JP7001905B2 - 面に対して処理を施すための方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は面に対して処理を施すための方法およびシステムに関するものである。具体的にいえば、本発明は開放本体の面に処理流体を塗布することに関するものである。

意図した目的のために意図した方法で用いられる物品の場合、物品の面を処理することが必要となることは多い。たとえば、面を洗浄すること、面をコーティングすること、または、面を機能化することが必要となることがある。このような処理の場合、処理流体が処理を施す面に塗布（付着）されることが多い。処理流体を面に塗布する典型的な方法は、処理流体の入った貯蔵器の中に被処理物品を浸けることまたは物品の面に面する空間容積に処理流体を投入して満たすことにより面を流体で濡らすことを含んでいる。後者は、空間容積の中に流体をポンプで投入するかまたは注入することにより達成することができる。分かりやくするために、本明細書では、用語「浸けること」は、広い意味で用いられており、処理流体で物品の面を濡らすために用いられる任意の行程を含んでいる。浸ける方法は処理流体を面にスプレーする方法の如き他の方法に比べて速くて簡単である。また、浸ける方法は、面がでこぼこであったりまたは穿孔されている場合であっても広い面を正確かつ均一に覆うことができる。

しかしながら、処理を施す必要のある物品の形状およびサイズがさまざまなので、このような物品を浸すためには、このような物品すべてを収容することができる十分に大きな流体貯蔵器が必要となる。またこのことは大量の処理流体が利用可能であることを必要とする。

処理を施す必要のある物品の多くは、一方または両方の端部が開放されている円筒体、管、半球などの如き開放本体として形成されている。これら開放本体が中空となっており、処理流体が物品である開放本体の中に入り込むため、大量の処理流体の供給が必要となる。

処理流体は高価であったりまたは有効期限が限られたものであるため、処理流体を大量に供給するのは非効率的である。実際の物品の面の処理には供給された流体の１％以下程度しか消費されない場合も多い。加えて、物品の形状によっては面を一様に／均一に処理することが困難な場合もある。

本発明の第一の態様によれば、所定の内部容積を有する開放本体の面に処理を施す方法は、開放本体の内部形状に合うとともに、開放本体の内部容積の大部分または開放本体の内部幅の大部分を占めるような形状を有する内側構造体を提供することと、開放本体内に内側構造体を配置して開放本体の内部の内面に面する内側空間を含む処理流体内側容積部を形成することと、処理流体内側容積部の中に処理流体を投入して処理流体を用いた処理を施すことにより開放本体の内面を修正することとを含んでいる。

かかる方法により、面の処理に必要となる処理流体の量を大幅に削減することができ、および／または、処理の均一性を向上させることができるようになる。このことはさまざまな利点を有している。均一な処理は、材料の効率的な使用および最終生品の品質の向上のために有益である。処理流体は、生産もしくは廃棄／再利用するのに高価なものでありかつ／またはエネルギを大量消費するものでもある。処理流体が使用期限が短い／再使用不能であるまたは副産物として廃棄物が生成されるため、処理流体塗布行程は生来大量の廃棄物を生じる恐れがある。したがって、使用容積を削減することは、コスト面での利点やエネルギ使用量の面での利点に加え、処理流体が環境に対して悪い影響を与える恐れがある場合には環境面での利点を有している。また、使用前後の処理流体の保管に関連する要件も削減される。

提案されている方法では、開放本体の全容積を完全に取り囲んで占めることがもはや必要ではなくなる。もっと詳細にいえば、内側構造体により容積の大部分または開放本体の幅の大部分が占められるようになっている。したがって、開放本体の内面に直接隣接する容積の部分のみを流体で満たすようになっていてもよい。ここでいう内面とは開放本体の内部面全体のことであってもよいしまたは内部面の一部のみであってもよい。後者の場合、内側構造体は開放本体の内部面の他の部分と接触することにより処理流体が他の部分と接触するのを防ぐように構成されていてもよい。

かかる方法は、開放本体の面に処理を均一に施すことが可能である。というのは、開放本体の内面を内側構造体の近くに配置することができかつ／または内側構造体から等間隔をおいて配置することができるからである。内側構造体が処理に積極的な役割を果たす場合、状況によっては、たとえばプラズマ処理を用いる場合および／または電気エネルギもしくは超音波エネルギを内側構造体を介して入力する場合には、内側構造体と被処理面との間の距離を縮小することやこの距離をさらに均等にすることが有利になる場合がある。

開放本体は、たとえば、連続的な面を有していてもよいし、メッシュから形成されていてもよいし、ざらつきのある面を有していてもよい。開放本体の容積の大部分を満たす内側構造体を配置することは、内側構造体が静止している間に内側構造体を中心として開放本体を移動させることを含んでいてもよいし、開放本体が静止している間に内側構造体を移動させることを含んでいてもよいし、または、開放本体および内側構造体の両方を移動させることを含んでもよい。開放本体は中空構造を有していてもよい。内側構造体により占められる開放本体の幅の大部分とは、開放本体の幅の５０％を超える必要があり、開放本体の幅の約６０％または８０％であってもよいし、場合によっては、開放本体の幅の約９０％であってもよい。したがって、処理流体により満たされる内側空間は、開放本体の幅の約２０％、１０％または５％である幅を有していてもよい。すなわち、内側構造体の両側にある幅の総合計は開放本体の幅の約４０％、２０％または１０％となる。ここでいう幅とはたとえば幾何学的形状が円形状である場合には直径のことである。着目すべき点は、開放本体の幅の大部分を占める内側構造体が必ずしも容積の大部分を占める必要がないということである。たとえば幾何学的形状が円形状の場合、開放本体の直径の６０％を占める内側構造体は容積の３６％を占める。内側構造体が開放本体の容積の大部分を占める場合、ここでいう大部分は、開放本体の容積の約６０％または８０％であってもよいし、場合によっては開放本体の容積の９０％であってもよいし、または場合によっては開放本体の容積の９５％であってもよい。したがって、内側空間は開放本体の容積の約２０％、１０％または５％である総容積を有していてもよい。

内側空間は、比較的狭い空間、すなわち開放本体の幅より小さい幅を有する狭い内側空間であってもよいし、場合によっては、開放本体の容積の小部分を占める狭い内側空間の容積をもたらす幅を有する狭い内側空間であってもよい。

内側構造体は膨張式であってもよく、また、内側構造体を配置するステップは内側構造体を膨張させることを含んでいてもよい。膨張式の内側構造体は、膨張状態において、開放本体の内部形状および／または処理を施す必要のある内面に合う形状を有していてもよい。このようにすることにより、内側構造体を開放本体の中に挿入して開放本体内で膨張させるようにすることが可能となる。したがって、開放本体の開口部は膨張後の内側構造体のサイズよりも小さくてもよい。開放本体の開口部は開放本体の中空内部の中に向かういかなる穴部であってもよい。したがって、開示されている方法は、開口部が開放本体の実質的に内部全体に妨げられることなくアクセスするのに十分大きい開放本体、ならびに、開口部が中空本体の内部の中に向かう小さな穴部に過ぎない開放本体を含む種々様々な開放本体に用いることが可能である。

あるいは、内側構造体は剛体であってもよい。したがって、内側構造体は挿入される開放本体に対して特定の向きに配置されることを必要とし、位置決めの間、内側構造体および開口部は一緒になって開放本体をガイドする助けをするようになっていてもよい。開放本体の開口部は、開放本体の容積の大部分を占めるように内側構造体を挿入することを可能とするような形状を有していてもよい。

かかる方法は、開放本体に合うとともにそれを収容するような形状を有するタンクを提供することと、タンク内に開放本体を配置して開放本体の外面に面する外側空間を含む処理流体外側容積部を形成することと、処理流体外側容積部の中に処理流体を投入して処理流体を用いた処理を施すことにより開放本体の外面を修正することとをさらに含んでいる。外側空間は内側空間と同じような幅を有していてもよい。外側空間は、比較的狭い空間、すなわち開放本体の幅より小さい幅を有する狭い外側空間であってもよいし、場合によっては、タンクの容積の小部分を占める狭い外側空間の容積をもたらす幅を有する狭い外側空間であってもよい。

タンクを用いることにより、開放本体の内面に加えて開放本体の外面のより効率的かつ／またはより効果的な処理が可能となる。このことはとくに、外側タンクの内壁、内側構造体の外壁および開放本体の壁が電気化学的処理または電磁気学的処理のための電極として働く場合に当てはまる。この場合、開放本体とタンクとの間の距離と開放本体と内側構造体との間の距離とがいずれの位置においても等しくなっていれば、均一な処理が確実なものとなる。

