(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電可能な油系液体が流れる流路と、前記流路の一端部に連通する円形状の吐出口と、を有する単一又は複数のノズル組立体と、
前記流路の他端部に連通する液体導入路を有し前記単一又は複数のノズル組立体が装着される装置筐体と、
前記液体導入路内の前記油系液体に浸漬可能で前記装置筐体内に囲繞される、前記流路に導入される前の前記油系液体に電荷を帯電させるための帯電用電極と、を備え、
前記吐出口は前記油系液体の吐出方向に向かい一定の拡開角度で拡開し、
前記液体導入路の直径は前記流路の直径より大きく寸法付けされている静電塗装装置。
【請求項２】
前記単一又は複数のノズル組立体各々の前記流路内に前記油系液体が０．５ｃｃ／ｍｉｎ〜４ｃｃ／ｍｉｎで供給されるように制御する制御手段を備え、前記吐出口の径が１ｍｍ〜５ｍｍである請求項１に記載の静電塗装装置。
【請求項３】
前記流路を形成する側壁部の肉厚が一定である請求項１又は請求項２に記載の静電塗装装置。
【請求項４】
前記帯電用電極から前記油系液体に帯電する電圧は＋１０ＫＶ以上＋４０ＫＶ以下又は−４０ＫＶ以上−１０ＫＶ以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
【請求項５】
前記流路の径は、前記吐出口に向かい同一である又は漸減している請求項１〜４のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
【請求項６】
前記帯電用電極を接地するための放電接地手段を備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
【請求項７】
前記吐出口と同心で、前記単一又は複数のノズル組立体の各々から前記吐出方向に離間して配置されるリング状の抵抗体を備え、前記帯電用電極と前記抵抗体との間に電位差を設ける請求項１〜６のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電可能な油等の液体を被塗装物に塗装することができる静電塗装装置に関し、特に、鋼材の潤滑および防錆のためや食品が型に固着することを防止するために、鋼材や型の外面に塗油することや塗膜を形成するための静電塗装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鋼材の潤滑および防錆のためや食品が型に固着することを防止するために、鋼材や型の外周面に塗油することや塗膜を形成することが、静電塗装装置により行われている。静電塗装装置は、液体に帯電させることにより霧状の液体を吐出し被塗装物を塗装する構成である。例えば、特許文献１及び特許文献２は、従来の静電塗装装置を開示する。特許文献１の静電塗装装置は、流動材料を収容するための中空部を有するハウジングと、中空部に連通するノズルと、を備える。ノズルは、板状の上方ノズルリップと、板状の下方ノズルリップと、を接合することにより形成される。
【０００３】
上方ノズルリップと下方ノズルリップとの間には、流路が形成され、下方ノズルリップの前縁部が、上方ノズルリップの前縁部に対して突出している。さらに、上方及び下方ノズルリップの前縁部により規定されるスロットは、矩形状の開口である。流路内には、流路の間隙を調整するための金属製の板状部材であるシムがスロットの近くまで延在し、シムによりスロットから吐出される液体の量が調整可能である。
【０００４】
また、シムは、ハウジングを介して高電圧の電源に電気的に連結され、流路内の液体は、シムを介して帯電する。上記構成の静電塗装装置によれば、ハウジング内に供給された液体は、流路内で帯電し、スロットを通り、下方ノズルリップの前縁部から吐出される。また、従来の静電塗装装置は、被塗装物の比較的広範囲な領域を液体で塗装するため、下方ノズルリップの前縁部を下方ノズルリップの長手方向直線状に形成し、塗装領域を大きくしている。
【０００５】
特許文献２は、特許文献１の静電塗装装置にインダクターバーを加えた構成である。特許文献１と同様に、霧状の液体が被塗装物の矩形状領域に塗装される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表平１−５０１８４９号公報
