JP5979732B2 - 塗料循環システム - Google Patents

Description

本発明は、塗料タンクから塗装手段に塗料を供給する塗料循環システムに関する。

従来から、塗料循環システムにおいて、配管内で生じる塗料の沈降を防止するために、塗装装置（塗装手段）が動作していないときでも、塗料を循環させる方法が知られている。この種の塗料を循環させる塗料循環システムを開示するものとして例えば特許文献１がある。特許文献１は、メイン循環ループと、該メイン循環ループから分岐し、適用装置に至る間の複数のドロップとを備えた流体循環システムに関するものであり、ドロップに取り付けられたステーションポンプによって適用装置側に送られた流体をメイン循環ループに戻す構成が開示されている。

特開平９−２９４９５３号公報

塗装装置と塗料タンクを個別に接続するサードラインを設け、塗装装置が動作していないときはサードラインを通じて塗料タンクに戻すことで塗料を循環させる方法もある。しかし、このようなサードラインは、最も上流側にある塗料タンクと最も下流側にある塗装装置を配管によって接続する必要があるため、配管を取り回すための構成が大掛かりなものとなってしまう。この点、特許文献１に開示される構成は、サードラインを設ける必要がないものの、塗料タンクから塗装装置に塗料を供給するための供給ポンプとは別に電磁式シャトルバルブ等の駆動手段を塗装装置側に設ける必要がある。塗装装置側に駆動手段を設けた場合、当該駆動手段を制御するための構成等も必要になるため、装置構成の複雑化を招き、十分なコスト低減が難しい。このように、従来の塗料循環システムには、低コスト化及び装置の省スペース化という観点から改善の余地があった。

本発明は、塗料の沈降を効率的かつ適切に防止できると共に、装置構成の低コスト化及び省スペース化を実現できる塗料循環システムを提供することを目的とする。

本発明は、塗料タンク（例えば、後述の塗料タンク１２）から塗装手段（例えば、後述の塗装装置２０）に塗料を供給する塗料循環システム（例えば、後述の塗料循環システム１）であって、前記塗料タンクから前記塗料が供給されるループ状のメインライン（例えば、後述のメインライン１１）と、前記メインラインから分岐し、前記塗装手段に接続される分岐ライン（例えば、後述の分岐ライン１５）と、前記メインラインに供給される前記塗料を前記塗装手段側に圧送する供給ポンプ（例えば、後述の供給ポンプ１３）と、前記供給ポンプにより圧送される前記塗料の圧力が所定圧力よりも高い高圧状態では前記塗料の圧力で蓄圧され、前記所定圧力よりも前記塗料の圧力が低くなる低圧状態では前記分岐ラインの内部の前記塗料に圧力を加える与圧手段（例えば、後述の与圧装置３０）と、を備え、前記高圧状態と前記低圧状態が生じるように前記供給ポンプを駆動し、前記低圧状態での圧力差を利用して前記分岐ラインの内部の前記塗料を前記塗装手段側から前記メインライン側に送る流動を生じさせて前記塗料の沈降を防止することを特徴とする塗料循環システムに関する。

これにより、メインラインの内部と分岐ラインの内部との圧力差を利用して分岐ラインの塗料をメインライン側に逆流させることができるので、滞留によって生じる塗料の沈降を効果的に防止できる。また、塗料タンクの塗料を塗装手段側に送る供給ポンプの駆動によって塗料の沈降が防止されるので、塗料を塗料タンクに戻すために塗装手段から塗料タンクを接続するような大掛かりな配管や塗装手段側で塗料を循環させるための駆動手段を制御する構成等を別途備える必要がなく、塗料の沈降を防止できる塗料循環システムの低コスト化及び省スペース化を実現できる。

前記与圧手段は、内部に中空部分を有する本体部（例えば、後述の本体部３１）と、前記本体部の内部を摺動するピストン部（例えば、後述のピストン部３２）と、前記本体部の内部における前記ピストン部の軸方向の一側に配置され、前記分岐ラインに連通する貯留室（例えば、後述の貯留室３６）と、前記本体部の内部における前記ピストン部の軸方向の他側に配置され、気体が充填される蓄圧室（例えば、後述の蓄圧室３７）と、前記蓄圧室の圧力を前記所定圧力に調整する圧力調整部（例えば、後述の圧力調整弁３３）と、を有することが好ましい。

これにより、圧力調整部によって蓄圧室の内部が所定圧力に維持されるので、ピストン部を介して分岐ラインを流れる塗料に所定圧力を付与し続けることができ、塗料の沈降を防止する装置構成をシンプルに構成できる。また、ピストン式に構成されるので、分岐ラインの長さ等に応じて本体部の必要容積を適切かつ簡単に設定できるので、種々の塗料循環システムに塗料の沈降を防止するための適切な構成を容易に適用できる。

前記所定圧力より高い前記高圧状態と前記所定圧力より低い前記低圧状態との間で前記メインラインの内部の圧力が所定時間間隔で変化するように前記供給ポンプを駆動することが好ましい。

これにより、塗料が塗装手段側に流れる動きと、その流れに逆流する動きと、が繰り返されることになるので、滞留によって生じる塗料の沈降をより効果的に防止できる。また、塗装手段が動作していない状態でも高い圧力で供給ポンプが連続的に駆動される構成に比べ、低い圧力で供給ポンプを駆動する時間が長くなるので、全体として供給ポンプを駆動するためのエネルギー消費を抑制できる。

前記与圧手段は、前記分岐ラインにおける前記塗装手段の近傍で連通接続されることが好ましい。

これにより、与圧手段が分岐ラインのメインライン側に接続される構成に比べ、分岐ラインにおける塗料が逆流する部分を長くすることができ、塗料の沈降をより効果的に防止できる。

