KR20230081891A - 전원 일체형 플라즈마 생성장치 - Google Patents

전원 일체형 플라즈마 생성장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 생성장치에 관한 것으로, 유전체로 구성되는 유전체층, 상기 유전체층의 일측 표면에 위치하는 제1구리박막층, 및 상기 유전체판의 타측 표면에 위치하는 제2구리박막층을 포함하는 기판; 상기 기판 일측에 위치하는 플라즈마 생성부; 및 상기 기판 타측에 위치하는 전원공급장치;를 포함하며, 상기 플라즈마 생성부는, 상기 기판 일측의 유전체층으로 구성되는 유전체부; 상기 기판 일측의 상기 제1구리박막층으로 구성되는 방전전극; 및 상기 기판 일측의 상기 제2구리박막층으로 구성되는 유도전극;을 포함하고, 상기 전원공급장치는, 상기 기판타측의 유전체층으로 구성되는 베이스부; 상기 기판 타측의 상기 제1구리박막층으로 구성되는 제1회로; 상기 기판 타측의 상기 제2구리박막층으로 구성되는 제2회로; 및 상기 제1회로 또는 상기 제2회로에 의해 연결되는 전원공급수단을 포함하며, 상기 기판의 상기 유전체층, 제1구리박막층 및 제2구리박막층은 각각 하나로 형성됨으로써. 상기 플라즈마 생성부 및 상기 전원공급장치가 일체로 구성되는 플라즈마 생성장치를 제공한다.

Description

전원 일체형 플라즈마 생성장치{Power supply integrated plasma generator}
본 발명은 플라즈마 생성부 및 이에 전원을 공급하는 전원공급장치가 일체로 구성되는 플라즈마 생성장치에 관한 것이다.
근래에 감염병 등의 이슈 발생 등에 따라, 실내 공기질에 대한 관심이 높아지고 의식이 개선되면서 이에 맞춰 다양한 방식의 공기 정화 장치가 등장하고 있다.
주로, 필터, UV 방식, 광촉매 필터 방식 또는 플라즈마 방식을 이용하는 공기 정화 장치들이 많이 등장하고 있으며, 이에 따라 다양한 형태의 플라즈마 방식을 이용하는 공기 정화 장치도 시중에 많이 출시되고 있다.
특허문헌 1에는 유전체 장벽 방전을 이용한 플라즈마 발생장치가 개시된다.
특허문헌 1에 개시된 플라즈마 발생장치는 유전체를 사이에 두고 배치되는 내부전극과 외부전극의 방전에 의해 플라즈마를 발생시킨다.
그러나. 각 전극에 전원을 공급하는 전원공급장치의 구성이 플라즈마 발생장치와는 별개로 구성되어, 전극과 전원공급장치를 전선이나 커넥터와 같은 구성을 이용하여 연결하여 사용하여야 한다.
이 경우, 전극이나 전원공급장치 중 어느 하나가 고장이 나는 경우 별도로 교체할 수 있다는 장점은 있으나, 전극과 전원공급장치를 연결하기 위하여 전선을 납땜하여야 하는 등 교체 작업 자체가 용이한 것은 아니다.
또한, 교체후 커넥터나 전선의 특성 변경으로 인하여 플라즈마 특성이 변화하는 경우도 있을 뿐더러, 플라즈마를 발생시키는 전극이 설치되는 부분과, 전워 공급장치 부분을 별도로 설계하고 제작하여야 하므로 비용이 상승하게 된다.
