特許 6618772 大気圧プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6618772

(24)【登録日】2019年11月22日

(45)【発行日】2019年12月11日

(54)【発明の名称】大気圧プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/24 20060101AFI20191202BHJP

   C23C 16/505 20060101ALI20191202BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/24

   C23C16/505

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-218210(P2015-218210)

(22)【出願日】2015年11月6日

(65)【公開番号】特開2017-91708(P2017-91708A)

(43)【公開日】2017年5月25日

【審査請求日】2018年7月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000126115

【氏名又は名称】エア・ウォーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】堀江 達郎

(72)【発明者】

【氏名】奥村 直樹

【審査官】 藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０４９２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３２８４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−０９２８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１５３３３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００９−５４４８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２３２２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２０２４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２７４５６７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｈ １／００−１／５４

Ｃ２３Ｃ １６／５０−１６／５４

Ｈ０１Ｊ １９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極と、
前記第１電極から間隙を介して離隔するように配置された第２電極と、
第１螺旋状部分を含み、前記第１螺旋状部分が前記間隙を通るように配置された第１管状誘電体と、
前記第１管状誘電体の内部に、被処理物およびプロセスガスの混合体を通す供給部と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する電源部と、
第２螺旋状部分を含む第２管状誘電体とを備え、
前記第１螺旋状部分と前記第２螺旋状部分とが二重螺旋をなすように配置されている、大気圧プラズマ処理装置。

【請求項2】

前記第１螺旋状部分は前記第１電極の周りを回るように配置され、前記第２電極は、前記第１螺旋状部分を取り囲むように配置されている、請求項１に記載の大気圧プラズマ処理装置。

【請求項3】

前記第１螺旋状部分が前記第１電極の外面に巻きつくことによって、前記第１電極は前記第１螺旋状部分を支持している、請求項２に記載の大気圧プラズマ処理装置。

【請求項4】

前記第２電極は、シート状の部材であり、前記第１螺旋状部分を包み込むように配置されている、請求項２または３に記載の大気圧プラズマ処理装置。

【請求項5】

第１電極と、
前記第１電極から間隙を介して離隔するように配置された第２電極と、
第１螺旋状部分を含み、前記第１螺旋状部分が前記間隙を通るように配置された第１管状誘電体と、
前記第１管状誘電体の内部に、被処理物およびプロセスガスの混合体を通す供給部と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する電源部と、
第２螺旋状部分を含む第２管状誘電体とを備え、
前記第１螺旋状部分、前記第１電極、前記第２螺旋状部分、前記第２電極が四重螺旋をなすように配置されている、大気圧プラズマ処理装置。

【請求項6】

第１電極と、
前記第１電極から間隙を介して離隔するように配置された第２電極と、
第１螺旋状部分を含み、前記第１螺旋状部分が前記間隙を通るように配置された第１管状誘電体と、
前記第１管状誘電体の内部に、被処理物およびプロセスガスの混合体を通す供給部と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加する電源部とを備え、
前記第１電極、前記第１螺旋状部分、前記第２電極が三重螺旋をなすように配置されている、大気圧プラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、大気圧プラズマ処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、大気圧近傍の圧力下で高電圧を印加して強力なプラズマを発生させ、被処理物の表面処理を行なう大気圧プラズマ処理が求められている。他の方法では表面処理がされにくい被処理物であっても、大気圧プラズマ処理を採用することによって容易に表面処理することができる場合がある。かねてよりカテーテル製造時の表面処理、医療用チューブの内壁処理を目的として大気圧プラズマ処理による表面処理が行なわれている。

【0003】

また、粉体は、化粧品や医薬品などの粉製品をはじめとして、リチウムイオン電池などのエレクトロニクス分野にまで幅広く用いられているが、これらの粉体の表面処理に大気圧プラズマ処理が採用される場合がある。

【0004】

たとえば特開２００５−３３２７８３号公報（特許文献１）には、互いに対向する電極間にガス通路、ガス供給口を設け、ガス通路内に保持された被処理物にプラズマ処理を施すことが記載されている。

