ガス反応槽、ガス反応装置及びガス反応処理方法
【課題】ガスと被処理物とを反応槽内で反応させるにあたり、１回の処理毎にオゾン反応槽内のガスを排出・再充填しなくても被処理物を反応槽から出し入れでき、かつ反応槽内に充填されているガスが周囲に拡散するのを抑制した、処理性と安全性の良いガス反応槽、ガス反応装置及びガス反応処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ガス反応槽は、開口を通して被処理物を内部に受け入れ、被処理物とガスとを接触させて被処理物の処理を行うようにしたものである。開口３にガス漏出防止手段を構成するゴム片４が設けられている。ゴム片４は、開口３の全体を覆う大きさを有している。ゴム片４には、開口３の長手方向に延在する切り込み４ａが設けられている。ガス反応槽１の一端側にオゾンなどの反応ガス供給部５が接続され、他端側に流出するガスを無害化処理するためのガス無害化手段６が接続されている。
【解決手段】ガス反応槽は、開口を通して被処理物を内部に受け入れ、被処理物とガスとを接触させて被処理物の処理を行うようにしたものである。開口３にガス漏出防止手段を構成するゴム片４が設けられている。ゴム片４は、開口３の全体を覆う大きさを有している。ゴム片４には、開口３の長手方向に延在する切り込み４ａが設けられている。ガス反応槽１の一端側にオゾンなどの反応ガス供給部５が接続され、他端側に流出するガスを無害化処理するためのガス無害化手段６が接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス反応槽と、このガス反応槽を用いたガス反応装置及びガス反応処理方法に係り、特にガスとしてオゾン又はオゾン含有ガスを用いる場合に好適なガス反応槽、ガス反応装置及びガス反応処理方法に関する。なお、以下、本明細書において、純オゾンガスとオゾン含有ガスとを併せてオゾンガスと称する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンガスは、非電解メッキの前処理として、樹脂表面を親水化したり、ステンレス鋼表面の強化のために不動態を形成したりする目的で広く使用されている（例えば特開昭６３−２５０４６８、特開２０００−３１６３７）。
【０００３】
従来のオゾンガスによる被処理物の反応処理方法では、反応槽を開け、被処理物をオゾン反応槽内に設置し、オゾン反応槽を密閉した後、オゾン反応槽内の通気入口からオゾンガスを通気して反応を開始する。
【０００４】
また、オゾンガス反応処理後の操作としては、オゾン反応槽への供給ガスをオゾンガスから不活性ガス（窒素など）へ変更し、オゾンガスをパージしてから、オゾン反応槽を開けて中の被処理物を取り出す。オゾンガスを不活性ガスでパージするのは、オゾン反応槽を開けた際にオゾンガスが外部へ漏れ、周囲に甚大な影響を及ぼすことを防止するためである。
【０００５】
大量の被処理物を処理する場合には、上記作業を繰り返す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−２５０４６８
【特許文献２】特開２０００−３１６３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術には下記のような問題点があった。
（１） １回の処理毎にオゾン反応槽を開け被処理物を取り出すため、オゾン反応槽内のオゾンガスを一度全て不活性ガスで置換する時間や、新たにオゾンガスを再充填するための充填時間が余計にかかるため、大量の被処理物を連続的に処理する場合には時間がかかり効率が良くない。
（２） オゾン反応槽中にはまだ未反応のオゾンガスも多く、毎回の工程でオゾンガスを全て排出するのは経済性も良くない。
【０００８】
このようなことから、被処理物をオゾン反応槽に出し入れするときにオゾン反応槽内のオゾンガスが外部へ漏れない安全なオゾンガス反応システムが求められていた。
【０００９】
本発明は、ガスと被処理物とを反応槽内で反応させるにあたり、１回の処理毎にオゾン反応槽内のガスを排出・再充填しなくても被処理物を反応槽から出し入れでき、かつ反応槽内に充填されているガスが周囲に拡散するのを抑制した、処理性と安全性の良いガス反応槽、ガス反応装置及びガス反応処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１のガス反応槽は、被処理物の導入又は取出用の開口を有する反応槽であって、反応槽内で被処理物とガスとを接触させるガス反応槽において、該開口にガス漏出防止手段が設けられており、前記ガス漏出防止手段は、該開口を閉鎖する可撓性片であり、該可撓性片は、該開口を被処理物が通過するときに被処理物に接触して弾性的に変形することにより被処理物の通過を許容するものであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２のガス反応槽は、請求項１において、ガス反応槽の対向する１対の面にそれぞれ前記開口が対称状に設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３のガス反応装置は、請求項１又は２に記載のガス反応槽と、該ガス反応槽内にガスを供給するガス供給手段とを有するものである。
【００１３】
