(57)【要約】【課題】  粉体スプレーガンのパターン調整を、角から噴射されるエアで調整するスプレーガンにおいて、噴出口から噴出する粉体流は、搬送されてきた時点で噴流が弱く、噴霧のコントロールが難しい。 【解決手段】  搬送用空気と混合され流動状態でスプレーガンに供給された粉体を、粉体供給路を経て先端の噴出口から噴霧する粉体塗装スプレーガンにおいて、粉体の噴霧軸に対して噴射し噴霧パターンを形成する調整空気の噴射口を設けた空気キャップに、前記噴出口の周囲に環状の空気口を形成する中心口が形成された空気キャップを配置する。中心口につながる供給路には噴射エア量の調整弁が設けられ、噴霧流の直進性が調整される。 【選択図】  図1
2008142586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送用空気と混合され流動状態でスプレーガンに供給された粉体を、粉体供給路を経て先端の噴出口から噴霧する粉体塗装スプレーガンにおいて、噴出する粉体の噴霧軸に対して、外側より噴霧の前方への速度成分をもって衝突するエアを噴射し噴霧パターンを形成する調整空気口を設けたキャップに、前記噴出口の外形部との間に隙間を形成して環状の空気口を形成する中心口が形成されたキャップを着脱可能に配置してなる粉体塗装用スプレーガン装置。
【請求項２】
前記調整空気口は、前記キャップの外周に突出して形成される角部に設けられた請求項１の粉体塗装用スプレーガン装置。
【請求項３】
前記中心口に連通する供給路をスプレーガンに設け、その供給路に調節弁を設け、流量を独立して調整可能とした請求項１の粉体塗装用スプレーガン装置。
【請求項４】
前記中心口と調整空気口のそれぞれに連通する供給路をスプレーガンに設け、それぞれの供給路に流量を調整可能とする調節弁を設けた請求項１の粉体塗装用スプレーガン装置。
【請求項５】
前記噴出口の内部中心に高電圧荷電電極を配置し、スプレーガンに内蔵した高電圧発生器からの高電圧を接続して噴霧流を帯電させる構成とした請求項１の粉体塗装用スプレーガン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体塗料を吹き付け、静電気の作用で被塗装物に塗着させる粉体塗装用スプレーガンにおいて、吹き付けの条件に合わせ噴霧パターンの調節が可能な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの塗装法の中で粉体塗装は、溶剤を使用し、乾燥によって塗膜を形成する液体塗料による塗装にくらべ、溶剤を使用しないため、省資源はもとより揮発性有機化合物の排出を防止できることから環境に優しく、また塗膜強度に優れる等の利点がある。さらに被塗装物に塗着しなかった塗料を回収して再使用することが可能で、資源の有効活用にも優れている塗装方法として知られている。
【０００３】
一方各種の粉体塗装方法のうち、スプレーガンによる粉体塗装は、汎用性が高く、広範囲の被塗装物に対応できる塗装方法として広く利用されている。通常粉体塗料は、圧縮エアによって流動化された状態でスプレーガンに送り込まれ、粉体塗装用スプレーガンの先端に設けた噴霧口から噴霧され、さらに高電圧荷電電極による静電気の作用によって被塗装物に塗着される。
【０００４】
すなわち粉体塗料は、それ自体が固体粒子であることから自らの粘着性・塗着性がないために、静電気による被塗装物への塗着が利用され、長い間これが一般的な塗装方法として広く使用されてきた。静電気の塗着を利用した方法は、被塗装物に塗着しなかった粉体塗料が、固体の性質からそのまま集積回収できることで、再利用の利点があり、スプレーガンからの噴霧が被塗装物に対して適切な大きさである必要性がそれほど要求されていなかった。
【０００５】
また静電気による塗着効果は、吹き付け量が多くても静電効果による一定の膜厚保持性が働き、塗装技能や吹き付け範囲に配慮する必要があまりなかった。このために粉体塗装のスプレーガンでは噴霧における粒子の分布や大きさよりも、噴霧の粒子速度を適正に維持することに重きが置かれていた。
【０００６】
粉体塗料をスプレーガンに供給する場合、これまでの一般的な方法は、エジェクタ方式のポンプにより比較的多くの空気と共に送り込まれるため、前記粉体静電塗装用のスプレーガンの噴霧口は、比較的大きな口径で流速を低下させ、さらに噴霧口の前方にバッフルを配置して直進する噴霧流速を抑え、静電気による塗着効果を妨げないようにしている。
