KR102180910B1 - 플라즈마를 이용한 종자 처리 장치 - Google Patents

플라즈마를 이용한 종자 처리 장치 Download PDF

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KR102180910B1
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강경두
고경준
김민재
이선미
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(주)퓨어플라텍
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Abstract

본 발명에 의하면, 수용 공간인 챔버를 제공하는 챔버 하우징; 상기 챔버에 수용되고 플라즈마 방전을 이용하여 종자를 처리하는 복수개의 종자 처리 모듈들; 및 상기 플라즈마 방전을 위하여 상기 복수개의 종자 처리 모듈들 각각으로 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하며, 상기 종자 살균 모듈들 각각은 상기 챔버에 위치하도록 설치되고 상기 플라즈마 방전이 일어나는 플라즈마 방전 유닛과, 상기 플라즈마 방전 유닛과 분리 가능하게 결합되고 처리 대상 종자들이 담기는 트레이 유닛을 구비하는 플라즈마를 이용한 종자 처리 장치가 제공된다.

Description

플라즈마를 이용한 종자 처리 장치 {APPARATUS FOR PROCESSING SEEDS USING PLASMA DISCHARGE}
본 발명은 종자 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용한 종자 처리 장치에 관한 것이다.
종자에 존재하는 균, 바이러스 및 곰팡이 등의 미생물은 종자의 보관 중이나 발아 시에 번식함으로써 종자를 변질시키거나 품질을 저하시키고 식물 병의 원인이 되기도 하여 종자의 발아율과 식물의 수확률을 떨어뜨리게 된다. 따라서 종자에 대해 물리적·화학적 살균 처리 과정을 거치게 된다.
화학적 종자 살균 처리로는 종자를 적절한 종자 살균제로 분무하여 처리하거나 액체에 침지하는 경우가 있다. 종자 살균제로는 세레산 등의 유기수은제가 효과적이나 사람이나 가축에 대한 유독성으로 인해 사용이 금지되었고, 현재는 지오람(호마이), 베노람(벤레이트티) 등이 사용되고 있다. 화학적 종자 살균 처리는 화학제 처리 후 화학제를 제거하기 위한 후처리 공정이 추가적으로 필요하다는 문제가 있다.
물리적 종자 살균 처리로는 밀과 보리 등을 열수에 침지한 후 건조하는 열수 살균법이 있다. 하지만 열수 살균법만으로는 살균 효과가 충분하지 않기 때문에, 열처리 및 증기 처리 등의 추가적인 처리 과정이 요구된다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1976164호 (2019.05.07.)
본 발명의 목적은 살균 처리 능력과 종자의 활성 능력이 향상된 플라즈마를 이용한 종자 처리 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 수용 공간인 챔버를 제공하는 챔버 하우징; 상기 챔버에 수용되고 플라즈마 방전을 이용하여 종자를 처리하는 복수개의 종자 처리 모듈들; 및 상기 플라즈마 방전을 위하여 상기 복수개의 종자 처리 모듈들 각각으로 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하며, 상기 종자 살균 모듈들 각각은 상기 챔버에 위치하도록 설치되고 상기 플라즈마 방전이 일어나는 플라즈마 방전 유닛과, 상기 플라즈마 방전 유닛과 분리 가능하게 결합되고 처리 대상 종자들이 담기는 트레이 유닛을 구비하는 플라즈마를 이용한 종자 처리 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 플라즈마 방전을 이용하여 종자를 처리하는 종자 처리 모듈이 복수개가 챔버에 다단으로 배치되므로, 살균 처리 효율과 함께 종자의 활성 능력이 향상된다.
다단으로 배치되는 복수개의 종자 처리 모듈들 각각이 플라즈마 처리 유닛과, 플라즈마 처리 유닛에 수평으로 슬라이드 이동하여 결합 및 분리되고 처리 대상 종자가 수용되는 트레이 유닛을 구비하므로, 작업자가 쉽게 종자 처리 작업을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종자 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 종자 처리 장치에서 챔버 하우징와 챔버 하우징에 수용되는 복수개의 종자 처리 모듈들을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 종자 처리 모듈의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 종자 처리 모듈의 트레이 유닛과 플라즈마 방전 유닛을 분리하여 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 플라즈마 방전 유닛의 분해 사시도이다.
도 6은 도 3에 도시된 종자 처리 모듈의 A-A'선 단면도이다.
도 7은 도 3에 도시된 종자 처리 모듈의 B-B'선 단면도이다.
도 8은 도 5에 도시된 플라즈마 방전 모듈 유닛의 두 전극부의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 5에 도시된 플라즈마 방전 모듈 유닛의 두 전극부의 또 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 10은 도 4에 도시된 플라즈마 방전 유닛의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 전극판부의 사시도로서, 내부가 보이도록 일부를 제거하여 도시한 것이다.
도 12는 도 10에 도시된 전극판부의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 13은 도 10에 도시된 전극판부의 또 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 종자 처리 장치의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종자 처리 장치(100)는, 내부에 수용 공간인 챔버(112)를 제공하는 챔버 하우징(110)와, 챔버(112)에 수용되어서 종자(S)에 대한 플라즈마 처리가 이루어지는 복수개의 종자 처리 모듈(120)들과, 복수개의 종자 처리 모듈(120)들에 전원을 공급하는 전원 공급부(180)와, 종자 처리 모듈(120)에 진공 상태를 형성하기 위한 배기 펌프(190)를 포함한다. 종자 처리 장치(100)는 플라즈마 방전을 이용하여 종자(S)를 살균 처리하며, 동시에 종자(S)의 표면이 활성화되어서 물과 양분의 흡수성이 향상된다.
