WO2020084762A1 - プラズマ発生装置 - Google Patents

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WO2020084762A1
WO2020084762A1 PCT/JP2018/039863 JP2018039863W WO2020084762A1 WO 2020084762 A1 WO2020084762 A1 WO 2020084762A1 JP 2018039863 W JP2018039863 W JP 2018039863W WO 2020084762 A1 WO2020084762 A1 WO 2020084762A1
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WO
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gas
gas flow
plasma
flow paths
nozzle
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/039863
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊之 池戸
Original Assignee
株式会社Ｆｕｊｉ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Ｆｕｊｉ filed Critical 株式会社Ｆｕｊｉ
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Priority to PCT/JP2018/039863 priority patent/WO2020084762A1/ja
Priority to JP2020552477A priority patent/JP6944066B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • H05H1/32—Plasma torches using an arc
    • H05H1/34—Details, e.g. electrodes, nozzles

Definitions

  • the present disclosure relates to a plasma generator that ejects plasma gas from a plurality of gas flow paths.
  • Patent Document 1 Conventionally, as a plasma generator that ejects plasma gas from a plurality of gas flow paths, the one of the following Patent Document 1 has been proposed.
  • the plasma generator of patent document 1 injects a plasma gas from the some 4th gas flow path connected to the lower end of several 3rd gas flow paths.
  • the upper end of each of the plurality of third gas flow paths is connected to one recess.
  • a smaller number of second gas passages than the third gas passages are connected to the upper portion of the recess.
  • the plasma gas flows from each of the plurality of second gas passages into the plurality of third gas passages via the recesses.
  • the number of gas flow paths is increased by connecting the third gas flow path to the second gas flow path.
  • the plurality of second gas flow paths are connected to the recess formed by one space.
  • the second gas flow channel once gathered in the recess is branched again to the third gas flow channel.
  • the present disclosure has been made in view of the above points, and an object of the present disclosure is to provide a plasma generator that can suppress the occurrence of discharge through a gas flow path.
  • the present specification has a pair of electrodes for generating plasma gas by electric discharge, a plurality of first gas passages, a first nozzle portion for flowing the plasma gas through the plurality of first gas passages, and a plurality of first nozzle portions.
  • a second nozzle part having a second gas flow path and ejecting the plasma gas flowing from the plurality of first gas flow paths from the plurality of second gas flow paths; and the pair of the second nozzle parts in the second nozzle part.
  • a plasma generator including a blocking unit that is provided between the electrodes and that blocks at least two of the plurality of first gas passages from being connected to each other.
  • the blocking unit 54 by connecting the first gas flow path and the second gas flow path, it is possible to suppress the occurrence of discharge through the two first gas flow paths by the blocking unit 54.
  • FIG. 3 is a sectional view of the plasma head 14 of FIG. 2. It is sectional drawing of the plasma head 14 which attached the nozzle 51 different from the nozzle 30 of FIG. It is a top view of the nozzle 51.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the plasma head 14 to which the nozzle 61 that does not include the blocking portion 54 is attached. It is sectional drawing of the plasma head 14 which attached the nozzle 63 of another example. It is sectional drawing of the plasma head 14 which attached the nozzle 64 of another example. It is sectional drawing of the plasma head 14 which attached the nozzle 65 of another example.
  • the plasma processing machine 1 includes a table 10 on which a work W is placed, and a serial link type robot (a multi-indirect type robot, which is arranged beside the table 10).
  • the robot 12 is abbreviated as a robot, and a plasma head 14 that irradiates a plasma gas while being held by the robot 12 (hereinafter may be simply referred to as a head 14) is provided.
  • the plasma processing machine 1 comprehensively controls the power supply gas supply unit 16 having a power supply section 16A for supplying electric power to the head 14 and a gas supply section 16B for supplying gas to the head 14, and the plasma processing machine 1 as a whole.
  • the controller 18 is provided.
  • the controller 18 is mainly composed of a computer and controls the operations of the robot 12, the head 14, and the power supply gas supply unit 16.
