JP4702680B2 - マイクロ波を利用した処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、医療器具、調理用具などの金属材に発生した錆を還元させて消失させる他に、還元によって殺菌処理などを行なうマイクロ波を利用した錆落とし等の処理装置に関する。
金属に発生する錆（酸化物）を還元させることについては、従来から研究開発されている。
例えば、鉄の還元については、高温（７００〜９００℃）、高圧力（５〜３５ａｔｍ）の環境の下に水素を利用して処理する還元技術が報告されている。
例えば、鉄の還元については、高温（７００〜９００℃）、高圧力（５〜３５ａｔｍ）の環境の下に水素を利用して処理する還元技術が報告されている。
しかし、この還元技術は、水素の利用効率が悪い上に、環境温度が鉄の溶融温度を超すために元形状や特性の維持ができないと言う問題があり、未だに実用化されていない。
また、医療器具、特に、手術用器具は使用前に殺菌処理されるが、この殺菌処理は、アルコ−ル、塩素などの薬品を使用して処理し、さらには、煮沸等の処理が行なわれる。
このため、手術用器具には、薬品に強く、高温高湿度下において酸化する金属は使用することができなく、一般にステンレス系材料のものとなっている。
しかしながら、ステンレス系材料の手術用器具のうち、刃物器具は、鋼を使用したものとは異なり、切れ性能が良くない。
しかしながら、ステンレス系材料の手術用器具のうち、刃物器具は、鋼を使用したものとは異なり、切れ性能が良くない。
北海道工業開発試験所報告（鉄鉱石の高圧流動還元に関する研究）北海道工業開発試験所、昭和５７年３月発行
本発明は、被処理物にマイクロ波表面波水素プラズマを照射して錆を還元することができる他、被処理物の殺菌や付着している油、汚れなどの除去が可能な処理装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記した目的を達成するため、第１の発明として、被処理物を取出し自在に内装する処理室を備えると共に、前記処理室内を減圧する減圧手段、前記処理室内に少なくとも水素ガスを供給するガス供給手段、前記処理室内にマイクロ波電力を供給するマイクロ波供給手段を備えてマイクロ波表面波水素プラズマを発生させるプラズマ発生手段を設け、前記プラズマ発生手段が発生するマイクロ波表面波水素プラズマを前記処理室に内装した被処理物に照射し、被処理物の錆を還元する構成としたことを特徴とするマイクロ波を利用した処理装置を提案する。
第２の発明としては、被処理物を取出し自在に内装する処理室を備えると共に、前記処理室内を減圧する減圧手段、前記処理室内に少なくとも水素ガスを供給するガス供給手段、前記処理室内にマイクロ波電力を供給するマイクロ波供給手段を備えてマイクロ波表面波水素プラズマを発生させるプラズマ発生手段を設け、前記プラズマ発生手段が発生するマイクロ波表面波水素プラズマを前記処理室に内装した被処理物に照射し、被処理物に付着している有機物をクリーニング処理する構成としたことを特徴とするマイクロ波を利用した処理装置を提案する。
第３の発明としては、上記第１又は第２の発明の処理装置において、前記処理室には開閉可能なドアを設け、ドアの閉成状態で、前記減圧手段、ガス供給手段、マイクロ波供給手段を動作可能に移行させるコントローラを備えたことを特徴とするマイクロ波を利用した処理装置を提案する。
第４の発明としては、上記第１又は第２の発明の処理装置において、 被処理物を収納させる籠状体と、この籠状体を処理室内で回転させる駆動機構とを設け、籠状体を回転させながら被処理物の錆の還元又は有機物のクリーニング処理をする構成としたことを特徴とするマイクロ波を利用した処理装置を提案する。
第１の発明の処理装置は、プラズマ発生手段がマイクロ波表面波水素プラズマを発生し、このマイクロ波表面波水素プラズマが処理室に内装された被処理物に照射される。
したがって、被処理物に酸化物としての錆が発生しておれば、酸化物の酸素が水素と化合するため、酸化物の還元によって錆が消失する。
