JP7000524B1 - プラズマ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、プラズマ生成時に発生する電磁波による周囲への影響を低減できるプラズマ装置を提供することを目的とする。【解決手段】照射器具１０と、照射器具１０のプラズマ発生部に電力を供給する供給器２０と、照射器具１０と供給器２０とを接続する接続ケーブル３０とを備えるプラズマ装置１００において、接続ケーブル３０には電気配線３２と接地線３４とが収容され、照射器具１０は接地線３４により接地され、接地線３４は、第１導体と、前記第１導体の外周を覆うように設けられた第１絶縁層と、前記第１絶縁層の外周を覆うように設けられた第１遮蔽層と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ装置に関する。

近年、プラズマ、または、プラズマにより生成されたヒドロキシラジカル、一重項酸素等の活性種を用いて、治療や殺菌などを行う手法が注目されている。例えば、活性種は消炎作用を有しており、活性種により炎症組織の修復作用が増強されることが知られている。また、常温および常圧のプラズマを生成することが可能となり、プラズマ、または、活性種を含む活性ガスを生体へ直接照射することも可能となっている。

特許第６２３０４１１号公報

プラズマの生成には極めて高い電圧を印加する必要があるため、その影響も大きい。例えば、高電圧の電流が流れることにより生じる電磁波が、周囲の装置に影響を及ぼす恐れがある。

本発明は、プラズマ生成時に発生する電磁波による周囲への影響を低減できるプラズマ装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下の態様を有する。
［１］プラズマ発生部を備える照射器具と、前記プラズマ発生部に電力を供給する供給器と、前記供給器からの電力を前記プラズマ発生部に伝送する電気配線と、前記照射器具を電気的に接地する接地線と、を備え、前記接地線が、電気的に接地された第１導体と、前記第１導体の外周を覆うように設けられた第１絶縁層と、前記第１絶縁層の外周を覆うように設けられた導電性の第１遮蔽層と、を備える、プラズマ装置。
［２］前記第１遮蔽層は、編組された導電体である［１］に記載のプラズマ装置。
［３］前記第１遮蔽層が、電気的に接地され、かつ、前記照射器具の筐体と接触している、［１］または［２］に記載のプラズマ装置。
［４］前記電気配線が、前記供給器からの電力を前記プラズマ発生部に伝送する第２導体と、前記第２導体の外周を覆うように設けられた第２絶縁層と、前記第２絶縁層の外周を覆うように設けられた導電性の第２遮蔽層と、を備え、前記第２遮蔽層が、電気的に接地され、かつ、前記照射器具の筐体と接触している、［１］～［３］のいずれかに記載のプラズマ装置。
［５］前記第２遮蔽層は、編組された導電体である、［４］に記載のプラズマ装置。
［６］前記照射器具と前記供給器との間において、前記電気配線および前記接地線を収容するシースケーブルをさらに備え、前記第２遮蔽層の外径が、前記第１遮蔽層の外径よりも大きい、［４］または［５］に記載のプラズマ装置。
［７］前記第２遮蔽層の外径が、前記第１遮蔽層の外径の１．５倍以上である、［６］に記載のプラズマ装置。
［８］前記シースケーブルは、前記接地線および前記電気配線を覆う第３遮蔽層を有する、［６］または［７］に記載のプラズマ装置。
［９］前記供給器から前記プラズマ発生部に供給されるプラズマ発生用ガスを伝送するガス管路をさらに備え、前記照射器具と前記供給器との間において、前記ガス管路が前記シースケーブルに収容されている、［６］～［８］のいずれかに記載のプラズマ装置。

本発明によれば、プラズマ生成時に発生する電磁波による周囲への影響を低減できるプラズマ装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係るプラズマ装置の一例を示す概略図。 照射器具の内部の構造例を模式的に示す図。 電気配線および接地線の内部の構成例を模式的に示す図。 照射器具の末端付近の内部の構造例を模式的に示す図。 接続ケーブルの内部の構成例を模式的に示す図。 接続ケーブルに対する屈曲試験について説明する図。 屈曲試験の結果を示す図。

