JP2013000728A

JP2013000728A - 静電型液体塗布方法及び静電型液体塗布装置

Info

Publication number: JP2013000728A
Application number: JP2011137655A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Owada; 弘大和田
Original assignee: LUI KK
Current assignee: LUI KK
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】塗布液の導電率が異なっても、被塗布材への塗布状態を安定化させる。
【解決手段】ノズル５内に設けたシム４５に被塗油体３とは逆極性の電圧を印加し、ノズル５のノズルブレード３７とシム４５と間の吐出流路群７に供給した液体を、シム４５と同極性に帯電させつつノズル５の吐出口５５から吐出して被塗油体３に付着させ塗油する。液体は、互いに導電率の異なるＡ，Ｂ，Ｃの３種を液体容器１７，１９，２１に収容してあり、電磁弁２３，２５，２７の切り替えにより、使用する液体がノズル５へ供給可能となる。使用する液体に対応する電圧は、高電圧発生器６５の選択スイッチＳＡ，ＳＢ，ＳＣで選択し、これに対応して制御部６９がコントローラ７１を介して電磁弁２３，２５，２７のいずれかを開放制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノズル内に設けた導電性部材に被塗布材とは逆極性の電圧を印加し、ノズルの本体部分と導電性部材と間の液体流路に供給した塗布液を、導電性部材と同極性に帯電させつつノズルの吐出口から吐出して被塗布材に付着させ塗布する静電型液体塗布方法及び静電型液体塗布装置に関する。

従来の静電型液体塗布装置としては、例えば下記特許文献１に記載されたものが知られている。この静電型液体塗布装置は、スリットを隔てて互いに対向する一対の電気絶縁材料からなるノズルブレードを備え、このノズルブレード相互間の上記スリットに導電性材料からなるシムを配置し、ノズルブレードとシムとの間には液体流路を形成する。

そして、シムに被塗布材とは逆極性の負の高電圧を印加し、液体流路に供給した導電性の塗布液を、シムと同極性に帯電させつつノズルの吐出口から吐出して被塗布材に付着させ塗布する。この際、被塗布材は、接地してあって正電位を有する。一方負電位に帯電した液体は、同一極性の電荷が互いに反発することになるため、液体がほぼ均一粒径の微粒子として霧化されつつ、ノズル吐出口から逆極性の被塗布材に向けて吐出される。

特許第４１８８９４０号公報

ところで、導電性の塗布液として例えば潤滑油は、油種によって導電率が異なり、この導電率は、被塗布材への塗布液の塗布状態に与える影響が、粘度に比較して極めて大きい。このような互いに異なる導電率を有する各種の塗布液に対し、常に一定の電圧を印加すると、導電率がより高い塗布液は、霧化がより促進される一方、導電率がより低い塗布液は、霧化の促進が不充分となる。

霧化が促進されすぎた塗布液は、より多くが周囲に飛散してしまう一方、霧化の促進が不充分な塗布液は、液だれが発生するなどして、被塗布材への塗布液の塗布状態を安定化させることが困難となっている。

そこで、本発明は、塗布液の導電率が異なっても、被塗布材への塗布液の塗布状態を安定化させることを目的としている。

本発明は、ノズル内に設けた導電性部材に被塗布材とは逆極性の電圧を印加し、前記ノズルの本体部分と前記導電性部材と間の液体流路に供給した導電性の塗布液を、前記導電性部材と同極性に帯電させつつ前記ノズルの吐出口から吐出して前記被塗布材に付着させ塗布する静電型液体塗布方法において、前記導電性の塗布液を複数使用する際に、前記導電性の塗布液の導電率に対応した電圧を、前記導電性部材に印加することを特徴とする。

本発明によれば、導電性の塗布液を複数使用する際に、該導電性の塗布液の導電率に対応した電圧を導電性部材に印加することで、塗布液は導電率に見合った電圧によって常に最適な霧化を達成でき、塗布液の導電率が異なっても、被塗布材への塗布液の塗布状態を安定化させることができる。