  • the robot 12, the power supply gas supply unit 16, and the controller 18 are connected by, for example, a LAN (local area network) or the like, and can communicate with each other. Communication for connecting the robot 12, the power supply gas supply unit 16, and the controller 18 is not particularly limited.
  • the robot 12, the power supply unit 16, and the controller 18 may be directly connected by a communication cable without using a hub or a router.
  • the controller 18, controls the operation of the robot 12 via the LAN and changes the position of the head 14 with respect to the work W.
  • the controller 18 also controls, for example, the power supply unit 16A of the power supply gas supply unit 16 and controls the power supplied from the power supply unit 16A to the robot 12 and the head 14. Further, the controller 18 controls the gas supply unit 16B of the power supply gas supply unit 16 and controls the amount of gas supplied from the gas supply unit 16B to the head 14 and the like.
  • the power supply gas supply unit 16 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like (not shown). In addition, the power supply gas supply unit 16 includes a touch panel 17. The power supply gas supply unit 16 displays various setting screens, operating states (for example, gas supply state, etc.) on the touch panel 17. The power supply gas supply unit 16 receives various kinds of information by an operation input on the touch panel 17.
  • the power supply unit 16A of the power supply unit 16 is connected to the head 14 via a power cable (not shown).
  • the power supply unit 16A applies a voltage to the electrode 24 (see FIG. 3) of the head 14 under the control of the controller 18.
  • the gas supply unit 16B is connected to the head 14 via a plurality (four in this embodiment) of gas tubes 45.
  • the gas supply unit 16B supplies a reaction gas, a carrier gas, and a shield gas, which will be described later, under the control of the controller 18.
  • the head 14 includes a head main body 20 and a nozzle 30.
  • the head main body 20 and the nozzle 30 are formed of, for example, ceramic having high heat resistance.
  • a reaction chamber 22 for generating plasma gas is formed inside the head body 20.
  • a pair of electrodes 24 are held so as to project into the reaction chamber 22.
  • Each of the pair of electrodes 24 has, for example, a cylindrical shape, and extends in the up-down direction in FIG. In this case, the axial direction of the columnar electrode 24 (vertical direction in FIG. 3) is an example of the extending direction of the electrode of the present disclosure.
  • the shape of the electrode 24 is not limited to the cylindrical shape, and may be another shape such as a rectangular parallelepiped shape.
  • the reaction gas flow path 26 is provided in a substantially central portion of the head main body portion 20, is connected to the gas supply portion 16B of the power supply gas supply unit 16 via the gas tube 45 (see FIG. 1), and is supplied from the gas supply portion 16B.
  • the generated reaction gas is caused to flow into the reaction chamber 22.
  • the pair of carrier gas flow paths 28 are arranged at positions sandwiching the reaction gas flow path 26 therebetween. Each of the pair of carrier gas flow paths 28 is connected to the gas supply unit 16B via the gas tube 45 (see FIG. 1) and allows the carrier gas supplied from the gas supply unit 16B to flow into the reaction chamber 22.
  • Oxygen (O2) can be adopted as the reaction gas (seed gas).
  • the gas supply unit 16B causes a mixed gas of oxygen and nitrogen (N2) (for example, dry air (Air)) to flow between the electrodes 24 of the reaction chamber 22 through the reaction gas flow path 26, for example.
  • this mixed gas may be referred to as a reaction gas for convenience, and oxygen may be referred to as a seed gas.
  • Nitrogen can be used as the carrier gas.
  • the gas supply unit 16B causes the carrier gas to flow from each of the pair of carrier gas flow passages 28 so as to surround each of the pair of electrodes 24.
  • An alternating voltage is applied to the pair of electrodes 24 from the power supply unit 16A of the power supply gas supply unit 16.
  • a pseudo arc A is generated between the lower ends of the pair of electrodes 24 in the reaction chamber 22.
  • the reaction gas passes through the pseudo arc A, the reaction gas is turned into plasma. Therefore, the pair of electrodes 24 generate a discharge of the pseudo arc A, turn the reaction gas into plasma, and generate the plasma gas.
  • the nozzle 30 is attached to the lower part of the head body 20.
  • the nozzle 30 is provided so as to be attachable to and detachable from the head body portion 20.
