KR20040075123A - Plasma accelerating generator in atmosphere condition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 대기압 프라즈마 가속장치에 관한 것으로, 대기압 하에서 프라즈마를 가속 발생 가능토록 하는 판상의 대향 전극에 전자석 삽입공을 두고 삽입공에 전자석을 삽입하여 프라즈마가 가속 상태로 출력 가능토록 하는 대기압 프라즈마 가속장치에 관한 것이다.The present invention relates to an atmospheric pressure plasma accelerator, an atmospheric pressure plasma accelerator for placing an electromagnet insertion hole in a plate-shaped opposing electrode for accelerating generation of plasma under atmospheric pressure and inserting an electromagnet into the insertion hole so that the plasma can be output in an accelerated state. It is about.
플라즈마는 전기가 통하는 중성의 전리가스, 즉 대량의 전리가 일어나지 않는 기체 중에 이온이나 전자가 희박하게 존재하는 거의 중성에 가까운 기체상태로 그 온도에 따라 고온 및 저온 플라즈마로 나누어지며 화학적 또는 물리적으로 반응성이 대단히 강하다.Plasma is an electrically neutral neutral gas, that is, an almost neutral gaseous state in which ions or electrons are rarely present in a gas in which large amounts of ionization do not occur, and are divided into high and low temperature plasmas according to their temperature, and are chemically or physically reactive. This is very strong.
그 중 저온 플라즈마는 금속, 반도체, 폴리머, 나일론, 플라스틱, 종이, 섬유 및 오존 등의 각종 물질 또는 재료를 합성하거나 표면특성을 변화시켜 접합강도를 높이고 염색, 인쇄능을 비롯한 각종 특성을 향상시키는 분야 및 반도체, 금속 및 세라믹 박막합성, 세정 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있다.Among them, low-temperature plasma is used to synthesize various materials or materials such as metals, semiconductors, polymers, nylons, plastics, paper, fibers, and ozone, or to change surface properties to increase bonding strength and improve various properties including dyeing and printing performance. And it is widely used in various fields such as semiconductor, metal and ceramic thin film synthesis, cleaning.
이러한 저온 플라즈마는 통상 낮은 압력의 진공 용기 내에서 발생된다. 그러나, 진공유지를 위한 장치가 필요하여 고가의 장치비가 소요됨은 물론 처리물의 크기가 큰 경우 처리가 곤란하고, 처리공정의 자동화, 고무, 생체재료 등 증기압이 높거나 탈가스가 발생하는 재료 등에는 적용하기 어려워 공업화에 많은 문제점을 가지고 있다.This low temperature plasma is usually generated in a low pressure vacuum vessel. However, a device for maintaining the vacuum is required, and expensive equipment costs are required, and processing is difficult when the size of the processed material is large. Automation of the processing process, rubber, biomaterials, etc. have high vapor pressure or degassing material. It is difficult to apply and has many problems in industrialization.
이를 극복하기 위해 코로나방전(corona discharge), 유전체장벽 방전 (dielectric barrier discharge) 및 글로우 방전(glow discharge) 등 대기압에서 낮은 온도의 플라즈마를 발생시키는 기술들이 발명되었으며, 이들 기술은 상술한 분야는 물론 오존을 비롯한 각종 화학물질의 합성, 소독, 제독, 그리고 진공중의 플라즈마 법으로 처리가 어려웠던 재료의 합성공정에 널리 쓰이고 있다.To overcome this problem, technologies for generating low temperature plasma at atmospheric pressure, such as corona discharge, dielectric barrier discharge and glow discharge, have been invented. Synthesis, disinfection, detoxification, and the synthesis of various chemicals have been widely used in the synthesis of materials that were difficult to process by plasma in vacuum.
코로나 방전은 금속과 같은 전도성 재료로 이루어진 뾰족한 전극을 사용하여 두 전극사이에 높은 전압을 가함으로써 전극에서 스트리머 플라즈마를 얻는 방법으로 두 전극 사이의 간격을 매우 좁힌 상태에서 전압을 가하게 되면 아크가 발생되며, 직경이 매우 작은 선형의 플라즈마를 형성하게 된다. 이때, 아크방전으로 전환되는 것을 막기 위해 단속적인 전압을 인가하는 방법이나 전극에 저항을 가하는 방법이 쓰이고 있다.Corona discharge is a method of obtaining a streamer plasma at an electrode by using a sharp electrode made of a conductive material such as metal to obtain a high voltage between the two electrodes. An arc is generated when a voltage is applied while the gap between the two electrodes is very narrow. This results in a linear plasma with a very small diameter. At this time, a method of applying an intermittent voltage or a method of applying a resistance to the electrode is used to prevent the conversion to arc discharge.
유전체 방전은 유전분극 현상을 이용한 전하집적을 통한 역전위 형성으로 방전이 정지되는 즉, 펄스방전으로 되어 아크방전으로 전환되는 것을 막는 방법이다.Dielectric discharge is a method of preventing the discharge is stopped by the formation of reverse potential through charge accumulation using the dielectric polarization phenomenon, that is, pulsed discharge is converted to arc discharge.
