(57)【要約】  筒状の外筒（２０）と、外筒（２０）の内径より小さな外径を有し、外筒（２０）の内部に挿入されるとともに、帯電極性が陽極と陰極との一方の素材により成形された内筒（２２）と、外筒（２０）の外周面に配設され、内筒（２２）の素材の帯電極性と反対の極性の電極（２６）とを備え、内筒（２２）の内部の第１流路と、内筒（２２）の外周面と外筒（２０）の内周面との間の第２流路との少なくとも一方に処理ガスが流されている状態において、電極（２６）への電圧の印加により、前記第１流路と前記第２流路との少なくとも一方に流されている処理ガスをプラズマ化する大気圧プラズマ発生装置（１０）。
2016120998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外筒と、  前記外筒の内径より小さな外径を有し、前記外筒の内部に挿入されるとともに、帯電極性が陽極と陰極との一方の素材により成形された内筒と、  前記外筒の外周面に配設され、前記内筒の素材の帯電極性と反対の極性の電極と  を備え、  前記内筒の内部の第１流路と、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との間の第２流路との少なくとも一方に処理ガスが流されている状態において、前記電極への電圧の印加により、前記第１流路と前記第２流路との少なくとも一方に流されている処理ガスをプラズマ化する大気圧プラズマ発生装置。
【請求項２】
前記内筒が、帯電極性が陰極の素材により成形され、  前記電極が、陽極であることを特徴とする請求項１に記載の大気圧プラズマ発生装置。
【請求項３】
前記大気圧プラズマ発生装置が、  前記第１流路と前記第２流路との両方に処理ガスが流されている状態において、前記電極への電圧の印加により、前記第１流路と前記第２流路とに流されている処理ガスをプラズマ化することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の大気圧プラズマ発生装置。
【請求項４】
前記大気圧プラズマ発生装置が、  前記外筒の外周面に配設され、前記内筒の素材の帯電極性と同じ極性の第２の電極を備え、  前記第１流路と前記第２流路との少なくとも一方に処理ガスが流されている状態において、前記電極および前記第２の電極への電圧の印加により、前記第１流路と前記第２流路との少なくとも一方に流されている処理ガスをプラズマ化することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の大気圧プラズマ発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、筒状の部材の内部に供給された処理ガスをプラズマ化し、筒状の部材の端部からプラズマを発生させる大気圧プラズマ発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  大気圧プラズマ発生装置には、筒状の部材の内部において、処理ガスがプラズマ化され、筒状の部材の端部からプラズマを発生させる装置が存在する。詳しくは、筒状の部材の外周面に１対の電極のうちの一方の電極が配設され、筒状の部材の内周面に１対の電極のうちの他方の電極が配設されている。そして、筒状の部材の内部に、処理ガスが供給された状態で、１対の電極に電圧が印加されることで、筒状の部材の内部において、処理ガスがプラズマ化され、筒状の部材の端部からプラズマが発生する。下記特許文献には、そのような構造の大気圧プラズマ発生装置の一例が記載されている。【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００７／１０５４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記特許文献に記載の大気圧プラズマ発生装置によれば、適切にプラズマを発生させることが可能となる。しかしながら、上記特許文献に記載の大気圧プラズマ発生装置では、筒状の部材の内部に、電極が配設されているため、電極の劣化により、プラズマの照射対象物に異物が混入する虞がある。また、プラズマの照射対象物への異物の混入を防止するべく、筒状の部材内部に電極を配設しなければ、筒状の部材内において、適切に処理ガスをプラズマ化できない虞がある。