(57)【要約】【課題】簡単な装置構成で、液体塗料に混入している気泡を、効率よく取り除くことができる液体塗料の脱泡方法および液体塗料の脱泡装置を提供すること。【解決手段】本発明の液体塗料の脱泡方法は、移動方向の後方に向かって狭窄となるような導液部４５を構成した攪拌羽根２６を有する攪拌スクリュー２３を用いて、攪拌スクリュー２３により、気泡混じりの液体塗料を攪拌し、導液部４５で気泡ｂを凝集し浮上させることを特徴とする。【選択図】図２
2009148693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動方向の後方に向かって狭窄となるような導液部を構成した攪拌羽根を有する攪拌スクリューを用い、
前記攪拌スクリューにより、気泡混じりの液体塗料を攪拌し、前記導液部で前記気泡を凝集し浮上させることを特徴とする液体塗料の脱泡方法。
【請求項２】
前記攪拌羽根が、対向配置した２枚の羽根板で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体塗料の脱泡方法。
【請求項３】
前記攪拌羽根が、筒状体で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体塗料の脱泡方法。
【請求項４】
前記筒状体の移動方向の後端部が、穴開き板で閉塞されていることを特徴とする請求項３に記載の液体塗料の脱泡方法。
【請求項５】
前記攪拌羽根は、移動方向に対し後部が上向きとなるように傾斜していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体塗料の脱泡方法。
【請求項６】
液体塗料を貯留する容器と、
容器に浸漬される攪拌スクリューと、
攪拌スクリューを回転させる駆動機構と、を備え、
前記攪拌スクリューは、移動方向の後方に向かって狭窄となるような導液部を構成した攪拌羽根を有していることを特徴とする液体塗料の脱泡装置。
【請求項７】
前記攪拌羽根が、対向配置した２枚の羽根板で構成されていることを特徴とする請求項６に記載の液体塗料の脱泡装置。
【請求項８】
前記２枚の羽根板が、前記狭窄となる角度をもって配置した２枚の平板で構成されていることを特徴とする請求項７に記載の液体塗料の脱泡装置。
【請求項９】
前記攪拌羽根が、筒状体で構成されていることを特徴とする請求項６に記載の液体塗料の脱泡装置。
【請求項１０】
前記筒状体は、円錐台形状に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の液体塗料の脱泡装置。
【請求項１１】
前記筒状体の移動方向の後端部が、穴開き板で閉塞されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の液体塗料の脱泡装置。
【請求項１２】
前記攪拌羽根は、移動方向に対し後部が上向きとなるように傾斜していることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれかに記載の液体塗料の脱泡装置。
【請求項１３】
前記攪拌スクリューは、前記攪拌羽根を周方向に複数有していることを特徴とする請求項７ないし１２のいずれかに記載の液体塗料の脱泡装置。
【請求項１４】
前記容器の底部と上部とを連通する循環流路と、
前記循環流路に介設して、前記容器の底部から前記容器の上部に液体塗料を送液する循環ポンプと、を更に備えたことを特徴とする請求項６ないし１３のいずれかに記載の液体塗料の脱泡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気泡混じりの液体塗料から気泡を取り除く液体塗料の脱泡方法および液体塗料の脱泡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の脱泡装置として、高粘度の液状材料を貯留する容器と、容器内を減圧する真空減圧装置と、液状材料にガスを吹き込むと共に吹き込んだガスで液体材料を攪拌するためのガスボンベと、を有するものが知られている（特許文献１参照）。この脱泡装置では、吹き込んだガスにより液体材料の流動性を向上させ液体材料の攪拌を促進する一方、真空減圧装置により容器内を減圧して、最終的に液状材料中の気泡（ガス）を膨張させ浮上させる（脱泡）ようになっている。
