JP2006210178A - Electrode device for plasma generation - Google Patents

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Naoki Kobayashi
小林  直樹
Masahiro Wakita
昌宏 脇田
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure in which efficiency of contact of treated material with plasma active species is improved, and treatment efficiency of the treated material is improved by this in a device in which the plasma is generated from a gas and plasma treatment of the treated material is carried out. <P>SOLUTION: In an electrode device 30 for generating the plasma, the electrode device 30 is provided with a substrate 40 consisting of dielectrics, a first electrode 8 embedded in the substrate 40, and a second electrode 6A installed at one principal plane 7a of the substrate. A through hole 26 to supply plasma gas to the substrate 40 is formed in the substrate 40, and the plasma is generated by creeping discharge to occur along the substrate 40 from the second electrode 6A. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、医療材料の滅菌等の用途に使用されるプラズマ発生用電極装置に関するものである。   The present invention relates to an electrode device for plasma generation used for applications such as sterilization of medical materials.

例えば医療材料や医療廃棄物、食料品などの包装に用いられるシートは滅菌が必要である。このような滅菌方法として、特許文献1記載の方法が知られている。この方法では、大気圧でプラズマを発生させ、このプラズマにより生成される殺菌因子をプラズマ発生器からチャンバー内へと供給する。チャンバー内では所定の被処理シートを搬送ロール上で搬送し、滅菌する。
特開平10−129627
For example, a sheet used for packaging medical materials, medical waste, foodstuffs, etc. needs to be sterilized. As such a sterilization method, a method described in Patent Document 1 is known. In this method, plasma is generated at atmospheric pressure, and a sterilizing factor generated by the plasma is supplied from the plasma generator into the chamber. In the chamber, a predetermined sheet to be processed is transported on a transport roll and sterilized.
JP-A-10-129627

また、特許文献2においては、一対の放電電極の間でシートを搬送し、大気圧でプラズマを発生させてシートをプラズマ処理する。特許文献3においては、多孔質部分を有するプラズマ放電用電極が開示されている。特許文献4のプラズマ発生電極では、円板状電極に複数のスリット状ガス供給孔を設け、ガス供給孔からガスを噴出させて旋回流を生じさせる。更に、特許文献5には、セラミック誘電体の内部に誘導電極を設け、誘電体の表面に放電電極を設け、放電電極の周縁部分において沿面放電を生じさせ、プラスイオン、マイナスイオンを発生させることが記載されている。
特開平6−265864 特開2003−334436 特許第3154058 特許第3403723
Moreover, in patent document 2, a sheet | seat is conveyed between a pair of discharge electrodes, a plasma is generated at atmospheric pressure, and a sheet | seat is plasma-processed. Patent Document 3 discloses a plasma discharge electrode having a porous portion. In the plasma generating electrode of Patent Document 4, a plurality of slit-shaped gas supply holes are provided in a disk-shaped electrode, and gas is ejected from the gas supply holes to generate a swirling flow. Further, in Patent Document 5, an induction electrode is provided inside a ceramic dielectric, a discharge electrode is provided on the surface of the dielectric, and creeping discharge is generated at the peripheral portion of the discharge electrode to generate positive ions and negative ions. Is described.
JP-A-6-265864 JP2003-334436 Japanese Patent No. 3154058 Japanese Patent No. 3403723

しかし、プラズマ中で生成した活性種の寿命は短いことが多く、被処理物と接触して効果を発揮する前の段階で気体中で消滅することが多いため、処理効率が低い。このため、多量の被処理物を処理することは難しく、また、複数の処理物を連続的に処理することが難しい。特に、搬送シート上に被処理物を載置して搬送しながらプラズマに接触させ、処理する場合には、たとえ電極の面積を大きくしても(電極の延べ長さを長くしても)、電極上の一部領域でしかプラズマ達成種との接触が行われておらず、被処理物の処理効率が低くなる。   However, the active species generated in the plasma often have a short lifetime, and are often extinguished in the gas before contacting the object to be processed and exhibiting the effect, so that the processing efficiency is low. For this reason, it is difficult to process a large amount of objects to be processed, and it is difficult to continuously process a plurality of objects to be processed. In particular, when the object to be processed is placed on the transport sheet and brought into contact with the plasma while being transported and processed, even if the area of the electrode is increased (even if the total length of the electrode is increased), Contact with the plasma-achieving species is performed only in a partial region on the electrode, and the processing efficiency of the object to be processed is lowered.

本発明の課題は、気体からプラズマを発生させて被処理物をプラズマ処理する装置において、被処理物とプラズマ活性種との接触の効率を向上させ、これによって被処理物の処理効率を向上させるような構造を提供することである。   An object of the present invention is to improve the efficiency of contact between an object to be processed and a plasma active species in an apparatus for generating a plasma from a gas to process the object to be processed, thereby improving the processing efficiency of the object to be processed. Is to provide such a structure.

本発明は、プラズマを発生させるための電極装置であって、誘電体からなる基板、この基板内に埋設されている第一の電極、および基板の一方の主面に設けられている第二の電極を備えており、基板に貫通孔が形成されており、第二の電極から基板に沿って生ずる沿面放電によってプラズマを発生させることを特徴とする。   The present invention is an electrode device for generating plasma, which is a substrate made of a dielectric, a first electrode embedded in the substrate, and a second electrode provided on one main surface of the substrate. An electrode is provided, a through-hole is formed in the substrate, and plasma is generated by creeping discharge generated along the substrate from the second electrode.

本発明によれば、誘電体からなる基板の内部に電極を埋設し、この基板の表面に対向電極を設け、かつ基板に貫通孔を設けている。プラズマ処理によって活性化されたガスが活性を持続する時間は短いため、貯蔵することができず、活性化ガスの生成場所からできるだけ近い場所で使用することが望ましい。本発明によれば、貫通孔から気体を通過させるのと共に、基板主面の電極のエッジから基板表面に沿った沿面放電を生じさせ、この沿面放電によって気体をプラズマ化する。従って、基板の所望箇所に貫通孔を設けて気体を供給できると共に、各貫通孔に応じて貫通孔を通る気体の流れに合わせて第二の電極を設けて沿面放電させることで、気体を所望箇所でプラズマ化させることができる。この結果、基板上の被処理物とプラズマの活性種の発生箇所との間隔を短くし、プラズマ処理効率を上昇させることが可能である。   According to the present invention, an electrode is embedded in a dielectric substrate, a counter electrode is provided on the surface of the substrate, and a through hole is provided in the substrate. Since the gas activated by the plasma treatment lasts for a short time, it cannot be stored, and it is desirable to use it as close as possible to the location where the activated gas is generated. According to the present invention, a gas is allowed to pass through the through hole, and a creeping discharge is generated along the substrate surface from the edge of the electrode on the main surface of the substrate, and the gas is turned into plasma by the creeping discharge. Accordingly, a gas can be supplied by providing a through-hole at a desired location on the substrate, and a gas is desired by providing a second electrode in accordance with the flow of gas passing through the through-hole according to each through-hole and causing creeping discharge. It can be made into plasma at a location. As a result, the interval between the object to be processed on the substrate and the generation site of the active species of plasma can be shortened, and the plasma processing efficiency can be increased.

好適な実施形態においては、第一の電極が貫通孔に露出しないように基板に埋設されている。これによって、第一の電極から貫通孔内壁へと向かう不規則な放電を防止できる。   In a preferred embodiment, the first electrode is embedded in the substrate so as not to be exposed in the through hole. This can prevent irregular discharge from the first electrode toward the inner wall of the through hole.

