(57)【要約】【課題】操作が簡単で、連続的にプラズマで洗浄対象を洗浄でき、電力の節約やコストの低減などの効果が得られる大気プラズマ洗浄処理装置を提供する。【解決手段】二つ以上の気体入力口を有する気体螺旋流れチャンバーと、気体チャンバー内に設置された第１の電極と、気体チャンバー内に設置され第１の電極に対向する第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に設けられた絶縁間隔層と、第１の電極の外側に設けられた磁界生成装置と、気体螺旋流れチャンバーの外に設けられた気体入力緩衝チャンバーと、が含有され、また、第１の電極と第２の電極に、高圧電源装置が電気的に接続される。【選択図】図１
2008161772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
高圧電源装置と、
気体入力緩衝チャンバーと、
該気体入力緩衝チャンバー内に設置され、二つ以上の気体入力口を有する気体螺旋流れチャンバーと、
該気体螺旋流れチャンバー内に設置されると共に、該高圧電源装置に電気的に接続され、表面に第１の絶縁層が覆われる第１の電極と、
該第１の電極に対応するように該気体螺旋流れチャンバー内に設置されると共に、アース電極でもあり、中心に中空円柱通路が設置され、表面に第２の絶縁層が覆われる第２の電極と、
該第１の電極と該第２の電極との間に設置される絶縁間隔層と、
該第１の電極の一側に設置され、該第１の電極に覆われた第１の絶縁層に対向する磁界生成装置と、が含有される、ことを特徴とする大気プラズマ洗浄処理装置。
【請求項２】
該二つ以上の気体入力口は、円対称のように設置され、ほぼ接線角度で該絶縁間隔層を貫通してアパーチャが約１ｍｍ程度である穿孔があり、処理ガスが該二つ以上の気体入力口から入り、該絶縁間隔層と該第１、２の電極により構成された放電空間内において、高速螺旋流れを形成し、これにより、該処理ガスの該放電空間内での放電ルートが延長され、衝突回数を増加することにより、より多い活性遊離基が生成されることを特徴とする請求項１に記載の大気プラズマ洗浄処理装置。
【請求項３】
該処理ガスは、酸素ガスや窒素ガス、空気、ヘリウムガス、アルゴンガス或いは四フッ化炭素等の乾燥気体であり、また、洗浄対象の汚染性質に応じて、水蒸気を添加して調整混合することを特徴とする請求項２に記載の大気プラズマ洗浄処理装置。
【請求項４】
該第１の電極と該第２の電極は金属導電材からなり、該金属材が不透磁である銅合金で、該電極の厚さが実用に応じて３〜５ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の大気プラズマ洗浄処理装置。
【請求項５】
該絶縁間隔層の材質は、テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）或いはポリエチレン（ＰＥ）等で、該絶縁間隔層の厚さが、実用の高圧作動や放電ギャップに応じて、０．５〜３ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の大気プラズマ洗浄処理装置。
【請求項６】
該高圧電源装置の放電ギャップは、０．３〜１ｃｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の大気プラズマ洗浄処理装置。
【請求項７】
該中空円柱通路は電絶縁材からなり、該電絶縁材が、テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレン（ＰＥ）或いは類似する絶縁材で、通路内径が０．５〜１．５ｃｍの範囲にあり、該中空円柱通路の出口を少しずつ縮小してノズル状にすることにより、出口端での気体の流速が加速され、ノズル口の直径が０．３〜０．８ｃｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の大気プラズマ洗浄処理装置。
【請求項８】
該磁界生成装置は、永久磁石や電流で磁界の大きさを制御する通電コイル磁石であることを特徴とする請求項１に記載の大気プラズマ洗浄処理装置。
