KR101027810B1

KR101027810B1 - 액체 탱크

Info

Publication number: KR101027810B1
Application number: KR1020040039944A
Authority: KR
Inventors: 야마모토와타루
Original assignee: 가부시키가이샤 야마모토메키시켄키
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2011-04-07
Also published as: US20040245106A1; EP1484431A3; US7361225B2; HK1070399A1; KR20040108578A; EP1484431B1; JP2004360032A; EP1484431A2; TWI249592B; CN1303261C; CN1572914A; DE602004019014D1; JP3930832B2; TW200508421A

Abstract

본 발명은, 공정조, 교반 서비스조, 교반실, 액체 공급 터널, 그리고 액체 공급 출구를 구비하면서 소형화된 구성을 갖는 액체 탱크를 제공한다.

Description

액체 탱크{Liquid Tank}

도 1은 본 발명의 도금 탱크의 사시도이고,

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 절단된 단면도이며,

도 3은 도금 탱크의 저부의 확대도를 도시하는 도면이고,

도 4는 전해도금에 사용되는 도금 탱크의 사시도이며,

도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따라 절단된 단면도이고,

도 6은 도금 탱크의 저부의 확대도를 도시하는 사시도이며,

도 7은 필터(filter)를 파지하는 필터 홀더의 조립체를 도시하는 사시도이고,

도 8은 교반 서비스조에 필터 홀더가 설치된 상태를 도시하는 단면도이며,

도 9는 차폐장치(baffle)를 도시하는 사시도이고,

도 10은 도금조의 저부 상에 설치되는 차폐장치를 도시하는 설치도이며,

도 11은 도금 액체를 교반하기 위한 종래 기술을 도시하는 도면이고,

도 12는 순환 시스템을 구비한 종래의 도금 장치를 도시하는 도면이다.

본 발명은, 액체 탱크의 구조에 관한 것으로서, 특히 습식 도금의 공정 동안에 전해(電解) 또는 무전해(無電解) 용액을 유지시키기 위하여 사용되는 습식 도금 탱크에 관한 것이다.

습식 도금 동안에 액체의 농도 및 온도 분포에서의 균일성을 목적으로, 종래 기술들 중의 하나는 도금 액체(L)가 채워지는 비이커(beaker)의 바닥에 설치되는 로테이터(32)를 사용하는 것인데, 여기서 로테이터(32)는 비이커가 설치되는 교반 본체(30)에 의해 구동된다. 이러한 교반 시스템으로, 농도와 온도 분포는 도금 액체(L)의 전체 체적에서 균일하게 유지된다.

종래의 기술들에서, 도금 액체(L)에 머무르는 유리체(遊離體), 합성 콜로이드 및 외부 먼지와 같은 침전물을 제거하기 위하여 순환장치(41)(전기 펌프(42)와 필터(43)를 구비한다)와 필터(43)가 외부에서 배속된다. 구체적인 설치는, 전기 펌프(42)가 도금 액체(L)를 퍼 올려 필터(43)로 보내고 도금 용액은 필터(43)에 의하여 여과되어 도금 탱크(40)로 되돌아 온다는 것이다. 그러한 여과 장치를 포함하는 도금 장치는 참조문헌 1에서 상술된다.

참조문헌 1

일본특허공개공보 특개평7-268638호, A(1995)

종래 기술에서는, 교반 본체(30)가 로테이터(32)를 구동시킬 때 회전 유동이 도금 액체(L)에서 발생하는 문제점들이 있다. 그러한 회전 유동이 한 번 발생하면, 도금 액체(L)가 용액 농도 및 온도 분포에 있어서 균일하게 되기까지는 시간이 걸린다.

다른 문제점은, 도금 액체(L)에서의 회전 유동이 도금된 소재의 도금 표면에 줄무늬 패턴들을 발생시킨다는 것이다. 그 때에는 균일하게 도금된 표면이 얻어지지 않는다. 도금 액체(L)는 로테이터(32)에 의해 항상 교반되기 때문에, 도금 액체(L)의 수평면의 높이가 안정적이지 않다. 그러므로 도금 액체(L)에 소재를 부분적으로 담금으로써 소재의 선단부 상에 도금을 수행하는 것은 가능하지 않다.

