JP5248140B2 - 混合塗料の供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、混合塗料の供給装置に関するものである。

特許文献１には、主剤と硬化剤とを混合して得られる塗料を供給する装置が開示されている。この装置は、主剤供給路と硬化剤供給路を共用供給路の上流端に接続するとともに、共用供給路の下流端にスタティックミキサを接続した構造になり、共用供給路に主剤と硬化剤とが交互に投入されるようになっている。交互投入された主剤硬化剤は、共用供給路を通過する過程で共用供給路の内壁に近い領域と内壁から遠い領域との間における流速の相違によりブロック状から層膜状に変化し、その後、スタティックミキサを通過する過程で撹拌されて混合され、塗料となる。
特開２００７−１４４２８６公報

共用供給路内の主剤と硬化剤は、十分に混合されていないので、比較的分離し易い。そのため、塗料の供給が中断されると、共用供給路内では、流れの止まった主剤と硬化剤がその比重の相違により上下に分離し、主剤の大きなブロックと硬化剤の大きなブロックとに二分されることが懸念される。
このようになると、塗料の供給が再開されたときに、スタティックミキサには主剤と硬化剤のうちいずれか一方の液剤だけが大量に流入し、その後、他方の液剤が大量に流入することになるため、スタティックミキサ内での撹拌が十分に進まず、スタティックミキサから吐出された塗料は、主剤の多い部分と硬化剤の多い部分とが偏在したものになってしまう。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、塗料の供給が中断された後においても、混合斑のない塗料を供給できるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、主剤を圧送するための専用の主剤用供給路と、主剤とは比重が異なる硬化剤を圧送するための専用の硬化剤用供給路と、内径が全長に亘って一定であって、上流端に前記主剤用供給路の下流端と前記硬化剤用供給路の下流端とが接続された共用供給路と、前記共用供給路の下流端に接続されたスタティックミキサとを備え、前記共用供給路の上流端に交互投入された主剤と硬化剤が、その界面を先細りの筍状に変形させながら同心円状の多数層に積層するように前記共用供給路内で分配された後、前記スタティックミキサを通過する過程で混合されることによって混合塗料が得られ、その混合塗料を塗装ガンに供給するようになっている混合塗料の供給装置であって、前記共用供給路は、複数の低所流路と前記複数の低所流路よりも高い位置に配された複数の高所流路とが交互に並んだ形態となっていて、前記塗装ガンへの混合塗料の供給が中断されると、主剤と硬化剤のうち比重の大きい側の液剤が前記低所流路内に沈み、比重の小さい側の液剤が前記高所流路内で浮いた状態となるところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記共用供給路が、コイル状流路を備えており、前記コイル状流路におけるコイル一巻き分の流路の容積が、主剤と硬化剤の１サイクルの投入量と同じ量に設定されているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
混合塗料の供給が中断され、主剤と硬化剤が交互投入された共用供給路内において主剤と硬化剤の流動が停止すると、主剤と硬化剤がその比重の相違により上下に分離し、主剤と硬化剤のうち比重の大きい側の液剤が低所流路内に沈み、比重の小さい側の液剤が高所流路内に浮いた状態となる。ここで、低所流路と高所流路は、夫々、複数ずつ交互に配置された形態となっているので、共用供給路内においては、その上流端から下流端に亘って主剤と硬化剤とが交互に並んだ状態となる。したがって、混合塗料の供給が再開されたときには、大量の主剤だけ又は大量の硬化剤だけがスタティックミキサ内に流入する、という虞がなく、スタティックミキサ内における主剤と硬化剤の撹拌と混合が良好に行われる。

＜請求項２の発明＞
共用供給路がコイル状流路を備えているので、コイル状流路のコイル軸が水平又は水平に近い向きになっている限り、共用供給路がどのような姿勢に変動しても、複数の低所流路と複数の高所流路が交互に配置された形態が保たれる。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１及び図２を参照して説明する。本実施形態の混合塗料の供給装置は、図１に示すように、主剤用供給路１０と硬化剤用供給路１１と共用供給路１２とスタティックミキサ１３とを備えて構成されており、共用供給路１２の上流端に交互投入された主剤と硬化剤が共用供給路１２とスタティックミキサ１３とを順に通過する過程で混合されることにより混合塗料（例えば、水性二液ウレタン塗料）が得られて、この混合塗料が塗装ガン１４に供給されるようになっている
主剤用供給路１０の上流端には、主剤を圧送するための周知構造の主剤用圧送装置１５が接続され、主剤用供給路１０の途中には流量計１６が設けられている。硬化剤用供給路１１の上流端には、硬化剤を圧送するための周知構造の硬化剤用圧送装置１７が接続され、硬化剤用供給路１１の途中には流量計１８が設けられている。

