JP2025514653A - プラズマコーティング装置用の改善された噴霧器 - Google Patents

Abstract

本発明は、プラズマコーティングプロセスのための前駆体含有エアロゾル流を生成するためのエアロゾル生成デバイスに関し、エアロゾル生成デバイスは、エアロゾル液滴分離器と、一組の噴霧区画とを備え、エアロゾル液滴分離器は、ノズル出口と、前駆体リサイクル出口と、それらの間のエアロゾルチャネルとを備え、各噴霧区画は、－噴霧器ガス流入口、およびエアロゾルチャネルに流体接続された噴霧器ガス流出口を含む流体流路と、－前駆体チャネル入口および前駆体チャネル出口を含む前駆体チャネルであって、前駆体チャネル出口が、流体流路内のガス流に前駆体液滴を導入するための流体流路に流体接続されている、前駆体チャネルと、－液体前駆体用の前駆体リザーバであって、前駆体リザーバが前駆体チャネル入口と流体接続している、前駆体リザーバと、－前駆体リザーバから前駆体チャネルを介して流体流路内のガス流に液体前駆体液滴を導入するための、前駆体チャネル出口またはその近傍に配置された液滴導入手段と、－流体流路から分離された希釈流路であって、希釈流路が、希釈流入口、およびエアロゾルチャネルに流体接続された希釈流出口を含む、希釈流路とを備え、噴霧区画ごとに、希釈流出口は、噴霧器ガス流出口とエアロゾル液滴分離器のノズル出口との間に配置される。

Description

本発明は、プラズマコーティング装置用の改善された噴霧器およびプラズマコーティング方法において使用するための液体を噴霧するための改善された方法に関する。したがって、本発明は、噴霧器の分野ならびにプラズマコーティングの方法および装置の分野に関する。

プラズマコーティングは、前駆体を使用してコーティングが基板上に堆積する技術である。これにより、前駆体が励起されて反応性を高め、その結果、基板上に高品質のコーティングをより容易に形成することができる。前駆体の励起は、プラズマプロセスを介して直接的または間接的に取得される。

直接プラズマコーティングプロセスでは、前駆体を含む流体は、例えば、高電圧の印加によって流体にプラズマを打ち込む一組の電極を通して流体を流すことによってプラズマ化される。そのような直接プロセスでは、前駆体を直接励起することができる。次いで、励起された前駆体を基板と相互作用させることができ、それによって基板上にコーティングが形成される。

間接プラズマコーティングプロセスでは、プロセス流体、好ましくはプロセスガスは、例えば、高電圧の印加によってプロセス流体内にプラズマを打ち込むことができる一組の電極間にプロセス流体を流すことによってプラズマ化される。次いで、プラズマ化されたプロセスガスがプラズマゾーンを出る、すなわち、プラズマが能動的に誘導されたゾーン、例えば一組の電極間のゾーンを出る。次いで、前駆体含有流体は、プラズマ残光内でプラズマ化されたプロセスガスと混合される。次いで、前駆体は、プラズマ化されたプロセスガスとの二次相互作用に起因してこの混合物内で励起され、混合物および前記混合物内の励起された前駆体に曝されている基板上にコーティングが形成されることを可能にするために前駆体の反応性をより高くする。

プラズマコーティングプロセスは、大気プロセスまたは真空圧力で実行される場合がある。本発明は、大気圧でのプラズマコーティングプロセスに特に適切である。大気圧プラズマコーティングプロセスでは、基板は、本質的に大気圧で前記励起された前駆体を含む混合物に供される。これは、真空技術の必要性がなく、例えば、混合物を通って基板を移動させることにより、かつ／または基板の上に混合物を流すことにより、基盤を連続的に処理することができるという特定の利点を有する。これは真空圧力プラズマコーティングプロセスと連動し、混合物への基板の曝露位置で低圧を保証することは常に面倒である。さらに、大気圧プラズマコーティングプロセスは、多くの異なるタイプの前駆体をプラズマゾーンおよび／またはプラズマ残光領域に輸送することがより容易になる傾向があるというさらなる利点を有する。

