活性气体生成装置发明专利

专利名称：活性气体生成装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202080018521.3

专利申请（专利权）人：株式会社TMEIC
权利人地址：日本东京

专利发明（设计）人：有田廉,渡边谦资

专利摘要：本发明的目的在于比较低价地提供具有防止电极用介电膜的破损现象的电极构造的活性气体生成装置。本发明在高压侧电极构成部(1)在电极用导电膜(10)的下表面上设置电极用主要介电膜(11)，在电极用主要介电膜(11)的下方隔开上方主要·追加电介质间距离(d21)配置电极用追加介电膜(12)。电极用主要介电膜(11)俯视时具有将电极用导电膜(10)全部包含在内、比电极用导电膜(10)大的形成面积。电极用追加介电膜(12)俯视时具有将电极用导电膜(10)包含在内、比电极用导电膜(10)稍大且比电极用主要介电膜(11)小的形成面积。接地侧电极构成部(2)也具有与高压侧电极构成部(1)的上述特征同样的特征。

主权利要求：
1.一种活性气体生成装置，生成使供给至放电空间的原料气体活化而得到的活性气体，其特征在于，具备：第一电极构成部；以及
第二电极构成部，与上述第一电极构成部对置地设置，上述第一电极构成部具有第一电极用导电膜，
上述第二电极构成部具有第二电极用导电膜，
上述第一以及第二电极用导电膜之间被施加交流电压，在上述第一以及第二电极构成部对置的主要电介质空间内，以包含上述第一以及第二电极用导电膜在俯视时重复的区域的方式存在有上述放电空间，上述第一电极构成部还具有：
第一电极用主要介电膜，相对于上述第一电极用导电膜在上述放电空间的方向上相邻接地设置；以及第一电极用追加介电膜，相对于上述第一电极用主要介电膜在上述放电空间的方向上隔开第一距离地设置，在上述第一电极用主要介电膜与上述第一电极用追加介电膜之间设置有第一追加电介质空间，在上述第一电极用追加介电膜与上述第二电极构成部之间设置有上述主要电介质空间，上述第一追加电介质空间被设定为，在上述主要电介质空间内的上述放电空间产生电介质阻挡放电时，在上述第一追加电介质空间不产生电介质阻挡放电，上述第一电极用主要介电膜在俯视时具有将上述第一电极用导电膜包含在内、比上述第一电极用导电膜大的形成面积，上述第一电极用追加介电膜在俯视时具有将上述第一电极用导电膜包含在内、比上述第一电极用导电膜大且比上述第一电极用主要介电膜小的形成面积。
2.如权利要求1所述的活性气体生成装置，其中，上述第二电极构成部还包括第二电极用追加介电膜，该第二电极用追加介电膜不与上述第二电极用导电膜接触，相对于上述第二电极用导电膜而设置在上述放电空间侧，上述第一电极用追加介电膜与上述第二电极用追加介电膜之间的空间成为上述主要电介质空间。
3.如权利要求2所述的活性气体生成装置，其特征在于，在上述第一电极构成部的下方设置有上述第二电极构成部，在上述第一电极构成部中，
在上述第一电极用导电膜的下表面上设置有上述第一电极用主要介电膜，相对于上述第一电极用主要介电膜，在隔开上述第一距离的下方设置有上述第一电极用追加介电膜，上述第二电极构成部还具备设置在上述第二电极用导电膜的上表面上的第二电极用主要介电膜，相对于上述第二电极用主要介电膜，在隔开第二距离的上方设置有上述第二电极用追加介电膜，在上述第二电极用主要介电膜与上述第二电极用追加介电膜之间设置有第二追加电介质空间，上述第二追加电介质空间被设定为，在上述主要电介质空间内的上述放电空间产生电介质阻挡放电时，在上述第二追加电介质空间不产生电介质阻挡放电，上述第二电极用主要介电膜在俯视时具有将上述第二电极用导电膜包含在内、比上述第二电极用导电膜大的形成面积，上述第二电极用追加介电膜在俯视时具有将上述第二电极用导电膜包含在内、比上述第二电极用导电膜大且比上述第二电极用主要介电膜小的形成面积。
4.如权利要求2所述的活性气体生成装置，其中，在上述第二电极构成部中，
相对于上述第二电极用导电膜，在隔开第二距离的上方设置有上述第二电极用追加介电膜，在上述第二电极用导电膜与上述第二电极用追加介电膜之间设置有第二追加电介质空间，上述第二追加电介质空间被设定为，在上述主要电介质空间内的上述放电空间产生电介质阻挡放电时，在上述第二追加电介质空间不产生电介质阻挡放电。
5.如权利要求1所述的活性气体生成装置，其中，上述第二电极构成部仅具有上述第二电极用导电膜，上述第一电极用追加介电膜与上述第二电极用导电膜之间的空间成为上述主要电介质空间。 说明书 : 活性气体生成装置技术领域[0001] 本发明涉及一种活性气体生成装置，特别涉及电极组的构造，该活性气体生成装置具有第一以及第二电极构成部相互对置的平行平板方式的电极组，并利用了该电极组的电介质阻挡放电。背景技术[0002] 作为使供给至放电空间的原料气体活化而生成活性气体的活性气体生成装置，存在具有第一以及第二电极构成部相互对置的平行平板方式的电极组的活性气体生成装置。[0003] 该活性气体生成装置为，在电极组的放电空间产生电介质阻挡放电，使供给至放电空间的原料气体活化而生成活性气体。作为这样的活性气体生成装置，例如存在专利文献1所公开的放电等离子体处理装置。[0004] 图6是表示在以往的活性气体生成装置中使用的平行平板方式的活性气体生成用电极组59X以及其周边部的构成的说明图。此外，在图6中记载有XYZ正交坐标系。[0005] 如该图6所示那样，高压侧电极构成部101与接地侧电极构成部102相互对置。在图6所示的构成中，接地侧电极构成部102位于高压侧电极构成部101的下方。