그러나, 코로나 방전의 경우 플라즈마가 스트리머 형태로 발생됨으로 인해 균일하지 못하고 밀도가 크지 않다. 또한, 두 전극 사이의 간격이 좁으므로 3차원 형상의 처리물에는 적용하기 어렵고, 소음의 발생과 전극 수명이 짧은 단점을 가지고 있다.However, in the case of corona discharge, since plasma is generated in the streamer form, it is not uniform and its density is not large. In addition, since the spacing between the two electrodes is narrow, it is difficult to apply to the three-dimensional processed material, and has the disadvantage of generating noise and short electrode life.
한편, 유전체 방전법은 균일한 플라즈마를 얻을 수 있으나 코로나 방전법과 마찬가지로 넓은 면적의 균일한 확산 플라즈마를 얻을 수 없으며, 아크 방전으로 전환되는 것을 방지하기 위한 별도의 수단을 구비한 경우에는 플라즈마 밀도가 낮고, 두 전극간 간격이 좁아 처리물의 크기 및 형상에 따라 제한적으로 사용된다.On the other hand, the dielectric discharge method can obtain a uniform plasma, but like the corona discharge method, it is not possible to obtain a uniform diffuse plasma of a large area, and when a separate means for preventing conversion to arc discharge is provided, the plasma density is low. Because of the narrow spacing between the two electrodes, it is limited to the size and shape of the treatment.
판 구조의 전극을 통한 대기압에서 저온 플라즈마를 발생시킬 수 있는 알려진 기술의 예는 도 1에 도시한 바와 같이, 두 개의 전극(1,2)이 서로 마주보는 구조를 갖는다. 상기 전극(1,2)중 어느 하나의 전극(1)은 전원공급수단(6)과 연결되고 나머지 전극(2)은 접지 된다. 만약, 상기 전원공급수단(6)을 직류로 하였을 경우에는 접지된 측을 양전극(2)으로 하고 전원공급수단(6)과 연결된 측을 음전극(1)으로 하여주는 것이 바람직하다.An example of a known technique capable of generating a low temperature plasma at atmospheric pressure through an electrode of a plate structure has a structure in which two electrodes 1, 2 face each other, as shown in FIG. One electrode 1 of the electrodes 1, 2 is connected to the power supply means 6 and the other electrode 2 is grounded. If the power supply means 6 is a direct current, the grounded side is preferably the positive electrode 2 and the side connected to the power supply means 6 is the negative electrode 1.
각 전극(1,2)은 스테인레스, 알루미늄 및 구리 등의 도체인 금속으로 형성함이 바람직하며, 상기 전극(1,2)이 서로 마주보는 면에는 한 쌍의 유전체(3,4)가 서로 대향되게 장착된다.Each electrode (1,2) is preferably formed of a metal, such as a conductor of stainless steel, aluminum and copper, and a pair of dielectrics (3,4) facing each other on the surface of the electrode (1,2) facing each other Is fitted.
상기 유전체(3,4)는 플라즈마 발생을 용이하게 하기 위해 25㎛∼10mm의 두께를 갖도록 함이 바람직하다. 상기 유전체들(3,4)중 어느 하나의 유전체(3)는 그 면에 수직하게 관통된 간극(7)을 가지며, 다른 하나의 유전체(4)는 방전간극(7)이 없는 것이 바람직하다. 즉, 일 측 유전체(3)는 전원공급수단(6)과 연결된 전극(1)측에 장착되고, 타 측 유전체(4)는 접지된 전극(2)측에 장착됨으로써 양자가 서로 대향되게 위치되도록 배열 설치된다.The dielectrics 3 and 4 preferably have a thickness of 25 μm to 10 mm to facilitate plasma generation. It is preferable that one of the dielectrics 3 and 4 has a gap 7 penetrated perpendicularly to the surface thereof, and the other dielectric 4 has no discharge gap 7. That is, one dielectric 3 is mounted on the electrode 1 side connected to the power supply means 6, and the other dielectric 4 is mounted on the grounded electrode 2 side so that both are positioned opposite each other. The array is installed.
특히, 상기 방전간극(7)에는 상기 전극(1)으로부터 연장된 도체전극(5)이 일정 폭(a)과 높이(b)를 가지고 배치된다. 상기 도체전극(5)에는 다양한 형태의 돌기부가 서로 마주보는 전극방향으로 형성되는 것이 바람직하다.In particular, the conductive electrode 5 extending from the electrode 1 is disposed in the discharge gap 7 with a predetermined width a and height b. The conductor electrode 5 is preferably formed in the direction of the electrode facing each other protrusions of various forms.
상기 도체전극(5)은 돌기부를 통해 전원공급수단(6)에 의해 가해진 전기장을 집적시켜 방전을 용이하게 함은 물론 방전간극(7)의 폭(a) 및 높이(b)를 유지해준다.The conductor electrode 5 integrates the electric field applied by the power supply means 6 through the projection to facilitate the discharge and maintains the width a and the height b of the discharge gap 7.
