JP7158379B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本願は、粉体の表面をプラズマ処理する技術に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present application relates to a technique for plasma-treating the surface of powder.
従来、粉体の表面をプラズマ処理する技術が種々提案されている。 Conventionally, various techniques for plasma-treating the surface of powder have been proposed.
例えば、特許文献1に記載された大気圧プラズマによる粉体の表面処理装置は、粉体の浮遊搬送過程において、粉体を希ガス等によって浮遊搬送するとともに、大気圧以上の圧力下にグロー放電させて粉体表面をプラズマ処理するようにしている。 For example, in the powder surface treatment apparatus using atmospheric pressure plasma described in Patent Document 1, the powder is suspended and transported by a rare gas or the like in the process of floating and transporting the powder, and glow discharge is generated under a pressure higher than the atmospheric pressure. The surface of the powder is plasma-treated.
しかし、上記従来の装置では、被処理対象の粉体、つまりワークを直接、放電空間に投入するため、ワークに電気的・熱的なダメージを与える虞がある。 However, in the above conventional apparatus, the powder to be treated, that is, the workpiece is directly thrown into the discharge space, so there is a risk of electrical and thermal damage to the workpiece.
また上記従来の装置では、粉体専用のプラズマ処理ユニットを製造する必要があるので、製造コストが増大する。 In addition, in the above-described conventional apparatus, it is necessary to manufacture a plasma processing unit dedicated to powder, which increases the manufacturing cost.
そこで本願は、製造コストを抑制しつつ、被処理対象の粉体に電気的・熱的なダメージを与えずに粉体表面をプラズマ処理することが可能となるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present application to provide a plasma processing apparatus capable of performing plasma processing on the surface of a powder to be processed without causing electrical or thermal damage to the powder to be processed, while suppressing manufacturing costs. and
上記目的を達成するため、本願のプラズマ処理装置は、粉体が入れられる粉体容器であって、壁により囲まれた中空の粉体容器と、プラズマジェットを粉体容器の外部から粉体容器内の上部を通って粉体容器の外部に流す流路と、を備え、粉体を粉体容器に置いた状態で、流路にプラズマジェットを流すことにより、粉体を吸い上げつつ、粉体に対してプラズマ処理を行い、プラズマ処理の施された粉体を粉体容器の外部に排出する。 In order to achieve the above object, the plasma processing apparatus of the present application is a powder container into which powder is placed, which is a hollow powder container surrounded by walls, and a plasma jet from the outside of the powder container. and a flow path for flowing the powder to the outside of the powder container through the upper part of the inner part of the powder container. is plasma-treated, and the plasma-treated powder is discharged to the outside of the powder container.
本開示によれば、被処理対象の粉体に電気的・熱的なダメージを与えにくくなり、粉体表面を所望の状態でプラズマ処理することが可能となる。 According to the present disclosure, the powder to be treated is less likely to be electrically and thermally damaged, and the powder surface can be plasma-treated in a desired state.
以下、本願の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail with reference to the drawings.
本願の一実施の形態に係るプラズマ処理装置100は、図1に示すように、プラズマ発生装置200のプラズマヘッド210と連結できるように構成されている。なお図1~図3において、方向に言及する場合には、各図に示される矢印の方向を用いるものとする。
A
プラズマ処理装置100は、図2に示すように直方体状の外形をなし、平面視同一形状の直方体状の部材110,150を上下に重ねたものである。以下、上側の部材110を上部材110といい、下側の部材150を下部材150という。なお、上部材110と下部材150とは、例えばネジ(図示せず)によって着脱自在に固定されている。
The
上部材110は、図1に示すように下面が開口した直方体状の凹部112を備えている。凹部112は、天井壁112aと、周壁112bとにより形成されている。
As shown in FIG. 1, the
これに対して下部材150は、上面が開口した直方体状の凹部152を備えている。凹部152は、床壁152aと、周壁152bとにより形成されている。
On the other hand, the
そして、凹部112の開口部112cと凹部152の開口部152cとは、対向しているので、壁に囲まれた中空の部屋170が形成される。この部屋170には、プラズマ処理の被処理対象の粉体Wが入れられるので(図3参照)、以下、この部屋170を粉体容器170という。
