JP2004073914A - 表面処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】手軽に使用できて、しかも防汚や艶出し等の効果に優れた表面処理を行なうことが可能な表面処理装置を提供する。
【解決手段】表面処理装置1は、トルマリンの粉末を含む粒状体を多数収容した耐圧容器15a,15bと、耐圧容器15a,15b内に水源からの水を流通させ前記粒状体と接触させてイオン化水とするポンプ11と、このポンプ11により加圧されたイオン化水を処理対象面に向かって噴射するノズル5aとを備えている。また、水源からの水を貯留する貯水槽13とポンプ11の吸込側とを耐圧容器15a,15bを介して接続するイオン化流路41と、貯水槽13とポンプ11の吸込側とを耐圧容器を介さずに接続するバイパス流路40とを選択的に開閉する三方切換弁11を備えている。
【選択図】 図4
【解決手段】表面処理装置1は、トルマリンの粉末を含む粒状体を多数収容した耐圧容器15a,15bと、耐圧容器15a,15b内に水源からの水を流通させ前記粒状体と接触させてイオン化水とするポンプ11と、このポンプ11により加圧されたイオン化水を処理対象面に向かって噴射するノズル5aとを備えている。また、水源からの水を貯留する貯水槽13とポンプ11の吸込側とを耐圧容器15a,15bを介して接続するイオン化流路41と、貯水槽13とポンプ11の吸込側とを耐圧容器を介さずに接続するバイパス流路40とを選択的に開閉する三方切換弁11を備えている。
【選択図】 図4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車体表面,浴室の内壁面,建造物の外壁面等の処理対象面に対して防汚・艶出し等の効果を有する表面処理を行なうことが可能な表面処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば自動車の車体表面に施される表面処理としては、いわゆるワックス処理が一般的であった。すなわち、車体表面の塗膜の上に撥水性のワックス被膜を形成することにより艶出しを図るとともに、汚れ成分が塗膜に直接付着するのを防いで、水洗い等で容易にきれいになるようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ワックス処理を施した場合、特にボンネットや屋根(ルーフ)上面等の水平に近い面では付着した雨水等が水滴として残留するので、この水滴が乾燥した跡に斑点状の汚れが生じ、見苦しくなってしまうという問題があり、しかも前記のように水滴が乾燥して生じた斑点状の汚れは水拭き等では容易に除去することができないものであった。また、ワックスに含まれるシリコン分が屋根からフロントガラスに流下し、これが油膜として視界を妨げることも問題であった。さらに、一般的にワックスの効き目は約1ヶ月以下と短いため、頻繁にワックス掛けをしなければならず、そのための手間と費用が嵩むという問題もあった。
【0004】
なお、以上では自動車車体の表面処理について述べたが、例えば建造物(家屋等)の外壁面や、浴室の内壁面に対しても、従来は有効な表面処理が施されていなかった。そのため、例えば壁の表面を構成するタイル等に水垢等の汚れ成分が付着したり、タイルの目地にカビが生えて見苦しくなったりすることがしばしばあり、それらを除去してきれいにするために多大な労力を要していた。
【0005】
本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたものであって、手軽に使用できて、しかも防汚や艶出し等の効果に優れた表面処理を行なうことが可能な表面処理装置の提供を目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る表面処理装置は、トルマリンの粉末を含む粒状体を多数収容した耐圧容器と、この耐圧容器内に水源からの水を流通させ前記粒状体と接触させてイオン化水とするポンプと、このポンプにより加圧されたイオン化水を処理対象面に向かって噴射するノズルとを備えた構成としたものである。
【0007】
また、前記構成において、トルマリンの粉末を含む粒状体が、トルマリンの粉末とバインダーとを配合した成形用材料を粒状に成形し焼成して得た粒状セラミック体であるものである。
【0008】
また、前記構成において、水源からの水を貯留する貯水槽を備えるとともに、この貯水槽とポンプの吸込側とを耐圧容器を介して接続するイオン化流路と、貯水槽とポンプの吸込側とを耐圧容器を介さずに接続するバイパス流路とを選択的に開閉する流路切換手段を備えているものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る表面処理装置を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、この表面処理装置1は、箱型の本体ケーシング2を有しており、本体ケーシング2の底部にはキャスタ3が設けられている。また、本体ケーシング2の右側面からは、基端側が後述するポンプ11の吐出口11bに接続された可撓性を有する耐圧ホース4が引き出され、この耐圧ホース4に、先端にノズル5aを有する放水銃5が接続されている。なお、符号5bは放水銃5の引金を、6は不使用時に耐圧ホース4を掛けておくためのホース掛けを、それぞれ示している。
【0010】
