塗装装置
【課題】本発明は、洗浄液がもつキャビテーション振動（運動エネルギー）の減衰を少なくして、洗浄液の使用量を少なくすることを可能にした塗装装置を提供することを課題とする。
【解決手段】塗装装置１０は、ブロック体１２に塗料が通る塗料管路１１を設け、この塗料管路１１の上流部に洗浄液とエアとをミキシングさせて噴射する洗浄液噴射バルブユニット１４を接続し、塗料管路１１の中間部１１ｃに塗装色を切り替え所定の色の塗料を塗料管路１１に供給する複数の塗料バルブユニット１３を接続し、塗料管路１１の下流部１１ｂに塗料噴射装置１８を接続するとともに、塗料管路１１の断面は非円形断面に形成してなり、塗料管路１１に残存する塗料を除去するものである。
【解決手段】塗装装置１０は、ブロック体１２に塗料が通る塗料管路１１を設け、この塗料管路１１の上流部に洗浄液とエアとをミキシングさせて噴射する洗浄液噴射バルブユニット１４を接続し、塗料管路１１の中間部１１ｃに塗装色を切り替え所定の色の塗料を塗料管路１１に供給する複数の塗料バルブユニット１３を接続し、塗料管路１１の下流部１１ｂに塗料噴射装置１８を接続するとともに、塗料管路１１の断面は非円形断面に形成してなり、塗料管路１１に残存する塗料を除去するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗料管路に残存する塗料を除去する洗浄機構を有する塗装装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は従来の技術に係る洗浄機構を備えた塗装装置の構成図であり、被塗装物へ塗料を噴射する塗装装置１００の上流には、塗料の色を切り替えて所定の塗料を塗料管路に供給する色切替装置１０１が連結され、この色切替装置１０１の上流には、洗浄液とエアとをミキシングさせて噴射する洗浄機構１０２が連結されている。
【０００３】
塗料の色を切り替えるときには、洗浄機構１０２から色切替装置１０１に、洗浄液とエアとを交互に供給して、塗料管路内に残存する塗料を除去するようにした。
しかし、洗浄液の使用量が増えるという問題があり、改良の余地があった。
【０００４】
対策として、洗浄液の使用量を減らす技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−１７０２８４号（図３）
【０００５】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１２は従来の技術に係る塗料管路に設けた洗浄液吐出部及びエア吐出部の断面図である。ブロック体１０７には塗料管路１０６が設けられ、この塗料管路１０６の上流部には、塗料管路１０６の外周に沿って接線方向に伸長して洗浄液を吐出する洗浄液通路１０８が設けられ、この洗浄液通路１０８とは平行で逆向きとなるように塗料管路１０６の外周に沿って接線方向に伸長してエアを吐出するエア通路１０９が設けられている。
そして、塗料管路１０６に洗浄液とエアとを同時に吐出して、洗浄液とエアとで旋回流を形成し、塗料管路１０６の内壁に残存する塗料を除去する。
【０００６】
図１３は図１２の作用図であり、塗料管路１０６の内壁１０６ａに沿って流れる旋回流の流れは矢印ｓによって示されている。
塗料管路１０６の長さＬが、塗料管路１０６の内径ｄに較べて十分に長い場合には、旋回流の運動エネルギーは、塗料管路１０６の途中で減衰する。塗料管路１０６の下流部では、上流部に較べて旋回流の運動エネルギーは大幅に低下する。運動エネルギーが低下すれば、旋回流による洗浄効果が十分に得られなくなる虞がある。つまり、特許文献１の技術では、塗料管路の内径に較べて塗料管路の長さが長い場合に課題が残る。
【０００７】
この他、洗浄液の使用量を減らすための対策として、塗料管路にエアとミキシングさせた洗浄液を断続的に供給する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献２】特開平６−７１２０２号（図１）
【０００８】
特許文献２を次図に基づいて説明する。
図１４は従来の技術の基本構成を説明する図であり、塗料管路１１１を有するブロック体１１２の上流には、塗料管路１１１とは別に洗浄液充填配管１１３が設けられ、この洗浄液充填配管１１３の中間部には複数のエア供給口を介して各々エアをオン・オフするバルブ１１４・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）が設けられ、これらのバルブ１１４・・・にはエア配管１１５・・・が連結されている。
【０００９】
塗料管路１１１を洗浄するときには、洗浄液を充填しておいた洗浄液充填配管１１３に設けた複数のバルブ１１４・・・を順次開閉させ、エアの圧力で塗料管路１１１に洗浄液を断続的に供給することで残留塗料を除去する。
【００１０】
しかし、特許文献２の洗浄機構では、洗浄液充填配管１１３、バルブ１１４・・・、エア配管１１５・・・及び制御系などの部品点数が増加し、構成が複雑化し費用が嵩む。加えて、装置スペースが嵩むなどの問題がある。
【００１１】
ところで、塗料管路は、通常、円断面を有している。円断面を有する塗料管路では、塗料管路の中心は壁面から同じ距離にあり、壁面で反射した洗浄液の波同士が、円形断面の中心点に到達するまでに時間差は生じ難かった。このため、塗料管路の壁面で反射した洗浄液の波同士が、塗料管路の中心点で衝突し、互いに打ち消し合い、洗浄液の運動エネルギーの減衰につながっていた。洗浄液のキャビテーション振動（洗浄液の運動エネルギー）が減衰するので、洗浄液の洗浄能力が損なわれていた。
【００１２】
そのため、洗浄液の使用量が増えるなどランニングコストが嵩んでいた。
洗浄液がもつ運動エネルギーの減衰を少なくして、洗浄液の使用量を少なくする技術が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、洗浄液がもつキャビテーション振動（運動エネルギー）の減衰を少なくして、洗浄液の使用量を少なくすることを可能にした塗装装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、ブロック体に設けた塗料管路の断面形状を楕円形に形成し塗料管路を洗浄したところ、洗浄液の使用量を減らしながら、良好な洗浄結果を得ることができるという知見を得た。
【００１５】
すなわち、請求項１に係る発明は、ブロック体に塗料が通る塗料管路を設け、この塗料管路の中間部に塗料を供給する複数のお互いに異なる塗装色に対応した塗料バルブユニットを接続し、塗料管路の下流部に塗料を被塗装物に噴射する塗料噴射装置を有する塗装装置において、塗料管路の上流部にキャビテーションを有する洗浄液を噴射する洗浄液噴射バルブユニットを設置し、洗浄液噴射バルブユニットの洗浄液噴射ノズルは、塗料管路の断面の内壁に洗浄液が沿う方向に向けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に係る発明では、洗浄液噴射ノズルは、塗料管路と一体的に且つ密着させて配置されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る発明では、塗料管路の断面は、楕円であることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に係る発明では、塗料管路の断面は円形であり、洗浄液噴射ノズルは、塗料管路の断面の中心からオフセットされた方向に向けられて洗浄液を噴射することを特徴とする。
【００１９】
請求項５に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットの材質と、ブロック体の材質とは略同一の材質にすることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットは、モータにより駆動させることを特徴とする。
【００２１】
請求項７に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットは、洗浄液の内部に気体を間欠的に噴射してキャビテーションを発生させることを特徴とする。
【００２２】
請求項８に係る発明では、塗料管路の断面は、非円形であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットの洗浄液噴射ノズルは、塗料管路の断面の内壁に洗浄液が沿う方向に向けられているので、塗料管路にキャビテーションを有する洗浄液が円滑に供給される。加えて、キャビテーションを有する洗浄液によって、塗料管路に付着した塗料を効果的に除去することができる。
