(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗装機本体に内蔵されたエアモータの中空回転軸の先端に塗料を霧化する回転霧化頭が取り付けられ、
前記エアモータは、タービンホイールの外周部にタービンブレードを形成したエアタービンが中空回転軸の後端側に設けられると共に、当該エアモータのハウジングには、エアモータの排気エアを後方に排出する排気口を形成した背面カバーがエアタービンを覆うように取り付けられて成り、
前記背面カバーの後方空間が、エアモータの排気エアを塗装機本体外部に排出する排気室として形成されると共に、前記背面カバーと前記タービンホイールに挟まれた隙間は排気エアの漏れ空気が流入する漏れ空気流入空間になっており、  前記背面カバーには、前記回転霧化頭に塗料を供給するフィードチューブを前記排気室側から中空回転軸の中空空間内に挿通する筒状開口部が形成された塗装機において、
前記フィードチューブの基端部には前記筒状開口部と対向するベースが形成され、フィードチューブの周囲を囲むように前記筒状開口部及びベースの一方に形成された少なくとも一つの環状突起と、他方に形成された少なくとも一つの環状凹溝を非接触状態で噛み合わせてなるラビリンスシールが形成され、
前記筒状開口部は、中空回転軸の後端側から前記中空空間に挿入されるように前方に突出して形成されると共に、その外周面と中空回転軸内周面との間に非接触シールとなる狭小クリアランスが形成され、
背面カバーの排気口より中央寄りに、当該カバーを貫通して、前記漏れ空気流入空間と前記排気室に開口された圧力逃し流路が形成されたことを特徴とする塗装機。
【請求項２】
前記環状突起が及び環状凹溝が、前記フィードチューブを囲む円形環状に形成された請求項１記載の塗装機。
【請求項３】
前記ラビリンスシール及び非接触シールのクリアランスが０.３ｍｍ以下である請求項１記載の塗装機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアモータにより回転駆動される回転霧化頭で塗料を微粒化させて噴霧する塗装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の一般的な塗装機Ａは、図５に示すように、塗装機本体２に内蔵されたエアモータ３で高速回転駆動される中空回転軸４の先端に回転霧化頭５が取り付けられ、中空回転軸４の中空空間４ｓに挿通されたフィードチューブ６を介して供給された塗料を回転霧化頭５で遠心霧化させて噴霧するようになっている。
【０００３】
塗装機本体２に搭載されたエアモータ３は、モータハウジング７の先端側から突出させた中空回転軸４がラジアル軸受８で支持されると共に、当該中空回転軸４の後端側にはタービンホイール９ａの外周部にタービンブレード９ｂを形成したエアタービン９が一体的に形成されている。
【０００４】
エアタービン９の周囲には、タービンブレード９ｂに対しドライブエア（圧縮空気）を吹き付ける給気口１０が形成され、エアタービン９を覆うようにモータハウジング７に固定される背面カバー１１には、タービンブレード９ｂの内周面に形成される排気路９ｃを通って排出される排気エアを後方に排出する排気口１２が形成されている。
さらに、塗装機本体２内部には、エアモータ３の背面カバー１１を隔てた後方に排気室１３が形成され、この排気室１３に排気ホース（図示せず）等が接続されて、排気エアを塗装機本体２外部に排出するようになっている。
【０００５】
また、図６に示すように、前記背面カバー１１には、回転霧化頭５（図５参照）に塗料を供給するフィードチューブ６を排気室１３側から中空回転軸４の中空空間４ｓに挿通する筒状開口部３１が後方に突出するように形成されている。
【０００６】
ここで、エアモータ３にドライブエアを供給して回転霧化頭５を通常回転数（例えば、2〜40000rpm程度）で駆動させながら、フィードチューブ６を介して塗料を供給すると、塗料が回転霧化頭５で遠心霧化されて噴霧される。
また、塗料を大吐出量で噴霧する場合は、微粒化を維持するために回転霧化頭５をより高速の回転数（例えば、4〜60000rpm程度）で駆動させる必要があり、そのためにはドライブエアも高圧で大量供給する必要がある。
【０００７】
