JP7612466B2

JP7612466B2 - 粉体吐出機構

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Publication number: JP7612466B2
Application number: JP2021043927A
Authority: JP
Inventors: 仁志柳谷; 直岐冨田; 健吾明渡; 尚紀安東
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2021-03-17
Filing date: 2021-03-17
Publication date: 2025-01-14
Anticipated expiration: 2041-03-17
Also published as: JP2022143429A

Description

本発明は、粉体吐出機構に関する。

上下水道に用いられる鋳鉄管などの金属管において、防食性や環境への負荷低減などの観点から、エポキシ樹脂によって金属管の管内を塗装することがある。塗装の際に、高価なエポキシ樹脂の割合を低減するために、塗装材に珪砂などの安価な充填材を含めることもある。特許文献１には、エポキシ樹脂の金属管の内壁面への吹き付けと並行して、スクリューフィーダによって珪砂を一定の供給量で供給し、供給された珪砂を圧縮空気に乗せて金属管の内壁面に吹き付ける、金属管内の塗装方法が開示されている。特許文献１の塗装方法によれば、金属管の管内にエポキシ樹脂と珪砂が混合された塗膜を形成することができる。

特開２０２０－１３１１５１号公報

特許文献１では、スクリューフィーダによって供給される珪砂は、自由落下による鉛直下方への運動状態のまま、水平方向に延びる圧縮空気の流路に落とし込まれる。この場合、珪砂を圧縮空気に乗せる際の抵抗が大きくなるので、珪砂が圧縮空気に十分に乗らずに流路内で鉛直下方に溜まり、珪砂を金属管の内面にうまく吹き付けられないことがある。そのため、珪砂などの粉体を金属管の内面などの対象物にうまく吹き付けることができる手法が求められている。

本発明は、かかる問題点に鑑みて、粉体を対象物に良好に吹き付けることが可能な粉体吐出機構を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る粉体吐出機構は、圧縮気体を用いて粉体を対象物に向けて吐出する粉体吐出機構であって、前記粉体を所定の供給量で供給する粉体供給部と、前記粉体供給部に対して鉛直下方側に、鉛直方向と交差するように延びる前記圧縮気体の流路を有し、前記流路に流れる前記圧縮気体によって、前記粉体を前記流路に沿う搬送方向に搬送する粉体搬送部と、前記粉体供給部から前記粉体搬送部に前記粉体を落とし込む粉体投入部とを備え、前記粉体投入部は、前記粉体供給部側に設けられる前記粉体の投入口と、前記粉体搬送部側に設けられる前記粉体の排出口と、前記投入口と前記排出口との間に設けられ、前記粉体投入部に落とし込まれた前記粉体が当接する粉体当接部とを有し、前記投入口から投入される前記粉体が、前記粉体当接部に当接することで、少なくとも前記搬送方向への運動成分を増加させるように前記粉体の運動方向を変化させた後に、前記排出口から排出されることで、前記流路に投入されるように構成される。

前記粉体投入部は、前記投入口と前記排出口とを繋ぐ管状の通路を備え、前記通路の前記粉体搬送部側の中心軸と前記搬送方向とのなす角度は、前記通路の前記粉体供給部側の中心軸と前記搬送方向とのなす角度より小さく、前記粉体当接部は、前記通路の前記粉体搬送部側において前記搬送方向の反対側に位置する前記通路の内面によって構成されていてもよい。

前記通路は、前記粉体供給部と離間して設けられてもよい。

前記対象物は、管体の内面であり、前記搬送方向は、前記管体の中心軸に沿う方向であり、前記粉体搬送部と前記搬送方向で接続され、前記対象物に向けて前記粉体を吐出する粉体吐出部をさらに備え、前記粉体吐出部は、前記搬送方向と交差する方向で、前記内面に向けて前記粉体を吐出してもよい。

本発明の一実施形態に係る粉体吐出機構によれば、粉体を対象物に良好に吹き付けることができる。

本発明の一実施形態に係る粉体吐出機構が組み込まれる塗装装置を示す、模式的な部分断面図である。本発明の一実施形態に係る粉体吐出機構を示す、模式的な側面図である。本発明の一実施形態に係る粉体吐出機構を示す、模式的な拡大断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る粉体吐出機構を説明する。なお、以下に示される実施形態は、あくまで一例であり、本発明の粉体吐出機構は、以下の実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において、「Ａに垂直」およびこれに類する表現は、Ａに対して完全に垂直な方向のみを指すのではなく、Ａに対して略垂直であることを含んで指すものとする。また、本明細書において、「Ｂに平行」およびこれに類する表現は、Ｂに対して完全に平行な方向のみを指すのではなく、Ｂに対して略平行であることを含んで指すものとする。また、本明細書において、「Ｃ形状」およびこれに類する表現は、完全なＣ形状のみを指すのではなく、Ｃ形状の角部が面取りされた形状など、見た目にＣ形状を連想させる形状（略Ｃ形状）を含んで指すものとする。

