(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-22
(45)【発行日】2023-10-02
(54)【発明の名称】ガス混合装置と、ガス混合装置を用いた放電処理装置
(51)【国際特許分類】
B01F 25/435 20220101AFI20230925BHJP
B01F 23/10 20220101ALI20230925BHJP
C23C 16/455 20060101ALI20230925BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20230925BHJP
H05H 1/24 20060101ALI20230925BHJP
【ＦＩ】
B01F25/435
B01F23/10
C23C16/455
H01L21/31 B
H05H1/24
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2023015185
(22)【出願日】2023-02-03
【審査請求日】2023-02-06
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000183738
【氏名又は名称】春日電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002446
【氏名又は名称】弁理士法人アイリンク国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】堀切 賢二
(72)【発明者】
【氏名】小木曽 智
(72)【発明者】
【氏名】杉村 智
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 敏雄
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 輝夫
(72)【発明者】
【氏名】松浦 慶
(72)【発明者】
【氏名】田村 豊
【審査官】河野 隆一朗
(56)【参考文献】
【文献】特表２０２２－５０７５１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０４０４３５３９（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第０１６９８４３２（ＵＳ，Ａ）
【文献】特公昭３４－００５３４６（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】実公昭３３－０２０２７４（ＪＰ，Ｙ１）
【文献】特開昭６１－２３４９１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－１３１５２４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｆ ２５／４３５
Ｂ０１Ｆ ２３／１０
Ｂ０１Ｆ ２５／４４ － ２５／４５２
Ｃ２３Ｃ １６／４５５
Ｆ１７Ｄ １／００ － １７／０７５
Ｈ０１Ｌ ２１／３１ － ２１／３２
Ｈ０５Ｈ １／２４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数種のガスを混合するためのガス混合装置であって、直径がそれぞれ異なり、混合すべきガス種の数より多い数のパイプを多重に配置し、それらパイプが端部において他のパイプとの連通が遮断された多重構造と、
上記各パイプの側面に形成された複数のガス噴出孔と、
上記複数のパイプのうち最外層を構成する最外パイプ以外であって上記複数種の混合すべき各ガスをそれぞれ供給するためのパイプに設けられ、上記複数種の混合すべき各ガスを当該パイプにそれぞれ供給するガス供給口とを備え、
上記複数のパイプのうち最内層を構成する最内パイプ以外のパイプにおける上記ガス噴出孔のそれぞれは、当該ガス噴出孔が形成されたパイプの１つ内側のパイプに形成されたガス噴出孔におけるガスの噴出方向の延長線上以外の位置に形成され、
上記ガス供給口から供給されたガスの混合ガスが、上記最外パイプの内側空間で均一化されて上記最外パイプのガス噴出孔から外部へ噴出する構成にしたガス混合装置。
