JP6849465B2 - 液槽処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、液槽処理装置に関する。

下記特許文献１には、自動車の車体の塗装工程に使用される電着塗装装置が開示されている。電着塗装装置は電着液が収容された電着塗装槽を備え、この電着塗装槽の被塗物の入槽部に袋状の布製フィルタが設けられている。この布製フィルタにより、電着液に浮遊するゴミ等の浮遊物を捕獲することができる。

特開平６−２８００９５号公報

ところで、電着塗装装置では、連続して複数の車体に電着塗装が行われ、電着塗装中又は電着液内に車体が搬入され浸漬される度に電着液に車体から鉄粉が混入される。電着液に混入された鉄粉の浮遊量が増えると、電着塗装効率が低下し、又塗装品質が低下するので、鉄粉を効率良く取除く必要があった。

本発明は上記事実を考慮し、処理液に混入された鉄粉を効率良く取り除くことができる液槽処理装置を得ることが目的である。

請求項１に記載された発明に係る液槽処理装置は、処理液が貯溜され、かつ、処理液が槽内で循環される処理液槽と、処理液槽において処理液に浸漬された状態で配設され、循環される処理液が通り抜ける開口部を有する枠体と、枠体に設けられた磁石と、開口部内において処理液の循環方向に対して交差する方向に張設され、磁石により磁化される複数本の金属製ワイヤと、を有するフィルタと、を備え、前記金属製ワイヤは、前記金属製ワイヤを前記枠体に固定することで張設されている。

上記液槽処理装置は、処理液槽と、フィルタとを備える。処理液槽では、処理液が貯溜され、かつ、処理液が槽内で循環される。
ここで、フィルタは、処理液槽において処理液に浸漬された状態で配設され、枠体と、磁石と、複数本の金属ワイヤとを有する。枠体は循環される処理液が通り抜ける開口部を有する。磁石は枠体に設けられる。そして、金属製ワイヤは、枠体の開口部内において処理液の循環方向に対して交差する方向に張設され、磁石により磁化される。
このため、フィルタは、磁石の周囲及び磁化された金属製ワイヤの周囲を含む広い範囲において循環する処理液に混入された鉄粉を引き寄せ、磁石及び金属製ワイヤに付着させることができる。
また、金属製ワイヤは、金属製ワイヤを枠体に固定することで張設されている。これにより、金網などを予め製作し、製作した金網などを枠体と組み合わせてフィルタを製作する場合と比較して、フィルタの製作コストを抑制することができる。

請求項２に記載された発明は、前記枠体は、前記金属製ワイヤと同じ金属材料からなっている。これにより、磁石及び金属製ワイヤに加えて枠体にも鉄粉を付着させることができ、より効果的に鉄粉を除去することができる。
請求項３に記載された発明は、隣り合う金属製ワイヤの間隔が１ｍｍ〜５ｍｍの範囲に設定されている。隣り合う金属製ワイヤの間隔が１ｍｍ以上に設定されることで、処理液が隣り合う金属製ワイヤの間を通り抜けることができる。また、隣り合う金属製ワイヤの間隔が５ｍｍ以下に設定されることで、金属製ワイヤを磁石により適度に磁化させることができる。
請求項４に記載された発明は、前記フィルタは、前記処理液槽内の鉄粉浮遊量を測定した結果から、鉄粉浮遊量の多い箇所に配置されている。これにより、鉄粉浮遊量の多い箇所に配置したフィルタによって効果的に鉄粉を除去することができる。

上記液槽処理装置は、処理液に混入された鉄粉を効率良く取り除くことができるという優れた効果を有する。

一実施の形態に係る液槽処理装置としての電着塗装装置の全体の概略構造を側面方向から見た断面図である。 図１に示される電着塗装装置に備えた処理液槽としての電着塗装槽の入槽部を拡大して示す拡大断面図である。 図１及び図２に示される電着塗装槽に配設されたフィルタを処理液としての電着液の循環方向から見た正面図である。 図１及び図２に示される電着塗装装置における鉄粉除去方法を説明するフローチャートである。 図１及び図２に示される電装塗装槽に貯溜された電着液に混入する鉄粉浮遊量を測定する誘導結合プラズマ質量分析装置の概略構成図である。 図５に示される質量分析装置を用いて鉄粉浮遊量を測定した結果を示すグラフである。

