JP7064657B2 - 塗装液混合装置及び塗装液の混合方法 - Google Patents

Description

この発明は、塗装液を混合する技術に関する。

特許文献１には、塗料フィードチューブから供給された複数の塗料が、管路内部に設けられるスタティックミキサーの内部を通過する際に混合されることが開示されている。

特開２０００－１５３１８４号公報

特許文献１に開示のスタティックミキサーは、撹拌用の邪魔板を有している。この技術では、邪魔板部分に塗装液内の含有物質が詰りやすい。したがって洗浄に手間がかかり、メンテナンス性が悪いという問題がある。

そこで、本発明は、メンテナンス性に優れた塗装用液混合装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、塗装液混合装置は、複数の塗装液がそれぞれ流れる複数の流路を有し、前記複数の流路が先端側に開口する供給管部と、前記複数の流路を流れる塗装液が内部空間に供給されるように前記供給管部の出口部分に連なり、開口面積が前記複数の流路の開口総面積よりも小さくなるように、前記内部空間が出口側に進むにつれて狭まる縮径部分を有する混合ノズル部と、を備える。

また、上記課題を解決するため、塗装液の混合方法は、（ａ）複数の塗装液がそれぞれ流れる複数の流路を有し、前記複数の流路が先端側に開口する供給管部と、前記複数の流路を流れる塗装液が内部空間に供給されるように前記供給管部の出口部分に連なり、開口面積が前記複数の流路の開口総面積よりも小さくなるように、前記内部空間が出口に進むにつれて徐々に狭まる縮径部分を有する混合ノズル部とを準備する準備ステップと、（ｂ）準備ステップの後で、前記供給管部に形成される複数の流路のそれぞれに塗装液を供給し、前記供給管部の出口から前記混合ノズル部の内部空間で複数の塗装液を混合させる供給ステップと、を備える。

上記塗装液混合装置によると、混合ノズル部は、開口面積が前記複数の流路の開口総面積よりも小さくなるように、出口側に進むにつれて狭まる形状の内部空間を有する構成とされている。このため、複数の流路のそれぞれから混合ノズル部内に塗装液が供給されると、複数の塗装液は、混合ノズル部の内部空間において、流速を増しつつ、互いに混じり合う方向に案内される。このように各塗装液を偏向させることにより複数種の塗装液を混合することができる。このようにノズル内を流れる塗装液を偏向させて混合することで、撹拌用の邪魔板を設ける場合と比較して、塗装液の流速が極小となる領域を防ぐことができる。これによってノズル内における塗装液の詰まりを防ぐことができる。このことから塗装液の目詰まり解消作業の低減に起因して、メンテナンス性を向上させることができる。

また、上記塗装液の混合方法によると、上述する混合ノズル部を準備し、供給ステップで、混合ノズル部を用いて塗装液を混合させる。これによって上述したように、ノズル内における塗装液の詰まりを防ぐことができ、メンテナンス性を向上させることができる。

実施形態に係る塗装液混合装置を示す説明図である。 図２は図１におけるＩＩ－ＩＩ線部分断面図である。 変形例に係る塗装液混合装置を示す説明図である。

以下、実施形態に係る塗装液混合装置及び塗装液の混合方法について説明する。図１は実施形態に係る塗装液混合装置を示す説明図である。図２は図１におけるＩＩ－ＩＩ線部分断面図である。

塗装液混合装置２０は、複数の塗装液を混合する装置である。本実施形態では、一例として、塗装液混合装置２０は、塗装装置の一部として設けられる。具体的には、塗装液混合装置２０は、塗装装置のうちで塗装液を噴射する噴射口に近い位置に設けられる。たとえば塗装装置は、先端部を任意の位置及び姿勢に移動可能な塗装ロボット装置と、ロボット装置の先端部に設けられて塗装液を噴射する噴射装置と、塗装液を貯留する貯留タンクから噴射装置に向けて塗装液を供給する供給装置と、制御装置とを含んで構成される。制御装置は、ロボット装置、噴射装置および供給装置をそれぞれ制御する。

制御装置が、ロボットに動作指令を与えることで、ロボットによって噴射装置の噴射口をあらかじめ定める位置及び向きに移動させることができる。また制御装置が、噴射装置および供給装置を制御することで、塗装液をあらかじめ定める噴射タイミングで、予め定める噴射量で噴射させることができる。

本実施形態の塗装装置は、塗装液を微細化するためのベルカップ１６０を備えていてもよい。ベルカップ１６０は、塗装液が滞留する滞留空間１６３を形成するとともに、滞留空間１６３に滞留する塗装液を回転による遠心力によって、径方向外側に吐出する。より詳しくは、塗装装置は、ベルカップ１６０よりも上流側に設けられて、滞留空間１６３に塗装液を吐出する混合ノズル部４０を有する。混合ノズル部４０から吐出された塗装液は、ベルカップ１６０内の滞留空間１６３の噴射方向下流側壁面１６４に衝突する。ベルカップ１６０は、混合ノズル部４０の噴射軸線まわりに高速回転する。ベルカップ１６０に付着した滞留空間１６３内の塗装液は、ベルカップ１６０とともに回転しつつ、遠心力によって径方向外側に移動する。塗装液は、ベルカップ１６０の壁面を伝って、遠心力によって滞留空間１６３に形成される開口Ｓから滞留空間１６３外に吐出される。塗装液は、ベルカップ１６０の壁面を径方向にさらに移動しながら薄膜状に移動し、ベルカップ１６０のエッジ部で粒子状となり、ベルカップ１６０から径方向外側へ飛散する。飛散した塗装液は、静電効果でさらに微粒化して塗装対象物に向かう。このようにして本実施形態の塗装装置は、霧化（微粒化）した塗装液を塗装対象物に吹き付ける。たとえば塗装装置は、自動車、自動二輪車または建設機械などの乗物車体の外装塗装に用いられる。塗装対象は、自動車部品、電化装置、金属部品等でもよい。