【請求項2】
上記多重構造を構成するパイプの数は、混合すべきガスの数より１多い請求項１に記載のガス混合装置。
【請求項3】
上記ガス噴出孔が形成されたパイプごとの開口面積の総和は、上記最外パイプにおける開口面積の総和が最大となるように設定された請求項１又は２に記載のガス混合装置。
【請求項4】
上記ガス噴出孔は、各パイプの側面に当該パイプの長さ方向に沿った直線状のエリア内に形成され、直径方向で隣り合うパイプ同士で上記ガス噴出孔が形成された直線状のエリア同士は、上記パイプの円周方向に１８０°位相をずらした位置に設けられた請求項１又は２に記載のガス混合装置。
【請求項5】
高電圧が印加される放電電極を備えた処理チャンバー内に、上記請求項１又は２に記載のガス混合装置を設け、上記ガス混合装置から噴出される混合ガスを、上記放電電極近傍の放電空間に噴出させる放電処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、複数種のガスを混合するガス混合装置と、それを用いた放電処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
樹脂材料の表面改質や帯電又は除電処理などの放電処理装置では、放電の強さや安定性が、処理品質に大きく影響する。放電状況は、放電電流値を測定することで評価できるが、放電が生成される放電空間の雰囲気ガスの種類や濃度が放電電流値の大きさや安定性に影響を与えることは知られている。例えば、放電空間における空気中の酸素濃度が高ければ、放電電流値は下がる。そのため、大気下の放電空間に窒素ガスを供給して、窒素ガスが混合された放電空間の酸素濃度を目的の値に調整することなどが行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第６７９２７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のように、目的の放電状態を安定して維持するためには、放電空間に一定に調整されたガスを供給しなければならない。
しかし、放電空間に向かって異なる種類のガスを直接供給して、その場で目的の混合ガスを生成するようにした場合、上記空間内の混合状態を均一にすることは難しい。
一方、予め濃度が調整された混合ガスを供給するためのガス混合装置もあったが、均一混合のための空間と、混合状態を維持したまま混合ガスを輸送する手段などが必要になり、装置が大型化してしまったり、ガスの混合撹拌空間の形状が複雑になってしまったりするという問題があった。
この発明の目的は、複数種のガスからなる混合ガスを、均一に精度よく生成でき、しかもコンパクトなガス混合装置を提供することである。
しかし、放電空間に向かって異なる種類のガスを直接供給して、その場で目的の混合ガスを生成するようにした場合、上記空間内の混合状態を均一にすることは難しい。
一方、予め濃度が調整された混合ガスを供給するためのガス混合装置もあったが、均一混合のための空間と、混合状態を維持したまま混合ガスを輸送する手段などが必要になり、装置が大型化してしまったり、ガスの混合撹拌空間の形状が複雑になってしまったりするという問題があった。
この発明の目的は、複数種のガスからなる混合ガスを、均一に精度よく生成でき、しかもコンパクトなガス混合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
第１の発明は、複数種のガスを混合するためのガス混合装置であって、直径がそれぞれ異なり、混合すべきガス種の数より多い数のパイプを多重に配置し、それらパイプが端部において他のパイプとの連通が遮断された多重構造と、上記各パイプの側面に形成された複数のガス噴出孔と、上記複数のパイプのうち最外層を構成する最外パイプ以外であって上記複数種の混合すべき各ガスをそれぞれ供給するためのパイプに設けられ、上記複数種の混合すべき各ガスを当該パイプにそれぞれ供給するガス供給口とを備え、上記複数のパイプのうち最内層を構成する最内パイプ以外のパイプにおける上記ガス噴出孔のそれぞれは、当該ガス噴出孔が形成されたパイプの１つ内側のパイプに形成されたガス噴出孔におけるガスの噴出方向の延長線上以外の位置に形成され、上記ガス供給口から供給されたガスの混合ガスが、上記最外パイプの内側空間で均一化されて上記最外パイプのガス噴出孔から外部へ噴出する構成にしている。
