JP5101945B2 - 廃液分別装置、及び廃液分別方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転霧化式塗装機を洗浄するために用いられる廃液分別装置、及び廃液分別方法に関するものである。

自動車ボディや自動車部品の塗装においては、厳しい塗装品質が要求されるため、均一で高品質の塗装を行うことができる回転霧化式塗装機が用いられている。この塗装機は、回転霧化頭を備え、回転霧化頭を回転させることで生じる遠心力によって塗料を霧化して噴霧する。

自動車ボディや自動車部品の塗装は、一般に耐水性、耐薬品性、耐候性、耐久性、および高級感を確保する必要があり、従来は、有機溶剤を含む溶剤型塗料を用いて塗装が行われてきた。しかし、近年では、環境保護の観点から、塗装工程での排出有機溶剤規制や塗料のＶＯＣ規制が高まってきているため、有機溶剤を使用しない水性塗料が開発され、自動車ボディや自動車部品の塗装に用いられるようになってきている。

また、例えば自動車ボディの塗装ラインでは、塗装色の異なる自動車ボディが混在して搬送されるため、自動車ボディに応じて色替塗装することができるように塗装機が構成されている。そして、その塗装機において、前色塗料から次色塗料に色替えをする際、洗浄液を用いて塗装機内の塗料供給経路中に残存した塗料を洗浄することで色混じりを防止している。この洗浄に際して、塗装機から排出される洗浄廃液は、廃液回収装置（例えば、特許文献１〜４参照）を用いて回収されている。

自動車ボディの塗装ラインにおいて、溶剤型塗料を用いる場合、洗浄廃液を廃液回収装置で回収して、その洗浄廃棄に含まれる塗料を再利用するための再生技術が確立されている。一方、水性塗料は再生技術が開発されていないため、廃液回収装置で回収された水性塗料の洗浄廃液は、再利用されることなく廃棄されている。
特開２００６−７１９７号公報 特開２００６−３３４５７４号公報 特開２００３−８０１３２号公報 特開昭５６−１４７６５１号公報

溶剤型塗料と水性塗料とはどちらも長所短所があるため、溶剤型塗料と水性塗料とを交互に用いて複数の塗装を行う場合（例えば、被塗装物の下塗りを水性塗料で行い、その上塗りを溶剤型塗料で行う場合など）がある。この場合、各塗料の洗浄廃液を同一の廃液回収装置で回収すると、その廃液回収装置内で溶剤型塗料と水性塗料とが混ざり、溶剤型塗料の再生が困難となる。また、溶剤型塗料と水性塗料とが混ざった洗浄廃液は、粘着性が増しネバネバした状態になってその除去が困難となったり、固まって回収用配管を詰らせたりするといった問題が生じる。

因みに、特許文献１〜４の廃液回収装置において、複数種類の洗浄廃液を分別して回収するための構成は開示されておらず、水性塗料と溶剤型塗料との洗浄廃液を回収する場合には上述した問題が生じてしまう。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、洗浄廃液を分別して効率よく回収することができる廃液分別装置、及び廃液分別方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転霧化頭を回転させることで生じる遠心力によって塗料を霧化して噴霧する回転霧化式塗装機を洗浄するために用いられ、その洗浄廃液を分別して回収するための廃液分別装置であって、筒状をなす装置本体の上部に設けられ、前記回転霧化頭から吐出された塗料や洗浄液を含む複数種類の流体を受け入れる流体受入部と、前記装置本体の側壁の内面側に設けられ、第１の流体を回収する流体回収部と、前記装置本体の底部かつ前記流体受入部の直下に設けられ、前記第１の流体とは異なる第２の流体を排出する流体排出部と、前記流体回収部と前記流体排出部とを隔てるとともに前記第２の流体を前記流体排出部に案内する第１流体案内壁を有する第１流体案内流路とを備え、前記第１流体案内壁の口径が下方側に行くほど小さくなっていることを特徴とする廃液分別装置をその要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、筒状をなす装置本体の上部に流体受入部が設けられ、回転霧化頭から吐出された塗料や洗浄液を含む複数種類の流体（洗浄廃液）がその流体受入部から受け入れられる。また、装置本体の側壁の内面側には、第１の流体を回収する流体回収部が設けられ、装置本体の底部かつ流体受入部の直下となる位置に、第１の流体とは異なる第２の流体を排出する流体排出部が設けられている。そして、第１流体案内流路の第１流体案内壁により、流体回収部と流体排出部とが隔てられるとともに第２の流体が流体排出部に案内される。この第１流体案内壁はその口径が下方側に行くほど小さくなっているので、第２の液体を第１流体案内流路内に確実に案内して流体排出部から排出することができる。また、第１流体案内壁は、流体回収部側に傾斜した形状となるので、回転霧化頭から遠心力によって噴霧された第１の流体が流体回収部内で確実に回収される。よって、本発明の廃液分別装置を用いることにより、洗浄廃液を確実に分別して効率よく回収することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記第２の流体を前記流体排出部に案内する第２流体案内壁を有し、前記第１流体案内流路の下方側に連続して設けられた第２流体案内流路を備えるとともに、前記第２流体案内壁の口径が下方側に行くほど大きくなっていることをその要旨とする。