【請求項９】
該気体入力緩衝チャンバーは、気体入力緩衝空間を提供するだけでなく、更に、該第１、２の電極と該磁界生成装置を接続する絶縁固定装置であり、材質が、テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の機械加工可能の絶縁材であることを特徴とする請求項１に記載の大気プラズマ洗浄処理装置。
【請求項１０】
該高圧電源装置は、高圧高周波数（＞１ｋＨｚ）の交流電源装置であることを特徴とする請求項１に記載の大気プラズマ洗浄処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気プラズマ洗浄処理装置に関し、特に、チャンバー内において、所定の気体により放電してプラズマを生成して、洗浄対象の表面を洗浄するための、操作が簡単で、連続的にプラズマで洗浄対象を洗浄するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の洗浄方式は、大量な化学洗浄溶剤を費やし、また、その後、大量な清水で洗浄して乾燥することが必要であり、そのため、洗浄工程において揮発性有機気体を生成して空気汚染する問題があり、また、水資源の無駄や時間が掛かる問題がある。台湾を例として、この前、環境保護署により法令が修正されて、ＶＯＣ空気汚染費を徴収し始め、そのため、台湾において洗浄工程を改善しなければならない。また、世界においても、緑工程による緑製品を製造する方向へ進む傾向があり、関連する法令を立案中或いは実施中である。
【０００３】
大気プラズマ洗浄処理技術は、気体高圧放電方式により、高運動エネルギーを有する自由電子を生成し、該電子が他の気体分子や原子と衝突してエネルギーを移転することにより、自由活性基と励起状態分子等が形成され、そして、対象の表面の有機汚染物と反応させ、例えば、酸化反応で有機汚染物を無害や低汚染物質に変換して、対象の表面を洗浄する目的が達成される。放電過程において、外部から大部分のエネルギーが電子に印加されるため、気体分子のエネルギーが大幅に変動しなく、即ち、電子の平均温度が気体温度より遥かに大きくなり、そのため、非熱的プラズマと称される。該技術により、エネルギーの節約や高効率の利点が得られ、また、化学品の使用量を大幅に低減することができる。
【０００４】
一般の高圧放電プラズマ反応器の構造設計は、適用されるターゲットにより、大きく影響される。既存の対象の表面を洗浄することに適用されるプラズマ反応器は、主として、ＲＦ放電と誘電体遮蔽放電の２種類がある。ＲＦ放電の場合、主として、金属発振チャンバー放電であり、大気において初期放電が容易ではないため、他の方法によって補助することが必要であり、また、チューニング装置により負荷整合で反射を低減し、システムが複雑でコストが高くなる。１８５７年から、ドイツのシメンス（Ｓｉｅｍｅｎｓ）は、誘電体遮蔽放電によりオゾンを製造し、そして、今でも、大きく変化しなくて利用しつつ、このような方法は、反応器において、放電金属電極同士の間に、隔離するための一つや二つの誘電体絶縁材が設けられて、短絡を防止し、また、この方法は、一般の交流高圧電源を使用するため、電源を設置するためのコストを低減でき、そして、より広い分野に適用できる。
【０００５】
また、中華民国専利公報公告第５４１６１４号の「プラズマ洗浄装置」はプラズマ洗浄装置に関し、支持枠と溝槽により複数の平板状の洗浄対象がチャンバー内に設置され、そして、電源供給器と電極の外側に位置する磁石による磁界とにより、洗浄対象に対してプラズマ洗浄を行い、その特徴として、該支持枠内で横方向にチャンバーの動力源に連接されて駆動される伝達レバーが設けられ、これにより、該伝達レバーは支持枠内において上下に作動でき、また、少なくとも二つの洗浄対象を、それぞれ、支持枠から押し出すことができ、そのため、支持枠による影響がなく、洗浄効果がより均一的になるプラズマ洗浄装置が構成される。
【０００６】