【0006】
第２の発明は、上記多重構造を構成するパイプの数が、混合すべきガスの数より１多い。
【0007】
第３の発明は、上記ガス噴出孔が形成されたパイプごとの開口面積の総和は、上記最外パイプにおける開口面積の総和が最大となるように設定されている。
【0008】
第４の発明は、上記ガス噴出孔が、各パイプの側面に当該パイプの長さ方向に沿った直線状のエリア内に形成され、直径方向で隣り合うパイプ同士で上記ガス噴出孔が形成された直線状のエリア同士は、上記パイプの円周方向に１８０°位相をずらした位置に設けられている。
【0009】
第５の発明の放電処理装置は、高電圧が印加される放電電極を備えた処理チャンバー内に、上記請求項１又は２に記載のガス混合装置を設け、上記ガス混合装置から噴出される混合ガスを、上記放電電極近傍の放電空間に噴出させる。
【発明の効果】
【0010】
第１の発明によれば、パイプに供給されたガスが、そのパイプのガス噴出孔からひとつ外側のパイプ内に噴出し、さらにその外側のパイプに噴出することを繰り返し、最外パイプに達した均一な混合ガスを、最外パイプのガス噴出孔から外部へ噴出させることができる。
【0011】
特に、直径方向で隣り合うパイプに形成されたガス噴出孔の位置がガスの噴出方向の延長線上に並ばないようにしているので、内側のパイプのガス噴出孔から噴出したガス流が、そのまま外側のパイプのガス噴出孔を通過するようなことがなく、外側のパイプ内でガスが撹拌されることになる。
また、多重構造を構成するパイプの数が、混合すべきガスの数より多いので、ガスが供給されるパイプ以外のパイプでは、新たなガスが供給されることない。そのため、ガスが供給されないパイプ内ではガスの撹拌が行なわれ、混合ガスの均一化がより促進される。
さらに、ガスの供給及び混合を多重構造のパイプで実現できるため、装置をコンパクトにすることができる。
また、多重構造を構成するパイプの数が、混合すべきガスの数より多いので、ガスが供給されるパイプ以外のパイプでは、新たなガスが供給されることない。そのため、ガスが供給されないパイプ内ではガスの撹拌が行なわれ、混合ガスの均一化がより促進される。
さらに、ガスの供給及び混合を多重構造のパイプで実現できるため、装置をコンパクトにすることができる。
【0012】
第２の発明によれば、パイプの数を、混合すべきガスの数より１だけ多くしているので、ガスの均一化を実現しながら、装置の大型化を防止できる。
【0013】
第３の発明によれば、最内パイプから最外パイプに至る過程で、パイプ内のガス量が多くなるが、最外パイプのガス噴出孔の開口面積を大きくしているため、外部へのスムーズな混合ガス噴出が可能になる。
【0014】
第４の発明によれば、各パイプには、一定の方向にガス噴出孔を形成するだけで足り、その製造が容易になる。しかも、直径方向で隣り合うパイプに形成されるガス噴出孔の位置が円周方向に１８０°位相をずらしたエリアであり、最も遠い位置関係を維持している。したがって、内側のパイプのガス噴出孔から噴出したガスが、その一つ外側のパイプのガス噴出孔に直接達することはないし、外側のガス噴出孔に達するまでに長い流路を通過するので、混合ガスが均一混合されやすい。
【0015】
第５の発明によれば、精度よく均一化された目的の混合ガスを、放電空間に供給することで、安定した放電による均一な処理ができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
［第１実施形態］
この発明の第１実施形態のガス混合装置を、図１，２を用いて説明する。図１は、装置を構成するパイプの軸方向断面図であり、図２は、パイプの直径方向の断面図である。
第１実施形態のガス混合装置Ａは、２種類のガスを混合する想定で、図１，２に示すように、ガス種の数より１多い数の、直径の異なる３本の第１～第３パイプ１，２，３の軸心を一致させた多重構造を備えている。
この発明の第１実施形態のガス混合装置を、図１，２を用いて説明する。図１は、装置を構成するパイプの軸方向断面図であり、図２は、パイプの直径方向の断面図である。
