特許 7581375 気体処理装置

(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】

(24)【登録日】2024-11-01

(45)【発行日】2024-11-12

(54)【発明の名称】気体処理装置

(51)【国際特許分類】

   B01J 19/08 20060101AFI20241105BHJP

   H05H 1/24 20060101ALI20241105BHJP

【ＦＩ】

B01J19/08 E

H05H1/24

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022565380

(86)(22)【出願日】2021-11-24

(86)【国際出願番号】 JP2021043025

(87)【国際公開番号】W WO2022114013

(87)【国際公開日】2022-06-02

【審査請求日】2023-05-30

(31)【優先権主張番号】P 2020198601

(32)【優先日】2020-11-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宗石 猛

【審査官】佐々木 典子

(56)【参考文献】

【文献】特表２００６－５０９３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１７０２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１０８４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３４３１０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｊ ４／００－ ７／０２、

１０／００－１２／０２、

１４／００－１９／３２

Ｂ０１Ｄ ５３／３４－５３／９６

Ｈ０５Ｈ １／２４

Ａ６１Ｌ ９／００－ ９／２２

Ｆ０１Ｎ ３／０８

Ｃ０１Ｂ ３／０４、１３／１１

Ｃ２３Ｃ １６／００－１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックスからなり、気体の導入口および排出口、ならびに、前記導入口と前記排出口とを繋ぐ内部流路を有する基体と、
前記基体の内部に位置する複数の電極と
を有し、
前記内部流路は、
第１方向に沿って延びる第１流路部と、
前記第１方向と異なる第２方向に沿って延びる第２流路部と
を有し、
前記第１流路部は、前記複数の電極に挟まれており、前記複数の電極により、プラズマを発生させる第１プラズマ発生部を有し、
前記第２流路部は、前記複数の電極に挟まれており、前記複数の電極により、プラズマを発生させる第２プラズマ発生部を有する、気体処理装置。

【請求項2】

前記第１方向は、前記導入口から導入される前記気体の流れ方向であり、
前記内部流路は、
前記導入口に連通し、前記第１方向に沿って延びる導入口側第１流路部と、
前記排出口に連通し、前記第１方向に沿って延びる排出口側第１流路部と
を有し、
前記導入口側第１流路部と前記排出口側第１流路部とは、前記第２流路部によって接続される、請求項１に記載の気体処理装置。

【請求項3】

前記内部流路は、
複数の前記導入口側第１流路部と、
複数の前記排出口側第１流路部と
を有し、
複数の前記導入口側第１流路部と複数の前記排出口側第１流路部とは、１つの前記第２流路部によって接続される、請求項２に記載の気体処理装置。

【請求項4】

前記電極は、内部に空間を有する、請求項１～３のいずれか一つに記載の気体処理装置。

【請求項5】

前記空間は、前記基体の外部と連通している、請求項４に記載の気体処理装置。

【請求項6】

前記複数の電極は、
前記第１流路部を挟むように位置し、前記第１流路部に沿って延びる一対の第１電極部と、
前記第２流路部を挟むように位置し、前記第２流路部に沿って延びる一対の第２電極部と
を有する、請求項１～５のいずれか一つに記載の気体処理装置。

【請求項7】

前記第１電極部と前記第２電極部とは、繋がっている、請求項６に記載の気体処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、気体処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、気体をプラズマ処理する気体処理装置が知られている。たとえば、特許文献１には、プラズマＣＶＤ装置のクリーニングで発生したフッ素系ガスをプラズマによって分解する気体処理装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－８５９３９号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示の一態様による気体処理装置は、基体と、複数の電極とを有する。基体は、セラミックスからなり、気体の導入口および排出口、ならびに、導入口と排出口とを繋ぐ内部流路を有する。複数の電極は、基体の内部に位置する。また、内部流路は、第１流路部と、第２流路部とを有する。第１流路部は、導入口から導入される気体の流れ方向である第１方向に沿って延びる。第２流路部は、第１方向と異なる第２方向に沿って延びる。また、複数の電極は、第２流路部を挟むように位置し、第２流路部に沿って延びる。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】図１は、第１実施形態に係る気体処理装置の模式的な斜視図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る気体処理装置の模式的な断面図である。

