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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023110117
(43)【公開日】2023-08-09
(54)【発明の名称】プラズマ生成装置
(51)【国際特許分類】
H05H 1/24 20060101AFI20230802BHJP
【ＦＩ】
H05H1/24
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020110338
(22)【出願日】2020-06-26
(71)【出願人】
【識別番号】000129471
【氏名又は名称】株式会社クメタ製作所
(71)【出願人】
【識別番号】304023318
【氏名又は名称】国立大学法人静岡大学
(74)【代理人】
【識別番号】100136674
【弁理士】
【氏名又は名称】居藤 洋之
(72)【発明者】
【氏名】河村 尚寿
(72)【発明者】
【氏名】永津 雅章
【テーマコード（参考）】
2G084
【Ｆターム（参考）】
2G084AA02
2G084AA03
2G084AA05
2G084AA07
2G084AA25
2G084BB02
2G084BB05
2G084BB06
2G084BB07
2G084BB37
2G084CC03
2G084CC07
2G084CC08
2G084CC19
2G084CC25
2G084CC34
2G084DD01
2G084DD12
2G084DD15
2G084DD22
2G084DD25
2G084DD32
2G084DD61
2G084DD66
2G084FF02
2G084FF15
(57)【要約】
【課題】主プラズマの局所的な形成を抑えて均一な面状に形成することができるプラズマ生成装置を提供する。
【解決手段】プラズマ生成装置１００は、第１予備放電電極１２０を備える第１主放電電極１１０と第２予備放電電極１４０を備える第２主放電電極１３０との間に主放電用誘電体１５０を備えている。第１予備放電電極１２０は、導体１２１をガラス管製の予備放電用誘電体１２２内に収容した長尺の棒状に形成されている。第１主放電電極１１０は、第１予備放電電極１２０に沿って延びる板状体で構成されている。第１主放電電極１１０の主電極対向面１１１には、第１予備放電電極１２０を露出した状態で収容する溝状の予備放電電極収容部１１２が形成されている。主放電用誘電体１５０は、シート状の不導体で構成されており、第１予備放電電極１２０に隣接した位置に配置されている。
【選択図】 図１
【解決手段】プラズマ生成装置１００は、第１予備放電電極１２０を備える第１主放電電極１１０と第２予備放電電極１４０を備える第２主放電電極１３０との間に主放電用誘電体１５０を備えている。第１予備放電電極１２０は、導体１２１をガラス管製の予備放電用誘電体１２２内に収容した長尺の棒状に形成されている。第１主放電電極１１０は、第１予備放電電極１２０に沿って延びる板状体で構成されている。第１主放電電極１１０の主電極対向面１１１には、第１予備放電電極１２０を露出した状態で収容する溝状の予備放電電極収容部１１２が形成されている。主放電用誘電体１５０は、シート状の不導体で構成されており、第１予備放電電極１２０に隣接した位置に配置されている。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導体で構成された第１主放電電極および第２主放電電極が互いに対向配置された一対の主放電電極と、
前記第１主放電電極に誘電体を介して隣接して設けられた第１予備放電電極と、
前記第１主放電電極と前記第１予備放電電極とに交流電圧を印加する第１電源と、
前記第２主放電電極に前記第１電源に対して位相がずれた交流電圧を印加する第２電源と、
前記第１主放電電極と前記第２主放電電極との間に配置されてこれらの一対の主放電電極に沿って平面状に延びる誘電体からなる主放電用誘電体とを備え、
前記主放電用誘電体は、
前記第１予備放電電極に隣接配置されていることを特徴とするプラズマ生成装置。
前記第１主放電電極に誘電体を介して隣接して設けられた第１予備放電電極と、
前記第１主放電電極と前記第１予備放電電極とに交流電圧を印加する第１電源と、
前記第２主放電電極に前記第１電源に対して位相がずれた交流電圧を印加する第２電源と、
前記第１主放電電極と前記第２主放電電極との間に配置されてこれらの一対の主放電電極に沿って平面状に延びる誘電体からなる主放電用誘電体とを備え、
前記主放電用誘電体は、
前記第１予備放電電極に隣接配置されていることを特徴とするプラズマ生成装置。
【請求項2】
請求項１に記載したプラズマ生成装置において、さらに、
前記第２主放電電極に誘電体を介して隣接して設けられた第２予備放電電極を備え、
前記第２電源は、
前記第２主放電電極と前記第２予備放電電極とに交流電圧を印加することを特徴とするプラズマ生成装置。
前記第２主放電電極に誘電体を介して隣接して設けられた第２予備放電電極を備え、
前記第２電源は、
前記第２主放電電極と前記第２予備放電電極とに交流電圧を印加することを特徴とするプラズマ生成装置。
【請求項3】
請求項２に記載したプラズマ生成装置において、
前記第１予備放電電極および前記第２予備放電電極は、
前記一対の主放電電極に沿って複数の導体がそれぞれ間隔を空けて配置されて構成されており、
前記第１予備放電電極を構成する前記複数の導体と前記第２予備放電電極を構成する前記複数の導体とが互いに対向し合わないように互いにずれた位置にそれぞれ配置されていることを特徴とするプラズマ生成装置。
前記第１予備放電電極および前記第２予備放電電極は、
前記一対の主放電電極に沿って複数の導体がそれぞれ間隔を空けて配置されて構成されており、
前記第１予備放電電極を構成する前記複数の導体と前記第２予備放電電極を構成する前記複数の導体とが互いに対向し合わないように互いにずれた位置にそれぞれ配置されていることを特徴とするプラズマ生成装置。
【請求項4】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載したプラズマ生成装置において、さらに、
前記第１主放電電極と前記主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第１プラズマガス噴出口を備えることを特徴とするプラズマ生成装置。
前記第１主放電電極と前記主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第１プラズマガス噴出口を備えることを特徴とするプラズマ生成装置。
【請求項5】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載したプラズマ生成装置において、さらに、
前記第２主放電電極と前記主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第２プラズマガス噴出口を備えることを特徴とするプラズマ生成装置。
前記第２主放電電極と前記主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第２プラズマガス噴出口を備えることを特徴とするプラズマ生成装置。
【請求項6】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載したプラズマ生成装置において、さらに、
前記第１主放電電極と前記主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第１プラズマガス噴出口と、
前記第２主放電電極と前記主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第２プラズマガス噴出口とを備えることを特徴とするプラズマ生成装置。
前記第１主放電電極と前記主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第１プラズマガス噴出口と、
前記第２主放電電極と前記主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第２プラズマガス噴出口とを備えることを特徴とするプラズマ生成装置。
【請求項7】
請求項６に記載したプラズマ生成装置において、
前記第１プラズマガス噴出口から噴出される前記プラズマガスは、前記第２プラズマガス噴出口から噴出される前記プラズマガスよりもプラズマが発生し易いガスであることを特徴とするプラズマ生成装置。
前記第１プラズマガス噴出口から噴出される前記プラズマガスは、前記第２プラズマガス噴出口から噴出される前記プラズマガスよりもプラズマが発生し易いガスであることを特徴とするプラズマ生成装置。
【請求項8】
請求項６または請求項７に記載したプラズマ生成装置において、さらに、
前記第１プラズマガス噴出口および前記第２プラズマガス噴出口からそれぞれ噴出される前記プラズマガスの流量を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記第２プラズマガス噴出口よりも先に前記第１プラズマガス噴出口から前記プラズマガスを噴出させることを特徴とするプラズマ生成装置。
前記第１プラズマガス噴出口および前記第２プラズマガス噴出口からそれぞれ噴出される前記プラズマガスの流量を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記第２プラズマガス噴出口よりも先に前記第１プラズマガス噴出口から前記プラズマガスを噴出させることを特徴とするプラズマ生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、大気圧下でも生成可能なプラズマ生成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、アッシング、エッチングまたは被膜形成などの表面処理、接着性や濡れ性の改善または表面硬化などの表面改質、および医療器具や食べ物の洗浄や殺菌などの洗浄殺菌処理にプラズマ生成装置が用いられている。例えば、下記特許文献１には、主放電電極に対向配置される共通放電電極に予備放電電極を配置することで予備プラズマを発生させて主プラズマを発生させ易くしたプラズマ生成装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－８７３９５号公報
【0004】
しかしながら、上記特許文献１に示されたプラズマ生成装置においては、主プラズマの局所的な形成を抑えて均一な面状に形成することは常に求められる課題である。
【発明の概要】
【0005】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、主プラズマの局所的な形成を抑えて均一な面状に形成することができるプラズマ生成装置を提供することにある。
【0006】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、導体で構成された第１主放電電極および第２主放電電極が互いに対向配置された一対の主放電電極と、第１主放電電極に誘電体を介して隣接して設けられた第１予備放電電極と、第１主放電電極と第１予備放電電極とに交流電圧を印加する第１電源と、第２主放電電極に第１電源に対して位相がずれた交流電圧を印加する第２電源と、第１主放電電極と第２主放電電極との間に配置されてこれらの一対の主放電電極に沿って平面状に延びる誘電体からなる主放電用誘電体とを備え、主放電用誘電体は、第１予備放電電極に隣接配置されていることにある。ここで、第１予備放電電極に対して隣接配置とは、第１予備放電電極に発生させた予備プラズマに主放電用誘電体の表面が接する程度に予備放電電極に接近した位置に配置されている位置関係であり、主放電電極が予備放電電極に接触している状態も含むものである。
【0007】
このように構成した本発明の特徴によれば、プラズマ生成装置は、第１予備放電電極に主放電用誘電体が隣接配置されているため、本発明者らの実験によれば、主プラズマの局所的な形成を抑えて均一な面状に形成することができる。これは、主放電用誘電体における第１主放電電極側の面に、第１予備放電電極による予備プラズマの生成によって生成された電荷が均一に分布するためと考えられる。
【0008】
また、本発明の他の特徴は、前記プラズマ生成装置において、さらに、第２主放電電極に誘電体を介して隣接して設けられた第２予備放電電極を備え、第２電源は、第２主放電電極と第２予備放電電極とに交流電圧を印加することにある。