請求項２に記載の発明によれば、第１流体案内流路の下方側に連続して設けられた第２流体案内流路の第２流体案内壁により、第２の流体が流体排出部に案内される。この第２流体案内壁の口径は下方側に行くほど大きくなっているので、第２流体案内壁と前記第１流体案内壁との接続部分は、流路が絞られた形状（ベンチュリー形状）となる。従って、ベンチュリー効果により、第１流体案内流路及び第２流体案内流路を第２の流体がスムーズに流れるため、その第２の流体を流体排出部から効率よく排出することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記第１の流体は、溶剤型塗料及び溶剤型塗料用洗浄液の少なくとも一方を含む流体であり、前記第２の流体は、水性塗料及び水性塗料用洗浄液の少なくとも一方を含む流体であることをその要旨とする。

請求項３に記載によれば、溶剤型塗料及び溶剤型塗料用洗浄液の少なくとも一方を含む第１の流体が流体回収部で回収され、水性塗料及び水性塗料用洗浄液の少なくとも一方を含む第２の流体が流体排出部から排出される。このようにすれば、溶剤型塗料及び溶剤型塗料用洗浄液を確実に回収して再利用することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の廃液分別装置を用いて、前記回転霧化式塗装機の洗浄廃液を分別して回収する廃液分別方法であって、前記回転霧化頭の径方向への流体拡散を防止するためのシェーピングエアを前記回転霧化式塗装機から噴射させない状態で前記回転霧化頭を回転させ、前記回転霧化頭から噴霧された前記第１の流体を遠心力によって前記流体回収部の方向に飛ばして回収する流体回収ステップと、前記シェーピングエアを前記回転霧化式塗装機から噴射させた状態で前記回転霧化頭を回転させ、前記回転霧化頭から噴霧された前記第２の流体を前記シェーピングエアの風圧によって前記流体排出部の方向に飛ばして排出する流体排出ステップとを含むことを特徴とする廃液分別方法をその要旨とする。

請求項４に記載の発明によれば、回転霧化式塗装機において、シェーピングエアを噴射することにより、回転霧化頭の径方向への塗料の拡散が防止され、塗装が効率よく行われる。そして、その回転霧化式塗装機の洗浄を行う場合、流体回収ステップにおいて、シェーピングエアを噴射させない状態で回転霧化頭が回転される。このとき、回転霧化頭から噴霧された第１の流体が遠心力によって流体回収部の方向に飛ばされて流体回収部にて回収される。また、流体排出ステップでは、シェーピングエアを噴射させた状態で回転霧化頭が回転される。このとき、回転霧化頭から噴霧された第２の流体がシェーピングエアの風圧によって流体排出部の方向に飛ばされてその流体排出部から排出される。このようにすれば、第１の液体と第２の液体とを確実に分別することができ、第１の液体を効率よく回収することができる。

