JP6944066B2

JP6944066B2 - プラズマ発生装置

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Publication number: JP6944066B2
Application number: JP2020552477A
Authority: JP
Inventors: 俊之池戸
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Priority date: 2018-10-26
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Description

本開示は、複数のガス流路からプラズマガスを噴出するプラズマ発生装置に関するものである。

従来、複数のガス流路からプラズマガスを噴出するプラズマ発生装置として、下記特許文献１のものが提案されている。特許文献１のプラズマ発生装置は、複数の第３ガス流路の下端に接続された複数の第４ガス流路からプラズマガスを噴出する。複数の第３ガス流路の各々の上端は、１つの凹部に接続されている。また、凹部の上部には、第３ガス流路よりも少ない数の第２ガス流路が接続されている。プラズマガスは、複数の第２ガス流路の各々から凹部を介して複数の第３ガス流路に流入する。

国際公開第ＷＯ２０１８／０２９８４５号

上記したプラズマ発生装置では、例えば、第２ガス流路に第３ガス流路を接続することで、ガス流路の数を増やしている。具体的には、複数の第２ガス流路を、１つの空間で構成される凹部に接続している。そして、凹部に一度集約した第２ガス流路を、第３ガス流路に再度分岐させている。このような構成では、電極とガス流路との間の距離を短くしたり、電極に印加する電圧を変更したりすると、電極間の放電が、ガス流路と凹部を通じて発生する虞がある。このような意図しない経路の放電により、ガス流路や凹部を消耗させてしまう虞がある。

本開示は、上述した点を鑑みてなされたものであり、ガス流路を通じた放電の発生を抑制できるプラズマ発生装置を提供することを課題とする。

本明細書は、放電によりプラズマガスを発生させる一対の電極と、複数の第１ガス流路を有し、前記複数の第１ガス流路により前記プラズマガスを流す第１ノズル部と、複数の第２ガス流路を有し、前記複数の第１ガス流路から流入した前記プラズマガスを前記複数の第２ガス流路から噴出する第２ノズル部と、前記第２ノズル部における前記一対の電極の間に相当する位置に設けられ、前記複数の第１ガス流路のうち、少なくとも２つが互いに接続されないように遮断する遮断部と、を備え、前記複数の第２ガス流路は、前記複数の第１ガス流路とは異なる数で形成される、プラズマ発生装置を開示する。
また、本明細書は、放電によりプラズマガスを発生させる一対の電極と、複数の第１ガス流路を有し、前記複数の第１ガス流路により前記プラズマガスを流す第１ノズル部と、複数の第２ガス流路を有し、前記複数の第１ガス流路から流入した前記プラズマガスを前記複数の第２ガス流路から噴出する第２ノズル部と、前記第２ノズル部における前記一対の電極の間に相当する位置に設けられ、前記複数の第１ガス流路のうち、少なくとも２つが互いに接続されないように遮断する遮断部と、を備え、前記第２ノズル部は、前記複数の第１ガス流路から前記プラズマガスを流入する空間部を有し、前記複数の第２ガス流路は、前記空間部に接続され、前記複数の第１ガス流路から前記空間部を介して前記プラズマガスを流入させ、前記遮断部は、前記空間部の内部を複数の空間に分ける壁である、プラズマ発生装置を開示する。
また、本明細書は、放電によりプラズマガスを発生させる一対の電極と、複数の第１ガス流路を有し、前記複数の第１ガス流路により前記プラズマガスを流す第１ノズル部と、複数の第２ガス流路を有し、前記複数の第１ガス流路から流入した前記プラズマガスを前記複数の第２ガス流路から噴出する第２ノズル部と、前記第２ノズル部における前記一対の電極の間に相当する位置に設けられ、前記複数の第１ガス流路のうち、少なくとも２つが互いに接続されないように遮断する遮断部と、を備え、前記複数の第２ガス流路は、
１つの第１ガス流路を、複数の第２ガス流路に分岐させて構成され、前記遮断部は、
前記複数の第２ガス流路が互いに接続されないように遮断することで、前記複数の第１ガス流路が互いに接続されないように遮断する、プラズマ発生装置を開示する。

