JP2016101580A - 塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の塗装ラインに対して１つの二酸化炭素供給源からそれぞれ二酸化炭素を供給できるとともに、装置全体の小型化とローコスト化を実現でき、二酸化炭素を混合器に定量的に供給できる塗装装置を提供する。【解決手段】二酸化炭素供給源２と、二酸化炭素を昇圧する二酸化炭素用駆動ポンプ４と、接続手段１９を介して接続された複数の二酸化炭素吐出ライン２０を含む二酸化炭素供給ライン５と、複数の塗料供給ライン１０にそれぞれ接続する複数の塗料供給源６及び複数のエアー供給ライン７と、塗料８を昇圧する複数の塗料用駆動ポンプ９と、塗料と二酸化炭素の両方の成分を混合して被覆材組成物１１を生成する複数の混合器１２と、被覆材組成物を噴射する複数の噴射手段１３とで構成され、複数の二酸化炭素吐出ラインには、上流側から、二酸化炭素の二次圧調節弁２２、流量調節弁２４、二酸化炭素の一次圧調節弁２６の順番で備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、動産又は不動産の如何を問わず、噴射手段（噴射ガン）を操作して物の表面に被覆材組成物を塗布する塗装装置に関する。

特許文献１には、「有機溶剤系の噴霧塗装において用いられる希釈溶剤（シンナー）を、二酸化炭素で一部又は全部を代替する二酸化炭素塗装において、塗料供給ラインとして、塗料を貯蔵するタンク、該タンクから供給される塗料を所定の圧力まで加圧する塗料高圧ポンプ、該塗料高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を塗料タンクへ返送させる塗料１次圧調整弁を有し、二酸化炭素供給ラインとして、液体二酸化炭素を貯蔵するタンク、該液体二酸化炭素を所定温度まで冷却する冷却器、該冷却器から供給される液体二酸化炭素を所定の圧力まで加圧する液体二酸化炭素高圧ポンプ、該液体二酸化炭素高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を同ポンプのサクションに返送させる液体二酸化炭素１次圧調整弁を有し、塗料／二酸化炭素混合物ラインとして、上記塗料供給ラインから供給される加圧された塗料、上記二酸化炭素供給ラインから供給される加圧された二酸化炭素とを混合する混合器、及び該混合器から供給される混合後の塗料／二酸化炭素加圧混合物を大気圧下の塗装対象物へ噴霧する噴霧ガンを有することを特徴とする二酸化炭素を用いた塗装装置」が開示されている。

しかしながら、上記特許文献１乃至４に記載されている公知発明は、１つの塗装ラインに対して１つの二酸化炭素供給源から二酸化炭素を供給するものであり、複数の塗装ラインに対して１つの二酸化炭素供給源から二酸化炭素を供給することはできないという問題があった。

また、この公知発明は、液体二酸化炭素を混合器にて塗料と混合し、噴射ガンで噴霧する塗装装置であり、液体取り出し用二酸化炭素ボンベが必要となり、ボンベから液体用加圧ポンプまで液体二酸化炭素を安定して供給するために、蒸発防止のための冷却器等が必要になり、設備の小型化やローコスト化が困難であるという問題があった。

さらに、液体取り出し用二酸化炭素ボンベは気体取り出し用二酸化炭素ボンベと比較すると、供給可能量まで二酸化炭素を取り出した後のボンベ内残量が多く残ると共に、残量管理にロードセル等を用いる必要があり、その分コストが向上してしまうという問題があった。これらの問題点は、特許文献２〜特許文献４も同様である。

