KR101868550B1 - 분리형 dc 플라즈마 전원 공급장치 - Google Patents

분리형 dc 플라즈마 전원 공급장치 Download PDF

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KR101868550B1
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김병규
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Abstract

본 발명은 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치는, 플라즈마 가스 스크러버에 설치되어 플라즈마 가스 스크러버에 전원을 공급하는 장치로서, 플라즈마 가스 스크러버의 소정 위치에 설치되며, 내부에 플라즈마 가스 스크러버의 토치(torch) 부하에 직류 전원을 공급해주는 주전력 회로부가 설치되어 있는 파워 박스 어셈블리; 및 플라즈마 가스 스크러버의 소정 위치에 설치되며, 파워 박스 어셈블리와 독립된 별개의 몸체로 구성되어 파워 박스 어셈블리와 전기적으로 연결되며, 내부에 시스템 전체를 제어하는 메인 컨트롤부가 설치되어 있는 컨트롤 박스 어셈블리를 포함하고, 컨트롤 박스 어셈블리의 내부에는 상기 주전력 회로부의 초기 방전을 위한 고전압 발생회로 및 그 고전압 발생회로를 제어하기 위한 제어회로가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 주전력 회로부를 파워 박스 어셈블리에 배치하고, 조작, 표시 및 컨트롤 파트를 컨트롤 박스 어셈블리에 배치하여 2개의 유니트로 분리함으로써, 플라즈마 가스 스크러버의 원하는 위치에 자유롭게 설치할 수 있고, 그에 따라 종래의 통합형 플라즈마 전원 공급장치에서의 오동작 및 전기 안전사고의 위험성을 제거할 수 있다.

