JP3144514U - 加熱装置と、塗料を流体化するための吸着剤の再生装置付き除湿・乾燥装置とを備えたスプレーガン付き空気塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】技術的に優れ、低コストで信頼性が高いスプレーガン付き空気塗装装置を提供する。
【解決手段】塗装装置１は、圧縮空気容器２を供給する従来式のコンプレッサアセンブリから構成される。圧縮空気容器２は、圧縮空気流回路（第１回路）３へ流入する圧縮空気流を少なくとも一つのスプレーガン１０に供給するための出口を有する。前記圧縮空気流回路３は、スプレーガン１０の供給パイプ１００と圧縮空気容器２との間に設けた電子バルブ２０によって作動され、空気流を処理するために、少なくとも一つの加熱装置３０を通り、その後、スプレーガン１０内の供給パイプ１００を通る。スプレーガン１０内の、供給パイプ１００の入力接続部の近傍に例えばサ−モカップル等の温度センサ１０１が設けられており、これは接続ケーブル１０２を介して調整装置５０と通信する。
【選択図】図１

Description

本考案は少なくとも一つのスプレーガンを利用する空気式塗装装置であって、加熱装置と、除湿・乾燥装置と、この除湿・乾燥装置に設けられ塗料を流体化するための吸着剤を再生する再生装置とを備えた塗装装置に関する。

スプレーガンは公知のものであり、コンプレッサと共に、例えば自動車のボディー等の表面を空気スプレー塗装する装置の一部を構成する。

一般に、装飾又は保護を目的とした装置は以下のものから構成される、
コンプレッサ／ポンプアセンブリとその容器、これはそれ自身のフレームによって支持され、対応の供給制御装置を備える、
空気スプレーガン、これはフレキシブル供給パイプを介してコンプレッサアセンブリに接続され、スプレーガンによる圧縮空気の作用によって、その上部（重力用）又はその下部（吸引用）に配置されたカップ又は容器から供給される塗料の噴霧化を行う、並びに
スプレーガンに接続されて塗料を収納するカップ又は容器。

塗装は、支持体を、装飾と保護の両方の目的でコーティングするため処理である。塗装サイクルは、支持体に所望の美観効果と化学物理的特性を与えるべく選択された異なる塗料を塗布する工程であり、更に、以下の一連の処理からなる。すなわち、
支持体のサンドペーパ処理、
支持体の色彩を変更、強調（exalt）又は均一にするのに有効な水性塗料塗布処理および防腐処理（ennobling）（必要な場合）、
絶縁処理（必要な場合）、
支持体の孔を所望のサイズに充填するために単数又は複数のベースコーティングを塗布する充填処理、
ベースのサンドペーパ処理、並びに
支持体に所望の美的効果および化学物理的特性を与えるために塗装対象製品最終層を塗布する仕上げ処理。

更に、塗装サイクルの初めには少なくとも、環境要因への適合性、塗装対象製品の特徴、塗料の使用および塗布装置の正しい使用法をチェックする必要がある。特に、以下を確認することが必要である、
塗装環境湿度が４０％〜７５％の範囲内にあること、
理想の塗装環境温度が１８℃〜２２℃であること、かつ
塗装環境に塵埃その他の汚染物が無いこと。

そして、２００６年３月２７日法第１６１条も考慮しなければならない。この法令は、揮発性有機化合物（以下「ＶＯＣ」と称する。）に起因した対流圏オゾン形成に対する大気汚染を防止又は制限するために、市場における自動車ボディー用塗料製品について許容可能な最大放出ＶＯＣ濃度を決定するものである。