本開示によれば、第１ガス流路と第２ガス流路を接続することで、遮断部５４により２つ第１ガス流路を通じた放電の発生を抑制できる。

実施形態のプラズマ処理機１の全体構成を示す斜視図である。図１のプラズマ処理機１が有するプラズマヘッド１４を、カバーを外した状態で示す斜視図である。図２のプラズマヘッド１４の断面図である。図３のノズル３０とは異なるノズル５１を取り付けたプラズマヘッド１４の断面図である。ノズル５１の上面図である。遮断部５４を備えないノズル６１を取り付けたプラズマヘッド１４の断面図である。別例のノズル６３を取り付けたプラズマヘッド１４の断面図である。別例のノズル６４を取り付けたプラズマヘッド１４の断面図である。別例のノズル６５を取り付けたプラズマヘッド１４の断面図である。

以下、本開示に係るプラズマ発生装置の一実施形態であるプラズマヘッド１４を取り付け可能なプラズマ処理機を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本開示は、下記実施形態の他、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できる。

図１に示すように、プラズマ処理機１は、ワークＷが載置されるテーブル１０と、テーブル１０の傍らに配置されたシリアルリンク型ロボット（多間接型ロボットと呼ぶこともでき、以下、単にロボットと略す）１２と、ロボット１２に保持された状態でプラズマガスを照射するプラズマヘッド１４（以下、単にヘッド１４という場合がある）とを備えている。また、プラズマ処理機１は、ヘッド１４に電力を供給する電源部１６Ａ及びヘッド１４へガスを供給するガス供給部１６Ｂを有する電源ガス供給ユニット１６と、当該プラズマ処理機１を統括的に制御するコントローラ１８を備えている。コントローラ１８は、コンピュータを主体とするものであり、ロボット１２、ヘッド１４及び電源ガス供給ユニット１６の動作を制御する。

ロボット１２、電源ガス供給ユニット１６、コントローラ１８は、例えば、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）などによって接続され、互いに通信可能となっている。なお、ロボット１２、電源ガス供給ユニット１６、コントローラ１８を接続する通信は、特に限定されない。例えば、ロボット１２、電源ガス供給ユニット１６、コントローラ１８を、ハブやルータを介さずに、通信ケーブルによって直接接続しても良い。

コントローラ１８は、例えば、ＬＡＮを介してロボット１２の動作を制御し、ワークＷに対するヘッド１４の位置を変更する。また、コントローラ１８は、例えば、電源ガス供給ユニット１６の電源部１６Ａを制御し、電源部１６Ａからロボット１２やヘッド１４へ供給する電力を制御する。また、コントローラ１８は、電源ガス供給ユニット１６のガス供給部１６Ｂを制御し、ガス供給部１６Ｂからヘッド１４へ供給するガスの量などを制御する。

電源ガス供給ユニット１６は、不図示のＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を備えている。また、電源ガス供給ユニット１６は、タッチパネル１７を備えている。電源ガス供給ユニット１６は、各種の設定画面や動作状態（例えば、ガス供給状態など）等をタッチパネル１７に表示する。電源ガス供給ユニット１６は、タッチパネル１７に対する操作入力により各種の情報を受け付ける。

また、電源ガス供給ユニット１６の電源部１６Ａは、電源ケーブル（図示略）を介してヘッド１４と接続されている。電源部１６Ａは、コントローラ１８の制御に基づいて、ヘッド１４の電極２４（図３参照）に電圧を印加する。ガス供給部１６Ｂは、複数（本実施形態では４本）のガスチューブ４５を介してヘッド１４と接続されている。ガス供給部１６Ｂは、コントローラ１８の制御に基づいて、後述する反応ガス、キャリアガス、シールドガスの供給を行う。

図２及び図３に示すように、ヘッド１４は、ヘッド本体部２０と、ノズル３０とを備えている。ヘッド本体部２０及びノズル３０は、例えば、耐熱性の高いセラミックにより形成されている。ヘッド本体部２０の内部には、プラズマガスを発生させるための反応室２２が形成されている。ヘッド本体部２０の内部には、反応室２２に突き出るようにして、一対の電極２４が保持されている。一対の電極２４の各々は、例えば、円柱形状をなしており、図３における上下方向へ延設されている。この場合、円柱形状の電極２４の軸方向（図３の上下方向）は、本開示の電極の延設方向の一例である。なお、電極２４の形状は、円柱形状に限らず、直方体形状等の他の形状でも良い。

また、ヘッド本体部２０の内部には、反応ガス流路２６と、一対のキャリアガス流路２８とが形成されている。反応ガス流路２６は、ヘッド本体部２０の略中央部に設けられ、ガスチューブ４５（図１参照）を介して電源ガス供給ユニット１６のガス供給部１６Ｂと接続され、ガス供給部１６Ｂから供給される反応ガスを反応室２２へ流入させる。また、一対のキャリアガス流路２８は、反応ガス流路２６を間に挟んだ位置に配置されている。一対のキャリアガス流路２８の各々は、ガスチューブ４５（図１参照）を介してガス供給部１６Ｂと接続され、ガス供給部１６Ｂから供給されるキャリアガスを反応室２２へ流入させる。

