(57)【要約】【課題】親水皮膜形成方法に関するものであり、気化室表面に均一に親水皮膜を形成することを目的としている。【解決手段】処理溶液の遷移沸騰領域温度に加熱した基材に、親水材料を含有した処理溶液を注入し、溶媒を蒸発させ親水皮膜９を形成させることで、均一な親水皮膜を形成することが出来る。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遷移沸騰領域温度に加熱した基材に親水材料を含有した処理溶液を注入し溶媒を蒸発させることで前記基材表面に親水皮膜を形成する親水皮膜形成方法。
【請求項２】
処理溶液はセラミック材料をコロイド状態に分散した溶液とする請求項１記載の親水皮膜形成方法。
【請求項３】
処理溶液は溶媒をアルコールとする請求項１または２記載の親水皮膜形成方法。
【請求項４】
処理溶液に界面活性剤を添加し、処理溶液の表面張力を低下させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の親水皮膜形成方法。
【請求項５】
処理溶液を注入し溶媒を蒸発させた後、親水皮膜の焼結温度まで基材を加熱することを特徴とした請求項１〜４のいずれか１項記載の親水皮膜形成方法。
【請求項６】
処理溶液の遷移沸騰領域温度に加熱した基材に親水性材料を含有した溶液を注入し溶媒を蒸発させることで親水皮膜を形成する処理を複数回行うことを特徴とした請求項１〜５のいずれか１項記載の親水皮膜形成方法。
【請求項７】
ヒーターを埋設したベースと、前記ベースに形成した気化室と、前記気化室に水を供給するタンクを備え、請求項１〜６いずれか１項に記載した親水皮膜形成方法で前記気化室表面に親水皮膜を形成した蒸気発生装置。
【請求項８】
気化室は多孔質構造の金属体を有し、毛細管現象により前記金属体に水を吸引し蒸気を発生させる請求項７記載の蒸気発生装置。
【請求項９】
親水性材料はアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア等の金属酸化物を単独もしくは組み合わせて用いたセラミック材料とする請求項７または８記載の蒸気発生装置。
【請求項１０】
親水皮膜の厚みは５０μｍから１０００μｍとする請求項７〜９のいずれか１項記載の蒸気発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、親水皮膜の形成方法と、その親水皮膜形成方法を用いた蒸気発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸気発生装置は、気化室を形成したベースと、ベースに埋設されベースを加熱するヒータと、気化室表面に設けた親水皮膜と気化室を覆う蓋材と、気化室と蓋材を密着するシール材で構成されており、シール材は熱硬化性シリコーンを塗布後、気化室と蓋材を圧着し、ヒータを通電することで硬化させていた。親水皮膜の形成方法としては、蓋材組立前にスプレー塗装、刷毛塗りにより気化室表面に親水材料を塗布後乾燥させ親水皮膜を形成し蓋材を組み立てる方法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の蒸気発生装置は、シール材としての熱硬化性シリコーンを硬化させる際にシリコーンに含まれるシロキサンが発生し、親水皮膜表面に付着することで親水皮膜の親水性を阻害するという課題があった。そのため、ベースと蓋材を組立てた後、親水材料を含有した処理溶液を気化室に注入し溶媒を蒸発させることで気化室表面に親水皮膜を形成させる方法も用いられているが、処理温度によってはベースに注入した処理溶液が膜沸騰を起こし処理溶液と気化室表面の接触面積が減少し、均一に親水皮膜が形成されないという課題があった。
【０００４】
また、水との接触面積を大きくし気化能力を向上させるため気化室に金属多孔体を設けたものもあるが、金属多孔体は構造が複雑なため、スプレー塗装、刷毛塗りなど従来の皮膜形成方法では親水皮膜を形成できなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の親水皮膜形成方法は上記課題を解決するため、処理溶液が遷移沸騰を起こす温度に加熱した基材に、親水材料を含有した処理溶液を注入し溶媒を蒸発させ親水皮膜を形成させることで、均一な親水皮膜を形成することが出来る。またこの方法を用いた蒸気発生装置により、処理溶液が膜沸騰を起こし液滴化することを防止し、気化室に均一な親水皮膜を形成することが出来るので、蒸気発生量を増大させることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、処理溶液の遷移沸騰領域温度に加熱した基材に親水材料を含有した処理溶液を注入し溶媒を蒸発させることで、処理溶液が膜沸騰を起こし液滴化することを防止し、基材表面に均一な親水皮膜を形成することが出来る。
【０００７】
