JPH0456799A - 連続電気めっき装置におけるめっき液循環装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、表面処理液、特に電気めっき液等をめっき槽
とめっき・液循環槽との間を循環して使用する際の復路
におけるめっき液の劣化を防止した連続電気めっき装置
におけるめっき液循環装置に関するものである。

〈従来の技術〉 めっき液を循環させる典型的な例は特開昭５７−１９８
２９８号公報にも示されているように第９図のようなも
のである。第９図において、鋼板１は対をなす通電ロー
ル５とバンクアップロール６間を通過するときに通電さ
れ、ダムロール７を介してめっき液槽２内に配設された
電極４間を通電する間に電気めっきを施される。めっき
液は、下部めっき液ｉ原種８より送液管ＩＯ上に配設し
た循環ポンプ９によってめっき装置のめっき液槽２に供
給され、めっき液槽２からオーバフローしためっき液１
２は、−旦上部めっき液受は槽３に溜められた後、めっ
き液戻り管１１を流下し、下部の循環タンク８に集めら
れる。

このようにめっき液１２を循環させる目的は、めっ゛き
に供する金属イオンをめっき装置に供給するためで、め
っき液循環槽８には、図示していない金属イオン供給装
置によりめっきに供する金属イオンが補給されるように
なっており、めっき液１２を循環することによって常に
フレンシュなめっき液をめっき装置に供給するようにな
っている。

ところで、近年、塗装性向上のために亜鉛めっき等を施
しためっき鋼板１に対して鉄系の金属を電気めっきする
ことが多くなってきているが、第９図に示しためっき液
循環装置では次のような不具合が生している。すなわち
、めっき液１２中に含まれているめっきに供する鉄イオ
ン（Ｆｅ”）がめつき液循環中に酸化され、Ｆｅ”に変
わることにより、［ｅ２゛供給のために余分の薬剤を必
要とするばかりか、ｐ　ｅ　３　＋が増加することによ
って外観不良等のめっき品質の劣化を招くことになる。

現状では、Ｆｅ”をＦｅ”に還元するために、電解還元
装置等の高価な設備を設けて対応しているのが実状であ
る。この主たる原因としては、めっき液循環中に鉄イオ
ンが空気と接触し酸化を招いていることが挙げられる。

特に、循環槽８への戻り管１１においては、めっき液１
２がめつき装置よりグラビテイ　（重力）で循環タンク
８に戻るために戻り管１１の垂直管部分において多量の
空気巻き込みが発生しており、その際に著しい酸化の発
生が避Ｕられないという問題点がある。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、めっき液循環式連続電気めっき装置に
おいて、戻り管を流れるめっき液の空気巻き込みを防止
しひいてはめっき液中の鉄イオンの酸化を防止する装置
を擢案するものである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は戻り管内にめっき液を充満させて空気の巻き込
みを防止するのが有効であるとの着想のもとに種々検討
を重ねた結果により達成されたものであり、その要旨と
するところは下記の通りである。

本発明はめっき液槽からオーバフローしためっき液を受
ける上部めっき液受は槽と、前記めっき液槽に供給する
めっき液を貯蔵する下部めっき液循環槽とを該めっき液
が循環可能なようにめっき液戻り管にて連結した連続め
っき装置におけるめっき液循環装置であって、前記めっ
き液戻り管をその下端部が前記めっき液循環槽内のめっ
き液に浸漬するように設けると共に、該めっき液戻り管
の下端部に前記上部めっき液受は槽のめっき液レベルに
よって開閉される流量制御弁を設け、前記めっき液戻り
管内にめっき液を常に充満させることができるようにし
たことを特徴とする連続電気めっき装置におけるめっき
液循環装置である。

本発明のめっき液循環装置番こおいては、めっき液戻り
管の下端部にオリフィス弁座を設ける一方、上方に案内
ガイドが連結されると共に小孔を有するオリフィス流量
制御弁を設け、該流量制御弁を前記オリフィス弁座と東
向ガイドとの間に配置した圧縮コイルばねで前記オリフ
ィス弁座の下方から密着可能に設けるか、または、めっ
き液戻り管の下端部に小孔を設けたオリフィス弁座を設
ける重力、上部めっき液受は槽内に配置したフロートと
流量制御弁とをチエンで連結し、該流量制御弁を前記オ
リフィス弁座の上方から密着可能に設けるようにするの
が好適である。

〈作用〉 めっき液戻り管の下端部に設けた流量制御弁を上部めっ
き液受は槽のめっき液レベルによって開閉制御するので
、めっき液戻り管内には常にめっき液が充満した状態に
保持される。その結果、戻り管の垂直部分における空気
の巻き込みが防止されめっき液中の鉄イオンの酸化を解
消することができる。

