(57)【要約】【課題】広域加工が可能な広域常圧プラズマジェット装置を提供する。【解決手段】伝達メカニズム、プラズマハウジングと２台のプラズマ発生装置を含む広域常圧プラズマジェット装置。伝達メカニズムは、中心軸を持つ回転出力端を含む。プラズマハウジングは、開口部を有する。更にプラズマハウジングは回転出力端の近くに空気吸引孔を有し、空気吸引孔はプラズマハウジングの外側壁からプラズマハウジングの内部に延びる。その結果、プラズマハウジングの熱は発生するガス循環により消散することができる。プラズマ発生装置はプラズマハウジング内に配置されて、回転出力端に接続される。プラズマ発生装置の各々は、開口部に位置付けられたプラズマノズルを有し、中心軸から傾いている。回転出力端がプラズマ発生装置を駆動して回転させるとき、２つのプラズマビームはプラズマノズルから斜めに射出され、プラズマ加工領域は増加される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を持つ回転出力端を備える伝達メカニズムと、開口部を有するプラズマハウジングと、プラズマハウジング内に配置され前記回転出力端に接続された２台のプラズマ発生装置と、を備える広域常圧（ atmospheric pressure ）プラズマジェット装置であって、
前記回転出力端は前記開口部に対向して配置されており、更に前記プラズマハウジングは回転出力端の近くに空気吸引孔を有して、該空気吸引孔はプラズマハウジングの外側壁からプラズマハウジングの内部へ延び、その結果、プラズマハウジングの熱は前記空気吸引孔と前記開口部により発生するガス循環により消散することができ、
前記プラズマ発生装置の各々は、前記開口部に位置付けられたプラズマノズルを有し、中心軸から所定角度傾いており、
前記回転出力端が前記プラズマ発生装置を駆動して回転させる時、前記プラズマ発生装置は特定角度傾いて前記中心軸の回りを回転し、その結果２つのプラズマビームが前記プラズマノズルから斜めに射出されて、プラズマ加工領域が増加する、
広域常圧プラズマジェット装置。
【請求項２】
前記プラズマ発生装置が前記中心軸から傾く角度は、１度から３０度の範囲である請求項１に記載の広域常圧プラズマジェット装置。
【請求項３】
前記プラズマ発生装置は前記中心軸に関して対称形である請求項１に記載の広域常圧プラズマジェット装置。
【請求項４】
前記プラズマハウジングは更に前記開口部の近くに空気引き出し孔を持つ請求項１に記載の広域常圧プラズマジェット装置。
【請求項５】
前記空気引き出し孔に接続された吸入装置を更に備える請求項４に記載の広域常圧プラズマジェット装置。
【請求項６】
前記伝達メカニズムは、出力源と、少なくとも１つの伝達要素とを備え、
前記出力源は、少なくとも１つの前記伝達要素と接続し、前記回転出力端は少なくとも１つの前記伝達要素と接続している請求項１に記載の広域常圧プラズマジェット装置。
【請求項７】
前記出力源が直流モーター、交流モーターまたは空圧回転シリンダーである請求項６に記載の広域常圧プラズマジェット装置。
【請求項８】
少なくとも１つの前記伝達要素がベルト、ギアセット又はチェーンである請求項６に記載の広域常圧プラズマジェット装置。
【請求項９】
前記プラズマハウジングは、前記回転出力端を前記プラズマ発生装置と接続するために使用される軸受要素を更に有する請求項１に記載の広域常圧プラズマジェット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には、常圧（ atmospheric pressure ）プラズマジェット装置に関し、より詳細には広域常圧プラズマジェット装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
常圧プラズマとは、１気圧またはほとんど１気圧で発生するプラズマのことを言う。従来の真空プラズマ技術と比較して、常圧プラズマ装置は、原価に関して明らかに有利である。機械コストの点では、高価で重い真空装置は、要求されない。製造工程の点では、ワーク（被加工物）は真空キャビティによって制限を受けず、連続式製造工程が適用できる。その技術的な特徴により効果的に製造コストが下がる。そして、その装置は、実際のニーズによって小さい携帯用の機械に構成することができる。それゆえ、仕様範囲を広げることができる。
