JP7235545B2 - プラズマ装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、プラズマ装置に関する。

近年、プラズマ、または、プラズマにより生成された化学活性種を用いて、治療や殺菌などを行う手法が注目されている。例えば、化学活性種は消炎作用を有しており、化学活性種により炎症組織の修復作用が増強されることが知られている。また、常温および常圧のプラズマを生成することが可能となり、プラズマ、または、化学活性種を含む活性ガスを生体へ直接照射することも可能となっている。

特許第６２３０４１１号公報

プラズマの生成には極めて高い電圧を印加する必要があるため、その影響も大きい。例えば、高電圧の電流が流れることにより生じる電磁波が、周囲の装置に影響を及ぼす恐れがある。また、プラズマまたは活性ガスを照射対象に照射するには、照射対象の付近でプラズマを生成し素早く照射する必要がある。そのため、プラズマの生成位置を安全性が確保された特定エリアに限定することもできない。ゆえに、プラズマ装置に対する安全性の確保が重要となる。

本発明は、従来よりも安全性の高いプラズマ装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態であるプラズマ装置は、プラズマ発生器と、供給器と、高圧線と、アース線と、を備える。前記プラズマ発生器は、プラズマを発生させる。前記供給器は、前記プラズマ発生器に電力を供給する。前記高圧線は、前記供給器からの電力を前記プラズマ発生器に伝送する。前記アース線は、前記プラズマ発生器を電気的に接地する。また、前記アース線は、第１導体と、第１絶縁層と、第１シールド層と、を備える。前記第１導体は、電気的に接地されている。前記第１絶縁層は、前記導体の外周を覆うように設けられている。前記第１シールド層は、導電性であり、前記第１絶縁層の外周を覆うように設けられている。

本発明の一実施形態に係るプラズマ装置の一例を示す概略図。 プラズマ発生器の内部の構造例を模式的に示す図。 高圧線およびアース線の内部の構成例を模式的に示す図。 プラズマ発生器の末端付近の内部の構造例を模式的に示す図。 接続ケーブルの内部の構成例を模式的に示す図。 接続ケーブルに対する屈曲試験について説明する図。 屈曲試験の結果を示す図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

（本発明の一実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ装置の一例を示す概略図である。本発明の一実施形態に係るプラズマ装置１は、プラズマ発生器１１と、供給器１２と、接続ケーブル１３と、を備える。接続ケーブル１３内には、高圧線１３１と、アース線１３２と、ガス供給管１３３と、が収容されている。

本実施形態のプラズマ装置１は、大気圧中でプラズマを発生させ、当該プラズマにより生成された化学活性種を含むガスを照射する装置である。ここでは、化学活性種を含むガスを大気圧プラズマと記載する。化学活性種は、反応性の高い状態にある原子、分子、イオンなどである。化学活性種としては、活性酸素種や活性窒素種を例示できる。活性酸素種としては、ヒドロキシルラジカル、一重項酸素、オゾン、過酸化水素、スーパーオキシドアニオンラジカル等を例示できる。活性窒素種としては、一酸化窒素、二酸化窒素、ペルオキシナイトライト、過酸化亜硝酸、三酸化二窒素等を例示できる。但し、本実施形態のプラズマ装置１により生成される化学活性種が、例示したものに限られるわけではない。

大気圧プラズマは、殺菌性、細胞活性化などの効力を有する。ゆえに、大気圧プラズマを患部に照射することにより、ヒト、動物などの生体に対し、治療を行うことが可能である。例えば、大気圧プラズマを用いることにより、歯周病が改善することが知られている。但し、プラズマ装置１は、医療用途に限られるものではなく、植物の生長促進、機器の殺菌など、様々な用途に使用することができる。

化学活性種の拡散可能な距離は極めて短いため、大気圧プラズマは、大気圧プラズマの照射対象の近くで生成され、照射される必要がある。例えば、大気圧プラズマの照射口から照射対象までの距離を５ｍｍ程度とする場合もある。そのため、大気圧プラズマを生成し照射する器具は、手指で把持されて照射対象に近づけることができるようなサイズおよび重さにする必要がある。ゆえに、高電圧を発生させる高電圧発生回路、大気圧プラズマの生成に必要なガスなどは、当該器具内に含めることができない。