第二の電極(必要に応じて第三の電極)の平面的パターンは特に限定されないが、例えば後述するように、網状または櫛歯状をなしていることが好ましい。第二の電極が網状または櫛歯状をなしている場合には、貫通孔を網目状に形成したり、櫛歯の間の隙間に規則的に形成することが容易であり、好ましい。この実施形態においては、網目の形状は特に限定されず、円形、楕円形、レーストラック形状、四辺形、三角形等の多角形などであってよい。また櫛歯状電極の櫛歯の形状も特に限定されないが、長方形や平行四辺形であることが特に好ましい。   The planar pattern of the second electrode (the third electrode as required) is not particularly limited. For example, as described later, it is preferable that the second electrode has a net shape or a comb shape. In the case where the second electrode has a net shape or a comb shape, it is preferable that the through holes be formed in a net shape or regularly formed in the gaps between the comb teeth. In this embodiment, the shape of the mesh is not particularly limited, and may be a circle, an ellipse, a racetrack shape, a quadrangle, a polygon such as a triangle, or the like. The shape of the comb-teeth of the comb-like electrode is not particularly limited, but is preferably a rectangle or a parallelogram.

本発明においては、第二の電極を、被処理物に対向する位置に設けることができる。この場合には、第二の電極のエッジからの沿面放電によってプラズマを生成させ、このプラズマを被処理物に接触させることができるので有利である。しかし、本発明はこの形態には限定されるものではなく、第二の電極を、基板の被処理物に対向しない主面(裏面)側に形成することができる。この場合には、第二の電極のエッジからの沿面放電によって気体をプラズマ化し、生成したプラズマを貫通孔を通して被処理物側へと供給する。   In the present invention, the second electrode can be provided at a position facing the object to be processed. In this case, plasma can be generated by creeping discharge from the edge of the second electrode, and this plasma can be brought into contact with the object to be processed. However, the present invention is not limited to this form, and the second electrode can be formed on the main surface (back surface) side of the substrate that does not face the object to be processed. In this case, gas is turned into plasma by creeping discharge from the edge of the second electrode, and the generated plasma is supplied to the object to be processed through the through hole.

好適な実施形態においては、基板の他方の主面に第三の電極を備えており、第三の電極から基板に沿って生ずる沿面放電によってプラズマを発生させる。これによって、貫通孔に対して基板の両面においてプラズマを発生させることができるため、被処理物の処理効率が一層向上する。   In a preferred embodiment, a third electrode is provided on the other main surface of the substrate, and plasma is generated by creeping discharge generated along the substrate from the third electrode. As a result, plasma can be generated on both sides of the substrate with respect to the through hole, so that the processing efficiency of the object to be processed is further improved.

好適な実施形態においては、第二の電極(必要に押しで第三の電極)と貫通孔との間で基板の主面が露出する露出領域を備えており、この露出領域で主面に沿って沿面放電が生ずる。このように基板主面に沿って沿面放電を生じさせると、プラズマの発生箇所と被処理物との間隔を最短とすることが可能であるので、被処理物の処理効率が一層高くなる。   In a preferred embodiment, there is an exposed region in which the main surface of the substrate is exposed between the second electrode (pushing the third electrode if necessary) and the through hole, and along the main surface in this exposed region. Creeping discharge occurs. When creeping discharge is generated along the main surface of the substrate in this manner, the distance between the plasma generation site and the object to be processed can be minimized, so that the processing efficiency of the object to be processed is further increased.

また、被処理物は固定してバッチ処理することもできるが、処理効率の点からは、被処理物を搬送手段によって搬送しながらプラズマ処理することが好ましい。この搬送手段については後述する。   In addition, the object to be processed can be fixed and batch-processed. However, from the viewpoint of processing efficiency, it is preferable to perform plasma processing while the object to be processed is conveyed by the conveying means. This conveying means will be described later.

本発明による処理対象は、プラズマ処理可能なものであれば特に限定されないが、以下を例示できる。
(1) 処理プロセス
被処理物の表面改質(親水処理:被処理物に接着剤や塗料を塗布する前に被処理物表面を親水処理し、濡れ性を向上させ、着色剤や塗料の接着性、付着性を高める)、滅菌または殺菌処理、有機物除去/有機物分解処理、気体の改質処理、有害気体成分の浄化処理
(2) 処理対象物品
樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイミド、テトラフルオロエチレンなど)、セラミックス、金属、ガラス
医療用器具や医療材料(ブリスターパック、ブリスターパック用シート、シリンジ、シリンジ用ガスケット、バイアル用ゴム栓、注射針、ガーゼ、不織布など)
食料品用包装シート
半導体ウエハー、液晶ガラス基板、セラミックスのプラズマ処理
The processing target according to the present invention is not particularly limited as long as it can be plasma-processed.
(1) Treatment process Surface modification of the treatment object (hydrophilic treatment: hydrophilic treatment of the treatment object surface before applying the adhesive or paint to the treatment object to improve wettability, adhesion of colorant or paint , Sterilization or sterilization treatment, organic substance removal / organic substance decomposition treatment, gas modification treatment, purification treatment of harmful gas components (2) Products to be treated Resin (polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyimide, tetrafluoro) Ethylene, etc.), ceramics, metal, glass Medical instruments and medical materials (blister pack, blister pack sheet, syringe, syringe gasket, vial rubber stopper, injection needle, gauze, non-woven fabric, etc.)
Food packaging sheet Semiconductor wafer, liquid crystal glass substrate, plasma treatment of ceramics

以下、図面を参照しつつ、本発明の更に詳細な実施形態について述べる。
図1(a)は、本発明の一実施形態に係るプラズマ発生用電極装置30を概略的に示す横断面図であり、図1(b)は、他の実施形態に係るプラズマ発生用電極装置30Aを概略的に示す横断面図である。
Hereinafter, more detailed embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing an electrode device 30 for plasma generation according to one embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an electrode device for plasma generation according to another embodiment. It is a cross-sectional view schematically showing 30A.

図1(a)のプラズマ発生用電極装置30においては、基板40は誘電体からなり、表層部7と基台部9とを備えている。基板40内には所定パターンの第一の電極8が埋設されており、また所定箇所に貫通孔26が形成されている。本例では、電極8のエッジが貫通孔26内壁面に露出しないように、誘電体によって被覆されており、所定の絶縁間隔が保たれている。基板40の主面7aには第二の電極6Aが設けられており、電極6Aと埋設電極8とは対向している。基板40は、電極8によって、主面7a側の誘電層7と反対側の主面(裏面)9a側の誘電層9とに別れている。貫通孔26に矢印Aのようにガスを供給すると、ガスは貫通孔26の出口から矢印Bのように基板表面に沿って流る。このときに電極6Aのエッジから露出領域41へと向かって沿面放電Dが発生し、プラズマを生成させる。電極6A上の空間に被処理物を設置し、あるいは被処理物を搬送する。   In the plasma generating electrode device 30 of FIG. 1A, the substrate 40 is made of a dielectric material and includes a surface layer portion 7 and a base portion 9. A first electrode 8 having a predetermined pattern is embedded in the substrate 40, and a through hole 26 is formed at a predetermined location. In this example, the edge of the electrode 8 is covered with a dielectric so that the edge of the electrode 8 is not exposed to the inner wall surface of the through hole 26, and a predetermined insulation interval is maintained. A second electrode 6A is provided on the main surface 7a of the substrate 40, and the electrode 6A and the embedded electrode 8 face each other. The substrate 40 is separated by an electrode 8 into a dielectric layer 9 on the main surface (back surface) 9a side opposite to the dielectric layer 7 on the main surface 7a side. When gas is supplied to the through hole 26 as indicated by arrow A, the gas flows from the outlet of the through hole 26 along the substrate surface as indicated by arrow B. At this time, a creeping discharge D is generated from the edge of the electrode 6A toward the exposed region 41 to generate plasma. The object to be processed is installed in the space on the electrode 6A or the object to be processed is transported.

