(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二種以上の塗料成分を所定の比率で混合した塗料を塗装機やこれに装備されもしくは脱着自在に装着される塗料タンク（２）に送給する塗料送給装置において、
前記塗料成分を各々その混合比率に応じた分量ずつ個別に且つ同時に圧し出す計量シリンダ（３）が形成された計量ユニット（Ｕ１）と、各塗料成分を予備混合した塗料を備蓄した後、塗装機又は塗料タンク（２）へ圧送する圧送用シリンダ（４）が形成された備蓄ユニット（Ｕ２）を備えると共に、
各塗料成分を計量シリンダ（３）へ充填する塗料成分充填流路（１２Ａ、１２Ｂ）と、計量シリンダ（３）から圧し出された各塗料成分を合流させて管路攪拌型予備混合器（１３）を通り前記圧送用シリンダ（４）へ通じる予備混合流路（１４）と、圧送用シリンダ（４）から噴射型拡散混合器（１５）を経て塗料を送給する塗料送給流路（１６）とを導通／遮断させて流路切換を行う切換バルブ（１７）が形成されたバルブユニット（Ｕ３）を備えたことを特徴とする塗料送給装置。
【請求項２】
前記塗料成分充填流路（１２Ａ、１２Ｂ）及び前記予備混合流路（１４）を同時に且つ交互に導通／遮断すると共に、前記塗料成分充填流路（１２Ａ、１２Ｂ）の導通／遮断に対応してこれと同期的に塗料送給流路（１６）を導通／遮断して流路切換を行う切換バルブ（１７）を備えた請求項１記載の塗料送給装置。
【請求項３】
計量シリンダ（３）及び圧送用シリンダ（４）が作動流体の圧力により駆動されるように成され、その作動流体の供給流路（２１Ａ，２１Ｂ）及び排出流路（２２Ａ，２２Ｂ）が前記切換バルブ（１７）により切り換えられるように成された請求項１又は２記載の塗料供給装置。
【請求項４】
前記作動流体が、塗料成分の一として使用される液体又は水である請求項３記載の塗料送給装置。
【請求項５】
前記塗料成分充填流路（１２Ａ、１２Ｂ）、予備混合流路（１４）及び塗料送給流路（１６）が、前記計量ユニット（Ｕ１）及び備蓄ユニット（Ｕ２）をバルブユニット（Ｕ３）に装着することによって連通されるように当該各ユニット（Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３）内に形成されてなる請求項１乃至４いずれか記載の塗料送給装置。
【請求項６】
圧送用シリンダ（４）を駆動する作動流体の供給流路（２１Ａ）が、バルブユニット（Ｕ３）と備蓄ユニット（Ｕ２）との間で配管（３５）を介して連通された請求項５記載の塗料送給装置。
【請求項７】
前記計量シリンダ（３）が、前記塗料成分を各々その混合比率に応じた分量ずつ個別に充填する二以上のバレル（５Ａ、５Ｂ）を具備し、これら各バレル（５Ａ、５Ｂ）に充填された塗料成分を圧し出す各ピストン（６Ａ、６Ｂ）が、１台の駆動用複動シリンダ（７）で駆動される請求項１乃至６いずれか記載の塗料送給装置。
【請求項８】
前記計量シリンダ（３）への塗料成分の充填が完了したことを検出する計量完了検出用センサ（４８）と、計量シリンダ（３）から塗料成分が圧し出されて圧送用シリンダ（４）への備蓄が完了したことを検出する備蓄完了検出用センサ（４９）と、圧送用シリンダ（４）からの塗料の吐出が完了したことを検出する吐出完了検出用センサ（５０）を備えると共に、
計量完了検出用センサ（４８）及び吐出完了検出用センサ（５０）の双方から検出信号が出力されたときに、前記塗料成分充填流路（１２Ａ、１２Ｂ）及び塗料送給流路（１６）を遮断すると共に前記予備混合流路（１４）を導通させ、備蓄完了検出用センサ（４９）から検出信号が出力されたときに、前記塗料成分充填流路（１２Ａ、１２Ｂ）及び塗料送給流路（１６）を導通すると共に前記予備混合流路（１４）を遮断するように前記切換バルブ（１７）を操作するバルブ駆動装置（４０）を備えた請求項１乃至７いずれか記載の塗料供給装置。
【請求項９】
前記管路攪拌型予備混合器が、前記切換バルブ（１７）から圧送用シリンダ（４）に至る予備混合流路（１４）に形成されたミキサ装着部（２７）に攪拌エレメント（１３ａ）を配したスタティックミキサ（１３）で形成され、前記装着部（２７）は、これを半割した凹溝（２７Ａ、２７Ｂ）を有する面板（２８Ａ、２８Ｂ）同士を重ね合わせて形成されてなる請求項１乃至８いずれか記載の塗料送給装置。
【請求項１０】
前記攪拌エレメント（１３ａ）がチューブに挿入されて前記ミキサ装着部（２７）に配されて成る請求項９記載の塗料送給装置。
【請求項１１】
前記管路攪拌型予備混合器（１３）から圧送用シリンダ（４）に至る予備混合流路（１４）及び圧送用シリンダ（４）から噴射型拡散混合器（１５）に至る塗料送給流路（１６）の一方又は双方に混合促進用オリフィス（３３、３４）が配されて成る請求項１乃至１０いずれか記載の塗料送給装置。
【請求項１２】
前記塗料成分の一が分散質を分散媒に分散させた分散系である場合に、当該塗料成分の供給源から計量シリンダ（３）に至る流路（１２Ａ、１２Ｂ、５２、５３）に無発泡スターラ（６６）を備えた予備攪拌チャンバ（６０）が介装され、前記無発泡スターラ（６６）は、回転軸（６１）に所定間隔で取り付けられた複数枚の回転ディスク（６２、６２）間にその底面側中央吸込口（６３）から外周面吹出口（６４）に向って塗料成分の分散粒子径を小さくする遠心攪拌流路（６５）が形成されてなる請求項１乃至１１いずれか記載の塗料送給装置。
【請求項１３】
計量シリンダ（３）から圧し出された各塗料成分を管路攪拌型予備混合器（１３）の上流側で合流させて圧送用シリンダ（４）へ案内する予備混合流路（１４）の合流点における各塗料成分の流路が、各塗料成分の混合比に等しい断面積比に形成されて成る請求項１乃至１２いずれか記載の塗料送給装置。
【請求項１４】
二種以上の塗料成分を各々その混合比率に応じた分量ずつ個別に且つ同時に圧し出す計量シリンダ（３）が形成された計量ユニット（Ｕ１）と、各塗料成分を予備混合した塗料を備蓄した後、塗装機又は塗料タンク（２）へ圧送する圧送用シリンダ（４）が形成された備蓄ユニット（Ｕ２）に連通される塗料成分及び塗料の流路切換を行うバルブユニットであって、
各塗料成分を計量シリンダ（３）へ充填する塗料成分充填流路（１２Ａ、１２Ｂ）と、計量シリンダ（３）から圧し出された各塗料成分を合流させて管路攪拌型予備混合器（１３）を通り前記圧送用シリンダ（４）へ通じる予備混合流路（１４）と、圧送用シリンダ（４）から噴射型拡散混合器（１５）を経て塗料を送給する塗料送給流路（１６）とを導通／遮断させて流路切換を行う切換バルブ（１７）が形成されていることを特徴とするバルブユニット。
【請求項１５】
前記切換バルブ（１７）が、各塗料成分充填流路（１２Ａ、１２Ｂ）及び予備混合流路（１４）を同時に且つ交互に導通／遮断する塗料成分用スプール（１８Ａ、１８Ｂ）と、前記塗料成分充填流路（１２Ａ、１２Ｂ）の導通／遮断に対応してこれと同期的に塗料送給流路（１６）を導通／遮断する塗料用スプール（１８Ｃ）を備え、各スプール（１８Ａ〜１８Ｃ）がバルブ駆動用複動シリンダ（１９）により駆動される請求項１４記載のバルブユニット。
【請求項１６】