本発明は、好ましくは、間接大気圧プラズマコーティングプロセスの分野に位置している。さらに、本発明はまた、好ましくは低温プラズマコーティングプロセスの分野に位置しており、プラズマの温度および励起された前駆体を含む混合物の温度は、通常２００℃未満、好ましくは室温付近である。これは、前駆体を輸送するための方法に対して厳しい制約をすでに設定しており、プラズマ化されたプロセスガスと容易に混合されるために前駆体が気化される場合、前駆体の気化温度ならびにプロセスガスおよび気化した前駆体の流量などのいくつかの要因に応じて、混合物は高温を有する可能性がある。多くの前駆体、特に高質量前駆体の場合、気化温度は非常に高い場合があり、その結果、混合物の温度は高い。そのような場合、基板は実際に高温の影響を受ける可能性があり、例えば、特定のポリマー基板が溶融する可能性があり、温度勾配に起因する変形が生じる可能性があり、冷却後にコーティングが基板に付着しない可能性があるなどである。この問題を克服するために、前駆体はエアロゾルの形態でプロセスガスに輸送することができる。

本発明の文脈内で、エアロゾルは、ガスの中の微細な液滴の懸濁液である。エアロゾルは流体として挙動する。液滴の直径は様々であり得るが、通常は約１μm以下である。ガス流の中に液滴を懸濁させるプロセスは、噴霧化とも呼ばれる。

本発明は、大気圧低温プラズマコーティングプロセスのために液体前駆体を噴霧するための改善された噴霧器、ならびに前記プラズマコーティングプロセスのために液体前駆体を噴霧する改善された方法に関する。

例示的な既知の噴霧器は、例えば、TSI Inc．製のAerosol Generator Model ３０７６である。この噴霧器は、ベンチュリ効果を使用して、リザーバから液体前駆体の液滴を懸濁させることができるエアロゾルガス流を使用するエアロゾルの生成を可能にする。しかしながら、本発明者らは、そのような噴霧器が、プラズマコーティング装置またはプラズマコーティングプロセスにおいてさらに使用するために、液滴サイズ、エアロゾル内の液滴濃度、および／またはエアロゾル内の前駆体濃度の良好な制御を可能にしない場合があることを見出した。より詳細には、エアロゾルを生成するために最も効率的な流量、圧力勾配、温度などに関する条件は、さらなるプラズマコーティング装置または方法において使用するためのエアロゾルの必要条件と適合しない場合がある。

さらに、いくつかのプラズマコーティングプロセスでは、２つ以上の異なる物質を含む前駆体を使用することが好ましい。そのような場合、エアロゾル内の異なる物質の絶対的および／または相対的な存在度を制御することは困難であり得る。例えば、リザーバ内の液体前駆体が等しい濃度の２つの物質（すなわち、５０重量％の第１の物質および５０重量％の第２の物質）を含む場合、異なる物質は異なるように噴霧される場合があるので、この等しい濃度はエアロゾル内に保存されない場合がある。さらに、噴霧の効率は、異なる物質用の最適な噴霧パラメータの大きい差に起因して大幅に低下する場合がある。

そのために、本発明者らは、間接的な大気圧低温プラズマコーティングプロセスのための前駆体含有エアロゾルを生成するための改善された噴霧器および改善された噴霧方法を開発した。改善された噴霧器は、前駆体含有エアロゾル流に対する良好な制御を可能にし、例えば、プラズマコーティングプロセスによって必要とされ得る前駆体含有エアロゾルの検査目的のために、または迅速な変化のために、そのパラメータを修正しなければならない場合に、前駆体含有エアロゾル流に対する容易な修正を可能にする。

本発明の噴霧器および噴霧方法は、さらに、得られるエアロゾル流の中の前駆体の量、特に液滴のサイズ、液滴の濃度、および／または得られるエアロゾル流の中の前駆体の濃度に対するより良好な制御を可能にする。本発明はまた、エアロゾル流の中の前駆体および／または前駆体液滴の総量の容易なスケーリングを可能にする。さらに、本発明は、それによって前駆体が２つ以上の物質を含む前駆体含有エアロゾルの生成も可能にする。

