(57)【要約】【課題】  粉体の表面を均一に処理できるとともに、処理物の回収率が高く、効率的な処理が可能な粉体の表面改質装置を提供すること。【解決手段】  筒状の容器４が回転もしくは揺動可能に支持されるとともに、この容器４内であって容器内壁から間隔を保つ位置に、上記容器４の回転もしくは揺動中心軸線ｘと平行にされた棒状の放電電極５が複数配置され、放電電極５は、隣り合う放電電極５，５と間を放電可能な距離に保った電極組１０を１又は複数構成するとともに、上記電極組１０は、上記容器４が回転もしくは揺動することによって上記粉体が攪拌されたとき、撹拌された上記粉体が、当該電極組１０を構成する放電電極５，５間に形成されたプラズマＰ内を通過する位置に設けられ、粉体の表面が、上記プラズマのエネルギーによって改質される。【選択図】  図１
2018094522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の容器内に処理対象である粉体を投入し、上記粉体の表面が、上記容器内に形成されたプラズマのエネルギーによって改質される粉体の表面改質装置であって、
上記容器が回転もしくは揺動可能に支持されるとともに、
この容器内であって容器内壁から間隔を保つ位置に、上記容器の回転もしくは揺動中心軸線と平行にされた棒状の放電電極が複数配置され、
上記放電電極は、隣り合う放電電極との間を放電可能な距離に保った電極組を１又は複数構成するとともに、
上記各電極組は、上記容器が回転もしくは揺動することによって上記粉体が攪拌されたとき、撹拌された上記粉体が、当該電極組を構成する上記放電電極間に形成されたプラズマ内を通過する位置に設けられた粉体の表面改質装置。
【請求項２】
上記容器の内壁には、中心に向かって突出した攪拌用凸部が設けられた請求項１に記載の粉体の表面改質装置。
【請求項３】
上記容器内には、上記放電電極と上記容器の回転もしくは揺動中心軸線との間に、上記中心軸線に沿ったガス供給筒が設けられ、
このガス供給筒は、その外壁に複数の噴射口が形成されるとともに、長手方向一端に、プラズマ生成用ガスの供給手段が接続され、
上記プラズマ生成用ガスが上記噴射口から噴射される請求項１又は２に記載の粉体の表面改質装置。
【請求項４】
上記噴射口は、少なくとも、上記電極組の隣り合う放電電極間に対応する位置に設けられ、プラズマ生成用ガスが、上記噴射口から上記隣り合う放電電極間に向かって噴射される請求項３に記載の粉体の表面改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラズマによって粉体の表面を改質する粉体の表面改質装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを利用して粉体の表面改質を行なう装置として、特許文献１に示すものが知られていた。
この従来の表面改質装置は、図７に示すように、円筒状の容器１の内壁を構成する周辺電極２と、容器１内で上記周辺電極２との間に所定の隙間を保って対向する中心電極３とを備えている。
そして、容器１内に粉体を投入して容器１を回転させながら、上記電極２，３間に交流高電圧を印加すると、上記電極２，３間にプラズマが生成され、このプラズマによって粉体の表面が改質されるという装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９６６６９号公報
【特許文献２】特開２０１０−０２９８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の表面改質装置では、図７に示すように、上記周辺電極２と中心電極３との間に強い電界Ｅが形成される。そのため、この電極２，３間に投入された粉体は、処理中、常時電界Ｅの影響を受け、容器１内の粉体は帯電して静電凝集しやすくなる。凝集体となった粉体は、容器１が回転してもほぐれにくく、凝集体のままプラズマに曝される。したがって、凝集体の表面のみが改質され、凝集体の内部の粉体は改質されない。その結果、粉体全体としては改質ムラができてしまい、目的の表面特性を有する粉体を得られないという問題があった。
【０００５】
また、粉体は、上記のように常時強い電界Ｅ内に位置するため、熱を持ちやすい。粉体の凝集体が発熱すれば、表面が溶融して一体化（ブロッキング）してしまう。ブロッキングしてしまえば、粉体の状態ではなくなって、ほぐれることはない。
さらに、従来の表面改質装置は、容器１が周辺電極２を構成しているため、容器１の内壁に電流が流れてジュール熱が発生する。そのため、容器１の内壁に接触した粉体は加熱され、内壁に溶融固着してしまうことがある。
特に、容器１の下部には重力によって粉体が集まりやすいため、この部分で固着やブロッキングが起こりやすくなる。
【０００６】
一度、ブロッキングしたり、容器１の内壁へ固着したりしたものは、プラズマに曝されても、改質処理された目的の粉体にはならない。
