JP2013147724A

JP2013147724A - 化成処理装置

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Publication number: JP2013147724A
Application number: JP2012011276A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Tomii; 雄一郎冨井; Shigehiko Matsunami; 茂彦松波; Mitsuru Uematsu; 充植松; Hiromichi Fukagawa; 広道深川
Original assignee: Sanshin Mfg Co Ltd; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp; Sanshin Mfg Co Ltd
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2032-01-23
Also published as: JP5858801B2

Abstract

【課題】化成処理装置のメンテナンスコストを抑制する。
【解決手段】化成処理槽１２には高さ位置の異なる複数の取出口５１〜５３が形成される。また、各取出口５１〜５３には取出配管５４〜５６および供給配管１３を介して濾過器１５が接続される。処理液ＬにアルミニウムスラッジＳａが多く含まれる場合には、下方の取出口５１から鉄スラッジＳｆを多く含む処理液Ｌが濾過器１５に供給される。一方、処理液中のアルミニウムスラッジＳａが少ない場合には、上方の取出口５３から鉄スラッジＳｆを少なく含む処理液Ｌが濾過器１５に供給される。このように、アルミニウムスラッジＳａや鉄スラッジＳｆの発生状況に影響されることなく、濾過器１５に供給する処理液Ｌに対して適切に鉄スラッジＳｆを混ぜることが可能となる。これにより、フィルタ材２３に対するアルミニウムスラッジＳａの固着を抑制することが可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ワークに化成被膜を形成する化成処理装置に関する。

鋼鈑等を用いて製造される車体等のワークには、化学的に安定な化成被膜を形成する化成処理が施されている。このような化成処理を施すことにより、ワークの防錆力や塗料密着力を高めることが可能となる。また、処理方式としては、処理液を溜めた処理槽にワークを沈めることにより、ワーク全体に化成被膜を形成するようにしたディップ方式が主流となっている。ところで、ワークに化成処理を施した処理液には、ワークを構成する鉄鋼材料やアルミニウム材料に由来するスラッジが生じることになる。このため、処理槽にはチューブラーフィルタ等の濾過器が接続されており、濾過器を用いて処理液からスラッジを除去するようにしている(例えば、特許文献１参照)。

特開２００３−３０６７７９号公報

また、濾過器は所定時間毎に処理液を逆流させる逆洗機能を有しており、フィルタ材からスラッジを除去して濾過器の処理能力を回復させるようにしている。しかしながら、例えばアルミニウム材料に由来するアルミニウムスラッジは、粘り気を有することからフィルタ材に対して固着し易く、フィルタ材を目詰まりさせる要因となる。このように、濾過器によって捕捉されるスラッジの種類によっては、濾過器内で処理液を逆流させた場合であっても、フィルタ材からスラッジを十分に除去することが困難となっていた。すなわち、フィルタ材の目詰まりを招くとともにフィルタ材の交換サイクルを早めることから、化成処理装置のメンテナンスコストを増大させてしまう要因となっていた。

本発明の目的は、化成処理装置のメンテナンスコストを抑制することにある。

本発明の化成処理装置は、ワークに化成被膜を形成する処理液が貯留される処理槽と、前記処理液からスラッジを除去する濾過器とを有し、前記処理槽には高さ位置の異なる複数の取出口が形成され、前記取出口の少なくとも１つから前記濾過器に前記処理液が供給されることを特徴とする。

本発明の化成処理装置は、前記濾過器は、前記処理液を濾材の一方側から他方側に流して前記濾材に前記スラッジを捕捉する濾過状態と、前記処理液を前記濾材の他方側から一方側に流して前記濾材から前記スラッジを除去する逆洗状態とに作動することを特徴とする。

本発明の化成処理装置は、前記処理液には前記スラッジとして鉄スラッジおよびアルミニウムスラッジが含まれることを特徴とする。

本発明によれば、処理槽に対して高さ位置の異なる複数の取出口を形成したので、濾過器に供給される処理液中のスラッジ種類やスラッジ量を調整することが可能となる。これにより、スラッジによる濾過器の目詰まりを抑制することができ、化成処理装置のメンテナンスコストを抑制することが可能となる。

