JP5840518B2 - 表面改質処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、表面改質処理装置に関する。

シリコンゴムやポリエチレン樹脂等の高分子、金属、セラミック等を材料とする固体物質の表面は、他の部材の接着、塗料の塗装、印刷などの表面処理が困難な場合がある。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処理装置が検討されている。

このような表面改質処理装置としては、改質化合物を気化させて、空気などの引火性ガスや助燃ガスと混合してなる混合ガスをバーナーで燃焼させて固体物質の表面に噴射することにより表面処理が行われるものが知られている（例えば特許文献１を参照）。

上記のようなタイプの表面改質処理装置では、改質化合物を貯蔵する貯蔵タンク、引火性ガスを貯蔵する貯蔵タンク、気体状態の改質化合物と引火性ガスなどとを混合する混合室、および混合室で混合された燃料ガスを噴射する噴射部（バーナー）とが必要である。そのため、このようなタイプの表面改質処理装置としては、装置全体として大型の据え置き型のものが多い。表面改質処理装置を据え置き型とすると、設置スペースが必要であるとともに、装置が設置されている場所でしか表面改質処理を行うことができないという問題がある（特許文献１の図１を参照）。

特開２００３−２３８７１０号公報

特許文献１には、カートリッジ式の貯蔵タンクを用いた携帯型の表面改質処理装置も提案されている。貯蔵タンクとしてカートリッジ式のものを用いることにより装置の小型化が可能である（特許文献１の図３を参照）。

しかしながら、特許文献１に記載の携帯型の表面改質処理装置においては、燃料ガスとして、沸点２７℃のテトラメチルシランと、沸点１２２℃のテトラメトキシシランと圧縮空気と、を充填したカートリッジ入りの混合ガスを用いている（特許文献１の段落［００６０］を参照）。沸点が相違する二種の化合物と圧縮空気（気体）とを１つのカートリッジ（貯蔵タンク）に収容すると、気化した化合物（テトラメチルシランおよびテトラメトキシシラン）と圧縮空気とが均一に混合されない状態で容器から噴射されることが懸念される。このように、改質化合物と引火性ガスとが不均一な混合状態で噴射されると、燃焼効率が悪化して、固体物質の表面の改質が不均一になるという問題がある。

さらに、上記のような携帯型の表面改質処理装置を用いる場合であっても、固体物質の表面に改質化合物を含むガスを吹き付ける作業は、カートリッジ等を収容するケースの外側で行われる。そのため、携帯型の装置においても、カートリッジに収容されている改質化合物をバーナーに移送するためのホースはケースの外側に配置される（特許文献１の図３を参照）。

一部の部品がケースの外側に配置される装置を用いる場合、装置を運搬する際に、ケースの外側に配置される部品が、他の物品等と接触したり、衝撃を受ける等により破損することが懸念される。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、装置を小型化するとともに、改質剤化合物と燃料ガスとを均一に混合した状態で燃焼させた火炎を噴射可能で、かつ部材の破損を防止した表面改質処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するものとして本発明は、金属原子、半金属原子または非金属原子と、有機基と、を有する改質化合物を燃料ガスと共にバーナーにて燃焼させ、その火炎を固体物質の表面に吹き付けて前記固体物質の表面の改質を行うものにおいて、前記燃料ガスを液化した液化燃料と液状の前記改質化合物とを混合状態でボンベに収容し、そのボンベ中の一部の混合液体を気化器に通すことで前記改質化合物及び前記液化燃料を気化させて前記バーナーに供給するようにし、前記ボンベおよび前記気化器を内部に保持するとともに、前記気化器を通すことで得られる生成物を前記バーナーに供給するホースを、外側から着脱可能なホース着脱部が設けられているケースを備える表面改質処理装置である。

本発明において、液状の改質化合物と燃料ガスを液化した液化燃料とは、混合状態でボンベに収容されている。つまり、本発明においては、改質化合物および燃料ガスはともに液状なので、所定の混合比で均一に混合された状態でボンベから噴出させることができる。ボンベから噴出される改質化合物および燃料ガスは、気体状態あるいは液体状態である。液体状態の改質化合物および燃料ガス（混合液体）は気体状態のものとともに、ボンベから噴出された後、気化器に通される。気化器において混合液体は均一な混合状態のまま気化されて、気体状態で噴出されたものとともにバーナーに供給される。その結果、本発明によれば、改質化合物と燃料ガスとを所定の混合比で均一に混合した状態で燃焼させた火炎を固体物質に噴射することができるので、固体物質の表面を均一に改質することができる。

また、本発明では、改質化合物と燃料ガスとが均一に混合されて１つのボンベに収容されているので、改質化合物や燃料ガスを別々に貯蔵した構成のものと比較してボンベの数を少なくすることができ、ボンベから噴出する噴出物の量の制御を行う装置も１つで済むので部品点数を減らすとともに装置の小型化を図ることができる。

さらに、本発明では、ボンベおよび気化器を内部に保持するとともに、気化器を通すことで得られる生成物（ボンベから気体状態で噴出されたものを含む）をバーナーに供給するホースを、外側から着脱可能なホース着脱部が設けられているケースを備える。つまり、本発明では、表面改質処理を行うときに、ケース内にボンベおよび気化器を保持させた状態で、ケースのホース着脱部にホースを装着すればよく、表面改質処理を行わないときには、ケースのホース着脱部からホースを取りはずして、ケース内に収容したり別途梱包することもできるので、運搬の際に部材が破損するのを防止することができる。

