(57)【要約】【課題】多孔質セラミックスの表面処理による酸化のむらを抑制することが可能な表面処理方法及び表面処理システムを提供する。【解決手段】表面処理方法は、開気孔を含む多孔質セラミックスに加圧されたオゾンガスを通風させることで多孔質セラミックスを表面処理する表面処理工程と、多孔質セラミックスに熱風を通風させることで多孔質セラミックスに残留しているオゾンを除去するオゾン除去工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開気孔を含む多孔質セラミックスに加圧されたオゾンガスを通風させることで前記多孔質セラミックスを表面処理する表面処理工程と、
前記多孔質セラミックスに熱風を通風させることで前記多孔質セラミックスに残留しているオゾンを除去するオゾン除去工程と、を備える、
表面処理方法。
【請求項２】
前記表面処理工程では、前記オゾンガスの濃度が５０００ｐｐｍ〜２００００ｐｐｍであり、前記オゾンガスの通風量が４Ｌ／ｍｉｎ〜６Ｌ／ｍｉｎである、
請求項１に記載の表面処理方法。
【請求項３】
前記オゾン除去工程では、前記熱風の温度が１８０℃以上であり、前記熱風を通風させる時間が２分以上である、
請求項１又は２に記載の表面処理方法。
【請求項４】
前記表面処理工程で用いたオゾンガスを加熱して熱分解する熱分解工程と、
前記熱分解工程によって生成された空気を外気と混合させて冷却する冷却工程と、を備える、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面処理方法。
【請求項５】
前記熱分解工程では、加熱温度が３３０℃〜４５０℃である、
請求項４に記載の表面処理方法。
【請求項６】
負圧状態に減圧可能であり、開気孔を含む多孔質セラミックスを負圧状態において投入可能なオゾンガス緩衝室と、
前記多孔質セラミックスに対して表面処理を行うためのオゾンガスの給気用のオゾン給気口及びオゾンガスの排気用のオゾン排気口を有する表面処理室と、
前記オゾンガス緩衝室と前記表面処理室との間に設けられ前記オゾンガス緩衝室内と前記表面処理室内とを仕切る閉位置と連通させる開位置との間で移動可能な扉と、
加圧したオゾンガスを前記オゾン給気口から前記表面処理室へ給気するオゾン発生器と、を備える、
表面処理システム。
【請求項７】
前記多孔質セラミックスに残留しているオゾンを除去するための熱風の給気用の熱風給気口及び熱風の排気用の熱風排気口を有する熱処理室と、
前記熱風を前記熱風給気口から前記熱処理室へ給気する熱風発生器と、を備える、
請求項６に記載の表面処理システム。
【請求項８】
前記オゾン排気口から排気されたオゾンガスを熱分解する熱分解器と、前記熱分解器から排出される空気を外気の混合によって冷却する冷却器と、前記冷却器の下流側に配置されている排気ファンと、を更に備え、
前記熱分解器は、筐体と、電熱ヒータと、セラミックフォームと、第１ガラスウールと、第２ガラスウールと、を備え、
前記筐体は、下開口及び上開口を有する内筒体と、下開口及び上開口を有し前記内筒体を囲むように配置された外筒体と、前記外筒体の下開口を塞ぐ下壁と、前記外筒体の上開口を塞ぐ上壁と、を有し、
前記下壁は、前記内筒体内と前記オゾン排気口とを連通させるオゾンガス導入孔を有し、
前記筐体では、前記内筒体の上端縁と前記上壁との間に、前記内筒体内と前記外筒体内とを連通させるための隙間があり、
前記外筒体は、上端と下端との間において前記外筒体内と前記冷却器とを連通させる排気孔を有し、
前記電熱ヒータは、前記内筒体内に配置されており、
前記セラミックフォームは、前記内筒体と前記外筒体との間の空間に配置されており、
前記第１ガラスウールは、前記セラミックフォームと前記内筒体との間に介在し、
前記第２ガラスウールは、前記セラミックフォームと前記外筒体との間に介在している、
請求項６又は７に記載の表面処理システム。
【請求項９】
前記セラミックフォームの空孔率が８０〜９０％である、
請求項８に記載の表面処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、表面処理方法及び表面処理システムに関し、より詳細には、多孔質セラミックスの表面処理を行う表面処理方法及び表面処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多孔性素材の表面のみならず細孔内も効率的に改質する方法（表面処理方法）及び処理装置（表面処理システム）が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、多孔性素材の一例として、多孔性を有するセラミックスが挙げられている。
【０００３】
特許文献１には、微量の酸素を含む混合ガスを、多孔性素材に接触させた状態で多孔性素材の裏面から吸引することにより、混合ガスを多孔性素材の細孔内に充填する充填工程と、充填工程後、多孔性素材に紫外線処理を施し、細孔内を改質する改質工程と、を有する多孔性素材の紫外線処理方法が記載されている。
【０００４】
また、特許文献１には、反応室と、反応室内に微量の酸素を含む混合ガスを導入するガス導入手段と、反応室内で多孔性素材を支持するとともに多孔性素材の裏面から混合ガスを吸引する支持手段と、多孔性素材に紫外線を照射する紫外線処理手段と、を備える紫外線処理装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９５７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された方法及び処理装置では、多孔質セラミックスの形状によっては多孔質セラミックスにおいて表面処理したい表面の一部にしか紫外線を照射することができず、未改質の領域が生じたり、改質のむらが発生してしまう可能性がある。
【０００７】
本開示の目的は、多孔質セラミックスの表面処理による酸化のむらを抑制することが可能な表面処理方法及び表面処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係る表面処理方法は、開気孔を含む多孔質セラミックスに加圧されたオゾンガスを通風させることで前記多孔質セラミックスを表面処理する表面処理工程と、前記多孔質セラミックスに熱風を通風させることで前記多孔質セラミックスに残留しているオゾンを除去するオゾン除去工程と、を備える。
【０００９】
本開示の一態様に係る表面処理システムは、オゾンガス緩衝室と、表面処理室と、扉と、オゾン発生器と、を備える。前記オゾンガス緩衝室は、負圧状態に減圧可能であり、開気孔を含む多孔質セラミックスを負圧状態において投入可能である。前記表面処理室は、前記多孔質セラミックスに対して表面処理を行うためのオゾンガスの給気用のオゾン給気口及びオゾンガスの排気用のオゾン排気口を有する。前記扉は、前記オゾンガス緩衝室と前記表面処理室との間に設けられている。前記扉は、前記オゾンガス緩衝室内と前記表面処理室内とを仕切る閉位置と連通させる開位置との間で移動可能である。前記オゾン発生器は、加圧したオゾンガスを前記給気口から前記表面処理室へ給気する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の表面処理方法及び表面処理システムでは、多孔質セラミックスの表面処理による酸化のむらを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａは、本開示の一実施形態に係る表面処理方法で用いる表面処理システムの表面処理室を含む要部の構成図である。図１Ｂは、同上の表面処理方法で用いる表面処理システムの熱処理室を含む要部の構成図である。
【図２】図２は、同上の表面処理方法で用いる表面処理システムにおけるオゾン分解装置の構成図である。
【図３】図３は、同上の表面処理方法で用いる表面処理システムのレイアウト説明図である。
【図４】図４Ａは、同上の表面処理方法によって表面処理する多孔質セラミックスを含むワークの斜視図である。図４Ｂは、同上の表面処理方法によって表面処理する多孔質セラミックスを含むワークの断面斜視図である。図４Ｃは、同上の表面処理方法によって表面処理する多孔質セラミックスの拡大断面図である。図４Ｄは、同上の表面処理方法によって表面処理する多孔質セラミックスの模式図である。
