JPH1096657A - 粉体質量流量測定装置、およびこれを適用した静電粉体塗装装置 - Google Patents
粉体質量流量測定装置、およびこれを適用した静電粉体塗装装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 粉体の種類や物性によって特性が影響され
ず、直接粉体の質量流量を出力でき、製造、据付、運
転、保守、色替が容易で小型安価な、粉体質量流量測定
装置及びこれをベースにした粉体定量供給装置、更にこ
れを利用した高性能で有効運転率の高い静電粉体塗装シ
ステムを得ること。 【解決手段】 流量を規定した計測気体を、分散手段に
より薄層高速気流となして粉体を交差分散して計測管路
に導入し、発生する圧力差を測定し、この出力が設定値
と一致するように供給手段をフィードバック制御するこ
と、
ず、直接粉体の質量流量を出力でき、製造、据付、運
転、保守、色替が容易で小型安価な、粉体質量流量測定
装置及びこれをベースにした粉体定量供給装置、更にこ
れを利用した高性能で有効運転率の高い静電粉体塗装シ
ステムを得ること。 【解決手段】 流量を規定した計測気体を、分散手段に
より薄層高速気流となして粉体を交差分散して計測管路
に導入し、発生する圧力差を測定し、この出力が設定値
と一致するように供給手段をフィードバック制御するこ
と、
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、気体により管路を介
して搬送される粉体の質量流量測定装置、この測定装置
を適用することによって高性能化された製造運転保守容
易な粉体定量供給装置、これを適用した高性能静電粉体
塗装装置に関するものである。
して搬送される粉体の質量流量測定装置、この測定装置
を適用することによって高性能化された製造運転保守容
易な粉体定量供給装置、これを適用した高性能静電粉体
塗装装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、粉体塗装装置或は溶射装置等のよ
うに数十グラム毎分乃至数百グラム毎分程度の比較的少
ない供給量で、高価な粉体を、数台乃至数十台の装置毎
に、正確に供給するための装置として、添付図面の図
３、図６に示した様な気体搬送粉体定量供給システムが
知られている。
うに数十グラム毎分乃至数百グラム毎分程度の比較的少
ない供給量で、高価な粉体を、数台乃至数十台の装置毎
に、正確に供給するための装置として、添付図面の図
３、図６に示した様な気体搬送粉体定量供給システムが
知られている。
【０００３】図３に示したのは、容積式定量供給装置と
呼ばれるものの一例であって、ホッパー１０１内部の粉
体塗料１０２は、圧縮空気１０４により、多孔板１０３
を通して流動化され、ホッパー１０１の底部に設けられ
たスクリューフィーダー１０６によってインジェクタ１
１３により、粉体ガンへ供給される。
呼ばれるものの一例であって、ホッパー１０１内部の粉
体塗料１０２は、圧縮空気１０４により、多孔板１０３
を通して流動化され、ホッパー１０１の底部に設けられ
たスクリューフィーダー１０６によってインジェクタ１
１３により、粉体ガンへ供給される。
【０００４】この時、この装置はスクリューの寸法によ
って定まる定数即ちスクリュー１ピッチの有効容積Ａ
（ｃｃ）とモータ１０８の回転数Ｒｒ／ｍｉｎによって 容積流量Ｆｖ＝ＡＲ （単位＝ｃｃ／ｍｉｎ） を供給することができる。しかし、粉体塗装の工程にお
いて本質的に要求される塗料供給量は、容積流量ｃｃ／
ｍｉｎではなくて質量流量（ｇ／ｍｉｎ）であるので、
スクリューフイーダ１０６の内部１０７における粉体塗
料の実際の嵩比重Ｓ（以下これを供給嵩比重と呼ぶ）で
補正して 質量流量ＦＭ＝ＳＡＲ（単位＝ｇ／ｍｉｎ） を推定し、モーター回転数に供給量指示計１１０を目盛
って質量流量を推定するのが通常である。
って定まる定数即ちスクリュー１ピッチの有効容積Ａ
（ｃｃ）とモータ１０８の回転数Ｒｒ／ｍｉｎによって 容積流量Ｆｖ＝ＡＲ （単位＝ｃｃ／ｍｉｎ） を供給することができる。しかし、粉体塗装の工程にお
いて本質的に要求される塗料供給量は、容積流量ｃｃ／
ｍｉｎではなくて質量流量（ｇ／ｍｉｎ）であるので、
スクリューフイーダ１０６の内部１０７における粉体塗
料の実際の嵩比重Ｓ（以下これを供給嵩比重と呼ぶ）で
補正して 質量流量ＦＭ＝ＳＡＲ（単位＝ｇ／ｍｉｎ） を推定し、モーター回転数に供給量指示計１１０を目盛
って質量流量を推定するのが通常である。
【０００５】容積式定量供給装置の場合には、この供給
嵩比重Ｓに塗料ホッパー内の塗料レベルが影響しない様
にすることが重要なポイントであり、図３の例ではこの
目的のために、塗料レベル制御装置１０５が適用されて
いる。この外に、塗料レベルと供給嵩比重とを絶縁する
いくつかの他の方式が利用されているが、その大部分で
はホッパー内の粉体を流動化する方式が採用されてお
り、供給手段として、テーブルフィーダー、偏心ポン
プ、溝付ロール等が利用されている容積式定量供給装置
に関してもその事情は同様である。
嵩比重Ｓに塗料ホッパー内の塗料レベルが影響しない様
にすることが重要なポイントであり、図３の例ではこの
目的のために、塗料レベル制御装置１０５が適用されて
いる。この外に、塗料レベルと供給嵩比重とを絶縁する
いくつかの他の方式が利用されているが、その大部分で
はホッパー内の粉体を流動化する方式が採用されてお
り、供給手段として、テーブルフィーダー、偏心ポン
プ、溝付ロール等が利用されている容積式定量供給装置
に関してもその事情は同様である。
【０００６】供給嵩比重Ｓに最も大きく影響する新粉の
ゆるめ嵩比重は、塗料の品種によって０．４〜０．７５
ｇ／ｃｃという広い範囲で変化し、これは同じ品種で
も、生産ロットで３〜５％程度変化することもある。ま
た供給嵩比重Ｓは、流動空気量によって５〜１５％程度
の影響を受け、これは塗料ホッパー全体としての問題以
外に、一つのホッパーに複数のスクリューを取り付ける
場合には、多孔板１０３の部位による通気抵抗の不同が
数％程度あり、これが供給嵩比重に直接影響するので、
±２．５％程度の流量精度を要求される定量供給装置と
しては、結局、個々のスクリュー毎に供給嵩比重の検定
即ち個々のスクリュー毎に、回転数と供給量の現場計重
検定値による回転数の調整が必要となる。
ゆるめ嵩比重は、塗料の品種によって０．４〜０．７５
ｇ／ｃｃという広い範囲で変化し、これは同じ品種で
も、生産ロットで３〜５％程度変化することもある。ま
た供給嵩比重Ｓは、流動空気量によって５〜１５％程度
の影響を受け、これは塗料ホッパー全体としての問題以
外に、一つのホッパーに複数のスクリューを取り付ける
場合には、多孔板１０３の部位による通気抵抗の不同が
数％程度あり、これが供給嵩比重に直接影響するので、
±２．５％程度の流量精度を要求される定量供給装置と
しては、結局、個々のスクリュー毎に供給嵩比重の検定
即ち個々のスクリュー毎に、回転数と供給量の現場計重
検定値による回転数の調整が必要となる。
【０００７】更に、多くの粉体塗装ラインで適用されて
いる塗料の回収再利用の場合には、新粉１１１と回収粉
１１２のゆるめ嵩比重は０〜２５％程度の範囲で変化す
る場合があり、これはそのまま供給嵩比重に影響し、し
かも新粉と回収粉の混合比即ち塗装ラインの塗着効率を
介しての影響となるので、特に被塗物の種類が多く塗着
効率が変化しやすい多品種塗装ラインにおいては、供給
嵩比重即ち供給装置の精度を±２．５％程度に維持する
ことは極めて困難といわなければならない。
いる塗料の回収再利用の場合には、新粉１１１と回収粉
１１２のゆるめ嵩比重は０〜２５％程度の範囲で変化す
る場合があり、これはそのまま供給嵩比重に影響し、し
かも新粉と回収粉の混合比即ち塗装ラインの塗着効率を
介しての影響となるので、特に被塗物の種類が多く塗着
効率が変化しやすい多品種塗装ラインにおいては、供給
嵩比重即ち供給装置の精度を±２．５％程度に維持する
ことは極めて困難といわなければならない。
【０００８】以上に述べた容積式定量供給装置のしくみ
とその問題点を整理したのが図４である。図５は、その
関係を数量的に示したものであり、スクリュー回転数を
一定にした場合に、容積流量と質量流量との関係は直線
１１５と１１６との間で示される広い範囲で変化し、流
動化状態と塗装ラインの塗着効率の影響を考慮すると更
に広い直線１１８と１１７の範囲で変化し、その中で容
積流量即ち、スクリュー回転数と本当に必要とされる質
量流量との関係を規定する供給嵩比重の値を決定するた
めには、それぞれの運転現場において個々の供給装置、
多連の場合は個々のスクリューについて、実際使用され
ている塗料粉体について、実量検定を実施する以外に方
法がない。
とその問題点を整理したのが図４である。図５は、その
関係を数量的に示したものであり、スクリュー回転数を
一定にした場合に、容積流量と質量流量との関係は直線
１１５と１１６との間で示される広い範囲で変化し、流