【図3】図３は、第２実施形態に係る気体処理装置の模式的な断面図である。

【図4】図４は、第３実施形態に係る気体処理装置の模式的な断面図である。

【図5】図５は、第４実施形態に係る気体処理装置の模式的な断面図である。

【図6】図６は、第４実施形態に係る気体処理装置の模式的な平面図である。

【図7】図７は、第４実施形態に係る気体処理装置の模式的な底面図である。

【図8】図８は、図５に示すＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線矢視における模式的な断面図である。

【図9】図９は、図５に示すＩＸ－ＩＸ線矢視における模式的な断面図である。

【図10】図１０は、図５に示すＸ－Ｘ線矢視における模式的な断面図である。

【図11】図１１は、第５実施形態に係る気体処理装置の模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

以下に、本開示による気体処理装置を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

【0007】

また、以下に示す実施形態では、「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」といった表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密に「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、たとえば製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。

【0008】

また、以下参照する各図面では、説明を分かりやすくするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする直交座標系を示す場合がある。また、鉛直軸を回転中心とする回転方向をθ方向と呼ぶ場合がある。

【0009】

従来、気体をプラズマ処理する気体処理装置が知られている。この種の気体処理装置においては、プラズマ処理の処理効率の向上が期待されている。

【0010】

（第１実施形態）
第１実施形態に係る気体処理装置の構成について図１および図２を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る気体処理装置の模式的な斜視図である。また、図２は、第１実施形態に係る気体処理装置の模式的な断面図である。なお、図２には、図１に示すＩＩ－ＩＩ線で気体処理装置を垂直に切断した断面図（ＸＺ断面図）を示している。ＩＩ－ＩＩ線は、基体処理装置の平面視において後述する気体の導入口１１１および排出口１２１を通る直線である。

【0011】

図１および図２に示すように、第１実施形態に係る気体処理装置１は、内部流路１５を有する基体１０と、複数の電極２０と、複数の外部電極５０と、複数の接続導体５５とを有していてもよい。気体処理装置１は、複数の電極２０間の放電によってプラズマを発生させることにより、内部流路１５を流れる気体を処理する。

【0012】

基体１０は、セラミックスからなる。セラミックスとしては、たとえば、酸化アルミニウム質セラミックス、酸化イットリウム質セラミックス、酸化ジルコニウム質セラミックス、炭化珪素質セラミックス、コージェライト質セラミックス、窒化珪素質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスおよびムライト質セラミックス等が挙げられる。これらのセラミックスは、耐薬品性や機械的強度に優れる。したがって、これらのセラミックスからなる基体１０を有する気体処理装置１は、信頼性が高い。また、酸化アルミニウム質セラミックスからなる基体１０を有する気体処理装置１は、加工性に優れ、かつ安価である。

【0013】

基体１０は、たとえば円柱状の外形を有していてもよい。具体的には、基体１０は、平面視円形の第１面１１（ここでは、上面）および第２面１２（ここでは、下面）と、これら第１面１１および第２面１２を繋ぐ第３面１３（ここでは、側面）とを有していてもよい。なお、基体１０の外形は、必ずしも円柱状であることを要しない。たとえば、基体１０の外形は、板状であってもよい。

【0014】

基体１０の第１面１１には、気体の導入口１１１が位置していてもよい。また、基体１０の第２面１２には、気体の排出口１２１が位置していてもよい。

【0015】

基体１０は、内部流路１５を有していてもよい。内部流路１５は、基体１０の内部に位置しており、導入口１１１と排出口１２１とを繋ぐ。

【0016】

具体的には、内部流路１５は、導入口側第１流路部１５１と、排出口側第１流路部１５２と、第２流路部１５３とを有していてもよい。

【0017】

導入口側第１流路部１５１は、導入口１１１に連通する。導入口側第１流路部１５１は、導入口１１１から導入される気体の流れ方向である第１方向（ここでは、鉛直方向）に沿って延びていてもよい。また、排出口側第１流路部１５２は、排出口１２１に連通する。排出口側第１流路部１５２は、導入口側第１流路部１５１と同様に第１方向に沿って延びていてもよい。

【0018】

一方、第２流路部１５３は、第１方向とは異なる方向に沿って延びていてもよい。具体的には、第２流路部１５３は、第１方向と直交する方向（ここでは、水平方向）に沿って延びていてもよい。かかる第２流路部１５３は、導入口側第１流路部１５１と排出口側第１流路部１５２との間に位置していてもよい。この場合、第２流路部１５３は、これら導入口側第１流路部１５１および排出口側第１流路部１５２を繋ぐ。なお、第２方向は、少なくとも第１方向と異なっていれば良く、必ずしも第１方向と直交することを要しない。