【0009】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、プラズマ生成装置は、第２予備放電電極が誘電体を介して第２主放電電極にも隣接して設けられているため、主プラズマの生成のための放電開始電圧の低減または２つの主放電電極間の距離を拡大することができる。この場合、放電開始電圧の低減と電極間距離の拡大とは、トレードオフの関係にある。すなわち、本発明に係るプラズマ生成装置によれば、従来と同じ放電開始電圧であれば電極間距離を拡大することができる、または従来と同じ電極間距離であれば放電開始電圧を低減することができる。本発明者らの実験によれば、第１主放電電極と第２主放電電極との間の間隔を１０ｍｍ以上かつ２０ｍｍ以下まで広げることができることを確認した。
【0010】
また、本発明の他の特徴は、前記プラズマ生成装置において、２つの予備放電電極は、一対の主放電電極に沿って複数の導体がそれぞれ間隔を空けて配置されて構成されており、２つの予備放電電極のうちの一方の複数の導体と他方の複数の導体とが互いに対向し合わないように互いにずれた位置にそれぞれ配置されていることにある。
【0011】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、プラズマ生成装置は、２つの予備放電電極のうちの一方を構成する複数の導体と他方を構成する複数の導体とが互いに対向し合わないように互いにずれた位置にそれぞれ配置されているため、均一な面状の主プラズマを効果的に形成することができる。
【0012】
また、本発明の他の特徴は、前記プラズマ生成装置において、さらに、第１主放電電極と主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第１プラズマガス噴出口を備えることにある。
【0013】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、プラズマ生成装置は、さらに、主放電用誘電体が隣接配置された第１予備放電電極に隣接する位置にプラズマガスを噴出させる第１プラズマガス噴出口を備えているため、平面状の主放電用誘電体における一方の面（第１予備放電電極が隣接配置された側の面）側に沿ってより密度の濃い均一な予備プラズマを生成させることができ、均一な主プラズマを低い放電開始電圧または広い電極間距離で生成することができる。
【0014】
また、本発明の他の特徴は、前記プラズマ生成装置において、さらに、第２主放電電極と主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第２プラズマガス噴出口を備えることにある。
【0015】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、プラズマ生成装置は、さらに、第２主放電電極と主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第２プラズマガス噴出口を備えているため、平面状の主放電用誘電体における他方の面（第１予備放電電極が隣接配置された側に対して反対側の面）側に沿って主プラズマの生成を促すプラズマガスを供給することができ、均一な主プラズマを低い放電開始電圧または広い電極間距離で生成することができる。
【0016】
また、本発明の他の特徴は、前記プラズマ生成装置において、さらに、第１主放電電極と主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第１プラズマガス噴出口と、第２主放電電極と主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第２プラズマガス噴出口とを備えることにある。
【0017】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、プラズマ生成装置は、さらに、第１主放電電極と主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第１プラズマガス噴出口を備えるとともに、第２主放電電極と主放電用誘電体との間にプラズマガスを供給する第２プラズマガス噴出口を備えている。これにより、プラズマ生成装置は、平面状の主放電用誘電体における一方の面（第１予備放電電極が隣接配置された側の面）により密度の濃い均一な予備プラズマを生成させることができるとともに、他方の面に主プラズマの生成を促すプラズマガスを供給することができ、均一な主プラズマを低い放電開始電圧または広い電極間距離で生成することができる。
【0018】
また、本発明の他の特徴は、前記プラズマ生成装置において、第１プラズマガス噴出口から噴出されるプラズマガスは、第２プラズマガス噴出口から噴出されるプラズマガスよりもプラズマが発生し易いガスであることにある。
【0019】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、プラズマ生成装置は、第１プラズマガス噴出口から噴出されるプラズマガスは、第２プラズマガス噴出口から噴出されるプラズマガスよりもプラズマが発生し易いガスであるため、平面状の主放電用誘電体における一方の面（第１予備放電電極が隣接配置された側の面）側に沿ってより密度の濃い均一な予備プラズマを生成させることができ、均一な主プラズマを低い放電開始電圧または広い電極間距離で生成することができる。また、プラズマの発生を促すプラズマガスは、一般に高価であるため、第１主放電用誘電体に対して離れた位置に設けられる第２プラズマガス噴出口から噴出させるプラズマガスを安価にすることでプラズマ処理全体を低コスト化することができる。
【0020】
また、本発明の他の特徴は、前記プラズマ生成装置において、さらに、第１プラズマガス噴出口および第２プラズマガス噴出口からそれぞれ噴出されるプラズマガスの流量を制御する制御装置を備え、制御装置は、第２プラズマガス噴出口よりも先に第１プラズマガス噴出口からプラズマガスを噴出させることにある。
【0021】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、プラズマ生成装置は、制御装置が第２プラズマガス噴出口よりも先に第１プラズマガス噴出口からプラズマガスを噴出させるように制御しているため、平面状の主放電用誘電体における一方の面（第１予備放電電極が隣接配置された側の面）側に予備プラズマが生成されるまでの間における第２プラズマガス噴出口からのプラズマガスの噴出量を抑えて効率的に主プラズマを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明に係るプラズマ生成装置の構成の概略を模式的に示した正面図である。
【図7】（Ａ），（Ｂ）は図１に示すプラズマ生成装置に対して主放電用誘電体の面上に感熱紙をセットして、第１予備放電電極および第２予備放電電極のうちのいずれか一方のみに通電した場合における主プラズマの生成状態を明らかにする実験結果を示しており、（Ａ）は第１予備放電電極のみに通電した場合における主プラズマの生成状態の結果を示す写真画像であり、（Ｂ）は第２予備放電電極のみに通電した場合における主プラズマの生成状態の結果を示す写真画像である。
【図8】本発明の第２実施形態に係るプラズマ生成装置の構成の概略を模式的に示した正面断面図である。
【図9】（Ａ）～（Ｃ）は、図８に示すプラズマ生成装置における第１予備放電電極の外観構成の概略を模式的に示しており、（Ａ）は第１予備放電の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すＢ－Ｂ線から見た第１予備放電電極の側面断面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）に示すＣ１－Ｃ１，Ｃ２－Ｃ２線から見た第１予備放電電極の側面断面図である。
【図13】本発明の変形例に係るプラズマ生成装置の構成の概略を模式的に示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係るプラズマ生成装置の一実施形態である第１実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ生成装置１００の構成の概略を模式的に示した正面図である。また、図２は、図１に示すプラズマ生成装置１００のシステム構成を示すブロック図である。また、図３は、図１に示すプラズマ生成装置１００における第１予備放電電極１２０を備えた第１主放電電極１１０の外観構成を模式的に示した平面図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。このプラズマ生成装置１００は、標準大気圧の大気に開放された環境下でプラズマを生成して食品からなる被処理物ＷＫに照射して殺菌する機械装置である。
以下、本発明に係るプラズマ生成装置の一実施形態である第１実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るプラズマ生成装置１００の構成の概略を模式的に示した正面図である。また、図２は、図１に示すプラズマ生成装置１００のシステム構成を示すブロック図である。また、図３は、図１に示すプラズマ生成装置１００における第１予備放電電極１２０を備えた第１主放電電極１１０の外観構成を模式的に示した平面図である。なお、本明細書において参照する図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。このプラズマ生成装置１００は、標準大気圧の大気に開放された環境下でプラズマを生成して食品からなる被処理物ＷＫに照射して殺菌する機械装置である。
【0024】
（プラズマ生成装置１００の構成）
プラズマ生成装置１００は、第１主放電電極１１０および第２主放電電極１３０をそれぞれ備えている。第１主放電電極１１０は、後述する第１予備放電電極１２０と対を構成して予備プラズマＰＰを発生させるとともに第２主放電電極１３０と対を構成して主プラズマＰＭを発生させるための部品であり、アルミニウム材などの導電性を有する材料を長尺に延ばして形成されている。
プラズマ生成装置１００は、第１主放電電極１１０および第２主放電電極１３０をそれぞれ備えている。第１主放電電極１１０は、後述する第１予備放電電極１２０と対を構成して予備プラズマＰＰを発生させるとともに第２主放電電極１３０と対を構成して主プラズマＰＭを発生させるための部品であり、アルミニウム材などの導電性を有する材料を長尺に延ばして形成されている。
【0025】
より具体的には、第１主放電電極１１０は、長尺状の第１予備放電電極１２０を収容するとともに第２主放電電極１３０に対して対向する平面視で長方形状の板状体で構成されている。この第１主放電電極１１０には、第２主放電電極１３０に対向する側の面に主電極対向面１１１に予備放電電極収容部１１２が形成されているとともにこの予備放電電極収容部１１２に沿って第１プラズマガス噴出口１１４が形成されている。また、第１主放電電極１１０には、主電極対向面１１１および予備放電電極収容部１１２の裏側にプラズマガスジャケット１１５が形成されている。
【0026】
主電極対向面１１１は、第２主放電電極１３０に面して主プラズマＰＭを発生させるための部分であり、第２主放電電極１３０と平行な平面状に形成されている。この場合、主電極対向面１１１は、第１主放電電極１１０の長手方向および同長手方向に直交する幅方向の各端部および予備放電電極収容部１１２が開口する縁部分がそれぞれ丸みを帯びた曲面形状に形成されて局所的な放電が発生すること防止している。
【0027】
予備放電電極収容部１１２は、４つの第１予備放電電極１２０をそれぞれ収容する部分であり、これらの各第１予備放電電極１２０に沿って凹状に窪んで延びる溝状に形成されている。より具体的には、予備放電電極収容部１１２は、第１予備放電電極１２０における第２主放電電極１３０側の外表面を露出させた状態でその他の部分を覆う深さの溝状に形成されている。この場合、各予備放電電極収容部１１２は、第１予備放電電極１２０の両側面に対して僅かな空隙を介して収容する形状に形成されている。
【0028】
また、予備放電電極収容部１１２は、本第１実施形態においては、第１主放電電極１１０の長手方向に直交する幅方向に４つ形成されている。この場合、４つの予備放電電極収容部１１２は、主プラズマＰＭが均一に生成されるように第１主放電電極１１０の幅方向に等間隔でかつ互いに平行に延びて形成されている。そして、各予備放電電極収容部１１２内には、それぞれ１つずつ第１予備放電電極１２０がセラミック接着剤１１３によって固着された状態で収容され支持されている。
