(57)【要約】本発明は、真空状態のコーティングチャンバ内に配置された基材に、固相パウダーを噴射コ−トする装置及び方法に関し、より詳しくは、大気圧状態の気体を吸入した吸入気体と、気体供給装置から供給された供給気体とを、一緒に前記固相パウダーの輸送気体として用いるように構成された固相パウダーコーティング装置及び方法に関する。本発明は、固相パウダー４の輸送路を提供する輸送管１０と、気体供給装置２０から供給する供給気体の流路となる気体供給管１５と、前記輸送管１０または気体供給管15の末端に結合された噴射ノズル３０と、前記噴射ノズル３０を収容するコーティングチャンバ４０と、大気圧状態が維持される環境で収容された固相パウダー４を、前記輸送管１０に供給する固相パウダー供給部（図示せず）と、前記コーティングチャンバ４０の内部圧力を調節する圧力調節装置５０と、を備え、前記圧力調節装置５０の駆動で形成された前記コーティングチャンバ４０の負圧により、大気圧状態の気体が前記輸送管１０に吸入され、吸入気体１と供給気体２が一緒に固相パウダー４の輸送気体３として作用し、前記輸送管１０と気体供給管１５は、それぞれ第１区間１０ａ、１５ａ、第２区間１０ｂ、１５ｂ、及び第３区間１０ｃ、１５ｃが、順次連続しているが、前記第１区間１０ａ、１５ａ乃至第３区間１０ｃ、１５ｃの直径の条件が、１）条件（第１区間＝第２区間＝第３区間）、２）条件（第１区間≧第３区間≧第２区間）、及び３）条件（第３区間≧第１区間≧第２区間）のいずれか一つを満たすことを特徴とする固相パウダーコーティング装置を提供する。【選択図】図1
2016528033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固相パウダー４の輸送路を提供する輸送管１０と、気体供給装置２０から供給する供給気体の流路となる気体供給管１５と、前記輸送管１０または気体供給管15の末端に結合された噴射ノズル３０と、前記噴射ノズル３０を収容するコーティングチャンバ４０と、大気圧状態が維持される環境で収容された固相パウダー４を、前記輸送管１０に供給する固相パウダー供給部（図示せず）と、前記コーティングチャンバ４０の内部圧力を調節する圧力調節装置５０と、を備え、
前記圧力調節装置５０の駆動で形成された前記コーティングチャンバ４０の負圧により、大気圧状態の気体が前記輸送管１０に吸入され、吸入気体１と供給気体２が一緒に固相パウダー４の輸送気体３として作用し、
前記輸送管１０と気体供給管１５は、それぞれ第１区間１０ａ、１５ａ、第２区間１０ｂ、１５ｂ、及び第３区間１０ｃ、１５ｃが、順次連続しているが、前記第１区間１０ａ、１５ａ乃至第３区間１０ｃ、１５ｃの直径の条件が、以下の１）乃至３）条件のいずれか一つ
１）条件（第１区間＝第２区間＝第３区間）；
２）条件（第１区間≧第３区間≧第２区間）；
３）条件（第３区間≧第１区間≧第２区間）。
を満たすことを特徴とする固相パウダーコーティング装置。
【請求項２】
前記輸送管１０が、一側が大気圧に開放された状態に形成され、前記圧力調節装置５０の駆動で形成された前記コーティングチャンバ４０の負圧により、大気圧状態の気体が、前記輸送管１０の開放された一側に吸入されることを特徴とする請求項１に記載の固相パウダーコーティング装置。
【請求項３】
前記輸送管１０に固相パウダー４を供給する固相パウダー供給部（図示せず）を１つまたは２つ以上有することを特徴とする請求項１に記載の固相パウダーコーティング装置。
【請求項４】
前記固相パウダー供給部（図示せず）が、大気圧状態で貯蔵された固相パウダー４が、前記吸入気体１と一緒に前記輸送管１０に流入されるようにすることを特徴とする請求項３に記載の固相パウダーコーティング装置。
【請求項５】
さらに、前記供給気体２の流量を調節する供給気体流量調節装置２５を有することを特徴とする請求項１に記載の固相パウダーコーティング装置。
【請求項６】
さらに、前記供給気体２の温度を調節する供給気体温度調節装置（図示せず）を有することを特徴とする請求項１に記載の固相パウダーコーティング装置。
【請求項７】
さらに、前記輸送管１０または気体供給管１５、及びコーティングチャンバ４０に設けられ、圧力と温度を実時間で測定する圧力‐温度測定装置８０を有することを特徴とする請求項１に記載の固相パウダーコーティング装置。
【請求項８】
さらに、前記噴射ノズル３０と結合され、前記コーティングチャンバ４０内に配置された基材５との相対位置を調節する位置制御手段７０を有することを特徴とする請求項１に記載の固相パウダーコーティング装置。
【請求項９】
前記位置制御手段７０が、前記噴射ノズル３０と結合され、直線運動、曲線運動、回転運動等が可能な可動ア−ムで構成されたことを特徴とする請求項８に記載の固相パウダーコーティング装置。
【請求項１０】
さらに、前記コーティングチャンバ４０内に設けられ、前記噴射ノズル３０との相対位置を調節する基材据置台６０を有することを特徴とする請求項１に記載の固相パウダーコーティング装置。
【請求項１１】
前記基材据置台６０が、直線運動、曲線運動、回転運動等が可能な可動ア−ムと結合されたことを特徴とする請求項１０に記載の固相パウダーコーティング装置。
【請求項１２】
さらに、前記コーティングチャンバ４０の内部温度を調節するコーティングチャンバ温度調節装置（図示せず）を有することを特徴とする請求項１に記載の固相パウダーコーティング装置。
