WO2007144980A1

WO2007144980A1 - 紫外線塗料硬化設備、塗料硬化方法

Info

Publication number: WO2007144980A1
Application number: PCT/JP2007/000524
Authority: WO
Inventors: Yukihiro Goto; Hideaki Hara; Atsuya Kato; Yu Akaki
Original assignee: Trinity Industrial Corporation; Kansai Paint Co., Ltd.
Priority date: 2006-05-23
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2007-12-21
Also published as: JP4993666B2; JP2007313393A

Abstract

【課題】不活性ガスの消費量を低減してランニングコストを抑えることができる紫外線塗料硬化設備及び塗料硬化方法を提供すること。【解決手段】紫外線塗料硬化設備１０は、処理槽１２、光源６１ａ，６１ｂ及び冷却手段４１ａ，４１ｂを備える。処理槽１２は、内面側が光反射面として機能しうる壁部１２ａ，１２ｂ，１２ｇ，１２ｈなどにより構成され、空気よりも重い不活性ガスが内部に溜まるように構成される。光源６１ａ，６１ｂは、処理槽１２内を通過するワークＷに紫外線を照射する。冷却手段４１ａ，４１ｂは、光源６１ａ，６１ｂと対面する位置にある壁部１２ｇ，１２ｈを外面側から冷却する。

Description

明細書

紫外線塗料硬化設備、塗料硬化方法

技術分野

[0001 ] 本発明は、ワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備、及び、ワークに紫外線を照射することによる塗料硬化方法に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、紫外線塗料硬化設備は、車両用部品などのワークに塗布された紫外線硬化型塗料（U V塗料）を硬化させる工程などで使用されている。具体的にいうと、紫外線塗料硬化設備では、コンベアによりワークを一定方向に搬送しながらワーク表面に紫外線を照射することにより、ワーク表面の U V塗料の硬化処理を行う。

[0003] ところが、空気中に存在する酸素により、 U V塗料の硬化が阻害されてしまうことがある（いわゆる「酸素阻害」）。従来の紫外線塗料硬化設備では、上記の酸素阻害を打ち消すように、高い光量の紫外線を照射して U V塗料を硬化させていたが、 U V塗料を効率良く硬化させるためには、紫外線が照射される照射ゾーン内の酸素濃度をできるだけ低下させておくことが望ましい。

[0004] そこで、上部にワーク出入口が形成された処理槽を設け、処理槽内に炭酸ガス（二酸化炭素）などの不活性ガスが充満した状態で、処理槽内を通過するワークに対して紫外線を照射することが提案されている（例えば、特許文献 1， 2参照）。このようにすれば、空気よりも重い炭酸ガスが処理槽内に溜まるのに伴い、空気がワーク出入口から押し出されることで処理槽内の酸素濃度が低下するため、 U V塗料を効率良く硬化させることができる。

特許文献 1 ：特表 2 0 0 3— 5 1 5 4 4 5号公報（請求項 1， 5， 6等参照）特許文献 2：特開 2 0 0 5 _ 3 4 2 5 4 9号公報（図 1等参照）

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0005] ところで、紫外線の照射には通常 U Vランプが用いられる。なお、 U Vランプは、紫外線に加え、可視光線や赤外線も照射する。そして、 U Vランプから照射された赤外線は、処理槽の内面に当たることにより処理槽の壁部の温度を上昇させ、壁部の熱は処理槽内の炭酸ガスの温度を上昇させる。特に

、ワークが車両用部品のような大型部品であると、処理槽内の複数箇所に u

Vランプを設けてワーク表面全体に満遍なく紫外線を当てる必要があるため

、壁部の温度上昇は顕著になり、炭酸ガスの温度上昇も顕著になる。その結果、炭酸ガスの比重が小さくなつて軽くなるため、槽上部のワーク出入口を介して炭酸ガスが処理槽外に漏れ易くなる。ゆえに、酸素濃度を低く維持するためには、絶えず炭酸ガスを供給し続けなければならないため、炭酸ガスの消費量が多くなリ、コストアップの原因となる。

[0006] 本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、不活性ガスの消費量を低減してランニングコス卜を抑えることができる紫外線塗料硬化設備及び塗料硬化方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0007] 上記課題を解決するために、本願第 1発明は、ワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備であって、内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、槽上部にワーク出入口が形成され、空気よりも重い不活性ガスが内部に溜まるように構成された処理槽と、前記ワークを下降させながら前記ワーク出入口を介して前記ワークを前記処理槽内に搬入するとともに、前記ワークを上昇させながら前記ワーク出入口を介して前記処理槽外に前記ワークを搬出する搬送手段と、前記壁部に設置され、前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射する光源と、前記光源と対面する位置にある壁部をその外面側から冷却する冷却手段とを備えたことを特徴とする紫外線塗料硬化設備をその要旨とする。

[0008] 通常、光源と対面する位置にある壁部は、光源から照射された光が直接当たるために温度上昇が顕著であるが、本願第 1発明によると、当該壁部が冷却手段によって冷却されることで温度上昇が防止される。これにより、壁部から伝達された熱による処理槽内の不活性ガスの温度上昇を防止できるため、温度上昇に伴う熱膨張が回避され、不活性ガスが軽く（即ち低密度に）なリにくい。その結果、不活性ガスが槽上部のワーク出入口から処理槽外に漏れにくくなるため、不活性ガスの消費量を低減でき、ひいては、紫外線塗料硬化設備のランニングコストを抑えることができる。また、壁部の内面側が光反射面として機能しうるため、紫外線は、壁部の内面で反射しながらヮーク表面全体に満遍なく当たる。ゆえに、紫外線硬化型塗料を効率良く硬化させることができる。さらに、壁部は冷却手段によってその外面側から冷却されるため、壁部の内面側に冷却手段を設置する必要性がなく、光源からの光が遮られない。