前記各塗料成分用スプール（１８Ａ、１８Ｂ）により導通／遮断される予備混合流路（１４）が、その摺動孔（２３Ａ、２３Ｂ）の一端側から圧送用シリンダ（４）に連通されるように形成され、各塗料成分用スプール（１８Ａ、１８Ｂ）の一端側には、当該スプール（１８Ａ、１８Ｂ）がピストン（２０）により他端側へ引っ張られたときに摺動孔（２３Ａ、２３Ｂ）の一端側に形成されたバルブシート（２４）に押し当てられて、前記スプール（１８Ａ、１８Ｂ）と摺動孔（２３Ａ、２３Ｂ）との隙間を塞ぐポペット（２５）が形成されてなる請求項１５記載のバルブユニット。
【請求項１７】
前記各塗料成分用スプール（１８Ａ、１８Ｂ）が、夫々に形成された全てのポペット（２５）を閉成するまで当該各スプール（１８Ａ、１８Ｂ）を個別に引っ張る引張力分散伝達機構（３０）を介して前記バルブ駆動用複動シリンダ（１９）のピストン（２０）に取り付けられた請求項１６記載のバルブユニット。
【請求項１８】
前記計量シリンダ（３）及び圧送用シリンダ（４）を駆動する作動流体の供給流路（２１Ａ，２１Ｂ）及び排出流路（２２Ａ，２２Ｂ）を切り換えるようになされた前記切換バルブ（１７）のスプール（１８Ａ〜１８Ｃ）及びスプール摺動孔（２３Ａ〜２３Ｃ）の隙間に、作動流体の供給流路（２１Ａ，２１Ｂ）及び排出流路（２２Ａ，２２Ｂ）から作動流体を染み出させて、その流体圧力で当該隙間をシールする液圧シールが形成された請求項１５乃至１７いずれか記載のバルブユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二種以上の塗料成分を所定の比率で混合して調整した塗料、特に主剤と硬化剤からなる水性二液混合型塗料を、塗装機や、これに装備もしくは脱着自在に装着される塗料タンクに送給する塗料送給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では地球的規模における環境保護の観点から、塗装工程における排出有機溶剤規制や塗料のＶＯＣ規制が高まり、塗装業界においてもこのような要請にこたえるべく、有機溶剤を使用しない水性塗料が開発され、その市場規模も拡大している。
【０００３】
自動車ボディの塗装においては、下塗り、中塗り、上塗りのうち、下塗りはもともと水性塗料を電着塗装により塗装しており、従来有機溶剤系塗料を使用していた中塗りでも、今ではそのほとんどが水性塗料や粉体塗料に切り替わりつつある。
【０００４】
また、上塗りも、一部の特殊な色を除きベースコートはそのほとんどが水性塗料や粉体塗料に替わりつつあるが、高級品質が要求されるクリアコートだけは、外観性、耐候性、耐水性、耐化学薬品性、耐酸性雨性、耐スリキズ性等において高度な塗膜品質を満たす水性塗料がなく、有機溶剤系の一液型又は二液混合型塗料を使用せざるを得ないのが現状であった。
【０００５】
しかし最近になって、有機溶剤系二液混合型塗料に劣らない物性を有する強固な塗膜の水性クリアコートとして、主剤と硬化剤を混合して使用する水性二液混合型塗料が開発された。
この水性二液混合型塗料は、水酸基を持った水溶性もしくは水分散型ポリオールを基体樹脂とする主剤に、水分散可能なポリイソシアネートを主成分とする硬化剤を混合して架橋・硬化させるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の水性二液混合型塗料は、主剤となる水分散型ポリオールが親水性であるのに対し、硬化剤となるポリイソシアネートが疎水性であるため、水と油のように分離し易く、有機溶剤系二液混合型塗料のように塗料供給流路中にスタティックミキサを介装するだけでは均一に混合させることが困難であるという問題があった。
【０００７】
このため、ブレンダー等で予め機械的に攪拌混合したものを塗装機に供給するようにしているが、攪拌混合すると同時に主剤と硬化剤が硬化反応を開始してしまうので、自動車塗装のように連続して長時間塗装する場合は、供給している間に徐々に塗料が硬化していき、塗料粘度が変化して塗装品質が一定でなくなったり、塗料供給配管内に残存する塗料が硬化して目詰まりを起したり、塗装機から吐出されて塗膜面に付着してブツと称する塗装不良を生ずるおそれがあった。
【０００８】
そこで、このような水性二液混合型塗料を確実に混合しながら送給する手段として、主剤及び硬化剤を混合比に応じた流量で定量且つ高圧で噴射型拡散混合器に送給して混合させる方法が考えられる。
この場合、主剤と硬化剤を定量供給するためにギアポンプを用いると、ギアポポンプは低圧における定量性には優れるものの、高圧が作用した場合は、ギアの隙間から主剤及び硬化剤が漏れてしまい定量性を維持することができない。
特に、長年使用しているうちにギアが磨り減って漏れを生じ、流量誤差により混合比がばらついたり、ギアの磨耗金属粉が塗料に混入したりして、塗装不良を起すおそれがある。
【０００９】
しかも、主剤供給用と硬化剤供給用のギアポンプを混合比に応じて予め設定された夫々の回転数で個別に制御しなければならないため、制御が面倒なだけでなく、これを駆動するモータも個別に必要となり、装置が大型化するという問題がある。
【００１０】
一方、シリンダポンプは定量性に優れ、高圧にも耐えることから、水性二液混合型塗料の主剤と硬化剤を予め混合しておかなくても、使用する直前に混合しながら塗料供給することが可能である。
そして、実ラインにおいては、制御が極めて簡単で、塗装ラインに設置したときに邪魔にならない程度にコンパクトで、しかも、設備費やランニングコストが安価で、メンテナンスが容易あることが望ましい。
【００１１】
このためには、主剤及び硬化剤の各供給源と各シリンダを接続する配管や、各シリンダから吐出された主剤及び硬化剤を混合器等へ案内する配管や、各シリンダのピストンを駆動させる作動流体の供給配管及び排出配管などの各種配管類の取り回し面倒であったり、これら配管類をオンオフする多数のバルブが必要となることから部品点数が多くなり、制御、組立及びメンテナンスが面倒になるなど、解決すべき点も残されている。
【００１２】
そこで本発明は、シリンダポンプを用いて水性二液混合型塗料のように主剤と硬化剤が混ざり難い塗料を混合しながら塗装機や塗料タンクなどに送給する場合でも、これらを均一に混合させることができるのはもちろんのこと、制御が極めて簡単、分解及び組立が容易、洗浄性及びメンテナンス性に優れ、小型で安価な塗料送給装置を提供することを技術的課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項１の発明は、二種以上の塗料成分を所定の比率で混合した塗料を塗装機やこれに装備されもしくは脱着自在に装着される塗料タンクに送給する塗料送給装置において、前記塗料成分を各々その混合比率に応じた分量ずつ個別に且つ同時に圧し出す計量シリンダが形成された計量ユニットと、各塗料成分を予備混合した塗料を備蓄した後、塗装機又は塗料タンクへ圧送する圧送用シリンダが形成された備蓄ユニットを備えると共に、各塗料成分を計量シリンダへ充填する塗料成分充填流路と、計量シリンダから圧し出された各塗料成分を合流させて管路攪拌型予備混合器を通り前記圧送用シリンダへ通じる予備混合流路と、圧送用シリンダから噴射型拡散混合器を経て塗料を送給する塗料送給流路とを導通／遮断させて流路切換を行う切換バルブが形成されたバルブユニットを備えたことを特徴とする。
【００１４】
この請求項１の発明によれば、計量ユニットと、備蓄ユニットと、バルブユニットの三つのユニットで形成されており、各種流路を導通／遮断させて流路切換を行うバルブ類はバルブユニットに形成されているので、バルブユニットに対して各種流路を連通させるだけで当該流路にバルブを介装させることができ、多数のバルブを一々設置する手間や面倒がない。