動化状態と塗装ラインの塗着効率の影響を考慮すると更
に広い直線１１８と１１７の範囲で変化し、その中で容
積流量即ち、スクリュー回転数と本当に必要とされる質
量流量との関係を規定する供給嵩比重の値を決定するた
めには、それぞれの運転現場において個々の供給装置、
多連の場合は個々のスクリューについて、実際使用され
ている塗料粉体について、実量検定を実施する以外に方
法がない。
【０００９】これには多大な時間と高度な作業が要求さ
れ、それによっても常に±２．５％程度の供給精度を維
持することは容易でなく、これが容積式粉体定量供給装
置に共通する重大な第一の問題である。現場で実際の使
用状態において、個々の機器を検定しなければ使用でき
ない容積式定量供給装置は、工業用計測制御装置とは言
い難く、直接質量流量を検出制御可能な方式の出現が希
望される。
れ、それによっても常に±２．５％程度の供給精度を維
持することは容易でなく、これが容積式粉体定量供給装
置に共通する重大な第一の問題である。現場で実際の使
用状態において、個々の機器を検定しなければ使用でき
ない容積式定量供給装置は、工業用計測制御装置とは言
い難く、直接質量流量を検出制御可能な方式の出現が希
望される。
【００１０】図３に例示した定容積供給機能機器（以
下、定容積機と略称）であるスクリューフィーダ１０６
は、構造複雑な機器であり、ホッパーを含む塗料の色替
に際して、取り外し分解清掃が必要であり、これには長
い時間と人手が必要であり、迅速な色替の要求に対して
は、色替用予備機を準備しなければならず、そのための
設備費も多額となる。この色替対策の困難性が容積式定
量供給装置の第２の問題であり、スクリューフィーダ以
外の定容積機を適用した他の方式でも同様である。
下、定容積機と略称）であるスクリューフィーダ１０６
は、構造複雑な機器であり、ホッパーを含む塗料の色替
に際して、取り外し分解清掃が必要であり、これには長
い時間と人手が必要であり、迅速な色替の要求に対して
は、色替用予備機を準備しなければならず、そのための
設備費も多額となる。この色替対策の困難性が容積式定
量供給装置の第２の問題であり、スクリューフィーダ以
外の定容積機を適用した他の方式でも同様である。
【００１１】容積式定量供給装置第３の問題点は、図３
に例示したスクリューフィーダ、又はその他の定容積機
が例外なく大型で重く高価であるとともに、相隣る定容
積機の間隔が大きくなり、ホッパーを高精度角型で頑丈
にしなければならないので、高価大型で重く移動が困難
となり、これが色替などの現場作業などをやり難くす
る。また、既設の粉体塗装設備のホッパーにこれらの定
容積機を付加して、安価に合理化を実現することも事実
上不可能である。
に例示したスクリューフィーダ、又はその他の定容積機
が例外なく大型で重く高価であるとともに、相隣る定容
積機の間隔が大きくなり、ホッパーを高精度角型で頑丈
にしなければならないので、高価大型で重く移動が困難
となり、これが色替などの現場作業などをやり難くす
る。また、既設の粉体塗装設備のホッパーにこれらの定
容積機を付加して、安価に合理化を実現することも事実
上不可能である。
【００１２】図６は、上述の容積式定量供給装置とは別
の在来技術の例である。計測用管路１２０中にノズル１
２１によって一定速度の計測用気体１１４を流し、ホッ
パー１０１中の流動化された粉体１０２を計測用管路１
２０中に導入して加速し、この時に計測用管路１２０の
前後に発生する差圧を、フィルター１２２を介して、固
定小容積盲管路をなす差圧センサ１２３によって検出
し、これを増幅信号処理装置１２４を経て出力し、表示
装置１２５に示される供給量指示値（ｇ／ｍｉｎ）によ
って、粉体の流量を検出し、図には示してない自動制御
手段によってスロート１２７とノズル１２６より成るイ
ンジェクタ１２９の駆動気体１２８を自動制御して、所
要の粉体供給量を得るものである。
の在来技術の例である。計測用管路１２０中にノズル１
２１によって一定速度の計測用気体１１４を流し、ホッ
パー１０１中の流動化された粉体１０２を計測用管路１
２０中に導入して加速し、この時に計測用管路１２０の
前後に発生する差圧を、フィルター１２２を介して、固
定小容積盲管路をなす差圧センサ１２３によって検出
し、これを増幅信号処理装置１２４を経て出力し、表示
装置１２５に示される供給量指示値（ｇ／ｍｉｎ）によ
って、粉体の流量を検出し、図には示してない自動制御
手段によってスロート１２７とノズル１２６より成るイ
ンジェクタ１２９の駆動気体１２８を自動制御して、所
要の粉体供給量を得るものである。
【００１３】図６に示した在来技術においては、計測用
気体１１４の流量に比較して、流動化された粉体１０２
が同伴する空気の流量は１／１００以下であるので、流
動化空気量の変化によって粉体供給量の検出特製が影響
されることがなく、従って、ホッパーにおける取付位置
やホッパーそのものにより特性が実用上変化しない。し
かし、粉体塗料の品種や新粉と回収粉による粉体物性の
変化により、供給量指示値と供給量実測値との関係を示
す検量線が、通常の粉体塗料に関しては図７の検量線１
３０と１３１に示される±７．５％程度の範囲で変化し
やはり現場検定が必要となる。また、検量線１３２に示
されたように、現場の事情によって計測用気体１１４の
流量を少なくしなければならない場合、粉体供給量が多
い領域において、センサー出力が直線関係から外れて小
さくなり非直線特性となるという問題点がある。
気体１１４の流量に比較して、流動化された粉体１０２
が同伴する空気の流量は１／１００以下であるので、流
動化空気量の変化によって粉体供給量の検出特製が影響
されることがなく、従って、ホッパーにおける取付位置
やホッパーそのものにより特性が実用上変化しない。し
かし、粉体塗料の品種や新粉と回収粉による粉体物性の
変化により、供給量指示値と供給量実測値との関係を示
す検量線が、通常の粉体塗料に関しては図７の検量線１
３０と１３１に示される±７．５％程度の範囲で変化し
やはり現場検定が必要となる。また、検量線１３２に示
されたように、現場の事情によって計測用気体１１４の
流量を少なくしなければならない場合、粉体供給量が多
い領域において、センサー出力が直線関係から外れて小
さくなり非直線特性となるという問題点がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】粉体の種類や物性に影
響されずに、単位時間あたりに流れる粉体の質量（単位
はグラム毎分ｇ／ｍｉｎ）即ち粉体質量流量と一定の直
線関係出力が得られる粉体質量流量測定装置を開発し、
これの出力を設定値に一致させる様に自動制御をおこな
うセンサーベースフィードバックシステム即ち粉体定量
供給装置を得ることが発明が解決しようとする課題であ
る。
響されずに、単位時間あたりに流れる粉体の質量（単位
はグラム毎分ｇ／ｍｉｎ）即ち粉体質量流量と一定の直
線関係出力が得られる粉体質量流量測定装置を開発し、
これの出力を設定値に一致させる様に自動制御をおこな
うセンサーベースフィードバックシステム即ち粉体定量
供給装置を得ることが発明が解決しようとする課題であ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】前記図３、４、５、６、
７の各図に要約して示した従来技術の問題点を解決する
ための第１の手段は、計測管路内に形成されている一定
速度の計測気体流中に、流量を計測すべき粉体を導入
し、計測気体が計測管路において粉体を加速することに
よって発生する計測管路の入口と出口との間の圧力差に
よって粉体流量を計測するシステムにおいて、計測管路
入口直前において、計測気体に粉体を充分に分散させる
ことのできる分散手段によって粉体を同伴した計測気体
を計測管路に導入することである。第２の手段は、圧力
差の計測手段としてフィルターを介して、実質上剛体受
圧隔膜の両側に微小容積盲管路を形成する差圧センサシ
ステムを適用することである。第３の手段は、計測管路
の内面を弗素樹脂などの非付着性物質で形成することで
ある。第４の手段は、計測管路内の気体の流速分布と粉
体の均一分散が入口から出口にわたって軸対象で安定で
あるようにすることで、これは前述の第１の分散手段に
よって計測用管路の入口で計測気体に乱流を発生させ、
且計測管路における気体のレイノルズ数を２３００以上
にすることによって、計測管路の全長にわたって同一の
乱流状態の形成と粉体分散の均一化を達成することであ
る。
７の各図に要約して示した従来技術の問題点を解決する
ための第１の手段は、計測管路内に形成されている一定
速度の計測気体流中に、流量を計測すべき粉体を導入
し、計測気体が計測管路において粉体を加速することに
よって発生する計測管路の入口と出口との間の圧力差に
よって粉体流量を計測するシステムにおいて、計測管路
入口直前において、計測気体に粉体を充分に分散させる
ことのできる分散手段によって粉体を同伴した計測気体