【特許文献２】米国特許第５５０３３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の静電塗装装置では、スロットが矩形状であるため、上方ノズルリップと下方ノズルリップとの間に延びるメニスカスを安定して形成することが困難である。結果として、下方ノズルリップから吐出される液体の吐出方向や吐出量が安定せず、被塗装物に対して液体を安定して均一に塗装することが困難である。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものである。すなわち、液体を均一に被塗装物に塗装できる静電塗装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の静電塗装装置の第１の態様は、帯電可能な油系液体が流れる流路と、前記流路の一端部に連通する円形状の吐出口と、を有する単一又は複数のノズル組立体と、前記流路の他端部に連通する液体導入路を有し前記単一又は複数のノズル組立体が装着される装置筐体と、前記液体導入路内に延在し、前記油系液体に電荷を帯電させるための帯電用電極と、を備え、前記吐出口は前記油系液体の吐出方向に沿って拡開している。
【００１０】
また、本発明の静電塗装装置の第２態様によれば、前記単一又は複数のノズル組立体各々の前記液体導入路内に前記油系液体が０．５ｃｃ／ｍｉｎ〜４ｃｃ／ｍｉｎで供給されるように制御する制御手段を備え、前記吐出口の径が１ｍｍ〜５ｍｍである。
【００１１】
さらに、本発明の静電塗装装置の第３態様によれば、前記流路を形成する側壁部の肉厚が一定である。
【００１２】
本発明の静電塗装装置の第４態様によれば、前記帯電用電極から前記油系液体に帯電する電圧は＋１０ＫＶ以上＋４０ＫＶ以下又は−４０ＫＶ以上−１０ＫＶ以下である。
【００１３】
また、本発明の静電塗装装置の第５態様によれば、前記流路の径は、前記吐出口に向かい同一である又は漸減している。
【００１４】
また、本発明の静電塗装装置の第６態様によれば、前記帯電用電極を接地するための放電接地手段を備える。
【００１５】
さらに、本発明の静電塗装装置の第７態様によれば、前記吐出口と同心で、前記単一又は複数のノズル組立体の各々から前記吐出方向に離間して配置されるリング状の抵抗体を備え、前記帯電用電極と前記抵抗体との間に電位差を設ける。
【００１６】
なお、本明細書中における油系液体は、潤滑油、離型油、防錆油等の油成分を含有する液体を意味する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る静電塗装装置は、円形状の吐出口を有するノズルを用い、かつ、帯電した液体をノズル内の流路に供給し、吐出口から吐出される液体を霧化する構成である。従って、吐出口に形成されるメニスカスの形状が均整のとれた、正面視で円形状となる。また、吐出口及びその近傍にメニスカスを阻害する障害物が無い為、吐出口にメニスカスを安定かつ確実に形成できる。結果として、吐出口の液体を安定して吐出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る静電塗装装置を模式的に示す部分断面正面図である。
【図２】図１に示す静電塗装装置の下面図である。
【図３】（ａ）は、図１に示すノズル組立体の正面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）の上面図であり、（ｃ）は、図３（ａ）の下面図である。
【図４】図３（ｃ）の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。
【図５】図４のＶ部の拡大図である。
【図６】（ａ）は、ノズルの吐出口に形成されるメニスカスの挙動及び液体の霧化を説明するためのノズルの断面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）の線ＶＩ−ＶＩに沿った吐出された液体を示す図であり、（ｃ）は、図６（ａ）の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った吐出された液体を示す図である。
【図７】ノズル組立体の変形例の断面図である。
【図８】第２の実施形態に係る静電塗装装置を模式的に示す部分断面正面図である。
【図９】図８の静電塗装装置の下面図である。
【図１０】（ａ）は、図８に示すノズル組立体の正面図であり、（ｂ）は、図１０（ａ）の上面図であり、（ｃ）は、図１０（ａ）の下面図であである。
【図１１】図１０（ａ）の線ＸＩ−ＸＩに沿った断面図である。
【図１２】吐出口に形成されるメニスカスの挙動及び液体の霧化を説明するための図１１のＸＩＩ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る静電塗装装置を適用した実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
〔第１の実施形態〕  
〔静電塗装装置〕
第１の実施形態に係る静電塗装装置１の構成について図１及び図２を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施形態に係る静電塗装装置１を模式的に示す部分断面正面図であり、図２は、図１の静電塗装装置の下面図である。