また、熱溶融するほど加熱された粉体は変質してしまうという問題もあった。
以上のように、従来の装置では、粉体を均一に表面改質することができなかった。また、凝集体や固着物の形成、熱変質によって、目的の粉体の回収率が悪いという問題もあった。
さらに、容器１から固着物や凝集体を取り除かなければならないため、容器１の清掃に手間がかかるという問題もあった。
この発明の目的は、粉体の表面を均一に処理できるとともに、処理物の回収率が高く、効率的な処理が可能な粉体の表面改質装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、筒状の容器内に処理対象である粉体を投入し、上記粉体の表面が、上記容器内に形成されたプラズマのエネルギーによって改質される粉体の表面改質装置を前提とする。
第１の発明は、上記容器が回転もしくは揺動可能に支持されるとともに、この容器内であって容器内壁から間隔を保つ位置に、上記容器の回転もしくは揺動中心軸線と平行にされた棒状の放電電極が複数配置され、上記放電電極は、隣り合う放電電極との間を放電可能な距離に保った電極組を１又は複数構成するとともに、上記電極組は、上記容器が回転もしくは揺動することによって上記粉体が攪拌されたとき、撹拌された上記粉体が、当該電極組を構成する上記放電電極間に形成されたプラズマ内を通過する位置に設けられたことを特徴とする。
【０００８】
なお、上記電極組とは、隣り合う放電電極間の距離が放電可能な距離に保たれた一対の放電電極からなる組のことである。そして、特定の一つの放電電極が、その両隣の放電電極との距離をいずれも放電可能な距離に保っている場合、上記特定の放電電極は両側の放電電極のそれぞれと電極組を構成することになる。
【０００９】
第２の発明は、上記容器の内壁に、中心に向かって突出した攪拌用凸部が設けられたことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、上記容器内に、上記放電電極と上記容器の回転もしくは揺動中心軸線との間に、上記中心軸線に沿ったガス供給筒が設けられ、このガス供給筒は、その外壁に複数の噴射口が形成されるとともに、長手方向一端に、プラズマ生成用ガスの供給手段が接続され、上記プラズマ生成用ガスが上記噴射口から噴射されることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、上記噴射口は、少なくとも、上記電極組の隣り合う放電電極間に対応する位置に設けられ、プラズマ生成用ガスが、上記噴射口から上記隣り合う放電電極間に向かって噴射されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、処理対象である粉体が、プラズマが形成された電極間を通過するときのみ、強い電界の作用を受けるので、従来のように常時電界内に存在している場合と比べて帯電しにくく、粉体が静電凝集しにくい。そのため、容器の回転によって粉体はばらばらになった状態で落下し、その過程でプラズマに曝されるので、粉体表面が均一に改質される。
また、粉体が電界の作用を受ける時間が短いので、電界によって粉体が発熱することもない。したがって、発熱によって表面が溶融してブロッキングすることもない。
さらに、容器内壁で電極を構成していないため、内壁にジュール熱が発生しない。そのため、内壁の発熱で粉体表面が溶融して、粉体が凝集したり、粉体が容器に固着したりすることもないし、粉体が熱変質してしまうこともない。
したがって、粉体を、歩留まり良く、均一に改質処理することができる。また、容器の清掃作業の負担も軽減し、改質処理の作業性が向上する。
【００１３】
第２の発明によれば、回転もしくは揺動する撹拌用凸部が、容器内の粉体をより高い位置まで搬送することができる。粉体は高い位置から落下すればよりバラバラになりやすいので、その落下過程で放電電極間のプラズマに曝された粉体は、均一に表面改質される。
【００１４】
第３の発明によれば、重力落下による攪拌作用に、プラズマ生成用ガスの噴射力による攪拌力が加わって、粉体がよりばらばらになって容器内で舞うようになる。そのため、粉体の凝集も起こらず、さらに均一な表面改質ができる。
【００１５】
第４の発明によれば、プラズマ生成用ガスが、隣り合う電極間に形成される電界と交差する方向に噴射され、放電によって生成されるプラズマをガスの噴射方向に広げることができる。このようにプラズマが生成されたエリアを広くできるため、撹拌された粉体がプラズマに曝され易くなって、処理時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の第１実施形態の容器の断面図である。
【図２】第１実施形態の全体構成を示した概略図である。