本発明のプラズマ装置は、プラズマジェット照射装置又は活性ガス照射装置である。プラズマジェット照射装置と活性ガス照射装置はいずれも、プラズマを発生させる。プラズマジェット照射装置は、発生したプラズマと活性種とを照射対象に直接照射する。活性ガス照射装置は、活性種を含む活性ガスを照射対象に照射する。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

（本発明の一実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ装置の一例を示す概略図である。本発明の一実施形態に係るプラズマ装置１００は、照射器具１０と、供給器２０と、接続ケーブル３０と、を備える。接続ケーブル３０内には、電気配線３２と、接地線３４と、ガス管路３６と、が収容されている。

本実施形態のプラズマ装置１００は、大気圧中でプラズマを発生させ、当該プラズマにより生成された活性種を含む活性ガスを照射する活性ガス照射装置である。活性種は、プラズマ中の気体又はプラズマ周辺の気体とプラズマとが反応して生成される、反応性の高い状態にある原子、分子、イオンなどである。活性種としては、活性酸素種や活性窒素種を例示できる。活性酸素種としては、ヒドロキシルラジカル、一重項酸素、オゾン、過酸化水素、スーパーオキシドアニオンラジカル等を例示できる。活性窒素種としては、一酸化窒素、二酸化窒素、ペルオキシナイトライト、過酸化亜硝酸、三酸化二窒素等を例示できる。但し、本実施形態のプラズマ装置１００により生成される活性種は、例示したものに限られるわけではない。

活性ガスは、殺菌性、細胞活性化などの効力を有する。ゆえに、活性ガスを患部に照射することにより、ヒト、動物などの生体に対し、治療を行うことが可能である。例えば、活性ガスを用いることにより、歯周病が改善することが知られている。但し、プラズマ装置１００は、医療用途に限られるものではなく、植物の生長促進、機器の殺菌など、様々な用途に使用することができる。

活性種の拡散可能な距離は極めて短いため、活性ガスは、活性ガスの照射対象の近くで生成され、照射される必要がある。例えば、活性ガスの照射口から照射対象までの距離を５ｍｍ程度とする場合もある。そのため、照射器具１０は、手指で把持されて照射対象に近づけることができるようなサイズおよび重さにする必要がある。ゆえに、高電圧を発生させる高電圧発生回路、活性ガスの生成に必要なプラズマ発生用ガスなどは、当該器具内に含めることができない。

そのため、本実施形態では、プラズマ装置１００を、照射器具１０と、供給器２０との別々の筐体に分け、接続ケーブル３０により、照射器具１０と供給器２０とを接続している。照射器具１０は、手指で把持されて照射対象に近づけることができるようなサイズおよび重さであり、プラズマおよび活性ガスを発生させて、照射する。活性ガスの発生に必要な電力およびプラズマ発生用ガスは、照射器具１０とは異なる筐体の供給器２０から接続ケーブル３０を介して供給される。より具体的には、電力は電気配線３２を介して供給され、プラズマ発生用ガスはガス管路３６を介して供給される。

供給器２０は、例えば、家庭用などの一般電源からの交流電流を、内蔵する高電圧発生回路を用いて昇圧し、高電圧にして照射器具１０に供給する。供給される交流電圧は、適宜設定でき、交流電圧は例えば１２～１４ｋＶｐｐ程度とすることができる。例えば、発生するプラズマの温度を低く抑える点では、交流電圧は２０ｋＶｐｐ以下であることが好ましい。また、プラズマを効率的に生成する点では、交流電圧は５ｋＶｐｐ以下であることが好ましい。なお、交流電圧を表す単位「Ｖｐｐ（Ｖｏｌｔ ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）」は、交流電圧波形の最高値と最低値との電位差である。なお、一般電源ではなく、ポータブル電源が用いられてもよい。