[0009] ここで、不活性ガスとしては、狭義にはヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガスなどの希ガス族元素ガスが挙げられ、広義には化学反応性の低い窒素ガスや炭酸ガスなども挙げられる。そして、空気よりも重い不活性ガスとしては、アルゴンガスや炭酸ガス（二酸化炭素）などが挙げられるが、アルゴンガスよりも比較的安価な炭酸ガスを用いることが好ましい。また、不活性ガスとして炭酸ガスを用いれば、ヘリウムガスや窒素ガスなどに比べて気体拡散速度が低いため、不活性ガスが処理槽外に漏れにくくなる。

[0010] また、冷却手段としては、冷風や冷却水などの冷媒を用いて壁部を冷却するものが挙げられるが、冷風を冷媒として用いるようにすれば、冷却水を用いる場合ほど冷媒が流れる冷媒流路の密封に気を遣わなくても済むため、冷却手段を簡単に構成できる。

[0011 ] さらに、本発明において壁部とは、処理槽を区画形成する部材のことをいい、設備設置面（水平面）に対して垂直に設けられる側壁のみならず、設備設置面に対して水平に設けられる壁（上壁や下壁）も含む。

[0012] 上記課題を解決するために、本願第 2発明は、ワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備であって、内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、槽上部にワーク出入口が形成され、空気よりも重い不活性ガスが内部に溜まるように構成された処理槽と、前記ワークを下降させながら前記ワーク出入口を介して前記ワークを前記処理槽内に搬入するとともに、前記ワークを上昇させながら前記ワーク出入口を介して前記処理槽外に前記ワークを搬出する搬送手段と、前記壁部に設置され、前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射する光源と、外表面に光反射面を有しかつ内部に冷媒流路を有し、前記光源と対面する位置にある壁部に設置された冷却機構付きの光反射部材とを備えたことを特徴とする紫外線塗料硬化設備をその要旨とする。

[0013] 通常、光源と対面する位置にある壁部は、光源から照射された光が直接当たるために温度上昇が顕著であるが、本願第 2発明によると、当該壁部に光反射部材を設置するとともに、光反射部材を冷却機構によって冷却することで、壁部の温度上昇が防止される。これにより、壁部から伝達された熱による処理槽内の不活性ガスの温度上昇を防止できるため、熱膨張が回避され、不活性ガスが軽く（即ち低密度に）なりにくい。その結果、不活性ガスが槽上部のワーク出入口から処理槽外に漏れにくくなるため、不活性ガスの消費量を低減でき、ひいては、紫外線塗料硬化設備のランニングコストを抑えることができる。また、壁部の内面側及び光反射部材の外表面が光反射面として機能しうるため、紫外線はそれらの面で反射しながらワーク表面全体に満遍なく当たる。ゆえに、紫外線硬化型塗料を効率良く硬化させることができる。なお、本発明の光反射部材は、例えば光源と対面する位置にある壁部の内面側に設置されてもよく、あるいは当該壁部に形成した開口部分に嵌め込むようにして設置されてもよい。

[0014] ここで、冷媒流路を流れる冷媒としては、冷風や冷却水などが挙げられるが、冷風を冷媒として用いるようにすれば、冷却水を用いる場合ほど冷媒流路の密封に気を遣わなくても済むため、冷却機構付きの光反射部材を簡単に構成できる。また、光反射部材を着脱可能に構成できるため、汚れたり破損した際などに交換が可能となる。 [0015] 上記課題を解決するために、本願第 3発明は、内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、槽上部にワーク出入口が形成された処理槽内に、空気よりも重い不活性ガスを溜めるとともに、この状態で前記ワーク出入口を介してワークの搬入及び搬出を行いながら、前記処理槽を構成する壁部に設置された光源から前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射することにより、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる塗料硬化方法であって、前記光源と対面する位置にある壁部をその外面側から冷却しながら、前記ワークに対する紫外線照射を行うことを特徴とする塗料硬化方法をその要旨とする。

[0016] 従って、本願第 3発明によると、光源と対面する位置にある壁部を外面側から冷却しながら紫外線照射を行うため、光源から照射された光に起因する壁部の温度上昇が防止され、壁部から伝達された熱による処理槽内の不活性ガスの温度上昇が防止される。その結果、不活性ガスの熱膨張が回避され、不活性ガスが軽く（即ち低密度に）ならず、槽上部にあるワーク出入口から不活性ガスが処理槽外に漏れにくくなる。従って、不活性ガスの消費量を低減でき、ひいては、紫外線塗料硬化設備のランニングコストを抑えることができる。また、処理槽内に不活性ガスを溜めた状態でワークの搬入及び搬出が行われるため、ワークに紫外線が照射される時点で、処理槽内には不活性ガスが充満する。よって、紫外線硬化型塗料は酸素に阻害されることなく硬化する。

[0017] 上記課題を解決するために、本願第 4発明は、内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、槽上部にワーク出入口が形成された処理槽内に、空気よりも重い不活性ガスを溜めるとともに、この状態で前記ワーク出入口を介してワークの搬入及び搬出を行いながら、前記処理槽を構成する壁部に設置された光源から前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射することにより、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる塗料硬化方法であって、前記光源と対面する位置にある壁部に設置された冷却機構付きの光反射部材に冷媒を流して前記光反射部材自身を冷却しながら、前記ワークに対する紫外線照射を行うことを特徴とする塗料硬化方法をその要旨とする。

