JP4993666B2 - 紫外線塗料硬化設備、塗料硬化方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備、及び、ワークに紫外線を照射することによる塗料硬化方法に関するものである。

従来、紫外線塗料硬化設備は、車両用部品などのワークに塗布された紫外線硬化型塗料（ＵＶ塗料）を硬化させる工程などで使用されている。具体的にいうと、紫外線塗料硬化設備では、コンベアによりワークを一定方向に搬送しながらワーク表面に紫外線を照射することにより、ワーク表面のＵＶ塗料の硬化処理を行う。

ところが、空気中に存在する酸素により、ＵＶ塗料の硬化が阻害されてしまうことがある（いわゆる「酸素阻害」）。従来の紫外線塗料硬化設備では、上記の酸素阻害を打ち消すように、高い光量の紫外線を照射してＵＶ塗料を硬化させていたが、ＵＶ塗料を効率良く硬化させるためには、紫外線が照射される照射ゾーン内の酸素濃度をできるだけ低下させておくことが望ましい。

そこで、上部にワーク出入口が形成された処理槽を設け、処理槽内に炭酸ガス（二酸化炭素）などの不活性ガスが充満した状態で、処理槽内を通過するワークに対して紫外線を照射することが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。このようにすれば、空気よりも重い炭酸ガスが処理槽内に溜まるのに伴い、空気がワーク出入口から押し出されることで処理槽内の酸素濃度が低下するため、ＵＶ塗料を効率良く硬化させることができる。
特表２００３−５１５４４５号公報（請求項１，５，６等参照） 特開２００５−３４２５４９号公報（図１等参照）

ところで、紫外線の照射には通常ＵＶランプが用いられる。なお、ＵＶランプは、紫外線に加え、可視光線や赤外線も照射する。そして、ＵＶランプから照射された赤外線は、処理槽の内面に当たることにより処理槽の壁部の温度を上昇させ、壁部の熱は処理槽内の炭酸ガスの温度を上昇させる。特に、ワークが車両用部品のような大型部品であると、処理槽内の複数箇所にＵＶランプを設けてワーク表面全体に満遍なく紫外線を当てる必要があるため、壁部の温度上昇は顕著になり、炭酸ガスの温度上昇も顕著になる。その結果、炭酸ガスの比重が小さくなって軽くなるため、槽上部のワーク出入口を介して炭酸ガスが処理槽外に漏れ易くなる。ゆえに、酸素濃度を低く維持するためには、絶えず炭酸ガスを供給し続けなければならないため、炭酸ガスの消費量が多くなり、コストアップの原因となる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、不活性ガスの消費量を低減してランニングコストを抑えることができる紫外線塗料硬化設備及び塗料硬化方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備であって、内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、前記壁部が、設備設置面に対して垂直に設けられて互いに対面する一対の側壁を有し、槽上部にワーク出入口が形成され、空気よりも重い不活性ガスが内部に溜まるように構成された処理槽と、前記ワークを下降させながら前記ワーク出入口を介して前記ワークを前記処理槽内に搬入するとともに、前記ワークを上昇させながら前記ワーク出入口を介して前記処理槽外に前記ワークを搬出する搬出手段と、前記一対の側壁の少なくとも一方に設けられた貫通孔に対して、前記側壁の内面側に突出しないように取り付けられ、前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射する光源と、前記光源と対面する位置にある前記側壁をその外面側から冷却する冷却手段とを備え、前記光源及び前記冷却手段は、前記搬送手段を挟んで配置されていることを特徴とする紫外線塗料硬化設備をその要旨とする。

通常、光源と対面する位置にある壁部は、光源から照射された光が直接当たるために温度上昇が顕著であるが、請求項１に記載の発明によると、当該壁部が冷却手段によって冷却されることで温度上昇が防止される。これにより、壁部から伝達された熱による処理槽内の不活性ガスの温度上昇を防止できるため、温度上昇に伴う熱膨張が回避され、不活性ガスが軽く（即ち低密度に）なりにくい。その結果、不活性ガスが槽上部のワーク出入口から処理槽外に漏れにくくなるため、不活性ガスの消費量を低減でき、ひいては、紫外線塗料硬化設備のランニングコストを抑えることができる。また、壁部の内面側が光反射面として機能しうるため、紫外線は、壁部の内面で反射しながらワーク表面全体に満遍なく当たる。ゆえに、紫外線硬化型塗料を効率良く硬化させることができる。さらに、壁部は冷却手段によってその外面側から冷却されるため、壁部の内面側に冷却手段を設置する必要性がなく、光源からの光が遮られない。

ここで、不活性ガスとしては、狭義にはヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガスなどの希ガス族元素ガスが挙げられ、広義には化学反応性の低い窒素ガスや炭酸ガスなども挙げられる。そして、空気よりも重い不活性ガスとしては、アルゴンガスや炭酸ガス（二酸化炭素）などが挙げられるが、アルゴンガスよりも比較的安価な炭酸ガスを用いることが好ましい。また、不活性ガスとして炭酸ガスを用いれば、ヘリウムガスや窒素ガスなどに比べて気体拡散速度が低いため、不活性ガスが処理槽外に漏れにくくなる。

また、冷却手段としては、冷風や冷却水などの冷媒を用いて壁部を冷却するものが挙げられるが、冷風を冷媒として用いるようにすれば、冷却水を用いる場合ほど冷媒が流れる冷媒流路の密封に気を遣わなくても済むため、冷却手段を簡単に構成できる。
さらに、本発明において壁部とは、処理槽を区画形成する部材のことをいい、設備設置面（水平面）に対して垂直に設けられる側壁のみならず、設備設置面に対して水平に設けられる壁（上壁や下壁）も含む。

