JP2020198235A - Component for plasma generator - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、プラズマ発生装置に用いられるプラズマ発生装置用部品に関するものである。 The present disclosure relates to a component for a plasma generator used in a plasma generator.
大気圧プラズマは、半導体、医療、自動車、環境等幅広い分野で利用されている。大気圧プラズマを発生させる放電の形態は、電極における電子の発生機構によって、グロー放電とアーク放電とに大別される。大気圧におけるアーク放電では、プラズマは熱平衡にあり、ガス温度が１００００℃と高温である。そのため、被処理物の温度も高くなることから、アーク放電によるプラズマ発生装置は、廃棄物処理、リサイクルなどに用途が限定されている。一方、グロー放電では、均一な非平衡プラズマが生成され、アーク放電プラズマに比べて温度も低いことから、用途も幅広く、大気圧グロー放電の様々な分野への応用が期待されている。 Atmospheric pressure plasma is used in a wide range of fields such as semiconductors, medical care, automobiles, and the environment. The form of discharge that generates atmospheric pressure plasma is roughly classified into glow discharge and arc discharge depending on the electron generation mechanism at the electrode. In arc discharge at atmospheric pressure, the plasma is in thermal equilibrium and the gas temperature is as high as 10000 ° C. Therefore, since the temperature of the object to be processed becomes high, the use of the plasma generator by arc discharge is limited to waste treatment, recycling, and the like. On the other hand, in glow discharge, uniform non-equilibrium plasma is generated and the temperature is lower than that of arc discharge plasma. Therefore, it has a wide range of applications and is expected to be applied to various fields of atmospheric glow discharge.
しかしながら、大気圧でグロー放電を発生させる場合、プラズマの発生が不安定となる。そこで、例えば、特許文献１のように、誘電体バリア放電により空気をプラズマ化するプラズマ発生装置が提案されている。 However, when glow discharge is generated at atmospheric pressure, plasma generation becomes unstable. Therefore, for example, as in Patent Document 1, a plasma generator that turns air into plasma by a dielectric barrier discharge has been proposed.
前述の特許文献１に記載される従来技術では、大気圧グロー放電によるプラズマ発生装置では、希ガスが用いられることが多い。しかしながら、例えば、ＨｅとＡｒとではイオン化エネルギーも異なり、電離させるための条件が異なるため、ガス種によらずに、安定的にプラズマを生成させることは困難である。 In the prior art described in Patent Document 1 described above, a rare gas is often used in the plasma generator by atmospheric pressure glow discharge. However, for example, since the ionization energies of He and Ar are different and the conditions for ionization are different, it is difficult to stably generate plasma regardless of the gas type.
本開示は、誘電体からなる筒状の基体と、
前記基体に埋設された２つの放電電極と、を備えることを特徴とするプラズマ発生装置用部品である。
The present disclosure describes a tubular substrate made of a dielectric and
It is a component for a plasma generator, which comprises two discharge electrodes embedded in the substrate.
本開示によれば、低電圧であって、ガス種によらずに、安定的にプラズマを生成させることができるプラズマ発生装置用部品を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a component for a plasma generator capable of stably generating plasma at a low voltage regardless of the gas type.
以下、本開示の第１実施形態に係るプラズマ発生装置用部品１について、図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態におけるプラズマ発生装置用部品１の正面図であり、図２は、その平面図である。プラズマ発生装置用部品１は、基体１０と、２つの放電電極２０と、発熱抵抗体３０と、を備えている。 Hereinafter, the plasma generator component 1 according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of the plasma generator component 1 according to the first embodiment, and FIG. 2 is a plan view thereof. The plasma generator component 1 includes a substrate 10, two discharge electrodes 20, and a heat generating resistor 30.
本実施形態において、基体１０は、円筒状をなし、第１筒状部１１と、第２筒状部１２と、中心部にガス通過孔１５とを備えている。第１筒状部１１の一方の端面１３は、第２筒状部１２の一方の端面１４と接している。基体１０は、筒状であればよく、円筒状に限らず、三角筒上、四角筒状、楕円筒状を含むその他の形状であってもよい。基体１０の軸線方向の長さは、任意の長さとすることができるが、例えば、１０ｍｍ〜１５０ｍｍであってもよい。基体１０の外径は、例えば、２ｍｍ〜５０ｍｍであってもよい。図２に示すように、基体１０は、外周面に溝１７を有していてもよい。 In the present embodiment, the substrate 10 has a cylindrical shape, and includes a first tubular portion 11, a second tubular portion 12, and a gas passage hole 15 in the central portion. One end surface 13 of the first tubular portion 11 is in contact with one end surface 14 of the second tubular portion 12. The substrate 10 may have a tubular shape, and is not limited to a cylindrical shape, and may have other shapes including a triangular cylinder, a square cylinder, and an elliptical cylinder. The axial length of the substrate 10 can be any length, but may be, for example, 10 mm to 150 mm. The outer diameter of the substrate 10 may be, for example, 2 mm to 50 mm. As shown in FIG. 2, the substrate 10 may have a groove 17 on the outer peripheral surface.
