(57)【要約】      （修正有）【課題】ＯＨラジカルを有効利用できるプラズマアクチュエータと、それを用いた表面浄化装置を提供する。【解決手段】表面浄化装置２０は、処理対象物４０と対向する第１の面および前記第１の面の反対側の第２の面を持つ電極部材１１と、前記第１の面に設けられる印加電極１２と、前記第２の面又は前記電極部材１１の内部に設けられる接地電極１３と、前記処理対象物４０と前記電極部材１１の間に処理空間２４を形成し、前記電極部材１１又は前記印加電極１２の少なくとも一方に備えられ、前記処理対象物に当接可能な支持部材１４と、印加電極１２及び前記接地電極１３に交流電圧を印加する電源３０とを備え、前記処理空間２４にプラズマを生成する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物と対向する第１の面および前記第１の面の反対側の第２の面を持つ電極部材と、
前記第１の面に設けられる印加電極と、
前記第２の面又は前記電極部材の内部に設けられる接地電極と、
前記処理対象物と前記電極部材の間に処理空間を形成し、前記電極部材と前記印加電極の少なくとも一方に備えられ、前記処理対象物に当接可能な支持部材と、
を備えるプラズマアクチュエータ。
【請求項２】
電極部材と、
前記電極部材に設けられる接地電極と、
前記接地電極との間に前記電極部材を挟むように設けられ、前記電極部材の処理対象物と対向する面に備えられる印加電極と、
前記処理対象物と前記電極部材の間に処理空間を形成し、前記電極部材と前記印加電極の少なくとも一方に備えられ、前記処理対象物に当接可能な支持部材と、
を備えるプラズマアクチュエータ。
【請求項３】
前記支持部材を複数備える請求項１又は２記載のプラズマアクチュエータ。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載のプラズマアクチュエータと、
前記印加電極及び前記接地電極に交流電流を印加する交流電源と、
を備え、前記処理空間にプラズマを生成可能な表面浄化装置。
【請求項５】
前記支持部材と前記処理対象物との当接部に配置され、処理対象物の絶縁状態を確認する導電確認用電極と
を備える請求項４記載の表面浄化装置。
【請求項６】
前記導電確認用電極からの信号を受信する受信部と、
を備える請求項５記載の表面浄化装置。
【請求項７】
前記支持部材の少なくとも１つに外部と前記処理空間を貫通する貫通孔を備える請求項４乃至６の何れか1項に記載の表面浄化装置。
【請求項８】
前記貫通孔の少なくとも１つに接続されたオゾン処理室とを備える請求項７記載の表面浄化装置。
【請求項９】
前記オゾン処理室に接続される排気ポンプと、
をさらに備える請求項８記載の表面浄化装置。
【請求項１０】
２つ以上の前記プラズマアクチュエータを前記処理対象物に沿って配列されてなり、
隣り合う前記プラズマアクチュエータの前記印加電極と前記接地電極との距離は、ひとつの前記プラズマアクチュエータの前記印加電極と前記接地電極の距離との距離よりも遠い請求項４乃至９の何れか1項に記載の表面浄化装置。
【請求項１１】
前記２つ以上の前記プラズマアクチュエータのそれぞれは前記接地電極側が前記処理対象物に近づくように傾斜させるとともに、隣り合う前記プラズマアクチュエータの一部が重なり合うように配置された、請求項１０記載の表面浄化装置。
【請求項１２】
前記プラズマアクチュエータを前記処理対象物に沿って配列されるとともに、前記第２の面どうしが対向するように配置された請求項４乃至９何れか1項に記載の表面浄化装置。
【請求項１３】
前記第２の面どうしが対向するように配置された表面浄化装置であって、前記第２の面どうしが対向する部分に前記貫通孔を備える請求項１２に記載の表面浄化装置。
【請求項１４】
前記第２の面どうしが対向するように配置された表面浄化装置であって、前記接地電極側に当接する前記支持部材を共有する請求項１２または１３記載の表面浄化装置。
【請求項１５】
前記プラズマアクチュエータの間に接続部材とを備える請求項１０乃至１４何れか1項に記載の表面浄化装置。
【請求項１６】
電極部材と、
前記電極部材に設けられる接地電極と、
前記接地電極との間に前記電極部材を挟むように設けられ、前記電極部材の処理対象物と対向する面に備えられる印加電極と、
を備えるプラズマアクチュエータと、
前記プラズマアクチュエータと前記処理対象物の間に処理空間を形成し、前記プラズマアクチュエータと前記処理対象物に当接可能な支持部材と、
前記印加電極及び前記接地電極に交流電流を印加する交流電源と、
を備える表面浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、プラズマアクチュエータ及び表面浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中の放電で生ずる活性種は、ＯＨラジカル、オゾン、Ｏ２−のような負イオンなどが挙げられる。この内、ＯＨラジカルは、酸化還元電位が２．８０ｅｖと高いため空気の浄化力が大きいが、活性であるがゆえに短寿命でもある。このため、ＯＨラジカルを水のクラスターに内包させ、空気などの浄化に利用する手法が考案されている。
【０００３】
プラズマ誘起流は、誘電体に隔てられた電極間に高周波の高電圧を印可することで生ずる気流である。プラズマ誘起流中のプラズマは、触媒や吸着剤に代わる新たな浄化の手段として注目されている。
【０００４】