なお、酸素と水素の化合物は水蒸気となり、減圧手段を介して減圧室外に排出される。
なお、酸素と水素の化合物は水蒸気となり、減圧手段を介して減圧室外に排出される。
また、第２の発明の処理装置によれば、被処理物に付着している雑菌などの有機物がマイクロ波表面波水素プラズマの照射によりクリーニング処理されるため、被処理物の殺菌が行われ、さらには、被処理物に付着した油や汚れなどについても同様に除去される。
このように行われる酸化物の還元（錆落とし）処理と、殺菌処理、油、汚れ取り処理については、鉄材からなる器具や用具などの他に、ニッケル、銅、水銀、白金、銀、金、錫、鉛などの資材で構成された器具や用具などの被処理物であっても同様に処理することができる。
特に、マイクロ波表面波水素プラズマは、電子密度が高いので処理時間が早く、その上、プラズマ温度が低いので、被処理物に熱のダメージを与えることがない。
この結果、本発明は、医療器具、レストランや病院などで使用する調理用具、貴金属などの錆落としと殺菌を行なう処理装置として有効である他、メッキ部品や半田付け部品の油、汚れの除去などの前処理を行なう処理装置として使用することができる。
第３の発明の処理装置は、減圧室に開閉可能なドアを設け、このドアを閉成しないかぎり水素プラズマが発生しないようにして安全が計られている。
第４の発明の処理装置は、被処理物を収納させた籠状体を減圧室内で回転させながら処理するので、被処理物が籠状体内で転動し、被処理物が全体的に均一に還元処理される。
次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
図１は、本発明に係る錆落とし等の処理装置の一例を示す外観斜視図、図２は第１実施形態として示した錆落とし等の処理装置の断面図である。
この処理装置１０は、処理室１１の前側にドア１２を設け、このドア１２を開いて被処理物１３（図２参照）を処理室１１に内装させるようにしてある。
図１は、本発明に係る錆落とし等の処理装置の一例を示す外観斜視図、図２は第１実施形態として示した錆落とし等の処理装置の断面図である。
この処理装置１０は、処理室１１の前側にドア１２を設け、このドア１２を開いて被処理物１３（図２参照）を処理室１１に内装させるようにしてある。
処理室１１は、開放口縁にパッキング材１５を設け、ドア１２を閉めることにより密閉の減圧室１４となるようになっている。
なお、ドア１２は閉めることによってロックされ、そのロックに連動してバルブ１６が閉じると共に、マイクロ波発振器１７、水素ガス供給機１８、真空ポンプ１９が動作可能モ−ドに移る。
なお、ドア１２は閉めることによってロックされ、そのロックに連動してバルブ１６が閉じると共に、マイクロ波発振器１７、水素ガス供給機１８、真空ポンプ１９が動作可能モ−ドに移る。
また、ドア１２を開く場合は、その取手１２ａの引き操作に連動してドア１２のロック解除となる。
そして、そのロック解除に連動し、マイクロ波発振器１７、水素ガス供給機１８、真空ポンプ１９が動作停止モ−ドとなると共に、バルブ１６が開き処理室１１が常圧となり、ドア１２を開けることができる。
そして、そのロック解除に連動し、マイクロ波発振器１７、水素ガス供給機１８、真空ポンプ１９が動作停止モ−ドとなると共に、バルブ１６が開き処理室１１が常圧となり、ドア１２を開けることができる。
一方、処理室１１の上方には石英板からなるマイクロ波窓２０を設け、導波管を介してマイクロ波発振器１７から送られるマイクロ波電力（例えば、５Ｗ）をそのマイクロ波窓２０を通して処理室１１内に照射させる。
また、処理室１１の側部には、図２に示すように、水素ガス供給機１８と真空ポンプ１９が備えてある。
水素ガス供給機１８は、例えば、水の電気分解ＨａＯＨの陰極からの水素発生、また、燃料電池の媒体を用いたアルコ−ル分解を利用してＨ２ガスを処理室１１内に供給する。
なお、水素ガス供給機１８については、Ｈ２ガスの濃度を調整するために他のガスを混合させてもよい。
水素ガス供給機１８は、例えば、水の電気分解ＨａＯＨの陰極からの水素発生、また、燃料電池の媒体を用いたアルコ−ル分解を利用してＨ２ガスを処理室１１内に供給する。