本発明は、プラズマコーティングプロセスのための前駆体含有エアロゾル流を生成するためのエアロゾル生成デバイスに関し、エアロゾル生成デバイスは、エアロゾル液滴分離器と、一組の噴霧区画とを備え、
エアロゾル液滴分離器は、ノズル出口と、前駆体リサイクル出口と、それらの間のエアロゾルチャネルとを備え、
各噴霧区画は、
－好ましくは噴霧ガス供給源に接続された噴霧器ガス流入口、およびエアロゾルチャネルに流体接続された噴霧器ガス流出口を含む流体流路と、
－前駆体チャネル入口および前駆体チャネル出口を含む前駆体チャネルであって、前駆体チャネル出口が、流体流路内のガス流に前駆体液滴を導入するための流体流路に流体接続されている、前駆体チャネルと、
－好ましくは液体前駆体を含む液体前駆体用の前駆体リザーバであって、前駆体リザーバが前駆体チャネル入口と流体接続している、前駆体リザーバと、
－前駆体リザーバから前駆体チャネルを介して流体流路内のガス流に液体前駆体液滴を導入するための、前駆体チャネル出口またはその近傍に配置された液滴導入手段と、
－流体流路から分離された希釈流路であって、希釈流路が、好ましくは希釈ガス供給源に接続された希釈流入口、およびエアロゾルチャネルに流体接続された希釈流出口を含む、希釈流路と
を備え、
噴霧区画ごとに、希釈流出口は、噴霧器ガス流出口とエアロゾル液滴分離器のノズル出口との間に配置される。

好ましくは、希釈流路は、流体流路に対して本質的に平行に向けられる。また好ましくは、エアロゾルチャネルは、流体流路および／または希釈流路に対して本質的に垂直に向けられる。

希釈流路は、正確かつ安定した方法で、前駆体が流体流路にどのように導入されるかとは無関係に、エアロゾル内の液滴の量および／またはサイズを制御することを可能にする。多くの用途では、希釈流出口は、液滴の量およびサイズをより良好に制御するために、噴霧器ガス流出口の比較的近くに配置される。したがって、好ましい実施形態では、希釈流出口は、１０cm、９cm、８cm、７cm、６cm、５cm、４cm、３cm、２cm、１cm、またはそれらの間もしくはそれらより下の任意の値などの、噴霧器ガス流出口から１０cm以下の出口間距離内に配置される。液滴の量および／またはサイズに対する制御は、流体力学プロセスを介して実現することができる。これにより、希釈流は、エアロゾルチャネル内の圧力、圧力勾配、および／または流れを流体力学的に調整し、それに応じてエアロゾルチャネル内を流れるエアロゾル内の液滴のサイズおよび／または量を調整するために制御することができる。そのため、噴霧器ガス流、噴霧ガス圧力、噴霧ガス温度、前駆体リザーバ圧力、前駆体リザーバ温度などの、流体流路内のガス流の中の前駆体を効率的に噴霧するために重要なパラメータの選択において、より高い自由度を得ることができる。希釈流は、エアロゾル液滴分離器のノズル出口に取り付けられたノズルを介してプラズマコーティング装置に誘導することができるエアロゾル流をこのように生成する。このエアロゾル流に取り込まれない液滴は、前駆体リサイクル出口を介してエアロゾルチャネルから除去することができる。この除去は希釈流によって実現され、好ましくは重力によって実現される場合があり、すなわち、この場合、前駆体リサイクル出口は、エアロゾル流に取り込まれない液滴が、それらがリサイクルされ得るエアロゾルチャネルの壁に沿って流れ落ちることができるように、ノズル出口よりも低く配置される。

液滴導入手段は、好ましくは、前駆体チャネル出口の位置で流体流路内に配置されたベンチュリ管を備える。これにより、ベンチュリ効果に起因して噴霧器ガス流の中に前駆体液滴を導入することが可能になる。例えば、流体流路は、前駆体チャネル出口の近傍および／またはその位置、すなわち前駆体チャネルが流体流路に流体接続されている場所で狭くなる断面を含む場合がある。

一実施形態では、一組の噴霧区画は１つの区画を含む。しかしながら、本発明の特定の利点は、噴霧区画を容易に並列化できることである。実際、一実施形態では、一組の噴霧区画は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０またはそれ以上の噴霧区画などの、２つ以上の噴霧区画を含む。複数の噴霧区画は、互いに隣接して配置することができ、それによって噴霧区画の列が形成される。これにより、一組の噴霧区画の各々の噴霧器ガス流出口は、同じエアロゾルチャネルに流体接続される。これにより、複数の噴霧区画から来るエアロゾルがプラズマコーティング装置に一緒に誘導されることが可能になる。