[0018] 従って、本願第 4発明によると、光源と対面する位置にある壁部の内面側に設置された光反射部材を冷却しながら紫外線照射を行うため、光源から照射された光に起因する壁部の温度上昇が防止され、壁部から伝達された熱による処理槽内の不活性ガスの温度上昇が防止される。その結果、不活性ガスの熱膨張が回避され、不活性ガスが軽く（即ち低密度に）ならず、槽上部にあるワーク出入口から不活性ガスが処理槽外に漏れにくくなる。従って、不活性ガスの消費量を低減でき、ひいては、紫外線塗料硬化設備のランニングコストを抑えることができる。また、処理槽内に不活性ガスを溜めた状態でワークの搬入及び搬出が行われるため、ワークに紫外線が照射される時点で、処理槽内には不活性ガスが充満する。よって、紫外線硬化型塗料は酸素に阻害されることなく硬化する。

発明の効果

[0019] 以上詳述したように、本願第 1〜第 4発明によると、不活性ガスの消費量を低減してランニングコス卜を抑えることができる紫外線塗料硬化設備及び塗料硬化方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1 ]第 1実施形態における紫外線塗料硬化設備の概略構成を示す断面図。

[図 2] ( a ) は紫外線塗料硬化設備の概略構成を示す側断面図、（b ) は処理槽の概略構成を示す平面図。

[図 3]第 2実施形態における紫外線塗料硬化設備の概略構成を示す側断面図。

[図 4]他の実施形態における紫外線塗料硬化設備の概略構成を示す側断面図。

[図 5]他の実施形態における紫外線塗料硬化設備の概略構成を示す側断面図。符号の説明

[0021 ] 1 0…紫外線塗料硬化設備、 1 2…処理槽、 1 2 a…壁部としての槽上部、 1 2 b…壁部としての槽底部、 1 2 c…ワーク出入口としてのワーク搬入口、 1 2 d…ワーク出入口としてのワーク搬出口、 1 2 e， 1 2 f , 1 2 g ， 1 2 h…壁部としての側壁、 1 4…搬送手段としてのフロアコンベア、 4 1 a, 4 1 b…冷却手段としての冷却装置、 6 1 a， 6 1 b…光源としての UVランプ、 70…冷媒流路、 7 1…冷却機構付きの光反射部材、 W…ヮーク

発明を実施するための最良の形態

[0022] [第 1実施形態]

以下、本発明を具体化した第 1実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

[0023] 図 1に示されるように、紫外線塗料硬化設備 1 0は、大型のワーク Wを製造するための製造ラインに組み込まれ、ワーク Wに紫外線を照射して、前ェ程においてワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料（UV塗料）を硬化させる設備である。なお、本実施形態のワーク Wは、被塗面 W1を表面側に有する一方で被塗面 W1でない凹状曲面 W 2を裏面側に有する樹脂製の車両用部品（バンパー）である。

[0024] また、紫外線塗料硬化設備 1 0は、ワーク搬送通路 1 1と、同ワーク搬送通路 1 1の下側に位置する処理槽 1 2とを備えている。ワーク搬送通路 1 1 は、 UV塗料が塗布されたワーク Wを搬送するようになっている。一方、処理槽 1 2は、複数の壁部、具体的には、処理槽 1 2の天井部を構成する槽上部1 2 £1と、処理槽 1 2の床部を構成する槽底部 1 2 bと、 4つの側壁 1 2 e, 1 2 f , 1 2 g, 1 2 hとによって略直方体状に構成されている。これら槽上部 1 2 a、槽底部 1 2 b及び側壁 1 2 e〜 1 2 hは、厚さ方向に対してガス不透過性を有するアルミニウム板によって形成されている。なお、ァルミ二ゥム板は紫外線の反射率が比較的高く、槽上部 1 2 a、槽底部 1 2 b 及び側壁 1 2 e〜 1 2 hの内面は、平滑な面である。このため、槽上部 1 2 a、槽底部 1 2 b及び側壁 1 2 e〜 1 2 hの内面側は、光反射面として機能する。また、槽上部 1 2 aには、ワーク搬送通路 1 1から処理槽 1 2内にヮーク Wを搬入するためのワーク搬入口 1 2 c (ワーク出入口）と、処理槽 1 2外（ワーク搬送通路 1 1内）にワーク Wを搬出するためのワーク搬出口 1 2 d (ワーク出入口）とがそれぞれ別の場所に開口されている。 [0025] 図 1，図 2に示されるように、紫外線塗料硬化設備 1 0は、搬送手段としてのフロアコンベア 1 4を備えている。フロアコンベア 1 4は、凹状曲面 W 2を下方に向けた状態のワーク Wをワーク支持体 1 9で支持しながら搬送するようになっている。また、フロアコンベア 1 4は、ワーク Wを下降させながらワーク搬入口 1 2 cを介してワーク Wを処理槽 1 2内に搬入するとともに、ワーク Wを上昇させながらワーク搬出口 1 2 dを介して処理槽 1 2外にワーク Wを搬出するようになっている。なお、フロアコンベア 1 4は、ヮーク支持体 1 9が搬送されるワーク搬送経路 1 8を備えている。ワーク搬送経路 1 8は、断面コ字状をなす一対のガイドレール 1 7 aによって構成されている。両ガイドレール 1， aは、ワーク搬送経路 1 8の長手方向に平行に設けられている。

[0026] 図 2 ( a ) に示されるように、ワーク支持体 1 9は、 4つの車輪 1 7 cが回転可能に取り付けられた台車 1 7を備えている。各車輪 1 1 cは、一対のガイドレール 1 7 aによって支持されるようになっている。このため、台車 1 7は、例えば図示しない牽引部材（ワイヤやチェーン等）で引っ張られることにより、両ガイドレール 1 7 a (ワーク搬送経路 1 8 ) に沿って移動する。なお、台車 1 7が自走する構成であってもよい。また、ワーク支持体 1 9は、台車 1 7に対して回動可能に設けられた支持棒 1 1 bを備えている。支持棒 1 7 bは、上端部にてワーク Wを支持するとともに、下端部にワーク Wよりも重い錘 1 7 dを有している。これにより、ワーク支持体 1 9がヮーク搬送経路 1 8の傾斜部分を通過する際に、支持棒 1 7 bは、錘 1 7 dによつて台車 1 7に対して回動する。このため、支持棒 1 7 bはガイドレール 1 7 aの設置面に対してほぼ直立状態に維持され、支持棒 1 7 bに支持されるワーク Wの向きはほぼ同じ状態に維持される。