を計測管路に導入することである。第２の手段は、圧力
差の計測手段としてフィルターを介して、実質上剛体受
圧隔膜の両側に微小容積盲管路を形成する差圧センサシ
ステムを適用することである。第３の手段は、計測管路
の内面を弗素樹脂などの非付着性物質で形成することで
ある。第４の手段は、計測管路内の気体の流速分布と粉
体の均一分散が入口から出口にわたって軸対象で安定で
あるようにすることで、これは前述の第１の分散手段に
よって計測用管路の入口で計測気体に乱流を発生させ、
且計測管路における気体のレイノルズ数を２３００以上
にすることによって、計測管路の全長にわたって同一の
乱流状態の形成と粉体分散の均一化を達成することであ
る。
【００１６】以上に述べた４つの手段によって、通常の
粉体塗料の場合には、計測管路の出口における粉体粒子
の速度が粉体の物性に影響されることがなく、計測気体
と実質上同じ速度まで加速されるようになるので、粉体
の同一流量（ｇ／ｍｉｎ）に対しては同一の差圧を発生
することになり、換言すれば、気体に搬送される粉体の
質量流量を計測することが可能となった。
粉体塗料の場合には、計測管路の出口における粉体粒子
の速度が粉体の物性に影響されることがなく、計測気体
と実質上同じ速度まで加速されるようになるので、粉体
の同一流量（ｇ／ｍｉｎ）に対しては同一の差圧を発生
することになり、換言すれば、気体に搬送される粉体の
質量流量を計測することが可能となった。
【００１７】以上に述べた４つの手段の中心をなす、計
測管路の直前において計測気体で粉体を充分に分散させ
るための分散手段としては、計測管路と同軸をなし、小
空間を隔てて、バルク乃至は流動化状態で粉体を円柱状
に供給する通常円管よりなる粉体導入手段の出口付近に
おいて、円柱状粉体の外周から軸心に向かって計測気体
を毎秒１５〜５０ｍ程度の高速薄層気流として交差噴出
させることによって、毎秒５〜２０ｃｍ程度のおそい速
度で供給される円柱状粉体の終端を薄層状に次々と剪断
乱流剥離することによって、定量供給装置システム全体
の構成から要請される計測用気体が小流量であっても、
粉体が計測気体中に独立単粒子にまで分散される。粉体
はこのようにして計測管路に、計測気体に同伴送入さ
れ、前述の第４の手段と相俟って、計測管路内で均一に
分布するので、通常の粉体塗料の大部分をなす粒径７５
μｍ以下で真比重０．９〜１．６５の範囲にある微粒子
は、すべて計測管路内で計測気体と実質上同一速度にま
で加速され、その結果、粉体粒子の種類、即ち粉体物性
によらずに、粉体の質量流量に一義的な直線関係をも
つ、計測用管路の入口出口における圧力差を発生するこ
とになり、本発明が完成するに至ったのである。
測管路の直前において計測気体で粉体を充分に分散させ
るための分散手段としては、計測管路と同軸をなし、小
空間を隔てて、バルク乃至は流動化状態で粉体を円柱状
に供給する通常円管よりなる粉体導入手段の出口付近に
おいて、円柱状粉体の外周から軸心に向かって計測気体
を毎秒１５〜５０ｍ程度の高速薄層気流として交差噴出
させることによって、毎秒５〜２０ｃｍ程度のおそい速
度で供給される円柱状粉体の終端を薄層状に次々と剪断
乱流剥離することによって、定量供給装置システム全体
の構成から要請される計測用気体が小流量であっても、
粉体が計測気体中に独立単粒子にまで分散される。粉体
はこのようにして計測管路に、計測気体に同伴送入さ
れ、前述の第４の手段と相俟って、計測管路内で均一に
分布するので、通常の粉体塗料の大部分をなす粒径７５
μｍ以下で真比重０．９〜１．６５の範囲にある微粒子
は、すべて計測管路内で計測気体と実質上同一速度にま
で加速され、その結果、粉体粒子の種類、即ち粉体物性
によらずに、粉体の質量流量に一義的な直線関係をも
つ、計測用管路の入口出口における圧力差を発生するこ
とになり、本発明が完成するに至ったのである。
【００１８】前述の、図６、図７により説明した在来技
術においては、唯単に計測用管路において、計測用気体
で粉体を導入加速するに過ぎないので、粉体の種類によ
って粉体の分散の度合いが異なり、これによって加速の
程度に差が生じるので、図７における１３０、１３１の
如き粉体の種類や物性によって異なった検量線が得られ
るのである。また図７における１３２の如き非直線の検
量線が得られる原因は、粉体流量が少ない範囲では粉体
の分散が良好なので、直線特性が得られるが、粉体流量
が多くなると分散が不充分となり、その結果加速の効率
が低下するので、粉体流量によって発生する差圧を一定
にする自動制御システムによる定量供給装置においては
粉体流量が多くなるにつれて、検量線が直線から外れ
て、χ軸に近づく方向に湾曲するのである。また、図
６、図７の在来技術においては、粉体の分散が不充分な
ため計測用管路内における粉体が重力の作用により水平
な計測用管路の下側に偏在して流れ、計測用気体と大き
な速度差が発生し、即ち加速が不充分になることもあ
り、このような場合にも、検量線が粉体物性や運転条件
によって変化するという問題が発生するが、本発明で
は、この問題の解決も達成されている。
術においては、唯単に計測用管路において、計測用気体
で粉体を導入加速するに過ぎないので、粉体の種類によ
って粉体の分散の度合いが異なり、これによって加速の
程度に差が生じるので、図７における１３０、１３１の
如き粉体の種類や物性によって異なった検量線が得られ
るのである。また図７における１３２の如き非直線の検
量線が得られる原因は、粉体流量が少ない範囲では粉体
の分散が良好なので、直線特性が得られるが、粉体流量
が多くなると分散が不充分となり、その結果加速の効率
が低下するので、粉体流量によって発生する差圧を一定
にする自動制御システムによる定量供給装置においては
粉体流量が多くなるにつれて、検量線が直線から外れ
て、χ軸に近づく方向に湾曲するのである。また、図
６、図７の在来技術においては、粉体の分散が不充分な
ため計測用管路内における粉体が重力の作用により水平
な計測用管路の下側に偏在して流れ、計測用気体と大き
な速度差が発生し、即ち加速が不充分になることもあ
り、このような場合にも、検量線が粉体物性や運転条件
によって変化するという問題が発生するが、本発明で
は、この問題の解決も達成されている。
【００１９】
【作用】本発明によれば、通常の粉体塗料に関しては、
気体に搬送される粉体の物性乃至は品種に影響されるこ
となく流量を測定できる粉体質量流量測定装置が得ら
れ、これと粉体供給自動制御装置とを組み合わせること
により、使用条件と粉体物性により性能が影響されるこ
とがなく、現場検定や調整を必要とせず、常に高精度を
維持できる粉体定量供給装置を得ることができる。ま
た、本発明による装置は、構造が極めて簡単で小型であ
り、非付着性物質の円管の連結で構成され内蔵物や可動
部がなく、粉体ホッパーと着脱自在にできるので、ホッ
パーと切り離し、内部に清浄な外気を吸入して高速に流
すことにより、内部の清掃に際して分解の必要がなく、
ワンタッチ色替が可能である。また、装置自体が小型
で、ホッパーに特別な構造を必要としないので、この装
置の適用に際して既存の商品体系の変更は極めて少なく
てすみ、既に稼動中の粉体塗装ラインの合理化に適用す
ることも容易である。
気体に搬送される粉体の物性乃至は品種に影響されるこ
となく流量を測定できる粉体質量流量測定装置が得ら
れ、これと粉体供給自動制御装置とを組み合わせること
により、使用条件と粉体物性により性能が影響されるこ
とがなく、現場検定や調整を必要とせず、常に高精度を
維持できる粉体定量供給装置を得ることができる。ま
た、本発明による装置は、構造が極めて簡単で小型であ
り、非付着性物質の円管の連結で構成され内蔵物や可動
部がなく、粉体ホッパーと着脱自在にできるので、ホッ
パーと切り離し、内部に清浄な外気を吸入して高速に流
すことにより、内部の清掃に際して分解の必要がなく、
ワンタッチ色替が可能である。また、装置自体が小型
で、ホッパーに特別な構造を必要としないので、この装
置の適用に際して既存の商品体系の変更は極めて少なく
てすみ、既に稼動中の粉体塗装ラインの合理化に適用す
ることも容易である。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明による気体搬送粉体質量流
量計による粉体塗装用定量供給システムの構造及びその
内部を清掃する手段の一例を図１に、本発明による定量
供給システムの特性を図２に示した。図１において、内
面が弗素樹脂などの非付着性物質でできている計測管路
１の出口８に、制御気体１６によって駆動されるスロー
ト２２とノズル２３より成るインジェクタ２４を接続
し、圧縮空気３４により、多孔板３３を介して流動化さ
れているホッパー３１の内筒３５中の粉体３２を、吸上
パイプ３６を経て少量の空気を含むバルク状粉体円柱と
して、粉体導入手段５の中を上昇させる。粉体導入手段
５の上端付近に設けられた分散手段３には、流量を規定
