CN103857167A

CN103857167A - 等离子体发生装置

Info

Publication number: CN103857167A
Application number: CN201310631606.0A
Authority: CN
Inventors: 弓削政郞; 竹之下一利; 山田幸香; 宫本诚
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2033-12-02
Also published as: KR20140071250A; JP2014132566A; CN103857167B; KR102190030B1

Abstract

本发明公开了一种等离子体发生装置。仅在与空气接触的部分产生等离子体而消除在不必要的部分中的放电并抑制臭氧的产生。所述等离子体发生装置具备：围绕流路R而形成的环形的低电介质层2；记载低电介质层2的同时，围绕流路R而形成的第一电极3及第二电极4；在第一电极3及第二电极4、第一电极3或第二电极4之中的至少一个与低电介质层2之间，围绕流路R而形成的环形的高电介质层。

Description

等离子体发生装置

技术领域

本发明涉及一种等离子体发生装置。

背景技术

由于最近的特异反应性、哮喘、过敏性症状持有者的增加或新型流感的暴发性流行等中所能看到的感染性风险的增加等原因，使得对杀菌或除臭等生活环境的空气质量控制的要求越来越高。此外，随着生活变得富裕，保管食品的量增加或者吃剩的食品的保管机会在增加，从而以冰箱为代表的保管机器内的环境控制的重要性也变得越来越大。

并且，在大气中产生等离子体并利用其中生成的化学活性种来试图杀菌或除臭的手段最近一直在增加。

通过放电而在大气中产生等离子体并利用其中生成的离子或自由基（以下，活性种）执行杀菌或除臭的技术可分类成以下2种形式。

(1)使在大气中浮游的细菌或病毒（以下，浮游细菌），或恶臭物质（以下，恶臭）在装置内的限定的容积内与活性种反应的，所谓的被动型等离子体发生装置（例如，专利文献1）

(2)将在等离子体发生部生成的活性种向比(1)容积更大的封闭空间（例如，客厅、卫生间、轿车的车内等）释放后，通过大气中的活性种和浮游细菌或恶臭之间发生碰撞而使其反应的，所谓的能动型等离子体发生装置（例如，专利文献2）

但是在被动型等离子体发生装置中，效果仅限于流入到该装置的空气流中所包含的浮游细菌或恶臭，而对于能动型等离子体发生装置的情况，只能期待针对浓度低的浮游细菌、附着细菌、恶臭的效果。即，利用现有技术能实现的，仅限于“浮游细菌的杀菌和除臭”或“浓度低的浮游细菌、附着细菌的杀菌及附着恶臭的除臭”中之一。

这里，如专利文献3中所示，作为兼备上述的被动型及能动型的等离子体发生装置，考虑到的是，使具有流体流通孔的2个导体基板对向的同时，在导体基板的对向面中的至少一个形成电介质膜，并在形成于2个基板之间的间隙发生等离子体放电。

然而，由于在从流体流通孔相隔的间隙区域发生放电，因此具有滞留于该间隙的空气中的氧气被臭氧化而使臭氧的发生量变多的问题。

现有技术文献

专利文献

1.日本专利公开第2002－224211号公报

2.日本专利公开第2003－79714号公报

3.日本专利公开第2007－250284号公报

发明内容

技术问题

本发明是为了解决如上所述技术问题而提供的，所期望解决的问题是仅在与空气接触的部分上产生等离子体而消除在不必要的部分上的放电并抑制臭氧的发生。

技术方案

根据本发明的等离子体发生装置，其特征在于，具备：围绕流路而形成的环形的低电介质层；夹设低电介质层的同时，围绕流路而形成的第一电极及第二电极；在第一电极或第二电极中的至少一个与低电介质层之间，围绕流路而形成的环形的高电介质层。

