(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体二酸化炭素供給装置と、
前記液体二酸化炭素供給装置から供給される二酸化炭素と塗料とを混合して混合物を得る混合器と、
前記混合物を噴霧する噴霧器と、を備え、
前記液体二酸化炭素供給装置は、
液体二酸化炭素を貯留する二酸化炭素ボンベと、
前記二酸化炭素ボンベに接続され前記二酸化炭素ボンベ内にガスを供給するガスボンベと、
前記二酸化炭素ボンベの内外を連通し、前記二酸化炭素ボンベ内の端部が前記二酸化炭素ボンベ内の液体内に配置された出口管と、を備え、
前記二酸化炭素ボンベ内に前記ガスを供給する前の前記二酸化炭素ボンベ内のゲージ圧力が０．６８〜７．４ＭＰａである、塗装装置。
【請求項２】
前記ガスボンベと前記二酸化炭素ボンベとの間に接続されて前記二酸化炭素ボンベに供給するガスの流量を調整するバルブをさらに有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
液体二酸化炭素供給装置を用いて二酸化炭素を混合器に供給する工程と、
前記混合器に塗料を供給する工程と、
二酸化炭素と塗料との混合物を対象物に噴霧する工程と、を備え、
前記液体二酸化炭素供給装置は、
液体二酸化炭素を貯留する二酸化炭素ボンベと、
前記二酸化炭素ボンベに接続され前記二酸化炭素ボンベ内にガスを供給するガスボンベと、
前記二酸化炭素ボンベの内外を連通し、前記二酸化炭素ボンベ内の端部が前記二酸化炭素ボンベ内の液体内に配置された出口管と、を備え、
前記二酸化炭素ボンベ内に前記ガスを供給する前の前記二酸化炭素ボンベ内のゲージ圧力が０．６８〜７．４ＭＰａである、二酸化炭素塗装方法。
【請求項４】
前記液体二酸化炭素供給装置が、前記ガスボンベと前記二酸化炭素ボンベとの間に接続されて前記二酸化炭素ボンベに供給するガスの流量を調整するバルブをさらに有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
液体二酸化炭素を貯留する二酸化炭素ボンベと、
前記二酸化炭素ボンベの内外を連通し、前記二酸化炭素ボンベ内の端部が前記二酸化炭素ボンベ内の液体内に配置された出口管と、
前記出口管から供給される二酸化炭素と塗料とを混合して混合物を得る混合器と、
前記混合物を噴霧する噴霧器と、を備え、
前記二酸化炭素ボンベ内の液体二酸化炭素が加圧されることなく前記混合器に供給される、塗装装置。
【請求項６】
液体二酸化炭素を貯留する二酸化炭素ボンベから出口管を介して混合器に二酸化炭素を供給する工程と、
前記混合器に塗料を供給する工程と、
二酸化炭素と塗料との混合物を対象物に噴霧する工程と、を備え、
前記出口管が、前記二酸化炭素ボンベの内外を連通し、前記二酸化炭素ボンベ内の前記出口管の端部が前記二酸化炭素ボンベ内の液体内に配置されており、
前記二酸化炭素ボンベから前記混合器までの間で液体二酸化炭素を加圧することなく前記二酸化炭素ボンベから前記混合器まで二酸化炭素を供給する、二酸化炭素塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体二酸化炭素供給装置及び塗装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗料と二酸化炭素との混合物を対象物に噴霧する、いわゆる二酸化炭素塗装法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５３８６２５号
【特許文献２】特許第５４２９９２８号
【特許文献３】特許第５４２９９２９号
【特許文献４】特許第５６６０６０５号
【特許文献５】特許第５５６８８０１号