【００２４】
請求項２に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットの洗浄液噴射ノズルは、ブロック体の塗料管路と一体的に且つ密着させて配置されている。このため、洗浄液噴射バルブユニットで発生した洗浄液のキャビテーション振動がブロック体に伝達され、このブロック体に設けた塗料管路を振動させる。洗浄液噴射バルブユニットによって塗料管路を振動させるとともに、この塗料管路に洗浄液を当てるようにしたので、塗料管路に残存した塗料を一層効果的に除去することができる。
【００２５】
請求項３に係る発明では、塗料管路の断面は楕円形に形成されている。断面が楕円形であれば、壁面で反射した複数の波が、楕円形断面の中心点に到達するまでに時間差が生じる。時間差が生じれば、洗浄液の波が中心点に集中して衝突し合うことが少なくなり、洗浄液の運動エネルギーの減衰を抑えることができる。
【００２６】
従来、円形断面では、塗料管路の中心は壁面から同じ距離にあり、壁面で反射した洗浄液の波同士が、円形断面の中心点に到達するまでに時間差はなかった。このため、塗料管路の壁面で反射した洗浄液の波同士が、塗料管路の中心点で衝突し、互いに打ち消し合い、洗浄液の運動エネルギーの減衰につながっていた。洗浄液の運動エネルギーが減衰すれば、洗浄液の洗浄能力が損なわれる虞があった。
【００２７】
この点、本発明では、壁面で反射した洗浄液の波同士が、楕円形断面の中心点に到達するまでに時間差が出るので、楕円形断面の中心点で、洗浄液の運動エネルギーの減衰が起こり難くなる。このため、塗料管路の下流部において、洗浄液がもつ洗浄力が損なわれ難くなり、洗浄力を高く保つことができる。洗浄液の洗浄力が高く保たれれば、洗浄液の使用量が抑えられ、塗料管路に残存する塗料を効率良く除去することができる。
また、塗料管路の形状を変更するだけなので、装置費用の上昇を抑えることができる。
【００２８】
請求項４に係る発明では、塗料管路の断面は円形であり、洗浄液噴射バルブユニットの洗浄液噴射ノズルは、塗料管路の断面の中心からオフセットされた方向に向けられて洗浄液を噴射するようにしたので、塗料管路の軸回りに、洗浄液のうず流を発生させることができる。
この結果、泡状を呈するエアと洗浄液からなる混合体によって、塗料管路に付着した塗料を効果的に除去することができる。
【００２９】
請求項５に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットの材質と、ブロック体の材質とは略同一の材質にするので、略同一の固有振動数を有する。このため、洗浄液噴射バルブユニットで発生した振動は、ブロック体で減衰され難くなり、ブロック体に設けた塗料管路に効率良く伝達されるので、塗料管路に残存した塗料をより効果的に除去することができる。
【００３０】
請求項６に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットは、モータにより駆動させるので、洗浄に最適なバブリング比率をもつ洗浄液を塗料管路に供給することができる。すなわち、キャビテーション振動の最大値を維持させることができる。従って、塗料管路に付着した塗料の洗浄効果を最大にするようにモータの運動を調節することができる。これにより、洗浄液の消費量を抑えることができる。
【００３１】
請求項７に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットは、洗浄液の内部に気体を間欠的に噴射してキャビテーションを発生させるものであり、このバブリングがキャビテーション振動を発生させ、このキャビテーション振動が塗料管路に伝達され、塗料管路が振動するので、高い洗浄効果が得られる。
【００３２】
請求項８に係る発明では、塗料管路の断面は、非円形であるので、壁面で反射した複数の波が、楕円形断面の中心点に到達するまでに時間差が生じる。時間差が生じれば、洗浄液の波が中心点に集中して衝突し合うことが少なくなり、洗浄液の運動エネルギーの減衰を抑えることができる。このため、塗料管路の下流部において、洗浄液がもつ洗浄力が損なわれ難くなり、洗浄力を高く保つことができる。洗浄液の洗浄力が高く保たれれば、洗浄液の使用量が抑えられ、塗料管路に残存する塗料を効率良く除去することができる。
また、塗料管路の形状を変更するだけなので、装置費用の上昇を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る塗装装置の断面図であり、塗装装置１０は、内部に塗料管路１１をもつブロック体１２と、このブロック体１２に取り付け所定色の塗料を供給又は停止する塗料バルブユニット１３・・・と、ブロック体１２に取り付け洗浄液とエアとをミキシングさせて噴射して塗料管路１１を洗浄する洗浄液噴射バルブユニット１４と、を備えている。
【００３４】
塗料管路１１の上流部１１ａには、洗浄液噴射バルブユニット１４の噴射室１５が接続され、塗料管路１１の中間部１１ｃには、塗料バルブユニット１３・・・の塗料出口１７・・・が接続され、塗料管路１１の下流部１１ｂには、被塗装物へ塗料を噴射する塗料噴射装置１８が接続されている。
詳細には、塗料管路１１の下流部１１ｂには、出力継手２１及び出力チューブ２２を介して塗料噴射装置１８が連結されている。
【００３５】
複数の塗料バルブユニット１３・・・は、所定の色の塗料を塗料管路１１に供給するとともに塗装色を切り替える部材であり、ブロック体１２の上面１２ｕ及び下面１２ｓに複数個取り付けられている。
【００３６】
塗料バルブユニット１３・・・の塗料出口１７・・・は、ブロック体１２に開けた洗浄液噴射ノズルを介して塗料管路１１に連通されている。また、塗料バルブユニット１３・・・の塗料出口１７・・・には、ニードル弁２３・・・が配設され、各塗料の塗料管路１１へのオン・オフは、これらニードル弁２３・・・を上下させることにより行うようにした。
【００３７】
洗浄機構１０のブロック体１２には、色を切り替えるときに、塗料管路１１を洗浄する洗浄液噴射バルブユニット１４が配設されている。
【００３８】
洗浄液噴射バルブユニット１４は、ブロック体１２に一体的に結合されるように設けられている。シールを介してボルト結合することが望ましい。詳細には、洗浄液噴射バルブユニット１４は、ブロック体１２の塗料管路１１の上流部１１ａに接続されている。なお、洗浄液噴射バルブユニット１４の材質と、ブロック体１２の材質とは同一の材質とした。
すなわち、洗浄液噴射ノズル４０は、塗料管路１１と一体的に且つ密着させて配置されている。
【００３９】
洗浄機構１０は、その左右端部が緩衝材２５、２５及び締結部材２６、２６を介して支持ステー２７、２７によって支持されている。つまり、洗浄機構１０は緩衝材２５、２５によりマウントされている。緩衝材２５は、例えば、ラバーブッシュである。このため、洗浄液噴射バルブユニット１４で発生した洗浄液とエアの混合によるキャビテーション振動は、ブロック体１２に効率良く伝達されるが、支持ステー２７、２７には伝達され難くなり、洗浄液噴射バルブユニット１４のキャビテーション振動（運動エネルギー）は、塗料管路１１の洗浄に無駄なく作用するものとなる。
洗浄液噴射バルブユニット１４の詳細については次図で説明する。
【００４０】
塗料噴射装置１８に塗料を供給するときには、塗料バルブユニット１３・・・の内の所定の塗料バルブユニットを開け、その他の塗料バルブユニットを閉じて、ブロック体１２に形成した塗料管路１１に、所定の色の塗料を供給する。
【００４１】
塗料噴射装置１８に供給する塗料の色を切り替えるときには、塗料バルブユニット１３・・・を全て閉じた後、塗料管路１１の上流部１１ａにエアを含む洗浄液を所定の圧力で供給し、塗料管路１１に残存する塗料を除去するようにした。
【００４２】
図２は本発明に係る塗装装置に備えられている洗浄液噴射バルブユニットの断面図であり、洗浄液噴射バルブユニット１４は、洗浄液とエアとをミキシングさせた混合体が供給される噴射室１５を有するノズルブロック３１と、このノズルブロック３１に差し込まれ噴射室１５に洗浄液及びエアを供給又は遮断する噴射ニードル弁３２と、この噴射ニードル弁３２を上下方向に駆動するシリンダ部３３と、を主要な構成要素とし、洗浄液の内部に間欠的にエアを噴射することにより、洗浄液と気体（エア）のバブリング（キャビテーション）を発生させるものである。
【００４３】
ここで、バブリング（キャビテーション）とは、洗浄液とエアとが混合されて形成させた泡状を呈する混合体であって、この泡のキャビテーション振動によって、塗料管路の壁面に付着した塗料の除去効果を超音波洗浄機のように大幅に高めることができる。