［本発明の一実施形態に係る粉体吐出機構］
図１は、本発明の一実施形態に係る粉体吐出機構１を示している。図１に示されるように、粉体吐出機構１は、圧縮気体Ｇ１を用いて粉体Ｓ１を対象物Ｔに向けて吐出する。ここで、本明細書において、「圧縮」は、コンプレッサなどを用いて加圧することで、気体の体積を収縮させることを指す。また、本明細書において、「圧縮気体」は、加圧によって体積を収縮させた気体を指す。圧縮気体Ｇ１は、圧縮状態から解放されると、気流を生じる。粉体吐出機構１は、この気流を用いて粉体Ｓ１を対象物Ｔに向けて吐出する。

粉体吐出機構１に用いられる圧縮気体Ｇ１は、特に限定されないが、本実施形態では、圧縮空気である。しかし、圧縮される気体は、特に限定されず、希ガスなどのその他の気体であってもよい。

粉体吐出機構１によって吐出される粉体Ｓ１は、本実施形態では、比重が比較的重い（たとえば、比重：２．０）粉体であり、具体的には、珪砂（たとえば、比重：２．５）である。このように比重が比較的重い粉体Ｓ１であっても、本実施形態に係る粉体吐出機構１は、後述するように、粉体Ｓ１を対象物Ｔに良好に吹き付けることができる。ここで、本明細書において、「珪砂」は、石英を主成分（たとえば、石英の含有率が８０ｗｔ％以上）とする粉体であり、表面が任意の材料でコーティングされた珪砂を含む。また、本明細書において、「粉体」は、たとえば、平均粒径が５μｍ～１０００μｍの粉状体であり、好ましくは、平均粒径が１０μｍ～５００μｍの粉状体であり、より好ましくは、平均粒径が５０μｍ～２００μｍの粉状体である。粉体Ｓ１が珪砂である場合、たとえば、７号珪砂または８号珪砂を用いることができる。なお、本実施形態に係る粉体吐出機構１は、比重が比較的軽い粉体エポキシ樹脂（たとえば、比重：１．５）など、その他の粉体の吹き付けに適用されてもよい。

粉体吐出機構１が粉体Ｓ１を吐出する対象物Ｔは、本実施形態では、図１に示されるように、中心軸Ｘ１に沿って延びる内部空間を有する管体であり、具体的には、管体の内面である。対象物Ｔは、たとえば、上下水道に用いられる鋳鉄管などの金属管である。しかし、対象物Ｔは、金属管の外側壁であってもよく、その他の任意の物体の表面から選択されてもよい。

粉体吐出機構１の使用形態は、特に限定されないが、本実施形態では、図１に示されるように、粉体吐出機構１は、塗料Ｓ２を対象物Ｔに向けて吐出する塗料吐出機構２とともに、対象物Ｔを塗装するための塗装装置Ａに組み込まれている。塗装装置Ａは、塗料吐出機構２によって塗料Ｓ２として粉体エポキシ樹脂を吐出しながら、粉体吐出機構１によって粉体Ｓ１として珪砂を吐出することができる。本実施形態では、粉体吐出機構１および塗料吐出機構２は、対象物Ｔ（具体的には、管体）の中心軸Ｘ１に沿って対象物Ｔの内部空間に延びる粉体用配管１ａおよび塗料用配管２ａをそれぞれ備えている。本実施形態では、粉体吐出機構１は、粉体用配管１ａの端部に設けられる粉体吐出部１４（たとえば、噴霧用ノズル）から粉体Ｓ１を対象物Ｔ（具体的には、管体の内面）に向けて吐出し、塗料吐出機構２は、塗料用配管２ａの端部に設けられる塗料吐出部２４（たとえば、噴霧用ノズル）から塗料Ｓ２を対象物Ｔ（具体的には、管体の内面）に向けて吐出する。

塗装装置Ａは、本実施形態では、図１に示されるように、移動可能な台車Ｃ（キャリア）を備えており、粉体吐出機構１および／または塗料吐出機構２の少なくとも一部は、台車Ｃに搭載されることで、台車Ｃとともに移動可能（具体的には、水平方向に移動可能）となっている。

粉体吐出機構１は、図２に示されるように、粉体Ｓ１を所定の供給量で供給する粉体供給部１１と、粉体Ｓ１を圧縮気体Ｇ１によって圧縮気体Ｇ１の流路１３１（図３参照）に沿う搬送方向Ｄ２１に搬送する粉体搬送部１３と、粉体Ｓ１を粉体供給部１１から粉体搬送部１３に落とし込む粉体投入部１２とを備えている。上述されるように、粉体吐出機構１はさらに、対象物Ｔに向けて粉体Ｓ１を吐出する粉体吐出部１４を備えることができる。たとえば、粉体吐出機構１のうち、粉体供給部１１の一部（後述する混合タンク１１２および粉体供給器１１３）、粉体投入部１２、ならびに粉体搬送部１３は、前述の台車Ｃに搭載されている。

