專利名稱：用于防止無用放電的電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于防止無用放電的電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，更詳細(xì)地說，涉及一種通過在電極與電介質(zhì)之間隔開間隔并在第1電極與電介質(zhì)之間填充液體電介質(zhì)，從而防止無用放電的產(chǎn)生的大氣壓等離子體電極結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
等離子體發(fā)生裝置通過在兩個電極間引起放電并使注入其間的氣體離子化而產(chǎn)生等離子體。這樣形成的等離子容易進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，因而被用于有機(jī)污染物的清洗及表面處理等工序。
最近，正在受人矚目的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，由于不需要現(xiàn)有的真空系統(tǒng)，在1個大氣壓(760torr)下無需反應(yīng)腔室就可以直接適用于現(xiàn)有的生產(chǎn)線，因此，可通過連續(xù)的工序進(jìn)行處理。然而，存在如下問題大氣壓等離子體必須在不是真空的常壓下引起放電，所以與低壓相比較，相當(dāng)高的電壓被施加在兩電極之間，由此產(chǎn)生了Arc，這樣的Arc會導(dǎo)致電極及被處理物的損傷。
解決上述問題的方式有，在電極間形成電介質(zhì)層的方法。如果在兩個電極中的一個或者雙方的表面被覆或者粘貼陶瓷等絕緣體或者電介質(zhì)后施加高電壓，則不會從兩個電極發(fā)生直接放電，而是在電介質(zhì)與電極之間、或者電介質(zhì)與電介質(zhì)之間發(fā)生放電，這被稱為電介質(zhì)勢壘放電(Dielectric-barrier Discharge)或者無聲放電(Silent Discharge)。
圖1是表示采用現(xiàn)有的電介質(zhì)勢壘放電方式的大氣壓等離子體發(fā)生裝置的電極結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如該圖所示，電源供給單元5在第1電極1與第2電極2之間施加電壓，電介質(zhì)3在第1電極1與第2電極的面上分別形成為平板狀。在兩電介質(zhì)3之間形成維持了固定間隔的空間，若由電源供給單元5施加電壓，則會在兩電介質(zhì)3之間的空間生成等離子體6。
位于兩電極1、2之間的電介質(zhì)3，起到了限制通過放電傳遞的電荷量、并將放電擴(kuò)散到整個電極的作用。在這樣的電介質(zhì)勢壘放電方式中，主要施加數(shù)kHz～數(shù)十kHz的交流電壓或者脈沖電壓，電壓大小是數(shù)kV程度。電介質(zhì)勢壘放電方式中，由于電極間的電壓高，不僅僅是從前使用的惰性氣體，即便使用例如空氣那樣的放電電壓高的氣體也可以容易地產(chǎn)生等離子體。
圖2是表示采用現(xiàn)有的電介質(zhì)放電方式的大氣壓等離子體電極結(jié)構(gòu)的另一實施方式的剖面圖。
如該圖所示，在兩電極1、2之間形成電介質(zhì)3并通過放電生成等離子體6這一點與圖1相同，然而，還具有如下特征第1電極1以及第2電極2的剖面形成為圓形，在其內(nèi)部接觸地形成電介質(zhì)層3。另外，還具有在第1電極1的內(nèi)部形成有可填充冷卻水的空間的特征。在圖1與圖2中，可以省略任一方的電介質(zhì)。
如圖1及圖2所示的現(xiàn)有的放電結(jié)構(gòu)中，存在如下問題由于第1電極及第2電極1、2與電介質(zhì)3相互緊貼，若在第1電極1與第2電極2之間施加電源，就會在第1電極1及第2電極1、2與同接觸的電介質(zhì)3之間的細(xì)微的間隙以及電極周邊的邊界區(qū)域也發(fā)生放電，產(chǎn)生無用的等離子體7，由此導(dǎo)致電力損失。
此外，在第1電極及第2電極上被覆電介質(zhì)使用的情況下，存在如下問題若被覆層的內(nèi)部、或者被覆層與第1電極及第2電極1、2之間存在細(xì)微的氣泡，則會從氣泡發(fā)生放電而被覆層發(fā)生損壞等，對電極的壽命產(chǎn)生致命的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述這些問題點而完成的，其目的在于，提供一種等離子體發(fā)生裝置，在第1電極、第2電極上形成電介質(zhì)時，在電極與電介質(zhì)之間形成空間并填充液體電介質(zhì)和冷卻水，從而，能夠防止在第1電極和第2電極的周圍發(fā)生無用放電。
由于冷卻水也是電介質(zhì)，以下，為了方便，取代“液體電介質(zhì)和冷卻水”而簡稱為“液體電介質(zhì)”。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的用于防止無用放電的電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，包括第1電極，從電源供給單元被施加放電電壓；電介質(zhì)，與所述第1電極隔著規(guī)定間隔，并包圍所述第1電極；液體電介質(zhì)，被填充在所述第1電極與所述電介質(zhì)之間的空間中；第2電極，被設(shè)置成與所述電介質(zhì)隔著規(guī)定間隔。