【0019】

導入口１１１から内部流路１５に導入された気体は、まず、導入口側第１流路部１５１を第１方向に沿って流れる。その後、気体は、導入口側第１流路部１５１と第２流路部１５３との接続部である第１屈曲部１５４において流れ方向を第２方向に変えて第２流路部１５３を流れる。そして、気体は、第２流路部１５３と排出口側第１流路部１５２との接続部である第２屈曲部１５５において流れ方向を再度第１方向に変えて排出口側第１流路部１５２を流れて、排出口１２１から排出される。

【0020】

複数の電極２０は、基体１０の内部に位置する。具体的には、第１実施形態に係る気体処理装置１は、一対の電極２０，２０を有していてもよい。一対の電極２０，２０は、第２流路部１５３を挟むように位置し、第２流路部１５３と平行に延びる。一対の電極２０，２０のうち一つは、基体１０の第１面１１と第２流路部１５３との間に位置していてもよい。また、一対の電極２０，２０のうち残りの一つは、基体１０の第２面１２と第２流路部１５３との間に位置する。

【0021】

一対の電極２０，２０に電圧が印加されると、一対の電極２０，２０によって挟まれた第２流路部１５３内で放電が起きる。これにより、第２流路部１５３を流れる気体がプラズマ処理される。気体処理装置１は、基体１０の内部に内部流路１５を有するため、プラズマ密度の維持が容易である。

【0022】

一対の電極２０，２０は、基体１０を構成するセラミックス中に埋設されており、内部流路１５に露出していない。したがって、一対の電極２０，２０は、内部流路１５を流れる気体と接触するおそれがない。したがって、内部流路１５を流れる気体によって一対の電極２０，２０が腐食または破損したり、内部流路１５を流れる気体に電極２０の一部（欠片等）が混入したりすることがない。

【0023】

電極２０は、接続導体５５、外部電極５０および配線部材１０１を介して外部電源１００と接続されてもよい。ここでは、外部電極５０が、基体１０の第３面１３に位置する場合の例を示したが、外部電極５０は、基体１０の第１面１１に位置していてもよい。このように、外部電極５０は、基体１０の第１面１１または第３面１３面、すなわち、排出口１２１が位置する第２面１２以外の面に位置していてもよい。かかる構成によれば、排出口１２１から排出される気体に影響を与えることなく、あるいは、排出口１２１から排出される気体に影響を受けることなく、電極２０と外部電源１００とを接続することができる。

【0024】

電極２０の材質としては、導電性の材質であればよい。たとえば、電極２０の材質としては、タングステン、モリブデン、チタン、白金、金、銀、銅およびニッケル等を用いることができる。

【0025】

外部電極５０および接続導体５５は、外部電源１００から電極２０に電圧を印加するための導電路として機能する。外部電極５０は、接続導体５５を介して電極２０に接続されるとともに、配線部材１０１を介して外部電源１００に接続される。接続導体５５は、その両端部のうち第１端部が電極２０に接続され、第２端部が外部電極５０に接続される。

【0026】

なお、電極２０の端部、具体的には、導入口側第１流路部１５１または排出口側第１流路部１５２と対向する端部とは反対側の端部は、基体１０の第３面１３から露出していてもよい。この場合、接続導体５５を介すことなく電極２０と外部電極５０とを接続することができる。

【0027】

一対の電極２０，２０に対する電圧の印加方法は、用途等に応じて適宜に設定されてよい。たとえば、一対の電極２０，２０に対する電圧の印加方法としては、交互に電圧を印加する方法であってもよい。また、一方を印加電極とし、他方を接地電極とする方法であってもよい。この場合、たとえば、基体１０の第１面１１と第２流路部１５３との間に位置する電極２０を印加電極とし、基体１０の第２面１２と第２流路部１５３との間に位置する電極２０を接地電極としてもよい。