外面の処理の変形例では、外面の処理に用いられる処理流体が内面の処理に用いられる処理流体とは異なっていてもよい。この場合、内側容積と外側容積とが流体連通していない（流体の出入りがない）ことが必要である。

したがって、処理中、開放本体がタンクと内側構造体との間に挿入されて入れ子状態が形成され、タンクの内面と開放本体の外面との間に狭い外側空間が画定され、開放本体の内面と内側構造体の外面との間に内側空間が画定されるようになっていてもよい。狭い内側空間および／または外側空間（存在するなら）が、内側構造体および／またはタンクと開放本体との間の距離が各位置においてほぼ同じになるように内側空間の幅を一定に保ちながら内面に沿って延びている。このことは、たとえば開放本体の材料と処理流体との間になんらかの化学反応が生じる場合に確実に処理効果を均一なものとする助けをすることができる。開放本体がメッシュまたは孔を備えた膜を有している場合、内側空間と外側空間とが流体連通することが可能である。内側空間と外側空間とが開放本体の開口部により流体連通するようになっていてもよい。

たとえば内側構造体をタンクに対して固定し、開放本体をタンクと内側構造体との間に形成される空間の中に挿入する場合、内側構造体を開放本体内に配置することおよび開放本体をタンク内に配置することが同時に行われるようになっていてもよい。したがって、タンクと内側構造体との間の空間が開放本体により内側空間と外側空間とに分割されるようになっていてもよい。また、処理流体内側容積部の中に処理流体を投入するステップおよび処理流体外側容積部の中に処理流体を投入するステップが同時に行われるようになっていてもよい。

処理を施すことが開放本体の面をコーティングすること、洗浄することおよび／または機能化することを含んでもよい。処理流体は液体、気体またはプラズマであってもよい。本明細書では、用語「流体」はプラズマを含むと解釈すべきである。ある実施形態では、開放本体の面を機能化するために処理流体が面を親水性にするための水酸基を有していてもよい。他の実施形態では、プラズマ増殖型化学的気相成長法（ＰＥＣＶＤ）が用いられ、処理流体がプラズマであり、開放本体および／または内側構造体が電極として用いられるようになっていてもよい。このことについては以下でさらに説明する。

かかる方法は処理流体および／または開放本体に超音波を印加することをさらに含んでいてもよい。超音波の照射は、開放本体の面を機能化するために開放本体に処理流体（液体）を塗布する助けをすることおよび／または開放本体の面をコーティングするために物質を積層する助けをすることができる。たとえば、開放本体が穴を有するメッシュまたは気孔および／もしくは割れ目を有する面を備えている場合、超音波は穴／気孔／割れ目を遮断または詰まらせることなく開放本体の全面に処理流体を分布させる助けをする。処理流体によっては、とくに液体溶液は懸濁液としてコロイド状態の粒子を含んでいる場合もある。超音波は、溶液の粒子の沈下（落下）を防ぐために用いることができる。超音波処理は小さな気孔および割れ目を有する物品の洗浄時にとくに重要である。

かかる方法は処理流体および／または開放本体に熱を印加することを含んでいる。このことも、開放本体の全面に処理流体を均一に分布せる助けをすることを可能とする。かかる方法は、開放本体のコーティングを硬化またはアニール処理するため、処理流体が開放本体に塗布された後に処理流体および／または開放本体に熱を印加することをさらに含んでいる。加熱は、洗浄後の乾燥およびコーティングまたは他の処理後の乾燥を含む、処理を施された物品を乾燥させるためにさらに用いられてもよい。

かかる方法はたとえば開放本体の面に塗布された処理流体を硬化させるためにおよび／または塗布されたコーティングを重合させるために開放本体の面に塗布された処理流体に紫外線（ＵＶ）を印加することを含んでいてもよい。ＵＶ放射線は、処理流体と協働してまたは処理流体を補完して、開放本体の面を洗浄するために、機能化するために、または、コーティングする物質の積層（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を助けるために用いられてもよい。

遠心力を印加するステップが処理流体と開放本体の面との間の相互作用を促進させるために用いられるようになっていてもよい。このことは、たとえば処理流体が混合物であって、この混合物の濃密な要素と面との接触を促進させることが望ましい場合に有益なことがある。またこのことは、処理流体がプラズマであって、処理がプラズマと開放本体の面との間の相互作用を含んでいる場合にも有益なことがある。

かかる方法は、たとえば容積部への流入口を介して流体に圧力を印加することにより、内側構造体を膨張させることにより、および／または、タンク（存在する場合）の収縮により、処理流体を圧縮することを含んでいてもよい。このことは、処理流体として液体を使用する場合、遠心力と同様の効果を有しうることに加えて泡を発生させないというさらなる利点も有している。

かかる方法は一連の処理ステップの一部として真空状態を形成することを含んでいてもよい。たとえば真空状態は、処理流体を投入する前に存在している空気または他の気体を取り除くため（このことは、とくに面がでこぼこしている場合に開放本体の面と流体との接触を増大させうる）、処理流体を処理流体用容積部の中に引き込むため、ならびに／または、処理後、コーティングされた物品および／もしくは処理空間から過剰な流体を取り除くために用いられる。

実施形態によっては、かかる方法はたとえばプラズマ増殖型化学的気相成長法（ＰＥＣＶＤ）においてプラズマを印加することを含むようになっている場合もある。プラズマは処理流体用容積部に送られる前にプラズマ発生器において生成されるようになっていてもよい。それに代えて、プラズマは電極を介して印加される電磁エネルギにより処理流体用容積部の中で生成されるようになっていてもよい。たとえば、無線周波数（ＲＦ）電極が用いられてもよい。内側構造体がＲＦ電極であってもよいしまたは開放本体がＲＦ電極であってもよい。タンクが存在する場合にはタンクが電極であってもよい。一実施形態では、内側構造体および／またはタンクが接地電極として用いられ、被処理開放本体がＲＦ電極として用いられるようになっている。他の構成では、タンクおよび／または内側構造体がＲＦ電極として用いられ、開放本体が接地電極として用いられるようになっている。しかしさらに他の構成では、タンクおよび内側構造体の一方が接地電極として用いられ、他方（タンクまたは内側構造体）がＲＦ電極として用いられ、被処理開放本体は電極として用いられないようになっている。タンクがＲＦ電極として用いられ、内側構造体が接地電極として用いられる場合、コーティングの積層速度を上昇させうるホローカソード効果が生じることがある。ＰＥＣＶＤに関連して用いられる気体の最良分布を可能とするために、内側構造体は処理流体を収容するための中実内壁と気体の分布を向上させるための穿孔外壁とからなる二重壁構造を有している。内側構造体の中実内壁および／または穿孔外壁は電極として働くようになっていてもよい。タンクが用いられる場合、タンクは処理流体を収容するための中実外壁と気体の分布を向上させるための穿孔内壁とからなる二重壁構造を有するようになっていてもよい。タンクの中実外壁および／または穿孔内壁は電極として働くようになっていてもよい。おおむね円筒状の開放本体に処理を施すため、さまざまな内壁および外壁が、同心円状に配置される円筒体の形態をとっていてもよい。

上述のさまざまなステップは順番に実行されてもよいしまたは同時に実行されてもよい。たとえば、遠心力ステップおよびＵＶ放射線ステップが同時に実行されてもよいし、または、圧縮ステップおよび加熱ステップが順番に実行されてもよい。求められる処理結果に応じて、いかなる必要な組み合わせが用いられてもよい。

かかる方法は、処理流体を内側空間および外側空間から好ましくは貯蔵器へと排水し、過剰の処理流体を必要に応じて格納または再使用することを可能とすることを含んでいてもよい。処理流体自体は、高価なものであり、かつ／または、いったんたとえば大気またはタンクに暴露されてしまうと有効期限が限られたものとなる。したがって、過剰の処理流体を集めて廃棄せずに再使用することにより処理の費用効率を向上させることは望ましい。

処理が均一であることが主要な課題である状況では、内側構造体は、処理流体内側容積部が開放本体の内部幅の４０％未満または２０％未満を占め、内側空間がそれに応じたサイズになるように構成されてもよい。プラズマまたは他の低圧流体が用いられ、材料の絶対量が比較的小さい場合には処理流体の体積はそれほど重要な課題ではない。この場合、考慮しなければならない最も重要な事項は処理行程の均一性であり、処理行程の均一性には開放本体と内側構造体との間に特定の距離が必要となる。また、タンクが存在する場合には、タンクは、処理流体外側容積部がタンクの内部幅の２０％未満を占め、外側空間がそれに応じたサイズであるように構成されてもよい。

