KR102567162B1

KR102567162B1 - 색표지체를 포함하는 착탈식 분사 가이드부가 구비되는 플라즈마 발생장치

Info

Publication number: KR102567162B1
Application number: KR1020220160002A
Authority: KR
Inventors: 김무환
Original assignee: 김무환
Priority date: 2022-11-25
Filing date: 2022-11-25
Publication date: 2023-08-14

Abstract

본 발명은, 상하로 일정길이를 가지며 돌출되는 삽입단(112)이 상호 간에 일정 간격 이격되어 내면부위에 형성되는 유도몸체(111), 상호 간에 일정간격 이격되어 유도몸체(111)의 상단 외면부위에 따라 형성되는 돌출단(113)이 구비되어, 유도몸체(111)의 삽입단(112)이 분사구(11)의 외면부위에 형성되는 삽입홈(12)에 끼움 결합되는 가스유도부(110); 유도몸체(111)의 내경보다 작은 외경을 가지는 일정길이의 관 구조로 이루어져 유도몸체(111)에 관통 삽입되는 분사몸체(121), 분사몸체(121)의 상단부위에 마련되는 걸림단(122)이 유도몸체(111)의 하단 내면부위를 따라 마련되는 안치단(116)에 밀착되는 가스분사부(120); 내면부위가 가스분사부(120)의 외면부위와 일정간격을 이루며 위치하되, 상단부위가 유도몸체(111)의 돌출단(113)에 결합되어 고정되고, 하단부위는 가스분사부(120)의 하단부위보다 하방으로 일정길이 더 연장되는 가스배출가이드부(130); 가스배출가이드부(130)의 내면부위에 마련되되, 가스분사부(120)를 통해 분사되는 플라즈마 가스에 반응하여 변색되는 색표지체부(150);로 이루어지는 색표지체를 포함하는 착탈식 분사 가이드부가 구비되는 플라즈마 발생장치를 제공한다.

Description

색표지체를 포함하는 착탈식 분사 가이드부가 구비되는 플라즈마 발생장치{Plasma generating device with detachable parts for jet guide including color indicator}

본 발명은 플라즈마 발생장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 작업 대상물이나 작업 목적에 따라 다양한 구경을 가지는 분사가이드 팁을 사용할 수 있으며, 균일한 작업 결과물을 제공해 줄 수 있음은 물론 나아가 특정 부위만을 타겟으로 작업을 수행할 때 처리 작업을 완료한 폐 플라즈마 가스에 의해 작업 표면물이 훼손되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있으면서도, 플라즈마 가스의 농도나 활성화 정도를 육안으로 식별할 수 있는 색표지체를 포함하는 분사 가이드부가 구비되는 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.

플라즈마(Plasma)란 초고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체로서, 전하의 분리도가 상당히 높으면서도 전체적으로 음과 양의 전하수가 같아서 중성을 띠는 특징이 있다. 플라즈마는 수억 도의 온도를 갖는 초고온 핵융합에 이용되는 플라즈마로부터, 반도체 공정이나 신소재 합성 등에 이용되는 저온 글로우 플라즈마나 아크플라즈마에 이르기까지 다양하게 이용되고 있다.

이 중에서 특히, 저온 플라즈마는 플라즈마 내부에서 반응성이 극대화되어 물질의 이온화와 재결합이 활발해지기 때문에, 기존의 물질의 합성이나 가공 방법으로는 수행하기 어려웠던 새로운 물질을 만들 수 있음은 물론 반도체를 제조할 때 포토레지스트의 애싱 처리, 박막 에칭, 세정 등의 공정에 사용되고 있으며, 근자 바이오 의료 분야에의 응용 가능성에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

대략 50℃ 이하의 영역에서 저온 대기압 플라즈마를 발생시키는 장치에 적용되는 팁의 전극 구조는 대개의 경우 침 형태의 바늘 전극 구조를 가지고 있으며, 외부에서 장치로 불활성 가스가 주입되면, 바늘 전극 구조에 고전압을 가하여 플라즈마를 발생시켜 이를 필요한 공정이나 작업 등에 사용하고 있다. 본 출원인은 이러한 저온 대기압 플라즈마를 발생시키는 수단으로서 도 7에 개시된 것과 같은 대한민국 등록특허 제2399940호를 제안한 바 있다.