活性種発生のための放電構造として、点放電構造やメッシュ放電構造が採用されている。また、プラズマ誘起流を生ずる電極を積層し、プラズマ誘起流により空気を引き込み、処理効率を向上させた考案がなされている。
【０００５】
しかしながら、従来の方法では放電点から処理対象物までは一定の距離が必要になるため、大気中寿命が1ミリ秒である、つまり放電点から数ｍｍ程度の拡散寿命しかないＯＨラジカルを十分に有効利用できていない可能性が残り、従来の放電構造は、ＯＨラジカルを有効利用できるとは言い難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−１８９０１号公報
【特許文献２】特開２０１７−２２０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、ＯＨラジカルを有効利用できるプラズマアクチュエータと、これを用いた表面浄化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係るプラズマアクチュエータは、処理対象物と対向する第１の面および前記第１の面の反対側の第２の面を持つ電極部材と、前記第１の面に設けられる印加電極と、前記第２の面又は前記電極部材の内部に設けられる接地電極と、前記処理対象物と前記電極部材の間に処理空間を形成し、前記電極部材又は前記印加電極の少なくとも一方に備えられ、前記処理対象物に当接可能な支持部材と、を備える。また実施形態に係る表面浄化装置は、前記プラズマアクチュエータと、印加電極及び前記接地電極に交流電圧を印加する電源とを備え、前記処理空間にプラズマを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第1の実施形態に係る表面浄化装置の斜視図。
【図１Ａ】第1の実施形態に係る表面浄化装置のＢ−Ｂ‘断面図。
【図２】第２の実施形態に係る表面浄化装置の斜視図。
【図２Ａ】第２の実施形態に係る表面浄化装置のＢ−Ｂ‘断面の斜視図。
【図２Ｂ】第２の実施形態に係る表面浄化装置のＢ−Ｂ‘断面イメージ図。
【図２Ｃ】第２の実施形態に係る表面浄化装置の変形例１の断面イメージ図。
【図３】複数の第２の実施形態に係る表面浄化装置を処理対象物に沿って並べた断面図。
【図４】第３の実施形態に係る表面浄化装置の断面図。
【図５】第３の実施形態に係る表面浄化装置において隣り合うプラズマアクチュエータを接続部材を用いて接合させた断面図。
【図６】第４の実施形態に係る表面浄化装置の斜視図。
【図６Ａ】第４の実施形態に係る表面浄化装置のＢ−Ｂ‘断面の拡大図。
【図６Ｂ】第４の実施形態に係る表面浄化装置のＢ−Ｂ‘断面図。
【図７】第４の実施形態に係る表面浄化装置の変形例１の断面イメージ図。
【図８】第４の実施形態に係る表面浄化装置の変形例２の斜視図。
【図８Ａ】第４の実施形態に係る表面浄化装置の変形例２のＢ−Ｂ‘断面図。
【図８Ｂ】第４の実施形態に係る表面浄化装置の変形例２のＢ−Ｂ‘断面イメージ図。
【図９】第５の実施形態に係る表面浄化装置の斜視図。
【図９Ａ】第５の実施形態に係る表面浄化装置のＢ−Ｂ‘断面図。
【図９Ｂ】第５の実施形態に係る表面浄化装置のＢ−Ｂ‘断面イメージ図。
【図９Ｃ】第５の実施形態に係る表面浄化装置の変形例１の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施形態にかかるプラズマアクチュエータ及び表面浄化装置について説明する。同じ符号が付されているものは同様のものを示す。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
【００１１】
（第1の実施形態）
図１は第1の実施形態に係る表面浄化装置の斜視図である。図１Ａは、第1の実施形態に係る表面浄化装置のＢ−Ｂ‘断面を矢印方向から見た図である。図１Ａでは、表面浄化装置が処理対象物に当接された状態で図示されている。
【００１２】
表面浄化装置２０は、プラズマアクチュエータ１０と、交流電源３０と、を備える。
【００１３】
図１Ａに示すように表面浄化装置２０は、処理対象物４０の表面を浄化処理する際、支持部材１４を処理対象物４０に当接させ、電極部材１１と処理対象物４０の間に処理空間２４を形成する。
【００１４】
表面浄化装置２０は、処理空間２４内にプラズマを発生させ（後述するプラズマ発生領域Ａ）、処理対象物４０の表面を浄化処理する。処理対象物４０は、例えば樹脂材、ガラス、ゴム等の絶縁材料であることが好ましい。
【００１５】
ここで、説明の便宜上、＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向、−Ｙ方向、＋Ｚ方向、および−Ｚ方向について定義する。＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向、および−Ｙ方向は、例えば、略水平面に沿う方向である。−Ｘ方向は、＋Ｘ方向の反対方向である。実施形態において、＋Ｘ方向、−Ｘ方向は例えば「処理対象物の表面に沿う方向」である。＋Ｙ方向は、＋Ｘ方向と交差する方向（例えば略直交する方向）である。−Ｙ方向は＋Ｙ方向の反対方向である。＋Ｚ方向は、＋Ｘ方向および＋Ｙ方向と交差する方向（例えば略直交する方向）であり、例えば略鉛直上向き方向である。−Ｚ方向は＋Ｚ方向の反対方向であり、例えば略鉛直下向き方向である。図１Ａに示すように、−Ｚ方向は、表面浄化装置２０から見て処理対象物４０が位置する方向である。定義の座標軸は、処理対象物の表面が水平面上に位置する場合の一例であり、処理対象物の処理される表面の向きにより適宜変更される。