[0006] 高压侧电极构成部101具有电极用导电膜110X以及电极用介电膜111，接地侧电极构成部102具有电极用导电膜120X以及电极用介电膜121。[0007] 在高压侧电极构成部101中，在电极用导电膜110X的下表面上设置有电极用介电膜111。在接地侧电极构成部102中，在电极用导电膜120X的上表面上设置有电极用介电膜121。[0008] 电极用介电膜111在XY平面中俯视时具有将电极用导电膜110X全部包括在内、且与电极用导电膜110X相比为足够大的形成面积。[0009] 电极用介电膜121在XY平面中俯视时具有将电极用导电膜120X全部包括在内、且与电极用导电膜120X相比为足够大的形成面积。[0010] 活性气体生成用电极组59X为，在电极用介电膜111与电极用介电膜121对置的主要电介质空间中存在放电空间69X，该放电空间69X包括电极用导电膜110X与电极用导电膜120X在XY平面中俯视时重复的区域。然后，如图6所示那样，上述主要电介质空间中的除了放电空间69X以外的空间成为非放电空间79。[0011] 对于这种构成的活性气体生成用电极组59X，通过从高频电源109向电极用导电膜110与电极用导电膜120之间施加交流电压，由此能够在放电空间69X产生电介质阻挡放电。[0012] 现有技术文献[0013] 专利文献[0014] 专利文献1：日本特开2007－144244号公报发明内容[0015] 发明要解决的课题[0016] 在以往的活性气体生成用电极组59X中，面向放电空间69X的电极用介电膜111以及121各自的表面由于通过放电空间69X所产生的电介质阻挡放电而生成的离子、电子的碰撞而被加热。[0017] 另一方面，在上述主要电介质空间中，面向不产生电介质阻挡放电的非放电空间79的电极用介电膜111以及121各自的表面由于不产生离子、电子的碰撞而不会被加热。[0018] 作为形成主要电介质空间的电极用介电膜111以及121的构成材料，一般使用热导率比较低的电介质。在此，考虑电介质阻挡放电产生时的电极用介电膜111以及121各自的面向主要电介质空间的表面的状态。[0019] 在电介质阻挡放电的产生时，在电极用介电膜111以及121各自的表面，在非放电空间79侧与放电空间69X侧之间产生较大的温度差。作为其结果，在电极用介电膜111以及121分别产生热应力。[0020] 由于该热应力，产生电极用介电膜111以及121在非放电空间79与放电空间69X的分界线附近破裂而破损这样的不良情况。[0021] 此外，电极用介电膜111以及121随着成为高温而具有导电性，在最差的情况下，成为在放电空间69X不产生电介质阻挡放电、而在放电空间69X产生电弧放电的现象。以下，将该现象称为“电介质阻挡放电无效化现象”。[0022] 图7是表示以往的平行平板方式的活性气体生成用电极组59Y以及其周边部的构成的说明图。此外，图7记载有XYZ正交坐标系。[0023] 以下，关于活性气体生成用电极组59Y，以与活性气体生成用电极组59X不同之处为中心进行说明。[0024] 高压侧电极构成部101具有电极用导电膜110Y以及电极用介电膜111，接地侧电极构成部102具有电极用导电膜120Y以及电极用介电膜121。[0025] 在高压侧电极构成部101中，在电极用导电膜110Y的下表面上设置有电极用介电膜111。在接地侧电极构成部102中，在电极用导电膜120Y的上表面上设置有电极用介电膜121。[0026] 电极用导电膜110Y在XY平面中俯视时以与电极用介电膜111一致的形状形成，电极用导电膜120Y在XY平面中俯视时以与电极用介电膜121一致的形状形成。[0027] 活性气体生成用电极组59Y在电极用介电膜111与电极用介电膜121对置的主要电介质空间中存在放电空间69Y，该放电空间69Y包括电极用导电膜110Y与电极用导电膜120Y在XY平面中俯视时重复的区域。并且，由于上述主要电介质空间与放电空间69Y几乎一致，因此在上述主要电介质空间中实质上不存在非放电空间。[0028] 因此，在活性气体生成用电极组59Y中，在电极用介电膜111以及121不会产生如活性气体生成用电极组59X那样的温度差，因此电极用介电膜111以及121不会产生热应力。[0029] 作为其结果，活性气体生成用电极组59Y不会如活性气体生成用电极组59X那样电极用介电膜111以及121产生破损。[0030] 然而，在活性气体生成用电极组59Y中，电极用介电膜111以及电极用导电膜110Y各自的端面一致，电极用介电膜121以及电极用导电膜120Y各自的端面一致。[0031] 因此，在高压侧电极构成部101以及接地侧电极构成部102的端部之间，会产生沿面放电CD，根据情况不同该沿面放电CD可能会与电弧放电相连，结果会产生在放电空间69Y内无法维持电介质阻挡放电这样的其他问题点。[0032] 另一方面，在专利文献1所公开的放电等离子体处理装置中，在电极用导电膜(放电电极)与电极用介电膜(电介质)交替地层叠的层叠体中具有供处理气体通流的流路，作为上述电极用导电膜，采用其表面以及背面形成为凹凸的电极构造。即，在上述放电等离子体处理装置中采用的是在分别具有凹凸形状且相互对置的一对电极用导电膜(放电电极)之间插入一个平板的电介质这样的电极构造。[0033] 如此，上述放电等离子体处理装置通过对电极用导电膜的形状下工夫，从而在电极用介电膜中，使电场不易集中在电极用导电膜的与凸部抵接的部分。