請求項２記載の発明は、処理溶液はセラミック材料をコロイド状態に分散した溶液とすることで、セラミック材料の分散状態がよくなるため均一な親水皮膜を形成することが出来る。
【０００８】
請求項３記載の発明は、処理溶液の溶媒をアルコールとすることで、短時間で溶媒を蒸発させることで処理時間を短縮することが出来るとともに、遷移沸騰領域の温度幅が広がり、処理工程での温度管理をしやすくすることが出来る。
【０００９】
請求項４記載の発明は、処理溶液に界面活性剤を添加することで、処理溶液の表面張力を低下させ気化室表面の濡れ性をよくすることが出来、均一な親水皮膜を形成することが出来る。
【００１０】
請求項５記載の発明は、処理溶液を注入し溶媒を蒸発させた後、親水皮膜の焼結温度まで基材を加熱することで、親水皮膜の密着性を高めることが出来る。
【００１１】
請求項６記載の発明は、処理溶液の遷移沸騰領域温度に加熱した気化室に親水性材料を含有した溶液を注入し溶媒を蒸発させ親水皮膜を形成する処理を複数回行うことで、細部にまで均一に親水皮膜を形成することが出来る。
【００１２】
請求項７記載の発明は、処理溶液の遷移沸騰領域温度に加熱した気化室に親水材料を含有した処理溶液を注入し溶媒を蒸発させ気化室表面に親水皮膜を形成させることで、処理溶液が膜沸騰を起こし液滴化することを防止し気化室に均一な親水皮膜を形成することが出来るので、蒸気発生量を増大させることができる。
【００１３】
請求項８記載の発明は、気化室に多孔質構造の金属体を有し、毛細管現象により前記金属体に水を吸引する構成とし、親水皮膜により金属体と水との接触角が小さくなり毛細管現象で吸引される水を増加することができ気化能力を向上することが出来る。
【００１４】
請求項９記載の発明は、親水性材料をアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア等の金属酸化物を単独もしくは組み合わせて用いたセラミック材料とすることで、親水性が良いと共に耐熱性の良い親水皮膜を得ることが出来る。
【００１５】
請求項１０記載の発明は、親水皮膜の厚みを５０μｍから１０００μｍとすることで、ベース材質の高い熱伝達を阻害しない親水皮膜を形成でき、気化性能を向上させることが出来る。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１７】
（実施例１）
本発明の第１の実施例について説明する。蒸気発生装置としてスチームアイロンベースの構成断面図を図１に示す。図１において、１はヒーター２を埋設したダイカスト用アルミ合金を鋳造したベース、３はベース１に形成した気化室、４は気化室３を覆う蓋材、５は気化室３と蓋材４をシールするシール材であり、６は蓋材４を固定するためのねじである。蓋材４には水タンク（図示せず）からの水を気化室３に供給するための滴下孔７が、ベース１には気化室３で気化した蒸気を噴出する蒸気噴出し孔８が設けられている。気化室３の表面にはアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア等の金属酸化物を単独もしくは組み合わせて用いたセラミック材料からなる親水皮膜９が形成されている。
【００１８】
親水皮膜９の形成方法としては、ベース１と蓋材４を組立てた後、ヒーター２に通電し加熱した気化室３に親水材料を含有した処理溶液を滴下孔７から注入し溶媒を蒸発させることで気化室表面に親水皮膜を形成させている。
【００１９】
親水皮膜の膜厚としては５０μｍ以上１０００μｍ以下が望ましく、膜厚が５０μｍよりも薄いと親水性能が低下し、親水皮膜はベースアルミ合金よりも熱伝達が劣るため親水皮膜の膜厚が１０００μｍよりも厚くなるとアルミ合金の高い熱伝達を阻害し、気化能力が低下する。
【００２０】
一般的な加熱面温度と加熱面に滴下した水滴の蒸発時間の関係を図２に示す。
【００２１】
加熱面温度が水滴の沸点より数十ｄｅｇ程度高い領域では核沸騰状態で蒸発し、蒸発時間は温度の上昇と共に短くなり、最大蒸発点温度で極小値を示す。加熱面温度がさらに上昇すると、膜沸騰状態となり蒸発時間は著しく長くなる。このような寿命曲線の形状は加熱面材質によって異なり、極大値は加熱面の熱伝導性が低いほど高温側にシフトする。一般にアルミ、ステンレス、銅などの金属面では、最大蒸発点から極大値に到る温度範囲は狭いといわれており、処理温度としては膜沸騰を起こさず、付着後多数個に分裂しそれら水滴がバウンスィングしながら消滅短時間で蒸発する遷移沸騰領域で処理を行うことで、より均一に親水皮膜を形成することが出来る。
【００２２】
具体的に、本発明の効果を実験で確認した。ダイカスト用アルミ合金ベースに蒸留水４ｍｌを注入し蒸発時間を測定すると、ベース温度１８０℃では水滴は分裂飛散し６０秒で蒸発したが、ベース温度２００℃、２２０℃、２４０℃では膜沸騰状態となり１８０秒経過後も水滴は消滅しなかった。また、コロイダルシリカ処理溶液を注入し親水皮膜の形成状態を確認した結果、１８０℃、２００℃で注入すると親水皮膜が形成されるが、２２０℃以上では処理溶液がスチーム噴出孔から漏れ落ち、親水皮膜が形成できなかった。