また、洗浄液中にキャビテーションを発生させるのであれば、洗浄液とエアの混合に限定されず、プロペラのようなもので、洗浄液中にキャビテーションを発生させても良い。
【００４４】
以下、洗浄液噴射バルブユニット１４の詳細な構造を説明する。
洗浄液噴射バルブユニット１４のノズルブロック３１と塗料管路１１につながっている噴射室１５の間には、洗浄液とエアとを混合させた混合体を塗料管路１１に供給する洗浄液噴射ノズル４０が設けられている。
本実施例において、洗浄液噴射ノズル４０は、ノズルブロック３１に備えた噴射室１５を介して塗料管路１１につながっているが、噴射室１５を介することなく直接塗料管路１１につなぐことは差し支えない。
【００４５】
ノズルブロック３１に設けた噴射室１５の上方には、この噴射室１５に連通する空間３４が設けられ、この空間３４は、シートパッキン３５を介して上方から吊り下げられた区画部材３６によってエア室３７と洗浄液室３８とに区画され、エア室３７にはエア供給管４１が連結され、洗浄液室３８にはエルボ継手４２を介して洗浄液供給管４３が連結されている。
【００４６】
シリンダ部３３は、シリンダ４５と、このシリンダ４５を摺動するピストン４６と、このピストン４６に取り付けられ上下に摺動するピストンロッド４７と、シリンダ４５のヘッド部を覆うヘッド部材４８と、シリンダ部３３の上端部に取り付けたカバー部材４９と、このカバー部材４９とピストン４６間に介在させピストンロッド４７が延びる方向に押圧するばね部材５１とを備える。本実施例において、ピストンロッド４７の先端部には、噴射ニードル弁３２が一体に形成されている。このため、部品点数を抑えることができる。
【００４７】
シリンダ４５の下部には、シリンダ４５にエアを供給するエア口５２が設けられ、このエア口５２にはエルボ管５３を介して噴射ニードル弁３２を上下方向に駆動するためのエアを供給するエア管５４が連結されている。
ヘッド部材４８には、噴射ニードル弁３２の軸部５６に嵌めるシール部材５７と、これらのシール部材５７にワッシャ５８を介して嵌める調整バネ５９と、この調整バネ５９の上方からねじ込んだ押さえ部材６１と、が取り付けられ、この押さえ部材６１のねじ込み量を変化させることで、噴射ニードル弁３２のストロークを調整可能にした。図中、６０は連結ナット、６２は空気抜き穴である。
【００４８】
図３は図１の３−３線断面図であり、洗浄液噴射バルブユニット１４の噴射軸６３は、塗料管路１１の軸１１Ｊに垂直に配置するものである。加えて、洗浄液噴射ノズル４０は、楕円の中心１１Ｊからピッチｆだけオフセットさせた位置に配置される。噴射軸６３と塗料管路１１の軸１１Ｊとを垂直に配置するので、塗料管路１１の軸１１Ｊ回りに、洗浄液のうず流を発生させることができる。
【００４９】
この場合に、塗料管路１１の内壁の断面は楕円であるから、内壁の断面が円である場合に較べて、うず流の存続時間が長くなる。従って、塗料管路１１の長さが塗料管路１１の内径に較べて、あまり大きくない場合には、塗料管路の洗浄効果を高めることができる。
なお、塗料管路１１の断面形状は、楕円にしたが、楕円形であれば、その形状は任意である。また、塗料管路１１の断面形状が楕円であれば、楕円の中心１１Ｊに向かって洗浄液を噴射しても、うず流を発生させることができる。
【００５０】
図４は図１の４−４線断面図であり、ブロック体１２には、断面楕円形の塗料管路１１が形成されるとともに、締結部材２６、２６及び緩衝材２５、２５を介して支持ステー２７に取り付けられている。この楕円形の塗料管路１１は、ブロック体１２の上流部と下流部の間に一様な大きさで設けられている。
【００５１】
以上に述べた塗装装置の作用を次に述べる。
図５は本発明に係る塗装装置に備える塗料管路の原理図である。
（ａ）において、実施例が示されており、塗料管路１１の断面は楕円形に形成した。断面が楕円形であれば、塗料管路１１の中心１１ｃａは壁面１１ｈから同じ距離にはないので、壁面１１ｈで反射した洗浄液の泡同士が、楕円形断面の中心部で衝突したときに、互いに打ち消し合うことが少なくなる。
【００５２】
（ｂ）において、比較例が示されており、塗料管路１１の断面は円形に形成されているので、塗料管路１１の壁面１１ｈで反射した洗浄液の波同士が、壁面から同じ距離に位置する円形断面の中心１１ｃｂで衝突し、互いに打ち消し合うことが多い。従って、塗料管路１１の下流部（図１の符号１１ｂ）では、洗浄液のキャビテーション振動が減衰してしまう。
【００５３】
（ａ）に戻って、本発明では、塗料管路１１の中心１１ｃａで洗浄液の波同士の打ち消し合いが大幅に減るので、洗浄液のキャビテーション振動の減衰を抑えることができる。洗浄液がもつキャビテーション振動の減衰を少なくできるので、塗料管路１１の全長にわたって洗浄液がもつ洗浄力が損なわれ難くなり、洗浄力を高く保つことができる。洗浄液の洗浄力が高く保たれるので、洗浄液の使用量を抑えながら、塗料管路１１に残存する塗料を効率良く除去することができる。
【００５４】
図６は本発明に係る塗装装置の作用説明図である。
（ａ）において、塗料管路１１に洗浄液とエアとの混合物を供給する前の状態であり、塗料管路１１の内壁には残存塗料が付着している。
【００５５】
（ｂ）において、洗浄液噴射バルブユニット１４をオンにして、塗料管路１１に洗浄液とエアとの混合物を供給する状態である。洗浄液噴射バルブユニット１４から噴射室１５に空気を含む洗浄液が噴射され塗料管路１１を通過するとともに、洗浄液噴射バルブユニット１４にブロック体１２を一体的に設ける。
なお、洗浄液として、例えば、シンナー等の有機溶剤が好適である。
【００５６】
洗浄液噴射バルブユニット１４は、ブロック体１２に一体的に設けるので、洗浄液噴射バルブユニット１４で発生した洗浄液の運動エネルギーは、ブロック体１２に効率良く伝達され、このブロック体１２に設けた塗料管路１１を振動させる。塗料管路１１が振動するとともに、この塗料管路１１に洗浄液を供給して、その壁面１１ｈに当てるようにしたので、塗料が剥離されやすくなり、塗料管路１１に残存した塗料を一層効果的に除去させることができる。
【００５７】
また、本実施例において、洗浄液噴射バルブユニット１４の材質と、ブロック体１２の材質とは同一の材質にするので、同一の固有振動数を有する。このため、洗浄液噴射バルブユニット１４で発生した振動がブロック体１２で減衰することなく、この振動はブロック体１２に設けた塗料管路１１に効率良く伝達される。従って、塗料管路１１に残存した塗料を一層効果的に除去することができる。
【００５８】
図７は本発明に係る洗浄機構と比較例に係る洗浄機構の間の塗料管路洗浄効果を比較したグラフである。縦軸は光が洗浄液を透過する比率としての透過率（ｔ）を示し、横軸は塗料管路の洗浄に用いる洗浄液の容積（ｃｍ３）を示す。
【００５９】
ここで、透過率（ｔ）とは、光が洗浄液を透過する割合を、透過後の光強度（Ｉ）と透過前の光強度（Ｉ０）との比率で表したものであり、ｔ＝（Ｉ／Ｉ０）×１００（％）により求めることができる。
【００６０】
図１を併せて参照し、洗浄液は、塗料管路１１を洗浄するとともに、この塗料管路１１の下流部１１ｂに接続される出力継手２１、出力チューブ２２及び塗料噴射装置１８を通過することで、これら要素の管路の内壁を洗浄するものである。本実験において、出力継手以降の要素は同一なものを使用した。
【００６１】
例えば、塗料管路を通過する洗浄液の流量が少ないときには、塗料管路１１を通過した洗浄液の透過率は低い値を示す。これは、塗料管路に塗料が多く付着しており、洗浄液に洗浄される塗料が多いことを意味する。塗料管路１１を通過する洗浄液の流量が多くなるに伴い、透過率は高くなる。透過率は高くなることは、塗料管路内に残留する塗料の量が減り、塗料管路１１の洗浄が進んできたことを示すものである。
【００６２】
グラフにおいて、第１透過率曲線Ａ１は、エアと洗浄液を交互に供給するときの透過率の推移を、第２透過率曲線はＡ２は、洗浄機構をブロック体とは分離させたときの透過率の推移を、第３透過率曲線Ａ３は、本発明に係る実施例のときの透過率の推移を各々示すものである。
【００６３】
ここで、洗浄完了時の判定基準を透過率７３％に達したときにすると、第１透過率曲線Ａ１によれば、必要な洗浄液の量は１１０ｃｍ３、第２透過率曲線Ａ２によれば、必要な洗浄液の量は７３ｃｍ３であり、第３透過率曲線Ａ３によれば、必要な洗浄液の量は６５ｃｍ３であった。
