JPH06304502A - 粉体塗布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉体供給タンクより空気輸送配管を通して塗
布ガンノズルより吐出される全経路内において粉体の凝
集化を防ぐことである。 【構成】 第１に流動床式粉体供給タンクに攪拌器付を
設け、第２に同タンクに接続されるエアエジェクトポン
プ内部に供給粉体流動化用パルスエア及び該粉体供給閉
止用逆流エアノズル併設し、第３に同ポンプより塗布ガ
ンに至る空気輸送配管において上向きベント管の配管を
排除し、第４に、塗布ガンを直管式とし、これら機器の
構成より成る装置であって、これによって微粒子粉体の
凝集化する要因はすべて排除され、スムースな粉体の流
れとその噴出によって均一な塗布製品の生産に寄与する
ことができるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動床式粉体供給タン
クより、エアエジェクトポンプ及び空気輸送配管を通し
て、塗布ガンノズルに至るまでの装置に係るものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】粉体の空気輸送作業工程において、粉体
の材質又はその大きさにより凝集し易いものがある。例
えばアルミニュウムろう付け用の粉体状フラックス（分
子式ＫＡｌＦ₄ など）の場合である。同粉体は粒径２０
ミクロン前後の微粒子である。元来、粉体というのはそ
の粒径が小になる程、付着力がより大となる傾向があ
る。その主な理由は粒子の表面積がその重量の割に、よ
り大となるからである。表面積が大となることは、粒子
間相互の接触面積がより大となることであり、粒子の付
着力作用の機会もより多くなるということで、これが粒
子の凝集化を大ならしめる理由である。粉体が凝集化す
ると、それら粒子の団塊の流動性は低下する。これら実
際上の状態を、粉体（以下粉体とは凝集し易い微粒子を
指すものとする）の塗布作業工程上において説明する。

【０００３】先ず、従来の粉体供給タンクより空気輸送
管を経て塗布ガンに至るまでの装置の構造の概要を説明
する。図９を参照されたい。即ち粉体供給タンク（８
１）は流動床式であり、そのエア分散吹上げ用多孔質板
（８２）上には、下向きに粉体の引出し管即ちエアエジ
ェクトポンプ（８５）への粉体供給管（８４）が直接取
付けられている。また該ポンプから塗布ガン（７３）に
至るまでの配管には、一般には上向きベント管の含まれ
る場合が多い。

【０００４】次に上記従来の装置の作用について概略説
明する。上記流動床式粉体供給タンク（８１）へは貯溜
タンク（９１）より空気輸送により供給される。該粉体
供給タンク（８１）内にては、その底部に設けられた多
孔質板（８２）を通して流動用エア（Ａｆ）が吹き上げ
られ、それによりタンク内の粉体は空気中に浮動して空
気と共に流動している。よって同タンク内から粉体空気
混合体（ＰＡ）を引き出す際には、それをスムースに行
うことができるのである。

【０００５】さて、上記流動床式粉体供給タンク（８
１）内の粉体はエアエジェクトポンプ（８５）により塗
布ガン（７３）へと空気輸送されるが、先ず、上記多孔
質板（８２）上に直接下向きに取り付けられた粉体供給
管（８４）を通してエアエジェクトポンプ（８５）内に
供給される。これは同ポンプ内のエジェクト作用により
発生する負圧により、供給タンク（８１）内の大気圧の
空気が粉体と共に上記供給管（８４）内に流れ込むもの
で、この際、粉体の微粒子同士が衝突し接触する機会が
多くなるので前述の如く粉体の凝集化が発生する。ま
た、エアエジェクトが停止した場合には、上記供給管
（８４）内の粉体の移動も停止して、同管内に沈積す
る。するとそこにまた重力が付加し、微粒子同士が接触
して凝集化する。そして、エアエジェクトポンプ再開時
には、上記凝集化した粉体が空気輸送されるので、当然
流動性を欠いて、非スムースな空気輸送が行われること
になるのである。