粉体供給部１１は、図２に示されるように、粉体Ｓ１を貯留し、貯留された粉体Ｓ１を粉体投入部１２を介して粉体搬送部１３に所定の供給量で供給する。粉体供給部１１の形態は、粉体Ｓ１を粉体搬送部１３に所定の供給量で供給することができれば、特に限定されない。本実施形態では、粉体供給部１１は、圧縮気体Ｇ１を用いることで、粉体Ｓ１を均一な状態で所定の供給量で供給する。具体的には、粉体供給部１１は、粉体Ｓ１を貯留するメインタンク１１１と、粉体Ｓ１を均一に混合する混合タンク１１２と、粉体Ｓ１を所定の供給量で供給する粉体供給器１１３を備えている。しかし、粉体供給部１１は、粉体供給器１１３のみから構成されるなど、その他の構造を有していてもよい。

メインタンク１１１は、粉体Ｓ１を貯留し、貯留した粉体Ｓ１を混合タンク１１２に供給する。本実施形態では、図２に示されるように、メインタンク１１１の内部空間は、公知の開閉弁１ｍによって、混合タンク１１２の内部空間と開閉可能に接続されている。開閉弁１ｍを設けることで、混合タンク１１２への粉体Ｓ１の供給量を調整することが容易となる。メインタンク１１１の容量は、特に限定されないが、粉体Ｓ１が珪砂の場合、たとえば、メインタンク１１１は、１ｔの珪砂を貯留可能な容量を有するように選定することができる。

混合タンク１１２は、粉体Ｓ１を粉体供給器１１３に供給する際に、粉体Ｓ１の成分や粒度が均一となるように、粉体Ｓ１を混合する。粉体Ｓ１を均一にすることで、粉体吐出機構１は、吐出むらが生じないように、粉体Ｓ１を吐出することができる。本実施形態では、図２に示されるように、混合タンク１１２は、鉛直下方Ｄ１１の気体室１１２ａと、鉛直上方Ｄ１２の撹拌室１１２ｂとに内部空間を分離する分離体１１２ｃを備えている。たとえば、分離体１１２ｃは、多孔質材料から構成され、粉体Ｓ１を透過させずに、気体を透過させるように構成されている。図２では、気体室１１２ａは、圧縮気体Ｇ２（たとえば、圧縮空気）を供給する公知のコンプレッサなどの圧縮気体供給源（図示せず。本実施形態では、後述する圧縮気体Ｇ１と同じ圧縮気体供給源）と配管１１ａで接続されており、気体室１１２ａに供給される圧縮気体Ｇ２が分離体１１２ｃを透過して、撹拌室１１２ｂに供給される粉体Ｓ１を撹拌することで、粉体Ｓ１を均一に混合する。本実施形態では、撹拌室１１２ｂは、公知の開閉弁１ｎによって、粉体供給器１１３の内部空間と開閉可能に接続されている。開閉弁１ｎを設けることで、粉体供給器１１３への粉体Ｓ１の供給量を調整することが容易となる。混合タンク１１２の容量は、特に限定されないが、粉体Ｓ１を混合する負荷を軽減するために、本実施形態では、メインタンク１１１の容量より小さい容量に設定されている。粉体Ｓ１が珪砂の場合、たとえば、混合タンク１１２は、３０ｋｇの珪砂を貯留可能な容量を有するように選定することができる。

粉体供給器１１３は、図３に示されるように、粉体Ｓ１を所定の供給量で供給口１１３ａから粉体投入部１２に供給する。本実施形態では、粉体供給器１１３は、回転軸Ｘ２に沿って延びるスクリューを内部空間に有し、回転軸Ｘ２周りでスクリューが回転することで、供給口１１３ａが設けられる回転軸Ｘ２の一方側に粉体Ｓ１を供給するスクリューフィーダである。スクリューフィーダを用いることで、粉体投入部１２への粉体Ｓ１の供給量を一定に保持することができ、かつ、供給量を微調整することができる。しかし、粉体供給器１１３の形態は、所定の供給量で粉体Ｓ１を供給できれば、特に限定されない。回転軸Ｘ２が延びる方向は、本実施形態では、水平方向である。しかし、粉体Ｓ１を所定の供給量で粉体投入部１２に供給可能であれば、回転軸Ｘ２が延びる方向は、特に限定されない。

