KR102346205B1 - 플라즈마 발생장치의 회전형 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어 플라즈마 발생장치에 관한 것이다. 그러한 화염 플라즈마 발생장치는, 가스 및 공기 공급부(2)와; 케이스에 장착되어 회전력을 전달하는 회전부(7)와; 회전부(7)의 단부에 장착되며 플라즈마가 분사되는 헤드(13)와; 그리고 헤드(13)의 일측에 장착되어 관체(9)의 내부에 공급된 가스를 착화하는 착화부(11)를 포함하며, 헤드(13)는 몸체(20)와; 몸체(20)의 내부 일측에 형성되어 플라즈마가 토출되는 분사구(22)와; 몸체(20)의 저면 일측에 오목하게 형성되는 편심홈(25)과; 그리고 편심홈(25)의 내측에 장착되어 중량을 가변시킴으로써 헤드(13)를 안정적으로 회전시키는 중량 가변부(24)를 포함한다.

Description

플라즈마 발생장치의 회전형 헤드{Rotary head of plasma apparatus}

본 발명은 회전형 에어 플라즈마 발생장치의 회전형 헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에어 플라즈마가 분사되는 회전형 헤드의 구조를 개선하여 중량 가변부를 구비함으로써 헤드의 회전시 안정적으로 회전하여 플라즈마를 균일하고 넓은 범위로 분사할 수 있는 기술에 관한 것이다.

플라즈마 시장은 1990년대에 시작되어 해마다 증가하고 있는 추세이다. 이러한 플라즈마는 반도체산업, 자동차산업, 기계류 부품산업, 소재산업, 섬유산업, 환경산업 등 광범위한 산업분야에 적용할 수 있다.

일반적으로 플라즈마는 수만도 정도의 온도와 밀도를 갖는 저온 글로우 방전 플라즈마와, 수천만도 이상의 온도와의 밀도를 갖는 초고온 핵융합 플라즈마로 구별될 수 있다.

공업적으로는 저온 글로우 방전 플라즈마가 널리 이용되고 있는 바, 예를 들면, 반도체 공정에서 플라즈마 식각(Plasma Etch) 및 증착(PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 금속이나 고분자의 표면처리, 신물질의 합성 등에서 이용되고 있으며, 고분자의 표면처리, 금속 표면처리, 또는 환경 정화 등에서도 널리 이용되고 있다.

최근에는 공정의 미세화, 저온화의 필요성 때문에 플라즈마 공정이 종래의 공정을 대체하고 있으며, 경우에 따라서는 플라즈마만이 제공할 수 있는 물질이나 환경을 이용하기 위한 응용분야가 점점 더 확대되고 있다.

특히 플라즈마는 유기물인 고분자의 표면처리 혹은 금속의 표면처리에 적용되는 바, 금속표면에 TiN/C, CrN/C, AlN 등과 같은 초경 피막을 코팅함으로써 표면의 내마모, 내부식 성질을 개선할 수 있다.

이러한 대기압 플라즈마 표면처리 장비는 통상 제너레이터, 고전압 변압기, 헤드, 노즐, 호스로 구성된다.

그리고, 헤드는 회전하는 구조로서 상대적으로 넓은 표면적에 일정한 강도의 플라즈마 빔을 골고루 분사하여 표면처리를 실시하게 된다.

그러나, 종래의 회전형 헤드는 회전시 헤드의 중량이 균일하지 못하거나 헤드의 결합공차로 인하여 진동이 발생됨으로써 플라즈마가 균일하게 분사되지 못하여 정밀한 작업이 어려운 문제점이 있다.

