JP2005187930A

JP2005187930A - 処理液槽

Info

Publication number: JP2005187930A
Application number: JP2003434705A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Hara; 秀明原; Toshinori Watanabe; 辺俊典渡
Original assignee: Trinity Industrial Corp
Current assignee: Trinity Industrial Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-26
Also published as: US7824525B2; US20050139472A1; US20070163886A1; JP4294467B2; US7229541B2

Abstract

【課題】
ワークを搬送しながら電着液等の処理液に浸漬して電着塗装その他の表面処理を行う場合に、処理液槽内に逆流や乱流を起こさないように処理液を均一に攪拌して、高品質の表面処理を行うことができるようにする。
【解決手段】
処理液をその液面側と槽底側で互いに反対向きに流して循環させる攪拌流を形成し、少なくともその攪拌流の液面側下流又は槽底側下流のいずれか一方に位置する槽端部に、その流れを槽底側へ下向きに又は液面側へ上向きに反転させる略円弧状のガイド板（６，８）を設け、槽底に略円弧面で成る渦流形成部（１０）を有するゴミ捕捉用の渦室（１１）を配した。
【選択図】図１

Description

本発明は、処理液をその液面側と槽底側で互いに反対向きに流して循環させる攪拌流を形成し、該処理液にコンベアで搬送されるワークを浸漬させて電着塗装その他の任意の表面処理を行う処理液槽に関する。

電着塗装は、水中に固形分濃度８〜２０％で溶解又は分散させた電着塗料を電着層内に入れ、これに金属製のワークを浸漬させて、ワークと槽内電極との間に１００〜３００Ｖの直流電圧を印加することにより、溶液中にイオンとして存在する塗料成分(固形分)をその反対極性のワークの表面に電気的に析出させて塗膜を形成するものである。

この場合に、塗料条件と通電条件を一定に保てば同じ膜厚分布の塗装を行うことができ、つき回り性がよく陰の部分まで均一に塗装され、特に、ワークを陰極にするカチオン型の電着塗装は、ワークからの金属溶出がなく防錆力に優れるためほとんどの自動車ボディの下塗りに用いられている。

図３はこのような従来の電着塗装装置４１を示すもので、コンベア（図示せず）で搬送される自動車ボディ等のワークＷを電着液（処理液）に浸漬させる舟型の電着槽（処理液槽）４２の片端側にオーバーフロー堰４３を介して液面に浮遊する気泡やゴミを回収するサブタンク４４が形成されている。

そして、電着槽４２内の槽底部及び側面には、サブタンク４４に回収された電着液を吐出させて電着槽４２内を攪拌する多数の噴射ノズル４５…が配されると共に、ワークＷとの間で電界を形成する槽内電極（図示せず）が配されており、該電極に対してワークＷを反対極に維持する通電バー（図示せず）がコンベアに沿って配されて成る。

この場合、噴射ノズル４５…は、電着槽４２の液面側に配されたノズル４５Ｔ…がコンベア搬送方向前向きに配されると共に、槽底側のノズル４５Ｂ…がコンベア搬送方向後向きに配されて、電着液が液面側と槽底側で互いに反対向きに流れて循環する攪拌流が形成されるようになっている。
このようにすれば、電着槽４２内で塗料成分が沈殿することなく攪拌され、より均一な塗膜が形成される。

しかしながら、高品質の電着塗膜が要求される場合、前述したように攪拌流の流れを形成しても、表面に、鉄粉・塗料カスなどのゴミ類が付着してブツと称する塗装不良を生ずることが判明した。
これは特に、自動車ボディを電着塗装した場合に、その上半分に位置するルーフ、エンジンフードなど水平面積の広い部分に見られ、フェンダーやドアにはそれほど多く見られなかった。

発明者らが実験・研究を重ねた結果、その原因は、発明者らの実験・研究によれば、水平面積の広い部分はゴミ等が載りやすいだけでなく、自動車ボディの上半分が浸漬される液面側はコンベアの進行方向前向きに攪拌流が形成されるので電着液との相対速度が遅いことに起因していると思われる。

このため、図４に示すように、電着槽５１の入槽側にサブタンク５２を設けると共に、電着槽５１内の噴射ノズル５３…の全てをその液面側から槽低側に至るまでコンベアの搬送方向後向きにして、電着液を出槽側から入槽側へ向う流れのみとし、入槽側から出槽側へ搬送されるワークＷに対する電着液の相対速度を速くするようにしたもの提案されている。
特開平１１−１０６９９６号公報

そして、発明者らがこのような電着槽５１内の電着液の流れを解析したところ、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、電着槽５１内では必ずしも一方向の流れにはならず、部分的に逆流／乱流が発生していることが判明した。
すなわち、噴射ノズル５３…は槽低部及び側面にしか配されていないので、槽底及び側面に沿った部分は、電着液が出槽側から入槽側へ流れているが、中央付近は逆流／乱流が生じている。