【特許文献６】特許第５６０８８６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の方法では、ボンベから排出させた液体の二酸化炭素をプランジャポンプなどの高圧ポンプで加圧した上で、塗料と混合し、その後、噴霧器から噴霧している。しかしながら、液化ガスである二酸化炭素をプランジャポンプで加圧すると高圧ガスの製造設備になるため、設備コストが増加する。また、プランジャポンプを使用すると二酸化炭素の流量に脈動が生じる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、プランジャポンプなどの高圧ポンプを用いることなく液体二酸化炭素を安定的に供給できる二酸化炭素供給装置及びこれを用いた塗装装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる第１の液体二酸化炭素供給装置は、液体二酸化炭素を貯留する二酸化炭素ボンベと、前記二酸化炭素ボンベに接続され前記二酸化炭素ボンベ内にガスを供給するガスボンベと、前記二酸化炭素ボンベの内外を連通し、前記二酸化炭素ボンベ内の端部が前記二酸化炭素ボンベ内の液体内に配置された出口管と、を備える。
【０００７】
本発明によれば、ガスボンベからガスを二酸化炭素ボンベ内に供給することにより、二酸化炭素ボンベに設けられた出口管を介して二酸化炭素ボンベ内の液体二酸化炭素を、プランジャポンプ等の高圧ポンプを用いることなく外部、例えば、混合器に供給することができる。
【０００８】
ここで、上記装置は、前記ガスボンベと前記二酸化炭素ボンベとの間に接続されて前記二酸化炭素ボンベに供給するガスの流量を調整するバルブをさらに有することができる。
【０００９】
本発明に係る第１の塗装装置は、上述の液体二酸化炭素供給装置と、前記液体二酸化炭素供給装置から供給される二酸化炭素を塗料と混合して混合物を得る混合器と、前記混合物を噴霧する噴霧器と、を備える。
【００１０】
本発明に係る第１の二酸化炭素塗装方法は、第１の液体二酸化炭素供給装置を用いて液体二酸化炭素を混合器に供給する工程と、前記混合器に塗料を供給する工程と、二酸化炭素と塗料との混合物を対象物に噴霧する工程と、を備える。
【００１１】
本発明に係る第２の液体二酸化炭素供給装置は、液体二酸化炭素を貯留する二酸化炭素ボンベと、前記二酸化炭素ボンベの内外を連通し、前記二酸化炭素ボンベ内の端部が前記二酸化炭素ボンベ内の液体内に配置された出口管と、前記出口管から供給される二酸化炭素と塗料とを混合して混合物を得る混合器と、前記混合物を噴霧する噴霧器と、を備える。そして、前記二酸化炭素ボンベ内の液体二酸化炭素が加圧されることなく前記混合器に供給される。
【００１２】
本発明に係る第２の二酸化炭素塗装方法は、液体二酸化炭素を貯留する二酸化炭素ボンベから混合器に二酸化炭素を供給する工程と、前記混合器に塗料を供給する工程と、二酸化炭素と塗料との混合物を対象物に噴霧する工程と、を備える。そして、前記二酸化炭素ボンベから前記混合器までの間で液体二酸化炭素を加圧することなく前記二酸化炭素ボンベから前記混合器まで二酸化炭素を供給する。
【００１３】
これら第２の装置及び方法では、液体二酸化炭素を加圧することなくそのまま混合器に供給するので、プランジャポンプ等の高圧ポンプを用いることなく液体二酸化炭素を供給できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プランジャポンプなどの高圧ポンプを用いることなく液体二酸化炭素を安定的に供給できる二酸化炭素供給装置及びこれを用いた塗装装置の提供を目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態に係る液体二酸化炭素供給装置１００及び塗装装置２００のフロー図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る液体二酸化炭素供給装置１００及び塗装装置３００のフロー図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る液体二酸化炭素供給装置４００及び塗装装置５００のフロー図である。
