マイクロ波プラズマ処理装置
【課題】処理対象物の外周面に、所定の処理を施しやすいマイクロ波プラズマ処理装置を提供することを課題とする。
【解決手段】マイクロ波プラズマ処理装置１は、スリット３００を有する筒状の内周壁部３０と、内周壁部３０の軸直方向外側に配置される筒状の外周壁部３１と、内周壁部３０と外周壁部３１との間に区画される導波通路３３と、内周壁部３０の軸直方向内側に区画され、スリット３００を介して導波通路３３に連通し、処理対象物８０の外周面８００が配置される照射部３４と、プラズマ生成用ガスをスリット３００に供給するガス供給管３５と、を備える。略大気圧条件下において、マイクロ波とプラズマ生成用ガスとをスリット３００に通過させることにより、スリット３００付近に高電界を形成し、照射部３４にプラズマを生成し、プラズマにより外周面８００に所定の処理を施す。
【解決手段】マイクロ波プラズマ処理装置１は、スリット３００を有する筒状の内周壁部３０と、内周壁部３０の軸直方向外側に配置される筒状の外周壁部３１と、内周壁部３０と外周壁部３１との間に区画される導波通路３３と、内周壁部３０の軸直方向内側に区画され、スリット３００を介して導波通路３３に連通し、処理対象物８０の外周面８００が配置される照射部３４と、プラズマ生成用ガスをスリット３００に供給するガス供給管３５と、を備える。略大気圧条件下において、マイクロ波とプラズマ生成用ガスとをスリット３００に通過させることにより、スリット３００付近に高電界を形成し、照射部３４にプラズマを生成し、プラズマにより外周面８００に所定の処理を施す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、略大気圧条件下において、マイクロ波によりプラズマを発生させ、プラズマにより処理対象物に所定の処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車業界においては、フッ素系樹脂製のバリア層と、ポリアミド系樹脂製の強化層と、を有する多層構造の燃料配管部材が開発されている。強化層は、バリア層の径方向外側に積層されている。バリア層は、燃料配管部材から燃料が蒸散するのを抑制している。強化層は、燃料配管部材の強度を確保している。
【０００３】
フッ素系樹脂とポリアミド系樹脂とは溶融接着しない。そこで、従来は、バリア層と強化層との接着性を向上させるために、バリア層の外周面に、コロナ放電による表面改質処理を行っていた（特許文献１）。また、バリア層のフッ素系樹脂を酸変性（グラフト化）させていた（特許文献２）。また、バリア層の外周面に、減圧高周波（ＲＦ）プラズマによる表面改質処理を行っていた（特許文献３）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されているように、コロナ放電によりバリア層の外周面の表面改質処理を行う場合、比較的大きなバイアスを加える必要がある。このため、局部的に過剰な電荷がかかる場合がある。この場合、異常放電により、バリア層の外周面が荒れやすい。また、特許文献２に記載されているように、バリア層のフッ素系樹脂を酸変性させる場合、燃料配管部材の製造コストが高くなってしまう。また、特許文献３に記載されているように、減圧高周波（ＲＦ）プラズマ処理によりバリア層の外周面の表面改質処理を行う場合、大気圧よりも低い圧力を確保する必要がある。このため、真空設備などが必要になる。したがって、プラズマ処理装置の設備コスト、延いては燃料配管部材の製造コストが高くなってしまう。
【特許文献１】特公平８−５１６７号公報
【特許文献２】特開平１１−３２０７７０号公報
【特許文献３】特開２００１−２７００５１公報
【特許文献４】特開２００７−２９９７２０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、特許文献４には、略大気圧条件下でプラズマを生成することができるプラズマ処理装置が開示されている。同文献記載のプラズマ処理装置は、誘電体基板と、マイクロストリップ線路と、アース導体と、誘電体ガス管と、を備えている。マイクロストリップ線路とアース導体とは、誘電体基板を挟む両面に配置されている。誘電体基板の一端からは、マイクロ波が入力される。誘電体基板の他端は、誘電体ガス管のノズル付近に配置されている。誘電体基板を伝播したマイクロ波は、誘電体ガス管のノズル付近に放射される。マイクロ波により、誘電体ガス管のノズル付近に、電界が形成される。一方、誘電体ガス管内には、ガスが流れている。マイクロ波の電界で、当該ガスが電離することにより、プラズマが生成する。生成したプラズマは、誘電体ガス管のノズルから吹き出す。当該プラズマを照射することにより、処理対象物の表面改質処理を行う。同文献記載のプラズマ処理装置によると、大気圧または大気圧付近の圧力で、表面改質処理を行うことができる。このため、真空設備が不要である。
【０００６】
しかしながら、同文献記載のプラズマ処理装置の場合、プラズマの照射方向が一方向である。このため、同文献記載のプラズマ処理装置によると、処理対象物に対して、複数の方向からプラズマを照射することができない。したがって、筒状あるいは柱状の処理対象物の外周面が、処理対象面である場合、表面改質処理を施しにくい。
【０００７】
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置は、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、筒状あるいは柱状の処理対象物の外周面に、所定の処理を施しやすいマイクロ波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】
【０００８】
（１）上記課題を解決するため、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置は、スリットを有する筒状の内周壁部と、該内周壁部の軸直方向外側に配置される筒状の外周壁部と、該内周壁部と該外周壁部との間に区画されマイクロ波が伝播する導波通路と、該内周壁部の軸直方向内側に区画され、該スリットを介して該導波通路に連通し、筒状あるいは柱状の処理対象物の外周面が配置される照射部と、プラズマ生成用ガスを、直接あるいは間接的に、該スリットに供給するガス供給管と、を備えてなり、略大気圧条件下において、該マイクロ波と該プラズマ生成用ガスとを該スリットに通過させることにより該マイクロ波の電界を集中させ該スリット付近に高電界を形成し、該高電界により該プラズマ生成用ガスを電離させ該照射部にプラズマを生成し、該プラズマにより該処理対象物の該外周面に所定の処理を施すことを特徴とする（請求項１に対応）。
【０００９】
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によると、軸直方向外側から軸直方向内側に向かって、導波通路→スリット→照射部が配置されている。また、照射部に、筒状あるいは柱状の処理対象物の外周面が配置されている。このため、プラズマは、軸直方向外側から軸直方向内側に向かって、処理対象物の外周面に照射される。したがって、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によると、筒状あるいは柱状の処理対象物の外周面に、所定の処理を施しやすい。また、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によると、プラズマ照射の際、プラズマが電界などにより加速されない。このため、プラズマが外周面を荒らしにくい。
【００１０】
また、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によると、マイクロ波を導波通路からスリットに流入させる際に、通路断面積が小さくなる。このため、スリット付近において、マイクロ波の電界強度を高くすることができる。したがって、減圧条件下でなくても、言い換えると略大気圧条件下であっても、確実に、プラズマ生成用ガスを電離させることができる。このように、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によると、真空設備が不要である。このため、設備構造が簡単である。
【００１１】
また、処理対象物の製造ラインが略大気圧条件にある場合、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置を、当該製造ラインに設置することも可能である（勿論、製造ラインに設置しない場合も（１）の構成に含まれる）。こうすると、外周面への処理を、製造ラインの流れ作業の一環として、実行することができる。
【００１２】
また、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によると、マイクロ波は、誘電体基板ではなく、導波通路（空間）を伝播する。このため、誘電体基板は不要である。したがって、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によると、この点においても、設備構造が簡単である。
【００１３】
（１−１）好ましくは、上記（１）の構成において、前記スリットは、前記マイクロ波の波長の倍数（１／２波長、１／４波長含む）に相当する部分に配置されている構成とする方がよい。
【００１４】
本構成によると、定在波による共振現象が起こる部分に、スリットが配置されている。このため、マイクロ波の電界強度を、より高くすることができる。また、マイクロ波の入力電力が小さくても、プラズマを生成することができる。