本体ケーシング2の前面上部パネル2aには、運転スイッチ7及び6個の表示ランプ8(8a〜8f)が設けられている(図2参照)。運転スイッチ7は回転式の切換スイッチであり、これが中立位置(図2に示した位置)にあるときは、いかなる運転も行なわれない「切」の状態になるとともに、運転スイッチ7を中立位置から向かって右側に回すと「コーティング運転」が行なわれ、向かって左側に回すと「洗浄運転」が行なわれるようになっている。
【0011】
また、図2に示すように、6個の表示ランプ8の内訳は、向かって左側から順に、ポンプ故障表示ランプ8a,漏電表示ランプ8b,洗浄運転表示ランプ8c,コーティング運転表示ランプ8d,セラミック交換表示ランプ8e,オイル交換表示ランプ8fという構成となっている。
【0012】
図3は、本体ケーシング2を構成する前面上部パネル2a以外のパネル類と耐圧ホース4及び放水銃5を取り外した状態の右側面図であり、図中、符号2bは本体ケーシング2のフレームを、10は制御箱を、11はポンプを、12は給水口を、13は貯水槽を、14は給水口12から貯水槽13に至る配管の先端に設けられたボールタップを、15bは第2の耐圧容器を、それぞれ示している。また、符号11aは接続配管20,21,22及び三方切換弁16を介して貯水槽13及び第2の耐圧容器15bに接続されたポンプ11の吸込口を、11bは前記耐圧ホース4が接続されるポンプ11の吐出口を、それぞれ示している。
なお、図3には、本体ケーシング2内に収容された全ての構成要素が示されているわけではない。すなわち、例えば前記第2の耐圧容器15bと平行に配設された第1の耐圧容器15aは、第2の耐圧容器15bの背後に隠れるために図示されていない。したがって、以下、図4を参照しつつ表面処理装置1の構成について説明する。
【0013】
図4は、表面処理装置1の概略構成を示すブロック図である。図中、符号24は水道や井戸等の水源(不図示)と給水口12とを接続する給水ホースを示しており、水源からの水(原水)は給水ホース24,給水口12,及びボールタップ14を順次通過して貯水槽13内に注入されるようになっている。ここで、ボールタップ14としては、例えば水洗式トイレの水タンク等に汎用されているものと同様に、浮玉14aと連結され水位に応じて開閉する弁(不図示)を有し、これにより貯水槽13内の水位をほぼ一定に保つ構成のものが採用されている。
【0014】
貯水槽13の下部には2本の接続配管18,21が接続されており、これらの接続配管18,21のそれぞれから貯水槽13内の水を取り出し可能に構成されている。一方の接続配管18は、第1の耐圧容器15a,接続配管19,第2の耐圧容器15b,及び接続配管20を順次介して三方切換弁16に接続されている。また、他方の接続配管21は直接三方切換弁16に接続されている。三方切換弁16とポンプ11の吸込口11aとの間は接続配管22で接続されている。三方切換弁16はソレノイドの磁力により動作する電磁弁であって、接続配管22と接続配管20とが連通する状態と、接続配管22と接続配管21とが連通する状態とのいずれかを選択的に切り換えるようになっている。
【0015】
図5は、耐圧容器15a,15bの構成を示す断面図であって、これらの耐圧容器は細長い横向き有底円筒状の容器本体25と、この容器本体25一端側の開口部を塞ぐ蓋体26とからなり、その内部には多数の粒状セラミック体27が収容されている。蓋体26は容器本体25に形成されたフランジ部25bと重ね合わされ、これらを貫通するボルト28及びナット29により、容器本体25に着脱可能に固定されている。また、蓋体26及びこの蓋体26と対向する容器本体25の底壁には、それぞれ水を出入りさせるための開口30,31が形成され、開口30には接続配管18(20)が、開口31には接続配管19が、それぞれ接続されている。図中の符号32,33は、粒状セラミック体27が開口30,31から耐圧容器15a,15b外へ出てしまうのを防止するために設けられた網体を示しており、当然ながら、これらの網体32,33としては、その網目が粒状セラミック体27の粒径よりも小さいものが用いられている。
なお、この実施形態における耐圧容器15a,15bは、ポンプ11の吸込力により容器内の圧力が大気圧よりも低くなった場合でも、容器が大気圧により変形したり押し潰されたりしない程度の耐圧性を有していればよい。
【0016】
この実施形態で用いられる粒状セラミック体27は、トルマリン(電気石)の粉末と固結用のバインダーとからなるものである。この粒状セラミック体27を製造するにあたっては、例えば、先ずトルマリン鉱石を適宜の粒度に粉砕し、得られたトルマリン粉末とバインダー(例えば低融点ガラス粉末)とを質量比で3:7〜7:3の割合で混合し、これに適量の界面活性剤及び水を加えた後、よく混練して成形用材料を得る。次いで、成形機,造粒機等を用いて前記成形用材料を目的とする形状に成形した後、乾燥させる。そして、使用したバインダーの融点近くの温度(例えば約700℃)で焼成して固化させる。この実施形態では、以上のようにして得た直径約6mmの球形の粒状セラミック体27が、耐圧容器15a,15bにそれぞれ収容・充填されている。なお、トルマリンの結晶構造が破壊されるのを防ぐため、焼成温度は900℃以下とするのが望ましい。
【0017】
制御箱10(図3参照)の中には、リレーやタイマ等の電気部品を用いてシーケンス制御を行なう制御回路35(図4参照)が設けられている。この制御回路35は、ポンプ起動タイマ36,オイル交換タイマ37,及びセラミック交換タイマ38を含んでいる。
