JP7315149B2

JP7315149B2 - Surface treatment equipment

Info

Publication number: JP7315149B2
Application number: JP2019216220A
Authority: JP
Inventors: 貴裕石崎; 愛芹澤; 景星近藤
Original assignee: Nikku Industry Co Ltd; Shibaura Institute of Technology
Current assignee: Nikku Industry Co Ltd; Shibaura Institute of Technology
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2023-07-26
Anticipated expiration: 2039-11-29
Also published as: JP2021085082A

Description

本発明は、例えば、アルミニウム合金等の軽金属の表面に防食効果が高い皮膜を形成するのに用いられる表面処理装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface treatment apparatus used for forming a highly anticorrosive film on the surface of a light metal such as an aluminum alloy.

近年、処理対象の表面、例えば、上記した軽金属であるアルミニウム合金の表面に防食効果が高い皮膜を形成する表面処理技術として、高圧・中高温（１～３ＭＰａで且つ１００～２００℃強）の水蒸気下にアルミニウム合金を晒す技術が開発されている。 In recent years, as a surface treatment technique for forming a film with a high anticorrosive effect on the surface of the object to be treated, for example, the surface of the aluminum alloy, which is a light metal, a technique has been developed in which the aluminum alloy is exposed to water vapor at high pressure and medium to high temperatures (1 to 3 MPa and 100 to 200° C. or more).

従来、この表面処理において、アルミニウム合金を高圧・中高温の水蒸気下に晒すのに使用する表面処理装置としては、例えば、特許文献１に記載されたがものある。
この表面処理装置は、所謂オートクレーブであり、圧力容器であるチャンバーと、このチャンバー内で処理対象である複数のアルミニウム合金片を吊り下げ保持する合金片保持部と、高圧・中高温の処理水蒸気を生成する処理蒸気生成部を備えている。 Conventionally, in this surface treatment, as a surface treatment apparatus used for exposing an aluminum alloy to high-pressure, medium- and high-temperature steam, there is, for example, the one described in Patent Document 1.
This surface treatment apparatus is a so-called autoclave, and includes a chamber that is a pressure vessel, an alloy flake holding part that suspends and holds a plurality of aluminum alloy flakes to be treated in the chamber, and a treatment steam generator that generates high-pressure, medium-high temperature treatment steam.

この表面処理装置の処理蒸気生成部には、間接加熱方式及び直接加熱方式のいずれかの方式が採用されている。間接加熱方式は、チャンバー外に配置したヒータに通電して、チャンバー外殻を介してチャンバーの下部に注入した純水を加熱する方式であり、一方、直接加熱方式は、チャンバー外に配置したヒータに通電して、このヒータのチャンバー内に位置させた発熱部でチャンバー下部の純水を直接加熱する方式である。 Either an indirect heating system or a direct heating system is employed in the processing vapor generation unit of this surface treatment apparatus. The indirect heating method is a method in which a heater placed outside the chamber is energized to heat the pure water injected into the lower part of the chamber through the outer shell of the chamber. On the other hand, the direct heating method is a method in which a heater placed outside the chamber is energized and the pure water in the lower part of the chamber is directly heated by the heating part of the heater located inside the chamber.

この表面処理装置を用いてアルミニウム合金片の表面に皮膜を形成するに際しては、処理蒸気生成部として間接加熱方式を採用した場合、複数のアルミニウム合金片を合金片保持部に吊り下げてセットした後、チャンバー外のヒータに通電して、このチャンバーの外殻を介してチャンバー下部の純水を加熱することで、チャンバー内において処理水蒸気を生成する。
また、処理蒸気生成部として直接加熱方式を採用した場合、同じく、複数のアルミニウム合金片を合金片保持部に吊り下げてセットした後、チャンバー外のヒータに通電して、そのチャンバー内に位置する発熱部でチャンバー下部の純水を直接加熱することで、チャンバー内において処理水蒸気を生成する。 When forming a film on the surface of an aluminum alloy flake using this surface treatment apparatus, when an indirect heating method is adopted as a treatment steam generator, a plurality of aluminum alloy flakes are suspended and set in the alloy flake holder, and then the heater outside the chamber is energized to heat the pure water in the lower part of the chamber via the outer shell of the chamber, thereby generating treatment steam in the chamber.
In addition, when the direct heating method is adopted as the processing steam generation unit, similarly, after a plurality of aluminum alloy flakes are suspended and set in the alloy flake holding unit, the heater outside the chamber is energized, and the pure water in the lower part of the chamber is directly heated by the heating unit located in the chamber, thereby generating the processing vapor in the chamber.

Ｗ０２０１７／１３５３６３号公報W02017/135363

ところが、上記した従来の表面処理装置において、処理蒸気生成部が間接加熱方式の場合には、チャンバー外のヒータに通電して処理蒸気を生成するので、チャンバー外から加熱する分だけチャンバー内温度を上げるのに時間がかかるうえ、熱容量が大きい分だけ制御の応答性がよくなく、表面処理を行うのに十分な処理雰囲気になるまでにはさらに多くの時間がかかるといった問題がある。 However, in the above-described conventional surface treatment apparatus, when the treatment vapor generation unit is of the indirect heating method, the treatment vapor is generated by energizing the heater outside the chamber, so that it takes time to raise the temperature inside the chamber by the amount of heating from outside the chamber.

また、上記した従来の表面処理装置において、処理蒸気生成部が間接加熱方式の場合だけでなく直接加熱方式の場合も含めて、チャンバー内で処理蒸気を生成する都合上、上述のように、表面処理を行うのに十分な処理蒸気雰囲気を得るまでには時間がかかり、加えて、生成する処理蒸気の量の制御性がよくなく、その結果、緻密な温度コントロールを行うことができないという問題を有しており、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。 In the above-described conventional surface treatment apparatus, not only when the treatment steam generating unit is of the indirect heating method but also of the direct heating method, the treatment steam is generated in the chamber. Therefore, as described above, it takes a long time to obtain a treatment steam atmosphere sufficient for performing the surface treatment.