【図５】図５は、本開示の一実施形態の変形例に係る表面処理方法で用いる表面処理システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
下記の実施形態において説明する図１Ａ〜４Ｄは、模式的な図であり、図中において各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
【００１３】
（実施形態）
以下では、本実施形態の表面処理方法で用いる表面処理システム１について図１Ａ〜４Ｄに基づいて説明し、その後、表面処理方法について図１〜４Ｃに基づいて説明する。
【００１４】
表面処理システム１は、例えば、図４Ａ〜４Ｄに示すような多孔質セラミックス１０を含むワーク１０１に対してオゾンガスによる多孔質セラミックス１０の表面処理（ここでは、酸化等）を行うための装置である。ワーク１０１は、例えば、触媒セラミックフィルタのフィルタ基材である。セラミックフィルタは、例えば、流入した流体中に含まれている不要な物質を濾し取る部材である。また、触媒セラミックフィルタは、フィルタ基材に上記物質に作用する触媒を担持させた部材である。多孔質セラミックス１０は、開気孔１０ｂ（図４Ｄ参照）を含む。多孔質セラミックス１０は、例えば、ＳｉＣセラミックスである。
【００１５】
多孔質セラミックス１０を含むワーク１０１は、円筒状の隔壁１１１と、隔壁１１１の内側に配置された複数の多孔質セラミックス１０と、隣り合う多孔質セラミックス１０同士を接合している接合層１１２と、を有する。ワーク１０１における隔壁１１１のサイズは、例えば、直径１２７ｍｍ（５インチ）、長さ１２７ｍｍである。ワーク１０１における隔壁１１１のサイズは、これに限らず、例えば、直径３０４．８ｍｍ（１２インチ）、長さ３０４．８ｍｍでもよい。多孔質セラミックス１０は、格子状であり、流体の流路となる複数のセル１０５を有する。複数のセル１０５の各々は、互いに反対側にある第１開口１０５１及び第２開口１０５２を有する。第１開口１０５１及び第２開口１０５２の各々の開口形状は、例えば、正方形状である。第１開口１０５１及び第２開口１０５２の各々の開口サイズは、例えば、１．１ｍｍ×１．１ｍｍである。フィルタ基材であるワーク１０１では、複数のセル１０５の各々について、第１開口１０５１と第２開口１０５２とのうち一方が目封じされている。より詳細には、フィルタ基材であるワーク１０１では、複数の第１開口１０５１が交互に目封じされ、複数の第２開口１０５２が交互に目封じされている。触媒は、例えば、水系の触媒である。ここにおいて、触媒の溶媒は、水である。触媒は、フィルタ基材を触媒スラリーに含浸させることによってフィルタ基材に担持される。
【００１６】
ＳｉＣセラミックスは、水に対する親和性が低く、触媒スラリーを弾きやすい。このため、ＳｉＣセラミックスでは、触媒の塗布むらが生じ、セラミックフィルタの性能が低下する原因となる可能性がある。また、ＳｉＣセラミックスは、触媒との密着力が弱いため、触媒が剥離してしまい、セラミックフィルタの性能が落ちる原因となっている。
【００１７】
オゾンガスによる多孔質セラミックス１０の表面処理による効果としては、例えば、酸化、濡れ性の向上がある。多孔質セラミックス１０が例えばＳｉＣセラミックスの場合には、オゾンガスによる多孔質セラミックス１０の表面処理により形成される酸化膜の効果によって、多孔質セラミックス１０と触媒との密着性を高めることが可能となり、濡れ性の向上により、触媒の塗布むらを低減することが可能となる。
【００１８】
オゾン由来の活性酸素種（Ｏ3→Ｏ2＋Ｏ2-の反応によって発生するＯ2-）は、酸化力の大きな酸化剤である。多孔質セラミックス１０では、活性酸素種によって最表面の分子の結合が切断され、酸素原子が付与されることで酸化が起こると考えられる。オゾンガスによる多孔質セラミックス１０の酸化によって形成される酸化膜（ＳｉＯ2膜）の厚さは、例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。
【００１９】
多孔質セラミックス１０を酸化する手段の代替方法としては、熱酸化処理がある。しかしながら、熱酸化処理では、タクトタイムが長い（例えば、昇温時間と酸化時間と降温時間とを合わせて１６時間程度）、熱酸化処理を行う装置の消費電力が大きい、等の製造コスト上のデメリットがある。熱酸化処理を行う際の酸化温度は、例えば、１０００℃であり、酸化時間は、例えば、１２時間である。また、熱酸化処理では、多孔質セラミックス１０自体の組成を大きく変えてしまう（厚さ１μｍ以上の酸化膜が形成される）等の品質に関わるデメリットがある。これに対して、オゾンガスによる酸化では、熱酸化処理と比べて、タクトタイムが短い（例えば、タクトタイムが１５分〜６０分程度）、消費電力が小さい（例えば、熱酸化処理を行う際の消費電力の１０分の１程度）、等の製造コスト上のメリットがある。また、オゾンガスによる酸化では、多孔質セラミックス１０の最表層にしかオゾンが到達しないので、酸化膜が厚くなりすぎるのを抑制することができる（厚さ１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の酸化膜しか形成されない）、というメリットがある。
【００２０】
オゾンガスによる多孔質セラミックス１０の表面処理では、オゾンと共に空気中の水分等を積極的に混在させることによって、一部のオゾンが水分と反応して、水酸基等の親水基が発生する（Ｏ3＋Ｈ2Ｏ→Ｏ2＋２ＯＨ-）。この親水基が多孔質セラミックス１０の最表面に一時的に付与（配位結合等）されることによって、濡れ性の向上（親水性の向上）の効果が得られる。このような濡れ性の向上の効果は、一時的に得られる効果であり、３０〜６０分程度で失われる。
【００２１】
濡れ性を向上させる手段の代替方法としては、紫外線照射処理がある。しかしながら、紫外線照射処理は、紫外光源からの紫外線が到達可能な範囲でかつ紫外光源からの距離が１０ｍｍ程度でなければ表面処理による濡れ性の向上を図ることができない、というデメリットがある。これに対して、オゾンガスによる多孔質セラミックス１０の表面処理では、オゾンガスが到達できる限り、複雑な形状を有する多孔質セラミックス１０についても濡れ性の向上の効果が得られる。
【００２２】
多孔質セラミックス１０を表面処理することによる「酸化」の効果及び「濡れ性の向上」の効果は、多孔質セラミックス１０に水系の触媒を含浸させる際に、密着性の向上、塗布均一性の向上を図るうえで有益である。
【００２３】
また、オゾンガスによる多孔質セラミックス１０の表面処理では、多孔質セラミックス１０に有機物が付着していた場合等に、付着している有機物を分解除去することも可能である。
【００２４】
表面処理システム１は、図１Ａに示すように、酸素ガス源３と、オゾン発生器４と、表面処理室２と、オゾンガス緩衝室１１（以下、第１オゾンガス緩衝室１１という）と、オゾンガス緩衝室１２（以下、第２オゾンガス緩衝室１２という）と、排気ファン９と、を備える。
【００２５】
酸素ガス源３は、外気（空気）を原料として酸素ガスを発生するＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）式の酸素ガス発生装置である。これにより、酸素ガス源３は、例えば、９５ｖｏｌ％以上の濃度の酸素ガスをオゾン発生器４に供給する（送り込む）ことが可能である。表面処理システム１では、酸素ガス源３として酸素ガス発生装置を用いていることにより、酸素ガス源３として酸素ガスボンベを用いる場合に比べて、低コスト化を図ることが可能となる。
【００２６】
酸素ガス源３で発生した酸素ガスは、オゾン発生器４に供給される。オゾン発生器４は、酸素ガス源３から供給される酸素ガスを放電管に通すことでオゾンガスを生成する。オゾン発生器４は、放電方式によって、酸素豊潤空気の一部をオゾンに変えて表面処理室２へ供給する。ここにおいて、オゾン発生器４は、加圧したオゾンガス（例えば、０．１５ＭＰａに加圧されたオゾンガス）を表面処理室２へ供給する。表面処理システム１は、オゾン発生器４と表面処理室２とをつなぐ給気用のダクト４２を備えている。