【０００７】
近年、粉体塗装の拡大と共に、被塗装物の多様化が進み、これまでのように同一塗料による多量の生産物に対する塗装に限らず、少量多品種の塗装に活用されるようになってきている。このために粉体塗装においても被塗装物の形状、塗装面の状態により適切な噴霧パターンで効率の良い噴霧を行い、噴霧された粉体塗料についても回収せずに行う傾向が次第に多くなってきている。
【０００８】
スプレーガンで効率のよい塗装を行うには、被塗装物の形状によって噴霧流が調節できる必要がある。前記噴霧流の速度が主に塗着効率の要因として上げられる他、噴霧のパターン形状が均一な塗面を形成する要因として、また塗装面の大きさに応じた効率的な塗装を行う上で重要とされる。すなわち広い面積には大きな広がりを持つ均一なパターンで吹き付けることで平均的に膜厚を得ることができ、かつ作業性も良くなるわけで、これらは長い歴史を持つ液体塗料用スプレーガンにおいても明らかとされている。
【０００９】
前述のように、これまで多くの粉体用スプレーガンは、粉体塗料の供給が圧縮エアとともに供給されるためエアの噴射力がそのまま利用され、噴霧のパターンは前記バッフルの大きさや形状および配置等によって調整する方法がとられていた。
【００１０】
また被塗装物の狭い隙間や細い形状の場合には小さな広がりのパターンが必要であり、平らな広い幅の塗装面をもつ被塗装物には大きな広がりのパターンが必要なことはいうまでもなく、これまでにも対向する２つの噴霧口から噴霧流を衝突させてパターンの広がりを得る特開昭５４−２４９５３号公報に記載の技術や、スリット状の噴霧口を使用してパターンを可変とする技術として特開昭６２−１６３７５８号公報等に示される方法などが考えられてきた。
【００１１】
しかしこれらの技術はいずれも噴霧口を変化させるものであり、パターン調整として噴霧状態や操作性において不十分であり、実用上で採用するには幾つかの改善が必要とされている。特に噴霧の状態を作業者がスプレーガンを操作する際に、塗装作業中であっても、希望する条件に容易に調整することが出来る装置が望まれている。
【特許文献１】特開昭６２−１６３７５８号公報
【特許文献２】特開昭５４−２４９５３号公報
【特許文献３】特公平６−８５８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、静電を利用した粉体塗装用のスプレーガンにおいて、パターン幅の調整をエアーの噴出で行い、被塗装物の形状に対応した噴霧幅によるパターンによって、塗装に最適な噴霧状態を可能とし、塗装品質の向上と生産性の向上を図ることのできる粉体塗装用スプレーガンを提供することによって、粉体塗装の拡大を図ることにある。
【００１３】
装置は、粉体スプレーガンから噴霧される粉体塗料を、被塗装物の形状、部位等をはじめとする塗装条件にあわせ、もっとも塗装しやすいといわれている楕円もしくは長円形状で、その大きさを最適なパターン幅に容易に調整できるようにすると共に、噴霧粒子の速度を最適な状況に設定することが可能な構成として、塗装効率と塗装品質を高めることである。また噴霧パターンの変更が噴霧塗装中であっても即座に変更することができ、噴霧状態を確認しながら最適な条件を得ることが出来る装置とし、常に最適の状態で噴霧塗装ができる粉体スプレーガンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
エアを混合し流動化状態の粉体をスプレーガンの先端に設けた噴出口に送り、この噴出口から被塗装物に噴霧する粉体塗装用スプレーガンにおいて、噴出する粉体の噴霧軸に対して、外側より噴霧の前方への速度成分をもって衝突するエアを噴射させて噴霧パターンを形成する調整空気口を設けたキャップに、前記噴出口の外形部との間に隙間を形成して環状の空気口を形成する中心口が形成し、このキャップを着脱可能に配置する。調整空気口は前記キャップの外周に突出して形成される角部に設けられる。
【００１５】
中心口に連通する供給路には、中心口へ供給する流量を独立して調整する調節弁を設け、流量を独立して調整する。同じくパターン調整のため調整空気口に供給する調節弁を設け、それぞれが独立して調整可能にする。
【００１６】