基体１０は、絶縁体であればよく、例えば、絶縁性のセラミックスであればよい。第１筒状部１１と第２筒状部１２は、同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。基体１０は、金属材料から成る被覆層によって被覆されていてもよい。被覆層に用いられる金属材料としては、例えば、銀、金、銅、ニッケル等を含む金属材料が挙げられる。被覆層の外表面には、酸化膜が形成されていてもよい。基体１０を被覆層で被覆することにより、基体１０の耐蝕性および耐久性を向上させることができる。 The substrate 10 may be an insulator, for example, an insulating ceramic. The first tubular portion 11 and the second tubular portion 12 may be made of the same material or different materials. The substrate 10 may be coated with a coating layer made of a metal material. Examples of the metal material used for the coating layer include metal materials containing silver, gold, copper, nickel and the like. An oxide film may be formed on the outer surface of the coating layer. By coating the substrate 10 with a coating layer, the corrosion resistance and durability of the substrate 10 can be improved.
本実施形態では、図１に示すように、２つの放電電極２０は、第１筒状部１１の一方の端面１３と、第２筒状部１２の一方の端面１４との間に、基体１０の周方向に互いに間隔を空けて、２つの放電電極２０がガス通過孔１５を挟むように、対向して配設されている。放電電極２０が配設される位置は、基体１０に埋設されていれば、第１筒状部１１の一方の端面１３と第２筒状部１２の一方の端面１４との間に限られず、任意の位置に配設することができる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the two discharge electrodes 20 have a base 10 between one end surface 13 of the first tubular portion 11 and one end surface 14 of the second tubular portion 12. The two discharge electrodes 20 are arranged to face each other so as to sandwich the gas passage hole 15 at intervals in the circumferential direction of the two discharge electrodes 20. The position where the discharge electrode 20 is arranged is not limited to between one end surface 13 of the first tubular portion 11 and one end surface 14 of the second tubular portion 12 as long as it is embedded in the substrate 10. It can be arranged at any position.
放電電極２０は、ガス通過孔１５を通過するガスを電離または励起し、放電部１６においてプラズマ流を形成する。放電部１６は、ガス通過孔１５内で、対向する２つの放電電極２０の間およびその近傍に位置する空間である。ガスとしては、希ガスであるＨｅ、Ａｒ、Ｎｅなどが用いられる。 The discharge electrode 20 ionizes or excites the gas passing through the gas passage hole 15 to form a plasma flow in the discharge unit 16. The discharge unit 16 is a space located in the gas passage hole 15 between and in the vicinity of two opposing discharge electrodes 20. As the gas, rare gases such as He, Ar, and Ne are used.
各放電電極２０は、交流電源に接続され、各放電電極２０間に３ｋＶ〜５ｋＶの電圧が１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの周波数で印加される。放電電極２０の材料は、誘電体バリア放電を発生できるものであればよい。放電電極２０の材料としては、例えば、タングステン、モリブデン、レニウム等が挙げられる。 Each discharge electrode 20 is connected to an AC power source, and a voltage of 3 kV to 5 kV is applied between the discharge electrodes 20 at a frequency of 10 kHz to 50 kHz. The material of the discharge electrode 20 may be any material capable of generating a dielectric barrier discharge. Examples of the material of the discharge electrode 20 include tungsten, molybdenum, and rhenium.