図1(b)の装置30Aにおいては、更に、他方の主面(裏面)9a上に第三の電極6Bを形成しており、電極6Bも埋設電極8に対して誘電層9をはさむように対向している。そして、電極6Bのエッジから主面9aの露出領域41へと向かって矢印Dのように沿面放電を生じさせる。この結果、ガスの一部分は沿面放電Dによってプラズマ化し、次いで貫通孔26を通して矢印Aのように被処理物の方へと向かって供給される。   In the apparatus 30A of FIG. 1B, a third electrode 6B is further formed on the other main surface (back surface) 9a, and the electrode 6B also sandwiches the dielectric layer 9 with respect to the embedded electrode 8. Opposite. Then, creeping discharge is generated as indicated by an arrow D from the edge of the electrode 6B toward the exposed region 41 of the main surface 9a. As a result, a part of the gas is turned into plasma by the creeping discharge D and then supplied toward the object to be processed as indicated by an arrow A through the through hole 26.

このような装置30、30Aを製造する際には、例えば図2(a)、(b)に示すような基板31を製造する。ここで、図2(a)においては、基板31中に電極8が埋設されており、主面7aに電極6Aが形成されている。図2(b)においては、基板31中に電極8が埋設されており、主面7aに電極6A、主面9aに電極6Bが形成されている。この状態で、所望箇所に、電極8を通過しないように貫通孔26を形成することによって、図1(a)、(b)の各プラズマ発生用電極装置を得る。   When manufacturing such devices 30 and 30A, for example, a substrate 31 as shown in FIGS. 2A and 2B is manufactured. Here, in FIG. 2A, the electrode 8 is embedded in the substrate 31, and the electrode 6A is formed on the main surface 7a. In FIG. 2B, the electrode 8 is embedded in the substrate 31, and the electrode 6A is formed on the main surface 7a and the electrode 6B is formed on the main surface 9a. In this state, by forming the through hole 26 at a desired location so as not to pass through the electrode 8, each plasma generating electrode device shown in FIGS. 1A and 1B is obtained.

ここで、基板を構成する誘電体材料は特に限定されないが、セラミックスが好ましく、特にアルミナ、マグネシア、、ジルコニア、酸化珪素、ムライト、スピネル、コージェライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、チタン−バリウム系酸化物、バリウム−チタン−亜鉛系酸化物などが好ましい。また、第一、第二、第三の各電極の材質は特に限定されず、所定の導電性を有する物質であれば使用可能である。例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、チタン、クロム、ジルコニウム、ニッケル、銀、鉄、銅、白金、パラジウム、あるいはこれらの合金が好ましい。   Here, the dielectric material constituting the substrate is not particularly limited, but ceramics are preferable, and alumina, magnesia, zirconia, silicon oxide, mullite, spinel, cordierite, aluminum nitride, silicon nitride, titanium-barium-based oxide are particularly preferable. Barium-titanium-zinc oxide is preferable. Moreover, the material of each of the first, second and third electrodes is not particularly limited, and any material having a predetermined conductivity can be used. For example, tungsten, molybdenum, manganese, titanium, chromium, zirconium, nickel, silver, iron, copper, platinum, palladium, or an alloy thereof is preferable.

図2(a)、(b)に示すような基板31は、いわゆるグリーンシート積層法によって製造可能である。すなわち、セラミックス等の誘電体粉末をプレス成形する際に、埋設電極を構成する金属板や金属箔を埋設しておき、次いで焼結することができる。また、埋設電極は、セラミックス成形体上にペーストを塗布することで形成することもできる。この場合の塗工方法としては、スクリーン印刷、カレンダーロール印刷、ディップ法、蒸着、物理的気相成長法など、任意の塗工方法を利用可能である。第二、第三の電極も塗工法によって容易に形成できる。電極を塗工法によって形成する場合には、前記した各種金属あるいは合金の粉末を、有機バインダーおよび溶剤(テルピネオール等)と混合して導体ペーストを作製し、次いでこの導体ペーストをセラミックグリーンシート上に塗工する。なお、第二の電極、第三の電極は、セラミックス焼結体からなる基板31の主面上に塗工し、焼き付けることで形成することも可能である。   The substrate 31 as shown in FIGS. 2A and 2B can be manufactured by a so-called green sheet lamination method. That is, when the dielectric powder such as ceramics is press-molded, a metal plate or a metal foil constituting the embedded electrode can be embedded and then sintered. The embedded electrode can also be formed by applying a paste on the ceramic molded body. As a coating method in this case, any coating method such as screen printing, calendar roll printing, dipping method, vapor deposition, physical vapor deposition method and the like can be used. The second and third electrodes can also be easily formed by a coating method. When the electrode is formed by a coating method, the above-mentioned various metal or alloy powders are mixed with an organic binder and a solvent (such as terpineol) to prepare a conductor paste, and then this conductor paste is applied onto the ceramic green sheet. Work. The second electrode and the third electrode can also be formed by coating and baking on the main surface of the substrate 31 made of a ceramic sintered body.

基板31を製造する際において、セラミックグリーンシートの成形方法は特に限定されず、ドクターブレード法、カレンダー法、印刷法、ロールコータ、めっき法など、あらゆる手法を利用することができる。また、グリーンシートの原料粉末としては、上述した各種のセラミックス粉末や、ガラス等の粉末を利用できる。この際、焼結助剤として、酸化珪素、カルシア、チタニア、マグネシア、ジルコニアを例示できる。焼結助剤は、セラミック粉末100重量部に対して、3〜10重量部添加することが好ましい。セラミックペースト中には、公知の分散剤、可塑剤、有機溶媒を添加することができる。
粉末プレス成形法でも、基板31を作ることができ、埋設する電極にメッシュ金属や金属箔を用いた場合は、ホットプレス法で電極を埋設した焼結体を得ることもできる。
成形助剤を適時選ぶことにより、押出成形でも基板31の成形体を作製することができる。押出成形体表面に、溶媒を適時選定することにより、導電膜成分となる金属ペーストを印刷等で電極を形成することができる。
When the substrate 31 is manufactured, the method of forming the ceramic green sheet is not particularly limited, and any method such as a doctor blade method, a calendar method, a printing method, a roll coater, or a plating method can be used. In addition, as the raw material powder of the green sheet, the above-described various ceramic powders and powders such as glass can be used. At this time, examples of the sintering aid include silicon oxide, calcia, titania, magnesia, and zirconia. It is preferable to add 3 to 10 parts by weight of the sintering aid with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder. Known dispersing agents, plasticizers, and organic solvents can be added to the ceramic paste.
The substrate 31 can also be made by a powder press molding method, and when a mesh metal or metal foil is used for the electrode to be embedded, a sintered body in which the electrode is embedded by a hot press method can also be obtained.
By appropriately selecting the molding aid, the molded body of the substrate 31 can be produced even by extrusion molding. By appropriately selecting a solvent on the surface of the extruded molded body, an electrode can be formed by printing or the like with a metal paste serving as a conductive film component.

得られた基板31の気孔率は特に限定されないが、0.1〜35%とすることができ、0.1〜10%とすることが更に好ましい。   The porosity of the obtained substrate 31 is not particularly limited, but can be 0.1 to 35%, and more preferably 0.1 to 10%.

また、第二の電極、第三の電極は空間に対して露出させることができる。あるいは、第二および第三の電極を、誘電体からなる保護膜によって被覆することができる。この誘電体としては、セラミックスやガラスを例示することができる。セラミックスとしては、アルミナ、ジルコニア、、マグネシア、酸化珪素、ムライト、スピネル、コージェライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、チタン−バリウム系酸化物、バリウム−チタン−亜鉛系酸化物などを例示できる。   The second electrode and the third electrode can be exposed to the space. Alternatively, the second and third electrodes can be covered with a protective film made of a dielectric. Examples of the dielectric include ceramics and glass. Examples of ceramics include alumina, zirconia, magnesia, silicon oxide, mullite, spinel, cordierite, aluminum nitride, silicon nitride, titanium-barium oxide, barium-titanium-zinc oxide.