【請求項１３】
さらに、前記コーティングチャンバ４０内に噴射された後、コーティングチャンバ４０内に残留する固相パウダー４を集塵する集塵装置（図示せず）を有することを特徴とする請求項１に記載の固相パウダーコーティング装置。
【請求項１４】
前記輸送管１０における第１区間１０ａと第２区間１０ｂの連結部または前記第２区間１０ｂと第３区間１０ｃの連結部のうち、小径管と大径管が連結される部位の全部または一部に、縮小または拡大する変断面積区間１０ｄが形成されたことを特徴とする請求項１に記載の固相パウダーコーティング装置。
【請求項１５】
前記気体供給管１５における第１区間１５ａと第２区間１５ｂの連結部または前記第２区間１５ｂと第３区間１５ｃの連結部のうち、小径管と大径管が連結される部位の全部または一部に、縮小または拡大する変断面積区間１５ｄが形成されたことを特徴とする請求項１に記載の固相パウダーコーティング装置。
【請求項１６】
順次連続した第１区間１０ａ、１５ａ、第２区間１０ｂ、１５ｂ、及び第３区間１０ｃ、１５ｃの直径の条件が、
１）条件（第１区間＝第２区間＝第３区間）；
２）条件（第１区間≧第３区間≧第２区間）；
３）条件（第３区間≧第１区間≧第２区間）
のいずれか一つを満たし、相互連通した輸送管１０と気体供給管１５、前記輸送管１０または気体供給管１５の末端に結合された噴射ノズル３０を収容するコーティングチャンバ４０を備える固相パウダーコーティング装置を用いる方法であって、
前記コーティングチャンバの内部に負圧を発生させることにより、前記輸送管１０に吸入される吸入気体１と、気体供給装置２０から前記気体供給管１５に提供される供給気体２とが混合された輸送気体３が、大気圧状態に維持される環境で、前記輸送管１０内に流入する固相パウダー４を輸送し、前記噴射ノズル３０から噴射させ、噴射された固相パウダー４を、真空状態のコーティングチャンバ４０の内部に配置された基材にコ−トさせることを特徴とする固相パウダーコーティング方法。
【請求項１７】
さらに、前記気体供給装置２０から提供される供給気体２の流量調節により、前記輸送管１０または気体供給管１５の内部圧力を、輸送気体３の噴射速度条件に合わせて調節する過程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の固相パウダーコーティング方法。
【請求項１８】
前記供給気体２の温度が、０〜６００℃であることを特徴とする請求項１７に記載の固相パウダーコーティング方法。
【請求項１９】
さらに、前記輸送管１０または気体供給管１５内の輸送気体３の温度を、輸送気体３の噴射速度条件に合わせて調節する過程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の固相パウダーコーティング方法。
【請求項２０】
前記吸入気体１が、大気圧状態の酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、空気のいずれか１つまたは２つ以上が混合されたことを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の固相パウダーコーティング方法。
【請求項２１】
前記供給気体２が、酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、空気のいずれか１つまたは２つ以上が混合されたことを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか一項に記載の固相パウダーコーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空状態のコーティングチャンバ内に配置された基材に、固相パウダーを噴射コートする装置及び方法に関し、より詳しくは、大気圧状態の気体を吸入した吸入気体と、気体供給装置から供給された供給気体とを、一緒に前記固相パウダーの輸送気体として用いるように構成された固相パウダーコーティング装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固相パウダーを真空状態で基材に噴射コートする伝統的な方法としては、真空プラズマスプレー方法（ＶＰＳ；ｖａｃｕｕｍ  ｐｌａｓｍａ  ｓｐｒａｙ）、低温真空蒸着（ｖａｃｕｕｍ  ｃｏｌｄ  ｓｐｒａｙ）方法、エアロゾル蒸着（ＡＤ；ａｅｒｏｓｏｌ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法等がある。このような従来の方法は、一定量の固相パウダーを、輸送管に、連続的かつ円滑に供給して噴射するのにシステム的に困難があるため、均一な厚さのコーティング薄膜またはコーティング厚膜を具現し難く、しかも、３次元形状の基材に均一なコーティング膜を形成し難かった。
【０００３】
真空状態で、固相パウダーを噴射し、基材にコートする技術において、均一な品質のコーティング層を具現するためには、固相パウダーを輸送管に定量供給しなければならず、このような定量供給状態を連続的に維持することが必要であった。
【０００４】
