JP2004209337A

JP2004209337A - 噴射型拡散混合器

Info

Publication number: JP2004209337A
Application number: JP2002379949A
Authority: JP
Inventors: Tokuyuki Achinami; 徳幸阿知波
Original assignee: Trinity Industrial Corp
Current assignee: Trinity Industrial Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】主剤と硬化剤などの複数の成分が混合された塗料を所定の圧力で供給し、その流路中に形成されたオリフィスで拡散噴射させ、各成分を微粒化して均一に混合させる際に、流量が多くなっても供給系に過大な圧力をかけることなく、また、流量が少なくなても適正に液体を微粒化させることができるようにする。
【解決手段】流量の多少にかかわらずその流入側の圧力を予め設定された目標圧力に維持することができるように、液体の流量変化に伴う流入側の圧力変化に応じてオリフィスとなるクリアランスＣを変化させるクリアランス調整機構６を備えた。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の成分が混合された液体を高圧で供給することによりその流路中に形成されたオリフィスで拡散噴射させ、前記各成分を微粒化して均一に混合させる噴射型拡散混合器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では地球的規模における環境保護の観点から、塗装工程における排出有機溶剤規制や塗料のＶＯＣ規制が高まり、塗装業界においてもこのような要請にこたえるべく、有機溶剤を使用しない水性塗料が開発され、高度な塗膜品質が要求されるため従来水性化が困難とされていたクリアコート用の塗料についても水性塗料が開発されている。
【０００３】この水性塗料は、主剤と硬化剤を混合して使用する水性二液混合型塗料で、水酸基を持った水溶性もしくは水分散型ポリオールを基体樹脂とする主剤に、水分散可能なポリイソシアネートを主成分とする硬化剤を混合して架橋・硬化させるもので、外観性、耐候性、耐水性、耐化学薬品性、耐酸性雨性、耐スリキズ性等においても有機溶剤系二液混合型塗料に劣らない物性を有する。
【０００４】しかし、水性二液混合型塗料は主剤となる水分散型ポリオールが親水性であるのに対し、硬化剤となるポリイソシアネートが疎水性であるため、水と油のように分離し易く、有機溶剤系二液混合型塗料のように塗料供給流路中にスタティックミキサを介装するだけでは均一に混合させることが困難であった。そこで、このような水性二液混合型塗料を均一に混合させるために、ジェットディスパージョンと呼ばれる噴射型拡散混合器が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３３１１７０号公報
【０００６】図３はこのような噴射型拡散混合器４１を示すもので、管路４１を上流側と下流側に仕切るフランジ４２に、下流側に開口する小径円筒４３が上流側に突出形成され、その側面には上流側と下流側を連通する直径０.２〜０.５ｍｍ程度の細孔オリフィス４４、４４が管路４１の中心軸を挟んで対向するように形成されている。
これによれば、塗料の主剤と硬化剤が不均一に混合された状態であっても、その塗料を５ＭＰａ程度の圧力で送給すれば、細孔オリフィス４４、４４を通過するときに噴流化されて、主剤及び硬化剤の夫々が微粒化状態となって拡散されるので、両者が均一に混合される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、塗料流量はその塗装目的によって３０〜９００ｃｃ／ｍｉｎの範囲で可変制御されるが、例えば標準の塗料流量１００ｃｃ／ｍｉｎのときに噴射型拡散混合器４１の上流側の圧力が５ＭＰａに達するように供給圧力を設定すると、塗料流量３０ｃｃ／ｍｉｎと少なくしたときは上流側の圧力が１.７ＭＰａに低下するため主剤及び硬化剤を適正に微粒化することができず、したがって均一に混合されなくなるという問題がある。
また、逆に、塗料流量９００ｃｃ／ｍｉｎと多くしたときには、上流側の圧力が４５ＭＰａと標準使用圧力の約１０倍に達するため、配管類、その継手部分、ポンプなど塗料供給系の全てを高耐圧設計しなければならず、塗料供給系の設備費が嵩むという問題があった。