粉体投入部１２は、図３に示されるように、粉体供給部１１から粉体搬送部１３に粉体Ｓ１を落とし込めるように、粉体供給部１１と粉体搬送部１３とを接続する。粉体投入部１２は、粉体供給部１１側に設けられる粉体Ｓ１の投入口１２ａと、粉体搬送部１３側に設けられる粉体Ｓ１の排出口１２ｂと、投入口１２ａと排出口１２ｂとの間に設けられ、粉体投入部１２に落とし込まれた粉体Ｓ１が当接する粉体当接部１２ｃとを有している。投入口１２ａから投入される粉体Ｓ１は、粉体当接部１２ｃに当接することで、少なくとも流路１３１の搬送方向Ｄ２１への運動成分を増加させるように運動方向を変化させた後に、排出口１２ｂから排出されることで、粉体搬送部１３の流路１３１に投入されるように構成されている。粉体投入部１２の形態は、流路１３１の搬送方向Ｄ２１に粉体Ｓ１の運動成分を増加させる粉体当接部１２ｃを有すれば、特に限定されない。本実施形態では、粉体投入部１２は、落とし込まれた粉体Ｓ１の通り道となる通路１２１を備えている。しかし、粉体投入部１２は、落とし込まれた粉体Ｓ１が当接して流路１３１の搬送方向Ｄ２１への運動成分を増加させる板状部材のみから構成されるなど、その他の形態によって構成されてもよい。

通路１２１は、図３に示されるように、投入口１２ａから落し込まれる粉体Ｓ１を排出口１２ｂに案内する。図３では、通路１２１は、投入口１２ａと排出口１２ｂとを繋ぐ管状の通路であり、粉体当接部１２ｃは、流路１３１の搬送方向Ｄ２１の反対側に位置する通路１２１の内面によって構成されている。ここで、流路１３１には圧縮気体Ｇ１が流れているので、流路１３１は負圧となり、粉体供給部１１と通路１２１には吸引力が働く。そのため、投入口１２ａと供給口１１３ａとが連結されていると、粉体供給部１１内の粉体Ｓ１が過剰に吸引されるおそれがある。そこで、本実施形態では、粉体投入部１２は、粉体供給部１１（具体的には、粉体供給器１１３）と離間して設けられている。換言すれば、通路１２１の投入口１２ａは、粉体供給器１１３の供給口１１３ａと離間して設けられている。そうすると、通路１２１と粉体供給部１１との間の部分が接続されず大気に開放されているので、負圧である流路１３１への粉体供給部１１からの粉体Ｓ１の過剰な吸引が抑制される。また、この場合、粉体Ｓ１とともに空気も吸引されるので、粉体搬送部１３の能力を十分に発揮することができる。本実施形態では、供給口１１３ａからの粉体Ｓ１の投入を妨げないように、投入口１２ａは、たとえば、鉛直方向Ｄ１から見て、供給口１１３ａを包含するように設けられる。しかし、通路１２１の投入口１２ａが粉体供給部１１の供給口１１３ａと一致するように、通路１２１は、粉体供給部１１（具体的には、粉体供給器１１３）と連結されていてもよい。本実施形態では、通路１２１は、粉体Ｓ１が圧縮気体Ｇ１の流路１３１に確実に落とし込まれるようにするために、粉体搬送部１３の流路１３１と接続されている。しかし、通路１２１は、粉体搬送部１３の流路１３１と離間して設けられていてもよい。この場合、搬入口１３ｂからの粉体Ｓ１の投入を妨げないように、排出口１２ｂは、たとえば、鉛直方向Ｄ１から見て、搬入口１３ｂを包含するように設けられる。

通路１２１は、本実施形態では、図３に示されるように、粉体Ｓ１が落とし込まれる鉛直下方Ｄ１１に対して、通路１２１の内面に対する法線Ｎが鋭角αをなすように、粉体当接部１２ｃが設けられている。この場合、粉体Ｓ１が粉体当接部１２ｃに当接することで、流路１３１の搬送方向Ｄ２１への運動成分を容易に増加させることができる。図３では、通路１２１は、粉体供給部１１側と粉体搬送部１３側との間で屈曲している。通路１２１を屈曲させることで、通路１２１の内面に当接した粉体Ｓ１が、鉛直上方Ｄ１２側に跳ね返りにくくなるので、粉体Ｓ１の通路１２１への落とし込みの効率が向上する。具体的には、通路１２１は、排出口１２ｂが投入口１２ａに対して流路１３１の搬送方向Ｄ２１の下流側に位置するように屈曲している。図３では、通路１２１は、通路１２１の粉体搬送部１３側の中心軸Ｙ１と流路１３１の搬送方向Ｄ２１とのなす角度β１が通路１２１の粉体供給部１１側の中心軸Ｙ２と流路１３１の搬送方向Ｄ２１とのなす角度β２より小さくなるように屈曲し、粉体当接部１２ｃは、通路１２１の粉体搬送部１３側において流路１３１の搬送方向Ｄ２１の反対側に位置する通路１２１の内面によって構成されている。この場合、流路１３１の搬送方向Ｄ２１との角度β１が小さくなった粉体搬送部１３側の通路１２１と粉体搬送部１３の流路１３１とが接続されることで、通路１２１と流路１３１との合流部付近での気体の乱流が生じにくくなる。通路１２１の粉体搬送部１３側の中心軸Ｙ１と流路１３１の搬送方向Ｄ２１とのなす角度β１は、好ましくは、３０度～６０度の範囲内、より好ましくは、３５度～５５度の範囲内、さらに好ましくは、４０度～５０度の範囲内に設定することができる。通路１２１の粉体供給部１１側の中心軸Ｙ２と流路１３１の搬送方向Ｄ２１とのなす角度β２は、好ましくは、６０度～９０度の範囲内、より好ましくは、７０度～９０度の範囲内、さらに好ましくは、８０度～９０度の範囲内に設定することができる。

