プラズマを使用して容器の表面を処理するデバイス
本発明は、容器を搬送するための運動システムと、大気圧で動作する、それぞれ１個ずつ容器を処理するべく設計された複数のプラズマ発生器とを備えた、プラズマを使用して容器の表面を処理するためのデバイスに関する。プラズマ発生器は、処理ガス供給システムと、スイッチとして機能する少なくとも１つのトランジスタもしくはＬＣアダプタを備えた、電流にパルスを供給するべく設計された電源システムとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを使用して容器の表面を工業生産レートで処理し、例えばプラスチック材料製のボトルに防水処理および殺菌処理を施すためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを使用した容器の表面処理については既に知られており、例えばＳＩＤＥＬ社、ＴＥＴＲＡＰＡＫ社およびＫＲＯＮＥＳ社などの多くの企業によって提案され、あるいは工業的に使用されている。これらの企業によって提案され、あるいは工業的に使用されているデバイスには、マイクロ波発生器あるいは高周波（ＨＦ）発生器によって真空下で生成されるプラズマが利用されている。これらのデバイスおよび方法については、例えば、
（１）ＳＩＤＥＬ社が提案し、かつ、工業的に使用している、ＳＩＤＥＬ Ｎｅｗｓ、ｌｅ ｊｏｕｒｎａｌ ｄｅｓ ｃｌｉｅｎｔｓ、２００１年９月、８９，９頁の「ＡＣＴＩＳ」ｓｙｓｔｅｍ
（２）ＴＥＴＲＡＰＡＫ社が提案し、かつ、工業的に使用している、Ｔｅｔｒａｐａｋ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ａｒｅａ Ｐｌａｓｔｉｃｓ、２００１年９月の「ＧＬＡＳＫＩＮ」ｓｙｓｔｅｍ
（３）ＫＲＯＮＥＳ社が提案し、かつ、工業的に使用している、Ｋｒｏｎｅｓ Ｎｅｗｓ、２００１年９月の「ＢＥＳＴ ＰＥＴ」ｓｙｓｔｅｍ
などの多くの刊行物に記載されている。
【０００３】
これらのデバイスには、プラズマの生成が真空下で実行されるため、真空ポンプおよび気密導管を備えた装置が余儀なくされるという欠点があり、そのためにこれらの設備が高価になり、融通性に欠け、極めて取り扱い難く、また、ＰＥＴボトルに飲料（ビール、ミネラル・ウォータ、炭酸飲料、牛乳および乳製品）を充填するための工業ラインへの統合が困難である。
【０００４】
ＳＩＤＥＬ社が提案している、円形コンベヤ・タイプの設備上でボトルを処理する装置の場合、極めて信頼性がなく、かつ、ボトル間で厳密に再現性のある真空を達成することが困難な摩擦シールを設備に設けなければならない。
【０００５】
また、容器を処理するサイクルには、真空下で容器をセットする工程が必要であるが、実際問題として処理プロセスにおける時間のロスになっている。
【０００６】
上述の欠点は、国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記載されているような空中プラズマを使用して容器の表面を処理する方法によって回避することができるが、従来技術によるこれらの方法あるいは前記国際特許出願の場合、効率良くプラズマ処理するためには、容器の充填に使用される工業設備における適切な生産レートを維持するために必要な継続期間よりはるかに長い処理継続期間が必要である。
【０００７】
例えば、国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記載されている方法による空中プラズマを使用してＰＥボトルに不浸透性処理を施す場合の処理継続期間は３０秒程度であり、一方、ボトルを製造し、かつ、充填する設備は、ボトルの生産レートが１時間当たり最大４０，０００個、つまり１秒当たり約１０個のボトル生産レートで動作している。工業生産レートに関する要求事項を満足するためには、同時に３００個のボトルを処理し、ボトル１個当たり０．１秒の滞留時間を保証しなければならない。したがって処理デバイスを工業的に使用しなければならない場合、処理デバイスは、容器の山を提供し、容器の処理を同時に実行し、かつ、処理済みの容器を分配しなければならない。同時に処理する容器の数は、スループット（生産性）と個々の容器の処理に要する継続期間の積に等しく、例えば工業スループットが１秒当たりボトル１０個であり、処理継続期間が３０秒の場合、同時に処理する容器の数は３００個である。
【０００８】
【非特許文献１】ＳＩＤＥＬ Ｎｅｗｓ、ｌｅ ｊｏｕｒｎａｌ ｄｅｓ ｃｌｉｅｎｔｓ、２００１年９月、８９，９頁の「ＡＣＴＩＳ」ｓｙｓｔｅｍ
【非特許文献２】Ｔｅｔｒａｐａｋ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ａｒｅａ Ｐｌａｓｔｉｃｓ、２００１年９月の「ＧＬＡＳＫＩＮ」ｓｙｓｔｅｍ
【非特許文献３】Ｋｒｏｎｅｓ Ｎｅｗｓ、２００１年９月の「ＢＥＳＴ ＰＥＴ」ｓｙｓｔｅｍ
【特許文献１】国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上の観点から、本発明の目的は、空中プラズマを使用して例えばボトルなどの容器の表面を工業生産レートで処理するためのデバイスを提供することである。
【００１０】
ボトルの表面を処理するための、工業ボトル製造および充填ラインに容易に組み込むことができ、かつ、コンパクトで、信頼性が高く、費用有効性の高いデバイスを提供することは有利である。
【００１１】
また、表面をプラズマを使用して処理するための、大気圧下で動作し、ボトルの内部表面の品質の高い処理、詳細には例えばＰＥＴボトルの内部の殺菌およびバリア膜の付着を可能にするプラズマを生成するプラズマ発生器を備えたデバイスを提供することは有利である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載の空中プラズマを使用して容器の表面を処理するためのデバイスによって達成される。
【００１３】
本発明によれば、プラズマを使用して容器の表面を処理するためのデバイスは、容器を搬送するための運動システムと、大気圧で動作する、それぞれ１個ずつ容器を処理するべく設計された複数のプラズマ発生器とを備えている。プラズマ発生器は、処理ガスを供給するためのシステムと、電流を供給するための、該電流をパルスで供給するためのスイッチとして作用する少なくとも１つのトランジスタもしくはＬＣアダプタを備えたシステムとを備えている。発生器の各々は、容器の直径あるいは幅に近い、もしくは若干大きい直径の列あるいは幅の列として有利に提供されている。
【００１４】
電流パルスは、ＬＣアダプタを備えた発生器の電源システム内で中央（共通）電流源によって生成され、導線、例えば同軸線を介して並列に機能している複数のプラズマ発生器に配電される。各発生器のこのＬＣアダプタにより、放電（プラズマ）によって吸収される電力を中央電流源が生成する電力に調整することができる。つまり負荷インピーダンスを電源インピーダンスに適合させることができる。
【００１５】
放電のための電流パルスは、インタラプタ・トランジスタを備えた発生器の電源システム内で生成されるか、あるいは各発生器内で個々に制御される。したがってこれらの発生器は、並列に配列された発生器に電力を配電している中央電源を使用する際に必要な特殊な手段を講じる必要なく電力回路網あるいは他の何らかの外部電気エネルギー源に接続することができる。
【００１６】
発生器の電源システムは、電流パルスの前縁の大きさおよび勾配、パルス持続期間および周波数を制御するべく設計された制御ユニットを備えることができ、あるいは該制御ユニットに接続することができる。したがって電流パルスの持続期間および繰返し周波数は、小型かつ低コストのトランジスタ発生器を使用して調整され、かつ、制御される。ＬＣアダプタ・バージョンでは、アダプタも同じく小型で、かつ、低コストであり、複数のプラズマ発生器を備えた、並列に配置された複数の容器を個々の発生器を使用して個々に処理するための処理デバイスの提供を可能にしている。
【００１７】
本発明による発生器を使用することにより、熱力学的状態および化学的平衡状態から移行した条件の下に、大気圧でプラズマを発生させることができ、また、電流パルスおよびその周波数、詳細には２つのパルス間の経過時間の特性を調整し、かつ、制御することにより、所望の処理品質を達成するべく、プラズマの励起された粒子、原子、分子、基およびクラスタの化学作用を変化させることができる。
【００１８】
小型の電流パルス発生器は、強制状態条件下、つまり、発生器のエレメントがその能力を超えたエネルギー・レジームで、かつ、非静止熱状態下での発生を強制される条件下で機能することができる。強制状態条件下では、電流パルスと電流パルスの間に、発生器のエレメントを冷却させる必要があることが分かっており、そのために比較的長い中断によって電流パルスの間隔を隔てることができ、それにより後続するパルスが立ち上がる前に冷却することができる。したがってこれらのパルス発生器の熱伝達レジームは、非定常状態に存在している。
【００１９】
図を参照して以下で説明する本発明による運動システムの他の実施形態によれば、対応するプラズマ発生器の真下への容器の正確で信頼性の高い迅速な搬送および位置決めが保証される。
【００２０】
本発明の他の目的および有利な特徴については、特許請求の範囲、本発明の実施形態についての以下の説明および図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図、より詳細には図１から８を参照すると、例えばＰＥＴボトルの内部表面の殺菌および内部表面へのバリア膜の付着など、空中プラズマを使用して容器の表面を処理するためのデバイスは、処理中の容器を搬送し、かつ、位置決めするための運動システム２および複数のプラズマ発生器４を備えている。プラズマ発生器４の各々は、１個の容器に対してすべての処理サイクル（例えば洗浄、活性化、膜の付着および殺菌）を一度で実行するべく設計されており、運動システム内もしくは運動システムに沿って配列された複数の発生器は、複数の容器の同時処理を可能にしている。発生器の各々は、放電（プラズマ）を生成するための処理ガス供給システムおよび電源システムを備えている。
【００２２】
したがって本発明によるデバイスの場合、容器を製造し、かつ、充填するための工業ラインの生産性に合致することができるよう、同時に処理するボトルの数と同じ数のプラズマ発生器が提供される。例えば、空中プラズマによるボトル表面の処理サイクルが３０秒間継続し、工業ラインのボトル生産レートが１秒当たり１０個であると仮定すると、同時にプラズマ処理を実行しなければならないボトルの数は３００個である。一般的な工業生産レートに匹敵するためには、プラズマ処理デバイスは、例えば１０個と１００個の間のボトルを同時に処理しなければならないため、複数のデバイスを並列に配列し、同時処理操作の数を増やすことができる。また、複数の処理デバイスを使用することにより、例えばデバイスが故障した場合および／または操作の保全を実行する必要が生じた場合に、確実に生産レートを維持することができる。
【００２３】
極めて多数の容器を同時に処理する観点からすると、本発明によるデバイスの重要な利点は、大気圧で動作する本発明によるプラズマ発生器が小型であり、かつ、構造が比較的単純であるため、比較的コンパクトな運動システムに組み込むことができることである。また、好ましい実施形態では、プラズマ発生器は、例えば国際出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記載されている条件を満足するべく、前縁が極めて急峻な高周波数もしくは単極性パルスによってプラズマを生成するように構築されている。これらの条件は、大気圧での容器表面の極めて良好な処理を保証し、とりわけ部分的な真空下で実行されるプラズマ処理に関わる問題を回避している。
【００２４】
以下で様々な実施形態に関連してより詳細に説明するように、小型化が可能であり、かつ、必要なプラズマ・パルスを発生することができる、大きく２種類の発生器が存在しており、発生器の各々に提供された制御ユニットによって制御される電源を個々に備え、かつ、パルスを生成するためのインタラプタ・トランジスタを備えた発生器であるか、あるいは放電インピーダンスを高周波インピーダンスおよび高電圧電源インピーダンスに適合させるためのＬＣアダプタを個々に備えた、単一電源ブロックから並列に電力が供給されるプラズマ発生器のいずれかである。
【００２５】
プラズマ発生器は、様々な運動システムを備えることができ、また、様々な運動システムに使用することができる。以下、図１乃至図８を参照して説明する。
【００２６】