〈実施例〉 以下、本発明の構成および作用を実施例に基いて詳細に
説明する。

本発明の一実施例を第１図乃至第３図に基いて説明する
と、本発明の特徴は、めっき液戻り管１１の下端部を下
部めっき液循環タンク８内の液中に浸漬させ、その先端
にめっき液戻り管１１内の液充満高さに応じて戻り液量
を自動調節する流量制御弁１６を取付けることにより、
常に戻り管１１内にめっき液を充満させるようにしたこ
とにある。

１３は、流量制御Ｉ弁１６のケースで、戻り管１１の一
部をなすもので戻り管１１とはフランジ接続される。

流量制御弁１６は、ケース１３の下端に設けたオリフィ
ス弁座１８との組合せにより円錐座と弁を構成する。ち
なみに、流量制御弁１６に設けられている小穴２０は液
排出孔で液循環停止時に戻り管１１内に残る液を排出す
るためのものである。１５は、流量制御弁１６を垂直に
作動させるための案内ガイドである。その平面形状は、
第３図に示すような形状をしており、案内ガイド１５は
“’Ａ１″なる受圧面積を有している。１４は、流量制
御弁１６と案内ガイド１５を接続するためのボルトであ
る。

また、１７は、圧縮コイルばねで、オリフィス弁座１８
と案内ガイド１５との間にセットされ、調整ナラ目９に
より初期セット荷重（Ｗｃ）が変えられるようになって
おり、流量制御弁１６に作用する液圧が初期セット荷重
（Ｗｃ）に至るまで流量制御弁１６をオリフィス弁座１
８に下方から密着させる作用をなす。第４図に、圧縮コ
イルばねの荷重Ｗとたわみ（δ）との特性を示す。

次に、本発明による装置の作用について説明する。

めっき液１２の循環時に戻り管１１においてめっき８１
２を充満させるということは、下部循環タンク８内の液
面と戻り管内１１の液面にレベル差を設けるということ
であるから、そのレベル差に見合うだけの背圧が作用す
るようにすればよい。本発明は、この点に着目したもの
で、先にも述べたように、戻り管１１の下端部に流量制
御弁１６を取り付けることによって目的を達成しようと
するものである。

まず戻り管ｌｌ内に液が充満していない状態では、流量
制御弁１６は、圧縮フィルばね１７の反力によって、オ
リフィス弁座１８と下方から密着するようになっており
、循環タンク８へ戻る流量は、小穴２０を通過する液量
のみである。この小穴２０を通過する流量は、戻り管１
１内に液が充満した状態（すなわち、水頭差が大きく、
最も排出流量が多い状態）においても循環ポンプ９によ
る循環流量と比べると非常に少ない量である。

したがって、流量制御弁１６が閉の状態では、循環流量
のすべてを排出する能力が無いことから、戻り管１１内
においては、徐々に液面が上昇していくことになる。そ
れに従い、流量制御弁１６の受圧力は大きくなり、圧縮
コイルばね１７の初期セット荷重（Ｗｃ）を越えると流
量制御弁１６は開きはじめる。流量制御弁１６が開くと
案内ガイド１５との間のケース１３内圧力は、Ｗｉ環タ
ンク８内の液位により加わる圧力と等しくなるわけであ
るが、それにかわって、案内ガイド１５の上面面積”Ａ
Ｉ”が受圧面となり、その受圧力が作用することによっ
て圧縮コイルばね１７の圧縮量が増加するため、戻り管
１１内の液位が上昇するにしたがい流量制御弁１６の開
度（Ｌ）は段々大きくなる。また、それに伴い、排出さ
れる液量（Ｑ）も多くなる。その関係式は次の通りであ
る。

Ｑ＝ＣπＤＬ　（２ｇＨ）” Ｃ；流量係数 Ｄ；オリフィスプレート穴径 Ｌ；弁開度（リフ目１ ｇ；重力加速度 Ｈ、液充満高さ 第５図に、この流量制御弁１６によるめっき液１２の液
充満高さ（Ｈ）とめっき液１２の排液流量（Ｑ）との関
係を示す。第５図において、Ｈｃは、流量制御弁１６が
開き始める液充満高さを示す、また、Ｈｌ、Ｈ２は、通
常のめっき液循環時における液充満高さの上限、および
下限を示す（第１図参照）。すなわち液充満高さがＨｃ
に至るまでは流量制御弁１６が閉止しているため流量制
御弁１６に設けられている小穴２０より排出されるだけ
であるが、Ｈｃを越えると流量制御弁１６が開いてくる
ため、上式に示す流量Ｑが排出され、急激にめっき液１
２の排液量は多くなる。この排液流量特性は１．流量制
御弁１Ｇの開度Ｌ、すなわち圧縮コイルばね１７のばね
特性により決定される。いま、循環流量のばらつきがわ
かっているとすると液充満高さの上限Ｈ１をめっき受は
槽３より循環液がオーバーフローしない高さ、下限Ｈ２
を戻り管にめっき液が充満する高さとなるよう圧縮コイ
ルばねの特性を考慮すれば戻り管１１内には常にめっき
液１２が充満した状態に保持することができる。