化成処理工程を示す概略図である。本発明の一実施の形態である化成処理装置を示す概略図である。 (ａ)は濾過器の濾過状態を示す説明図であり、(ｂ)は濾過器の逆洗状態を示す説明図である。 (ａ)〜(ｃ)は化成処理槽から濾過器に対する処理液の供給状況を示すイメージ図である。 (ａ)〜(ｃ)は化成処理槽から濾過器に対する処理液の供給状況を示すイメージ図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は化成処理工程を示す概略図である。また、図２は本発明の一実施の形態である化成処理装置１０を示す概略図である。図１に示すように、ワークである車体１１に化成処理を施すため、化成処理工程には処理液Ｌを貯留するための化成処理槽(処理槽)１２が設置されており、化成処理槽１２の処理液Ｌにはリン酸亜鉛等の化成剤が含まれている。そして、車体１１に対して脱脂処理や表面調整処理を施した後に、車体１１を化成処理槽１２に沈めることにより、車体１１の素地面には化成被膜が形成されるようになっている。また、図２に示すように、化成処理槽１２の処理液Ｌからスラッジを除去するため、化成処理槽１２には供給配管１３および戻し配管１４を介して濾過器１５が接続されている。さらに、供給配管１３には、化成処理槽１２から濾過器１５に処理液Ｌを圧送する濾過ポンプ１６が設けられている。この濾過ポンプ１６を駆動することにより、化成処理槽１２と濾過器１５との間で処理液Ｌを循環させることが可能となる。

図２に示すように、チューブラーフィルタとも呼ばれる濾過器１５は、供給配管１３が接続される下側容器２０と、戻し配管１４が接続される上側容器２１とを備えている。下側容器２０と上側容器２１との間に設けられる仕切板２２には、底付き円筒形状のフィルタ材(濾材)２３が取り付けられている。また、下側容器２０にはドレン配管２４を介してドレンタンク２５が接続されており、上側容器２１にはエア配管２６を介して空気圧源２７が接続されている。さらに、供給配管１３にはバルブＶ１が設けられ、戻し配管１４にはバルブＶ２が設けられ、エア配管２６にはバルブＶ３が設けられ、ドレン配管２４にはバルブＶ４が設けられている。そして、バルブＶ１，Ｖ２を開いてバルブＶ３，Ｖ４を閉じることにより、濾過器１５を後述する濾過状態に制御することが可能となる。一方、バルブＶ１，Ｖ２を閉じてバルブＶ３，Ｖ４を開くことにより、濾過器１５を後述する逆洗状態に制御することが可能となる。なお、濾過器１５を濾過状態として作動させる場合には濾過ポンプ１６が駆動される一方、濾過器１５を逆洗状態として作動させる場合には濾過ポンプ１６が停止される。

ここで、図３(ａ)は濾過器１５の濾過状態を示す説明図であり、図３(ｂ)は濾過器１５の逆洗状態を示す説明図である。なお、図３(ａ)および(ｂ)には簡素化した濾過器１５が図示されている。図３(ａ)に白抜きの矢印で示すように、濾過器１５を濾過状態に制御した場合には、供給配管１３から濾過器１５を経て戻し配管１４に処理液Ｌが案内される。すなわち、処理液Ｌがフィルタ材２３の下側容器２０側(一方側)から上側容器２１側(他方側)に流されるため、フィルタ材２３の下側容器２０側に処理液中のスラッジＳを捕捉することが可能となる。なお、フィルタ材２３を通過して濾過された処理液Ｌは、戻し配管１４から化成処理槽１２に戻されるようになっている。

一方、図３(ｂ)に白抜きの矢印で示すように、濾過器１５を逆洗状態に制御した場合には、エア配管２６から濾過器１５の上側容器２１内に圧縮空気が供給される。このように、上側容器２１に圧縮空気を供給することにより、上側容器２１内の処理液Ｌがフィルタ材２３の上側容器２１側(他方側)から下側容器２０側(一方側)に逆向きに流されるため、フィルタ材２３からスラッジＳを除去することが可能となる。なお、フィルタ材２３から除去されたスラッジＳは、逆流する処理液Ｌと共にドレン配管２４を経てドレンタンク２５に案内された後に、後述するエクセラーフィルタ３２によって処理される。

図２に示すように、ドレンタンク２５には、スラッジ配管３０および共通配管３１を介してエクセラーフィルタ３２が接続されている。エクセラーフィルタ３２は、上ケース３３と下ケース３４とによって構成されるケース３５を備えている。上ケース３３には共通配管３１が接続されており、下ケース３４には戻し配管３６が接続されるとともにシリンダ機構３７が連結されている。また、エクセラーフィルタ３２の上ケース３３と下ケース３４との間にはロール状の濾紙３８が案内されている。さらに、共通配管３１には空気圧源２７から分岐するエア配管３９が接続されている。さらに、スラッジ配管３０にはスラッジポンプ４０およびバルブＶ５が設けられ、戻し配管３６にはバルブＶ６が設けられ、エア配管２６にはバルブＶ７が設けられている。

