專利名稱：Dbd等離子體放電靜電消除器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及將等離子體用作離子源的靜電消除器，更具體 地，涉及使用介質(zhì)阻擋放電(以下稱為DBD)的等離子體放電靜電消 除器。
背景技術(shù)：
由同一申請(qǐng)人于2006年3月2日提交的在先日本專利申請(qǐng) No.2006-055714公開了將等離子體用作離子源的DBD等離子體放電 靜電消除器。
雖然根據(jù)所公開的發(fā)明，由于帶電粒子存在于等離子體附近，所 以位于靜電消除器附近的物體可消除靜電，但是為了消除遠(yuǎn)端物體的 靜電，則必須使用風(fēng)機(jī)或壓縮空氣從等離子體提取帶電粒子并將其傳 送到物體。
然而，雖然可通過風(fēng)機(jī)或壓縮空氣提取靜電荷，但是由于在周圍 出現(xiàn)氣流，所以會(huì)出現(xiàn)這樣的問題，即吹起灰塵以及引起由灰塵帶來 的缺陷。為此，需要一種在不使用風(fēng)機(jī)或壓縮空氣的情況下使帶電粒 子飛走的新方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種DBD等離子放電靜電消除器， 其中在不使用例如風(fēng)機(jī)或壓縮空氣的外力的情況下可將等離子體產(chǎn) 生的帶電粒子傳送到遠(yuǎn)端。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，提供了一種等離子體放電靜電消除器，包括 至少一個(gè)等離子體放電電極主體，其用于產(chǎn)生作為離子源的等離子 體，并且包含在其間施加交流電壓的至少兩個(gè)電極，和覆蓋所述電極的電介質(zhì)；至少一個(gè)內(nèi)柵網(wǎng)電極，配置在所述等離子體放電電極主體 的周圍；和至少一個(gè)外柵網(wǎng)電極，配置在所述內(nèi)柵網(wǎng)電極的外部。
參照以下附圖，將在本發(fā)明的以下詳細(xì)描述中說明本發(fā)明的其它 目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第一實(shí)施例，圖la是其平 面圖，圖lb是其正面圖，圖lc是沿圖la的線A-A取的其截面圖， 圖ld是示出電源系統(tǒng)的示意性示圖，圖le是示出靜電消除器的等離 子體放電電極主體的側(cè)面圖2示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第二實(shí)施例，圖2a是作為 整體示出靜電消除器的示意性平面圖，圖2b是示出在施加到內(nèi)柵網(wǎng) 和外柵網(wǎng)的電壓極性、內(nèi)柵網(wǎng)和外柵網(wǎng)之間的電場(chǎng)方向、和發(fā)射的帶 電粒子極性之間的關(guān)系列表；
圖3示出在電場(chǎng)和從電場(chǎng)接收的力之間的關(guān)系，圖3a示出正帶 電粒子的情況，圖3b示出負(fù)帶電粒子的情況；
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第三實(shí)施例；
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第四實(shí)施例；
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第五實(shí)施例，圖6a是靜電 消除器的示意性平面圖，圖6b是示出施加到2個(gè)內(nèi)柵網(wǎng)和2個(gè)外柵 網(wǎng)的電壓極性的列表；
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第六實(shí)施例，圖7a是靜電 消除器的示意性平面圖，圖7b是示出施加到內(nèi)柵網(wǎng)、外柵網(wǎng)和反射 電極的電壓極性的列表；
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第七實(shí)施例；
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第八實(shí)施例，圖9a是其示 意性平面圖，圖9b是沿圖9a的線A-A取的其截面圖，圖9c示出加 熱器驅(qū)動(dòng)電路；和
