等離子體產(chǎn)生裝置制造方法
【專利摘要】為了提供不但非常安全而且具有優(yōu)良的殺菌性能和除臭性能的等離子產(chǎn)生裝置，此等離子體產(chǎn)生裝置設置有一對電極并且用來在電極之間施加預定的電壓時釋放等離子體，該對電極在其面對的表面中的至少一側上形成有電介質膜，該等離子體產(chǎn)生裝置被配置為使得電介質膜的介電常數(shù)為20至200。
【專利說明】等離子體產(chǎn)生裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種等離子體產(chǎn)生裝置。
【背景技術】
[0002]近來，由于特應性癥狀、哮喘癥狀和過敏癥狀的攜帶者的增加以及增大的傳染風險，諸如在新型流行性感冒的爆發(fā)性流行中所看到的那樣，對生活環(huán)境中的空氣質量控制諸如殺菌和除臭的需求越來越大。此外，隨著生活標準提高，食物貯藏的數(shù)量和存儲剩余食物的機會增加。因此，諸如冰箱的貯藏設備中的環(huán)境控制的重要性也在增長。
[0003]在試圖控制生活環(huán)境的空氣質量的現(xiàn)有技術中，通常使用以過濾器為代表的物理控制。按照物理控制，取決于過濾器孔的尺寸，可以俘獲在空中漂浮的相對大的灰塵和碎屑，也可以俘獲細菌、病毒等。此外，在有極大量的吸附位置的情形下，諸如在活性碳中那樣，可以俘獲導致臭味的分子。然而，存在的問題在于，待控制的空間中的空氣要求均勻地經(jīng)過過濾器以俘獲這些物質，裝置在尺寸上增大，而且諸如過濾器更換的維護成本也增加，同時對附著物沒有效果。因此，作為使得能夠進行附著物的殺菌和除臭的手段，可以被作為示例的是在待殺菌和除臭的空間中釋放化學活性物種(active species)。在化學制劑的噴灑或者增香劑或除臭劑的釋放過程中，需要預先制備活性物種，而且其定時的補充是必需的。另一方面，近年來，利用通過在周圍環(huán)境中產(chǎn)生等離子體而制成的化學活性物種進行殺菌和除臭的裝置增多。
[0004]通過由等離子體向周圍環(huán)境中的釋放產(chǎn)生的諸如離子或原子團的活性物種進行殺菌和除臭的技術可以分成以下兩類:
[0005](I)所謂的被動型等離子體產(chǎn)生裝置，其中在周圍環(huán)境中漂浮的細菌和病毒(以下稱為“漂浮細菌”)或惡臭物質(以下稱為“臭氣”)在裝置中的有限容積內與活性物種反應(例如，參見專利文獻I);以及
[0006](2)所謂的主動型等離子體產(chǎn)生裝置，其中由等離子體產(chǎn)生部分產(chǎn)生的活性物種被釋放到具有比⑴更大的容積的封閉空間(例如起居室、衛(wèi)生間、車輛內部等)內，并且該活性物種通過在周圍環(huán)境中與漂浮細菌或臭氣的碰撞而與漂浮細菌或臭氣反應(例如，參見專利文獻2)。
[0007]被動型等離子體產(chǎn)生裝置(I)具有以下優(yōu)點，因為在小容積內通過等離子體的產(chǎn)生而制成具有高濃度的活性物種，所以可以預期高的殺菌和除臭效果。另一方面，該裝置具有以下缺點，其尺寸因為漂浮細菌或臭氣必須被引入到該裝置內而增大，可能存在作為等離子體產(chǎn)生的常見副產(chǎn)物的對人體有害的臭氧，并且用于吸附或分解的過濾器必須被單獨地安裝以防止臭氧從該裝置中泄漏。
[0008]接下來，主動型等離子體產(chǎn)生裝置(2)具有以下優(yōu)點，該裝置可以相對小，而且除空氣中的漂浮細菌的殺菌或臭氣的分解之外，還可以預期附著于衣物的表面的細菌(以下稱為“附著細菌”)的殺菌或被吸附在該表面上的臭氣的分解。另一方面，該裝置具有以下缺點，因為活性物種在與該裝置的容積相比很大的封閉空間內擴散，并且具有低濃度，所以不得不只有壽命長的活性物種預期具有殺菌和除臭效果。結果，在具有高臭氣濃度(活性物種的濃度的10000倍的高濃度)的空間中，幾乎不可能預期具有除臭效果。
[0009]由上可知，在被動型等離子體產(chǎn)生裝置(I)中，作用僅限于流入該裝置中的氣流中包含的漂浮細菌或臭氣。另一方面，在主動型等離子體產(chǎn)生裝置(2)中，不得不僅相對于具有低濃度的漂浮細菌、附著細菌和臭氣預期具有這樣的效果。換句話說，利用現(xiàn)有技術僅可以實現(xiàn)“漂浮細菌的殺菌和除臭”或者“具有低濃度的漂浮細菌和附著細菌的殺菌和附著臭氣的除臭”。