이 기술은 몸체(100)에 미도시된 고전압 전극 및 접지 전극(인슐레이터에 의해 간격 유지)을 내장하고, 가스유입부(111)를 통해 외부로부터 가스가 공급되어 도 8과 같이 고전압 전극(124)과 접지 전극(128)의 사이를 통해 가스가 이동할 때, 고전압 전극(124)에 전원이 인가되면 접지 전극(128)과 전원이 대전됨에 따라 고압의 아크를 발생하면서 가스를 플라즈마 상태로 만들게 된다.

도면에서 알 수 있듯이, 이 장치는 작업자가 용이하게 파지할 수 있도록 소형으로 구성하여 휴대가 편리할 뿐 아니라, 장치에 마련되는 푸쉬부재(200)를 이용하게 되면 플라즈마 플레임의 조절이 가능하다는 점에서, 마이크로 웰 플레이트(micro well plate)와 같은 미세 구조의 내부 표면 부위를 매우 간편하면서도 균일하게 처리할 수 있다.

게다가, 이 장치는 몸체(100)의 하단부위에 마련되는 팁 모듈(500)을 교체 가능한 방식으로 구성함으로써, 작업 환경이나 작업 대상에 따라 다양한 주파수 영역에서의 플라즈마를 발생시킬 수 있는 장점을 기대할 수 있으나, 팁 모듈(500)의 단부와 작업 대상물의 표면 사이 간격을 일정하게 유지하는 것이 곤란하며, 타겟팅 부위만에 대하여 플라즈마 처리를 하는 것이 어려운 한계가 있었다.

대한민국 등록특허 제2399940호 대한민국 공개특허 제2021-0092932호 대한민국 등록특허 제1498392호 대한민국 공개특허 제2017-0057173호

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 휴대가 간편한 장치에 편리하게 착탈식으로 결합이 가능하며, 장치와 작업 대상물의 표면 사이 간격을 일정하게 유지할 수 있음은 물론, 특정 타겟팅 부위만에 대한 처리 작업을 용이하게 수행할 수 있고, 나아가 플라즈마 가스의 상태를 육안으로 실시간 확인할 수 있는 플라즈마 발생장치를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 내부에는 고전압전극 및 접지전극이 위치하고, 후단부위에는 가스가 유입되는 주입단(2)이 마련되고, 전단부위에는 플라즈마 가스가 분사되는 분사구(11)가 마련되는 플라즈마 발생장치로서, 상호 간에 일정간격 이격되어 분사구(11)의 외면부위에서 일정길이를 가지며 형성되는 복수 개의 삽입홈(12); 상, 하부 각각이 개구되는 유도몸체(111), 상호 간에 일정 간격 이격되어 유도몸체(111)의 내면부위에서 일정길이를 가지며 내측 방향으로 돌출되어 분사구(11)의 삽입홈(12) 각각에 끼움 결합되는 복수 개의 삽입단(112), 상호 간에 일정간격 이격되어 유도몸체(111)의 상단 외면부위에서 외측 방향으로 돌출되는 돌출단(113), 유도몸체(111)의 하단 내면부위를 따라 환형으로 마련되는 안치단(116)이 구비되는 가스유도부(110); 상, 하부 각각이 개구되며 유도몸체(111)의 내경보다 작은 외경을 가지며 유도몸체(111)에 관통 삽입되는 분사몸체(121), 분사몸체(121)의 상단부위에 마련되어 유도몸체(111)의 안치단(116)에 밀착되는 걸림단(122)이 구비되는 가스분사부(120); 상, 하부 각각이 개구되며 상측 내면부위 및 하측 내면부위 각각은 유도몸체(111)의 외면부위 및 가스분사부(120)의 외면부위 각각과 일정간격을 이루며 위치하되, 유도몸체(111)의 돌출단(113)과 결합되는 상단부위의 내면과 유도몸체(111)의 상단 외면 사이에는 배출가이드홈(135)이 형성되고, 하단부위는 가스분사부(120)의 하단부위보다 하방으로 일정길이 더 연장되는 가스배출가이드부(130); 가스배출가이드부(130)의 내면부위에 마련되되, 가스분사부(120)를 통해 분사되는 플라즈마 가스에 반응하여 변색되는 색표지체부(150);로 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

상기 가스배출가이드부(130)의 하측부위에는 하단부위에 배출공(141)이 형성되는 보조가스배출가이드부(140)가 마련되되, 상기 보조가스배출가이드부(140)의 내면부위에는 상호 간에 일정간격 이격되어 형성되는 보조삽입홈(147)이 상기 가스배출가이드부(130)의 외면부위에 상호 간에 일정간격 이격되어 형성되는 보조돌출단에 착탈식으로 결합될 수 있다.