以上より、本発明によれば、装置を小型化するとともに、改質剤化合物と燃料ガスとを均一に混合した状態で燃焼させた火炎を噴射可能で、かつ部材の破損を防止した表面改質処理装置を提供することができる。

本発明は以下の構成であってもよい。
前記ボンベから噴出される噴出物の量を制御するバルブを開閉する開閉操作部が、前記ケースの外側に設けられていてもよい。
このような構成とすると、ボンベから噴出される噴出物の量を制御するバルブの開閉作業を、ケースを開けずに行うことができるので、作業性に優れる。

前記ホースの端部には前記ホース着脱部に係止される被係止部が設けられる一方、前記ホース着脱部には、前記ホースの被係止部を係止する係止部と、前記ホースの装着方向と平行な方向に移動させることで前記ホースとの係止状態を解除する係止解除部と、が設けられていてもよい。
このような構成においては、ホース着脱部の係止部にホースの端部に設けられた被係止部を係合させることで、ホースがホース着脱部に係止され、これによりホースがホース着脱部に装着される。また、上記の構成においては、ホース着脱部の係止解除部をホースの装着方向と平行な方向に移動させることで、ホースとホース着脱部との係止状態を解除できるので、ワンタッチでホースの取り外しができる。したがって、上記の構成によれば、ホースの着脱を簡易な方法により行うことができる。

前記バーナーを保持するバーナー保持部が、前記ケースの外側に設けられていてもよい。
このような構成とすると、ホースの着脱の際に、ホースとともにケース外に取りだしたバーナーをケースに保持することができるので、高温となったバーナーが床などに接触して損傷を与えるのを防止することができる。また、バーナーの破損を防止し、バーナーをケースに保持させた状態で他の作業を行うこともできる。

前記ケース内には、熱伝導性材料からなる熱伝導板材が収容され、前記気化器は、前記熱伝導板材に対し、熱伝導性材料からなるテープにより固定されていてもよい。
このような構成とすると、気化器への熱伝導性を高めるとともに、気化器の耐衝撃性を高めることができる。

前記ボンベは、前記改質化合物を含んだ前記液化燃料が噴出される噴出口を下方に向けた状態で配置されていてもよい。
例えば、改質化合物の沸点と燃料ガスの沸点に差がある場合に、ボンベの噴出口を上方に向けた状態で、ボンベ内の内容物を噴出させると、気化しやすい物質が先に噴出されてしまい、改質化合物と燃料ガスとが不均一な混合状態でバーナーに供給され、固体物質の表面改質が不均一となることが懸念される。そこで、上記のような構成とすると、噴出口には、改質化合物を含んだ液化燃料（液状物）が配されるので、改質化合物と燃料ガスの沸点に差がある場合などであっても、改質化合物と燃料ガスとが均一に混合された状態で噴出される。

前記気化器は、キャピラリチューブとその先に接続したキャピラリチューブよりも内径が大きな気化パイプとから構成されていてもよい。
このような構成とすると、ボンベから噴出された改質化合物を含んだ液化燃料は、キャピラリチューブ内を円滑に移動し、キャピラリチューブよりも内径が大きな気化パイプに至ると気化するので、簡易な構成でありながらも円滑に気化を行うことができる。

前記バーナーは、前記気化器で気化したガスを噴出させることで周囲の空気を吸引するブンゼン式のバーナーであってもよい。
このような構成とすると、空気の導入ならびに空気の導入量の制御を容易に行うことができ、これにより、ガスの燃焼効率の制御を容易に行うことができる。

前記ケースには、前記ホース着脱部から取り外した前記ホースを収容可能であってもよい。
このような構成とするとホース着脱部から取り外したホースをケースに収容した状態で運搬することもできるので、運搬の際にホースを傷つけることを防止することができる。

前記ケースには、前記ケース内の気体を排気する排気部が設けられていてもよい。
このような構成とすると、ケース内にボンベから噴出された気体等がこもらないので安全面でも優れる。

本発明によれば、装置を小型化するとともに、改質剤化合物と燃料ガスとを均一に混合した状態で燃焼させた火炎を噴射可能で、かつ部材の破損を防止した表面改質処理装置を提供することができる。

実施形態１の表面改質処理装置を正面側から示した一部断面図 バーナーの側面図 ケースの底面図 部材をケースに収容した状態を示す表面改質処理装置の平面図 ケースの側面図 左側面側から示した表面改質処理装置の一部断面図 右側面側から示した表面改質処理装置の一部断面図 ホースを装着する前の表面改質処理装置の一部断面図 図８の一部拡大図 図８と同じ部分であってホースを装着した後の表面改質処理装置の一部拡大図 図１０の部分拡大図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１１によって説明する。以下の説明において、図１における上を上とし、図１における下を下とする。
本実施形態の表面改質処理装置１０（改質装置１０ともいう）は、図１および図４に示すように、液状の改質化合物と燃料ガスを液化した液化燃料との混合液体を収容するボンベ２８と、気化器３５と、気化器３５から供給されるガスに空気を混合してなる改質ガスの火炎Ｆを固体物質Ｓの表面に吹き付けるバーナー４７と、これらの部材を収容する金属製のケース１１と、を備える。

ケース１１は、アルミニウム合金等の金属からなり、図１および図５〜図７に示すように、略直方体状をなしている。ケース１１は、上方が開口し、ボンベ２８や気化器３５等が内部に収容されるケース本体１２と、ケース本体１２の開口を覆うとともに、ケース本体１２とヒンジ１９を介して連なる蓋部２０とを備える。