【図４】本発明の第四実施形態に係る液体二酸化炭素供給装置４００及び塗装装置６００のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照して本発明の第一実施形態を説明する。
＜第一実施形態＞
図１を参照して、本実施形態に係る液体二酸化炭素供給装置１００を説明する。液体二酸化炭素供給装置１００は、ガスボンベ１０、ラインＬ１、バルブ１２、液体二酸化炭素ボンベ（二酸化炭素ボンベ）２０、出口管２２、バルブ２４、ラインＬ２を備える。
【００１７】
ガスボンベ１０は高圧のガスを貯留する。ガスの種類は二酸化炭素と反応しなければ特に限定されない。例えば、窒素、空気、アルゴン、ヘリウム等が挙げられる。ガスボンベの圧力は、液体二酸化炭素ボンベ２０よりも高ければよく、例えば、１０〜１５ＭＰａとすることができる。
【００１８】
ラインＬ１は、ガスボンベ１０と液体二酸化炭素ボンベ２０とを接続する。ラインＬ１には、ガスボンベ１０から液体二酸化炭素ボンベに供給するガスの量を制御するバルブ１２が設けられている。
【００１９】
液体二酸化炭素ボンベ２０は、液体の二酸化炭素を貯留する圧力容器である。液体二酸化炭素ボンベ２０は内部に二酸化炭素による気液界面Ｉが形成される温度条件に維持される。好適な温度の例は−５０〜３１℃であり、ゲージ圧力は０．６８〜７．４ＭＰａである。温度が３１℃以上の場合は、液体二酸化炭素ボンベ２０の内部に気液界面Ｉは形成されず、ボンベ内部の二酸化炭素は超臨界状態となっているため適さない。必要に応じて、液体二酸化炭素ボンベ２０に対して温度調節器２６を設けることができる。液体二酸化炭素ボンベ２０は、出口管２２を有している。出口管２２は、液体二酸化炭素ボンベ２０の内外を連通し、液体二酸化炭素ボンベ２０内の端部が液体二酸化炭素ボンベ２０内の気液界面Ｉよりも下に配置される。出口管２２の他端は液体二酸化炭素ボンベ２０の外部に出ていて、ラインＬ２に接続されている。ラインＬ２には、バルブ２４が設けられている。
【００２０】
つぎにこの液体二酸化炭素供給装置１００の使用方法を説明する。
バルブ１２、２４を閉めた状態で、液体二酸化炭素ボンベ２０内の圧力は、温度によって規定される。例えば、２０℃ではゲージ圧で約５．７ＭＰａ、絶対圧で６．７ＭＰａとなる。つぎに、バルブ２４およびバルブ１２を開く。これにより、ガスボンベ１０内のガスが液体二酸化炭素ボンベ２０に供給され、液体二酸化炭素ボンベ２０内の液体二酸化炭素が押し出されて、出口管２２、ラインＬ２を介して混合器８に供給される。二酸化炭素の流量は、通常、バルブ１２の開度により調節できるが、バルブ２４を使用して流量を調節してもよい。ガスにより液体二酸化炭素ボンベ内の液体二酸化炭素に与える圧力は、ゲージ圧で０．６８ＭＰａ以上とすることができ、３．５〜１４．７ＭＰａとすることができる。この圧力はプランジャポンプなどにより与えられる圧力（たとえば３．５〜１４．７ＭＰａ）と同等である。
【００２１】
このような液体二酸化炭素供給装置１００によれば、プランジャポンプなどの高圧ポンプを用いることなく、液体二酸化炭素ボンベ２０内の液体二酸化炭素を安定して外部に供給することができる。プランジャポンプなどの高圧ポンプを用いた場合には処理能力が３００ｍ３／日以上となると第１種製造となる。一方、液体二酸化炭素供給装置１００は高圧ガス製造設備の容器内の液面加圧にあたり、処理能力は０ｍ３／日とみなされるため第２種製造となり、高圧ガス製造事業を行う際の法的手続きが簡便ですむ。また、高価なプランジャポンプなどの高圧ポンプを使用しないため、設備費等が安価になる。また、プランジャポンプを使用すると二酸化炭素の流量に脈動が生じやすいが、本実施形態では二酸化炭素の流量が脈動しにくい。
【００２２】
続いて、このような液体二酸化炭素供給装置１００を備える塗装装置２００について説明する。塗装装置２００は、上記の液体二酸化炭素供給装置１００、塗料タンク１、ポンプ２、アキュムレータ３、混合器８、ラインＬ３〜Ｌ４、噴霧器９を有する。
