driving the above-described plasma generator for particulate charging. In order to regulate the temperature of the plasma source and to regulate the generation amount of the active species, it is generally possible to operate by applying the burst mode as shown in the left waveform. The burst mode method is a method in which the plasma is turned on and the discharge on / off time is controlled as shown in the waveform of FIG.

그러나 본 발명에 따른 입자 대전용 플라즈마 발생장치에 인가되는 구동파형은 기본적인 버스트 모드(burst mode) 외에 추가적으로 우측에 보인 그래프와 같이 구현 될 수 있다. 즉, 입자 대전용 플라즈마 구동파형은 고전압영역(High voltage영역)에서는 플라즈마 암(Dark) 방전이나 타운젠트(Townsend) 방전을 발생시켜, 음이온과 전자를 발생시킨다. 그리고 다음 저전압영역(Low voltage영역)에서는 앞서 설명한 바와 같이, 입자대전을 위한 전기장을 발생시킨다. 저전압(Low voltage)일 때의 전압은, 고전압(High voltage)의 전압에 비해서 40 내지 60%(바람직하게는 50%) 정도의 크기(세기)를 가지고, 이때의 전압은 플라즈마 방전을 일으키기에는 낮은 저전압으로 방전은 일어나지 않고 전기장만 형성시킨다. 왼편에 도시한 일반적인 구동 파형에서는 전압이 인가되는 온 타임(on time) 때에만 전기장이 걸려 입자를 대전시켰지만, 본 발명에 따라 새롭게 구성된 오른쪽의 구동 파형에서는 방전이 될 때 이외에도 계속적으로 전기장이 존재하므로 입자를 대전시킬 수 있는 시간이 크게 증가하게 된다. 즉, 고전압이 인가되어 플라즈마 방전이 일어날 때는 물론, 방전이 일어나지 않는 기간 동안에도 저전압이 인가되어 전기장이 지속적으로 형성되므로 입자의 대전이 활발하게 일어날 수 있다. However, the driving waveform applied to the plasma generator for particulate charging according to the present invention may be implemented as a graph shown on the right side in addition to the basic burst mode. That is, the plasma driving waveform for particle charging generates a plasma discharge (dark discharge) or a townsend discharge (discharge in the high voltage region) to generate anions and electrons. In the next low voltage region, as described above, an electric field for charging particles is generated. The voltage at a low voltage has a magnitude (intensity) of about 40 to 60% (preferably 50%) as compared with a voltage at a high voltage, and the voltage at this time is low to cause a plasma discharge At low voltage, discharge does not occur but only electric field is formed. In the general drive waveform shown on the left side, an electric field is applied only when the voltage is applied on time to charge the particles. However, in the right drive waveform newly constructed according to the present invention, there is an electric field continuously in addition to the discharge The time for charging the particles is greatly increased. That is, when a high voltage is applied and a plasma discharge occurs, as well as during a period in which no discharge occurs, a low voltage is applied and an electric field is continuously formed, so that charging of particles can be actively generated.

정리하면, 본 발명은 제1 플라즈마 소스와 제2 플라즈마 소스 각각의 방전영역이 서로 마주보게 배치된 구조로, 플라즈마 방전 시 발생하는 전자 그리고 제1 플라즈마 소스와 제2 플라즈마 소스 사이에 발생하는 전기장을 이용하여 입자 대전을 시키고 활성화 시킬 수 있다. 위와 같은 기능을 할 수 있는 어떤 플라즈마 소스 및 전극 구조에 대해서도 적용이 가능하고, 제1 플라즈마 소스와 제2 플라즈마 소스 사이의 간격, 인가전압의 세기와 온/오프 시간 과 같은 변수를 제어하여 세부 조건을 제어 가능하다. In summary, the present invention has a structure in which the discharge regions of the first plasma source and the second plasma source are disposed opposite to each other, and the electrons generated in the plasma discharge and the electric field generated between the first plasma source and the second plasma source Can be used for particle charging and activation. The present invention can be applied to any plasma source and electrode structure capable of performing the above functions, and it is possible to control variables such as the interval between the first plasma source and the second plasma source, the intensity of the applied voltage, .

본 발명의 플라즈마 발생장치에 의해 처리 가능한 입자의 종류는 다양하다. 먼지, 폴리머, 기화된 액체, 오염된 유해 가스를 포함하는 여러 종류의 입자를 처리 가능하다. 즉, 본 발명의 플라즈마 발생장치는 입자를 처리하는 여러 가지 공정에 응용될 수 있으며, 공기 청정, 먼지제거 등을 포함한 광범위한 목적하에 응용될 수 있다.The types of particles that can be treated by the plasma generating apparatus of the present invention are various. It is possible to treat various kinds of particles including dust, polymer, vaporized liquid, and polluted harmful gas. That is, the plasma generating apparatus of the present invention can be applied to various processes for processing particles, and can be applied to a wide range of purposes including air cleaning and dust removal.

