JP6754001B2 - 表面処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、鋳造用金型に冷却通路として形成されている有底穴の内壁面に対して、電気めっき、電着塗装、電解研磨などの表面処理を施すための表面処理装置に関する。

従来、この種の表面処理装置としては、鋳造用金型の有底穴の内壁面に対向する中空（パイプ形状）の電極を備えたものが提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

そして、この表面処理装置を用いて、鋳造用金型の有底穴の内壁面に表面処理を施す際には、中空の電極を有底穴の内部に所定の間隔を置いて挿入して設置する。この状態で、電極の外周面と有底穴の内壁面との間の空間および中空の電極の内部空間に電解処理液を流通させ、電極と鋳造用金型との間に通電する。この表面処理装置では、電極の形状が中空であるため、この電極の内部空間を電解処理液の流通路とすることにより、電解処理液を有底穴の底部にまで十分に循環させられる利点がある。

また、鋳造用金型の有底穴が段付き形状（つまり、有底穴の開口から底部までの間で内径の大きさが異なる形状）である場合には、この段付き形状に対応できるように、有底穴の大径部に対応する外形を有する中空の大径電極管の内部空間に、有底穴の小径部に対応する外形を有する中空の小径電極管が挿入されて先端側に突出した、いわば二重管構造の電極を備えた表面処理装置も提案されていた（例えば、特許文献２参照）。

そして、この表面処理装置を用いて、段付き形状の有底穴の内壁面に表面処理を施す際には、電極装置の大径電極管および小径電極管をそれぞれ有底穴の大径部および小径部に所定の間隔を置いて挿入して設置する。この状態で、電極装置の大径電極管および小径電極管の外周面と有底穴の内壁面との間の空間および中空の小径電極管の内部空間に電解処理液を流通させ、電極装置の大径電極管および小径電極管と鋳造用金型との間に通電する。この表面処理装置では、電極装置の小径電極管の形状が中空であるため、この小径電極管の内部空間を電解処理液の流通路とすることにより、電解処理液を有底穴の底部にまで十分に循環させられる利点がある。

特開２０１３−１５９８３２号公報 特開２０１５−０３０８９７号公報

しかしながら、これらの表面処理装置では、電極や電極装置の小径電極管の先端が開口しているため、電極や電極装置の小径電極管のうち有底穴の底部に対向する部分の面積が不足し、有底穴の底部における表面処理が不十分になる。したがって、有底穴の底部は、その他の部位に比べて、処理層の付着状態が悪くなり、被膜が薄くなってしまう。その結果、有底穴の内壁面に所定の厚さの被膜を形成するためには、長時間にわたって表面処理を行わなければならず、表面処理の所要時間を短縮することが困難であるという不都合がある。

本発明は、このような事情に鑑み、電解処理液の流通を維持しつつ、表面処理の所要時間を容易に短縮することができる表面処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る表面処理装置（例えば、後述の表面処理装置１０）は、有底穴（例えば、後述の有底穴１２）の内部に中空の電極装置（例えば、後述の電極装置１６）を挿入するとともに、前記有底穴の内部空間に電解処理液を流通させ、前記電極装置と前記有底穴の内壁面（例えば、後述の内壁面１２ｄ、１２ｅ）との間に通電して、前記有底穴の内壁面に表面処理を施す表面処理装置であって、前記電極装置には、この電極装置が前記有底穴の内部に挿入されたときに前記有底穴の底部（例えば、後述の底部１２ｃ）に対向する閉塞部（例えば、後述の閉塞部１５）が設けられているとともに、この電極装置の内外を連通する流通孔（例えば、後述の流通孔１７）が形成されている。

前記電極装置は、中空の大径電極管（例えば、後述の大径電極管１６ａ）と、この大径電極管の内部空間に挿入されて当該大径電極管から先端側に突出した中空の小径電極管（例えば、後述の小径電極管１６ｂ）と、を備え、前記電極装置が前記有底穴の内部に挿入されたときに、前記大径電極管の外周面と前記有底穴の内壁面との間の空間および前記大径電極管の内周面と前記小径電極管の外周面との間の空間に、電解処理液が流通する処理液流通路（例えば、後述の第２供給路３７ｂ、第３供給路３７ｃ、第１回収路４９、第２回収路５９）が形成されていてもよい。

前記電極装置は、中空有底の大径電極管（例えば、後述の大径電極管１９ａ）と、この大径電極管の内部空間に挿入される中実の小径電極部（例えば、後述の小径電極部１９ｂ）と、を備え、前記小径電極部の挿入方向先端部（例えば、後述の挿入方向先端部１９ｃ）は、前記大径電極管の底部（例えば、後述の底部１９ｄ）と連結され、前記流通孔は、前記大径電極管の内外を連通するように前記大径電極管の挿入方向先端側に少なくとも１つ形成され、前記電解処理液は、前記有底穴と前記大径電極管との間の空間に流入し、前記流通孔から前記大径電極管の内部空間に流入し、前記小径電極部との間の空間を通って排出されてもよい。

