JP3416122B2 - 浸漬型表面処理装置および浸漬式表面処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車ボディや自
動車部品の塗装ラインに設置されるフルディップまたは
ハーフディップの浸漬型表面処理装置、なかでも電着塗
装装置に関し、特に既存設備を僅かに改造することで対
向流式に変更できる浸漬型表面処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車ボディの塗装には、下塗り塗装、
中塗り塗装および上塗り塗装からなる３コート塗装系が
採用されているが、このうちの下塗り塗装工程には、た
とえば脱脂処理、化成処理あるいは電着塗装などの工程
において、自動車ボディを処理液または塗料液中に全没
させるディッピング塗装法が広く用いられている。

【０００３】この種のディッピング塗装法においては、
連続的に搬送される自動車ボディを所定の時間だけ全没
させる必要があるため、処理槽や塗料槽には大量の処理
液や塗料液が収容されている。

【０００４】なかでも、電着塗料液は、低固形分に希釈
されているので、常時あるいは間欠的に攪拌しないと顔
料沈降が生じ、また槽内収容量が大量であることから、
いったん顔料が沈降すると再分散させるのはきわめて困
難である。電着塗料液において顔料の分散が不均一であ
ると、塗膜がブツ状になり、これが上塗り塗膜にまで影
響を及ぼすことになる。

【０００５】また、電気泳動作用により塗膜形成を行う
電着塗装においては、塗膜形成時、すなわちディッピン
グ時に被塗面で反応ガスが発生し、この気泡をそのまま
放置すると析出中の塗膜内に残留して塗膜欠陥になる。
この意味からも、槽内の電着塗料液に適当な流速を与
え、これにより反応ガスを被塗面から除去する必要があ
る。

【０００６】さらに、電着塗装においては、塗膜形成時
に反応熱が生じるため、被塗面近傍の塗料温度が上昇し
塗膜抵抗が低下するが、これを放置すると局部的に厚膜
になる。電着膜厚が不均一であると、塗膜表面品質、た
とえば鮮映性や塗り肌も不均一となる他、厚膜すぎると
コスト的にも問題がある。したがって、被塗面に適温の
塗料液を送って冷却する意味からも、槽内攪拌が必要と
なる。

【０００７】一方、塗装工程の前工程である溶接工程で
は、車体パネルをスポット溶接やアーク溶接などにより
接合して組み立てるので、スポット溶接時のスパッタ等
の金属粉が自動車ボディに付着したまま塗装工程に搬入
される。電着塗装工程の前処理工程では、このような異
物を洗浄するために多段の洗浄工程が設けられている
が、微細な金属粉や室内に付着した異物を完全に洗い落
とすことはできない。

【０００８】こうした金属粉が電着槽内に持ち込まれる
と、これが自動車ボディの特に水平部などに再付着し、
電着塗膜内に入りこんで塗膜欠陥を引き起こすことにな
る。このため、被塗面に付着しようとする金属粉などの
異物を除去し、また濾過器により槽外へ排出する意味か
らも、槽内攪拌が利用されている。

【０００９】このように、顔料沈降の防止あるいは顔料
分散の均一化、気泡や熱の除去および異物の付着防止な
どの諸観点から、電着槽内の攪拌が行われている。

【００１０】この種の槽内攪拌については、従来より特
開平６−２７２０９１号公報、特開平６−２７２０９２
号公報、特開平８−４１６８７号公報等に記載された塗
料循環方式が知られている。

【００１１】従来の塗料循環方式による槽内攪拌は図１
１に示すが、概ね以下のとおりである。すなわち、同図
に示されるように、被塗物である自動車ボディＢは、ハ
ンガＨに搭載され、電着塗料液Ｌが投入された電着槽１
内へ、オーバーヘッドコンベアＣにより一定速度で搬入
される。

【００１２】電着槽１における自動車ボディＢは、約３
０°の角度で入槽し、３分以上の全没時間を確保して槽
内を通過したのち、約３０°の角度で出槽する。この
間、カチオン型電着塗料では、電着槽１の側壁および底
壁に配置された電極板（図示を省略する。）を介して、
電着槽内の電着塗料Ｌに３００Ｖ前後の直流電圧が印加
され、これによりアース側であるボディＢとの間で塗料
粒子の電気泳動が生じ、ボディＢの内外板や袋構造内面
に電着塗膜が形成される。

【００１３】従来の槽内攪拌としては、大きく２つの循
環系が設けられている。その一つは、電着槽１の出槽部
（図において右端）に設けられたオーバーフロータンク
Ｔから塗料液Ｌを吸引し、濾過後にこれを槽内のノズル
２１から吐出する循環系２であり、他の一つは、電着槽
１自体から塗料液Ｌを吸引し、濾過後に再び槽内のノズ
ル３１から吐出する循環系３である。図において二重矢
印で示すように、何れの循環系２，３も、槽内に大きな
塗料液Ｌの循環が生じるようにノズル２１，３１から吐
出され、この大きな塗料液Ｌの循環によって槽内攪拌が
行われる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電着塗装装置のように、表面流方向とボディＢの移動方
向とを同一方向とすると、ボディＢによって持ち込まれ
たゴミが入槽部（図において左端）において電着槽１全
体に拡がる傾向がきわめて強く、しかも、オーバーフロ
ータンクＴに至るまでの間、ボディＢの移動にともなっ
て浮遊するので、電着塗膜が形成される際にこうしたゴ
ミが塗膜内に埋没するといった問題があった。

