專利名稱：用于處理全氟化合物的介電層放電裝置及模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放電裝置，尤其是一種用于處理全氟化合物的介電層放電裝置、以及一種由復(fù)數(shù)個(gè)介電層放電裝置所組成的模組。
M.Kang的美國(guó)專利5,387,775中描述一種等離子反應(yīng)腔，采用一平板狀陶瓷層作為介電層，并以導(dǎo)電液體作為接地電極，利用該導(dǎo)電液體同時(shí)去除等離子反應(yīng)后所產(chǎn)生的氫氟酸及氫氯酸。
M.M.Besen與D.K.Smith的美國(guó)專利5,637,279中描述一種臭氧與反應(yīng)性氣體產(chǎn)生腔及其系統(tǒng)，采用焊接成形的等離子反應(yīng)腔，并有冷卻液通道，利用冷卻液冷卻電極。該等離子反應(yīng)腔可模組化。
X.Zhang等人的美國(guó)專利5,932,180為美國(guó)專利5,637,279的延續(xù)，其特點(diǎn)在于平板電極的金屬表面經(jīng)過再加工，并含有鎢。
H.T.Liou的美國(guó)專利6,007,785中描述一種高效能臭氧產(chǎn)生裝置，進(jìn)流氣體壓力操作于1atm以下。
A.Bill等人的美國(guó)專利6,045,761中描述一種將溫室效應(yīng)氣體轉(zhuǎn)化的制程及裝置，采用含銅介電層，并涂布于電極表面。
B.Eliasson與U.Kogelschatz的美國(guó)專利6,045,761中描述一種放電反應(yīng)器及其用途，采用多孔狀介電層，孔隙表面涂布金屬氧化物，增進(jìn)孔隙中等離子態(tài)內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。
R.R.Ruan等人的美國(guó)專利6,146,599中描述一種介電層放電系統(tǒng)及分解流體中毒害化合物的方法，采用模組化的介電層放電系統(tǒng)。
J.Shilon等人的美國(guó)專利6,245,299中描述一種用于污染物去除的模組化介電層放電裝置，每一介電層放電腔具有獨(dú)立的電源供應(yīng)系統(tǒng)，欲處理的氣體先流經(jīng)一介電層放電腔，再流經(jīng)次一介電層放電腔。每一介電層放電腔的供給電壓為300伏特至100千伏特之間，供給的交流電頻率為10千赫茲至3百萬赫茲之間。每一介電層放電腔采用內(nèi)、外介電層，并形成氣體可通過的間距，于間距內(nèi)進(jìn)一步形成等離子態(tài)。介電層的材質(zhì)為氧化鋁或石英。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠抵抗氫氟酸或氟氣腐蝕，并易于組裝的介電層放電裝置。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種由復(fù)數(shù)個(gè)介電層放電裝置所組成的模組，其可根據(jù)全氟化合物流量而任意擴(kuò)大處理容量。
本發(fā)明的介電層放電裝置包括包括一外罩、一第一管狀介電層設(shè)置于外罩內(nèi)、一第二管狀介電層設(shè)置于第一管狀介電層內(nèi)、以及至少一電極設(shè)置于外罩內(nèi)。在外罩及第一管狀介電層之間形成一第一冷卻氣體通道，在第一、二管狀介電層之間形成一全氟化合物通道，而在第二管狀介電層內(nèi)為一第二冷卻氣體通道。當(dāng)施加于電極的電壓高于一崩潰電壓時(shí)，全氟化合物通道內(nèi)的高能電子，能使全氟化合物游離或解離，進(jìn)而加以去除。第一、二管狀介電層為陶瓷管，可抵抗全氟化合物轉(zhuǎn)化后所產(chǎn)生的氫氟酸或氟氣的腐蝕，第一、二冷卻氣體通道用于引入冷卻氣體以冷卻該電極。