本発明の実施の一形態の塗装装置は、複数の塗装液を混合して、ベルカップ１６０の滞留空間１６３に供給する。塗装装置は、色味を決定するための主剤となる塗装液と、主剤を硬化させるための硬化剤とを混合した混合液１５をベルカップ１６０の滞留空間１６３に吐出する。混合液１５は、塗装液の一例である。主剤は、要求される塗装形態（塗装色等）に応じて適宜選択される。また硬化剤については、要求される塗装形態（塗装色）にかかわらず共通化されてもよい。主剤および硬化剤については、塗装液として用いられる既知の材料を用いることができる。

塗装液混合装置２０は、供給管部３０と、混合ノズル部４０とを備える。供給管部３０には、複数の流路３２、３４が形成されている。供給管部３０の基端側から硬化剤１２、主剤１４がそれぞれ供給される。硬化剤１２、主剤１４は、異なる流路３２、３４を別々に流れ、それぞれの出口から流出する。混合ノズル部４０は、供給管部３０の出口部分に連なる。上述したように硬化剤１２、主剤１４は、混合ノズル部４０内で混合され、混合ノズル部４０の出口からベルカップ１６０の滞留空間１６３に向けて流出する。

供給管部３０は、管状に形成される複数の流路を有する。より具体的には、供給管部３０は、複数の流路として、中央流路３２と、外側流路となる環状流路３４とを含む。本実施形態では、主剤１４となる塗装液が環状流路３４に供給される。また硬化剤１２となる塗装液が中央流路３２に供給される。硬化剤１２は、主剤１４に比べて粘度が大きい。また硬化剤１２は、主剤１４に比べて比重が大きい。また主剤１４は、硬化剤１２よりも流量（単位時間当たりに流れる体積）が多くなるように供給される。主剤１４と硬化剤１２とが互いに逆に通路を通ってもよい。

中央流路３２は、その中心軸線が、供給管部３０の中心軸に沿って延びるように形成される。中央流路３２には、流れ方向下流側に開放する出口が形成される。本実施形態では、中央流路３２は、中心軸線に垂直な断面形状が円状になるように形成される。

環状流路３４は、中央流路３２の径方向外側に位置する。環状流路３４は、その中心軸線が、供給管部３０の中心線に沿って延びるように形成される。環状流路３４には、流れ方向下流側に開放する出口が形成される。本例では、環状流路３４は、中央流路３２の周囲を囲むように形成されている。環状流路３４は、中央流路３２を周方向全周にわたって覆う環状に形成されている。より具体的には、環状流路３４は、中央管路の中心軸線を中心とする円環状に形成される。すなわち中央流路と、環状流路とは、同心円状に形成される。

このような供給管部３０は、２つの管の組合せによって形成することができ得る。例えば、外側の管に対して、中央の管を一定位置に位置決めするためのスペーサ部材が、中央の管と外側の管の間に介在配置されてもよい。このようにして、中央流路３２の周囲に環状流路３４が形成された状態が保たれてもよい。供給管部の各流路に関して、それぞれを連通する連通路は形成されておらず、中央流路及び環状流路を流れる硬化剤１２及び主剤１４は、供給管部３０内では混合されることなく、入口から出口まで流れる。

中央流路３２の軸線に対して直交する横断面における形状は、円形のほか、楕円形、多角形状等であってもよい。また、環状流路３４の横断面における形状は、円形環状のほか、楕円形環状、多角形状環状であってもよい。また各流路３２、流路３４の形状および大きさは、供給管部３０の入口側と出口側とで、異なっていてもよい。

混合ノズル部４０は、供給管部３０の出口部分に連なっている。混合ノズル部４０は、軸線方向両端が解放される筒状に形成される。混合ノズル部４０の入口部分が供給管部３０の出口部分に接続される。混合ノズル部４０の出口部分は、供給管部３０の出口部分よりも流れ方向下流側に位置する。したがって混合ノズル部４０の内部空間４２の大部分は、供給管部３０よりも塗装液の流れ方向下流側に配設される。具体的には、混合ノズル部４０は、環状流路３４の出口を覆う形状に形成される。中央流路３２の出口および環状流路３４の出口は、混合ノズル部４０の内部空間に開放される。これによって各流路３２，３４を通過したそれぞれの硬化剤１２、主剤１４は、混合ノズル部４０の内部空間４２で合流する。本例の混合ノズル部４０は、供給管部３０の中心軸線と同軸の円管状に形成される。言い換えると混合ノズル部４０の内部空間４２は、中央流路３２および環状流路３４と同軸に形成される。

混合ノズル部４０は、出口に進むにつれて徐々に狭まる縮径部分を有する。具体的には、混合ノズル部４０は、縮径部分のほか、供給管部３０に接続される接続部分と、噴射口が形成される噴射部分とがそれぞれ形成される。混合ノズル部４０は、流れ方向上流側から下流側に向かうにつれて、接続部分、縮径部分、噴射部分が軸線方向に並んで形成される。本例では、接続部分は、供給管部３０の径方向外方から篏合することで、供給管部３０に接続される。接続部分は、流れ方向下流側で縮径部分に連なる。また縮径部分は流れ方向下流側で噴射部分に連なる。本例では、噴射部分は、軸線方向にわたって径が一様な円管状に形成される。

図２に示すように、混合ノズル部４０の内部空間４２は、噴射口が形成される出口側の開口面積Ｓ４が各流路３２、３４の開口総面積Ｓ１よりも小さくなるように形成される（Ｓ４＜Ｓ１）。具体的には、内部空間４２は、縮径部分によって、出口となる噴射口に進むにつれて断面積が徐々に狭まる形状に形成されている。本実施形態では、各流路３２、３４の開口総面積Ｓ１は、中央流路３２の出口側における開口面積Ｓ２と、環状流路３４の出口側における開口面積Ｓ３との和である。ここでは、内部空間４２は、基端側空間４３と、中間空間４４と、先端側空間４５とを含む。基端側空間４３は、環状流路３４の外径よりも大きい外径を保つ円柱状に形成される。ここでは、基端側空間４３の外径は、供給管部３０の外径と同じ大きさに設定されており、基端側空間４３は供給管部３０の出口側端部からさらに流れ方向下流に延びる。先端側空間４５は、基端側空間４３よりも小さい外径を保つ円柱状の空間部分に形成される。先端側空間４５における先端側開口の面積Ｓ４が上記総面積Ｓ１よりも小さい。本実施形態では、先端側空間４５の面積Ｓ４は、中央流路３２の開口面積Ｓ２よりも小さく設定されている。また、中央流路３２の断面積（軸線に沿った方向における断面積）は、外周側の環状流路３４の断面積よりも大きくてもよい。