【００２３】
塗料タンク１は、樹脂成分を含む液状の塗料を貯留する。塗料は、樹脂成分以外に溶剤を含むことができる。塗料タンク１内の圧力は通常常圧すなわち大気圧であるが、ポンプに塗料を安定供給するため０．１〜０．２ＭＰａ加圧してもよい。
【００２４】
樹脂成分としては、塗料に通常用いられる樹脂であれば特に制限はないが、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルシリコン樹脂、アルキッド樹脂、ＵＶ硬化樹脂、塩酢ビ樹脂、スチレンブタジエンゴム、ポリエステルウレタン樹脂、スチレンアクリル樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂、ニトロセルロース樹脂、セルロースアセテテートブチレート樹脂、スチレン樹脂、メラミン尿素樹脂等が挙げられる。これらは、単独で又は２種類以上を混合して使用してもよい。樹脂成分は、１液硬化型樹脂であっても、２液硬化型樹脂であってもよく、ＵＶなどの活性エネルギー線硬化型樹脂であってもよい。
【００２５】
溶剤は樹脂成分を溶解／分散して塗料の流動性を高めるものである。溶剤は単一化合物であっても混合物であってもよい。溶剤としては、例えば、メチルイソブチルケトン、酢酸３−メトキシブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ソルベッソ１００（東燃ゼネラル石油社製、商品名）、ソルベッソ１５０（東燃ゼネラル石油社製、商品名）、エチルジグリコールアセテート、ｎ−ブタノール、ジイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン、イソブタノール、ジアセトンアルコール、シクロヘキサノール、イソホロン、エチル−３−エトキシプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、メチルプロピレンジグリコール、酢酸イソブチル、酢酸イソアミル、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、酢酸イソプロピル、メチルアミルケトン、メチルジグリコール、メチルセロソルブ、セロソルブアセテート、酢酸カービトール、エトキシプロピルアセテート、アセトン、メチルエチルケトン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、エチルベンゼン、ミネラルスピリッツ等が挙げられる。
【００２６】
また、溶剤の他の例は、ホルムアミド、ヒドラジン、グリセリン、N−メチルホルムアミド、１，４−ジホルミルピペラジン、エチレンシアノヒドリン、マロノニトリル、２−ピロリジン、エチレンカーボネート、メチルアセトアミド、エチレングリコール、メタノール、ジメチルスルホキシド、フェノール、１，４−ジアセチルピペラジン、無水マレイン酸、２−ピペリドン、ギ酸、メチルエチルスルホン、ピロン、テトラメチレンスルホン、プロピオラクトン、炭酸プロピレン、N−ニトロソジメチルアミン、N−ホルミルモルホリン、３−メチルスルホラン、ニトロメタン、エタノール、ε−カプロラクタム、プロピレングリコール、ブチロラクトン、クロロアセトニトリル、メチルプロピルスルホン、フルフリルアルコール、フェニルヒドラジン、亜リン酸ジメチル、２−メトキシエタノール、ジエチルスルホン、エチレンジアミン、エチルアセトアミド、２−クロロエタノール、ベンジルアルコール、４−エチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、フタル酸ビス(２−エチルヘキシル)、ジメチルホルムアミド、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、テトラヒドロ−２，４−ジメチルチオフェン１，１−ジオキシド、アクリル酸、１−プロパノール、アセトニトリル、アリルアルコール、４−アセチルモルホリン、１，３−ブタンジオール、ホルミルピペリジン、ペンタンジオール、イソプロパノール、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチルセロソルブである。
