(57)【要約】【課題】ファブリック構造電極をプラズマ生成部に用いた新規なプラズマ生成装置の電源回路を提供する。【解決手段】商用電源（例えばＡＣ１００［Ｖ］、６０［Ｈｚ］）に接続される一つの単巻変圧器２１と複数の電子トランス２２とファブリック構造電極で構成される複数の放電電極２３からなるファブリック構造電極２０を有する。単巻変圧器２１は可変単巻変圧器であってもよい。可変単巻変圧器とすると負荷に応じた最適な電圧に調節できる利点がある。電子トランス２２と一対の放電電極２３は同数設ける。電子トランス２２を一対の放電電極と同数設けたことにより、ファブリック構造電極をプラズマ生成部に有するプラズマ生成装置に安定して電力を供給できる。【選択図】  図１
2013065431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続される一つの単巻変圧器と、複数のトランスと、ファブリック構造電極で構成される放電電極群とを含み、
前記単巻変圧器の二次側と前記トランスの一次側とがいずれも接続されていると共に前記トランスの二次側はそれぞれが独立して前記放電電極群における一対の放電電極のいずれかに接続されていることを特徴とするプラズマ生成装置用電源回路。
【請求項２】
電源に接続される一つの単巻変圧器と、複数のトランスと、ファブリック構造電極で構成される一対の放電電極とを含み、
前記単巻変圧器の二次側と前記トランスの一次側とがいずれも接続されていると共に前記トランスの二次側はそれぞれが一方の端子を共通に接地して前記放電電極群の一つに接続されていることを特徴とするプラズマ生成装置用電源回路。
【請求項３】
前記第１又は第２の電源回路において、前記単巻変圧器の１次側と前記電源の間に、絶縁トランスが設けられていることを特徴とするプラズマ生成装置用電源回路。
【請求項４】
前記第１又は第２の電源回路において、前記単巻変圧器の２次側と前記複数のトランスとの間に、絶縁トランスが設けられていることを特徴とするプラズマ生成装置用電源回路。
【請求項５】
前記単巻変圧器は可変単巻変圧器で構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のプラズマ生成装置用電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ生成装置用電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気圧下でプラズマを生成するプラズマ生成装置の一例として、アーク放電、熱プラズマジェット、誘電体バリア放電などを利用したプラズマ生成装置が提案されている。
【０００３】
本件発明者たちのグループは、従来の平行平板電極に代えて、線状の電極材を織り合わせた平織構造（ファブリック構造）と呼ばれる電極をプラズマ生成部に用いた新たなプラズマ生成装置を提案している（特許文献１）。ファブリック構造電極とは、経糸２本及び緯糸２本を最小単位として、経糸と緯糸とを交互に上下に交差させる織り方で織り合わせた平織構造の電極を指す。ファブリック構造電極によれば、従来よりも放電開始条件が緩和され、低電圧でも安定してプラズマを生成できることが判明している。
【０００４】
図６は、ファブリック構造電極を用いたプラズマ生成装置の回路構成を示している。この図に示されるように、ファブリック構造電極は経糸と緯糸の交点の両端でプラズマを生成させるために、それぞれ２本を最小単位とする複数の経糸及び複数の緯糸の全てに電源を供給することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３０３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ファブリック構造電極をプラズマ生成部に用いたプラズマ生成装置の電源回路はこれまで充分に検討されていなかった。これは、実験室における簡易なテスト段階では、例えば、簡単な昇圧回路などで実効電圧１００Ｖの商用電源をプラズマ生成に必要な電圧及び周波数に変換し、それを並列に分岐してファブリック構造電極の経糸と緯糸に接続すれば足りていたためである。
【０００７】
しかしながら、経糸と緯糸の数を更に増やし、より大面積のプラズマ生成部を構成する場合や高出力のプラズマ生成装置を得る場合には、一つの昇圧回路で全てのプラズマ生成部に充分な電力を供給することは困難である。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ファブリック構造電極をプラズマ生成部に用いた新規なプラズマ生成装置の電源回路を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る第１の電源回路は、電源に接続される一つの単巻変圧器と、複数のトランスと、ファブリック構造電極で構成される放電電極群とを含み、