また、バルブに故障が発生した場合でも、バルブユニットのみを外して交換・修理等すればよいので、メンテナンス性に優れ、自動車塗装ラインのようにトラブル発生時に短時間の復旧が要請される場合でも、バルブユニットの交換により迅速に復旧させることができる。
さらに、計量ユニット及び備蓄ユニットはバルブのない極めてシンプルな構造にすることができるので、故障し難く、これらの洗浄作業も容易になる。
【００１５】
次いで、この塗料送給装置を用いて水性二液混合型塗料の塗料成分となる主剤及び硬化剤を混合して送給する場合について説明する。
バルブ操作により、まず、塗料成分充填流路を導通させると主剤及び硬化剤が計量シリンダへ充填され、次いで、予備混合流路が導通されると、計量シリンダからその混合比率に応じた分量ずつ圧し出されて管路攪拌型予備混合器で予備混合されて、その混合塗料が圧送用シリンダに備蓄される。
【００１６】
したがって、各塗料成分は、予備混合器により均一に分散した状態で圧送用シリンダに備蓄され、その混合比率も常に一定に維持される。
また、このようにして塗料成分を均一に分散させた塗料が圧送用シリンダ内に一時的に蓄えられるので、その時間を利用して各塗料成分の境界面では分子拡散が進み、各塗料成分同士が馴染んでくる。
ただし、この時点では均一に分散しているといっても各塗料成分の液滴の分散粒径が、まだ比較的大きく、このまま塗装しても十分な塗膜性能が得られない。
【００１７】
そこで、塗料送給流路を導通させて圧送用シリンダから塗料を圧し出すと、その塗料は噴射型拡散混合器で噴流化され、粒径の大きな各塗料成分同士が微粒化して拡散するので、親水性主剤と疎水性硬化剤などの混ざり難い塗料成分でも均一に混合される。
【００１８】
このように予備混合−噴射拡散混合の２段階で各塗料成分同士が均一に混合されて送給されるので、塗料タンクに塗料を充填する場合はもちろんのこと、塗装機に塗料を直接送給して長時間に連続して塗装する場合にも、各塗料成分を塗装機の直前で均一に混合しながら送給することができ、予めブレンダなどにより機械的に混合したものを蓄えておく必要がない。
【００１９】
請求項２の発明は、バルブユニットに形成された切換バルブにより、塗料成分充填流路及び予備混合流路を同時に且つ交互に導通／遮断すると共に、塗料成分充填流路の導通／遮断に対応してこれと同期的に塗料送給流路を導通／遮断して流路切換を行うようになっている。
【００２０】
この請求項２の発明によれば、塗料成分充填流路及び塗料送給流路が同時に導通されて、予備混合流路は遮断され、圧送用シリンダから塗料が圧送されている間に各計量シリンダに主剤及び硬化剤が充填される。
そして、圧送用シリンダが空になると、塗料成分充填流路及び塗料送給流路は同時に遮断されて、予備混合流路が導通され、各計量シリンダから主剤及び硬化剤が圧し出されて、これらが予備混合された後、圧送用シリンダに充填される。このようにして、圧送用シリンダへの塗料の充填及び当該シリンダからの塗料の圧送に同期して、前記各計量シリンダからの塗料成分の圧し出し及び当該シリンダへの塗料成分の充填が交互に行われるので、圧送用シリンダは塗料の充填と圧送とをインターバルなく連続して交互に行うことができ、塗料タンクなどに塗料を充填する場合にその充填時間を最小限に短縮して、作業能率を向上させることができる。
【００２１】
請求項３の発明は、計量シリンダ及び圧送用シリンダを作動流体で駆動させる場合に、その作動流体の供給流路及び排出流路を、主剤及び硬化剤などの塗料成分の流路を導通／遮断する切換バルブを利用して切り換えているので、作動流体の供給／排出を制御するバルブを別途用いる必要がない。
【００２２】
請求項４の発明は、作動流体として、塗料成分の一として使用される液体又は水を用いたり、これらに必要な添加剤を加えた液体を用いている。
したがって、有機溶剤系塗料の場合はその有機溶剤を、水性塗料の場合は水を用いれば、万一切換バルブ内で塗料成分に作動流体が混ざることがあっても塗装不良を起すことがない。
【００２３】
請求項５の発明は、塗料成分充填流路、予備混合流路及び塗料送給流路が、前記計量ユニット及び備蓄ユニットをバルブユニットに装着することによって連通されるように当該各ユニット内に形成されてなる。
これによれば、各ユニットを組み付けるだけで各流路が連通するので、塗料ホースの接続の手間や、ユニット間で塗料成分用及び塗料用の配管を取り回す面倒がなく、より構成が簡素化され、組立も簡単になりメンテナンス性も向上され、装置全体がよりコンパクトになる。
また、最短流路で連結することができるので、廃棄すべき残存塗料も少なく、洗浄性が向上される。
【００２４】
請求項６の発明によれば、圧送用シリンダを駆動する作動流体の流路が、バルブユニットと備蓄ユニットとの間でホース等の配管を介して連通されているので、当該配管を外すことなく備蓄ユニットをバルブユニットから外してメンテナンスすることができる。
圧送用シリンダには主剤と硬化剤が予備混合された塗料が充填されるので、残存塗料が硬化して動作不良を起こし易く、備蓄ユニットを外してその内部をメンテナンスする頻度が高い。
このとき、圧送用シリンダを駆動する作動流体の供給流路を接続したまま備蓄ユニットを外せるので、作動流体の供給流路内に空気が入ったり、これが原因で吐出量が不安定になることもない。
【００２５】
請求項７の発明のように、計量シリンダが前記塗料成分を各々その混合比率に応じた分量ずつ個別に充填する二以上のバレルを具備し、これら各バレルに充填された塗料成分を圧し出す各ピストンを１台の駆動用複動シリンダで駆動すれば、各塗料成分を圧し出す夫々のピストンは正確に同期されるため、面倒な同期制御を行う必要がない。また、駆動部がコンパクトになるので、装置全体を小型化できる。
【００２６】
請求項８の発明のように、前記計量シリンダへの塗料成分の充填が完了すると共に、圧送用シリンダからの塗料の吐出が完了したときに、前記塗料成分充填流路及び塗料送給流路を遮断すると共に前記予備混合流路を導通させ、圧送用シリンダへの備蓄が完了したときに、前記塗料成分充填流路及び塗料送給流路を導通すると共に前記予備混合流路を遮断させるように切換バルブを操作すれば、一つ一つの動作が確実に行われるので、誤動作を起すこともない。
【００２７】
請求項９の発明は、管路攪拌型予備混合器が、切換バルブから圧送用シリンダに至る予備混合流路に形成されたミキサ装着部に攪拌エレメントを配したスタティックミキサで形成され、前記装着部は、これを半割した凹溝を有する面板同士を重ね合わせて形成されてなる。
これによれば、装着部は、これを半割した凹溝を有する面板同士を重ね合わせて形成しているので、面板を分解して装着部を開くことにより、スタティックミキサを容易に交換／清掃することができ、メンテナンス性に優れる。
また、攪拌エレメントの材質は問わないが、可撓性プラスチックなどで形成すれば、予備混合流路のミキサ装着部が湾曲したり円弧状に形成されている場合に、より簡単にその流路に沿って設けられる。
【００２８】
さらに、請求項１０の発明のように、攪拌エレメントをチューブに挿入してミキサ装着部に設ければ、当該チューブが面板間に形成された予備混合流路のシールとして機能する。