【００２１】
静電塗装装置１は、帯電可能な油系液体（以下、液体と称す。）が流れる流路２（図４参照。）と、流路２の一端部に連通する円形状の吐出口７ｄと、を有するノズル組立体６と、流路２の他端部に連通する液体導入路１３を有しノズル組立体６を保持する装置筐体１１と、液体導入路１３内（図４参照。）に延び、液体に電荷を帯電させるための帯電用電極９と、吐出口７ｄと同心で、ノズル組立体６から吐出方向（図１の下方（すなわち鉛直方向下方））に離間して配置されるリング状の抵抗体２５と、を主として備える。本実施形態のノズル組立体６は、ノズル７とノズル保持部８とにより構成されている。また、吐出口７ｄは、液体の吐出方向（図１の上下方向下方）に向かい拡開し（図４参照。）、帯電用電極９と抵抗体２５との間に電位差を設けている。なお、流路２、吐出口７ｄの詳細については後述する。
【００２２】
さらに、静電塗装装置１は、ノズル７を保持するノズル保持部８が螺合される装置筐体１１を備える。装置筐体１１は、本体部１１ａと、固定部１１ｂと、を有し、固定部１１ｂは、ネジ等の締結部材１５により本体部１１ａに固定される。
【００２３】
本体部１１ａは、図２に示すように、下面視で正方形の６面体であり、固定部１１ｂは、下面視で矩形状の６面体である。本体部１１ａの内部で長手方向に延びる貫通孔すなわち液体導入路１３（図１参照。）の一端部には、液体を貯留する貯留部４３に連結されている液体供給管１７が固定されている。また、液体導入路１３の他端部は、ノズル保持部８の流路２の液体経路５（図４参照。）へ連通されている。貯留部４３から液体供給管１７へ液体を供給するために公知のポンプ４５が設けられている。ポンプ４５は、静電塗装装置１の動作を司る制御手段４５（例えば、マイコン）に電気的に連結され、制御手段４１からの信号によりポンプ４５が作動し、所定量の液体が液体供給管１７を介してノズル組立体６の流路２へ供給される。
【００２４】
また、固定部１１ｂの本体部１１ａに対向する面には、本体部１１ａの液体導入路１３にほぼ平行に延びるケーブル導入溝２１が設けられている。ケーブル導入溝２１内には、高電圧の電流を供給する電源４７に連結される電源ケーブル２３が延在している。電源ケーブル２３の先端部２３ａは、棒状の導電性部材から構成される帯電用電極９に電気的に連結されている。電源４７には、静電塗装装置１の制御手段４１が電気的に連結され、制御手段４１による制御により電極から電極９へ所定電圧を印加する。
【００２５】
また、本体部１１ａには、液体導入路１３の半径方向に延び、本体部１１ａの一側面から液体経路５に連続する電極収容穴２９が設けられている。帯電用電極９が本体部１１ａの電極収容穴２９内に延在するように、ケーブル導入溝２１内に電源ケーブル２３を配置した状態で、固定部１１ｂは本体部１１ａに固定される。なお、液体導入路１３内の液体が、電極収容穴２９に流入しないような構成としていることは言うまでもない。
【００２６】
さらに、本体部１１ａには、抵抗体（帯電用電極の電位よりも低く、接地電位より高く保持されている部材）２５が装着されている。なお、抵抗体２５の電位は、電圧が印加されている電極９からの放電により確立される。従って、抵抗体２５に積極的に電圧を印加する構成を設ける必要はない。抵抗体２５は、リング形状の金属製部材であるリング部２５ａと、リング部２５ａを装置筐体１１に固定するための固定部材２５ｂと、を備える。リング部２５ａは、その軸心が吐出口７ｄの中心軸心Ｃと整合するように配置されている。また、抵抗体２５のリング部２５ａは、吐出口７ｄ及びその近傍位置であって中心軸心Ｃに対して垂直に延在する面と、中心軸心Ｃに沿って被塗装物３３上の液体が塗布される面との間に位置するように固定する。この範囲内にリング部２５が配置されるように固定することで、液体の塗装領域（図６（ｃ）参照。）の寸法を適宜変更することができる。
【００２７】
図１に示すように、固定部材２５ｂは、図１の正面視で、鉛直方向に延びる鉛直部と、鉛直方向に対して所定角度で傾斜する方向に延び、鉛直部に連続する傾斜部と、水平方向に延び、傾斜部に連続する水平部と、を有する。また、複数（本実施形態では３個）の固定部材２５ｂの水平部が、リング部２５ａの周方向等間隔に、ボルト及びナット２７（図２参照。）により締結されている。固定部材２５ｂの鉛直部は、本体部１１ａの側面に固定されている。なお、リング部２５ａの外径、内径、及び半径方向の寸法は、吐出される液体の種類、導電率、吐出量、高電圧源の電流の大きさ等により適宜設定される。
【００２８】
〔ノズル組立体〕