請求項４のガス反応処理方法は、請求項３のガス反応装置を用いたものである。
【００１４】
請求項５のガス反応処理方法は、請求項４において、被処理物は板状又は帯状であり、該ガス反応槽内に導入された板状又は帯状の被処理物を挟んで両側部分にそれぞれガス供給手段からガスを供給し、該両側部分からそれぞれガスを流出させることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６のガス反応処理方法は、請求項４又は５において、該ガスはオゾン又はオゾン含有ガスであり、前記ガス反応槽から流出したガスを無害化処理手段で無害化処理することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項７のガス反応処理方法は、請求項４ないし６のいずれか１項において、被処理物から突片が突設されており、該突片を前記開口を通して前記ガス反応槽外に突出させ、該突片をガス反応槽外で支持することにより被処理物を保持して処理を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のガス反応槽、ガス反応装置及びガス反応処理方法によれば、ガス反応槽の開閉を行わずに被処理物の出し入れができるため、ガス反応槽内のガスが漏れて周囲に悪影響を及ぼすことや、処理後にガス反応槽内のガスを一度排出し、その後新しいガスを再充填する時間が削減できることから、効率よくかつ安全に大量の被処理物をガス反応処理することができる。
【００１８】
また、ガス漏出防止手段の構成が簡易であり、しかもガス漏出防止機能に優れる。
【００１９】
請求項２のガス反応槽によれば、一方の開口から被処理物をガス反応槽内に導入し、他方の開口から被処理物をガス反応槽外に取り出すようにして、効率よく被処理物を処理することができる。
【００２０】
請求項５のガス反応処理方法によれば、板状又は帯状の被処理物の両板面を均等に処理することができる。
【００２１】
請求項７のガス反応処理方法によれば、被処理物を反応槽内に宙吊り状に存在させることができる。そのため、被処理物の全体を万遍なく処理することができる。
【００２２】
本発明は、特にガスとしてオゾンガスを用いる場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態に係るガス反応槽及びガス反応装置の斜視図である。
【図２】第２図はガス反応槽の開口部分の断面図である。
【図３】別の実施の形態に係るガス反応槽及びガス反応装置の斜視図である。
【図４】実施例及び比較例におけるオゾン濃度の経時変化図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００２５】
本発明のガス反応槽は、開口を通して被処理物を内部に受け入れ、被処理物とガスとを接触させて被処理物の処理を行うようにしたものである。本発明は、このガスとしてオゾンを用いる場合に適用するのに好適である。従って、ガス反応槽の材質は、ステンレス鋼などオゾンガスと極力反応性が低い材質であることが好ましい。また、オゾンガスに対する反応性をさらに低くするため、内面をコーティング、研磨処理、酸化処理のような表面処理をするのも好適である。
【００２６】
上記開口は、ガスの漏出を防止するために、被処理物を通過させうる範囲においてなるべく小さい形状及び大きさであることが好ましい。
【００２７】
この開口には、ガス漏出防止手段を設ける。このガス漏出防止手段としては、可撓性の部材を用いる。この可撓性部材に切り込みを設けておき、被処理物を該切り込みを通してガス反応槽内に出し入れするのが好ましい。
【００２８】
可撓性部材としては、シール性と柔軟性を持ち、オゾン等のガスに耐性を持つものであれば特に限定はないが、例えば、フッ化ビニリデン系（ＦＫＭ）、テトラフルオロエチレン−プロピレン系（ＦＥＰＭ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロビニルエーテル系（ＦＦＫＭ）等のようなフッ素ゴムが挙げられる。また、シリコーンゴムなどにフッ素樹脂コーティングしたものでも良い。
【００２９】
本発明のガス反応装置は、このガス反応槽に対し反応ガスの供給手段を接続したものであり、このガス反応槽から流出するガスを無害化処理する手段が接続されていることが好ましい。ガス供給手段としてオゾンガス供給部を用いる場合、酸素供給源とオゾン発生器とを有するものが好ましい。オゾンガスをガス反応槽へ供給するために例えばコンプレッサーなど送風動力源を用いるのが好ましい。
【００３０】
オゾンガス無害化手段としては、オゾンガスを外部へ放出しても問題ない濃度まで低減できる装置であれば特に限定はなく、触媒担持活性炭や熱分解装置、紫外線分解装置などを用いることができる。
【００３１】
本発明のガス反応処理方法は、このガス反応装置を用いて被処理物を処理する。被処理物としては、金属、合成樹脂、セラミック、植物系材料、動物系材料、それらの複合材など各種のものが挙げられる。ガスとしてはオゾンガスが好適である。
【００３２】
反応ガスの供給量、ガス濃度は被処理物をどこまで処理したいかにもよるので一概に決められないが、反応槽内の反応ガス濃度をオンラインで測定し、反応槽内の反応ガス濃度を一定に制御するのが好ましい。
【００３３】