蓋部２０の上面には、図１および図５に示すように、把手２１が取り付けられている。また蓋部２０の右側面（図１の右側）には、バーナー４７の引っかけ部５２を引っかけてバーナー４７を保持するＪ字状のバーナー保持部２２が取り付けられている。

蓋部２０の内側には、図４に示すように、蓋部２０にはバーナー４７およびホース４５を保持する部材保持部２３がそれぞれ設けられており、バーナー４７とホース４５が分解状態でケース１１内に収容可能とされる。部材保持部２３の構成は特に限定されないが、例えば面ファスナーや、保持される部材を嵌めこんで保持する金属製のバネ部材等により構成してもよい。

ケース本体１２の底面には、図３に示すように、略円形の排気孔１３が形成され、この排気孔１３には、ＳＵＳ等の金属製のネット１４が取り付けられており、ケース１１内の気体を排気可能となっている（排気部の一例）。

ケース本体１２の背面（図５における右側に配される面）は、蓋部２０とヒンジ１９を介して連なっている。ヒンジ１９は、金属製材料からなる。

ケース本体１２の前側面（図４における手前側に配されている側面）には、ボンベ２８から噴出される噴出物の量を制御するバルブ３０を開閉する開閉操作部１６が取り付けられている。開閉操作部１６は、ケース本体１２の前側面に形成した略円形の孔１５を貫通して取り付けられており、ケース１１の外側から操作が可能となっている。開閉操作部１６の内部には、図６に示すように、バルブ３０（詳細は後述）から前方に突出して設けられた回動軸３３が挿入される軸挿入部１６Ａが形成されている。

ケース本体１２の図３における左右の側面には、それぞれ運搬用のベルト（図示せず）を取付可能な、Ｄカン１７が取り付けられている。

ケース本体１２の右側面（図１に示す右側の面）には、略円形の孔１８が形成されている。この略円形の孔１８からは、ホース４５を着脱可能なホース着脱部４０がケース１１の内側から外側に突出して設けられている。略円形の孔１８にはホース着脱部を保護する樹脂製の保護筒部がはめこまれている。ホース着脱部４０の詳細については後述する。

ケース本体１２内には、熱伝導性材料からなる略Ｌ字状の熱伝導板材２５が配置されている。熱伝導板材２５が配置されていない図１における左側のスペース２４には、予備のボンベ２８等を収容可能とされる。

熱伝導板材２５はケース本体１２に対して、ネジ止めされている。熱伝導板材２５の、ケース本体１２の底面と略平行に配された平板状の部分は、図１に示すように、ボンベ２８、圧力計３７、圧力調整器３６、および気化器３５を保持する保持板部２５Ａである。保持板部２５Ａはケース本体１２に対してねじ止めされている。

熱伝導板材２５のうち、保持板部２５Ａから連なって略垂直下方に連なる部分２５Ｂは、バルブ３０の図１における左側方を保護する保護部２５Ｂである。保持板部２５Ａおよび保護部２５Ｂには、略Ｌ字状の保護部材２６の端部がそれぞれねじ止めされている。

保護部材２６は熱伝導板材２５と同様の熱伝導性材料からなる。保護部材２６は、熱伝導板材２５の保護部２５Ｂと略平行に配されるとともに熱伝導板材２５の下面に取り付けられて、バルブ３０の図１における右側方を保護する保護壁２６Ａを有する。また、保護部材２６は、保護壁２６Ａから連なり、保護壁２６Ａに対して略垂直に配される（つまり保持板部２５Ａと略平行に配される）とともに、バルブ３０が取り付けられるバルブ取付壁２６Ｂを有する。このバルブ取付壁２６Ｂには、バルブ３０の下端部が貫通状態で取り付けられている。

ボンベ２８は、図１及び図６に示すように、ケース本体１２の内部に取り付けられている熱伝導板材２５の保持板部２５Ａに、噴出口２９Ａを下方に向けた状態で保持されている。ボンベ２８は、略円柱状をなしており、図示上側に配置されている側がボンベ２８の底部２８Ａである。

ボンベ２８の噴出口２９Ａは、詳細は図示しないが、図６における下方に突出した円柱状の取付突部２９の底面に形成されている。取付突部２９の側壁面には、バルブ３０の上端に形成されたネジ部３１Ａに螺合可能なネジ部（図示せず）が形成されている。ボンベ２８は、噴出口２９Ａのネジ部を、バルブ３０のネジ部３１Ａに螺合させることにより、バルブ３０に対して取り付けられるようになっている。

ボンベ２８に収容されている混合液体（図示せず）は、固体物質Ｓの表面を改質して、塗装、印刷、接着などの処理を行いやすくする作用を有する液状の改質化合物と、燃料ガスを液化した液化燃料とを所定割合で混合したものであり、「改質化合物を含んだ液化燃料」ともいう。

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。

改質化合物に含まれる金属原子としては、アルミニウム、ハフニウム、インジウム、イリジウム、鉄、ニッケル、ニオブ、鉛、ルテニウム、タンタル、スズ、チタン、バナジウム、ジルコニウム、ベリリウム、カドミウム、クロム、コバルト、金、水銀、レニウム、タリウム、および亜鉛などが挙げられる。改質化合物に含まれる半金属原子としては、ヒ素、ホウ素、ゲルマニウム、アンチモン、およびシリコン等が挙げられ、改質化合物に含まれる非金属原子としては、リンなどが挙げられる。