【0005】

特開平７−３２８４２７号公報（特許文献２）には、絶縁体管の外周に沿って電極対が互いに間隔をおいてスパイラル状に巻かれた構成が開示されている。この装置では、絶縁体管の内部にガスを流通させ、グロー放電プラズマを発生させることとなっており、このプラズマ中に粉粒体を連続的に供給することによって粉粒体の表面処理を行なうことができる。

【0006】

特開２０１３−２１５７２０号公報（特許文献３）には、複数の貫通孔が設けられた絶縁性基材の内部に電極を配置した構成が開示されている。この装置では、絶縁性基材の上側に被処理物としての粉体を配置し、貫通孔に下からガスを通すことによってプラズマが貫通孔から上方に吹き上がるようにし、粉体を流動させながら粉体の表面処理を行なうこととされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００５−３３２７８３号公報

【特許文献2】特開平７−３２８４２７号公報

【特許文献3】特開２０１３−２１５７２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載されている装置では、対向する平行平板状の電極を用いているので、プラズマ放電空間を広く、あるいは長くする際には、それに伴い装置筐体も大きくしなければならないという問題がある。

【0009】

特許文献２に記載されている装置では、放電方式が沿面放電であるので、放電管の径によっては、管の中心部のプラズマ強度が弱くなり、結果的にプラズマ処理が不十分な粉体が排出されるおそれがあるという問題がある。

【0010】

特許文献３に記載されている装置では、プラズマガスを粉体に吹き付けて表面処理を行なうことを狙っているが、粉体がプラズマ空間の中を直接通過して処理されるダイレクト処理に比べて処理効果が弱いことが明らかである。また、粉体を均一に流動させることは困難であり、したがって、プラズマ活性種にさらされる時間が粉体によって大幅に異なり、処理効果のムラが生じる。

【0011】

そこで、本発明は、省スペース化が可能であり、プラズマ処理時間を長くすることができ、被処理物をワンウェイで連続的にムラなくプラズマ処理することができる大気圧プラズマ処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するため、本発明に基づく大気圧プラズマ処理装置は、第１電極と、上記第１電極から間隙を介して離隔するように配置された第２電極と、第１螺旋状部分を含み、上記第１螺旋状部分が上記間隙を通るように配置された第１管状誘電体と、上記第１管状誘電体の内部に、被処理物およびプロセスガスの混合体を通す供給部と、上記第１電極と上記第２電極との間に電圧を印加する電源部とを備える。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、第１管状誘電体の一部である第１螺旋状部分が第１電極と第２電極との間隙を通るように配置されており、被処理物は螺旋状部分を通りながらプラズマ処理されるので、省スペース化が可能であり、プラズマ処理時間を長くすることができ、被処理物をワンウェイで連続的にムラなくプラズマ処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に基づく実施の形態１における大気圧プラズマ処理装置の概念図である。

【図2】本発明に基づく実施の形態１に関連して行なわれた実験２の説明図である。

【図3】本発明に基づく実施の形態１に関連して行なわれた実験３の第１の設定の説明図である。

【図4】本発明に基づく実施の形態１に関連して行なわれた実験３の第２の設定の説明図である。

【図5】本発明に基づく実施の形態１に関連して行なわれた実験３の第３の設定の説明図である。

【図6】本発明に基づく実施の形態２における大気圧プラズマ処理装置の概念図である。

【図7】本発明に基づく実施の形態３における大気圧プラズマ処理装置の概念図である。

【図8】本発明に基づく実施の形態４における大気圧プラズマ処理装置の概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（実施の形態１）
（構成）
図１を参照して、本発明に基づく実施の形態１における大気圧プラズマ処理装置について説明する。本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置の概念図を図１に示す。

