JP2010127674A - ワークケースおよび耐食試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐食試験装置における処理容器の内壁への異物の付着を抑制することができるワークケースおよびこれを備えた耐食試験装置を提供すること。
【解決手段】処理容器２内でワークＷおよび試験薬液を加熱および加圧して、試験薬液に対するワークＷの耐腐食性を加速試験する耐食試験装置１に設けられ、ワークＷおよび試験薬液を収容した状態で、処理容器２に投入されるワークケース３であって、ワークケース３内と処理容器２内とを連通する開口部５３と、開口部５３を閉塞するように設けられ、加熱により蒸発した試験薬液を含むケース内雰囲気を、排気抵抗をもって排気させるフィルタ４６と、を備えたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、処理容器内でワークおよび試験薬液を加熱および加圧して、試験薬液に対するワークの耐腐食性を加速試験する耐食試験装置に設けられ、ワークおよび試験薬液を収容した状態で、処理容器に投入されるワークケースおよびこれを備えた耐食試験装置に関するものである。

従来、この種の圧力容器（耐食試験装置）として、容器と、容器を閉塞する蓋と、容器を外囲し、容器に貯留した溶媒を加熱する電気ヒータと、を有するものが知られている（特許文献１参照）。
この圧力容器では、電気ヒータによって試験温度に加熱した溶媒に、試験片（ワーク）を一定期間浸漬することで、溶媒に対する試験片の腐食性試験（加速試験）を行う。そして、試験終了後の試験片を新しい試験片に交換して、溶媒を再び試験温度に加熱し、次の腐食性試験を行うようになっている。
特開平５−２５６３６９号公報

ところで、このような腐食の加速試験を行う場合には、加熱した溶媒より、加熱・加圧した気体状の試験薬液（薬液蒸気）に試験片を曝した方が、試験時間を短縮（加速）することができる。
係る場合、加速試験を繰り返し行うことで、加熱・加圧した試験薬液が、圧力容器の内壁に異物として経時的に付着してしまい、安定に加速試験を行うことができない。したがって、圧力容器内を頻繁にクリーニングしなければならず、クリーニング作業が煩雑になると共に、試験のサイクルタイムが長くなるという問題があった。

本発明は、耐食試験装置における処理容器の内壁への異物の付着を抑制することができるワークケースおよびこれを備えた耐食試験装置を提供することをその課題としている。

本発明のワークケースは、処理容器内でワークおよび試験薬液を加熱および加圧して、試験薬液に対するワークの耐腐食性を加速試験する耐食試験装置に設けられ、ワークおよび試験薬液を収容した状態で、処理容器に投入されるワークケースであって、ワークケース内と処理容器内とを連通する開口部と、開口部を閉塞するように設けられ、加熱により蒸発した試験薬液を含むケース内雰囲気を、排気抵抗をもって排気させる抵抗排気手段と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、処理容器を加熱すると、ワークケースが加熱され、収容してある試験薬液が薬液蒸気となることで体積が極端に膨張する。このとき、薬液蒸気の一部は開口部から処理容器内に流出するが、抵抗排気手段が抵抗となるため、ワークケースから処理容器内に徐々に流出する。すなわち、薬液蒸気がワークケースからいっきに流出し、処理容器の内壁に勢いよく衝突することがないため、処理容器の内壁への試験薬液（異物）の付着を抑制することができる。また、薬液蒸気が徐々に流出することで、ワークケース内の圧力を一定（処理容器内の圧力よりも高い）に保つことができる。さらに、目標加熱温度までの到達時間も短縮することができる。

この場合、抵抗排気手段が、試験薬液の含有成分を濾過するフィルタであることが、好ましい。

この構成によれば、フィルタを使い分けることで、処理容器内への薬液蒸気の流出を制御することができる。また、試験薬液が複数の成分で組成されている場合には、特定の含有成分（異物）をトラップすることができるフィルタを使用することで、特定の含有成分の処理容器への流出を防止することができ、内壁への付着をさらに抑制することができる。

この場合、ケース本体と、相互の周側板が間隙を存し且つ閉塞方向にオーバーラップするようにケース本体を閉塞するケース蓋と、から成り、開口部は、周側板同士の間隙で構成され、フィルタは、周側板同士の間隙に充填されていることが、好ましい。

この構成によれば、フィルタがケース蓋を開放する際の抵抗体として機能するため、試験薬液が突沸することでワークケース内の圧力が突如上昇した場合であっても、ケース蓋が勢いよく外れることがない。これにより、試験薬液は、必ずフィルタを介して処理容器内に流出するため、内壁への異物の付着をさらに抑制することができる。また、ケース蓋とケース本体との間隙が開口部となるため、ケース本体あるいはケース蓋に別途開口部を形成する必要がない。