상기 색표지체부(150)는, 가스배출가이드부(130)의 내면부위에 밀착되는 투명재질의 필름(151) 및 필름(151)의 일면부위에 도포되어 플라즈마 가스에 반응하여 변색되는 잉크도포층(153)으로 이루어질 수 있다.

상기 가스배출가이드부(130)는 대칭 구조로 이루어지는 좌우 한 쌍의 제1, 2가스배출가이드부(131, 136)로 이루어지며, 상기 제1가스배출가이드부(131)의 상단 일측 및 제2가스배출가이드부(136)의 상단 타측 각각에는 제1결합단(132) 및 제2결합단(137) 각각이 형성되고, 상기 제1가스배출가이드부(131)의 상단 타측 및 제2가스배출가이드부(136)의 상단 일측 각각에는 상기 가스유도부(110)의 돌출단(113) 각각에 밀착되며 상기 제1결합단(132) 및 제2결합단(137) 각각과 결합되는 제1결합면(133) 및 제2결합면(138) 각각이 형성될 수 있다.

상기 가스분사부(120)의 하측 외면부위와 상기 가스배출가이드부(130)의 하측 내면 사이 단면적 △A1은, 상기 배출가이드홈(135)이 형성되는 유도몸체(111)의 상단 외면과 가스배출가이드부(130)의 상단 내면 사이 단면적 △A2보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명은 휴대가 간편한 소형의 플라즈마 발생장치에 착탈식으로 결합이 가능하다는 점에서, 작업 대상물이나 작업 목적에 따라 다양한 구경을 가지는 분사가이드 팁을 사용할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 분사 가이드부를 통해 플라즈마 발생장치와 작업 대상물의 표면 사이 간격을 일정하게 유지한 상태로 플라즈마 가스에 의한 처리 작업을 수행할 수 있다는 점에서, 균일한 작업 결과물을 제공해 줄 수 있다.

또한, 본 발명은 작업 대상물의 표면 중 특정 부위만을 타겟으로 하여 작업을 수행하는 것이 가능하며, 폐 플라즈마 가스를 신속하게 외부로 배출시킬 수 있다는 점에서, 처리 작업을 완료한 폐 플라즈마 가스에 의해 작업 표면물이 훼손되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 플라즈마 가스와 반응할 때 색상이 변화하는 표지체를 플라즈마가 분사되는 내면에 마련함으로써, 작업을 수행하는 사람들이 타겟으로 분사되는 플라즈마 가스의 농도나 활성화 정도를 육안을 통해 실시간 확인하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 개략적인 일 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치에 있어 분사부와 분사 가이드부 상호 간의 분리 구성도.
도 3은 도 2에 분사 가이드부의 개략적인 전체 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치에 있어 좌우 분리형으로 이루어지는 가스배출가이드부의 개략적인 다른 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치에 있어 분사부와 분사 가이드부의 개략적인 단면 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 발생장치의 개략적인 작동 구성도.
도 7은 종래 플라즈마 발생장치의 개략적인 일 구성도.
도 8은 도 7에 있어 분사부의 개략적인 내부 구성도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 색표지체를 포함하는 분사 가이드부가 착탈식으로 구비되는 플라즈마 발생장치를 제안함에 그 기술적 특징이 있다. 이하, 플라즈마 발생장치 및 색표지체를 포함하는 분사 가이드부 각각에 대한 구성을 구체적으로 살펴본다.

먼저, 플라즈마 발생장치는 도 1에 개시된 것과 같이, 장치몸체(1), 장치몸체(1)에 내장되는 고전압전극 및 접지전극, 주입단(2), 분사구(11)를 포함하여 이루어질 수 있다.

장치몸체(1)의 내부에는 일정크기의 공간이 마련되며, 그 외형은 작업자가 파지가 용이한 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 도면부호, 6, 7 각각은, 장치몸체(1)를 거치할 수 있는 거치부재 및 플라즈마 플레임의 출력 정도를 제어하는 푸쉬부재이다.

도면에는 구체적으로 표현되지는 않았지만, 장치본체(1)에는 작동버튼, 플라즈마의 출력 정도를 설정하는 설정버튼, 그리고 설정된 상태로 플라즈마가 토출되며 정상적으로 작동하는지 여부를 확인할 수 있는 표시부가 장치본체(1)의 외면부위에 더 구비될 수도 있을 것이다.

