KR20200092081A

KR20200092081A - 대기압 플라즈마 분사장치

Info

Publication number: KR20200092081A
Application number: KR1020190009189A
Authority: KR
Inventors: 이효동
Original assignee: 이효동
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2020-08-03

Abstract

본 출원의 일 실시예에 따르는 대기압 플라즈마 분사장치는 전극봉, 상기 전극봉이 관통되는 관통홀이 형성된 내부하우징 및 상기 전극봉을 격리시키고, 상기 관통홀에 상기 전극봉과 격리된 공기통로를 형성하는 쉴드케이스를 포함하는 연결부재, 상기 관통홀에 연통되는 유입홀을 통해 고압공기를 공급하는 대기압 펌프, 상기 연결부재에 탈부착되고, 유전체 물질로 형성된 방전체 및 상기 전극봉과 상기 유전체 물질 사이에 전기장을 발생시키고, 상기 공기통로를 따라 공급된 상기 고압공기에 의해, 상기 유전체 물질에 대한 절연파괴를 일으켜 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성기를 포함하고, 상기 전극봉의 일측은, 상기 공기통로에 위치한다.

Description

대기압 플라즈마 분사장치{ATMOSPHERIC PRESSURE PLASMA INJECTION DEVICE}

본 출원은 대기압 플라즈마 분사장치에 관한 것으로, 특히, 방전가스 없이, 공기만을 이용하여, 플라즈마를 분사하기 위한 대기압 플라즈마 분사장치에 관한 것이다.

플라즈마란 원자나 분자로 된 기체가 에너지를 받아 전기적으로 중성인 이온화된 기체를 말한다. 최근, 저온 대기압 플라즈마를 이용하여 주위의 재료에는 영향을 최소화하며 미생물의 효과적인 살균법으로 연구되고 있다. 특히, 분사식 방식을 이용한 대기압 플라즈마에 관하여 현재 다양한 연구가 개발되고 있다.

종래의 살균을 위한 대기압 플라즈마 분사식 방식은 일반적으로 헬륨가스를 주원료로 하는 방전기체를 이용하고 있다. 이는 헬륨가스를 이용한 대기압 방전은 낮은 방전전압을 갖으며 산소와 같은 전자친화력이 강한 가스를 포함하더라도 안정한 글로우 방전을 유지할 수 있기 때문이다.

그러나 헬륨가스를 사용하는 종래의 대기압 플라즈마 분사식 방식은, 효과적인 살균을 위해 분당 90 리터가 넘는 많은 가스와 많은 전력을 소모하는 문제점이 있다.

또한, 분사되는 플라즈마 화염온도가 대략 150℃에 이르기 때문에, 플라스틱과 같은 외부 하우징에 열적 손상을 주고, 특히 인체에 사용하는 경우에 화상의 염려로 인해 그 사용 범위가 제한적인 문제점이 있다.

본 출원의 목적은, 헬륨가스와 같은 방전가스를 고압공기로 대체하고, 전극을 공기가 이동하는 공기경로에 배치시켜, 저온 플라즈마를 보다 효율적으로 생성할 수 있는 대기압 플라즈마 분사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

실시예에 있어서, 상기 관통홀의 직경은, 일측에서 상기 쉴드케이스의 직경보다 크게 형성되고, 타측에서 상기 쉴드케이스의 직경보다 작게 형성된다.

실시예에 있어서, 상기 방전체는 일측에서 타측으로 갈수록 직경의 크기가 크게 형성되는 방전홀이 형성되고, 상기 방전홀은 상기 내부하우징과 탈부착되는 연결홈부 및 상기 연결홈부와 소정거리 이격된 위치에 형성되는 방전공간을 수용하는 방전부를 포함한다.

실시예에 있어서, 상기 방전체는, 상기 방전공간을 따라 공급된 상기 고압공기를 기압차이에 따라 외부로 배출시키는 조리개밸브를 더 포함한다.

