(57)【要約】【課題】高い精度で酸溶液の組成制御を行える濃度測定システムと組成管理システムとの提供。【解決手段】酸溶液について２種以上の物理的特性を測定する測定部と、前記物理的特性と酸溶液中の酸濃度およびＡｌ３＋濃度との関係を示す濃度演算テーブルが格納された濃度演算テーブル格納部と、前記測定部から前記物理的特性の測定値が入力されると、前記濃度演算テーブル格納部から濃度演算テーブルを呼び出して前記測定値に対応する酸濃度およびＡｌ３＋濃度を求める濃度演算部とを備える濃度測定システム、並びに酸溶液中の酸濃度およびＡｌ３＋濃度を測定し、前記測定結果に基づき酸と水との添加周期を延長または短縮して酸濃度とＡｌ３＋濃度とを制御する組成管理システム。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸とアルミニウムイオンとを含有する酸溶液中の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を求める濃度測定システムであって、
前記酸溶液について２種以上の物理量を測定する測定部と、
前記物理量と酸溶液中の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度との関係を示す濃度演算テーブルが格納されてなる濃度演算テーブル格納部と、
前記測定部から前記物理量の測定値が入力されると、前記濃度演算テーブル格納部から前記濃度演算テーブルを呼び出し、前記測定値を前記濃度演算テーブルに当てはめて前記酸溶液の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を求める濃度演算部とを備えてなることを特徴とする濃度測定システム。
【請求項２】
前記測定部は、前記物理量に加えて前記酸溶液の液温も測定し、
前記濃度演算テーブル格納部には、種々の液温について作成された前記濃度演算テーブルが格納されてなり、
前記濃度演算部は、前記測定部から液温と前記物理量との測定値が入力されると、前記濃度演算テーブル格納部から前記液温に対応する濃度演算テーブルを読み出し、前記濃度演算テーブルに前記測定値を当てはめて前記酸溶液の酸濃度とアルミニウムイオン濃度とを求める請求項１に記載の濃度測定システム。
【請求項３】
前記物理量は、電導度および音速である請求項１または２に記載の濃度測定システム。
【請求項４】
前記酸溶液は、帯状アルミニウム薄板であるアルミニウムウェブの電解粗面化処理に使用される酸性電解液である請求項１〜３の何れか１項に記載の濃度測定システム。
【請求項５】
前記酸溶液は、塩酸溶液および硝酸溶液の何れかである請求項４に記載の濃度測定システム。
【請求項６】
帯状アルミニウム薄板であるアルミニウムウェブの表面処理に循環使用される酸溶液に、特定の周期で酸および水を添加して前記酸溶液中の酸濃度とアルミニウムイオン濃度とを一定範囲に制御する組成管理システムであって、
前記酸溶液中の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を測定する濃度測定部と、
前記酸溶液への酸および水の投入周期を制御する濃度制御部とを備えてなり、
前記濃度制御部は、
前記濃度測定部で測定された酸濃度が所定範囲を越えているときは、酸の投入周期を延長し、前記酸溶液中の酸濃度が前記所定範囲に満たないときは、酸の投入周期を短縮することにより、前記酸濃度を制御し、
前記濃度測定部で測定されたアルミニウムイオン濃度が所定範囲を越えているときは、水の投入周期を短縮し、前記酸溶液中のアルミニウムイオン濃度が前記所定範囲に満たないときは、水の投入周期を延長することにより、前記アルミニウムイオン濃度を制御することを特徴とする組成管理システム。
【請求項７】
前記濃度測定部は、請求項１〜５の何れか１項に記載の濃度測定システムである請求項６に記載の組成管理システム。
【請求項８】
前記酸溶液は、前記アルミニウムウェブの電解粗面化処理に使用される酸性電解液である請求項６または７に記載の組成管理システム。
【請求項９】
前記酸溶液は、塩酸溶液および硝酸溶液の何れかである請求項８に記載の組成管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸溶液の濃度測定システムおよび組成管理システムに関し、特に、酸溶液中の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を自動測定できる濃度測定システム、および前記酸溶液中の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を自動制御できる組成管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＳ版は、一般的には、純アルミニウムまたはアルミニウム合金の帯状薄板であるアルミニウムウェブの少なくとも一方の面を砂目立てして支持体ウェブに加工し、前記支持体ウェブの砂目立て面に感光性または感熱性の製版層を形成することにより製造される。
【０００３】
前記アルミニウムウェブを砂目立てするのに、機械的粗面化処理、アルカリエッチング処理、および電解粗面化処理が行われる。
【０００４】
前記電解粗面化処理は、通常、希硝酸中でアルミニウムウェブを交流電解処理することにより行われるが、一定の形態の砂目立て面を形成するには、アルミニウムウェブに印加する交流電圧、電流、波形、および周波数のほか、前記希硝酸中の硝酸濃度とアルミニウムイオン濃度とを、一定範囲内になるように管理する必要がある。
【０００５】