【００１５】また、表面流方向とボディＢの移動方向と
を同一方向とすると、上述した気泡や反応熱の除去効果
を維持するためには、液流とボディＢとの相対速度を一
定以上に設定する必要があり、これにより攪拌に要する
エネルギーが多大となるという問題もあった。しかも、
電着槽１内の液流を高め過ぎると泡の巻き込みが生じ易
くこれがボディＢに付着するという問題もあって、液流
を高めるにも上限があった。通常の自動車ボディの塗装
ラインではコンベア速度が０．１ｍ／ｓｅｃ、液流速度
が０．２ｍ／ｓｅｃであり、これにより相対速度は０．
１ｍ／ｓｅｃとなる。

【００１６】そこで、本願出願人は、電着槽内の液流方
向をボディの移動方向に対して対向させるとともに、電
着槽１の入槽側にオーバーフロータンクＴを配置するこ
とを先に提案した（特開平１１−２０００９２号公報参
照）。こうすることで、液流とボディとの相対速度が速
くなり気泡や反応熱の除去効果が高まるとともに、ボデ
ィによって持ち込まれたゴミを入槽部からそのままオー
バーフロータンクＴへ排出することができる。

【００１７】ところが、この電着塗装装置では、設備を
新規に設置する際には問題ないが、従来の順流方式の電
着塗装装置を対向流方式に改造するには多大な設備費用
を要し、現実的ではなかった。

【００１８】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、既存設備を僅かに改造する
ことで対向流式に変更できる浸漬型表面処理装置を提供
することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】（１） 上記目的を達成
するために、請求項１記載の浸漬型表面処理装置は、処
理槽に満たされた処理液に被処理物である自動車ボディ
を浸漬する浸漬型表面処理装置において、前記処理槽の
うち、液面から前記自動車ボディのルーフ近傍を流れる
表面域及び前記自動車ボディの側面を流れる中間域の処
理液の流れを前記被処理物の移動方向に対して対向する
方向とするとともに、前記処理槽の側壁に設けられて前
記中間域の処理液の流れを形成するライザーノズルを含
む第１の循環系と、前記処理槽のうち、前記処理槽の底
壁から前記自動車ボディの床面近傍を流れる底面域の処
理液の流れを前記被処理物の移動方向に対して同一方向
とする第２の循環系と、 前記処理槽の入槽側及び出槽
側のそれぞれに設けられたオーバーフロー槽と、前記底
面域の処理液の流れ方向の先端に形成され、流下した処
理液の一部を集約するホッパーとを備え、前記第１及び
第２の循環系の一方は、前記ホッパー及び前記一方のオ
ーバーフロー槽から処理液を吸引し、前記第１及び第２
の循環系の他方は、前記他方のオーバーフロー槽から処
理液を吸引するとともに、前記処理槽の底壁が、前記ホ
ッパーが最下面となるように傾斜していることを特徴と
する。

【００２０】（２）また、請求項２記載の浸漬型表面処
理装置は、処理槽に満たされた処理液に被処理物である
自動車ボディを浸漬する浸漬型表面処理装置において、
前記処理槽のうち、液面から前記自動車ボディのルーフ
近傍を流れる表面域及び前記自動車ボディの側面を流れ
る中間域の処理液の流れを前記被処理物の移動方向に対
して対向する方向とするとともに、前記処理槽の側壁に
設けられて前記中間域の処理液の流れを形成するライザ
ーノズルを含む第１の循環系と、前記処理槽のうち、前
記処理槽の底壁から前記自動車ボディの床面近傍を流れ
る底面域の処理液の流れを前記被処理物の移動方向に対
して同一方向とする第２の循環系と、前記処理槽の入槽
側に設けられたオーバーフロー槽と、前記処理槽の出槽
側に設けら れ、前記処理槽の前記底面域で連通するサク
ション槽とを備え、前記第１及び第２の循環系の一方
は、前記サクション槽から処理液を吸引し、前記第１及
び第２の循環系の他方は、前記オーバーフロー槽から処
理液を吸引するとともに、前記第１の循環系及び／又は
前記第２の循環系に設けられたポンプが、竪型ポンプで
あることを特徴とする。

【００２１】この請求項１及び２記載の浸漬型表面処理
装置では、被処理物が通過する表面域（液面から自動車
ボディのルーフ近傍）及び中間域（自動車ボディの側
面）の処理液の流れが被処理物の移動方向に対向してい
るので、液流と被処理物との相対速度を高めることがで
き、その結果金属粉などの異物の付着をより効果的に防
止することができる。また、電着塗装装置に適用した場
合には、被塗物表面で生じる気泡や熱を効果的に除去す
ることができるとともに、内外板の電着付き廻り性の差
が小さくなる。

【００２２】特に、被処理物が通過する表面域及び中間
域の処理液の流れが被処理物の移動方向に対向している
のに対して、底面域（処理槽の底壁から自動車ボディの
床面近傍）の塗料液の流れが被処理物の移動方向に対し
て同一方向となっているので、従来の表面処理装置の循
環系の吹き出し方向を変更するだけで、従来の順流方式
を対向流方式に改造することができる。

【００２３】また、第１の循環系が中間域の流れを形成
するライザーノズルを含んでいるので、表面域の対向流
と底面域の順流との間の中間域に生じがちな処理液の停
滞を防止することができ、中間域についても被処理物と
処理液との相対速度を高めることができる。