실시예에 있어서, 상기 조리개밸브는, 다각형 형상의 배출홀이 형성되고, 외부 조작을 통해 상기 배출홀의 직경이 조절된다.

실시예에 있어서, 상기 방전공간의 온도 정보를 감지하는 온도 센서 및 상기 온도 정보에 기초하여, 상기 조리개밸브와 상기 전극봉 간의 이격 거리를 조절하는 액추에이터를 더 포함한다.

실시예에 있어서, 상기 대기압 펌프는, 상기 온도 정보가 기설정된 온도구간 미만인 경우, 상기 고압공기에 대한 유속량을 감소시켜, 상기 플라즈마의 온도를 증가시키고, 상기 온도 정보가 기설정된 온도구간 이상인 경우, 상기 고압공기에 대한 유속량을 증가시켜, 상기 플라즈마를 확산시킨다.

실시예에 있어서, 상기 내부 하우징은, 상기 관통홀이 양측면에 수평방향으로 형성되어, 상기 전극봉을 지지하고, 상기 관통홀의 수직방향으로 형성된 상기 유입홀을 통해 상기 대기압 펌프와 연결되는 몸체부 및 상기 몸체부의 일측 방향으로 돌출되고, 외부면에 결합나사선이 형성되는 결합부를 포함한다.

실시예에 있어서, 상기 플라즈마의 기설정된 불꽃길이에 따라, 상기 관통홀과 상기 쉴드케이스 사이의 직경 차이에 대한 최대길이가 기설정되고, 상기 플라즈마의 기설정된 온도에 따라, 상기 관통홀과 상기 쉴드케이스 사이의 직경 차이에 대한 최소길이가 기설정되며, 상기 관통홀과 상기 쉴드케이스 사이의 직경차이는 상기 최소길이 내지 상기 최대길이 구간 크기로 형성된다.

실시예에 있어서, 상기 전극봉은, 일측에 위치하고, 원뿔 형상으로 형성되는 헤드부 및 상기 헤드부에서 타측으로 연장되고, 원기둥 형상으로 형성되는 로드부를 포함하고,

상기 헤드부와 상기 로드부는 서로 다른 전도율을 가진 이종 재질로 형성되고, 상기 헤드부의 전도율은 상기 로드부의 전도율보다 낮다.

본 출원의 실시 예에 따른 대기압 플라즈마 분사장치는 대기의 공기를 이용하여, 플라즈마를 분사시킬 수 있고, 전극봉이 공기경로에 배치되어 플라즈마 방전을 보다 효율적으로 생성시킬 수 있다.

도 1은 본 출원의 대기압 플라즈마 분사장치에 대한 실시 예이다.
도 2는 도 1의 대기압 플라즈마 분사장치의 동작 예이다.
도 3은 도 1의 전극봉의 배치구조에 대한 실시 예이이다.
도 4는 도 1의 내부하우징과 방전체 간의 분해 사시도이다.
도 5는 본 출원의 대기압 플라즈마 분사장치에 대한 다른 실시 예이다.
도 6은 도 1의 대기압 플라즈마 분사장치가 적용된 핸디형 플라즈마 치료기에 대한 실시 예이다.

본 출원에 개시되어 있는 본 출원의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 출원의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 출원의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 출원에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 출원의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 출원의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 출원의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들면 본 출원의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 출원의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 출원을 상세히 설명한다.

도 1은 본 출원의 대기압 플라즈마 분사장치(10)에 대한 실시 예이고, 도 2는 도 1의 대기압 플라즈마 분사장치(10)의 동작 예이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 대기압 플라즈마 분사장치(10)는 연결부재(100), 대기압 펌프(200), 방전체(300) 및 플라즈마 생성기(400)를 포함할 수 있다.

먼저, 연결부재(100)는 전극봉(110), 내부하우징(120) 및 쉴드케이스(130)를 포함할 수 있다.