【００１５】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記処理対象物は、前記スリットに対して、相対的に軸方向に移動可能であり、該スリットは、周方向に延在している構成とする方がよい（請求項２に対応）。
【００１６】
ここで、「処理対象物が、スリットに対して、相対的に軸方向に移動可能」とは、静止したスリットに対して、処理対象物が軸方向に移動可能なことをいう。また、静止した処理対象物に対して、スリットが軸方向に移動可能なことをいう。また、処理対象物とスリットとが、相対的な位置関係を軸方向に変化させながら、共に移動可能であることをいう。また、処理対象物が、スリットに対して、相対的に回転しながら、軸方向に移動可能であることを含む。
【００１７】
本構成によると、スリットの延在方向と、処理対象物の外周面の移動方向と、が略直交している。このため、短時間で、処理対象物の外周面の広い部分に、所定の処理を施すことができる。
【００１８】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記内周壁部と前記外周壁部とは、軸直方向断面の外形が互いに略相似形であると共に、略同軸上に配置されている構成とする方がよい（請求項３に対応）。
【００１９】
本構成によると、照射部の軸直方向外側に、導波通路を略均等に配置することができる。このため、内周壁部におけるスリットの周方向位置に起因して、プラズマが不均一になるのを抑制することができる。
【００２０】
（４）好ましくは、上記（２）または（３）の構成において、前記スリットは、周方向に延在するリング状を呈している構成とする方がよい（請求項４に対応）。本構成によると、スリットがリング状（無端環状）を呈している。このため、処理対象物の外周面に、全周に亘って、所定の処理を施すことができる。なお、スリットは、複数配置してもよい。
【００２１】
（５）好ましくは、上記（２）または（３）の構成において、前記スリットは、周方向に延在する部分弧状を呈している構成とする方がよい（請求項５に対応）。本構成によると、スリットが、部分弧状を呈している。このため、処理対象物の外周面の所定の周方向区間に、所定の処理を施すことができる。なお、スリットは、複数配置してもよい。
【００２２】
（６）好ましくは、上記（５）の構成において、前記スリットは、複数配置されており、複数の該スリットの軸方向投影面は、周方向に連なるリング状を呈している構成とする方がよい（請求項６に対応）。
【００２３】
ここで、リング状の軸方向投影面を形成する、複数のスリットは、配置されたスリットの全部でも、一部でもよい。すなわち、配置されたスリットの軸方向投影面が全て連なることにより、３６０°のみならず、それ以上の周方向区間に亘って、軸方向投影面が形成されてもよい。例えば、複数のスリットが、内周壁部に螺旋状に配置されており、当該螺旋が周方向に一周以上延在している場合は、本構成に含まれる。
【００２４】
本構成によると、複数のスリットの軸方向投影面が連なることにより、リング状の軸方向投影面が形成される。このため、複数のスリットの軸直方向内側を、処理対象物の外周面が通過することにより、当該外周面に、全周に亘って、所定の処理を施すことができる。
【００２５】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記処理対象物は、フッ素系樹脂製であって円筒状の内層と、該内層の径方向外側に積層されポリアミド系樹脂製であって円筒状の外層と、を有する配管部材の、該内層であり、所定の前記処理は、該外層の内周面に対する、該内層の外周面の接着性を向上させる表面改質処理である構成とする方がよい（請求項７に対応）。
【００２６】
つまり、本構成は、複層構造の配管部材の内層の外周面に、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置を用いて、表面改質処理を施すものである。本構成によると、内層と外層との層間接着力が向上する。このため、内層と外層とが剥離しにくい配管部材を作製することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、筒状あるいは柱状の処理対象物の外周面に、所定の処理を施しやすいマイクロ波プラズマ処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の実施の形態について説明する。
【００２９】
＜第一実施形態＞
［マイクロ波プラズマ処理装置の構成］
まず、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の構成について説明する。本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置は、略大気圧（＝１．０１３×１０５Ｐａあるいは当該圧力付近の圧力）条件下において、配管部材の内層の外周面に、表面改質処理を施すものである。
【００３０】
図１に、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の斜視図を示す。図２に、同マイクロ波プラズマ処理装置の分解斜視図を示す。図３に、同マイクロ波プラズマ処理装置の前後方向断面図を示す。図１〜図３に示すように、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１は、第一導波管２と、第二導波管３と、を備えている。
【００３１】
第一導波管２は、角筒部２０と、端板２１と、保持部２２と、第一導波通路２３と、を備えている。角筒部２０は、金属製である。角筒部２０は、前後方向に延在している。角筒部２０の下壁には、内周壁部保持孔２００が穿設されている。角筒部２０の上壁には、外周壁部取付孔２０１が穿設されている。内周壁部保持孔２００と外周壁部取付孔２０１とは、上下方向に対向している。端板２１は、ステンレス鋼製であって、長方形状を呈している。端板２１は、角筒部２０の前端開口を封止している。角筒部２０の内部には、第一導波通路２３が区画されている。図３に示すように、第一導波通路２３には、マイクロ波発振器９０から、入射側のパワーモニタ９１→アイソレータ９２→反射側のパワーモニタ９３→整合器９４を介して、マイクロ波が伝播する。保持部２２は、金属製であって、下方から上方に向かって尖るテーパ筒状を呈している。保持部２２は、角筒部２０の下壁上面（内面）から立設されている。保持部２２は、内周壁部保持孔２００の口縁に配置されている。
【００３２】
第二導波管３は、内周壁部３０と、外周壁部３１と、端板３２と、第二導波通路３３と、照射部３４と、ガス供給管３５と、を備えている。第二導波通路３３は、本発明の導波通路に含まれる。第二導波管３は、第一導波管２に対して、略直角に連なっている。
【００３３】
内周壁部３０は、金属製であって、円筒状を呈している。内周壁部３０は、上下方向に延在している。内周壁部３０の下端は、角筒部２０の外周壁部取付孔２０１および内周壁部保持孔２００を貫通している。すなわち、内周壁部３０の下端は、角筒部２０から、下方に突出している。内周壁部３０の下端付近の外周面は、内周壁部保持孔２００の内周縁、および保持部２２により、固定されている。このように、内周壁部３０は、角筒部２０の下壁に固定されている。
【００３４】
図４に、図３の枠ＩＶ内の拡大図を示す。図４に示すように、内周壁部３０には、スリット３００が形成されている。スリット３００は、マイクロ波の波長の倍数（１／２波長、１／４波長含む）に相当する部分に配置されている。スリット３００は、周方向に延在するリング状を呈している。言い換えると、スリット３００により、内周壁部３０は、上下方向に二分割されている。内周壁部３０の下部分は、上述したように、角筒部２０の下壁に固定されている。内周壁部３０の上部分は、後述するように、端板３２の内周縁に固定されている。すなわち、内周壁部３０の上部分、下部分が、各々、隣接部材に固定されることにより、スリット３００が区画されている。スリット３００の軸方向幅は、約１ｍｍに設定されている。
【００３５】
外周壁部３１は、金属製であって、円筒状を呈している。外周壁部３１は、内周壁部３０よりも、短軸である。すなわち、外周壁部３１は、内周壁部３０よりも、軸方向全長（上下方向全長）が短い。また、外周壁部３１は、内周壁部３０よりも、大径である。外周壁部３１は、内周壁部３０の径方向（軸直方向）外側に配置されている。外周壁部３１と内周壁部３０とは、略同軸上に配置されている。外周壁部３１の下端は、角筒部２０の外周壁部取付孔２０１の口縁に取り付けられている。すなわち、外周壁部３１は、角筒部２０の上壁に固定されている。外周壁部３１には、ガス供給管取付孔３１０が穿設されている。ガス供給管取付孔３１０は、スリット３００と、径方向に対向している。
【００３６】
第二導波通路３３は、外周壁部３１の内周面と、内周壁部３０の外周面と、の間に区画されている。すなわち、第二導波通路３３を形成する空間は、円筒状を呈している。第二導波通路３３は、外周壁部取付孔２０１を介して、第一導波通路２３に略直角に連なっている。
【００３７】
端板３２は、ステンレス鋼製であって、リング板状を呈している。端板３２は、外周壁部３１の上端を封止している。第二導波通路３３は、端板３２により、外部から遮断されている。端板３２の内周縁は、内周壁部３０の外周面に固定されている。
【００３８】
照射部３４は、内周壁部３０の径方向内側に配置されている。図４に示すように、照射部３４は、スリット３００の径方向内側に全周的に配置されている。照射部３４には、図４に点線ハッチングで示すように、プラズマＰが生成される。
【００３９】
ガス供給管３５は、ステンレス鋼製である。ガス供給管３５は、外周壁部３１のガス供給管取付孔３１０の口縁に取り付けられている。ガス供給管３５の内部には、アルゴンガスが流れている。アルゴンガスは、本発明のプラズマ生成用ガスに含まれる。