この場合、少なくとも２重の本体周側板を有するケース本体と、本体周側板で構成される呑込み溝に挿入される少なくとも１重の蓋周側板を有し、ケース本体を閉塞するケース蓋と、から成り、開口部は、呑込み溝の溝底と蓋周側板の下端との間隙で構成され、フィルタは、蓋周側板の下端が上側から接触するように呑込み溝に充填されていることが、好ましい。

この構成によれば、開口部にフィルタを簡単にセットすることができる。また、本体周側板と蓋周側板、およびフィルタが排気抵抗となることで、試験薬液の処理容器内への流出を抑制することができる。なお、この場合、ケース蓋は、内部圧力によりケース本体から浮き上がるのを防止すべく、重いものを用いることが好ましい。

この場合、ケース本体と、ケース本体を閉塞するケース蓋と、から成り、開口部は、ケース蓋の天板に形成され、フィルタは、開口部を内側から閉塞するように設けられていることが、好ましい。

この構成によれば、ワークケースの表面積に対するフィルタの面積割合が増加することで、排気抵抗を維持しつつ、濾過性能およびワークケース内の圧力の均一化を向上させることができる。

本発明の耐食試験装置は、上記のワークケースと、処理容器と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、特にワークの腐食性の加速試験を連続して行う場合において、処理容器の内壁への異物の付着を抑制することができる。また、これにより、加速試験における繰返し精度を向上させることができると共に、サイクルタイムを短縮することができる。

この場合、処理容器の内面がフッ素コーティングまたはイオンコーティングされていることが、好ましい。

この構成によれば、処理容器の内壁への異物の付着を抑制することができると共に、仮に内壁に異物が付着した場合であっても、拭取るだけで簡単に異物を取り除くことができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施形態に係るワークケースおよび耐食試験装置について説明する。この耐食試験装置は、表面に被膜処理を施した穴開きのワークの耐腐食試験（加速試験）を行うものであり、このワークが部品として装置に組み込まれたときに接する液体を試験薬液とし、この試験薬液を加熱して気体化した薬液蒸気に、一定時間ワークを曝すことで試験を行う。また、ワークおよび試験薬液は、ワークケースに収容した状態で耐食試験装置に投入される。

図１に示すように、耐食試験装置１は、容器本体１１および容器本体１１を開閉する容器蓋１２からなる金属製の処理容器２と、容器蓋１２の下面にセットされるワークケース３と、制御装置５に制御され、容器本体１１を外側から包み込むように設けた外部ヒータ４と、外部ヒータ４の外側を覆う断熱材（図示省略）と、を備えている。

処理容器２は、法上の小型圧力容器であり、容器本体１１と容器蓋１２との間には環状のシール部材１３が介設され、容器本体１１の上部に設けたロック金具（図示省略）により容器本体１１を閉止した容器蓋１２が強固に閉塞されるようになっている。容器本体１１は、厚肉の金属材により有底の略筒状に形成されており、上部がフランジ状に形成されている。そして、このフランジ状の上部に上記のロック金具が組み込まれている。容器蓋１２を取り付けた状態における容器本体１１の下部が、処理室１４となっており、この処理室１４にワークＷおよび試験薬液が収容されたワークケース３がセットされる。また、処理室１４には、制御装置５に制御され、加速試験後の処理室１４の圧力を抜くためのバルブを有する大気開放装置１５が連通している。容器本体１１に対し容器蓋１２は深く嵌入され、この嵌入封止部１６の下部に上記のシール部材１３が装着されている。

また、容器本体１１の内側面１１ａおよび底面１１ｂには、フッ素コーティング１７あるいはイオンコーティングが施されており、加速試験における異物（主に試験薬液の溶質）の付着を抑制している。なお、フッ素コーティング１７に用いるコーティング剤は、ＰＴＥＥ、ＦＥＰ、ＰＥＡ、ＰＴＥＥ／ＰＦＡ複合塗料や変性塗料等であってもよい。また、異物の付着を抑制するコーティング剤であれば、フッ素コーティング１７あるいはイオンコーティングに限定されるものではない。

