(57)【要約】【課題】  チューブの端部の内面を隅々まで確実にプラズマ処理する。【解決手段】  プラズマ供給部２０にチューブ端挿入部材３０を接続する。チューブ端挿入部材３０には、プラズマ供給部２０のプラズマ導出口２０ｂに連なる連通口３２と、これに続くチューブ用孔３３とを形成する。チューブ用孔３３は、チューブ９０の内径より小径の小径孔部３４と、この小径孔部３４を挟んで連通口３２とは反対側に開口された大径孔部３５とで構成し、これら孔部３４，３５の間に環状の段差面３６を形成する。大径孔部３５にチューブ９０の端部を挿入し、端面を段差面３６に突き当てる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブの内面を処理する装置であって、
プロセスガスをプラズマ化して導出口から導出するプラズマ供給部と、チューブ端挿入部材と、を備え、
前記チューブ端挿入部材には、前記導出口に接続される連通口と、この連通口に続くチューブ用孔とが形成され、
前記チューブ用孔が、チューブの内径より小径の小径孔部と、この小径孔部を挟んで前記連通口とは反対側に開口されてチューブの端部を受け入れる大径孔部とを有し、これら小径孔部と大径孔部の間にチューブの端面を突き当て可能な環状の段差面が形成されていることを特徴とするチューブ内処理装置。
【請求項２】
前記プラズマ供給部の導出口が、スリット状をなしており、
前記チューブ端挿入部材の連通口が、溝状をなして前記スリット状導出口と同方向に延び、この溝状連通口の溝底に前記小径孔部が連なっていることを特徴とする請求項１に記載のチューブ内処理装置。
【請求項３】
前記チューブ端挿入部材には、前記溝状連通口及びそれに続くチューブ用孔が複数形成されており、前記複数の溝状連通口どうしが、一列に並べられ、これら一列をなす溝状連通口に前記スリット状導出口が跨っていることを特徴とする請求項２に記載のチューブ内処理装置。
【請求項４】
チューブの内面を処理するのに用いる部材であって、
プロセスガスをプラズマ化して導出するプラズマ供給部の導出口に接続される連通口と、この連通口に続くチューブ用孔とが設けられ、
前記チューブ用孔が、チューブの内径より小径の小径孔部と、この小径孔部を挟んで前記連通口とは反対側に開口されてチューブの端部を受け入れる大径孔部とを有し、これら小径孔部と大径孔部の間にチューブの端面を突き当て可能な環状の段差面が形成されていることを特徴とするチューブ内処理用のチューブ端挿入部材。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のチューブ端挿入部材を用いてチューブの内面を処理する方法であって、
チューブの端面を前記環状段差面から僅かに離し、プロセスガスの流れによって外部の雰囲気ガスが前記大径孔部の内面とチューブの外面の間の隙間を経てチューブ内に誘導されるようにすることを特徴とするチューブ内処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブの内面を処理するための装置及びその処理時にチューブの端を挿入し接続する部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、チューブの内面に被膜を形成したり親水化等の表面改質をしたりするチューブ内処理が求められている。
関連する技術として、筒状プラスチック容器の内部に棒状電極を挿入してプラズマを発生させ、容器の内面にプラズマ成膜を行なうもの（特許文献１）等が知られている。
【特許文献１】特開２００１−３１０９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、処理対象が細長いチューブの場合、その内部に電極を設置するのは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、
チューブの内面を処理する装置であって、
プロセスガスをプラズマ化（活性化、ラジカル化、イオン化を含む）して導出口から導出するプラズマ供給部と、チューブ端挿入部材と、を備え、
