污垢除去装置

技术领域

本发明涉及使用等离子体的污垢除去装置。

背景技术

在地板污垢中，特别是被称作鞋跟印记的附着在地板上的鞋的擦痕，由于鞋与地板的摩擦热而使鞋的成分与地板的成分一体化，因此难以除去。鞋跟印记的主要成分为聚氨酯和尼龙，现状是使用被称作抛光机的清扫机机械地切削地板表面或使用碱性洗涤剂化学地除去污垢。

[在先技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本特许第4188801号

发明内容

[发明要解决的课题]

在使用抛光机的情况下，存在较大地损伤地面的问题。另外，在使用碱性洗涤剂的情况下，存在需要进行使用后的洗涤剂的回收的问题。还提出了利用由等离子体产生装置生成的活性种对被清扫面进行净化的技术(例如，参照专利文献1)，但是在除去污垢所需的时间方面存在问题。

本公开提供一种提高污垢除去的效率的技术。

[用于解决技术课题的技术方案]

本公开的污垢除去装置包括：被设置为能够将前端部分配置于清扫对象的表面的附近的一对电极；以及为了在电极间产生沿着清扫对象的表面的沿面放电而向电极间供给电压的电压供给部。

[发明效果]

根据本公开，能够提高污垢除去的效率。

附图说明

图1是本公开的实施方式的清扫机的构成图。

图2A是表示附着于地面的污垢的示例的图。

图2B是表示通过实施方式1的清扫机对图2A所示的污垢照射等离子体60秒后的情况的图。

图2C是等离子体照射后的地面的SEM图像。

图3是表示施加的脉冲电压的波形的示例的图。

图4是表示施加于电极间的电压与火花放电的次数的关系的图。

图5是表示施加于电极间的电压与放电电流的关系的图。

图6是图5的局部的直方图。

图7是表示施加于电极间的电压与火花放电的次数的关系的图。

图8是表示施加于电极间的电压与放电电流的关系的图。

图9是表示施加于电极间的电压与火花放电的次数的关系的图。

图10是表示施加于电极间的电压与放电电流的关系的图。

图11是表示施加于电极间的电压与火花放电的次数的关系的图。

图12是表示施加于电极间的电压与放电电流的关系的图。

图13是表示施加于电极间的电压与火花放电的次数的关系的图。

图14是表示施加于电极间的电压与放电电流的关系的图。

图15A是表示条件(1)下的评价结果的图。

图15B是表示条件(2)下的评价结果的图。

图15C是表示条件(3)下的评价结果的图。

图15D是表示条件(4)下的评价结果的图。

图16A是表示条件(1)下的测定结果的图。

图16B是表示条件(2)下的测定结果的图。

图16C是表示条件(3)下的测定结果的图。

图16D是表示条件(5)下的测定结果的图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行详细说明。但是，有时省略不必要的详细说明。例如，有时省略已熟知的事项的详细说明或对实质上相同的构成的重复说明。

此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分地理解本公开而提供的，并不意味通过这些限定权利要求书所记载的主题。

(实施方式1)

以下，使用图1～图16D对实施方式1进行说明。

[1-1.构成]

图1表示本公开的污垢除去装置的实施方式的清扫机10的构成。清扫机10包括吸引部11、擦除部12、等离子体生成部20以及控制部30。

等离子体生成部20为了除去附着于地面1等清扫对象的鞋跟印记等污垢2，生成大气压等离子体并向清扫对象照射。等离子体生成部20包括一对电极21a、21b、电源22以及气体供给部23。

一对电极21a、21b被构成为能够使前端部分位于地面1的附近，以使得沿着清扫对象的地面1产生沿面放电。电源22对电极21a、21b施加用于在电极21a、21b之间产生沿面放电的高电压。气体供给部23向电极21a、21b之间供给用于生成等离子体的气体。通常，由于地面1的附近存在空气，因此在从气体供给部23不供给气体也能够除去污垢的情况下，清扫机10也可以不包括气体供给部23。

控制部30控制清扫机10的各构成。控制部30将电极21a和21b的前端部分以规定的间隔配置在距地面1规定的高度的位置。控制部30控制电源22，对电极21a与电极21b之间施加高电压，并且控制气体供给部23，将成为等离子体状态的气体供给到电极21a与电极21b之间。若电极21a与电极21b之间的电压超过某一界限，则在电极21a与电极21b之间产生放电。通过该放电，存在于电极21a与电极21b之间的气体成为等离子体状态，被照射到地面1。