[0010]此外，在構成等離子體產(chǎn)生部分的電極中，存在許多情形，其中例如多孔電介質膜被用在電極的等離子體產(chǎn)生區(qū)域上。由于這個緣故，因高濕度條件下電介質膜自身的吸濕，電特性被改變，從而抑制等離子體的產(chǎn)生。具體地，在低溫(諸如在冰箱中)和濕度極大地變化的環(huán)境下，電介質膜自身易于結露冷凝，并且等離子體的產(chǎn)生停止，從而降低殺菌和除臭性能。因此，在冰箱的內部持續(xù)處于高濕度狀態(tài)時，難以維持殺菌性能。
[0011]引文列表
[0012]專利文獻
[0013]專利文獻1:日本未審查專利申請公開第2002-224211號
[0014]專利文獻2:日本未審查專利申請公開第2003-79714號

【發(fā)明內容】

[0015]技術問題
[0016]因此，已經(jīng)鑒于以上問題設計了本發(fā)明，并且本發(fā)明將提供一種等離子體產(chǎn)生裝置，該等離子體產(chǎn)生裝置具有優(yōu)良的殺菌性能和除臭性能以及高安全性。
[0017]技術方案
[0018]通過反復的驗證，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過在特定范圍內調整在電極上形成的電介質膜的相對介電常數(shù)，在臭氧的產(chǎn)生被抑制的同時，諸如離子或原子團的活性物種的產(chǎn)生數(shù)量增大。結果，本發(fā)明人已經(jīng)在安全地提高等離子體產(chǎn)生裝置的殺菌性能和除臭性能方面取得成功。本發(fā)明基于這樣的發(fā)現(xiàn)而已經(jīng)被完成。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種等離子體產(chǎn)生裝置，其包括一對電極并且用來在電極之間施加預定的電壓以釋放等離子體，該對電極在其面對的表面中的至少一側上形成有電介質膜，其中該電介質膜具有20至200的相對介電常數(shù)。
[0020]例如，電介質膜可以由包含電介質材料和玻璃材料的混合物形成。
[0021]按照質量換算，玻璃材料在混合物中的含量可以是電介質材料在混合物中的含量的0.2至10倍。
[0022]電介質材料可以包括從Ba、T1、Ca、Zr、Sr、Y、Mg和Si構成的組選出的至少一種元素作為其組成元素。
[0023]例如，電介質材料可以是從氧化物、碳化物、氮化物和硼化物構成的組選出的至少一種化合物。
[0024]另一方面，玻璃材料可以包括從S1、B1、B、Zr、Na、K、Ca和Mg構成的組選出的至少
一種元素作為其組成元素。
[0025]此外，為了在電極的面對的表面之間限定產(chǎn)生等離子體的間隙，電介質膜可以具有0.1至100 μ m的表面粗糙度。
[0026]有益效果
[0027]根據(jù)具有這種構造的本發(fā)明，通過增加諸如離子或原子團的活性物種的產(chǎn)生數(shù)量同時抑制臭氧產(chǎn)生，可以安全地提高等離子體產(chǎn)生裝置的殺菌性能和除臭性能。此外，因為通過由電介質材料和玻璃材料的混合物形成電介質膜而提高了電介質膜的致密性，所以該電介質膜除了獲得耐壓性之外，還獲得抗水性方面的改善。因此，高濕度條件下的殺菌性能和除臭性能的降低也得到抑制。因此，根據(jù)本發(fā)明的等離子體產(chǎn)生裝置可以被用于冰箱或諸如洗衣機、洗碗機等的內部的高濕度環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]由以下結合附圖的詳細說明，本發(fā)明的以上和其它目的、特征和其它優(yōu)點將被更清楚地理解，其中:
[0029]圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一實施方式的等離子體產(chǎn)生裝置的視圖；
[0030]圖2是示出該實施方式中的電極部分的俯視圖；
[0031]圖3是沿該實施方式中的電極部分的線A-A截取的橫截面視圖；
[0032]圖4是示出該實施方式中的電極部分的主要部分的放大視圖；