【０００８】そこで本発明は、塗料など混合しようとする液体の流量が多くなっても供給系に過大な圧力がかからず、また、流量が少なくなっても適正に液体を微粒化させることができるようにすることを技術的課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、複数の成分が混合された液体を所定の圧力で供給し、その流路中に形成されたオリフィスで拡散噴射させることにより、前記各成分を微粒化させて均一に混合させる噴射型拡散混合器において、液体の流量変化に伴う流入側の圧力変化に応じて前記オリフィスとなるクリアランスを変化させるクリアランス調整機構を備えたことを特徴とする。
【００１０】本発明によれば、液体を拡散噴射させるオリフィスのクリアランスが、クリアランス調整機構により液体の流量変化に伴う流入側の圧力変化に応じて変化する。
したがって、液体の供給流量が多くなって流入側の圧力が上昇すると、クリアランスが広がってオリフィスの通過流量が増えて流入側の圧力が低下し、所定の圧力に維持されるので、流体供給系を高耐圧設計とする必要がない。
また、液体の供給流量が少なくなって流入側の圧力が低下しても、クリアランスが狭まって流入側の圧力が上昇するので、オリフィスを通過する液体が適正に微粒化されて均一に混合される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る噴射型拡散混合器の一例を示す説明図、図２は他の実施形態を示す説明図である。
【００１２】図１に係る噴射型拡散混合器１は、水性二液混合型塗料の主剤及び硬化剤を予め設定された流量で供給する主剤供給流路２及び硬化剤供給流路３と、これらの混合塗料を塗装機などへ供給する塗料送給流路４からなるＴ字流路５の合流点に配され、所定の圧力で供給される主剤及び硬化剤が、その流路中に形成されたオリフィスとなるクリアランスＣを通過する際に拡散噴射されて微粒化し、均一に混合されるようになっている。
そして、この噴射型拡散混合器１は、主剤及び硬化材の流量変化に伴う流入側の圧力変化に応じてそのクリアランスＣを変化させてその流入側の圧力を予め設定された目標圧力（例えば５ＭＰａ）に維持することができるようにクリアランス調整機構６が設けられている。
【００１３】クリアランス調整機構６は、塗料送給流路４に連通する流出口７の開口部に形成された凹球面状の弁座８と、これに当接される球面状の弁体９を備えると共に、該弁体９がロッド１０に支持されてスプリング１１により前記目標圧力で閉成方向に付勢され、そのロッド１０は、流入側の圧力がスプリング１１の付勢力よりも高くなったときにスプリング１１の弾撥力に抗して開成方向に膨らむダイアフラム１２に支持されている。
【００１４】なお、弁座８と弁体９のクリアランスＣは、主剤及び硬化剤をその混合比率に応じた流量比（例えば３：１）で且つ総流量が予め設定された標準供給流量（例えば１００ｃｃ／ｍｉｎ）になるように供給したときに、そのクリアランスＣが０.２ｍｍとなるように設計され、また、塗料送給流路４に連通する流出口７は内径３〜４ｍｍ程度に形成されている。
【００１５】以上が本発明の構成例であって、次にその作用を説明する。
主剤及び硬化剤を主剤供給源及び硬化剤供給源（いずれも図示せず）から主剤供給流路２及び硬化剤供給流路３を介して供給すると、その合流点に形成されたクリアランスＣを通過して、塗料送給流路４を通り塗装機（図示せず）に送給される。
【００１６】ここで、主剤及び硬化剤をその混合比率に応じた流量比（例えば３：１）で且つ総流量が予め設定された標準供給流量（例えば１００ｃｃ／ｍｉｎ）になるように供給すると、流入側の圧力が５ＭＰａに維持され、そのクリアランスＣが０.２ｍｍとなり、このクリアランスＣを通過する際に、主剤及び硬化剤が塗料送給流路４内に向って拡散噴射されて微粒化し、これらが均一に混合されて塗装機（図示せず）に送給される。
【００１７】また、主剤及び硬化剤の流量比を維持したまま総流量を増大させると、流入側の圧力が高くなってダイアフラム１２がスプリング１１の弾撥力に抗してバランスするまで開成方向に変位するので、弁体９が後退してクリアランスＣが広がる。
これにより流入側の圧力が低下し、スプリング１１の弾撥力とバランスして目標圧力に維持されるため、主剤供給系及び硬化剤供給系を高耐圧設計する必要がない。
さらに、クリアランスＣが広がっても主剤及び硬化剤の総供給量が多いため、適正に微粒化されて均一に混合される。
【００１８】また、主剤及び硬化剤の流量比を維持したまま総流量を減少させると、流入側の圧力が低くなってスプリング１１の弾撥力により弁体９が閉成方向に押されてクリアランスＣが狭まる。
これにより流入側の圧力が上昇し、スプリング１１の弾撥力とバランスして目標圧力に維持されるため、適正に微粒化されて均一に混合されることとなり、圧力不足に起因する混合不良を起こすことがない。
【００１９】図２は本発明の他の実施形態を示し、図１と重複する部分については同一符号を付して詳細説明を省略する。