中間空間４４は、基端側空間４３から先端側空間４５に向けて徐々に狭まる形状に形成されている。ここでは、中間空間４４は、基端側空間４３から先端側空間４５に向けて連続的に外径が小さくなる形に形成されている。換言すれば、中間空間４４は、円錐の頂部の切除した円錐台状の空間に形成されている。

このような混合ノズル部４０は、金属管を延性変形させたり、切削加工させたりして形成されてもよい。本例では、混合ノズル部４０の外形状も上記内部空間４２に応じた形状に形成されている。混合ノズル部４０内に上記内部空間４２が形成されていればよく、混合ノズル部４０の外形状は特に限定されない。

本実施形態では、供給管部３０と混合ノズル部４０とは別体に形成されている。供給管部３０の先端部における外径と混合ノズル部４０の基端部における内径とは、供給管部３０の先端部に混合ノズル部４０の基端部を外嵌め可能な大きさに設定されている。このため、混合ノズル部４０の基端部を供給管部３０の先端部に外嵌めすることができ、これにより、混合ノズル部４０が供給管部３０に対して着脱可能に取付けられる取付構造を有する。混合ノズル部４０を供給管部３０に着脱可能に取付ける構造は、供給管部の先端部と混合ノズル部の基端部との一方が他方に対して圧入される構造であってもよい。また、たとえば供給管部と混合ノズル部との接続部分には、接続状態を維持するための抜け止め防止構造が形成されてもよい。たとえばボルト部材やクランプ部材といった締結部材によって着脱可能に構成される。この取付構造は、供給管部の先端部と混合ノズル部の基端部とに相互に螺合し合うねじ溝が形成され、両者が螺合される構造であってもよい。この取付構造は、その他、混合ノズル部にねじ込まれたネジが供給管部３０の外周部に押付けられる構造であってもよいし、その他、供給管部３０及び混合ノズル部４０の一方に設けられたフック構造が他方に引っ掛かる構造であってもよい。

各流路３２、３４に硬化剤１２、主剤１４を供給する構成について説明する。硬化剤供給源６０と供給管部３０の基端部とが硬化剤供給体６１を介して連通接続される。硬化剤供給体６１内の管路と中央流路３２とが連通している。硬化剤供給源６０は、塗装液１２である硬化剤１２を貯留するタンクである。硬化剤供給体６１の途中には硬化剤ポンプ６２が設けられている。硬化剤ポンプ６２の駆動によって硬化剤供給源６０に貯留された硬化剤１２が中央流路３２に向けて供給される。硬化剤ポンプ６２の駆動を制御することで、中央流路３２を流れる硬化剤１２の流速（圧力）が調整される。

主剤供給源６６と供給管部３０の基端部とが主剤供給体６７を介して連通接続されている。主剤供給体６７内の管路と環状流路３４とが連通している。主剤供給源６６は、塗装液１４である主剤１４を貯留するタンクである。主剤供給体６７の途中には主剤ポンプ６８が設けられている。主剤ポンプ６８の駆動によって主剤供給源６６に貯留された主剤１４が環状流路３４に向けて供給される。主剤ポンプ６８の動作を制御することで、環状流路３４を流れる主剤１４の流速（圧力）が調整される。上記各ポンプ６２、６８は、制御ユニット１６に接続されている。制御ユニット１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置、補助記憶装置等を備えるコンピュータによって構成されている。制御ユニット１６は、補助記憶装置等に格納されたプログラムに従って動作することで、各ポンプ６２、６８の動作を制御する。これにより、各流路３２、３４への硬化剤１２、主剤１４の供給オンオフ、流路３２、３４における流速等が調整される。各流路３２、３４への硬化剤１２、主剤１４の供給オンオフ、流路３２、３４における流速等は、供給体６１、６７に設けられた電磁調整弁等の駆動制御によってなされてもよい。

主剤が供給される環状流路は、複数種類の主剤供給が切り替えられるように構成されてもよい。この場合、異なる種類の主剤ごとに、タンクおよび主剤供給体がそれぞれ設けられるとともに、供給通路を切り替えるための切替装置が設けられる。制御ユニットは、切替装置を制御することによって、供給管部に供給する主剤を切り替えることができる。これによって制御装置は、塗装対象に応じて、異なる主剤を供給させることができる。

塗装液の混合方法について説明する。塗装液の混合方法は、（ａ）上記供給管部３０と混合ノズル部４０とを準備する準備ステップと、（ｂ）準備ステップの後で、供給管部３０に形成される複数の流路３２、３４のそれぞれに硬化剤１２、主剤１４を供給し、供給管部３０の出口から混合ノズル部４０の内部空間４２で複数の硬化剤１２、主剤１４を混合させる供給ステップと、を備える。

混合ノズル部４０の内部空間４２は、硬化剤１２と主剤１４とが混合される空間であるため、混合用空間の一例である。この内部空間４２は、出口側に進むにつれて狭まる形状となる縮径部分を有する。このため硬化剤１２と主剤１４とが、混合ノズル部４０の内部空間４２において、流速を増しつつ、互いに混じり合う方向に案内される。このように各硬化剤１２、主剤１４を偏向させることにより硬化剤１２と主剤１４とを混合することができる。このようにいわゆる剪断混合させることによって、供給体に攪拌用の邪魔板を設ける場合と比較して、塗装液の流速が極小となる領域を防ぐことができる。これによってノズル内における塗装液の詰まりを防ぐことができる。このことから塗装液の目詰まり解消作業の低減に起因して、メンテナンス性を向上させることができる。本実施形態では、このように塗装液の詰まりを防ぐことができることから、作業工程の削減のほかに、塗装液の詰まりを解消するための洗浄剤の使用量を低減することができる。これによって洗浄剤の廃液処理を減らすことがき、廃液処理にかかる費用や、環境への負荷を低減することができる。なお、ここでの剪断混合とは、各塗装液に主として剪断力を付与しながら混合を行うことをいう。