前記塗料循環システムは、前記分岐ラインにおける前記与圧手段が接続される部分よりも前記塗装手段側に一側の端部が接続されると共に、他側の端部が前記与圧手段が接続される部分よりも前記メインライン側に接続されるバイパスライン（例えば、後述のバイパスライン２４０、バイパスライン３４０）と、前記分岐ラインにおける前記塗装手段側への一方向の流れを許容すると共に、前記バイパスラインにおける前記メインライン側への一方向の流れを許容する一方向弁手段（例えば、後述の分岐ライン逆止弁２４１及び後述のバイパスライン逆止弁２４２）と、を更に備え、前記低圧状態では、前記バイパスラインを通じて前記塗料を前記塗装手段側から前記メインライン側に送る流動を生じさせることが好ましい。

これにより、バイパスラインを通じてメインライン側に塗料が流れる流動を生じさせることができるので、与圧手段が分岐ラインに連通接続される位置を自由に設定でき、装置構成の自由度を向上させることができる。また、バイパスラインの一側の端部を塗装手段の近傍に接続することにより、与圧手段による逆流発生時に、分岐ラインにおける塗料が流動する部分を長くすることができ、塗料の沈降をより効果的に防止できる。また、一方向弁手段を設けることにより、塗料を塗装手段側に送るときに、バイパスラインへの塗料の流入を防止できる。更に、与圧手段による流動発生時において、バイパスラインを通らず分岐ラインを逆流しようとする流れも防止できるので、バイパスラインを通じてメインライン側に確実に塗料を戻すことができる。

本発明の塗料循環システムによれば、塗料の沈降を効率的かつ適切に防止できると共に、装置構成の低コスト化及び省スペース化を実現できる。

第１実施形態の塗料循環システムを概略的に示す図である。 与圧装置の内部の様子を模式的に示す図である。 与圧装置のピストン部が与圧している状態の塗料循環システムを概略的に示す図である。 供給ポンプの圧力と塗料の流動状態との関係を示すグラフである。 第２実施形態の塗料循環システムを概略的に示す図である。 第３実施形態の塗料循環システムを概略的に示す図である。

以下、本発明の塗料循環システムの好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態の塗料循環システム１を概略的に示す図である。与圧装置３０のピストン部３２が与圧している状態の塗料循環システム１を概略的に示す図である。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

図１に示すように、第１実施形態の塗料循環システム１は、メインライン１１と、塗料タンク１２と、供給ポンプ１３と、メインライン圧力センサ１４と、分岐ライン１５と、分岐ライン圧力センサ１６と、塗装手段としての塗装装置２０と、与圧手段としての与圧装置３０と、制御装置５０と、を備える。

メインライン１１は、塗料が流れる配管であり、環状に構成される。メインライン１１には、塗料タンク１２、供給ポンプ１３及びメインライン圧力センサ１４が配置されている。

塗料タンク１２は、塗料を貯留するためのものであり、この塗料タンク１２に貯留された塗料がメインライン１１及び分岐ライン１５を通じて塗装装置２０に供給される。また、塗料タンク１２からメインライン１１に供給された塗料のうち、分岐ライン１５に流れなかった塗料はメインライン１１を通じて再び塗料タンク１２に戻される。本実施形態では、アルミフレーク等のメタリック顔料を含有するメタリック塗料が自動車上塗り塗料として塗料タンク１２に貯留されている。

供給ポンプ１３は、メインライン１１を流れる塗料を圧送する駆動手段であり、モータの駆動によって塗料を圧送する電動式のポンプである。この供給ポンプ１３によってメインライン１１を流れる塗料に圧力が加えられ、分岐ライン１５を経由して塗装装置２０側に送られる。本実施形態の供給ポンプ１３は、塗料タンク１２の下流側に配置される。また、供給ポンプ１３は、インバータ５１を介して後述の制御装置５０に電気的に接続されており、制御装置５０からの信号に基づいてモータの回転速度が調整可能になっている。制御装置５０は、インバータ５１を介して回転速度を制御することによってメインライン１１の内部に流れる塗料の流動圧力を調整する。

メインライン圧力センサ１４は、メインライン１１の内部の塗料の流動圧力を測定する測定手段である。本実施形態のメインライン圧力センサ１４は、供給ポンプ１３の下流側に配置される。また、メインライン圧力センサ１４は、制御装置５０に電気信号により測定情報を送信可能に接続されている。

分岐ライン１５は、メインライン１１から分岐する配管であり、塗装装置２０に接続される。本実施形態の分岐ライン１５は、メインライン１１におけるメインライン圧力センサ１４と塗料タンク１２との間で分岐している。このように、分岐ライン１５は、その上流側端部がメインライン１１に接続され、その下流側端部が塗装装置２０に接続される。なお、メインライン１１からは、塗装装置２０の台数に応じて複数の分岐ライン１５が分岐し、それぞれの分岐ライン１５には塗装装置２０が接続されているが、図面において、簡略化のため塗装装置２０を１台として図示し、分岐ライン１５についても一部のみを図示している。

分岐ライン圧力センサ１６は、分岐ライン１５の内部の圧力を測定する測定手段である。本実施形態の分岐ライン圧力センサ１６は、分岐ライン１５におけるメインライン１１との接続部分の近傍に配置されている。また、分岐ライン圧力センサ１６は、制御装置５０に電気信号により測定情報を送信可能に接続されている。

次に、塗装装置２０について説明する。塗装装置２０は、自動車のボディ等の塗装対象に塗装を行うための機器である。本実施形態の塗装装置２０は、マニホールド２１と、カラーチェンジバルブ２２と、フラッシャブルギアポンプ２３と、塗装ガン２４と、を備える。

マニホールド２１は、分岐ライン１５が接続されるカラーチェンジバルブ２２を複数接続可能に構成される。マニホールド２１は、フラッシャブルギアポンプ２３を介して塗装ガン２４に接続される。

カラーチェンジバルブ２２は、塗料の色替えを行うためのものである。カラーチェンジバルブ２２には、分岐ライン１５の下流側端部が接続されている。カラーチェンジバルブ２２は、マニホールド２１に複数接続され、色替えに応じて切り替え可能に構成される。また、カラーチェンジバルブ２２，２２ａ，２２ｂのそれぞれには、塗装する色ごとに異なる塗料循環システムの分岐ライン１５ａ，１５ｂがそれぞれ同じ様に接続されている。なお、図面において、カラーチェンジバルブ２２ａ，２２ｂに接続される塗料循環システムの図示は省略している。

