WO2024042577A1 - プラズマ発生装置 - Google Patents

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WO2024042577A1
WO2024042577A1 PCT/JP2022/031531 JP2022031531W WO2024042577A1 WO 2024042577 A1 WO2024042577 A1 WO 2024042577A1 JP 2022031531 W JP2022031531 W JP 2022031531W WO 2024042577 A1 WO2024042577 A1 WO 2024042577A1
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internal space
fluid
plasma
case
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PCT/JP2022/031531
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Inventor
俊之 池戸
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株式会社Fuji
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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 generation device that generates plasma at atmospheric pressure.
  • Patent Document 1 describes a plasma nozzle that has a casing having an enlarged diameter portion at the upper part, and is rotatably held in the enlarged upper part with respect to a fixed support tube by a bearing. A ceramic pipe is then inserted into the fixed support tube, and a spiral system with electrodes is inserted inside the ceramic pipe. High-frequency alternating current is supplied to the electrodes.
  • the casing is made of metal, is grounded via a bearing and a fixed support tube, and functions as a counter electrode, and an arc discharge is generated between the electrode and the casing.
  • the present disclosure aims to provide technology that makes it possible to extend product life.
  • the plasma generation device of the present disclosure includes a nozzle case made of a conductor and having one electrode and a cylindrical internal space, and a nozzle case that is rotatably installed around the central axis of the internal space of the nozzle case.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a plasma generation device according to an embodiment of the present application.
  • 2 is a perspective view showing the appearance of a plasma generator included in the plasma generator of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the plasma generator taken along line AA in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the plasma generator taken along line BB in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a perspective view showing parts installed in a nozzle case included in the plasma generator of FIG. 2.
  • FIG. FIG. 4 is an enlarged partial cross-sectional view showing a nozzle case included in the plasma generator of FIG. 3 and its vicinity.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a mechanism in which the nozzle installed in the nozzle case of FIG. 5 rotates.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing an enlarged contact plate attached to a blade section installed in the nozzle case of FIG. 5;
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a plasma generation device 1 according to a first embodiment of the present application.
  • the plasma generating apparatus 1 of this embodiment generates plasma gas under atmospheric pressure and injects the plasma gas to the object to be processed, thereby performing plasma processing on the object to be processed.
  • the plasma generator 1 mainly includes a plasma generator 20 that generates plasma gas and a control device 100 that controls the plasma generator 20.
  • the plasma generator 20 includes an electrode 34, a processing gas supply device 90, and an air supply/discharge device 92.
  • the processing gas supply device 90 supplies a processing gas, which is the basis of a plasma gas, to a gas passage 30 (see FIG. 4), which will be described later.
  • the processing gas is a mixture of an inert gas such as a rare gas or nitrogen gas and an active gas such as oxygen at a predetermined ratio.
  • the electrode 34 is provided within a reaction chamber 33 (see FIG. 3), which will be described later, and generates a pseudo arc within the reaction chamber 33. When the processing gas passes through this pseudo arc, it is turned into plasma and becomes plasma gas.
  • the air supply/discharge device 92 supplies air to an air supply port 23a formed in the nozzle case 23, which will be described later using FIG. 7, and discharges air from an air discharge port 23b formed in the nozzle case 23. It is.
  • the control device 100 drives a controller 102 mainly composed of a computer, a control circuit 104 that controls the electrode 34, a first drive circuit 106 that drives the processing gas supply device 90, and an air supply/discharge device 92.
  • a second drive circuit 108 is provided.
  • the controller 102 controls the voltage applied to the electrode 34 by controlling the control circuit 104. Further, the controller 102 controls the amount of processing gas supplied by the processing gas supply device 90 by controlling the first drive circuit 106 . Further, the controller 102 controls the amount of air supplied and discharged by the air supply/discharge device 92 by controlling the second drive circuit 108 .
  • FIG. 2 shows the appearance of the plasma generator 20.
  • the plasma generator 20 includes a main body 21, a connection terminal attachment part 22, and a nozzle case 23.
  • the connection terminal mounting portion 22 has a gas pipe connection terminal 24 for connecting a gas pipe (not shown) for supplying processing gas, and a power cable connection for connecting a power cable 200 (see FIG. 4).
  • a terminal 25 is attached. Note that when referring to directions in FIGS. 2 to 7, the directions of the arrows shown in each figure are used.
  • the gas pipe connection terminal 24 is connected to one end of a gas passage 30 having an L-shaped cross section and provided in the connection terminal attachment part 22, and the other end of the gas passage 30 is connected to a power cable connection terminal.
  • 25 is connected to the peripheral wall of the cable passage 31 to which the cable passage 31 is connected. Therefore, as shown in FIG. 3, a hole 31a is formed in the peripheral wall.