従来は、前記電解粗面化処理に使用される電解処理槽中の希硝酸を一定時間毎にサンプリングし、サンプリングした希硝酸中の硝酸濃度を中和滴定装置によって求めていた（特許文献１、特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１２１８３７号公報
【特許文献２】
特開平４−１９５５９公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記希硝酸にはアルミニウムイオンも含まれているので、前記中和滴定装置において滴定基準液として使用されている０．１規定苛性ソーダ溶液や０．５規定苛性ソーダ溶液によって前記アルミニウムイオンが水酸化アルミニウムに変化し、前記中和滴定装置の管路にそれが詰まったり、ｐＨを測定する電極が汚れたりして、異常な測定値が出力されることがあった。
【０００８】
また、前記中和滴定装置には滴定ポンプ、電磁弁、攪拌機などの可動部が多数設けられているので、寿命が短く、またサンプリングした希硝酸や滴定基準液などによって前記可動部が腐食することによるトラブルが多発するという問題があった。
【０００９】
さらに、１回の滴定に要する時間が８分程度と非常に長いので、希硝酸中の硝酸濃度の急激な変化を捉えることができず、硝酸濃度の指示が急激に変化したときのデータの信頼性が低かった。
【００１０】
加えて、前記滴定基準液を調製、管理、および投入する手間がかかっていた。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、トラブルがなく、しかも短い測定周期で測定できる故に、高い精度で前記希硝酸などの酸溶液の組成制御を行うことのできる濃度測定システムおよび組成管理システムの提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、酸とアルミニウムイオンとを含有する酸溶液中の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を求める濃度測定システムであって、前記酸溶液について２種以上の物理量を測定する測定部と、前記物理量と酸溶液中の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度との関係を示す濃度演算テーブルが格納されてなる濃度演算テーブル格納部と、前記測定部から前記物理量の測定値が入力されると、前記濃度演算テーブル格納部から前記濃度演算テーブルを呼び出し、前記測定値を前記濃度演算テーブルに当てはめて前記酸溶液の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度とする濃度演算部とを備えてなることを特徴とする濃度測定システムに関する。
【００１３】
前記濃度測定システムにおいては、前記測定部において測定しようとする物理量と前記酸溶液中の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度との関係を予め求めておき、前記関係を示す濃度演算テーブルを、前記濃度演算テーブル格納部に記憶させる。
【００１４】
そして、前記測定部において前記酸溶液の物理量を測定し、前記濃度演算部において濃度演算テーブルを呼び出して前記測定値を当てはめ、前記測定値に対応する酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を求める。
【００１５】
このように、前記濃度測定システムにおいては、前記酸溶液の物理量に基づいて酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を求めている。したがって、滴定によって前記酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を求める従来の方法に比較して、遥かに短い測定周期で測定できるから、得られるデータの信頼性は高い。
【００１６】
さらに、測定時に、０．１規定苛性ソーダ溶液などの滴定基準液を添加する必要がないから、酸溶液中のアルミニウム分が析出して種々のトラブルを引き起こすこともない。
【００１７】
前記酸溶液としては、例えば、「従来の技術」の欄で述べたアルミニウムウェブの電解粗面化処理に使用される酸性電解液。具体的には塩酸溶液および硝酸溶液などが挙げられる。前記酸溶液としては、他には、砂目立て後のアルミニウムウェブを陽極酸化処理するのに使用される硫酸溶液や燐酸溶液などが挙げられる。
【００１８】
前記物理量としては、酸濃度の変化によって変化する物理量が挙げられる。具体的には、音速、電導度、屈折率、比重、誘電率、および比熱などがある。前記濃度測定システムにおいては、前記物理量のうちの２種以上を測定する。
【００１９】
前記濃度演算テーブルを作成するには、たとえば、酸濃度を固定し、アルミニウムイオン濃度を変化させたときの物理量の変化を測定して検量線を作成することにより、アルミニウムイオン濃度演算テーブルを作成する。次に、アルミニウムイオン濃度を固定し、酸濃度を変化させたときの前記物理量の変化を測定して検量線を作成することにより、酸濃度演算テーブルを作成する。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、前記測定部は、前記酸溶液につき、前記物理量に加えて液温も測定し、前記濃度演算テーブル格納部には、種々の液温について作成された前記濃度演算テーブルが格納されてなり、前記濃度演算部は、前記測定部から液温と前記物理量との測定値が入力されると、前記濃度演算テーブル格納部から前記液温に対応する濃度演算テーブルを読み出し、前記濃度演算テーブルに前記測定値を当てはめて前記酸溶液の酸濃度とアルミニウムイオン濃度とを求める濃度測定システムに関する。
【００２１】