圖10示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第九實(shí)施例，圖10a是其示意性平面圖，圖10b是沿圖10a的線A-A取的其截面圖，圖10c 示出加熱器驅(qū)動(dòng)電路。
具體實(shí)施方式
第一實(shí)施例
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第一實(shí)施例，圖la是其平 面圖，圖lb是其正面圖，圖lc是沿圖la的線A-A取的其截面圖， 圖ld是示出電源系統(tǒng)的示意性示圖，圖le是示出靜電消除器的等離 子體放電電極主體的側(cè)面圖。
首先，將說明用以產(chǎn)生等離子體，即帶電粒子120的等離子體放 電電極主體。如圖la所示，等離子體放電電極主體100配置在靜電 消除器10的中心。如圖le所示，例如，等離子體放電電極主體100 包括平行并置的由導(dǎo)體構(gòu)成的2個(gè)電極102和104，以及覆蓋這些 導(dǎo)體的電介質(zhì)106。電介質(zhì)106形成有凹入?yún)^(qū)(recessed area ) 108, 該凹入?yún)^(qū)108在電介質(zhì)上構(gòu)成細(xì)薄部分，以輔助產(chǎn)生等離子體。然而， 該凹入?yún)^(qū)不是必須的。
在先日本專利申請(qǐng)No.2006-055714詳細(xì)描述了等離子體放電電 極主體100的其它實(shí)例。例如，電極102和104配置在直線上，而不 是并置，從而它們的前端彼此相對(duì)。凹入?yún)^(qū)可采用各種構(gòu)造。其詳細(xì) 說明可參考曰本專利申請(qǐng)No.2006-055714。
如圖la至圖lc所示，由網(wǎng)狀電極構(gòu)成的雙柵電極結(jié)構(gòu)配置在等 離子體放電電極主體100的外部。即，以圓形網(wǎng)狀構(gòu)造形式的內(nèi)柵網(wǎng) 電極(inner grid electrode) Gi (以下稱為內(nèi)柵網(wǎng))首先配置在等離 子體放電電極主體100的外部，并且在內(nèi)柵外部還配置有以圓形網(wǎng)狀 構(gòu)造形式的外柵網(wǎng)電極Go (以下稱為外柵網(wǎng))。此外，在外柵外部 還部分地配置有以一部分拋物線形式的由導(dǎo)電網(wǎng)或?qū)щ姲鍢?gòu)成的反 射電極Gr。
在等離子體放電電極主體100的電介質(zhì)106的凹入?yún)^(qū)附近產(chǎn)生等 離子體或帶電粒子120，而如此產(chǎn)生的帶電粒子擴(kuò)散并穿過內(nèi)柵網(wǎng)Gi。然后，這些粒子被內(nèi)柵網(wǎng)Gi與外柵網(wǎng)Go之間的電場(chǎng)加速，然后向外 發(fā)射。同時(shí)，射向反射柵網(wǎng)Gr的帶電粒子被反射柵網(wǎng)Gr反射，并 向外發(fā)射。發(fā)射粒子的極性根據(jù)施加到內(nèi)柵網(wǎng)Gi、外柵網(wǎng)Go和反射 柵網(wǎng)Gr的電壓極性為正或負(fù)。
如圖lb至圖ld所示，從交流電源分別向等離子體放電電極主 體100的電極102和104施加交流電壓S和T，并且從另一交流電源 分別向內(nèi)柵網(wǎng)Gi、外柵網(wǎng)Go和反射柵網(wǎng)Gr施加電壓U、 V和W。 在隨后的實(shí)施例中將說明施加到內(nèi)柵網(wǎng)Gi、外柵網(wǎng)Go和反射柵網(wǎng) Gr的電壓的特性或極性。
第二實(shí)施例
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第二實(shí)施例，圖2a是作為 整體示出靜電消除器的示意性平面圖，圖2b是示出在施加到內(nèi)柵網(wǎng) 和外柵網(wǎng)的電壓極性、內(nèi)柵網(wǎng)和外柵網(wǎng)之間的電場(chǎng)方向、和發(fā)射的帶 電粒子極性之間的關(guān)系列表。