本発明の一実施形態に係わる静電型塗油装置の全体構成図である。（ａ）は図１の静電型塗油装置におけるノズル内のシムの一方の表面に吐出流路群が形成された正面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１に示すように、本実施形態の静電型液体塗布装置としての静電型塗油装置１は、鉄鋼やアルミニウムなどの金属、あるいはその他の材質の製品などの被塗布材としての被塗油体３の表面に、潤滑油、離型油など、あるいは食品の油などの導電性の塗布液としての油系液体（以下、単に「液体」という）を塗油する。

このときに、例えば、上記の被塗油体３は図示しないコンベア装置などのワーク搬送装置により搬送し、このワーク搬送装置の途中に静電型塗油装置１を設置する。この静電型塗油装置１のノズル５から、液体を静電気の作用下で被塗油体３の表面に向けて噴霧して瞬時に被塗油体３に塗油する。なお、前記ノズル５はブレード型ノズルである。

上記の静電型塗油装置１は、被塗油体３に向けて吐出すべき液体の液体流路となる吐出流路群７が複数備えられたノズル５と、前記複数の各吐出流路群７に対応して液体を供給すべく連通する液体供給管路９と、この液体供給管路９に、塗布液流路としての複数の分岐管路１１，１３，１５を介して接続される塗布液収容部としての液体容器１７，１９，２１と、を備えている。

液体容器１７，１９，２１には、導電率が互いに異なる液体Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ収容している。導電率は、例えば液体Ａが１万ｐＳ/ｍ、液体Ｂが２万ｐＳ/ｍ、液体Ｃが１０万ｐＳ/ｍである。

分岐管路１１，１３，１５には、流路開閉部としての電磁弁２３，２５，２７をそれぞれ設けてあり、後述するコントローラ７１からの信号出力を受けて個別に開閉する。

さらに、液体供給管路９には、液体ポンプ３１と、マニホールド３３と、電磁弁３５とを、分岐管路１１，１３，１５側から順に設けている。

液体ポンプ３１は、液体容器１７，１９，２１内のいずれかの液体Ａ，Ｂ，Ｃを、マニホールド３３に向けて送り込む。マニホールド３３は、ノズル１の図１中で紙面に直交する方向の長さに合わせて同方向に長く形成され、その長さ方向に沿ってノズル５との間で液体供給管路９が複数並列接続され、この複数の液体供給管路９に対応して電磁弁３５をそれぞれ接続している。

ノズル５は、本体部分を構成する一対のノズルブレード３７，３９を備えるノズルヘッド４１を有している。このノズルヘッド４１の一対のノズルブレード３７，３９相互間に形成されたスリット４３内に、導電性部材としての多数枚のシム４５を電極として配置している。

シム４５は厚さが、例えば０．７ｍｍ程度のステンレス鋼シートなどからなる導電材料で構成してあり、このシム４５を図１中で左右方向に多数枚積層配置している。ノズルブレード３７，３９は電気絶縁材料で構成してあり、図１中で紙面に直交する方向の全長寸法を、被塗油体３の同方向の幅寸法より大きくしている。

また、シム４５の表面と一方のノズルブレード３７の隣接表面との間には、被塗油体３に向けて吐出すべき液体の前記した吐出流路群７を形成している。この吐出流路群７は、例えばシム４５の片面（この実施の形態ではシム４５の図１において右側面）に溝深さＳでエッチング加工している。なお、上記の吐出流路群７の上流側の端部には液体を供給するための液体供給口４７が連通している。この液体供給口４７も、前記した複数の液体供給管路９に対応して複数設けている。

図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、例えばシム４５としては、図２（ｂ）において右側の表面には油だめ４９ａ，４９ｂと吐出流路群７ａ，７ｂとが深さＳでエッチング加工されている。この吐出流路群７ａ，７ｂは油だめ４９ａ，４９ｂから延在するものであり、下流側に向けた流路溝が配置されているものである。最下流の両端に位置する流路溝の間隔は、図２（ａ）に示す液体の塗油幅Ｗａ，Ｗｂに対応するものであり、塗油幅Ｗａ，Ｗｂはそれぞれ、例えば５０ｍｍ程度とすることができる。