Since the opening 112c of the recess 112 and the opening 152c of the
粉体容器170は、このように粉体Wを入れる容器としての機能の他に、後述するように粉体が吸い上げられて浮遊する浮遊空間としての機能も果たしている。そして、凹部152が主に容器としての機能を果たし、凹部112が主に浮遊空間としての機能を果たしている。したがって、凹部112の開口部112cは、粉体Wの導入口として機能する。なお、凹部112の開口部112cの開口面の面積は、凹部152の開口部152cの開口面の面積より狭くなっている。
The
凹部112の周壁112bは、前後左右の4つの壁により形成されている。そして、左右の壁にはそれぞれ、穴114,116が形成されている。穴114は、プラズマヘッド210が連結される側のプラズマ処理装置100の外面と粉体容器170の内面とを貫通させるものである。一方、穴116は、粉体容器170の内面と、プラズマ処理装置100の反対側の外面とを貫通させるものである。穴114と穴116は、プラズマヘッド210から噴射されたプラズマジェットを粉体容器170の内部に流入させた後、粉体容器170の外部、つまりプラズマ処理装置100の外部へ排出させる、プラズマジェットの流路118を形成する。なお穴114,116は、粉体容器170の上部、つまり天井壁112aの近くに形成されているので、流路118は、粉体容器170の上部に形成されることになる。
A
このように穴114は、プラズマジェットを粉体容器170内に流入させるものであるので、穴114の粉体容器170側の開口部を流入口114aという。一方、穴116は、粉体容器170内に流入したプラズマジェットを粉体容器170の外部に排出させるものであるので、穴116の粉体容器170側の開口部を排出口116aという。
Since the
流入口114aの面積は、粉体Wの導入口として機能する、上記凹部112の開口部112cの面積と比較して、極めて小さくなるように、流入口114aと開口部112cとが形成されている。逆に言えば、開口部112cは、その面積が流入口114aの面積と比較して、十分に大きく形成されている。
The
周壁112bを構成する上記4つの壁のうちの左側の壁内を、上部材110の上面111aから上部材110の下面111bまで貫通する空気穴120が形成されている。空気穴120は、粉体容器170の内部に外気を吸入させる機能を果たすものである。
An
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置100が行う粉体W表面のプラズマ処理について、図3を参照して説明する。
Next, the plasma processing of the surface of the powder W performed by the
プラズマ処理前の粉体Wは、粉体容器170の底面上、つまり、下部材150の凹部152の床壁150a上に積載される。この状態で、プラズマ発生装置200のプラズマヘッド210からプラズマジェットを噴射させると、プラズマジェットは、流路118内を矢印F1の方向に流れて行く。
The powder W before plasma treatment is loaded on the bottom surface of the
流路118に含まれる上記流入口114aの面積は、上述のように、粉体Wの導入口として機能する凹部112の開口部112cより十分に小さい。このため、流入口114aから粉体容器170内に流入して、上記排出口116aから排出されるプラズマジェットの流速は、粉体容器170内の他の空間における空気の流速と比較して、極めて速い。
The area of the
また流路118は、上述のように粉体容器170の上部、つまり上部材110の凹部112の天井壁112a近くに形成されている。
Further, the
したがってベルヌーイの法則により、粉体容器170内の流路118より下部の空間は負圧になるので、矢印F2に示すように、外気が空気穴120を通って、粉体容器170内の床壁152a近くまで流入した後、粉体容器170内を排出口116aに向かって流れて行く。この外気により、粉体Wの一部が吸い上げられ、外気とともに排出口116aに向かって流れて行く。
Therefore, according to Bernoulli's law, the space below the
そして、排出口116aに流入した粉体Wの一部は、流路118内、つまり上記穴116内で、プラズマジェットと接触するため、その表面がプラズマ処理される。プラズマ処理された粉体Wの一部は、プラズマジェットととともに、プラズマ処理装置100の外部に排出される。
Part of the powder W flowing into the
このような動作処理が、粉体容器170に置かれた粉体Wが無くなるまで、あるいは動作処理が停止されるまで、繰り返しなされ、粉体W表面のプラズマ処理が行われる。
Such operation processing is repeated until the powder W placed in the
プラズマ処理装置100の外部に排出された、プラズマ処理の施された粉体Wは、大型の容器(図示せず)に回収したり、コーティング剤などへ直接噴射したりすることができる。
The plasma-treated powder W discharged outside the
なお、粉体Wの質量・粒径などにより、プラズマジェットの流量、流入口114aや開口部112cの面積を変更することで、粉体Wに対するプラズマ処理時間を調整することができる。また、プラズマジェットのガス混合比を変更することで、選択的にプラズマ処理能力や効果を制御することができる。
The plasma processing time for the powder W can be adjusted by changing the flow rate of the plasma jet and the area of the
以上説明したように、本実施形態のプラズマ処理装置100は、粉体Wが入れられる粉体容器170であって、壁により囲まれた中空の粉体容器170と、プラズマジェットを粉体容器170の外部から粉体容器170内の上部を通って粉体容器170の外部に流す流路118と、を備え、粉体Wを粉体容器170に置いた状態で、流路118にプラズマジェットを流すことにより、粉体Wを吸い上げつつ、粉体Wに対してプラズマ処理を行い、プラズマ処理の施された粉体Wを粉体容器170の外部に排出する。
As described above, the
このように、本実施形態のプラズマ処理装置100では、プラズマ処理の被処理対象の粉体Wは直接、放電空間に投入されずに、外部から供給されたプラズマジェットにより粉体W表面がプラズマ処理されるので、被処理対象の粉体Wに電気的・熱的なダメージを与えにくくなり、粉体W表面を所望の状態でプラズマ処理することが可能となる。また本実施形態のプラズマ処理装置100には、プラズマジェットを発生させるプラズマ発生装置200が内蔵されておらず、既成のプラズマ発生装置200を用いて発生させたプラズマジェットを本実施形態のプラズマ処理装置100の外部から供給すればよいので、粉体専用のプラズマ処理ユニットを製造する必要はない。これにより、プラズマ処理装置100の製造コストを抑制させることが可能となる。
As described above, in the
また本実施形態のプラズマ処理装置100はさらに、粉体容器170の内部に外気を吸入させるために粉体容器170の内部と外部とを貫通する空気穴120を備えている。
Further, the
これにより、粉体Wを吸い上げ易くなる。 This makes it easier to suck up the powder W.