  • the inner diameter of the cable passage 31 is larger than the outer diameter of the power cable 200, and the cable passage 31 also functions as a passage for processing gas.
  • Arrow A1 indicates a part of the flow of the processing gas, and the processing gas supplied from the gas piping connection terminal 24 flows into the cable passage 31 via the gas passage 30.
  • the upper end of the cable passage 31 is connected to the power cable connection terminal 25 as described above, and the lower end of the cable passage 31 is connected to the upper end of the gas passage 32 formed within the main body 21.
  • the lower end of the gas passage 32 is connected to the upper end of a reaction chamber 33 for generating plasma gas.
  • the lower end of the reaction chamber 33 is tapered and has the same diameter as the plasma gas inlet 41 of the nozzle 40 . Further, the reaction chamber 33 is provided with the electrode 34 extending downward.
  • a cylindrical internal space 23c is formed in the nozzle case 23, and the nozzle 40, the blade part 50, two bearings 60, 70, and a support member 80 are installed in the internal space 23c. and will be installed.
  • the two bearings 60 and 70 are made of an insulator, such as ceramic
  • the nozzle case 23, nozzle 40, and blade portion 50 are made of a conductor, such as metal. Further, the nozzle case 23 is grounded.
  • the nozzle 40 injects the plasma gas introduced into the plasma gas inlet 41 to the outside, and its lower end is open and functions as an injection port 42.
  • the diameter of the injection port 42 is formed to be shorter than the diameter of the plasma gas introduction port 41, and the center of the injection port 42 extends vertically downward from the center of the plasma gas introduction port 41, and is located at a position (this The position is the same as the position of the central axis of the internal space 23c). This is because the nozzle 40 is installed in the internal space 23c so as to be rotatable about its central axis, and injects plasma gas from the injection port 42 while rotating.At this time, the object to be processed is irradiated with the plasma gas over a wide range. It's for a reason.
  • arrow A2 indicates an example of the flow of the plasma gas introduced into the plasma gas introduction port 41 of the nozzle 40 until it is injected from the injection port 42.
  • the blade portion 50 has a plurality of blades 52 formed on the outer peripheral surface of a cylindrical main body 51. Each blade 52 generates rotational force in the blade portion 50 by receiving air supplied and discharged by the air supply/discharge device 92 .
  • the blade portion 50 is attached to the nozzle 40 by narrowly attaching the inner circumferential surface of the main body 51 to the outer circumferential surface of the body portion 43 of the nozzle 40 .
  • a metal contact plate 53 is attached to at least one of the plurality of blades 52 by, for example, a metal screw 54 (see FIG. 8).
  • the contact plate 53 Since the contact plate 53 is provided to contact the inner peripheral surface of the internal space 23c of the nozzle case 23, it is placed at a position where it can reliably contact the inner peripheral surface of the internal space 23c, for example, near the tip of the blade 52. It is attached. Further, since the contact plate 53 contacts the inner circumferential surface of the internal space 23c even when the blade portion 50 is rotating, it is preferable to use a material with low contact resistance, such as spring steel with a biasing force.
  • the two bearings 60 and 70 are for receiving the body 43 of the nozzle 40 as a shaft and allowing the nozzle 40 to rotate smoothly.
  • the bearing 60 is installed between the upper surface of the blade section 50 and the lower surface of the flange section 45 of the nozzle 40, and the bearing 70 is installed between the lower surface of the blade section 50 and the lower end of the body section 43 of the nozzle 40. Ru.
  • the bearing 60 is a so-called ball bearing, in which an inner ring 61 and an outer ring 62 surround a ball 63 (see FIG. 6).
  • the bearing 70 is also a ball bearing, and has an inner ring 71 and an outer ring 72 surrounding a ball 73 (see FIG. 6).
  • the support member 80 is installed on the bottom surface of the nozzle case 23 in order to support the inner ring 71 of the bearing 70.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a mechanism in which the nozzle 40 installed in the nozzle case 23 rotates.
  • An air supply port 23a and an air discharge port 23b are formed in the front-rear direction on the right side surface of the nozzle case 23.
  • One end of an air pipe (not shown) is connected to the air supply port 23a, and the other end of the air pipe is connected to an air supply/discharge device 92.
  • One end of the air pipe (not shown) is also connected to the air discharge port 23b, and the other end of the air pipe is connected to the air supply/discharge device 92.
  • the controller 102 controls the control circuit 104 to apply a voltage to the electrode 34 that causes a pseudo arc to be generated from the electrode 34.
  • the controller 102 controls the first drive circuit 106 to supply the processing gas from the processing gas supply device 90 to the gas passage 30 on the connection terminal mounting portion 22 side.