第１実施形態のガス混合装置Ａは、２種類のガスを混合する想定で、図１，２に示すように、ガス種の数より１多い数の、直径の異なる３本の第１～第３パイプ１，２，３の軸心を一致させた多重構造を備えている。
【0018】
直径が最小の最内層を構成する最内パイプとなる第１パイプ１と、最外層を構成する直径が最大の最外パイプとなる第３パイプ３との間に、第２パイプ２が設けられ、各パイプの間隔が略均等になるようにし、各パイプの容量が、直径方向で外側になるにしたがって大きくなるように構成されている。
第１～第３パイプ１～３の一端側は、それぞれキャップ１ａ，２ａ，３ａで塞がれている。
第１～第３パイプ１～３の一端側は、それぞれキャップ１ａ，２ａ，３ａで塞がれている。
【0019】
また、第２，第３パイプ２，３の他端側は、それぞれ、第１，第２パイプ１，２を貫通させるキャップ２ｂ，３ｂで閉鎖されている。
このように第１～第３パイプ１～３は、それらパイプの両端部において他のパイプとの連通が遮断されている。
このように第１～第３パイプ１～３は、それらパイプの両端部において他のパイプとの連通が遮断されている。
【0020】
さらに、第１パイプ１の他端には、第１のガスＧａを供給するためのガス供給口６が設けられ、第２パイプ２の他端側側面には、第２のガスＧｂを供給するためのガス供給口７が設けられている。これらガス供給口６，７には、図示しない各ガス供給源がそれぞれ接続され、第１，２のガスＧａ，Ｇｂが、供給されるようにしている。
なお、第１，２パイプ１，２のうち、容量が大きい外側の第２パイプ２に供給する第２のガスＧｂの供給流量を、第１のガスＧａの供給流量よりも多くなるようにしている。
なお、第１，２パイプ１，２のうち、容量が大きい外側の第２パイプ２に供給する第２のガスＧｂの供給流量を、第１のガスＧａの供給流量よりも多くなるようにしている。
【0021】
さらに、第１，２，３パイプ１，２，３の側面には、それぞれ複数のガス噴出孔８，９，１０がパイプの長さ方向に一列に形成されている。
これらのガス噴出孔８，９，１０は、図１，２に示すように、上記パイプ１，２，３の円周方向に１８０°位相をずらした位置に設けられている。
これらのガス噴出孔８，９，１０は、図１，２に示すように、上記パイプ１，２，３の円周方向に１８０°位相をずらした位置に設けられている。
【0022】
また、各パイプ１，２，３に一列に形成された上記ガス噴出孔８，９，１０は、その数は等しいが、各ガス噴出孔の開口面積がガス噴出孔８，９，１０の順に大きくなるようにしている。
したがって、ガス噴出孔８，９，１０の開口面積のそれぞれの総和は、最内パイプである第１パイプ１から最外パイプである第３パイプ３の順に大きくなるように設定されている。
したがって、ガス噴出孔８，９，１０の開口面積のそれぞれの総和は、最内パイプである第１パイプ１から最外パイプである第３パイプ３の順に大きくなるように設定されている。
【0023】
［作用・効果等］
第１実施形態のガス混合装置では、ガス供給口６から第１のガスＧａを供給するとともに、ガス供給口７から第２のガスＧｂを供給することによって、２種類のガスＧａ及びＧｂの混合ガスを生成することができる。
第１パイプ１に供給された第１のガスＧａは、図２に示す細線の矢印のように、第１パイプ１のガス噴出孔８から第２パイプ２内へ噴出する。第２パイプ２には、点線の矢印で示した第２のガスＧｂが供給され、上記ガス噴出孔８から噴出した第１のガスＧａと第２パイプ２内で混合され、第２パイプ２のガス噴出孔９から第３パイプ３内へ噴出する。さらに、混合ガスは、第３パイプ３に形成されたガス噴出孔１０から装置外へ供給される。
第１実施形態のガス混合装置では、ガス供給口６から第１のガスＧａを供給するとともに、ガス供給口７から第２のガスＧｂを供給することによって、２種類のガスＧａ及びＧｂの混合ガスを生成することができる。
第１パイプ１に供給された第１のガスＧａは、図２に示す細線の矢印のように、第１パイプ１のガス噴出孔８から第２パイプ２内へ噴出する。第２パイプ２には、点線の矢印で示した第２のガスＧｂが供給され、上記ガス噴出孔８から噴出した第１のガスＧａと第２パイプ２内で混合され、第２パイプ２のガス噴出孔９から第３パイプ３内へ噴出する。さらに、混合ガスは、第３パイプ３に形成されたガス噴出孔１０から装置外へ供給される。
