產(chǎn)生等離子體的裝置和具有該裝置的手持設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及產(chǎn)生等離子體的裝置。尤其是為此設(shè)置控制電路，該控制電路為了激發(fā)壓電變壓器而與壓電變壓器電子連接。
[0002]另外，本發(fā)明涉及用于表面等離子體處理的手持設(shè)備。該手持設(shè)備具有殼體和電壓源。
【背景技術(shù)】
[0003]由德國專利文獻(xiàn)DE 10 2008 018 827 B4公開了一種以壓電元件產(chǎn)生等離子體的裝置。壓電元件配備有初級側(cè)區(qū)域和次級側(cè)區(qū)域。此時(shí)，壓電元件的初級側(cè)區(qū)域的控制以低壓高頻進(jìn)行。結(jié)果，等離子體通過場增強(qiáng)而在壓電元件的次級側(cè)表面上被點(diǎn)燃。根據(jù)本發(fā)明，通過處于地電位的配對電極和在壓電元件上掃過的氣體流動(dòng)來引導(dǎo)等離子體。通過氣體流動(dòng)，等離子體流出該裝置。
[0004]由德國專利申請公開號DE 10 2011 006 764 Al公開了壓電變壓器，其具有輸入側(cè)壓電變換器、具有至少兩相的輸出側(cè)壓電變換器、設(shè)置在輸入側(cè)壓電變換器和輸出側(cè)壓電變換器之間的且將輸入側(cè)壓電變換器和輸出側(cè)壓電變換器機(jī)械聯(lián)接的至少一個(gè)第一非導(dǎo)電層。另外，至少一個(gè)第二非導(dǎo)電層設(shè)置在該輸出側(cè)壓電變換器的所述相之間。
[0005]美國專利US 5，834，882描述了一種壓電多層變壓器結(jié)構(gòu)。第一電活性元件通過設(shè)置在第一電活性元件的第一主表面和第二電活性元件的第一主表面之間的連接層機(jī)械連接在第二電活性元件上。該連接層具有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，用于在縱向上將壓力施加到第一和第二電活性元件上。
[0006]德國專利申請公開號DE 10 2009 023 505 Al公開了一種用于壓電變壓器的電路布置和一種用于控制壓電變壓器的方法。該電路布置包括驅(qū)動(dòng)器電路、電流傳感器、控制單元和振蕩器。另外，該電路布置包括脈寬調(diào)制器。脈寬調(diào)制器接設(shè)在振蕩器和驅(qū)動(dòng)器電路之間。振蕩器輸出端與脈寬調(diào)制器的輸入端相連。脈寬調(diào)制器的調(diào)制器輸出端與驅(qū)動(dòng)器信號輸入端相連。脈寬調(diào)制器的另一個(gè)調(diào)制器輸出端與驅(qū)動(dòng)器電路的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器信號輸入端相連?？刂茊卧妮敵龆伺c脈寬調(diào)制器的調(diào)制器控制輸入端相連。在壓電變壓器上可分出例如用于觸發(fā)閃電的次級側(cè)電壓。
[0007]在德國專利申請公開號DE 10 2007 055 014 Al中公開了一種在氣體空間中點(diǎn)燃并保持等離子體的方法。壓電材料突入一空腔中，在這里，該壓電材料通過外界電激發(fā)被置入諧振中。該空腔裝有待離子化的氣體。在壓電材料外側(cè)面安置有電極。該方法適用于實(shí)現(xiàn)等離子體光源。
[0008]在中國專利申請公開號CN 101259036 A中公開了用于去除雀斑的微等離子體針。針包括用于皮膚清潔的等離子體頭、把手殼體、安置在把手殼體內(nèi)的微型變換器、功率控制器和功率模塊。該針可以輸出高的可變等離子體功率，為此在把手殼體內(nèi)安裝有驅(qū)動(dòng)壓電變壓器的集成電路或半導(dǎo)體芯片微處理器。