前記チューブ端挿入部材には、前記導出口に接続される連通口と、この連通口に続くチューブ用孔とが形成され、
前記チューブ用孔が、チューブの内径より小径の小径孔部と、この小径孔部を挟んで前記連通口とは反対側に開口されてチューブの端部を受け入れる大径孔部とを有し、これら小径孔部と大径孔部の間にチューブの端面を突き当て可能な環状の段差面が形成されていることを特徴とする。
これによって、プラズマ化されたプロセスガス（以下、適宜「プラズマガス」という）をチューブの内部に送り込んで内面に当て、プラズマ処理することができる。したがって、チューブの内部に電極を配置する必要がない。しかも、プラズマガスは、狭い小径孔部から広いチューブ内に入るため、チューブの端部内で乱流になる。これによって、プラズマガスをチューブ端部内の隅々まで行き渡らせることができる。この結果、チューブの端部の内面を隅々まで確実にプラズマ処理することができる。
【０００５】
前記プラズマ供給部の導出口は、例えばスリット状をなしている。この場合、前記チューブ端挿入部材の連通口が、溝状をなして前記スリット状導出口と同方向に延び、この溝状連通口の溝底に前記小径孔部が連なっていることが望ましい。これによって、スリット状導出口から導出されるプラズマガスを溝状連通口で集め、小径孔部に導くことができる。
【０００６】
前記チューブ端挿入部材には、前記溝状連通口及びそれに続くチューブ用孔が複数形成されており、前記複数の溝状連通口どうしが、一列に並べられ、これら一列をなす溝状連通口に前記スリット状導出口が跨っていることが望ましい。これによって、複数のチューブを同時に処理することができる。
【０００７】
また、本発明は、チューブの内面を処理するのに用いるチューブ端挿入部材であって、
プロセスガスをプラズマ化して導出するプラズマ供給部の導出口に接続される連通口と
、この連通口に続くチューブ用孔とが設けられ、
前記チューブ用孔が、チューブの内径より小径の小径孔部と、この小径孔部を挟んで前記連通口とは反対側に開口されてチューブの端部を受け入れる大径孔部とを有し、これら小径孔部と大径孔部の間にチューブの端面を突き当て可能な環状の段差面が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
更に、本発明は、前記チューブ端挿入部材を用いてチューブの内面を処理する方法であって、
チューブの端面を前記環状段差面に突き当てて処理を行なってもよい。
或いは、チューブの端面を前記環状段差面から僅かに離し、プロセスガスの流れによって外部の雰囲気ガスが前記大径孔部の内面とチューブの外面の間の隙間を経てチューブ内に誘導されるようにしてもよい。後者の方法は、雰囲気ガス成分とプロセスガスの添加成分が同じである場合に有効である。すなわち、プロセスガス源として上記添加成分を用意しなくても、雰囲気ガスの混入によって実質的に添加することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、プラズマガスをチューブの端部から内部に送り込むことによってチューブの内面を確実に処理することができる。しかも、プラズマガスが狭い小径孔部から広いチューブ内へ出たとき乱流を起こし、チューブの端部の内面を隅々まで確実にプラズマ処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって詳述する。
図１及び図２は、チューブ９０の内面をプラズマ処理するためのチューブ内処理装置を示したものである。チューブ内処理装置は、ガス導入部１０と、プラズマ供給部２０と、チューブ端挿入部材３０を備えている。
【００１１】
図２に示すように、ガス導入部１０の側部には、インレットポート１１が設けられ、このインレットポート１１にガス供給管４１を介してプロセスガス源４０が接続されている。プロセスガス源４０には、処理目的に応じたガスが貯えられている。例えば、チューブ内面の親水化処理用のプロセスガスとして窒素ガスが貯えられている。