[0027] 図 1，図 2に示されるように、前記処理槽 1 2において互いに対面する前記側壁 1 2 g， 1 2 hには、 U Vランプ 6 1 a , 6 1 b (光源）がそれぞれ 1つずつ設置されている。具体的に言うと、 U Vランプ 6 1 aは、側壁 1 2 gに設けられた貫通孔 1 3に取り付けられ、側壁 1 2 gの外面側に突出している。同様に、 UVランプ 6 1 bは、側壁 1 2 hに設けられた貫通孔 1 3に取り付けられ、側壁 1 2 hの外面側に突出している。各 UVランプ 6 1 a, 6 1 bは、処理槽 1 2内においてフロアコンベア 1 4の最下点がある箇所に対応して設けられている。これら UVランプ 6 1 a, 6 1 bは、処理槽 1 2 の高さ方向と平行（即ち縦置き）に設置されており、処理槽 1 2内を通過するワーク Wに紫外線を照射するようになっている。なお、各 UVランプ 6 1 a, 6 1 bは、縦置きに設置されていたが、横置きに設置されていてもよい。本実施形態のように縦置きに設置すれば、 UV塗料をムラなく硬化させることができる。

[0028] リランプ6 1 3， 6 1 bとしては、図 2に示すように、発光部 62と、凹状の反射面を有するアルミ板 63 (反射板）とを備える集光形のランプが用いられる。 UVランプ 6 1 a, 6 1 bと処理槽 1 2とを区画する位置には、区画体としての熱線カットフィルタ 64が設けられている。詳述すると、熱線カツ卜フィルタ 64は、貫通孔 1 3を塞ぐように取り付けられている。熱線カットフィルタ 64は、リランプ6 1 3， 6 1 bから照射される光線 (可視光線、紫外線、赤外線）のうち、紫外線を処理槽 1 2内に透過させるとともに、赤外線の処理槽 1 2内への透過を抑えるようになつている。よつて、 UVランプ 6 1 a, 6 1 bは、炭酸ガス（二酸化炭素）が充満している処理槽 1 2に近付けて配置される。

[0029] 図 1，図 2に示されるように、処理槽 1 2において互いに対面する前記側壁 1 2 g， 1 2 hには、冷却装置 4 1 a, 4 1 b (冷却手段）がそれぞれ 1 つずつ設置されている。具体的に言うと、冷却装置 4 1 aは、 UVランプ 6 1 bと対面する位置にある側壁 1 2 gに設置されており、側壁 1 2 gを冷却するようになつている。また、冷却装置 4 1 bは、 U Vランプ 6 1 aと対面する位置にある側壁 1 2 hに設置されており、側壁 1 2 hを冷却するようになっている。即ち、冷却装置 4 1 a, 4 1 b及び UVランプ 6 1 a, 6 1 b は、前記ワーク Wの搬送方向に沿って千鳥状に配置されている（図 2 (b) 参照）。各冷却装置 4 1 a, 4 1 bは、処理槽 1 2内においてフロアコンペァ 1 4の最下点がある箇所に対応して設けられている。

[0030] 図 2 ( a ) に示されるように、冷却装置 4 1 a , 4 1 bは、処理槽 1 2の外部に配置されており、箱状の冷却装置本体 4 0と、複数枚の冷却フィン 4 2と、ファン 4 3とを備えている。ファン 4 3は、冷却装置本体 4 0の下側に配置されており、外部の空気を冷風として冷却装置本体 4 0内に供給するようになつている。各冷却フィン 4 2は、冷却装置本体 4 0内に位置する側壁 1 2 eの外面において上下方向に沿って等間隔に配置されており、それぞれ水平に延びている。各冷却フィン 4 2は、ファン 4 3から送られてきた冷風によって冷却されるようになっている。これにより、側壁 1 2 g， 1 2 h の外面が冷却装置 4 1 a , 4 1 bに冷却されて側壁 1 2 g， 1 2 hの一部が冷却され、これに伴って処理槽 1 2内の炭酸ガスも冷却される。また、冷却装置本体 4 0を通過した冷風は、排気口 4 4を介して外部に排出されるようになっている。なお、本実施形態のファン 4 3は、冷却装置本体 4 0の下側に配置されており、下側から上側に向けて冷風を流すが、冷却装置本体 4 0 の上側に配置し、上側から下側に向けて冷風を流すようにしてもよい。また、冷却装置本体 4 0の大きさ、形状などを、ファン 4 3の位置に応じて任意に変更してもよい。

[0031 ] 図 1に示されるように、紫外線塗料硬化設備 1 0は、空気よりも重い炭酸ガス（不活性ガス）を液化した状態で貯留するタンク 3 2を備えている。また、紫外線塗料硬化設備 1 0は、タンク 3 2と処理槽 1 2内との間を連通しうる炭酸ガス供給経路を構成する炭酸ガス供給管 3 7を備えている。炭酸ガス供給管 3 7上には、加熱装置 3 4及び減圧器 3 8が設置されている。加熱装置 3 4は、タンク 3 2から送り出された炭酸ガスの温度を氷点下から例えば 0 °C以上 1 0 °C以下に加熱するようになっている。これにより、炭酸ガス供給管 3 7上において処理槽 1 2側にある減圧器 3 8などの凍結を防止できるとともに、供給した炭酸ガスによる処理槽 1 2内の温度上昇を防止できる。なお、本実施形態の加熱装置 3 4は、熱交換器を加熱源とする装置である。また、減圧器 3 8は、加熱装置 3 4の下流側に配置されており、加熱装置 3 4に加熱された炭酸ガスの圧力を低下させて処理槽 1 2側に送るようになつている。

