JP2020504235A

JP2020504235A - フィルタユニット及びこれを含むめっき装置

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Publication number: JP2020504235A
Application number: JP2019533140A
Authority: JP
Inventors: ギョン−フンナム、; サン−ジュンキム、; ギョン−ピルコ、; テ−ヨプキム、; ムン−ジョンオム、
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Holdings Inc
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2037-05-23
Also published as: JP6862550B2; EP3561148A1; EP3561148A4; EP3561148B1; US20200086330A1; KR101899678B1; KR20180072300A; CN110088354A; WO2018117348A1

Abstract

本発明の一実施形態によるフィルタユニットは、一側方向から流体が流入され、内部断面が円状に備えられ、上記流体の回転流動を形成するサイクロン本体部材と、上記サイクロン本体部材の中央上端部に備えられ、少なくとも一部の断面が非円形を形成し、回転流動を低減させることで上記流体を排出する排出部材と、を含むことができる。

Description

本発明は、フィルタユニット及びこれを含むめっき装置に関する。

この部分に記述された内容は、単に本発明に対する背景情報を提供するだけであって、公開された従来技術を構成するものではないことを明らかにしておく。

真空蒸着は、真空雰囲気下でいくつかの方法により固体のコーティング物質を加熱蒸発させて蒸気に変化させ、これを鋼板などの被めっき体に噴射することで薄膜を形成させる技術であって、主に加熱する方法に応じてコーティング方法が分類される。

代表的な真空蒸着の方法としては、熱蒸着法（ｔｈｅｒｍａｌｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、電子ビーム蒸着法（ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、及び電磁気浮揚蒸着法（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍａｇｎｅｔｉｃｌｅｖｉｔａｔｉｏｎｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）が挙げられる。

かかる真空蒸着法においてコーティング速度を決定するものはコーティング物質の蒸気圧力及び加熱温度である。蒸気圧力は、物質固有の特性であるため、任意に制御することができず、そのため、コーティング速度を上昇させるためにはコーティング物質の加熱温度を高めなければならない。

コーティング物質の加熱温度を高めるためには、抵抗加熱ヒーター、電子ビーム或いは電磁コイルの電力を上昇させる必要がある。これにより、コーティング物質及びるつぼの温度が上昇し、るつぼに溶湯の形で含まれていたコーティング物質が蒸発するとともに沸騰する。

溶湯から沸騰が発生すると、気泡により溶湯表面が不安定になり、気泡が破裂しながらコーティング物質の塊が放出され、試験片の表面をコーティングするようになる。これは粗大粒子或いはスプラッシュ（ｓｐｌａｓｈ）として知られており、コーティング表面の品質低下の主な理由となる。

すなわち、高速コーティングのためにはコーティング物質を高温で加熱する必要があるが、溶湯の沸騰により粗大粒子が放出され、これがコーティング表面の品質を低下させるため、高速コーティングに限界が生じるようになる。

かかる粗大粒子を分離除去する技術の一例として、フィルタユニットを蒸気発生部と蒸気噴出口の間に装着する技術が挙げられる。

すなわち、粗大粒子とめっき蒸気の比重差を用いて、めっき蒸気だけを蒸気噴出口を介して排出して供給する技術である。

ところが、このようにフィルタユニット内部からめっき蒸気が排出されるとき、めっき蒸気は依然として回転流動しているため、めっき蒸気の密度差が生じることになる。

その結果、フィルタユニットから排出されるめっき蒸気を鋼板などの被めっき体に噴射するとき、コーティング均一度が低下するという問題が発生する。

そこで、上述した問題を解決するためのフィルタユニット及びこれを含むめっき装置に対する研究が必要になった。

本発明の目的は、粗大粒子が分離されためっき蒸気を供給しながらも、めっき蒸気の回転流動を低下させることで、めっき蒸気を均一な密度で供給することができるフィルタユニット及びこれを含むめっき装置を提供することである。

また、本発明の一実施形態によるフィルタユニットの上記排出部材は、上記サイクロン本体部材と結合する下端部が円形の断面を形成し、上記流体が排出される上端部は非円形の断面を形成することを特徴とすることができる。