[0033]圖5是坐標圖，該坐標圖示出使用作為示例制造的測試電極來檢驗除臭率的相對介電常數(shù)相關性的結果；
[0034]圖6是坐標圖，該坐標圖示出作為示例制造的測試電極的耐濕性；以及
[0035]圖7是坐標圖,該坐標圖示出作為示例制造的測試電極的耐壓性。
[0036]附圖標記列表
[0037]100:等離子體產(chǎn)生裝置
[0038]21:—側的電極
[0039]22:另一側的電極
[0040]2lb、22b:電介質膜
【具體實施方式】
[0041]以下，將描述本發(fā)明。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的等離子體產(chǎn)生裝置包括一對電極，并且用來在電極之間施加預定的電壓以釋放等離子體，所述一對電極在其面對的表面中的至少一側上形成有電介質膜。例如，這樣的等離子體產(chǎn)生裝置可以以如圖1所示的實施方式舉例說明。
[0043]根據(jù)本實施方式的等離子體產(chǎn)生裝置100可適用于家用電器，諸如冰箱、洗衣機、洗碗機、衣物干燥機、吸塵器、空調或空氣凈化器，并且用來對家用電器內部或外部的空氣除臭和殺滅家用電器內部或外部的漂浮細菌或附著細菌。
[0044]具體地，如圖1所示，等離子體產(chǎn)生裝置100包括:等離子體電極部分2，用于利用微間隙等離子體產(chǎn)生活性物種，諸如離子或原子團；鼓風機構3，設置在等離子體電極部分2的外部，以向等離子體電極部分2強制吹風(氣流)；以及電壓施加單元4，其向等離子體電極部分2施加預定的電壓以釋放等離子體。
[0045]如圖2至圖4所示，等離子體電極部分2具有一對電極21和22，并且用來通過電壓施加單元4在電極21和22之間施加預定的電壓以釋放等離子體，所述一對電極21和22在基板21a和22a的各面對的表面上設置有電介質膜21b和22b，同時在其各背對的表面上設置有絕緣體膜21c和22c。電極21和22的每個在平面視圖中(當從電極21或22的面板方向觀看時)具有基本上矩形的形狀，電極部分2的電極21或22的邊緣部分形成有施加端2T，電壓被從電壓施加單元4施加到施加端2T。
[0046]基板21a和22a的每個由例如諸如奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼或馬氏體不銹鋼的不銹鋼或者諸如鐵、銅或鋁的導體制成。另一方面，絕緣體膜21c和22c的每個由例如氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、玻璃或者諸如環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、PES(聚醚砜)樹脂或氟化物樹脂的樹脂制成。
[0047]此外，電極21和22在各電極21和22的對應位置處分別設置有流體循環(huán)孔21d和22d,使得各電極21和22被配置為通過流體循環(huán)孔21d和22d的連通而作為一個整體是貫通的。[0048]鼓風機構3設置為面向等離子體電極部分2的電極22并且具有吹風機，該吹風機強制地向等離子體電極部分2中形成的流體循環(huán)孔(完全開口部分)21d和22d送風。
[0049]電壓施加單元4包括電源41和驅動電路部分42，驅動電路部分42將來自電源41的電壓轉換成脈沖電壓并且將該脈沖電壓施加到每個電極。
[0050]根據(jù)本實施方式的等離子體產(chǎn)生裝置100通過在兩個相對電極21和22之間的間隙內產(chǎn)生等離子體并且利用鼓風機構3送風至流體循環(huán)孔21b和22b而在電極21和22的附近進行除臭，并且通過釋放等離子體中產(chǎn)生的活性物種至封閉空間來進行附著細菌的殺菌。
[0051]在根據(jù)本發(fā)明的等離子體產(chǎn)生裝置中，電介質膜的相對介電常數(shù)是20至200。當電介質膜的相對介電常數(shù)在以上范圍內時，在臭氧產(chǎn)生被抑制的同時，諸如離子或者原子團的活性物種的產(chǎn)生數(shù)量增加，從而提高除臭性能和殺菌性能。該相對介電常數(shù)優(yōu)選是30至110，更優(yōu)選是50至90。
