CN108781497A - 等离子体生成装置 - Google Patents

Abstract

等离子体生成装置(101)，具备：具有入口(3)及出口(4)的壳体(1)；以及配置在壳体(1)的内部且通过产生放电来生成等离子体的面状的放电电极(2)。壳体(1)在内部具有从入口(3)到出口(4)的非直线状的流路。该流路被配置成：在从入口(3)进入的空气朝向出口(4)而行进于所述流路的途中，所述空气多次通过放电电极(2)。

Description

等离子体生成装置

技术领域

本申请针对2016年2月29日提出申请的日本特愿2016-36964而主张优先权利益，通过参照该申请，从而将其全部内容包含于本书中。

本发明涉及等离子体(plasma)生成装置。

背景技术

在特开2008-130343号公报(专利文献1)中，记载了等离子体生成装置的一例。

在特开平8-185955号公报(专利文献2)中，记载了将利用介电体(dielectric)包覆金属制棒状导体而得到的电极配置成圆环状的结构。

为了生成等离子体并向空气中供给等离子体，从而在装置的空气入口或装置内的流路的中途，将平面状的放电电极配置在相对于气流垂直的方向上。通过放电电极产生等离子体，并在气流通过放电电极时对气流供给等离子体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-130343号公报

专利文献2：日本特开平8-185955号公报

发明内容

本发明所要解决的技术问题

若只是在装置的空气入口或装置内的流路的中途将平面状的放电电极配置在相对于气流垂直的方向上，则气流只有1次与放电电极接触的机会，在对气流中供给等离子体的方面，效率不佳。

因此，本发明的目的在于提供一种能够高效地向空气中供给等离子体的等离子体生成装置。

解决问题的手段

为了达到上述目的，基于本发明的等离子体生成装置具备：具有入口及出口的壳体；以及配置在所述壳体的内部且通过产生放电来生成等离子体的面状的放电电极；所述壳体在内部具有从所述入口到所述出口的非直线状的流路；所述流路被配置成：在从所述入口进入的空气朝向所述出口而行进于所述流路的途中，所述空气多次通过所述放电电极。

发明效果

根据本发明，由于在空气行进于流路的途中多次通过放电电极，所以能够高效地向空气中供给等离子体。

附图说明

图1是基于本发明的实施方式1的等离子体生成装置的立体图。

图2是基于本发明的实施方式1的等离子体生成装置的侧视图。

图3是关于图2中的III-III线的箭头剖视图。

图4基于本发明的实施方式1的等离子体生成装置所具备的放电电极的局部俯视图。

图5是放电电极的第1变形例的局部俯视图。

图6是放电电极的第2变形例的局部俯视图。

图7是放电电极的第3变形例的局部俯视图。

图8是壳体内的放电电极的配置方法的第1变形例的说明图。

图9是壳体内的放电电极的配置方法的第2变形例的说明图。

图10是壳体内的放电电极的配置方法的第3变形例的说明图。

图11是基于本发明的实施方式2的等离子体生成装置的立体图。

图12是基于本发明的实施方式2的等离子体生成装置的剖视图。

图13是基于本发明的实施方式3的等离子体生成装置的立体图。

图14是基于本发明的实施方式3的等离子体生成装置的剖视图。

图15是基于本发明的实施方式4的等离子体生成装置的立体图。

图16是切除了基于本发明的实施方式4的等离子体生成装置的一部分的状态下的立体图。

图17是切除了基于本发明的实施方式5的等离子体生成装置的一部分的状态下的立体图。

图18是基于本发明的实施方式5的等离子体生成装置的剖视图。

图19是切除了基于本发明的实施方式6的等离子体生成装置的一部分的状态下的立体图。

图20是基于本发明的实施方式7的等离子体生成装置的立体图。

图21是基于本发明的实施方式7的等离子体生成装置的剖视图。

图22是基于本发明的实施方式7的等离子体生成装置的电路图。

图23是基于本发明的实施方式7的等离子体生成装置产生放电的情况的说明图。

图24是基于本发明的实施方式8的等离子体生成装置的立体图。

图25是基于本发明的实施方式8的等离子体生成装置的局部展开状态下的剖视图。

图26是基于本发明的实施方式8的等离子体生成装置的第1变形例的局部展开状态下的剖视图。

图27是基于本发明的实施方式8的等离子体生成装置的第2变形例的局部展开状态下的剖视图。

图28是基于本发明的实施方式9的等离子体生成装置的立体图。

具体实施方式

(实施方式1)