前記電極装置は、中空の大径電極管（例えば、後述の大径電極管１６ａ）と、この大径電極管の内部空間に挿入されて当該大径電極管から先端側に突出した中空の小径電極管（例えば、後述の小径電極管１６ｂ）と、を備え、前記流通孔は、前記小径電極管の内外を連通し、前記電極装置が前記有底穴の内部に挿入されたときに、前記大径電極管の外周面と前記有底穴の内壁面との間の空間および前記小径電極管の内部空間に、電解処理液が流通する処理液流通路（例えば、後述の第２供給路３７ｂ、第３供給路３７ｃ、第１回収路４９、第２回収路５９）が形成されていてもよい。

前記電極装置は、前記小径電極管のうち、少なくとも前記流通孔が形成された部分は、前記大径電極管に対して回転自在に支持され、前記流通孔が前記小径電極管の径方向に対して傾斜する形で前記小径電極管の周方向に非対称に配置されることにより、電解処理液の流通時の反力で回転するように構成されていてもよい。

前記電極装置は、前記小径電極管のうち前記大径電極管の内部に位置する部分の外周面が、電解処理液から隔離されるようにマスキングされていてもよい。

前記電極装置と前記有底穴の内壁面との間に通電する際に、前記大径電極管に通電する電流値を前記小径電極管に通電する電流値より大きく、あるいは小さく設定可能な通電制御手段を備えていてもよい。

前記電極装置を前記有底穴の内部に挿入して、この電極装置の大径電極管および小径電極管をそれぞれ前記有底穴の大径部および小径部に配置する際に、前記大径電極管の外周面から前記有底穴の内壁面までの距離（例えば、後述の距離Ｌ１）と、前記小径電極管の先端から前記有底穴の底部までの距離（例えば、後述の距離Ｌ３）とが、互いに略等しくなるように構成されていてもよい。

前記電極装置と前記有底穴の内壁面との間に通電する際に、前記電極装置が陽極であるとともに、前記有底穴の内壁面が陰極であってもよい。

本発明によれば、電解処理液の流通を維持しつつ、表面処理の所要時間を容易に短縮することができる表面処理装置を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る表面処理装置の全体構成を示す正面図である。 図１に示す表面処理装置の処理液供給部の断面図である。 図１に示す表面処理装置の電極装置の断面図である。 図１に示す表面処理装置の処理液排出部の断面図である。 図１に示す表面処理装置の処理液回収部の断面図である。 図１に示す表面処理装置の電極装置の小径電極管の要部を示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係る表面処理装置の電極装置の小径電極管の要部を示す正面図である。 本発明の第３実施形態に係る表面処理装置の電極装置を示す断面図である。

以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る表面処理装置の全体構成を示す正面図である。図２は、図１に示す表面処理装置の処理液供給部の断面図である。図３は、図１に示す表面処理装置の電極装置の断面図である。図４は、図１に示す表面処理装置の処理液排出部の断面図である。図５は、図１に示す表面処理装置の処理液回収部の断面図である。図６は、図１に示す表面処理装置の電極装置の小径電極管の要部を示す正面図である。

この第１実施形態に係る表面処理装置１０は、図１に示すように、鋳造用金型１４に冷却通路として形成されている段付き形状の有底穴１２の内壁面１２ｄ、１２ｅに電気めっきを施すための装置である。この表面処理装置１０により、亜鉛、クロム、金、銀、銅、スズなどの単体または合金からなるめっき被膜（図示せず）を形成することができる。例えば、亜鉛合金からなるめっき被膜は、塩化亜鉛、塩化ニッケル、塩化アンモニウム等を混合して調製した電解処理液を用いて形成することができる。

鋳造用金型１４の有底穴１２の内壁面１２ｄ、１２ｅに電気めっきを施す目的は、鋳造用金型１４の冷却性能を維持し、そのメンテナンス回数を削減することにある。すなわち、鋳造用金型１４は、例えば、合金鋼材等から形成され、有底穴１２内に水などの冷媒が供給されることで冷却される。このとき、有底穴１２の内壁面１２ｄ、１２ｅに冷媒が直接接触すると、この内壁面１２ｄ、１２ｅを起点として熱収縮や腐食、スケール・スライムの堆積が生じ、鋳造用金型１４の冷却性能が低下し、鋳造用金型１４の温度調整がしにくくなる。そのため、堆積物の除去や再めっき処理などのメンテナンスが必要となり、製造ラインを停止させなければならなくなってしまう。そこで、有底穴１２の内壁面１２ｄ、１２ｅが冷媒と直接接触する事態を回避すべく、表面処理装置１０を用いて、有底穴１２の内壁面１２ｄ、１２ｅにめっき被膜を形成し、これにより、鋳造用金型１４のメンテナンス回数を削減するのである。

ここで、鋳造用金型１４の有底穴１２は、図１に示すように、段付き形状であり、開口側（図１左側）に形成された大径部１２ａと、底部１２ｃ側（図１右側）に形成されて大径部１２ａより内径が小さい小径部１２ｂとから構成されている。

＜表面処理装置１０の全体構成＞
次に、表面処理装置１０の全体構成について説明する。表面処理装置１０は、電極装置１６、処理液供給部１８、処理液排出部２０、処理液回収部２２およびフレキシブルチューブ２４を備えている。