【０００３】
常圧プラズマは、通常の気圧において２つの電極の間で電界を駆動することによって発生する。そして、電界の間のガスが電子なだれを起こして解離するとき、プラズマが発生する。プラズマの形により、コロナ放電、誘電体バリア放電、プラズマジェット及びプラズマトーチに分類可能な、異なる種類のプラズマ源とデザインがある。プラズマジェットは、集中したエネルギーと速い加工速度によって有利になる。しかし、大きいサイズの領域という必要条件の下で、常圧プラズマによりワークの表面の処理を実行し、同時に低温と速い速度の必要条件を満たすために、通常複数のプラズマ発生装置が、使用される。複数のプラズマ発生装置のコストはかなり高いため、多くのメーカーは、コストを考慮して、複数のプラズマ発生装置を使用することを取り止める。
【０００４】
台湾特許出願第９４１１１２３２号は、プラズマ射出装置を開示しているが、この装置はそのプラズマジェットを小さな領域に集中させて、効率的に大きい領域を加工することができない。現在では、広域プラズマ加工の効果は、誘電体バリア放電技術によって通常成し遂げられる。誘電体バリア放電技術は広い領域を加工することができるが、低い加工率（弱い出力による）及び機械の放電のような多くの問題がある。したがって、装置とワークは互いに非常に近く、その間の隙間は、数ミリメートル程度に小さくしなければならない。また、製造機械が簡単に過熱されるので、誘電体バリア放電技術の製造工程は多くのポリマー材に適用できない。
【０００５】
さらにまた、プラズマ掃除メカニズムは、主にプラズマの電子またはイオンとベース材の表面の間の化学反応を使う。しかし、それは表面をエッチングすることを引き起こす。そして、掃除工程の後、表面に残された微粒子が存在する。そして、それは以降の製造工程に影響を及ぼす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、広域常圧プラズマジェット装置に関する。傾斜角度のデザインによって、広域加工が達成される。該装置のガス循環の適切なデザインは、効果的に微粒子を除去して、装置が過熱されるのを避け、製品適格性を向上させて、装置の寿命を延長する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１形態によると、広域常圧プラズマジェット装置が提供される。広域常圧プラズマジェット装置は、伝達メカニズム、プラズマハウジングと２台のプラズマ発生装置を含む。伝達メカニズムは、中心軸を持つ回転出力端を含む。プラズマハウジングは開口部を有し、回転出力端は開口部に対向して配置される。更にプラズマハウジングは回転出力端の近くに空気吸引孔を有し、空気吸引孔はプラズマハウジングの外側壁からプラズマハウジングの内部に延びる。その結果、プラズマハウジングの熱は、空気吸引孔及び開口部により発生するガス循環により消散することができる。プラズマ発生装置はプラズマハウジング内に配置されて、回転出力端に接続される。プラズマ発生装置の各々は、開口部に位置付けられたプラズマノズルを有し、中心軸から傾いている。回転出力端がプラズマ発生装置を駆動して回転させるとき、プラズマ発生装置は、傾斜して中心軸の回りを回転する。その結果、２つのプラズマビームはプラズマノズルから斜めに射出され、プラズマ加工領域が増加する。
【０００８】
本発明は、好ましいが非限定的な実施形態の以下の詳しい説明から明らかになる。以下の説明は、添付の図面を参照しながら行われる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態の広域常圧プラズマジェット装置を表す。
【００１０】