従って、本発明に係る洗浄機構１０によれば、より少ない洗浄液で塗料管路の洗浄を行うことができる。つまり、洗浄液の洗浄力が高く保たれ、洗浄液の使用量が抑えられる。
【００６４】
図８は図２の別実施例図であり、図２と異なる点として、洗浄液噴射バルブユニット１４Ｂには、噴射軸６３を上下駆動する駆動源としてリニアモータ６６及びこのリニアモータ６６に信号を伝達するドライバ６７と、洗浄液供給管４３Ｂの上流に接続され洗浄液の流量を調整する第１レギュレータ６９と、エア供給管４１Ｂの上流に接続されエアの流量を調整する第２レギュレータ７２と、塗料管路１１に設け塗料管路１１内に噴射された泡を含む洗浄液の圧力を検出する圧力センサ７３と、直線運動のリニアモータ６６、第１レギュレータ６９及び第２レギュレータ７２を制御する制御装置７４とが備えられている点にある。上記構成によって、洗浄液のよりきめ細かな噴射制御を行うことが可能になる。その他の点に大きく変わるところはない。
この実施例では、圧力センサにより、塗料管路内のキャビテーション振動が最大となるように、リニアモータによって、洗浄液とエアの混合比率を制御して、燃料管路に付着した塗料の洗浄効果が最大となるように調節できるという優れた効果を有する。これにより、洗浄液の使用コストを大幅に低減できる。
【００６５】
図９は本発明に係る噴射室及び塗料管路の変形例を説明する図である。
（ａ）において、ノズルブロック３１Ｂに設ける噴射室１５Ｂの断面形状は、楕円をさらに変形させ変形円にしたものである。この噴射室１５Ｂに連結される塗料管路の断面形状は、噴射室１５Ｂと同一の断面形状に形成されている。
【００６６】
（ｂ）において、ノズルブロック３１Ｃに設ける噴射室１５Ｃの断面形状は、縦長の略矩形にしたものである。この噴射室１５Ｃに連結される塗料管路の断面形状は、噴射室１５Ｃと同一の断面形状に形成されている。なお、略矩形の各頂点は所定の半径（Ｒ）にて丸めるようにした。
（ｃ）において、ノズルブロック３１Ｄに設ける噴射室１５Ｄの断面形状は、略６角形にしたものである。この噴射室１５Ｄに連結される塗料管路の断面形状は、噴射室１５Ｄと同一の断面形状に形成されている。なお、略６角形の各頂点は所定の半径（Ｒ）にて丸めるようにした。
【００６７】
図１０は塗料管路へ接続する洗浄液噴射ノズルの変形例を説明する図である。
（ａ）において、洗浄液噴射バルブユニット１４Ｂと塗料管路１１Ｂの間には、洗浄液とエアとを混合させた混合体を供給する洗浄液噴射ノズル４０ａが設けられ、この洗浄液噴射ノズル４０ａは、洗浄液噴射バルブユニット１４Ｂから塗料管路１１Ｂの外周接線方向に延びるとともに、塗料管路１１Ｂに接続されている。図中、矢印は混合体の流れる方向を示す。つまり、洗浄液噴射バルブユニットの洗浄液噴射ノズル４０ａは、塗料管路１１の断面の内壁に洗浄液が沿う方向に向けられている。
塗料管路１１Ｂの断面は円形であり、洗浄液噴射ノズル４０ａは、塗料管路１１Ｂの断面の中心Ｊａからオフセットされた方向に向けられて洗浄液を噴射するので、塗料管路１１Ｂの軸Ｊａ回りに、洗浄液のうず流を発生させることができる。
この結果、泡状を呈するエアと洗浄液からなる混合体によって、塗料管路１１Ｂに付着した塗料を効果的に除去することができる。
【００６８】
ノズルブロック３１Ｂ及び洗浄液噴射ノズル４０ａは、塗料管路１１Ｂの中心からオフセットした位置に配置するとともに、塗料管路１１Ｂの外周接線方向に延びている。ここで、洗浄液噴射ノズル４０ａは、鉛直方向上下向きに配置されている。
【００６９】
（ｂ）において、ノズルブロック３１Ｂを塗料管路１１Ｂの中心上方に配置するとともに、塗料管路１１Ｂの外周接線方向に延びている。ここで、ノズルブロック３１Ｂから塗料管路１１Ｂに延びている洗浄液噴射ノズル４０ｂは、塗料管路１１Ｂの中心上方から斜め下方に配置されている。
【００７０】
洗浄液噴射ノズル４０ａ、洗浄液噴射ノズル４０ｂは、ともに塗料管路１１Ｂの外周接線方向に延びているので、洗浄液とエアとを混合させた泡状を呈する混合体が塗料管路１１Ｂの外周を含む壁面１１Ｂｈに沿うように供給される。このため、塗料管路１１Ｂに混合体が円滑に供給されるとともに、泡状を呈する混合体によって、塗料管路１１Ｂに付着した塗料を効果的に除去することができる。
【００７１】
なお、塗料管路１１Ｃの断面は非円形であっても良い。塗料管路１１Ｃの断面が非円形に形成されていれば、外周を含む壁面１１Ｃｈで反射した複数の波が、非円形断面の中心点に到達するまでに時間差が生じる。時間差が生じれば、洗浄液の波が中心点に集中して衝突し合うことが少なくなり、洗浄液の運動エネルギーの減衰を抑えることができる。
【００７２】
尚、本発明に係る塗装装置は、実施の形態では自動車の塗装工程に適用したが、機械装置、電機装置にも適用可能であり、一般の工業製品の塗装に適用することは差し支えない。
【００７３】
また、請求項１では、洗浄液噴射バルブユニットは、ブロック体と分離して配設することは差し支えない。さらに、洗浄液噴射バルブユニットの噴射軸と塗料管路の軸とのなす角度は任意の角度で差し支えない。また、洗浄液にキャビテーションを発生させるものであれば、洗浄液をプロペラ等で撹拌する機構でも差し支えない。
この他、請求項２では、洗浄液噴射バルブユニットの材質と、ブロック体の材質とは異なる材質にすることは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、色切替機能をもつ自動車の塗装工程に利用すると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る塗装装置の断面図である。
【図２】本発明に係る塗装装置に備えられている洗浄液噴射バルブユニットの断面図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】図１の４−４線断面図である。
【図５】本発明に係る塗装装置に備える塗料管路の原理図である。
【図６】本発明に係る塗装装置の作用説明図である。
【図７】本発明に係る洗浄機構と比較例に係る洗浄機構の間の塗料管路洗浄効果を比較したグラフである。
【図８】図２の別実施例図である。
【図９】本発明に係る噴射室及び塗料管路の変形例を説明する図である。
【図１０】塗料管路へ接続する洗浄液噴射ノズルの変形例を説明する図である。
【図１１】従来の技術に係る洗浄機構を備えた塗装装置の構成図である。
【図１２】従来の技術に係る塗料管路に設けた洗浄液吐出部及びエア吐出部の断面図である。
【図１３】図１２の作用図である。
【図１４】従来の技術の基本構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…塗装装置、１１、１１Ｂ、１１Ｃ…塗料管路、１１ａ…塗料管路の上流部、１１ｂ…塗料管路の下流部、１１Ｊ…塗料管路の軸、１２、１２Ｂ…ブロック体、１３…塗料バルブユニット、１４、１４Ｂ…洗浄液噴射バルブユニット、１８…塗料噴射装置、４０、４０ａ、４０ｂ…洗浄液噴射ノズル、６３…洗浄液噴射バルブユニットの噴射軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗料管路に残存する塗料を除去する洗浄機構を有する塗装装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は従来の技術に係る洗浄機構を備えた塗装装置の構成図であり、被塗装物へ塗料を噴射する塗装装置１００の上流には、塗料の色を切り替えて所定の塗料を塗料管路に供給する色切替装置１０１が連結され、この色切替装置１０１の上流には、洗浄液とエアとをミキシングさせて噴射する洗浄機構１０２が連結されている。
【０００３】
塗料の色を切り替えるときには、洗浄機構１０２から色切替装置１０１に、洗浄液とエアとを交互に供給して、塗料管路内に残存する塗料を除去するようにした。
しかし、洗浄液の使用量が増えるという問題があり、改良の余地があった。
【０００４】
対策として、洗浄液の使用量を減らす技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−１７０２８４号（図３）
【０００５】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１２は従来の技術に係る塗料管路に設けた洗浄液吐出部及びエア吐出部の断面図である。ブロック体１０７には塗料管路１０６が設けられ、この塗料管路１０６の上流部には、塗料管路１０６の外周に沿って接線方向に伸長して洗浄液を吐出する洗浄液通路１０８が設けられ、この洗浄液通路１０８とは平行で逆向きとなるように塗料管路１０６の外周に沿って接線方向に伸長してエアを吐出するエア通路１０９が設けられている。
