表面改質装置および表面改質方法
【課題】表面改質ガス中の、改質化合物の混合比率を容易に制御できる表面改質装置および表面改質方法を提供する。
【解決手段】本発明の表面改質装置１０は、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Ｓの表面を改質する改質化合物を収容するとともに、改質化合物を液体状態から気体状態に気化する気化室１２と、液体状態の改質化合物が含まれる気化室１２の液相１３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１６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、及び酸素を含むガスを混合して燃料ガスとする混合室１８と、気化室１２から表面改質ガスを混合室１８に移送する移送部１７と、混合室１８に接続され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。
【解決手段】本発明の表面改質装置１０は、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Ｓの表面を改質する改質化合物を収容するとともに、改質化合物を液体状態から気体状態に気化する気化室１２と、液体状態の改質化合物が含まれる気化室１２の液相１３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１６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、及び酸素を含むガスを混合して燃料ガスとする混合室１８と、気化室１２から表面改質ガスを混合室１８に移送する移送部１７と、混合室１８に接続され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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子材料、金属、セラミック等の固体物質の表面を改質する表面改質装置および表面改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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装置が検討されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１には、固体物質の表面を改質する改質剤化合物を貯蔵する貯蔵室と、貯蔵室とは別途設けられた改質剤化合物を気体状態とする気化室と、気体状態の改質剤化合物と空気とを含む燃料ガスを噴射する噴射部と、を備える表面改質装置が提案されている。
【０００４】
この表面改質装置においては、気化室の気相中に空気を導入して、当該空気と気体状態の改質剤化合物とを混合して表面改質ガスとし、この表面改質ガスを含む燃料ガスを噴射部から噴射することにより固体物質の表面の改質が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−５０６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載されているように、気化室の気相中に空気を導入して空気と気体状態の改質剤化合物を混合すると、改質剤化合物の温度変化により気化量が変化した場合や、改質剤化合物の温度が一定であっても注入する空気の量が変化した場合には、表面改質ガス中の改質剤化合物の比率が変化する。表面改質ガス中の改質剤化合物の比率が変化すると、表面改質ガスの燃焼効率が悪化して、均等で安定した表面改質処理が行えなくなる。
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。
【０００７】
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、表面改質ガス中の、固体物質の表面を改質する化合物の混合比率を容易に制御できる表面改質装置および表面改質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】
【０００８】
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、及び有機基を有し固体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である。
【０００９】
また、本発明は、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である。
【００１０】
本発明においては、燃焼性のガスが、気化室の液相にバブリングにより導入される。つまり、本発明では、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。また、本発明では、燃焼性のガスと気体状態の改質化合物とを混合するから、気体状態の改質化合物と燃焼性のガスとの混合割合を予め定めた割合とすることができる。その結果、本発明によれば、燃料ガス中の改質化合物の混合比率の制御を容易に行うことができる。
【００１１】
本発明は以下の構成であってもよい。
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。
【００１２】
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てもよい。
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。
【００１３】
前記燃料ガスに酸素を供給する酸素供給部を設けてもよい。このような構成とすると、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。
【００１４】
前記燃料ガスには燃焼調整用の助燃ガスを混合してもよい。このような構成とすると、燃焼効率を調整することができる。
【００１５】
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てもよい。