【００２７】
表面処理室２は、常温（例えば、２０℃〜３０℃程度）において、オゾンガスによる多孔質セラミックス１０の表面処理（表面改質）を行うためのチャンバ（オゾン槽）である。ここにおいて、表面改質は、多孔質セラミックス１０の表面の酸化を含む。表面処理システム１では、表面処理室２として真空チャンバを用いる必要がないので、低コスト化の点で有利である。表面処理室２の壁は、耐オゾン性を有する必要があり、例えば、ＳＵＳ３０４により形成されている。表面処理室２の壁は、その一部がアクリル板等の透明部材によって構成されていてもよい。表面処理室２は、多孔質セラミックス１０に対して表面処理を行うためのオゾンガスが給気されるオゾン給気口２２と、オゾンガスを排気するためのオゾン排気口２３と、を有する。
【００２８】
表面処理室２は、オゾン給気口２２及びオゾン排気口２３のそれぞれを複数（例えば、７つ）有する。複数のオゾン給気口２２は、表面処理室２内におけるワーク１０１の移動方向において略等間隔で並んでいる。複数のオゾン給気口２２と複数のオゾン排気口２３とは一対一に対応している。対応するオゾン給気口２２とオゾン排気口２３とは、上下方向において対向している。対応するオゾン給気口２２とオゾン排気口２３とでは、上下方向において、オゾン給気口２２のほうがオゾン排気口２３の上方にある。
【００２９】
表面処理システム１では、表面処理室２の複数のオゾン給気口２２から表面処理室２内へオゾンガスを供給しつつ、排気ファン９によって表面処理室２の複数のオゾン排気口２３から表面処理室２内のオゾンガスを排気させる。要するに、表面処理システム１では、加圧したオゾンガスを多孔質セラミックス１０の直上から多孔質セラミックス１０に噴き付ける一方で、多孔質セラミックス１０の直下からオゾンガスを排気ファン９によって吸引する。これにより、表面処理システム１では、多孔質セラミックス１０内部にオゾンガスをより積極的に通風させて多孔質セラミックス１０の表面処理を行うことができる。
【００３０】
また、表面処理システム１では、表面処理室２内において複数のワーク１０１に対して表面処理を行うことができる。表面処理室２の容積は、例えば、１ｍ3（つまり、１０００Ｌ）ある。表面処理システム１では、一例として、複数のオゾン給気口２２に一対一に対応する複数のポジションそれぞれのワーク１０１に対して通風されるオゾンガスの濃度が１５０００ｐｐｍであり、オゾンガスの通風量が５Ｌ／ｍｉｎである。したがって、表面処理室２におけるオゾンガスの通風量は、３５Ｌ／ｍｉｎである。表面処理システム１では、多孔質セラミックス１０の改質むらを抑制する観点から、ワーク１０１のサイズが大きいほど、表面処理室２の各ポジションにおいてワーク１０１に対してオゾンガスを通風する時間（以下、通風時間ともいう）が長いのが好ましい。例えば、ワーク１０１における隔壁１１１のサイズが直径１２７ｍｍ（５インチ）、長さ１２７ｍｍの場合、通風時間は、１２０秒である。また、ワーク１０１における隔壁１１１のサイズが直径３０４．８ｍｍ（１２インチ）、長さ３０４．８ｍｍの場合、通風時間は、２９３秒である。これらの通風時間は、あくまでも一例である。オゾンガスの濃度は、１５０００ｐｐｍに限らず、例えば、５０００ｐｐｍ〜２００００ｐｐｍ程度であればよい。表面処理システム１では、タクトタイムを短縮化する観点から、オゾンガスの濃度が高いほど通風時間が短いのが好ましい。
【００３１】
表面処理システム１では、複数のワーク１０１を１個ずつ載せる複数のステージ１０２を備えている。ワーク１０１は、隔壁１１１（図４Ａ及び４Ｂ参照）の長さ方向が上下方向となるようにステージ１０２上に載せられる。ステージ１０２には、オゾンガスを上下方向に通過させるための通気孔（図示せず）が形成されている。表面処理システム１では、複数のワーク１０１を連続的に表面処理室２内に投入して表面処理を行う観点から、ステージ１０２の数が例えば表面処理室２内に滞在しているワーク１０１の数よりも多いのが好ましい。表面処理システム１は、ワーク１０１を載せたステージ１０２を移動させるための複数のころ（roller）２６を備えている。ころ２６は、耐オゾン性を有するセラミックにより形成されている。複数のころ２６は、ステージ１０２を移動させる規定方向に並んでいる。複数のころ２６の各々の軸方向は、規定方向と略直交する。表面処理システム１では、ワーク１０１を載せたステージ１０２が複数のころ２６によって規定方向に移動可能となっている。
【００３２】
表面処理システム１では、表面処理室２の前に第１オゾンガス緩衝室１１を設け、かつ、表面処理室２の後に第２オゾンガス緩衝室１２を設けてある。そして、表面処理システム１では、稼働中には、第１オゾンガス緩衝室１１及び第２オゾンガス緩衝室１２の各々を負圧状態に保つようになっている。これにより、表面処理システム１では、表面処理室２にオゾンガスが充満している状態のままで、多孔質セラミックス１０を含むワーク１０１の表面処理室２への連続投入、表面処理室２からの取り出しが可能となっている。
【００３３】
第１オゾンガス緩衝室１１は、表面処理室２にワーク１０１を投入するときに表面処理室２から漏れ出るオゾンガスを表面処理システム１の外に出さないようにするために設けられている。第１オゾンガス緩衝室１１は、表面処理室２の処理前室として設けられている。第１オゾンガス緩衝室１１のうちオゾンに曝される可能性のある部位は、耐オゾン性を有する材料によって形成されている。
【００３４】
第１オゾンガス緩衝室１１は、負圧状態に減圧可能である。第１オゾンガス緩衝室１１の大きさは、ワーク１０１を載せたステージ１０２を収納可能な大きさである。表面処理システム１は、開位置と閉位置との間で移動可能な扉３１（以下、オゾン槽入口扉３１ともいう）を備える。オゾン槽入口扉３１の開位置は、第１オゾンガス緩衝室１１内と表面処理室２内とを連通させる（つなげる）位置である。オゾン槽入口扉３１の閉位置は、第１オゾンガス緩衝室１１内と表面処理室２内とを仕切る位置である。
【００３５】
表面処理システム１では、オゾン槽入口扉３１を閉位置から開位置に移動させ、第１オゾンガス緩衝室１１内にあるワーク１０１を載せたステージ１０２を第１プッシャ（図示せず）によって押すことにより、ワーク１０１を載せたステージ１０２を第１オゾンガス緩衝室１１内から表面処理室２内へ移動させることが可能となる。第１プッシャは、例えば、ＳＵＳ３０４により形成されている。
【００３６】
表面処理システム１は、上述の排気ファン９（以下、第１排気ファン９ともいう）とは別に、第１オゾンガス緩衝室１１及び第２オゾンガス緩衝室１２を負圧に保つための排気ファン９２（以下、第２排気ファン９２ともいう）を備えている。表面処理システム１では、稼働中において、第２排気ファン９２によって、第１オゾンガス緩衝室１１内及び第２オゾンガス緩衝室１２内が常に負圧に保たれる。よって、表面処理システム１では、オゾン槽入口扉３１が開いたときに、表面処理室２内に存在していたオゾンガスが第１オゾンガス緩衝室１１内に流入しても第２排気ファン９２によって第１オゾンガス緩衝室１１から排気される。これにより、表面処理システム１では、オゾンが第１オゾンガス緩衝室１１を通過して表面処理システム１の外へ漏れるのを抑制できる。
【００３７】
第２オゾンガス緩衝室１２は、表面処理室２からワーク１０１を出すときに表面処理室２から漏れ出るオゾンガスを表面処理システム１の外に出さないようにするために設けられている。第２オゾンガス緩衝室１２は、表面処理室２の処理後室として設けられている。第２オゾンガス緩衝室１２のうちオゾンに曝される可能性のある部位は、耐オゾン性を有する材料によって形成されている。
【００３８】