共用供給路１２の上流端には、合流器１９が接続されている。合流器１９は、主剤用流入口（図示せず）と硬化剤用流入口（図示せず）と流出口（図示せず）とを備えている。主剤用流入口には、主剤用供給路１０の下流端が接続されているとともに、主剤用供給路１０側への逆流を規制するための逆止弁２０が設けられている。硬化剤用流入口には、硬化剤用供給路１１の下流端が接続されているともに、硬化剤用供給路１１側への逆流を規制するための逆止弁２１が設けられている。流出口には共用供給路１２の上流端が接続されている。この合流器１９には、主剤用供給路１０と硬化剤用供給路１１を通して所定量の主剤と硬化剤が交互に投入され、投入された主剤と硬化剤が共用供給路１２内に送り込まれるようになっている。

共用供給路１２は、図２に示すように、内径が全長に亘って一定であって横断面形状が円形をなすパイプ２２からなる。パイプ２２は、例えば金属製等のように形状が容易に変化しない材料からなり、その両端部を除いた大部分の領域がコイル状に曲げ加工（即ち、円形に螺旋巻き）されることでコイル状流路２３を構成している。

コイル状流路２３のコイル軸は直線状に保たれ、コイル状流路２３のコイル径は、コイル状流路２３の上流端から下流端に至るまで一定に保たれている。また、コイル状流路２３においては、コイル状流路２３を構成しているパイプ２２がコイル軸方向において互いに離間するように螺旋ピッチが設定されており、この螺旋ピッチは、コイル状流路２３の上流端から下流端に至るまで一定である。このコイル状流路２３におけるコイル一巻き分の流路の容積は、主剤と硬化剤の１サイクルの投入量（即ち、共用供給路１２に対する主剤の一回当たりの投入量と共用供給路１２に対する硬化剤の一回当たりの投入量とを併せた体積）と同じに設定されている。

共用供給路１２を構成しているパイプ２２の直線状をなす短い両端部のうち一方の端部は、コイル状流路２３の上流端に対してコイル軸と略平行な流入路２４として接続された形態となっており、この流入路２４の上流端が合流器１９の流出口に接続されている。パイプ２２の他方の端部は、コイル状流路２３の下流端に対してコイル軸と略平行な流出路２５として接続された形態となっており、この流出路２５の下流端がスタティックミキサ１３の上流端に接続されている。

かかる共用供給路１２は、そのコイル状流路２３のコイル軸を水平に向けた姿勢に保たれるように固定して設置されている。このようにコイル軸を水平に向けて設置された状態では、図２に示すように、コイル状流路２３の上流端とここに連なる流入路２４が最も高い位置に配置され、コイル状流路２３の下流端とここに連なる流出路２５が最も低い位置に配置されている。

また、コイル状流路２３は、コイル軸と平行な水平な仮想境界面Ｓを境としてそれよりも下方の円弧形をなす複数の低所流路２６と、仮想境界面よりも上方の円弧形をなす複数の高所流路２７とによって構成される。この複数の低所流路２６と複数の高所流路２７は、コイル軸の軸線方向において交互に並ぶように位置しており、１つの低所流路２６と１つの高所流路２７によってコイル一巻き分の流路が構成される。上述したようにコイル一巻き分の流路の容積は主剤と硬化剤の１サイクルの投入量と同じに設定されており、また、１つの低所流路２６の容積は１サイクルの主剤の投入量と同じであり、１つの高所流路２７の容積は硬化剤の１サイクルの投入量と同じである。

共用供給路１２の下流端にはスタティックミキサ１３の上流端が接続されている。スタティックミキサ１３は、円形断面の管状部材（図示せず）の内部に、板片を１８０°反転するように螺旋状に捻った形態であって捻れ方向が逆向きとなった２種類のエレメント（図示せず）を、流れ方向（スタティックミキサ１３の長さ方向）に沿って並べた周知構造のものであって、捻れ方向が逆向きとなるエレメントが交互に配置され、隣り合うエレメントの端縁同士が互いに直角の向きとなるように連なっている。そして、このスタティックミキサ１３の下流端には、塗料供給路２８の上流端が接続され、塗料供給路２８の下流端には塗装ガン１４が接続されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。塗装ガン１４に混合塗料を供給する際には、主剤用供給路１０と硬化剤用供給路１１を通して主剤と硬化剤を所定量ずつ合流器１９（共用供給路１２の上流端）に交互に投入する。交互投入された主剤と硬化剤は、共用供給路１２の螺旋状の経路（コイル状流路２３）に沿って何度も上下に変位しながらスタティックミキサ１３に向かって流れていく。