図６は、ＵＳ７，１５３，５６７の図１である。図６に示すように、従来のエアロゾル蒸着（ＡＤ）方法（ＵＳ７，１５３，５６７（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｆｏｒｍｉｎｇ  ｔｈｅ  ｓａｍｅ）、以下、「特許文献１」という。）は、パウダーが入れたチャンバの内部に圧縮気体を供給し、エアロゾル化することにより、エアロゾル化したパウダーを輸送管に供給する方式を用いるので、パウダーが圧縮気体により不規則に飛散し、輸送管に一定量で供給されることができなかった。
【０００５】
このような特許文献１のような固相パウダーの非定量供給の問題を解決するための大韓民国特許登録１０−１２２８００４「複合構造物の形成方法、調製粒子及び複合構造物の形成システム「（ＰＣＴ／ＪＰ２００９／０５４３４４；ＥＰ２  ２６４  ２２２、以下、「特許文献２」という。）は、調製粒子を収容器具に収容し、エアロゾル化して輸送管に供給する改善されたた方法を提示している。
【０００６】
しかし、前記した「特許文献２」の特許明細書に添付された図２１〜３０に示すように、調製粒子が入れた収容器具及び定量供給器具そのものからパウダーが定量供給されても、同明細書上の図１６に示すように、「特許文献１」と同様に、パウダーをエアロゾル化器具に供給することにより、結局、パウダーは、不規則及び非定量的に輸送されるしかない状態となってしまう。図７は、特許文献２の図１６である。
【０００７】
真空状態で固相パウダーを基材にコートする装置に、前記した特許文献１及び特許文献２の技術を適用する場合、コーティング装置の稼動時、固相パウダーを収容したチャンバまたは収容器具が真空状態となり、固相パウダーが不規則的に輸送管に吸い込まれるので、一定量のパウダーを輸送管に供給することが難しくなる。
【０００８】
図８は、ＵＳ６，７５９，０８５の図１である。図８に示す米国特許登録ＵＳ６，７５９，０８５（「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｃｏｌｄ  ｓｐｒａｙｉｎｇ」、以下、「特許文献３」という。）の技術も、コーティング装置の稼動時、固相パウダー供給器そのものが、真空状態を維持しているので、一定量のパウダーを輸送管に供給することが難しく、基材にコートされるコーティングの厚さを一定に具現し難く、特に数μｍ水準の厚さの調節がより一層難しい。
【０００９】
図９は、ＵＳ２０１１／０１０４３６９の図２である。図９に示すＵＳ２０１１／０１０４３６９（「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｐｏｗｄｅｒ  ｃｏａｔｉｎｇ」、以下、「特許文献４」という。）は、コーティング装置における固相パウダー供給部の一側が、大気圧に開放されており、前記した特許文献１〜特許文献３において提供されるパウダー供給方式よりも、相対的にさらに定量及び規則的に行われる特徴がある。
【００１０】
図１０は、ＵＳ２０１３／０１９２５１９の図１である。図１０に示す大韓民国特許登録１０‐１０６５２７１の「固相パウダーコーティング装置」（ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００６８８９；ＵＳ２０１３／０１９２５１９、以下、「特許文献５」という。）は、輸送管の一側を大気圧状態に開放することにより、特許文献４において提供されるパウダー供給方式よりも、相対的にさらに定量及び規則的に行われる特徴がある。但し、コーティング装置の稼動時、不規則な固相パウダーの吸入量の問題を改善することが必要である。また、前記特許文献５は、従来のように圧縮気体を供給し、固相パウダーを輸送するのではなく、空気吸入部と固相パウダー供給部が連通して吸入された空気と、固相パウダーとを混合させた状態で、輸送管に供給するが、ブロックチャンバを輸送管に連通させ、固相パウダーを輸送、噴射する方式を用いた技術である。また、前記した特許文献５は、任意の空気吸入流量、噴射ノズルの断面積、コーティングチャンバの真空圧力、及びチョーキング（ｃｈｏｃｋｉｎｇ）の条件により、輸送管に流れる輸送気体の流量が定められ、これにより、輸送管の圧力が決定され、固相パウダーが真空チャンバ内の噴射ノズルから噴射される技術である。但し、前記した特許文献５では、吸入される空気流量のみでは、最終輸送気体の噴射速度条件が制御されないことが生じてしまう。したがって、吸入される空気流量のみでは、具現し難い噴射速度条件まで制御可能な手段及び方法が必要であった。
【００１１】
すなわち、上述のように、輸送管に固相パウダーが定量供給され、連続的に極めて少量でも、微細に調節して供給されるとともに、任意の噴射ノズルの断面積及びコーティングチャンバ内の圧力に対応して、コーティングチャンバ内に噴射される輸送気体の速度を亜音速乃至超音速に発現し、固相パウダーの必要な噴射速度条件に合わせて輸送気体の速度を調節することにより、固相パウダー及び基材の種類の特性により、コーティングの品質を一定に維持し、コーティングの厚さを一定に具現可能な固相パウダーコーティング装置及びコーティング方法が必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
特許文献１：ＵＳ７，１５３，５６７
特許文献２：大韓民国特許登録１０‐１２２８００４号公報
特許文献３：ＵＳ６，７５９，０８５
特許文献４：ＵＳ２０１１／０１０４３６９