反応ガス（種ガス）としては、酸素（Ｏ２）を採用できる。ガス供給部１６Ｂは、例えば、反応ガス流路２６を介して、酸素と窒素（Ｎ２）との混合気体（例えば、乾燥空気（Ａｉｒ））を、反応室２２の電極２４の間に流入させる。以下、この混合気体を、便宜的に反応ガスと呼び、酸素を種ガスと呼ぶ場合がある。キャリアガスとしては、窒素を採用できる。ガス供給部１６Ｂは、一対のキャリアガス流路２８の各々から、一対の電極２４の各々を取り巻くようにキャリアガスを流入させる。

一対の電極２４には、電源ガス供給ユニット１６の電源部１６Ａから交流の電圧が印加される。電圧を印加することによって、例えば、図３に示すように、反応室２２内において、一対の電極２４の下端の間に、擬似アークＡが発生する。この擬似アークＡを反応ガスが通過する際に、反応ガスは、プラズマ化される。従って、一対の電極２４は、擬似アークＡの放電を発生させ、反応ガスをプラズマ化し、プラズマガスを発生させる。

ノズル３０は、ヘッド本体部２０の下部に取り付けられている。ノズル３０は、ヘッド本体部２０に対して着脱可能に設けられている。ノズル３０は、例えば、ボルトの締め付けによってヘッド本体部２０に固定されている。使用者は、ヘッド本体部２０からノズル３０を取り外すことで、種類の異なるノズル３０に交換することができる。

図３に示すように、ヘッド本体部２０の下部には、複数の第１ガス流路２９が形成されている。以下の説明では、図３に示すように、図３の断面図における上下方向及び左右方向を用いて説明する。また、上下方向及び左右方向に直交する方向を、前後方向（図５参照）と称して説明する。上下方向は、例えば、円柱形状の電極２４の延設方向に沿った方向である。また、左右方向は、例えば、一対の電極２４が対向する方向に沿った方向である。

本実施形態の第１ガス流路２９は、例えば、６本形成されている。第１ガス流路２９の各々は、例えば、上下方向に沿った円筒形状をなしている。複数の第１ガス流路２９は、左右方向において所定の間隔を間に設けて並んで配置されている。複数の第１ガス流路２９の上端の開口は、反応室２２の底部と繋がっている。また、第１ガス流路２９の下端の開口は、ヘッド本体部２０の下面２０Ａにおいて開口している。

ヘッド本体部２０の下面２０Ａには、ノズル３０が取り付けられている。ノズル３０は、図２に示すように、基部３１と、板状部３２とを備えている。基部３１は、上下方向において所定の厚みを有する板状をなしている。板状部３２は、前後方向において所定の厚みを有する板状をなし、基部３１の下面から下方へ突出している。ノズル３０は、左右方向から見た場合に、略Ｔ字形状をなしている。ノズル３０は、基部３１の上面３０Ａの平面を、ヘッド本体部２０の下面２０Ａの平面と接触させた状態、即ち、面接触させた状態でヘッド本体部２０に取り付けられている。

ノズル３０には、複数の第２ガス流路３４が形成されている。第２ガス流路３４は、ノズル３０の基部３１及び板状部３２を上下方向に貫通して形成されている。図３に示すノズル３０には、６本の第２ガス流路３４が形成されている。換言すれば、図３に示すヘッド１４には、ヘッド本体部２０の第１ガス流路２９と同一本数の第２ガス流路３４が形成されたノズル３０が取り付けられている。第２ガス流路３４の各々は、例えば、上下方向に沿った円筒形状をなしている。なお、上記した第１ガス流路２９及び第２ガス流路３４の本数、形状、形成された位置は、一例である。

複数の第２ガス流路３４の各々は、第１ガス流路２９の位置に合わせて、左右方向において所定の間隔を間に設けて並んで配置されている。複数の第２ガス流路３４の各々は、上端において第１ガス流路２９の下端に接続されている。また、第２ガス流路３４の下端の開口３４Ａは、ノズル３０の下面３０Ｂにおいて開口している。図３に示すように、ノズル３０をヘッド本体部２０に取り付けた状態では、第１ガス流路２９及び第２ガス流路３４は、左右方向に並んで配置され、上下方向に沿った円筒形状のガス流路を形成している。反応室２２で発生したプラズマガスは、キャリアガスとともに、第１ガス流路２９及び第２ガス流路３４を通じて開口３４Ａから噴出される。