第２オゾンガス緩衝室１２は、負圧状態に減圧可能である。第２オゾンガス緩衝室１２の大きさは、ワーク１０１を載せたステージ１０２を収納可能な大きさである。表面処理システム１は、開位置と閉位置との間で移動可能な扉３２（以下、オゾン槽出口扉３２ともいう）を備える。オゾン槽出口扉３２の開位置は、表面処理室２内と第２オゾンガス緩衝室１２内とを連通させる（つなげる）位置である。オゾン槽出口扉３２の閉位置は、表面処理室２内と第２オゾンガス緩衝室１２内とを仕切る位置である。表面処理システム１では、オゾン槽出口扉３２を閉位置から開位置に移動させることにより、ワーク１０１を載せたステージ１０２を第１取出装置（図示せず）によって表面処理室２内から第２オゾンガス緩衝室１２内へ移動させることが可能となる。表面処理システム１では、オゾン槽出口扉３２が開いたときに、表面処理室２内に存在していたオゾンガスが第２オゾンガス緩衝室１２内に流入しても第２排気ファン９２によって第２オゾンガス緩衝室１２から排気される。これにより、表面処理システム１では、オゾンガスが第２オゾンガス緩衝室１２を通過して表面処理システム１の外へ漏れるのを抑制できるようになっている。
【００３９】
表面処理システム１では、第１排気ファン９及び第２排気ファン９２の各々の耐熱温度は、例えば、１５０℃である。表面処理システム１では、第１排気ファン９の周波数と第２排気ファン９２の周波数とを異ならせてある。より詳細には、表面処理システム１では、第１排気ファン９の周波数を４０Ｈｚ、第２排気ファン９２の周波数を４５Ｈｚとしてある。第１排気ファン９及び第２排気ファン９２の各々の周波数は、表面処理システム１において、オゾン槽入口扉３１の開閉時に、第１オゾンガス緩衝室１１に必要な負圧を確保し、かつオゾン槽出口扉３２の開閉時に、第２オゾンガス緩衝室１２に必要な負圧を確保する観点から、３０Ｈｚよりも高い周波数であるのが好ましい。また、第１排気ファン９及び第２排気ファン９２の各々の周波数は、表面処理システム１において、オゾン槽入口扉３１、オゾン槽出口扉３２それぞれを安定して開閉できるようにする観点から、５５Ｈｚ未満であるのが好ましい。なお、オゾン槽入口扉３１及びオゾン槽出口扉３２の各々は、シリンダを含む駆動装置によって開閉される。
【００４０】
表面処理システム１は、内部空間が表面処理室２の複数のオゾン排気口２３に連通する（つながる）排気ダクト２７と、複数のオゾン排気口２３及び排気ダクト２７を介して排出されるオゾンガスを分解するオゾン分解装置Ｂ１と、を備えている。表面処理システム１では、オゾン分解装置Ｂ１から排気される気体が第１排気ファン９を通るようになっている。表面処理システム１では、オゾン分解装置Ｂ１を備えることにより、０．０５ｐｐｍよりも高濃度のオゾンガスが第１排気ファン９に到達しないようになっている。これにより、表面処理システム１では、第１排気ファン９から０．０５ｐｐｍよりも高濃度のオゾンガスが排出されるのを防止することが可能となる。なお、日本では、昭和６０年に日本産業衛生学会が、「作業環境のオゾン濃度は、１日８時間の労働環境下で０．１ｐｐｍ」と勧告している。また、平成１７年に経済産業省が主体となり、“オゾン利用に関する安全基準”を作成しており、その安全基準では、「オゾン発生装置が発生する最大オゾン濃度においても、大気中へ排出する気体のオゾン濃度は０．４ｐｐｍ以下とすること。」、「排出口は排気ガスを速やかに拡散でき、人が直接暴露しない位置に設けること。」としている。表面処理システム１では、第１排気ファン９から０．０５ｐｐｍよりも高濃度のオゾンガスが排出されるのを防止することができる。
【００４１】
また、表面処理システム１は、第２排気ファン９２の上流側に、オゾン分解装置Ｂ１（以下、第１オゾン分解装置Ｂ１ともいう）と同様のオゾン分解装置Ｂ２（以下、第２オゾン分解装置Ｂ２ともいう）を備えている。第２オゾン分解装置Ｂ２の構成は、第１オゾン分解装置Ｂ１の構成と同じである。第２オゾン分解装置Ｂ２は、第１オゾンガス緩衝室１１及び第２オゾンガス緩衝室１２から排気されるオゾンガスを分解する点で、第１オゾン分解装置Ｂ１と相違する。
【００４２】
第１オゾン分解装置Ｂ１及び第２オゾン分解装置Ｂ２の各々は、図２に示すように、熱分解器７と、冷却器８と、を備える。熱分解器７は、オゾンガスを熱分解する。冷却器８は、熱分解器７から排出される気体を外気の混合によって冷却する。第１排気ファン９は、第１オゾン分解装置Ｂ１の冷却器８の下流側に配置されている。第２排気ファン９２は、第２オゾン分解装置Ｂ２の冷却器８の下流側に配置されている。
【００４３】
熱分解器７は、筐体７０と、電熱ヒータ７５と、セラミックフォーム７６と、第１ガラスウール７７と、第２ガラスウール７８と、を備える。筐体７０は、例えば、ＳＵＳにより形成されている。
【００４４】
筐体７０は、内筒体７１と、外筒体７２と、下壁７３と、上壁７４と、を有する。内筒体７１は、下開口７１１及び上開口７１２を有する。外筒体７２は、下開口７２１及び上開口７２２を有し、内筒体７１を囲むように配置されている。下壁７３は、外筒体７２の下開口７２１を塞いでいる。上壁７４は、外筒体７２の上開口７２２を塞いでいる。下壁７３は、内筒体７１内に連通するオゾンガス導入孔７３３を有する。筐体７０では、内筒体７１の上端縁と上壁７４との間に、外筒体７２と内筒体７１との間の空間と内筒体７１内とを連通させる（つなげる）ための隙間がある。外筒体７２は、上端と下端との間において外筒体７２内と冷却器８とを連通させる（つなげる）排気孔７２５を有する。
【００４５】
電熱ヒータ７５は、内筒体７１内に配置されている。電熱ヒータ７５は、筐体７０の外にある電源ユニット等から通電されることにより、発熱する。
【００４６】
セラミックフォーム７６は、外筒体７２と内筒体７１との間の空間に配置されている。セラミックフォーム７６は、円筒状に形成されている。セラミックフォーム７６は、多孔質体のセラミックであり、蓄熱の効果と気体の拡散の効果とを担っている。要するに、セラミックフォーム７６は、電熱ヒータ７５で発生した熱を蓄熱する機能と、気体の通過時間を長くする機能と、を有する。セラミックフォーム７６の材料は、例えば、アルミナであるが、これに限らず、例えば、ジルコニア等でもよい。表面処理システム１では、熱分解器７において蓄熱効果及び整流効果を得てかつ圧力損失を抑制する観点から、セラミックフォーム７６の空孔率が８０〜９０％であるのが好ましい。表面処理システム１では、第１オゾンガス緩衝室１１及び第２オゾンガス緩衝室１２の各々を負圧に保つことが肝要であり、余計な圧力損失を少なくするのが好ましい。これに対して、表面処理システム１では、第２ガス分解装置Ｂ２が熱分解器７を備えていることにより、熱交換器によってオゾンを熱分解する場合と比べて、圧力損失を低減することが可能である。このため、表面処理システム１では、表面処理室２の圧力上昇を抑制することが可能となり、結果的に、第１オゾンガス緩衝室１１及び第２オゾンガス緩衝室１２の各々の圧力上昇を抑制することが可能となる。熱分解器７では、セラミックフォーム７６を備えることにより、セラミックボールを用いる場合に比べて、空孔率を高くでき、圧力損失を小さくすることが可能となる。
【００４７】
第１ガラスウール７７は、セラミックフォーム７６と内筒体７１との間の間隙を埋めるために、セラミックフォーム７６と内筒体７１との間に介在している。これにより、熱分解器７では、オゾンガスを含む空気の一部がセラミックフォーム７６と内筒体７１との間の間隙を比較的速い速度で通過するのを抑制することが可能となり、オゾンガスをより効率的に熱分解することが可能となる。
【００４８】
第２ガラスウール７８は、セラミックフォーム７６と外筒体７２との間の間隙を埋めるために、セラミックフォーム７６と外筒体７２との間に介在している。これにより、熱分解器７では、オゾンガスを含む空気の一部がセラミックフォーム７６と外筒体７２との間の間隙を比較的速い速度で通過するのを抑制することが可能となり、オゾンガスをより効率的に熱分解することが可能となる。
【００４９】
オゾンの分解反応は、２Ｏ3→３Ｏ2の化学式で表される。この分解反応は、常温・常圧下でも進むが、高温・高圧であればより促進される。関西オゾン研究会が報告している「気体オゾンの自己分解速度実測値」によると、気体オゾンの半減期と温度とに関係があるとしている。ここにおいて、温度と、オゾンガスの濃度を２００００ｐｐｍから０．０５ｐｐｍまで減少させるのに必要な目安時間との関係は、１２０℃：２７時間、２５０℃：１８秒、３００℃：１．８秒、４００℃：０．３６秒である。本願発明者らは、これらの数値を参考にして、熱分解器７における気体（空気等）の通過時間が３秒〜５秒程度となり、電熱ヒータ７５の温度を３３０℃〜４５０℃にできるように熱分解器７を設計した。このように設計された熱分解器７を備えた第１オゾン分解装置Ｂ１では、例えば、電熱ヒータ７５の温度を４１０℃として動作させることにより、オゾンガスの濃度を２００００ｐｐｍから０．０５ｐｐｍまで減少させることができる。なお、熱分解器７の立ち上げ時に必要な暖機運転時間は例えば４０分程度であり、立ち下げ時に必要な冷却時間は例えば６０分程度である。