【0028】

ここでは、基体１０の第１面１１と第２流路部１５３との間に１つの電極２０が位置する場合の例を示した。これに限らず、気体処理装置１は、基体１０の第１面１１と第２流路部１５３との間に、第２流路部１５３に沿って位置する複数の電極２０を有していてもよい。基体１０の第２面１２と第２流路部１５３との間に位置する電極２０についても同様である。すなわち、気体処理装置１は、基体１０の第２面１２と第２流路部１５３との間に、第２流路部１５３に沿って位置する複数の電極２０を有していてもよい。

【0029】

内部流路１５を流れる気体は、第１屈曲部１５４において第１方向（鉛直方向）から第２方向（水平方向）に流れ方向が変化するのに伴って速度が低下する。この結果、第２流路部１５３における単位体積あたりの気体の滞留時間は、導入口側第１流路部１５１における単位体積あたりの気体の滞留時間よりも長くなる。これにより、導入口側第１流路部１５１を挟む位置に複数の電極２０を設けた場合と比較して、気体をより長時間プラズマ処理することができる。したがって、第１実施形態に係る気体処理装置１によれば、プラズマ処理の効率を向上させることができる。

【0030】

また、第１実施形態に係る気体処理装置１は、第２流路部１５３の下流に、第１方向に沿って延びる排出口側第１流路部１５２を有していてもよい。この場合、内部流路１５を流れる気体は、第２流路部１５３と排出口側第１流路部１５２との接続部分である第２屈曲部１５５において第２方向（水平方向）から第１方向（鉛直方向）に流れ方向が変化するのに伴って速度が低下する。これにより、第２流路部１５３を流れる気体は、第２流路部１５３により留まりやすくなる。したがって、排出口側第１流路部１５２を有しない構成、すなわち、たとえば基体１０の第３面１３に排出口を設けて第２流路部１５３と接続した構成と比較して、プラズマ処理の効率をさらに向上させることができる。

【0031】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る気体処理装置の構成について図３を参照して説明する。図３は、第２実施形態に係る気体処理装置の模式的な断面図である。

【0032】

図３に示すように、気体処理装置１Ａの基体１０Ａは、複数の導入口１１１を有していてもよい。かかる構成によれば、より多くの気体を内部流路１５に導入することができるため、プラズマ処理の効率をさらに向上させることができる。

【0033】

図３に示す例において、内部流路１５Ａは、複数の導入口側第１流路部１５１と、１つの排出口側第１流路部１５２と、１つの第２流路部１５３とを有していてもよい。第２流路部１５３は、複数の導入口側第１流路部１５１と、１つの排出口側第１流路部１５２とを繋ぐ。図３に示す断面視において、複数（ここでは、２つ）の導入口側第１流路部１５１は、第２流路部１５３の水平方向両端部に接続され、排出口側第１流路部１５２は、第２流路部１５３の水平方向中央部に接続される。

【0034】

また、図３に示す断面視において、気体処理装置１Ａは、基体１０Ａの第１面１１と第２流路部１５３との間に１つの電極２０を有するとともに、基体１０Ａの第２面１２と第２流路部１５３との間に２つの電極２０を有していてもよい。これら２つの電極２０は、排出口側第１流路部１５２を挟むように位置している。なお、これに限らず、基体１０Ａの第２面１２と第２流路部１５３との間に電極２０は、一体であってもよい。すなわち、図３に示す断面において２つに見える電極２０は、図３に示す断面とは別の断面で気体処理装置１Ａを切断した場合に、１つに繋がっていてもよい。

【0035】

第２実施形態に係る気体処理装置１Ａは、たとえば、複数の導入口１１１から異なる複数の気体を内部流路１５Ａに導入させて、第２流路部１５３においてプラズマ処理することによって、これら複数の気体を反応させることも可能である。

【0036】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る気体処理装置の構成について図４を参照して説明する。図４は、第３実施形態に係る気体処理装置の模式的な断面図である。

【0037】

図４に示すように、気体処理装置１Ｂの基体１０Ｂは、複数の導入口１１１および複数の排出口１２１を有していてもよい。かかる構成によれば、プラズマ処理された気体を広範囲に排出することができる。

【0038】

図４に示す例において、内部流路１５Ｂは、たとえば、複数の導入口側第１流路部１５１と、複数の排出口側第１流路部１５２と、１つの第２流路部１５３とを有していてもよい。第２流路部１５３は、複数の導入口側第１流路部１５１と、複数の排出口側第１流路部１５２とを繋ぐ。図４に示す断面視において、複数（ここでは、３つ）の排出口側第１流路部１５２は、第２流路部１５３の水平方向両端部および水平方向中央部に接続される。また、図４に示す断面視において、複数（ここでは、２つ）の導入口側第１流路部１５１は、隣り合う２つの排出口側第１流路部１５２の間において第２流路部１５３に接続される。

