JP5528155B2 - 気泡発生用部材およびこれを用いた気泡発生装置並びに気泡発生方法 - Google Patents
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Description
(実施の形態1)
図1は、本発明の一実施形態に係る気泡発生用部材の構成例を示す。図1(a)に示すように、気泡発生用部材1は、セラミックスの多孔質体2を有する。多孔質体2は、例えば円板状であり、それぞれ円形状である一方主面3aと他方主面3bとを有している。また、多孔質体2は、多数の気孔を有し、それらの気孔のうち複数の気孔は連通して連通孔を形成している。そして、複数の連通孔は、気泡発生用部材1の一方主面3aと他方主面3bとの間で連通している。これらの連通孔、すなわち、多孔質体2を貫通している貫通孔4は、一方主面3aおよび他方主面3bに位置する開口部5をそれぞれ有している。
気泡発生用部材1を構成する多孔質体2の材質は、特に限定されない。多孔質体2の材質は、例えば、ケイ酸塩、酸化物鉱物、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、又はケイ化物のセラミックスである。特に、ガラス、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ゼオライト、チタニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、セリア、及びジンカからなる群より選ばれた1種以上からなることが好ましい。
撥水層6は、化学式がCnH2n(CmFm+1)−SiX3(但し、nおよびmは正の整数、XはOCH3、OC2H5、OC3H7、OC4H9のいずれか一種)で表される。これには、例えば、CF3C2H4Si(OCH3)3、C6F13C2H4Si(OC2H5)3、C8F17C2H4Si(OC2H5)3等が挙げられ、特に撥水効果をより高めるために、C6F13C2H4Si(OC2H5)3が好適に用いられる。
撥水層6は次の方法によって形成することが好ましい。
多孔質体2の外表面に形成された撥水層6を研磨などの加工方法によって除去すると、加工面には、貫通孔4の間にセラミックスの結晶が露出する。加工面は、多孔質体2の外表面の一部または全部のいずれでもよいが、少なくとも液体に接する領域は、上記加工面となるように加工する。
次に、本発明の一実施形態に係る気泡発生装置について説明する。図2は、本実施形態に係る気泡発生装置の構成例を示す図である。この気泡発生装置では、気泡発生用部材として、図1に示した気泡発生用部材1を用いている。
した断面図である。この気泡発生装置は、例えばメッキ装置として用いられる。なお、図3において、図2における構成と同一の作用を有する構成には同一の符号を付している。図3の気泡発生装置30では、容器21内の第1の空間23aに電解メッキに用いられるメッキ液が充填されている。加圧された気体は、下方の第2空間23bから気泡発生用部材1の貫通孔4を通過して気泡Bとなり、第1空間23a内のメッキ液中を上昇して、容器21に設けられた開口部から外部へ排出される。
(1)多孔質体の作製
α−アルミナ粉体にMgO等の焼結助剤とバインダーを混ぜ合わせて、プレス成形した。得られた成形体を1400℃で焼成することにより、外径30mm、厚み5mm、平均細孔径10μmの円板形状のアルミナ多孔質体を作製した。
(トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル)トリエトキシシラン(C6F13C2H4Si(OC2H5)3))0.01モルに、塩化水素0.007モルを含む水0.01モルとエタノール(C2H5OH)0.1モルの混合液を滴下して加水分解してゾルを作製した。
得られたゾルに多孔質体2を浸漬させた状態で真空容器内にて減圧することで、気孔内にゾルを浸透させた。これを室温で乾燥させた後に、250℃の温度で加熱乾燥させることで、気孔の内表面全てに撥水層6を形成させた。
撥水層6が形成された多孔質体2の一方主面3aを、平均粒径10μmのダイヤモンド砥粒を用いたラッピングにより加工し、多孔質体2を構成するセラミックの結晶を一方主面3aに露出させた。