특허등록 제 1553683(회전식 대기압 플라즈마 발생장치)

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 에어 플라즈마가 분사되는 회전형 헤드의 구조를 개선하여 중량 가변부를 구비함으로써 헤드의 회전시 안정적으로 회전하여 에어 플라즈마를 균일하고 넓은 범위로 분사할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는,

가스 및 공기 공급부(2)와;

케이스에 장착되어 회전력을 전달하는 회전부(7)와;

회전부(7)의 단부에 장착되며 플라즈마가 분사되는 헤드(13)와; 그리고

헤드(13)의 일측에 장착되어 관체(9)의 내부에 공급된 가스를 착화하는 착화부(11)를 포함하는 에어 플라즈마 발생장치를 제공한다.

상기 헤드(13)는 몸체(20)와; 몸체(20)의 내부 일측에 형성되어 플라즈마가 토출되는 분사구(22)와; 몸체(20)의 저면 일측에 오목하게 형성되는 편심홈(25)과; 그리고 편심홈(25)의 내측에 장착되어 중량을 가변시킴으로써 헤드(13)를 안정적으로 회전시키는 중량 가변부(24)를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 에어 플라즈마 발생장치는 플라즈마가 분사되는 회전형 헤드의 구조를 개선하여 중량 가변부를 구비함으로써 중량추의 갯수를 차등적으로 적용함으로써 헤드의 회전시 안정적으로 회전하여 에어 플라즈마를 균일하고 넓은 범위로 분사할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 플라즈마 발생장치의 구조를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 에어 플라즈마 발생장치의 내부 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 헤드의 내부 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 중량 가변부의 구조를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 플라즈마 발생장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 플라즈마 발생장치(1)는, 가스 공급부(2)와; 케이스에 장착되어 회전력을 전달하는 회전부(7)와; 회전부(7)의 단부에 장착되며 플라즈마가 분사되는 헤드(13)와; 헤드(13)의 일측에 장착되어 관체(9)의 내부에 공급된 가스를 착화하는 착화부(11)를 포함한다.

이러한 구조를 갖는 에어 플라즈마 발생장치에 있어서, 가스 공급부(2)는 화염 플라즈마를 발생하기 위한 연료 가스를 저장 공급하는 가스 탱크(4)와, 공기를 저장 공급하는 공기탱크(6)로 구성된다. 가스 탱크(4)에는 착화될 수 있는 가스, 예를 들면, LPG 가스, LNG 가스 등의 가스가 저장된다.

그리고, 공기 탱크(6)는 소정량의 공기를 저장하고, 일정 압력으로 토출하게 된다.

이와 같이 가스 및 공기는 관체(9)를 통하여 헤드(13)에 전달되고, 헤드(13)에서 착화되어 플라즈마를 형성하여 분사하게 된다.

회전부(7)는 모터(15)의 구동에 의하여 발생한 회전력이 제 1회전기어(17)에 전달되고, 이는 다시 타이밍 밸트에 의해 제 2회전기어(19)에 전달되며, 최종적으로 헤드(13)에 전달됨으로써 헤드(13)가 회전가능하다.

이러한 헤드(13)는 몸체(20)와; 몸체(20)의 내부 일측에 형성되어 플라즈마가 토출되는 분사구(22)와; 몸체(20)의 저면 일측에 오목하게 형성되는 편심홈(25)과; 편심홈(25)의 내측에 장착되어 중량을 가변시킴으로써 헤드(13)를 안정적으로 회전시키는 중량 가변부(24)를 포함한다.

보다 상세하게 설명하면, 몸체(20)는 상부에 나사부(27)가 돌출됨으로써 회전부(7)에 일체로 결합된다. 따라서, 회전부(7)가 회전할 때, 몸체(20)도 같이 회전하게 된다.

그리고, 분사구(22)는 몸체(20)의 내측을 상하 방향으로 관통하여 형성되며, 상부는 가스 토출구(31)에 연결되고 하부는 외측으로 개방된다.

따라서, 가스 토출구(31)로부터 공급된 플라즈마는 분사구(22)를 통하여 외측으로 토출된 후 가공물의 표면을 처리하게 된다.

이러한 분사구(22)는 1개 혹은 복수개가 배치될 수 있으며, 이는 설계에 따라 적절하게 변경될 수 있다.