各貫通孔の形成方法は特に限定されない。好適な実施形態においては、図2(a)、(b)のような基板31を焼結によって作製した後に、基板31に超音波加工や切削加工によって貫通孔を形成する。あるいは、基板31を焼結する前のグリーンシートの段階で、グリーンシートにナイフカット(金型で打ち抜くこと)によって貫通孔を形成し、次いでグリーンシートを焼結させることができる。   The formation method of each through-hole is not specifically limited. In a preferred embodiment, after the substrate 31 as shown in FIGS. 2A and 2B is produced by sintering, through holes are formed in the substrate 31 by ultrasonic machining or cutting. Alternatively, at the stage of the green sheet before the substrate 31 is sintered, through holes can be formed in the green sheet by knife cutting (punching with a mold), and then the green sheet can be sintered.

貫通孔の配置密度や配置パターンは特に限定されない。例えば、活性化ガスの寿命や被処理物の処理量を考慮して、貫通孔を装置の入り口側(上流側)のみにもうけることができるし、あるいは基板主面の全面にわたってもうけることもできる。比較的寿命の長い活性種を含む活性化ガスの場合(例えば活性種がオゾンガスである場合)には、装置の上流側のみにおいて基板に貫通孔を形成するだけでも、十分に長期間にわたって被処理物を活性化ガスに接触させることができる。しかし、活性種の寿命が短い場合には、基板の全面に貫通孔を形成することが好ましい。   The arrangement density and arrangement pattern of the through holes are not particularly limited. For example, in consideration of the lifetime of the activation gas and the processing amount of the object to be processed, the through hole can be provided only on the entrance side (upstream side) of the apparatus, or can be provided over the entire main surface of the substrate. In the case of an activated gas containing an activated species having a relatively long lifetime (for example, when the activated species is ozone gas), the treatment target can be processed for a sufficiently long period of time even if a through hole is formed in the substrate only on the upstream side of the apparatus. Objects can be brought into contact with the activation gas. However, when the lifetime of the active species is short, it is preferable to form a through hole on the entire surface of the substrate.

貫通孔の配置密度(個数)や貫通孔の大きさは,被処理物との反応速度や被処理物の量に応じて決定する。滅菌用途においては、例えば10cfuまで除去するために基板の全面にわたって貫通孔を配置することができる。また,殺菌用途で10cfuまで殺菌することでよい場合には、10cfuを実現するために必要な貫通孔数の70〜80%の貫通孔数で足りる。このように使用状況に応じて貫通孔の密度と個数とを決定することができる。 The arrangement density (number) of through holes and the size of the through holes are determined according to the reaction rate with the object to be processed and the amount of the object to be processed. In sterilization applications, for example, through holes can be placed over the entire surface of the substrate to remove up to 10 6 cfu. In the case of sterilization up to 10 4 cfu for sterilization, 70 to 80% of the number of through holes necessary to achieve 10 6 cfu is sufficient. In this way, the density and number of through holes can be determined according to the usage situation.

本発明において、第一、第二、第三の各電極の平面的パターンは特に限定されず、面内での活性種の種類および寿命、生成量に会わせて設計できる。例えば、電極の平面的パターンを櫛歯状としたり、網目状とすることができる。   In the present invention, the planar pattern of each of the first, second, and third electrodes is not particularly limited, and can be designed according to the type, lifetime, and generation amount of active species in the plane. For example, the planar pattern of the electrodes can be comb-like or mesh-like.

たとえば、図3は、第二の電極6Aのパターン例を模式的に示す平面図である。本例では、網目状の電極6Aを基板表面に形成している。各網目32はたとえば四辺形であり、各網目32内にそれぞれ貫通孔26が形成されている。このような形態では、各網目中において沿面放電を生じさせ,各網目に対応する貫通孔26から供給されるガスをプラズマ化することができる。基板内部の第一の電極も、電極6Aに対向するような網目状パターンを有している必要がある。第三の電極も図3に示すような平面的パターンを有していて良い。   For example, FIG. 3 is a plan view schematically showing a pattern example of the second electrode 6A. In this example, a mesh electrode 6A is formed on the substrate surface. Each mesh 32 is, for example, a quadrilateral, and a through hole 26 is formed in each mesh 32. In such a form, creeping discharge is generated in each mesh, and the gas supplied from the through-hole 26 corresponding to each mesh can be turned into plasma. The first electrode inside the substrate also needs to have a mesh pattern facing the electrode 6A. The third electrode may also have a planar pattern as shown in FIG.

このように電極の平面的パターンを網目状とした場合には、各網目のピッチ(間隔)を変更することによって、沿面放電箇所のピッチを適宜変更することができる。なぜなら、沿面放電は、各網目のエッジにおいて発生するからである。したがって、活性種の寿命が短い場合には、網目のピッチを小さくして沿面放電箇所を増加させることができる。このような網目のピッチは活性種の種類によって設計されるものであるので限定されないが、例えば100μm(0.1mm)以上とすることが好ましく、500μm(0.5mm)以上とすることが更に好ましい。また、活性種を広範囲で満遍なく発生させるという観点からは、網目のピッチは20mm以下であることが好ましく、3mm以下であることが更に好ましい。   Thus, when the planar pattern of an electrode is made into mesh shape, the pitch of a creeping discharge location can be changed suitably by changing the pitch (interval) of each mesh. This is because creeping discharge occurs at the edge of each mesh. Therefore, when the lifetime of the active species is short, the number of creeping discharge points can be increased by reducing the mesh pitch. The mesh pitch is not limited because it is designed according to the type of active species, but is preferably 100 μm (0.1 mm) or more, and more preferably 500 μm (0.5 mm) or more. . From the viewpoint of generating active species uniformly over a wide range, the mesh pitch is preferably 20 mm or less, and more preferably 3 mm or less.

図4に模式的斜視図に示すように、図3の装置は、下側の誘電体層9、上側の誘電体層7、誘電体層7と9との間に埋設された第一の電極8を備えており、上側の誘電体層7側の主面7a上には網目状の第二の電極6Aが形成されている。   As shown in the schematic perspective view of FIG. 4, the apparatus of FIG. 3 includes a lower dielectric layer 9, an upper dielectric layer 7, and a first electrode embedded between the dielectric layers 7 and 9. 8, and a mesh-like second electrode 6 </ b> A is formed on the main surface 7 a on the upper dielectric layer 7 side.

また、たとえば、図5に示す装置30Cにおいては、櫛歯状の第二の電極6Aが形成されている。本例では、櫛歯状の電極6Aを基板表面に形成している。櫛歯状電極6Aは、細長い共通電極43と、共通電極から突出する複数列の細長い櫛歯部44を備えている。隣接する櫛歯部44の間には細長い露出部分45が形成されており、露出部分45にはそれぞれ所定個数の貫通孔26が形成されている。このような形態では、各露出部分45中において各櫛歯44のエッジの近辺において沿面放電を生じさせ,各貫通孔26から供給されるガスをプラズマ化することができる。基板内部の第一の電極(および必要に応じて第三の電極)も、電極6Aに対向するような網目状パターンを有している必要がある。   Further, for example, in the device 30C shown in FIG. 5, a comb-like second electrode 6A is formed. In this example, the comb-like electrode 6A is formed on the substrate surface. The comb-like electrode 6A includes an elongated common electrode 43 and a plurality of rows of elongated comb-tooth portions 44 protruding from the common electrode. An elongated exposed portion 45 is formed between adjacent comb teeth portions 44, and a predetermined number of through holes 26 are formed in each exposed portion 45. In such a form, creeping discharge is generated in the vicinity of the edge of each comb tooth 44 in each exposed portion 45, and the gas supplied from each through hole 26 can be turned into plasma. The first electrode inside the substrate (and the third electrode if necessary) also needs to have a mesh pattern that faces the electrode 6A.

このように、電極の平面的パターンを櫛歯状とした場合には、各櫛歯部分44のピッチを変更することによって、沿面放電箇所のピッチを適宜変更することができる。なぜなら、沿面放電は、各櫛歯部分44のエッジにおいて発生するからである。したがって、活性種の寿命が短い場合には、櫛歯部分44のピッチ(あるいは露出部分35の幅)を小さくして沿面放電箇所を増加させることができる。   As described above, when the planar pattern of the electrodes is comb-shaped, the pitch of the creeping discharge portions can be appropriately changed by changing the pitch of each comb-tooth portion 44. This is because creeping discharge occurs at the edge of each comb-tooth portion 44. Therefore, when the lifetime of the active species is short, the pitch of the comb-tooth portion 44 (or the width of the exposed portion 35) can be reduced to increase the number of creeping discharge locations.