ポンプ起動タイマ36は、運転スイッチ7が「切」の位置から左右いずれかに動かされた場合、三方切換弁16の切り換え動作が完了するまでの所定時間(約10秒間)待機した後、ポンプ11を起動させるために設けられている。また、オイル交換タイマ37は、ポンプ11の総運転時間を計時するとともに、計時した運転時間が予め設定されている所定時間(例えば350時間)に達すると、前記オイル交換表示ランプ8fを点灯させて、ポンプ11内の潤滑油の交換を促すようになっている。さらに、セラミック交換タイマ38は、運転スイッチ7を向かって右側に回動させて行なうコーティング運転(詳細については後述)での総運転時間を計時するとともに、計時した運転時間が予め設定されている所定時間(例えば1000時間)に達すると、前記セラミック交換表示ランプ8eを点灯させて、第1の耐圧容器15a及び第2の耐圧容器15b内の粒状セラミック体27の交換を促すようになっている。
【0018】
また、図示を省略するが、制御箱10内にはポンプ11への電源を投入/遮断するための電磁開閉器及び漏電ブレーカが設けられており、前記電磁開閉器に含まれるサーマルリレーが過電流を検出すると、ポンプ11のモータへの給電が停止されるとともに、前記ポンプ故障表示ランプ8aが点灯して点検を促すようになっている。さらに、前記漏電ブレーカが漏電を検出して、その電気接点が開くと、前記漏電表示ランプ8bが点灯して異常を警告するようになっている。
【0019】
次いで、動作を説明する。先ず、洗浄運転(水道水,井戸水等の原水をそのままノズル5aから噴射する運転)を行なう場合は、運転スイッチ7を「切」の位置から向かって左側(「洗浄」と書かれた側)に回動させる。すると、三方切換弁16のソレノイドに電力が供給され、三方切換弁16は接続配管21と接続配管22とを連通させる位置(すなわち、貯水槽13とポンプ11の吸込側とを耐圧容器15a,15bを介さずに接続するバイパス流路40が「開」となる位置:この位置では後述するイオン化流路41は「閉」となる)に切り換えられる。そして、ポンプ起動タイマ36が所定の切換時間を計時した後、ポンプ11が起動され、同時にオイル交換タイマ37による計時が開始される。ポンプ11の吸込力により、図4に破線矢印で示すように、水は貯水槽13から接続配管21,三方切換弁16,及び接続配管22を順次通過してポンプ11の吸込口11aから吸い込まれ、次いで吐出口11bから吐出されて、耐圧ホース4を通じて放水銃5のノズル5aから勢い良く噴射される。したがって、この噴射される水により、自動車の車体表面(処理対象面)に付着している汚れを洗い流すことができる。(なお、ポンプ11が運転中であっても、放水銃5の引金5bから手を放した場合には、ポンプ11内のアンローダ弁(不図示)が開いて、ノズル5aからの噴射が中断されるようになっている。)洗浄作業が終われば、運転スイッチ7を「切」の位置に戻し、ポンプ11の運転を停止させる。
【0020】
次いで、前記洗浄運転等により清浄化された車体表面に表面処理を施すコーティング運転(原水を粒状セラミック体27との接触によりイオン化した後、ノズル5aから噴射する運転)を行なう場合は、運転スイッチ7を「切」の位置から向かって右側(「コーティング」と書かれた側)に回動させる。すると、三方切換弁16のソレノイドに電力が供給され、三方切換弁16は接続配管20と接続配管22とを連通させる位置(すなわち、貯水槽13とポンプ11の吸込側とを耐圧容器15a,15bを介して接続するイオン化流路41が「開」となる位置:この位置では前記バイパス流路40は「閉」となる)に切り換えられる。そして、ポンプ起動タイマ36が所定の切換時間を計時した後、ポンプ11が起動され、同時にオイル交換タイマ37及びセラミック交換タイマ38による計時が開始される。
【0021】
すると、ポンプ11の吸込力により、図4に実線矢印で示すように、水は貯水槽13から接続配管18,第1の耐圧容器15a,接続配管19,第2の耐圧容器15b,接続配管20,三方切換弁16,及び接続配管22を順次通過してポンプ11の吸込口11aから吸い込まれ、次いで吐出口11bから吐出されて、耐圧ホース4を通じて放水銃5のノズル5aから勢い良く噴射される。
【0022】
ここで、第1の耐圧容器15a及び第2の耐圧容器15bを通過する際、水は粒状セラミック体27との接触によりイオン化する。すなわち、周知のように圧電性及び焦電性を有するトルマリンは、その結晶の両端間に電位差を生じるために、粒状セラミック体27と水との摩擦接触によって微弱な電流が惹起され、この電流により一部の水分子がイオン化して、H3O+イオン(ヒドロニウムイオン)とOH−イオン(水酸イオン)とが生成される。そして、H3O+イオンが耐圧容器及び接続配管等の内壁面から電子を受け取って中和されるので、OH−イオンあるいはこのOH−イオンが水分子と結合してなるH3O2 −イオン(ヒドロキシルイオン)の濃度が高くなり、水はpHがアルカリ側に移行したイオン化水となる。
【0023】
また、前記電流をエネルギー源として粒状セラミック体27から遠赤外線が放射され、この遠赤外線により水のクラスターが分割される。例えば、通常は37〜38個の水分子からなるクラスターが、第1の耐圧容器15a及び第2の耐圧容器15bを通過したイオン化水では、7〜8個程度の水分子からなるクラスターに分割されている。さらに、イオン化水には、粒状セラミック体27を構成するトルマリン粉末から溶出した微量のホウ素イオン(B3+)も含まれる。
【0024】