  • the processing gas supplied to the gas passage 30 is supplied to the reaction chamber 33 through the gas passage 32 on the main body 21 side.
  • the processing gas is turned into plasma in the reaction chamber 33 and is injected from the injection port 42 of the nozzle 40 as plasma gas.
  • the processing gas is turned into plasma by generating a pseudo arc in the reaction chamber 33 by the electrode 34, and by causing the processing gas to pass through the pseudo arc.
  • a pseudo arc is generated between a pair of electrodes, but since the plasma generator 20 of this embodiment is provided with only one electrode 34, the nozzle 40 is provided with the function of the electrode, and the other electrode is provided with the nozzle 40. I try to use it.
  • a predetermined potential difference must be generated between the electrode 34 and the nozzle 40, so the nozzle 40 must be grounded. Since the nozzle case 23 is grounded as described above, it is necessary to form a conductive path between the nozzle 40 and the nozzle case 23.
  • the conductive blade part 50 is tightly attached to the nozzle 40, the conductive contact plate 53 is attached to the blade 52 of the blade part 50 with the conductive screw 54, and the contact plate 53 is attached to the nozzle case.
  • the contact plate 53 is attached to the nozzle case.
  • the bearings 60 and 70 are made of only insulating members, for example, made of ceramic, so that no current flows through the bearings 60 and 70.
  • the controller 102 controls the second drive circuit 108 to supply air from the air supply/discharge device 92 to the air supply port 23a and discharge air from the air discharge port 23b.
  • each blade 52 receives the air supplied and discharged by the air supply/discharge device 92 and generates rotational force in the blade portion 50, so that the nozzle 40 rotates and the plasma gas injected from the injection port 42 is irradiated over a wide area.
  • the plasma generation device of this embodiment includes one electrode 34, a nozzle case 23 made of a conductor having a cylindrical internal space 23c, and a center axis around the internal space 23c of the nozzle case 23.
  • a nozzle 40 made of a conductor that is rotatably installed in the spacer and spouts generated plasma gas; an air supply/discharge device 92 that supplies air into the internal space 23c; and an air supply/discharge device 92 that supplies air.
  • the nozzle case includes bearings 60 and 70 made of an insulator that rotate the nozzle 40, a conductive path formed between the nozzle case 23 and the nozzle 40, and a control circuit 104 that applies voltage to the electrode 34. 23 is grounded, and plasma gas is generated due to the potential difference between the electrode 34 to which a voltage is applied by the control circuit 104 and the nozzle 40 which is grounded by a conductive path.
  • air is an example of "fluid”.
  • the air supply/discharge device 92 is an example of a “fluid supply device.”
  • the bearings 60 and 70 are an example of a “rotation mechanism.”
  • the control circuit 104 is an example of a "power supply”.
  • the nozzle 40 has a cylindrical outer circumferential surface, and the bearings 60 and 70 are made of an insulator and are pivoted around the outer circumferential surface of the nozzle 40.
  • a blade portion 50 made of a conductor and having a blade 52 that receives air supplied into the internal space 23c is narrowly attached to the nozzle 40.
  • a rotational force is generated in the nozzle 40, and the rotational force is transmitted to the nozzle 40, thereby causing the nozzle 40 to rotate.
  • the blade portion 50 has a contact plate 53 made of a conductive material that comes into contact with a wall surface forming the internal space 23c of the nozzle case 23, and a conductive path is formed between the nozzle 40, the blade portion 50, and the contact plate 53. , and the wall surface forming the internal space 23c of the nozzle case 23.
  • the contact plate 53 is made of spring steel. This makes it possible to reduce contact resistance when the nozzle 40 rotates.
  • the nozzle case 23 has a cylindrical internal space, an air supply port 23a for supplying external air into the internal space 23c, and an air discharge port 23b for discharging air in the internal space 23c, and a nozzle.
  • a nozzle 40 that is rotatably installed around the central axis of the internal space 23c of the case 23 and spouts generated plasma gas, and an air supply that supplies air to the air supply port 23a and discharges air from the air discharge port 23b.
  • the nozzle 40 includes a plasma gas introduction port 41 that introduces the generated plasma gas into the nozzle 40, and a plasma gas introduction port 41 that has a smaller diameter than the plasma gas introduction port 41 that injects the introduced plasma gas to the outside.
  • the injection port 42 is formed at a position offset from the central axis of the internal space 23c, and the air supply/discharge device 92 supplies air from the air supply port 23a into the internal space 23c. , the nozzle 40 is rotated by discharging the air in the internal space 23c from the air discharge port 23b.