Description

분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치{Separable DC plasma power supply}
본 발명은 플라즈마 가스 스크러버(plasma gas scrubber) 등에 채용되는 DC 플라즈마 전원 공급장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 주 전력 회로부를 파워 박스 어셈블리에 배치하고, 조작, 표시 및 컨트롤 파트를 컨트롤 박스 어셈블리에 배치하여 2개의 유니트로 분리함으로써, 플라즈마 가스 스크러버의 원하는 위치에 자유롭게 설치할 수 있는 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치에 관한 것이다.
OLED(Organic Light Emitting Diode)나 LCD(Liquid Crystal Display) 제조 공정의 CVD(Chemical Vapor Deposition) 및 에칭 공정에서 폐가스를 처리하기 위해 플라즈마 가스 스크러버가 사용된다. 이와 같은 플라즈마 가스 스크러버에는 플라즈마 가스 스크러버의 동작에 필요한 전원을 공급하기 위해 플라즈마 전원 공급장치(DC Thermal ARC Plasma Power Supply)가 채용된다.
도 1 및 도 2는 종래 DC 플라즈마 전원 공급장치를 나타낸 것으로서, 도 1은 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 장치의 내부 회로 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 DC 플라즈마 전원 공급장치(100)는 교류입력 전원으로부터 입력되는 교류 전압에 혼입되어 있는 노이즈를 필터링하는 노이즈 필터(110)와, 노이즈 필터(110)를 거쳐 입력되는 전압에 의한 전류에 돌발적으로 유입되는 돌입 전류를 방지하는 돌입전류 방지회로(120)와, 교류 입력전압을 직류 전압으로 정류 및 평활화하는 입력정류 평활회로(130)와, 입력정류 평활회로(130)를 통해 얻는 직류 입력전압을 직류 출력전압으로 변환하는 DC/DC 컨버터 (140)와, DC/DC 컨버터(140)로부터의 출력전압을 정류 및 평활화하는 출력정류 평활회로(150)와, 출력전압을 안정화시키는 궤환 제어회로(160)와, 장치에 걸리는 과전압이나 과전류로부터 장치를 보호하는 과전압/과전류 보호회로(170) 등으로 구성되어 있다. 여기서, 궤환 제어회로(160)는 출력전압의 오차를 증폭하는 오차증폭기와, 증폭된 오차에 따른 구동 펄스를 생성하는 비교기와, DC/DC 컨버터 (140)의 전력소자를 구동하는 구동회로 등으로 구성되어 있다. 또한, DC/DC 컨버터(140)는 절연형의 풀-브리지(full-bridge) 방식으로 되어 있으며, 펄스 트랜스포머를 사용하여 시스템의 제어부와 전력구동부를 절연시킨다.
이상과 같은 구성을 가지는 종래 DC 플라즈마 전원 공급장치(100)는 케이스 내부에 주전력 회로 및 제어회로 관련 모든 부품이 통합되어 제작되고, 그러한 상태로 플라즈마 가스 스크러버 제작 회사에 공급되며, 그곳에서 플라즈마 가스 스크러버 내부의 일정공간에 설치되어 DC 출력(-,+)은 스크러버의 토치(torch)에 연결되고, 인터페이스는 스크러버의 제어 유니트(PLC)와 연결되어 자동으로 운전된다.
이상과 같이, 플라즈마 가스 스크러버 내부의 일정공간에 종래 DC 플라즈마 전원 공급장치를 배치하여 운영할 경우, 전원연결 및 토치 부하 연결부와 인터페이스를 위한 제어부가 떨어져 있어 설치가 불편하고, 오동작 및 전기 안전사고의 위험성이 있다.
한편, 한국 공개특허공보 제10-2003-0086540호(특허문헌 1)에는 "고압 직류 플라즈마 발생장치의 전원공급장치"가 개시되어 있는바, 이에 따른 고압 직류 플라즈마 발생장치의 전원공급장치는 외부 전원을 입력받는 전원입력부와; 상기 전원입력부로부터의 전원의 크기를 조절하는 전압조정부와; 상기 전압조정부로부터 조절된 전원을 입력받아 고압 전원을 출력하는 변압부와; 상기 고압 전원을 직류 고압 전원으로 변환하는 정류부와; 상기 정류부로부터의 직류 고압 전원의 음극을 플라즈마 전극봉에 연결하고 양극을 진공챔버에 연결하는 고압 출력부와; 상기 전압조정부를 제어하여 상기 고압 출력부로 입력되는 직류 고압 전원의 크기를 조절하는 제어부로 구성됨을 특징으로 한다.
이상과 같은 특허문헌 1의 경우, 전원공급장치가 소정의 출력 전원(예를 들면, 전압조정부의 전원, 고압 출력부의 전원)을 기설정된 전원과의 비교를 통하여 동적으로 출력 전원을 제어함으로써, 효율적인 플라즈마 방전이 이루어지도록 하는 효과가 있을지는 모르겠으나, 이 또한 케이스 내부에 주전력 회로 및 제어회로 관련 모든 부품이 통합된 형태로 제작되어 있어서, 플라즈마 가스 스크러버에 적용될 경우 설치가 불편하고, 오동작 및 전기 안전사고의 위험성을 내포하고 있다.
한국 공개특허공보 제10-2003-0086540호(2003.11.10. 공개)
본 발명은 이상과 같은 사항을 종합적으로 감안하여 창출된 것으로서, 주 전력 회로부를 파워 박스 어셈블리에 배치하고, 조작, 표시 및 컨트롤 파트를 컨트롤 박스 어셈블리에 배치하여 2개의 유니트로 분리함으로써, 플라즈마 가스 스크러버의 원하는 위치에 자유롭게 설치할 수 있고, 그에 따라 종래의 통합형 플라즈마 전원 공급장치에서의 오동작 및 전기 안전사고의 위험성을 제거할 수 있는 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치는,
플라즈마 가스 스크러버에 설치되어 플라즈마 가스 스크러버에 전원을 공급하는 장치로서,
상기 플라즈마 가스 스크러버의 소정 위치에 설치되며, 내부에 플라즈마 가스 스크러버의 토치(torch) 부하에 직류 전원을 공급해주는 주전력 회로부가 설치되어 있는 파워 박스 어셈블리; 및
상기 플라즈마 가스 스크러버의 소정 위치에 설치되며, 상기 파워 박스 어셈블리와 독립된 별개의 몸체로 구성되어 파워 박스 어셈블리와 전기적으로 연결되며, 내부에 시스템 전체를 제어하는 메인 컨트롤부가 설치되어 있는 컨트롤 박스 어셈블리를 포함하고,
상기 컨트롤 박스 어셈블리의 내부에는 상기 주전력 회로부의 초기 방전을 위한 고전압 발생회로 및 그 고전압 발생회로를 제어하기 위한 제어회로가 설치되어 있는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 파워 박스 어셈블리의 내부에는 직류 입력 전압을 직류 출력전압으로 변환하는 반도체 전력소자 회로와, 반도체 전력소자 회로로부터의 직류출력전압을 다른 크기의 직류 전압으로 변환하는 펄스 트랜스포머와, 상기 반도체 전력소자 회로의 반도체 전력소자를 구동하는 반도체 전력소자 구동부가 설치될 수 있다.
이때, 상기 반도체 전력소자 회로는 풀-브리지(Full-Bridge) IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 전력소자 회로로 구성될 수 있다.
