(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料等の液体材料をポンプによって圧送し可撓性ホースを介してスプレーガンに供給し、余剰の前記液体材料をポンプ吸込み側に再吸引させる循環経路を持ち、該循環経路に間接加熱用の熱媒体を循環する熱交換器を配設してなる循環式間接加熱形ホットスプレーシステムにおいて、間接加熱用熱媒体を絶縁油とし、該絶縁油の加熱槽から、液体材料の循環経路の往路のスプレーガン側に、加温された絶縁油を循環する同心二重ホースを配設し、ポンプ側に同じく循環する熱交換器を配設して、該絶縁油が前記加熱槽から前記同心二重ホースを経て前記熱交換器に至り、再び前記加熱槽に戻る直列の熱媒体循環回路を構成し、該熱交換器前に温度検知装置を設けて加熱槽の絶縁油の温度等を制御する制御ボックスを配設し、スプレーガン噴射時、噴射停止時のニードル弁作動と同期して作動する三方切替バルブが、スプレーガンの液体材料供給口の直前に設けられ、該三方切替バルブの切替えにより、スプレーガン噴射停止時に液体材料を前記循環経路の帰路側に排出、循環するようにした、ホットスプレーシステム。
【請求項２】
スプレーガン噴射停止時に前記三方切替バルブを数秒間遅延して作動させる請求項１記載のホットスプレーシステム。
【請求項３】
間接加熱用熱媒体を絶縁油として、該絶縁油の加熱槽から、液体材料循環経路の往路のポンプ側に配設される同心二重管からなる熱交換器は、同心二重ホースの外皮ホースを経た絶縁油が、熱交換器の液体材料の出口側から、液体材料の流れとは逆の流れで熱交換器内を流れて、加熱槽に戻る循環方式を持つ請求項１記載のホットスプレーシステム。
【請求項４】
熱媒体循環回路の熱交換器の直前に設ける温度検知装置は、液体材料温度と相関する熱媒体温度を測定して，ＰＩＤ時間比例動作で加熱槽のヒーター制御による、熱媒体の温度制御を行うようにした、請求項１記載のホットスプレーシステム。
【請求項５】
スプレーガン噴射時、噴射停止時、三方切替バルブの切替え、熱媒体の温度検知およびヒーター制御、ポンプ制御等の制御系を一括して制御ボックスで制御する請求項１記載のホットスプレーシステム。
【請求項６】
請求項１記載の循環式間接加熱形ホットスプレーシステムにおいて、間接加熱用熱媒体を絶縁油とし、該絶縁油の加熱槽を別置体とすることによって、水性塗料等の導電性液体材料の、静電塗装化を容易にした、ホットスプレーシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、塗料等の液体材料を加温して、該液体材料の粘度を下げ、効率的に微粒化して、被塗物に塗装等を行う循環式間接加熱形ホットスプレーシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ホットスプレーシステムまたは装置には、循環式、非循環式があり、非循環式はポンプ吐出後に、塗料等を加温して、塗料ホースでスプレーガンに供給する方式で、噴射停止時のホース内塗料の温度低下等のため、装置的には簡単であるが、スプレー時の温度の安定性に難がある方式である。
また、循環式には、オープンシステムとクローズドシステムがあり、オープンシステムは、循環して戻される塗料を、ポンプ側の開放された塗料容器に戻す方式である。クローズドシステムは、循環して戻される塗料を、ポンプの吸込側に直接吸込ませ、スプレーして不足する塗料のみ新たに吸込ませる方式である。
【０００３】
塗料等を加熱する方式に、直接加熱形と間接加熱形があり、直接加熱形は、ニクロム線等の加熱ヒーターと塗料加熱管を平行して同時に鋳込んだアルミ製の鋳造体で、該鋳造体の塗料加熱管に塗料を流して加温する方式で、温度制御は、塗料温度を直接検知して加熱ヒーターの制御を行うもので、工場等の危険場所での使用には耐圧防爆の認定を受けた装置が使用される。この直接加熱形のペイントヒーター装置はホットスプレー用に現在最も広く一般に使用されている装置である。しかし、この直接加熱方式は、加熱された鋳造体の余熱によって鋳込まれた塗料管が必要以上に加熱され、塗料管に塗料が固着したり、温度制御の誤差範囲を大きくする問題をもっている。