  • the nozzle 40 is rotated by supplying air into the internal space 23c from the air supply port 23a and discharging the air in the internal space 23c from the air exhaust port 23b. Therefore, it becomes possible to rotate the nozzle 40 at high speed and stably.
  • the air supply/discharge device 92 is configured to both supply and discharge air into the internal space 23c of the nozzle case 23, but it is also possible to perform only one of them.
  • the gas contained in the fluid is not limited to the "air" employed in the above embodiment, but may be other types of gas, or may be not limited to gas, but may also be a liquid.
  • ball bearings are used as the bearings 60 and 70, but the present invention is not limited to this, and bearings with other structures may be used. However, it is limited to those made of insulators. This is because the problem of electrolytic corrosion occurs.
  • SYMBOLS 1 Plasma generator, 20... Plasma generator, 23... Nozzle case, 23a... Air supply port, 23b... Air discharge port, 23c... Internal space, 34... Electrode, 40... Nozzle, 42... Injection port, 50... Vane Part, 52...Blade, 53...Contact plate, 60, 70...Bearing, 90...Processing gas supply device, 92...Air supply/discharge device.

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Abstract

プラズマ発生装置は、１つの電極と、円筒状の内部空間を有する、導電体からなるケースと、前記ノズルケースの前記内部空間の中心軸回りに回転自在に設置され、発生したプラズマガスを噴出する、導電体からなるノズルと、前記内部空間内に流体を供給する流体供給装置と、前記流体供給装置が供給した流体により前記ノズルを回転させる、絶縁体からなる回転機構と、前記ノズルケースと前記ノズルとの間に形成した導電経路と、前記電極に電圧を印加する電源と、を備え、前記ノズルケースは、接地され、前記プラズマガスは、前記電源により電圧の印加された前記電極と、前記導電経路により接地された前記ノズルとの間の電位差により発生する。

Description

プラズマ発生装置
　本開示は、大気圧でプラズマを発生させるプラズマ発生装置に関するものである。
　特許文献１には、上部において拡径された部分を持つケーシングを持ち、その拡径された上部に、軸受により固定支持チューブに対して回転自在に保持してあるプラズマノズルが記載されている。そして、固定支持チューブには、セラミック製パイプが挿入され、セラミック製パイプの内部には、電極を持つ渦巻きシステムが挿入されている。電極には、高周波の交流が供給されるようになっている。ケーシングは、金属によって構成され、軸受及び固定支持チューブを介して接地してあり、対向電極として機能し、電極とケーシングとの間にはアーク放電が生成される。
特開２００１－６８２９８号公報
　しかし、特許文献１に記載のプラズマノズルでは、上述のように軸受にも電流が流れるので、電食により軸受に軸受損傷や潤滑劣化などが発生あるいは進行し、これにより、製品寿命が短くなる虞がある。
　本開示は、製品寿命を延ばすことが可能となる技術を提供することを目的とする。 
　上記目的を達成するため、本開示のプラズマ発生装置は、１つの電極と、円筒状の内部空間を有する、導電体からなるノズルケースと、ノズルケースの内部空間の中心軸回りに回転自在に設置され、発生したプラズマガスを噴出する、導電体からなるノズルと、内部空間内に流体を供給する流体供給装置と、流体供給装置が供給した流体によりノズルを回転させる、絶縁体からなる回転機構と、ノズルケースとノズルとの間に形成した導電経路と、電極に電圧を印加する電源と、を備え、ノズルケースは、接地され、プラズマガスは、電源により電圧の印加された電極と、導電経路により接地されたノズルとの間の電位差により発生する。