[0032] 図 1に示されるように、炭酸ガス供給管 3 7上には、炭酸ガス供給ポンプ

3 3、温度センサ 3 9、炭酸ガス供給バルブ 3 5及び炭酸ガス供給口 3 6を備えている。炭酸ガス供給ポンプ 3 3は、加熱装置 3 4の下流側に配置されており、加熱装置 3 4によって加熱された炭酸ガスを、 1 O m mZ s e c以下（本実施形態では 2 m mZ s e c以下の速度）でパンチングメタル 5 1 ( 整流手段）を通過させるようになつている。このようにすれば、炭酸ガスの速度が抑えられるため、炭酸ガスがワーク搬入口 1 2 c及びワーク搬出口 1 2 dから処理槽 1 2外に漏れにくくなる。温度センサ 3 9は、炭酸ガス供給ポンプ 3 3の下流側に配置されており、加熱装置 3 4に加熱された炭酸ガスの温度を測定して、 C P U 2 1に第 1温度測定信号を出力するようになっている。炭酸ガス供給バルブ 3 5は、温度センサ 3 9の下流側に配置されておリ、炭酸ガス供給管 3 7を開状態または閉状態に切り替えるようになつている。炭酸ガス供給バルブ 3 5は、開状態に切り替えられた際に、処理槽 1 2 内に炭酸ガスを供給可能とするようになつている。なお、本実施形態の炭酸ガス供給バルブ 3 5は、図示しないソレノィドにより作動する電磁弁である。また、炭酸ガス供給口 3 6は、処理槽 1 2の前記槽底部 1 2 bの複数箇所に設置されており（図 2 ( a ) 参照）、炭酸ガスを処理槽 1 2内に供給するようになつている。これにより、炭酸ガスが処理槽 1 2内に溜まるようになる。なお、本実施形態の炭酸ガス供給口 3 6は、上方に開口するノズルである。

[0033] 図 1，図 2 ( a ) に示されるように、処理槽 1 2内の槽底部 1 2 bの上方であって、紫外線が照射される照射ゾーンの下方には、パンチングメタル 5 1が槽底部 1 2 bと平行に配置されている。パンチングメタル 5 1は、板状部材に複数の貫通孔を規則的に配置することで構成されている。パンチングメタル 5 1は、炭酸ガスが各貫通孔を通過する際にその流れを整えて、槽底部 1 2 b全体から鉛直方向上側に向けて流れる微小風速の上昇流を生じさせるようになっている。なお、整流手段としてパンチングメタル 51を用いる代わりに、フィルタなどを用いてもよい。この場合におけるフィルタとしては、例えば、繊維をまとめて積層することでマット状に構成されたもの等が好適である。

[0034] 図 1に示されるように、処理槽 1 2内の照射ゾーンには、酸素濃度計 24 及び温度計 25が設置されている。酸素濃度計 24は、処理槽 1 2内の酸素濃度を測定して、前記 CPU 21に酸素濃度測定信号を出力するようになつている。また、温度計 25は、処理槽 1 2内の温度を測定して、 CPU 21 に第 2温度測定信号を出力するようになっている。なお、酸素濃度計 24は、処理槽 1 2内の槽上部 1 2 aの近傍に位置しており、フロアコンベア 1 4 の最下点に搬送されてきたワーク Wの上端よリも上方に位置している。従つて、酸素濃度計 24によってワーク W付近の酸素濃度を正確に測定できる。同様に、温度計 25も、上記槽上部 1 2 aの近傍に位置しており、最下点に搬送されてきたワーク Wの上端よりも上方に位置している。従って、温度計 25によってワーク W付近の温度を正確に測定できる。

[0035] 次に、紫外線塗料硬化設備 1 0の電気的構成について説明する。

[0036] 図 1に示されるように、紫外線塗料硬化設備 1 0は、設備全体を統括的に制御するための制御装置 1 5を備えている。制御装置 1 5は、 C P U 21、 ROM 22、 RAM 23、入出力回路等により構成されている。 CPU 21 は、 UVランプ 61 a， 61 b、フロアコンベア 1 4、冷却装置 41 a, 4 1 bのファン 43、加熱装置 34、減圧器 38、炭酸ガス供給ポンプ 33及び炭酸ガス供給バルブ 35に電気的に接続されており、各種の駆動信号によつてそれらを制御する。

[0037] また、 CPU 21には、前記温度センサ 39から出力された第 1温度測定信号が入力されるようになっている。そして、 CPU 21は、第 1温度測定信号が示す温度が 0°C未満であるか否かを判定するとともに、第 1温度測定信号が示す温度が 1 0°Cよりも高いか否かを判定するようになっている。第 1温度測定信号が示す温度が 0°C未満である場合、 C P U 21は、加熱装置 34による炭酸ガスの加熱を開始する制御を行うようになっている。また、第 1温度測定信号が示す温度が 1 0°Cよりも高くなると、 CPU 21は、加熱装置 34による炭酸ガスの加熱を終了する制御を行うようになっている。このような制御によれば、処理槽 1 2内に供給する炭酸ガスの温度を一定に保つことができる。また、炭酸ガスを無駄に加熱しなくても済むため、加熱に要するエネルギを節約できる。