被処理物を反応槽内に滞留させる時間は、被処理物と反応槽の大きさ、被処理物の特性等に依存するため、これらに応じて選定すればよい。
【００３４】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００３５】
第１図は実施の形態に係るガス反応槽及びガス反応装置の斜視図、第２図はガス反応槽の開口部分の断面図、第３図は別の実施の形態に係るガス反応槽及びガス反応装置の斜視図である。
【００３６】
第１図のガス反応槽は、上面に被処理物２の出し入れ用の開口３が設けられている。この実施の形態では、被処理物２は平板状であり、開口３は細長い長方形のスリット状である。この開口３にガス漏出防止手段を構成するゴム片４が設けられている。ゴム片４は、開口３の全体を覆う大きさを有している。ゴム片４には、開口３の長手方向に延在する切り込み４ａが設けられている。切り込み４ａの延在長さは被処理物３の水平辺方向の長さよりも大きい。
【００３７】
ガス反応槽１の一端側、好ましくは開口３の延在方向の一端側にオゾンなどの反応ガス供給部５が接続され、他端側に流出ガスを無害化処理するためのガス無害化手段６が接続されている。
【００３８】
被処理物２は、前述の通りこの実施の形態では平板状であり、上辺から上方に突片２ａが突設されている。この突片２ａをクランプ等の保持部（図示略）で保持して被処理物２を開口３からガス反応槽１内に出し入れする。被処理物２を宙吊り状態でガス反応槽１内に保持し、ガスを流通させて被処理物２の表面を処理する。被処理物２は、ガス反応槽内で保持部と全く非接触となるので、被処理物２の外面の全体が万遍なくガスで処理される。
【００３９】
第２図（ａ）の通り、被処理物２を挿入する前及び取り出した後は、切り込み４ａはぴったりと合わさって密閉状態となる。被処理物２をガス反応槽１内に差し込むときには、ゴム片４は弾性的に撓み、切り込み４ａが被処理物２に密着する。被処理物２を処理しているときには、第２図（ｂ）のように突片２ａのみが切り込み４ａを通っており、本体部分２ｂは全体としてガス反応槽１内に存在する。被処理物２をガス反応槽１に出し入れするとき及び被処理物２をガス反応槽１内に挿入した第２図（ｂ）の状態のいずれにおいても、ゴム片４が被処理物２に密着しており、ガス反応槽１内のガスは全く又は殆どガス反応槽１外に漏出しない。
【００４０】
なお、突片２ａの少なくとも上部はガスによって処理されないので、ガス反応槽１から取り出した後、突片２ａの少なくとも上部、好ましくは全体を切断除去するのが好ましい。
【００４１】
第１図では、開口３はガス反応槽１の上面に設けられているが、側面や底面などに設けられてもよい。第１図では開口３は３個図示されているが、１又は２以上の任意である。
【００４２】
第３図のガス反応槽７は、一方（この実施の形態では第３図の左側）の側面と他方（第３図の右側）の側面にそれぞれ開口３が設けられ、各開口３にそれぞれゴム片４（第３図では図示略）が設けられている。
【００４３】
被処理物２は、水平姿勢とされ、一方の開口３を通ってガス反応槽７内に導入されて水平状態にてガス反応槽７内に保持され、処理される。その後、水平姿勢を保ったまま他方の開口３を通ってガス反応槽７から取り出される。被処理物２の挿入方向の前辺側及び後辺側にそれぞれ突片２ａが設けられている。各突片２ａが各開口３からゴム片４の切り込み４ａを通って突出し、クランプ等の保持部材で保持されることにより、被処理物２の本体部２ｂがガス反応槽７内に水平状態にて保持される。反応ガス供給部５からのガスは、ガス反応槽７の図の左端側の上部及び下部にそれぞれ導入され、被処理物の表裏を処理した後右端側の上部及び下部からそれぞれ取り出されてガス無害化手段６に送られる。
【００４４】
このように、板状の被処理物２の両板面すなわち上側及び下側に均等に反応ガスが供給され、被処理物２の両板面が均等に処理される。被処理物２は、ガス反応槽７内では支持部材に支持されず、両端の突片２ａのみがガス反応槽７外で支持されるので、被処理物２の表面の全体がガス反応槽７内で万遍なくガスで処理される。ガス反応槽７から被処理物２を取り出した後、各突片２ａを切断除去する。
【００４５】
第３図では開口３が左側面及び右側面に１個ずつ設けられているが、複数個ずつ設けられてもよい。開口３を複数個ずつ設ける場合、ガスを複数枚の被処理物２同士の間のスペースにも導入するように設けるのが好ましい。開口３は第３図のように横長とする代りに縦長や斜めとされてもよい。開口３はガス反応槽７の上面と底面に設けられてもよい。
【００４６】
第１図及び第３図の実施の形態において、被処理物は平板状もしくは薄膜状であり、開口３は一文字形の直線状であるが、円弧板や波板、Ｌ字板の如く湾曲又は折曲した異形となっていてもよく、その場合、被処理物２はそれに倣って円弧形、波形又はＬ字形などの非一文字形状とするのが好ましい。
被処理物は反応槽の両開口間の長さよりも長いものであっても構わない。この場合は両開口間の長さを被処理物の移動速度で除した値が反応時間となる処理が可能である。
被処理物が長い帯状物である場合は、反応槽の中でローラー等を用いて折り返す構造としても良い。こうすることで小容量の反応槽で反応時間を長くした表面改質を行うことができる。
【００４７】