例えば、図５（ａ）は電着槽中央部をコンベアの搬送ラインに沿って切断した垂直断面内の流れを示し、槽底に沿って出槽側から入槽側へ向う流れが形成されているものの、逆流が多く一部乱流も見られる。
また、図５（ｂ）は液面での流れを示し、左右側面に沿って出槽側から入槽側へ向う流れが形成されているものの、センターラインに沿って逆流／乱流が形成されていることがわかる。

このように、電着槽５１内に一方向の流れを形成しようとして噴射ノズル５３…を同じ向きに配しても、自動車ボディが搬送される中心付近に逆流／乱流が形成されるので、逆流で相対速度が遅くなったときにブツが発生し易く、また、乱流でゴミ類が舞い上げられるのでこれらが付着する機会が増え、いずれも塗装不良の原因となる。
また、図３に示す電着槽４２についても同様の解析をしたところ、やはり、逆流／乱流が発生することが判明した。

そこで本発明は、そのような逆流や乱流を起こさないように処理液を均一に攪拌して、高品質の表面処理を行うことができるようにすることを技術的課題としている。

この課題を解決するために、本発明は、処理液をその液面側と槽底側で互いに反対向きに流して循環させる攪拌流を形成し、該処理液にコンベアで搬送されるワークを浸漬させて電着塗装その他の任意の表面処理を行う処理液槽において、少なくとも前記攪拌流の液面側下流又は槽底側下流のいずれか一方に位置する槽端部に、その流れを槽底側へ下向きに又は液面側へ上向きに反転させる略円弧状のガイド板が形成され、槽底には、略円弧面で成る渦流形成部を有するゴミ捕捉用の渦室が配され、その渦流形成部の接線方向に形成された流入口が攪拌流の流線方向に対向して開口されると共に、該渦室にゴミ排出口が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、攪拌流の液面側下流に位置する槽端面が略円弧状のガイド板で形成され、液面側の流れが、下流側の槽端面に達すると、そのガイド板に沿って下向きに反転され、槽底側に形成される反対向きの流れになる。
また、槽底側を流れる攪拌流がその下流側の槽端面に達すると、略円弧状のガイド板に沿って上向きに反転され、液面側に形成される反対向きの流れになる。
したがって、液面側の攪拌流が槽端部にぶつかってもそのまま下向きに反転されるので液面側に逆流が形成されることがなく、同様に、槽底側の攪拌流が槽端部にぶつかってもそのまま上向きに反転されるので槽底側に逆流が形成されることもなく、槽の両端部で上下に反転する循環流が形成される。

また、槽底にはゴミ捕捉用の渦室が配されており、槽底を流れる攪拌流の一部が、比較的重い鉄粉や塗料カスなどのゴミと共に、その流線方向に対向して開口された流入口から渦室内に流入すると、処理液は略円弧面で成る渦流形成部で回転されて渦流となりその中心に澱み点が形成されるので、ゴミが渦室内に回収されることになる。
したがって、渦室に形成されたゴミ排出口から予め設定された流量で排水すれば、渦室内に溜まったゴミ類が排出される。

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は本発明に係る処理液槽を適用した電着塗装装置を示す説明図、図２はその流線を示す説明図である。

図１に示す電着塗装装置１は、電着液（処理液）が貯留された電着槽（処理液槽）２に、コンベア（図示せず）で搬送される自動車ボディなどのワークＷを浸漬させて電着塗装を行うもので、電着槽２の入槽側にオーバーフロー堰３を介して液面に浮遊する気泡やゴミを回収するサブタンク４が形成されている。

電着槽２内の槽底部及び側面には、サブタンク４に回収された電着液をポンプＰにより吐出させて電着槽２内を攪拌する多数の噴射ノズル５…が配されると共に、ワークＷとの間で電界を形成する槽内電極（図示せず）が配されており、該電極に対してワークＷを反対極に維持する通電バーがコンベアに沿って配されて成る。

噴射ノズル５…は、上半分の液面側のノズル５Ｔ…がコンベアの搬送方向後向きに配されて、出槽側から入槽側に向う攪拌流を形成すると共に、下半分の槽底側のノズル５Ｂ…がコンベアの搬送方向後向きに配されて、入槽側から出槽側へ向う攪拌流が形成されている。

そして、攪拌流の液面側下流となる電着槽２の入槽側端面は、液面側を流れてきた電着液を下向きに反転させて槽底側に案内する円弧状または略円弧状となる多角形状（以下単に「円弧状」という）のガイド板６で形成され、このガイド板６の上端縁がオーバーフロー堰３となっている。
また、攪拌流の槽底下流側となる電着槽２の出槽側端部には、ワークＷの搬送軌跡に沿って傾斜面７が形成されると共に、傾斜面７の先端に槽底側を流れてきた電着液を上向きに反転させて液面側に案内する円弧状のガイド板８が形成されている。
これらガイド板６、８は、夫々の円弧面の接線方向を液面側の攪拌流の流線及び槽底側の攪拌流の流線に一致させておくことが望ましい。