고전압 전극은 미도시된 케이블과 연결되어 고전압이 인가되는 부분으로 장치본체(1) 내부의 중심축 상에 설치된다. 접지 전극은 고전압 전극과 일정간격 이격되어 장치본체(1) 내부에 설치된다. 고전압 전극과 접지 전극 사이에는 절연체가 구비된다.

주입단(2)은 플라즈마 방전에 필요한 가스를 공급받는 부분으로, 장치본체(1)의 후단부위에 마련된다. 주입단(2)은 미도시된 별도의 가스 공급 튜브와 연결된다. 분사구(11)는 장치본체(1)의 전단부위에 마련되며, 인가된 고전압에 의한 방전으로 플라즈마 상태가 된 가스가 배출되는 부분이다.

전술한, 장치몸체(1)에 있어 거치부재(6), 푸쉬부재(7), 작동버튼, 설정버튼, 표시부, 전극 각각에 대한 구체적인 구성은 본 출원인의 선등록 특허인 대한민국 등록특허 제2399940호 및 대한민국 공개특허 제2021-0092932호 각각에 개시된 구성과 대동소이한 구성으로 이루어질 수 있다.

다음으로, 색표지체를 포함하는 분사 가이드부를 살펴본다. 본 발명에 있어 분사 가이드부는 플라즈마 발생장치에 착탈식으로 결합되며, 도 2 및 도 3, 그리고 도 5 각각에 개시된 것과 같이, 가스유도부(110), 가스분사부(120), 가스배출가이드부(130), 색표지체부(150)로 이루어지는 특징이 있다.

가스유도부(110)는 방전으로 인해 생성된 플라즈마 가스의 배출을 유도하는 부분으로, 가스유도부(110)에는 유도몸체(111), 삽입단(112), 돌출단(113) 각각이 마련된다. 유도몸체(111)는 상하가 개구된 관 형상으로 이루어지며, 삽입단(112)은 유도몸체(111)의 내면부위에 형성된다.

이때, 삽입단(112)은 상호 간에 일정간격 이격되는 복수 개로 이루어질 수 있으며, 삽입단(112) 각각은 상하로 일정길이를 가지며 내부 중앙부위 방향으로 돌출되는 형상으로 이루어진다.

이 삽입단(112)은 도 2 및 도 5 각각과 같이, 분사구(11)의 외면부위에 형성되는 삽입홈(12)에 끼움 결합된다. 이를 위해, 분사구(11)에 형성되는 삽입홈(12) 역시 삽입단(112)에 대응되는 교호 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

돌출단(113)은 후술할 가스배출가이드부(130)의 상단 부위와 결합되는 부분으로, 상호 간에 일정간격 이격되어 유도몸체(111)의 상단 외면부위에 마련되며, 외측 방향으로 돌출되며 형성된다. 미설명 도면부호 114는 가스배출가이드부(130)와의 결합을 위한 체결홈이다.

이때, 본 발명은 유도몸체(111)의 하측 내면부위(117)는 도 3에 개시된 것과 같이, 하방으로 갈수록 그 폭이 감소하도록 일정각도 경사져 형성되는 경우를 제안한다. 이럴 경우, 장치본체(1)의 분사구(11)를 통해 유도몸체(111) 내부로 이동하는 플라즈마 가스는 유도몸체(111)의 하측 중앙부위로 집속되면서 가스분사부(120)로 공급될 수 있다.

가스분사부(120)는 분사구(11)를 통해 공급되는 플라즈마 가스를 작업 대상물 표면으로 분사시키는 부분으로, 분사몸체(121), 걸림단(122) 각각이 마련된다. 분사몸체(121)는 일정길이를 가지는 관 구조로 이루어져 유도몸체(111)의 중앙부위에 관통 삽입된다. 이를 위해, 가스분사부(120)의 외경은 유도몸체(111)의 내경보다 작게 이루어지는 것이 바람직하다.

분사몸체(121)의 상단부위에는 걸림단(122)이 마련되며, 걸림단(122)은 도 3에 개시된 것과 같이, 유도몸체(111)의 하단 내면부위를 따라 마련되는 안치단(116)에 밀착된다. 미설명 도면부호 125는 가압링으로, 안치단(116)에 밀착된 걸림단(122)을 가스분사부(110) 내면부위에 가압 고정시킨다.