【0024】
なお、第１パイプ１に形成されたガス噴出孔８と第２パイプ２に形成されたガス噴出孔９とは円周方向で１８０°位相をずらして、すなわちガス噴出孔９が、１つ内側のパイプである第１パイプ１に形成されたガス噴出孔８からのガス噴出方向の延長線上に位置していない。そのため、ガス噴出孔８から噴出したガスが直接ガス噴出孔９から第３パイプ３へ噴出するようなことが起こらない。したがって、第２パイプ２内で、第１のガスＧａと第２のガスＧｂとが十分に混ざり合うことになる。
【0025】
また、第２パイプ２に形成されたガス噴出孔９に対し、第３パイプ３に形成されたガス噴出孔１０も、１つ内側のパイプである第２パイプ２に形成されたガス噴出孔９と円周方向で１８０°位相をずらしている。そのため、第２パイプ２内で混ざり合ったガスが、第３パイプ３内を通過する過程でさらに混合される。このように、最外パイプである第３パイプ内に混合ガスを通過させることで、第３パイプ３の内側空間で混合ガスを十分に混ぜ合わせることができる。その結果、ガス噴出孔１０から噴出する混合ガスは、２種類のガスＧａ及びＧｂが均一混合されたものとなる。
【0026】
また、第１実施形態では、パイプの多重構造が、ガスの供給路と混合容器との機能を同時に実現でき、装置のコンパクト化を実現できる。例えば、外径３４〔ｍｍ〕の第３パイプ３内に第１，２パイプ１，２を組み込んだガス混合装置Ａで、流量が１００〔Ｌ／ｍｉｎ〕の混合ガスを噴射させることができる。
【0027】
さらに、この第１実施形態では、パイプの多重構造において、各パイプにおける一つのガス噴出孔８，９，１０の開口面積を、ガス噴出孔８，９，１０の順に大きくし、各パイプにおけるガス噴出孔の開口面積の総和が、最内パイプから最外パイプの順に大きくなるように設定しているため、ガスが、内側のパイプに向かって逆流することがなく、最外の第３パイプ３から混合ガスをスムーズに噴出させることができる。
【0028】
なお、各パイプ１，２，３におけるガス噴出孔８，９，１０の開口面積の総和を、第１パイプ１から第３パイプ３の順に大きくなるようにするためには、一つのガス噴出孔の開口面積を調整するほか、ガス噴出孔の個数を変化させることによって調整することもできる。
ただし、少なくとも、最外パイプの開口面積の総和を、他の各パイプの開口面積の総和よりも大きくすれば、最内パイプから最外パイプの順に開口面積の総和を大きくしなくても、最外パイプからの混合ガスの噴出をスムーズにすることはできる。
ただし、少なくとも、最外パイプの開口面積の総和を、他の各パイプの開口面積の総和よりも大きくすれば、最内パイプから最外パイプの順に開口面積の総和を大きくしなくても、最外パイプからの混合ガスの噴出をスムーズにすることはできる。
【0029】
また、この第１実施形態では、ガス供給口６，７を備えた第１パイプ１及び第２パイプ２のうち、容量の大きい第２パイプ２に供給流量の多い第２のガスＧｂを供給し、容量の小さい第１パイプ１に供給流量の少ない第１のガスＧａを供給するようにしている。このように、容量の大きい第２パイプ２に、供給流量の多い第２のガスＧｂが供給されるので、ガスの逆流などが起こらず、スムーズなガス流によってより効率的なガス混合ができる。
【0030】
［第２実施形態］
第２実施形態を、図３を用いて説明する。図３は、第２実施形態の直径方向の断面図である。
第２実施形態は、３種類のガスの混合ガスを生成するガス混合装置Ｂである。
図３に示すガス混合装置Ｂは、上記第１実施形態と同様の第１～第３パイプ１～３の外側に、さらに第４パイプ４及び第５パイプ５を備えた多重構造からなる。
したがって、この第２実施形態では、第５パイプ５が最外パイプである。
第２実施形態を、図３を用いて説明する。図３は、第２実施形態の直径方向の断面図である。
第２実施形態は、３種類のガスの混合ガスを生成するガス混合装置Ｂである。
図３に示すガス混合装置Ｂは、上記第１実施形態と同様の第１～第３パイプ１～３の外側に、さらに第４パイプ４及び第５パイプ５を備えた多重構造からなる。
したがって、この第２実施形態では、第５パイプ５が最外パイプである。
【0031】