＜電極装置１６の構成＞
電極装置１６は、例えば白金コーティングされたチタン等から形成される管体であり、図１に示すように、鋳造用金型１４の有底穴１２の内部に挿入された状態では、処理液供給部１８から突出した先端が有底穴１２内に挿入されている。この電極装置１６は、いわゆる二重管構造を有しており、有底穴１２の大径部１２ａの内径よりも外径が小さい中空の大径電極管１６ａと、この大径電極管１６ａの内径よりも外径が小さい中空の小径電極管１６ｂとから構成されている。

大径電極管１６ａは、先端側が有底穴１２の大径部１２ａ内に挿入され、後端側が処理液排出部２０に接続されている。小径電極管１６ｂは、大径電極管１６ａと電気的に絶縁された状態で、この大径電極管１６ａの内部に挿通されている。また、小径電極管１６ｂの先端側は、大径電極管１６ａの先端から外部に突出して、電極装置１６が鋳造用金型１４の有底穴１２の内部に挿入された状態では、有底穴１２の小径部１２ｂ内に挿入されている。小径電極管１６ｂの後端側は、処理液回収部２２に接続されている。

大径電極管１６ａの先端には、絶縁キャップ５０が取り付けられている。これによって、電極装置１６と有底穴１２の内壁面１２ｄ、１２ｅとの接触および大径電極管１６ａと小径電極管１６ｂとの接触が防止されている。絶縁キャップ５０は、シリコーンゴムやフッ素樹脂などの絶縁性および耐薬品性を備える材料から管状に形成されている。この絶縁キャップ５０の内径は、小径電極管１６ｂの外径よりも大きく形成され、この絶縁キャップ５０内に小径電極管１６ｂが挿通されている。

具体的には、絶縁キャップ５０は、大径電極管１６ａ内に嵌合される円管状の挿入部５２と、大径電極管１６ａの外径と略等しい外径のキャップ部５４とが一体形成されている。挿入部５２は、外径が大径電極管１６ａの内径と同等か僅かに小さく、大径電極管１６ａの内部に嵌合されている。

キャップ部５４は、有底穴１２の大径部１２ａと小径部１２ｂと境界部分の形状に応じた形状に形成され、先端に半球状の湾曲面が形成されている。これによって、有底穴１２の内壁面１２ｄ、１２ｅと電極装置１６との接触を効果的に防止することができる。

キャップ部５４の側壁には、この側壁を貫通して、絶縁キャップ５０内に連通する貫通孔５６が設けられている。すなわち、この貫通孔５６は、小径電極管１６ｂの外周面と絶縁キャップ５０の内壁面との間の空間に連通する。

また、キャップ部５４の貫通孔５６よりも先端側の内壁面と、小径電極管１６ｂの外周面との間は、シール部材５８が介在することによってシールされている。これにより、処理液流通路としての第２供給路３７ｂ（有底穴１２の大径部１２ａの内壁面と大径電極管１６ａの外周面との間の空間）を流通した電解処理液が、貫通孔５６を通って、大径電極管１６ａと小径電極管１６ｂとの間に形成された第１回収路４９に流通する。

図３に示すように、絶縁キャップ５０と大径電極管１６ａとの間にはＯリング６０が設けられている。このＯリング６０は、絶縁キャップ５０を取り付ける際にクッションとして機能する。

また、有底穴１２内において、小径電極管１６ｂの先端側は、通り絶縁キャップ５０を介して、大径電極管１６ａの先端から外部に延在し、小径部１２ｂの内部に配置されている。小径電極管１６ｂの外周面と有底穴１２の小径部１２ｂの内壁面との間の空間には、処理液流通路としての第３供給路３７ｃが形成されている。この第３供給路３７ｃには、第２供給路３７ｂから貫通孔５６内に流入することなく分流した電解処理液が流通する。

また、有底穴１２の底部１２ｃまで流通した電解処理液は、小径電極管１６ｂの先端から、この小径電極管１６ｂの内部へと流通可能になっている。すなわち、小径電極管１６ｂの内部には、処理液流通路としての第２回収路５９が形成されている。

ところで、電極装置１６の小径電極管１６ｂは、図３および図６に示すように、その先端部１６ｃのみが、軸受け（ベアリング）１６ｄを介して、小径電極管１６ｂの軸心ＣＴ１を中心として矢印Ｍ方向に回転自在に支持されている。この先端部１６ｃには、電極装置１６が鋳造用金型１４の有底穴１２の内部に挿入されたときに、この有底穴１２の底部１２ｃに対向する閉塞部１５が設けられているとともに、小径電極管１６ｂの内外を連通する複数（例えば、４個）の流通孔１７が、円周上に等角度（例えば、９０°）間隔で配置するように形成されている。

なお、閉塞部１５は、有底穴１２の底部１２ｃの形状に応じて半球状に形成されている。また、小径電極管１６ｂの先端部１６ｃは、各流通孔１７が小径電極管１６ｂの径方向に対して傾斜する形で小径電極管１６ｂの周方向に非対称（例えば、三角形、涙形）に配置されることにより、電解処理液の流通時の反力で回転するように構成されている。

さらに、電極装置１６は、小径電極管１６ｂのうち大径電極管１６ａの内部に位置する部分の外周面が、電解処理液から隔離されるようにマスキングされている。

＜処理液供給部１８の構成＞
処理液供給部１８は、図２に示すように、有底穴１２に対して着脱可能に取り付けられる本体部材２６と、この本体部材２６に対して電極装置１６を固定する第１メイルコネクタ２８と、を有している。