改質化合物に含まれる有機基としては、カルボニル基（Ｃ＝Ｏ）、アシル基、アルコキシ基、アルキル基、アルケニル基、フェニル基、アルキルフェニル基、アルキルアミノ基、ポリフルオロアルキル基などが挙げられる。本発明で用いる改質化合物には、これらの有機基のうち一種または２種以上のものが含まれている。なお、改質化合物は、これらの有機基以外に、一酸化炭素、ハロゲン、リン化合物、イオウ化合物等の配位子を有していてもよい。

アシル基としては、アセチル基、アセチルアセト基などがあげられ、アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｉ−ブトキシ基、ｓｅｃブトキシ基、ｔｅｒｔブトキシ基、等が挙げられる。アルキル基としては、炭素数が１〜６の直鎖、分岐、環状のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。アルケニル基としては、アリル基、プロペニル基、シクロペンタジエニル基等が挙げられる。アルキルフェニル基としてはメチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ブチルフェニル基などがあげられ、フェニル基に結合したアルキル基は直鎖状でも分岐状でもよい。アルキルアミノ基としてはジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基などがあげられる。ポリフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基（−ＣＦ_３）などのアルキル基の水素の一部又は全部をフッ素に置き換えたものが挙げられる。

本実施形態で用いられる改質化合物の具体例としては、Ａｌ（Ｏ−ｓｅｃＣ_４Ｈ_９）_３、（ＣＨ_３）_３Ａｌ、（Ｃ_２Ｈ_５）_３、Ｂ（Ｏ−Ｃ_２Ｈ_５）_３、Ｂ（Ｏ−ｉＣ_４Ｈ_９）_３、（ｎ−Ｃ_４Ｈ_９）_２Ｂ（ＯＨ）、トリシクロヘキシルボロン［（Ｃ_６Ｈ_１３）_３Ｂ］、（Ｃ_２Ｈ_５）_２Ｂｅ、（Ｃ_２Ｈ_５）_２Ｃｄ、Ｃｒ（Ｃ_２Ｈ_５−Ｃ_６Ｈ_５）_２、Ｇｅ（Ｏ−Ｃ_２Ｈ_５）_４、Ｇｅ（Ｏ−ｎＣ_３Ｈ_７）_４、Ｇｅ（Ｏ−ｔｅｒｔＣ_４Ｈ_９）_４、Ｈｆ（Ｏ−ｔｅｒｔＣ_４Ｈ_９）_４、Ｉｎ（Ｏ−ＣＨ_３）_３、エチルシクロペンタジエニル（１，５−シクロオクタジエン）イリジウム［Ｉｒ（Ｃ_５Ｈ_４Ｃ_２Ｈ_５）（Ｃ_８Ｈ_１２）］、Ｆｅ（ＣＯ）_５、Ｎｉ（ＣＯ）_４、Ｎｂ（Ｏ−Ｃ_２Ｈ_５）_５、Ｎｂ（Ｏ−ｓｅｃＣ_４Ｈ_９）_５、ＰＯ（Ｏ−ＣＨ_３）_３、ＰＯ（Ｏ−Ｃ_２Ｈ_５）_３、ＰＯ（Ｏ−ｓｅｃＣ_４Ｈ_９）_３、Ｐ（Ｏ−ＣＨ_３）_３、Ｐ（Ｏ−ｓｅｃＣ_４Ｈ_９）_３、Ｐｂ（Ｏ−ｉＣ_３Ｈ_７）_２、ビス（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム［Ｒｕ（Ｃ_５Ｈ_４Ｃ_２Ｈ_５）_２］、Ｓｂ（Ｏ−ｎＣ_３Ｈ_７）_３、Ｔａ（Ｏ−Ｃ_２Ｈ_５）_５、ジアセチルアセト−ジブトキシスズ［Ｓｎ（ＯＣ_４Ｈ_９）_２（Ｃ_５Ｈ_７Ｏ_２）_２］、Ｔｉ（Ｏ−ｉＣ_３Ｈ_７）_４、Ｔｉ（Ｏ−ｓｅｃＣ_４Ｈ_９）_４、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_４、ＶＯ（Ｏ−Ｃ_２Ｈ_５）_３、Ｚｒ（Ｏ−ｔｅｒｔＣ_４Ｈ_９）_４、ヘキサメチルジシロキサン［（ＣＨ_３）_３Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ_３）_３］等が挙げられる。
これらの改質化合物のうち、ヘキサメチルジシロキサンが好ましい。

改質化合物の混合割合は、混合液体全体を１００モル％とした場合に、１×１０^−５モル％〜５０モル％とすることができ、０．１モル％〜５モル％とするのが好ましい。改質化合物の混合割合が上記範囲外の場合には固体物質Ｓの改質効果が発現しない場合がある。

燃料ガスとしては、圧縮することにより常温（５〜３５℃）で液体状とすることができるガスが用いられる。具体的には、液化プロパン、液化ブタン等があげられる。これらの燃料ガスのうち、液化ブタンが好ましい。

