CN104938038B - 等离子体产生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种等离子体产生装置，可制作大规模且对应各种面形状的装置，并且可使装置寿命长寿命化及节省能源化。等离子体产生装置(1‑1)具备电介质层(3)、形成于电介质层(3)内的第1及第2电极(4),(5)、交流电源(6)、第1金属层(7)。电介质层(3)是由聚酰亚胺树脂的高分子树脂层(31),(32)而成。电极(4),(5)为横向并列配置于电介质层(3)内。第1金属层(7)是由具有杀菌作用的金属所形成，且其表面具有多个孔(71)。第1金属层(7)为架设于高分子树脂层(32)的支撑部(33),(34)上，与电极(4),(5)整体面对面，并且于与高分子树脂层(32)之间分隔出间隙S。

Description

等离子体产生装置

技术领域

本发明涉及一种等离子体产生装置，其为使用通过电介质阻挡放电所产生的等离子体，而可进行杀菌处理、表面改质处理、除臭处理及洗净处理等。

背景技术

电介质阻挡放电可通过将交流电压经由电介质施加于电极间，在气体中产生放电，并通过该等离子体而进行杀菌处理、表面改质处理、除臭处理及洗净处理等。

就此种电介质阻挡放电的一个方式而言，具有:将2个梳状或2个平板状的电极横向并列设置于1个电介质内，于这些2个电极间施加交流电压，以使之放电的面放电方式的技术(例如，参照专利文献1及专利文献2等)。

在使用如此的电介质阻挡放电的等离子体产生装置中，一般是于电介质层使用陶瓷，以高电压进行放电。

[現有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本特开2006-331664号公报

专利文献2：日本特开2009-064993号公报

发明内容

(发明所欲解决的问题)

然而，所述以往的等离子体产生装置中具有如下的问题。

在所述以往的等离子体产生装置中，是使用陶瓷作为电介质层，故于电介质层无可挠性。故，很难以大规模制作所期望的面形状的等离子体产生装置。因此，将需要大处理面积的等离子体产生装置作成所期望的形状，必须排列设置多个小型放电装置。结果，有等离子体产生装置的配线变多且烦杂，制作作业耗费时间劳力，制造成本变高的问题。此外，因施加高电压而使之放电，故在节省能源的层面上也有问题。

对于此，可提出一种以高耐热且高介电率的高分子树脂形成面放电方式的等离子体产生装置所用的电介质层的技术。

高分子树脂可挠性高且可以薄膜状形成电介质层，故容易以所期望的形状制作需要大处理面积的等离子体产生装置。

又，在电介质表面连续进行电介质阻挡放电，安定且广区域地产生等离子体，必须将高电压的交流电压施加于2个电极间。

然而，高分子树脂相较于陶瓷，对于电压的耐久性弱，于电介质层使用高分子树脂的等离子体产生装置中，其寿命短。并且，在须要接近高分子树脂的绝缘破坏电压的放电电压的等离子体产生装置中，无法使用高分子树脂作为电介质层。

因此，通过将可挠性优异的高分子树脂使用于电介质层，可制作大规模且应付各种面形状的等离子体产生装置，但因必须施加高电压，故在装置寿命的方面、或节省能源的方面产生问题。

本发明是为了解决所述问题而成者，目的在于提供一种等离子体产生装置，其可制作大规模且应付各种面形状的装置，同时可使装置寿命长寿命化及节省能源化。

(解决问题的手段)

为了解决所述问题，权利要求1的发明为一种等离子体产生装置，其具备电介质层、并列设置于该电介质层内的第1及第2电极、用以对这些第1及第2电极施加特定电压的电源；将所述电介质层以高耐热且高介电率的高分子树脂形成，使第1金属层以从该电介质层表面仅隔开特定距离的状态配置，并且以从表面侧覆盖所述第1及第2电极整体的方式与第1及第2电极面对面的构成。