発熱抵抗体３０は、基体１０に埋設されている。本実施形態においては、発熱抵抗体３０は、第１筒状部１１の外周部全周に埋設されているが、これに限らず、任意の位置に配設することができ、放電電極２０と、発熱抵抗体３０とを、軸線方向の間隔を空けて、より離れた位置に配設してもよい。放電電極２０と、発熱抵抗体３０とが間隔を空けて配設されることによって、放電時に放電電極２０から生じたノイズの周囲の各種電子機器への干渉を低減することができる。 The heat generation resistor 30 is embedded in the substrate 10. In the present embodiment, the heat generating resistor 30 is embedded all around the outer peripheral portion of the first tubular portion 11, but is not limited to this, and can be arranged at any position, and the discharge electrode 20 , The heat generating resistor 30 may be arranged at a more distant position with a space in the axial direction. By arranging the discharge electrode 20 and the heat generation resistor 30 at intervals, it is possible to reduce the interference of noise generated from the discharge electrode 20 during discharge with various electronic devices around it.
発熱抵抗体３０は、線状または帯状の電熱線からなり、本実施形態のようにミアンダ状の形状であってもよい。発熱抵抗体３０は、電源に接続されており、電流が流れることによって発熱して基体１０を加熱し、基体１０の熱放射によってガス通過孔１５を通過するガスが加熱される。 The heat generating resistor 30 is made of a linear or band-shaped heating wire, and may have a meander-like shape as in the present embodiment. The heat generation resistor 30 is connected to a power source and generates heat when an electric current flows to heat the base 10, and the heat radiation of the base 10 heats the gas passing through the gas passage hole 15.
ガスがガス通過孔１５に供給される方向は、第１筒状部１１側、第２筒状部１２側、のいずれの側からであってもよい。発熱抵抗体３０が本実施形態のように第１筒状部１１に位置し、第１筒状部１１側からガスが供給される場合、ガス通過孔１５を通過するガスは、発熱抵抗体３０によって加熱され、その後、放電部１６において、バリア放電によってプラズマが形成される。発熱抵抗体３０によるガスの加熱によって、ガスは電離されやすくなり、ガス通過孔１５において安定的にプラズマ流を形成することができる。 The direction in which the gas is supplied to the gas passage hole 15 may be from either the first tubular portion 11 side or the second tubular portion 12 side. When the heat generation resistor 30 is located in the first tubular portion 11 as in the present embodiment and gas is supplied from the first tubular portion 11 side, the gas passing through the gas passage hole 15 is the heat generation resistor 30. Then, in the discharge section 16, plasma is formed by the barrier discharge. By heating the gas by the heat generating resistor 30, the gas is easily ionized, and a plasma flow can be stably formed in the gas passage hole 15.
次に、本開示の第２実施形態に係るプラズマ発生装置用部品１００について図３および図４を参照して説明する。プラズマ発生装置用部品１００は、基体１１０と、２つの放電電極１２０と、発熱抵抗体１３０と、を備えている。 Next, the plasma generator component 100 according to the second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The component 100 for the plasma generator includes a substrate 110, two discharge electrodes 120, and a heat generating resistor 130.
図４に示すように、基体１１０は、円筒状をなし、第１筒状部１１１と、第２筒状部１１２とを備えている。第１筒状部１１１の中心には、ガス通過孔１１５が形成されている。 As shown in FIG. 4, the substrate 110 has a cylindrical shape and includes a first tubular portion 111 and a second tubular portion 112. A gas passage hole 115 is formed in the center of the first tubular portion 111.
第２筒状部１１２は、第１筒状部１１１の外周面１１３に沿って形成され、第１筒状部１１１の外周面１１３は、第２筒状部１１２の内周面１１４と接している。図４に示すように、第２筒状部１１２には、基体１１０の軸線方向に延びるスリット１１８が設けられていてもよい。 The second tubular portion 112 is formed along the outer peripheral surface 113 of the first tubular portion 111, and the outer peripheral surface 113 of the first tubular portion 111 is in contact with the inner peripheral surface 114 of the second tubular portion 112. There is. As shown in FIG. 4, the second tubular portion 112 may be provided with a slit 118 extending in the axial direction of the substrate 110.