가스배출가이드부(130)는 가스분사부(120)의 하단부위를 작업 대상물 표면과 일정 간격으로 유지시킴과 동시에 처리 작업이 완료된 플라즈마 가스를 외부로 가이드하는 부분으로, 상, 하부가 개구되는 구조로서 투명재질로 이루어지며, 그 내면부위는 도 5와 같이, 가스유도부(110) 및 가스분사부(120) 각각의 외면부위와 일정간격을 이루며 위치한다.

이때, 가스배출가이드부(130)의 상단 내면에 있어 상호 간에 일정간격 이격된 부위 각각은 도 2에 개시된 것과 같이, 체결볼트(b)에 의해 가스유도부(110)의 유도몸체(111)에 구비되는 돌출단(113) 각각에 결합된다.

이에 따라, 유도몸체(111)의 돌출단(113) 각 부위와 결합되지 않는 가스배출가이드부(130)의 상단 내면부위와 유도몸체(111)의 상단 외면 사이에는, 도 5에 개시된 것과 같은 배출가이드홈(135)이 형성된다. 이 배출가이드홈(135)은 타겟부위에 대한 처리 작업을 완료한 폐 플라즈마 가스를 배출시키는 부분으로서, 이는 후술한다.

그리고, 가스배출가이드부(130)의 하단부위는, 가스분사부(120)의 하단부위보다 하방으로 일정길이 더 연장되는 것이 바람직하다. 이럴 경우, 연장부위를 통해 가스분사부(120)와 작업 대상물의 표면 사이 간격을 일정하게 유지할 수 있고, 처리 작업을 완료한 폐 플라즈마 가스에 의해 작업 표면물이 훼손되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.

또한, 가스배출가이드부(130)는 하방으로 갈수록 그 폭이 감소하도록 일정각도 경사져 형성되는 것이 바람직하다. 가스배출가이드부(130)가 하방으로 갈수록 그 폭이 감소하는 구조로 이루어지면, 가스분사부(120)를 통해 분사되는 플라즈마가 작업 대상물의 표면 중 특정 부위만을 타겟으로 하여 작업을 수행하는 것이 매우 용이해진다.

한편, 본 발명은 도 5 및 도 6 각각과 같이, 가스분사부(120)의 하측 외면부위와 가스배출가이드부(130)의 하측 내면부위 사이의 단면적 △A1이, 배출가이드홈(135)이 형성되는 가스유도부(110)의 유도몸체(111) 상단 외면부위와 가스배출가이드부(130)의 상단 내면부위 사이의 단면적 △A2보다 크게 형성되는 경우를 제안한다.

플라즈마에 의해 처리 작업이 이루어지는 공간의 단면적 △A1이, 처리 작업을 완료한 플라즈마가 외부로 배출되는 공간으로서의 배출가이드홈(135) 단면적 △A2보다 작아지면, 단면적 △A2를 통한 배출 속도가 증가될 수 있다는 점에서, 폐 플라즈마에 의한 작업 대상물의 표면 손상을 최소화하면서 외부로 신속하게 배출시키는 것이 가능하다.

이에 부가하여, 본 발명은 도 4와 같이, 가스배출가이드부(130)가 좌우 한 쌍의 제1, 2가스배출가이드부(131, 136)로 이루어져 상호 결합되는 경우를 배제하지 않는다. 이때, 제1, 2가스배출가이드부(131, 136)는 대칭 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 가스배출가이드부(130)가 역 원뿔 구조로 이루어짐을 감안하면, 제1, 2가스배출가이드부(131, 136) 각각은 1/2 구조의 역 원뿔 구조로 구성하는 것이다. 이때, 제1가스배출가이드부(131)의 상단 일측 및 제2가스배출가이드부(136)의 상단 타측 각각에는 제1결합단(132) 및 제2결합단(137)이 형성되고, 제1가스배출가이드부(131)의 상단 타측 및 제2가스배출가이드부(136)의 상단 일측 각각에는 제1결합면(133) 및 제2결합면(138) 각각이 형성된다.

제1결합면(133) 및 제2결합면(138) 각각은 가스유도부(110)의 돌출단(113) 각각에 밀착되며, 제1결합단(132) 및 제2결합단(137) 각각은 제1결합면(133) 및 제2결합면(138) 각각에 밀착된 상태로 도 3과 같이 체결부재(b)가 체결되면, 제1, 2가스배출가이드부(131, 136)는 일체화되면서 가스유도부(110)의 체결홈(114)에 고정 결합된다.