[0034] 作为其结果，上述放电等离子体处理装置通过抑制在电极用介电膜中产生与电场集中相伴随的高温场，从而防止上述电介质阻挡放电无效化现象。[0035] 然而，在上述放电等离子体处理装置中采用的电极构造的主要目的在于上述电介质阻挡放电无效化现象的防止，无法解决图6的活性气体生成用电极组59X所述的与热应力的产生相伴随的电极用介电膜的破损的问题。[0036] 而且，上述放电等离子体处理装置的前提为电极用导电膜与电极用介电膜交替地层叠。因此，无法如图6以及图7所示的活性气体生成用电极组59X以及59Y那样采用在电极用介电膜111以及电极用介电膜121这两个对置的主要电介质空间中设置放电空间69X以及69Y的电极构造。[0037] 而且，在上述放电等离子体处理装置中还存在如下问题点：与在电极用导电膜的构造中设置凹凸的情况相对应，需要更多的制造成本。[0038] 本发明的目的在于，解决上述那样的问题点，比较低价地提供一种具有防止电极用介电膜的破损现象的电极构造的活性气体生成装置。[0039] 用于解决课题的手段[0040] 本发明的活性气体生成装置生成使供给至放电空间的原料气体活化而得到的活性气体，其特征在于，具备：第一电极构成部；以及第二电极构成部，与上述第一电极构成部对置地设置，上述第一电极构成部具有第一电极用导电膜，上述第二电极构成部具有第二电极用导电膜，上述第一以及第二电极用导电膜之间被施加交流电压，在上述第一以及第二电极构成部对置的主要电介质空间内，以包含上述第一以及第二电极用导电膜在俯视时重复的区域的方式存在有上述放电空间，上述第一电极构成部还具有：第一电极用主要介电膜，相对于上述第一电极用导电膜在上述放电空间的方向上相邻接地设置；以及第一电极用追加介电膜，相对于上述第一电极用主要介电膜在上述放电空间的方向上隔开第一距离地设置，在上述第一电极用主要介电膜与上述第一电极用追加介电膜之间设置有第一追加电介质空间，在上述第一电极用追加介电膜与上述第二电极构成部之间设置有上述主要电介质空间，上述第一追加电介质空间被设定为，在上述主要电介质空间内的上述放电空间产生电介质阻挡放电时，在上述第一追加电介质空间不产生电介质阻挡放电，上述第一电极用主要介电膜在俯视时具有将上述第一电极用导电膜包含在内、比上述第一电极用导电膜大的形成面积，上述第一电极用追加介电膜在俯视时具有将上述第一电极用导电膜包含在内、比上述第一电极用导电膜大且比上述第一电极用主要介电膜小的形成面积。[0041] 发明的效果[0042] 在本发明中，在第一电极用追加介电膜与第二电极构成部之间设置有主要电介质空间。在该主要电介质空间内存在放电空间。[0043] 第一电极用追加介电膜在俯视时具有将第一电极用导电膜包含在内、比第一电极用导电膜大且比第一电极用主要介电膜小的形成面积。[0044] 由此，本发明的活性气体生成装置当在放电空间产生电介质阻挡放电时，第一电极用追加介电膜由于形成面积比第一电极用主要介电膜小而相应地被比较均匀地加热，因此能够将热应力的产生抑制得较小。[0045] 而且，第一电极用主要介电膜存在于从第一电极用追加介电膜隔开第一距离的位置，因此从第一电极用追加介电膜向第一电极用主要介电膜的热传递比较少。[0046] 作为其结果，在本发明的活性气体生成装置中，对于第一电极用追加介电膜以及第一电极用主要介电膜，能够抑制与放电空间中的电介质阻挡放电时的热应力相伴随的破损现象。[0047] 并且，第一电极用主要介电膜在俯视时具有将第一电极用导电膜包含在内、比第一电极用导电膜以及第一电极用追加介电膜大的形成面积，因此能够有效地抑制第一电极用导电膜的端部与第二电极用导电膜的端部之间的沿面放电的产生。[0048] 因此，本发明的活性气体生成装置能够无障碍地维持电介质阻挡放电的产生状态。[0049] 而且，本发明的活性气体生成装置所使用的电极组，无需使第一电极用导电膜、第一电极用主要介电膜、第一电极用追加介电膜以及第二电极用导电膜全部成为复杂的构造，与此相对应，能够比较低价地实现。[0050] 根据以下的详细说明以及附图，本发明的目的、特征、方案、以及优点变得更明确。附图说明[0051] 图1是表示实施方式1的活性气体生成装置中的活性气体生成用电极组的构造的说明图。[0052] 图2是表示图1所示的高压侧电极构成部的第一方式的平面图。[0053] 图3是表示图1所示的高压侧电极构成部的第二方式的平面图。[0054] 图4是表示实施方式2的活性气体生成装置中的活性气体生成用电极组的构造的说明图。[0055] 图5是表示实施方式3的活性气体生成装置中的活性气体生成用电极组的构造的说明图。[0056] 图6是表示以往的平行平板方式的活性气体生成用电极组的构成的说明图(之一)。[0057] 图7是表示以往的平行平板方式的活性气体生成用电极组的构成的说明图(之二)。具体实施方式[0058] ＜实施方式1＞[0059] 图1是表示本发明的实施方式1的活性气体生成装置中的活性气体生成用电极组51的构造以及其周边的说明图。图2是表示图1所示的高压侧电极构成部1的第一方式的平面图。图3是表示图1所示的高压侧电极构成部1的第二方式的平面图。此外，在图1～图3中分别记载有XYZ正交坐标系。[0060] 如图1所示那样，作为第一电极构成部的高压侧电极构成部1与作为第二电极构成部的接地侧电极构成部2相互对置。具体地说，接地侧电极构成部2位于高压侧电极构成部1的下方。[0061] 高压侧电极构成部1具有电极用导电膜10、电极用主要介电膜11以及电极用追加介电膜12，接地侧电极构成部2具有电极用导电膜20、电极用主要介电膜21以及电极用追加介电膜22。