上述したものに限らず、今日では、従来使用されているが汚染物質であるとして、塗料やニスを希釈するための溶剤成分の大幅な低減が設定されている。これらのことから当業界には、実質的に溶剤を必要としない、すなわち色彩成分以外は大部分が水から成る、塗料又はニスを作成することが求められている。しかし、これは今日まで容易ではなく、良好な仕上げを達成するためには複数溶剤の配合によってのみしかできず、しかもこのような配合は、環境温度および作業温度とは原則として独立ではあるが、処理する厚みおよび表面に係る塗装の速度と均一性に関係があった。反対に、溶剤の代わりに水を使用することは、混合比率を塗装に適したものにすることがきわめて重要な要素であるため、配合は、塗装段階においては環境温度と作業温度に密接な関係がある。したがって、例えば１８℃以下の環境作業温度では、そのような水性塗料を使用することは至難ではないにせよ極めて困難であり、なぜなら凝集している水の分子によって塗料の流動性が低下し、仕上げが損なわれがちだからである。従って、従来製品と略同等の目的を達成するためには、良好な流動性を維持しながら水性塗料を使用可能にすることが求められる。

部分的には解決されているが、従来のスプレーガン付き塗装装置に見られる別の主な問題は、塗料との混合前に、大量の加圧空気を実質的な除湿状態でスプレーガンに届ける必要があることに関連する。

特にプラスチック材加工産業においては、一般に空気除湿機が広く使用されている。このような構成は、樹脂などのペレットが投入される都度、処理ホッパーの直接的な障害となる。ホッパー内には換気システムが設けられ、これが一方においては乾燥した好ましくは一定の空気流を放出するが、他方においては様々な湿度率の空気を放出する。このような強制循環の目的は、作業サイクルを中断することなくホッパー内部の高湿度を漸減させながら、ホッパーに導入される空気の除湿のための手段の再生を可能にすることにある。

このように、除湿に適した装置は確かに公知である。例えば、特開平７−０３９７１６（片山）に記載された通路付き装置では、通路は適当な装置によって発生するマイクロ波にリンクされている。特開昭６２−２７７１２５（田草川）に記載された吸収塔では、気体の再生のために、薄い気体材の除湿プロセスを最適化可能なマイクロ波装置を使用している。カナダ特許２２３５８８７（Flynn et al.）では、スプレー塗装室に向かう再循環空気を調節するための除湿機を備える塗装システムが提案されている。

従来技術
空気スプレーガン付き塗装装置用の加熱装置は古くから知られている。これは一般に該塗装装置と連動し空気流を加熱する装置から構成されており、加熱後の空気流は適切な温度で、スプレーガンに接続されたホースに沿って誘導される。従って、加熱装置は、空気スプレー塗装のための装置内部に、コンプレッサアセンブリの圧縮空気容器の出口と、スプレーガンへの接続管内の空気流の入口との間の通路に沿って配置されている。従来の構成は、www.viseco.de.とwww.beko.de.の各サイトに記載されている。具体的には、それは塗装装置と連動可能な空気加熱装置である。前者の場合Airtherm、後者の場合Clearpointとそれぞれ呼ばれているこの装置は、スプレーガンへの接続パイプ内の圧縮空気入口の上流側に配置され、例えば、Airthermの場合は、２０℃〜１００℃の空気温度調節を手動で操作している。供給空気流の温度調節は、所定の位置に回転されて空気温度を調節するノブを通じて行われる。

米国特許５２１４７４０（Carroll）には、上述したものに類似の装置が記載されている。これは、塗装スプレーガンに、不燃焼性ガスを供給するポータブルな加熱装置に関する。従って、塗装装置の回路に沿ったその配置は、コンプレッサアセンブリの圧縮空気容器の下流側で、塗装スプレーガンへの接続パイプの上流側である。このポータブル加熱装置には温度プローブが設けられ、入口での温度に対して出口での温度を熱調節することを可能にしている。

国際公開特許２００６／０１６２５６（Milli）は、スプレー塗装のために流体を予熱するための装置を教示している。具体的には、これは加圧流体の第１接続部と、スプレー塗装のためのスプレーガンへの第２接続部とを有するパイプを含むスプレー塗装用装置であって、加熱装置は、その長さ方向の一部に沿って、おそらくは前記パイプに対して、局所的に設けられている。これらの加熱手段はパイプの内部に配置され、流体の導管と接触している。その独立クレームに記載されたスプレー塗装方法は、搬送された高温流体流と塗料との混合物を塗装対象表面にスプレーする工程を有し、ここで搬送された高温流体流は少なくとも塗料と混合される瞬間において必要な温度に維持される。前記装置は、更に、流体がスプレーガンから出る位置に配置されたサーモカップルも備えている。