도면부호 134, 139 각각은 제1, 2가스배출가이드부(131, 136) 각각의 외면 하측부위에서 일정길이를 가지며 돌출되는 보조돌출단이며, 도면부호 131′, 136′각각은 제1, 2가스배출가이드부(131, 136) 각각의 내면이다. 보조돌출단(134, 139)과 관련된 설명은 후술한다.

또한, 본 발명은 가스배출가이드부(130)의 하측부위에, 보조가스배출가이드부(140)가 마련되는 경우를 배제하지 않는다. 이때, 보조가스배출가이드부(140)의 하단부위에는 배출공(141)이 형성되며, 보조가스배출가이드부(140)는 가스배출가이드부(130)에 대하여 착탈식으로 결합되도록 구성되는 것이 바람직하다.

이는, 전술한 삽입홈(12)과 돌출단(112)과 유사하게, 보조가스배출가이드부(140)의 내면부위에 상호 간에 일정간격 이격되어 형성되는 보조삽입홈(147)을 형성하고, 가스배출가이드부(130)의 하측 외면부위 또는 제1, 2가스배출가이드부(131, 136) 각각에는 보조삽입홈(147)에 대응하는 보조돌출단(134, 139) 각각을 형성시키는 방식으로 구성할 수 있다.

가스배출가이드부(130)의 하측부위에 보조가스배출가이드부(140)가 마련되면, 작업 대상물과의 간격을 더욱 용이하게 조절하면서 플라즈마 가스를 작업 대상물의 표면부위에 집속시킬 수 있고, 작업을 완료한 폐 플라즈마 가스의 배출을 더욱 신속하게 외부로 배출시키는 것이 가능하다.

색표지체부(150)는 가스분사부(120)를 통해 분사되는 플라즈마 가스의 농도나 활성화 정도를 알려주는 부분으로, 도 3 및 도 5 각각에 개시된 것과 같이, 가스배출가이드부(130)의 내면부위에 마련된다.

색표지체부(150)는 가스분사부(120)를 통해 분사되는 플라즈마 가스에 반응하여 변색되는 조성물로 이루어지는 것이 바람직한데, 색표지체부(150)를 구성하는 조성물은 대한민국 공개특허 제2017-0057173호에 개시된 잉크조성물과 대동소이한 구성으로 이루어질 수 있으며, 해당 기술과 관련된 제품은 상용화되어 널리 시판되고 있는바 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따라 색표지체부(150)를 가스배출가이드부(130)에 마련하는 방법은, 해당 조성물을 가스배출가이드부(130)의 내면부위에 직접 도포하는 방식과, 도 3에 개시된 것과 같이 투명재질의 필름(151) 일면부위에 해당 잉크조성물(153)을 도포하여 가스배출가이드부(130) 내면부위에 밀착시키는 방식으로 이루어질 수 있다.

전자의 경우는 색표지체부(150)가 가스배출가이드부(130)에 일체형으로 마련된다는 점에서 사용이 편리한 장점이 있으나, 매 작업시마다 가스배출가이드부(130) 자체를 교체해야 하는 단점이 있다. 이에 비해, 후자는 작업시마다 색표지체부(150)를 교체해야 하는 번거로움은 있으나, 가스배출가이드부(130)를 계속 사용이 가능한 이점이 있다.

이처럼, 가스배출가이드부(130)의 내면부위에 플라즈마 가스와 반응하여 색상이 변화하는 색표지체부(150)를 마련하게 되면, 작업을 수행하는 사람들이 타겟으로 분사되는 플라즈마 가스의 농도나 활성화 정도를 실시간으로 육안을 통해 확인할 수 있다는 점에서, 타겟에 대한 의도한 작업 목표를 보다 완전하게 수행할 수 있게 된다.

색표지체부(150)를 이루는 잉크조성물의 구체적인 구성은, 장치를 통해 수행하고자 하는 작업의 종류나 이를 위해 사용되는 가스의 종류에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 이와 관련된 구체적인 내용 역시 전술한 기술 및 이를 이용한 제품의 사용예를 통해 확인할 수 있어 그 설명은 생략한다.

이러한 구성으로 이루어지는 본 발명이 개략적인 작동 구성을 전술한 설명부분 및 첨부된 도 6을 참조하여 살펴본다.