【００１６】
まず、プラズマアクチュエータ１０について説明する。
【００１７】
プラズマアクチュエータ１０は、電極部材１１と、印加電極１２と、接地電極１３と、支持部材１４と、を備える。なお、図の説明上、支持部材１４はプラズマアクチュエータ１０とは分けて記載される場合もある。
【００１８】
電極部材１１は、誘電体材料の基板である。電極部材１１は、例えばＸＹ平面に沿って配置される。電極部材１１には、印加電極１２及び接地電極１３が設けられる。電極部材１１の材料として、例えば、石英、シリコンゴム、カプトン(一種のポリイミド）が用いられる。電極部材１１は、例えば、厚さ０．５ｍｍ程度が好ましいが、これに限定されない。電極部材１１の形状は、略直方体であることが好ましいが、略楕円形などの他の形状も取り得る。
【００１９】
印加電極１２は、電極部材１１のーＺ方向側の表面（第１の面とも称される）、つまり処理対象物と対向する面に配置される。図１Ａに示すように印加電極１２は、処理対象物４０と対向する。
【００２０】
印加電極１２のーＺ方向側の表面には、絶縁物質２５が被覆されても良い。印加電極１２が処理対象物４０に接触して放電することを防止するためである。
【００２１】
接地電極１３は、電極部材１１の＋Ｚ方向側の表面（第２の面とも称される）に配置される。つまり、電極部材１１は、接地電極１３と印加電極１２の間に位置する。
【００２２】
「間に位置する」とは、Ｚ方向からみて電極部材１１が印加電極１２と接地電極１３の中間に位置することである。また、電極部材１１が印加電極１２と接地電極１３に挟まれるように配置されることを含む。また、−Ｚ方向からみて、印加電極１２、電極部材１１、接地電極１３の順に配置されていれば、印加電極１２と設置電極１３がＸ方向にずれて配置されている場合も含む。
【００２３】
−Ｚ方向側から印加電極１２及び接地電極１３を見た際に、接地電極１３のーＸ方向側の端部は、印加電極１２の＋Ｘ方向側の端部と略一致して配置されるのが好ましい。また、接地電極１３のＸ方向の幅は、印加電極１２のＸ方向の幅より大きくすることが好ましい。
【００２４】
接地電極１３は、電極部材１１の表面に配置することを説明したが、電極部材１１の内部に配置されても良い。また、電極部材１１に溝を設け、その溝に接地電極１３が配置されても良い。
【００２５】
接地電極１３の表面には、絶縁物質２５が被覆される。絶縁物質２５は、接地電極１３の逆放電を抑制するための誘電体膜である。絶縁物質２５には、例えば、シリコン酸化膜、有機絶縁膜、絶縁シリコン充填剤、あるいはポリイミドテープ被覆が用いられる。
【００２６】
接地電極１３に気体が接触すると、逆放電による逆流により、後述するプラズマ誘起流Ｆの流れが抑制されたり、微小空間で異常放電（過熱）が起きたりする。それらを防止するために、絶縁物質２５の周辺は、絶縁物質２５で被覆することが望ましい。なお、図１Ａ、後述する図２Ｃを除いて、接地電極１３を被覆する絶縁物質２５の記載は省略している。
【００２７】
印加電極１２及び接地電極１３は、金属等の導電体で構成される。例えば、アルミニウム、真鍮、銅、ステンレスなどの金属材料が用いられる。印加電極１２及び接地電極１３は、例えばスパッタリング又はメッキにより電極部材１１上に金（Ａｕ）の薄膜として形成されても良い。
【００２８】
印加電極１２及び接地電極１３は、ひとつずつしか示されていないが、印加電極１２と接地電極１３は複数であっても良い。印加電極１２及び接地電極１３の形状は、図１で示されているような略直方体に限られず、略楕円形などの形状をとることもでき、適宜変更できる。
【００２９】
支持部材１４は、プラズマの発生を阻害しない位置に配置される。例えば、電極部材１１の−Ｚ方向側の表面上又は、電極部材１１の側面、印加電極１２の表面などに配置される。図１Ａに示すように支持部材１４の先端は、処理対象物４０に当接した状態である。支持部材１４は、印加電極１２が処理対象物４０に接触するのを防止する。つまり、支持部材１４は、印加電極１２から処理対象物４０までの距離を所定の距離に保ち、電極部材１１と処理対象物４０の間に処理空間２４を形成する。支持部材１４は、印加電極１２と比べて−Ｚ方向に突出して配置される。支持部材１４は、印加電極１２のＸＹ方向の側面を囲むように設けられるのが良い。「囲むように」とは、支持部材１４が印加電極１２からＸ及びＹ方向に所定の距離を置いて配置されていることを含む。また、支持部材１４は、一体として形成されていることに限定されない。例えば、複数の支持部材がＸＹ面内に印加電極１２から所定の距離を置いて配置されていても良い。
【００３０】
支持部材１４は、支持部材１４が当接される電極部材１１や印加電極１２と一体になる必要はなく、両者の間に隙間が生じなければよい。例えば、両者の間はねじ止めをする、シリコンで封止をするなどがある。
【００３１】
支持部材１４の材料は、樹脂やゴムなどの絶縁材料を用いるのが好ましい。支持部材１４の処理対象物４０と当接する部分は、発生する活性種が処理空間２４から漏れないようにするため、ゴムやシリコンのような軟性の絶縁物質を用いることが好ましい。また、支持部材１４は、処理対象物側と、その反対側とで異なる絶縁素材を用いても良い。また、発生する活性種が処理空間２４から漏れなければ、支持部材１４と処理対象物４０が当接する部分に介在するものが存在してもよい。