詳細な図示は省略するが、ガス導入部１０の内部には、チャンバーやスリット等からなるガス均一化路が形成されている。このガス均一化路にて、インレットポート１１からのプロセスガスを全体的に均一化し、後記ガス導入口２２ａに導入するようになっている。
【００１２】
ガス導入部１０の下側に上記プラズマ供給部２０が設けられている。
図１に示すように、プラズマ供給部２０は、平行平板型の一対の電極２１，２１を有している。これら電極２１，２１は、ステンレスやアルミ等の金属にて構成されている。片側のホット電極２１は、電源５０に接続され、反対側のアース電極２１は電気的に接地されている。これら電極２１，２１が、前後（図１において左右）に対向するようにしてフレーム２２にて保持されている。フレーム２２は、プラスチック（例えばＭＣナイロン、テフロン（登録商標）、ユニレート、塩化ビニル）等の絶縁性材料にて構成され、電極２１，２１を絶縁している。また、プラズマ供給部２０の底部には、フレーム２２と同じ絶縁材質のロアカバー２４が設けられ、このロアカバー２４にて電極２１，２１が下から支持されている。
【００１３】
２つの電極２１，２１の対向面には、石英ガラスやアルミナ等の固体誘電体からなる板２３，２３がそれぞれ当接されている。これら固体誘電体板２３，２３の厚さは、１ｍｍ〜２ｍｍ程度である。なお、固体誘電体板２３に代えて、アルミナ等の固体誘電体を溶射等で被膜することにしてもよい。これら固体誘電体板２３，２３の上下両端部は、それぞ
れ電極２１，２１より上下に突出されている。
【００１４】
図５（ａ）に拡大して示すように、各固体誘電体板２３の上端面２３ａは、他方の固体誘電体板２３の側へ向く斜面になるように面取りされている。一方、フレーム２２には、この固体誘電体板２３の上端部を嵌める断面クサビ状の溝２２ｂが形成されている。この溝２２ｂの斜面をなす上側端面２２ｃに固体誘電体板２３の上端斜面２３ａが宛がわれている。
【００１５】
図５（ｂ）に示すように、組み付けの際は、固体誘電体板２３を電極２１に当てるとともに上へスライドさせる。そして、同図（ａ）に示すように、固体誘電体板２３の上端斜面２３ａをフレーム２２の溝２２ｂの上側斜面２２ｃに突き当てる。この状態で、電極２１が背部から固体誘電体板２３を少し押圧するようにする。これによって、固体誘電体板２３をしっかり固定できるとともに、電極２１と固体誘電体板２３の密着性を向上させることができ、これら電極２１と固体誘電体板２３どうしの間に隙間が形成されるのを確実に防止できる。これによって、電極２１と固体誘電体板２３の間にアークが発生するのを防止でき、パーティクルの発生を防止することができる。
なお、図１に示すように、固体誘電体板２３の下端部は、上記チューブ端挿入部材３０によって支持されている。
【００１６】
図２に示すように、一対の固体誘電体板２３，２３の間の左右両端部には、絶縁体からなる薄板状のスペーサ２５がそれぞれ挟まれている。これにより、図１に示すように、固体誘電体板２３，２３どうしの間に狭い通路２０ａが形成されている。通路２０ａの厚さは、１ｍｍ〜２ｍｍ程度であり、左右方向（図１の紙面直交方向）の長さは例えば５０ｍｍ程度である。この通路２０ａが、上記電源５０からホット電極２１への電圧供給によってプラズマ発生通路となる。
【００１７】
通路２０ａの上端部（上流端）は、フレーム２２の上端部に形成されたガス導入口２２ａに連なっている。
一対の固体誘電体板２３，２３の下端部は、プラズマ供給部２０の底面に達している。これにより、通路２０ａの下端部は、プラズマ供給部２０の底面に開口されている。この通路２０ａの底面開口が、プラズマ導出口２０ｂとなっている。プラズマ導出口２０ｂは、スリット状をなして左右に直線状に延びている。プラズマ導出口２０ｂの長さ及び厚さは、通路２０ａと同寸法である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、プラズマ供給部２０の底面に、上記チューブ端挿入部材３０が宛がわれ着脱可能に固定されている。固定手段には例えばボルト（図示せず）が用いられている。チューブ端挿入部材３０は、セラミック（例えばアルミナ）や樹脂（例えばユニレート）等の絶縁性材料にて構成されている。
