JP5913713B1

JP5913713B1 - 塗装装置

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Publication number: JP5913713B1
Application number: JP2015198278A
Authority: JP
Inventors: 貴樹那須; 康宏小松; 慎吾田中
Original assignee: Showa Denko Gas Products Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Gas Products Co Ltd
Priority date: 2015-10-06
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2035-10-06
Also published as: JP2017070888A

Abstract

【課題】二酸化炭素を混合器に定量的に供給できると共に、装置全体の小型化とローコスト化を実現できる塗装装置を提供すること。【解決手段】エアー供給ラインと、このエアー供給ラインから供給されるエアーを駆動源とする駆動ポンプと、この駆動ポンプと塗料供給源とを含み混合器に塗料を供給する塗料供給ラインと、一方、二酸化炭素供給源を有し、前記混合器に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給ラインと、前記塗料供給ライン及び二酸化炭素供給ラインに接続し、前記塗料と前記二酸化炭素の両方の成分を混合して被覆材組成物を生成する前記混合器と、この混合器に接続し、かつ前記被覆材組成物を噴射する噴射手段を備える塗装装置であって、前記二酸化炭素供給ラインには、前記二酸化炭素供給源から供給された気体の二酸化炭素を液化させる液化器を備える液化ラインが設けられていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、動産又は不動産の如何を問わず、噴射手段（噴射ガン）を操作して物の表面に被覆材組成物を塗布する塗装装置に関する。

特許文献１には、「有機溶剤系の噴霧塗装において用いられる希釈溶剤（シンナー）を、二酸化炭素で一部又は全部を代替する二酸化炭素塗装において、塗料供給ラインとして、塗料を貯蔵するタンク、該タンクから供給される塗料を所定の圧力まで加圧する塗料高圧ポンプ、該塗料高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を塗料タンクへ返送させる塗料１次圧調整弁、を有し、二酸化炭素供給ラインとして、液体二酸化炭素を貯蔵するタンク、該液体二酸化炭素を所定温度まで冷却する冷却器、該冷却器から供給される液体二酸化炭素を所定の圧力まで加圧する液体二酸化炭素高圧ポンプ、該液体二酸化炭素高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を同ポンプのサクションに返送させる液体二酸化炭素１次圧調整弁、を有し、塗料／二酸化炭素混合物ラインとして、上記塗料供給ラインから供給される加圧された塗料、上記二酸化炭素供給ラインから供給される加圧された二酸化炭素とを混合する混合器、及び該混合器から供給される混合後の塗料／二酸化炭素加圧混合物を大気圧下の塗装対象物へ噴霧する噴霧ガン、を有することを特徴とする二酸化炭素を用いた塗装装置」が開示されている。

上記特許文献１の公知発明１は、液体二酸化炭素をボンベ等の二酸化炭素供給源から抽出し、液体のまま混合器に供給して塗料と混合し、噴霧する塗装装置であり、液体取り出し用二酸化炭素ボンベが必要となり、ボンベから液体用加圧ポンプまで液体二酸化炭素を安定して供給するために、蒸発防止のための冷却器等が必要になり、設備の小型化やローコスト化が困難であるという問題があった。

さらに、液体取り出し用二酸化炭素ボンベは気体取り出し用二酸化炭素ボンベと比較すると、供給可能量まで二酸化炭素を取り出した後のボンベ内残量が多く残ると共に、残量管理にロードセル等を用いる必要があり、その分コストが向上してしまうという問題があった。

なお、特許文献２乃至４に記載されている公知発明も液体二酸化炭素を二酸化炭素供給源から抽出し液体のまま状態変化をさせずに用いるものであって、気体の二酸化炭素を抽出した後、液化させて用いた塗装装置は記載されていない。