【特許文献１】特開２００５−１６１２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような従来の脱泡装置では、液体材料を貯留した容器を収容する真空減圧装置が必要になり、設備が大がかりになる問題があった。また、例えば、揮発性の高い溶媒を用いた液体材料の場合、減圧により溶媒の蒸発が促進されて、濃度や粘度が変化してしまう問題があった。
【０００４】
本発明は、簡単な装置構成で、液体塗料に混入している気泡を効率よく取り除くことができる液体塗料の脱泡方法および液体塗料の脱泡装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の液体塗料の脱泡方法は、移動方向の後方に向かって狭窄となるような導液部を構成した攪拌羽根を有する攪拌スクリューを用い、攪拌スクリューにより、気泡混じりの液体塗料を攪拌し、導液部で気泡を凝集し浮上させることを特徴とする。
【０００６】
本発明の液体塗料の脱泡装置は、液体塗料を貯留する容器と、容器に浸漬される攪拌スクリューと、攪拌スクリューを回転させる駆動機構と、を備え、攪拌スクリューは、移動方向の後方に向かって狭窄となるような導液部を構成した攪拌羽根を有していることを特徴とする。
【０００７】
これらの構成によれば、気泡混じりの液体塗料を攪拌スクリューで攪拌すると、液体塗料は、攪拌羽根（導液部）を通過し、気泡は、導液部にて圧縮され凝集して徐々に大きくなってゆく。十分に大きくなった液体塗料中の気泡は、液面上に浮き上がり脱泡される。このように、導液部を構成した攪拌羽根により液体塗料を攪拌するだけで脱泡を行うことができるため、装置構成を簡単にすることができると共に液体塗料中の気泡を簡単に脱泡することができる。
【０００８】
上記の液体塗料の脱泡方法において、攪拌羽根が、対向配置した２枚の羽根板で構成されていることが、好ましい。
【０００９】
同様に、液体塗料の脱泡装置において、攪拌羽根が、対向配置した２枚の羽根板で構成されていることが、好ましい。
【００１０】
また、液体塗料の脱泡装置において、２枚の羽根板は、狭窄となる角度をもって配置した２枚の平板で構成されていることが、好ましい。
【００１１】
これらの構成によれば、導液部を構成した攪拌羽根を２枚の羽根板で構成しているため、攪拌羽根を簡単に形成することができる。
【００１２】
上記の液体塗料の脱泡方法において、攪拌羽根が、筒状体で構成されていることが、好ましい。
【００１３】
同様に、液体塗料の脱泡装置において、攪拌羽根が、筒状体で構成されていることが、好ましい。
【００１４】
また、液体塗料の脱泡装置において、筒状体は、円錐台形状に形成されていることが、好ましい。
【００１５】
これらの構成によれば、導液部を構成した攪拌羽根を筒状体で構成しているため、攪拌羽根を簡単に形成することができると共に、気泡を効率良く凝集させることができる。
【００１６】
上記の液体塗料の脱泡方法において、筒状体の移動方向の後端部が、穴開き板で閉塞されていることが、好ましい。
【００１７】
同様に、液体塗料の脱泡装置において、筒状体の移動方向の後端部が、穴開き板で閉塞されていることが、好ましい。
【００１８】
これらの構成によれば、大きくなった気泡は、穴開き板においてさらに圧縮されるため、凝集がさらに促進される。
【００１９】
上記の液体塗料の脱泡方法において、攪拌羽根は、移動方向に対し後部が上向きとなるように傾斜していることが、好ましい。
【００２０】
同様に、液体塗料の脱泡装置において、攪拌羽根は、移動方向に対し後部が上向きとなるように傾斜していることが、好ましい。
【００２１】