【0029】
第１プラズマガス噴出口１１４は、予備プラズマＰＰを発生し易くさせるとともに発生させた予備プラズマＰＰを第２主放電電極１３０側に導いて主プラズマＰＭを発生および維持させるためのプラズマガスを噴出させる部分であり、一方（図示上方）の端部がプラズマガスジャケット１１５に連通するとともに他方の端部（図示上端部）が主電極対向面１１１に開口する貫通孔で形成されている。この第１プラズマガス噴出口１１４は、予備放電電極収容部１１２内に収容される第１予備放電電極１２０に隣接する位置に同第１予備放電電極１２０が延びる長手方向に沿って複数の貫通孔が等間隔に配置されて構成されている。
【0030】
この場合、第１プラズマガス噴出口１１４は、第１予備放電電極１２０を挟むように第１予備放電電極１２０の両側にそれぞれ一列に並んで形成されている。ここで、第１予備放電電極１２０の両側とは、主電極対向面１１１上において第１予備放電電極１２０が延びる長手方向に直交する幅方向である。また、この場合、主電極対向面１１１の幅方向に互いに隣接する２つの第１プラズマガス噴出口１１４をそれぞれ構成する一列の貫通孔は、幅方向において互いに隣接し合わないように第１予備放電電極１２０の長手方向にずれて配置されている。
【0031】
この第１プラズマガス噴出口１１４は、本第１実施形態においては、直径１ｍｍの円筒形に形成されているが、直径、ピッチ、形状および数はプラズマ生成装置１００の仕様に応じて適宜設定されることは当然である。なお、図１，図２においては、第１プラズマガス噴出口１１４の大きさを誇張して示している。
【0032】
プラズマガスジャケット１１５は、第１プラズマガス噴出口１１４から噴射させるプラズマガスを一時的に貯留するための部分であり、第１主放電電極１１０の裏面側を凹状に切り欠いた空洞部で構成されている。本第１実施形態においては、プラズマガスジャケット１１５は、第１主放電電極１１０の裏面側から見た平面視で略長方形状に形成されている。このプラズマガスジャケット１１５内には、２つのパンチングプレート１１６ａ，１１６ｂがそれぞれ設けられている。
【0033】
パンチングプレート１１６ａ，１１６ｂは、プラズマガスジャケット１１５内に導入されたプラズマガスの流れを緩衝するための部品であり、金属製、樹脂製またはセラミック製の板状体に多数の貫通孔を形成してそれぞれ構成されている。これらのパンチングプレート１１６ａおよびパンチングプレート１１６ｂは、互いの板面が隙間を介して対向するように重ねられた状態でプラズマガスジャケット１１５内に設けられている。この場合、パンチングプレート１１６ａおよびパンチングプレート１１６ｂは、互いの貫通孔同士が互いに対向し合わない位置にそれぞれ形成されている。
【0034】
このプラズマガスジャケット１１５は、ジャケット覆い体１１７によって気密的に塞がれている。ジャケット覆い体１１７は、プラズマガスをプラズマガスジャケット１１５内に導きつつプラズマガスジャケット１１５の図示下方に向かって開口する開口部を覆ってプラズマガスジャケット１１５内を密閉するとともに、第１主放電電極１１０を第１電源１７０に電気的に接続するための部品であり、導電性を有する金属材料を平面視で第１主放電電極１１０と同じ大きさの方形の板状に形成して構成されている。
【0035】
この場合、ジャケット覆い体１１７には、プラズマガスジャケット１１５内に連通する状態で導入路１１７ａ，１１７ｂがそれぞれ設けられている。導入路１１７ａ，１１７ｂは、後述するプラズマガス供給設備から延びる図示しない配管が連結されてプラズマガスをプラズマガスジャケット１１５内に導くための流路を構成している。なお、ジャケット覆い体１１７は、本第１実施形態においては導電性を有する金属材料で構成されているが、第１主放電電極１１０が直接第１電源１７０に電気的に接続される場合には必ずしも導電性を有する材料で構成する必要はなく樹脂材またはセラミック材で構成することもできる。
【0036】
この第１主放電電極１１０は、電極支持体１１８上に支持されている。電極支持体１１８は、第１主放電電極１１０が第２主放電電極１３０に対して所定の距離を介した位置に対向するように第１主放電電極１１０を支持するための部品であり、フッ素樹脂などの絶縁体を板状に形成して構成されている。この電極支持体１１８は、プラズマ生成装置１００に固定的に設けられている。そして、第１主放電電極１１０は、ジャケット覆い体１１７を介して第１電源１７０に電気的に接続されているとともにこの第１電源１７０を介して第２電源１７１に電気的に接続されている。
【0037】
第１予備放電電極１２０は、図４に示すように、予備プラズマＰＰを発生させるための部品であり、長尺に延びる棒状に形成されている。具体的には、第１予備放電電極１２０は、導体１２１が予備放電用誘電体１２２に覆われて構成されている。
【0038】
導体１２１は、第１主放電電極１１０と対を構成する電極であり、導電性を有する材料を長尺に延ばして形成されている。本第１実施形態においては、導体１２１は、直径１．８ｍｍで長さが２５０ｍｍの銅線で構成されている。なお、導体１２１は、導電性を有する材料であれば良く、例えば、銀、金、チタンまたはアルミニウム材など銅以外の材料で構成することもできる。この導体１２１は、後述する第１電源１７０に電気的に接続されているとともにアース１７２を介して接地されている。
【0039】
予備放電用誘電体１２２は、導体１２１を覆うとともに導体１２１と第１主放電電極１１０との間で両者を電気的に絶縁するための部品であり、導体１２１を覆う大きさの不導体で構成されている。本第１実施形態においては、予備放電用誘電体１２２は、石英材を直径が４ｍｍ、内径が２ｍｍおよび長さが２３０ｍｍの有底円筒状に形成した透明な石英管で構成されている。
【0040】
なお、予備放電用誘電体１２２は、導体１２１を覆う不導体であれば良く、例えば、半透明または不透明のガラス、ガラス以外のセラミック材、樹脂材またはゴム材などで構成することもできる。また、導体１２１および予備放電用誘電体１２２からなる第１予備放電電極１２０の大きさは、予備プラズマＰＰを生成する必要性に応じて適宜設計されるものであり、本第１実施形態に限定されるものではないことは当然である。また、第１予備放電電極１２０を設ける数は、本第１実施形態においては４つ設けるようにしたが、この数についても予備プラズマＰＰを生成する必要性に応じて適宜設定されればよく、少なくとも１つ備えていればよい。この第１予備放電電極１２０は、導体１２１における第１電源１７０に接続される端部を露出させた状態で同端部以外の部分を予備放電用誘電体１２２内に収容された状態で第１主放電電極１１０に支持されている。
【0041】
第２主放電電極１３０は、第２予備放電電極１４０と対を構成して予備プラズマＰＰを発生させるとともに第１主放電電極１１０と対を構成して主プラズマＰＭを発生させるための部品であり、アルミニウム材などの導電性を有する材料を長尺に延ばして形成されている。この第２主放電電極１３０は、前記した第１主放電電極１１０と同様に構成されているため、その説明は省略する。
【0042】
すなわち、第２主放電電極１３０は、第１主放電電極１１０における主電極対向面１１１、予備放電電極収容部１１２、セラミック接着剤１１３、第１プラズマガス噴出口１１４、プラズマガスジャケット１１５、パンチングプレート１１６ａ，１１６ｂ、ジャケット覆い体１１７および導入路１１７ａ，１１７ｂにそれぞれ対応する主電極対向面１３１、予備放電電極収容部１３２、セラミック接着剤１３３、第２プラズマガス噴出口１３４、プラズマガスジャケット１３５、パンチングプレート１３６ａ，１３６ｂ、ジャケット覆い体１３７および導入路１３７ａ，１３７ｂを備えて構成されている。
【0043】
この場合、第２主放電電極１３０は、第１主放電電極１１０と同じ大きさに形成されているが、予備放電電極収容部１３２が予備放電電極収容部１１２とは異なり、主電極対向面１３１上に５つ形成されている。このため、第２主放電電極１３０は、主電極対向面１３１の面積が第１主放電電極１１０における主電極対向面１１１よりも広く形成されている。また、５つの予備放電電極収容部１３２は、４つの予備放電電極収容部１１２に対して互いに対向し合わないように互いに隣接する２つの予備放電電極収容部１１２の間に位置するように主電極対向面１３１上に形成されている。
【0044】
また、この第２主放電電極１３０は、電極支持体１３８に下垂した状態で支持されている。電極支持体１３８は、電極支持体１１８と同様に、第２主放電電極１３０が第１主放電電極１１０に対して所定の距離を介した位置に対向するように第２主放電電極１３０を支持するための部品であり、フッ素樹脂などの絶縁体を板状に形成して構成されている。この電極支持体１３８は、プラズマ生成装置１００に固定的に設けられている。
【0045】
そして、この第２主放電電極１３０は、ジャケット覆い体１３７を介して第２電源１７１に電気的に接続されているとともにこの第２電源１７１を介して第１電源１７０に電気的に接続されている。なお、第１主放電電極１１０および第２主放電電極１３０は、導電性を有する材料で構成されていれば良く、例えば、銀、金、チタンまたは銅などアルミニウム材以外の材料で構成することもできる。
【0046】
第２予備放電電極１４０は、図５に示すように、予備プラズマＰＰを発生させるための部品であり、長尺に延びる棒状に形成されている。具体的には、第１予備放電電極１２０は、導体１２１が予備放電用誘電体１２２に覆われて構成されている。この第２予備放電電極１４０は、前記した第１予備放電電極１２０と同様に構成されているため、その説明は省略する。なお、第２予備放電電極１４０を設ける数は、本第１実施形態においては５つ設けるようにしたが、この数についても予備プラズマＰＰを生成する必要性に応じて適宜設定されればよく、第２予備放電電極１４０を設ける場合には少なくとも１つ備えていればよい。
【0047】
すなわち、第２予備放電電極１４０は、第１予備放電電極１２０における導体１２１および予備放電用誘電体１２２にそれぞれ対応する導体１４１および予備放電用誘電体１４２を備えて構成されている。この第２予備放電電極１４０は、前記した５つの予備放電電極収容部１３２にそれぞれ１つずつ収容されている。これにより、５つの第２予備放電電極１４０は、４つの第１予備放電電極１２０に対して互いに対向し合わないように互いに隣接する２つの第１予備放電電極１２０の間に位置するように主電極対向面１３１上に配置される。そして、これらの第２予備放電電極１４０は、第２電源１７１に電気的に接続されている。これらの第１主放電電極１１０と第２主放電電極１３０との間には、主放電用誘電体１５０が設けられている。
【0048】
主放電用誘電体１５０は、第１主放電電極１１０および第１予備放電電極１２０と第２主放電電極１３０および第２予備放電電極１４０との間で両者を電気的に絶縁するとともに被処理物ＷＫを支持するための部品であり、主電極対向面１１１と主電極対向面１３１との間で両者を覆う大きさの不導体で構成されている。より具体的には、主放電用誘電体１５０は、主電極対向面１１１と主電極対向面１３１の各長手方向および各幅方向の長さよりも長い長さのフッ素樹脂製のシート材を環状の無端ベルト状に形成して構成されている。本第１実施形態においては、主放電用誘電体１５０は、厚さが１ｍｍのフッ素樹脂製のシートを用いている。
【0049】
この主放電用誘電体１５０は、幅広の帯体の両端部が連結された円環状の無端ベルトで構成されており、誘電体駆動装置１５１が備える図示しない駆動ローラと従動ローラとの間に水平方向に張られた状態で架設されて駆動ローラの回転駆動によって無限軌道状に送られる。すなわち、主放電用誘電体１５０は、ベルトコンベアである誘電体駆動装置１５１における搬送ベルトを構成している。なお、本第１実施形態における主放電用誘電体１５０は、無端ベルトの周方向に沿って柔軟に屈曲する不導体で構成されていればよく、フッ素樹脂材以外の樹脂材（例えば、ポリアミド樹脂材など）からなるシート材であってもよい。
【0050】
この主放電用誘電体１５０は、第１予備放電電極１２０に隣接配置されている。より具体的には、主放電用誘電体１５０は、第１予備放電電極１２０と第１主放電電極１１０との間に発生させた予備プラズマＰＰに接する程度に接近した位置に配置されている。