도체전극(5)에 형성된 돌기부의 형태는 삼각, 사각, 만곡진 형상 또는 그 외의 다양한 형태로 이루어질 수 있으며 그 높이(b)는 폭(a)의 0.1∼20배로 하고, 돌기부의 수는 길이 10mm 당 1∼100개로 함이 바람직하다.The protrusions formed on the conductor electrode 5 may have a triangular, square, curved shape or various other shapes. The height b is 0.1-20 times the width a, and the number of the protrusions is 10 mm long. It is preferable to set it as 1-100 pieces.
이와 같이 돌기부의 크기 및 수를 제한하는 이유는 그 범위를 벗어나는 경우 돌기부에서의 전기장의 집적효과가 크지 못하여 방전개시 및 유지전압을 낮출 수 없으며, 밀도가 높은 플라즈마를 얻을 수 없고, 또한 플라즈마를 균일하게 발생시키기 어렵기 때문이다.The reason for limiting the size and number of protrusions in this way is that if the deviation is out of the range, the effect of accumulation of electric fields in the protrusions is not so great that the discharge start and sustain voltage cannot be lowered, a high density plasma cannot be obtained, and the plasma is uniform. This is because it is difficult to generate.
상기에서 일측 유전체(3)는 전원공급수단(6)과 연결된 전극(1)측에 장착되고, 타측 유전체(4)는 접지된 전극(2)측에 장착되는 것으로 한정하였으나, 상기 유전체(3,4)가 장착되는 전극(1,2)의 위치는 바꾸어 이를테면, 방전간극(7)을 갖는 유전체(3)를 전극(2)에 장착시키고 방전간극(7)이 없는 유전체(4)를 전극(1)에 장착시킬 수 있다.In one embodiment, the one side dielectric 3 is mounted on the electrode 1 side connected to the power supply means 6, and the other side dielectric 4 is mounted on the grounded electrode 2 side. The positions of the electrodes 1 and 2 on which the 4 is mounted are changed, for example, the dielectric 3 having the discharge gap 7 is mounted on the electrode 2 and the dielectric 4 without the discharge gap 7 is mounted. 1) can be mounted.
이들 유전체(3,4)는 고온에서도 견딜 수 있고 유전특성이 우수한 두께 25㎛∼10mm의 유리, 알루미나(Al2O3), 질화붕소(BN), 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4),석영(SiO2), 산화마그네슘(MgO) 등을 사용함이 바람직하며, 또한 방전간극(7)이 구비된 유전체의 그 두께 범위를 벗어나게 하여 사용할 수도 있다.These dielectrics (3,4) can withstand high temperatures and have excellent dielectric properties with a thickness of 25 μm to 10 mm, glass, alumina (Al 2 O 3 ), boron nitride (BN), silicon carbide (SiC), and silicon nitride (Si 3 N 4 ), quartz (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), or the like is preferably used, and may be used outside the thickness range of the dielectric provided with the discharge gap 7.
아울러, 상기 유전체(3)에 방전간극(7)이 없을 경우 높은 전압을 가하여야만 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 그 발생된 플라즈마는 낮은 밀도를 갖게 되는 바, 전기한 바와 같이 유전체(3)에는 방전간극(7)과 돌기부를 갖는 도체전극(5)이 구비됨으로써 전극(1,2,5)에 전기장이 가해지는 경우 전기장이 도체전극(5)의 돌기부에 집적되어 전기장의 세기가 커지고 방전간극(7)에서의 중공음극방전(hollow cathode discharge) 및 캐필러리 방전(capillary discharge)의 효과를 얻게 되며, 그것으로 인해 플라즈마 발생을 위한 전압이 낮아지며, 밀도가 높고 안정한 플라즈마를 얻을 수 있게 된다.In addition, when there is no discharge gap 7 in the dielectric 3, a high voltage may be applied to generate plasma, and the generated plasma has a low density. As described above, the dielectric 3 may be discharged. When the electric field is applied to the electrodes 1, 2, 5 by providing the gap 7 and the conductive electrode 5 having the protrusion, the electric field is integrated in the protrusion of the conductor electrode 5 so that the intensity of the electric field increases and the discharge gap ( The effect of the hollow cathode discharge (capillary discharge) and capillary discharge (capillary discharge) in 7) is obtained, thereby lowering the voltage for plasma generation, it is possible to obtain a high density and stable plasma.
유전체(3,4)에는 그 면에 수직하게 관통하여 폭(a)을 5㎛∼2mm, 그리고 높이(b)를 폭(a)의 5∼250배의 범위가 되도록 하여 방전간극(7)을 형성함이 특히 바람직한 바, 이와 같이 간극의 크기를 한정하는 이유는 그 범위를 벗어나는 경우 캐필러리 방전 및 중공음극방전이 일어나지 않고, 밀도가 높은 플라즈마를 안정하게 얻지 못하며, 플라즈마가 아크로 전환되는 것을 억제하지 못하기 때문이다.The dielectrics 3 and 4 penetrate perpendicularly to the surface thereof to have a width a of 5 m to 2 mm, and a height b to be in a range of 5 to 250 times the width a. The reason for forming the gap is particularly preferable, because the capillary discharge and the hollow cathode discharge do not occur when it is out of the range, and a high density plasma cannot be stably obtained, and the plasma is converted into an arc. Because it can not be suppressed.