【００１６】
このような構成とすると、燃料ガスを噴射する第１の噴射部の周縁に助燃ガスを噴射する第２の噴射部が配されるので、燃料ガスを完全に燃焼することができる。なお、周縁には内周縁および外周縁が含まれる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、表面改質ガス中の、固体物質の表面を改質する化合物の混合比率を容易に制御できる表面改質装置および表面改質方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１の表面改質装置を説明する模式図
【図２】実施形態２の表面改質装置を説明する模式図
【図３】実施形態３の表面改質装置を説明する模式図
【図４】実施形態４の表面改質装置を説明する模式図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜実施形態１＞
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。
【００２０】
気化室１２に収容される改質化合物は、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化合物である。
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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（−ＣＦ３）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。
【００２４】
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−ｓｅｃＣ４Ｈ９）３、（ＣＨ３）３Ａｌ、（Ｃ２Ｈ５）３Ａｌ、（Ｃ２Ｈ５）２Ｂｅ、Ａｓ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）３、Ｂ（Ｏ−ＣＨ３）３、Ｂ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）３、Ｂ（Ｏ−ｉＣ４Ｈ９）３、（ｎ−Ｃ４Ｈ９）２Ｂ（ＯＨ）、トリシクロヘキシルボロン［（Ｃ６Ｈ１３）３Ｂ］、（Ｃ２Ｈ５）２Ｂｅ、（Ｃ２Ｈ５）２Ｃｄ、Ｃｒ（Ｃ２Ｈ５−Ｃ６Ｈ５）２、Ｇｅ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）４、Ｇｅ（Ｏ−ｎＣ３Ｈ７）４、Ｇｅ（Ｏ−ｔｅｒｔＣ４Ｈ９）４、Ｈｆ（Ｏ−ｔｅｒｔＣ４Ｈ９）４、Ｉｎ（Ｏ−ＣＨ３）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（Ｃ５Ｈ４Ｃ２Ｈ５）（Ｃ８Ｈ１２）］、Ｆｅ（ＣＯ）５、Ｎｉ（ＣＯ）４、Ｎｂ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）５、Ｎｂ（Ｏ−ｓｅｃＣ４Ｈ９）５、ＰＯ（Ｏ−ＣＨ３）３、ＰＯ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）３、ＰＯ（Ｏ−ｓｅｃＣ４Ｈ９）３、Ｐ（Ｏ−ＣＨ３）３、Ｐ（Ｏ−ｓｅｃＣ４Ｈ９）３、Ｐｂ（Ｏ−ｉＣ３Ｈ７）２、ビス（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム［Ｒｕ（Ｃ５Ｈ４Ｃ２Ｈ５）２、Ｓｂ（Ｏ−ｎＣ３Ｈ７）３、Ｔａ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）５、ジアセチルアセト−ジブトキシスズ［Ｓｎ（ＯＣ４Ｈ９）２（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２］、Ｔｉ（Ｏ−ｉＣ３Ｈ７）４、Ｔｉ（Ｏ−ｓｅｃＣ４Ｈ９）４、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、ＶＯ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）３、Ｚｒ（Ｏ−ｔｅｒｔＣ４Ｈ９）４等が挙げられる。
これらの改質化合物のうち、ＰＯ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）３が好ましい。
【００２５】
本実施形態においては、改質化合物に、メタノール、エタノール、ブタノールなどのアルコールを添加してもよい。アルコールを添加することにより炎色を変えることができ燃焼の良否判定の点で好ましい。アルコールの添加量は、改質化合物とアルコールの合計質量に対して５〜１０質量％であるのが好ましい。
【００２６】
気化室１２には、燃焼性のガスを導入するガス導入部１６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混合室１８へ移送する移送部１７と、が取り付けられている。
【００２７】
燃焼性のガスを導入するガス導入部１６は、燃焼性のガスが収容されている図示左側の第１のガスタンク１５から、気化室１２内の液体状の改質化合物が含まれる液相１３内に至るように設けられている。これにより、燃焼性のガスは、第１のガスタンク１５からガス導入部１６を経て液相１３中にバブリングされるようになっている。燃焼性のガスの導入量は、第１のガスタンク１５と気化室１２との間に設けた第１の弁１５Ａを操作することにより制御可能とされる。
【００２８】
燃焼性のガスとしては、水素ガス、硫化水素ガス、一酸化炭素、メタン、アセチレン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、イソブタン、ノルマルブタン、イソペンタン、ノルマルペンタン、ジエチルエ−テル、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼンなどの炭化水素ガス、およびジボランなどのホウ素化合物などを用いることができる。これらの燃焼性のガスのうち、プロパンガスが好ましい。
【００２９】
