JPH0245703B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、部材の処理用の流体を収容する処理
槽の少なくとも１つの開口部を介して、部材を気
密に導入又は搬出するための処理槽の部材貫通部
の密閉装置に関する。

［従来の技術］ 従来、部材の表面処理の多くは、多かれ少なか
れ実質的な真空が形成された密閉処理槽内で実施
されている。

例えば、このような処理は、蒸気相の処理の場
合1.333パスカル程度の真空を用いて実施され、
又は、噴霧により窒化チタニウムを付着する場合
1.333×10^-1パスカル程度の真空を用いて実施さ
れる。

従来の真空処理装置は、不連続型である。一般
に、この装置は、内部に異なる真空水頭が存在し
得る一連のチヤンバを有し、これらのチヤンバ
は、連続的に洗浄、処理、乾燥、冷却等を実施す
るように構成されている。各連続的段階は、密閉
処理槽を２つずつ分離する複数個のバルブを同時
に開く段階と、チヤンバの全てを１つの処理槽の
モジユール長さと等しく前進させる段階とを含む
ことを特徴とする。各バルブの閉止後、真空ポン
プが所望の圧力を回復するように作動される。

この装置は、ワイヤ、又は金属シートのような
長尺物製品、又は連続的な部材製品の処理には不
適当である。部材が、連続する２つの処理槽を移
動する時、壁の両側の圧力差はかなり小さいの
で、ポンプによる一方の処理槽から他方の処理槽
へのリーク補償放出は、１個の連通孔を介して可
能である。

［発明が解決しようとする課題］ しかし乍ら、部材が外部から第１の処理槽内
へ、又は第２の処理槽から外部へ向かつて移動す
る場合、問題は異なる。この場合、従来のシステ
ムはいずれも欠陥があり、多くの場合これらの欠
陥は潜在的である。

以下、特に処理工程の際に見られる従来のシス
テムの問題点を列記する。

１ ワイヤ又は金属シートと出口孔部との間隔が
できるだけ小さいことが望まれる場合、製品の
壁に対する摩擦が生じる。この結果、形成され
る跡又は傷は製品の処理以前には許容され得る
が、処理後、製品が装置を離れる際に再び傷が
つけられる。

２ 一定に長さの製品であれ、連続的製品であ
れ、製品が弾性体内部で摩擦を起こすことが望
まれる場合、圧力が数10トールを下回るや否や
別の欠陥が生じる。例えば、製品の脱ガス化、
蒸気圧の飽和、熱又は冷温との接触、処理済製
品の表面の汚染等が挙げられる。

３ 接触が妨げられるに十分な幅の間隔を以つて
製品がダクトを通ることが望まれる場合、及び
各オフセツト部分がそれぞれ吸引手段を具備す
る場合、過度に出力定格を調節する必要があ
る。更に、連続製品が不用意に分断されている
場合、ラインを停止させずに製品を自動的に再
挿通させることは複雑な作業であり、むしろ困
難ですらある。

４ 磁性流体を用いて密閉、又は少なくとも部分
的密閉を得ることも既に提案されている。しか
し乍ら、この場合磁性流体の流体部分の蒸気圧
の飽和、又は製品の磁気作用が起こる。例え
ば、鉄を主成分とする磁界下に置かれた磁性流
体では密閉を得ることができない。

本発明の目的は、部材の処理用の流体を収容す
る処理槽の少なくとも１つの開口部を介して、部
材を気密に導入又は排出し得る処理槽の部材貫通
部の密閉装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、前記目的は、内部に収束部、
のど部及び発散部を連続的に有しており、部材の
処理用の流体を収容する処理槽の壁に設けられた
少なくとも一つの開口部に前記発散部が連結され
ていると共に、前記収束部が閉鎖されているベン
チユリ管と、一端が前記ベンチユリ管の中に同軸
的に受容されていると共に、他端が密閉体に連結
されており、前記密閉体と前記ベンチユリ管の内
部とを連通する鞘体と、前記収束部に流体を注入
する注入手段とを備えており、前記ベンチユリ管
及び前記鞘体は、前記部材を前記密閉体と前記処
理槽との間に通すように構成されている処理槽の
部材貫通部の密閉装置によつて達成される。