特開２０１０−２３４３４８号公報特開２０１０−２３４３４９号公報特開２０１２−８６１５０号公報特開２０１２−８６１５１号公報

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、二酸化炭素を混合器に定量の状態を保ったまま連続的に供給できると共に、装置全体の小型化とローコスト化を実現できる塗装装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の塗装装置は、エアー供給ラインと、このエアー供給ラインから供給されるエアーを駆動源とする駆動ポンプと、この駆動ポンプと塗料供給源とを含み混合器に塗料を供給する塗料供給ラインと、一方、二酸化炭素供給源を有し、前記混合器に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給ラインと、前記塗料供給ライン及び二酸化炭素供給ラインに接続し、前記塗料と前記二酸化炭素の両方の成分を混合して被覆材組成物を生成する前記混合器と、この混合器に接続し、かつ前記被覆材組成物を噴射する噴射手段と、前記エアー供給ラインに設けられ、前記エアー供給ラインを流れるエアーの変動を検知する検知手段と、前記二酸化炭素供給ラインに設けられた仕切弁とを備える塗装装置であって、前記二酸化炭素供給ラインには、前記二酸化炭素供給源から供給された気体の二酸化炭素を液化させる液化器を備える液化ラインが設けられ、前記検知手段に接続する制御部は、前記検知手段の検出信号に基づき前記仕切弁の開閉を制御することを特徴とする。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
（１）請求項１に記載の発明においては、気体の状態で二酸化炭素を二酸化炭素供給源から取り出すので、二酸化炭素を取り出した後のボンベ内残量を低減することができる。
（２）二酸化炭素供給源から液化器まで二酸化炭素を液体の状態に維持する必要がないため、二酸化炭素供給源から液化器までの二酸化炭素供給ラインを冷却等する必要がなく、装置の小型化やローコスト化を実現することができる。
（３）請求項２に記載の発明も前記（１）〜（２）と同様な効果が得られるとともに、検知手段により噴射手段のＯＮ／ＯＦＦを行うことができる。
（４）請求項３に記載の発明も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られるとともに、検知手段の配設箇所が、いわゆる塗装供給ラインではなく、エアー供給ラインなので、検知手段の存在により、塗装供給ラインの圧力が損失しないと共に、装置の小型化やローコスト化を実現することができる。
（５）請求項４に記載の発明も前記（１）〜（４）と同様な効果が得られるとともに、複数の可搬ボンベから気体として二酸化炭素を供給するので、ロードセル等を用いて重量で可搬ボンベの内容量を管理する必要がなく、塗装装置全体の小型化とローコスト化を実現することができる。
（６）請求項５に記載の発明も前記（１）〜（４）と同様な効果が得られる。

図１乃至図３は本発明の第１の実施形態を示す説明図である。
図４乃至図７は本発明の異なる実施形態を示す説明図であって、図４及び図５は本発明の第２の実施形態、図６は本発明の第３の実施形態を示すものである。
概略説明図。エアー供給エアーラインの概略説明図。流体希釈剤供給ラインの概略説明図。概略説明図。流体希釈剤供給ラインの概略説明図。概略説明図。

以下、図面に示す本発明を実施するための形態により、本発明を詳細に説明する。

図１ないし図３に示す本発明を実施するための第１の形態において、１は本発明の塗装装置で、この塗装装置１は、動産又は不動産の如何を問わず、また金属製・合成樹脂製・コンクリート製かを問わず、ロボット、各種の機械やその部品、電気器具やその部品、建物の壁面等の表面に被覆材組成物を塗布するものであり、塗装装置１は、好ましくは非防爆エリアＡと防爆エリアＢの区別がある塗装工場内に配設される。

この塗装装置１は、エアー供給ライン２と、このエアー供給ライン２から供給されるエアーを駆動源とする駆動ポンプ３と、この駆動ポンプ３と塗料供給源４とを含み混合器５に塗料６を供給する塗料供給ライン７と、一方、二酸化炭素供給源８を有し、前記混合器５に二酸化炭素９を供給する二酸化炭素供給ライン１０と、前記塗料供給ライン７及び二酸化炭素供給ライン１０に接続し、前記塗料６と前記二酸化炭素９の両方の成分を混合して被覆材組成物１１を生成する前記混合器５と、この混合器５に接続し、かつ前記被覆材組成物１１を噴射する噴射手段１２（例えば手動で噴射させる噴射ガン）とで構成されている。