如圖2a所示，在帶電粒子源周圍，或從等離子體放電電極主體 100產(chǎn)生的等離子體的粒子周圍配置有包含柵電極Gi和Go的雙網(wǎng)狀 電極結(jié)構(gòu)，并且向柵電極施加電壓以產(chǎn)生電場(chǎng)。此時(shí)，如圖2b所示， 當(dāng)外柵網(wǎng)Go接地并且向內(nèi)柵網(wǎng)Gi施加正電壓，則電通量線從內(nèi)柵網(wǎng) Gi向外指向外柵網(wǎng)Go。另一方面，當(dāng)向內(nèi)柵網(wǎng)Gi施加負(fù)電壓時(shí)，電 通量線從外柵網(wǎng)Go向內(nèi)指向內(nèi)柵網(wǎng)Gi。
現(xiàn)在，參照?qǐng)D3，圖3示出在電場(chǎng)和從電場(chǎng)接收的力之間的關(guān)系， 圖3a示出正帶電粒子的情況，圖3b示出負(fù)帶電粒子的情況。如圖3a 所示，正帶電粒子接收到沿電場(chǎng)或電通量線方向的力。同時(shí)，如圖3b 所示，負(fù)帶電粒子接收到與電場(chǎng)或電通量線相反方向的力。
將參照?qǐng)D2說明該功能。如圖2b所示，在外柵網(wǎng)Go接地并且 內(nèi)柵網(wǎng)Gi的控制電壓為正的情況下，電場(chǎng)指向外部，并且發(fā)射的帶 電粒子為正。另一方面，在外柵網(wǎng)Go接地并且內(nèi)柵網(wǎng)Gi的控制電壓 為負(fù)的情況下，電場(chǎng)指向內(nèi)部，并且發(fā)射的帶電粒子為負(fù)。換句話說，發(fā)射的帶電粒子的極性與施加到內(nèi)柵網(wǎng)的控制電壓的極性相同。 第三實(shí)施例
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第三實(shí)施例。反射柵網(wǎng)Gr 配置在內(nèi)柵網(wǎng)Gi和外柵網(wǎng)Go的外部。例如，向外柵網(wǎng)Go施加負(fù)電 壓-V或外柵網(wǎng)Go接地，并向內(nèi)柵網(wǎng)Gi施加正電壓+Vl。在圖中左側(cè)， 施加有正電壓+V2的反射柵網(wǎng)Gr配置在這些柵網(wǎng)Gi和Go的外部。 在這種情況下，向右方向的正帶電粒子直接向外發(fā)射，同時(shí)向左方向 的正粒子被反射柵網(wǎng)Gr反射，然后向右發(fā)射。
第四實(shí)施例
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第四實(shí)施例。當(dāng)外柵網(wǎng)Go 接地并且向內(nèi)柵網(wǎng)Gi交替施加正負(fù)電壓時(shí)，根據(jù)時(shí)間交替發(fā)射正負(fù) 帶電粒子。在使用放電針的傳統(tǒng)電暈放電靜電消除器的情況下，由于 高電壓電源在正負(fù)之間切換，所以在切換時(shí)需要很長(zhǎng)時(shí)間來中和電 荷，因此不能實(shí)現(xiàn)高速切換。結(jié)果，切換頻率被限制在最多33Hz。 即，由于僅能實(shí)現(xiàn)低速操作，所以正負(fù)離子或帶電粒子沒有充分混合， 因此存在這樣的問題，即會(huì)出現(xiàn)離子平衡的微震(microseism)。另 一方面，在其中對(duì)柵電極切換的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的情況下，電壓較 低并且可以在不積累電荷的情況下容易地實(shí)現(xiàn)高速操作。結(jié)果，可實(shí) 現(xiàn)滑坡式高速操作，并且同時(shí)可解決離子平衡的微震的問題。
第五實(shí)施例
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第五實(shí)施例，圖6a是靜電 消除器的示意性平面圖，圖6b是示出施加到2個(gè)內(nèi)柵網(wǎng)和2個(gè)外柵 網(wǎng)的電壓極性的列表。這是沒有反射柵網(wǎng)的平穩(wěn)(calm)靜電消除器 的實(shí)例。靜電消除器具有2個(gè)帶電粒子發(fā)射部分，即上下帶電粒子發(fā) 射部分，其中每一個(gè)部分具有等離子體放電電極主體、內(nèi)柵網(wǎng)和外柵 網(wǎng)的組合。在圖6b的a的情況下，外柵網(wǎng)Gol和Go2接地并且向內(nèi)柵網(wǎng)Gil和Gi2給予相反的電壓極性。結(jié)果， 一個(gè)帶電粒子發(fā)射部分 發(fā)射正帶電粒子，而另一個(gè)發(fā)射負(fù)帶電粒子。