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、プラズマの照射対象物への異物の混入を防止するとともに、適切に処理ガスをプラズマ化することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  上記課題を解決するために、本発明に記載の大気圧プラズマ発生装置は、筒状の外筒と、前記外筒の内径より小さな外径を有し、前記外筒の内部に挿入されるとともに、帯電極性が陽極と陰極との一方の素材により成形された内筒と、前記外筒の外周面に配設され、前記内筒の素材の帯電極性と反対の極性の電極とを備え、前記内筒の内部の第１流路と、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との間の第２流路との少なくとも一方に処理ガスが流されている状態において、前記電極への電圧の印加により、前記第１流路と前記第２流路との少なくとも一方に流されている処理ガスをプラズマ化することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】  本発明に記載の大気圧プラズマ発生装置では、外筒の内部に内筒が挿入されており、その内筒は、帯電極性が陽極と陰極との一方の素材により成形されている。そして、内筒の素材の帯電極性と反対の極性の電極が、外筒の外周面に配設されている。このため、内筒に接触するように処理ガスが流されることで、内筒が帯電し、その状態において、外筒の外周面に配設された電極に電圧が印加されることで、その電極と内筒との間で電流が流れる。この際、電極と内筒との間で放電が生じ、外筒の内部において、処理ガスがプラズマ化される。このように、本発明に記載の大気圧プラズマ発生装置では、外筒の内部に電極を配設することなく、外筒の内部において、処理ガスがプラズマ化される。これにより、電極が劣化した場合であっても、プラズマ照射時における照射対象物への異物の混入を防止することが可能となる。さらに、電極と内筒との間で放電が生じるため、処理ガスを適切にプラズマ化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施例の大気圧プラズマ発生装置を示す断面図である。
【図２】第２実施例の大気圧プラズマ発生装置を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。【０００９】  ＜大気圧プラズマ発生装置の構成＞  図１に、本発明の第１実施例の大気圧プラズマ発生装置１０を示す。大気圧プラズマ発生装置１０は、大気圧下でプラズマを発生させる装置である。大気圧プラズマ発生装置１０は、樹脂製のハウジング２０と、テフロン（米国ＤＵＰＯＮＴ社の登録商標）チューブ２２と、ガラス管２４と、電極２６とを備えている。【００１０】  ハウジング２０は、概して円筒状をなし、ハウジング２０の内周面は、小径部３０と、小径部３０より径の大きな大径部３２とによって構成されている。また、大径部３２の小径部３０側の端部に、径方向に貫通する貫通穴３４が形成され、その貫通穴３４にガス流入管３６が連結されている。【００１１】  テフロンチューブ２２は、概して円筒状をなし、それの外径は、ハウジング２０の小径部３０の内径より僅かに小さい。そして、テフロンチューブ２２が、ハウジング２０の小径部３０に挿入されており、テフロンチューブ２２の一端部が、ハウジング２０の大径部３２側の端部から僅かに延び出している。【００１２】  ガラス管２４は、概して円筒状をなし、それの外径は、ハウジング２０の大径部３２の内径より僅かに小さい。そして、ガラス管２４が、ハウジング２０の大径部３２に嵌入されており、ガラス管２４の一端部が、ハウジング２０の大径部３２側の端部から延び出している。なお、ガラス管２４のハウジング２０の端部からの延び出し量は、テフロンチューブ２２のハウジング２０からの延び出し量より多い。つまり、テフロンチューブ２２のハウジング２０の端部から延び出した端部は、ハウジング２０から延び出したガラス管２４の内部に位置している。【００１３】  電極２６は、概して円環状をなし、ガラス管２４の外周面に配設されている。電極２６の配設位置は、ガラス管２４の軸方向での略中央とされており、電極２６は、ガラス管２４を挟んで、テフロンチューブ２２の端部と向かい合っている。【００１４】  ＜大気圧プラズマ発生装置によるプラズマの発生＞  大気圧プラズマ発生装置１０では、上述した構成により、テフロンチューブ２２とガス流入管３６とに処理ガスが供給され、電極２６に電圧が印加されることで、ガラス管２４の端部からプラズマが照射される。以下に、大気圧プラズマ発生装置１０によるプラズマの発生について、詳しく説明する。【００１５】  大気圧プラズマ発生装置１０では、処理ガスが、ガス供給装置（図示省略）によりテフロンチューブ２２の内部に供給され、テフロンチューブ２２の内部において、矢印５０の方向に向かって流れる。