上記課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、ワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備であって、内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、前記壁部が、設備設置面に対して垂直に設けられて互いに対面する一対の側壁を有し、槽上部にワーク出入口が形成され、空気よりも重い不活性ガスが内部に溜まるように構成された処理槽と、前記ワークを下降させながら前記ワーク出入口を介して前記ワークを前記処理槽内に搬入するとともに、前記ワークを上昇させながら前記ワーク出入口を介して前記処理槽外に前記ワークを搬出する搬送手段と、前記一対の側壁の少なくとも一方に設けられた貫通孔に対して、前記側壁の内面側に突出しないように取り付けられ、前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射する光源と、外表面に光反射面を有しかつ内部に冷媒流路を有し、前記光源と対面する位置にある前記側壁に設置された冷却機構付きの光反射部材とを備え、前記光源及び前記光反射部材は、前記搬送手段を挟んで配置されていることを特徴とする紫外線塗料硬化設備をその要旨とする。

通常、光源と対面する位置にある壁部は、光源から照射された光が直接当たるために温度上昇が顕著であるが、請求項２に記載の発明によると、当該壁部に光反射部材を設置するとともに、光反射部材を冷却機構によって冷却することで、壁部の温度上昇が防止される。これにより、壁部から伝達された熱による処理槽内の不活性ガスの温度上昇を防止できるため、熱膨張が回避され、不活性ガスが軽く（即ち低密度に）なりにくい。その結果、不活性ガスが槽上部のワーク出入口から処理槽外に漏れにくくなるため、不活性ガスの消費量を低減でき、ひいては、紫外線塗料硬化設備のランニングコストを抑えることができる。また、壁部の内面側及び光反射部材の外表面が光反射面として機能しうるため、紫外線はそれらの面で反射しながらワーク表面全体に満遍なく当たる。ゆえに、紫外線硬化型塗料を効率良く硬化させることができる。なお、本発明の光反射部材は、例えば光源と対面する位置にある壁部の内面側に設置されてもよく、あるいは当該壁部に形成した開口部分に嵌め込むようにして設置されてもよい。

ここで、冷媒流路を流れる冷媒としては、冷風や冷却水などが挙げられるが、冷風を冷媒として用いるようにすれば、冷却水を用いる場合ほど冷媒流路の密封に気を遣わなくても済むため、冷却機構付きの光反射部材を簡単に構成できる。また、光反射部材を着脱可能に構成できるため、汚れたり破損した際などに交換が可能となる。

上記課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、前記壁部が、設備設置面に対して垂直に設けられて互いに対面する一対の側壁を有し、槽上部にワーク出入口が形成された処理槽内に、空気よりも重い不活性ガスを溜めるとともに、この状態で前記ワーク出入口を介してワークの搬入及び搬出を行いながら、前記一対の側壁の少なくとも一方に設けられた貫通孔に対して前記側壁の内面側に突出しないように取り付けられた光源から前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射することにより、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる塗料硬化方法であって、前記光源と対面する位置にある前記側壁に設置された冷却手段を用いて、前記光源と対面する位置にある前記側壁をその外面側から冷却しながら、前記光源と前記冷却手段との間を通過する前記ワークに対する紫外線照射を行うことを特徴とする塗料硬化方法をその要旨とする。

従って、請求項３に記載の発明によると、光源と対面する位置にある壁部を外面側から冷却しながら紫外線照射を行うため、光源から照射された光に起因する壁部の温度上昇が防止され、壁部から伝達された熱による処理槽内の不活性ガスの温度上昇が防止される。その結果、不活性ガスの熱膨張が回避され、不活性ガスが軽く（即ち低密度に）ならず、槽上部にあるワーク出入口から不活性ガスが処理槽外に漏れにくくなる。従って、不活性ガスの消費量を低減でき、ひいては、紫外線塗料硬化設備のランニングコストを抑えることができる。また、処理槽内に不活性ガスを溜めた状態でワークの搬入及び搬出が行われるため、ワークに紫外線が照射される時点で、処理槽内には不活性ガスが充満する。よって、紫外線硬化型塗料は酸素に阻害されることなく硬化する。

上記課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、前記壁部が、設備設置面に対して垂直に設けられて互いに対面する一対の側壁を有し、槽上部にワーク出入口が形成された処理槽内に、空気よりも重い不活性ガスを溜めるとともに、この状態で前記ワーク出入口を介してワークの搬入及び搬出を行いながら、前記一対の側壁の少なくとも一方に設けられた貫通孔に対して前記側壁の内面側に突出しないように取り付けられた光源から前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射することにより、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる塗料硬化方法であって、前記光源と対面する位置にある前記側壁に設置された冷却機構付きの光反射部材に冷媒を流して前記光反射部材自身を冷却しながら、前記光源と前記光反射部材との間を通過する前記ワークに対する紫外線照射を行うことを特徴とする塗料硬化方法をその要旨とする。

従って、請求項４に記載の発明によると、光源と対面する位置にある壁部の内面側に設置された光反射部材を冷却しながら紫外線照射を行うため、光源から照射された光に起因する壁部の温度上昇が防止され、壁部から伝達された熱による処理槽内の不活性ガスの温度上昇が防止される。その結果、不活性ガスの熱膨張が回避され、不活性ガスが軽く（即ち低密度に）ならず、槽上部にあるワーク出入口から不活性ガスが処理槽外に漏れにくくなる。従って、不活性ガスの消費量を低減でき、ひいては、紫外線塗料硬化設備のランニングコストを抑えることができる。また、処理槽内に不活性ガスを溜めた状態でワークの搬入及び搬出が行われるため、ワークに紫外線が照射される時点で、処理槽内には不活性ガスが充満する。よって、紫外線硬化型塗料は酸素に阻害されることなく硬化する。