【０００６】また、上記エアエジェクトポンプ（８５）
より塗布ガン（７３）に至るまでの配管（７４）経路上
において、直管内においては粉体空気混合体流は層流と
なって流れるが、屈曲部においてはその流れは管壁との
衝突により乱流となり、微粒子相互は接触して凝集し易
くなる。特に配管の上向部においては、重力の作用も加
わって、ますます接触して凝集化し易くなり、流動性を
欠いて流れは不均一となる。

【０００７】最後の塗布ガンにおいては、特にそれが内
部帯電式（７３）のものにおいては、その構造は図１０
に見られるように、コロナピン（１１５）がガンボデイ
（１１１）及びそのノズル（１１６）内部に設けられて
いるため、空気輸送管（７４）からの導入管（１１３）
は上記コロナピン（１１５）の支持具（１１２）と交叉
し、粉体空気混合体流（ＰＡ）はその交点“Ｃ”におい
て衝突し、また接触して凝集化が起こる。以上のよう
に、粉体気体混合体流（ＰＡ）は、空気輸送経路上にお
ける各所に発生する乱流、粉体の沈積、粉体同士の衝突
等によって、粉体の凝集化を招き、流動性を失って、結
局は不均一な塗布が行われるというのが、従来の塗布作
業工程の装置であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、粉体供給
タンクより塗布ガンに至までの空気輸送経路上におい
て、特に粉体が微粒子の場合には凝集化が発生し易く、
それが基因となって粉体気体混合体の流動性が低下し、
塗布膜の不均一をもたらしたのである。本発明はこれら
の要因をすべて排除し、スムースな流動性を保って、均
一な塗布を行はしめる装置を提供することであり、これ
が本発明の目的である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、第１に
流動床式粉体供給タンク内の多孔質板上に取付けられて
いる粉体供給管の開口部上方に攪拌器の設けられること
と、第２に、エアエジェクトポンプ内に上記粉体供給管
内部に向けてパルスエアノズルの設けられることと、第
３に上記エアエジェクトポンプより塗布ガンに至る配管
において、上向き配管を避けて水平的又はそれ以下の配
管の施工されることと、第４に、塗布ガン内部において
直管型塗布ガンの設けられることなど、これら諸機器の
構成より成る粉体塗布の装置である。

【００１０】次にこれら各機器より成る装置の構造につ
いて詳細に説明する。 （１）流動床式粉体供給タンク内に攪拌翼の設けられる
こと。図１に示すように、本装置における流動床式粉体
供給タンク（１）内の多孔質板（７）上には、粉体供給
管（１１）が上方に開口して取付けられると共に、その
上方部には攪拌翼（６）が設けられる。同図１上の攪拌
翼にはスプーン型のものが示されているが、これは上記
上方部に発生する粉体の凝集化を防ぐためのものであ
り、同部は勿論、タンク内全部を含めての凝集化防止の
ためのものであれば、より横幅の広い羽根型又は棒型、
又はそれらの多段型でもよい。

【００１１】（２）エアエジェクトポンプ内に、それへ
の粉体供給管の内部に向けて粉体流動化用パルスエアノ
ズルの設けられること。図１に示すように、粉体空気輸
送用のエアエジェクトポンプ（２）は、流動床式粉体供
給タンク（１）内部の多孔質板（７）上に開口して取付
けられた直管状の粉体供給管（１１）の他端に直結され
ている。そして同ポンプ（２）内部にては、そのエジェ
クトエアノズル（１５）の近辺に、上記粉体供給管（１
１）内部に向けて、パルスエアノズル（１６）が設けら
れる。更に詳しくは図２を参照されたい。同図にては、
横向きのエジェクトエアノズル（１５）の、その下方
に、上向きにパルスエアノズル（１６）が設けられ、か
つ両者のノズル軸線は交叉を避けて取付けられている。

【００１２】（３）エアエジェクトポンプより塗布ガン
に至る配管は、上向きベント管を削除し、水平又はその
レベル以下の横型配管とすること。エアエジェクトポン
プ（２）より塗布ガン（４）に至る配管（３）上には、
上向きベント管の取付けは避けることが重要である。ま
た、横向き又は下向きのベント管の配管も最小限度にと
どめることが望ましい。