通过如此的构成，使用富有可绕性的高分子树脂，故可形成大面积且具有所期望的形状的电介质层。

然后，若通过电源例如将交流电压施加于第1及第2电极，成为第1电极与第2电极具有互为相反的极性的状态。

此时，第1金属层以覆盖第1及第2电极整体的方式与第1及第2电极面对面，故当第1电极为正极(或负极)的状态时，第1金属层中与该第1电极面对面的区域成为负极(或正极)的状态。因此，电介质阻挡放电在第1电极的整面与第1金属层的面对面区域之间产生。另一方面，第2电极为负极(或正极)的状态，故第1金属层中与该第2电极面对面的区域成为正极(或负极)的状态。因此，电介质阻挡放电是在第2电极的整面与第1金属层的面对面区域之间产生。

因此，电介质阻挡放电在第1及第2电极的几乎整面与第1金属层的几乎整面之间产生，等离子体在第1金属层与电介质层之间的间隙的几乎全部区域产生。

使放电在横向并列的第1及第2电极间直接进行的面放电，是为了使等离子体安定且广区域产生，必须要相当的高电压。然而，如上所述，通过使用该发明的等离子体产生装置，可以低电压产生安定且广区域的等离子体。

结果，通过低电压放电，树脂劣化少，且装置可长寿命化。此外，可以低电压进行驱动，故也可降低能量消耗量。

权利要求2的发明构成为在根据权利要求1所记载的等离子体产生装置中，将第2金属层以从该电介质层背面仅隔开特定距离的状态配置，并且以从背面侧覆盖所述第1及第2电极整体的方式与第1及第2电极面对面。

通过如此的构成，电介质阻挡放电不仅在第1及第2电极的几乎整面与第1金属层的几乎整面之间产生，且在第1及第2电极的几乎整面与第2金属层的几乎整面之间产生，等离子体不仅在第1金属层与电介质层之间的间隙产生，且在第2金属层与电介质层之间的间隙的几乎全部区域产生。

权利要求3的发明构成为在根据权利要求1或权利要求2所记载的等离子体产生装置中，于金属层设置多个孔，该多个孔是用以使金属层与电介质层的间隙所生的流体流出至金属层的表面侧。

通过该构成，可使通过电介质阻挡放电而在金属层与电介质层的间隙产生的臭氧或自由基等流体经由金属层的孔流出至外部。结果，可通过将工件配置于金属层附近，而对该工件进行杀菌处理、表面改质处理、除臭处理及洗净处理。

权利要求4的发明构成为在根据权利要求3所记载的等离子体产生装置中，将金属层形成为网目(mesh)状。

权利要求5的发明构成为在根据权利要求1至4中任一项所记载的等离子体产生装置中，以具有杀菌作用的金属形成金属层。

通过该构成，从金属层产生具有杀菌性的金属离子，该离子与在金属层与电介质层的间隙所产生的臭氧、自由基等流体混合。结果，可更提高对工件的杀菌效果。

权利要求6的发明构成为在根据权利要求1至5中任一项所记载的等离子体产生装置中，高分子树脂为聚酰亚胺树脂、氟系树脂或聚硅氧树脂的任何一个。

(发明效果)

如以上的详细说明，若依据该发明的等离子体产生装置，不仅可通过使用富有可挠性的高分子树脂，制作具有大面积且所期望形状的电介质层的装置，并且可通过低电压放电，形成装置的长寿命化与节省能源化的优异效果。