以下、図１〜図６を用いて、本発明に係る液槽処理装置が適用された一実施の形態の電着塗装装置を説明する。また、本実施の形態では、電着塗装装置の説明に加えて、電着塗装装置に装着されるフィルタの構造並びにこのフィルタを用いた鉄粉除去方法についても説明する。

（電着塗装装置の全体構成）
図１に示されるように、本実施の形態に係る液槽処理装置としての電着塗装装置１０は、処理液槽としての電着塗装槽１２を備えている。電着塗装装置１０では、図２に示される自動車の鉄製の車体が被塗装物５０とされ、この被塗装物５０に電着塗装が施される。
なお、被塗装物５０は、車体に限定されるものではなく、例えばラジエータ等の錆止めが必要な鉄製部品であってもよい。

図１に戻って、電着塗装装置１０の電着塗装槽１２は、右側から左側に向かう被塗装物５０の搬送方向ＣＤを長手方向とし、逆台形状の断面形状に形成されている。電着塗装槽１２の槽内１２Ｄにはカチオン電着塗装を施す処理液としての電着液２４が貯溜されている。
ここで、カチオン電着塗装方法とは、電着液２４内に被塗装物５０を浸漬させ、被塗装物５０に陰電位、槽内１２Ｄに配設された図示省略の電極に陽電位を印加し、電気化学的現象を利用して被塗装物５０に塗料を析出させて塗装する方法である。電着液２４には、例えば陽イオン電解性樹脂をビヒクルの主体として使用する塗料が含まれている。

図１に示される電着塗装槽１２の右側端部（搬送方向ＣＤの初段）は入槽部１２Ａである。入槽部１２Ａでは、被塗装物５０が槽内１２Ｄに搬入され、電着液２４中への被塗装物５０の浸漬が開始される。つまり、入槽部１２Ａでは、電着塗装が開始される。
電着塗装槽１２の左右中間部（搬送方向ＣＤの中段）は中間槽部１２Ｂである。中間槽部１２Ｂでは、被塗装物５０が電着液２４中に浸漬状態において搬送され、被塗装物５０の表面に電着塗装が施される。
電着塗装槽１２の左側端部（搬送方向ＣＤの終段）は出槽部１２Ｃである。出槽部１２Ｃでは、電着塗装を終えた被塗装物５０が、電着液２４中から引き上げられ、槽内１２Ｄから槽内１２Ｄの外側へ搬出される。

出槽部１２Ｃの搬送方向ＣＤの下流側には、電着塗装槽１２に連結されたサブタンク１４が配設されている。サブタンク１４には電着塗装槽１２においてオーバーフローした電着液２４が貯溜され、この電着液２４は電着塗装槽１２に戻される構成とされている。

電着塗装槽１２は電着液２４の循環システム１６を備えている。循環システム１６は、入槽部１２Ａにおいて電着塗装槽１２の槽底部１２Ｅ近傍に一端が接続された循環管１６Ａと、循環管１６Ａの他端に接続されたポンプ１６Ｂと、ポンプ１６Ｂに一端が接続された循環管１６Ｃとを含んで構成されている。電着塗装槽１２の電着液２４は循環管１６Ａを通してポンプ１６Ｂに吸入され、ポンプ１６Ｂは電着液２４を循環管１６Ｃへ排出する。循環管１６Ｃの他端は電着塗装槽１２の槽内１２Ｄに適宜配設された配管２０Ａ〜２０Ｍ、配管２２Ａ〜２２Ｉのそれぞれに接続され、循環管１６Ｃから配管２０Ａ〜２０Ｍ、配管２２Ａ〜２２Ｉのそれぞれに電着液２４が供給される。