另一方面，在b的情況下，外柵網(wǎng)Gol和Go2接地并且向內(nèi)柵 網(wǎng)Gil和Gi2施加的電壓以j泳沖的方式改變，同時(shí)向內(nèi)柵網(wǎng)Gil和 Gi2給予彼此相反的電壓極性。結(jié)果，發(fā)射的帶電電荷的極性可交替 地改變?yōu)榫哂斜舜讼喾礃O性的正和負(fù)，以容易地提高帶電粒子或離子 的混合度。在靜電消除器中，由虛線包圍的區(qū)域是有效的。
第六實(shí)施例
圖7示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第六實(shí)施例，圖7a是靜電 消除器的示意性平面圖，圖7b是示出施加到內(nèi)柵網(wǎng)、外柵網(wǎng)和反射 電極的電壓極性的列表。這是具有反射柵網(wǎng)的平穩(wěn)靜電消除器的另一 實(shí)例。靜電消除器具有2個(gè)帶電粒子發(fā)射部分，即上下帶電粒子發(fā)射 部分，其中每一個(gè)部分具有等離子體放電電極主體、內(nèi)柵網(wǎng)、外柵網(wǎng) 和反射柵網(wǎng)的組合。在圖7b的a的情況下，外柵網(wǎng)Gol和Go2接地 并且向內(nèi)柵網(wǎng)Gil和Gi2給予彼此相反的電壓極性。結(jié)果， 一個(gè)帶電 粒子發(fā)射部分發(fā)射正帶電粒子，而另一個(gè)發(fā)射負(fù)帶電粒子。
此外，反射電極Grl和Gr2配置在等離子體離子源或帶電粒子 源的后部，并且分別向反射電極Grl和Gr2施加與內(nèi)柵網(wǎng)具有相同 極性的電壓。帶電粒子的發(fā)射方向可朝向一側(cè)。另一方面，在圖7b 的b的情況下，當(dāng)施加到內(nèi)柵網(wǎng)Gil和Gi2的電壓以脈沖方式改變時(shí)， 發(fā)射的帶電粒子的極性可交替地改變?yōu)榫哂斜舜讼喾礃O性的正和負(fù)， 以容易地提高帶電粒子或離子的混合度。在靜電消除器中，由虛線包 圍的區(qū)域是有效的。
第七實(shí)施例
圖8示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第七實(shí)施例。當(dāng)外柵網(wǎng)Go 接地并且向內(nèi)柵網(wǎng)Gi施加控制電壓時(shí)，根據(jù)控制電壓發(fā)射帶電粒子。 在這種情況下，由于外柵網(wǎng)Go接地，可防止由施加到內(nèi)柵網(wǎng)Gi的電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)的外漏。在要進(jìn)行靜電消除的物體是具有靜電場(chǎng)弱點(diǎn)的 半導(dǎo)體的情況下，可防止其靜電放電損壞。
第八實(shí)施例
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第八實(shí)施例，圖9a是其示 意性平面圖，圖9b是沿圖9a的線A-A取的其截面圖，圖9c示出加 熱器驅(qū)動(dòng)電路。加熱器12配置在等離子體放電電極主體100的外部 以及內(nèi)柵網(wǎng)Gi的內(nèi)部。為了將等離子體產(chǎn)生而得到的臭氧分解去除， 通過加熱器12將等離子體加熱到攝氏80度以上。當(dāng)臭氧被加熱到攝 氏80度以上時(shí)，由于臭氧是不穩(wěn)定物質(zhì)，所以臭氧被分解成氧氣。 此時(shí)，如果加熱器有電勢(shì)，則電勢(shì)會(huì)影響到等離子體。因此，優(yōu)選地， 次級(jí)繞組的中點(diǎn)或變壓器14的加熱端接地。
第九實(shí)施例
圖IO示出根據(jù)本發(fā)明的靜電消除器的第九實(shí)施例，圖10a是其 示意性平面圖，圖10b是沿圖10a的線A-A取的橫截面圖，圖10c 示出加熱器驅(qū)動(dòng)電路。在該實(shí)施例中，將臭氧分解成氧氣的功能與第 八實(shí)施例相同。然而，與先前實(shí)施例不同的是，使用內(nèi)柵網(wǎng)和加熱器 GiH，其既用作內(nèi)柵網(wǎng)又用作加熱器。因此，內(nèi)柵網(wǎng)和加熱器GiH包 括加熱元件。當(dāng)向內(nèi)柵網(wǎng)和加熱器GiH施加電壓+Vgi時(shí)，優(yōu)選地， 向次級(jí)繞組的中點(diǎn)或變壓器14的加熱端施加該電壓。