도 2에는 도 1에 도시된 종자 처리 장치(100)의 챔버 하우징(110)과, 챔버 (112)에 수용된 복수개의 종자 처리 모듈(120)들이 사시도로서 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 챔버 하우징(110)은 하우징 몸체(111)와, 하우징 몸체(111)에 결합되는 하우징 도어(118)를 구비한다.
하우징 몸체(111)는 내부에 복수개의 종자 처리 모듈(120)들이 수용되는 수용 공간인 챔버(112)를 제공한다. 챔버(112)의 전방은 개방되어서 챔버 개구부(113)를 형성한다. 챔버 개구부(113)는 하우징 도어(118)에 의해 개폐될 수 있다. 하우징 도어(118)가 닫힌 경우에는 챔버(112)가 밀폐되며, 하우징 도어(118)가 열린 경우에는 챔버 개구부(113)를 통해 작업자가 챔버(112)에 접근할 수 있다. 자동화 시스템의 경우에 챔버 개구부(113)를 통해 작업자가 아닌 작업 로봇이 챔버(112)에 접근할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 챔버(112)에는 복수개의 종자 처리 모듈(120)들이 결합되는 결합 구조물이 설치된다. 본 실시예에서는, 전원 공급부(180)와 배기 펌프(190)가 챔버 하우징(110)의 외부에 위치하도록 설치되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리, 전원 공급부(180)와 배기 펌프(190)가 하우징 몸체(111)에 함께 설치될 수도 있다.
하우징 도어(118)는 하우징 몸체(111)에 힌지와 같은 결합 수단으로 회전 가능 또는 이동 가능하게 결합되어서 하우징 몸체(111)의 전방에 형성된 챔버 개구부(113)를 개폐한다. 하우징 도어(118)가 닫힌 경우에는 챔버(112)가 밀폐된 공간을 형성하며, 하우징 도어(118)가 열린 경우에는 챔버 개구부(113)를 통해 작업자 또는 작업 로봇이 챔버(112)에 접근할 수 있다. 하우징 도어(118)의 개폐 상태는 작업자 또는 작업 로봇에 의해 변경될 수 있다.
본 실시예에서는 챔버 개구부(113)가 하우징 몸체(111)의 전방에 하나 구비되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리, 하우징 몸체(111)의 전방과 후방에 각각 하나씩 구비될 수 있다. 이 경우, 두 챔버 개구부들 각각은 종자 처리 모듈(120)이 들어가고 나가는 입구 및 출구가 될 수 있다. 또한, 하우징 도어(118)는 회전 및 슬라이드 등 다양한 방식으로 움직일 수 있다.
복수개의 종자 처리 모듈(120)들은 하우징 몸체(111)의 내부에 형성된 챔버(112)에 수용된다. 본 실시예에서는 복수개의 종자 처리 모듈(120)들이 높이방향을 따라서 차례대로 이격되어서 위치하는 것으로 설명한다. 복수개의 종자 처리 모듈(120)들은 챔버(112)에 설치된 결합 구조물(미도시)에 결합되어서 배치된다. 결합 구조물(미도시)에는 복수개의 종자 처리 모듈(120)들 각각과 전기적으로 연결되는 복수개의 단자 연결부가 구비된다. 복수개의 종자 처리 모듈(120)들 각각에서 처리 대상 종자에 대한 플라즈마 처리가 이루어진다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 종자 처리 모듈(120)은 처리 대상 종자(S)를 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 방전이 일어나는 플라즈마 방전 유닛(130)과, 처리 대상 종자(S)들이 담기고 플라즈마 방전 유닛(130)과 분리 가능하게 결합되는 트레이 유닛(160)을 구비한다.
플라즈마 방전 유닛(130)은 처리 대상 종자(S)를 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 방전을 일으키며, 처리 대상 종자(S)가 담기는 트레이 유닛(160)과 분리 가능하게 결합된다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 플라즈마 방전 유닛(130)은 제1 전극판부(140)와, 제1 전극판부(140)와 이격된 상태로 대향하는 제2 전극판부(150)와, 두 전극판부(140, 150)들 사이를 지지하며 연결하는 지지 연결부(129)를 구비한다.
제1 전극판부(140)는 수평으로 배치되는 평평한 판상의 제1 전극(141)과, 제1 전극(141)의 일면에 형성되는 제1 유전체층(143)과, 제1 전극(141)의 가장자리를 둘러싸는 유전체 재질의 제1 몰딩부(147)를 구비한다.
제1 전극(141)은 평평한 판상의 금속 재질로서 대체로 수평을 배치되고 전원 공급부(180)로부터 플라즈마 방전을 위한 전원이 공급받는다. 제1 전극(141)의 양면 중 제2 전극판부(150)를 바라보는 일면(도면에서 하면)의 전체는 제1 유전체층(143)으로 덮인다. 제1 전극(141)의 가장자리 전체는 제1 몰딩부(147)로 둘러쌓인다. 본 실시예에서 제1 전극(141)은 대체로 사각형의 형상인 것으로 설명하는데, 방전 효율을 높이기 위하여 가장자리는 각진 부분이 없도록 모서리 부분이 라운드 형상인 것이 바람직하다. 제1 전극(141)은 원형 또는 타원형 등 다른 형상일 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
제1 유전체층(143)은 제1 전극(141)의 양면 중 제2 전극판부(150)를 바라보는 일면(도면에서 하면)의 전체를 덮도록 형성된다. 제1 유전체층(143)은 세라믹 계열 또는 수지 계열의 유전체 재질로 이루어질 수 있다.