特許文献５：ＵＳ２０１３／０１９２５１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、一定量の固相パウダーを、吸入気体と一緒に、円滑に輸送させるとともに、気体供給装置から輸送管内に供給される供給気体を併用し、前記輸送管内の圧力を任意の噴射速度条件に合わせて調節することにより、吸入気体の流量のみで、最終の輸送気体の噴射速度条件が制御されない状況であっても、輸送気体の噴射速度の調節が可能な固相パウダーコーティング装置及びコーティング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成するために、本発明は、固相パウダー４の輸送路を提供する輸送管１０と、気体供給装置２０から供給する供給気体の流路となる気体供給管１５と、前記輸送管１０または気体供給管15の末端に結合された噴射ノズル３０と、前記噴射ノズル３０を収容するコーティングチャンバ４０と、大気圧状態が維持される環境で収容された固相パウダー４を、前記輸送管１０に供給する固相パウダー供給部（図示せず）と、前記コーティングチャンバ４０の内部圧力を調節する圧力調節装置５０と、を備え、前記圧力調節装置５０の駆動で形成された前記コーティングチャンバ４０の負圧により、大気圧状態の気体が前記輸送管１０に吸入され、吸入気体１と供給気体２が一緒に固相パウダー４の輸送気体３として作用し、前記輸送管１０と気体供給管１５は、それぞれ第１区間１０ａ、１５ａ、第２区間１０ｂ、１５ｂ、及び第３区間１０ｃ、１５ｃが、順次連続しているが、前記第１区間１０ａ、１５ａ乃至第３区間１０ｃ、１５ｃの直径の条件が、１）条件（第１区間＝第２区間＝第３区間）、２）条件（第１区間≧第３区間≧第２区間）、及び３）条件（第３区間≧第１区間≧第２区間）のいずれか一つを満たすことを特徴とする固相パウダーコーティング装置を提供する。
【００１５】
また、本発明は、順次連続した第１区間１０ａ、１５ａ、第２区間１０ｂ、１５ｂ、及び第３区間１０ｃ、１５ｃの直径の条件が、１）条件（第１区間＝第２区間＝第３区間）、２）条件（第１区間≧第３区間≧第２区間）、及び３）条件（第３区間≧第１区間≧第２区間）のいずれか一つを満たし、相互連通した輸送管１０と気体供給管１５、前記輸送管１０または気体供給管１５の末端に結合された噴射ノズル３０を収容するコーティングチャンバ４０を備える固相パウダーコーティング装置を用いる方法であって、前記コーティングチャンバの内部に負圧を発生させることにより、前記輸送管１０に吸入される吸入気体１と、気体供給装置２０から前記気体供給管１５に提供される供給気体２とが混合された輸送気体３が、大気圧状態に維持される環境で、前記輸送管１０内に流入する固相パウダー４を輸送し、前記噴射ノズル３０から噴射させ、噴射された固相パウダー４を、真空状態のコーティングチャンバ４０の内部に配置された基材にコ−トさせることを特徴とする固相パウダーコーティング方法を一緒に提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、真空状態にある基材に固相パウダーを噴射コ−トする従来技術において提起されてきた多くの問題点及び短所を解決することができる。
【００１７】
具体的には、第一、供給気体の流量、コーティングチャンバの圧力、輸送管の圧力及び温度を容易に制御し、吸入気体流量のみでは具現されない固相パウダーの噴射速度条件を具現することができる。
【００１８】
第二、大気圧状態が維持される環境で収容された固相パウダーを輸送管に流入することにより、固相パウダーの供給量を定量で微細に調節可能であり、従来技術で具現できなかった大面積の基材（例えば、横２ｍ、縦２ｍの大面積基材）でも、コーティングの厚さを精密かつ一定にし、３次元形状の基材にも、形状の表面に沿って一定のコーティングの厚さでコーティング膜を形成することができる（コーティング厚さの偏差±５００ｎｍ水準の精密コーティングが可能である）。
【００１９】
第三、吸入気体と供給気体を併用することにより、噴射ノズルを通じる輸送気体の噴射速度を任意の噴射ノズルの断面積に対応して、亜音速乃至超音速に具現することができる。
【００２０】
第四、輸送管内に２種類以上が混合された固相パウダーを一度に供給するだけではなく、２種類以上の固相パウダーをそれぞれ精密に一定量で供給して基材に噴射コ−トすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】噴射ノズルが輸送管の末端に結合された固相パウダーコーティング装置の一実施例を示す模式図である。
【図２】噴射ノズルが気体供給管の末端に結合された固相パウダーコーティング装置の一実施例を示す模式図である。
【図３】輸送管及び気体供給管に吸入気体、供給気体及び固相パウダーが輸送される例を示す模式図である。
【図４】輸送管の直径変化の例を示す図である。
【図５】気体供給管の直径変化の例を示す図である。
【図６】ＵＳ７，１５３，５６７（特許文献１）の図１である（図面符号省略）。
【図７】ＥＰ２  ２６４  ２２２（特許文献２）の図１６である（図面符号省略）。
【図８】ＵＳ６，７５９，０８５（特許文献３）の図１である（図面符号省略）。
【図９】ＵＳ２０１１／０１０４３６９（特許文献４）の図２である（図面符号省略）。
【図１０】ＵＳ２０１３／０１９２５１９（特許文献５）の図１である（図面符号省略）