本実施形態では、中央流路３２を流れる硬化剤１２の流量（単位時間当たりに流れる体積）よりも、環状流路３４を流れる主剤１４の流量が大きくなるように設定される。また中央流路３２を流れる硬化剤１２の流速よりも、環状流路３４を流れる主剤１４の流速が大きくなるように設定されてもよい。ここでの流速は、中央流路３２、環状流路３４のうち出口開口における流速である。このような流量または流速の設定は、中央流路３２及び環状流路３４の流路面積に鑑みて、上記各ポンプ６２、６８の駆動を制御すること等によりなされてもよい。

主剤１４は、環状流路３４から内部空間４２のうちで径方向外側領域に向けて供給される。上述したように内部空間４２においては、環状流路３４より供給される主剤１４を囲む内周壁が狭まる。これによって内部空間４２の内周壁によって径方向内側領域に偏向するとともに流速がさらに高められる。これにより、主剤１４が径方向内側を流れる硬化剤１２に向いやすくなり、主剤１４と硬化剤１２とが混合されやすくなる。言い換えると、主剤１４の流速（流量）を高めることで、内部空間４２で径方向内側に回り込む主剤１４の流れを作り出しやすく、いわゆる剪断混合をさらに促進させることができる。なお、中央流路３２を流れる硬化剤１２の流速（または流量）は、環状流路３４を流れる主剤１４の流速（または流量）と同じであっても、大きく設定されていてもよい。

また本実施形態では、中央流路３２を流れる硬化剤１２の粘度よりも、環状流路３４を流れる主剤１４の粘度が小さくなるように設定される。この設定は、硬化剤供給源６０に貯留される硬化剤１２の粘度を、主剤供給源６６に貯留される主剤１４の粘度よりも小さくすることによって実現されてもよい。

このように環状流路３４を流れる主剤１４の粘度を小さくすることで、内部空間４２において径方向外側を流れる主剤１４の偏向を容易にすることができる。これによって径方向外側を流れる主剤１４が径方向内側に向かいやすく、内部空間４２で径方向外側から径方向内側に回り込む主剤１４の流れを作り出しやすく、いわゆる剪断混合をさらに促進させることができる。なお、中央流路３２を流れる硬化剤１２の粘度は、環状流路３４を流れる主剤１４の粘度と同じであっても、大きく設定されてもよい。

このように構成された塗装液混合装置２０及び塗装液の混合方法によると、上述したように複数種の塗装液１２、１４を混合することができる。本実施形態では、混合ノズル部４０によって吐出された混合液１５がベルカップ１６０内の滞留空間１６３に到達し、ベルカップ１６０内でさらに攪拌される。これによって塗装対象物に到達する前の混合をさらに高めることができる。言い換えると、ベルカップ１６０内と混合ノズル部４０の両方で混合させることができるので、混合ノズル部４０だけで混合する場合に比べて、塗装対象物に到達する前の混合具合を向上させることができる。

また、混合ノズル部４０における内部空間は、先端側空間４５に向けて連続的に徐々に狭まる形状である中間空間４４に形成されていてもよい。この場合、硬化剤１２、主剤１４が付着しやすい角部分を抑えることができる。また硬化剤１２、主剤１４が混合ノズル部４０の内周壁に付着したとしても、内周面の凹凸が防がれることで、洗浄液によって付着物を洗浄しやすい。このため、混合ノズル部４０の洗浄等が容易となり、メンテナンス性に優れる。なお、本実施形態では、内部空間は、円錐台形状であるとしたが、軸線を通過する断面形状として他の形状に形成されてもよい。たとえば内周面が曲線状、たとえば放物線状に延びて、出口側に進むにつれて徐々に縮径する形状であってもよい。

また、環状流路３４は、中央流路３２を周方向に囲む環状に形成されていてもよい。この場合、環状流路３４から混合ノズル部４０内に供給された主剤１４を、中心軸線の全周にわたる領域から、混合ノズル部４０の中心軸に向けて案内することができる。これにより周方向での混合具合に対する偏りを抑えることができる。これによって硬化剤１２、主剤１４をさらに好適に混合させることができる。

また、混合ノズル部４０は、供給管部３０に対して着脱可能に形成されていてもよい。この場合、混合ノズル部４０を供給管部３０から取外して、混合ノズル部４０を洗浄することができる。混合ノズル部４０は、主剤１４と硬化剤１２とが混合されることで、上流側の部分に比べて、硬化による付着が生じやすい部分となる。この部分を取り外すことで、供給管部３０を含めて洗浄する場合に比べて、付着部分を集中的に洗浄することができる。この点からも、塗装液混合装置２０のメンテナンスが容易となる。さらに本実施形態では、混合ノズル部４０は、供給管部３０の下流側出口となる下流端部分（先端側部分）に接続される。これによって供給管部３０よりも上流側に配置される場合に比べて、ベルカップ１６０となる下流側からアクセスしやすい。これによって混合ノズル部４０を着脱しやすく、混合ノズル部４０の洗浄のための取り外し作業時間を短縮することができる。

また混合ノズル部４０は、その内部空間４２における先端側開口面積Ｓ４は、複数の流路３２、３４の開口総面積Ｓ１よりも小さくなるように形成されていてもよい（Ｓ４＜Ｓ１）。この場合、硬化剤１２、主剤１４は、供給管部を流れる状態に比べて、混合ノズル部４０から吐出される状態の流速を増加させることができる。このように先端側開口面積が絞られていることから、混合用空間での混合を促進することができ、各硬化剤１２、主剤１４の混合具合を高めることができる。また混合ノズル部４０の出口よりも上流側の領域での開口面積が、複数の流路３２、３４の開口総面積Ｓ１よりも小さくなるように形成されていることで、吐出する前に各硬化剤１２、主剤１４の流速を増すことができ、混合具合をさらに高めることができる。

