(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ（Ｐ）発生装置（１）であって、前記プラズマ（Ｐ）発生装置（１）は、
第１端部（６）と第２自由端部（８）とを有する圧電トランス（５）と、
前記圧電トランス（５）を励起させるため、前記圧電トランス（５）と電気的に接続される駆動回路（３）と、
前記駆動回路（３）を実装する回路基板（７）を有し、
前記圧電トランス（５）の前記第１端部（６）は、前記回路基板（７）の基板面の垂直方向上方に位置し、前記圧電トランスの前記第１端部（６）を含む区画（６Ｂ）と前記回路基板（７）との間に間隙（１８）が存在し、前記第１端部（６）を含む前記区画（６Ｂ）と前記回路基板（７）とは対向して配置されており、
前記第２自由端部（８）で高電圧を発生させて大気圧でプラズマ（Ｐ）点火し、
作動ガス流（１５）を流して、プラズマ（Ｐ）を発生させるとともに前記圧電トランス（５）を冷却し、
前記圧電トランス（５）は誘電体材料からなる複数の層（Ｓ1、Ｓ2、．．．ＳN）から構成され、前記複数の層（Ｓ1、Ｓ2、．．．ＳN）は互いに接続され、各層（Ｓ1、Ｓ2、．．．ＳN）は少なくとも導電層（２７）を部分的に有し、
前記圧電トランス（５）の一対の側面（１０）の各面上で、前記圧電トランス（５）の振動節（１４）の部分に、電気的に接続された接続用パッド（２０）を取り付け、
電気接続線（１２）が前記回路基板（７）から前記接続用パッド（２０）までつながり、
前記接続用パッド（２０）の位置に位置する支持具（２５）によって、前記圧電トランスは前記区画（６Ｂ）において支持されることを特徴とする、プラズマ発生装置（１）。
【請求項２】
前記圧電トランス（５）は直方体であって、前記圧電トランス（５）の長さ（Ｌ）及び幅（Ｂ）各々が、前記圧電トランス（５）の厚さ（Ｄ）よりも長いことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ発生装置（１）。
【請求項３】
前記支持具（２５）は弾性材料からなることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ発生装置（１）。
【請求項４】
前記作動ガス流（１５）が、前記回路基板（７）の上方に支持されている前記圧電トランス（５）の少なくとも前記第１端部（６）から前記第２自由端部（８）に向かって流れること特徴とする、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のプラズマ発生装置（１）。
【請求項５】
前記作動ガス流（１５）が、前記圧電トランス（５）の周りを流れ、前記圧電トランス（５）の前記第２自由端部（８）にまで流れるのを補助する送風機（１７）が備えられること特徴とする、請求項１から請求項４の何れか一項に記載のプラズマ発生装置（１）。
【請求項６】
共振周波数で前記圧電トランス（５）を励起することで、前記第１端部（６）及び前記第２自由端部（８）の両方から離れた位置に、少なくとも２つの振動節（１４）を発生させることができること特徴とする、請求項１から請求項５の何れか一項に記載のプラズマ発生装置（１）。
【請求項７】
前記振動節（１４）は前記圧電トランス（５）の前記第２自由端部（８）よりも前記第１端部（６）の近くに位置すること特徴とする、請求項６に記載のプラズマ発生装置（１）。
【請求項８】
前記圧電トランス（５）の少なくとも１つの振動節（１４）の部分に、温度センサ（２４）を設置すること特徴とする、請求項１に記載のプラズマ発生装置（１）。      
【請求項９】
前記回路基板（７）及び前記圧電トランス（５）は構造ユニットを構成すること特徴とする、請求項１から請求項８の何れか一項に記載のプラズマ発生装置（１）。
【請求項１０】
プラズマ表面処理用携帯デバイス（１００）であって、前記携帯デバイス（１００）は、
開口部（３２）を有する格納部（３０）と、
電圧源（５０）と、
駆動回路（３）と、
前記駆動回路（３）により励起され、第１端部（６）と第２自由端部（８）とを有する圧電トランス（５）と、