配管２０Ａ〜２０Ｍは、電着塗装槽１２の槽内１２Ｄの上部において、入槽部１２Ａから中間槽部１２Ｂを経て出槽部１２Ｃにわたって所定の間隔を持って順次配置されている。この配管２０Ａ〜２０Ｍのそれぞれから搬送方向ＣＤへ向かって電着液２４が噴出される構成とされている。これにより、槽内１２Ｄの上部では、搬送方向ＣＤと同一方向の矢印Ｑ１方向へ電着液２４の流れが生じる。
一方、配管２２Ａ〜２２Ｉは、槽内１２Ｄの槽底部１２Ｅに沿った下部において、出槽部１２Ｃから中間槽部１２Ｂを経て入槽部１２Ａにわたって所定の間隔を持って順次配置されている。この配管２２Ａ〜２２Ｉのそれぞれから搬送方向ＣＤと反対方向に向かって電着液２４が噴出される。これにより、槽内１２Ｄの下部では、搬送方向ＣＤと反対方向の矢印Ｑ２方向へ電着液２４の流れが生じる。
すなわち、電着塗装槽１２は、槽内１２Ｄにおいて、矢印Ｑ１方向及び矢印Ｑ２方向に電着液２４が循環される構成とされている。

サブタンク１４にも循環システム１８が備えられている。循環システム１８は、サブタンク１４に一端が接続された循環管１８Ａと、循環管１８Ａの他端に接続されたポンプ１８Ｂと、ポンプ１８Ｂに一端が接続された循環管１８Ｃとを含んで構成されている。循環管１８Ｃの他端は、図示を省略しているが、配管２０Ａ等に接続されている。

（フィルタの構成及び配置位置）
図１及び図２に示されるように、本実施の形態に係る電着塗装装置１０は、電着塗装槽１２において電着液２４内に配設されたフィルタ４０を備えている。図２に示されるように、本実施の形態では、フィルタ４０は、電着塗装槽１２の入槽部１２Ａにおいて、被塗装物５０が電着液２４へ搬入される領域の搬送方向ＣＤの前後２箇所に配設されている。換言すれば、フィルタ４０は、被塗装物５０に干渉（接触）しない範囲において、入槽部１２Ａの被塗装物５０に最も近い位置に配設されている。

図３に示されるように、フィルタ４０は、枠体４２と、磁石４６と、金属製ワイヤ４８とを含んで構成されている。詳しく説明すると、枠体４２は、上下一対の上枠４２Ａ及び下枠４２Ｂと、左右一対の左横枠４２Ｃ及び右横枠４２Ｄとを有し、搬送方向ＣＤから見て上下方向を長手方向とする矩形状に形成されている。上枠４２Ａ及び下枠４２Ｂは、いずれも、電着塗装槽１２の幅方向を長手方向として延設され、上下方向を板厚方向とする板材により構成されている。左横枠４２Ｃ及び右横枠４２Ｄは、いずれも、上下方向を長手方向として延設され、電着塗装槽１２の幅方向を板厚方向とする板材により構成されている。この枠体４２の中央部分は、矢印Ｑ１方向に循環される電着液２４が通り抜ける開口部４４とされている。
枠体２４は、耐腐食性に優れた金属材料、樹脂材料等を用いて形成されている。本実施の形態では、枠体２４は、ステンレス鋼、特に例えば日本工業規格のＳＵＳ３２９Ｊ１により形成されている。また、枠体２４は、幅方向の寸法を例えば５００ｍｍ〜５２０ｍｍに設定し、上下方向の寸法を例えば７００ｍｍ〜７２０ｍｍに設定し、被塗装物５０のサイズに対して割とコンパクトな取り扱い易いサイズとされている。

磁石４６は、枠体４２の上部に上枠４２Ａに沿って平行に配設された第１磁石４６Ａと、枠体４２の下部に下枠４２Ｂに沿って平行に配設された第２磁石４６Ｂとの２個を含んで構成されている。第１磁石４６Ａ、第２磁石４６Ｂのそれぞれの両端部は、左横枠４２Ｃ及び右横枠４２Ｄに取り付けられている。ここで、第１磁石４６Ａ、第２磁石４６Ｂのそれぞれには永久磁石が使用されている。また、第１磁石４６Ａ、第２磁石４６Ｂのそれぞれの上側はＮ極とされ、下側はＳ極とされている。

