等離子體發(fā)生器及等離子體產(chǎn)生方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了通過(guò)活性物種除臭的功能和通過(guò)將活性物種釋放到裝置外部來(lái)殺滅浮游菌和附著菌的功能。本發(fā)明設(shè)置有一對(duì)電極（21,22），電極（21）在面向電極（22）的表面上布置有介電膜（21a），電極（22）在面向電極（21）的表面上布置有介電膜（22a），其中，當(dāng)在電極（21,22）之間施加預(yù)定電壓時(shí)，等離子體放電。本發(fā)明以將流體流通孔（21b，22b）在對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置在每個(gè)電極（21,22）上且穿過(guò)每個(gè)電極（21,22）設(shè)置的方式進(jìn)行構(gòu)造，并且其特征在于當(dāng)從該電極的面板方向觀看時(shí)，對(duì)應(yīng)流體流通孔（21b，22b）的輪廓的至少一部分位于相互不同的位置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】等離子體發(fā)生器及等離子體產(chǎn)生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種等離子體發(fā)生器及一種等離子體產(chǎn)生方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近來(lái)，由于感染風(fēng)險(xiǎn)的增加，例如所見(jiàn)的特異性、哮喘和過(guò)敏癥狀的攜帶者的增加以及新型流感的流行爆發(fā)，對(duì)例如殺菌和除臭的控制生活環(huán)境的空氣質(zhì)量的需求不斷增力口。此外，隨著生活變得富裕，增加了食物的貯藏量及貯藏剩余食物的機(jī)會(huì)。因此，在以冷藏庫(kù)為代表的貯藏設(shè)備中環(huán)境控制的重要性也在增加。
[0003]在以控制生活環(huán)境的空氣質(zhì)量為目的的現(xiàn)有技術(shù)中，一般使用以過(guò)濾器為代表的物理控制。通過(guò)物理控制可以俘獲空氣中漂浮的相對(duì)大的灰塵和碎屑，并且根據(jù)濾孔的尺寸還可以俘獲細(xì)菌、病毒或類(lèi)似物。此外，當(dāng)具有無(wú)數(shù)諸如活性炭之類(lèi)的吸附點(diǎn)時(shí)，也可以俘獲惡臭分子。然而存在以下問(wèn)題:為了俘獲空間中要被控制的空氣要求其均勻通過(guò)過(guò)濾器，增大了裝置的尺寸并且還增加了例如過(guò)濾器更換的維護(hù)費(fèi)用，但是對(duì)附著物質(zhì)還是無(wú)效的。因此，作為能夠?qū)Ω街镔|(zhì)進(jìn)行殺菌和除臭的手段，可以是例如向希望進(jìn)行殺菌除臭的空間釋放化學(xué)活性物種。在噴灑化學(xué)品或釋放芳香劑或除臭劑的情況下，需要提前準(zhǔn)備活性物種且對(duì)其定期補(bǔ)給是必不可少的。另一方面，使用通過(guò)在大氣中產(chǎn)生等離子體所產(chǎn)生的化學(xué)活性物種進(jìn)行殺菌和除臭的手段在近年來(lái)不斷增加。
[0004]通過(guò)等離子體的放電在大氣中所產(chǎn)生的離子和自由基(以下稱(chēng)為“活性物種”)進(jìn)行殺菌和除臭的技術(shù)可以被分為以下兩種。
[0005](I) 一種是被稱(chēng)為被動(dòng)型等離子體發(fā)生器，其中在大氣中浮游的細(xì)菌和病毒(以下稱(chēng)為“浮游菌”)或惡臭物質(zhì)(以下稱(chēng)為“臭味”)與活性物種在裝置中的有限的容積內(nèi)反應(yīng)(例如專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0006](2) —種是被稱(chēng)為主動(dòng)型等離子體發(fā)生器，其中通過(guò)等離子體產(chǎn)生部產(chǎn)生的活性物種被釋放到具有比(I)的容積大的容積的密閉空間(例如，起居室、衛(wèi)生間或車(chē)內(nèi)等)中，且大氣中的活性物種通過(guò)碰撞與浮游菌和臭味反應(yīng)(例如專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
[0007](I)的被動(dòng)型等離子體發(fā)生器優(yōu)點(diǎn)在于，由于通過(guò)在小容積內(nèi)產(chǎn)生的等離子體所產(chǎn)生的活性物種濃度高，因此可以期待高效的殺菌和除臭效果。另一方面，該裝置的缺點(diǎn)在于，由于浮游菌和臭味需要被引入該裝置中，因此其尺寸增加；并且由于在等離子體產(chǎn)生過(guò)程中很可能產(chǎn)生作為副產(chǎn)物的臭氧，所以為了阻止臭氧泄露至裝置外需要單獨(dú)安裝用于吸附或分解的過(guò)濾器。