以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によると、不活性ガスの消費量を低減してランニングコストを抑えることができる紫外線塗料硬化設備及び塗料硬化方法を提供することができる。

［第１実施形態］

以下、本発明を具体化した第１実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１に示されるように、紫外線塗料硬化設備１０は、大型のワークＷを製造するための製造ラインに組み込まれ、ワークＷに紫外線を照射して、前工程においてワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料（ＵＶ塗料）を硬化させる設備である。なお、本実施形態のワークＷは、被塗面Ｗ１を表面側に有する一方で被塗面Ｗ１でない凹状曲面Ｗ２を裏面側に有する樹脂製の車両用部品（バンパー）である。

また、紫外線塗料硬化設備１０は、ワーク搬送通路１１と、同ワーク搬送通路１１の下側に位置する処理槽１２とを備えている。ワーク搬送通路１１は、ＵＶ塗料が塗布されたワークＷを搬送するようになっている。一方、処理槽１２は、複数の壁部、具体的には、処理槽１２の天井部を構成する槽上部１２ａと、処理槽１２の床部を構成する槽底部１２ｂと、４つの側壁１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈとによって略直方体状に構成されている。これら槽上部１２ａ、槽底部１２ｂ及び側壁１２ｅ〜１２ｈは、厚さ方向に対してガス不透過性を有するアルミニウム板によって形成されている。なお、アルミニウム板は紫外線の反射率が比較的高く、槽上部１２ａ、槽底部１２ｂ及び側壁１２ｅ〜１２ｈの内面は、平滑な面である。このため、槽上部１２ａ、槽底部１２ｂ及び側壁１２ｅ〜１２ｈの内面側は、光反射面として機能する。また、槽上部１２ａには、ワーク搬送通路１１から処理槽１２内にワークＷを搬入するためのワーク搬入口１２ｃ（ワーク出入口）と、処理槽１２外（ワーク搬送通路１１内）にワークＷを搬出するためのワーク搬出口１２ｄ（ワーク出入口）とがそれぞれ別の場所に開口されている。

図１，図２に示されるように、紫外線塗料硬化設備１０は、搬送手段としてのフロアコンベア１４を備えている。フロアコンベア１４は、凹状曲面Ｗ２を下方に向けた状態のワークＷをワーク支持体１９で支持しながら搬送するようになっている。また、フロアコンベア１４は、ワークＷを下降させながらワーク搬入口１２ｃを介してワークＷを処理槽１２内に搬入するとともに、ワークＷを上昇させながらワーク搬出口１２ｄを介して処理槽１２外にワークＷを搬出するようになっている。なお、フロアコンベア１４は、ワーク支持体１９が搬送されるワーク搬送経路１８を備えている。ワーク搬送経路１８は、断面コ字状をなす一対のガイドレール１７ａによって構成されている。両ガイドレール１７ａは、ワーク搬送経路１８の長手方向に平行に設けられている。

図２（ａ）に示されるように、ワーク支持体１９は、４つの車輪１７ｃが回転可能に取り付けられた台車１７を備えている。各車輪１７ｃは、一対のガイドレール１７ａによって支持されるようになっている。このため、台車１７は、例えば図示しない牽引部材（ワイヤやチェーン等）で引っ張られることにより、両ガイドレール１７ａ（ワーク搬送経路１８）に沿って移動する。なお、台車１７が自走する構成であってもよい。また、ワーク支持体１９は、台車１７に対して回動可能に設けられた支持棒１７ｂを備えている。支持棒１７ｂは、上端部にてワークＷを支持するとともに、下端部にワークＷよりも重い錘１７ｄを有している。これにより、ワーク支持体１９がワーク搬送経路１８の傾斜部分を通過する際に、支持棒１７ｂは、錘１７ｄによって台車１７に対して回動する。このため、支持棒１７ｂはガイドレール１７ａの設置面に対してほぼ直立状態に維持され、支持棒１７ｂに支持されるワークＷの向きはほぼ同じ状態に維持される。

図１，図２に示されるように、前記処理槽１２において互いに対面する前記側壁１２ｇ，１２ｈには、ＵＶランプ６１ａ，６１ｂ（光源）がそれぞれ１つずつ設置されている。具体的に言うと、ＵＶランプ６１ａは、側壁１２ｇに設けられた貫通孔１３に取り付けられ、側壁１２ｇの外面側に突出している。同様に、ＵＶランプ６１ｂは、側壁１２ｈに設けられた貫通孔１３に取り付けられ、側壁１２ｈの外面側に突出している。各ＵＶランプ６１ａ，６１ｂは、処理槽１２内においてフロアコンベア１４の最下点がある箇所に対応して設けられている。これらＵＶランプ６１ａ，６１ｂは、処理槽１２の高さ方向と平行（即ち縦置き）に設置されており、処理槽１２内を通過するワークＷに紫外線を照射するようになっている。なお、各ＵＶランプ６１ａ，６１ｂは、縦置きに設置されていたが、横置きに設置されていてもよい。本実施形態のように縦置きに設置すれば、ＵＶ塗料をムラなく硬化させることができる。