照射器具１０に供給される交流電流の周波数は、例えば７ｋＨｚ程度とすることができ、適宜に定めてよい。交流電流の周波数は、０．５ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ未満が好ましく、１ｋＨｚ以上１５ｋＨｚ未満がより好ましく、２ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ未満がさらに好ましく、３ｋＨｚ以上９ｋＨｚ未満が特に好ましく、４ｋＨｚ以上８ｋＨｚ未満が最も好ましい。交流電流の周波数が前記上限値未満であれば、発生するプラズマの温度を低く抑えるやすい。交流電流の周波数が前記下限値以上であれば、プラズマを発生効率が向上する。

供給器２０は、プラズマ発生用ガスを貯蔵する容器と接続され、当該容器内のプラズマ発生用ガスを所定の供給速度で照射器具１０に供給する。供給速度の調整は、自動制御バルブ等の流量コントローラを用いればよい。プラズマ発生用ガスの供給速度は、例えば毎分３Ｌ（３Ｌ／ｍｉｎ）程度とすることができ、適宜に定めてよい。照射対象の温度上昇を抑制しやすい点では、プラズマ発生用ガスの供給速度は１Ｌ／ｍｉｎ以上あることが好ましい。また、活性ガスによる清浄化、賦活化、または治癒促進の点では、プラズマ発生用ガスの供給速度は１０Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。照射器具１０の構造にもよるが、供給圧としては、例えば０．２～０．２５ＭＰａとすることができる。なお、当該容器は、供給器２０内に収容されてもよいし、供給器２０に外付けされてもよい。

プラズマ発生用ガスは、活性種を発生させることが可能なガスであれば、特に限られるものではない。プラズマ発生用ガスとして用いることができるガスは、窒素、希ガスなどが例示できる。また、これらのガスは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、プラズマ発生用ガスは、窒素を主成分とすることが好ましい。ここで、窒素を主成分とするとは、プラズマ発生用ガスにおける窒素の含有量が５０体積％超であることをいう。即ち、プラズマ発生用ガスにおける窒素の含有量は、５０体積％超が好ましく、７０体積％以上がさらに好ましく、９０体積％～１００体積％が特に好ましい。プラズマ発生用ガス中、窒素以外のガス成分は、特に制限はなく、例えば、酸素、希ガス等を例示できる。

照射器具１０は、このようにして供給された電力およびプラズマ発生用ガスを用いて、活性ガスを生成する。照射器具１０における活性ガスの生成について説明する。図２は、照射器具１０の内部の構造例を模式的に示す図である。図２では、照射器具１０の長手方向に平行な断面が示されている。また、図２では、活性ガスの生成に関連するプラズマ発生部を示し、その他の部位については省略されている。図２に示すように、照射器具１０は、長尺状のカウリング（筐体）２と、カウリング２の先端から突出するノズル１と、カウリング２内に位置するプラズマ発生部１２とを備える。プラズマ発生部１２は、管状誘電体３と、内部電極４と、外部電極５と、を備える。

管状誘電体３は、円筒状の誘電体である。管状誘電体３は、管状誘電体３の軸方向がカウリング２の長手方向と略平行になるように、設置されている。ガス管路３６の端部は、管状誘電体３の中空内に存在または近接している。ガス管路３６は、供給器２０から照射器具１０のプラズマ発生部１２にプラズマ発生用ガスを伝送する。そのため、プラズマ発生用ガスは、図２の矢印Ｇにて示されているように、ガス管路３６から管状誘電体３の中空内に流れ込む。また、プラズマ発生用ガスは、照射器具１０の先端に向かって流れる。なお、ここでは、照射器具１０の接続ケーブル３０と接続されている端部を末端とし、反対側を先端とする。

管状誘電体３の中空内に、管状誘電体３の内壁とは離間して、内部電極４が設置される。内部電極４は、導電体であり、内部電極４の長手方向が管状誘電体３の軸方向と略平行になるように、設置されている。図２の例では、低電力でプラズマを生成し維持するために、内部電極４の外周面にねじ山が形成されている。しかし、外部電極５との間にプラズマを発生することができるならば、内部電極４の形状は限定されるものではない。例えば、内部電極４がコイル状であってもよい。

内部電極４には電気配線３２が接続されている。電気配線３２は、供給器２０とも接続されており、供給器２０からの電力Ｖを照射器具１０のプラズマ発生部１２（詳細には、プラズマ発生部１２内の内部電極４）に伝送する。