또한, 상기 파워 박스 어셈블리의 내부에는 상기 반도체 전력소자 회로의 전단에 위치되며, 외부로부터 입력되는 3상 교류 전압을 직류 전압으로 정류해주는 평활 다이오드가 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 파워 박스 어셈블리의 내부에는 상기 펄스 트랜스포머의 후단에 위치되며, 펄스 트랜스포머의 출력 전압에 혼입되어 있는 리플(ripple)을 제거하기 위한 다이오드 모듈이 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 컨트롤 박스 어셈블리에는 시스템의 기능이나 동작을 조정하기위한 버튼 또는 스위치를 구비하는 조작부가 설치될 수 있다.
또한, 상기 컨트롤 박스 어셈블리에는 시스템의 운전 상태 및 상기 조작부의 조작에 따른 상태 변화를 표시하는 표시부가 설치될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 주 전력 회로부를 파워 박스 어셈블리에 배치하고, 조작, 표시 및 컨트롤 파트를 컨트롤 박스 어셈블리에 배치하여 2개의 유니트로 분리함으로써, 플라즈마 가스 스크러버의 원하는 위치에 자유롭게 설치할 수 있고, 그에 따라 종래의 통합형 플라즈마 전원 공급장치에서의 오동작 및 전기 안전사고의 위험성을 제거할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 DC 플라즈마 전원 공급장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 종래 DC 플라즈마 전원 공급장치의 내부 회로 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치의 내부 회로 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치의 파워 박스 어셈블리의 외관 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치의 컨트롤 박스 어셈블리의 외관 사시도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치를 나타낸 것으로서, 도 3은 내부 회로 구성도이고, 도 4는 파워 박스 어셈블리의 외관 사시도이며, 도 5는 컨트롤 박스 어셈블리의 외관 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치(300)는, 플라즈마 가스 스크러버(미도시)에 설치되어 플라즈마 가스 스크러버에 전원을 공급하는 장치로서, 크게 파워 박스 어셈블리(310)와 컨트롤 박스 어셈블리(320)로 구성된다.
파워 박스 어셈블리(310)는 상기 플라즈마 가스 스크러버의 소정 위치에 설치되며, 내부에 플라즈마 가스 스크러버의 토치(torch) 부하에 직류 전원을 공급해주는 주전력 회로부가 설치된다. 여기서, 이와 같은 파워 박스 어셈블리(310)의 내부에는 주전력 회로부를 구성하는 것으로서, 직류 입력 전압을 직류 출력전압으로 변환하는 반도체 전력소자 회로(312)와, 반도체 전력소자 회로(312)로부터의 직류 출력전압을 다른 크기의 직류 전압으로 변환하는 펄스 트랜스포머(313)와, 상기 반도체 전력소자 회로(312)의 반도체 전력소자를 구동하는 반도체 전력소자 구동부(315)가 설치될 수 있다. 이때, 상기 반도체 전력소자 회로(312)는 풀-브리지(Full-Bridge) IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 전력소자 회로로 구성될 수 있다.
또한, 상기 파워 박스 어셈블리(310)의 내부에는 상기 반도체 전력소자 회로(312)의 전단에 위치되며, 외부로부터 입력되는 3상 교류 전압을 직류 전압으로 정류해주는 평활 다이오드(311)가 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 파워 박스 어셈블리(310)의 내부에는 상기 펄스 트랜스포머 (313)의 후단에 위치되며, 펄스 트랜스포머(313)의 출력 전압에 혼입되어 있는 리플(ripple)을 제거하기 위한 다이오드 모듈(314)이 더 설치될 수 있다.
컨트롤 박스 어셈블리(320)는 상기 플라즈마 가스 스크러버의 소정 위치에 설치되며, 상기 파워 박스 어셈블리(310)와 독립된 별개의 몸체로 구성되어 파워 박스 어셈블리(310)와 전기적으로 연결되며, 내부에 시스템 전체를 제어하는 메인 컨트롤부(321)가 설치된다. 여기서, 이와 같은 메인 컨트롤부(321)에는 시스템 전체를 제어하기 위한 회로, 인터페이스 회로 및 제어 알고리즘이 저장된 MCU(Micro Controller Unit)가 내장될 수 있다.
또한, 이상과 같은 컨트롤 박스 어셈블리(320)의 내부에는 상기 파워 박스 어셈블리(310)의 주전력 회로부의 초기 방전을 위한 고전압 발생회로 및 그 고전압 발생회로를 제어하기 위한 제어회로(323)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 컨트롤 박스 어셈블리(320)에는 시스템의 기능이나 동작을 조정하기 위한 버튼 또는 스위치를 구비하는 조작부(325)가 설치될 수 있다. 이때, 조작부(325)로는 LCD, LED, OLED, FND(Flexible Numeric Display) 등의 터치 패널로 구성될 수 있다.
또한, 상기 컨트롤 박스 어셈블리(320)에는 시스템의 운전 상태 및 상기 조작부(325)의 조작에 따른 상태 변화를 표시하는 표시부(322)가 설치될 수 있다. 이때, 표시부(322)는 소형 LCD 및/또는 색상별(예컨대, 적색, 황색, 녹색 등) LED로 구성될 수 있다.
또한, 상기 컨트롤 박스 어셈블리(320)에는 상기 플라즈마 가스 스크러버의 제어 유니트와의 전기적인 연결을 위한 인터페이스(324)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 파워 박스 어셈블리(310)와 컨트롤 박스 어셈블리(320) 간의 전기적 연결 및 통신 방식은 유선 또는 무선 방식을 포함할 수 있다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치(300)는 사용자가 파워 박스 어셈블리(310) 및 컨트롤 박스 어셈블리(320)를 플라즈마 가스 스크러버의 원하는 위치에 자유자재로 설치할 수 있고, 컨트롤 박스 어셈블리(320)의 인터페이스(324)를 통해 스크러버 시스템과 연결하여 스크러버 시스템을 원활하게 운용할 수 있다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치는 주 전력 회로부를 파워 박스 어셈블리에 배치하고, 조작, 표시 및 컨트롤 파트를 컨트롤 박스 어셈블리에 배치하여 하나의 장치를 2개의 유니트로 분리하여 구성함으로써, 플라즈마 가스 스크러버의 원하는 위치에 자유롭게 설치할 수 있고, 그에 따라 종래의 통합형 플라즈마 전원 공급장치에서의 오동작 및 전기 안전사고의 위험성을 제거할 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 노이즈 필터 120: 돌입전류 방지회로
130: 입력정류 평활회로 140: DC/DC 컨버터
150: 출력정류 평활회로 160: 궤환 제어회로
170: 보호회로 310: 파워 박스 어셈블리
311: 평활 다이오드 312: 반도체 전력소자 회로
313: 펄스 트랜스포머 314: 다이오드 모듈
320: 컨트롤 박스 어셈블리 321: 메인 컨트롤부
322: 표시부 323: 고전압 발생회로 및 제어회로
324: 인터페이스 325: 조작부