参照图1至图4，针对基于本发明的实施方式1的等离子体生成装置进行说明。图1中示出了本实施方式的等离子体生成装置的立体图。

等离子体生成装置101具备：具有入口3和出口4的壳体1；以及配置在壳体1的内部且通过产生放电来生成等离子体的面状的放电电极2。壳体1在内部具有如箭头92所示那样从入口3到出口4的非直线状的流路。该流路被配置成：在从入口3进入的空气朝向出口4而行进于上述流路的途中，上述空气多次通过放电电极2。

在这里所示的示例中，壳体1具有大致圆柱形状。在外周面的一处设有入口3，在一方的端面的中央设有出口4。沿着壳体1的中心线设有臭氧除去部5。臭氧除去部5具有圆筒状的外表面且被配置成相对于壳体1为同心状。空气如箭头91所示那样从入口3进入壳体1内。进入壳体1内的空气如箭头92所示那样围绕着臭氧除去部5螺旋状地行进。

在非直线状的流路为螺旋状的情况下，不限于通过螺旋状的壁等逐一隔开，也可以是在连接的空间内假设的假想结构。例如，在图1所示的示例中，就壳体1的内部而言，除了在中心部配置有圆筒形的臭氧除去部5之外，其构成为圆筒形的较大的空间，但即使是这样的结构，当空气从入口3进入时，空气也在壳体1内螺旋状地流动，因此在这种情况下出现的空气的通道是非直线状的流路的一种。

图2中示出了等离子体生成装置101的侧视图。在图2的右端，放电电极2的端部比壳体1的端面缩入。如图2所示，在图1中如箭头92所示那样行进的空气，在壳体1的端部如箭头93所示那样行进，并进入配置在中心部的臭氧除去部5。臭氧除去部5可以利用公知技术构成。臭氧除去部5的圆筒的内部可以是任意的结构。通过了臭氧除去部5的空气，如箭头94所示那样从出口4排出。

图3中示出了关于图2中的III-III线的箭头剖视图。放电电极2被配置为从壳体1的端面观察时成为十字状。如图3所示，入口3设置在壳体1的外周面的切线方向上。

图4中示出了单独取出了放电电极2的局部俯视图。放电电极2可以包括使用导电性材料形成的网的结构。利用介电体包覆导电性材料而得到的物体相当于构成网的一条一条的线。在网中，例如编入了纵线和横线。当施加电压时，在纵线和横线的交叉点附近产生放电。

在本实施方式中，由于从入口3进入的空气在朝向出口4的流路中行进的途中多次通过放电电极2，所以能够增加流动的空气与在放电电极2的表面产生的等离子体的接触次数。因此，在本实施方式中，能够高效地向空气中供给等离子体。

如本实施方式所示，上述流路可以以螺旋状设定在壳体1内，入口3和出口4中的至少一方可以配置在该螺旋形状的延长上。如此一来，空气螺旋状地在壳体1内行进，因此容易反复地通过放电电极。

虽然在本实施方式中使用了面状的放电电极，但放电电极可以是简单的结构，所以保养变得容易。虽然图3所示的放电电极2是网状，但放电电极2的结构并不限定为网状。面状的放电电极也可以是如图5所示那样配置有多个平行的线的放电电极以代替网状的放电电极。在图5中，导电材料的线材以大致等间隔的方式配置。在这样平行地伸展开的线材彼此之间什么都没有，风可以穿堂而过。

在本实施方式中，面状的放电电极也可以是如图6所示那样的放电电极。在图6所示的示例中，从各个以直线状伸展开的导电材料的线材朝向一侧，突出有针状部分。当对该放电电极施加电压时，在针状部分的前端产生等离子体。