他の場合には、処理流体の体積はもっと重要な課題となる。このことは、高価な液体が用いられ、処理流体内側容積部が開放本体の内部容積の５０％未満、場合によっては開放本体の内部容積の２０％未満、場合によっては１０％未満、場合によっては５％未満を占め、内側空間がそれに応じたサイズになるように内側構造体が構成されている場合にとくに当てはまる。タンクは、処理流体外側容積部がタンクの内部容積の２０％未満、場合によっては１０％未満、場合によっては５％未満を占め、外側空間がそれに応じたサイズになるように構成されていてもよい。このようにして、開放本体の面の処理に必要な処理流体の体積を本発明がなければ本来必要となっていたであろう体積よりも著しく削減することが可能となる。開放本体の面に面する空間の幅は、上述のように均等な幅であり、必要とされる容積を提供するように選択されるようになっていてもよい。

プラズマを現場で発生するＰＥＣＶＤシステムの場合、プラズマ処理を効率的なものとするため、処理流体内側容積部を開放本体の内部容積の６０％以上を占めるようにすることが望ましい。同様に、処理流体外側容積部がタンクの内部容積の６０％を占めるようにしてもよい。

この処理流体は第一の処理流体であり、かかる方法は第二の流体を処理流体用の容積部の中に投入することと、第二の処理流体を開放本体の面に塗布することとを含むようになっていてもよい。第二の流体が第一の流体を動かして取って代わるようになっていてもよいし、またはそれに代えて、第一の流体が取り除かれた後に第二の流体が投入されるようになっていてもよい。２つの処理ステップの間に洗浄ステップおよび／または排出ステップがあってもよい。処理は各処理流体毎に異なっていてもよい。たとえば、第一の処理が開放本体を洗浄することであり、第二の処理が開放本体をコーティングすることであってもよい。また、処理は各処理流体毎に同じであってもよい。それぞれの場合の処理流体は本明細書に記載のようにいかなる処理流体であってもよく、また、第一の処理流体および／または第二の処理流体の塗布は、超音波ステップ、ＵＶステップ、加熱ステップ、遠心力ステップ、圧縮ステップなどのうちの１つ以上のステップを用いることを含んでいてもよい。第一の流体および／または第二の流体とは異なりうるさらなる処理流体を用いた第三の処理および場合によってはそれ以上の処理が含まれるようになっていてもよい。開示されている方法によりいかなる適切な組み合わせの処理が開放本体に対して施されるようになっていてもよい。

かかる方法は、上述のステップのうちのいずれかのまたはすべてのステップを実行するために後述のシステムのいずれかのまたはすべての特徴を含んでいてもよい。

本発明の第二の態様によれば、開放本体の面に処理流体を塗布するためのシステムは、開放本体の内部形状に合うとともに、内側本体内の容積の大部分または開放本体の幅の大部分を占めるような形状を有する内側構造体を備え、開放本体および内側構造体が一緒になって、処理流体を投入して内面と処理流体とを接触させるための、開放本体の内面と面する内側空間を含む処理流体内側容積部を画定するように構成されている。

かかるシステムは、第一の態様にかかりかつ／または上述の任意選択的な特徴を有する方法に従って動作するように構成されていてもよい。ここでいう内面とは、開放本体の内面の一部であってもよいしまたは開放本体の内面の全体であってもよい。内側本体の容積の大部分または開放本体の幅の大部分については上述の通りである。

内側構造体は、膨張式であり、開放本体の中で膨張するように構成されていてもよい。内側構造体は膨張した状態で開放本体の内部形状に合うような形状を有するようになっていてもよい。それに代えて、内側構造体は剛体であってもよい。剛体である場合、内側構造体は、中実であってもよいし、中空であってもよいし、または、部分中空であってもよい。中空剛性構造体または部分中空剛性構造体である場合、内側構造体は弁を有していてもよい。この弁は、第一の態様に関連して先に記載されているように、処理流体および／または開放本体が加熱されている間に内側構造体内の圧力が前もって決められた限度を超えた場合に内側構造体の内部からの気体の流出を可能とするようになっている。

かかるシステムは、開放本体に合うとともにそれを収容する形状を有するタンクを備え、タンクおよび開放本体が一緒になって、処理流体を投入するための、開放本体の外面に面する外側空間を含む処理流体外側容積部を画定するように構成されている。

したがって、かかるシステムは、第一の態様の任意選択的な特徴に関連して先に記載のように、タンクと内側構造体との間に画定される空間を有しており、当該空間は、開放本体の形状に合うとともに、開放本体が投入された時に開放本体により内側空間と外側空間とに分割されるようになっている。使用時、内側空間と外側空間とは、開放本体の穴および／または孔を介して（たとえば、開放本体がメッシュを有している場合）、または、タンクと内側本体との間の空間のうちの開放本体により分割されていない部分、たとえば開放本体の開口部の近くにある部分を介して流体連通するようになっていてもよい。

かかるシステムは、タンクや内側空間および外側空間の中の処理流体を密封するための蓋を備えており、当該蓋は、場合によっては、流体を処理流体内側容積部および／または処理流体外側容積部の中に投入するための流入口を有していてもよい。タンクは、蓋から離れた位置に流体を内側容積部および／または外側容積部の中に投入するための流入口を有していてもよい。それに加えてまたはそれに代えて、当該流入口は、たとえば内側空間および外側空間を真空にするまたは低圧にするために必要ならば流体を取り除くための流出口となるように構成されてもよい。内側空間および外側空間の中の圧力が低いと、開放本体の面の開口部または孔への処理流体の搬送を向上させることにより開放本体に処理流体を塗布する助けをすることが可能となる。第一の様相にかかる方法が上述の蓋を用いることを含んでいてもよい。

かかるシステムは中空台座を備えるようになっていてもよい。内側構造体およびタンクは中空台座にマウントされ、中空台座は中空台座と処理流体内側容積部および処理流体外側容積部との間で流体を出入りさせる穿孔を有している。中空台座は、たとえば処理流体を開放本体の面に塗布した後で処理流体内側容積部および処理流体外側容積部から過剰な流体を排水するのに適している。したがって、中空台座の内部容積はタンクと内側構造体との間の空間の容積より大きくなっていてもよい。中空台座は、過剰な処理流体を処理流体貯蔵器に供給するための流入口／流出口を有しているため、必要に応じて過剰な処理流体を格納または再利用することが可能となる。流入口／流出口は、開放本体の面を塗布するために流体を貯蔵器から中空台座に供給することができるように構成されてもよい。第一の態様にかかる方法は上述の中空台座を用いることを含んでいてもよい。

かかるシステムは、たとえば開放本体、内側構造体および／またはタンク（存在する場合）のうちの１つ以上を回転させることにより内側容積部および／または外側容積部を回転させるように構成されてもよい。したがって、かかるシステムは開放本体の面と処理流体との相互作用を促進させるために処理流体に遠心力を印加するように構成されてもよい。

かかるシステムは、たとえば上述の容積部に向かう流入口を介して処理流体に対して圧力を印加することにより、内側構造体の膨張により、および／または、タンク（存在する場合）の収縮により処理流体を圧縮するように構成されてもよい。

実施形態によっては、たとえばプラズマ増殖型化学的気相成長法（ＰＥＣＶＤ）では、かかるシステムは処理流体としてプラズマを印加するように構成されている場合もある。内側容積部をプラズマ発生器と結合させることにより内側容積がプラズマ発生器からプラズマを受け取ることができるようになっていてもよい。それに代えて、かかるシステムは、電極を介して印加される電磁エネルギにより処理流体容積部内でプラズマを生成するように構成されていてもよい。たとえばＲＦ電極が用いられるようになっていてもよい。内側構造体がＲＦ電極であってもよいしまたは開放本体がＲＦ電極であってもよい。タンクが存在する場合、タンクが電極であってもよい。一実施形態では、内側構造体および／またはタンクが接地電極として用いられ、被処理開放本体がＲＦ電極として用いられるようになっている。他の構成では、タンクおよび／または内側構造体がＲＦ電極として用いられ、開放本体が接地電極として用いられるようになっている。さらに他の設計では、タンクまたは内側構造体のうちの一方がＲＦ電極として用いられ、他方（タンクまたは内側構造体）が接地電極として用いられ、被処理開放本体は電極として用いないようになっている。タンクがＲＦ電極として用いられ、内側構造体が接地電極として用いられる場合、コーティングの積層速度を上昇させうるホローカソード効果が生じることがある。ＰＥＣＶＤに関連して用いられる気体の最良の分布を可能とするため、内側構造体は処理流体を収容するための中実内壁と気体の分布を向上させるための穿孔外壁とからなる二重壁構造を有していてもよい。内側構造体の中実内壁および／または穿孔外壁は電極として働くようになっていてもよい。タンクが用いられる場合、タンクは処理流体を収容するための中実内壁と気体の分布を向上させるための穿孔外壁とからなる二重壁構造を有していてもよい。中実外壁および／またはタンクの穿孔内壁は電極として働くようになっていてもよい。おおむね円筒状の開放本体に処理を施すために、さまざまな内壁および外壁が同心円状に配置される円筒体の形態をとっていてもよい。ＰＥＣＶＤ以外の他のシステムでも流体を均一に分布させるために穿孔壁を用いることが必要とされている。