図３（ａ）及び同図（ｂ）に示すように、チューブ端挿入部材３０は、長方形の板状をなしている。チューブ端挿入部材３０には、一対（複数）の孔構造３１，３１が左右に並んで形成されている。図１及び図２に示すように、各孔構造３１，３１は、連通口３２とそれに続くチューブ用孔３３にて構成されている。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、各孔構造３１，３１の連通口３２は、左右に延びる溝状をなしてチューブ端挿入部材３０の上面に開口されている。左右２つの孔構造３１，３１の溝状連通口３２，３２どうしは、一直線に連なっている（一列に並べられている）。図２に示すように、これら２つの溝状連通口３２，３２の上面開口の全長が、プラズマ導出口２０ｂの全長と連なっている。（言い換えると、プラズマ導出口２０ｂが、複数の溝状連通口３２，３２に跨っている。）
例えば、プラズマ導出口２０ｂの長さが５０ｍｍであるのに対し、各溝状連通口３２の
長さはその半分の２５ｍｍであり、２つの溝状連通口３２を合わせた全体の長さが、プラズマ導出口２０ｂの長さと一致している。
溝状連通口３２の厚さは、プラズマ導出口２０ｂの厚さと略同じかそれより若干大きい。
【００２０】
図２及び図４に示すように、各溝状連通口３２の断面は、円弧形状をなしている。これにより、溝状連通口３２の流路が、深さ方向に向かって次第に狭くなっている。例えば、溝状連通口３２の底面の曲率半径は、３０ｍｍ程度であり、中央部での深さは、３ｍｍ程度である。
【００２１】
各孔構造３１のチューブ用孔３３は、小径孔部３４と大径孔部３５の二段円孔構造になっている。小径孔部３４の上端部が、溝状連通口３２の溝底に連なっている。小径孔部３４の内径は、処理すべきチューブ９０の内径より小径になっている。例えば、チューブ９０の内直径が１２ｍｍ程度に対し、小径孔部３４の内直径は、８ｍｍ程度になっている。図３（ｂ）に示すように、小径孔部３４の内直径は、溝状連通口３２の幅と比べると若干大きくなっているが、同寸法にしてもよく、若干小さくしてもよい。
【００２２】
図１及び図２に示すように、小径孔部３４の下側に大径孔部３５が連なっている。この大径孔部３５の下端部が、チューブ端挿入部材３０の底面に開口されている。図４に示すように、大径孔部３５の内径は、チューブ９０の外径より僅かに大径になっている。例えば、チューブ９０の外直径が１４ｍｍ〜１５ｍｍ弱に対し、大径孔部３５の内直径は、１５ｍｍ程度になっている。これにより、チューブ９０の端部を受け入れ可能になっている。
【００２３】
図１、図２、図３（ｂ）に示すように、小径孔部３４と大径孔部３５の間に円環状の段差面３６が形成されている。図４に示すように、この段差面３６にチューブ９０の端面が突き当て可能になっている。
【００２４】
上記チューブ内処理装置は、次のように使用される。
図４に示すように、処理すべきチューブ９０の端部をチューブ端挿入部材３０の大径孔部３５に差し込む。そして、端面を段差面３６に突き当てる。チューブ端挿入部材３０には、孔構造３１，３１が２つ設けられているので、これら孔構造３１，３１の大径孔部３５，３５にそれぞれ別のチューブ９０を差し込むことにより、２本のチューブ９０，９０を同時に処理することができる。
【００２５】
その後、プロセスガス源４０のプロセスガス（例えば窒素）を、ガス導入部１０での均一化を経て、ガス導入口２２ａからプラズマ発生通路３０ａに導入する。併行して、電源５０から電極２１に電圧供給を行なう。これによって、プラズマ発生通路２０ａ内に常圧グロー放電が起き、プロセスガスがプラズマ化される。そして、図４の矢印曲線に示すように、プラズマ導出口２０ｂから導出される。
このプラズマガスは、チューブ端挿入部材３０の２つの環状連通口３２で集められ、小径孔部３４を通り、大径孔部３５のチューブ９０の内部に送り込まれる。そして、チューブ９０の内面に当たる。これによって、チューブ９０の内面を親水化する等のプラズマ処理を行なうことができる。したがって、チューブ９０内に電極を挿入する必要はない。