【0051】
プラズマガス供給装置１６０，１６１は、第１プラズマガス噴出口１１４および第２プラズマガス噴出口１３４からそれぞれ噴出させるプラズマガスを第１主放電電極１１０および第２主放電電極１３０にそれぞれ供給する機械装置である。具体的には、プラズマガス供給装置１６０，１６１は、プラズマガスを貯留するタンク、このタンクから導入路１１７ａ，１１７ｂ，１３７ａ，１３７ｂにプラズマガスを導く配管およびこの配管上に設けられて配管内を流通するプラズマガスの流量を規定する電磁弁などを備えて構成されている。これらのプラズマガス供給装置１６０，１６１は、制御装置１８０によって作動が制御されることにより、第１主放電電極１１０および第２主放電電極１３０にそれぞれ供給されるプラズマガスの流量が制御される。
【0052】
プラズマガスは、予備プラズマＰＰを発生させ易くするとともに生成された予備プラズマＰＰを主放電用誘電体１５０側に導いて主プラズマＰＭを発生および維持させるための気体であり、窒素、アルゴンおよびヘリウムなどの空気よりも電離電圧の低い気体を単体でまたはこれらを混合して、さらには、これらに水蒸気またはアンモニアなどのガスを添加して構成されている。
【0053】
この場合、窒素、アルゴンおよびヘリウムは、窒素よりもアルゴンの方がプラズマを発生させ易いガスであり、アルゴンよりもヘリウムの方がプラズマを発生させ易いガスである。そして、本第１実施形態においては、プラズマガス供給装置１６０は、アルゴンを主成分とするプラズマガスを第１主放電電極１１０に供給する。また、プラズマガス供給装置１６１は、窒素を主成分とするプラズマガスを第１主放電電極１１０に供給する。この場合、主成分とは、プラズマガスを構成する複数の成分のうち、最も含有率が高い成分をいう。
【0054】
第１電源１７０は、第１主放電電極１１０と第１予備放電電極１２０とに対して交流電圧を印加するための電気機器である。本第１実施形態においては、第１電源１７０は、一般家庭用電源（１００Ｖ）から電力供給を受けて第１主放電電極１１０および第１予備放電電極１２０に対して電圧が±１ｋＶ～±２０ｋＶの範囲でかつ周波数が１００Ｈｚ～３０ｋＨｚの範囲で所望の電圧および周波数の交流電圧を印加することができる。この場合、第１電源１７０は、出力電圧の位相を変化させる図示しない移相器を備えている。また、第１電源１７０は、矩形波、正弦波、台形波および三角波のうちのいずれの交流電圧を連続的または間欠的に出力するものであってもよい。
【0055】
第２電源１７１は、第２主放電電極１３０と第２予備放電電極１４０とに対して交流電圧を印加するための電気機器である。本第１実施形態においては、第２電源１７１は、一般家庭用電源（１００Ｖ）から電力供給を受けて第２主放電電極１３０および第２予備放電電極１４０に対して電圧が±１ｋＶ～±２０ｋＶの範囲でかつ周波数が１００Ｈｚ～３０ｋＨｚの範囲で所望の電圧および周波数の交流電圧を印加することができる。この場合、第２電源１７１は、出力電圧の位相を変化させる図示しない移相器を備えている。また、第２電源１７１は、矩形波、正弦波、台形波および三角波のうちのいずれの交流電圧を連続的にまたは間欠的に出力するものであってもよいが、第１電源１７０と同じ波形でかつ逆位相など位相をずらして出力するように調整される。
【0056】
なお、これらの第１電源１７０および第２電源１７１の出力電圧および周波数は、生成する予備プラズマＰＰおよび主プラズマＰＭに応じて適宜設定されるものであって本第１実施形態に限定されるものでないことは当然である。
【0057】
アース１７２は、第１主放電電極１１０と第１予備放電電極１２０との間で交流電圧を印加する予備放電回路および第２主放電電極１３０と第２予備放電電極１４０との間で交流電圧を印加する予備放電回路をそれぞれ接地するための電気回路である。本第１実施形態においては、アース１７２は、第１予備放電電極１２０および第２予備放電電極１４０にそれぞれ接続された状態で設けられている。
【0058】
なお、アース１７２は、第１主放電電極１１０および第２主放電電極１３０にそれぞれ接続された状態で設けられていてもよい。また、アース１７２は、第１主放電電極１１０と第１予備放電電極１２０との間で交流電圧を印加する予備放電回路および第２主放電電極１３０と第２予備放電電極１４０との間で交流電圧を印加する予備放電回路ごとにそれぞれ別々に設けてもよい。さらに、アース１７２は、省略してもよい。
【0059】
制御装置１８０は、直方体状の筐体の内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを備えて構成されており、プラズマ生成装置１００の全体の作動を総合的に制御するとともに、記憶装置に予め記憶された図示しないプラズマ処理プログラムを実行することにより被処理物ＷＫに対してプラズマ処理を行う。具体的には、制御装置１８０は、誘電体駆動装置１５１、プラズマガス供給装置１６０，１６１、第１電源１７０および第２電源１７１の各作動を制御して主放電用誘電体１５０上の被処理物ＷＫに対してプラズマ処理を実行する。
【0060】
この制御装置１８０には、作業者からの指示を受け付けて制御装置１８０に入力するスイッチ群からなる入力装置および制御装置１８０の作動状況を表示する表示ランプおよび液晶表示装置をそれぞれ備えた操作盤１８１を備えている。なお、このプラズマ生成装置１００は、外部電源か電力を受けて電力を必要とする機器、具体的には、誘電体駆動装置１５１、プラズマガス供給装置１６０，１６１、第１電源１７０、第２電源１７１および制御装置１８０にそれぞれ電力を供給する電源部を備えているが本発明に直接関わらないため、その説明は省略する。
【0061】
そして、このプラズマ生成装置１００は、被処理物ＷＫにプラズマを照射する作業を行う屋内または屋外に設けられる。この場合、プラズマ生成装置１００は、単体で設置されてもよいが被処理物ＷＫに対して各種の加工を行う加工ライン内に組み込まれて設けられてもよい。
【0062】
（プラズマ生成装置１００の作動）
次に、上記のように構成したプラズマ生成装置１００の作動について説明する。本第１実施形態においては、プラズマ生成装置１００は、豆、小麦、ゴマ、胡椒または茶葉（碾茶や抹茶を含む）などの粉状または粒状の食品の製造加工ラインに組み込まれてこれらを被処理物ＷＫとして殺菌消毒処理を行う場合について説明する。この場合、プラズマ生成装置１００は、標準大気圧の大気中に直接露出した状態で設置される。
次に、上記のように構成したプラズマ生成装置１００の作動について説明する。本第１実施形態においては、プラズマ生成装置１００は、豆、小麦、ゴマ、胡椒または茶葉（碾茶や抹茶を含む）などの粉状または粒状の食品の製造加工ラインに組み込まれてこれらを被処理物ＷＫとして殺菌消毒処理を行う場合について説明する。この場合、プラズマ生成装置１００は、標準大気圧の大気中に直接露出した状態で設置される。
【0063】
プラズマ生成装置１００を使用して被処理物ＷＫにプラズマ照射を行う作業者は、まず、制御装置１８０を起動させてプラズマ処理に関する初期設定を行う。具体的には、作業者は、操作盤１８１を操作して第１電源１７０の電圧、電流、および周波数、第２電源１７１の電圧、電流、および周波数、被処理物ＷＫの搬送速度およびプラズマガスの供給量をそれぞれ設定する。
【0064】
この場合、第１電源１７０および第２電源１７１の各電圧、電流および周波数は、主プラズマＰＭを発生させるために必要な予備プラズマＰＰを発生させるための電圧、電流および周波数である。これらの第１電源１７０および第２電源１７１がそれぞれ出力する各電圧、電流および周波数は、発生させる主プラズマＰＭに応じて予め実験的に求めることができる。
【0065】
本第１実施形態においては、作業者は、制御装置１８０に対して第１電源１７０および第２電源１７１の各出力として、例えば、電圧が±１５ｋＶ、電流が２０ｍＡおよび周波数が５ｋＨｚの交流電圧を設定する。また、作業者は、制御装置１８０に対して第１電源１７０の出力電圧を第２電源１７１の出力電圧とは逆位相の交流電圧を設定する。
【0066】
また、被処理物ＷＫの搬送速度とは、主放電用誘電体１５０に載置した被処理物ＷＫを第１主放電電極１１０と第２主放電電極１３０との間に形成される主プラズマＰＭ空間内を通過させる速度であり、誘電体駆動装置１５１の駆動ローラの回転速度である。本第１実施形態においては、作業者は、制御装置１８０に対して被処理物ＷＫの搬送速度として、例えば、毎分５００ｍｍの速度を設定する。
【0067】
また、プラズマガスの供給量とは、第１プラズマガス噴出口１１４および第２プラズマガス噴出口１３４からそれぞれ噴出させるプラズマガスの流量である。このプラズマガスの供給量は、第１主放電電極１１０および第２主放電電極１３０の各形状および大きさ、第１電源１７０および第２電源１７１の各出力に応じて予め実験的に求めることができる。本第１実施形態においては、作業者は、制御装置１８０に対して第１プラズマガス噴出口１１４から噴出させるプラズマガスの供給量として毎分１Ｌを設定するとともに、第１プラズマガス噴出口１１４から噴出させるプラズマガスの供給量として毎分２Ｌを設定する。
【0068】
次に、作業者は、操作盤１８１を操作して制御装置１８０に対して主プラズマＰＭの生成を指示する。この主プラズマＰＭの生成処理は、制御装置１８０が以下のサブステップ１～３を実行することによって行われる。
【0069】
サブステップ１：第１主放電電極１１０に予備プラズマＰＰを生成する。
具体的には、制御装置１８０は、図４に示すように、プラズマガス供給装置１６０の作動を制御することによって第１主放電電極１１０に対してプラズマガスを供給することで第１主放電電極１１０の第１プラズマガス噴出口１１４からプラズマガスを噴出させる（破線矢印参照）。
具体的には、制御装置１８０は、図４に示すように、プラズマガス供給装置１６０の作動を制御することによって第１主放電電極１１０に対してプラズマガスを供給することで第１主放電電極１１０の第１プラズマガス噴出口１１４からプラズマガスを噴出させる（破線矢印参照）。
【0070】
次に、制御装置１８０は、第１電源１７０の作動を制御することによって第１主放電電極１１０と第１予備放電電極１２０との間に交流電圧を印加する。これにより、第１主放電電極１１０と第１予備放電電極１２０との間では、図４に示すように、両者間に存在するプラズマガスおよび大気の一部が電離するとともに活性化されて予備プラズマＰＰが発生する。
【0071】
この場合、予備プラズマＰＰは、４つの第１予備放電電極１２０にそれぞれ沿って４つの線状に生成される。すなわち、予備プラズマＰＰは、大気圧下における誘電体バリア放電によって生成される。なお、図４においては、予備プラズマＰＰを薄いハッチングで示している。
【0072】
この予備プラズマＰＰの生成に際しては、主電極対向面１１１上においてプラズマガスの噴出量のムラが抑えられるとともにプラズマガスの散逸が防止される。具体的には、主電極対向面１１１上においては、プラズマガスジャケット１１５およびパンチングプレート１１６ａ，１１６ｂによって複数の第１プラズマガス噴出口１１４間におけるプラズマガスの噴出量のムラが抑えられる。また、主電極対向面１１１上においては、主放電用誘電体１５０が近接配置されているため、第１プラズマガス噴出口１１４から噴出したプラズマガスの散逸が抑制される。
【0073】
これらにより、主電極対向面１１１上においては、４つの第１予備放電電極１２０の長さ方向および幅方向に沿った平面視で方形の面状に迅速に均一で安定的な予備プラズマＰＰが発生するとともに発生した予備プラズマＰＰの成長および維持が安定的に行われる。なお、均一な予備プラズマＰＰとは、少なくとも人が目視で均一と確認できるレベルである。また、図１および図６においては、プラズマガスの流れを破線矢印で示している。
【0074】
サブステップ２：第２主放電電極１３０に予備プラズマＰＰを生成する。
具体的には、制御装置１８０は、図５に示すように、プラズマガス供給装置１６１の作動を制御することによって第２主放電電極１３０に対してプラズマガスを供給することで第２主放電電極１３０の第２プラズマガス噴出口１３４からプラズマガスを噴出させる（破線矢印参照）。
具体的には、制御装置１８０は、図５に示すように、プラズマガス供給装置１６１の作動を制御することによって第２主放電電極１３０に対してプラズマガスを供給することで第２主放電電極１３０の第２プラズマガス噴出口１３４からプラズマガスを噴出させる（破線矢印参照）。
【0075】