제1 몰딩부(147)는 제1 전극(141)의 가장자리 전체를 둘러싼다. 제1 몰딩부(147)는 세라믹 계열 또는 수지 계열의 유전체 재질로 이루어진다. 유전체인 제1 몰딩부(147)에 의해 제1 전극(141)의 에지에서 아킹, 에지 부근 방전 쏠림 등의 바람직하지 않은 방전이 일어나는 것이 방지된다. 본 실시예에서는, 제1 유전체층(143)과 제1 몰딩부(147)가 별도의 구성인 것으로 설명하지만, 이와는 달리 제1 유전체(143)와 제1 몰딩부(147)가 일체로 형성될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
제2 전극판부(150)는 제1 전극판부(140)의 아래에 이격된 상태로 대향하여 위치한다. 제2 전극판부(150)는 수평으로 배치되는 평평한 판상의 제2 전극(151)과, 제2 전극(151)의 일면에 형성되는 제2 유전체층(153)과, 제2 전극(151)의 가장자리를 둘러싸는 유전체 재질의 제2 몰딩부(157)를 구비한다.
제2 전극(151)은 평평한 판상의 금속 재질로서 대체로 수평을 배치되고 전원 공급부(180)로부터 플라즈마 방전을 위한 전원이 공급받는다. 제2 전극(151)은 제1 전극(141)과 대향하도록 제1 전극(141)의 아래에 일정거리 이격되어서 위치한다. 제2 전극(151)의 양면 중 제1 전극(141)를 바라보는 일면(도면에서 상면)의 전체는 제2 유전체층(153)으로 덮인다. 제2 전극(151)의 가장자리 전체는 제2 몰딩부(157)로 둘러쌓인다. 본 실시예에서 제2 전극(151)인 제1 전극(141)과 동일한 형상인 것으로 설명한다. 제1 전극(141)과 제2 전극(151)의 사이에는 전원 공급부(180)에 의해 전계가 형성되며, 그에 따라 제1 전극(141)와 제2 전극(151)의 사이에서 플라즈마 형성을 위한 방전이 일어난다.
제2 유전체층(153)은 제2 전극(151)의 양면 중 제1 전극(141)를 바라보는 일면(도면에서 상면)의 전체를 덮도록 형성된다. 제2 유전체층(153)은 세라믹 계열 또는 수지 계열의 유전체 재질로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 제1 유전체층(143)과 제2 유전체층(153)이 모두 구비되는 것으로 설명하지만 이와는 달리 유전체 장벽 방전을 위하여 어느 하나의 유전체층만이 구비될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 제1 전극(141)과 제2 전극(151)의 사이에 형성된 공간에서 유전체 장벽 방전에 의한 플라즈마 방전이 발생한다.
제2 몰딩부(157)는 제2 전극(151)의 가장자리 전체를 둘러싼다. 제2 몰딩부(157)는 세라믹 계열 또는 수지 계열의 유전체 재질로 이루어진다. 유전체인 제2 몰딩부(157)에 의해 제2 전극(151)의 에지에서 바람직하지 않은 방전이 일어나는 것이 방지된다. 본 실시예에서는, 제2 유전체층(153)과 제2 몰딩부(157)가 별도의 구성인 것으로 설명하지만, 이와는 달리 제2 유전체(153)와 제2 몰딩부(157)가 일체로 형성될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
지지 연결부(129)는 이격된 두 전극판부(140, 150)들을 연결하여 지지한다. 플라즈마 방전 유닛(130)의 내부에는 두 전극판부(140, 150)와 지지 연결부(129)에 의해 둘러싸여서 형성되고 트레이 유닛(160)이 수납되는 트레이 수납공간(130a)이 형성된다. 지지 연결부(129)는 플라즈마 방전 유닛(130)의 둘레방향을 따라서 연장되며, 네 변부 중 세 변부에 형성되어서, 나머지 한 변부에는 트레이 유닛(160)이 출입할 수 있는 트레이 출입구(130b)가 형성된다. 지지 연결부(129)는 트레이 출입구(130b)를 사이에 두고 양측에 위치하는 제1, 제2 측벽(131, 134)들과, 출입구(130b)의 반대측에 위치하는 단부벽(138)을 구비한다. 만일, 제1 전극판부(140), 제2 전극판부(150) 및 단자부가 결합 구조물(미도시)에 결합되어 있는 구조인 경우라면, 지지 연결부(129)가 구비되지 않을 수도 있다.
제1 측벽(131)과 제2 측벽(134) 각각은 트레이 출입구(130b)를 사이에 두고 플라즈마 방전 유닛(130)의 양측에 위치하도록 두 전극판부(140, 150)들의 양측면을 연결한다. 제1 측벽(131)과 제2 측벽(134) 각각에는 트레이 수납공간(130a)과 통하는 제1, 제2 통로구(132, 135)가 형성된다. 제1 측벽(131)과 제2 측벽(134)에 의해 트레이 유닛(160)의 트레이 출입구(130b) 출입을 위한 슬라이드 이동이 안내되며, 트레이 유닛(160)이 트레이 수납공간(130a)에 수납된 상태에서 측면 방향으로의 움직임이 제한된다.