第４，第５パイプ４，５の一端側は、図１に示す第１～第３パイプ１～３と同様に、図示しないキャップで塞がれ、第２～第５パイプ２～５の他端側は、図１に示すキャップ２ｂ，３ｂのように中央に貫通孔を有するキャップで塞がれている。
また、この第２実施形態では、第４パイプ４に図示しないガス供給口が設けられ、第３のガスＧｃを供給するようにしている。
また、この第２実施形態では、第４パイプ４に図示しないガス供給口が設けられ、第３のガスＧｃを供給するようにしている。
【0032】
第１～第５パイプ１～５にはそれぞれ、各パイプ１～５の長さ方向に一列にガス噴出孔８，９，１０，１１，１２が形成されている。これらのガス噴出孔８，９，１０，１１，１２も、第１実施形態と同様に直径方向で隣り合うパイプ同士で、円周方向に１８０°位相をずらした位置関係を保っている。また、パイプごとの開口面積の総和は、最内パイプである第１パイプ１から最外パイプである第５パイプ５の順に大きくなるように設定されている。
【0033】
［作用・効果等］
第２実施形態では、図３に示すように、第１パイプ１に第１のガスＧａを、第２パイプ２に第２のガスＧｂを、第４パイプ４に第３のガスＧｃを供給すると、これら３種のガスの混合ガスが第５パイプ５のガス噴出孔１２から噴出される。
この第２実施形態では、第１パイプ１に供給されたガスＧａがガス噴出孔８から第２パイプ２内へ噴出し、第２パイプ２のガス噴出孔９に到達する過程で、第２パイプ２に供給された第２のガスＧｂと混ざり合う。
第２実施形態では、図３に示すように、第１パイプ１に第１のガスＧａを、第２パイプ２に第２のガスＧｂを、第４パイプ４に第３のガスＧｃを供給すると、これら３種のガスの混合ガスが第５パイプ５のガス噴出孔１２から噴出される。
この第２実施形態では、第１パイプ１に供給されたガスＧａがガス噴出孔８から第２パイプ２内へ噴出し、第２パイプ２のガス噴出孔９に到達する過程で、第２パイプ２に供給された第２のガスＧｂと混ざり合う。
【0034】
第１のガスＧａと第２のガスＧｂとの混合ガスは、第２パイプ２のガス噴出孔９から第３パイプ３内へ噴出する。この第３パイプ３には、ガス供給口を設けず新たなガスが供給されないため、２種類のガスの混合ガスは、第３パイプ３内を通過してガス噴出孔１０から噴出するが、その間にガスＧａとＧｂとが均一に混合される。
この混合ガスは、第４パイプ４内に噴出し、第４パイプ４に波線の矢印のように供給された第３のガスＧｃと合流し、ガス噴出孔１１から第５パイプ５へ噴出する。
この混合ガスは、第４パイプ４内に噴出し、第４パイプ４に波線の矢印のように供給された第３のガスＧｃと合流し、ガス噴出孔１１から第５パイプ５へ噴出する。
【0035】
この第２実施形態においても、パイプの多重構造が、ガスの供給路と混合容器との機能を同時に実現でき、装置のコンパクト化を実現できる。
なお、第２実施形態では、混合するガス種の数よりパイプの数を２多くして、最外パイプである第５パイプ５だけでなく、第３パイプ３にもガス供給口を設けずに、これらパイプの内側空間で混合ガスを撹拌してより均一な混合ガスが生成されるようにしている。
ただし、多重構造を形成するパイプの数が多くなれば、装置が大型化するので、装置をよりコンパクト化するためには、供給するガス種の数より１だけ多いパイプで多重構造を形成し、ガス供給口を設けていない最外パイプを備えることが好ましい。
なお、第２実施形態では、混合するガス種の数よりパイプの数を２多くして、最外パイプである第５パイプ５だけでなく、第３パイプ３にもガス供給口を設けずに、これらパイプの内側空間で混合ガスを撹拌してより均一な混合ガスが生成されるようにしている。
ただし、多重構造を形成するパイプの数が多くなれば、装置が大型化するので、装置をよりコンパクト化するためには、供給するガス種の数より１だけ多いパイプで多重構造を形成し、ガス供給口を設けていない最外パイプを備えることが好ましい。
【0036】
第１，２実施形態において、各パイプの直径方向の間隔が小さいほどその間を流れるガス流を撹拌でき、均一性を上げることができる。しかし、その分、流路抵抗が大きくなるため、必要な混合ガス量に応じて、各パイプの直径やパイプ間距離を選択することが好ましい。
【0037】