フラッシャブルギアポンプ２３は、塗装装置２０に供給された塗料に圧力を付して塗装ガン２４に送り込む供給ポンプである。フラッシャブルギアポンプ２３は、塗装ガン２４に接続されると共にマニホールド２１に接続される。分岐ライン１５から供給された塗料は、カラーチェンジバルブ２２及びマニホールド２１を通じてフラッシャブルギアポンプ２３によって塗装ガン２４に送られる。なお、フラッシャブルギアポンプ２３は、自身を洗浄する洗浄機能を有し、適宜のタイミングで自身の洗浄を行う。

塗装ガン２４は、塗装対象に塗料を吹き付ける静電塗装を行う塗装手段である。塗料タンク１２からメインライン１１及び分岐ライン１５を経て塗装装置２０に供給された塗料は、この塗装ガン２４の噴射によって塗装対象に吹き付けられる。また、塗装ガン２４は、制御装置５０に電気信号により動作情報を送信可能に接続されており、制御装置５０は塗装ガン２４が動作しているか否かを検出可能になっている。

次に、与圧装置３０について説明する。図２は、与圧装置３０の内部の様子を模式的に示す図である。図３は、与圧装置３０のピストン部３２が与圧している状態の塗料循環システム１を概略的に示す図である。与圧装置３０は、メインライン１１及び分岐ライン１５の内部で生じる塗料の沈降を防止するものである。この与圧装置３０と制御装置５０による供給ポンプ１３の駆動制御によって、分岐ライン１５に塗料が供給される方向とは逆方向の流動を発生させることが可能になっている。供給ポンプ１３の駆動制御の詳細については後述する。

図１及び図２に示すように、本実施形態の与圧装置３０は、本体部３１と、ピストン部３２と、圧力調整弁３３と、与圧センサ３４と、与圧ライン３５と、を備える。

本体部３１は、内部に中空部分を有する筒状に形成される。この本体部３１の内部にピストン部３２が支持される。また、本体部３１の内部には、ピストン部３２を挟んで貯留室３６と蓄圧室３７が形成される。貯留室３６は、ピストン部３２の下側（軸方向の一側）に位置する。貯留室３６の下部には、与圧ライン３５が接続される入口ポート３９が形成される。貯留室３６は、入口ポート３９及び与圧ライン３５を介して分岐ライン１５に連通接続されており、分岐ライン１５を流れる塗料が流入可能になっている。一方、蓄圧室３７は、ピストン部３２の上側（軸方向の他側）に位置し、密閉可能に構成されており、その内部には空気が充填される。

ピストン部３２は、本体部３１の内部に摺動可能に支持される。本実施形態のピストン部３２は、貯留室３６側（軸方向一側）は円錐状に形成され、蓄圧室３７側（軸方向の他側）の面には凹部３２ａが形成されている。ピストン部３２の蓄圧室３７側の面に凹部３２ａが形成されることによって、蓄圧室３７の内容積を大きくすることが可能になっている。これにより、装置構成をコンパクトにまとめつつ、十分な蓄圧を行うための容積を確保した与圧装置３０が実現されている。

また、本実施形態のピストン部３２は、その周面にリング状のシールリング３８を取り付けるための複数の溝が形成され、これらの溝にシールリング３８がそれぞれ取り付けられている。ピストン部３２の周面に配置されるシールリング３８によって本体部３１の内壁とピストン部３２が接触する部分が液密構造となり、貯留室３６に流入した塗料が蓄圧室３７側に流れ込まないようになっている。

圧力調整部としての圧力調整弁３３は、蓄圧室３７の内部の圧力を一定の所定圧力に保つレギュレータである。この圧力調整弁３３によって、蓄圧室３７はその内部の圧力が一定に保たれる。本実施形態の圧力調整弁３３は、所定の圧力を超えると蓄圧室３７の内部の空気を外部に排出するリリーフ弁として機能する。

与圧センサ３４は、蓄圧室３７の内部の圧力を測定する測定手段である。与圧センサ３４は、制御装置５０に電気信号により測定情報を送信可能に接続されている。

与圧ライン３５は、与圧装置３０の入口ポート３９と分岐ライン１５を接続する。この与圧ライン３５によって、本体部３１の貯留室３６と分岐ライン１５が連通接続される。与圧ライン３５を介して分岐ライン１５と貯留室３６は連通しており、分岐ライン１５の塗料が貯留室３６に導入可能になっている。この与圧ライン３５を介して分岐ライン１５に所定圧力が付与され続けることになる。

次に、与圧装置３０による蓄圧と与圧について、ピストン部３２の動きと圧力の関係を示しながら説明する。図２に示すように、蓄圧室３７の内部の圧力をＰ_１、ピストン部３２の断面積をＡ_１とし、入口ポート３９におけるポート圧力をＰ_２、入口ポート３９の断面積をＡ_２とする。これにより、ピストン部３２が本体部３１の内部で静止している状態を以下の数式１によって示すことができる。
Ｐ_１×Ａ_１＝Ｐ_２×Ａ_２…（数式１）

まず、蓄圧について説明する。与圧ライン３５の塗料の圧力であるポート圧力Ｐ_２が、蓄圧室３７の内部の圧力Ｐ_１よりも高くなることによって与圧装置３０は蓄圧状態になる。ポート圧力Ｐ_２によってピストン部３２が蓄圧室３７側に押し上げられることにより、蓄圧室３７の内部の空気が圧縮され、充填された空気の圧力が上昇する。圧縮した体積分の塗料が貯留室３６に流入し、貯留室３６に塗料が貯留されて与圧装置３０にエネルギーが蓄えられた状態となる（図１参照）。