[0008]接著，(2)的主動(dòng)型等離子體發(fā)生器優(yōu)點(diǎn)在于，該裝置可以相對(duì)較小，并且除了殺滅空氣中的浮游菌以及分解空氣中的臭味之外，還可以期待殺滅附著于衣物表面的細(xì)菌(以下稱(chēng)為“附著菌”)且分解被吸附在表面上的臭味。另一方面，該裝置的缺點(diǎn)在于，由于活性物種擴(kuò)散到相對(duì)于該裝置的體積非常大的密閉空間中而且活性物種的濃度低，因此只能夠期待壽命長(zhǎng)的活性物種的殺菌和除臭的效果。結(jié)果，在具有高臭味濃度(是活性物種濃度10000倍的高濃度)的空間內(nèi)，除臭效果可能無(wú)法接近預(yù)期。[0009]通過(guò)上文，在被動(dòng)型等離子體發(fā)生器中，效果受限于僅針對(duì)包含在流入該裝置的空氣流中的浮游菌和臭味。另一方面，在主動(dòng)型等離子體發(fā)生器中，僅能期待針對(duì)低濃度的浮游菌、附著菌、以及臭味的效果。換言之，通過(guò)利用現(xiàn)有技術(shù)僅可以實(shí)現(xiàn)“對(duì)浮游菌的殺菌和除臭”或“對(duì)具有低濃度的浮游菌和附著菌的殺菌以及對(duì)附著臭味的除臭”。
[0010]然而，在日常的生活環(huán)境中有一些要求同時(shí)執(zhí)行對(duì)高濃度的附著菌殺菌以及對(duì)高濃度臭味的去除的情況。最典型的示例就是冷藏庫(kù)的冷凍室，在冷藏庫(kù)的冷凍室中，存在大量附著在食物表面和貯藏容器表面的細(xì)菌，還存在由食物本身及腐爛的剩飯產(chǎn)生的臭味。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2002-224211號(hào)公報(bào)
[0014]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2003-79714號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]技術(shù)問(wèn)題
[0016]因此，本發(fā)明是一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)附著菌的殺滅和除臭的技術(shù)，且本發(fā)明的主要目的在于增加活性物種的產(chǎn)生量，從而同時(shí)包括通過(guò)等離子體的產(chǎn)生使用活性物種對(duì)附著菌除臭的被動(dòng)功能以及將活性物種釋放到裝置外部以殺滅附著菌的主動(dòng)功能。
[0017]技術(shù)方案
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種等離子體發(fā)生器包括一對(duì)電極，在電極之間施加預(yù)定電壓以使等離子體放電，流體流通孔分別設(shè)置在每個(gè)電極的對(duì)應(yīng)位置處并且穿過(guò)電極，當(dāng)從電極的面板方向觀看時(shí)，每個(gè)對(duì)應(yīng)流體流通孔的輪廓的至少一部分布置在相互不同的位置處。這里，對(duì)應(yīng)位置是指當(dāng)從每個(gè)電極的面板方向觀看時(shí)，在這對(duì)電極中形成的流體流通孔在基本相同的位置并且彼此面對(duì)。另外，對(duì)應(yīng)位置是指在正交坐標(biāo)系中，當(dāng)從z軸方向觀看x-y平面上的這對(duì)電極時(shí)，這兩個(gè)電極處的基本相同的坐標(biāo)位置(x，y)。
[0019]根據(jù)這種構(gòu)造，由于每個(gè)對(duì)應(yīng)流體流通孔的輪廓的至少一部分布置在相互不同的位置，因此能夠增加穿過(guò)流體流通孔的流體與等離子體之間的接觸面積。因此，能夠增加例如離子或自由基的活性物種的產(chǎn)生量，并且能夠有效地實(shí)現(xiàn)通過(guò)活性物種的除臭功能以及將活性物種釋放到裝置外部以殺滅浮游菌和附著菌的功能。
[0020]這里，該對(duì)電極中的至少一側(cè)設(shè)置有介電膜，因此不需要在相應(yīng)的電極21和22之間限定用于形成等離子體的間隙的隔離件，且該間隙可以限定在面對(duì)的表面之間。
[0021]作為具體實(shí)現(xiàn)為每個(gè)對(duì)應(yīng)流體流通孔的輪廓的至少一部分布置在相互不同的位置的一方面，在該對(duì)電極的一側(cè)的電極中形成的流體流通孔的尺寸可以形成為比在另一側(cè)的電極中形成的流體流通孔的尺寸小IOym以上。另外，也可以將具有相同開(kāi)口尺寸的流體流通孔布置為偏離其開(kāi)口中心。
[0022]為了在每個(gè)對(duì)應(yīng)流體流通孔的輪廓的至少一部分布置在相互不同的位置的情況下最大限度地增加流體與等離子體之間的接觸面積，每個(gè)流體流通孔可以具有圓形形狀，并且形成在一側(cè)的電極中的流體流通孔和形成在另一側(cè)的電極中的流體流通孔可以布置為同心圓形狀。
[0023]當(dāng)該對(duì)電極的對(duì)應(yīng)流體流通孔設(shè)置為多個(gè)時(shí)，能夠增加對(duì)活性物種的除臭功能以及對(duì)浮游菌和附著菌的殺滅功能。
[0024]為了在增加穿過(guò)流體流通孔的流體中包含的活性物種的數(shù)量的同時(shí)抑制產(chǎn)生的臭氧濃度，在每個(gè)電極中形成的流體流通孔的總開(kāi)口面積可以在相對(duì)于每個(gè)電極的總面積的2%?90%的范圍內(nèi)。
[0025]為了增加穿過(guò)流體流通孔的流體或通過(guò)流體的除臭以及殺滅包含在該流體中的浮游菌或者釋放的活性物種的量，可以在一側(cè)的電極中與流體流通孔分開(kāi)地設(shè)置通孔，且該通孔在其面對(duì)的表面的開(kāi)口處被另一側(cè)的電極阻塞。因此，穿過(guò)流體流通孔后的流體被引入到該通孔中從而與等離子體接觸，或者在穿過(guò)流體流通孔之前的流體被引入到該通孔中從而與等離子體接觸，因此可以使本發(fā)明更高效。
[0026]作為通孔的具體實(shí)施例的一方面，通孔的開(kāi)口尺寸可以形成為比流體流通孔的開(kāi)口尺寸小10 μ m以上。