[0062] 在高压侧电极构成部1中，在电极用导电膜10的下表面上设置有电极用主要介电膜11，在电极用主要介电膜11的下方，在隔开上方主要·追加电介质间距离d21而设置有电极用追加介电膜12。[0063] 即，电极用主要介电膜11相对于电极用导电膜10在后述的放电空间61的方向上相邻接地设置，电极用追加介电膜12相对于电极用主要介电膜11在放电空间61的方向上隔开上方主要·追加电介质间距离d21地设置。[0064] 在此，电极用导电膜10与第一电极用导电膜对应，电极用主要介电膜11与第一电极用主要介电膜对应，电极用追加介电膜12与第一电极用追加介电膜对应，上方主要·追加电介质间距离d21成为第一距离。[0065] 此外，作为在电极用主要介电膜11的下方设置电极用追加介电膜12的方法，例如能够采用如下方法：使用未图示的隔离物等，在电极用主要介电膜11与电极用追加介电膜12之间设置上方主要·追加电介质间距离d21的间隙。[0066] 在接地侧电极构成部2中，在电极用导电膜20的上表面上设置有电极用主要介电膜21，在电极用主要介电膜21的上方隔开下方主要·追加电介质间距离d22而设置有电极用追加介电膜22。[0067] 即，电极用主要介电膜21相对于电极用导电膜20在放电空间61的方向上相邻接地设置，电极用追加介电膜22相对于电极用主要介电膜21在放电空间61的方向上隔开下方主要·追加电介质间距离d22地设置。[0068] 在此，电极用导电膜20与第二电极用导电膜对应，电极用主要介电膜21与第二电极用主要介电膜对应，电极用追加介电膜22与第二电极用追加介电膜对应，下方主要·追加电介质间距离d22成为第二距离。[0069] 此外，作为在电极用主要介电膜21的上方设置电极用追加介电膜22的方法，例如能够采用如下方法：使用未图示的隔离物等，在电极用主要介电膜21与电极用追加介电膜22之间设置下方主要·追加电介质间距离d22的间隙。[0070] 电极用主要介电膜11(11A、11B)在XY平面中俯视时具有将电极用导电膜10(10A、10B)全部包含在内、与电极用导电膜10相比为足够大的形成面积。[0071] 例如，在图2所示的第一方式中，高压侧电极构成部1A具有分别在俯视时为圆状的电极用导电膜10A、电极用主要介电膜11A以及电极用追加介电膜12A。在XY平面中俯视时，电极用导电膜10A、电极用主要介电膜11A以及电极用追加介电膜12A的中心位置一致。[0072] 并且，电极用主要介电膜11A在俯视时具有将电极用导电膜10A全部包含在内、比电极用导电膜10A大的形成面积。[0073] 此外，在图3所示的第二方式中，高压侧电极构成部1B具有分别在俯视时为正方形的电极用导电膜10B、电极用主要介电膜11B以及电极用追加介电膜12B。在XY平面中俯视时，电极用导电膜10B、电极用主要介电膜11B以及电极用追加介电膜12B的中心位置一致。[0074] 并且，电极用主要介电膜11B在俯视时具有将电极用导电膜10B全部包含在内、比电极用导电膜10B大的形成面积。[0075] 返回图1，电极用追加介电膜12在俯视时具有将电极用导电膜10包含在内、比电极用导电膜10稍大且比电极用主要介电膜11小的形成面积。此外，电极用追加介电膜12优选在俯视时成为与电极用导电膜10相同程度的面积。[0076] 例如，在图2所示的第一方式中，电极用追加介电膜12A在俯视时具有将电极用导电膜10A包含在内、比电极用导电膜10A稍大的形成面积，并且具有比电极用主要介电膜11A小的形成面积。[0077] 此外，在图3所示的第二方式中，电极用追加介电膜12B在俯视时具有将电极用导电膜10B包含在内、比电极用导电膜10B稍大的形成面积，并且具有比电极用主要介电膜11B小的形成面积。[0078] 接地侧电极构成部2的平面构造也与高压侧电极构成部1同样地具有以下的关系。[0079] 电极用主要介电膜21在XY平面中俯视时具有将电极用导电膜20全部包含在内、比电极用导电膜20大的形成面积。[0080] 电极用追加介电膜22在俯视时具有将电极用导电膜20包含在内、比电极用导电膜20稍大且比电极用主要介电膜21小的形成面积。此外，电极用追加介电膜22优先在俯视时成为与电极用导电膜20相同程度的面积。[0081] 此外，电极用主要介电膜11与电极用主要介电膜21具有几乎相同的平面形状，电极用追加介电膜12与电极用追加介电膜22具有几乎相同的平面形状，电极用导电膜10与电极用导电膜20具有几乎相同的平面形状。[0082] 这样的活性气体生成用电极组51在电极用追加介电膜12与电极用追加介电膜22对置的主要电介质空间中，存在包含电极用导电膜10与电极用导电膜20在XY平面中俯视时重复的区域的放电空间61。[0083] 电极用主要介电膜11与电极用追加介电膜12之间的由上方主要·追加电介质间距离d21规定的空间成为追加电介质空间71。该追加电介质空间71与第一追加电介质空间对应。[0084] 电极用主要介电膜21与电极用追加介电膜22之间的由下方主要·追加电介质间距离d22规定的空间成为追加电介质空间72。该追加电介质空间72与第二追加电介质空间对应。[0085] 对于这种构成的活性气体生成用电极组51，通过从高频电源9对电极用导电膜10与电极用导电膜20之间施加交流电压，由此能够在放电空间61产生电介质阻挡放电。[0086] 作为其结果，具有活性气体生成用电极组51的实施方式1的活性气体生成装置能够使供给至放电空间61的原料气体活化而生成活性气体。