特開２０１０−２３４３４８号公報 特開２０１０−２３４３４９号公報 特開２０１２−８６１５０号公報 特開２０１２−８６１５１号公報

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、複数の塗装ラインに対して１つの二酸化炭素供給源からそれぞれ二酸化炭素を供給できるとともに、装置全体の小型化とローコスト化を実現でき、圧力と流量を適正になるように調節することにより、二酸化炭素を混合器に定量的に供給できる塗装装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の塗装装置は、二酸化炭素供給源と、この二酸化炭素供給源から供給された二酸化炭素を昇圧する二酸化炭素用駆動ポンプと、この二酸化炭素用駆動ポンプに接続手段を介して接続された複数の二酸化炭素吐出ラインを含む二酸化炭素供給ラインと、複数の塗料供給ラインにそれぞれ接続する複数の塗料供給源及び複数のエアー供給ラインと、この複数のエアー供給ラインからそれぞれ供給されるエアーを駆動源とし、前記塗料供給源から供給される塗料を昇圧する複数の塗料用駆動ポンプと、この塗料用駆動ポンプに接続された前記複数の塗料供給ラインと、該塗料供給ライン及び前記二酸化炭素吐出ラインにそれぞれ接続し、前記塗料と前記二酸化炭素の両方の成分を混合して被覆材組成物を生成する複数の混合器と、この複数の混合器にそれぞれ接続し、かつ前記被覆材組成物を噴射する複数の噴射手段とで構成され、前記複数の二酸化炭素吐出ラインには、それぞれ上流側から、二酸化炭素用駆動ポンプからの二酸化炭素の二次圧を調節する二次圧調節弁、流量調節弁、前記混合器に供給する二酸化炭素の一次圧を調節する一次圧調節弁の順番で備えることを特徴とする。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
（１）請求項１に記載の発明においては、複数の二酸化炭素吐出ラインには二酸化炭素定量供給機構をそれぞれ備えるので、他の二酸化炭素吐出ラインに影響されることなく、定量的に二酸化炭素を混合器へ供給することができる。
（２）気体の二酸化炭素を流体希釈剤として二酸化炭素用駆動ポンプに供給するので、二酸化炭素を取り出した後のボンベ内残量を低減することができる。
（３）気体の二酸化炭素を二酸化炭素用駆動ポンプに供給するので、二酸化炭素を液化させる必要がなく、二酸化炭素供給源から二酸化炭素用駆動ポンプの間に冷却器や液体二酸化炭素高圧ポンプを設置する必要がない。
したがって、塗装装置全体の小型化とローコスト化を実現することができる。
（４）請求項２に記載の発明も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られるとともに、複数の可搬ボンベから気体として二酸化炭素を供給するので、ロードセル等を用いて重量で可搬ボンベの内容量を管理する必要がなく、塗装装置全体の小型化とローコスト化を実現することができる。
（５）請求項３乃至請求項５に記載の各発明も前記（１）〜（４）と同様な効果が得られる。
（６）請求項６に記載の発明も前記（１）〜（５）と同様な効果が得られるとともに、検知手段により噴射手段のＯＮ／ＯＦＦを検知し、仕切弁の開閉を自動で行うことができる。

図１乃至図３は本発明の第１の実施形態を示す説明図である。
図４及び図５は本発明の第２の実施形態示す説明図である。
図６は本発明の第３の実施形態示す説明図である。
概略説明図。 塗料供給ラインの概略説明図。 二酸化炭素供給ラインの概略説明図。 概略説明図。 二酸化炭素供給ラインの概略説明図。 概略説明図。

以下、図面に示す本発明を実施するための形態により、本発明を詳細に説明する。
図１ないし図３に示す本発明を実施するための第１の形態において、１は本発明の塗装装置で、この塗装装置１は、動産又は不動産の如何を問わず、また金属製・合成樹脂製・コンクリート製かを問わず、ロボット、各種の機械やその部品、電気器具やその部品、建物の壁面等の表面に被覆材組成物を塗布するものである。