そのため、本実施形態では、プラズマ装置を、プラズマ発生器１１と、供給器１２と、に別々の筐体に分け、接続ケーブル１３により、プラズマ発生器１１と供給器１２とを接続している。プラズマ発生器１１は、手指で把持されて照射対象に近づけることができるようなサイズおよび重さであり、プラズマおよび大気圧プラズマを発生させて、照射する。大気圧プラズマの発生に必要な電力およびガスは、プラズマ発生器１１とは異なる筐体の供給器１２から接続ケーブル１３を介して供給される。より具体的には、当該電力は高圧線１３１を介して供給され、当該ガスはガス供給管１３３を介して供給される。なお、大気圧プラズマと区別するため、以降、当該ガスを大気圧プラズマ発生用ガスと記載する。

供給器１２は、例えば、家庭用などの一般電源からの交流電流を、内蔵する高電圧発生回路を用いて昇圧し、高電圧にしてプラズマ発生器１１に供給する。供給される交流電圧は１２から１４ｋＶｐｐ程度を想定するが、適宜に定めてよい。例えば、発生するプラズマの温度を低く抑えるために、２０ｋＶｐｐ以下であることが好ましい。また、プラズマを効率的に生成するために、５ｋＶｐｐ以下であることが好ましい。なお、交流電圧を表す単位「Ｖｐｐ（Ｖｏｌｔ ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）」は、交流電圧波形の最高値と最低値との電位差である。なお、一般電源ではなく、ポータブル電源が用いられてもよい。

プラズマ発生器１１に供給される交流電流の周波数は、７ｋＨｚ程度を想定するが、適宜に定めてよい。０．５ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ未満が好ましく、１ｋＨｚ以上１５ｋＨｚ未満がより好ましく、２ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ未満がさらに好ましく、３ｋＨｚ以上９ｋＨｚ未満が特に好ましく、４ｋＨｚ以上８ｋＨｚ未満が最も好ましい。各上限値は、発生するプラズマの温度を低く抑えるために設けられており、各下限値は、プラズマを発生効率のために設けられている。

供給器１２は、大気圧プラズマ発生用ガスを貯蔵する容器と接続され、当該容器内の大気圧プラズマ発生用ガスを所定の供給速度でプラズマ発生器１１に供給する。供給速度の調整は、自動制御バルブ等の流量コントローラを用いればよい。大気圧プラズマ発生用ガスの供給速度は、毎分３Ｌ（３Ｌ／ｍｉｎ）程度が想定されるが、適宜に定めてよい。例えば、照射対象の温度上昇を抑制するために、１Ｌ／ｍｉｎ以上あることが好ましい。また、大気圧プラズマによる清浄化、賦活化、または治癒促進のために、１０Ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。プラズマ発生器１１の構造にもよるが、供給圧としては、０．２から０．２５ＭＰａであることが想定される。なお、当該容器は、供給器１２内に収容されてもよいし、供給器１２に外付けされてもよい。

大気圧プラズマ発生用ガスは、化学活性種を発生させることが可能なガスであれば、特に限られるものではない。大気圧プラズマ発生用ガスとして用いることができるガスは、窒素、希ガスなどが例示できる。また、これらのガスは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、プラズマ発生用ガスは、窒素を主成分とすることが好ましい。ここで、窒素を主成分とするとは、プラズマ発生用ガスにおける窒素の含有量が５０体積％超であることをいう。即ち、プラズマ発生用ガスにおける窒素の含有量は、５０体積％超が好ましく、７０体積％以上がさらに好ましく、９０体積％～１００体積％が特に好ましい。プラズマ発生用ガス中、窒素以外のガス成分は、特に制限はなく、例えば、酸素、希ガス等を例示できる。

プラズマ発生器１１は、このようにして供給された電力および大気圧プラズマ発生用ガスを用いて、大気圧プラズマを生成する。プラズマ発生器１１における大気圧プラズマの生成について説明する。図２は、プラズマ発生器１１の内部の構造例を模式的に示す図である。図２では、プラズマ発生器１１の長手方向に平行な断面が示されている。また、図２では、大気圧プラズマの生成に関連する部位を示し、その他の部位については省略されている。図２に示すように、プラズマ発生器１１は、管状誘電体１１１と、内部電極１１２と、外部電極１１３と、を備える。