図１を参照すると、容器３を処理するためのデバイス１は、第１の実施形態による、ボトルを製造あるいは装荷するステーション６とボトルに充填するためのステーション８の間に配置された運動システム２を備えている。運動システム２は円形コンベヤ１０を備えており、円形コンベヤ１０の上に複数のプラズマ発生器４が取り付けられている。星形車輪１２ａによって容器３がコンベヤ１４ａからプラズマ発生器の真下に配置され、星形車輪１２ｂによって容器３がプラズマ発生器からコンベヤ１４ｂへ搬出される。図１に示すデバイスの場合、容器の処理は、容器（例えばボトル）が円形コンベヤ上を移動している間に実行される。容器は、パレットから、あるいは例えばＰＥＴボトルもしくはガラス・ボトル３の製造に使用されるブロー成形マシンから、コンベヤ１４ａおよび星形車輪１２ａを介して供給される。ボトルが円形コンベヤ上の所定の位置であるプラズマ発生器４の真下に保持されると、直ちに処理が開始される。図には、容器内の空気をアルゴン流もしくは窒素流で追い出すセクタ（ａ）、容器を処理する（バリア膜を付着させる）セクタ（ｂ）、および残留ガスを空気流によって容器から追い出すセクタ（ｃ）の３つの異なる処理セクタが示されている。容器は、星形車輪１２ｂによって円形コンベヤから搬出される。コンベヤ１４ｂは、ボトルを充填ステーション８へ給送している。バリア膜の付着を目的とした処理が実行されるだけではなく、同時に殺菌処理が施されるため、容器を再汚染する危険を制限するためには、充填ステーション８までの移動距離を最短にしなければならない。従来の手段を講じることによって容器の再汚染を確実に防止し、かつ、確実に無菌状態に維持することができる。
【００２７】
また、このデバイスは、あらゆる残留ガスを追い出し、かつ、容器を冷却する役割を果たす換気システム１５を備えることもできる。
【００２８】
プラズマ発生器の各々は、ガスを供給するためのシステムおよび図８乃至１４ｅに示す実施形態のうちの１つに関連して説明するように構築することができるプロセス制御ユニットを備えた、あるいはプロセス制御ユニットに接続された、電力を供給するためのシステムを備えている。また、発生器の各々は、容器を回転させるための機構を備えることができ、あるいは機構に接続することができる。
【００２９】
図１の場合、容器の処理は、円形コンベヤによって支えられた容器が移動している間に実行される。この場合、摩擦接合を介してキャリア・ガスが供給され、電気摩擦接触を介して電力が供給される（図１には図示せず）が、容器の表面全体にわたる一様な処理を保証するための手段、例えば国際出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記載されている実施形態のいくつかの中で提案されているような手段を講じる場合、容器を回転させるためのデバイスは省略することができる。
【００３０】
図２は、プラズマ処理デバイス１の他の実施形態を示したもので、１つの容器グループに対して「バッチ」でプラズマ処理が実行されている。この実施形態の場合、容器３は、容器３が静止状態にある間に処理されるため、摩擦接合および電気摩擦接触を提供する必要はない。コンベヤ１４ａから供給される容器は、蓄積チャンバ１８に蓄積され、蓄積チャンバ１８から処理ゾーン２０へ搬送される。容器は、処理ゾーンでボトル毎に複数のプラズマ発生器４によって同時に処理される。容器は、次に分配チャンバ２２に入り、コンベヤに戻る。摩擦による電気接触を保証するためのエレメントを必要としないため、この構造は有利である。
【００３１】
図３は、図２に示すデバイスの横断面図を示したものである。容器、例えばＰＥＴボトルは、コンベヤ１４ａを介して生産ラインから供給される。容器は蓄積チャンバ１８（図３には図示せず）に入り、コンベヤ２２ａによって処理ゾーン２０に供給される。容器は、処理ゾーンで、容器の口と接触するキャップ２６を備えたプラズマ発生器４のうちの１つの真下にある回転機構２４の上に取り付けられる。容器の口とキャップの接触圧は、例えばばね２８によって提供される。管状電極（図３には図示されていないが、図８乃至１４ｅに関連してより詳細に説明する）を介して、ガス混合物であっても良い処理ガスがキャップに供給される。管状電極は、プラズマ発生器のボディ３２内に配置されている電源システム３０から処理すべき容器への電流の通路を保証している。プラズマ発生器は、電源システム３０の他に、ガス分配器３４として提供されている、主として管、電気弁および蒸発器（図３には図示せず）からなるガス給送システムを備えている。電力源およびガス分配器は、同じくプラズマ発生器のボディ内に取り付けられている制御ユニットすなわちマイクロコントローラ３６によって制御されている。ガスの入口３８および電力の入力部４０は、プラズマ発生器の上部部分に設けられている。回転機構２４は、処理中の容器の回転を保証するための電動機を備えることができる。
【００３２】
また、デバイスは、容器のための換気システムを備えることも可能であり、それによりあらゆる残留ガスの排気および処理中の容器の冷却を保証することができる。
【００３３】
処理が終了した容器は、コンベヤ２２ｂ上で検索され、出口チャンバ１８ｂ（図２参照）を介して、充填ステーションに向かうコンベヤ１４ｂに給送される。
【００３４】
図４は、本発明の一バージョンを示したもので、軸４４の周りにピボットする案内手段を備えた運動システムの装荷機構４２ａによって処理ゾーン２０に容器３が給送されている。
【００３５】
このバージョンでは、行４６ａから４６ｂに対して連続的に処理が実行される。運動システムの１つの行に容器３が装荷されると、直ちにプラズマ表面処理が開始される。この行の容器の処理が進行している間に他の行に容器が装荷される。１つの行の処理が終了すると、装荷操作に使用される操作と同様の搬出機構４２ｂによって直ちに容器が搬出される。２つの移行ゾーン４８が、正確で、かつ、円滑な容器の移動を保証している。このデバイスによれば、図３のデバイスと比較すると、容器を蓄積するためのチャンバおよび容器を搬出するためのチャンバが不要である、という利点が提供され、したがって図１および２のシステムと比較するとデバイスが小型になっている。
【００３６】
図５は、複数行のボトルの装荷と搬出を同時に保証する運動システムを備えた、プラズマを使用して容器の表面を処理するための本発明によるデバイスを示したものである。このデバイスには、図８および９に示すようなプラズマ発生器を使用することができる。水（もしくは何らかの他の冷媒）、処理ガスおよび電力を供給するシステムは、処理中の行４６の真上および真下に配置されている。２台のコンベヤ２２ａおよび２２ｂが、この行４６に平行に取り付けられ、また、これらのコンベヤに沿って、コンベヤ１４ａから処理ゾーン２０に到着するボトル３の位置決めと、処理ゾーンから搬出コンベヤ２２ｂへのボトルの搬出を同時に保証する装荷デバイス４２ａおよび搬出デバイス４２ｂが提供されている。
【００３７】
この設備は、次のように機能している。ボトルがコンベヤ１４ａを介して到着し、まとめて密に詰め込まれる。まとめて密に詰め込まれたボトルは、停止手段５０で停止し、圧縮空気システム５２によって互いに分離され、行４６としてまとめて水平方向Ｈに処理ゾーン２０へ搬送される。処理ゾーン２０でボトルが電極５４ａと５４ｂの間の真下および真上から取り出される。吸引ユニット５２が容器を解放し、初期の位置４２ａに戻る。次に容器の内部表面のプラズマ処理が開始される。この間に上で説明した操作が装荷コンベヤに対して繰り返される。したがって可能な限り速く、かつ、時間を何らロスすることなく後続するボトルを処理ゾーンに給送することができる。
【００３８】
処理が終了すると、続いて処理ゾーンから処理済みボトルが搬出される。この時、吸引ユニットが搬出機構側からボトルに向かって移動し、ボトルが電極５４ａ、５４ｂから解放され、続いて吸引ユニットによってボトルが搬出機構２２ｂに向かって移動する。吸引ユニットからボトルが解放されると、充填ステーションに向かって処理デバイスから離れる。
【００３９】
例えば１時間当たりＫ＝１０，８００個のボトル、つまり１秒当たり３個のボトルを処理しなければならないと仮定し、また、処理時間を例えばＴ＝３０秒と仮定し、ボトルの置換えに必要な時間（装荷＋搬出）τが例えば３秒であり、ボトルの直径ｄが例えば０．０６ｍであり、また、個々のボトルに必要な空間の長さｌが例えば０．１ｍ／ボトルであると、この設備の空間の数は、
Ｎ＝（Ｔ＋τ）．Ｋであり、この例では、
Ｎ＝（３０＋３）．３〜２００
である。この設備の長さは、
Ｌ＝Ｎ．ｌであり、この例では、
Ｌ＝１００．０ ． ０．１＝１０ｍ
である。この設備の幅は、
Ｂ＝２ａ＋ｂ＋２ｃ
である。ａはゾーン４および５の幅（〜０．３ｍ）であり、ｂはゾーン１の幅である。また、ｃはコンベヤの幅（〜０．１ｍ）である。この例では、Ｂは、〜０．９ｍである。
【００４０】
コンベヤに沿ったボトルの速度は、
Ｗ＝Ｎ．ｄ／Ｔ＋τ＝Ｋ．ｄ
より速い速度でなければならず、この例では、Ｗ＝０．１８ｍ／秒である。
【００４１】
給送コンベヤ上のボトルの分離に必要な時間は処理時間の中に含まれているため、設備の生産性は、その分離時間には左右されないが、分離時間の長さは、ｔｄ≦Ｔ−Ｌ／Ｗの関係を満足しなければならない。
【００４２】
速度Ｗは、必要に応じて変更することができる。この構成の利点は、設備が小型であり、ボトルを搬送するラインに設置することができることである。
【００４３】
上で説明したデバイスの欠点は、ボトルを分離し、かつ、移動させるための機構がかさ張る（≧１０ｍ）ことである。また、ＰＥＴボトルが極めて軽く、横運動を受けるとバランスを失うことがあることである。
【００４４】
図６は、ボトル３を連続的に装荷し、かつ、連続的に搬出する直線型設備を略図で示したものである。
【００４５】
プラズマ発生器は一列に並んでおり（行４６）、装荷コンベヤ２２ａおよび搬出コンベヤ２２ｂは、この行の両側に配列されている。処理ゾーン２０における行４６に対応するボトルの位置決め、および処理ゾーンからのボトルの搬出は、ロボット５６を制御することによって連続的に個別に実行される。
【００４６】
この設備は、次のように機能している。ボトル３が装荷コンベヤ２２ａから連続的に到着し、停止手段５０に接触することによって装荷コンベヤ上で互いに密に詰め込まれる。装荷ロボット５６ａは、行４６に平行に、例えば右から左へ向かって移動し、その吸引ユニットを使用してコンベヤ上のボトルを保持し、保持したボトルを最も近くの処理位置に配置する（空になった装荷コンベヤ２２ａ上の空間は、他のボトルによって直ちに占有される）。次にロボットが１８０°回転し、ボトルを処理ゾーンに正確に配置する。上部電極および下部電極がボトルをつかみ、吸引ユニットがボトルを解放すると、ロボットが移動して同じ操作が実行され、プラズマ発生器４の真下の隣接する処理位置が装填される。ロボットが１つの方向における行４６の末端に到達すると、速やかに元の位置に復帰し、上で説明したプロセスが繰り返される。
【００４７】
ボトルの搬出は、ロボット５６ｂによって対称的に実行される。ロボット５６ｂは、その吸引ユニットを使用して処理済みのボトルを保持し、保持した処理済みのボトルを搬出コンベヤ２２ｂに載せる。
【００４８】
ロボットがラインの末端に到達すると、速やかに元の位置に復帰する。ボトルは、運動システムの高速コンベヤ、例えば空気コンベヤによって搬送される。
【００４９】
システムを適切に機能させるための満足すべき条件は、Ｗ．Δｔ≧２ｄ−ｌである。Δｔは、隣接する２つの処理ゾーンにおける搬出と搬出の間の経過時間である。この場合、ライン全体の幅は不変である。コンパクトで、自由度の数が多く、かつ、高い精度で動作するロボットを使用することが有利である。この実施形態の利点は、ボトルを分離するためのシステムを必要としないことであり、装荷デバイスおよび搬出デバイスに必要なスペースは極わずかである。
【００５０】
図７ａおよび７ｂは、本発明による、ボトルを搬送するための空気コンベヤを有する運動システムを備えたデバイスの他の実施形態を示したものである。この実施形態では、処理ラインは、ボトルを製造し、かつ、充填するラインのための空気コンベヤと一致している。したがってデバイスは、ボトルを製造し、かつ、充填するラインの空気コンベヤの上に取り付けられており、プラズマによる表面処理は処理ゾーン２０で実行され、ボトルの装荷／搬出は、付属部分２２ａおよび２２ｂの中で実行されている。プラズマ処理ゾーンの主要部分は、電極５４ａ、５４ｂ、個々のボトル３の真上に配置されたプラズマ発生器４、およびボトルを処理ゾーンへ移動させ、かつ、位置決めするための機構を備えている。
このデバイスは、以下に示すように機能している。
【００５１】
従来の空気コンベヤの場合と同様、ボトルの首６４を支持するためのレールとして機能している空気圧搬送通路６２に沿ったダクト６０から供給される加圧空気によってボトルが押される。ボトル・カウンタによって、処理ステーションの数つまりプラズマ発生器４の数に対応する必要な数のボトルの入場が許可される。正確に位置決めされた停止手段によって正確な位置でボトルが停止し、分離／位置決め手段によって個々のプラズマ発生器４の真下にボトルが配置される。他の分離手段、例えばスクリュー・コンベヤすなわち円錐歯を備えたコーム、さらにはボトルの存在を示すフォトダイオードからの信号によって逐次起動される停止手段を使用することも可能である。ボトル位置決め機構によってボトルがプラズマ発生器の電極５４ａおよび５４ｂの軸に沿って正確に配置される。処理ゾーン２０内の気送管を形成している壁６１は、ボトル３へのアクセスを提供するべく移動させることができる。上部電極５４ａは下に向かって移動し、下部電極５４ｂは上に向かって移動する。下部電極５４ｂは、ボトルをフリクション・シューを介して回転させるための機構を備えている。ボトルの首６４は、ボトルが回転している間、上部電極のハウジングの下部部分６６の上をスライドする。下部電極の上に取り付けられたばね（図示せず）が、一方ではボトルと下部電極の間に摩擦が生じないことを保証し、他方では上部電極のハウジング（ハウジングは例えばテフロン（登録商標）でできている）とボトルの首の間の適切な摩擦を保証するために必要な圧力を付与している。処理ガスとして使用するガス混合物がボトルに充填されると、プラズマによる表面処理が開始される。