ＵＶランプ６１ａ，６１ｂとしては、図２に示すように、発光部６２と、凹状の反射面を有するアルミ板６３（反射板）とを備える集光形のランプが用いられる。ＵＶランプ６１ａ，６１ｂと処理槽１２とを区画する位置には、区画体としての熱線カットフィルタ６４が設けられている。詳述すると、熱線カットフィルタ６４は、貫通孔１３を塞ぐように取り付けられている。熱線カットフィルタ６４は、ＵＶランプ６１ａ，６１ｂから照射される光線（可視光線、紫外線、赤外線）のうち、紫外線を処理槽１２内に透過させるとともに、赤外線の処理槽１２内への透過を抑えるようになっている。よって、ＵＶランプ６１ａ，６１ｂは、炭酸ガス（二酸化炭素）が充満している処理槽１２に近付けて配置される。

図１，図２に示されるように、処理槽１２において互いに対面する前記側壁１２ｇ，１２ｈには、冷却装置４１ａ，４１ｂ（冷却手段）がそれぞれ１つずつ設置されている。具体的に言うと、冷却装置４１ａは、ＵＶランプ６１ｂと対面する位置にある側壁１２ｇに設置されており、側壁１２ｇを冷却するようになっている。また、冷却装置４１ｂは、ＵＶランプ６１ａと対面する位置にある側壁１２ｈに設置されており、側壁１２ｈを冷却するようになっている。即ち、冷却装置４１ａ，４１ｂ及びＵＶランプ６１ａ，６１ｂは、前記ワークＷの搬送方向に沿って千鳥状に配置されている（図２（ｂ）参照）。各冷却装置４１ａ，４１ｂは、処理槽１２内においてフロアコンベア１４の最下点がある箇所に対応して設けられている。

図２（ａ）に示されるように、冷却装置４１ａ，４１ｂは、処理槽１２の外部に配置されており、箱状の冷却装置本体４０と、複数枚の冷却フィン４２と、ファン４３とを備えている。ファン４３は、冷却装置本体４０の下側に配置されており、外部の空気を冷風として冷却装置本体４０内に供給するようになっている。各冷却フィン４２は、冷却装置本体４０内に位置する側壁１２ｅの外面において上下方向に沿って等間隔に配置されており、それぞれ水平に延びている。各冷却フィン４２は、ファン４３から送られてきた冷風によって冷却されるようになっている。これにより、側壁１２ｇ，１２ｈの外面が冷却装置４１ａ，４１ｂに冷却されて側壁１２ｇ，１２ｈの一部が冷却され、これに伴って処理槽１２内の炭酸ガスも冷却される。また、冷却装置本体４０を通過した冷風は、排気口４４を介して外部に排出されるようになっている。なお、本実施形態のファン４３は、冷却装置本体４０の下側に配置されており、下側から上側に向けて冷風を流すが、冷却装置本体４０の上側に配置し、上側から下側に向けて冷風を流すようにしてもよい。また、冷却装置本体４０の大きさ、形状などを、ファン４３の位置に応じて任意に変更してもよい。

図１に示されるように、紫外線塗料硬化設備１０は、空気よりも重い炭酸ガス（不活性ガス）を液化した状態で貯留するタンク３２を備えている。また、紫外線塗料硬化設備１０は、タンク３２と処理槽１２内との間を連通しうる炭酸ガス供給経路を構成する炭酸ガス供給管３７を備えている。炭酸ガス供給管３７上には、加熱装置３４及び減圧器３８が設置されている。加熱装置３４は、タンク３２から送り出された炭酸ガスの温度を氷点下から例えば０℃以上１０℃以下に加熱するようになっている。これにより、炭酸ガス供給管３７上において処理槽１２側にある減圧器３８などの凍結を防止できるとともに、供給した炭酸ガスによる処理槽１２内の温度上昇を防止できる。なお、本実施形態の加熱装置３４は、熱交換器を加熱源とする装置である。また、減圧器３８は、加熱装置３４の下流側に配置されており、加熱装置３４に加熱された炭酸ガスの圧力を低下させて処理槽１２側に送るようになっている。

図１に示されるように、炭酸ガス供給管３７上には、炭酸ガス供給ポンプ３３、温度センサ３９、炭酸ガス供給バルブ３５及び炭酸ガス供給口３６を備えている。炭酸ガス供給ポンプ３３は、加熱装置３４の下流側に配置されており、加熱装置３４によって加熱された炭酸ガスを、１０ｍｍ／ｓｅｃ以下（本実施形態では２ｍｍ／sｅｃ以下の速度）でパンチングメタル５１（整流手段）を通過させるようになっている。このようにすれば、炭酸ガスの速度が抑えられるため、炭酸ガスがワーク搬入口１２ｃ及びワーク搬出口１２ｄから処理槽１２外に漏れにくくなる。温度センサ３９は、炭酸ガス供給ポンプ３３の下流側に配置されており、加熱装置３４に加熱された炭酸ガスの温度を測定して、ＣＰＵ２１に第１温度測定信号を出力するようになっている。炭酸ガス供給バルブ３５は、温度センサ３９の下流側に配置されており、炭酸ガス供給管３７を開状態または閉状態に切り替えるようになっている。炭酸ガス供給バルブ３５は、開状態に切り替えられた際に、処理槽１２内に炭酸ガスを供給可能とするようになっている。なお、本実施形態の炭酸ガス供給バルブ３５は、図示しないソレノイドにより作動する電磁弁である。また、炭酸ガス供給口３６は、処理槽１２の前記槽底部１２ｂの複数箇所に設置されており（図２（ａ）参照）、炭酸ガスを処理槽１２内に供給するようになっている。これにより、炭酸ガスが処理槽１２内に溜まるようになる。なお、本実施形態の炭酸ガス供給口３６は、上方に開口するノズルである。