尤其，若依据权利要求2的发明的等离子体产生装置，可在电介质层双面的区域产生等离子体，故具有可使臭氧等广范围地扩散的效果。

又，若依据权利要求3及5的发明的等离子体产生装置，具有可对工件的有效的杀菌处理等的效果。

附图说明

图1为该发明的第1实施例的等离子体产生装置的透视图。

图2为图1的箭头A-A剖面图。

图3为等离子体产生装置的分解透视图。

图4为表示以实施例的等离子体产生装置所产生的等离子体产生状态的示意剖面图。

图5为表示以一般的面放电所产生的等离子体产生状态的示意剖面图。

图6为表示流体的流出状态的示意剖面图。

图7为表示该发明的第2实施例的等离子体产生装置的剖面图。

图8为表示该发明的第3实施例的等离子体产生装置的透视图。

图9为表示该发明的第4实施例的等离子体产生装置的剖面图。

图10为表示第1及第2电极的变化例的分解透视图。

图11为表示金属层的变化例的透视图。

其中，附图标记说明如下：

1-1～1-4 等离子体产生装置

3 电介质层

4、4’ 第1电极

5、5’ 第2电极

6 交流电源

7、7’、7” 第1金属层

31、32 高分子树脂层

33、34、33’、34’ 支撑部

61、62 配线

70 第2金属层

71 孔

G 流体

P1至P3 等离子体

S、S’ 间隙。

具体实施方式

以下，参照附图而说明本发明的最佳形态。

(实施例)

(实施例1)

图1为本发明的第1实施例的等离子体产生装置的透视图，图2为图1的箭头A-A剖面图，图3为等离子体产生装置的分解透视图。

图1所示的等离子体产生装置1-1是用以通过电介质阻挡放电而产生等离子体的装置，且具备电介质层3、形成于电介质层3内的第1及第2电极4,5、交流电源6、第1金属层7。

如图2所示，电介质层3是用以使第1及第2电极4,5绝缘的层体，以高分子树脂层31,32形成。

具体上，将第1及第2电极4,5层叠形成于该高分子树脂层31上。然后，将高分子树脂层32以被覆这些第1及第2电极4,5整体的方式层叠形成于高分子树脂层31上。

在该实施例中，是以高耐热且高诱电率的高分子树脂的聚酰亚胺树脂形成高分子树脂层31,32。

如图3所示，第1及第2电极4,5为同形平板状层体，以与高分子树脂层31平行的方式横向并列配置于高分子树脂层31上。

交流电源6是用以将交流电压施加于第1及第2电极4,5的电源，交流电源6的一输出入端经由配线61而与第1电极4连接，另一输出入端经由配线62而与第2电极5连接。

第1金属层7为与电介质层3同形的长方形层体，且以具有杀菌作用的金属形成。例如，可以银、铜、锌、铝、铅或金等形成第1金属层7。

具体上，通过喷射(blasting)加工等，分别在高分子树脂层32的两边缘部形成特定高度的支撑部33,34，将第1金属层7以架设于支撑部33,34上的方式形成。借此，第1金属层7为以从表面侧覆盖第1及第2电极4,5整体的状态而与第1及第2电极4,5面对面。然后，该第1金属层7与高分子树脂层32分隔出使空气等气体通过的间隙S。

此外，于此种第1金属层7的表面设置有许多个孔71。这些孔71是用以使间隙S内所产生的流体流出至第1金属层7表面侧的外部的孔。在该实施例中，以略正方形状形成各孔71，且等间隔地配列于第1金属层7上。

接着，说明有关该实施例的等离子体产生装置1-1显现的作用及效果。

图4为表示以实施例的等离子体产生装置所产生的等离子体产生状态的示意剖面图，图5为表示以一般的面放电所产生的等离子体产生状态的示意剖面图。

如图4所示，若以使等离子体产生装置1-1朝下的状态，开启交流电源6，则交流电压经由配线61,62而施加于第1及第2电极4,5。

若施加交流电压，第1及第2电极4,5成为具有互为相反的极性的状态。例如，如图所示，第1电极4为正极时，第2电极5成为负极。

此时，第1金属层7以覆盖第1及第2电极4,5整体的方式面对面，故与正极的第1电极4面对面的第1金属层7的区域7A成为负极的状态。结果，与平行平板放电相同的电介质阻挡放电在第1电极4与第1金属层7的区域7A之间产生，等离子体P1在间隙S内，遍及第1电极4的整面地产生。