共用供給路１２内においては、共用供給路１２を構成するパイプ２２の内壁から遠ざかるほど流速が速くなることから、主剤と硬化剤の界面が次第に先細りのキャップ状（筍状）に変形し、スタティックミキサ１３に近づくのに伴って先細りの度合いが強くなる。したがって、共用供給路１２内をパイプ２２と直角に輪切り状にした仮想断面上において同心円状に交互に形成される主剤の層と硬化剤の層の積層数は、スタティックミキサ１３に近づくほど増えていく。そして、スタティックミキサ１３に接近するほど、共用供給路１２内の径方向における主剤と硬化剤の分配度が高まっていき、スタティックミキサ１３に流入する時点で主剤と硬化剤が十分に分配された状態となる。

上記のように多数層に積層するように十分に分配された状態でスタティックミキサ１３内に流入した主剤と硬化剤は、１つのエレメントを通過する過程で、半円形断面をなす２つの空間に分割されて螺旋状に捻られた後、次のエレメントに移行するときに位相が９０°ずれた２つの半円形断面の空間に分割され、その２つの半円形の空間内で逆向きに捻られる、という分割動作と捻れ動作を交互に繰り返しながら流れていく。このように、主剤と硬化剤は、細かく分散されつつ混合されることにより撹拌され、この細分化と混合は、スタティックミキサ１３の下流側へ移動するのに伴って進んでいくので、スタティックミキサ１３を通過した時点では、主剤と硬化剤の混合比率のばらつきが小さくなる。

スタティックミキサ１３を通過して撹拌された主剤と硬化剤の混合液は、スタティックミキサ１３から塗装ガン１４に至る塗料供給路２８内において、共用供給路１２内を流動する場合と同じく、塗料供給路２８の内壁からの離間寸法に起因する流速の違いにより、更に径方向に分配されていく。このように、共用供給路１２に所定量ずつ交互に投入された主剤と硬化剤は、共用供給路１２内を流れる間に受ける十分な分配作用と、スタティックミキサ１３内を通過する間に受ける十分な分散作用（撹拌作用）と、塗料供給路２８内を流れる間に受ける十分な分配作用とにより、塗装ガン１４に到達した時点で所定の比率に混合された良好な混合塗料となる。

さて、塗装ガン１４に対する混合塗料の供給が中断されると、主剤と硬化剤が交互投入されている共用供給路１２においても、主剤と硬化剤の流動が停止する。すると、コイル状流路２３内においては、主剤と硬化剤がその比重の相違により上下に分離し、硬化剤よりも比重の大きい主剤が低所流路２６内に沈み、主剤よりも比重の小さい硬化剤が高所流路２７内に浮いた状態となる。

ここで、低所流路２６と高所流路２７は、夫々、複数ずつ交互に配置された形態となっているので、コイル状流路２３内においては、その上流端から下流端に亘って主剤と硬化剤とが交互に並んだ状態となる。しかも、１つの低所流路２６の容積は、共用供給路１２に対する１回当たりの主剤の投入量と同じであり、１つの高所流路２７の容積は、共用供給路１２に対する１回当たりの硬化剤の投入量と同じである。したがって、コイル状流路２３内に滞留している主剤と硬化剤は、共用供給路１２に交互投入されるときの混合比と同じ割合で、コイル状流路２３の上流端から下流端に向かって交互に配置された状態となる。

この後、混合塗料の供給が再開されると、再開当初は、共用供給路１２（コイル状流路２３）の下流端端部に位置している主剤と硬化剤が、共用供給路１２への投入量と概ね同量ずつ交互にスタティックミキサ１３に流入する。その後、供給が進むのに伴い、分配が進んだ主剤と硬化剤がスタティックミキサ１３に流入するようになる。

以上、説明したように、本実施形態の共用供給路１２は、複数の低所流路２６と複数の高所流路２７とが交互に並んだ形態となっているので、混合塗料の供給が再開されたときには、大量の主剤だけがスタティックミキサ１３に流入したり、大量の硬化剤だけがスタティックミキサ１３に流入する、という事態が発生する虞はない。これにより、スタティックミキサ１３内における主剤と硬化剤の撹拌と混合が良好に行われ、塗料の供給が中断された後においても、混合斑のない混合塗料を塗装ガン１４に供給することができる。

