説明

迅速分解式大気圧プラズマ発生装置及びその組立方法

【課題】大気圧プラズマ発生装置の組立及び分解を、容易とする。
【解決手段】固定台座110と、高圧電源部品120と、プラズマ発生本体130とを備える迅速分解式大気圧プラズマ発生装置100において、固定台座は、対向する第1の端部112及び第2の端部114を備え、高圧電源部品は、固定台座に設置されると共に、高圧外スリーブ122及び第1の継手124を備える。なお、第1の継手は第1の端部に位置する。プラズマ発生本体は、内スリーブ132及び第2の継手134を含み、これらいずれもプラズマ発生本体の外表面に突設されていると共に、第2の継手が内スリーブに設置されている。プラズマ発生本体が固定台座の第1の端部に取り付けられると、高圧外スリーブが内スリーブを覆って、第2の継手が第1の継手と接続する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、大気圧プラズマ発生装置に関し、特に迅速分解式大気圧プラズマ発生装置及びその組立方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、大気圧プラズマは1気圧下又は1気圧近傍下で発生されるプラズマであるため、従来の真空プラズマ技術に比べて、大気圧プラズマシステムはコストにおいて絶対的な優位性がある。さらに、設備コストについては、非常に高額で大きく重い真空設備を用いる必要がない。その上、製造過程においては、加工部材は真空チャンバの制限を受けず、且つ連続的な工程を行うことができる。これらの技術的特徴は、いずれも効果的に製品の製造コストを下げることができる。必要に応じてシステムを小型で携帯可能な設備に構築しており、この特徴はその応用の側面をこのために拡大させるであろう。
【0003】
大気圧プラズマの発生は、主に、常圧雰囲気下で2つの電極間に電場をかけて、電場間の気体が電子雪崩によって電離する際に、プラズマを発生させることができる。プラズマの形式の違いによっては、複数のプラズマ源の設計及び種類がある。例えば、コロナ放電(Corona discharge)、誘電体バリア放電(Dielectric barrier discharge)、プラズマジェット(Plasma jet)及びプラズマトーチ(Plasma torch)等であり、このうち、プラズマジェットはエネルギーの集中、高速処理等の優れた点があるため、製造過程においてさらに広く応用されている。
【0004】
特許文献1及び特許文献2は、いずれも大気圧プラズマシステムに関する応用技術を模索している。例示して説明すると、例えば大面積処理用プラズマ技術である。しかし、大面積化の必要性の下に、大気圧プラズマを用いて加工部材の表面処理をしようとすると、高速化の必要性も満たす必要があり、通常は複数のプラズマ発生器によって必要性を満たす必要がある。確かに、生産コストを下げるために、現在のところ商業化の手段によく見られるのは、大面積化に向けた方法を目標とすることである。例えば、FPDパネル工場の生産ラインは既に第8.5世代ライン(2200mm×2500mm)の計画が進行中であり、他の合成樹脂商品の多くも連続的に大面積で生産することを計画の方向性としている。大気圧プラズマの表面処理又はクリーニング技術の応用は次第に多方面にわたっており、複数のプラズマヘッドのアレイは効果的な解決方法である。
【0005】
商業化・生産ラインの実際の応用において、万が一そのうちの1つ又は複数のプラズマ発生器が故障した場合、修理することが必ず必要となるプロセスである。現在、設備の修復を行うには2つの方法がある。1つはプラズマ発生器を分解して損壊したアッセンブリを交換して取り付けることであり、もう1つの方法はプラズマ発生器(電源コード及びプラズマヘッドを含む)全体を一新することである。プラズマ発生器の修理は、専門の機械技術者が順調であっても数時間の作業時間を要して、検視及び補修をする。システム全体を分解して交換するのも同様に時間を要する。このため、いかにして最短時間で設備を回復させることができるかが、生産効率及び生産コストに実に関係する。商業化の実際の応用に適応し、且つ補修時間・工程で派生するコストを下げるために、迅速で効果的に故障設備を取り除いて一新することが共通の目標である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】米国特許第5032202号