단부벽(138)은 출입구(130b)의 반대측에 위치하도록 두 전극판부(140, 150)의 후방 끝단측을 연결한다. 단부벽(138)에는 트레이 수납공간(130a)과 통하는 후방 통로구(139)가 형성된다. 단부벽(138)에 의해 트레이 유닛(160)의 트레이 수납공간(130a)에서 슬라이드 이동 가능 깊이가 제한된다.
도시되지는 않았으나, 제1 전극(141)과 제2 전극(151) 각각에는 단자 연결부가 구비될 수 있는데, 제1 전극(141)에 구비되는 단자 연결부와 제2 전극(151)에 구비되는 단자 연결부는 두 단자 연결부 사이의 방전이 방지되도록 가능한 멀리 이격되어서 위치하다.
트레이 유닛(160)은 플라즈마 방전 유닛(130)과 분리가능하게 결합되며, 처리 대상 종자(S)들이 담기는 종자 수용공간(165)을 내부에 형성한다. 트레이 유닛(160)을 플라즈마 방전 유닛(130)의 트레이 출입구(130b)를 통해 수평방향을 따라 이동하며 트레이 수납공간(130a)에 수납될 수 있다. 종자 수용공간(165)의 크기와 형상은 트레이 유닛(160)이 플라즈마 방전 유닛(130)의 트레이 수납공간(130a)에 완전히 수납되었을 때, 두 전극(141, 151)의 영역에 모두 포함되도록 형성되는 것이 바람직하다. 트레이 유닛(160)의 재질은 세라믹 계열 및 수지 계열 등의 유전체로 이루어질 수 있는데, 트레이 유닛(160)이 유전체로 이루어질 경우, 제1 유전체층(143)과 제2 유전체층(153)이 구비되지 않을 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 이 경우 트레이 유닛(160)이 플라즈마 방전 유닛(130)에 장착된 상태에서 유전체 장벽 방전을 위한 유전체 장벽의 역할도 하게 된다.
도시되지는 않았으나, 트레이 유닛(160)은 다양한 슬라이드 가이드 구조에 의해 트레이 출입구(130b)를 통해 트레이 수납공간(130a)을 출입하도록 구성될 수 있다.
트레이 유닛(160)은 바닥판(170)과, 바닥판(170)의 가장자리로부터 세워져서 연장되는 측벽부(175)를 구비한다.
바닥판부(170)는 평평한 판상으로서 트레이 유닛(160)이 플라즈마 방전 유닛(130)의 트레이 수납공간(130a)에 수납되었을 때 제1 전극(141)과 이격되어서 위치하고 제2 전극(151)과 인접하여 위치한다.
측벽부(175)는 바닥판(170)의 가장자리로부터 세워져서 연장된다. 측벽부(175)의 상단(176) 및 하단(178)은 제1 전극(141)의 에지(edge) 및 제2 전극(151)의 에지와 각각 인접한다. 측벽(175)의 내벽면(174)은 제1 전극(141)의 에지 및 제2 전극(151)의 에지보다 안쪽에 위치하며 측벽(175)의 외벽면(173)은 제1 전극(141)의 에지 및 제2 전극(151)의 에지보다 바깥쪽에 위치하고 측벽(175)의 두께(t)는 충분히 두껍게(적어도 제1 유전체층(143), 제2 유전체층(153) 및 바닥판부(170)보다 두껍게) 형성되어서 제1 전극(141)의 에지와 제2 전극(151)의 에지 사이에서 불필요한 방전이 발생하는 것을 방지한다. 측벽부(175)에는 연통 유로(177)가 형성된다. 연통 유로(177)는 도시된 바와 같이 측벽부(175)를 관통하는 구멍 형태일 수도 있지만, 측벽부(175)의 상단에 형성된 홈 형태일 수도 있다. 연통 유로(177)에 의해 종자 수용공간(165)이 외부와 연통된다. 연통 유로(177)는 플라즈마 방전 유닛(130)의 지지 연결부(129)에 형성된 복수개의 통로구(132, 134, 139)에 대응하여 위치하는 것이 바람직하다. 연통 유로(177)는 처리 대상 종자(S)가 통과하지 못하는 크기로 형성된다. 측벽부(175)에는 작업자가 잡을 수 있는 손잡이(179)이 바깥쪽에 형성된다.
트레이 유닛(160)의 바닥판(175)과 제2 전극판부(150)의 사이에 틈이 형성되면 그 틈에서 불필요한 방전이 발생하므로, 트레이 유닛(160)의 바닥판(175)과 제2 전극판부(150)는 밀착되는 것이 바람직하다. 또한, 트레이 유닛(160)의 측벽부(175) 상단(176)과 제1 전극판부(140)의 사이에 틈이 형성되며 그 틈에서도 불필요한 방전이 발생하므로, 트레이 유닛(160)의 측벽부(175) 상단(176)과 제1 전극판부(140)도 밀착되는 것이 바람직하다. 그에 따라, 도시되지는 않았으나, 종자 처리 모듈(120)은 트레이 유닛(160)의 바닥판(175)과 제2 전극판부(150)를 밀착시키고, 트레이 유닛(160)의 측벽부(175) 상단(176)과 제1 전극판부(140)를 밀착시키는 밀착 수단을 더 구비한다.