유전체(3,4)가 부착된 전극(1,2,5)들 사이로 공기, 수증기(H2O), 산소(O2), 질소(N2), 수소(H2), 아르곤(Ar), 헬륨(He), 메탄(CH4), 암모니아(NH3), 사불화탄소 (CF4), 아세틸렌(C2H2), 프로판(C3H8) 등의 각종 반응가스를 단독, 또는 혼합하여 공급한 후 전원을 가하여 대기압에서 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 발생된 플라즈마를 접합, 연마, 세정, 박막증착, 살균, 소독, 오존제조, 염색, 인쇄, 엣칭, 수도물 및 폐수정화, 공기 및 자동차 배기가스 등의 정화, 자동차엔진의 완전연소, 고휘도 전등제조 등에 유용하게 활용할 수 있다.Air, water vapor (H 2 O), oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), hydrogen (H 2 ), argon (Ar) between the electrodes (1, 2 , 5) to which the dielectrics (3, 4) are attached , Or various reaction gases such as helium (He), methane (CH 4 ), ammonia (NH 3 ), carbon tetrafluoride (CF 4 ), acetylene (C 2 H 2 ), propane (C 3 H 8 ) Plasma can be generated at atmospheric pressure by supplying power, and bonding, polishing, cleaning, thin film deposition, sterilization, disinfection, ozone production, dyeing, printing, etching, tap water and waste water purification, air and automobile It can be useful for the purification of exhaust gas, the complete combustion of automobile engines, and the manufacture of high-brightness lamps.
관구조의 전극을 통한 대기압에서 저온 플라즈마를 발생시킬 수 있는 다른 예로는 도 2 와 같이 관상체의 외관에 전극(1')이 형성되고, 그 내주연에는 유전체(3')가 부착되며, 상기 전극(1') 및 유전체(3')와 거리를 두고 관상체의 중심부에는 그 길이방향을 따라 전극(2')이 배치된다. 상기 관상체의 양단에는 각 전극(1',2')의 양단이 적절히 절연된 채 지지 고정된다.Another example of generating a low-temperature plasma at atmospheric pressure through the electrode of the tubular structure is an electrode 1 'is formed on the outer appearance of the tubular body, as shown in Figure 2, the dielectric 3' is attached to the inner periphery, The electrode 2 'is disposed along the longitudinal direction of the tubular body at a distance from the electrode 1' and the dielectric 3 '. Both ends of the tubular body are supported and fixed while both ends of the electrodes 1 'and 2' are properly insulated.
관상체의 중심에 배설된 전극(2')의 외주연에는 또 다른 유전체(4')가 고정되는 바, 상기 유전체(4')는 방전간극(7)을 갖고 일정간격으로 이격되어 다수 설치된다.Another dielectric 4 'is fixed to the outer periphery of the electrode 2' disposed at the center of the tubular body, and the dielectric 4 'has a discharge gap 7 and is spaced apart at regular intervals. .
상기 방전간극(7)의 폭(a)과 높이(b)는 상술한 바와 같고, 방전간극(7)의 전극(2') 외주연에는 방전간극(7)의 폭(a)과 높이(b)를 유지하기 위한 도체전극(5)이 전기한 바와 같이 구비된다.The width a and the height b of the discharge gap 7 are as described above, and the width a and the height b of the discharge gap 7 are formed at the outer circumference of the electrode 2 'of the discharge gap 7. Is provided as described above.
또한, 상기 도체전극(5)에 형성된 돌기부의 형상도 상기에서 설명한 바와 같다. 관상체의 외측에 배치된 전극(1')은 접지되고, 내측에 배치된 전극(2')은 전원공급장치(6)와 연결된다.In addition, the shape of the protrusion formed on the conductor electrode 5 is as described above. The electrode 1 'disposed outside of the tubular body is grounded, and the electrode 2' disposed inside thereof is connected to the power supply device 6.
상기 전극(1',2') 및 유전체(3',4')의 설치위치나 형상, 배열관계는 전술한 판체형 구조와 같이 다양하게 변형될 수 있다.The installation position, the shape, and the arrangement relationship of the electrodes 1 ', 2' and the dielectrics 3 ', 4' may be modified in various ways as described above.
이와 같은 전극구조를 갖는 장치에 플라즈마 발생을 위해 전원공급수단(6)을통해 50Hz∼10GHz 주파수 대역의 펄스 직류, 또는 교류전원을 1∼100kV/cm 세기의 전기장을 가하며, 이때 방전간극(7) 내의 돌기부와 대향전극 사이의 공간에서 방전이 이루어져 플라즈마가 발생된다.A device having such an electrode structure is applied with a pulsed direct current or an alternating current of 1 to 100 kV / cm intensity in a 50 Hz to 10 GHz frequency band through a power supply means 6 for generating plasma, wherein the discharge gap 7 The discharge is generated in the space between the protrusion and the counter electrode in the plasma, thereby generating the plasma.