プラズマ処理機１は、上記した構成によって、ワークＷに対するプラズマ処理を実行する。例えば、ロボット１２は、コントローラ１８の制御に基づいてヘッド１４の位置をワークＷの位置に合わせる。電源ガス供給ユニット１６は、コントローラ１８の制御に基づいて、ヘッド１４の電極２４に電圧を印加しつつ、ガスの供給を行う。これにより、ヘッド１４のノズル３０の先端、即ち、開口３４Ａからテーブル１０に載置されたワークＷに向かってプラズマガスが噴出される。

プラズマガスは、広い空間の反応室２２から細い円筒形状の第１ガス流路２９及び第２ガス流路３４へ流れ込むことで、流速を高めることができる。換言すれば、プラズマガスを第１ガス流路２９及び第２ガス流路３４に通すことで、流速を速くし、プラズマガスをより遠くへ噴出させることができる。本実施形態では、第１ガス流路２９の穴径Ｒ１が、例えば、第２ガス流路３４の穴径Ｒ２と同一となっている。なお、穴径Ｒ１と穴径Ｒ２とは異なる長さでも良い。また、詳細については後述するが、図４に示す第２ガス流路３４の本数を増大させたノズル５１では、穴径Ｒ１に比べて穴径Ｒ２が短くなっている。

また、図３に示すように、ノズル３０には、左右方向における複数の第２ガス流路３４の外側に外側空間部３６が形成されている。外側空間部３６は、環状空間部３７と、筒状空間部３８とを有する。環状空間部３７は、ノズル３０の上部の基部３１に形成され、複数の第２ガス流路３４の外周を取り囲むように環状に形成されている。また、筒状空間部３８は、例えば、環状空間部３７の下面から下方に突出する円筒形状をなしている。筒状空間部３８は、第２ガス流路３４と平行をなす方向（上下方向）に沿って形成されている。筒状空間部３８は、左右方向において複数の第２ガス流路３４の全てを間に挟むようにして、左右方向の両側に形成されている。筒状空間部３８の下端は、ノズル３０の下面３０Ｂにおいて開口している。

また、図２に示すように、ヘッド本体部２０の外周面には、供給管４０が取り付けられている。供給管４０は、ガスチューブ４５（図１参照）を介して、電源ガス供給ユニット１６のガス供給部１６Ｂに接続されている。供給管４０には、ガス供給部１６Ｂからガス（例えば、空気）が供給される。供給管４０の途中には、ヒータ４２が取り付けられている。ヒータ４２は、供給管４０を流れるガスを温めてヒートガスを生成する。外側空間部３６の環状空間部３７は、供給管４０に接続されており、供給管４０を介してヒートガスを供給される。このヒートガスは、プラズマガスを保護するシールドガスとして機能するものである。ヒートガスは、筒状空間部３８内を流れ、筒状空間部３８の下端からプラズマガスの噴出方向に沿って噴出されることで、開口３４Ａから噴出されるプラズマガスの周囲を取り巻くように噴出される。加熱したヒートガスをプラズマガスの周囲に噴出することで、プラズマガスの効能（濡れ性など）を高めることができる。

次に、本開示の第２ノズル部の一例であるノズル５１を取り付けたヘッド１４について説明する。図４は、図３に示すノズル３０に替えて、ノズル５１を取り付けたヘッド１４を示している。なお、以下の説明では、図３に示す構成と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を適宜省略する。

図４に示すノズル５１には、８本の第２ガス流路３４が形成されている。ノズル５１の第２ガス流路３４の穴径Ｒ２は、第１ガス流路２９の穴径Ｒ１に比べて短くなっている。例えば、仮に、穴径Ｒ１と穴径Ｒ２とを同一とし、第１ガス流路２９の数に比べて第２ガス流路３４の数を増大させると、第１ガス流路２９の断面積（流路の面積）の合計値に比べて第２ガス流路３４の断面積の合計値が大きくなる。その結果、第２ガス流路３４に流入したプラズマガスの流速が低下し、プラズマガスを噴出できる範囲が小さくなる（飛ぶ距離が短くなる）虞がある。