排出口１２ｂは、本実施形態では、鉛直方向Ｄ１から見て、投入口１２ａと重ならないように設けられている。この場合、投入口１２ａから落し込まれた粉体Ｓ１が、粉体当接部１２ｃに当接せずに、排出口１２ｂから排出されることが抑制される。排出口１２ｂは、本実施形態では、投入口１２ａより大きい大きさを有するように設けられている。この場合、排出口１２ｂから排出される際に、粉体Ｓ１が排出口１２ｂ付近で高密度な状態とならないので、粉体Ｓ１を粉体搬送部１３に容易に落とし込むことができる。

粉体搬送部１３は、図３に示されるように、搬入口１３ｂから供給される粉体Ｓ１を圧縮気体Ｇ１によって搬送する。粉体搬送部１３は、粉体供給部１１より鉛直下方Ｄ１１側に、鉛直方向Ｄ１と交差するように延びる圧縮気体Ｇ１の流路１３１を有している。流路１３１が延びる方向Ｄ２（換言すれば、流路１３１の搬送方向Ｄ２１）は、粉体吐出機構１の使用態様などに応じて適宜変更することが可能であるが、本実施形態では、水平方向である。流路１３１の形状は、圧縮気体Ｇ１によって粉体Ｓ１を搬送可能であれば、特に限定されない。本実施形態では、流路１３１は、円筒形状を有する粉体搬送部１３の内部空間によって構成されている。しかし、流路１３１は、四角筒形状を有する粉体搬送部１３の内部空間によって構成されてもよく、流路１３１の搬送方向Ｄ２１に向かって狭まってもよく、流路１３１の搬送方向Ｄ２１に向かって広がってもよい。粉体搬送部１３は、流路１３１に流れる圧縮気体Ｇ１によって、粉体Ｓ１を流路１３１に沿う流路１３１の搬送方向Ｄ２１に搬送する。図３では、流路１３１は、公知のコンプレッサなどの圧縮気体供給源（図示せず。本実施形態では、前述の圧縮気体Ｇ２（図２参照）と同じ圧縮気体供給源）と配管１３ａで接続されている。

粉体吐出部１４は、図１に示されるように、粉体搬送部１３（図２および図３参照）から搬送される粉体Ｓ１を対象物Ｔに向けて吐出する。具体的には、粉体吐出部１４は、図２に示されるように、粉体用配管１ａによって搬送方向Ｄ２１側で粉体搬送部１３の流路１３１と接続されており、粉体搬送部１３から搬送される粉体Ｓ１を圧縮気体Ｇ１によって対象物Ｔ（図１参照）に向けて吐出する。粉体Ｓ１の吐出方向は、粉体吐出機構１の使用態様などに応じて適宜変更することが可能であるが、本実施形態では、粉体吐出部１４は、流路１３１の搬送方向Ｄ２１と交差する方向（より具体的には、対象物Ｔである管体の中心軸Ｘ１に垂直な方向（管体の径方向））で、対象物Ｔである管体の内面に向けて粉体Ｓ１を吐出する。この場合、粉体Ｓ１の吐出方向が、流路１３１の搬送方向Ｄ２１と異なるため、圧縮気体Ｇ１の圧力損失が大きい。そのような場合であっても、本実施形態では、流路１３１の搬送方向Ｄ２１への粉体Ｓ１の運動成分を増加させることで、粉体Ｓ１が圧縮気体Ｇ１に乗りやすくなるので、粉体Ｓ１を対象物Ｔに良好に吹き付けることができる。