一方、間接加熱形は、水を入れた湯煎器の中に螺旋状の蛇管等を入れ、蛇管に塗料を流すことによって加温する方式で、温度制御は塗料温度を測定し、湯煎器の湯温を制御して行う方法である。この方式は、安全性は高いが、温度制御の応答性が悪く、現在はあまり使用されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、温度安定性の高い循環方式を採用し、直接加熱形の欠点である過加熱による塗料加熱管内での塗料の固着、変質、劣化を防ぎ、防爆構造を必要としない間接加熱形を採用して、従来の欠点を解消し、精密で安全性の高いホットスプレーシステムを得んとするものである。
【０００５】
そこで、ポンプから吐出された塗料を熱交換器で昇温し、熱交換器からスプレーガンまで圧送する液体材料ホース間で、冷却するのを防ぐための同心二重ホースを用い、そして、温度制御のための熱媒体に、絶縁性が良く、エンタルピーが高く、塗料温度の測定に比して、測定の容易な絶縁油を用い、温度検知を循環回路中で検知し、検知した温度によって加熱槽のヒーターを、ＰＩＤ時間比例動作制御で行うことによって、精密な温度制御を行い、安定した液体材料温度でホットスプレーをしようとするものである。
【０００６】
また、従来、液体材料をスプレーガンからの噴出量の数倍の量を常に循環させて加温し、温度の安定を図っていたが、塗料の変質、劣化に及ぼす問題が無視できなかった。本システムは、スプレーに必要な量だけを流して加温し、スプレーｏｆｆ時には三方切替弁によって液体材料を、循環経路の帰路に流すことで、液体材料に必要以上の加温を防ごうとするものである。
【０００７】
また、従来、静電塗装でホットスプレーを行う場合、特に導電性塗料や低抵抗塗料の場合、直接加熱ヒーターの方式ではほとんど不可能であったが、加熱媒体を絶縁油とし、加熱槽を別置体とすることによって、静電塗装への応用時静電リーク防止や帯電防止となり、静電塗装への利用容易化を図れるものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、塗料等の液体材料をポンプによって圧送し可撓性ホースを介してスプレーガンに供給し、余剰の前記液体材料をポンプ吸込み側に再吸引させる循環経路を持ち、該循環経路に間接加熱用の熱媒体を循環する熱交換器を配設してなる循環式間接加熱形ホットスプレーシステムにおいて、間接加熱用熱媒体を絶縁油とし、該絶縁油の加熱槽から、液体材料の循環経路の往路のスプレーガン側に、加温された絶縁油を循環する同心二重ホースを配設し、ポンプ側に同じく循環する熱交換器を配設して、該絶縁油が前記加熱槽から前記同心二重ホースを経て前記熱交換器に至り、再び前記加熱槽に戻る直列の熱媒体循環回路を構成し、該熱交換器前に温度検知装置を設けて加熱槽の絶縁油の温度等を制御する制御ボックスを配設し、スプレーガン噴射時、噴射停止時のニードル弁作動と同期して作動する三方切替バルブが、スプレーガンの液体材料供給口の直前に設けられ、該三方切替バルブの切替えにより、スプレーガン噴射停止時に液体材料を前記循環経路の帰路側に排出、循環するようにした、ホットスプレーシステムである。
【０００９】
またスプレーガン噴射停止時は、数秒間遅延して該三方切替バルブを作動させて、頻度の高いニードル弁の開閉作動を回避するようにしたものである。
【００１０】
液体材料循環経路の往路のポンプ側に配設される同心二重管からなる熱交換器は、同心二重ホースの外皮ホースを経た絶縁油が、熱交換器の液体材料の出口側から、液体材料の流れとは逆の流れで熱交換器内を流れて、加熱槽に戻る循環方式をもつていて、螺旋状に巻かれた二重管で、中心管に液体材料を、該中心管を覆う外皮管に熱媒体を流せるようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、熱媒体循環回路の熱交換器前に設ける温度検知装置は、液体材料温度と相関する熱媒体温度を測定して，ＰＩＤ時間比例動作で加熱槽のヒーター制御して、熱媒体の温度制御を行うようにしたもので、これらの制御を含め、スプレーガン噴射時、噴射停止時、三方切替バルブの切替え、ポンプ制御等の制御系を一括して制御ボックスで制御するようにしたものである。