この塗装装置１は、二酸化炭素供給源２と、この二酸化炭素供給源２から供給された二酸化炭素３を昇圧する二酸化炭素用駆動ポンプ４と、この二酸化炭素用駆動ポンプ４に接続手段１９を介して接続された複数の二酸化炭素吐出ライン２０を有する二酸化炭素供給ライン５と、複数の塗料供給ラインにそれぞれ接続する複数の塗料供給源６及び複数のエアー供給ライン７と、この複数のエアー供給ライン７からそれぞれ供給されるエアーを駆動源とし、前記塗料供給源６から供給される塗料８を昇圧する複数の塗料用駆動ポンプ９と、この塗料用駆動ポンプに接続された前記複数の塗料供給ライン１０と、該塗料供給ライン１０及び前記二酸化炭素吐出ライン２０にそれぞれ接続し、前記塗料と前記二酸化炭素の両方の成分を混合して被覆材組成物１１を生成する複数の混合器１２と、この複数の混合器１２にそれぞれ接続し、かつ前記被覆材組成物１１を噴射する複数の噴射手段１３（例えば手動で噴射させる噴射ガン）とで構成されている。

二酸化炭素用駆動ポンプ４は、駆動用エアーで起動するものを採用しており、この二酸化炭素用駆動ポンプ４には、二酸化炭素接続ライン（管）１４を介して二酸化炭素供給源２が接続されている。二酸化炭素供給源２は、本実施形態では、複数の可搬ボンベ１５を圧力検知器１６を介してボンベライン切替機構１７に接続し、該ボンベライン切替機構１７は二酸化炭素接続ライン１４に接続されている。ボンベライン切替機構１７では、圧力検知器１６で検知された可搬ボンベ１５の圧力を検知し、検知された圧力が所定圧力以下になった場合に、その所定圧力以下になった可搬ボンベ１５の接続ライン１８を閉じ、他の可搬ボンベ１５の接続ライン１８を開にし、安定して連続的に二酸化炭素３を供給できるものである。

なお、本発明では、気体状の二酸化炭素３を用いているので、圧力を検知して二酸化炭素を供給する可搬ボンベ１５を切り替えるため、ロードセル等の機器で可搬ボンベ１５の重量を検知して残重量管理をする必要がなく、圧力検知器１６（接点圧力計等）で容易かつ安価に可搬ボンベ１５の残量管理を行うことができるので、設備全体の小型化やローコスト化を実現している。この可搬ボンベ１５は、一般的に内容量３．４Ｌから４７Ｌ程度のボンベが用いられるが、本実施形態では４０Ｌのボンベを複数用いている。

また、液体二酸化炭素を供給する場合には、ボンベにサイフォン管を設けて液状の二酸化炭素を吐出させるが、サイフォン管の長さにはバラツキがあり、安定的に二酸化炭素を供給する場合には、ある程度ボンベ内残量が残っている時点で二酸化炭素を供給するボンベを切り替えなければならない。これに対して、本発明のように気体で二酸化炭素を供給する場合、圧力管理によって二酸化炭素を供給する可搬ボンベを切り替えることができるので、ボンベ内残量を低減することができる。

二酸化炭素用駆動ポンプ４が駆動用エアーで起動すると、その吸引口から前記二酸化炭素供給源２から気体の二酸化炭素３を吸い込む一方、その吐出口から気体の二酸化炭素３を圧送する。それ故に、二酸化炭素用駆動ポンプ４は気体の二酸化炭素３を吸引し、かつ吐出する高圧ポンプである。この二酸化炭素用駆動ポンプ４の二次側には複数の二酸化炭素吐出ライン２０にそれぞれ接続するための接続手段１９が設けられ、二酸化炭素用駆動ポンプ４で昇圧された二酸化炭素３が複数の二酸化炭素吐出ライン２０へと供給される。この接続手段１９は、大元となる二酸化炭素供給源２から供給される二酸化炭素３を複数の二酸化炭素吐出ライン２０へ分配できるように接続できるものであれば、どのような接続手段であってもよい。

この二酸化炭素供給ライン５は、二酸化炭素供給源２と二酸化炭素接続ライン１４と前記二酸化炭素用駆動ポンプ４とこの二酸化炭素用駆動ポンプ４の二次側に設けられた分配器１９と、該分配器１９に接続された複数の二酸化炭素吐出ライン２０とで構成されている。