【0016】

大気圧プラズマ処理装置１０１は、第１電極２１と、第１電極２１から間隙を介して離隔するように配置された第２電極２２と、第１螺旋状部分４１を含み、第１螺旋状部分４１が前記間隙を通るように配置された第１管状誘電体３１と、第１管状誘電体３１の内部に、被処理物およびプロセスガスの混合体を通す供給部６と、電源部１とを備える。電源部１は、第１電極２１と第２電極２２との間に電圧を印加するものである。第１電極２１は棒状の電極である。第２電極２２はシート状の部材を丸めて形成された電極である。図１では、第２電極２２は第１螺旋状部分４１の外側の半周分のみを覆うように配置されているように描かれているが、実際には全周を覆うように配置されていてよい。電源部１から第１電極２１へは配線２を介して接続されている。電源部１から第２電極２２へは配線３を介して接続されている。第１管状誘電体３１は、入口３１ａと出口３１ｂとを有する。供給部６は入口３１ａに接続されており、回収部７は出口３１ｂに接続されている。

【0017】

（作用・効果）
本実施の形態では、第１管状誘電体３１の一部である第１螺旋状部分４１が第１電極２１と第２電極２２との間隙を通るように配置されており、被処理物およびプロセスガスの混合体がこの螺旋状部分を通ることとなっている。したがって、被処理物は螺旋状部分を通りながらプラズマ処理されることとなる。プラズマ処理が行なわれる区間が螺旋状となっていることにより、直管型の場合に比べて、電極関係部分、誘電体関係部分などの省スペース化が可能となるので、装置全体の省スペース化が可能となる。また、プラズマ処理が行なわれる区間が螺旋状となっていることにより、プラズマ処理時間を長くすることができる。第１螺旋状部分の内部では、被処理物はプロセスガスと共に流れ、処理強度が強いダイレクト方式で処理が行なわれることとなる。したがって、被処理物を繰返し循環させる必要はなく、被処理物をワンウェイで連続的にムラなくプラズマ処理することができる。

【0018】

プラズマ処理が行なわれる区間が螺旋状であることにより、第１管状誘電体の曲げ半径が一定となるので、被処理物の搬送速度を一定とすることができる。本実施の形態では、被処理物は、管状誘電体の内部を通過することができるものであればよく、たとえば粉体、ガス、液体などであってもよい。被処理物は、導電性であっても非導電性であってもよい。

【0019】

プラズマ処理を施したことによる効果の種類は、ガス種に依存する。ガス種を変更することによりさまざまな効果を付与することができる。たとえばＨｅ，Ａｒ，Ｎ₂などにＯ₂を添加したガスを用いることで、被処理物に親水性を付与することが可能であり、Ｏ₃発生による殺菌処理も可能である。また、Ｈｅ，Ａｒ，Ｎ₂などにＦ系ガス、たとえばＣＦ₄、Ｃ₃Ｆ₈などを添加したガスを用いることで、被処理物に撥水性を付与することもできる。さらに、Ｈｅ，Ａｒ，Ｎ₂などに還元性ガス、たとえばＨ₂などを添加したガスを用いることで、被処理物表面の還元処理が可能である。

【0020】

被処理物が有害成分を含む物質である場合には、管状誘電体の内部を通過させることで、有害物質を処理分解して除去することも可能である。有害成分の例としては、たとえば、窒素酸化物（ＮＯ_x）、炭化水素（ＨＣ）、硫黄酸化物（ＳＯ_x）などが挙げられる。

【0021】

本実施の形態では、第１電極２１が内部電極、第２電極２２が外部電極となっているが、形状はこれに限らない。内部電極は、管状、シート状、フィルム状であってもよい。外部電極も、管状、シート状、フィルム状であってもよい。外部電極は、第１螺旋状部分４１に対して接着剤によって接着してもよく、何も介さずに設置してもよい。内部電極も、第１螺旋状部分４１に対して接着剤によって接着してもよく、何も介さずに設置してもよい。外部電極は、熱圧着によって設置してもよく、コーティング、成膜によって形成してもよい。

【0022】

外部電極となる第２電極２２の材質は、導電性の物質であり、たとえば、銅、アルミニウム、ＳＵＳなどの金属であってもよく、黒鉛であってもよい。内部電極となる第１電極２１の材質についても同様である。第１電極２１は、中心まですべて導電性物質で満たされている必要はなく、内部は絶縁体で形成され、外周部のみ導電体で形成されたものであってもよい。