[0052]具有這樣的相對介電常數(shù)的電介質膜可以由例如包含電介質材料和玻璃材料的混合物形成。因為通過將電介質材料與玻璃材料混合可以在以上范圍內調整相對介電常數(shù)，所以在臭氧產(chǎn)生被抑制的同時，可以增加諸如離子或者原子團的活性物種的產(chǎn)生數(shù)量。此外，因為通過將電介質材料與玻璃材料混合提高了電介質膜的致密性，所以除耐壓性外，電介質膜還獲得耐水性的提高。因此，電極對于濕度的適應力也提高，該等離子體產(chǎn)生裝置可以被用于冰箱或諸如洗衣機、洗碗機等的內部的高濕度環(huán)境。此外，通過將具有高熔點和對基板的低接合性能的電介質材料與具有低熔點的玻璃材料混合，該玻璃材料用作接合劑，從而提聞電介質I吳對基板的接合性能。
[0053]例如，這樣的電介質材料可以使用包含Ba、T1、Ca、Zr、Sr、Y、Mg、Si或類似物作為其組成元素的材料。包括這樣的元素的電介質材料可以是例如氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等。特別地，該電介質材料可以是例如BaO、TiO2, CaO、ZrO, Sr2O3> Y2O3> MgO, BaTiO3>SrTiO3^BCTZ (鋯鈦酸鋇鈣(Ba0、Ti02、Ca0和ZrO的混合物))、BTZ (鋯鈦酸鋇(Ba0、Ti02和ZrO 的混合物))、Zr3B4, SrB6, CaB6' MgB2' BN、TiN, ZrN, Ca3N2' Si3N4' SiC, TiC, CaC2、ZrC 或類似物。
[0054]另一方面，玻璃材料可以使用包含S1、B1、B、Zr、Na、K、Ca、Mg或類似物作為其組成元素的材料。包括這樣的元素的玻璃材料可以是例如由B2O3-ZnO-La2O3、P2O5-B2O3-R’20-R’’O-TiO2-Nb2O5-WO3-Bi2O3(分子式中，R’指堿金屬，R’’指堿土金屬。對以下也一樣。)> TeO2-ZnO> B2O3-Bi2O3^ B2O3-ZnO-Bi2O3^ SiO2-Bi2O3^ Si02_Zn0、B2O3-ZnCK P205_Zn0、Si02、R’ 20-R’ ’ O-SiO2、SiO2-B2O3-R' 20、SiO2-Al2O3-R' 20、ZrO2-SiO2 或類似物制成的玻璃。
[0055]在形成電介質膜的混合物中，按質量換算，玻璃材料的含量優(yōu)選是電介質材料的含量的0.2至10倍。當電介質材料與玻璃材料的含量比在以上范圍內時，電介質膜的相對介電常數(shù)可以被設置為20至200。該含量比(玻璃材料/電介質材料)優(yōu)選是0.5至3.0，更優(yōu)選是0.8至2.0。
[0056]此外，電介質膜可以具有0.1至100 μ m的表面粗糙度(Ra指計算平均粗糙度)。當電介質膜的平面粗糙度在以上范圍內時，僅通過重疊各電極而在面對的表面之間限定出間隙，使得等離子體可以在該間隙內產(chǎn)生。因而，不需要在各電極之間限定用于等離子體形成的間隙的間隔物。此外，例如，電介質膜的表面粗糙度可以通過印刷工藝控制。
[0057]為了制造本發(fā)明中的電極，例如，(I)首先通過壓制或蝕刻基板在基板中形成開口部分。隨后，⑵通過真空沉積、濺射、電場鍍、印刷或類似方法在基板的背表面(背對的表面)上形成絕緣體膜。此外，當絕緣體膜由樹脂制成時，此工藝最后進行。另外，(3)制備電介質材料與玻璃材料的混合物。在此情形下，電介質材料與玻璃材料以玻璃材料的質量是電介質材料的質量的0.2至10倍的比率混合，使得電介質膜的相對介電常數(shù)被設置為20至200。例如，當BaTiO3和B203-Zn0-Bi203玻璃被使用時，玻璃粉末的質量可以被調整以設置為BaTiO3粉末的質量的0.5至3.0倍。此外，為了提高電介質材料與玻璃材料的混合物的涂覆性能，根據(jù)需要，該混合物也可以通過添加粘合劑至該混合物而具有漿形態(tài)。隨后，
(4)通過真空沉積、濺射、熱噴涂、印刷或類似方法在基板的表面(面對的表面)上形成電介質膜。其后，(5)通過燒制獲得電極。