【００３２】
また支持部材１４は、Ｚ方向に伸縮可能であっても良い。その場合、支持部材１４をＺ方向に駆動するためのモータやスライドレール、空圧シリンダ等を有していても良い。支持部材１４が伸縮することにより、印加電極１２と処理対象物４０の距離を調整可能である。支持部材１４は、プラズマアクチュエータ１０の構成として説明したが、プラズマアクチュエータ１０の構成に含まれない場合も含む。
【００３３】
交流電源３０は、印加電極１２と接地電極１３に電気的に接続され、印加電極１２と接地電極１３の間に交流電圧を印加する。
【００３４】
次に、表面浄化装置２０の動作について詳しく説明する。
【００３５】
まず、表面浄化装置２０は、支持部材１４を処理対象物４０の処理対象となる表面に当接させる。支持部材１４を表面に当接させるのは、ユーザにより手動で行っても良いし、マニピュレータ等の駆動装置を用いて行っても良い。
【００３６】
次に、表面浄化装置２０が備える高電圧交流電源３０は、印加電極１２、接地電極１３との間に交流高電圧（例えば、１０ｋＨＺ、６ｋＶの正弦波電圧）を印加する。
【００３７】
交流電圧の印加により、図１Ａの破線で示す領域にプラズマＡが発生する。これは、印加電極１２と接地電極１３の間に交流高電圧を印加すると、印加電極１２の近傍で空気がイオン化するためである。この時、印加電極１２と処理対象物４０との距離は、０ｍｍより大きく１０ｍｍ以下であることが好ましい。プラズマＡにより生成されるＯＨラジカルやオゾン等の活性種を効率よく処理対象物４０に作用させるためである。より効率良くＯＨラジカルを処理対象物に作用させるためには、１ｍｍ以上３ｍｍ以下の距離であることが好ましい。支持部材１４が伸縮可能な場合は、支持部材１４が処理対象物４０に当接した後に、支持部材１４を駆動して印加電極１２と処理対象物４０の距離を適宜調節しても良い。
【００３８】
図１Ａに示すようにプラズマＡは、印加電極１２の＋Ｘ方向側端部から発生するため、印加電極１２の厚みに応じて、プラズマＡのＺ方向の幅及びプラズマＡの領域を調節可能である。プラズマＡの発生領域を広くするため印加電極１２のＺ方向の幅は、処理対象物４０に接触しない程度に大きくするのが良い。また、上述したように接地電極１３のＸ方向の幅は、印加電極１２の幅よりも大きくするのが良い。これにより、プラズマＡのＸ方向の幅が大きくなるためＯＨラジカルなどの活性種の発生量及び存在する領域が増加する。
【００３９】
本実施形態に係る表面浄化装置２０は、印加電極１２を処理対象物に対向して配置することで、プラズマＡを処理対象物に近接して発生させることができるため、オゾンよりも酸化力は強いが、寿命が短いＯＨラジカルも処理対象物に効率よく作用させることができる。
【００４０】
本実施形態に係る表面浄化装置２０は、図１に示すように、処理対象物と当接した支持部材１４を備えるプラズマアクチュエータ１０を備えることにより、処理対象物に対して印加電極１２を対向して設けることができる。そのため、交流電源３０によって、印加電極１２と接地電極１３間に交流高電圧を印加し、印加電極１２近傍で空気がイオン化しプラズマが発生（プラズマＡ）すると、印加電極１２と処理対象物が近接しているため、直接処理対象物にプラズマＡを作用させることができる。これにより、本実施形態で提供される表面浄化装置では、プラズマＡに含まれる短寿命のＯＨラジカルを処理対象物に直接作用させることができ、処理対象物を効率よく浄化することができる。
【００４１】
なお、本実施形態に係る表面浄化装置は、支持部材１４を備えるプラズマアクチュエータ１０に交流電源を備える表面浄化装置を示したが、プラズマアクチュエータ１０が支持部材１４を備えずともよい。
【００４２】
つまり、図１、図１Ａを用いて説明すると、、電極部材１１と、電極部材１１に設けられる接地電極１３と、接地電極１３との間に電極部材１１を挟むように設けられ、電極部材１１の処理対象物４０と対向する面に備えられる印加電極１２と、を備えるプラズマアクチュエータ１０と、プラズマアクチュエータ１０と処理対象物４０の間に処理空間２４を形成し、プラズマアクチュエータ１０と処理対象物４０に当接可能な支持部材１４と、印加電極１２及び接地電極１３に交流電流を印加する交流電源３０と、を備える表面浄化装置２０としてもよい。
【００４３】
（第２の実施形態）
第１の実施形態と共通するものは省略する。
【００４４】
図２は、第２の実施形態に係る表面浄化装置２０の斜視図である。図２Ａは、表面浄化装置２０を線Ｂ−Ｂ‘で切断したときの断面の斜視図である。図２Ｂは表面浄化装置２０を線Ｂ−Ｂ‘で切断した断面を矢印方向から見た図である。なお、図２以降交流電源は省略する。
【００４５】
本実施形態の表面浄化装置は、第１の実施形態に係る表面浄化装置に加え、導通確認用電極２３と、貫通孔２１と、オゾン処理部２２と、排気ポンプ２６とを備える。
【００４６】
導通確認用電極２３は支持部材１４と処理対象物４０が当接する部分に備えられる。導通確認用電極２３を備えることで、処理対象面の絶縁状態を確認することができる。処理対象面とは、処理対象物４０において表面浄化装置と対向している面のことである。印加電極１２に印加した電流が、処理対象物４０へ通電することを防止しなければ、プラズマを発生させることは難しくなる。そのため、処理対象面は原則絶縁が求められるので、導通確認用電極２３を備える方が好ましい。導通確認用電極２３に表面浄化装置の動作を停止させる機構を備えることもできる。