本発明は、上記した従来の課題を解決するために成されたものであり、例えば、アルミニウム合金等の軽金属の表面に皮膜を形成するにあたって、処理時間の短縮を実現可能であり、加えて、処理蒸気の生成量の制御が容易であると共に緻密な温度コントロールを行うことができるので、高品質の皮膜を形成することが可能である表面処理装置を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described conventional problems. For example, when forming a film on the surface of a light metal such as an aluminum alloy, it is an object of the present invention to provide a surface treatment apparatus that can shorten the processing time and, in addition, can easily control the amount of treatment steam generated and can perform precise temperature control, so that it is possible to form a high-quality film.

上記課題を解決するために、本発明は、以下の表面処理装置を提供する。
すなわち、本発明の第一の態様は、チャンバーと、チャンバー内で処理対象を保持する処理対象保持部と、処理対象保持部に保持された処理対象を水で浸漬するためにチャンバーに水を導入するための水導入部と、チャンバー外に配置されチャンバー内に導入する処理水蒸気を生成する処理蒸気生成部と、処理蒸気生成部で生成された処理水蒸気をチャンバーに導入する処理水蒸気導入部と、処理水蒸気導入部の処理水蒸気の導入を制御するための処理水蒸気導入制御部と、水導入部からチャンバーに導入された処理対象を浸漬するための水及びチャンバーに導入された処理水蒸気によって生じる凝縮水をチャンバー底部からチャンバー外に導出する水導出部と、水導出部から導出された水をチャンバー内圧力が維持された状態で滞留可能な凝縮槽部と、を有する構成としている。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following surface treatment apparatus.
That is, a first aspect of the present invention includes a chamber, a processing target holding section for holding a processing target in the chamber, a water introduction section for introducing water into the chamber for immersing the processing target held in the processing target holding section in water, a processing steam generating section arranged outside the chamber for generating processing steam to be introduced into the chamber, a processing steam introducing section for introducing the processing steam generated in the processing steam generating section into the chamber, a processing steam introduction control section for controlling the introduction of the processing steam in the processing steam introducing section, and a water introducing section. The condensed water generated by the water for immersing the object to be processed introduced into the chamber from the chamber and the processing steam introduced into the chamber is led out of the chamber from the bottom part of the chamber, and the condensation tank part is provided in which the water led out from the water outlet can stay while the pressure inside the chamber is maintained.

また、本発明の第二の態様は、チャンバーの雰囲気を検出する検出部をさらに有し、処理水蒸気導入制御部は、検出部の検出結果に応じて処理水蒸気の導入及びチャンバー内圧力を制御する検出制御手段をさらに有する構成としている。 A second aspect of the present invention further includes a detection unit for detecting the atmosphere of the chamber, and the processing steam introduction control unit further includes detection control means for controlling the introduction of the processing steam and the internal pressure of the chamber according to the detection result of the detection unit.

さらに、本発明の第三の態様において、前記検出部は、温度検出手段及び圧力検出手段である構成としている。 Furthermore, in the third aspect of the present invention, the detection section is configured to be temperature detection means and pressure detection means.

さらにまた、本発明の第四の態様は、導入する処理水蒸気を加熱するための処理水蒸気加熱部をさらに有する構成としている。 Furthermore, according to a fourth aspect of the present invention, a processing steam heating unit for heating the processing steam to be introduced is further provided.

さらにまた、本発明の第五の態様において、処理対象は金属表面を有するものである構成としている。 Furthermore, in the fifth aspect of the present invention, the object to be treated has a metal surface.

さらにまた、本発明の第六の態様において、チャンバーは、外部ジャケットと、外部ジャケットを加熱し又は／及び冷却するジャケット温調部と、をさらに有する構成としている。 Furthermore, in the sixth aspect of the present invention, the chamber further has an external jacket and a jacket temperature control section for heating and/or cooling the external jacket.

本発明に係る表面処理装置によれば、軽金属、例えば、アルミニウム合金の表面に皮膜を形成するに際して、処理時間の短縮を実現したうえで、高品質の皮膜を形成することが可能であるという非常に優れた効果が得られる。 According to the surface treatment apparatus according to the present invention, when forming a film on the surface of a light metal such as an aluminum alloy, it is possible to shorten the treatment time and form a high-quality film, which is an extremely excellent effect.

実施形態１に係る表面処理装置の全体斜視図1 is an overall perspective view of a surface treatment apparatus according to Embodiment 1. FIG. 図1Ａの表面処理装置による処理対象の浸漬要領を示した全体斜視図Overall perspective view showing the procedure for immersing an object to be treated by the surface treatment apparatus of FIG. 1A 実施形態２の表面処理装置の全体斜視図Overall perspective view of the surface treatment apparatus of Embodiment 2 実施形態３の表面処理装置の全体斜視図Overall perspective view of the surface treatment apparatus of Embodiment 3

以下に、本発明の実施形態を説明する。実施形態と請求項の相互の関係は以下のとおりである。実施形態１は主に請求項１～請求項３，請求項５に関し、実施形態２は主に請求項４に関し、実施形態３は主に請求項６に関する。なお、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。
＜実施形態１＞
＜概要＞ Embodiments of the present invention are described below. The mutual relationship between the embodiments and the claims is as follows. The first embodiment mainly relates to claims 1 to 3 and 5, the second embodiment mainly relates to claim 4, and the third embodiment mainly relates to claim 6. The present invention is by no means limited to these embodiments, and can be embodied in various forms without departing from the scope of the invention.
<Embodiment 1>
<Overview>

本実施形態は、圧力容器であるチャンバー外に処理蒸気生成部を配置して、この処理蒸気生成部で生成した処理水蒸気を処理水蒸気導入部によりチャンバーに導入し、この処理水蒸気の導入を処理水蒸気導入制御部によりコントロールすることを主たる特徴とする。 The present embodiment is mainly characterized in that a processing steam generator is arranged outside the chamber, which is a pressure vessel, the processing steam generated in the processing steam generating unit is introduced into the chamber by the processing steam introduction unit, and the introduction of the processing steam is controlled by the processing steam introduction control unit.