[0038] また、 C P U 21には、前記酸素濃度計 24から出力された酸素濃度測定信号が入力されるようになっている。そして、 CPU 21は、酸素濃度測定信号が示す酸素濃度が閾値以上（例えば 3%以上）であるか否かを判定するようになつている。酸素濃度測定信号が示す酸素濃度が閾値以上である場合、 CPU 21は、炭酸ガス供給バルブ 35を開状態に切り替える制御を行うようになつている。一方、酸素濃度測定信号が示す酸素濃度が閾値未満である場合、 CPU 21は、炭酸ガス供給バルブ 35を閉状態に切り替える制御を行うようになっている。このような制御によれば、処理槽 1 2内の酸素濃度を一定に保つことができるため、塗装品質が安定する。また、炭酸ガスの無駄な供給が減るため、炭酸ガスの消費量をよりいっそう低減できる。

[0039] さらに、 C P U 21には、前記温度計 25から出力された第 2温度測定信号が入力されるようになっている。そして、 CPU 21は、第 2温度測定信号が示す温度が例えば 20°C未満であるか否かを判定するとともに、第 2温度測定信号が示す温度が 40°Cよりも高いか否かを判定するようになっている。第 2温度測定信号が示す温度が 40°Cよリも高い場合、 C P U 21は、ファン 43の回転数を上げて送風量を増す制御を行うなどして冷却装置 41 a, 41 bによる炭酸ガスの冷却を開始する制御を行うようになっている。また、第 2温度測定信号が示す温度が 20°C未満になると、 C P U 21は、ファン 43の回転数を下げて送風量を減らす制御を行うなどして冷却装置 4 1 a, 41 bによる炭酸ガスの冷却を停止する制御を行うようになっている。このような制御によれば、処理槽 1 2内の温度を一定に保つことができるため、 UV塗料の硬化時間が一定になり、塗装品質が安定する。また、炭酸ガスを無駄に冷却しなくても済むため、冷却に要するエネルギを節約できる

。なお、ここでは温度閾値を 20°Cとしたが、この値を 20 ± 1 °Cで設定してもよい。

[0040] 次に、紫外線塗料硬化設備 1 0を用いた塗料硬化方法を説明する。

まず、 CPU 21は、加熱装置 34、減圧器 38、炭酸ガス供給ポンプ 3 3及び炭酸ガス供給バルブ 35に駆動信号を出力する。これにより、炭酸ガス供給バルブ 35が開状態に切り替わり、加熱装置 34にて加熱され、減圧器 38にて減圧された炭酸ガスが、炭酸ガス供給ポンプ 33によって炭酸ガス供給管 37を通過し、処理槽 1 2内に充填される。

[0041] この状態で、 CPU 21は、フロアコンベア 1 4に駆動信号を出力し、ヮーク搬入口 1 2 cを介して処理槽 1 2内にワーク支持体 1 9 (ワーク W) を搬入させるとともに、ワーク搬出口 1 2 dを介して処理槽 1 2外にワーク支持体 1 9 (ワーク W) を搬出させる。なお、 UVランプ 61 a, 61 bは、紫外線の出力が安定するまでに時間がかかるため、常時点灯している。このため、処理槽 1 2内を通過するワーク Wには紫外線が照射される。このとき、紫外線は、槽上部 1 2 a、槽上部 1 2 a及び側壁 1 2 e〜 1 2 hの内面で反射しながらワーク Wの全面に満遍なく当たる。その結果、ワーク Wのヮーク表面に塗布された U V塗料が効率良く硬化する。

[0042] ところで、処理槽 1 2内に充填された炭酸ガスは、処理槽 1 2内に溜まるものの、 UVランプ 61 a, 61 bから照射された光が側壁 1 2 g， 1 2 h にあたつて側壁 1 2 g， 1 2 hの温度が上昇すると、側壁 1 2 g， 1 2 hの熱によって温められてしまう。その結果、炭酸ガスの比重が小さくなつて上方に流れ、ワーク搬入口 1 2 c及びワーク搬出口 1 2 dから処理槽 1 2外に漏れ出してしまう。このため、 CPU 21は、温度計 25から出力された第 2温度測定信号が示す温度が 40°Cよりも高いか否かを常時判定している。第 2温度測定信号が示す温度が 40°Cよりも高くなると、 CPU 21は、冷却装置 41 a， 41 bのファン 43に駆動信号を出力し、側壁 1 2 g， 1 2 hを外面から冷却する制御を行う。このとき、側壁 1 2 g， 1 2 hが外面側から冷却されながら、ワーク Wに対する紫外線照射が行われる。その結果、処理槽 1 2内の炭酸ガスも冷却されるため、炭酸ガスの比重が大きくなつて空気との比重差が大きくなリ、炭酸ガスが重くなる。本実施形態では、 40

°Cで 1. 35程度となる炭酸ガスの比重が 20°Cに冷却された際に 1. 43 程度に上昇し、空気の比重（約 1 ) との差が大きくなる。その後、第 2温度測定信号が示す温度が例えば 20°C未満になった場合、 C P U 2 1は、冷却装置 4 1 a, 4 1 bのファン 43に対する駆動信号の出力を停止する。