図１，図２（ａ）に示されるように、処理槽１２内の槽底部１２ｂの上方であって、紫外線が照射される照射ゾーンの下方には、パンチングメタル５１が槽底部１２ｂと平行に配置されている。パンチングメタル５１は、板状部材に複数の貫通孔を規則的に配置することで構成されている。パンチングメタル５１は、炭酸ガスが各貫通孔を通過する際にその流れを整えて、槽底部１２ｂ全体から鉛直方向上側に向けて流れる微小風速の上昇流を生じさせるようになっている。なお、整流手段としてパンチングメタル５１を用いる代わりに、フィルタなどを用いてもよい。この場合におけるフィルタとしては、例えば、繊維をまとめて積層することでマット状に構成されたもの等が好適である。

図１に示されるように、処理槽１２内の照射ゾーンには、酸素濃度計２４及び温度計２５が設置されている。酸素濃度計２４は、処理槽１２内の酸素濃度を測定して、前記ＣＰＵ２１に酸素濃度測定信号を出力するようになっている。また、温度計２５は、処理槽１２内の温度を測定して、ＣＰＵ２１に第２温度測定信号を出力するようになっている。なお、酸素濃度計２４は、処理槽１２内の槽上部１２ａの近傍に位置しており、フロアコンベア１４の最下点に搬送されてきたワークＷの上端よりも上方に位置している。従って、酸素濃度計２４によってワークＷ付近の酸素濃度を正確に測定できる。同様に、温度計２５も、上記槽上部１２ａの近傍に位置しており、最下点に搬送されてきたワークＷの上端よりも上方に位置している。従って、温度計２５によってワークＷ付近の温度を正確に測定できる。

次に、紫外線塗料硬化設備１０の電気的構成について説明する。

図１に示されるように、紫外線塗料硬化設備１０は、設備全体を統括的に制御するための制御装置１５を備えている。制御装置１５は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、入出力回路等により構成されている。ＣＰＵ２１は、ＵＶランプ６１ａ，６１ｂ、フロアコンベア１４、冷却装置４１ａ，４１ｂのファン４３、加熱装置３４、減圧器３８、炭酸ガス供給ポンプ３３及び炭酸ガス供給バルブ３５に電気的に接続されており、各種の駆動信号によってそれらを制御する。

また、ＣＰＵ２１には、前記温度センサ３９から出力された第１温度測定信号が入力されるようになっている。そして、ＣＰＵ２１は、第１温度測定信号が示す温度が０℃未満であるか否かを判定するとともに、第１温度測定信号が示す温度が１０℃よりも高いか否かを判定するようになっている。第１温度測定信号が示す温度が０℃未満である場合、ＣＰＵ２１は、加熱装置３４による炭酸ガスの加熱を開始する制御を行うようになっている。また、第１温度測定信号が示す温度が１０℃よりも高くなると、ＣＰＵ２１は、加熱装置３４による炭酸ガスの加熱を終了する制御を行うようになっている。このような制御によれば、処理槽１２内に供給する炭酸ガスの温度を一定に保つことができる。また、炭酸ガスを無駄に加熱しなくても済むため、加熱に要するエネルギを節約できる。

また、ＣＰＵ２１には、前記酸素濃度計２４から出力された酸素濃度測定信号が入力されるようになっている。そして、ＣＰＵ２１は、酸素濃度測定信号が示す酸素濃度が閾値以上（例えば３％以上）であるか否かを判定するようになっている。酸素濃度測定信号が示す酸素濃度が閾値以上である場合、ＣＰＵ２１は、炭酸ガス供給バルブ３５を開状態に切り替える制御を行うようになっている。一方、酸素濃度測定信号が示す酸素濃度が閾値未満である場合、ＣＰＵ２１は、炭酸ガス供給バルブ３５を閉状態に切り替える制御を行うようになっている。このような制御によれば、処理槽１２内の酸素濃度を一定に保つことができるため、塗装品質が安定する。また、炭酸ガスの無駄な供給が減るため、炭酸ガスの消費量をよりいっそう低減できる。

さらに、ＣＰＵ２１には、前記温度計２５から出力された第２温度測定信号が入力されるようになっている。そして、ＣＰＵ２１は、第２温度測定信号が示す温度が例えば２０℃未満であるか否かを判定するとともに、第２温度測定信号が示す温度が４０℃よりも高いか否かを判定するようになっている。第２温度測定信号が示す温度が４０℃よりも高い場合、ＣＰＵ２１は、ファン４３の回転数を上げて送風量を増す制御を行うなどして冷却装置４１ａ，４１ｂによる炭酸ガスの冷却を開始する制御を行うようになっている。また、第２温度測定信号が示す温度が２０℃未満になると、ＣＰＵ２１は、ファン４３の回転数を下げて送風量を減らす制御を行うなどして冷却装置４１ａ，４１ｂによる炭酸ガスの冷却を停止する制御を行うようになっている。このような制御によれば、処理槽１２内の温度を一定に保つことができるため、ＵＶ塗料の硬化時間が一定になり、塗装品質が安定する。また、炭酸ガスを無駄に冷却しなくても済むため、冷却に要するエネルギを節約できる。なお、ここでは温度閾値を２０℃としたが、この値を２０±１℃で設定してもよい。

次に、紫外線塗料硬化設備１０を用いた塗料硬化方法を説明する。

まず、ＣＰＵ２１は、加熱装置３４、減圧器３８、炭酸ガス供給ポンプ３３及び炭酸ガス供給バルブ３５に駆動信号を出力する。これにより、炭酸ガス供給バルブ３５が開状態に切り替わり、加熱装置３４にて加熱され、減圧器３８にて減圧された炭酸ガスが、炭酸ガス供給ポンプ３３によって炭酸ガス供給管３７を通過し、処理槽１２内に充填される。

