JP2019511085A - 大気圧プラズマ発生装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、大気圧プラズマ発生装置（１１）であって、印加された交流電圧を機械的な振動に変換するように構成されている入力領域（２）と、機械的な振動を電圧に変換するように構成されている出力領域（３）とを備え、前記出力領域（３）が長手方向（ｚ）において前記入力領域（２）に隣接している圧電トランス（１）と、前記圧電トランス（１）に固定されていると共に、前記入力領域（２）に交流電圧を印加するように構成されている接触素子（１３，１４）と、ホルダー（１７）と、を備え、前記接触素子（１３，１４）は、前記圧電トランス（１）の長手方向（ｚ）における前記ホルダー（１７）に対する移動が阻止されるように、形状ロック結合によって前記ホルダー（１７）と結合されていることを特徴とする大気圧プラズマ発生装置（１１）に関する。【選択図】図２

Description

本発明は、大気圧プラズマ発生装置に関する。この場合、プラズマは非熱的なものである。

装置は、特に、プロセスガスのイオン化のために用いられ得る出力電圧を発生させる圧電トランスを備えている。装置は、圧電トランスの、特に長手方向における、装置のホルダーに対する移動を防止することを意図されている。しかしながら、同時に、ホルダーは、トランスの振動が減衰されるような態様で圧電トランスの能力を損なってはならない。なぜなら、それによって、プラズマ発生効率が低下すると考えられるからである。

本発明の課題は、したがって、この差し当たって互いに矛盾する要求を可能な限り良好に満たす装置を提供することである。

当該課題は、請求項１による装置によって解決される。

圧電トランス、接触素子及びホルダーを備える大気圧プラズマ発生装置が提案される。圧電トランスは、印加された交流電圧を機械的な振動に変換するように構成されている入力領域と、機械的な振動を電圧に変換するように構成されている出力領域とを備え、出力領域は長手方向において入力領域に隣接している。接触素子は、圧電トランスに固定されていると共に、入力領域に交流電圧を印加するように構成されている。接触素子は、さらに、圧電トランスの長手方向におけるホルダーに対する移動が阻止されるように、形状ロック結合（formschlussige Verbindung）によってホルダーと接続されている。

少なくとも２つの結合パートナー（Verbindungspartner）が互いの内部に食い込むことによって生じる少なくとも２つの結合パートナーの結合を、「形状ロック結合」と称することができる。その際、結合パートナーは、力の伝達がない、または、力の伝達が中断された状態においても、互いに分離する可能性はない。換言すれば、形状ロック結合において、一方の結合パートナーの少なくとも一方向への移動は、他方の結合パートナーによって阻止される。運転荷重の下では、結合パートナーの表面に対して垂直に、すなわち直角に、圧縮力が作用する。この場合、接触素子とホルダーは形状ロック結合の結合パートナーを構成し、その際、ホルダーの形状設定を通じて、接触素子の長手方向における移動が阻止される。

圧電トランスの長手方向における移動は、ホルダーが圧電トランスと直接的に結合されることによって阻止されるのではなく、ホルダーが接触素子と結合されており、接触素子が同様にトランスに固定されていることによって阻止される。それによって、接触素子の圧電トランスとの機械的な固定が、僅かな機械的荷重にのみ晒されるような装置がもたらされる。したがって、例えば、接触素子が外部電極にロウ付けされるロウ付け箇所の寿命が、著しく延長され得る。

それに加えて、ホルダーは、このようにして、圧電トランスの長手方向における振動を減衰させることはない。なぜなら、ホルダーは、圧電トランスに直接的には影響を及ぼさないからである。それに対応して、プラズマは高い効率で生成され得る。

形状ロック結合は、特に衝撃に強いものであり得る。その結果、例えば装置が落下した場合にも、圧電トランスのホルダーに対する長手方向における移動が引き起こされることはないであろう。

ホルダーは、したがって、複数の目的に同時に寄与し得る。接触素子との形状ロック結合によって、ホルダーは、圧電トランスの長手方向における位置を固定することができる。同時に、ホルダーは、圧電トランスの振動を減衰させない、またはごく僅かだけ減衰させるように構成されている。なぜなら、形状ロック（Formschluss）による接触素子との固定は、トランスの当該振動を本質的には阻害しないからである。さらに、ホルダーは、例えば衝撃に対するトランスの機械的な保護手段として作用し得る。

ホルダーは、２つの突出部を備えることができ、接触素子は、長手方向において両側で２つの突出部のうちそれぞれ１つと直接的に接触している。それに対応して、接触素子は、２つの突出部の間に形状ロックによって閉じ込められ得る。

代替的に又は補完的に、ホルダーはスリット状の凹部を備えることができ、接触素子は、凹部の内部に配置されていると共に、凹部を通してホルダーの内部から外部へ導かれる。ホルダーのスリット状の凹部内に接触素子を配置することによっても、接触素子とホルダーの間の形状ロック結合が作り出され得る。スリット状の凹部は、長手方向に延びることができる。空間内における長手方向と垂直な方向において、スリット状の凹部は、長手方向におけるよりも顕著に短い長さを有し得る。