【００２４】（３） また、請求項１記載の発明では処
理槽の入槽側、出槽側にオーバーフロー槽を設けている
ので、被処理物の入槽時に発生した気泡や持ち込まれた
異物をそのままオーバーフロータンクへ流し出すことが
でき、これにより「ブツ」などの塗膜欠陥を減少させる
ことができる。

【００２５】また、処理槽全体の液流を一の方向にする
のではなく、処理槽内において処理液の循環がなされる
ので、大容量の処理槽にあっても、高能力あるいは多数
の循環系を必要とせず、設備費やランニングコストの点
においても有利となる。

【００２６】（４） さらに請求項１記載の浸漬型表面
処理装置は、底面域の処理液の流れ方向の先端に、流下
した処理液の一部を集約するホッパーが形成されている
ので、底面域を流下して異物を含んだ処理液の一部がホ
ッパーに導かれ、ここに濾過器などを設けることで処理
液に含まれた異物を系外へ排出することができる。本発
明に係るホッパーは、異物を集約し易くする意味から、
底面域の液流方向に対向し、かつ徐々に縮径する構造と
することが望ましい。

【００２７】（５） さらに請求項１記載の発明では、
第１及び第２の循環系の一方は、ホッパー及び一方のオ
ーバーフロー槽から処理液を吸引し、第１及び第２の循
環系の他方は、他方のオーバーフロー槽から処理液を吸
引する。

【００２８】（６） また、請求項１記載の発明では、
前記処理槽の底壁を、前記ホッパーが最下面となるよう
に傾斜させている。処理槽内をメンテナンスする際など
においては、処理液を別途設けられたタンクに移液する
が、本発明のようにホッパーが最下面となるように処理
槽の底壁を傾斜させると、処理槽内の処理液を全て移液
することができる。したがって、処理槽に残留した処理
液を廃棄するといったコスト的無駄がなくなり、また残
留した処理液が固まってゴミの原因となったりすること
がなくなる。

【００２９】（７） 請求項２記載の発明では、処理槽
の出槽側に、処理槽の底面域で連通するサクション槽が
設けられているので、被処理物の入槽時に発生した気泡
や持ち込まれた異物が、底面域の連通路を介してサクシ
ョン槽に集められ、ポンプの吸引力で処理槽から排出す
ることができ、これにより「ブツ」などの塗膜欠陥を減
少させることができる。

【００３０】また、請求項２記載の発明では処理槽の入
槽側に、オーバーフロー槽が設けられている。処理液の
対流化に伴って、処理液の表面泡や浮遊ゴミは流されて
入槽側に集まってくることとなるが、入槽側にオーバー
フロー槽を設けることにより、表面泡や浮遊ゴミをその
ままオーバーフロータンクへ流し出すことができ、これ
により「ブツ」などの塗膜欠陥を減少させることができ
る。また、オーバーフロー槽を入槽側のみに設けること
とすれば、処理槽の液量の管理は、このオーバーフロー
槽のみにおいて監視することができ、処理槽の液量の管
理が容易となる。

【００３１】さらに、請求項２記載の発明では、第１の
循環系及び／又は第２の循環系に設けられたポンプが、
竪型ポンプであるため、ポンプ軸からの液漏れがあった
場合でも、横型ポンプに比べて大きな問題とはならず、
メンテナンスが容易であるという利点がある。

【００３２】（８） 請求項３記載のように、非稼働時
において、前記第１の循環系及び／又は前記第２の循環
系に設けられたポンプに対し、稼働時に供給される電力
とこの電力の４０％〜７０％の電力とを交互に繰り返し
供給することもできる。

【００３３】非稼働時においては、ポンプなどの電力が
必要とされるものはできる限り停止することが省エネの
観点から好ましいが、第１又は第２の循環系を停止して
しまうと処理液が沈降するので好ましくない。そこで本
発明では、稼働時に供給される電力を間欠的に供給する
とともに、それ以外はこの電力の４０〜７０％の電力を
供給する。これにより、処理液の沈降防止を図りつつ最
大限に省エネを達成することができる。

【００３４】（９）上述した本発明の浸漬型表面処理装
置には、被処理物又は被塗物を全没させるフルディップ
法と、被処理物又は被塗物の一部を浸漬するハーフディ
ップ法とが含まれる。また、本発明の浸漬型表面処理装
置における表面処理には、脱脂処理、表面調整処理、化
成処理などの前処理と、電着塗装とが含まれる。

【００３５】本発明の浸漬型表面処理装置は、自動車ボ
ディ、自動車部品など、各種金属製部品の表面処理に適
用することができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、被処理物が通過する表
面域及び中間域の処理液の流れが被処理物の移動方向に
対向しているので、液流と被処理物との相対速度を高め
ることができ、その結果金属粉などの異物の付着をより
効果的に防止することができる。また、電着塗装装置に
適用した場合には、被塗物表面で生じる気泡や熱を効果
的に除去することができるとともに、内外板の電着付き
廻り性の差が小さくなる。

【００３７】特に、被処理物が通過する表面域及び中間
域の処理液の流れが被処理物の移動方向に対向している
のに対して、底面域の塗料液の流れが被処理物の移動方
向に対して同一方向となっているので、従来の表面処理
装置の循環系の吹き出し方向を変更するだけで、従来の
順流方式を対向流方式に改造することができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】第１実施形態 以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明の浸漬型表面処理装置の第１の実施形
態である電着塗装装置を示す断面図、図２は図１のII-I
I 線に沿う断面図、図３は要部平面図、図４は電着付き
廻り性能を測定するためのテストピースを示す斜視図及
び断面図、図５は電着塗料液の相対速度に対する内外板
付き廻り性の実験結果を示すグラフ、である。図６は、
ゴミ消失時間、ゴミ排出割合、ボディ相対速度に関する
実験結果を示す図表である。