油だめ４９ａ，４９ｂは、図１に示したノズルブレード３７における各液体供給口４７にそれぞれ連通させ、これら各液体供給口４７はそれぞれ図１に示してあるように液体供給管路９に接続している。

なお、吐出流路群７ａ，７ｂは細管抵抗として作用するものであり、その抵抗値は流路の長さに比例し、流量は長さの二乗に反比例する。吐出流路群７ａ，７ｂから吐出される液体の塗油幅は、それぞれＷａ，Ｗｂである。したがって、各吐出流路群７ａ，７ｂの上流側の各吐出流路群７ａ，７ｂに対応する電磁弁３５を開閉することにより、シム４５の全体としての塗油幅を、被塗油体３に応じてＷａ，Ｗｂ，Ｗａ＋Ｗｂと変化させることが可能である。

上記のシム４５における油だめ４９ａ，４９ｂの両側に形成した比較的大きな円形開口部５１は、ノズル５全体の支持ブラケットなどに対する固定ボルトを通すものである。また、油だめ４９ａ，４９ｂの隣接領域に位置する比較的小さい円形開口部５３は、シム４５と隣接するノズルブレード３７，３９との間の液密性を維持しつつノズル５を組立てるための止めねじを通すものである。

また、この実施の形態では、塗油幅Ｗａ，Ｗｂにはそれぞれ１本の流路溝が吐出流路群７ａ，７ｂとして設定してあり、上記のように形成された吐出流路群７ａ，７ｂの最終的な流路の吐出口５５は、図３（ｃ）に示しているように四角形状をなしている。このような吐出口５５の形状によって、液体が各吐出流路群７ａ，７ｂ内を流れる際に吐出流路群７ａ，７ｂの壁面と液体の粘性とから生じる抵抗力を最小限にすべく拡張して構成している。

この実施の形態の各吐出口５５の一例としては、多数の流路ではなく１つの流路となっており、例えば、流路幅４８．０ｍｍ×深さ０．５ｍｍであり、吐出流路群７ａ，７ｂの吐出口５５のピッチは５０．０ｍｍである。

また、上記の吐出流路群７ａ，７ｂの間の境界の肉厚部５７には、各吐出口５５より図２（ａ）において下方へ例えば０．６ｍｍほど突出する突出部５９を設けている。この突出部５９は、塗油される被塗油体３の幅に合わせて、例えば吐出流路群７ａを使用し、かつ吐出流路群７ｂを使用しない場合に、吐出流路群７ａの吐出口５５から噴射される液体の液体ぎれをよくするためのものである。

図１に示すノズルブレード３９から突出しているコネクタピン６３は、ノズルブレード３７側からシム４５を貫通させて配置してあり、軸部６３ａと軸部６３ａより大径の頭部６３ｂとを備えている。ノズルブレード３７には、ねじ孔３７ａを形成してあり、このねじ孔３７ａからコネクタピン６３を挿入した後、フォローセットねじ６５をねじ込むことで、コネクタピン６３の頭部６３ｂをシム４５に押し付け固定する。これによりコネクタピン６３は、シム４５に接触して電気的に導通することになる。

上記したコネクタピン６３はノズル５に高電圧の電流を供給するための電圧印加手段としての高電圧発生器６５に接続している。高電圧発生器６５には、導電性の液体を複数（ここではＡ，Ｂ，Ｃの３種）使用する際に、該導電性の液体の導電率が高いほど小さい電圧（絶対値）を選択する電圧選択部としての操作盤６７を設けている。

操作盤６７は、３つの選択スイッチＳＡ，ＳＢ，ＳＣを備えている。選択スイッチＳＡを操作すると、導電率が１万ｐＳ/ｍと最も低い液体Ａに対応する、例えば−７０ｋＶの電圧が選択される。同様にして、選択スイッチＳＢを操作すると、導電率が２万ｐＳ/ｍと液体Ａより高い液体Ｂに対応する、例えば−６０ｋＶの電圧が選択され、選択スイッチＳＣを操作すると、導電率が１０万ｐＳ/ｍと最も高い液体Ｃに対応する、例えば−５０ｋＶの電圧が選択される。