噴霧区画の並列化は、２つの重要な利点を提供する。第１に、それにより、プラズマコーティング装置に送出され得るエアロゾルの総流量を増加させることが可能になる。第２に、それにより、複数の前駆体が使用される場合に複数の噴霧区画からの流れを組み合わせることが可能になり、すなわち、プラズマコーティング装置に異なる前駆体の混合物が提供される場合、エアロゾルチャネルに並列に接続された複数の噴霧区画は、異なる前駆体の組合せを含むエアロゾルの連続供給を可能にする。さらに、噴霧構成要素は別個の流体流路を有するので、流体流路を通るプラズマガスの流れ、またはチャネルの寸法などの流体流路のパラメータは、その噴霧区画内で特定の前駆体を効率的に噴霧するために選択および／または調整することができる。したがって、好ましい実施形態では、各噴霧構成要素は、噴霧パラメータを制御するための噴霧器制御システムを含む。噴霧パラメータは、以下の
－流体流路を通るプラズマガスの流れ
－流体流路内のプラズマガスの温度
－リザーバ内および／または前駆体チャネル内の前駆体の温度
－前駆体リザーバおよび／または前駆体チャネル内の圧力
のうちのいずれかまたはいずれかを含む場合がある。

これにより、各噴霧区画内の噴霧プロセスのパラメータを別々に制御することが可能になり、したがって、噴霧区画ごとに別々に、かつ／またはプラズマコーティング装置に必要な前駆体需要に応じて、噴霧プロセスを最適化することが可能になる。

本発明のさらに別の利点は、高い製造速度であっても、より均一なコーティングを取得できることである。噴霧器の並列化に起因して、大きい断面を有するノズルに前駆体含有エアロゾル流の高い流れを提供することができる。次いで、この高いエアロゾル流は、流れをプラズマ化する前に、ノズル内で均一になるのに十分な時間を有する場合がある。噴霧プロセスの分離およびプラズマコーティング装置への輸送はまた、ノズルの断面を選択する際に高い自由度を提供し、それはまた、非常に異なるタイプの基板および／またはコーティング特性に対応したノズルの設計に役立つ。

さらに、様々な幅および／または様々な高さの断面を有するノズルを使用することにより、エアロゾル流の中の前駆体および／または液滴に対する密度変化を取得することができ、基板の表面にわたって変化する組成物および／または厚さで基板をコーティングすることが可能になる。変化は、２つ以上の前駆体が噴霧される場合、前駆体の濃度の変化および／または異なる前駆体の相対存在度の変化を含む場合がある。

同様の態様では、本発明は、プラズマコーティングプロセスのための前駆体含有エアロゾル流を生成するためのエアロゾル生成方法に関し、方法は、
－流体流路内に噴霧器ガス流を提供することと、
－前駆体リザーバからの前駆体の液滴を前記噴霧器ガス流に導入し、それによって流体流路内に前駆体含有エアロゾル流を生成することと、
－流体流路出口を介してエアロゾルチャネルに前記エアロゾル流を誘導することと、
－希釈流出口を介して前記エアロゾルチャネル内に希釈流を誘導し、それによってエアロゾル流の中の液滴のサイズおよび／または量を流体力学的に調整し、エアロゾル流から分離された前駆体残留物をもたらすことと、
－エアロゾルチャネル内のエアロゾル流をノズル出口に誘導し、前駆体残留物を前駆体リサイクル出口に誘導することと
を含む。

好ましくは、前駆体含有エアロゾル流は、ノズル出口に取り付けられたノズルを介してプラズマコーティング装置にさらに誘導される。

本発明はまた、本発明によるエアロゾル生成デバイスとプラズマコーティング装置とを備えるプラズマコーティングシステムに関し、エアロゾル生成デバイスのエアロゾルチャネルは、エアロゾルチャネルのノズル出口とプラズマコーティング装置のノズル入口との間に接続されたノズルによってプラズマコーティング装置の前駆体入力に流体接続される。したがって、本発明はまた、エアロゾルチャネルからプラズマコーティング装置にエアロゾル流を誘導することと、プラズマコーティング装置を使用して前記エアロゾル流で基板をプラズマコーティングすることとをさらに含む、上記に記載された方法を使用して基板をプラズマコーティングする方法に関する。