【図３】第２実施形態の断面図であって、（ａ）は容器が停止している状態で、（ｂ）は容器が回転している状態を示している。
【図４】第３実施形態の容器の断面図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】第４実施形態の容器の断面図である。
【図７】従来の粉体の表面処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明の第１実施形態の粉体の表面改質装置は、図１に示すようにこの発明の容器であるガラス製の円筒状の容器本体４内に、その内壁から所定の間隔を保って複数の棒状の放電電極５が配置されたものである。
上記容器本体４は、図２に示すように両端を開口した筒部４ａに、この筒部４ａと一体的に形成されたフランジ部４ｂを備え、その両端の開口が底板部材６，７で塞がれている。
また、各放電電極５は、セラミック製などの誘電体パイプ８と、その中に挿入された棒状の金属電極９とで構成され、後で説明する容器本体４の回転中心軸線ｘに平行に、円周に沿って等間隔に配置されている。
【００１８】
上記円周に沿って配置された放電電極５の金属電極９には、高電圧電源１１の高電圧側とアース側とが、交互に接続されている（図１参照）。この高電圧電源１１は、例えば１［ｋＨｚ］以上の高周波高電圧を出力する電源である。この高電圧電源１１の出力周波数は、特に限定されるものではないが、安定した放電や熱の発生等を考慮すると、１［ｋＨｚ］〜１１０［ｋＨｚ］程度が好ましい。
さらに、この第１実施形態では、円周に沿って配置されたすべての放電電極５が、自身と隣り合う放電電極５との距離を放電可能な距離に保ち、隣り合う放電電極５とともにこの発明の電極組１０を構成している。つまり、この第１実施形態では、一つの放電電極５が、両隣の放電電極のそれぞれとともに１つの電極組１０を形成している。
【００１９】
したがって、上記高電圧電源１１をオンにして放電電極５に高電圧が印加されれば、上記電極組１０を構成する隣り合う放電電極５，５間の破線の矢印で示した電界Ｅによって放電が発生し、図１に網掛けで示したプラズマエリアＰがリング状に形成される。
なお、上記金属電極９を誘電体パイプ８で覆っているのは、金属電極９を誘電体で覆うことによって、放電電極５の長さ方向全長に亘って均一な放電を発生させるためである。金属電極９が露出した状態で高電圧が印加された場合には、金属電極９の特定の点のみから放電が発生してしまうことがある。
【００２０】
なお、上記誘電体パイプ８を構成する材質としては、セラミックのほか、耐熱強化ガラス、石英ガラス、樹脂など、耐熱性及び耐電圧特性を有する様々な誘電体材料を用いることができる。
また、上記誘電体パイプ８に挿入される金属電極９は、棒状であればよく、断面形状や長さは特に限定されない。放電電極５の長さ方向全長に亘ってより均一な放電を可能にするように、その形状や長さを選択すればよい。
【００２１】
上記のような容器本体４に処理対象である粉体を投入し、電圧を印加しながら容器本体４を図１の矢印Ａ方向に回転させると、粉体は容器本体４の内壁に付着して、内壁面とともに移動する。そして、内壁面への粉体の付着力に重力が打ち勝つと、粉体は下方へ落下する。この落下過程で、粉体が、放電電極５，５間の上記プラズマエリアＰを通過する。このように容器本体４の回転によって攪拌された粉体は、上記プラズマエリアＰを通過し、プラズマのエネルギーによって表面が改質される。
【００２２】
次に、上記容器本体４を回転させる手段や、放電電極５に高電圧を供給する具体的な手段について、図２を用いて説明する。
図２は、第１実施形態の装置全体を、上記容器本体４の回転中心軸線ｘに沿った側面側からみた概略図である。この図２では、図１で示すように円周に沿って配置された放電電極５のうち、容器本体４の上下端に位置するもののみを示し、他の放電電極５を省略している。
【００２３】
図２に示すように、容器本体４のフランジ部４ｂには、底板部材６，７が固定されている。これら底板部材６，７には、上記放電電極５を構成する誘電体パイプ８を支持するための支持孔６ａ，７ａが形成されている。誘電体パイプ８は、容器本体４の回転中心軸線ｘに平行にして上記底板部材６，７間に渡されるとともに、その両端側が上記支持孔６ａ，７ａ内に挿入され、固定されている。
そして、この誘電体パイプ８内の金属電極９に連結された導線１２が、上記誘電体パイプ８の一端から外部に引き出されている。
さらに、上記底板部材６，７の中央には、板厚方向に貫通するガス通路６ｂ，７ｂが形成されている。
なお、上記底板部材６，７は、例えば樹脂製の円盤の外周に金属製のギア部６ｃ，７ｃが設けられた部材である。
【００２４】
また、一方の底板部材６には、金属製の回転軸１３が固定されている。この回転軸１３は、軸部１３ａと、取り付け部１３ｂとからなり、軸部１３ａが、ベアリングなどの金属製の軸受部材１４で回転可能に支持され、取り付け部１３ｂがボルトなどで上記底板部材６に固定されている。この回転軸１３の中心線が上記容器本体４の上記回転中心軸線ｘとなる。
