JP3154547U

JP3154547U - スプレー式塗布装置

Info

Publication number: JP3154547U
Application number: JP2009005399U
Authority: JP
Inventors: 一夫若井
Original assignee: Nihon Parkerizing Co Ltd
Current assignee: Nihon Parkerizing Co Ltd
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2019-07-31

Abstract

【課題】内部構造が単純で、塗布剤が吐出される吐出ノズルの内径を大きくしても、ミスト化が可能なスプレー式塗布装置を提供する。【解決手段】スプレー式塗布装置４は、スラリー状の塗布剤が吐出される吐出ノズル５と、エアーを噴射する２つのスリット式エアノズル６，６と、吐出ノズル５から吐出された塗布剤及びスリット式エアノズル６から噴射されたエアーからなる混合流体が流通する円筒状のケーシング７と、塗布剤及びエアーの混合流体からミストを発生させる円筒状のミスト発生管８とを備えている。【選択図】図２

Description

この考案は、スプレー式塗布装置に係り、特に、塗装工業、金属表面処理工業、食品工業等の分野で使用するスプレー式塗布装置に関する。

従来から、ノズル目詰りを防止し、均一な散布を目的とするスプレー装置が提供されている。例えば、１つの流体ノズルで充円錐状に液を噴霧するために、スプレーノズルボディの中の旋流室に旋流子を配したスプレーノズルが提供されている。しかし、旋流室に流入する液体がスラリー状の場合には、旋流子の部分で目詰りを生じてしまう。

そこで、特許文献１には、旋流子を使用せずに、スラリー状流体の散布に際しても目詰まりを最小限にして使用できるスプレーノズルが開示されている。また、特許文献２にも、旋流子を使用しないスプレーノズルが開示されている。このスプレーノズルは、軸線を偏心させ、噴孔の周壁を旋流室側から漸次拡径する曲面とするものである。

特開２０００−２５４５５６号公報特開平７−１６３９１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のノズルは、ノズル内部の流路が複数回屈曲しているので、ノズル内部での目詰まりを完全に防止することはできない。また、特許文献２に記載のスプレーノズルにおいて、平均粒径５００μｍ以下のミストを発生するには、ノズルの内径が２ｍｍ程度にする必要があるが、この内径では目詰まりを完全に防止することはできない。このように従来のスプレーノズルは、ノズル内部の構造が複雑であり、ノズルの内径が小さいため、目詰まりを起こし易いといった問題点があった。目詰まり防止を目的にノズルの内径を大きくすると、ミストの発生が困難になってしまう。

この考案はこのような問題点を解決するためになされたもので、内部構造が単純で、塗布剤が吐出される吐出ノズルの内径を大きくしても、ミスト化が可能なスプレー式塗布装置を提供することを目的とする。

この考案に係るスプレー式塗布装置は、塗布剤を吐出する吐出ノズルと、該吐出ノズルの外表面に沿ってエアーを噴射する複数のスリット式エアノズルと、前記吐出ノズルから吐出された塗布剤と前記エアーとの混合流体が流通するケーシングと、該ケーシングを流通した前記混合流体からミストを発生させるミスト発生管とを備え、前記ケーシングを流通した前記混合流体は、前記ミスト発生管の内壁に衝突する。
前記吐出ノズルの内径は、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。
前記複数のスリット式エアノズルは、前記吐出ノズルの吐出口よりも後方に配置される。
２つのスリット式エアノズルを備え、各スリット式エアノズルは、前記吐出ノズルの吐出口からの距離が同じ位置において、前記吐出ノズルを挟むように配置され、各スリット式エアノズルの噴射方向軸線は、前記吐出ノズルの吐出方向軸線に対して、３０°〜７５°の範囲で同じ角度をなす。
前記吐出ノズルの吐出方向軸線は、前記ミスト発生管の長手方向軸線に対して、１５°〜６０°の角度をなす。
前記複数のスリット式エアノズルから噴射される圧縮空気の流量に対する前記吐出ノズルから吐出される前記塗布剤の流量の比は、０．００１〜０．０１である。

この考案によれば、吐出ノズルから吐出された塗布剤とスリット式エアノズルから噴射された圧縮空気との混合流体をミスト発生管の内壁に衝突させ、跳ね返った液滴を圧縮空気でミスト化して噴射するので、均一なミストを発生することができる。これにより、内部構造が単純となり、吐出ノズルの内径を大きくしても、ミスト化が可能になる。

