JPH0824725A - 導電性塗料の電圧絶縁用圧力タンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】導電性のある水性塗料を用いて、内部印加型の
高電圧による静電塗装を行う際に生ずる、塗料圧送経路
への漏電を防止するための電気絶縁用圧力タンクを提供
する。 【構成】圧縮空気による絶縁層と導電性塗料を滞留させ
る、樹脂性の小型で円形断面をもつ圧力タンク内に、前
記圧力タンクの断面円の接線方向に塗料供給ノズルを設
ける。これにより塗料の微粒化を防ぐとともに、供給塗
料のもつ速度エネルギーを消去し、圧力タンク中央部壁
面に内接するリング型邪魔板より自然落下させる。これ
により塗料の衝突による微粒化を防止し、空気絶縁層の
壁面の汚染を防ぐ。さらに塗料供給ノズルの上部とリン
グ型邪魔板の下部に洗浄用ノズルを断面円の接線方向に
設けることにより色変え時の洗浄性を向上させる。また
圧力タンクを透明樹脂製として、圧力タンクの汚染状況
と洗浄効果の確認を容易とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水性塗料などの導電性を
持つ塗料を用いての静電塗装において、静電塗装機への
塗料供給方式に関する。

【０００２】

【従来技術と問題点】静電塗装は、非導電性の有機溶剤
含有塗料を用いて、金属製品などの塗装に用いられてい
る。その原理は静電塗装機に具備される放電極に、３０
〜１２０ｋｖの直流高電圧を印加することにより、塗料
貯蔵タンクから送られてきた塗料を帯電させ、対電極で
ある被塗物との間に生ずるクーロン力により塗着させる
ものであり、その塗着効率の良さと仕上がり外観の良さ
から、古くより、また自動車の塗装などに、国内外にお
いて広く行われている。

【０００３】自動車の塗装の場合、多数の静電塗装機を
使って、大量の塗料が使用されている。其の場合静電塗
装に適した粘度に調整された塗料を高圧ポンプを使っ
て、貯蔵タンクと静電塗装室の間を金属製パイプで循環
輸送し、その循環経路から必要な量の塗料を各静電塗装
機に供給するいわゆるサーキュレーションシステムが適
用されている。さらに上塗り塗装を行う場合、１０〜２
０色の塗料を色変え装置を用いて、通常１〜３分間で自
動的に色変えが行われている。

【０００４】ところで最近、公害対策として有機溶剤含
有量の少ない水性塗料の使用が期待されている。しかる
に塗料に帯電させるため、静電塗装機に高電圧を印加す
ると、水性塗料が導電性をもつので、静電塗装機への塗
料輸送経路の各機器や塗料貯蔵タンクから漏電し、静電
塗装が効率よく行われないのみならず、甚だ危険であっ
た。特に上塗り塗装の場合、確実な絶縁と色変えを短時
間で実施する方法が無いため、自動車の塗装の上塗りに
水性塗料を導入することが甚だ困難であった。

【０００５】そこでこの問題を解決するため、米国特許
４，０２０，８６６において、２組の圧力タンクを直列
に接続し、それぞれを交互に操作して、絶縁性を確保す
る装置が開示されている。この方法によれば、一方のタ
ンクに塗料を供給しているとき、他方のタンクが絶縁を
確保できるので、確実に絶縁できる。また静電塗装機へ
の塗料圧送に、モーターなどの機械的操作を用いないの
で、塗料の漏れが発生せず安全である。それゆえ圧力タ
ンクの内部壁面が塗料で汚染されて、絶縁性を失わない
限り、確実に絶縁性が保証される。しかしながら前記文
献においては、高圧で送られる塗料を、圧力タンク内に
突出したパイプの先端に設けられた細孔から噴出させる
ので、塗料が微粒化するため、短期間で内部壁面が汚染
し絶縁性が確保できなかった。また洗浄用ノズルが設け
られていないため、色変え時に圧力タンクを短時間で洗
浄することは容易でなく、自動車の塗装ラインに適用す
ることが困難であった。