【００５２】
この間、気送管６１を構成している移動可能な２つの部分が、ボトル処理中における電界の配電線に対するあらゆる妨害およびあらゆる影響を回避する方法で互いに遠ざかる方向に移動する。電極に電力が供給され、膜を付着させるプロセスが開始される。一定の期間Ｔが経過するとプロセスが終了し、上で説明したすべての操作が反対方向に実行される。空気流によってボトルがフラッシングされ、電極から解放され、空気流によって搬出される。
【００５３】
この実施形態の利点は、
−小型であること
−単純であること
−ボトルを供給し、かつ、搬出する速度が速いこと
−ボトルが落下し得ないこと
−容積および形状が異なるボトルに対する設備の適合性が良好であること
である。
【００５４】
設備の長さＬは、生産レートＮ、個々のボトルに対する処理サイクルの継続期間Ｔおよびプラズマ発生器の幅ｌによって決まる。
【００５５】
１０，０００ボトル／時間、Ｔ＝３０秒、ｌ＝０．１ｍの場合、得られる値Ｌは１０ｍである。設備の横方向の寸法Ｂは、処理ゾーンを形成している発生器の行数で決まり、１行乃至２行の場合、Ｂは０．５ｍである。ボトルの装荷継続期間および搬出継続期間はボトルの平均移動速度で決まり、例えば１０ｍ／秒程度である。したがって装荷および搬出の総継続期間がτ＝２秒を超えることはない。
【００５６】
処理ゾーン内への運動線に沿った複数の発生器のコンパクトな設置を可能にするためには、プラズマ発生器４の一般的な形状は、図８に示すような単一ブロック列であるか、あるいは図７ａもしくは図９に示すような複数のブロックであることが有利であり、また、プラズマ発生器の幅は、ボトルの直径あるいは容器の幅ｌに近いか、あるいはそれより若干大きいことが有利である。一例として、容積が０．７ｌで、図８に示す形状を有するＰＥＴボトルを処理する場合、本発明によるプラズマ発生器は、幅ｌが約８０ｍｍ、高さＨが約５００ｍｍで構築することができる。図８に示す実施例では、容器３は、所定の位置におけるボトルの保持を可能にし、かつ、ベルヌーイ効果によってボトルの傾斜を防止する空気導管５７を備えた回転機構２４の下部回転サポート５５によって支持されている。このバージョンでは、列として提供されているプラズマ発生器は、図３に関連して既に説明したすべてのエレメントを備えており、同じ参照数表示が使用されている。また、図８には、国際出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記載されているように、分岐したフィラメント５９網の形態で生成される放電が示されている。
【００５７】
図７ａを参照すると、プラズマ発生器は、電気パルスを配電するためのブロック３０（電源システム）、ガスを分配するためのブロック（ガス供給システム）および制御ユニット３６からなる複数のブロックを備えている。
【００５８】
図７ａに示す電力配電ブロック３０では、正極性および負極性の直流高電圧（例えば＋２０ｋＶおよび−２０ｋＶ）を得るべく、整流器３３によって最初に電源網（３８０Ｖ／２２０Ｖ、５０Ｈｚ）からの交流が整流され、次に、高周波インタラプタ・トランジスタ３１によって電流がパルスに変換されている。
【００５９】
ガス分配ブロック３４にはマニホルド３７が含まれており、複数のガス成分が電気弁３９を介してマニホルド３７に供給されている。アルゴンなどのキャリア・ガスによって有機金属化合物の蒸気をマニホルドに供給することも可能である。
上で言及したブロックは、制御ユニット３６によって起動され、かつ、制御されている。
【００６０】
ガス供給システム３４は小型化され、ガスの流量に対する空間（管、弁）の容積Ｖの比率に対応する、電気弁３９が動作を開始する時点と容器の充填が開始される時点の間の経過時間Δが、第１の操作（例えばアルゴンもしくは窒素を使用した容器のフラッシング）の継続期間と静止状態（つまり流量が静止している状態）の継続期間の間の差より短くなる方法で、処理すべき容器から最短距離の位置に配置されている。
【００６１】
このデバイス、詳細には上で説明したデバイスの運動システムと共に使用することができ、かつ、小型で合理的に低コストであるという基準を満足するプラズマ発生器に関しては、本発明のフレームワークの中で３つのタイプのプラズマ発生器が提案されている。提案されている３つのタイプは、国際出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記載されている発明の中で記述されている、極めて品質の高いプラズマ処理の極めて有効で、かつ、大気圧下での実行を可能にする基準に合致する放電を生成することができることに留意されたい。この点に関して、本発明の目的は、とりわけ、上で言及した国際出願の中に記述されている有利な基準を満足する電気パルスを使用して放電を生成することである。
【００６２】
本発明に使用することができる３つのタイプのプラズマ発生器は、要するに次の３つである。
【００６３】
１．直流をＨＦパルスに変換するための半導体キーを使用し、かつ、放電を生成することによって、個々の高周波（ＨＦ）発生器から処理すべき容器の各々に個々に放電を供給するプラズマ発生器。
【００６４】
２．放電を生成するためのトランジスタを使用することによって、高周波電流を発生する個々の発生器から処理すべき容器の各々に個々に放電を供給するプラズマ発生器。
【００６５】
３．放電を生成する複数のプラズマ発生器に供給する中央高周波高出力電流源から、実質的に同じパラメータの電気パルスで並列に放電を供給するプラズマ発生器。
【００６６】
本発明によるプラズマ発生器は、工業的に許容可能なコストおよび大きさのデバイスを提供している点で、嵩張り、かつ、複数のボトルに個別に電力を提供するには不適切な二極管を使用した従来の高周波発生器とは異なっている。本発明のフレームワークの中で提案されている発生器のタイプは、プラズマ発生器の小型化だけでなく、国際出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記述されている基準を満足する前縁、持続期間および周波数を有する電流パルスを使用した放電の生成を可能にしている。
【００６７】
最初に、上で言及した第１のタイプのプラズマ発生器について調査する。
第１のタイプのプラズマ発生器には、負荷（プラズマ放電）が動的負荷である場合の周波数の安定性を保証する外部励起スキームに従って高周波電界トランジスタが使用されている。
【００６８】
従来の発生器スキームの場合、トランジスタの寄生容量の望ましくない効果（ミラーの容量効果）のため、動作範囲における時間が長くなり、そのためにこのような発生器の動作周波数は、１５０〜２００ｋＨｚを超えていない。
【００６９】
図１２を参照すると、本発明は、１ＭＨｚと１００ＭＨｚの間の周波数を得るために、提案されているプラズマ発生器が電界トランジスタを備えており、「ミラー」容量の影響がＣ１Ｃ２Ｃ５Ｒ２Ｒ３Ｒ４回路によって補償される点で知られている構造とは異なっている。この補償には、トランジスタＴのゲートへの、変圧器ＴＭから上で言及した（振幅−位相）回路を介して出力される電圧の一部の伝達が利用されている。トランジスタＴのゲートで、伝達された電圧の一部が同相で制御電圧に加えられ、それにより入力パルスの開始時および終了時における、ゲートの容量を再充電する電流の二次微分が増加し、かつ、トランジスタのなだれ状態が条件付けされる。このような条件の下に、トランジスタのスイッチング時間が実質的に短縮され、かつ、周波数が高くなり、それにより書類ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記載されているプラズマ生成の要求事項、詳細にはパルス前縁の１μｓｅｃ未満の持続期間に関連する要求事項を満足している。
【００７０】
例えば図１１に示すように電界トランジスタを並列に取り付ける場合、この原理を使用することができる。この場合、電界トランジスタの数は、必要な出力電力によって決まる。
【００７１】
周波数を自動的に調整するための従来のシステムを使用して、プラズマ発生器の安定した機能を保証し、かつ、例えばプラズマ発生器の特定のエレメントの加熱によって生じる周波数の振動を防止することができる。
【００７２】
［実施例１．１］
空中プラズマ放電をＰＥＴボトル内におけるフィラメント網の形態で生成するための発生器が構築された。個々のボトルに対する発生器のパラメータは以下の通りである。
発生器の周波数：８８０ｋＨｚ
１パルス当たりの電力出力：６ｋＷ
寸法：直径：７０ｍｍ
高さ：４００ｍｍ
電源：３００Ｖ（直流）
【００７３】
回路には、並列に取り付けられた６個の２ＳＫ２６１１タイプのトランジスタおよびドライバＴＬＰ２５０（東芝製）（図１２のＤ１）が利用されている。
【００７４】
図９に示す第２のタイプの高周波発生器は、高電圧高速スイッチング・トランジスタをベースにしており、小型で、二極管および共振輪郭が存在していない点で従来の発生器とは異なっている。
【００７５】
放電電極を例えば直流の高電圧源の正極および負極に接続することによって高電圧／高周波数を得ている。
【００７６】
接続部の周波数および電圧の変調はコンピュータによって制御されており、１ＭＨｚと１００ＭＨｚの間の周波数を得ることができる。
【００７７】
インタラプタ・トランジスタ（すなわちスイッチング・トランジスタ）３１は、処理すべき容器、例えばＰＥＴボトルの真上に置かれている。
【００７８】
インタラプタ・トランジスタは、外部高電圧二極源およびコンピュータに接続された制御ユニット３６に接続されている。
【００７９】
２つのトランジスタＴ１およびＴ２に基づくブリッジ・スキームを使用する場合、外部単極高電圧電流源を使用することができる。
【００８０】
高速高電圧インタラプタ・トランジスタ３１は、一方が、外部二極高電圧電流源の極に接続された２つの端子５５ａおよび５５ｂを介して、容器３（例えばＰＥＴボトル）に電流が流入する電極５４ａに接続され、もう一方が端子５７を介して制御ユニット３６に接続されている。
【００８１】
［実施例２．１］
図１０を参照すると、ＨＴＳ ３０１−０３−ＧＳＭタイプ（Ｂｅｈｌｋｅ社製）の高電圧／高速インタラプタ・トランジスタ３１を使用した、ＰＥＴボトル内部の分岐網の形態でパルス放電を生成するための発生器が構築されている。
【００８２】
インタラプタは、ＲＣ回路（Ｒ１、Ｃ１、Ｒ２、Ｃ２）を介して高電圧二極源５９（−１２ｋＶ、＋１２ｋＶ、２５ｋＷ）から電力が供給されている。
【００８３】
管状金属電極５４ａは、プラスチック容器３の首６４の近傍に配置されている。ヘキサメチルジシロキサン蒸気を含有した発生器ガスが電極を介して導入されている。交番する高電圧の周波数およびその変調は、コンピュータ７０によって出力される制御パルスによって決定されている。分岐網の形態の放電は、この方法で容器の内部表面に沿って生成され、不浸透性ＳｉＯｘ膜が形成される。酸素に対するＢＩＦ（バリア不浸透係数）は６０である。
【００８４】
使用されているインタラプタ・トランジスタ３１は、図１１に示すように高電圧電界トランジスタをベースとしており、高電圧電流源に直列に接続され、該高電圧電流源から電力が供給されている。このデバイスは、前縁がナノ秒程度のパルスを引き渡すことができる高電圧光電子セパレータを使用している点で従来のデバイスとは異なっている。
このインタラプタは、以下のように機能している。
【００８５】
トランジスタのスイッチ・オンおよびスイッチ・オフは、一次巻線が直列に接続された変圧器９２上の電源９１（〜５０ｋＨｚ）から電力が供給されているドライバ９０によって実行される。変圧器９２はフェライト・コアを有しており、絶縁樹脂中に浸されている。半導体ブリッジ９３によって二次巻線の交番電圧が整流され、ドライバ９０に引き渡される。パルス発生器９４によってパルス・パケットが生成され、高電圧光対９５を介してドライバに導かれる。光ファイバによってフォトダイオード上の半導体レーザの光パルスを送信することも可能である。
【００８６】
図１３は、上で言及した第３のタイプによるプラズマ発生器、つまり電流の分配およびガスの混合が中央で実行されるタイプのプラズマ発生器を備えたデバイスを示したものである。
【００８７】
プラズマ処理サイクルは、中央制御ユニット１３６によって制御され、かつ、コンピュータ７０によって記録される。コンピュータは、マイクロコントローラ２３６が使用するプログラム（ソフトウェア）を画定している。マイクロコントローラ２３６は、プログラムされている電流源１３０の機能をライン７２を介して自動的に制御し、プログラムされているガス混合器１３４の機能をそれぞれ制御電気弁１３９の前後のライン７４および７６を介して自動的に制御し、プログラムされている蒸発器７８の機能を戻り「温度」信号７９に基づいて自動的に制御し、また、プログラムされている回転モータ８０の機能をライン８２を介して自動的に制御している。ガス混合物は、マニホルド１３７を介してプラズマ発生器４のセットに供給される。
【００８８】