  • the nozzle 30 is fixed to the head main body 20 by tightening bolts, for example. The user can replace the nozzle 30 with a different type by removing the nozzle 30 from the head body 20.
  • a plurality of first gas flow paths 29 are formed in the lower part of the head body 20.
  • the vertical direction and the horizontal direction in the cross-sectional view of FIG. 3 will be used for description.
  • a direction orthogonal to the up-down direction and the left-right direction will be referred to as a front-back direction (see FIG. 5) for description.
  • the up-down direction is, for example, a direction along the extending direction of the columnar electrode 24.
  • the left-right direction is, for example, a direction along a direction in which the pair of electrodes 24 face each other.
  • the first gas flow paths 29 of this embodiment are formed, for example, six.
  • Each of the first gas flow paths 29 has, for example, a cylindrical shape along the vertical direction.
  • the plurality of first gas flow paths 29 are arranged side by side with a predetermined gap therebetween in the left-right direction.
  • the openings at the upper ends of the plurality of first gas flow paths 29 are connected to the bottom of the reaction chamber 22. Further, the opening at the lower end of the first gas flow path 29 is opened on the lower surface 20A of the head body portion 20.
  • a nozzle 30 is attached to the lower surface 20A of the head body 20.
  • the nozzle 30 includes a base portion 31 and a plate-shaped portion 32.
  • the base portion 31 has a plate shape having a predetermined thickness in the vertical direction.
  • the plate-shaped portion 32 has a plate shape having a predetermined thickness in the front-rear direction, and projects downward from the lower surface of the base portion 31.
  • the nozzle 30 has a substantially T-shape when viewed in the left-right direction.
  • the nozzle 30 is attached to the head main body 20 in a state where the plane of the upper surface 30A of the base 31 is in contact with the plane of the lower surface 20A of the head main body 20, that is, in the state of being in surface contact.
  • the nozzle 30 is formed with a plurality of second gas flow paths 34.
  • the second gas flow passage 34 is formed by vertically penetrating the base 31 and the plate-shaped portion 32 of the nozzle 30.
  • Six second gas flow passages 34 are formed in the nozzle 30 shown in FIG.
  • the head 14 shown in FIG. 3 is provided with the nozzle 30 in which the same number of the second gas flow passages 34 as the first gas flow passages 29 of the head main body 20 are formed.
  • Each of the second gas flow paths 34 has, for example, a cylindrical shape along the vertical direction. The numbers, shapes, and positions of the first gas flow channels 29 and the second gas flow channels 34 described above are examples.
  • Each of the plurality of second gas flow passages 34 is arranged side by side with a predetermined interval in the left-right direction according to the position of the first gas flow passage 29.
  • Each of the plurality of second gas passages 34 is connected at the upper end to the lower end of the first gas passage 29.
  • the opening 34A at the lower end of the second gas flow path 34 is opened at the lower surface 30B of the nozzle 30.
  • the first gas flow path 29 and the second gas flow path 34 are arranged side by side in the left-right direction, and have a cylindrical shape along the up-down direction.
  • the plasma gas generated in the reaction chamber 22 is ejected from the opening 34A through the first gas passage 29 and the second gas passage 34 together with the carrier gas.
  • the plasma processing machine 1 executes the plasma processing on the work W with the above-described configuration.
  • the robot 12 adjusts the position of the head 14 to the position of the work W under the control of the controller 18.
  • the power supply gas supply unit 16 supplies gas while applying a voltage to the electrode 24 of the head 14 under the control of the controller 18.
  • the plasma gas is ejected from the tip of the nozzle 30 of the head 14, that is, from the opening 34A toward the work W placed on the table 10.
  • the flow rate of the plasma gas can be increased by flowing from the wide reaction chamber 22 into the thin cylindrical first gas flow channel 29 and second gas flow channel 34.
  • the hole diameter R1 of the first gas passage 29 is the same as the hole diameter R2 of the second gas passage 34, for example.
  • the hole diameter R1 and the hole diameter R2 may be different lengths. Further, as will be described later in detail, in the nozzle 51 shown in FIG. 4 in which the number of the second gas flow paths 34 is increased, the hole diameter R2 is shorter than the hole diameter R1.