【００４７】
処理対象物４０が金属であっても、処理対象面がグランド（接地電位）に落ちていないことや、支持部材１４により保持される印加電極１２と処理対象面との距離が、印加電極１２と接地電極１３の距離より大きいこと、あるいは処理対象面が絶縁コーティングされるなどして、プラズマが処理対象面側でなく接地電極側に発生される条件であれば、処理対象物が通電状態でも利用することができる。
【００４８】
本実施形態の表面浄化装置は導通確認用電極２３の信号を受信する受信部（図示せず）を備えることもできる。受信部を備えることで、導通確認用電極２３は処理対象面が導体又は絶縁体であることを示す信号を受信部に受信させることもできる。この場合、処理対象面が導体と示された場合には、受信部からユーザに信号を発信することや、受信部が表面浄化装置２０の電源へ接続されることで、表面浄化装置２０の動作を停止させることもできる。
【００４９】
貫通孔２１は支持部材１４に設けられる。貫通孔２１を設けることで、図２、図２Ｂに示されるように、支持部材１４により処理空間２４が外部と分けられている場合、外部の空気と処理空間２４内の空気を交換することができる。例えば、ーＸ方向に存在する支持部材１４に貫通孔２１ａを設ければ、処理空間２４内へ外部の空気を取り込むことができるため、プラズマＡでのＯＨラジカルの発生量を増加させることができる。さらに、印加電極１２から＋Ｘ方向に存在する支持部材１４にも貫通孔２１ｂを設ければ、プラズマＡに近傍する処理対象物だけでなく、後述するプラズマ誘起流Ｆにより、プラズマＡに位置する気体を動かすこともできるので、処理対象物を広範囲に処理することもできる。
【００５０】
さらに、＋Ｘ方向に存在する支持部材１４に設けられた貫通孔２１ｂにより、プラズマ誘起流Ｆにより動かされた気体を処理空間２４から外部へ移動させることもできるため、処理空間２４内に外部からの空気をより取り込みやすくすることができる。
【００５１】
貫通孔２１の形状は、ーＸ方向の支持部材１４に設けられる貫通孔２１ａを図２、図２Ａのように、1つのロの字型のように貫通させることも、複数のロの字を並べたように貫通させることもできる。さらに、プラズマ誘起流Ｆの下流側（＋Ｘ方向）では、−Ｘ方向の支持部材１４に設けられる貫通孔２１ａは１つのロの字型で、−Ｘ方向の支持部材１４の途中から貫通孔２１をすぼめるように、＋Ｘ方向へ貫通孔を小さくすることもできる。また、＋Ｘ方向に存在する支持部材１４に設けられた貫通孔２１ｂの−Ｘ方向から、＋Ｚ方向側へ向かってＬ字の貫通孔２１を備えることもできるし、複数の貫通孔２１を設けることもできるなど、適宜形状を変えることができる。
【００５２】
オゾン処理部２２はプラズマ誘起流Ｆの下流側（＋Ｘ方向）に設けられる貫通孔２１内部にオゾン処理部２２を備えることもできるし、貫通孔２１と接続し、表面浄化装置の外部に備えることもできる。大気下のプラズマ放電では少なからずオゾンが生成するため、放電を用いた表面処理や殺菌などの装置では、人体に影響を与えないように、一般に、オゾンの隔離が必要となるが、オゾン処理部２２があることによって、大気下において、オゾンや酸素活性種が不用意に拡散しないようにできる。
【００５３】
オゾン処理部２２には、排気ポンプ２６を接続することもできる。排気ポンプ２６は、オゾン処理部２２を経由して、処理空間２４内の気体を吸引し、外部に放出することができるため、処理空間２４内のオゾンを効率よく処理することができる。また、排気ポンプ２６を備えることで、プラズマ誘起流Ｆの流れを補助することもできる。そのため、ＯＨラジカルなどの活性種をプラズマＡからより遠くへ作用させることができる。処理空間２４内の気体を外部へ放出することができるため、吸気口から外部の空気をより多く供給することができ、ＯＨラジカルなどの発生をさらに効率よく増加させることもできる。
【００５４】
＜変形例１＞
図２Ｃは、本実施形態に係る表面浄化装置の変形例を示したもので、接地電極１３を電極部材１１の内部に設置せず、電極部材１１の＋Ｚ方向表面に設置し、絶縁物質２５で被覆した表面浄化装置２０の図である。このようにすることで、電極部材１１に溝を設けるなどをしなくとも、表面浄化装置２０として用いることができる。
【００５５】
図３は複数の本実施形態に係る表面浄化装置を処理対象物に沿って並べた断面図である。図３で示すように、本実施形態に係る表面浄化装置を＋Ｘ方向に複数並べた場合、処理対象物の広範囲を一度に処理可能となる。このとき、排気ポンプ２６をそれぞれの表面浄化装置で備えてもよいし、ひとつの排気ポンプ２６を共通化してもよい。導通確認用電極２６や受信部を備える場合も、それぞれの表面浄化装置に取り付けてもよいし、共通化してもよい。また同様にＹ方向に並べることもできる。このときも、排気ポンプ２６、導通確認用電極２３、受信部を同様に接続することができる。  本実施形態に係る表面浄化装置は、例えば、机や椅子、床や壁といった構造物の浄化に用いることができる。また、使用する際、ユーザが動かしても、本実施形態に係る表面浄化装置が自走させてもよい。ユーザが動かす際は、リモコンなどを用いて表面浄化装置を遠隔操作してもよい。この際、表面浄化装置の動作を阻害しない位置にリモコンなどの受信装置を備えることができる。
【００５６】
本実施形態に係る表面浄化装置が動作することにより、プラズマＡとプラズマ誘起流Ｆを発生させることができる。プラズマ誘起流Ｆの発生を概念的に表す。
【００５７】