[0009]歐洲專利申請EP 2 256 835 A2公開了用于壓電變壓器的脈沖發(fā)生器。放大器的末級在期望的諧振頻率下驅(qū)動(dòng)該壓電變壓器。兩個(gè)電極與該壓電變壓器相連。在壓電變壓器上形成的電壓足以形成介電性勢皇放電。用于介電性勢皇放電的發(fā)生器由一個(gè)管子或一個(gè)殼套構(gòu)成。高壓電極例如安放在處于地電位的管子內(nèi)。
[0010]德國專利文獻(xiàn)DE 10 2005 032 890 B4公開了一種借助至少一個(gè)壓電變壓器產(chǎn)生大氣壓等離子體的裝置。這樣的變壓器由壓電材料構(gòu)成，其在縱向上被分為至少一個(gè)激發(fā)區(qū)和至少一個(gè)高電壓區(qū)。根據(jù)該發(fā)明，壓電變壓器具有至少一個(gè)氣體引導(dǎo)開口，氣流可以流過該氣體引導(dǎo)開口，在這里，可以在該開口中產(chǎn)生等離子體。
[0011]德國實(shí)用新型文獻(xiàn)DE 20 2008 008 908 Ul公開了一種產(chǎn)生大氣壓等離子體的裝置?？膳c氣體管路相連的進(jìn)氣口和用于裝置供電的輸入管路兩者都與電力供應(yīng)裝置相連。
[0012]日本專利申請JP 2003-297295公開了包括壓電元件的發(fā)光件。該壓電元件借助交流電壓被激發(fā)。
[0013]德國專利申請公開號DE 10 2008 063 052 Al公開了一種房間空氣凈化裝置。該裝置包括殼體，該殼體上設(shè)有至少一個(gè)用于抽吸環(huán)境空氣的開口和至少一個(gè)用于吹出經(jīng)過凈化的空氣的出口。此時(shí)，在殼體內(nèi)設(shè)有用于產(chǎn)生等離子體的機(jī)構(gòu)，從而細(xì)菌或不適氣味可以被消除。
[0014]知道了文章“壓電變壓器-電路和應(yīng)用”(C.KAUCZOR/T.SCHULTE/H.GR0TST0LLEN，47國際學(xué)術(shù)論壇，伊爾梅瑙技術(shù)大學(xué)，2002年9月23-26日)。壓電變壓器是常規(guī)變壓器的合適替代品。在初級側(cè)耦合輸入驅(qū)動(dòng)電壓。在輸出側(cè)(次級側(cè))該電壓被加強(qiáng)。
[0015]在文章“借助利用壓電變壓器的緊湊型臭氧發(fā)生器的高效臭氧生成”(KenjiTERANISHI, Susumu SUZUKI和Haruro ITOH，Chiba技術(shù)學(xué)院)中公開了，壓電變壓器被保持在波節(jié)處。激發(fā)能量被輸入到壓電變壓器的第一半。該壓電變壓器的第二半位于用于勢皇放電的兩個(gè)電極之間。沒有規(guī)定只在壓電變壓器的自由端形成等離子體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明涉及一種用于借助至少一個(gè)壓電變壓器激發(fā)大氣壓等離子體的裝置。這樣的變壓器由壓電材料構(gòu)成，其在縱向上被分為至少一個(gè)激發(fā)區(qū)和至少一個(gè)高電壓區(qū)。根據(jù)本發(fā)明，壓電變壓器具有至少一個(gè)用于氣體引導(dǎo)的開口，氣流流過該開口，在這里，可在該開口中產(chǎn)生等離子體。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，該變壓器的兩個(gè)區(qū)域的極化方向如此構(gòu)成，即本身在高電壓區(qū)的表面上產(chǎn)生等離子體，例如為了利用相應(yīng)電極供應(yīng)燈電流。
[0017]本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種裝置，其簡單且低成本，因而在采用該裝置的情況下在大氣壓下產(chǎn)生等離子體。
[0018]以上任務(wù)利用根據(jù)權(quán)利要求1的特征的裝置來完成。
[0019]本發(fā)明的另一個(gè)任務(wù)是提出一種用于在大氣壓下的表面等離子體處理的手持設(shè)備，其低成本且簡單地構(gòu)成。