管状誘電体１１１は、円筒状の誘電体である。管状誘電体１１１は、管状誘電体１１１の軸方向がプラズマ発生器１１の長手方向と略平行になるように、設置されている。ガス供給管１３３の端部は、管状誘電体１１１の中空内に存在または近接している。ガス供給管１３３は、供給器１２からプラズマ発生器１１に大気圧プラズマ発生用ガスを伝送する。そのため、大気圧プラズマ発生用ガスは、図２の矢印Ｇにて示されているように、ガス供給管１３３から管状誘電体１１１の中空内に流れ込む。また、大気圧プラズマ発生用ガスは、プラズマ発生器１１の先端に向かって流れる。なお、ここでは、プラズマ発生器１１の接続ケーブル１３と接続されている端部を末端とし、反対側を先端とする。

管状誘電体１１１の中空内に、管状誘電体１１１の内壁とは離間して、内部電極１１２が設置される。内部電極１１２は、導電体であり、内部電極１１２の長手方向が管状誘電体１１１の軸方向と略平行になるように、設置されている。図２の例では、低電力でプラズマを生成し維持するために、内部電極１１２の外周面にねじ山が形成されている。しかし、外部電極１１３との間にプラズマを発生することができるならば、内部電極１１２の形状は限定されるものではない。例えば、内部電極１１２がコイル状であってもよい。

内部電極１１２には高圧線１３１が接続されている。高圧線１３１は、供給器１２とも接続されており、供給器１２からの電力Ｖをプラズマ発生器１１（詳細には、プラズマ発生器１１内の内部電極１１２）に伝送する。

なお、プラズマの生成の開始および停止を、プラズマ発生器１１に設けられた操作スイッチにより、制御することも考えられる。その場合、高圧線１３１は操作スイッチにも接続される。

また、管状誘電体１１１の外周を覆うように、円筒状の導電体である外部電極１１３が設置される。また、図２に示すように、外部電極１１３は、外部電極１１３の中空内に内部電極１１２の一部が存在するように設置される。

また、外部電極１１３はアース線１３２の一端と接続されている。アース線１３２は、アース線１３２の他端に接続された金具等を介して、アースと電気的に接触している。つまり、アース線１３２は、プラズマ発生器１１を電気的に接地する。

内部電極１１２に電力が供給されると、図２の点線の枠にて示された、管状誘電体１１１内のプラズマ発生領域１１４においてプラズマが発生する。プラズマ発生領域１１４を通過した大気圧プラズマ発生用ガスは、プラズマと反応して電離され、化学活性種となる。これにより、大気圧プラズマが生成される。

プラズマ発生器１１の先端は、照射口として開口されており、当該照射口は、管状誘電体１１１まで到達している。また、プラズマ発生器１１の先端側にある管状誘電体１１１の端部も開口されている。そのため、管状誘電体１１１内にて生成された大気圧プラズマは、図２の矢印Ｐにて示されているように、照射口を通じて外部に照射される。なお、図２のように、照射対象に大気圧プラズマをより照射しやすくするために、プラズマ発生器１１の先端部に、照射口を覆うノズルが付いていてもよい。

このように、内部電極１１２と外部電極１１３の間に高電圧が印加されることにより、大気圧プラズマが生成される。大気圧プラズマの生成時において、高圧線１３１には高電圧の電流が流れ、高圧線１３１の周囲に電磁波が発生する。高圧線１３１は、プラズマ発生器１１と供給器１２との間においては、接続ケーブル内に収容されてはいるものの、プラズマ発生器１１および供給器１２の各筐体の外部に存在している。ゆえに、高圧線１３１を含む接続ケーブル１３の周囲の機器等が、当該電磁波の影響を受けて、つまり、電磁干渉（ＥＭＩ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）により、誤作動などの不具合を起こす恐れがある。そのため、電磁波が接続ケーブル１３から漏れ出さないようにする必要がある。

また、大気圧プラズマの生成時に、内部電極１１２と外部電極１１３の間に放電電流が流れ、この放電電流により、アース線１３２に保護導体電流が流れる。ゆえに、高圧線１３１だけでなく、アース線１３２からも電磁波が発生する。したがって、高圧線１３１だけでなく、アース線１３２に対しても電磁波漏洩対策を行うのが好ましい。