KR 10-2020-0094066 A
이에, 본 발명은 상기한 종래의 문제점에 착안하여 이를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 플라즈마를 생성하는 전극부분과 전원공급장치를 일체로 구성한 플라즈마 생성장치를 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유전체로 구성되는 유전체층, 상기 유전체층의 일측 표면에 위치하는 제1구리박막층, 및 상기 유전체판의 타측 표면에 위치하는 제2구리박막층을 포함하는 기판; 상기 기판 일측에 위치하는 플라즈마 생성부; 및 상기 기판 타측에 위치하는 전원공급장치;를 포함하며, 상기 플라즈마 생성부는, 상기 기판 일측의 유전체층으로 구성되는 유전체부; 상기 기판 일측의 상기 제1구리박막층으로 구성되는 방전전극; 및 상기 기판 일측의 상기 제2구리박막층으로 구성되는 유도전극;을 포함하고, 상기 전원공급장치는, 상기 기판 타측의 유전체층으로 구성되는 베이스부; 상기 기판 타측의 상기 제1구리박막층으로 구성되는 제1회로; 상기 기판 타측의 상기 제2구리박막층으로 구성되는 제2회로; 및 상기 제1회로 또는 상기 제2회로에 의해 연결되는 전원공급수단을 포함하며, 상기 기판의 상기 유전체층, 제1구리박막층 및 제2구리박막층은 각각 하나로 형성됨으로써. 상기 플라즈마 생성부 및 상기 전원공급장치가 일체로 구성되는 플라즈마 생성장치를 제공한다.
상기 플라즈마 생성부를 관통하여 형성되는 통공을 더 포함하며, 상기 통공의 둘레측의 일측 표면에는 상기 방전전극이 위치하고, 상기 통공의 둘레측의 타측 표면에는 유도전극이 위치하는 것이 바람직하다.
상기 제1구리박막층 및 상기 제2구리박막층 표면에 각각 위치하는 절연층을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기판은, PCB(Printed Circuit Board) 제작 공정에 의해 제작되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 플라즈마 생성장치에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
1) 동일한 기판에 플라즈마 생성부와 전원공급장치를 일체로 제작하므로, 플라즈마 생성부의 유도전극 및 방전전극과 전원공급장치를 연결하는 별도의 커넥터및 전선 등이 불필요하므로, 필요한 부품 수의 감소와 제작 공정의 간소화로 제작이 용이하지고 비용의 절감을 도모할 수 있어 경제성이 향상된다.
2) 또한, 외부 충격에 의한 플라즈마 생성부의 전극의 깨짐이나, 단선의 우려가 적으므로, 전원 공급의 안정성 및 안전성이 향상된다.
3) 플라즈마 생성부의 전극이나, 성능에 맞추어 별도의 전원공급장치를 선택하여 연결할 필요없이, 최적화된 전원공급장치를 제작단계에서 일체로 제작하여 대량 생산가능하며, 각 제품은 동일한 성능을 갖기 때문에, 장치의 신뢰성 및 재현성이 향상된다.
4) 플라즈마 생성장치가 적용되는 제품의 외관, 구조 및 공기유동 등의 환경에 맞추어 제작이 가능하다.
5) 통공을 형성하여 살균 대상 공기의 순환 방해를 줄이고, 또한, 플라즈마 생성장치가 장착된 공간이 제한되는 경우에 적용하기가 용이하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 생성장치의 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 생성장치의 기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 생성장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 생성장치에서 플라즈마 생성부에 통공이 형성되는 경우의 전체사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 생성장치에서 플라즈마 생성부에 통공이 형성되는 경우의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 생성장치에서 플라즈마 생성부에 통공이 형성되는 경우의 단면도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 생성장치에서 플라즈마 생성부의 다양한 형태를 나타내며, 각 도면 (a)는 플라즈마 생성부의 평면도이고, 각 도면 (b)는 (a)의 A-A선에 따른 단면도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
또한, 기술되는 실시예는 발명의 설명을 위해 예시적으로 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 생성장치를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 생성장치를 설명한다.
도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 생성장치는 기판(10), 플라즈마 생성부(100) 및 전원공급장치(200)를 포함한다.
먼저, 도 2를 더 참조하여 기판(10)의 구성을 상세히 설명한다.
기판(10)은 플라즈마 생성장치의 외관을 이루도록 하나의 일체로 된 판 형태로 이루어진다.
기판(10)은 유전체층, 제1구리박막층 및 제2구리박막층을 포함한다.
유전체층은 유전체 역할을 하는 재질로 구성되며, 하나의 판 형태로 이루어진다. 도 1에는 사각형의 판 형태로 구성되나, 이에 한정되는 것은 아니고 다른 형태의 판 형태로 구성될 수 있다.
제1구리박막층은 하나의 얇은 박막 형태로서 이루어지며, 유전체층의 일측 표면에 위치한다.
마찬가지로, 제2구리박막층은 하나의 얇은 박막 형태로서, 유전체층의 타측 표면에 위치한다.
