大気圧メソプラズマ・グライディングアークのマルチ化

大气压中质与滑翔弧的倍增

• 批准号: 17656094
• 负责人: 榊原 建樹
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Gifu National College of Technology (2006)Toyohashi University of Technology (2005)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656094/
• 关键词: 大気圧プラズマ; グライディングアーク; マルチ化回路; トーチ構造; 電極損耗

近年,接着性の向上や,印刷性能の向上などを狙った大気圧プラズマを用いた表面改質処理の研究開発が進められ,注目を集めている。このようなプロセスに広く用いられるプラズマ源(誘電体バリア放電や大気圧グロー放電)は,主にHeやArといった比較的高価な希ガスを使用するため,ランニングコストが高くなるという問題がある。そこで,動作ガスに空気を利用できるグライディングアーク(GA)に注目した。GAは,大気圧で発生するアークプラズマであるものの,室温〜数百度程度の温度を呈するメソプラズマである。本研究では,GAの実用化を目指し,低設備コストおよび低ランニングコストで大面積の表面処理を可能とする装置を開発するため,一つの電源で複数のGAを発生するシステムの開発を行った。加えて,トーチ構造の改良,特に電極の形状や材質の改良を進め,処理範囲の拡大や低損耗電極の開発を行った。研究の結果,一つの電源から複数のGAを発生させるには,2つの方法が有効であるということがわかった。一つの方法は「枝回路化」である。この方法は,高電圧変圧器の二次側(高圧側)を複数に分岐し枝回路を設け,各枝回路に電極と直列にインダクタンスとキャパシタンスの直列回路を挿入し,各電極に高電圧を供給する方法である。もう一つの方法は「巻線の多相化」である。この方法は,高電圧変圧器の二次側巻線を複数設け,複数の高電圧出力を得る方法である。後者も前者と同様に電極と直列にインダクタンスとキャパシタンスの直列回路を挿入する必要がある。この度開発した電源システムを用い,一つの電源から12個のGAを発生させることに成功した。また,電極形状に関しては,広範囲にしかも均一にプラズマを照射できる電極形状を見出した。電極材質に関しては,Pt系合金を用いることで,電極の損耗を少なく抑えることがわかった。

近年来，使用大气压力等离子体进行表面修饰处理的研究和开发一直在进行改善粘附和印刷性能，并引起了人们的注意。在此类过程中广泛使用的等离子源（介电屏障排放和大气压力放电）主要使用相对昂贵的稀有气体，例如He和AR，这导致了高运行成本的问题。因此，我们专注于滑行弧（气体），该电弧可以利用空气作为操作气体。尽管GA是在大气压下产生的弧等离子体，但它是一种中质量，其温度从室温到几百度。在这项研究中，我们开发了一个系统，该系统生成具有一个电源的多个气体，以开发一种设备，该设备允许在低设施成本和低运行成本下进行大量的表面处理。此外，改善了火炬结构，尤其是电极的形状和材料，并扩大了处理范围并开发了低磨损电极的发展。研究结果表明，两种方法可有效从一个电源产生多个气体。一种方法是“分支电路”。该方法涉及将高压变压器的次级侧（高压侧）分支为多个分支电路，并用电极插入一系列电感和电容，并为每个电极提供高电压。另一种方法是“绕组串行”。此方法是提供高压变压器的多个次级绕组以获得多个高压输出的方法。在后一种情况下，像前者一样，有必要与电极串联插入一系列电感和电容。使用最近开发的电源系统，我们成功地从一个电源产生了12天气。此外，关于电极形状，我们发现了一个电极形状，该形状允许等离子体在较大区域均匀地辐射。关于电极材料，发现使用基于PT的合金降低了电极的磨损。

项目成果

パルスアーク放電を用いた大気圧マルチプラズマジェットの開発

利用脉冲电弧放电的常压多等离子体射流的开发

• 发表时间: 2005
• 期刊: 第66回応用物理学会学術講演会 9p-ZG-17
• 作者: 吉田祐一;石井徹;太田昭男;小林大輔;鍵谷幸生;志岐 肇;元木 純平;志岐 肇;元木 純平;伊藤之一;Junpei Motoki;元木 純平;滝川 浩史;志岐 肇
• 通讯作者: 志岐 肇

大気中パルスアークプラズマジェットにおける種々の電極消耗

大气脉冲电弧等离子射流中各种类型的电极磨损

• 发表时间: 2006
• 期刊: 第53回応用物理学関係連合講演会 22a-ZC-9/I
• 作者: 吉田祐一;石井徹;太田昭男;小林大輔;鍵谷幸生;志岐 肇
• 通讯作者: 志岐 肇

グライディングアークの電源パラメータおよび電極形状の最適化

滑移电弧功率参数和电极形状的优化

• 发表时间: 2006
• 期刊: 第67回応用物理学会学術講演会 29p-Y-9/I
• 作者: 吉田祐一;石井徹;太田昭男;小林大輔;鍵谷幸生;志岐 肇;元木 純平;志岐 肇;元木 純平
• 通讯作者: 元木 純平

Development of split gliding arc for surface treatment of conductive material

• DOI: 10.1016/j.tsf.2007.08.047
• 发表时间: 2008-04
• 期刊: Thin Solid Films
• 影响因子: 2.1
• 作者: H. Shiki;Junpei Motoki;Y. Ito;H. Takikawa;T. Ootsuka;T. Okawa;Shigenobu Yamanaka;E. Usuki;Y. Nishimura;Shigeji Hishida;T. Sakakibara

Development of Multi-PEN-Jet and Electrode Erosion

多笔喷射和电极侵蚀的发展

• 发表时间: 2005
• 期刊: The 5th International Symposium on Applied Plasma Science PII-3
• 作者: 吉田祐一;石井徹;太田昭男;小林大輔;鍵谷幸生;志岐 肇;元木 純平;志岐 肇;元木 純平;伊藤之一;Junpei Motoki;元木 純平;滝川 浩史;志岐 肇;元木 純平;志岐 肇
• 通讯作者: 志岐 肇