【００２３】
以上のように処理溶液の遷移沸騰領域温度に加熱した気化室に親水材料を含有した処理溶液を注入し溶媒を蒸発させ気化室表面に親水皮膜を形成させることで、処理溶液が膜沸騰を起こし液滴化することを防止し気化室に均一な親水皮膜を形成することが出来る。
【００２４】
また、親水性材料としてアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア等の金属酸化物を単独もしくは組み合わせて用いることで、親水性が良いと共に耐熱性の良い親水皮膜を得ることが出来、セラミック材料をコロイド状態に分散した溶液を用いることで、セラミック材料の分散状態がよくなるためさらに均一な親水皮膜を形成することが出来る。
【００２５】
また、親水性材料を含有した溶液に界面活性剤を添加することで、処理溶液の表面張力を低下させ気化室表面の濡れ性をよくすることが出来、均一な親水皮膜を形成することが出来る。
【００２６】
（実施例２）
本発明第２の実施例を図３に示す。実施例１と同一記号のものは同一の構造を有し説明を省略する。図３において本実施例のスチームアイロンは、気化室３内部に、表面に親水皮膜を形成した多孔質金属体１１を有している。多孔質金属体１１としては、ステンレス、銅、鋼などの金属多孔質焼結体を用い表面にはアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア等の金属酸化物を単独もしくは組み合わせて用いたセラミック材料からなる親水皮膜が形成されている。
【００２７】
上記構成において、多孔質金属体１１の毛細管現象により水を内部に吸引する際、親水皮膜が形成されることで、水との接触角が小さくなり毛細管現象で吸引される水を増加することができ気化能力を向上することが出来る。また、親水処理を行った多孔質構造の金属体を気化室に配設することで気化室表面に親水皮膜を形成する必要がなくなり、親水処理のためのベース加熱工程が不要となり効率よく組立を行うことが出来る。
【００２８】
また、処理溶液の遷移沸騰領域温度に加熱した気化室に親水性材料を含有した溶液を注入し溶媒を蒸発させ親水皮膜を形成する処理を複数回行うことで、複雑な構造であっても細部にまで均一に親水皮膜を形成することが出来る。
【００２９】
（実施例３）
つぎに第３の実施例について説明する。本実施例において親水性材料を含有する溶媒はイソプロピルアルコール、メタノール、シクロヘキサンなどのアルコールとしている。
【００３０】
溶媒としてアルコールを用いることで、短時間に溶媒を蒸発させることができ処理時間を短縮することが出来るとともに、沸点が低いため、低温でも遷移沸騰状態となり、遷移沸騰領域の温度幅が広がり、処理工程での温度管理をしやすくすることが出来る。
【００３１】
（実施例４）
つぎに第４の実施例について説明する。本実施例において親水皮膜の形成方法としては、ベースと蓋材を組立てた後、ヒーターに通電し処理溶液の遷移沸騰温度に加熱した気化室に親水材料を含有した処理溶液を注入し溶媒を蒸発させることで気化室表面に親水皮膜を形成させた後、さらにヒーターに通電し、親水皮膜の焼結温度まで気化室を加熱している。
【００３２】
親水皮膜として、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア等の金属酸化物を単独もしくは組み合わせて用いたセラミック材料を用いる場合には３００℃前後で焼結することで、親水皮膜の密着性が高まり皮膜の剥離、剥れが防止できる。
【００３３】
なお、各実施例では蒸気発生装置の一例としてスチームアイロンベースを例としたが、このほかにも蒸し機能付き調理器等にも利用が可能である。
【００３４】
【発明の効果】
上記したように本発明の親水皮膜形成方法によれば、処理溶液が膜沸騰を起こし液滴化することを防止し、基材表面に均一な親水皮膜を形成することが出来る。
【００３５】
またこの方法を用いた蒸気発生装置により、処理溶液が膜沸騰を起こし液滴化することを防止し、気化室に均一な親水皮膜を形成することが出来るので、蒸気発生量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における蒸気発生装置の断面構成図
【図２】加熱面温度と加熱面に滴下した水滴の蒸発時間の関係を示す図
【図３】本発明の実施例２における蒸気発生装置の断面構成図
【符号の説明】
１　ベース
２　ヒーター
３　気化室
４　蓋材
５　シール材
７　滴下孔
９　親水皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004129986.tif 000005