しかしながら、上記の従来のプラズマ洗浄装置は、基板を洗浄できるが、構成が複雑で、１度に複数の基板を設置することが必要で、また、プラズマ洗浄時間も長く、１回に洗浄できる基板の数が限られ、そして、基板の交換も時間が掛かり、また、交換過程において、プラズマ洗浄装置の電源を遮断しないと、電力を無駄にし、また、遮断すると、再び起動時間が費やされる。そのため、一般の従来のものは実用的ではない。
【特許文献１】中華民国専利公報公告第５４１６１４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主な目的は、操作が簡単である大気プラズマ洗浄処理装置を提供し、洗浄対象をプラズマの噴射位置に設置することだけで洗浄の効果が得られ、また、連続的に洗浄対象を洗浄でき、電力の節約やコストの低減などの効果が得られる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため、二つ以上の気体入力口を有する気体螺旋流れチャンバーと、該気体螺旋流れチャンバー内に設置された第１の電極と、該気体螺旋流れチャンバー内に設置されて、該第１の電極と対応する第２の電極と、該第１の電極と該第２の電極との間に位置する絶縁間隔層と、該気体螺旋流れチャンバーの外に設けられた気体入力緩衝チャンバーと、該第１の電極の外側に位置する磁界生成装置と、が含有され、また、気体放電を行って非熱的プラズマを生成するための高圧電源を提供する高圧電源装置が、該第１の電極と該第２の電極に電気的に接続され、生成された非熱的プラズマが該第２の電極の中空円柱通路から噴射するため、洗浄対象をプラズマの噴射出口に設置するだけで、プラズマ洗浄を行える大気プラズマ洗浄処理装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１と２は、それぞれ、本発明の使用状態の側面断面概念図と本発明の使用状態の上面断面概念図である。図のように、本発明に係わる大気プラズマ洗浄処理装置１は、気体螺旋流れチャンバー１１と第１の電極１２、第２の電極１３、絶縁間隔層１４、磁界生成装置１５及び気体入力緩衝チャンバー１６があり、また、気体放電を行って非熱的プラズマを生成するための高圧電源を提供する高圧電源装置１２２が、該第１の電極１２と該第２の電極１３に電気的に接続される。
【００１０】
該第１の電極１２は、該気体螺旋流れチャンバー１１内の一端に設けられ、該第２の電極１３は、該第１の電極１２に対応して、該気体螺旋流れチャンバー１１内のもう一端に設置され、該第１の電極１２の一側に第１の絶縁層１２１が覆われ、もう一側に、該第１の絶縁層１２１に対応するように、磁界生成装置１５が設けられ、また、該第１の電極１２が該高圧電源装置１２２に接続される。
【００１１】
該第２の電極１３は中心に中空円柱通路１３１が設けられ、該第１の電極１２に接近する一側に第２の絶縁層１３２が覆われ、また、アース電極である。
【００１２】
該第１の電極１２と第２の電極１３との間に、該絶縁間隔層１４が設けられる。該第１の電極１２と第２の電極１３は金属導電材からなり、該金属材は不透磁である銅合金であり、該電極の厚さは、実際の作動に応じて、３〜５ｍｍの範囲にある。該第１の絶縁層１２１と該第２の絶縁層１３２の材質は、テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレン（ＰＥ）、セラミック、ガラス或いは石英等であり、厚さが、０．５〜３ｍｍの範囲にある。
【００１３】
該高圧電源装置１２２は高圧高周波数（＞１ｋＨｚ）交流電源装置である。
【００１４】
使用する時、まず、処理ガスが、該気体入力緩衝チャンバー１６に入ってから、該二つやそれ以上の細微の気体入力口１１１を介して、加速的に該気体螺旋流れチャンバー１１に入る。該気体螺旋流れチャンバー１１に、二つ以上の気体入力口１１１が設けられ、該気体入力口１１１は円対称的に設置され、ほぼ接線角度で該絶縁間隔層１４を貫通する穿孔であり、アパーチャが極めて小さい約１ｍｍ程度であり、該処理ガスが該気体入力口１１１を通すことにより、該絶縁間隔層１４と該第１の絶縁層１２１及び該第２の絶縁層１３２から構成された気体螺旋流れチャンバー１１内の放電空間において、高速螺旋流れが形成され、これにより、該処理ガスが該放電空間内での流動ルートが延長され、衝突回数を増加することにより、より多い活性遊離基が生成される。