タンクおよび／または内側構造体は、二重壁を有し、発熱体、超音波振動子、プラズマ発生器、電極、断熱材または紫外線エミッタのうちの少なくとも１つを収容するようになっていてもよい。したがって、タンクの内壁および／または内側構造体の外壁は、このようなコンポーネントからの放射（ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を伝送するのに適しているようになっていてもよい。すなわち必要に応じて、これらの壁は、熱を処理流体および／または開放本体に伝送するための高熱伝導率を有していてもよいし、超音波振動を効率的に伝送する材料からなっていてもよいし、または、紫外線を実質的に透過するようになっていてもよい。必要ならば、壁の一部がコンポーネントからの放射線を伝送するように構成されてもよい。上述のように、プラズマ処理の場合には穿孔壁を有する二重壁構造が用いられるようになっていてもよい。

内側構造体とタンクとがその間に環状空間を画定するようになっていてもよい。すなわち、内側構造体およびタンクが実質的に円筒状であり、内側構造体がタンクよりも小さな半径を有するようになっていてもよい。開放本体は、たとえば、開放円筒体であり、両端部の一方の端部または両方の端部が開放されており、その半径がタンクの半径より小さく内側構造体の半径よりも大きくなっている。内側構造体とタンクとはその間に開放本体の形状に合う適切な容積部を画定するようになっていてもよい。たとえば、容積部は、円形状である必要がなく、それに代えて、多角形状であってもまたは他の種類の形状であってもよい。

かかるシステムは、狭い複数の円筒体が広い複数の円筒体の中に挿入されてさまざまな半径を有する開放本体を収容しうる複数の環状空間が形成される同心円状に配置された入れ子状の複数の円筒体を備えるようになっていてもよい。同心円状に配置された複数の円筒体は中空台座にマウントされ、中空台座は同心円状に配置されたリング群を形成する穿孔を有して中空台座と複数の環状空間の各々との間の流体連通を可能とするようになっていてもよい。中空台座の穿孔は、複数の環状空間の各々に必要に応じて流体を移送するために必要に応じて開閉されるようになっていてもよい。環状空間をすべて同時に密封して同心円状に配置された環状空間の間での処理流体の移送を防ぐための蓋が提供されるようになっていてもよい。

かかるシステムは、日常的保守または設置のために現場で展開、設置することができるように持ち運び可能となっていてもよい。機能化には、コーティングの接着性を向上させることができる化学基を生成するのみでなく、材料（たとえば触媒）を塗布することも含まれる。材料は、たとえば、開放本体の面もしくは濾過膜の孔および割れ目の全体にわたって均一に分布される個別のナノ粒子として、または、連続的な膜／コーティングとして塗布される。対象物を機能化するために流体に加えてプラズマを用いることもできる。本明細書で用いられ用語「処理流体」はプラズマを含むものであることに留意されたい。

処理流体にはナノコーティングが含まれてもよく、塗布前に、開放本体を溶液（たとえば、アルカリ性溶液）に浸けて開放本体を親水性にすることにより面の濡れ特性を高める助けをするようになっていてもよい。

以下には、本発明の好ましい実施形態の複数の実施形態が添付の図面を参照して説明されている。

開放本体に処理を施すためのシステムを示す図である。 図１に記載のシステムを示す図である。 開放本体に処理を施すための他のシステムを示す図である。 開放本体にプラズマ増殖型化学的気相成長法を用いた処理を施すためのシステムを示す図である。

図１は、開放本体の面に対して処理を施すためのシステム１００の一例を示している。当該システムは開放本体（図示せず）の面を処理するためのものであり、内側構造体１１０と、タンク１２０と、中空台座１３０と、蓋１４０とを備えている。

内側構造体１１０はタンク１２０より小さな半径を有しており、内側構造体１１０およびタンク１２０は両方とも円筒状である。内側構造体１１０は、タンク１２０の中に同心円状に配置されているので内側構造体１１０の長さおよびタンク１２０の長さに沿って延在する環状空間１５０を画定している。内側構造体１１０はタンク１２０の長さと同じであってもよいしまたはそれよりも短くてもよいが、タンク１２０の開口部を越えることはない。

開放本体は、少なくとも一方の端部が開放されている円筒体であり、内側構造体１１０よりも大きくタンク１２０よりも小さい半径を有している。したがって、環状空間１５０は円筒状の開放本体を受け入れて収容するサイズを有している。円筒状の開放本体は、全体的に円筒状であるメッシュまたは他の所望の材料から形成されてもよい。

したがって、内側構造体１１０が円筒状の開放本体の大部分または開放本体の幅の大部分を占めるように円筒状の開放本体が内側構造体１１０を取り囲むように、かつ、円筒状の開放本体がタンク１２０の中に位置するように、円筒状の開放本体を環状空間１５０の中に挿入することが可能となる。したがって、使用時、開放本体がタンク１２０と内側構造体１１０との間の環状空間１５０の中に配置されて入れ子状構造が形成される。図１では、内側構造体１１０がタンク１２０より短くなっているので、円筒状の開放本体のベース（一方の端部で閉じている）がタンク１２０の中に配置されることになる。

当該システムは中空台座１３０をさらに備えている。中空台座１３０が内側構造体１１０およびタンク１２０の底端を閉じるように、内側構造体１１０およびタンク１２０が中空台座１３０にマウントされている。中空台座１３０はリング状に配置された穿孔１３２をさらに有し、穿孔１３２は中空台座１３０の内部と環状空間１５０との間の流体の流れを可能とするようになっている。穿孔１３２は必要に応じてたとえば外部コントローラにより開閉されるようになっていてもよい。

蓋１４０は、タンク１２０を密閉して環状空間５０内に流体を保持するために設けられている。蓋１４０には蓋流入口／蓋流出口１４２が設けられ、蓋流入口／蓋流出口１４２は、使用時、環状空間に流体（気体を含む）を供給するまたは環状空間から流体（気体を含む）を取り除くようになっている。蓋流入口１４２は、開放本体に処理用流体を供給する助けをするために環状空間１５０内の圧力を下げる真空ポンプに接続されるようにさらに構成されていてもよい。図１には、単一の多機能蓋流入口１４２のみが示されているが、蓋には真空ポンプに接続される別個のポンプ弁が設けられてもよい。当該真空ポンプは、開放本体に処理が施されている間、環状空間内の圧力を下げ、中空台座１３０から環状空間１５０の中へ処理流体を引き込む助けをする。

図１では、内側構造体１１０は圧力弁１１２を有している。圧力弁１１２は内側構造体１１０内の高圧気体が前もって決められた圧力を超過する場合に高圧気体を内側構造体１１０内から排出することを可能とするために設けられている。したがって、内側構造体１１０は中空構造となっている。もちろん内側構造体全体が充填構造となっている場合にはこのような弁は必要ではない。内側構造体１１０内の圧力は、たとえば環状空間内の処理流体および／または開放本体を加熱するステップの間に所望の限度を超えてしまう可能性がある。したがって、圧力弁１１２は過剰な内部圧力により引き起こされる内側構造体１１０の爆発を防ぐようになっている。圧力弁は、必要な場合に機械的手段または電気的手段により開いて特定の気体による内側構造体内の圧力の除去を可能とするように構成されていてもよい。内側構造体１１０が中空構造となっている場合には、もちろん、使用時に処理流体が内側構造体の中に入って行くのを防ぐために圧力弁は閉じられている。