代替的に又は補完的に、接触素子は２本のワイヤを備えることができ、その際、ホルダーはワイヤの直径に相当する直径を有する開口を備えることができ、２本のワイヤはいずれも、それぞれホルダーの２つの開口を通じて延びており、それによって、ホルダーと形状ロック結合されている。開口の直径は、特に、ワイヤの直径より僅かだけ大きくすることができ、その結果、開口内にワイヤを配置する際、形状ロックが生じる。

接触素子は、圧電トランスに、分離不可能な固定によって固定され得る。互いに固定された要素の少なくとも１つを破壊し、または、少なくとも損傷することなく分離することのできない全ての固定を、分離不可能な固定と称することができる。

接触素子の圧電トランスへの、そのような分離不可能な固定は、例えば、ロウ付け、接着、または、マイクロシルバー焼結（Mikrosilber-Sintern）によって作り出され得る。マイクロシルバー焼結においては、接触素子とトランスの間にペーストが塗布され、続いて、接触素子とトランスが共に焼結される。焼結プロセスにおいて、少なくとも９５重量％の銀から成り、接触素子と圧電トランスを機械的に互いに結合する層が、ペーストから形成される。

ホルダーは、少なくとも２つの支持要素を備えることができ、圧電トランスは支持要素の上に載置されており、支持要素は、長手方向に垂直な方向への圧電トランスの移動を阻止する。この場合、圧電トランスの移動は、ホルダーに対するものである。

特に、ホルダーは、２つの支持要素から成る第１のペア、及び、２つの支持要素から成る第２のペアを備えることができ、その際、第１のペアは、長手方向に垂直な第１の方向へのトランスのホルダーに対する移動を阻止し、第２のペアは、長手方向及び第１の方向に垂直な第２の方向へのトランスのホルダーに対する移動を阻止する。

支持要素は、それに対応して、接触素子の圧電トランスへの固定部位、例えばロウ付け箇所が機械的な負荷を受けることなく、長手方向に垂直な方向への圧電トランスの移動を阻止することができる。そのような長手方向に垂直な移動は、例えば衝撃に続いて引き起こされ得る。

トランスは支持要素の上に載置されることができ、その結果、支持要素は、トランスに持続的なクランプ効果を作用させることはなく、トランスがホルダーに対して長手方向に垂直に移動した場合に初めて力を作用させる。支持要素の上への載置により、トランスは、長手方向に垂直な方向へ移動することが阻止され得る。支持要素がトランスに持続的な力を作用させないことにより、長手方向におけるトランスの振動を支持要素が減衰させないことが保障され得る。

支持要素は、圧電トランスへ向かう方向に楔形に尖った形状を有しており、圧電トランスにほぼ線状に接触している。それに対応して、支持要素は、最小の面積においてのみ圧電トランスと接触している。このようにして、トランスの振動の減衰は、支持要素によって、さらに低減され得る。

支持要素は、長手方向において圧電トランスの長さの１／４または３／４に相当する位置において圧電トランスに接触するように配置され得る。これらの位置には、圧電トランスがその共振周波数または共振周波数の調波で作動中に、振動の節が形成され得る。それに対応して、圧電トランスは、装置の作動中に、これらの位置においてごく僅かだけ移動する。これらの位置への支持要素の配置は、同様に、支持要素が圧電トランスの振動を本質的に減衰させないことに寄与し得る。

ホルダーは、主として弾性的に変形する材料から構成され得る。支配的な弾性変形によって、特に高いQ値（Gutefaktor）が生じ得る。材料は、特に、硬い材料であり得る。特に、支持要素は、主として弾性的に変形する材料から構成され得る。ゴムまたは塑性変形する材料から成るホルダーは、圧電トランスの振動の減衰をもたらすであろう。主として弾性的に変形する材料の使用により、圧電トランスの振動がホルダーに機械的に伝達され得ないこと、及び、それに対応して当該振動が減衰されないことが保障され得る。

材料は、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、または、さらにガラス繊維を含み得るポリアミドであり得る。

ホルダーは、互いに結合された２つのハーフシェルを備え得る。その際、圧電トランスの、または、接触素子の固定は、２つのハーフシェルの結合によって行われ得る。

２つのハーフシェルは、互いに同一であり得る。さらに、２つのハーフシェルは、１つの材料から製作され得る。特に、２つのハーフシェルは、射出成形素材からの射出成形によって製作されることができ、その際、１つの同一の型が２つのハーフシェルの製作のために使用され得る。２つの同一のハーフシェルから成るホルダーの使用により、使用される必要のある射出成形型がただ１つのみである容易な製造方法が可能となり得る。

接触素子は、銅-インバー-銅（CIC = Copper Invar Copper）からなる薄板を備え得る。銅-インバー-銅は、非常に小さな熱膨張係数という利点を具備している。さらに、銅-インバー-銅からなる薄板は、様々な形状にプレスされることができ、それに対応して装置の接触の設計において、高いフレキシビリティーが許容される。

薄板は、圧電トランスに接触している第１のセクションと、ホルダーの外面に配置されている第２のセクションと、を備えている。そのために、薄板は曲げられ得る。例えば、薄板はＵ字形状に曲げられ得る。代替的に、薄板は、セクションを互いに分離する直角の屈曲部を備えるように曲げられ得る。