以上のようなイオン化水が放水銃5のノズル5aから勢い良く(例えばポンプ11吐出側での圧力がゲージ圧で4〜7MPa程度となる高圧で)噴射されるので、放水銃5をノズル5aが自動車の車体表面から0.5〜1.5m程度離れるような位置に保持して、イオン化水の噴流を車体表面に衝突させることにより、表面処理が行なわれる。すなわち、界面活性作用を有するOH−イオンやH3O2 −イオンが処理対象面に高圧で押し込まれて塗膜内部まで浸透するのに加え、水分子のクラスターが小さくなっていることによる表面張力の減少効果も得られるため、車体表面が親水性表面となって、雨水等が付着しても水滴として残留しにくくなる。したがって、従来のワックス処理を施した場合のように、付着した水滴が乾燥した跡に斑点状の汚れが生じることはなくなる。
【0025】
また、車体表面に付着・浸透した前記マイナスイオン成分が酸性雨を中和するので、酸性雨で塗膜が劣化したり、金属部分が錆びたりすることを防止できるという効果も得られる。また、ノズル5aから噴射されるイオン化水をフロントガラスに噴き付けて表面処理することにより、ガラス表面も親水性となるので、視界の妨げとなる油膜が付着しにくくなり、降雨時にワイパーを動かした際に、ワイパーブレードとガラス面とが擦れ合う音が小さくなるという効果も得られる。
【0026】
また、イオン化水に含まれるホウ素イオンも処理対象面に高圧で衝突させられるため、このホウ素イオンが車体表面に沈着し、水の蒸発に伴って薄いホウ素の皮膜(コーティング層)を形成する。このホウ素の被膜が塗膜を保護するとともに、その光沢を高めるので、車体表面は艶のある、美観に優れたものとなる。また、水垢等の汚れ成分が付着しにくくなり、仮に付着しても水拭き等により容易に汚れを除去できる状態となる。
そして、以上のような艶出し効果や防汚効果は数ヶ月〜半年程度持続する。
【0027】
この表面処理装置1を用いれば、以上説明したように、ノズル5aから噴射されるイオン化水を噴き付けるだけの簡単な作業で、防汚や艶出し等の効果に優れた表面処理が行なえ、しかも、化学薬品等を用いることがないので処理廃水が公害を引き起こすこともない。また、運転スイッチ7を切り換えるだけで、ノズル5aから原水を噴射する洗浄運転と、イオン化水を噴射するコーティング運転とが行なえるので、表面処理の前処理としての洗浄作業に別の洗浄装置等を用意する必要がないという効果も得られる。
【0028】
また、放水銃5(ノズル5a)が可撓性の耐圧ホース4を介して接続されているので、車体の前面,両側面,後面等の各部位を、本体ケーシング2を移動させることなく洗浄又はコーティング(表面処理)できるという利点も得られる。
さらに、耐圧容器15a,15bをポンプ11の上流側(吸込側)に設けてあるので、ポンプ11の下流側(吐出側)に耐圧容器を設けた場合のように圧力損失を生じることがなく、イオン化水を表面処理に好適な4〜7MPa(ゲージ圧)程度の高圧でノズル5aから噴射することが容易にできるという利点も得られる。
【0029】
なお、以上では主に自動車の車体表面を処理する場合について説明したが、表面処理装置1はそれ以外の処理対象面(例えば建造物の外壁面,浴室の内壁面,船舶の船体表面等)の表面処理を行なう用途にも使用することができ、特に浴室内のタイル表面を処理すれば、艶出し効果が得られるとともに、水垢等の汚れ成分が付着したりタイルの目地にカビが生えたりすることを長期間にわたって抑止でき、日々の清掃作業にかかる労力を大幅に軽減できることが可能となる。
【0030】
また、本発明に係る表面処理装置の構成が前記のものに限定されないことは言うまでもなく、例えば前記では流路切換手段としてソレノイドで駆動される三方切換弁16を用いたが、三方切換弁はモータ駆動のものでもよく、さらに、三方切換弁を用いずに複数の開閉弁を組み合わせてなる流路切換手段を採用することも可能である。
また、前記では表面処理装置1を制御する制御手段としてシーケンス制御回路35を示したが、同様の制御をプログラマブルコントローラやマイクロコンピュータによって行なう制御手段も採用できるのは勿論のことである。
【0031】
さらに、前記では2個の耐圧容器(15a,15b)を直列に接続して設けたが、耐圧容器の数は1個でも3個以上でも構わない。
さらにまた、前記ではトルマリンの粉末を含む粒状セラミック体27を用いたが、本発明にいう粒状体はセラミックに限られず、例えばトルマリンの粉末と合成樹脂との混合物を成形して得た粒状体を耐圧容器に収容して用いることも考えられる。
ただし、トルマリンが有する電気的性質を最大限に発揮させるにはトルマリン粉末を含む粒状セラミック体を用いるのが好ましく、特にトルマリン粉末と、トルマリンに類似の成分からなる低融点ガラス粉末(バインダー)とを配合した成形用材料を成形・焼成して得た粒状セラミック体を用いることが望ましい。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ノズルから噴射されるイオン化水を処理対象面に噴き付けるだけの簡単な作業で、防汚や艶出し等の効果に優れた表面処理を行なうことが可能な表面処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る表面処理装置の外観斜視図である。
【図2】前面上部パネルを示す要部拡大正面図である。
【図3】パネル類,耐圧ホース及び放水銃を取り外した状態における表面処理装置の右側面図である。