基体１１０、第１筒状部１１１および第２筒状部１１２は、筒状であればよく、円筒状に限らず、三角筒上、四角筒状、楕円筒状を含むその他の形状であってもよい。基体１１０の軸線方向の長さは、任意の長さとすることができるが、例えば、１０ｍｍ〜１５０ｍｍであってもよい。基体１１０の外径は、例えば、２ｍｍ〜１０ｍｍであってもよい。第１筒状部１１１の厚さは、例えば、０．２５ｍｍ〜１ｍｍであってもよい。第２筒状部１１２の厚さは、例えば、０．２５ｍｍ〜１ｍｍであってもよい。第１筒状部１１１の厚さは、第２筒状部１１２の厚さよりも小さくてもよい。第２筒状部１１２の厚さが第１筒状部１１１の厚さよりも大きいことによって、基体１１０の外部への放電を抑制することができる。 The substrate 110, the first tubular portion 111, and the second tubular portion 112 may be tubular, and may have any other shape including not only a cylindrical shape but also a triangular cylinder, a square cylinder, and an elliptical cylinder. May be good. The length of the substrate 110 in the axial direction can be any length, but may be, for example, 10 mm to 150 mm. The outer diameter of the substrate 110 may be, for example, 2 mm to 10 mm. The thickness of the first tubular portion 111 may be, for example, 0.25 mm to 1 mm. The thickness of the second tubular portion 112 may be, for example, 0.25 mm to 1 mm. The thickness of the first tubular portion 111 may be smaller than the thickness of the second tubular portion 112. When the thickness of the second tubular portion 112 is larger than the thickness of the first tubular portion 111, it is possible to suppress the discharge of the substrate 110 to the outside.
基体１１０は、絶縁体であればよく、例えば、絶縁性のセラミックスであればよい。基体１１０は、金属材料から成る被覆層によって被覆されていてもよい。被覆層に用いられる金属材料としては、例えば、銀、金、銅、ニッケル等を含む金属材料が挙げられる。被覆層の外表面には、酸化膜が形成されていてもよい。基体１１０を被覆層で被覆することにより、基体１１０の耐蝕性および耐久性を向上させることができる。 The substrate 110 may be an insulator, for example, an insulating ceramic. The substrate 110 may be coated with a coating layer made of a metallic material. Examples of the metal material used for the coating layer include metal materials containing silver, gold, copper, nickel and the like. An oxide film may be formed on the outer surface of the coating layer. By coating the substrate 110 with a coating layer, the corrosion resistance and durability of the substrate 110 can be improved.
第１筒状部１１１と第２筒状部１１２は、同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。また、第１筒状部１１１の誘電率は、第２筒状部１１２の誘電率よりも大きくてもよい。第１筒状部１１１の誘電率が第２筒状部１１２の誘電率よりも大きい場合、プラズマが第１筒状部１１１の外側よりも第１筒状部１１１の内側で発生しやすくなるため、安定的にプラズマを生成させることができる。 The first tubular portion 111 and the second tubular portion 112 may be made of the same material or different materials. Further, the dielectric constant of the first tubular portion 111 may be larger than the dielectric constant of the second tubular portion 112. When the permittivity of the first tubular portion 111 is larger than the dielectric constant of the second tubular portion 112, plasma is more likely to be generated inside the first tubular portion 111 than outside the first tubular portion 111. , Plasma can be generated stably.
本実施形態では、図４に示すように、２つの放電電極１２０は、第１筒状部１１１の外周面１１３と、第２筒状部１１２の内周面１１４との間に、基体１１０の周方向に互いに間隔を空けて、ガス通過孔１１５を挟むように、対向して配設され、基体１１０の軸線方向に延びている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the two discharge electrodes 120 are formed on the substrate 110 between the outer peripheral surface 113 of the first tubular portion 111 and the inner peripheral surface 114 of the second tubular portion 112. They are arranged to face each other so as to sandwich the gas passage holes 115 at intervals in the circumferential direction, and extend in the axial direction of the substrate 110.
放電電極１２０の軸線方向の長さは、バリア放電を発生させることができれば、任意に設定することができる。放電電極１２０が配設される位置は、基体１１０に埋設されていれば、第１筒状部１１１の外周面１１３と第２筒状部１１２の内周面１１４との間に限られず、任意の位置に配設することができる。 The axial length of the discharge electrode 120 can be arbitrarily set as long as a barrier discharge can be generated. The position where the discharge electrode 120 is arranged is not limited to between the outer peripheral surface 113 of the first tubular portion 111 and the inner peripheral surface 114 of the second tubular portion 112 as long as it is embedded in the substrate 110, and is arbitrary. It can be arranged at the position of.