金属製ワイヤ４８は、枠体２４の左横枠４２Ｃと右横枠４２Ｄとの間に張設され、上下方向に一定の間隔を持って複数本配設されている。金属製ワイヤ４８は電着液２４の矢印Ｑ１方向の循環方向に対して交差する方向、ここでは直交する方向に張設されている。金属製ワイヤ４８は、第１磁石４６Ａ及び第２磁石４６Ｂにより磁化される構成とされている。金属製ワイヤ４８は、例えば枠体４２と同一金属材料からなる線材により形成されている。
上下に隣接する金属製ワイヤ４８間の寸法は１ｍｍ〜５ｍｍの範囲に設定されている。金属製ワイヤ４８の間隔が１ｍｍ以上に設定されることにより、電着液２４の塗料が金属製ワイヤ４８間を通り抜けることができ、塗料の滞留を効果的に抑制することができる。また、金属製ワイヤ４８の間隔が５ｍｍ以下に設定されることにより、金属製ワイヤ４８は磁石４６から適度に磁化され、金属製ワイヤ４８間に循環される電着液２４に混入された鉄粉を適切に引き寄せ、金属製ワイヤ４８に鉄粉を確実に付着させることができる。

図１に示されるように、フィルタ４０は、支持部材５２を介して電着塗装装置１０又はこの電着塗装装置１０が設置された塗装室内の天井５４に吊り下げられ、かつ、支持されている。本実施の形態では、図１及び図２に示される２箇所の配置位置のうち、搬送方向ＣＤの前段には５枚のフィルタ４０が幅方向に直線状に並べて槽内１２Ｄに配設されている。また、搬送方向ＣＤの後段には３枚のフィルタ４０が幅方向に直線状に並べて槽内１２Ｄに配設されている。
なお、フィルタ４０のサイズ、配置位置数、配置枚数等はこの例に限定されるものではない。

（電着塗装槽の鉄粉除去方法）
本実施の形態に係る電着塗装装置１０における鉄粉除去方法は、以下の通りである。まず、最初に、図１に示される電着塗装装置１０の電着塗装槽１２において、入槽部１２Ａ、中間槽部１２Ｂ、出槽部１２Ｃのそれぞれの電着液２４中に混入される鉄粉浮遊量が測定される（図４のステップＳ１）。

鉄粉浮遊量の測定には、図５に示される四重極型誘導結合プラズマ質量分析（ICP-MS：Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry）装置６０が使用される。ICP-MS装置６０は、試料導入部６２と、イオン化部６４と、インターフェイス部６６と、レンズ部６８と、質量分離部７０と、検出部７２とを含んで構成されている。

最初に、試料導入部６２では、測定対象となる電着液２４から試料液２４Ｌが採取される（ステップＳ２）。採取された試料液２４Ｌはポンプ６２Ａを介してチャンバ６２Ｂに供給される。一方、キャリアガス供給源６２ＣからキャリアガスとしてアルゴンガスＡｒがチャンバ６２Ｂに供給される。
イオン化部６４では、チャンバ６２Ｂから石英製のトーチ６４ＡへアルゴンガスＡｒと共に霧状化された試料液２４Ｌが導入される。トーチ６４Ａの周囲には高周波コイル６４Ｂが配置され、高周波コイル６４Ｂに高周波が供給され、トーチ６４Ａに電界が発生する。この電界の発生により、６０００Ｋ〜８０００Ｋの温度上昇が生じ、アルゴンガスＡｒがプラズマ化され、霧状化された試料液２４Ｌに混入された鉄粉が鉄イオン化される（ステップＳ３）。
鉄イオンは、真空排気されたインターフェイス部６６、レンズ部６８のイオンレンズ６８Ａを通って質量分離部７０に送られる。質量分離部７０は四重極マスフィルタ７０Ａを備え、四重極マスフィルタ７０Ａにより、鉄イオンは質量／電荷数（ｍ／ｚ）に分離される。
検出部７２では、質量分析を行い、検出器７２Ａを用いて電気信号として質量数別に鉄イオンがカウントされる（ステップＳ４）。

