KR20230009067A - 플라즈마 점화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 플라즈마 점화 장치는, 플라즈마를 생성하는 점화 유닛과, 상기 점화 유닛으로 전압을 인가하는 고전압 생성 유닛 및 상기 점화 유닛과 연결되어 상기 플라즈마를 외부로 토출하기 위한 유체를 공급하기 위한 유체 공급 유닛을 포함하며, 상기 점화 유닛은, 전방 단부에 상기 플라즈마가 배출되도록 형성되는 개구부를 포함하며, 상기 유체 공급 유닛으로부터 공급되는 유체가 유동되어 전방 단부로 배출될 수 있도록 내부에 소정의 수용공간이 형성되는 하우징 및 상기 하우징의 후단에 구비되면서, 상기 유체 공급 유닛으로부터 유체를 공급받기 위해 형성되는 유체 주입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 점화 장치{A Device for ignition using plasma}

본 발명은 플라즈마 점화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 화력 발전소를 가동시키기 위한 버너에 탑재되어 플라즈마를 기반으로 점화를 진행할 수 있도록 하여, 보다 향상된 점화 안정성을 보유한 플라즈마 점화 장치에 관한 것이다.

화력 발전소는 석탄, 중유, 천연가스 등을 태워 얻은 열로 고온고압의 증기를 만들고, 증기 터빈을 회전시켜 발전기를 가동시켜 전기를 생산한다. 따라서 화력발전소에는 보통 대형 보일러 및 가스터빈이 설치되며, 보일러 및 가스터빈에는 천연가스, 경유 등을 점화시키기 위한 점화 장치가 구비된다.

이러한 점화 장치는 연료의 종류 및 성분에 따라 그 방전 횟수를 설계에 반영하여 제작, 사용해야 하며, 그렇지 않을 경우 점화 불량이 발생할 가능성이 높다. 또한 점화 장치 고장, 파손 등으로 인해 점화 불량이 발생하면 해당 장비의 구동실패로 인한 전력 공급 차질이 발생하며, 계통 운영의 예측을 어렵게 만들 수 있다.

한편, 상술한 점화 장치와 연결되어 스파크를 발생시키는 점화 플러그는 스파크 발생영역에 위치하는 (+)전극 부분의 면적 및/또는 부피(또는 크기)와, (-)전극 부분의 면적 및 부피(또는 크기)가 작아 점화 플러그의 전체 수명이 매우 짧다는 문제점을 가지고 있었다.

게다가, 스파크 발생으로 인한 대향하는 (+)전극 부분과 (-)전극 부분의 소모속도는 고온의 가스터빈 내에서 보다 더 신속하게 진행되므로, 종래기술에 따른 점화 플러그는 전체 수명이 매우 짧을 수 밖에 없는 문제점을 가지고 있었다.

특히, 종래 사용되고 있는 점화 플러그의 사용 시, 점화가 진행되는 점화로에 삽입된 상태에서 스파크를 발생시켰을 때, 상기 점화 플러그에서 발생되는 스파크가 점화로의 내벽면을 타고 흐르는 앵커(anchor) 현상이 종종 발생되어 점화 효율이 저하되는 문제점 또한 내포하고 있는 실정이다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 고전압을 인가하여 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마를 통해 점화를 진행하는 플라즈마 점화 장치가 개발되고 있으나, 상기 플라즈마를 생성하기 위해 마련되는 고전압 생성 장치의 구동 시 발생되는 고열에 의해 상기 고전압 생성 장치의 구동이 간헐적으로 중단되어 안정적인 가동이 어려운 문제점 또한 여전히 존재하고 있다.

KR 10-2014-0115831 A (2014.10.01) '플라즈마 버너'

본 발명은 상술한 문제점을 해결하는 플라즈마 점화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

보다 상세하게는, 고전압을 인가하기 위해 마련되는 고전압 생성 장치에 대한 보다 효율적인 냉각을 진행함으로써, 고열에 의해 고전압 생성 장치의 가동이 중단되는 것을 방지하여, 보다 안정적인 작동상태를 유지할 수 있는 플라즈마 점화 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