次に、静電塗装装置１のノズル組立体６の構成について図３〜６を参照しつつ説明する。図３（ａ）は、図１に示すノズル組立体６の正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の上面図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）の下面図であり、図４は、図３（ｃ）の線ＩＶ−ＩＶ（流路２の直径方向）に沿った断面図であり、図５は、図４のＶ部の拡大図であり、図６（ａ）は、吐出口７ｄに形成されるメニスカス１１１の挙動及び液体の霧化を説明するためのノズル７の断面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）の線ＶＩ−ＶＩに沿った吐出された液体を示す図であり、（ｃ）は、図６（ａ）の線ＶＩＩ−ＶＩに沿った吐出された液体を示す図である。図６に示すノズル７は、図５に示されるノズル７と同じである。
【００２９】
図４に示されるように、ノズル７には、その長手方向に貫通し直線状に延びる、流路２を構成する流路構成路３が設けられている。ノズル７は、その先端部７ａに設けられ、流路構成路３に連通する吐出口７ｄを有する。ノズル７の後端部７ｂは、ノズル保持部８が装着され、ノズル保持部８の長手方向に延びる液体経路５が、ノズル７の流路構成路３に連通している。このように、本実施形態では、流路２は、流路構成路３と流体経路５とにより構成されている。なお、流路構成路３と液体経路５とは、同径で円形の形状を有する。
【００３０】
ノズル保持部８の後端部８ｂに設けられる開口は、供給口５ｃであり、液体経路５に連続する。なお、ノズル７とノズル保持部８は、Ｏリング１６を介して互いに連結されている。従って、流路構成路３及び流体経路５との連結部において液体が流路構成路３及び流体経路５外へ流出したり、ノズル組立体６の外部から異物が流路構成路３及び流体経路５内へ進入することがない。
【００３１】
ノズル７の吐出口７ｄは、図５に示されるように、流路構成路３を規定する内周面３ａとノズル７の前端面７ｅとを接続し、前端面７ｅに近づくに従い径の寸法が漸増（吐出方向に沿って拡開）するテーパー面により構成されている。また、吐出される液体は、ノズル組立体６に導入される前に、帯電されているので、ノズル７及びノズル保持部８は、電気導電性及び電気絶縁性の何れの材料からも形成することができる。  
【００３２】
上記のように、吐出口７ｄをテーパー面により構成することにより、図６（ａ）に示すように、均整のとれたメニスカス１１１が吐出口７ｄに形成される。具体的には、流路構成路３と吐出口７ｄとの境にある液体の液面は、図６（ａ）に示すように、流路構成路３方向（鉛直方向上方）に突出し、吐出口７ｄの中心軸心Ｃに対して軸心対称なメニスカス１１１を形成する。さらに、吐出口７ｄの先端部７ｆに到達している液体は、後述するように帯電用電極９に供給される電位に対して電位差がある塗装対象物３３に引かれ、下方に飛翔する。
【００３３】
発明者等は、吐出口７ｄ及びその近傍に、メニスカスの形成及び挙動を阻害する部材等が延在していないこと、及び吐出口が円形であることから、均整の取れたメニスカスが形成される、という知見を得た。結果として被塗装物に対して、均一の塗装を行なうことができる。
【００３４】
さらに、吐出口７ｄが、その直径方向断面において、中心軸心Ｃ方向（図５の上下方向）に対して所定の拡開角度θを有すると、被塗装物３３の塗装領域に対して均一な量の液体が付着する、という知見を得ている。より詳細には、図５に示すように吐出口３を直径方向断面で視たときに、吐出口７ｄの前端面７ｅに接続する先端部７ｆにおける吐出口接線Ｄと、吐出口７ｄの中心軸心Ｃとの角度、すなわち拡開角度θが、０度より大きく９０度より小さくなるように吐出口７ｄが構成される。
【００３５】
拡開角度θが０度以下（すなわち、吐出口７ｄの径が前端面７ｅ側において流路構成路２０３の径と同一又は流路構成路２０３の径より狭くする）場合には、吐出される液体が、中心軸心Ｃの方向（吐出口７ｄの半径方向内方）へ飛翔する傾向が強くなり、飛翔する液体同士が被塗装物に到達する行程で衝突し被塗装物に均一に液体が到達しない。また、拡開角度θが９０度以上の場合（すなわち、吐出口７ｄが流路２０２（流路構成路２０３）と同一の径となる）には、拡開角度θが０度以下の場合と同様に、吐出される液体が、中心軸心Ｃの方向へ飛翔する傾向が強くなり、飛翔する液体が被塗装物３３に到達する工程で衝突し合い被塗装物３３に均一に液体が到達しない。
【００３６】
さらに、本実施形態では、帯電用電極９を装置筐体１１内に配置し、ノズル組立体６の流路２内へ液体が供給される前に、装置筐体１１内で液体を帯電させる構成である。従って、ノズル組立体の吐出口近傍で帯電させる従来の構成に比べ、外部雰囲気（例えば、雰囲気湿度）の影響を受け難いため、本実施形態の構成によれば、安定かつ確実に帯電工程を行うことができる。また、液体を帯電させるための領域を装置筐体１１内に設けているので、ノズル組立体６及び流路２の形状は、液体の吐出に適した形状とすることができる。本実施形態では、液体を効率良く帯電させるために必要な空間を確保するため、液体導入路１３の径は、流路２の径より大きく寸法付けられている。