또한, 분사구(22)는 몸체(20)의 중심으로부터 일측으로 편심되어 배치된다. 따라서, 분사구(22)를 통하여 플라즈마가 토출되는 상태에서 헤드(13)가 회전하게 되므로 플라즈마가 토출되는 면적이 보다 확장될 수 있어서 가공물의 표면을 보다 효과적으로 처리할 수 있다.

그리고, 분사구(22)가 중심점으로부터 편심적으로 배치된 상태이므로 헤드(13)가 회전할 때 진동이 발생하게 되는 바, 중량 가변부(24)에 의하여 편심으로 인한 중량의 불균형을 해소하여 안정적으로 회전할 수 있다.

이러한 중량 가변부(24)를 상세하게 설명하면,

중량 가변부(24)는, 오목홈의 바닥면에 형성되는 체결홈에 삽입되는 조절나사(26)와; 조절나사(26)에 삽입되는 갯수에 따라 중량을 가변시키는 적어도 하나 이상의 중량체(28)를 포함한다.

조절나사(26)는 회전축(33)이 체결홈(h)에 나사결합되는 구조로서 중량체(28)를 고정시키게 된다.

이러한 중량체(28)는 삽입홀(35)이 형성되는 고리형상으로서, 조절나사(26)가 관통할 수 있다. 따라서, 조절나사(26)의 회전축(33)이 이 삽입홀(35)을 관통하여 체결홈(h)에 삽입된다.

이때, 조절나사(26)의 회전축(33)에 삽입되는 중량체(28)의 갯수를 조절할 수 있다.

즉, 1개 혹은 복수개의 중량체(28)를 조절나사(26)에 의하여 고정할 수 있다.

이와 같이 중량체(28)의 갯수를 조절하여 고정함에 따라 헤드(13)의 중량도 가변된다.

따라서, 헤드(13)가 회전할 때 이 중량체(28)의 갯수를 조절하여 고정함으로써 헤드(13)의 회전중심을 안정적으로 유지할 수 있다.

상기에서는 무게추가 에어 플라즈마 발생장치에 적용되는 경우를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 화염 플라즈마 등에도 적용가능함은 물론이다.

Claims (3)

1. 가스 및 공기 공급부(2)와;
   케이스(3)에 장착되어 회전력을 전달하는 회전부(7)와;
   회전부(7)의 단부에 장착되며 플라즈마가 분사되는 헤드(13)와; 그리고
   헤드(13)의 일측에 장착되어 관체(9)의 내부에 공급된 가스를 착화하는 착화부(11)를 포함하며,
   헤드(13)는 몸체(20)와;
   상기 몸체(20)의 내부를 상하방향으로 관통하고, 상부는 가스 토출구(31)에 연결되고, 하부는 상기 몸체(20)의 저면의 중심으로부터 이격한 위치에 외측으로 개방되도록 형성되어 플라즈마가 토출되는 분사구(22)와;
   상기 몸체(20)의 저면의 중심으로부터 이격한 위치에 상기 분사구(22)의 하부와 대향되도록 배치되며, 상기 몸체의 저면에 오목하게 형성되는 편심홈(25)과; 그리고
   상기 편심홈(25)의 내측에 장착되어 중량을 가변시킴으로써 상기 헤드(13)를 안정적으로 회전시키는 중량 가변부(24)를 포함하고,
   상기 중량 가변부(24)는, 상기 편심홈(25)의 바닥면에 형성되는 체결홈(h)에 삽입되는 조절나사(26)와; 상기 조절나사(26)에 삽입되는 갯수에 따라 상기 헤드(13)의 중량을 가변시키는 적어도 하나 이상의 중량체(28)를 포함하는,
   에어 플라즈마 발생장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 중량체(28)는 삽입홀(35)이 형성되는 고리로서, 상기 조절나사(26)가 상기 삽입홀(35)에 삽입됨으로써 고정되는, 에어 플라즈마 발생장치.

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