【００１３】
そして、本発明の循環式間接加熱形ホットスプレーシステムは、間接加熱用熱媒体を絶縁油とし、該絶縁油の加熱槽を別置体とすることによって、水性塗料等の導電性液体材料の、静電塗装化を容易にした、ホットスプレーシステムである。
【００１４】
【作用】
本システムは、塗料等の液体材料を、耐溶剤性、耐薬品性をもつポンプで圧送し、ポンプ直後に設けられる同心二重管を持つ熱交換器で昇温し、昇温した液体材料を、可撓性の同心二重ホースでスプレーガンに供給する。そして、温度低下を防ぐために、前記同心二重ホースは、スプレーガン供給口直前の三方切替えバルブのできるだけ近くまで延長している。同心二重ホースのジョイント部は、ジョイントの取付け取外し時、熱媒体の絶縁油が塗料等の中へ、不用意に混入するのを防ぐために、液体材料のジョイントと絶縁油を循環するためのジョイントは、適当な間隔を開けて配設されている。
【００１５】
スプレーガン直前に設けられる三方切替バルブは、スプレーガンのニードル作動と同期して切替えられる。スプレーガンの噴射時は、帰路が閉鎖されて流れないようになっている。そして、スプレーガンの噴射停止時に三方切替バルブが切替えられて帰路に流れて循環する。スプレーガンの噴射時、噴射停止時は、塗装場所により、非常に頻度高く噴射、噴射停止が繰返される。この頻度高い噴射、噴射停止をそのまま前記三方切替バルブや制御関係に及ぼすことは、装置の耐久性や応答性に問題が発生する可能性があると共に、そのように頻度高く制御する必要性が無いことから、前記三方切替バルブは、噴射停止時、数秒間のタイムラグをおいて切替えられるように制御される。
【００１６】
三方切替バルブから排出され、循環する液体材料は、もはや温度制御の必要がなく、通常の液体材料ホースで戻される。そして、ポンプ吸込口の三方ドレンバルブを通して、ポンプ吸込口に再供給されるクローズドシステムとなっている。三方ドレンバルブには、スプレーガンの噴出量に近似する排出量となるように調整機構が設けられていて、循環経路の往路の液体材料の流速が、スプレー時と循環時、近似の流速となるように調整される。三方ドレンバルブの今一つの役割は、作業開始時に循環経路中の空気を排出してポンプに液体材料を吸込ませるためと、作業終了時または、洗浄時に循環経路中の液体材料を完全に排出するために必要な構成となっている。
【００１７】
一方、間接加熱形の熱媒体の循環系は、加熱槽の中に電熱ヒーターを設け、熱媒体となる絶縁油を、ヒーターの加熱部が全没する液面となる加熱槽で、該加熱槽で加温された絶縁油を、ギヤーポンプ等によって、前記同心二重ホースの外皮ホースに流すことによって、中心ホースに流れる液体材料の外気による自然冷却を防ぎ、安定した温度でスプレーガンに供給する。同心二重ホースは、熱交換器に比べて、作業性の関係からホース径を極力細くするために、ホース内流速が早くなっている。そのため、該同心二重ホースは保温を主体の役割としている。そして、同心二重ホースを経た絶縁油は、同心二重ホースに沿って戻り、熱交換器直前に温度検知装置が配設される。温度検知された絶縁油は、熱交換器に収納される螺旋状に形成された同心二重管の外皮管に、中心管の液体材料出口側から供給される。熱交換器内で液体材料と熱交換した絶縁油は、同心二重管の液体材料の入口側から排出され、加熱槽に戻される。この熱交換器内での流れが液体材料の流れと逆の流れになっているのは、熱交換を効率的に行うためで、入口側の液体材料温度が低いときには低い温度で加温し、出口側の熱交換されて高くなったときには絶縁油の高い温度で加温し、熱交換を平均的に行わせるものである。
【００１８】
また、温度検知を同心二重ホースを経て戻ってくる熱交換器直前に配設することによって、ＰＩＤ時間比例動作制御を行う際、戻り過程で外気温度によって変化する絶縁油の温度を的確に捕らえて、加熱ヒーター制御にフィードバックすることができるようにしたものである。従来の一般的なサーモスタットで温度制御を行う場合は、ヒーターの加温、加温停止の間に温度差が生じ１０度前後の温度変化は避けられないものであった。ＰＩＤ時間比例動作制御は、検知した温度変化の過程を計算予測して制御する方式で、絶縁油の温度制御範囲を±１度以下に押さえることを可能にするものである。
