JP3508110B1 - イオン化可能物質の活性化装置 - Google Patents
イオン化可能物質の活性化装置Info
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Abstract
通度を増し、全体を一度に効率よく活性化させることが
できるイオン化可能物質の活性化装置を提供することを
課題とする。 【解決手段】 磁場を発生させる磁場発生装置2と、磁
場発生手装置2に載置されたイオン化可能物質Mに向け
てコロナ放電によってプラズマ粒子Eを照射するコロナ
放電装置3とを備えたイオン化可能物質の活性化装置1
である。磁場発生装置2はN極側をコロナ放電装置3側
に向けて配置されている。
Description
活性化装置に関するものであり、詳しくは、磁場の利用
により、活性化を促進できるようにしたイオン化可能物
質の活性装置に関するものである。
して、本願出願人は、特許文献1に記載の活性化方法及
び装置を提案している。特許文献1に記載の方法・装置
では、イオン化気体が繊維物質を活性化する特性を有す
ることに着目し、磁場内に繊維物質を配置してこの繊維
物質にイオン化気体を照射するようにしている。これに
よれば、イオン化気体が磁場に引き付けられながら繊維
及び繊維の隙間を通って裏面に達し、繊維物質は裏面
に、かつ、全体に及んで均等に活性化されるとする。こ
こで、繊維物質の活性化とは、繊維物質の弾性力を回復
し、又は、繊維物質の吸湿性を増し、風合いを上げ、光
沢を出す、脱臭、漂白等、繊維物質をリフレッシュする
あらゆる状態をいう。
マ粒子」という)はオゾンに付着したイオン化気体の状
態で、被処理物の表面に回りこんでイオン化処理をして
いると考えられていた。しかし、本発明者は、積層され
た複数枚の生地に対して、オゾンを照射したところ、オ
ゾンが生地の間に全く検出されなくても、全ての生地が
活性化されていることを発見した。つまり、イオン化気
体の代わりに、プラズマ粒子が被処理物を貫通してイオ
ン化していることを見出した。そのため、プラズマ粒子
を引き付ける力を強めることで、被処理物を貫通させる
ことができれば、イオン化が可能なあらゆる物質(例え
ば、金属、木材)を活性化させることができると考えら
れる。
求項1、請求項4、段落番号〔0020〕、〔002
6〕、〔0041〕、図1等参照)
は、プラズマ粒子を引き付ける力が充分でなく、金属、
木材等のイオン化可能物質に適用する場合に、改善すべ
き点があった。また、特許文献1に開示された活性化方
法及び装置では、厚手の生地や布団等を活性化させる場
合、複数回の裏返しと、裏返しの都度、イオン化気体を
照射することが必要であったので、この点にも改善すべ
き点があった。
するプラズマ粒子の貫通度を増し、全体を一度に効率よ
く活性化させることができるイオン化可能物質の活性化
装置を提供することを課題とする。
ねた結果、次のように構成することで上記課題を解決す
るに至った。すなわち、請求項1記載の発明は、磁場を
発生させる磁場発生手段と、前記磁場発生手段に載置さ
れたイオン化可能物質に向けてコロナ放電によってプラ
ズマ粒子を照射するプラズマ粒子照射手段とを備えたイ
オン化可能物質の活性化装置である。
化装置によれば、磁場発生手段にイオン化可能物質を載
置して、イオン化可能物質に対してプラズマ粒子を照射
する。プラズマ粒子は、磁場内で加速して強く引き付け
られるので、イオン化可能物質を貫通することができ
る。ここで、プラズマ粒子とは、プラズマに含まれる荷
電粒子を意味する。
のイオン化可能物質の活性化装置において、前記磁場発
生手段は、N極側が前記プラズマ粒子照射手段側に向け
られて配置されている。
化装置によれば、磁場発生手段は、そのN極側がプラズ
マ粒子照射手段側に向けられて配置されている。本発明
者は、プラズマ粒子はN極側の方がより強く引き付けら
れることを見出した。そのため、イオン化可能物質を磁
場発生手段に載置し、プラズマ粒子照射手段で、イオン
化可能物質に向けてプラズマ粒子を照射すると、プラズ
マ粒子は磁力線に沿って磁場内で強く引き付けられて加
速するので、イオン化可能物質を貫通できる。
求項2に記載のイオン化可能物質の活性化装置におい
て、前記磁場発生手段は、永久磁石と、前記永久磁石を