【００３９】この第１の実施形態の電着塗装装置は、長
い船状の電着槽（処理槽）１を有し、この電着槽１内に
電着塗料液Ｌが満たされている。被塗物（被処理物）で
ある自動車ボディＢは、ハンガＨに搭載された状態でオ
ーバーヘッドコンベアＣにより一定速度で搬入される
が、電着槽１内へボディＢを全没させるために、オーバ
ーヘッドコンベアＣは、電着槽１の入槽側で約２０°〜
４０°の下向き傾斜とされ、電着槽有効範囲においては
ボディＢが全没する高さを保ち、出槽側で約２０°〜４
０°の上向き傾斜とされている。図１においては、図の
左側が入槽側であり右側が出槽側である。

【００４０】電着槽有効範囲、つまりボディＢが全没す
る範囲の電着槽１の長さは、３分以上の全没時間が確保
されるように設定されている。ボディＢが入槽される
と、カチオン型電着塗料では、電着槽１の側壁および底
壁に配置された電極板（図示を省略する。）を介して、
電着塗料Ｌに３００Ｖ前後の直流電圧が印加され、これ
によりアースされたボディＢとの間で塗料粒子の電気泳
動が生じ、ボディＢの内外板や袋構造内面に電着塗膜が
形成される。

【００４１】電着槽１の出槽側の外部には、オーバーフ
ロー槽Ｔ１が設けられており、電着槽１とオーバーフロ
ー槽Ｔ１との間の堰を越えた電着塗料液Ｌは当該オーバ
ーフロー槽Ｔ１へ流入する。

【００４２】また、電着槽１の入槽側の外部にも、オー
バーフロー槽Ｔ２が設けられており、電着槽１とオーバ
ーフロー槽Ｔ２との間の堰を越えた電着塗料液Ｌは当該
オーバーフロー槽Ｔ２へ流入する。このオーバーフロー
槽Ｔ２を設けることで、ボディＢに対向して流れてくる
表面域の液流に含まれたゴミ等をそのままオーバーフロ
ー槽Ｔ２へ導くことができる。

【００４３】ちなみに、図１１にて説明したように、従
来の順流方式の電着槽１では出槽側にオーバーフロー槽
Ｔが設けられているので、こうした順流方式の電着槽を
対向流方式の電着槽に改造する場合には、出槽側のオー
バーフロー槽Ｔ１はそのまま流用することができ、入槽
側のオーバーフロー槽Ｔ２のみを新設すれば足りる。

【００４４】電着槽１の出槽側の傾斜面の底面にはホッ
パー１１が形成されており、このホッパー１１は、図３
の平面図に示されるように電着槽１の幅方向に２つ形成
されている。このホッパー１１は、後述する底面域を流
下した電着塗料液Ｌの一部を集約するためのもので、そ
の先端には塗料配管２１が設けられている。底面域を流
下した電着塗料液Ｌに含まれる金属粉などの異物の殆ど
は、自重および底面域からの液流の惰性力によってホッ
パー１１側に導かれることになるので、ホッパー１１を
設けることでフィルタ２７による濾過効果が大いに期待
され、電着槽１に戻される電着塗料液Ｌは異物の混入が
少ないものとなる。

【００４５】出槽側のオーバーフロー槽Ｔ１にも、塗料
配管２２が設けられ、先程のホッパー１１に設けられた
塗料配管２２と接続されて、塗料配管２５を構成する。
このとき、ホッパー１１を介して電着槽１から吸引する
電着塗料液の量と、オーバーフロー槽Ｔ１から吸引する
電着塗料液の量とを調節するために、それぞれの塗料配
管２１，２２には流量調節弁２３，２４が設けられてい
る。特に限定はされないが、たとえば電着槽１から６０
％、オーバーフロー槽Ｔ１から２０％の電着塗料液を吸
引し、残りの電着塗料液は後述する入槽側のオーバーフ
ロー槽Ｔ２から吸引して電着槽１へ吐出する。

【００４６】塗料配管２５には、吸引ポンプ２６、フィ
ルタ２７、熱交換器２８および複数のノズル２９（簡略
的に図１には１つのノズルを示す。）が設けられてお
り、オーバーフロー槽Ｔ１及びホッパー１１を介した電
着槽１からの電着塗料液Ｌは、ポンプ２６で吸引され、
フィルタ２７で濾過されたのち、熱交換器２８で適切な
温度に調節され、その一部は電着槽１の出槽側の底面近
傍においてノズル２９から出槽側へ向かって吐出する。
また他の一部の電着塗料液Ｌは出槽側の側壁に設けられ
た複数のノズル３６，３７に導かれ、ここから電着槽１
の入槽側に向かって吐出する。

【００４７】同様に、入槽側のオーバーフロー槽Ｔ２に
も塗料配管３１が設けられ、この塗料配管３１に、吸引
ポンプ３２、フィルタ３３、熱交換器３４および複数の
ノズル３５（簡略的に図１には１つのノズルを示す。）
が設けられている。そして、オーバーフロー槽Ｔ２の電
着塗料液Ｌは、ポンプ３２で吸引され、フィルタ３３で
濾過されたのち、熱交換器３４で適切な温度に調節さ
れ、その一部は電着槽１の入槽側の底面近傍においてノ
ズル３５から出槽側へ向かって吐出する。また他の一部
の電着塗料液Ｌは入槽側の側壁に設けられた複数のノズ
ル３６，３７に導かれ、ここから電着槽１の入槽側に向
かって吐出する。