전극봉(110)은 일측에서 둥글거나 뾰족한 연필 형상으로 형성되고, 일측에서 타측으로 긴 막대 형상으로 연장될 수 있다. 여기서, 전극봉(110)은 텅스텐, 몰리브덴, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 구리, 은 또는 금속 합금 재질 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 이때, 전극봉(110)은 타측에서 플라즈마 생성기(400)와 전기적으로 연결되고, 교류전원을 인가받을 수 있다.

다음으로, 내부하우징(120)은 전극봉(110)이 관통될 수 있다. 보다 구체적으로, 내부하우징(120)의 내부에는 전극봉(110)이 관통하는 관통홀(121)이 형성될 수 있다.

여기서, 관통홀(121)은 내부하우징(120)의 양측을 수평방향(h)으로 관통할 수 있다. 이때, 관통홀(121)의 직경은 일측과 타측이 서로 다른 크기의 직경을 가질 수 있다. 예를 들면, 관통홀(121)의 직경은 일측에서 쉴드케이스(130)의 직경보다 크게 형성되고, 타측에서 쉴드케이스(130)의 직경보다 작고, 전극봉(110)의 직경에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 즉, 전극봉(110)은 고정장치 없이, 관통홀(121)에 삽입되어, 내부하우징(120)의 양측면에 관통된 형상으로 고정 배치될 수 있다.

또한, 내부하우징(120)은 대기압 펌프(200)를 통해 공급된 고압공기를 유입하는 유입홀(123)이 형성될 수 있다. 여기서, 유입홀(123)은 내부하우징(120)의 외부면에서 수평방향(h)에 수직인 수직방향(v)으로 관통홀(121)에 연통될 수 있다. 즉, 유입홀(123)과 관통홀(121)은 서로 연통될 수 있다. 이에, 대기압 펌프(200)를 통해 공급된 고압공기는 내부하우징(120)의 유입홀(123)을 통해 관통홀(121)을 따라 이동할 수 있다.

또한, 내부하우징(120)은 돌출 형성된 일측 외부면에 결합나사선이 형성되어, 방전체(300)와 나사 결합 또는 탈착될 수 있다. 또한, 내부하우징(120)은 타측 외부면에 접지 패드가 부착되어, 플라즈마 생성기(400)와 접지 연결될 수 있다.

다음으로, 쉴드케이스(130)는 관통홀(121)을 관통하여, 전극봉(110)의 외부면을 감싸도록 형성될 수 있다. 여기서, 쉴드케이스(130)는 절연체로 형성될 수 있다. 이때, 쉴드케이스(130)의 수평방향(h)의 길이는 불완전한 스파크 또는 원치않는 전기장 생성을 방지할 수 있도록 내부하우징(120)의 수평방향(h)의 길이보다 길게 형성되고, 전극봉(110)의 수평방향(h)의 길이보다 짧게 형성될 수 있다.

이때, 쉴드케이스(130)는 관통홀(121)에서, 전극봉(110)과 격리된 공기통로(A)를 형성할 수 있다. 여기서, 공기통로(A)는 대기압 펌프(200)로부터 유입홀(123)에 연통되는 관통홀(121)을 통해 방전체(300)에서 외부로 흐르는 고압공기의 배출경로를 의미할 수 있다.

실시예에 따른 쉴드케이스(130)는 탄성력을 가질 수 있다. 즉, 쉴드케이스(130)는 관통홀(121)의 타측에서 밀착되게 고정되어, 고정장치 도움없이, 플라즈마 생성에 따른 전극봉(110)의 움직임을 제한시킬 수 있고, 관통홀(121)의 타측 방향으로 흐르는 고압공기를 완전히 차단시킬 수 있다.

다음으로, 대기압 펌프(200)는 대기의 공기를 유입하여 생성된 고압공기를 유입홀(123)을 통해 관통홀(121)로 공급할 수 있다.