この複数の二酸化炭素吐出ライン２０は、二酸化炭素用駆動ポンプ４と混合器（混合部）１２とを接続する二酸化炭素吐出ラインで、二酸化炭素吐出ラインごとに塗料供給源６と、エアー供給ライン７と、このエアー供給ライン７からそれぞれ供給されるエアーを駆動源とし、前記塗料供給源６から供給される塗料８を昇圧する塗料用駆動ポンプ９と、この塗料用駆動ポンプに接続された塗料供給ライン１０と、該塗料供給ライン１０及び二酸化炭素供給ライン６にそれぞれ接続し、前記塗料と前記二酸化炭素の両方の成分を混合して被覆材組成物１１を生成する混合器１２と、この混合器１２に接続し、かつ前記被覆材組成物１１を噴射する複数の噴射手段１３が設けられており、二酸化炭素吐出ライン２０は二酸化炭素用駆動ポンプ４から圧送される二酸化炭素３を混合器１２に供給する。この時の二酸化炭素３の性状は特に限定するものではなく、気体であってもその他の性状であってもよい。

なお、二酸化炭素吐出ライン２０の数は、適宜変更できるものであり、複数の二酸化炭素吐出ライン２０を設けていればよく、特に限定されるものではない。
前記二酸化炭素供給ライン５の下流側（前記二酸化炭素用駆動ポンプ４の二次側）に位置する二酸化炭素吐出ライン２０は、二酸化炭素定量供給機構２１を備えている。

この二酸化炭素定量供給機構２１は、本実施形態では二酸化炭素用駆動ポンプ４の二次圧を調節する二次圧調節弁２２、流量計２３、流量調節弁２４、仕切弁２５及び混合器１２へ供給する二酸化炭素の一次圧力を調節する一次圧調整弁２６とで構成されている。
これらの機器を二酸化炭素用駆動ポンプ４の二次側に設けることにより、定量供給精度を向上させることができる。これらの機器は、上流側から二次圧調節弁２２、流量計２３、流量調節弁２４、仕切弁２５、一次圧調整弁２６の順番で設けられている。

ところで、この流量計２３と流量調節弁２４は、一体型の物を用いて二酸化炭素定量供給機構２１を構成してもよく、流量調節弁２４の一次圧力と二次圧力及び開度やオリフィスを設ける等により流量を予め設定する場合には、流量計２３を用いずに二酸化炭素定量供給機構２１を構成してもよい。

また、仕切弁２５も必ずしも設けなくてもよく、流量計２３及び仕切弁２５を設ける場合であっても、上流側から二次圧調節弁２２、流量調節弁２４、一次圧調整弁２６の順番で設けていれば、流量計２３及び仕切弁２５は順不同で設けることができる。

さらに、本実施形態のように二酸化炭素供給ライン５の上流側（二酸化炭素用駆動ポンプ４の一次側）に位置する二酸化炭素接続ライン１４のボンベライン切替機構１７と二酸化炭素用駆動ポンプ４の間に圧力調整弁２７をさらに設けてもよい。二酸化炭素用駆動ポンプ４の一次側にも圧力調整弁２７を設けることにより、さらに定量供給精度を向上させることができる。

前記塗料用駆動ポンプ９は、エアー供給ライン７から供給される駆動用エアーで起動するものを採用しており、この塗料用駆動ポンプ９には塗料接続ライン（管）２８を介して単数又は複数の塗料供給源６が接続している。

したがって、塗料用駆動ポンプ９がエアー供給ライン７から供給される駆動用エアーで起動すると、その吸引口から前記塗料供給源６の塗料８を吸い込む一方、その吐出口から塗料８を圧送する。それ故に、塗料用駆動ポンプ９は塗料８を吸引し、かつ吐出する塗料高圧ポンプである。また塗装供給ライン１０は、塗料供給源６と塗料接続ライン２８と前記塗料用駆動ポンプ９と塗料吐出ライン２９とで構成されており、塗料吐出ライン２９は、塗料用駆動ポンプ９と混合器（混合部）１２とを接続する塗料吐出ラインで、この塗料吐出ライン２９は塗料用駆動ポンプ９から圧送される塗料８を混合器１２に供給する。