この表面処理装置を、軽金属、例えば、アルミニウム合金の表面に皮膜を形成するのに用いた場合には、処理時間の短縮を実現したうえで、高品質の皮膜を形成することが可能であるという効果を奏する。
＜構成＞ When this surface treatment apparatus is used to form a film on the surface of a light metal such as an aluminum alloy, it is possible to shorten the treatment time and form a high-quality film.
<Configuration>

すなわち、図１Ａに示すように、本実施形態の表面処理装置０１００は、軽金属であるアルミニウム合金から成る試験片（処理対象）Ｗの表面に皮膜を形成する装置であり、圧力容器である円筒形状を成すチャンバー０１１０と、このチャンバー０１１０の外部に配置されて飽和水蒸気（処理水蒸気）を生成するボイラ（処理蒸気生成部）０１２０と、このボイラ０１２０で生成された飽和水蒸気をチャンバー０１１０に導入する処理水蒸気導入部０１３０と、この処理水蒸気導入部０１３０を介しての飽和水蒸気の導入を制御する集中制御盤（処理水蒸気導入制御部）０１４０と、チャンバー０１１０内で試験片Ｗを保持する処理対象保持部０１５０を備えている。 That is, as shown in FIG. 1A, the surface treatment apparatus 0100 of the present embodiment is an apparatus for forming a coating on the surface of a test piece (treatment target) W made of an aluminum alloy, which is a light metal. A processing steam introduction unit 0130, a centralized control panel (processing steam introduction control unit) 0140 for controlling the introduction of saturated steam via the processing steam introduction unit 0130, and a processing target holding unit 0150 for holding the test piece W in the chamber 0110 are provided.

チャンバー０１１０は、少なくとも３ＭＰａまでの内部圧力に耐え得ると共に少なくとも２５０℃までの内部温度に耐え得る圧力容器である。なお、本実施形態では、円筒形状を成すチャンバー０１１０を採用しているが、処理圧力が高くない場合には、チャンバー内の空間占有の効率化を図るために、チャンバーに角型等の形状を採用してもよい。 Chamber 0110 is a pressure vessel that can withstand internal pressures up to at least 3 MPa and internal temperatures up to at least 250°C. In the present embodiment, the chamber 0110 having a cylindrical shape is used, but if the processing pressure is not high, a square shape or the like may be used for the chamber in order to improve the efficiency of space occupation in the chamber.

このチャンバー０１１０の外部に配置したボイラ０１２０は、燃料を燃焼させる燃焼室と、この燃焼室内の燃焼による燃焼ガスの熱を水に伝えて飽和水蒸気を発生する熱交換機を有しており、図示しない燃料及び水を適宜供給することで、飽和水蒸気を安定して生成することができるようになっている。 The boiler 0120 arranged outside the chamber 0110 has a combustion chamber that burns fuel and a heat exchanger that transfers the heat of the combustion gas generated by combustion in the combustion chamber to water to generate saturated steam. By appropriately supplying fuel and water (not shown), saturated steam can be stably generated.

処理水蒸気導入部０１３０は、チャンバー０１１０の外殻０１１１の下部に台座０１１２を介して配置されており、この処理水蒸気導入部０１３０は、ボイラ０１２０と配管０１２１を介して連通している。
この場合、チャンバー０１１０内の下部には、多数のノズル０１３１及びこれらの多数のノズル０１３１０と連通する図１Ａに破線で示す流路０１３２が形成されたノズルプレート０１３３が配置されており、このノズルプレート０１３３の流路０１３２を処理水蒸気導入部０１３０に連通させることで、ボイラ０１２０で生成された飽和水蒸気を多数のノズル０１３１からチャンバー０１１０内に導入するようになっている。 The treated steam introduction part 0130 is arranged below the outer shell 0111 of the chamber 0110 via a pedestal 0112 , and communicates with the boiler 0120 via a pipe 0121 .
In this case, a nozzle plate 0133 formed with a plurality of nozzles 0131 and passages 0132 indicated by broken lines in FIG. 1A that communicate with the plurality of nozzles 01310 is arranged at the lower part of the chamber 0110. By connecting the passages 0132 of the nozzle plate 0133 to the processing steam introduction part 0130, the saturated steam generated in the boiler 0120 is introduced into the chamber 0110 through the plurality of nozzles 0131. It is designed to

本実施形態による表面処理装置０１００は、チャンバー０１１０内の雰囲気を検出する検出部０１６０をさらに有している。この検出部０１６０は、チャンバー０１１０の外殻０１１１に台座０１１３を介して配置された温度センサ（温度検出手段）０１６１及び圧力センサ（圧力検出手段）０１６２で構成されており、これらのセンサ０１６１，０１６２は、各々の先端（図示せず）がチャンバー０１１０内に露出するようにして配置されている。 The surface treatment apparatus 0100 according to this embodiment further has a detection unit 0160 that detects the atmosphere inside the chamber 0110 . The detection unit 0160 is composed of a temperature sensor (temperature detection means) 0161 and a pressure sensor (pressure detection means) 0162 which are arranged on the outer shell 0111 of the chamber 0110 via a pedestal 0113. These sensors 0161 and 0162 are arranged so that their tips (not shown) are exposed inside the chamber 0110.

この際、集中制御盤０１４０は、上記した温度センサ０１６１及び圧力センサ０１６２に対応する検出制御手段である温度コントローラ０１４１及び圧力コントローラ０１４２を有している。 In this case, the centralized control panel 0140 has a temperature controller 0141 and a pressure controller 0142 as detection control means corresponding to the temperature sensor 0161 and pressure sensor 0162 described above.

温度コントローラ０１４１は、温度センサ０１６１の検出結果に応じて、配管０１２１上に配置された流量調節器０１４３を適宜開閉動作させることで、飽和水蒸気のチャンバー０１１０内への導入量を制御する。
一方、圧力コントローラ０１４２は、圧力センサ０１６２の検出結果に応じて、後述する圧力調整器０１４４を適宜開閉動作させることで、チャンバー０１１０内の圧力が所定高さの圧力となるように制御する。 The temperature controller 0141 controls the amount of saturated steam introduced into the chamber 0110 by appropriately opening and closing the flow controller 0143 arranged on the pipe 0121 according to the detection result of the temperature sensor 0161 .
On the other hand, the pressure controller 0142 controls the pressure inside the chamber 0110 to a predetermined level by appropriately opening and closing the pressure regulator 0144 described later according to the detection result of the pressure sensor 0162 .