【特許文献2】米国特許第5549780号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、内スリーブ、外スリーブ及び継手の設計によって、大気圧プラズマ発生装置の組立て及び分解をさらに容易にさせる、迅速分解式大気圧プラズマ発生装置及びその組立方法に関する。このように、迅速に故障設備を取り除いて修復するようにさせることは、製造業者の製造過程における応用の必要性に非常に適合する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、固定台座と、高圧電源部品と、プラズマ発生本体とを備える、迅速分解式大気圧プラズマ発生装置を提供する。固定台座は、対向する第1の端部及び第2の端部を備える。高圧電源部品は、固定台座に設置されると共に、高圧外スリーブ及び第1の継手を備え、なお、第1の継手が高圧外スリーブに設置されると共に、第1の継手が第1の端部に位置する。プラズマ発生本体は、内スリーブ及び第2の継手を備え、なお、内スリーブ及び第2の継手がいずれもプラズマ発生本体の外表面に突設されていると共に、第2の継手が内スリーブに設置されている。プラズマ発生本体が固定台座の第1の端部に取り付けられると、高圧外スリーブが内スリーブを覆って、第2の継手が第1の継手と接続し、それによって、プラズマ発生本体を高圧電源部品と電気的に接続させる。
【0009】
本発明は、大気圧プラズマ発生装置の組立方法を提供する。この方法は、高圧電源部品の第1の継手を高圧電源部品の高圧外スリーブに挿設させること、続いて、高圧電源部品を固定台座に設置すること、その後、プラズマ発生本体の内スリーブ及び第2の継手がプラズマ発生本体の外表面に突設されていると共に第2の継手が内スリーブに設置されているプラズマ発生本体を提供すること、続いて、プラズマ発生本体を固定台座に取り付け、且つ、内スリーブを高圧外スリーブに嵌め込むと共に、第2の継手と第1の継手とを接続させ、それによって、プラズマ発生本体を高圧電源部品と電気的に接続させること、を含む。
【0010】
本発明の上記内容をさらに明確にわかりやすくするために、以下に好ましい実施形態を特に示し、図面と合わせて、詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の好ましい実施形態に照らした迅速分解式大気圧プラズマ発生装置の分解図である。
【図2】本発明の好ましい実施形態に照らした大気圧プラズマ発生装置の組立方法のフローチャートである。
【図3A】図2の組立てフローチャートの素子の組立てを示す図である。
【図3B】図2の組立てフローチャートの素子の組立てを示す図である。
【図3C】図2の組立てフローチャートの素子の組立てを示す図である。
【図3D】図2の組立てフローチャートの素子の組立てを示す図である。
【図4】図3Dの高圧電源部品を取り出した後を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1を参照されたい。これは、本発明の好ましい実施形態に照らした迅速分解式大気圧プラズマ発生装置の分解図である。迅速分解式大気圧プラズマ発生装置100は、固定台座110と、高圧電源部品120と、プラズマ発生本体130とを備える。固定台座110は、対向する第1の端部112及び第2の端部114を備えており、固定台座110内には第1の端部112から第2の端部114に延在する内部空間110Aがさらに備えられている。高圧電源部品120は、固定台座110に設置するのに用い、高圧外スリーブ122及び第1の継手124を備え、なお、第1の継手124は、高圧外スリーブ122に設置するのに用い、第1の端部112に位置することになる。第1の継手124は、例えば雌継手であって、例えばその一端が挿入孔124Aを備えており、他の素子と接続するのに用いる。
【0013】
また、高圧電源部品120は、高圧電源コード126をさらに備え、外部の電源供給端子(図示せず)に接続するのに用いる。高圧電源コード126は、好ましくは、第2の端部114から固定台座110内に挿設され、第1の継手124の他端を接続する。高圧電源コード126と第1の継手124との間は、例えば結合部材128(例えばねじ、リベット)により結合する。