次に本発明の他の一実施例を図面に基いて説明すると第
６図および第７図に示すように戻り管１１に流量制御弁
１６’を設け、めっき液循環中において、上部めっき受
は槽３内の液面レベルを一定に保つようコントロールす
ることにより、常に戻り管ｌｌ内にめっき液を充満させ
るようにしたことにある。

２１は、フロートで、その下部にチエン２２を介して流
量制御弁１６′を釣り下げる形で接続している。

流量制御弁１６’は、オリフィス弁座１８′との組合わ
せにより円錐座と弁を構成している。ちなみに、オリフ
ィス弁座１Ｂ’に設けられている複数の小穴２０’は液
排出孔で、その作用については後述する。

１５′は、流量制御弁１６′を垂直に作動させるための
案内ガイドである。

次に、本発明による装置の作用について説明する。めっ
き液循環時に戻り管１１において液を充満させるという
ことは、循環タンク８内の液面と戻り管ｌｌ内のめっき
液液面に一定のレベル差を維持しながら循環液量が排出
できるようにすればよいということである。本発明は、
この点に着目したもので、簡単な装置を戻り管１１に具
備することによってその目的を達成しようとするもので
ある６戻り管ｌｌ内にめっき液１２が充満していない状
態では、フロート２１は、めっき液受は槽３に着地した
状態となり、それに伴い、流量制御弁１６は、自重によ
ってオリフィス弁座１８′と上方から密着するようにな
っており、循環タンク８へ戻る液量は、小穴２０′を通
過する液量のみである。この小穴２０′の径、および個
数は、次のように決定される。すなわち、小穴２０′に
よる排出流量（Ｑ６）は、めっき液受は槽３内の液面レ
ベルと循環タンク８内との液面レベル差（Ｈ）によって
次式により決まるのは前述実施例と同様である。

Ｑａ　＝Ｃａ　　’　Ａ＋＋　　’　　（２・ｇ−Ｈ）
　０・’Ｃｄ　；流量係数 Ａ４　　ｉ小穴断面積台１↑−π／４・ｄ”−ｎ（ｎ；
小穴個数） ｇ；重力加速度 Ｈ；液充満高さ ここで、本発明による装置では、Ｑ４が循環ポンプ９に
よる循環流量に対して若干小さい流量となるように小穴
断面積合計（Ａ４）を決定している。これは、循環流量
の大部分をこの小穴２０′より排出させ、フロート式の
流量制御弁１６′の開閉による流量調整範囲を小さくす
ることにより、流量制御弁１６′の８環流量変動に対す
る追従性を良くすることを目的としている。また、当８
亥めっき液ｖ８環装置において異種のめっき液を取り扱
う場合、互いの液が混入すると品質上の問題を生じるこ
とがあるため、液循環停止時に戻り管内に残る液をすべ
て排出する作用もなす。

したがって、流量制御弁１６’が閉の状態では、循環流
量のすべてを排出する能力が無いことから、戻り管ｌｌ
内においては、徐々に液面が上昇していくことになる。

そして、ついには戻り管１１の上端部を越え、めっき液
受は槽３の下部に液が滞留することになる。それに従い
、液面レベル差”Ｈ″による液圧が作用することによっ
て、流量制御弁１６′上面の受圧力は大きくなっていく
が、一方、フロート２１についてみれば、徐々に液中に
埋没することになり、流量制御弁１６′を持ち上げよう
とする浮力を生じることになる。そして、その浮力が下
方向の荷重、すなわち、流量制御弁１６′に対する受圧
力とチエン２２、案内ガイド１５′、流量制御弁１６′
およびフロート２１の自重の和より大きくなるとフロー
ト２１は浮き上がり、流量制御弁１６’が持ち上げられ
てオリフィス弁座１８′に設けられたオリフィス穴２３
より液が排出されることになる。

その後、めっき受は槽３の液位が上昇するにしたがい弁
体１６の開度（Ｌ）は段々大きくなり、それに伴い、排
出される流量（Ｑ、）も多くなる。その関係式は次の通
りである。

