本发明专利技术一种等离子体头结构及具有该等离子体头结构的等离子体放电装置，该等离子体放电装置包含一具有两电极端的电源供应器；该等离子体头结构包括一外电极、一内电极及一导流结构：该外电极及内电极分别连接电源供应器的两电极端，该外电极具有一腔室，该内电极设置于该腔室内；该导流结构系设置于该内电极内，其具有至少一输入端及至少一输出端，该输入端是可输入工作流体，该输出端是连通外电极的腔室；由导流结构导引工作流体进入内电极内部，再将工作流体输出至外电极的腔室；通过该工作流体对内电极进行冷却作用，可有效降低内电极温度、避免内电极损耗，增加内电极使用寿命及避免金属离子剥离所造成的污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是有关于一种等离子体头结构及具有该等离子体头 结构的等离子体放电装置，尤指一种于内电极内部设有冷却流 道，可提供工作流体流入内电极内部作为冷却流体的等离子体头 结构及具有该等离子体头结构的等离子体放电装置。
技术介绍
大气等离子体乃指于一大气压或接近一大气压的状态下所产生的等离子体；以设备成本而言，它不需使用昂贵及笨重的真 空设备；就制作工艺方面，工件可以不受真空腔体的限制，并可 以进行连续式的程序，这些技术特色皆可有效地降低产品的制造 成本。大气等离子体的产生是在常压的环境中在两电极间驱动一 电场，当电场间的气体因为崩溃解离时而产生等离子体，而依照 等离子体形式的不同，也有多种的等离子体源设计和种类，大致 上可以分为电晕放电(Corona)、介电质放电(Dielectric barrierdischarge)、喷射等离子体(Plasma jet)和等离子体火炬 (Plasma torch)等，在等离子体操作过程中，由于高电压的作用 及等离子体高温的影响，会使内电极损耗严重，不仅降低使用寿 命，其金属离子的剥离更会造成处理过程中的二次污染。再者，为了获得等离子体，需施予一外加能量使中性物质持 续解离，因此需要一能量且大于气体的崩溃电压，此崩溃电压的 大小受到许多因素的影响，包含气体种类、电极间格与工作压力 等；请参阅图l所示，其显示欲在常压环境中获得等离子体，需 施予的工作电压将近1000V;再如图2所示工作压力与气体温度 Tg及电子温度Te之间的关系， 一般在低压环境中，由于平均自 由径的关系电子和中性原子的碰撞机率并不高，能量无法有效传 递，所以无法达到热平衡，此时，电子温度Te高达数千度至数 个Ev(Electron volt，电子伏特)单位，而气体温度Tg却只有数 百K，因此又称为低温等离子体。当压力增加时，电子和中性原 子碰撞增加，能量能有效传递而达成平衡，所以电子温度Te与 气体温度Tg会逐渐趋于一致，所以又称为热平衡等离子体。由上述得知，为获得大气等离子体，须在两电极间施以高电 压，此时电能会有部分转变为热能而增加电极的温度。同时，产 生的等离子体又衍生了另外一热能，此两热源的相加总合，会使 电极受到极高的温度作用，而又以内电极(亦即阳电极)更为明 显。因此于大气等离子体系统中，内电极是一损耗材，在数百小 时到数千小时后即需更换，更严重的是，电极损耗代表电极中金 属粒子的剥离，容易造成处理工件的二次污染。就公知专利而言，如中国台湾新型专利申请第095220778号「低温等离子体放电装置」，请参阅图3所示，该案揭露一种可 生产低温喷射等离子体的等离子体放电装置100，其包括一外电极102，该外电极102具有一第一腔室101以及一第二腔室111， 于该第一腔室101内设有一内电极106，该第一腔室101的一端 设有一开口 103，由输入口 109输入工作气体110，通过内电极 106与外电极102电弧放电产生等离子体气体121经由该开口 103 喷出该第一腔室101外；于该第一腔室101侧璧内部以及外部， 分别设置有冷却水管127、 129，用以冷却该外电极102;于该第 二腔室111及该内电极106内部分别设有导热鳍片120、 119，该 第二腔室111与一热交换装置125连通，可通入冷媒123、 117 进行热交换，以此达到降低工作温度，延长电极使用寿命等目的； 由上述结构可知，该公知案所提供的冷却水管127、 129、导热鳍 片120、 119及热交换装置125等冷却构件，是加设于原本的等 离子体放电装置IOO夕卜，与工作气体IIO通路(亦即该输入口 109) 是分离的通路，使得装置体积极为庞大，不仅结构复杂，且成本 高。