なお、水素ガス供給機１８については、Ｈ２ガスの濃度を調整するために他のガスを混合させてもよい。
真空ポンプ１９は、ロ−タリポンプによって処理室１１内を低真空から中真空（１０−２〜１０４Ｐａ）にしてマイクロ波プラズマを発生させる。
その他、この錆落とし等の処理装置は、図１に示すように、運転始動スイッチ２１、運転時間を設定するタイマ−設定ダイヤル２２、運転時間の表示窓２３などが設けてあり、また、処理室１１内には、図２に示すように、被処理物１３の載置台２４が設けてある。なお、この載置台２４は多くの孔部を設けた多孔板となっている。
上記のように構成した第１実施形態の処理装置１０は、ドア１２を開き被処理物１３を処理室１１内に内装する。
そして、ドア１２を閉めた後にタイマ−設定ダイヤル２２を回動操作して運転時間（例えば、２〜５分）を設定する。
そして、ドア１２を閉めた後にタイマ−設定ダイヤル２２を回動操作して運転時間（例えば、２〜５分）を設定する。
続いて、始動スイッチ２１を操作すると、図２に示すように、処理室１１内にマイクロ波水素プラズマ２５が発生し、この水素プラズマ２５によって被処理物１３が照射される。
なお、水素プラズマ２５はマイクロ波表面波水素プラズマとして発生する。
なお、水素プラズマ２５はマイクロ波表面波水素プラズマとして発生する。
このようにして水素プラズマ２５に晒される被処理物１３は、酸化物として生じている錆の酸素が水素プラズマによって化合し、その化合物Ｈ２Ｏが水蒸気となって真空ポンプ１９により処理室１１外に排出される。
この結果、錆としての酸化物や水酸化物が還元されるため、錆が消失する。
例えば、酸化鉄ＦｅＯやＦｅ２Ｏ３等の酸素が還元され鉄に戻る。
この結果、錆としての酸化物や水酸化物が還元されるため、錆が消失する。
例えば、酸化鉄ＦｅＯやＦｅ２Ｏ３等の酸素が還元され鉄に戻る。
また、被処理物の表面に付着している雑菌などの有機物が水素プラズマ２５の水素によって還元されることから、全ての菌が死滅する。
さらに、被処理物の表面に付着している油や汚れについても上記同様に還元されるため、それらの油や汚れについても除去することができる。
図３は第２実施形態として示した図２同様の処理装置の断面図である。
本実施形態は、被処理物を収納する籠状体２６を処理室１１内で回転させ、被処理物全面を均一に処理する構成となっている。
本実施形態は、被処理物を収納する籠状体２６を処理室１１内で回転させ、被処理物全面を均一に処理する構成となっている。
籠状体２６は、図４に示すように、周囲を網状線で覆った直方体とし、その一面が蓋面２６ａとして形成してある。
すなわち、蓋面２６ａを開いて籠状体２６に被処理物１３を収納させる。なお、蓋面２６ａは閉めた状態で係止するようにしてある。
また、籠状体２６は円筒状に形成することもできる。
すなわち、蓋面２６ａを開いて籠状体２６に被処理物１３を収納させる。なお、蓋面２６ａは閉めた状態で係止するようにしてある。
また、籠状体２６は円筒状に形成することもできる。
さらに、この籠状体２６には、支持軸２７を固着し、その左側の張出部２７ａを処理室１１内の駆動軸２８に、右側の張出部２７ｂを処理室１１内の軸受部２９に各々連結する。
前記駆動軸２８は、処理室１１に回転可能に軸支してあり、図５に示す如く、その先端部には軸孔２８ａと係合段部２８ｂとが設けてあり、支持軸２７の張出部２７ａに設けた係合ピン２７ｃがその係合段部２８ｂに係合して回転駆動される。
前記軸受部２９は、図６に示す如く、処理室１１に固定したもので、軸受孔２９ａの奥部にばね３０によって押圧された軸受板３１を設けた構成としてある。
したがって、籠状体２６を処理室１１内にセットする場合は、支持軸２７の張出部２７ｂを軸受孔２９ａに挿入し、この張出部２７ｂの先端部で軸受板３１をばね力に抗して押し込むと、支持軸２７の左側の張出部２７ａの先端部を駆動軸２８に対向させることができるから、この状態で支持軸２７に加える右方向勢力を解放させれば、張出部２７ａの先端部がばね勢力で駆動軸２８の軸孔２８ａに突入し、支持軸２７が駆動軸２８に連結される。