なお、塗装用駆動ポンプ９の一例としては、旭サナック株式会社製の空気圧式プランジャーポンプの、ＳＰ１０２１、ＳＰ１６２８、ＳＰ１６３６、ＳＰ１８４４、ＳＰ１８５４（Ｚ）、ＳＰ１８７８、ＳＰ２５４４、ＳＰ２５５４（Ｚ）、ＳＰ２５７８等を適宜に用いることができる。

次に、混合器１２の機能について説明する。ところで、混合器１２の詳細構造は、好ましくは流路径を考慮して適宜なマイクロ混合器が使用される。マイクロ混合器の種類や構造は周知事項（例えば特開２０１０−２３４３４８号公報の段落００３１〜段落００３３、）なので割愛する。

この混合器１２は、逆止弁３０を有する二酸化炭素吐出ライン２０及び逆止弁３１を有する塗料吐出ライン２９の下流に配設され、前述した塗料用駆動ポンプ９から塗料吐出ライン２９を介して取得した塗料８と前記二酸化炭素吐出ライン２０から取得した二酸化炭素３との両方の成分を混合して被覆材組成物１１を生成する。また前述した噴射手段１３は、市販されている噴射ガン１３が用いられ、該噴射ガン１３は前記混合器１２と噴射ホース３２を介して接続し、かつ混合器１２で生成した被覆材組成物１１を大気圧下の塗装対象物３３に噴射する。

また、塗料供給ライン１０のエアー供給ライン７に検知手段３４としての流量センサーを備え、エアー供給ライン７のエアー供給量が減少した場合には、二酸化炭素定量供給機構２１の仕切弁２５等を操作し、二酸化炭素の供給を停止するような制御部３５を設けてもよい。この検知手段３４や制御部３５は非防爆エリアに設けることが望ましい。

[発明を実施するための異なる形態]
次に、図４乃至図６に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図４及び図５に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、１ｍ^３以上の容量を要する据置型タンク３６に充填された液体二酸化炭素を、蒸発器３７を用いて気化させ、気体の二酸化炭素３を供給する二酸化炭素供給源２Ａを用いた二酸化炭素供給ライン５Ａにした点で、このような塗装装置１Ａにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

図６に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、噴射手段１３に塗装対象物３３を検知する検知手段３４Ａを設け、該検知手段３４Ａが塗装対象物３３を検知した場合のみ前記仕切弁２５を開状態とするように前記制御部３５で制御する点で、このような塗装装置１Ｂにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

付言すると、このように噴射手段１３に塗装対象物３３を検知する検知手段３４Ａを設けることにより、例えば搬送コンベアで流れてくる塗装対象物３３をロボット等を用いてで噴射手段１３（例えば自動開閉式噴射ガン）を操作し、塗装する場合、流れてきた塗装対象物３３を検知手段３４Ａ（例えば赤外線センサー）で検知して塗装することにより、塗装対象物３３が噴射手段１３の前にあるときにだけ塗料を噴射することができる。

なお、本発明の実施の形態においては、エアー供給ライン又は噴射手段に検知手段を備えているものについて説明したが、本発明はこれに限られず、塗料吐出ラインに検知手段としての流量センサーを備えて流量の変化を検知してもよいし、噴射手段に検知手段としてのリミットスイッチ等を設けて、噴射手段のトリガーを握っている状態を検知し、仕切弁等を操作するように制御してもよく、その他上位の制御機器（生産ラインの制御コンピューター等）からの出力信号を検知し、仕切弁等を操作するように制御してもよい。