鞋底等污垢以聚氨酯、尼龙等合成树脂为主要成分。行李箱的脚轮等污垢以包含乙烯、丙烯、丁二烯等的合成橡胶为主要成分。通过对这些污垢2照射等离子体，能够切断构成污垢2的分子的共价键、或切断构成污垢2的分子与构成地面的分子之间的化学键，从而使污垢2从地面剥离或气化。由此，能够在不损伤地面1的情况下，高效地在短时间内除去污垢2。由其他有机物等构成的污垢也是同样。

吸引部11吸引通过等离子体而从地面1剥落的污垢2。擦除部12擦除被等离子体分解的污垢2。由此，能够将污垢2从地面1除去。在被等离子体分解的污垢2在空气中被氧化，作为二氧化碳、一氧化碳、水蒸气等而气化的情况下，清扫机10也可以不包括吸引部11和擦除部12。另外，清扫机10也可以仅具有照射等离子体而使污垢2从地面1剥离的功能，吸引、擦除污垢2的功能也可以由其他清扫机等执行。在这种情况下，清扫机10也可以不包括吸引部11和擦除部12。

等离子体生成部20也可以在电极21a与电极21b之间产生spark(火花)放电。在这种情况下，电源22也可以通过对电极间施加脉冲高电压，从而在短时间内产生多次火花放电。由此，能够缩短除去污垢2所需要的时间，能够提高清扫的效率。

等离子体生成部20也可以在电极21a与电极21b之间产生电晕放电。在这种情况下，电极21a和电极21b也可以至少前端部分被形成为针状。在这种情况下，也能够缩短除去污垢2所需要的时间，能够提高清扫的效率。

图2A表示附着于地面1的污垢2的示例。图2B表示通过实施方式1的清扫机10对图2A所示的污垢2照射等离子体60秒后的情况。电极21a与电极21b之间的污垢2被除去。此外，确认了在从气体供给部23供给氩气的情况下，通过照射等离子体10秒，污垢2被除去。另外，用标签式温度计测定地面1上的等离子体的温度时，地面1的温度为50℃左右。因此，确认了并非通过热的作用而除去污垢2。图2C表示等离子体照射后的地面1的SEM图像。确认了在地面1上并没有由于等离子体的照射而受到损伤。

[1-2.动作]

关于以上这样构成的清扫机10，以下，说明其动作、作用。

若使用者向清扫机10指示开始清扫，则控制部30将电极21a和21b的前端部分以规定的间隔配置在距地面1规定的高度的位置。控制部30控制电源22，对电极21a与电极21b之间施加高电压，并且控制气体供给部23，将要成为等离子体状态的气体供给到电极21a与电极21b之间。若电极21a与电极21b之间的电压超过某一界限，则在电极21a与电极21b之间产生放电。通过该放电，存在于电极21a与电极21b之间的气体成为等离子体状态，被照射到地面1。若使用者向清扫机10指示结束清扫，则照射等离子体规定时间后，控制部30停止电压的施加以及气体的供给。

[实施例]

本发明人等进行了用于调查等离子体生成条件与污垢除去的性能的关系的实验。

将针状的电极21a和电极21b以隔着附着于地面1的污垢2的方式配置在污垢2的两侧，从电源22对电极间施加脉冲高电压。图3表示所施加的脉冲电压的波形的示例。将峰间电压以Vpp表示，脉冲宽度以Pw表示，周期以T表示。占空比以Pw/T表示。

图4表示将电极间距离设为10mm，将占空比设为10％，从气体供给部23未供给气体的情况下的、施加于电极间的电压与火花放电的次数的关系。施加电压越高，放电次数越多。

图5表示将电极间距离设为10mm，将占空比设为10％，从气体供给部23未供给气体的情况下的、施加于电极间的电压与放电电流的关系。偏差较大，但这是因为如图6所示存在异常值。大致上，施加电压越高，电流值越小。

图7表示将电极间距离设为5mm，将占空比设为10％，从气体供给部23未供给气体的情况下的、施加于电极间的电压与火花放电的次数的关系。在施加电压为42.6kVpp以下的情况下，施加电压越高则放电次数越多，但在施加电压为42.6kVpp以上的情况下，施加电压越高则放电次数越少。

图8表示将电极间距离设为5mm，将占空比设为10％，从气体供给部23未供给气体的情况下的、施加于电极间的电压与放电电流的关系。偏差较大，但这也是因为存在异常值。不依赖于施加电压，电流值为0～10A左右。

图9表示将电极间距离设为10mm，将占空比设为10％，从气体供给部23以20L/分供给空气的情况下的、施加于电极间的电压与火花放电的次数的关系。大致上，施加电压越高，放电次数越多。