  • the nozzle 30 has an outer space portion 36 formed outside the plurality of second gas flow paths 34 in the left-right direction.
  • the outer space portion 36 has an annular space portion 37 and a tubular space portion 38.
  • the annular space portion 37 is formed in the base portion 31 above the nozzle 30, and is formed in an annular shape so as to surround the outer periphery of the plurality of second gas flow paths 34.
  • the tubular space portion 38 has, for example, a cylindrical shape that projects downward from the lower surface of the annular space portion 37.
  • the tubular space portion 38 is formed along a direction (vertical direction) that is parallel to the second gas flow passage 34.
  • the tubular space portions 38 are formed on both sides in the left-right direction so as to sandwich all of the plurality of second gas flow paths 34 in the left-right direction.
  • the lower end of the cylindrical space portion 38 is open on the lower surface 30B of the nozzle 30.
  • a supply pipe 40 is attached to the outer peripheral surface of the head main body 20.
  • the supply pipe 40 is connected to the gas supply unit 16B of the power supply gas supply unit 16 via a gas tube 45 (see FIG. 1).
  • Gas for example, air
  • a heater 42 is attached in the middle of the supply pipe 40. The heater 42 warms the gas flowing through the supply pipe 40 to generate heat gas.
  • the annular space 37 of the outer space 36 is connected to the supply pipe 40, and heat gas is supplied through the supply pipe 40. This heat gas functions as a shield gas that protects the plasma gas.
  • the heat gas flows in the cylindrical space portion 38 and is ejected from the lower end of the cylindrical space portion 38 along the ejection direction of the plasma gas, so that the heat gas is ejected so as to surround the periphery of the plasma gas ejected from the opening 34A. It By ejecting the heated heat gas around the plasma gas, the effect (wettability, etc.) of the plasma gas can be enhanced.
  • FIG. 4 shows the head 14 in which a nozzle 51 is attached instead of the nozzle 30 shown in FIG.
  • the same components as those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate.
  • Eight second gas flow paths 34 are formed in the nozzle 51 shown in FIG.
  • the hole diameter R2 of the second gas flow passage 34 of the nozzle 51 is shorter than the hole diameter R1 of the first gas flow passage 29.
  • the hole diameter R1 and the hole diameter R2 are the same and the number of the second gas flow paths 34 is increased compared to the number of the first gas flow paths 29, the cross-sectional area of the first gas flow path 29 ( The total value of the cross-sectional areas of the second gas flow paths 34 is larger than the total value of the flow path areas).
  • the flow velocity of the plasma gas flowing into the second gas flow path 34 may be reduced, and the range in which the plasma gas can be jetted may be reduced (the flight distance may be shortened).
  • the hole diameter R2 is shortened compared to the hole diameter R1, and the gas flow paths are I'm squeezing. Thereby, the flow velocity of the plasma gas flowing through the second gas flow path 34 can be maintained or increased, and the plasma gas can be jetted to a desired range.
  • the hole diameter R2 of the second gas flow passage 34 of the nozzle 51 may be the same as the hole diameter R1 of the first gas flow passage 29, or may be shorter than the hole diameter R1. Further, in the nozzle 30 having the same number of the first gas passages 29 and the second gas passages 34 shown in FIG. 3, the hole diameter R2 may be shorter than the hole diameter R1.
  • FIG. 5 shows a top view of the nozzle 51.
  • the space portion 53 is formed, for example, in a central portion of the upper surface 51A of the nozzle 51 in a plan view.
  • the space 53 is formed by recessing the base 31 of the nozzle 51 from above to below.
  • the space portion 53 has a substantially rectangular parallelepiped shape that is long in the left-right direction.
  • a blocking portion 54 is formed in the center of the space portion 53 in the left-right direction.
  • the blocking section 54 is provided at a position corresponding to between the pair of electrodes 24 in the nozzle 51.
  • the blocking section 54 of the present embodiment is provided at an intermediate position between the pair of electrodes 24.
  • each of the electrodes 24 of the present embodiment is formed in a vertically long columnar shape.