さらに、ホルダーは、薄板の形状に適合した形状を有する案内要素を備え得る。例えば、薄板及び案内要素は、それぞれ半円形のセクションを備え得る。薄板及びホルダーは、薄板とホルダーの形状ロック結合が生じるように配置され得る。

薄板は、さらに、第１のセクションを第２のセクションと結合する中間のセクションをさらに備えることができ、その際、薄板はＵ字形状に曲げられている。特に、中間のセクションは、Ｕ字形状の半円形の湾曲を形成し得る。第１及び第２のセクションは、それぞれＵ字形状の直線の辺を形成することができる。

第２のセクションは、ホルダーと形状ロック結合する、湾曲した部分セクションを備え得る。この形状ロック結合は、さらに、薄板とホルダーの間の相対移動を排除することに寄与し得る。

さらに、装置はウェブを備えており、ウェブは、圧電トランスの入力側の正面に接触していると共に、それによって圧電トランスの長手方向においてウェブへ向かう方向の移動を阻止する。ウェブは、例えば、薄板と共に、ホルダー、接触素子及びトランスの間の形状ロック結合を形成し得る。

本発明の別の観点は、上述した装置と、その内部に当該装置が配置されるハウジングと、を備えるプラズマ発生器に関する。プラズマ発生器は、特に、非熱的大気圧プラズマの生成を可能とし得る。プラズマ発生器は、装置及びハウジングの他に、別の部材を備え得る。これには、例えば、制御回路、それを通じてプラズマが噴出され得る噴射ノズル、及び、プロセスガスのための入口が含まれる。

ハウジングは、プラズマ発生器の外側ハウジングであり得る。装置のホルダーは、ハウジングの内部に配置され得る。それに対応して、ホルダーは、ハウジングが開かれた場合にのみアクセス可能であり得る。

装置は、好ましくは、ハウジングから取り外すことができるように、分離可能にハウジング内に固定され得る。特に、装置は、とりわけ頻繁に摩耗の兆候を示すプラズマ発生器の要素を備えている。その際、長時間の作動において損傷の原因となり得る機械的な振動が作動中に常に生じているような圧電トランスが、特に問題となる。出力側でのプラズマ点火によっても、圧電トランスの長時間の作動においては、損傷に至り得る。

特に、プラズマ発生器は、圧電トランスが、ホルダー及び接触素子と共にのみプラズマ発生器から取り外され得るように設計され得る。その際、圧電トランス、ホルダー及び接触素子は、ユニットとして、プラズマ発生器から取り外され、交換され得る。それによって、例えば、衝撃に強いトランスのホルダー、トランスの振動のごく僅かな減衰、または、接触素子のトランスへの機械的な固定部位への負荷のない長手方向の固定といった、上述した利点を具備する装置がもたらされ得る。

装置がプラズマ発生器から取り出し可能かつ交換可能に設計されている場合、装置の交換の後、プラズマ発生器の別の部材はさらに使用され得る。

装置のホルダーは、プラズマ発生器のハウジングの内部に、例えばネジ結合またはノッチ結合（Rastverbindung）によって固定され得る。その際、結合は、プラズマ発生器の運転中の衝撃及び振動によっては分離されない一方、プラズマ発生器のユーザによっては分離可能であるように設計され得る。

装置は、代替的に、ハウジングの内部に、素材を用いた結合、例えば接着またはロウ付けによって固定され得る。そのような結合は確かに分離不可能であるが、固定のとりわけ高い安定性を要求する特定の適用においては、有利であり得る。

ハウジングの内部には、圧電トランスの制御のための制御回路が配置されることができ、当該制御回路は、接触素子を介して圧電トランスと電気的に接触している。ホルダーがハウジングの内部に固定される場合、接触素子と制御回路の間の電気的な接続も同時に形成され得る。

以下において、本発明が、図面に基づいて詳細に記述される。

圧電トランスを透視図で示している。 大気圧プラズマ発生装置を示している。 図２に示された装置の横断面図を示している。 装置の透視図を示している。 代替実施例による装置の断面を示している。 代替実施例による装置の断面を示している。 代替実施例による装置の断面を示している。 代替実施例による装置の断面を示している。 代替実施例による装置の断面を示している。 代替実施例による装置の断面を示している。 圧電トランス及び接触素子の側面図を示している。 別の実施例による大気圧プラズマ発生装置を示している。 別の実施例による大気圧プラズマ発生装置を示している。 別の実施例による大気圧プラズマ発生装置を示している。 別の実施例による大気圧プラズマ発生装置を示している。 別の実施例による装置を示している。 別の実施例による装置を示している。 別の実施例による装置を示している。 別の実施例による装置を示している。 図１６〜１９に示された実施例の代替的な変形例による装置の断面を示している。 別の実施例による装置の断面を示している。 図２１に示された実施例の代替的な変形例を示している。