【００３７】
上述の静電塗装装置１の動作について説明する。静電塗装装置１のノズル７が、被塗装物３３（図６参照。）に対して鉛直方向下方に位置するように、静電塗装装置１が方向付けられている。液体は、ポンプ４５により貯留部４３から、液体供給管１７を介してノズル保持部８の液体経路５内に導入される。液体経路５内の液体は、帯電電極１２により高電圧（例えば、電位が−８０ｋＶ）の電流により帯電する。負に帯電した液体は、流路構成路３内を鉛直方向下方に流れ、吐出口７ｄの前端部７ｆから吐出され、帯電電極９との間で電位差がある抵抗体２５（例えば、電位が−２０ｋＶ）へ向かう（図６（ａ）、（ｂ））。帯電電極９と抵抗体２５との間には、電位差があるものの、帯電電極９と抵抗体２５とが同じ極性の電荷を有しているので、液体は抵抗体２５に到達せずに、アースされている被塗装物３３に向かう。また、吐出口７ｄでメニスカスを形成する液体は、抵抗体２５と同一の極性の電荷に帯びているため、液体の液粒子同士が反発することで霧化する（図６（ｃ）参照）。
【００３８】
なお、液体を貯留部４３から流路２内に供給するために液体へ付与する圧力は、吐出口７ｄから液体が吐出する程の大きさはない。なお、吐出口７ｄから吐出される液体の拡散半径は、抵抗体２５の径や、液体の供給スピード等に依存する。
【００３９】
さらに、本実施形態の静電塗装装置１は、帯電用電極９、ノズル組立体６等に残留する電荷を逃がすための放電接地手段である放電接地装置５１を備える。制御手段４１からの信号により電源４７から帯電用電極９への給電を断った後であっても、帯電用電極９に電荷が残っていると、吐出口２０７ｄから液体が吐出する恐れや、作業者が感電する恐れがある。そこで、放電接地装置５１を設け、電源４７の給電を断つタイミングと、放電接地装置５１を作動させるタイミングとを制御手段４１により同期させ、上記好ましくない事態を未然に防いでいる。
【００４０】
放電接地装置５１は、制御手段４１によりオン、オフされる電磁コイル５３と、絶縁油や純水等の電気絶縁性を有する絶縁液５５を収容する絶縁液槽５６と、絶縁液５５内に浸漬され、互いに離間配置される一対の端子５７、５９と、端子５７、５９間を電気的に連結可能な導電性の可動片６１と、を備える。一方の端子５７は、電源ケーブル２３に電気的に連結され、他方の端子５９は、接地されている。
【００４１】
放電接地装置５１は、制御手段４１からの信号により電磁コイル５３がオンされると、電磁力により可動片６１が、一対の端子５７、５９から離れた位置へ（電磁コイル５３側へ）移動する（可動片６１が実線で示された状態）。電磁コイル５３がオフされると、電磁力が消滅し、不図示の弾性部材により、可動片６１が両端子５７、５９に接する位置（可動片６１が２点鎖線で示された状態）に戻る。
【００４２】
静電塗装装置１による液体の吐出を止める際、制御手段４１からの信号により、ポンプ４５による液体供給及び電源４７による電圧印加を停止するとともに、電磁コイル５３をオフする。放電接地装置５１の両端子５７、５９間が短絡し、帯電用電極９及びノズル組立体２０６等に残留している電荷が、アースを介して放電される。一方、静電塗装装置１を作動させて液体による塗布を行っているときには、電磁コイル５３はオンされており、両端子５７、５９間が切断された状態である。従って、帯電用電極９へ印加される電圧が放電されることはない。
【００４３】
〔第２の実施形態〕
以下に第２の実施形態に係る静電塗装装置２０１について、第１の実施形態に係る静電塗装装置１と異なる点について、図８及び図９を参照しつつ説明する。図８は、第２の実施形態に係る静電塗装装置２０１を模式的に示す部分断面正面図であり、図９は、図８の静電塗装装置２０１の下面図である。
【００４４】
本実施形態の静電塗装装置２０１は、ノズル組立体の構造と、抵抗体を備えない点で、第１の実施形態と異なる。なお、静電塗装装置２０１の構成、作用、効果については、特に明記しない限り静電塗装装置１と同じである。
【００４５】
静電塗装装置２０１は、主として帯電可能な油系液体が流れる流路２０２と、流路２０２の一端部に連通する円形状の吐出口２０７ｄと、を有するノズル組立体２０６と、流路２０２の他端部に連通する液体導入路１３を有しノズル組立体１０６が装着される装置筐体１１と、液体導入路１３内に延在し、油系液体に電荷を帯電させるための帯電用電極９と、を備え、吐出口２０７ｄは油系液体（以下、液体と称す。）の吐出方向に沿って拡開している（図１２参照。）。
【００４６】