また、本発明の一実施形態によるフィルタユニットの上記排出部材は、上記流体が排出される上端部は楕円形の断面を形成することを特徴とすることができる。

また、本発明の一実施形態によるフィルタユニットの上記排出部材は、断面が楕円形であるシリンダー状に備えられることを特徴とすることができる。

また、本発明の一実施形態によるフィルタユニットの排出部材が形成する断面の楕円形は、短軸の長さが長軸の長さの０．２〜０．８倍であることを特徴とすることができる。

また、本発明の一実施形態によるフィルタユニットの上記排出部材は、上記サイクロン本体部材の中央上端部に備えられ、断面が円形であり、フレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）な素材で形成されるホース部と、上記ホース部の外面に接するように備えられ、上記ホース部の一部を加圧して上記ホース部の少なくとも一部の断面を非円形に形成するクランプ部と、を含むことができる。

また、本発明の一実施形態によるフィルタユニットの上記クランプ部は、上記サイクロン本体部材に結合し、上記ホース部と水平方向に備えられる結合軸と、上記結合軸に一端部がピン結合し、上記ホース部の外部面の両側に備えられる一対のスイングフィンガーと、上記サイクロン本体部材に固定され、互いに異なる方向にねじ山が形成された上記スイングフィンガーの他端部のねじ溝とねじ結合する駆動モータと、を含むことができる。

また、本発明の一実施形態によるフィルタユニットの上記スイングフィンガーは、上記ホース部と接する中央部が曲面を形成するように備えられることを特徴とすることができる。

また、本発明の他の実施形態によるめっき装置は、上記フィルタユニットと、上記フィルタユニットと連結され、流体のめっき蒸気を上記フィルタユニットに供給するるつぼユニットと、上記フィルタユニットの排出部材と連結され、上記フィルタユニットから排出されるめっき蒸気を鋼板に噴射するノズルユニットと、を含むことができる。

本発明のフィルタユニット及びこれを含むめっき装置は、粗大粒子が分離されためっき蒸気を供給しながらも、めっき蒸気の回転流動を低下させることで、めっき蒸気を均一な密度で供給できるという効果を奏する。

これにより、粗大粒子が除去され、均一な分布でめっき蒸気を鋼板に噴射することができることから、コーティング均一度に優れためっき鋼板を生産することができるという利点を有することができる。

但し、本発明の多様でありながら有意義な利点及び効果は、上述した内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解することができる。

図１は、本発明のめっき装置を示す斜視図である。図２は、本発明のフィルタユニットにおける排出部材を示す斜視図である。図３は、本発明のフィルタユニットにおける排出部材を示す斜視図である。図４は、本発明のフィルタユニットにおける排出部材がホース部及びクランプ部を含む実施例を示す平面図である。図５は、本発明のフィルタユニットにおける排出部材がホース部及びクランプ部を含む実施例を示す側面図である。図６は、本発明のフィルタユニットから排出されるめっき蒸気の均一密度の効果を比較して示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の具体的な実施例を詳細に説明する。但し、本発明の思想は、提示された実施例に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は、同一思想の範囲内で、他の構成要素を追加、変更、削除などを通じて退歩的な他の発明又は本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施例を容易に提案することができる。しかし、これも本発明の思想の範囲内に含まれるものである。

また、各実施例の図面に示される同一思想の範囲内の機能を持つ同一の構成要素は、同一の参照符号を用いて説明する。

本発明のフィルタユニット１００及びこれを含むめっき装置は、高速めっきなどのための金属の固体または液体というめっき物質を加熱する過程中に発生する粗大粒子を流体の回転による遠心力で分離することを前提とする。

さらに、本発明のフィルタユニット１００及びこれを含むめっき装置は、粗大粒子を分離しためっき蒸気が回転流動を維持する場合に発生する可能性があるめっき蒸気密度の偏りを緩和することで、均一な密度でめっき蒸気を供給することができる。

これにより、粗大粒子が除去され、均一な分布でめっき蒸気を鋼板Ｓに噴射することができるとともに、コーティング均一度に優れためっき鋼板Ｓを生産することができるようになる。