この考案の実施の形態に係るスプレー式塗布装置を使用したスプレー式塗布潤滑処理システムの構成を示す図である。この実施の形態に係るスプレー式塗布装置の構成を示す断面図である。この実施の形態に係るスプレー式塗布装置の吐出ノズル及びスリット式エアノズルの配置を示す側面図である。この実施の形態に係るスプレー式塗布装置のスリット式エアノズルの構成を示す図である。この実施の形態に係るスプレー式塗布装置の使用状態を示す断面図である。比較例１に用いた塗布潤滑処理システムの構成を示す概略図である。

以下、この考案の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この考案の実施の形態に係るスプレー式塗布装置を使用したスプレー式塗布潤滑処理システムの構成を図１に示す。スプレー式塗布潤滑処理システム１は、被塗布部材、例えば棒鋼２が内部を矢印Ａの方向に移動する塗布ブース３と、塗布ブース３の内部に塗布剤のミストを供給する２つのスプレー式塗布装置４，４とを備えている。

図２に示されるように、スプレー式塗布装置４は、スラリー状の塗布剤が吐出される内径６．５ｍｍの吐出ノズル５と、エアーを噴射する２つのスリット式エアノズル６，６と、吐出ノズル５から吐出された塗布剤及びスリット式エアノズル６から噴射されたエアーからなる混合流体が流通する円筒状のケーシング７と、塗布剤及びエアーの混合流体からミストを発生させる円筒状のミスト発生管８とを備えている。吐出ノズル５の吐出口５ａは、ケーシング７の円形断面の中心に位置すると共にケーシング７の一方の端部７ａから内部に挿入され、吐出ノズル５の長手方向軸線、すなわち吐出方向軸線Ｌ₁と、ケーシング７の長手方向軸線Ｌ₂とは、一致している。ケーシング７の他方の端部７ｂは、ミスト発生管８の一方の端部８ａから内部に挿入され、ケーシング７の長手方向軸線Ｌ₂は、ミスト発生管８の手方向軸線Ｌ₃に対して、２０°の角度をなしている。ただし、この角度は、２０°に限定するものではなく、１５°〜６０°の範囲で変更可能である。

図３に示されるように、２つのスリット式エアノズル６，６は、吐出ノズル５の吐出口５ａからの距離が同じ位置において、吐出ノズル５を挟むようにして配置されている。すなわち、２つのスリット式エアノズル６，６は、吐出口５ａから塗布剤が吐出される方向を前方と定義すると、吐出口５ａよりも後方に配置されている。各スリット式エアノズル６の噴射方向軸線Ｌ₄は、吐出ノズル５の吐出方向軸線Ｌ₁に対して、４５°の角度をなしている。ただし、この角度は、４５°に限定するものではなく、３０°〜７５°の範囲で変更可能であり、各スリット式エアノズル６のこの角度は互いに同じ角度であることが好ましい。

図４に示されるように、スリット式エアノズル６は、図示しないエアー供給源に接続された供給管１１と、穴１２ａを介して供給管１１に連通する整流ボックス１２と、エアーを噴射するノズル部１３とを備えている。ノズル部１３は、内側プレート１４と外側プレート１５との間にスペーサー１６を介することにより、それらの間に０．３ｍｍの幅を有する空間１７が形成されるように構成されている。内側プレート１４及び外側プレート１５は、吐出ノズル５（図３参照）を嵌め込むことができるように半円形状の嵌合凹部１９が形成されており、空間１７と連通する開口部１８が嵌合凹部１９に沿って設けられている。内側プレート１４に形成された孔１４ａと、整流ボックス１２に形成された孔１２ｂとが重なり合うようにして、整流ボックス１２が内側プレート１４に固定され、穴１２ｂ及び１４ａを介して、整流ボックス１２の内部と空間１７とが連通されている。

次に、この実施の形態に係るスプレー式塗布装置を使用したスプレー式塗布潤滑処理システムの動作を説明する。
図５に示されるように、吐出ノズル５から、スラリー状の塗布剤が、毎分３Ｌの流量で吐出される。これと同時に、２つのスリット式エアノズル６，６から、合計で毎分８００ＮＬの流量で圧縮空気が噴射される。すなわち、２つのスリット式エアノズル６，６から噴射される圧縮空気の流量に対する吐出ノズル５から吐出される塗布剤の流量の比は、３．７５×１０^-3となる。尚、各流量の値は、上記値に限定するものではなく、スプレー式塗布装置４の大きさや塗布条件等に応じて変更可能であるが、前記比の値が０．００１〜０．０１の範囲であることが好ましい。