한편, 상기 실시 예와 실험 예들에서 제시한 구체적인 수치들은 예시적인 것으로 필요에 따라 변형 가능함은 물론이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be practiced otherwise than as described. It is therefore to be understood that the embodiments described above are in all respects illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100: 기판
200: X전극
300: Y전극
400: 유전체
500: 제1 플라즈마 소스
600: 제2 플라즈마 소스100: substrate
200: X electrode
300: Y electrode
400: Dielectric
500: first plasma source
600: second plasma source

Claims (7)

기판의 상면에 배열되는 전극과 상기 기판의 배면에 배열되는 패턴형 전극을 구비한 제1 플라즈마 소스; 및
기판의 상면 또는 배면에 배열되는 전극을 구비한 제2 플라즈마 소스;를 포함하고,
상기 제1 플라즈마 소스의 패턴형 전극과 상기 제2 플라즈마 소스를 마주하게 배치하되, 상기 제1 플라즈마 소스의 패턴형 전극과 상기 제2 플라즈마 소스의 기판 면 또는 전극과 서로 간격을 두고 배치되게 하고,
상기 제1 플라즈마 소스 상하면의 전극 및 상기 제2 플라즈마 소스의 전극에 전압을 인가하되, 상기 제1 플라즈마 소스의 패턴형 전극에 인가되는 전압의 극성과 공간을 두고 마주보는 제2 플라즈마 소스 면의 전극에 인가되는 전압의 극성은 전기적으로 서로 다른 극성이 되게 하고, 상기 제1 플라즈마 소스의 배면에 배열된 패턴형 전극에 인가되는 전압과 상기 제1 플라즈마 소스의 상면에 배열되는 전극도 전기적으로 서로 다른 극성이 되게 하여, 상기 제1 플라즈마 소스의 패턴형 전극 면에서 플라즈마를 방전시키고, 상기 제1 플라즈마 소스의 패턴형 전극과 마주보는 편에 배치된 상기 제2 플라즈마 소스의 전극 사이에 전기장이 형성되어 상기 전기장에 의해 입자 대전이 활성화되게 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치. A first plasma source having electrodes arranged on an upper surface of a substrate and patterned electrodes arranged on a back surface of the substrate; And
And a second plasma source having electrodes arranged on an upper surface or a back surface of the substrate,
Wherein the patterned electrode of the first plasma source and the second plasma source are arranged to face each other with a patterned electrode of the first plasma source and a substrate face or electrode of the second plasma source,
A second plasma source electrode on the first plasma source side and a second plasma source electrode facing the first electrode side electrode with a voltage applied to the patterned electrode of the first plasma source, And the electrodes arranged on the upper surface of the first plasma source are also electrically different from each other. In this case, the voltage applied to the patterned electrodes arranged on the back surface of the first plasma source and the electrodes arranged on the upper surface of the first plasma source are electrically different from each other The plasma is discharged at the patterned electrode surface of the first plasma source and an electric field is formed between the electrode of the second plasma source arranged on the opposite side of the patterned electrode of the first plasma source And the particle charging is activated by the electric field. 기판의 상면에 배열되는 전극과 상기 기판의 배면에 배열되는 패턴형 전극을 구비한 제1 플라즈마 소스; 및
기판의 상면에 배열되는 패턴형 전극과 기판의 배면에 배열되는 전극을 구비한 제2 플라즈마 소스;를 포함하고,
상기 제1 플라즈마 소스의 패턴형 전극과 상기 제2 플라즈마 소스를 마주하게 배치하되, 상기 제1 플라즈마 소스의 패턴형 전극면과 상기 제2 플라즈마 소스의 패턴형 전극면이 서로 간격을 두고 마주보고 배치되게 하고,
상기 제1 플라즈마 소스 기판 배면의 패턴형전극과 기판 상면의 전극 및 상기 제2 플라즈마 소스 기판 상면의 패턴형 전극과 기판 하면의 전극에 전압을 인가하되, 상기 제1 플라즈마 소스의 패턴형 전극에 인가되는 전압의 극성과 마주보는 제2 플라즈마 소스의 패턴형 전극에 인가되는 전압의 극성은 전기적으로 서로 다른 극성이 되게 하고, 상기 제1 플라즈마 소스의 배면에 배열된 패턴형 전극에 인가되는 전압과 상기 제1 플라즈마 소스의 상면에 배열되는 전극도 전기적으로 서로 다른 극성이 되게 하고, 상기 제1 플라즈마 소스의 배면에 배열된 패턴형 전극에 인가되는 전압과 상기 제2 플라즈마 소스의 배면에 배열된 전극에 인가되는 전압은 전기적으로 서로 같은 극성이 되게 하여,
상기 마주보는 제1 플라즈마 소스의 패턴형 전극과 상기 제2 플라즈마 소스의 패턴형 전극에서 각각 플라즈마를 방전시키고, 상기 제1 플라즈마 소스의 패턴형 전극과 마주보는 편에 배치된 상기 제2 플라즈마 소스의 패턴형 전극 사이에 전기장이 형성되어 상기 전기장에 의해 전자에 의한 입자 대전이 활성화 되게 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치. A first plasma source having electrodes arranged on an upper surface of a substrate and patterned electrodes arranged on a back surface of the substrate; And
And a second plasma source having patterned electrodes arranged on the upper surface of the substrate and electrodes arranged on the back surface of the substrate,
Wherein the patterned electrode surface of the first plasma source and the patterned electrode surface of the second plasma source are disposed facing each other with a gap therebetween, the patterned electrode surface of the first plasma source facing the second plasma source, And,