しかも、プラズマガスは、狭隘な小径孔部３４から広いチューブ９０の端部内に入ったとき、急拡大して乱流となる。これによって、チューブ９０の端部の内面を隅々まで確実にプラズマ処理することができる。
【００２６】
チューブ９０の端部形状は、図４に示すように、ストレート状であるのに限られない。例えば、図６に示すように、チューブ９０の端部が、先端に向かってテーパ状に拡径して
いる場合であっても、同様に、そのテーパ状の内面の隅々までプラズマガスが乱流になって行き渡り、確実に処理することができる。
【００２７】
プロセスガスが窒素を主成分とし、それに微量の酸素を添加すると処理性能が向上する場合には、次のような操作を行なうことにしてもよい。
すなわち、プロセスガス源４０は窒素だけを供給するようにする。一方、図７に示すように、チューブ９０の端部を、チューブ用孔３３の段差面３６に突き当てるのではなく、僅かに離す。この状態で、プラズマ供給部２０にて生成した窒素プラズマを小径孔部３４からチューブ９０内へ送り込む。この時、窒素プラズマは急膨張によって負圧になる。このため、外部の空気（雰囲気ガス）が、大径孔部３５の内周とチューブ９０の外周の隙間を通り、チューブ９０の内部に誘導される。これによって、空気中の酸素が窒素プラズマに微量混入されることになる。したがって、プラズマガス源４０として酸素ソースを用意する必要が無い。
【００２８】
本発明は、上記実施形態に限らず、種々の変形をなすことができる。
例えば、チューブ端挿入部材の孔構造３１の数ひいてはチューブ用孔３３の数は、２つに限られず、１つだけでもよく、３つ以上設けてもよい。スリット状導出口２０ｂは、これら複数の孔構造３１の溝状連通口３２の全体に跨る長さにするとよい。孔構造３１，３１，…のピッチは、例えば２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度が好ましい。
本実施形態で挙げた各寸法は、あくまでも例示であって、本発明装置がこれに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明は、チューブの内面をプラズマ処理するのに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係るチューブ内処理装置を示し、図２のＩ−Ｉ線に沿う側面縦断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う上記チューブ内処理装置の正面縦断面図である。
【図３（ａ）】上記チューブ内処理装置のチューブ端挿入部材の平面図である。
【図３（ｂ）】上記チューブ端挿入部材の底面図である。
【図４】上記チューブ端挿入部材を、大径孔部にチューブの端部を挿入した状態で示す拡大断面図である。
【図５（ａ）】固体誘電体板の上端部支持構造を示す拡大断面図である。
【図５（ｂ）】固体誘電体板を組み込む様子を示す拡大断面図である。
【図６】上記チューブ端挿入部材を、大径孔部に末広状のチューブ端部を挿入した状態で示す拡大断面図である。
【図７】上記チューブ端挿入部材を、大径孔部にチューブ端部を段差面から若干離して挿入した状態で示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
２０    プラズマ供給部
２０ａ  プラズマ発生通路
２０ｂ  スリット状導出路
３０    チューブ端挿入部材
３１    孔構造
３２    溝状連通口
３３    チューブ用孔
３４    小径孔部
３５    大径孔部
３６    環状段差面
９０    チューブ
【図１】
2006150235.tif 000003
【図２】
2006150235.tif 000004
【図３（ａ）】
2006150235.tif 000005
【図３（ｂ）】
2006150235.tif 000006
【図４】
2006150235.tif 000007
【図５（ａ）】
2006150235.tif 000008
【図５（ｂ）】
2006150235.tif 000009
【図６】
2006150235.tif 000010
【図７】
2006150235.tif 000011