前記駆動ポンプ３は、駆動用エアーで起動するものを採用しており、この駆動ポンプ３には塗料接続ライン（管）１３を介して単数又は複数の塗料供給源４が接続している。
したがって、駆動ポンプ３が駆動用エアーで起動すると、その吸引口から前記塗料供給源４の塗料６を吸い込む一方、その吐出口から塗料６を圧送する。それ故に、駆動ポンプ３は塗料６を吸引し、かつ吐出する塗料高圧ポンプである。また塗装供給ライン７は、塗料供給源４と塗料接続ライン１３と前記塗料用駆動ポンプ３と塗料吐出ライン１４とで構成されており、塗料吐出ライン１４は、塗料用駆動ポンプ３と混合器（混合部）５とを接続し、この塗料吐出ライン１４は塗料用駆動ポンプ３から圧送される塗料を混合器５に供給する。

なお、塗料用駆動ポンプ３の一例としては、旭サナック株式会社製の空気圧式プランジャーポンプの、ＳＰ１０２１、ＳＰ１６２８、ＳＰ１６３６、ＳＰ１８４４、ＳＰ１８５４（Ｚ）、ＳＰ１８７８、ＳＰ２５４４、ＳＰ２５５４（Ｚ）、ＳＰ２５７８等を適宜に用いることができる。
混合器５の機能について説明する。ところで、混合器５の詳細構造は、好ましくは流路径を考慮して適宜なマイクロ混合器が使用される。マイクロ混合器の種類や構造は周知事項（例えば特開２０１０−２３４３４８号公報の段落００３１〜段落００３３、）なので割愛する。

この混合器５は、逆止弁１５を有する二酸化炭素吐出ライン１６及び逆止弁１７を有する塗料吐出ライン１４の下流に配設され、前述した塗料用駆動ポンプ３から塗料吐出ライン１４を介して取得した塗料６と前記二酸化炭素吐出ライン１６から取得した二酸化炭素９との両方の成分を混合して被覆材組成物１１を生成する。混合器に供給される二酸化炭素性状は特に限定するものではなく、液体であってもその他の性状であってもよい。
また前述した噴射手段１２は、市販されている噴射ガン１２が用いられ、該噴射ガン１２は前記混合器５と噴射ホース１８を介して接続し、かつ混合器５で生成した被覆材組成物を大気圧下の塗装対象物１９に噴射する。

二酸化炭素用供給源８は、二酸化炭素接続ライン（管）２０が接続されており、本実施形態では、複数の可搬ボンベ２１が圧力検知器２２を介してボンベライン切替機構２３に接続し、該ボンベライン切替機構２３が前記二酸化炭素接続ライン２０に接続されている。ボンベライン切替機構２３では、圧力検知器２２で検知された可搬ボンベ２１の圧力を検知し、検知された圧力が所定圧力以下になった場合に、その所定圧力以下になった可搬ボンベ２１の接続ライン２４を閉じ、他の可搬ボンベ２１の接続ライン２４を開にし、定量の状態を保ったまま連続的に二酸化炭素９を供給できる。

なお、本発明では、気体状の二酸化炭素９をボンベから取り出し液化し、液体状の二酸化炭素として用いているので、圧力を検知して二酸化炭素を供給する可搬ボンベ２１を切り替えるため、ロードセル等の機器で可搬ボンベ２１の重量を検知し、残量管理をする必要がなく、設備全体の小型化やローコスト化を実現している。この可搬ボンベ２１は、一般的に内容量３．４Ｌから４７Ｌ程度のボンベが用いられるが、本実施形態では４０Ｌのボンベを複数用いている。

また、液体二酸化炭素を供給する場合には、ボンベにサイフォン管を設けて液状の二酸化炭素を吐出させるが、サイフォン管の長さにはバラツキがあり、安定的に二酸化炭素を供給する場合には、ある程度ボンベ内残量が残っている時点で二酸化炭素を供給するボンベを切り替えなければならない。これに対して、本発明のように気体で二酸化炭素を供給する場合、圧力管理によって二酸化炭素を供給する可搬ボンベを切り替えることができるので、ボンベ内残量を低減することができる。

前記二酸化炭素供給ライン１０には、二酸化炭素供給源８から供給された気体の二酸化炭素を液化させる液化器２５を備える液化ライン２６が設けられている。

該液化ライン２６は、気体の二酸化炭素９を冷却し液化する液化器２５と、該液化器２５の下流側に設けられた液体二酸化炭素用ポンプ２７と、該液体二酸化炭素用ポンプの下流側に設けられ、必要に応じて前記液化器２５側へ二酸化炭素９を循環させる予冷ライン２８とで構成されている。