具体的には、図１は本発明のめっき装置を示す斜視図であり、図６は本発明のフィルタユニット１００から排出されるめっき蒸気の均一密度の効果を比較して示すグラフである。

図１及び図６を参照すると、本発明の他の実施形態によるめっき装置は、フィルタユニット１００と、上記フィルタユニット１００と連結され、流体のめっき蒸気を上記フィルタユニット１００に供給するるつぼユニット２００と、上記フィルタユニット１００の排出部材１２０と連結され、上記フィルタユニット１００から排出されるめっき蒸気を鋼板Ｓに噴射するノズルユニット３００と、を含むことができる。

上記るつぼユニット２００は、鋼板Ｓにめっきするためのめっき蒸気を形成する役割を果たす。

このために、上記るつぼユニット２００には、内部に金属の固体または液体のめっき物質が提供され、上記めっき物質を加熱することができる加熱手段が提供される。ここで、上記加熱手段としては、抵抗加熱ヒーター、電子ビームまたは電磁コイルに電力を印加する部分があり得る。但し、かかる実施例に限定されるものではなく、上記めっき物質を加熱してめっき蒸気を形成することができるものであれば、本発明のるつぼユニット２００に備えられる加熱手段となり得る。

そして、上記るつぼユニット２００では、上記フィルタユニット１００を介して上記ノズルユニット３００にめっき蒸気を供給することで、鋼板Ｓなどの被めっき体に上記めっき蒸気を噴射してコーティングすることができるようになる。

上記ノズルユニット３００は、上記フィルタユニット１００を介して上記るつぼユニット２００からめっき蒸気の伝達を受けると、めっき蒸気を鋼板Ｓなどの被めっき体に噴射する役割を果たすようになる。

特に、上記ノズルユニット３００は、上記フィルタユニット１００を介して上記るつぼユニット２００でめっき蒸気の伝達を受けるため、粗大粒子が除去され、均一な密度でめっき蒸気の伝達を受けるようになる。

これにより、上記ノズルユニット３００は、上記鋼板Ｓに対して均一な密度でめっき蒸気を噴射することができるため、上記鋼板Ｓに対するコーティング均一度を向上させることができるようになる。

かかる効果は、図６のグラフから確認することができる。つまり、図６には、従来の円形の排出パイプを用いたフィルタユニット１００を介してめっき蒸気の伝達を受けた場合と、本発明のように楕円形の排出部材１２０を用いたフィルタユニット１００を介してめっき蒸気の伝達を受けた場合を比較して示されている。

ここで、めっき金属としては、９００Ｋの亜鉛（Ｚｎ）、９００Ｋのマグネシウム（Ｍｇ）、９００Ｋの亜鉛マグネシウムの混合金属（Ｚｎ−Ｍｇ）、８００Ｋの亜鉛マグネシウム混合金属（Ｚｎ−Ｍｇ）が用いられた。

そして、均一な密度のめっき蒸気噴射効果は、めっき蒸気が噴射された鋼板Ｓでめっき層の最大厚さから最小厚さを除いて、これを平均値で割った偏差値を用いて判断した。上記鋼板Ｓは、約１６００ｍｍの幅を有する鋼板Ｓを用いた。

かかる条件で実験した結果によると、鋼板Ｓの幅方向のめっき蒸気の最大偏差はおおよそ、円形の排出パイプを用いた従来技術と比較して、楕円形の排出部材１２０を用いた本発明のめっき装置が約３分の１〜１／２程度減少することが確認できる。

上記フィルタユニット１００は、めっき蒸気などの流体に対して粗大粒子を分離しながらも、均一な密度で流体を排出する役割を果たすようになる。このために、上記フィルタユニット１００は、サイクロン本体部材１１０と、排出部材１２０と、を含むことができる。

すなわち、本発明の一実施形態によるフィルタユニット１００は、一側方向から流体が流入され、内部断面が円状に備えられ、上記流体の回転流動を形成するサイクロン本体部材１１０と、上記サイクロン本体部材１１０の中央上端部に備えられ、少なくとも一部の断面が非円形を形成し、回転流動を低減させることで上記流体を排出する排出部材１２０と、を含むことができる。