蓄圧状態では、蓄圧室３７の内部の圧力Ｐ_１は徐々に高くなり、やがて所定圧力に達する。本実施形態では、リリーフ弁として機能する圧力調整弁３３によって、蓄圧室３７の内部の圧力は所定圧力で維持される。即ち、所定圧力になった状態でピストン部３２が上昇しても、圧力調整弁３３によって蓄圧室３７の外部に空気が排出され、蓄圧室３７の内部の圧力がそれ以上上昇しないようになっている。この蓄圧が完了した状態では、蓄圧室３７の内部の圧力であるＰ_１は、数式１により、塗料の圧力であるポート圧力Ｐ_２に基づいて求めることができる。

次に、与圧について説明する。与圧ライン３５の塗料の圧力であるポート圧力Ｐ_２が、蓄圧室３７の内部の圧力Ｐ_１よりも低くなることによって与圧装置３０は与圧状態になる。ポート圧力Ｐ_２の低下によって圧縮されていた空気が膨張してピストン部３２が貯留室側に移動する。これにより、貯留室３６の内部に流入していた塗料が入口ポート３９から与圧ライン３５へ押し出され、与圧装置３０から蓄積されたエネルギーが解放された状態となる（図３参照）。

与圧状態では、蓄圧室３７の内部の圧力は、ピストン部３２の移動に伴って徐々に低くなる。上述のように、与圧ライン３５は分岐ライン１５に接続されているので、与圧ライン３５に押し出された塗料は分岐ライン１５に流れ、これによって、塗料の逆流が生じることになる。ピストン部３２の移動が停止する均衡状態では、与圧ライン３５の内部の塗料が与圧装置３０によって受ける圧力Ｐ_２は、数式１により、蓄圧室３７の内部の圧力Ｐ_１に基づいて求めることができる。

次に制御装置５０について説明する。制御装置５０は、供給ポンプ１３の駆動制御を行うものであり、塗装ガン２４から塗料を噴射する動作状態の塗装装置２０に塗料を供給する供給制御を行うと共に、塗装ガン２４から塗料を噴射していないとき等は、塗料の沈降を防止する沈降防止制御を行う。なお、制御装置５０による供給制御及び沈降防止制御の詳細については後述する。

以上の構成で、第１実施形態の塗料循環システム１は、塗料タンク１２からメインライン１１及び分岐ライン１５を介して塗装装置２０に塗料の供給を行う。塗装装置２０に供給された塗料は、カラーチェンジバルブ２２及びマニホールド２１を通ってフラッシャブルギアポンプ２３により圧力を付された状態で塗装ガン２４に送られる。塗装ガン２４によって塗装対象に塗料が噴射され、塗装作業が行われる。本実施形態では、塗装ガン２４は、アーム等を備える塗装ロボット（図示省略）に保持されており、この塗装ロボットによって塗装作業が自動で行われる。

次に、制御装置５０による供給制御及び沈降防止制御の詳細について説明する。図４は、供給ポンプ１３の圧力と塗料の流動状態との関係を示すグラフである。まず、供給制御について説明する。本実施形態の制御装置５０は、カラーチェンジバルブ２２，２２ａ，２３ｂの一系統として図示したものである塗料タンク１２に貯留されている塗料が塗装を行う塗料として選択されている状態であり、塗装ガン２４が動作している状態で供給制御を行う。例えば、制御装置５０は、塗装ガン２４から入力される動作信号に基づいて塗装装置２０（塗装ガン２４）の動作を検出し、当該塗料が使用される場合に供給制御を継続する（図４における塗装装置動作状態）。

供給制御では、メインライン１１の内部の圧力が予め設定される供給圧力になるように供給ポンプ１３の駆動が制御装置５０によって制御される。供給圧力は、塗料を塗装装置２０に適切に供給できる圧力であり、圧力調整弁３３によって調整される蓄圧室３７の所定圧力よりも高圧になるように設定される。例えば、図４に示すように、蓄圧室３７の所定圧力が０．７ＭＰａに設定されている場合は、供給圧力は１．０ＭＰａに設定される。このように、与圧装置３０によって分岐ライン１５に付与される圧力よりも高い圧力になるように供給ポンプ１３が駆動されることにより、塗装装置２０に塗料が供給される。上述のように、制御装置５０には、メインライン圧力センサ１４、分岐ライン圧力センサ１６及び与圧センサ３４等の各センサの測定信号が入力されている。制御装置５０は、これらの測定信号に基づいて供給圧力になるように、供給ポンプ１３の駆動を制御する。供給ポンプ１３が制御装置５０によって供給制御されることによって、メインライン１１の内部の塗料が下流側に送られ、分岐ライン１５で塗装装置２０側に分岐して塗装装置２０に送られる。制御装置５０が、供給圧力で供給ポンプ１３を駆動することで、塗装装置２０側に塗料が流れる順流を継続的に生じさせることができる。

また、供給制御では、蓄圧室３７の所定圧力よりも高い圧力がメインライン１１を介して分岐ライン１５に加えられる。供給ポンプ１３によってメインライン１１の内部の圧力が蓄圧室３７の内部の所定圧力よりも高くなることにより、ピストン部３２が上側（蓄圧室３７側）の貯留位置に移動する。このピストン部３２の移動に伴って塗料が与圧ライン３５を介して分岐ライン１５側から入口ポート３９を通って貯留室３６に流れ込み、該貯留室３６に塗料が貯留された状態になる（図１を参照）。分岐ライン１５に連通接続される貯留室３６に塗料が流入し、ピストン部３２が上側に移動する。即ち、供給制御では、与圧装置３０の貯留室３６に塗料が貯留される状態になる。

沈降防止制御について説明する。沈降防止制御では、供給ポンプ１３の駆動制御によって、メインライン１１の内部の塗料の圧力を与圧装置３０の所定圧力よりも高い高圧状態にする制御と、メインライン１１の内部の塗料の圧力を与圧装置３０の所定圧力よりも低い低圧状態にする制御と、が交互に行われる。