貫通孔の平面的形状は上述の例では略真円形としたが、これには限定されず、被処理物の材質や形態、活性種の種類に応じて変更する。例えば、貫通孔の平面的形態は、楕円形、レーストラック形状、三角形、四角形、六角形等の多角形、細長いスリット形状などであってよい。   The planar shape of the through hole is substantially perfect circle in the above example, but is not limited to this, and is changed according to the material and form of the object to be processed and the type of active species. For example, the planar shape of the through hole may be an ellipse, a race track shape, a polygon such as a triangle, a quadrangle, or a hexagon, an elongated slit shape, or the like.

貫通孔から導入されるガスは、目的とする反応によって、一種類のガスであってよく、あるいは複数種類のガスを貫通孔から供給してもよい。また、貫通孔から一種類のガスを供給する場合には、純ガスであってよく、混合ガスであってもよい。また、貫通孔から供給されたガスを沿面放電の作用によってプラズマ化することができるが、貫通孔から供給された複数種類のガスを沿面放電の作用下に互いに反応させ、活性種を生成させることもできる。   The gas introduced from the through hole may be one type of gas or a plurality of types of gas may be supplied from the through hole depending on the intended reaction. In addition, when one kind of gas is supplied from the through hole, it may be a pure gas or a mixed gas. In addition, the gas supplied from the through hole can be converted into plasma by the action of creeping discharge, but a plurality of types of gas supplied from the through hole react with each other under the action of the creeping discharge to generate active species. You can also.

ガスの種類は限定されないが、希ガス(ヘリウム)、アルゴン、ネオンなど)、窒素ガス、酸素ガス、水素、空気(大気)、塩素ガス、アンモニアガス、SF6、CF系ガスなどを例示できる。また、過酸化水素、過酢酸、エタノール、メタノール、水などの液体を噴霧したり、あるいは蒸発させて霧状にしたものを貫通孔から供給することができる。また、上記したガスおよび液体は単独で使用でき、あるいは他のガスや液体との混合物として使用できる。一例として、酸素ガスのみを用いて酸素を活性化させ、酸素ラジカル、オゾンガスを生成させ、殺菌用途や半導体ウエハー、ガラス上の有機物除去、表面改質に用いることができる。   The type of gas is not limited, but examples include rare gas (helium), argon, neon, etc.), nitrogen gas, oxygen gas, hydrogen, air (atmosphere), chlorine gas, ammonia gas, SF6, CF-based gas, and the like. Further, a liquid such as hydrogen peroxide, peracetic acid, ethanol, methanol, water or the like can be sprayed or evaporated to form a mist to be supplied from the through hole. Moreover, the above-mentioned gas and liquid can be used alone, or can be used as a mixture with other gases and liquids. As an example, oxygen can be activated using only oxygen gas to generate oxygen radicals and ozone gas, which can be used for sterilization applications, semiconductor wafers, removal of organic substances on glass, and surface modification.

また、ガスや霧状液体を第二の電極、第三の電極へと向かって供給する方法は限定されず、例えばガスボンベ、ブロワーによって供給できる。また、電気分解によって発生したガス(酸素と水素)とを用いることもできる。ガス圧力は通常は大気圧近傍とすることができ、元ガスの供給流量はマスフローメーター等で制御できる。また、ガス室を複数設け、各ガス室ごとに、相異なる種類のガスを供給することによって、放電空間に複数種類の活性化ガスを供給することができる。   Moreover, the method of supplying gas or a mist-like liquid toward a 2nd electrode and a 3rd electrode is not limited, For example, it can supply with a gas cylinder and a blower. Moreover, gas (oxygen and hydrogen) generated by electrolysis can also be used. The gas pressure can usually be close to atmospheric pressure, and the supply flow rate of the original gas can be controlled by a mass flow meter or the like. Further, by providing a plurality of gas chambers and supplying different types of gases for each gas chamber, a plurality of types of activated gases can be supplied to the discharge space.

図6は、図1(a)の装置30を使用した処理装置の一例を模式的に示す断面図である。本例では、搬送手段としてロール34および搬送シート5を使用し、搬送シート5上に被処理物21を載置し、搬送シート5を例えば図6の右側へと移動させる。搬送シートの上側および下側にはそれぞれプラズマ発生用電極装置30が設置されており、第二の電極6Aが搬送シート5を挟んで対向している。35は容器である。そして、本例では、上流側のガス室1a、3aから同種類のガスを放電空間1b、3bへと供給し、下流側のガス室2a、4aからこれとは異なる種類のガスを放電空間2b、4bへと供給する。ガス室1a、3aとガス室2a、4aとは互いに気密隔壁によって隔離されている。なお、図7は、図6のうち、ロール34、搬送手段5、被処理物21および一対のプラズマ発生用電極装置30を示す模式図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an example of a processing apparatus using the apparatus 30 of FIG. In this example, the roll 34 and the conveyance sheet 5 are used as conveyance means, the workpiece 21 is placed on the conveyance sheet 5, and the conveyance sheet 5 is moved to the right side in FIG. 6, for example. Plasma generating electrode devices 30 are respectively installed on the upper side and the lower side of the transport sheet, and the second electrode 6 </ b> A is opposed to the transport sheet 5. 35 is a container. In this example, the same type of gas is supplied from the upstream gas chambers 1a and 3a to the discharge spaces 1b and 3b, and a different type of gas is supplied from the downstream gas chambers 2a and 4a to the discharge space 2b. 4b. The gas chambers 1a and 3a and the gas chambers 2a and 4a are separated from each other by an airtight partition. 7 is a schematic diagram showing the roll 34, the conveying means 5, the workpiece 21 and the pair of plasma generating electrode devices 30 in FIG.

上述の例では搬送手段はシート状であるが、この具体的形態は特に限定されず、メッシュ状ないしは網状であってよい。また、網目の形状も特に限定されず、真円形、楕円形、三角形、四角形,六角形などの多角形であってよい。また、被処理物の大きさに合わせて電極の間隔を変更することができる。   In the above example, the conveying means is in the form of a sheet, but this specific form is not particularly limited, and may be a mesh or a net. The shape of the mesh is not particularly limited, and may be a polygon such as a perfect circle, an ellipse, a triangle, a quadrangle, or a hexagon. Further, the distance between the electrodes can be changed in accordance with the size of the object to be processed.

使用後、活性化ガス自身の処理は、プラズマ活性種の寿命が短いので不要である。しかし、活性化されたガス同士の反応によって副生成ガスが生成する場合には、プラズマ発生用電極装置の下流側に触媒を設置することによって、活性種を除去することが好ましい。このような触媒としては、マンガン系触媒、白金等の貴金属触媒を例示できる。又、ガスの種類によっては活性炭を用いる事が出来る。   After use, treatment of the activated gas itself is not necessary because the lifetime of the plasma active species is short. However, when the by-product gas is generated by the reaction between the activated gases, it is preferable to remove the active species by installing a catalyst on the downstream side of the plasma generating electrode device. Examples of such a catalyst include manganese-based catalysts and noble metal catalysts such as platinum. Depending on the type of gas, activated carbon can be used.

(実施例1)
本実施例では、被処理物として医薬品包装用のブリスターパックの代表的な素材であるポリプロピレン(以下「PP」と略す)のシート21を用いた。シートの長さ300mm、幅80mmとした。
Example 1
In this example, a sheet 21 of polypropylene (hereinafter abbreviated as “PP”), which is a typical material for blister packs for pharmaceutical packaging, was used as an object to be processed. The sheet length was 300 mm and the width was 80 mm.