した計測気体２が供給され、分散手段３の上端に設けら
れた極めて薄いスリット４を通して、粉体導入手段５中
を上昇するバルク状粉体柱上端の外周から中心に向かっ
て、毎秒１５〜５０ｍ／ｓｅｃの薄層高速気流６（Ａ−
Ａ断面図中の３×４＝１２本の矢印）となり粉体と交差
して吹き込まれる。この様にしてバルク状粉体柱の終端
を薄層状に次々と剪断乱流剥離することによって計測管
路１の入口７には、粉体は計測気体中に独立単粒子にま
で分散懸濁した状態となり、次いで計測管路１に吹き込
まれる。この時、計測管路１の内径と計測気体２の流量
を適切に選定して、計測管路内のレイノルズ数が２３０
０以上にすると、計測管路１の入口７と出口８における
圧力の差と、計測管路１を通過する粉体の質量流量ｇ／
ｍｉｎとの間には、通常の粉体塗料に関しては、図２に
示した如く±２．５％の精度において、粉体塗料の種類
や物性の如何に拘らず一定の直線関係が成立し、換言す
れば、質量流量の測定が可能となる。但し関連他装置と
の関係から計測管路内の計測気体のレイノルズ数を２３
００以下にしなければならない場合もあるが、その場合
でも本発明による粉体流量測定装置は従来の技術に比較
して粉体物性や運転条件の影響を受けにくい。また図１
の実施例においては薄層高速気体６は粉体と直交交差し
て吹き込む場合について示したが、必要に応じて他の適
切な角度を選定する場合もある。
量計による粉体塗装用定量供給システムの構造及びその
内部を清掃する手段の一例を図１に、本発明による定量
供給システムの特性を図２に示した。図１において、内
面が弗素樹脂などの非付着性物質でできている計測管路
１の出口８に、制御気体１６によって駆動されるスロー
ト２２とノズル２３より成るインジェクタ２４を接続
し、圧縮空気３４により、多孔板３３を介して流動化さ
れているホッパー３１の内筒３５中の粉体３２を、吸上
パイプ３６を経て少量の空気を含むバルク状粉体円柱と
して、粉体導入手段５の中を上昇させる。粉体導入手段
５の上端付近に設けられた分散手段３には、流量を規定
した計測気体２が供給され、分散手段３の上端に設けら
れた極めて薄いスリット４を通して、粉体導入手段５中
を上昇するバルク状粉体柱上端の外周から中心に向かっ
て、毎秒１５〜５０ｍ／ｓｅｃの薄層高速気流６（Ａ−
Ａ断面図中の３×４＝１２本の矢印）となり粉体と交差
して吹き込まれる。この様にしてバルク状粉体柱の終端
を薄層状に次々と剪断乱流剥離することによって計測管
路１の入口７には、粉体は計測気体中に独立単粒子にま
で分散懸濁した状態となり、次いで計測管路１に吹き込
まれる。この時、計測管路１の内径と計測気体２の流量
を適切に選定して、計測管路内のレイノルズ数が２３０
０以上にすると、計測管路１の入口７と出口８における
圧力の差と、計測管路１を通過する粉体の質量流量ｇ／
ｍｉｎとの間には、通常の粉体塗料に関しては、図２に
示した如く±２．５％の精度において、粉体塗料の種類
や物性の如何に拘らず一定の直線関係が成立し、換言す
れば、質量流量の測定が可能となる。但し関連他装置と
の関係から計測管路内の計測気体のレイノルズ数を２３
００以下にしなければならない場合もあるが、その場合
でも本発明による粉体流量測定装置は従来の技術に比較
して粉体物性や運転条件の影響を受けにくい。また図１
の実施例においては薄層高速気体６は粉体と直交交差し
て吹き込む場合について示したが、必要に応じて他の適
切な角度を選定する場合もある。
【００２１】図２においてχ軸の検量値は、計測管路１
を一定時間内に通過した粉体塗料を採取して重量測定し
た質量流量の検量値ｇ／ｍｉｎであり、ｙ軸の指示値
は、計測用管路１の入口７と出口８における圧力の差
を、フィルター９を介して差圧センサー１１により検出
し、これを増幅器１２を通り、表示器１３によって得ら
れたものであり、検量値と指示値との関係を示す検量線
５１、５２、等によって、指示値より質量流量を知るこ
とができる。図２において、通常の粉体塗料に関して
は、本粉体質量流量測定装置の特性は検量線ｙ＝χの一
本の検量線５０で代表することができ、個々の粉体塗料
の夫々の検量線は、検量線５０に対して傾斜が＋２．５
％の検量線５１と、−２．５％の傾斜をもつ検量線５２
に囲まれた領域に存在するようになり、実量検定なしに
検量線５０を代表検量線として適用することができる。
従って本発明によれば、計測管路１の入口と出口とにお
ける圧力差を計測することによって、通常の粉体塗料の
質量流量を±２．５％以内の精度で測定することがで
き、これは粉体塗装工程における塗料の節約、塗膜厚の
均一化、塗着効率の向上、省力化等の大きな効果をもた
らすのに充分な精度である。
を一定時間内に通過した粉体塗料を採取して重量測定し
た質量流量の検量値ｇ／ｍｉｎであり、ｙ軸の指示値
は、計測用管路１の入口７と出口８における圧力の差
を、フィルター９を介して差圧センサー１１により検出
し、これを増幅器１２を通り、表示器１３によって得ら
れたものであり、検量値と指示値との関係を示す検量線
５１、５２、等によって、指示値より質量流量を知るこ
とができる。図２において、通常の粉体塗料に関して
は、本粉体質量流量測定装置の特性は検量線ｙ＝χの一
本の検量線５０で代表することができ、個々の粉体塗料
の夫々の検量線は、検量線５０に対して傾斜が＋２．５
％の検量線５１と、−２．５％の傾斜をもつ検量線５２
に囲まれた領域に存在するようになり、実量検定なしに
検量線５０を代表検量線として適用することができる。
従って本発明によれば、計測管路１の入口と出口とにお
ける圧力差を計測することによって、通常の粉体塗料の
質量流量を±２．５％以内の精度で測定することがで
き、これは粉体塗装工程における塗料の節約、塗膜厚の
均一化、塗着効率の向上、省力化等の大きな効果をもた
らすのに充分な精度である。
【００２２】本発明を可能とする最も重要な条件は、計
測管路１の入口において、計測気体２によって粉対が通
常の粉体塗料即ち平均粒径１０〜５０μｍ、真比重０．
９〜１．７程度の粉体に関しては、充分に分散されさえ
すれば、すべての粒子を計測管路１中において計測気体
２と同一の速度にまで加速できるということである。し
かし実際の装置においては、例えば図１において、計測
気体２の流量をふやすとインジェクタ２４の性能がおち
るので、計測気体２の流量は５〜２０ｌ／ｍｉｎ程度に
制限され、この範囲で粉体の充分な分散を実現すること
が要求される。この程度の小流量で通常の粉体塗装で要
求される２５０〜５００ｇ／ｍｉｎの流量の粉体を分散
させるには、まず計測気体の高速化が要求され、これは
計測気体を薄層噴流化する以外に方法がなく、これを広
い面積で粉体と接触させて交差分散させることによっ
て、所要の分散能力を実現し、本発明の実現をみるに至
ったのである。またこの分散手段は管路内で分散された
粉体が計測気体に乗って直接衝突する管壁などの対象物
がないので、インパクトフュージョンの問題をさけるこ
とができ、また計測気体２が計測管路１の軸方向の速度
分布をもたないので計測管路１の入口における分散粉体
の初速度を小さくできる計測管路で発生する差圧に対す
る誤差を実用上問題にならない程度にできるという特徴
をもつ。
測管路１の入口において、計測気体２によって粉対が通
常の粉体塗料即ち平均粒径１０〜５０μｍ、真比重０．
９〜１．７程度の粉体に関しては、充分に分散されさえ
すれば、すべての粒子を計測管路１中において計測気体
２と同一の速度にまで加速できるということである。し
かし実際の装置においては、例えば図１において、計測
気体２の流量をふやすとインジェクタ２４の性能がおち
るので、計測気体２の流量は５〜２０ｌ／ｍｉｎ程度に
制限され、この範囲で粉体の充分な分散を実現すること
が要求される。この程度の小流量で通常の粉体塗装で要
求される２５０〜５００ｇ／ｍｉｎの流量の粉体を分散
させるには、まず計測気体の高速化が要求され、これは
計測気体を薄層噴流化する以外に方法がなく、これを広
い面積で粉体と接触させて交差分散させることによっ
て、所要の分散能力を実現し、本発明の実現をみるに至
ったのである。またこの分散手段は管路内で分散された
粉体が計測気体に乗って直接衝突する管壁などの対象物
がないので、インパクトフュージョンの問題をさけるこ
とができ、また計測気体２が計測管路１の軸方向の速度
分布をもたないので計測管路１の入口における分散粉体
の初速度を小さくできる計測管路で発生する差圧に対す
る誤差を実用上問題にならない程度にできるという特徴
をもつ。
【００２３】一般に粉体乃至は液体を高速気流によって
分散させる手段としては、本発明による手段以外に、旋
回流による手段と、併進流による方法がある。旋回流に
よる分散手段の場合には、計測気体２が計測管路１の内
部で旋回流を形成して粉体の質量流量の計測に有害な大
きな差圧を発生するとともに、旋回流による遠心力で粉
体が管壁近傍に偏在し、粉体の加速に使われるエネルギ
ーが計測管路１で発生する圧力差と一義的な関係を持た