図３は、高圧線１３１およびアース線１３２の内部の構成例を模式的に示す図である。図３（Ａ）は、高圧線１３１の長手方向に垂直な断面が示されている。図３（Ａ）に示すように、高圧線１３１は、導体１３１１と、絶縁層１３１２と、導電性のシールド層１３１３と、を備える。導体１３１１は、高圧線１３１の中心に存在している。導体１３１１の外周を覆うように絶縁層１３１２が設けられている。さらに、絶縁層１３１２の外周を覆うようにシールド層１３１３が設けられている。

図３（Ｂ）は、アース線１３２の長手方向に垂直な断面が示されている。図３（Ｂ）に示すように、アース線１３２は、導体１３２１と、絶縁層１３２２と、導電性のシールド層１３２３と、を備える。導体１３２１は、アース線１３２の中心に存在している。導体１３２１の外周を覆うように絶縁層１３２２が設けられている。さらに、絶縁層１３２２の外周を覆うようにシールド層１３２３が設けられている。図３の例では、構成要素の符号を変えてはいるが、高圧線１３１とアース線１３２は同じ構成要素により構成されている。

高圧線１３１の導体１３１１は、供給器１２からの電力をプラズマ発生器１１に伝送する。一方、アース線１３２の導体１３２１は、電気的に接地されており、保護導体電流を通す。導体１３１１および１３２１の材料として、銅、銅箔糸、銅合金、銅覆鋼線、アルミニウムなどの一般的に電線の導体として使用される材料を用いてよい。導体の構造も、一般的な構造でよく、可撓性を有する撚り線とすることが想定される。

絶縁層１３１２および１３２２は、絶縁体により構成され、それぞれ、導体１３１１および１３２１を外部から絶縁する。絶縁体の材料として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂といった一般の電線の絶縁体に使用される材料を用いてよい。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリルーブタジエンースチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）等を例示できる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等を例示できる。

シールド層１３１３および１３２３は、それぞれ、導体１３１１および１３２１を流れる電流により生じた電磁波が外部へ漏洩することを防ぐ。シールド層１３１３および１３２３として、編組された導電体、つまり、編組線を用いてもよい。編組線は、繊維状の導電体を網状に編み込んだものである。編組線により、隙間なく、また十分な可撓性を有するシールド層１３１３および１３２３を形成することができる。編組の材料としては、金属素線、銅箔糸、それらの組み合わせなどが例示される。金属素線は、銅線、銅合金線、または、それらにめっきを施したものが例示される。銅箔糸は、絶縁性の糸に銅箔を巻き付けたものである。なお、編組線ではなく、導線、導電性テープ、金属箔などを絶縁体に巻き付けることによりシールド層を構成してもよい。

なお、シールド層１３１３および１３２３は、複数の層により構成されていてもよい。例えば、各層において、編組の材料、巻き方などを変えることが想定される。

さらに、シールド層１３１３および１３２３は、電気的に接地されて、プラズマ発生器１１を接地する役割も担うことができる。これにより、プラズマ発生器１１の筐体に触れた生体に接触電流が流れるのを防ぐことができる。また、シールド層１３１３および１３２３が電気的に接地された場合、電磁波の遮蔽効果が高まり、電磁波の漏洩をより防ぐことができる。

例えば、シールド層１３１３および１３２３を、プラズマ発生器１１の筐体と、供給器１２の筐体と、に接触させる。また、供給器１２の筐体は、供給器１２が用いる一般電源のアース線により電気的に接地されているとする。この場合、プラズマ発生器１１は、供給器１２とともに電気的に接地されていることになる。なお、アース線１３２の絶縁層１３２２の一部を取り除き、露出した導体１３２１を、プラズマ発生器１１の筐体の内側と接触させることにより、プラズマ発生器１１を電気的に接地することもできる。このように、シールド層１３１３および１３２３は、電磁波をシールドする機能だけでなく、プラズマ発生器１１等を電気的に接地する機能も有することができる。

図４は、プラズマ発生器１１の末端付近の内部の構造例を模式的に示す図である。図４には、高圧線１３１とアース線１３２が示され、ガス供給管１３３は省略されている。図４の例では、シールド層１３１３および１３２３が編組線により形成されている。編組線は電気的に接地されているとする。また、図４に示すように、シールド層１３１３には金属箔１３１４が巻かれており、シールド層１３２３には金属箔１３２４が巻かれている。そのため、高圧線１３１およびアース線１３２の金属箔が巻かれた部分の外径は、他の部分の外径よりも太くなっている。