改質ガスの燃焼により生じる火炎Ｆが吹き付けられる固体物質Ｓを構成する材料としては、例えば、シリコンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、ネオプレンゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴムなどのゴム類、各種ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、尿素樹脂、グアナミン樹脂等の高分子材料、アルミニウム、マグネシウム、ステンレス、ニッケル、クロム、タングステン、金、銅、鉄、銀、亜鉛、スズ、鉛等の金属材料、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、シリカ、タルク、炭酸カルシウム、石灰、ゼオライト、金、銀、銅、亜鉛、ニッケル、スズ、鉛、半田、ガラス、セラミック等の材料等が挙げられる。固体物質Ｓは、一種の材料から構成されていてもよいし、二種以上の材料から構成されていてもよい。

改質ガスの燃焼により生じる火炎Ｆの吹付けにより改質処理される固体物質Ｓの形態は、例えば、板状、シート状、フィルム状、テープ状、短冊状、パネル状、紐状などの平面構造を有するものであってもよく、筒状、柱状、球状、ブロック状、チューブ状、パイプ状、凹凸状、膜状、繊維状、織物状、束状等の三次元構造を有するものであってもよく、これらに限定されない。

また、固体物質Ｓの形態は、上記に例示した構造のものと、金属部品、セラミック部品、ガラス部品、紙部品、木部品等とを組み合わせた複合構造体であってもよい。

バルブ３０の上端部には、図８に示すように、ボンベ２８の取付突部２９を受け入れ可能な凹部３１が形成されている。凹部３１の内壁面にはボンベ２８の取付突部２９に形成されたネジ部に螺合するネジ部３１Ａが形成されている。また凹部３１の底面にはボンベ２８の噴出口２９Ａに嵌めこまれ、バルブ３０から先の部材にボンベ２８の噴出口２９Ａから噴出される噴出物（気体状態または液体状態の燃料ガスと改質化合物）を流通させる流通孔３１Ｂが形成されている。

バルブ３０の凹部３１のすぐ下方には、前方（図６の右方）に突出した軸取付部３２が形成されており軸取付部３２には回動軸３３が取り付けられている。回動軸３３は開閉操作部１６の軸挿入部１６Ａに挿入されている。

バルブ３０は、開閉操作部１６を回動させることにより、開閉されるようになっている。また、開閉操作部１６の回動量を加減することで、ボンベ２８の噴出口２９Ａから噴出される噴出物の量を制御することができるようになっている。

バルブ３０の下端部には、ボンベ２８の噴出口２９Ａから噴出された噴射物を気化器３５に移送する第１移送管３４が接続されている。

気化器３５は熱伝導板材２５の保持板部２５Ａの下面に、熱伝導性材料からなるテープ２７により固定されている。このテープ２７の一方の面には、粘着剤からなる層（図示せず）が形成されている。気化器３５は、テープ２７により固定されているキャピラリチューブ３５Ａと、その先に接続されたキャピラリチューブ３５Ａよりも内径が大きな気化パイプ３５Ｂとを備えている。気化器３５においては、キャピラリチューブ３５Ａの内部をボンベ２８から移送されてきた混合液体が通過し気化パイプ３５Ｂに至ることで、改質化合物および液化燃料が液体状態から気体状態に気化するようになっている。

本実施形態では、キャピラリチューブ３５Ａを通過した混合液体を気化させる気化パイプ３５Ｂが、改質化合物および液化燃料の気化により生じたガスをバーナー４７に移送する移送管としても機能している。

気化パイプ３５Ｂとバーナー４７との間には、気化パイプ３５Ｂからバーナー４７に移送されるガスの流量を制御する圧力調整器３６と、圧力計３７とが設けられている。圧力調整器３６は熱伝導板材２５の下側面にネジ止めされており、圧力計３７は上方からその表示面が見えるように、熱伝導板材２５の保持板部２５Ａに嵌めこまれている。

圧力調整器３６には、気化器３５を通すことで得られるガスをホース４５やバーナー４７に移送する第２移送管３８が取り付けられている。第２移送管３８の端部にはケース本体１２の右側壁面から外側に突出するように配され、ホース４５が着脱されるホース着脱部４０が取り付けられている。

ホース着脱部４０は略円筒状をなしている。ホース着脱部４０の内壁面には、ホース４５の端部４５Ａ（図９における左端部）を係止する係止突部４１（係止部の一例）が形成されており、この係止突部４１とホース４５の係止凹部４６とが係合するとホース４５がホース着脱部４０に係止されるようになっている。

ホース着脱部４０は、第２移送管３８に取り付けられている内筒部４２と、内筒部４２に取り付けられ、ホース着脱部４０とホース４５の係止状態を解除する係止解除部４３と、を備える。内筒部４２は第２移送管３８側で径が大きくなっており（大径部４２Ａ）、係止解除部４３が取り付けられている側で径が小さくなっている。

係止解除部４３は、ホース４５挿入方向に略平行な方向に移動可能とされ、係止解除部４３がホース着脱部４０の、内筒部４２の大径部４２Ａの右端部４２Ｂに至ると係止突部４１が突出状態となり、ホース４５とホース着脱部４０とが係止状態に至る。ホース４５とホース着脱部４０とが係止状態に至ったのちに、係止解除部４３を、矢線Ｙ方向に引っ張ると、係止突部４１は退避空間に退避可能となって、ホース４５とホース着脱部４０との係止状態が解除されるようになっている。

ホース４５の端部４５Ａ（図２における右端部、図９における左端部）はホース着脱部４０に対し着脱可能であるが、他端部はバーナー４７のハンドル部５０に取り付けられている。ホース４５の端部４５Ａにはホース着脱部４０に形成された係止突部４１に係止される係止凹部４６（被係止部の一例）が形成されている。