上記軸受部材１４には、上記高電圧電源１１の高電圧側が接続されている。金属で形成された軸受部材１４と回転軸１３とは、電気的導通状態を保つので、上記回転軸１３には上記高電圧電源１１によって高電圧が印加される。そのため、上記誘電体パイプ８から引き出された導線１２を回転軸１３の取り付け部１３ｂに接続すれば、放電電極５に高電圧を印加することができる。
【００２５】
また、底板部材６，７は、その外周を構成する金属製の上記ギア部６ｃ，７ｃにかみ合うギア１５，１６によって下から支えられている。上記ギア１５，１６は、１本の金属製の回転軸１７で連結され、この回転軸１７の両端は、金属製の軸受部材１８，１９で回転可能に支持されている。そして、一方のギア１５には、それにかみ合うギア２０を噛み合わせるとともに、このギア２０にはモータＭの出力軸が連結されている。
したがって、モータＭが回転すると、上記ギア２０からギア１５、回転軸１７、ギア１６に回転力が伝達され、これらギア１５，１６にかみ合うギア部６ｃ，７ｃが回転する。その結果、容器本体４が放電電極５とともに回転する。
【００２６】
また、この第１実施形態では、軸受部材１８に上記高電圧電源１１のアース側を接続している。金属で形成された上記軸受部材１８，１９、ギア１５，１６、回転軸１７及びギア部６ｃ，７ｃは、電気的導通状態を保つので、これら全てがアース電位に保たれる。そこで、ギア部６ｃに上記誘電体パイプ８から引き出された導線１２を接続すれば、放電電極５をアース電位に保つことができる。
【００２７】
そして、この第１実施形態では、図１に示すように円周状に設けられた放電電極５のうち、高電圧を印加されるものとアース電位に保たれるものとが交互に配置されるようにしている。そのため、放電電極５の位置によって、金属電極９に連結された導線１２を、上記取り付け部１３ｂに接続したり、上記ギア部６ｃに接続したりしている。図２では、高電圧側の放電電極５の導線１２を回転軸１３の取り付け部１３ｂに接続した状態を示しているが、アース側の放電電極５の図示しない導線１２は、上記ギア部６ｃに接続されている。
【００２８】
さらに、上記回転軸１３には、中心軸線に沿ったガス通路１３ｃが形成されている。このガス通路１３ｃは、取り付け部１３ｂを上記底板部材６に固定したとき、上記底板部材６のガス通路６ｂと連通し、これらのガス通路１３ｃ，６ｂによって、プラズマ生成用ガスを外部から容器本体４内に導くようにしている。
一方、底板部材７に形成されたガス通路７ｂは、上記プラズマ生成用ガスを供給し続ける際に、容器本体４内のガスを排出するための通路である。そして、このガス通路７ｂから排気されるガス量に応じてプラズマ生成用ガスの供給量を調整し、上記容器本体４内の圧力が、大気圧もしくはその近傍に保たれるようにしている。
【００２９】
また、上記ガス通路７ｂには図示しない排ガス処理容器を接続することができる。この排ガス処理容器には、ガスとともに排出された粉体を回収する焼結金属などで形成されたフィルターや、有毒ガスを分解するための分解装置などが設けられる。この分解装置は、例えば、プラズマ生成時に生成されるオゾンや窒素酸化物を分解するものである。
ただし、容器本体４のシール性がよく、内部のプラズマ生成用ガスの濃度を一定に保つことができれば、プラズマ生成用ガスを供給し続けなくてもよく、その場合には排気用のガス通路７ｂも必要ない。また、上記排ガス処理容器も必須ではない。
【００３０】
上記のような表面改質装置では、回転軸１３のガス通路１３ｃから容器本体４内にプラズマ生成用ガスを供給しながら粉体が投入された容器本体４を回転させ、高電圧電源１１をオンにすれば、容器本体４の回転によって攪拌された粉体が、図１に示すプラズマエリアＰを通過して改質処理される。
この第１実施形態では、図７に示す従来の装置のように、粉体が常時、強い電界の作用を受けることがないため、粉体同士の静電凝集が起こったり、粉体が発熱して溶融したりしない。
【００３１】
また、容器本体４の内壁面がジュール熱によって発熱しないため、内壁面への固着も起こらない。
さらに、粉体が熱によって変質することもない。
そのため、従来の表面改質装置と比べて、均一な表面改質が可能で、表面改質された粉体の回収率もよい。
【００３２】
なお、容器本体４を回転させる手段や、放電電極５に電圧を印加する手段は、図２に示すものに限らず、一般的な様々な手段を用いることができる。また、容器本体４を回転させる代わりに、揺動させるようにしてもよい。容器本体４が回転もしくは揺動することによって、内部の粉体が攪拌されればよい。