そこで、本実施形態では、第１ガス流路２９の本数に比べて第２ガス流路３４の本数を増大させるノズル５１では、穴径Ｒ１に比べて穴径Ｒ２を短くし、ガス流路を絞っている。これにより、第２ガス流路３４を流れるプラズマガスの流速を維持し又は高め、所望の範囲までプラズマガスを噴出させることができる。なお、ノズル５１の第２ガス流路３４の穴径Ｒ２は、第１ガス流路２９の穴径Ｒ１と同一でも良く、穴径Ｒ１に比べて短くても良い。また、図３に示す第１ガス流路２９と第２ガス流路３４とを同一本数とするノズル３０において、穴径Ｒ２を穴径Ｒ１より短くしても良い。

ノズル５１の上部には、空間部５３が形成されている。図５は、ノズル５１の上面図を示している。空間部５３は、例えば、ノズル５１の上面５１Ａの平面視において、中央部分に形成されている。空間部５３は、ノズル５１の基部３１を上方から下方へ凹設させて形成されている。空間部５３は、左右方向に長い略直方体形状をなしている。空間部５３の左右方向の中央部には、遮断部５４が形成されている。遮断部５４は、ノズル５１における一対の電極２４の間に相当する位置に設けられている。本実施形態の遮断部５４は、一対の電極２４間の中間位置に設けられている。

具体的には、本実施形態の電極２４の各々は、上下方向に長い円柱形状に形成されている。図４に示すように、左側の電極２４の軸方向（延設方向の一例）に沿った直線を第１直線ＬＮ１、右側の電極２４の軸方向（延設方向の一例）に沿った直線を第２直線ＬＮ２とする。この場合、遮断部５４は、一対の電極２４の間に相当する位置として、ノズル５１における第１直線ＬＮ１と第２直線ＬＮ２とに挟まれた範囲に設けられている。また、本実施形態の遮断部５４は、第１直線ＬＮ１と第２直線ＬＮ２とから等しい距離となる中間位置に設けられている。

また、図５に示すように、遮断部５４は、左右方向において所定の幅ＷＤで形成されている。また、図４に示す遮断部５４の上下方向の長さＬ１は、例えば、第２ガス流路３４の穴径Ｒ２よりも長くなっている。遮断部５４は、空間部５３の内部を複数（本実施形態では２つ）の空間に分ける壁として機能する。

ヘッド本体部２０の第１ガス流路２９は、ノズル５１をヘッド本体部２０に取り付けた状態では、空間部５３の上部の開口と接続される。反応室２２から第１ガス流路２９へ流れ込んだプラズマガスは、第１ガス流路２９を通じて空間部５３内へ流れ込む。

また、複数の第２ガス流路３４の上端の開口３４Ｂ（図５参照）は、空間部５３の底部に接続されている。従って、反応室２２で発生したプラズマガスは、第１ガス流路２９及び空間部５３を介して複数の第２ガス流路３４の各々へ流れ込む。そして、プラズマガスは、第２ガス流路３４の各々の開口３４Ａから噴出される。ノズル５１の左右方向におけるノズル幅ＮＷ２（図４参照）は、図３に示すノズル３０のノズル幅ＮＷ１に比べて長くなっている。このため、ノズル５１は、第２ガス流路３４の本数を増やし、ノズル幅ＮＷ２を増大させることで、ノズル３０に比べてプラズマガスの噴出範囲を増大させることができる。このように、本実施形態のヘッド１４では、ノズル３０，５１の種類を変更することで、プラズマガスの噴出範囲を変更できる。

また、遮断部５４の上下方向の長さＬ１を、第２ガス流路３４の穴径Ｒ２よりも長くすることで、空間部５３内でのプラズマガスの滞留の発生や減速の発生を抑制でき、プラズマガスをスムーズに流すことができる。なお、長さＬ１は、穴径Ｒ２と同一の長さでも良く、穴径Ｒ２に比べて短い長さでも良い。

また、図５に示すように、本実施形態の遮断部５４は、左右方向における空間部５３の中央に形成されている。８本の第２ガス流路３４のうち、４本は、遮断部５４の左側に配置され、残りの４本は、遮断部５４の右側に配置されている。８本の第２ガス流路３４のうち、左右方向における中央の２つの第２ガス流路３４は、遮断部５４を間に挟んで配置されている。この中央の２つの第２ガス流路３４は、左右方向における最も内側の内壁の位置を、遮断部５４の側壁５４Ａの位置に合わせて形成されている。換言すれば、遮断部５４は、中央の２つの第２ガス流路３４と接する位置まで幅ＷＤを確保した厚みとなっている。