据此，由于具有围绕用于使空气流通的流路而形成的环形的低电介质层，并构成为在低电介质层产生等离子体，因此可以仅在与流通空气接触的部分产生等离子体而抑制臭氧的产生。并且，由于在不必要的部分不产生等离子体，因此可提高电力效率。进而，可通过仅在与空气流通的流路面对的部分上产生等离子体的构成，使空气和等离子体有效地接触，从而可提高除臭、分解及杀菌性能。

作为具体实施的一方面，优选为，包含具有形成流路的流路形成孔的绝缘基板，并在流路形成孔的内侧周围面形成低电介质层及高电介质层。这样，只要在流路形成孔的内侧周围面形成低电介质层及高电介质层，即可使等离子体发生装置的构成变得简单。并且，由于可以与绝缘基板的厚度无关地产生等离子体，因此可提高设计自由度。根据这种构成，如果对第一电极及第二电极施加电压，则电场产生为使大部分电力线通过高电介质层而发生电场，并且在低电介质层使电力线朝流路的内侧突出而集中电场，从而使等离子体的发生变得简单。

优选为，在绝缘基板的流路形成孔的一侧的开口边缘具有环形的第一电极，在绝缘基板的流路形成孔的另一侧的开口边缘具有环形的第二电极。这里，第一电极及第二电极的形状优选为，从流路形成孔的开口边缘到电极的半径方向内侧端的距离为1μm至500μm，导体槽的宽度为10μm至5000μm，并且电阻率为1Ω（每单位长度）以上。这样，由于可以减小第一电极及第二电极的面积而使静电容量变小，因此可减少对电极施加电压的驱动电路的负荷。由此，既可以实现使绝缘基板大面积化而具有流路形成孔的构成，又能抑制电容量的增加。

优选为，在形成于流路形成孔的几乎整个内侧周围面的高电介质层，沿着周向形成凹槽而形成有低电介质层。这样，例如可以仅通过在流路形成孔的内侧周围面形成高电介质层后形成凹槽的方式构成，从而使等离子体发生装置的构成变得简单。

凹槽的剖面形状可以是四边形、梯形或半圆形。并且，为了在凹槽产生等离子体，高电介质层5、6的相对介电常数是10至1000，优选为10至100，高电介质层5、6的厚度是1μm至500μm，凹槽的深度是1μm至500μm，凹槽的宽度是1μm至500μm，优选为1μm至100μm，施加电压是100V至5000V。并且，在高电介质层因凹槽而被分割的情况下，高电介质层的距离为1μm至500μm，优选为1μm至100μm。进而，在凹槽的剖面形状为梯形或三角形的情况下，其开口角度是10至60度。在凹槽的剖面形状为半圆形的情况下，其半径为1μm至500μm。

在凹槽的内表面优选为形成凹凸。此时，将内表面的凹凸，优选的，设为Rz10μm至100μm，Sm10μm至100μm（以线粗糙度规定）。

优选为，在形成于流路形成孔的几乎整个内侧周围面的高电介质层，沿着周向形成凹槽，并在该凹槽设置低电介质材料而形成低电介质层。这里，为了在凹槽产生等离子体，高电介质层的相对介电常数优选为100至1000，低电介质层的相对介电常数优选为1至10。

优选为，第一电极和第二电极中的一个由具有形成流路的流路形成孔的导体基板构成，低电介质层、高电介质层、及第一电极和第二电极中的一个被设置为与导体基板的流路形成孔连通。

并且，根据本发明的等离子体发生装置，其特征在于，具备：由向一个方向延伸的低介电常数材料构成的支撑体；在沿着支撑体的延伸方向延伸的一对向面侧沿着延伸方向形成的第一高电介质层；在沿着支撑体的延伸方向延伸的其他对向面侧沿着延伸方向形成的第二高电介质层；形成于第一高电介质层与第二高电介质层之间的低电介质层；接触第一高电介质层而形成的第一电极；接触第二高电介质层而形成的第二电极。