図１は、圧電トランス１を透視図で示している。圧電トランス１は、特に、非熱的大気圧プラズマの発生装置において使用され得る。

圧電トランス１は、レゾナンス・トランス（Resonanztransformator）の一形態であり、当該レゾナンス・トランスは、圧電性に基づいており、従来の磁気トランスとは対照的に電気機械システムを具現している。圧電トランス１は、例えばローゼン型のトランスである。

圧電トランス１は、入力領域２及び出力領域３を備えており、出力領域３は長手方向ｚにおいて入力領域２に隣接している。入力領域２において圧電トランス１は、電極４を備えており、当該電極４には交流電圧が印加され得る。電極４は、圧電トランス１の長手方向ｚに延びている。電極４は、長手方向ｚに垂直な積層方向ｘにおいて、圧電材料５と交互に積層されている。その際、圧電材料５は、積層方向ｘに分極されている。

電極４は圧電トランス１の内部に配置されており、内部電極とも称される。圧電トランス１は、第１の側面６と、第１の側面６と対向する第２の側面７と、を備えている。第１の側面６の上には、第１の外部電極８が配置されている。第２の側面７の上には、第２の外部電極（図示されていない）が配置されている。内在する電極４は、積層方向ｘにおいて交互に、第１の外部電極８または第２の外部電極と電気的に接触している。

さらに、圧電トランス１は、第３の側面２０及び第４の側面２１を備え、これらの側面は、互いに対向していると共に、第１の側面６及び第２の側面７と垂直に配置されている。第３及び第４の側面２０，２１の面法線は、それぞれ積層方向ｘを指向している。

入力領域２は、電極４の間に印加される低い交流電圧によって制御され得る。圧電効果に基づいて、入力側に印加された交流電圧は、まず機械的な振動に変換される。その際、機械的な振動の周波数は、本質的に、圧電トランス１の幾何形状及び機械的構造に依存する。

出力領域３は圧電材料９を備えているが、内在する電極はない。出力領域における圧電材料９は、長手方向ｚに分極されている。出力領域３の圧電材料９は、入力領域２の圧電材料５と同じ材料であることができ、その際、圧電材料５及び９は、それらの分極方向において相違し得る。出力領域３において、圧電材料９は、完全に長手方向ｚにおいて分極された単一のモノリシック層の形態とされている。その際、圧電材料９は、出力領域３において、単一の分極方向のみを備えている。

入力領域２の電極４に交流電圧が印加されると、圧電材料５，９の内部に機械的な波動が形成され、当該波動は、圧電効果により、出力領域３において出力電圧を生成する。出力領域３は、出力側の正面１０を備えている。したがって、出力領域３においては、正面１０と、入力領域２の電極４の端部との間に、電圧が生成される。出力側の正面１０には、その際、高電圧が生成される。その際、出力側の正面と圧電トランスの周囲との間にも高い電位差が発生し、当該電位差は、プロセスガスをイオン化させる強い電場を生成するのに十分である。

このようにして、圧電トランス１は高い電場を生成し、当該電場は、気体または液体を電気的な励起によってイオン化させ得る状態にある。その際、それぞれの気体またはそれぞれの液体の原子または分子は、イオン化されてプラズマを形成する。圧電トランス１の表面の電場の強度がプラズマの点火強度（Zundfeldstarke）を上回る場合は常に、イオン化状態に至る。その際、原子又は分子のイオン化に必要な電場強度を、プラズマの点火強度と称する。

図２は、大気圧プラズマ発生装置１１を示している。装置１１は、図１に示された圧電トランス１を備えている。圧電トランス１は、ここでは追加的に、圧電トランス１の出力領域３に配置された絶縁体１２を備えており、その際、絶縁体１２は、出力領域３におけるトランス１の側面を少なくとも部分的に覆っているが、出力側の正面１０は絶縁体１２に覆われていない。絶縁体は、例えば収縮チューブ（Schrumpfschlauch）によって形成され得る。絶縁体１２は、圧電トランス１の出力側のエッジに沿って望ましくないプラズマ点火が生じることを防止する。

さらに、装置は、第１の接触素子１３及び第２の接触素子１４を備えている。第１の接触素子１３は、圧電トランス１の第１の外部電極８と接続されている。第２の接触素子１４は、圧電トランス１の第２の外部電極と接続されている。第１及び第２の接触素子１３，１４を介して、圧電トランス１の第１及び第２の外部電極に、交流電圧が印加され得る。

接触素子１３，１４は、それぞれワイヤ１５を備え、その一端にはブロック１６が配置されている。接触素子１３，１４のブロック１６は、それぞれの外部電極８に、分離不可能な固定によって固定されている。ブロック１６は、例えば、ロウ付け、接着、または、マイクロシルバー焼結によって、圧電トランス１の外部電極８に固定され得る。ブロック１６及びワイヤ１５は、導電性の材料、例えば銅から成っている。

さらに、装置１１は、ホルダー１７を備えている。ホルダー１７は、２つのハーフシェル１８，１９を備え得る。図２には、圧電トランス１のホルダー１７との接続の図示を可能とするために、ホルダー１７の第１のハーフシェル１８のみが示されている。第２のハーフシェル１９は、図２に示されたハーフシェル１８と同一であり得る。ハーフシェル１８，１９は、射出成形要素である。