前記噴出口の内部中心には、高電圧荷電電極を配置し、スプレーガンに内蔵した高電圧発生器からの高電圧を接続して噴霧流を帯電させる構成とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の粉体スプレーガンによれば、中心の噴霧口からは常に安定した状態で粉体が噴霧され、その噴霧流に対して両側の側面より全体を押しつぶすように調整エアを吹付け、これによって通常円形の噴霧パターンを扁平状にすることができ、前記調整エアの量を増加するほどパターン幅は拡大する。したがって被塗装物の形状が広がればパターン幅を広げることで全体に均一な塗着を与えることができ、吹付け操作も少なくて済み、塗装効率をあげることができる。
【００１８】
調整エアは、噴出口からの粉体に対して交差する方向に衝突させるため、その噴射によって粉体の噴出力が制限され、噴出量等の噴霧条件が変更されてしまうが、本発明によれば前記調整エアが噴霧流に衝突する前に中心エアを噴霧流に沿って噴射し、かつ、その流量を調節できる構成としたため、調整エアの強さに応じて中心エアを調整し、粉体の噴出量を制限されることなく噴霧条件を維持することが出来る。
【００１９】
さらに本発明では粉体が噴出する噴出口の周囲に中心空気口を設け、調整エアを噴出させることによって噴霧流に直進力を与えることができる。中心空気口からの中心エアは、前記調整エアとは独立してその流量を調整でき、これによって噴霧流は被塗装物の形状や塗装部位の状態に応じて噴出量と噴霧パターンの状態を、最適な状態に選択調整することができる。また必要に応じて仕様の異なるキャップを交換し、更に広範囲の塗装条件に合致するスプレーガンを得ることができる。
【００２０】
例えば従来のスプレーガンでは入り込まなかった隙間や狭い隅部に塗装する場合は、補助空気口からの圧縮エアを増加させ直進する噴霧に勢いをつけることも容易に且つすばやく対応でき、複雑な形状の被塗装物も、作業性を損なうことなく粉体塗装が可能となる。
【００２１】
粉体塗装の多くは静電気を利用した静電塗装が用いられており、本発明では粉体に帯電させ被塗装物への電界を形成する荷電電極を、噴出口の内部中心に先端部を配置しているため、もっとも強く効率的な帯電を可能にし、噴霧パターンを調整するなど噴霧の条件が変更された場合でも安定した静電効果を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は本発明の実施における粉体塗装用スプレーガンの先端部を断面図として示したもので、図２はスプレーガンの全体断面を示している。ガン本体１は先端に噴霧装置を構成する粉体ノズル３を取り付け、この粉体ノズル３と同心に取り付けられるキャップ２をカバー４で着脱可能に取り付けている。銃身部５は後方に延び、その下部に設けられたハンドル部６と先端を結び、後方に高電圧発生器７を配置している。
【００２３】
この実施例は手動式の粉体静電用ハンドガンの事例を示しており、後部のハンドル部６の下端に設けたホース固定具より、ガンの外部を通して先端部の塗料供給口１０に供給ホース９が取り付けられている。ハンドル部６の下端は高電圧発生器７に供給する電源の供給端子と先端部に供給する圧縮エアの供給口１２が設けられている。
【００２４】
ガン先端部は中心に粉体ノズル３がガン本体１にねじ込まれて配置され、その先端部を囲むようにキャップ２が被せられ、カバー４によりガン本体１と一体的に組み立てられている。カバー４は手によってねじ込み着脱が可能であり、キャップ２は適時着脱されて、他の仕様のキャップに交換することや、清掃等が容易に出来るよう構成されている。
【００２５】
前記粉体ノズル３は、中心部に貫通する粉体通路３１を設け、その外側は本体側にねじ込んで固定するねじ３２を後端部に設け、さらにガン本体１側に設けられた２つのエア通路１３、１４の間を仕切るシート３３を設け、粉体ノズル３の前方へ送られる通路を分岐させる働きをもたせている。
【００２６】
前記キャップ２は、図３に図２の左側より見た図を加えて示すように、中心部に前記粉体ノズル３の先端に開口する噴出口２１の、円筒状の外径部２２の外側に環状の隙間２３を形成してエア噴出口となる中心口２４が設けられ、その外周側に噴霧の中心軸を対称に突出する角部２５が形成されている。角部内部にはそれぞれに角空気孔２６が設けられ、前記中心口の軸に向けて指向されるパターン形成用の調整空気口２７が開けられている。調整空気口２７は大きさ、噴射角度、数などが噴霧の調整バランスに応じて選択される。実施の例ではそれぞれ２つずつ設けられている。調整空気口２７は、突出して形成した角部２５に設けられることによって、作業者が噴霧パターンの形成される向きを容易に判別でき、作業性を高めることができる。