なくなり、質量流量の計測は困難となる。他のもうひと
つの分散方式である併進流による手段では気流と粉体と
の接触面積を大きくとることができず、充分な分散効果
が得られず、このために粉体の種類や物性の影響を消す
ことができない。図６、図７に示した在来技術は、この
カテゴリーに属するものである。このほかに粉体を気体
によって分散させるには、高速気流による衝突分散方式
があるが、この方式はガラス転移点の低い粉体塗料の場
合には、インパクトフュージョンの原因となる場合があ
るので適用しない方がよい。
分散させる手段としては、本発明による手段以外に、旋
回流による手段と、併進流による方法がある。旋回流に
よる分散手段の場合には、計測気体２が計測管路１の内
部で旋回流を形成して粉体の質量流量の計測に有害な大
きな差圧を発生するとともに、旋回流による遠心力で粉
体が管壁近傍に偏在し、粉体の加速に使われるエネルギ
ーが計測管路１で発生する圧力差と一義的な関係を持た
なくなり、質量流量の計測は困難となる。他のもうひと
つの分散方式である併進流による手段では気流と粉体と
の接触面積を大きくとることができず、充分な分散効果
が得られず、このために粉体の種類や物性の影響を消す
ことができない。図６、図７に示した在来技術は、この
カテゴリーに属するものである。このほかに粉体を気体
によって分散させるには、高速気流による衝突分散方式
があるが、この方式はガラス転移点の低い粉体塗料の場
合には、インパクトフュージョンの原因となる場合があ
るので適用しない方がよい。
【００２４】図１において、計測管路１の入口７と出口
８における圧力差を検出するために、フィルター９を介
して、内部に剛体の受圧膜１０の両側に微小容積盲管路
を形成している差圧センサ１１を適用し、アンプ１２の
出力を制御器１４においてその設定器１５による設定値
と比較して、その差を増幅した出力で制御弁１７をフィ
ードバック制御して、インジェクタノズル２３に供給す
る制御気体１６を調節し、計測管路１の前後における差
圧、即ち粉体の質量流量ｇ／ｍｉｎを設定器１５による
設定値に一致させることによって、粉体質量流量が常に
設定値に等しい指示値に一致させることができる。
８における圧力差を検出するために、フィルター９を介
して、内部に剛体の受圧膜１０の両側に微小容積盲管路
を形成している差圧センサ１１を適用し、アンプ１２の
出力を制御器１４においてその設定器１５による設定値
と比較して、その差を増幅した出力で制御弁１７をフィ
ードバック制御して、インジェクタノズル２３に供給す
る制御気体１６を調節し、計測管路１の前後における差
圧、即ち粉体の質量流量ｇ／ｍｉｎを設定器１５による
設定値に一致させることによって、粉体質量流量が常に
設定値に等しい指示値に一致させることができる。
【００２５】以上の説明において、制御器１４、制御弁
１７、１９、インジェクタ２４、ホッパー３１は、シス
テム的には本発明による粉体質量流量計測装置の一部で
あるが、以下の説明では１〜２０及び３１、３７よりな
るシステムを定量供給装置と総称する。図１の定量供給
装置において、制御のために制御気体１６の流量が変動
し、これが粉体ガン２５の運転にとって好ましくない場
合もあり、また管路２０における粉体搬送空気量が計測
気体２と制御気体１６との合量では不足する場合があ
り、この問題を解決するために、補助気体１８が制御弁
１９を介してインジェクタ２４の出口に吹き込まれる。
この様な場合図１の実施例においては、管路２０におけ
る搬送気体量を所定値に保持するために、定流量弁２７
が適用され、その下流の通気抵抗が制御弁１７、１９の
動作によって変化しても、管路２０の搬送空気量が定流
量弁２７の設定値に一致して常に一定になるようになっ
ている。なお、制御弁１９は、制御弁１７と逆の動作を
することが望ましいので、連結手段２６によって制御弁
１７の動作に連動して制御弁１９が逆動作をするように
する場合もある。但し、制御弁１９は適切な固定開度に
しておけば、定流量弁２７によって、かなり広い粉体質
量流量範囲にわたって管路２０における搬送空気量を実
用上差し支えない範囲で一定に保持することができる。
但し、管路２０における搬送速度をそれほど厳密に管理
する必要がない場合には、定流量弁２７は必ずしも必要
ではない。このシステムで使用される圧縮空気３０は、
精密な定圧弁２９によって一定圧力をもつ元圧として供
給されるのが通常であり、これによって定流量弁２７の
動作が容易になる。また、このシステムの動作の基準と
なる計測気体２の流量は、上述の一定元圧から設定弁２
８によって精密な所定流量を設定できる。
１７、１９、インジェクタ２４、ホッパー３１は、シス
テム的には本発明による粉体質量流量計測装置の一部で
あるが、以下の説明では１〜２０及び３１、３７よりな
るシステムを定量供給装置と総称する。図１の定量供給
装置において、制御のために制御気体１６の流量が変動
し、これが粉体ガン２５の運転にとって好ましくない場
合もあり、また管路２０における粉体搬送空気量が計測
気体２と制御気体１６との合量では不足する場合があ
り、この問題を解決するために、補助気体１８が制御弁
１９を介してインジェクタ２４の出口に吹き込まれる。
この様な場合図１の実施例においては、管路２０におけ
る搬送気体量を所定値に保持するために、定流量弁２７
が適用され、その下流の通気抵抗が制御弁１７、１９の
動作によって変化しても、管路２０の搬送空気量が定流
量弁２７の設定値に一致して常に一定になるようになっ
ている。なお、制御弁１９は、制御弁１７と逆の動作を
することが望ましいので、連結手段２６によって制御弁
１７の動作に連動して制御弁１９が逆動作をするように
する場合もある。但し、制御弁１９は適切な固定開度に
しておけば、定流量弁２７によって、かなり広い粉体質
量流量範囲にわたって管路２０における搬送空気量を実
用上差し支えない範囲で一定に保持することができる。
但し、管路２０における搬送速度をそれほど厳密に管理
する必要がない場合には、定流量弁２７は必ずしも必要
ではない。このシステムで使用される圧縮空気３０は、
精密な定圧弁２９によって一定圧力をもつ元圧として供
給されるのが通常であり、これによって定流量弁２７の
動作が容易になる。また、このシステムの動作の基準と
なる計測気体２の流量は、上述の一定元圧から設定弁２
８によって精密な所定流量を設定できる。
【００２６】本発明による定量供給装置においては、粉
体流量の検出特性が粉体物性に左右されることがないの
で、図１においてホッパー３１に入ってくる新粉３８と
回収粉３９の物性が異なり、その比率が変化しても、粉
体供給量が±２．５％の精度範囲において変化すること
はない。また、流動化用圧縮空気３４の流量が変化し、
これがそのままの比率でバルク粉体導入手段５内粉体の
同伴空気に移行しても、計測管路内の計測気体の速度に
比較すれば０．５％以下で、無視してよい。また、流動
化用空気が変化して、流動化された粉体の膨張率が０〜
５０％の範囲で変化しても、粉体に同伴される空気の量
は、計測気体の流量−通常１０ｌ／ｍｉｎ程度一に対し
て１／２００以下であり、計測気体の計測管路内速度に
影響しない。これら二つの理由から、本発明による粉体
流量測定装置及び定量供給装置においては、流動化空気
が測定の検出特性や供給特性に影響を与えることがな
い。これと同じ理由により、本発明による定量供給装置
は、ホッパーの加振などの手段により、吸上パイプの入
口に粉体が確実に供給されるようになっていさえすれ
ば、流動化用空気０、即ち、単なるバルク状のホッパー
からも、通常の粉体塗料に関しては、定量供給装置とし
て動作させることができる。
体流量の検出特性が粉体物性に左右されることがないの
で、図１においてホッパー３１に入ってくる新粉３８と
回収粉３９の物性が異なり、その比率が変化しても、粉
体供給量が±２．５％の精度範囲において変化すること
はない。また、流動化用圧縮空気３４の流量が変化し、
これがそのままの比率でバルク粉体導入手段５内粉体の
同伴空気に移行しても、計測管路内の計測気体の速度に
比較すれば０．５％以下で、無視してよい。また、流動
化用空気が変化して、流動化された粉体の膨張率が０〜
５０％の範囲で変化しても、粉体に同伴される空気の量
は、計測気体の流量−通常１０ｌ／ｍｉｎ程度一に対し
て１／２００以下であり、計測気体の計測管路内速度に
影響しない。これら二つの理由から、本発明による粉体
流量測定装置及び定量供給装置においては、流動化空気
が測定の検出特性や供給特性に影響を与えることがな
い。これと同じ理由により、本発明による定量供給装置
は、ホッパーの加振などの手段により、吸上パイプの入
口に粉体が確実に供給されるようになっていさえすれ
ば、流動化用空気０、即ち、単なるバルク状のホッパー
からも、通常の粉体塗料に関しては、定量供給装置とし
て動作させることができる。
【００２７】計測管路１の入口７と出口８の圧力差を検
出するには、図１において、極めて微細な多数の透気孔