処理対象保持部０１５０は、試験片Ｗを吊り下げ保持するフック０１５１をチャンバー０１１０の軸方向及び径方向に複数有する保持プレート０１５２を具備しており（図１では径方向に１列に並ぶフック０１５１のみ示す）、この保持プレート０１５２は、図示しないプレート駆動機構によって、チャンバー０１１０内に配置されたレール０１５３に沿って上昇・下降するようになっている。つまり、フック０１５１を介して保持プレート０１５２に保持された複数の試験片Ｗをまとめて昇降させることができるようになっている。
なお、プレート駆動機構としては、モータを駆動源とするチェーンを用いた駆動機構やラックアンドピニオン式の駆動機構を採用し得るほか、シリンダを駆動源とするプッシュプル式の駆動機構を採用し得る。 The processing target holding unit 0150 includes a holding plate 0152 having a plurality of hooks 0151 for suspending and holding the test piece W in the axial direction and radial direction of the chamber 0110 (only the hooks 0151 arranged in a row in the radial direction are shown in FIG. 1). That is, the plurality of test pieces W held by the holding plate 0152 via the hooks 0151 can be collectively raised and lowered.
As the plate drive mechanism, a drive mechanism using a chain using a motor as a drive source, a rack-and-pinion drive mechanism, or a push-pull drive mechanism using a cylinder as a drive source can be employed.

また、本実施形態による表面処理装置０１００は、チャンバー０１１０に導入された飽和水蒸気によって生じる凝縮水をチャンバー０１１０外部に導出する水導出部と、この水導出部から配管０１１４を介して導出された凝縮水を滞留可能な凝縮槽部０１７０をさらに有しており、水導出部は、チャンバー０１１０の底部に形成した水導出孔０１１５としている。 Further, the surface treatment apparatus 0100 according to the present embodiment further has a water lead-out portion for leading out the condensed water generated by the saturated steam introduced into the chamber 0110 to the outside of the chamber 0110, and a condensation tank portion 0170 in which the condensed water led out from the water lead-out portion through the pipe 0114 can be retained.

凝縮水を滞留可能な凝縮槽部０１７０には、凝縮水を排出するための凝縮水排出管０１７１が連通させてあり、この凝縮水排出管０１７１上には、上流側からドレーンコック０１７２，上記した圧力調整器０１４４及び逆止弁０１７３が順次配置してある。つまり、この凝縮水排出管０１７１上の圧力調整器０１４４を閉じた場合には、凝縮槽部０１７０において、チャンバー内圧力を維持しつつ、水導出孔０１１５から流れ出た凝縮水を滞留することができるようになっている。 A condensed water discharge pipe 0171 for discharging condensed water is communicated with the condensed water discharge pipe 0170, which is capable of retaining condensed water, and a drain cock 0172, the pressure regulator 0144, and a check valve 0173 are sequentially arranged on the condensed water discharge pipe 0171 from the upstream side. In other words, when the pressure regulator 0144 on the condensed water discharge pipe 0171 is closed, the condensed water flowing out from the water outlet hole 0115 can be retained in the condensed tank section 0170 while maintaining the chamber internal pressure.

すなわち、凝縮槽部０１７０は、表面処理が長時間にわたる場合において、チャンバー０１１０の底部に溜まる飽和水蒸気の凝縮水に試験片Ｗが水没するのを防ぐために受け皿として機能するようになっている。 That is, the condensing tank section 0170 functions as a tray to prevent the test piece W from being submerged in the condensed water of the saturated steam that accumulates at the bottom of the chamber 0110 when the surface treatment takes a long time.

さらに、本実施形態による表面処理装置０１００は、処理対象保持部０１５０の保持プレート０１５２に保持された試験片Ｗを水で浸漬するためにチャンバー０１１０に水を導入する水導入部０１８０をさらに有しており、この水導入部０１８０は、チャンバー０１１０の外殻０１１１の上部に台座０１１６を介して配置されている。 Furthermore, the surface treatment apparatus 0100 according to the present embodiment further includes a water introduction section 0180 for introducing water into the chamber 0110 in order to immerse the test piece W held by the holding plate 0152 of the treatment target holding section 0150 in water.

この試験片Ｗを水に浸漬する処理は、アルミニウム合金から成る試験片Ｗを高圧・中高温の飽和水蒸気に晒すのに先立って行う処理である。この浸漬処理は、軽金属の表面に防食効果が高い皮膜を形成するための研究を重ねてきた本発明者らの知見に基づいて行う処理であり、この浸漬処理を行うことで、処理時間のより一層の短縮、及び、高品質皮膜の形成が可能となる。 The treatment of immersing the test piece W in water is a treatment performed prior to exposing the test piece W made of an aluminum alloy to high-pressure medium-high temperature saturated steam. This immersion treatment is based on the findings of the present inventors who have conducted extensive research to form a coating with a high anticorrosive effect on the surface of light metals.

すなわち、本実施形態による表面処理装置０１００では、図１Ｂに黒太矢印で示すように、水導入部０１８０からチャンバー０１１０内に水を導入し、チャンバー０１１０内に水を溜めると共に、上述したようにして処理対象保持部０１５０の保持プレート０１５２に保持された複数の試験片Ｗをまとめて下降させることで、試験片Ｗを水に浸漬するようにしている。 That is, in the surface treatment apparatus 0100 according to the present embodiment, as indicated by the thick black arrow in FIG. 1B, water is introduced into the chamber 0110 from the water introduction part 0180 to accumulate the water in the chamber 0110, and the plurality of test pieces W held on the holding plate 0152 of the processing target holding unit 0150 is lowered collectively as described above, thereby immersing the test pieces W in water.

なお、本実施形態では、処理対象保持部０１５０の保持プレート０１５２に保持された複数の試験片Ｗをプレート駆動機構によってまとめて下降させることで、複数の試験片Ｗをチャンバー０１１０内に溜めた水に浸けるようにしているが、これに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、チャンバー０１１０内において処理対象保持部０１５０の保持プレート０１５２に吊り下げ保持されている試験片Ｗが没するまで、チャンバー０１１０の内部に水を溜めることで、試験片Ｗを浸漬する構成を採用してもよい。 In the present embodiment, the plurality of test pieces W held by the holding plate 0152 of the processing object holding unit 0150 are lowered collectively by the plate driving mechanism so that the plurality of test pieces W are immersed in the water pooled in the chamber 0110. However, the present invention is not limited to this. A configuration in which the test piece W is immersed by accumulating water inside may be adopted.