プラズマ発生用電極装置30Aとしては、図1(b)に示したような形態のものを使用した。装置30Aは、基板1枚当り長さ100mm、幅100mm、厚み1mmのサイズの物を、上段20枚、下段20枚配置した。上段の基板と下段の基板との間には、5mmの隙間が生ずるようにした。基板のうち、ガスと接触する部分には、SUS304、硬質樹脂材料製の物を用いた。また、被処理物21の裏面も活性化ガスと反応するように、搬送手段5としてはメッシュ状物を用いた。各基板40には、1枚当り直径2mmの貫通孔が50個開いている。   As the plasma generating electrode device 30A, the one shown in FIG. 1B was used. In the apparatus 30A, 20 pieces of the upper stage and 20 pieces of the lower stage are arranged in a size of 100 mm in length, 100 mm in width, and 1 mm in thickness per substrate. A gap of 5 mm was formed between the upper substrate and the lower substrate. Of the substrate, a part made of SUS304 or a hard resin material was used for a portion in contact with the gas. Further, a mesh-like object was used as the conveying means 5 so that the back surface of the object 21 also reacts with the activation gas. Each substrate 40 has 50 through holes with a diameter of 2 mm per sheet.

第二の電極(表面電極)6A、第三の電極6B(表面電極)を基板の両主面に設けてあるため、ガス室1a、2a、3a、4a内でもそれぞれ放電が起き、プラズマにより活性化ガスが生成する。そして、貫通孔26から、活性化ガス及び活性化ガスの元になるガスが噴出する。未活性のガスは、噴出側の放電空間1b、2b、3b、4b内でプラズマにより活性化される。   Since the second electrode (surface electrode) 6A and the third electrode 6B (surface electrode) are provided on both main surfaces of the substrate, discharge occurs in the gas chambers 1a, 2a, 3a, and 4a, respectively, and is activated by the plasma. Generate gas. And from the through-hole 26, activated gas and the gas which becomes the origin of activated gas eject. The inactive gas is activated by plasma in the discharge spaces 1b, 2b, 3b, 4b on the ejection side.

ここで、具体的には、活性化ガスの元ガスとして空気を用い、除湿剤18により乾燥空気とし、ブロワー19により25リットル/分の流量でガス室1a、3aに送る。乾燥空気に加え、更に過酸化水素水12(31%)を加熱により気化させ、過酸化水素ガスを0.2g/分で、乾燥空気25L/分と共に装置内のガス室2a、4aにそれぞれ供給した。又、乾燥空気のみを全室に供給するケースについても実験した。   Here, specifically, air is used as the original gas of the activation gas, is made dry air by the dehumidifying agent 18, and is sent to the gas chambers 1a and 3a by the blower 19 at a flow rate of 25 liters / minute. In addition to dry air, hydrogen peroxide solution 12 (31%) was vaporized by heating, and hydrogen peroxide gas was supplied at 0.2 g / min to the gas chambers 2a and 4a in the apparatus together with 25 L / min of dry air. . An experiment was also conducted on a case where only dry air was supplied to all the rooms.

乾燥空気のガス室への供給速度が一定となるように、信号発信式の流量計15とコントロールバルブ16によるフィードバック制御を行った。過酸化水素ガスのガス室への供給は、蒸発残差をロードセル11で測定し、ローラーポンプ13での添加量をフィードバック制御する事で行った。14は蒸発器であり、17は加熱器である。
プラズマによる処理に伴い連続的発生する排気、及び、活性ガス供給終了後に装置内に残存する排気(未反応ガス(過酸化水素ガス)及びプラズマにより生成したオゾンガス等)は排気ガス分解装置(活性炭等)20で処理した後、装置外へブロワー19により排出される。なお、装置内部から外部へ活性化ガス、オゾンガスが流出しないようエアーカーテン22を搬入口、搬出口の両側に設置した。
Feedback control by the signal transmission type flow meter 15 and the control valve 16 was performed so that the supply rate of the dry air to the gas chamber was constant. Hydrogen peroxide gas was supplied to the gas chamber by measuring the evaporation residual with the load cell 11 and feedback controlling the amount of addition with the roller pump 13. 14 is an evaporator, and 17 is a heater.
Exhaust gas continuously generated with plasma treatment and exhaust gas remaining in the device after the supply of active gas (unreacted gas (hydrogen peroxide gas) and ozone gas generated by plasma, etc.) ) After being processed at 20, it is discharged out of the apparatus by the blower 19. In addition, the air curtain 22 was installed on both sides of the carry-in port and the carry-out port so that the activated gas and the ozone gas did not flow out from the inside of the apparatus.

搬送速度を変えてプラズマの照射時間を30秒、1分、2分、5分、10分としてそれぞれの条件における滅菌量を測定した。
プラズマ発生器としてSIサイリスタパルス電源(ピーク電圧:1〜20kV、周波数:0.1〜5kHz)を用いた。
The sterilization amount under each condition was measured by changing the conveyance speed and changing the plasma irradiation time to 30 seconds, 1 minute, 2 minutes, 5 minutes, and 10 minutes.
An SI thyristor pulse power supply (peak voltage: 1 to 20 kV, frequency: 0.1 to 5 kHz) was used as the plasma generator.

(評価方法)
滅菌効果の評価は、枯草菌(Geobacillus stearothermophilus(ATCC#7953))のバイオロジカルインディケータ(米国Raven社製、以下BIと略す)を用いて行った。1×103、1×104、1×105、1×106個の菌が付着したセルロース製の担体がグラシン紙(グラシン紙:1mm平方当り、200個程度のメッシュがあり、外部からの菌の進入と内部の胞子の飛散を阻止し、気流の流入は容易な構造)に包埋されている。
(Evaluation methods)
The sterilization effect was evaluated using a biological indicator (manufactured by Raven, USA, hereinafter abbreviated as BI) of Bacillus subtilis (Geobacillus stearothermophilus (ATCC # 7953)). Cellulose carrier with 1 × 10 3 , 1 × 10 4 , 1 × 10 5 , 1 × 10 6 bacteria attached is glassine paper (glassine paper: there are about 200 meshes per square mm, from the outside It is embedded in a structure that prevents the invasion of bacteria and the spread of spores inside and facilitates the inflow of airflow.

試験紙型のBIをPPシート上に所定の枚数貼り付け、滅菌処理後に1次包装(グラシン紙)から無菌状態で担体を取り出し、培養を行った。培養にはAcumedia製TSB(Tryptic
Soy Broth.)培地とpHインジケータ(Bromocresol Purpule)がガラス試験管に入れてある培養液を用い、滅菌処理を施した試験紙型BIの担体を無菌状態を保持したまま試験管に入れて58〜60℃で7日間培養を行い、培養液の色の変化で滅菌の有無を確認した。
A predetermined number of test paper-type BIs were affixed onto a PP sheet, and after sterilization, the carrier was removed from the primary package (glassine paper) in an aseptic condition and cultured. Acumedia TSB (Tryptic
Soy Broth.) Using a culture solution in which a medium and a pH indicator (Bromocresol Purpule) are placed in a glass test tube, the sterilized test paper-type BI carrier is placed in the test tube while maintaining the sterility, and 58 to Culturing was performed at 60 ° C. for 7 days, and the presence or absence of sterilization was confirmed by a change in the color of the culture solution.

滅菌が出来ていれば、培養液の色の変化は無く、滅菌不良であれば、培養液は菌が分泌する酸により紫色から黄色に変化する。各個数が付着しているBIを用いることで、菌数の減少量の測定を行った。菌数の減少数は対数で表し、例えば1×10cfuの菌数が全て死滅した時、つまり、7日間の培養で培養液の色の変化が無かった時にはLog(1×10)=6と表す。この結果を表1に示す。 If sterilization has been achieved, there will be no change in the color of the culture solution. If sterilization is poor, the culture solution will change from purple to yellow due to the acid secreted by the bacteria. By using BI to which each number adhered, the amount of decrease in the number of bacteria was measured. The decrease in the number of bacteria is expressed in a logarithm. For example, when all the bacteria of 1 × 10 6 cfu are killed, that is, when there is no change in the color of the culture solution after 7 days of culture, Log (1 × 10 6 ) = This is expressed as 6. The results are shown in Table 1.