また、二酸化炭素供給ライン１０の下流側（液化ライン２６の下流側）には、仕切弁２９及び圧力調整弁３０が設けられており、該仕切弁２９には後述する制御部３１により開閉操作がなされる。

前記エアー供給ライン２には、検知手段３２が設けられており、この検知手段３２は、エアー供給ライン２に流れる駆動用エアーの量が変動を検知する。すなわち、前記噴射手段１２の噴射が停止した時、エアーで駆動する駆動ポンプ（実施形態では塗料高圧ポンプ）３に所定圧以上の圧力がかかり、該駆動ポンプ３は自動的に停止すると、この変動を検知する。前記検知手段３２は、例えばエアーの流れや量を検出する流量センサーであり、前記エアー供給ライン２を流れる駆動用エアーの量の増減を常に測っている。したがって、エアー式の駆動ポンプ３が起動すると、圧力媒体としての駆動用エアーの量は所定量或いは所要量まで増加し、一方、該駆動ポンプ２が停止すると、駆動用エアーの量は減少する。

前記検知手段３２からの有線又は無線で検出信号を取得する制御部３１は、いわば駆動用エアーの量の変動（流体の減少や増加、流体の停止等）を監視する監視手段であることから、前記制御部３１は前記検知手段３２から前記エアー供給ライン２の流量（例えば記憶部３３の閾値を基準にして流量が増減する、流体が停止等）が変動した検出信号、又は駆動ポンプにかかる所定圧以上の検出圧力信号のいずれかを取得すると、二酸化炭素供給源８と接続する二酸化炭素供給ライン１０の仕切弁２９の「開」・「閉」の状態を直ちに制御する。

特に詳細は図示しないが、前記制御部３１は、プログラムを格納する記憶部３３を有している。記憶部３３は塗装装置１の全体的な制御や各種演算を実行するプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭを内蔵する。ＲＯＭには実行される制御や演算のためのプログラムや各種パラメータ、流量センサーの検知信号、駆動ポンプの検出圧力信号等とそれぞれ比較するための閾値などの情報及びソフトウェアが格納されており、プロセッサはこのＲＯＭから情報及びソフトウェアを読み込み、命令文を解釈し、ＲＡＭのメモリ空間を用いて命令を実行する。実施形態では、後述する第１の制御用エアーライン３４に制御用エアーを供給するエアー切替弁３５に切替指令を送る。エアー切替弁３５が切り替わると、第１の制御用エアーライン３４に制御用エアーが供給され、このエアーにより仕切弁２９が加圧されて「開」の状態となり、二酸化炭素供給ライン１０を流れる二酸化炭素９は逆止弁１５を通過して混合器５へと流れる。一方、エアー切替弁３５が切り替わり制御用エアーが供給されない状態となると、仕切弁２９が「閉」の状態となる。

なお本実施形態は、塗装装置１は非防爆エリアＡと防爆エリアＢの区別がある塗装工場に用いられるため、防爆対策として、圧縮空気、つまり、駆動用エアーを駆動源とし、該駆動源により駆動ポンプ３が起動する。また、前記仕切弁２９もエアーにより「開」・「閉」する物が用いられ、この仕切弁２９を制御するための検知手段３２や制御部３１、記憶部３３、制御用エアーライン３４、エアー切替弁３５等は非防爆エリアＡに設置されている。

また、複数の可搬ボンベ２１が圧力検知器２２を介してボンベライン切替機構２３に接続しているが、可搬ボンベ２１を１本のみ用いて塗装可能な場合には、ボンベライン切替機構２３を用いなくてもよい。

[発明を実施するための異なる形態]
次に、図４乃至図７に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図４及び図５に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、１ｍ３以上の容量を要する据置型タンク３６に充填された液体二酸化炭素を、蒸発器３７を用いて気化させ、タンク設置場所から塗装装置の設置場所まで移送し、この蒸発器３７で気化させた気体の二酸化炭素９を液化ライン２６で再度液化させ、この液化させた液体の二酸化炭素９を供給する二酸化炭素供給源８Ａを用いた二酸化炭素供給ライン１０Ａにした点で、このような塗装装置１Ａにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