另一方面，与负极的第2电极5面对面的第1金属层7的区域7B成为正极的状态。结果，与平行平板放电相同的电介质阻挡放电在第2电极5与第1金属层7的区域7B之间产生，等离子体P2在间隙S内，遍及第2电极5的整面地产生。

因此，通过驱动该实施例的等离子体产生装置1-1，可在第1及第2电极4,5的全面区域，也就是间隙S的几乎全区域产生等离子体P1,P2。

又，在如图5所示的不具有第1金属层7的一般等离子体产生装置中，进行面放电的电介质阻挡放电。此外，图5中，符号2为基材。

也就是，若以与该实施例的等离子体产生装置1-1的驱动电压同电位，驱动图5的等离子体产生装置，则通过面放电所产生的电介质阻挡放电在第1及第2电极4,5间产生，等离子体P3在第1及第2电极4,5的境界部分产生。

因此，欲在遍及第1及第2电极4,5的全面区域安定地产生等离子体P3，必须对第1及第2电极4,5施加比等离子体产生装置1-1的驱动电压还要更高的交流电压。此种高电压的施加会招致电介质层3的劣化或绝缘破坏，使装置缩短寿命，并且招致能源消耗的增大。

相对于此，在该实施例的等离子体产生装置1-1中，虽然在高分子树脂层31的背面侧(图4的上面侧)进行面放电，但如上所述，在高分子树脂层32的表面侧(图4的下面侧)的间隙S内，进行与平行平板放电相同的放电，故可以低交流电压在遍及第1及第2电极4,5的全面区域安定地产生等离子体P1,P2。因此，恐招致电介质层3的劣化、绝缘破坏的虞虑少，且可谋求装置的长寿命化与能源消耗量的降低化。

图6为表示流体的流出状态的示意剖面图。

如图4所示，若等离子体P1,P2在等离子体产生装置1-1的间隙S的几乎全区域产生，则如图6所示，会产生臭氧、或自由基等流体G。

该流体G是从第1金属层7的孔71流出至等离子体产生装置1-1的外部。因此，通过将图中未表示的工件配置于第1金属层7的下侧附近，工件会受到杀菌处理、表面改质处理、除臭处理及洗净处理。

此外，在该实施例中是以银、铜、锌、铝、铅或金等形成第1金属层7，故若驱动等离子体产生装置1-1，则杀菌性高的金属离子会从第1金属层7飞出，与从第1金属层7的孔71流出的臭氧或自由基等流体G混合。結果，对工件的杀菌效果更加提高。

又，若依据该实施例的等离子体产生装置1，由于以高分子树脂形成电介质层3，故与以陶瓷形成电介质层3时相比，可形成大面积的电介质层3。

(实施例2)

接着，说明本发明的第2实施例。

图7为表示本发明第2实施例的等离子体产生装置的剖面图。

该实施例就利用高分子树脂的可挠性而制作等离子体产生装置的点而言，与所述第1实施例相异。

也就是，如所述实施例1的等离子体产生装置1-1，可通过以高分子树脂形成电介质层3，制作具有大面积的电介质层3的装置。在该实施例中，可通过利用高分子树脂的可挠性，而制作如图7所示的圆筒状等离子体产生装置1-2。

具体上，形成将第1及第2电极4,5以高分子树脂层31,32夹住的电介质层3，以架设于高分子树脂层32的支撑部33,34上的方式形成具有多个孔71的第1金属层7。然后，以使第1金属层7在内侧的状态，将该电介质层3与第1金属层7一体地形成圆筒状。如此方式，通过以可挠性高的高分子树脂形成电介质层3，可制作具有各种面形状的等离子体产生装置1。在该实施例中，将电介质层3与第1金属层7弯曲成筒状，制作等离子体产生装置1-2，但也可以圆形形成电介质层3，制作圆盘状等离子体产生装置。