また、粉体容器170を囲う壁は、周壁112b、152b、天井壁112a及び床壁152aを含み、粉体Wは、粉体容器170の床壁152aに置かれる。
The walls surrounding the
また、周壁112bは、プラズマジェットを粉体容器170の内部に流入させる流入口114aと、流入口114aから粉体容器170の内部に流入したプラズマジェットを粉体容器170の外部に排出させる排出口116aと、を備え、流入口114a及び排出口116aは、流路118に含まれる。
The
また、粉体容器170内の床壁152aと天井壁112aとの間に、吸い上げられた粉体Wを導入して流路118に流すための開口部112cをさらに備え、開口部112cの面積は、流入口114aの面積と比較して十分に大きい。
Further, an
これにより、粉体Wを吸い上げ易くなる。 This makes it easier to suck up the powder W.
ちなみに、開口部112cは、「導入口」の一例である。
Incidentally, the
なお、本願のプラズマ処理装置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。 It should be noted that the plasma processing apparatus of the present application is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
上記実施形態では、上部材110と下部材150とは、ネジにより着脱自在に固定するようにしたが、固定部材はネジに限らず、ボルトとナット等の他の部材を用いてもよい。また、下部材150を引き出せるようにしてもよい。
In the above embodiment, the
100 プラズマ処理装置、 110 上部材、 112 凹部、 112a 天井壁、 112b,152b 周壁、 112c,152c 開口部、 114,116 穴、 114a 流入口、 116a 排出口、 118 流路、 120 空気穴、 150 下部材、 152 凹部、 152a 床壁、 170 粉体容器、 200 プラズマ発生装置、 210 プラズマヘッド
100
Claims (5)
プラズマジェットを前記粉体容器の外部から前記粉体容器内の上部を通って前記粉体容器の外部に流す流路と、
を備え、
前記粉体を前記粉体容器に置いた状態で、前記流路に前記プラズマジェットを流すことにより、前記粉体を吸い上げつつ、前記粉体に対してプラズマ処理を行い、前記プラズマ処理の施された粉体を前記粉体容器の外部に排出する、
プラズマ処理装置。a hollow powder container surrounded by walls;
a flow path through which the plasma jet flows from the outside of the powder container through the upper part of the powder container to the outside of the powder container;
with
With the powder placed in the powder container, plasma treatment is performed on the powder while the powder is sucked up by causing the plasma jet to flow through the flow path, and the plasma treatment is performed. discharging the powder to the outside of the powder container;
Plasma processing equipment.
前記粉体は、前記粉体容器の前記床壁に置かれる、
請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。The walls include a peripheral wall, a ceiling wall and a floor wall,
The powder is placed on the floor wall of the powder container.
The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2.
前記流入口及び前記排出口は、前記流路に含まれる、
請求項3に記載のプラズマ処理装置。The peripheral wall includes an inlet through which the plasma jet flows into the powder container, and an outlet through which the plasma jet flowing into the powder container from the inlet is discharged to the outside of the powder container. with
wherein the inlet and the outlet are included in the channel;
The plasma processing apparatus according to claim 3.
前記導入口の面積は、前記流入口の面積と比較して十分に大きい、
請求項4に記載のプラズマ処理装置。further comprising an inlet for introducing the sucked powder into the flow path between the floor wall and the ceiling wall in the powder container;
the area of the inlet is sufficiently large compared to the area of the inlet;
The plasma processing apparatus according to claim 4.
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
PCT/JP2019/017976 WO2020217466A1 (en) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | Plasma treatment device |
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Citations (5)
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US5026949A (en) | 1988-11-24 | 1991-06-25 | Gaz De France | Method of cracking a batch of heavy hydrocarbons into lighter hydrocarbons |
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-
2019
- 2019-04-26 WO PCT/JP2019/017976 patent/WO2020217466A1/en active Application Filing
- 2019-04-26 JP JP2019524479A patent/JP7158379B2/en active Active
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WO2020217466A1 (en) | 2020-10-29 |
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