前記物理量は、前記酸溶液中の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度だけでなく、前記酸溶液の液温によっても変化する場合がある。
【００２２】
前記濃度測定システムにおいては、前記酸溶液の液温が変化した場合においても、前記濃度演算部において前記液温変化を補正するから、より正確な酸濃度およびアルミニウムイオン濃度が求められる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、前記物理量が、電導度および音速である濃度測定システムに関する。
【００２４】
電導度は、酸濃度およびアルミニウムイオン濃度の両方に応じて変化する。これに対して音速は、アルミニウムイオン濃度の変化に応じて変化するが、酸濃度が変化しても殆ど変化しない。
【００２５】
前記濃度測定システムにおいては、電導度と音速との前記特性を利用し、電導度と音速との測定結果とを組み合わせて前記酸濃度とアルミニウムイオン濃度とを求める。
【００２６】
前記濃度測定システムにおいては、前記測定部において電導度計および音速計を使用できる。前記電導度計および音速計の何れも殆ど可動部を有しないから、前記濃度測定システムは長寿命であり、信頼性が高い。
【００２７】
また、電導度や音速は連続的に測定でき、また、短い周期で測定することが容易である。したがって、前記濃度測定システムによれば、前記酸溶液中の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度が急激に変化した場合においても信頼性の高いデータが得られる。
【００２８】
請求項４に記載の発明は、前記酸溶液が、帯状アルミニウム薄板であるアルミニウムウェブの電解粗面化処理に使用される酸性電解液である濃度測定システムに関する。
【００２９】
前記濃度測定システムは、本発明の濃度測定システムを、前記酸性電解液中の組成管理に適用した例である。
【００３０】
前記濃度測定システムによれば、リアルタイムで前記酸性電解液の組成管理を行うことができるから、前記酸性電解液中の酸およびアルミニウムイオン濃度が急激に変化することによる不良品の発生を防止することができる。
【００３１】
請求項５に記載の発明は、前記酸溶液が、塩酸溶液および硝酸溶液の何れかである濃度測定システムに関する。
【００３２】
前記濃度測定システムは、酸性電解液として一般的に使用される塩酸溶液および硝酸溶液の組成管理に本発明の濃度測定システムを適用した例である。
【００３３】
請求項６に記載の発明は、帯状アルミニウム薄板であるアルミニウムウェブの表面処理に循環使用される酸溶液に、特定の周期で酸および水を添加して前記酸溶液中の酸濃度とアルミニウムイオン濃度とを一定範囲に制御する組成管理システムであって、前記酸溶液中の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を測定する濃度測定部と、前記酸溶液への酸および水の投入周期を制御する濃度制御部とを備えてなり、前記濃度制御部は、前記濃度測定部で測定された酸濃度が所定範囲を越えているときは、酸の投入周期を延長し、前記酸溶液中の酸濃度が前記所定範囲に満たないときは、酸の投入周期を短縮することにより、前記酸濃度を制御し、前記濃度測定部で測定されたアルミニウムイオン濃度が所定範囲を越えているときは、水の投入周期を短縮し、前記酸溶液中のアルミニウムイオン濃度が前記所定範囲に満たないときは、水の投入周期を延長することにより、前記アルミニウムイオン濃度を制御することを特徴とする組成管理システムに関する。
【００３４】
アルミニウムウェブの表面処理に酸溶液を循環使用すると、前記アルミニウムウェブが前記酸溶液中に溶解して蓄積されるから、前記酸溶液中のアルミニウムイオン濃度は次第に増大する。
【００３５】
前記組成管理システムにおいては、前記濃度測定部で測定された酸濃度が所定範囲を越えているときは、酸の投入周期を延長することにより、単位時間当りの酸の供給回数を減少させ，言いかえれば単位時間当りの酸の供給量を減少させて酸濃度を減少させる。反対に、前記酸濃度が前記所定範囲に満たないときは、酸の投入周期を短縮することにより、単位時間当りの酸の供給回数、即ち単位時間当りの酸の供給量を増大させ、前記酸溶液における酸濃度を増大させる。一方、前記濃度測定部で測定されたアルミニウムイオン濃度が所定範囲を越えているときは、水の投入周期を短縮することにより、単位時間当りの水の供給回数、即ち単位時間当りの水の供給量を増大させて前記酸溶液を希釈し、前記アルミニウムイオンの濃度を減少させる。反対に、前記アルミニウムイオン濃度が前記所定範囲に満たないときは、水の投入周期を延長することにより、単位時間当りの水の供給回数、即ち単位時間当りの水の供給量を減少させ、前記酸溶液中のアルミニウムイオン濃度を増大させる。
【００３６】
前記組成管理システムにおいては、前記測定部における測定結果に基づいて前記濃度制御部で酸および水の投入周期を制御しているから、前記酸と水との添加量を人手で制御する場合に比較して高精度で酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を制御できる。
【００３７】
前記アルミニウムウェブの表面処理としては、電解粗面化処理、アルカリエッチング処理後のデスマット処理、および陽極酸化処理などが挙げられる。
【００３８】
請求項７に記載の発明は、前記濃度測定部が、請求項１〜５の何れか１項に記載の濃度測定システムである組成管理システムに関する。
【００３９】