前記駆動回路（３）を実装し、前記格納部（３０）内に配置された回路基板（７）とを有し、
前記回路基板（７）の基板面の垂直方向上方に間隙（１８）を介して離して、前記圧電トランス（５）の前記第１端部（６）を含む区画（６Ｂ）が前記回路基板（７）と対向するように前記圧電トランス（５）は、支持具（２５）を介して支持され、
前記圧電トランス（５）の前記第２自由端部（８）は前記格納部（３０）の前記開口部（３２）に位置し、
前記圧電トランス（５）の前記第２自由端部（８）で発生した高電圧により、大気圧でプラズマ（Ｐ）点火し、
作動ガス流（１５）の流れから、プラズマ（Ｐ）が発生し、及び前記圧電トランス（５）が冷却され、
前記圧電トランス（５）は誘電体材料からなる複数の層（Ｓ1、Ｓ2、．．．ＳN）から構成され、前記複数の層（Ｓ1、Ｓ2、．．．ＳN）は互いに接続され、各層（Ｓ1、Ｓ2、．．．ＳN）は少なくとも導電層（２７）を部分的に有し、
前記圧電トランス（５）の一対の側面（１０）の各々の側面上で、且つ、前記圧電トランス（５）の振動節（１４）の部分に、各々電気的に接続された接続用パッド（２０）を取り付け、
電気接続線（１２）が、前記回路基板（７）から前記接続用パッド（２０）までつながり、
前記接続用パッド（２０）の位置に位置する前記支持具（２５）によって、 前記圧電トランス（５）は前記区画（６Ｂ）において支持され、
前記圧電トランス（５）及び前記回路基板（７）は構造ユニットを形成する、ことを特徴とするプラズマ表面処理用携帯デバイス（１００）。
【請求項１１】
前記圧電トランスの少なくとも１つの振動節（１４）には温度センサ（２４）が取り付けられることを特徴とする、請求項１０に記載の携帯デバイス（１００）。
【請求項１２】
前記格納部（３０）は送風機（１７）を備え、前記送風機（１７）は、前記圧電トランス（５）から前記格納部（３０）の前記開口部（３２）方向に気流を発生させることを特徴とする、請求項１０または請求項１１に記載の携帯デバイス（１００）。
【請求項１３】
追加のガスコネクタ（１０２）を有し、前記追加のガスコネクタ（１０２）を介して前記圧電トランス（５）の前記第２自由端部（８）に、別の作動ガスが供給されることを特徴とする、請求項１０から請求項１２の何れか一項に記載の携帯デバイス（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ発生装置に係り、特に、圧電トランスを励起するために前記圧電トランスと電気的に接続された駆動回路に係る。また、本発明は、格納部及び電圧源を備えるプラズマ表面処理用の携帯デバイスに係る。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、圧電素子を用いたプラズマ発生装置を開示する。この圧電素子は一次側領域及び二次側領域を有し、低電圧かつ高周波数により、圧電素子の一次側領域活性化を行う。この結果、圧電素子の二次側領域表面で電場が増強されてプラズマ点火する。プラズマの制御は、接地電位の対電極、及び圧電素子を通過するガス流で行う。前記ガス流により、プラズマ発生装置からプラズマが流出する。
また。特許文献２は、入力側圧電変換器及び少なくとも二相を備える出力側圧電変換器を有する圧電トランスを開示する。入力側圧電変換器と出力側圧電変換器との間に、少なくとも１つの第１電気絶縁層が配置される。前記第１電気絶縁層は、入力側圧電変換器及び出力側圧電変換器と機械的に接続される。また、出力側圧電変換器の二相の間に、少なくとも１つの第２電気絶縁層が配置される。
【０００３】
特許文献３は、多層圧電トランスの構造を開示する。第１電気活性素子と第２電気活性素子を、結合層で機械的に接続する。この結合層は、第１電気活性素子の第１主表面と第２電気活性素子の第１主表面との間に、設置される。また、化合物層は付勢手段を有し、第１及び第２電気活性素子の長手方向に圧縮負荷を加える。