【００１３】（４）塗布ガンは直管型であること。ここ
にいう直管型塗布ガンとは、吐出の開閉弁をも含まない
ものを指している。即ちガン内部の粉体気体混合体の通
路上には曲部又は交叉部の一切存在しないストレートの
ガンということである。

【００１４】

【作用】次に本装置の全体的作用を、その流れに沿って
各機器毎に説明する。 （１）流動床式攪拌器付き粉体供給タンクにおいて。図
１を参照されたい。元来、流動床式タンク（１）内にて
は、微粒子は全体的に浮動的運動しているので、凝集化
は発生しない。ところが、前項従来の技術の項において
も説明したように、タンクからの引出し口即ちエアエジ
ェクトポンプへの粉体供給管（１１）口を多孔質板上に
下向きに取り付けた場合には、その入口部において粉体
空気混合体の流入により乱流が発生し、粉体同士が衝突
して凝集化（ＰｄＡ）が発生するのである。それを未然
に防止するため、又は発生した凝集塊を破砕して元の粉
体に戻し流動性を維持するために、多孔質板（７）上の
粉体供給管（１１）開口部上方に攪拌翼（６）を設るも
のである。該攪拌翼の取付けにより粉体供給タンク
（１）内部は全面的に、流動性を常時維持することがで
きるのである。

【００１５】（２）粉体供給管内部へのパルスエア噴き
込みによって。該粉体供給管（１１）内を粉体が通過す
るのは、自重による落下と、エアエジェクタ（１５）の
作用による上記管内の負圧化により、上記流動床式タン
ク（１）内の大気圧の流入、即ち粉体気体混合体の流入
によるものである。上記強制的な流入により、粉体供給
管内には乱流が発生し、微粒子同士が接触して凝集化が
発生し、よって粉体気体混合体の流動性が低下、エジェ
クトエアによる吸い込み量にもバラツキが発生してくる
のである。その凝集化を未然に防止するために、同粉体
供給管（１１）内部に向けて、パルス的エアを噴出する
のである。

【００１６】その作用を詳しく説明する。図２−（Ａ）
及び（Ｂ）を参照されたい。エアエジェクトポンプの作
用と同時にエアエジェクトノズル（１５）側より、その
上方の粉体供給管（１１）入口部に向けてパルスエア
（Ａｐ）が噴出する。パルスの周期は自由に選べるが、
大体２０〜２００ｍｓｅｃである。エアエジェクト時に
は、その負圧によって 、上記供給タンク側の大気圧の
空気が粉体と共に強制的に吸い込まれて来る。同時にパ
ルスエアノズル（１６）より噴出するパルスエアの上昇
する波動（αａ）により、粉体（Ｐｄａ）は押し上げら
れ、その上昇速度をＶａとする。またパルスエアの波動
の間隙即ち無波動の時は、粉体（Ｐｄｂ）は重力落下
し、その降下速度をＶｂとした場合、Ｖａ＝Ｖｂのとき
には粉体はその場で上下振動し、またＶａ＜Ｖｂのとき
には、上下に振動しつつ粉体は漸次降下して来、エアエ
ジェクトノズル（１５）部に達し、エジェクトエア（Ａ
ｅ）により空気輸送される。また、パルス波動が強い場
合には上昇速度Ｖａ＞降下速度Ｖｂとなって粉体は上昇
して終うので、パルス波の圧力を弱める必要がある。

【００１７】上述の如く、供給管内の粉体は常に上下に
振動しかつパルス波のエアが進入するので粉体は流動化
し、凝集化することなく、スムースにエジェクトエアに
吸い込まれて、定量づつ空気輸送されるのである。な
お、エジェクトエアとパルスエアとの作動タイミングは
図３−（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、３通りあ
る。即ち（Ａ）パルスエア（Ａｐ）を常時噴出し、エジ
ェクトエア（Ａｅ）を断続的に噴出すること、（Ｂ）パ
ルスエア（Ａｐ）はエジェクトエア（Ａｅ）の噴出前後
をカバーして噴出すること、（Ｃ）はパルスエア（Ａ
ｐ）はエジェクトエア（Ａｅ）と同時噴出することであ
る。これらは、パルスの周期又は粉体の特性、塗布条件
などにより、適切に選ばれるものとする。

