JP6030735B2 - 塗装装置 - Google Patents

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、必要に応じて混合物加熱器で加熱し、ストップ弁を経由して、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。

上記特許文献１の公知発明１は、混合物加熱器が用いられているが、この加熱器の後にストップ弁を経由して噴霧ガンに接続されており、加熱された混合物が、噴霧ガンまで到達するまでの間に冷却されてしまう場合があり、適切な粘度の塗料を噴射手段に供給することができないという欠点があった。

なお、特許文献２乃至４に記載されている公知発明も適切な粘度の塗料を噴射手段に供給することが可能な塗装装置は記載されていない。

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、適切な粘度の塗料を噴射手段に供給することが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、エアー供給ラインと、このエアー供給ラインから供給されるエアーを駆動源とする塗料用駆動ポンプと、この塗料用駆動ポンプと塗料供給源とを含み混合器に塗料を供給する塗料供給ラインと、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と二酸化炭素供給源とを含み前記混合器に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給ラインと、前記塗料供給ライン及び二酸化炭素供給ラインに接続し、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前記混合器と、この混合器に噴射ホースで接続され、かつ前記被覆材組成物を噴射する噴射手段を備える塗装装置であって、前記二酸化炭素供給ラインには、少なくとも圧力調整弁又は流量調節弁のいずれかを含む二酸化炭素定量供給機構を前記二酸化炭素用駆動ポンプの下流側に備え、前記混合器と噴射手段を接続する噴射ホースの全体を覆い、該噴射ホース内の被覆材組成物の温度を、前記噴射手段の直前において所定の粘度となるような温度に調節する温度調節機構を有す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、噴射ホース内の被覆材組成物（塗料と二酸化炭素の混合物）の温度を所定の温度に調節する温度調節機構を有しているので、被覆材組成物の温度を適切な温度とすることができ、被覆材組成物の粘度を適切な粘度にすることができる。
したがって、塗装対象物に効率よく被覆材組成物を噴霧することができる。
（２）二酸化炭素定量供給機構を備えるので、定量性を向上させることができる。
（３）請求項２に記載の発明も前記（１）〜（２）と同様な効果が得られるとともに、塗料の粘度をより適切な粘度にすることができる。
（４）請求項３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、より安定した温度調節ができ、噴射手段近傍に温度調節媒体を注入又は排出するための配管等を追加することなく温度調節をすることができる。
（５）請求項４に記載の発明も前記（１）〜（４）と同様な効果が得られるとともに、噴射手段や混合器が防爆エリアに設置されている場合であっても、安全に温度調節を行うことができる。
（６）請求項５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、より定量性を向上させることができる。
（７）請求項６に記載の発明も前記（１）〜（６）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４は本発明の第１の実施形態を示す説明図である。
図５及び図６は本発明の第２の実施形態示す説明図である。
図７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。 温度調節機構の説明図。 概略説明図。 温度調節機構の説明図。 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乃至図４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、エアー供給ライン２と、このエアー供給ライン２から供給されるエアーを駆動源とする塗料用駆動ポンプ３と、この塗料用駆動ポンプ３と塗料供給源４とを含み混合器５に塗料６を供給する塗料供給ライン７と、二酸化炭素用駆動ポンプ８と、この二酸化炭素用駆動ポンプ８と二酸化炭素供給源９とを含み前記混合器５に二酸化炭素１０を供給する二酸化炭素供給ライン１１と、前記塗料供給ライン７及び二酸化炭素供給ライン１１に接続し、前記塗料６と前記二酸化炭素１０の両方の成分を混合して被覆材組成物１２を生成する前記混合器５と、この混合器５に塗料ホース１３で接続され、かつ前記被覆材組成物１２を噴射する噴射手段１４（例えば手動で噴射させる噴射ガン）とで構成されている。

前記塗料用駆動ポンプ３は、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３には塗料接続ライン（管）１５を介して単数又は複数の塗料供給源４が接続している。

したがって、塗料用駆動ポンプ３が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４の塗料６を吸い込む一方、その吐出口から塗料６を圧送する。それ故に、塗料用駆動ポンプ３は塗料６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７は、塗料供給源４と塗料接続ライン１５と前記塗料用駆動ポンプ３と塗料吐出ライン１６とで構成されており、塗料吐出ライン１６は、塗料用駆動ポンプ３と混合器（混合部）５とを接続する塗料吐出ラインで、この塗料吐出ライン１６は塗料用駆動ポンプ３から圧送される塗料を混合器５に供給する。

なお、塗装用駆動ポンプ３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。

混合器５の機能について説明する。ところで、混合器５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５は、逆止弁１７を有する二酸化炭素吐出ライン１８及び逆止弁１９を有する塗料吐出ライン１６の下流に配設され、前述した塗料用駆動ポンプ３から塗料吐出ライン１６を介して取得した塗料６と前記二酸化炭素吐出ライン１８から取得した二酸化炭素１０との両方の成分を混合して被覆材組成物を生成する。また前述した噴射手段１４は、市販されている噴射ガン１４が用いられ、該噴射ガン１４は前記混合器５と噴射ホース１３を介して接続し、かつ混合器５で生成した被覆材組成物１２を大気圧下の塗装対象物２０に噴射する。