【0039】

また、図４に示す断面視において、気体処理装置１Ｂは、基体１０Ｂの第１面１１と第２流路部１５３との間に複数（ここでは、３つ）の電極２０を有するとともに、基体１０Ｂの第２面１２と第２流路部１５３との間に複数（ここでは、２つ）の電極２０を有していてもよい。なお、基体１０Ｂの第１面１１と第２流路部１５３との間に位置する複数の電極２０は、一体であってもよい。同様に、基体１０Ｂの第２面１２と第２流路部１５３との間に位置する複数の電極２０は、一体であってもよい。

【0040】

また、図４には、２つの導入口１１１が示されているが、気体処理装置１Ｂは、３つ以上の導入口１１１を有していてもよい。同様に、図４には、３つの排出口１２１が示されているが、気体処理装置１Ｂは、２つまたは４つ以上の排出口１２１を有していてもよい。

【0041】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る気体処理装置の構成について図５～図１０を参照して説明する。図５は、第４実施形態に係る気体処理装置の模式的な断面図である。図６は、第４実施形態に係る気体処理装置の模式的な平面図である。図７は、第４実施形態に係る気体処理装置の模式的な底面図である。図８は、図５に示すＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線矢視における模式的な断面図である。図９は、図５に示すＩＸ－ＩＸ線矢視における模式的な断面図である。図１０は、図５に示すＸ－Ｘ線矢視における模式的な断面図である。なお、図５に示す断面図は、図６に示すＶ－Ｖ線矢視における断面図に相当する。

【0042】

図５～図１０に示すように、第４実施形態に係る気体処理装置１Ｃは、基体１０Ｃと、複数の電極２０Ｃとを有していてもよい。基体１０Ｃは、４つの導入口１１１（図６参照）と、１つの排出口１２１（図７参照）とを有していてもよい。なお、基体１０Ｃが有する導入口１１１の数は、４つに限定されない。基体１０Ｃが有する導入口１１１は、たとえば１つであってもよいし、５つ以上であってもよい。また、基体１０Ｃは、２つ以上の排出口１２１を有していてもよい。

【0043】

電極２０Ｃは、内部に空間（以下、「内部空間３０」と記載する）を有していてもよい。内部空間３０は、電極２０Ｃに沿って延びている。言い換えれば、内部空間３０は、第２流路部１５３に沿って延びている。

【0044】

このように、電極２０Ｃは、内部空間３０を有していてもよい。電極２０Ｃは、たとえばプラズマ処理によって基体１０Ｃの温度が高くなった場合に、熱膨張する。内部空間３０を有する電極２０Ｃは、内部空間３０によって熱膨張が緩和されることから、内部空間を有しない電極と比較して、電極２０Ｃと基体１０Ｃとの熱膨張係数差による亀裂等の発生を抑制することができる。これにより、気体処理装置１Ｃの信頼性を向上させることができる。

【0045】

また、第４実施形態に係る気体処理装置１Ｃは、内部空間３０と基体１０Ｃとの間に電極２０Ｃが位置しており、基体１０Ｃと電極２０Ｃと内部空間３０とが接する箇所が無いため、電界集中が生じにくい。これにより、異常放電が抑制されることから、気体処理装置１Ｃの信頼性を向上することができる。

【0046】

図８～図１０に示すように、第４実施形態に係る内部流路１５Ｃは、４つの導入口側第１流路部１５１（図８参照）と、１つの第２流路部１５３（図９参照）と、１つの排出口側第１流路部１５２（図１０参照）とを有していてもよい。

【0047】

図９に示すように、基体１０Ｃを第２方向と平行な面（水平面）で切断した平断面視において、第２流路部１５３は、第２方向（水平方向）における一方向（たとえばＸ軸方向またはＹ軸方向）にのみ延びているのではなく、第２方向における全方向に空間的に広がっている。かかる第２流路部１５３は、導入口側第１流路部１５１と比べて容積が大きいことから、気体を滞留させる空間として機能する。すなわち、第４実施形態に係る内部流路１５Ｃは、気体が導入口側第１流路部１５１から第２流路部１５３に流入した際に、気体の速度を十分に低下させることができる。したがって、気体をより長時間プラズマ処理することができる。