欧州共同体公開特許１３３２７８４（Milli）には、スプレー塗装装置において供給空気を処理するための膜装置が記載されている。この装置は以下を有する、
加圧空気の入口、
圧縮空気を加熱する加熱装置、
膜手段によって作動する除湿装置および／又は分離装置、
処理空気の熱を調節するための手段、
空気圧を調節するための手段、
空気除湿のための膜手段および／又は処理空気中の残留酸素比率を調節するための手段を備える場合、窒素増加空気の生産のための膜手段を備える場合に設ける、露点調節のための手段、並びに
使用直前の処理済空気の出口。

以上のことから、空気塗装のための装置において以下は公知であると認められる、
加圧空気の入口、
圧縮空気を加熱するための加熱装置、
除湿装置および／又は分離装置、
処理済空気の熱を調整するための手段、
空気圧調節手段、並びに
使用直前の処理済空気のための出口。

問題点
上述した構成は利点を有するものではあるが、スプレーガンによって空気スプレー塗装する装置において有効に使用するには適したものではないと考えられる。

具体的には、米国特許５２１４７４０（Carroll）には、もっぱら、スプレーガンに供給するための加熱ポータブル装置が記載されている。これは、装置内に配置された温度センサを備えており、従って、スプレーガンの出口の近傍において所定空気温度を確実に達成することはできないと考えられる。従って、塗料の流動性を環境温度から独立して最適化し、これにより塗布に最適な作業温度に近い状態で塗装を行うことは不可能である。

国際公開特許２００６／０１６２５６（Milli）では、空気の加熱はスプレーガンへの接続パイプに沿って行われ、空気流のスプレーガンからの出口の近傍に温度センサが設けられている。一般に、米国特許５２１４７４０（Carroll）で遭遇される問題は類似の解決手段を組み合わせて解決可能と思われるが、国際公開特許２００６／０１６２５６（Milli）に提案されている解決手段は、複雑であり、実現が困難で、従来式の空気スプレー塗装装置を搬送する場合に不便であると考えられる。

更に、上記両方の解決構成においては加熱されてはいるが除湿はされていないと考えられる、主としてガス混合物からなる流体が使用されており、このことは、実用上から塗布結果を大いに損なうものとなるであろう。欧州共同体公開特許１３３２７８４（Milli）では、その解決手段は、除湿装置を提供するものではあるが、流体粒子混合物の再生と最適化は不可能と考えられる。これらおよびその他の事情から、結論として、今日の技術において別の構成を見出すことが必要とされている。

考案の簡単な説明
これらおよびその他の課題は、別紙実用新案登録請求の範囲に記載の特徴構成によって解決される。すなわち、加熱装置と、塗料を流体化するための吸着剤の再生装置付き除湿・乾燥装置とを備えたスプレーガン付き空気塗装装置によって解決される。具体的には以下の通りである。

少なくとも一つのスプレーガンを備えた空気式塗装装置であって、以下を有することを特徴とする空気式塗装装置、
圧縮空気容器を備えるコンプレッサアセンブリ、
前記圧縮空気容器および加熱装置に接続される、圧縮空気の除湿・乾燥装置および吸着剤再生装置、
圧縮空気流のための前記加熱装置、これは前記除湿・乾燥装置に接続されるとともに、スプレーガンに向かう圧縮空気流の供給パイプに接続されている、
温度センサを備える前記スプレーガン、並びに
少なくとも前記温度センサと通信する、前記加熱装置のための調整装置。