【図4】表面処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図5】耐圧容器の縦断面図である。
【符号の説明】
1 表面処理装置
5a ノズル
11 ポンプ
13 貯水槽
15a 第1の耐圧容器
15b 第2の耐圧容器
16 三方切換弁(流路切換手段)
27 粒状セラミック体
40 バイパス流路
41 イオン化流路
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車体表面,浴室の内壁面,建造物の外壁面等の処理対象面に対して防汚・艶出し等の効果を有する表面処理を行なうことが可能な表面処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば自動車の車体表面に施される表面処理としては、いわゆるワックス処理が一般的であった。すなわち、車体表面の塗膜の上に撥水性のワックス被膜を形成することにより艶出しを図るとともに、汚れ成分が塗膜に直接付着するのを防いで、水洗い等で容易にきれいになるようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ワックス処理を施した場合、特にボンネットや屋根(ルーフ)上面等の水平に近い面では付着した雨水等が水滴として残留するので、この水滴が乾燥した跡に斑点状の汚れが生じ、見苦しくなってしまうという問題があり、しかも前記のように水滴が乾燥して生じた斑点状の汚れは水拭き等では容易に除去することができないものであった。また、ワックスに含まれるシリコン分が屋根からフロントガラスに流下し、これが油膜として視界を妨げることも問題であった。さらに、一般的にワックスの効き目は約1ヶ月以下と短いため、頻繁にワックス掛けをしなければならず、そのための手間と費用が嵩むという問題もあった。
【0004】
なお、以上では自動車車体の表面処理について述べたが、例えば建造物(家屋等)の外壁面や、浴室の内壁面に対しても、従来は有効な表面処理が施されていなかった。そのため、例えば壁の表面を構成するタイル等に水垢等の汚れ成分が付着したり、タイルの目地にカビが生えて見苦しくなったりすることがしばしばあり、それらを除去してきれいにするために多大な労力を要していた。
【0005】
本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたものであって、手軽に使用できて、しかも防汚や艶出し等の効果に優れた表面処理を行なうことが可能な表面処理装置の提供を目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る表面処理装置は、トルマリンの粉末を含む粒状体を多数収容した耐圧容器と、この耐圧容器内に水源からの水を流通させ前記粒状体と接触させてイオン化水とするポンプと、このポンプにより加圧されたイオン化水を処理対象面に向かって噴射するノズルとを備えた構成としたものである。
【0007】
また、前記構成において、トルマリンの粉末を含む粒状体が、トルマリンの粉末とバインダーとを配合した成形用材料を粒状に成形し焼成して得た粒状セラミック体であるものである。
【0008】
また、前記構成において、水源からの水を貯留する貯水槽を備えるとともに、この貯水槽とポンプの吸込側とを耐圧容器を介して接続するイオン化流路と、貯水槽とポンプの吸込側とを耐圧容器を介さずに接続するバイパス流路とを選択的に開閉する流路切換手段を備えているものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る表面処理装置を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、この表面処理装置1は、箱型の本体ケーシング2を有しており、本体ケーシング2の底部にはキャスタ3が設けられている。また、本体ケーシング2の右側面からは、基端側が後述するポンプ11の吐出口11bに接続された可撓性を有する耐圧ホース4が引き出され、この耐圧ホース4に、先端にノズル5aを有する放水銃5が接続されている。なお、符号5bは放水銃5の引金を、6は不使用時に耐圧ホース4を掛けておくためのホース掛けを、それぞれ示している。
【0010】
本体ケーシング2の前面上部パネル2aには、運転スイッチ7及び6個の表示ランプ8(8a〜8f)が設けられている(図2参照)。運転スイッチ7は回転式の切換スイッチであり、これが中立位置(図2に示した位置)にあるときは、いかなる運転も行なわれない「切」の状態になるとともに、運転スイッチ7を中立位置から向かって右側に回すと「コーティング運転」が行なわれ、向かって左側に回すと「洗浄運転」が行なわれるようになっている。
【0011】
また、図2に示すように、6個の表示ランプ8の内訳は、向かって左側から順に、ポンプ故障表示ランプ8a,漏電表示ランプ8b,洗浄運転表示ランプ8c,コーティング運転表示ランプ8d,セラミック交換表示ランプ8e,オイル交換表示ランプ8fという構成となっている。
【0012】
図3は、本体ケーシング2を構成する前面上部パネル2a以外のパネル類と耐圧ホース4及び放水銃5を取り外した状態の右側面図であり、図中、符号2bは本体ケーシング2のフレームを、10は制御箱を、11はポンプを、12は給水口を、13は貯水槽を、14は給水口12から貯水槽13に至る配管の先端に設けられたボールタップを、15bは第2の耐圧容器を、それぞれ示している。また、符号11aは接続配管20,21,22及び三方切換弁16を介して貯水槽13及び第2の耐圧容器15bに接続されたポンプ11の吸込口を、11bは前記耐圧ホース4が接続されるポンプ11の吐出口を、それぞれ示している。