また、該処理ガスは、酸素ガスや窒素ガス、空気、ヘリウムガス、アルゴンガス、四フッ化炭素等の乾燥気体であり、洗浄対象の汚染性質に応じて、水蒸気を添加して調整混合しても良い。該絶縁間隔層１４の材質は、テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）やポリエチレン（ＰＥ）等であり、厚さが、実用の高圧作動や放電ギャップに応じて、０．５〜３ｍｍの範囲にあり、また、該第１の電極１２側の該第１の絶縁層１２１と該第２の電極１３側の第２の絶縁層１３２との間に形成された実際の放電ギャップは、０．３〜１ｃｍの範囲にある。
【００１５】
処理ガスが該気体入力緩衝チャンバー１６を入ってから、該気体入力口１１１により、加速的に該気体螺旋流れチャンバー１１内に入って高速螺旋流れを形成し、この時、該高圧電源装置１２２から、該第１の電極１２に対して高圧電源を出力し、これにより、該気体螺旋流れチャンバー１１内の気体が高圧放電により遊離してプラズマを生成し、また、該磁界生成装置１５が該気体螺旋流れチャンバー１１の中央に位置するため、対称する軸方向磁力線が生成され、これにより、遊離気体が噴射方向を案内するように制御され、噴射速度を増加し、該プラズマは該第２の電極１３の該中空円柱通路１３１から噴射される。該中空円柱通路１３１の壁は電絶縁材からなり、例えば、テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）或いはポリエチレン（ＰＥ）等の絶縁材で、通路の内径が０．５〜１．５ｃｍの範囲にあり、該中空円柱通路１３１の出口を少しずつ縮小して一ノズル状にすることにより、出口端での気体の流速が加速され、ノズル口の直径が０．３〜０．８ｃｍの範囲にある。洗浄対象２を該中空円柱通路１３１の下方に設置することだけで、プラズマで洗浄する効果が得られる。該磁界生成装置１５は、永久磁石や電流で磁界の大きさを制御する通電コイル磁石である。該気体入力緩衝チャンバー１６は、気体入力緩衝空間を提供するだけでなく、更に、該第１、２の電極１２、１３と該磁界生成装置１５を接続する絶縁固定装置であり、材質が、テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の機械加工可能の絶縁材である。
【００１６】
そのため、本発明は大気圧下でも稼働でき、また、簡単に運送平台の工程制御に組合わせられて、洗浄対象に対して洗浄を行う。また、先端的なプラズマ洗浄方式により、従来の化学洗浄溶剤を使用することを解消できる技術である。
【００１７】
以上のように、本発明に係わる大気プラズマ洗浄処理装置によれば、有効的に従来の諸欠点を改善でき、また、操作が簡単で、洗浄対象をプラズマの噴射位置に設置することだけで、洗浄の効果が得られ、また、連続的に洗浄でき、電力の節約やコストの低減の効果が得られ、そのため、本発明はより進歩的かつより実用的で、法に従って特許請求を出願する。
【００１８】
以上は、ただ、本発明のより良い実施例であり、本発明はそれによって制限されることが無く、本発明に係わる特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の使用状態の側面断面概念図
【図２】本発明の使用状態の上面断面概念図
【符号の説明】
【００２０】
１          プラズマ洗浄装置
１１        気体螺旋流れチャンバー
１１１      気体入力口
１２        第１の電極
１２１      第１の絶縁層
１２２      高圧電源装置
１３        第２の電極
１３１      中空円柱通路
１３２      第２の絶縁層
１４        絶縁間隔層
１５        磁界生成装置
１６        気体入力緩衝チャンバー
２          洗浄対象
【図１】
2008161772.tif 000003
【図２】
2008161772.tif 000004