ガス反応槽１，７に被処理物２やガス反応槽１内の雰囲気を加熱するためのヒータ等の加熱手段やレーザー照射手段等の反応促進手段を設けてもよい。ガス供給部５にガスの加熱手段を設けてもよい。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例及び比較例について説明する。
【００４９】
＜実施例１＞
第１図に示すガス反応槽において、上面に４個の開口３を設けた。
【００５０】
この反応槽は、容量が１５Ｌ（Ｗ１７ｃｍ、Ｈ３０ｃｍ、Ｄ３０ｃｍ）のＳＵＳ３０４製であり、内表面を電解研磨により表面処理を施してある。
【００５１】
開口の大きさは２００ｍｍ×５ｍｍである。各開口にそれぞれフッ化ビニリデン系のフッ素ゴムでできたゴム片４が設けられており、各ゴム片４には開口３の長手方向に延在する長さ約１５０ｍｍの切り込み４ａが設けられている。
【００５２】
ガス供給部５としてオゾン発生器及びコンプレッサーを用い、これによってオゾン濃度３００ｇ／Ｎｍ３のオゾンを１２ＮＬ／ｍｉｎにて供給した。
【００５３】
排オゾンガスを処理するためのガス無害化手段としては、オゾンガス分解触媒として品川化成製「セカードＭＲ−４」１０ＬをＳＵＳ３０４の円筒形容器に充填したものを使用した。
【００５４】
被処理物はＡＢＳ樹脂板（本体部１４０ｍｍ×１００ｍｍ×ｔ３ｍｍ、突片５０ｍｍ×３０ｍｍ×ｔ３ｍｍ）とし、４枚／回で２５回、計１００枚を処理した。
【００５５】
１回あたりの処理時間は、反応槽内のオゾン濃度が３００ｇ／Ｎｍ３になっている状態から２４分間反応させるものとした。なお、反応槽内にオゾンが全くない状態からオゾンガスを供給した第１回目の処理の場合、反応槽内のオゾンガス濃度は第４図のように変化した。それ以降は反応槽内のオゾン濃度は３００ｇ／Ｎｍ３で一定であった。
【００５６】
＜比較例１＞
ガス反応槽として、実施例１と同一容積であるが、天板が起倒回動する開閉蓋となっているものを用いた。
【００５７】
この蓋をあけて４枚の被処理物を入れ、蓋を閉めた後、実施例１と同一条件にてオゾンガスをガス反応槽内に３０分間供給し、その後、窒素ガスパージを行い、パージガス中のオゾン濃度が０．１ｐｐｍ以下となった後、蓋を開けて被処理物を取り出し、次回の処理を行うようにした。
【００５８】
このときのガス反応槽内のオゾン濃度の経時変化を第４図に示す。なお、パージを開始してから蓋を開けて被処理物を取り出し、次いで新たな被処理物を入れて蓋を閉める動作に要する時間は第４図の通り１０分であった。
【００５９】
なお、この比較例１において、オゾンガス処理後に窒素パージをせず、素早くオゾン反応槽をあけ、処理後の被処理物を回収しようとしたところ、オゾンガスモニターが０．１ｐｐｍ以上を示し、警報が鳴って装置が停止してしまったため、比較例１では必ず窒素ガスパージを行うようにした。
【００６０】
＜実験結果及び考察＞
実施例１では、第１回目の処理のみ、オゾン反応槽内にオゾンガスが充填されていないため、処理工程に３０分を要したが、残り２４回の処理はいずれも２４分／回であった。また、被処理物を反応槽の開口から出し入れして被処理物を交換するのに要する時間は約１分であった。以上から、全ての被処理物を処理するのに６０７分かかった。なお、試験中に周囲環境中のオゾン濃度をオゾンガスモニターで監視したが、０．１ｐｐｍ以上にならなかった。
【００６１】
一方、比較例１では、２５回の処理全て、１回毎にオゾン反応槽内のオゾンガスを排出し、再充填する必要があるため処理に３０分／回を要した。また、処理後に窒素ガスをオゾンガスが０．１ｐｐｍ以下になるまでパージして、オゾン反応槽を開け、中の被処理物を取り出して未処理の被処理物を設置するのに約１０分間要した（第４図）。以上から全ての被処理物を処理するのには１０００分かかった。周囲環境中のオゾン濃度をオゾンガスモニターで監視したが、０．１ｐｐｍ以上にならなかった。
【００６２】
以上の実施例及び比較例より、本発明によると、被処理物を効率よく処理できることが確認された。
【符号の説明】
【００６３】
１，７ ガス反応槽
２ 被処理物
２ａ 突片
３ 開口
４ ゴム片
４ａ 切り込み
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス反応槽と、このガス反応槽を用いたガス反応装置及びガス反応処理方法に係り、特にガスとしてオゾン又はオゾン含有ガスを用いる場合に好適なガス反応槽、ガス反応装置及びガス反応処理方法に関する。なお、以下、本明細書において、純オゾンガスとオゾン含有ガスとを併せてオゾンガスと称する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンガスは、非電解メッキの前処理として、樹脂表面を親水化したり、ステンレス鋼表面の強化のために不動態を形成したりする目的で広く使用されている（例えば特開昭６３−２５０４６８、特開２０００−３１６３７）。
【０００３】
従来のオゾンガスによる被処理物の反応処理方法では、反応槽を開け、被処理物をオゾン反応槽内に設置し、オゾン反応槽を密閉した後、オゾン反応槽内の通気入口からオゾンガスを通気して反応を開始する。
【０００４】
また、オゾンガス反応処理後の操作としては、オゾン反応槽への供給ガスをオゾンガスから不活性ガス（窒素など）へ変更し、オゾンガスをパージしてから、オゾン反応槽を開けて中の被処理物を取り出す。オゾンガスを不活性ガスでパージするのは、オゾン反応槽を開けた際にオゾンガスが外部へ漏れ、周囲に甚大な影響を及ぼすことを防止するためである。