図４（ｂ）に示されるように、図示しないエアー供給源からの圧縮空気は、供給管１１を流通した後、穴１２ａを介して整流ボックス１２に流入する。整流ボックス１２内の圧縮空気は、穴１２ｂ及び１４ａを介して空間１７に流入し、開口部１８から噴射される。空間１７の幅が０．３ｍｍであるので、開口部１８から噴射される圧縮空気の流速は、５０ｍ／秒以上になる。尚、各スリット式エアノズル６から噴射される圧縮空気の流量（流速）は同じである。

図３に示されるように、各スリット式エアノズル６の噴射方向軸線Ｌ₄が吐出ノズル５の吐出方向軸線Ｌ₁に対して４５°の角度をなしているので、各スリット式エアノズル６から噴射された圧縮空気は互いに混合しながら、吐出ノズル５の外周面に沿って、吐出方向軸線Ｌ₁方向前方に向かって流れる。圧縮空気は、吐出口５ａを通り越すと、吐出口５ａから吐出された塗布剤と混合し、混合流体となる。混合流体中には、様々な粒径の液滴や液塊が含まれている。

図５に示されるように、混合流体は、ケーシング７内を流通した後、ミスト発生管８内に流入する。ここで、ケーシング７の長手方向軸線Ｌ₂がミスト発生管８の手方向軸線Ｌ₃に対して２５°の角度をなしているため、ミスト発生管８内に流入した混合流体のうち、ミスト発生管８内を拡散しながら飛散する液塊や小粒径の液滴がミスト発生管８の内壁に衝突して跳ね返る。跳ね返った液塊や液滴は、圧縮空気のせん断作用で微細化されてミストとなり、ミストは、気流に運ばれて、ミスト発生管８から吐出される。一方、混合流体のうち、飛散しない液塊や大粒径の液滴は、ミストになることはなく、液状のままミスト発生管８の内壁に沿って流れ、ミスト発生管８から排出される。

ミスト発生管８から吐出したミストは、図１に示されるように、塗布ブース３の内部を拡散し、塗布ブース３の内部を矢印Ａの方向に移動する棒鋼２の表面に均一に付着することにより、棒鋼２の表面に塗布剤が均一に塗布される。一方、ミストにならなかった液塊や大粒径の液滴は、ミスト発生管８から排出された後、塗布ブース３の底部に溜まり、棒鋼２の表面に塗布されることはない。

このように、吐出ノズル５から吐出された塗布剤とスリット式エアノズル６，６から噴射された圧縮空気との混合流体をミスト発生管８の内壁に衝突させ、跳ね返った液滴を圧縮空気でミスト化して噴射するので、均一なミストを発生することができる。これにより、内部構造が単純となり、吐出ノズル５の内径を大きくしても、ミスト化が可能になる。

この実施の形態では、吐出ノズル５の内径は６．５ｍｍであったが、６．５ｍｍに限定するものではない。従来技術として記載した内径２．０ｍｍであってもよい。また、内径があまりにも大きすぎると、圧縮空気のせん断作用でもミスト化が困難になるので、内径の最大値は１０ｍｍ程度が好ましい。従って、吐出ノズル５の内径は、２．０〜１０ｍｍであればよい。

尚、塗布剤の固体成分が吐出ノズル５やスリット式エアノズル６及びミスト発生管８の内壁に固着するのを防止するために、金属表面にフッ素樹脂コーティング等の非粘着性の表面処理を施すことが有効である。また、吐出ノズル５に、フッ素樹脂等の樹脂製パイプを使用するのも効果的である。

次に、この考案に係るスプレー式塗布装置について、吐出ノズルの詰まりを低減する効果を、実施例によって確認した。以下の実施例１及び２と、比較例１及び２とに使用した塗布剤は、本願出願人である日本パーカライジング株式会社製の一工程潤滑剤ＦＬ−Ｅ９００である。この塗布剤は、金属材料の冷間鍛造用潤滑剤であり、自動車部品やボルトの冷間鍛造、或いは線材の伸線加工に使用する塗布型潤滑剤である。この塗布剤は、潤滑成分として固形分を含んでいるために、後述する比較例１及び２から理解されるように、従来のスプレーノズルで塗布すると、短時間でノズル詰まりを起こしてしまう。