另外，還包括第2電介質(zhì)，與所述第2電極隔著規(guī)定間隔，并包圍所述第2電極；第2液體電介質(zhì)，被填充在所述第2電極與第2電介質(zhì)之間的空間中。
根據(jù)本發(fā)明，具有如下的效果在利用電介質(zhì)在兩極間發(fā)生放電從而生成等離子體的過程中，通過避免電極與電介質(zhì)的邊界面間的無用放電的發(fā)生，從而可以防止表面處理、洗滌等實際操作中不能利用的無用放電等離子體的生成。由此，還具有如下效果能夠防止這樣的無用放電帶來的電力損失等各種浪費，通過避免電極中的局部加熱的發(fā)生，可以延長電極的壽命。
另外，還有如下效果同時充分地活用液體電介質(zhì)的避免電極與電介質(zhì)之間的無用放電的用途、和用于冷卻的用途，從而，不需要使用另外的冷卻水。


圖1是表示現(xiàn)有的大氣壓等離子體發(fā)生裝置的電極結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖2是表示現(xiàn)有的大氣壓等離子體發(fā)生裝置的電極結(jié)構(gòu)的另一實施方式的剖面圖。
圖3是表示本發(fā)明的第一實施方式的大氣壓等離子體發(fā)生裝置的電極結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖4是表示本發(fā)明的第二實施方式的大氣壓等離子體發(fā)生裝置的電極結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的最佳實施方式。
圖3是表示本發(fā)明的第一實施方式的大氣壓等離子體發(fā)生裝置的電極結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如該圖所示，由導(dǎo)體構(gòu)成的第1電極10以圓柱狀同電源供給單元50連接。而且，電介質(zhì)30與第1電極10隔著規(guī)定間隔D，圓柱狀地包圍第1電極10，在第1電極10與電介質(zhì)30之間的空間D填充有液體電介質(zhì)40。另外，第2電極20被設(shè)置為從電介質(zhì)30隔著規(guī)定間隔，并圓柱狀地包圍著電介質(zhì)30。第1電極10所為從電源供給單元50被供給電力的電力施加電極而作用。第2電極20可以接地，或者，也可以設(shè)置為浮置狀態(tài)。
并且，第2電極也與第1電極一樣，可以附加(第2)電介質(zhì)以及(第2)液體電介質(zhì)。
在此，在位于第1電極10與第2電極20之間的電介質(zhì)30，主要使用氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化硅(SiO2)等氧化物系的陶瓷物質(zhì)。并且，在第1電極10與電介質(zhì)30之間填充了液體電介質(zhì)40，但電介質(zhì)30和液體電介質(zhì)40具有限制通過放電傳遞的電荷量、并且使得放電擴(kuò)散到整個電極的作用。另外，液體電介質(zhì)40還具有冷卻大氣壓等離子體發(fā)生裝置的驅(qū)動過程中產(chǎn)生的高熱量的作用，可利用水的介電性，使用水作為液體電介質(zhì)40。
根據(jù)放電電極的寬度、長度和液體電介質(zhì)40的介電常數(shù)以及冷卻能力，第1電極10與電介質(zhì)30之間的間隔D可以不同，但是，為了液體電介質(zhì)40的順暢供給與排出，較佳的是0.1～30.0mm范圍內(nèi)的間隔。
當(dāng)從電源供給單元50在第1電極10與第2電極20之間施加了放電電壓，則從電介質(zhì)30與第2電極20之間的空間發(fā)生放電，生成等離子體60。
圖4是表示本發(fā)明的第二實施方式涉及的大氣壓等離子體發(fā)生裝置的電極結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如該圖所示，由導(dǎo)體構(gòu)成的第1電極10以平板狀同電源供給單元50連接。而且，電介質(zhì)30與第1電極10隔著規(guī)定間隔D，并以四棱柱狀地包圍第1電極，在第1電極10與電介質(zhì)30之間的空間D中填充有液體電介質(zhì)40。另外，第2電極20從電介質(zhì)30隔著規(guī)定間隔，設(shè)置成寬闊的平板狀。第1電極10作為從電源供給單元50被供給電力的電力施加電極而作用。第2電極20可以接地，或者，也可以設(shè)置為浮置狀態(tài)。
毋庸置疑，第2電極也與第1電極相同，當(dāng)然可以適用(第2)電介質(zhì)及(第2)液體電介質(zhì)。
與第一實施方式相同，電介質(zhì)30主要使用氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化硅(SiO2)等氧化物系的陶瓷物質(zhì)，第1電極10與電介質(zhì)30之間填充有液體電介質(zhì)40。
與第一實施方式相同，電介質(zhì)30和液體電介質(zhì)40的作用是，限制通過放電傳遞的電荷量，并且使得放電擴(kuò)散到整個電極。液體電介質(zhì)40還具有冷卻大氣壓等離子體發(fā)生裝置的驅(qū)動過程中產(chǎn)生的高熱量的作用，可利用水的介電性，使用水作為液體電介質(zhì)40。
根據(jù)放電電極的寬度、長度和液體電介質(zhì)40的介電常數(shù)及冷卻能力，第1電極10與電介質(zhì)30之間的平行面間的間隔D不同，但是，為了液體電介質(zhì)40的順暢供給與排出，較佳的是0.1～30.0mm范圍內(nèi)的間隔。