[0027]介電膜的表面粗糙度可以為0.1 μ m至100 μ m。這樣，即使在層壓該對(duì)電極而不使用隔離件時(shí)，也能夠因表面粗糙度形成產(chǎn)生等離子體的空間。
[0028]為了通過(guò)使流體高效地通過(guò)流體流通孔來(lái)促進(jìn)活性物種的產(chǎn)生并且增加除臭效果，等離子體發(fā)生器可以包括向流體流通孔強(qiáng)制吹風(fēng)的鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)。
[0029]鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)可以允許穿過(guò)流體流通孔的風(fēng)的流速在0.lm/s至10m/s的范圍內(nèi)。
[0030]根據(jù)本發(fā)明另一方面的實(shí)現(xiàn)對(duì)浮游菌的殺滅和除臭的等離子體發(fā)生器包括一對(duì)電極，在電極之間施加預(yù)定電壓以使等離子體放電，流體流通孔分別設(shè)置在每個(gè)電極的對(duì)應(yīng)位置處并且穿過(guò)電極，在一側(cè)的電極中與流體流通孔相獨(dú)立地設(shè)置有通孔，且該通孔在其面對(duì)的表面的開(kāi)口處被另一側(cè)的電極阻塞。
[0031]根據(jù)這種構(gòu)造，穿過(guò)流體流通孔的流體可以與穿過(guò)通孔的等離子體接觸，或者，穿過(guò)流體流通孔之前的流體可以與穿過(guò)該通孔的等離子體接觸。因此，能夠增加例如離子或自由基的活性物種的產(chǎn)生量，并且能夠有效地實(shí)現(xiàn)通過(guò)活性物種的除臭功能以及將活性物種釋放到裝置外部以從而殺滅浮游菌和附著菌的功能。
[0032]為了在增加穿過(guò)流體流通孔的流體中包含的活性物種的數(shù)量的同時(shí)抑制產(chǎn)生的臭氧濃度，施加到每個(gè)電極的電壓可以形成為脈沖形狀，其峰值可以設(shè)定在IOOV至5000V的范圍內(nèi)，且脈沖寬度可以設(shè)定在0.1μ s至300 μ s的范圍內(nèi)。
[0033]另外，對(duì)應(yīng)于CFC消除的冷藏庫(kù)使用易燃?xì)怏w作為制冷劑，在等離子體發(fā)生器應(yīng)用于使用易燃?xì)怏w的冷藏庫(kù)中存在著問(wèn)題。因此，等離子體發(fā)生器可以包括防爆機(jī)構(gòu)，其中，該防爆機(jī)構(gòu)具有設(shè)置于該對(duì)電極的外側(cè)的保護(hù)殼，并且被構(gòu)造為由通過(guò)引入易燃?xì)怏w進(jìn)入流體流通孔的等離子體產(chǎn)生的火焰不會(huì)越過(guò)保護(hù)殼散播到外部。
[0034]為了確保等離子體發(fā)生器的安全，該保護(hù)殼可以具有設(shè)置于該對(duì)電極外側(cè)的金屬網(wǎng)，每個(gè)金屬網(wǎng)的線徑在1.5mm以下的范圍內(nèi)，并且金屬網(wǎng)的開(kāi)口率為30%以上。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種使用一對(duì)電極的等離子體產(chǎn)生方法，其中，流體流通孔分別設(shè)置在每個(gè)電極的對(duì)應(yīng)位置處并且穿過(guò)電極，當(dāng)從電極的面板方向觀看時(shí)，每個(gè)對(duì)應(yīng)流體流通孔的輪廓的至少一部布置在相互不同的位置處，從而在電極之間施加預(yù)定電壓而使等離子體放電。
[0036]發(fā)明效果
[0037]根據(jù)具有這種構(gòu)造的本發(fā)明，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)通過(guò)活性物種的除臭功能以及將活性 物種釋放到裝置外部以殺滅浮游菌和附著菌的功能。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的等離子體發(fā)生器的圖。
[0039]圖2是示出該等離子體發(fā)生器的操作的圖。
[0040]圖3是示出電極部的俯視圖。
[0041]圖4是示出電極部和防爆機(jī)構(gòu)的剖視圖。
[0042]圖5是示出電極部的面對(duì)表面的構(gòu)造的放大剖視圖。
[0043]圖6是示意性地示出流體流通孔和通孔的局部放大俯視圖和剖視圖。
[0044]圖7是示出離子數(shù)密度和臭氧濃度的開(kāi)口率依賴(lài)性的圖表。
[0045]圖8是示出根據(jù)電極形狀每單位周長(zhǎng)的離子數(shù)密度(對(duì)于對(duì)稱(chēng)形式的比率)的圖。
[0046]圖9是示出通過(guò)改變電極結(jié)構(gòu)增加離子數(shù)密度的圖。
[0047]圖10是示出根據(jù)電極形狀的殺菌效果的差異的圖。
[0048]圖11是示出根據(jù)電極形狀的除臭效果的差異的圖。
[0049]圖12是示意性地示出等離子體產(chǎn)生和除臭反應(yīng)場(chǎng)的示圖。
[0050]圖13是示意性地示出通過(guò)釋放的活性物種對(duì)附著菌殺菌的示圖。
[0051]圖14是示意性地示出通過(guò)本實(shí)施例的流體流通孔提高除臭效率的示圖。
[0052]圖15是示意性地示出通過(guò)本實(shí)施例的流體流通孔對(duì)活性物種的釋放的示圖。
[0053]圖16是示意性地示出通過(guò)本實(shí)施例的通孔的高濃度活性物種區(qū)域?qū)Τ袈实母纳频氖緢D。