【0014】
好ましくは、高圧外スリーブ122は、第1の区間のスリーブ122A及び第2の区間のスリーブ122Bを備える。なお、第1の区間のスリーブ122Aは高圧電源コード126を覆うのに用い、第1の継手124は第2の区間のスリーブ122Bに設置される。第1の区間のスリーブ122A及び第2の区間のスリーブ122Bの内径の大きさは、高圧電源コード126及び第1の継手124の外径の大きさに基づいて決定される。例えば、図1に示されるように、高圧電源コード126及び第1の継手124の外径の大きさは、略同じである。好ましくは、第2の区間のスリーブ122Bの内径は、第1の区間のスリーブ122Aの内径より大きくて、第1の継手124が高圧外スリーブ122に取り付けられると、第1の継手124と第2の区間のスリーブ122Bとの間には第1の隙間129(図3B参照)が生ずるようにする。また、高圧外スリーブ122は、高圧電源コード126と第1の継手124とに対応する接続箇所において、例えば第3の区間のスリーブ122Cを有しており、第3の区間のスリーブ122Cの内径の大きさも第1の継手124の接続箇所の大きさに基づいて設計され得る。
【0015】
プラズマ発生本体130の一端は、内スリーブ132及び第2の継手134を備える。なお、内スリーブ132及び第2の継手134がいずれもプラズマ発生本体130の外表面130Aに突設されると共に、第2の継手134が内スリーブ132に設置されて、内スリーブ132との間に第2の隙間136がある。この第2の隙間136の大きさは、好ましくは、略、第1の継手124の挿入孔124Aの周囲の側壁の厚さである。第2の継手134は、第1の継手124と接続するのに用い、例えばそれがプラズマ発生本体130の電極継手である。電極継手は、気体を電離させてプラズマ気体を発生させるのに用いる。プラズマ発生本体130は、さらにプラズマ放出口138を含み、例えばこのプラズマ放出口138はプラズマ発生本体130の他端に位置して、処理(加工、クリーニング等)しようとする加工部材の表面にプラズマ気体を送るのに用いる。
【0016】
プラズマ発生本体130が固定台座110の第1の端部112に取り付けられた場合、高圧外スリーブ122が内スリーブ132を覆って、第2の継手134が第1の継手124と接続し、それによって、プラズマ発生本体130を高圧電源部品130と電気的に接続させる。
【0017】
好ましくは、例えば第2の継手134が雄継手であって、それは膨張部134Aを備えており、膨張部134Aの外径が第1の継手124の挿入孔124Aの口径より大きく、第1の継手124と第2の継手134との間を密接させ得る。第1の継手124及び第2の継手134の材質は、金属であってもよく、例えば、よく見られる銅、又はステンレス若しくはタングステンのような耐高温金属若しくは合金である。また、上記の高圧外スリーブ122及び内スリーブ132の材質は、高圧外スリーブ122が高圧電源コード126、第1の継手124及び第2の継手134を固定台座110から遮断して、さらには素子間の電気的接触により生ずる不要な電気的干渉を避け得るように、絶縁性材料である。組立てにさらに弾性を備えさせるために、高圧外スリーブ122及び内スリーブ132の材質は、軟性材料であってもよい。高圧外スリーブ122及び内スリーブ132の設置は、素子の組立ての位置合わせに有益であり、この組立ては後にさらなる説明をする。以下の図面で本実施形態の迅速分解式大気圧プラズマ発生装置の組立方法を詳細に説明する。
【0018】
図2を参照されたい。これは、本発明の好ましい実施形態に照らした大気圧プラズマ発生装置の組立方法のフローチャートである。この組立方法は、ステップS21〜ステップS24を含む。また、図3A〜図3Dを参照されたい。これは、図2の組立てフローチャートに対応する素子の組立てを示す図である。
【0019】