放電電極１２０は、ガス通過孔１１５を通過するガスを電離または励起し、放電部１１６においてプラズマ流を形成する。放電部１１６は、ガス通過孔１１５内で、対抗する２つの放電電極１２０の間およびその近傍に位置する空間である。ガスとしては、希ガスであるＨｅ、Ａｒ、Ｎｅなどが用いられる。 The discharge electrode 120 ionizes or excites the gas passing through the gas passage hole 115 to form a plasma flow in the discharge unit 116. The discharge unit 116 is a space located in the gas passage hole 115 between and in the vicinity of two opposing discharge electrodes 120. As the gas, rare gases such as He, Ar, and Ne are used.
放電電極１２０には、交流電源が接続され、３ｋＶ〜５ｋＶの電圧が１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの周波数で印可される。放電電極１２０の材料は、誘電体バリア放電を発生できるものであればよい。放電電極１２０の材料は、放電電極１２０の自己発熱を抑制できる、体積固有抵抗値が低い材料であってもよい。放電電極１２０の材料としては、例えば、タングステン、モリブデン、レニウム等が挙げられる。また、放電電極１２０の形状は、例えば、ベタ状であってもよい。 An AC power source is connected to the discharge electrode 120, and a voltage of 3 kV to 5 kV is applied at a frequency of 10 kHz to 50 kHz. The material of the discharge electrode 120 may be any material capable of generating a dielectric barrier discharge. The material of the discharge electrode 120 may be a material having a low volume specific resistance value that can suppress the self-heating of the discharge electrode 120. Examples of the material of the discharge electrode 120 include tungsten, molybdenum, and rhenium. Further, the shape of the discharge electrode 120 may be solid, for example.
本実施形態において、発熱抵抗体１３０は、第１筒状部１１１の外周面１１３と第２筒状部１１２の内周面１１４との間に配設されているが、これに限らず、任意の位置に配設することができる。図３に示すように、放電電極１２０と、発熱抵抗体１３０を、軸線方向に間隔を空けて配設してもよい。放電電極１２０と、発熱抵抗体１３０とが間隔を空けて配設されることによって、ノイズの干渉を低減することができる。また、放電電極１２０と発熱抵抗体１３０とが、軸線方向に重なって設けられていてもよい。これにより、プラズマ発生装置用部品１００の全長を小さくすることができる。 In the present embodiment, the heat generating resistor 130 is arranged between the outer peripheral surface 113 of the first tubular portion 111 and the inner peripheral surface 114 of the second tubular portion 112, but is not limited to this. It can be arranged at the position of. As shown in FIG. 3, the discharge electrode 120 and the heat generating resistor 130 may be arranged at intervals in the axial direction. By arranging the discharge electrode 120 and the heat generation resistor 130 at intervals, noise interference can be reduced. Further, the discharge electrode 120 and the heat generation resistor 130 may be provided so as to overlap each other in the axial direction. As a result, the total length of the plasma generator component 100 can be reduced.
発熱抵抗体１３０は、線状または帯状の導電性の部材からなり、図３に示すようにミアンダ状の形状であってもよい。発熱抵抗体１３０は、電源に接続されており、電流が流れることによって、ガス通過孔１１５を通過するガスが加熱される。発熱抵抗体１３０の材料は、所定の温度を達成できる抵抗値を有する材料であればよく、例えば、タングステン、タングステンおよびモリブデンの合金、タングステンおよびレニウムの合金等であってもよい。 The heat generating resistor 130 is made of a linear or band-shaped conductive member, and may have a meander-shaped shape as shown in FIG. The heat generating resistor 130 is connected to a power source, and the gas passing through the gas passage hole 115 is heated by the flow of an electric current. The material of the heat generating resistor 130 may be any material having a resistance value capable of achieving a predetermined temperature, and may be, for example, an alloy of tungsten, tungsten and molybdenum, an alloy of tungsten and rhenium, and the like.
ガスがガス通過孔１１５に供給される方向は、基体１１０の一方端側、他方端側のいずれの側からであってもよいが、本実施形態において、ガスが発熱抵抗体１３０側から供給される場合、発熱抵抗体１３０によって加熱されたガスは、放電部１１６を通過する際に、電離されやすくなり、ガス通過孔１１５において、安定的にプラズマ流を形成することができる。 The direction in which the gas is supplied to the gas passage hole 115 may be from either one end side or the other end side of the substrate 110, but in the present embodiment, the gas is supplied from the heat generating resistor 130 side. In this case, the gas heated by the heat generating resistor 130 is likely to be ionized when passing through the discharge unit 116, and a plasma flow can be stably formed in the gas passage hole 115.