この状態で、ＣＰＵ２１は、フロアコンベア１４に駆動信号を出力し、ワーク搬入口１２ｃを介して処理槽１２内にワーク支持体１９（ワークＷ）を搬入させるとともに、ワーク搬出口１２ｄを介して処理槽１２外にワーク支持体１９（ワークＷ）を搬出させる。なお、ＵＶランプ６１ａ，６１ｂは、紫外線の出力が安定するまでに時間がかかるため、常時点灯している。このため、処理槽１２内を通過するワークＷには紫外線が照射される。このとき、紫外線は、槽上部１２ａ、槽上部１２ａ及び側壁１２ｅ〜１２ｈの内面で反射しながらワークＷの全面に満遍なく当たる。その結果、ワークＷのワーク表面に塗布されたＵＶ塗料が効率良く硬化する。

ところで、処理槽１２内に充填された炭酸ガスは、処理槽１２内に溜まるものの、ＵＶランプ６１ａ，６１ｂから照射された光が側壁１２ｇ，１２ｈにあたって側壁１２ｇ，１２ｈの温度が上昇すると、側壁１２ｇ，１２ｈの熱によって温められてしまう。その結果、炭酸ガスの比重が小さくなって上方に流れ、ワーク搬入口１２ｃ及びワーク搬出口１２ｄから処理槽１２外に漏れ出してしまう。このため、ＣＰＵ２１は、温度計２５から出力された第２温度測定信号が示す温度が４０℃よりも高いか否かを常時判定している。第２温度測定信号が示す温度が４０℃よりも高くなると、ＣＰＵ２１は、冷却装置４１ａ，４１ｂのファン４３に駆動信号を出力し、側壁１２ｇ，１２ｈを外面から冷却する制御を行う。このとき、側壁１２ｇ，１２ｈが外面側から冷却されながら、ワークＷに対する紫外線照射が行われる。その結果、処理槽１２内の炭酸ガスも冷却されるため、炭酸ガスの比重が大きくなって空気との比重差が大きくなり、炭酸ガスが重くなる。本実施形態では、４０℃で１．３５程度となる炭酸ガスの比重が２０℃に冷却された際に１．４３程度に上昇し、空気の比重（約１）との差が大きくなる。その後、第２温度測定信号が示す温度が例えば２０℃未満になった場合、ＣＰＵ２１は、冷却装置４１ａ，４１ｂのファン４３に対する駆動信号の出力を停止する。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）通常、ＵＶランプ６１ａ，６１ｂと対面する位置にある側壁１２ｇ，１２ｈは、ＵＶランプ６１ａ，６１ｂから照射された光が直接当たるために温度上昇が顕著である。そこで、本実施形態の紫外線塗料硬化設備１０では、側壁１２ｇ，１２ｈが冷却装置４１ａ，４１ｂで冷却されることにより、側壁１２ｇ，１２ｈの温度上昇を防止できる。従って、側壁１２ｇ，１２ｈから伝達された熱による処理槽１２内の炭酸ガスの温度上昇を防止できるため、炭酸ガスの熱膨張が回避され、炭酸ガスが軽く（即ち低密度に）なりにくい。その結果、炭酸ガスがワーク搬入口１２ｃ及びワーク搬出口１２ｄから処理槽１２外に漏れにくくなるため、炭酸ガスの消費量を低減できる。例えば、冷却装置４１ａ，４１ｂで側壁１２ｇ，１２ｈを冷却して処理槽１２内の温度（雰囲気温度）を４０℃から２０℃へ冷却した場合、炭酸ガスの流出量を約５０％の低減できる。従って、紫外線塗料硬化設備１０のランニングコストを抑えることができる。さらに、側壁１２ｇ，１２ｈは冷却装置４１ａ，４１ｂによってその外面側から冷却されるため、側壁１２ｇ，１２ｈの内面側に冷却装置４１ａ，４１ｂを設置する必要がなく、ＵＶランプ６１ａ，６１ｂからの光が遮られない。また、冷却装置４１ａ，４１ｂの設置によって処理槽１２内のスペースが小さくならないため、ワークＷと冷却装置４１ａ，４１ｂとが接触するなどの問題を解消できる。

（２）本実施形態の処理槽１２は、紫外線の反射率が比較的高いアルミニウム板によって構成されているため、紫外線は、槽上部１２ａ、槽上部１２ａ及び側壁１２ｅ〜１２ｈの内面などで反射しながらワークＷの全面に満遍なく当たる。ゆえに、ＵＶランプ６１ａ，６１ｂの数を減らしたり光量を小さくしても、ＵＶ塗料を効率良く硬化させることができる。また、処理槽１２は、厚さ方向に対してガス不透過性を有するアルミニウム板によって構成されているため、炭酸ガスが槽上部１２ａ、槽底部１２ｂ及び側壁１２ｅ〜１２ｈを透過して処理槽１２外に漏れることがない。さらに、ワーク搬入口１２ｃ及びワーク搬出口１２ｄが槽底部１２ｂに形成されているため、ワーク搬入口１２ｃ及びワーク搬出口１２ｄからの炭酸ガスの漏れを最小限に抑えることができる。従って、ある程度大きくワーク搬入口１２ｃ及びワーク搬出口１２ｄを形成することも可能となり、三次元的な形状を有する大型のワークＷに対する処理も可能となる。