単一の発生器から、特別な手段を講じることなく、そのパラメータの挙動が時間の経過に対して実質的に非線形である複数の放電（２００〜３００）を同時に発生させることは困難である。
【００８９】
本発明による第３のタイプの発生器の場合、従来の高周波電流源を使用することができ、また、適切な信号を三極管のゲートに送信している従来の方法を使用して高周波信号を変調することができる（つまり、時間の経過に対して所与の形状および所与の大きさを有するパルスを得ることができる）。本発明によれば、容器内の放電は、処理すべき容器の真上に、処理すべき容器にもたらされるＨＦラインの誘導損失および容量損失を実質的に無視することができるだけの距離を隔てて配置されたプラズマ発生器内に設けられた、例えば図１４ａ乃至１４ｅに示すような個々のＬＣアダプタを介して供給される。列の直径は、容器、例えばＰＥＴボトルの直径（７０ｍｍ）を超えることはない。
【００９０】
ＬＣアダプタは、同軸ケーブル８１によってプラズマ発生器に接続されている。技術要求事項に応じて、１つまたは２つの輪郭を有するＬＣアダプタを使用することができる。
【００９１】
［実施例３．１］
平均出力が２．４ｋＷで、パルス出力が４２ｋＷの高周波発生器（１３．５６ＭＨｚ）が使用された。０．５ｌのＰＥＴボトルにバリア膜を形成するために必要な出力は、Ｐ（平均）＝０．４ｋＷおよびＰ（パルス）＝７ｋＷであった。放電の数は６個であり、ＬＣアダプタの数も６個であった。出力インダクタンスＬを自動変換する、輪郭が１つのアダプタが使用された。図１４ａは、このアダプタの回路図を示したものである。
【００９２】
このアダプタのパラメータは、
Ｃ＝２５０ｐＦ；Ｌ＝０．５μＨ
である。
【００９３】
調整は、巻線Ｌの接触点を変化させることによって実行される（この調整は、所与の負荷Ｒ、例えばボトルに対して一度実行される）。
【００９４】
［実施例３．２］
平均出力が４０ｋＷで、パルス出力が７００ｋＷの高周波発生器（１３．５６ＭＨｚ）が使用された。０．５ｌのＰＥＴボトルにバリア膜を形成するために必要な出力は、Ｐ（平均）＝０．４ｋＷおよびＰ（パルス）＝７ｋＷであった。選択された負荷（この場合、０．５ｌのＰＥＴボトル）の数は１００個であり、ＬＣアダプタの数も１００個であった。ここで使用された輪郭が２つのアダプタ・デバイスの特徴は、輪郭が１つのアダプタと比較すると、発生器に対する負荷の影響が小さいことである。図１４ｂは、このＬＣアダプタを略図で示したものである。
【００９５】
このアダプタのパラメータは、
Ｃ１＝２５０ｐＦ；Ｌ１＝０．５μＨ
Ｃ２＝８５ｐＦ；Ｌ２＝０．８μＨ
である。
【００９６】
負荷Ｒによる調整がインダクタンスＬ１およびＬ２を変化させることによって実行された。キャパシタンスＣ１およびＣ２は一定であり、その大きさは可変真空キャパシタンス未満であった。
【００９７】
１００個の負荷用に１００個のアダプタを備えたこのような発生器を使用して、１００個のＰＥＴボトルを同時に処理することができる。
【００９８】
［実施例３．３］
分岐したフィラメントで表面放電を生成するべく高周波パルス発生器が使用された。高周波発生器からアダプタを介して電力が供給される。図１４ｃに示す共振並列回路システムがデバイスに使用されている点で既存のデバイスとは異なっている。
【００９９】
コンデンサＣ１（＝１００ｐＦ）は分離コンデンサであり、コンデンサＣ２（＝３０〜１００ｐＦ）は調整コンデンサである。使用したインダクタンスはＬ（＝０．５μＨ）であった。このデバイスは、１つの工程への適合を可能にしている。放電に使用されるエネルギーの４倍乃至５倍にもなる既存のシステムと比較すると損失が減少している。
【０１００】
［実施例３．４］
アダプタのない従来の高周波発生器である高周波パルス発生器が使用され、独立して励起された。自動変換デバイスおよび変換デバイスは、図１４ｄおよび１４ｅに示すように設計された。
【０１０１】
これらの解決法は、アダプタ内で生じる損失を除去する利点を有しており、多数の同じ負荷の接続を可能にしている。この実施例では４つのパルス放電が同時に実行され、その平均出力は０．３ｋＷであった。変換係数は、１．１〜１．３であった。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明による空中プラズマを使用して容器の表面、詳細にはボトルの表面を処理するためのデバイス、詳細には運動システムを示す簡易平面図である。
【図２】本発明による空中プラズマを使用してボトルの表面を処理するためのデバイスの他の実施形態、詳細には運動システムを示す簡易平面図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って取った、本発明による空中プラズマを使用してボトルの表面を処理するためのデバイスの簡易横断面図である。
【図４】本発明による空中プラズマを使用してボトルの表面を処理するためのデバイスの他の実施形態、詳細には運動システムを示す簡易平面図である。
【図５ａ】本発明による空中プラズマを使用してボトルの表面を処理するためのデバイスの他の実施形態、より詳細には運動システムを示す簡易平面図である。
【図５ｂ】図５ａに示すデバイスの一部を示す側面図である。
【図６】本発明による空中プラズマを使用してボトルの表面を処理するためのデバイスの他の実施形態、より詳細には運動システムを示す簡易平面図である。
【図７ａ】本発明による空中プラズマを使用してボトルの表面を処理するためのデバイスの他の実施形態の簡易斜視図である。
【図７ｂ】処理中のプラズマ発生器の一部およびボトルの一部を示す簡易横断面図である。
【図８】本発明による処理中のプラズマ発生器の実施形態およびボトルの実施形態を示す簡易図である。
【図９】本発明によるデバイスのトランジスタ・プラズマ発生器の他の実施形態の機能を示す図である。
【図１０】本発明の他のバージョンによるトランジスタ発生器の電源を示す簡易図である。
【図１１】本発明の他のバージョンによる発生器の高電圧光セパレータを備えた電源の回路図である。
【図１２】本発明の他のバージョンによる、電界トランジスタの使用をベースとした発生器の電源の回路図である。
【図１３】中央電源ブロックから複数のプラズマ発生器に電力を供給する電源を備えた、本発明によるデバイスの実施形態の略図である。
【図１４ａ】複数の発生器が中央電源ブロック、例えば図１３に示す中央電源ブロックに接続された場合における、ＬＣアダプタを備えたプラズマ発生器の電源の他のバージョンの回路図である。
【図１４ｂ】複数の発生器が中央電源ブロック、例えば図１３に示す中央電源ブロックに接続された場合における、ＬＣアダプタを備えたプラズマ発生器の電源の他のバージョンの回路図である。
【図１４ｃ】複数の発生器が中央電源ブロック、例えば図１３に示す中央電源ブロックに接続された場合における、ＬＣアダプタを備えたプラズマ発生器の電源の他のバージョンの回路図である。
【図１４ｄ】複数の発生器が中央電源ブロック、例えば図１３に示す中央電源ブロックに接続された場合における、ＬＣアダプタを備えたプラズマ発生器の電源の他のバージョンの回路図である。
【図１４ｅ】複数の発生器が中央電源ブロック、例えば図１３に示す中央電源ブロックに接続された場合における、ＬＣアダプタを備えたプラズマ発生器の電源の他のバージョンの回路図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを使用して容器の表面を工業生産レートで処理し、例えばプラスチック材料製のボトルに防水処理および殺菌処理を施すためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを使用した容器の表面処理については既に知られており、例えばＳＩＤＥＬ社、ＴＥＴＲＡＰＡＫ社およびＫＲＯＮＥＳ社などの多くの企業によって提案され、あるいは工業的に使用されている。これらの企業によって提案され、あるいは工業的に使用されているデバイスには、マイクロ波発生器あるいは高周波（ＨＦ）発生器によって真空下で生成されるプラズマが利用されている。これらのデバイスおよび方法については、例えば、
（１）ＳＩＤＥＬ社が提案し、かつ、工業的に使用している、ＳＩＤＥＬ Ｎｅｗｓ、ｌｅ ｊｏｕｒｎａｌ ｄｅｓ ｃｌｉｅｎｔｓ、２００１年９月、８９，９頁の「ＡＣＴＩＳ」ｓｙｓｔｅｍ
（２）ＴＥＴＲＡＰＡＫ社が提案し、かつ、工業的に使用している、Ｔｅｔｒａｐａｋ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ａｒｅａ Ｐｌａｓｔｉｃｓ、２００１年９月の「ＧＬＡＳＫＩＮ」ｓｙｓｔｅｍ
（３）ＫＲＯＮＥＳ社が提案し、かつ、工業的に使用している、Ｋｒｏｎｅｓ Ｎｅｗｓ、２００１年９月の「ＢＥＳＴ ＰＥＴ」ｓｙｓｔｅｍ
などの多くの刊行物に記載されている。
【０００３】
これらのデバイスには、プラズマの生成が真空下で実行されるため、真空ポンプおよび気密導管を備えた装置が余儀なくされるという欠点があり、そのためにこれらの設備が高価になり、融通性に欠け、極めて取り扱い難く、また、ＰＥＴボトルに飲料（ビール、ミネラル・ウォータ、炭酸飲料、牛乳および乳製品）を充填するための工業ラインへの統合が困難である。
【０００４】
ＳＩＤＥＬ社が提案している、円形コンベヤ・タイプの設備上でボトルを処理する装置の場合、極めて信頼性がなく、かつ、ボトル間で厳密に再現性のある真空を達成することが困難な摩擦シールを設備に設けなければならない。
【０００５】
また、容器を処理するサイクルには、真空下で容器をセットする工程が必要であるが、実際問題として処理プロセスにおける時間のロスになっている。
【０００６】
上述の欠点は、国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記載されているような空中プラズマを使用して容器の表面を処理する方法によって回避することができるが、従来技術によるこれらの方法あるいは前記国際特許出願の場合、効率良くプラズマ処理するためには、容器の充填に使用される工業設備における適切な生産レートを維持するために必要な継続期間よりはるかに長い処理継続期間が必要である。
【０００７】
例えば、国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記載されている方法による空中プラズマを使用してＰＥボトルに不浸透性処理を施す場合の処理継続期間は３０秒程度であり、一方、ボトルを製造し、かつ、充填する設備は、ボトルの生産レートが１時間当たり最大４０，０００個、つまり１秒当たり約１０個のボトル生産レートで動作している。工業生産レートに関する要求事項を満足するためには、同時に３００個のボトルを処理し、ボトル１個当たり０．１秒の滞留時間を保証しなければならない。したがって処理デバイスを工業的に使用しなければならない場合、処理デバイスは、容器の山を提供し、容器の処理を同時に実行し、かつ、処理済みの容器を分配しなければならない。同時に処理する容器の数は、スループット（生産性）と個々の容器の処理に要する継続期間の積に等しく、例えば工業スループットが１秒当たりボトル１０個であり、処理継続期間が３０秒の場合、同時に処理する容器の数は３００個である。
【０００８】
【非特許文献１】ＳＩＤＥＬ Ｎｅｗｓ、ｌｅ ｊｏｕｒｎａｌ ｄｅｓ ｃｌｉｅｎｔｓ、２００１年９月、８９，９頁の「ＡＣＴＩＳ」ｓｙｓｔｅｍ
【非特許文献２】Ｔｅｔｒａｐａｋ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ａｒｅａ Ｐｌａｓｔｉｃｓ、２００１年９月の「ＧＬＡＳＫＩＮ」ｓｙｓｔｅｍ
【非特許文献３】Ｋｒｏｎｅｓ Ｎｅｗｓ、２００１年９月の「ＢＥＳＴ ＰＥＴ」ｓｙｓｔｅｍ
【特許文献１】国際特許出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上の観点から、本発明の目的は、空中プラズマを使用して例えばボトルなどの容器の表面を工業生産レートで処理するためのデバイスを提供することである。
【００１０】
ボトルの表面を処理するための、工業ボトル製造および充填ラインに容易に組み込むことができ、かつ、コンパクトで、信頼性が高く、費用有効性の高いデバイスを提供することは有利である。
【００１１】
また、表面をプラズマを使用して処理するための、大気圧下で動作し、ボトルの内部表面の品質の高い処理、詳細には例えばＰＥＴボトルの内部の殺菌およびバリア膜の付着を可能にするプラズマを生成するプラズマ発生器を備えたデバイスを提供することは有利である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載の空中プラズマを使用して容器の表面を処理するためのデバイスによって達成される。
【００１３】
本発明によれば、プラズマを使用して容器の表面を処理するためのデバイスは、容器を搬送するための運動システムと、大気圧で動作する、それぞれ１個ずつ容器を処理するべく設計された複数のプラズマ発生器とを備えている。プラズマ発生器は、処理ガスを供給するためのシステムと、電流を供給するための、該電流をパルスで供給するためのスイッチとして作用する少なくとも１つのトランジスタもしくはＬＣアダプタを備えたシステムとを備えている。発生器の各々は、容器の直径あるいは幅に近い、もしくは若干大きい直径の列あるいは幅の列として有利に提供されている。
【００１４】