本体部材２６には、有底穴１２内に挿入される円管状の挿入部３０と、処理液供給手段に接続される処理液供給管３２とがそれぞれ突出形成されている。挿入部３０の外径は有底穴１２の開口近傍（大径部１２ａ）の内径と同等か僅かに小さく形成されている。この挿入部３０を有底穴１２に嵌合させることで、本体部材２６を有底穴１２に対して着脱可能に取り付けることができる。

本体部材２６には環状溝３３が形成され、環状溝３３にはシール部材３４が装着される。このシール部材３４により、鋳造用金型１４と本体部材２６との間のシールがなされる。

本体部材２６には、この本体部材２６の内部を貫通する電極挿通孔３６が形成されている。挿入部３０が有底穴１２内に挿入されることで、この有底穴１２と電極挿通孔３６とが連通される。この電極挿通孔３６は、大径電極管１６ａの外径よりも大きい内径の貫通孔であり、内部に電極装置１６（大径電極管１６ａおよび小径電極管１６ｂ）が挿通される。また、電極挿通孔３６の左端部には、第１メイルコネクタ２８が取り付けられる。これによって、電極挿通孔３６に対する大径電極管１６ａの相対位置が固定され、かつ大径電極管１６ａの外周面と電極挿通孔３６の内壁面との間がシールされている。

電極挿通孔３６は、本体部材２６の内部において、処理液供給管３２の内部とも連通している。したがって、処理液供給手段から処理液供給管３２を介して供給された電解処理液は、大径電極管１６ａの外周面と、電極挿通孔３６の内壁面との間の空間を通って、有底穴１２内に供給される。

すなわち、大径電極管１６ａの外周面と、電極挿通孔３６および有底穴１２の内壁との間には、電解処理液の供給路が形成される。以下、説明の便宜のため、大径電極管１６ａの外周面と電極挿通孔３６の内壁面との間の供給路、大径電極管１６ａの外周面と大径部１２ａの内壁面１２ｄとの間の供給路、小径電極管１６ｂの外周面と小径部１２ｂの内壁面１２ｅとの間の供給路を、それぞれ、「第１供給路」、「第２供給路」、「第３供給路」と表記し、各々の参照符号を３７ａ、３７ｂ、３７ｃとする。

第１メイルコネクタ２８は、コネクタ本体３８および締付部材４０から構成され、内部に電極装置１６（大径電極管１６ａおよび小径電極管１６ｂ）が挿通されている。コネクタ本体３８の一端側の外周面には、雄ねじ４２が形成され、この雄ねじ４２が電極挿通孔３６に螺合することで、本体部材２６に対してコネクタ本体３８が接続される。同時に、電極挿通孔３６の左端の内壁面と大径電極管１６ａの外周面との間をシールすることができる。

また、コネクタ本体３８の左端の外周面には雄ねじ４４が形成されている。この雄ねじ４４が締付部材４０の内周面に形成された雌ねじ４６と螺合することで、第１メイルコネクタ２８内において、電極装置１６の大径電極管１６ａに締付力が付与される。つまり、有底穴１２の深さ方向に対する大径電極管１６ａの挿入長さを調整した後に、締付部材４０によって締付力を付与する。これによって、大径電極管１６ａが、挿入長さが調整された状態で位置決めされる。

なお、電極装置１６においては、締付力が付与される部分の大径電極管１６ａと小径電極管１６ｂとの間に、互いの接触を防止するためのスペーサ４８が配設されている。大径電極管１６ａと小径電極管１６ｂとの間の空間は、電解処理液を回収するための第１回収路４９となる。このため、電解処理液の流通を妨げないように、スペーサ４８には、流通方向（第１回収路４９の延在方向）に沿って貫通孔が形成されている。

＜処理液排出部２０の構成＞
処理液排出部２０は、図４に示すように、本体部材６２、第２メイルコネクタ６４、第３メイルコネクタ６６および第４メイルコネクタ６８を有している。本体部材６２には、処理液タンクに接続される処理液排出管７０が突出形成されている。また、この処理液排出管７０の側壁には、合流管７２が突出形成されている。本体部材６２には、この本体部材６２の内部を貫通し、小径電極管１６ｂが挿通される小径電極管挿通孔７４が形成されている。この小径電極管挿通孔７４は、処理液排出管７０の内部と連通している。また、処理液排出管７０の内部は、合流管７２の内部とも連通している。

小径電極管挿通孔７４には、第２メイルコネクタ６４を介して大径電極管１６ａの後端部が接続されている。また、合流管７２には、第４メイルコネクタ６８を介してフレキシブルチューブ２４の一端部が接続されている。

第２メイルコネクタ６４、第３メイルコネクタ６６、第４メイルコネクタ６８のそれぞれは、基本的には上記の第１メイルコネクタ２８と同様に構成されている。すなわち、第２メイルコネクタ６４は、コネクタ本体７６および締付部材７８を有している。コネクタ本体７６の内部には、大径電極管１６ａの壁厚と略等しい高さの段部８０が形成され、この段部８０に大径電極管１６ａの後端部が当接している。これによって、コネクタ本体７６に対して大径電極管１６ａが位置決めされている。