Figure 2006210178
Figure 2006210178

表1の結果から明らかなように、連続処理によりPPシートを滅菌レベル(Log6)であれば5分程度、殺菌レベル(Log3〜5)であれば1分程度で行うことが可能である。乾燥空気のみでも効果はあるが、過酸化水素を加える事で滅菌効果は更に高まった。   As is clear from the results in Table 1, the PP sheet can be processed by continuous treatment in about 5 minutes if the sterilization level (Log 6), and in about 1 minute if the sterilization level (Log 3-5). Although only dry air is effective, the sterilization effect is further enhanced by adding hydrogen peroxide.

(比較例1、2)
比較例1として、プラズマ照射を行わない過酸化水素ガス単独の場合、同様の結果を得るには数10分の時間を要した。
また、比較例2として、ホルムアルデヒドガス単独の場合においても同様に、数10分の時間を要し、更に残留ガスの危険性を伴う。
(Comparative Examples 1 and 2)
As Comparative Example 1, in the case of hydrogen peroxide gas alone without plasma irradiation, it took several tens of minutes to obtain the same result.
Similarly, in the case of the formaldehyde gas alone as Comparative Example 2, it takes several tens of minutes and is accompanied by a risk of residual gas.

(実施例2:有機物除去)
本実施例では、被処理物をガラス基板とし、長さ80mm、幅80mm、厚み1mmのサイズとした。プラズマ発生用電極装置30Aとしては、実施例1と同一のものを用いた。基板には1枚当り直径2mmの貫通孔が50個開いている。装置全体の構成は図9に示す。ガス室3a側でも放電が起き、プラズマにより活性化ガスおよびオゾンガスが生成する。ここから活性化ガス、オゾンガス及び活性化ガスの元になるガスが噴出する。ガス室側で未活性のガスは噴出側ガス室3bで、プラズマにより活性化される。
活性化ガスの元ガスとしては、工業用酸素23もしくは乾燥空気を、50リットル/分の流量でガス室3aに供給した。酸素のガス室への供給は一定量となるように信号発信式の流量計15とコントロールバルブ16によるフィードバック制御により行った。18は除湿剤であり、27はレギュレータである。
(Example 2: Organic matter removal)
In this example, the object to be processed was a glass substrate and had a size of length 80 mm, width 80 mm, and thickness 1 mm. As the plasma generating electrode device 30A, the same one as in Example 1 was used. The substrate has 50 through holes with a diameter of 2 mm per sheet. The overall configuration of the apparatus is shown in FIG. Discharge also occurs on the gas chamber 3a side, and activated gas and ozone gas are generated by the plasma. From here, the gas which becomes the origin of activated gas, ozone gas, and activated gas ejects. The inactive gas on the gas chamber side is activated by plasma in the ejection side gas chamber 3b.
As the source gas of the activation gas, industrial oxygen 23 or dry air was supplied to the gas chamber 3a at a flow rate of 50 liters / minute. The supply of oxygen to the gas chamber was performed by feedback control using a signal transmission type flow meter 15 and a control valve 16 so that a constant amount was supplied. 18 is a dehumidifying agent and 27 is a regulator.

搬送速度は固定し、プラズマの照射時間を一定時間として有機物除去量を測定した。プラズマ発生器としてSIサイリスタパルス電源(ピーク電圧:1〜20kV、周波数:0.1〜5kHz)を用いた。   The transport rate was fixed, and the amount of organic matter removed was measured with the plasma irradiation time as a fixed time. An SI thyristor pulse power supply (peak voltage: 1 to 20 kV, frequency: 0.1 to 5 kHz) was used as the plasma generator.

(評価方法)
超純水(TOC濃度1ppb以下)にノニオン系界面活性剤を所定量添加し、これにガラス基板(長さ80mm、幅80mm、厚み1mm)を一定時間浸漬させた後、乾燥させた物を試験片とした。プラズマでのクリーニングの後、超純水に一定時間浸漬し、超純水中に溶解したTOCの濃度を測定し、有機物除去の評価を行った。更に、プラズマ処理を行わなかったものとを比較した。
(Evaluation methods)
A predetermined amount of nonionic surfactant was added to ultrapure water (TOC concentration of 1 ppb or less), and a glass substrate (length 80 mm, width 80 mm, thickness 1 mm) was immersed in the solution for a certain period of time, and then dried products were tested. It was a piece. After cleaning with plasma, it was immersed in ultrapure water for a certain period of time, and the concentration of TOC dissolved in ultrapure water was measured to evaluate removal of organic substances. Furthermore, it compared with the thing which did not perform plasma processing.

Figure 2006210178
Figure 2006210178

表2の結果から、プラズマによるクリーニングの効果が確認でき、酸素を元ガスとする事でより効果的であった。電極表面でプラズマが発生する為、プラズマは直接ガラス基板にかからず、ダメージを与えること無く、有機物のみを効果的に除去する事が出来た。   From the results of Table 2, the effect of cleaning with plasma was confirmed, and it was more effective by using oxygen as the original gas. Since plasma was generated on the electrode surface, the plasma was not directly applied to the glass substrate, and only organic substances could be effectively removed without causing damage.

(実施例3:ガス処理)
セラミックス製品を焼成する際に発生する有機バインダーの蒸発ガスの分解(脱臭)を行った。乾燥炉もしくは焼成炉より発生した蒸発有機バインダーガスは、冷却器24により液化されるが、一部は蒸発ガスとして炉外へ排出されてしまう。この排出ガスの煙道配管への固着の防止、悪臭の分解にプラズマを用いる。25は液化バインダー受けである。
(Example 3: Gas treatment)
Decomposition (deodorization) of the evaporation gas of the organic binder generated when firing ceramic products was performed. The evaporated organic binder gas generated from the drying furnace or the baking furnace is liquefied by the cooler 24, but a part thereof is discharged out of the furnace as the evaporated gas. Plasma is used to prevent the exhaust gas from sticking to the flue pipe and to decompose bad odors. Reference numeral 25 denotes a liquefied binder receiver.

電極として沿面放電用電極装置を用いた。この装置では、貫通孔を通過する時にプラズマによってガスの分解を起こす。電極には1枚当り直径2mmの貫通孔が50個開いている。装置全体の構成は図10に示す。表面電極6A、6Bが両面にあり、ガス室1a、3a側、噴出側1bでも放電が起き、プラズマにより蒸発有機バインダーガスが分解される。   A surface discharge electrode device was used as the electrode. In this apparatus, gas is decomposed by plasma when passing through the through hole. Each electrode has 50 through holes with a diameter of 2 mm. The overall configuration of the apparatus is shown in FIG. There are surface electrodes 6A and 6B on both sides, discharge occurs in the gas chambers 1a and 3a, and the ejection side 1b, and the evaporated organic binder gas is decomposed by plasma.

未液化の蒸発有機バインダーガスおよび、液化処理を行わなかった蒸発有機バインダーガスを処理対象とした。蒸発した有機バインダーを空気と共に装置へ25L/分の流量で送った。又、過酸化水素蒸発ガスを0.2g/分で蒸発有機バインダーと同一側より供給した。   The non-liquefied evaporated organic binder gas and the evaporated organic binder gas that was not subjected to the liquefaction treatment were treated. The evaporated organic binder was sent to the apparatus with air at a flow rate of 25 L / min. Further, hydrogen peroxide evaporating gas was supplied at 0.2 g / min from the same side as the evaporating organic binder.