아울러, 플라즈마를 생성함과 동시에 고압의 유체를 점화로 측을 향해 분사하여, 플라즈마의 도달 방향을 점화로의 내측방향으로 확장시킬 수 있도록 하여, 점화 효율을 보다 향상시킬 수 있는 플라즈마 점화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 플라즈마 점화 장치는, 플라즈마를 생성하는 점화 유닛과, 상기 점화 유닛으로 전압을 인가하는 고전압 생성 유닛 및 상기 점화 유닛과 연결되어 상기 플라즈마를 외부로 토출하기 위한 유체를 공급하기 위한 유체 공급 유닛을 포함하며, 상기 점화 유닛은, 전방 단부에 상기 플라즈마가 배출되도록 형성되는 개구부를 포함하며, 상기 유체 공급 유닛으로부터 공급되는 유체가 유동되어 전방 단부로 배출될 수 있도록 내부에 소정의 수용공간이 형성되는 하우징 및 상기 하우징의 후단에 구비되면서, 상기 유체 공급 유닛으로부터 유체를 공급받기 위해 형성되는 유체 주입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는, 상기 고전압 생성 유닛은, 내부에 소정의 수용 공간이 형성되는 케이스와, 상기 케이스 내부에 수용되며, 상기 점화 유닛 측으로 인가되는 전압을 생성할 수 있도록 구비되는 전압 생성 모듈 및 상기 전압 생성 모듈의 구동 시 발생되는 열을 배출시키기 위해 적어도 한 쌍 이상이 구비되는 냉각 수단을 포함하고, 상기 냉각 수단은, 상기 전압 생성 모듈을 사이에 두고 상호 마주보는 방향에 배치되도록 마련되며, 상호 동일 방향으로 상기 유체를 이동시키거나, 상호 반대 방향으로 상기 유체를 이동시켜 상기 전압 생성 모듈을 냉각시키도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는, 상기 점화 유닛은, 상기 하우징의 전방 단부에 배치되며, 상기 고전압 생성 유닛으로부터 전압을 인가받아 플라즈마를 발생시키는 전극 부재와, 상기 전극 부재를 수용하면서, 상기 하우징의 전방 단부와 분리가능하도록 체결되며, 양단부가 개구된 형상을 보유한 헤드부 및 상기 하우징 내부에 수용되면서, 상기 전극 부재와 상기 헤드부를 전기적으로 분리하도록 마련되는 절연부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는, 상기 헤드부는, 상기 헤드부의 유체 유출측 직경이 상기 헤드부의 유체 유입측 직경보다 작거나 같은 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는, 상기 전극 부재는, 상기 절연부 내측에 수용되는 전압 인가부와, 상기 전압 인가부의 전방에 형성되며, 외주면이 상기 헤드부의 내벽면과 소정거리 이격되어 상호간 소정의 이격 공간을 형성하도록 구비되는 플라즈마 생성부를 포함하고, 상기 플라즈마 생성부는, 상기 이격 공간을 좁혀 방전을 진행시키는 구역인 방전갭을 형성할 수 있도록, 일부 구역이 양단부보다 두꺼운 형상을 보유하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는, 상기 절연부는, 상기 하우징의 내부에 수용되며, 상기 전극 부재를 고정하도록 마련되는 기둥 형상의 제 1 절연체와, 상기 제 1 절연체의 전방에 구비되면서, 상기 전극 부재를 고정하도록 마련되며, 상기 유체가 관통할 수 있도록 적어도 하나 이상의 유통공이 형성되는 기둥형상의 제 2 절연체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는, 상기 제 1 절연체는, 상기 제 2 절연체의 후방에 마련되면서, 상기 제 2 절연체에 형성되는 유통공을 폐쇄하지 않도록 상기 제 2 절연체의 직경보다 작은 직경을 보유하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는, 상기 제 2 절연체는, 상기 전극 부재를 수용하도록 형성되는 수용공과, 상기 유체 공급 유닛에서 공급된 유체가 유동 가능하도록 형성되며, 상기 수용공의 연장방향과 동일한 방향으로 형성되는 적어도 하나 이상의 유통공을 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는, 상기 제 1 절연체는, 상기 제 2 절연체에 형성되는 유통공 측으로 상기 유체를 유도하기 위해, 상기 제 1 절연체의 전방에 형성되는 제 1 유동 가이드면을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는, 상기 제 2 절연체는, 상기 제 2 절연체의 후방 단부에 형성되면서, 상기 제 1 절연체의 전방 일부 구역을 수용하도록 형성되는 수용홈부와, 상기 제 2 절연체에 형성되는 유통공 측으로 상기 유체를 유도하기 위해, 상기 수용홈부의 내측 둘레면에 형성되며, 상기 유통공을 향해 경사진 형상을 가지도록 형성되는 제 2 유동 가이드면을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 장치.

보다 상세하게는, 상기 고전압 생성 유닛은, 상기 점화 유닛 측으로 전압을 전달하기 위한 케이블 부재를 포함하고, 상기 점화 유닛은, 상기 고전압 생성 유닛과 체결되어 상기 고전압 생성 유닛으로부터 전압을 인가받을 수 있도록 마련되며 상기 케이블 부재와 체결 가능하도록 마련되는 커넥터부를 더 포함하고, 상기 커넥터부는, 상기 커넥터부의 외주면을 따라 적어도 하나 이상 형성되며, 나선형상을 보유하도록 구비되는 안내홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치는 상기 전압 생성 모듈을 사이에 두고, 상호 마주보도록 배치되는 냉각 수단을 통해, 상기 고전압 생성 유닛에 대한 냉각을 보다 효율적으로 진행할 수 있도록 함으로써, 상기 전압 생성 모듈의 가열에 의해 점화 장치의 가동이 중단되는 것을 방지할 수 있어 보다 안정적인 구동 성능을 확보할 수 있는 효과를 제공 가능하다.

그리고, 분리가능한 헤드부를 구비함으로써, 상기 전극 부재 또는 절연부의 교체가 필요한 경우, 상기 헤드부만을 분리하여 상기 전극 부재와 절연부에 대한 유지 보수 작업을 보다 간편하게 진행할 수 있는 효과를 제공 가능하다.