高電圧交流電源からの交流高電圧によって、印加電極１２の接地電極側から、接地電極方向の電極部材１１の表面上でプラズマＡが生成される。プラズマＡは、正イオンと電子を含む。この正イオンは印加電極１２から電極部材１１の表面の接地電極方向に流れる。この流れは、大気と衝突し、その周囲にガス気流を伴い、プラズマ誘起流Ｆが発生する。
【００５８】
プラズマＡに接する電極部材１１の表面に電子が蓄積して負にチャージアップする。このため、印加電極１２から接地電極１３に対応する、電極部材１１の表面方向に、正イオンが平均的に流れる。生成するプラズマＡが薄い表面プラズマであるため、プラズマ誘起流Ｆも電極部材１１の近傍を流れる表面流となる。即ち、印加電極１２に対して接地電極１３をある方向にずらして配置することで、その方向に流れるプラズマ誘起流Ｆが生成される。
【００５９】
図２Ｂに示すように、交流電源によって、印加電極１２と接地電極１３間に交流高電圧を印加すると、印加電極１２近傍で空気がイオン化し、プラズマが発生する。これより、処理空間２４内で印加電極１２からーＸ方向に存在する支持部材１４の貫通孔２１ａから、＋Ｘ方向に存在する支持部材１４の貫通孔２１ｂに向かって流れるプラズマ誘起流Ｆが発生する。このとき印加電極１２が処理対象物と近接して対面していることで、プラズマ誘起流Ｆは処理対象物表面方向に進むことができる。そのため、プラズマ誘起流Ｆが動かしたプラズマＡに含まれるＯＨラジカルを直接処理対象物に広範囲に用いることができ、処理対象物を効率よく浄化することができる表面浄化装置を提供することができる。
【００６０】
なお、本実施形態では、導通確認用電極２３と、貫通孔２１と、オゾン処理部２２と、排気ポンプ２６とをすべて備える表面浄化装置を説明したが、他にも導通確認用電極２３のみを備える、や、貫通孔２１のみを備える、など、適宜選択することもできる。例えば、印加電極側（−Ｘ方向）の支持部材１４にのみ貫通孔２１を備える表面浄化装置では、処理空間２４内に活性種を留めるように使用することができる。また、人体への影響を考慮し、オゾン処理部２２を設けたが、そのような影響を考慮しない環境下での使用ならば、設けないこともできる。
【００６１】
（第３の実施形態）
第２の実施形態と同一の部分に関しては省略する。
【００６２】
図４は第３の実施形態に係る表面浄化装置の断面図である。図５は第３の実施形態に係る表面浄化装置において隣り合うプラズマアクチュエータを接続部材を用いて接合させた断面図である。
【００６３】
本実施形態に係る表面浄化装置では、第1の実施形態で説明したプラズマアクチュエータを処理対象物に沿って２つ以上並べ、ひとつのプラズマアクチュエータ１０が備える印加電極１２と接地電極１３の距離が、隣り合うプラズマアクチュエータ１０の印加電極１２と接地電極１３との距離より近くなるように配置し、かつ隣り合うプラズマアクチュエータ１０の処理空間２４を連続させた表面浄化装置である。また、図５のように隣り合うプラズマアクチュエータ１０は接続部材２７を用いて処理空間２４を連続させることもできる。
【００６４】
印加電極１２と接地電極１３の距離とは、お互いに最も近い端部を測定した距離のことである。例えば、印加電極１２の接地電極側であって、そのうち最も接地電極１３と近くなる部分と、接地電極１３の印加電極側であって、そのうち最も印加電極１２と近くなる部分とを結んだ距離のことである。これは単独の表面浄化装置であっても、２つ以上の表面浄化装置間でも同様である。
【００６５】
隣り合うプラズマアクチュエータの処理空間２４を連続させることで、プラズマ誘起流Ｆをプラズマアクチュエータ間にひと続きで流すことができる。このようにすることで処理空間２４の形状を単純化でき、処理空間２４の密閉度を高めることができる。そのため、途中で活性種が外部に漏れることを抑制することができ活性種の濃度を保つことができる。このとき、隣り合うプラズマアクチュエータ１０の＋Ｘ方向の支持部材１４は、図４のように存在させなくともよいし、部分的に存在させてもよい。また、ひとつの排気ポンプ２６を共通して用いることができる。また、導通確認用電極２３を備える場合は、支持部材１４それぞれに取り付けてもよいし、共通化してもよい。
【００６６】
また、図５のように、変形可能である接続部材２７を用いることで、曲面を持った処理対象物に沿うように表面浄化装置２０を配置することができるため、曲面を持った処理対象物の浄化も可能となる。このときも、隣り合うプラズマアクチュエータ１０の＋Ｘ方向の支持部材１４は、存在させなくともよいし、部分的に存在させてもよい。
【００６７】
本実施形態に係る表面浄化装置は、第２の実施形態に係る表面浄化と同様に、例えば、机や椅子上、床や壁といった構造物の浄化に用いることもできるし、ボウルなどの曲面を持つ構造物の浄化にも用いることができる。また、使用する際、ユーザが動かしても、本実施形態に係る表面浄化装置が自走させてもよい。ユーザが動かす際は、リモコンなどを用いて表面浄化装置を遠隔操作してもよい。この際、表面浄化装置の動作を阻害しない位置にリモコンなどの受信装置を備えることができる。
【００６８】
本実施形態に係る表面浄化装置では、印加電極１２と処理対象物とを近接して設けることができるため、プラズマＡに含まれるＯＨラジカル等の短寿命の活性種を用いることができる。また、より広範囲に表面浄化装置を設置することができ、活性種が外部に漏れることを抑制することができるため、処理対象物をさらに効率よく浄化することができる表面浄化装置を提供することができる。