전원 공급부(180)는 복수개의 종자 살균 모듈(120)들 각각의 두 전극(141, 151)에 전원을 공급한다. 전원 공급부(180)에 의해 두 전극(141, 151)에 전원이 공급되어서 두 전극(141, 151)의 사이에 전계가 형성되고, 그에 따라 두 전극(141, 151) 사이에서 플라즈마 형성을 위한 방전이 일어난다. 트레이 유닛(160)이 플라즈마 방전 유닛(130)의 트레이 수납공간(130b)에 완전히 수납된 상태에서 두 전극(141, 151) 사이에 발생하는 플라즈마 방전에 의해 트레이 유닛(160)에 담긴 처리 대상 종자(도 1의 S)가 플라즈마 처리된다. 종자에 대한 플라즈마 처리 과정에서 트레이 유닛(160)에 담겨서 쌓인 종자(도 1의 S)들은 유전체로서 작용할 수 있다. 이 경우, 두 전극(141, 151)의 사이에 전계가 형성된 상태에서 유전체인 종자들 사이에는 플라즈마 형성을 위한 개시 방전이 일어난다. 그에 따라 두 전극(141, 151) 사이의 간격 증가시킬 수 있으며, 이는 플라즈마 처리 용량의 증가를 의미한다. 또한, 두 전극(141, 151) 사이의 동일한 간격에 대해 유전체인 종자들에 의해 두 전극(141, 151)에 인가되는 전원의 전압을 낮출 수 있게 되므로 전력 소비 측면에서 유리하게 된다. 본 실시예에서는 전원 공급부(180)가 챔버 하우징(110)의 외부에 별도로 설치되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 챔버 하우징(110)의 하우징 몸체(111)에 함께 설치될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
본 실시예에서 제1 전극(141)과 제2 전극(151)은 극성과는 관계없이 전극의 위치에 따라 구분되는 것으로서, 제1 전극(141)은 위에 위치하고 제2 전극(151)은 아래에 위치하는 것이다. 본 실시예에서는 제1 전극(141)과 제2 전극(151) 중 하나의 전극은 접지 전극으로 기능하고 다른 하나의 전극은 전원 공급부(180)와 연결되어서 구동 전극으로 기능하는 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 전원 공급부(180)는 두 전극(141, 151) 중 구동 전극으로 기능하는 전극에 교류 전압이나 펄스 전압을 인가할 수 있다. 또한, 전원 공급부(180)는 두 전극(141, 151)에 교류전압을 인가할 수도 있다. 본 실시예에서는 복수개의 종자 처리 모듈(120)들 중 이웃한 두 종자 처리 모듈(120)들에서 두 제1 전극(141)들이 동일한 전위를 갖고 두 제2 전극(151)들이 동일한 전위를 갖도록 전원을 공급하는 것으로 설명하는데, 이와는 달리 이웃한 두 종자 처리 모듈(120)들에서 하나의 종자 살균 모듈(120)의 제1 전극(141) 및 제2 전극(151)이 이웃한 다른 하나의 종자 살균 모듈(120)의 제2 전극(151) 및 제1 전극(141)과 각각 동일한 전위를 갖도록 전원을 공급할 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 복수개의 종자 처리 모듈(120)들 중 이웃한 두 종자 처리 모듈(120)들에서 두 제1 전극(141)들이 동일한 전위를 갖고 두 제2 전극(151)들이 동일한 전위를 갖도록 전원을 공급하는 경우에는 하나의 종자 살균 모듈(120)에 설치되는 두 전극(141, 151)들 사이의 거리가 상하로 배치되는 두 종자 살균 모듈(120)들 사이의 거리보다 훨씬 짧게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 이웃한 두 종자 처리 모듈(120) 사이에서 방전이 형성되는 것을 방지하기 위한 것이다.
배기 펌프(190)는 챔버 하우징(110)의 내부에 형성된 챔버(112)의 공기를 외부로 배출하여 플라즈마 방전이 일어나는 두 전극(141, 151) 사이의 공간에 진공 상태를 형성한다. 구체적으로 배기 펌프(190)가 작동하면, 트레이 유닛(160)이 플라즈마 방전 유닛(130)에 형성된 트레이 수납공간(130b)에 완전히 수납된 상태에서 종자가 수용된 트레이 유닛(160)의 종자 수용공간(165)의 공기가 연통 유로(177)을 통해 배출되어서 플라즈마 방전 영역에 진공이 형성된다. 본 실시예에서는 배기 펌프(190)가 챔버 하우징(110)의 외부에 별도로 설치되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 챔버 하우징(110)의 하우징 몸체(111)에 함께 설치될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
본 실시예에서는 배기 펌프(190)에 의한 진공 플라즈마 방전을 이용하는 것으로 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 진공 플라즈마 방전뿐만 아니라 대기압 플라즈마 방전의 사용도 가능하며, 대기압 또는 진공 플라즈마 방전의 경우 O2, N2, H2O, CF4, ClO2 또는 이들의 혼합가스가 공급되며, 이를 위한 유량 조절이 가능한 급기 장비가 함께 사용될 수 있다.