したがって、いったん円筒状の開放本体が環状空間１５０内に挿入されてしまうと、蓋１４０をタンク１２０に取り付けてタンク１２０内の空間を密封する。円筒状の開放本体のベースを内側構造体１１０上に載せ、蓋１４０をタンク１２０に堅固に取り付けて円筒状の開放本体のベースを適切な位置で支えることにより円筒状の開放本体を一定の場所に保つようになっている。蓋１４０による密閉は、真空ポンプを蓋流入口／蓋流出口１４２に取り付ける方法によりまたは他の機械的な方法、たとえばＯ－リングシールを用いてネジ山を密封する方法により達成することができる。

上述のように、円筒状の開放本体は環状空間１５０を内側空間（開放本体の壁と内側構造体との間）と外側空間（開放本体の壁とタンク１２０との間）とに分割する。内側空間と外側空間とが流体連通していない場合、穿孔１３２を有する２つのリングを用いて内側空間と外側空間とに対してそれぞれ別々の役割を果たすようになっていてもよい。円筒状の開放本体は中空台座１３０まで延在していてもよいしまたはしていなくともよい。

図２には、中空台座１３０を下から見た場合のシステム１００の他の斜視図が示されている。図２では、中空台座１３０の流入口／流出口１３４を視認することができる。流入口／流出口１３４は、中空台座１３０の内部と貯蔵器（図示せず）との間での流体の移送を可能とするために設けられている。

環状空間の中に液状の処理流体を投入するために、蓋流入口／蓋流出口１４２が真空ポンプに接続され、同時に、中空台座１３０の流入口／流出口１３４が処理流体の貯蔵器に接続される。開放本体の面の濡れ特性を向上させるため、蓋を備えたデバイスを蓋流入口／蓋流出口１４２を通じて真空状態にして一度に密封することにより複数のまとまりのある気体、たとえば多孔質開放本体の中の空気が排出されるようになっている。しかしながら、液体の投入は、受け入れ可能な真空が達成される時間まで遅らされてもよい。必要ならば、蓋流入口／蓋流出口１４２および中空台座の流入口／流出口１３４の両方に複数の接続を可能とするバルブおよびアダプタを取り付けることもできる。環状空間１５０の中に気体またはプラズマを投入する場合、密封されたタンク１２０内の圧力を所望のレベルまで下げてから気体／プラズマを環状空間１５０の中に供給するために蓋流入口／蓋流出口１４２または中空台座の流入口／流出口１３４のうちのいずれが用いられてもよい。

タンク１２０（図示せず）のための外部過剰圧力安全弁がたとえば蓋１４０、タンク１２０の外部周面、および／または、中空台座１３０の外面に設けられてもよい。このような外部過剰圧力／安全弁は、当該システムを爆発の危険をもたらしうる温度まで加熱する際にこの加熱行程が気体を連続的に流入および流出させて圧力を調整し続けることを含んでいない場合に必要となる場合がある。

処理流体を環状空間１５０の中へ投入した後、開放本体の面に流体を塗布し、開放本体の面に処理を施す助けをするためにさまざまな方法が用いられる。たとえば、内側構造体１１０が、タンク１２０に対して回転することにより環状空間１５０内の流体に圧力をかけて開放本体の気孔および割れ目に処理流体を侵入していくのを助けるように構成されていてもよい。当該システム全体が回転して流体内に遠心力を誘発するようになっていてもよい。開放本体の面に塗布された処理流体に紫外線（ＵＶ）光を照射してコーティングを硬化させるようになっていてもよい。同様に、熱を環状空間１５０に印加することにより処理流体を開放本体に塗布する助けまたは開放本体上のコーティングを硬化させる助けをするようになっていてもよい。処理流体としてまたは投入されたモノマーを開放本体の面で重合させてポリマーを形成させるためにプラズマが環状空間１５０に印加されてもよい。このことは、過剰の処理流体（モノマー）が除去された後に行うようにしてもよい。超音波を環状空間１５０に照射して先の場合と同様に開放本体の面に処理流体を塗布する助けをするようになっていてもよい。流体が処理工程中に圧縮されるようになっていてもよい。このような方法は、とくに開放本体が本来流体の投入に抵抗を示す小さな気孔を有している場合に開放本体全面に確実に処理流体を均一に塗布することを助けうる。

内側構造体１１０および／またはタンク１２０が二重壁を有していてもよい。二重壁はタンク１２０および／または内側構造体１１０の壁の内部にコンポーネントを設けることを可能とする。たとえば、必要に応じて、絶縁材、発熱体、紫外線（ＵＶ）エミッタ、プラズマ発生器／流入口または超音波発生器を壁に設けてもよい。この場合、内側構造体１１０の壁およびタンク１２０の壁がコンポーネントの補修または交換のためにそれらの壁と壁との間の空間へのアクセスを可能とするように設計されていてもよい。中空台座１３０も、たとえば穿孔１３２の配線管理するために内部へのアクセスを可能とするように設計されていてよい。

ＵＶ光が用いられる場合、同心円状に配置される円筒体は低波長ＵＶ光の吸収率が小さくかつ透過率が大きいクオーツまたは他の材料からなっていてもよい。紫外線照射器を備えたシステムの場合、タンク１２０の外周面はＵＶ光遮蔽物質で覆われるようになっていてもよい。蓋１４０および中空台座１３０はＵＶ光を通さない材料からなっていてもよい。柔軟な（同心状に配置された）ＵＶ ＬＥＤを円心状に配置された二重壁円筒体の壁と壁との間に配置して、コーティングを硬化するため、コーティングの積層または機能化を可能とするため、または、開放本体を洗浄するために用いることができる。

タンクの外周面、中空台座の底端、中空台座１３０が置かれている支持体、または、中空内側構造体の内部に取り付けられた発熱体により、処理流体またはコーティングされた開放本体を中熱または高熱で加熱することが達成できるようになる。加熱はジュールの原理に基づくものであってもよいしまたは誘導加熱の原理に基づくものであってもよい。

超音波発生装置／超音波振動子は、中空台座１３０の底に取り付けるのが好ましいものの、タンク１２０の外周面または蓋１４０の頂面に取り付けることもできる。通常、超音波振動子は超音波を発射するための円状の面を有している。中空台座の底に取り付けられた場合、この円状に形成された面は超音波処理を受ける液体と最大かつ直接的に相互作用をすることができる。超音波処理を受ける上述の流体との直線の作用線上に超音波振動子を保持することにより超音波振動子の相互作用面を最大化させることが好ましい。このことは超音波のパワー損失を最小限に抑える助けをする。

必要ならば、蓋１４０および中空台座１３０が透明な材料からなっていてもよい。好ましくは、中空台座１３０は処理流体に超音波を伝送するために鋼または他の適切な金属からなってもよい。中空台座１３０は真空状態で処理流体を投入する助けとなる（蓋流入口／蓋流出口１４２を用いて当該システムを真空状態に保持する）。流体、とくに液体を当該システムの蓋流入口／蓋流出口１４２の領域に投入すると真空ポンプの中に流体を過剰に投入してしまう恐れがある。この問題は、当該システムの反対側の端部にある中空台座１３０から処理流体を投入することにより解決される。

開放本体の空間の面に処理流体を塗布するにあたって、内側構造体１１０の直径を拡大することによりおよび／またはタンク１２０の直径を縮小することにより開放本体を圧縮することが望ましい。この方法は遠心力を用いた方法に類似しているものの、溶液内に泡を形成しないというさらなる長所を有している。

処理流体が開放本体の面に塗布された後、中空台座１３０により環状空間からの処理流体の排出／除去が可能となる。処理流体の排出は、重力により達成されてもよいしまたは蓋流入口／蓋流出口１４２から流体をポンプで吸い出すことにより達成されてもよい。

当該システムは、両端部に流入口／流出口を備えているので、はち切れる高圧気体を環状空間１５０を通して送ることを可能とする。このことは、コーティングされた物品から過剰な液体を排水するために、すなわち簡単にいえば開放本体を乾かすために用いることができる。たとえば、高圧気体が蓋流入口／蓋流出口１４２から投入されて中空台座流出口１３４を通ってシステムから排出されるようになっていてもよい。この場合、中空台座に穿孔３２を等間隔で配置することにより、圧力を環状空間に均一に分布させることが可能となる。過剰な液体は、高圧気体とともにまたは高圧気体なしで開放本体を回転させることにより排水することができる。