次に、制御装置１８０は、第２電源１７１の作動を制御することによって第２主放電電極１３０と第２予備放電電極１４０との間に交流電圧を印加する。これにより、第２主放電電極１３０と第２予備放電電極１４０との間では、図５に示すように、両者間に存在するプラズマガスおよび大気の一部が電離するとともに活性化されて予備プラズマＰＰが発生する。
【0076】
この場合、予備プラズマＰＰは、５つの第２予備放電電極１４０にそれぞれ沿って５つの線状に生成される。すなわち、予備プラズマＰＰは、大気圧下における誘電体バリア放電によって生成される。なお、図５においては、予備プラズマＰＰを薄いハッチングで示している。
【0077】
この予備プラズマＰＰの生成に際しては、主電極対向面１３１においてプラズマガスの噴出量のムラが抑えられる。具体的には、主電極対向面１３１においては、プラズマガスジャケット１３５およびパンチングプレート１３６ａ，１３６ｂによって複数の第２プラズマガス噴出口１３４間におけるプラズマガスの噴出量のムラが抑えられる。
【0078】
これにより、主電極対向面１３１においては、第２予備放電電極１４０の長さ方向に沿って迅速に均一で安定的な予備プラズマＰＰが発生するとともに発生した予備プラズマＰＰの成長および維持が促進される。
【0079】
サブステップ３：第１主放電電極１１０と第２主放電電極１３０との間に主プラズマＰＭを生成する。
この主プラズマＰＭの生成は、第２主放電電極１３０における予備プラズマＰＰの生成後、直ちに行われる。具体的には、第２主放電電極１３０は、第２プラズマガス噴出口１３４から第１主放電電極１１０に向けてプラズマガスを噴出している。
この主プラズマＰＭの生成は、第２主放電電極１３０における予備プラズマＰＰの生成後、直ちに行われる。具体的には、第２主放電電極１３０は、第２プラズマガス噴出口１３４から第１主放電電極１１０に向けてプラズマガスを噴出している。
【0080】
これにより、第２主放電電極１３０に生成された予備プラズマＰＰは、図６に示すように、第１主放電電極１１０側に成長することで第２主放電電極１３０と主放電用誘電体１５０との間に存在するプラズマガスおよび大気の一部が第２主放電電極１３０から延びる予備プラズマＰＰによって発生した電子または活性種をトリガとして電離するとともに活性化されて主プラズマＰＭが発生する。なお、図６においては、主プラズマＰＭを予備プラズマＰＰよりも濃いハッチングで示している。
【0081】
この場合、第２主放電電極１３０と主放電用誘電体１５０との間においては、第２主放電電極１３０から噴出されるプラズマガスによって第２主放電電極１３０と主放電用誘電体１５０との間の空間内におけるプラズマガスの濃度のムラが抑えられる。また、主放電用誘電体１５０においては、第１予備放電電極１２０による予備プラズマＰＰの生成によって生成された電荷が第１主放電電極１１０側の面に均一に帯電している。
【0082】
これらにより、主プラズマＰＭは、５つの線状に形成された予備プラズマＰＰのうちの外側に形成された２つの予備プラズマＰＰ間における方形の面状の領域内で放電が一様で柱状に延びて形成される。すなわち、本発明に係るプラズマ生成装置１００は、第１主放電電極１１０と第２主放電電極１３０との間で均一な放電が面状に広がって柱状に立ち上る主プラズマＰＭを短時間に精度良く成形できるとともに安定期に維持することができる。なお、第１主放電電極１１０と第２主放電電極１３０との間で均一な放電が面状に広がって柱状に立ち上る主プラズマＰＭとは、少なくとも人が目視で均一と確認できるレベルである。
【0083】
次に、作業者は、主放電用誘電体１５０を回転駆動させる。具体的には、作業者は、操作盤１８１を操作して制御装置１８０に対して誘電体駆動装置１５１における駆動ローラの回転駆動の開始を指示することで主放電用誘電体１５０を回転駆動させることができる（図６における破線矢印参照）。
【0084】
次に、作業者は、被処理物ＷＫへのプラズマ照射処理を行う。具体的には、作業者は、主放電用誘電体１５０上に被処理物ＷＫを連続的に供給するワーク供給装置（図示せず）の作動を開始させることによって主放電用誘電体１５０上に被処理物ＷＫを連続的に供給する。これにより、主放電用誘電体１５０上に載置された被処理物ＷＫは、第１主放電電極１１０と第２主放電電極１３０との間に形成された主プラズマＰＭ中を通過することでプラズマ照射されて殺菌処理が行なわれる。なお、主プラズマＰＭが照射された被処理物ＷＫは、図示しない被処理物ＷＫの回収装置によって回収される。
【0085】
次に、作業者は、被処理物ＷＫへのプラズマ照射処理を終了する場合には、被処理物ＷＫを主放電用誘電体１５０上に供給するワーク供給装置の作動を停止させた後、操作盤１８１を操作して制御装置１８０に対して誘電体駆動装置１５１、第１電源１７０、第２電源１７１およびプラズマガス供給装置１６０，１６１の各作動の停止を指示する。これにより、プラズマ生成装置１００は、予備プラズマＰＰおよび主プラズマＰＭがそれぞれ消滅するとともに主放電用誘電体１５０の回転駆動が停止して被処理物ＷＫへのプラズマ照射処理を終了することができる。
【0086】
ここで、本発明者らが行った実験結果について図７（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。図７（Ａ）は、プラズマ生成装置１００における第２主放電電極１３０から第２予備放電電極１４０を省略した構成の主放電用誘電体１５０上に感熱紙を載置した状態で上記主プラズマＰＭを発生させて所定時間（６０秒）経過した後の感熱紙の状態を示している。この場合、第２主放電電極１３０は、予備放電電極収容部１３２が不要であるため主電極対向面１３１は平坦面に形成されている。一方、図７（Ｂ）は、プラズマ生成装置１００における第１主放電電極１１０から第１予備放電電極１２０を省略した構成の主放電用誘電体１５０上に感熱紙を載置した状態で上記主プラズマＰＭを発生させて所定時間（６０秒）経過した後の感熱紙の状態を示している。この場合、第１主放電電極１１０は、予備放電電極収容部１１２が不要であるため主電極対向面１１１は平坦面に形成されている。
【0087】
本第１実施形態に係るプラズマ生成装置１００においては、図７（Ａ）に示されるように、感熱紙上に方形状に黒色部分が均等に形成されており、主プラズマＰＭが均等に形成されたことを意味している。一方、第１予備放電電極１２０を省略した構成のプラズマ生成装置１００においては、図７（Ｂ）に示されるように、感熱紙上に断続的な線状に黒色部分が形成されており、主プラズマＰＭが第２予備放電電極１４０に沿って形成されたことを意味している。これらの図７（Ａ），（Ｂ）に示されるように、本第１実施形態に係るプラズマ生成装置１００によれば、第１予備放電電極１２０に主放電用誘電体１５０が隣接配置されているため、主プラズマＰＭの局所的な形成を抑えて主プラズマＰＭを均一な面状に形成することができる。
【0088】
＜第２実施形態＞
次に、本発明に係るプラズマ生成装置の一実施形態である第２実施形態について図８～図１２を参照しながら説明する。この第２実施形態に係るプラズマ生成装置２００は、上記第１実施形態に対して種々相違する部分があるが、第１実施形態における第１予備放電電極１２０に対して第１予備放電電極２０１が異なる構成である点が最も相違する部分である。したがって、この第２実施形態におけるプラズマ生成装置２００においては、上記第１実施形態におけるプラズマ生成装置１００と異なる部分を中心に説明して、両実施形態において共通する部分または対応する部分についての説明を適宜省略する。
次に、本発明に係るプラズマ生成装置の一実施形態である第２実施形態について図８～図１２を参照しながら説明する。この第２実施形態に係るプラズマ生成装置２００は、上記第１実施形態に対して種々相違する部分があるが、第１実施形態における第１予備放電電極１２０に対して第１予備放電電極２０１が異なる構成である点が最も相違する部分である。したがって、この第２実施形態におけるプラズマ生成装置２００においては、上記第１実施形態におけるプラズマ生成装置１００と異なる部分を中心に説明して、両実施形態において共通する部分または対応する部分についての説明を適宜省略する。
【0089】
（プラズマ生成装置２００の構成）
プラズマ生成装置１００は、第１予備放電電極２０１を備えている。第１予備放電電極２０１は、予備プラズマＰＰを発生させるための部品であり、平面視で長方形状に延びる板状体で構成されている。この第１予備放電電極２０１は、主として、第１導体２０２、第２導体２０３および被覆体２０４をそれぞれ備えて構成されている。
プラズマ生成装置１００は、第１予備放電電極２０１を備えている。第１予備放電電極２０１は、予備プラズマＰＰを発生させるための部品であり、平面視で長方形状に延びる板状体で構成されている。この第１予備放電電極２０１は、主として、第１導体２０２、第２導体２０３および被覆体２０４をそれぞれ備えて構成されている。
【0090】
第１導体２０２は、第２導体２０３との間で予備プラズマＰＰを発生させるための電極であり、導電性を有する材料を長尺に延ばして形成されている。本第２実施形態においては、第１導体２０２は、銅材を幅が２ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ、長さが１００ｍｍの平面視で長方形状で帯状に延びるシート状に形成して構成されている。
【0091】
なお、第１導体２０２は、導電性を有する材料であれば良く、例えば、銀、金、チタンまたはアルミニウム材など銅以外の材料で構成することもできる。また、第１導体２０２は、断面形状が方形のシート状以外にシート状よりも厚く剛性を有する板状、シート状よりも薄くより柔軟なフィルム状に形成することができる。また、第１導体２０２は、断面形状が方形以外の形状、例えば、円形（楕円形を含む）または多角形（三角形状、五角形、六角形など）の形状であってもよいが扁平な形状が好ましい。
【0092】
この第１導体２０２は、長尺に延びる複数（本実施形態においては、５つ）の導体が被覆体２０４内における同一平面内で互いに平行に並べられて配置されている。そして、第１導体２０２は、第１導体２０２を構成する前記複数の各導体が後述する第１電源２４０にそれぞれ電気的に接続されている。
【0093】
第２導体２０３は、第１導体２０２との間で予備プラズマＰＰを発生させるための電極であり、導電性を有する材料を長尺に延ばして形成されている。本実施形態においては、第２導体２０３は、銅材を幅が２ｍｍ、厚さが０．１ｍｍ、長さが１００ｍｍの平面視で長方形状で帯状に延びるシート状に形成して構成されている。すなわち、第２導体２０３は、第１導体２０２と同じ材料、同じ形状および同じ大きさで形成されている。
【0094】
なお、第２導体２０３は、第１導体２０２と同様に、導電性を有する材料であれば良く、例えば、銀、金、チタンまたはアルミニウム材など銅以外の材料で構成することもできる。また、第２導体２０３は、断面形状が方形のシート状以外にシート状よりも厚く剛性を有する板状、シート状よりも薄くより柔軟なフィルム状に形成することができる。また、第２導体２０３は、断面形状が方形以外の形状、例えば、円形（楕円形を含む）または多角形（三角形状、五角形、六角形など）の形状であってもよいが扁平な形状が好ましい。
【0095】
この第２導体２０３は、第１導体２０２と同様に、長尺に延びる複数（本実施形態においては、５つ）の導体が被覆体２０４内における同一平面内で互いに平行に並べられて配置されている。この場合、第２導体２０３は、第１導体２０２に対して被覆体２０４を介した所定の間隔で互いに対向する位置に配置されている。ここで、所定の間隔は、生成する予備プラズマＰＰに応じて適宜決定されるが、０．５ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下が好ましい。
【0096】
そして、この第２導体２０３は、第２導体２０３を構成する前記複数の各導体が第２電源２４２にそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、互いに対向し合う第１導体２０２と第２導体２０３とは一対の予備放電用の電極を構成している。本実施形態においては、第１予備放電電極２０１は、５つの一対の電極を備えて構成されている。
【0097】