또한, 헤드부의 유체 유출측 직경을 좁도록 형성하여, 상기 헤드부를 통해 토출되는 유체를 집중시켜 배출할 수 있도록 함으로써, 상기 플라즈마의 도달 거리를 확장시킬 수 있는 효과를 제공 가능하다.

그리고, 전극 부재와 헤드부 사이에 방전갭을 별도로 형성할 수 있도록 하여, 전극 부재를 통해 보다 안정적인 플라즈마 발생을 유도할 수 있는 효과를 제공 가능하다.

또한, 유통공이 형성되는 제 2 절연체를 통해, 전극 부재를 견고하게 고정하면서도, 유체의 유동을 원활하게 진행시켜 플라즈마의 도달 범위를 확장시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

그리고, 제 2 절연체의 후방에 마련된 상태로 전극 부재의 위치를 고정하며, 제 2 절연체의 직경보다 작은 직경을 보유하도록 구비되는 제 1 절연체에 의해 상기 유체의 유동 경로가 폐쇄되는 것을 방지할 수 있어, 전극 부재의 견고한 지지를 진행하면서도, 보다 원활한 유체의 배출을 진행하여 플라즈마 아크의 도달 범위를 확장시킬 수 있는 효과를 제공 가능하다.

또한, 유통공의 연장 형성 방향이 상기 수용공의 연장방향과 동일한 방향으로 형성될 수 있도록 하여, 상기 유체가 유동하는 유동 경로를 최소화 시킬 수 있어, 보다 신속하게 상기 유체를 외부로 배출할 수 있는 효과를 제공 가능하다.

그리고, 제 1 유동 가이드면의 형성을 통해, 보다 많은 양의 유체를 상기 유통공 측으로 집중시켜 배출할 수 있도록 함으로써, 상기 유체의 배출량을 보다 증가시킬 수 있는 효과를 제공 가능하다.

또한, 제 2 유동 가이드면의 형성을 통해, 보다 많은 양의 유체를 상기 유통공 측으로 집중시켜 배출할 수 있도록 함으로써, 상기 유체의 배출량을 보다 증가시킬 수 있는 효과를 제공 가능하다.

그리고, 나선 형상을 보유한 안내홈이 형성되는 커넥터부를 통해, 상기 고전압 생성 유닛을 구성하는 케이블 부재와 보다 간편한 탈착을 진행할 수 있어, 보다 향상된 사용 편의성을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치를 도식화한 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치를 구성하는 점화 유닛이 조립된 상태의 측단면을 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치를 구성하는 점화 유닛이 분리된 상태의 측단면을 도시한 측단면도이다.
도 4는 도 3의 A 구역을 확대 도시한 확대도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화장치를 구성하는 점화 유닛의 제 2 절연체를 정면에서 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치를 구성하는 고전압 생성 유닛을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치를 구성하는 고전압 생성 유닛의 우측면을 도시한 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치를 구성하는 고전압 생성 유닛의 좌측면을 도시한 측면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 플라즈마 점화 장치에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치를 도식화한 전체 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 점화 장치는, 점화 유닛(100), 고전압 생성 유닛(200) 및 유체 공급 유닛(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 상기 점화 유닛(100)은, 고전압을 인가 받아 특정 구역에서 점화를 진행하기 위한 플라즈마를 생성하기 위해 마련되는 것으로, 소정 길이 연장된 형상을 보유한 바 형상을 보유하도록 구비된다.

그리고, 상기 고전압 생성 유닛(200)은 상기 점화 유닛(100)에서 상기 플라즈마를 생성하기 위한 고전압을 생성하기 위해 구비되는 것으로, 상기 점화 유닛(100)과의 전기적 연결을 진행하여, 상기 점화 유닛(100) 측으로 고전압을 인가하기 위해, 전압 케이블(C)을 포함하도록 구비될 수 있다.

그리고, 상기 유체 공급 유닛(300)은 상기 점화 유닛(100)과 연결되어 상기 플라즈마의 도달 거리를 확장시킬 수 있는 유체를 공급하기 위해 구비되는 것으로, 상기 유체가 고압을 보유하도록 함으로써, 상기 플라즈마를 소정의 도달 거리만큼 토출시킬 수 있는 각종 펌프 수단을 포함할 수 있다.

이때, 상기 유체는 상기 점화 유닛(100)에서 생성되는 플라즈마의 도달 거리를 확장시키기 위해, 기체, 액체 중 선택된 어느 하나 이상의 유체가 사용될 수 있음은 물론이다.

덧붙여, 상기 유체 공급 유닛(300)은 상기 유체 공급 유닛(300)에서 생성된 고압의 유체를 상기 점화 유닛(100)측으로 공급하기 위해, 유체 공급 부재(F)를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 유체의 주입 및 배출을 진행하여 플라즈마의 도달 지점을 확장함으로써, 가열로 내부의 벽면을 따라 발생하는 플라즈마의 앵커를 방지하여 점화율을 보다 향상시킬 수 있는 효과를 제공 가능하다.