また、プラスチックのような耐圧性の低い材質を用いてチューブを形成した場合に、圧送用シリンダに作用する高圧が予備混合流路を介してチューブ内に作用しても、ミキサ装着部となる凹溝がその内圧を受けるのでチューブが破裂することもない。
【００２９】
請求項１１の発明は、管路攪拌型予備混合器から圧送用シリンダに至る予備混合流路及び圧送用シリンダから噴射型拡散混合器に至る塗料送給流路の一方又は双方に混合促進用オリフィスが設けられている。
これによれば、計量シリンダから圧し出されて管路攪拌型予備混合器で予備混合された塗料成分が、その流体圧力により混合促進用オリフィスを通過するので、別途機械的動力を必要とせず、より細かな粒子に分散されて圧送用シリンダに備蓄される。
したがって、圧送用シリンダ内での分子拡散がより促進されて、より良好な混合状態となる。
また、圧送用シリンダでは、分散粒子径が小さいものについては分子拡散が促進される反面、分散粒子径の大きなものについては粒子同士が会合されて粒子径がさらに大きくなる傾向にある。
そこで、圧送用シリンダから噴射型拡散混合器に至る塗料送給流路に混合促進用オリフィスを設ければ、別途機械的動力を必要とせず、圧送用シリンダの送給圧でさらに細かな粒子に分散された塗料が噴射型拡散混合器で混合されるので、極めて良好な混合状態が得られる。
【００３０】
請求項１２の発明は、塗料成分の一が分散質を分散媒に分散させた分散系である場合に、当該塗料成分の供給源から計量シリンダに至る流路に無発泡スターラを備えた予備攪拌チャンバが介装され、前記無発泡スターラは、回転軸に所定間隔で取り付けられた複数枚の回転ディスク間にその底面側中央吸込口から外周面吹出口に向って塗料成分の分散粒子径を小さくする遠心攪拌流路が形成されてなる。
【００３１】
請求項１２の発明によれば、水性二液混合型塗料の主剤のように分散媒となる水に分散質となるポリオールが分散している場合に、分散質が分子会合を起して分散粒子径が大きくなっていても、無発泡スターラで攪拌することにより予め分散粒子径を小さくすることができるので、硬化剤と混合させたときの活性度が高くなり、より均一な混合状態が得られる。
【００３２】
請求項１３の発明は、計量シリンダから圧し出された各塗料成分を管路攪拌型予備混合器の上流側で合流させて圧送用シリンダへ案内する予備混合流路の合流点における各塗料成分の流路が、各塗料成分の混合比に等しい断面積比に形成されている。
これによれば、各塗料成分は同じ速度で合流するので、微少時間ごとの流れを考慮しても速度差に起因する混合比の変動がなく、混合比は常に一定に維持されて良好に混合される。
【００３３】
また、請求項１５の発明のようにバルブユニットに形成された切換バルブが、各塗料成分の流入口を個別且つ同期的に開閉する複数の塗料成分用スプールと、塗料の吐出口を開閉する塗料用スプールを備え、各スプールを駆動用複動シリンダで駆動させれば、各スプールは同時に操作されるので流路切換を同期させるための制御を行う必要がない。また、駆動部がコンパクトになるので、装置全体を小型化できる。
【００３４】
請求項１６の発明は、塗料成分用スプールにより導通／遮断される予備混合流路が、その摺動孔の一端側から圧送用シリンダに連通されるように形成され、各塗料成分用スプールの一端側には、当該スプールがピストンにより他端側へ引っ張られたときに摺動孔の一端側に形成されたバルブシートに押し当てられてスプールと摺動孔との隙間を塞ぐポペットが形成されている。
【００３５】
これによれば、塗料成分用スプールが他端側へ引っ張られるとポペットが摺動孔の一端側に形成されたバルブシートに押し当てられてスプールと摺動孔との隙間が塞がれる。
このとき、塗料送給流路側に配された噴射型拡散混合器による流路抵抗が、予備混合流路の流路抵抗に比して大きいことから、圧送用シリンダから高圧で塗料を圧し出すときにその圧力が予備混合流路に作用するが、その圧力によりポペットがさらにバルブシートに強く押し付けられるので、当該ポペットによりスプールと摺動孔との隙間が塞がれて予備混合流路が確実に遮断され、液漏れを起こすこともない。
さらに、バルブ機構として通常の逆止弁に使用されるようなスプリングを用いていないので、スプリングがへたって故障したり、スプリングの隙間に塗料が詰まって動作不良を起こすこともない。
なお、この場合に、摺動孔の一端側にバルブシートとなる部材を取り付ける場合であっても、摺動孔の周面を精度良く加工してそのままバルブシートとして用いる場合でも良い。
【００３６】
請求項１７の発明は、前記各塗料成分用スプールが、夫々に形成された全てのポペットが閉成されるまで当該各スプールを個別に引っ張る引張力分散伝達機構を介して前記バルブ駆動用複動シリンダのピストンに取り付けられている。
引張力分散伝達機構は、スプールの長さに長短の誤差があるときに、短いスプールに形成されたポペットが先に閉じた後、長いスプールに形成されたポペットが閉じるまで、そのスプールに引張力が伝達されるように形成されている。
したがって、スプールの長さに多少の誤差があってもこれを許容して双方のポペットが確実に閉成される。
【００３７】
請求項１８の発明は、切換バルブのスプール及びスプール摺動孔の隙間に、作動流体の供給流路及び排出流路から作動流体を染み出させて、その流体圧力で当該隙間をシールする液圧シールが形成されてなる。
これによれば、切換バルブに形成された個々の流路ごとにＯリングを設けてシールする場合に比して、極めて小さい摺動抵抗で塗料や塗料成分の液漏れが防止される。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る塗料送給装置の一例を示す流体回路図、図２はその外観図、図３はその分解組立図、図４は塗料送給装置を模式的に示す説明図、図５〜図７、図８はピストンとスプールの取付構造を示す説明図、図９は無発泡スターラの構造を示す説明図である。
【００３９】
本発明に係る塗料送給装置１は、主剤と硬化剤を塗料成分とする水性二液混合型塗料を所定の比率で混合し、塗装機に脱着自在に装着されるカートリッジ式の塗料タンク２に送給して充填するタイプのものである。
【００４０】
この塗料送給装置１は、主剤及び硬化剤の夫々を混合比率に応じた分量ずつ個別に且つ同時に圧し出す計量シリンダ３が形成された計量ユニットＵ1と、主剤及び硬化剤を予備混合した塗料を備蓄した後、塗装機又は塗料タンク２へ圧送する圧送用シリンダ４を形成した備蓄ユニットＵ２と、これらを着脱可能に組み付けるバルブユニットＵ３からなる。
【００４１】
前記計量シリンダ３は、主剤及び硬化剤を各々その混合比率に応じた分量ずつ個別に計量して充填する主剤バレル５Ａ、硬化剤バレル５Ｂを具備し、これら各バレル５Ａ、５Ｂに充填された主剤及び硬化剤を圧し出す各ピストン６Ａ、６Ｂが１台の駆動用複動シリンダ７で駆動されるようにそのピストン８に取り付けられてなる。
各バレル５Ａ、５Ｂは混合比率に応じた断面積及び容積に形成され、各ピストン６Ａ、６Ｂを駆動用複動シリンダ７により同時に動かすだけで、格別な流量制御を行うことなく、主剤及び硬化剤を各々その混合比率に応じた流量で混合比率に応じた分量ずつ正確に供給することができる。
また、主剤及び硬化剤を圧し出す夫々のピストン６Ａ、６Ｂは駆動用複動シリンダ７により同期的に駆動されるため、面倒な同期制御を行う必要もない。また、駆動部がコンパクトになるので、装置１全体を小型化できる。