狭持する透磁性板材とを備えて構成される。
化装置によれば、永久磁石が透磁性板材に挟持されてい
ることで、磁力を強めて、磁場を広げることができる。
そのため、プラズマ粒子を引き付ける力を強めることが
できるので、プラズマ粒子を加速させて、イオン化可能
物質を貫通させることができる。また、磁場が広がるの
で、磁場発生手段とプラズマ粒子照射手段の間隔を大き
くすることができて、高さ又は厚みのあるイオン化可能
物質にも適用することができる。
のイオン化可能物質の活性化装置において、前記磁場発
生手段は、前記永久磁石と前記透磁性板材とを交互に積
層させて構成される。
化装置によれば、永久磁石と透磁性板材とを交互に積層
させていることで、磁力をより強めて、磁場を広げるこ
とができる。そのため、イオン化可能物質に対するプラ
ズマ粒子の貫通度を高めることができると同時に、より
高さ又は厚みのあるイオン化可能物質にも適用すること
ができる。
求項4に記載のイオン化可能物質の活性化装置におい
て、前記磁場発生手段は、前記イオン化可能物質を載置
するための載置台を有し、前記載置台は、前記透磁性板
材の表面から所定間隔離れて配置されている。
化装置によれば、透磁性板材から所定間隔離れた位置に
載置台を設けている。永久磁石の表面付近よりも、所定
間隔離れた位置の方が磁力は強まり、プラズマ粒子を引
き付ける力が強まる。従って、プラズマ粒子を引き付け
る力が強い位置に載置台を設けることで、その付近を通
過するプラズマ粒子は加速して、載置台上のイオン化可
能物質を貫通することができる。ここで、「所定間隔」
とは、プラズマ粒子を引き付ける力が適切になる位置に
ある載置台と透磁性板材の間隔をいう。
求項5のいずれか1項に記載のイオン化可能物質の活性
化装置において、前記磁場発生手段は、前記プラズマ粒
子照射手段に対して進退自在に構成されている。
化装置によれば、プラズマ粒子照射手段が磁場発生手段
に対して進退自在に構成されているので、その両者の間
隔を適宜変更できる。そのため、磁場の範囲やイオン化
可能物質の厚み等に対応して、両者の間隔を適宜調節す
ることができる。
いて、適宜図面を参照して詳細に説明する。 〔イオン化可能物質の活性化装置〕図1は、イオン化可
能物質の活性化装置を示す斜視図であり、図2は図1の
II−II線断面矢視図、図3は図1のIII−III
線断面矢視図である。図1から図3に示すように、イオ
ン化可能物質の活性化装置(以下、単に「活性化装置」
という)1は、磁場を発生させる磁場発生装置2と、磁
場発生装置2に向けてプラズマ粒子Eを照射するコロナ
放電装置3とを備えている。なお、磁場発生装置2は、
[特許請求の範囲]における磁場発生手段に相当し、コロ
ナ放電装置3は、[特許請求の範囲]におけるプラズマ粒
子照射手段に相当する。
2上にイオン化可能物質Mを載置した状態で、コロナ放
電装置3からイオン化可能物質Mに向けてプラズマ粒子
Eを照射すると、そのプラズマ粒子Eによってイオン化
可能物質Mを活性化することができる。なお、イオン化
可能物質Mとは、イオン化することができるあらゆる物
質のことであり、例えば、繊維織物、ガラス、木材、金
属が挙げられる。以下、磁場発生装置2と、コロナ放電
装置3について、順に説明する。
を示す部分断面斜視図である。図4に示すように、磁場
発生装置2は、イオン化可能物質Mを載置するための載
置台21と、磁場を発生させる複数の永久磁石22,2
2,…と、載置台21から所定間隔離れて、複数の永久
磁石22,22,…と交互に積層される複数の鉄板2
3,23,…とを備えている。
板等が用いられる。そして、載置台21の四隅には後記
する鉄板23に固定するための固定具21aが設けられ
ている。固定具21aは、載置台21と鉄板23とを所
定間隔で固定する役割を果たす。なお、本実施の形態に
おいては、載置台21と鉄板23の所定間隔lを10c
mに設定している。ちなみに、載置台21と鉄板23の
所定間隔は適宜変更可能である。これによって、載置台
21は、永久磁石が生成する磁場において適切な磁力を
得られる位置に配置される。
や鉄・クロム・コバルト磁石等の鋳造磁石(金属系磁
石)、焼結系磁石やボンド系磁石等のフェライト磁石
(酸化物系磁石)、Sm−Co(サマリウムコバルト)