また、中央流路３２の開口面積Ｓ２が混合ノズル部４０の出口の面積Ｓ４よりも大きく形成されていてもよい。この場合、絞り状態を強めることで、混合用空間での混合をさらに促進することができる。また、各硬化剤１２、主剤１４は、混合ノズル部４０内でさらに流速を増す。このため、硬化剤１２、主剤１４の混合をさらに促進することができる。

混合装置２０には、流路３２、３４のさらに外周側に外周側流路１３６が形成されていてもよい。例えば、供給管部３０の周囲に外側管部１３２が設けられている。供給管部３０と外側管部１３２との間に環状をなす外周側流路１３６が形成されている。外周側流路１３６が環状をなしていることは必須ではなく、孔状に形成されていてもよい。

外周側流路１３６の開口は、混合ノズル部４０の外周側に開口している。また、外側管部１３２の開口は、混合ノズル部４０の開口よりも手前側に開口していてもよい。より具体的には、外側管部１３２は、供給管部３０の外周面に対して間隔をあけるように設けられる。混合ノズル部４０は、供給管部３０の先端部に被さっている。混合ノズル部４０の基端側の外周面と外側管部１３２との間にも隙間が形成される。供給管部３０の外周面と外側管部１３２との間の開口は、混合ノズル部４０の外周側に開口している。また、外側管部１３２の先端部は、混合ノズル部４０の開口よりも手前に位置している。このため、外周側流路１３６の開口は、混合ノズル部４０の開口よりも手前に位置している。ここでは、外周側流路１３６は、ベルカップ１６０よりも手前で開口している。

洗浄液供給源７１の洗浄液がポンプ７３によって洗浄液供給体７２を介して外周側流路１３６内に供給される。洗浄液は、硬化剤１２、主剤１４の種類に応じてそれらの液を溶かしやすいものが選定される。

このように外周側流路１３６を設けると、当該外周側流路１３６に洗浄液１１２を流すことで、混合ノズル部４０の外周側及び先端側を洗浄することができる。この際、外周側流路１３６は、混合ノズル部４０の外周側を通り、その先端側に至るため、流路３２、３４の開口に達し難い。このため、流路３２、３４から供給される硬化剤１２、主剤１４に洗浄液１１２が混じり難く、安定した混合液１５を製造できる。

｛変形例｝
本実施形態では、ベルカップ１６０を用いた塗装装置に混合装置２０が用いられた例を示したが、本発明はこれに限らない。すなわちベルカップ１６０以外の手段を用いて混合した塗装液を霧状化する装置に適用してもよい。たとえば圧縮空気に塗装液を含めて吐出するスプレーガンの吐出部分に本発明の混合装置を用いても同様の効果を得ることができる。

また本実施形態では、中央流路３２の開口面積Ｓ２が混合ノズル部４０の出口の面積Ｓ４よりも大きく形成された例を説明したが、中央流路３２の開口面積Ｓ２と混合ノズル部４０の出口の面積Ｓ４とは同じであってもよいし、中央流路３２の開口面積Ｓ２が混合ノズル部４０の出口の面積Ｓ４よりも小さく形成されていてもよい。

また本実施形態では、混合ノズル部４０が供給管部３０に対して着脱可能であるとしたが、必ずしも着脱可能でなくてもよく、混合ノズル部と供給管部とが一体形成される場合も本発明に含まれる。また一体形成される場合には、環状流路の出口側外径と混合ノズル部の入口側外径とが同一形状に形成しやすい。これによって環状流路から混合ノズル部へ塗装液を円滑に流すことができる。

なお、上記各実施形態において、複数の流路が中央流路３２と環状流路３４とを含むことは必須ではない。例えば、複数の流路は、並列するように形成された複数の孔状の流路であってもよい。またたとえば中央流路３２と、中央流路に対して径方向外側に位置する外側流路とを含んでもよい。たとえば外側流路は、中央流路の周方向に複数設けられてもよい。たとえば複数の外側流路には、異なる成分の主剤がそれぞれ供給されてもよい。また本実施形態では、環状流路の径方向外側を一周して、洗浄液が流れる環状路が形成されたが、このような環状路が形成されない場合も本発明に含まれる。

また本実施形態では、縮径部分は、開口面積が出口側に向かうにつれて連続的に徐々に狭まる構造としたが、階段状の段差形状に形成されてもよい。また中央流路と環状流路とが非同心円状に形成される場合も本発明に含まれる。また混合ノズル部が供給幹部の下流端側に取り付けられることが好ましいが、取り付け位置について他の位置に取り付けられる場合も本発明に含まれる。たとえば塗装装置が、供給管路および混合ノズル部がベルカップとともに回転するとしたが、ベルカップに対して非回転となる部分に設けられてもよく、たとえばベルカップから離れた位置に設けられる場合も本発明に含まれる。また各流路を流れる塗装液の流速、流量、粘度、含有物質および材料について本実施形態に限定されるものではなく、他の設定が用いられる場合も本発明に含まれる。

また、供給管部３０と混合ノズル部４０とを着脱可能にする構成は、上記例に限られない。例えば、供給管部３０の先端部と混合ノズル部４０の基端部とが対向状態に配置された状態で、その周囲のフランジ部をネジ止等されてもよい。また、混合ノズル部４０が供給管部３０とは別体に形成されていることは必須でない。混合ノズル部４０と供給管部３０とが一体形成されていてもよい。

混合ノズル部において、先端側に向けて徐々に狭まる空間は、上記実施形態のように混合ノズル部４０の延在方向中間部に存在していてもよいし、混合ノズル部における先端側に達する領域に存在していてもよいし、基端側に存在していてもよいし、混合ノズル部の延在方向全体に存在していてもよい。これは、混合ノズル部において徐々に狭まる空間は、混合ノズル部の延在方向において少なくとも一部に存在していればよいことを意味している。中間空間４４が、先端側に向けて徐々に狭まる形状に形成されていることは必須ではない。混合ノズル部は、上記したように段差を介して先端側に狭まる形状に形成されていてもよい。