移送部１７は、気化室１２の気相１４から混合室１８まで設けられている。移送部１７により混合室１８に移送される表面改質ガスの量は、気化室１２と混合室１８との間に設けた第２の弁１７Ａにより制御できるようになっている。
【００３０】
混合室１８には、酸素を含むガスを供給するガス供給部２１と、表面改質ガスと酸素を含むガスとを混合してなる燃料ガスを噴射部１９に移送する移送管２２とが設けられている。
【００３１】
ガス供給部２１により供給される酸素を含むガスは、図示右側の第２のガスタンク２０に収容されており、この第２のガスタンク２０と混合室１８との間に設けた第３の弁２０Ａにより供給量が制御されるようになっている。
【００３２】
酸素を含むガスとしては、空気や酸素など、酸素を含むものを用いることができる。酸素を含むガス中の酸素濃度は、使用する改質化合物の燃焼効率等を考慮して、設定することが好ましい。
【００３３】
噴射部１９は混合室１８に設けた移送管２２の先端に設けられており、この噴射部１９で燃焼された燃料ガスの火炎が固体物質Ｓの表面に吹付けられるようになっている。
【００３４】
燃料ガスが吹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。
【００３５】
燃料ガス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。
【００３６】
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。
【００３７】
次に本実施形態の表面改質装置１０を用いた改質方法について説明する。
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。
【００３８】
液体状態から気体状態に気化した改質化合物と、バブリングにより導入された燃焼性のガスは、気化室１２の気相１４に移動する。気化室１２の気相１４に移動した気体状態の改質化合物および燃焼性のガスは、気化室１２の上部に取り付けられた移送部１７を通って混合室１８の方向へ移送される。
【００３９】
混合室１８では、第２のガスタンク２０からガス供給部２１を経て供給された酸素を含むガスと、気体状態の改質化合物および燃焼性のガスを含む表面改質ガスとが混合されて燃料ガスとされる。
【００４０】
この燃料ガスは、混合室１８に設けた移送管２２を通って噴射部１９へ移送される。噴射部１９では、燃料ガスの燃焼により生じる火炎が固体物質Ｓの表面に吹付けられて、改質処理が行われる（処理工程）。
【００４１】
本実施形態の表面改質装置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のである。
【００４２】
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。
【００４３】
また、本実施形態においては、燃焼性のガスと気体状態の改質化合物とを混合するから、気体状態の改質化合物と燃焼性のガスとの混合割合を予め定めた割合とすることができる。その結果、本実施形態によれば、燃料ガス中の改質化合物の混合比率の制御を容易に行うことができる。
【００４４】
＜実施形態２＞
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。
【００４５】
第２のガス導入部３０においては、第１のガスタンク１５と気化室１２との間に第４の弁３０Ａが設けられている。この第４の弁３０Ａにより第２のガス導入部３０から導入される燃焼性のガスの量が制御され、これにより気化室１２における燃焼性のガスの濃度を容易に調整することができる。
【００４６】
上記以外の構成は実施形態１と同様である。本実施形態によれば、実施形態１と同様の効果に加えて、以下の効果が発揮される。
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。
【００４７】
＜実施形態３＞
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。
【００４８】
助燃ガス供給部４１は、助燃ガスを収容する第３のガスタンク４２から噴射部１９に至って設けられており、助燃ガス供給部４１には第３のガスタンク４２から供給される助燃ガスの量を制御する第５の弁４１Ａが設けられている。助燃ガス供給部４１と酸素供給部４０とは、第５の弁４１Ａと噴射部１９との間で合流している。なお、酸素供給部４０に供給される酸素は第４のガスタンク４３に貯蔵されており、酸素の量は第６の弁４３Ａにより制御される。
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。
【００４９】
また、本実施形態においては、噴射部１９として、円形の第１の噴射部４４と、第１の噴射部４４の外周を包囲する円環状の第２の噴射部４５とから構成される多重構造のものを用いている。
【００５０】
第１の噴射部４４は混合室１８から連なる燃料ガスを移送する移送管２２に連なっており、その先端から燃料ガスが噴射されるようになっている。第２の噴射部４５は、助燃ガス供給部４１から供給される助燃ガスと、酸素供給部４０から供給された酸素とを含むガスが噴射されるようになっている。
【００５１】
上記以外の構成は実施形態１と同様である。本実施形態は、実施形態１と同様の効果に加えて、以下の効果を有する。
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。
【００５２】
＜実施形態４＞
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。
【００５３】
助燃ガス供給部４１は混合室１８と噴射部１９との間に設けられた燃料ガスを移送する移送管２２と合流するように設けられている。助燃ガス供給部４１には第３のガスタンク４２から供給される助燃ガスの量を制御する第５の弁４１Ａ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。
【００５４】
上記以外の構成は実施形態１と同様である。本実施形態は、実施形態１と同様の効果に加えて、以下の効果を有する。