磁石やNd−Fe−B(ネオジウム)磁石等の希土類磁
石(希土類系磁石)を用いることができる。
に、N極側がコロナ放電装置3側を向くように複数個配
列されている。N極側は、プラズマ粒子Eを強く引き付
ける力を有する。このため、照射されるプラズマ粒子E
を、磁力線の流れに沿って加速させることができる。ま
た、鉄板23,23の間に複数の永久磁石22が配列さ
れていることで、磁力を強めて、磁場を広げることがで
きる。なお、各永久磁石22は、それぞれが生成する磁
場が反発しないように、互いに影響を受けないような間
隔を空けて配置される。こうすることで、磁場を広げる
ことができる。
磁石22が発する磁力を透過できる。また、鉄板23の
厚みは、磁力を強めるために、永久磁石22の厚みと同
じくらいに設定することが好ましい。なお、鉄板23
は、[特許請求の範囲]における透磁性板材に相当する。
ちなみに、本実施の形態では透磁性板材として鉄板23
を用いたが、透磁性板材は特に限定されるものではな
く、磁力を透過する板材であれば適宜変更可能である。
また、本実施の形態では、一対の鉄板23,23に挟持
された永久磁石22の層を3層積層させているので、磁
力をより強力にすることができる。
電装置3に対して接近又は離間(進退自在)させること
ができる昇降機構(不図示)を設ける。こうすること
で、コロナ放電装置3と磁場発生装置2の間隔は、磁場
発生装置2の構成、生成する磁場の広さ等に対応するよ
うに適宜変更することができる。例えば、鉄板23の間
に配置される永久磁石22を3層重ねた磁場発生装置2
を用いる場合は、永久磁石を2層重ねた磁場発生装置を
用いる場合より、磁場を広げることができるため、コロ
ナ放電装置3と磁場発生装置2の間隔をより一層広げる
ことができる。なお、両者の間隔は、活性化させたいイ
オン化可能物質Mの厚み、材質等との関係でもより適切
な間隔を保つように適宜変更することができる。
ように、コロナ放電装置3は、コロナ放電部3aと、こ
のコロナ放電部3aに対して気体(例えば、アルゴン、
ヘリウム、窒素、自然空気等のガス)を供給する気体供
給装置としてのコンプレッサ3bとから構成されてい
る。コロナ放電部3aは所定長さ延びた筒状部材3c
と、コロナ放電のためこの筒状部材3cの内表面に取り
付けられた複数の電極3d,3d,…とから構成されて
おり、これら電極3d,3d,…は共通電極3gに電気
的に接続し、筒状部材3cの電極3d,3d,…の取り
付け側と反対側にスリット状の開口部3eを設けて、こ
の開口部3eからプラズマ粒子Eを照射する。
の最大幅に対応しており、開口部3eは、筒状部材3c
の一端から他端に及んで形成される。このため、開口部
3eより照射するプラズマ粒子Eは、載置台21に載置
されているイオン化可能物質Mの全面に及んで照射され
る。電極3d,3d,…と筒状部材3cの内面との間に
印加する電圧は、アークの発生する直前の電圧、例え
ば、11000Vとする。なお、筒状部材3cにアルゴ
ン、ヘリウム、窒素ガス等の不活性ガスを供給するとき
は、筒状部材3cにこれらのガスを貯蔵したタンク、ボ
ンベを直接接続してもよい。
と電極3d,3d,…との間にコロナ放電が発生する
と、筒状部材3cに供給された気体(アルゴン、ヘリウ
ム、窒素ガス、空気等)は分極されてイオン化し、プラ
ズマ粒子Eはコロナ放電による放電エネルギによって開
口部3eから載置台21側へ照射される。なお、イオン
化されたガスのことをプラズマEairといい、プラズ
マ粒子Eは、プラズマEair中に含まれている。
airに自然空気Naを吹き付ける空気供給装置4を配
置する。空気供給装置4の空気噴出口4aは、筒状部材
3cの開口部3eより供給するプラズマEairが、イ
オン化可能物質Mに到達する前に、プラズマEairと
合流するよう斜め下向きに臨ませられている。空気供給
装置4,4には、それぞれ自然空気Naを供給するコン
プレッサ5が接続される。こうすることで、プラズマE
airに含まれるプラズマ粒子Eは、自然空気Naに押
されて、イオン化可能物質Mに向けて加速される。
に示すように、載置台21の上方にコロナ放電装置3を
設置し、コロナ放電部3aの開口部3eを載置台21の
載置面に臨ませる。このとき、載置台21の載置面より