ここで、遮断部５４を有しないノズルについて説明する。図６は、空間部５３に遮断部５４を備えていないノズル６１を示している。ノズル６１は、図５のノズル５１と同様に、６本の第１ガス流路２９を、空間部５３を介して８本の第２ガス流路３４に接続することで、ガス流路の数や噴出範囲を増大させることができる。一方で、６本の第１ガス流路２９を全て、１つの空間で形成された空間部５３に接続している。このような構成では、例えば、電極２４の下端と第１ガス流路２９の上端の間の距離を短くしたり、電極２４に印加する電圧（電圧値や周波数）を変更したりすると、図６に示すように、電極２４間の擬似アークＡが、第１ガス流路２９と空間部５３を通じて発生する虞がある。図４に示すように、反応室２２内でのみ擬似アークＡを発生させることを意図した設計であったとしても、ノズル３０をノズル６１に交換すると、図６に示すような意図しない経路の擬似アークＡが発生する虞がある。その結果、第１ガス流路２９や空間部５３の内部を擬似アークＡによって消耗させてしまう虞がある。

そこで、図４に示すように、本実施形態ノズル５１では、空間部５３に遮断部５４を設けることで、空間部５３を通じた擬似アークＡの発生を抑制することができる。これにより、第１ガス流路２９や空間部５３を擬似アークＡによって消耗させずに、ガス流路を増やし、ノズル幅ＮＷ２を増大、即ち、プラズマガスの噴出範囲を適切に増大できる。

また、ノズル５１は、図５に示すように、遮断部５４の幅ＷＤを、中央の２つの第２ガス流路３４と接する位置まで広げている。一方で、中央の２つの第２ガス流路３４の間の距離は、プラズマガスをより均等に噴出するためには、他の第２ガス流路３４間の距離と合わせる必要がある。また、遮断部５４の幅ＷＤは、空間部５３内の擬似アークＡの発生を抑制する観点では、出来るだけ長くする必要がある。このため、中央の２つの第２ガス流路３４の間の距離を他の第２ガス流路３４間の距離に合わせ、且つ遮断部５４の幅ＷＤを中央の２つの第２ガス流路３４と接する位置まで広げている。これにより、プラズマガスをより均等に噴出させつつ、空間部５３内の擬似アークＡの発生を抑制することができる。

また、上記したように、本実施形態の複数の第２ガス流路３４は、複数の第１ガス流路２９に比べて多い数で形成されている。ここで、第１ガス流路２９をより数の多い第２ガス流路３４に接続する場合、即ち、ガス流路の数を増大させる場合、空間部５３を設けるなどの設計上の制約から２つの第１ガス流路２９がガス流路の途中で接続される可能性が高くなる。このため、ノズル５１のようなガス流路の数を増大させる構成において、遮断部５４を設けて空間部５３内の擬似アークＡの発生を抑制することは極めて有効である。

また、本実施形態のノズル５１は、複数の第１ガス流路２９からプラズマガスを流入する空間部５３を有する。複数の第２ガス流路３４は、空間部５３に接続され、複数の第１ガス流路２９から空間部５３を介してプラズマガスを流入させる。そして、遮断部５４は、空間部５３の内部を複数の空間に分ける壁として機能する。これによれば、第１ガス流路２９を一旦空間部５３に集約し、空間部５３に接続された第２ガス流路３４へ分岐させることでガス流路の数を増大又は減少させることができる。一方で、複数の第１ガス流路２９を空間部５３で接続するため、第１ガス流路２９及び空間部５３を通じた擬似アークＡが発生する可能性が高くなる。このため、空間部５３に遮断部５４を設けることで、空間部５３内の擬似アークＡの発生を抑制できる。

また、本実施形態の遮断部５４は、ノズル５１における一対の電極２４間の中間位置（第１直線ＬＮ１と第２直線ＬＮ２から等しい距離）に設けられている。これによれば、一対の電極２４間の中間となる位置に遮断部５４を設けることで、第１ガス流路２９を通じた電極２４間の放電を遮断部５４により効率的に遮断できる。

また、本実施形態のプラズマ処理機１は、反応ガスを供給するガス供給部１６Ｂと、一対の電極２４を配置され、ガス供給部１６Ｂから供給される反応ガスを一対の電極２４の放電によりプラズマ化してプラズマガスを発生させる反応室２２と、を有する。そして、複数の第１ガス流路２９は、反応室２２に接続される。これによれば、反応ガスを媒体として用いるプラズマ処理機１において、ガス流路を通じた擬似アークＡの発生を抑制できる。