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。
【００５５】
＜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、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。
【符号の説明】
【００５６】
１０…表面改質装置
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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子材料、金属、セラミック等の固体物質の表面を改質する表面改質装置および表面改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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装置が検討されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１には、固体物質の表面を改質する改質剤化合物を貯蔵する貯蔵室と、貯蔵室とは別途設けられた改質剤化合物を気体状態とする気化室と、気体状態の改質剤化合物と空気とを含む燃料ガスを噴射する噴射部と、を備える表面改質装置が提案されている。
【０００４】
この表面改質装置においては、気化室の気相中に空気を導入して、当該空気と気体状態の改質剤化合物とを混合して表面改質ガスとし、この表面改質ガスを含む燃料ガスを噴射部から噴射することにより固体物質の表面の改質が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−５０６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載されているように、気化室の気相中に空気を導入して空気と気体状態の改質剤化合物を混合すると、改質剤化合物の温度変化により気化量が変化した場合や、改質剤化合物の温度が一定であっても注入する空気の量が変化した場合には、表面改質ガス中の改質剤化合物の比率が変化する。表面改質ガス中の改質剤化合物の比率が変化すると、表面改質ガスの燃焼効率が悪化して、均等で安定した表面改質処理が行えなくなる。
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。
【０００７】
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、表面改質ガス中の、固体物質の表面を改質する化合物の混合比率を容易に制御できる表面改質装置および表面改質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】
【０００８】
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、及び有機基を有し固体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である。
【０００９】
また、本発明は、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である。
【００１０】
本発明においては、燃焼性のガスが、気化室の液相にバブリングにより導入される。つまり、本発明では、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。また、本発明では、燃焼性のガスと気体状態の改質化合物とを混合するから、気体状態の改質化合物と燃焼性のガスとの混合割合を予め定めた割合とすることができる。その結果、本発明によれば、燃料ガス中の改質化合物の混合比率の制御を容易に行うことができる。
【００１１】
本発明は以下の構成であってもよい。
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。
【００１２】
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てもよい。
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。
【００１３】
前記燃料ガスに酸素を供給する酸素供給部を設けてもよい。このような構成とすると、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。
【００１４】
前記燃料ガスには燃焼調整用の助燃ガスを混合してもよい。このような構成とすると、燃焼効率を調整することができる。
【００１５】
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てもよい。
【００１６】
このような構成とすると、燃料ガスを噴射する第１の噴射部の周縁に助燃ガスを噴射する第２の噴射部が配されるので、燃料ガスを完全に燃焼することができる。なお、周縁には内周縁および外周縁が含まれる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、表面改質ガス中の、固体物質の表面を改質する化合物の混合比率を容易に制御できる表面改質装置および表面改質方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１の表面改質装置を説明する模式図
【図２】実施形態２の表面改質装置を説明する模式図
【図３】実施形態３の表面改質装置を説明する模式図
【図４】実施形態４の表面改質装置を説明する模式図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜実施形態１＞
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。
【００２０】
気化室１２に収容される改質化合物は、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化合物である。