다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여, 상기 점화 유닛(100)에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치를 구성하는 점화 유닛이 조립된 상태의 측단면을 도시한 측단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치를 구성하는 점화 유닛이 분리된 상태의 측단면을 도시한 측단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 점화 유닛(100)은, 하우징(110), 유체 주입부(120), 전극 부재(130), 헤드부(140), 절연부(150), 커넥터부(160), 전압 이송 부재(170) 및 지지부재(180)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 상기 하우징(110)은 상기 유체 공급 유닛(300)으로부터 공급되는 유체가 유동되어 전방 단부로 배출될 수 있도록 내부에 소정의 수용공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 하우징(110)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 분리 가능할 수 있도록 상호간 분리 가능하도록 결합되는 제 1 하우징(111) 및 제 2 하우징(112)을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 유체 주입부(120)는 상기 유체 공급 유닛(300)으로부터 생성된는 유체를 상기 하우징(110)의 내부로 주입하기 위해 구비되는 것으로, 상기 하우징(110)의 후단에 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 유체 주입부(120)에서 주입되는 유체의 유동경로를 최소화 시켜, 보다 신속하게 유체의 배출이 진행될 수 있도록, 상기 유체 주입부(120)에 형성되는 주입구는 상기 하우징(110) 내부의 수용공간의 중심축선 상에 배치될 수 있도록 설계될 수 있다.

다음으로, 상기 전극 부재(130)는 상기 고전압 생성 유닛(200)으로부터 전압을 인가받아 플라즈마를 발생시키기 위해 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 전극 부재(130)는 상기 하우징(110) 중, 제 2 하우징(112)의 전방 단부, 즉 상기 하우징의 내부를 유동하는 유체가 배출되는 위치와 인접한 구역에 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 헤드부(140)는 상기 전극 부재를 수용하도록 마련되는 것으로, 상기 하우징(110)의 전방 단부와 분리가능하도록 체결된다.

이때, 분리가능한 상기 헤드부(140)를 구비함으로써, 상기 전극 부재(130) 또는 절연부(150)의 교체가 필요한 경우, 상기 헤드부(140)만을 분리하여 상기 전극 부재(130)와 절연부(150)에 대한 유지 보수 작업을 보다 간편하게 진행할 수 있는 효과를 제공 가능하다.

보다 상세하게는, 상기 헤드부(140)는 상기 하우징(110) 내부를 유동하는 유체가 통과할 수 있도록 양단부가 개구된 개구부를 보유하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 헤드부(140)상에 형성되는 개구부는 상기 하우징(110) 내부를 유동한 유체가 보다 빠른 속도로 배출될 수 있도록, 상기 하우징(110) 내부에 형성되는 수용공간의 중심축선 상에 배치될 수 있도록 설계될 수 있다.

즉, 상기 개구부는 상술한 유체 주입부(120)의 주입구와 상호 동일한 선상에 배치될 수 있다.

다음으로, 상기 절연부(150)는 상기 전극 부재(130)와 상기 헤드부(140)를 전기적으로 분리하도록 마련되며, 상기 하우징(110) 내부에 수용되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 절연부(150)는 상기 전극 부재(130)의 위치를 고정하는 기능을 수행할 수 있으며, 상세한 내용은 아래 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.

그리고, 상기 커넥터부(160)는 상기 고전압 생성 유닛으로부터 전압을 인가받을 수 있도록 마련되는 것으로, 상기 고전압 생성 유닛(200)과의 전기적 연결을 진행하기 위해 마련된다.

보다 상세하게는, 상기 커넥터부(160)는 상기 케이블 부재(C)와 체결 가능하도록 마련되는데, 상기 케이블 부재(C)와의 간편한 체결을 진행하기 위해, 상기 커넥터부(160) 상에는 적어도 하나 이상의 안내홈(161)이 형성될 수 있다.

특히, 상기 안내홈(161)은 상기 커넥터부의 외주면을 따라 적어도 하나 이상 형성되며, 나선형상을 보유하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

이때, 도면에는 특별히 도시하지는 않았으나, 상기 케이블 부재(C)의 커넥터부측 단부에는 상기 커넥터부와의 체결을 진행하기 위해, 결속구가 구비될 수 있으며, 상기 결속구에는 상기 안내홈(161)에 체결될 수 있도록 형성되는 돌기가 적어도 하나 이상 형성될 수 있고, 상기 결속구와 상기 커넥터부(160) 간의 나사식 결합을 진행하여 보다 간편한 결합을 진행할 수 있게 된다.

이처럼, 나선 형상을 보유한 상기 안내홈(161)이 형성되는 커넥터부(160)를 통해, 상기 고전압 생성 유닛을 구성하는 케이블 부재(C)와 보다 간편한 탈착을 진행할 수 있어, 보다 향상된 사용 편의성을 제공할 수 있다.