ここで、上記サイクロン本体部材１１０は、流体に対する遠心力を誘導し、流体内に混ざっている粗大粒子などを比重差により分離する。そして、上記排出部材１２０は、粗大粒子が分離された流体だけを排出し、且つ流体の回転流動を低減させて排出することで、排出断面に対して均一な密度で流体を排出することができるようにする。

上記サイクロン本体部材１１０は、流入しためっき蒸気などの流体に対して流動を回転流動に変形し、遠心力により粗大粒子を分離する役割を果たす。

このために、上記サイクロン本体部材１１０は、一側方向から流体が流入されるように構成され、断面状が円状に備えられることが好ましい。

このように流体が上記サイクロン本体部材１１０の一側方向に流入されると、上記サイクロン本体部材１１０の内壁部に沿って移動しながら回転流動に変更される。これにより、上記流体に付与された遠心力により、比重が比較的大きい粗大粒子は外側に押し出され、比較的比重が小さいめっき蒸気などの流体だけが上記サイクロン本体部材１１０の中央部分に集まるようになる。

ここで、外側に押し出された粗大粒子は、上記サイクロン本体部材１１０の内壁部との摩擦によって速度が遅くなる。そして、粗大粒子は、重力により、上記サイクロン本体部材１１０の下部に集まるようになり、めっき蒸気と分離されることができるようになる。

これに対し、めっき蒸気は、速度が遅くなることなく、且つ自転するため、揚力が発生し、重力反対方向である上側に上昇するようにり、粗大粒子とは逆に上記サイクロン本体部材１１０の上部に排出される。

そして、上記サイクロン本体部材１１０の中央上端部に備えられた排出部材１２０により、中央に集まっているめっき蒸気などの流体だけが、上記ノズルユニット３００などの外部構成に伝達されるようになる。

上記排出部材１２０は、上記サイクロン本体部材１１０の粗大粒子と分離されためっき蒸気などの流体だけが外部に排出されるようにする役割を果たす。

このために、上記排出部材１２０は、上記サイクロン本体部材１１０の中央上端部に備えられ、上記サイクロン本体部材１１０の中央部に集中するめっき蒸気などの流体だけが外部に排出されるようになる。

特に、上記排出部材１２０は、断面が円形ではなく非円形に提供することにより、上記めっき蒸気などの流体の回転流動を低下させることができる。

つまり、上記排出部材１２０を介して排出される排出断面を基準に判断するとき、上記めっき蒸気などの流体が回転流動を維持するようになると、排出される流体の密度の不均衡が発生することを防止することができるようになる。

上記流体が回転流動を維持するようになると、上記排出断面の中央部よりも周辺部に流体が密集して密度が高くなるのに対し、上記排出断面の中央部には、密度が比較的低くなり、密度の不均衡が発生することになる。

一方、本発明の上記排出部材１２０は、排出断面を非円形に形成し、上記流体の回転流動を低減させることにより、上記排出断面に対する流体密度の不均衡を低減させることができるようになる。

ここで、非円形は、四角形、三角形などの多角形形状であってもよいが、渦発生によるめっき蒸気の凝集を最大限に防止するために楕円形であることが好ましい。これについての詳細な説明は、図２または図３を参照して後述する。

図２は本発明のフィルタユニット１００における排出部材１２０を示す斜視図であって、排出部材１２０の上端部だけが楕円形である実施例を示すものである。

図２を参照すると、本発明の一実施形態によるフィルタユニット１００における上記排出部材１２０は、上記サイクロン本体部材１１０と結合する下端部が円形の断面を形成し、上記流体が排出される上端部は非円形の断面を形成することを特徴とすることができる。

このように、本発明の上記排出部材１２０は、上端部の排出断面を非円形に形成し、上記流体の回転流動を低減させることにより、上記排出断面に対する流体密度の不均衡を低減させることができる。

