KR20200116989A - 활성 가스 생성 장치 - Google Patents

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도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 장치 구성의 간략화 및 소형화를 도모하고, 또한 활성 가스가 실활하는 현상을 억제할 수 있는 활성 가스 생성 장치의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 본 발명은 전극 유닛 베이스(2)에 마련되는 가스 통과 홈(24), 고압 전극용 홈(21) 및 접지 전극용 홈(22)이 평면으로 보아 나선형을 나타내고 있다. 고압 도통 구멍(41)과 고압 도통점(P1)이 평면으로 보아 일치하도록, 전극 유닛 베이스(2)의 표면 상에 전극 유닛 덮개(1)가 배치된다. 평면으로 보아 고압 개구부(61)가 고압 도통 구멍(41) 모두를 포함하도록, 전극 유닛 덮개(1)의 표면 상에 전극 냉각판(3)이 배치된다. 또한, 접지 도통 홈(62), 접지 도통 구멍(42) 및 접지 도통점(P2)이 평면으로 보아 일치하도록, 전극 유닛 베이스(2)의 표면 상에 전극 유닛 덮개(1) 및 전극 냉각판(3)이 배치된다.

Description

활성 가스 생성 장치
본 발명은 반도체 성막 장치에 사용하는 병행 평판 전극형의 전극 구조를 갖고, 유전체 배리어 방전을 이용한 활성 가스 생성 장치에 관한 것이다.
병행 평판 전극형의 전극 구조를 갖고, 유전체 배리어 방전을 이용한 활성 가스 생성 장치의 설치 위치의 하나로서, 웨이퍼 등의 처리 대상물의 상방에 배치하는 양태가 있다. 이 양태의 경우, 활성 가스를 처리 대상물 전체에 균등하게 분사할 필요가 있기 때문에, 활성 가스 생성 장치와 처리 대상물의 사이에 가스 균등 분사용 샤워 플레이트를 배치하는 것이 일반적이었다.
그러나, 샤워 플레이트 내의 활성 가스 통과 영역은 유전체 배리어 방전에 관여하지 않는 비방전 공간으로 되기 때문에, 샤워 플레이트 내의 활성 가스 통과 영역을 활성 가스가 통과하는 시간대는, 활성 가스가 실활하는 시간대로 된다. 이 때문에, 활성 가스 생성 장치가 질소 라디칼 등의 극단 수명의 활성 가스를 생성하는 경우, 샤워 플레이트 통과 중에 라디칼의 실활이 현저하게 촉진되어 버린다.
이와 같이, 활성 가스 생성 장치에 샤워 플레이트를 사용하면, 활성 가스가 실활하는 현상을 심하게 해 버리기 때문에, 바람직하지 않다.
샤워 플레이트를 사용하지 않는 종래의 활성 가스 생성 장치로서, 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 대기압 플라스마 반응 장치가 있다.
특허문헌 1에서 개시된 제1 종래 기술에서는, 대향 배치된 평판형의 전극을 종형으로 배치하고, 전극간의 방전으로 생성된 활성 가스를 기판에 분사하는 전극 구조를 채용하고 있다. 제1 종래 기술은, 대면적 기판에 대한 처리 대응으로서 전극 구조를 복수 세트 배치하고 있다.
이와 같이, 제1 종래 기술에서는, 전극 구조의 수를 증가시키고, 복수의 전극 구조를 채용함으로써, 기판 면적에 따른 대응이 용이하게 가능해진다.
샤워 플레이트를 사용하지 않는 다른 활성 가스 생성 장치로서, 예를 들어 특허문헌 2에 개시된 플라스마 처리 장치가 있다.
특허문헌 2에서 개시된 제2 종래 기술에서는, 수평 방향으로 대향 배치된 평판형 전극의 한쪽에 복수개의 가스 분출 구멍을 마련함으로써, 샤워 플레이트를 불필요로 하고, 또한 대형 기판에 대한 처리를 가능하게 하고 있다.
특허문헌 2의 단락 [0022], 도 1 및 도 2에 제1 기본 구성이 개시되어 있다. 구체적인 구성은 이하와 같다. 또한, ( ) 안의 숫자는, 특허문헌 2에서 사용된 참조 부호이다.
제1 기본 구성은, 도전성을 갖지 않는 고압 전극(8)의 표면에 도전층(12)을 형성하고, 고압 전극(8)의 하방에 위치하며 도전성을 갖지 않는 접지 전극(7)에, 접지된 금속판(2)을 접촉시키는 구조를 채용하고 있다.
또한, 특허문헌 2의 단락 [0063] 및 도 9에 제2 기본 구성이 개시되어 있다. 구체적인 구성은 이하와 같다. 또한, ( ) 안의 숫자는, 특허문헌 2에서 사용된 참조 부호이다.
제2 기본 구성에서는, 제1 기본 구성에 추가하여, 접지 도전층(41)을 접지 전극(7) 내부에 매설한 구조를 채용하고 있다.
일본 특허 제2537304호 공보 일본 특허 제5328685호 공보
특허문헌 1에서 개시된 제1 종래 기술에서는, 복수의 전극 구조를 채용함으로써, 비교적 큰 면적의 처리 대상물에 대응 가능한 장치를 실현할 수 있다.
그러나, 제1 종래 기술에서 복수의 전극 구조를 채용하면, 복수의 전극 구조 각각에 고압 전극 및 접지 전극을 마련하지 않으면 안되어, 그만큼, 장치 구조가 복잡화된다. 또한, 제1 종래 기술에서는, 원료 가스의 통과 방향이 종방향이기 때문에 활성 가스의 농도 증가를 위해서는, 전극 구조를 구성하는 고압 전극 및 접지 전극의 종방향의 형성 길이를 충분히 길게 하는 것이 필요하게 되어, 필연적으로 장치 높이가 높아져, 장치의 대형화를 초래해 버린다.
이와 같이, 특허문헌 1에서 개시된 제1 종래 기술에서는, 장치 구조의 복잡화, 대형화를 초래해 버린다고 하는 문제점이 있었다.
다음에, 특허문헌 2에서 개시된 제2 종래 기술에 대하여 검토한다. 또한, ( ) 안의 숫자는, 특허문헌 2에서 사용된 참조 부호이다.
상술한 제1 기본 구성에서는, 도전층(12)의 단부 등의 표면에 있어서의 전계 강도가 매우 높아지기 때문에, 방전부(3)의 가스층에 절연 파괴가 생기고, 그에 의해 금속의 도전층(12)에 이상 방전이 발생함으로써, 방전부(3)에 파티클이나 금속 증기가 생성된다. 즉, 도전층(12)의 이상 방전에 수반하여, 도전층(12), 챔버(1) 혹은 칸막이 판(2)으로부터 증발한 물질이 오염원으로 된다.
도전층(12)의 표층과 전극간의 방전장(공극(9))은 연결되어 있기 때문에, 방전장으로 가스를 수송하는 과정에서 도전층(12)의 증발 분자가 활성 가스 중에 혼입, 기판(15)을 오염시킬 우려가 있었다.
이와 같이, 제2 종래 기술의 제1 기본 구성에서는, 방전부(3)에 파티클이나 금속 증기가 생성되어, 기판(15)을 오염시킬 우려가 있다고 하는 문제점이 있었다.