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を実施するための固相パウダーコーティング装置の最善の形態は、固相パウダー４の輸送路を提供する輸送管１０と、気体供給装置２０から供給する供給気体の流路となる気体供給管１５と、前記輸送管１０または気体供給管15の末端に結合された噴射ノズル３０と、前記噴射ノズル３０を収容するコーティングチャンバ４０と、大気圧状態が維持される環境で収容された固相パウダー４を、前記輸送管１０に供給する固相パウダー供給部（図示せず）と、前記コーティングチャンバ４０の内部圧力を調節する圧力調節装置５０と、を備え、前記圧力調節装置５０の駆動で形成された前記コーティングチャンバ４０の負圧により、大気圧状態の気体が前記輸送管１０の開放された一側に吸入され、吸入気体１と供給気体２が一緒に固相パウダー４の輸送気体３として作用し、前記輸送管１０と気体供給管１５は、それぞれ第１区間１０ａ、１５ａ、第２区間１０ｂ、１５ｂ、及び第３区間１０ｃ、１５ｃが、順次連続しているが、前記第１区間１０ａ、１５ａ乃至第３区間１０ｃ、１５ｃの直径の条件が、１）条件（第１区間＝第２区間＝第３区間）、２）条件（第１区間≧第３区間≧第２区間）、及び３）条件（第３区間≧第１区間≧第２区間）のいずれか一つを満たすものである。
【００２３】
以下、添付された図面と一緒に、本発明による固相パウダーコーティング装置及び方法について詳述する。
【００２４】
Ｉ．固相パウダーコーティング装置
本発明は、固相パウダー４の輸送路を提供する輸送管１０と、気体供給装置２０から供給する供給気体の流路となる気体供給管１５と、前記輸送管１０または気体供給管15の末端に結合された噴射ノズル３０と、前記噴射ノズル３０を収容するコーティングチャンバ４０と、大気圧状態が維持される環境で収容された固相パウダー４を、前記輸送管１０に供給する固相パウダー供給部（図示せず）と、前記コーティングチャンバ４０の内部圧力を調節する圧力調節装置５０と、を備え、前記圧力調節装置５０の駆動で形成された前記コーティングチャンバ４０の負圧により、大気圧状態の気体が前記輸送管１０に吸入され、吸入気体１と供給気体２が一緒に固相パウダー４の輸送気体３として作用し、前記輸送管１０と気体供給管１５は、それぞれ第１区間１０ａ、１５ａ、第２区間１０ｂ、１５ｂ、及び第３区間１０ｃ、１５ｃが、順次連続しているが、前記第１区間１０ａ、１５ａ乃至第３区間１０ｃ、１５ｃの直径の条件が、１）条件（第１区間＝第２区間＝第３区間）、２）条件（第１区間≧第３区間≧第２区間）、及び３）条件（第３区間≧第１区間≧第２区間）のいずれか一つを満たすことを特徴とする固相パウダーコーティング装置を提供する。
【００２５】
本明細書において、「吸入気体１」は、大気圧状態にあってから、前記輸送管１０の一側にかかった負圧（大気圧未満の圧力）により、前記輸送管１０に吸入された気体の通称である。
【００２６】
「供給気体２」は、気体供給装置２０から前記気体供給管１５に供給される気体の通称である。
【００２７】
「輸送気体３」は、固相パウダー４を輸送する気体であり、前記吸入気体１と供給気体２が混合された気体の通称である。
【００２８】
前記噴射ノズル３０は、前記輸送管１０または気体供給管15の末端に結合される。
【００２９】
前記噴射ノズル３０が、前記輸送管１０の末端に結合されると、前記輸送管１０は、吸入気体１及び輸送気体３の移動する管路となる。この場合、固相パウダー４は、図１に示すように、前記輸送管１０に流入され、吸入気体１の流れに乗って移動してから、気体供給管15から輸送管１０に提供される供給気体２が混合された輸送気体３の流れに乗って、輸送管１０の末端の噴射ノズル３０側に移動するようになる。
【００３０】
前記噴射ノズル３０が、前記気体供給管１５の末端に結合されると、前記気体供給管１５は、供給気体２及び輸送気体３の移動する管路となる。この場合、固相パウダー４は、図２に示すように、前記輸送管１０に流入され、吸入気体１の流れに乗って気体供給管１５に移動し、供給気体２に合流された状態で（すなわち、輸送気体３の流れに乗って）、気体供給管１５の末端の噴射ノズル３０側に移動するようになる。
【００３１】
前記輸送管１０と気体供給管１５は、相互連通しているので、前記噴射ノズル３０が、輸送管１０の末端に結合された場合や、気体供給管１５の末端に結合された場合、いずれもコーティングチャンバ４０の圧力状態の影響を受ける。すなわち、前記輸送管１０の一側を大気圧に開放された状態で形成し、圧力調節装置５０の駆動で形成された前記コーティングチャンバ４０の負圧により、大気圧状態の気体が、前記輸送管１０の開放された一側に吸入されるものである。
【００３２】
前記気体供給装置２０では、酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、空気のいずれか一つを気体供給管１５に供給し、これらの気体のうち、２つ以上が混合された気体を供給してもよい。また、前記気体供給装置２０から気体供給管１５に供給される供給気体２の温度を０℃〜６００℃の範囲に調節することにより、最終的に噴射される輸送気体３の速度と温度を制御することができる。
【００３３】