また、この第１実施形態では、底板部材６，７に固定された放電電極５と容器本体４とが一体的に回転するようにしているが、放電電極５を回転させないで、容器本体４のみを回転させるようにしてもよいし、容器本体４と放電電極５とを別々に回転させてもよい。その場合には、放電電極５を保持する底板部材６，７と、容器本体４とを相対回転可能に連結する必要がある。
【００３３】
さらに、上記第１実施形態では、隣り合う放電電極５，５の一方を高電圧電源１１の高電圧側と接続し、他方をアース側に接続しているが、どちらかをアース電位に保つ必要はない。隣り合う放電電極５，５の電位は、その間にプラズマ生成が可能な電位差を生じさせることができればよい。したがって、各放電電極５への電圧印加の方法などはどのようなものでもよい。
【００３４】
図３に示す第２実施形態は、容器本体４の内壁に攪拌用凸部２１を設けたもので、その他の構成は、上記第１実施形態同じである。したがって、第１実施形態と同じ構成要素には図１と同じ符号を用いるとともに、この第２実施形態の説明にも、図１，２を参照する。
なお、図３では、金属電極９を省略しているが、放電電極５は誘電体パイプ８及び金属電極９で構成される。また、一部、符号１０を省略しているが、全ての放電電極５が、隣り合う放電電極５とともにこの発明の電極組１０を構成している。
上記攪拌用凸部２１は、容器本体４の軸方向に長さを有する棒状凸部で、容器本体４のほぼ全長に亘って設けられている。この攪拌用凸部２１は、容器本体４と一体的に形成されたものでもよいし、棒状の別部材を内壁に接着して構成されたものでもよい。
【００３５】
この第２実施形態も、容器本体４内に、第１実施形態と同様の放電電極５を円周に沿って設け、これらを交互に高電圧電源１１の高電圧側とアース側とに接続し（図１参照）、全周に沿って電極組１０が構成されている。したがって、上記放電電極５に高電圧を印加すれば、図３に示すプラズマエリアＰがリング状に形成される。
この状態で容器本体４を回転させれば、この回転によって撹拌された粉体がプラズマエリアＰを通過して表面改質される。そして、図７に示す従来の装置と比べて、均一な表面改質処理が効率的に実現できる点は、第１実施形態と同様である。
【００３６】
さらに、この第２実施形態では、図３（ａ）のように重力によって下方に溜まった粉体が、容器本体４の回転とともに移動する上記攪拌用凸部２１によって、図３（ｂ）に示すように容器本体４の上方に運ばれる。この攪拌用凸部２１によって粉体が運ばれる位置は、上記攪拌用凸部２１を備えていないときに粉体が容器本体４の内壁から離れる位置よりも高くなる。そのため、粉体はより高い位置から落下し、ばらばらになってプラズマエリアＰ内を通過する。粉体がばらばらになることによって、全ての粉体表面がより均一に改質される。
なお、上記機攪拌用凸部２１は、より良く粉体を攪拌するために、複数本設けてもよい。
また、撹拌用凸部２１は、粉体を攪拌できるものであればよく、その形状は棒状でなくてもよい。
【００３７】
図４に示す第３実施形態は、容器本体４の回転中心軸線ｘと放電電極５との間に、回転中心軸線ｘに沿ったガス供給筒２２を設けた装置である。
上記ガス供給筒２２は、軸方向長さを容器本体４とほぼ等しくするとともに、一方の底面が閉鎖された筒部材で、側面には複数の噴射口２２ａが形成されている。
そして、ガス供給筒２２の他方の底面側の開口は、底板部材６で塞がれ（図２参照）、この底板部材６に形成されたガス通路６ｂによって外部と連通している。
その他の構成は、上記第１実施形態と同じである。したがって、この第３実施形態の説明にも図１，２を参照する。そして、図４では符号１０を省略しているが、この第３実施形態の装置でも、隣り合う放電電極５，５間距離は放電可能な距離を保ち、これら放電電極５，５がこの発明の電極組１０を構成している。
【００３８】
また、上記噴射口２２ａは、図４に示すようにガス供給筒２２の側面に、円周に沿うとともに、軸方向にも複数形成されている。そして、上記噴射口２２ａは、円周に沿って配置された放電電極５，５間に対応する位置に設けられ、プラズマ生成用ガスが放電電極５，５間に噴射されるようにしている。
したがって、上記ガス供給筒２２に、回転軸１３に形成された上記ガス通路１３ｃ及びガス通路６ｂからプラズマ生成用ガスを供給すると、このプラズマ生成用ガスは、上記噴射口２２ａから上記放電電極５，５間に向かって噴射される。噴射口２２ａから噴射されたプラズマ生成用ガスは、上記放電電極５，５間に形成された電界によってプラズマ化されプラズマエリアＰが形成される。
【００３９】
プラズマエリアＰが形成された状態で、上記容器本体４を上記第１実施形態と同様に回転させれば、この回転によって粉体が攪拌され、撹拌された粉体は、落下する過程で上記プラズマエリアＰ内を通過して、表面が改質処理される。
特に、この第３実施形態では、噴射口２２ａから噴射したプラズマ生成用ガスが、その噴射圧によって容器内の粉体をばらばらに舞い上がらせるので、粉体は完全にばらばらになってプラズマエリアＰを通過する。つまり、粉体は容器本体４の回転とガスの噴射圧とによってよりよく攪拌され、より均一な表面改質ができる。