さらに、備蓄ユニットＵ２の圧送用シリンダ４は、ピストン９を圧し動かすことにより、備蓄した塗料を圧し出すように成されている。
【００４２】
前記駆動用複動シリンダ７及び圧送用シリンダ４は、作動流体の圧力で駆動され、その作動流体は後述する切換バルブ１７などを介して万一塗料に混ざることがあっても塗装に悪影響を与えない液体が用いられ、例えば、塗料成分の一として使用される液体や水、あるいは、ＤＯＰ（ジオクチルフタレート）が用いられ、必要に応じて添加剤が添加される。
本例では、純水や蒸留水を用い、必要に応じて、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）が添加される。
【００４３】
バルブユニットＵ３には、主剤及び硬化剤の流入口１０Ａ及び１０Ｂと、これらを混合した塗料の吐出口１１が形成されると共に、前記流入口１０Ａ及び１０Ｂから計量ユニットＵ１に形成された計量シリンダ３の各バレル５Ａ、５Ｂへ通じる主剤充填流路１２Ａ及び硬化剤充填流路１２Ｂと、各バレル５Ａ、５Ｂからスタティックミキサ（管路攪拌型予備混合器）１３を介して備蓄ユニットＵ２の圧送用シリンダ４に通じる予備混合流路１４と、当該シリンダ４から噴射型拡散混合器１５を経て前記吐出口１１へ通じる塗料送給流路１６が貫通形成されている。
【００４４】
前記各流路１２Ａ、１２Ｂ、１４、１６は、計量ユニットＵ１及び備蓄ユニットＵ２をバルブユニットＵ３に装着したときに、流路同士が直結され又は流路と各シリンダ３及び４が直結されるように各ユニットＵ１〜Ｕ３に開口形成されている。
このようにすれば、各ユニットＵ１〜Ｕ３を組み付けるだけで各流路１２Ａ、１２Ｂ、１４、１６が連通するので、塗料ホースの接続の手間や、ユニットＵ１〜Ｕ３間で塗料成分用及び塗料用の配管を取り回す面倒がなく、より構成が簡素化され、組立も簡単になりメンテナンス性も向上され、装置１全体がよりコンパクトになる。
また、各流路１２Ａ、１２Ｂ、１４、１６が最短流路で連結されるので、廃棄すべき残存塗料も少なく、洗浄性が向上される。
【００４５】
また、バルブユニットＵ３には、各充填流路１２Ａ及び１２Ｂと、、予備混合流路１４とを同時に且つ交互に導通／遮断すると共に、各充填流路１２Ａ及び１２Ｂの導通／遮断に対応してこれと同期的に塗料送給流路１６を導通／遮断して流路切換を行う切換バルブ１７が形成されている。
【００４６】
したがって、切換バルブ１７により各流路１２Ａ、１２Ｂ、１４、１６を切り換えると、まず、主剤充填流路１２Ａ、硬化剤充填流路１２Ｂ及び塗料送給流路１６が導通されて、予備混合流路１４は遮断される。
これにより、圧送用シリンダ４から塗料が圧送されている間に、計量シリンダ３に主剤及び硬化剤が充填される。
【００４７】
次いで、圧送用シリンダ４からの吐出が完了した時点で、切換バルブ１７により各流路１２Ａ、１２Ｂ、１４、１６を切り換えると、主剤充填流路１２Ａ、硬化剤充填流路１２Ｂ及び塗料送給流路１６が遮断されて、予備混合流路１４は導通される。
これにより、計量シリンダ３から主剤及び硬化剤が圧し出されて、これらがスタチックミキサ１３で予備混合された後、圧送用シリンダ４に充填される。
そして、以上の２動作を交互に繰り返して混合塗料が送給されるので、圧送用シリンダ４は塗料の充填と圧送とをインターバルなく連続して交互に行うことができ、塗料タンク２に塗料を充填する場合にその充填時間が最小限に短縮され、作業能率が向上する。
【００４８】
この切換バルブ１７は、主剤充填流路１２Ａ及び硬化剤充填流路１２Ｂを個別且つ同期的に導通／遮断すると共に、主剤及び硬化剤をスタティックミキサ（管路攪拌型予備混合器）１３に案内する予備混合流路１４を遮断／導通する主剤用スプール（塗料成分用スプール）１８Ａ及び硬化剤用スプール（塗料成分用スプール）１８Ｂと、塗料送給流路１６を導通／遮断する塗料用スプール１８Ｃを備えている。
そして、各スプール１８Ａ〜１８Ｃが１台のバルブ操作用複動シリンダ１９で駆動されるようにそのピストン２０に取り付けられて、同じタイミングで上下に摺動されるように形成されている。
このようにすれば、各スプール１８Ａ〜１８Ｃは同時に操作されるので流路切換を同期させるための特別な制御を行う必要がなく、また、駆動部がコンパクトになるので、装置１全体を小型化できる。
【００４９】
また、切換バルブ１７は、計量シリンダ３及び圧送用シリンダ４を駆動する作動流体の供給流路２１Ａ、２１Ｂ及び排出流路２２Ａ、２２Ｂを導通遮断する。
このように、作動流体の流路２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂを、主剤及び硬化剤や塗料の流路１２Ａ、１２Ｂ、１４，１６を導通／遮断する切換バルブ１７を利用して切り換えているので、作動流体の供給／排出を制御するバルブを別途用いる必要がない。
【００５０】
主剤用スプール１８Ａは、上端に位置したとき（図５参照）、主剤充填流路１２Ａを導通させて予備混合流路１４を遮断させると共に、作動流体流入口２１から駆動用複動シリンダ７のピストン８の正面側及び圧送用シリンダ４へ至る作動流体供給流路２１Ａを導通させて、ピストン８の背面側へ至る作動流体供給流路２１Ｂを遮断させる。
また、下端に位置したとき（図６参照）、主剤充填流路１２Ａを遮断させて予備混合流路１４を導通させると共に、前記作動流体供給流路２１Ａを遮断させて作動流体供給流路２１Ｂを導通させる。
【００５１】
硬化剤用スプール１８Ｂは、上端に位置したとき（図５参照）、硬化剤充填流路１２Ｂを導通させて予備混合流路１４を遮断させると共に、ピストン８の背面側から作動流体流出口２２に至る作動流体排出流路２２Ｂを導通させて、駆動用複動シリンダ７のピストン８の正面側及び圧送用シリンダ４から作動流体流出口２２に至る作動流体排出流路２２Ａを遮断させる。
また、下端に位置したとき（図６参照）、硬化剤充填流路１２Ｂを遮断させて予備混合流路１４を導通させると共に、作動流体排出流路２２Ｂを遮断させて作動流体排出流路２２Ａを導通させる。
【００５２】
塗料用スプール１８Ｃは、上端に位置したとき塗料送給流路１６を導通し（図５参照）、下端に位置したときに遮断させる（図６参照）ようになっている。
【００５３】
また、主剤用スプール１８Ａ及び硬化剤用スプール１８Ｂにより導通遮断される夫々の予備混合流路１４は、摺動孔２３Ａ、２３Ｂの底部を通って合流した後、スタティクミキサ１３を経て圧送用シリンダ４に連通されている。そして、当該各スプール１８Ａ、１８Ｂの下端部には、ピストン２０が上端側に移動して引っ張られたときに摺動孔２３Ａ、２３Ｂの下端部に形成されたバルブシート２４に押し当てられて、各スプール１８Ａ、１８Ｂと摺動孔２３Ａ、２３Ｂとの隙間を塞ぐ大径のポペット２５が形成されている。
【００５４】
したがって、圧送用シリンダ４から高圧で塗料を圧し出すときに、各スプール１８Ａ〜１８Ｃを上方に摺動させると、塗料送給流路１６が導通すると共に、予備混合流路１４が遮断され、さらに、ポペット２５により各スプール１８Ａ、１８Ｂと摺動孔２３Ａ、２３Ｂとの隙間が塞がれる。