以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によると、洗浄廃液を分別して効率よく回収することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本実施の形態における廃液分別装置としての回収ホッパーの概略構成を示す断面図である。

図１に示されるように、回収ホッパー１は、例えば塗装ロボットに取り付けられた回転霧化式塗装機２を洗浄するために用いられ、その洗浄時に排出される洗浄廃液を分別して回収する機能を備える。

回転霧化式塗装機２は、自動車ボディなどの被塗装物（図示略）に対して塗装作業を行う際に用いられている。回転霧化式塗装機２は、略円筒状の塗装機本体３と、ベル型の回転霧化頭４とを備えている。塗装機本体３は、塗料が充填される塗料容器（図示略）と、塗料容器内の塗料を回転霧化頭４に供給する塗料供給経路５とを備えている。回転霧化頭４は、塗装機本体３に取り付けられており、塗装機本体３内に設けられた霧化頭回転用モータによって回転するようになっている。そして、回転霧化頭４が回転すると、塗料供給経路５を通して供給されてきた塗料は、遠心力によって外周側に飛散して霧化されるようになっている。

また、この回転霧化式塗装機２は、噴霧塗料の拡散を防止するためのシェーピングエアＡ１を供給するエア供給経路６を備え、回転霧化頭４の後方外側からシェーピングエアＡ１を吐出することにより、所望の塗装パターンで塗装が行われる。これにより、噴霧塗料の塗着効率が向上されて塗料の無駄が抑えられるとともに、均一の塗膜が形成されて塗装品質が高められる。

本実施の形態の回転霧化式塗装機２は、溶剤型塗料と水性塗料とを交互に用いて複数の塗装を行う。そして、それら塗料の切り替えをする際、塗装機２内の塗料供給経路５中に残存した塗料を洗浄することで塗料の混じりを防止している。この洗浄に際して、洗浄エアと洗浄液とを交互に供給して塗料供給経路５を効率よく洗浄する方法が採用されており、その洗浄時に排出される洗浄廃液が回収ホッパー１で分別され回収される。

回収ホッパー１は、略円筒状をなすホッパー本体１１（装置本体）を備える。ホッパー本体１１の上部には、塗装機２の回転霧化頭４を挿入する挿入口１２（流体受入部）が設けられ、回転霧化頭４から吐出された塗料や洗浄液を含む洗浄廃液（流体）をその挿入口１２からホッパー本体１１内に受け入れる。

ホッパー本体１１において、挿入口１２の外縁部の上方には、エア噴射ノズル１４が設けられており、このエア噴射ノズル１４から挿入口１２に向けてエアＡ２を吹き付けることで、挿入口１２と回転霧化式塗装機２との隙間を介した塗料ミストの漏れが防止される。

ホッパー本体１１の側壁の内面側には、上方が開口する溝形のトイ１５（流体回収部）がホッパー本体１１の中央部を囲むように設けられており、このトイ１５に、溶剤型塗料及び溶剤型塗料用洗浄液の少なくとも一方を含む洗浄廃液（第１の流体）が回収される。また、トイ１５の底部にはドレイン配管１６が接続されており、トイ１５で回収された洗浄廃液は、そのドレイン配管１６を介して図示しない再生装置に供給される。

ホッパー本体１１の底部かつ挿入口１２の直下となる位置には、水性塗料及び水性塗料用洗浄液の少なくとも一方を含む洗浄廃液（第２の流体）を排出する排出口１７（流体排出部）が設けられている。さらに、ホッパー本体１１の中央部には、トイ１５と排出口１７とを隔てるとともに洗浄廃液を排出口１７に案内するための流体案内壁１８が設けられ、この流体案内壁１８の内側に流体案内流路１９が形成されている。

