JP6237935B2 - 晶析槽のスクレーパー装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用済みめっき液を再生するため等に用いる晶析槽において、晶析槽の内面に付着した晶析物（結晶）を掻き落すスクレーパー装置に関するものである。

鋼板に錫をめっきする際に使用しためっき液（例えば、メタンスルホン酸溶液）中には、鉄分、水分、スラッジが混入している。これらの混合物（鉄分、水分、スラッジ）を除去することによって、めっき液を再生するために、めっき液再生設備（例えば、メタンスルホン酸再生設備）が用いられる。

このめっき液再生設備においては、使用済みめっき液を濃縮装置で所定の濃度（例えば４倍の濃度）に濃縮にした後、その濃縮しためっき液を晶析槽（結晶缶）と呼ばれる円筒形状のタンクに送液し、晶析槽でめっき液を所定の温度（例えば−４℃）に冷却して、めっき液中に溶け込んでいた鉄分を晶析させる。そして、めっき液中に晶析した鉄の結晶を固液分離装置でめっき液から分離するようにしている。

その際に、晶析槽においては、晶析槽の外面に冷却装置を設置して、晶析槽内の溶液を所定の温度に冷却している。この溶液から晶析した結晶（晶析物）の一部が、晶析槽の内面に付着して、冷却装置からの伝熱効率が低下し、晶析槽内の溶液を所定の温度に冷却・保持できなくなる可能性がある。晶析槽内の溶液を所定の温度に冷却・保持できなくなった場合、設備保全や品質確保の観点から、晶析槽への送液停止や晶析槽以降の装置の稼動停止となる。

そこで、通常、晶析槽では、晶析槽の内面に付着した結晶を掻き落すために、晶析槽内の溶液を攪拌する攪拌機の先端にスクレーパー（ワイパー）が設置されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１１−１１９８６号公報 特開２０１２−２４６２６３号公報

前記特許文献１、２に記載のように、晶析槽では、晶析槽の内面に付着した結晶を掻き落すために、晶析槽内の溶液を攪拌する攪拌機の槽半径方向先端にスクレーパーが設置されている。

晶析槽の内面が真円の場合は、スクレーパーが晶析槽の内面に全周均一に接触するので問題ない。しかし、晶析槽の経年変化等（槽に取り付けられた配管の重みによる変形等）によって、晶析槽の内面が真円でなくなり、晶析槽の内面に凸部と凹部が生じた場合は、スクレーパーが晶析槽の内面に全周均一には接触できなくなって、スクレーパーが凸部を通過する時等に大きく反り変形して復元できなくなり、晶析槽の内面に付着した結晶を的確に掻き落すことができず、付着した結晶の掻き残しが発生するようになる。

その結果、晶析槽の内面に付着した結晶が成長して、結晶層の厚さが厚くなり（例えば１０ｍｍ程度）、冷却装置からの伝熱効率が低下して、晶析槽内の溶液を所定の温度に冷却・保持できなくなる。そうなると、品質確保や設備保全の観点から、晶析槽への送液停止や晶析槽以降の装置の稼動停止になってしまう。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、晶析槽の内面に凸部と凹部が生じた場合でも、晶析槽の内面に付着した晶析物（結晶）を的確に掻き落すことができる晶析槽のスクレーパー装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］円筒形状の晶析槽の内面に付着した晶析物を掻き落すために、晶析槽内の溶液を攪拌する攪拌機の槽半径方向先端に設置されたスクレーパー装置であって、晶析槽の内面の凸部に付着した晶析物を掻き落すための凸部用スクレーパーと、晶析槽の内面の凹部に付着した晶析物を掻き落すための凹部用スクレーパーとを備えていることを特徴とする晶析槽のスクレーパー装置。

［２］前記凹部用スクレーパーが反り変形した後に復元できるようにするための凹部用スクレーパーサポート部材が取り付けられていることを特徴とする［１］に記載の晶析槽のスクレーパー装置。

［３］前記凸部用スクレーパーが反り変形した後に復元できるようにするための凸部用スクレーパーサポート部材が取り付けられていることを特徴とする［１］または［２］に記載の晶析槽のスクレーパー装置。

［４］前記凸部用スクレーパー、前記凸部用スクレーパーサポート部材、前記凹部用スクレーパー、前記凹部用スクレーパーサポート部材、の４部材が重ね合わされてボルト・ナットで攪拌翼に固定されていることを特徴とする［１］〜［３］に記載の晶析槽のスクレーパー装置。

［５］前記凸部用スクレーパーは、前記凸部の中で晶析槽の中心軸からの距離が最も短い位置における晶析槽の内面とのクリアランスが０ｍｍ〜１．５ｍｍとなるように構成され、前記凹部用スクレーパーは、前記凹部の中で晶析槽の中心軸からの距離が最も長い位置における晶析槽の内面とのクリアランスが０ｍｍ〜１．５ｍｍとなるように構成されていることを特徴とする［１］〜［４］のいずれかに記載の晶析槽のスクレーパー装置。