실시예에 따라, 대기압 펌프(200)는 유입홀(123)을 통해 공급하는 고압공기에 대한 유속량을 조절할 수 있다.

보다 구체적으로, 대기압 펌프(200)는 플라즈마의 온도를 증가시키기 위하여, 고압공기에 대한 유속량을 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 대기압 펌프(200)는 고압공기에 대한 유속량을 1.7L/min로 초기화하여 유입홀(123)로 공급할 수 있다. 이때, 대기압 펌프(200)는 플라즈마의 온도를 증가시키기 위하여, 고압공기에 대한 유속량을 1.6L/min 내지 1.0L/min로 감소시킬 수 있다. 여기서, 1.0L/min의 유속량은 플라즈마가 생성될 수 있는 최저 임계치일 수 있다.

또한, 대기압 펌프(200)는 플라즈마의 불꽃(glow)을 집중시키기 위하여, 고압공기에 대한 유속량을 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 대기압 펌프(200)는 고압공기에 대한 유속량을 1.7L/min로 초기화하여 유입홀(123)로 공급할 수 있다. 이때, 대기압 펌프(200)는 플라즈마의 불꽃(glow)을 집중시키기 위하여, 고압공기에 대한 유속량을 1.8L/min 내지 2.0L/min로 증가시킬 수 있다. 여기서, 2.0L/min의 유속량은 플라즈마의 불꽃(glow)이 흐트러지지지 않는 최고 임계치일 수 있다.

다음으로, 방전체(300)는 연결부재(100)에 탈부착되고, 유전체 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 방전체(300)는 내부하우징(120)이 삽입되는 방전홀(301)이 형성되고, 세라믹, 탄탈리움, 실리콘 필름 등의 유전체 물질로 형성될 수 있다.

여기서, 방전홀(301)은 방전체(300)의 내부를 관통하고, 일측에 방전공간(D)이 배치되며, 타측 외부면에 결합나사선이 형성될 수 있다.

구체적으로, 방전공간(D)은 고압공기가 흐르는 공기통로(A)에 위치할 수 있다. 여기서, 공기통로(A)는 대기압 펌프(200)를 통해 공급된 고압공기가 연결부재를 통해 외부로 배출되는 경로일 수 있다. 예를 들면, 대기압 펌프(200)를 통해 공급된 고압공기는 유입홀(123)에 연통되는 관통홀(121)을 통해 전극봉(110)의 일부를 따라 방전공간(D)에서 외부로 배출될 수 있다.

또한, 방전홀(301)은 일측에서 타측으로 갈수록 직경의 크기가 크게 형성될 수 있다. 예를 들면, 방전홀(301)의 일측의 직경 크기는 방전홀(301)의 타측 직경 크기보다 작게 형성되고, 방전홀(301)의 타측 직경 크기는 관통홀(121)의 크기에 대응될 수 있다. 즉, 방전체(300)와 내부하우징(120)은 결합나사선을 통해 서로 탈부착될 수 있다.

또한, 방전공간(D)은 내부하우징(120)에서 소정거리 이격된 위치의 공간을 의미할 수 있다. 이때, 전극봉(110)의 일부는 방전공간(D)에 연장되어 배치될 수 있다. 즉, 전극봉(110)의 일부는 방전공간(D)에 위치할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 생성기(400)에 의하여 방전체(300)의 유전체 물질과 전극봉(110)의 일부 사이에 발생하는 전기장이 방전공간(D)에서 형성될 수 있다.

다음으로, 플라즈마 생성기(400)는 전극봉(110)에 전기적으로 연결되고, 내부하우징(120)에 접지 연결되며, 전극봉(110)에 교류전원을 인가할 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 생성기(400)는 직류전원을 공급받아 교류전원을 출력하는 디지털-아날로그 컨버터 또는 220V 교류전원을 공급받아 출력을 감소시키는 변환기를 포함할 수 있다.