また、特許文献４は、圧電トランスの回路装置、及び圧電トランスの駆動方法を開示する。この回路装置は、駆動回路、電流センサ、制御ユニット及び振動子を有する。また、回路装置はパルス幅変調器を有し、パルス幅変調器は振動子と駆動回路との切り換えを行う。振動子の出力端子は、パルス幅変調器の入力端子と接続される。パルス幅変調器の出力側は駆動信号入力側と接続される。また、パルス幅変調器の別の出力側は、駆動回路の駆動信号入力側と接続される。また、制御ユニットの出力側は、変調器の指向入力側を介してパルス幅変調器の入力側と接続される。二次側電圧を用い、フラシュトリガーなどのために、圧電トランスにタップ電圧をかける。
【０００４】
特許文献５には、ガスチャンバー内でプラズマ点火し、プラズマを維持する方法が開示される。圧電材料をキャビティーに挿入し、共鳴振動で電気励起させて高電圧を発生させる。前記キャビティーはイオン化するガスを含有する。また、圧電材料に外部から電極を付ける。この方法はプラズマ光源を実現するのに好適である。
さらに、特許文献６は、しみ取り用のマイクロプラズマピンを開示する。このマイクロプラズマピンは、皮膚浄化用のプラズマヘッド、グリップ格納部、前記グリップ格納部に配置したマイクロ変換器、出力制御部、及び出力モジュールを有する。前記マイクロプラズマピンによって、高出力で可変的なプラズマ機能が実現できる。このために、集積回路または半導体チップマイクロプロセッサがグリップ格納部内に設置され、圧電トランスを作動させる。
【０００５】
特許文献７は圧電トランスを用いたプラズマ発生器を開示する。増幅器の出力段により、所望の共振周波数で圧電トランスを作動させる。圧電トランスには、２つの電極が接続される。圧電トランスによって発生した電圧は、誘電体バリア放電を起こすのに好適である。誘電体バリア放電発生器は、チューブまたはカップ状の形状からなる。例えば、接地電位のチューブ内に、高電圧電極を設置している。
特許文献８は、少なくとも１つの圧電トランスを用い、大気圧プラズマを発生する装置を開示する。前記圧電トランスは、長手方向において、少なくとも１つの励起領域及び少なくとも１つの高電圧領域に区分される圧電材料から構成される。この圧電トランスは、ガス流が通って導出される、少なくとも１つの開口部を有し、前記開口部においてプラズマが発生する。
【０００６】
また、特許文献９は、大気圧プラズマ発生装置を開示する。ガス導入口と接続するガスライン及び前記プラズマ発生装置に電力を供給する供給ラインは、ともに電源装置に接続される。
さらに、特許文献１０は、圧電素子を備えた発光素子を開示する。この圧電素子はＡＣ電圧によって励起される。
また、特許文献１１は、室内空気清浄機を開示する。この空気清浄機は格納部を有し、この格納部は、浄化した空気を吹き出すために、周囲の空気を導入する少なくとも１つの開口部及び少なくとも１つの吹き出し用開口部を備える。この空気清浄機では、プラズマ発生器を前記格納部内に配置し、微生物や不快臭を除去する。
さらに、非特許文献１では、圧電トランスが、従来型トランスの好適な代替品となることを示す。駆動電圧を一次側に印加すると、出力側（つまり、二次側）で電圧が高くなる。
また、非特許文献２では、圧電トランスを振動節の部分で支持する。励起エネルギを、圧電トランスの前半部分に供給する。また、圧電トランスの後半部分を、バリア放電を行う２つの電極間に設置する。このように構成することで、圧電トランスの自由端にのみプラズマを発生させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ特許出願公報第１０２００８０１８８２７Ｂ４号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公報第１０２０１１００６７６４Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許第５，８３４，８８２号明細書
【特許文献４】ドイツ特許出願公報第１０２００９０２３５０５Ａ１号明細書
【特許文献５】ドイツ特許出願公報第１０２００７０５５０１４Ａ１号明細書
【特許文献６】中国特許出願公報第１０１２５９０３６Ａ号明細書