ところで、この噴射ホース１３には、この噴射ホース内の被覆材組成物１２の温度を所定の温度に調節する温度調節機構２１を備えており、噴射ホース内の被覆材組成物１２の粘度が噴射手段１４直前において０．０１Ｐａ・ｓ〜０．２０Ｐａ・ｓ（イワタカップ粘度計換算で６０秒以内）、より好ましくは０．０１Ｐａ・ｓ〜０．１０Ｐａ・ｓ（イワタカップ粘度計換算で３０秒以内）となるような温度に調節している。

この温度調節機構２１は、前記噴射ホース１３の全体を覆うように設けられた三重管式熱交換器２２と、該三重管式熱交換器２２内に流し、噴射ホース１３内の被覆材組成物１２と熱交換を行う水、エアー又はガス等の温度調節媒体２３とで構成されている。

なお、本実施の形態において、温度調節媒体２３は水を用いている。水を温度調節媒体２３として用いることにより、電気式ヒーター等による温度調節と異なり、防爆エリアにおいても安全で、かつ室温よりも低い温度での温度調節を行うことができる。

また、噴射手段１４直前において被覆材組成物１２の粘度が所定の粘度となるような温度に調整できるものであれば、噴射ホース１３の一部を覆うものであってもよい。
前記三重管式熱交換器２２は、図４に示すように、中心の管２２ａには噴射ホース１３が配置され、中間の管２２ｂには前記混合器５側に設けられた温度調節媒体供給部２４から供給された温度調節媒体２３が流れる通路となっている。最も外側の管２２ｃは前記中間の管２２ｂと連通しており、中間の管２２ｂを通過した温度調節媒体２３が、前記噴射手段１４直前で折り返して混合器５側に流れ、混合器５側に設けられた温度調節媒体排出部２５から排出される通路となっている。

このような三重管式熱交換器２２を用いることにより、噴射手段１４付近に温度調節媒体２３を排出するための温度調節媒体排出部２５を設ける必要がなく、また、噴射ホース１３に隣接する中間の管２２ｂ内の温度調節媒体２３の温度を安定させることができる。
なお、温度調節媒体排出部２５から排出された温度調節媒体２３は、そのまま廃棄（エアーの場合には大気開放）しても良いが、温度調節媒体排出部２５と温度調節媒体供給部２４の間に圧縮機及び温度調節媒体２３を供給温度に調節する温度調節部を介して接続し、温度調節媒体２３を循環させてもよい。

二酸化炭素用駆動ポンプ８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８には、二酸化炭素接続ライン（管）２６を介して二酸化炭素供給源９が接続されている。二酸化炭素供給源９は、可搬ボンベや１ｍ３以上の容量を要する据置型タンク等が考えられ、本発明においては供給源の形態は特に限定しない。また、供給される二酸化炭素１０の性状もどのような性状でもよい。

二酸化炭素用駆動ポンプ８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９から二酸化炭素１０を吸い込む一方、その吐出口から気体の二酸化炭素１０を圧送する。それ故に、二酸化炭素用駆動ポンプ８は二酸化炭素１０を吸引し、かつ吐出する高圧ポンプである。また二酸化炭素供給ライン１１は、二酸化炭素供給源９と二酸化炭素接続ライン２６と前記二酸化炭素用駆動ポンプ８と二酸化炭素吐出ライン１８とで構成されており、二酸化炭素吐出ライン１８は、二酸化炭素用駆動ポンプ８と混合器（混合部）５とを接続する二酸化炭素吐出ラインで、この二酸化炭素吐出ライン１８は二酸化炭素用駆動ポンプ８から圧送される二酸化炭素を混合器５に供給する。この時の二酸化炭素性状も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。

前記二酸化炭素供給ライン１１の下流側（前記二酸化炭素用駆動ポンプ８の２次側）に位置する二酸化炭素吐出ライン１８は、二酸化炭素定量供給機構２７を備えている。
この二酸化炭素定量供給機構２７は、本実施形態では二酸化炭素用駆動ポンプ８の二次圧を調節する二次圧調節弁２８、流量計２９、流量調節弁３０、仕切弁３１及び混合器５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３２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８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。

ところで、これらが配置される順番は、上流側から二次圧調節弁２８、流量計２９、流量調節弁３０、仕切弁３１、一次圧調整弁３２の順番である。

この流量計２９と流量調節弁３０は、一体型の物を用いて二酸化炭素定量供給機構２７を構成してもよく、流量調節弁３０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２９を用いずに二酸化炭素定量供給機構２７を構成してもよい。

仕切弁２６も必ずしも設けなくてもよく、流量計２９及び仕切弁３１を設ける場合であっても、流量計２９及び仕切弁３１は順不同で設けることができる。

二酸化炭素定量供給機構２７は、二次圧調節弁２８又は一次圧調整弁３２の一方のみを設けてもよく、これらを設けずに流量調節弁３０のみ設けてもよい。すなわち、少なくとも圧力調節弁（二次圧調節弁２８又は一次圧調整弁３２）又は流量調節弁３０のいずれかを備えればよい。