【００４０】
配管部材の内層８０は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）製であって、円筒状を呈している。ＥＴＦＥは、本発明のフッ素系樹脂に含まれる。内層８０は、内周壁部３０よりも、長軸である。すなわち、内層８０は、内周壁部３０よりも、軸方向全長（上下方向全長）が長い。また、内層８０は、内周壁部３０よりも、小径である。内層８０と内周壁部３０とは、略同軸上に配置されている。内層８０は、内周壁部３０の径方向内側を、下方から上方に向かって、通過する。
【００４１】
［マイクロ波プラズマ処理装置の動き］
次に、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１の、配管部材の内層８０に表面改質処理を施す際の、動きについて説明する。まず、図３に示すように、マイクロ波電源９５をオンにする。マイクロ波電源９５をオンにすると、マイクロ波発振器９０がマイクロ波を発生する。発生したマイクロ波は、入射側のパワーモニタ９１→アイソレータ９２→反射側のパワーモニタ９３→整合器９４を介して、第一導波通路２３に導入される。
【００４２】
この際、入射側のパワーモニタ９１により、発生したマイクロ波の出力をモニタリングする。また、反射側のパワーモニタ９３により、反射されたマイクロ波の出力をモニタリングする。また、アイソレータ９２により、反射されたマイクロ波の出力を減衰させる。また、整合器９４により、マイクロ波の反射量を調整する。
【００４３】
次に、マイクロ波は、第一導波通路２３から、第二導波通路３３に導入される。導入された、マイクロ波は、第二導波通路３３を、下方から上方に向かって伝播する。続いて、マイクロ波は、内周壁部３０のスリット３００に進入する。ここで、スリット３００の通路断面積は、第二導波通路３３の通路断面積と比較して、極めて小さい。このため、第二導波通路３３からスリット３００に進入する際、マイクロ波の電界強度は、極めて高くなる。
【００４４】
一方、ガス供給管３５からは、ガス供給管取付孔３１０を介して、第二導波通路３３に、アルゴンガスが供給される。アルゴンガスは、マイクロ波と共に、スリット３００に進入する。スリット３００を通過する際、アルゴンガスは、スリット３００付近に形成されたマイクロ波の高電界により、電離する。そして、スリット３００の径方向内側に、プラズマＰが生成される。
【００４５】
それから、予め溶融押出成形により作製した配管部材の内層８０を、内周壁部３０の下端開口から挿入する。内層８０は、スリット３００の径方向内側を、下方から上方に向かって通過する。この際、プラズマＰが、内層８０の外周面８００に全周的に照射される。なお、排気ガスは、内周壁部３０の上下端開口から、外部に排出される。このように、内層８０が内周壁部３０（具体的にはスリット３００）の径方向内側を通過することにより、外周面８００に表面改質処理が施される。その後、内層８０の外周面に、ポリアミド１２（ＰＡ１２）製の外層を、溶融押出成形により積層させる。ＰＡ１２は、本発明のポリアミド系樹脂に含まれる。
【００４６】
図５に、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置を用いて作製された配管部材の斜視図を示す。図６に、同配管部材の径方向断面図を示す。図５、図６に示すように、配管部材８は、内層８０と外層８１とを備えている。内層８０の外周面８００（詳しくは、外周面８００から所定の深さ部分）には、図６に細線ハッチングで示すように、表面改質により、水酸基やカルボキシル基等の官能基が付与される。当該官能基は、外層８１のＰＡ１２と、熱により溶融接着する。このため、内層８０と外層８１とは、高い層間接着力で接着している。
【００４７】
［作用効果］
次に、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１の作用効果について説明する。本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、径方向外側から径方向内側に向かって、第二導波通路３３→スリット３００→照射部３４が配置されている。また、照射部３４を内層８０の外周面８００が通過する。このため、プラズマＰは、径方向外側から径方向内側に向かって、言い換えると内層８０の軸心に集中するように、多方向から外周面８００に照射される。したがって、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、外周面８００に表面改質処理を施しやすい。また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、プラズマＰ照射の際、プラズマＰが電界などにより加速されない。このため、プラズマＰが外周面８００を荒らしにくい。
【００４８】
また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、マイクロ波を第二導波通路３３からスリット３００に流入させる際に、通路断面積が小さくなる。このため、スリット３００付近において、マイクロ波の電界強度を高くすることができる。したがって、減圧条件下でなくても、言い換えると略大気圧条件下であっても、確実に、アルゴンガスを電離させることができる。このように、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、真空設備が不要である。このため、設備構造が簡単である。
【００４９】
また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、マイクロ波は、誘電体基板ではなく、第一導波通路２３（空間）および第二導波通路３３（空間）を伝播する。このため、誘電体基板は不要である。したがって、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、この点においても、設備構造が簡単である。
【００５０】
また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、スリット３００の延在方向（周方向）と、外周面８００の移動方向（軸方向）と、が略直交している。また、スリット３００がリング状を呈している。このため、内周壁部３０の径方向内側を軸方向に通過させるだけで、内層８０の外周面８００の略全面に、表面改質処理を施すことができる。すなわち、短時間で、外周面８００の略全面に、表面改質処理を施すことができる。
【００５１】
また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、内周壁部３０と外周壁部３１とは、径方向断面の外形が互いに略相似形（円形）である。並びに、内周壁部３０と外周壁部３１とは、略同軸上に配置されている。このため、第二導波通路３３の径方向幅が、全周的に略一定である。したがって、周方向全長に亘って、プラズマＰが不均一になるのを抑制することができる。
【００５２】
また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１を用いて外周面８００の表面改質処理を行うと、内層８０と外層８１との層間接着力が向上する。このため、内層８０と外層８１とが剥離しにくい配管部材８を作製することができる。
【００５３】
＜第二実施形態＞
本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置と、第一実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置と、の相違点は、内周壁部のスリットの形状、配置数、配置場所のみである。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００５４】
図７に、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の内周壁部の斜視図を示す。図８に、同内周壁部の展開図（図７の一点鎖線から切り開いた図）を示す。なお、図２と対応する部位については、同じ符号で示す。
【００５５】
図７、図８に示すように、内周壁部３０には、合計２０個のスリット３０１が配置されている。スリット３０１は、周方向に延在する部分円弧状を呈している。スリット３０１の径方向内側には、照射部が配置されている。照射部には、プラズマが生成される。
【００５６】
２０個のスリット３０１は、螺旋状に配置されている。２０個のスリット３０１は、内周壁部３０を周方向に二周している。周方向に隣接するスリット３０１の中心同士は、３６°ずつ離間して配置されている。周方向に連なる１０個のスリット３０１の軸方向投影面は、リング状を呈している。
【００５７】
内層の外周面が内周壁部３０の径方向内側を通過する際、外周面の任意の部位（例えば、図８に示す１８０°部位）は、二つのスリット３０１の径方向内側を通過することになる。このため、外周面の任意の部位には、表面改質処理が二回施される。
【００５８】
本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置は、構成が共通する部分に関しては、第一実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置と同様の作用効果を有する。また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置によると、１０個のスリット３０１の軸方向投影面が連なることにより、リング状の軸方向投影面が形成される。このため、内層の外周面に、全周に亘って、表面改質処理を施すことができる。また、全２０個のスリット３０１は、内周壁部３０を周方向に二周している。このため、内層の外周面に、表面改質処理を二回施すことができる。また、本実施形態のプラズマ処理装置によると、内周壁部３０が、上下方向に二分割されていない。このため、隣接部材に対する内周壁部３０の取付が簡単である。また、内周壁部３０の隣接部材に対する取付状況により、スリット３０１の軸方向幅が変化するおそれが小さい。