なお、プラズマの生成の開始および停止は、照射器具１０に設けられた操作スイッチにより制御するようにしてもよい。その場合、電気配線３２は操作スイッチにも接続される。

また、管状誘電体３の外周を覆うように、円筒状の導電体である外部電極５が設置される。また、図２に示すように、外部電極５は、外部電極５の中空内に内部電極４の一部が存在するように設置される。

また、外部電極５は接地線３４の一端と接続されている。接地線３４は、接地線３４の他端に接続された金具等を介して、電気的に設置されている。

内部電極４に電力が供給されると、図２の点線の枠にて示された、プラズマ発生部１２においてプラズマが発生する。プラズマ発生部１２を通過するプラズマ発生用ガスは、プラズマと反応して電離され、活性種となる。これにより、活性ガスが生成される。

ノズル１の先端は、照射口として開口されている。ノズル１内は、プラズマ発生部１２と連通している。そのため、プラズマ発生部１２で生成された活性ガスは、図２の矢印Ｐにて示されているように、ノズル１の照射口を通じて外部に照射される。なお、図２のように、照射器具１０がノズル１を備えていると照射対象に活性ガスをより照射しやすいが、照射器具１０はノズルを備えていなくてもよい。

このように、内部電極４と外部電極５の間に高電圧が印加されることにより、活性ガスが生成される。活性ガスの生成時において、電気配線３２には高電圧の電流が流れ、電気配線３２の周囲に電磁波が発生する。電気配線３２は、照射器具１０と供給器２０との間においては、接続ケーブル３０内に収容されてはいるものの、照射器具１０および供給器２０の外部に存在している。ゆえに、電気配線３２を含む接続ケーブル３０の周囲の機器等が、当該電磁波の影響を受けて、つまり、電磁干渉（ＥＭＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）により、誤作動などの不具合を起こす恐れがある。そのため、電磁波が接続ケーブル３０から漏れ出さないようにする必要がある。

また、活性ガスの生成時に、内部電極４と外部電極５の間に放電電流が流れ、この放電電流により、接地線３４に保護導体電流が流れる。ゆえに、電気配線３２だけでなく、接地線３４からも電磁波が発生する。したがって、電気配線３２だけでなく、接地線３４に対しても電磁波漏洩対策を行うのが好ましい。

図３は、電気配線３２および接地線３４の内部の構成例を模式的に示す図である。図３（Ａ）は、電気配線３２の長手方向に垂直な断面が示されている。図３（Ａ）に示すように、電気配線３２は、第２導体３２１と、第２絶縁層３２２と、導電性の第２遮蔽層３２３と、を備える。第２導体３２１は、電気配線３２の中心に存在している。第２導体３２１の外周を覆うように第２絶縁層３２２が設けられている。さらに、第２絶縁層３２２の外周を覆うように第２遮蔽層３２３が設けられている。

図３（Ｂ）は、接地線３４の長手方向に垂直な断面が示されている。図３（Ｂ）に示すように、接地線３４は、第１導体３４１と、第１絶縁層３４２と、導電性の第１遮蔽層３４３と、を備える。第１導体３４１は、接地線３４の中心に存在している。第１導体３４１の外周を覆うように第１絶縁層３４２が設けられている。さらに、第１絶縁層３４２の外周を覆うように第１遮蔽層３４３が設けられている。図３の例では、構成要素の符号を変えてはいるが、電気配線３２と接地線３４は同じ構成要素により構成されている。

電気配線３２の第２導体３２１は、供給器２０からの電力を照射器具１０に伝送する。一方、接地線３４の第１導体３４１は、電気的に接地されており、保護導体電流を通す。第２導体３２１および第１導体３４１の材料として、銅、銅箔糸、銅合金、銅覆鋼線、アルミニウムなどの一般的に電線の導体として使用される材料を用いてよい。導体の構造も、一般的な構造でよく、可撓性を有する撚り線とすることが想定される。

