WO2022149795A1 - 플라즈마 발생 장치 - Google Patents

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안은지
김재식
김인태
최정해
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Definitions

  • the present invention relates to a plasma generating device, and more particularly, it is possible to efficiently generate plasma by using atmospheric air without supplying a separate gas for plasma generation, and in particular to be utilized for skin care. It relates to a plasma generating apparatus suitable for
  • a plasma generating apparatus generates plasma by exciting a gas for generating plasma.
  • the plasma generating apparatus includes an electrode to which power for plasma generation is applied, and a gas supply pipe for supplying a gas for plasma generation toward the electrode.
  • a conventional plasma generating device may be advantageously used for purposes such as welding or treating the surface of a workpiece by emitting plasma in a jet form, but a cosmetic device for skin care, a medical device for human body treatment, or It is not suitable for use in surface treatment of medical devices, etc.
  • the plasma generating device used for skin care needs to make sufficient contact with the skin for plasmaized gas to increase the skin care effect, and it is also important not to damage the skin by plasma.
  • the plasma generating device may generate ozone gas as a by-product in the plasma generation process.
  • ozone gas is efficiently used so that ozone gas generated from plasma does not have a harmful effect on the human body. need to be removed
  • An object of the present invention is to provide a plasma generating apparatus that can efficiently generate plasma by using atmospheric air without separately supplying gas for plasma generation, and is suitable for use in skin care.
  • an object of the present invention is to provide a plasma generating device capable of allowing the plasmaized gas to sufficiently contact the skin and efficiently removing ozone gas generated as a by-product in plasma.
  • an object of the present invention is to provide a plasma generating device that can prevent damage to the skin by plasma and facilitates replacement of the plasma generating unit and/or the ozone removing unit.
  • a plasma generating apparatus includes: a plasma generating unit configured to include a plasma tip, and to generate plasma within the plasma tip and deliver it to an object.
  • the plasma tip may include: a tip body having an internal space in which the plasma is generated; an electrode part provided in the inner space within the tip body and configured to apply power for generating the plasma; and an air inlet passage communicating between the outer area of the tip body and the inner space so that air is introduced from the outer area of the tip body toward the electrode part.
  • the plasma generating apparatus may further include an electrode support in which the electrode part is supported and an ozone suction passage through which ozone gas incidentally generated in the plasma is sucked is formed in the center.
  • the tip body may include: a nozzle unit coupled to the electrode support to surround the periphery of the electrode unit, and configured to transmit the plasma generated in the inner space to the object.
  • the air inlet passage may be formed between the electrode support part and the nozzle part or may be formed through the nozzle part.
  • the plasma generating apparatus may further include: a boss protruding from the inner diameter of the electrode support to generate a vortex in the air introduced into the inner space through the air inlet passage. .
  • the electrode unit may include a dielectric, a first electrode coated on a first surface of the dielectric, and a second electrode coated on a second surface of the dielectric.
  • the dielectric may be configured in a ring shape with an open center to form the ozone intake passage.
  • the tip body may include: a nozzle part coupled to an electrode support part on which the electrode part is supported so as to surround the periphery of the electrode part, and configured to transmit the plasma generated in the internal space to an object.
  • the nozzle unit may include an ozone suction passage through which ozone gas incidentally generated in the plasma is sucked, and the air inlet passage may be formed through the nozzle unit.
  • a plasma generating apparatus includes: an ozone removal unit for removing the ozone gas sucked through the ozone suction passage; and an ozone suction unit configured to cause the ozone gas to be sucked through the ozone suction passage by a suction fan or a vacuum pump and to create a negative pressure in the inner space.
  • the ozone removing unit may be disposed between the plasma generating unit and the ozone suction unit.
  • the ozone removal unit may include a porous filter in which a plurality of holes are perforated in an ozone filter made of activated carbon or manganese dioxide.
  • the ozone removing unit may include: a first HEPA filter provided between the plasma generating unit and the porous filter and removing impurities by sucking the ozone gas generated by the plasma generating unit; and a second HEPA filter provided between the porous filter and the ozone suction unit to remove impurities generated in the porous filter.
  • the ozone removing unit may further include a vortex generating unit provided at the inlet of the porous filter to form a vortex in the ozone gas flowing into the porous filter and disperse in the porous filter.
  • the vortex generator may include a porous sponge formed of a material such as activated carbon, a plastic-shaped structure, a fan structure that rotates magnetically by suction of the ozone gas, cotton or a filter.
  • At least one of the plasma generating unit and the ozone removing unit may be provided as a replaceable module.
  • the plasma tip may further include a mesh provided in the inner space and disposed between the electrode part and the end of the nozzle part to prevent the electrode part from coming into direct contact with the skin.
  • a plasma generating device that can efficiently generate plasma by using atmospheric air without separately supplying a gas for plasma generation, and is suitable for use in skin care. do.
  • a plasma generating apparatus capable of efficiently removing ozone gas generated as a by-product in plasma is provided so that the plasmaized gas can sufficiently contact the skin.
  • the plasma generating unit and / or the ozone removal unit is easy to replace the plasma generating device is provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a part of a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention, and is an enlarged view of part 'A' of FIG. 1 .
  • FIG 3 is a conceptual diagram for explaining the operation of the plasma tip constituting the plasma generating device according to the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A to 4C are bottom views illustrating electrodes constituting a plasma generating apparatus according to various embodiments of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view illustrating a part of the plasma generating apparatus according to the embodiment shown in FIG. 5 .
  • FIG. 7 and 8 are cross-sectional views schematically showing a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the plasma generating device according to an embodiment of the present invention may be particularly suitable for a portable skin care device or a personal skin care device, but the embodiment of the present invention is not necessarily limited to this use.
  • a plasma generating apparatus includes a plasma generating unit configured to generate plasma within a plasma tip and deliver it to an object.
  • the plasma tip includes a tip body having an internal space in which plasma is generated, an electrode part provided in the internal space of the tip body and receiving power for generating plasma, and external air flowing toward the electrode part from the external region of the tip body. and an air inlet passage communicating between the outer region of the tip body and the interior space of the tip body.
  • plasma can be efficiently generated using atmospheric air without separately supplying a gas for plasma generation, and a separate gas supply pipe is not required, so that the plasma generating device can be compact and lightweight.
  • a boss may be formed to protrude from the inner diameter of the electrode support in the form of a column to generate a vortex in the air introduced into the inner space of the tip body through the air inlet passage. Accordingly, the ozone gas is dispersed and uniformly sucked into the porous filter, and at the same time, the residence time of the plasmaized gas is increased so that the ozone gas is sufficiently contacted with the skin, thereby improving the skin beauty effect.
  • the plasma generating device has an ozone suction passage through which ozone gas generated in the inner space of the tip body can be sucked, and a plurality of holes are perforated to remove ozone gas sucked through ozone suction.
  • It may include an ozone removal unit including a porous filter, and an ozone suction unit that forms a negative pressure in the inner space of the tip body and allows ozone gas to be sucked.
  • the ozone removal unit may include a vortex generating unit provided at the inlet of the porous filter to form a vortex in the ozone gas flowing into the porous filter and disperse it in the porous filter. Accordingly, the ozone gas is dispersed by the vortex generator to evenly inhale the porous filter, and at the same time, the ozone gas residence time in the porous filter is increased to efficiently remove ozone gas generated as a by-product in the plasma generation process. have.