즉, 유전체층을 사이에 두고 제1구리박막층과 제2구리박막층이 일측 및 타측에 각각 위치한다.
도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 생성부(100)는 기판(10)의 일측에 위치하며, 유전체부(110), 방전전극(120) 및 유도전극(130)을 포함한다.
유전체부(110)는 상기한 기판(10)의 일측에 위치하는 유전체층으로 구성된다. 즉, 기판(10)의 유전체층의 일부가 플라즈마 생성부(100)의 유전체부(110)가 된다.
방전전극(120)은 기판(10)의 일측에 위치하는 제1구리박막층으로 구성되며, 유도전극(130)은 기판(10)의 타측에 위치하는 제2구리박막층으로 구성된다.
즉, 유전체부(110)와 마찬가지로, 기판(10)의 유전체층의 일측 표면 및 타측 표면에 각각 위치하는 제1구리박막층 및 제2구리박막층 일측의 일부가 각각 플라즈마 생성부(100)의 방전전극(120) 및 유도전극(130)이 된다.
플라즈마 생성부(100)는 DBD(Dielectric Barrier Discharge) 방식에 의해 플라즈마를 생성하는 구성으로서, 상기한 유전체부(110)를 사이에 두고 위치하는 방전전극(120) 및 유도전극(130) 사이의 방전에 의해 플라즈마 생성 영역(P)이 발생한다.
도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 전원공급장치(200)는 상기 기판(10)의 타측에 위치하며, 베이스부(210), 제1회로(220), 제2회로(230) 및 전원공급수단(240)을 포함한다.
베이스부(210)는 상기한 기판(10)의 타측에 위치하는 유전체층으로 구성된다. 즉, 기판(10)의 유전체층의 일부가 전원공급장치(200)의 베이스부(210)가 된다.
제1회로(220)는 기판(10)의 타측에 위치하는 제1구리박막층으로 구성되며, 제2회로(230)는 기판(10)의 타측에 위치하는 제2구리박막층으로 구성된다.
베이스부(210)와 마찬가지로, 기판(10) 유전체층의 일측 표면 및 타측 표면에 각각 위치하는 제1구리박막층 및 제2구리박막층의 타측 일부가 각각 제1회로(220) 및 제2회로(230)가 된다.
전원공급수단(240)은 상기 제1회로(220) 또는 제2회로(230) 상에 설치된다. 전원공급수단(240)의 구성은 전원을 공급하는데에 필요한 구성으로서, 예를 들면, 배터리 등의 전원을 인가하여 공급하는 구성을 들수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 그 외에 전원을 공급하는 데에 필요한 주파수 발생기, 컨버터, 공진기, 변압기 등으로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
전원공급수단(240)을 이루는 각 부품들이 제1회로(220) 또는 제2회로(230)에 의해 전기적으로 연결된다.
즉, 전원공급장치(200) 내에서는 기판(10)의 제1구리박막판과 제2구리박막판이 전원공급수단(240)을 연결하는 회로 역할을 한다.
플라즈마 생성부(100)와 전원공급장치(200)의 구성을 별도로 나누어 설명하였으나, 상기와 같이, 기판(10)의 유전체층, 제1구리박막층 및 제2구리박막층은 각각 하나로 형성되므로, 상기한 플라즈마 생성부(100)는 상기 전원공급장치(200)와 일체로 구성되게 된다.
즉, 기판(10)의 유전체층이 플라즈마 생성부(100)의 유전체부(110) 및 전원공급장치(200)의 베이스부(210)를 일체로 구성하게 된다.
그리고, 기판(10)의 제1구리박막층 및 제2구리박막층이, 플라즈마 생성부(100)의 방전전극(120) 및 유도전극(130), 전원공급장치(200)의 제1회로(220) 및 제2회로(230)를 일체로 연결된 상태로 구성하게 된다.
또한, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 생성장치는, 플라즈마 생성부(100) 일부를 관통하여 형성되는 통공(300)을 더 포함할 수 있고, 통공(300)은 둘이상의 복수로 형성될 수 있다.
통공(300)의 둘레측의 일측 표면에는 방전전극(120)이 위치하고, 타측 표면에는 유도전극(130)이 위치한다.