ドレンタンク２５に所定量の処理液Ｌが溜まると、シリンダ機構３７が作動して下ケース３４が上昇し、上ケース３３と下ケース３４とが密閉される。そして、バルブＶ５，Ｖ６を開くとともにバルブＶ７が閉じられ、スラッジポンプ４０が駆動される。これにより、上ケース３３から下ケース３４に向けてスラッジを含む処理液Ｌが流され、スラッジはケース３５内の濾紙３８上に積層される。その後、バルブＶ６，Ｖ７を開くとともにバルブＶ５が閉じられ、スラッジポンプ４０が停止される。これにより、上ケース３３から下ケース３４に向けて圧縮空気が供給されるため、ケース３５内に残存する処理液Ｌが戻し配管３６に押し流され、濾紙３８上には脱水されたスラッジが残される。そして、シリンダ機構３７によって下ケース３４が下降し、上ケース３３から下ケース３４が離れると、濾紙３８を巻き取りながらスクレーパ等によってスラッジＳが濾紙３８から剥離され、剥離されたスラッジＳが回収箱４１に回収される。なお、エクセラーフィルタ３２の戻し配管３６は化成処理槽１２に接続されており、ケース３５内から排出された処理液Ｌは化成処理槽１２に戻されることになる。

このような化成処理装置１０には、マイクロコンピュータ等によって構成される制御盤４２が設けられており、この制御盤４２からの指令信号に応じて、前述したバルブＶ１〜Ｖ７、濾過ポンプ１６、スラッジポンプ４０、シリンダ機構３７等が制御される。すなわち、濾過器１５やエクセラーフィルタ３２の作動状態は、制御盤４２からの指令信号によって自動的に制御されるようになっている。なお、図示する化成処理装置１０においては、制御盤４２からの指令信号によって、濾過器１５を濾過状態で連続運転しつつ所定時間毎に逆洗状態に切り換えるようにしているが、これに限られることはない。例えば、フィルタ材２３を通過する処理液Ｌの流量低下や下側容器２０内の圧力上昇が検出された場合には、フィルタ材２３の目詰まりが推定されることから、濾過器１５を濾過状態から逆洗状態に切り換えるようにしても良い。

これまで説明したように、処理液中のスラッジは、濾過状態となる濾過器１５に捕捉された後に、濾過器１５を逆洗状態に切り換えることでドレンタンク２５に案内され、最終的にエクセラーフィルタ３２によって処理される。一般的に、車体１１は鉄鋼材料を用いて形成されているが、車種によってはフロントフードやトランクリッド等がアルミニウム材料を用いて形成される場合がある。このため、車体１１に化成被膜を形成する処理液Ｌには、鉄鋼材料に由来する鉄スラッジＳｆが生じるだけでなく、アルミニウム材料に由来するアルミニウムスラッジＳａが生じることになる。このアルミニウムスラッジＳａは、粘り気を有することからフィルタ材２３に固着し易く、フィルタ材２３の交換サイクルを早める要因となっていた。そこで、本発明者は、アルミニウムスラッジＳａがフィルタ材２３に固着する問題を解決するため、鋭意研究を行った結果、所定の比率範囲内でアルミニウムスラッジＳａと鉄スラッジＳｆとを混ぜて濾過器１５に供給することが、フィルタ材２３に対するアルミニウムスラッジＳａの固着を抑制する上で重要となることを見出した。

そこで、化成処理槽１２中のアルミニウムスラッジＳａと鉄スラッジＳｆとの比率(以下、スラッジ比率という)に影響されることなく、濾過器１５に適切なスラッジ比率で処理液Ｌを供給するため、図２に示すように、本発明の化成処理装置１０を構成する化成処理槽１２には、高さ位置の異なる３つの取出口５１〜５３が形成されている。さらに、下方の第１取出口５１にはバルブＶ８を備えた第１取出配管５４が接続され、中央の第２取出口５２にはバルブＶ９を備えた第２取出配管５５が接続され、上方の第３取出口５３にはバルブＶ１０を備えた第３取出配管５６が接続されている。そして、これらの取出配管５４〜５６は集合して前述した供給配管１３に接続されており、各バルブＶ８〜Ｖ１０を制御することで化成処理槽１２内の異なる深さから処理液Ｌを取り出すことが可能となっている。すなわち、第１取出配管５４のバルブＶ８を開くことにより、化成処理槽１２の下部から処理液Ｌを取り出すことが可能となる。また、第２取出配管５５のバルブＶ９を開くことにより、化成処理槽１２の中央部から処理液Ｌを取り出すことが可能となる。さらに、第３取出配管５６のバルブＶ１０を開くことにより、化成処理槽１２の上部から処理液Ｌを取り出すことが可能となる。