特に、上記排出部材１２０において、下端部は円形の断面を形成し、排出先端の上端部は非円形の断面を形成することにより、漸進的な回転流動を低減させることができる。

これにより、突然の回転流動の低減による渦発生または排出流体の停滞を防止することで、めっき蒸気などの凝集を防止することができる。

ここで、非円形は、四角形、三角形などの多角形形状であってもよいが、渦発生によるめっき蒸気の凝集を最大限に防止するために楕円形であることが好ましい。

すなわち、本発明の一実施形態によるフィルタユニット１００の排出部材１２０は、上記流体が排出される上端部が楕円形の断面を形成することを特徴とすることができる。

ここで、上記排出部材１２０の上端部が多角形である場合には、角ばった部分では流動が停滞し、角張った部分間の平らな部分では流動が比較的急速に形成され、流動差による渦発生の問題があるため、上記排出部材１２０の上端部を楕円形に形成することが好ましい。

図３は本発明のフィルタユニット１００における排出部材１２０を示す斜視図であって、排出部材１２０を楕円形のシリンダー状に構成した実施例を示すものである。

図３を参照すると、本発明の一実施形態によるフィルタユニット１００の上記排出部材１２０は、断面が楕円形であるシリンダー状に備えられることを特徴とすることができる。

これによると、流体の回転流動を低減させるにあたり、回転流動を低減させるために、流体が適応する時間（または距離）を確保することにより、排出部材１２０の上端部に排出される流体の回転流動は安定的に除去されることができる。

ここで、本発明の一実施形態によるフィルタユニット１００の排出部材１２０が形成する断面の楕円形は、短軸Ｌ１の長さが長軸Ｌ２の長さの０．２〜０．８倍であることを特徴とすることができる。

ここで、数値範囲の上限値は、その値を超えると、円形の断面と比較して、回転流動を低減させるという効果がわずかであるため、楕円形に限定する意味がなく、下限値がその値未満である場合には、回転流動が急激に低減し、めっき蒸気などの凝集の問題が発生する可能性があるため好ましくない。

図４は本発明のフィルタユニット１００における排出部材１２０がホース部１２１及びクランプ部１２２を含む実施例を示す平面図であり、図５は本発明のフィルタユニット１００における排出部材１２０がホース部１２１及びクランプ部１２２を含む実施例を示す側面図である。

図４及び図５を参照すると、本発明の一実施形態によるフィルタユニット１００の上記排出部材１２０は、上記サイクロン本体部材１１０の中央上端部に備えられ、断面が円形であり、フレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）な素材で形成されるホース部１２１と、上記ホース部１２１の外面に接するように備えられ、上記ホース部１２１の一部を加圧し、上記ホース部１２１の少なくとも一部の断面を非円形に形成するクランプ部１２２と、を含むことができる。

このように、上記排出部材１２０が非円形の断面を形成するために、ホース部１２１と、クランプ部１２２と、を含む。

但し、上記排出部材１２０がホース部１２１及びクランプ部１２２を含むことで非円形の断面を形成することは一実施例に過ぎず、上記排出部材１２０は、非円形の断面で形成されて提供され、形状が変更しない剛体（ｒｉｇｉｄｂｏｄｙ）であってもよい。

上記ホース部１２１は、上記サイクロン本体部材１１０や外部のノズルユニット３００などを連結する役割を果たす。

特に、上記ホース部１２１は、上記クランプ部１２２が外面を加圧すると、非円形の断面を形成するようになるため、上記サイクロン本体部材１１０から流入されるめっき蒸気などの流体の回転流動を低減させることができるようにその形状が変形できる。

このために、上記ホース部１２１は、フレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）な素材で形成されることができる。一例として、ゴム製の素材であってもよく、高温で剛性が低下する金属材料、プラスチック材料が用いられることもできる。または、内側は高温に強いセラミック材料で形成され、外側は形状変形を誘導するウール素材で形成されることもできる。

上記クランプ部１２２は、上記ホース部１２１を加圧することで、上記ホース部１２１の断面が非円形を形成するように誘導する役割を果たす。このために、上記クランプ部１２２は、結合軸１２２ａと、スイングフィンガー１２２ｂと、駆動モータ１２２ｃと、を含むことができる。