そして、塗料管路１０６に洗浄液とエアとを同時に吐出して、洗浄液とエアとで旋回流を形成し、塗料管路１０６の内壁に残存する塗料を除去する。
【０００６】
図１３は図１２の作用図であり、塗料管路１０６の内壁１０６ａに沿って流れる旋回流の流れは矢印ｓによって示されている。
塗料管路１０６の長さＬが、塗料管路１０６の内径ｄに較べて十分に長い場合には、旋回流の運動エネルギーは、塗料管路１０６の途中で減衰する。塗料管路１０６の下流部では、上流部に較べて旋回流の運動エネルギーは大幅に低下する。運動エネルギーが低下すれば、旋回流による洗浄効果が十分に得られなくなる虞がある。つまり、特許文献１の技術では、塗料管路の内径に較べて塗料管路の長さが長い場合に課題が残る。
【０００７】
この他、洗浄液の使用量を減らすための対策として、塗料管路にエアとミキシングさせた洗浄液を断続的に供給する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献２】特開平６−７１２０２号（図１）
【０００８】
特許文献２を次図に基づいて説明する。
図１４は従来の技術の基本構成を説明する図であり、塗料管路１１１を有するブロック体１１２の上流には、塗料管路１１１とは別に洗浄液充填配管１１３が設けられ、この洗浄液充填配管１１３の中間部には複数のエア供給口を介して各々エアをオン・オフするバルブ１１４・・・（・・・は複数を示す。以下同じ。）が設けられ、これらのバルブ１１４・・・にはエア配管１１５・・・が連結されている。
【０００９】
塗料管路１１１を洗浄するときには、洗浄液を充填しておいた洗浄液充填配管１１３に設けた複数のバルブ１１４・・・を順次開閉させ、エアの圧力で塗料管路１１１に洗浄液を断続的に供給することで残留塗料を除去する。
【００１０】
しかし、特許文献２の洗浄機構では、洗浄液充填配管１１３、バルブ１１４・・・、エア配管１１５・・・及び制御系などの部品点数が増加し、構成が複雑化し費用が嵩む。加えて、装置スペースが嵩むなどの問題がある。
【００１１】
ところで、塗料管路は、通常、円断面を有している。円断面を有する塗料管路では、塗料管路の中心は壁面から同じ距離にあり、壁面で反射した洗浄液の波同士が、円形断面の中心点に到達するまでに時間差は生じ難かった。このため、塗料管路の壁面で反射した洗浄液の波同士が、塗料管路の中心点で衝突し、互いに打ち消し合い、洗浄液の運動エネルギーの減衰につながっていた。洗浄液のキャビテーション振動（洗浄液の運動エネルギー）が減衰するので、洗浄液の洗浄能力が損なわれていた。
【００１２】
そのため、洗浄液の使用量が増えるなどランニングコストが嵩んでいた。
洗浄液がもつ運動エネルギーの減衰を少なくして、洗浄液の使用量を少なくする技術が望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、洗浄液がもつキャビテーション振動（運動エネルギー）の減衰を少なくして、洗浄液の使用量を少なくすることを可能にした塗装装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、ブロック体に設けた塗料管路の断面形状を楕円形に形成し塗料管路を洗浄したところ、洗浄液の使用量を減らしながら、良好な洗浄結果を得ることができるという知見を得た。
【００１５】
すなわち、請求項１に係る発明は、ブロック体に塗料が通る塗料管路を設け、この塗料管路の中間部に塗料を供給する複数のお互いに異なる塗装色に対応した塗料バルブユニットを接続し、塗料管路の下流部に塗料を被塗装物に噴射する塗料噴射装置を有する塗装装置において、塗料管路の上流部にキャビテーションを有する洗浄液を噴射する洗浄液噴射バルブユニットを設置し、洗浄液噴射バルブユニットの洗浄液噴射ノズルは、塗料管路の断面の内壁に洗浄液が沿う方向に向けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に係る発明では、洗浄液噴射ノズルは、塗料管路と一体的に且つ密着させて配置されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に係る発明では、塗料管路の断面は、楕円であることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に係る発明では、塗料管路の断面は円形であり、洗浄液噴射ノズルは、塗料管路の断面の中心からオフセットされた方向に向けられて洗浄液を噴射することを特徴とする。
【００１９】
請求項５に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットの材質と、ブロック体の材質とは略同一の材質にすることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットは、モータにより駆動させることを特徴とする。
【００２１】
請求項７に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットは、洗浄液の内部に気体を間欠的に噴射してキャビテーションを発生させることを特徴とする。
【００２２】
請求項８に係る発明では、塗料管路の断面は、非円形であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットの洗浄液噴射ノズルは、塗料管路の断面の内壁に洗浄液が沿う方向に向けられているので、塗料管路にキャビテーションを有する洗浄液が円滑に供給される。加えて、キャビテーションを有する洗浄液によって、塗料管路に付着した塗料を効果的に除去することができる。
【００２４】
請求項２に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットの洗浄液噴射ノズルは、ブロック体の塗料管路と一体的に且つ密着させて配置されている。このため、洗浄液噴射バルブユニットで発生した洗浄液のキャビテーション振動がブロック体に伝達され、このブロック体に設けた塗料管路を振動させる。洗浄液噴射バルブユニットによって塗料管路を振動させるとともに、この塗料管路に洗浄液を当てるようにしたので、塗料管路に残存した塗料を一層効果的に除去することができる。
【００２５】
請求項３に係る発明では、塗料管路の断面は楕円形に形成されている。断面が楕円形であれば、壁面で反射した複数の波が、楕円形断面の中心点に到達するまでに時間差が生じる。時間差が生じれば、洗浄液の波が中心点に集中して衝突し合うことが少なくなり、洗浄液の運動エネルギーの減衰を抑えることができる。
【００２６】
従来、円形断面では、塗料管路の中心は壁面から同じ距離にあり、壁面で反射した洗浄液の波同士が、円形断面の中心点に到達するまでに時間差はなかった。このため、塗料管路の壁面で反射した洗浄液の波同士が、塗料管路の中心点で衝突し、互いに打ち消し合い、洗浄液の運動エネルギーの減衰につながっていた。洗浄液の運動エネルギーが減衰すれば、洗浄液の洗浄能力が損なわれる虞があった。
【００２７】
この点、本発明では、壁面で反射した洗浄液の波同士が、楕円形断面の中心点に到達するまでに時間差が出るので、楕円形断面の中心点で、洗浄液の運動エネルギーの減衰が起こり難くなる。このため、塗料管路の下流部において、洗浄液がもつ洗浄力が損なわれ難くなり、洗浄力を高く保つことができる。洗浄液の洗浄力が高く保たれれば、洗浄液の使用量が抑えられ、塗料管路に残存する塗料を効率良く除去することができる。
また、塗料管路の形状を変更するだけなので、装置費用の上昇を抑えることができる。
【００２８】
請求項４に係る発明では、塗料管路の断面は円形であり、洗浄液噴射バルブユニットの洗浄液噴射ノズルは、塗料管路の断面の中心からオフセットされた方向に向けられて洗浄液を噴射するようにしたので、塗料管路の軸回りに、洗浄液のうず流を発生させることができる。
この結果、泡状を呈するエアと洗浄液からなる混合体によって、塗料管路に付着した塗料を効果的に除去することができる。
【００２９】
請求項５に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットの材質と、ブロック体の材質とは略同一の材質にするので、略同一の固有振動数を有する。このため、洗浄液噴射バルブユニットで発生した振動は、ブロック体で減衰され難くなり、ブロック体に設けた塗料管路に効率良く伝達されるので、塗料管路に残存した塗料をより効果的に除去することができる。
【００３０】