第２絶縁層３２２および第１絶縁層３４２は、絶縁体により構成され、それぞれ、第２導体３２１および第１導体３４１を外部から絶縁する。絶縁体の材料として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂といった一般の電線の絶縁体に使用される材料を用いてよい。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）等を例示できる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等を例示できる。

第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３は、それぞれ、第２導体３２１および第１導体３４１を流れる電流により生じた電磁波が外部へ漏洩することを防ぐ。第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３として、編組された導電体、つまり、編組線を用いてもよい。編組線は、繊維状の導電体を網状に編み込んだものである。編組線により、隙間なく、また十分な可撓性を有する第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３を形成することができる。編組の材料としては、金属素線、銅箔糸、それらの組み合わせなどが例示される。金属素線は、銅線、銅合金線、または、それらにめっきを施したものが例示される。銅箔糸は、絶縁性の糸に銅箔を巻き付けたものである。なお、編組線ではなく、導線、導電性テープ、金属箔などを絶縁体に巻き付けることにより遮蔽層を構成してもよい。

なお、第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３は、複数の層により構成されていてもよい。例えば、各層において、編組の材料、巻き方などを変えることが想定される。

さらに、第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３は、電気的に接地されて、照射器具１０を接地する役割も担うことができる。これにより、照射器具１０のカウリング２に触れた生体に接触電流が流れるのを防ぐことができる。また、第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３が電気的に接地された場合、電磁波の遮蔽効果が高まり、電磁波の漏洩をより防ぐことができる。

例えば、第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３を、照射器具１０のカウリング２と、供給器２０の筐体と、に接触させる。また、供給器２０の筐体は、供給器２０が用いる一般電源の接地線により電気的に接地されているとする。この場合、照射器具１０は、供給器２０とともに電気的に接地されていることになる。なお、接地線３４の第１絶縁層３４２の一部を取り除き、露出した第１導体３４１を、照射器具１０のカウリング２の内側と接触させることにより、照射器具１０のカウリング２を電気的に接地することもできる。このように、第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３は、電磁波を遮蔽する機能だけでなく、照射器具１０等を電気的に接地する機能も有することができる。

図４は、照射器具１０の末端付近の内部の構造例を模式的に示す図である。図４には、電気配線３２と接地線３４が示され、ガス管路３６は省略されている。図４の例では、第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３が編組線により形成されている。編組線は電気的に接地されているとする。また、図４に示すように、第２遮蔽層３２３には第２金属箔３２４が巻かれており、第１遮蔽層３４３には第１金属箔３４４が巻かれている。そのため、電気配線３２および接地線３４の金属箔が巻かれた部分の外径は、他の部分の外径よりも太くなっている。

また、電気配線３２と接地線３４に挟まれたネジ穴１４が示されている。照射器具１０のカウリング２は、いくつかの部品から構成されており、このネジ穴１４は、部品同士を繋ぎ止めるネジを止めるものである。このネジ穴１４と筐体の内壁との間の隙間に、電気配線３２と接地線３４が置かれている。これにより、電気配線３２と接地線３４の移動を制限して、固定部材なしで、第２金属箔３２４および第１金属箔３４４がカウリング２に物理的に接触するようにしている。このようにして、照射器具１０のカウリング２を電気的に接地することができる。

また、図４の例のように、第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３の双方が接地の役割を担うことが好ましい。第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３が編組線である場合、仮にどちらか一方の編組線が断線等により接地の効果を得られなくなったとしても、他方の編組線を介して、接地を確保することができる。

なお、金属箔を巻き付ける回数は、電気配線３２と接地線３４とで異なっていてもよい。当該回数が電気配線３２と接地線３４とで等しい場合、接地線３４の外径は電気配線３２の外径よりも小さいままとなる。そのため、図４のように、電気配線３２および接地線３４がそれぞれ置かれる隙間がほぼ等しい場合、固定部材なしでは、接地線３４は、電気配線３２よりも、カウリング２から離れやすくなる。ゆえに、図４のような設置場所の場合、接地線３４に、電気配線３２よりも、金属箔を多く巻き付けることにより、接地線３４と電気配線３２の外径をほぼ等しくすることが考えられる。これにより、接地線３４と筐体との電気的な接続度合いが、電気配線３２とカウリング２との電気的な接続度合いと、ほぼ等しくなる。このように電気的な接続度合いを等しくすることが、筐体に対する接地の確保という点で好ましい。このように、金属箔を巻き付ける回数を調整することにより、金属箔の厚さを調整し、照射器具１０のカウリング２との接触度合を強固にすることが考えられる。