開口部3eまでの距離は適宜設定する。
照射して活性化するときは、コロナ放電装置3の筒状部
材3cの両側に空気供給装置4を設置する。コロナ放電
装置3の放電電圧は制御盤(図示せず)によって制御
し、放電電圧は、各電極3dにアークが発生する直前の
電圧に設定する。
供給しながらコロナ放電装置3を作動する。筒状部材3
cに供給された空気又はアルゴン、ヘリウム等の不活性
ガスは、電極3d,3d,…のコロナ放電によってイオ
ン化され、このときの放電エネルギによって開口部3e
からイオン化可能物質Mへと照射される。
にプラズマを照射するときは、空気供給装置4の空気噴
射口4aをプラズマEairに臨ませる。空気噴射口4
aから自然空気を供給し、この自然空気Naによってプ
ラズマEair中のプラズマ粒子Eを加速させることが
できる。
オン化可能物質の内部を模式的に示した断面図であり、
(a)はプラズマ粒子を照射する前の状態を示し、
(b)及び(c)はプラズマ粒子を照射した後の状態を
示す図である。通常、イオン化可能物質Mの内部の分子
は、図5(a)に示すように帯電しない状態でランダム
に分散しているものと考えられる。このようなイオン化
可能物質Mにプラズマ粒子Eを照射すると、プラズマ粒
子Eは磁場発生装置2によって形成された磁場のN極側
に磁力線に沿って強力に引き付けられながらイオン化可
能物質Mを貫通して裏面に到達する。この結果、図5
(b)又は(c)に示すように、イオン化可能物質Mの
内部の分子は活性化されて、磁場が生じ、それぞれのN
極とS極が対向するように整然と配列される。
磁場の外側から磁場発生装置2のN極側に向けて、あら
ゆる種類のイオン化可能物質MにプラズマEairを照
射したときのイオン化可能物質Mの物性変化について説
明する。なお、活性化装置1の磁場発生装置2には、鉄
板の間に8000ガウスの永久磁石を88個配置した層
を三層設けて構成した。また、コロナ放電装置3の放電
電圧は11000V、筒状部3eから載置台21の載置
面までの距離は約60cmとした。ちなみに、温度は1
8度、湿度が40%〜60%の状態で保たれるように設
定している。イオン化可能物質Mには、高さ約35cm
を有する布団ケースに入れた状態の羽毛布団、ガラス、
木材、金属類を用い、プラズマEairを照射しない場
合と比較してどのように物性が変化したかについて説明
する。
の活性化の評価には、嵩高さがどれだけ増したかを測定
する方法と、同じ高さから水滴を落として水滴が羽毛布
団に完全に吸水されるまでの速さを計測する方法と、視
覚性、嗅覚性による違いを比べる方法とを用いた。
倍に増した。このことは、プラズマEairを磁場発生
装置2のN極側に向けて照射することによって、プラズ
マ粒子Eが引き付けられる力が強まり、プラズマ粒子E
が厚手の羽毛布団をも貫通することができて、活性化さ
せることができたものと考えられる。また、吸水速度
は、プラズマEairを照射した羽毛布団の方が大きい
ことがわかり、吸水性に優れていることがわかった。こ
のため、湿潤熱が高まり、快適さと温かみを増した。さ
らに、プラズマEairを照射した羽毛布団は、生地に
光沢を帯びてしなやかになることが視認でき、また、羽
毛布団特有の臭気が感じられなくなり、殆ど無臭の羽毛
布団に変化したことがわかった。
視覚性による違いを比べる方法と、硬度を測定する方法
とを用いた。これによれば、比較例より透明度があがっ
たことが視認できた。このことは、ガラス内部の分子が
配列されたことによるものと考えられる。また、硬度も
上がり、比較例より優れたものとなることがわかる。
視覚性による違いを比べる方法と、強度を測定する方法
とを用いた。これによれば、木材及び金属類の表面は研
磨したごとく艶やかになることが視認できた。特に、木
材を折ってその内部を観察すると、表面と同様に艶やか
で、イオン化されていない木材との違いが明らかにわか
った。また、強度もあがったことがわかった。
によるプラズマEairの強力な引き付けと閉じ込めと
によって、多量のプラズマ粒子Eがイオン化可能物質M
を貫通した結果、ランダムに分散していた内部の分子が
整然と配列されることで得られたものと考えられる。従
って、イオン化可能物質Mの表面のみならずその内部ま
でが改質されたものと推定される。従って、磁場発生装