そして、本実施形態による表面処理装置０１００では、浸漬処理の終了後において、複数の試験片Ｗを所定位置に戻した状態で、配管０１１４上に配置した図示しないバルブを開いてチャンバー０１１０に溜めた浸漬用の水を水導出孔０１１５及び配管０１１４を介して凝縮槽部０１７０側に排出するようにしている。
＜処理の流れ＞ In the surface treatment apparatus 0100 according to the present embodiment, after the immersion treatment is completed, a valve (not shown) arranged on the pipe 0114 is opened to discharge the immersion water accumulated in the chamber 0110 to the condensation tank section 0170 side through the water discharge hole 0115 and the pipe 0114, while the plurality of test pieces W are returned to the predetermined position.
<Process flow>

この表面処理装置０１００を用いてアルミニウム合金から成る試験片Ｗの表面に皮膜を形成するに際しては、まず、チャンバー０１１０内において、処理対象保持部０１５０の保持プレート０１５２にフック０１５１を介して複数の試験片Ｗを吊り下げる。
この際、表面処理に供する試験片が小さく且つ個数が多い場合は、これらの小試験片を絶縁材やこれに類する材料で被覆された容器に収容して表面処理を行うようにする。 When forming a film on the surface of a test piece W made of an aluminum alloy using this surface treatment apparatus 0100, first, in a chamber 0110, a plurality of test pieces W are suspended from a holding plate 0152 of a holding unit 0150 to be processed via hooks 0151.
At this time, if the test pieces to be subjected to the surface treatment are small and numerous in number, these small test pieces are placed in a container covered with an insulating material or similar material and subjected to the surface treatment.

次いで、チャンバー０１１０の図示しない蓋を閉じると共に、チャンバー０１１０及び凝縮槽部０１７０を連通する配管０１１４上のバルブを閉じて、チャンバー０１１０を水密的に閉塞する。 Next, the lid (not shown) of the chamber 0110 is closed, and the valve on the pipe 0114 connecting the chamber 0110 and the condensation tank section 0170 is closed to watertightly close the chamber 0110 .

これに続いて、水導入部０１８０からチャンバー０１１０内に水を導入し、チャンバー０１１０の約下側半分に水を溜めると共に、処理対象保持部０１５０の保持プレート０１５２を下降させることで、この保持プレート０１５２に保持された複数の試験片Ｗをまとめて水に浸漬する（図１Ｂに示す状態）。 Subsequently, water is introduced into the chamber 0110 from the water introduction part 0180, and the water is accumulated in about the lower half of the chamber 0110, and the holding plate 0152 of the holding part 0150 to be processed is lowered to immerse the plurality of test pieces W held on the holding plate 0152 together in water (state shown in FIG. 1B).

そして、処理対象保持部０１５０の保持プレート０１５２を上昇させて複数の試験片Ｗを所定位置で吊り下げ保持する一方で、配管０１１４上のバルブを開いてチャンバー０１１０に溜めた浸漬用の水を水導出孔０１１５及び配管０１１４を介して凝縮槽部０１７０側に排出し、これにより浸漬処理を終了する。この浸漬処理はほぼ大気圧雰囲気で行われる。なお、この浸漬用の水の排出後には、配管０１１４上のバルブを開いておく。 Then, while the holding plate 0152 of the processing target holding unit 0150 is raised to suspend and hold a plurality of test pieces W at a predetermined position, the valve on the pipe 0114 is opened to discharge the water for immersion accumulated in the chamber 0110 to the condensation tank unit 0170 side through the water outlet hole 0115 and the pipe 0114, thereby completing the immersion treatment. This immersion treatment is performed in a substantially atmospheric pressure atmosphere. After draining the soaking water, the valve on the pipe 0114 is opened.

この浸漬処理の後、集中制御盤０１４０の温度コントローラ０１４１からの指令により配管０１２１上の流量調節器０１４３が開き、ボイラ０１２０で生成されている飽和水蒸気のチャンバー０１１０への供給が開始される。 After this immersion treatment, a command from the temperature controller 0141 of the centralized control panel 0140 opens the flow controller 0143 on the pipe 0121 to start supplying saturated steam generated in the boiler 0120 to the chamber 0110 .

ボイラ０１２０から供給される飽和水蒸気は、処理水蒸気導入部０１３０を介してチャンバー０１１０内に導入され、ノズルプレート０１３３の流路０１３２及び多数のノズル０１３１を通してチャンバー０１１０の処理空間に放出されることで、表面処理が開始される。 Saturated steam supplied from the boiler 0120 is introduced into the chamber 0110 through the treatment steam introduction part 0130, and is discharged into the treatment space of the chamber 0110 through the flow path 0132 of the nozzle plate 0133 and numerous nozzles 0131, thereby starting surface treatment.

この際、温度センサ０１６１がチャンバー０１１０内の温度を測定しており、温度コントローラ０１４１は、この温度センサ０１６１で測定される温度に基づいて流量調節器０１４３を動作させることで、チャンバー０１１０内の温度が所定の温度に到達するまでの時間を、すなわち温度勾配をコントロールしている。 At this time, the temperature sensor 0161 measures the temperature inside the chamber 0110, and the temperature controller 0141 operates the flow regulator 0143 based on the temperature measured by this temperature sensor 0161, thereby controlling the time until the temperature inside the chamber 0110 reaches a predetermined temperature, that is, the temperature gradient.

この表面処理は、チャンバー０１１０内の水蒸気雰囲気が所定の雰囲気において行われ、所定の時間が経過するまで飽和水蒸気の供給が継続して行われる。 This surface treatment is performed in a predetermined water vapor atmosphere in the chamber 0110, and saturated water vapor is continuously supplied until a predetermined time elapses.

この表面処理を行っている間に、温度センサ０１６１によりチャンバー０１１０内温度の低下が検出された場合には、温度コントローラ０１４１からの指令により配管０１２１上の流量調節器０１４３が開放度を増す動作を行うことで、飽和水蒸気のチャンバー０１１０内への導入量が増加するようにコントロールされる。 During this surface treatment, when the temperature sensor 0161 detects a decrease in the temperature inside the chamber 0110, the temperature controller 0141 instructs the flow controller 0143 on the pipe 0121 to increase the degree of opening, thereby controlling the amount of saturated steam introduced into the chamber 0110 to increase.