を有する弗素樹脂などの非付着性物質より成るフィルタ
ー９を介して、シリコン膜等の実質上剛体である受圧膜
１０の両側に内容積不変の微小容積盲管路を形成する半
導体差圧センサを適用するのが好適である。この様にす
ることによって、圧力の変動に際してフィルターを通過
する気体の量は極めて少なく、しかもその時間平均値は
零となるので、粉体がフィルター内部に侵入することが
なく、フィルター外側に薄く堆積するだけであり、且、
センサ内容積が小さいので、薄い堆積粉体層とフィルタ
ーを通して長期間確実に粉体を含む気体の圧力差を検出
することが可能となる。
出するには、図１において、極めて微細な多数の透気孔
を有する弗素樹脂などの非付着性物質より成るフィルタ
ー９を介して、シリコン膜等の実質上剛体である受圧膜
１０の両側に内容積不変の微小容積盲管路を形成する半
導体差圧センサを適用するのが好適である。この様にす
ることによって、圧力の変動に際してフィルターを通過
する気体の量は極めて少なく、しかもその時間平均値は
零となるので、粉体がフィルター内部に侵入することが
なく、フィルター外側に薄く堆積するだけであり、且、
センサ内容積が小さいので、薄い堆積粉体層とフィルタ
ーを通して長期間確実に粉体を含む気体の圧力差を検出
することが可能となる。
【００２８】図１において、計測管路１の内面とフィル
ター９を弗素樹脂等の非付着性材料で構成することは既
に述べたが、分散手段３内の接粉部、入口７と出口８、
インジェクタ２４の内部も同様の非付着性材料で構成す
るのが通常であり、これによって、定量供給装置全体の
色替を極めて短時間に実施することができる。即ち、図
１において運転中の定量供給装置は粉体導入手段５の下
端で、図には示してないところのファスナーによってシ
ール装置３７を介して吸上パイプ３６と密接結合して粉
体をホッパーより吸い上げている。色替えを実行すると
きには、定量供給装置の元圧圧縮空気３０の供給を一旦
停止し、ファスナーを解除して粉体導入手段５の下端か
ら吸上パイプ３６とシール装置３７を切り離したのち、
制御弁１７、１９を全開にし、運転中は閉である弁４２
を開にした後、元圧圧縮空気３０の供給を再開する。こ
の様にすると、ホッパーが切り離されて系全体が粉体の
搬送をしなくてもよくなり、インジェクタ２４の吸引力
が著しく増加するので、大量の清浄な外気４０、４１が
粉体導入手段５の下端より吸入され、計測用気体２、制
御気体１６、補助気体１８とともにノズル、計測用管
路、インジェクタ内部を高速で通過し、これら各部は非
付着性材料でできた内蔵物のない円管構造部品の直列接
続であるので、通常運転時において内部に滞留している
粉体を、装置を分解することなしに清掃でき、色替えの
準備が直ちに完了する。その後、次に使用する粉体（以
下、次粉体と略称）の入ったホッパーを前運転のホッパ
ーの位置におきかえ、定量供給装置の粉体導入手段５と
次粉体ホッパー吸上パイプを結合して、直ちに次粉体に
よる運転を開始することができる。従って、色替用の予
備設備を必要としない。以上に述べた本発明における色
替方式において、インジェクタ２４と粉体ガン２５との
間の管路２０が、その内部が弗素樹脂等の非付着性材料
であって、あまり長くない場合には、前述の方式によっ
て定量供給措置と管路２０の色替とを一括同時に実施す
ることができる。しかし、管路２０の内部が非付着性材
料であっても著しく長い場合や、非付着性材料でない場
合には、別途に管路清掃手段 ２１を設ける。これは管
路２０に、前述の定量供給装置の清掃に障害を与えない
別の手段、例えば、管路清掃用圧縮空気の吹き込み、別
途の管路清掃用空気の吸い込み、管路２０の交換等の手
段を付加することを意味し、通常はインジェクタとガン
の尖端との間で実施することになるが、図１において
は、便宜上インジェクタ出口にこれを図示した。
ター９を弗素樹脂等の非付着性材料で構成することは既
に述べたが、分散手段３内の接粉部、入口７と出口８、
インジェクタ２４の内部も同様の非付着性材料で構成す
るのが通常であり、これによって、定量供給装置全体の
色替を極めて短時間に実施することができる。即ち、図
１において運転中の定量供給装置は粉体導入手段５の下
端で、図には示してないところのファスナーによってシ
ール装置３７を介して吸上パイプ３６と密接結合して粉
体をホッパーより吸い上げている。色替えを実行すると
きには、定量供給装置の元圧圧縮空気３０の供給を一旦
停止し、ファスナーを解除して粉体導入手段５の下端か
ら吸上パイプ３６とシール装置３７を切り離したのち、
制御弁１７、１９を全開にし、運転中は閉である弁４２
を開にした後、元圧圧縮空気３０の供給を再開する。こ
の様にすると、ホッパーが切り離されて系全体が粉体の
搬送をしなくてもよくなり、インジェクタ２４の吸引力
が著しく増加するので、大量の清浄な外気４０、４１が
粉体導入手段５の下端より吸入され、計測用気体２、制
御気体１６、補助気体１８とともにノズル、計測用管
路、インジェクタ内部を高速で通過し、これら各部は非
付着性材料でできた内蔵物のない円管構造部品の直列接
続であるので、通常運転時において内部に滞留している
粉体を、装置を分解することなしに清掃でき、色替えの
準備が直ちに完了する。その後、次に使用する粉体（以
下、次粉体と略称）の入ったホッパーを前運転のホッパ
ーの位置におきかえ、定量供給装置の粉体導入手段５と
次粉体ホッパー吸上パイプを結合して、直ちに次粉体に
よる運転を開始することができる。従って、色替用の予
備設備を必要としない。以上に述べた本発明における色
替方式において、インジェクタ２４と粉体ガン２５との
間の管路２０が、その内部が弗素樹脂等の非付着性材料
であって、あまり長くない場合には、前述の方式によっ
て定量供給措置と管路２０の色替とを一括同時に実施す
ることができる。しかし、管路２０の内部が非付着性材
料であっても著しく長い場合や、非付着性材料でない場
合には、別途に管路清掃手段 ２１を設ける。これは管
路２０に、前述の定量供給装置の清掃に障害を与えない
別の手段、例えば、管路清掃用圧縮空気の吹き込み、別
途の管路清掃用空気の吸い込み、管路２０の交換等の手
段を付加することを意味し、通常はインジェクタとガン
の尖端との間で実施することになるが、図１において
は、便宜上インジェクタ出口にこれを図示した。
【００２９】定量供給装置は、通常大型塗装ラインにお
いて多ガンシステムに適用される場合が多く、本発明に
よる定量供給装置では、吸上パイプ３６を多連にしてそ
れぞれのシール手段３７を一体化し、また相対する各粉
体導入手段５の下端を一体化して夫々マニホールドとす
ることによって一括結合分離可能とすることができ、こ
れは、空気圧操作や電磁操作によって自動化することも
容易である。また通常の場合は、定量供給装置への粉体
の導入は、流動化または加振式等の塗料ホッパーの上部
から単純なホースで吸い上げるだけでよく、図１に示し
た如く、ホッパーに固定する必要すらない場合も多いの
で、本発明に使用されるホッパーの形状、寸法、精度、
強度等については自由度が極めて大きく、ホッパーが、
構造簡単、軽量、低価格となり、色替えのために色毎に
ホッパーを準備することが経済的負担とならずまたホッ
パーの交換作業も容易であり自動化することも簡単であ
る。また既に稼動中の設備に、合理化のために既設のホ
ッパーに本発明による定量供給装置を付加導入するのに
もホッパー等の改造取替を必要とせず、極めて容易かつ
低コストですむという大きな特徴がある。塗料ホッパー
は、底部全体に多孔板を有する通常の流動化タイプのも
の以外に、図１の如く、底部の一部に多孔板３３を有
し、その上部に多孔板との間に間隙４３をへだて内筒３
５を設けこれによって主として内筒３５内部及びその下
部のみに限定化した流動化領域を形成させ、通常運転中
の粉体レベルより下に内筒３５の上端が来るようにし、
流動化空気の節約を図るとともに、流動化空気の集塵処
理を不要としたもの（流動化は主として内筒３５の内部
で行なわれ、流動化空気の含む微粉は内筒３５より上の
バルク粉体層によって集塵されるので、ホッパー排気の
集塵処理が実用上不要でありホッパー内の流動化部とバ
ルク部との嵩比重差によるじゅんかん４４により塗料の
混合が促進される。必要に応じて加振機を適用す
る。）、吸い上げパイプの下端に部分流動化装置を設け
たもの、流動化手段なしに加振装置または撹拌装置等に
よって吸上パイプの入口に常に安定に粉体が供給される
様にしたもの、等の何れの種類のものでもよい。ホッパ
ーより粉体を取り出すための手段は、以上の実施例につ
いて説明した如く、ホッパー上部から吸い上げるのが通
常便利であるが、これだけに限定されるものではなく、
ホッパーの側面や底部から取り出すことも可能であり、
必要に応じて分散手段３や計測用管路１を垂直以外の向
きになるように設置してもよい。この様な場合でも、本
発明による計測管路１、計測気体２、分散手段３を本発
明の原理を満足させる様にすることによって、高精度の