また、コネクタ本体７６の左端外周面に形成された雄ねじ８２が小径電極管挿通孔７４に螺合することで、本体部材６２に対してコネクタ本体７６が接続されている。その一方で、コネクタ本体７６の右端外周面に形成された雄ねじ８４と、締付部材７８の雌ねじ８６とが螺合することで、第２メイルコネクタ６４内に挿通された大径電極管１６ａに締付力が付与される。これによって、本体部材６２の小径電極管挿通孔７４と大径電極管１６ａの内部とが、外部からシールされた状態で連通している。したがって、第１回収路４９を流通した電解処理液は、第２メイルコネクタ６４を介して小径電極管挿通孔７４内に流通し、処理液排出管７０内に送られる。

なお、電極装置１６においては、締付力が付与される部分の大径電極管１６ａと小径電極管１６ｂとの間に、互いの接触を防止するためのスペーサ５１が配設されている。大径電極管１６ａと小径電極管１６ｂとの間の空間は、電解処理液を回収するための第１回収路４９となる。このため、電解処理液の流通を妨げないように、スペーサ５１には、流通方向（第１回収路４９の延在方向）に沿って貫通孔が形成されている。

第３メイルコネクタ６６は、コネクタ本体８８および締付部材９０を有している。コネクタ本体８８が小径電極管挿通孔７４に螺合することで、第３メイルコネクタ６６が本体部材６２に取り付けられている。また、締付部材９０とコネクタ本体８８とが螺合することで、小径電極管１６ｂに締付力が付与される。すなわち、有底穴１２に対する小径電極管１６ｂの挿入長さを調整した後に、締付部材９０によって、締付力を付与することで、有底穴１２に対する小径電極管１６ｂの挿入長さが調整自在になっている。また、小径電極管１６ｂの外周面と小径電極管挿通孔７４の内壁面との間をシールした状態で、本体部材６２に対して小径電極管１６ｂを固定することができる。

第４メイルコネクタ６８は、コネクタ本体９２および締付部材９４を有している。コネクタ本体９２が合流管７２に螺合することで、第４メイルコネクタ６８が本体部材６２に取り付けられている。また、コネクタ本体９２の内部には、フレキシブルチューブ２４の壁厚と略等しい高さの段部９６が形成されている。この段部９６にフレキシブルチューブ２４の一端部が当接することで、コネクタ本体９２に対して、このフレキシブルチューブ２４が固定されている。

すなわち、第４メイルコネクタ６８を介して、フレキシブルチューブ２４の内部と合流管７２とが、外部からシールされた状態で連結している。これによって、フレキシブルチューブ２４の内部を流通した電解処理液が第４メイルコネクタ６８を介して合流管７２内に流通し、処理液排出管７０内に送られる。

＜処理液回収部２２の構成＞
処理液回収部２２は、図５に示すように、いわゆるエルボー型の本体部材９８、第５メイルコネクタ１００および第６メイルコネクタ１０２を有している。本体部材９８の内部には、回収孔１０４が貫通形成されている。

第５メイルコネクタ１００は、コネクタ本体１０６および締付部材１０８を有している。コネクタ本体１０６が回収孔１０４の右端側に螺合することで、第５メイルコネクタ１００が本体部材９８に取り付けられている。また、締付部材１０８とコネクタ本体１０６とが螺合することで、小径電極管１６ｂに締付力が付与される。

第６メイルコネクタ１０２は、コネクタ本体１１０および締付部材１１２を有している。コネクタ本体１１０が回収孔１０４の下端側に螺合することで、第６メイルコネクタ１０２が本体部材９８に取り付けられている。また、締付部材１１２とコネクタ本体１１０とが螺合することで、フレキシブルチューブ２４に締付力が付与される。

＜フレキシブルチューブ２４の構成＞
フレキシブルチューブ２４は、樹脂、ゴム、金属その他の材料からなる可撓性を有する管体である。このフレキシブルチューブ２４を介して、処理液回収部２２と処理液排出部２０とが接続されている。

なお、表面処理装置１０は、これら以外に、処理液供給手段、処理液タンクおよび外部電源（いずれも図示せず）をも備えている。処理液供給手段は、処理液供給部１８を介して、有底穴１２内に電解処理液を供給する。処理液タンクは、処理液排出部２０を介して排出された電解処理液を貯留する。外部電源は、電極装置１６と鋳造用金型１４との間に電流を供給し、電極装置１６と有底穴１２の内壁面１２ｄ、１２ｅとの間に電位差を生じさせる。このとき、外部電源は、電極装置１６の大径電極管１６ａおよび小径電極管１６ｂの各々に互いに異なる大きさの電流を供給することができる。

＜電気めっきの手順＞
表面処理装置１０は以上のような構成を有するので、この表面処理装置１０を用いて、鋳造用金型１４の有底穴１２の内壁面１２ｄ、１２ｅに電気めっきを施す際には、次の手順による。

まず、大径電極管１６ａが大径部１２ａ内に配置されるように、処理液供給部１８の挿入部３０から、大径電極管１６ａの所定長さを突出させた状態で、大径電極管１６ａに第１メイルコネクタ２８および第２メイルコネクタ６４による締付力を付与する。これにより、処理液供給部１８および処理液排出部２０に対して大径電極管１６ａを固定する。