まず、メインライン１１の内部の塗料の圧力を与圧装置３０の所定圧力よりも高い高圧状態にする制御について説明する。制御装置５０は、メインライン１１の内部の塗料の圧力が蓄圧室３７の所定圧力よりも高圧になるように供給ポンプ１３を駆動制御し、分岐ライン１５の内部の塗料が塗装装置２０側に流れる順流を生じさせる。供給ポンプ１３によってメインライン１１の内部の圧力が蓄圧室３７の内部の所定圧力よりも高くなることにより、供給制御と同様にピストン部３２が上側（蓄圧室３７側）の貯留位置に移動する。このピストン部３２の移動に伴って塗料が与圧ライン３５を介して分岐ライン１５側から貯留室３６に流れ込み、該貯留室３６に塗料が貯留された状態になる（図１を参照）。

次に、メインライン１１の内部の塗料の圧力を与圧装置３０の所定圧力よりも低い低圧状態にする制御について説明する。制御装置５０は、メインライン１１の内部の圧力が蓄圧室３７の所定圧力よりも低圧である目標圧力になるように供給ポンプ１３を駆動制御することで、分岐ライン１５の内部で塗料が上流側に逆流する流動を生じさせる。制御装置５０は、メインライン圧力センサ１４、分岐ライン圧力センサ１６及び与圧センサ３４等の各センサの測定信号に基づいて目標圧力になるように、供給ポンプ１３の駆動を制御する。なお、目標圧力は、分岐ライン１５からメインライン１１への塗料の逆流が生じる圧力であり、所定圧力に応じて設定される。例えば、図４に示すように、蓄圧室３７の所定圧力が０．７ＭＰａに設定されている場合は、目標圧力は０．２ＭＰａに設定される。

逆流時の塗料の流れについて説明する。図４に示すように、逆流時は、メインライン１１の内部の塗料の流動圧力が蓄圧室３７の内部の所定圧力よりも低くなるように供給ポンプ１３が駆動制御される。これにより、図３に示すように、ピストン部３２が下側（貯留室３６側）の与圧位置に移動する。ピストン部３２の移動に伴って貯留室３６の内部に貯留されていた塗料は、ピストン部３２に与圧されて与圧ライン３５を通じて分岐ライン１５側に移動する。なお、貯留室３６に貯留されていた塗料は、供給制御又は沈降防止制御における順流時に貯留室３６に導入された塗料である。沈降防止制御では、塗料が塗装ガン２４に供給されないので、塗装装置２０側で消費されることなく、分岐ライン１５の内部で圧力が低い状態にあるメインライン１１側に塗料が移動する。塗料がメインライン１１側に移動することによって、塗料が供給されるときの流れとは逆方向の逆流が生じ、塗料が滞留することによって生じる塗料の沈降が防止される。カラーチェンジバルブ２２の近傍に与圧ライン３５が接続されているので、分岐ライン１５の内部の塗料のほとんどがメインライン１１側に移動する。このように、本実施形態の塗料循環システム１は、メインライン１１に配置される供給ポンプ１３の駆動制御を行うだけで、塗装装置２０側からメインライン１１側へ塗料が戻る逆流を生じさせることが可能になっている。

沈降防止制御では、供給制御と同様に塗料がメインライン１１側から塗装装置２０側に流れる上述の順流と、塗料が塗装装置２０側からメインライン１１側へ流れる上述の逆流と、が交互に繰り返されるように供給ポンプ１３の供給圧力を制御装置５０によって駆動制御する。なお、順流と逆流を切り替えるタイミングは、メインライン圧力センサ１４、分岐ライン圧力センサ１６及び与圧センサ３４等の各センサの測定信号を参照して決めることもできる。

本実施形態では、制御装置５０は、待機時間や休止時間に、順流を生じさせるように供給ポンプ１３を所定時間駆動した後、逆流を生じさせるように供給ポンプ１３を駆動制御する。また、制御装置５０は、逆流を生じさせるように供給ポンプ１３を所定時間駆動した後、順流を生じさせるように供給ポンプ１３を駆動制御する。このように、制御装置５０は、順流を生じさせる駆動制御と、逆流を生じさせる駆動制御と、を所定の時間間隔で繰り返す。これにより、メインライン１１及び分岐ライン１５の内部で滞留によって生じる塗料の沈降が効果的に防止されている。このように、制御装置５０は、供給制御が行われていないときに沈降防止制御を行う。供給制御が行われていないときとは、上述の塗料タンク１２から供給された塗料による塗装ガン２４の噴射が行われていないときを意味する。従って、カラーチェンジバルブ２２に接続されると系統とは異なる系統の塗料循環システムから別の種類の塗料が動作中の塗装ガン２４に供給されている待機時や休止時等、上述の塗料タンク１２に貯留された塗料が塗装ガン２４に供給されていない状態では、沈降防止制御が行われる。より具体的には、上述の分岐ライン１５が接続されるカラーチェンジバルブ２２が閉止状態になり、他のカラーチェンジバルブ２２ａ，２２ｂに接続される分岐ライン１５から別の色の塗料が塗装装置２０に供給されるようなときである。

なお、本実施形態では、制御装置５０は、供給制御から沈降防止制御に移行したときは、逆流を生じさせるように供給ポンプ１３を所定時間駆動した後、順流を生じさせるように供給ポンプ１３を駆動制御する。これにより、供給制御で蓄圧されたエネルギーを用いて沈降防止制御における一回目の逆流を生じさせることができ、供給制御から沈降防止制御への移行をスムーズに行うことができると共に、効率的な塗料循環システム１の運用が実現できる。

次に、沈降防止制御から供給制御への移行について説明する。制御装置５０は、沈降防止制御から供給制御に移行するときは、供給制御を開始する所定時間前に沈降防止制御を停止する。供給制御が開始される所定時間前に沈降防止制御を停止することによって、脈動等の沈降防止制御の影響を受けることなく、供給制御を開始したときの塗料の供給をスムーズに行うことができる。なお、供給制御の開始前に沈降防止制御を停止するタイミングは、適宜の方法で設定することができる。例えば、予め設定されたスケジュールとタイマ等に基づいて沈降防止制御を停止するタイミングを決定してもよい。また、塗装ガン２４（塗装装置２０）の動作信号に基づいて沈降防止制御を停止し、所定時間経過後に制御装置５０が供給制御を開始するようにしてもよい。このように、沈降防止制御が終了してから間隔をあけて供給制御を開始することによって、沈降防止制御で生じた流動が、供給制御に影響を与えることを効果的に防止できる。