[0054]圖17是示意性地示出在本實(shí)施例中在通孔中對(duì)高濃度活性物種的釋放的示圖。
[0055]圖18是示意性地示出異常時(shí)的等離子體的點(diǎn)火和通過(guò)防爆機(jī)構(gòu)阻止火焰擴(kuò)散的示圖。
[0056]圖19是示意性地示出滿(mǎn)足防爆能力和離子釋放效率的金屬網(wǎng)的參數(shù)區(qū)域的曲線圖。
[0057]符號(hào)說(shuō)明
[0058]100:等離子體發(fā)生器
[0059]21:—側(cè)的電極
[0060]22:另一側(cè)的電極
[0061]21a、22a:介電膜
[0062]2lb、22b:流體流通孔
[0063]21c:通孔
[0064]3:鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)
[0065]4:防爆機(jī)構(gòu)
[0066]41:保護(hù)殼
[0067]411:金屬網(wǎng)
【具體實(shí)施方式】
[0068]以下，將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。[0069]根據(jù)本發(fā)明的等離子體發(fā)生器100用于例如冷藏庫(kù)、洗衣機(jī)、清潔器、衣物干燥機(jī)、空調(diào)、或空氣凈化器的家用電器，并且起著對(duì)家用電器的內(nèi)部或外部的空氣除臭以及對(duì)家用電器的內(nèi)部或外部的浮游菌或附著菌殺菌的作用。
[0070]具體來(lái)說(shuō)，如圖1和圖2所示，等離子體發(fā)生器100包括:等離子體電極部2，利用微間隙等離子體(Micro Gap Plasma)產(chǎn)生諸如離子和自由基的活性物種；鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)3,設(shè)置在等離子體電極部2的外部，以向等離子體電極部2強(qiáng)制吹風(fēng)(空氣流)；防爆機(jī)構(gòu)4，設(shè)置在該等離子體電極部2的外部，從而防止通過(guò)等離子體電極部2產(chǎn)生的火焰不被擴(kuò)散至外部；電源5，向該電極部施加高電壓。
[0071]以下，將參照附圖描述相應(yīng)的部分2至5。
[0072]如圖2至圖6所不,等離子體電極部2具有一對(duì)在其面向的表面上設(shè)置有介電膜21a和22a的電極21和22，并且用于在電極21和22之間施加預(yù)定電壓并且使等離子體放電。特別是，如圖3所示，每個(gè)電極21和22在平面圖中(當(dāng)從電極21或22的面板方向觀看時(shí))具有基本矩形的形狀，并且例如由諸如SUS403的不銹鋼制成。電極部2的電極21或22的邊緣部形成有由電源5施加電壓的施壓端子T (見(jiàn)圖3)。在此，通過(guò)電源5向等離子體電極部2施加電壓的方法是，施加到每個(gè)電極21或22的電壓為脈沖形狀，將其峰值設(shè)定在100V至5000V的范圍，并且將設(shè)寬度定沖在0.1 μ s至300 μ s的范圍內(nèi)。
[0073]此外，如圖5所示，例如，電極21和22的相應(yīng)的面對(duì)的表面通過(guò)涂敷諸如鈦酸鋇的電介質(zhì)形成有介電膜21a和22a。介電膜21a和22a的表面粗糙度(在本實(shí)施例中是計(jì)算的平均粗糙度Ra)為0.1 μ π!至100 μ m。也可以使用最大高度Ry及十點(diǎn)平均粗糙度Rz定義這些其他表面粗糙度。通過(guò)將介電膜21a和22a的平面粗糙度調(diào)整為上述范圍內(nèi)的值且僅使相應(yīng)的電極21和22重疊，在面對(duì)的表面之間限定間隙，從而在該間隙中產(chǎn)生等離子體。因此，不需要在相應(yīng)的電極21和22之間限定用于等離子體形成的間隙的空間。此外，考慮通過(guò)派射控制介電膜2Ia和22a的表面粗糙度。此外,氧化招、氧化鈦、氧化鎂、鈦酸銀、氧化硅、磷酸銀、鋯鈦酸鉛、碳化硅`、氧化銦、氧化鎘、氧化鉍、氧化鋅、氧化鐵、碳納米管或類(lèi)似物也可以作為電介質(zhì)應(yīng)用于電極中。
[0074]此外，如圖3、圖4和圖6所示，在各電極21和22的對(duì)應(yīng)的位置，電極21和22各自設(shè)有流體流通孔21b和22b，使得各電極21和22被構(gòu)造為通過(guò)流體流通孔21b和22b的連通來(lái)作為整體而貫通。同時(shí)，每個(gè)對(duì)應(yīng)的流體流通孔21b或22b的輪廓的至少一部分被構(gòu)造為布置在相互不同的位置。換言之，從平面圖觀看時(shí)的形成在一側(cè)的電極21中的流體流通孔21b的形狀不同于從平面圖觀看時(shí)的形成在在另一側(cè)的電極21中的流體流通孔22b的形狀。
[0075]具體來(lái)說(shuō)，從平面圖觀看時(shí)，各自形成在各電極21和22的對(duì)應(yīng)的位置處的流體流通孔21b和22b為基本圓形的形狀(見(jiàn)圖3)。在一側(cè)的電極21中形成的流體流通孔21b的開(kāi)口尺寸(開(kāi)口直徑)比(在另一側(cè)的電極22中形成的流體流通孔22b的開(kāi)口尺寸(開(kāi)口直徑)小(例如，開(kāi)口直徑小ΙΟμπι以上)。