上記のようにして作製した気泡発生用部材1を、図3に示すメッキ装置に取り付けた。メッキ液を容器21に充填しても、気泡発生用部材1の他方主面3b側からメッキ液が漏れないことを確認した。次いで、0.1MPaに加圧したN2ガスを第2空間23bに供給すると、気泡発生用部材1から第1空間23aに気泡Bが発生した。発生した気泡Bを50個無作為に選択してCCDカメラで撮影し、撮影した静止画から各気泡Bの径を測定した。気泡径の平均値とバラツキを求めた。気泡発生用部材1を通過する1分間当たりのN2ガス流量を石鹸膜流量計にて測定した。
次に、比較例について説明する。次に示した条件以外は、実施例と同様にして気泡発生用部材を作製し、実施例と同様に評価を試みた。
2:多孔質体
3a,3b:主面
4:貫通孔
5:開口
6:撥水層
7:セラミックスの結晶
8:内表面
20:気泡発生装置
23a:第1の空間
23b:第2の空間
22:仕切り板
24:導管
25:排気管
30:メッキ装置
31:被処理物
35:陽極電極
B:気泡
Claims (6)
- 気孔同士が連通して形成された複数の貫通孔を有するセラミックスの多孔質体と、
該複数の貫通孔の内表面にそれぞれ設けられた撥水層または撥油層と
を有し、
前記複数の貫通孔は、前記多孔質体の外表面に位置する開口部をそれぞれ有し、
前記外表面において、複数の前記開口部の間に前記セラミックスの結晶が露出しており、
前記撥水層または撥油層の端部は、前記貫通孔の前記開口部よりも下方に位置しており、前記開口部近傍に位置する前記貫通孔の内表面は、前記撥水層または撥油層から露出した露出部を有する気泡発生用部材。 - 前記撥水層または撥油層は、C n H 2n (C m F m +1)−SiX 3 (但し、nおよびmは正の整数、XはOCH 3 、OC 2 H 5 、OC 3 H 7 、OC 4 H 9 のいずれか一種)によって形成された請求項1に記載の気泡発生用部材。
- 第1空間および第2空間を有する容器と、前記第1空間および前記第2空間の境界に設置された気泡発生用部材とを有する気泡発生装置であって、
前記気泡発生用部材は、気孔同士が連通して形成された複数の貫通孔を有するセラミックスの多孔質体と、該複数の貫通孔の内表面にそれぞれ設けられた撥水層または撥油層とを有し、前記複数の貫通孔は、前記多孔質体の外表面における第1領域および第2領域に位置する開口部をそれぞれ有し、
前記第1領域および前記第2領域は、前記第1空間および前記第2空間に接し、前記第1領域および前記第2領域の少なくとも一方において、複数の前記開口部の間に前記セラミックスの結晶が露出しており、
前記撥水層または撥油層の端部は、前記貫通孔の前記開口部よりも下方に位置しており、前記開口部近傍に位置する前記貫通孔の内表面は、前記撥水層または撥油層から露出した露出部を有する気泡発生装置。 - 前記第1空間には液体が充填され、前記第2空間には気体が供給され、
前記第1領域に位置する前記複数の開口部の間において、前記セラミックスの結晶が露出している請求項3に記載の気泡発生装置。 - 気泡発生用部材を設置して、該気泡発生用部材を境に第1空間および第2空間を形成する設置工程と、
前記第1空間に液体を充填する液体充填工程と、
前記第2空間に気体を供給する気体供給工程と
を有する気泡発生方法であって、
前記気泡発生用部材は、気孔同士が連通して形成された複数の貫通孔を有するセラミックスの多孔質体と、該複数の貫通孔の内表面にそれぞれ設けられた撥水層または撥油層とを有し、前記複数の貫通孔は、前記多孔質体の外表面における第1領域および第2領域に位置する開口部をそれぞれ有し、
前記第1領域および前記第2領域の少なくとも一方において、複数の前記開口部の間に前記セラミックスの結晶が露出しており、
前記撥水層または撥油層の端部は、前記貫通孔の前記開口部よりも下方に位置しており、前記開口部近傍に位置する前記貫通孔の内表面は、前記撥水層または撥油層から露出した露出部を有し、
前記設置工程において、前記気泡発生用部材を、前記第1領域が前記第1空間に接し、前記第2領域が前記第2空間に接するように設置し、
前記気体供給工程において、前記気体を加圧して供給することにより、該気体を前記第2空間から前記複数の貫通孔を介して前記第1空間に供給する気泡発生方法。 - 前記液体は、メッキ液である請求項5に記載の気泡発生方法。
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