請求項６に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットは、モータにより駆動させるので、洗浄に最適なバブリング比率をもつ洗浄液を塗料管路に供給することができる。すなわち、キャビテーション振動の最大値を維持させることができる。従って、塗料管路に付着した塗料の洗浄効果を最大にするようにモータの運動を調節することができる。これにより、洗浄液の消費量を抑えることができる。
【００３１】
請求項７に係る発明では、洗浄液噴射バルブユニットは、洗浄液の内部に気体を間欠的に噴射してキャビテーションを発生させるものであり、このバブリングがキャビテーション振動を発生させ、このキャビテーション振動が塗料管路に伝達され、塗料管路が振動するので、高い洗浄効果が得られる。
【００３２】
請求項８に係る発明では、塗料管路の断面は、非円形であるので、壁面で反射した複数の波が、楕円形断面の中心点に到達するまでに時間差が生じる。時間差が生じれば、洗浄液の波が中心点に集中して衝突し合うことが少なくなり、洗浄液の運動エネルギーの減衰を抑えることができる。このため、塗料管路の下流部において、洗浄液がもつ洗浄力が損なわれ難くなり、洗浄力を高く保つことができる。洗浄液の洗浄力が高く保たれれば、洗浄液の使用量が抑えられ、塗料管路に残存する塗料を効率良く除去することができる。
また、塗料管路の形状を変更するだけなので、装置費用の上昇を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る塗装装置の断面図であり、塗装装置１０は、内部に塗料管路１１をもつブロック体１２と、このブロック体１２に取り付け所定色の塗料を供給又は停止する塗料バルブユニット１３・・・と、ブロック体１２に取り付け洗浄液とエアとをミキシングさせて噴射して塗料管路１１を洗浄する洗浄液噴射バルブユニット１４と、を備えている。
【００３４】
塗料管路１１の上流部１１ａには、洗浄液噴射バルブユニット１４の噴射室１５が接続され、塗料管路１１の中間部１１ｃには、塗料バルブユニット１３・・・の塗料出口１７・・・が接続され、塗料管路１１の下流部１１ｂには、被塗装物へ塗料を噴射する塗料噴射装置１８が接続されている。
詳細には、塗料管路１１の下流部１１ｂには、出力継手２１及び出力チューブ２２を介して塗料噴射装置１８が連結されている。
【００３５】
複数の塗料バルブユニット１３・・・は、所定の色の塗料を塗料管路１１に供給するとともに塗装色を切り替える部材であり、ブロック体１２の上面１２ｕ及び下面１２ｓに複数個取り付けられている。
【００３６】
塗料バルブユニット１３・・・の塗料出口１７・・・は、ブロック体１２に開けた洗浄液噴射ノズルを介して塗料管路１１に連通されている。また、塗料バルブユニット１３・・・の塗料出口１７・・・には、ニードル弁２３・・・が配設され、各塗料の塗料管路１１へのオン・オフは、これらニードル弁２３・・・を上下させることにより行うようにした。
【００３７】
洗浄機構１０のブロック体１２には、色を切り替えるときに、塗料管路１１を洗浄する洗浄液噴射バルブユニット１４が配設されている。
【００３８】
洗浄液噴射バルブユニット１４は、ブロック体１２に一体的に結合されるように設けられている。シールを介してボルト結合することが望ましい。詳細には、洗浄液噴射バルブユニット１４は、ブロック体１２の塗料管路１１の上流部１１ａに接続されている。なお、洗浄液噴射バルブユニット１４の材質と、ブロック体１２の材質とは同一の材質とした。
すなわち、洗浄液噴射ノズル４０は、塗料管路１１と一体的に且つ密着させて配置されている。
【００３９】
洗浄機構１０は、その左右端部が緩衝材２５、２５及び締結部材２６、２６を介して支持ステー２７、２７によって支持されている。つまり、洗浄機構１０は緩衝材２５、２５によりマウントされている。緩衝材２５は、例えば、ラバーブッシュである。このため、洗浄液噴射バルブユニット１４で発生した洗浄液とエアの混合によるキャビテーション振動は、ブロック体１２に効率良く伝達されるが、支持ステー２７、２７には伝達され難くなり、洗浄液噴射バルブユニット１４のキャビテーション振動（運動エネルギー）は、塗料管路１１の洗浄に無駄なく作用するものとなる。
洗浄液噴射バルブユニット１４の詳細については次図で説明する。
【００４０】
塗料噴射装置１８に塗料を供給するときには、塗料バルブユニット１３・・・の内の所定の塗料バルブユニットを開け、その他の塗料バルブユニットを閉じて、ブロック体１２に形成した塗料管路１１に、所定の色の塗料を供給する。
【００４１】
塗料噴射装置１８に供給する塗料の色を切り替えるときには、塗料バルブユニット１３・・・を全て閉じた後、塗料管路１１の上流部１１ａにエアを含む洗浄液を所定の圧力で供給し、塗料管路１１に残存する塗料を除去するようにした。
【００４２】
図２は本発明に係る塗装装置に備えられている洗浄液噴射バルブユニットの断面図であり、洗浄液噴射バルブユニット１４は、洗浄液とエアとをミキシングさせた混合体が供給される噴射室１５を有するノズルブロック３１と、このノズルブロック３１に差し込まれ噴射室１５に洗浄液及びエアを供給又は遮断する噴射ニードル弁３２と、この噴射ニードル弁３２を上下方向に駆動するシリンダ部３３と、を主要な構成要素とし、洗浄液の内部に間欠的にエアを噴射することにより、洗浄液と気体（エア）のバブリング（キャビテーション）を発生させるものである。
【００４３】
ここで、バブリング（キャビテーション）とは、洗浄液とエアとが混合されて形成させた泡状を呈する混合体であって、この泡のキャビテーション振動によって、塗料管路の壁面に付着した塗料の除去効果を超音波洗浄機のように大幅に高めることができる。
また、洗浄液中にキャビテーションを発生させるのであれば、洗浄液とエアの混合に限定されず、プロペラのようなもので、洗浄液中にキャビテーションを発生させても良い。
【００４４】
以下、洗浄液噴射バルブユニット１４の詳細な構造を説明する。
洗浄液噴射バルブユニット１４のノズルブロック３１と塗料管路１１につながっている噴射室１５の間には、洗浄液とエアとを混合させた混合体を塗料管路１１に供給する洗浄液噴射ノズル４０が設けられている。
本実施例において、洗浄液噴射ノズル４０は、ノズルブロック３１に備えた噴射室１５を介して塗料管路１１につながっているが、噴射室１５を介することなく直接塗料管路１１につなぐことは差し支えない。
【００４５】
ノズルブロック３１に設けた噴射室１５の上方には、この噴射室１５に連通する空間３４が設けられ、この空間３４は、シートパッキン３５を介して上方から吊り下げられた区画部材３６によってエア室３７と洗浄液室３８とに区画され、エア室３７にはエア供給管４１が連結され、洗浄液室３８にはエルボ継手４２を介して洗浄液供給管４３が連結されている。
【００４６】
シリンダ部３３は、シリンダ４５と、このシリンダ４５を摺動するピストン４６と、このピストン４６に取り付けられ上下に摺動するピストンロッド４７と、シリンダ４５のヘッド部を覆うヘッド部材４８と、シリンダ部３３の上端部に取り付けたカバー部材４９と、このカバー部材４９とピストン４６間に介在させピストンロッド４７が延びる方向に押圧するばね部材５１とを備える。本実施例において、ピストンロッド４７の先端部には、噴射ニードル弁３２が一体に形成されている。このため、部品点数を抑えることができる。
【００４７】
シリンダ４５の下部には、シリンダ４５にエアを供給するエア口５２が設けられ、このエア口５２にはエルボ管５３を介して噴射ニードル弁３２を上下方向に駆動するためのエアを供給するエア管５４が連結されている。
ヘッド部材４８には、噴射ニードル弁３２の軸部５６に嵌めるシール部材５７と、これらのシール部材５７にワッシャ５８を介して嵌める調整バネ５９と、この調整バネ５９の上方からねじ込んだ押さえ部材６１と、が取り付けられ、この押さえ部材６１のねじ込み量を変化させることで、噴射ニードル弁３２のストロークを調整可能にした。図中、６０は連結ナット、６２は空気抜き穴である。
【００４８】
図３は図１の３−３線断面図であり、洗浄液噴射バルブユニット１４の噴射軸６３は、塗料管路１１の軸１１Ｊに垂直に配置するものである。加えて、洗浄液噴射ノズル４０は、楕円の中心１１Ｊからピッチｆだけオフセットさせた位置に配置される。噴射軸６３と塗料管路１１の軸１１Ｊとを垂直に配置するので、塗料管路１１の軸１１Ｊ回りに、洗浄液のうず流を発生させることができる。
【００４９】