電流パルスは、ＬＣアダプタを備えた発生器の電源システム内で中央（共通）電流源によって生成され、導線、例えば同軸線を介して並列に機能している複数のプラズマ発生器に配電される。各発生器のこのＬＣアダプタにより、放電（プラズマ）によって吸収される電力を中央電流源が生成する電力に調整することができる。つまり負荷インピーダンスを電源インピーダンスに適合させることができる。
【００１５】
放電のための電流パルスは、インタラプタ・トランジスタを備えた発生器の電源システム内で生成されるか、あるいは各発生器内で個々に制御される。したがってこれらの発生器は、並列に配列された発生器に電力を配電している中央電源を使用する際に必要な特殊な手段を講じる必要なく電力回路網あるいは他の何らかの外部電気エネルギー源に接続することができる。
【００１６】
発生器の電源システムは、電流パルスの前縁の大きさおよび勾配、パルス持続期間および周波数を制御するべく設計された制御ユニットを備えることができ、あるいは該制御ユニットに接続することができる。したがって電流パルスの持続期間および繰返し周波数は、小型かつ低コストのトランジスタ発生器を使用して調整され、かつ、制御される。ＬＣアダプタ・バージョンでは、アダプタも同じく小型で、かつ、低コストであり、複数のプラズマ発生器を備えた、並列に配置された複数の容器を個々の発生器を使用して個々に処理するための処理デバイスの提供を可能にしている。
【００１７】
本発明による発生器を使用することにより、熱力学的状態および化学的平衡状態から移行した条件の下に、大気圧でプラズマを発生させることができ、また、電流パルスおよびその周波数、詳細には２つのパルス間の経過時間の特性を調整し、かつ、制御することにより、所望の処理品質を達成するべく、プラズマの励起された粒子、原子、分子、基およびクラスタの化学作用を変化させることができる。
【００１８】
小型の電流パルス発生器は、強制状態条件下、つまり、発生器のエレメントがその能力を超えたエネルギー・レジームで、かつ、非静止熱状態下での発生を強制される条件下で機能することができる。強制状態条件下では、電流パルスと電流パルスの間に、発生器のエレメントを冷却させる必要があることが分かっており、そのために比較的長い中断によって電流パルスの間隔を隔てることができ、それにより後続するパルスが立ち上がる前に冷却することができる。したがってこれらのパルス発生器の熱伝達レジームは、非定常状態に存在している。
【００１９】
図を参照して以下で説明する本発明による運動システムの他の実施形態によれば、対応するプラズマ発生器の真下への容器の正確で信頼性の高い迅速な搬送および位置決めが保証される。
【００２０】
本発明の他の目的および有利な特徴については、特許請求の範囲、本発明の実施形態についての以下の説明および図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図、より詳細には図１から８を参照すると、例えばＰＥＴボトルの内部表面の殺菌および内部表面へのバリア膜の付着など、空中プラズマを使用して容器の表面を処理するためのデバイスは、処理中の容器を搬送し、かつ、位置決めするための運動システム２および複数のプラズマ発生器４を備えている。プラズマ発生器４の各々は、１個の容器に対してすべての処理サイクル（例えば洗浄、活性化、膜の付着および殺菌）を一度で実行するべく設計されており、運動システム内もしくは運動システムに沿って配列された複数の発生器は、複数の容器の同時処理を可能にしている。発生器の各々は、放電（プラズマ）を生成するための処理ガス供給システムおよび電源システムを備えている。
【００２２】
したがって本発明によるデバイスの場合、容器を製造し、かつ、充填するための工業ラインの生産性に合致することができるよう、同時に処理するボトルの数と同じ数のプラズマ発生器が提供される。例えば、空中プラズマによるボトル表面の処理サイクルが３０秒間継続し、工業ラインのボトル生産レートが１秒当たり１０個であると仮定すると、同時にプラズマ処理を実行しなければならないボトルの数は３００個である。一般的な工業生産レートに匹敵するためには、プラズマ処理デバイスは、例えば１０個と１００個の間のボトルを同時に処理しなければならないため、複数のデバイスを並列に配列し、同時処理操作の数を増やすことができる。また、複数の処理デバイスを使用することにより、例えばデバイスが故障した場合および／または操作の保全を実行する必要が生じた場合に、確実に生産レートを維持することができる。
【００２３】
極めて多数の容器を同時に処理する観点からすると、本発明によるデバイスの重要な利点は、大気圧で動作する本発明によるプラズマ発生器が小型であり、かつ、構造が比較的単純であるため、比較的コンパクトな運動システムに組み込むことができることである。また、好ましい実施形態では、プラズマ発生器は、例えば国際出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記載されている条件を満足するべく、前縁が極めて急峻な高周波数もしくは単極性パルスによってプラズマを生成するように構築されている。これらの条件は、大気圧での容器表面の極めて良好な処理を保証し、とりわけ部分的な真空下で実行されるプラズマ処理に関わる問題を回避している。
【００２４】
以下で様々な実施形態に関連してより詳細に説明するように、小型化が可能であり、かつ、必要なプラズマ・パルスを発生することができる、大きく２種類の発生器が存在しており、発生器の各々に提供された制御ユニットによって制御される電源を個々に備え、かつ、パルスを生成するためのインタラプタ・トランジスタを備えた発生器であるか、あるいは放電インピーダンスを高周波インピーダンスおよび高電圧電源インピーダンスに適合させるためのＬＣアダプタを個々に備えた、単一電源ブロックから並列に電力が供給されるプラズマ発生器のいずれかである。
【００２５】
プラズマ発生器は、様々な運動システムを備えることができ、また、様々な運動システムに使用することができる。以下、図１乃至図８を参照して説明する。
【００２６】
図１を参照すると、容器３を処理するためのデバイス１は、第１の実施形態による、ボトルを製造あるいは装荷するステーション６とボトルに充填するためのステーション８の間に配置された運動システム２を備えている。運動システム２は円形コンベヤ１０を備えており、円形コンベヤ１０の上に複数のプラズマ発生器４が取り付けられている。星形車輪１２ａによって容器３がコンベヤ１４ａからプラズマ発生器の真下に配置され、星形車輪１２ｂによって容器３がプラズマ発生器からコンベヤ１４ｂへ搬出される。図１に示すデバイスの場合、容器の処理は、容器（例えばボトル）が円形コンベヤ上を移動している間に実行される。容器は、パレットから、あるいは例えばＰＥＴボトルもしくはガラス・ボトル３の製造に使用されるブロー成形マシンから、コンベヤ１４ａおよび星形車輪１２ａを介して供給される。ボトルが円形コンベヤ上の所定の位置であるプラズマ発生器４の真下に保持されると、直ちに処理が開始される。図には、容器内の空気をアルゴン流もしくは窒素流で追い出すセクタ（ａ）、容器を処理する（バリア膜を付着させる）セクタ（ｂ）、および残留ガスを空気流によって容器から追い出すセクタ（ｃ）の３つの異なる処理セクタが示されている。容器は、星形車輪１２ｂによって円形コンベヤから搬出される。コンベヤ１４ｂは、ボトルを充填ステーション８へ給送している。バリア膜の付着を目的とした処理が実行されるだけではなく、同時に殺菌処理が施されるため、容器を再汚染する危険を制限するためには、充填ステーション８までの移動距離を最短にしなければならない。従来の手段を講じることによって容器の再汚染を確実に防止し、かつ、確実に無菌状態に維持することができる。
【００２７】
また、このデバイスは、あらゆる残留ガスを追い出し、かつ、容器を冷却する役割を果たす換気システム１５を備えることもできる。
【００２８】
プラズマ発生器の各々は、ガスを供給するためのシステムおよび図８乃至１４ｅに示す実施形態のうちの１つに関連して説明するように構築することができるプロセス制御ユニットを備えた、あるいはプロセス制御ユニットに接続された、電力を供給するためのシステムを備えている。また、発生器の各々は、容器を回転させるための機構を備えることができ、あるいは機構に接続することができる。
【００２９】
図１の場合、容器の処理は、円形コンベヤによって支えられた容器が移動している間に実行される。この場合、摩擦接合を介してキャリア・ガスが供給され、電気摩擦接触を介して電力が供給される（図１には図示せず）が、容器の表面全体にわたる一様な処理を保証するための手段、例えば国際出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記載されている実施形態のいくつかの中で提案されているような手段を講じる場合、容器を回転させるためのデバイスは省略することができる。
【００３０】
図２は、プラズマ処理デバイス１の他の実施形態を示したもので、１つの容器グループに対して「バッチ」でプラズマ処理が実行されている。この実施形態の場合、容器３は、容器３が静止状態にある間に処理されるため、摩擦接合および電気摩擦接触を提供する必要はない。コンベヤ１４ａから供給される容器は、蓄積チャンバ１８に蓄積され、蓄積チャンバ１８から処理ゾーン２０へ搬送される。容器は、処理ゾーンでボトル毎に複数のプラズマ発生器４によって同時に処理される。容器は、次に分配チャンバ２２に入り、コンベヤに戻る。摩擦による電気接触を保証するためのエレメントを必要としないため、この構造は有利である。
【００３１】
図３は、図２に示すデバイスの横断面図を示したものである。容器、例えばＰＥＴボトルは、コンベヤ１４ａを介して生産ラインから供給される。容器は蓄積チャンバ１８（図３には図示せず）に入り、コンベヤ２２ａによって処理ゾーン２０に供給される。容器は、処理ゾーンで、容器の口と接触するキャップ２６を備えたプラズマ発生器４のうちの１つの真下にある回転機構２４の上に取り付けられる。容器の口とキャップの接触圧は、例えばばね２８によって提供される。管状電極（図３には図示されていないが、図８乃至１４ｅに関連してより詳細に説明する）を介して、ガス混合物であっても良い処理ガスがキャップに供給される。管状電極は、プラズマ発生器のボディ３２内に配置されている電源システム３０から処理すべき容器への電流の通路を保証している。プラズマ発生器は、電源システム３０の他に、ガス分配器３４として提供されている、主として管、電気弁および蒸発器（図３には図示せず）からなるガス給送システムを備えている。電力源およびガス分配器は、同じくプラズマ発生器のボディ内に取り付けられている制御ユニットすなわちマイクロコントローラ３６によって制御されている。ガスの入口３８および電力の入力部４０は、プラズマ発生器の上部部分に設けられている。回転機構２４は、処理中の容器の回転を保証するための電動機を備えることができる。
【００３２】
また、デバイスは、容器のための換気システムを備えることも可能であり、それによりあらゆる残留ガスの排気および処理中の容器の冷却を保証することができる。
【００３３】
処理が終了した容器は、コンベヤ２２ｂ上で検索され、出口チャンバ１８ｂ（図２参照）を介して、充填ステーションに向かうコンベヤ１４ｂに給送される。
【００３４】
図４は、本発明の一バージョンを示したもので、軸４４の周りにピボットする案内手段を備えた運動システムの装荷機構４２ａによって処理ゾーン２０に容器３が給送されている。
【００３５】
このバージョンでは、行４６ａから４６ｂに対して連続的に処理が実行される。運動システムの１つの行に容器３が装荷されると、直ちにプラズマ表面処理が開始される。この行の容器の処理が進行している間に他の行に容器が装荷される。１つの行の処理が終了すると、装荷操作に使用される操作と同様の搬出機構４２ｂによって直ちに容器が搬出される。２つの移行ゾーン４８が、正確で、かつ、円滑な容器の移動を保証している。このデバイスによれば、図３のデバイスと比較すると、容器を蓄積するためのチャンバおよび容器を搬出するためのチャンバが不要である、という利点が提供され、したがって図１および２のシステムと比較するとデバイスが小型になっている。
【００３６】
図５は、複数行のボトルの装荷と搬出を同時に保証する運動システムを備えた、プラズマを使用して容器の表面を処理するための本発明によるデバイスを示したものである。このデバイスには、図８および９に示すようなプラズマ発生器を使用することができる。水（もしくは何らかの他の冷媒）、処理ガスおよび電力を供給するシステムは、処理中の行４６の真上および真下に配置されている。２台のコンベヤ２２ａおよび２２ｂが、この行４６に平行に取り付けられ、また、これらのコンベヤに沿って、コンベヤ１４ａから処理ゾーン２０に到着するボトル３の位置決めと、処理ゾーンから搬出コンベヤ２２ｂへのボトルの搬出を同時に保証する装荷デバイス４２ａおよび搬出デバイス４２ｂが提供されている。
【００３７】