또 다른 문제점은 도 12에서 도시될 수 있다. 종래의 도금 장치는 도금 액체(L)를 순환시키기 위하여 외부에 설치된 순환장치(41)를 구비한다. 그러므로 도금 장치는 전체적으로 크게 된다. 이러한 순환 시스템에서는, 도금 액체(L)가 순환장치(41)(전기 펌프(42)와 필터(43)와 같은) 내부에 머무르고 그리하여 부가적인 '쓸모없는 도금 용액'이 필요하게 된다.

본 발명은, 도금 공정을 수행하는 도금조와, 도금 액체가 도금조로부터 넘쳐 흘러 향하는 교반 서비스조와 같은 두 개의 조들을 구성함으로써 이 문제점들을 해결하기 위하여 제공된다. 한층 더한 구성은, 교반기가 교반실 내에 설치되고 도금 액체는 교반 서비스조로부터 액체 공급 터널을 통하여 도금조로 보내지게 된다는 것이다.

본 발명은, 도금 액체의 균일한 용액 농도 및 탱크에서의 균일한 온도 분포 를 유지하기 위하여 도금 액체가 교반되는 동안에 어떠한 회전 유동도 도금 액체에서 발생하지 않는다는 장점을 갖는다. 본 발명은, 도금을 수행하기 위하여 어떠한 부가적인 외부의 순환장치도 필요하지 않으며, 그것은 용이한 작동 및 유지보수 서비스를 허용한다는 한층 더한 장점을 갖는다.

본 발명에 따른 도금 탱크는, 도금 공정을 수행하는 도금조와, 도금 액체가 도금조로부터 넘쳐 흘러 향하는 교반 서비스조를 포함하며, 도금조와 교반 서비스조는, 교반실과 액체 공급 터널을 통하여 연결된다. 교반장치는 교반실에 설치되고, 교반장치가 작동할 때 도금 액체는 교반 서비스조로부터 액체 공급 터널을 통하여 도금조로 보내진다.

도 1에 도시된 바와 같은 도금 탱크의 이러한 구조에서, 도금조(12)로의 액체 공급은, 도금 액체(L)를 교반실(16)에서 교반한 후에 액체 공급 터널(17)을 통하여 도금 액체(L)를 보냄으로써 수행된다. 어떠한 교반도 도금조(12)에서는 발생하지 않으며 그리하여 어떠한 회전 유동도 그 안에서 발생하지 않는다. 교반실(16)에서의 교반은 액체 유동에 압박하는 힘을 발생시키고 액체 순환이 외부의 부가적인 순환장치를 사용하지 않고서도 달성된다.

본 발명의 실시 예들은 도면들을 사용하여 상세하게 설명될 것이다.

도금 탱크(1)의 구조는 도 1 내지 도 2를 사용하여 설명될 것이다. 도금조(12)는 도 1 및 도 2에 있는 도금 액체(L)로 채워질 것이다. 도 1은 본 발명에 관한 도금 탱크의 사시도를 도시한다. 도 2는 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 절단된 도금 탱크의 단면도를 도시한다. 도금 탱크(1)는, 탱크의 내부가 그에 의하여 도금조(12)와 교반 서비스조(13)로 구획되는, 소정의 높이를 갖는 구획 판(11)을 갖는다. 큰 조는 도금조(12)를 위한 것이고 작은조는 교반 서비스조(13)를 위한 것이다. 도금조(12)로부터 넘쳐 흐르는 도금 액체(L)는 구획 판(11)을 지나 교반 서비스조(13)까지 아래로 흐른다(도 5와 도 6 참조).