本実施形態のノズル組立体２０６は、ノズル２０７と、ノズル２０７の外径より大きい外径を有するノズル保持部２０８と、により構成されている。なお、流路２０２、吐出口２０７ｄの詳細については後述する。
【００４７】
さらに、静電塗装装置２０１は、ノズル保持部２０８のねじ部２０８ａが螺合される装置筐体１１を備える。装置筐体１１の本体部１１ａの内部で長手方向に延びる液体導入路１３（図８参照。）の一端部には、液体を貯留する貯留部４３に連結されている液体供給管１７が連結されている。また、液体導入路１３の他端部は、ノズル保持部２０８の液体経路２０５（図１１参照。）に連通している。また、第１の実施形態と同様に放電接地装置５１が設けられている。
【００４８】
〔ノズル組立体〕
次に、静電塗装装置２０１のノズル組立体２０６の構成について図１０〜１２を参照しつつ説明する。図１０（ａ）は、図８に示すノズル組立体２０６の正面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の上面図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）の下面図であり、図１１は、図１０（ａ）の線ＸＩ−ＸＩ（流路１０２の直径方向）に沿った断面図であり、図１２は、吐出口２０７ｄに形成されるメニスカス３１１の挙動及び液体の霧化を説明するための図１１のＸＩＩ部の拡大図である。
【００４９】
図１１、１２に示されるように、ノズル２０７には、その長手方向に貫通し直線状に延びる、流路２０２を構成する流路構成路２０３が設けられている。ノズル２０７は、その先端部２０７ａに設けられ、流路構成路２０３に連通する吐出口２０７ｄを有する。ノズル２０７の後端部２０７ｂは、ノズル保持部２０８が装着され、ノズル保持部２０８の長手方向に延びる液体経路２０５が、ノズル２０７の流路構成路２０３に連通している。このように、本実施形態では、流路２０２は、流路構成路２０３と流体経路２０５とにより構成されている。なお、流路構成路２０３と液体経路２０５とは、その中心線が互いに同心に形成され、前者の径Ｄ２は、後者の径Ｄ１より、小さく寸法付けされている。
【００５０】
ノズル２０７の吐出口２０７ｄは、図１２に示されるように、流路構成路２０３を規定する内周面２０３ａとノズル２０７の前端面２０７ｅとを接続し、前端面２０７ｅに近づくに従い径の寸法が漸増するテーパー面により構成されている。さらに、ノズル２０７の内周面２０３ａを形成する円筒状の側壁部２０３ｂの厚さ（側壁部２０３ｂの外周面の半径と内周面２０３ａの半径（Ｄ２／２）との差分）は、ノズル２０７の全長に亘り一定である。従って、内周面２０３ａの径も、ノズル２０７の全長に亘り一定となる。なお、吐出される液体は、ノズル組立体２０２に導入される前に、帯電されているので、ノズル２０７及びノズル保持部２０８は、電気導電性及び電気絶縁性の何れの材料からも形成することができる。
【００５１】
上記のように、吐出口２０７ｄをテーパー面により構成することにより、図１２に示すように、均整のとれたメニスカス３１１が吐出口２０７ｄに形成される。具体的には、流路構成路２０３と吐出口２０７ｄとの境にある液体の液面は、図１２に示すように、流路構成路２０３方向（鉛直方向上方）に突出し、吐出口２０７ｄの中心軸心Ｃに対して軸心対称なメニスカス３１１を形成する。さらに、吐出口２０７ｄの先端部２０７ｆに到達している液体は、後述するように帯電用電極２０９に供給される電位に対して電位差がある塗装対象物に引かれ、下方に飛翔する。
【００５２】
発明者等は、吐出口２０７ｄ及びその近傍に、メニスカス３１１の形成及び挙動を阻害する部材等が延在せず、吐出口２０７ｄを円形とした構成において、所望の吐出量の液体をノズル２０７から均整の取れたスプレー状態で吐出できるノズルを鋭意研究したところ、ノズル２０７の流路構成路２０３の径を所定範囲内の寸法に設定することが必要である、という知見を得た。
【００５３】
具体的には、吐出口２０７ｄの径（より好ましくは、先端部２０７ｆの径Ｄ３）を１ｍｍ以上５ｍｍ以下に寸法付けし、流路構成路２０３（流路２０２）への送油量を０．５ｃｃ/ｍｉｎ〜４ｃｃ/ｍｉｎにすると、吐出口２０７ｄから吐出される液体を構成する粒子をより微小化できるという知見が得られた。このように吐出口２０７ｄ及び送油量を規定することで、被塗装物に対して液体を非常に薄い塗膜厚（例えば、５μｍ〜２０μｍ）で被覆できる。
【００５４】
なお、吐出口２０７ｄの径（特に、前端部２０７ｆの径Ｄ３）が１ｍｍより小さい場合には、上記送油量の液体を供給すると吐出口２０７ｄを通り前端部２０７ｆからの飛翔が安定せず、均等に液体が吐出されない。さらに、吐出口２０７ｄの径（特に、前端部２０７ｆの径Ｄ３）が５ｍｍより大きい場合には、上記送油量が吐出口２０７ｄを通り前端部２０７ｆから液体が飛翔できる量より多くなり、液体がスプレー状に飛翔しない場合がある。  