두 전극(1,2)이 서로 마주보는 구조로 하여 각 전극(1,2)의 서로 대향되는 면에 알루미나 유전체(3,4)를 설치하였으며, 유전체(3)에 폭(a) 200㎛ 그리고 높이(b) 2mm의 방전간극(7)을 형성하였다.The alumina dielectrics 3 and 4 were disposed on opposite surfaces of the electrodes 1 and 2 so that the two electrodes 1 and 2 faced each other, and the dielectric 3 had a width of 200 μm and A discharge gap 7 having a height b of 2 mm was formed.
구체적으로, 도체전극(5)에는 폭(a) 2mm, 높이(b) 1.5mm의 돌기부(8)를 구비하고, 두 전극(1,5) 사이의 거리를 7mm로 하며 그 사이에 헬륨(He) 가스를 공급하여 50kHz 범위의 직류 바이폴러 펄스전원을 인가하여 대기압에서 방전시켰다.Specifically, the conductor electrode 5 is provided with a projection 8 having a width (a) of 2 mm and a height (b) of 1.5 mm, with a distance of 7 mm between the two electrodes (1, 5) and helium (He) therebetween. The gas was supplied and discharged at atmospheric pressure by applying a DC bipolar pulsed power source in the 50 kHz range.
그 결과 1kV의 방전개시전압, 약 0.7kV의 유지전압을 나타냈었으며, 아크의 발생 없이 밀도가 높은 플라즈마를 안정하게 발생시킬 수 있었다.As a result, the discharge start voltage of 1 kV and the sustain voltage of about 0.7 kV were shown, and plasma with high density could be stably generated without generating an arc.
한편, 대기압에서 헬륨(He) 가스의 방전개시전압은 약 3.7kV/cm이며, 전극간 거리가 7mm 인 경우 약 2.6kV가 요구된다.Meanwhile, the discharge start voltage of helium (He) gas at atmospheric pressure is about 3.7 kV / cm, and about 2.6 kV is required when the distance between electrodes is 7 mm.
첫째, 중공음극방전, 모세관방전 및 고집적 전기장 발생을 유도하기 위한 구조로 이루어진 대기압 플라즈마 발생장치는 두 전극 사이에서 플라즈마가 아크로 전이되는 현상이 억제되고, 온도가 낮으며, 밀도가 높은 플라즈마를 안정하게 얻을 수 있다.First, the atmospheric pressure plasma generator, which is constructed to induce hollow cathode discharge, capillary discharge, and highly integrated electric field generation, suppresses the transition of the plasma to the arc between the two electrodes, and stabilizes the plasma with low temperature and high density. You can get it.
둘째, 방전개시 및 유지전압이 매우 낮고, 광역의 주파수를 사용할 수 있고, 소비전력이 적고, 전원공급장치 및 전극의 제작이 용이하여 저렴하게 대기압 플라즈마 발생장치를 제작할 수 있다.Second, since the discharge start and sustain voltage is very low, wide frequency can be used, power consumption is low, and a power supply device and an electrode can be easily manufactured, an atmospheric pressure plasma generator can be manufactured at low cost.
셋째, 대기압에서 밀도가 높고, 대면적의 균일한 플라즈마를 얻을 수 있음은 물론 에너지 상태가 높은 래디칼을 형성하여 접합, 연마, 세정, 박막증착, 살균, 소독, 오존제조, 인쇄, 염색, 엣칭, 수도물 및 폐수정화, 공기 및 자동차 배기가스 등의 정화, 완전연소, 고휘도램프 제조 등에 활용할 수 있으며, 그 경우 특성이 크게 개선되고 처리시간이 대단히 단축될 수 있는 등 수 많은 효과를 얻을 수 있다.Third, at high pressure, high density, large-area uniform plasma can be obtained, and high-energy radicals can be formed to bond, polish, clean, thin film deposition, sterilization, disinfection, ozone production, printing, dyeing, etching, It can be utilized for purification of tap water and waste water, purification of air and automobile exhaust gas, complete combustion, and manufacturing of high brightness lamps. In this case, a number of effects can be obtained, such as greatly improving characteristics and greatly reducing processing time.
그러나, 이들은 저전압으로 프라즈마를 발생하는 기술을 집중 개발한 이점은 있으나, 프라즈마를 가속시켜 프라즈마의 이동량을 증진시키는 기술은 제공할 수 없는 문제점이 있다.However, they have the advantage of intensively developing a technique for generating a plasma at low voltage, but there is a problem that can not provide a technique for accelerating the plasma to increase the amount of plasma movement.
본 발명은 이를 해결코자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 프라즈마를 가속 제공 가능한 프라즈마 가속장치를 제공하려는 것이다.The present invention is to solve this problem, an object of the present invention to provide a plasma acceleration device capable of providing a plasma acceleration.
이를 위하여 본 발명은 판상의 전극에 전자석 삽입공을 형성하고, 전자석 삽입공에 전자석을 관통토록 설치하여 전자석을 통하여 프라즈마를 가속시켜 프라즈마를 제공 가능토록 한다.To this end, the present invention forms an electromagnet insertion hole in the plate-shaped electrode, and is provided to penetrate the electromagnet in the electromagnet insertion hole to accelerate the plasma through the electromagnet to provide a plasma.