これらの構成によれば、導液部で大きくなった気泡は、液体塗料の液面に向かって放出されるため、気泡の液面への浮上を促進することができ、脱泡時間を短縮することができる。
【００２２】
上記の液体塗料の脱泡装置において、攪拌スクリューは、攪拌羽根を周方向に複数有していることが、好ましい。
【００２３】
これらの構成によれば、一度に複数箇所で気泡を大きくすることができるため、脱泡時間をさらに短縮することができる。
【００２４】
上記の液体塗料の脱泡装置において、容器の底部と上部とを連通する循環流路と、循環流路に介設して、容器の底部から容器の上部に液体塗料を送液する循環ポンプと、を更に備えたことが、好ましい。
【００２５】
この構成によれば、例えば、液体塗料が、溶媒と沈殿し易い顔料とから成る場合であっても、脱泡を行いながら溶媒と顔料との混合を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付の図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る脱泡装置を利用した塗装システムについて説明する。この塗装システムは、ワーク表面の摩擦係数を高めるべく、アルミナ等の顔料を含む水性の液体塗料をワークにスプレー式で塗装するものであり、液体塗料を貯留する塗料タンク（タンクユニット）は、溶媒に対する顔料の投入時等により生ずる気泡を脱泡する機能を有している。
【００２７】
図１に示すように、塗装システム１は、液体塗料を貯留すると共に攪拌・脱泡機能を有するタンクユニット２と、液体塗料をワークＷに対してスプレー式で塗装する塗装ユニット３と、送液往流路３１および送液返流路３２を有し、タンクユニット２と塗装ユニット３とを接続する送液流路４と、から構成されている。
【００２８】
塗装ユニット３は、ワークＷを収納する塗装ケース１１と、塗装ケース１１内に収納され、ワークＷに液体塗料を噴き付けるスプレーノズル１２と、スプレーノズル１２に連なり液体塗料と圧縮エアーを混合する気―液混合部１３と、を有している。気―液混合部１３には、タンクユニット２に連なる送液流路４が接続されると共にコンプレッサ等に連なるエアー流路（図示省略）が接続されている。塗装ユニット３は、供給された圧縮エアーにより、送液された液体塗料を霧状にして、スプレーノズル１２を介してワークＷに噴き付ける。
【００２９】
タンクユニット２は、液体塗料を貯留する上面開放型の容器２１と、容器２１に浸漬して液体塗料を攪拌すると共に混入している気泡ｂを凝集して脱泡する攪拌機構２２と、を有している。容器２１は、ステンレス等により有底円筒状に形成されており、その上部には送液返流路３２が接続され、底部には送液往流路３１が接続されている。
【００３０】
攪拌機構２２は、容器２１に浸漬して液体塗料を攪拌する攪拌スクリュー２３と、攪拌スクリュー２３の駆動源となるモータ２４と、攪拌スクリュー２３およびモータ２４を支持すると共に容器２１の蓋体を兼ねる支持フレーム２５と、を有している。詳細は、後述するが、攪拌スクリュー２３は、液体塗料を攪拌すると共に混入している気泡ｂを凝集させる複数の攪拌羽根２６を有している。モータ２４は、ギヤードモータ等で構成されており、攪拌スクリュー２３を低速で回転させる。
【００３１】
送液流路４は、上流端を容器２１の底部に接続すると共に下流端を気―液混合部１３の流入ポートに接続した送液往流路３１と、上流端を気―液混合部１３の流出ポートに接続すると共に下流端を容器２１に接続した送液返流路３２と、送液往流路３１および送液返流路３２の間に介設したバイパス流路３３と、から構成されている。送液往流路３１には、液体塗料をタンクユニット２から塗装ユニット３に送液すると共に、液体塗料を容器２１の底部から上部に送液して循環させる送液ポンプ（循環ポンプ）３４が介設されている。送液ポンプ３４は、高粘性流体である液体塗料を送液および循環すべくモーノポンプやトロコイドポンプで構成されている。
【００３２】