【特許文献７】欧州特許出願公報第２２５６８３５Ａ２号明細書
【特許文献８】ドイツ特許出願公報第１０２００５０３２８９０Ｂ４号明細書
【特許文献９】ドイツ実用新案第２０２００８００８９０８Ｕ１号明細書
【特許文献１０】特開２００３−２９７２９５
【特許文献１１】ドイツ特許出願公報第１０２００８０６３０５２Ａ１号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｃ．Ｋａｕｃｚｏｒ、Ｔ．Ｓｃｈｌｔｅ、Ｈ．Ｇｒｏｔｓｔｏｌｌｅｎ；イルメナウ工科大学；「圧電トランス−回路及び応用」；第４７回国際セミナー、９月２３−２６日、２００２年
【非特許文献２】Ｋｅｎｊｉ  Ｔｅｒａｎｉｓｈｉ、Ｓｕｓｕｍｕ  Ｓｕｚｕｋｉ、Ｈａｒｕｒｏ  Ｉｔｏｈ；千葉工業大学；「圧電トランスを用いたコンパクトオゾナイザーによる高効率オゾン製造」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、少なくとも１つの圧電トランスを用い、大気圧プラズマを発生させる装置に係る。この圧電トランスは圧電材料から構成され、前記圧電材料は長さ方向で、少なくとも１つの励起領域及び少なくとも１つの高電圧領域に区分される。本発明によれば、圧電トランスは少なくとも１つのガス導出用の開口部を有し、ガスが流出して前記開口部でプラズマが発生する。
また、本発明の別の態様では、圧電トランスの２領域の分極方向を規定し、高電圧領域表面にプラズマを発生させる。例えば、対向する電極をもつ照明源とすることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、大気圧でプラズマを発生する、構造が単純で低価格な装置を提供することである。この目的は、本願請求項１の装置によって実現できる。また、本発明の別の目的は、安価かつ容易に製造できる、大気圧でプラズマ表面処理する携帯デバイスを提供することである。この目的は、本願請求項１２のプラズマ表面処理用携帯デバイスによって実現できる。
【００１１】
本発明のプラズマ発生装置は、圧電トランスと電気的に接続され、圧電トランスを励起させる駆動回路を特徴とする。圧電トランスは誘電体材料からなる複数の積層体から構成され、各層の一部は伝導体または導電面を有する。伝導体をもつ膜の一部は、圧電トランスの第１端部に位置する。次の焼成過程で個々の層は互いに接続され、圧電トランスが形成される。
圧電トランスを駆動する駆動回路は、回路基板上に実装される。通常、圧電トランスに電圧を印加し、共振周波数で圧電トランスを励起する。また、温度の影響及び経時変化によって、圧電トランスの共鳴周波数が変化する場合、駆動回路を用いて励起電圧を調節する。また、周囲の誘電特性が変化することで、または、ガス環境放電における点火強度によって、圧電トランスの共振周波数も変動する。圧電トランスは、回路基板上の第１端部領域に保持または支持される。励起電圧をかけることにより、圧電トランスの第２自由端部に高電圧が発生する。続いて、大気圧で第２自由端部にプラズマが発生する。圧電トランスの支持では、共振周波数の振動節の部分で圧電トランスを支持する。
回路基板と圧電トランスとの間に間隙を形成し、圧電トランスと回路基板とを空間的に離す。このように構成することで、圧電トランスの機械的消耗を防止する。
【００１２】
圧電トランス自体は、平行六面体形状であり、その厚さよりも長さ及び幅の方がそれぞれ長い。圧電トランスの多層は、圧電トランスの側面に対し略直角に配置され、圧電トランスの長さ及び厚さによって規定される。また、圧電トランスの対向する両側面には、励起電圧を印加するために電気的接続が備えられる。電気的接続は、圧電トランスの振動節の部分に設置するのが好適である。
また、圧電トランスの支持具を、圧電トランスの振動節の部分に設置する。接続用パッドに励起電圧をかけるために電気接続する場合、支持具は弾性材料からなることが好ましい。支持具で支持した圧電トランスに励起エネルギを供給する場合、支持具の材料は、弾力性を有する導電体とする。