しかしながら、ドライブエアの供給量が増大すると、排気経路の圧損が大きくなって、排気路９ｃと排気口１２と排気室１３で形成される空間（以下「排気空間」と呼ぶ。）の圧力が上昇するため、排気エアの一部が前記排気空間から中空回転軸４の中空空間４ｓを通って回転霧化頭５内に流入することで、回転霧化頭５内の圧力を上昇させ、塗料の微粒化不良を発生させる。
【０００８】
このため、中空回転軸の側面に、中空回転軸の内外を連通させる排気口を設け、その中空空間の圧力を解放する機構が提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、本発明者の実験によれば、中空回転軸に排気口を設けても中空空間への流入量が多くなったときに、排気空間及び中空空間の圧力が十分に低下せず、したがって、前述の問題を解決することができなかった。
【０００９】
このため本発明者らは、排気空間と中空回転軸４の中空空間４ｓとの間の空気の流通を遮断することを着想した。
排気室１３と中空空間４ｓは、図６に示すように、フィードチューブ６の外周面と、筒状開口部３１の内周面との隙間に形成される環状流路３２を介して連通されているが、環状流路３２となる隙間は、塗装機の組立工程において、長いフィードチューブ６を挿入する作業の都合上、その半径方向にある程度の大きさ（1ｍｍ間隔程度）を確保しておく必要がある。
【００１０】
そこで、フィードチューブ６の外周面と、筒状開口部３１の内周面の間隔の大きさを維持したまま環状流路３２を遮断するために、図7に示すように、Ｏリングなどのシールリング３３を設けて、排気室１３と中空空間４ｓとを遮断した塗装機Ｂを試作した。
シールリング３３を環状流路３２に設けて遮断した場合は、フィードチューブ６や筒状開口部３１の剛性部材同士が当接するわけではないので塗装機Ｂの組立作業に不都合を生じることがなく、ドライブエアを高圧で大量供給することにより排気空間が高圧になったとしても、中空空間４ｓに排気エアが大量に流入することがないので塗料の微粒化不良を生じることがなくなった。
【００１１】
しかし、回転霧化頭の回転数をさらに許容最大回転数（例えば、6〜80000rpm程度）まで上昇させるべく、ドライブエアを、より高圧且つ大供給量で供給したところ、稀ではあるが、異常振動が観察されることがあった。
この異常振動の原因は、背面カバー１１とタービンホイール９ａとの隙間に形成される漏れ空気流入空間３４を流通する空気量の増加と、当該空間３４の圧力分布の乱れによるものと考えられる。
すなわち、シールリング３３が装着されていない従来構造の塗装機においては、排気空間よりも中空空間４ｓの圧力が低いため、排気空間から中空空間４ｓに向かって空気が流れるが、このとき流れる流量の多くは、漏れ空気流入空間３４よりも隙間が大きい環状流路３２を流れていた。
しかし、排気室１３と中空空間４ｓを連通する環状流路３２をシールリング３３により遮断することで、中空空間４ｓへの流路が漏れ空気流入空間３４に限定されたため、ここを流れる流量が増加すると共に圧力が上昇し、さらにエアタービン９の回転の影響で、漏れ空気流入空間３４の圧力分布に乱れが生じ、異常振動が発生し易い状態になっていたものと推測される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２０１５／００４９６６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで本発明は、シールリングを使用することなく、排気路と排気口と排気室で形成される排気空間から中空回転軸の中空空間へ流入する排気エアの流量を抑制することで塗料の微粒化不良を防止すると共に、漏れ空気流入空間の圧力分布の乱れを抑制することで異常振動を防止することを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この課題を解決するために、本発明は、塗装機本体に内蔵されたエアモータの中空回転軸の先端に塗料を霧化する回転霧化頭が取り付けられ、
前記エアモータは、タービンホイールの外周部にタービンブレードを形成したエアタービンが中空回転軸の後端側に設けられると共に、当該エアモータのハウジングには、エアモータの排気エアを後方に排出する排気口を形成した背面カバーがエアタービンを覆うように取り付けられて成り、