　本開示によれば、製品寿命を延ばすことが可能となる。
本願の一実施形態に係るプラズマ発生装置の概略構成を示すブロック図である。 図１のプラズマ発生装置に含まれるプラズマ発生器の外観を示す斜視図である。 図２の線Ａ－Ａでプラズマ発生器を切断したときの部分断面図である。 図２の線Ｂ－Ｂでプラズマ発生器を切断したときの部分断面図である。 図２のプラズマ発生器に含まれるノズルケースに設置される部品を示す斜視図である。 図３のプラズマ発生器に含まれるノズルケースとその近傍を拡大して示す拡大部分断面図である。 図５のノズルケースに設置されたノズルが回転する仕組みを説明するための図である。 図５のノズルケースに設置される羽根部に取り付けられた接触板を拡大して示す拡大斜視図である。
　以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、本願の第１実施形態に係るプラズマ発生装置１の概略構成を示している。本実施形態のプラズマ発生装置１は、大気圧下でプラズマガスを発生させ、そのプラズマガスを被処理体に噴射することにより、被処理体に対してプラズマ処理を行うものである。
　プラズマ発生装置１は、図１に示すように、プラズマガスを発生させるプラズマ発生器２０と、プラズマ発生器２０を制御する制御装置１００とにより、主として構成されている。
　プラズマ発生器２０は、電極３４と、処理ガス供給装置９０と、エア供給・排出装置９２とを備えている。処理ガス供給装置９０は、プラズマガスの基になる処理ガスを、後述するガス通路３０（図４参照）に供給するものである。処理ガスは、希ガスや窒素ガス等の不活性ガスと、酸素等の活性ガスとを所定の割合で混合したものである。電極３４は、後述する反応室３３（図３参照）内に設けられ、反応室３３内に擬似アークを発生させる。処理ガスは、この擬似アークを通過する際にプラズマ化され、プラズマガスとなる。エア供給・排出装置９２は、図７を用いて後述するノズルケース２３に形成されたエア供給口２３ａにエアを供給するとともに、ノズルケース２３に形成されたエア排出口２３ｂからエアを排出するものである。
　制御装置１００は、コンピュータを主体として構成されたコントローラ１０２と、電極３４を制御する制御回路１０４と、処理ガス供給装置９０を駆動する第１駆動回路１０６と、エア供給・排出装置９２を駆動する第２駆動回路１０８とを備えている。
　コントローラ１０２は、制御回路１０４を制御することにより、電極３４への印加電圧を制御する。また、コントローラ１０２は、第１駆動回路１０６を制御することにより、処理ガス供給装置９０が供給する処理ガスの供給量を制御する。さらに、コントローラ１０２は、第２駆動回路１０８を制御することにより、エア供給・排出装置９２が供給及び排出するエアの供給量及び排出量を制御する。
　図２は、プラズマ発生器２０の外観を示している。図２に示すように、プラズマ発生器２０は、本体２１と、接続端子取付部２２と、ノズルケース２３とを有する。そして、接続端子取付部２２には、処理ガスを供給するガス配管（図示せず）を接続するためのガス配管接続端子２４と、電源ケーブル２００（図４参照）を接続するための電源ケーブル接続端子２５とが取り付けられている。なお、図２～図７において、方向に言及するときには、各図に示される矢印の方向を用いるものとする。
　ガス配管接続端子２４は、図４に示すように、接続端子取付部２２内に設けられた断面Ｌ字状のガス通路３０の一端と連結され、ガス通路３０の他端は、電源ケーブル接続端子２５が連結されるケーブル通路３１の周壁に連結される。したがって、その周壁には、図３に示すように、孔３１ａが形成されている。ケーブル通路３１の内径は、図４に示すように、電源ケーブル２００の外径より大きく形成され、ケーブル通路３１は、処理ガスの通路としての機能も果たしている。矢Ａ１は、処理ガスの流れの一部を示しているが、ガス配管接続端子２４から供給された処理ガスは、ガス通路３０を経由して、ケーブル通路３１に流入される。
　ケーブル通路３１の上端は、上述のように電源ケーブル接続端子２５と連結され、ケーブル通路３１の下端は、本体２１内に形成されたガス通路３２の上端と連結される。そして、ガス通路３２の下端は、プラズマガスを生成するための反応室３３の上端と連結されている。反応室３３の下端は、テーパー状になっており、ノズル４０のプラズマガス導入口４１と同じ口径となっている。また、反応室３３には、上記電極３４が下方に延びるように設けられている。
　図６に示すように、ノズルケース２３には、円筒状の内部空間２３ｃが形成され、その内部空間２３ｃには、ノズル４０と、羽根部５０と、２つの軸受６０，７０と、支持部材８０とが設置される。なお、２つの軸受６０，７０は、絶縁体、例えばセラミックにより構成され、ノズルケース２３、ノズル４０及び羽根部５０は、導電体、例えば金属により構成されている。そして、ノズルケース２３は接地されている。