バイパス流路３３は、送液流路４をショートカットして容器２１内の液体塗料を循環させる循環流路３５を構成するものであり、上流端が送液往流路３１の送液ポンプ３４より下流側に介設された分岐バルブ３６に接続され、下流端が送液返流路３２に介設された合流部３７に接続されている。なお、容器２１から分岐バルブ３６までの送液往流路３１と、バイパス流路３３と、合流部３７から容器２１までの送液返流路３２と、により請求項にいう循環流路３５が構成されており、また、タンクユニット２と、循環流路３５と、により請求項にいう脱泡装置３８が構成されている。
【００３３】
塗装時には、分岐バルブ３６を塗装ユニット３側に切り替えて、送液ポンプ３４を駆動することで、液体塗料の塗装ユニット３への送液を行うようになっている。また、攪拌・脱泡時には、分岐バルブ３６をバイパス流路３３側に切り替えて、送液ポンプ３４を駆動することで、液体塗料を循環するようになっている（詳細は、後述する。）。
【００３４】
次に、図２を参照して、本発明の中核を成す攪拌スクリュー２３について詳細に説明する。上記したように、攪拌スクリュー２３は、複数の攪拌羽根２６と、各攪拌羽根２６を固定すると共に攪拌スクリュー２３の回転中心となる回転軸４１と、有している。回転軸４１は、先端が容器２１の底部付近に位置するよう鉛直方向に延在しており、モータ２４の主軸に直結またはカップリングを介して連結されている。なお、回転軸４１は、攪拌羽根２６の取付けおよび軽量化を考慮し、円筒状に形成されていることが好ましい。複数の攪拌羽根２６は、回転軸４１を中心に螺旋を描くように固着されている。より具体的には、８個の攪拌羽根２６は、回転軸４１に対し軸方向に均等配置され且つ周方向に均等配置（９０°ピッチ）されるようにして取付けられている（図２（ａ）参照）。
【００３５】
各攪拌羽根２６は、一方の端部を回転軸４１に固定され、回転軸４１に対して直交するように径方向に延在する上下２枚の羽根板４２で構成されている。２枚の羽根板４２は、所定の角度を在して対向配置した上板４３および下板４４から構成されており、それぞれ平板で形成されている。上板４３および下板４４は、断面方向において、移動方向（回転方向）の前部が広く、後部が狭くなるように対面しており、両板４３，４４の間隙には、移動方向（回転方向）の後方に向かって狭窄となるような導液部４５が構成されている。また、２枚の羽根板４２は、攪拌スクリュー２３の回転により導液部４５に流入した液体塗料が上向きに流出するように、全体として後部が斜め上向きとなるように傾いて配設されている。すなわち、上板４３は、移動方向の前部より後部が高くなる角度（水平に対し前下がり）を有して配設されており、一方、下板４４は、上板４３の傾斜角度より急角度に配設されている（図２（ｂ）参照）。これにより、攪拌羽根２６が回転（円運動）すると、液体塗料を上方に押上げる力が作用し、容器２１内の液体塗料には、中心部で上昇し、周縁部で下降する対流が生じる。よって、顔料と溶媒（水）との混合が促進される。
【００３６】
次に、攪拌スクリュー２３（脱泡装置３８）による攪拌・脱泡動作について説明する。この装置では、攪拌スクリュー２３をモータ２４で回転させて液体塗料を攪拌および脱泡する（詳細は、後述する。）と同時に、分岐バルブ３６をバイパス流路３３側に切り替えた状態で、送液ポンプ３４を駆動して、容器２１の底部にある液体塗料を、循環流路３５を介して容器２１の上部に送液し、沈殿しがちな顔料を均一に混合できるようにしている。すなわち、液体塗料の脱泡動作と、溶媒と顔料との混合動作（攪拌動作）と、を同時に行うようにしている。
【００３７】
攪拌動作に着目した場合、攪拌スクリュー２３を回転させると、各攪拌羽根２６は、回転方向前方にある気泡ｂ混じりの液体塗料を、上板４３および下板４４との間に取り込む。攪拌羽根２６は回転方向の後方に向って狭窄となるように導液部４５が形成されているため、取り込まれた気泡ｂ混じりの液体塗料は、攪拌羽根２６の後方に移動するにつれて圧縮される。ここで、液体塗料に混入している気泡ｂは、導液部４５での圧縮に伴って互いに凝集（接近）し、気泡ｂ同士が衝突合体して大きな気泡ｂとなる。大きくなった気泡ｂは、浮力を増し、導液部４５からいくぶん上方に放出され浮上する。液体塗料に混入している気泡ｂは、これを繰り返すことで、徐々に大きな気泡ｂとなり液体塗料に対する浮力が増加し、液面に到達した気泡ｂは、液面上で崩壊することで脱泡される。