【０００６】そこで本発明の課題とするのは、塗料供給
経路に２個の圧力タンクを直列に接続して絶縁性を確保
する方法において、タンク内の空気絶縁層壁面の汚染を
長期間防止し、従って確実な絶縁性を長期間保持すると
ともに、洗浄性のよい、従って色変えの容易な、静電塗
装用の絶縁用圧力タンクを提供することである。

【０００７】

【課題を解決する手段と作用】本発明が提供する手段
は、圧縮気体、通常は圧縮空気による絶縁層と導電性塗
料を滞留させる、樹脂性の小型で円形断面をもつ圧力タ
ンクに導電性塗料が接触落下する壁面と、自然落下する
空気絶縁層と、接触落下する前記導電性塗料の落下速度
を低下させ、落下方向を前記圧力タンクの中央部に変え
るリング型邪魔板が設けられている電気絶縁用圧力タン
クにおいて、前記圧力タンクの断面円の接線方向に塗料
供給ノズルを設けることであり、これにより塗料を高圧
で供給するにもかかわらず、供給塗料は微粒化せず、遠
心力により圧力タンクの壁面に接触回転しながら落下す
る。それゆえ空気絶縁層の壁面の微粒化塗料汚染による
絶縁性低下を防ぐ。また遠心力により接触落下して供給
塗料のもつ速度エネルギーを発散消滅させたのち、圧力
タンク中央部壁面に内接するリング型邪魔板に達するの
で、空気層を自然落下することになる。これにより落下
塗料が邪魔板下端での速度エネルギーによる塗料の微粒
化が防止され、空気絶縁層の壁面の汚染を防ぎ、壁面の
絶縁性の低下を防ぐ。さらに塗料供給ノズルの上部と、
リング型邪魔板の下部に洗浄用ノズルを断面円の接線方
向に設けることにより、圧力タンク壁面を洗浄液で直接
遠心力により洗浄しているので、また死角を無くしてい
るので洗浄速度が早く、色変え時の洗浄時間を飛躍的に
短縮することになる。また圧力タンクを透明樹脂製とす
れば、圧力タンクの汚染状況と洗浄効果が容易に確認で
きる。また圧縮気体として炭酸ガスや窒素ガスを用いれ
ば、可燃性の溶剤を含む導電性塗料にも安全に適用でき
る。以下に本発明が提供する圧力タンクの構造、実施の
態様、作用の詳細につき実施例により説明する。

【０００８】

【実施例】図１は本発明に関わる圧力タンクを示す断面
図であり、図２は塗料供給ノズル位置での圧力タンクの
横断面図であり、図３は本発明にかかわる装置と、関連
する機器即ち複数の、通常は３〜１０台の静電塗装機と
塗料貯蔵層を含む静電塗装システム全体の接続関係を示
すものである。

【０００９】図１〜図３において、２は絶縁用の圧縮気
体を保持するためと、塗料を一時的に貯めるための圧力
タンクである。圧縮気体として、通常は圧縮空気を用い
るのが、最も容易で、コストが安い。それゆえこれに限
定されるものでないが圧縮空気により本発明の説明を行
う。圧力タンク２の本体部分は、内径１２０ｍｍ、高さ
約９００ｍｍの透明な塩ビパイプで形成されていて、外
部の要所を本体２と同じ塩ビ製のフランジ６が補強のた
め溶接されている。本体２の材料は、塩ビの代わりにア
クリル樹脂を用いても良い。圧力タンク２の本体は、５
ｋｇ／ｃｍ^２の空気圧に耐える材料と寸法であればよ
く、透明材料に限定するものでないが、透明材料を用い
るとタンク壁面の汚染状況の把握と、洗浄効果の確認が
容易なので好ましい。圧力タンク２の大きさは、塗料の
粘度及び使用量により、また印加する最高電圧により変
えてよいが、通常は水性塗料使用量が５００〜１０００
ｃｃ／ｍｉｎの場合、内径１００ｍｍ〜１５０ｍｍとす
ればよい。