【００４８】図２に示すように、電着槽１の両側壁に
は、その長手方向に沿って複数本の保持パイプ３８が固
定されており、この保持パイプ３８に前述したノズル３
６，３７が取り付けられている。また同図に示すよう
に、電着槽１の底壁にも、その長手方向に沿って複数本
の保持パイプ３９が固定されており、この保持パイプ３
９に既述したノズル２９，３５が取り付けられている。
なお、図１においては、保持パイプ３８，３９及びノズ
ル３６，３７は図示を省略してある。

【００４９】電着槽１の両側壁に配置されたノズル３６
は、電着塗料液Ｌの吐出方向が入槽側に沿うように設け
られて、電着槽１の全体としての液流のうち、表面域を
流れる入槽側へ向かう液流は、主としてこれらのノズル
３６からの吐出力によって生じることとなる。

【００５０】また、電着槽１の両側壁に配置されたノズ
ル３７は、電着塗料液Ｌの吐出方向が入槽側に沿うよう
に設けられ、電着槽１の全体としての液流のうち、中間
域を流れる入槽側へ向かう液流は、主としてこれらのノ
ズル３７からの吐出力によって生じることとなる。

【００５１】これに対して、電着槽１の底壁に配置され
たノズル２９，３５は、電着塗料液Ｌの吐出方向が出槽
側に沿うように設けられ、電着槽１の全体としての液流
のうち、底面域を流れる出槽側へ向かう液流は、主とし
てこれらのノズル２９，３５からの吐出力によって生じ
ることとなる。

【００５２】なお、図２に、本実施形態で言うところの
表面域、中間域及び底面域を図示したが、これらの領域
は厳密な境界を有する性質のものではなく、表面域とは
液面からボディのルーフ近傍、中間域とはボディの側
面、底面域とは底壁からボディの床面近傍をいうもので
ある。

【００５３】次に作用を説明する。ポンプ２６を駆動
し、ホッパー１１から底面域を流下した電着塗料液Ｌと
オーバーフロー槽Ｔ１の槽内の電着塗料液Ｌとを、流量
調節弁２３，２４を所定の開度に調節することで吸引す
る。この電着塗料液Ｌは、フィルタ２７によって濾過さ
れ、熱交換器２８によって適切な温度に調節されたの
ち、複数のノズル２９，３６，３７から電着槽１内へ吐
出される。

【００５４】同様に、ポンプ３２を駆動し、オーバーフ
ロー槽Ｔ２から槽内の電着塗料液Ｌを吸引する。この電
着塗料液Ｌは、フィルタ３３によって濾過され、熱交換
器３４によって適切な温度に調節されたのち、複数のノ
ズル３５，３６，３７から電着槽１内へ吐出される。

【００５５】そして、電着槽１の底壁に設けられたノズ
ル２９，３５からは、出槽側へ向かって電着塗料液Ｌが
吐出される一方で、電着槽１の両側壁に設けられたノズ
ル３６，３７からは、入槽側へ向かって電着塗料液Ｌが
吐出されるので、これらの吐出力により、ボディＢが通
過する表面域及び中間域にボディＢの移動方向に対向す
る方向の液流が生じ、ボディＢの床下の底面域にボディ
Ｂの移動方向と同方向の液流が生じる。

【００５６】液流は、まずボディＢが通過する表面域及
び中間域においては出槽側から入槽側へ向かう一の方向
となり、底面域においては入槽側から出槽側へ向かう一
の方向となり、電着槽１全体として一つの大きな槽内循
環流が生じることになる。

【００５７】この槽内循環流は、ボディＢが通過する表
面域及び中間域全体の液流が一の方向とされているの
で、電着有効領域において電着塗料液が滞留することの
ない適正な液流が確保される。これにより顔料沈降の防
止あるいは顔料分散の均一化、気泡や熱の除去および異
物の付着防止を達成することができる。さらに、表面域
及び中間域の液流がボディＢの対向流とされているの
で、ボディＢに対する電着塗料液Ｌの相対速度を高める
ことができ、その結果、金属粉などの異物の付着をより
効果的に防止することができる。また、ボディＢの表面
で生じる気泡や熱を効果的に除去することができるとと
もに、内外板の電着付き廻り性の差が小さくなる。

【００５８】また、電着槽１全体の液流を一の方向にす
るのではなく、電着槽１内において一つの大きな循環が
なされるので、こうした電着槽１のように大容量の処理
槽にあっても、高能力あるいは多数のポンプ、配管など
からなる循環系を必要とせず、設備費やランニングコス
トの点においても有利となる。

【００５９】さらに、底面域の終端、すなわちホッパー
１１の部分では、電着塗料液Ｌに含まれた金属粉などが
停滞し易くなり、これをそのままホッパー１１で集約
し、フィルタＦで系外へ除去することができる。

【００６０】特に、本実施形態の電着塗装装置は、図１
１に示す従来の順流方式の電着塗装装置に対し、実質的
にはノズルの向きと入槽側にオーバーフロー槽Ｔ２を設
けるだけで実現できるので、既存設備を改造する費用、
工期等に著しく有利である。

【００６１】ちなみに、被塗物Ｂと電着塗料液Ｌとの相
対速度と電着付き廻り性との関係を検討した。図４に示
すテストピース４０は鉄製箱であり、その一面にφ８ｍ
ｍの電着付き廻り孔４１が形成されている。また、箱の
内部には等間隔で２枚の仕切り板４２，４３が設けら
れ、これらの仕切り板４２，４３にもそれぞれφ８ｍｍ
の電着付き廻り孔４４，４５が形成されている。