  • the plasma generating apparatus may be provided as a replaceable module. Accordingly, it is possible to facilitate replacement of the plasma generating unit and/or the ozone removing unit, which are consumable parts.
  • the plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention may include a mesh network between the electrode part of the plasma tip and the end of the nozzle part, thereby preventing the skin from being damaged by the plasma.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a part of a plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention, and is an enlarged view of part 'A' of FIG. 1 .
  • 3 is a conceptual diagram for explaining the operation of the plasma tip constituting the plasma generating device according to the embodiment of the present invention.
  • the plasma generating apparatus 10 may include a plasma generating unit 100 , an ozone removing unit 102 , and an ozone suction unit 900 .
  • the plasma generator 100 may include a plasma tip 100a.
  • the plasma generator 100 may be configured to generate plasma within the plasma tip 100a and deliver it to an object (eg, human skin, etc.).
  • the plasma tip 100a is a tip body having an internal space S in which plasma is generated, for example, a nozzle part 140, an electrode part 130 provided in the internal space S in the tip body, and an external surface of the tip body.
  • An air inlet passage 150 for introducing air into the inner space S may be provided.
  • the tip body of the plasma tip 100a is preferably made of an insulating material.
  • it is formed of a heat-resistant plastic or ceramic material having excellent thermal conductivity, heat resistance and corrosion resistance in order to efficiently generate plasma due to excellent insulation and high dielectric constant.
  • the tip body of the plasma tip 100a may include a nozzle unit 140 coupled to the electrode supports 110 and 120 .
  • the electrode support parts 110 and 120 may support the electrode part 130 .
  • the electrode supports 110 and 120 may include an outer support 110 and an inner support 120 .
  • the nozzle unit 140 may be coupled to the electrode supports 110 and 120 in various ways such as screwing, bolting, welding, bonding, etc. to surround the periphery of the electrode unit 130 .
  • the nozzle unit 140 may be configured to transfer plasma generated in the internal space S within the tip body to an object (eg, human skin, etc.).
  • the air inlet passage 150 may be formed between the external support 110 and the nozzle 140 of the electrode supports 110 and 120 , or may be formed through the nozzle 140 .
  • the air inlet passage 150 may be formed to have a narrow gap so that the plasma stays in the internal space S for a predetermined time.
  • the air inlet passage 150 may be formed in a tube shape with a small inner diameter or may be provided in a cylindrical shape coaxial with the central axis of the nozzle unit 140 .
  • the air inlet passage 150 may extend from one side of the electrode support parts 110 and 120 or the nozzle part 140 to the inner space S in which the electrode part 130 is formed.
  • a tip member 112 whose width is reduced toward the plasma discharge part may be formed at the lower end of the external support part 110 .
  • an ozone suction passage 118 through which ozone gas incidentally generated in plasma is sucked may be formed in the center thereof.
  • a support portion 114 having an enlarged surface 115 whose width increases in the intake flow direction of ozone gas along the ozone intake passage 118 from the inner space S is formed on the inner diameter portion of the tip member 112 .
  • Ozone gas generated as a by-product in the plasma generation process may be delivered to the first HEPA filter 120 through the ozone suction passage 118 .
  • the ozone gas spreads along the support part 114 having the expanded surface 115 and flows into the first HEPA filter 120 , and accordingly, the reaction area between the ozone gas and the first HEPA filter 120 may be increased. .
  • the inner support 120 may be supported on the support 114 of the outer support 110 .
  • a first stepped 122 is formed inward toward the central axis, and a vertical wall 124 extending downward from the inside of the first stepped 122 is formed.
  • a second step 124 is formed inwardly toward the central axis.
  • the first HEPA filter 200 is supported by the vertical wall 124 and the second step 124 .
  • the size of the inner diameter of the second step 124 may be designed to be the same as the size of the inner diameter of the upper end of the support 114 .
  • FIGS. 4A to 4C are bottom views illustrating electrodes constituting a plasma generating apparatus according to various embodiments of the present invention. 1 to 3 and 4A to 4C , the electrode unit 130 may be configured such that power for generating plasma is applied.
  • the air inlet passage 150 may be communicated between the outer area of the tip body and the inner space S so that air is introduced toward the electrode 130 from the outer area of the tip body of the plasma tip 100a. have.
  • the tip body may include a boss portion 116 .
  • the boss 116 may be formed to protrude from the inner diameter of the electrode support 110 in the form of a column to generate a vortex in the air introduced into the inner space S of the tip body through the air inlet passage 150 .
  • the gas plasmaized in the internal space (S) of the plasma tip (100a) is a vortex formed by the pillar-shaped boss part (116) formed in the center of the plasma generating part (100), and accordingly, the action of skin care, etc.
  • the gas to be treated may be in sufficient contact with the human skin, which is a plasma treatment target.
  • the columnar structure of the boss part 116 prevents the skin from being pressed or raised by pressure to directly contact the plasma, thereby reducing the risk of electric shock due to leakage current, etc., and preventing burns caused by heat generated from the plasma source. can also play a role.
  • the electrode unit 130 includes a dielectric 131 , first electrodes 132 and 134 coated on the first surface of the dielectric 131 , and a second electrode coated on the second surface of the dielectric 131 (not shown).
  • the dielectric 131 may be configured in a ring shape (a circular ring shape, a square ring shape with rounded corners, an oval ring shape, etc.) in which the central portion 131a is opened to form an ozone suction passage.
  • the first electrodes 132 and 134 may include an external electrode pattern 132 and an internal electrode pattern 134 .
  • the external electrode pattern 132 and the internal electrode pattern 134 may be concentrically disposed and electrically connected to each other.
  • the dielectric material may be provided as a plastic material such as ceramic (alumina), quartz, acetal, PEEK (Polyether ether keton), etc., but is not necessarily limited thereto.
  • a plastic material such as ceramic (alumina), quartz, acetal, PEEK (Polyether ether keton), etc., but is not necessarily limited thereto.
  • the electrode of the electrode unit 130 may be formed of a conductive material such as metal.
  • the electrode of the electrode unit 130 may be formed of, for example, nickel, copper, aluminum, tungsten, titanium, silver, or an alloy of this material, but is not limited thereto.
  • a dielectric coating or a metal coating such as tungsten or titanium may be formed on the electrode on the plasma generating surface that requires high durability.
  • the metal pattern may be formed by a deposition process such as an electron beam (e-beam) or sputtering, and may be printed by a silk screen method or the like.
  • the plasma generating surface (surface facing the skin) of the electrode unit 130 may be connected to the ground to prevent electric shock (leakage current flowing through the skin and arc discharge), and the rear surface (opposite to the skin) surface), a high voltage may be applied.
  • the metal shape may be fired on the dielectric surface through a firing temperature of about 1000° C. or higher.
  • protrusion patterns 136 and 138 may be formed to lower the discharge initiation voltage, which is the plasma generation voltage.
  • the metal pattern of the electrode unit 130 may be manufactured in various shapes, such as a honeycomb structure or a ring shape, and the intensity and amount of plasma may be controlled through designing the shape of the metal pattern.