【００１０】圧力タンク２の上部を密閉する蓋１０は透
明な塩ビ製で液面計１２が取り付けられている。液面計
１２は非接触型が洗浄性がよいので好ましい。供給塗料
は、塗料貯蔵タンク８０ａ〜８０ｅから圧送ポンプ８４
ａ〜８４ｅでサーキュレーションシステム４０や色替え
装置３４を経て、圧力タンク２内の塗料液面高さ４が維
持されるように圧送されてくる。塗料は図２に示すごと
く圧力タンク２の断面円の接線方向に取り付けられた塗
料供給ノズル２６により供給されるようになっているの
で、高圧で供給されるにもかかわらず、微粒化される事
なく、遠心力により円筒の側壁１８に沿って接触回転し
ながら落下する。そして次第に速度エネルギーを失い、
供給ノズルの９０ｍｍ下方に設けられたリング型邪魔板
２０に達し更に落下し、邪魔板２０の下端縁２２より空
気絶縁層１６を液滴となって自然落下する。これにより
塗料の微粒化による空気絶縁層の絶縁低下と、邪魔板下
部の空気絶縁層壁面１７の汚染が防がれ、従って絶縁が
安定して維持されることなる。

【００１１】壁面１８を接触落下する塗料を空気絶縁層
１６での自然落下にするための邪魔板２０は、上面がや
や下向きに傾斜面をなす厚み１０ｍｍ、幅２５ｍｍの板
リングとなっている。傾斜角度は極端に大きな傾斜は塗
料の衝突をもたらし微粒化するので好ましくない。それ
ゆえ通常は壁面と９０度〜１２０度とすればよい。これ
により接触落下層を落下してきた塗料は邪魔板上面を流
れて、下面の突端２２から滴下するようになる。邪魔板
２０の幅は空気絶縁層１６の壁面１７を汚染させないた
めには、少なくも１０ｍｍ必要で、好ましくは２０ｍｍ
以上であり、さらに好ましくは２５ｍｍ以上である。ま
たリング型邪魔板２０の内径は、塗料の自然落下のため
に少なくも３０ｍｍ必要で、５０ｍｍ以上が好ましい。
それゆえ圧力タンク２の内径は１００ｍｍ〜１５０ｍｍ
が必要となる。

【００１２】邪魔板２０の枚数は多いほど空気絶縁層の
壁面１７の絶縁性がよいが、洗浄性が低下する。本発明
の場合、塗料の供給が圧力タンクの断面円の接線方向に
行われ、微粒化しないので１枚で十分である。

【００１３】邪魔板２０の下面から底部塗料層８の上面
まで４０ｃｍの距離をもつ空気による絶縁層１６を形成
している。空気絶縁層１６の効果は圧力にほぼ比例し、
本発明の場合２〜５ｋｇ／ｃｍ^２と圧力が高く、大気圧
下の場合に比し、コロナ放電や火花放電が２〜３倍発生
しにくいが、最低３０ｃｍの距離が必要であり、３５ｃ
ｍ以上が安全であり、４０ｃｍあれば、大気圧下の８０
〜１００ｃｍの場合とほぼ同等な距離で安全である。こ
れにより邪魔板２０の落下端での放電による塗料の微粒
化が防止できる。空気絶縁層１６を含む上流側タンク２
ａ内の圧力は、４ｋｇ／ｃｍ^２を維持するように調節さ
れている。圧力タン２内の圧力は、静電塗装機が消費す
る塗料の量を圧送するに十分な圧力であればよいが、空
気圧は高い程塗料圧送に有利である。しかし圧力を高く
し過ぎると圧力タンクの形成が困難になるので、通常は
下流側圧力タンク２ｂと静電塗装室との圧力差として１
〜２ｋｇ／ｃｍ^２とし、下流側圧力タンク２ｂと上流側
圧力タンク２ａとの圧力差も、１〜２ｋｇ／ｃｍ^２とす
るのが好ましい。