먼저, 가스배출가이드부(130)의 하단부위를 작업 대상물(P)에 근접시킨 다음, 미도시된 펌프를 작동시켜 가스가 장치본체(1)의 주입단(2)으로 공급되는 상태에서, 전원버튼을 온 시켜 전극에 고전압을 인가한다. 전극에 고전압이 인가되면 방전이 발생하면서 공급되는 가스가 플라즈마 상태로 변환되고, 플라즈마 상태의 가스가 장치본체(1)의 배출구(11)를 통해 분사된다(도 6의 ① 참조).

배출구(11)로 분사되는 플라즈마 가스는 가스유도부(110)의 유도몸체(111)에 의해 집속된 다음, 가스분사구(120)의 상단부위로 진입하여 가스분사구(120)를 따라 이동한다(도 6의 ② 참조). 가스분사구(120)를 따라 이동한 플라즈마 가스는 가스분사구(120)의 하단부위[또는/및 보조가스배출가이드부(140)의 배출공(141)]를 빠져나오면서 작업 대상물(P)에 있어 타겟의 상면부위(T)에 집중적으로 분사되어 의도하는 표면 처리 작업이 이루어진다(도 6의 ③ 참조).

타겟부위(T)에 대한 처리 작업이 완료된 폐 플라즈마 가스는 타겟부위(T)와 인접한 작업 대상물(P)의 표면부위를 손상시키지 않은 상태로, 가스분사부(120)의 하단부위[또는/및 보조가스배출가이드부(140)의 내부 하측부위]를 지나 가스분사부(120)의 외면과 가스배출가이드부(130)의 내면 사이 공간을 통해 상측으로 이동한다(도 6의 ④ 참조).

이때, 배출가이드홈(135)이 형성되는 가스배출가이드부(130)의 상단 내면부위와 유도몸체(111)의 상단 외면부위 사이 단면적 △A2는, 가스배출가이드부(130)의 하측 내면부위와 가스분사부(120)의 하측 외면부위 사이 단면적 △A1 보다 작기 때문에, 가스분사부(120)의 하측 외면과 가스배출가이드부(130)의 하측 내면 사이를 통해 이동하는 폐 플라즈마 가스는 가스배출가이드부(130)의 상측부위로 이동하면서 속도가 빨라지며 신속하게 이동한 다음 배출가이드홈(135)을 통해 외부로 배출된다(도 6의 ⑤ 참조).

폐 플라즈마 가스가 가스배출가이드부(130)에 의해 유도되어 배출가이드홈(135)을 통해 외부로 신속하게 배출됨에 따라, 작업을 완료한 폐 플라즈마 가스에 의해 영향 없이 뒤이어 공급되는 플라즈마 가스에 의한 타겟부위(T) 처리 작업이 연속적으로 수행될 수 있다.

한편, 가스분사부(120)의 외면과 대향하는 가스배출가이드부(130)의 외면부위에는 색표지체부(150)가 마련되면, 가스분사부(120)를 통해 분사되는 플라즈마 가스 중의 일부가 색표지체부(150)와 반응하면서 색상을 변화시킨다. 색표지체부(150)의 색상 변화는 분사되는 플라즈마 가스의 농도나 활성화 정도와 관련되기 때문에, 작업자는 색표지체부(150)의 색상 변화를 통해 이를 실시간으로 확인할 수 있다(도 6의 ④′ 참조).

만일, 타겟부위(T)에 대한 작업 진행 중에 색표지체부(150)의 색상 변화가, 해당 잉크조성물의 알려진 특성과 달리 너무 급격하게 변화하거나 또는 너무 완만하게 변화하는 경우에는, 주입단(2)을 통한 가스의 공급량을 조절하는 방식으로 플라즈마 가스의 농도나 활성화 정도를 제어하면서 작업을 수행할 수 있을 것이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

1 : 플라즈마 발생장치 2 : 주입단
11 : 분사구 12 : 삽입홈
110 : 가스유도부 111 : 유도몸체
112 : 삽입단 113 : 돌출단
116 : 안치단
120 : 가스분사부 121 : 분사몸체
122 : 걸림단 125 : 가압링
130 : 가스배출가이드부 131, 136 : 제1, 2가스배출가이드부
132, 137 : 제1, 2결합단 133, 138 : 제1, 2결합면
134, 139 : 보조돌출단 135 : 배출가이드홈
140 : 보조가스배출가이드부 141 : 배출공
147 : 보조삽입홈
150 : 색표지체부 151 : 필름
153 : 잉크도포층