前記組成管理システムにおいては、前記酸溶液の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を測定するのに、前記酸溶液の物理量を用いているから、滴定によって前記酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を求める場合に比較して、遥かに短い測定周期で前記酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を測定できる。したがって、前記酸溶液中の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を高精度で制御できる。
【００４０】
さらに、測定時に、０．１規定苛性ソーダ溶液などの滴定基準液を使用していないから、前記測定部において、酸溶液中のアルミニウム分が水酸化アルミニウムとして析出することがない。したがって、前記水酸化アルミニウムによる種々のトラブルを回避できる。
【００４１】
請求項８に記載の発明は、前記酸溶液が、前記アルミニウムウェブの電解粗面化処理に使用される酸性電解液である組成管理システムに関する。
【００４２】
前記組成管理システムは、本発明の組成管理システムを前記酸性電解液に適用した例である。
【００４３】
前記組成管理システムにおいては、前記測定部における測定結果に基づいて前記濃度制御部で酸および水の投入周期を制御することにより、前記酸性電解液の酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を制御しているから、制御遅れが生じることがない。したがって、前記制御遅れによる不良品の発生を防止できる。
【００４４】
請求項９に記載の発明は、前記酸溶液が、塩酸溶液および硝酸溶液の何れかである組成管理システムに関する。
【００４５】
前記組成管理システムは、酸性電解液として一般的に使用される塩酸溶液および硝酸溶液の組成管理に本発明の組成管理システムを適用した例である。
【００４６】
【発明の実施の形態】
１．実施形態１
１−１  全体的構成
本発明に係る濃度測定システムのである組成管理装置１０００は、図１に示すように、アルミニウムウェブＷを電解粗面化処理する電解粗面化装置４０に供給する硝酸溶液を貯留する循環槽２と、循環槽２から電解粗面化装置４０に硝酸溶液を供給する給液管路４と、電解粗面化装置４０内を循環した硝酸溶液を循環槽６に戻す戻し管路６と、循環槽２内の硝酸溶液をサンプリングして電導度と音速とを測定するバイパス管路である測定ライン８と、循環槽２に希硝酸を投入する硝酸投入ライン１０と、循環槽２に水を投入する水投入ライン２０と、測定ライン８における測定結果および電解粗面化装置４０における交流電流値に基づいて硝酸投入ライン１０および水投入ライン２０を制御する制御コンピュータ３００とを備える。測定ライン８と制御コンピュータ３００とにより、本発明の濃度測定システムが構成される。
【００４７】
電解粗面化装置４０は、アルミニウムウェブＷが巻き掛けられるとともに、回転軸の周りに回転してアルミニウムウェブＷを矢印ａの方向に搬送するドラム状のドラムローラ４０２と、ドラム状のドラムローラ４０２を囲むように設けられ、全体として部分円筒状に形成された１対の電極４０４とを有する主電解槽４００Ａと、搬送方向ａに沿って主電解槽４００Ａの下流側に設けられた補助電解槽４００Ｂとを備える。主電解槽４００Ａの上流側には、主電解槽４００ＡにアルミニウムウェブＷを導入する一群のローラである導入側ローラ群４０６が設けられ、主電解槽４００Ａの下流側には、主電解槽４００Ａを通過したアルミニウムウェブを補助電解槽４００Ｂに向かって導出する一群のローラである導出側ローラ群４０８が設けられている。
【００４８】
電極４０４に流れる総電流値は、図１に示すように制御コンピュータ３００に入力される。
【００４９】
給液管路４は、主電解槽４００Ａにおける電極４０４の間の部分と補助電解槽２０８とに接続されている。
【００５０】
給液管路４の途中には、硝酸溶液を冷却する熱交換器である冷却側熱交換器４２と硝酸溶液を加熱する加熱側熱交換器４４とが介装されている。加熱側熱交換器４４は、冷却側熱交換器４２の上流側に位置する。冷却側熱交換器４２には、硝酸溶液を冷却する冷却水を供給する冷却水管路４２Ａと、冷却側熱交換器４２をバイパスするバイパス管路４２Ｂとが設けられている。一方、加熱側熱交換器４４には、硝酸溶液を加熱するスチームを供給するスチーム管路４４Ａと、加熱側熱交換器４４をバイパスするバイパス管路４４Ｂとが設けられている。
【００５１】
給液管路４における冷却側熱交換器４２の出口近傍には、内部を流通する硝酸溶液の液温を測定する温度計４８が介装されている。冷却水管路４２Ａおよびスチーム管路４４Ａには、それぞれ流量調整弁４２Ｃおよび流量調整弁４４Ｃが介装されている。流量調整弁４２Ｃおよび流量調整弁４４Ｃは、温度計４８によって開度が制御され、冷却側熱交換器４２における冷却水の流量および加熱側熱交換器４４におけるスチームの流量が制御される。これによって給液管路４内を流通する硝酸溶液の液温が一定に制御される。
【００５２】
給液管路４における加熱側熱交換器４４よりも上流側には、給液管路４を通して電解粗面化装置４０に硝酸溶液を送出する送液ポンプ４６が介装されている。
【００５３】
測定ライン８には、硝酸溶液の音速を測定するセルである音速槽８２と、前記硝酸溶液の電導度を測定するセルである電導度槽８４とが設けられている。
【００５４】
音速槽８２には、音速槽８２を満たす硝酸溶液の音速を測定する音速計８２Ａが設けられ、電導度槽８４には、電導度槽８４を満たす硝酸溶液の電導度を測定する電導度計８４Ａが設けられている。
【００５５】