【００５０】
表面処理システム１では、第１オゾン分解装置Ｂ１及び第２オゾン分解装置Ｂ２においてオゾンを熱分解するので、オゾンを分解するためにオゾン分解触媒（例えば、カロライト等）を用いる場合に比べて信頼性の向上を図ることが可能となる。より詳細には、表面処理システム１では、湿度や他のガス（例えば、オゾン発生器４でオゾンを発生させるときに生成されてしまうＮＯx等）の影響を受けにくく、安定的にオゾンを分解することができる。
【００５１】
オゾンの分解のためには、電熱ヒータ７５の温度がより高いほうが有利である。しかしながら、第１オゾン分解装置Ｂ１及び第２オゾン分解装置Ｂ２の各々では、下流側の第１排気ファン９及び第２排気ファン９２の耐熱温度が熱分解器７の電熱ヒータ７５の温度よりも低温（ここでは、１５０℃）であるので、上述の冷却器８を備えている。
【００５２】
第１オゾン分解装置Ｂ１及び第２オゾン分解装置Ｂ２の各々の冷却器８は、熱分解器７の排気孔７２５から排気された空気に外気を混合することで熱分解器７からの空気の冷却を行う。これにより、表面処理システム１では、第１排気ファン９及び第２排気ファン９２の熱負荷を低減することが可能となる。冷却器８は、熱分解器７の排気孔７２５から排気された空気が導入される冷却用配管８１を備える。冷却用配管８１は、熱分解器７の排気孔７２５に連通している流入孔８２５を有する。冷却用配管８１は、Ｕ字状に形成されている。冷却用配管８１は、第１端及び第２端を有する。冷却用配管８１の第１端は、冷却器８に外気（例えば、工場用エア）を供給するためのエア供給管８５につながっている。冷却用配管８１の第２端は、第１排気ファン９又は第２排気ファン９２につながっている。冷却用配管８１において流入孔８２５は、第１端と第２端との間にある。冷却用配管８１に沿った方向において、流入孔８２５と第１端との距離は、流入孔８２５と第２端との距離よりも短い。表面処理システム１は、エア供給管８５の途中に設けたダンパ８６を備えている。これにより、表面処理システム１では、冷却器８に供給される外気の流量をダンパ８６で調整することができる。ダンパ８６の開度は、表面処理室２の圧力の上昇を抑制する観点から、例えば１５％に設定してある。第２オゾン分解装置Ｂ２において冷却器８に供給される外気の流量を調整するダンパ８６の開度は、第１オゾンガス緩衝室１１及び第２オゾンガス緩衝室１２を所望の負圧状態に保つ観点から、例えば５％に設定してある。表面処理システム１では、冷却用配管８１の第１端に設けた第１オリフィス８２と第２端に設けた第２オリフィス８３とを用いて混合後エアの差圧を測定し、差圧に基づいて熱分解器７からの空気の流量を求めることができるようになっている。表面処理システム１では、熱分解器７が断熱材により覆われているのが好ましい。また、表面処理システム１では、冷却器８が熱分解器７とは別に断熱材により覆われているのが好ましい。
【００５３】
また、表面処理システム１は、表面処理室２において表面処理された多孔質セラミックス１０の開気孔１０ｂ（図４Ｄ参照）内等に残存するオゾンを除去するために、図１Ｂに示すように、熱処理室５と、熱風発生器６と、を有する。熱処理室５は、熱風の給気用の熱風給気口５２及び熱風の排気用の熱風排気口５３を有する。熱風発生器６は、熱風を熱風給気口５２から熱処理室５へ給気する。熱風の温度は、例えば２００℃であるが、これに限らず、オゾンを効率的に熱分解できる温度であればよく、例えば、１８０℃以上であればよい。また、熱風による処理時間（熱風の通風時間）は、例えば、２分以上であるのが好ましい。熱風の通風時間については、熱処理室５において多孔質セラミックス１０のオゾン除去だけでなく多孔質セラミックス１０をより乾燥させる観点から、例えば、１２分以上であるのが好ましく、多孔質セラミックス１０に水酸基（ＯＨ-）等の親水基を残存させる観点から、例えば１５分程度とすればよい。
【００５４】
熱処理室５は、熱風給気口５２及び熱風排気口５３のそれぞれを複数（ここでは、３つ）有する。複数の熱風給気口５２は、熱処理室５内におけるワーク１０１の移動方向において略等間隔で並んでいる。複数の熱風給気口５２と複数の熱風排気口５３とは一対一に対応している。対応する熱風給気口５２と熱風排気口５３とは、上下方向において対向している。対応する熱風給気口５２と熱風排気口５３とでは、上下方向において、熱風給気口５２のほうが熱風排気口５３の上方にある。表面処理システム１では、熱処理室５の複数の熱風給気口５２から熱処理室５内へ熱風を供給しつつ、熱処理室５の複数の熱風排気口５３から熱処理室５内の熱風を排気させる。要するに、表面処理システム１では、熱風を多孔質セラミックス１０の直上から多孔質セラミックス１０に噴き付ける一方で、多孔質セラミックス１０の直下から熱風を排気する。これにより、表面処理システム１では、多孔質セラミックス１０内部に熱風をより積極的に通風させて多孔質セラミックス１０の残留オゾンを熱分解することができる。また、表面処理システム１では、表面処理室２内において複数のワーク１０１に対して熱処理を行うことができる。熱処理室５の熱風排気口５３は、第３オゾン分解装置Ｂ３を介して排気ダクト（図示せず）とつながっている。第３オゾン分解装置Ｂ３の構成は、第１オゾン分解装置Ｂ１の構成と同じである。
【００５５】
表面処理システム１では、表面処理室２においてオゾンによる表面処理が行われた後の多孔質セラミックス１０に熱風が通風されるので、多孔質セラミックス１０に残留しているオゾンを熱分解によって除去することが可能となる。これにより、表面処理システム１では、多孔質セラミックス１０を真空チャンバ内に入れて真空引きすることでオゾンを除去する場合と比べて、タクトタイムの短縮を図ることが可能となる。また、表面処理システム１では、耐オゾン性を有する真空チャンバが不要なので、低コスト化を図ることが可能となる。また、表面処理システム１では、真空引きが不要なので、単位時間当たりの処理能力を大きくしたい場合等に特に有利である。
【００５６】
表面処理システム１は、図３に示すように、ワーク１０１の投入／取出部１２０と、第１搬送装置１３０と、第２搬送装置１４０と、第２プッシャ（図示せず）と、第３搬送装置１５０と、重量測定部１６０と、を更に備えている。なお、図３中の白抜きの矢印は、ワーク１０１の移動方向を示している。
【００５７】
ワーク１０１の投入／取出部１２０では、ロボットによって、表面処理を行う前のワーク１０１の投入、表面処理及び熱処理が終了したワーク１０１の取り出しが行われる。
【００５８】
第１搬送装置１３０は、投入／取出部１２０において投入されたワーク１０１を第１オゾンガス緩衝室１１の前まで移動させる第１移動機構と、第１移動機構を囲む筒状の第１外壁と、を含む。表面処理システム１は、第１搬送装置１３０の第１外壁内と第１オゾンガス緩衝室１１内とを連通させる（つなげる）開位置と、第１外壁内と第１オゾンガス緩衝室１１内とを仕切る閉位置と、の間で移動可能な扉３０（以下、オゾン槽入口側扉３０ともいう）を備えている。表面処理システム１では、オゾン槽入口側扉３０が開いている期間とオゾン槽入口扉３１が開いている期間とが重ならないようになっている。
【００５９】
第２搬送装置１４０は、第２オゾンガス緩衝室１２内のワーク１０１を熱処理室５の前まで移動させる第２移動機構と、第２移動機構を囲む筒状の第２外壁と、を含む。表面処理システム１は、第２オゾンガス緩衝室１２内と第２搬送装置１４０の第２外壁内とを連通させる開位置と、第２オゾンガス緩衝室１２内と第２外壁内とを仕切る閉位置と、の間で移動可能な扉３３（以下、オゾン槽出口側扉３３ともいう）を備えている。表面処理システム１では、オゾン槽出口扉３２が開いている期間とオゾン槽出口側扉３３が開いている期間とが重ならないようになっている。