【００５９】
＜その他＞
以上、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００６０】
例えば、上記第一実施形態においては、内周壁部３０にスリット３００を一つだけ配置したが、スリット３００の配置数は特に限定しない。軸方向に離間して、スリット３００を複数配置してもよい。こうすると、内層８０の外周面８００に、複数回、表面改質処理を施すことができる。
【００６１】
また、上記第二実施形態においては、合計２０個のスリット３０１を、内周壁部３０に螺旋状に配置したが、例えば、点線円状に配置してもよい。また、スリット３０１により形成される螺旋の、内周壁部３０に対する周回数は特に限定しない。また、第二実施形態においては、図８に示すように、スリット３０１の形状を長方形状としたが、楕円状、長円状（対向する一対の半円が一対の直線により連結された形状）としてもよい。また、第一実施形態のリング状のスリット３００と、第二実施形態の部分円弧状のスリット３０１と、を適宜組み合わせて用いてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態においては、内層８０を、周方向に回転させずに下方から上方に向かって移動させたが、周方向に回転させながら下方から上方に向かって移動させてもよい。また、上記実施形態においては、第二導波管３の上流側に第一導波管２を配置したが、所望のマイクロ波を第二導波通路３３に伝播させることができれば、第一導波管２を配置しなくてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態においては、スリット３００、３０１の軸方向幅を約１ｍｍに設定したが、軸方向幅は特に限定しない。好ましくは、０．０２ｍｍ以上、１ｍｍ以下とする方がよい。その理由は、０．０２ｍｍ未満の場合、スリット３００、３０１においてアーク放電が起きスリット３００、３０１が損傷する可能性があるからである。また、１ｍｍ超過の場合、プラズマを生成するために高パワーのマイクロ波入射電力を必要するからである。
【００６４】
また、内周壁部３０、外周壁部３１は、円筒状の他、三角筒状、四角筒状、五角筒状などの角筒状であってもよい。また、内周壁部３０と外周壁部３１とが略同軸上に配置されていなくてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態においては、プラズマ生成用ガスとして、アルゴンガスを用いた。しかしながら、ガスの種類は特に限定しない。例えば、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）からなる希ガスや、水素、窒素、酸素等からなる分子性ガスの中から、一種類あるいは二種類以上のガスを適宜選び、選択した当該ガスをプラズマ生成用ガスとしてもよい。また、生成したプラズマを安定させるために、プラズマ生成用ガスに加えて、アセトン等の有機溶剤を気化混入させてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態においては、本発明のフッ素系樹脂としてＥＴＦＥを用いた。しかしながら、例えば、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド共重合体（ＴＨＶ）、ビニリデンフルオライド樹脂（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体などを用いてもよい。また、これらのフッ素系樹脂を、二種以上併せて用いてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態においては、本発明のポリアミド系樹脂として、ＰＡ１２を用いた。しかしながら、例えば、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド９９（ＰＡ９９）、ポリアミド６１０（ＰＡ６１０）、ポリアミド６１２（ＰＡ６１２）、ポリアミド１１（ＰＡ１１）、ポリアミド９１２（ＰＡ９１２）、ポリアミド６とポリアミド６６との共重合体（ＰＡ６／６６）、ポリアミド６とポリアミド１２との共重合体（ＰＡ６／１２）などを用いてもよい。また、これらのポリアミド系樹脂を二種以上併せて用いてもよい。また、第一導波管２、第二導波管３の材質も特に限定しない。ステンレス鋼製の他、アルミニウム製、銅製としてもよい。
【００６８】
また、角筒部２０は、好ましくは、強度を保つために、ステンレス鋼製とする方がよい。また、マイクロ波の反射を小さくするために、角筒部２０の内面を、導電率が高い銅や銀などでメッキするとよい。同様に、マイクロ波の反射を小さくするために、端板２１のマイクロ波が当たる面を、導電率が高い銅や銀などでメッキするとよい。また、内周壁部３０は、好ましくは、導電率の高い銅やアルミ製とする方がよい。また、外周壁部３１は、好ましくは、強度を保つためにステンレス鋼製とする方がよい。また、マイクロ波の反射を小さくするために、外周壁部３１の内面を導電率が高い銅や銀などでメッキするとよい。同様に、マイクロ波の反射を小さくするために、端板３２のマイクロ波が当たる面を、導電率が高い銅や銀などでメッキするとよい。
【００６９】
また、内層８０の外周面８００に対する、プラズマＰの照射時間も特に限定しない。例えば、照射時間は、１秒以上２００秒以下としてもよい。また、マイクロ波の周波数も特に限定しない。例えば、４３３ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を用いることができる。好ましくは、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いる方がよい。その理由は、当該周波数は、電波法に適合しているからである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第一実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の斜視図である。
【図２】同マイクロ波プラズマ処理装置の分解斜視図である。
【図３】同マイクロ波プラズマ処理装置の前後方向断面図である。
【図４】図３の枠ＩＶ内の拡大図である。
【図５】同マイクロ波プラズマ処理装置を用いて作製された配管部材の斜視図である。
【図６】同配管部材の径方向断面図である。
【図７】第二実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の内周壁部の斜視図である。
【図８】同内周壁部の展開図である。
【符号の説明】
【００７１】
１：マイクロ波プラズマ処理装置、２：第一導波管、３：第二導波管、８：配管部材。
２０：角筒部、２１：端板、２２：保持部、２３：第一導波通路、３０：内周壁部、３１：外周壁部、３２：端板、３３：第二導波通路（導波通路）、３４：照射部、３５：ガス供給管、８０：内層、８１：外層、９０：マイクロ波発振器、９１：パワーモニタ、９２：アイソレータ、９３：パワーモニタ、９４：整合器、９５：マイクロ波電源。
２００：内周壁部保持孔、２０１：外周壁部取付孔、３００：スリット、３０１：スリット、３１０：ガス供給管取付孔、８００：外周面。
Ｐ：プラズマ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、略大気圧条件下において、マイクロ波によりプラズマを発生させ、プラズマにより処理対象物に所定の処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車業界においては、フッ素系樹脂製のバリア層と、ポリアミド系樹脂製の強化層と、を有する多層構造の燃料配管部材が開発されている。強化層は、バリア層の径方向外側に積層されている。バリア層は、燃料配管部材から燃料が蒸散するのを抑制している。強化層は、燃料配管部材の強度を確保している。
【０００３】
フッ素系樹脂とポリアミド系樹脂とは溶融接着しない。そこで、従来は、バリア層と強化層との接着性を向上させるために、バリア層の外周面に、コロナ放電による表面改質処理を行っていた（特許文献１）。また、バリア層のフッ素系樹脂を酸変性（グラフト化）させていた（特許文献２）。また、バリア層の外周面に、減圧高周波（ＲＦ）プラズマによる表面改質処理を行っていた（特許文献３）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されているように、コロナ放電によりバリア層の外周面の表面改質処理を行う場合、比較的大きなバイアスを加える必要がある。このため、局部的に過剰な電荷がかかる場合がある。この場合、異常放電により、バリア層の外周面が荒れやすい。また、特許文献２に記載されているように、バリア層のフッ素系樹脂を酸変性させる場合、燃料配管部材の製造コストが高くなってしまう。また、特許文献３に記載されているように、減圧高周波（ＲＦ）プラズマ処理によりバリア層の外周面の表面改質処理を行う場合、大気圧よりも低い圧力を確保する必要がある。このため、真空設備などが必要になる。したがって、プラズマ処理装置の設備コスト、延いては燃料配管部材の製造コストが高くなってしまう。
【特許文献１】特公平８−５１６７号公報
【特許文献２】特開平１１−３２０７７０号公報
【特許文献３】特開２００１−２７００５１公報