据此，由于在支撑体的外表面形成第一高电介质层及第二高电介质层，并在其之间形成低电介质层，因此可以仅在与外部空气接触的部分产生等离子体而抑制臭氧的产生。并且，由于在不必要的部分不产生等离子体，因此可提高电力效率。进而，可通过在与空气接触的部分产生等离子体的构成，使空气和等离子体有效地接触，从而可提高除臭、分解及杀菌性能。进而，可将等离子体发生装置以线型实现，从而大幅减小压力损失。

优选为，具备在支撑体设有第一高电介质层、第二高电介质层、低电介质层、第一电极及第二电极的多个线型构造体。在这种情况下，可运用细长构造来构成大面积的等离子体发生装置。

优选为，多个线型构造体被交织。由此，可提高强度。

优选为，具备在支撑体设有第一高电介质层、第二高电介质层、低电介质层、第一电极及第二电极的线型构造体，并使线型构造体弯曲或曲折而配置在所定区域。这样，即可利用一个线型构造体在所定范围内增大与空气的接触面积，又可使电配线变得简单。即，可以实现能在一个线型构造体的一端部连接驱动电路的，极其简单的电配线。

进而，根据本发明的等离子体发生装置，其特征在于，具备：沿着一个方向延伸的绝缘构件、以及在绝缘构件的外表面沿着延伸方向形成的低电介质层、夹设低电介质层的同时，沿着延伸方向形成的第一电极及第二电极、在第一电极和第二电极中的至少一个及低电介质层之间，沿着延伸方向形成高电介质层。

这样，在绝缘构件的外表面形成低电介质层，并构成为在低电介质层产生等离子体，因此仅在与空气接触的部分产生等离子体从而可抑制臭氧的产生。并且，由于在不必要的部分不产生等离子体，因此可提高电力效率。进而，可通过在与空气流通的流路面对的部分上产生等离子体的构成，使空气和等离子体有效地接触，从而可提高除臭、分解及杀菌性能。进而，可将等离子体发生装置以线型实现而大幅减小压力损失。

发明效果

根据这样构成的本发明，可以仅在与空气接触的部分产生等离子体而消除在不必要的部分中的放电并抑制臭氧的产生。

附图说明

图1是根据本发明实施形态的等离子体发生装置的剖面图；

图2是示意性示出上述实施形态的等离子体发生装置的构成的平面图；

图3是根据本发明变形实施形态的等离子体发生装置的剖面图；

图4是根据本发明变形实施形态的等离子体发生装置的剖面图；

图5是根据本发明变形实施形态的等离子体发生装置的剖面图；

图6是根据本发明变形实施形态的等离子体发生装置的剖面图；

图7是根据本发明变形实施形态的等离子体发生装置的立体图；

图8是根据本发明变形实施形态的等离子体发生装置的剖面图；

图9是根据本发明变形实施形态的等离子体发生装置的立体图；

图10是示出根据本发明变形实施形态的等离子体发生装置的应用例的图；

图11是示出根据本发明变形实施形态的等离子体发生装置的其他应用例的图；

图12是示出具有送风单元的等离子体发生装置的示意图。

符号说明：

100 等离子体发生装置

R 流路

2 低电介质层

3 第一电极

4 第二电极

5 第一高电介质层

6 第二高电介质层

71 流路形成孔

7 绝缘基板

71a 内侧周围面

M 凹槽

30 导体基板

31 流路形成孔

8 支撑体

10 线型构造体

具体实施方式

以下，参照附图对根据本发明的等离子体发生装置的一种实施形态进行说明。

如图1所示，根据本实施形态的等离子体发生装置100具备：围绕流路R而形成的环形的低电介质层2；夹设该低电介质层2的同时，围绕流路R而形成的第一电极3及第二电极4；在第一电极3与低电介质层2之间，围绕流路R而形成的环形的第一高电介质层5；在第二电极4与低电介质层2之间，围绕流路R而形成的环形的第二高电介质层6。