  • the dielectric 131 and the first electrodes 132 and 134 have a circular shape, but as shown in the embodiment of FIG. 4B , the electrode 130 has a rectangular shape with rounded corners. 131 and the electrode 133 may be included, or as shown in the embodiment of FIG. 4C , the dielectric 131 and the electrode 135 having an elliptical shape may be included.
  • the ozone removal unit 102 may be configured to remove ozone gas sucked through the ozone suction passage 118 .
  • Ozone is a by-product generated from plasma and must be removed as it is harmful to the human body.
  • the ozone suction unit 900 allows ozone gas generated in the plasma generation unit 100 by the suction fan 910 or the vacuum pump to be suctioned through the ozone suction passage 118 and negative pressure in the internal space S of the tip body. can be configured to form
  • External air is sucked into the tip through a gap formed on the outside of the plasma tip 100a by the negative pressure formed in the inner space S of the tip body, and the sucked air is ionized by the plasma generator 100 . Through the process, it can be formed into electrons, ions, charged particles and radicals.
  • the ozone suction unit 900 may cause ozone gas generated by the plasma generation unit 100 to pass through the activated carbon filter or catalyst filter of the porous filters 300 , 400 , and 500 to remove ozone.
  • the ozone removing unit 102 may be disposed between the plasma generating unit 100 and the ozone suction unit 900 .
  • the ozone removal unit 102 includes a first HEPA filter 200 , at least one porous filter 300 , 400 , 500 , at least one vortex generator 600 , 700 , and a second HEPA filter 800 . can do.
  • the first HEPA filter 200 may be provided between the plasma generator 100 and the at least one porous filter 300 , 400 , and 500 .
  • the first HEPA filter 200 may remove impurities by sucking the ozone gas generated by the plasma generator 100 .
  • the porous filter (300, 400, 500) has a plurality of holes (310, 410, 510) in the ozone filter made of activated carbon (carbon-based) and/or manganese dioxide (MnO2) catalyst material, which is a material capable of removing ozone. It may be provided in a structured structure.
  • Activated carbon-based ozone filters have a limited lifespan because they are removed by direct reaction with ozone.
  • porous filter (300, 400, 500) having a structure in which pores (310, 410, 510) are tightly drilled in a filter made of activated carbon or manganese dioxide, the surface area of the filter reacting with ozone and the speed at which ozone gas passes are appropriately controlled and can effectively remove ozone.
  • the porous filters 300 , 400 , and 500 may be manufactured in a honeycomb structure in which hexagonal-shaped holes are continuously perforated or a structure in which rectangular-shaped holes are continuously perforated.
  • the surface area is widened by the holes 310, 410, and 510 of the porous filters 300, 400, and 500, and the speed at which ozone gas passes can be reduced, and thus ozone removal efficiency can be increased.
  • the porous filter (300, 400, 500) of the perforated structure does not generate dust compared to the conventional circular column-shaped activated carbon and manganese dioxide catalyst, and has a light advantage due to its relatively low density.
  • the vortex generating units 600 and 700 are provided at the inlet of the porous filters 400 and 500 to form a vortex in the ozone gas flowing into the porous filters 400 and 500 to disperse them in the porous filters 400 and 500 .
  • the vortex generating units 600 and 700 have a structure capable of generating a vortex in ozone gas, for example, a porous sponge formed of a material such as activated carbon, a plastic-shaped structure, a fan structure that rotates by itself by suction of ozone gas, a constant It may include a thick cotton (eg, cotton of a certain thickness made of an activated carbon material) or a filter.
  • the vortex generators 600 and 700 may serve to form a vortex so that the ozone sucked from the plasma generator 100 can be evenly dispersed and passed through the porous holes of the porous filters 400 and 500 .
  • the ozone gas is uniformly passed through the porous filters 400 and 500 by the vortex generators 600 and 700, and thus ozone removal efficiency can be increased.
  • the second HEPA filter 800 may be provided between the at least one porous filter 300 , 400 , and 500 and the ozone suction unit 900 .
  • the second HEPA filter 800 may remove impurities generated in the porous filters 300 , 400 , and 500 .
  • a mesh network 160 may be provided in the inner space S of the tip body.
  • the mesh network 160 may be disposed between the electrode part 130 and the end of the nozzle part 140 to prevent the electrode part 130 from coming into direct contact with the skin.
  • the plasma generating apparatus Since the plasma generating apparatus according to an embodiment of the present invention generates plasma using air in the atmosphere, it is not necessary to supply a separate gas (eg, an inert gas such as helium, neon, argon, or nitrogen) for plasma generation. There is no need to provide a gas supply pipe for gas supply.
  • a separate gas eg, an inert gas such as helium, neon, argon, or nitrogen
  • the plasma generating device can be compact and lightweight, and in particular, it can be suitably used for a portable personal skin care device.
  • the plasma generating device according to an embodiment of the present invention may be used for disinfection of medical instruments, oral treatment, teeth whitening, tartar removal, implant fixture surface regeneration, scalp treatment or skin treatment, etc. in addition to skin care.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 6 is a side view illustrating a part of the plasma generating apparatus according to the embodiment shown in FIG. 5 .
  • the tip body of the plasma tip 100a' is coupled to the electrode support parts 110' and 120' on which the electrode part 130' is supported so as to surround the periphery of the electrode part 130'. It may include a nozzle unit 140' that is used.
  • the nozzle unit 140 ′ may be configured to transmit plasma generated in the inner space S of the tip body to the object.
  • the electrode supports 110 ′ and 120 ′ may include an outer support 110 ′ and an inner support 120 ′.
  • a cylindrical nozzle 140' may be coupled to the lower side of the external support 110' by screw coupling, bolt coupling, welding coupling, bonding, or the like.
  • the inner support 120 ′ may be provided as a cylindrical portion 126 ′ in which the bottom surface 128 ′ is blocked.
  • An ozone suction hole 124 ′ may be formed in the stepped portion 122 ′ of the inner support 120 ′.
  • the nozzle unit 140 ′ may include an ozone suction passage 144 ′ through which ozone gas incidentally generated in the plasma is sucked.
  • the ozone suction hole 124 ′ may communicate with the ozone suction passage 144 ′ formed in the nozzle unit 140 ′.
  • An air inlet passage 114 ′ may be formed through a side portion of the external support 110 ′.
  • An air inlet passage 142 ′ communicating with the air inlet passage 114 ′ of the external support 110 ′ may be formed on a side surface of the nozzle 140 ′.
  • an air inlet passage 150 ′ communicating with the air inlet passage 114 ′ of the outer support 110 ′ is formed between the outer support 110 ′ and the inner support 120 ′ of the plasma tip 100a ′.
  • the plasma generating device includes an air inlet passage 114 ′ formed in a side portion of the external support 110 ′, an air inlet passage 142 ′ formed in a side portion of the nozzle 140 ′, and an external support unit ( External air may be introduced into the internal space S' in which the electrode part 130' is located through the air inlet passage 150' formed between 110') and the internal support part 120'.
  • the external air introduced into the internal space S' of the plasma generating apparatus is excited by the power applied to the electrode part 130', and thus plasma may be generated from the external air.
  • Ozone gas generated as a by-product in the plasma generation process may be delivered to the porous filter 300 of the ozone removal unit through the ozone suction passage 144 ′ formed in the nozzle unit 140 ′.