并且，平板狀的第2電極20的寬度，根據(jù)需要，有時比電介質(zhì)30的橫面W大，有時比該橫面W小。
當(dāng)從電源供給單元50在第1電極10與第2電極20之間施加了放電電壓，則從電介質(zhì)30與第2電極20之間的空間發(fā)生放電，生成等離子體60。
以上，說明了本發(fā)明的較佳的兩種實施方式，而對于具備本領(lǐng)域的通常知識的人，在維持本發(fā)明的根本技術(shù)思想的前提下，可進(jìn)行各種變形或者適用于相鄰領(lǐng)域。也就是說，可適用于通過電極及電介質(zhì)形狀的變更(圓柱狀、筒狀、平板4方柱狀)等的變形的、或者大氣壓等離子體的以外的利用了電極間放電的其他所有等離子體發(fā)生裝置。
上述本發(fā)明的最佳實施形態(tài)，是為了舉例而公開的，只要是具備本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的通常知識的人，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種各樣的置換、變形以及變更，這樣的置換、變更等屬于專利請求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，用于防止無用放電，其包括第1電極，從電源供給單元被施加放電電壓；電介質(zhì)，與所述第1電極隔著規(guī)定間隔，并包圍所述第1電極；液體電介質(zhì)，被填充在所述第1電極與所述電介質(zhì)之間的空間中；以及第2電極，被設(shè)置成與所述電介質(zhì)隔著規(guī)定間隔。
2.如權(quán)利要求1所述的電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，來自所述電源供給單元的放電電壓被施加到所述第2電極上，所述第1電極成為接地、或浮置狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，還包括第2電介質(zhì)，與所述第2電極隔著規(guī)定間隔，并包圍所述第2電極；第2液體電介質(zhì)，被填充在所述第2電極與所述第2電介質(zhì)之間的空間中。
4.如權(quán)利要求1或2所述的電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述液體電介質(zhì)具有冷卻功能。
5.如權(quán)利要求4所述的電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，使用水作為所述液體電介質(zhì)。
6.如權(quán)利要求3所述的電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述液體電介質(zhì)具有冷卻功能。
7.如權(quán)利要求6所述的電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，使用水作為所述液體電介質(zhì)。
8.如權(quán)利要求1或2所述的電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述電介質(zhì)與所述第2電極之間的隔離距離是0.1～30mm的范圍。
9.如權(quán)利要求3所述的電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述電介質(zhì)與所述第2電介質(zhì)之間的隔離距離是0.1～30mm的范圍。
10.如權(quán)利要求4所述的電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述電介質(zhì)與所述第2電極之間的隔離距離是0.1～30mm的范圍。
11.如權(quán)利要求6所述的電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，其特征在于，所述電介質(zhì)與所述第2電介質(zhì)之間的隔離距離是0.1～30mm的范圍。
全文摘要
提供一種用于防止無用放電的電極結(jié)構(gòu)的大氣壓等離子體發(fā)生裝置，更詳細(xì)地說，是提供一種在電極與電介質(zhì)之間隔著間隔、并在第1電極與電介質(zhì)之間填充液體電介質(zhì)，從而防止無用放電的發(fā)生的大氣壓等離子體電極結(jié)構(gòu)。該大氣壓等離子體發(fā)生裝置包括第1電極，從電源供給單元被施加放電電壓；電介質(zhì)，與所述第1電極隔著規(guī)定間隔，并包圍所述第1電極；液體電介質(zhì)，被填充在所述第1電極與所述電介質(zhì)之間的空間中；第2電極，被設(shè)置成與所述電介質(zhì)隔著規(guī)定間隔。另外，還包括第2電介質(zhì)，與所述第2電極隔著規(guī)定間隔，并包圍第2電介質(zhì)；第2液體電介質(zhì)，被填充在所述第2電極與所述第2電介質(zhì)之間的空間中。
文檔編號H01T23/00GK1921250SQ200610121350
公開日2007年2月28日 申請日期2006年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月22日
發(fā)明者表宰確, 張鳳哲, 金允煥, 金在元, 李相老 申請人:Se等離子體公司