在本实施方式中，面状的放电电极也可以是如图7所示那样的放电电极。在图7所示的示例中，从各个以直线状伸展开的导电材料的线材朝向一侧，突出有刷子状部分。当对该放电电极施加电压时，在刷子状部分的前端产生等离子体。

虽然在本实施方式中示出了在壳体1内将放电电极2以90°间隔呈放射状地配置于4处的示例，但也可以如图8所示那样，将放电电极2以180°间隔配置于2处。

在壳体1内，还可以将放电电极2如图9所示那样以60°间隔呈放射状地配置于6处。在壳体1内，还可以将放电电极2如图10所示那样以45°间隔呈放射状地配置于8处。

这里示出了将放电电极2放射状地配置的情况下的几个示例，至于通过放电电极2将壳体1内的360°空间分割为几个，并不限定于这里示出的数目，也可以是其它的数目。虽然优选放电电极2的配置为等角度间隔，但也可以不是等角度间隔。虽然这里设定为放电电极2围绕着配置在中心的臭氧除去部5而呈放射状地配置，但臭氧除去部5的存在并非必须。等离子体生成装置也可以不具备臭氧除去部。在壳体1内一周360°中配置的放电电极2的数目越多，对通过的空气供给等离子体的效率越高。等离子体生成装置101可以在入口3或者出口4具备送风风扇。

(实施方式2)

参照图11至图12，针对基于本发明的实施方式2的等离子体生成装置进行说明。图11中示出了本实施方式的等离子体生成装置的立体图。等离子体生成装置102具备壳体1。壳体1具有入口3和出口4。入口3及出口4设置在壳体1的同一面。空气如箭头91所示那样从入口3进入壳体1内，并如箭头94所示那样从出口4排出。

图12中示出了等离子体生成装置102的剖视图。在壳体1的内部，设置有从入口3到出口4的非直线状的流路。在壳体1内接近出口4的部分配置有臭氧除去部5。臭氧除去部5可以利用公知技术构成。臭氧除去部5的内部，只要是空气能通过的结构，则可以是任意的结构。流路在壳体1内锯齿状地行进，然后通过臭氧除去部5到达出口4。

放电电极2是平坦的面状。放电电极2可以构成为能从壳体1的外部插入拔出。若放电电极2是片状物且能从壳体1的外部插入拔出，则保养变得容易。等离子体生成装置102可以在入口3或者出口4具备送风风扇。

在本实施方式中也能得到与实施方式1相同的效果。如图12所示，沿着流路行进的空气在流路的中途多次通过放电电极2。因此，能够高效地对通过壳体1内的空气供给等离子体。

(实施方式3)

参照图13至图14，针对基于本发明的实施方式3的等离子体生成装置进行说明。图13中示出了本实施方式的等离子体生成装置的立体图。等离子体生成装置103具备壳体1。壳体1具有入口3和出口4。入口3设置在壳体1的一方的侧面。出口4设置在壳体1的与入口3相反侧的侧面。空气如箭头91所示那样从入口3进入壳体1内，并如箭头94所示那样从出口4排出。

图14中示出了等离子体生成装置103的剖视图。在壳体1的内部，设置有从入口3到出口4的非直线状的流路。在壳体1内接近出口4的部分配置有臭氧除去部5。流路在壳体1内分支行进，然后在通过臭氧除去部5的同时进行合流，并到达出口4。

关于放电电极2在实施方式2中所描述的情况，在本实施方式中也适用。等离子体生成装置103可以在入口3或者出口4具备送风风扇。

在本实施方式中也能得到与实施方式1相同的效果。如图14所示，沿着流路行进的空气在流路的中途多次通过放电电极2。因此，能够高效地对通过壳体1内的空气供给等离子体。

(实施方式4)