より好適には、前記調整装置と連動する前記空気式塗装装置の制御装置が、
圧縮空気の除湿・乾燥装置の上流側でバルブを開放し、
前記スプレーガンが接続される状態か又は接続されない状態かに拘わらず、前記圧縮空気容器から延びて少なくとも前記加熱装置を通った後に圧縮空気流の供給パイプに沿ってスプレーガンに向かう回路を開放し、
圧縮空気の除湿・乾燥装置の上流側で前記回路を閉じ、
吸着剤の再生装置を作動させる、
ことが可能に構成され、
前記再生装置の再生回路が、前記回路とは反対に、前記圧縮空気容器から前記加熱装置を通った後に前記除湿・乾燥装置を通るように構成された第２回路に沿って延びている。

目的と利点
この優れた創作は、直接的かつ大きな技術的進歩を構成する効果を奏し、以下のような様々な重要な目的が達成される。

第１の目的は、支持体に対する塗布中の塗料流動性を最適状態にし、かつ、環境温度から独立して維持することが可能な、効率に優れたスプレーガン付き空気塗装装置を提供することにある。特に、最高作業温度から最低作業温度までの種々の温度位置への調節を可能にすることにある。

第２の目的は、圧縮空気の最適な除湿と、スプレーガン非作動時の吸着剤、すなわち除湿装置内部の除湿物質、の再生とを可能にすることにある。

第３の目的は、シリカゲルが充填されたパイプからなる除湿・乾燥装置を通過させることによって吸着剤を除湿することにある。そのようなゲルは、吸湿に伴って除湿効率が低下することから「周期的に再生」される。加熱装置からの高温空気を流して加熱することによって、吸着された湿分は除去され、再び１００％の作業効率が得られる。

第４の目的は、複雑でなく、メンテナンスが容易で、かつ効率を犠牲にすることなく低コストの、スプレーガン付き空気塗装装置を提供可能にすることにある。

従来技術との比較

米国特許５２１４７４０（Carroll）と比較すると、本考案の装置は、その銃床に温度センサを備えたスプレーガンに供給される空気流の温度の熱調整を、圧縮空気の供給ホースからの入口において、必要な作業温度に応じてより高精度に可能にする。更に、本考案の装置は、米国特許５２１４７４０（Carroll）には設けられていない、接続された回路を備える再生装置により空気流の再生機能をスプレーガンの機能と一致させ、支持体に対する塗料の塗布作用を大幅に改善し、湿度を低減させて仕上げを良好なものにすることが可能である。

国際公開特許２００６／０１６２５６（Milli）との比較においては、本考案の装置は、加熱装置をスプレーガンへの供給パイプに沿ってではなく、異なる箇所に配置することを可能にする。国際公開特許２００６／０１６２５６（Milli）では、サーモカップルとして構成される空気流の温度センサがスプレーガンからの空気流の出口の近傍に配置されているのに対して、本考案では、それはスプレーガンの入口に設けられる。一般に、このことによって、装置全体の複雑性が減少し、メンテナンスが容易になり、購入コストおよび管理コストをそれぞれ抑えることが可能になる。更に、国際公開特許２００６／０１６２５６（Milli）との比較においては、本考案の塗装装置は空気流の除湿機能を、スプレーガンの非作動状態において作動する吸着剤の再生装置によって、除湿・乾燥装置内に含まれる吸着剤の再生と一致させることが可能であり、それによって、支持体に対する塗料の塗布作用が大幅に改善され、仕上げ状態が顕著に改善される。