  • a vortex generator (not shown in FIG. 5 ) for generating a vortex in the ozone gas may be provided between the upper end of the ozone suction passage 144 ′ and the porous filter 300 .
  • FIG. 7 and 8 are cross-sectional views schematically showing a plasma generating apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • at least one of the plasma generating unit 100 and the ozone removing unit 102 may be provided as a replaceable module to be mechanically detachable.
  • the plasma generator 100 may be configured to receive an electrical signal using the pogo pins 32, 42, 52, and 62, and accordingly, a module ( 30, 50) can be easily replaced by detaching it from the main body (40, 60).
  • the main body 40 and 60 of the plasma generating device 10 may include a circuit unit on which a high voltage circuit 920 , a control circuit 930 , a charging circuit 940 , an ozone sensor 950 , etc. are mounted, and a battery unit. .
  • the plasma generating unit 100 and/or the ozone removing unit 102 may be configured such that the corresponding modules 30 and 50 are detachably attached to the main bodies 40 and 60 .
  • the plasma generating unit 100 and the ozone removing unit 102 may be configured as a set of replaceable modules together.

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Abstract

플라즈마 발생을 위해 별도로 가스를 공급하지 않고도 대기의 공기(air)를 이용하여 플라즈마를 효율적으로 발생할 수 있으며, 피부 미용을 위한 용도로 활용되기에 적합한 플라즈마 발생 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 플라즈마 팁을 포함하고, 상기 플라즈마 팁 내에서 플라즈마를 발생시켜 대상체에 전달하도록 구성되는 플라즈마 발생부를 포함한다. 상기 플라즈마 팁은 상기 플라즈마가 발생되는 내부 공간을 가지는 팁 본체; 상기 팁 본체 내의 상기 내부 공간에 마련되고, 상기 플라즈마를 생성하기 위한 전원이 인가되도록 구성되는 전극부; 및 상기 팁 본체의 외부 영역으로부터 상기 전극부를 향해 공기가 유입되도록 상기 팁 본체의 상기 외부 영역과 상기 내부 공간 간에 연통되는 공기 유입 통로를 포함한다.

Description

플라즈마 발생 장치
본 발명은 플라즈마 발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 발생을 위해 별도로 가스를 공급하지 않고 대기의 공기(air)를 이용하여 플라즈마를 효율적으로 발생할 수 있으며, 특히 피부 미용을 위한 용도로 활용되기에 적합한 플라즈마 발생 장치에 관한 것이다.
이하에서 설명되는 배경 기술은 본 발명의 출원 전 공지된 기술로서 기재된 것이 아니라, 본 발명이 도출된 배경을 설명하기 위한 것이다. 일반적으로 플라즈마 발생 장치는 플라즈마 생성을 위한 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성한다. 이를 위해 플라즈마 발생 장치는 플라즈마 발생을 위한 전원이 인가되는 전극과, 전극을 향해 플라즈마 발생을 위한 가스를 공급하는 가스 공급관을 구비한다. 이와 같은 종래의 플라즈마 발생 장치는 플라즈마를 제트 형태로 불꽃 방출하여 용접이나 가공품의 표면을 처리하는 등의 용도에 유리하게 활용될 수 있으나, 피부 미용을 위한 미용기나, 인체 치료를 위한 의료기기, 혹은 의료기구의 표면 처리 등에 사용되기에는 적합하지 않다.
피부 미용에 사용되는 플라즈마 발생 장치는 피부 미용 효과를 높이기 위해 플라즈마화된 가스가 피부와 충분한 접촉을 하도록 할 필요가 있으며, 이와 함께 플라즈마에 의해 피부가 손상되지 않도록 하는 것도 중요하다. 또한, 플라즈마 발생 장치는 플라즈마 생성 과정에서 부산물로 오존 가스가 발생될 수 있는데, 특히 피부 미용에 사용되는 플라즈마 발생 장치의 경우 플라즈마에서 발생된 오존 가스가 인체에 해로운 영향을 미치지 않도록 오존 가스를 효율적으로 제거할 필요가 있다.
본 발명은 플라즈마 발생을 위해 별도로 가스를 공급하지 않고도 대기의 공기(air)를 이용하여 플라즈마를 효율적으로 발생할 수 있으며, 피부 미용을 위한 용도로 활용되기에 적합한 플라즈마 발생 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 플라즈마화된 가스가 피부와 충분히 접촉할 수 있도록 하고, 플라즈마에서 부산물로 발생되는 오존 가스를 효율적으로 제거할 수 있는 플라즈마 발생 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 플라즈마에 의해 피부가 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 플라즈마 발생부 및/또는 오존 제거부의 교체가 용이한 플라즈마 발생 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다. 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는: 플라즈마 팁을 포함하고, 상기 플라즈마 팁 내에서 플라즈마를 발생시켜 대상체에 전달하도록 구성되는 플라즈마 발생부;를 포함한다.
상기 플라즈마 팁은: 상기 플라즈마가 발생되는 내부 공간을 가지는 팁 본체; 상기 팁 본체 내의 상기 내부 공간에 마련되고, 상기 플라즈마를 생성하기 위한 전원이 인가되도록 구성되는 전극부; 및 상기 팁 본체의 외부 영역으로부터 상기 전극부를 향해 공기가 유입되도록 상기 팁 본체의 상기 외부 영역과 상기 내부 공간 간에 연통되는 공기 유입 통로;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는: 상기 전극부가 지지되고, 상기 플라즈마에 부수적으로 발생되는 오존 가스가 흡입되는 오존 흡입 통로가 중심부에 형성되는 전극 지지부;를 더 포함할 수 있다.
상기 팁 본체는: 상기 전극부의 주위를 감싸도록 상기 전극 지지부에 결합되고, 상기 내부 공간에서 발생된 상기 플라즈마를 대상체에 전달하도록 구성되는 노즐부;를 포함할 수 있다. 상기 공기 유입 통로는, 상기 전극 지지부와 상기 노즐부 사이에 형성되거나 상기 노즐부를 관통하여 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는: 상기 공기 유입 통로를 통해 상기 내부 공간으로 유입된 상기 공기에 와류를 일으키도록 상기 전극 지지부의 내경부로부터 돌출 형성되는 보스부;를 더 포함할 수 있다.
상기 전극부는 유전체, 상기 유전체의 제1 면에 코팅된 제1 전극, 및 상기 유전체의 제2 면에 코팅된 제2 전극을 포함할 수 있다. 상기 유전체는 상기 오존 흡입 통로를 형성하도록 중심부가 개방된 링 형태로 구성될 수 있다.
상기 팁 본체는: 상기 전극부의 주위를 감싸도록 상기 전극부가 지지되는 전극 지지부에 결합되고, 상기 내부 공간에서 발생된 상기 플라즈마를 대상체에 전달하도록 구성되는 노즐부;를 포함할 수 있다. 상기 노즐부는 상기 플라즈마에 부수적으로 발생되는 오존 가스가 흡입되는 오존 흡입 통로를 구비하고, 상기 공기 유입 통로는 상기 노즐부를 관통하여 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는: 상기 오존 흡입 통로를 통해 흡입된 상기 오존 가스를 제거하기 위한 오존 제거부; 및 흡입 팬 또는 진공 펌프에 의해 상기 오존 흡입 통로를 통해 상기 오존 가스가 흡입되도록 하고 상기 내부 공간에 음압을 형성하도록 구성되는 오존 흡입부를 더 포함할 수 있다.