즉, 플라즈마 생성기(400)는 전극봉(110)과 방전체(300)의 유전체 물질 사이에 전기장을 발생시킬 수 있다. 이때, 전기장이 형성된 방전공간(D)은 대기압 펌프(200)를 통해 공급된 고압공기에 의해 유전체 물질에 대한 절연파괴를 일으켜 플라즈마가 생성될 수 있다. 여기서, 플라즈마는 전극봉(110)의 일측에서 방전공간(D)으로 분사되는 불꽃(glow)일 수 있다.

본 출원의 실시예에 따른 전극봉(110)은 내부하우징(120)을 관통하는 관통홀(121)로부터 방전체(300)의 방전공간(D)으로 연장 배치될 수 있다. 여기서, 방전공간(D)은 대기압 펌프(200)를 통해 공급된 고압공기를 외부로 배출하는 공기통로에 위치하고, 플라즈마 생성기(400)에 의해, 전극봉(110)과 방전체(300) 사이에 발생하는 전기장을 형성할 수 있다. 이에 따라, 공기통로를 통해 분사된 고압공기에 의해 절연파괴가 방전공간(D)에서 용이하게 발생되어, 대기압 플라즈마 분사장치(10)는 전극봉(110)의 일측에서 방전공간(D)을 따라 외부로 분사되는 플라즈마를 보다 용이하게 생성시키고, 집중시킬 수 있다.

도 3은 도 1의 전극봉(110)의 배치구조에 대한 실시 예이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 전극봉(110)은 헤드부(111)와 로드부(113)를 포함할 수 있다.

먼저, 헤드부(111)는 전극봉(110)의 일측에 위치하고, 원뿔 형상으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 헤드부(111)는 전극봉(110)의 일단에 위치하고, 로드부(113)보다 전도율이 낮은 구리재질로 형성될 수 있다.

다음으로, 로드부(113)는 헤드부(111)에서 타단으로 길게 연장되고, 원기둥 형상으로 형성되고, 헤드부(111)보다 전도율이 높은 알루미늄 재질로 형성될 수 있다. 즉, 헤드부(111)와 로드부(113)는 서로 다른 전도율을 가진 이종 재질로 형성될 수 있다.

실시예에 따라, 헤드부(111)와 로드부(113)의 일부는 관통홀(121)로부터 소정거리 이격된 방전체(300)의 방전공간(D)에 연장 배치될 수 있다. 이때, 헤드부(111)와 로드부(113)의 일부는 플라즈마 생성기(400)를 통해 인가받는 교류전원에 기초하여, 각 전기장(예컨대, E1, E2)을 형성할 수 있다.

보다 구체적으로, 로드부(113)가 상대적으로 전도율이 낮은 헤드부(111)보다 작은 저항을 가질 수 있으므로, 로드부(113)의 일부와 유전체 물질 사이의 전기장(E1)은 헤드부(111)와 유전체 물질 사이의 전기장(E2)보다 강한 전기장 세기를 형성할 수 있다.

또한, 로드부(113)의 일부와 유전체 물질 사이의 전기장(E1)은 대기압 펌프(200)를 통해 인가받는 고압공기에 의하여, 쉽게 절연파괴되어 제1 플라즈마를 생성할 수 있다. 이때, 헤드부(111)와 유전체 물질 사이의 강한 전기장(E2)은 제1 플라즈마에 기초하여, 연쇄적으로 절연파괴되어 제2 플라즈마를 생성할 수 있다. 그런 다음, 방전공간(D)에서 연쇄적으로 생성된 제1 및 제2 플라즈마는 고압공기에 의하여, 외부로 배출될 수 있다.

도 4는 도 1의 내부하우징(120)과 방전체(300) 간의 분해 사시도이다.