상술한 기판(15)을 오염시킬 우려를 확실하게 방지하기 위해서는 방전부(3)에 있어서의 절연 거리를 충분히 크게 취할 필요가 있다. 그러나, 절연 거리를 크게 취하면 필연적으로 장치 구성의 대형화를 초래하기 때문에, 바람직하지 않다.
한편, 상술한 특허문헌 2의 제2 기본 구성에서는, 고압 전극(8)의 도전층(12)은, 제1 기본 구성과 마찬가지로, 전극 표면에 노출된 구조이다. 고압 전극도 접지 전극과 마찬가지의 처치를 강구함으로써 고압측ㆍ접지측 양쪽의 도전층을 노출시키지 않는 것으로 하는 것이 이론적으로 가능하게 된다.
도 15는 제2 종래 기술에 있어서의 제2 기본 구성의 단면 구조를 도시하는 단면도이다. 도 15에 도시하는, 공극(109)이 공극(9)에 대응하고, 제1 전극(107)이 한쪽 접지 전극(7)에 대응하고, 세공(110)이 세공(10)에 대응하고, 접지 도전층(141)이 접지 도전층(41)에 대응하고, 접지 간극(142)이 접지 간극(42)에 대응한다.
도 15에 도시하는 바와 같이, 접지 도전층(141)의 개구 영역(H141)은 세공(110)을 포함하고, 세공(110)보다 넓은 형상으로 형성되어 있기 때문에, 전극 유닛(100)과 접지 도전층(141)의 사이에 접지 간극(142)이 생긴다. 이 접지 간극(142)은, 접지 도전층(141)이 형성되어 있지 않다.
따라서, 전극간의 방전장으로 되는 공극(109)에 있어서, 접지 간극(142)의 상방의 영역은 비방전 공간으로 되고, 이 비방전 공간을 가스가 통과할 때에는 활성 가스가 실활만 되어, 활성 가스의 농도 저하를 초래해 버린다.
다음에, 접지 도전층(141)을 개량하여, 접지 간극(142)이 없는 상태(세공(110)과 본체 폴부의 개구 영역(H141)의 개구 영역을 동일한 크기로 함)로 변경하는 변형예를 생각해 본다.
도 16은, 제2 종래 기술에 있어서의 제2 기본 구성의 변형예의 단면 구조를 도시하는 단면도이다. 도 16에서 도시하는 영역은, 도 15의 주목 영역(R7) 및 그 근방 영역을 확대하여 도시한 영역에 상당한다.
제2 기본 구성의 변형예에서는, 세공(110)을 단면 방향으로 관찰하면 접지 도전층(141)이 세공(110)에 노출된 상태로 되어 있다. 이 때문에, 접지 도전층(141)의 노출부 근방의 세공(110)에서 절연 파괴가 발생하였을 때에는, 접지 도전층(141)의 도전층 성분이 오염물로 되어 외부로 방출되게 된다.
이와 같이, 제2 종래 기술의 제2 기본 구성(도 15)에서는, 활성 가스의 농도 저하를 초래하는 문제가 있고, 제2 기본 구성의 변형예(도 16)에서는, 오염물이 발생해 버리는 문제점이 있었다.
본 발명에서는, 상기와 같은 문제점을 해결하여, 장치 구성의 간략화 및 소형화를 도모하고, 또한 활성 가스가 실활하는 현상을 억제할 수 있는 활성 가스 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 활성 가스 생성 장치는, 유전체 배리어 방전이 발생하는 방전 공간에 공급된 원료 가스를 활성화하여 활성 가스를 생성하는 활성 가스 생성 장치이며, 제1 전극 및 제2 전극을 갖고, 외부로부터 교류 전압을 받는 전극 유닛 베이스와, 상기 전극 유닛 베이스의 표면 상에 마련되는 전극 유닛 덮개와, 상기 전극 유닛 덮개의 표면 상에 마련되고, 상방으로부터 부여되는 압박력으로 전극 유닛 덮개를 압박하는 전극 압박판과, 상기 전극 유닛 베이스, 상기 전극 유닛 덮개 및 상기 전극 압박판을 수용하는 장치 하우징을 구비하고, 상기 전극 유닛 베이스는, 표면에서부터 소정의 형성 깊이로 마련되는 제1 및 제2 전극용 홈과, 상기 제1 및 제2 전극용 홈에 매립되어 마련되고, 각각이 도전성을 갖는 상기 제1 및 제2 전극과, 상기 전극 유닛 베이스 내에 형성되고, 원료 가스가 통과하는 가스 내부 유로를 포함하고, 상기 가스 내부 유로는 평면으로 보아 나선형으로 마련되고, 상기 제1 및 제2 전극은 상기 가스 내부 유로와 함께 평면으로 보아 나선형으로 마련되고, 제1 및 제2 전극은 단부에 제1 및 제2 도통점을 갖고, 상기 제1 및 제2 전극은, 상기 전극 유닛 베이스의 일부 및 상기 가스 내부 유로를 사이에 두고 서로 대향하도록, 상기 가스 내부 유로의 양측에 배치되고, 상기 제1 및 제2 전극간에 있어서의 상기 가스 내부 유로 내의 영역이 상기 방전 공간으로 되고, 상기 교류 전압을 받음으로써 상기 방전 공간에 유전체 배리어 방전이 발생되고, 상기 전극 유닛 베이스는, 상기 방전 공간의 하방에 상기 가스 내부 유로에 연통되어 마련되는 적어도 하나의 가스 분출구를 더 포함하고, 상기 방전 공간에 공급된 원료 가스를 활성화하여 얻어지는 활성 가스가, 상기 적어도 하나의 가스 분출구로부터 분출되고, 상기 전극 유닛 덮개는, 상기 전극 유닛 베이스의 상기 가스 내부 유로에 연결되도록 마련되는 가스 중계 구멍과, 평면으로 보아 상기 제1 및 제2 도통점에 합치하는 영역에 마련되고, 각각이 관통하는 제1 및 제2 관통 구멍을 갖고, 상기 전극 압박판은, 평면으로 보아 상기 제1 관통 구멍을 포함하고 상기 제1 관통 구멍보다 넓은 형상의 개구부와, 평면으로 보아 상기 가스 중계 구멍과 합치하는 영역에 마련되는 가스 공급 구멍을 갖고, 상기 제2 관통 구멍을 통하여 상기 제2 도통점과 전기적으로 접속된다.
청구항 1 기재의 본원 발명인 활성 가스 생성 장치의 전극 유닛 베이스는, 평면으로 보아 나선형으로 마련되는 가스 내부 유로와, 방전 공간의 하방에 가스 내부 유로에 연통되어 마련되는 적어도 하나의 가스 분출구를 포함하고 있다.
따라서, 청구항 1 기재의 본원 발명인 활성 가스 생성 장치는, 적어도 하나의 가스 분출구와 방전 공간의 사이에, 유전체 배리어 방전에 관여하지 않는 비방전 공간이 형성되지 않기 때문에, 활성 가스가 실활하는 현상을 효과적으로 억제하는 효과를 발휘한다.
또한, 전극 유닛 베이스에 관하여, 적어도 하나의 가스 분출구, 제1 및 제2 전극 그리고 가스 내부 유로를 마련한다고 하는 비교적 간단한 구성으로 상기 효과를 발휘할 수 있기 때문에, 활성 가스 생성 장치의 장치 구성의 간략화를 도모할 수 있다.