また、制御部としては、制御プログラムを記憶部に記憶し、そのプログラムに基づいて仕切弁を制御する制御部であってもよいし、リレー回路等を用いた（記憶部等を有しない）制御部としてもよい。

さらに本発明の実施の形態において、二酸化炭素駆動ポンプはエアー駆動のものについて説明したが、本発明はこれに限られず、電動ポンプ等、エアー駆動以外のポンプを用いてもよい。

本発明は塗装装置を製造する産業で利用される。

１、１Ａ、１Ｂ：塗装装置、 ２、２Ａ：二酸化炭素供給源、
３：二酸化炭素、 ４：二酸化炭素用駆動ポンプ、
５、５Ａ：二酸化炭素供給ライン、 ６：塗料供給源、
７：エアー供給ライン、 ８：塗料、
９：塗料用駆動ポンプ、 １０：塗料供給ライン、
１１：被覆材組成物、 １２：混合器、
１３：噴射手段、 １４：二酸化炭素接続ライン、
１５：可搬ボンベ、 １６：圧力検知器、
１７：ボンベライン切替機構、 １８：接続ライン、
１９：接続手段、 ２０：二酸化炭素吐出ライン、
２１：二酸化炭素定量供給機構、 ２２：二次圧調節弁、
２３：流量計、 ２４：流量調節弁、
２５：仕切弁、 ２６：一次圧調節弁、
２７：圧力調整弁、 ２８：塗料接続ライン、
２９：塗料吐出ライン、 ３０：逆止弁 、
３１：逆止弁、 ３２：噴射ホース、
３３：塗装対象物、 ３４、３４Ａ：検知手段、
３５：制御部、 ３６：据置型タンク、
３７：蒸発器。

Claims (6)

1. 二酸化炭素供給源と、この二酸化炭素供給源から供給された二酸化炭素を昇圧する二酸化炭素用駆動ポンプと、この二酸化炭素用駆動ポンプに接続手段を介して接続された複数の二酸化炭素吐出ラインを含む二酸化炭素供給ラインと、複数の塗料供給ラインにそれぞれ接続する複数の塗料供給源及び複数のエアー供給ラインと、この複数のエアー供給ラインからそれぞれ供給されるエアーを駆動源とし、前記塗料供給源から供給される塗料を昇圧する複数の塗料用駆動ポンプと、この塗料用駆動ポンプに接続された前記複数の塗料供給ラインと、該塗料供給ライン及び前記二酸化炭素吐出ラインにそれぞれ接続し、前記塗料と前記二酸化炭素の両方の成分を混合して被覆材組成物を生成する複数の混合器と、この複数の混合器にそれぞれ接続し、かつ前記被覆材組成物を噴射する複数の噴射手段とで構成され、前記複数の二酸化炭素吐出ラインには、それぞれ上流側から、二酸化炭素用駆動ポンプからの二酸化炭素の二次圧を調節する二次圧調節弁、流量調節弁、前記混合器に供給する二酸化炭素の一次圧を調節する一次圧調節弁の順番で備えることを特徴とする塗装装置。
2. 前記二酸化炭素供給源は、ボンベ切り替え機構を有し、二酸化炭素が充填された複数の可搬ボンベを、前記ボンベ切り替え機構を介して接続し、気体の二酸化炭素を供給できるものであることを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
3. 前記二酸化炭素供給源は、１ｍ^３以上の容量を要する据置型タンクに充填された二酸化炭素を、蒸発器を介し蒸発させ、気体の二酸化炭素として供給できるものであることを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
4. 前記二酸化炭素定量供給機構はさらに流量計及び仕切弁を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の塗装装置。
5. 前記二酸化炭素定量供給機構は、上流から前記二次圧調節弁、流量計、前記流量調節弁、前記仕切弁、前記一次圧調節弁の順番で備えることを特徴とする請求項４に記載の塗装装置。
6. 検知手段をさらに設け、該検知手段の検出信号に基づき前記仕切弁の開閉を制御することを特徴とする請求項４又は請求項５のいずれかに記載の塗装装置。

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