도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 먼저, 내부하우징(120)은 몸체부(120_1)와 결합부(120_2)를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 몸체부(120_1)는 전극봉(110)을 지지하기 위한 관통홀(121)이 양측면에 수평방향(h)으로 형성될 수 있다. 여기서, 관통홀(121)은 일측에서 타측으로 갈수록 직경의 크기가 작게 형성될 수 있다. 이때, 관통홀(121)의 일측의 직경은 전극봉(110)의 로드부(113)보다 큰 직경을 가지며, 관통홀(121)의 타측의 직경은 전극봉(110)의 로드부(113)에 대응되는 직경을 가질 수 있다. 예를 들면, 관통홀(121)의 일측은 전극봉(110)의 헤드부(111)가 위치한 방향에 해당되고, 관통홀(121)의 타측은 플라즈마 생성기(400)에 연결된 전극봉(110)의 몸체부(120)가 위치한 방향에 해당할 수 있다.

또한, 몸체부(120_1)는 대기압 펌프(200)를 통해 공급된 고압공기를 유입하기 위한 유입홀(123)이 형성될 수 있다. 여기서, 유입홀(123)은 관통홀(121)에 수직된 방향에 형성되고, 관통홀(121)에 연결될 수 있다. 실시예에 따라, 유입홀(123)은 관통홀(121)의 타측으로부터 소정거리 이격된 위치에 형성될 수도 있다.

또한, 몸체부(120_1)는 플라즈마 생성기(400)와 접지 연결되는 접지 패드(125)가 외부면에 부착될 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 생성기(400)는 전극봉(110)의 타측에서, 전극봉(110)과 전원 연결되고, 접지 패드(125)와 접지 연결되며, 플라즈마 생성기(400)와 내부하우징(120) 간의 연결된 배선길이를 최소화시켜, 휴대용을 위한 대기압 플라즈마 분사장치(10)의 사이즈를 감소시킬 수 있다.

이때, 결합부(120_2)는 몸체부(120_1)의 일측 방향으로 돌출되고, 외부면에 결합나사선이 형성되며, 내부 직경은 관통홀(121)의 일측 직경에 대응될 수 있다.

다음으로, 방전체(300)는 연결홈부(310)와 방전부(320)를 포함할 수 있다.

여기서, 연결홈부(310)는 관통홀(121)의 일측 직경에 대응되는 크기를 가지며, 내부면에 결합나사선이 형성되어, 결합부(120_2)와 나사 결합될 수 있다. 즉, 방전체(300)는 연결홈부(310)를 통해 내부하우징(120)과 탈부착될 수 있다. 이에, 방전체(300)는 유전체 물질의 수명에 따라, 용이하게 교체될 수 있다.

다음으로, 방전부(320)는 연결홈부(310)와 소정거리 이격된 위치에 형성된 방전공간(D)을 수용하고, 방전공간(D)을 따라 공급된 상기 고압공기를 기압차이에 따라 외부로 배출시키는 조리개밸브(321)를 포함할 수 있다. 이때, 연결홈부(310)에서 조리개밸브(321) 측으로 갈수록 방전공간(D)의 직경의 크기는 작게 형성될 수 있다. 즉, 방전부(320)는 방전공간(D)을 따라 외부로 배출되는 고압공기에 따라, 방전공간(D)에서 형성된 플라즈마를 집중시켜 외부로 배출시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 조리개밸브(321)는 여러 장의 날을 겹쳐서 원에 가까운 다각형 형상의 배출홀(321_1)을 형성하는 밸브로서, 사용자는 조리개밸브(321)에 대한 외부 조작을 통해 배출홀(321_1)의 직경의 크기를 조절할 수 있다. 즉, 조리개밸브(321)는 외부로 분사되는 플라즈마의 직경을 수동으로 조절하기 위한 조리개식 가변밸브일 수 있다.

도 5는 본 출원의 대기압 플라즈마 분사장치(10)에 대한 다른 실시 예이다.