なお、図3には、本体ケーシング2内に収容された全ての構成要素が示されているわけではない。すなわち、例えば前記第2の耐圧容器15bと平行に配設された第1の耐圧容器15aは、第2の耐圧容器15bの背後に隠れるために図示されていない。したがって、以下、図4を参照しつつ表面処理装置1の構成について説明する。
【0013】
図4は、表面処理装置1の概略構成を示すブロック図である。図中、符号24は水道や井戸等の水源(不図示)と給水口12とを接続する給水ホースを示しており、水源からの水(原水)は給水ホース24,給水口12,及びボールタップ14を順次通過して貯水槽13内に注入されるようになっている。ここで、ボールタップ14としては、例えば水洗式トイレの水タンク等に汎用されているものと同様に、浮玉14aと連結され水位に応じて開閉する弁(不図示)を有し、これにより貯水槽13内の水位をほぼ一定に保つ構成のものが採用されている。
【0014】
貯水槽13の下部には2本の接続配管18,21が接続されており、これらの接続配管18,21のそれぞれから貯水槽13内の水を取り出し可能に構成されている。一方の接続配管18は、第1の耐圧容器15a,接続配管19,第2の耐圧容器15b,及び接続配管20を順次介して三方切換弁16に接続されている。また、他方の接続配管21は直接三方切換弁16に接続されている。三方切換弁16とポンプ11の吸込口11aとの間は接続配管22で接続されている。三方切換弁16はソレノイドの磁力により動作する電磁弁であって、接続配管22と接続配管20とが連通する状態と、接続配管22と接続配管21とが連通する状態とのいずれかを選択的に切り換えるようになっている。
【0015】
図5は、耐圧容器15a,15bの構成を示す断面図であって、これらの耐圧容器は細長い横向き有底円筒状の容器本体25と、この容器本体25一端側の開口部を塞ぐ蓋体26とからなり、その内部には多数の粒状セラミック体27が収容されている。蓋体26は容器本体25に形成されたフランジ部25bと重ね合わされ、これらを貫通するボルト28及びナット29により、容器本体25に着脱可能に固定されている。また、蓋体26及びこの蓋体26と対向する容器本体25の底壁には、それぞれ水を出入りさせるための開口30,31が形成され、開口30には接続配管18(20)が、開口31には接続配管19が、それぞれ接続されている。図中の符号32,33は、粒状セラミック体27が開口30,31から耐圧容器15a,15b外へ出てしまうのを防止するために設けられた網体を示しており、当然ながら、これらの網体32,33としては、その網目が粒状セラミック体27の粒径よりも小さいものが用いられている。
なお、この実施形態における耐圧容器15a,15bは、ポンプ11の吸込力により容器内の圧力が大気圧よりも低くなった場合でも、容器が大気圧により変形したり押し潰されたりしない程度の耐圧性を有していればよい。
【0016】
この実施形態で用いられる粒状セラミック体27は、トルマリン(電気石)の粉末と固結用のバインダーとからなるものである。この粒状セラミック体27を製造するにあたっては、例えば、先ずトルマリン鉱石を適宜の粒度に粉砕し、得られたトルマリン粉末とバインダー(例えば低融点ガラス粉末)とを質量比で3:7〜7:3の割合で混合し、これに適量の界面活性剤及び水を加えた後、よく混練して成形用材料を得る。次いで、成形機,造粒機等を用いて前記成形用材料を目的とする形状に成形した後、乾燥させる。そして、使用したバインダーの融点近くの温度(例えば約700℃)で焼成して固化させる。この実施形態では、以上のようにして得た直径約6mmの球形の粒状セラミック体27が、耐圧容器15a,15bにそれぞれ収容・充填されている。なお、トルマリンの結晶構造が破壊されるのを防ぐため、焼成温度は900℃以下とするのが望ましい。
【0017】
制御箱10(図3参照)の中には、リレーやタイマ等の電気部品を用いてシーケンス制御を行なう制御回路35(図4参照)が設けられている。この制御回路35は、ポンプ起動タイマ36,オイル交換タイマ37,及びセラミック交換タイマ38を含んでいる。
ポンプ起動タイマ36は、運転スイッチ7が「切」の位置から左右いずれかに動かされた場合、三方切換弁16の切り換え動作が完了するまでの所定時間(約10秒間)待機した後、ポンプ11を起動させるために設けられている。また、オイル交換タイマ37は、ポンプ11の総運転時間を計時するとともに、計時した運転時間が予め設定されている所定時間(例えば350時間)に達すると、前記オイル交換表示ランプ8fを点灯させて、ポンプ11内の潤滑油の交換を促すようになっている。さらに、セラミック交換タイマ38は、運転スイッチ7を向かって右側に回動させて行なうコーティング運転(詳細については後述)での総運転時間を計時するとともに、計時した運転時間が予め設定されている所定時間(例えば1000時間)に達すると、前記セラミック交換表示ランプ8eを点灯させて、第1の耐圧容器15a及び第2の耐圧容器15b内の粒状セラミック体27の交換を促すようになっている。
【0018】
また、図示を省略するが、制御箱10内にはポンプ11への電源を投入/遮断するための電磁開閉器及び漏電ブレーカが設けられており、前記電磁開閉器に含まれるサーマルリレーが過電流を検出すると、ポンプ11のモータへの給電が停止されるとともに、前記ポンプ故障表示ランプ8aが点灯して点検を促すようになっている。さらに、前記漏電ブレーカが漏電を検出して、その電気接点が開くと、前記漏電表示ランプ8bが点灯して異常を警告するようになっている。