このとき、塗料送給流路１６側に配された噴射型拡散混合器１５による流路抵抗が、予備混合流路１４の流路抵抗に比して大きいことから、圧送用シリンダ４に作用する高圧の圧力が予備混合流路１４に作用するが、その圧力によりポペット２５がさらにバルブシート２４に強く押し付けられるので、予備混合流路１４内に作用する塗料の圧力がポペット２５で分断され、計量シリンダ３側に作用することがない。
また、その圧力によりポペット２５がさらにバルブシート２４に強く押し付けられるので、当該ポペット２５により各スプール１８Ａ、１８Ｂと摺動孔２３Ａ、２３Ｂとの隙間が確実に塞がれ、液漏れを起こすこともない。
さらに、バルブ機構として通常の逆止弁に使用されるようなスプリングを用いていないので、スプリングがへたって故障したり、スプリングの隙間に塗料が詰まって動作不良を起こすこともない。
【００５５】
このとき、主剤用スプール１８Ａ及び硬化剤用スプール１８Ｂは、長さに誤差があっても、その誤差を許容して各ポペット２５を双方ともバルブシート２４に強く押し付ける引張力分散伝達機構３０を介してバルブ駆動用複動シリンダ１９のピストン２０に取り付けられている。
【００５６】
この引張力分散伝達機構３０は、図８に示すように、ピストン２０に支持された中心部を支点として左右に揺動するシーソー型の腕部材３１の左右両端側が、各スプール１８Ａ及び１８Ｂに切欠き形成された係合部３２に係合されて成る。
これによれば、ピストン２０が上方に移動すると、前記腕部材３１を介して各スプール１８Ａ及び１８Ｂが上方に引っ張られる。そして、一方のスプール１８Ａが短かった場合にそのポペット２５がバルブシート２４に密着された後、腕部材３１が揺動して傾き、以後はスプール１８Ｂを引っ張る。
このように、スプール１８Ａ及び１８Ｂの長さに誤差があっても、全てのポペット２５が閉成される各スプール１８Ａ及び１８Ｂに引張力を分散させて、当該各スプールを個別に引っ張るようになっている。
なお、この引張力分散伝達機構３０は上述の構成に限らず、任意の構成を採用することができる。
【００５７】
また、各スプール１８Ａ〜１８Ｃと、これらのスプール摺動孔２３Ａ〜２３Ｃとの隙間には、作動流体の供給流路２１Ａ、２１Ｂ及び排出流路２２Ａ、２２Ｂから作動流体を染み出させて、その流体圧で主剤及び硬化剤や塗料の液漏れを防止する液圧シールが形成されてなる。
【００５８】
すなわち、スプール摺動孔２３Ａ及び２３Ｂの内周面には、作動流体の供給流路２１Ａ、２１Ｂ及び排出流路２２Ａ、２２Ｂが開口され、その開口部の上下両側に、染み出した作動流体をドレンへ逃がすドレン流路２６Ａ…が形成されている。
また、塗料用スプール１８Ｃの摺動孔２３Ｃには、これら各流路のいずれかに連通する作動流体供給口２６Ｂと、ドレン流路２６Ａが開口形成されている。
【００５９】
これにより、主剤及び硬化剤や塗料が、各スプール１８Ａ〜１８Ｃと、これらのスプール摺動孔２３Ａ〜２３Ｃとの隙間に染み出してきても、作動流体によりブロックされ、または、作動流体と共にドレンに流れ込む。
したがって、主剤及び硬化剤や塗料の液漏れを防止することができるのはもちろん、各スプール１８Ａ〜１８Ｃに形成された個々の流路をＯリングでシールする場合に比して、多数のＯリングを装着する面倒がなく、また、各スプール１８Ａ〜１８Ｃを摺動孔２３Ａ〜２３Ｃに容易に挿入できるので組立が極めて容易になり、さらに、Ｏリングを装着したときに比して摺動抵抗が格段と小さくなり、動作不良を起し難いというメリットがある。
【００６０】
主剤用スプール１８Ａ及び硬化剤用スプール１８Ｂの底部からスタティックミキサ１３手前の合流点に至る夫々の予備混合流路１４ａ，１４ｂは、その断面積比が主剤及び硬化剤の混合比に等しく形成されて成る。
これにより、主剤及び硬化剤は同じ速度で合流され、微少時間ごとの流れを考慮しても速度差に起因する混合比の変動がなく、したがって、混合比は常に一定に維持されて良好に混合される。
【００６１】
また、スタティックミキサ１３は、切換バルブ１７から圧送用シリンダ４に至る予備混合流路１４に形成されたミキサ装着部２７に攪拌エレメント１３ａが配されて形成されている。
この装着部２７は、予備混合流路１４の一部を半割した凹溝２７Ａ、２７Ｂが形成された面板２８Ａ及び２８Ｂ同士を重ね合わせて形成されており、本例では、備蓄ユニットＵ２の上面板とバルブユニットＵ３の底面板が前記面板２８Ａ及び２８Ｂを兼用している。
【００６２】
スタティックミキサ１３の攪拌エレメント１３ａは、金属、プラスチックその他任意の材質のものを使用することができるが、可撓性プラスチック等の可撓性材料で形成すれば、バルブユニットＵ３から備蓄ユニットＵ２に至る予備混合流路１４が湾曲したり円弧状に形成されていても、その流路１４に沿って簡単に配設することができる。
【００６３】
また、装着部２７は、面板２８Ａ及び２８Ｂを分解すれば半割されるので、スタティックミキサ１３の攪拌エレメント１３ａを容易に交換することができ、また、装着部２７の洗浄が容易で、メンテナンス性に優れる。
なお、攪拌エレメント１３ａをチューブ（図示せず）に挿入してミキサ装着部２７に設ければ、当該チューブが面板２８Ａ、２８Ｂ間に形成された予備混合流路１４のシールとして機能する。
このチューブも攪拌エレメント１３ａと同様、任意の材質のものを使用することができるが、可撓性プラスチックのような柔らかな材質で形成した場合に、圧送用シリンダ４から塗料を圧し出すときに予備混合流路１４を介してプラスチックチューブ内に高圧が作用しても、ミキサ装着部２７となる凹溝２７Ａ及び２７Ｂがその内圧を受けるのでそのプラスチックチューブが破裂することがない。
【００６４】
なお、圧送用シリンダ４を駆動する作動流体の流路２１Ａ（２２Ａ）は、バルブユニットＵ３と備蓄ユニットＵ２との間でホース（配管）３５を介して連通されているので、このホース３５を外すことなく備蓄ユニットＵ２をバルブユニットＵ３から外してメンテナンスすることができる。
圧送用シリンダ４には主剤と硬化剤が予備混合された塗料が充填されるので、残存塗料が硬化して動作不良を起こし易く、備蓄ユニットＵ２を外してその内部のメンテナンスを行う頻度が高い。
このとき、圧送用シリンダ４を駆動する作動流体の供給流路２１Ａ（２２Ａ）をなるホース３５を接続したまま備蓄ユニットＵ２を外せるので、ホース３５内に作動流体の供給流路内に空気が入ったり、これが原因で吐出量が不安定になることもない。
また、同様の理由で、計量シリンダ３を駆動する作動流体の流路２１Ａ（２２Ａ）を、バルブユニットＵ３と計量ユニットＵ１との間でホース（図示せず）を介して連通してもよい。
【００６５】
また、塗料の吐出口１１には、噴射型拡散混合器１５が嵌め込まれている。この噴射型拡散混合器１５は、流路中に直径０.２〜０.５ｍｍ程度に形成された同軸の対向型小径オリフィス２９が形成されてなり、圧送用シリンダ４から供給される塗料がオリフィス２９を通過するときに噴流化されるようになっている。
これにより、塗料中に含まれる主剤及び硬化剤は微粒化状態となって拡散されるので、塗料がより均一に混合されることとなり、このように十二分に混合された塗料が吐出口１１に接続された塗料タンク２へ送給される。
【００６６】
なお、主剤及び硬化剤をより均一に混合させる必要がある場合は、図示するように、予備混合流路１４のスタティックミキサ１３から圧送用シリンダ４に至る間と、塗料送給流路１６の圧送用シリンダ４から噴射型拡散混合器１５に至る間の双方に混合促進用オリフィス３３、３４を配しておけばよい。
【００６７】