  • a straight line along the axial direction of the left electrode 24 is a first straight line LN1
  • a straight line along the axial direction of the right electrode 24 is a straight line.
  • the blocking portion 54 is provided at a position corresponding to between the pair of electrodes 24 in a range sandwiched between the first straight line LN1 and the second straight line LN2 in the nozzle 51.
  • the cutoff portion 54 of the present embodiment is provided at an intermediate position where the distance is equal from the first straight line LN1 and the second straight line LN2.
  • the blocking portion 54 is formed with a predetermined width WD in the left-right direction.
  • the vertical length L1 of the blocking portion 54 shown in FIG. 4 is longer than the hole diameter R2 of the second gas flow path 34, for example.
  • the blocking unit 54 functions as a wall that divides the interior of the space 53 into a plurality of (two in the present embodiment) spaces.
  • the first gas flow path 29 of the head body 20 is connected to the upper opening of the space 53 when the nozzle 51 is attached to the head body 20.
  • the plasma gas flowing from the reaction chamber 22 into the first gas flow path 29 flows into the space 53 through the first gas flow path 29.
  • the openings 34B (see FIG. 5) at the upper ends of the plurality of second gas flow paths 34 are connected to the bottom of the space 53. Therefore, the plasma gas generated in the reaction chamber 22 flows into each of the plurality of second gas flow passages 34 via the first gas flow passage 29 and the space portion 53. Then, the plasma gas is ejected from each opening 34A of the second gas flow path 34.
  • the nozzle width NW2 (see FIG. 4) in the left-right direction of the nozzle 51 is longer than the nozzle width NW1 of the nozzle 30 shown in FIG. Therefore, the nozzle 51 can increase the ejection range of the plasma gas as compared with the nozzle 30 by increasing the number of the second gas flow paths 34 and increasing the nozzle width NW2. As described above, in the head 14 of the present embodiment, the ejection range of the plasma gas can be changed by changing the types of the nozzles 30 and 51.
  • the vertical length L1 of the shutoff portion 54 may be the same as the hole diameter R2 or may be shorter than the hole diameter R2.
  • the blocking portion 54 of the present embodiment is formed at the center of the space portion 53 in the left-right direction.
  • the eight second gas flow paths 34 four are arranged on the left side of the blocking section 54 and the remaining four are arranged on the right side of the blocking section 54.
  • the two second gas flow passages 34 at the center in the left-right direction are arranged with the blocking portion 54 interposed therebetween.
  • the two central second gas flow paths 34 are formed such that the position of the innermost inner wall in the left-right direction is aligned with the position of the side wall 54A of the blocking portion 54.
  • the cutoff portion 54 has a thickness that secures the width WD up to the position where it contacts the two central second gas flow paths 34.
  • FIG. 6 shows the nozzle 61 which does not have the blocking portion 54 in the space portion 53. Similar to the nozzle 51 of FIG. 5, the nozzle 61 connects the six first gas flow paths 29 to the eight second gas flow paths 34 via the space 53, and thereby the number of gas flow paths is increased. The spray range can be increased. On the other hand, all the six first gas flow paths 29 are connected to the space portion 53 formed in one space. In such a configuration, for example, when the distance between the lower end of the electrode 24 and the upper end of the first gas flow path 29 is shortened or the voltage (voltage value or frequency) applied to the electrode 24 is changed, FIG. As shown in FIG.
  • the pseudo arc A between the electrodes 24 may be generated through the first gas flow path 29 and the space 53.
  • the unintended path pseudo as shown in FIG. The arc A may occur.
  • the interior of the first gas flow path 29 and the space 53 may be consumed by the pseudo arc A.
  • the nozzle 51 of the present embodiment by providing the blocking portion 54 in the space portion 53, it is possible to suppress the generation of the pseudo arc A through the space portion 53.
  • the gas flow path can be increased and the nozzle width NW2 can be increased, that is, the ejection range of the plasma gas can be appropriately increased without consuming the first gas flow path 29 and the space portion 53 by the pseudo arc A.
  • the width WD of the blocking portion 54 is widened to a position in contact with the two central second gas flow paths 34.