本例の噴射型拡散混合器２１では、クリアランスＣの流入側の圧力を検出する圧力センサ２２と、弁体９を進退させるアクチュエータ２３と、前記圧力センサ２２で検出された流入側の圧力が前記目標圧力と等しくなるようにモータ２３ａと微小ネジ送り機構２３ｂなどからなるアクチュエータ２３をコントロールする制御装置２４を備えている。
【００２０】本例によれば、圧力センサ２２により流入側の圧力が検出されて、目標圧力と等しくなるように弁座８と弁体９のクリアランスが調整される。
例えば、主剤及び硬化剤をその混合比率に応じた流量比（例えば３：１）で且つ総流量が予め設定された標準供給流量（例えば１００ｃｃ／ｍｉｎ）になるように供給すると、流入側の圧力が５ＭＰａに維持され、そのクリアランスＣが０.２ｍｍとなり、このクリアランスＣを通過する際に、主剤及び硬化剤が塗料送給流路４内に向って拡散噴射されて微粒化し、これらが均一に混合されて塗装機（図示せず）に送給される。
【００２１】また、主剤及び硬化剤の流量比を維持したまま総流量を増大させると、流入側の圧力の上昇が圧力センサ２２で検出され、制御装置２４からアクチュエータ２３に対しクリアランスＣを広げるように制御信号が出力され、これに応じてアクチュエータ２３が弁体９を後退させ、流入側の圧力が目標圧力に下がるまでクリアランスＣが広がる。
これにより流入側の圧力が低下して目標圧力に維持されるため、主剤供給系及び硬化剤供給系を高耐圧設計する必要がない。
さらに、クリアランスＣが広がっても主剤及び硬化剤の総供給量が多いため、適正に微粒化されて均一に混合される。
【００２２】また、主剤及び硬化剤の流量比を維持したまま総流量を減少させると、流入側の圧力の低下が圧力センサ２２で検出され、制御装置２４からアクチュエータ２３に対しクリアランスＣを狭めるように制御信号が出力され、これに応じてアクチュエータ２３が弁体９を進出させ、流入側の圧力が目標圧力に達するまでクリアランスＣが狭められる。
これにより流入側の圧力が上昇して目標圧力に維持されるため、適正に微粒化されて均一に混合されることとなり、圧力不足に起因する混合不良を起こすことがない。
【００２３】なお、上述の説明では，いずれも、主剤供給配管２と硬化剤供給配管３をダイレクトに接続できるように流入ポートが二つ形成されている場合について説明したが、例えば、主剤と硬化剤を予め混合するプレミキサーを設ける場合などは，そのプレミキサーからの送給管を接続する一つの流入ポートが形成されていればよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、液体の供給流量変化に伴う流入側の圧力変化に応じてクリアランスが変化し、流量が多くなって流入側の圧力が高くなればクリアランスが広がってその圧力が低下するので、供給系を高耐圧設計する必要がなく設備費を低減することができ、流量が少なくなって流入側の圧力が低くなればクリアランスが狭まってその圧力を上昇させ適正に微粒化されるので均一に混合させることができるという大変優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る噴射型拡散混合器の一例を示す説明図。
【図２】他の実施形態を示す説明図。
【図３】従来装置を示す説明図。
【符号の説明】
１………噴射型拡散混合器
２………主剤供給流路
３………硬化剤供給流路
４………塗料送給流路
６………クリアランス調整機構
７………流出口
８………弁座
９………弁体
Ｃ………クリアランス
１０………ロッド
１１………スプリング
１２………ダイアフラム
２１………噴射型拡散混合器
２２………圧力センサ
２３………アクチュエータ
２４………制御装置

Claims

複数の成分が混合された液体を所定の圧力で供給し、その流路中に形成されたオリフィスで拡散噴射させることにより、前記各成分を微粒化させて均一に混合させる噴射型拡散混合器において、液体の流量変化に伴う流入側の圧力変化に応じて前記オリフィスとなるクリアランスを変化させるクリアランス調整機構を備えたことを特徴とする噴射型拡散混合器。
前記クリアランス調整機構が、流出口開口部に形成された凹球面状の弁座と、これに当接される球面状の弁体と、該弁体を目標圧力で閉成方向に付勢するスプリングと、前記弁体を支持すると共に流入側の圧力が高くなったときに開成方向に膨らむダイアフラムとを備えた請求項１記載の噴射型拡散混合器。
前記クリアランス調整機構が、流出口開口部に形成された凹球面状の弁座と、これに当接される球面状の弁体と、流入側の圧力を検出する圧力センサと、前記弁体を進退させるアクチュエータと、前記圧力センサで検出された流入側の圧力が前記目標圧力と等しくなるようにアクチュエータをコントロールする制御装置とを備えた請求項１記載の噴射型拡散混合器。