[0076]另外，如圖3和圖6所示，使在一側(cè)的電極21中形成的流體流通孔21b和在另一側(cè)的電極22中形成的流體流通孔22b形成為同心圓形狀。在本實(shí)施例中，在一側(cè)的電極21中形成的多個(gè)流體流通孔21b作為一個(gè)整體具有相同的形狀，并且在另一側(cè)的電極22中形成的多個(gè)流體流通孔22b也作為一個(gè)整體具有相同的形狀。在一側(cè)的電極21中形成的所有流體流通孔21b都比在另一側(cè)的電極22中形成的流體流通孔22b小。盡管在本實(shí)施例中所示為基本圓形的形狀從而實(shí)現(xiàn)效果，但是開(kāi)口部并不限定于形成圓形的形狀。例如，，每個(gè)相應(yīng)流體流通孔的輪廓的至少一部分在從平面觀看時(shí)可被構(gòu)造為布置在相互不同的位置。
[0077]進(jìn)一步地，在每個(gè)電極21或22中形成的流體流通孔21b或22b的總開(kāi)口面積在相對(duì)于每個(gè)電極21或22的總面積的2%至90%的范圍內(nèi)。具體來(lái)說(shuō)，在另一側(cè)的電極22中形成的流體流通孔22b的總開(kāi)口面積被設(shè)定為在相對(duì)于該電極22的總面積的2%至90%的范圍內(nèi)。此外，在一側(cè)的電極21中形成的流體流通孔21b的總開(kāi)口面積也可以設(shè)定在2%至90%的范圍內(nèi)。
[0078]然而，如圖3和圖6所示，在本實(shí)施例中的等離子體電極部2被構(gòu)造為使得通孔21c在一側(cè)的電極21中與流體流通孔21b及22b分開(kāi)設(shè)置的，并且通孔21c在其面對(duì)的表面的開(kāi)口處被另一側(cè)的電極22阻塞。以下，由在每個(gè)電極21或22中形成的流體流通孔21b或22b構(gòu)成的部分稱(chēng)為全開(kāi)口部，而由通孔21c形成的部分稱(chēng)為半開(kāi)口部。
[0079]通孔21c的開(kāi)口尺寸被形成為比流體流通孔21b的開(kāi)口尺寸小IOiim以上。通孔21c通過(guò)替換規(guī)則布置的流體流通孔21b的一部分而形成，且通孔21c設(shè)置在流體流通孔21b的周?chē)?見(jiàn)圖3)。
[0080]鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)3設(shè)置于等離子體電極部2的另一電極22的一側(cè)上，并且具有向形成于等離子體電極部2中的流體流通孔(全開(kāi)口部)21b和22b強(qiáng)制送風(fēng)的鼓風(fēng)扇。具體來(lái)說(shuō)，鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)3允許通過(guò)流體流通孔21b和22b的風(fēng)的流速在0.lm/s至IOm/s的范圍內(nèi)。
[0081]如圖4所示，防爆機(jī)構(gòu)4具有設(shè)置于一對(duì)電極21和22外側(cè)的保護(hù)殼41，并且被構(gòu)造為使得通過(guò)將易燃?xì)怏w引入到流體流通孔21b和22b中由等離子體產(chǎn)生的火焰沒(méi)有越過(guò)保護(hù)殼41散播到外部。具體來(lái)說(shuō)，防爆機(jī)構(gòu)4具有金屬網(wǎng)411，在金屬網(wǎng)411中，保護(hù)殼41設(shè)置在這對(duì)電極21及22的外部。每個(gè)金屬網(wǎng)411的線徑在1.5mm以下的范圍內(nèi)，并且金屬網(wǎng)411的開(kāi)口率為30%以上。
[0082]具有這種構(gòu)造的等離子體發(fā)生器100通過(guò)在兩個(gè)相對(duì)的電極21和22之間的間隙中產(chǎn)生等離子體以及將風(fēng)送到液體流通孔21b和22b中來(lái)在電極21和22的附近執(zhí)行除臭，并且通過(guò)向密閉空間釋放等離子體中產(chǎn)生的活性物種來(lái)執(zhí)行對(duì)附著菌的殺菌。在此，由于等離子體中產(chǎn)生的產(chǎn)物全部被風(fēng)輸送至下游，因此需要限制對(duì)人體有害的臭氧的產(chǎn)生。因此，通過(guò)優(yōu)化諸如每個(gè)電極21或22的全開(kāi)口部的結(jié)構(gòu)、半開(kāi)口部的增加、開(kāi)口部的形狀、電壓控制和風(fēng)速的參數(shù)，可以使得抑制臭氧的產(chǎn)生以及既能夠除臭又能夠殺菌成為可能。另夕卜，即使在密閉空間充滿(mǎn)易燃?xì)怏w時(shí)，設(shè)置的防爆機(jī)構(gòu)4仍安全操作，且由于防爆機(jī)構(gòu)4得利執(zhí)行了優(yōu)化而不使除臭和殺菌的性能降低。
[0083]接著，以下針對(duì)使用本實(shí)施例的等離子體發(fā)生器100的實(shí)驗(yàn)示例進(jìn)行描述。為了同時(shí)進(jìn)行除臭和殺滅附著菌，通過(guò)空氣離子測(cè)量和臭氧濃度測(cè)量來(lái)執(zhí)行對(duì)電極形狀的優(yōu)化。這兩種測(cè)量均在可以在相對(duì)于等離子體電極部2的下游安裝測(cè)量?jī)x器的距離(在這種情況下，入口在臭氧濃度測(cè)量中安裝在Icm的位置處，并且在離子數(shù)密度測(cè)量中安裝在IOcm的位置處)內(nèi)執(zhí)行。空氣離子測(cè)量是一種間接但簡(jiǎn)便的測(cè)量方法。在空氣離子測(cè)量方法中，盡管將要測(cè)量的對(duì)象是在等離子體中產(chǎn)生的活性物種中帶有特別電荷且壽命長(zhǎng)的離子，但是在產(chǎn)生恒定等離子體的條件下，利用空氣離子數(shù)密度與活性物種的密度之間的相關(guān)性。即，離子數(shù)密度高意味著在殺菌和除臭中有效的活性物種的密度高。同時(shí)，由于作為等離子體的副產(chǎn)物的臭氧與離子相比具有非常長(zhǎng)的壽命(數(shù)十分鐘或更長(zhǎng))，因此在等離子體的附近的濃度與在遠(yuǎn)離下游的位置的濃度之間沒(méi)有明顯的差別。即便如此，為了增加測(cè)量值的絕對(duì)值并且捕捉臭氧產(chǎn)生量的微小變化，測(cè)量設(shè)備的采樣入口安裝在距離電極21的下游Icm處。在這種測(cè)量體系中，當(dāng)基于臭氧濃度來(lái)使離子數(shù)密度最大化時(shí)，直接與電極形狀的最優(yōu)化相關(guān)聯(lián)。