ホース４５は、図２に示すように、バーナー４７と一体とした状態でホース着脱部４０に装着してもよいが、図４に示すような分解状態のときに、ホース着脱部４０に装着してもよい。

バーナー４７は、気化器３５から移送されたガスを噴出させることで周囲の空気を吸引するブンゼン式のバーナー４７である。バーナー４７は、図２に示す左端部に配された噴射口４８と、表面改質処理を行うときに握られるハンドル部５０と、を備える。

噴射口４８は、気化室から移送されたガスと空気とを混合してなる改質ガスの燃焼により生じる火炎Ｆを噴射させる機能を有する。バーナー４７の噴射口４８を含むパーツには空気吸引孔４９が形成されている（図４参照）。

ハンドル部５０には、空気吸引孔４９を開閉して吸引される空気量を調整する空気調整部５１と、バーナー保持部２２に引っかけられる引っかけ部５２が設けられている。

次に、本実施形態の表面改質処理装置１０を用いた改質方法について説明する。ケース本体１２の右側壁からホース着脱部４０を突出させた状態で、ケース本体１２内（ケース１１内）に、図８に示すように各機器（気化器３５、圧力調整器３６、圧力計３７等）を配置しておく。

次に、バルブ３０の上にボンベ２８を噴出口２９Ａを下方に向けた状態で取り付ける。具体的には、バルブ３０の凹部３１の流通孔３１Ｂをボンベ２８の噴出口２９Ａに嵌めこんで、凹部３１のネジ部３１Ａにボンベ２８の取付突部２９に形成されたネジ部を螺合させると、図１に示すように、ボンベ２８が取り付けられた状態となる。

次に、ホース着脱部４０にホース４５の端部４５Ａを装着する。図９に示すようにホース着脱部４０にホース４５の端部４５Ａを配置して、ホース４５をホース着脱部４０内に差し込む。ホース着脱部４０内に差し込んだホース４５を、図９における矢線Ｘで示す方向に押しこむことにより、ホース４５とともに係止解除部４３が矢線Ｘで示す方向に移動する。ホース４５を差し込む前およびホース装着作業の途中においては、係止突部４１は退避空間に退避可能な状態である。

係止解除部４３を、その端部（図９における左端部）がホース着脱部４０の大径部４２Ａの右端部４２Ｂに到達する位置までホース４５を押しこむと、係止突部４１が突出状態となってホース４５の係止凹部４６に嵌りこむ。これによりホース４５がホース着脱部４０に係止され、ホース４５が装着される（図１０および図１１参照）。

次に、ホース４５から連なるバーナー４７のハンドル部５０にバーナー４７の噴射口４８を取り付けて、バーナー４７とホース４５とを一体化すると、表面改質処理装置１０の組み立てが完了する。

このようにして組み立てた表面改質処理装置１０のバーナー４７の噴射口４８を、固体物質Ｓの表面に向けて配置しておき、開閉操作部１６を回動させてバルブ３０を開く。すると、ボンベ２８に収容されている液状の改質化合物および燃料ガスを液化した液化燃料の混合物である改質化合物を含む液化燃料が、気体状態または液体状態で第１移送管３４を経て気化器３５に移送される。ここで本実施形態では改質化合物および液化燃料が混合された状態でボンベ２８に収容されているので、所定の混合比で混合された混合物の状態で気化器３５に移送される。なお、ボンベ２８から気化器３５に移送される改質化合物および液化燃料（気体状および液体状）の量は開閉操作部１６の回動量を変えることにより調整可能である。

ボンベ２８から噴出された改質化合物を含んだ液化燃料は、キャピラリチューブ３５Ａ内を円滑に移動し、キャピラリチューブ３５Ａよりも内径が大きな気化パイプ３５Ｂに至ることで気化する。その後、改質化合物を含んだ液化燃料は、気化状態で、第２移送管３８、ホース着脱部４０、およびホース４５を通ってバーナー４７に移送される。バーナー４７に移送されるガスの流量は圧力調整器３６により調整可能である。

バーナー４７に移送されたガスは、バーナー４７の空気吸引孔４９から吸引された空気と混合されて改質ガスとされる。この改質ガスの燃焼により生じる火炎Ｆが、噴射口４８から固体物質Ｓの表面に吹付けられて、改質処理が行われる。

本実施形態の表面改質処理装置１０により改質処理を施した固体物質Ｓには、従来は接着に問題のあった異種材料との接着性を向上する効果、濡れ性（親水性）を向上する効果、帯電防止効果などが付与される。すなわち、本実施形態の表面改質処理装置１０により改質処理を行うことにより、固体物質Ｓを改質し、接着、塗装、印刷などの表面処理を容易なものとすることができる。

表面改質処理が終了した後は、開閉操作部１６を回動させてバルブ３０を閉め、ボンベ２８を取り外す。そして、バーナー４７の噴射口４８を取り外して蓋部２０内の部材保持部２３により保持する。

次に、バーナー４７の引っかけ部５２を蓋部２０のバーナー保持部２２に引っかけてバーナー４７のハンドル部５０を保持させ、ホース４５をホース着脱部４０から取り外す。ホース着脱部４０の係止解除部４３を、図１０に示すように、矢線Ｙ方向に引っ張る。すると、ホース着脱部４０に形成した係止突部４１は退避空間に退避可能となって、ホースとホース着脱部４０との係止状態が解除され、ホース４５をホース着脱部４０から取り外すことができる。このようにして取り外したホース４５を蓋部２０内の部材保持部２３により保持し、図４に示すような状態にした後、蓋部２０を閉じると、表面改質処理装置１０を構成する部材は全て、ケース１１内に収容される。