【００２７】
前記のキャップ２を粉体ノズル３に装着した時、前記２つのエア通路のうち第１エア通路１３が前記中心口２４と連通し、第２エア通路１４が前記角空気孔２６と連通するように、粉体ノズル３とキャップ２の当接部にはキャップシートが設けられている。これによりガン本体先端部に形成された第１エア通路１３は前記中心口と、第２エア通路１４は調整空気口２７と連通される。
【００２８】
前記粉体ノズル３の粉体通路３１内には、図１に示すように、銃身部後部の高電圧発生器７から供給される高電圧が荷電される電極３４が設けられている。該電極３４は、先端部のみを露出させた導電体の電極が絶縁性のホルダー３５に被覆されて構成され、前記粉体通路内に位置するようガン本体１に着脱可能に取り付けられる。さらに前記粉体通路３１は、ガン本体１の塗料供給口１０と連通し、別に設けられた粉体供給装置より供給された粉体が噴出口２１から噴霧される構成となっている。
【００２９】
銃身部５の後部、ハンドル６の取り付け部近くには調整弁１５が設けられ、前記ハンドル６下部の供給口１２から送り込まれた圧縮エアを、２つのエア回路を通して前記第１エア通路１３と第２エア通路１４に供給するエア量を調整する働きを持っている。調整弁１５の構成は、図２のＨ−Ｈ断面を示した図４によって一つの実施例として説明する。
【００３０】
調節弁が収納される弁室は小径の第１室５１と大径の第２室５２によって形成され、それぞれの奥部に弁座５３、５４を設けて開度を調整する開口部の仕切りとしている。それぞれの弁座５３、５４の前後には入口５３Ａ、５４Ａと出口５３Ｂ、５４Ｂが設けられ、入口は前記供給口１２と連通している。図では互いに別の通路として示されているが直前で分岐する構成でも良い。
【００３１】
図示されていないが、第１の出口５３Ｂは前記ガン本体先端部に形成された第１エア通路１３を介して中心口２４に連通し、第２の出口５４Ｂは、同じく第２エア通路１４を介して調整空気口２７と連通するように構成されている。弁体は第１弁体１７が、第２弁体１８の中心部を貫通した同軸の二重構造としている。第１弁体１７は第１弁座５３に当接離開して開度を調節し、第２弁体１８は第２弁座５４に当接離開して開度を調節する。それぞれ弁体１７、１８は、端部に設けられたそれぞれのつまみ１９、２０を回転することによって、本体に形成されたねじ部との螺合により前後に進退して開度が調節される。
【００３２】
本実施例の場合、高電圧発生器７をガン本体１に内蔵し、その高電圧出力は高電圧端子７１より、前記粉体ノズル３の中心部に配置される荷電電極３４に接続される構成になっている。粉体への荷電については幾つかの方法があり、本件出願の第一の発明を限定するものではないが、粉体供給装置から供給される粉体は、噴出口を通過する時点で安定した流動状態にあり、その後のパターン調整用空気の噴射衝突等による影響を受けない段階で粉体への荷電が行われる。このように塗装の条件によって使用される圧縮エアの割合が異なるなど、噴霧の状態が変更される場合には、噴出口２１内に荷電電極の先端を位置させる方法が有効に作用する。
【００３３】
以上の構成による粉体塗装用スプレーガンにおいて、粉体塗料は別途に設けられた供給装置によって圧縮エアと共に流動化された状態でスプレーガンの塗料供給口１０に送り込まれる。この場合供給装置は種々の方式によるポンプが用いられるが、本発明を効果的に使用するためシリンダ・ピストンを利用した容積形のポンプが使用される。このポンプによれば粉体を流動状態でシリンダ内に吸引し、ピストンによって吐出し、必要によっては搬送供給用のエアを用いて少量の圧縮エアによって供給することができるもので、噴出口２１から圧縮エアの影響が少ない状態で噴霧できることになる。
【００３４】
粉体供給の代表とされるインジェクタ方式のポンプの場合は、供給のために多量の圧縮エアを使用して、そのエアによりスプレーガンに供給するために圧縮エアによる噴霧の勢いが強く、噴霧の制御が困難になる。これに対し前記容積形のポンプの場合は粉体供給時のエア量がほぼ１０分の１程度で済み、噴霧流の制御が容易にできる利点を備えている。この種のポンプの例として、円筒状シリンダ内を往復動するピストンの移動により粉体をシリンダ内に吸引し、流動化させるためにシリンダ内に噴出するわずかなエアと共に吐出し、供給ホースを通して粉体スプレーガンに送り込むポンプがある。粉体の供給量は毎分５０ｇから４００ｇ程度が通常使用される範囲とされている。