其他构成、作用及效果与所述第1实施例相同，故省略这些记载。

(实施例3)

接着，说明有关本发明的第3实施例。

图8为表示该发明第3实施例的等离子体产生装置的透视图。

该实施例的等离子体产生装置1-3，第1金属层的构造与所述第1及第2实施例相异。

也就是，使用网目状第1金属层7’取代具有多个孔71的第1金属层7，将该第1金属层7’配置于电介质层3上方。

其他构成、作用及效果与所述第1及第2实施例相同，故省略这些记载。

(实施例4)

接着，说明有关本发明的第4实施例。

图9为表示该发明第4实施例的等离子体产生装置的剖面图。

该实施例的等离子体产生装置1-4，就将第1金属层设置在电介质层3的双面的点，与所述第1至第3实施例相异。

也就是，如图9所示，分别在电介质层3的背面的高分子树脂层31的背面两边缘部形成特定高度的支撑部33’,34’，以架设于这些支撑部33’,34’上的方式形成第2金属层70。借此，第2金属层70以从背面侧覆盖第1及第2电极4,5整体的状态，与第1及第2电极4,5面对面。然后，该第2金属层70与高分子树脂层31分隔出使空气等气体通过的间隙S’。

通过该构成，可在间隙S,S’的几乎全区域安定地产生等离子体，结果，可将通过等离子体所产生的臭氧等从等离子体产生装置1-4的双面扩散至广范围。

其他构成、作用及效果与所述第1至第3实施例相同，故省略这些记载。

此外，本发明不限于所述实施例，在发明主旨的范围内可有各种变化、变更。

例如，所述实施例中，是以2个同形平板状的层体4,5形成第1及第2电极，但不限于此。例如，也可如图10所示，使用2个梳齿状电极4’,5’作为第1及第2电极，且使这些第1及第2电极4’,5’咬合的构成。

又，在所述实施例中，是使用聚酰亚胺树脂作为高分子树脂层31,32，但不限于此，也可使用氟系树脂或聚硅氧树脂等。

又，所述第1至第3实施例中，例示有关具备具有多个孔71的第1金属层7的等离子体产生装置，但如图11所示，具备不具有孔的第1金属层7”的等离子体产生装置当然也包含在本发明的范围中。

此外，在所述实施例中，虽使用交流电源6作为电源，但施加于第1及第2电极的电压为不仅交流电压，也包含例如急上升再急下降的脉冲状电压等、仅以正方向(或仅以负方向)变化的电压的概念。

Claims (6)

1.一种等离子体产生装置，其具备电介质层、并列设置于该电介质层内的第1及第2电极、及用以对这些第1及第2电极施加特定电压的电源，其特征为，

所述电介质层是以高分子树脂层夹住所述第1及第2电极而成，

所述高分子树脂层是以高耐热且高介电率的高分子树脂而形成，

在所述高分子树脂层的两边缘部形成有支撑部，将第1金属层以从该电介质层的表面仅隔开特定距离的状态以架设于所述支撑部上的方式配设，并且以从表面侧覆盖所述第1及第2电极整体的方式与第1及第2电极面对面。

2.根据权利要求1所述的等离子体产生装置，其特征为，将第2金属层以从该电介质层的背面仅隔开特定距离的状态配设，并且以从背面侧覆盖所述第1及第2电极整体的方式与第1及第2电极面对面。

3.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其特征为，将用以使所述金属层与电介质层的间隙所产生的流体流出至金属层表面侧的多个孔设置于所述金属层。

4.根据权利要求3所述的等离子体产生装置，其特征为，将所述金属层形成为网目状。

5.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其特征为，以具有杀菌作用的金属形成所述金属层。

6.根据权利要求1或2所述的等离子体产生装置，其特征为，所述高分子树脂为聚酰亚胺树脂、氟系树脂或聚硅氧树脂的任何一个。