Claims (8)

  1. 플라즈마 가스 스크러버에 설치되어 플라즈마 가스 스크러버에 전원을 공급하는 장치로서,
    상기 플라즈마 가스 스크러버의 소정 위치에 설치되며, 내부에 플라즈마 가스 스크러버의 토치(torch) 부하에 직류 전원을 공급해주는 주전력 회로부가 설치되어 있는 파워 박스 어셈블리; 및
    상기 플라즈마 가스 스크러버의 소정 위치에 설치되며, 상기 파워 박스 어셈블리와 독립된 별개의 몸체로 구성되어 파워 박스 어셈블리와 전기적으로 연결되며, 내부에 시스템 전체를 제어하는 메인 컨트롤부가 설치되어 있는 컨트롤 박스 어셈블리를 포함하고,
    상기 컨트롤 박스 어셈블리의 내부에는 상기 주전력 회로부의 초기 방전을 위한 고전압 발생회로 및 그 고전압 발생회로를 제어하기 위한 제어회로가 설치되어 있으며,
    상기 메인 컨트롤부에는 시스템 전체를 제어하기 위한 회로, 인터페이스 회로 및 제어 알고리즘이 저장된 MCU(Micro Controller Unit)가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파워 박스 어셈블리의 내부에는 직류 입력 전압을 직류 출력전압으로 변환하는 반도체 전력소자 회로와, 반도체 전력소자 회로로부터의 직류출력전압을 다른 크기의 직류 전압으로 변환하는 펄스 트랜스포머와, 상기 반도체 전력소자 회로의 반도체 전력소자를 구동하는 반도체 전력소자 구동부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반도체 전력소자 회로는 풀-브리지(Full-Bridge) IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 전력소자 회로로 구성된 것을 특징으로 하는 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 파워 박스 어셈블리의 내부에는 상기 반도체 전력소자 회로의 전단에 위치되며, 외부로부터 입력되는 3상 교류 전압을 직류 전압으로 정류해주는 평활 다이오드가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 파워 박스 어셈블리의 내부에는 상기 펄스 트랜스포머의 후단에 위치되며, 펄스 트랜스포머의 출력 전압에 혼입되어 있는 리플(ripple)을 제거하기 위한 다이오드 모듈이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤 박스 어셈블리에는 시스템의 기능이나 동작을 조정하기 위한 버튼 또는 스위치를 구비하는 조작부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 컨트롤 박스 어셈블리에는 시스템의 운전 상태 및 상기 조작부의 조작에 따른 상태 변화를 표시하는 표시부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 파워 박스 어셈블리와 컨트롤 박스 어셈블리 간의 전기적 연결 및 통신 방식은 유선 또는 무선 방식을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리형 DC 플라즈마 전원 공급장치.
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KR102161718B1 (ko) * 2019-04-02 2020-10-06 주식회사 뉴파워 프라즈마 플라즈마 반응 장치

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