上述のように、本実施形態では、粉体吐出部１４は、図１に示されるように、塗料吐出部２４による対象物Ｔへの塗料Ｓ２の吐出と並行して、対象物Ｔに粉体Ｓ１を吐出する。具体的には、粉体吐出部１４および塗料吐出部２４はそれぞれ、対象物Ｔである管体の中心軸Ｘ１に垂直な方向（管体の径方向）に向けて粉体Ｓ１および塗料Ｓ２を吐出する。図１では、粉体Ｓ１より塗料Ｓ２が先に対象物Ｔ（具体的には、管体の内面）に吐出されるように、粉体吐出部１４は、塗料吐出部２４に対して台車Ｃの移動方向（本実施形態では、中心軸Ｘ１に沿う一方向（水平方向）であり、図１では紙面左方向）と反対側寄り（図１では紙面右方向）に配置されるように、粉体用配管１ａに接続されている。このようにすれば、台車Ｃを移動させながら粉体Ｓ１および塗料Ｓ２を吐出する際に、塗料Ｓ２が粉体Ｓ１より先に対象物Ｔ（具体的には、管体の内面）に吐出される。この場合、塗料Ｓ２が硬化する前に、粉体Ｓ１が塗料Ｓ２と混じり合うので、粉体Ｓ１が塗膜に定着しやすくなる。対象物Ｔ（具体的には、管体）は、本実施形態では、中心軸Ｘ１周りに回転させる回転体Ｒに載置されている。対象物Ｔが管体であって管体の内面を塗装する場合には、粉体吐出部１４および塗料吐出部２４を対象物Ｔの内部空間に挿入し、対象物Ｔを回転体Ｒによって中心軸Ｘ１周りに回転させながら、台車Ｃを中心軸Ｘ１に沿って移動させる。そうすることで、対象物Ｔである管体の内面全体に粉体Ｓ１および塗料Ｓ２を吐出することができる。

［本発明の一実施形態に係る粉体吐出機構における粉体の挙動］
次に、上述の粉体吐出機構１における粉体Ｓ１の挙動を説明する。なお、以下に示す実施形態は、あくまで一例であり、本発明の粉体吐出機構における粉体の挙動は、以下の実施形態に限定されるものではない。

本実施形態において、図２に示されるように、まず、粉体Ｓ１は、粉体供給部１１に供給される。具体的には、粉体Ｓ１は、メインタンク１１１に貯留され、開閉弁１ｍを開状態とすることで、混合タンク１１２に供給される。本実施形態では、粉体Ｓ１は、混合タンク１１２に供給されると、気体室１１２ａから分離体１１２ｃを介して鉛直上方Ｄ１２に吹き上げられる圧縮気体Ｇ２によって撹拌室１１２ｂで撹拌されることで、成分や粒度を均一化される。均一化された粉体Ｓ１は、本実施形態では、開閉弁１ｎを開状態とすることで、粉体供給器１１３に供給され、その後、図３に示されるように、粉体供給器１１３によって所定の供給量で供給口１１３ａから粉体投入部１２に落とし込まれる。その際、本実施形態では、粉体投入部１２と粉体供給部１１（具体的には、粉体供給器１１３）とが離間して配置されているため、通路１２１と粉体供給部１１との間の部分が接続されず大気に開放されている。そのため、粉体供給部１１から負圧状態である流路１３１への粉体Ｓ１の過剰な吸引が抑制される。また、この場合、粉体Ｓ１とともに空気も吸引されるので、粉体搬送部１３の能力を十分に発揮することができる。

本実施形態において、図３に示されるように、粉体Ｓ１（図３中の実線矢印参照）は、投入口１２ａから粉体投入部１２に落とし込まれると、重力によって鉛直下方Ｄ１１に落下し、流路１３１の搬送方向Ｄ２１の反対側に位置する通路１２１の内面によって構成される粉体当接部１２ｃに当接する。この粉体Ｓ１の粉体当接部１２ｃへの当接により、流路１３１の搬送方向Ｄ２１への粉体Ｓ１の運動成分を増加させることができる。その際、本実施形態では、排出口１２ｂが鉛直方向Ｄ１から見て投入口１２ａと重ならないように設けられているので、投入口１２ａから落し込まれた粉体Ｓ１が、粉体当接部１２ｃに当接せずに（換言すれば、運動方向を変えずに）、そのまま排出口１２ｂから排出されることが抑制される。

粉体Ｓ１のうちの一部は、通路１２１の内面への当接により、鉛直上方Ｄ１２側に跳ね返ることもある。しかし、本実施形態では、通路１２１が屈曲しているので、粉体Ｓ１は、通路１２１の屈曲する内面によって、跳ね返りの方向が制限され、鉛直上方Ｄ１２側に跳ね返りにくくなる。この場合、たとえば、粉体Ｓ１が、通路１２１の投入口１２ａと粉体供給部１１（具体的には、粉体供給器１１３）の供給口１１３ａとの間から離脱したり、粉体供給部１１（具体的には、粉体供給器１１３）に跳ね返って戻ることが抑制されるので、粉体Ｓ１の通路１２１への落とし込みの効率が向上する。

本実施形態において、図３に示されるように、粉体Ｓ１（図３中の実線矢印参照）は、粉体当接部１２ｃに当接することで、粉体搬送部１３の流路１３１を流れる圧縮気体Ｇ１と同じ搬送方向Ｄ２１への運動成分が増加した状態で、排出口１２ｂから粉体搬送部１３に落とし込まれる。ここで、本実施形態では、排出口１２ｂは、投入口１２ａより大きい大きさを有するように設けられている。この場合、排出口１２ｂから排出される際に、粉体Ｓ１が排出口１２ｂ付近で高密度な状態とならないので、排出口１２ｂの排出性能が向上する。そのため、本実施形態では、粉体Ｓ１を粉体搬送部１３（具体的には、圧縮気体Ｇ１の流路１３１）に容易に投入することができる。