二酸化炭素供給ライン１１の上流側（二酸化炭素用駆動ポンプ８の一次側）に位置する二酸化炭素接続ライン２６の二酸化炭素供給源９と二酸化炭素用駆動ポンプ８の間に圧力調整弁（図示せず）をさらに設けてもよい。二酸化炭素用駆動ポンプ８の一次側にも圧力調整弁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。

塗料供給ライン７のエアー供給ライン２に検知手段３３としての流量センサーを備え、エアー供給ライン２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２７の仕切弁３１等を操作し、二酸化炭素の供給を停止するような制御部３４を設けている。この制御部３４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５乃至図７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５及び図６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、二重管式熱交換器３５を用いた温度調節機構２１Ａ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。

この二重管式熱交換器３５は、図６に示すように、中心の管３５ａには噴射ホース１３が配置され、中間の管３５ｂには前記噴射手段１４側に設けられた温度調節媒体供給部２４から温度調節媒体２３が供給され、混合器５側に流れ、混合器５側に設けられた温度調節媒体排出部２５から排出される通路となっている。

なお、温度調節媒体２３がエアーのような大気へ排出可能な媒体であれば、混合器側に温度調節媒体供給部２４を設け、噴射手段１４側に温度調節媒体排出部２５を設けて、噴射手段１４側から温度調節媒体２３を排出してもよい。

また、温度調節媒体排出部２５と温度調節媒体供給部２４の間に圧縮機及び温度調節媒体２３を供給温度に調節する温度調節部を介して接続し、温度調節媒体２３を循環させてもよい。

図７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１４に塗装対象物２０を検知する検知手段３３Ａを設け、該検知手段３３Ａが塗装対象物２０を検知した場合のみ前記仕切弁３１を開状態とするように前記制御部３４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１４に塗装対象物２０を検知する検知手段３３Ａ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２０をロボット等を用いて噴射手段１４（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２０を検知手段３３Ａ（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２０が噴射手段１４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、二酸化炭素用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：エアー供給ライン、
３：塗料用駆動ポンプ、 ４：塗料供給源、
５：混合器、 ６：塗料、
７：塗料供給ライン、 ８：二酸化炭素用駆動ポンプ、
９：二酸化炭素供給源、 １０：二酸化炭素、
１１：二酸化炭素供給ライン、 １２：被覆材組成物、
１３：噴射ホース、 １４：噴射手段、
１５：塗料接続ライン、 １６：塗料吐出ライン、
１７：逆止弁、 １８：二酸化炭素吐出ライン、
１９：逆止弁、 ２０：塗装対象物、
２１、２１Ａ：温度調節機構、 ２２：三重管式熱交換器、
２３：温度調節媒体、 ２４：温度調節媒体供給部、
２５：温度調節媒体排出部、 ２６：二酸化炭素接続ライン、
２７：二酸化炭素定量供給機構、 ２８：二次圧調整弁、
２９：流量計、 ３０：流量調節弁
３１：仕切弁 ３２：一次圧調整弁、
３３、３３Ａ：検知手段、 ３４：制御部、
３５：二重管式熱交換器。

Claims (6)

1. エアー供給ラインと、このエアー供給ラインから供給されるエアーを駆動源とする塗料用駆動ポンプと、この塗料用駆動ポンプと塗料供給源とを含み混合器に塗料を供給する塗料供給ラインと、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と二酸化炭素供給源とを含み前記混合器に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給ラインと、前記塗料供給ライン及び二酸化炭素供給ラインに接続し、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前記混合器と、この混合器に噴射ホースで接続され、かつ前記被覆材組成物を噴射する噴射手段を備える塗装装置であって、前記二酸化炭素供給ラインには、少なくとも圧力調整弁又は流量調節弁のいずれかを含む二酸化炭素定量供給機構を前記二酸化炭素用駆動ポンプの下流側に備え、前記混合器と噴射手段を接続する噴射ホースの全体を覆い、該噴射ホース内の被覆材組成物の温度を、前記噴射手段の直前において所定の粘度となるような温度に調節する温度調節機構を有することを特徴とする塗装装置。
2. 前記温度調節機構は、噴射ホース内の被覆材組成物の粘度が０．０１Ｐａ・ｓ乃至０．２０Ｐａ・ｓとなるような温度に調節す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. 前記温度調節機構は、三重管式熱交換器であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の塗装装置。
4. 前記温度調節機構の三重管式熱交換器内を流れ、被覆材組成物と熱交換を行う温度調節媒体として、水、エアー又は不活性ガスのいずれかを用いることを特徴とする請求項３に記載の塗装装置。
5. 前記二酸化炭素定量供給機構は、前記二酸化炭素用駆動ポンプの二次圧を調節する二次圧調節弁、流量調節弁、仕切弁及び混合器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とで成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の塗装装置。
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５に記載の塗装装置。

Images