【0019】
次いで、動作を説明する。先ず、洗浄運転(水道水,井戸水等の原水をそのままノズル5aから噴射する運転)を行なう場合は、運転スイッチ7を「切」の位置から向かって左側(「洗浄」と書かれた側)に回動させる。すると、三方切換弁16のソレノイドに電力が供給され、三方切換弁16は接続配管21と接続配管22とを連通させる位置(すなわち、貯水槽13とポンプ11の吸込側とを耐圧容器15a,15bを介さずに接続するバイパス流路40が「開」となる位置:この位置では後述するイオン化流路41は「閉」となる)に切り換えられる。そして、ポンプ起動タイマ36が所定の切換時間を計時した後、ポンプ11が起動され、同時にオイル交換タイマ37による計時が開始される。ポンプ11の吸込力により、図4に破線矢印で示すように、水は貯水槽13から接続配管21,三方切換弁16,及び接続配管22を順次通過してポンプ11の吸込口11aから吸い込まれ、次いで吐出口11bから吐出されて、耐圧ホース4を通じて放水銃5のノズル5aから勢い良く噴射される。したがって、この噴射される水により、自動車の車体表面(処理対象面)に付着している汚れを洗い流すことができる。(なお、ポンプ11が運転中であっても、放水銃5の引金5bから手を放した場合には、ポンプ11内のアンローダ弁(不図示)が開いて、ノズル5aからの噴射が中断されるようになっている。)洗浄作業が終われば、運転スイッチ7を「切」の位置に戻し、ポンプ11の運転を停止させる。
【0020】
次いで、前記洗浄運転等により清浄化された車体表面に表面処理を施すコーティング運転(原水を粒状セラミック体27との接触によりイオン化した後、ノズル5aから噴射する運転)を行なう場合は、運転スイッチ7を「切」の位置から向かって右側(「コーティング」と書かれた側)に回動させる。すると、三方切換弁16のソレノイドに電力が供給され、三方切換弁16は接続配管20と接続配管22とを連通させる位置(すなわち、貯水槽13とポンプ11の吸込側とを耐圧容器15a,15bを介して接続するイオン化流路41が「開」となる位置:この位置では前記バイパス流路40は「閉」となる)に切り換えられる。そして、ポンプ起動タイマ36が所定の切換時間を計時した後、ポンプ11が起動され、同時にオイル交換タイマ37及びセラミック交換タイマ38による計時が開始される。
【0021】
すると、ポンプ11の吸込力により、図4に実線矢印で示すように、水は貯水槽13から接続配管18,第1の耐圧容器15a,接続配管19,第2の耐圧容器15b,接続配管20,三方切換弁16,及び接続配管22を順次通過してポンプ11の吸込口11aから吸い込まれ、次いで吐出口11bから吐出されて、耐圧ホース4を通じて放水銃5のノズル5aから勢い良く噴射される。
【0022】
ここで、第1の耐圧容器15a及び第2の耐圧容器15bを通過する際、水は粒状セラミック体27との接触によりイオン化する。すなわち、周知のように圧電性及び焦電性を有するトルマリンは、その結晶の両端間に電位差を生じるために、粒状セラミック体27と水との摩擦接触によって微弱な電流が惹起され、この電流により一部の水分子がイオン化して、H3O+イオン(ヒドロニウムイオン)とOH−イオン(水酸イオン)とが生成される。そして、H3O+イオンが耐圧容器及び接続配管等の内壁面から電子を受け取って中和されるので、OH−イオンあるいはこのOH−イオンが水分子と結合してなるH3O2 −イオン(ヒドロキシルイオン)の濃度が高くなり、水はpHがアルカリ側に移行したイオン化水となる。
【0023】
また、前記電流をエネルギー源として粒状セラミック体27から遠赤外線が放射され、この遠赤外線により水のクラスターが分割される。例えば、通常は37〜38個の水分子からなるクラスターが、第1の耐圧容器15a及び第2の耐圧容器15bを通過したイオン化水では、7〜8個程度の水分子からなるクラスターに分割されている。さらに、イオン化水には、粒状セラミック体27を構成するトルマリン粉末から溶出した微量のホウ素イオン(B3+)も含まれる。
【0024】
以上のようなイオン化水が放水銃5のノズル5aから勢い良く(例えばポンプ11吐出側での圧力がゲージ圧で4〜7MPa程度となる高圧で)噴射されるので、放水銃5をノズル5aが自動車の車体表面から0.5〜1.5m程度離れるような位置に保持して、イオン化水の噴流を車体表面に衝突させることにより、表面処理が行なわれる。すなわち、界面活性作用を有するOH−イオンやH3O2 −イオンが処理対象面に高圧で押し込まれて塗膜内部まで浸透するのに加え、水分子のクラスターが小さくなっていることによる表面張力の減少効果も得られるため、車体表面が親水性表面となって、雨水等が付着しても水滴として残留しにくくなる。したがって、従来のワックス処理を施した場合のように、付着した水滴が乾燥した跡に斑点状の汚れが生じることはなくなる。
【0025】
また、車体表面に付着・浸透した前記マイナスイオン成分が酸性雨を中和するので、酸性雨で塗膜が劣化したり、金属部分が錆びたりすることを防止できるという効果も得られる。また、ノズル5aから噴射されるイオン化水をフロントガラスに噴き付けて表面処理することにより、ガラス表面も親水性となるので、視界の妨げとなる油膜が付着しにくくなり、降雨時にワイパーを動かした際に、ワイパーブレードとガラス面とが擦れ合う音が小さくなるという効果も得られる。