この場合に、塗料管路１１の内壁の断面は楕円であるから、内壁の断面が円である場合に較べて、うず流の存続時間が長くなる。従って、塗料管路１１の長さが塗料管路１１の内径に較べて、あまり大きくない場合には、塗料管路の洗浄効果を高めることができる。
なお、塗料管路１１の断面形状は、楕円にしたが、楕円形であれば、その形状は任意である。また、塗料管路１１の断面形状が楕円であれば、楕円の中心１１Ｊに向かって洗浄液を噴射しても、うず流を発生させることができる。
【００５０】
図４は図１の４−４線断面図であり、ブロック体１２には、断面楕円形の塗料管路１１が形成されるとともに、締結部材２６、２６及び緩衝材２５、２５を介して支持ステー２７に取り付けられている。この楕円形の塗料管路１１は、ブロック体１２の上流部と下流部の間に一様な大きさで設けられている。
【００５１】
以上に述べた塗装装置の作用を次に述べる。
図５は本発明に係る塗装装置に備える塗料管路の原理図である。
（ａ）において、実施例が示されており、塗料管路１１の断面は楕円形に形成した。断面が楕円形であれば、塗料管路１１の中心１１ｃａは壁面１１ｈから同じ距離にはないので、壁面１１ｈで反射した洗浄液の泡同士が、楕円形断面の中心部で衝突したときに、互いに打ち消し合うことが少なくなる。
【００５２】
（ｂ）において、比較例が示されており、塗料管路１１の断面は円形に形成されているので、塗料管路１１の壁面１１ｈで反射した洗浄液の波同士が、壁面から同じ距離に位置する円形断面の中心１１ｃｂで衝突し、互いに打ち消し合うことが多い。従って、塗料管路１１の下流部（図１の符号１１ｂ）では、洗浄液のキャビテーション振動が減衰してしまう。
【００５３】
（ａ）に戻って、本発明では、塗料管路１１の中心１１ｃａで洗浄液の波同士の打ち消し合いが大幅に減るので、洗浄液のキャビテーション振動の減衰を抑えることができる。洗浄液がもつキャビテーション振動の減衰を少なくできるので、塗料管路１１の全長にわたって洗浄液がもつ洗浄力が損なわれ難くなり、洗浄力を高く保つことができる。洗浄液の洗浄力が高く保たれるので、洗浄液の使用量を抑えながら、塗料管路１１に残存する塗料を効率良く除去することができる。
【００５４】
図６は本発明に係る塗装装置の作用説明図である。
（ａ）において、塗料管路１１に洗浄液とエアとの混合物を供給する前の状態であり、塗料管路１１の内壁には残存塗料が付着している。
【００５５】
（ｂ）において、洗浄液噴射バルブユニット１４をオンにして、塗料管路１１に洗浄液とエアとの混合物を供給する状態である。洗浄液噴射バルブユニット１４から噴射室１５に空気を含む洗浄液が噴射され塗料管路１１を通過するとともに、洗浄液噴射バルブユニット１４にブロック体１２を一体的に設ける。
なお、洗浄液として、例えば、シンナー等の有機溶剤が好適である。
【００５６】
洗浄液噴射バルブユニット１４は、ブロック体１２に一体的に設けるので、洗浄液噴射バルブユニット１４で発生した洗浄液の運動エネルギーは、ブロック体１２に効率良く伝達され、このブロック体１２に設けた塗料管路１１を振動させる。塗料管路１１が振動するとともに、この塗料管路１１に洗浄液を供給して、その壁面１１ｈに当てるようにしたので、塗料が剥離されやすくなり、塗料管路１１に残存した塗料を一層効果的に除去させることができる。
【００５７】
また、本実施例において、洗浄液噴射バルブユニット１４の材質と、ブロック体１２の材質とは同一の材質にするので、同一の固有振動数を有する。このため、洗浄液噴射バルブユニット１４で発生した振動がブロック体１２で減衰することなく、この振動はブロック体１２に設けた塗料管路１１に効率良く伝達される。従って、塗料管路１１に残存した塗料を一層効果的に除去することができる。
【００５８】
図７は本発明に係る洗浄機構と比較例に係る洗浄機構の間の塗料管路洗浄効果を比較したグラフである。縦軸は光が洗浄液を透過する比率としての透過率（ｔ）を示し、横軸は塗料管路の洗浄に用いる洗浄液の容積（ｃｍ３）を示す。
【００５９】
ここで、透過率（ｔ）とは、光が洗浄液を透過する割合を、透過後の光強度（Ｉ）と透過前の光強度（Ｉ０）との比率で表したものであり、ｔ＝（Ｉ／Ｉ０）×１００（％）により求めることができる。
【００６０】
図１を併せて参照し、洗浄液は、塗料管路１１を洗浄するとともに、この塗料管路１１の下流部１１ｂに接続される出力継手２１、出力チューブ２２及び塗料噴射装置１８を通過することで、これら要素の管路の内壁を洗浄するものである。本実験において、出力継手以降の要素は同一なものを使用した。
【００６１】
例えば、塗料管路を通過する洗浄液の流量が少ないときには、塗料管路１１を通過した洗浄液の透過率は低い値を示す。これは、塗料管路に塗料が多く付着しており、洗浄液に洗浄される塗料が多いことを意味する。塗料管路１１を通過する洗浄液の流量が多くなるに伴い、透過率は高くなる。透過率は高くなることは、塗料管路内に残留する塗料の量が減り、塗料管路１１の洗浄が進んできたことを示すものである。
【００６２】
グラフにおいて、第１透過率曲線Ａ１は、エアと洗浄液を交互に供給するときの透過率の推移を、第２透過率曲線はＡ２は、洗浄機構をブロック体とは分離させたときの透過率の推移を、第３透過率曲線Ａ３は、本発明に係る実施例のときの透過率の推移を各々示すものである。
【００６３】
ここで、洗浄完了時の判定基準を透過率７３％に達したときにすると、第１透過率曲線Ａ１によれば、必要な洗浄液の量は１１０ｃｍ３、第２透過率曲線Ａ２によれば、必要な洗浄液の量は７３ｃｍ３であり、第３透過率曲線Ａ３によれば、必要な洗浄液の量は６５ｃｍ３であった。
従って、本発明に係る洗浄機構１０によれば、より少ない洗浄液で塗料管路の洗浄を行うことができる。つまり、洗浄液の洗浄力が高く保たれ、洗浄液の使用量が抑えられる。
【００６４】
図８は図２の別実施例図であり、図２と異なる点として、洗浄液噴射バルブユニット１４Ｂには、噴射軸６３を上下駆動する駆動源としてリニアモータ６６及びこのリニアモータ６６に信号を伝達するドライバ６７と、洗浄液供給管４３Ｂの上流に接続され洗浄液の流量を調整する第１レギュレータ６９と、エア供給管４１Ｂの上流に接続されエアの流量を調整する第２レギュレータ７２と、塗料管路１１に設け塗料管路１１内に噴射された泡を含む洗浄液の圧力を検出する圧力センサ７３と、直線運動のリニアモータ６６、第１レギュレータ６９及び第２レギュレータ７２を制御する制御装置７４とが備えられている点にある。上記構成によって、洗浄液のよりきめ細かな噴射制御を行うことが可能になる。その他の点に大きく変わるところはない。
この実施例では、圧力センサにより、塗料管路内のキャビテーション振動が最大となるように、リニアモータによって、洗浄液とエアの混合比率を制御して、燃料管路に付着した塗料の洗浄効果が最大となるように調節できるという優れた効果を有する。これにより、洗浄液の使用コストを大幅に低減できる。
【００６５】
図９は本発明に係る噴射室及び塗料管路の変形例を説明する図である。
（ａ）において、ノズルブロック３１Ｂに設ける噴射室１５Ｂの断面形状は、楕円をさらに変形させ変形円にしたものである。この噴射室１５Ｂに連結される塗料管路の断面形状は、噴射室１５Ｂと同一の断面形状に形成されている。
【００６６】
（ｂ）において、ノズルブロック３１Ｃに設ける噴射室１５Ｃの断面形状は、縦長の略矩形にしたものである。この噴射室１５Ｃに連結される塗料管路の断面形状は、噴射室１５Ｃと同一の断面形状に形成されている。なお、略矩形の各頂点は所定の半径（Ｒ）にて丸めるようにした。
（ｃ）において、ノズルブロック３１Ｄに設ける噴射室１５Ｄの断面形状は、略６角形にしたものである。この噴射室１５Ｄに連結される塗料管路の断面形状は、噴射室１５Ｄと同一の断面形状に形成されている。なお、略６角形の各頂点は所定の半径（Ｒ）にて丸めるようにした。
【００６７】
図１０は塗料管路へ接続する洗浄液噴射ノズルの変形例を説明する図である。
（ａ）において、洗浄液噴射バルブユニット１４Ｂと塗料管路１１Ｂの間には、洗浄液とエアとを混合させた混合体を供給する洗浄液噴射ノズル４０ａが設けられ、この洗浄液噴射ノズル４０ａは、洗浄液噴射バルブユニット１４Ｂから塗料管路１１Ｂの外周接線方向に延びるとともに、塗料管路１１Ｂに接続されている。図中、矢印は混合体の流れる方向を示す。つまり、洗浄液噴射バルブユニットの洗浄液噴射ノズル４０ａは、塗料管路１１の断面の内壁に洗浄液が沿う方向に向けられている。
塗料管路１１Ｂの断面は円形であり、洗浄液噴射ノズル４０ａは、塗料管路１１Ｂの断面の中心Ｊａからオフセットされた方向に向けられて洗浄液を噴射するので、塗料管路１１Ｂの軸Ｊａ回りに、洗浄液のうず流を発生させることができる。