容器蓋１２は、厚肉の金属材により形成されており、容器本体１１の開口端を覆う蓋本体２１と、開口端から容器本体１１の嵌入封止部１６に深く嵌入される封止蓋部２２と、から構成されている。蓋本体２１は、容器本体１１の上部に対応してフランジ状に形成されており、容器本体１１の上面にフランジ接合様に密接することで閉塞する。封止蓋部２２は、その外周面が嵌入封止部１６と相補的形状に形成されており、下面が平坦に形成されている。封止蓋部２２の下面には、ワークケース３を着脱自在に装着するためのケースセット部２３が設けられている。ケースセット部２３は、詳細は図示しないが、例えば二対の係止爪を有し、ワークケース３を水平にセット可能に構成されている。容器蓋１２を閉塞すると、封止蓋部２２の外周面が上記のシール部材１３に密接することよって、容器本体１１内が気密に封止されると共に、ワークケース３が処理室１４に収容される。

また、封止蓋部２２の下面には、容器本体１１と同様のフッ素コーティング１７あるいはイオンコーティングが施されている。すなわち、処理容器２の処理室１４を構成する容器本体１１の部分および容器蓋１２の部分に、フッ素コーティング１７あるいはイオンコーティングが施されている。なお、容器本体１１および容器蓋１２の嵌合部分にも、これらコーティングを行ってもよい。

外部ヒータ４は、マントルヒータやラバーヒータで構成した上部ヒータ２４、下部ヒータ２５および底部ヒータ２６から成り、処理容器２全体を加熱する。この場合、制御装置５内には、試験開始時の昇温および試験終了時の降温を含む試験温度および試験時間に関する制御テーブルが用意されており、制御装置５は、この制御テーブルに倣って外部ヒータ４を制御する。これにより、処理室１４が所定の目標加熱温度に昇温され、ワークケース３の内部が加熱される。ワークケース３の内部が加熱されると、後述する不織布３４に浸み込ませた試験薬液が気体化して薬液蒸気に変化する。そして、薬液蒸気に対して加熱されたワークＷを一定時間曝すことで加速試験が行われる。

次に、図２および図３を参照して、第１実施形態に係るワークケース３について説明する。ワークケース３は、ケース本体３１と、ケース本体３１を閉塞するケース蓋３２と、ケース本体３１内に収容され、ワークＷを支持するワークホルダ３３と、から構成されている。この場合、ケース本体３１およびケース蓋３２は、ステンレス等の耐食金属材料で形成されている。

ワークホルダ３３は、熱伝導性の高いアルミニウム等で格子枠状に形成されており、各枠内に内向きに突設した支持突起（図示省略）により、各ワークＷを下側から支持するようになっている。また、ワークホルダ３３の下面には、不織布３４をセットするセット爪（図示省略）が形成されている。すなわち、ワークホルダ３３に対して複数のワークＷが上面からマトリクス状にセットされると共に、予め一定量の薬液を染み込ませた不織布３４がワークホルダ３３の下面全体に広がるようにセットされた状態で、ケース本体３１に収容するようになっている。なお、不織布３４は、ワークホルダ３３の上面にもセットされていてもよい（図示省略）。

ケース本体３１は、ワークホルダ３３を載置する方形の本体底板４１と、載置されたワークホルダ３３を囲うように本体底板４１の縁部から立ち上がる本体周側板４２とで構成され、全体として上面開放の箱状に形成されている。本体周側板４２は、２重構造になっており、ワークホルダ３３を囲うように本体底板４１の外周端に位置する外側周側板４３と、外側周側板４３と同じ高さで、ワークホルダ３３を囲うように外側周側板４３の内側に位置する内側周側板４４と、から構成されている。内側周側板４４と外側周側板４３との間には十分な間隙があり、内側周側板４４、外側周側板４３および本体底板４１により画成された呑み込み溝４５には、後述する蓋周側板５２が臨むと共に蓋周側板５２が上側から接触する方形環状のフィルタ（抵抗排気手段）４６が充填されている。

フィルタ４６は、布や金属、セラミック製の多孔質材等で構成されており、使用する試験薬液の含有成分の大きさや特性に応じて任意に選択するようになっている。なお、フィルタ４６が金属の素材で構成されている場合には、複数枚重ねて排気抵抗を有するようにして呑み込み溝４５に充填する。

ケース蓋３２は、ケース本体３１の本体底板４１に対面する方形の天板５１と、天板５１の縁部に垂設された１重の蓋周側板５２とで構成され、全体として下面開放の箱状に形成されている。また、天板５１はその外周が上記した内側周側板４４と外側周側板４３の間に位置する大きさに形成されており、蓋周側板５２は内側周側板４４と外側周側板４３より低く形成されている。ケース蓋３２でケース本体３１を閉塞すべく内側周側板４４と外側周側板４３との間に蓋周側板５２を挿入すると、蓋周側板５２によりフィルタ４６が僅かに押し込まれると共に、天板５１が、内側周側板４４の上端に当接するか僅かに間隙を生ずることで、閉塞状態となる。また、呑み込み溝４５の溝底と蓋周側板５２の下端とにより開口部５３が構成されており（図３（ａ）参照）、ワークケース３内の雰囲気は、昇温・昇圧に伴いこの開口部５３に介設したフィルタ４６により、処理室１４に流れ出すようになっている。