[0087] 并且，追加电介质空间71以及72分别被设定为，在主要电介质空间内的放电空间61中产生电介质阻挡放电时，在追加电介质空间71以及72各自中不产生电介质阻挡放电。[0088] 即，活性气体生成用电极组51满足“在主要电介质空间内的放电空间61中产生电介质阻挡放电时，在追加电介质空间71以及72各自中不产生电介质阻挡放电”这样的放电分类要件。[0089] 在实施方式1的活性气体生成用电极组51中，在作为第一电极用追加介电膜的电极用追加介电膜12与作为第二电极用追加介电膜的接地侧电极构成部2的电极用追加介电膜22之间设置有主要电介质空间。在该主要电介质空间内存在放电空间61。[0090] 电极用追加介电膜12在俯视时具有将电极用导电膜10包含在内、比电极用导电膜10大且比电极用主要介电膜11小的形成面积。[0091] 由此，在放电空间61产生电介质阻挡放电时，电极用追加介电膜12由于形成面积比电极用主要介电膜11小而相应地被比较均匀地加热，因此能够将电极用追加介电膜12中的热应力的产生抑制得较小。[0092] 例如，如果使电极用追加介电膜12成为与电极用导电膜10相同程度的形成面积，则在放电空间61中的电介质阻挡放电产生时，电极用追加介电膜12几乎均匀地被加热，在电极用追加介电膜12几乎不产生热应力。[0093] 而且，电极用主要介电膜11存在于从电极用追加介电膜12隔开上方主要·追加电介质间距离d21的位置，因此从电极用追加介电膜12向电极用主要介电膜11的热传递比较少。[0094] 并且，与固体的热导率相比气体的热导率大幅度变小、且成为追加电介质空间71的间隙长度的上方主要·追加电介质间距离d21比较短，因此可想到气体的流动较少，对流所产生的热传递变小。[0095] 因此，通过追加电极用追加介电膜12，能够将从放电空间61向电极用主要介电膜11的热传递抑制得较小，能够防止电极用主要介电膜11的由于热应力引起的破损。[0096] 此外，作为对上方主要·追加电介质间距离d21进行规定的隔离物的构成材料，通过采用热导率比较小的例如石英，由此还能够可靠地抑制经由隔离物的热传递。[0097] 作为其结果，在实施方式1的活性气体生成装置中，能够对于电极用追加介电膜12以及电极用主要介电膜11抑制与电介质阻挡放电时的热应力相伴随的破损现象。[0098] 并且，电极用主要介电膜11在俯视时具有将电极用导电膜10包含在内、比电极用导电膜10以及电极用追加介电膜12大的形成面积，因此电极用主要介电膜11与电极用导电膜10的端部不一致。因此，能够抑制高压侧电极构成部1的端部产生沿面放电。[0099] 因此，实施方式1的活性气体生成装置能够无障碍地维持电介质阻挡放电的产生状态。[0100] 而且，活性气体生成用电极组51中电极用导电膜10、电极用主要介电膜11、电极用追加介电膜12、电极用导电膜20、电极用主要介电膜21、以及电极用追加介电膜22全部成为平板构造。即，活性气体生成用电极组51无需成为复杂的构造，相应地能够比较低价地实现。[0101] 在实施方式1中，电极用追加介电膜22在俯视时具有将电极用导电膜20包含在内、比电极用导电膜20稍大且比电极用主要介电膜21小的形成面积。[0102] 因此，在放电空间61产生电介质阻挡放电时，电极用追加介电膜22由于形成面积比电极用主要介电膜21小而相应地被比较均匀地加热，因此能够将电极用追加介电膜22中的热应力的产生抑制得较小。[0103] 例如，如果使电极用追加介电膜22成为与电极用导电膜20相同程度的形成面积，则电介质阻挡放电产生时的电极用追加介电膜22几乎被均匀地加热，电极用追加介电膜22几乎不产生热应力。[0104] 而且，电极用主要介电膜21存在于从电极用追加介电膜22隔开下方主要·追加电介质间距离d22的位置，因此从电极用追加介电膜22向电极用主要介电膜21的热传递比较少。[0105] 作为其结果，在实施方式1的活性气体生成装置中，对于电极用追加介电膜22以及电极用主要介电膜21，能够抑制与电介质阻挡放电时的热应力相伴随的破损现象。[0106] 并且，电极用主要介电膜21在俯视时具有将电极用导电膜20包含在内、比电极用导电膜20大的形成面积，因此电极用导电膜20的端部与电极用主要介电膜21的端部不一致。因此，能够进一步抑制接地侧电极构成部2的端部处的沿面放电的产生。[0107] 因此，实施方式1的活性气体生成装置能够无障碍地维持电介质阻挡放电的产生状态。[0108] (电介质阻挡放电的设定)[0109] 实施方式1的活性气体生成用电极组51满足“在主要电介质空间内的放电空间61产生电介质阻挡放电时，在追加电介质空间71以及72各自中不产生电介质阻挡放电”这样的放电分类要件。[0110] 即，在实施方式1中，为了满足上述放电分类要件而适当地设定上方主要·追加电介质间距离d21、下方主要·追加电介质间距离d22等参数。[0111] 上述上方主要·追加电介质间距离d21以及下方主要·追加电介质间距离d22，是基于放电条件而适当设定的设定对象参数。此外，放电条件包括气体种类、放电场(放电空间)的环境气体压力、介电膜的材料、厚度这样的条件。[0112] 在此，以设定对象参数为上方主要·追加电介质间距离d21以及下方主要·追加电介质间距离d22的情况为例，具体地说明为了满足上述放电分类要件而对设定对象参数的值进行设定的放电限制用参数设定处理。[0113] 在上述情况下，预定设定有电极用主要介电膜11以及21各自的相对介电常数以及膜厚、电极用追加介电膜12以及22各自的相对介电常数以及膜厚、以及放电空间61的间隙长度d61等。