［作用］ 本発明の装置によれば、ベンチユリ管の発散部
が処理槽の開口部に連結されていると共にベンチ
ユリ管の収束部が閉鎖されており、且つ鞘体の一
端がベンチユリ管の中に同軸的に受容されている
が故に、ベンチユリ管の流路断面積を鞘体の一端
において急激に増大させ得、注入手段がベンチユ
リ管の収束部に流体を注入した時に、注入された
流体の圧力はベンチユリ管の流路断面積が急激に
増大する鞘体の一端においてほぼゼロとなり得、
その結果、密閉体内が鞘体を通じて真空引きされ
るため処理槽への外気又は他の流体の侵入を防止
し得、部材の処理用の流体を収納する処理槽に対
する部材の導入又は搬出を気密的に行い得る。

以下、第１図から第３図に基づいて本発明の原
理（流体ホーンの原理）を説明する。

層流の場合、以下のパターンが得られ得る。即
ち、初期圧力P0及び速度V0から出発する流体は、
急激な流路断面積の増加により実質的なゼロ圧力
となり、出口に於いて再び大気圧にまで上昇す
る。従つて流れのパターンは夫々２つの部分、
及びに分けられる。

第１の部分（第１図）において、流体の圧力
エネルギは、流体を運動させるように機能する収
束部ａにより速度エネルギに変換される。のど部
ｂに対応する部分において急激な流路断面積の
増加が生じる。即ち、最初に速度V0及び圧力P0
で流路断面積S0に位置する流体は、流路断面積
S1の位置では瞬間的に速度V1及び実質的にゼロ
に等しい圧力P1に達する。この時衝撃によるエ
ネルギ損失が考えられる。

第３の部分において、速度エネルギは、発散
部ｃにより圧力エネルギに変換される。流体は、
流路断面積S2の位置から流路断面積S3へ向かい、
発散部ｃの出口において、速度V2から速度V3
へ、圧力P2から大気圧にほぼ対応する圧力P3へ
と移行する。

留意すべき点として、急激な賂路断面積の変化
は、収束部ａとのど部ｂとの連結部分（第１図）
又は収束部ａのネック部ｂ側（第２図）におい
て、又はのど部ｂの長さ部分（第３図）において
形成されるのがよい。

好ましくは、急激な流路断面積の変化は、発散
部ｃ内では効力が低いので発散部ｃの位置では形
成されないのがよい。

この急激な流路断面積が変化する位置におい
て、力学的密度ゾーンＺが流体の流れに相応して
形成される。この物理的プロセスは特に重要であ
り、部材（例えばワイヤ）を任意の圧力P3の位
置から例えば圧力P0の密閉処理槽内へ移動させ
るために有利であり、またこのプロセスにより２
つの位置間の確実な密閉が得られる。

［実施例］ 以下、本発明を図面に示す好ましい実施例を用
いて詳述する。

第４図には、上述の基本的原理に基づいて構成
された密閉装置の実施例が非限定的に示されてい
る。

本密閉装置は、ベンチユリ管１を含み、ベンチ
ユリ管１はその内部に収束部ａ、のど部ｂ及び発
散部ｃを連続的に有する。ベンチユリ管１は収束
部ａの側で取外し式又は非取外し式にスリーブ２
と結合され、スリーブ２は、２ａにおいて外部と
通じ圧力下の流体の注入及び流体のベンチユリ管
１へ向かう層流が可能になる。

スリーブ２は、ベンチユリ管１と、スリーブ２
が連結され得る処理槽３との間の連通用の軸方向
に配向した鞘体２ｂを、内部に直接または挿入型
式により備える。

鞘体２ｂは、上述のようにのど部ｂの位置で収
束部ａと協働することにより、この位置で急激な
流路断面積を形成し得る。この結果、力学的密閉
ゾーンＺが形成される。

鞘体２ｂの外周部は、スリーブ２の内壁２ｃと
協働して環状のスペース２ｄを形成し、スペース
２ｄは、ベンチユリ管１の内部に流体を流入させ
るために収束部ａと連通する。

絶対的に必要ではないが、非常に好ましい重要
な例として、のど部ｂの位置にある鞘体２の一端
の流路断面積Ｓ及びベンチユリ管１の流路断面積
S′は、導入される部材の横断面積と組合わせられ
適当に寸法決定されなければならない（第５図）。