なお、ケース蓋３２は、加速試験においてワークケース３内の圧力が上昇しても、フィルタ４６と蓋周側板５２との接触が解除されない程度に重く形成されていることが好ましい。また、本体周側板４２は３重や４重になっていていてもよく、係る場合には、蓋周側板５２を２重や３重とし、各呑み込み溝４５にフィルタ４６を設置する。
また、逆に蓋周側板５２が、３重や４重の多重構造で、それに対応して本体周側板４２が２重や３重の多重構造になっていてもよい。（共に図示省略）。この場合、フィルタ４６は、ケース蓋３２側の複数の呑み込み溝に設置する。ただし、フィルタ４６の落下を防止する構造とすると共に交換可能な構造とする。さらに、ケース本体３１およびケース蓋３２は、それぞれ各部を同一の板厚で形成してもよいし、図３に示すように、本体底板４１および天板５１のみ厚手に形成するようにしてもよい。

図３に示すように、上記したワークケース３をセットした耐食試験装置１によって試験薬液に対するワークＷの加速試験が開始されると（図３（ａ）参照）、外部ヒータ４によって処理室１４（処理容器２）が加熱されると共に、ワークケース３が加熱される。この時、不織布３４に染み込ませた試験薬液が加熱されて薬液蒸気となることで、その体積が極端に膨張し、ワークケース３内の圧力が著しく増加する（図３（ｂ）参照）。そして、圧力により蓋周側板５２の下端とフィルタ４６の接触が維持される程度にケース蓋３２が僅かに持ち上げられることで、薬液蒸気を含むケース内雰囲気が内側周側板４４と蓋周側板５２との間に流れ込み（図３（ｃ）参照）、さらにフィルタ４６を通過して処理室１４に流出（排気）する。

このとき、フィルタ４６が排気抵抗となるため、処理室１４に対しワークケース３内は、幾分高い圧力を維持しつつ、薬液蒸気を徐々に流出させる。また、フィルタ４６が機能し、試験薬液の含有成分をトラップ（濾過）する。これにより、薬液蒸気の急激な流出が抑制され、且つ付着成分がトラップされるため、異物の処理容器２の内壁への付着を著しく抑制することができる。また、処理容器２のクリーニングの頻度が少なくなり、且つ処理容器２のコーティングによるクリーニングの容易性と相俟って、加速試験のサイクルタイムを短縮することができる。さらに、ワークケース３内の圧力を処理容器２と比して高く且つ一定に保つことができ、試験精度を向上させることができる。なお、この場合、試験薬液の含有成分（異物）は、フィルタ４６にトラップされ、溶媒は、処理容器２へ流出するため、ワークケース３内にある試験薬液の溶媒に対する含有成分の濃度が変化することがなく、加速試験に影響を及ぼすことがない。

次に、図４および図５を参照して、第２実施形態に係るワークケース３について、異なる部分を主に説明する。第２実施形態に係るケース本体３１の本体周側板４２およびケース蓋３２の蓋周側板５２は、それぞれ単一に形成されており、ケース蓋３２は、その外周が本体周側板４２より小さく形成されている。また、蓋周側板５２は、本体周側板４２より深く形成され、間隙を存して対峙するこの蓋周側板５２と本体周側板４２とのオーバーラップ部分に開口部５３が形成されている（図５（ａ）参照）。そして、この開口部５３には、本体周側板４２に装着するようにして、方形環状の第１フィルタ５４が設けられている。開口部５３に対し第１フィルタ５４は、ケース蓋３２の開閉に抵抗感を与える程度に充填されており、内部の昇圧によりケース蓋３２が浮き上がらないようになっている。

また、ケース蓋３２の天板５１中央部には、大きく第２開口部５５が形成されている。そして、第２開口部５５を内側から覆うように、天板５１の内側には第２フィルタ５６が取り付けられている（接着または枠を介してねじ止め）。第２フィルタ５６は平板上に形成され、ほぼワークホルダ３３に対応する大きさに形成されている。なお、第１フィルタ５４および第２フィルタ５６は、第１実施形態のフィルタ４６と同様の材質のものを用いる。また、内圧により第２フィルタ５６が外側に大きく湾曲しないように、天板５１の外側に格子枠を設けるか、天板５１自身を格子枠状に形成することが好ましい。さらに、上記のオーバーラップ部分を長くすべく、本体周側板４２の立上げ寸法を大きくしてもよい。