３つ以上の塗装液が混合される場合、供給管部には、３つ以上の流路が形成されていてもよい。この場合、上記したように、中央流路の周りに複数の環状流路が同心円状に形成されてもよい。

実施形態において、混合ノズル部４０は、外周側流路１３６のさらに外周側に被さっており、洗浄液が混合ノズル部４０内を通るようにしてもよい。この場合、混合ノズル部４０内の洗浄が可能となる。

図３は変形例に係る塗装液混合装置２０Ｂを示す説明図である。同図に示すように、外側管部１３２の内側に管部１３４が追加されている。管部１３４の先端部に混合ノズル部４０に対応する混合ノズル部１４０が装着される。本実施形態では、管部１３４の先端部に混合ノズル部１４０が外嵌めされる。外側管部１３２の内周面と管部１３４の外周面との間には隙間が設けられ、外側管部１３２の内周面と混合ノズル部１４０の基端側外周部との間にも隙間が設けられる。管部１３４及び混合ノズル部１４０さらにそれらの内側部品を回転停止させた状態で、モータ等の回転駆動部によって外側管部１３２及びベルカップ１６０が回転駆動される。

管部１３４は、供給管部３０に対応する供給管部３０Ｂの外周側を、隙間を隔てて覆っている。洗浄液は、供給管部３０Ｂと管部１３４との間の環状の流路１３６Ｂ隙間を通り、混合ノズル部１４０内に供給され、混合ノズル部１４０から外側に出される。洗浄液が混合ノズル部１４０内を通るため、洗浄液が混合ノズル部１４０内を洗浄することができる。

この場合において、供給管部３０に対応する供給管部３０Ｂの先端側の最外周の環状周縁部に、凹部３５ａが形成されてもよい。より具体的には、供給管部３０Ｂのうち外周側の環状周縁部（ここでは環状流路３４の外周を区画する管の解放端縁部）に凹部３５ａが形成される。凹部３５ａは、例えば、供給管部３０Ｂの先端部から基端部に向けて凹む切欠状に形成される。凹部３５ａは、方形状の凹みであってもよいし、供給管部３０Ｂの軸線方向に長いスリット状の凹みであってもよいし、半円状又は三角形状の凹みであってもよい。凹部３５ａは、供給管部３０Ｂの先端側の環状周縁部に１つ形成されてもよいし、複数形成されてもよい。凹部３５ａの深さ（供給管部３０Ｂの軸線方向の長さ）及び凹部３５ａの幅（供給管部３０Ｂの周方向の長さ）は任意であるが、例えば、中央流路３２の直径の１／４から２／３程度の大きさであってもよい。

混合ノズル部１４０の基端部は、段部１４１Ｓを介して径方向外側に広がる形状に形成される。混合ノズル部１４０のうちの基端部が管部１３４の先端部に外嵌めされた状態で、段部１４１Ｓの内向き面１４１Ｓａが管部１３４の解放端を覆っている。内向き面１４１Ｓａは管部１３４の解放端に接していてもよい。なお、内向き面１４１Ｓａは管部１３４の解放端から離れていてもよい。

洗浄液は、内向き面１４１Ｓａにあたり、凹部３５ａを通過して環状流路３４の先端側を流れる。この際、環状流路３４の径方向内側に向う流れが形成される。内向き面１４１Ｓａが管部１３４の解放端に接していれれば、洗浄液の全てが凹部３５ａを通り、洗浄液はより確実に内側に偏向される。これにより、混合ノズル部１４０内で、洗浄液が混合ノズル部１４０の内周面に沿って流れることを防ぎ、径方向内側の流れ、さらには、径方向内側に渦巻く流れを形成することができる。これにより、凹部３５ａから環状流路３４の上流側に向って洗浄液を浸入させやすい。

また、洗浄液が通過する流路断面積（管部１３４と供給管部３０Ｂとの隙間であって管部１３４の軸線に垂直な方向の断面積）に比べて、洗浄液が流路１３６Ｂから内側に流れ込む流路の径方向における総断面積（内向き面１４１Ｓａが管部１３４の解放端に接している場合、凹部３５ａにおける管部３０Ｂの径方向に沿った総断面積）が小さく形成される。これにより、凹部３５ａの上流側で洗浄液が流れる流速に比べて、凹部３５ａを通過する洗浄液の流速を高めることができる。

このように洗浄液を混合ノズル部１４０の傾斜よりもさらに径方向内側に向うように案内する案内部の一例として凹部３５ａが設けられることで、洗浄効果を高めることができる。

なお、本実施形態では、混合ノズル部１４０の基端部が、洗浄液の通路の内側区画を形成する供給管部３０Ｂの解放端を完全におおっている。混合ノズル部１４０の基端部は、供給管部３０Ｂの解放端の部分的に覆ってもよいし、覆わなくてもよい。

凹部３５ａは、供給管部３０Ｂを径方向に貫通する形状であればよく、その形状は特に限定されない。また、洗浄液を混合ノズル部１４０の内側に案内する案内部としては供給管部３０Ｂの径方向に貫通する凹部である必要は無い。例えば、内向き面１４１Ｓａ自体が洗浄液を混合ノズル部１４０の内側に案内するガイドであってもよく、この場合、凹部３５ａは省略されてもよい。また、供給管部の先端部の外周側と内向き面１４１Ｓａとの間に、凹凸形状の組合せによって、洗浄液を混合ノズル部１４０の内側に案内するガイド流路が形成されてもよい。

なお、洗浄液を流さない二液混合塗装を行うだけの場合も、本発明に含まれる。

なお、上記実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組合わせることができる。

以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

以上説明したように、本明細書は、下記の各態様を含んでいる。

第１の態様は、複数の塗装液がそれぞれ流れる複数の流路を有し、前記複数の流路が先端側に開口する供給管部と、前記複数の流路を流れる塗装液が内部空間に供給されるように前記供給管部の出口部分に連なり、開口面積が前記複数の流路の開口総面積よりも小さくなるように、前記内部空間が出口側に進むにつれて狭まる縮径部分を有する混合ノズル部と、を備える塗装液混合装置である。