【０００５】
大量の被処理物を処理する場合には、上記作業を繰り返す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−２５０４６８
【特許文献２】特開２０００−３１６３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術には下記のような問題点があった。
（１） １回の処理毎にオゾン反応槽を開け被処理物を取り出すため、オゾン反応槽内のオゾンガスを一度全て不活性ガスで置換する時間や、新たにオゾンガスを再充填するための充填時間が余計にかかるため、大量の被処理物を連続的に処理する場合には時間がかかり効率が良くない。
（２） オゾン反応槽中にはまだ未反応のオゾンガスも多く、毎回の工程でオゾンガスを全て排出するのは経済性も良くない。
【０００８】
このようなことから、被処理物をオゾン反応槽に出し入れするときにオゾン反応槽内のオゾンガスが外部へ漏れない安全なオゾンガス反応システムが求められていた。
【０００９】
本発明は、ガスと被処理物とを反応槽内で反応させるにあたり、１回の処理毎にオゾン反応槽内のガスを排出・再充填しなくても被処理物を反応槽から出し入れでき、かつ反応槽内に充填されているガスが周囲に拡散するのを抑制した、処理性と安全性の良いガス反応槽、ガス反応装置及びガス反応処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１のガス反応槽は、被処理物の導入又は取出用の開口を有する反応槽であって、反応槽内で被処理物とガスとを接触させるガス反応槽において、該開口にガス漏出防止手段が設けられており、前記ガス漏出防止手段は、該開口を閉鎖する可撓性片であり、該可撓性片は、該開口を被処理物が通過するときに被処理物に接触して弾性的に変形することにより被処理物の通過を許容するものであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２のガス反応槽は、請求項１において、ガス反応槽の対向する１対の面にそれぞれ前記開口が対称状に設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３のガス反応装置は、請求項１又は２に記載のガス反応槽と、該ガス反応槽内にガスを供給するガス供給手段とを有するものである。
【００１３】
請求項４のガス反応処理方法は、請求項３のガス反応装置を用いたものである。
【００１４】
請求項５のガス反応処理方法は、請求項４において、被処理物は板状又は帯状であり、該ガス反応槽内に導入された板状又は帯状の被処理物を挟んで両側部分にそれぞれガス供給手段からガスを供給し、該両側部分からそれぞれガスを流出させることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６のガス反応処理方法は、請求項４又は５において、該ガスはオゾン又はオゾン含有ガスであり、前記ガス反応槽から流出したガスを無害化処理手段で無害化処理することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項７のガス反応処理方法は、請求項４ないし６のいずれか１項において、被処理物から突片が突設されており、該突片を前記開口を通して前記ガス反応槽外に突出させ、該突片をガス反応槽外で支持することにより被処理物を保持して処理を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のガス反応槽、ガス反応装置及びガス反応処理方法によれば、ガス反応槽の開閉を行わずに被処理物の出し入れができるため、ガス反応槽内のガスが漏れて周囲に悪影響を及ぼすことや、処理後にガス反応槽内のガスを一度排出し、その後新しいガスを再充填する時間が削減できることから、効率よくかつ安全に大量の被処理物をガス反応処理することができる。
【００１８】
また、ガス漏出防止手段の構成が簡易であり、しかもガス漏出防止機能に優れる。
【００１９】
請求項２のガス反応槽によれば、一方の開口から被処理物をガス反応槽内に導入し、他方の開口から被処理物をガス反応槽外に取り出すようにして、効率よく被処理物を処理することができる。
【００２０】
請求項５のガス反応処理方法によれば、板状又は帯状の被処理物の両板面を均等に処理することができる。
【００２１】
請求項７のガス反応処理方法によれば、被処理物を反応槽内に宙吊り状に存在させることができる。そのため、被処理物の全体を万遍なく処理することができる。
【００２２】
本発明は、特にガスとしてオゾンガスを用いる場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施の形態に係るガス反応槽及びガス反応装置の斜視図である。
【図２】第２図はガス反応槽の開口部分の断面図である。
【図３】別の実施の形態に係るガス反応槽及びガス反応装置の斜視図である。
【図４】実施例及び比較例におけるオゾン濃度の経時変化図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００２５】