本実施形態に係るワークケース３を用いてワークＷの加速試験を開始すると（図５（ａ）参照）、外部ヒータ４により、処理室１４およびワークケース３が加熱される。この時、不織布３４に染み込ませた試験薬液が加熱されて薬液蒸気となり、ワークケース３内の圧力が著しく増加する（図５（ｂ）参照）。そして、第１フィルタ５４および不織布３４の直上に配設されている第２フィルタ５６が排気抵抗となり、薬液蒸気を含むケース内雰囲気が徐々に流出する（図５（ｃ）参照）。また、流出する薬液蒸気は、その含有成分を第１フィルタ５４および第２フィルタ５６によりトラップされる。これにより、第１実施形態と同様に、薬液蒸気の急激な流出が抑制され、且つ付着成分がトラップされるため、異物の処理容器２の内壁への付着を著しく抑制することができる。また、加速試験のサイクルタイムを短縮することができ、且つ試験精度を向上させることができる。

なお、第２開口部５５は、ケース本体３１の本体周側板４２や本体底板４１に形成されていてもよい。また、第１実施形態に係るワークケース３の天板５１に第２開口部５５およびそれを閉塞する第２フィルタ５６を設けるようにしてもよい。さらに、相互の周側板がそれぞれ単一に形成されたワークケース３に第２開口部５５および第２開口部５５を閉塞する第２フィルタ５６のみを設けてもよい（いずれも図示省略）。

耐食試験装置の断面模式図である。 第１実施形態に係るワークケースの分解斜視図である。 第１実施形態に係るワークケースを用いた加速試験におけるワークケース内の様子を示した図である。 第２実施形態に係るワークケースの分解斜視図である。 第２実施形態に係るワークケースを用いた加速試験におけるワークケース内の様子を示した図である。

符号の説明

１…耐食試験装置 ２…処理容器 ３…ワークケース １７…フッ素コーティング ３１…ケース本体 ３２…ケース蓋 ４２…本体周側板 ４３…外側周側板 ４４…内側周側板 ４５…呑み込み溝 ４６…フィルタ ５２…蓋周側板 ５３…開口部 ５４…第１フィルタ ５５…第２開口部 ５６…第２フィルタ Ｗ…ワーク

Claims (7)

1. 処理容器内でワークおよび試験薬液を加熱および加圧して、試験薬液に対する前記ワークの耐腐食性を加速試験する耐食試験装置に設けられ、
   前記ワークおよび前記試験薬液を収容した状態で、前記処理容器に投入されるワークケースであって、
   前記ワークケース内と前記処理容器内とを連通する開口部と、
   前記開口部を閉塞するように設けられ、加熱により蒸発した前記試験薬液を含むケース内雰囲気を、排気抵抗をもって排気させる抵抗排気手段と、を備えたことを特徴とするワークケース。
2. 前記抵抗排気手段が、前記試験薬液の含有成分を濾過するフィルタであることを特徴とする請求項１に記載のワークケース。
3. ケース本体と、相互の周側板が間隙を存し且つ閉塞方向にオーバーラップするように前記ケース本体を閉塞するケース蓋と、から成り、
   前記開口部は、前記周側板同士の前記間隙で構成され、
   前記フィルタは、前記周側板同士の前記間隙に充填されていることを特徴とする請求項２に記載のワークケース。
4. 少なくとも２重の本体周側板を有するケース本体と、前記本体周側板で構成される呑込み溝に挿入される少なくとも１重の蓋周側板を有し、前記ケース本体を閉塞するケース蓋と、から成り、
   前記開口部は、前記呑込み溝の溝底と前記蓋周側板の下端との間隙で構成され、
   前記フィルタは、前記蓋周側板の下端が上側から接触するように前記呑込み溝に充填されていることを特徴とする請求項２に記載のワークケース。
5. ケース本体と、前記ケース本体を閉塞するケース蓋と、から成り、
   前記開口部は、前記ケース蓋の天板に形成され、
   前記フィルタは、前記開口部を内側から閉塞するように設けられていることを特徴とする請求項２に記載のワークケース。
6. 請求項１ないし５に記載のワークケースと、
   前記処理容器と、を備えたことを特徴とする耐食試験装置。
7. 前記処理容器の内面がフッ素コーティングまたはイオンコーティングされていることを特徴とする請求項６に記載の耐食試験装置。

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