【００１８】（３）上向きベント管の削除されることに
よって。元来、配管は直管であることが望ましい。何故
なら直管内においては粉体気体混合体流は層流となり、
微粒子同士が衝突したり接触する機会が少なく、即ち凝
集は発生し難いからである。しかるに曲管内において
は、その曲がり角にて粉体気体混合体流は管壁に衝突
し、乱流が起こると共に、微粒子が相互に接触して凝集
化を起こし易くなるからである。特に上向き曲管内にお
いては、該混合体に重力も加はり、ますます凝集化が促
進される。よって上向きベント管（又はエルボ管）を削
除すると共に、横向き、下向きのベント管の配管など
も、でき得る限り避けて、水平方向の直管に近い配管と
することが望ましい。

【００１９】（４）直管型塗布ガンにおいて。直管型と
は、ノズルを含むガンボデイ内部の空気輸送通路がスト
レートであるということである。それを選ぶ理由は、も
し同通路に屈曲部又は交叉部があれば、前述の如く粉体
空気混合体に乱流、そして凝集化が発生するから、それ
を避けるためである。帯電方式塗布ガンにおいても、前
出の図４に示したように、直管型のガンボデイに対し、
外部にコロナピンを設けた外部帯電式ガンノズル（ノー
ドソン社製型番ＮＰＥ−４Ａ）を配設することである。
同ガンノズル内の空気輸送通路はストレートであり、コ
ロナピンは外部より屈曲してその先端部がノズル口先端
部に向けられたものである。これは前述した従来の内部
帯電式の（図１０，における１１１）のように、粉体気
体混合体の通路上に屈曲部ゃ交叉部がないので、凝集化
は殆ど発生しないのである。

【００２０】以上のように本装置は凝集し易い微粒子の
粉体を取扱いの対象とするものであって、先ず粉体は流
動床式攪拌器付き粉体供給タンク（１）内にて流動化さ
れ、該タンク（１）からエアエジェクトポンプ（２）へ
の粉体供給管（１１）の入口部において発生する凝集塊
（ＰｄＡ）は攪拌器（６）により破砕され、流動化を元
に戻し又はそれらを維持しつつ同粉体供給管（１１）内
に流入し、また該流入する粉体に対しても該管（１１）
の底部から噴出するパルスエア（Ａｆ）によって、それ
らを上下振動させ即ち流動させつつ漸進させて、エジェ
クトエア（Ａｅ）に均等に供給させ、同時に、該エジェ
クトエアノズル（１５）近辺に沈積して凝集化した粉体
を破砕して流動化し、またエジェクトエアにより空気輸
送される管路上には、上向部を排除して乱流の発生を少
なくして凝集化を防ぎ、最後の塗布ガン内部の通路もス
トレートとしたものを使用して凝集化を防いで最上の流
動性を与え、このようにして粉体空気混合体を、全通路
を通して層流的に流して流動性を保ちつつ均一にして均
質なる塗布作業を行はしめるものである。

【００２１】

【実施例】上述の如く、上記特定発明におけるエアエジ
ェクトポンプ内には、パルスエアノズルが設けられてい
た。本実施例は、それに加えて粉体供給通路を閉止する
ための逆流エアノズルの併設されたものである。図６及
び図７を参照されたい。即ち前記パルスエアノズル（１
６）の近くに、それと同様に粉体供給管（１１）の内部
に向けて、逆流エアノズル（６３）が併設されるのであ
る。

