JP5451184B2 - 表面改質装置および表面改質方法 - Google Patents
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Description
そこで、従来から、固体物質の表面を改質して、接着、塗装、印刷などの表面処理を容易なものとする表面改質装置が検討されている(例えば、特許文献1を参照)。
従って、上記のような構成の装置では、表面改質ガスの燃焼効率を向上させるために、表面改質ガス中の改質剤化合物の比率を常に調整する必要があった。
前記気化室における前記燃焼性のガスの濃度を調整する第2のガス導入部を設けてもよい。このような構成とすると、燃焼性のガスと気体状の改質化合物との混合割合を容易に変えることができる。
本発明ではバブリングにより改質化合物の気化が促進されるため、加熱装置は必須のものではないが、改質化合物として気化しにくいものを使用する場合に、上記のような構成とすると、改質化合物の気化が促進されるので好適である。
本発明の実施形態1を図1によって説明する。
本実施形態の表面改質装置10は、図1に示すように、改質化合物を収容・気化する気化室12と、気体状態の改質化合物と燃焼性のガスとを含む表面改質ガスを気化室12から移送する移送部17と、表面改質ガスと酸素を含むガスとを混合して燃料ガスとする混合室18と、燃料ガスの火炎を固体物質Sの表面に吹付ける噴射部19と、を備える。
改質化合物としては、常温(5〜35℃)で液体状のもの、または沸点が200℃以下の低沸点のものを用いるのが好ましく、具体的には、金属原子、半金属原子、または非金属原子に、1以上の有機基が結合した化合物等が用いられる。
これらの改質化合物のうち、PO(O−C2H5)3が好ましい。
まず、第1のガスタンク15に貯蔵された燃焼性のガスを気化室12に導入する。燃焼性のガスは第1のガスタンク15から、ガス導入部16を通って気化室12の液相13中にバブリングにより導入される(バブリング工程)。液相13中に含まれる改質化合物は、燃焼性のガスがバブリングされていないときでも、液体状態から気体状態に変化(気化)するが、燃焼性のガスが気化室12の液相13中でバブリングされることにより、液体状態の改質化合物が撹拌されて気化が促進される。
本実施形態においては、燃焼性のガスをバブリングすることにより液体状態の改質化合物が撹拌されて、液相13からの改質化合物の気化が促進されるので、気体状態の改質化合物を、常に飽和蒸気圧状態に近づけることができる。
次に、本発明の実施形態2を図2によって説明する。実施形態1と同じ名称の部位には、同一の符号を用い、構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態の表面改質装置10では、燃焼性のガスを導入するガス導入部16に加えて、このガス導入部16(第1のガス導入部16)とは別途、第2のガス導入部30が、第1のガスタンク15から気化室12の気相14に至って設けられている。すなわち、第2のガス導入部30の下端は気化室12の液相13の界面よりも上に位置する。
本実施形態によれば、燃焼性のガスと気体状の改質化合物との混合割合を容易に変えることができる。
次に、本発明の実施形態3を図3によって説明する。実施形態1と同じ名称の部位には、同一の符号を用い、構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態の表面改質装置10では、酸素を含むガスを供給するガス供給部21に加え、このガス供給部21とは別途、燃料ガスに酸素を供給する酸素供給部40と、燃焼量を調整する助燃ガスを供給する助燃ガス供給部41とが設けられている。
助燃ガスとしては、例えばメタン、エタン、ブタンなどの炭化水素ガスなどが挙げられる。
本実施形態では、燃料ガスに酸素を供給する酸素供給部40を設けたから、例えば、燃焼効率の悪い改質化合物を用いた場合でも、燃料ガスの燃焼効率を向上させることができる。また、本実施形態によれば、噴射部19は、燃料ガスを噴射する第1の噴射部44と、助燃ガスを噴射する第2の噴射部45とが、その外周を包囲するように交互に配されて多重構造をなしているから、燃料ガスを完全に燃焼することができる。
次に、本発明の実施形態4を図4によって説明する。実施形態1と同じ名称の部位には、同一の符号を用い、構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。
本実施形態の表面改質装置10では、酸素を含むガスを供給するガス供給部21に加え、このガス供給部21とは別途、助燃ガスを供給する助燃ガス供給部41が設けられている。
また、本実施形態では、気化室12の底面に気化室12の液相13を暖めるヒーター50(加熱装置に相当)が設けられている。
本実施形態によれば、燃料ガスに燃焼調整用の助燃ガスを混合したから、燃焼効率を調整することができる。
ところで、本発明においては、バブリングにより改質化合物の気化が促進されるため、加熱装置は必須のものではないが、改質化合物として気化しにくいものを使用する場合もある。
本実施形態によれば、気化室12にヒーター50が設けられているから、気化し難い改質化合物を用いた場合にも気化が促進される。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、表面改質装置として、第2のガス導入部を備えるもの、多重構造の噴射部を備えるもの、ヒーターと助燃ガス導入部を備えるもの、これらを備えないものをそれぞれ示したが、本発明は、これに限定されない。表面改質装置は、第2のガス導入部、多重構造の噴射部、ヒーター、および助燃ガス導入部の全てを備えていてもよいし、これらのうち二種以上のものを備えていてもよい。
12…気化室
13…液相
14…気相
16…ガス導入部
17…移送部
18…混合室
19…噴射部
S…固体物質
Claims (7)
- 金属原子、半金属原子、または非金属原子、及び有機基を有し固体物質の表面を改質する改質化合物を収容するとともに、前記改質化合物を液体状態から気体状態に気化する気化室と、
液体状態の前記改質化合物が含まれる液相中に、燃焼性のガスをバブリングして導入するガス導入部と、
気体状態の前記改質化合物と前記燃焼性のガスとを含む表面改質ガス、及び酸素を含むガスを混合して燃料ガスとする混合室と、
前記気化室から前記表面改質ガスを前記混合室に移送する移送部と、
前記混合室に接続され前記燃料ガスの火炎を前記固体物質の表面に吹付ける噴射部と、を備える表面改質装置。 - 前記気化室における前記燃焼性のガスの濃度を調整する第2のガス導入部を設けたことを特徴とする請求項1に記載の表面改質装置。
- 前記気化室に、前記改質化合物が液体状態から気体状態に気化するのを促進する加熱装置を設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表面改質装置。
- 前記燃料ガスに酸素を供給する酸素供給部を設けたことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の表面改質装置。
- 前記燃料ガスに、燃焼調整用の助燃ガスを混合することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の表面改質装置。
- 前記噴射部は、前記燃料ガスを噴射する第1の噴射部と、燃焼調整用の助燃ガスを噴射する第2の噴射部とが、交互に配されて多重構造をなし、
前記第1の噴射部の周縁には前記第2の噴射部が配されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の表面改質装置。 - 金属原子、半金属原子、または非金属原子、及び有機基を有し固体物質の表面を改質する改質化合物を液体状態から気体状態に気化する気化室の液相中に、燃焼性のガスをバブリングして導入するバブリング工程と、
気体状態の改質化合物と燃焼性のガスとを含む表面改質ガス、および酸素を含むガスを混合して得られる燃料ガスの火炎を固体物質の表面に吹付ける処理工程と、を経る表面改質方法。
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