【００２７】
塗料が溶剤を含む場合、塗料における溶剤の配合量は特に限定されないが、樹脂成分１００質量部に対して、２５〜１００００質量部であることができ、２５〜１０００質量部であることが好ましく、８７〜４６１質量部であることがより好ましい。
【００２８】
塗料は、上記以外に種々の添加剤を含むことが出来る。例えば、助溶剤、希釈剤、顔料、顔料分散剤、紫外線吸収剤、光安定剤、レベリング剤、密着性付与剤、レオロジーコントロール剤、重合開始剤等、塗料に通常添加される添加剤を含有していてもよい。樹脂成分として２液硬化型樹脂を用いた場合、添加剤として硬化剤を含んでいてもよい。２液硬化型樹脂の硬化剤としては、特に限定されないが、イソシアネートなど、２液硬化型樹脂の硬化剤として一般に使用される硬化剤を用いることができる。
【００２９】
塗料における添加剤の合計配合量は特に限定されないが、樹脂成分１００質量部に対して、０．１〜１０００質量部であることができる。
【００３０】
ポンプ２は、塗料タンク１からラインＬ３を介して供給される塗料を加圧する。ポンプの形式は特に限定されないが、プランジャポンプなどの公知のポンプを使用できる。吐出側の圧力は、液体二酸化炭素ボンベ内の圧力と同程度とすることができる。
【００３１】
アキュムレータ３は、系内の圧力が高くなると流体を貯留し、系内の圧力が低くなると流体を排出することによって、系内の圧力の変動を吸収する。塗料はラインＬ３を介して混合器８に供給される。
【００３２】
混合器８は、ラインＬ２を介して供給される二酸化炭素と、ラインＬ３を介して供給される塗料と、を混合して混合物を得る。混合器８としては、例えば、インラインミキサーを使用できる。通常、混合器８内の二酸化炭素は、液体である。混合時の二酸化炭素及び塗料の混合比率は、混合物において、二酸化炭素の濃度が５〜９５質量％となるようにすることができる。
【００３３】
噴霧器９は、ラインＬ４を介して混合器８から供給される混合物を対象物に噴霧する。噴霧器としては、公知の種々のスプレーノズルを使用できる。対象物も特に限定されず、自動車ボディー等が挙げられる。
【００３４】
本実施形態によれば、上述の液体二酸化炭素供給装置１００を使用しているので、二酸化炭素の高圧ポンプ（プランジャポンプなど）無しに、好適に液体二酸化炭素を含む塗料の塗布が可能である。また、アキュムレータ３を採用しているので、ポンプ２による脈動が低減され、二酸化炭素と塗料の流量比の変動や、それによる膜の平坦性の低減を抑制できる。
【００３５】
＜第二実施形態＞
続いて、図２を参照して第２実施形態に係る塗装装置３００について説明する。ここでは、図１の塗装装置２００と異なる点のみ説明する。本実施形態に係る塗装装置３００は、塗装装置２００に加え、溶媒タンク３０、ポンプ３１、アキュムレータ３２、ラインＬ５、Ｌ６、混合器３３を備える。
【００３６】
溶媒タンク３０は、溶媒を貯留する。溶媒として、例えば、第１実施形態の塗装装置３００の塗料タンクの塗料に含まれる溶媒の一部、或いは、当該溶媒とは異なる溶媒を貯留することもできる。溶媒の例は、第１実施形態と同様である。
【００３７】
ポンプ３１は、ラインＬ５を介して溶媒タンク３０から供給される溶媒を加圧する。加圧の程度はポンプ２と同様とすることができる。
【００３８】
アキュムレータ３２は、ポンプ３１により生じる系内の圧力の脈動を吸収する。
【００３９】
混合器３３は、ラインＬ２を介して液体二酸化炭素供給装置１００から供給される二酸化炭素と、ラインＬ５を介して供給される溶媒とを予備混合する。