以上説明した第１実施形態の塗料循環システム１によれば、以下のような効果を奏する。
第１実施形態の塗料循環システム１は、塗料タンク１２から塗料が供給されるループ状のメインライン１１と、メインライン１１から分岐し、塗装装置２０に接続される分岐ライン１５と、メインライン１１に供給される塗料を塗装装置２０側に圧送する供給ポンプ１３と、供給ポンプ１３により圧送される塗料の圧力が所定圧力よりも高い高圧状態では塗料の圧力で蓄圧され、所定圧力よりも塗料の圧力が低くなる低圧状態では分岐ライン１５の内部の塗料に圧力を加える与圧装置３０と、を備え、高圧状態と低圧状態とが生じるように供給ポンプ１３を駆動制御し、低圧状態における前記所定圧力と前記塗料の圧力との圧力差を利用して分岐ライン１５の内部の塗料を塗装装置２０側からメインライン１１側に送る流動を生じさせて前記塗料の沈降を防止する沈降防止制御を行う。

これにより、メインライン１１の内部と分岐ライン１５の内部との圧力差を利用して分岐ライン１５の塗料をメインライン１１側に逆流させることができるので、滞留によって生じる塗料の沈降を効果的に防止できる。また、塗料タンク１２の塗料を塗装装置２０側に送る供給ポンプ１３の駆動制御によって塗料の沈降を防止するので、塗料を塗料タンク１２に戻すために塗装装置２０から塗料タンク１２を接続するような大掛かりな配管や塗装装置２０側で塗料を循環させるための駆動手段を制御する構成等を別途備える必要がなく、塗料の沈降を防止できる塗料循環システム１の低コスト化及び省スペース化を実現できる。本実施形態で用いられるようなメタリック塗料やパール塗料は、塗料の供給制御が行われていないときは塗料の沈殿が比較的生じやすい。このような塗料を用いる場合であっても、本実施形態の塗料循環システム１によれば、配管内に供給制御時と逆向きの流動が生じるので、塗料の沈降を効果的に防止できるのである。

与圧装置３０は、内部に中空部分を有する本体部３１と、本体部３１の内部を摺動するピストン部３２と、本体部３１の内部におけるピストン部３２の軸方向の一側に配置され、分岐ライン１５に連通する貯留室３６と、本体部３１の内部におけるピストン部３２の軸方向の他側に配置され、気体が充填される蓄圧室３７と、蓄圧室３７の圧力を所定圧力に調整する圧力調整弁３３と、を有する。

これにより、圧力調整弁３３によって蓄圧室３７の内部が所定圧力に維持されるので、ピストン部３２を介して分岐ライン１５を流れる塗料に所定圧力を付与し続けることができ、塗料の沈降を防止する装置構成をシンプルに構成できる。また、ピストン式に構成されるので、分岐ライン１５の長さ等に応じて本体部３１の必要容積を適切かつ簡単に設定できるので、種々の塗料循環システムに塗料の沈降を防止するための適切な構成を容易に適用できる。

沈降防止制御は、所定圧力より高い高圧状態と前記所定圧力より低い低圧状態との間でメインライン１１の内部の圧力が所定時間間隔で変化するように制御装置５０が供給ポンプ１３を駆動制御する。

これにより、沈降防止制御では、塗料が塗装装置２０側に流れる動きと、その流れに逆流する動きと、が繰り返されることになるので、滞留によって生じる塗料の沈降をより効果的に防止できる。また、塗装装置２０が動作していない状態でも高い圧力で供給ポンプ１３が連続的に駆動される構成に比べ、低い圧力で供給ポンプ１３を駆動する時間が長くなるので、全体として供給ポンプ１３を駆動するためのエネルギー消費を抑制できる。

与圧装置３０は、分岐ライン１５における塗装装置２０の近傍で連通接続される。

これにより、与圧装置３０が分岐ライン１５のメインライン１１側に接続される構成に比べ、分岐ライン１５における塗料が逆流する部分を長くすることができ、塗料の沈降をより効果的に防止できる。

次に、第２実施形態の塗料循環システム２０１について説明する。図５は、第２実施形態の塗料循環システム２０１を概略的に示す図である。第２実施形態の塗料循環システム２０１は、分岐ライン１５にバイパスライン２４０を設け、このバイパスライン２４０を介して分岐ライン１５の内部の塗料をメインライン１１側に戻すように構成されている。なお、以下の説明において、第１実施形態の塗料循環システム１の構成と同様の構成については説明を省略する場合がある。

図５に示すように、第２実施形態の塗料循環システム２０１は、バイパスライン２４０と、第１逆止弁としての分岐ライン逆止弁２４１と第２逆止弁としてのバイパスライン逆止弁２４２からなる一方向弁手段と、バイパスライン圧力センサ２４３と、を備える点が、第１実施形態の塗料循環システム１の構成と異なっている。これらの構成について以下説明する。

バイパスライン２４０は、沈降防止制御において分岐ライン１５の内部の塗料をメインライン１１側に送る配管である。本実施形態のバイパスライン２４０は、その一側の端部が分岐ライン１５の下流側端部（カラーチェンジバルブ２２側の端部）の近傍に接続され、その他側の端部が分岐ライン１５の上流側端部（メインライン１１側の端部）の近傍に接続される。

分岐ライン逆止弁２４１は、分岐ライン１５に配置され、塗装装置２０側からメインライン１１側への塗料の流れを阻害する。本実施形態の分岐ライン逆止弁２４１は、分岐ライン１５における与圧ライン３５が接続される部分よりもメインライン１１側に配置される。また、本実施形態の分岐ライン逆止弁２４１は、分岐ライン１５におけるバイパスライン２４０の他側の端部が接続される部分よりも塗装装置２０側に位置する。

バイパスライン逆止弁２４２は、バイパスライン２４０に配置され、メインライン１１側から塗装装置２０側への塗料の流れを阻害する。本実施形態のバイパスライン逆止弁２４２は、メインライン１１側の端部の近傍に配置される。