これによれば、計量シリンダ３から圧し出されてスタティックミキサ１３で予備混合された主剤及び硬化剤が、その流体圧力により混合促進用オリフィス３３を通過するので、別途機械的動力を必要とせず、より細かな粒子に分散されて圧送用シリンダ４に備蓄される。
したがって、圧送用シリンダ４内での分子拡散がより促進されて、より良好な混合状態となる。
【００６８】
また、圧送用シリンダ４では、分散粒子径が小さいものについては分子拡散が促進される反面、分散粒子径の大きなものについては粒子同士が会合されて粒子径がさらに大きくなる傾向にある。
そこで、圧送用シリンダ４から噴射型拡散混合器１５に至る塗料送給流路１６に混合促進用オリフィス３４を設けておけば、別途機械的動力を必要とせず、圧送用シリンダ４の送給圧でさらに細かな粒子に分散された塗料がその直後に噴射型拡散混合器１５で混合されるので、極めて良好な混合状態が得られる。
【００６９】
なお、流路切換を行う前記切換バルブ１７はバルブ駆動装置４０により操作される。
このバルブ駆動装置４０は、バルブ操作用複動シリンダ１９のシリンダヘッド１９Ｈ及びシリンダボトム１９Ｂに連通する作動流体配管４１Ｈ及び４１Ｂに対して、作動流体タンク４２から低圧ポンプ４３で作動流体を低圧供給する低圧供給配管４４と、作動流体をタンク４２に戻す戻り配管４５を切換接続するバルブ装置４６と、このバルブ装置４６を所定のタイミングで切り換えるバルブ制御装置４７とを備えている。
【００７０】
バルブ制御装置４７は、その入力側に、計量シリンダ３への主剤及び硬化剤の充填が完了したことを検出する計量完了検出用センサ４８と、計量シリンダ３からの主剤及び硬化剤の圧し出しが完了して圧送用シリンダ４への備蓄が完了したことを検出する備蓄完了検出用センサ４９と、圧送用シリンダ４から塗料の吐出が完了したことを検出する吐出完了検出用センサ５０が接続され、出力側に前記バルブ装置４６が接続されている。
【００７１】
計量完了検出用センサ４８及び備蓄完了検出用センサ４９は、計量シリンダ３を駆動する駆動用複動シリンダ７のピストン８の位置を検出するリードスイッチなどで構成され、計量ユニットＵ１に配されている。
また、吐出完了検出用センサ５０は、圧送用シリンダ４のピストン９の位置を検出するリードスイッチなどで構成され、備蓄ユニットＵ２に配されている。
【００７２】
そして、計量完了検出用センサ４８及び吐出完了検出用センサ５０の双方から検出信号が出力されると、バルブ操作用複動シリンダ１９のシリンダヘッド１９Ｈに連通する作動流体配管４１Ｈと低圧供給配管４４を連通させるようにバルブ装置４６が操作され、ピストン２０を押し下げる。
これにより、各スプール１８Ａ〜１８Ｃが下端位置に移動して、主剤充填流路１２Ａ、硬化剤充填流路１２Ｂ及び塗料送給流路１６を遮断すると共に、前記予備混合流路１４を導通する。
【００７３】
また、備蓄完了検出用センサ４９から検出信号が出力されると、バルブ操作用複動シリンダ１９のシリンダボトム１９Ｂに連通する作動流体配管４１Ｂと低圧供給配管４４を連通させるようにバルブ装置４６が操作され、ピストン２０を押し上げる。
これにより、各スプール１８Ａ〜１８Ｃが上端位置に移動して、主剤充填流路１２Ａ、硬化剤充填流路１２Ｂ及び塗料送給流路１６を導通すると共に、前記予備混合流路１４を遮断するようになっている。
【００７４】
このように、各センサ４８〜５０から出力される検出信号に基づいて、各流路１２Ａ、１２Ｂ、１４、１６が所定のタイミングで切り換わるように切換バルブ１７が操作されるので、一つ一つの動作が確実に行われ、誤動作を起すこともない。
また、バルブ操作用複動シリンダ１９のピストン２０を上下に往復させるだけで、各流路１２Ａ、１２Ｂ、１４、１６が一括して導通／遮断されるので、タイミング制御は一切不要となる。
【００７５】
また、主剤流入口１０Ａ及び硬化剤流入口１０Ｂには、夫々主剤圧送ポンプ５１を介装した主剤供給管５２及び硬化剤圧送ポンプ５３を介装した硬化剤供給管５４が接続されている。
【００７６】
そして、主剤供給管５２には、主剤成分をより細かい分子会合状態に分断する予備攪拌チャンバ６０が介装されている。
この予備攪拌チャンバ６０には、所定間隔で回転軸６１に取り付けられた複数枚の回転ディスク６２、６２間にその底面側中央吸込口６３から外周面吹出口６４へ向う遠心攪拌流路６５が形成された無発泡スターラ６６が配されている。
これにより、予備攪拌チャンバ６０を通過した主剤が、回転する無発泡スターラ６６により、大きな分子会合状態から細かい分子会合状態に分断されて活性度が高くなり、硬化剤と混合されたときにより均一に混合されると共に硬化反応が促進される。
なお、予備攪拌チャンバ６０は、必要に応じて硬化剤供給管５４に介装してもよく、バルブユニットＵ３又は計量ユニットＵ１に形成された主剤充填流路１２Ａ又は硬化剤充填流路１２Ｂに介装させても良い。
【００７７】
また、作動流体流入口２１には、作動流体タンク４２から高圧で作動流体を供給する高圧ポンプ５５を介装した作動流体供給管５６が接続され、作動流体流出口２２は作動流体タンク４２に至る戻り管路５７が接続されている。
【００７８】
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用を説明する。
計量シリンダ３及び圧送用シリンダ４を空にした状態で、バルブ操作用複動シリンダ１９のピストン２０を上昇させると、切換バルブ１７の各スプール１８Ａ〜１８Ｃが同期して一斉に上端位置に達する。
これにより、図５に示すように、主剤充填流路１２Ａ、硬化剤充填流路１２Ｂ及び塗料送給流路１６が導通、予備混合流路１４が遮断、作動流体供給流路２１Ａ及び作動流体排出流路２２Ｂが導通、作動流体供給流路２１Ｂ及び作動流体排出流路２２Ａが遮断される。
【００７９】
したがって、計量ユニットＵ１に形成された駆動用複動シリンダ７のピストン８の正面側に作動流体が供給されると共に背面側から排出されて、ピストン８及びピストン６Ａ、６Ｂが後退すると共に、計量シリンダ３の各バレル５Ａ及び５Ｂに主剤及び硬化剤が混合比に応じた分量ずつ充填される。
【００８０】
充填が完了すると計量完了検出用センサ４８から制御信号が出力されると共に、圧送用シリンダ４も空なので吐出完了検出用センサ５０からも制御信号が出力されて、バルブ操作用複動シリンダ１９のピストン２０が下降され、バルブ駆動装置４０により切換バルブ１７の各スプール１８Ａ〜１８Ｃが同期して一斉に下端位置に移動する。
これにより、図６に示すように、主剤充填流路１２Ａ、硬化剤充填流路１２Ｂ及び塗料送給流路１６が遮断、予備混合流路１４が導通、作動流体供給流路２１Ａ及び作動流体排出流路２２Ｂが遮断、作動流体供給流路２１Ｂ及び作動流体排出流路２２Ａが導通される。
【００８１】
したがって、計量ユニットＵ１に形成された駆動用複動シリンダ７のピストン８の背面側に作動流体が供給されると共に、正面側から作動流体が排出されて、ピストン８及びピストン６Ａ、６Ｂが前進すると共に、各バレル５Ａ及び５Ｂから主剤及び硬化剤が混合比に応じた流量で圧し出される。
【００８２】
このとき、主剤及び硬化剤は、各バレル５Ａ及び５Ｂからその混合比率に応じた分量ずつ圧し出されてスタティックミキサ１３で予備混合されると共に、混合促進用オリフィス３３で混合促進され、主剤及び硬化剤が均一に分散された塗料が圧送用シリンダ４に供給される。