本混合装置は、混合ノズル部は、開口面積が前記複数の流路の開口総面積よりも小さくなるように、出口側に進むにつれて狭まる形状の内部空間を有する構成とされている。このため、複数の流路のそれぞれから混合ノズル部内に塗装液が供給されると、複数の塗装液は、混合ノズル部の内部空間において、流速を増しつつ、互いに混じり合う方向に案内される。このように各塗装液を偏向させることにより複数種の塗装液を混合することができる。このようにノズル内を流れる塗装液を偏向させて混合することで、撹拌用の邪魔板を設ける場合と比較して、塗装液の流速が極小となる領域を防ぐことができる。これによってノズル内における塗装液の詰まりを防ぐことができる。このことから塗装液の目詰まり解消作業の低減に起因して、メンテナンス性を向上させることができる。

第２の態様は、第１の態様に係る塗装液混合装置であって、前記縮径部分は、開口面積が出口に進むにつれて連続的に徐々に狭まる形状に形成されている、塗装液混合装置である。この場合、塗装液が付着しやすい角部分を抑えることができる。また塗装液が混合ノズル部の内周壁に付着したとしても、内周面の凹凸が防がれることで、洗浄液によって付着物を容易に洗浄しやすい。このため、混合ノズル部の洗浄等が容易となり、メンテナンス性に優れる。

第３の態様は、第１又は第２の態様に係る塗装液混合装置であって、前記複数の流路は、中央流路と、前記中央流路を周方向に囲む環状流路とを含む、塗装液混合装置である。これによって環状流路から混合ノズル部内に供給された塗装液を、中心軸線の全周にわたる領域から、混合ノズル部の中心軸に向けて案内することができる。これにより周方向での混合具合に対する偏りを抑えることができる。これによって塗装液をさらに好適に混合させることができる。

第４の態様は、第１から第３のいずれか１つの態様に係る塗装液混合装置であって、前記混合ノズル部が前記供給管部に対して着脱可能に形成される、塗装液混合装置である。これにより、混合ノズル部を供給管部から取外して、混合ノズル部を洗浄することができる。この点からも、塗装液混合装置のメンテナンスが容易となる。

第５の態様は、第１から第４のいずれか１つの態様に係る塗装液混合装置であって、前記混合ノズル部は、前記供給管部の下流端部分に取付けられる、塗装液混合装置である。これによって混合ノズル部が供給管部よりも上流側に配置される場合に比べて、下流側からアクセスしやすい。これによって混合ノズル部を着脱しやすく、混合ノズル部の洗浄のための取り外し作業時間を短縮することができる。

第６の態様は、第１から第５のいずれか１つの態様に係る塗装液混合装置であって、前記複数の流路は、前記供給管部の中央に設けられた中央流路と前記中央流路の径方向外側に位置する外側流路とを含み、前記混合ノズル部の出口側の開口面積は、前記中央流路の出口側の開口面積よりも小さい、塗装液混合装置である。これにより、混合ノズル部による絞り状態を強めることで、混合用空間での混合をさらに促進することができる。また、各塗装液は、混合ノズル部内でさらに流速を増す。このため、塗装液の混合をさらに促進することができる。

第７の態様は、第１から第６のいずれか１つの態様に係る塗装液混合装置であって、前記混合ノズル部から噴射される塗装液が滞留する滞留空間を形成するとともに、前記滞留空間に滞留する塗装液を回転による遠心力によって径方向外側に吐出する回転部材が設けられる、塗装液混合装置である。この場合、混合ノズル部によって吐出された液がベルカップ内の滞留空間に到達し、ベルカップ内でさらに攪拌される。これによって塗装対象物に到達する前の混合をさらに高めることができる。

第８の態様は、第１から第７のいずれか１つの態様に係る塗装液混合装置であって、前記供給管部の外周側を覆い、前記混合ノズル部に連なる管部をさらに備え、前記供給管部と前記管部との間に、洗浄液を、前記供給管部と前記管部との間を通って前記混合ノズル部の内部空間に供給する、洗浄液用流路が形成されるものである。これにより、洗浄液によって混合ノズル部内を洗浄することができる。

第９の態様に係る塗装液の混合方法は、（ａ）複数の塗装液がそれぞれ流れる複数の流路を有し、前記複数の流路が先端側に開口する供給管部と、前記複数の流路を流れる塗装液が内部空間に供給されるように前記供給管部の出口部分に連なり、開口面積が前記複数の流路の開口総面積よりも小さくなるように、前記内部空間が出口に進むにつれて徐々に狭まる縮径部分を有する混合ノズル部とを準備する準備ステップと、（ｂ）準備ステップの後で、前記供給管部に形成される複数の流路のそれぞれに塗装液を供給し、前記供給管部の出口から前記混合ノズル部の内部空間で複数の塗装液を混合させる供給ステップと、を備える塗装液の混合方法である。

この塗装液の混合方法によると、上述する混合ノズル部を準備し、供給ステップで、混合ノズル部を用いて塗装液を混合させる。これによって上述したようにことで、ノズル内における塗装液の詰まりを防ぐことができ、メンテナンス性を向上させることができる。

第１０の態様は、第９の態様に係る塗装液の混合方法であって、前記準備ステップ（ａ）で、前記複数の流路が、中央流路と、前記中央流路を周方向に囲む環状流路とを含む供給管部を準備し、前記供給ステップ（ｂ）で、前記中央流路と前記環状流路とにそれぞれ異なる塗装液を供給し、前記中央流路を流れる塗装液の流速よりも、前記環状流路を流れる塗装液の流速が大きくなるように設定する、塗装液の混合方法である。混合ノズル部の内部空間においては、環状流路より供給される塗装液を囲む内周壁が狭まる。これによって内部空間の内周壁によって径方向内側領域に偏向するとともに流速がさらに高められる。これにより、環状流路より供給される塗装液が中央流路より供給される塗装液に向いやすくなり、複数の塗装液が混合されやすくなる。