【００４０】
しかも、この第３実施形態では、上記噴射口２２ａは、隣り合う放電電極５，５間に対応して設けられているので、図５に示すように、上記放電電極５，５間に生成されたプラズマは上記ガスの噴射圧によって容器本体４の内壁に向かって広げられる。このようにプラズマエリアＰが広くなるので、粉体はプラズマに曝され易くなって処理時間を短縮できるメリットもある。
なお、容器本体４内に供給されたプラズマ生成用ガスは、上記底板部材７のガス通路７ｂから排出され、図示しない排ガス処理容器で処理される。
【００４１】
図６に示す第４実施形態は、放電電極５を、円周状ではなく、円周の一部のみに沿って配置した装置である。また、この第４実施形態では、容器本体４を回転させるのではなく、矢印Ａ，Ｂのように揺動させて粉体を攪拌するとともに、放電電極５は揺動させず、図示の位置を保つ構成にしている。
この第４実施形態では、容器本体４の揺動によって攪拌された粉体は容器本体４の最上部まではほとんど到達しない。このように粉体が存在しない上部には放電電極５を省略し、撹拌された粉体の存在率が高い部分のみに放電電極５を配置して、放電可能な電極組１０が構成されるようにしている。言い換えれば、粉体がほとんど存在しない位置の放電電極５を省略し、表面改質に寄与しないプラズマエリアＰを生成させないようにして省エネを実現できる。
【００４２】
この第４実施形態も、上記他の実施形態と同様に、図７の従来の表面改質装置と比べて、粉体の静電凝集や、ブロッキング、容器内壁への固着、熱変質がなく、均一な表面改質ができる。
なお、上記第４実施形態では、放電電極５を静止させ、容器本体４のみを揺動させているが、放電電極５を容器本体４と一体的に揺動させてもよい。
【００４３】
上記第１〜３実施形態では、複数の放電電極５を円周に沿って等間隔に配置し、全ての放電電極５が隣り合う放電電極５との距離を放電可能にした電極組１０を構成し、第４実施形態では円周の一部に沿って放電電極５を配置して電極組１０を構成しているが、放電電極５の配置は、上記実施形態に限定されない。
例えば、放電電極５が四角形や三角形に沿って配置されてもよいし、放電可能な距離を保った放電電極５，５からなる電極組１０同士が、放電しない距離を保って配置されるようにしてもよい。
【００４４】
上記第１〜４実施形態では、円筒状の容器本体４を用いているが、容器本体４の形状は円筒に限らない。回転もしくは揺動によって粉体が攪拌できる形状ならば、容器本体４は、断面形状が多角形や半円形の筒など、どのようなものでもよい。
また、放電電極５は、放電可能な距離に設けられた隣り合う放電電極５，５の間を、攪拌された粉体が通過可能な位置に設けられていればよく、上記実施形態のように容器本体４の内壁に沿った配置に限定されない。
さらに、容器本体４や底板部材６，７、ガス供給筒２２など、粉体が接触する部材の材質は、絶縁性ならば特に限定されない。
【００４５】
また、上記第１〜４実施形態の装置では、電極組１０におけるプラズマ生成の可否と、放電電極５と容器本体４の内壁との距離とは直接関係がない。そのため、放電可能な電極組１０を容器本体４の中心に近づけて設けることができ、放電電極５と容器本体４の内壁との距離を大きくすることができる。このように、容器本体４の内壁と放電電極５との距離を大きくできれば、放電電極５に接触しない状態で容器本体４内に収容できる粉体の量を多くすることができる。その結果、１回で多くの粉体を改質処理できることになる。
これに対し、図７に示す従来の装置では、周辺電極２と中心電極３との距離が、放電可能な距離に限定される。したがって、容器１の容量を大きくすることが難しく、１回に処理できる粉体量をあまり多くできないという問題もあった。
【００４６】
さらに、上記第１〜４実施形態では、容器本体４内の圧力を大気圧もしくはその近傍に保っているが、内部圧力を大気圧もしくはその近傍に限定する必要はない。例えば、負圧にすることでより放電しやすくすることもできる。しかし、容器本体４内の圧力と大気圧との差が大きくなればなるほど、厳密なシール機構や耐圧容器、減圧手段などが必要になり、処理装置が大型化してしまうという問題もある。したがって、容器本体４内を大気圧もしくはその近傍に保って改質処理をすることができれば、装置の簡略化等の効果を得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
この発明の表面改質装置は、薬剤や、工業製品の原料となる樹脂粉など、様々な粉体の表面改質処理に有用である。
【符号の説明】
【００４８】
４    容器本体
５    放電電極
８    （放電電極を構成する）誘電体パイプ
９    （放電電極を構成する）金属電極
１０    電極組
１１    高電圧電源
１３    回転軸
２２    ガス供給筒