図６には、入槽部１２Ａ、中間槽部１２Ｂ、出槽部１２Ｃのそれぞれの鉄粉量の測定結果が示されている。入槽部１２Ａの鉄粉量を１０とした場合、中間槽部１２Ｂの鉄粉量は８．９０〜８．９５、出槽部１２Ｃの鉄粉量は８．７０〜８．８０の測定結果を得た。すなわち、入槽部１２Ａでは、電着塗装槽１２において最も鉄粉浮遊量が多く混入されている。

ステップＳ１における鉄粉浮遊量の測定結果に基づいて、電着塗装槽１２の槽内１２Ｄにおけるフィルタ４０の配置位置が決定される（ステップＳ５）。本実施の形態では、図１及び図２に示されるように、入槽部１２Ａの２箇所にフィルタ４０が配設される。

そして、図２に示されるように、電着塗装装置１０では、電着塗装槽１２の入槽部１２Ａから電着液２４内に被塗装物５０を搬入し、被塗装物５０に電着塗装が施される（ステップＳ６）。被塗装物５０は、中間槽部１２Ｂを経て電着液２４から取り出され、出槽部１２Ｃから搬出されることにより、電着塗装が完了する。

ここで、電着塗装槽１２の入槽部１２Ａでは、フィルタ４０が配設され、電着液２４は常時フィルタ４０を通って循環される。このため、フィルタ４０に鉄粉が付着されて除去され、電着液２４中の鉄粉浮遊量は減少される。

次に、一定期間が経過したか、又は一定数の被塗装物５０の電着塗装が完了したか否かが判断される（ステップＳ７）。一定期間とは例えば数ヶ月単位の期間である。また、一定数とは、数百、数千単位の数である。経過したと判断された場合、再度、鉄粉浮遊量の測定が必要か否かが判断される（ステップＳ８）。鉄粉浮遊量の測定が必要である場合には、ステップＳ１以降の処理が実行される。また、鉄粉浮遊量の測定が必要でない場合には、鉄粉除去方法のフローは終了する。

（本実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態に係る電着塗装装置１０は、図１及び図２に示されるように、電着塗装槽１２と、フィルタ４０とを備える。電着塗装槽１２では電着液２４が貯溜され、かつ、電着液２４が槽内１２Ｄで循環される。

ここで、フィルタ４０は、図１及び図２に示されるように、電着塗装槽１２において電着液２４に浸漬された状態で配設され、図３に示されるように、枠体４２と、磁石４６と、複数本の金属製ワイヤ４８とを有する。枠体４２は矢印Ｑ１方向（図１及び図２参照）に循環される電着液２４が通り抜ける開口部４４を有する。磁石４６は枠体４２に設けられる。そして、金属製ワイヤ４８は、枠体４２の開口部４４内において電着液２４の循環方向（矢印Ｑ１方向）に対して交差する方向に張設され、磁石４６により磁化される。
このため、フィルタ４０は、磁石４６の周囲及び磁化された金属製ワイヤ４８の周囲を含む広い範囲において循環する電着液２４に混入された鉄粉を引き寄せ、磁石４６及び金属製ワイヤ４８に付着させることができる。
従って、電着塗装装置１０は、電着液２４に混入された鉄粉を効率良く取り除くことができる。

また、図３に示されるように、上記フィルタ４０は枠体４２、磁石４６及び金属製ワイヤ４８を含む簡易な構成とされている。
さらに、金属製ワイヤ４８を用いて磁石４６数を減らすことができるので、フィルタ４０の製作コストを削減することができる。
また、フィルタ４０の磁石４６及び金属製ワイヤ４８に付着した鉄粉は、例えば高圧洗浄水を用いて簡易に洗い流して取り除ける。このため、電着塗装装置１０のメンテナンスを簡単にすることができる。