【００５５】
又、上記のようにノズル２０７の形状を構成すると、第１の実施形態のノズル７に比べ、液体を吐出するために必要な電圧を下げることができる、という知見を得た。すなわち、第１の実施形態の静電塗装装置１に用いる印加電圧は、−３０ＫＶ〜−８０ＫＶであるが、第２の実施形態の静電塗装装置３０１では、−１５ＫＶ〜−３０ＫＶの電圧を印加することで塗装出来る。従って、第２の実施形態によれば、より低い印加電圧で塗装作業が可能となるため、人体に対する感電や静電塗装装置の附帯機器の破壊等に対する安全性を、さらに向上させることができる。また、第１及び第２の実施形態の静電塗装装置は、負電荷を印加し、液体塗布を行う構成であるが、正電荷を印加し、液体を塗布する構成も可能である。例えば、第１の実施形態では、＋３０ＫＶ〜＋８０ＫＶの電圧を用い、第２の実施形態では、＋１５ＫＶ〜＋３０ＫＶの電圧を用いても本発明の作用及び効果を奏する。
【００５６】
さらに、吐出口２０７ｄが、その直径方向断面（図１２）において、中心軸心Ｃ方向（図１２の上下方向）に対して所定の拡開角度θを有すると、被塗装物３３の塗装領域に対して均一な量の液体が付着する、という知見を得ている。より詳細には、図１２に示すように、流路構成路２０３を直径方向断面で視たときに、吐出口２０７ｄの、前端面２０７ｅに接続する先端部２０７ｆにおける接線である吐出口接線Ｄと、吐出口２０７ｄの中心軸心Ｃとの角度、すなわち拡開角度θが、０度より大きく９０度より小さくなるように吐出口２０７ｄが構成される。
【００５７】
拡開角度θが０度以下（すなわち、吐出口２０７ｄの先端部２０７ｆの径Ｄ３が、前端面２０７ｅ側において流路構成路２０３の径と同一又は流路構成路２０３の径より狭くなる）場合には、吐出される液体が、中心軸心Ｃの方向（吐出口２０７ｄの半径方向内方）へ飛翔する傾向が強くなり、飛翔する液体同士が被塗装物に到達する行程で衝突し被塗装物に均一に液体が到達しない。また、拡開角度θが９０度以上の場合（すなわち、吐出口７ｄが流路２（流路構成路３）と同一の径となる）には、拡開角度θが０度以下の場合と同様に、吐出される液体が、中心軸心Ｃの方向へ飛翔する傾向が強くなり、飛翔する液体が被塗装物３３に到達する工程で衝突し合い被塗装物に均一に液体が到達しない。
【００５８】
さらに、本実施形態では、帯電用電極９を装置筐体１１内に配置し、ノズル組立体２０６の流路２０２内へ液体が供給される前に、装置筐体１１内で液体を帯電させる構成である。従って、ノズル組立体２０６の吐出口２０７ｄ近傍で帯電させる従来の構成に比べ、外部雰囲気（例えば、雰囲気湿度）の影響を受け難いため、本実施形態の構成によれば、安定かつ確実に帯電工程を行うことができる。
【００５９】
また、液体を帯電させるための領域を装置筐体１１内に設けているので、ノズル組立体２０６及び流路２０２の形状は、液体の吐出に適した形状とすることができる。本実施形態では、液体を効率良く帯電させるために必要な空間を確保するため、液体導入路１３の径は、流路２０２の径より大きく寸付けられている。
【００６０】
上述の静電塗装装置１の動作について説明する。静電塗装装置１のノズル７が、被塗装物３３（図６参照。）に対して鉛直方向下方に位置するように、静電塗装装置１が方向付けられている。液体は、ポンプ４５により貯留部４３から、液体供給管１７を介してノズル保持部２０８の液体経路２０５内に導入される。液体経路２０５内の液体は、帯電電極９により高電圧（例えば、電位が−２０ｋＶ）の電流により帯電する。負に帯電した液体は、流路構成路２０３内を鉛直方向下方に流れ、吐出口２０７ｄでメニスカス３１１を形成し、前端部２０７ｆから静電気力により吐出され、アースされている被塗装物３３に向かう。吐出された液体は、同一の極性の電荷に帯びているため、液体を構成する微粒子同士が反発することで霧化する（図１２参照。）。
【００６１】
なお、液体を貯留部４３から流路２０２内に供給するためのポンプ４５から液体に付与される圧力は、吐出口２０７ｄから液体が吐出する程の大きさはない。なお、吐出口２０７ｄから吐出される液体の拡散半径は、送油量、吐出口２０７ｄから被塗装物３３までの距離等に依存する。
【００６２】
第１及び第２の実施形態の静電塗装装置は、吐出口が鉛直方向下方を向く構成を採用したが、本発明は、この構成に限定されない。本発明は、静電吐出口が鉛直方向上方を向く静電塗装装置に適用することが可能である。
【００６３】
また、第１の実施形態のノズル組立体６は、互いに別体であるノズル７とノズル保持部８とを備える構成としたが、ノズル組立体６は、一部材から構成することも可能である。ノズル組立体６が一部材から構成される場合には、流路２は、流路構成路３と液体経路５とから構成するのではなく、単一の路から構成されることになる。
【００６４】