流体案内壁１８において、トイ１５の側壁を構成する上側の部分（第１流体案内流路１９ａの第１流体案内壁１８ａ）は、その口径が下方側に行くほど小さくなっており、トイ１５よりも下側に連続して設けられた下側の部分（第２流体案内流路１９ｂの第２流体案内壁１８ｂ）は、その口径が下方側に行くほど大きくなっている。つまり、本実施の形態の流体案内流路１９は、トイ１５の底部に対応する位置（第１流体案内壁１８ａと第２流体案内壁１８ｂとの接続部分）で流路が絞られた形状（ベンチュリー形状）となっている。

次に、本実施の形態の回収ホッパー１を用いた廃液分別方法について説明する。

まず、図示しない塗装ロボットを駆動することにより、回転霧化式塗装機２を回収ホッパー１の上部に移動させ、回収ホッパー１上部の挿入口１２に回転霧化頭４を挿入する。

回転霧化式塗装機２において前回の塗装に使用した塗料が溶剤型塗料である場合、シェーピングエアＡ１を噴射させない状態で洗浄を行い、その洗浄廃液を回収ホッパー１で回収する（液体回収ステップ）。具体的には、図２に示されるように、シェーピングエアＡ１を噴射させない状態で回転霧化頭４を回転させ、その状態で塗料供給経路５に洗浄エアと溶剤型塗料用洗浄液とを交互に供給する。このとき、溶剤型塗料やその洗浄液を含む洗浄廃液は、回転霧化頭４を回転させることによって生じる遠心力によって外周側に飛散し、ホッパー本体１１の側壁に設けられたトイ１５で回収される。ここで、洗浄廃液は、回転霧化頭４から噴霧される際にミスト状になるが、ホッパー本体１１の側壁にたたき付けられることにより、液体状に凝集されてトイ１５で効率よく回収される。またこのとき、挿入口１２と回転霧化式塗装機２との隙間には、エア噴射ノズル１４からエアＡ２が吹き付けられる。これにより、挿入口１２と回転霧化式塗装機２との隙間を介した塗料ミストの漏れが防止される。

さらに、トイ１５内においては、外側の側壁に沿って流れ込むとともに内側の側壁で吹き上がるような気流Ａ３（自然流）が生じるが、その内側の側壁（第１流体案内壁１８ａ）は、トイ１５側に傾斜した形状となっているので、洗浄廃液がより確実に回収される。そして、トイ１５で回収された洗浄廃液は、ドレイン配管１６を介して図示しない再生装置側に送られて再利用可能な状態に再生される。

回転霧化式塗装機２において前回の塗装に使用した塗料が水性塗料である場合、シェーピングエアＡ１を噴射させた状態で洗浄を行い、その洗浄廃液を回収ホッパー１の排出口１７から排出する（液体排出ステップ）。具体的には、図３に示されるように、シェーピングエアＡ１を噴射させた状態で回転霧化頭４を回転させ、その状態で塗料供給経路５に洗浄エアと水性塗料用洗浄液とを交互に供給する。このとき、水性塗料やその洗浄液を含む洗浄廃液は、回転霧化頭４から噴霧され、シェーピングエアＡ１の風圧によって排出口１７の方向に飛ばされ排出される。ここで、トイ１５と排出口１７を隔てる流体案内壁１８は、上部の口径が広がっているので、回転霧化頭４から噴霧された洗浄廃液が流体案内流路１９内に確実に案内される。また、流体案内流路１９は、トイ１５の底部に対応する位置で流路が絞られたベンチュリー形状となっているので、ベンチュリー効果によってその流路内を洗浄廃液が効率よく案内されて排出口１７から確実に排出される。またこのとき、エア噴射ノズル１４からのエアＡ２の供給は停止されているが、挿入口１２と回転霧化式塗装機２との隙間には、シェーピングエアＡ１の供給によって下側に向けた気流Ａ４（自然流）が生じるため、その隙間から塗料ミストが漏れることはない。さらに、トイ１５側から流体案内流路１９内に入り込む気流Ａ５（自然流）が発生し、流体案内流路１９内に洗浄廃液が確実に案内され排出口１７から排出される。