ホルダー１７は、支持要素２２を備えている。圧電トランス１の第３及び第４の側面２０，２１は、それぞれ支持要素２２のうち一つに接触している。圧電トランス１に向かう方向において、支持要素２２は、それぞれ楔形に尖っており、その結果、それらは、圧電トランス１にほぼ線状に接触している。支持要素２２は、その際、長手方向ｚに沿って、トランス１がその共振周波数またはその調波で作動中に振動の節が形成される位置に配置されている。それに応じて、支持要素２２は、圧電トランス１の長さの１／４の長さ、及び、３／４の長さに配置されている。

圧電トランス１の振動の節への支持要素２２の配置、及び、その楔形の形態によって、支持要素２２が圧電トランス１の長手方向ｚにおける運動をごく僅かしか減衰させないことが可能となる。

圧電トランス１は、積層方向ｘにおいて両側で、２つの支持要素２２のうちそれぞれ１つと直接的に接触している。積層方向ｘにおいて、支持要素２２は、互いに対向している。このようにして、圧電トランス１のホルダー１７に対する積層方向ｘにおける運動が阻止される。

さらに、ホルダー１７は別の支持要素２３を備えており、圧電トランス１はｙ方向において当該支持要素２３の間に閉じ込められている。ここで、ｙ方向は、積層方向ｘ及び長手方向ｚに垂直である。ｙ方向において、圧電トランス１は、両側で、それぞれ支持要素２３の１つと直接的に接触している。支持要素２３は、ｙ方向において互いに対向している。この支持要素２３も、圧電トランス１に向かう方向において楔形に延びており、圧電トランス１とほぼ線状に接触している。支持要素２３との接触によって、圧電トランス１のホルダー１７に対するｙ方向における運動が阻止される。

図３は、大気圧プラズマ発生装置１１の横断面図を示している。図３には、ホルダー１７の第１のハーフシェル１８及び第２のハーフシェル１９が示されている。ハーフシェル１８，１９のそれぞれが突出部２４を備え、接触素子１３，１４のブロック１６が長手方向ｚにおいて２つの突出部２４の間に配置されていることが見てとれる。その際、接触素子１３，１４は、長手方向ｚにおいて、それぞれ第１の突出部２４にも第２の突出部２４にも隣接している。それに応じて、接触素子１３，１４の長手方向ｚにおけるホルダー１７に対する運動が阻止される。接触素子１３，１４はホルダー１７と形状ロック結合されている。接触素子は、圧電トランス１のそれぞれの外部電極８と強固に結合されているため、圧電トランス１の長手方向ｚにおけるホルダー１７に対する移動も不可能である。

作動中、圧電トランス１には、長手方向ｚにおける振動が生じる。接触素子１３，１４のホルダー１７との形状ロック結合によって、この振動によりトランス１がホルダー１７に対して移動しないことが保障される。さらに、形状ロック結合は衝撃に強く、その結果、例えば落下の結果として装置１１が衝撃に晒された場合でも、圧電トランス１はホルダー１７に対して移動しない。

支持要素２２，２３の楔形の形状によって、圧電トランス１の長手方向ｚに垂直な方向ｘ、ｙにおけるホルダー１７に対する移動は、接触素子１３，１４の圧電トランス１への固定が機械的に負荷を受けることなく防止される。この固定は、例えばロウ付けであり得る。機械的な負荷は、むしろ、接触素子１３，１４のホルダー１７との接続位置において発生する。それによって、圧電トランス１自体が機械的な負荷によって破壊されることがなく、圧電トランス１の電気的な接触が阻害されることがないことが保障される。

ホルダー１７の２つのハーフシェル１８，１９は、同一であり得る。２つのハーフシェル１８，１９は、さらに、破壊されることなく互いに分離され得ないような態様で互いに固定されている。例えば、２つのハーフシェル１８，１９は、互いに接着され得る。

図４は、装置１１の透視図を示している。図４においては、圧電トランス１の出力領域３が見てとれる。さらに、図４には支持要素２２，２３が示されており、それらは、圧電トランスの３／４の長手方向の長さに配置されている。２つの支持要素２２は、積層方向ｘにおけるホルダー１７に対する圧電トランス１の移動を阻止しており、２つの支持要素２３は、ｙ方向におけるホルダー１７に対する圧電トランス１の移動を阻止している。

装置１１は、特にプラズマ発生器の内部に組み込まれ得る。その際、ホルダー１７は、プラズマ発生器のハウジングの内部に固定され得る。装置１１は、当該装置１１をプラズマ発生器から再び取り出すことができ、他の同様の装置１１と交換することができるよう、設計されている。それに対応して、装置１１は、発生器のハウジングの内部に、例えばネジ結合またはノッチ結合によって、分離可能に固定され得る。

プラズマ発生器は、装置１１の他に、例えば制御回路のような他の部材を備えている。圧電トランス１は、接触素子１３，１４を介して、制御回路と電気的に接続され得る。その際、制御回路は、接触素子１３，１４を介して、圧電トランス１の入力領域２に交流電圧を印加し得る。