[0020]以上任務(wù)將利用具有權(quán)利要求12的特征的用于表面等離子體處理的手持設(shè)備來完成。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的用于產(chǎn)生等離子體的裝置的特點(diǎn)是具有控制電路，控制電路為了激發(fā)壓電變壓器而與壓電變壓器電連接。壓電變壓器由多個(gè)單獨(dú)層構(gòu)成。壓電變壓器由一疊多層介電材料膜構(gòu)成，其中，在每層膜的局部安置導(dǎo)電帶或傳導(dǎo)面。該膜的帶有導(dǎo)電帶的局部位于該壓電變壓器的第一端的區(qū)段內(nèi)。在燒結(jié)工藝中使這些單獨(dú)的膜相互連接，因此構(gòu)成該壓電變壓器。
[0022]用于驅(qū)動(dòng)壓電變壓器的控制電路在印刷電路板上實(shí)現(xiàn)。一般，對該壓電變壓器施以電壓，該電壓根據(jù)其諧振頻率激發(fā)壓電變壓器。如果壓電變壓器的諧振頻率因溫度影響或老化過程而改變，則該控制電路也用于重新調(diào)節(jié)該激發(fā)電壓。壓電變壓器的諧振頻率也可以通過改變環(huán)境的介電性能或通過在氣態(tài)環(huán)境中被點(diǎn)燃的放電強(qiáng)度而漂移。壓電變壓器以第一端的區(qū)域被保持或引導(dǎo)在印刷電路板上方。通過激發(fā)電壓，在壓電變壓器的第二自由端明顯顯示出高電壓。隨后，在第二自由端，等離子體在大氣壓下點(diǎn)燃。用于壓電變壓器的支座在波節(jié)處保護(hù)或引導(dǎo)該壓電變壓器。在印刷電路板和壓電變壓器之間形成縫隙，從而所述壓電變壓器和印刷電路板相互間隔。借助這種布置，排除了壓電變壓器的力學(xué)阻尼。
[0023]壓電變壓器本身呈長方體，其中，壓電變壓器的長度和寬度大于壓電變壓器的厚度。壓電變壓器的所述多層此時(shí)如此取向，即它們基本垂直于該壓電變壓器的由壓電變壓器的長度和厚度確定的側(cè)面。
[0024]在壓電變壓器的對置兩側(cè)面，分別設(shè)有用于激發(fā)電壓的電接線端。該電接線端最好安裝在壓電變壓器的波節(jié)處。用于壓電變壓器的支座也設(shè)置在壓電變壓器的波節(jié)處。對于用于激發(fā)電壓的單獨(dú)電接線端被引向接線墊的情況，支座由彈性材料構(gòu)成就夠了。如果用于壓電變壓器的激發(fā)能量通過支座來供應(yīng)，則支座材料是彈性而導(dǎo)電的。
[0025]如此形成工作氣體流動(dòng)，即它至少從被保持在印刷電路板上的壓電變壓器第一端指向壓電變壓器的第二自由端。工作氣體流動(dòng)用于形成等離子體和冷卻壓電變壓器，其中，在該波節(jié)處出現(xiàn)最高的熱功耗。設(shè)有風(fēng)扇用于支持工作氣體流過壓電變壓器而流向第二自由端。
[0026]在以諧振頻率被激發(fā)的壓電變壓器情況下，形成至少兩個(gè)波節(jié)，兩者與第一端或第二自由端間隔。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，在印刷電路板上分別有一個(gè)電接線端被引導(dǎo)向壓電變壓器的一個(gè)側(cè)面。該接線端與每個(gè)接線墊相連，接線墊設(shè)置在壓電變壓器的每一側(cè)上的波節(jié)處。接線墊安置在與距第二自由端相比更靠近第一端的那個(gè)波節(jié)上。最好在壓電變壓器的波節(jié)處設(shè)有溫度傳感器，可借此來監(jiān)視壓電變壓器的溫度，從而當(dāng)溫度超過一定閾值時(shí)米取斷電。
[0027]特別有利的是，該印刷電路板和該壓電變壓器構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)單元。該結(jié)構(gòu)單元于是可以作為整體被裝入或置入一個(gè)殼體中。
[0028]用于表面等離子體處理的手持設(shè)備具有至少一個(gè)殼體和電壓源。利用手持設(shè)備所輸出的等離子體，可以清理表面并改善漆或膠的附著性能