CN1921250B - 大气压等离子体发生装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于防止无用放电的具有电极结构的大气压等离子体发生装置，更详细地说，是提供一种在电极与电介质之间隔着间隔、并在第1电极与电介质之间填充液体电介质，从而防止无用放电的发生的大气压等离子体电极结构。该大气压等离子体发生装置包括：第1电极，从电源供给单元被施加放电电压；电介质，与所述第1电极隔着规定间隔，并包围所述第1电极；液体电介质，被填充在所述第1电极与所述电介质之间的空间中；第2电极，被设置成与所述电介质隔着规定间隔。另外，还包括：第2电介质，与所述第2电极隔着规定间隔，并包围第2电介质；第2液体电介质，被填充在所述第2电极与所述第2电介质之间的空间中。
Description
技术领域
本发明涉及用于防止无用放电的具有电极结构的大气压等离子体发生装置，更详细地说，涉及一种通过在电极与电介质之间隔开间隔并在第1电极与电介质之间填充液体电介质，从而防止无用放电的产生的大气压等离子体电极结构。
背景技术
等离子体发生装置通过在两个电极间引起放电并使注入其间的气体离子化而产生等离子体。这样形成的等离子容易进行化学反应，因而被用于有机污染物的清洗及表面处理等工序。
最近，正在受人瞩目的大气压等离子体发生装置，由于不需要现有的真空系统，在1个大气压(760torr)下无需反应腔室就可以直接适用于现有的生产线，因此，可通过连续的工序进行处理。然而，存在如下问题：大气压等离子体必须在不是真空的常压下引起放电，所以与低压相比较，相当高的电压被施加在两电极之间，由此产生了Arc，这样的Arc会导致电极及被处理物的损伤。
解决上述问题的方式有，在电极间形成电介质层的方法。如果在两个电极中的一个或者双方的表面被覆或者粘贴陶瓷等绝缘体或者电介质后施加高电压，则不会从两个电极发生直接放电，而是在电介质与电极之间、或者电介质与电介质之间发生放电，这被称为电介质势垒放电(Dielectric-barrier Discharge)或者无声放电(Silent Discharge)。
图1是表示采用现有的电介质势垒放电方式的大气压等离子体发生装置的电极结构的剖面图。
如该图所示，电源供给单元5在第1电极1与第2电极2之间施加电压，电介质3在第1电极1与第2电极的面上分别形成为平板状。在两电介质3之间形成维持了固定间隔的空间，若由电源供给单元5施加电压，则会在两电介质3之间的空间生成等离子体6。
位于两电极1、2之间的电介质3，起到了限制通过放电传递的电荷量、并将放电扩散到整个电极的作用。在这样的电介质势垒放电方式中，主要施加数kHz～数十kHz的交流电压或者脉冲电压，电压大小是数kV程度。电介质势垒放电方式中，由于电极间的电压高，不仅仅是从前使用的惰性气体，即便使用例如空气那样的放电电压高的气体也可以容易地产生等离子体。
图2是表示采用现有的电介质放电方式的大气压等离子体电极结构的另一实施方式的剖面图。
如该图所示，在两电极1、2之间形成电介质3并通过放电生成等离子体6这一点与图1相同，然而，还具有如下特征：第1电极1以及第2电极2的剖面形成为圆形，在其内部接触地形成电介质层3。另外，还具有在第1电极1的内部形成有可填充冷却水的空间的特征。在图1与图2中，可以省略任一方的电介质。
如图1及图2所示的现有的放电结构中，存在如下问题：由于第1电极及第2电极1、2与电介质3相互紧贴，若在第1电极1与第2电极2之间施加电源，就会在第1电极1及第2电极1、2与同接触的电介质3之间的细微的间隙以及电极周边的边界区域也发生放电，产生无用的等离子体7，由此导致电力损失.