덧붙여, 청구항 1 기재의 본원 발명의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 가스 내부 유로는 평면으로 보아 나선형으로 마련된다. 이 때문에, 전극 유닛 베이스 자체의 면적을 크게 하지 않고, 적어도 하나의 가스 분출구로부터 가스 농도가 포화된 상태로 활성 가스를 분출할 수 있는 만큼, 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 청구항 1 기재의 본원 발명의 활성 가스 생성 장치에 있어서의 전극 유닛 덮개는, 평면으로 보아 상기 제1 및 제2 도통점에 합치하는 영역에 마련되고, 각각이 관통하는 제1 및 제2 도통 구멍을 갖는다.
이 때문에, 전극 유닛 덮개는, 제1 및 제2 도통 구멍을 통한 제1 및 제2 도통점과 외부의 전기적 접속 기능을 확보하면서, 전극 유닛 베이스의 상방을 막을 수 있다.
또한, 전극 압박판은, 평면으로 보아 제1 관통 구멍을 포함하고 제1 관통 구멍보다 넓은 형상의 개구부를 갖고 있기 때문에, 제1 도통 구멍을 통한 제1 도통점과 외부의 전기적 접속 기능을 확보할 수 있다. 또한, 전극 압박판은, 제2 도통 구멍을 통하여 제2 도통점과 자신을 전기적으로 접속할 수 있다.
덧붙여, 전극 압박판은, 전극 유닛 덮개를 안정성 좋게 누를 수 있다.
본 발명의 목적, 특징, 국면 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해, 보다 명백해진다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태인 활성 가스 생성 장치의 단면 구조를 도시하는 설명도이다.
도 2는, 도 1에서 도시한 전극 유닛 베이스의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 3은, 도 2에서 도시한 고압 전극용 홈만을 특화하여 도시하는 사시도이다.
도 4는, 도 2에서 도시한 접지 전극용 홈만을 특화하여 도시하는 사시도이다.
도 5는, 실시 형태의 활성 가스 생성 장치에 사용되는 전극 유닛의 구성 개략을 도시하는 설명도이다.
도 6은, 전극 유닛 베이스를 상방으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 7은, 전극 유닛 베이스의 단면 구조를 도시하는 단면도이다.
도 8은, 전극 유닛 베이스를 하방으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 9는, 전극 유닛 덮개의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 10은, 전극 냉각판의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 11은, 발생기 베이스 플랜지의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 12는, 냉각수 매니폴드의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 13은, 전극 냉각판에 있어서의 냉각수의 흐름을 확대하여 도시하는 설명도이다.
도 14는, 전극 냉각판, 전극 유닛 덮개, 전극 유닛 베이스, 냉각수 매니폴드 및 발생기 베이스 플랜지의 조합 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 15는, 제2 종래 기술에 있어서의 제2 기본 구성의 단면 구조를 도시하는 단면도이다.
도 16은, 제2 종래 기술에 있어서의 제2 기본 구성의 변형예의 단면 구조를 도시하는 단면도이다.
<실시 형태>
(전체 구성)
도 1은 본 발명의 실시 형태인 활성 가스 생성 장치(10)의 단면 구조를 도시하는 설명도이다. 본 실시 형태의 활성 가스 생성 장치(10)는, 유전체 배리어 방전이 발생하는 방전 공간에 공급된 원료 가스를 활성화하여 활성 가스를 생성한다.
활성 가스 생성 장치(10)는 장치 하우징(30), 전극 유닛 덮개(1), 전극 유닛 베이스(2), 전극 냉각판(3), 발생기 베이스 플랜지(8), 냉각수 매니폴드(37) 및 고압 단자(71)를 주요 구성부로서 포함하고 있다.
전극 유닛 베이스(2)는, 제1 전극인 고압 전극(11)과 제2 전극인 접지 전극(12)을 갖고, 고압 단자(71)를 통하여 외부로부터 교류 전압을 받는다.
전극 유닛 덮개(1)는 전극 유닛 베이스(2)의 표면 상에 마련된다. 전극 유닛 덮개(1) 및 전극 유닛 베이스(2)는 각각 유전체로 구성된다.
전극 압박판인 전극 냉각판(3)은 전극 유닛 베이스(2)의 표면 상에 마련되며, 도전성을 갖는다. 또한, 전극 냉각판(3)은, 전극 냉각판(3)의 상방에 마련된 도시하지 않은 스프링 등의 탄성 부재에 의해 부여되는 압박력에 의해 전극 유닛 덮개(1)를 압박할 수 있다.
장치 하우징(30)은, 이들 전극 유닛 베이스(2), 전극 유닛 덮개(1) 및 전극 냉각판(3)을 수용 공간(SP30) 내에 수용하고 있다.
발생기 베이스 플랜지(8)는, 전극 유닛 베이스(2)의 이면에 마련되는 복수의 가스 분출구(6)가 모두 노출되도록, 중앙 영역에 개구부(H8)를 마련하고 있다.
또한, 전극 유닛 베이스(2)의 이면에 있어서, 개구부(H8)의 외측에 위치하는 영역이 발생기 베이스 플랜지(8)의 표면 상에 배치되어 있다. 따라서, 발생기 베이스 플랜지(8)는, 전극 유닛 베이스(2)를 이면측으로부터 지지하고 있다.
냉각수 매니폴드(37)는 발생기 베이스 플랜지(8)의 표면의 일부 위에 있어서, 전극 유닛 덮개(1) 및 전극 유닛 베이스(2)에 인접하여 배치된다. 냉각수 매니폴드(37)의 표면 높이는 전극 유닛 덮개(1)의 표면 높이와 일치하고 있고, 전극 냉각판(3)은, 전극 유닛 덮개(1)에 추가하여 냉각수 매니폴드(37)의 표면 상에도 배치된다.
이들 발생기 베이스 플랜지(8) 및 냉각수 매니폴드(37)의 조합 구조에 의해, 후에 상세하게 설명한 바와 같이, 냉각 매체인 냉각수를 전극 냉각판(3) 내에서 순환시키는 냉각 매체 순환 기구가 구성된다. 따라서, 전극 냉각판(3)은 전극 유닛 덮개(1)측으로부터 전극 유닛 베이스(2)를 냉각하는 냉각 기능을 갖고 있다.
그리고, 개구부(H8)를 사이에 두고 일방측(도 1의 우측)에 있어서, 전극 냉각판(3), 냉각수 매니폴드(37) 및 발생기 베이스 플랜지(8)가 설치용 나사(48)에 의해 연결된다. 개구부(H8)를 사이에 두고 타방측(도 1의 좌측)에 있어서, 전극 냉각판(3)과 발생기 베이스 플랜지(8)가 설치용 나사(48)에 의해 직접 연결된다.
이와 같이, 설치용 나사(48)에 의해, 전극 냉각판(3), 전극 유닛 덮개(1), 전극 유닛 베이스 및 냉각 매체 순환 기구(냉각수 매니폴드(37)+발생기 베이스 플랜지(8))는 일체적으로 연결된다. 또한, 장치 하우징(30)은 설치용 나사(48)에 의해 발생기 베이스 플랜지(8)에 직접 연결된다. 따라서, 장치 하우징(30)은 발생기 베이스 플랜지(8) 상에 고정된다.