この設備は、次のように機能している。ボトルがコンベヤ１４ａを介して到着し、まとめて密に詰め込まれる。まとめて密に詰め込まれたボトルは、停止手段５０で停止し、圧縮空気システム５２によって互いに分離され、行４６としてまとめて水平方向Ｈに処理ゾーン２０へ搬送される。処理ゾーン２０でボトルが電極５４ａと５４ｂの間の真下および真上から取り出される。吸引ユニット５２が容器を解放し、初期の位置４２ａに戻る。次に容器の内部表面のプラズマ処理が開始される。この間に上で説明した操作が装荷コンベヤに対して繰り返される。したがって可能な限り速く、かつ、時間を何らロスすることなく後続するボトルを処理ゾーンに給送することができる。
【００３８】
処理が終了すると、続いて処理ゾーンから処理済みボトルが搬出される。この時、吸引ユニットが搬出機構側からボトルに向かって移動し、ボトルが電極５４ａ、５４ｂから解放され、続いて吸引ユニットによってボトルが搬出機構２２ｂに向かって移動する。吸引ユニットからボトルが解放されると、充填ステーションに向かって処理デバイスから離れる。
【００３９】
例えば１時間当たりＫ＝１０，８００個のボトル、つまり１秒当たり３個のボトルを処理しなければならないと仮定し、また、処理時間を例えばＴ＝３０秒と仮定し、ボトルの置換えに必要な時間（装荷＋搬出）τが例えば３秒であり、ボトルの直径ｄが例えば０．０６ｍであり、また、個々のボトルに必要な空間の長さｌが例えば０．１ｍ／ボトルであると、この設備の空間の数は、
Ｎ＝（Ｔ＋τ）．Ｋであり、この例では、
Ｎ＝（３０＋３）．３〜２００
である。この設備の長さは、
Ｌ＝Ｎ．ｌであり、この例では、
Ｌ＝１００．０ ． ０．１＝１０ｍ
である。この設備の幅は、
Ｂ＝２ａ＋ｂ＋２ｃ
である。ａはゾーン４および５の幅（〜０．３ｍ）であり、ｂはゾーン１の幅である。また、ｃはコンベヤの幅（〜０．１ｍ）である。この例では、Ｂは、〜０．９ｍである。
【００４０】
コンベヤに沿ったボトルの速度は、
Ｗ＝Ｎ．ｄ／Ｔ＋τ＝Ｋ．ｄ
より速い速度でなければならず、この例では、Ｗ＝０．１８ｍ／秒である。
【００４１】
給送コンベヤ上のボトルの分離に必要な時間は処理時間の中に含まれているため、設備の生産性は、その分離時間には左右されないが、分離時間の長さは、ｔｄ≦Ｔ−Ｌ／Ｗの関係を満足しなければならない。
【００４２】
速度Ｗは、必要に応じて変更することができる。この構成の利点は、設備が小型であり、ボトルを搬送するラインに設置することができることである。
【００４３】
上で説明したデバイスの欠点は、ボトルを分離し、かつ、移動させるための機構がかさ張る（≧１０ｍ）ことである。また、ＰＥＴボトルが極めて軽く、横運動を受けるとバランスを失うことがあることである。
【００４４】
図６は、ボトル３を連続的に装荷し、かつ、連続的に搬出する直線型設備を略図で示したものである。
【００４５】
プラズマ発生器は一列に並んでおり（行４６）、装荷コンベヤ２２ａおよび搬出コンベヤ２２ｂは、この行の両側に配列されている。処理ゾーン２０における行４６に対応するボトルの位置決め、および処理ゾーンからのボトルの搬出は、ロボット５６を制御することによって連続的に個別に実行される。
【００４６】
この設備は、次のように機能している。ボトル３が装荷コンベヤ２２ａから連続的に到着し、停止手段５０に接触することによって装荷コンベヤ上で互いに密に詰め込まれる。装荷ロボット５６ａは、行４６に平行に、例えば右から左へ向かって移動し、その吸引ユニットを使用してコンベヤ上のボトルを保持し、保持したボトルを最も近くの処理位置に配置する（空になった装荷コンベヤ２２ａ上の空間は、他のボトルによって直ちに占有される）。次にロボットが１８０°回転し、ボトルを処理ゾーンに正確に配置する。上部電極および下部電極がボトルをつかみ、吸引ユニットがボトルを解放すると、ロボットが移動して同じ操作が実行され、プラズマ発生器４の真下の隣接する処理位置が装填される。ロボットが１つの方向における行４６の末端に到達すると、速やかに元の位置に復帰し、上で説明したプロセスが繰り返される。
【００４７】
ボトルの搬出は、ロボット５６ｂによって対称的に実行される。ロボット５６ｂは、その吸引ユニットを使用して処理済みのボトルを保持し、保持した処理済みのボトルを搬出コンベヤ２２ｂに載せる。
【００４８】
ロボットがラインの末端に到達すると、速やかに元の位置に復帰する。ボトルは、運動システムの高速コンベヤ、例えば空気コンベヤによって搬送される。
【００４９】
システムを適切に機能させるための満足すべき条件は、Ｗ．Δｔ≧２ｄ−ｌである。Δｔは、隣接する２つの処理ゾーンにおける搬出と搬出の間の経過時間である。この場合、ライン全体の幅は不変である。コンパクトで、自由度の数が多く、かつ、高い精度で動作するロボットを使用することが有利である。この実施形態の利点は、ボトルを分離するためのシステムを必要としないことであり、装荷デバイスおよび搬出デバイスに必要なスペースは極わずかである。
【００５０】
図７ａおよび７ｂは、本発明による、ボトルを搬送するための空気コンベヤを有する運動システムを備えたデバイスの他の実施形態を示したものである。この実施形態では、処理ラインは、ボトルを製造し、かつ、充填するラインのための空気コンベヤと一致している。したがってデバイスは、ボトルを製造し、かつ、充填するラインの空気コンベヤの上に取り付けられており、プラズマによる表面処理は処理ゾーン２０で実行され、ボトルの装荷／搬出は、付属部分２２ａおよび２２ｂの中で実行されている。プラズマ処理ゾーンの主要部分は、電極５４ａ、５４ｂ、個々のボトル３の真上に配置されたプラズマ発生器４、およびボトルを処理ゾーンへ移動させ、かつ、位置決めするための機構を備えている。
このデバイスは、以下に示すように機能している。
【００５１】
従来の空気コンベヤの場合と同様、ボトルの首６４を支持するためのレールとして機能している空気圧搬送通路６２に沿ったダクト６０から供給される加圧空気によってボトルが押される。ボトル・カウンタによって、処理ステーションの数つまりプラズマ発生器４の数に対応する必要な数のボトルの入場が許可される。正確に位置決めされた停止手段によって正確な位置でボトルが停止し、分離／位置決め手段によって個々のプラズマ発生器４の真下にボトルが配置される。他の分離手段、例えばスクリュー・コンベヤすなわち円錐歯を備えたコーム、さらにはボトルの存在を示すフォトダイオードからの信号によって逐次起動される停止手段を使用することも可能である。ボトル位置決め機構によってボトルがプラズマ発生器の電極５４ａおよび５４ｂの軸に沿って正確に配置される。処理ゾーン２０内の気送管を形成している壁６１は、ボトル３へのアクセスを提供するべく移動させることができる。上部電極５４ａは下に向かって移動し、下部電極５４ｂは上に向かって移動する。下部電極５４ｂは、ボトルをフリクション・シューを介して回転させるための機構を備えている。ボトルの首６４は、ボトルが回転している間、上部電極のハウジングの下部部分６６の上をスライドする。下部電極の上に取り付けられたばね（図示せず）が、一方ではボトルと下部電極の間に摩擦が生じないことを保証し、他方では上部電極のハウジング（ハウジングは例えばテフロン（登録商標）でできている）とボトルの首の間の適切な摩擦を保証するために必要な圧力を付与している。処理ガスとして使用するガス混合物がボトルに充填されると、プラズマによる表面処理が開始される。
【００５２】
この間、気送管６１を構成している移動可能な２つの部分が、ボトル処理中における電界の配電線に対するあらゆる妨害およびあらゆる影響を回避する方法で互いに遠ざかる方向に移動する。電極に電力が供給され、膜を付着させるプロセスが開始される。一定の期間Ｔが経過するとプロセスが終了し、上で説明したすべての操作が反対方向に実行される。空気流によってボトルがフラッシングされ、電極から解放され、空気流によって搬出される。
【００５３】
この実施形態の利点は、
−小型であること
−単純であること
−ボトルを供給し、かつ、搬出する速度が速いこと
−ボトルが落下し得ないこと
−容積および形状が異なるボトルに対する設備の適合性が良好であること
である。
【００５４】
設備の長さＬは、生産レートＮ、個々のボトルに対する処理サイクルの継続期間Ｔおよびプラズマ発生器の幅ｌによって決まる。
【００５５】
１０，０００ボトル／時間、Ｔ＝３０秒、ｌ＝０．１ｍの場合、得られる値Ｌは１０ｍである。設備の横方向の寸法Ｂは、処理ゾーンを形成している発生器の行数で決まり、１行乃至２行の場合、Ｂは０．５ｍである。ボトルの装荷継続期間および搬出継続期間はボトルの平均移動速度で決まり、例えば１０ｍ／秒程度である。したがって装荷および搬出の総継続期間がτ＝２秒を超えることはない。
【００５６】
処理ゾーン内への運動線に沿った複数の発生器のコンパクトな設置を可能にするためには、プラズマ発生器４の一般的な形状は、図８に示すような単一ブロック列であるか、あるいは図７ａもしくは図９に示すような複数のブロックであることが有利であり、また、プラズマ発生器の幅は、ボトルの直径あるいは容器の幅ｌに近いか、あるいはそれより若干大きいことが有利である。一例として、容積が０．７ｌで、図８に示す形状を有するＰＥＴボトルを処理する場合、本発明によるプラズマ発生器は、幅ｌが約８０ｍｍ、高さＨが約５００ｍｍで構築することができる。図８に示す実施例では、容器３は、所定の位置におけるボトルの保持を可能にし、かつ、ベルヌーイ効果によってボトルの傾斜を防止する空気導管５７を備えた回転機構２４の下部回転サポート５５によって支持されている。このバージョンでは、列として提供されているプラズマ発生器は、図３に関連して既に説明したすべてのエレメントを備えており、同じ参照数表示が使用されている。また、図８には、国際出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記載されているように、分岐したフィラメント５９網の形態で生成される放電が示されている。
【００５７】
図７ａを参照すると、プラズマ発生器は、電気パルスを配電するためのブロック３０（電源システム）、ガスを分配するためのブロック（ガス供給システム）および制御ユニット３６からなる複数のブロックを備えている。
【００５８】
図７ａに示す電力配電ブロック３０では、正極性および負極性の直流高電圧（例えば＋２０ｋＶおよび−２０ｋＶ）を得るべく、整流器３３によって最初に電源網（３８０Ｖ／２２０Ｖ、５０Ｈｚ）からの交流が整流され、次に、高周波インタラプタ・トランジスタ３１によって電流がパルスに変換されている。
【００５９】
ガス分配ブロック３４にはマニホルド３７が含まれており、複数のガス成分が電気弁３９を介してマニホルド３７に供給されている。アルゴンなどのキャリア・ガスによって有機金属化合物の蒸気をマニホルドに供給することも可能である。
上で言及したブロックは、制御ユニット３６によって起動され、かつ、制御されている。
【００６０】
ガス供給システム３４は小型化され、ガスの流量に対する空間（管、弁）の容積Ｖの比率に対応する、電気弁３９が動作を開始する時点と容器の充填が開始される時点の間の経過時間Δが、第１の操作（例えばアルゴンもしくは窒素を使用した容器のフラッシング）の継続期間と静止状態（つまり流量が静止している状態）の継続期間の間の差より短くなる方法で、処理すべき容器から最短距離の位置に配置されている。
【００６１】
このデバイス、詳細には上で説明したデバイスの運動システムと共に使用することができ、かつ、小型で合理的に低コストであるという基準を満足するプラズマ発生器に関しては、本発明のフレームワークの中で３つのタイプのプラズマ発生器が提案されている。提案されている３つのタイプは、国際出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記載されている発明の中で記述されている、極めて品質の高いプラズマ処理の極めて有効で、かつ、大気圧下での実行を可能にする基準に合致する放電を生成することができることに留意されたい。この点に関して、本発明の目的は、とりわけ、上で言及した国際出願の中に記述されている有利な基準を満足する電気パルスを使用して放電を生成することである。
【００６２】
本発明に使用することができる３つのタイプのプラズマ発生器は、要するに次の３つである。
【００６３】
１．直流をＨＦパルスに変換するための半導体キーを使用し、かつ、放電を生成することによって、個々の高周波（ＨＦ）発生器から処理すべき容器の各々に個々に放電を供給するプラズマ発生器。
【００６４】
２．放電を生成するためのトランジスタを使用することによって、高周波電流を発生する個々の発生器から処理すべき容器の各々に個々に放電を供給するプラズマ発生器。
【００６５】
３．放電を生成する複数のプラズマ発生器に供給する中央高周波高出力電流源から、実質的に同じパラメータの電気パルスで並列に放電を供給するプラズマ発生器。
【００６６】
本発明によるプラズマ発生器は、工業的に許容可能なコストおよび大きさのデバイスを提供している点で、嵩張り、かつ、複数のボトルに個別に電力を提供するには不適切な二極管を使用した従来の高周波発生器とは異なっている。本発明のフレームワークの中で提案されている発生器のタイプは、プラズマ発生器の小型化だけでなく、国際出願ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記述されている基準を満足する前縁、持続期間および周波数を有する電流パルスを使用した放電の生成を可能にしている。
【００６７】
最初に、上で言及した第１のタイプのプラズマ発生器について調査する。