【００３８】
以上の構成によれば、攪拌スクリュー２３で液体塗料を攪拌すると、液体塗料に混入している気泡ｂは、導液部４５に凝集され、衝突することで大きな気泡ｂとなり、液体塗料の液面に浮上して崩壊する。したがって、攪拌スクリュー２３で顔料と溶媒を均一に混合させるように通常行う攪拌動作だけで、液体塗料に混入している気泡ｂを簡単に脱泡することができる。試験結果によれば、静置した気泡ｂ混じりの液体塗料の脱泡に必要な所要時間は約１２時間であった（一般的な攪拌スクリューで攪拌した場合も同じ）が、本実施形態の攪拌スクリュー２３で攪拌すると、その所要時間が約８時間に短縮された。
【００３９】
次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態にかかる攪拌スクリュー２３ついて説明する。なお、重複記載を避けるべく、第１実施形態と異なる部分のみ記載する。本実施形態に係る攪拌スクリュー２３は、第１実施形態の羽根板４２に代えて、円錐台形状に形成された複数の筒状体５１と、筒状体５１を回転軸４１に取付けるためのロッド状の取付部材５２と、で構成されている。
【００４０】
各取付部材５２は、一端が回転軸４１に対して直交するように固着されており、他端には、筒状体５１が取付けられている。４本の取付部材５２は、回転軸４１を中心に螺旋を描くように固着されており、各取付部材５２は、回転軸４１に対し軸方向に均等配置され且つ周方向に均等配置（９０°ピッチ）されるように取付けられている（図３（ａ）参照）。筒状体５１は、断面方向において、移動方向（回転方向）の前部が広く、後部が狭い導液部４５になるように取付部材５２に接続されており、後端部は、複数の放出孔５３を有する穴開き板５４で閉塞されている。また、配設された筒状体５１の断面方向において、上方に位置する上母線は、移動方向の前方より後方が高くなる角度を有して配設されているため、下方に位置する下母線は、上母線の傾斜角度より急角度になっている（図３（ｂ）参照）。これにより、攪拌時における液体塗料の対流が促進される。また、第１実施形態と同様に、この攪拌により液体塗料に混入している気泡ｂは、導液部４５で凝集され、気泡ｂ同士が衝突合体を繰返し、大きな気泡ｂとなって液面に浮上して脱泡される。特に、本実施形態では、導入部４５で気泡ｂが凝集され、さらに放出孔５１においても気泡ｂが凝集されるため、よりいっそう気泡ｂが大きくなり、脱泡が促進される。
【００４１】
以上の構成によれば、第１実施形態と同様に、攪拌スクリュー２３で顔料と溶媒を均一に混合させるように通常行う攪拌動作だけで、液体塗料に混入している気泡ｂを簡単に脱泡することができる。
【００４２】
なお、攪拌羽根２６の数量および形状は、液体塗料中の気泡ｂを効率よく凝集することができれば、第１実施形態および第２実施形態に限定されるものではない。例えば、攪拌羽根２６の上板４３および下板４４は、断面方向において下方に反った形状であってもよい。同様に、筒状体５１においても、全体として反った湾曲形状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】塗装システムの模式図である。
【図２】第１実施形態に係る攪拌スクリューの模式図である。
【図３】第２実施形態に係る攪拌スクリューの模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
２１…容器  ２３…攪拌スクリュー  ２４…モータ  ２６…攪拌羽根  ３４…送液ポンプ  ３５…循環流路  ３８…脱泡装置  ４２…羽根板  ４５…導液部  ５１…筒状体  ５４…穴開き板
【図１】
2009148693.tif 000003
【図２】
2009148693.tif 000004
【図３】
2009148693.tif 000005