【００６２】このテストピース４０を、液温２８℃の電
着塗料液が満たされた電着槽内に３分間全没させ２５０
Ｖの電圧（スロースタートを３０秒実施）を印加して電
着塗装を行った。テストピース４０と電着塗料液との相
対速度を種々に変更させながら複数のテストピース４０
に電着塗装を施し、図４（Ｂ）に示す外板ａ，ｂと袋構
造内ｃ，ｄの膜厚をそれぞれ測定し、その膜厚比ｃｄ／
ａｂ（％）を測定した。この結果を図５に示す。

【００６３】同図の結果からも明らかなように、相対流
速が０．２ｍ／ｓｅｃ以上あると内板（袋構造内）／外
板の膜厚比が３５％に近づき、外板の過膜厚と内板の膜
厚不足が防止でき、コスト及び塗装品質の両面で理想的
となる。また、０．２ｍ／ｓｅｃを超えても膜厚比はさ
ほど良好とはならない。

【００６４】さらに、第１の実施形態の浸漬型表面処理
装置と従来の浸漬型表面処理装置とのゴミ消失時間（ｓ
ｅｃ）、ゴミ排出割合（３分間）およびボディ相対流速
(ｍ／ｓｅｃ）とを比較し、検討した。この結果を図６
に示す。

【００６５】ゴミ消失時間については、１／５大の実験
設備を作製してゴミ消失（除去）のシミュレーションを
行った。ゴミの代用として５ｍｍ径のプラスチックボー
ル３０００個を用い、このプラスチックボールを１／５
大の実験設備の電着槽に投入し、電着槽から除去される
時間（ｓｅｃ）を測定した。実験の結果、従来の表面処
理装置では、１０分以上経過してもゴミは除去されなか
ったのに対し、本願発明の第１の実施形態の表面処理装
置では、１４０秒で除去できた。これにより、プラスチ
ックボールのように電着塗装液の表面に浮遊する表面泡
や比重の軽いゴミは、第１の実施形態の表面処理装置を
用いて短時間で除去できることがわかった。

【００６６】ゴミ排出時間については、上述したゴミ消
失時間と同様に、１／５大の実験装置にてシミュレーシ
ョンを行った。ゴミの代用として鉄粉ゴミを用い、この
鉄粉ゴミ３０ｇを電着槽に投入し、３分経過後、電着塗
装液の循環経路に設けた金網フィルターに捕集される鉄
粉量から、捕集率を算出した。実験の結果、従来の表面
処理装置では、５７．１％の鉄粉ゴミが排出されたのに
対し、本願発明の第１の実施形態の表面処理装置では、
９７．２％の鉄粉ゴミが排出された。これにより、鉄粉
のように処理液の底面に沈降する金属ゴミ等は、第１の
実施形態の表面処理装置を用いれば除去できることがわ
かった。

【００６７】また、ボディ相対流速（ｍ／ｓｅｃ）を測
定した結果、従来の表面処理装置の相対流速は、０．１
ｍ／ｓｅｃであったのに対し、本願発明の第１の実施形
態の表面処理装置の相対速度は、０．２４ｍ／ｓｅｃで
あった。これは、電着槽１の底部のライザーの向きの変
化による対向流化と、サイドライザーの追加による対向
流化とに起因するものである。これにより、ボディ相対
速度の向上が図られ、ボディの内板／外板へ塗着する電
着塗膜の厚さのバランスが改善され、塗料利用量を節約
することが期待できる。

【００６８】これらの検討結果に基づき、総合評価を行
った。従来の浸漬型表面処理装置は、ゴミ消失時間が長
く、ゴミ排出割合が低く、ボディ相対速度も低いため、
不良（×）と総合評価した。一方、第１の実施形態は、
ゴミ消失時間が短く、ゴミ排出割合が高く、ボディ相対
流速が早いため、良好（○）との総合評価をした。

【００６９】第２実施形態 以下、第２実施形態を図面に基づいて説明する。図７
は、第２の実施形態である電着塗装装置を示す断面図で
ある。この第２の実施形態は、電着槽１の電着塗料液Ｌ
をボディＢの進行方向と逆にする（対向流とする）点
で、第１の実施形態と共通する。第２の実施形態が、第
１の実施形態と異なる点は、処理槽１の出槽側に、電着
槽１の底面域には、ホッパー１１を設け、このホッパー
１１を介して電着槽１と連通するサクション槽Ｔ３が設
けられ、さらに、このサクション槽には、竪型ポンプ２
６’が設けられている点である。

【００７０】これに伴い、サクション槽Ｔ３と電着槽１
との堰を高くして、電着槽１とサクション槽Ｔ３とが上
面で連通しないようにしている。なお、第２の実施形態
における、ボディＢの電着作用、及び電着塗料液Ｌの循
環等は、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略
する。

【００７１】この実施形態における特徴的な作用は、電
着槽１の底面域に設けられた、ホッパー１１によって、
電着槽１中のゴミ（主に金属ゴミ等の比重の大きいゴ
ミ）が、電着槽１と連通するサクション槽Ｔ３に集めら
れることとなる。ここに集まった、電着塗料液Ｌは竪型
ポンプ２６’に吸引され、第１の実施形態と同様にフィ
ルターＦを通過して電着槽１に還流される。