상기 실시예에서는 제1 전극(141)과 제2 전극(151)이 단순한 평판 형상인 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 도 8에 도시된 바와 같이 복수개의 관통 구멍(242, 252)들이 각각 형성된 판상의 제1 전극(241)과 제2 전극(251)이 사용되거나, 도 9에 도시된 바와 같이 그물망(mesh) 형태의 제1 전극(341)과 제2 전극(351)이 사용될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
또한, 도시되지는 않았으나, 제1 전극과 제2 전극으로서 각각 스트라이프(stripe) 형태의 것이 사용될 수 있으며, 이 경우 제1 전극의 스트라이프 구조와 제2 전극의 스트라이프 구조는 평행하거나, 직각을 이루는 등 다양하게 배치될 수 있고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
또한, 제1 전극과 제2 전극으로 서로 다른 형태의 것이 사용될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
도시되지는 않았으나, 종자 처리 장치(100)는 복수개의 종자 처리 모듈(120)들을 진동시키거나 회전시켜서 플라즈마 처리 중의 종자의 위치를 변경시킴으로써 플라즈마 살균 효율을 향상시키는 구동기를 더 포함할 수 있다.
도 10에는 도 4에 도시된 플라즈마 방전 유닛(130)을 대체할 수 있는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 방전 유닛이 도시되어 있다. 도 10을 참조하면, 플라즈마 방전 유닛(430)은 전극판부(440)와, 전극판부(440)의 아래에 위치하고 전극판부(440)와 이격된 상태로 대향하는 받침판부(450)와, 두 전극판부(440)와 받침판부(450)의 사이를 지지하며 연결하는 지지 연결부(129)를 구비한다.
도 11을 참조하면, 전극판부(440)는 평평한 판상의 기판(441)과, 기판(441)의 양면에 각각 형성된 제1 전극 패턴(446) 및 제2 전극 패턴(448)과, 제1 전극 패턴(446)을 덮도록 기판(441)의 일면에 형성되는 유전체층(447)을 구비한다.
기판(441)은 평평한 판상으로서, 기판(441)의 양면에 각각 제1 전극 패턴(446)과 제2 전극 패턴(448)이 형성되며, 제1 전극 패턴(446)이 위치하는 기판(441)의 일면(도면에서 상면)에는 제1 전극 패턴(446)을 완전히 덮는 유전체층(447)이 형성된다.
제1 전극 패턴(446) 및 제2 전극 패턴(448)은 기판(441)의 양면에 각각 형성된다. 제1 전극 패턴(446)은 도면에서 기판(441)의 상면에 형성된다. 제1 전극 패턴(446)은 스트라이프 형태로서, 이격되어서 위치하는 복수개의 제1 전극(443)들을 구비한다. 제2 전극 패턴(448)은 도면에서 기판(441)의 하면에 형성된다. 제2 전극 패턴(448)은 스트라이프 형태로서, 이격되어서 위치하는 복수개의 제2 전극(445)들을 구비한다. 복수개의 제1 전극(443)들 중 하나의 제1 전극(443)과 복수개의 제2 전극(445)들 중 하나의 제2 전극(445)이 상하로 가깝게 위치하여 방전을 일으키는 하나의 전극 쌍을 형성한다. 본 실시예에서는 제1 전극 패턴(446) 및 제2 전극 패턴(228)이 스트라이프 형태인 것으로 설명하지만, 이와는 달리 메쉬 또는 벌집 구조 등 전극 쌍을 형성할 수 있는 다른 형태일 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
유전체층(447)은 제1 전극 패턴(446)을 덮도록 기판(441)의 상면에 형성된다. 이는 종자(S)가 있는 쪽에 플라즈마 방전이 형성되도록 하기 위함이다. 유전체층(447)은 기판(441)의 상면과 함께 제2 전극 패턴(448)을 덮도록 기판(441)의 하면에도 형성될 수도 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 또한, 유전체층은 기판(441)의 하면에만 형성될 수도 있으며 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
받침판부(450)는 전극판부(440)의 아래에 이격된 상태로 대향하여 위치한다. 받침판부(450)와 전극판부(440)은 연결 지지부(129)에 의해 연결되며, 전극판부(440)와 받침판부(450)의 사이에 형성되는 공간으로 트레이 유닛(도 4의 160)이 수납될 수 있다.
지지 연결부(129)는 이격된 전극판부(440)와 받침판부(450)를 연결하여 지지한다. 지지 연결부(129)의 구성은 도 4에 도시된 지지 연결부(129)의 구성과 대체로 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 12에는 도 11에 도시된 전극판부(440)를 대체할 수 있는 전극판부의 다른 실시예가 단면도로서 도시되어 있다. 도 12를 참조하면, 전극판부(540)는 평평한 판상의 기판(541)과, 기판(541)의 일면(도면에서 하면)에 형성되는 전극 패턴과, 전극 패턴을 덮도록 기판(541)의 하면에 형성되는 유전체층(547)을 구비한다.
기판(541)은 평평한 판상으로서, 기판(541)의 하면에 전극 패턴이 형성된다. 본 실시예에서 전극 패턴이 형성되는 기판(541)의 하면은 기판(541)의 양면 중 받침판부(도 10의 450)를 향하는 면을 의미한다. 전극 패턴이 형성되는 기판(541)의 하면에는 전극 패턴 전체를 덮는 유전체층(547)이 형성된다.
전극 패턴은 기판(541)의 하면에 형성된다. 전극 패턴은 스트라이프 형태로서, 평행하고 차례대로 이격되어서 배치되는 복수개의 띠 형태의 제1 전극(543)들과 띠 형태의 제2 전극(545)들을 구비한다. 제1 전극(543)과 제2 전극(545)은 서로 교대로 위치하며, 인접한 두 제1 전극(543)과 제2 전극(545)가 플라즈마 방전을 일으키는 하나의 전극쌍(542)을 형성한다. 인접한 두 전극쌍(542) 사이의 거리보다 하나의 전극쌍(542)을 구성하는 제1 전극(543)과 제2 전극(545) 사이의 거리가 더 짧게 형성된다.