【００１４】圧力タンク２の下部には、塗料が一時的に
滞留し、高さが１５０〜２００ｍｍとなるように調節さ
れた塗料層８を形成している。塗料層８の高さは低すぎ
ると、落下して来る塗料によって泡が発生し、静電塗装
機９０ａ〜９０ｃへの経路に混入するので好ましくな
い。また塗料層８の高さが高すぎるのは、塗装作業終了
時の塗料ロスが大きくなるので通常は１５０〜２００ｍ
ｍとなるように調節されるのが好ましい。

【００１５】圧力タンク２の底部は、塗料を一時的に貯
める部分であるが、図１、または図３に示すように円錐
型となっていて最底部には塗料溜め２４とドレインバル
ブ６８ａ、６８ｂ、が設けられており、塗料溜め２４に
は静電塗装機９０ａ〜９０ｃへ供給するパイプ６４と弁
６２が取り付けられている。

【００１６】本発明の絶縁用圧力タンク２には、専用の
洗浄ノズル２８、３０が具備される。洗浄ノズル２８、
３０は、塗料供給ノズルの上部と、リング型邪魔板２０
の下部にそれぞれ１個ずつとりつけられている。これら
は圧力タンク２と同じ材料で形成されている。取り付け
方向は、断面円の接線方向とするのが壁面や、タンク蓋
の下面や、邪魔板１３の下面を均一に洗浄できるので好
ましい。また下部洗浄ノズル３０は圧縮エアー供給パイ
プ６６に接続されていて洗浄終了後エアーブローされノ
ズル３０の内面が乾燥される。これにより洗浄系への漏
電が防止される。

【００１７】圧力タンク２を支持する脚や、取り付け具
など、タンク２に近接する材料もすべて、電気的絶縁材
料で形成するのが好ましい。アースされた導電体がタン
ク２に近接して設置された場合、この近接した導電体
と、高電圧を印加された塗料とで、絶縁体を介してコン
デンサーを形成し、圧力タンク２内の塗料表面に電荷を
蓄積することとなる。この電荷は空気絶縁層におけるコ
ロナ放電や、火花放電の危険性を増大させるからであ
る。

【００１８】圧力タンク２に接続する弁類は、すべて樹
脂製またはゴムライニングなどの非導電性材料で形成さ
れるのが好ましい。特に塗料供給弁４２はダイアフラム
弁とするのが好ましい。弁閉止時の塗料供給側の電気抵
抗が増大し、タンク２内に残留する塗料によるコロナ放
電防止に効果があるからである。

【００１９】次に本発明による電圧絶縁用圧力タンクを
用いて行う水性塗料の静電塗装について説明する。

【００２０】図３において、８０ａ〜８０ｅは５種類の
色の塗料貯蔵タンクを示す。８２は洗浄液槽を示す。８
４ａ〜８４ｅはそれぞれの色に対応する圧送用ポンプを
示し、静電塗装室と塗料貯蔵槽の間で循環させている。
静電塗装室では色変え装置３４を通じて静電塗装機９０
ａ〜９０ｃへ必要な色の塗料が必要な量だけ供給され
る。これらの装置は配管類を含めて、通常のものが使用
できて電気的にアースされている。塗料供給経路には、
圧力タンク２ａ、２ｂが２個直列に接続され、それぞれ
に全樹脂性のダイアフラム弁４２ａ、４２ｂが接続され
ている。ダイアフラム弁４２ａ、４２ｂの動作は操作盤
３８からの信号により交互に開閉するようになってい
る。例えばつぎのようになっている。

【００２１】弁４２ａまたは弁４２ｂの何れかが必ず閉
止されているので、確実に絶縁される。一方弁６２は常
に解放となっているので、静電塗装機へは連続的に供給
される。この場合、圧力タンクへの供給は間欠的となっ
ているので、各タンクへの供給速度は、静電塗装機への
供給速度の２倍よりやや多く設定されている。液面が過
剰に上昇した場合は液面計からの信号でダイアフラム弁
４２を停止させるようになっている。開閉時間プログラ
ムは、使用する塗料の粘度や量によって適宜変えればよ
い。