【0023】

第１電極２１を構成する導電体は、誘電体で覆われていてもよい。第２電極２２を構成する導電体についても、同様である。誘電体の例としては、樹脂からなるシート、フィルム、樹脂コーティング、成膜による無機物の薄膜などが挙げられる。高電圧が印加される電極が誘電体で覆われていることにより、異常放電、周囲への感電などを防ぐことが可能となるほか、プラズマの均一性が向上し、ムラなく処理することが可能となる。

【0024】

管状誘電体の材質は、絶縁物であり、たとえば、石英（ガラス）、セラミックなどの無機物であってもよく、シリコンゴム、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）など）であってもよい。

【0025】

プラズマ放電により、第１電極および第２電極のうち少なくとも一方の温度が上昇する場合には、必要に応じて、第１電極、第２電極、管状誘電体のいずれかまたは全てを冷却してもよい。冷却方法としては、たとえば第１電極の内部に冷媒の通路を設けて冷媒を通す方法であってもよい。外部電極の周囲に冷媒の通路を設けて冷媒を通してもよい。電極に沿うように冷却ラインを配置してもよい。冷却方式は、空冷式であってもよく、冷却水方式であってもよい。後述するように、２つの管状誘電体を設けて、そのうち一方に冷媒を通すこととしてもよい。

【0026】

図１に示したように、第１螺旋状部分４１は第１電極２１の周りを回るように配置され、第２電極２２は、第１螺旋状部分４１を取り囲むように配置されていることが好ましい。この構成を採用することにより、第１螺旋状部分４１を内外から確実に挟み込んで電圧を印加することができる。また、無駄なスペースを減らすことができ、省スペース化を図ることができる。ここで示した例では、第１電極２１は円筒状の部材であるが、第１電極２１は円筒状とは限らない。

【0027】

図１に示したように、第１螺旋状部分４１が第１電極２１の外面に巻きつくことによって、第１電極２１は第１螺旋状部分４１を支持していることが好ましい。この構成を採用することにより、第１螺旋状部分４１を第１電極２１によって支持することができるので、第１螺旋状部分４１を支持するための余分な機構が不要となり、部品点数を減らすことが可能となる。

【0028】

図１に示したように、第２電極２２は、シート状の部材であり、第１螺旋状部分４１を包み込むように配置されていることが好ましい。この構成を採用することにより、単一の第２電極２２で広い範囲を一括して被覆することができる。

【0029】

図１に示した例では、第２電極２２は第１螺旋状部分４１の周りの全周ではなく、半周のみを覆っているが、全周を覆っていてもよい。第２電極２２は第１螺旋状部分４１の周りを半周に限らず部分的に覆う構成であってもよい。全周を覆わずに一部あけた状態で覆う構成としておけばそのあけた部分からプラズマ放電の様子を確認できるので、好ましい。

【0030】

第２電極２２は、薄いシート状の部材であってもよいが、肉厚の部材であってもよい。第１電極２１は、中実状の棒状であってもよいが、中空状の部材であってもよい。すなわち、第１電極２１は筒状であってもよい。

【0031】

本実施の形態では第１管状誘電体３１の断面形状は円形であるものとしたが、断面形状は円形に限らず、たとえば楕円形、多角形であってもよい。本実施の形態では第１電極２１、第２電極２２は上から見て円形であるものとしたが、この形状は円形に限らず、たとえば楕円形、多角形であってもよい。