（３）本実施形態では、ワーク搬入口１２ｃ及びワーク搬出口１２ｄから遠い槽底部１２ｂから炭酸ガスを供給しているため、炭酸ガスが空気中に拡散しにくくなる。しかも、パンチングメタル５１が上昇流を生じさせるため、槽底部１２ｂ側に流れやすい炭酸ガスを槽上部１２ａまで到達させることができる。よって、処理槽１２内を炭酸ガスで確実に充満させることができる。さらに、処理槽１２外の空気がワーク搬入口１２ｃ及びワーク搬出口１２ｄを介して侵入することを、上昇流の風圧によって防止できる。

（４）本実施形態の塗料硬化方法では、ワークＷの搬入を行ってから処理槽１２内に炭酸ガスを溜めるのではなく、炭酸ガスを溜めておいてからワークＷの搬入を行っている。よって、紫外線の照射に際し、ワークＷを搬入した状態でフロアコンベア１４を止めて、炭酸ガスが溜まるのを待たなくても済む。従って、ＵＶ塗料の硬化作業を効率良く行うことができる。
［第２実施形態］

次に、第２実施形態の紫外線塗料硬化設備１０について説明する。なお、第１実施形態と共通している構成については、同一の部材番号を付す代わりに、その詳細な説明を省略する。

図３に示されるように、本実施形態の紫外線塗料硬化設備１０は、ＵＶランプ６１ａ（またはＵＶランプ６１ｂ）と対面する位置にある側壁１２ｈ（または側壁１２ｇ）の内面側に冷却機構付きの光反射部材７１を設置した点が第１実施形態と異なる。即ち、光反射部材７１は、処理槽１２とは別体になっている。なお、光反射部材７１は、平板状であって、側壁１２ｈ（または側壁１２ｇ）に接触して配置されるため、搬送されるワークＷとの接触が防止される。

光反射部材７１は、前記第１実施形態の冷却装置４１ａ，４１ｂとほぼ同様の構成を有しており、内部に冷媒流路７０を有している。冷媒流路７０上には、光反射部材本体７２、複数の冷却フィン７３及びファン４３が設けられている。光反射部材本体７２は、紫外線の反射率が比較的高いアルミニウム板によって構成されており、外表面が光反射面となっている。なお、光反射部材本体７２は、各冷却フィン７３がファン４３から送られてきた冷風（冷媒）によって自身が冷却される。これに伴い、処理槽１２内の炭酸ガスも冷却される。

従って、本実施形態によれば、側壁１２ｈ（または側壁１２ｇ）の内面側に光反射部材７１を設置するとともに、光反射部材７１を冷却することで、側壁１２ｈ（または側壁１２ｇ）の温度上昇が防止される。これにより、側壁１２ｈ（または側壁１２ｇ）から伝達された熱による処理槽１２内の炭酸ガスの温度上昇を防止できるため、炭酸ガスの熱膨張が回避され、炭酸ガスが軽く（即ち低密度に）なりにくい。その結果、炭酸ガスがワーク搬入口１２ｃ及びワーク搬出口１２ｄから処理槽１２外に漏れにくくなるため、炭酸ガスの消費量を低減でき、ひいては、紫外線塗料硬化設備１０のランニングコストを抑えることができる。

なお、本発明の各実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態の冷却装置４１ａ，４１ｂは、処理槽１２において互いに対面する側壁１２ｇ，１２ｈにそれぞれ設置されていた。しかし、冷却装置４１ａ，４１ｂは、処理槽１２を下方から囲むようにして配置されていてもよい。具体的には、図４に示されるように、冷却装置４１が、側壁１２ｇ，１２ｈ及び槽底部１２ｂを覆うように配置されていてもよい。

・図５に示されるように、ＵＶランプ６１ａ，６１ｂを、側壁１２ｇ，１２ｈにおいて互いに対面するように配置してもよい。そして、ＵＶランプ６１ａ，６１ｂを囲むようにして冷却装置４１ａ，４１ｂを配置してもよい。

・上記実施形態では、冷却装置４１ａ，４１ｂを用いて側壁１２ｇ，１２ｈを冷却することにより、処理槽１２内の炭酸ガスを冷却するようになっていたが、冷却装置４１ａ，４１ｂによって冷却した炭酸ガスを処理槽１２内に供給するようにしてもよい。

・上記実施形態の冷媒は、ファン４３から送り出される冷風であったが、冷却水などを冷媒としてもよい。

・上記実施形態の槽上部１２ａ、槽底部１２ｂ及び側壁１２ｅ〜１２ｈは、紫外線の反射率が比較的高いアルミニウム板によって形成することで、内面側が光反射面として機能しうるようになっていた。しかし、内面を研磨して鏡面としたり、内面に対して蒸着を行うことにより、槽上部１２ａ、槽底部１２ｂ及び側壁１２ｅ〜１２ｈの内面を光反射面として機能させてもよい。

・上記実施形態では、ＵＶランプ６１ａ，６１ｂ、フロアコンベア１４、冷却装置４１ａ，４１ｂのファン４３、加熱装置３４、減圧器３８、炭酸ガス供給ポンプ３３及び炭酸ガス供給バルブ３５の制御を１つのＣＰＵ２１で制御するようにしたが、各制御を別々のＣＰＵで行うように構成してもよい。

・上記実施形態では、紫外線塗料硬化設備１０によって塗装されるワークＷとしてバンパーを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、空力付加物（スポイラーなど）などの他の車両用部品をワークＷとしてもよい。また、ワークＷは、必ずしも車両用部品でなくてもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）請求項１において、冷却手段は、前記ワークの搬送方向に沿って千鳥状に配置されていることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

（２）請求項１において、前記冷却手段は、前記処理槽を下方から囲むようにして配置されていることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

（３）請求項１において、前記光源は、前記処理槽において互いに対向するように配置されていることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