[0084]圖7示出了當(dāng)流體流通孔22b (流體流通孔21b)的開(kāi)口率變化時(shí)的臭氧濃度的離子數(shù)密度的測(cè)量結(jié)果。伴隨著開(kāi)口率的增加離子數(shù)的密度增加，而臭氧濃度降低。如從圖7所可以看出的，形成于電極22中的流體流通孔22b的總開(kāi)口面積與電極22的總面積的比率(開(kāi)口率)優(yōu)選設(shè)定在40%至90%的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在40%至80%的范圍內(nèi)。
[0085]以上電極的非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)和離子的產(chǎn)生量因半開(kāi)口部的增加確認(rèn)如下。
[0086]準(zhǔn)備如下具有相同開(kāi)口率的三種電極:
[0087]I)僅包括對(duì)稱(chēng)的全開(kāi)口部(流體流通孔21b和流體流通孔21b具有相同的形狀)電極作為基準(zhǔn)；
[0088]2)將全開(kāi)口部改變?yōu)椴粚?duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)(本實(shí)施例中的結(jié)構(gòu))的電極；以及
[0089]3 )包括半開(kāi)口部以及對(duì)稱(chēng)的全開(kāi)口部的電極。
[0090]調(diào)整施加的電壓使得臭氧濃度在各電極中保持恒定，且通過(guò)上述方法測(cè)量在上述條件下產(chǎn)生的離子數(shù)密度。接著，由測(cè)量的離子數(shù)密度計(jì)算出電極上的開(kāi)口部的周長(zhǎng)的總延伸量，并且由測(cè)量的離子數(shù)密度計(jì)算每單位周長(zhǎng)的離子數(shù)濃度。電極I)和2)被直接相互比較并且改變?yōu)榉菍?duì)稱(chēng)形式，因此得到增加量，并且從電極3)的離子數(shù)密度中減去I)的離子數(shù)密度求出因半開(kāi)口部的增加量。圖8示出了對(duì)于對(duì)稱(chēng)的全開(kāi)口部的離子的產(chǎn)生量的比率。如圖8所示，確定的是:通過(guò)改變?yōu)椴粚?duì)稱(chēng)形式(本實(shí)施例中的全開(kāi)口部)離子的產(chǎn)生量增加2倍以上，并且來(lái)自于半開(kāi)口部的離子的產(chǎn)生成量比對(duì)稱(chēng)形式增加了 3倍以上。進(jìn)一步地，通過(guò)改進(jìn)電極的這種結(jié)構(gòu)以及在不對(duì)稱(chēng)的全開(kāi)口部及半開(kāi)口部的電極上的布置，能夠?qū)⒒钚晕锓N的產(chǎn)生量最大程度地增加100倍。
[0091]圖10示出了通過(guò)改變電極結(jié)構(gòu)及增加活性物種的產(chǎn)生量來(lái)提高殺菌能力的結(jié)果。將被殺菌的對(duì)象是大腸菌，針對(duì)室溫下大腸菌在100L的容器內(nèi)所涂敷的培養(yǎng)基釋放活性物種6個(gè)小時(shí)，接著在在該培養(yǎng)基上培養(yǎng)細(xì)菌，數(shù)出形成的大腸菌的數(shù)量。結(jié)果，通過(guò)在僅有對(duì)稱(chēng)開(kāi)口部的電極上增加半開(kāi)口部，殺菌率增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。在活性物種的生成條件下，預(yù)測(cè)在8小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)大致完全滅菌(99.9%)。例如，在運(yùn)輸冷藏庫(kù)一天過(guò)程中該殺菌能力足以殺滅貯藏室中的附著菌。
[0092]類(lèi)似地，圖11示出了通過(guò)改變電極結(jié)構(gòu)的除臭能力的改變。當(dāng)在室溫下將2ppm的三甲胺(TMA)作為臭味注入到由樹(shù)脂制成的容積為100L的容器中并使本實(shí)施例的等離子體發(fā)生器間歇式操作2個(gè)小時(shí)時(shí)，通過(guò)臭味的分解速率得到除臭能力。通過(guò)增加半開(kāi)口部可以使除臭率增加將近2倍。
[0093]將在電極附近執(zhí)行的除臭反應(yīng)認(rèn)定如下?？紤]通過(guò)等離子體產(chǎn)生的活性物種的濃度與通過(guò)空氣流輸送的除臭濃度之間的差異。如圖12所示，由于在由電極表面上的電介質(zhì)限定的間隙中產(chǎn)生的等離子體的一部分?jǐn)U散至全開(kāi)口部的開(kāi)口的內(nèi)部，所產(chǎn)生的活性物種與由送風(fēng)部提供的空氣流相互作用。在置于電介質(zhì)之間的空間中產(chǎn)生的等離子體的電子密度為大約1015/cm3，離子或自由基的密度相同。分子數(shù)密度為1013/cm3。