그리고, 상기 전압 이송 부재(170)은 상술한 전극 부재(130)측으로 전압을 전달하기 위해 구비되는 것으로, 일단이 상기 커넥터부(160)와 연결되고, 타단이 상기 전극 부재(130)와 연결되어 상기 고전압 생성 유닛(200)으로부터 생성된 고전압을 상기 전극 부재(130)측으로 제공할 수 있도록, 상기 점화 유닛(100)의 하우징(110)내부에 수용되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 케이블 지지부재(180)는, 상기 전압 이송 부재(170)을 상기 점화 유닛(100)의 하우징(110) 내부에서 그 위치가 고정될 수 있도록 마련되는 것으로, 상기 케이블 지지부재(180)를 통해 상기 전압 이송 부재(170)의 위치를 고정할 수 있도록 하여, 보다 우수한 조립 품질을 확보할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

다음으로, 도 4를 참조하여, 상기 점화 유닛(100)의 세부 구성에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 도 3의 A 구역을 확대 도시한 확대도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 점화 장치를 구성하는 상기 점화 유닛(100)은 전극 부재(130), 헤드부(140) 및 절연부(150)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

먼저 상기 전극 부재(130)는 상술한 바와 같이, 전압을 인가받아 상기 헤드부(140) 내에서 플라즈마를 생성하기 위해 구비되는 것으로, 전압 인가부(131) 및 플라즈마 생성부(132)를 포함한다.

이때, 상기 전압 인가부(131)는 상술한 전압 이송 부재과 연결되어 전압을 인가받아 상기 플라즈마 생성부 측으로 상기 전압을 제공하기 위해 구비되며, 상기 절연부(150) 내측에 수용되도록 구비된다.

그리고, 상기 플라즈마 생성부(132)는, 상기 전압 인가부의 전방에 형성되며, 외주면이 상기 헤드부의 내벽면과 소정거리 이격되어 상호간 소정의 이격 공간을 형성하여 플라즈마를 생성하도록 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 이격 공간을 좁혀 방전을 진행시키는 구역인 방전갭을 형성할 수 있도록, 일부 구역의 두께(d2)가 양단부(d1, d3)의 두께보다 두꺼운 형상을 보유하도록 구비된다.

상술한 바와 같이, 상기 플라즈마 생성부(132)의 외주면과 상기 헤드부(140)의 내벽면 사이에 방전갭을 별도로 형성할 수 있도록 하여, 보다 안정적인 플라즈마 발생을 유도할 수 있는 효과를 제공 가능하다.

그리고, 상기 헤드부(140)는 상기 전극 부재(130)를 수용하여 플라즈마를 생성하도록 구비되면서, 동시에 유체(g)의 유출이 진행될 수 있도록 구비되어, 상기 방전 갭에서 생성되는 플라즈마의 도달 거리를 향상시킬 수 있도록 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 헤드부(140)의 유체 유출측 직경(D2)이 상기 헤드부(140)의 유체 유입측 직경(D1)보다 작거나 같도록 형성될 수 있으며, 상기 헤드부(140)의 유체 유출측 직경(D2)을 좁도록 형성하여, 상기 헤드부(140)를 통해 토출되는 유체를 집중시켜 배출할 수 있도록 함으로써, 상기 플라즈마의 도달 거리를 확장시킬 수 있는 효과를 제공 가능하다.

그리고, 상기 절연부(150)는 상기 전극 부재(130)와 상기 헤드부(140)를 전기적으로 분리하여, 특정 위치에서 방전이 진행될 수 있도록 구비된다.

이때, 상기 절연부(150)는 제 1 절연체(151) 및 제 2 절연체(152)를 포함하도록 구비될 수 있다.

여기서, 상기 제 1 절연체(151)는 상기 하우징의 내부에 수용되며, 상기 전극 부재(130)를 고정하도록 마련된다.

그리고, 상기 제 1 절연체(151)는, 소정길이 연장 형성되는 기둥 형상을 보유하도록 마련되면서, 상기 전극 부재(130)의 전압 인가부(131)가 수용될 수 있도록 수용공이 형성될 수 있다.

특히, 상기 제 1 절연체(151)는, 상기 제 2 절연체(152)의 후방에 마련된 상태로, 상기 전압 인가부(131)의 위치를 고정하도록 마련된다.

이때, 상기 제 1 절연체(151)는 상기 제 2 절연체(152)에 형성되는 유통공(152b)을 폐쇄하지 않도록 상기 제 2 절연체(152)의 직경보다 작은 직경을 보유하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 상기 제 1 절연체(151)는, 상기 제 2 절연체(152)의 후방에 마련된 상태로 상기 전압 인가부(131)의 위치를 고정하면서, 상기 제 2 절연체(152)의 직경보다 작은 직경을 보유하도록 구비되어 상기 유체(g)의 유동 경로가 폐쇄되는 것을 방지할 수 있어, 상기 전압 인가부(131)의 견고한 지지를 진행하면서도, 보다 원활한 유체(g)의 배출을 진행하여 상기 전극 부재(130)에 의해 발생되는 플라즈마의 도달 범위를 확장시킬 수 있는 효과를 제공 가능하다.

또한, 상기 제 1 절연체(151)는 제 1 유동 가이드면(151a)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제 1 유동 가이드면(151a)은, 상기 제 2 절연체(152)에 형성되는 유통공(152b) 측으로 상기 유체(g)를 유도하기 위해 구비되는 것으로, 상기 제 1 절연체(151)의 전방 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제 1 유동 가이드면(151a)은 상기 제 1 절연체의 연장방향 중심축을 향해 경사진 형상을 보유하도록 구비될 수 있으며, 상기 제 1 유동 가이드면(151a)을 보유한 상기 제 1 절연체(151)의 직경은, 후술할 제 2 절연체(152)에 형성되는 유통공(152b)들의 중심을 상호 가상으로 연결한 가상선이 이루는 범위를 벗어나지 않도록 형성될 수 있다.