なお、作動ガス流は、支持具に支持された圧電トランスの第１端部から圧電トランスの第２自由端部方向に少なくとも流れるように発生させる。この作動ガス流は、プラズマ発生用及び圧電トランス冷却用に使用される。なお、熱エネルギ損失は振動節で最大となる。また、圧電トランスの第２自由端部に作動ガス流が流れるように、送風機を設置する。
【００１３】
共振周波数で励起すると、圧電トランスには少なくとも２つの振動節が発生する。両振動節ともに、第１端部及び第２自由端部から空間的に離れている。ある実施形態では、圧電トランスの両側の各表面を、回路基板と電気的に接続する。圧電トランスの各側面の振動節の部分で、接続用パッドを用いて接続する。接続用パッドは、第２端部よりも第１端部に近い振動節の部分に取り付ける。
また、圧電トランスの振動節の部分に温度センサを設置し、温度が一定の閾値を超えたときにスイッチを切れるよう、圧電トランスの温度をモニターするのが好ましい。この構成は、回路基板及び圧電トランスが一体型構造であるときに、特に好適である。この一体型構造は、格納部内に全て挿入または設置できる。
また、プラズマ表面処理用の携帯デバイスは、少なくとも格納部及び電圧源を有する。この携帯デバイスの出力を用い、表面をプラズマ洗浄し、塗料や付着剤の付着特性を向上可能である。格納部内には、圧電トランスを励起させる駆動回路を実装した回路基板を配置する。圧電トランスは第１端部を用いて回路基板上方に支持し、回路基板と一体型構造を形成する。また、圧電トランスの第２自由端部は、格納部の開口部と一列に並んで配置される。圧電トランスの第２自由端部から高電圧を発生させることで、大気圧でプラズマを発生させる。また、電源用に、バッテリ及び／または標準電源用コネクタを備える。
【００１４】
格納部は送風機を備え、この送風機によって、圧電トランスを通って格納部の開口部に向かう気流を発生させる。前記送風機は、格納部の構造に応じて軸流送風機として設置してもよい。また、携帯デバイスは、ガスコネクタをもう１つ備えていてもよい。このガスコネクタを介して、圧電トランスの第２自由端部に、別の作動ガスを導入できる。ガス導入部を介して流入する作動ガスは、周囲の空気と混合される。本発明の装置において特に有利な点は、少なくとも１つの圧電トランスを用いて大気圧プラズマを発生できることである。      
圧電トランスは圧電材料から構成され、前記圧電材料は長さ方向で、少なくとも１つの励起領域及び少なくとも１つの高電圧領域に区分される。励起領域はＡＣ電圧が印加される接続用パッドを有し、励起領域を機械的に振動させて、高電圧領域に電場を形成させる。
また、本発明は、携帯デバイスに組み入れることもできる。この携帯デバイスは持ち運びが容易なので、どのような所望の場所にでも労力をかけずに運搬できる。同様に、電源を単純なものにして、適用分野に有益な広がりをもたせることもできる。
【００１５】
本発明によれば、幾何学的構造を変化させて、単位時間で発生したプラズマ容量を最大化し、局所電場を増強できる。つまり、圧電性結晶の高電圧側の構造を調整することで、単位時間当たりに発生するプラズマ容量を最大化できる。この構造調整は、圧電性結晶の高電圧側に適するように行う。つまり、この構造調整は、圧電性結晶の高電圧側と直に電気的に接続した、別の装置によって行う。こうして、圧電性結晶（つまり、圧電トランス）の電場増強領域を、作動ガス（つまり、プロセスガス）が流れる。
なお、以下の図面及び説明で、本発明の利点及び優れた実施形態を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る大気圧プラズマ発生装置の基本原理を示す概略図である。
【図２】本発明に係る格納部で囲まれた装置の斜視的断面図である。
【図３】本発明に係る格納部内の装置の側面図である。
【図４】本発明に係る装置を格納した格納部の一実施形態の斜視図である。
【図５】本発明に係る装置の平面図である。
【図６】本発明に係る装置の側面図である。
【図７】圧電トランスの側面図であり、層構造を示す。