또한, 교류 전압을 공급하는 교류 전압 공급 단자인 고압 단자(71)가 장치 하우징(30)의 상부에 설치용 나사(47)에 의해 설치되고, 후술하는 바와 같이, 전극 유닛 베이스(2) 내의 고압 전극(11)에 전기적으로 접속된다.
장치 하우징(30)의 일방측면에 가스 공급 플랜지(39)가 마련되고, 가스 공급 플랜지(39)로부터, 원료 가스 공급 경로(33)를 경유하여, 수용 공간(SP30) 내로 원료 가스가 공급된다.
(전극 유닛 베이스(2))
도 2는 도 1에서 도시한 전극 유닛 베이스(2)의 구조를 도시하는 사시도이다. 도 3은 도 2에서 도시한 고압 전극용 홈(21)(제1 전극용 홈)만을 특화하여 도시하는 사시도이다. 도 4는 도 2에서 도시한 접지 전극용 홈(22)(제2 전극용 홈)만을 특화하여 도시하는 사시도이다. 도 2 내지 도 4에는 각각 XYZ 직교 좌표계를 도시하고 있다.
도 5는 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치(10)에 사용되는 전극 유닛(100)의 구성 개략을 도시하는 설명도이다. 도 5에 ZYZ 직교 좌표계를 도시하고 있다. 이하에 도시하는 도 6 내지 도 8에 있어서도, 도 5와 마찬가지로, ZYZ 직교 좌표계를 도시하고 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 전극 유닛(100)은, 각각이 유전체로 구성되는 전극 유닛 덮개(1) 및 전극 유닛 베이스(2)를 주요 구성부로서 갖고 있다. 전극 유닛 덮개(1)는 전극 유닛 베이스(2)의 표면 상에 마련된다.
도 6은 전극 유닛 베이스(2)를 상방으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다. 도 2 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 전극 유닛 베이스(2)는 평면으로 보아 원형을 나타내고 있다.
도 2 내지 도 4 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 전극 유닛 베이스(2)에는 가스 통과 홈(24), 고압 전극용 홈(21) 및 접지 전극용 홈(22)이 각각 전극 유닛 베이스(2)의 표면으로부터 파여 있다. 가스 통과 홈(24), 고압 전극용 홈(21) 및 접지 전극용 홈(22)은 평면으로 보아 나선형으로 형성된다.
도 7은 전극 유닛 베이스(2)의 단면 구조를 도시하는 단면도이다. 도 6의 A-A 단면이 도 7로 된다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 가스 통과 홈(24), 고압 전극용 홈(21) 및 접지 전극용 홈(22)은, 각각의 저면이 전극 유닛 베이스(2)의 저면보다 약간 높은 위치로 되도록 파여 있다. 가스 통과 홈(24), 고압 전극용 홈(21) 및 접지 전극용 홈(22)의 표면에서부터의 형성 깊이는 동일한 깊이 D2로 설정되어 있다.
이와 같이, 전극 유닛 베이스(2)는, 표면에서부터 동일한 형성 깊이로 마련되는 제1 및 제2 전극용 홈인 고압 전극용 홈(21) 및 접지 전극용 홈(22)을 갖고 있다.
또한, 전극 유닛 베이스(2)는, 표면에서부터 깊이 D2(소정의 형성 깊이)로 홈형으로 형성되고, 가스 내부 유로로 되는 가스 통과 홈(24)을 갖고 있다.
고압 전극용 홈(21) 및 접지 전극용 홈(22)은, 전극 유닛 베이스(2)의 일부 및 가스 통과 홈(24)을 사이에 두고 서로 대향하도록, 전극 유닛 베이스(2) 내의 가스 통과 홈(24)의 양 측면측에 배치되고, 가스 통과 홈(24)과 함께 평면으로 보아 나선형으로 마련된다.
그리고, 제1 전극인 고압 전극(11)이 제1 전극용 홈인 고압 전극용 홈(21)에 매립되고, 제2 전극인 접지 전극(12)이 제2 전극용 홈인 접지 전극용 홈(22)에 매립되어 있다. 이때, 고압 전극(11)은, 고압 전극용 홈(21)에 간극이 생기지 않고 고압 전극용 홈(21)의 전체에 걸쳐 매립되고, 접지 전극(12)은 접지 전극용 홈(22)에 간극이 생기지 않고 접지 전극용 홈(22)의 전체에 걸쳐 매립된다.
그리고, 도 2 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 활성 가스 생성 장치(10)에서는, 전극 유닛(100) 내에 있어서, 고압 전극(11) 및 접지 전극(12)에 관하여, 평면으로 보아 전극 유닛 베이스(2)의 최외주에 접지 전극(12)이 위치하도록 배치되어 있다.
따라서, 고압 전극(11) 및 접지 전극(12)은, 전극 유닛 베이스(2)의 일부 및 가스 통과 홈(24)을 사이에 두고 서로 대향하도록, 전극 유닛 베이스(2) 내의 가스 통과 홈(24)의 양 측면측에 배치되고, 가스 통과 홈(24)과 함께 평면으로 보아 나선형으로 마련된다. 그리고, 고압 전극(11) 및 접지 전극(12) 사이에 있어서의 가스 통과 홈(24) 내의 영역이 방전 공간으로 된다.
도 8은 전극 유닛 베이스(2)를 하방으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 2 및 도 6 내지 도 8에 도시하는 바와 같이, 가스 내부 유로인 가스 통과 홈(24)의 저면 밑의 전극 유닛 베이스(2)의 영역을 관통하는 복수의 가스 분출구(6)가 서로 이산하여 선택적으로 마련되어 있다. 복수의 가스 분출구(6)는, 방전 공간의 하방에 가스 통과 홈(24)의 저면에 연결되어 마련된다. 즉, 복수의 가스 분출구(6)는 가스 통과 홈(24)에 연통되어 있다. 따라서, 가스 통과 홈(24) 내에서 생성된 활성 가스를 복수의 가스 분출구(6)로부터 외부로 분출할 수 있다.
전극 유닛 덮개(1) 및 전극 유닛 베이스(2)는 각각 알루미나 등의 유전체로 구성된다.
도 2, 도 3, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 전극 유닛 베이스(2)의 표면의 중심부에 고압 전극(11)의 고압 도통점(P1)이 마련된다. 또한, 제1 도통점인 고압 도통점(P1)의 고압 도통점 근방 영역(R21)에 있어서의 고압 전극용 홈(21)의 형성 깊이는, 깊이 D2보다 얕아지도록 설정되어 있다.
도 2, 도 4 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 전극 유닛 베이스(2)의 표면의 주변부 부근에 있어서, 접지 전극(12)이 굴절된 선단 부분에 접지 도통점(P2)이 마련된다. 또한, 제2 도통점인 접지 도통점(P2)의 접지 도통점 근방 영역(R22)의 접지 전극용 홈(22)의 형성 깊이는 깊이 D2보다 얕아지도록 설정되어 있다.
또한, 고압 도통점 근방 영역(R21) 및 접지 도통점 근방 영역(R22)에 있어서의 고압 전극용 홈(21) 및 접지 전극용 홈(22)의 형성 깊이를 깊이 D2보다 얕게 설정하고 있는 것은, 고압 도통점 근방 영역(R21) 및 접지 도통점 근방 영역(R22)은 방전 공간을 형성하지 않기 때문이다.