この温度制御と同様にして、表面処理の間には、圧力センサ０１６２がチャンバー０１１０内の圧力を測定しており、この圧力センサ０１６２によって所定値を超える圧力上昇が検出された場合には、圧力コントローラ０１４２からの指令により圧力調整器０１４４が圧力開放動作を行うことで、チャンバー０１１０内の圧力が所定の高さとなるようにコントロールされる。 Similarly to this temperature control, the pressure sensor 0162 measures the pressure in the chamber 0110 during the surface treatment, and when the pressure sensor 0162 detects a pressure rise exceeding a predetermined value, the pressure regulator 0144 performs a pressure release operation in response to a command from the pressure controller 0142, thereby controlling the pressure in the chamber 0110 to a predetermined level.

また、この表面処理の間、チャンバー０１１０の底部に溜まる飽和水蒸気の凝縮水は、水導出孔０１１５及び配管０１１４を介してチャンバー０１１０外の凝縮槽部０１７０に向けて排出される。この凝縮水をチャンバー０１１０外の凝縮槽部０１７０に排出させる場合において、圧力調整器０１４４を閉状態として行うことで、チャンバー０１１０内の圧力は所定圧力に維持される。 Also, during this surface treatment, condensed water of saturated steam accumulated in the bottom of the chamber 0110 is discharged toward the condensation tank section 0170 outside the chamber 0110 through the water outlet hole 0115 and the pipe 0114 . When the condensed water is discharged to the condensation tank section 0170 outside the chamber 0110, the pressure in the chamber 0110 is maintained at a predetermined pressure by closing the pressure regulator 0144. FIG.

そして、所定の時間が経過した時点において、チャンバー０１１０に対する飽和水蒸気の供給を停止すると共に、圧力調整器０１４４を開状態としてチャンバー０１１０内の圧力を下げることで、チャンバー０１１０内の温度を下げて表面処理を終了する。この冷却時には、圧力コントローラ０１４２による圧力調整器０１４４の圧力開放動作の制御を行うことで、冷却速度をコントロールしている。 Then, when a predetermined time has elapsed, the supply of saturated steam to the chamber 0110 is stopped, and the pressure in the chamber 0110 is lowered by opening the pressure regulator 0144, thereby lowering the temperature in the chamber 0110 and finishing the surface treatment. During this cooling, the pressure release operation of the pressure regulator 0144 is controlled by the pressure controller 0142, thereby controlling the cooling speed.

本実施形態による表面処理装置０１００では、アルミニウム合金から成る試験片Ｗの表面に皮膜を形成するに際して、チャンバー０１１０外のボイラ０１２０で生成されている飽和水蒸気をチャンバー０１１０へ供給するので、チャンバー０１１０内で飽和水蒸気を生成する場合と比べて、少ない時間でチャンバー０１１０内の雰囲気を表面処理に必要で且つ十分な飽和水蒸気雰囲気にし得るのに加えて、チャンバー０１１０内に満たす飽和水蒸気の量の制御が容易なものとなる。 In the surface treatment apparatus 0100 according to the present embodiment, when forming a film on the surface of a test piece W made of an aluminum alloy, the saturated steam generated in the boiler 0120 outside the chamber 0110 is supplied to the chamber 0110. Compared to the case where saturated steam is generated in the chamber 0110, the atmosphere in the chamber 0110 can be made into a saturated steam atmosphere necessary and sufficient for surface treatment in a short time.In addition, the amount of saturated steam filled in the chamber 0110 can be easily controlled. become something.

また、本実施形態による表面処理装置０１００において、チャンバー０１１０外のボイラ０１２０で生成されている飽和水蒸気をチャンバー０１１０へ供給するようにしている分だけ、飽和水蒸気の供給量制御の応答性がよく、その結果、緻密な温度コントロールを行い得ることとなる。 In addition, in the surface treatment apparatus 0100 according to the present embodiment, since the saturated steam generated in the boiler 0120 outside the chamber 0110 is supplied to the chamber 0110, the responsiveness of the saturated steam supply amount control is good, and as a result, precise temperature control can be performed.

さらに、本実施形態による表面処理装置０１００では、チャンバー０１１０内への飽和水蒸気の導入を集中制御盤０１４０で制御している、すなわち、温度センサ０１６１及び圧力センサ０１６２に対応する検出制御手段である温度コントローラ０１４１及び圧力コントローラ０１４２で制御しているので、チャンバー０１１０内の温度及び圧力のより緻密なコントロールを行い得ることとなる。 Furthermore, in the surface treatment apparatus 0100 according to the present embodiment, the introduction of saturated steam into the chamber 0110 is controlled by the centralized control panel 0140, that is, the temperature controller 0141 and the pressure controller 0142, which are detection control means corresponding to the temperature sensor 0161 and the pressure sensor 0162, control the temperature and pressure in the chamber 0110 more precisely.

さらにまた、本実施形態による表面処理装置０１００では、表面処理の間にチャンバー０１１０の底部に溜まる飽和水蒸気の凝縮水は、圧力調整器０１４４を閉状態にすることで、チャンバー０１１０内の圧力を所定圧力に維持したまま凝縮槽部０１７０に排出されるようにしている。そして、チャンバー０１１０内の圧力が所定値を超えた場合や、チャンバー０１１０内の温度を下げる冷却工程の場合の圧力調整器０１４４による圧力開放時にのみ、凝縮槽部０１７０から凝縮水を排出するようにしているので、チャンバー０１１０内を所定の水蒸気雰囲気に戻す処理を極力減らし得る分だけ、運転コストの低減及び省エネ化が図られることとなる。 Furthermore, in the surface treatment apparatus 0100 according to the present embodiment, the condensed water of saturated steam that accumulates at the bottom of the chamber 0110 during surface treatment is discharged to the condensation tank part 0170 while maintaining the pressure inside the chamber 0110 at a predetermined pressure by closing the pressure regulator 0144. Only when the pressure inside the chamber 0110 exceeds a predetermined value or when the pressure is released by the pressure regulator 0144 in the cooling process for lowering the temperature inside the chamber 0110, the condensed water is discharged from the condensation tank section 0170. Therefore, the process of returning the inside of the chamber 0110 to a predetermined water vapor atmosphere can be reduced as much as possible, thereby reducing operating costs and saving energy.