[0114] 在此，在图1所示的活性气体生成用电极组51中，将成为电极用主要介电膜11的构成材料的电介质的主要电介质相对介电常数ε11设为“10”，将电极用主要介电膜11的主要介电膜厚t11设为1mm。同样，将成为电极用主要介电膜21的构成材料的电介质的主要电介质相对介电常数ε12设为“10”，将电极用主要介电膜21的主要介电膜厚t21设为1mm。[0115] 并且，将成为电极用追加介电膜12的构成材料的电介质的追加电介质相对介电常数ε1设为“10”，将电极用追加介电膜12的追加介电膜厚t12设为0.5mm。同样，将成为电极用追加介电膜22的构成材料的电介质的追加电介质相对介电常数ε22设为“10”，将电极用追加介电膜22的追加介电膜厚t22设为0.5mm。[0116] 此外，电极用主要介电膜11以及21和电极用追加介电膜12以及22各自的膜厚为均匀。[0117] 而且，将放电空间61的间隙长度d61设为1mm，将占据放电空间61、追加电介质空间71以及72的气体的相对介电常数设为“1”，将放电空间61的环境气体压力设为760torr。然后，通过高频电源9，将对电极用导电膜10以及电极用导电膜20之间施加的电压设为10000V。[0118] 在如上述那样预先设定了放电条件的情况下，作为上述放电限制用参数设定处理，例如，将上方主要·追加电介质间距离d21以及d22均设定为0.25mm。作为其结果，实施方式1的活性气体生成用电极组51满足上述放电分类要件。以下，对这一点进行详细说明。[0119] 当忽略由于放电空间61中的电介质阻挡放电而产生的在电极用追加介电膜12以及22各自的表面上产生的电荷(壁电荷)的影响时，对电极用主要介电膜11、追加电介质空间71、电极用追加介电膜12、放电空间61、电极用追加介电膜22、追加电介质空间72、电极用主要介电膜21各自施加的电压比，能够根据各自的静电容之比来计算。[0120] 静电容与(相对)介电常数除以其厚度而得到的值呈比例。在此，将电极用主要介电膜11以及21的合成静电容设为C11，将追加电介质空间71以及72的合成静电容设为C71，将电极用追加介电膜12以及22的合成静电容设为C12，将放电空间61的静电容设为C61。在该情况下，静电容C11、C71、C12、以及C61的值根据以下的式(1)～式(4)求出。[0121] C11＝10/(1·2)＝5…(1)[0122] C71＝1/(0.25·2)＝2…(2)[0123] C12＝10/(0.5·2)＝10…(3)[0124] C61＝1/1＝1…(4)[0125] 其中，在式(1)～式(4)中，将静电容C61设为基准值“1”。[0126] 对与上述静电容C11、C71、C12以及C61对应的4个区域施加的电压比{V11：V71：V12：V61}，能够作为静电容的倒数来求出。[0127] 此外，电压值V11表示对电极用主要介电膜11以及21的合成区域施加的电压值，电压值V71表示对追加电介质空间71以及72的合成区域施加的电压值。此外，电压值V12表示对电极用追加介电膜12以及22的合成区域施加的电压值，电压值V61表示对放电空间61施加的电压值。[0128] 在上述的电压值的设定下，电压比{V11：V71：V12：V61}能够根据以下的式(5)来计算。[0129] {V11：V71：V12：V61}＝{2：5：1：10}…(5)[0130] 此外，在式(5)中，将电压值V12设为基准值“1”。[0131] 因此，在从高频电源9对电极用导电膜10、20之间施加了10000V的交流电压的情况下，对放电空间61施加的放电电压V61成为大约5556V(＝(10000·10/18)V)。另一方面，对追加电介质空间71以及72施加的总电压成为大约2778V(＝(10000·5/18)V)。上述总电压被分散到追加电介质空间71以及72，因此对追加电介质空间71以及72分别施加的电压{V71/2}成为大约1389V。[0132] 当基于帕邢定律对在760torr的环境气体压力下是否产生绝缘破坏进行计算时，需要对放电空间61施加5000V的电压，对追加电介质空间71以及72分别施加1800V的电压。[0133] 因此，在实施方式1中，在对电极用导电膜10以及20之间施加10000V，而使放电空间61中产生电介质阻挡放电时，能够使追加电介质空间71以及72不产生电介质阻挡放电。[0134] 如此，通过进行放电限制用参数设定处理而对上方主要·追加电介质间距离d21以及下方主要·追加电介质间距离d22进行设定，由此能够使其必定满足上述放电分类要件。[0135] (补充)[0136] 此外，在实施方式1中，将电极用导电膜10、电极用主要介电膜11、电极用追加介电膜12以及上方主要·追加电介质间距离d21，如第一电极用导电膜等这样分类为“第一”，将电极用导电膜20、电极用主要介电膜21、电极用追加介电膜22以及下方主要·追加电介质间距离d22，如第二电极用导电膜等这样分类为“第二”。[0137] 但是，“第一”以及“第二”的关系也可以相反。即，即使将电极用导电膜10、电极用主要介电膜11、电极用追加介电膜12以及上方主要·追加电介质间距离d21分类为“第二”，将电极用导电膜20、电极用主要介电膜21、电极用追加介电膜22以及下方主要·追加电介质间距离d22分类为“第一”，也能够如上述那样发挥上述效果。[0138] ＜实施方式2＞[0139] 图4是表示本发明的实施方式2的活性气体生成装置中的活性气体生成用电极组52的构造以及其周边的说明图。