【0032】

（実験１）
実施の形態１で説明した構成で、管状誘電体内部全域でプラズマ放電が均一に行なわれるか確認するために放電確認実験を行なった。これを実験１とする。実験１の実験条件は以下のとおりである。
内部電極：ＳＵＳ管（外径２０ｍｍ）
外部電極：アルミテープ
管状誘電体：シリコンチューブ（外径６ｍｍ、内径４ｍｍ）
電源：スライダック（東京理工舎 ＲＳＡ−１０）およびネオントランス（小寺電子製作所 ＣＲ−Ｎ１６）
ガスの種類：Ｈｅ，Ａｒの２通り
ＳＵＳ管を第１電極２１として利用し、このＳＵＳ管をアースに接続した。第１電極２１は支持体の役割も兼ねる。シリコンチューブを用意し、これを第１管状誘電体３１とした。第１電極２１としてのＳＵＳ管の周りにシリコン系接着剤を塗布し、第１管状誘電体３１としてのシリコンチューブを螺旋状に巻き付けて接着した。さらにシリコン系接着剤でシリコンチューブ間の隙間を埋めた。シリコンチューブが螺旋状に巻き付いている部分が第１螺旋状部分４１に相当する。第１螺旋状部分４１の外周面のうち半周にわたってアルミテープを巻きつけた。このアルミテープが第２電極２２に相当する。アルミテープを巻きつけるのを全周ではなく半周のみとしたのは、プラズマ放電を観察することができるようにするためである。第１管状誘電体３１としてのシリコンチューブにガスを導入して、第１電極２１と第２電極２２との間、すなわち、ＳＵＳ管とアルミテープとの間に高周波の高電圧を印加した。

【0033】

導入するガスは、ＨｅとＡｒとの２通りを別々に試した。ガスの流量はいずれも４リットル／分とした。Ｈｅに対しては、電圧は２ｋＶを印加した。Ａｒに対しては、電圧は３ｋＶを印加した。周波数は１８ｋＨｚとした。

【0034】

それぞれのガス条件において、プラズマが第１螺旋状部分４１の全域で放電していることを目視で確認することができた。実験１により、第１螺旋状部分４１の全域で均一に放電が生じることを確認することができた。

【0035】

（実験２）
実施の形態１で説明した構成で、被処理物のプラズマ処理が可能であるか確認するために放電確認実験を行なった。これを実験２とする。実験２の様子を図２に示す。実験２の実験条件は以下のとおりである。なお、螺旋状部分の長さとは、螺旋状部分の総延長ではなく、螺旋状の状態における外見上の長さである。
内部電極：ＳＵＳ管（外径２０ｍｍ）
外部電極：アルミテープ
管状誘電体：シリコンチューブ（外径６ｍｍ、内径４ｍｍ）
螺旋状部分の長さ：３００ｍｍ
電源：スライダック（東京理工舎 ＲＳＡ−１０）およびネオントランス（小寺電子製作所 ＣＲ−Ｎ１６）
粉体供給機構：ガラス濾過器（ビードレックス製）
粉体回収機構：サイクロン粉体捕集ポット（アズワン製）
ガスの種類：Ａｒ
ガスの流量：４リットル／分
印加する電圧：４ｋＶ
周波数：１８ｋＨｚ
被処理物：ＰＥ（ポリエチレン）の粉体（三井化学製ミペロン（Ｒ））
ガラス濾過器１１の内部にメッシュフィルタを設置し、このメッシュフィルタの上に被処理物としての粉体１４を配置した。ガス源１３から供給されるガスが矢印９１のようにガラス濾過器１１の内部に入り、粉体１４を巻き上げながら矢印９２のように入口３１ａを通って第１管状誘電体３１に進入する。ガスと粉体１４との混合体が矢印９３に示すように第１管状誘電体３１内を進行する。ガスと粉体１４との混合体は、第１電極２１と第２電極２２とに挟まれた螺旋状部分を矢印９４のように進行する。電源部１から配線２，３を介して第１電極２１と第２電極２２との間に高周波の高電圧を印加した。ガスと粉体１４との混合体は、高電圧が印加されている螺旋状部分を通過し、矢印９５のように出口３１ｂに達する。ガスと粉体１４との混合体は、出口３１ｂを経由して回収部７に進入する。回収部７は、容器１５とガス出口１７とを備える。容器１５にはプラズマ処理済の粉体１６が溜まり、ガスは矢印９６のようにガス出口１７から出ていく。