本発明が提供する固相パウダーコーティング装置は、前記輸送管１０に固相パウダーを提供する固相パウダー供給部（図示せず）を、１つまたは２つ以上有してもよい。前記固相パウダー供給部は、大気圧状態が維持される環境で、固相パウダー４を供給し、前記輸送管１０の一側にかかる負圧により、大気圧状態の気体が吸入され、前記吸入気体と前記固相パウダー４が一緒に前記輸送管１０に流入されるようにしてもよい。前記固相パウダー供給部には、単位時間当り供給する固相パウダーの量を一定に調節するために、固相パウダーの定量供給器を備えてもよい。
【００３４】
前記輸送管１０の末端または気体供給管１５の末端に結合された噴射ノズル３０は、輸送気体３と混合された固相パウダー４を真空状態のコーティングチャンバ４０内に噴射し、基材５にコーティングさせる構成要素である。
【００３５】
前記噴射ノズル３０は、固相パウダー４をコーティング臨界速度（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）以上、浸食速度（ｅｒｏｓｉｏｎａｌ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）未満で噴射し、塗装効率（ｃｏａｔｉｎｇ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）を最大にするためのものである。固相パウダー４の種類及び大きさにより、亜音速（ｓｕｂｓｏｎｉｃ；マッハ数（Ｍ）＜1）ノズル、または音速（ｓｏｎｉｃ；マッハ数（Ｍ）＝1）ノズル、または超音速（ｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃ;マッハ数（Ｍ）＞１）ノズルを適用することができる。前記亜音速ノズルは、オリフィスノズルとも呼ばれるが、ノズルの出口まで縮小する断面形状を有する。亜音速ノズルの出口で発現される最高の気体噴射速度は、マッハ数（Ｍ）が１（音速）を超過することができない。また、超音速ノズルは、超音速ノズルの入口から超音速ノズル喉に行くほど断面積が小くなり、また超音速ノズル喉を経て超音速ノズルの出口に行くほど断面積が大きくなる形状を有するが、これは、一般にラバル（ｌａｖａｌ）ノズルと呼ばれる。この超音速ノズルは、１８９７年、スウェ−デンのＧｕｓｔａｆ  ｄｅ  Ｌａｖａｌにより開発され、蒸気タ−ビンに用いられ、その後、Ｒｏｂｅｒｔ  Ｇｏｄｄａｒｄにより、ロケットエンジンにその原理が適用された。前記超音速ノズルは、圧力、温度、断面積比により、マッハ数（Ｍ）が定められる。コーティングする固相パウダー４の種類、大きさ、比重により、臨界速度と浸食速度が異なるので、それぞれの固相パウダー４に適合した噴射ノズルを選択して適用することができる。本発明では、噴射ノズル３０として円形の噴射ノズル（亜音速ノズルまたは超音速ノズル）を適用してもよく、縦幅よりも横幅の大きいスリットノズル（亜音速ノズルまたは超音速ノズル）を適用してもよい。スリットノズルを適用する場合は、大面積基材に均一に固相パウダーをコ−トすることができる。
【００３６】
超音速乃至亜音速の噴射速度の発現のために、前記噴射ノズル３０としてはノズル出口まで縮まる断面形状を有するオリフィスノズルや、ノズル入口からノズル喉に行くほど断面積が小さくなり、さらにノズル喉を経てノズル出口に行くほど断面積が大きくなる形状を有するラバルノズルを適用してもよい。すなわち、使用目的により、前記オリフィスノズルは、輸送気体の噴射速度が亜音速または音速に発現されるのに用いられ、前記ラバルノズルは、輸送気体の噴射速度が、亜音速または超音速に発現されるのに用いられる。
【００３７】
前記噴射ノズル３０には、相対位置を制御する位置制御手段７０を結合することにより、噴射ノズル３０を空間上の特定座標（ｘ、ｙ、ｚ）に移動させることができる。前記位置制御手段７０は、噴射ノズル３０を通じて、３次元空間の任意の位置に存在する１〜３次元形状の物体を噴射コ−トするのに有用な手段となり得る。前記位置制御手段７０は、前記噴射ノズル３０と結合され、直線運動、曲線運動、回転運動等が可能な可動ア−ムで構成してもよい。
【００３８】
前記コーティングチャンバ４０は、前記噴射ノズル３０を収容し、その内部に配置された平面基材や３次元形状の基材に固相パウダー４をコ−トする空間を提供する。前記コーティングチャンバ４０の内部には、噴射ノズル３０から固相パウダー４が噴射される地点に基材据置台６０を設置し、前記基材据置台６０の高低調節を通じて、前記噴射ノズル３０との相対位置が調節されるようにする。また、前記基材据置台６０は、直線運動、曲線運動、回転運動等が可能な可動ア−ムと結合して構成してもよい。固相パウダー４の噴射による反力に影響されないためには、基材据置台６０に真空チャックを設置し、基材５を吸着して固定させるようにしてもよい。このような真空チャックを設置した場合は、固相パウダーの噴射による基材の揺れを抑制することができるようになる。
【００３９】