第１１の態様は、第９又は第１０の態様に係る塗装液の混合方法であって、前記準備ステップ（ａ）で、前記複数の流路が、中央流路と、前記中央流路を周方向に囲む環状流路とを含む供給管部を準備し、前記供給ステップ（ｂ）で、前記中央流路に供給する塗装液の粘度よりも、前記環状流路に供給する塗装液の粘度が小さくなるように設定する、塗装液の混合方法である。これにより、混合ノズル部の内部空間において径方向外側を流れる塗装液の偏向を容易にすることができる。これによって径方向外側を流れる塗装液が径方向内側に向かいやすく、内部空間で径方向外側から径方向内側に回り込む塗装液の流れを作り出しやすく、いわゆる剪断混合をさらに促進させることができる。

第１２の態様は、第９から第１１のいずれか１つの態様に係る塗装液の混合方法であって、前記準備ステップ（ａ）で、前記複数の流路が、中央流路と、前記中央流路を周方向に囲む環状流路とを含む供給管部を準備し、前記供給ステップ（ｂ）で、主剤となる塗装液を前記環状流路に供給し、前記主剤を硬化させるための硬化剤を前記中央流路に供給する、塗装液の混合方法である。主剤となる塗装液が混合ノズル部の内部空間によって径方向内側領域に偏向するとともに流速がさらに高められる。これにより、主剤が径方向内側を流れる硬化剤に向いやすくなり、主剤と硬化剤とが混合されやすくなる。

１２ 硬化剤（塗装液）
１４ 主剤（塗装液）
２０、２０Ｂ 塗装液混合装置
３０ 供給管部
３２ 中央流路
３４ 環状流路
４０ 混合ノズル部
４２ 内部空間
１３４ 管部
１６０ ベルカップ
１６３ 滞留空間
Ｓ１ 開口総面積
Ｓ２ 中央流路の開口面積
Ｓ３ 環状流路の開口面積
Ｓ４ 混合ノズル部の開口面積

Claims (6)

1. 複数の塗装液がそれぞれ流れる複数の流路を有し、前記複数の流路が先端側に開口する供給管部と、
   前記複数の流路を流れる塗装液が内部空間に供給されるように前記供給管部の出口部分に連なり、開口面積が前記複数の流路の開口総面積よりも小さくなるように、前記内部空間が出口側に進むにつれて狭まる縮径部分を有する混合ノズル部と、
   前記供給管部の外周側を覆い、前記混合ノズル部に連なる管部と、
   を備え、
   前記供給管部と前記管部との間に、洗浄液を、前記供給管部と前記管部との間を通って前記混合ノズル部の内部空間に供給する、洗浄液用流路が形成される、塗装液混合装置。
2. 請求項１に記載の塗装液混合装置であって、
   前記縮径部分は、階段状の段差形状に形成されている、塗装液混合装置。
3. （ａ）複数の塗装液がそれぞれ流れる複数の流路を有し、前記複数の流路が先端側に開口する供給管部と、前記複数の流路を流れる塗装液が内部空間に供給されるように前記供給管部の出口部分に連なり、開口面積が前記複数の流路の開口総面積よりも小さくなるように、前記内部空間が出口に進むにつれて徐々に狭まる縮径部分を有する混合ノズル部とを準備する準備ステップと、
   （ｂ）準備ステップの後で、前記供給管部に形成される複数の流路のそれぞれに塗装液を供給し、前記供給管部の出口から前記混合ノズル部の内部空間で複数の塗装液を混合させる供給ステップと、
   を備え、
   前記準備ステップ（ａ）で、前記複数の流路が、中央流路と、前記中央流路を周方向に囲む環状流路とを含む供給管部を準備し、
   前記供給ステップ（ｂ）で、前記中央流路と前記環状流路とにそれぞれ異なる塗装液を供給し、前記中央流路を流れる塗装液の流速よりも、前記環状流路を流れる塗装液の流速が大きくなるように設定する、塗装液の混合方法。
4. （ａ）複数の塗装液がそれぞれ流れる複数の流路を有し、前記複数の流路が先端側に開口する供給管部と、前記複数の流路を流れる塗装液が内部空間に供給されるように前記供給管部の出口部分に連なり、開口面積が前記複数の流路の開口総面積よりも小さくなるように、前記内部空間が出口に進むにつれて徐々に狭まる縮径部分を有する混合ノズル部とを準備する準備ステップと、
   （ｂ）準備ステップの後で、前記供給管部に形成される複数の流路のそれぞれに塗装液を供給し、前記供給管部の出口から前記混合ノズル部の内部空間で複数の塗装液を混合させる供給ステップと、
   を備え、
   前記準備ステップ（ａ）で、前記複数の流路が、中央流路と、前記中央流路を周方向に囲む環状流路とを含む供給管部を準備し、
   前記供給ステップ（ｂ）で、前記中央流路に供給する塗装液の粘度よりも、前記環状流路に供給する塗装液の粘度が小さくなるように設定する、塗装液の混合方法。
5. （ａ）複数の塗装液がそれぞれ流れる複数の流路を有し、前記複数の流路が先端側に開口する供給管部と、前記複数の流路を流れる塗装液が内部空間に供給されるように前記供給管部の出口部分に連なり、開口面積が前記複数の流路の開口総面積よりも小さくなるように、前記内部空間が出口に進むにつれて徐々に狭まる縮径部分を有する混合ノズル部とを準備する準備ステップと、
   （ｂ）準備ステップの後で、前記供給管部に形成される複数の流路のそれぞれに塗装液を供給し、前記供給管部の出口から前記混合ノズル部の内部空間で複数の塗装液を混合させる供給ステップと、
   を備え、
   前記準備ステップ（ａ）で、前記複数の流路が、中央流路と、前記中央流路を周方向に囲む環状流路とを含む供給管部を準備し、
   前記供給ステップ（ｂ）で、主剤となる塗装液を前記環状流路に供給し、前記主剤を硬化させるための硬化剤を前記中央流路に供給する、塗装液の混合方法。
6. 請求項３から請求項５のいずれか１つに記載の塗装液混合装置であって、
   前記混合ノズル部として、前記縮径部分が、階段状の段差形状に形成されているものを用いる、塗装液の混合方法。

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