도 1 은 일반적인 저온프라즈마 발생장치의 일 예를 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view showing an example of a general low temperature plasma generating device;
도 2 는 일반적인 저온프라즈마 발생장치의 다른 예를 나타낸 단면도,2 is a cross-sectional view showing another example of a general low temperature plasma generator;
도 3 은 본 발명의 요부 구성도,3 is a main configuration diagram of the present invention;
도 4 는 본 발명의 수평 단면도,4 is a horizontal cross-sectional view of the present invention;
도 5 는 본 발명의 확장 구성의 일 예를 나타낸 도면,5 is a view showing an example of an extended configuration of the present invention;
도 6 은 본 발명의 다른 예를 나타낸 수평 단면도,6 is a horizontal sectional view showing another example of the present invention;
도 7 은 본 발명의 확장 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.7 is a view showing another example of the extended configuration of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1;전극 2;전극1 electrode 2 electrode
3;유전체 4;유전체3; dielectric 4; dielectric
10;스페이서 11;유전체10; spacer 11; dielectric
20;전자석 21;유전체20; electromagnet 21; dielectric
22;코일 23;코어22; coil 23; core
30;전자석 31;고정홈30; electromagnet 31; fixing groove
33;코어33; core
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대향하는 전극 사이의 공간으로 가스를 주입하여 대기압 하에서 프라즈마를 발생하는 장치에서,In order to achieve the above object, the present invention provides a device for generating a plasma under atmospheric pressure by injecting a gas into the space between the opposite electrode,
판 상의 대향 전극에 전자석을 삽입하는 전자석 삽입공을 각각 형성하고,An electromagnet insertion hole for inserting an electromagnet into the counter electrode on the plate, respectively;
전자석 삽입공으로 전자석을 삽입시켜 전자석의 코아가 전극 사이의 공간에 위치토록 구성한 대기압 프라즈마 가속장치를 제공하려는 것이다.The purpose of the present invention is to provide an atmospheric plasma accelerator in which an electromagnet is inserted into an electromagnet insertion hole so that the core of the electromagnet is positioned in the space between the electrodes.
상기 전자석은 일 전극의 외측면에 자화용 코일이 코어에 감긴 구성을 이룬 것이 좋다.The electromagnet has a configuration in which a magnetizing coil is wound around a core on an outer surface of one electrode.
상기 전자석의 전극 사이에 위치하는 코어의 외주면은 유전체로 코팅한다.The outer circumferential surface of the core located between the electrodes of the electromagnet is coated with a dielectric.
상기 전자석 삽입공을 가진 판상의 전극은 가로 방향으로 각각 연장 설치되고, 각 전자석 삽입공에는 전자석을 각각 삽입 시켜 대용량의 프라즈마 발생 장치를 구현 가능토록 한다.The plate-shaped electrode having the electromagnet insertion hole is installed to extend in the horizontal direction, respectively, so that the electromagnet is inserted into each electromagnet insertion hole to implement a large-capacity plasma generating device.
본 발명은 또한 대향하는 판상의 전극 사이의 공간으로 가스를 주입하여 대기압하에서 프라즈마를 발생하는 장치에서,The present invention also relates to an apparatus for generating a plasma under atmospheric pressure by injecting gas into a space between opposing plate-shaped electrodes,
일 조를 이루는 판 상의 대향 전극의 외측면을 전자석으로 감싸도록 구성한 대기압 프라즈마 가속장치를 제공하려는 것이다.It is an object of the present invention to provide an atmospheric pressure plasma accelerator configured to surround an outer surface of a counter electrode on a pair of plates with an electromagnet.
상기 판상의 각 전극 양단에는 고정홈을 형성하고, 고정홈에는 전자석을 고정한다.Fixing grooves are formed at both ends of each plate-shaped electrode, and an electromagnet is fixed to the fixing groove.
이하 본 발명의 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 구성도이고, 도 4는 수평 단면도로, 대향하는 판상의 전극 (1,2) 사이의 공간으로 가스를 주입하여 대기압 하에서 프라즈마를 발생토록 하고, 판상의 대향 전극(1,2)에 전자석(20)을 삽입하는 전자석 삽입공(12)을 각각 형성하고, 전자석 삽입공(12)으로 전자석(20)을 삽입시켜 전자석(20)의 코어(23)가 전극 (1,2) 사이의 공간에 위치토록 구성한다.FIG. 3 is a configuration diagram of the present invention, and FIG. 4 is a horizontal cross-sectional view, in which gas is injected into a space between opposing plate-shaped electrodes 1 and 2 to generate plasma under atmospheric pressure, and the plate-shaped counter electrode 1, The electromagnet insertion hole 12 for inserting the electromagnet 20 into each of the 2 is formed, and the electromagnet 20 is inserted into the electromagnet insertion hole 12 so that the core 23 of the electromagnet 20 is provided with the electrodes 1, 2. In the space between them.