技术实现思路
有鉴于公知技术的缺失，本专利技术的目的在于提出一种等离子 体头结构及具有该等离子体头结构的等离子体放电装置，于内电 极内部设有冷却流道，可提供工作流体流入内电极内部作为冷却 流体，有效降低内电极温度、避免内电极损耗，增加内电极使用 寿命及避免金属离子剥离所造成的污染。为达到上述目的，本专利技术提出一种等离子体头结构及具有该等离子体头结构的等离子体放电装置，该等离子体放电装置包含一电源供应器，用以供应电源，该电源供应器具有两电极端；该 等离子体头结构包括一外电极、 一内电极以及一导流结构该外 电极及内电极分别连接该电源供应器的两电极端，该外电极具有 一腔室，该内电极是设置于该外电极的腔室内；该导流结构是设置于该内电极内，其具有至少一输入端以及至少一输出端，该输入端是用以输入工作流体，该输出端是连通该外电极的腔室；通 过该导流结构导引工作流体进入该内电极内部，再由该输出端将 工作流体输出至该外电极的腔室。本专利技术的等离子体头结构及具有该等离子体头结构的等离 子体放电装置，通过导流结构设计导引工作流体流入内电极内部 作为冷却流体，确实能有效降低内电极温度、避免内电极损耗， 增加内电极使用寿命及避免金属离子剥离所造成的污染；又由于 工作流体的升温，有助于进入腔室之后的解离效率。附图说明图1是显示不同气体欲在常压环境中获得等离子体，需施予 的工作电压关系图2是工作压力与气体温度Tg及电子温度Te的关系图。图3是中国台湾新型专利申请第095220778号「低温等离子 体放电装置」的结构示意图4是本专利技术的等离子体头结构及具有该等离子体头结构 的等离子体放电装置的第一实施例的结构示意图5是本专利技术的等离子体头结构第二实施例的结构示意图；图6是本专利技术的等离子体头结构第二实施例的导流组件的立体结构外观图7是本专利技术的等离子体头结构第三实施例的结构示意图； 图8是本专利技术的等离子体头结构第三实施例的导流组件的 外观立体图9是本专利技术的等离子体头结构的第四实施例的结构示意图。
技术介绍
100- 等离子体放电装置101- 第一腔室102- 外电极103- 开口 106-内电极109- 输入口110- 工作气体111- 第二腔室 117-冷媒119、 120-导热鳍片 121-等离子体气体 123-冷媒 125-热交换装置 127、 129-冷却水管本专利技术20- 等离子体放电装置21- 电源供应器211、 212-两电极端 213-接地22、 22a、 22b、 22c-等离子体头结构221- 外电极 2211-外电极的腔室222- 内电极 2221-内电极的腔室223、 223a、 223c-输送管件2231-输入端2232、 2232c-导流结构2233c-螺旋状引流道224-绝缘层225a、 225b-导流组件2251- 本体2252- 纵向通道2253- 横向通道2254- 凹槽2255- 螺旋状引流道Fin -工作流体路径起始端 Fout-工作流体路径末端具体实施例方式为使对于本专利技术的结构目的和功效有更进一步的了解与认 同，兹配合附图详细说明如后。以下将参照附图来描述本专利技术为达成目的所使用的技术手 段与功效，而以下图式所列举的实施例仅为辅助说明，以利了解， 但本专利技术的技术手段并不限于所列举附图。请参阅图4所示，是本专利技术的等离子体头结构及具有该等离 子体头结构的等离子体放电装置的第一实施例的结构示意图，该等离子体放电装置20主要是由一电源供应器21以及一等离子体 头结构22本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种等离子体头结构，其特征在于，包含： 一外电极，其具有一腔室； 一内电极，设置于该外电极的腔室内； 一导流结构，设置于该内电极内，其具有至少一输入端以及至少一输出端，该输入端是用以输入工作流体，该输出端连通该外电极的腔室；通过该导流结构导引工作流体进入该内电极内部，再由该输出端将工作流体输出至该外电极的腔室。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡陈德，陈志玮，张加强，许文通，杨德辉，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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