置2のN極側に向けてプラズマ粒子Eを照射する活性化
装置1においては、従来の磁力が弱い活性化装置によっ
ては貫通することが困難であった布団ケースに入れられ
た状態の羽毛布団、ガラス、木材、金属類等のイオン化
可能物質についてもプラズマ粒子Eを貫通させることが
できるようになり、格段に優れていることがわかる。
よれば、磁力が強くなったことで、プラズマEairを
照射するコロナ放電装置3と磁場発生装置2の間の距離
を大きくすることができるため、嵩高な布団ケースに入
れた状態の羽毛布団等も載置でき、一度にプラズマ粒子
Eを貫通させて、活性化させることができるようになっ
た。従って、工業的価値が高く、経済的にも優れてい
る。
羽毛布団の場合では、羽毛量を少なくしても(例えば、
1.4kg→0.8kgとした場合でも)、プラズマE
airを照射しない羽毛布団と同様の嵩高さを得られ
る。この場合、プラズマ粒子E(Eair)の発生量は
放電の種別に対応して変化させることになるため、開口
部3eから載置台21の載置面までの距離は、放電によ
り発生したプラズマ粒子E(Eair)の全てをイオン
化可能物質Mに照射できる範囲より適宜選定されるもの
とする。
で発生させる磁場をより広げる場合は、永久磁石22の
段数を増したり、鉄板23の厚みを大きくしたり(ただ
し、永久磁石の厚みを超えないものとする)、永久磁石
22の大きさを大きくしたりするとよい。このように構
成される磁場発生装置は小さく、工業的にも価値があ
る。さらに、活性化装置1は、磁場発生装置2のN極側
をコロナ放電装置3側に向けることで、プラズマ粒子E
を引き付ける力を強めるものであるため、温度、圧力等
の条件を重要とせず、常温、常圧下、オープンスペース
で使用することができる。また、本実施の形態では、プ
ラズマ粒子E(Eair)を照射するための照射口の一
例としてスリット状の開口部3eを示したが、電極3
d,3d,…との対峙部を開口した複数の開口部をそれ
ぞれプラズマ粒子E(Eair)を照射する照射口とし
てもよい。
逸脱しない範囲内で種々の改変が可能であり、本発明が
この改変された発明に及ぶことは当然である。
優れた効果を発揮する。本発明に係るイオン化可能物質
の活性化装置によれば、厚手の生地、ガラス、金属、木
材等のイオン化可能物質を、一度の照射で、全体を効率
よく活性化させることができる。
と、安価かつ簡易に製作することができ、電磁石を用い
る場合よりイオン化可能物質を経済的に活性化させるこ
とができる。
示す斜視図である。
図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 磁場を発生させる磁場発生手段と、前記
磁場発生手段に載置されたイオン化可能物質に向けてコ
ロナ放電によってプラズマ粒子を照射するプラズマ粒子
照射手段とを備えたイオン化可能物質の活性化装置。 - 【請求項2】 前記磁場発生手段は、N極側が前記プラ
ズマ粒子照射手段側に向けられて配置されていることを
特徴とする請求項1に記載のイオン化可能物質の活性化
装置。 - 【請求項3】 前記磁場発生手段は、永久磁石と、前記
永久磁石を狭持する透磁性板材とを備えて構成されるこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のイオン化
可能物質の活性化装置。 - 【請求項4】 前記磁場発生手段は、前記永久磁石と前
記透磁性板材とを交互に積層させて構成されることを特
徴とする請求項3に記載のイオン化可能物質の活性化装
置。 - 【請求項5】 前記磁場発生手段は、前記イオン化可能
物質を載置するための載置台を有し、前記載置台は、前
記透磁性板材の表面から所定間隔離れて配置されている
ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のイオン
化可能物質の活性化装置。 - 【請求項6】 前記磁場発生手段は、前記プラズマ粒子
照射手段に対して進退自在に構成されていることを特徴
とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のイ
オン化可能物質の活性化装置。
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