被覆体２０４は、第１導体２０２および第２導体２０３をそれぞれ覆って両者を電気的に絶縁するとともに第１導体２０２と第２導体２０３との間に生じた予備プラズマＰＰを外部に噴出させるための部品であり、第１導体２０２と第２導体２０３との間を介しつつ第１導体２０２および第２導体２０３の全体を覆う大きさの不導体で構成されている。本第２実施形態においては、被覆体２０４は、アルミナなどのセラミック材を幅が３４ｍｍ、厚さが３．２ｍｍおよび長さが１００ｍｍの平面視で長方形状の板状に成形して構成されている。
【0098】
これにより、被覆体２０４の端面には、第１導体２０２および第２導体２０３の各端面が露出しており、これらの各露出部分に第１電源２４０および第２電源２４２がそれぞれ電気的に接続されている。この被覆体２０４には、第１プラズマガス噴出口２０５が形成されている。
【0099】
第１プラズマガス噴出口２０５は、第１導体２０２と第２導体２０３との間で予備プラズマＰＰを発生させるとともに発生させた予備プラズマＰＰを外部に噴出させるための部分であり、被覆体２０４の厚さ方向に貫通する貫通孔で構成されている。この第１プラズマガス噴出口２０５は、互いに対を構成する第１導体２０２および第２導体２０３に隣接する位置に第１導体２０２および第２導体２０３の長手方向に沿って複数（本実施形態においては８つまたは７つ）形成されている。本第２実施形態においては、第１プラズマガス噴出口２０５は、前記５つの一対の電極における互いに隣接し合う一対の電極間にそれぞれ形成されている。
【0100】
この場合、第１プラズマガス噴出口２０５は、内周面に第１導体２０２および第２導体２０３を露出させることなく第１導体２０２および第２導体２０３に隣接する位置に形成される。すなわち、第１導体２０２および第２導体２０３は、第１プラズマガス噴出口２０５の内周面に露出することなく同内周面に隣接配置されている。この場合、第１プラズマガス噴出口２０５の内周面から第１導体２０２および第２導体２０３までの各最短距離は、第１導体２０２と第２導体２０３とで異なっていてもよいが、第１導体２０２と第２導体２０３とで同一の距離に形成することでプラズマジェットの生成を安定化することができる。また、第１プラズマガス噴出口２０５は、両端部の開口部間の長さである全長は、被覆体２０４の厚さである３．２ｍｍに形成されている。
【0101】
なお、第１プラズマガス噴出口２０５の大きさは、第１導体２０２および第２導体２０３の大きさおよび両電極に印加する電圧の大きさによって適宜決定される。本実施形態においては、第１プラズマガス噴出口２０５の内径は２ｍｍに形成されている。また、第１プラズマガス噴出口２０５の形成密度は、発生させる予備プラズマＰＰの仕様に応じて適宜設定される。すなわち、第１プラズマガス噴出口２０５は、その形成密度が高いほど均一な予備プラズマＰＰを精度良く安定的に生成させることができる。また、第１プラズマガス噴出口２０５は、内周面に第１導体２０２および第２導体２０３のうちの少なくとも一方を露出させた状態で形成することもできる。
【0102】
また、第１プラズマガス噴出口２０５は、第１予備放電電極２０１の幅方向（図９において上下方向）に互いに隣接する第１プラズマガス噴出口２０５を構成する各貫通孔が幅方向において互いに隣接し合わないように第１予備放電電極２０１の長手方向（図９において左右方向）にずれて配置（千鳥状に配置）されている。また、第１プラズマガス噴出口２０５の断面形状は、本実施形態においては円形に形成されているが、円形（楕円を含む）以外の形状、例えば、方形（長孔などのスリット状を含む）または多角形であってもよいことは当然である。
【0103】
なお、被覆体２０４は、第１導体２０２および第２導体２０３をそれぞれ覆う不導体であれば良く、例えば、アルミナ以外のセラミック材、樹脂材またはゴム材などで構成することもできる。また、第１導体２０２、第２導体２０３および被覆体２０４の大きさは、予備プラズマＰＰを生成する必要性に応じて適宜設計されるものであり、本第２実施形態に限定されるものではないことは当然である。この被覆体２０４は、第１主放電電極２１０に支持されている。
【0104】
第１主放電電極２１０は、プラズマガスを供給しつつ第１予備放電電極２０１を支持するとともに第２主放電電極２２０と対を構成して主プラズマＰＭを発生させるための部品であり、導電性を有する材料を長尺に延ばして形成されている。より具体的には、第１主放電電極２１０は、第１予備放電電極２０１に沿って長尺に延びるとともに第２主放電電極２２０に対して対向する板状体で構成されている。本実施形態においては、第１主放電電極２１０は、アルミニウム材を長さが１００ｍｍ、幅が５０ｍｍおよび厚さが１５ｍｍの板状体に図示上方に向かって開口する凹部を形成して構成されている。この第１主放電電極２１０は、保持部２１１と電極部２１６とで構成されている。
【0105】
保持部２１１は、主として、第１予備放電電極２０１を支持する部分であり、平面視で長方形の枠状に形成されている。この保持部２１１は、第２主放電電極２２０に対向する側が内側に屈曲して方形枠状の平面部が形成されており、この方形枠状の平面部に第１予備放電電極２０１が絶縁性のセラミック接着剤（図示せず）で固着されている。
【0106】
また、保持部２１１には、前記方形枠状の平面部の内側に開口部２１１ａが形成されるとともに、保持部２１１における電極部２１６側にプラズマガスジャケット２１２が形成されている。開口部２１１ａは、プラズマガスジャケット２１２内に導かれたプラズマガスを第１予備放電電極２０１における第１プラズマガス噴出口２０５に導くために開口した部分である。
【0107】
プラズマガスジャケット２１２は、電極部２１６の導入路２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃから導かれるプラズマガスを一時的に貯留して第１予備放電電極２０１に導くための部分であり、保持部２１１を貫通する空洞部で構成されている。本第２実施形態においては、プラズマガスジャケット２１２は、保持部２１１の裏面側から見た平面視で略長方形状に形成されている。このプラズマガスジャケット２１２内には、パンチングプレート２１３，２１４およびスペーサ２１５がそれぞれ設けられている。
【0108】
パンチングプレート２１３，２１４は、プラズマガスジャケット２１２内に導入されたプラズマガスの流れを緩衝するための部品であり、上記第１実施形態におけるパンチングプレート１１６ａ，１１６ｂと同様に構成されている。スペーサ２１５は、パンチングプレート２１３，２１４が互いに密着して重なること防止するとともに、パンチングプレート２１３，２１４の各板面がプラズマガスジャケット２１２および電極部２１６にそれぞれ密着することを防止してこれらの各間に隙間を形成するための部品である。
【0109】
このスペーサ２１５は、金属材、樹脂材またはセラミック材を平板リング状に形成して構成されている。本実施形態においては、スペーサ２１５は、プラズマガスジャケット２１２の底部部分とパンチングプレート２１３との間、パンチングプレート２１３とパンチングプレート２１４との間、パンチングプレート２１４と電極部２１６の図示上面との間にそれぞれ配置されている。なお、上記第１実施形態においては、説明を省略したが、上記第１実施形態においてもスペーサ２１５に相当するスペーサが設けられている。
【0110】
電極部２１６は、第１主放電電極２１０において主として電極として機能しつつプラズマガスジャケット２１２における図示上方側の開口部を覆ってプラズマガスジャケット２１２内を密閉するとともにプラズマガスジャケット２１２内にプラズマガスを導くための部品であり、導電性を有する金属材料を平面視で保持部２１１と同じ大きさの方形の板状に形成して構成されている。この電極部２１６は、第２主放電電極２２０に対向する主電極対向面２１６ａは平面状に形成されているとともに、この主電極対向面２１６ａに開口した状態で導入路２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃがそれぞれ形成されている。
【0111】
導入路２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃは、上記第１実施形態における導入路１１７ａ，１１７ｂに相当する部分であり、プラズマガスジャケット２１２内にプラズマガスを導く。これらの３つの導入路２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃは、上記第１実施形態におけるプラズマガス供給装置１６０に相当するプラズマガス供給装置（図示せず）に接続されている。
【0112】
この第１主放電電極２１０は、第１電源２４０に電気的に接続された状態で第２主放電電極２２０に対して所定の距離を介した位置に電極支持体２１８によって支持されている。電極支持体２１８は、上記第１実施形態における電極支持体１１８に相当する部品であり、プラズマ生成装置２００に固定的に設けられている。
【0113】
第２主放電電極２２０は、第１主放電電極２１０と対を構成して主プラズマＰＭを発生させるための部品であり、導電性を有する材料を長尺に延ばして形成されている。より具体的には、第２主放電電極２２０は、第１主放電電極２１０に保持された第１予備放電電極２０１に主放電用誘電体２３０を介して対向する主電極対向面２２１を有した板状体で構成されている。本実施形態においては、第２主放電電極２２０は、アルミニウム材を長さが１００ｍｍ、幅が５０ｍｍおよび厚さが１０ｍｍの板状体に形成して構成されている。この第２主放電電極２２０は、第１予備放電電極２０１および第１主放電電極２１０に対して所定の距離を介した位置に電極支持体２２２によって支持された状態で第２電源２４２に電気的に接続されている。
【0114】
主電極対向面２２１は、第１主放電電極２１０における主電極対向面２１６ａに面して主プラズマＰＭを発生させるための部分であり、主電極対向面２１６ａと平行な平面に形成されている。この場合、主電極対向面２２１は、第２主放電電極２２０の長手方向および同長手方向に直交する幅方向の各端部がそれぞれ丸みを帯びた曲面形状に形成されて局所的な放電が発生すること防止している。なお、第２主放電電極２２０は、導電性を有する材料であれば良く、例えば、銀、金、チタンまたは銅などアルミニウム材以外の材料で構成することもできる。また、電極支持体２２２は、上記第１実施形態における電極支持体１３８に相当する部品であり、プラズマ生成装置２００に固定的に設けられている。
【0115】
主放電用誘電体２３０は、第１主放電電極２１０と第２主放電電極２２０との間で両者を電気的に絶縁するとともに被処理物ＷＫを支持するための部品であり、第１予備放電電極２０１と第２主放電電極２２０の主電極対向面２２１との間で両者を覆う大きさの不導体で構成されている。すなわち、主放電用誘電体２３０は、上記第１実施形態における主放電用誘電体１５０に相当する。
【0116】
この主放電用誘電体２３０は、第１予備放電電極２０１および主電極対向面２２１の各長手方向および各幅方向の長さよりも長い長さのフッ素樹脂製のシート材を環状の無端ベルト状に形成されており、上記第１実施形態における誘電体駆動装置１５１に相当する誘電体駆動装置（図示せず）における駆動ローラと従動ローラとの間に水平状態で架設されている。
【0117】
この場合、主放電用誘電体２３０は、第１予備放電電極２０１に隣接配置されている。より具体的には、主放電用誘電体２３０は、第１予備放電電極２０１で発生して第１プラズマガス噴出口２０５から噴出する予備プラズマＰＰに接する程度に接近した位置に配置されている。なお、本第２実施形態においては、主放電用誘電体２３０は、厚さが１ｍｍのフッ素樹脂製のシートを用いている。また、本第２実施形態における主放電用誘電体２３０は、無端ベルトの周方向に沿って柔軟に屈曲する不導体で構成されていればよく、フッ素樹脂材以外の樹脂材（例えば、ポリアミド樹脂材など）からなるシート材であってもよい。
【0118】
第１電源２４０および第２電源２４２は、第１予備放電電極２０１に予備プラズマＰＰを発生させるとともに第１主放電電極２１０と第２主放電電極２２０との間で主プラズマＰＭを発生させるための電気機器である。
【0119】
第１電源２４０は、第１予備放電電極２０１を構成する２つの電極である第１導体２０２および第２導体２０３のうちの一方と第１主放電電極２１０とに対して交流電圧を印加するための電気機器である。本実施形態においては、第１電源２４０は、一般家庭用電源（１００Ｖ）から電力供給を受けて第１導体２０２および第１主放電電極２１０に対して電圧が±１ｋＶ～±２０ｋＶの範囲でかつ周波数が１００Ｈｚ～３０ｋＨｚの範囲で所望の電圧および周波数の交流電圧を印加することができる。