まず、ステップS21に示されるように、高圧電源部品120の第1の継手124を高圧電源部品120の高圧外スリーブ122に挿設させる。なお、図3Aに示されるように、第2の区間のスリーブ122Bの開口は比較的大きく、高圧電源コード126が第2の区間のスリーブ122Bの開口から高圧外スリーブ122に挿入され得る。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。高圧外スリーブ122の材質が比較的柔らかいため、組み立てる際に、直接に第1の継手124を第1の区間のスリーブ122Aの開口から高圧外スリーブ122に挿入させ得る。
【0020】
図3Bに示されるように、高圧電源部品120の素子の組立てが完了すると、高圧外スリーブ122の第1の区間のスリーブ122Aが高圧電源コード126を覆う。第2の区間のスリーブ122Bは、第1の継手124と第2の区間のスリーブ122Bとの間に第1の隙間129を生じさせるように第1の継手124の外部を取り囲む。なお、第1の隙間129と第1の継手124の挿入孔124Aとは、同じ側に位置する。また、第1の継手124と高圧電源コード126との接続箇所は、第3の区間のスリーブ122Cに内部とされる。
【0021】
続いて、ステップS22に示されるように、高圧電源部品120を固定台座110に設置する。図1に示されるように、高圧電源部品120は、例えば、固定台座110の第2の端部114から固定台座110に設けられると共に、内部空間110Aに固定される。このステップの完了は図3Cに示される通りである。
【0022】
その後、ステップS23に示されるように、プラズマ発生本体130を提供し、なお、プラズマ発生本体130の内スリーブ132及び第2の継手134は、プラズマ発生本体130の外表面130Aに突設されていると共に、第2の継手134が内スリーブ132に設置されている。なお、第2の継手134と内スリーブ132との間には、第2の隙間136がある。
【0023】
続いて、ステップS24に示されるように、プラズマ発生本体130を固定台座110に取り付け、且つ、内スリーブ132を高圧外スリーブ122に嵌め込むと共に、第2の継手134を第1の継手124と接続させ、それによって、プラズマ発生本体130を高圧電源部品120と電気的に接続させる。
【0024】
このステップにおいて、組み立てる場合、図3Cに示されるように、先に、内スリーブ132を第1の隙間129に整合させて、第2の継手134を第1の継手124の挿入孔124Aに整合させる。その後、内スリーブ132を第1の隙間129に、第2の継手134を挿入孔124Aとに嵌め込む。このようにして、図3Dに示されるように、プラズマ発生本体130の組立てを容易に完了し得る。第2の継手134が備える膨張部134Aは第2の継手134の外径を大きくしているため、継手の間が緊密に組み合うように結合して、第1の継手124と第2の継手134との間の結合をさらに堅固にさせる。
【0025】
大気圧プラズマを応用して表面処理又はクリーニングを行う製造過程において、大面積化の必要性の下に、大気圧プラズマを用いて加工部材の表面処理を行うときは、通常、複数の大気圧プラズマ発生装置を取り付けて高速処理の必要性を満たす。なお、複数のプラズマヘッドのアレイから成るプラズマシステムは、より効果的な解決方法である。このため、本実施形態のプラズマ発生本体130はさらに、他の結合部材139を用いて固定台座110と共に他のベース(図示せず)にロックして、他のプラズマ発生本体と共に組み立てるようにし、さらには複数のプラズマヘッドのアレイに組み立ててもよい。このようにして、全体のプラズマ表面処理面積が拡大して、大面積且つ高速に処理する目的を達し得る。
【0026】
本実施形態のプラズマ発生本体130と高圧電源部品120との結合は、第1の継手124、第2の継手134、内スリーブ132及び高圧外スリーブ122によるだけでよく、このため、組立方法が非常に容易であるのみならず、分解方法も相対的に簡単である。例示して説明すると、プラズマ発生本体130の電極継手(第2の継手134)を交換する必要がある場合、内スリーブ132を第2の継手134と共に高圧外スリーブ122及び第1の継手124の挿入孔124Aから出すだけでよく、図3Cに示されるように、直ちに第2の継手134を容易に交換し得る。
【0027】