在图4中记载有XYZ正交坐标系。[0140] 以下，在活性气体生成用电极组52中，关于与在实施方式1说明过的活性气体生成用电极组51共通之处，赋予相同符号并适当地省略说明，以活性气体生成用电极组52的特征之处为中心进行说明。[0141] 如图4所示那样，在活性气体生成用电极组52中，与实施方式1的活性气体生成用电极组51的不同点在于，接地侧电极构成部2被置换为接地侧电极构成部2X。[0142] 作为第二电极构成部的接地侧电极构成部2X仅具有作为第二电极用导电膜的电极用导电膜20X。[0143] 电极用导电膜20X具有与电极用主要介电膜11相同程度的平面形状。即，电极用导电膜20X在XY平面中俯视时具有将电极用追加介电膜12全部包含在内且比电极用追加介电膜12大的形成面积。此外，也可以将电极用导电膜20X的平面形状形成为与电极用导电膜10相同程度。[0144] 因此，在活性气体生成用电极组52中，高压侧电极构成部1的电极用追加介电膜12与接地侧电极构成部2X的电极用导电膜20X之间的空间成为主要电介质空间，在该主要电介质空间内存在放电空间62。[0145] 即，活性气体生成用电极组52在高压侧电极构成部1的电极用追加介电膜12与接地侧电极构成部2的电极用导电膜20X对置的主要电介质空间中，存在包括电极用导电膜10与电极用导电膜20X在XY平面中俯视时重复的区域的放电空间62。[0146] 活性气体生成用电极组52与活性气体生成用电极组51同样，由电极用主要介电膜11与电极用追加介电膜12之间的上方主要·追加电介质间距离d21规定的空间成为追加电介质空间71(第一追加电介质空间)。[0147] 另一方面，接地侧电极构成部2X不具有与电极用追加介电膜22相当的介电膜，因此不存在第二追加电介质空间。[0148] 对于这种构成的活性气体生成用电极组52，从高频电源9向电极用导电膜10与电极用导电膜20X之间施加交流电压，由此能够在放电空间62产生电介质阻挡放电。[0149] 作为其结果，具有活性气体生成用电极组52的实施方式2的活性气体生成装置，能够使供给至放电空间62的原料气体活化而生成活性气体。[0150] 并且，活性气体生成用电极组52被设定为满足“当在主要电介质空间内的放电空间62中产生电介质阻挡放电时，在追加电介质空间71不产生电介质阻挡放电”这样的放电分类要件。[0151] 即，在实施方式2中也与实施方式1同样，通过进行放电限制用参数设定处理，能够可靠地满足上述放电分类要件。此外，放电限制用参数设定处理的原理与在实施方式1中说明过的内容相同，因此省略实施方式2中的上述放电限制用参数设定处理的具体的说明。[0152] 活性气体生成用电极组52具有与实施方式1的活性气体生成用电极组51相同构造的高压侧电极构成部1，因此关于高压侧电极构成部1，能够起到与实施方式1同样的效果。[0153] 而且，活性气体生成用电极组52中电极用导电膜10、电极用主要介电膜11、电极用追加介电膜12、以及电极用导电膜20X全部成为平板构造。即，活性气体生成用电极组52无需成为复杂构造，相应地能够比较低价地实现。[0154] 如上所述，在实施方式2的活性气体生成装置所包含的活性气体生成用电极组52中，电极用追加介电膜12与电极用导电膜20X之间的空间成为主要电介质空间，在该主要电介质空间内存在放电空间62。[0155] 由此，在实施方式2的活性气体生成装置中，与实施方式1同样，对于电极用主要介电膜11以及电极用追加介电膜12，能够抑制与放电空间62中的电介质阻挡放电时的热应力相伴随的破损现象。[0156] 而且，接地侧电极构成部2X仅由电极用导电膜20X构成。通过将电极用导电膜20X的构成材料设为难以产生与热应力相伴随的破损现象的材料，由此对于成为放电空间62的放电面的电极用导电膜20X，能够抑制与热应力相伴随的破损现象。[0157] ＜实施方式3＞[0158] 图5是表示本发明的实施方式3的活性气体生成装置中的活性气体生成用电极组53的构造以及其周边的说明图。在图5中记载有XYZ正交坐标系。[0159] 以下，在活性气体生成用电极组53中，关于与在实施方式1说明过的活性气体生成用电极组51共通之处，赋予相同符号而适当地省略说明，以活性气体生成用电极组53的特征之处为中心进行说明。[0160] 如该图所示那样，在活性气体生成用电极组53中，与实施方式1的活性气体生成用电极组51的不同点在于，接地侧电极构成部2被置换为接地侧电极构成部2Y。[0161] 在作为第二电极构成部的接地侧电极构成部2中，相对于作为第二电极用导电膜的电极用导电膜20Y，隔开下方导电体·追加电介质间距离d32(第二距离)而在上方设置有作为第二电极用追加介电膜的电极用追加介电膜22。[0162] 电极用导电膜20Y具有与电极用主要介电膜11相同程度的平面形状。即，电极用导电膜20Y在XY平面中俯视时具有将电极用追加介电膜22全部包含在内且比电极用追加介电膜22大的形成面积。[0163] 此外，电极用追加介电膜12具有与电极用追加介电膜22几乎相同的平面形状。此外，也可以将电极用导电膜20Y的平面形状形成为与电极用导电膜10相同程度。[0164] 此外，作为在电极用导电膜20Y的上方设置电极用追加介电膜22的方法，例如，可以考虑采用如下方法：使用未图示的隔离物等，在电极用导电膜20Y与电极用追加介电膜22之间设置下方导电体·追加电介质间距离d32的间隙。[0165] 因此，在活性气体生成用电极组53中，高压侧电极构成部1的电极用追加介电膜12与接地侧电极构成部2Y的电极用追加介电膜22之间的空间成为主要电介质空间，在该主要电介质空间内存在放电空间63。