【0120】
この場合、第１電源２４０は、出力電圧の位相を変化させる図示しない移相器を備えている。また、第１電源２４０は、矩形波、正弦波、台形波および三角波のうちのいずれの交流電圧を連続的または間欠的に出力するものであってもよい。すなわち、第１電源２４０は、上記第１実施形態における第１電源１７０に相当する。そして、この第１電源２４０は、アース２４１を介して接地されている。
【0121】
第２電源２４２は、第１予備放電電極２０１を構成する２つの電極である第１導体２０２および第２導体２０３のうちの他方と第２主放電電極２２０とに対して交流電圧を印加するための電気機器である。本実施形態においては、第２電源２４２は、前記第２電源１７１と同様に、一般家庭用電源（１００Ｖ）から電力供給を受けて第２導体２０３および第２主放電電極２２０に対して電圧が±１ｋＶ～±２０ｋＶの範囲でかつ周波数が１００Ｈｚ～３０ｋＨｚの範囲で所望の電圧および周波数の交流電圧を印加することができる。
【0122】
この場合、第２電源２４２は、出力電圧の位相を変化させる図示しない移相器を備えている。また、第２電源２４２は、矩形波、正弦波、台形波および三角波のうちのいずれの交流電圧を連続的または間欠的に出力するものであってもよい。この第２電源２４２は、上記第１実施形態における第２電源１７１に対して第２主放電電極２２０と第１予備放電電極２０１とに接続されている点で異なっている。そして、この第２電源２４２は、アース２４３を介して接地されている。
【0123】
なお、アース２４１，２４３は、第１電源２４０と第２電源２４２とで共通の１つのアースで構成してもよい。また、これらの第１電源２４０および第２電源２４２の出力電圧および周波数は、生成する予備プラズマＰＰおよび主プラズマＰＭに応じて適宜設定されるものであって本実施形態に限定されるものでないことは当然である。また、このプラズマ生成装置２００は、被処理物ＷＫにプラズマを照射する作業を行う屋内または屋外の作業台上に直接載置または取り付けて設けられるほか、被処理物ＷＫにプラズマを照射する作業を含む被処理物ＷＫの加工装置や搬送装置の一部に組み込んで設けられる。
【0124】
（プラズマ生成装置２００の作動）
次に、上記のように構成したプラズマ生成装置２００の作動について説明する。このプラズマ生成装置２００は、上記第１実施形態におけるプラズマ生成装置１００と同様に、食品の製造加工ラインに組み込まれてこれらを被処理物ＷＫとして殺菌消毒処理を行う。この場合、プラズマ生成装置２００は、標準大気圧の大気中に直接露出した状態で設置される。
次に、上記のように構成したプラズマ生成装置２００の作動について説明する。このプラズマ生成装置２００は、上記第１実施形態におけるプラズマ生成装置１００と同様に、食品の製造加工ラインに組み込まれてこれらを被処理物ＷＫとして殺菌消毒処理を行う。この場合、プラズマ生成装置２００は、標準大気圧の大気中に直接露出した状態で設置される。
【0125】
プラズマ生成装置２００を使用して被処理物ＷＫにプラズマ照射を行う作業者は、まず、プラズマ処理に関する初期設定を行う。具体的には、作業者は、プラズマ生成装置２００における第１電源２４０および第２電源２４２をそれぞれ操作して各電源が出力する電圧、電流、周波数および位相をそれぞれ設定する。この場合、作業者は、第１電源２４０が出力する交流の出力電圧と第２電源２４２が出力する交流の出力電圧とが互いに同じ周波数でかつ位相が互いに１８０°だけずれた逆位相となるように設定する。
【0126】
また、第１電源２４０および第２電源２４２をそれぞれ操作して各電源が出力する電圧、電流および周波数は、主プラズマＰＭを発生させるための電圧、電流および周波数であり、プラズマ処理内容に応じて予め実験的に求められる。本実施形態においては、作業者は、第１電源２４０および第２電源２４２に対して、例えば、それぞれ電圧が±９ｋＶ、電流が２０ｍＡおよび周波数が１０ｋＨｚで互いに逆位相の交流電圧を設定する。なお、第１電源２４０および第２電源２４２の各出力電圧を互いに同じ値に設定してもよいが、互いに異なる出力電圧値に設定することもできる。
【0127】
次に、作業者は、第１主放電電極２１０と第２主放電電極２２０との間に主プラズマＰＭを発生させる。具体的には、作業者は、第１電源２４０および第２電源２４２をそれぞれ操作して交流電圧を出力させるとともに、プラズマガス供給装置（図示せず）を操作してプラズマガスジャケット２１２内にプラズマガスの供給を開始させる。
【0128】
これにより、第１予備放電電極２０１においては、図１１に示すように、第１導体２０２と第２導体２０３との間に印加された交流電圧によって第１プラズマガス噴出口２０５内の大気の一部が電離するとともに活性化されて予備プラズマＰＰが発生する。すなわち、予備プラズマＰＰは、大気圧下における誘電体バリア放電によって生成される。なお、図１１においては、予備プラズマＰＰを薄いハッチングで示している。また、図１１においては、第１電源２４０および第２電源２４２が第１導体２０２および第２導体２０３にそれぞれ接続されている状態を示すため、第１電源２４０から延びる配線の一部を想像線（二点鎖線）で示すとともに、第２電源２４２から延びる配線の一部を隠れ線（破線）で示す。
【0129】
一方、プラズマガスジャケット２１２内に導入されたプラズマガスは、２つのパンチングプレート２１３，２１４に遮られながら通過して蛇行しながら第１プラズマガス噴出口２０５に進入する。これにより、第１プラズマガス噴出口２０５内にいては、予備プラズマＰＰの生成が促進される。そして、第１プラズマガス噴出口２０５内で生成されたに予備プラズマＰＰは、第１プラズマガス噴出口２０５内に連続的に供給されるプラズマガスによって第１予備放電電極２０１から第２主放電電極２２０に向かって噴出する。この場合、第１プラズマガス噴出口２０５から噴出したプラズマガスは、主放電用誘電体２３０に衝突することで主放電用誘電体２３０における第１予備放電電極２０１側のプラズマガスの濃度が向上する。
【0130】
これにより、第１予備放電電極２０１と第２主放電電極２２０との間においては、図１２に示すように、第１主放電電極２１０と第２主放電電極２２０との間に印加された交流電圧によって第１予備放電電極２０１と第２主放電電極２２０との間に存在する大気および第１プラズマガス噴出口２０５内から噴出したプラズマガスの各一部が前記予備プラズマＰＰによって発生した電子または活性種をトリガとして電離するとともに活性化されて主プラズマＰＭが発生する。
【0131】
この場合、主プラズマＰＭは、３０個の第１プラズマガス噴出口２０５の外縁に対応する略方形の平面状の領域内でプラズマが柱状に延びて形成される。すなわち、本発明に係るプラズマ生成装置２００は、第１予備放電電極２０１と第２主放電電極２２０との間で均一な柱状の主プラズマＰＭを形成することができる。この場合、作業者は、プラズマガス供給設備（図示せず）を操作してプラズマガスの供給量を増加または減少させることで主プラズマＰＭの生成を促進または減退させて主プラズマＰＭが生成される領域を広げまたは狭めることができる。
【0132】
なお、図８、図９、図１１および図１２においては、プラズマガスの流れを破線矢印で示している。また、図１２においては、主プラズマＰＭを予備プラズマＰＰよりも濃いハッチングで示している。また、第１予備放電電極２０１と第２主放電電極２２０との間で均一な放電が面状に広がって柱状に立ち上る主プラズマＰＭとは、少なくとも人が目視で均一と確認できるレベルである。
【0133】
次に、作業者は、主放電用誘電体２３０を回転駆動させる。具体的には、作業者は、誘電体駆動装置（図示せず）を操作することで主放電用誘電体２３０を回転駆動させる（図８における破線矢印参照）。
【0134】
次に、作業者は、被処理物ＷＫへのプラズマ照射処理を行う。具体的には、作業者は、主放電用誘電体２３０上に被処理物ＷＫを連続的に供給する供給装置（図示せず）の作動を開始させることによって主放電用誘電体２３０上に被処理物ＷＫを連続的に供給する。これにより、主放電用誘電体２３０上に載置された被処理物ＷＫは、第１予備放電電極２０１と第２主放電電極２２０との間に形成された主プラズマＰＭ中を通過することでプラズマ照射されて殺菌処理が行なわれる。そして、主プラズマＰＭが照射された被処理物ＷＫは、図示しない被処理物ＷＫの回収装置によって回収される。
【0135】
次に、作業者は、被処理物ＷＫへのプラズマ照射処理を終了する場合には、被処理物ＷＫを主放電用誘電体２３０上に供給するワーク供給装置の作動を停止させた後、第１電源２４０および第２電源２４２の各作動を停止させて第１予備放電電極２０１、第１主放電電極２１０および第２主放電電極２２０への交流電圧の印加を停止させる。これにより、プラズマ生成装置２００は、予備プラズマＰＰおよび主プラズマＰＭが消滅するため、被処理物ＷＫへのプラズマ照射処理を終了することができる。この場合、作業者は、予備プラズマＰＰおよび主プラズマＰＭの消滅とともに、プラズマガス供給設備（図示せず）を操作してプラズマガスの供給を停止させる
【0136】
なお、作業者は、プラズマガス供給設備（図示せず）を操作してプラズマガスの供給を停止させることによっても予備プラズマＰＰおよび主プラズマＰＭを消滅させることができる。これの場合、作業者は、予備プラズマＰＰおよび主プラズマＰＭの消滅とともに、第１電源２４０および第２電源２４２の各作動を停止させる。
【0137】
上記作動説明からも理解できるように、上記第２実施形態によれば、プラズマ生成装置２００は、第１予備放電電極２０１が一対の主放電電極を構成する第１主放電電極２１０に隣接して設けられているとともに、この第１予備放電電極２０１に主放電用誘電体２３０が隣接配置されている。これにより、プラズマ生成装置２００においては、第１予備放電電極２０１が隣接する第１主放電電極２１０との間におけるプラズマガスの電離または活性化を促進して予備プラズマＰＰを積極的に生成させることでこの予備プラズマＰＰを起因として第２主放電電極２２０との間でより大きな主プラズマＰＭを発生させることができる。
【0138】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記変形例の説明においては、参照する各図における上記実施形態と同様の構成部分に同じ符号または対応する符号を付すとともに直接関わらない部分については説明を省略する。
【0139】
例えば、上記第１実施形態においては、第１予備放電電極１２０および第２予備放電電極１４０は、導体１２１，１４１と予備放電用誘電体１２２，１４２とを一体的に組み付けて構成した。しかし、第１予備放電電極１２０および第２予備放電電極１４０は、少なくとも導体１２１，１４１を備えて構成されていればよい。したがって、第１予備放電電極１２０および第２予備放電電極１４０は、導体１２１，１４１のみで構成することができる。この場合、導体１２１，１４１のみで構成された第１予備放電電極１２０および第２予備放電電極１４０は、別体で設けた誘電体（例えば、セラミック接着剤など）を介して予備放電電極収容部１１２，１３２に収容すればよい。
【0140】
また、上記第１実施形態においては、プラズマ生成装置１００は、第１予備放電電極１２０および第２予備放電電極１４０をそれぞれ備えて構成した。しかし、本発明に係るプラズマ生成装置は、第１予備放電電極を備えて構成されればよい。したがって、プラズマ生成装置１００は、第２実施形態のように、第２予備放電電極１４０を省略して構成することができる。この場合、第２電源１７１は、第２主放電電極１３０と第１予備放電電極１２０との間に交流電圧を供給するように接続されればよい。
【0141】
また、上記第１実施形態においては、複数の第１予備放電電極１２０と複数の第２予備放電電極１４０とが互いに対向し合わないようにずれ位置にそれぞれ配置されている。これにより、プラズマ生成装置１００は、均一な面状の主プラズマＰＭを効果的に形成することができる。しかし、複数の第１予備放電電極１２０と複数の第２予備放電電極１４０とは、互いに対向し合うように配置されていても主プラズマＰＭを効果的に形成するができるものである。
【0142】
また、上記第１実施形態においては、プラズマ生成装置１００は、第１予備放電電極１２０および第２予備放電電極１４０にそれぞれプラズマガスを供給するように構成した。しかし、プラズマ生成装置１００は、第１予備放電電極１２０および第２予備放電電極１４０に対して必ずしもプラズマガスを供給する必要はない。したがって、プラズマ生成装置１００は、第１予備放電電極１２０および第２予備放電電極１４０にそれぞれプラズマガスを供給しないように構成することもできる。