상기 전자석(20)은 일측 전극(2)의 외측면에 자화용 코일(22)이 코어(23)에 감긴 구성을 이룬다. 전극(1,2) 사이의 공간에 위치하는 전자석(20)의 코어(23)의 외주면은 유전체(21)로 코팅한다. 대향하는 판상의 전극(1,2) 양 측에는 대향 거리를 일정하게 하는 스페이서(10)가 설치되고, 스페이서(10)의 내측면에는 유전체 (11)가 코팅된다.The electromagnet 20 forms a configuration in which the magnetization coil 22 is wound around the core 23 on the outer surface of the one electrode 2. The outer circumferential surface of the core 23 of the electromagnet 20 located in the space between the electrodes 1, 2 is coated with a dielectric 21. On both sides of the opposing plate-shaped electrodes (1, 2), a spacer 10 having a constant opposing distance is provided, and a dielectric 11 is coated on the inner surface of the spacer 10.
이상과 같은 본 발명의 대기압 프라즈마 가속장치에 있어서, 프라즈마 발생용 전원의 용량은 3kW∼300kW, 인가되는 교류 전압의 주파수는 50kHz∼13.56MHz의 값을 갖는 것이 바람직하다. 그리고, 프라즈마 발생용 가스로는 공기, 수증기(H2O), 산소(O2), 질소(N2), 수소(H2), 아르곤(Ar), 헬륨(He), 메탄(CH4), 암모니아(NH3), 사불화탄소(CF4), 아세틸렌(C2H2), 프로판(C3H8) 등이 사용될 수 있다.In the atmospheric pressure plasma accelerator of the present invention as described above, the capacity of the plasma generating power supply is preferably 3 kW to 300 kW, and the frequency of the applied AC voltage has a value of 50 kHz to 13.56 MHz. In addition, the gas for plasma generation includes air, water vapor (H 2 O), oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), hydrogen (H 2 ), argon (Ar), helium (He), methane (CH 4 ), Ammonia (NH 3 ), carbon tetrafluoride (CF 4 ), acetylene (C 2 H 2 ), propane (C 3 H 8 ), and the like may be used.
도 5 는 본 발명의 판상의 전극을 가로 방향으로 연장한 구성의 예시도면으로, 전자석 삽입공(12)을 가진 판상의 전극(2)을 가로 방향으로 각각 연장 설치하고, 각 전자석 삽입공(12)에는 전자석(20)을 각각 삽입시킨다.FIG. 5 is an exemplary view of a configuration in which the plate-shaped electrode of the present invention is extended in the horizontal direction, and the plate-shaped electrode 2 having the electromagnet insertion hole 12 is extended and installed in the horizontal direction, respectively. ) Is inserted into the electromagnet 20, respectively.
도 6 은 본 발명의 다른 예를 나타낸 수평 단면도이고, 도 7 은 이를 정면 상태로 나타내어 가로 방향으로 연장시킨 구성을 나타낸 도면으로, 대향하는 판상의 전극(1,2) 사이의 공간으로 가스를 주입하여 대기압 하에서 프라즈마를 발생토록 하고, 일 조를 이루는 판 상의 대향 전극(1,2)의 외측면을 전자석(30)으로 감싸도록 구성한다. 상기 판상의 각 전극(2) 양단에는 고정홈(31)을 형성하고, 고정홈 (31)에는 전자석(30)을 고정 설치한다.FIG. 6 is a horizontal sectional view showing another example of the present invention, and FIG. 7 is a view showing a configuration in which it is extended in the horizontal direction in a frontal state, and gas is injected into the space between the opposing plate-shaped electrodes 1 and 2. It is configured to generate a plasma under atmospheric pressure, and to surround the outer surface of the counter electrode (1, 2) on the plate to form a pair with an electromagnet (30). Fixing grooves 31 are formed at both ends of each of the plate-shaped electrodes 2, and the electromagnet 30 is fixed to the fixing grooves 31.
도 7은 도 6의 단위 구성을 정면도로 나타내어 가로 방향으로 연장시킨 도면으로, 양단에 고정홈(31)을 가진 각 판상의 전극(2)을 가로 방향으로 각각 연장 설치하고, 각 고정홈(31)에는 전자석(30)을 각각 고정시킨다.FIG. 7 is a view showing the unit configuration of FIG. 6 and extending in the horizontal direction. Each plate-shaped electrode 2 having fixing grooves 31 at both ends extends in the horizontal direction, and each fixing groove 31 is installed. ) Is fixed to the electromagnet 30, respectively.
상기 각 전극(1,2) 및 스페이서(10)의 내표면을 덮는 유전체(3,4,11)의 바람직한 예로는 유리, 알루미나, 질화붕소, 탄화규소, 질화규소, 석영, 산화마그네슘 중에서 선택된 것을 사용하는 것이 좋다.Preferred examples of the dielectrics 3, 4 and 11 covering the inner surfaces of the electrodes 1 and 2 and the spacer 10 include those selected from glass, alumina, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, quartz and magnesium oxide. Good to do.