また、高圧線１３１とアース線１３２に挟まれたネジ穴１１５が示されている。プラズマ発生器１１の筐体は、いくつかの部品から構成されており、このネジ穴１１５は、部品同士を繋ぎ止めるネジを止めるものである。このネジ穴１１５と筐体の内壁との間の隙間に、高圧線１３１とアース線１３２が置かれている。これにより、高圧線１３１とアース線１３２の移動を制限して、固定部材なしで、金属箔１３１４および１３２４が当該筐体に物理的に接触するようにしている。このようにして、プラズマ発生器１１の筐体を電気的に接地することができる。

また、図４の例のように、シールド層１３１３および１３２３の双方がアースの役割を担うことが好ましい。シールド層１３１３および１３２３が編組線である場合、仮にどちらか一方の編組線が断線等により接地の効果を得られなくなったとしても、他方の編組線を介して、接地を確保することができる。

なお、金属箔を巻き付ける回数は、高圧線１３１とアース線１３２とで異なっていてもよい。当該回数が高圧線１３１とアース線１３２とで等しい場合、アース線１３２の外径は高圧線１３１の外径よりも小さいままとなる。そのため、図４のように、高圧線１３１およびアース線１３２がそれぞれ置かれる隙間がほぼ等しい場合、固定部材なしでは、アース線１３２は、高圧線１３１よりも、筐体から離れやすくなる。ゆえに、図４のような設置場所の場合、アース線１３２に、高圧線１３１よりも、金属箔を多く巻き付けることにより、アース線１３２と高圧線１３１の外径をほぼ等しくすることが考えられる。これにより、アース線１３２と筐体との電気的な接続度合いが、高圧線１３１と筐体との電気的な接続度合いと、ほぼ等しくなる。このように電気的な接続度合いを等しくしたほうが、筐体に対する接地の確保という点で好ましい。このように、金属箔を巻き付ける回数を調整することにより、金属箔の厚さを調整し、プラズマ発生器１１の筐体との接触度合を強固にすることが考えられる。

なお、プラズマ発生器１１の筐体を絶縁性の材料を用いて形成することにより、接触電流を防いでもよい。絶縁性の材料は、絶縁層１３１２および１３２２を構成する絶縁体と同じでよい。

なお、高圧線１３１およびアース線１３２が、上述された以外の層を有してもいてもよい。例えば、シールド層１３１３および１３２３の外側に、損傷を防ぐための層を設けてもよい。また、四層以上ある場合において、シールド層と絶縁層の間に別の層があってもよい。

また、図１に示したように、高圧線１３１およびアース線１３２は、少なくともプラズマ発生器１１と供給器１２との間において、接続ケーブル１３に収容される。接続ケーブル１３は、絶縁体により被膜された中空のケーブル、つまりシースケーブルであることが想定される。なお、シースケーブルは、高圧線１３１およびアース線１３２を覆うシールド層を有していてもよい。接続ケーブル１３内のシールド層内に高圧線１３１およびアース線１３２が収容されていることにより、さらに電磁波の漏洩を防ぐことができる。

しかし、上述のように、高圧線１３１、アース線１３２、および接続ケーブル１３のそれぞれが有する層が多くなると、接続ケーブル１３の可撓性が問題となる。接続ケーブル１３は、プラズマ発生器１１の移動を妨げないように可撓性を有することが好ましいが、これらの有する層が多くなるにつれて、接続ケーブル１３の可撓性が減少する。また、図１に示すように、ガス供給管１３３も接続ケーブル１３内に収容されると、さらに可撓性が減少してしまう。

接続ケーブル１３の可撓性のために、アース線１３２の外径は、高圧線１３１の外径よりも小さいことが好ましい。高圧線１３１はプラズマ発生のための電流を流すのに十分な外径が必要であるが、アース線１３２を高圧線１３１と同じにすると、高圧線１３１を収容するシースケーブルの外径が大きくなり、シースケーブルの可撓性が減少する。ゆえに、アース線１３２は、高圧線１３１と同じケーブルを用いることも可能だが、高圧線１３１とは異なるケーブルを用いて、アース線１３２の外径を高圧線１３１の外径よりも小さくすることが好ましい。具体的には、アース線１３２の外径が、高圧線１３１の外径より３分の２未満であることが好ましい。言い換えれば、高圧線１３１の外径が、アース線１３２の外径よりも１.５倍以上であることが好ましい。このようにして、接続ケーブル１３の外径を小さく抑え、また接続ケーブル１３内に十分な空間を確保して、接続ケーブル１３の可撓性を維持するほうが好ましい。