상기 오존 제거부는 상기 플라즈마 발생부와 상기 오존 흡입부 사이에 배치될 수 있다. 상기 오존 제거부는 활성탄 또는 이산화망간으로 이루어진 오존 필터에 다수의 구멍들이 타공된 다공성 필터를 포함할 수 있다.
상기 오존 제거부는: 상기 플라즈마 발생부와 상기 다공성 필터 사이에 마련되고, 상기 플라즈마 발생부에서 발생한 오존 가스를 흡입하여 불순물을 제거하는 제1 헤파필터; 및 상기 다공성 필터와 상기 오존 흡입부 사이에 마련되고, 상기 다공성 필터에서 발생되는 불순물을 제거하는 제2 헤파필터를 더 포함할 수 있다.
상기 오존 제거부는, 상기 다공성 필터의 유입부에 마련되어 상기 다공성 필터로 유입되는 오존 가스에 와류를 형성하여 상기 다공성 필터에 분산시키도록 구성되는 와류 발생부;를 더 포함할 수 있다. 상기 와류 발생부는 활성탄 등의 재료로 형성된 다공성 스펀지, 플라스틱 형상 구조, 상기 오존 가스의 흡입에 의해 자력으로 회전하는 팬 구조, 솜 또는 필터를 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 발생부 및 상기 오존 제거부 중 적어도 하나는 교체형 모듈로 제공될 수 있다.
상기 플라즈마 팁은: 상기 내부 공간에 마련되고, 상기 전극부가 피부에 직접 닿는 것을 방지하도록 상기 전극부와 상기 노즐부의 단부 사이에 배치되는 메쉬망을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 플라즈마 발생을 위해 별도로 가스를 공급하지 않고도 대기의 공기(air)를 이용하여 플라즈마를 효율적으로 발생할 수 있으며, 피부 미용을 위한 용도로 활용되기에 적합한 플라즈마 발생 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 플라즈마화된 가스가 피부와 충분히 접촉할 수 있도록 하고, 플라즈마에서 부산물로 발생되는 오존 가스를 효율적으로 제거할 수 있는 플라즈마 발생 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 플라즈마에 의해 피부가 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 플라즈마 발생부 및/또는 오존 제거부의 교체가 용이한 플라즈마 발생 장치가 제공된다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않는다. 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 일부를 나타낸 단면도로서, 도 1의 'A'부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 구성하는 플라즈마 팁의 작용을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 구성하는 전극부를 나타낸 저면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 일부를 나타낸 측면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 특히, 휴대용 피부미용기, 개인용 피부미용기에 적합하게 활용될 수 있으나, 본 발명의 실시예가 반드시 이러한 용도로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 플라즈마 팁 내에서 플라즈마를 발생시켜 대상체에 전달하도록 구성되는 플라즈마 발생부를 포함한다. 플라즈마 팁은 플라즈마가 발생되는 내부 공간을 가지는 팁 본체와, 팁 본체의 내부 공간에 마련되고 플라즈마를 생성하기 위한 전원이 인가되는 전극부, 및 팁 본체의 외부 영역으로부터 전극부를 향해 외부 공기가 유입되도록 팁 본체의 외부 영역과 팁 본체의 내부 공간 간에 연통되는 공기 유입 통로를 포함한다.
이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 플라즈마 발생을 위해 별도로 가스를 공급하지 않고도 대기의 공기를 이용하여 플라즈마를 효율적으로 발생할 수 있으며, 별도의 가스 공급관을 필요로 하지 않아 플라즈마 발생 장치를 소형, 경량화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 공기 유입 통로를 통해 팁 본체의 내부 공간으로 유입된 공기에 와류를 일으키도록 전극 지지부의 내경부로부터 보스부가 기둥 형태로 돌출 형성될 수 있다. 이에 따라 오존 가스를 분산시켜 다공성 필터에 균등하게 흡입시킴과 동시에, 플라즈마화된 가스의 체류 시간을 증가시켜 피부와 충분히 접촉하도록 하여 피부 미용 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 팁 본체의 내부 공간에서 발생되는 오존 가스가 흡입될 수 있는 오존 흡입 통로를 구비하며, 오존 흡입 통해 흡입된 오존 가스를 제거하도록 다수의 구멍들이 타공된 다공성 필터를 포함하는 오존 제거부와, 팁 본체의 내부 공간에 음압을 형성하고 오존 가스가 흡입되도록 하는 오존 흡입부를 포함할 수 있다.
오존 제거부는 다공성 필터의 유입부에 마련되어 다공성 필터로 유입되는 오존 가스에 와류를 형성하여 다공성 필터에 분산시키는 와류 발생부를 포함할 수 있다. 이에 따라 와류 발생부에 의해 오존 가스를 분산시켜 다공성 필터에 균등하게 흡입시킴과 동시에, 오존 가스가 다공성 필터에 체류하는 시간을 증가시켜 플라즈마 발생 과정에서 부산물로 발생되는 오존 가스를 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 플라즈마 발생부 및 오존 제거부 중 적어도 하나가 교체형 모듈로 제공될 수 있다. 이에 따라 소모성 부품인 플라즈마 발생부 및/또는 오존 제거부의 교체를 용이하게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 플라즈마 팁의 전극부와 노즐부의 단부 사이에 메쉬망을 구비할 수 있으며, 이에 따라 플라즈마에 의해 피부가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 일부를 나타낸 단면도로서, 도 1의 'A'부 확대도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 구성하는 플라즈마 팁의 작용을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치(10)는 플라즈마 발생부(100), 오존 제거부(102) 및 오존 흡입부(900)를 포함할 수 있다.
플라즈마 발생부(100)는 플라즈마 팁(100a)을 포함할 수 있다. 플라즈마 발생부(100)는 플라즈마 팁(100a) 내에서 플라즈마를 발생시켜 대상체(예를 들어, 인체 피부 등)에 전달하도록 구성될 수 있다.
플라즈마 팁(100a)은 플라즈마가 발생되는 내부 공간(S)을 가지는 팁 본체, 예를 들어, 노즐부(140)와, 팁 본체 내의 내부 공간(S)에 마련되는 전극부(130) 및 외부의 공기를 내부 공간(S)으로 유입하기 위한 공기 유입 통로(150)를 구비할 수 있다.
플라즈마 팁(100a)의 팁 본체는 절연성의 재질로 구성되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 절연성이 뛰어나고 유전율이 높아 플라즈마를 효율적으로 발생시키기 위해 열전도, 내열성 및 내식성이 우수한 내열 플라스틱 또는 세라믹 재질로 형성될 수 있다.
플라즈마 팁(100a)의 팁 본체는 전극 지지부(110, 120)에 결합되는 노즐부(140)를 구비할 수 있다. 전극 지지부(110, 120)는 전극부(130)를 지지할 수 있다. 전극 지지부(110, 120)는 외부 지지부(110)와 내부 지지부(120)를 포함할 수 있다.
노즐부(140)는 전극부(130)의 주위를 감싸도록 전극 지지부(110, 120)에 나사 결합, 볼트 결합, 용접, 접합 등의 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 노즐부(140)는 팁 본체 내의 내부 공간(S)에서 발생된 플라즈마를 대상체(예를 들어, 인체 피부 등)에 전달하도록 구성될 수 있다.