中空台座１３０の機能を必要としない場合、中空台座１３０を備えていない（中空台座１３０をたとえば平面プレートと交換した）システムを用いることができる。しかしながら、このような運転モードは、中空台座１３０を備えたデバイスを用いても達成することができる。たとえば、中空台座１３０の穿孔１３２は弁により制御可能である（開いたり閉じたりすることができる）ので、中空台座１３０の使用を必要としない場合には穿孔１３２を閉じておけばよい。

（超音波振動子が取り付けられている）中空台座１３０の底の厚みは好ましくは５ｍｍ以下、さらに好ましくは２ｍｍ以下である。壁が薄ければ薄いほど超音波のパワー損失はより小さくなる。中空台座１３０の高さは好ましくは５０ｍｍ以下、さらに好ましくは１５ｍｍ以下である。高さが小さいと、中空台座１３０を満たすのに必要な流体またはプラズマの容積が小さくなるので、中空物品の処理に必要となる流体の総量を減らす当該デバイスの有用性が維持されることになる。超音波振動子と液体中で超音波処理を受ける物品と間の最少空間または最小液体高さ（ｍｉｎｉｍｕｍ ｓｐａｃｅ ｏｒ ｈｅｉｇｈｔｏｆ ｌｉｑｕｉｄ）として約１５ｍｍ以下のサイズが推奨される。中空台座１３０の直径は少なくともタンク１２０の直径と等しく、必要ならばそれより大きくてもよい。

内側構造体１１０およびタンク１２０の直径および長さは、変更可能であり、処理される開放本体に応じて調整されてもよい。環状空間の幅は好ましくは２０ｍｍ以下、さらに好ましくは１２ｍｍ以下である。内側構造体１１０およびタンク１２０は透明材料または不透明材料（たとえば金属）からなっていてもよい。金属を用いることによりデバイスを高温に加熱することが可能となる。

図３に示されているように、開放本体に処理を施すためのシステムは、幅が漸増的に変わる上述の複数のシステムを備えたものであってもよい。開放本体を１組の環状空間に順次挿入していくことができる単一のプロセスユニットに、同様な幅を有するまたは異なる幅を有する複数の同心円状に配置される環状空間を組み入れるようになっていてもよい。このようにすることにより、複数の物品を高速で掃除、機能化もしくはコーティングすること、または、特定のデバイスにおいて特定の作業を実行すること、たとえば１つの環状空間を洗浄のみに用いることもしくは特定の流体のためのみに用いることが容易になる。

幅が異なる開放本体を取り扱うために、システムは、図３に示されているように、タンク１２０の内部に同心円状に配置されて互いに入れ子状になっている複数の円筒体１１０、１１４、１１６を備えるようになっていてもよい。円筒体１１０、１１４、１１６を同心円状に配置することにより幅が異なる環状空間１５０、１５２、５４が形成される。同心円状に配置された一連の円筒体１１０、１１４、１１６は共通の中空台座１３０および蓋１４０（図示せず）を共有するようになっている。穿孔１３２は、環状空間１５０、１５２、１５４のうちの１つの環状空間のみに処理流体を供給するようにたとえば弁機構により制御されるようになっていてもよい。それに代えて、必要に応じて、環状空間１５０、１５２、１５４を任意に組み合わせたものに同時に供給されるようになっていてもよい。

各環状空間１５０、１５２、１５４の頂部に対応する蓋に過剰圧力／安全弁を備えたロック機構が設けられるようになっていてもよいし、または、環状空間１５０、１５２、１５４をすべて同時に密封する単一の蓋が設けられるようになっていてもよい。

同様に、タンク１２０に幅が異なる着脱可能な同心円状に配置された円筒体１１０、１１４、１１６が設けられるようになっていてもよい。次いで、このようなさまざまな同心円状に配置された円筒体１１０、１１４、１１６を用いて被処理物品に適切な幅の環状空間を形成するようになっていてもよい。

上述の方法の利点は、膨張した時に開放本体の内側空間に合うような形状に形成される膨張式内側構造体１１０を用いて達成されてもよい。したがって、開放本体の内部で膨張した時に膨張式内側構造体と開放本体の内面との間に残る空間は比較的狭い。この空間は、好ましくは１０ｍｍ以下で、開放本体の内側空間の全容積の５％～１０％を構成するものであってもよい。膨張式内側構造体を適所に設置した後に処理流体が膨張式内側構造体と開放本体の内面との間の空間を満たすように投入されるようになっていてもよい。またこのようにして、開放本体の内面が洗浄、機能化またはコーティングされるようになっていてもよい。これらの行程は、上述のように中熱加熱、超音波処理、ＵＶ照射などによりさらに強化または実現することが可能となる。上述の方法により、洗浄行程、機能化行程および／またはコーティング行程に必要とされる流体の量を９０～９５％も削減することが可能となる。

図４には、開放本体にプラズマ増殖型化学的気相成長（ＰＥＣＶＤ）処理を施すためのシステムが示されている。図４には、環状空間１５０内の適切な位置に配置される被処理開放本体１６４がさらに示されている。この実施形態では、開放本体１６４は円筒状のスクリーンフィルタである。図４に記載のシステムは、図１および図２に記載のシステムと同様の構成を有し、内側構造体１１０と、タンク１２０と、環状空間１５０と、蓋１４０と、上側の流入口／流出口１４２と、下側の流入口／流出口１３４と、台座１３０とを備えている。図４に記載のシステムでは、内側構造体１１０およびタンク１２０はそれぞれ穿孔壁１６６を有する二重壁構造を形成しており、これらの穿孔壁１６６はそれぞれ内側構造体１１０およびタンク１２０から開放本体１６４の方に向けて延びている。当該システムは、開放本体１６４を台座１３０から間隔をおいて配置するためのスペーサー１６０と、開放本体１６４を適切な位置に保持する支持体１６２とをさらに備えている。支持体１６２はその唯一の機能でありうる開放本体１６４に電極として働かせることを可能とするＲＦ接続部をさらに提供している。すなわち、支持体１６２は支持体として働かずにＲＦ入力のための単なる接触部として働くだけでもよいということである。この場合、スペーサー１６０が唯一の支持体として働くこととなる。コーティング品質を改善するためにＤＣバイアス電圧（図示せず）が開放本体１６４に印加されるようになっていてもよい。気体がＰＥＣＶＤシステムの外面、たとえばタンクに配置されるスウェージロック気体流入口（図示せず）から環状空間１５０に供給されるようになっていてもよい。環状空間１５０内の気体の分布の均一性を向上させるために互いに等間隔に配置される複数の組のスウェージロック気体流入口があってもよい。

ＰＥＣＶＤ処理は、開放本体１６４への積層（コーティング）を含んでいてもよいものの、たとえば後の積層行程に先立つ洗浄および機能化に用いられてもよい。上述のように、タンク１２０および内側構造体１１０がそれぞれ二重壁を有していてもよい。追加の壁１６６（タンク１２０用の内壁１６６および内側構造体１１０用の外部壁１６６）は気体分布を助けるために穿孔されている。開放本体１６４の両側から気体を投入することによりコーティングの均一性を向上させることが可能となる。穿孔壁１６６の長さは穿孔されていない壁１２０、１１０と同じであってもよいしまたは異なっていてもよい。他の運用上のニーズを満たすため、たとえば絶縁材料の使用を可能とするためにまたは上述のように他の処理工程に関連付けされた装置の使用を可能とするために同心円状に配置された各円筒体につき２を超える数の壁が任意選択的にあってもよい。

プラズマ処理では、タンク１２０および内側構造体１１０の穿孔壁１６６および／または非穿孔壁は、電極として働くことができるようになっており、そのため、適切な回路に電気的に接続されるようになっている。この実施形態では、壁は接地電極であり、開放本体（スクリーンフィルタ）１６４は、無縁周波数（ＲＦ）電極として働き、ＲＦ発生器に接続されることを意味する。いうまでもなく、上述の電極を逆の構成にして用いられてもよい。ＲＦは環状空間１５０内にプラズマを作成するために用いられる。このように構成すると、開放本体１６４のすべての部分、とくにサンプルがミクロサイズまたはナノサイズの気孔を備えたスクリーンフィルタ１６４である場合に処理を確実に均一に施すことができるようになる。ＲＦは通常１３．５６ＭＨｚであるものの、それよりも低いまたはそれよりも高い周波数が用いられてもよい。高い周波数の利点は、積層速度が速くかつコーティング品質が良好であるという点である。

スペーサー１６０は、セラミックス製で、高さが少なくとも１０ｃｍであってもよい。スペーサー１６０は、コーティングの均一性および品質に影響を与えうるスタンディングエッジ効果を防ぐために用いられる。セラミックスはテフロン（登録商標）の如き気体を放出しない他の適切な誘電体と交換されてもよい。