なお、プラズマ発生器１１の動かしやすさの観点からは、接続ケーブル１３の長手方向に垂直な断面が、円形であるほうが好ましい。ゆえに、高圧線１３１およびアース線１３２の外径は、当該円形が保たれるように調整されるほうが好ましい。例えば、高圧線１３１の外径を、アース線１３２の外径の３倍以下に抑えることにより、当該円形が歪むことを防ぐことが考えられる。

なお、高圧線１３１およびアース線１３２のそれぞれにシールド層を設けるのではなく、高圧線１３１およびアース線１３２を覆う共通のシールド層を設けることも考えられるが、十分な可撓性を確保することが難しくなる。また、高圧線１３１およびアース線１３２が相互に影響を及ぼす恐れがある。ゆえに、上述のように、高圧線１３１およびアース線１３２のそれぞれにシールド層１３１３および１３２３を設け、シールド層１３１３および１３２３の外径を上述のように異なるようにすることが好ましい。

図５は、接続ケーブル１３の内部の構成例を模式的に示す図である。図５では、接続ケーブル１３の長手方向に垂直な断面が示されている。接続ケーブル１３の中空内に、高圧線１３１、アース線１３２、およびガス供給管１３３が含まれている。接続ケーブル１３は、収容されたケーブルを外力から保護できるように、例えば、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂等により、生成されていることが考えられる。

なお、ガス供給管１３３の材料は特に制限はなく、ガス供給管１３３に用いられる公知の材料を適用することができる。例えば、樹脂製の配管、ゴム製のチューブなどをガス供給管１３３の材料として用いることができる。接続ケーブル１３の可撓性のために、可撓性に優れた材料をガス供給管１３３に用いることが好ましい。

なお、図５の例において、シールド層１３１３および１３２３が編組線である場合、つまり、高圧線１３１の編組線の外径がアース線１３２の編組線の外径よりも太い場合、双方の編組線の寿命が異なることが考えられる。例えば、接続ケーブル１３が折り曲げられたときの損傷の程度は、編組線の外径に応じて異なると考えられる。そこで、接続ケーブル１３に対する屈曲試験を行い、屈曲に対する編組線の損傷について調査した。

図６は、接続ケーブル１３に対する屈曲試験について説明する図である。屈曲試験は、二つの円柱状の冶具２を用いて行われる。冶具２は、図６に示すように、その軸方向が水平になるように配置されている。接続ケーブル１３は、両冶具２に挟み込まれるように鉛直方向に通されている。この状態において、接続ケーブル１３の下端に一定の荷重Ｗをかけつつ、接続ケーブル１３の上端を一方の冶具２の上側に接するように屈曲させ、続いて、他方の冶具２の上側に接するように屈曲させる。この二つの方向への屈曲が交互に繰り返される。

本試験では、高圧線１３１として、外径５．５ｍｍ、耐電圧３０ｋＶの電線を用いた。高圧線１３１の導体１３１１の直径は４．３ｍｍ、シールド層１３１３の厚さは０．３ｍｍである。また、シールド層１３１３は、０．１０ｍｍのニッケルメッキＣｕ線による編組線を用いた。編組密度は９９．９％である。また、アース線１３２として、外径３．２ｍｍの電線を用いた。アース線１３２の導体１３２１は１８ＡＷＧ（Ａｍｅｒｉｃａｎ ｗｉｒｅ ｇａｕｇｅ）相当である。アース線１３２のシールド層１３２３は、高圧線１３１のシールド層１３１３と同じである。また、接続ケーブル１３として、外径１４ｍｍ、外層の厚さが２ｍｍのシースケーブルを用い、ガス供給管１３３として、可撓性を有する外径４ｍｍのエアチューブを用いた。

図７は、屈曲試験の結果を示す図である。図７（Ａ）が高圧線１３１に対する結果を示す。図７（Ｂ）がアース線１３２に対する結果を示す。図７の横軸は屈曲回数を示し、縦軸は編組線の抵抗値を示す。屈曲により異常が生じると抵抗値がばらつき始め、徐々に上昇する。そのため、抵抗値により異常の発生を認識することができる。