さらに、図３に示されるように、フィルタ４０では、複数本の金属製ワイヤ４８が一定の間隔を持って張設される。本実施の形態では、複数本の金属製ワイヤ４８は１ｍｍ〜５ｍｍの間隔を持って張設される。このため、フィルタ４０では、鉄粉を効率良く除去することができると共に、塗料を含めて電着液２４をスムーズに循環させることができる。

また、本実施の形態に係る電着塗装装置１０を用いた鉄粉除去方法では、図４に示されるように、鉄粉浮遊量が測定され（ステップＳ１）、電着塗装槽１２の鉄粉浮遊量の多い箇所にフィルタ４０が配置される（ステップＳ５）。本実施の形態では、フィルタ４０は電着塗装槽１２の入槽部１２Ａに集中的に配設される。このため、鉄粉除去方法では、電着塗装槽１２の最も鉄粉浮遊量の多い箇所にフィルタ４０が配設されるので、鉄粉を効率良く除去することができる。

［上記実施の形態の補足説明］
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
例えば、本発明では、フィルタの枠体や開口部の形状が、矩形状に限定されるものではなく、搬送方向から見て、三角形状、五角形以上の多角形形状、楕円形状等とされてもよい。
また、本発明では、フィルタの磁石の個数が、２個に限定されるものでなく、１個又は３個以上とされてもよい。
さらに、本発明は、磁石、複数本の金属製ワイヤ、磁石、複数本の金属製ワイヤ、磁石の順番に配設してフィルタを構成してもよい。すなわち、複数本の金属製ワイヤと複数本の金属製ワイヤとの間に磁石を配設してもよい。
また、本発明は、フィルタの金属製ワイヤを上下方向に張設してもよい。
さらに、本発明は、フィルタの磁石に電磁石を使用してもよい。
また、本発明では、電着塗装槽に循環される、槽内の上部側の電着液の流れ方向が被塗装物の搬送方向と一致しているが、電着液の流れ方向は被塗装物の搬送方向と逆方向でも或いは交差する方向であってもよい。

さらに、上記実施の形態では電着塗装装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、液槽処理装置としての洗浄処理装置又は脱脂処理装置に適用可能である。洗浄処理、脱脂処理はいずれも電着塗装処理の前処理として実施される。
詳しく説明すると、まず洗浄処理装置では、処理液槽としての洗浄処理槽において、処理液としての洗浄液が循環され、被塗装物（被洗浄物）の表面が洗浄される。そして、フィルタは、洗浄処理の際に洗浄液に混入された鉄粉を効率良く除去可能である。
一方、脱脂処理装置では、処理液槽としての脱脂処理槽において、処理液としての脱脂液が循環され、被塗装物（被脱脂物）の表面が脱脂される。そして、フィルタは、脱脂処理の際に脱脂液に混入された鉄粉を効率良く除去可能である。

１０ 電着塗装装置（液槽処理装置）
１２ 電着塗装槽（処理液槽）
１２Ｄ 槽内
２４ 電着液（処理液）
４０ フィルタ
４２ 枠体
４４ 開口部
４６ 磁石
４８ 金属製ワイヤ

Claims (4)

1. 電着塗装装置に用いられる液槽処理装置であって、
   処理液が貯溜され、かつ、前記処理液が槽内で循環される処理液槽と、
   当該処理液槽において前記処理液に浸漬された状態で配設され、循環される前記処理液が通り抜ける開口部を有する枠体と、当該枠体に設けられた磁石と、前記開口部内において前記処理液の循環方向に対して交差する方向に張設され、前記磁石により磁化される複数本の金属製ワイヤと、を有するフィルタと、
   を備え、
   前記金属製ワイヤは、前記金属製ワイヤを前記枠体に固定することで張設された液槽処理装置。
2. 前記枠体は、前記金属製ワイヤと同じ金属材料からなる請求項１記載の液槽処理装置。
3. 隣り合う前記金属製ワイヤの間隔が１ｍｍ〜５ｍｍの範囲に設定されている請求項１または請求項２記載の液槽処理装置。
4. 前記フィルタは、前記処理液槽内の鉄粉浮遊量を測定した結果から、鉄粉浮遊量の多い箇所に配置されている請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の液槽処理装置。

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