【００６０】
また、表面処理システム１は、第２外壁内と熱処理室５内とを連通させる開位置と、第２外壁内と熱処理室５内とを仕切る閉位置と、の間で移動可能な扉３４（以下、熱処理室入口扉３４ともいう）を備えている。表面処理システム１では、熱処理室入口扉３４を閉位置から開位置に移動させ、熱処理室５の前にあるワーク１０１を載せたステージ１０２を第２プッシャによって押すことにより、ワーク１０１を載せたステージ１０２を第２外壁内から熱処理室５内へ移動させることが可能となる。第２プッシャは、例えば、ＳＵＳ３０４により形成されている。
【００６１】
第３搬送装置１５０は、ワーク１０１を載せたステージ１０２を熱処理室５から取り出すための第２取出装置（図示せず）と、第２取出装置を囲む筒状の第３外壁と、を含む。表面処理システム１は、熱処理室５内と第３外壁内とを連通させる（つなげる）開位置と、熱処理室５内と第３外壁内とを仕切る閉位置と、の間で移動可能な扉３５（以下、熱処理室出口扉３５ともいう）を備えている。表面処理システム１では、熱処理室入口扉３４が開いている期間と熱処理室出口扉３５が開いている期間とが重ならないようになっている。
【００６２】
表面処理システム１は、第３搬送装置１５０とワーク１０１の投入／取出部１２０との間に、重量測定部１６０を備えている。重量測定部１６０は、熱処理後のワーク１０１の重量を測定する。これにより、表面処理システム１によって表面処理が行われたワーク１０１に対して触媒を担持させる触媒担持工程を行った場合等に、ワーク１０１の重量差に基づいて、担持されている触媒の重量、触媒の担持の有無等を確認することが可能となる。
【００６３】
表面処理システム１は、コントローラ（図示せず）を備えているのが好ましい。コントローラは、第１プッシャ、第１取出装置、各電熱ヒータ７５の目標温度、第１排気ファン９の目標周波数、第２排気ファン９２の目標周波数、各ダンパ８６の開度等を直接的又は間接的に制御する。コントローラは、例えば、コンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成されている。表面処理システム１では、稼働中に、表面処理室２及び熱処理室５等の設置されている室内に人が居なくてもいいようになっている。
【００６４】
以上説明した表面処理システム１を利用する表面処理方法では、表面処理室２等を利用して表面処理工程が行われ、熱処理室５等を利用してオゾン除去工程が行われ、熱分解器７を利用して熱分解工程が行われ、冷却器８等を利用して冷却工程が行われる。ここにおいて、表面処理工程では、開気孔１０ｂを含む多孔質セラミックス１０に加圧されたオゾンガスを通風させることで多孔質セラミックス１０を表面処理する。オゾン除去工程では、多孔質セラミックス１０に熱風を通風させることで多孔質セラミックス１０に残留しているオゾンを除去する。熱分解工程では、表面処理工程で用いたオゾンガスを加熱して熱分解する。冷却工程では、熱分解工程によって生成された空気を外気と混合させて冷却する。
【００６５】
多孔質セラミックス１０の酸化度合は、例えば、オゾンガスによる表面処理（酸化）を行っていないリファレンス用のワーク１０１、オゾンガスによる表面処理（酸化）を行ったワーク１０１のそれぞれを裁断して、走査型電子顕微鏡のエネルギー分散型Ｘ線分光モードによる元素分析を行うことによって定量的に評価することができる。この評価方法では、表面処理を行っていないワーク１０１における多孔質セラミックス１０の分析領域の酸素原子の個数と、表面処理を行ったワーク１０１における多孔質セラミックス１０の分析領域の酸素原子の個数との差が大きいほど酸化度合が大きくなる。
【００６６】
上記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００６７】
例えば、多孔質セラミックス１０は、ＳｉＣセラミックスであるが、これに限らず、例えば、コージェライトセラミックス等でもよい。
【００６８】
また、多孔質セラミックス１０は、触媒セラミックフィルタ用のフィルタ基材に限らず、例えば、他の用途のフィルタ、吸着部材、触媒担持体等に用いられるものでもよい。したがって、多孔質セラミックス１０の形状も上述の格子状の形状に限らない。多孔質セラミックス１０の形状によっては、表面処理後の多孔質セラミックス１０の濡れ性を水接触角によって評価してもよい。
【００６９】
また、多孔質セラミックス１０に対するオゾンガスの通風量は、５Ｌ／ｍｉｎに限らない。多孔質セラミックス１０に対するオゾンガスの通風量は、例えば、４Ｌ／ｍｉｎ〜６Ｌ／ｍｉｎであるのが好ましい。
【００７０】
本実施形態における表面処理方法は、開気孔１０ｂを含む多孔質セラミックス１０に加圧されたオゾンガスを通風させることで多孔質セラミックス１０を表面処理する表面処理工程と、多孔質セラミックス１０に熱風を通風させることで多孔質セラミックス１０に残留しているオゾンを除去するオゾン除去工程と、を備える。これにより、表面処理方法では、多孔質セラミックス１０の表面処理による酸化のむらを抑制することが可能となる。
【００７１】
この表面処理方法において、表面処理工程では、オゾンガスの濃度が５０００ｐｐｍ〜２００００ｐｐｍであり、オゾンガスの通風量が４Ｌ／ｍｉｎ〜６Ｌ／ｍｉｎであるのが好ましい。これにより、表面処理方法では、タクトタイムの短縮を図れる。
【００７２】
この表面処理方法において、オゾン除去工程では、熱風の温度が１８０℃以上であり、熱風を通風させる時間が２分以上であるのが好ましい。これにより、表面処理方法では、表面処理工程を行った後に多孔質セラミックス１０に残留しているオゾンを、オゾン除去工程において、熱風によって除去することが可能となる。よって、表面処理方法では、オゾン除去工程において多孔質セラミックス１０を真空チャンバ内に入れて真空引きすることでオゾンを除去する場合と比べて、タクトタイムの短縮を図ることが可能となる。
【００７３】
この表面処理方法において、表面処理工程で用いたオゾンガスを加熱して熱分解する熱分解工程と、熱分解工程によって生成された空気を外気と混合させて冷却する冷却工程と、を備えるのが好ましい。これにより、表面処理方法では、熱分解工程によって、表面処理工程で用いたオゾンガスの濃度を０．０５ｐｐｍ未満とすることが可能となり、冷却工程によって、熱分解工程で加熱された空気を冷却することが可能となる。
【００７４】
この表面処理方法において、熱分解工程では、加熱温度が３３０℃〜４５０℃であるのが好ましい。これにより、表面処理方法では、タクトタイムの短縮化を図れる。
【００７５】
表面処理システム１は、オゾンガス緩衝室１１と、表面処理室２と、扉３１と、オゾン発生器４と、を備える。オゾンガス緩衝室１１は、負圧状態に減圧可能であり、開気孔１０ｂを含む多孔質セラミックス１０（多孔質セラミックス１０を有するワーク１０１）を負圧状態において投入可能である。表面処理室２は、多孔質セラミックス１０に対して表面処理を行うためのオゾンガスの給気用のオゾン給気口２２及びオゾンガスの排気用のオゾン排気口２３を有する。扉３１は、オゾンガス緩衝室１１と表面処理室２との間に設けられオゾンガス緩衝室１１内と表面処理室２内とを仕切る閉位置と連通させる（つなげる）開位置との間で移動可能である。オゾン発生器４は、加圧したオゾンガスをオゾン給気口２２から表面処理室２へ給気する。以上の構成により、表面処理システム１では、多孔質セラミックス１０の表面処理による酸化のむらを抑制することが可能となる。
【００７６】
この表面処理システム１において、熱処理室５と、熱風発生器６と、を更に備えるのが好ましい。熱処理室５は、多孔質セラミックス１０に残留しているオゾンを除去するための熱風の給気用の熱風給気口５２及び熱風の排気用の熱風排気口５３を有する。熱風発生器６は、熱風を熱風給気口５２から熱処理室５へ給気する。これにより、表面処理システム１では、多孔質セラミックス１０の表面処理による酸化のむらを抑制することが可能となる。
【００７７】