【0036】

実験２の結果、粉体が第１管状誘電体に安定的に供給可能であり、螺旋状部分を通過させたのちに粉体を回収可能であることが確認できた。さらに、粉体を送り込んでいる間にもプラズマが安定して放電することを確認できた。さらに、未処理の粉体１４および回収した粉体１６を用いて純水に分散させたところ、未処理の粉体１４に比べて処理済の粉体１６は純水に対する分散性が大幅に向上していることがわかった。したがって、このような構成の装置を用いてプラズマ処理を行なうことによってＰＥの粉体の純水への分散性の改善が可能であることがわかった。

【0037】

（実験３）
実施の形態１で説明した構成で、被処理物の供給方向による被処理物の流動性および処理による効果を確認するため、装置の向きを図３〜図５のように３通りに設定して粉体のプラズマ処理を行なった。これを実験３とする。実験３の実験条件は以下のとおりである。
内部電極：ＳＵＳ管（外径２０ｍｍ）
外部電極：アルミテープ
管状誘電体：シリコンチューブ（外径６ｍｍ、内径４ｍｍ）
電源：スライダック（東京理工舎 ＲＳＡ−１０）およびネオントランス（小寺電子製作所 ＣＲ−Ｎ１６）
ガスの種類：Ａｒに１％のＯ₂を添加したもの
粉体供給機構：ガラス濾過器（ビードレックス製）
粉体回収機構：サイクロン粉体捕集ポット（アズワン性）
ガスの流量：４リットル／分
印加する電圧：４ｋＶ
周波数：１８ｋＨｚ
被処理物：ＰＥの粉体（三井化学製ミペロン（Ｒ））
図３に示した例では、第１電極２１が上下方向に延在するように配置され、第１管状誘電体３１の入口３１ａが上、出口３１ｂが下となっている。被処理物としての粉体は上から下に向かって送り込まれ、螺旋状部分を通過する。

【0038】

図４に示した例では、第１電極２１が上下方向に延在するように配置され、第１管状誘電体３１の入口３１ａが下、出口３１ｂが上となっている。被処理物としての粉体は下から上に向かって送り込まれ、螺旋状部分を通過する。

【0039】

図５に示した例では、第１電極２１が水平方向に延在するように配置され、第１管状誘電体３１の入口３１ａが右、出口３１ｂが左となっている。被処理物としての粉体は右から左に向かって送り込まれ、螺旋状部分を通過する。

【0040】

実験３としては、これら３通りの向きに設定された装置において、それぞれ粉体を供給してプラズマ処理を行なった。その結果、図３〜図５のいずれの向きに設置されていても詰まりなく均一に粉体を供給することができ、粉体の回収も良好に行なえることがわかった。処理前後の粉体を用いて純水への分散性を調べたところ、図３〜図５のいずれの向きでプラズマ処理された粉体であっても、純水への分散性が大幅に改善されていたことがわかった。すなわち、図３〜図５のいずれの向きにおいても、プラズマ処理を良好に行なえることがわかった。

【0041】

（実施の形態２）
（構成）
図６を参照して、本発明に基づく実施の形態２における大気圧プラズマ処理装置について説明する。本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置の概念図を図６に示す。

【0042】

本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置１０２は、実施の形態１で説明したものに比べて、構成の基本的な部分においては共通するが、以下の点で異なる。

【0043】

大気圧プラズマ処理装置１０２は、第２螺旋状部分４２を含む第２管状誘電体３２を備える。第１螺旋状部分４１と第２螺旋状部分４２とが二重螺旋をなすように配置されている。大気圧プラズマ処理装置１０２は、供給部６１，６２と、回収部７１，７２とを備えている。

【0044】

（作用・効果）
本実施の形態においても、実施の形態１で説明したのと同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態では、第１管状誘電体３１の他に第２管状誘電体３２を備えており、第１管状誘電体３１の一部である第１螺旋状部分４１と第２管状誘電体３２の一部である第２螺旋状部分４２とが二重螺旋をなしているので、プロセスガスと被処理物との混合体を最大２種類まで同時に通すことができる。第１管状誘電体３１と第２管状誘電体３２とで同じ種類の混合体を通してもよく、異なる種類の混合体を通してもよい。第１螺旋状部分４１と第２螺旋状部分４２とによって構成される二重螺旋は、第１電極２１と第２電極２２とに挟まれているので、被処理物は二重螺旋の部分を通りながらプラズマ処理されることとなる。