さらにまた、本実施形態による表面処理装置０１００では、水導入部０１８０からチャンバー０１１０内に水を導入して、チャンバー０１１０内に溜まった水に試験片Ｗを浸漬するようにしているので、この浸漬処理を行わない場合とほぼ同等の厚みの高品質皮膜を得ようとする際には、処理時間の短縮が図られることとなる。 Furthermore, in the surface treatment apparatus 0100 according to the present embodiment, water is introduced into the chamber 0110 from the water introduction part 0180, and the test piece W is immersed in the water accumulated in the chamber 0110. Therefore, when trying to obtain a high-quality film having a thickness substantially equivalent to that obtained when this immersion treatment is not performed, the treatment time can be shortened.

これと逆の見方をすれば、浸漬処理を行わない場合とほぼ等しい時間をかけて表面処理を行う際には、より厚みのある高品質皮膜を形成し得ることとなる。
＜効果＞ Conversely, when the surface treatment is performed for approximately the same time as when the immersion treatment is not performed, a thicker and higher quality film can be formed.
<effect>

本実施形態によれば、アルミニウム合金から成る試験片Ｗの表面に皮膜を形成するにあたって、処理時間の短縮を実現できるのに加えて、飽和水蒸気の生成量の制御が容易であると共に緻密な温度コントロールを行うことができるので、高品質の皮膜を形成することが可能であるという非常に優れた効果が得られる。
＜実施形態２＞
＜概要＞ According to the present embodiment, in forming a coating on the surface of a test piece W made of an aluminum alloy, in addition to being able to shorten the processing time, it is possible to easily control the amount of saturated steam generated and precisely control the temperature.
<Embodiment 2>
<Overview>

本実施形態は実施形態１を基本とし、チャンバーに導入する１００℃程度の飽和水蒸気を加熱して、これにより生成される２００℃強の過熱水蒸気をチャンバーに導入することを特徴としている。
このように、チャンバーに導入する飽和水蒸気をさらに加熱して過熱水蒸気とすることで、処理時間のより一層の短縮及びより高品質の皮膜の形成が可能であるというという効果を奏する。
＜構成＞ This embodiment is based on the first embodiment, and is characterized in that saturated steam of about 100° C. introduced into the chamber is heated, and superheated steam of over 200° C. generated thereby is introduced into the chamber.
By further heating the saturated steam introduced into the chamber to obtain superheated steam in this way, it is possible to further shorten the treatment time and form a higher quality film.
<Configuration>

図２に示すように、本実施形態の表面処理装置０２００が、先の実施形態の表面処理装置と相違するところは、チャンバー０２１０の外殻０２１１に台座０２１２を介して配置された処理水蒸気導入部０２３０とボイラ０２２０とを連通する配管０２２１上に、加熱器０２２２（処理水蒸気加熱部）を設けた点にあり、他の構成は先の実施形態の表面処理装置と同じである。 As shown in FIG. 2, when the surface treatment device 0200 of the present embodiment is different from the surface treatment device in the previous embodiment, the processing water vapor introduction unit 0230 and boiler 0220 arranged via the pedestal 0211 on the outer shell 0211 of the chamber 0210, the above -mentioned piping 0221. It is in the point that the heating device 0222 (a heated steam heating portion) is provided, and the other configuration is the same as the surface treatment device in the previous embodiment.

配管０２２１上に配置した加熱器０２２２は、ボイラ０２２０で生成された飽和水蒸気を加熱して２００℃強の過熱水蒸気にするためのものであり、この加熱器０２２２によって生成された過熱水蒸気をチャンバー０２１０に導入することで、飽和水蒸気をチャンバー０２１０に導入する場合と比較して、処理時間のより一層の短縮化が図られると共に、試験片Ｗの表面上により高品質の皮膜を形成し得ることとなる。
＜効果＞ The heater 0222 arranged on the pipe 0221 is for heating the saturated steam generated in the boiler 0220 to superheated steam at a temperature of over 200° C. By introducing the superheated steam generated by the heater 0222 into the chamber 0210, the treatment time can be further shortened and a higher quality film can be formed on the surface of the test piece W, as compared with the case where the saturated steam is introduced into the chamber 0210.
<effect>

本実施形態によれば、アルミニウム合金から成る試験片Ｗの表面に皮膜を形成するにあたって、処理時間のより一層の短縮を実現できるうえ、より高品質の皮膜の形成をも実現することが可能であるという非常に優れた効果が得られる。
＜実施形態３＞
＜概要＞ According to the present embodiment, when forming a coating on the surface of a test piece W made of an aluminum alloy, it is possible to further shorten the processing time, and it is possible to form a coating of higher quality.
<Embodiment 3>
<Overview>

本実施形態は実施形態１を基本とし、ジャケット温調部によって、外部ジャケットを介してチャンバーを加熱し又は／及び冷却するようにしたことを特徴としている。
このように、外部ジャケット及びジャケット温調部を用いて、チャンバーを加熱し又は／及び冷却するように成すことで、処理時間のより一層の短縮が可能であるという効果を奏する。
＜構成＞ This embodiment is based on the first embodiment, and is characterized in that the jacket temperature control section heats and/or cools the chamber through the external jacket.
By heating and/or cooling the chamber using the external jacket and the jacket temperature control section in this way, there is an effect that the processing time can be further shortened.
<Configuration>

図３に示すように、本実施形態の表面処理装置０３００が、先の実施形態１の表面処理装置と相違するところは、チャンバー０３１０の外殻０３１１に対して、これを取り巻くようにして外部ジャケット０３９０を装着すると共に、チャンバー０３１０の外部に、外部ジャケット０３９０を加熱し又は／及び冷却するジャケット温調部０３９１を設けた点にあり、他の構成は先の実施形態１の表面処理装置と同じである。 As shown in FIG. 3, the surface treatment apparatus 0300 of this embodiment differs from the surface treatment apparatus of Embodiment 1 above in that an outer jacket 0390 is attached to the outer shell 0311 of the chamber 0310 so as to surround it, and a jacket temperature control section 0391 for heating and/or cooling the outer jacket 0390 is provided outside the chamber 0310. Other configurations are the same as those of the surface treatment apparatus of Embodiment 1 above.