　ノズル４０は、プラズマガス導入口４１に導入されたプラズマガスを外部に噴射するものであり、下端は開口し、噴射口４２として機能する。噴射口４２の口径は、プラズマガス導入口４１の口径より短く形成され、噴射口４２の中心は、プラズマガス導入口４１の中心を垂直下方に延ばし、ノズル４０の下端面と交差する位置（この位置は、内部空間２３ｃの中心軸の位置と同じである）より外側にずらしてある。これは、ノズル４０は、内部空間２３ｃにその中心軸回りに回転自在に設置され、回転しながら噴射口４２からプラズマガスを噴射するが、このとき、被処理体に広範囲にプラズマガスを照射させるためである。なお、矢Ａ２は、ノズル４０のプラズマガス導入口４１に導入されたプラズマガスが噴射口４２から噴射されるまでの流れの一例を示している。
　羽根部５０は、図５に示すように、円筒状の本体５１の外周面に複数の羽根５２を形成したものである。各羽根５２は、上記エア供給・排出装置９２が供給及び排出するエアを受けることで、羽根部５０に回転力を発生させる。羽根部５０は、本体５１の内周面をノズル４０の胴部４３の外周面に狭着させることで、ノズル４０に取り付けられる。また、複数の羽根５２のうちの、少なくとも１枚には、金属の接触板５３が、例えば金属のネジ５４（図８参照）により取り付けられている。接触板５３は、ノズルケース２３の内部空間２３ｃの内周面に接触させるために設けられているので、内部空間２３ｃの内周面に確実に接触可能な位置、例えば、羽根５２の先端近傍に取り付けられる。また、接触板５３は、羽根部５０が回転しているときでも、内部空間２３ｃの内周面に接触するので、接触抵抗の少ないもの、例えば付勢力のあるバネ鋼を用いることが好ましい。
　２つの軸受６０，７０は、ノズル４０の胴部４３を軸として受け、ノズル４０を滑らかに回転させるためのものである。軸受６０は、羽根部５０の上面とノズル４０のフランジ部４５の下面との間に設置され、軸受７０は、羽根部５０の下面とノズル４０の胴部４３の下端部との間に設置される。
　軸受６０は、いわゆるボールベアリングであり、内輪６１と外輪６２とで玉６３（図６参照）を囲んだものである。軸受７０も同様にボールベアリングであり、内輪７１と外輪７２とで玉７３（図６参照）を囲んだものである。
　支持部材８０は、軸受７０の内輪７１を支持するために、ノズルケース２３の底面に設置されている。
　図７は、ノズルケース２３に設置されたノズル４０が回転する仕組みを説明するための図である。ノズルケース２３の右側側面には、前後方向にエア供給口２３ａとエア排出口２３ｂが形成されている。エア供給口２３ａには、エア配管（図示せず）の一端が接続され、エア配管の他端はエア供給・排出装置９２に接続される。エア排出口２３ｂにも、エア配管（図示せず）の一端が接続され、エア配管の他端はエア供給・排出装置９２に接続される。
　エア供給・排出装置９２は、エアの供給及び排出を同時に行うので、矢Ａ３に示すようにエアがエア供給・排出装置９２からエア供給口２３ａに供給され、矢Ａ４に示すようにエアがエア排出口２３ｂからエア供給・排出装置９２に排出される。これにより、矢Ａ５に示すように、羽根部５０に時計回りの回転力がかかるので、羽根部５０が狭着されたノズル４０にも同じ回転力がかかり、ノズル４０は、軸受６０，７０により回転する。矢Ａ６は、羽根部５０が時計回りに回転している様子を示している。
　以上のように構成されたプラズマ発生器２０において、コントローラ１０２は、制御回路１０４を制御することにより、電極３４から擬似アークが発生するような電圧を電極３４に印加する。
　また、コントローラ１０２は、第１駆動回路１０６を制御することにより、処理ガス供給装置９０から処理ガスを接続端子取付部２２側のガス通路３０に供給する。ガス通路３０に供給された処理ガスは、本体２１側のガス通路３２を通って、反応室３３に供給される。処理ガスは、反応室３３内でプラズマ化され、プラズマガスとして、ノズル４０の噴射口４２から噴射される。
　処理ガスのプラズマ化は、上述のように、反応室３３内に電極３４により擬似アークを発生し、その擬似アークを処理ガスが通過することでなされる。擬似アークは、一対の電極間で発生するが、本実施形態のプラズマ発生器２０には、一方の電極３４しか設けられていないので、ノズル４０に電極としての機能を担わせ、他方の電極として用いるようにしている。ノズル４０を電極として用いるためには、電極３４とノズル４０との間に所定の電位差が生じるようにしなければならないので、ノズル４０を接地させる必要がある。ノズルケース２３は、上述のように接地されているので、ノズル４０とノズルケース２３との間に導電経路を形成する必要がある。そこで、本実施形態では、ノズル４０に導電性の羽根部５０を狭着させるとともに、羽根部５０の羽根５２に導電性の接触板５３を導電性のネジ５４で取り付け、接触板５３をノズルケース２３の内部空間２３ｃの内周面に接触させることにより、ノズル４０とノズルケース２３との間に導電経路を形成するようにしている。
　このようにして、電極３４とノズル４０との間には所定の電位差が生じるようになるので、擬似アークが発生する。しかし、形成した導電経路に軸受６０，７０も含まれてしまうと、電食により軸受６０，７０に軸受損傷や潤滑劣化などが発生あるいは進行するので、問題となる。そこで、本実施形態では、軸受６０，７０として、絶縁性の部材のみで構成されたもの、例えば、セラミックにより構成されたものを用いて、軸受６０，７０に電流が流れないようにしている。