【0045】

本実施の形態では、異なる２種類の被処理物を同時並行的に連続的にプラズマ処理することもできる。

【0046】

第１管状誘電体３１と第２管状誘電体３２とで同じ種類の混合体を供給する場合には、供給部６１，６２は分ける必要はなく、１つの供給部であってもよく、同様に、回収部７１，７２は分ける必要はなく、１つの回収部であってもよい。

【0047】

本実施の形態では、二重螺旋であるものとしたが、３重以上の多重螺旋となっていてもよい。すなわち、本実施の形態で例示した他に、さらに、他の螺旋状部分を含む管状誘電体を備えていてもよい。言い換えれば、大気圧プラズマ処理装置は、第１螺旋状部分を含む第１管状誘電体から第ｎ螺旋状部分を含む第ｎ管状誘電体まで（ｎは３以上）を含む構成であって、第１螺旋状部分から第ｎ螺旋状部分までが多重螺旋となっていてもよい。

【0048】

（実施の形態３）
（構成）
図７を参照して、本発明に基づく実施の形態３における大気圧プラズマ処理装置について説明する。本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置の概念図を図７に示す。

【0049】

本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置１０３は、実施の形態１で説明したものに比べて、第１電極および第２電極の構成が異なる。

【0050】

大気圧プラズマ処理装置１０３は、第１電極２１ｉと、第１電極２１ｉから間隙を介して離隔するように配置された第２電極２２ｉと、第１螺旋状部分４１を含み、第１螺旋状部分４１が前記間隙を通るように配置された第１管状誘電体３１と、第１管状誘電体３１の内部に、被処理物およびプロセスガスの混合体を通す供給部６１と、第１電極２１ｉと第２電極２２ｉとの間に電圧を印加する電源部１とを備える。大気圧プラズマ処理装置１０３は、第２螺旋状部分４２を含む第２管状誘電体３２を備え、第１螺旋状部分４１、第１電極２１ｉ、第２螺旋状部分４２、第２電極２２ｉが四重螺旋をなすように配置されている。大気圧プラズマ処理装置１０３は、第２管状誘電体３２の内部に被処理物およびプロセスガスの混合体を通す供給部６２を備える。大気圧プラズマ処理装置１０３は、第１管状誘電体３１の出口３１ｂから排出される被処理物を回収する回収部７１と、第２管状誘電体３２の出口３２ｂから排出される被処理物を回収する回収部７２とを備える。

【0051】

大気圧プラズマ処理装置１０３においては、螺旋状部分の中心となる棒状の部材は必ずしも必要ない。電源部１から第１電極２１ｉへは配線３を介して接続されている。電源部１から第２電極２２ｉへは配線２を介して接続されている。

【0052】

（作用・効果）
本実施の形態においても、実施の形態１で説明したのと同様の効果を得ることができる。さらに本実施の形態では、第１螺旋状部分４１、第１電極２１ｉ、第２螺旋状部分４２、第２電極２２ｉが四重螺旋をなすように配置されており、第１螺旋状部分４１は第１電極２１ｉと第２電極２２ｉとに挟まれ、第２螺旋状部分４２も第１電極２１ｉと第２電極２２ｉとに挟まれているので、プロセスガスと被処理物との混合体を最大２種類まで同時に通しつつ、それぞれプラズマ処理を施すことができる。実施の形態２と同様に、第１管状誘電体３１と第２管状誘電体３２とで同じ種類の混合体を通してもよく、異なる種類の混合体を通してもよい。

【0053】

実施の形態２，３では、２つの管状誘電体が設けられているが、これら２つの管状誘電体のうち一方に被処理物を通し、もう一方に冷媒を流すこととしてもよい。このようにすれば、効率良く冷却を行なうことができる。３以上の管状誘電体が設けられている場合には、そのうち一部の管状誘電体に冷媒を流すこととしてもよい。