  • the distance between the two central second gas flow paths 34 needs to match the distance between the other second gas flow paths 34 in order to eject the plasma gas more evenly.
  • the width WD of the cutoff portion 54 needs to be as long as possible from the viewpoint of suppressing the generation of the pseudo arc A in the space portion 53. Therefore, the distance between the two central second gas flow paths 34 is matched with the distance between the other second gas flow paths 34, and the width WD of the blocking portion 54 is set to the central two second gas flow paths 34. It is spread to the position where it touches. This makes it possible to suppress the generation of the pseudo arc A in the space 53 while ejecting the plasma gas more evenly.
  • the plurality of second gas passages 34 of this embodiment are formed in a larger number than the plurality of first gas passages 29.
  • first gas passages 29 when connecting the first gas passages 29 to the larger number of second gas passages 34, that is, when increasing the number of gas passages, there is a design limitation such as the provision of the space portion 53.
  • the two first gas flow paths 29 are connected in the middle of the gas flow paths. Therefore, in the configuration in which the number of gas flow paths such as the nozzle 51 is increased, it is extremely effective to provide the blocking portion 54 and suppress the generation of the pseudo arc A in the space portion 53.
  • the nozzle 51 of this embodiment has a space portion 53 into which the plasma gas flows from the plurality of first gas flow paths 29.
  • the plurality of second gas flow passages 34 are connected to the space portion 53, and the plasma gas is allowed to flow from the plurality of first gas flow passages 29 through the space portion 53.
  • the blocking unit 54 functions as a wall that divides the inside of the space 53 into a plurality of spaces. According to this, the number of gas flow paths can be increased or decreased by once consolidating the first gas flow paths 29 in the space 53 and branching them to the second gas flow paths 34 connected to the space 53. it can.
  • the plurality of first gas flow paths 29 are connected to each other by the space portion 53, there is a high possibility that the pseudo arc A will be generated through the first gas flow path 29 and the space portion 53. Therefore, by providing the blocking portion 54 in the space 53, it is possible to suppress the generation of the pseudo arc A in the space 53.
  • the blocking portion 54 of the present embodiment is provided at an intermediate position between the pair of electrodes 24 in the nozzle 51 (equal distance from the first straight line LN1 and the second straight line LN2). According to this, by providing the blocking section 54 at an intermediate position between the pair of electrodes 24, the blocking section 54 can efficiently block the discharge between the electrodes 24 through the first gas flow path 29.
  • the plasma processing machine 1 of the present embodiment is provided with a gas supply unit 16B for supplying a reaction gas and a pair of electrodes 24, and the reaction gas supplied from the gas supply unit 16B is plasma-generated by discharging the pair of electrodes 24. And a reaction chamber 22 for generating plasma gas. Then, the plurality of first gas flow paths 29 are connected to the reaction chamber 22. According to this, in the plasma processing machine 1 using the reaction gas as a medium, it is possible to suppress the generation of the pseudo arc A through the gas flow path.
  • the configuration of the nozzle 51 is not limited to the above configuration.
  • the blocking unit 54 does not have to be provided at the center of the space 53 in the left-right direction.
  • FIG. 7 shows another example of the nozzle 63.
  • the blocking portion 54 is provided between the second first gas passage 29 from the right and the third first gas passage 29 from the right, and is located closer to the right than the intermediate position. You may arrange. Even with such a configuration, by disposing the blocking portion 54 at a position corresponding to between the pair of electrodes 24, it is possible to suppress the generation of the pseudo arc A in the space portion 53.
  • FIG. 8 shows another example of the nozzle 64.
  • the eight second gas passages 34 are configured by branching one first gas passage 29 into two second gas passages 34.
  • a portion where the second gas flow paths 34 (base end portions of the second gas flow paths 34) before branching are not connected to each other, or a part after branching
  • the part that does not connect the two gas flow paths 34 together functions as the blocking part 54. Therefore, the blocking unit 54 blocks the plurality of second gas flow paths 34 from being connected to each other, thereby blocking the plurality of first gas flow paths 29 from being connected to each other. According to this, while the number of gas channels is increased by individually branching the first gas channel 29 and the second gas channel 34, the generation of the pseudo arc A through the first gas channel 29 is suppressed. it can.