[0043] 従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

[0044] ( 1 ) 通常、 UVランプ 6 1 a, 6 1 bと対面する位置にある側壁 1 2 g ， 1 2 hは、 UVランプ 6 1 a, 6 1 bから照射された光が直接当たるために温度上昇が顕著である。そこで、本実施形態の紫外線塗料硬化設備 1 0では、側壁 1 2 g， 1 2 hが冷却装置 4 1 a, 4 1 bで冷却されることにより、側壁 1 2 g， 1 2 hの温度上昇を防止できる。従って、側壁 1 2 g， 1 2 hから伝達された熱による処理槽 1 2内の炭酸ガスの温度上昇を防止できるため、炭酸ガスの熱膨張が回避され、炭酸ガスが軽く（即ち低密度に）なりにくしゝ。その結果、炭酸ガスがワーク搬入口 1 2 c及びワーク搬出口 1 2 d から処理槽 1 2外に漏れにくくなるため、炭酸ガスの消費量を低減できる。例えば、冷却装置 4 1 a, 4 1 bで側壁 1 2 g， 1 2 hを冷却して処理槽 1 2内の温度（雰囲気温度）を 40°Cから 20°Cへ冷却した場合、炭酸ガスの流出量を約 50%の低減できる。従って、紫外線塗料硬化設備 1 0のラン二ングコストを抑えることができる。さらに、側壁 1 2 g， 1 2 hは冷却装置 4 1 a, 4 1 bによってその外面側から冷却されるため、側壁 1 2 g， 1 2 hの内面側に冷却装置 4 1 a, 4 1 bを設置する必要がなく、 UVランプ 6 1 a, 6 1 bからの光が遮られない。また、冷却装置 4 1 a, 4 1 bの設置によって処理槽 1 2内のスペースが小さくならないため、ワーク Wと冷却装置 4 1 a， 4 1 bとが接触するなどの問題を解消できる。

[0045] (2) 本実施形態の処理槽 1 2は、紫外線の反射率が比較的高いアルミ二ゥム板によって構成されているため、紫外線は、槽上部 1 2 a、槽上部 1 2 a及び側壁 1 2 e〜 1 2 hの内面などで反射しながらワーク Wの全面に満遍なく当たる。ゆえに、リランプ6 1 £1， 6 1 bの数を減らしたり光量を小さくしても、 U V塗料を効率良く硬化させることができる。また、処理槽 1 2は、厚さ方向に対してガス不透過性を有するアルミニウム板によって構成されているため、炭酸ガスが槽上部 1 2 a、槽底部 1 2 b及び側壁 1 2 e〜 1 2 hを透過して処理槽 1 2外に漏れることがない。さらに、ワーク搬入口 1 2 c及びワーク搬出口 1 2 dが槽底部 1 2 bに形成されているため、ヮーク搬入口 1 2 c及びワーク搬出口 1 2 dからの炭酸ガスの漏れを最小限に抑えることができる。従って、ある程度大きくワーク搬入口 1 2 c及びワーク搬出口 1 2 dを形成することも可能となり、三次元的な形状を有する大型のワーク Wに対する処理も可能となる。

[0046] ( 3 ) 本実施形態では、ワーク搬入口 1 2 c及びワーク搬出口 1 2 dから遠い槽底部 1 2 bから炭酸ガスを供給しているため、炭酸ガスが空気中に拡散しにくくなる。しかも、パンチングメタル 5 1が上昇流を生じさせるため、槽底部 1 2 b側に流れやすい炭酸ガスを槽上部 1 2 aまで到達させることができる。よって、処理槽 1 2内を炭酸ガスで確実に充満させることができる。さらに、処理槽 1 2外の空気がワーク搬入口 1 2 c及びワーク搬出口 1 2 dを介して侵入することを、上昇流の風圧によって防止できる。

[0047] ( 4 ) 本実施形態の塗料硬化方法では、ワーク Wの搬入を行ってから処理槽 1 2内に炭酸ガスを溜めるのではなく、炭酸ガスを溜めておいてからヮーク Wの搬入を行っている。よって、紫外線の照射に際し、ワーク Wを搬入した状態でフロアコンベア 1 4を止めて、炭酸ガスが溜まるのを待たなくても済む。従って、 U V塗料の硬化作業を効率良く行うことができる。

[0048] [第 2実施形態]

次に、第 2実施形態の紫外線塗料硬化設備 1 0について説明する。なお、第 1実施形態と共通している構成については、同一の部材番号を付す代わりに、その詳細な説明を省略する。

[0049] 図 3に示されるように、本実施形態の紫外線塗料硬化設備 1 0は、 U Vランプ 6 1 a (または U Vランプ 6 1 b ) と対面する位置にある側壁 1 2 h ( または側壁 1 2 g ) の内面側に冷却機構付きの光反射部材 7 1を設置した点が第 1実施形態と異なる。即ち、光反射部材 7 1は、処理槽 1 2とは別体になっている。なお、光反射部材 7 1は、平板状であって、側壁 1 2 h (または側壁 1 2 g ) に接触して配置されるため、搬送されるワーク Wとの接触が防止される。

[0050] 光反射部材 7 1は、前記第 1実施形態の冷却装置 4 1 a , 4 1 bとほぼ同様の構成を有しており、内部に冷媒流路 7 0を有している。冷媒流路 7 0上には、光反射部材本体 7 2、複数の冷却フィン 7 3及びファン 4 3が設けられている。光反射部材本体 7 2は、紫外線の反射率が比較的高いアルミニゥム板によって構成されており、外表面が光反射面となっている。なお、光反射部材本体 7 2は、各冷却フィン 7 3がファン 4 3から送られてきた冷風（冷媒）によって自身が冷却される。これに伴い、処理槽 1 2内の炭酸ガスも冷却される。

[0051 ] 従って、本実施形態によれば、側壁 1 2 h (または側壁 1 2 g ) の内面側に光反射部材 7 1を設置するとともに、光反射部材 7 1を冷却することで、側壁 1 2 h (または側壁 1 2 g ) の温度上昇が防止される。これにより、側壁 1 2 h (または側壁 1 2 g ) から伝達された熱による処理槽 1 2内の炭酸ガスの温度上昇を防止できるため、炭酸ガスの熱膨張が回避され、炭酸ガスが軽く（即ち低密度に）なりにくい。その結果、炭酸ガスがワーク搬入口 1 2 c及びワーク搬出口 1 2 dから処理槽 1 2外に漏れにくくなるため、炭酸ガスの消費量を低減でき、ひいては、紫外線塗料硬化設備 1 0のランニングコス卜を抑えることができる。