【００６９】
（第４の実施形態）
第２の実施形態と同一の部分に関しては省略する。
【００７０】
図６は第４の実施形態に係る表面浄化装置を示した斜視図である。図６Ａは図６のＢ−Ｂ‘断面の拡大図である。図６Ｂは図６のＢ−Ｂ‘断面を矢印方向（＋Ｙ方向）から見た図である。本実施形態に係る表面浄化装置は、第1の実施形態で説明したプラズマアクチュエータ１０を接地電極側（＋Ｘ方向）が前記処理対象物に近づくように（ーＺ方向に）傾斜させるとともに、隣り合う前記プラズマアクチュエータの一部が重なり合うように配置されたものである。さらに、ひとつのプラズマアクチュエータ１０が備える印加電極１２と接地電極１３の距離が、隣り合うプラズマアクチュエータ１０の印加電極１２と接地電極１３との距離より近い表面浄化装置である。プラズマアクチュエータ１０の間は、接続部材２７で連続させることもできる。
【００７１】
ひとつのプラズマアクチュエータ１０の備える印加電極１２と接地電極１３の距離が、隣り合うプラズマアクチュエータ１０の印加電極１２と接地電極１３より近いことで、プラズマ誘起流Ｆが表面浄化装置内で逆流しないようにできる。この距離については第３の実施形態で説明した通りである。
【００７２】
図６で示すように、プラズマアクチュエータ１０がＹ方向に支持部材１４に備えることで、隣り合うプラズマアクチュエータ１０に間を設けるように重ねることもできる。この間を設けることで、それぞれのプラズマアクチュエータ１０で外部から大気を取り込むことができるため、ＯＨラジカルの発生量を維持することができる。また、隣り合うプラズマアクチュエータ１０の電極部材１１どうしや、電極部材１１と印加電極１２は直接重ねることもできる。
【００７３】
プラズマアクチュエータ１０の＋Ｘ方向に備えられる支持部材１４は、プラズマアクチュエータ１０と、処理対象物４０が直接接しないようにするため、備える方が好ましい。
【００７４】
本実施形態に係る表面浄化装置は、隣り合うプラズマアクチュエータ１０が一部重なり合うように配置されることで、処理対象物に対して、ＯＨラジカルが作用する領域を密にすることができ、処理対象物を効率よく浄化することができる。
【００７５】
図６Ｂで示すように、プラズマアクチュエータ１０の＋Ｘ方向に備えられる支持部材１４が備えられるなどすることで、隣り合うプラズマアクチュエータ１０の処理空間２４がひと続きにならない場合がある。この場合、隣り合うプラズマアクチュエータ１０それぞれで生成されたプラズマ誘起流Ｆは＋Ｘ方向へ流れ、それぞれのプラズマアクチュエータ１０の＋Ｘ方向に設けられる支持部材１４近傍で、＋Ｘ方向に設けられる支持部材１４に沿う方向（Ｙ方向）に流れるようになる。そのため、プラズマ誘起流Ｆの流れる方向と平行方向に存在する支持部材１４の少なくとも一つに、外部と接続される貫通孔２１を備えることで、プラズマ誘起流Ｆにより動かされた気体を処理空間２４から外部へ移動させることもできるため、処理空間２４内に外部からの空気をより取り込みやすくすることができる。
【００７６】
また、この貫通孔２１にはオゾン処理部２２を備えることができる。また、オゾン処理部２２には排気ポンプ２６を接続することもできる。
【００７７】
＜変形例１＞
図７は第４の実施形態に係る表面浄化装置の変形例１の断面イメージ図である。図７で示すように、隣り合うプラズマアクチュエータ１０の電極部材１１と印加電極１２を直接重ね、プラズマアクチュエータ１０の＋Ｘ方向に備えられる支持部材１４を備えないことで、隣り合う表面浄化装置で生成されたプラズマ誘起流Ｆをひと続きで流すこともできる。このようにすることで、処理空間２４の形状を単純化でき、処理空間２４の密閉度を高めることができる。そのため、途中で活性種が外部に漏れることを抑制することができる。
【００７８】
＜変形例２＞
図８は第４の実施形態に係る表面浄化装置の変形例２の斜視図である。図８Ａは図８のＢ−Ｂ‘断面の拡大図である、図８Ｂは図８をＢ−Ｂ‘断面を矢印方向（＋Ｙ方向）から見た図である。図８で示すように、表面浄化装置の重なりかたを調整することで、曲面を持った処理対象物も浄化することができる。このとき、図８Ａや図８Ｂで示されるように、それぞれのプラズマアクチュエータ１０で外部から大気を取り込むことができ、また図７のように隣り合う表面浄化装置２０の電極部材１１どうしや、電極部材１１と印加電極１２を直接重ねることもできる。こうすることで、＋Ｘ方向側に傾斜させたプラズマアクチュエータ１０の＋Ｘ方向側に支持部材１４を設けず、隣り合うプラズマアクチュエータ１０で生成されたプラズマ誘起流をひと続きで流すこともできる。
【００７９】
本実施形態に係る表面浄化装置は、印加電極１２と処理対象物とを近接して設けることができることに加え、隣り合うプラズマアクチュエータのプラズマＡどうしを近接して配置することができる。そのため、処理対象物に対して、ＯＨラジカルが作用する領域を密にすることができ、プラズマＡに含まれる短寿命のＯＨラジカルを直接処理対象物に作用させることができるため、処理対象物を効率よく浄化することができる。
【００８０】
（第５の実施形態）
第２の実施形態と同一の部分に関しては省略する。
【００８１】