前駆体含有エアロゾルを使用するプラズマコーティング装置ならびにプラズマコーティングプロセスは、例えば、本出願人名義の国際公開第２０２１１２３４１４A１号、欧州特許第３８８１９４１A１号、国際公開第２０１９２４３６３１A１号、国際公開第２０２００９９４３４A１号、および／または国際公開第２０１９０３８３７８A１号から当技術分野で知られている。

ベンチュリ効果を使用する噴霧器を示す。 本発明によるエアロゾル生成デバイス（１）を断面図で示す。 本発明によるデバイスの内部の斜視図を示す。 ノズルを備えるエアロゾル生成デバイスを示す。 ノズルを備えるエアロゾル生成デバイスを示す。 ノズルを使用してプラズマコーティング装置（２５）にエアロゾル生成デバイスをどのように結合することができるかを示す。 使用することができるプラズマコーティングデバイスの可能な実施形態を示す。 使用することができるプラズマコーティングデバイスの可能な実施形態を示す。

図１は、ベンチュリ効果を使用する噴霧器を示す。図示された噴霧器（２００）は、ガス、好ましくはプラズマガスを流すことができる噴霧器ガス流入口（２０１）を備える。好ましくは前駆体を含む液体物質を含むリザーバは、前駆体入口（２０２）に接続することができる。前駆体入口は、ガス入口に流体接続（２０３）された前駆体チャネル（２０４）を含む。ガス入口は、好ましくは前駆体チャネル（２０４）との流体接続（２０３）に向かってその近くに狭窄（２０５）を含む断面を有するガス入口チャネル（２０６）を含む。狭窄は、迅速なガス流を保証し、それによってベンチュリ効果を生み出すための静的な負圧を保証する。これにより、小型の前駆体液滴（２０７）および前駆体分子は、基本的に、負圧に起因してリザーバから吸引することができ、それによってエアロゾルチャネル（２１１）内の流れの一部が形成される。前駆体液滴（２０８）の一部分はガスと混合することができ、それによってエアロゾルが形成され、プラズマゾーンまたはプラズマ残光に輸送（２０９）することができる。液滴の別の部分は、ガスと混合されない場合があり、かつ／または例えばエアロゾルチャネル内の壁に対して凝縮（２１１）する場合があり、余分な液体の排出管（２１０）に輸送されることができ、そこでさらなる使用のために回復する場合がある。

図２Ａは、本発明によるエアロゾル生成デバイス（１）を断面図で示す。デバイスは、エアロゾル液滴分離器（２）と、噴霧区画（３）とを備える。エアロゾル液滴分離器は、ノズル出口（４）と、前駆体リサイクル出口（５）と、それらの間のエアロゾルチャネル（６）とを備える。

噴霧区画（３）は、
－好ましくは噴霧ガス供給源に接続された噴霧器ガス流入口（８）、およびエアロゾルチャネル（６）に流体接続された噴霧器ガス流出口（９）を含む流体流路（７）と、
－前駆体チャネル入口（１１）および前駆体チャネル出口（１２）を含む前駆体チャネル（１０）であって、前駆体チャネル出口（１２）が流体流路内のガス流に前駆体液滴を導入するための流体流路（７）に流体接続される、前駆体チャネル（１０）と、
－好ましくは液体前駆体を含む液体前駆体用の前駆体リザーバ（１３）であって、前駆体リザーバ（１３）が前駆体チャネル入口（１１）と流体接続する、前駆体リザーバ（１３）と、
－前駆体チャネル（１０）を介して前駆体リザーバ（１３）から流体流路内のガス流に液体前駆体液滴を導入するための、前駆体チャネル出口（１２）またはその近くに配置された液滴導入手段（１４）であって、液滴導入手段が、好ましくは、前駆体チャネル出口（１２）の位置に流体流路（７）内に配置されたベンチュリ管（１５）を備える、液滴導入手段（１４）と、
－流体流路（７）から分離された希釈流路（１６）であって、希釈流路（１６）が、好ましくは希釈ガス供給源に接続された希釈流入口（１７）、およびエアロゾルチャネル（６）に流体接続された希釈流出口（１８）を含む、希釈流路（１６）と
を備える。