A voltage is applied to the patterned electrode on the back surface of the first plasma source substrate, the electrode on the top surface of the substrate, the patterned electrode on the top surface of the second plasma source substrate and the bottom surface of the substrate, And the polarity of the voltage applied to the patterned electrode of the second plasma source is electrically different from the polarity of the voltage applied to the patterned electrode arranged on the backside of the first plasma source, Wherein the first plasma source has electrodes arranged on the upper surface of the first plasma source to be electrically different from each other in polarity, and a voltage applied to the patterned electrodes arranged on the back surface of the first plasma source and an electrode arranged on the back surface of the second plasma source The applied voltages are electrically made to have the same polarity,
The patterned electrodes of the opposed first plasma source and the patterned electrodes of the second plasma source are respectively discharged with plasma and the second plasma source disposed on the opposite side of the patterned electrode of the first plasma source And an electric field is formed between the patterned electrodes so that the electrification by the electrons is activated by the electric field. 제1항에 있어서, 상기 제2 플라즈마 소스의 상면 또는 배면에 배열되는 전극은 평판형 또는 패턴형 전극인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치. The plasma generating apparatus according to claim 1, wherein the electrodes arranged on the upper surface or the rear surface of the second plasma source are plate-shaped or pattern-like electrodes. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 플라즈마 소스의 상면에 배열되는 전극은 평판형 또는 패턴형 전극인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치. The plasma generating apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrodes arranged on the upper surface of the first plasma source are plate-shaped or pattern-like electrodes. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 전극에 인가되는 인가전압은, 플라즈마 방전을 일으키기 위한 방전용 전압을 온/오프 식으로 인가하고, 상기 방전용 전압이 오프 타임일 동안은 전기장 형성용 전압을 인가하며, 상기 방전용 전압은 상기 전기장 형성용 전압에 비해 고전압인 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치. The plasma display apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein an applied voltage to be applied to the electrode is a voltage applied to the plasma display panel by applying a discharge voltage for causing a plasma discharge on / off, Wherein the discharge voltage is higher than a voltage for forming the electric field. 제1항 또는 제2항에 있어서, 먼지, 폴리머, 기화된 액체, 또는 유해 가스를 포함하는 입자를 상기 제1 플라즈마 소스와 제2 플라즈마 소스 사이에 유입시켜 플라즈마로 처리하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치. 3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that particles comprising dust, polymer, vaporized liquid, or noxious gas are introduced between the first plasma source and the second plasma source and treated with plasma Device. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 플라즈마 소스와 제2 플라즈마 소스 사이에 수증기를 유입시켜 플라즈마로 처리하여
Figure 112017039186661-pat00001
및
Figure 112017039186661-pat00002
를 발생시키고, 상기 전기장으로 전자의 충돌을 야기하여
Figure 112017039186661-pat00003
를 분해시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생장치.





3. The plasma processing method according to claim 1 or 2, wherein water vapor is introduced between the first plasma source and the second plasma source,
Figure 112017039186661-pat00001
And
Figure 112017039186661-pat00002
Causing the electrons to collide with the electric field,
Figure 112017039186661-pat00003
And the plasma generator generates plasma.





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KR20200021113A (en) * 2018-08-20 2020-02-28 광운대학교 산학협력단 Ozone Free Fine Dust Removal and Sterilization Device Using Plasma Discharge
CN113365406A (en) * 2021-06-18 2021-09-07 杭州清稞科技有限公司 Low-temperature plasma generating device and application

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