本發(fā)明的介電層放電裝置模組則是由復(fù)數(shù)個(gè)上述介電層放電裝置所組成，其可根據(jù)全氟化合物流量而任意擴(kuò)大處理容量。
為使本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例并配合所附圖式做詳細(xì)說明。


圖1為依據(jù)本發(fā)明的介電層放電裝置的示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的介電層放電裝置所采用的各部組件，皆可利用傳統(tǒng)的加工技術(shù)制作，并易于組裝及更換，進(jìn)而縮減制造時(shí)間。本發(fā)明的介電層放電裝置1大致是在筒狀外罩10內(nèi)以同心圓方式設(shè)置二層管狀介電層4、6，于是在外罩10與外介電層6之間形成一冷卻氣體通道，在內(nèi)、外介電層4、6之間形成一全氟化合物氣體通道，而在內(nèi)介電層4內(nèi)亦為冷卻氣體通道。在外介電層6的外部繞設(shè)有長(zhǎng)條狀的外電極8，而在內(nèi)介電層4的內(nèi)表面設(shè)置有管狀的內(nèi)電極2，通電時(shí)可使在內(nèi)、外介電層4、6之間的全氟化合物氣體崩潰(Breakdown)游離而成為等離子，藉以除去全氟化合物。在本較佳實(shí)施例中，內(nèi)、外介電層4、6為兩同心陶瓷管(例如純度大于95％的氧化鋁)，可抵抗全氟化合物轉(zhuǎn)化后所產(chǎn)生的氫氟酸或氟氣的腐蝕。本發(fā)明的介電層放電裝置進(jìn)一步描述如下(1)全氟化合物氣體通道含全氟化合物的制程尾氣，由開42導(dǎo)入介電層放電裝置1，經(jīng)過內(nèi)、外介電層4、6間距內(nèi)所產(chǎn)生的等離子區(qū)后，再經(jīng)由開口42a導(dǎo)出。
(2)冷卻氣體通道冷卻氣體經(jīng)由開口38導(dǎo)入介電層放電裝置，在冷卻外電極8之后，由開口38a導(dǎo)出。開口38a以一外部管路(未圖示)連接于開口40，可將開口38a導(dǎo)出的冷卻氣體導(dǎo)入開口40，以冷卻內(nèi)電極2，最后冷卻氣體由開口40a導(dǎo)出。
本發(fā)明的介電層放電裝置的組裝步驟如下(1)將預(yù)先包覆著外電極8的外介電層6與下蓋20連接。
(2)置入O型環(huán)26，并利用固定套筒12使O型環(huán)26產(chǎn)生變形，達(dá)到氣密的效果。
(3)將O型環(huán)34置入下蓋20的一O型環(huán)槽，安裝導(dǎo)電組件18，導(dǎo)電組件18的內(nèi)部端具有一結(jié)構(gòu)(未圖示)，可因緊定而使O型環(huán)34產(chǎn)生變形，達(dá)到氣密的效果。
(4)導(dǎo)電組件18的內(nèi)部端另具有一結(jié)構(gòu)(未圖示)，適于連接導(dǎo)線36，進(jìn)而使導(dǎo)電組件18與外電極8相互連接。導(dǎo)電組件18的外部端具有一結(jié)構(gòu)(未圖示)，易于與外部導(dǎo)線連接。
(5)將O型環(huán)30置入下蓋20的一O型環(huán)槽，連接外罩10與下蓋20，并使O型環(huán)30產(chǎn)生變形，達(dá)到氣密的效果。
(6)將含有O型環(huán)30a的定心元件22與外罩10連接。
(7)將O型環(huán)26a置入定心元件22上的一O型環(huán)槽，并利用固定套筒12a使O型環(huán)26a產(chǎn)生變形，達(dá)到氣密的效果。