参照图15至图16，针对基于本发明的实施方式4的等离子体生成装置进行说明。图15中示出了本实施方式的等离子体生成装置的立体图。等离子体生成装置104具备壳体1。壳体1的长度方向的两端可以是开放的。在壳体1的内部，平坦的网状的放电电极2与壳体1的长度方向平行地配置。图16中示出了为了看到等离子体生成装置104的内部结构而切除了一部分的状态下的立体图。等离子体生成装置104在壳体1内具备轴流风扇6。轴流风扇6配置在壳体1的接近入口的位置。外部的空气由轴流风扇6如箭头91所示那样被吸入壳体1内。

另外，虽然在图16中省略了轴流风扇的叶轮的图示，但实际上可以在中心部配置叶轮。在以下的附图中，对轴流风扇进行图示之时，同样地省略叶轮的图示。

在本实施方式中，由于配置了轴流风扇6，因此即使在壳体1内不存在整流板，空气也会在壳体1内螺旋状地行进。由于在壳体1内放电电极2与壳体1的长度方向平行地配置，因此螺旋状地在壳体1内行进的空气，如图16所示那样，多次通过放电电极2。由此，提高放电电极2的每一片的等离子体供给效率。

(实施方式5)

参照图17至图18，针对基于本发明的实施方式5的等离子体生成装置进行说明。图17中示出了本实施方式的等离子体生成装置的立体图。在图17中，以为了看到等离子体生成装置105的内部结构而切除了一部分的状态进行图示。等离子体生成装置105具备壳体1。在壳体1的内部，平坦的网状的放电电极2与壳体1的长度方向平行地配置。在壳体1内比放电电极2靠下游侧的位置，配置有作为送风风扇的轴流风扇6。这里配置的送风风扇也可以是轴流风扇之外的风扇。送风风扇的、壳体1的长度方向的一方的端部由底板封闭。在由底板封闭的端部的附近，设置有入口3。入口3分别设置在壳体1的4个侧面上。图18中示出了以通过入口3的方式切割得到的等离子体生成装置105的剖视图。多个入口3配置在从壳体1的长度方向观察时为点对称的位置。

入口3作为对壳体1的板材倾斜地进行贯通的孔而设置。虽然这里入口3作为倾斜地贯通的孔而设置，但其也可以是对壳体1的板材垂直地贯通的孔。虽然这里入口3分别设置在壳体1的4个侧面上，但入口3也可以仅设置在例如互相对置的2个侧面上。虽然这里入口3作为每1个侧面2个的开口部而设置，但1个入口3所包含的开口部的数目不限定为2个，也可以是其它数目。

在本实施方式中，当通过送风风扇引起从壳体1内排出空气的方向的风时，壳体1内的气压下降，因此空气从入口3被吸入壳体1内。由于入口3设置在壳体1的侧面的点对称的位置，所以在壳体1内产生螺旋状的气流。由于放电电极2与壳体1的长度方向平行地配置，因此沿着螺旋状的气流行进的空气，如图17所示那样，多次通过放电电极2。由此，提高放电电极2的每一片的等离子体供给效率。

(实施方式6)

参照图19，针对基于本发明的实施方式6的等离子体生成装置进行说明。图19中示出了本实施方式的等离子体生成装置的立体图。在图19中，以为了看到等离子体生成装置106的内部结构而切除了一部分的状态进行图示。等离子体生成装置106具备壳体1。壳体1的长度方向的两端是开放的。在壳体1的内部，平坦的网状的放电电极2与壳体1的长度方向平行地配置。在壳体1内配置有螺旋状的肋7。壳体1内的空间被肋7分割为螺旋状的通路。

在本实施方式中，由于在壳体1内设置有螺旋状的肋7，因此，虽然存在空气的压力损失，但也能够更精确地决定空气在壳体1内几次通过放电电极2。

(实施方式7)

参照图20至图22，针对基于本发明的实施方式7的等离子体生成装置进行说明。图20中示出了本实施方式的等离子体生成装置的立体图。等离子体生成装置201包括筒形状部。图21中示出了等离子体生成装置201的剖视图。在等离子体生成装置201中，以被筒状的介电体部13包围的方式规定有内部空间14。