また、本実施形態では、共用供給路１２をコイル状としているので、共用供給路１２のコイル軸を水平又は水平に近い向きにしている限り、共用供給路１２をどのような姿勢に変動させて設置した場合でも、複数の低所流路２６と複数の高所流路２７が交互に配置された形態を保つことができるようになっている。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では共用供給路内におけるコイル一巻き分の流路の容積を、主剤と硬化剤の１サイクルの投入量（一回の主剤の投入量と一回の硬化剤の投入量とを併せた体積）と同じとしたが、本発明によれば、コイル一巻き分の流路の容積は、主剤と硬化剤の１サイクルの投入量より多くてもよい。
（２）共用供給路内におけるコイル一巻き分の流路の容積は、主剤と硬化剤の１サイクルの投入量より少なくてもよい。この場合、コイル一巻き分の流路の容積は、主剤の一回の投入量より多い量であっても少ない量であってもよく、また、硬化剤の一回の投入量より多い量であっても少ない量であってもよい。
（３）上記実施形態では共用供給路をコイル軸の軸線方向において伸縮不能に固定された形態としたが、共用供給路は、コイル軸の軸線方向に弾性的に伸縮可能であってもよい。
（４）上記実施形態では共用供給路をコイル軸の軸線を湾曲させるような弾性変形を生じない形態としたが、共用供給路は、コイル軸の軸線を湾曲させるような形態で弾性変形し得るものであってもよい。
（５）上記実施形態では共用供給路がそのコイル軸の軸線を水平に保つように固定されていたが、共用供給路は、コイル軸を水平に対して斜めをなす形態で固定されていてもよく、また、コイル軸が水平に対して斜めをなすように姿勢を傾けうる形態であってもよい。
（６）上記実施形態では共用供給路はそのコイル軸が直線状をなす形状であったが、共用供給路は、そのコイル軸が湾曲させた形状であってもよい。
（７）上記実施形態では共用供給路の上流端から下流端に至るまでコイル径が一定であったが、コイル径がコイル軸の軸線方向において変化する形態であってもよい。具体的には、コイル径が上流端から下流端に向かって次第に小さくなる形態、コイル径が上流端から下流端に向かって次第に大きくなる形態と、コイル径が上流端部と下流端で大きい形態、コイル径が上流端と下流端で小さい形態、上流端から下流端に亘ってコイル径の大きい部分と小さい部分が交互に連続する形態等が可能である。
（８）上記実施形態では共用供給路の螺旋ピッチが上流端から下流端に至るまで一定であったが、共用供給路の螺旋ピッチはコイル軸の軸線方向において変化する形態であってもよい。具体的には、螺旋ピッチが上流端から下流端に向かって次第に小さくなる形態、螺旋ピッチが上流端から下流端に向かって次第に大きくなる形態と、螺旋ピッチが上流端部と下流端で大きい形態、螺旋ピッチが上流端と下流端で小さい形態、上流端から下流端に亘って螺旋ピッチの大きい部分と小さい部分が交互に連続する形態等が可能である。
（９）上記実施形態では共用供給路を構成するパイプがコイル軸方向において互いに離間するように螺旋ピッチが設定されていたが、共用供給路を構成するパイプはコイル軸方向において互いに当接する形態、即ち密着巻きのコイル状であってもよい。
（１０）上記実施形態では共用供給路を構成するパイプが円形に螺旋巻きされた形態であったが、パイプは非円形（例えば、楕円形、長円形、略多角形など）に螺旋巻きされた形態であってもよい。
（１１）上記実施形態では共用供給路を構成するパイプの横断面形状を円形としたが、パイプの断面形状は非円形（例えば、楕円形、長円形、略方形）であってもよい。
（１２）上記実施形態では共用供給路をコイル状としたが、共用供給路は、波形をなしていてもよい。この場合の波形としては、正弦波形、半円形が連続する波形、方形が連続する波形などが可能である。

実施形態１の構成図 共用供給路の一部切欠部分拡大図

符号の説明

１０…主剤用供給路
１１…硬化剤用供給路
１２…共用供給路
１３…スタティックミキサ
１４…塗装ガン
２６…低所流路
２７…高所流路

Claims (2)

1. 主剤を圧送するための専用の主剤用供給路と、
   主剤とは比重が異なる硬化剤を圧送するための専用の硬化剤用供給路と、
   内径が全長に亘って一定であって、上流端に前記主剤用供給路の下流端と前記硬化剤用供給路の下流端とが接続された共用供給路と、
   前記共用供給路の下流端に接続されたスタティックミキサとを備え、
   前記共用供給路の上流端に交互投入された主剤と硬化剤が、その界面を先細りの筍状に変形させながら同心円状の多数層に積層するように前記共用供給路内で分配された後、前記スタティックミキサを通過する過程で混合されることによって混合塗料が得られ、その混合塗料を塗装ガンに供給するようになっている混合塗料の供給装置であって、
   前記共用供給路は、複数の低所流路と前記複数の低所流路よりも高い位置に配された複数の高所流路とが交互に並んだ形態となっていて、
   前記塗装ガンへの混合塗料の供給が中断されると、主剤と硬化剤のうち比重の大きい側の液剤が前記低所流路内に沈み、比重の小さい側の液剤が前記高所流路内で浮いた状態となることを特徴とする混合塗料の供給装置。
2. 前記共用供給路が、コイル状流路を備えており、
   前記コイル状流路におけるコイル一巻き分の流路の容積が、主剤と硬化剤の１サイクルの投入量と同じ量に設定されていることを特徴とする請求項１記載の混合塗料の供給装置。

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