［実施例１］
図１に示されるスプレー式塗布潤滑処理システムを用いて、被塗布材である炭素鋼製φ４３棒鋼に、潤滑剤ＦＬ−Ｅ９００を塗布した。塗布中における当該棒鋼の移動速度は、２０ｍ／分であった。表１に、試験条件及び吐出ノズルの詰まりの有無をまとめた。

表１から理解されるように、本願考案に係るスプレー式塗布潤滑処理システムにて被塗布材に潤滑剤ＦＬ−Ｅ９００を塗布しても、吐出ノズルの詰まりは発生しなかった。

［比較例１］
図６に示されるように、被塗布材５０である炭素鋼製φ１１．１棒鋼の長手方向の周囲に同じ間隔をあけて、スプレーイングシステムジャパン株式会社製の２流体加圧式ノズルタイプ１０５３５−１／４Ｊの噴射ノズル５１を３つ設けたシステムを用いて、被塗布材５０に潤滑剤ＦＬ−Ｅ９００を塗布した。塗布中における被塗布材５０の移動速度は、６０ｍ／分であった。表２に、試験条件及び噴射ノズル５１の詰まりの有無をまとめた。

表２から、従来のスプレーノズルで潤滑剤ＦＬ−Ｅ９００の塗布を行うと、ノズルの詰まりが発生することが理解される。

［実施例２］
本願考案のスプレー式塗布装置４で、潤滑剤ＦＬ−Ｅ９００の連続噴射を行い、吐出ノズル５に詰まりが発生する時間を測定した。表３に、試験条件及び吐出ノズルの詰まりの有無をまとめた。

表３から理解されるように、本願考案に係るスプレー式塗布装置４によって潤滑剤ＦＬ−Ｅ９００を噴射しても、吐出ノズルの詰まりは発生しなかった。

［比較例２］
株式会社いけうち製の充円錐ノズル／目詰まり解消形ＡＪＰ１／２Ｍで、潤滑剤ＦＬ−Ｅ９００の連続噴射を行い、吐出ノズル５に詰まりが発生する時間を測定した。尚、ノズルの材質は、ＳＣＳ１３である。表４に、試験条件及び吐出ノズルの詰まりの有無をまとめた。

表４から、従来のスプレーノズルで潤滑剤ＦＬ−Ｅ９００の噴射を行うと、短時間でノズルの詰まりが発生することが理解される。

４スプレー式塗布装置、５吐出ノズル、５ａ（吐出ノズルの）吐出口、６スリット式エアノズル、７ケーシング、８ミスト発生管、Ｌ₁ （吐出ノズルの）吐出方向軸線、Ｌ₃ （ミスト発生管の）長手方向軸線、Ｌ₄ （スリット式エアノズルの）噴射方向軸線。

Claims

塗布剤を吐出する吐出ノズルと、
該吐出ノズルの外表面に沿ってエアーを噴射する複数のスリット式エアノズルと、
前記吐出ノズルから吐出された塗布剤と前記エアーとの混合流体が流通するケーシングと、
該ケーシングを流通した前記混合流体からミストを発生させるミスト発生管と
を備え、
前記ケーシングを流通した前記混合流体は、前記ミスト発生管の内壁に衝突するスプレー式塗布装置。
前記吐出ノズルの内径は、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１に記載のスプレー式塗布装置。
前記複数のスリット式エアノズルは、前記吐出ノズルの吐出口よりも後方に配置される、請求項１または２に記載のスプレー式塗布装置。
２つのスリット式エアノズルを備え、
各スリット式エアノズルは、前記吐出ノズルの吐出口からの距離が同じ位置において、前記吐出ノズルを挟むように配置され、各スリット式エアノズルの噴射方向軸線は、前記吐出ノズルの吐出方向軸線に対して、３０°〜７５°の範囲で同じ角度をなす、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスプレー式塗布装置。
前記吐出ノズルの吐出方向軸線は、前記ミスト発生管の長手方向軸線に対して、１５°〜６０°の角度をなす、請求項１〜４のいずれか一項に記載のスプレー式塗布装置。
前記複数のスリット式エアノズルから噴射される圧縮空気の流量に対する前記吐出ノズルから吐出される前記塗布剤の流量の比は、０．００１〜０．０１である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のスプレー式塗布装置。