유전체층(547)은 복수개의 제1 전극(543)들과 복수개의 제2 전극(545)들을 모두 덮도록 기판(541)의 하면에 형성된다.
도 11과 도 12의 실시예에서 제1 전극(443, 543)과 제2 전극(445, 545)는 전극의 위치와는 관계없이 전극의 극성에 따라 구분되는 것으로서, 복수개의 제1 전극(443, 543)들은 모두 동일한 전위를 가지며, 복수개의 제2 전극(445, 545)들은 모두 제1 전극(443, 543)들과는 다른 동일한 전위를 갖는다. 도 12의 실시예에서는 복수개의 제1 전극(543)들과 복수개의 제2 전극(545)들이 교대로 배치되는 것으로 설명하지만, 이와는 달리 동일 전극이 2개가 연속으로 배치되도록 구성(예를 들어서, … - 제1 전극 - 제1 전극 - 제2 전극 - 제2 전극 - 제1 전극 - 제1 전극 - …)될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 이 경우, 전극들 사이의 거리에 관계없이 전극 쌍이 명확하게 형성될 수 있다. 만일, 도 12의 실시예에서 복수개의 제1 전극(543)들과 복수개의 제2 전극(545)들이 교대로 배치되는 경우, 어느 하나의 전극의 폭을 다른 전극의 폭보다 넓게 형성하여 하나의 전극이 양쪽으로 인접한 두 전극과 방전이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
도 13에는 도 11에 도시된 전극판부(440)를 대체할 수 있는 전극판부의 또 다른 실시예가 단면도로서 도시되어 있다. 도 13을 참조하면, 전극판부(640)는 평평한 판상의 기판(641)과, 기판(641)의 일면(도면에서 하면)에 결합되는 복수개의 전극봉(643, 645)들을 구비한다.
기판(641)은 평평한 판상으로서, 기판(641)의 하면에 복수개의 홈(642)들이 형성된다. 복수개의 홈(642)들 각각은 직선으로 길게 연장되며, 서로 이격된 상태로 나란하게 배치된다. 복수개의 홈(642)들 각각에 전극봉(643, 645)이 안착되어서 결합된다.
복수개의 전극봉(643, 645)들 각각은 직선으로 연장되는 봉 형상으로서, 기판(641)에 형성된 복수개의 홈(642)들 각각에 하나씩 안착되어서 기판(641)에 접착제와 같은 수단으로 견고하게 결합된다. 복수개의 전극봉(643, 645)들은 서로 다른 극성인 제1 전극봉(643)과 제2 전극봉(645)을 구비하며, 제1 전극봉(643)과 제2 전극봉(645)이 교대로 위치하도록 배치된다. 인접한 제1 전극봉(643)과 제2 전극봉(645)이 하나의 전극 쌍(646)을 형성한다. 제1 전극봉(643)은 도전체로 이루어지는 제1 전극 부재(643a)와 제1 전극 부재(643a)를 감싸는 제1 유전체(643b)를 구비한다. 제2 전극봉(645)은 도전체로 이루어지는 제2 전극 부재(645a)와 제2 전극 부재(645)를 감싸는 제2 유전체(645b)를 구비한다. 본 실시예에서는 제1 전극봉(643)과 제2 전극봉(645)이 모두 유전체를 구비하는 것으로 설명하지만, 이와는 달리, 어느 하나의 전극봉은 유전체를 구비하지 않고 전극 부재로만 이루어질 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 종자 처리 장치 110 : 챔버 하우징
111 : 하우징 몸체 112 : 챔버
113 : 챔버 개구부 118 : 하우징 도어
120 : 종자 처리 모듈 130 : 플라즈마 방전 유닛
140 : 제1 전극판부 141 : 제1 전극
143 : 제1 유전체층 147 : 제1 몰딩부
150 : 제2 전극판부 151 : 제2 전극
153 : 제2 유전체층 157 : 제2 몰딩부
160 : 트레이 유닛 180 : 전원 공급부
190 : 배기 펌프

Claims (25)

  1. 수용 공간인 챔버를 제공하는 챔버 하우징;
    상기 챔버에 수용되고 플라즈마 방전을 이용하여 종자를 처리하는 복수개의 종자 처리 모듈들;
    상기 챔버의 공기를 외부로 배출하여 상기 챔버를 진공 상태로 형성하는 배기 펌프; 및
    상기 플라즈마 방전을 위하여 상기 복수개의 종자 처리 모듈들 각각으로 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하며,
    상기 종자 처리 모듈들 각각은 상기 챔버에 위치하도록 설치되고 상기 플라즈마 방전이 일어나는 플라즈마 방전 유닛과, 상기 플라즈마 방전 유닛과 분리 가능하게 결합되고 처리 대상 종자들이 담기는 트레이 유닛을 구비하며,
    상기 트레이 유닛에는 상기 트레이 유닛이 상기 플라즈마 방전 유닛에 결합된 상태에서 상기 트레이 유닛의 내부와 외부를 연통시키는 연통 유로가 형성되며,
    상기 챔버의 공기가 외부로 배출되는 과정에서 상기 트레이 유닛 내의 공기도 상기 연통 유로를 통해 배출되어서, 상기 트레이 유닛의 내부에 플라즈마 방전이 용이한 진공 상태가 형성되는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 방전 유닛은 수평으로 배치되는 제1 전극과, 상기 제1 전극의 아래에 상기 제1 전극과 대향하도록 이격되어서 배치되는 제2 전극을 구비하며,
    상기 트레이 유닛은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 사이에 형성되는 트레이 수납공간으로 삽입되어서 수납되는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 플라즈마 방전 유닛은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 적어도 하나의 전극에 상기 트레이 수납공간을 바라보는 일면의 전체를 덮도록 형성되는 유전체층을 더 구비하는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 복수개의 관통 구멍들이 형성된 평평한 판상의 형태인,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 그물망 형태인,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 평면 형상은 가장자리에 각진 모서리가 없도록 형성되는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 플라즈마 방전 유닛은 상기 제1 전극의 가장자리를 둘러싸는 유전체 재질의 제1 몰딩부와, 상기 제2 전극의 가장자리를 둘러싸는 유전체 재질의 제2 몰딩부를 더 구비하는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 트레이 유닛은 바닥판과, 상기 바닥판의 가장자리로부터 세워져서 연장되는 측벽부를 구비하며,