等离子体生成装置201具备：以整体构成为筒形状部的方式排列配置的多个线状的放电电极12；以及介电体部13，该介电体部13分别以筒状覆盖多个线状的放电电极12的外周面，并且总括地包覆多个放电电极12，且作为整体是沿着上述筒形状部的形状。介电体部13的与互相邻接的放电电极12彼此之间对应的部分，与上述筒形状部的外周面17相比，在内周面更深地凹陷进去。虽然这里示出了在外周面17上完全没有凹陷的情况，但也可以在外周面17的与放电电极12彼此之间对应的部分上存在某些凹陷。只要在对外周面17的与放电电极12彼此之间对应的部分和内周面的与放电电极12彼此之间对应的部分比较时，后者的凹陷较大即可。也可以是如本实施方式所示那样在外周面的与放电电极12彼此之间对应的部分上完全没有凹陷的结构。

如图21所示，在等离子体生成装置201中，沿着外周配置有多个线状的放电电极12，如图22所示，分别从交流电源16与这些放电电极12形成电连接。若将交流电源16的两极提供的电位设为第一电位和第二电位，则在排列的多个放电电极12中，被施加第一电位的放电电极和被施加第二电位的放电电极交替地排列。在图22中，将本来被圆化而形成圆筒状部的介电体部13展开以使其变平坦地进行图示。因此，外周面17本来是弯曲的面，但在图22中显示为平坦。

如图20所示，在等离子体生成装置201中，通过某些手段，沿着箭头95的方向送入空气。也可以构成为作为等离子体生成装置201的一部分而在某些位置具备送风风扇(未图示)。也可以构成为通过送风风扇送入或吸入空气，结果，产生箭头95的方向上的气流。

在本实施方式中，在沿着筒形状部的外周而相邻的放电电极12彼此之间施加不同的电位，通过这里产生的电位差，在互相相邻的放电电极12彼此之间，如图23所示那样，在内周面侧的凹陷中产生放电15。放电15是作为介电体阻挡放电(dielectric barrierdischarge)而产生的放电。虽然实际上介电体部13弯曲某程度，但在图23中，为了说明上的方便，显示为平坦的状态。图23中的放电15是示意性地示出的放电，放电的形状不限定为这里示出的形状。

沿着箭头95的方向进入内部空间14的空气与筒形状部的内周面接触，通过放电15被赋予等离子体。如此，作为含有等离子体的空气而从相反侧的开口部排出。

在本实施方式中，由于介电体部13的与互相邻接的放电电极12彼此之间对应的部分，与上述筒形状部的外周面17相比，在内周面更深地凹陷进去，因此，在凹陷更深的一侧即内周面容易产生介电体阻挡放电，而在外周面17则难以产生。这样，能够在内周面集中产生放电，因此能够避免无用的放电，抑制消耗电量并高效地产生放电。如此，能够高效地对空气供给等离子体。

(实施方式8)

参照图24至图25，针对基于本发明的实施方式8的等离子体生成装置进行说明。图24中示出了本实施方式的等离子体生成装置的立体图。等离子体生成装置202包括筒形状部。等离子体生成装置202可以在筒形状部的内侧具备用于送入或吸入空气的送风风扇。等离子体生成装置202与实施方式7中所描述的等离子体生成装置201相比，基本结构相同，但在以下方面有所不同。

在本实施方式中，介电体部13包括具有朝向筒形状部的内侧尖锐的形状的部分13a。尖锐的形状的部分13a被配置成与放电电极12对应。尖锐的形状的部分13a与放电电极12相同地被设置成线状。

图25中示出了将等离子体生成装置202所含的2个放电电极12及其附近的部件取出来进行展示的情况下的剖视图。介电体部13中，成为筒形状部的外周面17的一侧是平坦的，而成为内周面的一侧则排列有尖锐的形状的部分13a。通过排列有尖锐的形状的部分，从而在筒形状部的内周面形成沟槽。沟槽例如与筒形状部的长度方向平行地延伸。