本発明によるコーティングチャンバ４０は、基材の種類にかかわらず、固相パウダー４をコ−トするために、多様な実施例で構成されてもよい。但し、ガラス、金属等のように硬い素材の基材に固相パウダーをコ−トする工程のためには、基材移送装置をバッチ式（所定の面積を有する基材が、移送装置により移動され、コ−トされる工程を行うための構造）装置で構成してもよい。もちろん、ポリマ−フィルム、ホイル等のような柔軟な材質の基材でも、前記バッチ式装置に移送して噴射コ−トすることができるが、前記基材移送装置を、ロ−ル・ツ−・ロ−ル（ｒｏｌｌ  ｔｏ  ｒｏｌｌ）方式のインライン装置に代替することもできる。このようなロ−ル・ツ−・ロ−ル装置の一例としては、大韓民国登録特許第０９９１７２３号の「固相パウダーの連続蒸着ロ−ル・ツ−・ロ−ル装置」を適用してもよい。前記基材移送装置は、基材の材質により、組立て、解体、及び置換え可能なようにしてもよい。また、前記基材移送装置は、基材の移送速度及び往復回数等を調節可能なようにしてもよい。
【００４０】
前記コーティングチャンバ４０は、内部が真空状態になっても、外部の圧力に充分耐え、耐久性の良い、ステンレス・スチ−ル、アルミニウム合金等の材料で構成することがよく、コーティングチャンバの内部を外部から観察可能に透明な材料を結合して製作してもよい。また、前記コーティングチャンバの一側には、基材を自動または手動で真空チャンバの内部に位置させ、またはコーティングチャンバの内部掃除等の作業を円滑に行うためのドアが設けられてもよい。
【００４１】
前記圧力調節装置５０は、前記コーティングチャンバ４０の内部を大気圧未満の負圧状態に維持させるための装置である。前記圧力調節装置５０を通じて、コーティングチャンバ４０内の圧力を大気圧未満の負圧に設定すると、大気圧状態の気体が前記輸送管１０に吸入される。前記輸送管１０は、噴射ノズル３０を介してコーティングチャンバと連通しているので、このような作用が可能である。
【００４２】
前記圧力調節装置５０は、コーティングチャンバ４０の内部を真空状態に維持するための排気ポンプと連結させてもよい。前記排気ポンプには、前記コーティングチャンバ４０内に残留する固相パウダーを集塵可能な集塵装置がさらに設けられてもよい。
【００４３】
また、前記輸送管１０または気体供給管１５、及びコーティングチャンバ４０に圧力‐温度測定装置８０を設置し、温度及び圧力を実時間で確認することができる。
【００４４】
また、本発明は、前記噴射ノズル３０の前端での圧力、コーティングチャンバ内部の圧力、気体供給装置から供給する供給気体の流量、固相パウダー供給部の固相パウダーの供給量を連動制御するシステム制御部を備え、前記構成要素が有機的に連動するようにしてもよい。
【００４５】
一方、図４に示すように、前記輸送管１０は、第１区間１０ａ、第２区間１０ｂ、及び第３区間１０ｃが順次連続しているが、前記第１区間１０ａ乃至第３区間１０ｃの直径の条件が、以下の１）乃至３）の条件のいずれか一つを満たすようにしてもよい。
【００４６】
１）条件：第１区間＝第２区間＝第３区間；
２）条件：第１区間≧第３区間≧第２区間；
３）条件：第３区間≧第１区間≧第２区間。
【００４７】
また、図５に示すように、前記気体供給管１５は、第１区間１５ａ、第２区間１５ｂ、及び第３区間１５ｃが順次連続しているが、前記第１区間１５ａ乃至第３区間１５ｃの直径の条件が、以下の１）乃至３）条件のいずれか一つを満たすようにしてもよい。
【００４８】
１）条件：第１区間＝第２区間＝第３区間；
２）条件：第１区間≧第３区間≧第２区間；
３）条件：第３区間≧第１区間≧第２区間。
【００４９】
また、前記輸送管１０と気体供給管１５の第１区間１０ａ、１５ａ乃至第３区間１０ｃ、１５ｃが順次連結されるとき、それぞれの区間の間、輸送気体３と固相パウダー４の流れを円滑にするための目的で、前記第１区間１０ａ、１５ａと第２区間１０ｂ、１５ｂの連結部または前記第２区間１０ｂ、１５ｂと第３区間１０ｃ、１５ｃの連結部のうち、小径管と大径管が連結される部位の全部または一部に、縮小または拡大する変断面積区間１０ｄ、１５ｄが形成されてもよい。
【００５０】
前記輸送管１０の末端に噴射ノズル３０が結合された場合、前記気体供給管１５は、輸送管の第１区間１０ａ乃至第３区間１０ｃはもとより、前記変断面積区間１０ｄにも連結させてもよい。この場合、前記気体供給管１５の直径（Ｄ）と、前記輸送管１０の第１区間１０ａ乃至第３区間１０ｃの直径は、ベルヌ−イの定理（Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ‘ｓ  ｔｈｅｏｒｅｍ）と輸送気体の噴射速度条件に合わせて定められてもよい。
【００５１】
また、前記気体供給管１５の末端に噴射ノズル３０が結合された場合、前記輸送管１０は、気体供給管の第１区間１５ａ乃至第３区間１５ｃはもとより、前記変断面積区間１５ｄにも連結させてもよい。この場合、前記輸送管１０の直径（Ｄ）と、前記気体供給管１５の第１区間１５ａ乃至第３区間１５ｃの直径もまた、ベルヌ−イの定理と輸送気体の噴射速度条件に合わせて定められてもよい。
【００５２】
本発明では、吸入気体１、供給気体２、及び固相パウダー４の移動経路により、前記輸送管１０、気体供給装置２０、及び固相パウダー供給部（図示せず）の相互配置が多様に変更されてもよい。以下、添付図面と一緒に具体的な実施例について説明する。
【００５３】
［実施例１］
図３の（ａ）に示す実施例１は、固相パウダー４が吸入気体１と一緒に輸送管１０に流入され、供給気体２が、前記輸送管１０の一側に連通した気体供給管１５から供給されるようにしたものである。この場合、吸入気体１が通る経路の上に固相パウダー４が供給され、前記固相パウダー４は、吸入気体１と混合された状態で、輸送管１０に流入され、供給気体２とさらに混ざって噴射ノズル３０まで移動する。