本実施形態において、図３に示されるように、粉体Ｓ１（図３中の実線矢印参照）は、粉体搬送部１３への落とし込みにより、圧縮気体Ｇ１の流路１３１に投入される。ここで、本実施形態では、通路１２１の粉体搬送部１３側の中心軸Ｙ１と流路１３１の搬送方向Ｄ２１とのなす角度β１は、通路１２１の粉体供給部１１側の中心軸Ｙ２と搬送方向Ｄ２１とのなす角度β２より小さく、粉体当接部１２ｃは、通路１２１の粉体搬送部１３側において流路１３１の搬送方向Ｄ２１の反対側に位置する通路１２１の内面によって構成されている。この場合、流路１３１の搬送方向Ｄ２１との角度β１が小さくなった粉体搬送部１３側の通路１２１と流路１３１とが接続されることで、通路１２１と流路１３１との合流部において、通路１２１からの気体と流路１３１の圧縮気体Ｇ１との合流抵抗が小さくなるので、通路１２１と流路１３１との合流部において、圧縮気体Ｇ１の乱流が生じにくくなる。そのため、本実施形態では、通路１２１や流路１３１に生じる乱流によって、粉体Ｓ１が搬送されにくくなることが抑制される。

本実施形態において、図３に示されるように、粉体Ｓ１（図３中の実線矢印参照）は、圧縮気体Ｇ１の流路１３１に投入される際に、流路１３１を流れる圧縮気体Ｇ１と同じ搬送方向Ｄ２１への運動成分が増加しているので、圧縮気体Ｇ１に乗りやすくなる。そのため、本実施形態では、粉体Ｓ１は、流路１３１内で鉛直下方Ｄ１１側に溜まることが抑制され、圧縮気体Ｇ１によって容易に搬送方向Ｄ２１に搬送される。

本実施形態において、図１（図３も参照）に示されるように、粉体Ｓ１は、圧縮気体Ｇ１によって搬送方向Ｄ２１に搬送された後、粉体用配管１ａを通って、粉体吐出部１４から対象物Ｔである管体の内面に吐出される。本実施形態では、粉体Ｓ１は、搬送方向Ｄ２１と交差する方向（より具体的には、対象物Ｔの中心軸Ｘ１に垂直な方向（管体の径方向））で、対象物Ｔに向かって吐出されるため、粉体Ｓ１を搬送する圧縮気体Ｇ１は、進行方向が曲げられることで、圧力損失が大きくなる。しかし、本実施形態では、このように圧縮気体Ｇ１の圧力損失が大きい場合であっても、流路１３１の搬送方向Ｄ２１への粉体Ｓ１の運動成分を増加させることで、粉体Ｓ１が圧縮気体Ｇ１に乗せる際の抵抗が小さくなるので、粉体Ｓ１を対象物Ｔに良好に吹き付けることができる。

以上のように構成される本実施形態に係る粉体吐出機構１によれば、粉体投入部１２は、投入口１２ａと排出口１２ｂとの間に設けられ、投入口１２ａから投入される粉体Ｓ１が当接する粉体当接部１２ｃを有している。粉体投入部１２に投入された粉体Ｓ１は、粉体当接部１２ｃに当接することで、流路１３１の搬送方向Ｄ２１への運動成分を増加させるように運動方向が変化した後に、排出口１２ｂから排出されることで、流路１３１に投入される。このように、粉体Ｓ１は、流路１３１に投入される前に、流路１３１を流れる圧縮気体Ｇ１と同じ搬送方向Ｄ２１への運動成分が増加することで、圧縮気体Ｇ１に乗りやすくなり、流路１３１内で重力により鉛直下方Ｄ１１に溜まることが抑制される。そのため、粉体Ｓ１を対象物Ｔに良好に吹き付けることできる。

本実施形態では、通路１２１の粉体搬送部１３側の中心軸Ｙ１と流路１３１の搬送方向Ｄ２１とのなす角度β１は、通路１２１の粉体供給部１１側の中心軸Ｙ２と搬送方向Ｄ２１とのなす角度β２より小さく、粉体当接部１２ｃは、通路１２１の粉体搬送部１３側において流路１３１の搬送方向Ｄ２１の反対側に位置する通路１２１の内面によって構成されている。粉体Ｓ１は、通路１２１の内面と当接することで、粉体供給部１１側に跳ね返ることがあるが、本実施形態では、通路１２１が、粉体供給部１１側と粉体搬送部１３側との間で屈曲しているので、粉体Ｓ１の跳ね返りが抑制される。また、本実施形態では、流路１３１の搬送方向Ｄ２１との角度β１が小さくなった粉体搬送部１３側の通路１２１と流路１３１とが接続されることで、通路１２１と流路１３１との合流部での圧縮気体Ｇ１の乱流が生じにくくなる。そのため、本実施形態では、通路１２１や流路１３１に生じる乱流によって、粉体Ｓ１が搬送されにくくなることが抑制される。