この表面処理システム１において、オゾン排気口２３から排気されたオゾンガスを熱分解する熱分解器７と、熱分解器７から排出される気体を外気の混合によって冷却する冷却器８と、冷却器８の下流側に配置されている排気ファン９と、を更に備える。熱分解器７は、筐体７０と、電熱ヒータ７５と、セラミックフォーム７６と、第１ガラスウール７７と、第２ガラスウール７８と、を備える。筐体７０は、内筒体７１と、外筒体７２と、下壁７３と、上壁７４と、を有する。内筒体７１は、下開口７１１及び上開口７１２を有する。外筒体７２は、下開口７２１及び上開口７２２を有し内筒体７１を囲むように配置されている。下壁７３は、外筒体７２の下開口７２１を塞いでいる。上壁７４は、外筒体７２の上開口７２２を塞いでいる。下壁７３は、内筒体７１内とオゾン排気口２３とを連通させるオゾンガス導入孔７３３を有する。筐体７０では、内筒体７１の上端縁と上壁７４との間に、外筒体７２と内筒体７１との間の空間と内筒体７１内とを連通させるための隙間がある。外筒体７２は、上端と下端との間において外筒体７２内と冷却器８とを連通させる排気孔７２５を有する。電熱ヒータ７５は、内筒体７１内に配置されている。セラミックフォーム７６は、内筒体７１と外筒体７２との間の空間に配置されている。第１ガラスウール７７は、セラミックフォーム７６と内筒体７１との間に介在している。第２ガラスウール７８は、セラミックフォーム７６と外筒体７２との間に介在している。これにより、表面処理システム１では、熱分解器７において、セラミックフォーム７６によって蓄熱効果を得ることが可能となり、また、表面処理システム１では、熱分解器７において、セラミックフォーム７６と第１ガラスウール７７と第２ガラスウール７８とで、気体の実効的な通過距離の延長効果を得ることが可能となる。よって、表面処理システム１では、熱分解器７において、オゾンガスをより効率良く熱分解することが可能となる。また、表面処理システム１では、熱分解器７により加熱された気体が高温のまま排気ファン９に到達するのを抑制することが可能となる。
【００７８】
この表面処理システム１では、セラミックフォーム７６の空孔率が８０〜９０％であるのが好ましい。これにより、表面処理システム１では、熱分解器７での圧力損失を抑制することが可能となる。
【００７９】
（変形例）
本変形例の表面処理システム１００では、図４Ａ〜４Ｄに示した多孔質セラミックス１０の開気孔１０ｂ内にオゾンガスを到達させるために、多孔質セラミックス１０を真空脱気してから、オゾンガスによる表面処理を行うことができるように構成されている。
【００８０】
より詳細には、表面処理システム１００は、表面処理室２０２と、真空ポンプ２３２と、真空弁２２６と、フィルタ２３９と、圧力計２４２と、酸素ガス源２０３と、オゾン発生器２０４と、レギュレータ２２０と、オゾン注入用の第１バルブ２２１と、レギュレータ調整用圧力計２１９と、オゾン注入用の第２バルブ２２９と、オゾン用排気弁２２７と、オゾン分解装置Ｂ４と、エア注入用バルブ２２２と、を備える。
【００８１】
表面処理室２０２は、真空チャンバである。表面処理室２０２の容積は、一例として、１３０Ｌである。表面処理室２０２の大きさは、複数（例えば、４つ）のワーク１０１（図４Ａ参照）を入れることが可能な大きさである。ワーク１０１は、多孔質セラミックス１０を有するフィルタ基材である。
【００８２】
表面処理室２０２は、複数（例えば、４つ）のオゾンガス給気口（図示せず）と、１つのオゾンガス排気口（図示せず）と、を有する。複数のオゾンガス給気口の配置は、一対一に対応する複数のワーク１０１の真上に位置するように決められている。オゾンガス排気口は、表面処理室２０２の底壁の中央にある。
【００８３】
真空ポンプ２３２は、表面処理室２０２内を真空排気するためのポンプである。真空ポンプ２３２は、メンテナンス等の観点から、ドライ真空ポンプであるのが好ましい。
【００８４】
真空弁２２６は、真空ポンプ２３２と表面処理室２０２のオゾンガス排気口との間に設けられる電磁弁である。真空弁２２６は、例えば、真空ポンプ２３２によって表面処理室２０２を真空排気するときに開かれ、真空排気を終えるときに閉じられる。
【００８５】
フィルタ２３９は、表面処理室２０２と真空弁２２６との間に配置されている。フィルタ２３９は、表面処理室２０２内から真空弁２２６へ粉体等が到達するのを防止するために設けられている。
【００８６】
圧力計２４２は、表面処理室２０２内の圧力を測定する圧力計である。圧力計２４２は、例えば、ピラニキャパシタンスダイヤフラムゲージである。
【００８７】
酸素ガス源２０３は、外気（空気）を原料として酸素ガスを発生するＰＳＡ（PressureSwing Adsorption）式の酸素ガス発生装置である。これにより、酸素ガス源２０３は、例えば、９５ｖｏｌ％以上の濃度の酸素をオゾン発生器２０４に供給する（送り込む）ことが可能である。
【００８８】
酸素ガス源２０３で発生した酸素ガスは、オゾン発生器２０４に供給される。オゾン発生器２０４は、酸素ガス源２０３から供給される酸素ガスを放電管に通すことでオゾンガスを生成する。
【００８９】
オゾン注入用の第１バルブ２２１は、オゾン発生器２０４と表面処理室２０２の複数のオゾンガス給気口との間に設けられている電磁弁である。
【００９０】
レギュレータ２２０は、オゾン発生器２０４と第１バルブ２２１との間に設けられている。レギュレータ２２０は、第１バルブ２２１を通るオゾンの流量を調整する。言い換えれば、レギュレータ２２０は、その絞り量によってオゾン発生器２０４から表面処理室２０２へ供給するオゾンの流量を調整する。
【００９１】
表面処理システム１００では、レギュレータ２２０の絞り量が、オゾン発生器２０４とレギュレータ２２０との間の配管内の圧力を測定するレギュレータ調整用圧力計２１９の測定結果に応じて変わるようになっている。
【００９２】
オゾン注入用の第２バルブ２２９は、オゾン発生器２０４と表面処理室２０２の複数のオゾンガス給気口との間に設けられている電磁弁である。第２バルブ２２９は、第１バルブ２２１及びレギュレータ２２０を迂回するように設けられている。
【００９３】
オゾン用排気弁２２７は、表面処理室２０２のオゾン排気口とオゾン分解装置Ｂ４との間に設けられている電磁弁である。オゾン用排気弁２２７は、表面処理室２０２からオゾン分解装置Ｂ４へオゾンを排気するときに開かれ、オゾン分解装置Ｂ４へオゾンを排気しないときに閉じられる。
【００９４】
表面処理システム１００では、オゾンガスによる表面処理中は、オゾンガスの給気／排気を例えば５Ｌ／ｍｉｎで常時行うようになっている。ここにおいて、「オゾンガスの給気」は、オゾン発生器２０４から表面処理室２０２へのオゾンガスの給気のことである。また、「オゾンガスの排気」は、表面処理室２０２からオゾン分解装置への排気のことである。表面処理システム１００では、表面処理室２０２内をエアからオゾンガスに置換した後、５Ｌ／ｍｉｎのオゾンガスをワーク１０１の直上からワーク１０１（の多孔質セラミックス１０）へ噴き付けるとともにオゾンガスの排気を行う表面処理を所定の処理時間（例えば、２５分）だけ行う。
【００９５】
オゾン分解装置Ｂ４は、例えば、動力不要のオゾン分解器である。オゾン分解装置Ｂ４は、オゾンガスが流入する流入口と、オゾンガスを分解することで生成された気体（空気等）を排出する排気口と、を有する。オゾン分解装置Ｂ４は、流入口がオゾン用排気弁２２７を介して表面処理室２０２につながっており、排気口が排気系統につながっている。
【００９６】
エア注入用バルブ２２２は、表面処理室２０２内をエアに置換するためのエアの供給路に設けられる電磁弁である。エア注入用バルブ２２２は、表面処理室２０２へエアを注入するときに開かれ、エアを注入しないときには閉じられる。
【００９７】
また、表面処理システム１００は、第１オゾン濃度計２３６と、第１オゾン濃度計用のポンプ（図示せず）と、３つの濃度計用バルブ２２３、２２４、２２５と、フィルタ２３４と、流量計２３５と、カバー２３０と、カバー用排気弁２２８と、第２オゾン濃度計２３８と、を更に備える。
【００９８】
第１オゾン濃度計２３６は、表面処理室２０２につながっており、表面処理室２０２内のオゾン濃度を測定する。
【００９９】
３つの濃度計用バルブ２２３、２２４、２２５は、表面処理室２０２と第１オゾン濃度計２３６との間に配置されている。３つの濃度計用バルブ２２３、２２４、２２５の各々は、電磁弁である。