도 5를 참조하면, 연결부재(100), 대기압 펌프(200), 방전체(300), 플라즈마 생성기(400), 온도센서(500) 및 액추에이터(600)를 포함할 수 있다.

연결부재(100), 대기압 펌프(200), 방전체(300) 및 플라즈마 생성기(400)는 도 1 내지 도 4에서 설명된 구성과 동작이 동일하므로, 중복된 설명은 생략될 것이다.

먼저, 온도 센서(500)는 쉴드케이스(130)의 일측 외면에 배치되고, 방전공간(D)의 온도 정보를 감지할 수 있다.

다음으로, 액추에이터(600)는 전극봉(110)의 몸체부(120) 타단에 절연 연결되고, 온도 센서(500)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 액추에이터(600)는 쉴드케이스(130)의 표면을 따라 관통홀(121)을 통해 연결된 리드선을 통해 온도 센서(500)와 전기적으로 연결될 수 있다.

즉, 액추에이터(600)는 온도 센서(500)로부터 방전공간(D)의 온도 정보를 전송받을 수 있다.

이때, 액추에이터(600)는 방전공간(D)의 온도 정보에 기초하여, 배출홀(321_1)과 전극봉(110) 간의 이격 거리(L)를 조절할 수 있다.

보다 구체적으로, 방전공간(D)의 온도가 기설정된 온도구간 이상인 경우, 액추에이터(600)는 배출홀(321_1)과 전극봉(110) 간의 이격 거리(L)를 증가시킬 수 있다. 또한, 방전공간(D)의 온도가 기설정된 온도구간 미만인 경우, 액추에이터(600)는 배출홀(321_1)과 전극봉(110) 간의 이격 거리(L)를 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 액추에이터(600)는 전기식 액추에이터, 유압식 액추에이터, 공기압식 엑추에이터 중 적어도 어느 하나의 방식으로 동작할 수 있다.

이하, 도 6에서, 핸디형 플라즈마 치료기(1)에 설명될 것이다.

도 6은 도 1의 대기압 플라즈마 분사장치(10)가 적용된 핸디형 플라즈마 치료기(1)에 대한 실시 예이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 핸디형 플라즈마 치료기(1)는 대기압 플라즈마 분사장치(10), 외부하우징(20) 및 배터리(30)를 포함할 수 있다.

여기서, 대기압 플라즈마 분사장치(10)는 도 1 내지 도 5에서 설명된 구성과 동작이 동일하며, 외부하우징(20) 내부에 수용될 수 있다.

보다 구체적으로, 외부하우징(20)은 대기압 플라즈마 분사장치(10)를 외부로부터 보호하고, 사용자를 위한 디스플레이(21)와 조작버튼(23)이 외부면에 배치될 수 있다. 예를 들면, 조작버튼(23)은 플라즈마의 세기(온도)와 플라즈마의 직경크기(집중도)를 조절하기 위한 버튼이고, 디스플레이(21)는 조작버튼(23)의 입력상태를 표시할 수 있다.

또한, 외부하우징(20)은 기설정된 직류전원을 공급받을 수 있도록 배터리(30)와 탈부착되거나 또는 220V 교류전원을 공급받을 수 있도록 전원어댑터(31)와 탈부착될 수 있다.

본 출원은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 출원의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 핸디형 플라즈마 치료기
10: 대기압 플라즈마 분사장치(10)
20: 외부하우징
100: 연결부재
200: 대기압 펌프
300: 방전체
400: 플라즈마 생성기
500: 온도센서
600: 액추에이터