なお、照射器具１０のカウリング２を絶縁性の材料を用いて形成することにより、接触電流を防いでもよい。絶縁性の材料は、第２絶縁層３２２および第１絶縁層３４２を構成する絶縁体と同じでよい。

なお、電気配線３２および接地線３４が、上述された以外の層を有してもいてもよい。例えば、第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３の外側に、損傷を防ぐための層を設けてもよい。また、四層以上ある場合において、遮蔽層と絶縁層の間に別の層があってもよい。

また、図１に示したように、電気配線３２および接地線３４は、少なくとも照射器具１０と供給器２０との間において、接続ケーブル３０に収容される。接続ケーブル３０は、絶縁体により被膜された中空のケーブル、つまりシースケーブルであることが想定される。なお、シースケーブルは、電気配線３２および接地線３４を覆う第３遮蔽層を有していてもよい。接続ケーブル３０内の第３遮蔽層内に電気配線３２および接地線３４が収容されていることにより、さらに電磁波の漏洩を防ぐことができる。

しかし、上述のように、電気配線３２、接地線３４、および接続ケーブル３０のそれぞれが有する層が多くなると、接続ケーブル３０の可撓性が問題となる。接続ケーブル３０は、照射器具１０の移動を妨げないように可撓性を有することが好ましいが、これらの有する層が多くなるにつれて、接続ケーブル３０の可撓性が減少する。また、図１に示すように、ガス管路３６も接続ケーブル３０内に収容されると、さらに可撓性が減少してしまう。

接続ケーブル３０の可撓性のために、接地線３４の外径は、電気配線３２の外径よりも小さいことが好ましい。電気配線３２はプラズマ発生のための電流を流すのに十分な外径が必要であるが、接地線３４の外径を電気配線３２と同じにすると、電気配線３２を収容するシースケーブルの外径が大きくなり、シースケーブルの可撓性が減少する。ゆえに、接地線３４は、電気配線３２と同じケーブルを用いることも可能だが、電気配線３２とは異なるケーブルを用いて、接地線３４の外径を電気配線３２の外径よりも小さくすることが好ましい。具体的には、接地線３４の外径が、電気配線３２の外径より３分の２未満であることが好ましい。言い換えれば、電気配線３２の外径が、接地線３４の外径よりも１．５倍以上であることが好ましい。このようにして、接続ケーブル３０の外径を小さく抑え、また接続ケーブル３０内に十分な空間を確保して、接続ケーブル３０の可撓性を維持することが好ましい。

なお、照射器具１０の動かしやすさの観点からは、接続ケーブル３０の長手方向に垂直な断面が、円形であることが好ましい。ゆえに、電気配線３２および接地線３４の外径は、当該円形が保たれるように調整されることが好ましい。例えば、電気配線３２の外径を、接地線３４の外径の３倍以下に抑えることにより、当該円形が歪むことを防ぐことが考えられる。

なお、電気配線３２および接地線３４のそれぞれに遮蔽層を設けるのではなく、電気配線３２および接地線３４を覆う共通の遮蔽層を設けることも考えられるが、十分な可撓性を確保することが難しくなる。また、電気配線３２および接地線３４が相互に影響を及ぼす恐れがある。ゆえに、上述のように、電気配線３２および接地線３４のそれぞれに第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３を設け、第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３の外径を上述のように異なるようにすることが好ましい。

図５は、接続ケーブル３０の内部の構成例を模式的に示す図である。図５では、接続ケーブル３０の長手方向に垂直な断面が示されている。接続ケーブル３０の中空内に、電気配線３２、接地線３４、およびガス管路３６が含まれている。接続ケーブル３０は、収容されたケーブルを外力から保護できるように、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂等により、生成されていることが考えられる。