또한, 도 2 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 접지 도통점(P2)은 고압 전극용 홈(21)의 단부로부터 절연 거리 L2만큼 이격된 위치에 마련된다. 따라서, 제2 도통점인 접지 도통점(P2)과 고압 전극(11)의 사이에서 확실하게 절연 관계를 유지할 수 있다.
(전극 유닛 덮개(1))
도 9는 전극 유닛 덮개(1)의 구조를 도시하는 사시도이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 전극 유닛 덮개(1)는 전극 유닛 베이스(2)의 표면 형상에 합치하도록 평면으로 보아 원형을 나타내고 있고, 고압 도통 구멍(41), 접지 도통 구멍(42) 및 가스 중계 구멍(46)을 갖고 있다.
제1 관통 구멍인 고압 도통 구멍(41)은 전극 유닛 덮개(1)의 중심 영역을 관통하여 마련되고, 제2 관통 구멍인 접지 도통 구멍(42)과 가스 중계 구멍(46)은 전극 유닛 덮개(1)의 주변 부근에 각각 관통하여 마련된다.
고압 도통 구멍(41)은 고압 도통점(P1)과의 전기적 접속용 구멍이고, 접지 도통 구멍(42)은 접지 도통점(P2)과의 전기적 접속용 구멍이고, 가스 중계 구멍(46)은 전극 유닛 베이스(2)의 가스 통과 홈(24)으로의 원료 가스 공급용 구멍이다.
전극 유닛 베이스(2)의 표면 상에 전극 유닛 덮개(1)를 배치하면, 가스 중계 구멍(46)의 하방에 가스 통과 홈(24)이 위치하도록 설정되어 있다.
또한, 고압 도통 구멍(41), 접지 도통 구멍(42) 및 가스 중계 구멍(46)에 관하여, 전극 유닛 베이스(2)와 전극 유닛 덮개(1)의 사이에 O링 등의 가스 시일재를 마련할 필요가 없기 때문에, 전극 유닛(100)(전극 유닛 덮개(1)+전극 유닛 베이스(2))의 소형화를 도모할 수 있다.
(전극 냉각판(3))
도 10은 전극 냉각판(3)의 구조를 도시하는 사시도이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 전극 냉각판(3)은 전극 유닛 베이스(2) 및 냉각수 매니폴드(37)의 표면 형상에 합치하도록, 평면으로 보아 일부에 볼록부 영역을 갖는 대략 원형을 나타내고 있다. 전극 냉각판(3)의 볼록부 영역을 제외한 원 영역 부분이 전극 유닛 베이스(2) 상에 배치된다.
또한, 전극 냉각판(3)은 고압 개구부(61), 접지 도통 홈(62), 냉각수 공급 홈(63), 냉각수 입력 구멍(64), 냉각수 출력 구멍(65) 및 가스 공급 구멍(66)을 갖고 있다.
고압 개구부(61)(개구부)는 전극 유닛 베이스(2)의 중심 영역을 관통하여 마련된다. 고압 개구부(61)는, 전극 유닛 덮개(1) 상에 전극 냉각판(3)을 배치하였을 때, 평면으로 보아 전극 유닛 덮개(1)의 고압 도통 구멍(41) 모두를 포함하고, 고압 도통 구멍(41)보다 넓은 형상을 갖고 있다.
접지 도통 홈(62)은 전극 냉각판(3)의 이면측으로부터 관통하지 않고 마련된 홈이며, 접지 도통 구멍(42)을 통한 접지 도통점(P2)과의 전기적 접속용으로 마련된다.
냉각수 공급 홈(63)은, 표면 및 이면에 노출되지 않고 전극 냉각판(3)의 내부에 마련된 중공 영역이다. 냉각수 입력 구멍(64)으로부터 얻어지는 냉각수는, 냉각수의 흐름(68)을 따라 냉각수 공급 홈(63) 내를 흐른다. 냉각수 공급 홈(63) 내를 흐른 냉각수는, 최종적으로 냉각수 출력 구멍(65)으로부터 출력된다.
냉각수 입력 구멍(64) 및 냉각수 출력 구멍(65)은 전극 냉각판(3)의 볼록부 영역에 마련된다. 전극 냉각판(3)은, 볼록부 영역이 냉각수 매니폴드(37)의 표면 상에 위치하도록 배치된다.
또한, 전극 냉각판(3)은, 편측에 냉각수 공급 홈 부분을 형성한 2개의 판을, 냉각수 공급 홈 부분의 형성면이 대향하도록, 접합하여 형성할 수 있다. 접합 처리로서, 예를 들어 열 확산 접합 혹은 용접을 고려할 수 있다. 상술한 2개의 판의 접합 처리에 의해 전극 냉각판(3)에 도 10에 도시하는 바와 같은 냉각수 공급 홈(63)을 형성할 수 있다.
(발생기 베이스 플랜지(8) 및 냉각수 매니폴드(37))
도 11은 발생기 베이스 플랜지(8)의 구조를 도시하는 사시도이다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 발생기 베이스 플랜지(8)는, 평면으로 보아, 중심부에 원형의 개구부(H8)를 갖고, 양단에 제1 및 제2 볼록부 영역을 갖는 대략 원환형으로 형성된다.
개구부(H8)의 외주를 따라, 발생기 베이스 플랜지(8)의 내부에 냉각수 공급 홈(83)이 마련된다. 냉각수 공급 홈(83)은 마찰 교반 접합(FSW: Friction Stir Welding) 혹은 용접에 의한 가공 기술을 사용하여 형성할 수 있다.
냉각수 공급 홈(83)은 발생기 베이스 플랜지(8) 내를 냉각수가 흐르기 위한 홈이다. 제2 볼록부 영역에 마련된 냉각수 입력 구멍(84)을 통하여 공급되는 냉각수는, 냉각수의 흐름(88R)을 따라 냉각수 공급 홈(83)의 한쪽 원주측을 흐른다.
그 후, 냉각수는, 냉각수 상승의 흐름(89U)을 따라, 제1 볼록부 영역에 마련된 냉각수 입력 구멍(86)으로부터 상부의 냉각수 매니폴드(37)를 향하여 출력된다.
또한, 냉각수 매니폴드(37)로부터 얻어지는 냉각수는, 냉각수 하강의 흐름(89D)을 따라 제1 볼록부 영역에 마련된 냉각수 출력 구멍(87)을 향하여 흐른다.
그 후, 냉각수는, 냉각수의 흐름(88L)을 따라 냉각수 공급 홈(83)의 다른 쪽 원주측을 흐른다. 그리고, 냉각수는 제2 볼록부 영역에 마련된 냉각수 출력 구멍(85)으로부터 배출된다.
도 12는 냉각수 매니폴드(37)의 구조를 도시하는 사시도이다. 도 13은 전극 냉각판(3)에 있어서의 냉각수의 흐름(68)을 확대하여 도시하는 설명도이다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 냉각수 매니폴드(37)는 평면으로 보아 발생기 베이스 플랜지(8)의 제1 볼록부 영역(냉각수 입력 구멍(86) 및 냉각수 출력 구멍(87)이 형성되는 영역)에 합치하는 형상을 나타내고 있다. 냉각수 매니폴드(37)는 각각이 관통하는 냉각수 입력 구멍(96) 및 냉각수 출력 구멍(97)을 갖고 있다.