ここで、図４(ａ)〜(ｃ)は化成処理槽１２から濾過器１５に対する処理液Ｌの供給状況を示すイメージ図である。なお、図４(ａ)〜(ｃ)に示される化成処理槽１２には、同じスラッジ比率の処理液Ｌが貯留されている。また、図４においては、白抜きの丸印でアルミニウムスラッジＳａを示し、黒塗りの丸印で鉄スラッジＳｆを示している。図４(ａ)〜(ｃ)に示すように、アルミニウムスラッジＳａは、水に比重が近いことから、化成処理槽１２中にほぼ均等に分散した状態で存在している。一方、鉄スラッジＳｆは、水に比べて比重が大きいことから、化成処理槽１２の下部に沈殿した状態で存在している。すなわち、下方の第１取出口５１から処理液Ｌを取り出した場合には、濾過器１５に供給する処理液中に多くの鉄スラッジＳｆが含まれる一方、上方の第３取出口５３から処理液Ｌを取り出した場合には、濾過器１５に供給する処理液中に多くのアルミニウムスラッジＳａが含まれることになる。このように、化成処理槽１２に対して高さ位置の異なる３つの取出口５１〜５３を形成することにより、濾過器１５に供給する処理液中のスラッジ比率を自在に調整することが可能となる。

続いて、図５(ａ)〜(ｃ)は化成処理槽１２から濾過器１５に対する処理液Ｌの供給状況を示すイメージ図である。なお、図５(ａ)〜(ｃ)に示される各化成処理槽１２には、異なるスラッジ比率の処理液Ｌが貯留されている。すなわち、図５(ａ)、図５(ｂ)、図５(ｃ)の順に、処理液中のアルミニウムスラッジＳａが減少して鉄スラッジＳｆが増加した状態が示されている。また、図５においては、図４と同様に、白抜きの丸印でアルミニウムスラッジＳａを示し、黒塗りの丸印で鉄スラッジＳｆを示している。図５(ａ)に示すように、アルミニウム製パーツを備えた車体１１の生産比率が高い場合、つまり処理液中のアルミニウムスラッジＳａが多い場合において、濾過器１５に供給する処理液Ｌのスラッジ比率を所定範囲に収めるためには、鉄スラッジＳｆの含有量を増加させる必要がある。このように、処理液中のアルミニウムスラッジＳａが多い場合には、下方の第１取出口５１から鉄スラッジＳｆを多く含む処理液Ｌを取り出すことにより、処理液Ｌのスラッジ比率を所定範囲に調整することが可能となる。

一方、図５(ｃ)に示すように、アルミニウム製パーツを備えた車体１１の生産比率が低い場合、つまり処理液中のアルミニウムスラッジＳａが少ない場合において、濾過器１５に供給する処理液Ｌのスラッジ比率を所定範囲に収めるためには、鉄スラッジＳｆの含有量を減少させる必要がある。このように、処理液中のアルミニウムスラッジＳａが少ない場合には、上方の第３取出口５３から鉄スラッジＳｆを少なく含む処理液Ｌを取り出すことにより、処理液Ｌのスラッジ比率を所定範囲に調整することが可能となる。なお、図５(ｂ)に示すように、図５(ａ)に示す状態よりもアルミニウムスラッジＳａが少なく、図５(ｃ)に示す状態よりもアルミニウムスラッジＳａが多い場合には、中央の第２取出口５２から処理液Ｌを取り出すことにより、処理液Ｌのスラッジ比率を所定範囲に調整することが可能となる。

これまで説明したように、化成処理槽１２に対して高さ位置の異なる複数の取出口５１〜５３を形成するようにしたので、車体１１の生産状況(車種比率)に応じて化成処理槽１２中のスラッジ比率が変動した場合であっても、濾過器１５に供給する処理液中のスラッジ比率を所定範囲内に調整することが可能となる。これにより、濾過器１５に供給される処理液Ｌに対して確実に鉄スラッジＳｆを混ぜ込むことができ、フィルタ材２３に対するアルミニウムスラッジＳａの固着を抑制することが可能となる。したがって、濾過器１５を逆洗状態に制御することにより、フィルタ材２３を十分に洗浄することができるため、フィルタ材２３の交換サイクルを延ばすことができ、濾過器１５のメンテナンスコストを抑制することが可能となる。