이로써, 통공(300)의 둘레측에서 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 이와 같이 통공(300)을 형성함으로써, 통공(300)으로 공기를 통과시켜 살균이 가능하다.
즉, 통공(300)을 통하여 플라즈마 생성부(100) 내부로 공기 유입이 가능하므로, 공기 중의 부유세균과 플라즈마와의 접촉성 향상되어 살균 효율을 증대시킬 수 있다.
그리고, 플라즈마 생성장치는, 절연층을 더 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이 절연층은 제1구리막박층과 제2구리막박층의 각 표면에 위치한다.
절연층은 제1구리막박층과 제2구리막박층에 흐르는 전기의 외부와의 절연을 행함과 동시에 노출된 제1구리막박층과 제2구리막박층의 산화를 방지한다.
절연층은 수지 성분의 절연잉크를 제1구리막박층과 제2구리막박층의 표면에 도포함으로써 형성할 수 있다.
이와 같이, 하나의 기판(10)에 플라즈마 생성부(100)를 형성하고, 통공(300)을 형성함으로써 다양한 형태의 플라즈마 생성부(100)를 제작할 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참조하여, 플라즈마 생성부(100)를 다양한 형태로 제작한 예를 설명한다.
도 6은 플라즈마 생성부(100)의 방전전극(120)의 단부를 다수의 팁(tip) 형태로 형성한 것이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 생성부(100)의 유전체부(110) 일측에 방전전극(120)을 선단을 첨단부를 갖는 팁 형태로 하고, 유전체부(110) 타측에 방전전극(120)에 팁 부분을 근접하여 위치시킨다.
상기와 같은 형태로 인해, 다수의 방전전극(120)의 팁 사이와 유도전극(130) 사이의 공간을 확보할 수 있어서 플라즈마 생성 영역(P)의 확장이 가능하다.
도 7은, 격자 형태의 플라즈마 생성부(100)를 나타낸다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 생성부(100)의 유전체부(110) 타측 전면에 유도전극(130)이 위치하도록 하고 유전체부(110) 일측 표면에 유도전극(130)을 격자 형태로 위치하도록 한다. 이로써, 격자형태의 방전전극(120) 내외부 공간에서 플라즈마를 발생시킬 수 있어서, 플라즈마 생성 영역(P)의 확장이 가능하다.
도 8 및 도 9는 플라즈마 생성부(100)에 통공(300)이 형성되는 경우의 형태를 예시한다.
도 8은, 멀티홀 형태의 플라즈마 생성부(100)를 나타내고, 도 9는 그물 형태의 플라즈마 생성부(100)를 나타낸다.
도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 생성부(100)에 다수의 통공(300)이 형성된다. 멀티홀 구조의 경우 플라즈마 생성부(100)에 동일한 크기의 다수의 통공(300)이 형성되며, 그물형 구조의 경우 플라즈마 중앙으로부터 플라즈마 생성부(100)의 형상에 맞추어 방사상으로 통공(300)이 형성된다.
그리고, 통공(300)의 둘레측 일측 표면과 타측 표면에 각각 유도전극(130)과 방전전극(120)이 위치하도록 한다.
상기한 구조에서는, 플라즈마의 생성 영역(P)을 확장할 수 있음은 물론이고, 통공(300)을 통하여 공기가 유동하는 통로를 확보하여, 공기와 플라즈마와의 접촉성을 향상 시킬수 있다.
또한, 통공(300)이 형성되지 않는 형태의 경우에는, 플라즈마 생성장치를 공조장치 등의 내부에 설치하여야 하는데, 통공(300)이 형성되는 형태의 경우에는 플라즈마 생성장치를 공조장치의 흡기구 부분에 바로 설치가 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 플라즈마 생성장치는 플라즈마 생성부(100)와 전원공급장치(200)가 일체로 구성되므로, 환기구나 환기용 팬에 직접 설치하여 바로 사용이 가능하다.
즉, 플라즈마 생성장치가 장착될 공간이 제한되는 경우에 적용하기가 용이하다.
또한, 본 발명의 플라즈마 생성장치는 PCB 제조 공정에 의해 제조될 수 있다.
