(57)【要約】【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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
2004073914.tif 000003
【図２】
2004073914.tif 000004
【図３】
2004073914.tif 000005
【図４】
2004073914.tif 000006
【図５】
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