도 3은 도금 탱크(1)의 저부의 확대도를 도시한다. 도금조(12)의 저부(12a)에는, 액체 공급 출구(14)가 형성된다. 교반실(16)과 유지보수 서비스 구멍(18)이 교반 서비스조(13)의 저부(13a)의 하부에 형성된다. 교반실(16)로부터 액체 공급 출구(14)까지의 통로를 이루는 액체 공급 터널은 도금조(12)의 저부(12a)의 하부에 형성된다.

도금 액체(L)는 액체 공급 출구(14)를 통하여 도금조(12)에 공급된다. 액체 공급 출구(14)의 수량 및 형상들은 필요에 따라 변경될 수 있다. 본 발명의 구조 외에, 도금조(12)의 내측 표면 상에 액체 공급 출구(14)를 형성하는 것이 가능하다.

교반 로드(15)는 교반실(16)에서 수평으로 머무르는 삼각 기둥 형상으로 형성된다. 교반 로드(15)(도 11에 도시된 바와 같은 당해 기술의 로테이터(32)와 동일한 기능을 갖는)는 교반 본체(2)에 의하여 수평방향으로 회전된다. 교반 서비스조(13)에 머무르는 도금 액체(L)는 교반 로드(15)에 의하여 교반되고, 도금 액체(L)는 원심력에 의하여 액체 공급 터널(17)로 보내진다. 이러한 실시 예에서, 삼각 기둥이 교반 로드(15)에 채택되고 있으나 원형 기둥과 기립 원반과 같은 다른 형상이 사용될 수도 있다.

교반실(16)은 실린더 형상의 방과 같은 형상으로 형성되고 교반 로드(15)는 도금 탱크(1)가 교반 본체(2)의 적절한 위치에 설치될 때 자유롭게 회전할 수 있다. 교반 로드(15)의 회전 중심은 교반 서비스조(13)에 대향하는 개구에 대략 직면한다. 교반 로드(15)가 회전하기 시작할 때, 교반 서비스조(13)에 있는 도금 액체(L)가 교반실(16)로 내려올 뿐만 아니라 교반 서비스조(13)에 있는 도금 액체(L)도 교반된다. 교반실(16) 내로 들어오는 도금 액체(L)는 교반 로드(15)의 회전에 의하여 액체 공급 터널(17)로 보내진다.

액체 공급 터널(17)은 액체 공급 출구(14)에서 개구되어 있기 때문에, 교반 로드(15)에 의하여 보내진 도금 액체(L)는 액체 공급 출구(14)로부터 나와서 도금조(12)에 공급된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 유지보수 서비스 구멍(18)은 일 단부(18a)에서 교반실(16)로 향하는 개구 구멍과, 다른 단부(18b)에서 도금 탱크(1)의 베이스의 측벽(1a)을 향하는 다른 개구 구멍을 갖는다. 유지보수 서비스 구멍(18)은 유지보수 혹은 검사의 목적으로 교반 로드(15)가 외부로 탈출되거나 삽입되는 것을 허용하며 그리고 도금조(12)와 교반 서비스조(13) 양자에 머무르는 도금 액체(L)를 배출하기 위한 배출구로서 작동한다.

유지보수 서비스 구멍(18)의 다른 단부(18b)에서는, 볼트(19)가 나사로 죄어진다. 유지보수 서비스 구멍(18)의 이러한 구조를 위하여, 구멍의 내측벽은 볼트(19)를 조립하기 위한 나사산이 형성된 그루브(groove)를 갖는다. 일단 볼트(19)가 유지보수 서비스 구멍(18)의 다른 단부(18b) 내로 견고하게 나사로 죄어지게 되면, 그 때 유지보수 서비스 구멍(18)은 도금 액체(L)가 배출되거나 누수되지 않도록 차단된다. 대안적인 스크류 볼트가 유지보수 서비스 구멍(18)의 다른 단부(18b)를 차단하기 위하여 사용될 수 있다.