【特許文献４】特開２００７−２９９７２０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、特許文献４には、略大気圧条件下でプラズマを生成することができるプラズマ処理装置が開示されている。同文献記載のプラズマ処理装置は、誘電体基板と、マイクロストリップ線路と、アース導体と、誘電体ガス管と、を備えている。マイクロストリップ線路とアース導体とは、誘電体基板を挟む両面に配置されている。誘電体基板の一端からは、マイクロ波が入力される。誘電体基板の他端は、誘電体ガス管のノズル付近に配置されている。誘電体基板を伝播したマイクロ波は、誘電体ガス管のノズル付近に放射される。マイクロ波により、誘電体ガス管のノズル付近に、電界が形成される。一方、誘電体ガス管内には、ガスが流れている。マイクロ波の電界で、当該ガスが電離することにより、プラズマが生成する。生成したプラズマは、誘電体ガス管のノズルから吹き出す。当該プラズマを照射することにより、処理対象物の表面改質処理を行う。同文献記載のプラズマ処理装置によると、大気圧または大気圧付近の圧力で、表面改質処理を行うことができる。このため、真空設備が不要である。
【０００６】
しかしながら、同文献記載のプラズマ処理装置の場合、プラズマの照射方向が一方向である。このため、同文献記載のプラズマ処理装置によると、処理対象物に対して、複数の方向からプラズマを照射することができない。したがって、筒状あるいは柱状の処理対象物の外周面が、処理対象面である場合、表面改質処理を施しにくい。
【０００７】
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置は、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、筒状あるいは柱状の処理対象物の外周面に、所定の処理を施しやすいマイクロ波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】
【０００８】
（１）上記課題を解決するため、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置は、スリットを有する筒状の内周壁部と、該内周壁部の軸直方向外側に配置される筒状の外周壁部と、該内周壁部と該外周壁部との間に区画されマイクロ波が伝播する導波通路と、該内周壁部の軸直方向内側に区画され、該スリットを介して該導波通路に連通し、筒状あるいは柱状の処理対象物の外周面が配置される照射部と、プラズマ生成用ガスを、直接あるいは間接的に、該スリットに供給するガス供給管と、を備えてなり、略大気圧条件下において、該マイクロ波と該プラズマ生成用ガスとを該スリットに通過させることにより該マイクロ波の電界を集中させ該スリット付近に高電界を形成し、該高電界により該プラズマ生成用ガスを電離させ該照射部にプラズマを生成し、該プラズマにより該処理対象物の該外周面に所定の処理を施すことを特徴とする（請求項１に対応）。
【０００９】
本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によると、軸直方向外側から軸直方向内側に向かって、導波通路→スリット→照射部が配置されている。また、照射部に、筒状あるいは柱状の処理対象物の外周面が配置されている。このため、プラズマは、軸直方向外側から軸直方向内側に向かって、処理対象物の外周面に照射される。したがって、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によると、筒状あるいは柱状の処理対象物の外周面に、所定の処理を施しやすい。また、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によると、プラズマ照射の際、プラズマが電界などにより加速されない。このため、プラズマが外周面を荒らしにくい。
【００１０】
また、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によると、マイクロ波を導波通路からスリットに流入させる際に、通路断面積が小さくなる。このため、スリット付近において、マイクロ波の電界強度を高くすることができる。したがって、減圧条件下でなくても、言い換えると略大気圧条件下であっても、確実に、プラズマ生成用ガスを電離させることができる。このように、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によると、真空設備が不要である。このため、設備構造が簡単である。
【００１１】
また、処理対象物の製造ラインが略大気圧条件にある場合、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置を、当該製造ラインに設置することも可能である（勿論、製造ラインに設置しない場合も（１）の構成に含まれる）。こうすると、外周面への処理を、製造ラインの流れ作業の一環として、実行することができる。
【００１２】
また、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によると、マイクロ波は、誘電体基板ではなく、導波通路（空間）を伝播する。このため、誘電体基板は不要である。したがって、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置によると、この点においても、設備構造が簡単である。
【００１３】
（１−１）好ましくは、上記（１）の構成において、前記スリットは、前記マイクロ波の波長の倍数（１／２波長、１／４波長含む）に相当する部分に配置されている構成とする方がよい。
【００１４】
本構成によると、定在波による共振現象が起こる部分に、スリットが配置されている。このため、マイクロ波の電界強度を、より高くすることができる。また、マイクロ波の入力電力が小さくても、プラズマを生成することができる。
【００１５】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記処理対象物は、前記スリットに対して、相対的に軸方向に移動可能であり、該スリットは、周方向に延在している構成とする方がよい（請求項２に対応）。
【００１６】
ここで、「処理対象物が、スリットに対して、相対的に軸方向に移動可能」とは、静止したスリットに対して、処理対象物が軸方向に移動可能なことをいう。また、静止した処理対象物に対して、スリットが軸方向に移動可能なことをいう。また、処理対象物とスリットとが、相対的な位置関係を軸方向に変化させながら、共に移動可能であることをいう。また、処理対象物が、スリットに対して、相対的に回転しながら、軸方向に移動可能であることを含む。
【００１７】
本構成によると、スリットの延在方向と、処理対象物の外周面の移動方向と、が略直交している。このため、短時間で、処理対象物の外周面の広い部分に、所定の処理を施すことができる。
【００１８】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記内周壁部と前記外周壁部とは、軸直方向断面の外形が互いに略相似形であると共に、略同軸上に配置されている構成とする方がよい（請求項３に対応）。
【００１９】
本構成によると、照射部の軸直方向外側に、導波通路を略均等に配置することができる。このため、内周壁部におけるスリットの周方向位置に起因して、プラズマが不均一になるのを抑制することができる。
【００２０】
（４）好ましくは、上記（２）または（３）の構成において、前記スリットは、周方向に延在するリング状を呈している構成とする方がよい（請求項４に対応）。本構成によると、スリットがリング状（無端環状）を呈している。このため、処理対象物の外周面に、全周に亘って、所定の処理を施すことができる。なお、スリットは、複数配置してもよい。
【００２１】
（５）好ましくは、上記（２）または（３）の構成において、前記スリットは、周方向に延在する部分弧状を呈している構成とする方がよい（請求項５に対応）。本構成によると、スリットが、部分弧状を呈している。このため、処理対象物の外周面の所定の周方向区間に、所定の処理を施すことができる。なお、スリットは、複数配置してもよい。
【００２２】
（６）好ましくは、上記（５）の構成において、前記スリットは、複数配置されており、複数の該スリットの軸方向投影面は、周方向に連なるリング状を呈している構成とする方がよい（請求項６に対応）。
【００２３】
ここで、リング状の軸方向投影面を形成する、複数のスリットは、配置されたスリットの全部でも、一部でもよい。すなわち、配置されたスリットの軸方向投影面が全て連なることにより、３６０°のみならず、それ以上の周方向区間に亘って、軸方向投影面が形成されてもよい。例えば、複数のスリットが、内周壁部に螺旋状に配置されており、当該螺旋が周方向に一周以上延在している場合は、本構成に含まれる。
【００２４】
本構成によると、複数のスリットの軸方向投影面が連なることにより、リング状の軸方向投影面が形成される。このため、複数のスリットの軸直方向内側を、処理対象物の外周面が通過することにより、当該外周面に、全周に亘って、所定の処理を施すことができる。
【００２５】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記処理対象物は、フッ素系樹脂製であって円筒状の内層と、該内層の径方向外側に積層されポリアミド系樹脂製であって円筒状の外層と、を有する配管部材の、該内層であり、所定の前記処理は、該外層の内周面に対する、該内層の外周面の接着性を向上させる表面改質処理である構成とする方がよい（請求項７に対応）。
【００２６】