プラズマ発生器において、特に圧電トランス１は、摩耗の兆候を示し得る部材であり、それに対応して、有利には交換可能であるべき部材である。装置１１は、プラズマ発生器において、当該プラズマ発生器の他の部材の交換を必要とすることなく、圧電トランス１をホルダー１７及び接触素子１３，１４と共に交換することを可能とする。同時に、装置１１は、圧電トランス１を、その作動中にその能力を著しく損なうことなく、特に圧電トランス１の振動を顕著に減衰させることなく、既定の位置に保持することを可能とする。

図５〜１０は、代替実施例による装置１１の断面を示している。ここで、接触素子１３，１４は、銅-インバー-銅から成る薄板２５によって形成されている。接触素子１３，１４は、圧電トランス１の外部電極に、例えばロウ付け、接着、または、マイクロシルバー焼結によって堅固に固定されている。

ホルダー１７は、スリット状の凹部２６を備えている。接触素子１３，１４は、凹部２６の内部に配置されている。接触素子１３，１４は、凹部２６を通じて、ホルダー１７の内部からホルダー１７の外部へ導出される。凹部２６の内部において、接触素子１３，１４は、形状ロックによって固定されている。その際、接触素子１３，１４の長手方向ｘにおけるホルダー１７に対する運動が防止される。さらに、接触素子１３，１４は、より安定的な固定を可能とするために、凹部２６においてホルダー１７に接着され得る。

図５〜１０は、接触素子１３，１４の様々な形状を示している。その際、接触素子１３，１４は、圧電トランス１のそれぞれの外部電極８に、それぞれ平面的に固定されている。

図１１は、圧電トランス１及び接触素子１３の側面図を示している。ここでも、接触素子１３が圧電トランス１の外部電極８に平面的に接続されていることが見て取れる。それによって、接触素子１３の外部電極８への固定が安定したものになることが保障され得る。

図１２〜１５は、別の実施例による装置１１を示している。図１２及び図１３は、それぞれ装置１１の透視図を示しており、ホルダー１７の内部に配置された部材の図示を可能とするために、ホルダー１７の第２のハーフシェル１９は示されていない。図１４は、装置１１の透視図を示しており、ここでは第２のハーフシェル１９も示されている。図１５は、図１４に示された装置１１の横断面図を示している。

接触素子１３，１４は、ここでは２本のワイヤ２７によって形成されている。ホルダー１７は、４つの開口２８を備えている。第１のハーフシェル１８には、２つの開口２８が配置されている。第２のハーフシェル１９にも、同様に２つの開口２８が配置されている。２本のワイヤ２７のそれぞれは、第１のハーフシェル１８の１つの開口２８及び第２のハーフシェル１９の１つの開口２８を通じて延びている。開口２８の直径はワイヤ２７の直径に適合されており、その結果、ワイヤ２７は、形状ロックによってホルダー１７と接続されている。ワイヤ２７は、ホルダー１７の内部において、直線的に延びている。

ワイヤ２７は、さらに、圧電トランス１とロウ付けされている。特に、ワイヤ２７のうち一方は、圧電トランス１の第１の外部電極８とロウ付けされており、ワイヤ２７のうち他方は、第２の外部電極とロウ付けされている。ワイヤ２７とホルダー１７との間の形状ロック、及び、ワイヤ２７の圧電トランス１とのロウ付けによって、圧電トランス１は、長手方向ｚにおいてホルダー１８に対して移動し得ない。さらに、ワイヤ２７のホルダー１７との形状ロック、及び、ワイヤ２７のトランス１とのロウ付けによって、圧電トランス１の入力領域２でのｙ方向ｙにおけるホルダー１７に対する移動が防止される。

ホルダー１７は、さらに、その上に圧電トランス１が載置されており、圧電トランス１のホルダー１７に対する積層方向ｘにおける移動を阻止する支持要素２２と、圧電トランス１のｙ方向ｙにおける移動を阻止する支持要素２３と、を備えている。２つの支持要素２２は、トランス１の入力領域２において、圧電トランス１の長さの１／４の位置に配置されている。トランス１の第３及び第４の側面２０，２１は、支持要素２２と隣接している。別の支持要素２２、２３は、トランス１の出力領域３において、トランス１の長さの３／４の位置に配置されている。ここで、第１の側面６、第２の側面７、第３の側面２０及び第４の側面２１は、それぞれ支持要素２２，２３の上に載置されている。

さらに、ホルダーはその外面に突出部２９を備えている。これらは、装置１１の表面実装（英語：ＳＭＤ（Surface Mounted Device）実装）のために用いられる。第１のハーフシェル１８の開口２８から出ているワイヤ２７は、ホルダー１７の外部に、それぞれ９０°の屈曲を備えている。ワイヤ２７のこの屈曲した形状も、同様に、装置１１の表面実装を可能とすることに寄与している。

図１６〜１９は、別の実施例による装置１１を示している。図１６，１７及び１８は、それぞれ装置１１の透視図を示しており、ホルダー１７の内部に配置された部材の図示を可能とするために、ホルダー１７の第２のハーフシェル１９は示されていない。図１９は、図１６〜１８に示された装置１１の横断面図を示している。