なお、ガス管路３６の材料は特に制限はなく、ガス管路３６に用いられる公知の材料を適用することができる。例えば、樹脂製の配管、ゴム製のチューブなどをガス管路３６の材料として用いることができる。接続ケーブル３０の可撓性のために、可撓性に優れた材料をガス管路３６に用いることが好ましい。

なお、図５の例のように、第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３が編組線であり、電気配線３２の編組線の外径が接地線３４の編組線の外径よりも太い場合、双方の編組線の寿命が異なることが考えられる。例えば、接続ケーブル３０が折り曲げられたときの損傷の程度は、編組線の外径に応じて異なると考えられる。そこで、接続ケーブル３０に対する屈曲試験を行い、屈曲に対する編組線の損傷について調査した。

図６は、接続ケーブル３０に対する屈曲試験について説明する図である。屈曲試験は、二つの円柱状の冶具２００を用いて行われる。冶具２００は、図６に示すように、その軸方向が水平になるように配置されている。接続ケーブル３０は、両冶具２００に挟み込まれるように鉛直方向に通されている。この状態において、接続ケーブル３０の下端に一定の荷重Ｗをかけつつ、接続ケーブル３０の上端を一方の冶具２００の上側に接するように屈曲させ、続いて、他方の冶具２００の上側に接するように屈曲させる。この二つの方向への屈曲が交互に繰り返される。

本試験では、電気配線３２として、外径５．５ｍｍ、耐電圧３０ｋＶの電線を用いた。電気配線３２の第２導体３２１の直径は４．３ｍｍ、第２遮蔽層３２３の厚さは０．３ｍｍである。また、第２遮蔽層３２３は、０．１０ｍｍのニッケルメッキＣｕ線による編組線を用いた。編組密度は９９．９％である。また、接地線３４として、外径３．２ｍｍの電線を用いた。接地線３４の第１導体３４１は１８ＡＷＧ（Ａｍｅｒｉｃａｎ ｗｉｒｅ ｇａｕｇｅ）相当である。接地線３４の第１遮蔽層３４３は、電気配線３２の第２遮蔽層３２３と同じである。また、接続ケーブル３０として、外径１４ｍｍ、外層の厚さが２ｍｍのシースケーブルを用い、ガス管路３６として、可撓性を有する外径４ｍｍのエアチューブを用いた。

図７は、屈曲試験の結果を示す図である。図７（Ａ）が電気配線３２に対する結果を示す。図７（Ｂ）が接地線３４に対する結果を示す。図７の横軸は屈曲回数を示し、縦軸は編組線の抵抗値を示す。屈曲により異常が生じると抵抗値がばらつき始め、徐々に上昇する。そのため、抵抗値により異常の発生を認識することができる。

図７（Ａ）が示す通り、電気配線３２の編組線の抵抗値には、屈曲回数が２０万回に至るまで、ばらつきが見られない。一方、接地線３４の編組線の抵抗値は、１２万回を超えたあたりで、ばらつき始め、次第に上昇している。したがって、外径が小さい編組線のほうが破損しやすいと考えられる。

このように、外径の小さい接地線３４の編組線は、破損する恐れが電気配線３２の編組線よりも高い。ゆえに、接地線３４の第１遮蔽層３４３の破損に備えて、図４に示したように、照射器具に対する接地の役割を電気配線３２の第２遮蔽層３２３にも持たせることが好ましい。また、障害防止のために、接続ケーブル１３は定期的に交換されることが想定されるが、交換のタイミングは外径の小さい接地線３４を基準にすることが好ましい。

以上のように、本実施形態のプラズマ装置１００は、接地線３４が第１遮蔽層３４３を備えているため、既存装置よりも電磁波の漏洩を抑制でき、周囲への影響を低減できる。また、電気配線３２が第２遮蔽層３２３を備えていれば、電磁波の漏洩をさらに抑制できる。さらに、第２遮蔽層３２３および第１遮蔽層３４３を電気的に接地し、かつ、照射器具１０のカウリング２と接触させることにより、照射器具１０を電気的に接地し、接触電流を防ぐことができる。