測定ライン８における音速槽８２の上流側には内部を流通する硝酸溶液の液温を測定する温度計８６が介装され、温度計８６の上流側には、前記硝酸溶液を冷却する冷却側熱交換器８８と前記硝酸溶液を加熱する加熱側熱交換器９０とが介装されている。加熱側熱交換器９０は、冷却側熱交換器８８よりも上流側に位置している。音速計８２Ａ、電導度計８４Ａ、および温度計８６は、本発明に係る濃度測定システムにおける測定部に相当する。音速計８２Ａ、電導度計８４Ａ、温度計８６の測定値は、何れも制御コンピュータ３００に入力される。
【００５６】
測定ライン８における加熱側熱交換器９０よりも上流側には、測定ライン８に硝酸溶液を流通させる循環ポンプ９２が介装されている。
【００５７】
硝酸投入ライン１０は、循環タンク２にある特定の周期で希硝酸を投入するラインであり、前記希硝酸を調製する希硝酸調製槽１０２と、希硝酸調製槽１０２で調製された希硝酸を一次貯留する一次貯留槽１０４と、希硝酸調製槽１０２に濃硝酸を供給する原液タンク１０６と、希硝酸調製槽１０２に水を供給する水投入管路１０８と、一次貯留槽１０４に貯留された希硝酸を循環タンク２に投入する希硝酸投入管路１１０とを備える。
【００５８】
希硝酸投入管路１１０には、制御コンピュータ３００からの指令で開閉する開閉弁１１２が介装されている。希硝酸投入管路１１０の開閉弁１１２よりも上流側には、内部を流通する希硝酸の流量を測定する電磁流量計１１４が介装され、電磁流量計１１４よりも上流側には渦巻ポンプ１１６が介装されている。電磁流量計１１４の出力は、渦巻ポンプ１１６を制御するポンプ制御器１１８に入力され、希硝酸投入管路１１０における希硝酸の流量が一定になるようにポンプ制御器１１８によって渦巻ポンプ１１６が制御される。
【００５９】
希硝酸調製槽１０２内には、希硝酸調製槽１０２内で調製される希硝酸の濃度を測定する硝酸濃度計１２２が設けられている。水投入管路１０８、および原液タンク１０６と希硝酸調製槽１０２とを連通する原液供給流路１２０には、それぞれ開閉弁１２４および開閉弁１２６が介装されている。開閉弁１２４および開閉弁１２６は、何れも硝酸濃度計１２２からの指令で開閉し、これによって希硝酸調製槽１０２内で、一定の硝酸濃度を有する希硝酸が調製される。
【００６０】
水投入ライン２０は、水投入管路２０２と、水投入管路２０２に介装され、制御コンピュータ３００からの指令によって開閉する開閉弁２０４と、水投入管路２０２における開閉弁２０４よりも上流側に介装され、内部を流通する水の流量を測定する電磁流量計２０６と、水投入管路２０２における開閉弁２０４と電磁流量計２０６との間に介装され、電磁流量計２０６によって開度が制御される流量調節弁２０８とを備える。流量調節弁２０８によって水投入管路２０２における水の流量は一定に制御される。
【００６１】
１−２  制御コンピュータの構成
制御コンピュータ３００の構成の概要を図２に示す。
【００６２】
図２に示すように、制御コンピュータ３００は、演算テーブル入力部３０４と演算制御部３０２と電解条件設定値データ入力部３０６とを備える。
【００６３】
演算テーブル入力部３０４は、後述する硝酸濃度演算テーブル、アルミニウムイオン濃度演算テーブル、および投入周期設定パラメータを設定する機能を有する。
【００６４】
一方、演算制御部３０２は、温度計８６、音速計８２Ａ、電導度計８４Ａ、演算テーブル入力部３０４、および電解条件設定値データ入力部３０６から入力された各種データに基づき、硝酸溶液中の硝酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を求めるとともに、前記硝酸濃度およびアルミニウムイオン濃度に基づいて硝酸および水の投入周期を設定し、前記投入周期に基づいて開閉弁１１２および開閉弁２０４を開閉する機能を有する。
【００６５】
以下、演算テーブル入力部３０４、電解条件設定値データ入力部３０６、および演算制御部３０２について詳説する。
【００６６】
図２に示すように、演算テーブル入力部３０４は、硝酸濃度演算テーブルおよびアルミニウムイオン濃度演算テーブルの元になる濃度演算テーブル作成データ、および投入周期設定パラメータなどの各種データを入力するとともに、入力したデータを表示するディスプレー３０８と、ディスプレー３０８から入力されたデータを演算制御部３０２に入力して登録させるとともに、演算制御部３０２から前記データを呼び出してディスプレー３０８に表示させるデータ授受部３１０と、ディスプレー３０８から入力されたデータが格納されるバックアップ記憶装置３１２とを備える。
【００６７】
電解条件設定値データ入力部３０６は、電解粗面化装置４０で使用される硝酸溶液の書す餡濃度およびアルミニウムイオン濃度の設定値である設定硝酸濃度ＤＮ（Ｓ）および設定アルミニウムイオン濃度ＤＡ（Ｓ）を入力する入力装置３１４と、前記設定値が、ＰＳ版の品種と電解粗面化装置４０における交流電流値ＩＣＥとに関連付けて格納されている条件設定データ記憶装置３１６とを備える。
【００６８】
演算制御部３０２は、硝酸溶液中の硝酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を算出するとともに、硝酸投入周期および水投入周期を決定する中央演算部３１８と、電導度計８４Ａ、音速計８２Ａ、および温度計８６から電導度、音速、および液温のデータを受け取り、前記データを中央演算部３１８に入力する受信テーブル３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃと、演算テーブル入力部３０４から入力されたデータを登録データとして格納するとともに、前記登録データを中央演算部３１８に入力する記憶装置３２２と、中央演算部３１８において決定された硝酸投入周期に基づいて硝酸投入要求信号を出力し、開閉弁１２２を開閉する硝酸投入要求出力部３２４Ａと、中央演算部３１８において決定された水投入周期に基づいて水投入要求信号を出力し、開閉弁２０４を開閉する水投入要求出力部３２４Ｂとを備える。なお、電解条件設定値データ入力部３０６において入力または設定された設定硝酸濃度ＤＮ（Ｓ）および設定アルミニウムイオン濃度ＤＡ（Ｓ）もまた、中央演算部３１８に入力される。さらに、電解粗面化装置４０における交流電流の大きさは、電流計Ａで測定され、中央演算部３１８に入力される。記憶装置３２２および演算処理部３１８は、それぞれ本発明に係る濃度測定システムにおける濃度演算テーブル格納部および濃度演算部に相当する。また、演算処理部３１８、硝酸投入要求出力部３２４Ａ、水投入要求出力部３２４Ｂは、本発明に係る組成管理システムにおける濃度制御部に相当する。