つまり、本構成は、複層構造の配管部材の内層の外周面に、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置を用いて、表面改質処理を施すものである。本構成によると、内層と外層との層間接着力が向上する。このため、内層と外層とが剥離しにくい配管部材を作製することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、筒状あるいは柱状の処理対象物の外周面に、所定の処理を施しやすいマイクロ波プラズマ処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の実施の形態について説明する。
【００２９】
＜第一実施形態＞
［マイクロ波プラズマ処理装置の構成］
まず、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の構成について説明する。本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置は、略大気圧（＝１．０１３×１０５Ｐａあるいは当該圧力付近の圧力）条件下において、配管部材の内層の外周面に、表面改質処理を施すものである。
【００３０】
図１に、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の斜視図を示す。図２に、同マイクロ波プラズマ処理装置の分解斜視図を示す。図３に、同マイクロ波プラズマ処理装置の前後方向断面図を示す。図１〜図３に示すように、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１は、第一導波管２と、第二導波管３と、を備えている。
【００３１】
第一導波管２は、角筒部２０と、端板２１と、保持部２２と、第一導波通路２３と、を備えている。角筒部２０は、金属製である。角筒部２０は、前後方向に延在している。角筒部２０の下壁には、内周壁部保持孔２００が穿設されている。角筒部２０の上壁には、外周壁部取付孔２０１が穿設されている。内周壁部保持孔２００と外周壁部取付孔２０１とは、上下方向に対向している。端板２１は、ステンレス鋼製であって、長方形状を呈している。端板２１は、角筒部２０の前端開口を封止している。角筒部２０の内部には、第一導波通路２３が区画されている。図３に示すように、第一導波通路２３には、マイクロ波発振器９０から、入射側のパワーモニタ９１→アイソレータ９２→反射側のパワーモニタ９３→整合器９４を介して、マイクロ波が伝播する。保持部２２は、金属製であって、下方から上方に向かって尖るテーパ筒状を呈している。保持部２２は、角筒部２０の下壁上面（内面）から立設されている。保持部２２は、内周壁部保持孔２００の口縁に配置されている。
【００３２】
第二導波管３は、内周壁部３０と、外周壁部３１と、端板３２と、第二導波通路３３と、照射部３４と、ガス供給管３５と、を備えている。第二導波通路３３は、本発明の導波通路に含まれる。第二導波管３は、第一導波管２に対して、略直角に連なっている。
【００３３】
内周壁部３０は、金属製であって、円筒状を呈している。内周壁部３０は、上下方向に延在している。内周壁部３０の下端は、角筒部２０の外周壁部取付孔２０１および内周壁部保持孔２００を貫通している。すなわち、内周壁部３０の下端は、角筒部２０から、下方に突出している。内周壁部３０の下端付近の外周面は、内周壁部保持孔２００の内周縁、および保持部２２により、固定されている。このように、内周壁部３０は、角筒部２０の下壁に固定されている。
【００３４】
図４に、図３の枠ＩＶ内の拡大図を示す。図４に示すように、内周壁部３０には、スリット３００が形成されている。スリット３００は、マイクロ波の波長の倍数（１／２波長、１／４波長含む）に相当する部分に配置されている。スリット３００は、周方向に延在するリング状を呈している。言い換えると、スリット３００により、内周壁部３０は、上下方向に二分割されている。内周壁部３０の下部分は、上述したように、角筒部２０の下壁に固定されている。内周壁部３０の上部分は、後述するように、端板３２の内周縁に固定されている。すなわち、内周壁部３０の上部分、下部分が、各々、隣接部材に固定されることにより、スリット３００が区画されている。スリット３００の軸方向幅は、約１ｍｍに設定されている。
【００３５】
外周壁部３１は、金属製であって、円筒状を呈している。外周壁部３１は、内周壁部３０よりも、短軸である。すなわち、外周壁部３１は、内周壁部３０よりも、軸方向全長（上下方向全長）が短い。また、外周壁部３１は、内周壁部３０よりも、大径である。外周壁部３１は、内周壁部３０の径方向（軸直方向）外側に配置されている。外周壁部３１と内周壁部３０とは、略同軸上に配置されている。外周壁部３１の下端は、角筒部２０の外周壁部取付孔２０１の口縁に取り付けられている。すなわち、外周壁部３１は、角筒部２０の上壁に固定されている。外周壁部３１には、ガス供給管取付孔３１０が穿設されている。ガス供給管取付孔３１０は、スリット３００と、径方向に対向している。
【００３６】
第二導波通路３３は、外周壁部３１の内周面と、内周壁部３０の外周面と、の間に区画されている。すなわち、第二導波通路３３を形成する空間は、円筒状を呈している。第二導波通路３３は、外周壁部取付孔２０１を介して、第一導波通路２３に略直角に連なっている。
【００３７】
端板３２は、ステンレス鋼製であって、リング板状を呈している。端板３２は、外周壁部３１の上端を封止している。第二導波通路３３は、端板３２により、外部から遮断されている。端板３２の内周縁は、内周壁部３０の外周面に固定されている。
【００３８】
照射部３４は、内周壁部３０の径方向内側に配置されている。図４に示すように、照射部３４は、スリット３００の径方向内側に全周的に配置されている。照射部３４には、図４に点線ハッチングで示すように、プラズマＰが生成される。
【００３９】
ガス供給管３５は、ステンレス鋼製である。ガス供給管３５は、外周壁部３１のガス供給管取付孔３１０の口縁に取り付けられている。ガス供給管３５の内部には、アルゴンガスが流れている。アルゴンガスは、本発明のプラズマ生成用ガスに含まれる。
【００４０】
配管部材の内層８０は、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）製であって、円筒状を呈している。ＥＴＦＥは、本発明のフッ素系樹脂に含まれる。内層８０は、内周壁部３０よりも、長軸である。すなわち、内層８０は、内周壁部３０よりも、軸方向全長（上下方向全長）が長い。また、内層８０は、内周壁部３０よりも、小径である。内層８０と内周壁部３０とは、略同軸上に配置されている。内層８０は、内周壁部３０の径方向内側を、下方から上方に向かって、通過する。
【００４１】
［マイクロ波プラズマ処理装置の動き］
次に、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１の、配管部材の内層８０に表面改質処理を施す際の、動きについて説明する。まず、図３に示すように、マイクロ波電源９５をオンにする。マイクロ波電源９５をオンにすると、マイクロ波発振器９０がマイクロ波を発生する。発生したマイクロ波は、入射側のパワーモニタ９１→アイソレータ９２→反射側のパワーモニタ９３→整合器９４を介して、第一導波通路２３に導入される。
【００４２】
この際、入射側のパワーモニタ９１により、発生したマイクロ波の出力をモニタリングする。また、反射側のパワーモニタ９３により、反射されたマイクロ波の出力をモニタリングする。また、アイソレータ９２により、反射されたマイクロ波の出力を減衰させる。また、整合器９４により、マイクロ波の反射量を調整する。
【００４３】
次に、マイクロ波は、第一導波通路２３から、第二導波通路３３に導入される。導入された、マイクロ波は、第二導波通路３３を、下方から上方に向かって伝播する。続いて、マイクロ波は、内周壁部３０のスリット３００に進入する。ここで、スリット３００の通路断面積は、第二導波通路３３の通路断面積と比較して、極めて小さい。このため、第二導波通路３３からスリット３００に進入する際、マイクロ波の電界強度は、極めて高くなる。
【００４４】
一方、ガス供給管３５からは、ガス供給管取付孔３１０を介して、第二導波通路３３に、アルゴンガスが供給される。アルゴンガスは、マイクロ波と共に、スリット３００に進入する。スリット３００を通過する際、アルゴンガスは、スリット３００付近に形成されたマイクロ波の高電界により、電離する。そして、スリット３００の径方向内側に、プラズマＰが生成される。
【００４５】
それから、予め溶融押出成形により作製した配管部材の内層８０を、内周壁部３０の下端開口から挿入する。内層８０は、スリット３００の径方向内側を、下方から上方に向かって通過する。この際、プラズマＰが、内層８０の外周面８００に全周的に照射される。なお、排気ガスは、内周壁部３０の上下端開口から、外部に排出される。このように、内層８０が内周壁部３０（具体的にはスリット３００）の径方向内側を通過することにより、外周面８００に表面改質処理が施される。その後、内層８０の外周面に、ポリアミド１２（ＰＡ１２）製の外層を、溶融押出成形により積層させる。ＰＡ１２は、本発明のポリアミド系樹脂に含まれる。
【００４６】
図５に、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置を用いて作製された配管部材の斜視図を示す。図６に、同配管部材の径方向断面図を示す。図５、図６に示すように、配管部材８は、内層８０と外層８１とを備えている。内層８０の外周面８００（詳しくは、外周面８００から所定の深さ部分）には、図６に細線ハッチングで示すように、表面改質により、水酸基やカルボキシル基等の官能基が付与される。当該官能基は、外層８１のＰＡ１２と、熱により溶融接着する。このため、内層８０と外層８１とは、高い層間接着力で接着している。