本発明のガス反応槽は、開口を通して被処理物を内部に受け入れ、被処理物とガスとを接触させて被処理物の処理を行うようにしたものである。本発明は、このガスとしてオゾンを用いる場合に適用するのに好適である。従って、ガス反応槽の材質は、ステンレス鋼などオゾンガスと極力反応性が低い材質であることが好ましい。また、オゾンガスに対する反応性をさらに低くするため、内面をコーティング、研磨処理、酸化処理のような表面処理をするのも好適である。
【００２６】
上記開口は、ガスの漏出を防止するために、被処理物を通過させうる範囲においてなるべく小さい形状及び大きさであることが好ましい。
【００２７】
この開口には、ガス漏出防止手段を設ける。このガス漏出防止手段としては、可撓性の部材を用いる。この可撓性部材に切り込みを設けておき、被処理物を該切り込みを通してガス反応槽内に出し入れするのが好ましい。
【００２８】
可撓性部材としては、シール性と柔軟性を持ち、オゾン等のガスに耐性を持つものであれば特に限定はないが、例えば、フッ化ビニリデン系（ＦＫＭ）、テトラフルオロエチレン−プロピレン系（ＦＥＰＭ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロビニルエーテル系（ＦＦＫＭ）等のようなフッ素ゴムが挙げられる。また、シリコーンゴムなどにフッ素樹脂コーティングしたものでも良い。
【００２９】
本発明のガス反応装置は、このガス反応槽に対し反応ガスの供給手段を接続したものであり、このガス反応槽から流出するガスを無害化処理する手段が接続されていることが好ましい。ガス供給手段としてオゾンガス供給部を用いる場合、酸素供給源とオゾン発生器とを有するものが好ましい。オゾンガスをガス反応槽へ供給するために例えばコンプレッサーなど送風動力源を用いるのが好ましい。
【００３０】
オゾンガス無害化手段としては、オゾンガスを外部へ放出しても問題ない濃度まで低減できる装置であれば特に限定はなく、触媒担持活性炭や熱分解装置、紫外線分解装置などを用いることができる。
【００３１】
本発明のガス反応処理方法は、このガス反応装置を用いて被処理物を処理する。被処理物としては、金属、合成樹脂、セラミック、植物系材料、動物系材料、それらの複合材など各種のものが挙げられる。ガスとしてはオゾンガスが好適である。
【００３２】
反応ガスの供給量、ガス濃度は被処理物をどこまで処理したいかにもよるので一概に決められないが、反応槽内の反応ガス濃度をオンラインで測定し、反応槽内の反応ガス濃度を一定に制御するのが好ましい。
【００３３】
被処理物を反応槽内に滞留させる時間は、被処理物と反応槽の大きさ、被処理物の特性等に依存するため、これらに応じて選定すればよい。
【００３４】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００３５】
第１図は実施の形態に係るガス反応槽及びガス反応装置の斜視図、第２図はガス反応槽の開口部分の断面図、第３図は別の実施の形態に係るガス反応槽及びガス反応装置の斜視図である。
【００３６】
第１図のガス反応槽は、上面に被処理物２の出し入れ用の開口３が設けられている。この実施の形態では、被処理物２は平板状であり、開口３は細長い長方形のスリット状である。この開口３にガス漏出防止手段を構成するゴム片４が設けられている。ゴム片４は、開口３の全体を覆う大きさを有している。ゴム片４には、開口３の長手方向に延在する切り込み４ａが設けられている。切り込み４ａの延在長さは被処理物３の水平辺方向の長さよりも大きい。
【００３７】
ガス反応槽１の一端側、好ましくは開口３の延在方向の一端側にオゾンなどの反応ガス供給部５が接続され、他端側に流出ガスを無害化処理するためのガス無害化手段６が接続されている。
【００３８】
被処理物２は、前述の通りこの実施の形態では平板状であり、上辺から上方に突片２ａが突設されている。この突片２ａをクランプ等の保持部（図示略）で保持して被処理物２を開口３からガス反応槽１内に出し入れする。被処理物２を宙吊り状態でガス反応槽１内に保持し、ガスを流通させて被処理物２の表面を処理する。被処理物２は、ガス反応槽内で保持部と全く非接触となるので、被処理物２の外面の全体が万遍なくガスで処理される。
【００３９】
第２図（ａ）の通り、被処理物２を挿入する前及び取り出した後は、切り込み４ａはぴったりと合わさって密閉状態となる。被処理物２をガス反応槽１内に差し込むときには、ゴム片４は弾性的に撓み、切り込み４ａが被処理物２に密着する。被処理物２を処理しているときには、第２図（ｂ）のように突片２ａのみが切り込み４ａを通っており、本体部分２ｂは全体としてガス反応槽１内に存在する。被処理物２をガス反応槽１に出し入れするとき及び被処理物２をガス反応槽１内に挿入した第２図（ｂ）の状態のいずれにおいても、ゴム片４が被処理物２に密着しており、ガス反応槽１内のガスは全く又は殆どガス反応槽１外に漏出しない。
【００４０】
なお、突片２ａの少なくとも上部はガスによって処理されないので、ガス反応槽１から取り出した後、突片２ａの少なくとも上部、好ましくは全体を切断除去するのが好ましい。
【００４１】
第１図では、開口３はガス反応槽１の上面に設けられているが、側面や底面などに設けられてもよい。第１図では開口３は３個図示されているが、１又は２以上の任意である。
【００４２】