在本实施方式中，由于在成为空气的流路的筒形状部的内周面上设置有尖锐的形状的部分13a，因此，通过部分13a能控制气流。只要在尖锐的形状的部分13a彼此之间形成有沟槽，则气流的至少一部分会沿着该沟槽，从而容易与在沟槽的内部产生的放电接触。

虽然在图25中，部分13a以等腰三角形那样的剖面形状突出，但介电体部13的形状也可以是图26所示的形状以代替图25所示的形状。在图26所示的示例中，介电体部13包括以长方形那样的剖面形状突出的部分13b。

进而，其也可以是如图27所示的形状。在图27所示的示例中，介电体部13包括部分13c。在部分13c中，当以剖面观察时，其尖锐化的部分的坡度在中途产生变化，前端变尖。

(实施方式9)

参照图28，针对基于本发明的实施方式9的等离子体生成装置进行说明。图28中示出了本实施方式的等离子体生成装置的立体图。等离子体生成装置205与实施方式7或8中所描述的等离子体生成装置相比，基本结构相同，但在以下方面有所不同。

在本实施方式中，多个线状的放电电极12被配置成整体成为扭曲的形状。伴随与此，介电体部13的突出的部分13a也是扭曲的。若沿着被互相邻接的突出的部分13a彼此夹持而形成的沟槽前进，则构成为螺旋形状。部分13a彼此之间的成为沟槽的部分，可以类似于通常被施加到枪炮的枪炮体的内表面上的螺旋状的沟槽、即膛线(来复线)。

在本实施方式中，由于筒形状部的内周面上的突出的部成为扭曲的形状，因此，通过筒形状部的内部的气流的至少一部分会沿着扭曲的形状行进，放电位置与气流接触的长度变得更长。由此，能够更高效地对气流供给等离子体。

另外，虽然在上述各实施方式中示出了等离子体生成装置的示例，但也可以构成为通过对空气中供给等离子体来净化空气，在该情况下，该装置可以被称作空气净化装置而不是等离子体生成装置。

另外，也可以对上述实施方式中的多个实施方式适当地组合之后进行应用。

另外，本次公开的上述实施方式在所有的方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围由权利要求示出，而不是由上述说明示出，且包括与权利要求均等的意思以及范围内的所有变更。

符号说明

1 壳体

2 (面状的)放电电极

3 入口

4 出口

5 臭氧除去部

6 轴流风扇

7 肋

12 (线状的)放电电极

13 介电体部

13a、13b、13c (尖锐形状的)部分

14 内部空间

15 放电

16 交流电源

17 外周面

91、92、93、94、95、96 箭头

101、102、103、104、105、106、201、202、205 等离子体生成装置

Claims (5)

1.一种等离子体生成装置，其特征在于，具备：

具有入口及出口的壳体；以及

配置在所述壳体的内部且通过产生放电来生成等离子体的面状的放电电极，

所述壳体在内部具有从所述入口到所述出口的非直线状的流路，

所述流路被配置成：在从所述入口进入的空气朝向所述出口而行进于所述流路的途中，所述空气多次通过所述放电电极。

2.根据权利要求1所述的等离子体生成装置，其特征在于，

所述流路以螺旋状设定在所述壳体内，所述入口及所述出口的至少一方配置在该螺旋形状的延长上。

3.一种等离子体生成装置，其特征在于，具备：

以整体成为筒形状部的方式排列配置的多个线状的放电电极；以及

介电体部，该介电体部分别以筒状覆盖所述多个线状的放电电极的外周面，并且总括地包覆所述多个放电电极，且作为整体是沿着所述筒形状部的形状，

所述介电体部的与互相邻接的所述放电电极彼此之间对应的部分，与所述筒形状部的外周面相比，在内周面更深地凹陷进去。

4.根据权利要求3所述的等离子体生成装置，其特征在于，

所述介电体部包括朝向所述筒形状部的内侧尖锐的形状的部分。

5.根据权利要求3或4所述的等离子体生成装置，其特征在于，

所述多个线状的放电电极被配置成整体成为扭曲的形状。