図７（Ａ）が示す通り、高圧線１３１の編組線の抵抗値には、屈曲回数が２０万回に至るまで、ばらつきが見られない。一方、アース線１３２の編組線の抵抗値は、１２万回を超えたあたりで、ばらつき始め、次第に上昇している。したがって、外径が小さい編組線のほうが破損しやすいと考えられる。

このように、外径の小さいアース線１３２の編組線は、破損する恐れが高圧線１３１の編組線よりも高い。ゆえに、アース線１３２のシールド層１３２３の破損に備えて、図４に示したように、プラズマ発生器に対するアースの役割を高圧線１３１のシールド層１３１３にも持たせたほうが好ましい。また、障害防止のために、接続ケーブル１３は定期的に交換されることが想定されるが、交換のタイミングは外径の小さいアース線１３２を基準にしたほうが好ましい。

以上のように、本実施形態のプラズマ装置１は、高圧線１３１のみならず、アース線１３２もシールド層１３２３を備えているため、既存装置よりも電磁波の漏洩を防ぐことができる。また、シールド層１３１３および１３２３を電気的に接地し、かつ、プラズマ発生器１１の筐体と接触させることにより、プラズマ発生器１１を電気的に接地し、接触電流を防ぐことができる。

なお、本実施形態では、プラズマ発生器１１を動かす者の操作性の観点から、一つの供給器１２から電力および大気圧プラズマ発生用ガスが供給されるとした。但し、電力および大気圧プラズマ発生用ガスが別々の供給器１２から供給される場合もあり得る。ゆえに、必ずしも一つの接続ケーブル１３に、高圧線１３１、アース線１３２、ガス供給管１３３が収容されていなくともよい。

なお、説明された実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ プラズマ装置
１１ プラズマ発生器
１１１ 管状誘電体
１１２ 内部電極
１１３ 外部電極
１１４ プラズマ発生領域
１１５ ネジ穴
１２ 供給器
１３ 接続ケーブル
１３１ 高圧線
１３１１ 高圧線の導体
１３１２ 高圧線の絶縁層
１３１３ 高圧線のシールド層
１３１４ 高圧線の金属箔
１３２ アース線
１３２１ アース線の導体
１３２２ アース線の絶縁層
１３２３ アース線のシールド層
１３２４ アース線の金属箔
１３３ ガス供給管
２ 冶具
Ｇ プラズマ発生用ガス
Ｐ 大気圧プラズマ

Claims (7)

1. プラズマ発生器と、
   前記プラズマ発生器に電力を供給する供給器と、
   前記供給器からの電力を前記プラズマ発生器に伝送する高圧線と、
   前記プラズマ発生器を電気的に接地するアース線と、
   前記プラズマ発生器と前記供給器との間において、前記高圧線および前記アース線を収容するシースケーブルと、
   を備え、
   前記アース線が、
   電気的に接地された第１導体と、
   前記第１導体の外周を覆うように設けられた第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層の外周を覆うように設けられた導電性の第１シールド層と、
   を備え、
   前記高圧線が、
   前記供給器からの電力を前記プラズマ発生器に伝送する第２導体と、
   前記第２導体の外周を覆うように設けられた第２絶縁層と、
   前記第２絶縁層の外周を覆うように設けられた導電性の第２シールド層と、
   を備え、
   前記第２シールド層が、電気的に接地され、かつ、前記プラズマ発生器の筐体と接触しており、
   前記第２シールド層の外径は、前記第１シールド層の外径よりも大きい
   プラズマ装置。
2. 前記第１シールド層は、編組された導電体である
   請求項１に記載のプラズマ装置。
3. 前記第１シールド層が、電気的に接地され、かつ、前記プラズマ発生器の筐体と接触している
   請求項１または２に記載のプラズマ装置。
4. 前記第２シールド層は、編組された導電体である
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプラズマ装置。
5. 前記第２シールド層の外径が、前記第１シールド層の外径の１．５倍以上である
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプラズマ装置。
6. 前記シースケーブルは、前記アース線および前記高圧線を覆う第３シールド層を有する 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプラズマ装置。
7. 前記供給器から前記プラズマ発生器に供給されるガスを伝送するガス供給管をさらに備え、
   前記プラズマ発生器と前記供給器との間において、前記ガス供給管が前記シースケーブルに収容されている
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプラズマ装置。

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