이와 같이 구성한 본 발명은 전원공급장치를 전극(1,2)에 연결하여 대향하는 전극으로부터 프라즈마를 발생시키고, 이에 더하여 가속전원으로부터 전원을 인가 받은 전자석(20)으로부터 발생한 자계의 세기(H)가 프라즈마를 출구를 향하도록(도 4에서는 바닥을 향하도록, 도 5에서는 아래 부분으로 향하도록)하는 바, 이는 발생한 프라즈마가 자계에서 힘을 받아 이동하는 프레밍의 왼손법칙에 의한 힘(F)에 의하여 프라즈마를 가속시킨다.According to the present invention configured as described above, the power supply device is connected to the electrodes 1 and 2 to generate a plasma from the opposite electrode, and in addition, the intensity H of the magnetic field generated from the electromagnet 20 applied from the acceleration power source is Plasma is directed toward the exit (down to the bottom in FIG. 4 and down to the bottom in FIG. 5), which is caused by the force (F) of the framing's left hand law, in which the generated plasma moves under the force of the magnetic field. Accelerate the plasma
아울러 본원 발명은 도 5 와 같이 전극을 가로방향으로 연장 설치한 경우, 대용량의 프라즈마 발생장치를 구현 가능토록 한다.In addition, the present invention, when the electrode is extended in the horizontal direction as shown in Figure 5, it is possible to implement a large-capacity plasma generator.
또한, 본원 발명은 도 6 과 같이 전극(1)을 감싸는 형태로 구현할 수도 있는바, 프라즈마의 가속량을 보다 증대시키는 효과를 얻을 수 있다, 이는 전극(1,2)의 가로 방향 만큼 프라즈마가 균일하게 가속되기 때문이다. 다만 전자석(30)을 고정시키는 별도의 수단이 필요한 바, 고정지그를 사용할 수도 있고, 도 7 과 같이 전극(1,2)의 양 측에 고정홈(31)을 두어 별도의 고정 수단이 필요치 않도록 할 수도 있다. 물론 이 경우도 전극(1,20을 가로 방향으로 연장 설치하여 대용량의 프라즈마 발생장치를 쉽게 구현 가능토록 하는 이점이 있다.In addition, the present invention can be implemented in the form of wrapping the electrode 1 as shown in Figure 6, it is possible to obtain the effect of increasing the acceleration of the plasma more, which is uniform plasma as the horizontal direction of the electrode (1,2) Because it is accelerated. However, a separate means for fixing the electromagnet 30 is required, a fixing jig may be used, and as shown in FIG. 7, fixing grooves 31 are provided on both sides of the electrodes 1 and 2 so that no separate fixing means is required. You may. Of course, even in this case, the electrodes 1 and 20 extend in the horizontal direction, so that a large-capacity plasma generator can be easily implemented.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and drawings, and various permutations, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those who have
이상과 같이 본원 발명은 통상의 프라즈마 발생장치를 이루는 전극에 홈을 두어 전자석을 고정시키고, 전자석을 통한 자계로 인하여 프라즈마가 가속을 얻어 이동하므로 고밀도의 프라즈마 발생장치를 이룰 수 있다.As described above, in the present invention, the electromagnet is fixed by placing a groove in the electrode forming the conventional plasma generator, and the plasma is accelerated and moved due to the magnetic field through the electromagnet, thereby achieving a high density plasma generator.
또한, 전극을 가로로 연장할 경우에도 각 전극에 전자석을 설치하여 동일한 고밀도의 프라즈마를 대용량으로 생성 가능토록 한다.In addition, in the case of extending the electrodes horizontally, an electromagnet is installed on each electrode to generate the same high-density plasma with a large capacity.
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|---|---|---|---|---|
| KR100709354B1 (en) * | 2005-06-17 | 2007-04-20 | 삼성전자주식회사 | The multi-channel plasma accelerator |
| WO2007075075A1 (en) | 2005-12-29 | 2007-07-05 | Kwang-Seok Lee | Method and apparatus for window closing in the sliding window system |
| KR100798355B1 (en) * | 2005-05-23 | 2008-01-28 | 주식회사 뉴파워 프라즈마 | Plasma processing apparatus having external winding coil for large area processing |
| KR100820916B1 (en) * | 2006-12-14 | 2008-04-11 | 한국기계연구원 | Remote non-thermal plasma peactor |
| FR3115180A1 (en) * | 2020-10-14 | 2022-04-15 | Peter Choi | Plasma generating device |
-
2003
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100798355B1 (en) * | 2005-05-23 | 2008-01-28 | 주식회사 뉴파워 프라즈마 | Plasma processing apparatus having external winding coil for large area processing |
| KR100709354B1 (en) * | 2005-06-17 | 2007-04-20 | 삼성전자주식회사 | The multi-channel plasma accelerator |
| WO2007075075A1 (en) | 2005-12-29 | 2007-07-05 | Kwang-Seok Lee | Method and apparatus for window closing in the sliding window system |
| KR100820916B1 (en) * | 2006-12-14 | 2008-04-11 | 한국기계연구원 | Remote non-thermal plasma peactor |
| FR3115180A1 (en) * | 2020-10-14 | 2022-04-15 | Peter Choi | Plasma generating device |
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