また、直径方向で隣り合うパイプのガス噴出孔の位置関係は、一つ内側のパイプのガス噴出孔におけるガスの噴出方向の延長線上に位置しなければよく、上記のように円周方向に１８０°位相をずらすものに限らない。例えば、円周方向の位相をずらさずに、内側のパイプのガス噴出孔の位置と外側のパイプのガス噴出孔の位置をパイプの長さ方向でずらして、内側のパイプのガス噴出孔と外側のパイプのガス噴出孔とが対向しないようにしてもよい。
さらに、上記実施形態では、各パイプに形成するガス噴出孔を一列に配置しているが、ガス噴出孔の配置は一列に限らない。パイプの側面全体に不規則に配置されていてもかまわない。
さらに、上記実施形態では、各パイプに形成するガス噴出孔を一列に配置しているが、ガス噴出孔の配置は一列に限らない。パイプの側面全体に不規則に配置されていてもかまわない。
【0038】
ただし、各パイプの長さ方向に沿った直線状のエリア内にガス噴出孔を形成するようにすれば、加工性が上がる。そして、直線状のエリア内には、一列だけでなく、例えばガス噴出孔を二列に配置したり、千鳥に配置したりしてもよい。さらに、上記のように、直線状のエリア内に一列にガス噴出孔を配置すれば、より加工性を上げることができる。
【0039】
［第３実施形態］
図４は、第３実施形態の放電処理装置の概略構成図である。この第３実施形態は、上記第１実施形態のガス混合装置Ａを利用した放電処理装置である。
この第３実施形態の放電処理装置は、処理チャンバー１３内に、処理対象物ｗを支持する支持部材１４と、その上方で処理対象物ｗと対向する放電電極１５とが設けられている。上記放電電極１５には電源１６が接続され、この電源１６から放電電極１５に高電圧を印加することによって、放電空間Ｓ内に放電を発生させる。この放電エネルギーによって、処理対象物ｗの表面が改質されるようにしている。なお、上記電源１６は、処理チャンバー１３の外部に設けられていてもよい。
図４は、第３実施形態の放電処理装置の概略構成図である。この第３実施形態は、上記第１実施形態のガス混合装置Ａを利用した放電処理装置である。
この第３実施形態の放電処理装置は、処理チャンバー１３内に、処理対象物ｗを支持する支持部材１４と、その上方で処理対象物ｗと対向する放電電極１５とが設けられている。上記放電電極１５には電源１６が接続され、この電源１６から放電電極１５に高電圧を印加することによって、放電空間Ｓ内に放電を発生させる。この放電エネルギーによって、処理対象物ｗの表面が改質されるようにしている。なお、上記電源１６は、処理チャンバー１３の外部に設けられていてもよい。
【0040】
また、放電空間Ｓの近傍、すなわち放電電極近傍には、図１，２に示したガス混合装置Ａが設けられている。このガス混合装置Ａは、第１パイプ１及び第２パイプ２にガス供給口６，７を備えている（図１，２参照）。そして、ガス供給口６には第１のガスＧａとして空気を供給し、ガス供給口７には第２のガスＧｂとして窒素ガスを供給する。そして、空気、窒素ガスの供給流量を調整し、第３パイプ３のガス噴出孔１０からは、大気より低い所定の酸素濃度に調整された混合ガスを噴出させるようにしている。
なお、この第３実施形態では、第１パイプ１に供給する空気の供給流量に対して、第２パイプ２に供給される窒素ガスの供給流量を多くしている。
なお、この第３実施形態では、第１パイプ１に供給する空気の供給流量に対して、第２パイプ２に供給される窒素ガスの供給流量を多くしている。
【0041】
［作用・効果等］
この第３実施形態では、第１パイプ１に供給された空気が、ガス噴出孔８から第２パイプ２に噴出し、第２パイプ２に供給された窒素ガスと第２パイプ２内で混合し、第３パイプ３内で均一混合されてから放電空間Ｓに向かって噴射する。
ガス混合装置Ａから噴射される混合ガスの酸素濃度は、ガス混合装置Ａに供給された空気と窒素ガスの供給流量の比率で設定される。空気と窒素ガスとは均一混合されているため、放電空間Ｓ内の酸素濃度は、時間的及び空間的なばらつきを小さくできる。実際に、酸素濃度のばらつきを５％以内に制御できることを確認している。
この第３実施形態では、第１パイプ１に供給された空気が、ガス噴出孔８から第２パイプ２に噴出し、第２パイプ２に供給された窒素ガスと第２パイプ２内で混合し、第３パイプ３内で均一混合されてから放電空間Ｓに向かって噴射する。