이처럼, 상기 제 1 유동 가이드면(151a)의 형성을 통해, 보다 많은 양의 유체(g)를 상기 유통공 측으로 집중시켜 배출할 수 있도록 함으로써, 상기 유체(g)의 배출량을 보다 증가시킬 수 있는 효과를 제공 가능하다.

그리고, 상기 제 2 절연체(152)는, 상기 제 1 절연체(151)의 전방에 구비되면서, 상기 전극 부재(130)와 제 1 절연체를 고정함과 동시에 상술한 유체(g)를 상기 점화 유닛(100)의 외측을 향해 배출할 수 있도록 구비된다.

이때, 상기 제 2 절연체(152)는 기둥 형상을 보유하도록 구비되며, 상기 유체(g)가 관통할 수 있도록 적어도 하나 이상의 유통공(152b)이 형성된다.

보다 상세하게는, 상기 제 2 절연체(152)는 수용공(152a) 및 유통공(152b)을 포함한다.

먼저, 상기 수용공(152a)은 상기 전극 부재(130)를 수용하도록 형성된다.

그리고, 상기 유통공(152b)은, 상기 유체 공급 유닛에서 공급되어 상기 하우징의 내부를 유동하는 유체(g)가 통과할 수 있도록 형성되며, 상기 수용공(152a)의 연장방향과 동일한 방향 즉, 상기 제 2 절연체(152)의 후방에서 전방을 향해 형성된다.

특히, 상기 유통공(152b)은 적어도 하나 이상이 마련되고, 상기 수용공(152a)을 중심으로 상호 등간격을 유지하면서 배치될 수 있다.

상기 유통공(152b) 배치 구조에 대해서는 후술할 도 5를 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.

이처럼, 상기 유통공(152b)이 형성되는 제 2 절연체(152)를 통해, 상기 전극 부재(130)를 견고하게 고정하면서도, 유체(g)의 유동을 원활하게 진행시켜 플라즈마 의 도달 범위를 확장시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

또한, 상기 유통공(152b)의 연장 형성 방향이 상기 수용공(152a)의 연장방향과 동일한 방향으로 형성될 수 있도록 하여, 상기 유체(g)가 유동하는 유동 경로를 최소화 시킬 수 있어, 보다 신속하게 상기 유체(g)를 외부로 배출할 수 있는 효과를 제공 가능하다.

그리고, 상기 제 2 절연체(152)는 수용홈부(152c) 및 제 2 유동 가이드면(152d)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 상기 수용홈부(152c)는, 상기 제 2 절연체의 후방 단부에 형성되면서, 상기 제 1 절연체의 전방 일부 구역을 수용하도록 형성된다.

이때, 상기 수용홈부(152c)는, 후방에서 전방을 향해 오목하게 형성되면서, 상기 제 1 절연체(151)의 전단부가 일부 수용될 수 있도록 형성된다.

즉, 상기 수용홈부(152c)의 형성을 통해, 상기 하우징의 내부를 유동하는 유체(g)를 상기 제 2 절연체(152)의 내측으로 집중시킬 수 있도록 하여, 보다 많은 양의 유체(g)를 상기 플라즈마 생성부(132) 측으로 제공할 수 있게 된다.

그리고, 상기 제 2 유동 가이드면(152d)은, 상기 제 2 절연체(152)에 형성되는 유통공(152b) 측으로 상기 유체(g)를 유도하기 위해 형성된다.

보다 상세하게는, 상기 제 2 유동 가이드면(152d)는 상기 수용홈부(152c)의 내측 둘레면을 따라 형성되며, 상기 제 2 절연체(152)의 후방 단부에서 상기 유통공(152b)을 향해 경사진 형상을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

이처럼 상기 제 2 유동 가이드면(152d)의 형성을 통해, 보다 많은 양의 유체(g)를 상기 유통공(152b) 측으로 집중시켜 배출할 수 있도록 함으로써, 상기 유체(g)의 배출량을 보다 증가시킬 수 있는 효과를 제공 가능하다.

다음으로, 도 5를 참조하여, 앞서 설명한 제 2 절연체에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화장치를 구성하는 점화 유닛의 제 2 절연체를 정면에서 도시한 정면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 절연체(152)는, 수용공(152a) 및 유통공(152b)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 상기 수용공(152a)은, 상기 전극 부재를 수용하도록 형성되며, 상기 제 2 절연체(152)의 연장 방향 중심을 관통하도록 형성된다.

그리고, 상기 유통공(152b)은 상기 유체 공급 유닛에서 공급된 유체가 유동 가능하도록 형성되며, 상기 수용공(152a)의 연장방향과 동일한 방향으로 적어도 하나 이상 형성된다.

이때, 상기 유통공(152b)의 중심이, 상기 수용공(152a)의 중심으로부터 소정거리(l) 이격된 위치에 배치되도록 상기 유통공(152b)이 형성될 수 있는데, 복수의 유통공(152b)이 형성되는 경우, 복수의 유통공(152b) 중 어느 하나의 유통공(152b)중심과 상기 수용공(152a) 중심간의 이격거리(l)는 다른 유통공의 중심과 상기 수용공(152a)의 중심간의 이격거리가 상호 동일하도록 형성될 수 있다.