これにより、希釈流出口は、噴霧器ガス流出口（９）とエアロゾル液滴分離器（２）のノズル出口（４）との間に位置する。

図２Ａの断面図に起因して、他の噴霧区画は示されていないが、断面図の平面、すなわち図２Ａに示された噴霧区画（３）に垂直な方向に存在することができ、断面図の平面に垂直な方向に複数回繰り返すことができることに留意されたい。これにより、エアロゾル液滴分離器は、好ましくは、示された断面の平面に垂直な方向に本質的に一定の断面を含むが、すなわち、噴霧区画は、別個の流体流路、別個の希釈チャネル、別個の前駆体チャネル、および／または別個の前駆体リザーバを用いて複数回繰り返すことができ、エアロゾルチャネルは、好ましくはすべての噴霧区画にわたって延在する。

上記を説明するために、図２Ｂは、一組の２０個の並列化された噴霧区画を有する、本発明によるデバイスの内部の斜視図を示す。これにより、デバイスはエアロゾルチャネル（６）を通って切断され、希釈流出口（１８a、１８b、１８c、１８d）、流体流路出口（９a、９b、９c、９d）、および噴霧区画の前駆体チャネル（１０a、１０b、１０c、１０d）を示す。図が多すぎる参照で乱されないように、希釈流出口、流体流路出口、および前駆体チャネルのうちの４つのみが参照されることに留意されたい。図はまた、図示された実施形態ではすべての噴霧区画のための共通の前駆体リザーバである前駆体リザーバ（１３）を示し、すなわち前駆体リザーバまたは噴霧区画は流体接続されている。また、エアロゾルチャネル（６）は、図２Ｂの実施形態ではすべての噴霧区画のための単一のエアロゾルチャネルであることにも留意されたい。図２Ｂに示された実施形態は、プラズマコーティングプロセスのために生成され得る前駆体含有エアロゾルの総流量を増加させるために並列化が主に使用され、単一の前駆体流体が使用される場合に特に好ましく、次いで、異なる噴霧区画からのエアロゾルは、エアロゾルチャネル内で混合することが可能になり、前駆体液滴の回復をまとめて行うことができる。

しかしながら、他の実施形態では、さらなる区画化が起こり得ることに留意されたい。例えば、エアロゾルチャネルは区画化される場合があり、例えば、エアロゾルチャネルは、噴霧区画の２つ以上のサブセットのための２つ以上の別個のセクションを含む場合があり、好ましくは、エアロゾルチャネルは、噴霧区画の各々のための別個のセクションを含む。好ましくは、別個のセクションは、流体流路出口からノズル出口まで上に延在する。追加または代替として、別個のセクションは、流体流路出口から前駆体リサイクル出口まで下に延在する場合がある。別個のセクションは、ノズルまで、かつ／またはリサイクルされるまで、異なる噴霧区画のための前駆体流を別々に保つことを可能にし、それは、例えば異なる前駆体が異なる噴霧区画で使用される場合に重要であり得る。

区画化はまた、噴霧区画内の噴霧プロセスをより良好に制御するために使用することができる。

一実施形態では、２つ以上の噴霧区画の前駆体リザーバは、流体接続される場合がある。好ましい実施形態では、噴霧区画の前駆体リザーバは、前駆体リザーバの２つ以上のサブセット、例えば２、３、４、５、またはそれ以上のサブセットに分割され、各サブセットの前駆体リザーバは互いに流体接続される。これは、２つ以上の異なる前駆体または前駆体混合物を使用する場合に特に好ましい。これはまた、本明細書で上述されたように区画化されたエアロゾルチャネルと組み合わせると特に好ましい。

一実施形態では、エアロゾルチャネルは、エアロゾルチャネル内の流れを支援するため、かつ／またはエアロゾル内の液滴サイズおよび／もしくは液滴量の選択に役立つための流れ誘導ファンを備える。

一実施形態では、エアロゾル生成デバイスは、ノズル出口に取り付けられたノズルを備える。好ましくは、ノズルは、容易は保守および交換を可能にするために着脱可能に取り付けられる。ノズルは、前駆体含有エアロゾル流をノズル出口からプラズマコーティング装置に誘導するための２つ以上のセクション、好ましくはエアロゾルチャネル内のセクションに対応するノズル内の前記２つ以上のセクションを備える場合がある。一実施形態では、ノズルは、好ましくは、少なくとも流体流路出口からノズル出口まで延在する噴霧区画の各々のための別個のセクションを備えるエアロゾルチャネルと組み合わせて、噴霧区画の各々のための別個のセクションを備える。これにより、各区画からプラズマコーティング装置までのエアロゾル流を別々に保つことが可能になる。ノズルのそのような区画化はまた、液滴の向きおよび／またはエアロゾルの流れをより良好に制御するために使用される場合がある。