なお、図２に示すように、化成処理槽１２の下部には、ドレン配管６０を介してドレンタンク６１が接続されている。これにより、化成処理槽１２の下部に多くの鉄スラッジＳｆが沈殿した場合には、ドレン配管６０のバルブＶ１１を開くことにより、化成処理槽１２からドレンタンク６１に鉄スラッジＳｆを排出することが可能となっている。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前述の説明では、３つの取出口５１〜５３のいずれか１つを開いて処理液Ｌを取り出しているが、これに限られることはなく、２つ以上の取出口５１〜５３から同時に処理液Ｌを取り出すようにしても良い。例えば、バルブＶ８，Ｖ９の開度を５０％に調整することにより、第１取出口５１と第２取出口５２との双方から同時に処理液Ｌを取り出しても良い。このように、２つ以上の取出口５１〜５３から処理液Ｌを取り出すことにより、処理液中のスラッジ比率を更に細かく調整することが可能となる。この場合には、各取出配管に設けられるバルブＶ８〜Ｖ１０として、例えば、球状の弁体を備えたボールバルブを用いることが可能であるが、流量を調整することが可能な他の形式のバルブを用いても良い。

また、前述の説明では、化成処理槽１２に３つの取出口５１〜５３を形成しているが、これに限られることはなく、２つの取出口５１〜５３を形成しても良く、４つ以上の取出口５１〜５３を形成しても良い。また、図示する場合には、化成処理槽１２の側面に高さ位置を変えて取出口５１〜５３を開口させているが、これに限られることはない。例えば、端部が取出口として機能する複数本の取水パイプを化成処理槽１２に取り付けることにより、化成処理槽１２に対して高さ位置の異なる複数の取出口を設けるようにしても良い。さらに、取出配管に設けられるバルブＶ８〜Ｖ１０は、作業者が手動で開閉操作しても良く、制御盤４２からの指令信号に応じて自動的に開閉操作しても良い。なお、制御盤４２によってバルブＶ８〜Ｖ１０を自動的に開閉操作する場合には、制御盤４２が受信する生産指示情報等に基づいてバルブＶ８〜Ｖ１０に対する指令信号が設定される。

また、前述の説明では、濾過器１５としてチューブラーフィルタを設けるようにしているが、これに限られることはなく、他の形式の濾過器１５であっても良いことは言うまでもない。また、前述の説明では、ワークとして自動車の車体１１を用いているが、これに限られることはなく、他のワークに対して化成処理を施すようにしても良い。さらに、鉄鋼材料やアルミニウム材料によって構成される車体１１を化成処理することから、スラッジとしてアルミニウムスラッジＳａと鉄スラッジＳｆとを挙げているが、これらに限られることはない。例えば、処理液中に比重が異なる複数のスラッジが生じており、異なるスラッジを混ぜて濾過器１５に供給することが、フィルタ材２３に対するスラッジの固着を抑制する上で重要である場合には、本発明を有効に適用することが可能となる。

１０化成処理装置
１１車体(ワーク)
１２化成処理槽(処理槽)
１５濾過器
２３フィルタ材(濾材)
５１第１取出口(取出口)
５２第２取出口(取出口)
５３第３取出口(取出口)
Ｌ処理液
Ｓスラッジ
Ｓａアルミニウムスラッジ(スラッジ)
Ｓｂ鉄スラッジ(スラッジ)

Claims

ワークに化成被膜を形成する処理液が貯留される処理槽と、前記処理液からスラッジを除去する濾過器とを有し、
前記処理槽には高さ位置の異なる複数の取出口が形成され、前記取出口の少なくとも１つから前記濾過器に前記処理液が供給されることを特徴とする化成処理装置。
請求項１記載の化成処理装置において、
前記濾過器は、前記処理液を濾材の一方側から他方側に流して前記濾材に前記スラッジを捕捉する濾過状態と、前記処理液を前記濾材の他方側から一方側に流して前記濾材から前記スラッジを除去する逆洗状態とに作動することを特徴とする化成処理装置。
請求項１または２記載の化成処理装置において、
前記処理液には前記スラッジとして鉄スラッジおよびアルミニウムスラッジが含まれることを特徴とする化成処理装置。