【0048】

また、図８～図１０に示すように、第２方向（水平方向）における一対の電極２０Ｃ，２０Ｃの外縁２００と、第２方向における第２流路部１５３の外縁１５０とは、平断面視において概ね一致する。このように、第２流路部１５３は、一対の電極２０Ｃ，２０Ｃによってほぼ全域が挟まれているため、プラズマ処理の効率をさらに向上させることができる。

【0049】

電極２０Ｃは、内部空間３０を構成する基体１０Ｃの内壁面の全てを覆っていてもよい。このような電極２０Ｃとしては、たとえばメッキ膜が用いられ得る。

【0050】

なお、電極２０Ｃの外縁２００は、基体１０Ｃの第３面１３から露出していてもよい。この場合、接続導体５５を介すことなく電極２０と外部電極５０とを接続することができる。また、ここでは、外部電極５０が基体１０Ｃの第３面１３に位置する場合の例を示したが、外部電極５０は、基体１０Ｃの第１面１１に位置していてもよい。

【0051】

（第５実施形態）
次に、第５実施形態に係る気体処理装置の構成について図１１を参照して説明する。図１１は、第５実施形態に係る気体処理装置の模式的な断面図である。

【0052】

図１１に示すように、第５実施形態に係る気体処理装置１Ｄは、基体１０Ｄと、複数の電極２０Ｄとを有していてもよい。

【0053】

基体１０Ｄは、たとえば第２実施形態に係る基体１０Ａと同様、複数の導入口１１１と、１つの排出口１２１とを有していてもよい。また、基体１０Ｄは、内部流路１５Ｄを有していてもよい。内部流路１５Ｄは、たとえば第２実施形態に係る内部流路１５Ａと同様、複数の導入口側第１流路部１５１と、１つの排出口側第１流路部１５２と、１つの第２流路部１５３とを有していてもよい。なお、本例に限らず、基体１０Ｄは、たとえば第１実施形態に係る基体１０、第３実施形態に係る基体１０Ｂ、第４実施形態に係る基体１０Ｃと同様の構成であってもよい。

【0054】

電極２０Ｄは、導入口側第１流路部１５１に沿って延びる第１電極部２１と、第２流路部１５３に沿って延びる第２電極部２２とを有していてもよい。一対の電極２０Ｄ，２０Ｄにおける第１電極部２１同士は、導入口側第１流路部１５１を挟むように位置している。また、一対の電極２０Ｄ，２０Ｄにおける第２電極部２２同士は、第２流路部１５３を挟むように位置している。

【0055】

このように、複数の電極２０Ｄは、導入口側第１流路部１５１を挟むように位置し、導入口側第１流路部１５１と平行に延びる一対の第１電極部２１，２１と、第２流路部１５３を挟むように位置し、第２流路部１５３に沿って延びる一対の第２電極部２２，２２とを有していてもよい。かかる構成によれば、第２流路部１５３だけでなく、導入口側第１流路部１５１においても気体をプラズマ処理することができるため、プラズマ処理の効率をさらに向上させることができる。

【0056】

また、第１電極部２１と第２電極部２２とは、繋がっていてもよい。かかる構成によれば、導入口側第１流路部１５１と第２流路部１５３との接続部分である第１屈曲部１５４においても気体をプラズマ処理することができるため、プラズマ処理の効率をさらに向上させることができる。

【0057】

電極２０Ｄは、第２電極部２２の端部において基体１０Ｄの第１面１１に露出していてもよい。かかる構成によれば、たとえば、接続導体５５を用いることなく電極２０Ｄを外部電源１００と接続することができる。

【0058】

また、電極２０Ｄが有する内部空間３０Ｄも、第２流路部１５３に沿って延びるとともに、導入口側第１流路部１５１に沿って延びており、その端部において基体１０Ｄの第１面１１に露出している。

【0059】

このように、内部空間３０Ｄは、外部と連通していてもよい。かかる構成によれば、たとえば、外部から内部空間３０Ｄに対して温調流体を供給することが可能である。内部空間３０Ｄに温調流体を供給することで、基体１０Ｄの温度を調整することができるため、プラズマ処理の効率を向上させることができる。また、内部空間３０Ｄに温調流体を供給することで、電極２０Ｄを冷却することができるため、基体１０Ｄと電極２０Ｄとの熱膨張係数差による亀裂の発生を好適に抑制することができる。このため、気体処理装置１Ｄの信頼性を向上させることができる。