【0054】

（実験４）
実施の形態３の構成において粉体に対するプラズマ処理が可能であることを確認するために、実験を行なった。これを実験４とする。

【0055】

高圧側電極およびアース電極としては、ＳＵＳ管を使用した。このＳＵＳ管は外周にセラミック溶射膜コート付きで外径３．２ｍｍのものである。第１管状誘電体および第２管状誘電体としては、シリコンチューブを使用した。このシリコンチューブは、外径６ｍｍ、内径４ｍｍのものである。螺旋状部分の芯に相当する支持体として石英管を使用した。石英管の外周面に、（Ａ）高圧側電極、（Ｂ）第１管状誘電体、（Ｃ）アース電極、（Ｄ）第２管状誘電体の合計４つの部材を四重螺旋となるように巻きつけた。石英管の外周面においては、石英管の長手方向に沿って、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ａ）、（Ｂ）、…と繰り返し並ぶように配置した。

【0056】

処理対象物は、カーボンブラックの平均粒子径０．１μｍの粉体とした。
この構成において、以下の条件でガスを処理対象物と共に供給し、電圧を印加した。
ガスの種類：Ｈｅ
ガスの流量：３リットル／分
印加する電圧：３．０ｋＶ
周波数：１８ｋＨｚ
この結果、四重螺旋となっている部分の管状誘電体の全域においてプラズマ放電が起こっていることが目視で観察できた。第１管状誘電体および第２管状誘電体を通過して回収された粉体を回収して純水への分散の度合いを調べたところ、処理前の粉体に比べて純水への分散性が向上していることが確認できた。

【0057】

（実施の形態４）
（構成）
図８を参照して、本発明に基づく実施の形態４における大気圧プラズマ処理装置について説明する。本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置の概念図を図８に示す。

【0058】

本実施の形態における大気圧プラズマ処理装置１０４の構成は、実施の形態３で説明した構成から第２管状誘電体を取り除いたものに相当する。

【0059】

大気圧プラズマ処理装置１０４は、第１電極２１ｉと、第１電極２１ｉから間隙を介して離隔するように配置された第２電極２２ｉと、第１螺旋状部分４１を含み、第１螺旋状部分４１が前記間隙を通るように配置された第１管状誘電体３１と、第１管状誘電体３１の内部に、被処理物およびプロセスガスの混合体を通す供給部６と、第１電極２１ｉと第２電極２２ｉとの間に電圧を印加する電源部１とを備える。大気圧プラズマ処理装置１０４においては、第１電極２１ｉ、第１螺旋状部分４１、第２電極２２ｉが三重螺旋をなすように配置されている。第１管状誘電体３１の出口３１ｂには回収部７が接続されている。

【0060】

大気圧プラズマ処理装置１０４は、第２管状誘電体が存在しないという点以外は、実施の形態３で説明した大気圧プラズマ処理装置１０３と同様である。

【0061】

（作用・効果）
通過させるべき被処理物およびプロセスガスの混合体が１種類のみである場合には、本実施の形態で説明したような構成の装置であってもよい。本実施の形態においても、実施の形態１で説明したのと同様の効果を得ることができる。

【0062】

なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

【符号の説明】

【0063】

１ 電源部、２，３ 配線、６，６１，６２ 供給部、７，７１，７２ 回収部、１１ ガラス濾過器、１２ ゴム栓、１３ ガス源、１４ （処理すべき）粉体、１５ 容器、１６ （処理を終えた）粉体、１７ ガス出口、２１，２１ｉ 第１電極、２２，２２ｉ 第２電極、３１ 第１管状誘電体、３１ａ，３２ａ 入口、３１ｂ，３２ｂ 出口、３２ 第２管状誘電体、４１ 第１螺旋状部分、４２ 第２螺旋状部分、９１，９２，９３，９４，９５，９６ 矢印、１０１，１０２，１０３，１０４ 大気圧プラズマ処理装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】