すなわち、本発明の一実施形態によるフィルタユニット１００の上記クランプ部１２２は、上記サイクロン本体部材１１０に結合し、上記ホース部１２１と水平な方向に備えられる結合軸１２２ａと、上記結合軸１２２ａに一端部がピン結合し、上記ホース部１２１の外部面の両側に備えられる一対のスイングフィンガー１２２ｂと、上記サイクロン本体部材１１０に固定され、互いに異なる方向にねじ山が形成された上記スイングフィンガー１２２ｂの他端部のねじ溝とねじ結合する駆動モータ１２２ｃと、を含むことができる。

このように、上記スイングフィンガー１２２ｂは、上記ホース部１２１の外面に隣接して一対が備えられ、上記結合軸１２２ａを中心にスイング動作できるように備えられる。

そして、上記駆動モータ１２２ｃが正方向に回転すると、上記スイングフィンガー１２２ｂはすぼめて動作し、上記駆動モータ１２２ｃが逆方向に回転すると、上記スイングフィンガー１２２ｂは互いに遠ざかるように動作するようになる。

このとき、上記スイングフィンガー１２２ｂがすぼめて動作するようになると、上記スイングフィンガー１２２ｂは上記ホース部１２１の外面を加圧するようになり、上記ホース部１２１の断面が非円形に形成できるようになる。

特に、上記スイングフィンガー１２２ｂが上記ホース部１２１と接する形状を曲面に形成するようになると、上記スイングフィンガー１２２ｂによって加圧された上記ホース部１２１の断面は円形から楕円形に変形できるようになる。

すなわち、本発明の一実施形態によるフィルタユニット１００の上記スイングフィンガー１２２ｂは、上記ホース部１２１と接する中央部が曲面を形成するように備えられることを特徴とすることができる。

ここで、上記ホース部１２１の加圧された部分の断面が楕円形を形成するようにするために、より具体的には、一対の上記スイングフィンガー１２２ｂが互いに密着したときに、中央に楕円形の孔が形成されるように上記中央部の曲面を形成することが好ましい。

Claims

一側方向から流体が流入され、内部断面が円状に備えられ、前記流体の回転流動を形成するサイクロン本体部材と、
前記サイクロン本体部材の中央上端部に備えられ、少なくとも一部の断面が非円形を形成し、回転流動を低減させることで前記流体を排出する排出部材と、を含む、フィルタユニット。
前記排出部材は、前記サイクロン本体部材と結合する下端部が円形の断面を形成し、前記流体が排出される上端部は非円形の断面を形成することを特徴とする、請求項１に記載のフィルタユニット。
前記排出部材は、前記流体が排出される上端部が楕円形の断面を形成することを特徴とする、請求項２に記載のフィルタユニット。
前記排出部材は、断面が楕円形であるシリンダー状に備えられることを特徴とする、請求項１に記載のフィルタユニット。
前記排出部材が形成する断面の楕円形は、短軸の長さが長軸の長さの０．２〜０．８倍であることを特徴とする、請求項４に記載のフィルタユニット。
前記排出部材は、
前記サイクロン本体部材の中央上端部に備えられ、断面が円形であり、フレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）な素材で形成されるホース部と、
前記ホース部の外面に接するように備えられ、前記ホース部の一部を加圧して前記ホース部の少なくとも一部の断面を非円形に形成するクランプ部と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のフィルタユニット。
前記クランプ部は、
前記サイクロン本体部材に結合し、前記ホース部と水平方向に備えられる結合軸と、
前記結合軸に一端部がピン結合し、前記ホース部の外部面の両側に備えられる一対のスイングフィンガーと、
前記サイクロン本体部材に固定され、互いに異なる方向にねじ山が形成された前記スイングフィンガーの他端部のねじ溝とねじ結合する駆動モータと、を含むことを特徴とする、請求項６に記載のフィルタユニット。
前記スイングフィンガーは、前記ホース部と接する中央部が曲面を形成するように備えられることを特徴とする、請求項７に記載のフィルタユニット。
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のフィルタユニットと、
前記フィルタユニットと連結され、流体のめっき蒸気を前記フィルタユニットに供給するるつぼユニットと、
前記フィルタユニットの排出部材と連結され、前記フィルタユニットから排出されるめっき蒸気を鋼板に噴射するノズルユニットと、を含む、めっき装置。