具体而言，如图2所示，等离子体发生装置100具有形成有形成流路R的多个流路形成孔71的例如四角平板形状的由低电介质材料构成的绝缘基板7，并且，如图1所示，在形成于该绝缘基板7的流路形成孔71的内侧周围面71a形成环形的低电介质层2，并且隔着低电介质层2而形成第一高电介质层5及第二高电介质层6。

此外，在绝缘基板7的流路形成孔71的一侧的开口边缘具有环形的第一电极3，在绝缘基板7的流路形成孔71的另一侧的开口边缘具有环形的第二电极4。这里，第一电极3与第一高电介质层5接触，第二电极4与第二高电介质层6接触。该第一电极3和第二电极4连接有驱动电路（图中未示出），并且基于该驱动电路，例如向各个电极3、4施加脉冲电压，使该脉冲电压的峰值在100V以上且5000V以下的范围内，并使脉冲宽度在0.1μ秒以上且300μ以下的范围。

进而，本实施形态中，低电介质层2构成为，在形成于流路形成孔71的几乎整个内侧周围面71a的由高电介质膜构成的高电介质层，沿着周向形成凹槽M。即，本实施形态的低电介质层2基于空气而构成。图1中虽然凹槽M的剖面形状是三角形，但是此外，也可以是四边形、梯形或半圆形。此外，低电介质层2的与流路直交的方向（半径方向）的厚度，与形成于高电介质层的凹槽M的深度或高电介质层的半径方向的厚度一致。

对于这样构成的等离子体发生装置100，如果对第一电极3及第二电极4施加电压，则电场产生为使大部分电力线通过第一高电介质层5及第二高电介质层6，并且在低电介质层2使电力线朝流路R的内侧突出而集中电场，从而使等离子体的发生变得简单。即，向流路R挤出地发生等离子体。

这里，低电介质层2中的电场，由高电介质层5、6的相对介电常数、高电介质层5、6的厚度、凹槽M的深度、凹槽M的宽度、以及施加的电压而定。例如，高电介质层5、6的相对介电常数是10至1000，优选为10至100，高电介质层5、6的厚度是1μm至500μm，凹槽M的深度是1μm至500μm，凹槽M的宽度是1μm至500μm，优选为1μm至100μm，施加电压是100V至5000V。并且，凹槽M的开口角度是10至60度。

根据这样构成的等离子体发生装置100，由于构成为围绕使空气流通的流路R而形成环形的低电介质层2，并且使等离子体在低电介质层2产生，因此仅在与流通的空气接触的部分产生等离子体，从而可抑制臭氧的产生。并且，由于在不必要的部分不产生等离子体，因此可提高电力效率。进而，可通过仅在与使空气流通的流路R面对的部分上产生等离子体的构成，使空气和等离子体有效地接触，据此可提高除臭、分解及杀菌性能。

并且，只要在流路形成孔71的内侧周围面71a形成低电介质层2及高电介质层5、6即可，因此可以使等离子体发生装置100的构成变得简单。并且，与绝缘基板7的厚度无关地，可通过由凹槽M形成的低电介质层2产生等离子体，因此可提高设计自由度。

进而，由于在绝缘基板7的流路形成孔71的开口边缘具有环形的第一电极3及第二电极4，因此可减小第一电极3及第二电极4的面积。由此，电极3、4的静电容量变小，从而可减少对电极3、4施加电压的驱动电路的负荷。因此，既可以实现使绝缘基板7大面积化而具有多个流路形成孔71的构成，又能抑制电容量的增加。

同时，本发明不局限于实施形态。

例如，如图3所示，也可以在凹槽M的内表面形成凹凸。这里，如图3所示，在凹槽M到达至绝缘基板7而使高电介质层被物理分离为第一高电介质层5及第二高电介质层6的情况下，将在各个高电介质层5、6的对向面形成凹凸。这样，可通过在凹槽M的内表面形成凹凸而减小等离子体发生电压。同时，作为凹凸形状，可考虑将凹槽M的内表面粗糙度设为Rz10μm至100μm，Sm10μm至100μm（以线粗糙度规定）。