また、図4を参照されたい。これは、図3Dの高圧電源部品を取り出した後を示す図である。高圧電源部品120の素子、例えば高圧電源コード126、高圧外スリーブ122又は第1の継手124を交換する必要がある場合にも、高圧電源部品120をプラズマ発生本体130から離す方向に向かって移動させるだけでよく、直ちに、高圧外スリーブ122及び第1の継手124と内スリーブ132及び第2の継手134とを引き離すと共に、固定台座110から出して、素子の交換をし得る。
【0028】
本発明の上記実施形態で明らかにされる迅速分解式大気圧プラズマ発生装置及びその組立方法は、高圧外スリーブと内スリーブと第1の継手と第2の継手との組合せを利用して、大気圧プラズマ発生装置の組立て及び分解を非常に簡単にしており、補修時間・工程で発生するコストを下げることができるだけでなく、迅速で効果的且つ即時に故障設備を取り除いて一新し得る。生産ラインで実際に応用する場合において、そのうちの1つ又は複数のプラズマ発生装置が故障したときは、以前のようにプラズマ発生装置全体を分解して損壊したアッセンブリを交換する必要がなく、プラズマ発生装置全体を一新する必要もなく、本実施形態の大気圧プラズマ発生装置は、その継手及びスリーブを引き離すだけで、直ちに、アッセンブリの交換を行い得る。このため、本発明の上記実施形態で明らかにされる迅速分解式大気圧プラズマ発生装置及びその組立方法は、最短時間で設備を復元して、生産効率及び生産コストを引き下げ、確実に商業化の実際の応用に適応し得るようにする。
【0029】
以上述べたところを総合すると、本発明は、好ましい実施形態を上記のように既に明らかにしたが、これをもって本発明を限定するものではない。本発明の当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、種々の修正及び変更をしてもよいものとする。このため、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で定義されたものを基準と見なすものとする。
【符号の説明】
【0030】
100 迅速分解式大気圧プラズマ発生装置
110 固定台座
110A 内部空間
112 第1の端部
114 第2の端部
120 高圧電源部品
122 高圧外スリーブ
122A 第1の区間のスリーブ
122B 第2の区間のスリーブ
122C 第3の区間のスリーブ
124 第1の継手
124A 挿入孔
126 高圧電源コード
128、139 結合部材
129 第1の隙間
130 プラズマ発生本体
130A 外表面
132 内スリーブ
134 第2の継手
134A 膨張部
136 第2の隙間
138 プラズマ放出口

【特許請求の範囲】
【請求項1】
対向する第1の端部及び第2の端部を備える固定台座と、
前記固定台座に設置されると共に、高圧外スリーブ及び第1の継手を備える高圧電源部品であって、該第1の継手が該高圧外スリーブに設置されると共に前記第1の端部に位置する、高圧電源部品と、
内スリーブ及び第2の継手を備えるプラズマ発生本体であって、該内スリーブ及び該第2の継手が該プラズマ発生本体の外表面に突設されていると共に、該第2の継手が該内スリーブに設置されている、プラズマ発生本体と
を備える迅速分解式大気圧プラズマ発生装置であって、
前記プラズマ発生本体は、前記固定台座の前記第1の端部に取り付けられて、前記高圧外スリーブが前記内スリーブを覆い、前記第2の継手が前記第1の継手と接続し、それによって、前記プラズマ発生本体を前記高圧電源部品と電気的に接続させる、ことを特徴とする迅速分解式大気圧プラズマ発生装置。
【請求項2】
前記第1の継手と前記高圧外スリーブとの間には第1の隙間があり、前記内スリーブが前記第1の隙間に挿設される、ことを特徴とする請求項1に記載の迅速分解式大気圧プラズマ発生装置。
【請求項3】
前記第1の継手は、挿入孔を備えており、前記第2の継手が該挿入孔に嵌め込まれる、ことを特徴とする請求項2に記載の迅速分解式大気圧プラズマ発生装置。
【請求項4】
前記第2の継手と前記内スリーブとの間には第2の隙間があり、該第2の隙間の大きさが実質的に、前記第1の継手の前記挿入孔の周囲の側壁の厚さである、ことを特徴とする請求項3に記載の迅速分解式大気圧プラズマ発生装置。
【請求項5】
前記第2の継手は、膨張部を備えており、該膨張部の外径が前記挿入孔の口径より大きい、ことを特徴とする請求項3に記載の迅速分解式大気圧プラズマ発生装置。
【請求項6】