これにより、液面側の噴射ノズル５Ｔ…により出槽側から入槽側に向って流される液面側の攪拌流が、入槽側端部でガイド板６の円弧面に沿って下向きに反転され、槽底側の噴射ノズル５Ｂ…により入槽側から出槽側に向う攪拌流となり、さらに、出槽側端部でガイド板８の円弧面に沿って上向きに反転され、再び液面側の攪拌流と合流し、液面側と槽底側で互いに反対向きに流れて循環する攪拌流が形成されるようになっている。

また、出槽側の槽底には、円弧面または略円弧状の多角形面（以下単に「円弧面」という）で成る渦流形成部１０を有するゴミ捕捉用の渦室１１が配されると共に、その渦流形成部１０の接線方向に形成された流入口１２が攪拌流の流線方向に対向して開口され、該渦室１１に形成されたゴミ排出口１３が排水ポンプ１４に接続されている。

したがって、槽底に沿って流れる電着液の一部が、渦室１１の流入口１２から渦流形成部１０内に流入されると、その円弧面に沿って渦流となって澱むので、電着槽２から持ち込んだ鉄粉や塗料カスなどのゴミが回収され、ここで排水ポンプ１４を稼動させれば回収されたゴミが排出される。

以上が本発明に係る処理液槽を適用した電着塗装装置であって、次にその作用を図２を伴って説明する。
まず、ポンプＰを稼動させて、各噴射ノズル５から電着液を吐出させると、電着槽２の液面側には出槽側から入槽側へ向う攪拌流が形成されると共に、槽底側には入槽側から出槽側へ向う攪拌流が形成される。

そして、液面側の噴射ノズル５Ｔ…により出槽側から入槽側に向って流される液面側の攪拌流が電着槽２の入槽側端部に達すると、その液面に浮かぶ気泡やゴミと共にオーバーフロー堰３を越えてサブタンク４に回収される分を除き、攪拌流のほとんどが円弧状のガイド板６に沿って下向きに反転され、槽底側の噴射ノズル５Ｂ…から吐出される電着液の噴流に押されて入槽側から出槽側に向う攪拌流となる。

一方、槽底側の噴射ノズル５Ｂ…により入槽側から出槽側に向って流される槽底側の攪拌流が電着槽２の出槽側端部に達すると、その槽底に沿って渦室１１内に流入される分を除き、攪拌流のほとんどが傾斜面７に沿って液面側に案内されると共にその先端に形成された円弧状のガイド板８に沿って上向きに反転され、液面側の噴射ノズル５Ｔ…から吐出される電着液の噴流に押されて出槽側から入槽側に向う攪拌流となる。

このように、電着槽２の入槽側端部及び出槽側端部では、電着液が夫々のガイド板６、８に案内されて下向き又は上向に反転されて流れの向きが反対になるように導かれ、側面から見たときに全体として楕円状の流線を描くように循環する攪拌流が形成される。

したがって、電着槽２の中央部をコンベアの搬送ラインに沿って切断した垂直断面内の流れは、図２（ａ）に示すように、出槽側から入槽側へ向う液面側の攪拌流が入槽端面で下向きに反転されて、入槽側から出槽側へ向う槽底側の攪拌流となり、出槽端面で再び上向きに反転されて、出槽側から入槽側へ向う液面側の攪拌流になっており、その途中で逆流や乱流がほとんど形成されていないことがわかる。
また、液面での流れも、図２（ｂ）に示すように、液面全体が出槽側から入槽側へ向う略均一な速度分布の攪拌流を形成し、その途中で逆流や乱流が形成されていないことがわかる。

なお、槽底側の攪拌流が電着槽２の出槽側端部で渦室１１内に流入されると、その流入口１２は円弧面で成る渦流形成部１０の接線方向に形成されているので、図２（ｃ）に示すように、攪拌流は渦流形成部１０の円弧面に沿って回転し、渦を形成する。

このとき、渦流形成部１０内には槽底に沿って流れる比較的流速の早い攪拌流が直線的に流入するので、その流れに乗って比較的重い鉄粉や塗料カスなどのゴミを渦室１１内に持ち込み、渦の中心が澱み点となるので、渦室１１内にゴミが落されて回収される。
このとき、排水ポンプ１４でゴミ排出口１３から電着液を必要量ずつ排水することにより渦室１１内のゴミを回収でき、再び電着槽２内にゴミを送り出すことがなく、ゴミ付着によるブツなどの塗装不良をより確実に減らすことができる。
そして、渦室１１内の電着液は、流入口１２から流入してくる電着液に押されて再びその流入口１２から電着槽２内に流出し、槽底側の攪拌流に合流する。