此外，在第1电极及第2电极上被覆电介质使用的情况下，存在如下问题：若被覆层的内部、或者被覆层与第1电极及第2电极1、2之间存在细微的气泡，则会从气泡发生放电而被覆层发生损坏等，对电极的寿命产生致命的影响。
发明内容
本发明就是鉴于上述这些问题点而完成的，其目的在于，提供一种等离子体发生装置，在第1电极、第2电极上形成电介质时，在电极与电介质之间形成空间并填充液体电介质和冷却水，从而，能够防止在第1电极和第2电极的周围发生无用放电。
由于冷却水也是电介质，以下，为了方便，取代“液体电介质和冷却水”而简称为“液体电介质”。
为了实现上述目的，本发明涉及的用于防止无用放电的具有电极结构的大气压等离子体发生装置，包括：第1电极，从电源供给单元被施加放电电压；电介质，与所述第1电极隔着规定间隔，并包围所述第1电极；液体电介质，被填充在所述第1电极与所述电介质之间的空间中；第2电极，被设置成与所述电介质隔着规定间隔。
另外，还包括：第2电介质，与所述第2电极隔着规定间隔，并包围所述第2电极；第2液体电介质，被填充在所述第2电极与第2电介质之间的空间中。
根据本发明，具有如下的效果：在利用电介质在两极间发生放电从而生成等离子体的过程中，通过避免电极与电介质的边界面间的无用放电的发生，从而可以防止表面处理、洗涤等实际操作中不能利用的无用放电等离子体的生成。由此，还具有如下效果：能够防止这样的无用放电带来的电力损失等各种浪费，通过避免电极中的局部加热的发生，可以延长电极的寿命。
另外，还有如下效果：同时充分地活用液体电介质的避免电极与电介质之间的无用放电的用途、和用于冷却的用途，从而，不需要使用另外的冷却水。
附图说明
图1是表示现有的大气压等离子体发生装置的电极结构的剖面图。
图2是表示现有的大气压等离子体发生装置的电极结构的另一实施方式的剖面图。
图3是表示本发明的第一实施方式的大气压等离子体发生装置的电极结构的剖面图。
图4是表示本发明的第二实施方式的大气压等离子体发生装置的电极结构的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的最佳实施方式。
图3是表示本发明的第一实施方式的大气压等离子体发生装置的电极结构的剖面图。
如该图所示，由导体构成的第1电极10以圆柱状同电源供给单元50连接。而且，电介质30与第1电极10隔着规定间隔D，圆柱状地包围第1电极10，在第1电极10与电介质30之间的空间D填充有液体电介质40。另外，第2电极20被设置为从电介质30隔着规定间隔，并圆柱状地包围着电介质30。第1电极10所为从电源供给单元50被供给电力的电力施加电极而作用。第2电极20可以接地，或者，也可以设置为浮置状态。
并且，第2电极也与第1电极一样，可以附加(第2)电介质以及(第2)液体电介质。
在此，在位于第1电极10与第2电极20之间的电介质30，主要使用氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化硅(SiO2)等氧化物系的陶瓷物质。并且，在第1电极10与电介质30之间填充了液体电介质40，但电介质30和液体电介质40具有限制通过放电传递的电荷量、并且使得放电扩散到整个电极的作用。另外，液体电介质40还具有冷却大气压等离子体发生装置的驱动过程中产生的高热量的作用，可利用水的介电性，使用水作为液体电介质40。
根据放电电极的宽度、长度和液体电介质40的介电常数以及冷却能力，第1电极10与电介质30之间的间隔D可以不同，但是，为了液体电介质40的顺畅供给与排出，较佳的是0.1～30.0mm范围内的间隔。
当从电源供给单元50在第1电极10与第2电极20之间施加了放电电压，则从电介质30与第2电极20之间的空间发生放电，生成等离子体60。
图4是表示本发明的第二实施方式涉及的大气压等离子体发生装置的电极结构的剖面图。
如该图所示，由导体构成的第1电极10以平板状同电源供给单元50连接。而且，电介质30与第1电极10隔着规定间隔D，并以四棱柱状地包围第1电极，在第1电极10与电介质30之间的空间D中填充有液体电介质40。另外，第2电极20从电介质30隔着规定间隔，设置成宽阔的平板状。第1电极10作为从电源供给单元50被供给电力的电力施加电极而作用。第2电极20可以接地，或者，也可以设置为浮置状态。
毋庸置疑，第2电极也与第1电极相同，当然可以适用(第2)电介质及(第2)液体电介质。
与第一实施方式相同，电介质30主要使用氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化硅(SiO2)等氧化物系的陶瓷物质，第1电极10与电介质30之间填充有液体电介质40。
与第一实施方式相同，电介质30和液体电介质40的作用是，限制通过放电传递的电荷量，并且使得放电扩散到整个电极。液体电介质40还具有冷却大气压等离子体发生装置的驱动过程中产生的高热量的作用，可利用水的介电性，使用水作为液体电介质40。
根据放电电极的宽度、长度和液体电介质40的介电常数及冷却能力，第1电极10与电介质30之间的平行面间的间隔D不同，但是，为了液体电介质40的顺畅供给与排出，较佳的是0.1～30.0mm范围内的间隔。
并且，平板状的第2电极20的宽度，根据需要，有时比电介质30的横面W大，有时比该横面W小。
当从电源供给单元50在第1电极10与第2电极20之间施加了放电电压，则从电介质30与第2电极20之间的空间发生放电，生成等离子体60.