安定した気体搬送粉体の質量流量測定装置およびこれに
基づく粉体定量供給装置を得ることができる。
いて多ガンシステムに適用される場合が多く、本発明に
よる定量供給装置では、吸上パイプ３６を多連にしてそ
れぞれのシール手段３７を一体化し、また相対する各粉
体導入手段５の下端を一体化して夫々マニホールドとす
ることによって一括結合分離可能とすることができ、こ
れは、空気圧操作や電磁操作によって自動化することも
容易である。また通常の場合は、定量供給装置への粉体
の導入は、流動化または加振式等の塗料ホッパーの上部
から単純なホースで吸い上げるだけでよく、図１に示し
た如く、ホッパーに固定する必要すらない場合も多いの
で、本発明に使用されるホッパーの形状、寸法、精度、
強度等については自由度が極めて大きく、ホッパーが、
構造簡単、軽量、低価格となり、色替えのために色毎に
ホッパーを準備することが経済的負担とならずまたホッ
パーの交換作業も容易であり自動化することも簡単であ
る。また既に稼動中の設備に、合理化のために既設のホ
ッパーに本発明による定量供給装置を付加導入するのに
もホッパー等の改造取替を必要とせず、極めて容易かつ
低コストですむという大きな特徴がある。塗料ホッパー
は、底部全体に多孔板を有する通常の流動化タイプのも
の以外に、図１の如く、底部の一部に多孔板３３を有
し、その上部に多孔板との間に間隙４３をへだて内筒３
５を設けこれによって主として内筒３５内部及びその下
部のみに限定化した流動化領域を形成させ、通常運転中
の粉体レベルより下に内筒３５の上端が来るようにし、
流動化空気の節約を図るとともに、流動化空気の集塵処
理を不要としたもの（流動化は主として内筒３５の内部
で行なわれ、流動化空気の含む微粉は内筒３５より上の
バルク粉体層によって集塵されるので、ホッパー排気の
集塵処理が実用上不要でありホッパー内の流動化部とバ
ルク部との嵩比重差によるじゅんかん４４により塗料の
混合が促進される。必要に応じて加振機を適用す
る。）、吸い上げパイプの下端に部分流動化装置を設け
たもの、流動化手段なしに加振装置または撹拌装置等に
よって吸上パイプの入口に常に安定に粉体が供給される
様にしたもの、等の何れの種類のものでもよい。ホッパ
ーより粉体を取り出すための手段は、以上の実施例につ
いて説明した如く、ホッパー上部から吸い上げるのが通
常便利であるが、これだけに限定されるものではなく、
ホッパーの側面や底部から取り出すことも可能であり、
必要に応じて分散手段３や計測用管路１を垂直以外の向
きになるように設置してもよい。この様な場合でも、本
発明による計測管路１、計測気体２、分散手段３を本発
明の原理を満足させる様にすることによって、高精度の
安定した気体搬送粉体の質量流量測定装置およびこれに
基づく粉体定量供給装置を得ることができる。
【００３０】本発明で使用される計測管路１は、常に一
定の断面積を保つことが必要であり、通常の粉体塗料に
対しては、付着による断面積変化の防止は、その内面を
弗素樹脂等の非付着性材料にすることによって達成する
ことができ、耐摩耗対策としては、２００〜５００時間
ごとに計測管路１を交換すればよい。更に高度な耐久性
を要求される場合には、計測用管路１の内面に多孔質ア
ルミナ膜を生成させこれに弗素樹脂を真空含侵させた表
面処理を適用するか、あるいはニッケルなどの金属皮膜
中に弗素樹脂微粒子（ＰＴＦＥや弗化ピッチ等）を分散
させた複合メッキを適用する等の対策を適用することも
でき、これらは本発明の重要な構成要素を成すものであ
る。更に、本発明においては、計測管路１の入口におい
て、粉体を充分に分散させるときに発生する乱流と計測
用管路１内の計測用気体のレイノルズ数を２３００以上
に保つことによって、計測用管路１の全長にわたって乱
流が存在して流速分布が安定となり、粉体粒子の分布が
均一化するので計測用管路１の片減りがなく、これも計
測精度の長期安定性に有効であり、この効果は計測用管
路を垂直にすることによって更に向上する。
定の断面積を保つことが必要であり、通常の粉体塗料に
対しては、付着による断面積変化の防止は、その内面を
弗素樹脂等の非付着性材料にすることによって達成する
ことができ、耐摩耗対策としては、２００〜５００時間
ごとに計測管路１を交換すればよい。更に高度な耐久性
を要求される場合には、計測用管路１の内面に多孔質ア
ルミナ膜を生成させこれに弗素樹脂を真空含侵させた表
面処理を適用するか、あるいはニッケルなどの金属皮膜
中に弗素樹脂微粒子（ＰＴＦＥや弗化ピッチ等）を分散
させた複合メッキを適用する等の対策を適用することも
でき、これらは本発明の重要な構成要素を成すものであ
る。更に、本発明においては、計測管路１の入口におい
て、粉体を充分に分散させるときに発生する乱流と計測
用管路１内の計測用気体のレイノルズ数を２３００以上
に保つことによって、計測用管路１の全長にわたって乱
流が存在して流速分布が安定となり、粉体粒子の分布が
均一化するので計測用管路１の片減りがなく、これも計
測精度の長期安定性に有効であり、この効果は計測用管
路を垂直にすることによって更に向上する。
【００３１】本発明における計測管路１の入口７と出口
８における圧力の差を測定するための手段は、図１に示
した方式のみに限定されるものではなく、入口７と出口
８にそれぞれ別の圧力センサーを直接に設けることによ
って、導圧管を使用せずに機械的構造を簡単化し、圧力
差は電気的手段などによって検知することも可能であ
る。なお計測管路入口の圧力は分散手段４の上流粉体中
で測定してもよい場合もある。
８における圧力の差を測定するための手段は、図１に示
した方式のみに限定されるものではなく、入口７と出口
８にそれぞれ別の圧力センサーを直接に設けることによ
って、導圧管を使用せずに機械的構造を簡単化し、圧力
差は電気的手段などによって検知することも可能であ
る。なお計測管路入口の圧力は分散手段４の上流粉体中
で測定してもよい場合もある。
【００３２】図１に示した如き本発明による静電粉体塗
装システムにおいては、被塗物の形状や要求塗膜厚など
の条件によって、ガン２５に塗料粉体を搬送する管路２
０に流すことを要求される粉体の搬送空気量はかなりな
範囲で変化するが、計測管路１の内径を管路２０に比較
して、１／２〜１／４程度の細管路とすることによっ
て、計測用気体２の流量は管路２０で最小必要とされる
空気量の１／３〜１／１０程度となるので、系全体の運
転条件と関係なく、常に一定値に保持できる。
装システムにおいては、被塗物の形状や要求塗膜厚など
の条件によって、ガン２５に塗料粉体を搬送する管路２
０に流すことを要求される粉体の搬送空気量はかなりな
範囲で変化するが、計測管路１の内径を管路２０に比較
して、１／２〜１／４程度の細管路とすることによっ
て、計測用気体２の流量は管路２０で最小必要とされる
空気量の１／３〜１／１０程度となるので、系全体の運
転条件と関係なく、常に一定値に保持できる。
【００３３】本発明による粉体質量流量計測装置におい
ては、製造時の特性チェックや据え付け後の定期保守な
どに際しても、必ずしも実量検定によって特性のチェッ
クを実施する必要はない。この様な場合には、図１にお
いて粉体導入手段５の入口に空気流量計を接続し、粉体
のかわりに空気を吸入して運転し、吸入空気量と計測装
置出力との関係をチェックすることによって検定調整を
行うことができ、これは実用上極めて便利である。
ては、製造時の特性チェックや据え付け後の定期保守な
どに際しても、必ずしも実量検定によって特性のチェッ
クを実施する必要はない。この様な場合には、図１にお
いて粉体導入手段５の入口に空気流量計を接続し、粉体
のかわりに空気を吸入して運転し、吸入空気量と計測装
置出力との関係をチェックすることによって検定調整を
行うことができ、これは実用上極めて便利である。
【００３４】本発明による粉体質量流量計測装置におい
て適用される粉体分散手段は、図１に示した具体的構造
のみに限定されるものではなく、発明の基本原理によ
り、種々の方式が可能である。例えば、薄い層状の高速
噴流を生成させるためのスリットは、一連の接近併列に
形成された小孔列でこれを代用することができ、粉体導
入手段の上端や計測気体の出口にディフューザを設ける
ことによって、高速噴流を薄層化して、粉体の交差分散
を実施することもできる。
て適用される粉体分散手段は、図１に示した具体的構造
のみに限定されるものではなく、発明の基本原理によ
り、種々の方式が可能である。例えば、薄い層状の高速
噴流を生成させるためのスリットは、一連の接近併列に
形成された小孔列でこれを代用することができ、粉体導
入手段の上端や計測気体の出口にディフューザを設ける
ことによって、高速噴流を薄層化して、粉体の交差分散
を実施することもできる。
【００３５】図１の実施例においては、本発明による粉
体質量流量計測装置の下流に粉体供給装置を設置した例
について説明したが、本発明はこの様な場合のみに限定
されるものではなく、振動式、ロール溝式、テーブル