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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（−ＣＦ３）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。
【００２４】
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−ｓｅｃＣ４Ｈ９）３、（ＣＨ３）３Ａｌ、（Ｃ２Ｈ５）３Ａｌ、（Ｃ２Ｈ５）２Ｂｅ、Ａｓ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）３、Ｂ（Ｏ−ＣＨ３）３、Ｂ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）３、Ｂ（Ｏ−ｉＣ４Ｈ９）３、（ｎ−Ｃ４Ｈ９）２Ｂ（ＯＨ）、トリシクロヘキシルボロン［（Ｃ６Ｈ１３）３Ｂ］、（Ｃ２Ｈ５）２Ｂｅ、（Ｃ２Ｈ５）２Ｃｄ、Ｃｒ（Ｃ２Ｈ５−Ｃ６Ｈ５）２、Ｇｅ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）４、Ｇｅ（Ｏ−ｎＣ３Ｈ７）４、Ｇｅ（Ｏ−ｔｅｒｔＣ４Ｈ９）４、Ｈｆ（Ｏ−ｔｅｒｔＣ４Ｈ９）４、Ｉｎ（Ｏ−ＣＨ３）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（Ｃ５Ｈ４Ｃ２Ｈ５）（Ｃ８Ｈ１２）］、Ｆｅ（ＣＯ）５、Ｎｉ（ＣＯ）４、Ｎｂ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）５、Ｎｂ（Ｏ−ｓｅｃＣ４Ｈ９）５、ＰＯ（Ｏ−ＣＨ３）３、ＰＯ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）３、ＰＯ（Ｏ−ｓｅｃＣ４Ｈ９）３、Ｐ（Ｏ−ＣＨ３）３、Ｐ（Ｏ−ｓｅｃＣ４Ｈ９）３、Ｐｂ（Ｏ−ｉＣ３Ｈ７）２、ビス（エチルシクロペンタジエニル）ルテニウム［Ｒｕ（Ｃ５Ｈ４Ｃ２Ｈ５）２、Ｓｂ（Ｏ−ｎＣ３Ｈ７）３、Ｔａ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）５、ジアセチルアセト−ジブトキシスズ［Ｓｎ（ＯＣ４Ｈ９）２（Ｃ５Ｈ７Ｏ２）２］、Ｔｉ（Ｏ−ｉＣ３Ｈ７）４、Ｔｉ（Ｏ−ｓｅｃＣ４Ｈ９）４、Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４、ＶＯ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）３、Ｚｒ（Ｏ−ｔｅｒｔＣ４Ｈ９）４等が挙げられる。
これらの改質化合物のうち、ＰＯ（Ｏ−Ｃ２Ｈ５）３が好ましい。
【００２５】
本実施形態においては、改質化合物に、メタノール、エタノール、ブタノールなどのアルコールを添加してもよい。アルコールを添加することにより炎色を変えることができ燃焼の良否判定の点で好ましい。アルコールの添加量は、改質化合物とアルコールの合計質量に対して５〜１０質量％であるのが好ましい。
【００２６】
気化室１２には、燃焼性のガスを導入するガス導入部１６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混合室１８へ移送する移送部１７と、が取り付けられている。
【００２７】
燃焼性のガスを導入するガス導入部１６は、燃焼性のガスが収容されている図示左側の第１のガスタンク１５から、気化室１２内の液体状の改質化合物が含まれる液相１３内に至るように設けられている。これにより、燃焼性のガスは、第１のガスタンク１５からガス導入部１６を経て液相１３中にバブリングされるようになっている。燃焼性のガスの導入量は、第１のガスタンク１５と気化室１２との間に設けた第１の弁１５Ａを操作することにより制御可能とされる。
【００２８】
燃焼性のガスとしては、水素ガス、硫化水素ガス、一酸化炭素、メタン、アセチレン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、イソブタン、ノルマルブタン、イソペンタン、ノルマルペンタン、ジエチルエ−テル、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼンなどの炭化水素ガス、およびジボランなどのホウ素化合物などを用いることができる。これらの燃焼性のガスのうち、プロパンガスが好ましい。
【００２９】
移送部１７は、気化室１２の気相１４から混合室１８まで設けられている。移送部１７により混合室１８に移送される表面改質ガスの量は、気化室１２と混合室１８との間に設けた第２の弁１７Ａにより制御できるようになっている。
【００３０】
混合室１８には、酸素を含むガスを供給するガス供給部２１と、表面改質ガスと酸素を含むガスとを混合してなる燃料ガスを噴射部１９に移送する移送管２２とが設けられている。
【００３１】
ガス供給部２１により供給される酸素を含むガスは、図示右側の第２のガスタンク２０に収容されており、この第２のガスタンク２０と混合室１８との間に設けた第３の弁２０Ａにより供給量が制御されるようになっている。
【００３２】
酸素を含むガスとしては、空気や酸素など、酸素を含むものを用いることができる。酸素を含むガス中の酸素濃度は、使用する改質化合物の燃焼効率等を考慮して、設定することが好ましい。
【００３３】
噴射部１９は混合室１８に設けた移送管２２の先端に設けられており、この噴射部１９で燃焼された燃料ガスの火炎が固体物質Ｓの表面に吹付けられるようになっている。
【００３４】
燃料ガスが吹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。
【００３５】
燃料ガス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。
【００３６】
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。
【００３７】
次に本実施形態の表面改質装置１０を用いた改質方法について説明する。
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。
【００３８】