공기 유입 통로(150)는 전극 지지부(110, 120)의 외부 지지부(110)와 노즐부(140) 사이에 형성되거나 노즐부(140)를 관통하여 형성될 수 있다. 공기 유입 통로(150)는 플라즈마가 내부 공간(S)에서 체류하는 시간이 일정 시간 확보될 수 있도록 좁은 틈을 가지도록 형성될 수 있다.
공기 유입 통로(150)는 내경이 작은 관 형태로 형성되거나, 노즐부(140)의 중심축과 동축을 이루는 통 형상으로 제공될 수 있다. 공기 유입 통로(150)는 전극 지지부(110, 120) 또는 노즐부(140)의 일측으로부터 전극부(130)가 형성된 내부 공간(S)까지 연장될 수 있다.
외부 지지부(110)의 하단부에는 플라즈마 토출부를 향하여 너비가 감소되는 팁 부재(112)가 형성될 수 있다. 전극 지지부(110, 120)는 플라즈마에 부수적으로 발생되는 오존 가스가 흡입되는 오존 흡입 통로(118)가 중심부에 형성될 수 있다.
팁 부재(112)의 내경부에는 내부 공간(S)으로부터 오존 흡입 통로(118)를 따라 오존 가스의 흡입 흐름 방향으로 너비가 증가하는 확장면(115)을 가지는 지지부(114)가 형성된다.
플라즈마 발생 과정에서 부산물로 발생하는 오존 가스는 오존 흡입 통로(118)를 통해 제1 헤파필터(120)로 전달될 수 있다. 이때 오존 가스는 확장면(115)을 가지는 지지부(114)를 따라 퍼지게 되어 제1 헤파필터(120)로 유입되며, 이에 따라 오존 가스와 제1 헤파필터(120)의 반응 면적이 증대될 수 있다.
내부 지지부(120)는 외부 지지부(110)의 지지부(114) 상에 지지될 수 있다. 내부 지지부(120)의 하단부에는 중심축을 향하여 내측으로 제1 단턱(122)이 형성되고, 제1 단턱(122)의 내측으로부터 하방으로 연장되는 수직벽(124)이 형성된다. 수직벽(124)의 하단부에는 중심축을 향하여 내측으로 제2 단턱(124)이 형성된다.
제1 헤파필터(200)는 수직벽(124)과 제2 단턱(124)에 의해 지지된다. 제2 단턱(124)의 내경 크기는 지지부(114)의 상단부 내경 크기와 동일하게 설계될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 구성하는 전극부를 나타낸 저면도이다. 도 1 내지 도 3, 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 전극부(130)는 플라즈마를 생성하기 위한 전원이 인가되도록 구성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 공기 유입 통로(150)는 플라즈마 팁(100a)의 팁 본체의 외부 영역으로부터 전극부(130)를 향해 공기가 유입되도록 팁 본체의 외부 영역과 내부 공간(S) 간에 연통될 수 있다.
팁 본체는 보스부(116)를 포함할 수 있다. 보스부(116)는 공기 유입 통로(150)를 통해 팁 본체의 내부 공간(S)으로 유입된 공기에 와류를 일으키도록 전극 지지부(110)의 내경부로부터 기둥 형태로 돌출 형성될 수 있다.
플라즈마 팁(100a)의 내부 공간(S)에서 플라즈마화된 기체는 플라즈마 발생부(100)의 중앙에 형성된 기둥 형태의 보스부(116)에 의해 와류가 형성되고, 이에 따라 피부 미용 등의 작용을 하는 가스가 플라즈마 처리 대상체인 인체 피부와 충분한 접촉을 할 수 있다.
또한, 보스부(116)의 기둥형 구조는 피부가 눌려지거나 압력에 의해 상승하여 플라즈마와 직접적으로 닿는 것을 방지하여 누설전류 등에 의한 감전 위험을 줄이고, 플라즈마 소스에서 발생된 열에 의한 화상 등을 방지하는 역할도 할 수 있다.
전극부(130)는 유전체(131), 유전체(131)의 제1 면에 코팅된 제1 전극(132, 134), 및 유전체(131)의 제2 면에 코팅된 제2 전극(도시 생략)을 포함할 수 있다. 유전체(131)는 오존 흡입 통로를 형성하도록 중심부(131a)가 개방된 링 형태(원형 고리 형태, 둥근모서리 사각형 고리 형태, 타원형 고리 형태 등)로 구성될 수 있다.
제1 전극(132, 134)은 외부 전극 패턴(132)과 내부 전극 패턴(134)으로 구성될 수 있다. 외부 전극 패턴(132)과 내부 전극 패턴(134)은 동심을 이루도록 배치되고 상호 간에 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에서, 유전체는 세라믹(알루미나), 쿼츠, 아세탈, PEEK(Polyether ether keton) 등의 플라스틱 소재 등으로 제공될 수 있으나, 반드시 이러한 소재로 한정되는 것은 아니다.
전극부(130)의 전극은 금속 등의 도전성 소재로 형성될 수 있다. 전극부(130)의 전극은 예를 들어, 니켈, 구리, 알루미늄, 텅스텐, 티타늄, 은 또는 이 재료의 합금으로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
높은 내구성이 필요한 플라즈마 발생면의 전극에는 이를 보호할 수 있는 유전체 코팅이나 텅스텐 또는 티타늄 등의 금속 코팅이 형성될 수 있다. 금속 패턴은 전자빔(e-beam), 스퍼터링(sputtering) 등의 증착 공정으로 형성될 수 있으며, 실크 스크린(silk screen) 방법 등으로 인쇄될 수 있다.
전극부(130)의 플라즈마 발생면(피부를 향하는 면)은 전기적인 충격(피부를 통해 흐르는 누설전류 및 아크방전)을 방지하기 위해 접지(Ground)와 연결될 수 있으며, 뒤쪽면(피부와 반대되는 면)에 고전압이 인가될 수 있다.
플라즈마에 의한 식각 현상을 최소화하기 위해 약 1000℃ 이상의 소성온도를 통하여 금속 형상이 유전체 표면에 소성될 수 있다. 금속 패턴은 플라즈마 발생 전압인 방전개시 전압을 낮추기 위해 돌기 패턴(136, 138)이 형성될 수 있다.
전극부(130)의 금속 패턴은 벌집구조 또는 고리(ring) 모양 등 여러가지 형상으로 제작될 수 있으며, 금속 패턴의 형상 설계를 통해 플라즈마의 강도 및 양을 조절할 수 있다.
도 4a의 실시예에서는 유전체(131)와 제1 전극(132, 134)이 원형의 형상이나, 전극부(130)는 도 4b의 실시예에 도시된 바와 같이, 둥근모서리의 사각 형상을 가지는 유전체(131)와 전극(133)을 포함하거나, 도 4c의 실시예에 도시된 바와 같이, 타원 형상을 가지는 유전체(131)와 전극(135)을 포함할 수도 있다.
오존 제거부(102)는 오존 흡입 통로(118)를 통해 흡입된 오존 가스를 제거하도록 구성될 수 있다. 오존은 플라즈마에서 발생된 부산물로서 인체에 해로우므로 필수적으로 제거되어야 한다.