次に、小径電極管１６ｂが小径部１２ｂ内に配置されるように、大径電極管１６ａの先端から、所定長さを突出させた状態で、小径電極管１６ｂに第３メイルコネクタ６６および第５メイルコネクタ１００による締付力を付与する。これにより、処理液排出部２０および処理液回収部２２に対して小径電極管１６ｂを固定する。

さらに、大径電極管１６ａの先端に絶縁キャップ５０を取り付ける。

この状態で、図１に示すように、段付き形状の有底穴１２内に電極装置１６を挿入し、挿入部３０を有底穴１２の開口近傍に嵌合させる。すると、電極装置１６は、大径電極管１６ａが有底穴１２の大径部１２ａの内壁面１２ｄから所定の距離Ｌ１だけ離れて電気的に絶縁されるとともに、小径電極管１６ｂが有底穴１２の小径部１２ｂの内壁面１２ｅから所定の距離Ｌ２だけ離れて電気的に絶縁された状態となる。

このとき、電極装置１６は、有底穴１２の小径部１２ｂの深さに応じて、予め小径電極管１６ｂの突出長さを適宜調整しておくことにより、大径電極管１６ａの外周面から有底穴１２の内壁面１２ｄまでの距離Ｌ１と、小径電極管１６ｂの先端から有底穴１２の底部１２ｃまでの距離Ｌ３とが、互いに略等しくなる（Ｌ１≒Ｌ３）ように構成されている。

次に、有底穴１２の内部空間に電解処理液を流通させる。それには、処理液供給手段から、処理液供給管３２に電解処理液を供給する。すると、この電解処理液は、図２に示すように、第１供給路３７ａを通って有底穴１２内に供給される。その後、この電解処理液は、図３に示すように、大径電極管１６ａの先端まで流通したところで、その一部が貫通孔５６を通って第１回収路４９に流通し、残部が第３供給路３７ｃに流通した後、複数の流通孔１７から小径電極管１６ｂ内の第２回収路５９へ流通する。

そして、第１回収路４９を流通する電解処理液は、図４に示すように、処理液排出部２０内の小径電極管挿通孔７４を介して処理液排出管７０内に流通し、処理液排出管７０から処理液タンクへと排出される。

一方、第２回収路５９を流通する電解処理液は、図５に示すように、処理液回収部２２内の回収孔１０４を介してフレキシブルチューブ２４内へ流入する。これによって、図４に示すように、フレキシブルチューブ２４を経由して処理液排出部２０の合流管７２内に流通し、処理液排出管７０内において、小径電極管挿通孔７４からの電解処理液と合流して処理液タンクへと排出される。

こうして有底穴１２の内部空間に電解処理液を流通させると、電解処理液が第３供給路３７ｃから小径電極管１６ｂの流通孔１７を通って小径電極管１６ｂ内の第２回収路５９へ流通するときに、この電解処理液の流通時の反力で小径電極管１６ｂの先端部１６ｃが矢印Ｍ方向に回転する。

この状態で、外部電源により、電極装置１６と有底穴１２の内壁面１２ｄ、１２ｅとの間に通電する。このとき、電極装置１６を陽極にするとともに、有底穴１２の内壁面１２ｄ、１２ｅ（鋳造用金型１４）を陰極にする。また、図示しない通電制御手段により、大径電極管１６ａに通電する電流値を小径電極管１６ｂに通電する電流値より大きく、あるいは小さく設定する。

すると、電気めっきにより、鋳造用金型１４の有底穴１２の内壁面１２ｄ、１２ｅにめっき被膜が形成される。このとき、小径電極管１６ｂの先端部１６ｃに閉塞部１５が設けられているので、この閉塞部１５が電極として有底穴１２の底部１２ｃと所定の面積で対向する。そのため、有底穴１２の内壁面１２ｄ、１２ｅに電気めっきを施す際に、有底穴１２の底部１２ｃにおける電気めっきを他の部位における電気めっきと同程度に進めることができる。しかも、小径電極管１６ｂの先端部１６ｃに流通孔１７が形成されているので、この流通孔１７によって電解処理液の流通を維持することができる。したがって、電解処理液の流通を維持しつつ、電気めっきの所要時間を容易に短縮することが可能となる。

また、大径電極管１６ａの外周面から有底穴１２の内壁面１２ｄまでの距離Ｌ１と、小径電極管１６ｂの先端から有底穴１２の底部１２ｃまでの距離Ｌ３とが、互いに略等しいので、めっき被膜を有底穴１２の深さ方向に均一に形成することが可能となる。

しかも、小径電極管１６ｂは、その先端部１６ｃが回転しているので、この先端部１６ｃに形成された複数の流通孔１７も回転することから、めっき被膜を有底穴１２の周方向にも均一に形成することが可能となる。

さらに、電極装置１６は、小径電極管１６ｂのうち大径電極管１６ａの内部に位置する部分の外周面がマスキングされて電解処理液から隔離されているので、このマスキング部分での電気化学反応が阻止され、もっぱら小径電極管１６ｂの突出部分（すなわち、有底穴１２の小径部１２ｂの内壁面１２ｅに対向する部分）で集中的に電気化学反応が起こる。そのため、有底穴１２の小径部１２ｂの内壁面１２ｅに対して、電気めっきを十分に行うことができる。