[0094]接著，盡管在與電極21和22分隔開(kāi)的表面上執(zhí)行殺菌，但是活性物種和附著菌的密度差異決定了殺菌率。如圖13所示，通過(guò)等離子體產(chǎn)生且在下游釋放的活性物種變回為穩(wěn)定的分子。存在于空氣中的離子通過(guò)空氣離子測(cè)量裝置來(lái)進(jìn)行測(cè)量，并且在等離子體附近為106/Cm3。附著菌為數(shù)百至數(shù)千，即，IOVcm3至103/cm3。
[0095]在此，通過(guò)設(shè)計(jì)上述全開(kāi)口部的結(jié)構(gòu)，可以促進(jìn)活性物種和臭氣之間的反應(yīng)。將2個(gè)電極的孔的形狀設(shè)置為非對(duì)稱(chēng)狀，可以期待以下2個(gè)效果:促進(jìn)活性物種和臭氣之間的反應(yīng)，以及提高向空氣流的輸送效率。如圖14所示，在沿著空氣流的上游至下游的孔的尺寸變小(與一側(cè)的電極21的流體流通孔21b相比，另一側(cè)的電極22的流體流通孔22b大)的情況下，空氣流與等離子體之間的相互作用時(shí)間變長(zhǎng)，除臭的效率變高。
[0096]另一方面，在開(kāi)口的尺寸增加的情況下(電極21的所有流體流通孔21b被形成為比電極22的多個(gè)流體流通孔22b大小或大)，如圖15所示，可以通過(guò)負(fù)壓來(lái)提高殺菌率。
[0097]接著，對(duì)通過(guò)半開(kāi)口部促進(jìn)活性物種與臭氣的反應(yīng)以及提高向空氣流輸送效率進(jìn)行說(shuō)明。最初如圖16所示，在認(rèn)為在空氣流的上游側(cè)開(kāi)口的情況下，在通過(guò)等離子體生成的活性物種的附近沒(méi)有空氣流，因此形成存在高濃度的活性物種的區(qū)域。向兩側(cè)的電極21、22的開(kāi)口部引入的空氣流通過(guò)與其高濃度活性物種區(qū)域相互作用，提高除臭效率。
[0098]如圖17所示，當(dāng)只有空氣流的下游側(cè)開(kāi)口時(shí)，活性物種的濃度在空氣流不存在的區(qū)域中增加。通過(guò)在空氣流的界面上與高濃度活性物種的區(qū)域相互作用，活性物種被釋放，離子數(shù)密度增加，且殺菌率增強(qiáng)。
[0099]當(dāng)在使用易燃制冷劑的冷藏庫(kù)中安裝本裝置時(shí)，需要防爆機(jī)構(gòu)4。如圖18所示，在等離子體電極部2的周?chē)贾媒饘倬W(wǎng)。特別是，如圖19所示，當(dāng)金屬網(wǎng)411的線徑在1.5mm以下的范圍內(nèi)且開(kāi)口率在30%以上時(shí)，能夠在不減少活性物種的產(chǎn)生量的情況下進(jìn)行操作。因此，可以不降低除臭能力和殺菌能力而保證安全性。
[0100][本實(shí)施例的效果]
[0101]根據(jù)等離子體發(fā)生器100，由于每個(gè)相應(yīng)流體流通孔21b或22b的輪廓的至少一部分布置在相互不同的位置，所以能夠增加穿過(guò)流體流通孔21b或22b的流體與等離子體之間的接觸面積。因此，能夠增加例如離子或自由基的活性物種的產(chǎn)生量，并且能夠通過(guò)活性物種充分實(shí)現(xiàn)除臭功能以及釋放活性物種至裝置外部以殺滅浮游菌及附著菌的功能。
[0102][其他變型實(shí)施例]
[0103]本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例。例如，盡管在實(shí)施例中電極21的多個(gè)流體流通孔21b具有相同的形狀并且電極22的多個(gè)流體流通孔22b具有相同的形狀，但是也可以形成其他形狀。
[0104]另外，盡管在上述實(shí)施例中，電極21的所有流體流通孔21b都形成為比電極22的多個(gè)流體流通孔22b小或大，但是電極21的流體流通孔21b中的一部分可以比電極22的流體流通孔22b小，并且電極21的其余流體流通孔21b可以形成為比電極22的流體流通孔22b大。
[0105]此外，盡管通孔形成于一側(cè)的電極21或另一側(cè)的電極22處，但是也可以在這兩側(cè)均形成通孔(半開(kāi)口部)。
[0106]另外，盡管流體流通孔具有相同的橫截面形狀，但是在電極中形成的流體流通孔可以錐形表面、圓錐形狀或碗狀。也就是說(shuō)，流體流通孔可以具有隨著從一個(gè)開(kāi)口行進(jìn)至另一開(kāi)口而減小的直徑或變大的直徑。
[0107]當(dāng)從電極的面板方向觀看時(shí)，流體流通孔可以具有圓形、橢圓形、矩形、線狀狹縫形、同心圓狀狹縫形、波狀狹縫形、新月形、梳形、蜂窩形和星形中的至少任意一種形狀。
[0108]此外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，能夠進(jìn)行各種變型。