接触素子１３，１４は、この実施例において、薄板２５を備えている。薄板２５は、銅の層、インバーの層及び別の銅の層から成っており、これらの層は、この順に重なり合って配置されている。

薄板２５は、Ｕ字形状を備えている。薄板２５は、第１のセクション３１及び第２のセクション３２を備えており、これらは、中間の半円形のセクション３３を介して互いに結合されている。薄板２５の第１のセクション３１は、圧電トランス１の入力領域２に接触している。第１のセクション３１は、例えばロウ付け、接着、または、マイクロシルバーを用いた焼結結合によって、圧電トランス１と堅固に接続され得る。

ホルダー１７は、さらに、薄板２５の配置を予め定める案内要素３４を備えている。案内要素３４は、半円形のセクションを備えており、当該セクションに、薄板２５の中間の半円形のセクション３３が接触している。

ホルダー１７は、さらに、連続したウェブ３７を備えており、当該ウェブ３７は、圧電トランス１の長手方向ｚに沿った入力領域２の方向へのホルダー１７に対する外への移動を阻止する。ウェブ３７は、トランス１の入力側の正面に接触しており、その際、入力側の正面は、トランス１の出力領域３から離れる方向を向いている。

薄板２５の第２のセクション３２は、さらに、ホルダー１７の外面に配置されている。ホルダー１７は、薄板２５が配置されているこの領域において、ホルダー１７の他の領域における外径よりも僅かに小さな外径を有している。

圧電トランス１の長手方向における入力領域２の方向への外への移動を阻止するウェブ３７、並びに、ホルダー１７の半円形の案内要素３４及びホルダーの外面に接触すると共に圧電トランス１と結合されている薄板２５のＵ字形状によって、形状ロックが得られる。このようにして、圧電トランス１の長手方向ｚにおけるホルダー１７に対する移動も阻止される。

装置１１は、差し込み接続またはネジ接続によってソケットに差し込まれ、あるいは、ねじ込まれることができ、その際、ソケットは、薄板２５を電気的に接触させる電気接点を備えている。

ホルダー１７は、さらに、入力領域２においてはトランス１の長さの１／４の位置に、出力領域３においてはトランス１の長さの３／４の位置に配置された支持要素２２，２３を備えている。トランス１の側面６，７，２０，２１は、いずれも、それぞれ支持要路２２，２３に接触している。

図２０は、図１６〜１９に示された実施例の代替的な変形例による装置１１の断面を示している。代替的な変形例においては、追加的に、ホルダー１７の外面に接着層３５が塗布されており、当該接着層３５は、薄板２５の第２のセクション３２をホルダー１７と接着している。

図２１は、別の実施例による装置１１の断面を示している。図２１に示された実施例は、薄板２５の第２のセクション３２が湾曲した部分セクション３６をさらに備える点で、図１６〜１９に示された実施例と異なっている。特に、湾曲した部分セクション３６は２つの屈曲を備えており、当該屈曲において、薄板２５は、それぞれ９０°の角度だけ折り曲げられている。湾曲した部分セクション３６によって、ホルダー１７と薄板２５の間の追加的な形状ロック結合が得られる。追加的な形状ロック結合は、圧電トランス１の長手方向ｚへのホルダー１７に対する移動を排除することに寄与する。

図２２は、図２１に示された実施例の代替的な変形例を示している。代替的な変形例においては、追加的に、ホルダー１７の外面に接着層３５が塗布されており、当該接着層３５は、薄板２５の第２のセクション３２をホルダー１７と接着している。さらに、接着層３５は、ホルダー１７のうち、湾曲した部分セクション３６が接触する領域の上にも塗布されている。

別の実施形態によれば、図２１及び２１に示された図１６〜１９の変形実施例は、ホルダー１７の入力側の上のウェブ３７を省略することによっても実現され得る。

１ 圧電トランス
２ 入力領域
３ 出力領域
４ 電極
５ 圧電材料
６ 第１の側面
７ 第２の側面
８ 第１の外部電極
９ 圧電材料
１０ 出力側の正面
１１ 大気圧プラズマ発生装置
１２ 絶縁体
１３ 第１の接触素子
１４ 第２の接触素子
１５ ワイヤ
１６ ブロック
１７ ホルダー
１８ 第１のハーフシェル
１９ 第２のハーフシェル
２０ 第３の側面
２１ 第４の側面
２２ 支持要素
２３ 支持要素
２４ 突出部
２５ 薄板
２６ 凹部
２７ ワイヤ
２８ 開口
２９ 突出部
３０ 屈曲
３１ 第１のセクション
３２ 第２のセクション
３３ 中間のセクション
３４ 案内要素
３５ 接着層
３６ 湾曲した部分セクション
３７ ウェブ
ｘ 積層方向
ｙ ｙ方向
ｚ 長手方向

Claims (21)