【0143】
この場合、プラズマ生成装置１００は、プラズマガスジャケット１１５，１３５、導入路１１７ａ，１１７ｂ，１３７ａ，１３７ｂおよびプラズマガス供給装置１６０，１６１もそれぞれ省略することができる。この場合、ジャケット覆い体１１７も省略することができる。なお、プラズマ生成装置１００は、第１予備放電電極１２０および第２予備放電電極１４０に対してプラズマガスを供給する場合であっても、プラズマガスジャケット１１５，１３５は必ずしも必要ではなく、導入路１１７ａ，１１７ｂ，１３７ａ，１３７ｂを介してプラズマガスを供給することができる。また、プラズマ生成装置１００は、第１予備放電電極１２０および第２予備放電電極１４０を設ける場合においては、第１予備放電電極１２０に対してのみプラズマガスを供給するように構成することもできる。
【0144】
また、上記第１実施形態においては、プラズマ生成装置１００は、第１主放電電極１１０に第１プラズマガス噴出口１１４を設けるとともに第２主放電電極１３０に第２プラズマガス噴出口１３４を設けて構成した。しかし、第１プラズマガス噴出口１１４は、第１予備放電電極１２０と主放電用誘電体１５０との間にプラズマガスを供給するように構成すればよい。また、第２プラズマガス噴出口１３４は、第２予備放電電極１４０と主放電用誘電体１５０との間にプラズマガスを供給するように構成すればよい。
【0145】
したがって、例えば、プラズマ生成装置３００は、図１３に示すように、第１主放電電極１１０および第２主放電電極１３０の周囲から第１予備放電電極１２０と主放電用誘電体１５０との間および第２予備放電電極１４０と主放電用誘電体１５０との間にそれぞれプラズマガス（図示破線矢印参照）を供給するノズルを第１プラズマガス噴出口１１４および第２プラズマガス噴出口１３４として設けることもできる。この場合、第１プラズマガス噴出口１１４および第２プラズマガス噴出口１３４をそれぞれ構成する各ノズルは、プラズマガス供給装置１６０，１６１にそれぞれ接続される。
【0146】
また、上記第１実施形態においては、第１プラズマガス噴出口１１４から噴出させるプラズマガスを第２プラズマガス噴出口１３４から噴出させるプラズマガスよりもプラズマが発生させ易いプラズマガスを選択した。これにより、プラズマ生成装置１００は、平面状の主放電用誘電体１５０における一方の面（第１予備放電電極１２０が隣接配置された側の面）側に沿ってより密度の濃い均一な予備プラズマＰＰを生成させることができ、均一な主プラズマＰＭを低い放電開始電圧または広い電極間距離で生成することができる。また、プラズマの発生を促すプラズマガスは、一般に高価であるため、主放電用誘電体１５０に対して離れた位置に設けられる第２プラズマガス噴出口１３４から噴出させるプラズマガスを安価にすることでプラズマ処理全体を低コスト化することができる。
【0147】
また、第１プラズマガス噴出口１１４からプラズマが発生させ易いプラズマガスを噴出させるとともに、第２プラズマガス噴出口１３４からプラズマ処理に機能を付加することができるプラズマガスを噴出させてプラズマ処理を機能化することができる。例えば、プラズマ生成装置１００は、プラズマ処理とともに被処理物ＷＫに対してクリーニング処理または酸化処理を行う場合には、プラズマガスに酸素などの機能性ガスを混合することができ、ＯＨ基修飾処理を行う場合には、プラズマガスに水蒸気などの機能性ガスを混合することができる。この場合、プラズマ生成装置１００は、機能性ガスを含むことで主プラズマＰＭが生成し難くなることおよび放電開始電圧が高くなることを抑制することができる。また、プラズマ生成装置１００は、被処理物ＷＫに対して薄膜形成処理を行う場合には、プラズマガスにメタンガスまたはアセチレンガスを添加した機能性ガスを用いることができる。
【0148】
一方、第１プラズマガス噴出口１１４から噴出させるプラズマガスと第２プラズマガス噴出口１３４から噴出させるプラズマガスとは、同種のプラズマガスであってもよいことは当然である。また、第２プラズマガス噴出口１３４から噴出させるプラズマガスを第１プラズマガス噴出口１１４から噴出させるプラズマガスよりもプラズマが発生させ易いプラズマガスを選択することもできる。
【0149】
また、上記第１実施形態においては、制御装置１８０は、第１プラズマガス噴出口１１４からプラズマガスを噴出させて予備プラズマＰＰを生成した後に第２プラズマガス噴出口１３４からプラズマガスを噴出するようにプラズマガスの噴出制御を行った。しかし、制御装置１８０は、第１プラズマガス噴出口１１４からのプラズマガスの噴出と第２プラズマガス噴出口１３４からのプラズマガスの噴出を同時行うように制御してもよい。また、第２プラズマガス噴出口１３４からプラズマガスを噴出させ後に第１プラズマガス噴出口１１４からプラズマガスを噴出するようにプラズマガスの噴出制御を行ってもよい。
【0150】
また、上記第１実施形態においては、プラズマ生成装置１００は、制御装置１８０を備えて構成した。これにより、プラズマ生成装置１００は、誘電体駆動装置１５１、プラズマガス供給装置１６０，１６１、第１電源１７０および第２電源１７１をそれぞれ自動制御することができる。しかし、プラズマ生成装置１００は、制御装置１８０を省略して誘電体駆動装置１５１、プラズマガス供給装置１６０，１６１、第１電源１７０および第２電源１７１をそれぞれ手動で操作するようにしてもよい。
【0151】
また、上記第１実施形態においては、第１主放電電極１１０に第１プラズマガス噴出口１１４を設けるとともに第２主放電電極１３０に第２プラズマガス噴出口１３４を設けた。しかし、第１プラズマガス噴出口１１４は、第１主放電電極１１０および第１予備放電電極１２０のうちの少なくとも一方に設けることができる。また、第２プラズマガス噴出口１３４は、第２主放電電極１３０および第２予備放電電極１４０のうちの少なくとも一方に設けることができる。したがって、第１プラズマガス噴出口１１４および第２プラズマガス噴出口１３４は、第２実施形態のように、第１予備放電電極２０１に設けることもできる。なお、第２実施形態における導入路２１７ａ～２１７ｃは、第１プラズマガス噴出口２０５とともに本発明に係る第１プラズマガス噴出口に相当する。
【0152】
また、上記第２実施形態においては、プラズマ生成装置２００は、プラズマガスジャケット２１２を備えて構成した。しかし、プラズマ生成装置２００は、プラズマガスジャケット２１２を省略して構成することもできる。この場合、プラズマ生成装置２００は、第１予備放電電極２０１における第１プラズマガス噴出口２０５毎に導入路２１７ａ～２１７ｃに相当する導入路を備えればよい。
【0153】
また、上記各実施形態においては、主放電用誘電体１５０，２３０は、無端ベルト状に形成した。しかし、主放電用誘電体１５０，２３０は、誘電体で構成されていればよい。したがって、主放電用誘電体１５０，２３０は、ガラスを含むセラミック材、樹脂材またはゴム材などの不導体を環状に形成されていない単なる平面状のシート状、剛性または可撓性を有する板状に形成して構成することができる。
【0154】
また、上記各実施形態においては、主放電用誘電体１５０，２３０を第１予備放電電極１２０，２０１に近接配置した。この場合、主放電用誘電体１５０，２３０は、第１予備放電電極１２０，２０１に対して第１予備放電電極１２０，２０１が発生させる予備プラズマＰＰに接する程度の位置に配置されるとよい。この場合、主放電用誘電体１５０，２３０と第１予備放電電極１２０，２０１との間隔は、０ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下が好適であり、０ｍｍ以上かつ５ｍｍ以下が更に好適である。すなわち、主放電用誘電体１５０，２３０と第１予備放電電極１２０，２０１とは、互いに接触する位置関係であってもよい。また、主放電用誘電体１５０，２３０と第１予備放電電極１２０，２０１との間隔は、主放電用誘電体１５０と第２予備放電電極１４０または第２主放電電極１３０，２２０との間隔よりも狭く設定してもよい。
【0155】
また、上記各実施形態においては、プラズマ生成装置１００，２００は、食品からなる被処理物ＷＫに対して主プラズマＰＭを照射して殺菌消毒するように構成した。しかし、プラズマ生成装置１００，２００は、食品以外の被処理物ＷＫ（例えば、医療器具など）に対して主プラズマＰＭを照射して殺菌消毒するように構成してもよいし、殺菌挿毒以外の目的で被処理物ＷＫに対して主プラズマＰＭを照射してもよい。プラズマ生成装置１００，２００は、例えば、アッシング、エッチングまたは被膜形成などの表面処理、接着性や濡れ性の改善または表面硬化などの表面改質に用いることができる。
【符号の説明】
【0156】
ＷＫ…被処理物、ＰＰ…予備プラズマ、ＰＭ…主プラズマ、
１００…プラズマ生成装置、
１１０…第１主放電電極、１１１…主電極対向面、１１２…予備放電電極収容部、１１３…セラミック接着剤、１１４…第１プラズマガス噴出口、１１５…プラズマガスジャケット、１１６ａ，１１６ｂ…パンチングプレート、１１７…ジャケット覆い体、１１７ａ，１１７ｂ…導入路、１１８…電極支持体、
１２０…第１予備放電電極、１２１…導体、１２２…予備放電用誘電体、
１３０…第２主放電電極、１３１…主電極対向面、１３２…予備放電電極収容部、１３３…セラミック接着剤、１３４…第２プラズマガス噴出口、１３５…プラズマガスジャケット、１３６ａ，１３６ｂ…パンチングプレート、１３７…ジャケット覆い体、１３７ａ，１３７ｂ…導入路、１３８…電極支持体、
１４０…第２予備放電電極、１４１…導体、１４２…予備放電用誘電体、
１５０…主放電用誘電体、１５１…誘電体駆動装置、
１６０，１６１…プラズマガス供給装置、
１７０…第１電源、１７１…第２電源、１７２…アース、
１８０…制御装置、１８１…操作盤、
２００…プラズマ生成装置、
２０１…第１予備放電電極、２０２…第１導体、２０３…第２導体、２０４…被覆体、２０５…第１プラズマガス噴出口、
２１０…第１主放電電極、２１１…保持部、２１１ａ…開口部、２１２…プラズマガスジャケット、２１３，２１４…パンチングプレート、２１５…スペーサ、２１６…電極部、２１６ａ…主電極対向面、２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃ…導入路、２１８…電極支持体、
２２０…第２主放電電極、２２１…主電極対向面、２２２…電極支持体、
２３０…主放電用誘電体、
２４０…第１電源、２４１…アース、２４２…第２電源、２４３…アース。
３００…プラズマ生成装置。
１００…プラズマ生成装置、
１１０…第１主放電電極、１１１…主電極対向面、１１２…予備放電電極収容部、１１３…セラミック接着剤、１１４…第１プラズマガス噴出口、１１５…プラズマガスジャケット、１１６ａ，１１６ｂ…パンチングプレート、１１７…ジャケット覆い体、１１７ａ，１１７ｂ…導入路、１１８…電極支持体、
１２０…第１予備放電電極、１２１…導体、１２２…予備放電用誘電体、
１３０…第２主放電電極、１３１…主電極対向面、１３２…予備放電電極収容部、１３３…セラミック接着剤、１３４…第２プラズマガス噴出口、１３５…プラズマガスジャケット、１３６ａ，１３６ｂ…パンチングプレート、１３７…ジャケット覆い体、１３７ａ，１３７ｂ…導入路、１３８…電極支持体、
１４０…第２予備放電電極、１４１…導体、１４２…予備放電用誘電体、
１５０…主放電用誘電体、１５１…誘電体駆動装置、
１６０，１６１…プラズマガス供給装置、
１７０…第１電源、１７１…第２電源、１７２…アース、
１８０…制御装置、１８１…操作盤、
２００…プラズマ生成装置、
２０１…第１予備放電電極、２０２…第１導体、２０３…第２導体、２０４…被覆体、２０５…第１プラズマガス噴出口、
２１０…第１主放電電極、２１１…保持部、２１１ａ…開口部、２１２…プラズマガスジャケット、２１３，２１４…パンチングプレート、２１５…スペーサ、２１６…電極部、２１６ａ…主電極対向面、２１７ａ，２１７ｂ，２１７ｃ…導入路、２１８…電極支持体、
２２０…第２主放電電極、２２１…主電極対向面、２２２…電極支持体、
２３０…主放電用誘電体、
２４０…第１電源、２４１…アース、２４２…第２電源、２４３…アース。
３００…プラズマ生成装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】