なお、本実施形態では、照射器具１０を動かす者の操作性の観点から、一つの供給器２０から電力およびプラズマ発生用ガスが供給されるとした。但し、電力およびプラズマ発生用ガスが別々の供給器２０から供給される場合もあり得る。ゆえに、必ずしも一つの接続ケーブル３０に、電気配線３２、接地線３４、ガス管路３６が収容されていなくともよい。

なお、説明された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。これらの実施形態は、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同様に、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ものである。

１００ プラズマ装置
１ ノズル
２ カウリング（筐体）
３ 管状誘電体
４ 内部電極
５ 外部電極
１０ 照射器具
１２ プラズマ発生部
１４ ネジ穴
２０ 供給器
３０ 接続ケーブル
３２ 電気配線
３２１ 第２導体
３２２ 第２絶縁層
３２３ 第２遮蔽層
３２４ 第２金属箔
３４ 接地線
３４１ 第１導体
３４２ 第１絶縁層
３４３ 第１遮蔽層
３４４ 第１金属箔
３６ ガス管路
２００ 冶具
Ｇ プラズマ発生用ガス
Ｐ 活性ガス

Claims (9)

1. プラズマ発生部を筐体の内部に備える照射器具と、
   前記プラズマ発生部に電力を供給する供給器と、
   前記供給器からの電力を前記プラズマ発生部に伝送する電気配線と、
   前記照射器具を電気的に接地する接地線と、
   を備え、
   前記接地線が、
   電気的に接地された第１導体と、
   前記第１導体の外周を覆うように設けられた第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層の外周を覆うように設けられた導電性の第１遮蔽層と、
   を備え、
   前記接地線の一部は、前記第１遮蔽層に第１金属箔が巻き付けられた状態で前記筐体の内部に収容され、
   前記電気配線の一部は、第２金属箔が巻き付けられた状態で前記筐体の内部に収容され、
   前記第１金属箔および前記第２金属箔が前記筐体に接触することにより、前記筐体が電気的に接地され、
   前記接地線に前記第１金属箔を巻き付ける回数を、前記電気配線に前記第２金属箔を巻き付ける回数よりも多くすることにより、前記接地線の前記第１金属箔が巻き付けられた部分の外径が、前記電気配線の前記第２金属箔が巻き付けられた部分の外径と同等になっている、プラズマ装置。
2. 前記第１遮蔽層は、編組された導電体である、請求項１に記載のプラズマ装置。
3. 前記第１遮蔽層が、電気的に接地されている、請求項１または２に記載のプラズマ装置。
4. 前記電気配線が、
   前記供給器からの電力を前記プラズマ発生部に伝送する第２導体と、
   前記第２導体の外周を覆うように設けられた第２絶縁層と、
   前記第２絶縁層の外周を覆うように設けられた導電性の第２遮蔽層と、
   を備え、
   前記第２遮蔽層が、電気的に接地され、かつ、前記照射器具の筐体と接触している、請求項１～３のいずれか一項に記載のプラズマ装置。
5. 前記第２遮蔽層は、編組された導電体である、請求項４に記載のプラズマ装置。
6. 前記照射器具と前記供給器との間において、前記電気配線および前記接地線を収容するシースケーブルをさらに備える、請求項４または５に記載のプラズマ装置。
7. 前記シースケーブル内の前記電気配線の外径が、前記シースケーブル内の前記接地線の外径の１．５倍以上である、請求項６に記載のプラズマ装置。
8. 前記シースケーブルは、前記接地線および前記電気配線を覆う第３遮蔽層を有する、請求項６または７に記載のプラズマ装置。
9. 前記供給器から前記プラズマ発生部に供給されるプラズマ発生用ガスを伝送するガス管路をさらに備え、
   前記照射器具と前記供給器との間において、前記ガス管路が前記シースケーブルに収容されている、請求項６～８のいずれか一項に記載のプラズマ装置。

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