【図２】図２は、作動中の図１の広域常圧プラズマジェット機構の部分図を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照して、本発明の好ましい実施形態による広域常圧プラズマジェット装置が示される。図１に示すように、広域常圧プラズマジェット装置１００は伝達メカニズム１１０、プラズマハウジング１２０と２台のプラズマ発生装置１３０、１４０を含む。伝達メカニズム１１０はたとえばベース１５０に配置されて、中心軸Ａ１を持つ回転出力端１１２を含む。伝達メカニズム１１０は、例えば、出力源と少なくとも１つの伝達要素を有している。そして、出力源は伝達要素に接続され、力を広域常圧プラズマジェット装置１００の要素へ供給する。そして、伝達要素はプラズマ発生装置１３０、１４０を駆動して回転させる。本発明の実施形態において、出力源は直流モーター、交流モーター又は空圧回転シリンダーとすることができる。そして、伝達要素はベルト、ギアセットまたはチェーンとすることができる。
【００１２】
プラズマハウジング１２０は、開口部１２４を有し、回転出力端１１２は開口部１２４に対向して配置される。更にプラズマハウジング１２０は、回転出力端１ｌ２の近くに空気吸引孔１２６を有して、空気吸引孔１２６はプラズマハウジングの外側壁からプラズマハウジングの内部へ延びる。プラズマハウジング１２０の熱は、空気吸引孔１２６と開口部１２４により発生するガス循環により消散することができる。
【００１３】
更にプラズマハウジング１２０は、開口部１２４の近くに空気引き出し孔１２８を有して、孔１２８は外側壁ｌ２０Ａから側端１２０Ｂへ延びる。広域常圧プラズマジェット装置１００は、ガスを空気引き出し孔１２８から引き出すために空気引き出し孔１２８に接続される吸入装置１６０を更に含む。
【００１４】
２台のプラズマ発生装置１３０、１４０は、プラズマハウジング１２０内に配置されて、回転出力端１１２に接続される。２台のプラズマ発生装置１３０、１４０は、それぞれ、開口部１２４に位置する２つのプラズマノズル１３２と１４２を備えている。また、２台のプラズマ発生装置１３０、１４０の各々は中心軸Ａ１から所定角度傾く。そして、回転出力端１１２がプラズマ発生装置１３０、１４０を駆動して回転させるとき、プラズマ発生装置１３０、１４０は特定角度の傾斜で中心軸Ａ１の回りを回転する。通常、プラズマガスを消散させ、２つのプラズマビームを発生させるのを助けるためにプラズマ発生装置１３０、１４０のプラズマノズル１３２、１４２の方へ吹きつけられるガスが、ある。
【００１５】
２台のプラズマ発生装置１３０、１４０は、望ましくは中心軸Ａ１に対して対称的に設置されて、同じ傾斜角度を持つ。プラズマ発生装置１３０、１４０は、異なるプラズマ加工領域を生み出すように、中心軸Ａ１からおよそ１−３０度の角度θに傾く。
【００１６】
プラズマ発生装置１３０、１４０は、斜めに配置される。プラズマ発生装置１３０、１４０はプラズマガスを発生させ、プラズマ発生装置１３０、１４０が回転駆動されるとき、プラズマ加工領域が増加するように、プラズマビームはプラズマノズル１３２と１４２から斜めに射出される。
【００１７】
好ましくは、更にプラズマハウジング１２０は、回転出力端１１２をプラズマ発生装置１３０、１４０と接続するために軸受要素１２９を備えている。その結果、回転出力端１１２は、プラズマ発生装置１３０、１４０をより滑らかに、着実に駆動して回転させる。
【００１８】
図２を参照すると、作動中の図１の広域常圧プラズマジェット機構の部分図が、示される。広域常圧プラズマジェット装置１００は、加工されるワークである目的物２００の表面の２００Ａを加工する時、回転出力端１１２は、プラズマ発生装置１３０、１４０を駆動して中心軸Ａ１の回りに回転させる。一方、プラズマビーム３１０、３２０は斜めにプラズマノズル１３２、１４２から射出されて、目的物２００の２００Ａの上に投射される。そのため、プラズマ加工の領域は、２つのプラズマビーム３１０と３２０が交差する表面２００Ａ上の２つの位置Ｐ１とＰ２によって画定された領域Ｉのサイズである。
【００１９】
中心位置にプラズマノズルを固定する従来のプラズマ加工装置と比較して、本発明の実施形態の広域常圧プラズマジェット機構１００は、プラズマ加工のより広い領域を有していて、目的物の大きいサイズの表面を加工することに適している。
【００２０】