【０１００】
フィルタ２３４は、表面処理室２０２内から第１オゾン濃度計２３６へ粉体等が到達するのを防止するために設けられている。
【０１０１】
流量計２３５は、オゾンの流量を計測できかつ制御可能なマスフローコントローラである。流量計２３５は、第１オゾン濃度計２３６でのオゾン濃度の測定のために第１オゾン濃度計２３６へ供給するオゾンの流量を制御する。
【０１０２】
カバー２３０は、表面処理システム１００の設置されている室内へオゾンが漏れるのを防止するための保護カバーである。カバー２３０は、耐オゾン性を有する材料により形成されている。
【０１０３】
カバー用排気弁２２８は、カバー２３０内を排気するための排気系統の電磁弁である。カバー用排気弁２２８は、真空ポンプ２３２が動作しているとき以外は開かれる。カバー用排気弁２２８は、真空ポンプ２３２の動作中は逆流防止のために閉じられる。
【０１０４】
第２オゾン濃度計２３８は、カバー２３０内における大気中のオゾンの濃度を測定する。
【０１０５】
表面処理システム１００は、操作表示装置（図示せず）と、制御装置（図示せず）と、を更に備えている。
【０１０６】
操作表示装置は、表示装置とタッチパッドとを含むタッチパネルを備え、ユーザインターフェイス（GUI：Graphic User Interface）として機能する。制御装置は、操作表示装置の表示装置に情報を出力し、操作表示装置のタッチパッドから入力される情報を受け付ける。
【０１０７】
操作表示装置には、必要に応じて様々な画面が表示される。操作表示装置は、専用でなくても、パーソナルコンピュータ等であってもよい。表面処理システム１００では、操作表示装置が、作業者等が操作可能な操作部を構成している。また、表面処理システム１００は、操作表示装置の代わりに、表示装置と操作装置とを個別に備えていてもよい。この場合、操作装置が、ユーザが操作可能な操作部を構成する。操作部は、種々のスイッチとタッチパネルとの少なくとも一方を備えていればよい。種々のスイッチには、例えば、表面処理システム１００の運転の開始を指示する押釦スイッチ、表面処理システム１００の運転の停止を指示する押釦スイッチ、緊急停止用の押釦スイッチ等が含まれている。
【０１０８】
制御装置は、操作表示装置との間で情報の入力及び出力を行うためのインターフェイス部を備える。制御装置は、真空ポンプ２３２、真空弁２２６、オゾン発生器２０４、レギュレータ２２０、第１バルブ２２１、第２バルブ２２９、オゾン用排気弁２２７、エア注入用バルブ２２２、第１オゾン濃度計２３６のポンプ、３つの濃度計用バルブ２２３、２２４、２２５、第２オゾン濃度計２３８及びカバー用排気弁２２８等の制御を行う。
【０１０９】
表面処理システム１００では、作業者等が操作表示装置を利用して、制御装置による制御内容等を設定できるように構成されている。これにより、表面処理システム１００では、作業者等が、表面処理システム１００での表面処理の条件等を適宜設定できるようになっている。
【０１１０】
以下、表面処理システム１００を用いた表面処理方法の一例の処理フローについて簡単に説明する。
【０１１１】
（１）第１ステップ
第１ステップでは、オゾン発生器４がオフ、第１バルブ２２１がオフ、第２バルブ２２９がオフ、真空ポンプ２３２がオフ、真空弁２２６が閉状態、オゾン用排気弁２２７が開状態、エア注入用バルブ２２２が開状態、濃度計用バルブ２２４が開状態、第１オゾン濃度計２３６のポンプがオンであることを確認する。
【０１１２】
（２）第２ステップ
第２ステップでは、表面処理室２０２の扉を開けて表面処理室２０２内の処理台上に多孔質セラミックス１０を有するワーク１０１を載せてから、処理台を表面処理室２０２内に戻し、表面処理室２０２の扉を閉める。
【０１１３】
（３）第３ステップ
第３ステップでは、多孔質セラミックス１０の脱気のために、表面処理室２０２内の真空度が所定真空度（例えば、１００Ｐａ）になるまで表面処理室２０２内の真空引きを行う。より詳細には、第３ステップでは、オゾン用排気弁２２７を閉状態、エア注入用バルブ２２２を閉状態、濃度計用バルブ２２４を閉状態、第１オゾン濃度計２３６のポンプをオフとしてから、真空ポンプ２３２をオンし、真空弁２２６を開状態にすることにより、表面処理室２０２内の真空排気を開始し、表面処理室２０２内の真空度が所定真空度になるまで、真空排気を継続する。
【０１１４】
（４）第４ステップ
第４ステップでは、表面処理室２０２内にオゾンガスを注入する。より詳細には、第４ステップでは、真空弁２２６を閉状態にしてから、真空ポンプ２３２をオフし、オゾン発生器２０４をオンし、第１バルブ２２１を開状態にすることで、表面処理室２０２内へオゾンガスを注入し表面処理室２０２内をオゾンガスに置換する。ここにおいて、オゾンガスの濃度は、５０００ｐｐｍである。
【０１１５】
（５）第５ステップ
第５ステップでは、５Ｌ／ｍｉｎのオゾンガスを多孔質セラミックス１０の直上から噴き付け／排気を行う。第５ステップの処理時間は例えば２５分である。
【０１１６】
（６）第６ステップ
第６ステップでは、多孔質セラミックス１０に残留しているオゾンガスを脱気するために、表面処理室２０２内を真空排気する。より詳細には、第６ステップでは、表面処理室２０２内の真空度が１０００Ｐａになるまで真空排気を行ってから、真空排気を一旦停止し、表面処理室２０２内にエアを注入し、その後、表面処理室２０２内の真空度が１０００Ｐａになるまで表面処理室２０２の真空引きを行う。第１オゾン濃度計２３６によって表面処理室２０２内のオゾン濃度が０．４ｐｐｍ以下となったことを確認後、表面処理室２０２内にエアを注入して表面処理室２０２内を大気圧に戻す。
【０１１７】
（７）第７ステップ
第７ステップでは、表面処理室２０２の扉を開けて表面処理室２０２内の処理台からワーク１０１を取り出し、表面処理室２０２の扉を閉める。
【０１１８】
以上説明した表面処理システム１００を用いた表面処理方法では、タクトタイムの短縮化を図れる。例えば、熱酸化処理（大気酸化）の場合には、２４個のワーク１０１を一度に処理可能な大きさの焼成炉を利用し、酸化温度を１０００℃程度にする必要があり、昇温時間及び降温時間を含めると１６時間程度の処理時間を要していた。これに対して、表面処理システム１００を用いた場合には、４個のワーク１０１を５０分程度で処理することで、同等の酸化効果（酸化度合）を得ることができた。また、消費電力についても、焼成炉を用いた場合には、１３２ｋＷ／２４個であったのに対し、表面処理システム１００を用いた場合には、１ｋＷ／４個であった。
【０１１９】
また、上述の表面処理方法によって表面処理された多孔質セラミックス１０では、濡れ性が向上し、触媒を塗布した場合の均一性が向上し、セラミックフィルタの性能が向上した。
【０１２０】
表面処理システム１００を用いた表面処理方法では、オゾンガスの濃度を高くするほど、酸化度が増加する傾向及び酸化度のばらつきが小さくなる傾向にある。また、オゾンガスの濃度を高くするほど処理時間を短縮することが可能となる。
【０１２１】
多孔質セラミックス１０を表面処理するオゾンガスの濃度は、５０００ｐｐｍに限らないが、熱酸化に比べて酸化度を向上させる観点及び処理時間の短縮の観点から、４５００ｐｐｍ以上であるのが好ましい。
【符号の説明】
【０１２２】
１、１００  表面処理システム
２、２０２  表面処理室
２２  オゾン給気口
２３  オゾン排気口
３  酸素ガス源
４  オゾン発生器
５  熱処理室
５２  熱風給気口
５３  熱風排気口
６  熱風発生器
７  熱分解器
７１  内筒体
７１１  下開口
７１２  上開口
７２  外筒体
７２１  下開口
７２２  上開口
７３  下壁
７４  上壁
７５  電熱ヒータ
７６  セラミックフォーム
７７  第１ガラスウール
７８  第２ガラスウール
８  冷却器
９  排気ファン
１０  多孔質セラミックス
１０ｂ  開気孔
１１  オゾンガス緩衝室
３１  扉
１０１  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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