バイパスライン圧力センサ２４３は、バイパスライン２４０の内部の圧力を測定する測定する測定手段であり、メインライン１１側の端部の近傍に配置される。バイパスライン圧力センサ２４３は、制御装置５０に電気的に接続されている。このバイパスライン圧力センサ２４３によってバイパスライン２４０で生じる圧力異常を検知可能になっている。

また、第２実施形態では、塗料循環システム２０１の分岐ライン圧力センサ２１６は、分岐ライン１５における与圧ライン３５が接続される部分と、分岐ライン逆止弁２４１と、の間に配置されている。

以上の構成で、制御装置５０による供給ポンプ１３の駆動制御が行われる。第２実施形態の塗料循環システム２０１においても、第１実施形態と同様の供給制御及び沈降防止制御が行われる。

第２実施形態の供給制御における塗料の流れについて説明する。供給制御では、上述のように、塗料がメインライン１１から分岐ライン１５を経由して塗装装置２０側へと送られる。このとき、分岐ライン１５からメインライン１１側で分岐するバイパスライン２４０への流れは、バイパスライン逆止弁２４２によって妨げられる。即ち、メインライン１１側の端部からバイパスライン２４０へ塗料が流入することはなく、分岐ライン１５を通って塗装装置２０側に送られる。

次に、第２実施形態における沈降防止制御について説明する。第２実施形態の制御装置５０は、第１実施形態と同様に、供給制御と同じ向きに塗料が流れる順流と、バイパスライン２４０を通じてメインライン１１側に塗料が戻る逆流と、を繰り返すように供給ポンプ１３を制御する。制御装置５０には、メインライン圧力センサ１４、分岐ライン圧力センサ１６、与圧センサ３４及びバイパスライン圧力センサ２４３等の各センサの測定信号が入力されており、これらの測定信号に基づいて供給ポンプ１３の駆動を制御する。なお、沈降防止制御における供給ポンプ１３の駆動制御は、第１実施形態と同様なので、その詳細な説明は省略する。

沈降防止制御において、与圧ライン３５から分岐ライン１５に戻された塗料は、メインライン１１側への移動が分岐ライン逆止弁２４１によって妨げられるので、バイパスライン２４０を通じて分岐ライン１５のメインライン１１側へと送られる。これにより、分岐ライン１５及びメインライン１１の内部に流動が生じ、塗料の沈降が防止される。また、上述のように、第２実施形態においても、順流と逆流とを所定間隔で繰り返す制御が行われるので、塗料の沈降が効果的に防止される。

以上説明した第２実施形態の塗料循環システム２０１によれば、以下のような効果を奏する。
第２実施形態の塗料循環システム２０１は、分岐ライン１５における与圧装置３０が接続される部分よりも塗装装置２０側に一側の端部が接続され、分岐ライン１５における与圧装置３０が接続される部分よりもメインライン１１側に他側の端部が接続されるバイパスライン２４０を備え、沈降防止制御では、バイパスライン２４０を通じて塗料を塗装装置２０側からメインライン１１側に送る流動を生じさせる。

これにより、バイパスライン２４０を通じてメインライン１１側に塗料が流れる流動を生じさせることができるので、与圧装置３０が分岐ライン１５に連通接続される位置を自由に設定でき、装置構成の自由度を向上させることができる。また、バイパスライン２４０の一側の端部を塗装装置２０の近傍に接続することにより、与圧装置３０による逆流発生時に、分岐ライン１５における塗料が流動する部分を長くすることができ、塗料の沈降をより効果的に防止できる。

また、第２実施形態の塗料循環システム２０１は、分岐ライン１５における与圧装置３０が接続される部分よりもメインライン１１側であって、バイパスライン２４０の他側の端部が接続される部分よりも塗装装置２０側に配置され、塗装装置２０側からメインライン１１側への前記塗料の流れを阻害する分岐ライン逆止弁２４１と、バイパスライン２４０に配置され、他側の端部から一側の端部の流れを阻害するバイパスライン逆止弁２４２と、からなる一方向弁手段を更に備える。そして、分岐ライン逆止弁２４１及びバイパスライン逆止弁２４２からなる一方向弁手段によって、分岐ライン１５における与圧装置３０が接続される部分を通って塗装装置２０側へ流れる一方向の塗料の流れのみが許容されると共に、バイパスライン２４０を通じてメインライン１１側へ流れる一方向の塗料の流れのみが許容される。

これにより、塗料を塗装装置２０に供給する供給制御において、バイパスライン２４０への塗料の流入をバイパスライン逆止弁２４２によって防止できる。また、沈降防止制御において、バイパスライン２４０を通らず分岐ライン１５を逆流しようとする流れを分岐ライン逆止弁２４１によって防止できるので、バイパスライン２４０を通じてメインライン１１側に確実に塗料を戻すことができる。

次に、第３実施形態の塗料循環システム３０１について説明する。図６は、第３実施形態の塗料循環システム３０１を概略的に示す図である。図６に示すように、塗料循環システム３０１は、メインライン１１と、塗料タンク１２と、供給ポンプ１３と、メインライン圧力センサ１４と、複数の塗装装置２０と、複数の装置に対応する与圧装置３０、分岐ライン１５及びバイパスライン３４０を備える。なお、本実施形態においても、メインライン１１からは、塗装装置２０の台数に応じて複数の分岐ライン１５が分岐し、それぞれの分岐ライン１５には塗装装置２０が接続されているが、図面において、塗装装置２０については簡略化のため２台として図示し、分岐ライン１５についても一部のみを図示している。

第３実施形態の塗料循環システム３０１は、第２実施形態の塗料循環システム３０１とは、バイパスライン３４０の構成が異なる。なお、第３実施形態の供給制御、沈降防止制御及び塗料の流れは、第１実施形態及び第２実施形態と同様であるので、その詳細な説明は省略する。