【００１９】
制御ボックスには、液体材料をスプレー量に十分で、かつ必要最小限の量を循環させるためのポンプ制御と、噴射、噴射停止させるためのニードル弁制御と、ニードル弁制御と同期して作動する三方切替バルブと、噴射停止時三方切替バルブの作動を遅延させるタイマーと、温度検知装置の検知で制御を行うＰＩＤ時間比例動作装置を収納し、これらの表示、調整を行うパネル盤が配設されている。
【００２０】
本システムが導電性塗料や低抵抗塗料の静電塗装化を容易にするのは、同心二重ホースの外皮ホースに絶縁油を流すことによって、高い電圧の掛かっている中心ホース内の塗料から、接地物への静電リークやスパークを防止することと、直接加熱形ではヒーター電源を通して静電がリークするため、静電塗装はほとんど不可能であったが、加熱槽を別置体とし、かつ絶縁油としたことによって、電源へのリークや液体への帯電の危険がなくなることによるものである。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るホットスプレーシステムの模式図である。図１において、１は、塗料等の液体材料を貯溜する容器で、容器１中の液体材料をポンプで吸込みフイルター２ａを介して吸引し、循環経路３に圧送される。循環経路３の初めに熱交換器４が配設されている。熱交換器４の吐出口直後に同心二重ホース５が配設される。可撓性の同心二重ホース５は、通常５〜１０ｍの長さで、作業性を考慮した柔軟性の高いホースとなっている。そして、同心二重ホース５は、スプレーガン７の供給口に設けられた三方切替バルブ６に直接取付けて液体材料ホースが直接外気にさらされることのないようになっている。熱交換器４で加温され、同心二重ホースで保温される液体材料は、スプレーガン７のニードル弁作動によってスプレーされる。噴射停止時は、ニードル弁作動と同期し、遅延タイマーによって数秒間遅れて、前記三方切替バルブ６が切り替えられる。実験によればその遅延時間は約５秒間に設定されている。勿論この設定時間は条件によって異なりこの発明を限定するものではない。循環経路の帰路３ａに排出される。数秒以内にスプレーが再開される場合には、三方切替バルブ６は作動しない。この事によって頻度の高い噴射、噴射停止による三方切替バルブ６の耐久性、制御系の誤動作の危険が回避される。スプレーｏｎ時は、ニードル弁作動と同期して三方切替バルブは即時切り替えられる。三方切替バルブ６を介して排出、循環する液体材料は、通常の液体材料ホース３ａを介してポンプ２の吸込み側に設けられる三方ドレンバルブ８を経てポンプに再吸入され、閉鎖された循環経路、すなわちクローズドシステムとなる。三方ドレンバルブ８には、液体材料等排出のための切替バルブと、スプレー噴出量に見合った、液体材料の循環量にするための調整バルブが設けられている。このことによって、噴射時も、噴射停止時の循環時も、ほぼ近似の液体材料ホース内流速に調整される。
【００２２】
一方、液体材料を加温するための熱媒体としての絶縁油の循環回路は、加熱槽１０の中に加熱ヒーター１１が設けられ、加熱ヒーター１１によって加温された絶縁油は、ギヤポンプ１２によって、初めに同心二重ホース５の外皮ホースに圧送される。絶縁油は、熱交換器側から液体材料の流れと同じ流れの方向で流れる。そして、三方切替バルブ６の直前まで、前記外皮ホース内を流れて循環する。同心二重ホースを出た絶縁油は、同心二重ホースに束ねられた通常の一重ホースで戻され、熱交換器４の液体材料の出口側に供給される。
熱交換器４に送られる直前の温度検知装置１３にサーミスターが配設されている。この場所に設けられるのは、絶縁油が同心二重ホースを介した往復過程で外気温度によって、冷却される絶縁油の温度変化を捕らえて、ＰＩＤ時間比例動作装置にフィードバックし、加熱ヒーター１１をｏｎ，ｏｆｆして、加熱槽の絶縁油温度を制御するためである。熱交換器を経た絶縁油は、熱交換器の液体材料の入口側から排出され加熱槽に戻される。
【００２３】