最後に、欧州共同体公開特許１３３２７８４（Milli）との比較においては、本考案の装置は、ガス混合物を使用する以前のものと違って、圧縮空気供給で作動するように設計、最適化されている。特に、欧州共同体公開特許１３３２７８４（Milli）では、膜フィルタを使用している。そのような装置では、その再生プロセスは本考案の目的とは異なった作用となる。なぜなら、特定の再生フェーズが存在せず、除湿空気の製造と同時に再生が行われるからである。従って、コンプレッサによって作り出された圧縮空気の一部は、そのような再生のために浪費され、塗装処理中にはもはや利用不能となり、それによって塗装自身のために有効な空気の量が減少する。従って、本考案の対象は、流量の低い空気流コンプレッサを塗装フェーズの間に１００％使用可能にするものであり、その結果、コンプレッサの購入コストも運転コストも節約される。シリカゲルからなる再生装置を備えた除湿・乾燥装置を設けた本考案の対象は、除湿に有用であるのみならず、油性物質などの種々の汚染物質のフィルタリングにも有用なものである。そのような物質はシリカゲルの除湿性能を変えるものではないが、欧州共同体公開特許１３３２７８４（Milli）の装置に利用されている膜にとってはきわめて有害なものであり、それによって膜は実用的に使用不能になってしまう。更に、シリカゲルは、汚染の問題なく完全に廃棄処分可能である。これに対して利用済みの膜はそうではない。最終的にフィルタエレメントを交換する時、シリカゲルのコストは非常に僅かなものであるのに対して、膜は非常に高価であり、又、正しく作動するためには、正確な温度範囲で作動しなければならず、従って、熱制御システムが高度化し、それによって製品のコストが増大し、複雑さが増す。

結論として、これらおよびその他の目的および有利な点は、技術的に優れ、低コストできわめて信頼性が高く、特に作業条件において優れたスプレーガン付き空気塗装装置を提供することにある。

これらおよびその他の有利な点は、好適実施形態に関する下記の詳細説明を、添付図面を参照しながら読むことによって明らかになろう。ただし、この詳細説明は本考案を限定することを意図したものではなく、例示的なものにすぎない。

本考案はスプレーガン１０付き空気式塗装装置１に関するものであり、この装置１は加圧空気流の加熱装置３０および除湿・乾燥装置４０を備え、この除湿・乾燥装置４０の内部には、支持体に対する塗布中に塗料を流動化するために、吸着剤の再生装置が設けられている。

図１に示すように、塗装装置１は、圧縮空気容器２を供給する従来式のコンプレッサアセンブリ（図示せず）から構成される。圧縮空気容器２は、圧縮空気流回路（第１回路）３へ流入する圧縮空気流を少なくとも一つのスプレーガン１０に供給するための出口を有する。前記圧縮空気流回路３は、スプレーガン１０の供給パイプ１００と圧縮空気容器２との間に設けた電子バルブ２０によって作動され、空気流を処理するために、少なくとも一つの加熱装置３０を通り、その後、スプレーガン１０内の供給パイプ１００を通る。この実施形態においては、スプレーガン１０内の、供給パイプ１００の入力接続部の近傍に例えばサーモカップル等の温度センサ１０１が設けられており、これは接続ケーブル１０２を介して調整装置５０と通信する。一別実施形態では、接続ケーブル１０２を設ける代わりに、ワイヤレス通信手段によって温度センサ１０１と調整装置５０との間の通信が行われる。

図２には、スプレーガン１０の非作動時に、除湿・乾燥装置４０で吸着剤の再生をしている空気式塗装装置１を示す。具体的には、吸着剤の再生装置のために第２回路４が設けられ、この第２回路４は、第１回路３側に部分的に接続されたバイパス回路として機能し、調整装置５０と塗装装置１の制御装置とによって制御される。第２回路４は、吸着剤再生状態では閉じている電子バルブ２０の手前から、容器２の下流側で第１回路３の下流側部分に沿って延びている。この構成では空気流は、図１状態と反対方向に加熱装置３０の下流側から流れ、まず加熱装置３０を通過し、その後所定の温度下で、例えばシリカゲルからなる吸着剤を含む除湿・乾燥装置４０を通過する。この時には第２回路４の電子バルブ６０が開放状態にあるため、圧縮空気容器２からの空気流が分岐し、第２回路４に沿って上述した通りに流れることが可能である。更に、通路３の除湿・乾燥装置４０の下流側には、凝縮した水蒸気および空気を排出するためのバルブ７０が設けられている。

尚、図１および図２の実施形態では、各バルブ２０、６０、７０の開放状態を「ＯＮ」、閉じ状態を「ＯＦＦ」でそれぞれ示している。

塗装フェーズの間は、除湿・乾燥装置４０は除湿装置として作用するため、入口側から低温の湿った圧縮空気流を取り入れて出口側から除湿済み低温空気を出し、これが加熱装置３０に入れられて空気流の塗装用に加熱される。