    상기 트레이 유닛이 상기 트레이 수납공간에 수납된 상태에서 상기 측벽부의 내벽면은 상기 제1 전극의 에지보다 안쪽에 위치하고, 상기 측벽부의 외벽면은 상기 제1 전극의 에지보다 바깥쪽에 위치하도록 형성되는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수개의 종자 처리 모듈들은 높이방향을 따라서 차례대로 이격되어서 위치하며,
    상기 복수개의 종자 처리 모듈들 중 이웃한 두 종자 처리 모듈들에서 위에 위치하는 종자 처리 모듈의 제2 전극은 아래에 위치하는 종자 처리 모듈의 제1 전극과 동일한 전위를 갖도록 상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수개의 종자 처리 모듈들은 높이방향을 따라서 차례대로 이격되어서 위치하며,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 거리는 상기 복수개의 종자 처리 모듈들 중 이웃한 두 종자 처리 모듈들에서 위에 위치하는 종자 처리 모듈의 제2 전극과 아래에 위치하는 종자 처리 모듈의 제1 전극 사이의 거리보다 짧게 형성되는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  11. 삭제
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버로 가스를 공급하는 가스 공급부를 더 포함하는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 트레이 유닛은 바닥판과, 상기 바닥판의 가장자리로부터 세워져서 연장되는 측벽부를 구비하며,
    상기 연통 유로는 상기 측벽부에 형성되는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 종자 처리 모듈들을 진동시키는 진동기를 더 포함하는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 방전 유닛은 평평한 기판과, 상기 기판의 양면에 각각 형성되는 제1 전극 패턴 및 제2 전극 패턴을 구비하며,
    상기 제1 전극 패턴은 복수개의 제1 전극들을 구비하며,
    상기 제2 전극 패턴을 복수개의 제2 전극들을 구비하며,
    상기 복수개의 제1 전극들 중 하나의 제1 전극과 상기 복수개의 제2 전극들 중 하나의 제2 전극이 상기 플라즈마 방전을 일으키는 전극 쌍을 형성하는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 전극 패턴과 상기 제2 전극 패턴은 각각 스트라이프 형상 또는 메쉬 형상인,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 플라즈마 방전 유닛은 상기 제1 전극 패턴과 상기 제2 전극 패턴 중 적어도 하나를 덮도록 상기 기판에 형성되는 유전체층을 더 구비하는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 유전체층은 상기 트레이 유닛의 반대편에 형성되는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 방전 유닛은 평평한 기판과, 상기 기판의 일면에 형성되는 스트라이프 형태의 전극 패턴과, 상기 전극 패턴을 덮도록 상기 기판의 일면에 형성되는 유전체층을 구비하며,
    상기 전극 패턴은 복수개의 띠 형태의 복수개의 제1 전극들과 복수개의 띠 형태의 복수개의 제2 전극들을 구비하며,
    상기 전극 패턴은 제1 전극과 제2 전극이 서로 이웃하여 배치되도록 형성되는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 전극 패턴은 동일 전극이 2개씩 연속적으로 배치되는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  21. 청구항 1에 있어서,
    상기 플라즈마 방전 유닛은 평평한 기판과, 상기 기판의 일면에 결합되는 복수개의 전극봉들을 구비하며,
    상기 전극봉들은 나란하게 이격되어서 배치되며,
    상기 전극봉들은 서로 다른 극성을 갖는 인접한 두 전극봉으로 이루어지는 전극 쌍을 구비하는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 복수개의 전극봉들 각각은 도전체의 전극 부재와, 상기 전극 부재를 감싸는 유전체를 구비하는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  23. 청구항 21에 있어서,
    상기 기판에는 상기 복수개의 전극봉들 각각이 안착되는 복수개의 홈들이 형성되는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  24. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 종자 처리 모듈들은 높이방향을 따라서 차례대로 이격되어서 위치하는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
  25. 청구항 2에 있어서,
    상기 종자 처리 모듈은 상기 트레이 유닛을 상기 제1 전극 및 제2 전극과 각각 밀착시키는 밀착 수단을 더 구비하는,
    플라즈마를 이용한 종자 처리 장치.
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