[0109]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0110]根據(jù)本發(fā)明，能夠在增加活性物種的產(chǎn)生量的同時(shí)抑制臭氧的產(chǎn)生量。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體發(fā)生器，包括一對(duì)電極，在電極之間施加預(yù)定電壓以使等離子體放電的情況下，流體流通孔分別設(shè)置在每個(gè)電極的對(duì)應(yīng)位置處并且穿過(guò)電極，當(dāng)從電極的面板方向觀看時(shí)，每個(gè)對(duì)應(yīng)流體流通孔的輪廓的至少一部分布置在相互不同的位置處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生器，其中，所述一對(duì)電極的至少一側(cè)設(shè)置有介電膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生器，其中，在所述一對(duì)電極的一側(cè)的電極中形成的流體流通孔的尺寸形成為比在另一側(cè)的電極中形成的流體流通孔的尺寸小IOym以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生器，其中，在所述一側(cè)的電極中形成的流體流通孔的尺寸和在另一側(cè)的電極中形成的流體流通孔配置為同心圓形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生器，其中，所述一對(duì)電極的對(duì)應(yīng)流體流通孔設(shè)置為多個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體發(fā)生器，其中，流體流通孔具有相同的截面形狀，或者具有從一個(gè)開(kāi)口行進(jìn)至另一個(gè)開(kāi)口而減小的直徑或變大的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生器，其中，當(dāng)從電極的板面方向觀看時(shí)，流體流通孔具有圓形、橢圓形、矩形、線狀狹縫形、同心圓狀狹縫形、波狀狹縫形、新月形、梳形、蜂窩形和星形中的至少任意一種形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生器，其中，在每個(gè)電極中形成的流體流通孔的總開(kāi)口面積在相對(duì)于每個(gè)電極的總面積的2%~90%的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生器，其中，在一側(cè)的電極中與流體流通孔分開(kāi)設(shè)置有通孔，且所述通孔在其面對(duì)的表面的開(kāi)口處被另一側(cè)的電極阻塞。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體發(fā)生器，其中，所述通孔的開(kāi)口尺寸形成為比流體流通孔的開(kāi)口尺寸小IOym以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生器，其中，所述介電膜的表面粗糙度為0.1ym至 100 Ii m。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生器，所述等離子體發(fā)生器還包括向所述流體流通孔強(qiáng)制吹風(fēng)的鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)。
13.一種等離子體發(fā)生器，包括一對(duì)電極，在電極之間施加預(yù)定電壓以使等離子體放電，流體流通孔分別設(shè)置在每個(gè)電極的對(duì)應(yīng)位置處并且穿過(guò)貫通電極，在一側(cè)的電極中與流體流通孔分開(kāi)地設(shè)置有通孔，并且所述通孔在其面對(duì)的表面的開(kāi)口處被另一側(cè)的電極阻塞。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生器，其中，施加到每個(gè)電極的電壓形成為脈沖形狀，所述電壓的峰值設(shè)定為在100V至5000V的范圍內(nèi)，且脈沖寬度設(shè)定在0.1ii s至300 u s的范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體發(fā)生器，所述等離子體發(fā)生器還包括防爆機(jī)構(gòu)，其中，所述防爆機(jī)構(gòu)具有設(shè)置于所述一對(duì)電極的外側(cè)的保護(hù)殼，并且被構(gòu)造為由通過(guò)將易燃?xì)怏w引入到流體流通孔中的等離子體產(chǎn)生的火焰沒(méi)有越過(guò)所述保護(hù)殼散播到外部。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的等離子體發(fā)生器，其中，所述保護(hù)殼具有設(shè)置于所述一對(duì)電極的外側(cè)的金屬網(wǎng)，每個(gè)金屬網(wǎng)的線徑在1.5_以下的范圍內(nèi)，并且金屬網(wǎng)的開(kāi)口率為30%以上。
17.一種使用一對(duì)電極的等離子體產(chǎn)生方法，其中，流體流通孔分別設(shè)置在每個(gè)電極的對(duì)應(yīng)位置處并且穿過(guò)電極，當(dāng)從電極的面板方向觀看時(shí)，每個(gè)對(duì)應(yīng)流體流通孔的輪廓的至少一部設(shè)置在相互不同的位置處，從而在電極之間施加預(yù)定電壓而使等離子體放電。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的等離子體產(chǎn)生方法，其中，在所述一對(duì)電極的至少一側(cè)設(shè)置有介電膜。`
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【發(fā)明者】宮本誠(chéng), 竹之下一利, 熊谷悠紀(jì), 中山陽(yáng)子, 野島秀雄 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社