この結果、泡状を呈するエアと洗浄液からなる混合体によって、塗料管路１１Ｂに付着した塗料を効果的に除去することができる。
【００６８】
ノズルブロック３１Ｂ及び洗浄液噴射ノズル４０ａは、塗料管路１１Ｂの中心からオフセットした位置に配置するとともに、塗料管路１１Ｂの外周接線方向に延びている。ここで、洗浄液噴射ノズル４０ａは、鉛直方向上下向きに配置されている。
【００６９】
（ｂ）において、ノズルブロック３１Ｂを塗料管路１１Ｂの中心上方に配置するとともに、塗料管路１１Ｂの外周接線方向に延びている。ここで、ノズルブロック３１Ｂから塗料管路１１Ｂに延びている洗浄液噴射ノズル４０ｂは、塗料管路１１Ｂの中心上方から斜め下方に配置されている。
【００７０】
洗浄液噴射ノズル４０ａ、洗浄液噴射ノズル４０ｂは、ともに塗料管路１１Ｂの外周接線方向に延びているので、洗浄液とエアとを混合させた泡状を呈する混合体が塗料管路１１Ｂの外周を含む壁面１１Ｂｈに沿うように供給される。このため、塗料管路１１Ｂに混合体が円滑に供給されるとともに、泡状を呈する混合体によって、塗料管路１１Ｂに付着した塗料を効果的に除去することができる。
【００７１】
なお、塗料管路１１Ｃの断面は非円形であっても良い。塗料管路１１Ｃの断面が非円形に形成されていれば、外周を含む壁面１１Ｃｈで反射した複数の波が、非円形断面の中心点に到達するまでに時間差が生じる。時間差が生じれば、洗浄液の波が中心点に集中して衝突し合うことが少なくなり、洗浄液の運動エネルギーの減衰を抑えることができる。
【００７２】
尚、本発明に係る塗装装置は、実施の形態では自動車の塗装工程に適用したが、機械装置、電機装置にも適用可能であり、一般の工業製品の塗装に適用することは差し支えない。
【００７３】
また、請求項１では、洗浄液噴射バルブユニットは、ブロック体と分離して配設することは差し支えない。さらに、洗浄液噴射バルブユニットの噴射軸と塗料管路の軸とのなす角度は任意の角度で差し支えない。また、洗浄液にキャビテーションを発生させるものであれば、洗浄液をプロペラ等で撹拌する機構でも差し支えない。
この他、請求項２では、洗浄液噴射バルブユニットの材質と、ブロック体の材質とは異なる材質にすることは差し支えない。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、色切替機能をもつ自動車の塗装工程に利用すると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る塗装装置の断面図である。
【図２】本発明に係る塗装装置に備えられている洗浄液噴射バルブユニットの断面図である。
【図３】図１の３−３線断面図である。
【図４】図１の４−４線断面図である。
【図５】本発明に係る塗装装置に備える塗料管路の原理図である。
【図６】本発明に係る塗装装置の作用説明図である。
【図７】本発明に係る洗浄機構と比較例に係る洗浄機構の間の塗料管路洗浄効果を比較したグラフである。
【図８】図２の別実施例図である。
【図９】本発明に係る噴射室及び塗料管路の変形例を説明する図である。
【図１０】塗料管路へ接続する洗浄液噴射ノズルの変形例を説明する図である。
【図１１】従来の技術に係る洗浄機構を備えた塗装装置の構成図である。
【図１２】従来の技術に係る塗料管路に設けた洗浄液吐出部及びエア吐出部の断面図である。
【図１３】図１２の作用図である。
【図１４】従来の技術の基本構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…塗装装置、１１、１１Ｂ、１１Ｃ…塗料管路、１１ａ…塗料管路の上流部、１１ｂ…塗料管路の下流部、１１Ｊ…塗料管路の軸、１２、１２Ｂ…ブロック体、１３…塗料バルブユニット、１４、１４Ｂ…洗浄液噴射バルブユニット、１８…塗料噴射装置、４０、４０ａ、４０ｂ…洗浄液噴射ノズル、６３…洗浄液噴射バルブユニットの噴射軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロック体に塗料が通る塗料管路を設け、この塗料管路の中間部に塗料を供給する複数のお互いに異なる塗装色に対応した塗料バルブユニットを接続し、前記塗料管路の下流部に塗料を被塗装物に噴射する塗料噴射装置を有する塗装装置において、
前記塗料管路の上流部にキャビテーションを有する洗浄液を噴射する洗浄液噴射バルブユニットを設置し、
前記洗浄液噴射バルブユニットの洗浄液噴射ノズルは、前記塗料管路の断面の内壁に洗浄液が沿う方向に向けられていることを特徴とする塗装装置。
【請求項２】
前記洗浄液噴射ノズルは、前記塗料管路と一体的に且つ密着させて配置されていることを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
【請求項３】
前記塗料管路の断面は、楕円であることを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
【請求項４】
前記塗料管路の断面は円形であり、前記洗浄液噴射ノズルは、前記塗料管路の断面の中心からオフセットされた方向に向けられて洗浄液を噴射することを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
【請求項５】
前記洗浄液噴射バルブユニットの材質と、前記ブロック体の材質とは略同一の材質にすることを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
【請求項６】
前記洗浄液噴射バルブユニットは、モータにより駆動させることを特徴とする請求項１の塗装装置。
【請求項７】
前記洗浄液噴射バルブユニットは、洗浄液の内部に気体を間欠的に噴射してキャビテーションを発生させることを特徴とする請求項１の塗装装置。
【請求項８】
前記塗料管路の断面は、非円形であることを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
【請求項１】
ブロック体に塗料が通る塗料管路を設け、この塗料管路の中間部に塗料を供給する複数のお互いに異なる塗装色に対応した塗料バルブユニットを接続し、前記塗料管路の下流部に塗料を被塗装物に噴射する塗料噴射装置を有する塗装装置において、
前記塗料管路の上流部にキャビテーションを有する洗浄液を噴射する洗浄液噴射バルブユニットを設置し、
前記洗浄液噴射バルブユニットの洗浄液噴射ノズルは、前記塗料管路の断面の内壁に洗浄液が沿う方向に向けられていることを特徴とする塗装装置。
【請求項２】
前記洗浄液噴射ノズルは、前記塗料管路と一体的に且つ密着させて配置されていることを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
【請求項３】
前記塗料管路の断面は、楕円であることを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
【請求項４】
前記塗料管路の断面は円形であり、前記洗浄液噴射ノズルは、前記塗料管路の断面の中心からオフセットされた方向に向けられて洗浄液を噴射することを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
【請求項５】
前記洗浄液噴射バルブユニットの材質と、前記ブロック体の材質とは略同一の材質にすることを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
【請求項６】
前記洗浄液噴射バルブユニットは、モータにより駆動させることを特徴とする請求項１の塗装装置。
【請求項７】
前記洗浄液噴射バルブユニットは、洗浄液の内部に気体を間欠的に噴射してキャビテーションを発生させることを特徴とする請求項１の塗装装置。
【請求項８】
前記塗料管路の断面は、非円形であることを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−３９６２２（Ｐ２００９−３９６２２Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０５７５４（Ｐ２００７−２０５７５４）
【出願日】平成１９年８月７日（２００７．８．７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月７日（２００７．８．７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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