1. 印加された交流電圧を機械的な振動に変換するように構成されている入力領域（２）と、機械的な振動を電圧に変換するように構成されている出力領域（３）とを備え、前記出力領域（３）が長手方向（ｚ）において前記入力領域（２）に隣接している圧電トランス（１）と、
   前記圧電トランス（１）に固定されていると共に、前記入力領域（２）に交流電圧を印加するように構成されている接触素子（１３，１４）と、
   ホルダー（１７）と、を備え、
   前記接触素子（１３，１４）は、前記圧電トランス（１）の長手方向（ｚ）における前記ホルダー（１７）に対する移動が阻止されるように、形状ロック結合によって前記ホルダー（１７）と結合されている、大気圧プラズマ発生装置（１１）。
2. 前記ホルダー（１７）は２つの突出部（２４）を備え、前記接触素子（１３，１４）は、長手方向（ｚ）において両側で前記２つの突出部（２４）のうちの１つと直接的に接触していることを特徴とする、請求項１に記載の装置（１１）。
3. 前記ホルダー（１７）はスリット状の凹部（２６）を備え、前記接触素子（１３，１４）は、前記凹部（２６）の内部に配置されていると共に、前記凹部（２６）を通して前記ホルダー（１７）の内部から外部へ導かれることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置（１１）
4. 前記接触素子（１３，１４）は２本のワイヤ（２７）を備え、前記ホルダー（１７）は、前記ワイヤ（２７）の直径に相当する直径を有する開口（２８）を備え、前記２本のワイヤ（２７）は、いずれも、それぞれ前記ホルダー（１７）の２つの開口（２８）を通して延びており、それによって、前記ホルダー（１７）と形状ロック結合されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置（１１）。
5. 前記接触素子（１３，１４）は、前記圧電トランス（１）に、分離不可能な固定によって固定されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置（１１）。
6. 前記ホルダー（１７）は、少なくとも２つの支持要素（２２，２３）を備え、前記圧電トランス（１）は前記支持要素（２２，２３）の上に載置されており、前記支持要素（２２，２３）は、前記圧電トランス（１）の前記長手方向（ｚ）に垂直な方向（ｘ、ｙ）への移動を阻止することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置（１１）。
7. 前記支持要素（２２，２３）は、前記圧電トランス（１）へ向かう方向に楔形に尖った形状を有しており、前記圧電トランス（１）にほぼ線状に接触していることを特徴とする、請求項６に記載の装置（１１）。
8. 前記支持要素（２２，２３）は、長手方向（ｚ）において前記圧電トランス（１）の長さの１／４に相当する位置において前記圧電トランス（１）に接触するように配置されており、及び／又は、
   前記支持要素（２２，２３）は、長手方向（ｚ）において前記圧電トランス（１）の長さの３／４に相当する位置において前記圧電トランス（１）に接触するように配置されていることを特徴とする、請求項６または７に記載の装置（１１）。
9. 前記ホルダー（１７）は、主として弾性的に変形する材料から構成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置（１１）。
10. 前記ホルダー（１７）は、２つの互いに結合されたハーフシェル（１８，１９）を備えていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置（１１）。
11. 前記２つのハーフシェル（１８，１９）は同一であり、同一の材料から製作されていることを特徴とする、請求項１０に記載の装置（１１）。
12. 前記接触素子（１３，１４）は、銅-インバー-銅から成る薄板（２５）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置（１１）。
13. 前記薄板（２５）は、前記圧電トランス（１）に接触している第１のセクション（３１）と、前記ホルダー（１７）の外面に配置されている第２のセクション（３２）と、を備えていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置（１１）。
14. 前記薄板（２５）は、さらに、前記第１のセクション（３１）を前記第２のセクション（３２）と結合する中間セクション（３３）を備えており、
    前記薄板（２５）は、Ｕ字形状に曲げられていることを特徴とする、請求項１３に記載の装置（１１）。
15. 前記第２のセクション（３２）は、前記ホルダー（１７）と形状ロック結合している、湾曲した部分セクション（３６）を備えていることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の装置（１１）。
16. 前記装置（１１）はウェブ（３７）を備えており、前記ウェブ（３７）は前記圧電トランス（１）の入力側の正面に接触していると共に、それによって、前記圧電トランス（１）の長手方向（ｚ）において前記ウェブ（３７）へ向かう方向の移動を阻止することを特徴とする、請求項１３〜１５のうち少なくとも１項に記載の装置（１１）。
17. 請求項１〜１６のいずれか１項に記載の装置（１１）と、その内部に前記装置（１１）が配置されているハウジングと、を備えている、プラズマ発生器。
18. 前記装置（１１）は、前記ハウジングから取り外すことができるように、分離可能に前記ハウジングに固定されていることを特徴とする、請求項１７に記載のプラズマ発生器。
19. 前記ホルダー（１７）は、前記ハウジングの内部に、ネジ結合またはノッチ結合によって固定されていることを特徴とする、請求項１７または１８に記載のプラズマ発生器。
20. 前記装置（１１）は、前記ハウジングの内部に、素材を用いた結合によって固定されていることを特徴とする、請求項１７に記載のプラズマ発生器。
21. 前記ハウジングの内部には、前記圧電トランス（１）の制御のための制御回路が配置されており、前記制御回路は、前記接触素子（１３，１４）を介して前記圧電トランスと電気的に接触していることを特徴とする、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載のプラズマ発生器。

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