【００２２】元来、パルスエアの噴き付けは、同粉体を
常に流動状態に保ち、エアエジェクト作動時における粉
体の供給を円滑に行うことである。しかし、特にエアエ
ジェクトの断続作動がはげしい場合には、作動の初めと
終りとの区切りにおいては必ずしも、その供給は定量的
なものではなかった。その理由を説明する。再び図２を
参照されたい。パルスエアの波（ＡｐＷ）は、そのノズ
ル（１６）より上方に向かって放射線状に噴出する。よ
ってその放射線圏外の“Ｄ”及び“Ｄ₁ ”部は盲点とな
るので、パルス波の影響は受けず、粉体は沈積して凝集
化する。従ってエアエジェクトの始動時には、そのノズ
ル（１５）に最も近いこの場所に凝集化した粉体が吸い
込まれるので、前述の如き定量的な空気輸送は困難とな
る。またエアエジエクト作動の断時には、粉体空気混合
体流は、その慣性により、断後も若干量が空気輸送され
る。よって、断続の激しい、かつ空気輸送の定量のきび
しさを要求される場合には問題となる点である。それを
解決するために、上述の逆流エアノズルよりのエア噴出
が効果を発揮する。

【００２３】図５を参照されたい。上記パルスエア用ノ
ズルと同様に、エアエジェクトポンプ（６１）内のエア
エジェクトノズル（１５）近辺に、上方の粉体供給管
（１１）の入口部に向けて、閉止用の逆流エアノズル
（６３）の併設されたものである。該閉止用逆流エア
（Ａｒ）は、図８に示すように、エジェクトエア（Ａ
ｅ）の停止時に噴出し、上記粉体供給管（１１）内部を
降下してくる粉体を、逆流的に押し返し、その供給を閉
止するものである。その押し返された粉体（ＰｄＢ）の
位置は、閉止用逆流エア（Ａｒ）の圧力に左右される
が、概ね該粉体供給管（１１）の入口部手前当りがよ
く、それ以上押し上げることは、流動床式タンク（５）
内部を撹乱させ、返ってその余波をうけて粉体供給管
（１１）内部にも粉体が侵入するようなことになるから
である。

【００２４】上述のようにして、エアエジェクトポンプ
（６１）の停止と同時に粉体の供給も閉止されるので、
粉体の空気輸送の断も歯切れよく行われ、また前述した
ように、エアエジェクトノズル（１５）近辺に粉体の残
存することもなく、クリーンな状態を保つことができる
のである。従ってエアエジェクトポンプの再始動時に
は、それと同時に閉止用逆流エア（Ａｒ）は逆に断とな
るので、供給タンク内からは新鮮な粉体が供給され、同
時にパルスエア（Ａｐ）も噴出するので、粉体は流動性
よく、スムースに上記ポンプ内に吸い込まれて空気輸送
されるのである。本実施例においては、上記閉止用逆流
エアノズル（６３）を、前出の特定発明におけるエアエ
ジェクトポンプにて採用したパルスエアノズル（１６）
と共に、閉止用逆流エアノズルを併設したものである。
それらの取付け状態を図６及び図７（図６上のＡ−Ａ断
面図）に示す。即ちこれは、閉止用逆流エアノズル及び
パルスエアノズルの併設されたエアエジェクトポンプ
（６２）である。なお、これらのノズルの作動タイミン
グを図８に示す。上述の如く、本実施例は、粉体空気輸
送の断続において、特に断続の境界をシャープに、即ち
塗布量を精密に一定に保つ必要ある場合に、最も適して
いるということができる。

【００２５】

【発明の効果】流動床式攪拌器付き粉体供給タンクから
エアエジェクトポンプにより、配管を通して帯電式塗布
ガンノズルより塗布作業を行う塗布システムにおいて、
特に凝集し易い粉体を取り扱う場合には、上記空気輸送
経路内において粉体は凝集し、それがため塗布ガンノズ
ルからの吐出量にはムラが多く、均一かつ均質的な塗布
製品を得ることは困難であった。本発明の装置は、上記
粉体の凝集化する要因を全て排除した機器及び配管から
構成される装置であり、本装置によって粉体の空気輸送
経路上においては、殆ど粉体は凝集化することなくスム
ースに流れ、従って塗布作業においては塗布ムラなく均
一にかつ均質な塗布製品を得ることができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置構成の側断面図である。