また、第３実施形態では、バイパスライン３４０は、その一側の端部が分岐ライン１５におけるカラーチェンジバルブ２２の近傍に接続され、その他側の端部がメインライン１１に接続される。従って、沈降防止制御では、分岐ライン１５の塗料がバイパスライン３４０からメインライン１１に直接戻る流れが生じることになる。このように、第３実施形態の塗料循環システム３０１においても、沈降防止制御において、供給制御における塗料の流れとは異なる流動を生じさせることができ、塗料の沈降を効果的に防止できるのである。

以上、本発明の塗料循環システムの好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

上記実施形態では、供給制御が行われていないときに、制御装置５０が沈降防止制御を開始する構成であるが、沈降防止制御を開始するタイミングは、適宜変更することができる。例えば、供給制御が行われていないときであって、所定の条件を満たしたときに制御装置５０が沈降防止制御を行うように構成してもよい。所定の条件としてはスケジュール情報を設定することもできる。より具体的には、生産スケジュール等により、塗料タンク１２に貯留された塗料を用いた塗装装置２０による塗装が所定時間行われないことが予め決まっている時間になった時点で沈降防止制御を開始する構成とすることができる。また、供給制御が行われていないときであって、分岐ライン１５が接続されるカラーチェンジバルブ２２が閉止した場合に沈降防止制御を開始する等、カラーチェンジバルブ２２の閉止状況に基づいて沈降防止制御を開始する構成としてもよい。また、塗装ガン２４の動作状況を上述の所定条件に含めることもできる。更に、タイマを設け、所定時刻に塗料の沈降を防止するように供給ポンプ１３が運転制御される構成とすることもできる。このようにタイマを用いることにより、駆動制御をシンプルにすることができ、制御装置５０を簡素化することもできる。このように、制御装置５０が沈降防止制御を開始する条件は、各種の信号や情報等に基づいて適宜設定することができる。

上記実施形態では、供給制御及び沈降防止制御の何れの場合も圧力調整弁３３が作動する構成であるが、圧力調整弁３３のオンオフを制御装置５０が電気的に制御するように構成し、沈降防止制御のときのみ圧力調整弁３３が作動するように構成してもよい。

上記実施形態では、制御装置５０は、各種のセンサ（メインライン圧力センサ１４、分岐ライン圧力センサ１６、与圧センサ３４及びバイパスライン圧力センサ２４３等）の測定信号に基づいて供給制御及び沈降防止制御を行う構成であるが、この構成は適宜変更することができる。例えば、第２実施形態の構成からバイパスライン圧力センサ２４３を省略することができる。また、上記実施形態の構成に加えて、上述の各センサの測定信号に基づいて、塗料循環システムの異常を検出する構成としてもよい。このように、制御装置５０がメインライン１１の内部の圧力が与圧装置３０に設定された所定圧力よりも低い圧力になるように供給ポンプ１３を駆動し、塗料の沈降を防止できる構成であれば、その構成は適宜変更することができる。

上記実施形態では、供給圧力や目標圧力が予め設定される構成であるが、各センサの測定信号に基づいて制御装置５０が供給圧力や目標圧力を設定する構成とすることもできる。

１ 塗料循環システム
１１ メインライン
１２ 塗料タンク
１３ 供給ポンプ
１５ 分岐ライン
２０ 塗装装置（塗装手段）
３０ 与圧装置（与圧手段）
３１ 本体部
３２ ピストン部
３３ 圧力調整弁（圧力調整部）
３６ 貯留室
３７ 蓄圧室
５０ 制御装置
２０１ 塗料循環システム
２４０ バイパスライン
２４１ 分岐ライン逆止弁（一方向弁手段）
２４２ バイパスライン逆止弁（一方向弁手段）
３０１ 塗料循環システム
３４０ バイパスライン

Claims (5)

1. 塗料タンクから塗装手段に塗料を供給する塗料循環システムであって、
   前記塗料タンクから前記塗料が供給されるループ状のメインラインと、
   前記メインラインから分岐し、前記塗装手段に接続される分岐ラインと、
   前記メインラインに供給される前記塗料を前記塗装手段側に圧送する供給ポンプと、
   前記供給ポンプにより圧送される前記塗料の圧力が所定圧力よりも高い高圧状態では前記塗料の圧力で蓄圧され、前記所定圧力よりも前記塗料の圧力が低くなる低圧状態では前記分岐ラインの内部の前記塗料に圧力を加える与圧手段と、
   を備え、
   前記高圧状態と前記低圧状態が生じるように前記供給ポンプを駆動し、前記低圧状態での圧力差を利用して前記分岐ラインの内部の前記塗料を前記塗装手段側から前記メインライン側に送る流動を生じさせて前記塗料の沈降を防止することを特徴とする塗料循環システム。
2. 前記与圧手段は、
   内部に中空部分を有する本体部と、
   前記本体部の内部を摺動するピストン部と、
   前記本体部の内部における前記ピストン部の軸方向の一側に配置され、前記分岐ラインに連通する貯留室と、
   前記本体部の内部における前記ピストン部の軸方向の他側に配置され、気体が充填される蓄圧室と、
   前記蓄圧室の圧力を前記所定圧力に調整する圧力調整部と、
   を有する請求項１に記載の塗料循環システム。
3. 前記所定圧力より高い前記高圧状態と前記所定圧力より低い前記低圧状態との間で前記メインラインの内部の圧力が所定時間間隔で変化するように前記供給ポンプを駆動する請求項１又は２に記載の塗料循環システム。
4. 前記与圧手段は、前記分岐ラインにおける前記塗装手段の近傍で連通接続される請求項１から３までの何れかに記載の塗料循環システム。
5. 前記分岐ラインにおける前記与圧手段が接続される部分よりも前記塗装手段側に一側の端部が接続されると共に、他側の端部が前記与圧手段が接続される部分よりも前記メインライン側に接続されるバイパスラインと、
   前記分岐ラインにおける前記塗装手段側への一方向の流れを許容すると共に、前記バイパスラインにおける前記メインライン側への一方向の流れを許容する一方向弁手段と、
   を更に備え、
   前記低圧状態では、前記バイパスラインを通じて前記塗料を前記塗装手段側から前記メインライン側に送る流動を生じさせる請求項１から４までの何れかに記載の塗料循環システム。

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