流路断面積Ｓ及びS′（即ち部材を含まない）の
系としての効果は、流路断面積Ｓ及び（S′−ｓ）
の系としての効果と同じでなければならず、その
結果、比Ｓ／S′と比Ｓ／（S′−ｓ）とが同等にな
り、エネルギ変換時に同一の圧力降下係数が得ら
れる。従つて、条件と無関係に最低限の性能が保
証される。

密閉装置は、発散部ｃを介して部材が完全な密
閉状態で密閉体の壁を貫通するように特に設計さ
れ、密閉体の圧力P0は、別の処理槽又は大気圧
であり得る直接周囲の圧力P3よりも低い。

部材、例えばワイヤは、発散部ｃの側、即ち圧
力レベルP3に於いて、スリーブ２の孔部内に非
摩擦状態で係合するように導入され、その結果発
散部ｃを介して圧力P0の密閉体３内に導入され、
所望の個々の適用に応じた各種処理を施される。
力学的密閉ゾーンが形成されることにより、密閉
体３は他の装置及び周囲による汚染から保護され
る。

更に、特に重量な例として、密閉装置の発散部
ｃに導入された部材は完全に乾燥し塵を伴わない
状態で処理槽内に到達し、結果として部材の処理
が確実に行われる、部材の処理用の流体が汚れな
い、高価で複雑な補助手段を必要としない等の顕
著な利点が得られる。

適用例に応じて、密閉装置Ｄは、例えば図例の
ように密閉体３の片側のみに配置され（第６図）、
部材な手動又は自動的に、又は任意の適当な手段
により発散部ｃから導入される。

他方、部材の連続処理の場合、密閉体３は、同
一軸上に配置された２個の密閉装置Ｄを具備し得
（第７図）、密閉装置Ｄの一方は部材の入口に対応
し、他方は、部材の出口に対応する。発散部ｃと
反対側になるスリーブ２は依然として低圧力側
（例えば密閉体３側）に位置する。

自明なように、流体力学の法則に従い、外部か
ら密閉体３内へ向かう流体にクリープが生じ得な
いような各パラメータが計算される。

注入される流体は、水、油等であり得る。

スリーブ２は、鞘体２ｂの位置を軸方向に沿つ
て直線的に調節可能とするため、部材の案内を可
能にするため等の様々な装置を内部に備え得る。

本実施例は、例えば、真空処理、及びワイヤ、
鉄片、金属シート等のような長尺部材の化学的又
は電気化学的表面処理用として、特に有用であ
る。

化学的又は電気化学的処理に係わる上記の使用
例の場合、現在使用されている周知の方法に関し
て密閉装置Ｄにより大きな利点が得られる。一般
に第８図中に非常に簡略に示されるように、処理
されるべきワイヤＦは、各種の必要な処理（脱
脂、予水洗、水洗、不動態化、亜鉛メツキ、…）
を受けるために、処理槽Ａから別の処理槽へ特別
な経路を設けなければならない。

本実施例に従う密閉装置Ｄを使用することによ
り、特にこの複雑なワイヤの経路を排除すること
ができ、従来技術によると同様に比較的肝要な方
法で処理を進めることができ、実値として、従来
技術によれば、1A／ｄm²に極めて近い値で処理
が可能であつたが、本発明実施例による密閉装置
Ｄを非常に強力に作動させると５から10A／ｄm²
までの処理が可能となる。

第９図には、本実施例による密閉装置Ｄを化学
的又は電気化学的処理に適用する場合のシステム
の非限定的な例が示されている。

本システムは、多数の処理槽を含み、第９図で
は、本処理槽は、一般的な記号としてＢが付され
ている。

第１番目の処理槽Ｂ１の入口に密閉装置Ｄが配
置されており、密閉装置Ｄは、収束部ａの側で低
圧の密閉体Ｅに連結されている。密閉体Ｅの定径
入口開口部は、荷重降下の機能を有する。後続処
理槽の各々の間には、２個のベンチユリ管１及び
鞘体２ｂの組合せが対向するように配置され、本
組合せの各々の収束部は、密閉体としての共通低
圧チヤンバＥ１を介して連結される。指摘される
点として、チヤンバＥ１は、電動弁及び蒸気圧の
平衡リーク用調節手段を備え得る。