図２に示されるように、プラズマ発生装置１３０、１４０は斜めに配置される。プラズマ発生装置１３０、１４０が回転出力端１１２によって回転させられるとき、プラズマ発生装置１３０、１４０はファンのような案内効果を生み出す。一方、回転出力端１１２は吸入力を発生させる。その結果、プラズマハウジング１２０の外側のガスは、空気吸引孔１２６を通してプラズマハウジング１２０へ注がれて、プラズマ発生装置１３０、１４０で引かれて、プラズマノズル１３２と１４２の開口部１２４を通過してプラズマハウジング１２０を出る。このように、ガスはプラズマハウジング１２０の内部と外部の間で循環する。
【００２１】
プラズマ発生装置１３０、１４０は、プラズマ発生中、熱を発生させ続ける。そして、発生する熱はプラズマハウジング１２０とプラズマ発生装置１３０、１４０のケース（図示せず）の上で簡単に蓄えられる。本発明の実施形態において、装置が過熱するのを避け本発明の実施形態の広域常圧プラズマジェット装置の寿命を延長するように、プラズマハウジング１２０の熱は、空気吸引孔１２６と開口部１２４と斜めに配置されたプラズマ発生装置１３０、１４０により発生するガス循環によりタイムリーに消散される。
【００２２】
図２を再度、例にとる。プラズマビーム３１０、３２０が目的物２００の２００Ａ表面を加工するとき、プラズマビーム３１０、３２０の活性分子（例えば電子またはイオン）と目的物２００の表面２００Ａの間の化学反応により発生する微粒子がある。吸入装置１６０（図１参照）は、空気引き出し孔１２８に接続される。プラズマビーム３１０、３２０のガスが外へ吹き出されるとき、ガスを引き出すための吸入装置１６０のメカニズムが作動する。一方、吸入装置１６０は、空気引き出し孔１２８からこれらの不必要な微粒子を抽出する。そして、微粒子の量が減らされる。このように、本発明の実施形態の広域常圧プラズマジェット機構１００は、製品適格性を向上させることができる。
【００２３】
広域常圧プラズマジェット装置１００は、本発明の実施形態において２台のプラズマ発生装置で例示されているが、本発明は上記の例に限られない。複数のプラズマ発生装置は、実際のニーズによって機械に配置されることが可能である。さらにまた、広域常圧プラズマジェット装置１００のプラズマハウジング１２０に配置された空気吸引孔１２６及び空気引き出し孔１２８の数に規制は無い。好ましくは、空気吸引孔と空気引き出し孔はプラズマハウジング１２０の上に一様に分布される。その結果、熱はガスの循環によってより均一に消散し、微粒子は同時に抽出される。
【００２４】
本発明の上記実施形態で明らかにされる広域常圧プラズマジェット装置によると、プラズマ発生装置は斜めに配置される。そして、目的物の表面を加工するとき、プラズマ発生装置は傾斜した角度において中心軸のまわりを回転する。一方、傾斜角度が外へ広げられて、プラズマビームによって投射される領域は増加する。そのため、プラズマ領域はより広くなり、プラズマ加工領域は増加する。本発明の実施形態の広域常圧プラズマジェット機構は、加工処理の利益を５０％増やす。また、斜めに配置されたプラズマ発生装置は、プラズマガスが自動的に外側に吹きつけられて、掃除工程中に汚染を招くことなく表面の加工と掃除を達成するのを可能にする。本発明の実施形態の広域常圧プラズマジェット装置は、ガス循環の良好に設計されたメカニズムを備えている。そして、それは装置の作動中に発生する熱を直接消散させて、装置が過熱するのを避ける。このように、装置は過熱による予想外の破損が無く、それゆえ装置の寿命と経済利点をさらに増やす。
【００２５】
本発明が例示として、そして好ましい実施形態に関して記述されたが、本発明がそれに制限されないことを理解すべきである。それどころか、本発明はいろいろな修正と類似した配列体と工程をカバーしていることを意図する。したがって、添付の特許請求の範囲は、すべてのそのような修正と類似した配列体と工程を含むために最も幅広い解釈を与えられなければならない。
【００２６】
この出願は２００８年１２月３１日に出願された台湾特許出願９７１５１８５４号の優先権利益を要求する。そして、その出願内容は参照によって本明細書に取り入れられる。
【図１】
2010157487.tif 000003
【図２】
2010157487.tif 000004