【００７２】特に、この実施形態によれば、サクション
槽に集まった鉄粉等のゴミを多く含む電着塗料液Ｌをポ
ンプ２６’で吸引することとなり、ゴミを効率良く除去
することができる。

【００７３】また、電着槽１と底面域で連通しているサ
クション槽Ｔ３とは、電着塗料液面で連通させる必要が
ない。このため、両槽の堰を高くしている。よって、電
着槽１の電着塗料液の液面は、入槽側のオーバーフロー
槽Ｔ２とのみ連絡することとなる。その結果、電着塗料
液Ｌの液量は、入槽側のオーバーフロー槽Ｔ２の液面だ
けを監視すれば調節ができ、電着塗料液Ｌの液量の管理
が容易になる。

【００７４】そして、電着槽１の対流化に伴って、電着
液Ｌの表面泡や浮遊ゴミは、流されて入槽側に集まり、
オーバーフロー槽Ｔ２に流れ込むこととなる。このオー
バーフロー槽Ｔ２に流れ込んだ電着塗料液Ｌをろ過する
ことで、表面泡や浮遊ゴミといった比重の低いゴミを効
率良く捕集することができる。

【００７５】特に、第２の実施形態の電着塗装装置も第
１の実施形態と同様に、図１１に示す従来の順流方式の
電着塗装装置に対し、実質的にはノズルの向きと入槽側
にオーバーフロー槽Ｔ２を設けるだけで実現できるの
で、竪型ポンプを採用した既存設備を改造する費用、工
期等に著しく有利である。

【００７６】さらに、第２の実施形態の浸漬型表面処理
装置と従来の浸漬型表面処理装置とのゴミ消失時間（ｓ
ｅｃ）、ゴミ排出割合（３分間）およびボディ相対流速
(ｍ／ｓｅｃ）とを比較し、検討した。この結果を図８
に示す。実験の方法は、第１の実施形態と同様である。

【００７７】実験の結果、ゴミ消失時間は、従来の表面
処理装置では、１０分以上経過してもゴミは除去されな
かったのに対し、本発明の第２の実施形態の表面処理装
置では、１４０秒で除去できた。

【００７８】また、ゴミ排出割合については、従来の表
面処理装置では、５７．１％の鉄粉ゴミが排出されたの
に対し、本発明の第２の実施形態の表面処理装置では、
９７．２％の鉄粉ゴミが排出された。

【００７９】さらに、ボディ相対流速（ｍ／ｓｅｃ）を
測定した結果、従来の表面処理装置の相対流速は、０．
１ｍ／ｓｅｃであったのに対し、本発明の第２の実施形
態の表面処理装置の相対速度は、０．２４ｍ／ｓｅｃで
あった。

【００８０】これらの検討結果に基づき、総合評価を行
った。従来の浸漬型表面処理装置は、ゴミ消失時間が長
く、ゴミ排出割合が低く、ボディ相対速度も低いため、
不良（×）と総合評価した。一方、本第２の実施形態
は、ゴミ消失時間が短く、ゴミ排出割合が高く、ボディ
相対流速が早いため、良好（○）との総合評価をした。

【００８１】このように、第２の実施形態は、第１の実
施形態と同様の実験結果が得られた。これにより、第２
の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用に
より、同様の効果が得られることがわかった。

【００８２】第３の実施形態 図９は、第３の実施形態である電着塗装装置を示す断面
図である。この第３の実施形態は、電着槽１の電着塗料
液ＬをボディＢの進行方向と逆にする（対向流とする）
点で、第１および第２の実施形態と共通する。第３の実
施形態が、第１および第２の実施形態と異なる点は、電
着槽１の底壁を、ホッパー１１が最下面となるように、
入槽側から出槽側に向かって鉛直下向きに傾斜させた点
である（同図に傾斜角αにて示す）。また、電着槽１そ
のものやライザーなどの各種機器を清掃、保守する際
に、電着塗料液Ｌを一時的に移液するための移液タンク
５が設けられ、さらに塗料配管２５のポンプ２６とフィ
ルタ２７との間に分岐塗料配管２５ａが設けられてい
る。この分岐塗料配管２５ａには、開閉弁２５ｂが設け
られ、この開閉弁２５ｂを開くことで電着槽１内の電着
塗料液Ｌを移液タンク５へ移送することができる。

【００８３】このように電着槽１の底壁をホッパー１１
に向かって傾斜させることで、電着槽１に収容された電
着塗料液Ｌの全量を移液タンク５へ移送することがで
き、残留塗料を廃棄することがなくなる。

【００８４】また、本例では、移液タンク５への循環系
は塗料配管２５を共用し、定常運転時においてこの塗料
配管２５には常時電着塗料液Ｌが循環しているので、配
管内に塗料が沈降してゴミブツの原因となることを防止
することができる。

【００８５】なお、電着槽１の底壁の傾斜は、同図に示
すように入槽側から出槽側に至る全体を傾斜させなくて
も、底壁の一部を傾斜させても良い。

【００８６】他の実施形態 図１０は本発明に係るポンプの駆動例を示すグラフであ
る。このポンプは図１に示す例で言えばポンプ２６およ
び／またはポンプ３２に相当する。塗装ラインの表面処
理装置では、ボディなどのワークが処理槽内へ搬入され
ていない場合はできる限り省エネ運転することが望まし
いが、電着塗料液Ｌなどのように沈降しやすい処理液を
取り扱う装置においては沈降防止をも考慮する必要があ
る。