システム出口に位置する最終処理槽Ｂ２は、シ
ステム入口に位置する第１番目の処理槽Ｂ１と同
様にベンチユリ管１及び鞘体２ｂの組合せを備
え、本組合せの収束部は密閉体としての低圧チヤ
ンバＥ２に連結される。ベンチユリ管１及び鞘体
２ｂの組合せの各々の収束部は、ポンプ手段Ｐに
適宜連結され、ポンプ手段Ｐは、対応する処理槽
Ｂの夫々に連結している。

従つて、処理されるべきワイヤ又は他の部材
は、周知のシステムとは異なり、第１番目の処理
槽Ｂ１から最終の処理槽Ｂ２まで完全に直線的に
導入、処理及び搬出され得る。

実施例による密閉装置の個々に得られる利点を
積重ねることにより更に効果的なシステムを形成
するものとして、数個の密閉装置を連合及び結合
させることも考えられる。

この組合せは、ｎ個の密閉装置を連続的に結合
することによりあるいは対向して配置された２つ
の密閉装置から成るグループをｎ個結合すること
により実施され得る。

本実施例の利点は、以上の説明から明らかであ
るが、以下に列記する。

１ 装置の構造が単純である。

２ 周囲と処理層との間に確実で完全な密閉が得
られる。

３ 発散部側で密閉装置中に導入された製品は完
全な乾燥状態で低圧チヤンバ内に達するので、
高価で複雑な補助手段を使用する必要がない。

本発明は、上記に具体的に説明された各部分の
実施例の使用及び形態に限定されず、本発明の領
域内で別の実施例も可能である。

［本発明の効果］ 本発明装置によれば、部材に処理用の流体を収
納する処理層に対する部材の導入又は搬出を気密
的に行い得る。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図の夫々は、本発明の原理の説
明図、第４図は、本発明による密閉装置の実施例
の縦断面図、第５図は、第４図の５−５線による
横断面図、第６図及び７図は、本発明による密閉
装置の適用例を示す概略図、第８図は、従来技術
によるワイヤの化学的処理システムを示す概略
図、第９図は本発明による密閉装置の適用例を示
す概略図である。 １……ベンチユリ管、２……スリーブ、２ｂ…
…鞘体、３，Ｅ……低圧チヤンバ、Ｆ……ワイ
ヤ、Ａ，Ｂ……処理槽、Ｐ……ポンプ手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に収束部、のど部及び発散部を連続的に
   有しており、部材の処理用の流体を収容する処理
   槽の壁に設けられた少なくとも一つの開口部に前
   記発散部が連結されていると共に、前記収束部が
   閉鎖されているベンチユリ管と、一端が前記ベン
   チユリ管の中に同軸的に受容されていると共に、
   他端が密閉体に連結されており、前記密閉体と前
   記ベンチユリ管の内部とを連通する鞘体と、前記
   収束部に流体を注入する注入手段とを備えてお
   り、前記ベンチユリ管及び前記鞘体は、前記部材
   を前記密閉体と前記処理槽との間に通すように構
   成されている処理槽の部材貫通部の密閉装置。 ２ 前記鞘体の一端が、前記収束部と前記のど部
   との境界部に配置されている特許請求の範囲第１
   項に記載の密閉装置。 ３ 前記鞘体の一端が、前記収束部の前記のど部
   側に配置されている特許請求の範囲第１項に記載
   の密閉装置。 ４ 前記鞘体の他端が、前記のど部に配置されて
   いる特許請求の範囲第１項に記載の密閉装置。 ５ 前記ベンチユリ管の形状及び前記鞘体の形状
   は、前記鞘体の一端の横断面積と前記ベンチユリ
   管の流路断面積との比が、前記横断面積と前記流
   路断面積及び前記部材の横断面積の差との比に等
   しくなるように決定されている特許請求の範囲第
   １項から第４項のいずれか一項に記載の密閉装
   置。 ６ 前記ベンチユリ管の形状は、所定の圧力及び
   所定の速度を有する前記収束部に導入された流体
   の圧力が、前記鞘体の一端において実質的にゼロ
   となり、前記発散部の出口において大気圧となる
   ように決定されている特許請求の範囲第１項から
   第５項のいずれか一項に記載の密閉装置。 ７ 前記注入手段が、前記処理槽から前記流体を
   導入すべく前記処理槽に連結されている特許請求
   の範囲第１項から第６項のいずれか一項に記載の
   密閉装置。