図９は第５の実施形態に係る表面浄化装置の斜視図である。図９Ａは図９のＢ−Ｂ‘断面図である。図９Ｂは図９をＢ−Ｂ‘断面を矢印方向から見た図である。図９で示すように、本実施形態では、第1の実施形態で説明したプラズマアクチュエータ１０の電極部材１１の処理対象物４０に対向する面（例えば第１の面）の反対側の面（例えば第２の面）が向かい合うように２つ以上並べた表面浄化装置である。このような構造にすることで、例えば溝や円筒といった、対向構造を持つ処理対象物に対して、一度に両面を処理することができる。また、向かい合うプラズマアクチュエータ１０の第２の面は、接合してもよいし、空間を持たせて貫通孔２１としてもよい。
【００８２】
また、図示していないが、対向するプラズマアクチュエータ１０の間を可変可能な接続部材２７で接続することで、処理対象物４０の半径に合わせて、表面浄化装置２０の半径を変えることもできる。また、表面浄化装置を軸方向に回転させる、又は回転する機構を有することで、処理対象物４０に対しプラズマＡを広く作用させることができる。
【００８３】
図９、図９Ａで示すように、プラズマアクチュエータ１０の電極部材１１を円筒形や円柱形に加工し、ひとつの表面浄化装置とすることもできる。この時、プラズマアクチュエータ１０に備えられる接地電極１３と印加電極１２はひとつでもよいし、複数を用いてもよい。
【００８４】
オゾン処理室は貫通孔２１にも、貫通孔２１から接続されるように設けることもできる。このオゾン処理室には排気ポンプ２６を接続することもできる。
【００８５】
（変形例１）
図９Ｃは第５の実施形態に係る表面浄化装置の変形例１の斜視図である。図９Ｃで示すように接地電極側（＋Ｘ方向）の支持部材１４を、対向するプラズマアクチュエータ間で共有することもできる。
【００８６】
特に、貫通孔２１を持たせる場合、図９Ｃように支持部材１４を配置することで、それぞれのプラズマアクチュエータ１０で発生したプラズマ誘起流Ｆを貫通孔２１にまとめることができる。
【００８７】
本実施形態に係る表面浄化装置は、例えば試験管や配管などに用いることができる。
【００８８】
本実施形態に係る表面浄化装置は、印加電極１２と処理対象物とを近接して設けることができることに加え、溝や円筒といった処理対象物に対しても、プラズマＡに含まれる短寿命のＯＨラジカルを作用させることができるため、処理対象物を効率よく浄化することができる。
【００８９】
先述したとおり、ＯＨラジカルは酸化還元力が高く、浄化作用に適しているが、寿命が１ミリ秒と短い。そのため、プラズマＡ発生領域と処理対象物の距離が長いほど、ＯＨラジカルが処理対象物へ到達する時間がかかるため、ＯＨラジカルの残存量は比例的に減少していくことがわかる。先述したとおり、プラズマは印加電極の接地電極側の端部から発生するので、印加電極と処理対象物の距離が遠いほど、ＯＨラジカルの残存量は減少する。
【００９０】
そのため、従来から示されているプラズマアクチュエータの構造を用いた装置を用いて、ＯＨラジカルを直接処理対象物に効率よく作用させることは、その構造から難しい。
【００９１】
対して、今まで説明してきた第１から第５の実施形態に係る表面浄化装置のいずれにおいても、印加電極１２が処理対象物と対向して存在していることで、プラズマＡと処理対象物を近接させることができ、ＯＨラジカルを処理対象物に効率よく作用させることができる。そのため、第１から第５の実施形態に係る表面浄化装置のいずれも、ＯＨラジカルを直接処理対象物に用いることのできる、優れた浄化装置であることがわかる。
【００９２】
以上説明した少なくとも一つの実施形態の表面浄化装置によれば、印加電極１２が処理対象物と向かい合う構造を持つことができるプラズマアクチュエータにより、プラズマＡを処理対象物に近接させることができるようになり、ＯＨラジカルを処理対象物へ効率よく作用させることが可能となる。
【００９３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
１０・・・プラズマアクチュエータ、１１・・・電極部材、１２・・・印加電極、１３・・・接地電極、１４・・・支持部材、２０・・・表面浄化装置、２１、２１ａ、２１ｂ・・・貫通孔、２２・・・オゾン処理部、２３・・・導通確認用電極、２４・・・処理空間、２５・・・絶縁物質、２６・・・排気ポンプ、２７・・・接続部材、２８・・・、３０・・・交流電源、４０・・・処理対象物、Ａ・・・プラズマ発生領域、Ｆ・・・プラズマ誘起流
【図１】
2019145265.tif 000003
【図１Ａ】
2019145265.tif 000004
【図２】
2019145265.tif 000005
【図２Ａ】
2019145265.tif 000006
【図２Ｂ】
2019145265.tif 000007
【図２Ｃ】
2019145265.tif 000008
【図３】
2019145265.tif 000009
【図４】
2019145265.tif 000010
【図５】
2019145265.tif 000011
【図６】
2019145265.tif 000012
【図６Ａ】
2019145265.tif 000013
【図６Ｂ】
2019145265.tif 000014
【図７】
2019145265.tif 000015
【図８】
2019145265.tif 000016
【図８Ａ】
2019145265.tif 000017
【図８Ｂ】
2019145265.tif 000018
【図９】
2019145265.tif 000019
【図９Ａ】
2019145265.tif 000020
【図９Ｂ】
2019145265.tif 000021
【図９Ｃ】
2019145265.tif 000022