도 11 내지 도 13 각각의 냉각수 상승의 흐름(89U)을 따라, 하방의 발생기 베이스 플랜지(8)의 냉각수 입력 구멍(86)을 통하여 공급되는 냉각수는, 냉각수 매니폴드(37)의 냉각수 입력 구멍(96)을 통하여 상방의 전극 냉각판(3)에 출력된다. 그리고, 전극 냉각판(3)의 냉각수 입력 구멍(64)을 통하여 공급되는 냉각수는, 냉각수의 흐름(68)을 따라 냉각수 공급 홈(63) 내를 흐른다.
그 후, 냉각수 공급 홈(63)을 통과한 냉각수는, 냉각수 하강의 흐름(89D)을 따라, 냉각수 매니폴드(37)의 냉각수 출력 구멍(97) 및 발생기 베이스 플랜지(8)의 냉각수 출력 구멍(87)을 통하여 발생기 베이스 플랜지(8)의 냉각수 공급 홈(83)에 출력된다.
(조합 구조)
도 14는 전극 냉각판(3), 전극 유닛 덮개(1), 전극 유닛 베이스(2), 냉각수 매니폴드(37) 및 발생기 베이스 플랜지(8)의 조합 구조를 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 14에 XYZ 좌표계를 도시하고 있다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 전극 냉각판(3)의 냉각수 입력 구멍(64), 냉각수 매니폴드(37)의 냉각수 입력 구멍(96), 및 발생기 베이스 플랜지(8)의 냉각수 입력 구멍(86)이 평면으로 보아 일치하도록, 발생기 베이스 플랜지(8)의 제1 볼록부 영역 상에, 냉각수 매니폴드(37) 및 전극 냉각판(3)의 볼록부 영역이 배치된다.
또한, 전극 냉각판(3)의 냉각수 출력 구멍(65), 냉각수 매니폴드(37)의 냉각수 출력 구멍(97), 및 발생기 베이스 플랜지(8)의 냉각수 출력 구멍(87)이 평면으로 보아 일치하도록, 발생기 베이스 플랜지(8)의 제1 볼록부 영역 상에, 냉각수 매니폴드(37) 및 전극 냉각판(3)의 볼록부 영역이 배치된다.
덧붙여, 전극 유닛 덮개(1)의 고압 도통 구멍(41)과, 전극 유닛 베이스(2)의 고압 도통점(P1)이 평면으로 보아 일치하도록, 전극 유닛 베이스(2)의 표면 상에 전극 유닛 덮개(1)가 배치된다. 또한, 평면으로 보아 고압 개구부(61)(개구부)가 고압 도통 구멍(41) 모두를 포함하도록, 전극 유닛 덮개(1)의 표면 상에 전극 냉각판(3)이 배치된다.
또한, 전극 냉각판(3)의 접지 도통 홈(62), 전극 유닛 덮개(1)의 접지 도통 구멍(42), 및 전극 유닛 베이스(2)의 접지 도통점(P2)이 평면으로 보아 일치하도록, 전극 유닛 베이스(2)의 표면 상에 전극 유닛 덮개(1)가 배치되고, 전극 유닛 덮개(1)의 표면 상에 전극 냉각판(3)이 배치된다.
(원료 가스의 공급)
상술한 구조를 갖는 본 실시 형태의 활성 가스 생성 장치(10)에 있어서의 원료 가스의 공급 계통에 대하여 설명한다.
외부로부터, 가스 공급 플랜지(39) 및 장치 하우징(30)의 일방측면에 마련된 원료 가스 공급 경로(33)를 통하여, 원료 가스가 장치 하우징(30)의 수용 공간(SP30) 내로 공급된다.
수용 공간(SP30) 내의 원료 가스는, 전극 냉각판(3)의 가스 공급 구멍(66) 및 전극 유닛 덮개(1)의 가스 중계 구멍(46)을 통하여, 전극 유닛 베이스(2)의 가스 통과 홈(24)에 공급된다.
따라서, 가스 공급 구멍(66) 및 가스 중계 구멍(46)으로부터 유입된 원료 가스가 가스 통과 홈(24) 내를 통과한다.
(고압 전극(11) 및 접지 전극(12)의 전기적 접속)
전극 유닛 베이스(2)의 고압 전극용 홈(21)에 매립되는 고압 전극(11)에 있어서, 전극 유닛 베이스(2)의 중심부의 고압 도통점(P1)이 전기적 접속 부위로 된다.
활성 가스 생성 장치(10)에 있어서, 전극 유닛 베이스(2)의 제1 도통점인 고압 도통점(P1)은, 전극 유닛 덮개(1)의 고압 도통 구멍(41) 및 전극 냉각판(3)의 고압 개구부(61)를 통하여, 고압 단자(71)와 접속하는 것이 가능하다.
따라서, 도 1에 도시하는 바와 같이, 장치 하우징(30)의 상부에 마련된 고압 단자(71)와 고압 전극(11)의 전기적 접속은, 전극 냉각판(3)의 고압 개구부(61) 및 전극 유닛 베이스(2)의 고압 도통 구멍(41)을 통한, 고압 단자(71)의 전기적 접속 부위(P71)와 고압 전극(11)의 고압 도통점(P1)의 전기적 접속에 의해, 비교적 간단하게 행할 수 있다.
이때, 고압 개구부(61)(개구부)의 개구 영역은 고압 도통 구멍(41)과 비교하여 충분히 크기 때문에, 전기적 접속 부위(P71)와 고압 도통점(P1)의 전기적 접속을 도모할 때, 전기적 접속 부위(P71)가 전극 냉각판(3)과 접촉하는 일은 없다.
한편, 전극 유닛 베이스(2)의 접지 전극용 홈(22)에 매립되는 접지 전극(12)에 있어서, 전극 유닛 베이스(2)의 주변부 부근의 접지 도통점(P2)이 전기적 접속 부위로 된다.
따라서, 전극 냉각판(3)과 접지 전극(12)의 전기적 접속은, 전극 유닛 덮개(1)의 접지 도통 구멍(42)을 통하여, 전극 유닛 베이스(2)의 접지 도통점(P2)과 전극 냉각판(3)의 접지 도통 홈(62)의 전기적 접속에 의해, 비교적 간단하게 행할 수 있다.
즉, 도시하지 않은 접지 도전 부재를 사용하여, 접지 도통 구멍(42)을 통하여 접지 도통 홈(62)과 접지 도통점(P2)을 접속함으로써, 비교적 간단하게 접지 도통점(P2)을 전극 냉각판(3)에 전기적으로 접속할 수 있다.
그리고, 도전성을 갖는 전극 냉각판(3)을 접지 레벨로 설정함으로써, 동시에 접지 전극(12)을 접지 레벨로 설정할 수 있다.
전극 압박판인 전극 냉각판(3)에는, 상방으로부터 도시하지 않은 스프링 등의 탄성 부재에 의해 압박력이 부여된다. 따라서, 전극 냉각판(3)은 상방으로부터 부여되는 압박력에 의해, 접지 도전 부재에 의한 접지 도통점(P2)과 접지 도통 홈(62)의 전기적 접속 관계를 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 전극 냉각판(3)은, 상방으로부터 부여되는 압박력으로 전극 유닛 덮개(1)를 안정성 좋게 누를 수 있다.