前記単巻変圧器の二次側と前記トランスの一次側とがいずれも接続されていると共に前記トランスの二次側はそれぞれが独立して前記放電電極群における一対の放電電極のいずれかに接続されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る第２の電源回路は、電源に接続される一つの単巻変圧器と、複数のトランスと、ファブリック構造電極で構成される一対の放電電極群とを含み、
前記単巻変圧器の二次側と前記トランスの一次側とがいずれも接続されていると共に前記トランスの二次側はそれぞれが一方の端子を共通に接地して前記放電電極群の一つに接続されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る第１又は第２の電源回路において、前記単巻変圧器の１次側と前記電源の間、又は、前記単巻変圧器の２次側と前記複数のトランスとの間に、絶縁トランスが設けられていてもよい。また、前記単巻変圧器は可変単巻変圧器で構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電源回路によれば、トランスを一対の放電電極と同数設けたことにより、ファブリック構造電極をプラズマ生成部に有するプラズマ生成装置に安定して電力を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態のプラズマ生成装置用電源回路
【図２】第２の実施形態のプラズマ生成装置用電源回路
【図３】第３の実施形態のプラズマ生成装置用電源回路
【図４】第４の実施形態のプラズマ生成装置用電源回路
【図５】ファブリック構造電極によるプラズマ生成の原理説明図
【図６】従来のファブリック構造電極によるプラズマ生成装置の基本構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一又は同種の機能を発揮する構成部分については同じ符号を用いて説明を省略する場合がある。また、各実施形態はいずれも例示であり、本発明について限定的な解釈を与えるものではない。
【００１５】
図５は、ファブリック構造電極をプラズマ生成部に用いたプラズマ生成装置の原理説明図である。図５（ａ）は、経糸である絶縁被覆線１と、緯糸である絶縁被覆線２とその接触点Ｃとを模式的に示す斜視図である。図５（ｂ）はこの接触点Ｃを含む絶縁被覆線１，２の断面図である。絶縁被覆線１，２は、良導体線４，６をそれぞれ絶縁層５，７で被覆した構造である。接触点Ｃでは、両絶縁被覆線１，２間に空間が存在しないのでプラズマは生成し得ない。
【００１６】
但し、絶縁層５，７が存在するので両者が短絡することはない。また、絶縁被覆線１，２は少なくとも一つが絶縁被覆線であれば、絶縁は確保されるため他方は絶縁被覆線でなくてもよい。さらに、絶縁被覆線の材質は樹脂などで被覆された良導体線よりもむしろセラミック管などプラズマに対して高い耐性を有する管状部材の内部に良導体線を挿入したような構造がより好ましい。
【００１７】
接触点Ｃの近傍では、絶縁被覆層１，２間に微小な隙間が生じる。この微小な隙間において、パッシェンの法則と同様の放電開始条件が整えば、プラズマが生成される。プラズマ生成の条件には種々のパラメーターが存在するため一概に定義できないが、例えば大気圧下でプラズマを生成する場合、１［ｋＶ／ｃｍ］程度の高電界が印加される必要がある。印加すべき電圧の最小値は放電電極の電極間距離によって算出される。
【００１８】
このように、電源３から経糸と緯糸に１００Ｈｚ以上の交流電圧を印加することで、１本の経糸と１本の緯糸の交点に形成される隙間がプラズマ放電部として機能する。すなわち、複数の経糸と複数の緯糸によって多数の交点が存在する場合には、電気回路としてみた場合、それぞれの交点で放電電極が構成され、多数の放電電極を含む放電回路が形成されることが理解される。プラズマ生成効率を高めるため、放電の際に空気或いは窒素、アルゴン、ヘリウムその他のプラズマ生成ガスを吹きつけてもよい。
【００１９】
図６は、一つの電源３から複数の絶縁被覆線１，２に電力を供給する様子を示している。電源３を分岐して各放電回路に並列に電力を供給することで、一つの電源で多数の放電回路にプラズマ生成するための電力を供給することができる。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のプラズマ生成装置用電源回路を示している。この回路は、商用電源（例えばＡＣ１００［Ｖ］、６０［Ｈｚ］）に接続される一つの単巻変圧器２１と複数の電子トランス２２と複数の放電電極２３で構成された放電電極群であるファブリック構造電極２０を有する。単巻変圧器２１は可変単巻変圧器であってもよい。可変単巻変圧器とすると負荷に応じた最適な電圧に調節できる利点がある。電子トランス２２と一対の放電電極２３は同数設ける。