【００５４】
［実施例２］
図３の（ｂ）に示す実施例２は、固相パウダーが４が吸入気体１と一緒に輸送管１０に流入され、供給気体２が、前記輸送管１０の一側に供給され、吸入気体１のみの流路をさらに構成したものである。
【００５５】
［実施例３］
図３の（ｃ）に示す実施例３は、固相パウダー供給部が２つ設けられ、２つの固相パウダー供給部の全てから、固相パウダー４が吸入気体１と一緒に輸送管１０に流入され、供給気体２が、前記輸送管１０の一側に連通した気体供給管１５から供給されるようにしたものである。これにより、２種類の固相パウダーを混合して基材にコ−トすることができる。
【００５６】
［実施例４］
図３の（ｄ）に示す実施例４は、供給気体２が通る気体供給管１５の一側に連通した輸送管１０から吸入気体１と固相パウダー４が流入され、前記供給気体２に吸入気体１が混ざった輸送気体３が、噴射ノズル３０の方向に移動するようにしたものである。
【００５７】
以上、本発明は、添付図面と関連して説明されたが、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、様々な修正及び変形が可能であり、様々な分野において使用可能である。したがって、本発明の請求の範囲は、本件発明の真正な範囲内に属する修正及び変形を含む。
【００５８】
II．固相パウダーコーティング方法
本発明は、順次連続した第１区間１０ａ、１５ａ、第２区間１０ｂ、１５ｂ、及び第３区間１０ｃ、１５ｃの直径の条件が、１）条件（第１区間＝第２区間＝第３区間）、２）条件（第１区間≧第３区間≧第２区間）、及び３）条件（第３区間≧第１区間≧第２区間）のいずれか一つを満たし、相互連通した輸送管１０と気体供給管１５、前記輸送管１０または気体供給管１５の末端に結合された噴射ノズル３０を収容するコーティングチャンバ４０を備える固相パウダーコーティング装置を用いる方法であって、前記コーティングチャンバの内部に負圧を発生させることにより、前記輸送管１０に吸入される吸入気体１と、気体供給装置２０から前記気体供給管１５に提供される供給気体２とが混合された輸送気体３が、大気圧状態に維持される環境で、前記輸送管１０内に流入する固相パウダー４を輸送し、前記噴射ノズル３０から噴射させ、噴射された固相パウダー４を、真空状態のコーティングチャンバ４０の内部に配置された基材にコ−トさせることを特徴とする固相パウダーコーティング方法を提供する。
【００５９】
このような固相パウダーコーティング方法は、本発明が提供する固相パウダーコーティング装置により具現され、前記コーティングチャンバ４０の内部圧力調節による気体の吸入と供給、固相パウダーの流入（吸入または供給）が、同時または特定の手順により進行する。以下、上記した固相パウダーコーティング方法を個条書きで記載する。
【００６０】
ａ）コーティングチャンバの内部圧力の調節
ｂ）輸送管内への吸入気体の流入（吸入）
ｃ）輸送管内への供給気体の流入（供給）
ｄ）輸送管内への固相パウダーの流入（吸入または供給）
ｅ）固相パウダーの噴射及びコーティング
【００６１】
上記した５つの過程のうち、ｅ）過程が最後に行われる。しかし、ａ）乃至ｄ）の過程は、下記のように多様な手順で組み合わせられてもよい。以下、「→」は、段階的手順を意味し、「/」は、同時進行を意味するものである。
【００６２】
１ ａ）→ｂ）／ｃ）／ｄ）
２ ａ）→ｂ）→ｃ）→ｄ）
３ ａ）→ｂ）／ｄ）→ｃ）
４ ｃ）→ａ）→ｂ）→ｄ）
５ ｄ）→ａ）→ｂ）→ｃ）
【００６３】
上記した例示以外にも、本発明の目的の具現に問題のない範囲内で、ａ）乃至ｄ）の過程をさらに多様に組み合わせてもよい。
【００６４】
また、本発明には、前記気体供給装置２０からの供給気体２の流量を調節する過程と、前記輸送管１０とコーティングチャンバ４０の内部の温度と圧力を、輸送気体３の噴射速度条件に合わせて調節する過程とを、さらに含んでもよい。このとき、前記供給気体２の温度が、０〜６００℃となるように調節して、輸送気体３の噴射速度条件に合わせることができる。前記輸送気体３の噴射速度条件は、圧縮性流体または非圧縮性流体の挙動に基づく。
【００６５】
前記吸入気体１は、大気圧状態の酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、空気のいずれか１つまたは２つ以上が混合されたものを適用し、前記供給気体２は、酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素、空気のいずれか１つまたは２つ以上が混合されたものを適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明によれば、大気圧状態に開放されている輸送管の一側に、固相パウダーを定量及び連続的に微細に調節供給可能であり、従来の固相パウダーの非定量供給の問題を解決し、吸入気体と供給気体を併用することにより、輸送気体の噴射速度を超音速まで具現することができる。このような本発明は、半導体及び電子機器分野において幅広く活用され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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