图10表示将电极间距离设为10mm，将占空比设为10％，从气体供给部23以20L/分供给空气的情况下的、施加于电极间的电压与放电电流的关系。在施加电压为38kVpp以下的情况下，施加电压越高则电流值越大，但在施加电压为38kVpp以上的情况下，施加电压越高则电流值越小。

图11表示将电极间距离设为10mm，将占空比设为20％，从气体供给部23未供给空气的情况下的、施加于电极间的电压与火花放电的次数的关系。图12表示将电极间距离设为10mm，将占空比设为20％，从气体供给部23未供给空气的情况下的、施加于电极间的电压与放电电流的关系。火花放电的次数比将占空比设为10％的情况下更多。由于若使施加电压比40vKpp更高则地面会烧焦，因此对其以上的电压不进行测定。

图13表示将电极间距离设为10mm，将占空比设为30％，从气体供给部23未供给空气的情况下的、施加于电极间的电压与火花放电的次数的关系。图14表示将电极间距离设为10mm，将占空比设为30％，从气体供给部23未供给空气的情况下的、施加于电极间的电压与放电电流的关系。火花放电的次数比将占空比设为10％的情况下更多。由于若使施加电压比40vKpp更高则地面会烧焦，因此对其以上的电压不进行测定。

在以下条件下，对除去鞋跟印记的性能进行评价。对鞋跟印记照射等离子体60秒，通过对等离子体照射前后的鞋跟印记的图像进行解析，来评价像素值的变化率。变化率越大，则表示污垢被除去。

(1)电极间距离：10mm，占空比：10％，空气供给：无

(2)电极间距离：5mm，占空比：10％，空气供给：无

(3)电极间距离：10mm，占空比：20％，空气供给：无

(4)电极间距离：10mm，占空比：10％，空气供给：20L/分

图15A～15D分别表示(1)～(4)的条件下的评价结果。在任一条件下，大致在放电次数多的施加电压下，除去更多的污垢。考虑由于放电次数越多，对构成污垢的分子进行分解的机会增加，因此能够提高除去污垢的效率。另外，在从气体供给部23供给空气的(4)的条件下，除去最多的污垢。考虑由于若供给气体则等离子体的量增加，因此能够提高除去污垢的效率。

在以下条件下，使用非接触放射温度计测定距地面约20cm的距离的直径1cm内的最大温度。

(1)电极间距离：10mm，占空比：10％，空气供给：无

(2)电极间距离：5mm，占空比：10％，空气供给：无

(3)电极间距离：10mm，占空比：20％，空气供给：无

(5)电极间距离：10mm，占空比：30％，空气供给：无

图16A～16D分别表示(1)～(3)、(5)的条件下的测定结果。在条件(1)和(2)下，即使产生放电地面的温度也没有上升。确认了污垢并非是因温度的影响而被除去的，是由于等离子体的照射而被除去的。在条件(3)和(4)下，若使电压过高则地面的温度上升而烧焦。在这种情况下，通过从气体供给部23供给气体也能够冷却地面。

[1-3.效果等]

如上所述，在本实施方式中，清扫机10包括：被设置为能够将前端部分配置于清扫对象的地面1的附近的一对电极21a、21b；以及为了在电极21a、21b间产生沿着清扫对象的地面1的沿面放电而向电极21a、21b间供给电压的电源22。由此，能够缩短除去污垢所需要的时间，能够提高清扫的效率。

另外，在本实施方式中，清扫机10还包括向电极21a、21b间供给气体的气体供给部23。由此，能够缩短除去污垢所需要的时间，能够提高清扫的效率。

另外，在本实施方式中，清扫机10在电极21a、21b间产生火花放电或电晕放电。由此，能够缩短除去污垢所需要的时间，能够提高清扫的效率。

另外，在本实施方式中，电极21a、21b的前端部分具有针状的形状。由此，能够提高清扫的效率。

(其他实施方式)

如上所述，作为在本申请中公开的技术的例示，说明了实施方式1。但是，本公开的技术并不被限定于此，也能够适用于进行了变更、置换、附加、省略等的实施方式。另外，也能够将上述实施方式1中说明的各构成要素组合，作为新的实施方式。

在此，以下，例示其他实施方式。

在实施方式1中，主要说明了除去鞋跟印记的技术，但本公开的污垢除去装置也能够用于除去任意的污垢。

此外，上述实施方式是用于例示本公开的技术的方式，因此在权利要求书或其等同的范围内能够进行各种变更、置换、附加、省略等。

[工业可利用性]

本发明能够用于污垢除去装置。

[附图标记说明]

1 地面

10 清扫机

11 吸引部

12 擦除部

20 等离子体生成部

21a 电极

21b 电极

22 电源

23 气体供给部

30 控制部