また、高電圧発生器６５は、選択スイッチＳＡ，ＳＢ，ＳＣによっていずれかの電圧を選択することで、この選択した電圧に対応する液体Ａ，Ｂ，Ｃが使用できるように、電磁弁２３，２５，２７のいずれかを開放制御する制御部６９を備えている。すなわち、選択スイッチＳＡを選択すれば、制御部６９は、液体Ａを収容している液体容器１７に接続される電磁弁２３を開放制御する。同様にして、制御部６９は、選択スイッチＳＢを選択すれば、液体Ｂを収容している液体容器１９に接続される電磁弁２５を開放制御し、選択スイッチＳＣを選択すれば、液体Ｃを収容している液体容器２１に接続される電磁弁２７を開放制御する。

制御部６９は、上記した各電磁弁２３，２５，２７に対する開放制御信号をコントローラ７１に出力する。このコントローラ７１は、液体供給管路９に設けてある電磁弁３５の開閉制御や、液体ポンプ３１の駆動制御を行う全体の制御装置を構成している。

また、被塗油体３は例えばコンベア装置を介して接地してあり、正電位を有する。そのため、前記した負電位の直流高電圧をコネクタピン６３を介してシム４５に印加すると、液体供給口４７から供給される液体は吐出流路群７ａ，７ｂ内を通過する間に瞬時に帯電するので、同一極性の電荷が互いに反発することとなる。この結果、液体が均一粒径の微粒子として霧化され、ノズルヘッド４１の先端から被塗油体３に向けて均等に噴霧される。被塗油体３の上における液体の拡散幅Ｈは、液体の噴射量に応じて均等に拡がることとなる。

次に、上記した静電型塗油装置１の動作を説明する。被塗油体３に塗油する液体として、例えば液体Ａを使用する場合には、高電圧発生器６５の選択スイッチＳＡを操作する。これにより、導電率が１万ｐＳ/ｍの液体Ａに対応する−７０ｋＶの電圧が選択され、この選択した電圧がコネクタピン６３を介してシム４５に印加される。

選択スイッチＳＡを操作したときの操作信号は制御部６９に入力され、制御部６９は、コントローラ７１を介して液体Ａに対応する電磁弁２３を開放する。このとき液体供給管路９に設けてある電磁弁３５も開放し、液体ポンプ３１も駆動する。これにより、液体容器１７内の液体Ａが、分岐管路１１から液体供給管路９を経て液体供給口４７に達し、吐出流路群７に流入する。

吐出流路群７に流入した液体Ａは、高電圧発生器６５によってシム４５に電圧が印加されているので、前述したように吐出流路群７（７ａ，７ｂ）内を通過する間に瞬時に帯電して同一極性の電荷が互いに反発し、液体が均一粒径の微粒子として霧化される。

この際、本実施形態では、吐出流路群７に流入した液体Ａに関し、導電率が１万ｐＳ/ｍの液体Ａに対応する最適な電圧として−７０ｋＶが印加されている。このため、液体Ａの導電率に見合った最適な霧化を達成でき、被塗油体３への塗油状態をより安定化させることができる。

同様にして、液体Ｂあるいは液体Ｃを使用する場合においても、高電圧発生器６５の操作スイッチＳＢあるいはＳＣを操作することにより、導電率が２万ｐＳ/ｍの液体Ｂに対応する−６０ｋＶあるいは導電率が１０万ｐＳ/ｍの液体Ｃに対応する−５０ｋＶの電圧を選択し、これらの電圧をシム４５に印加する。この際、制御部６９がコントローラ７１を介して、液体Ｂの液体容器１９に対応する電磁弁２５あるいは液体Ｃの液体容器２１に対応する電磁弁２７を開放する。