このように電着槽２の側面から見たときに、電着液が全体として楕円状の流線を描くように循環する攪拌流が形成され、逆流や乱流が生じないので、逆流で相対速度が遅くなったり、乱流でブツの原因となるゴミ類が舞い上げられることがなく、しかも、ブツの原因となる電着槽２内のゴミ類は渦室１１に捕捉されるので、塗装不良を生じにくい。

なお、上述の説明では、出槽側から入槽側へ向う液面側の攪拌流と、入槽側から出槽側へ向う槽底側の攪拌流を形成した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、入槽側から出槽側へ向う液面側の攪拌流と、出槽側から入槽側へ向う槽底側の攪拌流を形成する場合でもよい。
ただし、前者の方が、ワークＷと電着液との相対速度が速くなるので、ブツ等の塗装不良がより発生しにくい。

また、円弧状のガイド板６、８を電着槽２の両端に形成した場合について説明したが、発明の実験によれば少なくとも片端に形成すれば塗装不良が生じにくくなることが実証された。

さらに、渦室１１は槽底の出槽側端部に設ける場合に限らず、入槽側端部であっても良く、要は、攪拌流の流線が変化する部分に設ければ攪拌流の一部を確実に取り込むことができる。ただし、槽底側を流れる攪拌流の下流側（本例では出槽側端部）に設けたほうが、槽底に落ちているゴミ類を回収しやすいというメリットがある。

以上述べたように、本発明によれば、液面側を流れる攪拌流がその下流側の槽端面に達すると、円弧状のガイド板に沿って下向きに反転され、槽底側を流れる攪拌流がその下流側の槽端面に達すると、円弧状のガイド板に沿って上向きに反転されて、電着液が全体として楕円状の流線を描くように循環する攪拌流を形成するので、逆流が生じて相対速度が遅くなったり、乱流が生じてブツの原因となるゴミ類が舞い上げられることがなく、塗装不良を生じにくいという大変優れた効果がある。

また、槽底を流れる攪拌流の一部が、比較的重い鉄粉や塗料カスなどのゴミと共に、槽底に形成されたゴミ捕捉用の渦室内に流入し、その渦流形成部で形成された渦流の中心に澱み点が形成されるので、ゴミが渦室内に捕捉されるという大変優れた効果もある。

処理液をその液面側と槽底側で互いに反対向きに流して循環させる攪拌流を形成し、該処理液にコンベアで搬送されるワークを浸漬させて電着塗装その他の任意の表面処理を行う処理液槽としての用途に適用することができる。

本発明に係る処理液槽を適用した電着塗装装置を示す説明図。その流線を示す説明図。従来装置を示す説明図。従来装置を示す説明図。従来装置の流線を示す説明図。

符号の説明

１電着塗装装置
２電着槽（処理液槽）
Ｗワーク
６，８円弧状のガイド板
１０渦流形成部
１１渦室
１２流入口
１３ゴミ排出口

Claims

処理液をその液面側と槽底側で互いに反対向きに流して循環させる攪拌流を形成し、該処理液にコンベアで搬送されるワークを浸漬させて電着塗装その他の任意の表面処理を行う処理液槽において、
少なくとも前記攪拌流の液面側下流又は槽底側下流のいずれか一方に位置する槽端部に、その流れを槽底側へ下向きに又は液面側へ上向きに反転させる略円弧状のガイド板が形成され、
槽底には、略円弧面で成る渦流形成部を有するゴミ捕捉用の渦室が配され、その渦流形成部の接線方向に形成された流入口が攪拌流の流線方向に対向して開口されると共に、該渦室にゴミ排出口が形成されていることを特徴とする処理液槽。
処理液をその液面側と槽底側で互いに反対向きに流して循環させる攪拌流を形成し、該処理液にコンベアで搬送されるワークを浸漬させて電着塗装その他の任意の表面処理を行う処理液槽において、少なくとも前記攪拌流の液面側下流又は槽底側下流のいずれか一方に位置する槽端部に、その流れを槽底側へ下向きに又は液面側へ上向きに反転させる円弧状のガイド板が形成されていることを特徴とする処理液槽。
処理液をその液面側と槽底側で互いに反対向きに流して循環させる攪拌流を形成し、該処理液にコンベアで搬送されるワークを浸漬させて電着塗装その他の任意の表面処理を行う処理液槽において、槽底には、略円弧面で成る渦流形成部を有するゴミ捕捉用の渦室が配されると共に、その渦流形成部の接線方向に形成された流入口が攪拌流の流線方向に対向して開口され、該渦室にはゴミ排出口が形成されていることを特徴とする処理液槽。