본 발명의 도금 탱크(1)의 작동이 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명된다. 본 실시 예에서, 도금 탱크(1)는 전해도금을 위하여 사용된다. 도 4는 도금 탱크(1)의 사시도를 도시한다. 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도를 도시한다. 도 6은 도금조(12)의 저부에서 도금 액체(L)의 흐름을 도시한다.

교반 로드(15)를 구동시키기 위하여, 도금 탱크(1)는, 자기력 또는 유도 자력에 의하여 교반 로드(15)를 구동시키는 교반 본체(2) 상에 설치된다. 구리, 니켈 또는 다른 금속 이온화 전해 용액과 같은 도금 액체(L)가 도금조(12)와 교반 서비스조(13)에 공급된다. 도금 액체(L)는, 교반 로드(15)가 회전할 때 도금조(12)에 있는 수평면의 도금 액체(L)가 구획 판(11)을 지나서 교반 서비스조(13)로 흐르는 그러한 양으로 공급된다.

도금조(12)에서, 양극 판들(3, 4)이 상호 대향되게 설치된다. 이들 양극 판들(3, 4)은, 도금되는 금속 도금 종류에 따라 구리 또는 니켈로 만들어지는 얇은 금속 판들이며 보호장치(도면들에는 미도시)에 의하여 매달린다. 이들 양극 판들은 도금 액체(L)의 흐름에 적합하게 되도록 구획 판(11)에 직각으로 배치되어 흐름을 방해하지 않는데, 이것은 도금 시에 균일성을 결과로서 생기게 한다.

매다는 도구(도면들에는 미도시)로 파지함으로써, 도금될 소재(5)가 양극 판들(3, 4) 사이의 도금 액체(L)에 담가진다. 이러한 실시 예에서는, 도금될 소재(5) 의 다른 단부(5a)의 표면 상에 도금이 수행되는 것으로 여겨진다. 도금될 소재는 직류 전원 공급장치의 음극에 전기적으로 연결된다.

도금 작업 동안에, 양극 판들(3, 4)은 직류 전원 공급장치의 양극에 전기적으로 연결된다. 이러한 도금 작업에서, 도금 액체(L)는 교반실(16)에서 회전하는 교반 로드(15)에 의하여 교반된다. 교반실(16) 내로 들어온 도금 액체(L)는 교반 로드(15)의 회전에 의하여 액체 공급 터널(17)로 보내진다.

액체 공급 터널(17)로 보내진 도금 액체(L)는 액체 공급 출구(14)를 통하여 도금조(12)를 향하여 나아간다. 이러한 공급 시스템에 의하여, 도금조(12)에 있는 도금 액체(L)의 액체 표면의 수평면의 높이가 상승하고 도금 액체(L)는 구획 판(11)의 상부를 넘쳐 흐른다. 그리고 그 때 도금 액체(L)는 교반 서비스조(13)로 가게 된다.

교반 서비스조(13) 내로 들어오는 도금 액체(L)가 그 안에서 교반되고 그리고 나서 액체 공급 터널(17)로 다시 보내진다. 도금 액체(L)는 위에서 설명된 이러한 흐름 과정으로 순환된다.

상술된 바와 같이, 교반이 교반 서비스조(13)에서 수행되기 때문에 어떠한 교반도 도금조(12) 내에서는 수행되지 않는다. 어떠한 회전 유동도 도금조(12)에서는 발생되지 않는다. 그러나, 도금 액체(L)의 용액 농도와 온도 분포는, 교반 서비스조(13)가 도금조(12)의 측부에 위치하고 단순한 개구된 방 형상을 가지기 때문에, 종래 기술에서 보다 더 짧은 시간에 균일화될 수 있다. 이러한 도금 탱크(1)를 사용함으로써 도금 작업에 있어서는, 균일하게 도금된 표면이 얻어지고 도금 액체(L)의 높이 수준이 일정하게 유지될 수 있다.