これにより、導電率が２万ｐＳ/ｍの液体Ｂあるいは１０万ｐＳ/ｍの液体Ｃの場合であっても、それぞれの導電率に対応した最適な電圧をシム４５に印加することができ、各液体Ｂ、Ｃの導電率に見合った最適な霧化を達成できて、被塗油体３への塗油状態をより安定化させることができる。

以上のように、本実施形態によれば、導電性の液体を複数使用する際に、該導電性の塗布液の導電率に対応した電圧を、ノズル５内のシム４５に印加するようにしている。これにより、各液体は導電率に見合った常に最適な霧化を達成でき、液体の導電率が異なっても、被塗油体３への塗油状態を安定化させることができる。

また、本実施形態によれば、複数の液体Ａ，Ｂ，Ｃのうち使用する液体の導電率に対応した電圧を操作盤６７により選択するときに、前記使用する液体を収容する液体容器１７，１９，２１とノズル５の吐出流路群７とを接続する分岐管路１１，１３，１５に配置した電磁弁２３，２５，２７を開放する制御部６９を設けている。

これにより、使用する液体として例えば液体Ａを収容する液体容器１７に対応する電磁弁２３を開放することで、必要とする液体Ａをノズル５に確実に供給することができ、その際、液体Ａの導電率に対応する最適な電圧を操作盤６７にて選択できるので、液体Ａの霧化の最適化を容易に達成できる。

なお、上記した実施形態では、電磁弁２３，２５，２７を開閉制御する際に、制御部６９からコントローラ７１を介して行っているが、制御部６９から直接行ってもよい。また、制御部６９により開閉制御される電磁弁２３，２５，２７に代えて、手動の開閉弁を使用してもよい。この場合、操作盤６７を操作する前に、使用する液体に対応する開閉弁をあらかじめ開放しておくことになる。

１静電型塗油装置（静電型液体塗布装置）
３被塗油体（被塗布材）
５ノズル
７（７ａ，７ｂ）吐出流路群（液体流路）
１１，１３，１５分岐管路（塗布液流路）
１７，１９，２１液体容器（塗布液収容部）
２３，２５，２７電磁弁（流路開閉部）
３７，３９ノズルブレード（ノズルの本体部分）
４５シム（導電性部材）
５５ノズルの吐出口
６５高電圧発生器（電圧印加手段）
６７操作盤（電圧選択部）
６９制御部

Claims

ノズル内に設けた導電性部材に被塗布材とは逆極性の電圧を印加し、前記ノズルの本体部分と前記導電性部材と間の液体流路に供給した導電性の塗布液を、前記導電性部材と同極性に帯電させつつ前記ノズルの吐出口から吐出して前記被塗布材に付着させ塗布する静電型液体塗布方法において、前記導電性の塗布液を複数使用する際に、前記導電性の塗布液の導電率に対応した電圧を、前記導電性部材に印加することを特徴とする静電型液体塗布方法。
ノズル内に設けた導電性部材に被塗布材とは逆極性の電圧を印加する電圧印加手段を備え、前記ノズルの本体部分と前記導電性部材と間の液体流路に供給した導電性の塗布液を、前記導電性部材と同極性に帯電させつつ前記ノズルの吐出口から吐出して前記被塗布材に付着させ塗布する静電型液体塗布装置において、前記電圧印加手段は、前記導電性の塗布液を複数使用する際に、前記導電性の塗布液の導電率に対応した電圧を選択する電圧選択部を備えていることを特徴とする静電型液体塗布装置。
前記複数の導電性の塗布液をそれぞれ収容する塗布液収容部と、この各塗布液収容部と前記ノズルの流体流路とを接続する塗布液流路にそれぞれ配置した流路開閉部とを設け、前記電圧印加手段が、前記複数の塗布液のうち使用する塗布液の導電率に対応した電圧を前記電圧選択部により選択するときに、前記使用する塗布液を収容する前記塗布液収容部と前記ノズルの流体流路とを接続する塗布液流路に配置した前記流路開閉部を開放する制御部を設けたことを特徴とする請求項２に記載の静電型液体塗布装置。