［６］晶析槽内の溶液は、鋼板に錫をめっきする際に使用したメタンスルホン酸溶液であることを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の晶析槽のスクレーパー装置。

本発明においては、晶析槽の内面に凸部と凹部が生じた場合でも、晶析槽の内面に付着した晶析物（結晶）を的確に掻き落すことができる。

本発明の一実施形態における晶析槽を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態における晶析槽を示す横断面図である。 本発明の一実施形態におけるスクレーパーの平面形状を示す平面図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、めっき液再生設備（例えば、メタンスルホン酸再生設備）における晶析槽を念頭において述べる。

図１は、本発明の一実施形態における晶析槽を示す縦断面図であり、図２は本発明の一実施形態における晶析槽を示す横断面図である。

図１、図２に示すように、本発明の一実施形態における晶析槽１は、円筒形状であり、外筒２と、外筒２の内側に設けられた内筒３と、外筒２と内筒３の上部を覆う天井５ａと、外筒２と内筒３の下部に位置する床５ｂとを備えている。晶析槽１は、例えばＳＵＳ３０４製で、板厚は２〜６ｍｍである。

そして、内筒３内に供給された再生対象のめっき液３０を冷却するために、外筒２と内筒３の間隙には冷却液４が供給されている。

また、内筒３内に供給された再生対象のめっき液３０を攪拌するために、攪拌機６が設置されている。攪拌機６は、天井上部に設置されたモータ７と、モータ７から内筒３内を下方に延びる回転軸８と、回転軸８から槽半径方向に延びる攪拌翼９とを備えている。攪拌翼９は、回転軸８を中心に回転する。

これによって、この晶析槽１においては、内筒３内に供給された再生対象のめっき液３０が攪拌機６で攪拌されながら、内筒３を介して冷却液４で所定の温度に冷却されることによって、めっき液３０中に溶け込んでいた鉄分が晶析物３１としてめっき液３０中に晶析する。

ここで、この晶析槽１では、経年変化等によって、図２に示すように、晶析槽１の内面（内筒３の内面３ａ）に凸部３Ａと凹部３Ｂが生じている。凸部３Ａは、晶析槽１の中心軸（回転軸８の軸心８ａ）から晶析槽１の内面（内筒３の内面３ａ）までの距離が相対的に短い部分である。凹部３Ｂは、晶析槽１の中心軸（回転軸８の軸心８ａ）から晶析槽１の内面（内筒３の内面３ａ）までの距離が相対的に長い部分である。例えば、回転軸８の軸心８ａから内筒３の内面３ａまでの距離の平均値を基準値として、回転軸８の軸心８ａから内筒３の内面３ａまでの距離が基準値未満の部分を凸部３Ａとし、回転軸８の軸心８ａから内筒３の内面３ａまでの距離が基準値以上の部分を凹部３Ｂとする。

そこで、この実施形態においては、内筒３の内面３ａに付着した晶析物３２（図１では省略）を掻き落すために、凸部３Ａに付着した晶析物３２を掻き落すための凸部用スクレーパー１２と、凹部３Ｂに付着した晶析物３２を掻き落すための凹部用スクレーパー１４とを備えたスクレーパー装置１０が、攪拌機６の槽半径方向先端に設置されている。

すなわち、詳しく述べると以下の如くである。

スクレーパー装置１０は、晶析槽１の天井５ａ近傍から床５ｂ近傍までに渡って設置されており、攪拌機６の攪拌翼９の槽半径方向先端に配置されたスクレーパー取り付け板１１と、攪拌機６の回転方向Ｓの前方から後方に向かって凸部用スクレーパー、凸部用スクレーパーサポート板、凹部用スクレーパー、凹部用スクレーパーサポート板の順で重ねてボルト・ナット１６でスクレーパー取り付け板１１に取り付けられた、凸部用スクレーパー１２と、凸部用スクレーパーサポート板１３と、凹部用スクレーパー１４と、凹部用スクレーパーサポート板１５とを備えている。

図３は、凸部用スクレーパー１２、凸部用スクレーパーサポート板１３、凹部用スクレーパー１４、凹部用スクレーパーサポート板１５の平面形状を示す平面図である。いずれも平面形状は矩形であり、縦方向の長さは同一であるが、先端方向の長さはそれぞれで異なっている。そして、先端方向の取り付け位置を変更・調整できるように、ボルト・ナット１６用取り付け穴１７が長穴になっている。

そして、凸部用スクレーパー１２は、凸部３Ａに付着した晶析物３２を掻き落すためのスクレーパーである。例えば、硬質テフロン（登録商標）製で厚さが０．５〜３ｍｍである。凸部用スクレーパーサポート板１３は、凸部用スクレーパー１２が凸部３Ａに付着した晶析物３２を掻き落す際に晶析物３２からの抵抗力で反り変形しても復元できるようにするためのサポート板である。例えば、硬質テフロン（登録商標）製で厚さが１〜６ｍｍである。