本発明のノズル組立体の流路は、その長手方向に亘り一定の径に形成された構成に限定されない。図７は、ノズル組立体の変形例の縦断面図である。図７に示すようにノズル組立体１０６は、その供給口側（図４の５ｃ参照）から吐出口１０７に向かい内周面１０３ａの径が漸減する構成の流路１０３を備える。この場合には、流路１０３の径は、液体導入路（図４の符号１３参照。）の径より小さく寸法付けられる。なお、図７に示すノズル組立体１０６を第２の実施形態のノズル組立体として用いる場合には、その吐出口１０７（好ましくは、先端部１０７ｆ）の径は、１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内に寸法付ける。
【００６５】
なお、第１及び第２の実施形態では、吐出口７ｄ（２０７ｄ）と流路構成路３ａ（２０３ａ）とは、所定の角度で連結しているが、本発明はこの構成に限定されない。吐出口７ｄ（２０７ｄ）と流路構成路３ａ（２０３ａ）とは滑らかな曲面で連結する構成とすることも可能である。さらに、前端面７ｅ（２０７ｅ）は水平方向に延在しているが、本発明はこの構成に限定されない。図５（図１２）に示すように、ノズル７（２０７）を流路構成路３（２０３）の直径方向断面で視たときに、前端面７ｅ（２０７ｅ）の先端部７ｆ（２０７ｆ）近傍における接線（両実施形形態では、前端面７ｅ（２０７ｅ）を構成する水平面に延在する）と、中心軸心Ｃとの角度、すなわち前端面角度αが９０度以下、かつ、−θ（θは前述の拡開角度）以上となるように構成する。例えば、第１の実施形態の場合、−θとは、前端面７ｅが吐出口７ｄを構成する斜面に平行となる。この範囲に前端面角度αを規定することにより、液体がノズル７（２０７）から離れる部位である先端部７ｆが、中心軸心Ｃに沿った吐出方向に関し、最も下流側に位置し、安定したスプレー状態を実現できる。
【００６６】
第１及び第２の実施形態及びそれらの変形例における静電塗装装置１、２０１は、単一のノズル組立体を備える構成であるが、本発明はこの構成に限定されず、ノズル組立体を複数備える構成とすることもできる。なお、第２の実施形態及びその変形例のノズル組立体を複数備える静電塗装装置の場合には、各吐出口（好ましくはその先端部）の径を１ｍｍ以上５ｍｍ以下に寸法付けし、流路構成路への送油量を０．５ｃｃ/ｍｉｎ〜４ｃｃ/ｍｉｎにすると、各吐出口から吐出される液体を構成する粒子をより微小化できる。
【００６７】
第１及び第２の実施形態、及びそれらの変形例では、下面視で円形の吐出口を有する構成としたが、本発明は当該構成に限定されない。吐出口は、下面視で三角形、四角形等の多角形で点対称の形状とすることができる。また、吐出口の形状に合わせて、リング部の形状も、下面視で三角形、四角形等の多角形で点対称の形状とすることが好ましい。
【００６８】
第１の実施形態の静電塗装装置１に設けられている抵抗体２５は、塗装領域の寸法を調整するための部材である。例えば、吐出口７ｄからの距離及び抵抗体２５の径の寸法を図１のように構成すると、抵抗体２５を備えない状態で塗装する場合より、塗装領域を広くすることができる。従って、第１及び第２の実施形態、及び変形例のいずれの構成においても、抵抗体を設けるか否かは任意であり、抵抗体の有無に拘わらず本発明の目的、作用、効果を実現できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６９】
１、２０１            静電塗装装置
２、２０２            流路
３、２０３            流路構成路
５、２０５            液体経路
６、２０６            ノズル組立体
７、２０７            ノズル
７ｄ、２０７ｄ        吐出口
８、２０８            ノズル保持部
９                    帯電用電極
１１                    装置筐体
１３、２１３            液体導入路
１７                    液体供給管
２１                    ケーブル導入路
２５                    抵抗体
２９                    電極収容穴
４１                    制御手段
４５                    ポンプ
４７                    電源
５１                    放電接地装置
１１１、３１１            メニスカス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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