次に、本開示の第３実施形態に係るプラズマ発生装置用部品２００について図５および図６を参照して説明する。プラズマ発生装置用部品２００は、基体２１０と、２つの放電電極２２０と、発熱抵抗体２３０と、を備えている。 Next, the parts 200 for the plasma generator according to the third embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 5 and 6. The plasma generator component 200 includes a substrate 210, two discharge electrodes 220, and a heat generating resistor 230.
本実施形態において、基体２１０は、円筒状をなし、第１筒状部２１１と、第２筒状部２１２と、第３筒状部２１３とを備えている。第１筒状部２１１の中心には、ガス通過孔２１８が形成されている。 In the present embodiment, the substrate 210 has a cylindrical shape and includes a first tubular portion 211, a second tubular portion 212, and a third tubular portion 213. A gas passage hole 218 is formed in the center of the first tubular portion 211.
第２筒状部２１２は、第１筒状部２１１の外周面２１４に沿って形成され、第１筒状部２１１の外周面２１４は、第２筒状部２１２の内周面２１５と接している。また、第３筒状部２１３は、第２筒状部２１２の外周面２１６に沿って形成され、第２筒状部２１２の外周面２１６は、第３筒状部２１３の内周面２１７と接している。本実施形態では、図６に示すように、第３筒状部２１３に軸線方向に延びるスリット２２１が設けられているが、スリット２２１は、第２筒状部２１２および第３筒状部２１３の少なくとも一方に設けることができる。 The second tubular portion 212 is formed along the outer peripheral surface 214 of the first tubular portion 211, and the outer peripheral surface 214 of the first tubular portion 211 is in contact with the inner peripheral surface 215 of the second tubular portion 212. There is. Further, the third tubular portion 213 is formed along the outer peripheral surface 216 of the second tubular portion 212, and the outer peripheral surface 216 of the second tubular portion 212 is formed with the inner peripheral surface 217 of the third tubular portion 213. I'm in contact. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the third tubular portion 213 is provided with a slit 221 extending in the axial direction, but the slit 221 is formed by the second tubular portion 212 and the third tubular portion 213. It can be provided on at least one side.
基体２１０、第１筒状部２１１、第２筒状部２１２および第３筒状部２１３は、筒状であればよく、円筒状に限らず、三角筒上、四角筒状、楕円筒状を含むその他の形状であってもよい。基体２１０の軸線方向の長さは、任意の長さとすることができるが、例えば、１０ｍｍ〜１５０ｍｍであってもよい。基体２１０の外径は、例えば、２ｍｍ〜１０ｍｍであってもよい。第１筒状部２１１、第２筒状部２１２および第３筒状部２１３の厚さは、例えば、０．２５ｍｍ〜１ｍｍであってもよい。第２筒状部２１２の厚さは、第３筒状部２１３の厚さよりも小さくてもよい。第３筒状部２１３の厚さが第２筒状部２１２の厚さよりも大きいことによって、基体２１０の外部への放電を抑制することができる。 The substrate 210, the first tubular portion 211, the second tubular portion 212, and the third tubular portion 213 may be cylindrical, and may be not limited to a cylindrical shape, but may be a triangular cylinder, a square cylinder, or an elliptical cylinder. Other shapes may be included. The length of the substrate 210 in the axial direction can be any length, but may be, for example, 10 mm to 150 mm. The outer diameter of the substrate 210 may be, for example, 2 mm to 10 mm. The thickness of the first tubular portion 211, the second tubular portion 212, and the third tubular portion 213 may be, for example, 0.25 mm to 1 mm. The thickness of the second tubular portion 212 may be smaller than the thickness of the third tubular portion 213. Since the thickness of the third tubular portion 213 is larger than the thickness of the second tubular portion 212, it is possible to suppress the discharge of the substrate 210 to the outside.
基体２１０は、絶縁体であればよく、例えば、絶縁性のセラミックスであればよい。基体２１０は、金属材料から成る被覆層によって被覆されていてもよい。被覆層に用いられる金属材料としては、例えば、銀、金、銅、ニッケル等を含む金属材料が挙げられる。被覆層の外表面には、酸化膜が形成されていてもよい。基体２１０を被覆層で被覆することにより、基体２１０の耐蝕性および耐久性を向上させることができる。第１筒状部２１１、第２筒状部２１２、第３筒状部２１３は、同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。また、第２筒状部２１２の誘電率は、第３筒状部２１３の誘電率よりも大きくてもよい。 The substrate 210 may be an insulator, for example, an insulating ceramic. The substrate 210 may be coated with a coating layer made of a metallic material. Examples of the metal material used for the coating layer include metal materials containing silver, gold, copper, nickel and the like. An oxide film may be formed on the outer surface of the coating layer. By coating the substrate 210 with a coating layer, the corrosion resistance and durability of the substrate 210 can be improved. The first tubular portion 211, the second tubular portion 212, and the third tubular portion 213 may be made of the same material or different materials. Further, the dielectric constant of the second tubular portion 212 may be larger than the dielectric constant of the third tubular portion 213.