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態において、液状の改質化合物と燃料ガスを液化した液化燃料とは、混合状態でボンベ２８に収容されている。つまり、本実施形態においては、改質化合物および燃料ガスはともに液状なので、所定の混合比で均一に混合された状態でボンベ２８から噴出させることができる。ボンベ２８から噴出される改質化合物および燃料ガスは、気体状態あるいは液体状態である。液体状態の改質化合物および燃料ガス（混合液体）は気体状態のものとともに、ボンベ２８から噴出された後、気化器３５に通される。気化器３５において混合液体は均一な混合状態のまま気化されて、気体状態で噴出されたものとともにバーナー４７に供給される。その結果、本実施形態によれば、改質化合物と燃料ガスとを所定の混合比で均一に混合した状態で燃焼させた火炎Ｆを固体物質Ｓに噴射することができるので、固体物質Ｓの表面を均一に改質することができる。

また、本実施形態では、改質化合物と燃料ガスとが均一に混合されて１つのボンベ２８に収容されているので、改質化合物や燃料ガスを別々に貯蔵した構成のものと比較してボンベ２８の数を少なくすることができ、ボンベ２８から噴出する噴出物の量の制御を行う装置も１つで済むので部品点数を減らすとともに装置の小型化を図ることができる。

さらに、本実施形態では、ボンベ２８および気化器３５を内部に保持するとともに、気化器３５を通すことで得られる生成物（ボンベ２８から気体状態で噴出されたものを含む）をバーナー４７に供給するホース４５を、外側から着脱可能なホース着脱部４０が設けられているケース１１を備える。つまり、本実施形態では、表面改質処理を行うときに、ケース１１内にボンベ２８および気化器３５を保持させた状態で、ケース１１のホース着脱部４０にホース４５を装着すればよく、表面改質処理を行わないときには、ケース１１のホース着脱部４０からホース４５を取りはずして、ケース１１内に収容したり別途梱包することもできるので、運搬の際に部材が破損するのを防止することができる。

以上より、本実施形態によれば、装置１０を小型化するとともに、改質剤化合物と燃料ガスとを均一に混合した状態で燃焼させた火炎Ｆを噴射可能で、かつ部材の破損を防止した表面改質処理装置１０を提供することができる。

また、本実施形態によれば、ボンベ２８から噴出される噴出物の量を制御するバルブ３０を開閉する開閉操作部１６が、ケース１１の外側に設けられているから、ケース１１を開けずに、ボンベ２８から噴出される噴出物の量を制御することができ、作業性に優れる。

また、本実施形態において、ホース４５の端部にはホース着脱部４０に係止される係止凹部４６が設けられる一方、ホース着脱部４０には、ホース４５の係止凹部４６を係止する係止突部４１と、ホース４５の装着方向と平行な方向に移動させることでホース４５との係止状態を解除する係止解除部４３と、が設けられている。つまり、本実施形態においては、ホース着脱部４０の係止突部４１にホース４５の端部４５Ａに設けられた係止凹部４６を係合させることで、ホース４５がホース着脱部４０に係止され、これによりホース４５がホース着脱部４０に装着され、ホース着脱部４０の係止解除部４３をホース４５の装着方向と平行な方向に移動させることで、ホース４５とホース着脱部４０との係止状態を解除できる。その結果、本実施形態によれば、ワンタッチでホース４５の取り外しができるので、ホース４５の着脱を簡易な方法により行うことができる。

また、本実施形態によれば、バーナー４７を保持するバーナー保持部２２が、ケース１１の外側に設けられているから、高温となったバーナー４７が床などに接触して損傷を与えるのを防止することができる。また、本実施形態によれば、ホース４５の着脱の際に、ホース４５とともにケース１１外に取りだしたバーナー４７をケース１１に保持することができるので、バーナー４７の破損を防止するとともに、バーナー４７をケース１１に保持させた状態で他の作業を行うこともできる。

また、本実施形態によれば、ケース１１内には、熱伝導性材料からなる熱伝導板材２５が収容され、気化器３５は、熱伝導板材２５に対し、熱伝導性材料からなるテープ２７により固定されているから、気化器３５への熱伝導性を高めるとともに、気化器３５の耐衝撃性を高めることができる。

また、本実施形態によれば、ボンベ２８は、改質化合物を含んだ液化燃料が噴出される噴出口２９Ａを下方に向けた状態で配置されているから、噴出口２９Ａには、改質化合物を含んだ液化燃料（液状物）が配されるので、改質化合物と燃料ガスの沸点に差がある場合などであっても、改質化合物と燃料ガスとが均一に混合された状態で噴出され、より均一な表面処理が可能となる。

また、本実施形態によれば、気化器３５は、キャピラリチューブ３５Ａとその先に接続したキャピラリチューブ３５Ａよりも内径が大きな気化パイプ３５Ｂとから構成されているので、ボンベ２８から噴出された改質化合物を含んだ液化燃料は、キャピラリチューブ３５Ａ内を円滑に移動し、キャピラリチューブ３５Ａよりも内径が大きな気化パイプ３５Ｂに至ると気化するので、簡易な構成でありながらも円滑に気化を行うことができる。