さらに、処理ガスが、ガス供給装置によりガス流入管３６に供給され、テフロンチューブ２２の外周面とハウジング２０の内周面との間において、矢印５２の方向に向かって流れる。なお、テフロンチューブ２２の内部に供給される処理ガスと、ガス流入管３６に供給される処理ガスとは、同じであり、その処理ガスは、窒素等の不活性ガスと、空気中の酸素等の活性ガスとを任意の割合で混合させたものである。【００１６】  また、テフロンチューブ２２は、フッ素樹脂により成形されたものであり、フッ素��脂は、帯電極性が陰極の素材である。帯電極性が陰極の素材とは、陰極に帯電しやすい素材であり、例えば、摩擦等により、静電気が発生した場合には、帯電極性が陰極の素材は陰極に帯電する。このため、テフロンチューブ２２の内部、若しくは、テフロンチューブ２２の外周面とハウジング２０の内周面との間に、処理ガスが流されている際に、テフロンチューブ２２は、陰極に帯電する。具体的には、例えば、処理ガスがテフロンチューブ２２の内部に流されている際に、ガラス管２４の外周面において電位を測定すると、ガラス管２４の外周面での電位は、−１１ボルトであった。また、処理ガスがテフロンチューブ２２の外周面とハウジング２０の内周面との間に流されている際に、ガラス管２４の外周面において電位を測定すると、ガラス管２４の外周面での電位は、−７７ボルトであった。また、処理ガスが、テフロンチューブ２２の外周面とハウジング２０の内周面との間、および、テフロンチューブ２２の内部に流されている際に、ガラス管２４の外周面において電位を測定すると、ガラス管２４の外周面での電位は、−５０ボルトであった。なお、処理ガスが流されている際のテフロンチューブ２２の電位は、低すぎて測定することができなかった。【００１７】  このように、テフロンチューブ２２に接触するように、処理ガスが流されると、テフロンチューブ２２は、陰極に帯電する。このため、テフロンチューブ２２および、ガス流入管３６に処理ガスが供給されている際に、電極２６に陽極の電圧が印加されると、テフロンチューブ２２と電極２６との間に電流が流れる。この際、テフロンチューブ２２と電極２６との間に放電が生じ、テフロンチューブ２２の内部からガラス管２４の内部に流れ込んだ処理ガス、および、テフロンチューブ２２の外周面とハウジング２０の内周面との間からガラス管２４の内部に流れ込んだ処理ガスがプラズマ化される。これにより、大気圧プラズマ発生装置１０は、ガラス管２４の先端部からプラズマを発生させる。【００１８】  従来の大気圧プラズマ発生装置では、一般的に、１対の電極の一方が、ガラス管２４の外周面に配設されるとともに、１対の電極の他方が、ガラス管２４の内周面に配設され、一方の電極に陽極の電圧が印加され、他方の電極に陰極の電圧が印加されることで、ガラス管２４内部の処理ガスをプラズマ化させている。このため、従来の大気圧プラズマ発生装置では、ガラス管２４の内周面に配設された電極が劣化し、劣化した電極によって、プラズマ処理の対象物に異物が混入する虞がある。一方で、大気圧プラズマ発生装置１０では、テフロンチューブ２２と電極２６との間に放電が生じるため、ガラス管２４の内部に電極を配設する必要がない。このため、大気圧プラズマ発生装置１０によりプラズマ処理を行うことで、プラズマ処理の対象物への異物の混入を防止することが可能となる。【００１９】  また、大気圧プラズマ発生装置１０では、テフロンチューブ２２の内部だけでなく、テフロンチューブ２２の外周面とハウジング２０の内周面との間にも、処理ガスが流されており、その処理ガスがプラズマ化される。これにより、多く量の処理ガスをプラズマ化することが可能となり、効率的にプラズマを発生させることが��能となる。【００２０】  ＜第２実施例＞  第２実施例の大気圧プラズマ発生装置７０を、図２に示す。第２実施例の大気圧プラズマ発生装置７０は、電極を除いて、第１実施例の大気圧プラズマ発生装置１０の構成要素と同じ構成要素を備えている。このため、大気圧プラズマ発生装置１０の構成要素と同じ構成要素については、大気圧プラズマ発生装置１０の構成要素と同じ符号を用い、それらの説明は省略する。【００２１】  大気圧プラズマ発生装置７０は、1対の電極７２，７４を備えている。それら１対の電極７２，７４の各々は、概して円環状をなし、電極７２と電極７４とは、僅かに離間した状態で、ガラス管２４の外周面に配設されている。電極７２は、ガラス管２４の軸方向での略中央部に配設され、電極７４は、ガラス管２４のハウジング２０から延び出した側の端部と、電極７２との間に配設されている。なお、電極７２は、ガラス管２４を挟んで、テフロンチューブ２２の端部と向かい合っている。