이러한 도금 탱크(1)는 순환 능력을 가지며, 농도와 온도의 측면에서 균일한 도금 액체(L)가 항상 도금조(12)에 공급된다. 그러므로 어떠한 부가적인 순환 장치도 필요하지 않는데, 그것은 전체 도금 장치의 작고 소형화된 조립체에 도움이 되며 어떠한 부가적인 도금 액체(L)도 필요하지 않게 된다.

본 발명의 또 다른 실시 예가 도 7 과 도 8에 도시되는데, 여기에서는 교반 동안에 도금 액체(L)를 여과하기 위한 필터(20)가 설치된다.

도 7은 필터(20)와 필터 홀더(21)의 사시도를 도시한다. 필터(20)는, 교반 서비스조(13)의 내측 방과 유사한 형상을 갖는 필터 홀더(21)에 파지되고 그곳에 조립된다. 필터 홀더(21)는 상부(21a)와 하부(21b)의 조립체로 형성된다. 필터(20)는 상부(21a)와 하부(21b) 사이에서 파지된다. 필터(20)는 모든 필터 홀더(21)에 설치된다. 필터 홀더(21)는 스크류들(21)에 의하여 교반 서비스조(13) 내에 설치된다.

도 8은 필터 홀더(21)를 구비한 도금 탱크(1)의 주요부를 도시한다. 이 도면은 도 2에 대응한다. 교반실(16)의 상부에 설치되지만 여전히 교반 서비스조(13) 내에 있는 필터(20)는, 교반 서비스조(13)로부터 교반실(16) 내로 들어오는 도금 액체(L)를 여과하며 그리하여 여과된 도금 액체 만이 도금조(12)로 공급된다.

도 9와 도 10은, 액체 공급 출구(14)로부터 나오는 도금 액체(L)가 양극 판들(3, 4)뿐만 아니라 도금될 소재에 직접적으로 부딪히지 않도록 하는 차폐장치의 설치를 도시한다.

도 9는 차폐장치(22)의 설치를 도시하는 사시도를 나타낸다. 차폐장치(22)는 차폐장치 판(22a)과 스페이서들(22b)로 이루어진다. 차폐장치(22)는 스크류들에 의하여 도금조(12)의 저부에 고정된다.

도 2에 대응되는 도 10은, 차폐장치(22)의 설치 상태를 도시하는 단면도를 나타낸다. 차폐장치 판(22a)은 스페이서들(22b)에 의하여 액체 공급 출구(14)로부터 떨어져서 들려있다. 액체 공급 출구(14)로부터 나오는 도금 액체(L)는 차폐장치 판(22a)과 부딪히며 도금 액체(L)가 차폐장치 판(22a)과 도금조(12)의 내측 공간 사이의 틈새들을 통하여 흐르도록 그 흐름 방향이 변경된다.

그러한 틈새들에 의하여 형성된 흐름에 대향하는 단면적은 그 흐름에 대향하는 액체 공급 출구(14)의 면적보다 더 크다. 그러므로 도금 액체(L)의 흐름은 조용하며 도금될 소재로 곧장 나아가지 않는다. 게다가, 차폐장치 판(22a)에 구멍들 또는 슬릿들(slits)을 마련함으로써 도금조(12)에 있는 도금 액체(L)의 흐름을 미리 결정된 유동 형상 또는 여정에 적합하도록 설계하는 것이 가능하다.

비록 발명의 특허 실시 예가 무엇인지가 개시되었지만, 본 발명 분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의하여 변경예들 및 변형예들이, 첨부된 청구항들에 의하여 지시되는, 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 거기에서 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

예를 들면, 위 실시예들은 전해도금 탱크(1)에 사용되는 적용예와 관련되지만 본 발명은 무전해 도금 탱크에도 또한 적용가능하다. 본 발명은, 물속 배양 장 치, 생화학 플라스크, 포화 용매 혼합기 등에 대한 적용예들과 같은, 도금과는 다른 액체 제어 적용예에 사용될 수 있는 더한 장점을 갖는다.