また、本実施形態によれば、バーナー４７は、気化器３５で気化したガスを噴出させることで周囲の空気を吸引するブンゼン式のバーナー４７であるから、空気の導入ならびに空気の導入量の制御を容易に行うことができ、これにより、ガスの燃焼効率の制御を容易に行うことができる。

また、本実施形態によれば、ケース１１には、ホース着脱部４０から取り外したホース４５を収容可能であるから、ホース着脱部４０から取り外したホース４５をケース１１に収容した状態で運搬することもでき、運搬の際にホース４５を傷つけることを防止することができる。

また、本実施形態によれば、ケース１１には、ケース１１内の気体を排気する排気孔１３が設けられているから、ケース１１内にボンベ２８から噴出された気体等がこもらないので安全面でも優れる。

＜他の実施形態＞
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、バルブ３０を開閉する開閉操作部１６をケース１１の外側に設けた例を示したが、ケース内に開閉操作部を設けてもよい。
（２）上記実施形態では、ホース４５の装着方向と平行な方向に移動させることでホース４５との係止状態を解除する係止解除部４３を設けたホース着脱部４０を示したが、例えば、回動操作によりホースとの係止状態を解除する係止解除部を備えるものであってもよい。また、係止解除部を備えず、例えば、ホースの端部およびホース着脱部にネジ構造を形成して、ホースをホース着脱部に螺合させることにより装着し、螺合解除によりホースを取り外す構造としてもよい。
（３）上記実施形態では、外側にバーナー保持部２２を設けたケース１１を示したが、バーナー保持部が設けられていなくてもよい。
（４）上記実施形態では、気化器３５が熱伝導板材２５に熱伝導性材料からなるテープ２７で固定されている例を示したが、気化器は、保持板材の上に載置されているような構成等であってもよい。また、気化器として、気化を促進するヒーターを備えるものを用いてもよい。
（５）上記実施形態ではボンベ２８の噴出口２９Ａを下方に向けて配置した例を示したが、ボンベの噴出口を上方に向けて配置したものであってもよい。
（６）上記実施形態では、気化器３５とバーナー４７の間に、発泡ウレタン等の多孔質材料等から構成される液除去部を備えない表面改質処理装置１０を示したが、液除去部を備えるものとしてもよい。
（７）上記実施形態では、排気部が設けられているケース１１を示したが、排気部がないものであってもよい。

１０…表面改質処理装置（改質装置）
１１…ケース
１２…ケース本体
１３…排気孔（排気部）
１４…ネット
１６…開閉操作部
２０…蓋部
２２…バーナー保持部
２５…熱伝導板材
２５Ａ…保持板部
２５Ｂ…保護部
２７…テープ
２８…ボンベ
２９…取付突部
２９Ａ…噴出口
３０…バルブ
３１…凹部軸
３５…気化器
３５Ａ…キャピラリチューブ
３５Ｂ…気化パイプ
４０…ホース着脱部
４１…係止突部（係止部）
４３…係止解除部
４５…ホース
４６…係止凹部（被係止部）
４７…バーナー
４８…噴射口
４９…空気吸入孔
５０…ハンドル部
５１…空気調整部
５２…引っかけ部
Ｆ…火炎
Ｓ…固体物質

Claims (10)

1. 金属原子、半金属原子または非金属原子と、有機基と、を有する改質化合物を燃料ガスと共にバーナーにて燃焼させ、その火炎を固体物質の表面に吹き付けて前記固体物質の表面の改質を行うものにおいて、
   前記燃料ガスを液化した液化燃料と液状の前記改質化合物とを混合状態でボンベに収容し、そのボンベ中の一部の混合液体を気化器に通すことで前記改質化合物及び前記液化燃料を気化させて前記バーナーに供給するようにし、
   前記ボンベおよび前記気化器を内部に保持するとともに、
   前記気化器を通すことで得られる生成物を前記バーナーに供給するホースを、外側から着脱可能なホース着脱部が設けられているケースを備える表面改質処理装置。
2. 前記ボンベから噴出される噴出物の量を制御するバルブを開閉する開閉操作部が、前記ケースの外側に設けられている請求項１に記載の表面改質処理装置。
3. 前記ホースの端部には前記ホース着脱部に係止される被係止部が設けられる一方、
   前記ホース着脱部には、前記ホースの被係止部を係止する係止部と、前記ホースの装着方向に平行な方向に移動させることで前記ホースとの係止状態を解除する係止解除部と、が設けられている請求項１または請求項２に記載の表面改質処理装置。
4. 前記バーナーを保持するバーナー保持部が、前記ケースの外側に設けられている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の表面改質処理装置。
5. 前記ケース内には、熱伝導性材料からなる熱伝導板材が収容され、
   前記気化器は、前記熱伝導板材に対し、熱伝導性材料からなるテープにより固定されている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の表面改質処理装置。
6. 前記ボンベは、前記改質化合物を含んだ前記液化燃料が噴出される噴出口を下方に向けた状態で配置されている請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の表面改質処理装置。
7. 前記気化器は、キャピラリチューブとその先に接続したキャピラリチューブよりも内径が大きな気化パイプとから構成されている請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の表面改質処理装置。
8. 前記バーナーは、前記気化器で気化したガスを噴出させることで周囲の空気を吸引するブンゼン式のバーナーである請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の表面改質処理装置。
9. 前記ケースには、前記ホース着脱部から取り外した前記ホースを収容可能とされる請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の表面改質処理装置。
10. 前記ケースには、前記ケース内の気体を排気する排気部が設けられている請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の表面改質処理装置。

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