【００２２】エアー圧力調整システムは、エアーの入側
は７ｋｇ／ｃｍ^２の圧縮空気源９２に接続されエアーセ
ット５２、圧力計５４を通じて、出口側は下部洗浄ノズ
ル３０ａ、３０ｂに接続されている。エアーセット５２
は図示しないが、ストップ弁、減圧弁、電動弁、および
エアーフイルターよりなり、これらの機器は通常のもの
が使用されている。圧力タンク２内の圧力は静電塗装機
９０ａ〜９０ｃが必要とする塗料の量が得られる圧力と
なるよう手動で調節される。塗料供給量の微調整は静電
塗装機へのチューブ経路に取り付けられたバルブによっ
てなされる。タンク側圧力計５４が異常を感知した場合
は図示しない操作盤に信号が送られ、塗料の供給が停止
されるようになっている。

【００２３】静電塗装機９０ａ〜９０ｃは、外部印加型
は勿論内部印加型も用い得る。電圧は通常の３０ｋｖ〜
１２０ｋｖが選択し得る。図３は多数の色を多数の静電
塗装機に使用する場合の色変え装置３４およびサーキュ
レーションシステム４０との接続方法を示す。サーキレ
ーションシステムや色変え装置は通常のものが使用でき
る。

【００２４】静電塗装を行う場合、色変え装置３４にお
いてある色が選択されると、塗料供給システムの弁４２
が開き塗料の間欠的供給が始まる。供給塗料は圧力タン
ク２の接触落下層１８を回転しながら接触落下し、次い
で邪魔板２０に達し、空気絶縁層１６を自然落下する。
その間塗料は微粒化しないので、空気絶縁層１６の壁面
１７を汚染することがない。それゆえ塗料供給を停止し
たとき確実に絶縁される。塗料液面４の高さが所定の高
さに達したとき、エアー供給システムのストップ弁４６
を開くと圧力タンク２の内圧が上昇する。エアー圧力は
一旦調節が終了すれば、静電塗装作業実施中も、圧縮エ
アーの消費が無く、従って通常は変動しないのでエアー
の補給は必要が無い。ついで静電塗装機側の塗料送り出
し弁６２を開くと、圧力タンク２から静電塗装機への塗
料の供給が始まる。塗料はエアー圧で送られ、エアー圧
の変動が僅かなので連続的に圧送される。

【００２５】本発明の圧力タンクに用いる圧縮気体とし
て圧縮空気を用いて説明したが、圧縮空気の代わりに圧
縮窒素または圧縮炭酸ガスを用いることが可能である。
コロナ放電が持続しないので、より安全であり、特に可
燃性溶剤を大量に含有する導電性塗料の静電塗装に用い
る場合に適している。この場合圧力タンクの構造、材料
などすべて空気の場合と同様でよい。

【００２６】本発明による圧力タンクの絶縁効果は上述
のとうりであるが、色変えのため洗浄を行うときは、静
電塗装機への高電圧の印加は解除され、空気圧も大気に
解放された状態で実施され、通常色変え装置３４の洗浄
と同時に並行して行われる。すなわち、洗浄作業は上部
洗浄ノズル２８および下部洗浄ノズル３０から送られる
洗浄液による洗浄と、色変え装置３４から送られてくる
洗浄液による洗浄とが交互に実施される。洗浄終了後は
下部洗浄用ノズル３０から圧縮エアーを吹き出し、ノズ
ル３０の内部を乾燥させる。これにより僅かながら導電
性を保有する洗浄液が乾燥し導電性が消滅することにな
る。これら作業は、図示しない制御盤で自動的におこな
われる。本発明の絶縁用タンクの洗浄性は、圧力タンク
２の内部に、リング型邪魔板２０以外に突出部分が無
く、かつ洗浄用に具備された洗浄ノズル２８、３０によ
り、死角となる部分が全く無くなるので、洗浄が容易で
確実である。また洗浄用ノズル２８、３０が圧力タンク
２の断面円の接線方向に設けられているので、洗浄液の
もつ圧力が遠心力により直接かつ均一に作用し、接触落
下壁面１８と邪魔板下端に付着する塗料を、短時間で洗
浄できることになる。また圧力タンクが透明樹脂製なの
で洗浄効果が容易に確認できるので、色変えが確実に実
施できる。