一方、凹部用スクレーパー１４は、凹部３Ｂに付着した晶析物３２を掻き落すためのスクレーパーである。例えば、硬質テフロン（登録商標）製で厚さが１〜４ｍｍである。凹部用スクレーパーサポート板１５は、凹部用スクレーパー１４が凸部３Ａを通過する際に大きく反り変形した後に復元できるようにするためのサポート板である。例えば、ステンレスバネ鋼製で厚さが０．２〜０．６ｍｍである。

そして、冷却液４からの伝熱効率の保持の観点と、スクレーパー装置１０の損耗抑制や攪拌機６の過負荷防止の観点とに基づいて、凸部用スクレーパー１２と内筒３の内面３ａとのクリアランスについては、凸部３Ａの中で回転軸８の軸心８ａから内筒３の内面３ａまでの距離が最も短い位置において、クリアランスが０ｍｍ〜１．５ｍｍになるようにし、凹部用スクレーパー１４と内筒３の内面３ａとのクリアランスについては、凹部３Ｂの中で回転軸８の軸心８ａから内筒３の内面３ａまでの距離が最も長い位置において、クリアランスが０ｍｍ〜１．５ｍｍになるようにするのが好ましい。

上記のように構成することによって、この実施形態においては、晶析槽１の内面（内筒３の内面３ａに凸部３Ａと凹部３Ｂが生じた場合でも、晶析槽１の内面（内筒３の内面３ａ）に付着した晶析物（結晶）を的確に掻き落すことができる。

晶析槽１の内面に押し付けるタイプのスクレーパーでは、内筒３の凹凸にスクレーパーを追従させることが難しい。一方、本発明では凹凸に合わせて内筒３の内面３ａとのクリアランスを調整することで、内筒３の凹凸にスクレーパーを追従させることが容易に出来る。

なお、上記の実施形態では、攪拌機６の回転方向Ｓの前方に凸部用スクレーパー１２を設置し、攪拌機６の回転方向Ｓの後方に凹部用スクレーパー１４を設置しているが、その設置順序を逆にしてもよい。

また、上記の実施形態では、めっき液再生設備（例えば、メタンスルホン酸再生設備）における晶析槽を念頭においているが、本発明は、それ以外の用途の晶析槽についても適用することができる。

１ 晶析槽
２ 外筒
３ 内筒
３ａ 内筒の内面
３Ａ 凸部
３Ｂ 凹部
４ 冷却液
５ａ 天井
５ｂ 床
６ 攪拌機
７ モータ
８ 回転軸
８ａ 回転軸の軸心
９ 攪拌翼
１０ スクレーパー装置
１１ スクレーパー取り付け板
１２ 凸部用スクレーパー
１３ 凸部用スクレーパーサポート板
１４ 凹部用スクレーパー
１５ 凹部用スクレーパーサポート板
１６ ボルト・ナット
１７ ボルト・ナット用取り付け穴（長穴）
３０ めっき液
３１ めっき液中の晶析物
３２ 晶析槽内面に付着した晶析物

Claims (4)

1. 円筒形状の晶析槽の内面に付着した晶析物を掻き落すために、晶析槽内の溶液を攪拌する攪拌機の槽半径方向先端に設置されたスクレーパー装置であって、晶析槽の内面の凸部に付着した晶析物を掻き落すための凸部用スクレーパーと、晶析槽の内面の凹部に付着した晶析物を掻き落すための凹部用スクレーパーとを備え、
   前記凹部用スクレーパーが反り変形した後に復元できるようにするためのステンレスバネ鋼製で厚さが０．２〜０．６ｍｍの凹部用スクレーパーサポート部材が取り付けられ、
   前記凸部用スクレーパーが反り変形した後に復元できるようにするための硬質テフロン（登録商標）製で厚さ１〜６ｍｍの凸部用スクレーパーサポート部材が取り付けられていることを特徴とする晶析槽のスクレーパー装置。
2. 前記凸部用スクレーパー、前記凸部用スクレーパーサポート部材、前記凹部用スクレーパー、前記凹部用スクレーパーサポート部材、の４部材が重ね合されてボルト・ナットで撹拌翼に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の晶析槽のスクレーパー装置。
3. 前記凸部用スクレーパーは、前記凸部の中で晶析槽の中心軸からの距離が最も短い位置における晶析槽の内面とのクリアランスが０ｍｍ〜１．５ｍｍとなるように構成され、前記凹部用スクレーパーは、前記凹部の中で晶析槽の中心軸からの距離が最も長い位置における晶析槽の内面とのクリアランスが０ｍｍ〜１．５ｍｍとなるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の晶析槽のスクレーパー装置。
4. 晶析槽内の溶液は、鋼板に錫をめっきする際に使用したメタンスルホン酸溶液であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の晶析槽のスクレーパー装置。

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