【００６９】
１−３  組成管理装置の作用
実施形態１に係る組成管理装置１０００の作用について以下に説明する。
【００７０】
演算テーブル入力部３０４における濃度演算テーブル作成データおよび投入周期設定パラメータの入力手順について説明する。
【００７１】
濃度演算テーブル作成データは、以下のようにして入力される。
【００７２】
まず、硝酸濃度が同一であり、アルミニウムイオン濃度のみが異なる一群の硝酸溶液を調製し、これらの硝酸溶液について電導度ｘと音速ｙとを測定する。硝酸溶液においては、硝酸濃度が同一であっても、アルミニウムイオンの濃度が異なると、電導度ｘおよび音速ｙも異なる。そこで、前記測定で得られた電導度ｘを横軸に、音速ｙを縦軸にプロットすると、電導度ｘと音速ｙとは右肩上がりの直線に乗る。
【００７３】
同様な測定を、異なる硝酸濃度および異なる液温について行うと、図３に示すように、各液温毎に、それぞれの硝酸濃度に対応する互いにほぼ平行な一群の右肩上がりの直線からなるグラフが得られる。
【００７４】
前記測定から、電導度ｘと音速ｙとについて、
ｙ＝ｐｉｊｘ＋ｑｉｊ
なる関係式が得られる。ここで、ｐｉｊおよびｑｉｊは、硝酸溶液の液温および硝酸濃度によって与えられる直線の傾きおよびｙ切片の大きさである。
【００７５】
次に、同様な測定を、アルミニウムイオンが同一であり、硝酸イオンのみが異なる一群の硝酸溶液について行うと、図４に示すように、それぞれのアルミニウムイオン濃度に対応する互いにほぼ平行な一群の右下がりの直線からなるグラフが、各測定温度について得られる。
【００７６】
前記測定から、電導度ｘと音速ｙとについて、
ｙ＝ｒｉｊｘ＋ｓｉｊ
なる関係式が得られる。ここで、ｒｉｊおよびｓｉｊは、硝酸溶液の液温およびアルミニウムイオン濃度によって与えられる直線の傾きおよびｙ切片の大きさである。
【００７７】
このようにして、硝酸溶液の各液温および各硝酸濃度に対応する傾きｐｉｊとｙ切片およびｑｉｊ、硝酸溶液の各液温および各アルミニウムイオン濃度に対応する傾きｒｉｊとｙ切片ｓｉｊが求められたら、オペレータは、ディスプレー３０８を通してデータ授受部３１０に、硝酸濃度演算テーブルを呼び出す旨の指示を入力する。
【００７８】
データ授受部３１０は、前記指示が入力されると、硝酸濃度演算テーブルの様式をバックアップ記憶装置３１２から呼び出し、図５に示す硝酸濃度演算テーブル入力画面をディスプレー３０８上に表示する。
【００７９】
前記硝酸濃度演算テーブル入力画面がディスプレー３０８上に表示されたら、オペレータは、前記画面に表示された硝酸濃度演算テーブルに、それぞれの液温および各硝酸濃度に対応する傾きｐｉｊとｙ切片およびｑｉｊを入力する。
【００８０】
前記入力が終了したら、前記画面の「登録」の欄をクリックすると、入力済みの硝酸濃度演算テーブルは、データ授受部３１０によって演算制御部３０２における記憶装置３２２内のファイルに登録されるとともに、バックアップ記憶装置３１２に形成されたバックアップファイルに格納される。
【００８１】
同様に、ディスプレー３０８を通してアルミニウムイオン濃度演算テーブルを呼び出す旨の指示が入力されると、データ授受部３１０は、アルミニウムイオン濃度演算テーブルの様式をバックアップ記憶装置３１２から呼び出し、図６に示すアルミニウムイオン濃度演算テーブル入力画面をディスプレー３０８上に表示する。
【００８２】
前記画面がディスプレー３０８上に表示されたら、オペレータは、前記画面に表示されたアルミニウムイオン濃度演算テーブルに、それぞれの液温およびアルミニウムイオン濃度に対応する傾きｒｉｊとｙ切片およびｓｉｊを入力する。
【００８３】
前記入力が終了したら、前記画面の「登録」の欄をクリックすると、前記入力済みのアルミニウムイオン濃度演算テーブルは、演算制御部３０２における記憶装置３２２内のファイルに登録されるとともに、バックアップ記憶装置３１２に形成されたバックアップファイルに格納される。
【００８４】
なお、図５および図６における「読込」の欄をクリックすると、現在入力中のデータは全て破棄され、バックアップ記憶装置３１２から読み出されたデータが表示される。そして、「照合」の欄をクリックすると、データ授受部３１０は、演算制御部３０２に登録されているデータと現在入力中のデータの内容とを照合し、一致しないデータがあるときは、ディスプレー３０８において、前記データの表示されたセルをたとえば赤色で表示する。
【００８５】
次に、投入周期設定パラメータを以下の手順に従って入力する。
【００８６】
まず、ディスプレー３０８から、データ授受部３１０に、投入周期設定パラメータを入力する旨の指示を入力する。
【００８７】
前記指示が入力されると、データ授受部３１０は、ディスプレー３０８に、図７に示す投入周期設定パラメータ入力画面を表示する。
【００８８】
前記投入周期設定パラメータ入力画面が表示されたら、オペレータは、前記画面の所定の欄に、製造しようとするＰＳ版の品種毎に定数ａ〜定数ｆを入力する。ここで、定数ａ〜定数ｆは、後述する硝酸投入周期および水投入周期を設定する関係式における定数である。