本実施形態では、図６に示すように、２つの放電電極２２０の一方は、第１筒状部２１１の外周面２１４と、第２筒状部２１２の内周面２１５との間に配設され、２つの放電電極２２０の他方は、第２筒状部２１２の外周面２１６と第３筒状部２１３の内周面２１７との間に配設され、第２筒状部２１２を挟んで対向している。また、２つの放電電極２２０は、基体２１０の軸線方向に延びて配設されている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 6, one of the two discharge electrodes 220 is arranged between the outer peripheral surface 214 of the first tubular portion 211 and the inner peripheral surface 215 of the second tubular portion 212. The other of the two discharge electrodes 220 is arranged between the outer peripheral surface 216 of the second tubular portion 212 and the inner peripheral surface 217 of the third tubular portion 213, sandwiching the second tubular portion 212. Facing each other. Further, the two discharge electrodes 220 are arranged so as to extend in the axial direction of the substrate 210.
放電電極２２０の軸線方向の長さは、バリア放電を発生させることができれば、任意に設定することができる。放電電極２２０が配設される位置は、基体２１０に埋設されていれば、任意の位置に配設することができる。 The axial length of the discharge electrode 220 can be arbitrarily set as long as a barrier discharge can be generated. The position where the discharge electrode 220 is arranged can be arranged at any position as long as it is embedded in the substrate 210.
放電電極２２０は、ガス通過孔２１８を通過するガスを電離または励起し、放電部２１９においてプラズマ流を形成する。図５に示すように、放電部２１９は、放電電極２２０の両端を通り基体２１０の軸線方向に垂直な２つの平面に囲まれた部分およびその近傍に位置する空間である。ガスとしては、希ガスであるＨｅ、Ａｒ、Ｎｅなどが用いられる。 The discharge electrode 220 ionizes or excites the gas passing through the gas passage hole 218 to form a plasma flow in the discharge unit 219. As shown in FIG. 5, the discharge unit 219 is a space located in and near a portion surrounded by two planes passing through both ends of the discharge electrode 220 and perpendicular to the axial direction of the substrate 210. As the gas, rare gases such as He, Ar, and Ne are used.
放電電極２２０には、交流電源が接続され、３ｋＶ〜５ｋＶの電圧が１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの周波数で印可される。放電電極２２０の材料は、誘電体バリア放電を発生できるものであればよい。 An AC power source is connected to the discharge electrode 220, and a voltage of 3 kV to 5 kV is applied at a frequency of 10 kHz to 50 kHz. The material of the discharge electrode 220 may be any material capable of generating a dielectric barrier discharge.
本実施形態では、発熱抵抗体２３０は、第１筒状部２１１の外周面２１４と第２筒状部２１２の内周面２１５との間に配設されているが、これに限らず、任意の位置に配設することができる。図５に示すように、放電電極２２０と、発熱抵抗体２３０を、軸線方向に間隔を空けて配設してもよい。 In the present embodiment, the heat generating resistor 230 is arranged between the outer peripheral surface 214 of the first tubular portion 211 and the inner peripheral surface 215 of the second tubular portion 212, but is not limited to this. It can be arranged at the position of. As shown in FIG. 5, the discharge electrode 220 and the heat generating resistor 230 may be arranged at intervals in the axial direction.
発熱抵抗体２３０は、線状または帯状の導電性の部材からなり、図５に示すようにミアンダ状の形状であってもよい。発熱抵抗体２３０の材料は、所定の温度を達成できる抵抗値を有する材料であればよく、例えば、タングステン、タングステンおよびモリブデンの合金、タングステンおよびレニウムの合金等であってもよい。発熱抵抗体２３０によって、ガス通過孔２１８を通過するガスが加熱される。 The heat generating resistor 230 is made of a linear or band-shaped conductive member, and may have a meander-shaped shape as shown in FIG. The material of the heat generating resistor 230 may be any material having a resistance value capable of achieving a predetermined temperature, and may be, for example, an alloy of tungsten, tungsten and molybdenum, an alloy of tungsten and rhenium, and the like. The heat generating resistor 230 heats the gas passing through the gas passage hole 218.