籠状体２６を処理室１１から取り出す場合は、支持軸２７をばね３０のばね勢力に抗して右方向に移動させ、その張出部２７ａを駆動軸２８から取外すことによって、籠状体２６を取り出すことができる。
なお、上記した駆動軸２８は、処理室側部に設けたモ−タ３２とモ−タ回転を減速する減速機３３によって回転駆動される。
また、駆動軸２８については必ずしも電動構成とせず手動によって回転駆動させることも可能である。
その他、本実施形態では、マイクロ波窓２０を処理室１１の底面側に設けて表面波水素プラズマ２５を発生させるようにしてある。
また、駆動軸２８については必ずしも電動構成とせず手動によって回転駆動させることも可能である。
その他、本実施形態では、マイクロ波窓２０を処理室１１の底面側に設けて表面波水素プラズマ２５を発生させるようにしてある。
このように構成した第２実施形態の処理装置は、先ず、籠状体２６に被処理物１３を収納してこの籠状体２６を処理室１１内にセットする。
すなわち、支持軸２７の張出部２７ａを駆動軸２８に、張出部２７ｂを軸受部２９に連結する。
すなわち、支持軸２７の張出部２７ａを駆動軸２８に、張出部２７ｂを軸受部２９に連結する。
続いて、ドア１２を閉めて始動スイッチ２１を操作すると、水素プラズマ２５が発生すると共に、モ−タ３２が始動して籠状体２６が支持軸２７を中心に回転する。
このことから、被処理物１３が籠状体２６内で旋回したり自転したりして水素プラズマ２５に晒されることから、被処理物１３の全表面が均一に還元される。
このことから、被処理物１３が籠状体２６内で旋回したり自転したりして水素プラズマ２５に晒されることから、被処理物１３の全表面が均一に還元される。
上記のように還元した被処理物１３は、籠状体２６を処理室１１内から取出し、籠状体２６の蓋面２６ａを開蓋して取出すことができる。
医療器具、調理器具、貴金属などの錆落としと殺菌、メッキ部品及び半田付け部品の前処理などの処理装置として利用することができる。
１０ 処理装置
１１ 処理室
１２ ドア
１３ 被処理物
１７ マイクロ波発振器
１８ 水素ガス供給機
１９ 真空ポンプ
２０ マイクロ波窓
２５ 水素プラズマ
２６ 籠状体
１１ 処理室
１２ ドア
１３ 被処理物
１７ マイクロ波発振器
１８ 水素ガス供給機
１９ 真空ポンプ
２０ マイクロ波窓
２５ 水素プラズマ
２６ 籠状体
Claims (4)
- 被処理物を取出し自在に内装する処理室を備えると共に、
前記処理室内を減圧する減圧手段、前記処理室内に少なくとも水素ガスを供給するガス供給手段、前記処理室内にマイクロ波電力を供給するマイクロ波供給手段を備えてマイクロ波表面波水素プラズマを発生させるプラズマ発生手段を設け、
前記プラズマ発生手段が発生するマイクロ波表面波水素プラズマを前記処理室に内装した被処理物に照射し、被処理物の錆を還元する構成としたことを特徴とするマイクロ波を利用した処理装置。 - 被処理物を取出し自在に内装する処理室を備えると共に、
前記処理室内を減圧する減圧手段、前記処理室内に少なくとも水素ガスを供給するガス供給手段、前記処理室内にマイクロ波電力を供給するマイクロ波供給手段を備えてマイクロ波表面波水素プラズマを発生させるプラズマ発生手段を設け、
前記プラズマ発生手段が発生するマイクロ波表面波水素プラズマを前記処理室に内装した被処理物に照射し、被処理物に付着している有機物をクリーニング処理する構成としたことを特徴とするマイクロ波を利用した処理装置。 - 請求項１又は２に記載した処理装置において、
前記処理室には開閉可能なドアを設け、ドアの閉成状態で、前記減圧手段、ガス供給手段、マイクロ波供給手段を動作可能に移行させるコントローラを備えたことを特徴とするマイクロ波を利用した処理装置。 - 請求項１又は２に記載した処理装置において、
被処理物を収納させる籠状体と、この籠状体を処理室内で回転させる駆動機構とを設け、
籠状体を回転させながら被処理物の錆の還元又は有機物のクリーニング処理をする構成としたことを特徴とするマイクロ波を利用した処理装置。
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