【００８９】
前記入力が終了したら、前記画面の「登録」の欄をクリックすると、入力済みの定数ａ〜定数ｆは、データ授受部３１０によって演算制御部３０２における記憶装置３２２内のファイルに登録されるとともに、バックアップ記憶装置３１２に形成されたバックアップファイルに格納される。
【００９０】
なお、図７の画面における「読込」および「照合」の欄の機能は、図５および図６の画面のところで説明した通りである。
【００９１】
以上の手順に従って入力され、登録された硝酸濃度演算テーブル、アルミニウムイオン濃度演算テーブル、および投入周期設定パラメータに基づいて硝酸投入周期および水投入周期を決定する手順について、次に説明する。
【００９２】
まず、測定ライン８における硝酸溶液の電導度および音速の測定値から、前記硝酸濃度演算テーブルおよびアルミニウムイオン濃度演算テーブルに基づいて硝酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を求める手順につき、図８を用いて説明する。
【００９３】
図８に示すように、電導度計８４Ａ、音速計８２ａ，および温度計８６から、演算制御部３０２における中央演算部３１８に、循環タンク２内の硝酸溶液の電導度α、音速β、および液温Ｔが入力されると、中央演算部３１８は、記憶装置３２２から登録済みの硝酸濃度演算テーブルのうち、液温Ｔに対応するものを呼び出す。呼び出された硝酸濃度演算テーブルを図９に示す。
【００９４】
硝酸濃度演算テーブルが呼び出されたら、中央演算部３１８は、電導度αおよび音速βが前記硝酸濃度演算テーブルに表示された電導度および音速の範囲にあるかか否かを判定する。
【００９５】
中央演算部３１８は、電導度αおよび音速βの少なくとも一方が前記範囲外のときは、硝酸およびアルミニウムイオンの濃度の算定を中止する。
【００９６】
一方、電導度αおよび音速βの何れも前記範囲にあると判定したときは、中央演算部３１８は、電導度αと音速βとで与えられる点（α，β）が、図９に示す硝酸濃度演算テーブルにおけるどの直線上にあるかを判定し、前記点（α，β）を通過する直線に対応する硝酸濃度ＤＮｉを硝酸濃度ＤＮとする。前記点（α，β）を通過する直線がないときは、前記点（α，β）を挟む２本の直線に対応する濃度ＤＮｉとＤＮｉ＋１とから比例演算によって硝酸濃度ＤＮを求める。
【００９７】
次に、中央演算部３１８は、記憶装置３２２から登録済みのアルミニウムイオン濃度演算テーブルのうち、液温Ｔに対応するものを呼び出し、電導度αおよび音速βについて同様の判定を行い、電導度αおよび音速βの何れも前記アルミニウムイオン濃度演算テーブルの表示範囲にあると判定したときは、同様の手順に従ってアルミニウムイオン濃度ＤＡを求める。
【００９８】
硝酸濃度ＤＮおよびアルミニウムイオン濃度ＤＡが求められたら、中央演算部３１８は、記憶装置３２２から登録済みの定数ａ〜定数ｆを読み出し、電解条件設定値データ入力部３０６から設定硝酸濃度ＤＮ（Ｓ）および設定アルミニウムイオン濃度ＤＡ（Ｓ）を読み出す。そして、これらの定数およびデータと、電流計Ａから入力された電流値ＩＣＥとに基づき、以下の関係式：
ＴＮ＝｛［ｃ（ＤＮ−ＤＮ（Ｓ））／１０］＋１｝ＴＮ（Ｓ）…▲１▼
ＴＨ＝｛［１−ｆ（ＤＡ−ＤＡ（Ｓ））／１０］｝ＴＨ（Ｓ）…▲２▼
に従って硝酸投入周期ＴＮおよび水投入周期ＴＨを算出する。
【００９９】
但し、前記関係式において、ＴＮ（Ｓ）およびＴＨ（Ｓ）は、それぞれ基準硝酸投入周期および基準水投入周期であり、以下の関係式：
ＴＮ（Ｓ）＝ａ／ＩＣＥ＋ｂ、およびＴＨ（Ｓ）＝ｄ／ＩＣＥ＋ｅ
で与えられる。但しａ〜ｆは、図７に示す投入周期設定パラメータ入力画面において入力され、記憶装置３２２において登録済みの定数ａ〜定数ｆである。
【０１００】
関係式▲１▼および関係式▲２▼によって硝酸投入周期ＴＮおよび水投入周期ＴＨが算出されたら、中央演算部３１８は、硝酸投入要求出力部３２４Ａに硝酸投入周期ＴＮを入力し、水投入要求出力部３２４Ｂに水投入周期ＴＨを入力する。
【０１０１】
硝酸投入要求出力部３２４Ａは、硝酸投入周期ＴＮが入力される毎に硝酸投入要求信号をたとえば１秒間発生する。開閉弁１１２は、前記硝酸投入要求信号が入力されると開成する。したがって、硝酸投入周期ＴＮが入力される毎に、硝酸投入ライン１０から循環タンク２に所定濃度の希硝酸が一定の流量で１秒間づつ投入される。
【０１０２】
同様に、水投入要求出力部３２４Ｂは、水投入周期ＴＨが入力される毎に硝酸投入要求信号をたとえば一秒間発生する。開閉弁２０４は、前記硝酸投入要求信号が入力されると開成する。したがって、水投入周期ＴＨが入力される毎に、水投入ライン２０から循環タンク２に水が一定の流量で１秒間づつ投入される。
【０１０３】
組成管理装置１０００においては、基準硝酸投入周期ＴＮ（Ｓ）および基準水投入周期ＴＨ（Ｓ）は、硝酸濃度ＤＮおよびアルミニウムイオン濃度ＤＡによらずに一定であるから、前記関係式▲１▼および関係式▲２▼から明らかなように、硝酸投入周期ＴＮは、硝酸濃度ＤＮが設定硝酸濃度ＤＮ（Ｓ）よりも高いときは、基準硝酸投入周期ＴＮ（Ｓ）よりも長くなり、硝酸濃度ＤＮが設定硝酸濃度ＤＮ（Ｓ）よりも低いときは、基準硝酸投入周期ＴＮ（Ｓ）よりも短くなる。同様に、水投入周期ＴＨは、アルミニウムイオン濃度ＤＡが設定アルミニウムイオン濃度ＤＡ（Ｓ）よりも高ければ、基準水投入周期ＴＨ（Ｓ）よりも短くなり、アルミニウムイオン濃度ＤＡが設定アルミニウムイオン濃度ＤＡ（Ｓ）よりも低ければ、基準水投入周期ＴＨ（Ｓ）よりも長くなる。
【０１０４】