第１のタイプのプラズマ発生器には、負荷（プラズマ放電）が動的負荷である場合の周波数の安定性を保証する外部励起スキームに従って高周波電界トランジスタが使用されている。
【００６８】
従来の発生器スキームの場合、トランジスタの寄生容量の望ましくない効果（ミラーの容量効果）のため、動作範囲における時間が長くなり、そのためにこのような発生器の動作周波数は、１５０〜２００ｋＨｚを超えていない。
【００６９】
図１２を参照すると、本発明は、１ＭＨｚと１００ＭＨｚの間の周波数を得るために、提案されているプラズマ発生器が電界トランジスタを備えており、「ミラー」容量の影響がＣ１Ｃ２Ｃ５Ｒ２Ｒ３Ｒ４回路によって補償される点で知られている構造とは異なっている。この補償には、トランジスタＴのゲートへの、変圧器ＴＭから上で言及した（振幅−位相）回路を介して出力される電圧の一部の伝達が利用されている。トランジスタＴのゲートで、伝達された電圧の一部が同相で制御電圧に加えられ、それにより入力パルスの開始時および終了時における、ゲートの容量を再充電する電流の二次微分が増加し、かつ、トランジスタのなだれ状態が条件付けされる。このような条件の下に、トランジスタのスイッチング時間が実質的に短縮され、かつ、周波数が高くなり、それにより書類ＰＣＴ／ＩＢ０２／０１００１に記載されているプラズマ生成の要求事項、詳細にはパルス前縁の１μｓｅｃ未満の持続期間に関連する要求事項を満足している。
【００７０】
例えば図１１に示すように電界トランジスタを並列に取り付ける場合、この原理を使用することができる。この場合、電界トランジスタの数は、必要な出力電力によって決まる。
【００７１】
周波数を自動的に調整するための従来のシステムを使用して、プラズマ発生器の安定した機能を保証し、かつ、例えばプラズマ発生器の特定のエレメントの加熱によって生じる周波数の振動を防止することができる。
【００７２】
［実施例１．１］
空中プラズマ放電をＰＥＴボトル内におけるフィラメント網の形態で生成するための発生器が構築された。個々のボトルに対する発生器のパラメータは以下の通りである。
発生器の周波数：８８０ｋＨｚ
１パルス当たりの電力出力：６ｋＷ
寸法：直径：７０ｍｍ
高さ：４００ｍｍ
電源：３００Ｖ（直流）
【００７３】
回路には、並列に取り付けられた６個の２ＳＫ２６１１タイプのトランジスタおよびドライバＴＬＰ２５０（東芝製）（図１２のＤ１）が利用されている。
【００７４】
図９に示す第２のタイプの高周波発生器は、高電圧高速スイッチング・トランジスタをベースにしており、小型で、二極管および共振輪郭が存在していない点で従来の発生器とは異なっている。
【００７５】
放電電極を例えば直流の高電圧源の正極および負極に接続することによって高電圧／高周波数を得ている。
【００７６】
接続部の周波数および電圧の変調はコンピュータによって制御されており、１ＭＨｚと１００ＭＨｚの間の周波数を得ることができる。
【００７７】
インタラプタ・トランジスタ（すなわちスイッチング・トランジスタ）３１は、処理すべき容器、例えばＰＥＴボトルの真上に置かれている。
【００７８】
インタラプタ・トランジスタは、外部高電圧二極源およびコンピュータに接続された制御ユニット３６に接続されている。
【００７９】
２つのトランジスタＴ１およびＴ２に基づくブリッジ・スキームを使用する場合、外部単極高電圧電流源を使用することができる。
【００８０】
高速高電圧インタラプタ・トランジスタ３１は、一方が、外部二極高電圧電流源の極に接続された２つの端子５５ａおよび５５ｂを介して、容器３（例えばＰＥＴボトル）に電流が流入する電極５４ａに接続され、もう一方が端子５７を介して制御ユニット３６に接続されている。
【００８１】
［実施例２．１］
図１０を参照すると、ＨＴＳ ３０１−０３−ＧＳＭタイプ（Ｂｅｈｌｋｅ社製）の高電圧／高速インタラプタ・トランジスタ３１を使用した、ＰＥＴボトル内部の分岐網の形態でパルス放電を生成するための発生器が構築されている。
【００８２】
インタラプタは、ＲＣ回路（Ｒ１、Ｃ１、Ｒ２、Ｃ２）を介して高電圧二極源５９（−１２ｋＶ、＋１２ｋＶ、２５ｋＷ）から電力が供給されている。
【００８３】
管状金属電極５４ａは、プラスチック容器３の首６４の近傍に配置されている。ヘキサメチルジシロキサン蒸気を含有した発生器ガスが電極を介して導入されている。交番する高電圧の周波数およびその変調は、コンピュータ７０によって出力される制御パルスによって決定されている。分岐網の形態の放電は、この方法で容器の内部表面に沿って生成され、不浸透性ＳｉＯｘ膜が形成される。酸素に対するＢＩＦ（バリア不浸透係数）は６０である。
【００８４】
使用されているインタラプタ・トランジスタ３１は、図１１に示すように高電圧電界トランジスタをベースとしており、高電圧電流源に直列に接続され、該高電圧電流源から電力が供給されている。このデバイスは、前縁がナノ秒程度のパルスを引き渡すことができる高電圧光電子セパレータを使用している点で従来のデバイスとは異なっている。
このインタラプタは、以下のように機能している。
【００８５】
トランジスタのスイッチ・オンおよびスイッチ・オフは、一次巻線が直列に接続された変圧器９２上の電源９１（〜５０ｋＨｚ）から電力が供給されているドライバ９０によって実行される。変圧器９２はフェライト・コアを有しており、絶縁樹脂中に浸されている。半導体ブリッジ９３によって二次巻線の交番電圧が整流され、ドライバ９０に引き渡される。パルス発生器９４によってパルス・パケットが生成され、高電圧光対９５を介してドライバに導かれる。光ファイバによってフォトダイオード上の半導体レーザの光パルスを送信することも可能である。
【００８６】
図１３は、上で言及した第３のタイプによるプラズマ発生器、つまり電流の分配およびガスの混合が中央で実行されるタイプのプラズマ発生器を備えたデバイスを示したものである。
【００８７】
プラズマ処理サイクルは、中央制御ユニット１３６によって制御され、かつ、コンピュータ７０によって記録される。コンピュータは、マイクロコントローラ２３６が使用するプログラム（ソフトウェア）を画定している。マイクロコントローラ２３６は、プログラムされている電流源１３０の機能をライン７２を介して自動的に制御し、プログラムされているガス混合器１３４の機能をそれぞれ制御電気弁１３９の前後のライン７４および７６を介して自動的に制御し、プログラムされている蒸発器７８の機能を戻り「温度」信号７９に基づいて自動的に制御し、また、プログラムされている回転モータ８０の機能をライン８２を介して自動的に制御している。ガス混合物は、マニホルド１３７を介してプラズマ発生器４のセットに供給される。
【００８８】
単一の発生器から、特別な手段を講じることなく、そのパラメータの挙動が時間の経過に対して実質的に非線形である複数の放電（２００〜３００）を同時に発生させることは困難である。
【００８９】
本発明による第３のタイプの発生器の場合、従来の高周波電流源を使用することができ、また、適切な信号を三極管のゲートに送信している従来の方法を使用して高周波信号を変調することができる（つまり、時間の経過に対して所与の形状および所与の大きさを有するパルスを得ることができる）。本発明によれば、容器内の放電は、処理すべき容器の真上に、処理すべき容器にもたらされるＨＦラインの誘導損失および容量損失を実質的に無視することができるだけの距離を隔てて配置されたプラズマ発生器内に設けられた、例えば図１４ａ乃至１４ｅに示すような個々のＬＣアダプタを介して供給される。列の直径は、容器、例えばＰＥＴボトルの直径（７０ｍｍ）を超えることはない。
【００９０】
ＬＣアダプタは、同軸ケーブル８１によってプラズマ発生器に接続されている。技術要求事項に応じて、１つまたは２つの輪郭を有するＬＣアダプタを使用することができる。
【００９１】
［実施例３．１］
平均出力が２．４ｋＷで、パルス出力が４２ｋＷの高周波発生器（１３．５６ＭＨｚ）が使用された。０．５ｌのＰＥＴボトルにバリア膜を形成するために必要な出力は、Ｐ（平均）＝０．４ｋＷおよびＰ（パルス）＝７ｋＷであった。放電の数は６個であり、ＬＣアダプタの数も６個であった。出力インダクタンスＬを自動変換する、輪郭が１つのアダプタが使用された。図１４ａは、このアダプタの回路図を示したものである。
【００９２】
このアダプタのパラメータは、
Ｃ＝２５０ｐＦ；Ｌ＝０．５μＨ
である。
【００９３】
調整は、巻線Ｌの接触点を変化させることによって実行される（この調整は、所与の負荷Ｒ、例えばボトルに対して一度実行される）。
【００９４】
［実施例３．２］
平均出力が４０ｋＷで、パルス出力が７００ｋＷの高周波発生器（１３．５６ＭＨｚ）が使用された。０．５ｌのＰＥＴボトルにバリア膜を形成するために必要な出力は、Ｐ（平均）＝０．４ｋＷおよびＰ（パルス）＝７ｋＷであった。選択された負荷（この場合、０．５ｌのＰＥＴボトル）の数は１００個であり、ＬＣアダプタの数も１００個であった。ここで使用された輪郭が２つのアダプタ・デバイスの特徴は、輪郭が１つのアダプタと比較すると、発生器に対する負荷の影響が小さいことである。図１４ｂは、このＬＣアダプタを略図で示したものである。
【００９５】
このアダプタのパラメータは、
Ｃ１＝２５０ｐＦ；Ｌ１＝０．５μＨ
Ｃ２＝８５ｐＦ；Ｌ２＝０．８μＨ
である。
【００９６】
負荷Ｒによる調整がインダクタンスＬ１およびＬ２を変化させることによって実行された。キャパシタンスＣ１およびＣ２は一定であり、その大きさは可変真空キャパシタンス未満であった。
【００９７】
１００個の負荷用に１００個のアダプタを備えたこのような発生器を使用して、１００個のＰＥＴボトルを同時に処理することができる。
【００９８】
［実施例３．３］
分岐したフィラメントで表面放電を生成するべく高周波パルス発生器が使用された。高周波発生器からアダプタを介して電力が供給される。図１４ｃに示す共振並列回路システムがデバイスに使用されている点で既存のデバイスとは異なっている。
【００９９】
コンデンサＣ１（＝１００ｐＦ）は分離コンデンサであり、コンデンサＣ２（＝３０〜１００ｐＦ）は調整コンデンサである。使用したインダクタンスはＬ（＝０．５μＨ）であった。このデバイスは、１つの工程への適合を可能にしている。放電に使用されるエネルギーの４倍乃至５倍にもなる既存のシステムと比較すると損失が減少している。
【０１００】
［実施例３．４］
アダプタのない従来の高周波発生器である高周波パルス発生器が使用され、独立して励起された。自動変換デバイスおよび変換デバイスは、図１４ｄおよび１４ｅに示すように設計された。
【０１０１】
これらの解決法は、アダプタ内で生じる損失を除去する利点を有しており、多数の同じ負荷の接続を可能にしている。この実施例では４つのパルス放電が同時に実行され、その平均出力は０．３ｋＷであった。変換係数は、１．１〜１．３であった。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明による空中プラズマを使用して容器の表面、詳細にはボトルの表面を処理するためのデバイス、詳細には運動システムを示す簡易平面図である。
【図２】本発明による空中プラズマを使用してボトルの表面を処理するためのデバイスの他の実施形態、詳細には運動システムを示す簡易平面図である。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って取った、本発明による空中プラズマを使用してボトルの表面を処理するためのデバイスの簡易横断面図である。
【図４】本発明による空中プラズマを使用してボトルの表面を処理するためのデバイスの他の実施形態、詳細には運動システムを示す簡易平面図である。
【図５ａ】本発明による空中プラズマを使用してボトルの表面を処理するためのデバイスの他の実施形態、より詳細には運動システムを示す簡易平面図である。
【図５ｂ】図５ａに示すデバイスの一部を示す側面図である。
【図６】本発明による空中プラズマを使用してボトルの表面を処理するためのデバイスの他の実施形態、より詳細には運動システムを示す簡易平面図である。
【図７ａ】本発明による空中プラズマを使用してボトルの表面を処理するためのデバイスの他の実施形態の簡易斜視図である。
【図７ｂ】処理中のプラズマ発生器の一部およびボトルの一部を示す簡易横断面図である。
【図８】本発明による処理中のプラズマ発生器の実施形態およびボトルの実施形態を示す簡易図である。
【図９】本発明によるデバイスのトランジスタ・プラズマ発生器の他の実施形態の機能を示す図である。
【図１０】本発明の他のバージョンによるトランジスタ発生器の電源を示す簡易図である。
【図１１】本発明の他のバージョンによる発生器の高電圧光セパレータを備えた電源の回路図である。
【図１２】本発明の他のバージョンによる、電界トランジスタの使用をベースとした発生器の電源の回路図である。
【図１３】中央電源ブロックから複数のプラズマ発生器に電力を供給する電源を備えた、本発明によるデバイスの実施形態の略図である。
【図１４ａ】複数の発生器が中央電源ブロック、例えば図１３に示す中央電源ブロックに接続された場合における、ＬＣアダプタを備えたプラズマ発生器の電源の他のバージョンの回路図である。
【図１４ｂ】複数の発生器が中央電源ブロック、例えば図１３に示す中央電源ブロックに接続された場合における、ＬＣアダプタを備えたプラズマ発生器の電源の他のバージョンの回路図である。
