Apparatus for activating ionizable substance

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン化可能物質の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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、繊維物質の活性化方法及び装置として、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。
【０００３】
ところで、従来、イオン（以下、「プラズマ粒子」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。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１１５１７４号公報（請求項１、請求項４、段落番号〔００２０〕、〔００２６〕、〔００４１〕、図１等参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、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。
【０００６】
そこで、本発明は、イオン化可能物質に対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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意検討を重ねた結果、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。
【０００８】
請求項１に記載のイオン化可能物質の活性化装置によれば、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。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１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、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。
【００１０】
請求項２に記載のイオン化可能物質の活性化装置によれば、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。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、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。
【００１２】
請求項３に記載のイオン化可能物質の活性化装置によれば、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。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３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。
【００１４】
請求項４に記載のイオン化可能物質の活性化装置によれば、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。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、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。
【００１６】
請求項５に記載のイオン化可能物質の活性化装置によれば、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。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、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。
【００１８】
請求項６に記載のイオン化可能物質の活性化装置によれば、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。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、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。
【００２０】
この活性化装置１によれば、磁場発生装置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。
【００２１】
〔磁場発生装置２〕
図４は、磁場発生装置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２２，２２，…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２３，２３，…とを備えている。
【００２２】
載置台２１には、例えば、平板状のベニヤ板等が用いられる。 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１０ｃｍ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。
【００２３】
永久磁石２２には、例えば、アルニコ磁石や鉄・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。
【００２４】
このような永久磁石２２は、鉄板２３の間に、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。
【００２５】
永久磁石２２を狭持する鉄板２３は、永久磁石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。
【００２６】
このような磁場発生装置２には、コロナ放電装置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。
【００２７】
〔コロナ放電装置３〕
図１から図３に示すように、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。
【００２８】
筒状部材３ｃの軸方向の長さは載置台２１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。
【００２９】
コロナ放電装置３を作動し、筒状部材３ｃ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。
【００３０】
コロナ放電装置３の両側には、プラズマＥａｉｒ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Ｅａｉｒ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。
【００３１】
〔活性化装置の使用状態〕
図１ないし図３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。
【００３２】
イオン化可能物質ＭにプラズマＥａｉｒを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。
【００３３】
コロナ放電装置３の筒状部材３ｃに気体を供給しながらコロナ放電装置３を作動する。 筒状部材３ｃ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。
【００３４】
プラズマ粒子Ｅとしてイオン化可能物質Ｍ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４ａ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。
【００３５】
〔イオン化可能物質の活性化〕
図５は、イ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。
【００３６】
〔実施例〕
次に、活性化装置１を用いて、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１８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。
【００３７】
まず、布団ケースに入れた状態の羽毛布団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。
【００３８】
これによれば、羽毛布団の嵩高さは１．５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。
【００３９】
また、ガラスの活性化の評価においては、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。
【００４０】
木材や金属類の活性化の評価においては、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。
【００４１】
これらの効果は、磁場発生装置２のＮ極側によるプラズマ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。
【００４２】
また、本実施の形態に係る活性化装置１によれば、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。
【００４３】
また、このような活性化装置１によれば、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Ｅａｉｒ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。
【００４４】
また、本実施の形態に係る磁場発生装置２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３ｄ，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。
【００４５】
このように本発明は本発明の技術的思想を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。
【００４６】
【発明の効果】
以上、要するに本発明によれば次の如き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。
【００４７】
また、磁場発生手段を永久磁石で構成すると、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るイオン化可能物質の活性化装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面矢視図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面矢視図である。
【図４】磁場発生装置を示す部分断面斜視図である。
【図５】イオン化可能物質の内部を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
１ イオン化可能物質の活性化装置２ 磁場発生装置（磁場発生手段）
２１ 載置台２２ 永久磁石２３ 鉄板３ コロナ放電装置（プラズマ粒子照射手段）
４ 空気供給装置Ｅ プラズマ粒子Ｍ イオン化可能物質