　一方、コントローラ１０２は、第２駆動回路１０８を制御することにより、エア供給・排出装置９２からエアをエア供給口２３ａに供給するとともに、エア排出口２３ｂからエアを排出する。これにより、各羽根５２は、エア供給・排出装置９２が供給及び排出するエアを受けることで、羽根部５０に回転力を発生させるので、ノズル４０が回転し、噴射口４２から噴射したプラズマガスが広範囲に照射される。
　以上説明したように、本実施形態のプラズマ発生装置は、１つの電極３４と、円筒状の内部空間２３ｃを有する、導電体からなるノズルケース２３と、ノズルケース２３の内部空間２３ｃの中心軸回りに回転自在に設置され、発生したプラズマガスを噴出する、導電体からなるノズル４０と、内部空間２３ｃ内にエアを供給するエア供給・排出装置９２と、エア供給・排出装置９２が供給したエアによりノズル４０を回転させる、絶縁体からなる軸受６０，７０と、ノズルケース２３とノズル４０との間に形成した導電経路と、電極３４に電圧を印加する制御回路１０４と、を備え、ノズルケース２３は、接地され、プラズマガスは、制御回路１０４により電圧の印加された電極３４と、導電経路により接地されたノズル４０との間の電位差により発生する。
　このように本実施形態のプラズマ発生装置１では、プラズマガスを発生させるときに電極３４に電圧を印加しても、軸受６０，７０には電流が流れず、電食が発生しないので、軸受６０，７０の寿命が長くなり、ひいてはプラズマ発生装置１の製品寿命を延ばすことが可能となる。
　ちなみに、本実施形態において、エアは、「流体」の一例である。エア供給・排出装置９２は、「流体供給装置」の一例である。軸受６０，７０は、「回転機構」の一例である。制御回路１０４は、「電源」の一例である。
　また、ノズル４０は、外周面が円筒状であり、軸受６０，７０は、ノズル４０の外周面を軸として軸支する、絶縁体からなる軸受６０，７０であり、ノズル４０の外周面には、内部空間２３ｃ内に供給されたエアを受ける羽根５２を有する、導電体からなる羽根部５０が狭着され、ノズル４０は、内部空間２３ｃに供給されたエアを受けた羽根５２が羽根部５０に回転力を発生させ、その回転力がノズル４０に伝わることにより回転する。
　また、羽根部５０は、ノズルケース２３の内部空間２３ｃを形成する壁面と接触する、導電体からなる接触板５３を有し、導電経路は、ノズル４０と、羽根部５０と、接触板５３と、ノズルケース２３の内部空間２３ｃを形成する壁面とを結ぶ経路である。
　また、接触板５３は、バネ鋼からなる。これにより、ノズル４０が回転するときの接触抵抗を低減することが可能となる。
　また、円筒状の内部空間と、外部のエアを内部空間２３ｃ内に供給するためのエア供給口２３ａと、内部空間２３ｃ内のエアを排出するエア排出口２３ｂとを有するノズルケース２３と、ノズルケース２３の内部空間２３ｃの中心軸回りに回転自在に設置され、発生したプラズマガスを噴出するノズル４０と、エア供給口２３ａにエアを供給するとともに、エア排出口２３ｂからエアを排出するエア供給・排出装置９２と、を備え、ノズル４０は、発生したプラズマガスをノズル４０内に導入するプラズマガス導入口４１と、導入したプラズマガスを外部に噴射する、プラズマガス導入口４１より小さい口径の噴射口４２とを有し、噴射口４２は、内部空間２３ｃの中心軸よりずれた位置に形成され、エア供給・排出装置９２は、エアをエア供給口２３ａから内部空間２３ｃ内に供給するとともに、内部空間２３ｃ内のエアをエア排出口２３ｂから排出することにより、ノズル４０を回転させる。
　このように本実施形態のプラズマ発生装置１では、エアをエア供給口２３ａから内部空間２３ｃ内に供給するとともに、内部空間２３ｃ内のエアをエア排出口２３ｂから排出することにより、ノズル４０を回転させるので、ノズル４０を高速かつ安定して回転させることが可能となる。
　なお、本発明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。
　（１）上記実施形態では、エア供給・排出装置９２により、ノズルケース２３の内部空間２３ｃ内にエアの供給と排出の両方を行うようにしたが、いずれか一方のみ行うようにしてもよい。また、流体に含まれる気体としては、上記実施形態で採用した「エア」に限らず、他の種類の気体であってもよいし、気体に限らず、液体を採用するようにしてもよい。
　（２）上記実施形態では、軸受６０，７０として、ボールベアリングを採用したが、これに限らず、他の構造の軸受を採用してもよい。ただし、絶縁体によって構成されているものに限られる。電食の問題が生じるからである。
　（３）上記実施形態では、処理ガスのみを反応室３３に供給するようにしたが、不活性ガスも重畳して供給するようにしてもよい。
　１…プラズマ発生装置、２０…プラズマ発生器、２３…ノズルケース、２３ａ…エア供給口、２３ｂ…エア排出口、２３ｃ…内部空間、３４…電極、４０…ノズル、４２…噴射口、５０…羽根部、５２…羽根、５３…接触板、６０，７０…軸受、９０…処理ガス供給装置、９２…エア供給・排出装置。
 

Claims (5)

  1. 　１つの電極と、
    　円筒状の内部空間を有する、導電体からなるノズルケースと、