図４に記載のＰＥＣＶＤシステムの運用の一例としては次のステップを用いて複数のコーティング層を積層することである：
１ チャンバを開き、フィルタスクリーン１６４を挿入し、チャンバを閉じる。
２ チャンバを１００～４００℃の範囲、好ましくは１５０～２００℃の範囲まで加熱する。たとえば、チャンバを約２００℃まで加熱してもよい。
３ チャンバを所望の圧力、たとえば約０．０３ｍｂａｒにまでポンプで減圧する。
４ 運転圧力、たとえば約０．６７ｍｂａｒに到達するまでアルゴンと酸素とを投入する。
５ プラズマ（イオン化された気体分子）を形成するためにＲＦ発生器のスイッチを入れてＲＦを印加する。
６ プラズマを用いてスクリーンフィルタの壁を洗浄、機能化する。
７ アルゴンとシラン（ＳｉＨ_４）とアンモニア（ＮＨ_３）との混合物を投入して窒化ケイ素ＳｉＮｘを２００ｎｍの厚さに積層する。
８ アルゴンと他の適切な気体との混合物に切り換えてＳｉＯ_ｘＣを３０ｎｍの厚さに積層する。
９ ＳｉＮ_ｘ／ＳｉＯ_ｘＣの積層を要求された通りの回数だけ繰り返す。
１０ プラズマ発生器のスイッチを切り、加熱をやめ、気体をポンプで排出し、チャンバを開き、コーティング済みのフィルタスクリーン１６４を取り出す。

図４に記載のＰＥＣＶＤシステムを用いることにより、従来のオープンチャンバよりも優れた方法でスクリーンフィルタを均一にコーティングすることが可能となる。

ＰＥＣＶＤ設計を用いるとエネルギを著しく節約することが可能となる。というのは、大きなチャンバを排気するのではなく同心環状空間１５０を真空にするため、チャンバを基準圧力まで下げるために必要とされるパワーがより小さくてすむからである。同心環状空間を加熱するのに必要とされるエネルギについても同様である。用いられる気体の量の節約はＰＥＣＶＤに関していえば先の場合のように著しいわけではない。というのは、非常に低い圧力が用いられているからである。しかしながら、排ガスの再利用は、とくに長時間の積層の場合には著しくなる。したがって、同心環状空間を用いることにより、エネルギ量、発生する廃棄物量、または、廃棄物を再利用するシステムの必要収容能力を削減させる助けとなる。処理容積を縮小することによりサイクルタイムも縮小される。

さらなる具体例として、電解式塩素処理（ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ）を利用する典型的なバラスト水処理システムは発生した水素を除去するためのセパレータタンクを必要とする。セパレータタンクはカソード保護３１６１ステンレス鋼からなり、ｐＨ２～１１の範囲で運用される。その結果、カソード保護３１６１ステンレス鋼からなるタンクおよびアノード極の両方のうちとくにアノード極が激しい腐食および薬品侵食を受け、犠牲アノード極を頻繁に変更する必要性が生じる。したがって上述のｐＨ範囲における薬品侵食に対して抵抗を有する内部コーティングが重要となる。

図１および図２に記載のシステムを用いてこのセパレータタンクに処理を施すには、空気を抜いた風船の形態をとる膨張式内側構造体１１０をセパレータタンクの中に挿入し、任意の位置で、風船（すなわち、内側構造体）とタンクの内壁との間に短い距離（環状空間１５０）だけ残こしてセパレータタンクの内部の幾何学的形状に合う形状となるように膨張させる。

次に、環状空間の中に２Ｍ水酸化ナトリウム溶液を投入し、加熱処理および／または超音波処理を２０分以下の間加える。こうすることにより、ステンレス鋼からなるタンクの面が水酸基で覆われ、親水性となる。

次に、水酸化ナトリウム溶液を取り除き、純水を用いてタンクをすすいで乾燥させる。次いで、加熱処理および超音波処理を加えながらまたは加えることなくＳｉ０_２をベースにしたハイブリッドコーティング溶液を投入して５分間そのままにしておく。次いで、その溶液を取り除いてコーティングを乾燥させる。

次に、コーティングを２００℃で硬化させる。次いで、コーティングを２時間８００℃でアニール処理し、コーティングをＳｉＯ_２からなる緻密な耐環境性コーティングに（約１～２マイクロメートル）変換する。このコーティングは親水性である。

任意選択的なステップとして、他のコーティングをＳｉ０_２層の上に追加して疎水性の層を形成することもできる。

他の実施形態では、３１６鋼からなる円筒状のフィルタスクリーンの内面および外面がコーティングされるようになっている。円筒状のフィルタスクリーンは内部と外部との間を通る穿孔を有している。このコーティングは穿孔のまわりの露出面すべてにまで及ぶ。
ステップ１
図１に示されているように、フィルタスクリーンは２つの同心円状に配置された円筒体により画定される環状空間内に同心円状に配置され、物品の壁とその両側にある同心円状に配置された円筒体の壁との間の距離は約５ｍｍ以下である。
ステップ２
真空状態にされ、清浄液が投入される。これは石けん水であってもよい。フィルタスクリーンの壁または孔、割れ目および外囲面に付着した微細な汚れを剥がすのを助けるために超音波が用いられる。超音波洗浄力を高める加熱（１００℃未満、好ましくは８０℃以下）を用いる場合もある。この洗浄ステップの期間は１０分以下であってもよい。その後、清浄液が圧力により排出される。受け入れ可能な洗浄レベルが達成されるまでこのステップを繰り返すことができる。次いで、清浄液の溶剤（たとえば石けんを含まない水）を環状空間の中に投入して排出することにより物品をすすぐ。後者においては超音波処理をさらに用いることができる。フィルタスクリーンが新しくて洗浄を必要としない場合にはステップ２をスキップすることもできる。
ステップ３
機能化するための流体をフィルタスクリーンのまわりの処理流体容積部の中に投入する。このステップは、物品（３１６鋼）の面に形成される所望のコーティングに親水基（たとえば、水酸基）や強い共有結合を形成する他の官能基を付与するために用いられる。これらの官能基はコーティングの強い接着性にとって重要である。また、面を親水性にすることは極性溶媒を含むコーティング溶液を用いる場合に重要なことである。極性溶媒を含むコーティング溶液を用いることはよくあることである。機能化するための流体を投入する前に、ステップ２の場合と同様に環状空間を真空にすることもできる。機能化するための溶液を適所に配置すると、加熱とともにまたは加熱することなく超音波が照射される。好ましくは、この溶液は中濃度の水酸化ナトリウム（たとえば２Ｍ溶液）である。機能化するための媒体はプラズマであってもよい。この場合、超音波処理および加熱の必要性がなくなる。水酸化ナトリウムまたは他の溶液を用いた機能化行程の最後には、物品を当該溶液の溶剤ですすぎ、真空状態で乾燥する。
ステップ４
極性溶媒を用いたコーティング溶液を環状空間の中に投入してフィルタスクリーンの内面および外面の処理流体容積部を満たす。物品の面が親水性になっているので、この段階で減圧を必要としない場合もある。コーティング溶液に応じて、コーティング行程（フィルムの積層）の向上のために超音波処理および／または加熱処理を用いるようにすることができる。その後、コーティング溶液を圧力により排出して過剰の液体を取り除くことにより、所望の膜厚レベルのコンフォーマル（絶縁保護、防湿）コーティングを実現することが可能となる。
ステップ５
３０分後、コーティング済みの物品を同心円状に配置されたチャンバから取り出し、硬化処理のために２００℃のオーブンに（１時間）配置して、強固接着疎水性コーティング（ｓｔｒｏｎｇｌｙ ｓｄｈｅｒｉｎｇ ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｃｏａｔｉｎｇ）を提供する。親水性の緻密な耐環境性無機コーティングを形成するためには、この後、物品をより高温度、たとえば最大８００℃以下で（たとえば２時間）アニール処理することが望ましい場合もある。同心円状に配置されたものを加熱することにより硬化ステップを達成することもできる。この場合、物品は硬化処理後にのみ取り出される。このことは、硬化処理が完了する前にコーティングされた物品を空気または通常大気に暴露させることが望ましくない場合にとくに重要である。