第３図のガス反応槽７は、一方（この実施の形態では第３図の左側）の側面と他方（第３図の右側）の側面にそれぞれ開口３が設けられ、各開口３にそれぞれゴム片４（第３図では図示略）が設けられている。
【００４３】
被処理物２は、水平姿勢とされ、一方の開口３を通ってガス反応槽７内に導入されて水平状態にてガス反応槽７内に保持され、処理される。その後、水平姿勢を保ったまま他方の開口３を通ってガス反応槽７から取り出される。被処理物２の挿入方向の前辺側及び後辺側にそれぞれ突片２ａが設けられている。各突片２ａが各開口３からゴム片４の切り込み４ａを通って突出し、クランプ等の保持部材で保持されることにより、被処理物２の本体部２ｂがガス反応槽７内に水平状態にて保持される。反応ガス供給部５からのガスは、ガス反応槽７の図の左端側の上部及び下部にそれぞれ導入され、被処理物の表裏を処理した後右端側の上部及び下部からそれぞれ取り出されてガス無害化手段６に送られる。
【００４４】
このように、板状の被処理物２の両板面すなわち上側及び下側に均等に反応ガスが供給され、被処理物２の両板面が均等に処理される。被処理物２は、ガス反応槽７内では支持部材に支持されず、両端の突片２ａのみがガス反応槽７外で支持されるので、被処理物２の表面の全体がガス反応槽７内で万遍なくガスで処理される。ガス反応槽７から被処理物２を取り出した後、各突片２ａを切断除去する。
【００４５】
第３図では開口３が左側面及び右側面に１個ずつ設けられているが、複数個ずつ設けられてもよい。開口３を複数個ずつ設ける場合、ガスを複数枚の被処理物２同士の間のスペースにも導入するように設けるのが好ましい。開口３は第３図のように横長とする代りに縦長や斜めとされてもよい。開口３はガス反応槽７の上面と底面に設けられてもよい。
【００４６】
第１図及び第３図の実施の形態において、被処理物は平板状もしくは薄膜状であり、開口３は一文字形の直線状であるが、円弧板や波板、Ｌ字板の如く湾曲又は折曲した異形となっていてもよく、その場合、被処理物２はそれに倣って円弧形、波形又はＬ字形などの非一文字形状とするのが好ましい。
被処理物は反応槽の両開口間の長さよりも長いものであっても構わない。この場合は両開口間の長さを被処理物の移動速度で除した値が反応時間となる処理が可能である。
被処理物が長い帯状物である場合は、反応槽の中でローラー等を用いて折り返す構造としても良い。こうすることで小容量の反応槽で反応時間を長くした表面改質を行うことができる。
【００４７】
ガス反応槽１，７に被処理物２やガス反応槽１内の雰囲気を加熱するためのヒータ等の加熱手段やレーザー照射手段等の反応促進手段を設けてもよい。ガス供給部５にガスの加熱手段を設けてもよい。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例及び比較例について説明する。
【００４９】
＜実施例１＞
第１図に示すガス反応槽において、上面に４個の開口３を設けた。
【００５０】
この反応槽は、容量が１５Ｌ（Ｗ１７ｃｍ、Ｈ３０ｃｍ、Ｄ３０ｃｍ）のＳＵＳ３０４製であり、内表面を電解研磨により表面処理を施してある。
【００５１】
開口の大きさは２００ｍｍ×５ｍｍである。各開口にそれぞれフッ化ビニリデン系のフッ素ゴムでできたゴム片４が設けられており、各ゴム片４には開口３の長手方向に延在する長さ約１５０ｍｍの切り込み４ａが設けられている。
【００５２】
ガス供給部５としてオゾン発生器及びコンプレッサーを用い、これによってオゾン濃度３００ｇ／Ｎｍ３のオゾンを１２ＮＬ／ｍｉｎにて供給した。
【００５３】
排オゾンガスを処理するためのガス無害化手段としては、オゾンガス分解触媒として品川化成製「セカードＭＲ−４」１０ＬをＳＵＳ３０４の円筒形容器に充填したものを使用した。
【００５４】
被処理物はＡＢＳ樹脂板（本体部１４０ｍｍ×１００ｍｍ×ｔ３ｍｍ、突片５０ｍｍ×３０ｍｍ×ｔ３ｍｍ）とし、４枚／回で２５回、計１００枚を処理した。
【００５５】
１回あたりの処理時間は、反応槽内のオゾン濃度が３００ｇ／Ｎｍ３になっている状態から２４分間反応させるものとした。なお、反応槽内にオゾンが全くない状態からオゾンガスを供給した第１回目の処理の場合、反応槽内のオゾンガス濃度は第４図のように変化した。それ以降は反応槽内のオゾン濃度は３００ｇ／Ｎｍ３で一定であった。
【００５６】
＜比較例１＞
ガス反応槽として、実施例１と同一容積であるが、天板が起倒回動する開閉蓋となっているものを用いた。
【００５７】
この蓋をあけて４枚の被処理物を入れ、蓋を閉めた後、実施例１と同一条件にてオゾンガスをガス反応槽内に３０分間供給し、その後、窒素ガスパージを行い、パージガス中のオゾン濃度が０．１ｐｐｍ以下となった後、蓋を開けて被処理物を取り出し、次回の処理を行うようにした。
【００５８】
このときのガス反応槽内のオゾン濃度の経時変化を第４図に示す。なお、パージを開始してから蓋を開けて被処理物を取り出し、次いで新たな被処理物を入れて蓋を閉める動作に要する時間は第４図の通り１０分であった。
【００５９】
なお、この比較例１において、オゾンガス処理後に窒素パージをせず、素早くオゾン反応槽をあけ、処理後の被処理物を回収しようとしたところ、オゾンガスモニターが０．１ｐｐｍ以上を示し、警報が鳴って装置が停止してしまったため、比較例１では必ず窒素ガスパージを行うようにした。
【００６０】
＜実験結果及び考察＞