一般に、上記で提供された区画化のすべての形態は、様々な前駆体の様々な注入速度、およびプラズマコーティング装置に提供されるエアロゾル内の前駆体の得られる液滴混合物のより良好な制御を有することを可能にする。

図３Ａおよび図３Ｂは、上述されたノズル（２０）を備えるエアロゾル生成デバイスを示す。図は、デバイスが、エアロゾル液滴分離器（２）を含む本体（２１）と、希釈流路（１６）、流体流路（７）、液滴導入手段（１４）、および任意選択で一組の噴霧区画の前駆体チャネルの一部分を含むマニホールド（２２）とを好ましくはどのように備えることができるかを示す。マニホールドは、本体に取り付けることができ、好ましくは、例えばボルトまたはねじによって着脱可能に取り付けることができる。デバイスはまた、前駆体リザーバ（１３）および前駆体チャネル（１０）の少なくとも一部分を含むリザーバピース（２３）を備える場合がある。リザーバピースは、本体に取り付けられ、好ましくは取り外し可能に取り付けられ、任意選択で、本体とリザーバピースとの間にスペーサ部（２４）を有し、前記スペーサ部により、リザーバピースと本体との間の距離を調整することが可能になる。

図４は、ノズルを使用してプラズマコーティング装置（２５）にエアロゾル生成デバイス（１）をどのように結合することができるかを示す。図５Ａおよび図５Ｂは、使用することができるプラズマコーティングデバイスの２つの可能な実施形態（２５A、２５B）を示す。これにより、プラズマコーティング装置は、図４のノズルを結合することができるエアロゾルダクト（２７A、２７B）のエアロゾル入口（２６A、２６B）を備える。プラズマコーティング装置は、好ましくは、プラズマガスを流すことができるプラズマダクト（２８A、２８B）を備える（流れは図の上から下に進むが、向きは変更することができる）。プラズマガスを点火することができ、それによってプラズマダクト内にプラズマが形成される。点火は、好ましくは誘電体（３０A、３０B）によってプラズマダクトから分離された一組の電極（２９A、２９B）によって実現することができる。次いで、エアロゾルは、プラズマ内に、好ましくはプラズマ残光（３２A、３２B）内に注入（３１A、３１B）され、それは、プラズマが直接誘導されないが、プラズマまたはプラズマ内もしくはプラズマとエアロゾルとの間の相互作用から直接的もしくは間接的に取得されたイオン化分子もしくはラジカルなどの励起種をさらに含む領域である。そのため、前駆体含有プラズマが形成され、それは、例えば前駆体含有プラズマの流れの下を移動（３３A、３３B）させることができる基板（３４A、３４B）をコーティングするために使用することができる。

Claims (15)