ガス混合装置Ａから噴射される混合ガスの酸素濃度は、ガス混合装置Ａに供給された空気と窒素ガスの供給流量の比率で設定される。空気と窒素ガスとは均一混合されているため、放電空間Ｓ内の酸素濃度は、時間的及び空間的なばらつきを小さくできる。実際に、酸素濃度のばらつきを５％以内に制御できることを確認している。
【0042】
このように、放電空間の酸素濃度を正確に制御できるので、放電電流値も正確に制御することができる。
放電電流値を制御するためには、放電電極１５の位置や、放電電極１５への印加電圧を制御することも考えられる。しかし、放電電極１５の位置を変更する機構を設ければ処理チャンバー内が複雑になるし、電源１６によって印加電圧を微妙に制御することは難しい。
放電電流値を制御するためには、放電電極１５の位置や、放電電極１５への印加電圧を制御することも考えられる。しかし、放電電極１５の位置を変更する機構を設ければ処理チャンバー内が複雑になるし、電源１６によって印加電圧を微妙に制御することは難しい。
【0043】
これに対し、放電空間Ｓの酸素濃度を制御するためには、ガス混合装置Ａに供給するガス量を、ガス供給源側で制御すればよい。ガス混合装置Ａは、上記したようにコンパクトな装置であり、このガス混合装置Ａによって、放電空間Ｓの酸素濃度を制御するために、処理チャンバー１３が、大型化したり、内部構造が複雑になったりすることはない。
【0044】
なお、処理チャンバー１３内に設置されるガス混合装置は、上記第１実施形態のガス混合装置Ａに限らず、必要な混合ガスの数に応じた多重構造を備えたものを設けることができる。また、放電電極の構造も、特に限定されない。
さらに、処理対象物やその支持部材も、この実施形態に限定されず、放電処理には、表面改質、除電、帯電などの処理が含まれる。
さらに、処理対象物やその支持部材も、この実施形態に限定されず、放電処理には、表面改質、除電、帯電などの処理が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0045】
本願発明のガス混合装置は、均一な混合ガスを必要とする、様々な場面で有用である。
【符号の説明】
【0046】
１，２，３，４，５ 第１～５パイプ
８，９，１０，１１，１２ ガス噴出孔
１３ 処理チャンバー
１５ 放電電極
１６ 電源
８，９，１０，１１，１２ ガス噴出孔
１３ 処理チャンバー
１５ 放電電極
１６ 電源
【要約】
【課題】 複数種のガスからなる混合ガスを、均一に精度よく生成でき、しかもコンパクトなガス混合装置を提供することである。
【解決手段】 直径がそれぞれ異なり、混合すべきガス種の数より多い数のパイプ１～３を多重に配置し、端部において他のパイプとの連通が遮断された多重構造と、各パイプ１～３の側面に形成された複数のガス噴出孔８，９，１０と、最外パイプ３以外であって混合すべきガスを供給するためのパイプ１，２に設けられたガス供給口６，７とを備え、最内パイプ１以外のパイプ２，３におけるガス噴出孔９，１０のそれぞれは、当該ガス噴出孔が形成されたパイプ２，３の１つ内側のパイプ１，２に形成されたガス噴出孔８，９におけるガスの噴出方向の延長線上以外の位置に形成され、ガス供給口６，７から供給されたガスＧａ及びＧｂの混合ガスが、最外パイプ３の内側空間で均一化されてガス噴出孔１０ら外部へ噴出する構成にした。
【選択図】 図１
【解決手段】 直径がそれぞれ異なり、混合すべきガス種の数より多い数のパイプ１～３を多重に配置し、端部において他のパイプとの連通が遮断された多重構造と、各パイプ１～３の側面に形成された複数のガス噴出孔８，９，１０と、最外パイプ３以外であって混合すべきガスを供給するためのパイプ１，２に設けられたガス供給口６，７とを備え、最内パイプ１以外のパイプ２，３におけるガス噴出孔９，１０のそれぞれは、当該ガス噴出孔が形成されたパイプ２，３の１つ内側のパイプ１，２に形成されたガス噴出孔８，９におけるガスの噴出方向の延長線上以外の位置に形成され、ガス供給口６，７から供給されたガスＧａ及びＧｂの混合ガスが、最外パイプ３の内側空間で均一化されてガス噴出孔１０ら外部へ噴出する構成にした。
【選択図】 図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】