２２ａ    噴射口
Ｐ    （形成されたプラズマ）プラズマエリア
Ｅ    電界
ｘ    回転中心軸線
【図１】
2018094522.tif 000003
【図２】
2018094522.tif 000004
【図３】
2018094522.tif 000005
【図４】
2018094522.tif 000006
【図５】
2018094522.tif 000007
【図６】
2018094522.tif 000008
【図７】
2018094522.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月25日(2017.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
筒状の容器内に処理対象である粉体を投入し、上記粉体の表面が、上記容器内に形成されたプラズマのエネルギーによって改質される粉体の表面改質装置であって、
上記容器が回転もしくは揺動可能に支持されるとともに、
この容器内であって容器内壁から間隔を保つ位置に、上記容器の回転もしくは揺動中心軸線と平行にされた棒状の放電電極が複数配置され、
上記放電電極は、棒状の金属電極が誘電体で覆われて構成され、隣り合う放電電極との間を放電可能な距離に保った電極組を１又は複数構成し、
上記各電極組は、上記容器が回転もしくは揺動することによって上記粉体が攪拌されたとき、攪拌された上記粉体が、当該電極組を構成する上記放電電極間に形成されたプラズマ内を通過する位置に設けられた粉体の表面改質装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明は、筒状の容器内に処理対象である粉体を投入し、上記粉体の表面が、上記容器内に形成されたプラズマのエネルギーによって改質される粉体の表面改質装置を前提とする。
第１の発明は、上記容器が回転もしくは揺動可能に支持されるとともに、この容器内であって容器内壁から間隔を保つ位置に、上記容器の回転もしくは揺動中心軸線と平行にされた棒状の放電電極が複数配置され、上記放電電極は、棒状の金属電極が誘電体で覆われて構成され、隣り合う放電電極との間を放電可能な距離に保った電極組を１又は複数構成し、上記電極組は、上記容器が回転もしくは揺動することによって上記粉体が攪拌されたとき、攪拌された上記粉体が、当該電極組を構成する上記放電電極間に形成されたプラズマ内を通過する位置に設けられたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
第１の発明によれば、処理対象である粉体が、プラズマが形成された電極間を通過するときのみ、強い電界の作用を受けるので、従来のように常時電界内に存在している場合と比べて帯電しにくく、粉体が静電凝集しにくい。そのため、容器の回転によって粉体はばらばらになった状態で落下し、その過程でプラズマに曝されるので、粉体表面が均一に改質される。
また、粉体が電界の作用を受ける時間が短いので、電界によって粉体が発熱することもない。したがって、発熱によって表面が溶融してブロッキングすることもない。
さらに、容器内壁で電極を構成していないため、内壁にジュール熱が発生しない。そのため、内壁の発熱で粉体表面が溶融して、粉体が凝集したり、粉体が容器に固着したりすることもないし、粉体が熱変質してしまうこともない。
特に、放電電極が金属電極を誘電体で被覆して構成されているため、放電電極の長さ方向全長に亘って均一な放電を発生させることができる。
したがって、粉体を、歩留まり良く、均一に改質処理することができる。また、容器の清掃作業の負担も軽減し、改質処理の作業性が向上する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第２の発明によれば、回転もしくは揺動する攪拌用凸部が、容器内の粉体をより高い位置まで搬送することができる。粉体は高い位置から落下すればよりバラバラになりやすいので、その落下過程で放電電極間のプラズマに曝された粉体は、均一に表面改質される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
第４の発明によれば、プラズマ生成用ガスが、隣り合う電極間に形成される電界と交差する方向に噴射され、放電によって生成されるプラズマをガスの噴射方向に広げることができる。このようにプラズマが生成されたエリアを広くできるため、攪拌された粉体がプラズマに曝され易くなって、処理時間を短縮することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
この第２実施形態も、容器本体４内に、第１実施形態と同様の放電電極５を円周に沿って設け、これらを交互に高電圧電源１１の高電圧側とアース側とに接続し（図１参照）、全周に沿って電極組１０が構成されている。したがって、上記放電電極５に高電圧を印加すれば、図３に示すプラズマエリアＰがリング状に形成される。