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施の形態の回収ホッパー１では、ホッパー本体１１の側壁に溶剤型塗料の洗浄廃液（第１の流体）を回収するトイ１５が設けられており、ホッパー本体１１の底部かつ挿入口１２の直下となる位置に水性塗料の洗浄廃液（第２の流体）を排出する排出口１７が設けられている。そして、溶剤型塗料の洗浄時には、シェーピングエアＡ１を回転霧化式塗装機２から噴射させない状態で回転霧化頭４を回転させることで、遠心力によって溶剤型塗料の洗浄廃液がトイ１５の方向に飛ばされる。そして、その洗浄廃液は、ホッパー本体１１の側壁にたたき付けられることにより、液体状に凝集されてトイ１５で効率よく回収される。一方、水性塗料の洗浄時には、シェーピングエアＡ１を回転霧化式塗装機２から噴射させた状態で回転霧化頭４を回転させることで、シェーピングエアＡ１の風圧によって水性塗料の洗浄廃液が排出口１７の方向に飛ばされてその排出口１７から排出される。このようにすれば、各洗浄廃液を確実に分別することができ、溶剤型塗料及び溶剤型塗料用洗浄液を効率よく回収して再利用することができる。

（２）本実施の形態の回収ホッパー１では、トイ１５の側壁を構成する第１流体案内壁１８ａは、その口径が下側に行くほど小さくなっているので、水性塗料の洗浄廃液を第１流体案内流路１９ａ内に確実に案内して排出口１７から排出することができる。また、第１流体案内壁１８ａはトイ１５側に傾斜した形状となっているので、その案内壁が垂直に設けられる場合と比較して、気流Ａ３の吹き上がりを防止することができ、洗浄廃液の回収効率を高めることができる。

（３）本実施の形態の回収ホッパー１では、第１流体案内流路１９ａの下方側に連続して設けられた第２流体案内流路１９ｂの第２流体案内壁１８ｂは、その口径が下方側に行くほど大きくなっている。この場合、第１流体案内壁１８ａと第２流体案内壁１８ｂとの接続部分（トイ１５の底部に対応する部分）は、流路が絞られたベンチュリー形状となるので、ベンチュリー効果によって流体案内流路１９内を洗浄廃液がスムーズに流れ、排出口１７からその洗浄廃液を効率よく排出することができる。

（４）本実施の形態の回収ホッパー１では、流体回収部としてのトイ１５がホッパー本体１１の側壁に設けられているので、液体回収部をホッパー本体１１の底部に設ける場合と比較して、装置サイズをコンパクトにすることができる。またこの場合、回転霧化頭４とホッパー本体１１の側壁との距離は比較的に短くなるため、回転霧化頭４から噴霧されたミスト状の洗浄廃液をその側壁に確実にたたき付けることができ、洗浄廃液の回収効率を高めることができる。

（５）本実施の形態の回収ホッパー１では、挿入口１２の上方にエア噴射ノズル１４が設けられており、このエア噴射ノズル１４から挿入口１２に向けてエアＡ２を吹き付けることで、挿入口１２と回転霧化式塗装機２との隙間を介した塗料ミストの漏れを確実に防止することができる。

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施の形態では、ホッパー本体１１において挿入口１２の上方にエア噴射ノズル１４を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、塗装機２の形状によっては、その塗装機２と挿入口１２の隙間を介したエアの噴き上がりが起きない場合もあるので、その場合には、エア噴射ノズル１４を省略してもよい。

・上記実施の形態の回収ホッパー１では、溶剤型塗料の洗浄廃液と水性塗料の洗浄廃液とで分別して回収するものであったが、これ以外に、塗料の色（濃い色や薄い色）で洗浄廃液を分別して回収するように構成してもよい。勿論、メタリック系の塗料とソリッド系の塗料とで分別したり、クリア塗料とそれ以外の塗料とで分別したりしてもよい。