前記高圧電源部品は、高圧電源コードをさらに備え、前記第2の端部から前記固定台座に挿設され、且つ前記第1の継手が前記高圧電源コードを接続する、ことを特徴とする請求項1に記載の迅速分解式大気圧プラズマ発生装置。
【請求項7】
前記高圧外スリーブが前記高圧電源コードを覆う、ことを特徴とする請求項6に記載の迅速分解式大気圧プラズマ発生装置。
【請求項8】
前記高圧外スリーブは、第1の区間のスリーブ及び第2の区間のスリーブを備えており、該第1の区間のスリーブが前記高圧電源コードを覆い、前記第1の継手が前記第2の区間のスリーブに設置される、ことを特徴とする請求項7に記載の迅速分解式大気圧プラズマ発生装置。
【請求項9】
前記第2の区間の前記スリーブの内径が前記第1の区間のスリーブの内径と異なる、ことを特徴とする請求項8に記載の迅速分解式大気圧プラズマ発生装置。
【請求項10】
前記第2の継手が前記プラズマ発生本体の電極継手である、ことを特徴とする請求項1に記載の迅速分解式大気圧プラズマ発生装置。
【請求項11】
前記高圧外スリーブ及び前記内スリーブの材質が絶縁性材料である、ことを特徴とする請求項1に記載の迅速分解式大気圧プラズマ発生装置。
【請求項12】
前記高圧外スリーブ及び前記内スリーブの材質が軟性材料である、ことを特徴とする請求項1に記載の迅速分解式大気圧プラズマ発生装置。
【請求項13】
前記第1の継手及び前記第2の継手の材質が金属である、ことを特徴とする請求項1に記載の迅速分解式大気圧プラズマ発生装置。
【請求項14】
前記高圧電源部品の第1の継手を該高圧電源部品の高圧外スリーブに挿設させること、
前記高圧電源部品を固定台座に設置するステップと、
プラズマ発生本体の内スリーブ及び第2の継手が該プラズマ発生本体の外表面に突設されていると共に、該第2の継手が該内スリーブに設置されている該プラズマ発生本体を提供するステップと、及び、
前記プラズマ発生本体を前記固定台座に取り付け、且つ、前記内スリーブを前記高圧外スリーブに嵌め込むと共に、前記第2の継手と前記第1の継手とを接続させて、前記プラズマ発生本体を前記高圧電源部品と電気的に接続させるステップと、
を含む、ことを特徴とする迅速分解式大気圧プラズマ発生装置の組立方法。
【請求項15】
前記内スリーブを前記高圧外スリーブに嵌め込むと共に、前記第2の継手と前記第1の継手とを接続させるステップは、
前記内スリーブが前記第1の継手と前記高圧外スリーブとの間の隙間に挿設され、同時に前記第2の継手を前記第1の継手の挿入孔に嵌め込むこと
を含む、ことを特徴とする請求項14に記載の迅速分解式大気圧プラズマ発生装置の組立方法。

【図1】
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【図2】
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【図3A】
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【図3B】
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【図3C】
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【図3D】
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【図4】
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【公開番号】特開2010−153347(P2010−153347A)
【公開日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−54099(P2009−54099)
【出願日】平成21年3月6日(2009.3.6)
【出願人】(390023582)財団法人工業技術研究院 (524)
【氏名又は名称原語表記】INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE
【住所又は居所原語表記】195 Chung Hsing Rd.,Sec.4,Chutung,Hsin−Chu,Taiwan R.O.C
【Fターム(参考)】