【0060】

基体１０Ｄの厚みＴ１、電極２０Ｄの厚みＴ２および内部空間３０Ｄの厚みＴ３は、用途に応じて適宜定めることができる。一例として、基体１０Ｄの厚みＴ１は、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であってもよい。また、電極２０Ｄの厚みＴ２は、１００μｍ以上４ｍｍ以下であってもよい。また、内部空間３０Ｄの厚みＴ３は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であってもよい。厚みＴ１，Ｔ２については、第１～第４実施形態に係る基体１０，１０Ａ～１０Ｃについても同様である。また、厚みＴ３については、第４実施形態に係る基体１０Ｃについても同様である。

【0061】

上述してきた気体処理装置１，１Ａ～１Ｄは、たとえば電子部品製造分野、エネルギー分野および医療分野等において用いられ得る。電子部品製造分野における用途としては、たとえば、プロセスガスや表面改質ガスなどのプラズマアシスト、アッシング用酸素ガスのオゾン化、アンモニアガスやシアンガスなどのプラズマ分解による水素イオン生成、フッ素系ガスのプラズマ分解等が挙げられる。さらに、ＡＬＤ（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）膜の酸素源や洗浄用のオゾンの製造にも用いることができる。また、エネルギー分野における用途としては、たとえば、アンモニアガスのプラズマ分解による水素ガス生成等が挙げられる。また、医療分野における用途としては、たとえば、プラズマ洗浄装置に用いる希ガスおよび窒素ガス等の不活性ガスあるいは大気のプラズマアシスト、遺伝子導入装置に用いる希ガスのプラズマアシスト等が挙げられる。

【0062】

（気体処理装置の製造方法）
次に、本開示の気体処理装置の製造方法の一例について説明する。まず、主成分となる原料の粉末に、焼結助剤、バインダおよび溶媒等を添加して適宜混合して、スラリーを作製する。次に、このスラリーを用いて、ドクターブレード法によりグリーンシートを形成し、金型による打ち抜きやレーザー加工を施し、所望形状のグリーンシートとする。または、このスラリーを噴霧乾燥して、造粒された顆粒を得る。その後、この顆粒を圧延することでグリーンシートを形成し、金型による打ち抜きやレーザー加工を施し、所望形状のグリーンシートとする。

【0063】

ここで、金型による打ち抜きやレーザー加工を施す場合、流路となる孔等をグリーンシートに形成しておく。

【0064】

次に、導電成分を含んだ導電ペーストを用意し、グリーンシートにおいて電極を形成したい箇所に印刷する。なお、基体の厚み方向に接続導体を設ける場合、グリーンシートに貫通穴を設け、導電ペーストを入れ込めば良い。また、基体の幅方向に接続導体を設ける場合、グリーンシートの端部まで導電ペーストを印刷するか、積層後に切削や焼成後に研削するならば、切削や研削した後に接続導体が露出する位置まで接続導体を印刷すればよい。

【0065】

次に、複数枚のグリーンシートを積層することで、成形体を得る。また、この成形体を焼成することによって、焼結体を得る。次に、焼結体の接続導体に外部電極を接合する。接続導体と外部電極との接合は、たとえば半田付け、ロウ付け、導電性の接着剤等により行うことができる。また、接続導体と外部電極とは、ネジまたはバネ等を用いて機械的に接合されてもよい。これにより、気体処理装置を得ることができる。なお、上述したように、外部電極が設けられる位置は、特に限定されず、焼結体の側面および上面等であってもよい。また、外部電極の取り出し位置にＯリング等のシール部材を設けても良い。これにより、焼結体の内部を周囲の雰囲気と遮断することができる。

【0066】

なお、電極に内部空間を有する気体処理装置を製造する場合、グリーンシートを加工することによって空間となる箇所を形成し、その周囲に導電ペーストを塗布した後に積層することで成形体とし、焼成することで得ることができる。また、内部空間が基体の外部と連通している場合、あらかじめ外部と連通する空洞を有した成形体を焼成した後、無電解メッキ処理か、または導電ペーストを空洞に流し込むディッピング後に熱処理することによって、空洞の周囲に導電体が形成され、空間を有した電極を形成することができる。