Ｑ、＝ｃ、　　・π・Ｄ・Ｌ・　（２・ｇ、Ｈ）ｏ、ｓ
ｃｏ　　；流量係数 Ｄ；オリフィス弁座穴径 Ｌ；弁開度（リフト量） ｇ；重力加速度 Ｈ；液充満高さ 旧式をみて明らかなように、排出される流量（Ｑｌ　）
は、流量制御弁１６′の弁開度（Ｌ）に比例するため、
弁開度が大きいほど、すなわちフロート２１が上方に浮
き上がるほど排出流量（Ｑ、）は大きくなるが、排出流
量（Ｑ、）が（ｗＩ環流量Ｑ、）よりも大きくなると戻
り管１１内の液量が減っていくことから、めっき液充満
高さ（Ｈ）が徐々に下がることになるため、それに伴い
、弁開度（Ｌ）も小さくなり、排出流量（Ｑゎ）も減少
していく。このことから、弁開度（Ｌ）は、排出流量（
Ｑ、）と（循環流量−Ｑ４）とがバランスする開度で安
定することになる。すなわち、本発明による装置によれ
ば、めっき液循環中において、常に戻り管内に液を充満
させながら循環流量を排出することが可能となる。

ここで、循環流量が多い場合には、スペース的な制約等
により小穴２０′のサイズを大きくとれず、排出する流
量を所要流量にできない場合もあるが、その場合には、
第８図に示すような複数の戻り管１１、　ｌｌａを設け
、循環流量の大部分をもう一本の戻り管より排出するよ
うにすることもできる。

〈発明の効果〉 以上示したように、本発明によれば簡単な構造の液排出
弁を戻り管の末端に取り付けることにより、戻り管内に
液を充満させることができ、空気巻き込みの発生を防止
できる。したがって、空気巻き込みによるめっき液の酸
化が防止でき、めっき液の薬剤投入量が低減できるばか
りでなく、めっき品質９を維持するためのＦｅ’°還元
装置の能力も小さなもので対応でき、設備費の大幅な削
減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る装置の全体を示す概略
断面図、第２図は第１図のＡ部を示す部分拡大図、第３
図は第２図のＢ−Ｂ矢視を示す平面図、第４図は圧縮コ
イルばねの荷重とたわみの関係を示すグラフ、第５図は
本発明に係る流量制御弁によるめっき液充満高さと、め
っき液排液流量との関係を示すグラフ、第６図は本発明
の他の一実施例に係る装置の全体を示す概略断面図、第
７図は第６図のＡ部を示す部分拡大図、第８図は第６図
の変形例に係る装置の全体を示す概略断面図、第９図は
従来例に係る装置の全体を示す概略断面図である。 １・・・綱板、　　　　　２・・・めっき液槽、３・・
・めっき液受は槽、４・・・電極、５・・・通電ロール
、　　６・・・バックアップロール、７・・・ダムロー
ル、　　　８・・・めっき液循環タンク、９・・・めっ
き液循環ポンプ、ｌＯ・・・送液管、１１・・・戻り管
、　　　　１２・・・めっき液、１３・・・ケース、　
　　　　１４・・・ボルト、１５・・・案内ガイド、　
　１６−・・流量制御弁、１７・・・圧縮コイルバネ、
１８・・・オリフィス弁座、１９・・・調整ナツト、　
　２０・・・小孔、２１・・・フロート、　　　　２２
・・・チェ７．２３・・・オリフィス穴・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、めっき液槽からオーバフローしためっき液を受ける
   上部めっき液受け槽と、前記めっき液槽に供給するめっ
   き液を貯蔵する下部めっき液循環槽とを該めっき液が循
   環可能なようにめっき液戻り管にて連結した連続めっき
   装置におけるめっき液循環装置であって、前記めっき液
   戻り管をその下端部が前記めっき液循環槽内のめっき液
   に浸漬するように設けると共に、該めっき液戻り管の下
   端部に前記上部めっき液受け槽のめっき液レベルによっ
   て開閉される流量制御弁を設け、前記めっき液戻り管内
   にめっき液を常に充満させることができるようにしたこ
   とを特徴とする連続電気めっき装置におけるめっき液循
   環装置。 ２、めっき液戻り管の下端部にオリフィス弁座を設ける
   一方、上方に案内ガイドが連結されると共に小孔を有す
   るオリフィス流量制御弁を設け、該流量制御弁を前記オ
   リフィス弁座と案内ガイドとの間に配置した圧縮コイル
   ばねで前記オリフィス弁座の下方から密着可能に設けて
   なる請求項１記載のめっき液循環装置。 ３、めっき液戻り管の下端部に小孔を設けたオリフィス
   弁座を設ける一方、上部めっき液受け槽内に配置したフ
   ロートと流量制御弁とをチエンで連結し、該流量制御弁
   を前記オリフィス弁座の上方から密着可能に設けてなる
   請求項１記載のめっき液循環装置。