Claims

전극봉, 상기 전극봉이 관통되는 관통홀이 형성된 내부하우징 및 상기 전극봉을 격리시키고, 상기 관통홀에 상기 전극봉과 격리된 공기통로를 형성하는 쉴드케이스를 포함하는 연결부재;
상기 관통홀에 연통되는 유입홀을 통해 고압공기를 공급하는 대기압 펌프;
상기 연결부재에 탈부착되고, 유전체 물질로 형성된 방전체; 및
상기 전극봉과 상기 유전체 물질 사이에 전기장을 발생시키고, 상기 공기통로를 따라 공급된 상기 고압공기에 의해, 상기 유전체 물질에 대한 절연파괴를 일으켜 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성기를 포함하고,
상기 전극봉의 일측은, 상기 공기통로에 위치하는 대기압 플라즈마 분사장치.
제1항에 있어서,
상기 관통홀의 직경은, 일측에서 상기 쉴드케이스의 직경보다 크게 형성되고, 타측에서 상기 쉴드케이스의 직경보다 작게 형성되는 대기압 플라즈마 분사장치.
제1항에 있어서,
상기 방전체는 일측에서 타측으로 갈수록 직경의 크기가 크게 형성되는 방전홀이 형성되고,
상기 방전홀은 상기 내부하우징과 탈부착되는 연결홈부; 및
상기 연결홈부와 소정거리 이격된 위치에 형성되는 방전공간을 수용하는 방전부를 포함하는 대기압 플라즈마 분사장치.
제3항에 있어서,
상기 방전체는, 상기 방전공간을 따라 공급된 상기 고압공기를 기압차이에 따라 외부로 배출시키는 조리개밸브를 더 포함하는 대기압 플라즈마 분사장치.
제4항에 있어서,
상기 조리개밸브는, 다각형 형상의 배출홀이 형성되고, 외부 조작을 통해 상기 배출홀의 직경이 조절되는 대기압 플라즈마 분사장치.
제4항에 있어서,
상기 방전공간의 온도 정보를 감지하는 온도 센서; 및
상기 온도 정보에 기초하여, 상기 조리개밸브와 상기 전극봉 간의 이격 거리를 조절하는 액추에이터를 더 포함하는 대기압 플라즈마 분사장치.
제6항에 있어서,
상기 대기압 펌프는, 상기 온도 정보가 기설정된 온도구간 미만인 경우, 상기 고압공기에 대한 유속량을 감소시켜, 상기 플라즈마의 온도를 증가시키고,
상기 온도 정보가 기설정된 온도구간 이상인 경우, 상기 고압공기에 대한 유속량을 증가시켜, 상기 플라즈마를 확산시키는 대기압 플라즈마 분사장치.
제1항에 있어서,
상기 내부 하우징은, 상기 관통홀이 양측면에 수평방향으로 형성되어, 상기 전극봉을 지지하고, 상기 관통홀의 수직방향으로 형성된 상기 유입홀을 통해 상기 대기압 펌프와 연결되는 몸체부; 및
상기 몸체부의 일측 방향으로 돌출되고, 외부면에 결합나사선이 형성되는 결합부를 포함하는 대기압 플라즈마 분사장치.
제1항에 있어서,
상기 플라즈마의 기설정된 불꽃길이에 따라, 상기 관통홀과 상기 쉴드케이스 사이의 직경 차이에 대한 최대길이가 기설정되고,
상기 플라즈마의 기설정된 온도에 따라, 상기 관통홀과 상기 쉴드케이스 사이의 직경 차이에 대한 최소길이가 기설정되며,
상기 관통홀과 상기 쉴드케이스 사이의 직경차이는 상기 최소길이 내지 상기 최대길이 구간 크기로 형성되는 대기압 플라즈마 분사장치.
제1항에 있어서,
상기 전극봉은, 일측에 위치하고, 원뿔 형상으로 형성되는 헤드부; 및
상기 헤드부에서 타측으로 연장되고, 원기둥 형상으로 형성되는 로드부를 포함하고,
상기 헤드부와 상기 로드부는 서로 다른 전도율을 가진 이종 재질로 형성되고, 상기 헤드부의 전도율은 상기 로드부의 전도율보다 낮은 대기압 플라즈마 분사장치.