并且，如图4所示，在实施形态的低电介质层充填低电介质材料。从实施形态来看，在形成于流路形成孔71的几乎整个内侧周围面71a的高电介质层5、6，沿着周向形成凹槽M并在该凹槽M具备低电介质材料21从而形成低电介质层。在这种情况下，高电介质层5、6的相对介电常数优选为10至1000，低电介质层（低电介质材料）的相对介电常数优选为1至10。

进而，如图5所示，可构成，第一电极3由具备形成流路R的流路形成孔31的导体基板30构成，且与导体基板30的流路形成孔31连通地具备低电介质层即低电介质材料21、第一高电介质层5、第二高电介质层6及第二电极4。在这种情况下，低电介质材料21、第一高电介质层5及第二高电介质层6，与实施形态一致地，设在绝缘基板7的流路形成孔71的内侧周围面71a。即，绝缘基板7及导体基板30被叠置为使绝缘基板7的流路形成孔71和导体基板30的流路形成孔31连通。同时，也可以使第一电极3及第二电极4构成为相反，从而将第二电极4用具有流路形成孔的导体基板来设置。此外，也可将第一电极3及第二电极4都用具有流路形成孔的导体基板来设置。

同时，如图6及图7所示，也可以具备：向一个方向延伸的由低介电常数材料构成的支撑体8；在沿着支撑体8的延伸方向的一对向面侧沿着延伸方向形成的第一高电介质层5；在沿着支撑体8的延伸方向的其他对向面侧沿着延伸方向形成的第二高电介质层6；在第一高电介质层5与第二高电介质层6之间形成的低电介质层2；接触第一高电介质层5而形成的第一电极3；接触第二高电介质层6而形成的第二电极4。

这里，支撑体8是，例如具有四边形剖面形状的杆状构件。并且，第一高电介质层5、第二高电介质层6及低电介质层2，如同实施形态，可以考虑构成为在高电介质层沿着延伸方向形成凹槽M。进而，第一电极3及第二电极4，形成于第一高电介质层5及第二高电介质层6的外表面。同时，第一电极3及第二电极4，针对外表面既可以形成于整个表面，也可形成于其一部分。此外，第一电极3及第二电极4也可以埋设于第一高电介质层5与第二高电介质层6和支撑体8之间而形成。

并且，如图8及图9中所示，也可以具备：向一个方向延伸的由低介电常数材料构成的支撑体8；在沿着支撑体8的延伸方向的一对向面侧沿着延伸方向形成的第一高电介质层5；在沿着支撑体8的延伸方向的其他对向面侧沿着延伸方向形成的第二高电介质层6；在第一高电介质层5与第二高电介质层6之间形成的低电介质层2；接触第一高电介质层5而形成的第一电极3；接触第二高电介质层6而形成的第二电极4。

这里。支撑体8是，例如具有圆形剖面形状的玻璃纤维。并且，第一高电介质层5、第二高电介质层6及低电介质层2，如同实施形态，可以考虑构成为在高电介质层沿着延伸方向形成凹槽M。同时，第一电极3及第二电极4，形成于第一高电介质层5及第二高电介质层6的内表面。

并且，等离子体发生装置100，具有在支撑体8设有第一高电介质层5、第二高电介质层6、低电介质层2、第一电极3及第二电极4的多个线型构造体10，并且如图10所示，例如也可以以格子形状配置或者以网格形状编织而构成。这样，不妨碍空气的流动并大幅减少压力损失从而可增大与空气的接触面积。并且，可提高机械强度。

进而，又如图11所示，可以考虑：通过弯曲或曲折线型构造体10而配置在所定区域，所述线型构造体10在支撑体8具备第一高电介质层5、第二高电介质层6、低电介质层2、具备第一电极3及第二电极4。例如，可以考虑：将一个线型构造体10变形为线圈形状的同时，将其构成为密集地铺在平面上。在这种情况下，可通过在线型构造体10的一端部连接驱动电路而使电路构成变得极其简单。