ステップ１～５を調節雰囲気、たとえば不活性雰囲気の中で達成することができることに留意されたい。

本明細書に記載の方法およびシステムは、開放本体に処理を施すための改良された方法およびシステムのことである。たとえば端部の一方または両方が開放されている中空円筒体（パイプ、ドラム、円状の濾過膜など）を浸漬塗工（ｄｉｐ－ｃｏａｔｉｎｇ）するのに必要とされる処理流体の量が著しく減少する。このことはナノコーティングを含む高価な処理流体またはプラズマの場合には有利なことである。またこのことは、浸漬サイクル／時間毎に劣化して有用ではなくなる流体の場合に有益なことである。たとえば、各サイクル毎に処理流体のうちの小量（たとえば１％未満）しか用いないため、コーティング溶液が時間の経過とともにまたは使用するにつれて劣化してしまう場合、処理流体のほとんどを廃棄しなければならない場合もある。

当該システムおよび方法は、与えられた期間に少数の物品しかコーティングせず大量の未使用の流体が残ってしまうような日常的な研究開発（Ｒ＆Ｄ）試験の場合には有益である。使用する流体を少なくすると、流体の使用後に排出される際の環境への影響／エネルギの消費量が減少する。プラズマの必要量が少なくなるので、プラズマを発生させるのに必要とされるエネルギの量が削減される。最終的に流体の必要量が少なくなるので、流体を格納するのに必要な空間も少なくなる。

当該システムを用いると、孔を閉鎖することなくまたは孔のサイズを減少させることなく、多孔質構造体（たとえば濾過膜、陽極酸化アルミナなど）の面および孔をコンフォーマルコーティングすることができる。この能力は、環状空間１５０においてたとえば真空、遠心力、加熱、回転、圧縮または超音波を用いることにより実現される。また当該システムを用いると、環状配列を用いない空間において構造体（たとえば、両方の端部が開放されているパイプ）に処理を施すことと比較して、真空、遠心力、加熱、圧縮または超音波を加えるのに必要となるエネルギおよび材料を著しく削減することがさらにできる。また当該システムを用いると、処理流体またはプラズマを用いて多孔質構造体の孔および割れ目を均一かつコンフォーマルに洗浄または機能化（たとえば、親水化、触媒付加）することがさらにできる。また当該システムを用いると、開放本体を乾燥させるまたは開放本体の孔から過剰の流体取り除くために、真空または部分真空を形成する、回転させる、高圧気体を吹き付けることができる。

提案されている方法およびシステムのさらなる変形例では、挿入された内側構造体１１０の壁にブラシ（図示せず）を取り付けることができる。ブラシは膨張式の内側構造体または剛体である内側構造体１１０に用いることができる。内側構造体１１０に堅固に取り付けられているブラシのハンドルはブラシ要素を引き出すまたは引き込むように操作することができる。このことにより、毛を引き込むことにより被処理構造体の内壁を見えなくしないようにすることが担保でき、毛を引き出すことにより被処理面の内壁と接触するように毛を配置させることができる。毛が引き出されたときにブラシまたは内側構造体を回転または運動させると、ブラシかけが行われ、洗浄液と協働して洗浄効果が高められる。内側構造体が膨張式の場合、ブラシハンドルの引き出し機構または引き込み機構はなくてもよい。この場合、ブラシが開放本体の内面に接触する前に膨張を停止し、内側空間容積を処理流体で満たし、ブラシが開放本体の内面に接触するように膨張を完了する。処理流体が液体ならば、この行程により、既に内側空間容積中にある流体のごく僅かな量が放出されるか、または、処理流体が圧縮される。

他の任意選択的な構成では、内側構造体１１０の壁に被処理物品の内壁の方向を向く小さなパイプまたはノズル（図示せず）を取り付けるようになっていてもよい。ノズルは、開放本体の内壁の面に対して洗浄液を吹きつける（たとえば高圧蒸気を吹きつける）のに用いることができる。

液体溶液を用いて物品に処理を施す方法では、電気化学作用が洗浄、機能化またはコーティングの主要行程としてまたは補足行程として用いられるようになっていてもよい。このことは被処理物品が電導体である場合とくにあてはまる。内側構造体１１０の外壁および／またはタンク１２０の内壁は、これらの壁の原材料により導電性を付与することができるし、または、これらの壁に塗布される導電性の薄膜コーティング材料により導電性を付与することができる。したがって、内側構造体１１０の外壁およびタンク１２０の内壁は開放本体に対してカウンタ電極として働いて被処理物品に電気化学作用を生じさせることができる。したがってこのことにより、内側構造体１１０および／またはタンク１２０は、コーティングされる面と電気的に接触しないことが必要となる。同心環状空間の台座（中空台座の上端）が非導電性材料からなっていてもよいし、または、絶縁材が物品と環状空間の台座との間に設けられてもよい。

Claims (15)

1. 所定の内部容積を有する開放本体の面に処理を施す方法であって、
   前記開放本体の内部形状に合うとともに、前記開放本体の内部容積の大部分または前記開放本体の内部幅の大部分を占めるような形状を有する内側構造体（１１０）を提供することと、
   前記開放本体内に前記内側構造体（１１０）を配置して前記開放本体の内部の内面に面する内側空間（１５０）を含む処理流体内側容積部を形成することと、
   前記処理流体内側容積部の中に処理流体を投入して該処理流体を用いた処理を施すことにより前記開放本体の内面を修正することと、
   を含み、
   前記処理流体を用いた処理が、プラズマを塗布することを含み、前記プラズマが、前記開放本体を電極として用いて生成される、方法。
2. 前記内側構造体（１１０）が膨張式であり、
   前記内側構造体（１１０）を配置するステップが前記内側構造体（１１０）を膨張させることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記内側構造体（１１０）が剛体である、請求項１に記載の方法。
4. 前記開放本体に合うとともに前記開放本体を収容するような形状を有するタンク（１２０）を提供することと、
   前記タンク（１２０）内に前記開放本体を配置して前記開放本体の外面に面する外側空間を含む処理流体外側容積部を形成することと、
   前記処理流体外側容積部の中に前記処理流体を投入して該処理流体を用いた処理を施すことにより前記開放本体の外面を修正することと、
   を含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記処理流体外側容積部が、前記タンク（１２０）の内部幅の２０％未満に及ぶように前記タンクが配置され、前記外側空間がそれに応じたサイズを有する、請求項４に記載の方法。
6. 前記処理を施すことが、前記開放本体の面をコーティングする、洗浄する、または機能化することを含む、請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の方法。
7. 前記プラズマが、前記内側構造体（１１０）および前記タンク（１２０）のうちのいずれかを他の電極として用いて生成される、請求項4又は5に記載の方法。
8. 前記処理流体が存在している間または前記処理流体が除去された後、前記開放本体の面に塗布された前記処理流体に紫外線（ＵＶ）を照射することを含む、請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の方法。
9. 前記内側構造体（１１０）が、前記開放本体の内面に流体を塗布するためのノズルを含む、請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の方法。
10. 前記開放本体の洗浄、機能化またはコーティングを助けるために電気化学作用および／またはプラズマを用いることを含む、請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の方法。
11. 前記処理流体内側容積部が、前記開放本体の内部幅の２０％未満に及ぶように前記内側構造体（１１０）が配置され、前記内側空間がそれに応じたサイズを有する、請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載の方法。
12. 開放本体の面に処理流体を塗布するためのシステムであって、
    前記開放本体の内部形状に合うとともに、前記開放本体の容積の大部分または前記開放本体の幅の大部分を占めるような形状を有する内側構造体（１１０）を備え、
    前記開放本体および前記内側構造体（１１０）が一緒になって、処理流体を投入して該処理流体と前記開放本体の内面とを接触させるための、前記開放本体の内面に面する内側空間を含む処理流体内側容積部を画定するように構成され、
    前記処理流体としてプラズマを塗布するように構成され、前記プラズマが、前記開放本体を電極として用いて生成されるように構成されている、システム。
13. 前記開放本体に合うとともに前記開放本体を収容するような形状を有するタンク（１２０）を備え、
    前記タンク（１２０）および前記開放本体が一緒になって、処理流体を投入するための、前記開放本体の外面に面する外側空間を含む処理流体外側容積部を画定するように構成されてなる、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記内側構造体（１１０）および前記タンク（１２０）がその間に環状空間を画定し、前記内側構造体（１１０）が前記開放本体の直径の大部分を占めるように構成されてなる、請求項１３に記載のシステム。
15. 電極として働かせるように前記内側構造体、前記開放本体および前記タンクを接続するための電気回路を備えてなる、請求項１３又は１４に記載のシステム。

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