【図８】圧電トランスの個々の層の平面図であり、励起エネルギを供給するために側面接続させた接続を示す。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は圧電トランスの設置方法を示す概略図である。
【図１０】圧電トランスの長さの関数として、様々な物理状態を示した図である。
【図１１】本発明に係るプラズマ発生装置を内部にもつ携帯デバイスの一実施形態を示す。
【図１２】本発明に係るプラズマ発生装置を内部にもつ携帯デバイスの別の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る同等または等価な構成要素は、同じ参照番号で表記する。なお、図示した実施形態は、プラズマ発生装置及びプラズマ発生装置を組み込んだ携帯デバイスの一例を示しただけであり、変更可能である。
図１は、本発明に係る、大気圧プラズマ発生装置１の基本原理を示す概略図である。格納部３０内に、圧電トランス５を設置する。圧電トランス５の第２自由端部８は、格納部３０の開口部３２方向を向く。格納部３０に搭載した送風機１７によって、作動ガス流１５が発生し、格納部３０の開口部３２方向に向かって供給される。作動ガス流１５は、駆動回路３によって導入され、基本的に圧電トランス５を冷却する役割を果たす。なお、本発明は、図１に示した送風機１７の配置に限定されるものではない。当業者にとって、格納部３０の任意の位置に送風機１７を設置できることは自明である。
【００１８】
圧電トランス５の各側面１０に、接続用パッド２０がそれぞれ設置される。圧電トランス５が共振周波数で振動するように、この接続用パッド２０を介して圧電トランス５に電圧が印加される。前記接続用パッド２０は、圧電トランスの第２自由端部８よりも第１端部に近いように設置される。図１０に示すように、圧電トランス５が励起されると、２つの振動節１４を形成する。接続用パッド２０は、この振動節１４の部分に設置されることが好ましく、圧電トランス５の第１端部の方により近く設置される。好適には、基本モードにおいて、圧電トランス５の長さに沿って２つの振動節１４（図１０参照）が形成されるように、圧電トランス５を構成する。
【００１９】
図２は、本発明のプラズマ発生装置１を覆う格納部３０の斜視断面図である。圧電トランス５は、駆動回路３を実装した回路基板７の上方に設置される。回路基板７自体は、複数の電子素子４を有するが、図面では分かり易くするために電子素子４の一部のみを示した。第一実施形態では、圧電トランス５は、第１端部６の区画６Ｂで回路基板７と互いに対面するように配置され、後で述べるように、空間的に離して支持される。
格納部３０は開口部３２を有し、前記開口部３２で、圧電トランス５の第２自由端部８は終点となる。圧電トランス５の第２自由端部８は高電圧となり、大気圧でプラズマＰが発生する（図５参照）。先に述べたように、送風機１７によって作動ガス流１５が生じ、圧電トランス５の第２自由端部８で、作動ガスからプラズマＰが発生する。
【００２０】
図３は格納部３０内での本発明のプラズマ発生装置１の側面図である。図２でも説明したが、図３が示すように、プラズマ発生装置１は、圧電トランス５及び駆動回路３を実装し複数の電子素子４を有する回路基板７からなる構造ユニットとして構成される。従って、本発明のプラズマ発生装置１は、構成ユニットとして先ず製造され、続いて、例示した格納部３０の中に組み込まれる。図３に示すように、回路基板７と圧電トランス５の間には間隙１８が存在する。
図４は、格納部３０の一実施形態の斜視図である。本発明のプラズマ発生装置１を、格納部３０内に収めている。図４に示した本発明のプラズマ発生装置１では、格納部３０の開口部３２で終点となる、圧電トランス５の第２自由端部８だけが観察される。
【００２１】