ガスがガス通過孔２１８に供給される方向は、基体２１０の一方端部、他方端部のいずれの側からであってもよいが、本実施形態において、ガスが発熱抵抗体２３０側から供給される場合、発熱抵抗体２３０によって加熱されたガスは、放電部２１９を通過する際に、電離されやすくなり、ガス通過孔２１８において、安定的にプラズマ流を形成することができる。 The direction in which the gas is supplied to the gas passage hole 218 may be from either one end portion or the other end portion of the substrate 210, but in the present embodiment, the gas is supplied from the heat generating resistor 230 side. In this case, the gas heated by the heat generating resistor 230 is likely to be ionized when passing through the discharge unit 219, and a plasma flow can be stably formed in the gas passage hole 218.
上記においては、ガスとして希ガスを用いる場合に限定して説明してきたが、本開示の発明は、これに限らず、バリア放電によりプラズマを生成できるガスであれば、どのようなものに対しても適用できる。 In the above, the description has been limited to the case where a rare gas is used as the gas, but the invention of the present disclosure is not limited to this, and any gas that can generate plasma by barrier discharge is used. Can also be applied.
１，１００，２００ プラズマ発生装置用部品
１０，１１０，２１０ 基体
１１，１１１，２１１ 第１筒状部
１２，１１２，２１２ 第２筒状部
２１３ 第３筒状部
１３，１４ 端面
１５，１１５，２１８ ガス通過孔
１６，１１６,２１９ 放電部
１７ 溝
２０，１２０，２２０ 放電電極
３０，１３０，２３０ 発熱抵抗体
１１４，２１５，２１７ 内周面
１１３，２１４，２１６ 外周面
１１８，２２１ スリット
1,100,200 Parts for plasma generator 10,110,210 Base 11,111,211 1st tubular part 12,112,212 2nd tubular part 213 3rd tubular part 13,14 End face 15,115, 218 Gas passage holes 16,116,219 Discharge section 17 Grooves 20, 120, 220 Discharge electrodes 30, 130, 230 Heat generation resistors 114, 215, 217 Inner peripheral surface 113, 214, 216 Outer peripheral surface 118, 221 slits
Claims (19)
前記基体に埋設された２つの放電電極と、を備えることを特徴とするプラズマ発生装置用部品。 A tubular substrate made of a dielectric and
A component for a plasma generator, comprising two discharge electrodes embedded in the substrate.
前記２つの放電電極は、前記第１筒状部の前記一方の端面と前記第２筒状部の前記一方の端面との間に配設されていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ発生装置用部品。 One end face of the first tubular portion and one end face of the second tubular portion are in contact with each other.
The sixth aspect of claim 6, wherein the two discharge electrodes are arranged between the one end surface of the first tubular portion and the one end surface of the second tubular portion. Parts for plasma generator.
前記２つの放電電極は、前記第１筒状部の前記外周面と前記第２筒状部の前記内周面との間に配設されていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ発生装置用部品。 The outer peripheral surface of the first tubular portion is in contact with the inner peripheral surface of the second tubular portion.
The plasma according to claim 6, wherein the two discharge electrodes are arranged between the outer peripheral surface of the first tubular portion and the inner peripheral surface of the second tubular portion. Generator parts.
前記２つの放電電極のうちの一方が、前記第１筒状部の前記外周面と前記第２筒状部の前記内周面との間に配設されており、前記２つの放電電極のうちの他方が、前記第２筒状部の前記外周面と前記第３筒状部の前記内周面との間に配設されていることを特徴とする請求項１４に記載のプラズマ発生装置用部品。 The outer peripheral surface of the first tubular portion and the inner peripheral surface of the second tubular portion are in contact with each other, and the outer peripheral surface of the second tubular portion and the inner peripheral surface of the third tubular portion are in contact with each other.
One of the two discharge electrodes is disposed between the outer peripheral surface of the first tubular portion and the inner peripheral surface of the second tubular portion, and of the two discharge electrodes. The plasma generator according to claim 14, wherein the other is disposed between the outer peripheral surface of the second tubular portion and the inner peripheral surface of the third tubular portion. parts.
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