JP2014065026A - 表面処理装置及び表面処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】微細気泡の個数分布ピーク径が微細気泡が被表面処理対象物に吸着されるような径以下の微細気泡を発生させる。そして、気体飽和度が、下式Sで示される、当該個数分布ピーク径における臨界飽和度以上となるよう気体を溶解させ過飽和溶存液を生成させる。
S=(p0’−pv+2T/ac)/(p0’−pv)(ここで、p0’は外部静圧、pvは蒸気圧、Tは水の表面張力、acは気泡が安定する半径である。また、式中、p0’+2T/acは内部静圧に相当する。)
【選択図】図1
Description
したがって、本発明は、以下の手段を備える表面処理装置である。
個数分布ピーク径が、気泡が被表面処理対象物に吸着される最大の径以下である個数分布をもった微細気泡を発生させる微細気泡発生手段。
気体飽和度が、前記個数分布ピーク径における臨界飽和度以上となるよう気体を溶解させ過飽和溶存液を生成させる過飽和溶存液発生手段。
個数分布ピーク径が、気泡が被表面処理対象物に吸着される最大の径以下である個数分布をもった微細気泡を発生させる微細気泡発生工程。
気体飽和度が、下式Sにより求められる、個数分布ピーク径における臨界飽和度以上となるよう気体を溶解させ過飽和溶存液を生成させる過飽和溶存液発生工程。
S=(p0’−pv+2T/ac)/(p0’−pv)(ここで、p0’は外部静圧、pvは蒸気圧、Tは水の表面張力、acは気泡が安定する半径である。また、式中、p0’+2T/acは内部静圧に相当する)。
よって、本発明によれば、表面処理効果に優れる表面処理装置及び表面処理方法を提供することができる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る表面処理装置1の概略図である。図1に示すように、実施の形態1に係る表面処理装置1は、溶液5を貯蔵する貯蔵手段2と、貯蔵手段2に直列的に接続された過飽和溶存液発生手段3と、過飽和溶存液発生手段3に直列的に接続された微細気泡発生手段4と、を備える。
S=(p0’−pv+2T/ac)/(p0’−pv)
ここで、p0’は外部静圧、pvは蒸気圧、Tは水の表面張力、acは気泡が安定する半径である。また、式中、p0’+2T/acは内部静圧に相当する。
なお、本発明において、個数分布ピーク径とは、横軸を微細気泡の径とし、縦軸を所定の大きさの径を有する微細気泡の個数とした場合に、当該個数が最大である微細気泡の径を意味する。
酸素リッチな気体としては、ボンベからの純酸素を用いてもよいし、空気を富化膜に通すことにより得られた高濃度の酸素を用いてもよい。
図7は、本発明の実施の形態2に係る表面処理装置60の概略図である。図7に示すように、実施の形態2に係る表面処理装置60は、溶液5を貯蔵する貯蔵手段2と、貯蔵手段2に並列的に接続された過飽和溶存液発生手段3および微細気泡発生手段4と、を備える。実施の形態1に係る表面処理装置1は、貯蔵手段2と、過飽和溶存液発生手段3と、微細気泡発生手段4とが直列的に接続されている。これに対して、実施の形態2に係る表面処理装置60は、過飽和溶存液発生手段3と微細気泡発生手段4とが並列に接続されている点で、実施の形態1に係る表面処理装置1と異なる。実施の形態2において、他の構成要素は、実施の形態1と同様であるため、これらについての説明は省略する。
実施の形態3に係る表面処理方法は、以下の工程を備える。
気体飽和度が個数分布ピーク径における臨界飽和度S以上となるよう気体を溶解させ過飽和溶存液を生成させる過飽和溶存液発生工程。
微細気泡の個数分布ピーク径が微細気泡が被表面処理対象物に吸着されるような径以下の微細気泡を発生させる微細気泡発生工程。
微細気泡発生工程を、過飽和溶存液発生工程より先に行ってもよいし、微細気泡発生工程を、過飽和溶存液発生工程より後に行ってもよい。また、微細気泡発生工程と過飽和溶存液発生工程とを同時に行ってもよい。
上述のようにして発生させた微細気泡について、微細気泡のピーク径と個数頻度との関係を図8〜10に示した。図8は、過飽和溶存液に対して微細気泡発生手段により微細気泡を発生させた時点から0.1秒後における微細気泡のピーク径と個数頻度との関係を示したグラフである。図9は、0.5秒後におけるグラフ、図10は、2.1秒後におけるグラフである。図8〜10に示すように、微細気泡の発生後のピーク径は、0.1秒後では7.2μmであったが、0.5秒後では23μm、2.1秒後では42μmであった。微細気泡発生から0.1秒後の過飽和溶存液は、0.5秒後、2.1秒後における過飽和溶存液に比して洗浄性が向上した。したがって、微細気泡発生後直ぐに過飽和溶存液を被表面処理対象物に接触させることが望ましいことが分かった。
2 貯蔵手段
3 過飽和溶存液発生手段
4 微細気泡発生手段
5 溶液
6 被表面処理対象物
7 加圧溶解部
8 減圧部
9 加圧手段
10 溶解タンク
11 第1のパイプ
12 第2のパイプ
13 排気手段
14 供給手段(ポンプ)
Claims (11)
- 個数分布ピーク径が、気泡が被表面処理対象物に吸着される最大の径以下である個数分布をもった微細気泡を発生させる微細気泡発生手段と、
気体飽和度が、前記個数分布ピーク径における臨界飽和度以上となるよう気体を溶解させ過飽和溶存液を生成させる過飽和溶存液発生手段と、を備える表面処理装置。 - 前記過飽和溶存液発生手段内部に前記微細気泡発生手段を含む請求項1記載の表面処理装置。
- さらに、前記微細気泡を含む溶液若しくは前記過飽和溶存液又はその両者を被表面処理対象物に供給する供給手段を備える請求項1又は2記載の表面処理装置。
- 前記微細気泡発生手段及び前記過飽和溶存液発生手段のそれぞれに前記供給手段が接続され、前記微細気泡を含む溶液及び前記過飽和溶存液をそれぞれ別々に被表面処理対象物に供給することを特徴とする請求項3記載の表面処理装置。
- 前記微細気泡発生手段は、超音波により微細気泡を発生させるものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の表面処理装置。
- 前記微細気泡発生手段は、流路の構造変化により微細気泡を発生させるものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の表面処理装置。
- 前記気体は、オゾンリッチな気体、酸素リッチな気体、二酸化炭素リッチな気体、窒素リッチな気体であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の表面処理装置。
- 個数分布ピーク径が、気泡が被表面処理対象物に吸着される最大の径以下である個数分布をもった微細気泡を発生させる微細気泡発生工程と、
気体飽和度が、前記個数分布ピーク径における臨界飽和度以上となるよう気体を溶解させ過飽和溶存液を生成させる過飽和溶存液発生工程と、を備える表面処理方法。 - 前記微細気泡発生工程は、超音波により微細気泡を発生させることにより行われることを特徴とする請求項8記載の表面処理方法。
- 前記微細気泡発生工程は、流路の構造変化により微細気泡を発生させることにより行われることを特徴とする請求項8記載の表面処理方法。
- 前記気体として、オゾンリッチな気体、酸素リッチな気体、二酸化炭素リッチな気体、窒素リッチな気体を用いることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載の表面処理方法。
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