【0067】

上述してきたように、実施形態に係る気体処理装置（一例として、気体処理装置１，１Ａ～１Ｄ）は、基体（一例として、基体１０，１０Ａ～１０Ｄ）と、複数の電極（一例として、電極２０，２０Ｃ，２０Ｄ）とを有する。基体は、セラミックスからなり、気体の導入口（一例として、導入口１１１）および排出口（一例として、排出口１２１）、ならびに、導入口と排出口とを繋ぐ内部流路（一例として、内部流路１５，１５Ａ～１５Ｄ）を有する。複数の電極は、基体の内部に位置する。また、内部流路は、第１流路部（一例として、導入口側第１流路部１５１および排出口側第１流路部１５２）と、第２流路部（一例として、第２流路部１５３）とを有する。第１流路部は、導入口から導入される気体の流れ方向である第１方向（一例として、鉛直方向）に沿って延びる。第２流路部は、第１方向と異なる第２方向（一例として、水平方向）に沿って延びる。また、複数の電極は、第２流路部を挟むように位置し、第２流路部に沿って延びる。

【0068】

したがって、実施形態に係る気体処理装置によれば、プラズマ処理の効率を向上させることができる。

【0069】

内部流路は、導入口に連通し、第１方向に沿って延びる導入口側第１流路部（一例として、導入口側第１流路部１５１）と、排出口に連通し、第１方向に沿って延びる排出口側第１流路部（一例として、排出口側第１流路部１５２）とを有していてもよい。この場合、導入口側第１流路部と排出口側第１流路部とは、第２流路部によって接続されてもよい。かかる構成によれば、第２流路部と排出口側第１流路部との接続部分（屈曲部）において、気体の流れ方向が第２方向から第１方向に変わるのに伴って気体の速度が低下するため、第２流路部を流れる気体が第２流路部により留まりやすくなる。これにより、プラズマ処理の効率をさらに向上させることができる。

【0070】

内部流路は、複数の導入口側第１流路部と、複数の排出口側第１流路部とを有していてもよい。この場合、複数の導入口側第１流路部と複数の排出口側第１流路部とは、１つの第２流路部によって接続されてもよい。複数の導入口側第１流路部を有することで、より多くの気体を内部流路に導入することができるため、プラズマ処理の効率をさらに向上させることができる。また、複数の排出口側第１流路部を有することで、プラズマ処理された気体を広範囲に排出することができる。

【0071】

電極は、内部に空間（一例として、内部空間３０，３０Ａ）を有していてもよい。かかる構成によれば、上記空間によって電極の熱膨張が緩和されるため、電極と基体との熱膨張係数差による亀裂等の発生を抑制することができる。これにより、気体処理装置の信頼性を向上させることができる。

【0072】

空間は、基体の外部と連通していてもよい。かかる構成によれば、たとえば、上記空間に対して外部から温調流体を供給することが可能である。

【0073】

複数の電極は、第１流路部を挟むように位置し、第１流路部に沿って延びる一対の第１電極部（一例として、第１電極部２１，２１）と、第２流路部を挟むように位置し、第２流路部に沿って延びる一対の第２電極部（一例として、第２電極部２２，２２）とを有していてもよい。かかる構成によれば、第２流路部だけでなく、第１流路部においても気体をプラズマ処理することができるため、プラズマ処理の効率をさらに向上させることができる。

【0074】

第１電極部と第２電極部とは、繋がっていてもよい。かかる構成によれば、第１流路部と第２流路部との接続部分（屈曲部）においても気体をプラズマ処理することができるため、プラズマ処理の効率をさらに向上させることができる。

【0075】

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0076】

１，１Ａ～１Ｄ ：気体処理装置
１０，１０Ａ～１０Ｄ ：基体
１１ ：第１面
１２ ：第２面
１３ ：第３面
１５，１５Ａ～１５Ｄ ：内部流路
２０，２０Ｃ，２０Ｄ ：電極
２１ ：第１電極部
２２ ：第２電極部
３０，３０Ｄ ：内部空間
１１１ ：導入口
１２１ ：排出口
１５１ ：導入口側第１流路部
１５２ ：排出口側第１流路部
１５３ ：第２流路部
１５４ ：第１屈曲部
１５５ ：第２屈曲部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】