1. プラズマコーティングプロセスのための前駆体含有エアロゾル流を生成するためのエアロゾル生成デバイスであって、前記エアロゾル生成デバイスが、エアロゾル液滴分離器と、一組の噴霧区画とを備え、
   前記エアロゾル液滴分離器が、ノズル出口と、前駆体リサイクル出口と、それらの間のエアロゾルチャネルとを備え、
   各噴霧区画が、
   －噴霧器ガス流入口、および前記エアロゾルチャネルに流体接続された噴霧器ガス流出口を含む流体流路と、
   －前駆体チャネル入口および前駆体チャネル出口を含む前駆体チャネルであって、前記前駆体チャネル出口が、前記流体流路内のガス流に前駆体液滴を導入するための前記流体流路に流体接続されている、前駆体チャネルと、
   －液体前駆体用の前駆体リザーバであって、前記前駆体リザーバが前記前駆体チャネル入口と流体接続している、前駆体リザーバと、
   －前記前駆体リザーバから前記前駆体チャネルを介して前記流体流路内のガス流に液体前駆体液滴を導入するための、前記前駆体チャネル出口またはその近傍に配置された液滴導入手段と、
   －前記流体流路から分離された希釈流路であって、前記希釈流路が、希釈流入口、および前記エアロゾルチャネルに流体接続された希釈流出口を含む、希釈流路と
   を備え、
   噴霧区画ごとに、前記希釈流出口が、前記噴霧器ガス流出口と前記エアロゾル液滴分離器の前記ノズル出口との間に配置される、エアロゾル生成デバイス。
2. 前記希釈流路が、前記流体流路に対して本質的に平行に向けられる、請求項１に記載のエアロゾル生成デバイス。
3. 前記エアロゾルチャネルが、前記流体流路および／または前記希釈流路に対して本質的に垂直に向けられる、先行する請求項のいずれかに記載のエアロゾル生成デバイス。
4. 前記希釈流出口が、１０cm、９cm、８cm、７cm、６cm、５cm、４cm、３cm、２cm、１cm、またはそれらの間もしくはそれらより下の任意の値などの、前記噴霧器ガス流出口から１０cm以下の出口間距離内に配置される、先行する請求項のいずれかに記載のエアロゾル生成デバイス。
5. 前記噴霧器ガス流入口が噴霧ガス供給源に接続され、前記希釈流入口が希釈ガス供給源に接続され、かつ／または前記前駆体リザーバが液体前駆体を含む、先行する請求項のいずれかに記載のエアロゾル生成デバイス。
6. 前記液滴導入手段が、前記前駆体チャネル出口の前記位置で前記流体流路内に配置されたベンチュリ管を備える、先行する請求項のいずれかに記載のエアロゾル生成デバイス。
7. 前記一組の噴霧区画が２つ以上の噴霧区画を含み、前記一組の前記噴霧区画の各々の前記噴霧器ガス流出口が、前記エアロゾルチャネルに流体接続される、先行する請求項のいずれかに記載のエアロゾル生成デバイス。
8. 前記複数の噴霧区画が互いに隣接して配置され、それによって噴霧区画の列が形成される、請求項７に記載のエアロゾル生成デバイス。
9. 各噴霧構成要素が、噴霧パラメータを制御するための噴霧器制御システムを備え、前記噴霧パラメータが、以下の
   －前記流体流路を通るプラズマガスの流れ
   －前記流体流路内の前記プラズマガスの温度
   －前記リザーバ内および／または前記前駆体チャネル内の前記前駆体の温度
   －前記前駆体リザーバおよび／または前駆体チャネル内の圧力
   のうちのいずれかまたはいずれかを含む、先行する請求項のいずれかに記載のエアロゾル生成デバイス。
10. 前記エアロゾルチャネルが区画化され、かつ／または２つ以上の噴霧区画の前記前駆体リザーバが流体接続される、先行する請求項のいずれかに記載のエアロゾル生成デバイス。
11. 前記エアロゾルチャネルが、前記エアロゾルチャネル内の前記流れを支援するため、かつ／または前記エアロゾル内の液滴サイズおよび／もしくは液滴量の選択に役立つための流れ誘導ファンを備える、先行する請求項のいずれかに記載のエアロゾル生成デバイス。
12. 前記エアロゾル生成デバイスが、前記ノズル出口に取り付けられたノズルを備える、先行する請求項のいずれかに記載のエアロゾル生成デバイス。
13. 先行する請求項のいずれかに記載のエアロゾル生成デバイスおよびプラズマコーティング装置を備える、プラズマコーティングシステムであって、前記エアロゾル生成デバイスの前記エアロゾルチャネルが、前記プラズマコーティング装置の前駆体入力に流体接続される、プラズマコーティングシステム。
14. プラズマコーティングプロセスのための前駆体含有エアロゾル流を生成するためのエアロゾル生成方法であって、前記方法が、
    －流体流路内に噴霧器ガス流を提供することと、
    －前駆体リザーバからの前駆体の液滴を前記噴霧器ガス流に導入し、それによって前駆体含有エアロゾル流を前記流体流路内に生成することと、
    －流体流路出口を介してエアロゾルチャネルに前記エアロゾル流を誘導することと、
    －希釈流出口を介して前記エアロゾルチャネル内に希釈流を誘導し、それによって前記エアロゾル流の中の液滴のサイズおよび／または量を流体力学的に調整し、前記エアロゾル流から分離された前駆体残留物をもたらすことと、
    －前記エアロゾルチャネル内の前記エアロゾル流をノズル出口に誘導し、前駆体リサイクル出口に前記前駆体残留物を誘導することと
    を含む、エアロゾル生成方法。
15. 前記前駆体含有エアロゾル流が、ノズルを介してプラズマコーティング装置に誘導される、請求項１４に記載のエアロゾル生成方法。

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