・上記実施の形態の回収ホッパー１では、ホッパー本体１１の排出口１７から排出された洗浄廃液をそのまま廃棄するよう構成したが、これに限定されるものではない。例えば、回収ホッパー１の下方に回収部材を設け、排出口１７から排出された洗浄廃液をその回収部材で回収するよう構成してもよい。

・上記実施の形態の回収ホッパー１において、ホッパー本体１１の側壁の内面側にて、複数段のトイ１５を設け、各段のトイ１５にて異なる種類の洗浄廃液を回収するよう構成してもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）請求項４において、前記流体回収ステップは、溶剤型塗料を用いて塗装した後に行うステップであり、前記流体排出ステップは、水性塗料を用いて塗装した後に行うステップであることを特徴とする廃液分別方法。

（２）請求項４において、前記流体受入部の上方には、エア供給手段が設けられており、前記流体回収ステップにおいて、前記流体受入部を介した塗料ミストの漏れを防止するために、前記エア供給手段が流体受入部に向けてエアを吹き付けることを特徴とする廃液分別方法。

本発明を具体化した一実施の形態の回収ホッパーを示す断面図。 溶剤型塗料洗浄時の状態を示す回収ホッパーの断面図。 水性塗料洗浄時の状態を示す回収ホッパーの断面図。

符号の説明

１…廃液分別装置としての回収ホッパー
２…回転霧化式塗装機
４…回転霧化頭
１１…装置本体としてのホッパー本体
１２…流体受入部としての挿入口
１５…流体回収部としてのトイ
１７…流体排出部としての排出口
１８ａ…第１流体案内壁
１８ｂ…第２流体案内壁
１９ａ…第１流体案内流路
１９ｂ…第２流体案内流路
Ａ１…シェーピングエア

Claims (4)

1. 回転霧化頭を回転させることで生じる遠心力によって塗料を霧化して噴霧する回転霧化式塗装機を洗浄するために用いられ、その洗浄廃液を分別して回収するための廃液分別装置であって、
   筒状をなす装置本体の上部に設けられ、前記回転霧化頭から吐出された塗料や洗浄液を含む複数種類の流体を受け入れる流体受入部と、
   前記装置本体の側壁の内面側に設けられ、第１の流体を回収する流体回収部と、
   前記装置本体の底部かつ前記流体受入部の直下に設けられ、前記第１の流体とは異なる第２の流体を排出する流体排出部と、
   前記流体回収部と前記流体排出部とを隔てるとともに前記第２の流体を前記流体排出部に案内する第１流体案内壁を有する第１流体案内流路と
   を備え、前記第１流体案内壁の口径が下方側に行くほど小さくなっていることを特徴とする廃液分別装置。
2. 前記第２の流体を前記流体排出部に案内する第２流体案内壁を有し、前記第１流体案内流路の下方側に連続して設けられた第２流体案内流路を備えるとともに、前記第２流体案内壁の口径が下方側に行くほど大きくなっていることを特徴とする請求項１に記載の廃液分別装置。
3. 前記第１の流体は、溶剤型塗料及び溶剤型塗料用洗浄液の少なくとも一方を含む流体であり、前記第２の流体は、水性塗料及び水性塗料用洗浄液の少なくとも一方を含む流体であることを特徴とする請求項１または２に記載の廃液分別装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の廃液分別装置を用いて、前記回転霧化式塗装機の洗浄廃液を分別して回収する廃液分別方法であって、
   前記回転霧化頭の径方向への流体拡散を防止するためのシェーピングエアを前記回転霧化式塗装機から噴射させない状態で前記回転霧化頭を回転させ、前記回転霧化頭から噴霧された前記第１の流体を遠心力によって前記流体回収部の方向に飛ばして回収する流体回収ステップと、
   前記シェーピングエアを前記回転霧化式塗装機から噴射させた状態で前記回転霧化頭を回転させ、前記回転霧化頭から噴霧された前記第２の流体を前記シェーピングエアの風圧によって前記流体排出部の方向に飛ばして排出する流体排出ステップと
   を含むことを特徴とする廃液分別方法。
   

Images