(전극 냉각판(3)에 의한 냉각 기능)
이하, 도 1, 도 10 내지 도 14를 참조하여, 전극 냉각판(3)에 의한 냉각 기능을 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 발생기 베이스 플랜지(8)의 상부에 냉각수 공급 플랜지(35)가 마련된다. 냉각수 공급 플랜지(35)는 설치용 나사(47)를 사용하여 발생기 베이스 플랜지(8)의 표면 상에 설치된다.
따라서, 외부로부터 냉각수 공급 플랜지(35)를 통하여 발생기 베이스 플랜지(8) 내로 냉각 매체인 냉각수를 공급할 수 있다.
도 1 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 평면으로 보아 냉각수 공급 플랜지(35)의 급수 경로에 대응하는 위치에 마련된 냉각수 입력 구멍(84)으로부터 냉각수 공급 홈(83) 내로 냉각수가 공급된다. 냉각수는 냉각수의 흐름(88R)을 따라, 냉각수 공급 홈(83)의 한쪽 원주측을 흐르고, 냉각수의 흐름(89U)을 따라 냉각수 입력 구멍(86)으로부터 상방의 냉각수 매니폴드(37)를 향하여 출력된다.
도 1 및 도 12에 도시하는 바와 같이, 냉각수는, 냉각수 상승의 흐름(89U)을 따라, 냉각수 매니폴드(37)의 냉각수 입력 구멍(96)을 통하여 상방의 전극 냉각판(3)을 향하여 흐른다.
도 1, 도 10 및 도 13에 도시하는 바와 같이, 냉각수 입력 구멍(64)으로부터 얻어진 냉각수는 냉각수의 흐름(68)을 따라, 원환형의 냉각수 공급 홈(63)을 흘러, 최종적으로 냉각수 출력 구멍(65)으로부터 배출된다. 냉각수가 냉각수 공급 홈(63)을 흐름으로써, 전극 냉각판(3)은 냉각 기능을 발휘할 수 있다.
냉각수 공급 홈(63)을 흐른 냉각수는 냉각수 출력 구멍(65)을 통하여 하방의 냉각수 매니폴드(37)를 향하여 배출된다.
그 후, 도 1 및 도 12에 도시하는 바와 같이, 냉각수는, 냉각수 하강의 흐름(89D)을 따라, 냉각수 매니폴드(37)의 냉각수 출력 구멍(97)을 통하여 하방의 발생기 베이스 플랜지(8)를 향하여 흐른다.
그리고, 도 1 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 발생기 베이스 플랜지(8)에 있어서, 냉각수는, 냉각수 하강의 흐름(89D)을 따라 냉각수 출력 구멍(87)을 통하여 냉각수 공급 홈(83)에 공급된다. 그 후, 냉각수는, 냉각수의 흐름(88L)을 따라 냉각수 공급 홈(83)의 다른 쪽 원주측을 흐른다. 그리고, 평면으로 보아 냉각수 출력 구멍(85)에 대응하는 영역에 배수 경로를 갖는 도시하지 않은 냉각수 배수 플랜지를 통하여 외부로 배출된다. 또한, 냉각수 배수 플랜지는 냉각수 공급 플랜지(35)와 마찬가지로, 발생기 베이스 플랜지(8)의 표면 상에 마련된다.
그 후, 다시, 외부로부터 냉각수 공급 플랜지(35)를 통하여 발생기 베이스 플랜지(8) 내로 냉각수를 공급한다. 이하, 상술한 바와 같이, 발생기 베이스 플랜지(8), 냉각수 매니폴드(37) 및 전극 냉각판(3) 내에 냉각수를 흘림으로써, 전극 냉각판(3)의 냉각수 공급 홈(63)에 냉각수를 순환시키고, 발생기 베이스 플랜지(8)의 냉각수 공급 홈(83)에 냉각수를 순환시킬 수 있다.
이와 같이, 전극 냉각판(3)의 냉각수 공급 홈(63)에 냉각수를 순환시킴으로써, 전극 냉각판(3)은 전극 유닛 덮개(1)를 통하여 전극 유닛 베이스(2)를 냉각하는 냉각 기능을 발휘할 수 있다.
또한, 발생기 베이스 플랜지(8)의 냉각수 공급 홈(83)을 냉각수가 순환함으로써, 발생기 베이스 플랜지(8)는 전극 유닛 베이스(2)를 냉각하는 냉각 기능을 발휘할 수 있다.
(효과)
본 실시 형태의 활성 가스 생성 장치(10)의 전극 유닛 베이스(2)는, 평면으로 보아 나선형으로 마련되고 가스 내부 유로로 되는 가스 통과 홈(24)과, 방전 공간의 하방에 가스 통과 홈(24)에 연통되어 마련되는 복수의 가스 분출구(6)(적어도 하나의 가스 분출구)를 포함하고 있다.
따라서, 본 실시 형태의 활성 가스 생성 장치(10)는, 복수의 가스 분출구(6)와 방전 공간의 사이에, 유전체 배리어 방전에 관여하지 않는 비방전 공간이 형성되지 않기 때문에, 활성 가스가 실활하는 현상을 효과적으로 억제하는 효과를 발휘한다.
또한, 전극 유닛 베이스(2)에, 복수의 가스 분출구(6), 고압 전극(11), 접지 전극(12) 및 가스 통과 홈(24)을 마련하고, 전극 유닛 덮개(1)에 고압 도통 구멍(41), 접지 도통 구멍(42) 및 가스 중계 구멍(46)을 마련하고, 전극 냉각판(3)에 고압 개구부(61), 접지 도통 홈(62) 및 가스 공급 구멍(66) 등을 마련한다고 하는 비교적 간단한 구성으로 상기 효과를 발휘할 수 있다. 이 때문에, 활성 가스 생성 장치(10)의 장치 구성의 간략화를 도모할 수 있다.
덧붙여, 활성 가스 생성 장치(10)에 있어서, 가스 통과 홈(24)은 평면으로 보아 나선형으로 마련되어 있다. 이 때문에, 전극 유닛 베이스(2) 자체의 면적을 크게 하지 않고, 복수의 가스 분출구(6)로부터 가스 농도가 포화된 상태로 활성 가스를 분출할 수 있는 만큼, 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 활성 가스 생성 장치(10)에 있어서의 전극 유닛 덮개(1)는, 평면으로 보아 고압 도통점(P1) 및 접지 도통점(P2)에 합치하는 영역에 마련되고, 각각이 관통하는 고압 도통 구멍(41) 및 접지 도통 구멍(42)을 갖고 있다.
이 때문에, 전극 유닛 덮개(1)는, 고압 도통 구멍(41) 및 접지 도통 구멍(42)을 통한 고압 도통점(P1) 및 접지 도통점(P2)과 외부의 전기적 접속 기능을 확보하면서, 전극 유닛 베이스(2)의 상방을 막을 수 있다.
또한, 전극 압박판인 전극 냉각판(3)은, 전극 유닛 덮개(1) 상에 전극 냉각판(3)을 배치하였을 때, 평면으로 보아 전극 유닛 덮개(1)의 고압 도통 구멍(41)을 포함하고, 고압 도통 구멍(41)보다 넓은 형상의 개구부인 고압 개구부(61)를 갖고 있다.