（４）技術的思想（３）において、前記冷却手段は、前記光源を囲むようにして配置されていることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

（５）請求項１または２において、前記光源は、前記光源と前記処理槽とを区画する位置に熱線カットフィルタを備えることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

（６）請求項１または２において、前記光源は、前記処理槽内において前記搬送手段の最下点がある箇所に対応して設けられていることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

（７）請求項１または２において、前記ワーク出入口は、前記処理槽内に前記ワークを搬入するためのワーク搬入口と、前記処理槽外に前記ワークを搬出するためのワーク搬出口とからなることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

（８）請求項１または２において、前記不活性ガスは炭酸ガスであることを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

（９）請求項１または２において、前記不活性ガスを１０ｍｍ／ｓｅｃ以下の速度（好ましくは２ｍｍ／ｓｅｃ以下の速度）で整流手段を通過させるようにして供給することを特徴とする紫外線塗料硬化設備。

第１実施形態における紫外線塗料硬化設備の概略構成を示す断面図。 （ａ）は紫外線塗料硬化設備の概略構成を示す側断面図、（ｂ）は処理槽の概略構成を示す平面図。 第２実施形態における紫外線塗料硬化設備の概略構成を示す側断面図。 他の実施形態における紫外線塗料硬化設備の概略構成を示す側断面図。 他の実施形態における紫外線塗料硬化設備の概略構成を示す側断面図。

符号の説明

１０…紫外線塗料硬化設備
１２…処理槽
１２ａ…壁部としての槽上部
１２ｂ…壁部としての槽底部
１２ｃ…ワーク出入口としてのワーク搬入口
１２ｄ…ワーク出入口としてのワーク搬出口
１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ…壁部としての側壁
１４…搬送手段としてのフロアコンベア
４１ａ，４１ｂ…冷却手段としての冷却装置
６１ａ，６１ｂ…光源としてのＵＶランプ
７０…冷媒流路
７１…冷却機構付きの光反射部材
Ｗ…ワーク

Claims (4)

1. ワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備であって、
   内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、前記壁部が、設備設置面に対して垂直に設けられて互いに対面する一対の側壁を有し、槽上部にワーク出入口が形成され、空気よりも重い不活性ガスが内部に溜まるように構成された処理槽と、
   前記ワークを下降させながら前記ワーク出入口を介して前記ワークを前記処理槽内に搬入するとともに、前記ワークを上昇させながら前記ワーク出入口を介して前記処理槽外に前記ワークを搬出する搬出手段と、
   前記一対の側壁の少なくとも一方に設けられた貫通孔に対して、前記側壁の内面側に突出しないように取り付けられ、前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射する光源と、
   前記光源と対面する位置にある前記側壁をその外面側から冷却する冷却手段と
   を備え、
   前記光源及び前記冷却手段は、前記搬送手段を挟んで配置されている
   ことを特徴とする紫外線塗料硬化設備。
2. ワークに紫外線を照射して、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線塗料硬化設備であって、
   内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、前記壁部が、設備設置面に対して垂直に設けられて互いに対面する一対の側壁を有し、槽上部にワーク出入口が形成され、空気よりも重い不活性ガスが内部に溜まるように構成された処理槽と、
   前記ワークを下降させながら前記ワーク出入口を介して前記ワークを前記処理槽内に搬入するとともに、前記ワークを上昇させながら前記ワーク出入口を介して前記処理槽外に前記ワークを搬出する搬送手段と、
   前記一対の側壁の少なくとも一方に設けられた貫通孔に対して、前記側壁の内面側に突出しないように取り付けられ、前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射する光源と、
   外表面に光反射面を有しかつ内部に冷媒流路を有し、前記光源と対面する位置にある前記側壁に設置された冷却機構付きの光反射部材と
   を備え、
   前記光源及び前記光反射部材は、前記搬送手段を挟んで配置されている
   ことを特徴とする紫外線塗料硬化設備。
3. 内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、前記壁部が、設備設置面に対して垂直に設けられて互いに対面する一対の側壁を有し、槽上部にワーク出入口が形成された処理槽内に、空気よりも重い不活性ガスを溜めるとともに、この状態で前記ワーク出入口を介してワークの搬入及び搬出を行いながら、前記一対の側壁の少なくとも一方に設けられた貫通孔に対して前記側壁の内面側に突出しないように取り付けられた光源から前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射することにより、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる塗料硬化方法であって、
   前記光源と対面する位置にある前記側壁に設置された冷却手段を用いて、前記光源と対面する位置にある前記側壁をその外面側から冷却しながら、前記光源と前記冷却手段との間を通過する前記ワークに対する紫外線照射を行うことを特徴とする塗料硬化方法。
4. 内面側が光反射面として機能しうる壁部により構成され、前記壁部が、設備設置面に対して垂直に設けられて互いに対面する一対の側壁を有し、槽上部にワーク出入口が形成された処理槽内に、空気よりも重い不活性ガスを溜めるとともに、この状態で前記ワーク出入口を介してワークの搬入及び搬出を行いながら、前記一対の側壁の少なくとも一方に設けられた貫通孔に対して前記側壁の内面側に突出しないように取り付けられた光源から前記処理槽内を通過する前記ワークに紫外線を照射することにより、そのワーク表面に塗布された紫外線硬化型塗料を硬化させる塗料硬化方法であって、
   前記光源と対面する位置にある前記側壁に設置された冷却機構付きの光反射部材に冷媒を流して前記光反射部材自身を冷却しながら、前記光源と前記光反射部材との間を通過する前記ワークに対する紫外線照射を行うことを特徴とする塗料硬化方法。

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