[0166] 即，活性气体生成用电极组53在高压侧电极构成部1的电极用追加介电膜12与接地侧电极构成部2的电极用追加介电膜22对置的主要电介质空间中，存在包括电极用导电膜10与电极用导电膜20Y在XY平面中俯视时重复的区域的放电空间63。[0167] 活性气体生成用电极组53与活性气体生成用电极组51同样，由电极用主要介电膜11与电极用追加介电膜12之间的上方主要·追加电介质间距离d21(第一距离)规定的空间成为追加电介质空间71(第一追加电介质空间)。[0168] 并且，由电极用导电膜20Y与电极用追加介电膜22之间的下方导电体·追加电介质间距离d32(第二距离)规定的空间成为追加电介质空间72C(第二追加电介质空间)。[0169] 对于这种构成的活性气体生成用电极组53，通过从高频电源9向电极用导电膜10与电极用导电膜20Y之间施加交流电压，由此能够在放电空间63产生电介质阻挡放电。[0170] 作为其结果，具有活性气体生成用电极组53的实施方式3的活性气体生成装置，能够使供给至放电空间63的原料气体活化而生成活性气体。[0171] 并且，活性气体生成用电极组53构成为满足“在主要电介质空间内的放电空间63中产生电介质阻挡放电时，在追加电介质空间71以及72C各自中不产生电介质阻挡放电”这样的放电分类要件。[0172] 即，在实施方式3中，也与实施方式1同样，通过进行放电限制用参数设定处理，由此能够可靠地满足上述放电分类要件。此外，放电限制用参数设定处理的原理与在实施方式1中说明过的内容相同，因此省略实施方式3中的上述放电限制用参数设定处理的具体的说明。[0173] 活性气体生成用电极组53具有与实施方式1的活性气体生成用电极组51相同构造的高压侧电极构成部1，因此关于高压侧电极构成部1以及接地侧电极构成部2Y的电极用追加介电膜22，能够起到与实施方式1同样的效果。[0174] 而且，活性气体生成用电极组53中电极用导电膜10、电极用主要介电膜11、电极用追加介电膜12、电极用导电膜20Y以及电极用追加介电膜22全部成为平板构造。即，活性气体生成用电极组53无需成为复杂构造，相应地能够比较低价地实现。[0175] 并且，在活性气体生成用电极组53中，作为第二电极用追加介电膜的电极用追加介电膜22，存在于从作为第二电极用导电膜的电极用导电膜20Y隔开下方导电体·追加电介质间距离d32(第二距离)的位置。[0176] 如此，电极用追加介电膜22不与电极用导电膜20Y接触，而从电极用导电膜20Y隔开下方导电体·追加电介质间距离d32地配置，因此从电极用导电膜20Y向电极用追加介电膜22的热传递比较少。[0177] 作为其结果，在实施方式3的活性气体生成装置中，对于电极用追加介电膜22，能够抑制与电介质阻挡放电时的热应力相伴随的破损现象。[0178] ＜其他＞[0179] 活性气体生成用电极组51以及53均在电极用追加介电膜12与电极用追加介电膜22之间形成有放电空间61以及63。[0180] 因此，与放电空间61以及63无直接关系的电极用主要介电膜11(以及电极用主要介电膜21)能够使用加工性良好的构成材料而成为任意且复杂的形状。[0181] 另一方面，作为电极用追加介电膜12以及22的构成材料，能够设为耐溅射性较强的材料(一般较硬、难以加工为复杂形状的材料)，或者在电极用追加介电膜12以及22的放电面上涂敷具有催化剂性质的物质。[0182] 也可以采用如下的电极构造：在电极用追加介电膜12以及22之间的放电空间61(63)中还配置实施了催化剂涂敷等的第三电极用追加介电膜，增加催化剂与气体(原料气体)的接触概率。[0183] 此外，在活性气体生成用电极组51～53各自中，即使由于电介质阻挡放电而电极用追加介电膜12(以及22)受到损伤，也使受到损伤的部位仅限定于电极用追加介电膜12。因此，通过采用能够容易地更换电极用追加介电膜12的构造，能够实现活性气体生成装置的长寿命化。[0184] 并且，作为其他优点，在活性气体生成用电极组51～53中，电极用主要介电膜11(以及21)还是构造体，因此需要具有一定程度的厚度(强度)，但电极用追加介电膜12(以及22)非常薄也可以。[0185] 另一方面，若将块状的陶瓷作为构成材料来制作电极用追加介电膜12，则相反难以较薄地形成，因此电极用追加介电膜12的构成材料被限定。此外，也有时会产生为了提高电极用追加介电膜12的加工性而含有杂质等这样的问题。[0186] 考虑到上述问题，例如也可以对于片状的金属膜通过CVD法、溅射法对绝缘物(电介质)进行成膜，用绝缘物覆盖金属膜的整体，而形成电极用追加介电膜12。如此，具有能够将各种组成且高纯度的材料制作为电极用追加介电膜12(以及22)这样的优点。[0187] 此外，能够将各实施方式自由组合或者将各实施方式适当地变形、省略。[0188] 符号的说明[0189] 1、1A、1B高压侧电极构成部；[0190] 2、2X、2Y接地侧电极构成部；[0191] 9高频电源；[0192] 10、10A、10B、20、20X、20Y电极用导电膜；[0193] 11、11A、11B、21电极用主要介电膜；[0194] 12、12A、12B、22电极用追加介电膜；[0195] 61～63放电空间；[0196] 71、72、72C追加电介质空间。

专利地区：日本

专利申请日期：2020-02-27

专利公开日期：2024-06-18

专利公告号：CN114128408B