図５は、本発明のプラズマ発生装置１の概略平面図である。先に説明したように、本発明のプラズマ発生装置１は、圧電トランス５及び回路基板７とからなる構造ユニットである。複数の電子素子４を有する回路基板７に、駆動回路３が実装される。駆動回路３を用いることで、共振周波数で圧電トランス５を励起できる。本発明のプラズマ発生装置１は外部電源と接続される。外部電源は従来の標準電源（図示なし）であり、ケーブル２１によって本発明のプラズマ発生装置１と接続される。同様にして、本発明のプラズマ発生装置１はバッテリを備えてもよい。また、バッテリと標準電源とを組み合わせてもよい。また、励起電圧は、回路基板７の駆動回路３から各電気接続線１２を介して圧電トランス５の各側面１０に印加される。
圧電トランス５の側面１０に励起電圧が印加されることで、圧電トランス５の第２自由端部８に高電圧が発生する。本発明のプラズマ発生装置１の送風機１７で作動ガス流１５を発生させ、この作動ガス流１５に第２自由端部８でプラズマ点火してプラズマＰが発生し、維持される。このプラズマＰは、本発明のプラズマ発生装置１を収納した格納部の開口部３２を通って噴射される。プラズマＰの点火及び維持は大気圧で行う。
【００２２】
図６は、本発明のプラズマ発生装置１の側面図である。回路基板７上に、複数の電子素子４とともに、駆動回路３が実装される。圧電トランス５は、第１端部６の区画６Ｂを用い、回路基板７の上方に自在に支持される。圧電トランス５の各側面１０上の接続用パッド２０に、回路基板７から電気接続線１２を取り付ける。電気接続用パッド２０は、圧電トランス５の各側面１０上、圧電トランス５の振動節１４の部分に配置する（図９参照）。同様に、振動節１４の部分に圧電トランス５を誘導して物理的に支持する。また、回路基板７と圧電トランス５の間に間隙１８が生じるように、圧電トランス５を誘導して支持する。本発明のプラズマ発生装置１では、例えば、ＡＣ電圧１２Vの低電圧（ピーク−ピーク１２Ｖ）を一対の接続用パッド２０に印加し、圧電トランス５の第２自由端部８に高電圧を発生させる。
また、先に説明したように、回路基板７は送風機１７を搭載し、圧電トランス５の冷却に必要な気流を発生させる。また、接続用パッド２０の温度を検知する温度センサ２４を、接続用パッド２０に設置してもよい。温度センサ２４の信号は、接続子１１を介して回路基板７に送られる。図１の記載から明らかなように、接続用パッド２０の領域（つまり振動節１４の位置）で、熱エネルギ損失が最大となる。図６に示すように、温度センサ２４の測定は非接触型で行う。一方、温度センサ２４を、接続用パッド２０に半田付けしてもよい。なお、図５及び図６で示すように、圧電トランス５の幅及び厚さを、幅Ｂ及び厚さＤで表す。
【００２３】
図７は圧電トランス５の側面図であり、圧電トランス５の層構造を概略的に示す。圧電トランス５は、圧電トランス５の長さＬ及び厚さＤで画定される側面１０に対し略垂直方向に、複数の層Ｓ１、Ｓ２．．．．ＳＮを積層して構成される。圧電トランス５は、誘電体材料からなる複数の層の積層体として構成され、各層の一部に導電経路が塗布される。焼成過程で、各々の層は互いに接続し、圧電トランスを形成する。図８に、Ｓ１、Ｓ２．．．．ＳＮの各層の電気接続を示す。先に述べたように、各々の側面１０に接続用パッド２０が設置され、圧電トランス５の厚さＤ全体に渡って伸長させる。なお、Ｓ１、Ｓ２．．．．ＳＮの各層は、Ｌ字型の導体層２７を備える。これらＬ字型の導体層２７は、２つの接続用パッド２０の一方と交互に接続するように配置されるので、Ｓ１、Ｓ２．．．．ＳＮの個々の層は並列接続される。上記のように、２つの接続用パッド２０は、圧電トランス５の側面１０上、振動節の部分にそれぞれ設置される。
【００２４】
図９（ａ）及び（ｂ）は、圧電トランス５を挿入して支持した実施形態を示す。図９（ａ）は、スルーホール実装（つまり挿入実装技術、ＴＨＴ（Ｔｈｒｏｕｇｈ−ｈｏｌｅ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）に使用する圧電トランス５の支持具２５を示す。本実施形態中、支持具２５は、スルーホール実装用の通路を形成する２本のピンであり、この通路に圧電トランス５は挿入されて支持される。図９（ｂ）に示す圧電トランス５の支持具の型式は、表面実装具（ＳＭＤ、ｓｕｒｆａｃｅ−ｍｏｕｎｔｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）である。電気接続線１２は、半田付け可能なパッド（図示なし）を用いて回路基板７に取り付けられる。