(8)將O型環(huán)32置入定心元件22上的一O型環(huán)槽，利用螺旋運(yùn)動(dòng)連接上蓋24與外罩10，此螺旋運(yùn)動(dòng)可同時(shí)使O型環(huán)30a與O型環(huán)32產(chǎn)生變形，達(dá)到氣密的效果。
(9)置入內(nèi)介電層4。
(10)置入O型環(huán)28與28a，并分別利用固定套筒14與14a，使O型環(huán)28與28a產(chǎn)生變形，達(dá)到氣密的效果。
(11)安裝接頭16與16a以防止內(nèi)介電層4滑動(dòng)。接頭16a可固定內(nèi)電極2至適當(dāng)位置，同時(shí)具有氣密的效果。
(12)管狀內(nèi)電極2的外部端可安裝一結(jié)構(gòu)(未圖示)，適于與外部導(dǎo)線連接。
本發(fā)明的介電層放電裝置除了可達(dá)到氣密的目的，并可利用機(jī)械加工的精密度，使內(nèi)、外介電層之間距具有均勻厚度，以增進(jìn)均勻放電的效果。此外，本發(fā)明的介電層放電裝置具有彼此隔絕的雙氣體通道(即全氟化合物氣體通道、冷卻氣體通道)，每一氣體通道一進(jìn)一出的設(shè)計(jì)，可使復(fù)數(shù)個(gè)介電層放電裝置于共同使用時(shí)(亦即模組狀態(tài))，更易于連接彼此的氣體通道。進(jìn)一步描述如下圖2為依據(jù)本發(fā)明的介電層放電裝置模組的立體示意圖，其中省略掉大部份的連接管路，以避免圖面太亂而無法閱讀。如圖2所示，介電層放電裝置模組包含由底座13與支柱15組成的框架、一絕緣保護(hù)罩3、一第一隔板7、一第二隔板9、一第三隔板11、一安裝于該第一隔板7上的高壓電配電組件100、一安裝于該第二隔板9上的氣體分配組件200、一安裝于該第三隔板11上的氣體收集組件300、以及復(fù)數(shù)個(gè)穿過第二隔板9且由第三隔板11支撐的介電層放電裝置1、1′...。
高壓電配電組件100藉由導(dǎo)線101而并聯(lián)于前述的介電層放電裝置1、1′...(系連接于內(nèi)電極2)，此外，利用外部導(dǎo)線將對(duì)應(yīng)于介電層放電裝置1、1′...的每一導(dǎo)電組件18，個(gè)別連接于第三隔板11上作為接地端，藉此提供產(chǎn)生等離子所需的能量。
請(qǐng)參閱圖3，氣體分配組件200并聯(lián)于前述的介電層放電裝置1、1′...(系連接于介電層放電裝置的開口42)，將全氟化合物氣體均勻分配給各介電層放電裝置1、1′...。
請(qǐng)參閱圖4，氣體收集組件300并聯(lián)于前述的介電層放電裝置1、1′...(系連接于介電層放電裝置的開口42a)，將全氟化合物氣體轉(zhuǎn)化后的產(chǎn)物收集后排出。
在另一方面，冷卻氣體的流動(dòng)路線，可以利用串/并聯(lián)各介電層放電裝置1、1′...的方式來實(shí)施。請(qǐng)參閱圖5，圖5系以二個(gè)介電層放電裝置1、1′為例說明串聯(lián)的實(shí)施例，冷卻氣體的流動(dòng)路線系依箭頭A、B、C、D、E、F、G、H、I、J的順序來前進(jìn)，因此對(duì)串聯(lián)的第一個(gè)介電層放電裝置1而言，是先冷卻外電極(設(shè)置在外介電層6的外部)、再冷卻內(nèi)電極(設(shè)置在內(nèi)介電層4的內(nèi)部)，對(duì)串聯(lián)的第二個(gè)介電層放電裝置1′而言，則是先冷卻內(nèi)電極(設(shè)置在內(nèi)介電層4′的內(nèi)部)、在冷卻外電極(設(shè)置在外介電層6′的外部)。串聯(lián)的第三個(gè)介電層放電裝置與第一個(gè)相同，第四個(gè)與第二個(gè)相同，余類推。此外，請(qǐng)參閱圖6，圖6系以二個(gè)介電層放電裝置1、1′為例說明并聯(lián)的實(shí)施例，冷卻氣體同時(shí)由箭頭A′、J′進(jìn)入介電層放電裝置1、1′，并個(gè)別依箭頭A′、B′、C′、D′、E′及J′、I′、H′、G′、F′的順序來前進(jìn)，同時(shí)先冷卻外電極，再冷卻內(nèi)電極。選擇串/并聯(lián)冷卻氣體時(shí)，必須取決于介電層放電裝置的數(shù)目，及實(shí)際的冷卻效果。