[0058]與現(xiàn)有技術相比，根據(jù)具有這種構造的本發(fā)明，通過增大諸如離子或原子團的活性物種的產(chǎn)生數(shù)量同時抑制臭氧產(chǎn)生，可以在確保安全的同時改善殺菌和除臭。特別是，根據(jù)本發(fā)明，可以殺滅現(xiàn)有技術中不可能殺滅的表面附著細菌。因此，例如，可以提高冰箱中的內壁表面的清潔度。此外，現(xiàn)有技術的等離子體產(chǎn)生裝置不能被用在高濕度或結露冷凝條件下。然而，根據(jù)本發(fā)明的等離子體產(chǎn)生裝置可以被用于諸如洗衣機、洗碗機等中的潮濕環(huán)境內，也可以用于冰箱內。
[0059]示例
[0060]以下，將參考示例更詳細地描述本發(fā)明，然而本發(fā)明不限于這樣的示例。
[0061]測試電極的制造
[0062]為每個評估測試提供的電極被如下制造。
[0063](1)絕緣體膜的形成
[0064]首先，通過壓制SUS基板(其由SUS304制成并具有1.0mm的厚度)，在SUS基板中形成開口部分。隨后，使用絲網(wǎng)印刷機(Newlong精密工業(yè)制造的LS-150)將具有SiO2-ZnO-RO成分SiO2-ZnO-RO (分子式中，R指堿土金屬(Mg、Ca、Sr或Ba)。)的玻璃漿(Asahi Glass制造的AP5700C)印刷在形成有開口部分的基板的背表面上,基板的背表面被絕緣。其后，使用干燥機(ESPEC公司制造的PVC-212)在120°C將玻璃漿干燥20分鐘，形成干燥后具有約30至40 μ m的膜厚度的絕緣體膜。[0065](2)電介質膜的形成
[0066]BaTiO3粉末和B2O3-ZnO-Bi2O3玻璃粉末以下面的表1中標明的比率(質量換算)混合，所獲得的混合物與粘合劑(Nisshin Kasei制造的EC100-FTP)被進一步混合而使得混合物的質量被設置為粘合劑的質量的20質量％，然后使用攪拌器(Shin key制造的ARE-310)將其攪拌10分鐘。
[0067]在使用三輥磨(Nagase絲網(wǎng)印刷研究所制造的EXAKT M-80S)攪拌包含粘合劑的所獲得的混合物之后，通過用溶劑(Kanto Chemical制造的α-松油醇)稀釋混合物至易于印刷的粘度來制備電介質漿。
[0068]使用絲網(wǎng)印刷機(Newlong精密工業(yè)制造的LS-150)將所獲得的電介質漿印刷在SUS基板的表面上，然后使用干燥機(ESPEC公司制造的PVC-212)在120°C將其干燥20分鐘。因此，形成干燥后具有約100至200 μ m的膜厚度的電介質膜。
[0069][表 I]
[0070]
【權利要求】
1.一種等離子體產(chǎn)生裝置，包括一對電極，并且用來在所述電極之間施加預定的電壓以釋放等離子體，所述一對電極在其面對的表面中的至少一側上形成有電介質膜， 其中所述電介質膜具有20至200的相對介電常數(shù)。
2.如權利要求1所述的等離子體產(chǎn)生裝置，其中所述電介質膜由包含電介質材料和玻璃材料的混合物形成。
3.如權利要求2所述的等離子體產(chǎn)生裝置，其中按質量換算，所述玻璃材料在所述混合物中的含量是所述電介質材料在所述混合物中的含量的0.2至10倍。
4.如權利要求2所述的等離子體產(chǎn)生裝置，其中所述電介質材料包括從Ba、T1、Ca、Zr、Sr、Y、Mg和Si構成的組選出的至少一種元素作為其組成元素。
5.如權利要求2所述的等離子體產(chǎn)生裝置，其中所述電介質材料是從氧化物、碳化物、氮化物和硼化物構成的組選出的至少一種化合物。
6.如權利要求2所述的等離子體產(chǎn)生裝置，其中所述玻璃材料包括從51、81、8、21*、似、K、Ca和Mg構成的組選出的至少一種元素作為其組成元素。
7.如權利要求1所述的等離子體產(chǎn)生裝置，其中所述電介質膜具有0.1至100 μ m的表面粗糙度。
【文檔編號】A61L2/14GK103988587SQ201280057892
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年11月22日 優(yōu)先權日:2011年11月24日
【發(fā)明者】山田幸香, 宮本誠, 竹之下一利, 寺尾芳孝, 平井伸岳 申請人:三星電子株式會社