오존 흡입부(900)는 흡입 팬(910) 또는 진공 펌프에 의해 플라즈마 발생부(100)에서 발생된 오존 가스가 오존 흡입 통로(118)를 통해 흡입되도록 하고 팁 본체의 내부 공간(S)에 음압을 형성하도록 구성될 수 있다.
팁 본체의 내부 공간(S)에 형성되는 음압에 의해 외부 공기가 플라즈마 팁(100a)의 외부에 형성되어 있는 틈을 통하여 팁 내부로 흡입되며, 흡입된 공기는 플라즈마 발생부(100)에 의해 이온화 과정을 거쳐 전자, 이온, 하전입자 및 라디컬 등으로 형성될 수 있다.
또한, 오존 흡입부(900)는 플라즈마 발생부(100)에서 발생된 오존 가스가 다공성 필터(300, 400, 500)의 활성탄 필터 또는 촉매 필터를 거치게 하여 오존이 제거되도록 할 수 있다.
오존 제거부(102)는 플라즈마 발생부(100)와 오존 흡입부(900) 사이에 배치될 수 있다. 오존 제거부(102)는 제1 헤파필터(200), 적어도 하나의 다공성 필터(300, 400, 500), 적어도 하나의 와류 발생부(600, 700), 및 제2 헤파필터(800)를 포함할 수 있다.
제1 헤파필터(200)는 플라즈마 발생부(100)와 적어도 하나의 다공성 필터(300, 400, 500) 사이에 마련될 수 있다. 제1 헤파필터(200)는 플라즈마 발생부(100)에서 발생한 오존 가스를 흡입하여 불순물을 제거할 수 있다.
다공성 필터(300, 400, 500)는 오존을 제거할 수 있는 물질인 활성탄(카본계열) 및/또는 이산화망간(MnO2) 촉매 재료로 이루어진 오존 필터에 다수의 구멍들(310, 410, 510)이 타공된 구조로 제공될 수 있다.
활성탄 계열의 오존 필터는 오존과 직접 반응하여 제거를 하므로 수명이 한정되지만, 이산화망간 필터의 경우 자신과 직접 반응하지 않는 촉매반응이 일어나기 때문에 반영구적으로 사용이 가능한 장점이 있다.
활성탄 또는 이산화망간으로 이루어진 필터에 구멍(310, 410, 510)이 촘촘하게 뚫려있는 구조를 가지는 다공성 필터(300, 400, 500)를 사용함으로써 오존과 반응하는 필터의 표면적과 오존 가스가 지나가는 속도를 적절히 제어할 수 있으며, 오존을 효율적으로 제거할 수 있다.
다공성 필터(300, 400, 500)는 육각형 형태의 구멍들이 연속적으로 타공되어 있는 허니컴 구조 또는 사각형 형상의 구멍들이 연속적으로 타공되어 있는 구조 등으로 제작될 수 있다.
이러한 다공성 필터(300, 400, 500)의 구멍들(310, 410, 510)에 의해 표면적이 넓어지고, 오존 가스가 지나가는 속도를 낮출 수 있으며, 이에 따라 오존제거 효율이 높아질 수 있다.
또한 타공 구조의 다공성 필터(300, 400, 500)는 종래의 원형 기둥 형태의 활성탄 및 이산화망간 촉매에 비하여 분진이 일어나지 않으며, 상대적으로 밀도가 낮아 가벼운 장점을 가진다.
와류 발생부(600, 700)는 다공성 필터(400, 500)의 유입부에 마련되어 다공성 필터(400, 500)로 유입되는 오존 가스에 와류를 형성하여 다공성 필터(400, 500)에 분산시키도록 구성될 수 있다.
와류 발생부(600, 700)는 오존 가스에 와류를 일으킬 수 있는 구조, 예를 들어, 활성탄 등의 재료로 형성된 다공성 스펀지, 플라스틱 형상 구조, 오존 가스의 흡입에 의해 자력으로 회전하는 팬 구조, 일정 두께의 솜(예를 들어, 활성탄 소재로 만들어진 일정 두께의 솜) 또는 필터 등을 포함할 수 있다.
와류 발생부(600, 700)는 플라즈마 발생부(100)로부터 흡입된 오존을 다공성 필터(400, 500)의 다공성 구멍으로 골고루 분산되어 통과될 수 있도록 와류로 만들어주는 역할을 할 수 있다. 오존 가스는 와류 발생부(600, 700)에 의해 다공성 필터(400, 500)를 균일하게 거치게 되며, 이에 따라 오존 제거 효율이 높아질 수 있다.
제2 헤파필터(800)는 적어도 하나의 다공성 필터(300, 400, 500)와 오존 흡입부(900) 사이에 마련될 수 있다. 제2 헤파필터(800)는 다공성 필터(300, 400, 500)에서 발생되는 불순물을 제거할 수 있다.
플라즈마 발생부(100)에서 발생한 부산물은 1차적으로 제1 헤파필터(200)를 거치면서 입자가 큰 불순물들이 걸러진다. 또한, 다공성 필터(300, 400, 500)에서 발생될 수 있는 불순물들은 끝단부에 장착된 제2 헤파필터(800)를 거치치면서 제거될 수 있다.
팁 본체의 내부 공간(S)에는 메쉬망(160)이 마련될 수 있다. 메쉬망(160)은 전극부(130)가 피부에 직접 닿는 것을 방지하도록, 전극부(130)와 노즐부(140)의 단부 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 대기 중의 공기를 이용하여 플라즈마를 발생하므로, 플라즈마 발생을 위해 별도의 가스(예를 들어, 헬륨, 네온, 아르곤 또는 질소 등과 같은 불활성 기체)를 공급할 필요가 없으며, 가스 공급을 위한 가스 공급 배관을 구비할 필요가 없다.
이에 따라 플라즈마 발생 장치를 소형, 경량화할 수 있으며, 특히 휴대용 개인 피부 미용기에 적합하게 활용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 피부 미용 외에, 의료기구 소독, 구강내 치료, 치아 미백, 치석제거, 임플란트 픽스쳐 표면 재생, 두피 치료 또는 피부 치료 등에 사용될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 일부를 나타낸 단면도이다. 도 6은 도 5에 도시된 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치의 일부를 나타낸 측면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 플라즈마 팁(100a')의 팁 본체는 전극부(130')의 주위를 감싸도록 전극부(130')가 지지되는 전극 지지부(110', 120')에 결합되는 노즐부(140')를 포함할 수 있다. 노즐부(140')는 팁 본체의 내부 공간(S)에서 발생된 플라즈마를 대상체에 전달하도록 구성될 수 있다.
전극 지지부(110', 120')는 외부 지지부(110')와 내부 지지부(120')를 포함할 수 있다. 외부 지지부(110')의 하부 측에는 원통 형상의 노즐부(140')가 나사 결합, 볼트 결합, 용접 결합, 접합 등에 의해 결합될 수 있다.
내부 지지부(120')는 바닥면(128')이 막혀 있는 원통부(126')로 제공될 수 있다. 내부 지지부(120')의 단턱부(122')에 오존 흡입공(124')이 형성될 수 있다. 노즐부(140')는 플라즈마에 부수적으로 발생되는 오존 가스가 흡입되는 오존 흡입 통로(144')를 구비할 수 있다. 오존 흡입공(124')은 노즐부(140')에 형성된 오존 흡입 통로(144')와 연통될 수 있다.