【００４７】
［作用効果］
次に、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１の作用効果について説明する。本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、径方向外側から径方向内側に向かって、第二導波通路３３→スリット３００→照射部３４が配置されている。また、照射部３４を内層８０の外周面８００が通過する。このため、プラズマＰは、径方向外側から径方向内側に向かって、言い換えると内層８０の軸心に集中するように、多方向から外周面８００に照射される。したがって、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、外周面８００に表面改質処理を施しやすい。また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、プラズマＰ照射の際、プラズマＰが電界などにより加速されない。このため、プラズマＰが外周面８００を荒らしにくい。
【００４８】
また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、マイクロ波を第二導波通路３３からスリット３００に流入させる際に、通路断面積が小さくなる。このため、スリット３００付近において、マイクロ波の電界強度を高くすることができる。したがって、減圧条件下でなくても、言い換えると略大気圧条件下であっても、確実に、アルゴンガスを電離させることができる。このように、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、真空設備が不要である。このため、設備構造が簡単である。
【００４９】
また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、マイクロ波は、誘電体基板ではなく、第一導波通路２３（空間）および第二導波通路３３（空間）を伝播する。このため、誘電体基板は不要である。したがって、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、この点においても、設備構造が簡単である。
【００５０】
また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、スリット３００の延在方向（周方向）と、外周面８００の移動方向（軸方向）と、が略直交している。また、スリット３００がリング状を呈している。このため、内周壁部３０の径方向内側を軸方向に通過させるだけで、内層８０の外周面８００の略全面に、表面改質処理を施すことができる。すなわち、短時間で、外周面８００の略全面に、表面改質処理を施すことができる。
【００５１】
また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１によると、内周壁部３０と外周壁部３１とは、径方向断面の外形が互いに略相似形（円形）である。並びに、内周壁部３０と外周壁部３１とは、略同軸上に配置されている。このため、第二導波通路３３の径方向幅が、全周的に略一定である。したがって、周方向全長に亘って、プラズマＰが不均一になるのを抑制することができる。
【００５２】
また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置１を用いて外周面８００の表面改質処理を行うと、内層８０と外層８１との層間接着力が向上する。このため、内層８０と外層８１とが剥離しにくい配管部材８を作製することができる。
【００５３】
＜第二実施形態＞
本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置と、第一実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置と、の相違点は、内周壁部のスリットの形状、配置数、配置場所のみである。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００５４】
図７に、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の内周壁部の斜視図を示す。図８に、同内周壁部の展開図（図７の一点鎖線から切り開いた図）を示す。なお、図２と対応する部位については、同じ符号で示す。
【００５５】
図７、図８に示すように、内周壁部３０には、合計２０個のスリット３０１が配置されている。スリット３０１は、周方向に延在する部分円弧状を呈している。スリット３０１の径方向内側には、照射部が配置されている。照射部には、プラズマが生成される。
【００５６】
２０個のスリット３０１は、螺旋状に配置されている。２０個のスリット３０１は、内周壁部３０を周方向に二周している。周方向に隣接するスリット３０１の中心同士は、３６°ずつ離間して配置されている。周方向に連なる１０個のスリット３０１の軸方向投影面は、リング状を呈している。
【００５７】
内層の外周面が内周壁部３０の径方向内側を通過する際、外周面の任意の部位（例えば、図８に示す１８０°部位）は、二つのスリット３０１の径方向内側を通過することになる。このため、外周面の任意の部位には、表面改質処理が二回施される。
【００５８】
本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置は、構成が共通する部分に関しては、第一実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置と同様の作用効果を有する。また、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置によると、１０個のスリット３０１の軸方向投影面が連なることにより、リング状の軸方向投影面が形成される。このため、内層の外周面に、全周に亘って、表面改質処理を施すことができる。また、全２０個のスリット３０１は、内周壁部３０を周方向に二周している。このため、内層の外周面に、表面改質処理を二回施すことができる。また、本実施形態のプラズマ処理装置によると、内周壁部３０が、上下方向に二分割されていない。このため、隣接部材に対する内周壁部３０の取付が簡単である。また、内周壁部３０の隣接部材に対する取付状況により、スリット３０１の軸方向幅が変化するおそれが小さい。
【００５９】
＜その他＞
以上、本発明のマイクロ波プラズマ処理装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００６０】
例えば、上記第一実施形態においては、内周壁部３０にスリット３００を一つだけ配置したが、スリット３００の配置数は特に限定しない。軸方向に離間して、スリット３００を複数配置してもよい。こうすると、内層８０の外周面８００に、複数回、表面改質処理を施すことができる。
【００６１】
また、上記第二実施形態においては、合計２０個のスリット３０１を、内周壁部３０に螺旋状に配置したが、例えば、点線円状に配置してもよい。また、スリット３０１により形成される螺旋の、内周壁部３０に対する周回数は特に限定しない。また、第二実施形態においては、図８に示すように、スリット３０１の形状を長方形状としたが、楕円状、長円状（対向する一対の半円が一対の直線により連結された形状）としてもよい。また、第一実施形態のリング状のスリット３００と、第二実施形態の部分円弧状のスリット３０１と、を適宜組み合わせて用いてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態においては、内層８０を、周方向に回転させずに下方から上方に向かって移動させたが、周方向に回転させながら下方から上方に向かって移動させてもよい。また、上記実施形態においては、第二導波管３の上流側に第一導波管２を配置したが、所望のマイクロ波を第二導波通路３３に伝播させることができれば、第一導波管２を配置しなくてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態においては、スリット３００、３０１の軸方向幅を約１ｍｍに設定したが、軸方向幅は特に限定しない。好ましくは、０．０２ｍｍ以上、１ｍｍ以下とする方がよい。その理由は、０．０２ｍｍ未満の場合、スリット３００、３０１においてアーク放電が起きスリット３００、３０１が損傷する可能性があるからである。また、１ｍｍ超過の場合、プラズマを生成するために高パワーのマイクロ波入射電力を必要するからである。
【００６４】