本実施形態では、通路１２１は、粉体供給部１１と離間して設けられている。この場合、通路１２１と粉体供給部１１との間の部分が大気に開放されるので、粉体供給部１１から負圧状態である流路１３１への粉体Ｓ１の過剰な吸引が抑制される。また、この場合、粉体Ｓ１とともに空気も吸引されるので、粉体搬送部１３の能力を十分に発揮することができる。

本実施形態では、粉体吐出部１４は、流路１３１の搬送方向Ｄ２１と交差する方向で、対象物Ｔである管体の内面に向けて粉体Ｓ１を吐出する。この場合、粉体Ｓ１の吐出方向が、流路１３１の搬送方向Ｄ２１と異なるため、粉体Ｓ１を搬送する圧縮気体Ｇ１は、進行方向が曲げられることで、圧力損失が大きくなる。しかし、本実施形態では、このような場合であっても、粉体当接部１２ｃへの当接により、粉体Ｓ１の搬送方向Ｄ２１への運動成分を増加させることで、粉体Ｓ１が圧縮気体Ｇ１に乗せる際の抵抗が小さくなるので、粉体Ｓ１を対象物Ｔに良好に吹き付けることが可能となる。

１粉体吐出機構
１１粉体供給部
１１１メインタンク
１１２混合タンク
１１２ａ気体室
１１２ｂ撹拌室
１１２ｃ分離体
１１３粉体供給器
１１３ａ供給口
１１ａ配管
１２粉体投入部
１２１通路
１２ａ投入口
１２ｂ排出口
１２ｃ粉体当接部
１３粉体搬送部
１３１流路
１３ａ配管
１３ｂ搬入口
１４粉体吐出部
１ａ粉体用配管
１ｍメインタンクの開閉弁
１ｎ混合タンクの開閉弁
２塗料吐出機構
２４塗料吐出部
２ａ塗料用配管
Ａ塗装装置
Ｃ台車
Ｄ１鉛直方向
Ｄ１１鉛直下方
Ｄ１２鉛直上方
Ｄ２流路が延びる方向
Ｄ２１搬送方向
Ｇ１粉体供給部への圧縮気体
Ｇ２流路を流れる圧縮気体
Ｎ粉体当接部の法線
Ｒ回転体
Ｓ１粉体
Ｓ２塗料
Ｔ対象物
Ｘ１対象物の中心軸
Ｘ２スクリューの回転軸
Ｙ１通路の粉体搬送部側の中心軸
Ｙ２通路の粉体供給部側の中心軸
α 鉛直下方Ｄ１１に対して粉体当接部の法線がなす角度
β１通路の粉体搬送部側の中心軸と搬送方向とのなす角度
β２通路の粉体供給部側の中心軸と搬送方向とのなす角度

Claims

圧縮気体を用いて粉体を対象物に向けて吐出する粉体吐出機構であって、
前記粉体を所定の供給量で供給する粉体供給部と、
前記粉体供給部に対して鉛直下方側に、鉛直方向と交差するように延びる前記圧縮気体の流路を有し、前記流路に流れる前記圧縮気体によって、前記粉体を前記流路に沿う搬送方向に搬送する粉体搬送部と、
前記粉体供給部から前記粉体搬送部に前記粉体を落とし込む粉体投入部と
を備え、
前記粉体投入部は、前記粉体供給部側に設けられる前記粉体の投入口と、前記粉体搬送部側に設けられる前記粉体の排出口と、前記投入口と前記排出口との間に設けられ、前記粉体投入部に落とし込まれた前記粉体が当接する粉体当接部とを有し、前記投入口から投入される前記粉体が、前記粉体当接部に当接することで、少なくとも前記搬送方向への運動成分を増加させるように前記粉体の運動方向を変化させた後に、前記排出口から排出されることで、前記流路に投入されるように構成され、
前記粉体投入部は、前記投入口と前記排出口とを繋ぐ管状の通路を備え、
前記通路は、前記粉体供給部と離間して設けられる、粉体吐出機構。
前記通路の前記粉体搬送部側の中心軸と前記搬送方向とのなす角度は、前記通路の前記粉体供給部側の中心軸と前記搬送方向とのなす角度より小さく、
前記粉体当接部は、前記通路の前記粉体搬送部側において前記搬送方向の反対側に位置する前記通路の内面によって構成されている、
請求項１記載の粉体吐出機構。
前記対象物は、管体の内面であり、
前記搬送方向は、前記管体の中心軸に沿う方向であり、
前記粉体搬送部と前記搬送方向で接続され、前記対象物に向けて前記粉体を吐出する粉体吐出部をさらに備え、
前記粉体吐出部は、前記搬送方向と交差する方向で、前記内面に向けて前記粉体を吐出する、請求項１または２に記載の粉体吐出機構。