【００４０】
そして、混合器８は、ラインＬ６を介して二酸化炭素と溶媒との予備混合物と、ラインＬ３を介して供給される塗料とを混合し、得られた混合物はラインＬ４を介して噴霧器９に供給される。
【００４１】
本実施形態によっても、上述の液体二酸化炭素供給装置１００を使用しているので、二酸化炭素の高圧加圧ポンプ（プランジャポンプなど）無しに、好適に液体二酸化炭素を含む塗料の塗布が可能である。また、アキュムレータ３、３２を採用しているので、ポンプ２、３１による脈動が低減され、二酸化炭素と塗料の流量比の変動や、それによる膜の平坦性の低減を抑制できる。
【００４２】
＜第三実施形態＞
続いて、図３を参照して第三実施形態に係る二酸化炭素供給装置４００及び塗装装置５００について説明する。本実施形態に係る二酸化炭素供給装置４００は、第一実施形態に係る液体二酸化炭素供給装置１００から、ガスボンベ１０、ラインＬ１及びバルブ１２を除去したものであり、二酸化炭素供給装置４００以外は第一実施形態と同様である。
【００４３】
本実施形態では、液体二酸化炭素ボンベ２０内の圧力のみにより液体二酸化炭素が出口管２２及びラインＬ２を介して混合器８に供給される。すなわち、液体二酸化炭素ボンベ２０内の液体二酸化炭素を加圧することなく混合器８に供給する。これによっても、プランジャポンプなどの高圧ポンプを用いることなく液体二酸化炭素を供給できる。二酸化炭素が加圧されないので、高圧ガスの製造設備に該当せず設備費等が安価になる。もちろん、プランジャポンプを使用するときのような二酸化炭素の流動の脈動も生じにくい。
【００４４】
＜第四実施形態＞
続いて、図４を参照して第四実施形態に係る塗装装置６００について説明する。ここでは、図２の塗装装置３００と異なる点のみ説明する。本実施形態に係る二酸化炭素供給装置４００は、第二実施形態に係る液体二酸化炭素供給装置１００から、ガスボンベ１０、ラインＬ１及びバルブ１２を除去したものであり、二酸化炭素供給装置４００以外は第二実施形態と同様である。
【００４５】
本実施形態でも、液体二酸化炭素ボンベ２０内の圧力のみにより液体二酸化炭素が混合器８に出口管２２及びラインＬ２を介して供給される。すなわち、液体二酸化炭素ボンベ内の液体二酸化炭素を加圧することなく混合器３３を介して混合器８に供給する。これによっても、プランジャポンプなどの高圧ポンプを用いることなく液体二酸化炭素を供給できる。二酸化炭素が加圧されないので、高圧ガスの製造設備に該当せず設備費等が安価になる。もちろん、プランジャポンプを使用するときのような二酸化炭素の流動の脈動も生じにくい。
【００４６】
本発明では上記実施形態に限定されず様々な変形態様が可能である。例えば、上記実施形態では、出口管は上下に延びているが、ボンベの壁を貫通する態様であってもよい。
また、ラインＬ２にアキュムレータを設けてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
８…混合器、９…噴霧器、１０…ガスボンベ、１２…バルブ、２０…液体二酸化炭素ボンベ（圧力容器）、２２…出口管、１００…液体二酸化炭素供給装置、２００，３００…塗装装置。
【要約】
【課題】プランジャポンプなどの高圧ポンプを用いることなく液体二酸化炭素を供給できる二酸化炭素供給装置及びこれを用いた塗装装置を提供する。
【解決手段】液体二酸化炭素供給装置１００は、液体二酸化炭素を貯留する液体二酸化炭素ボンベ２０と、液体二酸化炭素ボンベ２０に接続され液体二酸化炭素ボンベ２０内にガスを供給するガスボンベ１０と、液体二酸化炭素ボンベ２０の内外を連通し、液体二酸化炭素ボンベ２０内の端部が液体二酸化炭素ボンベ２０内の液体内に配置された出口管２２と、を備える。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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