また、大径電極管１６ａに通電する電流値が小径電極管１６ｂに通電する電流値より大きいので、有底穴１２の底部１２ｃに形成されるめっき被膜の厚さを他の部位に形成されるめっき被膜の厚さより厚くすることができる。

ここで、表面処理装置１０による電気めっきが終了する。

［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態に係る表面処理装置の電極装置の小径電極管の要部を示す正面図である。

この第２実施形態に係る表面処理装置１０は、図７に示すように、電極装置１６の小径電極管１６ｂ全体がモータ（図示せず）で回転するように構成されている点を除き、上述した第１実施形態と同じ構成を有している。なお、第１実施形態と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。

したがって、この第２実施形態では、上述した第１実施形態と同じ作用効果を奏する。これに加えて、電極装置１６の小径電極管１６ｂにおいて、軸受け１６ｄを省くことができるので、その分だけ小径電極管１６ｂを簡素化することが可能となる。

［第３実施形態］
図８は、本発明の第３実施形態に係る表面処理装置の電極装置を示す断面図である。

この第３実施形態に係る表面処理装置１０は、図８に示すように、段なし形状（つまり、有底穴の開口から底部までの間で内径の大きさが一定の形状）の有底穴１３の内壁面１３ｄに電気めっきを施すための装置である。この表面処理装置１０は、電極装置１９を備えている。電極装置１９は、図８に示すように、中空有底の大径電極管１９ａと、この大径電極管１９ａの内部空間に挿入される中実の小径電極部１９ｂと、を備えている。小径電極部１９ｂの挿入方向先端部１９ｃは、大径電極管１９ａの底部１９ｄに螺合する形で、大径電極管１９ａの底部１９ｄと連結されて電気的に接続されている。大径電極管１９ａの挿入方向先端側には、少なくとも１つの流通孔１７が、大径電極管１９ａの内外を連通するように形成されている。なお、大径電極管１９ａは、円筒状のパイプ部材１９ｅに略半球状の先端部材１９ｆが螺着されて構成されている。

その他の構成（例えば、表面処理装置１０が、電極装置１９以外に、処理液供給部１８、処理液排出部２０、処理液回収部２２およびフレキシブルチューブ２４を備えていることなど）は、上述した第１実施形態と同じである。

そして、この第３実施形態に係る表面処理装置１０を用いて、有底穴１３の内壁面１３ｄに電気めっきを施す際には、上述した第１実施形態と同様の手順による。

ただし、有底穴１３の内部空間に電解処理液を流通させるときには、図８に矢印で示すように、電解処理液を有底穴１３と大径電極管１９ａとの間の空間に流入させ、流通孔１７から大径電極管１９ａの内部空間に流入させ、小径電極部１９ｂとの間の空間を通して排出する。

この状態で、電極装置１９と有底穴１３の内壁面１３ｄとの間に通電すると、有底穴１３の内壁面１３ｄに電気めっきが施される。このとき、小径電極部１９ｂは、上述したとおり、その挿入方向先端部１９ｃが大径電極管１９ａの底部１９ｄと電気的に接続されているので、この底部１９ｄの電流値が大きい状態で通電することができる。その結果、大径電極管１９ａの底部１９ｄと対向する有底穴１３の底部１３ｃの電気めっきを厚くすることが可能となる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

例えば、上述した第１実施形態、第２実施形態では、電解処理液が第３供給路３７ｃから小径電極管１６ｂの流通孔１７を通って小径電極管１６ｂ内の第２回収路５９へ流通するように構成された表面処理装置１０について説明した。しかし、逆に、電解処理液が小径電極管１６ｂ内の第２回収路５９から小径電極管１６ｂの流通孔１７を通って第３供給路３７ｃへ流通する場合でも、本発明を同様に適用することが可能である。

また、上述した第１実施形態、第２実施形態では、中空の大径電極管１６ａの内部に中空の小径電極管１６ｂが挿通された二重管構造の電極装置１６を備えた表面処理装置１０について説明した。しかし、この小径電極管１６ｂを中実に形成することも可能である。この場合、大径電極管１６ａの外周面と有底穴１２の内壁面１２ｄとの間の空間および大径電極管１６ａの内周面と小径電極管１６ｂの外周面との間の空間を処理液流通路として利用することにより、有底穴１２の内部空間に電解処理液を流通させることができる。

また、上述した第１実施形態、第２実施形態では、段付き形状の有底穴１２に対応できるように、二重管構造の電極装置１６を備えた表面処理装置１０について説明した。しかし、段なし形状（つまり、有底穴の開口から底部までの間で内径の大きさが一定の形状）の有底穴の内壁面に表面処理を施す場合にも、本発明を同様に適用することが可能である。

また、上述した第１実施形態〜第３実施形態では、鋳造用金型１４に冷却通路として形成されている有底穴１２、１３の内壁面１２ｄ、１２ｅ、１３ｄに電気めっきを施す場合について説明した。しかし、このような有底穴１２、１３に限らず、その他の有底穴の内壁面に電気めっきを施す場合にも、本発明を同様に適用することができる。

