[发明专利]在电极上设有导电体突出部的介质阻挡放电式的等离子产生电极结构

说明书

技术领域

本发明涉及应用于空气净化系统等以及类似系统的等离子电极结构，更详细地涉及介质阻挡放电(DBD，Dielectric Barrier Discharge)型等离子产生电极结构，所述电极结构在诸如空气的气态流体中产生等离子，此时产生的电子、离子、紫外线等与细菌及气味分子反应，实现分解有害气体及杀菌作用，从而净化存在于空调、冰箱、洗衣机、车辆等的内部的空气。

背景技术

随着室内空气净化逐渐变得重要，多种同时去除存在于室内的粒子及气态物质的方法得以开发。这些空气净化技术包括过滤式、静电除尘式、等离子方式、UV/光催化剂方式以及多个方法的混合(hybrid)方式等。

其中，众所周知，利用等离子的空气净化方式在去除污染物上具有很显著的效果。通过等离子放电现象所产生的电子和自由基借由其较强的氧化力去除诸如挥发性有机化合物(VOCs，Volatile Organic Compounds)、NOx、CFCs等的大部分有害气体，且体现出卓越的杀菌效果，氧负离子与诱发过敏症状的花粉、细粉尘等相结合，并使这些微粒凝聚在一起，从而得以容易地去除。

这类等离子放电方式可分为电晕放电、介质阻挡放电。

-电晕放电-

电晕放电电极包括呈尖细形态的阴极以及呈平坦形态的反电极。在阴极上施加阴性高压时，由阴极所放出的电子与粒子发生碰撞从而产生阳离子，而且所产生的阳离子由于电引力而朝向阴极加速，并且与阴极碰撞从而放出高能的二次电子。这类高能电子与重粒子引起非弹性碰撞从而化学地产生活性粒子。图1示出了电晕放电电极的典型结构，其中图1的(a)部分示出了单根针形电极样式，图1的(b)部分则示出了多针形电极样式。

所述电晕放电电极，由于制作简单并且具有简单的结构，因而价格低廉，但是在放电过程中会产生大量的臭氧，且其长时间存在对人体有害。并且所产生的阴离子的存在时间非常短，且紫外线产生量也很少，从而杀菌效果较差。

并且，由于等离子体积非常小，因而等离子能够处理的区域只能限定在为小的区域内。因此，为了扩大处理区域，可增加阴极的个数，但在此情况，在垂直于电极间隙的方向上产生短时间电弧(流光)，这类流光通常集中于相同地方，从而使处理效果局部化。

为了避免此类问题，便提出了介质阻挡放电(dielectric barrier discharge)。

-介质阻挡放电(DBD，Dielectric Barrier Discharge)-

介质阻挡在大气压下能产生大功率放电，并且不需要复杂的脉冲功率源，因而广泛地应用在工业中，尤其广泛应用于产生臭氧、CO2激光、紫外源、污染物质处理等方面。

图2示出了典型的介质阻挡等离子电极结构。如图2所示，介质阻挡放电(DBD)装置包括由两个平行的金属电极。至少电极中的一个由电介质层所覆盖。若使用绝缘体，在直流电的情况下，电流穿过电极是不可能的，因而使用交流电来产生等离子。为了稳定产生等离子，将电极间的间隔限制为几毫米，且等离子体气体在其间隔之间流动。

所述介质阻挡放电由于不存在局部地引起脉冲或杂音的放电，也可称作为无声放电(Silence Discharge)。放电由正弦函数或脉冲式电源点火。根据工作气体的组成、电压以及频率，放电为灯丝式或辉光式放电。灯丝式放电由在电介质层表面所发生的微放电或流光(Streamer)实现。

此时，电介质层用以阻断反向电流，并能够避免转换为电弧，从而能够在连续的脉冲模式下进行工作。而且，所述电介质表面上累积有电子，并在表面上随机地分布有流光，从而引发均匀的放电。

所述介质阻挡放电(DBD，Dielectric Barrier Discharge)存在如下的多种变形。

表面放电(Surface Discharge)

如图3所示，在陶瓷板的表面上设置有诸如银制的金属电极，在陶瓷板的内侧设置有板状的反电极。随后当在两个电极之间施加交流电时，围绕陶瓷板上的条状的电极产生辉光放电(Glow Discharge)。由于在放电时会产生噪音，因而该放电区别于后述的无声放电(Silence Discharge)。该方法对于臭氧的产生有效果，相关的现有技术包括专利号为10-0747178的韩国专利。

无声放电(Silence Discharge，Volume Discharge)