式、スクリュー式などの容積式粉体供給装置の下流に本
発明による粉体質量流量計測装置を設置することによっ
て、その出力を前記容積式粉体供給装置にフィードバッ
ク制御し、質量流量定量供給装置を得ることができ、こ
れも本発明に含まれる。
体質量流量計測装置の下流に粉体供給装置を設置した例
について説明したが、本発明はこの様な場合のみに限定
されるものではなく、振動式、ロール溝式、テーブル
式、スクリュー式などの容積式粉体供給装置の下流に本
発明による粉体質量流量計測装置を設置することによっ
て、その出力を前記容積式粉体供給装置にフィードバッ
ク制御し、質量流量定量供給装置を得ることができ、こ
れも本発明に含まれる。
【００３６】図１に示した本発明の実施例において粉体
を気体で搬送して供給する場合、粉体の供給量を所要の
値に正確に制御できると同時に、搬送気体の量の変動
を、従来の先行技術に比較して極めて小さく押えること
ができ、必要な場合は搬送気体の量を所定の一定量に正
確に維持することも可能である。したがって本発明によ
る粉体供給装置を、静電粉体塗装装置の塗料供給装置に
適用することによって、静電粉体ガンの塗料吐出量を正
確に一定に保つと同時に、吐出されるれる塗料の吐出速
度・分散状態即ち吐出パターンを常に一定の最適状態に
維持することができ、高い塗着効率、常に安定した膜厚
分布が得られ、大幅な塗料の節約と高い製品の品質を可
能とする高性能静電粉体塗装装置を得ることができる。
対象となる静電粉体塗装ガンは、コロナ放電、トリボ帯
電等により粉体塗料を帯電させて静電粉体塗装を実施す
るあらゆる種類の静電粉体ガンに適用することができ
る。図１においてはガン２５の電源、吐出パタン制御、
操作システム等は省略してある。以上述べた粉体質量流
量計測装置は静電粉体塗装以外の同様な目的に使用する
ことができる。
を気体で搬送して供給する場合、粉体の供給量を所要の
値に正確に制御できると同時に、搬送気体の量の変動
を、従来の先行技術に比較して極めて小さく押えること
ができ、必要な場合は搬送気体の量を所定の一定量に正
確に維持することも可能である。したがって本発明によ
る粉体供給装置を、静電粉体塗装装置の塗料供給装置に
適用することによって、静電粉体ガンの塗料吐出量を正
確に一定に保つと同時に、吐出されるれる塗料の吐出速
度・分散状態即ち吐出パターンを常に一定の最適状態に
維持することができ、高い塗着効率、常に安定した膜厚
分布が得られ、大幅な塗料の節約と高い製品の品質を可
能とする高性能静電粉体塗装装置を得ることができる。
対象となる静電粉体塗装ガンは、コロナ放電、トリボ帯
電等により粉体塗料を帯電させて静電粉体塗装を実施す
るあらゆる種類の静電粉体ガンに適用することができ
る。図１においてはガン２５の電源、吐出パタン制御、
操作システム等は省略してある。以上述べた粉体質量流
量計測装置は静電粉体塗装以外の同様な目的に使用する
ことができる。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、先行技術では不可能で
あった、気体で搬送される粉体の質量流量を粉体の種類
や物性に影響されずに計測できる気体搬送粉体質量流量
計測装置を得ることができ、これと供給量の調整可能な
粉体供給装置を組み合わせることによって、質量流量計
測装置によるセンサーベースのフィードバック制御によ
る定量供給装置を得ることができる。本発明によるこれ
らの装置は、その特性や精度が実用上粉体の種類や物
性、運転条件等に影響されることがなく、現場における
実量検定を必要とせず、その特性がよく揃ったものが得
られるので、多数の供給装置の並列運転や、多品種の粉
体を切り替え使用する粉体塗装などにおける多色色替え
や塗料替えの場合には特に便利である。装置自体は小
型、構造簡単であり、個々の実量検定が不要であるの
で、寸法管理と電気特性の調整のみで製造管理が極めて
簡単であるので、装置自体が安価となるうえに、据付調
整保守のコストを大幅に切り下げることができる。
あった、気体で搬送される粉体の質量流量を粉体の種類
や物性に影響されずに計測できる気体搬送粉体質量流量
計測装置を得ることができ、これと供給量の調整可能な
粉体供給装置を組み合わせることによって、質量流量計
測装置によるセンサーベースのフィードバック制御によ
る定量供給装置を得ることができる。本発明によるこれ
らの装置は、その特性や精度が実用上粉体の種類や物
性、運転条件等に影響されることがなく、現場における
実量検定を必要とせず、その特性がよく揃ったものが得
られるので、多数の供給装置の並列運転や、多品種の粉
体を切り替え使用する粉体塗装などにおける多色色替え
や塗料替えの場合には特に便利である。装置自体は小
型、構造簡単であり、個々の実量検定が不要であるの
で、寸法管理と電気特性の調整のみで製造管理が極めて
簡単であるので、装置自体が安価となるうえに、据付調
整保守のコストを大幅に切り下げることができる。
【００３８】本発明による粉体質量流量計測装置、定量
供給装置、静電粉体塗装装置は、分解することなしに短
時間で内部の清掃が出来るので、塗料の色替えを極めて
短時間に実施することができ、装置の有効運転率を高く
することができる。
供給装置、静電粉体塗装装置は、分解することなしに短
時間で内部の清掃が出来るので、塗料の色替えを極めて
短時間に実施することができ、装置の有効運転率を高く
することができる。
【図１】本発明による粉体質量流量測定装置、およびこ
れを適用した静電粉体塗装装置の一実施例要部の構造図
である。
れを適用した静電粉体塗装装置の一実施例要部の構造図
である。
【図２】図１の構造をもつ粉体質量流量測定装置の検量
線の一例を示す線図である。
線の一例を示す線図である。
【図３】従来技術による容積式粉体供給装置の説明図で
ある。
ある。
【図４】従来技術による容積式粉体供給装置の説明図で
ある。
ある。
【図５】従来技術による容積式粉体供給装置の容積流量
と質量流量との関係を示す線図である。
と質量流量との関係を示す線図である。
【図６】従来技術による他の粉体供給装置要部の構造図
である。
である。
【図７】従来技術による他の粉体供給装置の検量線の一
例を示す線図である。
例を示す線図である。
１ 計測管路 ２ 計測気体 ３ 分散手段 ４ スリット ５ 粉体導入手段 ６ 薄層高速気流 １１ 差圧センサ １３ 表示器 １４ 制御器 １６ 制御気体 ２４ インジェクタ ２５ 粉体ガン ３１ ホッパー ３６ 吸上パイプ ４０ 清掃気体
Claims (7)
- 【請求項１】 入口と出口とを有する計測管路と、該計
測管路の入口に粉体を導入する粉体導入手段と、該粉体
導入手段の出口で、流量を規定した計測気体によって粉
体を分散し前記計測管路に搬送流入させる分散手段と、
計測管路の入口と出口における圧力差を測定する手段と
より成ることを特徴とする粉体質量流量計測装置。 - 【請求項２】 分散手段から噴出される計測気体が、薄
い層状の高速噴流をなし粉体を交差分散させることを特
徴とする請求項１記載の粉体質量流量計測装置。 - 【請求項３】 分散手段が、粉体導入手段の出口内壁の
ほぼ全周に設けられたスリットより、計測気体を薄い層
状の高速噴流として噴出させることを特徴とする請求項
１または２項記載の粉体質量流量計測装置。 - 【請求項４】 計測気体の流量の計測管路内におけるレ
イノルズ数が２３００以上であることを特徴とする請求
項１、２、３何れか一項記載の粉体質量流量計測装置。 - 【請求項５】 粉体質量流量計測装置が流量設定手段を
含み、該粉体質量流量計測装置がその設定値と粉体質量
計測装置の出力とを一致させる制御機能を有する粉体供
給装置をふくむことを特徴とする請求項１、２、３、４
何れか一項記載の粉体質量流量計測装置。 - 【請求項６】 粉体供給装置が、粉体ホッパーとスロー
トおよびノズルからなるインジェクターを含むことを特
徴とする請求項５記載の粉体質量流量計測装置。 - 【請求項７】 請求項１〜６の何れか一項記載の粉体質
量流量計測装置によって、塗料粉体を供給されることを
特徴とする静電粉体塗装装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28724396A JP3867176B2 (ja) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 粉体質量流量測定装置、およびこれを適用した静電粉体塗装装置 |
| US09/077,165 US6176647B1 (en) | 1996-09-24 | 1997-09-22 | Instrument for measuring mass flow rate of powder, and electrostatic powder coating apparatus utilizing the same |
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