電気接続線１２は、支持具２５の構成部分を用い、圧電トランス５を接続用パッド２０の位置で支持する。本実施形態に係る図９（ｂ）に示す支持具２５は、平面材でつくられる。なお、支持具２５の材料は、弾力性及び導電性があるものが好適である。
【００２５】
図１０は、圧電トランス５の長さを関数とし、様々な物理状態を表した図である。圧電トランス５を共振周波数領域で励起すると、圧電トランス５に２つの振動節１４をもつ振動モード１３を生成する。接続用パッド２０は、圧電トランス５の第１端部の方に近い振動節１４の部分に設置する。圧電トランス５を振動させると、圧電トランス５の第１端部６側の振動節１４において熱エネルギ損失４０が最大となる。なお、熱エネルギ損失４０は、各振動節１４で生じる。また、圧電トランス５の第２自由端部８で、電場４１は最大となる。作動ガスの流速４２は、第１端部６側の振動節１４で最大となる。前記流速４２は、第１端部６側の振動節１４から第２自由端部８にかけて減少する。
【００２６】
図１１は、本発明のプラズマ発生装置１を収納した携帯デバイス１００の一実施形態を示す。この携帯デバイス１００は、ワイヤレスであり、バッテリ１０１（通常１２Ｖ）を電源として圧電トランス５を励起する。また、携帯デバイス１００は、空気以外の作動ガス供給用のガスコネクタ１０２を有する。さらに、携帯デバイス１００は、本発明のプラズマ発生装置１の軸Ａ方向に送風する送風機１７を有する。携帯デバイス１００内の送風機１７によって、圧電トランス５の第２自由端部に向けて、作動ガス（通常は空気）が送風される。また、この流入する作動ガスによって、圧電トランス５は空冷され、この結果、熱エネルギ損失を除去する。携帯デバイス１００は格納部３０を有し、この格納部３０内にプラズマ発生装置１を一部品として組み込む。
【００２７】
図１２は、本発明のプラズマ発生装置１を組み込んだ携帯デバイス１００の別の実施形態を示す。携帯デバイス１００は、標準電源のケーブル用にコネクタ１０３を備える。同様に、携帯デバイス１００は、作動ガス（空気以外）供給用にガスコネクタ１０２を備える。携帯デバイス１００は円筒形状をしており、格納部３０の開口部３２の方向に、作動ガスを圧電トランス５の第２自由端部８にまで送る送風機（図示なし）を、格納部３０内に有する。
なお、本明細書中、携帯デバイス１００について２つの実施形態だけを開示したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。当業者にとって、携帯デバイス１００の格納部３０を別の形状に変更可能なことは自明である。但し、格納部３０に開口部３２を形成し、大気圧でプラズマＰを発生させることは必須要件である。
【符号の説明】
【００２８】
１    装置
３    駆動回路
４    電子素子
５    圧電トランス
６    第１端部
６Ｂ  区画
７    回路基板
８    第２自由端部
１０    側面
１１    接続子
１２    電気接続線
１３    振動モード
１４    振動節
１５    作動ガス流
１７    送風機
１８    間隙
２０    接続用パッド
２１    電源ケーブル
２４    温度センサ
２５    支持具
２７    導電層
２８    カバー
３０    格納部
３２    開口部
４０    熱損失
４１    電場
４２    流速
５０    電圧源
１００    携帯デバイス
１０１    バッテリ
１０２    ガスコネクタ
１０３    コネクタ
Ａ    デバイス軸
Ｌ    長さ
Ｂ    幅
Ｄ    厚さ
Ｐ    プラズマ
Ｓ１、Ｓ２、・・・、ＳＮ    層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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