図２は、熱交換器４の詳細図である。図において、螺旋状に形成された熱交換器本体１００は、同心二重管で中心管１０１が、液体材料管で、１０２が絶縁油を流す外皮管である。そして液体材料ジョイント１０４と、絶縁油用ジョイント１０３が出入口の両側に同じように設けられている。ジョイント１０４と１０３は適当な間隔、例えば、約１０〜８０ｍｍが開けられている。この間隔は同心二重ホースの場合もほぼ同じに設けられる。そして、液体材料の入口を１０４とすると絶縁油ジョイント１０３は絶縁油の出口側となる。
【００２４】
制御ボックス１４には、絶縁油用ギヤポンプ１２の駆動と流量調整、自動スプレーガン７の制御信号を受けとり、ニードル弁作動と同期して制御する三方切替バルブ６の制御、スプレーｏｆｆ時三方切替バルブ６を遅延させて空気圧を作動させる遅延タイマー、温度検知装置１３の測定温度で制御されるＰＩＤ時間比例動作装置等が温度、圧力等を設定するための表示パネルや調整つまみと共に一括して収納されている。
【００２５】
図４は、以上説明したホットスプレーシステムによって、各部の温度を測定した実験結果を示す表である。この実験は広い範囲で温度、湿度が制御できる環境試験室内で、外気温度５℃と３０℃の場合を想定して、前記温度に調整した室内で実験した結果である。そして、表の条件は液体材料をメラミン樹脂塗料、スプレーガンの噴出量２００ｍｌ／ｍｉｎ、塗料粘度は落下粘度計で１２秒の場合を一例として示したものである。表の結果で明らかなように、熱交換器で絶縁油温度近く迄昇温された塗料は、同心二重ホースで保温され、スプレーガン入口に至っている。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したシステム構成によって、以下に記載するような効果を奏する。
【００２７】
液体循環経路の往路に同心二重管式熱交換器で加温し、同心二重ホースでスプレーガン供給口直前まで保温することによって、外気温度に左右されることなく、設定された温度に安定して液体材料を供給しスプレーすることができる。
【００２８】
間接加熱のための熱媒体の循環回路の熱交換器前に温度検知装置を配設し、その温度によって加熱槽の熱媒体を，ＰＩＤ時間比例動作で制御することによって、非常に精密な温度制御が可能になる。
【００２９】
保温のための同心二重ホース両端の外皮ホースジョイントと、中心ホースジョイントに適当な間隔を開けることによって、液体材料中に熱媒体の混入する危険が解消される。
【００３０】
熱交換器内を流す液体材料と、熱媒体を互いに逆方向から流すことによって平均的で、かつ効率的な熱交換が可能となる。
【００３１】
スプレーガン供給口直前に三方切替バルブを設けて、噴射停止時のみ循環するようにして、液体材料に必要以上の加温を避けることによって、ヒーター容量を小さくでき、塗料等の加温の繰返しによる劣化を最小限にすることができる。
【００３２】
噴射停止時の三方切替バルブの切替え時数秒間のタイムラグを置くことによって、必要以上の頻度の切替え作動や制御を避けることによって、装置の耐久性向上および誤動作発生の危険がなくなる。
【００３３】
熱媒体を絶縁油とし、電熱ヒーターを含む加熱槽を独立した別置体としたことによって、導電性塗料や低抵抗塗料の静電塗装のホットスプレー化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るホットスプレーシステムの模式図である。
【図２】本発明の熱交換器の詳細図である。
【図３】本発明の熱交換器の他の実施例の詳細図である。
【図４】本発明の実施例の実験結果を表にしたものである。
【符号の説明】
２        ポンプ
３        液体材料循環経路
４        熱交換器
５        同心二重ホース
６        三方切替バルブ
７        スプレーガン
１０      加熱槽
１１      加熱ヒーター
１３      温度検知装置
１４      制御ボックス
１５      熱媒体循環回路
１００    熱交換器本体
【図１】
0003587893.tif 000002
【図２】
0003587893.tif 000003
【図３】
0003587893.tif 000004
【図４】
0003587893.tif 000005