【００８７】そこで、本例では、表面処理装置が非稼働
時、つまりワークが搬入されていないときは、サイクル
タイムをｔ２として稼働時と同じ電力Ｗ１をポンプに供
給する。そして、それ以外の時間は、稼働時に供給され
る電力Ｗ１のたとえば７０％〜４０％程度の電力Ｗ２を
ポンプに供給する。ここで電着塗料液を例に取ると、稼
働時と同じ電力Ｗ１を供給する時間ｔ１は、たとえば３
０秒〜６０秒、サイクルタイムｔ２は、たとえば３０分
〜６０分である。

【００８８】これにより、処理槽内の処理液はサイクル
タイムｔ２の間隔で稼働時と同じ循環量となり、それ以
外の時間は７０％〜４０％の循環量で循環する。この結
果、処理液の沈降が効率よく防止され、しかも３０％〜
６０％の省エネを達成することができる。

【００８９】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【００９０】たとえば、入槽側に設けたオーバーフロー
槽Ｔ２の液面低下を防止するために、図１に示すような
連通管１２を当該オーバーフロー槽Ｔ２と電着槽１との
間に設けることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浸漬型表面処理装置の第１の実施形態
である電着塗装装置を示す断面図である。

【図２】図１のII-II 線に沿う断面図である。

【図３】図１に示す電着塗装装置の要部平面図である。

【図４】電着付き廻り性能を測定するためのテストピー
スを示す斜視図及び断面図である。

【図５】電着塗料液の相対速度に対する内外板付き廻り
性の実験結果を示すグラフである。

【図６】本発明の第１の実施形態のゴミ消失時間、ゴミ
排出割合、ボディ相対速度に関する実験結果を示す図表
である。

【図７】本発明の浸漬型表面処理装置の第２の実施形態
である電着塗装装置を示す断面図である。

【図８】本発明の第２の実施形態のゴミ消失時間、ゴミ
排出割合、ボディ相対速度に関する実験結果を示す図表
である。

【図９】本発明の浸漬型表面処理装置の第３の実施形態
である電着塗装装置を示す断面図である。

【図１０】本発明の浸漬型表面処理装置に用いられるポ
ンプの駆動例を示すグラフである。

【図１１】従来の電着塗装装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１…電着槽 １１…ホッパー Ｔ１，Ｔ２…オーバーフロー槽 Ｔ３…サクション槽 Ｌ…電着塗料液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 玄二 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 杉山 裕和 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 高水 康夫 東京都新宿区西新宿二丁目６番１号 株 式会社大氣社内 (56)参考文献 特開 平11−200092（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−106996（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−92998（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−18494（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C25D 13/00 C25D 13/22

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理槽に満たされた処理液に被処理物であ
   る自動車ボディを浸漬する浸漬型表面処理装置におい
   て、 前記処理槽のうち、液面から前記自動車ボディのルーフ
   近傍を流れる表面域及び前記自動車ボディの側面を流れ
   る中間域の処理液の流れを前記被処理物の移動方向に対
   して対向する方向とするとともに、前記処理槽の側壁に
   設けられて前記中間域の処理液の流れを形成するライザ
   ーノズルを含む第１の循環系と、 前記処理槽のうち、前記処理槽の底壁から前記自動車ボ
   ディの床面近傍を流れる底面域の処理液の流れを前記被
   処理物の移動方向に対して同一方向とする第２の循環系
   と、前記処理槽の入槽側及び出槽側のそれぞれに設けられた
   オーバーフロー槽と、 前記底面域の処理液の流れ方向の先端に形成され、流下
   した処理液の一部を集約するホッパーとを備え、 前記第１及び第２の循環系の一方は、前記ホッパー及び
   前記一方のオーバーフロー槽から処理液を吸引し、前記
   第１及び第２の循環系の他方は、前記他方のオーバーフ
   ロー槽から処理液を吸引するとともに、 前記処理槽の底壁が、前記ホッパーが最下面となるよう
   に傾斜している 浸漬型表面処理装置。
2. 【請求項２】処理槽に満たされた処理液に被処理物であ
   る自動車ボディを浸漬する浸漬型表面処理装置におい
   て、 前記処理槽のうち、液面から前記自動車ボディのルーフ
   近傍を流れる表面域及び前記自動車ボディの側面を流れ
   る中間域の処理液の流れを前記被処理物の移動方向に対
   して対向する方向とするとともに、前記処理槽の側壁に
   設けられて前記中間域の処理液の流れを形成するライザ
   ーノズルを含む第１の循環系と、 前記処理槽のうち、前記処理槽の底壁から前記自動車ボ
   ディの床面近傍を流れる底面域の処理液の流れを前記被
   処理物の移動方向に対して同一方向とする第２の循環系
   と、 前記処理槽の入槽側に設けられたオーバーフロー槽と、 前記処理槽の出槽側に設けられ、前記処理槽の前記底面
   域で連通するサクション槽とを備え、 前記第１及び第２の循環系の一方は、前記サクション槽
   から処理液を吸引し、前記第１及び第２の循環系の他方
   は、前記オーバーフロー槽から処理液を吸引するととも
   に、 前記第１の循環系及び／又は前記第２の循環系に設けら
   れたポンプが、竪型ポンプである浸漬型表面処理装置 。
3. 【請求項３】非稼働時において、前記第１の循環系及び
   ／又は前記第２の循環系に設けられたポンプに対し、稼
   働時に供給される電力とこの電力の４０％〜７０％の電
   力とを交互に繰り返し供給する請求項１又は２に記載の
   浸漬型表面処理装置。