本發(fā)明的介電層放電裝置模組的組裝步驟及其他特征描述如下(1)底座13與支柱15以焊接方式連接，強(qiáng)化框架的強(qiáng)度。底座上并預(yù)留組裝孔，便于模組與其他系統(tǒng)連接。框架的尺寸由模組中含介電層放電裝置的最大數(shù)目決定。
(2)利用螺栓將第三隔板11固定于支柱15上。第三隔板11上具有預(yù)先決定數(shù)目的第一安裝孔，適于與圖1的凸部44連結(jié)。每一安裝口旁皆有一小孔，適于固定連接導(dǎo)電組件18的外部導(dǎo)線的另一端，亦即第三隔板11除了具有支撐功能，并具有接地功能，可使整個(gè)模組的接地電位相同。第三隔板11的中心部位具有一開口，適于安裝氣體收集組件300。氣體收集組件300的進(jìn)氣口數(shù)目與第一安裝口數(shù)目相同，若不連接介電層放電裝置，可各別將進(jìn)氣口閉鎖。
(3)利用螺栓將第二隔板9固定于支柱15上。第二隔板9上具有預(yù)先決定數(shù)目的第二安裝口，第二安裝口的尺寸與介電層放電裝置的外部尺寸相同。第二隔板9具有強(qiáng)化支撐及穩(wěn)定的功能。第二隔板9的中心部位具有一開口，適于安裝氣體分配組件200。氣體分配組件200的出氣口數(shù)目與第二安裝口數(shù)目相同，若不連接介電層放電裝置，可各別將出氣口閉鎖。
(4)第一隔板7具有與介電層放電裝置數(shù)目相同的凹部與開口，適于安裝及固定第一隔板7于介電層放電裝置模組上。第一隔板7由絕緣材料制成。第一隔板7的中心部位安裝該高壓電配電組件100。高壓電配電組件100采一進(jìn)多出配置，外部導(dǎo)線可通過絕緣外罩3上的一導(dǎo)線孔，與高壓電配電組件100的電力進(jìn)入部位連接。高壓電配電組件100含有一陶瓷襯墊(未顯示)，可阻絕高壓電配電組件100所產(chǎn)生的熱損壞第一隔板7，并具有強(qiáng)化絕緣性的功能。
(5)絕緣外罩3具有絕緣保護(hù)的功能。
請(qǐng)參閱圖7，圖7顯示以本發(fā)明的介電層放電裝置模組來處理全氟化合物NF3，并利用FTIR量測(cè)技術(shù)所得到的結(jié)果，可以證明本發(fā)明的介電層放電裝置模組能有效去除全氟化合物。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，仍可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于處理全氟化合物的介電層放電裝置，其特征是包括一外罩；一第一管狀介電層設(shè)置在該外罩內(nèi)，使得在該外罩及該第一管狀介電層之間形成一第一冷卻氣體通道；一第二管狀介電層設(shè)置在該第一管狀介電層內(nèi)，使得在該第一、二管狀介電層之間形成一全氟化合物通道以引入全氟化合物氣體，同時(shí)該第二管狀介電層內(nèi)為一第二冷卻氣體通道與該第一冷卻氣體通道相連通；至少一電極設(shè)置于該外罩內(nèi)，在通電時(shí)提供能量使該全氟化合物氣體崩潰游離而成為等離子；該第一、二冷卻氣體通道用于引入冷卻氣體以冷卻該電極。
2.如權(quán)利要求1所述的用于處理全氟化合物的介電層放電裝置，其特征是該第一、二管狀介電層為同心圓管。