また、内周壁部３０、外周壁部３１は、円筒状の他、三角筒状、四角筒状、五角筒状などの角筒状であってもよい。また、内周壁部３０と外周壁部３１とが略同軸上に配置されていなくてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態においては、プラズマ生成用ガスとして、アルゴンガスを用いた。しかしながら、ガスの種類は特に限定しない。例えば、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）およびキセノン（Ｘｅ）からなる希ガスや、水素、窒素、酸素等からなる分子性ガスの中から、一種類あるいは二種類以上のガスを適宜選び、選択した当該ガスをプラズマ生成用ガスとしてもよい。また、生成したプラズマを安定させるために、プラズマ生成用ガスに加えて、アセトン等の有機溶剤を気化混入させてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態においては、本発明のフッ素系樹脂としてＥＴＦＥを用いた。しかしながら、例えば、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライド共重合体（ＴＨＶ）、ビニリデンフルオライド樹脂（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体などを用いてもよい。また、これらのフッ素系樹脂を、二種以上併せて用いてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態においては、本発明のポリアミド系樹脂として、ＰＡ１２を用いた。しかしながら、例えば、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６）、ポリアミド９９（ＰＡ９９）、ポリアミド６１０（ＰＡ６１０）、ポリアミド６１２（ＰＡ６１２）、ポリアミド１１（ＰＡ１１）、ポリアミド９１２（ＰＡ９１２）、ポリアミド６とポリアミド６６との共重合体（ＰＡ６／６６）、ポリアミド６とポリアミド１２との共重合体（ＰＡ６／１２）などを用いてもよい。また、これらのポリアミド系樹脂を二種以上併せて用いてもよい。また、第一導波管２、第二導波管３の材質も特に限定しない。ステンレス鋼製の他、アルミニウム製、銅製としてもよい。
【００６８】
また、角筒部２０は、好ましくは、強度を保つために、ステンレス鋼製とする方がよい。また、マイクロ波の反射を小さくするために、角筒部２０の内面を、導電率が高い銅や銀などでメッキするとよい。同様に、マイクロ波の反射を小さくするために、端板２１のマイクロ波が当たる面を、導電率が高い銅や銀などでメッキするとよい。また、内周壁部３０は、好ましくは、導電率の高い銅やアルミ製とする方がよい。また、外周壁部３１は、好ましくは、強度を保つためにステンレス鋼製とする方がよい。また、マイクロ波の反射を小さくするために、外周壁部３１の内面を導電率が高い銅や銀などでメッキするとよい。同様に、マイクロ波の反射を小さくするために、端板３２のマイクロ波が当たる面を、導電率が高い銅や銀などでメッキするとよい。
【００６９】
また、内層８０の外周面８００に対する、プラズマＰの照射時間も特に限定しない。例えば、照射時間は、１秒以上２００秒以下としてもよい。また、マイクロ波の周波数も特に限定しない。例えば、４３３ＭＨｚ〜２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を用いることができる。好ましくは、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いる方がよい。その理由は、当該周波数は、電波法に適合しているからである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第一実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の斜視図である。
【図２】同マイクロ波プラズマ処理装置の分解斜視図である。
【図３】同マイクロ波プラズマ処理装置の前後方向断面図である。
【図４】図３の枠ＩＶ内の拡大図である。
【図５】同マイクロ波プラズマ処理装置を用いて作製された配管部材の斜視図である。
【図６】同配管部材の径方向断面図である。
【図７】第二実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置の内周壁部の斜視図である。
【図８】同内周壁部の展開図である。
【符号の説明】
【００７１】
１：マイクロ波プラズマ処理装置、２：第一導波管、３：第二導波管、８：配管部材。
２０：角筒部、２１：端板、２２：保持部、２３：第一導波通路、３０：内周壁部、３１：外周壁部、３２：端板、３３：第二導波通路（導波通路）、３４：照射部、３５：ガス供給管、８０：内層、８１：外層、９０：マイクロ波発振器、９１：パワーモニタ、９２：アイソレータ、９３：パワーモニタ、９４：整合器、９５：マイクロ波電源。
２００：内周壁部保持孔、２０１：外周壁部取付孔、３００：スリット、３０１：スリット、３１０：ガス供給管取付孔、８００：外周面。
Ｐ：プラズマ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリットを有する筒状の内周壁部と、
該内周壁部の軸直方向外側に配置される筒状の外周壁部と、
該内周壁部と該外周壁部との間に区画されマイクロ波が伝播する導波通路と、
該内周壁部の軸直方向内側に区画され、該スリットを介して該導波通路に連通し、筒状あるいは柱状の処理対象物の外周面が配置される照射部と、
プラズマ生成用ガスを、直接あるいは間接的に、該スリットに供給するガス供給管と、
を備えてなり、
略大気圧条件下において、該マイクロ波と該プラズマ生成用ガスとを該スリットに通過させることにより該マイクロ波の電界を集中させ該スリット付近に高電界を形成し、該高電界により該プラズマ生成用ガスを電離させ該照射部にプラズマを生成し、該プラズマにより該処理対象物の該外周面に所定の処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記処理対象物は、前記スリットに対して、相対的に軸方向に移動可能であり、
該スリットは、周方向に延在している請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記内周壁部と前記外周壁部とは、軸直方向断面の外形が互いに略相似形であると共に、略同軸上に配置されている請求項１または請求項２に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記スリットは、周方向に延在するリング状を呈している請求項２または請求項３に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記スリットは、周方向に延在する部分弧状を呈している請求項２または請求項３に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記スリットは、複数配置されており、
複数の該スリットの軸方向投影面は、周方向に連なるリング状を呈している請求項５に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項７】
前記処理対象物は、フッ素系樹脂製であって円筒状の内層と、該内層の径方向外側に積層されポリアミド系樹脂製であって円筒状の外層と、を有する配管部材の、該内層であり、
所定の前記処理は、該外層の内周面に対する、該内層の外周面の接着性を向上させる表面改質処理である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項１】
スリットを有する筒状の内周壁部と、
該内周壁部の軸直方向外側に配置される筒状の外周壁部と、
該内周壁部と該外周壁部との間に区画されマイクロ波が伝播する導波通路と、
該内周壁部の軸直方向内側に区画され、該スリットを介して該導波通路に連通し、筒状あるいは柱状の処理対象物の外周面が配置される照射部と、
プラズマ生成用ガスを、直接あるいは間接的に、該スリットに供給するガス供給管と、
を備えてなり、
略大気圧条件下において、該マイクロ波と該プラズマ生成用ガスとを該スリットに通過させることにより該マイクロ波の電界を集中させ該スリット付近に高電界を形成し、該高電界により該プラズマ生成用ガスを電離させ該照射部にプラズマを生成し、該プラズマにより該処理対象物の該外周面に所定の処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記処理対象物は、前記スリットに対して、相対的に軸方向に移動可能であり、
該スリットは、周方向に延在している請求項１に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項３】
前記内周壁部と前記外周壁部とは、軸直方向断面の外形が互いに略相似形であると共に、略同軸上に配置されている請求項１または請求項２に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記スリットは、周方向に延在するリング状を呈している請求項２または請求項３に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項５】
前記スリットは、周方向に延在する部分弧状を呈している請求項２または請求項３に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項６】
前記スリットは、複数配置されており、
複数の該スリットの軸方向投影面は、周方向に連なるリング状を呈している請求項５に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【請求項７】
前記処理対象物は、フッ素系樹脂製であって円筒状の内層と、該内層の径方向外側に積層されポリアミド系樹脂製であって円筒状の外層と、を有する配管部材の、該内層であり、
所定の前記処理は、該外層の内周面に対する、該内層の外周面の接着性を向上させる表面改質処理である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１２９３２７（Ｐ２０１０−１２９３２７Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０１８４１（Ｐ２００８−３０１８４１）
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【出願人】（５０４１３９６６２）国立大学法人名古屋大学 (996)
【Ｆターム（参考）】
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