應(yīng)該理解，可以對(duì)本發(fā)明原理的以上描述提出和給出多種修改和 改變。所有這種修改和改變應(yīng)認(rèn)為落入如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明 的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種等離子體放電靜電消除器，包括至少一個(gè)等離子體放電電極主體，用于產(chǎn)生作為離子源的等離子體，并且包含在其間施加交流電壓的至少兩個(gè)電極，和覆蓋所述電極的電介質(zhì)；至少一個(gè)內(nèi)柵網(wǎng)電極，配置在所述等離子體放電電極主體的周圍；和至少一個(gè)外柵網(wǎng)電極，配置在所述內(nèi)柵網(wǎng)電極的外部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的等離子體放電靜電消除器，其中在所述內(nèi) 柵網(wǎng)電極和所述外柵網(wǎng)電極之間施加可調(diào)節(jié)電壓，以控制電場(chǎng)的強(qiáng) 度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的等離子體放電靜電消除器，其中在所述內(nèi) 柵網(wǎng)電極和所述外柵網(wǎng)電極之間產(chǎn)生向外的或向內(nèi)的電場(chǎng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的等離子體放電靜電消除器，其中在所述內(nèi) 柵網(wǎng)電極和所述外柵網(wǎng)電極之間交替產(chǎn)生向外的和向內(nèi)的電場(chǎng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的等離子體放電靜電消除器，還包括反射 電極，配置在所述外柵網(wǎng)電極的外部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的等離子體放電靜電消除器，其中向所述反 射電極和所述內(nèi)柵網(wǎng)電極施加相同極性的電壓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的等離子體放電靜電消除器，其中所述反射 電極在與發(fā)射離子的方向相反的方向上相對(duì)于所述等離子體放電電 極主體而配置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的等離子體放電靜電消除器，其中包括用于 發(fā)射正離子的離子源的一個(gè)等離子體放電電極主體與包括用于發(fā)射 負(fù)離子的離子源的另一等離子體放電電極主體并置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的等離子體放電靜電消除器，其中所述外柵 網(wǎng)電極接地。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l的等離子體放電靜電消除器，其中在所述等離子體放電電極主體的外部配置有加熱器。
11.根據(jù)權(quán)利要求l的等離子體放電靜電消除器，其中所述內(nèi)柵 網(wǎng)電極構(gòu)成加熱器。
全文摘要
一種等離子體放電靜電消除器，包括等離子體放電電極主體，其用于產(chǎn)生作為離子源的等離子體。等離子體放電電極主體包含在其間施加交流電壓的至少兩個(gè)電極，和覆蓋所述電極的電介質(zhì)。等離子體放電靜電消除器還包括內(nèi)柵網(wǎng)電極，配置在所述等離子體放電電極主體的周圍；和外柵網(wǎng)電極，配置在所述內(nèi)柵網(wǎng)電極的外部。
文檔編號(hào)H05H1/24GK101299900SQ20081009559
公開日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2008年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月1日
發(fā)明者高柳真 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Trinc