【００２２】  このような構造の大気圧プラズマ発生装置７０では、テフロンチューブ２２とガス流入管３６とに処理ガスが供給されている状態において、電極７２に陰極の電圧が印加され、電極７４に陽極の電圧が印加される。これにより、電極７２と電極７４との間、および、電極７４とテフロンチューブ２２との間に電流が流れる。この際、電極７２と電極７４との間、および、電極７４とテフロンチューブ２２との間に放電が生じ、テフロンチューブ２２の内部からガラス管２４の内部に流れ込んだ処理ガス、および、テフロンチューブ２２の外周面とハウジング２０の内周面との間からガラス管２４の内部に流れ込んだ処理ガスがプラズマ化される。これにより、大気圧プラズマ発生装置７０においても、大気圧プラズマ発生装置１０と同様に、ガラス管２４の先端部からプラズマが発生する。【００２３】  このように、大気圧プラズマ発生装置７０では、１対の電極７２，７４が用いられているが、それら１対の電極７２，７４は、ガラス管２４の外周面に配設されており、ガラス管２４の内部では、電極７４とテフロンチューブ２２との間において、放電が生じる。このため、大気圧プラズマ発生装置７０においても、大気圧プラズマ発生装置１０と同様に、ガラス管２４の内部に電極が配設されないため、プラズマ処理の対象物への異物の混入を防止することが可能となる。【００２４】  ちなみに、大気圧プラズマ発生装置１０は、大気圧プラズマ発生装置の一例である。ハウジング２０とガラス管２４とで構成されるものは、外筒の一例である。テフロンチューブ２２は、内筒の一例である。電極２６は、電極の一例である。大気圧プラズマ発生装置７０は、大気圧プラズマ発生装置の一例である。電極７２は、第２の電極の一例である。電極７４は、電極の一例である。【００２５】  なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、帯電極性が陰極である素材として、フッ素樹脂が採用されているが、シリコン，塩化ビニル，アクリル，ポリウレタン，ポリプロピレン，ポリエステル，ゴム等を採用することが可能である。つまり、テフロン��ューブ２２の代わりに、シリコン，塩化ビニル等により成形されたチューブ状の部材を採用することが可能である。【００２６】  また、上記実施例では、ハウジング２０の内部に、帯電極性が陰極である素材により成形されたテフロンチューブ２２が配設されているが、テフロンチューブ２２の代わりに、帯電極性が陽極である素材により成形されたチューブ状の部材を配設することが可能である。ただし、テフロンチューブ２２の代わりに、帯電極性が陽極である素材により成形されたチューブ状の部材が配設された場合には、電極２６には、陰極の電圧を印加する必要がある。これにより、帯電極性が陽極である素材により成形されたチューブ状の部材と、電極２６との間において、放電が生じ、上記実施例の大気圧プラズマ発生装置１０と同様の効果を奏することが可能となる。なお、帯電極性が陽極である素材として、例えば、ガラス，ナイロン等を採用することが可能である。【００２７】  また、上記実施例では、テフロンチューブ２２に供給される処理ガスと、ガス流入管３６に供給される処理ガスとは、同じであるが、テフロンチューブ２２とガス流入管３６とに、互いに異なる処理ガスを供給することが可能である。また、上記実施例では、テフロンチューブ２２および、ガス流入管３６に供給される処理ガスは、不活性ガスと活性ガスとを任意の割合で混合させたガスであるが、不活性ガス若しくは、活性ガスのみを処理ガスとすることが可能である。【００２８】  また、上記実施例では、テフロンチューブ２２とガス流入管３６との両方に処理ガスが供給されているが、テフロンチューブ２２とガス流入管３６との一方に処理ガスを供給することが可能である。つまり、テフロンチューブ２２の内部にのみ、処理ガスが供給された状態で、その処理ガスがプラズマ化されてもよく、テフロンチューブ２２の外周面とハウジング２０の内周面との間にのみ、処理ガスが供給された状態で、その処理ガスがプラズマ化されてもよい。
【符号の説明】
【００２９】  １０：大気圧プラズマ発生装置    ２０：ハウジング（外筒）    ２２：テフロンチューブ（内筒）    ２４：ガラス管（外筒）    ２６：電極    ７０：大気圧プラズマ発生装置    ７２：電極（第２の電極）    ７４：電極
【図１】
2016120998.tif 000003
【図２】
2016120998.tif 000004
【国際調査報告】
2016120998.tif 000005
2016120998.tif 000006