【0026】
また、イオン化水に含まれるホウ素イオンも処理対象面に高圧で衝突させられるため、このホウ素イオンが車体表面に沈着し、水の蒸発に伴って薄いホウ素の皮膜(コーティング層)を形成する。このホウ素の被膜が塗膜を保護するとともに、その光沢を高めるので、車体表面は艶のある、美観に優れたものとなる。また、水垢等の汚れ成分が付着しにくくなり、仮に付着しても水拭き等により容易に汚れを除去できる状態となる。
そして、以上のような艶出し効果や防汚効果は数ヶ月〜半年程度持続する。
【0027】
この表面処理装置1を用いれば、以上説明したように、ノズル5aから噴射されるイオン化水を噴き付けるだけの簡単な作業で、防汚や艶出し等の効果に優れた表面処理が行なえ、しかも、化学薬品等を用いることがないので処理廃水が公害を引き起こすこともない。また、運転スイッチ7を切り換えるだけで、ノズル5aから原水を噴射する洗浄運転と、イオン化水を噴射するコーティング運転とが行なえるので、表面処理の前処理としての洗浄作業に別の洗浄装置等を用意する必要がないという効果も得られる。
【0028】
また、放水銃5(ノズル5a)が可撓性の耐圧ホース4を介して接続されているので、車体の前面,両側面,後面等の各部位を、本体ケーシング2を移動させることなく洗浄又はコーティング(表面処理)できるという利点も得られる。
さらに、耐圧容器15a,15bをポンプ11の上流側(吸込側)に設けてあるので、ポンプ11の下流側(吐出側)に耐圧容器を設けた場合のように圧力損失を生じることがなく、イオン化水を表面処理に好適な4〜7MPa(ゲージ圧)程度の高圧でノズル5aから噴射することが容易にできるという利点も得られる。
【0029】
なお、以上では主に自動車の車体表面を処理する場合について説明したが、表面処理装置1はそれ以外の処理対象面(例えば建造物の外壁面,浴室の内壁面,船舶の船体表面等)の表面処理を行なう用途にも使用することができ、特に浴室内のタイル表面を処理すれば、艶出し効果が得られるとともに、水垢等の汚れ成分が付着したりタイルの目地にカビが生えたりすることを長期間にわたって抑止でき、日々の清掃作業にかかる労力を大幅に軽減できることが可能となる。
【0030】
また、本発明に係る表面処理装置の構成が前記のものに限定されないことは言うまでもなく、例えば前記では流路切換手段としてソレノイドで駆動される三方切換弁16を用いたが、三方切換弁はモータ駆動のものでもよく、さらに、三方切換弁を用いずに複数の開閉弁を組み合わせてなる流路切換手段を採用することも可能である。
また、前記では表面処理装置1を制御する制御手段としてシーケンス制御回路35を示したが、同様の制御をプログラマブルコントローラやマイクロコンピュータによって行なう制御手段も採用できるのは勿論のことである。
【0031】
さらに、前記では2個の耐圧容器(15a,15b)を直列に接続して設けたが、耐圧容器の数は1個でも3個以上でも構わない。
さらにまた、前記ではトルマリンの粉末を含む粒状セラミック体27を用いたが、本発明にいう粒状体はセラミックに限られず、例えばトルマリンの粉末と合成樹脂との混合物を成形して得た粒状体を耐圧容器に収容して用いることも考えられる。
ただし、トルマリンが有する電気的性質を最大限に発揮させるにはトルマリン粉末を含む粒状セラミック体を用いるのが好ましく、特にトルマリン粉末と、トルマリンに類似の成分からなる低融点ガラス粉末(バインダー)とを配合した成形用材料を成形・焼成して得た粒状セラミック体を用いることが望ましい。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ノズルから噴射されるイオン化水を処理対象面に噴き付けるだけの簡単な作業で、防汚や艶出し等の効果に優れた表面処理を行なうことが可能な表面処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る表面処理装置の外観斜視図である。
【図2】前面上部パネルを示す要部拡大正面図である。
【図3】パネル類,耐圧ホース及び放水銃を取り外した状態における表面処理装置の右側面図である。
【図4】表面処理装置の概略構成を示すブロック図である。
【図5】耐圧容器の縦断面図である。
【符号の説明】
1 表面処理装置
5a ノズル
11 ポンプ
13 貯水槽
15a 第1の耐圧容器
15b 第2の耐圧容器
16 三方切換弁(流路切換手段)
27 粒状セラミック体
40 バイパス流路
41 イオン化流路
Claims (3)
- トルマリンの粉末を含む粒状体を多数収容した耐圧容器と、この耐圧容器内に水源からの水を流通させ前記粒状体と接触させてイオン化水とするポンプと、このポンプにより加圧されたイオン化水を処理対象面に向かって噴射するノズルとを備えたことを特徴とする表面処理装置。
- トルマリンの粉末を含む粒状体が、トルマリンの粉末とバインダーとを配合した成形用材料を粒状に成形し焼成して得た粒状セラミック体である請求項1に記載の表面処理装置。
- 水源からの水を貯留する貯水槽を備えるとともに、この貯水槽とポンプの吸込側とを耐圧容器を介して接続するイオン化流路と、貯水槽とポンプの吸込側とを耐圧容器を介さずに接続するバイパス流路とを選択的に開閉する流路切換手段を備えている請求項1又は2に記載の表面処理装置。
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