他方、除湿・乾燥装置４０の内部に収納された吸着剤の再生フェーズの間は、加熱装置３０で加熱した空気をスプレーガン１０に送る代わりに、空気流は反対方向に加熱装置３０から除湿・乾燥装置４０に入る。除湿・乾燥装置４０には、このフェーズでは高温の空気流が反対方向に流されている。この高温の空気によって水分が蒸発し、除湿・乾燥装置４０内の吸着剤が再生される。

調整装置５０は、接続ケーブル１０２を設けずにワイヤレス装置によって温度センサ１０１に接続することも可能であり、これもまた本考案の解決構造であり、ワイヤレス装置についてはスプレーガン１０に向かう圧縮空気の供給パイプ１００内に組み込むことができ。尚、調整装置５０は作業を制御するために塗装装置１の制御装置の一部として構成されているが、別体の装置として構成することも可能である。

支持体に対する塗料塗布作業状態を示す、スプレーガン付き空気塗装装置の概略図 除湿・乾燥装置内での吸着剤再生状態を示す、図１と同じスプレーガン付き空気塗装装置の概略図である。

符号の説明

１ 塗装装置
２ 圧縮空気容器
１０ スプレーガン
３０ 加熱装置
４０ 除湿・乾燥装置
５０ 調整装置
１０１ 温度センサ

Claims (6)

1. 少なくとも一つのスプレーガンを備えた空気式塗装装置であって、以下を有することを特徴とする空気式塗装装置、
   圧縮空気容器（２）を備えるコンプレッサアセンブリ、
   前記圧縮空気容器（２）および加熱装置（３０）に接続される、圧縮空気の除湿・乾燥装置（４０）および吸着剤再生装置、
   圧縮空気流のための前記加熱装置（３０）、これは前記除湿・乾燥装置（４０）に接続されるとともに、スプレーガン（１０）に向かう圧縮空気流の供給パイプに接続されている、
   温度センサ（１０１）を備える前記スプレーガン（１０）、並びに
   少なくとも前記温度センサ（１０１）と通信する、前記加熱装置（３０）のための調整装置（５０）。
2. 請求項１に記載の空気式塗装装置であって、
   前記調整装置（５０）と連動する前記空気式塗装装置（１）の制御装置が、
   圧縮空気の除湿・乾燥装置（４０）の上流側でバルブ（２０）を開放し、
   前記スプレーガン（１０）が接続される状態か又は接続されない状態かに拘わらず、前記圧縮空気容器（２）から延びて少なくとも前記加熱装置（３０）を通った後に圧縮空気流の供給パイプ（１００）に沿ってスプレーガン（１０）に向かう回路（３）を開放し、
   圧縮空気の除湿・乾燥装置（４０）の上流側で前記回路（３）を閉じ、
   吸着剤の再生装置を作動させる、
   ことが可能に構成され、
   前記再生装置の再生回路が、前記回路（３）とは反対に、前記圧縮空気容器（２）から前記加熱装置（３０）を通った後に前記除湿・乾燥装置（４０）を通るように構成された第２回路（４）に沿って延びていることを特徴とする空気式塗装装置。
3. 請求項１又は２に記載の空気式塗装装置であって、
   前記スプレーガン（１０）が、前記圧縮空気流の供給パイプ（１００）の入口接続部の近傍に、前記調整装置（５０）と通信する温度センサ（１０１）を備えていることを特徴とする空気式塗装装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の空気式塗装装置であって、
   接続ケーブル（１０２）によって前記調整装置（５０）と通信する前記温度センサ（１０１）が、前記供給パイプ（１００）に接続されていることを特徴とする空気式塗装装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の空気式塗装装置であって、
   前記温度センサ（１０１）および調整装置（５０）の間の通信がワイヤレス通信手段によって行われることを特徴とする空気式塗装装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の空気式塗装装置であって、
   前記除湿・乾燥装置（４０）の吸着剤がシリカゲルであることを特徴とする空気式塗装装置。

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