(評価方法)
蒸発有機バインダーガスに含まれるスチレン、フタル酸ジブチルの濃度を測定して評価を行った。濃度の測定にはガスクロマトグラフィー質量分析を行った。
液化処理:冷却器を通過後の蒸発有機バインダー
未処理:冷却処理しなかった有機バインダー
(Evaluation methods)
Evaluation was performed by measuring the concentrations of styrene and dibutyl phthalate contained in the evaporated organic binder gas. The concentration was measured by gas chromatography mass spectrometry.
Liquefaction treatment: Evaporated organic binder after passing through cooler Untreated: Organic binder not cooled

Figure 2006210178
Figure 2006210178

表3の結果からバインダー成分を分解できる事が確認できた。又、過酸化水素を添加するとより効果的であった。   From the results in Table 3, it was confirmed that the binder component could be decomposed. Moreover, it was more effective when hydrogen peroxide was added.

なお、分解対象となる蒸発有機バインダーガスと活性ガスの元となるガスを別々の部屋に送り活性化した所で混合し、反応させる事も出来る。
例えば、過酸化水素ガスを添加した空気をガス室1a、3a側に供給し、蒸発有機バインダーをガス室1b側に供給した例を図11に示した。
In addition, the vaporized organic binder gas to be decomposed and the gas that is the source of the active gas can be sent to separate rooms and mixed and reacted in an activated place.
For example, FIG. 11 shows an example in which air to which hydrogen peroxide gas is added is supplied to the gas chambers 1a and 3a and the evaporated organic binder is supplied to the gas chamber 1b.

また、図12の装置は、図11の装置と同様のものである。ただし、図12の装置では、過酸化水素ガスを添加した空気をガス室1b側に供給しており、蒸発有機バインダーを外側のガス室1a、3a側に供給している。蒸発有機バインダーの濃度が低い場合は図12のような使用方法も可能となる。   Further, the apparatus of FIG. 12 is the same as the apparatus of FIG. However, in the apparatus of FIG. 12, the air to which hydrogen peroxide gas is added is supplied to the gas chamber 1b side, and the evaporated organic binder is supplied to the outer gas chambers 1a and 3a side. When the concentration of the evaporated organic binder is low, the usage method as shown in FIG. 12 is also possible.

(a)は、本発明の一実施形態に係るプラズマ発生用電極装置30を模式的に示す断面図であり、(b)は、本発明の他の実施形態に係るプラズマ発生用電極装置30Aを模式的に示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows typically the electrode apparatus 30 for plasma generation which concerns on one Embodiment of this invention, (b) is the electrode apparatus 30A for plasma generation which concerns on other embodiment of this invention. It is sectional drawing shown typically. (a)は、図1(a)のプラズマ発生用電極装置30を製造する前の段階の部品を示す断面図であり、(b)は、図1(b)のプラズマ発生用電極装置30Aを製造する前の段階の部品を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the components of the stage before manufacturing the electrode apparatus 30 for plasma generation of Fig.1 (a), (b) is 30 A of plasma generation electrode apparatuses of FIG.1 (b). It is sectional drawing which shows the components of the stage before manufacture. 本発明の更に他の実施形態に係るプラズマ発生用電極装置30Bの平面図である。It is a top view of electrode apparatus 30B for plasma generation concerning other embodiments of the present invention. 図3のプラズマ発生用電極装置30Bを分解して模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which decomposes | disassembles and shows typically the electrode apparatus 30B for plasma generation of FIG. 更に他の実施形態に係るプラズマ発生用電極装置30Cを概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly 30 C of electrode apparatuses for plasma generation concerning other embodiment. 図1(a)のプラズマ発生用電極装置30を用いて作製したプラズマ処理装置の全体構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the whole structure of the plasma processing apparatus produced using the electrode apparatus 30 for plasma generation of Fig.1 (a). 図6の装置のうちローラー34、搬送シート5、被処理物21およびプラズマ発生用電極装置30を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the roller 34, the conveyance sheet 5, the to-be-processed object 21, and the electrode apparatus 30 for plasma generation among the apparatuses of FIG. 実施例1で用いたプラズマ処理装置の全体構成を示す模式的ブロック図である。1 is a schematic block diagram illustrating an overall configuration of a plasma processing apparatus used in Example 1. FIG. 実施例2で用いたプラズマ処理装置の全体構成を示す模式的ブロック図である。It is a typical block diagram which shows the whole structure of the plasma processing apparatus used in Example 2. FIG. 実施例3で用いたプラズマ処理装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the plasma processing apparatus used in Example 3. FIG. 実施例3で用いることのできるプラズマ処理装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the plasma processing apparatus which can be used in Example 3. FIG. 実施例3で蒸発有機バインダーの処理に用いることのできるプラズマ処理装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the plasma processing apparatus which can be used for the process of an evaporation organic binder in Example 3.

符号の説明Explanation of symbols

6A 第二の電極 6B 第三の電極 7、9 誘電体層 7a 基板40の一方の主面 8 基板 9a 基板40の他方の主面 26 貫通孔 30、30A、30B、30C プラズマ発生用電極装置 31、40 基板 32 網目 40 基板 43 共通電極 44 櫛歯部分 45 露出部分 A、B ガスの流れ D 沿面放電 6A Second electrode 6B Third electrode 7, 9 Dielectric layer 7a One main surface of substrate 40 8 Substrate 9a The other main surface of substrate 40 26 Through-hole 30, 30A, 30B, 30C Plasma generating electrode device 31 40 Substrate 32 Mesh 40 Substrate 43 Common electrode 44 Comb portion 45 Exposed portion A, B Gas flow D Creeping discharge

Claims (8)

プラズマを発生させるための電極装置であって、
誘電体からなる基板、この基板内に埋設されている第一の電極、および前記基板の一方の主面に設けられている第二の電極を備えており、前記基板に貫通孔が形成されており、前記第二の電極から前記基板に沿って生ずる沿面放電によってプラズマを発生させる、プラズマ発生用電極装置。
An electrode device for generating plasma,
A dielectric substrate; a first electrode embedded in the substrate; and a second electrode provided on one main surface of the substrate, wherein a through hole is formed in the substrate. And a plasma generating electrode device for generating plasma by creeping discharge generated along the substrate from the second electrode.
前記第一の電極が前記貫通孔に露出しないように前記基板に埋設されていることを特徴とする、請求項1記載のプラズマ発生用電極装置。 The plasma generating electrode device according to claim 1, wherein the first electrode is embedded in the substrate so as not to be exposed in the through hole. 前記第二の電極が網状または櫛歯状をなしていることを特徴とする、請求項1または2記載のプラズマ発生用電極装置。 3. The plasma generating electrode device according to claim 1, wherein the second electrode has a net shape or a comb shape. 前記基板の他方の主面に第三の電極を備えており、前記第三の電極から前記基板に沿って生ずる沿面放電によってプラズマを発生させる、請求項1〜3のいずれか一つの請求項に記載のプラズマ発生用電極装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a third electrode on the other main surface of the substrate, wherein plasma is generated by creeping discharge generated along the substrate from the third electrode. The electrode device for plasma generation as described. 前記第二の電極と前記貫通孔との間で前記基板の前記主面が露出する露出領域を備えており、この露出領域に沿って沿面放電が生ずることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つの請求項に記載のプラズマ発生用電極装置。 5. An exposed region in which the main surface of the substrate is exposed between the second electrode and the through hole, and creeping discharge is generated along the exposed region. The electrode apparatus for plasma generation as described in any one of Claims. 前記貫通孔を通して前記プラズマ発生用のガスを供給することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一つの請求項に記載のプラズマ発生用電極装置。 The plasma generating electrode device according to claim 1, wherein the plasma generating gas is supplied through the through hole. 被処理物を搬送手段によって搬送しながらプラズマ処理することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一つの請求項に記載のプラズマ発生用電極装置。 The plasma generating electrode device according to any one of claims 1 to 6, wherein the object to be processed is plasma-treated while being conveyed by a conveying means. 物品の滅菌または殺菌のために前記プラズマを発生させることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一つの請求項に記載のプラズマ発生用電極装置。 The electrode device for plasma generation according to any one of claims 1 to 7, wherein the plasma is generated for sterilization or sterilization of an article.
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