このジャケット温調部０３９１は、配管０３９２を介して加熱用媒体及び冷却用媒体を選択的に外部ジャケット０３９０に供給し得るものであり、加熱用媒体及び冷却用媒体の選択は、集中制御盤０３４０によりコントロールされ、外部ジャケット０３９０に対する加熱用媒体及び冷却用媒体のいずれかの供給は、集中制御盤０３４０により制御される配管０３９２上のバルブ０３９３の開閉により行われるようになっている。 This jacket temperature control unit 0391 can selectively supply a heating medium and a cooling medium to the external jacket 0390 via a pipe 0392. Selection of the heating medium and cooling medium is controlled by a centralized control panel 0340, and either the heating medium or the cooling medium is supplied to the external jacket 0390 by opening and closing a valve 0393 on the pipe 0392 controlled by the centralized control panel 0340.

本実施形態の表面処理装置０３００では、ボイラ０３２０で生成されている飽和水蒸気のチャンバー０３１０への供給を開始するのに先立って、外部ジャケット０３９０に対してジャケット温調部０３９１から加熱用媒体を供給して、チャンバー０３１０がこの外部ジャケット０３９０を介して加熱されるようにしておくことで、チャンバー０３１０内において所定の水蒸気雰囲気を効率よく形成し得ることとなる。 In the surface treatment apparatus 0300 of the present embodiment, prior to starting the supply of the saturated steam generated in the boiler 0320 to the chamber 0310, the heating medium is supplied from the jacket temperature control unit 0391 to the external jacket 0390 so that the chamber 0310 is heated via the external jacket 0390, whereby a predetermined steam atmosphere can be efficiently formed in the chamber 0310.

一方、表面処理後において、チャンバー０３１０に対する飽和水蒸気の供給を停止してチャンバー０３１０内の温度を下げる時点で、外部ジャケット０３９０に対してジャケット温調部０３９１から冷却用媒体を供給して、チャンバー０３１０がこの外部ジャケット０３９０を介して冷却されるようにしておくことで、チャンバー０３１０内を効率よく冷却し得ることとなり、処理時間のより一層の短縮化が図られることとなる。
＜効果＞ On the other hand, after the surface treatment, when the supply of saturated water vapor to the chamber 0310 is stopped and the temperature inside the chamber 0310 is lowered, the cooling medium is supplied from the jacket temperature control unit 0391 to the outer jacket 0390 so that the chamber 0310 is cooled via the outer jacket 0390, so that the inside of the chamber 0310 can be efficiently cooled, and the treatment time can be further shortened.
<effect>

本実施形態では、処理時間のより一層の短縮が可能であるという効果が得られる。 In this embodiment, an effect is obtained that the processing time can be further shortened.

０１００表面処理装置
０１１５水導出孔（水導出部）
０１２０ボイラ（処理蒸気生成部）
０１３０処理水蒸気導入部
０１４０集中制御盤（処理水蒸気導入制御部）
０１５０処理対象保持部
０１６０検出部
０１６１温度センサ（温度検出手段）
０１６２圧力センサ（圧力検出手段）
０１７０凝縮槽部
０１８０水導入部 0100 Surface treatment device 0115 Water lead-out hole (water lead-out part)
0120 Boiler (processed steam generation unit)
0130 Processed steam introduction unit 0140 Centralized control panel (processed steam introduction control unit)
0150 Processing object holding unit 0160 Detecting unit 0161 Temperature sensor (temperature detecting means)
0162 pressure sensor (pressure detection means)
0170 condensation tank section 0180 water introduction section

Claims

チャンバーと、
チャンバー内で処理対象を保持する処理対象保持部と、
処理対象保持部に保持された処理対象を水で浸漬するためにチャンバーに水を導入するための水導入部と、
チャンバー外に配置されチャンバー内に導入する処理水蒸気を生成する処理蒸気生成部と、
処理蒸気生成部で生成された処理水蒸気をチャンバーに導入する処理水蒸気導入部と、
処理水蒸気導入部の処理水蒸気の導入を制御するための処理水蒸気導入制御部と、
水導入部からチャンバーに導入された処理対象を浸漬するための水及びチャンバーに導入された処理水蒸気によって生じる凝縮水をチャンバー底部からチャンバー外に導出する水導出部と、
水導出部から導出された水をチャンバー内圧力が維持された状態で滞留可能な凝縮槽部と、
を有し、
チャンバーは、外部ジャケットと、外部ジャケットを加熱し又は／及び冷却するジャケット温調部と、をさらに有する表面処理装置。 a chamber;
a processing target holding unit that holds the processing target in the chamber;
a water introduction part for introducing water into the chamber for immersing the object to be treated held in the object holding part;
a processing steam generator arranged outside the chamber and generating processing steam to be introduced into the chamber;
a processing steam introduction unit for introducing the processing steam generated in the processing steam generation unit into the chamber;
a processing steam introduction control unit for controlling the introduction of the processing steam in the processing steam introduction unit;
a water lead-out part for leading out of the chamber from the bottom of the chamber water for immersing the object to be treated introduced from the water lead-in part into the chamber and condensed water generated by the treatment steam introduced into the chamber;
a condensing tank section capable of retaining the water drawn out from the water outlet section while the pressure inside the chamber is maintained;
has
The surface treatment apparatus , wherein the chamber further includes an outer jacket and a jacket temperature control section for heating and/or cooling the outer jacket .

チャンバーの雰囲気を検出する検出部をさらに有し、
処理水蒸気導入制御部は、検出部の検出結果に応じて処理水蒸気の導入及びチャンバー内圧力を制御する検出制御手段をさらに有する請求項１に記載の表面処理装置。 further having a detection unit that detects the atmosphere of the chamber,
2. The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the treatment steam introduction control section further comprises detection control means for controlling the introduction of the treatment steam and the internal pressure of the chamber according to the detection result of the detection section.

前記検出部は、温度検出手段及び圧力検出手段である請求項２に記載の表面処理装置。 3. The surface treatment apparatus according to claim 2, wherein the detection unit is temperature detection means and pressure detection means.

導入する処理水蒸気を加熱するための処理水蒸気加熱部をさらに有する請求項１から請求項３のいずれか一に記載の表面処理装置。 4. The surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a treatment steam heating unit for heating treatment steam to be introduced.

処理対象は金属表面を有するものである請求項１から請求項４に記載の表面処理装置。 5. The surface treatment apparatus according to claim 1, wherein the object to be treated has a metal surface.