【図２】本装置の第２の構成要素であるエアエジェクト
ポンプ内におけるパルスエアの作用説明図である。

【図３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ） 上記エジェクトエア
とパルスエアとの各種タイミングの説明グラフである。

【図４】本システムの第４の構成要素である外部帯電式
直管型ガンノズルの側断面図である。

【図５】実施例において採用される粉体供給閉止用逆流
エアの作用説明図である。

【図６】実施例において、パルスエアノズルと閉止用逆
流エアノズルとを併設したエアエジェクトポンプの側断
面図である。

【図７】上図上“Ａ”−“Ａ”の断面図である。

【図８】上記パルスエアノズル及び閉止用逆流エアノズ
ル併設のエアエジェクトポンプの作動タイミングのグラ
フである。

【図９】従来の粉体の塗布装置による構成の側断面図で
ある。

【図１０】従来の内部帯電式粉体塗布ガンノズルの側断
面図でおる。

【符号の説明】

１ 流動床式攪拌器付き粉体供給タンク ２ 供給粉体流動化用パルスエアノズル付きエアエジェ
クトポンプ ３ 粉体輸送空気配管 ４ 外部帯電式直管型ガンノズル ６ 攪拌翼 ７ 多孔質板 １１ 粉体供給管 １５ エジェクトエアノズル １６ 供給粉体閉止用逆流エアノズル ２１ 直管型ガンボデイ ２３ コロナピン ６２ 供給粉体流動化用パルスエアノズル及び閉止用逆
流式エアノズルの併設されたエアエジェクトポンプ Ａｅ エジェクトエア Ａｐ パルスエア ＡｐＷ パルスエア波 Ａｒ 逆流エア ＰＡ 粉体空気混合体 Ｐｄ 粉体 ＰｄＡ 粉体の凝集塊 Ｐｄａ 上昇する粉体 ＰｄＢ 閉止された粉体 Ｐｄｂ 降下する粉体 Ｖａ 粉体の上昇速度 Ｖｂ 粉体の下降速度

フロントページの続き (72)発明者 櫻澤 正史 東京都品川区北品川３−11−13 ノードソ ン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動床式粉体供給タンクより空気輸送用
   エアエジェクトポンプを介して粉体塗布ガンに配管され
   ている粉体塗布装置において、 （１）流動床式粉体供給タンク（１）の下方にエアエジ
   ェクトポンプ（２）が横形に設けられ、かつ、該ポンプ
   （２）は、上記粉体供給タンク（１）内部に設けられて
   いる流動床用エア吹上げ用多孔質板（７）上に開口して
   その下方へ縦型に取付けられる直管状粉体供給管（１
   １）の他端に直結されることと、 （２）上記粉体供給管（１１）開口部上方には攪拌翼
   （６）の設けられることと、 （３）上記エアエジェクトポンプ（２）内のエジェクト
   エアノズル（１５）の近辺には、上記粉体供給管（１
   １）内の開口部に向けて供給粉体流動化用パルスエアノ
   ズル（１６）の設けられることと、 （４）上記エアエジェクトポンプ（２）の出口部（１
   ８）よりの空気輸送用配管（３）は、該出口部（１８）
   と同レベル若しくはそれより下位に粉体吐出用ガンノズ
   ル（４）の設けられることと、 （５）上記粉体吐出用ガンノズル（４）は直管型である
   こと、とより成ることを特徴とする粉体塗布装置。
2. 【請求項２】 供給粉体流動化用パルスエアノズル付き
   エアエジェクトポンプ（２）が、粉体供給閉止用逆流式
   エアノズル（６３）の併設されたものである請求項１の
   粉体塗布装置。
3. 【請求項３】 粉体が微粒子である請求項１の粉体塗布
   装置。
4. 【請求項４】 直管型塗布ガン（４）及びそのノズル
   （２２）が、外部帯電式塗布ガンノズルである請求項１
   の粉体塗布装置。