    　前記ノズルケースの前記内部空間の中心軸回りに回転自在に設置され、発生したプラズマガスを噴出する、導電体からなるノズルと、
    　前記内部空間内に流体を供給する流体供給装置と、
    　前記流体供給装置が供給した流体により前記ノズルを回転させる、絶縁体からなる回転機構と、
    　前記ノズルケースと前記ノズルとの間に形成した導電経路と、
    　前記電極に電圧を印加する電源と、
    を備え、
    　前記ノズルケースは、接地され、
    　前記プラズマガスは、前記電源により電圧の印加された前記電極と、前記導電経路により接地された前記ノズルとの間の電位差により発生する、
    プラズマ発生装置。
  2. 　前記ノズルは、外周面が円筒状であり、
    　前記回転機構は、前記ノズルの前記外周面を軸として軸支する、絶縁体からなる軸受であり、
    　前記ノズルの前記外周面には、前記内部空間内に供給された流体を受ける羽根を有する、導電体からなる羽根部が狭着され、
    　前記ノズルは、前記内部空間に供給された流体を受けた前記羽根が前記羽根部に回転力を発生させ、その回転力が前記ノズルに伝わることにより回転する、
    請求項１に記載のプラズマ発生装置。
  3. 　前記羽根部は、前記ノズルケースの前記内部空間を形成する壁面と接触する、導電体からなる接触板を有し、
    　前記導電経路は、前記ノズルと、前記羽根部と、前記接触板と、前記ノズルケースの前記内部空間を形成する前記壁面とを結ぶ経路である、
    請求項２に記載のプラズマ発生装置。
  4. 　前記接触板は、バネ鋼からなる、
    請求項３に記載のプラズマ発生装置。
  5. 　円筒状の内部空間と、流体を前記内部空間内に供給するための流体供給口と、前記内部空間内の流体を排出する流体排出口とを有するノズルケースと、
    　前記ノズルケースの前記内部空間の中心軸回りに回転自在に設置され、発生したプラズマガスを噴出するノズルと、
    　前記流体供給口に流体を供給するとともに、前記流体排出口から流体を排出する流体供給・排出装置と、
    を備え、
    　前記ノズルは、発生した前記プラズマガスを前記ノズル内に導入する導入口と、導入した前記プラズマガスを外部に噴出する噴射口とを有し、
    　前記噴射口は、前記内部空間の前記中心軸よりずれた位置に形成され、
    　前記流体供給・排出装置は、流体を前記流体供給口から前記内部空間内に供給するとともに、前記内部空間内の流体を前記流体排出口から排出することにより、前記ノズルを回転させる、
    プラズマ発生装置。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03236191A (ja) * 1990-02-14 1991-10-22 P Shuringer Max プラズマトーチ発生装置及び発生方法
US20150303034A1 (en) * 2014-04-16 2015-10-22 Creating Nano Technologies, Inc. Plasma device
JP2017507449A (ja) * 2013-12-11 2017-03-16 アプライド プラズマ インコーポレイテッド カンパニー リミテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｉｎｃ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． プラズマ発生装置
JP2019501505A (ja) * 2015-12-07 2019-01-17 プラズマトリート ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 大気プラズマビームを生成するためのデバイスおよび被加工物の表面を処理する方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03236191A (ja) * 1990-02-14 1991-10-22 P Shuringer Max プラズマトーチ発生装置及び発生方法
JP2017507449A (ja) * 2013-12-11 2017-03-16 アプライド プラズマ インコーポレイテッド カンパニー リミテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｉｎｃ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． プラズマ発生装置
US20150303034A1 (en) * 2014-04-16 2015-10-22 Creating Nano Technologies, Inc. Plasma device
JP2019501505A (ja) * 2015-12-07 2019-01-17 プラズマトリート ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 大気プラズマビームを生成するためのデバイスおよび被加工物の表面を処理する方法

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