进而，又如图12所示，也可以具有向流路R产生空气流的送风单元9。该送风单元9，例如为风扇，只要能向流路R产生空气流，则可配置在流路R的前端或后端中的任一端。同时，这样构成的等离子体发生装置100的除臭性能、杀菌性能取决于空气流的风量、风速、驱动电路的电压、交流频率、以及等离子体发生装置与附着细菌之间的距离等。

此外，本发明不局限于实施形态，并且在不脱离其宗旨的保护范围的情况下，显然可以对其进行各种变形。

Claims

1.一种等离子体发生装置，所述等离子体发生装置，具备：

围绕流路而形成的环形的低电介质层；

夹设所述低电介质层的同时，围绕所述流路而形成的第一电极及第二电极；

在所述第一电极或第二电极中的至少一个与所述低电介质层之间，围绕所述流路而形成的环形的高电介质层。

2.根据权利要求1所述的等离子体发生装置，其中，

具有绝缘基板，该绝缘基板具有形成所述流路的流路形成孔，

在所述流路形成孔的内侧周围面形成所述低电介质层及所述高电介质层。

3.根据权利要求2所述的等离子体发生装置，其中，

在所述绝缘基板的所述流路形成孔的一侧的开口边缘具有环形的第一电极；

在所述绝缘基板的所述流路形成孔的另一侧的开口边缘具有环形的第二电极。

4.根据权利要求2或3所述的等离子体发生装置，其中，在形成于所述流路形成孔的几乎整个内侧周围面的高电介质层，沿着周向形成凹槽而形成所述低电介质层。

5.根据权利要求2或3所述的等离子体发生装置，其中，在形成于所述流路形成孔的几乎整个内侧周围面的高电介质层，沿着周向形成凹槽，并在该凹槽设置低电介质材料而形成所述低电介质层。

6.根据权利要求4或5所述的等离子体发生装置，其中，所述凹槽的剖面形状为四边形、梯形或半圆形。

7.根据权利要求4至6中任意一项所述的等离子体发生装置，其中，在所述凹槽的内表面形成有凹凸。

8.根据权利要求1所述的等离子体发生装置，其中，

所述第一电极和所述第二电极中的一个，由具有形成所述流路的流路形成孔的导体基板构成；

所述低电介质层、高电介质层、及所述第一电极和所述第二电极中的另一个被设置为与所述导体基板的流路形成孔连通。

9.一种离子体发生装置，所述离子体发生装置，具备：

支撑体，由向一个方向延伸的低介电常数材料构成；

第一高电介质层，在沿着所述支撑体的延伸方向延伸的一对向面侧沿着延伸方向而形成；

第二高电介质层，在沿着所述支撑体的延伸方向延伸的其他对向面侧沿着延伸方向而形成；

低电介质层，形成于所述第一高电介质层与所述第二高电介质层之间；

第一电极，接触所述第一高电介质层而形成；

第二电极，接触所述第二高电介质层而形成。

10.根据权利要求9所述的等离子体发生装置，其中，具有在所述支撑体设有所述第一高电介质层、所述第二高电介质层、所述低电介质层、所述第一电极及所述第二电极的多个线型构造体。

11.根据权利要求10所述的等离子体发生装置，其中，编织有所述多个线型构造体。

12.根据权利要求9所述的等离子体发生装置，其中，

具有在所述支撑体设有所述第一高电介质层、所述第二高电介质层、所述低电介质层、所述第一电极及所述第二电极的线型构造体；

通过弯曲或曲折所述线型构造体而配置在所定区域。

13.一种离子体发生装置，所述离子体发生装置，具备：

沿着一个方向延伸的绝缘构件；

在所述绝缘构件的外表面沿着延伸方向形成的低电介质层；

夹设所述低电介质层的同时，沿着延伸方向形成的第一电极及第二电极；

在所述第一电极和所述第二电极中的至少一个与所述低电介质层之间，沿着延伸方向形成的高电介质层。