3.如權(quán)利要求1所述的用于處理全氟化合物的介電層放電裝置，其特征是該第一、二管狀介電層的材質(zhì)為陶瓷。
4.如權(quán)利要求3所述的用于處理全氟化合物的介電層放電裝置，其特征是該第一、二管狀介電層的材質(zhì)為氧化鋁。
5.如權(quán)利要求4所述的用于處理全氟化合物的介電層放電裝置，其特征是該氧化鋁的純度大于95％。
6.如權(quán)利要求1所述的用于處理全氟化合物的介電層放電裝置，其特征是其包括一第一電極設(shè)置在該第一管狀介電層的外部、以及一第二電極設(shè)置在該第二管狀介電層的內(nèi)部。
7.如權(quán)利要求6所述的用于處理全氟化合物的介電層放電裝置，其特征是該第一電極為長(zhǎng)條狀并繞設(shè)在該第一管狀介電層的外部。
8.如權(quán)利要求6所述的用于處理全氟化合物的介電層放電裝置，其特征是該第二電極為管狀而設(shè)置在該第二管狀介電層的內(nèi)部。
9.一種用于處理全氟化合物的介電層放電裝置模組，其特征是包括復(fù)數(shù)個(gè)介電層放電裝置，每一介電層放電裝置具有至少一全氟化合物通道、至少一電極設(shè)置在該全氟化合物通道旁、以及至少一冷卻氣體通道設(shè)置在該電極旁，上述每一介電層放電裝置的全氟化合物通道彼此相連通，且上述每一介電層放電裝置的冷卻氣體通道彼此相連通；一全氟化合物氣體引入裝置，至少連接于其中一全氟化合物通道，并引入全氟化合物氣體；一冷卻氣體引入裝置，至少連接于其中一冷卻氣體通道，并引入冷卻氣體。
10.如權(quán)利要求9所述的用于處理全氟化合物的介電層放電裝置模組，其特征是更包括一高壓電配電組件，連接每一介電層放電裝置的電極，以提供電力給每一電極。
11.如權(quán)利要求9所述的用于處理全氟化合物的介電層放電裝置模組，其特征是該全氟化合物氣體引入裝置并聯(lián)于連接每一介電層放電裝置的全氟化合物通道，用于將全氟化合物氣體同時(shí)分配引入該等全氟化合物通道。
12.如權(quán)利要求9所述的用于處理全氟化合物的介電層放電裝置模組，其特征是其更包括一全氟化合物氣體引出裝置并聯(lián)于連接每一介電層放電裝置的全氟化合物通道，用于將全氟化合物氣體同時(shí)引出該等全氟化合物通道。
13.如權(quán)利要求9所述的用于處理全氟化合物的介電層放電裝置模組，其特征是上述冷卻氣體通道系以串/并聯(lián)方式相連接。
全文摘要
一種用于處理全氟化合物的介電層放電裝置及模組，其中介電層放電裝置包括一外罩、一第一管狀介電層設(shè)置于外罩內(nèi)、一第二管狀介電層設(shè)置于第一管狀介電層內(nèi)、以及至少一電極設(shè)置于外罩內(nèi)；在外罩及第一管狀介電層之間形成一第一冷卻氣體通道，在第一、二管狀介電層之間形成一全氟化合物通道，而在第二管狀介電層內(nèi)為一第二冷卻氣體通道；當(dāng)施加于電極的電壓高于一崩潰電壓時(shí)，全氟化合物通道內(nèi)的高能電子，能使全氟化合物游離或解離，進(jìn)而加以去除；第一、二冷卻氣體通道用于引入冷卻氣體以冷卻該電極；介電層放電裝置模組則是由復(fù)數(shù)個(gè)上述介電層放電裝置所組成，其可根據(jù)全氟化合物流量而任意擴(kuò)大處理容量。
文檔編號(hào)B01D53/74GK1428188SQ01144829
公開日2003年7月9日 申請(qǐng)日期2001年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者邱信夫, 呂建豪, 游生任 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院