즉, 상기 복수의 유통공은 상호 등간격, 등각도로 배치될 수 있다.

다음으로, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치를 구성하는 고전압 생성 유닛에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치를 구성하는 고전압 생성 유닛을 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치를 구성하는 고전압 생성 유닛의 우측면을 도시한 측면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 점화 장치를 구성하는 고전압 생성 유닛의 좌측면을 도시한 측면도이다.

도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 고전압 생성 유닛(200)은 케이스(210), 전압 생성 모듈(220), 냉각 수단(230), 제어부(240)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 상기 케이스(210)는 내부에 상술한 전압 생성 모듈(220), 냉각 수단(230) 및 제어부(240)를 수용하기 위한 소정의 수용 공간이 형성된다.

그리고, 상기 전압 생성 모듈(220)는 상기 점화 유닛 측으로 인가되는 전압을 생성할 수 있도록 구비되는 것으로, 상기 케이스 내부에 수용되는 것을 특징으로 한다.

다음으로, 상기 냉각 수단(230)은 상기 전압 생성 모듈(220)의 구동 시 발생되는 열을 배출시키기 위해 구비된다.

그리고, 상기 냉각 수단(230)을 통해, 상기 전압 생성 모듈(220)에 대한 냉각 효율을 향상시키기 위해, 적어도 한 쌍 이상이 상기 케이스 내부에 구비되는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 냉각 수단(230)은, 상기 전압 생성 모듈(220)을 사이에 두고 상호 마주보는 방향에 배치되도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 냉각 수단(230)은 제 1 냉각 수단(231) 및 제 2 냉각 수단(232)을 포함할 수 있으며, 상기 전압 생성 모듈(220)을 사이에 둔 상태에서, 상기 제 1 냉각 수단(231)과 상기 제 2 냉각 수단(232)이 상호 마주보는 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 냉각 수단(230)의 구동 시, 상호 동일 방향으로 상기 유체를 이동시키거나, 상호 반대 방향으로 상기 유체를 이동시켜 상기 전압 생성 모듈을 냉각시키도록 구비될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 제 1 냉각 수단(231)에서 외기를 흡입하여 상기 제 2 냉각 수단(232)측으로 내기를 배출하거나, 상기 제 2 냉각 수단(232)에서 외기를 흡입하여 상기 제 1 냉각 수단(231)측으로 상기 케이스(210) 내부의 공기를 배출하도록 작동될 수 있다.

덧붙여, 상기 제 1 냉각 수단(231)과 제 2 냉각 수단(232)에서 동시에 상기 케이스(210) 내부의 공기를 배출하도록 작동될 수 있으며, 반대로, 상기 제 1 냉각 수단(231)과 제 2 냉각 수단(232)에서 동시에 외기를 흡입하도록 작동될 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이, 상기 전압 생성 모듈(220)을 사이에 두고, 상호 마주보도록 배치되는 냉각 수단(220)을 통해, 상기 전압 생성 모듈(220)에 대한 냉각을 보다 효율적으로 진행할 수 있도록 함으로써, 상기 전압 생성 모듈(220)의 가열에 의해 점화 장치의 가동이 중단되는 것을 방지할 수 있어 보다 안정적인 구동 성능을 확보할 수 있는 효과를 제공 가능하다.

다음으로, 상기 제어부(240)는 상기 전압 생성 모듈(220)의 가동 제어를 진행하여, 상술한 점화 유닛에서의 플라즈마 발생을 제어하기 위해 마련되는 것으로, 상기 전압 생성 모듈(220)과 통신 연결되어, 상기 점화 유닛에서의 플라즈마 발생 횟수를 제어할 수 있는 제어 신호를 생성하기 위해 마련된다.

보다 상세하게는, 상기 제어 신호는 소정 단위 시간당 방전 횟수만큼 상기 플라즈마를 발생시키는 제어 명령을 포함할 수 있으며, 상기 제어부(240)를 통해, 상기 단위 시간과 방전 횟수를 사용자가 원하는 만큼 설정할 수 있다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

1000 : 플라즈마 점화 장치
100 : 점화 유닛
110 : 하우징
111 : 제 1 하우징
112 : 제 2 하우징
120 : 유체 주입부
130 : 전극 부재
131 : 전압 인가부
132 : 플라즈마 생성부
140 : 헤드부
150 : 절연부
151 : 제 1 절연체
151a : 제 1 유동 가이드면
152 : 제 2 절연체
152a : 수용공
152b : 유통공
152c : 수용홈부
152d : 제 2 유동 가이드면
160 : 커넥터부
161 : 안내홈
170 : 전압 이송 부재
180 : 지지부재
200 : 고전압 생성 유닛
210 : 케이스
220 : 전압 생성 모듈
230 : 냉각 수단
231 : 제 1 냉각 수단
232 : 제 2 냉각 수단
300 : 유체 공급 유닛
C : 전압 케이블
F: 유체 공급 부재
g : 유체

Claims (11)