Claims

내부에는 고전압전극 및 접지전극이 위치하고, 후단부위에는 가스가 유입되는 주입단(2)이 마련되고, 전단부위에는 플라즈마 가스가 분사되는 분사구(11)가 마련되는 플라즈마 발생장치로서,
상호 간에 일정간격 이격되어 분사구(11)의 외면부위에서 일정길이를 가지며 형성되는 복수 개의 삽입홈(12);
상, 하부 각각이 개구되는 유도몸체(111), 상호 간에 일정 간격 이격되어 유도몸체(111)의 내면부위에서 일정길이를 가지며 내측 방향으로 돌출되어 분사구(11)의 삽입홈(12) 각각에 끼움 결합되는 복수 개의 삽입단(112), 상호 간에 일정간격 이격되어 유도몸체(111)의 상단 외면부위에서 외측 방향으로 돌출되는 돌출단(113), 유도몸체(111)의 하단 내면부위를 따라 환형으로 마련되는 안치단(116)이 구비되는 가스유도부(110);
상, 하부 각각이 개구되며 유도몸체(111)의 내경보다 작은 외경을 가지며 유도몸체(111)에 관통 삽입되는 분사몸체(121), 분사몸체(121)의 상단부위에 마련되어 유도몸체(111)의 안치단(116)에 밀착되는 걸림단(122)이 구비되는 가스분사부(120);
상, 하부 각각이 개구되며 상측 내면부위 및 하측 내면부위 각각은 유도몸체(111)의 외면부위 및 가스분사부(120)의 외면부위 각각과 일정간격을 이루며 위치하되, 유도몸체(111)의 돌출단(113)과 결합되는 상단부위의 내면과 유도몸체(111)의 상단 외면 사이에는 배출가이드홈(135)이 형성되고, 하단부위는 가스분사부(120)의 하단부위보다 하방으로 일정길이 더 연장되는 투명재질의 가스배출가이드부(130);
가스배출가이드부(130)의 내면부위에 마련되되, 가스분사부(120)를 통해 분사되는 플라즈마 가스에 반응하여 변색되는 색표지체부(150);로 이루어지는 색표지체를 포함하는 착탈식 분사 가이드부가 구비되는 플라즈마 발생장치.
제1항에 있어서,
상기 가스배출가이드부(130)의 하측부위에는 하단부위에 배출공(141)이 형성되는 보조가스배출가이드부(140)가 마련되되, 상기 보조가스배출가이드부(140)의 내면부위에는 상호 간에 일정간격 이격되어 형성되는 보조삽입홈(147)이 상기 가스배출가이드부(130)의 외면부위에 상호 간에 일정간격 이격되어 형성되는 보조돌출단에 착탈식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 색표지체를 포함하는 착탈식 분사 가이드부가 구비되는 플라즈마 발생장치.
제1항에 있어서,
상기 색표지체부(150)는, 가스배출가이드부(130)의 내면부위에 밀착되는 투명재질의 필름(151) 및 필름(151)의 일면부위에 도포되어 플라즈마 가스에 반응하여 변색되는 잉크도포층(153)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 색표지체를 포함하는 착탈식 분사 가이드부가 구비되는 플라즈마 발생장치.
제1항에 있어서,
상기 가스배출가이드부(130)는 대칭 구조로 이루어지는 좌우 한 쌍의 제1, 2가스배출가이드부(131, 136)로 이루어지며, 상기 제1가스배출가이드부(131)의 상단 일측 및 제2가스배출가이드부(136)의 상단 타측 각각에는 제1결합단(132) 및 제2결합단(137) 각각이 형성되고, 상기 제1가스배출가이드부(131)의 상단 타측 및 제2가스배출가이드부(136)의 상단 일측 각각에는 상기 가스유도부(110)의 돌출단(113) 각각에 밀착되며 상기 제1결합단(132) 및 제2결합단(137) 각각과 결합되는 제1결합면(133) 및 제2결합면(138) 각각이 형성되는; 것을 특징으로 하는 색표지체를 포함하는 착탈식 분사 가이드부가 구비되는 플라즈마 발생장치.
제1항에 있어서,
상기 가스분사부(120)의 하측 외면부위와 상기 가스배출가이드부(130)의 하측 내면 사이 단면적 △A1은, 상기 배출가이드홈(135)이 형성되는 유도몸체(111)의 상단 외면과 가스배출가이드부(130)의 상단 내면 사이 단면적 △A2보다 크게 형성되는; 것을 특징으로 하는 색표지체를 포함하는 착탈식 분사 가이드부가 구비되는 플라즈마 발생장치.