この状態で容器本体４を回転させれば、この回転によって攪拌された粉体がプラズマエリアＰを通過して表面改質される。そして、図７に示す従来の装置と比べて、均一な表面改質処理が効率的に実現できる点は、第１実施形態と同様である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
さらに、この第２実施形態では、図３（ａ）のように重力によって下方に溜まった粉体が、容器本体４の回転とともに移動する上記攪拌用凸部２１によって、図３（ｂ）に示すように容器本体４の上方に運ばれる。この攪拌用凸部２１によって粉体が運ばれる位置は、上記攪拌用凸部２１を備えていないときに粉体が容器本体４の内壁から離れる位置よりも高くなる。そのため、粉体はより高い位置から落下し、ばらばらになってプラズマエリアＰ内を通過する。粉体がばらばらになることによって、全ての粉体表面がより均一に改質される。
なお、上記機攪拌用凸部２１は、より良く粉体を攪拌するために、複数本設けてもよい。
また、攪拌用凸部２１は、粉体を攪拌できるものであればよく、その形状は棒状でなくてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
プラズマエリアＰが形成された状態で、上記容器本体４を上記第１実施形態と同様に回転させれば、この回転によって粉体が攪拌され、攪拌された粉体は、落下する過程で上記プラズマエリアＰ内を通過して、表面が改質処理される。
特に、この第３実施形態では、噴射口２２ａから噴射したプラズマ生成用ガスが、その噴射圧によって容器内の粉体をばらばらに舞い上がらせるので、粉体は完全にばらばらになってプラズマエリアＰを通過する。つまり、粉体は容器本体４の回転とガスの噴射圧とによってよりよく攪拌され、より均一な表面改質ができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図６に示す第４実施形態は、放電電極５を、円周状ではなく、円周の一部のみに沿って配置した装置である。また、この第４実施形態では、容器本体４を回転させるのではなく、矢印Ａ，Ｂのように揺動させて粉体を攪拌するとともに、放電電極５は揺動させず、図示の位置を保つ構成にしている。
この第４実施形態では、容器本体４の揺動によって攪拌された粉体は容器本体４の最上部まではほとんど到達しない。このように粉体が存在しない上部には放電電極５を省略し、攪拌された粉体の存在率が高い部分のみに放電電極５を配置して、放電可能な電極組１０が構成されるようにしている。言い換えれば、粉体がほとんど存在しない位置の放電電極５を省略し、表面改質に寄与しないプラズマエリアＰを生成させないようにして省エネを実現できる。
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月28日(2017.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
筒状の容器内に処理対象である粉体を投入し、上記粉体の表面が、上記容器内に形成されたプラズマのエネルギーによって改質される粉体の表面改質装置であって、
上記容器が回転もしくは揺動可能に支持され、
この容器内であって容器内壁から間隔を保つ位置には、上記容器の回転もしくは揺動中心軸線と平行で、かつ円周に沿って複数の棒状の放電電極が配置され、
上記放電電極は、棒状の金属電極が誘電体で覆われて構成されとともに、上記円周方向で隣り合う放電電極との間を放電可能な距離及び電位差に保った電極組を１又は複数構成し、
上記各電極組は、上記容器が回転もしくは揺動することによって上記粉体が攪拌されたとき、攪拌された上記粉体が、当該電極組を構成する上記放電電極間に形成されたプラズマ内を通過する位置に設けられた粉体の表面改質装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明は、筒状の容器内に処理対象である粉体を投入し、上記粉体の表面が、上記容器内に形成されたプラズマのエネルギーによって改質される粉体の表面改質装置を前提とする。
第１の発明は、上記容器が回転もしくは揺動可能に支持され、この容器内であって容器内壁から間隔を保つ位置に、上記容器の回転もしくは揺動中心軸線と平行で、かつ円周に沿って複数の棒状の放電電極が配置され、上記放電電極は、棒状の金属電極が誘電体で覆われて構成されるとともに、上記円周方向で隣り合う放電電極との間を放電可能な距離及び電位差に保った電極組を１又は複数構成し、上記各電極組は、上記容器が回転もしくは揺動することによって上記粉体が攪拌されたとき、攪拌された上記粉体が、当該電極組を構成する上記放電電極間に形成されたプラズマ内を通過する位置に設けられたことを特徴とする。