したがって、硝酸濃度ＤＮが設定硝酸濃度ＤＮ（Ｓ）よりも高いときは、単位時間当りの硝酸の投入回数が少なくから、硝酸の投入量も減少する。反対に、硝酸濃度ＤＮが設定硝酸濃度ＤＮ（Ｓ）よりも低いときは、単位時間当りの硝酸の投入回数が増加するから、硝酸の投入量も増大する。したがって、硝酸濃度ＤＮは、設定硝酸濃度ＤＮ（Ｓ）よりも高いときも低いときも、設定硝酸濃度ＤＮ（Ｓ）に等しくなるように変化する。
【０１０５】
同様に、アルミニウムイオン濃度ＤＡが設定アルミニウムイオン濃度ＤＡ（Ｓ）よりも高いときは、単位時間当りの水の投入回数が多くなるから、水の投入量そのものも増大し、硝酸溶液の希釈される度合いが大きくなる故に、アルミニウムイオン濃度ＤＡが減少する。反対に、アルミニウムイオン濃度ＤＡが設定アルミニウムイオン濃度ＤＡ（Ｓ）よりも低いときは、単位時間当りの水の投入回数が少なくなるから、水の投入量そのものも減少し、硝酸溶液の希釈される度合いが小さくなる故に、アルミニウムイオン濃度ＤＡが増大する。したがって、アルミニウムイオン濃度ＤＡもまた、設定アルミニウムイオン濃度ＤＡ（Ｓ）に等しくなるように変化する。
【０１０６】
以上、電解粗面化処理において酸性電解液として硝酸溶液を使用する場合において組成管理装置１０００を用いて前記硝酸溶液の組成管理を行う例について説明してきたが、組成管理装置１０００によれば、前記酸性電解液として塩酸溶液を使用する場合においても、全く同様の手順に従って組成管理を行うことができる。
【０１０７】
組成管理装置１０００においては、アルミニウムウェブＷの電解粗面化に使用される硝酸溶液につき、電導度と音速とを測定し、前記測定結果に基づいて硝酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を求めている。したがって、連続測定や極めて短い周期での測定が容易であるから、前記硝酸溶液を高精度で管理でき、品質の安定性の高い支持体ウェブを製造できる。
【０１０８】
さらに、滴定基準液を添加することは全く行っていないから、循環タンク２内の酸性電解液を測定ラインにバイパスさせて電導度および音速を測定する代わりに、循環タンク２内において、直接前記測定を行うことができる。
【０１０９】
加えて、前記循環タンク２に硝酸および水を投入する周期を増減させることにより、硝酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を制御しているから、硝酸濃度およびアルミニウムイオン濃度を制御するための特別なラインは不要である。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、トラブルがなく、しかも短い測定周期で測定できる故に、高い精度で前記希硝酸などの酸溶液の組成制御を行うことのできる濃度測定システムおよび組成管理システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施形態１に係る組成管理装置の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、図１に示す組成管理装置の備える制御コンピュータの構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、前記制御コンピュータに入力され、格納される硝酸濃度演算テーブルを表示するグラフであり、異なる硝酸濃度および液温ごとに電導度と音速との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、前記制御コンピュータに入力され、格納されるアルミニウムイオン濃度演算テーブルを表示するグラフであり、異なるアルミニウムイオン濃度および液温ごとに電導度と音速との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、図３に示す制御コンピュータの備えるディスプレーに表示され、硝酸濃度演算テーブルを表形式で表示する硝酸濃度演算テーブル入力画面である。
【図６】図６は、図３に示す制御コンピュータの備えるディスプレーに表示され、アルミニウムイオン濃度演算テーブルを表形式で表示するアルミニウムイオン濃度演算テーブル入力画面である。
【図７】図７は、図３に示す制御コンピュータの備えるディスプレーに表示され、硝酸投入周期および水投入周期を設定する関係式における定数ａ〜定数ｆを入力する投入周期設定パラメータ入力画面である。
【図８】図８は、図３に示す制御コンピュータにおけるデータの流れを示す流れ図である。
【図９】図９は、図３に示す制御コンピュータにおいて、記憶装置に登録されたグラフ状の硝酸濃度演算テーブルに基づき、硝酸溶液における電導度および音速の測定値である電導度αおよび音速βから硝酸濃度を求める手順を示す概略図である。
【符号の説明】
２        循環タンク
４        給液管路
６        戻し管路６
８        測定管路
１０        硝酸投入ライン
２０        水投入ライン
８２        音速槽
８２Ａ      音速計
８４        電導度槽
８４Ａ      電導度計
１１２        開閉弁
２０４        開閉弁
３００        制御コンピュータ
３０２        演算制御部
３０４        演算テーブル入力部
３０６        電解条件設定値データ入力部
３１８        中央演算部
３２２        記憶装置
１０００        組成管理装置
【図１】
2004239830.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004239830.tif 000009
【図８】
2004239830.tif 000010
【図９】
2004239830.tif 000011