液体状態から気体状態に気化した改質化合物と、バブリングにより導入された燃焼性のガスは、気化室１２の気相１４に移動する。気化室１２の気相１４に移動した気体状態の改質化合物および燃焼性のガスは、気化室１２の上部に取り付けられた移送部１７を通って混合室１８の方向へ移送される。
【００３９】
混合室１８では、第２のガスタンク２０からガス供給部２１を経て供給された酸素を含むガスと、気体状態の改質化合物および燃焼性のガスを含む表面改質ガスとが混合されて燃料ガスとされる。
【００４０】
この燃料ガスは、混合室１８に設けた移送管２２を通って噴射部１９へ移送される。噴射部１９では、燃料ガスの燃焼により生じる火炎が固体物質Ｓの表面に吹付けられて、改質処理が行われる（処理工程）。
【００４１】
本実施形態の表面改質装置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のである。
【００４２】
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。
【００４３】
また、本実施形態においては、燃焼性のガスと気体状態の改質化合物とを混合するから、気体状態の改質化合物と燃焼性のガスとの混合割合を予め定めた割合とすることができる。その結果、本実施形態によれば、燃料ガス中の改質化合物の混合比率の制御を容易に行うことができる。
【００４４】
＜実施形態２＞
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。
【００４５】
第２のガス導入部３０においては、第１のガスタンク１５と気化室１２との間に第４の弁３０Ａが設けられている。この第４の弁３０Ａにより第２のガス導入部３０から導入される燃焼性のガスの量が制御され、これにより気化室１２における燃焼性のガスの濃度を容易に調整することができる。
【００４６】
上記以外の構成は実施形態１と同様である。本実施形態によれば、実施形態１と同様の効果に加えて、以下の効果が発揮される。
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。
【００４７】
＜実施形態３＞
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。
【００４８】
助燃ガス供給部４１は、助燃ガスを収容する第３のガスタンク４２から噴射部１９に至って設けられており、助燃ガス供給部４１には第３のガスタンク４２から供給される助燃ガスの量を制御する第５の弁４１Ａが設けられている。助燃ガス供給部４１と酸素供給部４０とは、第５の弁４１Ａと噴射部１９との間で合流している。なお、酸素供給部４０に供給される酸素は第４のガスタンク４３に貯蔵されており、酸素の量は第６の弁４３Ａにより制御される。
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。
【００４９】
また、本実施形態においては、噴射部１９として、円形の第１の噴射部４４と、第１の噴射部４４の外周を包囲する円環状の第２の噴射部４５とから構成される多重構造のものを用いている。
【００５０】
第１の噴射部４４は混合室１８から連なる燃料ガスを移送する移送管２２に連なっており、その先端から燃料ガスが噴射されるようになっている。第２の噴射部４５は、助燃ガス供給部４１から供給される助燃ガスと、酸素供給部４０から供給された酸素とを含むガスが噴射されるようになっている。
【００５１】
上記以外の構成は実施形態１と同様である。本実施形態は、実施形態１と同様の効果に加えて、以下の効果を有する。
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。
【００５２】
＜実施形態４＞
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。
【００５３】
助燃ガス供給部４１は混合室１８と噴射部１９との間に設けられた燃料ガスを移送する移送管２２と合流するように設けられている。助燃ガス供給部４１には第３のガスタンク４２から供給される助燃ガスの量を制御する第５の弁４１Ａ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。
【００５４】
上記以外の構成は実施形態１と同様である。本実施形態は、実施形態１と同様の効果に加えて、以下の効果を有する。
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。
【００５５】
＜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、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。
【符号の説明】
【００５６】
１０…表面改質装置
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項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。
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２７５６０１（Ｐ２０１０−２７５６０１Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３０２９２（Ｐ２００９−１３０２９２）
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（５０７１９８０７１）タイムオートマシン株式会社 (4)
【出願人】（５９３１０２９２１）ミズショー株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（５０７１９８０７１）タイムオートマシン株式会社 (4)
【出願人】（５９３１０２９２１）ミズショー株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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