상술한 바와 같이, 본 발명은, 습식 도금을 위한 액체의 농도 및 온도 분포에 있어서 균일성을 유지시킬 수 있는 도금 탱크를 제공한다. 본 발명의 더 한 장점은, 도금 액체(L)에 대한 교반에 의하여 발생되는 회전 유동이 억제되고 그리하여 도금된 소재의 도금 표면 상에 줄무늬 패턴이 거의 형성되지 아니하여 좋은 도금 품질을 제공한다는 것이다. 본 발명은, 전기 펌프와 필터와 같은 외부의 순환장치 시스템이 필요하지 아니하여 전체 시스템이 소형화된 물리적 크기로 구현될 수 있다는 또 다른 더 한 장점을 갖는다.

Claims

공정조와 교반 서비스조를 포함하며, 상기 공정조와 교반 서비스조는, 상기 공정조에 머무르는 공정 액체가 넘쳐 흘러서 상기 교반 서비스조를 향하여 흘러 나가는 구획판에 의하여, 상호 분리되는 액체 탱크로서,

상기 교반 서비스조로부터 나오는 상기 공정 액체가 유입되며, 상기 공정 액체가 그 안에서 교반 수단에 의하여 교반되는 교반실;

상기 공정 액체가 상기 교반실로부터 상기 공정조를 향하여 나아가는 액체 공급 터널; 및

상기 액체 공급 터널의 일 단부에 위치하며, 상기 공정조의 저부에서 상기 공정조로 개구되어 있는 액체 공급 출구;를 포함하며,

상기 교반 서비스조 내에는, 교반 동안에 공정 액체를 여과하는 필터가 배치되며, 상기 필터는 상기 교반 서비스조 내에 설치되는 필터 홀더(filter holder)에 파지되는 액체 탱크.
제1항에 있어서,

상기 교반 수단은, 상기 액체 탱크가 설치되는 교반 본체에 의하여 자기적으로 회전되는 교반 로드(agitation rod)인 액체 탱크.
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제1항에 있어서,

상기 필터 홀더는, 상기 필터가 그 사이에 파지되는 상부 및 하부의 조립체로 형성되는 액체 탱크.
제1항에 있어서,

상기 액체 공급 출구로부터 나오는 공정 액체가 상기 공정조에서 도금될 소재에 직접적으로 부딪히지 않도록 하는 차폐장치가 상기 공정조에 설치되는 액체 탱크.
제6항에 있어서,

상기 차폐장치는, 차폐장치 판과, 상기 차폐장치 판이 상기 액체 공급 출구로부터 떨어져서 들려 있도록 상기 차폐장치 판과 상기 공정조의 저부 사이에 배치되는 스페이서들을 포함하는 액체 탱크.
제1항, 제2항, 제5항, 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 공정 액체는, 상기 공정조에서 도금될 소재 상에 도금이 수행되는 도금 액체인 액체 탱크.
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공정조와 교반 서비스조를 포함하며, 상기 공정조와 교반 서비스조는, 상기 공정조에 머무르는 공정 액체가 넘쳐 흘러서 상기 교반 서비스조를 향하여 흘러 나가는 구획판에 의하여, 상호 분리되는 액체 탱크로서,

상기 교반 서비스조로부터 나오는 상기 공정 액체가 유입되며, 상기 공정 액체가 그 안에서 교반 수단에 의하여 교반되는 교반실;

상기 공정 액체가 상기 교반실로부터 상기 공정조를 향하여 나아가는 액체 공급 터널; 및

상기 액체 공급 터널의 일 단부에 위치하며, 상기 공정조의 저부에서 상기 공정조로 개구되어 있는 액체 공급 출구;를 포함하며,

상기 교반실은, 상기 교반 수단이 자유롭게 회전될 수 있도록 실린더형 방 형상으로 형성되며, 상기 교반 수단의 회전 중심은 교반 서비스조에 대향하는 개구에 직면하며, 상기 액체 공급 터널은 상기 교반실의 측벽에 접선 형태로 연통되는 액체 탱크.