そして、塗料の圧力で圧送用シリンダ４のピストン９が後退され、圧送用シリンダ４から作動流体が排出されて塗料が備蓄される。
このように主剤及び硬化剤が均一分散された塗料が圧送用シリンダ内に一時的に蓄えられるので、その時間を利用して各塗料成分の境界面では分子拡散が進み、各塗料成分同士が馴染んでくる。
【００８３】
備蓄が完了すると計量ユニットＵ１に配された備蓄完了検出用センサ４９から制御信号が出力されるので、バルブ駆動装置４０によりバルブ操作用複動シリンダ１９のピストン２０が上昇され、切換バルブ１７の各スプール１８Ａ〜１８Ｃが同期して一斉に上端位置に移動する。
これにより、図７に示すように、主剤充填流路１２Ａ、硬化剤充填流路１２Ｂ及び塗料送給流路１６が導通、予備混合流路１４が遮断、作動流体供給流路２１Ａ及び作動流体排出流路２２Ｂが導通、作動流体供給流路２１Ｂ及び作動流体排出流路２２Ａが遮断される。
【００８４】
そして、備蓄ユニットＵ３に形成された圧送用シリンダ４に作動流体が供給されるので、ピストン９により塗料が圧し出され、塗料送給流路１６を通って混合促進用オリフィス３４で混合された後、吐出口１１に装着された噴射型拡散混合器１５で微粒化混合されて塗料タンク２に送給される。
【００８５】
このように、主剤及び硬化剤が予備混合−噴射拡散混合の２段階で混合され、予備混合器では均一に分散され、噴射型拡散混合器では塗料が噴流化して粒径の大きな主剤及び硬化剤同士が微粒化して拡散するので、親水性主剤と疎水性硬化剤などの混ざり難い塗料成分でも均一に混合した状態で塗料タンク２に充填することができる。
【００８６】
また、この間、計量ユニットＵ１に形成された駆動用複動シリンダ７のピストン８の正面側に作動流体が供給されると共に背面側から排出されて、ピストン８及びピストン６Ａ、６Ｂが後退すると共に、計量シリンダ３の各バレル５Ａ及び５Ｂに主剤及び硬化剤が充填される。
【００８７】
そして、計量シリンダ３への充填が完了し、圧送用シリンダ４からの吐出が完了すると、計量完了検出用センサ４８及び吐出完了検出用センサ５０の双方から制御信号が出力され、以後、図６及び図７で示す工程を繰り返す。
【００８８】
なお、切換バルブ１７の各スプール１８Ａ〜１８Ｃは、バルブ操作用複動シリンダ１９のピストン２０に取り付ける場合に限らず、同時に操作される複数の操作用複動シリンダに個別に取り付ける場合でも良く、また、ソレノイド等を用いて駆動する場合でもよい。
【００８９】
また、切換バルブ１７として３本のスプール１８Ａ〜１８Ｃを用いたスプール型のバルブを用いているが、スプールの数は任意であり、さらに、これに替えて、流路切換ができるバルブであれば任意のタイプのもの（例えば、ロータリーバルブ等）を採用し得る。
【００９０】
さらに、上述の説明では、主剤と硬化剤からなる二液混合型塗料について説明したが、複数の主剤と硬化剤、主剤と添加剤など、二種以上の塗料成分を混合する任意の多成分混合型塗料に適用し得る。
【００９１】
さらにまた、本発明の塗料送給装置１は、塗装機内に装備または装着される塗料タンク２に塗料を充填させる場合に限らず、塗料の供給を受けながら塗装を行う塗装機へ直接又は中継タンク等を介して間接的に塗料を供給する塗料供給装置として使用することもできる。
【００９２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、計量ユニットと、備蓄ユニットと、バルブユニットの三つのユニットで形成されており、各種流路を導通／遮断させて流路切換を行うバルブ類はバルブユニットに形成されているので、バルブユニットに対して各種流路を連通させるだけで夫々の流路にバルブを介装させることができ、多数のバルブを一々設置する手間や面倒がないので、組立も簡単になり、製造コストが軽減されるという大変優れた効果を奏する。
【００９３】
また、計量ユニット及び備蓄ユニットには一切のバルブが形成されていないので、計量ユニット及び備蓄ユニットの構造が極めてシンプルになり、部品点数を減少させて全体を小型化することができるという大変優れた効果を奏する。
【００９４】
さらに、バルブに故障が発生した場合でも、バルブユニットのみを外して交換・修理等すればよいので、メンテナンス性に優れ、自動車塗装ラインのように長時間塗装ラインすることのできない場合でも、バルブユニットの交換により迅速に復旧させることができるという大変優れた効果を奏する。
【００９５】
また、各塗料成分を予備混合−噴射拡散混合の２段階で混合させることができ、予備混合器では塗料成分が均一に分散され、噴射型拡散混合器では塗料が噴流化して粒径の大きな主剤及び硬化剤同士が微粒化して拡散するので、親水性主剤と疎水性硬化剤などの混ざり難い塗料成分でも均一に混合した状態で送給することができるという大変優れた効果を奏する。
【００９６】
さらに、格別な流量制御を行うことなく、各塗料成分を混合比に応じた流量で正確に送給することができ、切換バルブにより、塗料成分充填流路、予備混合流路、塗料送給流路を同時に切り換えることができるので、流量制御やバルブ切換のタイミング同期制御を行う面倒もなく、制御系が極めて簡単になるという効果がある。
【００９７】
さらにまた、各種流路が、各ユニットを一体に組み付けたときに連通されるように各ユニット内に形成されているので、配管の着脱作業や取り回しの面倒もなく、より構成が簡素化され、組立が極めて簡単になり、さらに、メンテナンス性も向上され、配管の取り回しが必要ない分、装置全体がコンパクトになるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る塗料送給装置の一例を示す流体回路図。
【図２】その外観図。
【図３】その分解組立図。
【図４】その模式図。
【図５】その動作を示す説明図。
【図６】その動作を示す説明図。
【図７】その動作を示す説明図。
【図８】ピストンとスプールの取付構造を示す説明図。
【図９】無発泡スターラの構造を示す説明図。
【符号の説明】
１………塗料送給装置
２………塗料タンク
３………計量シリンダ
Ｕ1 ……計量ユニット
Ｕ２……備蓄ユニット
Ｕ３……バルブユニット
４………圧送用シリンダ
５Ａ……主剤バレル
５Ｂ………硬化剤バレル
６Ａ、６Ｂ………ピストン
７………駆動用複動シリンダ
８、９………ピストン
１０Ａ、１０Ｂ………流入口
１１………吐出口
１２Ａ……主剤充填流路（塗料成分充填流路）
１２Ｂ……硬化剤充填流路（塗料成分充填流路）
１３………スタティックミキサ（管路攪拌型予備混合器）
１４………予備混合流路
１５………噴射型拡散混合器
１６………塗料送給流路
１７………切換バルブ
１８Ａ………主剤用スプール（塗料成分用スプール）
１８Ｂ………硬化剤用スプール（塗料成分用スプール）
１８Ｃ………塗料用スプール
１９………バルブ操作用複動シリンダ
２０………ピストン
２１Ａ、２１Ｂ……作動流体供給流路
２２Ａ、２２Ｂ……作動流体排出流路
２３Ａ、２３Ｂ………スプール摺動孔
２４………バルブシート
２５………ポペット
２７………ミキサ装着部
２８Ａ、２８Ｂ………面板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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