実施例１では、第１回目の処理のみ、オゾン反応槽内にオゾンガスが充填されていないため、処理工程に３０分を要したが、残り２４回の処理はいずれも２４分／回であった。また、被処理物を反応槽の開口から出し入れして被処理物を交換するのに要する時間は約１分であった。以上から、全ての被処理物を処理するのに６０７分かかった。なお、試験中に周囲環境中のオゾン濃度をオゾンガスモニターで監視したが、０．１ｐｐｍ以上にならなかった。
【００６１】
一方、比較例１では、２５回の処理全て、１回毎にオゾン反応槽内のオゾンガスを排出し、再充填する必要があるため処理に３０分／回を要した。また、処理後に窒素ガスをオゾンガスが０．１ｐｐｍ以下になるまでパージして、オゾン反応槽を開け、中の被処理物を取り出して未処理の被処理物を設置するのに約１０分間要した（第４図）。以上から全ての被処理物を処理するのには１０００分かかった。周囲環境中のオゾン濃度をオゾンガスモニターで監視したが、０．１ｐｐｍ以上にならなかった。
【００６２】
以上の実施例及び比較例より、本発明によると、被処理物を効率よく処理できることが確認された。
【符号の説明】
【００６３】
１，７ ガス反応槽
２ 被処理物
２ａ 突片
３ 開口
４ ゴム片
４ａ 切り込み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物の導入又は取出用の開口を有する反応槽であって、反応槽内で被処理物とガスとを接触させるガス反応槽において、
該開口にガス漏出防止手段が設けられており、
前記ガス漏出防止手段は、該開口を閉鎖する可撓性片であり、該可撓性片は、該開口を被処理物が通過するときに被処理物に接触して弾性的に変形することにより被処理物の通過を許容するものであることを特徴とするガス反応槽。
【請求項２】
請求項１において、ガス反応槽の対向する１対の面にそれぞれ前記開口が対称状に設けられていることを特徴とするガス反応槽。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガス反応槽と、該ガス反応槽内にガスを供給するガス供給手段とを有するガス反応装置。
【請求項４】
請求項３のガス反応装置を用いたガス反応処理方法。
【請求項５】
請求項４において、被処理物は板状又は帯状であり、該ガス反応槽内に導入された板状又は帯状の被処理物を挟んで両側部分にそれぞれガス供給手段からガスを供給し、該両側部分からそれぞれガスを流出させることを特徴とするガス反応処理方法。
【請求項６】
請求項４又は５において、該ガスはオゾン又はオゾン含有ガスであり、前記ガス反応槽から流出したガスを無害化処理手段で無害化処理することを特徴とするガス反応処理方法。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか１項において、被処理物から突片が突設されており、
該突片を前記開口を通して前記ガス反応槽外に突出させ、該突片をガス反応槽外で支持することにより被処理物を保持して処理を行うことを特徴とするガス反応処理方法。
【請求項１】
被処理物の導入又は取出用の開口を有する反応槽であって、反応槽内で被処理物とガスとを接触させるガス反応槽において、
該開口にガス漏出防止手段が設けられており、
前記ガス漏出防止手段は、該開口を閉鎖する可撓性片であり、該可撓性片は、該開口を被処理物が通過するときに被処理物に接触して弾性的に変形することにより被処理物の通過を許容するものであることを特徴とするガス反応槽。
【請求項２】
請求項１において、ガス反応槽の対向する１対の面にそれぞれ前記開口が対称状に設けられていることを特徴とするガス反応槽。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガス反応槽と、該ガス反応槽内にガスを供給するガス供給手段とを有するガス反応装置。
【請求項４】
請求項３のガス反応装置を用いたガス反応処理方法。
【請求項５】
請求項４において、被処理物は板状又は帯状であり、該ガス反応槽内に導入された板状又は帯状の被処理物を挟んで両側部分にそれぞれガス供給手段からガスを供給し、該両側部分からそれぞれガスを流出させることを特徴とするガス反応処理方法。
【請求項６】
請求項４又は５において、該ガスはオゾン又はオゾン含有ガスであり、前記ガス反応槽から流出したガスを無害化処理手段で無害化処理することを特徴とするガス反応処理方法。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか１項において、被処理物から突片が突設されており、
該突片を前記開口を通して前記ガス反応槽外に突出させ、該突片をガス反応槽外で支持することにより被処理物を保持して処理を行うことを特徴とするガス反応処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２２１０７０（Ｐ２０１０−２２１０７０Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６８１０７（Ｐ２００９−６８１０７）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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