また、上述した第１実施形態〜第３実施形態では、鋳造用金型１４の有底穴１２、１３に電気めっきを施す場合について説明した。しかし、有底穴１２、１３だけでなく、鋳造用金型１４の内部で屈曲した冷却連通路であるライン冷却通路にも、本発明を同様に適用することができる。

さらに、上述した第１実施形態〜第３実施形態では、電気めっきを施すための表面処理装置１０について説明した。しかし、電気めっき以外の表面処理（例えば、電解エッチング、電解脱脂、電着塗装、陽極酸化、陰極酸化、電解研磨など）を施すための表面処理装置にも、本発明を同様に適用することができる。

１０……表面処理装置
１２……有底穴
１２ａ……大径部
１２ｂ……小径部
１２ｃ……底部
１２ｄ、１２ｅ……内壁面
１３……有底穴
１３ｄ……内壁面
１４……鋳造用金型
１５……閉塞部
１６……電極装置
１６ａ……大径電極管
１６ｂ……小径電極管
１６ｃ……先端部
１７……流通孔
１９……電極装置
１９ａ……大径電極管
１９ｂ……小径電極部
１９ｃ……挿入方向先端部
１９ｄ……底部
Ｌ１……大径電極管の外周面から有底穴の内壁面までの距離
Ｌ２……小径電極管の外周面から有底穴の内壁面までの距離
Ｌ３……小径電極管の先端から有底穴の底部までの距離
３７ｂ……第２供給路（処理液流通路）
３７ｃ……第３供給路（処理液流通路）
４９……第１回収路（処理液流通路）
５９……第２回収路（処理液流通路）

Claims (9)

1. 有底穴の内部に中空の電極装置を挿入するとともに、前記有底穴の内部空間に電解処理
   液を流通させ、前記電極装置と前記有底穴の内壁面との間に通電して、前記有底穴の内壁
   面に表面処理を施す表面処理装置であって、
   前記電極装置には、この電極装置が前記有底穴の内部に挿入されたときに前記有底穴の
   底部に対して所定距離離間して所定面積で対向する閉塞部が設けられているとともに、こ
   の電極装置の内外を連通する流通孔が形成されている表面処理装置。
2. 前記電極装置は、中空の大径電極管と、この大径電極管の内部空間に挿入されて当該大
   径電極管から先端側に突出した中空の小径電極管と、を備え、
   前記電極装置が前記有底穴の内部に挿入されたときに、前記大径電極管の外周面と前記
   有底穴の内壁面との間の空間および前記大径電極管の内周面と前記小径電極管の外周面と
   の間の空間に、電解処理液が流通する処理液流通路が形成されている請求項１に記載の表
   面処理装置。
3. 前記電極装置は、中空有底の大径電極管と、この大径電極管の内部空間に挿入される中
   実の小径電極部と、を備え、
   前記小径電極部の挿入方向先端部は、前記大径電極管の底部と連結され、
   前記流通孔は、前記大径電極管の内外を連通するように前記大径電極管の挿入方向先端
   側に少なくとも１つ形成され、
   前記電解処理液は、前記有底穴と前記大径電極管との間の空間に流入し、前記流通孔か
   ら前記大径電極管の内部空間に流入し、前記小径電極部との間の空間を通って排出される
   請求項１に記載の表面処理装置。
4. 前記電極装置は、中空の大径電極管と、この大径電極管の内部空間に挿入されて当該大
   径電極管から先端側に突出した中空の小径電極管と、を備え、
   前記流通孔は、前記小径電極管の内外を連通し、
   前記電極装置が前記有底穴の内部に挿入されたときに、前記大径電極管の外周面と前記
   有底穴の内壁面との間の空間および前記小径電極管の内部空間に、電解処理液が流通する
   処理液流通路が形成されている請求項１に記載の表面処理装置。
5. 前記電極装置は、前記小径電極管のうち、少なくとも前記流通孔が形成された部分は、
   前記大径電極管に対して回転自在に支持され、電解処理液の流通時の反力で回転するよう
   に構成されている請求項４に記載の表面処理装置。
6. 前記電極装置は、前記小径電極管のうち前記大径電極管の内部に位置する部分の外周面
   が、電解処理液から隔離されるようにマスキングされている請求項２または４または５に
   記載の表面処理装置。
7. 前記電極装置と前記有底穴の内壁面との間に通電する際に、前記大径電極管に通電する
   電流値を前記小径電極管に通電する電流値より大きく、あるいは小さく設定可能な通電制
   御手段を備えている請求項２または４または５または６に記載の表面処理装置。
8. 前記電極装置を前記有底穴の内部に挿入して、この電極装置の大径電極管および小径電
   極管をそれぞれ前記有底穴の大径部および小径部に配置する際に、前記大径電極管の外周
   面から前記有底穴の内壁面までの距離と、前記小径電極管の先端から前記有底穴の底部ま
   での距離とが、互いに等しくなるように構成されている請求項２または４または５また
   は６または７に記載の表面処理装置。
9. 前記電極装置と前記有底穴の内壁面との間に通電する際に、前記電極装置が陽極である
   とともに、前記有底穴の内壁面が陰極である請求項１から８までのいずれかに記載の表面
   処理装置。

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