以上，说明了本发明的较佳的两种实施方式，而对于具备本领域的通常知识的人，在维持本发明的根本技术思想的前提下，可进行各种变形或者适用于相邻领域。也就是说，可适用于通过电极及电介质形状的变更(圆柱状、筒状、平板4方柱状)等的变形的、或者大气压等离子体的以外的利用了电极间放电的其他所有等离子体发生装置。
上述本发明的最佳实施形态，是为了举例而公开的，只要是具备本发明所属技术领域的通常知识的人，在不脱离本发明的技术思想的范围内可以进行各种各样的置换、变形以及变更，这样的置换、变更等属于专利请求的范围之内。
Claims (10)
1.一种具有电极结构的大气压等离子体发生装置，用于防止无用放电，其包括：
第1电极，从电源供给单元被施加放电电压；
电介质，与所述第1电极隔着规定间隔，并包围所述第1电极；
液体电介质，被填充在所述第1电极与所述电介质之间的空间中；以及
第2电极，被设置成与所述电介质隔着规定间隔；
还包括：
第2电介质，与所述第2电极隔着规定间隔，并包围所述第2电极；
第2液体电介质，被填充在所述第2电极与所述第2电介质之间的空间中。
2.如权利要求1所述的具有电极结构的大气压等离子体发生装置，其特征在于，
来自所述电源供给单元的放电电压被施加到所述第2电极上，所述第1电极成为接地、或浮置状态。
3.如权利要求2所述的具有电极结构的大气压等离子体发生装置，其特征在于，
所述液体电介质具有冷却功能。
4.如权利要求3所述的具有电极结构的大气压等离子体发生装置，其特征在于，
使用水作为所述液体电介质。
5.如权利要求1所述的具有电极结构的大气压等离子体发生装置，其特征在于，
所述液体电介质具有冷却功能。
6.如权利要求5所述的具有电极结构的大气压等离子体发生装置，其特征在于，
使用水作为所述液体电介质。
7.如权利要求1或2所述的具有电极结构的大气压等离子体发生装置，其特征在于，
所述电介质与所述第2电极之间的隔离距离是0.1～30mm的范围。
8.如权利要求1所述的具有电极结构的大气压等离子体发生装置，其特征在于，
所述电介质与所述第2电介质之间的隔离距离是0.1～30mm的范围。
9.如权利要求3所述的具有电极结构的大气压等离子体发生装置，其特征在于，
所述电介质与所述第2电极之间的隔离距离是0.1～30mm的范围。
10.如权利要求5所述的具有电极结构的大气压等离子体发生装置，其特征在于，
所述电介质与所述第2电介质之间的隔离距离是0.1～30mm的范围。
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| US4079260A (en) * | 1976-07-20 | 1978-03-14 | Andrei Vladimirovich Dmitriev | Ozone generator |
| CN2312518Y (zh) * | 1997-11-28 | 1999-03-31 | 复旦大学 | 低温等离子体放电管 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP平8-325002A 1996.12.10 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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