PCB 공정의 패터닝 공정을 통하여 유전체층에 구리박막층을 다양한 형태로 형성하고, 드릴링 공정을 통하여 통공을 형성함으로써 제작될 수 있다.
이로써, 보다 용이하게 대량 생산이 가능하다는 장점을 갖는다.
물론, 제작 방법이 한정되는 것은 아니며, 상기와 같이 유전체층에 구리박막층을 위치시켜 제작할 수 있는 것이면 된다.
본 발명에 따른 플라즈마 생성장치는 하나의 동일한 유전체층 및 구리박막층으로 제작되는 하나의 기판에 플라즈마 생성부와 전원공급장치를 일체로 제작함으로써, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
1) 동일한 기판에 플라즈마 생성부와 전원공급장치를 일체로 제작하므로, 플라즈마 생성부의 유도전극 및 방전전극과 전원공급장치를 연결하는 별도의 커넥터및 전선 등이 불필요하므로, 필요한 부품 수의 감소와 제작 공정의 간소화로 제작이 용이하지고 비용의 절감을 도모할 수 있어 경제성이 향상된다.
2) 또한, 외부 충격에 의한 플라즈마 생성부의 전극의 깨짐이나, 단선의 우려가 적으므로, 전원 공급의 안정성 및 안전성이 향상된다.
3) 플라즈마 생성부의 전극이나, 성능에 맞추어 별도의 전원공급장치를 선택하여 연결할 필요없이, 최적화된 전원공급장치를 제작단계에서 일체로 제작하여 대량 생산가능하며, 각 제품은 동일한 성능을 갖기 때문에, 장치의 신뢰성 및 재현성이 향상된다.
4) 플라즈마 생성장치가 적용되는 제품의 외관, 구조 및 공기유동 등의 환경에 맞추어 제작이 가능하다.
5) 통공을 형성하여 살균 대상 공기의 순환 방해를 줄이고, 또한, 플라즈마 생성장치가 장착된 공간이 제한되는 경우에 적용하기가 용이하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
10: 기판
100: 플라즈마 생성부
110: 유전체부
120: 방전전극
130: 유도전극
200: 전원공급장치
210: 베이스부
220: 제1회로
230: 제2회로
240: 전원공급수단
300: 통공

Claims (4)

  1. 유전체로 구성되는 유전체층, 상기 유전체층의 일측 표면에 위치하는 제1구리박막층, 및 상기 유전체판의 타측 표면에 위치하는 제2구리박막층을 포함하는 기판(10);
    상기 기판(10) 일측에 위치하는 플라즈마 생성부(100); 및
    상기 기판(10) 타측에 위치하는 전원공급장치(200);를 포함하며,
    상기 플라즈마 생성부(100)는,
    상기 기판(10) 일측의 유전체층으로 구성되는 유전체부(110);
    상기 기판(10) 일측의 상기 제1구리박막층으로 구성되는 방전전극(120); 및
    상기 기판(10) 일측의 상기 제2구리박막층으로 구성되는 유도전극(130);을 포함하고,
    상기 전원공급장치(200)는,
    상기 기판(10) 타측의 유전체층으로 구성되는 베이스부(210);
    상기 기판(10) 타측의 상기 제1구리박막층으로 구성되는 제1회로(220);
    상기 기판(10) 타측의 상기 제2구리박막층으로 구성되는 제2회로(230); 및
    상기 제1회로(220) 또는 상기 제2회로(230)에 의해 연결되는 전원공급수단(240)을 포함하며,
    상기 기판(10)의 상기 유전체층, 제1구리박막층 및 제2구리박막층은 각각 하나로 형성됨으로써. 상기 플라즈마 생성부(100) 및 상기 전원공급장치(200)가 일체로 구성되는,
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성부(100)를 관통하여 형성되는 통공(300)을 더 포함하며,
    상기 통공(300)의 둘레측의 일측 표면에는 상기 방전전극(120)이 위치하고, 상기 통공(300)의 둘레측의 타측 표면에는 유도전극(130)이 위치하는,
    장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1구리박막층 및 상기 제2구리박막층 표면에 각각 위치하는 절연층을 더 포함하는,
    장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판(10)은,
    PCB(Printed Circuit Board) 제작 공정에 의해 제작되는,
    장치.

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