이 때문에, 전극 냉각판(3)은, 고압 도통 구멍(41)을 통한 고압 도통점(P1)과 외부의 고압 단자(71)의 전기적 접속 기능을 확보하고, 접지 도통 구멍(42)을 통하여 접지 도통점(P2)과 자신의 전기적 접속을 도모할 수 있다.
또한, 상방으로부터 부여되는 압박력으로 전극 유닛 덮개(1)를 압박하는 전극 냉각판(3)은, 전극 유닛 덮개(1)를 안정성 좋게 누를 수 있다.
덧붙여, 본 실시 형태의 활성 가스 생성 장치(10)에서는, 전극 유닛(100) 내에 있어서, 고압 전극(11) 및 접지 전극(12)에 관하여, 평면으로 보아 전극 유닛 베이스(2)의 최외주에 접지 전극(12)이 위치하도록 배치되어 있다.
이 때문에, 고전압이 인가되는 고압 전극(11)으로부터 전극 유닛 베이스(2)의 외주부를 향하는 전계 벡터를, 고압 전극(11)보다 외주에 존재하는 접지 전극(12)에 의해 반드시 흡수할 수 있다.
또한, 활성 가스 생성 장치(10)는, 전극 냉각판(3)의 상술한 냉각 기능에 의해, 전극 유닛 덮개(1)를 통하여 전극 유닛 베이스(2)를 냉각하여, 전극 유닛 베이스(2)의 열 제거를 행할 수 있다.
덧붙여, 본 실시 형태의 활성 가스 생성 장치(10)는, 설치용 나사(48)에 의해, 전극 냉각판(3), 전극 유닛 덮개(1), 전극 유닛 베이스 및 냉각 매체 순환 기구(냉각수 매니폴드(37)+발생기 베이스 플랜지(8))가 일체적으로 연결되기 때문에, 활성 가스 생성 장치(10)의 소형화를 도모할 수 있다.
본 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은, 모든 국면에 있어서 예시이며, 본 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것으로 이해된다.
1: 전극 유닛 덮개
2: 전극 유닛 베이스
3: 전극 냉각판
6: 가스 분출구
8: 발생기 베이스 플랜지
10: 활성 가스 생성 장치
11: 고압 전극
12: 접지 전극
21: 고압 전극용 홈
22: 접지 전극용 홈
24: 가스 통과 홈
30: 장치 하우징
37: 냉각수 매니폴드
41: 고압 도통 구멍
42: 접지 도통 구멍
46: 가스 중계 구멍
61: 고압 개구부
62: 접지 도통 홈
63, 83: 냉각수 공급 홈
66: 가스 공급 구멍
71: 고압 단자
P1: 고압 도통점
P2: 접지 도통점

Claims (5)

  1. 유전체 배리어 방전이 발생하는 방전 공간에 공급된 원료 가스를 활성화하여 활성 가스를 생성하는 활성 가스 생성 장치(10)이며,
    제1 전극(11) 및 제2 전극(12)을 갖고, 외부로부터 교류 전압을 받는 전극 유닛 베이스(2)와,
    상기 전극 유닛 베이스의 표면 상에 마련되는 전극 유닛 덮개(1)와,
    상기 전극 유닛 덮개의 표면 상에 마련되고, 상방으로부터 부여되는 압박력으로 전극 유닛 덮개를 압박하는 전극 압박판(3)과,
    상기 전극 유닛 베이스, 상기 전극 유닛 덮개 및 상기 전극 압박판을 수용하는 장치 하우징(30)을 구비하고,
    상기 전극 유닛 베이스는,
    표면에서부터 소정의 형성 깊이로 마련되는 제1 및 제2 전극용 홈(21, 22)과,
    상기 제1 및 제2 전극용 홈에 매립되어 마련되고, 각각이 도전성을 갖는 상기 제1 및 제2 전극과,
    상기 전극 유닛 베이스 내에 형성되고, 원료 가스가 통과하는 가스 내부 유로(24)를 포함하고, 상기 가스 내부 유로는 평면으로 보아 나선형으로 마련되고, 상기 제1 및 제2 전극은 상기 가스 내부 유로와 함께 평면으로 보아 나선형으로 마련되고,
    상기 제1 및 제2 전극은 단부에 제1 및 제2 도통점(P11, P12)을 갖고,
    상기 제1 및 제2 전극은, 상기 전극 유닛 베이스의 일부 및 상기 가스 내부 유로를 사이에 두고 서로 대향하도록, 상기 가스 내부 유로의 양측에 배치되고, 상기 제1 및 제2 전극간에 있어서의 상기 가스 내부 유로 내의 영역이 상기 방전 공간으로 되고, 상기 교류 전압을 받음으로써 상기 방전 공간에 유전체 배리어 방전이 발생되고,
    상기 전극 유닛 베이스는, 상기 방전 공간의 하방에 상기 가스 내부 유로에 연통되어 마련되는 적어도 하나의 가스 분출구(6)를 더 포함하고, 상기 방전 공간에 공급된 원료 가스를 활성화하여 얻어지는 활성 가스가, 상기 적어도 하나의 가스 분출구로부터 분출되고,
    상기 전극 유닛 덮개는, 상기 전극 유닛 베이스의 상기 가스 내부 유로에 연결되도록 마련되는 가스 중계 구멍(46)과, 평면으로 보아 상기 제1 및 제2 도통점에 합치하는 영역에 마련되고, 각각이 관통하는 제1 및 제2 관통 구멍(41, 42)을 갖고,
    상기 전극 압박판은, 평면으로 보아 상기 제1 관통 구멍을 포함하고 상기 제1 관통 구멍보다 넓은 형상의 개구부(61)와, 평면으로 보아 상기 가스 중계 구멍과 합치하는 영역에 마련되는 가스 공급 구멍(66)을 갖고, 상기 제2 관통 구멍을 통하여 상기 제2 도통점과 전기적으로 접속되는,
    활성 가스 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극이 접지 레벨로 설정되고, 상기 제1 전극에 상기 교류 전압이 인가되고,
    상기 제1 및 제2 전극은, 평면으로 보아 상기 전극 유닛 베이스의 최외주에 상기 제2 전극이 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는
    활성 가스 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전극 유닛 베이스를 이면측으로부터 지지하고, 또한 상기 전극 압박판에 냉각 매체를 순환시키는 냉각 매체 순환 기구(8, 37)를 더 구비하고,
    상기 전극 압박판은 상기 전극 유닛 덮개측으로부터 상기 전극 유닛 베이스를 냉각하는 냉각 기능을 갖는,
    활성 가스 생성 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극 유닛 베이스, 상기 전극 유닛 덮개, 상기 전극 압박판 및 상기 냉각 매체 순환 기구는 일체적으로 연결되는,
    활성 가스 생성 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치 하우징의 상부에 설치되고, 상기 교류 전압을 공급하는 교류 전압 공급 단자(71)를 더 구비하고,
    상기 교류 전압 공급 단자는 상기 개구부 및 상기 제1 관통 구멍을 통하여 상기 제1 도통점에 전기적으로 접속되는,
    활성 가스 생성 장치.
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