외부 지지부(110')의 측면부에는 공기 유입 통로(114')가 관통 형성될 수 있다. 노즐부(140')의 측면부에는 외부 지지부(110')의 공기 유입 통로(114')와 연통되는 공기 유입 통로(142')가 형성될 수 있다.
또한, 플라즈마 팁(100a')의 외부 지지부(110')와 내부 지지부(120') 사이에는 외부 지지부(110')의 공기 유입 통로(114')와 연통되는 공기 유입 통로(150')가 형성될 수 있다.
도 5의 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 외부 지지부(110')의 측면부에 형성된 공기 유입 통로(114'), 노즐부(140')의 측면부에 형성된 공기 유입 통로(142') 및 외부 지지부(110')와 내부 지지부(120') 사이에 형성된 공기 유입 통로(150')를 통해 전극부(130')가 위치한 내부 공간(S')으로 외부 공기가 유입될 수 있다.
플라즈마 발생 장치의 내부 공간(S')으로 유입된 외부 공기는 전극부(130')에 인가되는 전원에 의해 여기되고, 이에 따라 외부 공기로부터 플라즈마가 발생될 수 있다. 플라즈마 발생 과정에서 부산물로 발생되는 오존 가스는 노즐부(140')에 형성된 오존 흡입 통로(144')를 통해 오존 제거부의 다공성 필터(300)로 전달될 수 있다. 오존 흡입 통로(144')의 상단부와 다공성 필터(300) 사이에는 오존 가스에 와류를 일으키는 와류 발생부(도 5에서 도시 생략됨)가 구비될 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 플라즈마 발생부(100) 및 오존 제거부(102) 중 적어도 하나는 기구적으로 탈착이 가능하도록 교체형 모듈로 제공될 수 있다.
플라즈마 발생부(100)는 포고핀(32, 42, 52, 62)을 이용하여 전기신호를 입력받도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 소모성 부품인 플라즈마 발생부 및/또는 오존 제거부로 구성되는 모듈(30, 50)을 본체(40, 60)에서 탈착하여 쉽게 교체할 수 있다.
플라즈마 발생 장치(10)의 본체(40, 60)는 고전압 회로(920), 제어 회로(930), 충전 회로(940), 오존 센서(950) 등이 장착되어 있는 회로부와 배터리부로 구성될 수 있다. 플라즈마 발생부(100) 및/또는 오존 제거부(102)는 해당 모듈(30, 50)을 본체(40, 60)에 탈착 가능하게 구성될 수 있다. 플라즈마 발생부(100)와 오존 제거부(102)는 1 세트로 이루어져 함께 교체형 모듈로 구성될 수도 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다.
저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 플라즈마 팁을 포함하고, 상기 플라즈마 팁 내에서 플라즈마를 발생시켜 대상체에 전달하도록 구성되는 플라즈마 발생부;를 포함하고,
    상기 플라즈마 팁은:
    상기 플라즈마가 발생되는 내부 공간을 가지는 팁 본체;
    상기 팁 본체 내의 상기 내부 공간에 마련되고, 상기 플라즈마를 생성하기 위한 전원이 인가되도록 구성되는 전극부; 및
    상기 팁 본체의 외부 영역으로부터 상기 전극부를 향해 공기가 유입되도록 상기 팁 본체의 상기 외부 영역과 상기 내부 공간 간에 연통되는 공기 유입 통로;
    를 포함하는 플라즈마 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극부가 지지되고, 상기 플라즈마에 부수적으로 발생되는 오존 가스가 흡입되는 오존 흡입 통로가 중심부에 형성되는 전극 지지부;를 더 포함하고,
    상기 팁 본체는:
    상기 전극부의 주위를 감싸도록 상기 전극 지지부에 결합되고, 상기 내부 공간에서 발생된 상기 플라즈마를 대상체에 전달하도록 구성되는 노즐부;를 포함하고,
    상기 공기 유입 통로는, 상기 전극 지지부와 상기 노즐부 사이에 형성되거나 상기 노즐부를 관통하여 형성되는, 플라즈마 발생 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공기 유입 통로를 통해 상기 내부 공간으로 유입된 상기 공기에 와류를 일으키도록 상기 전극 지지부의 내경부로부터 돌출 형성되는 보스부;를 더 포함하는, 플라즈마 발생 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극부는 유전체, 상기 유전체의 제1 면에 코팅된 제1 전극, 및 상기 유전체의 제2 면에 코팅된 제2 전극을 포함하고,
    상기 유전체는 상기 오존 흡입 통로를 형성하도록 중심부가 개방된 링 형태로 구성되는, 플라즈마 발생 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 팁 본체는:
    상기 전극부의 주위를 감싸도록 상기 전극부가 지지되는 전극 지지부에 결합되고, 상기 내부 공간에서 발생된 상기 플라즈마를 대상체에 전달하도록 구성되는 노즐부;를 포함하고,
    상기 노즐부는 상기 플라즈마에 부수적으로 발생되는 오존 가스가 흡입되는 오존 흡입 통로를 구비하고,
    상기 공기 유입 통로는, 상기 노즐부를 관통하여 형성되는, 플라즈마 발생 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 오존 흡입 통로를 통해 흡입된 상기 오존 가스를 제거하기 위한 오존 제거부; 및
    흡입 팬 또는 진공 펌프에 의해 상기 오존 흡입 통로를 통해 상기 오존 가스가 흡입되도록 하고 상기 내부 공간에 음압을 형성하도록 구성되는 오존 흡입부;를 더 포함하고,
    상기 오존 제거부는 상기 플라즈마 발생부와 상기 오존 흡입부 사이에 배치되는, 플라즈마 발생 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 오존 제거부는 활성탄 또는 이산화망간으로 이루어진 오존 필터에 다수의 구멍들이 타공된 다공성 필터를 포함하는, 플라즈마 발생 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 오존 제거부는:
    상기 플라즈마 발생부와 상기 다공성 필터 사이에 마련되고, 상기 플라즈마 발생부에서 발생한 오존 가스를 흡입하여 불순물을 제거하는 제1 헤파필터; 및
    상기 다공성 필터와 상기 오존 흡입부 사이에 마련되고, 상기 다공성 필터에서 발생되는 불순물을 제거하는 제2 헤파필터;를 더 포함하는, 플라즈마 발생 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 오존 제거부는: 상기 다공성 필터의 유입부에 마련되어 상기 다공성 필터로 유입되는 오존 가스에 와류를 형성하여 상기 다공성 필터에 분산시키도록 구성되는 와류 발생부;를 더 포함하는, 플라즈마 발생 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 와류 발생부는 활성탄 재료로 형성된 다공성 스펀지, 또는 상기 오존 가스의 흡입에 의해 자력으로 회전하는 팬 구조를 포함하는, 플라즈마 발생 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부 및 상기 오존 제거부 중 적어도 하나는 교체형 모듈로 제공되는, 플라즈마 발생 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 플라즈마 팁은: 상기 내부 공간에 마련되고, 상기 전극부가 피부에 직접 닿는 것을 방지하도록 상기 전극부와 상기 노즐부의 단부 사이에 배치되는 메쉬망;을 더 포함하는, 플라즈마 발생 장치.
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