【図１４ｃ】複数の発生器が中央電源ブロック、例えば図１３に示す中央電源ブロックに接続された場合における、ＬＣアダプタを備えたプラズマ発生器の電源の他のバージョンの回路図である。
【図１４ｄ】複数の発生器が中央電源ブロック、例えば図１３に示す中央電源ブロックに接続された場合における、ＬＣアダプタを備えたプラズマ発生器の電源の他のバージョンの回路図である。
【図１４ｅ】複数の発生器が中央電源ブロック、例えば図１３に示す中央電源ブロックに接続された場合における、ＬＣアダプタを備えたプラズマ発生器の電源の他のバージョンの回路図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器を搬送するための運動システムと、大気圧で動作する、それぞれ１個ずつ前記容器を処理するように適合された複数のプラズマ発生器とを備えた、プラズマを使用して前記容器の表面を処理するためのデバイスであって、プラズマ発生器の各々が、処理ガス供給システムと、インタラプタとして機能する少なくとも１つのトランジスタもしくはＬＣアダプタを備えた、電流パルスを供給するべく適合された電源システムとを備えたデバイス。
【請求項２】
プラズマ発生器の各々が、容器の直径あるいは幅に近い直径あるいは幅、もしくは若干大きい直径あるいは幅を有する列として提供されたことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記電源システムが、電流パルスの振幅、前縁の勾配、周波数および連続する２つのパルス間の経過時間を制御するべく適合された制御ユニットを備える、あるいは該制御ユニットに接続されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記プラズマ発生器が、前記運動システムの円形コンベヤ上に並んで配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記運動システムが、前記容器を蓄積するためのゾーンを備え、かつ、複数の発生器が、容器をバッチ処理するべく前記運動システムの上方に配置されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記電源システムが電流源を備えたことを特徴とし、かつ、前記ガス供給システムがガス分配器を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記電流源、前記ガス分配器および制御ユニットが、個々の容器のプラズマ処理プログラムを個別に決定するマイクロコントローラを備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記電流源、前記ガス分配器および前記マイクロコントローラが、同じハウジング内に提供される、あるいは処理すべき前記容器の上方のブロックとして提供されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記容器の装荷をプラズマ処理ゾーン（２０）に導くためのピボット・ガイドを備えたことを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記処理ゾーンが、前記容器の処理が前記容器の装填中および装填終了後に行毎に実行される方法で容器を複数の行で保管するための行を備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記処理ゾーン（２０）の上流側および下流側に、それぞれ前記行の容器を前記処理ゾーンの行に配置し、かつ、前記処理ゾーンから前記容器を搬出するために使用されるコンパートメント化された２つの相補ゾーンを備えたことを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項１２】
三極管のゲートに送信される信号によって決定される電気パルスを生成する高周波電流発生器を備えた中央電流源を備え、前記ＬＣアダプタを介して、個々の前記容器内のフィラメント網の形態で放電を生成するべく、前記高周波パルスがプラズマ発生器の各々に並列に送信されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記デバイスの前記電流源が、プラズマ発生器の各々の個々の高速高電圧インタラプタ・トランジスタに供給する中央高電圧二極直流源を備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記デバイスの前記電流源が、２つの高速高電圧インタラプタ・トランジスタからなるブリッジを備えた前記プラズマ発生器に、「フィラメント網」の形態の放電を生成する方法で供給する中央高電圧単極直流源を備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記デバイスの前記電流源が、信号がコンピュータによって変調されるＣＲ振幅−位相回路を個々に有する個別の電界トランジスタ・システムを備えた前記プラズマ発生器に供給する中央高電圧直流源を備え、前記個別の電界トランジスタ・システムの各々が、処理すべき前記容器の内部表面上の「フィラメント網」の形態で放電させるべく電流を供給することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１６】
電流パルスを発生する前記回路の高出力エレメントが、非定常熱伝達状態で機能する方法で冷却されることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記運動システムが、前記容器が空気流によって移動する空気圧搬送通路（６２）を備え、前記容器への発生器電極（５４ａ）のアクセスを可能にするべく、前記空気圧搬送通路を前記デバイスのプラズマ処理ゾーン（２０）内で移動させることができることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記制御ユニットが、前記容器のプラズマ処理に使用する処理ガスを構成するガス混合物を形成するためのガス分配部分のプログラムの実行を制御することを特徴とする請求項３に記載のデバイス。
【請求項１】
容器を搬送するための運動システムと、大気圧で動作する、それぞれ１個ずつ前記容器を処理するように適合された複数のプラズマ発生器とを備えた、プラズマを使用して前記容器の表面を処理するためのデバイスであって、プラズマ発生器の各々が、処理ガス供給システムと、インタラプタとして機能する少なくとも１つのトランジスタもしくはＬＣアダプタを備えた、電流パルスを供給するべく適合された電源システムとを備えたデバイス。
【請求項２】
プラズマ発生器の各々が、容器の直径あるいは幅に近い直径あるいは幅、もしくは若干大きい直径あるいは幅を有する列として提供されたことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記電源システムが、電流パルスの振幅、前縁の勾配、周波数および連続する２つのパルス間の経過時間を制御するべく適合された制御ユニットを備える、あるいは該制御ユニットに接続されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記プラズマ発生器が、前記運動システムの円形コンベヤ上に並んで配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記運動システムが、前記容器を蓄積するためのゾーンを備え、かつ、複数の発生器が、容器をバッチ処理するべく前記運動システムの上方に配置されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記電源システムが電流源を備えたことを特徴とし、かつ、前記ガス供給システムがガス分配器を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記電流源、前記ガス分配器および制御ユニットが、個々の容器のプラズマ処理プログラムを個別に決定するマイクロコントローラを備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記電流源、前記ガス分配器および前記マイクロコントローラが、同じハウジング内に提供される、あるいは処理すべき前記容器の上方のブロックとして提供されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記容器の装荷をプラズマ処理ゾーン（２０）に導くためのピボット・ガイドを備えたことを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記処理ゾーンが、前記容器の処理が前記容器の装填中および装填終了後に行毎に実行される方法で容器を複数の行で保管するための行を備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記処理ゾーン（２０）の上流側および下流側に、それぞれ前記行の容器を前記処理ゾーンの行に配置し、かつ、前記処理ゾーンから前記容器を搬出するために使用されるコンパートメント化された２つの相補ゾーンを備えたことを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項１２】
三極管のゲートに送信される信号によって決定される電気パルスを生成する高周波電流発生器を備えた中央電流源を備え、前記ＬＣアダプタを介して、個々の前記容器内のフィラメント網の形態で放電を生成するべく、前記高周波パルスがプラズマ発生器の各々に並列に送信されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記デバイスの前記電流源が、プラズマ発生器の各々の個々の高速高電圧インタラプタ・トランジスタに供給する中央高電圧二極直流源を備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記デバイスの前記電流源が、２つの高速高電圧インタラプタ・トランジスタからなるブリッジを備えた前記プラズマ発生器に、「フィラメント網」の形態の放電を生成する方法で供給する中央高電圧単極直流源を備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記デバイスの前記電流源が、信号がコンピュータによって変調されるＣＲ振幅−位相回路を個々に有する個別の電界トランジスタ・システムを備えた前記プラズマ発生器に供給する中央高電圧直流源を備え、前記個別の電界トランジスタ・システムの各々が、処理すべき前記容器の内部表面上の「フィラメント網」の形態で放電させるべく電流を供給することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１６】
電流パルスを発生する前記回路の高出力エレメントが、非定常熱伝達状態で機能する方法で冷却されることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記運動システムが、前記容器が空気流によって移動する空気圧搬送通路（６２）を備え、前記容器への発生器電極（５４ａ）のアクセスを可能にするべく、前記空気圧搬送通路を前記デバイスのプラズマ処理ゾーン（２０）内で移動させることができることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記制御ユニットが、前記容器のプラズマ処理に使用する処理ガスを構成するガス混合物を形成するためのガス分配部分のプログラムの実行を制御することを特徴とする請求項３に記載のデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４ａ】
【図１４ｂ】
【図１４ｃ】
【図１４ｄ】
【図１４ｅ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４ａ】
【図１４ｂ】
【図１４ｃ】
【図１４ｄ】
【図１４ｅ】
【公表番号】特表２００６−５０８７０４（Ｐ２００６−５０８７０４Ａ）
【公表日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−５００３１２（Ｐ２００４−５００３１２）
【出願日】平成１５年４月２４日（２００３．４．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００３／００１６７５
【国際公開番号】ＷＯ２００３／０９２０３９
【国際公開日】平成１５年１１月６日（２００３．１１．６）
【出願人】（５０３１６９６６６）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年３月１６日（２００６．３．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年４月２４日（２００３．４．２４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００３／００１６７５
【国際公開番号】ＷＯ２００３／０９２０３９
【国際公開日】平成１５年１１月６日（２００３．１１．６）
【出願人】（５０３１６９６６６）
【Ｆターム（参考）】
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