なお、ノズル５１の構成は、上記した構成に限らない。例えば、遮断部５４を、左右方向における空間部５３の中央に設けなくとも良い。図７は、別例のノズル６３を示している。例えば、図７に示すように、遮断部５４を、右から２本目の第１ガス流路２９と、３本目の第１ガス流路２９との間に設け、中間位置よりも右側に寄せて配置しても良い。このような構成であっても、遮断部５４を、一対の電極２４の間に相当する位置に配置することで、空間部５３で擬似アークＡが発生するのを抑制できる。

また、ノズル５１は、空間部５３を備えなくとも良い。図８は、別例のノズル６４を示している。図８に示すように、８本の第２ガス流路３４は、１つの第１ガス流路２９を、２本の第２ガス流路３４に分岐させて構成されている。この場合、ノズル６４を構成する部材（セラミックなど）のうち、分岐する前の第２ガス流路３４（第２ガス流路３４の基端部）同士を接続させない部分や、分岐した後の第２ガス流路３４同士を接続させない部分は、遮断部５４として機能する。従って、遮断部５４は、複数の第２ガス流路３４が互いに接続されないように遮断することで、複数の第１ガス流路２９が互いに接続されないように遮断する。これによれば、第１ガス流路２９や第２ガス流路３４を個別に分岐させることでガス流路の数を増大させつつ、第１ガス流路２９を通じた擬似アークＡの発生を抑制できる。

因みに、ヘッド１４、プラズマ処理機１は、プラズマ発生装置の一例である。ヘッド本体部２０は、第１ノズル部の一例である。ノズル５１，６３，６４は、第２ノズル部の一例である。

以上詳細に説明したように、本実施形態のヘッド１４のノズル５１は、空間部５３に遮断部５４を有する。遮断部５４は、ノズル５１における一対の電極２４の間に相当する位置に設けられ、ヘッド本体部２０の複数の第１ガス流路２９が互いに接続されないように遮断する。プラズマガスは、複数の第１ガス流路２９と、第１ガス流路２９とは異なる数の第２ガス流路３４を通じて流れ、第２ガス流路３４から噴出される。従って、第１ガス流路２９と第２ガス流路３４を接続することによって、ガス流路の数を増減できる。また、遮断部５４によって、空間部５３内の擬似アークＡの発生を抑制できる。これにより、ガス流路の数を変更しつつ、２つ第１ガス流路２９を通じた擬似アークＡの発生を遮断部５４により抑制できる。

なお、本開示は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、本開示の第２ノズル部として、第１ガス流路２９の数よりも多い第２ガス流路３４を有するノズル５１、６３，６４について説明したが、これに限らない。例えば、本開示の第２ノズル部は、図９に示すように、第１ガス流路２９の数に比べて少ない第２ガス流路３４を有するノズル６５でも良い。ノズル６５の左右方向におけるノズル幅ＮＷ３は、図３に示すノズル３０のノズル幅ＮＷ１に比べて短くなっている。このため、ノズル６５は、第２ガス流路３４の本数を減らし、ノズル幅ＮＷ３を減少させることで、ノズル３０に比べてプラズマガスの噴出範囲を狭くすることができる。このようなガス流路の数を減らす構成であっても、遮断部５４を設けることで、２つの第１ガス流路２９を通じた擬似アークＡの発生を抑制できる。
また、上記実施形態のノズル５１，６３，６４は、ヒートガスを流す外側空間部３６を、その一部に備えたが、外側空間部３６を備えない構成でも良い。この場合、ヘッド１４は、供給管４０やヒータ４２を備えなくとも良い。
また、ノズル５１、６３，６４とは別の部材に外側空間部３６を形成しても良い。また、例えば、ノズル５１，６３，６４の外側をカバーで覆い、ノズル５１，６３，６４の外周面と外側のカバーの内周面とで外側空間部３６を形成しても良い。
また、上記実施形態では、本開示のプラズマ発生装置として、反応ガスを用いてプラズマを発生させるヘッド１４を採用したが、反応ガスを用いずにプラズマを発生させる大気圧プラズマ発生装置を採用することもできる。
また、ヘッド本体部２０の第１ガス流路２９の数と、ノズル５１の第２ガス流路３４の数は、同数でも良い。また、第１ガス流路２９の数と、ノズル６４の分岐した後の第２ガス流路３４の数は、同数でも良い。即ち、遮断部５４を備えるノズル５１，６１，６４であっても、ヘッド本体部２０の第１ガス流路２９と同数の第２ガス流路３４を備えても良い。この場合、ガス流路の数を維持しつつ、２つ第１ガス流路２９を通じた擬似アークＡの発生を遮断部５４により抑制できる。