【００３５】
中心部の噴出口２１から噴霧された粉体は、両側面に設けられた調整空気口２７から噴射される調整エアによって全体が押しつぶされる状態で扁平に広げられる。この広がりは圧縮エアの流量が多くなるほど広がることになり、被塗装物の塗装幅に応じて選択されることになる。
【００３６】
しかし流量の割に調整空気口２７の大きさが小さく、流速が早い場合は中心部が吹き飛ばされて噴霧粒子の分布が不均一になることがあり、使用される条件によって、適切なバランスの範囲でパターンを調整できるキャップの選択ができることで、更に広範囲な噴霧が可能となる。図２の実施例では、調整空気口２７を前後に２つ設けて、調整空気が広い範囲で使用できる構成としている。
【００３７】
この例で調整空気の量は、粉体の噴出量によることは当然であるが、一例では３００ｇ毎分の吐出量に対し、徐々に空気量を増加し毎分３５リットル程度の調整空気量とすることによって、約５０ｍｍの円形パターンを約４００ｍｍのパターン幅にまで広げることができた。
【００３８】
一方前記のとおり、調整エアにより拡大されたパターン幅は一定の範囲を超えて調整空気を増加させると、中央部が吹き飛ばされる状態で粉体の密度が減少し、塗着に対して不均一な仕上がりを生ずる結果となる。本発明では噴出口２１の周囲に設けた環状の隙間で形成される中心口２４から噴霧流と平行に噴出させる圧縮エアにより粉体ノズル３内の背圧を増加させること無く、噴霧流を包み込む状態で前方への噴霧流を強くすることができ、前記中心部の密度減少を防止し、平均的な分布状態を維持することが可能となる。
【００３９】
また被塗装物の奥まった隅部を噴霧するような場合は、静電気によるエッジ効果も加わり、噴霧流に勢いがないと入り込まない状況になり、塗着に不均一さが生じてしまうが、前記同様中心エアを加えることで直進力が増加し、噴霧粒子を中心部に集中させることもでき、都合の良い状態での噴霧を選択し、前記の不具合を改善することが可能となる。
【００４０】
噴霧状態を形成する前記噴出口２１、中心口２４、調整空気口２７の構成やバランスは、粉体噴霧の条件により種々考えられ、個々の大きさや寸法が限定されるものでなく、粉体塗料の性状や各種塗装条件によって噴霧の条件が選択されなければならない。このため前記調整エアと中心エアの流量はそれぞれ個別に調整できる構成とし、作業者が直接もしくは設定された条件に基づいて自動的に制御されるように構成することで、更に適用効果が増大することができる。
【００４１】
これらの技術は粉体塗装用スプレーガンとしての効果を得ることができるが、塗着を静電気力によって行う静電粉体塗装において最も効果をあげることができる。静電粉体塗装は、粉体への帯電に種々の方式が利用でき、内部摩擦帯電のほか、噴出口の中心を大きく開口する構成が可能となることで、噴霧に影響されない状態で静電塗装用の荷電電極を配置することが容易となるため、先端に荷電電極を設けた方式も問題なく利用できる。荷電電極を設けた場合は、スプレーガン本体内に荷電用の高電圧発生器を組み込むことによって、作業者の操作性を損なうことなく、より高機能で生産効率の高い粉体塗装用スプレーガンを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の静電粉体塗装用スプレーガンの噴霧装置部分となる先端部を示す断面図である。
【図２】本発明の静電粉体塗装用スプレーガンの全体を示す断面図である。
【図３】噴霧装置部分を図１の左から見た側面図である。
【図４】ガン本体に組み込まれた調節弁部の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    ガン本体
２    キャップ
３    粉体ノズル
６    ハンドル
７    高電圧発生器
１０  塗料供給口
１２  供給口    
１３  第１エア供給路
１４  第２エア供給路
１５  調整弁
１９、２０  つまみ
２１  噴出口
２２  外径部
２３  隙間
２４  中心口
２５  角部
２７  調整空気口
３１  粉体通路
３４  荷電電極
【図１】
2008142586.tif 000003
【図２】
2008142586.tif 000004
【図３】
2008142586.tif 000005
【図４】
2008142586.tif 000006