【００２７】本発明の実施例は静電塗装を大気圧下で行
う場合について説明したが、静電塗装を真空下で行え
ば、さらに小型化できて、絶縁性と洗浄性が向上でき、
従って安全性が向上することができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、塗料が圧力タンクの断
面円の接線方向に供給されるので、高圧で供給されるに
もかかわらず塗料が微粒化しないため、圧力タンク内の
空気絶縁層の壁面が汚染されないので、絶縁性が安定し
ている。また高圧で供給された塗料の速度エネルギーが
消滅したのち、リング型邪魔板から空気絶縁層を自然落
下するので、塗料の衝突による微粒化が発生せず、空気
絶縁層の壁面を汚染しない。また色変えのときは、構造
が簡単で突出部分がリング型邪魔板以外にないので、洗
浄が容易である。また洗浄ノズルが塗料供給ノズルの上
部とリング型邪魔板の下部に接線方向に設けられている
ので、洗浄用ノズルの死角部分が無いので、確実にかつ
短時間で洗浄できる。圧力タンクを透明樹脂で形成すれ
ば汚染状況、従って絶縁性と洗浄効果が確認できる。ま
た圧縮気体として炭酸ガスや窒素ガスを用いれば、可燃
性溶剤を大量に含む導電性塗料にたいしても適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の圧力タンクの断面図

【図２】 塗料供給ノズルの断面図

【図３】 静電塗装システム全体の接続を示す図

【符号の説明】

２、２ａ、２ｂ、 圧力タンク １６、 空気絶縁層 １７、 空気絶縁層側壁 １８、 接触落下層壁面 ２０、 リング型邪魔板 ２６、２６ａ、２６ｂ、塗料供給ノズル ２８、２８ａ、２８ｂ、上部洗浄ノズル ３０、３０ａ、３０ｂ、下部洗浄ノズル ３４、 色変え装置 ４０、 サーキュレーションシステム ６６、６６ａ、６６ｂ、圧縮空気供給管 ７０ 直流高電圧電源 ８０ａ〜８０ｅ 塗料貯蔵層 ９０ａ〜９０ｃ、 静電塗装機 ９２、 圧縮空気源

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮気体が封入された圧力タンクであっ
   て、導電性塗料が接触落下する壁面と、自然落下する気
   体絶縁層と、接触落下する前記導電性塗料の落下速度を
   低下させ、落下方向を前記圧力タンクの中央部に変える
   リング型邪魔板が前記壁面に内接して設けられている電
   圧絶縁用圧力タンクにおいて、前記導電性塗料を供給す
   るノズルが、前記圧力タンクの断面円の接線方向に設け
   られていることを特徴とする導電性塗料の電圧絶縁用圧
   力タンク
2. 【請求項２】 洗浄用ノズルが、塗料供給ノズルの上部
   およびリング型邪魔板の下部に、具備されていることを
   特徴とする請求項１に記載の導電性塗料の電圧絶縁用圧
   力タンク
3. 【請求項３】 洗浄用ノズルが、圧力タンク断面円の接
   線方向に取り付けられていることを特徴とする請求項２
   に記載の導電性塗料の電圧絶縁用圧力タンク
4. 【請求項４】 圧力タンクが、透明なプラスチック材料
   で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導
   電性塗料の絶縁用圧力タンク
5. 【請求項５】 圧力タンクに封入する気体が空気である
   ことを特徴とする請求項１に記載の導電性塗料の絶縁用
   圧力タンク
6. 【請求項６】 圧力タンクに封入する気体が炭酸ガスま
   たは窒素ガスであることを特徴とする請求項１に記載の
   導電性塗料の絶縁用圧力タンク