１プラズマ処理機（プラズマ発生装置）、１４プラズマヘッド（プラズマ発生装置）、２０ヘッド本体部（第１ノズル部）、２４電極、２９第１ガス流路、３４第２ガス流路、５１，６３，６４，６５ノズル（第２ノズル部）、５４遮断部、ＬＮ１第１直線、ＬＮ２第２直線。

Claims

放電によりプラズマガスを発生させる一対の電極と、
複数の第１ガス流路を有し、前記複数の第１ガス流路により前記プラズマガスを流す第１ノズル部と、
複数の第２ガス流路を有し、前記複数の第１ガス流路から流入した前記プラズマガスを前記複数の第２ガス流路から噴出する第２ノズル部と、
前記第２ノズル部における前記一対の電極の間に相当する位置に設けられ、前記複数の第１ガス流路のうち、少なくとも２つが互いに接続されないように遮断する遮断部と、
を備え、
前記複数の第２ガス流路は、
前記複数の第１ガス流路とは異なる数で形成される、プラズマ発生装置。
前記複数の第２ガス流路は、
前記複数の第１ガス流路に比べて多い数で形成される、請求項１に記載のプラズマ発生装置。
放電によりプラズマガスを発生させる一対の電極と、
複数の第１ガス流路を有し、前記複数の第１ガス流路により前記プラズマガスを流す第１ノズル部と、
複数の第２ガス流路を有し、前記複数の第１ガス流路から流入した前記プラズマガスを前記複数の第２ガス流路から噴出する第２ノズル部と、
前記第２ノズル部における前記一対の電極の間に相当する位置に設けられ、前記複数の第１ガス流路のうち、少なくとも２つが互いに接続されないように遮断する遮断部と、
を備え、
前記第２ノズル部は、
前記複数の第１ガス流路から前記プラズマガスを流入する空間部を有し、
前記複数の第２ガス流路は、
前記空間部に接続され、前記複数の第１ガス流路から前記空間部を介して前記プラズマガスを流入させ、
前記遮断部は、
前記空間部の内部を複数の空間に分ける壁である、プラズマ発生装置。
前記遮断部は、
前記第２ノズル部における前記一対の電極間の中間位置に設けられる、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のプラズマ発生装置。
前記一対の電極の各々は、
一方向に長い棒状に形成され、
前記遮断部は、
前記一対の電極のうち一方の電極の延設方向に沿った第１直線と他方の電極の延設方向に沿った第２直線とから等しい距離となる前記中間位置に設けられる、請求項４に記載のプラズマ発生装置。
放電によりプラズマガスを発生させる一対の電極と、
複数の第１ガス流路を有し、前記複数の第１ガス流路により前記プラズマガスを流す第１ノズル部と、
複数の第２ガス流路を有し、前記複数の第１ガス流路から流入した前記プラズマガスを前記複数の第２ガス流路から噴出する第２ノズル部と、
前記第２ノズル部における前記一対の電極の間に相当する位置に設けられ、前記複数の第１ガス流路のうち、少なくとも２つが互いに接続されないように遮断する遮断部と、
を備え、
前記複数の第２ガス流路は、
１つの第１ガス流路を、複数の第２ガス流路に分岐させて構成され、
前記遮断部は、
前記複数の第２ガス流路が互いに接続されないように遮断することで、前記複数の第１ガス流路が互いに接続されないように遮断する、プラズマ発生装置。
前記一対の電極の各々は、
一方向に長い棒状に形成され、
前記遮断部は、
前記一対の電極の間に相当する位置として、前記一対の電極のうち一方の電極の延設方向に沿った直線を第１直線、他方の電極の延設方向に沿った直線を第２直線とした場合に、前記第２ノズル部における前記第１直線と前記第２直線とに挟まれた範囲に設けられる、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のプラズマ発生装置。
反応ガスを供給するガス供給部と、
前記一対の電極を配置され、前記ガス供給部から供給される前記反応ガスを前記一対の電極の放電によりプラズマ化して前記プラズマガスを発生させる反応室と、
を有し、
前記複数の第１ガス流路は、
前記反応室に接続される、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のプラズマ発生装置。