[0052] なお、本発明の各実施形態は以下のように変更してもよい。

[0053] ■上記実施形態の冷却装置 4 1 a , 4 1 bは、処理槽 1 2において互いに対面する側壁 1 2 g， 1 2 hにそれぞれ設置されていた。しかし、冷却装置 4 1 a , 4 1 bは、処理槽 1 2を下方から囲むようにして配置されていてもよい。具体的には、図 4に示されるように、冷却装置 4 1が、側壁 1 2 g， 1 2 h及び槽底部 1 2 bを覆うように配置されていてもよい。

[0054] ■図 5に示されるように、 U Vランプ 6 1 a， 6 1 bを、側壁 1 2 g， 1 2 hにおいて互いに対面するように配置してもよい。そして、 U Vランプ 6 1 a , 6 1 bを囲むようにして冷却装置 4 1 a， 4 1 bを配置してもよい。 ■上記実施形態では、冷却装置 4 1 a , 4 1 bを用いて側壁 1 2 g， 1 2 hを冷却することにより、処理槽 1 2内の炭酸ガスを冷却するようになっていたが、冷却装置 4 1 a , 4 1 bによって冷却した炭酸ガスを処理槽 1 2内に供給するようにしてもよい。

[0055] ■上記実施形態の冷媒は、ファン 4 3から送り出される冷風であつたが、冷却水などを冷媒としてもよい。

[0056] ■上記実施形態の槽上部 1 2 a、槽底部 1 2 b及び側壁 1 2 e〜 1 2 hは、紫外線の反射率が比較的高いアルミニウム板によって形成することで、内面側が光反射面として機能しうるようになっていた。しかし、内面を研磨して鏡面としたり、内面に対して蒸着を行うことにより、槽上部 1 2 a、槽底部 1 2 b及び側壁 1 2 e〜 1 2 hの内面を光反射面として機能させてもよい

[0057] ■上記実施形態では、リランプ6 1 3， 6 1 b、フロアコンベア 1 4、冷却装置 4 1 a , 4 1 bのファン 4 3、加熱装置 3 4、減圧器 3 8、炭酸ガス供給ポンプ 3 3及び炭酸ガス供給バルブ 3 5の制御を 1つの C P U 2 1で制御するようにしたが、各制御を別々の C P Uで行うように構成してもよい

[0058] ■上記実施形態では、紫外線塗料硬化設備 1 0によって塗装されるワーク Wとしてバンパーを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、空力付加物（スボイラーなど）などの他の車両用部品をワーク Wとしてもよい。また、ワーク Wは、必ずしも車両用部品でなくてもよい。

[0059] 次に、請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

[0060] ( 1 ) 本願第 1発明において、冷却手段は、前記ワークの搬送方向に沿つて千鳥状に配置されていることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

[0061] (2) 本願第 1発明において、前記冷却手段は、前記処理槽を下方から囲むようにして配置されていることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

[0062] (3) 本願第 1発明において、前記光源は、前記処理槽において互いに対向するように配置されていることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

[0063] (4) 技術的思想（3) において、前記冷却手段は、前記光源を囲むようにして配置されていることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

[0064] (5) 本願第 1発明または本願第 2発明において、前記光源は、前記光源と前記処理槽とを区画する位置に熱線力ットフィルタを備えることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

[0065] (6) 本願第 1発明または本願第 2発明において、前記光源は、前記処理槽内において前記搬送手段の最下点がある箇所に対応して設けられていることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

[0066] (7) 本願第 1発明または本願第 2発明において、前記ワーク出入口は、前記処理槽内に前記ワークを搬入するためのワーク搬入口と、前記処理槽外に前記ワークを搬出するためのワーク搬出口とからなることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

[0067] (8) 本願第 1発明または本願第 2発明において、前記不活性ガスは炭酸ガスであることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

[0068] (9) 本願第 1発明または本願第 2発明において、前記不活性ガスを 1 0 mmZs e c以下の速度（好ましくは 2 mmZ s e c以下の速度）で整流手段を通過させるようにして供給することを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

Claims

請求の範囲

[1 ] ワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備であって、

内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、槽上部にワーク出入口が形成され、空気よりも重い不活性ガスが内部に溜まるように構成された処理槽と、

前記ワークを下降させながら前記ワーク出入口を介して前記ワークを前記処理槽内に搬入するとともに、前記ワークを上昇させながら前記ワーク出入口を介して前記処理槽外に前記ワークを搬出する搬送手段と、

前記壁部に設置され、前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射する光源と、

前記光源と対面する位置にある壁部をその外面側から冷却する冷却手段とを備えたことを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

[2] ワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備であって、

外表面に光反射面を有しかつ内部に冷媒流路を有し、前記光源と対面する位置にある壁部に設置された冷却機構付きの光反射部材と

を備えたことを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

[3] 内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、槽上部にワーク出入口が形成された処理槽内に、空気よリも重い不活性ガスを溜めるとともに、この状態で前記ワーク出入口を介してワークの搬入及び搬出を行いながら、前記処理槽を構成する壁部に設置された光源から前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射することにより、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる塗料硬化方法であって、

前記光源と対面する位置にある壁部をその外面側から冷却しながら、前記ワークに対する紫外線照射を行うことを特徴とする塗料硬化方法。

内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、槽上部にワーク出入口が形成された処理槽内に、空気よリも重い不活性ガスを溜めるとともに、この状態で前記ワーク出入口を介してワークの搬入及び搬出を行いながら、前記処理槽を構成する壁部に設置された光源から前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射することにより、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる塗料硬化方法であって、

前記光源と対面する位置にある壁部に設置された冷却機構付きの光反射部材に冷媒を流して前記光反射部材自身を冷却しながら、前記ワークに対する紫外線照射を行うことを特徴とする塗料硬化方法。