図６に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、噴射手段１２に塗装対象物１９を検知する検知手段３２Ａを設け、該検知手段３２Ａが塗装対象物１９を検知した場合のみ前記仕切弁２９を開状態とするように前記制御部３１で制御する点で、このような塗装装置１Ｂにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

付言すると、このように噴射手段１２（例えば自動開閉式噴射ガン）に塗装対象物１９を検知する検知手段３２Ａを設けることにより、例えば搬送コンベアで流れてくる塗装対象物１９をロボット等を用いてで噴射手段１２を操作し、塗装する場合、流れてきた塗装対象物１９を検知手段３２Ａ（例えば赤外線センサー）で検知して塗装することにより、塗装対象物１９が噴射手段１２の前にあるときにだけ塗料を噴射することができる。この場合であっても制御部３５等は非防爆エリアに設けることが望ましい。

なお、本発明の実施の形態においては、エアー供給ライン又は噴射手段に検知手段を備えているものについて説明したが、本発明はこれに限られず、塗料吐出ラインに検知手段としての流量センサーを備えて流量の変化を検知してもよいし、噴射手段に検知手段としてのリミットスイッチ等を設けて、噴射手段のトリガーを握っている状態を検知し、仕切弁等を操作するように制御してもよく、その他上位の制御機器（生産ラインの制御コンピューター等）からの出力信号を検知し、仕切弁等を操作するように制御してもよい。
また、制御部としては、制御プログラムを記憶部に記憶し、そのプログラムに基づいて仕切弁を制御する制御部であってもよいし、リレー回路等を用いた（記憶部等を有しない）制御部としてもよい。

本発明は塗装装置を製造する産業で利用される。

１、１Ａ、１Ｂ：塗装装置、２：エアー供給ライン、
３：塗料用駆動ポンプ、４：塗料供給源、
５：混合器、６：塗料、
７：塗料供給ライン、８、８Ａ：二酸化炭素供給源、
９：二酸化炭素、１０、１０Ａ：二酸化炭素供給ライン、
１１：被覆材組成物、１２：噴射手段、
１３：塗料接続ライン、１４：塗料吐出ライン、
１５：逆止弁、１６：二酸化炭素吐出ライン、
１７：逆止弁、１８：噴射ホース、
１９：塗装対象物、２０：二酸化炭素接続ライン、
２１：可搬ボンベ、２２：圧力検知器、
２３：ボンベライン切替機構、２４：接続ライン、
２５：液化器、２６：液化ライン、
２７：液体二酸化炭素用ポンプ、２８：予冷ライン、
２９：仕切弁、３０：圧力調整弁、
３１：制御部、３２、３２Ａ：検知手段、
３３：記憶部、３４：制御用エアーライン、
３５：エアー切替弁、３６：据置型タンク、
３７：蒸発器。

Claims

エアー供給ラインと、このエアー供給ラインから供給されるエアーを駆動源とする駆動ポンプと、この駆動ポンプと塗料供給源とを含み混合器に塗料を供給する塗料供給ラインと、一方、二酸化炭素供給源を有し、前記混合器に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給ラインと、前記塗料供給ライン及び二酸化炭素供給ラインに接続し、前記塗料と前記二酸化炭素の両方の成分を混合して被覆材組成物を生成する前記混合器と、この混合器に接続し、かつ前記被覆材組成物を噴射する噴射手段と、前記エアー供給ラインに設けられ、前記エアー供給ラインを流れるエアーの変動を検知する検知手段と、前記二酸化炭素供給ラインに設けられた仕切弁とを備える塗装装置であって、前記二酸化炭素供給ラインには、前記二酸化炭素供給源から供給された気体の二酸化炭素を液化させる液化器を備える液化ラインが設けられ、前記検知手段に接続する制御部は、前記検知手段の検出信号に基づき前記仕切弁の開閉を制御することを特徴とする塗装装置。
前記二酸化炭素供給源は、二酸化炭素が充填された複数の可搬ボンベを、ボンベ切り替え機構を介して接続し、気体の二酸化炭素を供給できるものであることを特徴とする請求項１に記載の塗装装置。
前記二酸化炭素供給源は、１ｍ^３以上の容量を要する据置型タンクに充填された二酸化炭素を、蒸発器を介し蒸発させ、気体の二酸化炭素として供給できるものであることを特徴とする請求項１に記載の塗装装置。