  • the head 14 and the plasma processing machine 1 are examples of a plasma generator.
  • the head body portion 20 is an example of a first nozzle portion.
  • the nozzles 51, 63, 64 are an example of a second nozzle section.
  • the nozzle 51 of the head 14 of this embodiment has the space portion 53 and the blocking portion 54.
  • the blocking unit 54 is provided at a position corresponding to between the pair of electrodes 24 in the nozzle 51, and blocks the plurality of first gas flow paths 29 of the head main body 20 from being connected to each other.
  • the plasma gas flows through the plurality of first gas passages 29 and the second gas passages 34 of a different number from the first gas passages 29, and is ejected from the second gas passages 34. Therefore, the number of gas channels can be increased or decreased by connecting the first gas channels 29 and the second gas channels 34.
  • the blocking unit 54 can suppress the generation of the pseudo arc A in the space 53. As a result, it is possible to suppress the generation of the pseudo arc A through the two first gas flow paths 29 by the blocking unit 54 while changing the number of gas flow paths.
  • the present disclosure is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present disclosure.
  • the nozzles 51, 63, 64 having the second gas flow passages 34, which are larger in number than the first gas flow passages 29, have been described as the second nozzle portion of the present disclosure, but the present invention is not limited to this.
  • the second nozzle portion of the present disclosure may be a nozzle 65 that has a smaller number of second gas passages 34 than the number of first gas passages 29, as shown in FIG. 9.
  • the nozzle width NW3 of the nozzle 65 in the left-right direction is shorter than the nozzle width NW1 of the nozzle 30 shown in FIG.
  • the nozzle 65 can reduce the number of the second gas flow passages 34 and the nozzle width NW3 to narrow the ejection range of the plasma gas as compared with the nozzle 30. Even with such a configuration in which the number of gas passages is reduced, the provision of the blocking portion 54 can suppress the generation of the pseudo arc A through the two first gas passages 29.
  • the nozzles 51, 63, 64 of the above-described embodiment are provided with the outer space portion 36 through which the heat gas flows, in a part thereof, the outer space portion 36 may not be provided. In this case, the head 14 does not have to include the supply pipe 40 and the heater 42. Further, the outer space portion 36 may be formed in a member different from the nozzles 51, 63, 64.
  • the outside of the nozzles 51, 63, 64 may be covered with a cover, and the outer space portion 36 may be formed by the outer peripheral surface of the nozzles 51, 63, 64 and the inner peripheral surface of the outer cover.
  • the plasma generation device of the present disclosure the head 14 that generates plasma using the reaction gas is adopted, but an atmospheric pressure plasma generation device that generates plasma without using the reaction gas may be used.
  • the number of the first gas flow paths 29 of the head main body 20 and the number of the second gas flow paths 34 of the nozzle 51 may be the same. Further, the number of the first gas flow paths 29 and the number of the second gas flow paths 34 after the branching of the nozzle 64 may be the same.
  • the nozzles 51, 61, 64 including the blocking portion 54 may include the same number of second gas flow passages 34 as the first gas flow passages 29 of the head main body portion 20.
  • the interruption portion 54 can suppress the generation of the pseudo arc A through the two first gas flow paths 29 while maintaining the number of gas flow paths.

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Abstract

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。　プラズマ発生装置は、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、複数の第１ガス流路により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、複数の第１ガス流路から流入したプラズマガスを複数の第２ガス流路から噴出する第２ノズル部と、第２ノズル部における一対の電極の間に相当する位置に設けられ、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、を備える。

Description

プラズマ発生装置
　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 (9)

  1. 　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、
    　を備えるプラズマ発生装置。
  2. 　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、請求項１に記載のプラズマ発生装置。
  3. 　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２に記載のプラズマ発生装置。
  4. 　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、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。
  5. 　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４の何れか１項に記載のプラズマ発生装置。
  6. 　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５に記載のプラズマ発生装置。
  7. 　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、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。
  8. 　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７の何れか１項に記載のプラズマ発生装置。
  9. 　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８の何れか１項に記載のプラズマ発生装置。
     
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