1. 플라즈마를 생성하는 점화 유닛(100);
   상기 점화 유닛으로 전압을 인가하는 고전압 생성 유닛(200); 및
   상기 점화 유닛과 연결되어 상기 플라즈마를 외부로 토출하기 위한 유체를 공급하기 위한 유체 공급 유닛(300);을 포함하며,
   상기 점화 유닛(100)은,
   전방 단부에 상기 플라즈마가 배출되도록 형성되는 개구부를 포함하며, 상기 유체 공급 유닛으로부터 공급되는 유체가 유동되어 전방 단부로 배출될 수 있도록 내부에 소정의 수용공간이 형성되는 하우징(110); 및
   상기 하우징의 후단에 구비되면서, 상기 유체 공급 유닛으로부터 유체를 공급받기 위해 형성되는 유체 주입부(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 고전압 생성 유닛(200)은,
   내부에 소정의 수용 공간이 형성되는 케이스(210);
   상기 케이스 내부에 수용되며, 상기 점화 유닛 측으로 인가되는 전압을 생성할 수 있도록 구비되는 전압 생성 모듈(220); 및
   상기 전압 생성 모듈의 구동 시 발생되는 열을 배출시키기 위해 적어도 한 쌍 이상이 구비되는 냉각 수단(230);을 포함하고,
   상기 냉각 수단(230)은,
   상기 전압 생성 모듈을 사이에 두고 상호 마주보는 방향에 배치되도록 마련되며, 상호 동일 방향으로 상기 유체를 이동시키거나, 상호 반대 방향으로 상기 유체를 이동시켜 상기 전압 생성 모듈을 냉각시키도록 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 점화 유닛(100)은,
   상기 하우징의 전방 단부에 배치되며, 상기 고전압 생성 유닛으로부터 전압을 인가받아 플라즈마를 발생시키는 전극 부재(130);
   상기 전극 부재를 수용하면서, 상기 하우징의 전방 단부와 분리가능하도록 체결되며, 양단부가 개구된 형상을 보유한 헤드부(140); 및
   상기 하우징 내부에 수용되면서, 상기 전극 부재와 상기 헤드부를 전기적으로 분리하도록 마련되는 절연부(150);를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 헤드부(140)는,
   상기 헤드부의 유체 유출측 직경이 상기 헤드부의 유체 유입측 직경보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 전극 부재(130)는,
   상기 절연부 내측에 수용되는 전압 인가부(131); 및
   상기 전압 인가부의 전방에 형성되며, 외주면이 상기 헤드부의 내벽면과 소정거리 이격되어 상호간 소정의 이격 공간을 형성하도록 구비되는 플라즈마 생성부(132);를 포함하고,
   상기 플라즈마 생성부(132)는,
   상기 이격 공간을 좁혀 방전을 진행시키는 구역인 방전갭을 형성할 수 있도록, 일부 구역이 양단부보다 두꺼운 형상을 보유하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 장치.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 절연부(150)는,
   상기 하우징의 내부에 수용되며, 상기 전극 부재를 고정하도록 마련되는 기둥 형상의 제 1 절연체(151); 및
   상기 제 1 절연체의 전방에 구비되면서, 상기 전극 부재를 고정하도록 마련되며, 상기 유체가 관통할 수 있도록 적어도 하나 이상의 유통공이 형성되는 기둥형상의 제 2 절연체(152);를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 절연체(151)는,
   상기 제 2 절연체(152)의 후방에 마련되면서, 상기 제 2 절연체에 형성되는 유통공을 폐쇄하지 않도록 상기 제 2 절연체(152)의 직경보다 작은 직경을 보유하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 2 절연체(152)는,
   상기 전극 부재를 수용하도록 형성되는 수용공(152a); 및
   상기 유체 공급 유닛에서 공급된 유체가 유동 가능하도록 형성되며, 상기 수용공의 연장방향과 동일한 방향으로 형성되는 적어도 하나 이상의 유통공(152b);을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 장치.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 절연체(151)는,
   상기 제 2 절연체(152)에 형성되는 유통공 측으로 상기 유체를 유도하기 위해, 상기 제 1 절연체의 전방에 형성되는 제 1 유동 가이드면(151a);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 장치.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 절연체(152)는,
    상기 제 2 절연체의 후방 단부에 형성되면서, 상기 제 1 절연체의 전방 일부 구역을 수용하도록 형성되는 수용홈부(152c); 및
    상기 제 2 절연체에 형성되는 유통공 측으로 상기 유체를 유도하기 위해, 상기 수용홈부의 내측 둘레면에 형성되며, 상기 유통공을 향해 경사진 형상을 가지도록 형성되는 제 2 유동 가이드면(152d);을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 고전압 생성 유닛은,
    상기 점화 유닛 측으로 전압을 전달하기 위한 케이블 부재(C);를 포함하고,
    상기 점화 유닛은,
    상기 고전압 생성 유닛과 체결되어 상기 고전압 생성 유닛으로부터 전압을 인가받을 수 있도록 마련되며 상기 케이블 부재와 체결 가능하도록 마련되는 커넥터부(160);를 더 포함하고,
    상기 커넥터부는,
    상기 커넥터부의 외주면을 따라 적어도 하나 이상 형성되며, 나선형상을 보유하도록 구비되는 안내홈(161);을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 점화 장치.
    
    

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