【００２１】
電子トランス２２はファブリック構造電極２０の各放電電極でプラズマを生成するために必要な電力を供給する。例えば、３０ｋＨｚで最大１８ｋＶまで昇圧できる電子トランスを用いる。すなわち、可変単巻変圧器２１を調整することで電子トランスの二次側は０〜１８ｋＶまで電圧を可変できる。なお、本明細書における各実施形態ではいずれも電子トランスを用いた例を説明したが、放電に必要な出力が得られるものであれば電子トランスに限定されない。例えば絶縁トランスなどでもよい。但し、絶縁トランスのように周波数変換機能を有しない場合は、必要により入力側の電源の周波数をプラズマ放電に必要な周波数に変換するための周波数変換回路を設ける必要がある。
【００２２】
図１に示すように、単巻変圧器２１の二次側と各電子トランス２２の一次側とがいずれも接続されていると共に電子トランス２２の二次側はそれぞれが独立した放電回路を構成しており、放電電極群における一対の放電電極２３に接続されている。
【００２３】
放電電極への印加電圧や印加周波数はパッシェンの法則に従うものであり、電源回路に接続される負荷（ファブリック構造電極）に応じて最適化されるべきものであり、例示した数値に限定されるものではない。例えば、放電電極の隙間（電極間隔）が小さければ、或いは放電雰囲気の気圧が小さければ、より低い電圧、低い周波数で放電を開始し持続することができる。
【００２４】
このような回路構成によると、各放電電極２３が対応する一つの電子トランスと共に独立した一つのプラズマ生成回路を構成する。そのため、一部が断線等して電極が遮断された場合でも他の回路は影響を受けない利点もある。
【００２５】
但し、この回路構成ではそれぞれの放電電極２３間で確実に絶縁分離させておく必要があるため、所定の距離を離間させたり絶縁材料３０で各回路を電気的に分離しておくことが必要である。
【００２６】
以上のように、本実施形態の電源回路によれば、電子トランスを一対の放電電極と同数設けたことにより、ファブリック構造電極をプラズマ生成部に有するプラズマ生成装置に安定して電力を供給できる。
【００２７】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態のプラズマ生成装置用電源回路を示している。この回路は各放電電極２３における一方の端子を共通に接地している点が上記第１の実施形態の回路と異なる点である。このような構成を採用した場合、各放電回路が独立ではなくなるため、放電電極間は電気的に導通していてもよく、ゆえに各放電電極間の絶縁分離が不要となる。すなわち、経糸と緯糸の数を増やしてファブリック構造電極２０の面積を大きくした場合でも、余分なスペースの確保や絶縁分離が不要となるほか、ノイズ等の影響も受けにくくなるなど、ファブリック構造電極の性能向上に寄与することができる。
【００２８】
（第３の実施形態）
上述した第２の実施形態を変形した態様として、単巻変圧器２１の二次側に絶縁トランス２５を接続し、その後段に電子トランス２２を接続してもよい。このような回路構成によると、電源側と放電電極側とを電気的に分離できるため、電源側への影響をなくすことができる。
【００２９】
なお、図３は第２の実施形態で示す回路図に絶縁トランス２５を適用したものであるが、第１の実施形態で示す回路図に適用してもよい。
（第４の実施形態）
図４は、第４の実施形態のプラズマ生成装置用電源回路図である。このように、電源と単巻変圧器２１の一次側との間に絶縁トランス２５を設けてもよい。このような構成によると、電源とプラズマ生成電極側の一次側とが電気的に絶縁分離されるため、電源側への影響をなくすことができる。なお、図４は第２の実施形態で示す回路図に絶縁トランス２５を適用したものであるが、第１の実施形態で示す回路図に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、ファブリック構造電極をプラズマ生成部に有するプラズマ生成装置の電源回路に適用することができるため、産業上の利用可能性は極めて大きい。
【符号の説明】
【００３１】
２０  ファブリック構造電極（放電電極群）
２１  単巻変圧器
２２  電子トランス
２３  放電電極
２５  絶縁トランス
Ｐ  プラズマ
Ｃ  接触点
【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】
2013065431.tif 000007
【図６】
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