前記背面カバーの後方空間が、エアモータの排気エアを塗装機本体外部に排出する排気室として形成されると共に、前記背面カバーと前記タービンホイールに挟まれた隙間は排気エアの漏れ空気が流入する漏れ空気流入空間になっており、  前記背面カバーには、前記回転霧化頭に塗料を供給するフィードチューブを前記排気室側から中空回転軸の中空空間内に挿通する筒状開口部が形成された塗装機において、
前記フィードチューブの基端部には前記筒状開口部と対向するベースが形成され、前記筒状開口部及びベースの一方に形成された少なくとも一つの環状突起と、他方に形成された少なくとも一つの環状凹溝を非接触状態で噛み合わせてなるラビリンスシールが形成され、
前記筒状開口部は、中空回転軸の後端側から前記中空空間に挿入されるように前方に突出して形成されると共に、その外周面と中空回転軸内周面との間に非接触シールとなる狭小クリアランスが形成され、
背面カバーの排気口より中央寄りに、当該カバーを貫通して前記漏れ空気流入空間と前記排気室に開口された圧力逃し流路が形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フィードチューブのベースと、背面カバーの筒状開口部が互いに対向形成され、その間がラビリンスシールに形成されているので、排気室と中空回転軸の中空空間とを連通する流路にラビリンスシールが形成されることとなり、したがって、排気エアが排気室から中空回転軸の中空空間に流入することを抑制できる。
【００１６】
また、筒状開口部が、中空回転軸の後端側から中空空間に挿入されるように前方に突出して形成され、その外周面と中空回転軸内周面との間に非接触シールとなる狭小クリアランスが形成されているので、漏れ空気流入空間や圧力逃し流路を通って排気エアが中空回転軸の中空空間に流入することを抑制できる。
【００１７】
さらに、排気室と漏れ空気流入空間は圧力逃し流路を介して連通されているので、漏れ空気流入空間の圧力は比較的変動の少ない排気室の圧力に同調することとなり、漏れ空気流入空間の圧力分布に乱れを生ずることがなく、回転霧化頭を許容最大回転数で回転させたときに異常振動を生じることもない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る塗装機の要部を示す説明図。
【図２】その部分斜視図。
【図３】本発明に係る他の実施例の要部を示す説明図。
【図４】本発明に係るさらに他の実施例の要部を示す説明図。
【図５】一般的な塗装機の構造を示す説明図。
【図６】従来の塗装機の要部を示す説明図。
【図７】従来の塗装機の要部を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、シールリングを使用することなく、排気路と排気口と排気室で成る排気空間から中空回転軸の中空空間へ流入する排気エアの流量を抑制することで塗料の微粒化不良を防止するとともに、漏れ空気流入空間の圧力分布の乱れを抑制することで異常振動を防止するという目的を達成するため、以下の構成を有する。
すなわち、塗装機本体に内蔵されたエアモータの中空回転軸の先端に塗料を霧化する回転霧化頭が取り付けられ、
前記エアモータは、タービンホイールの外周部にタービンブレードを形成したエアタービンが中空回転軸の後端側に設けられると共に、当該エアモータのハウジングには、エアモータの排気エアを後方に排出する排気口を形成した背面カバーがエアタービンを覆うように取り付けられて成り、
前記背面カバーの後方空間が、エアモータの排気エアを塗装機本体外部に排出する排気室として形成されると共に、前記背面カバーと前記タービンホイールに挟まれた隙間は排気エアの漏れ空気が流入する漏れ空気流入空間になっており、  前記背面カバーには、前記回転霧化頭に塗料を供給するフィードチューブを前記排気室側から中空回転軸の中空空間内に挿通する筒状開口部が形成された塗装機において、
前記フィードチューブの基端部には前記筒状開口部と対向するベースが形成され、前記筒状開口部及びベースの一方に形成された少なくとも一つの環状突起と、他方に形成された少なくとも一つの環状凹溝を非接触状態で噛み合わせてなるラビリンスシールが形成され、
前記筒状開口部は、中空回転軸の後端側から前記中空空間に挿入されるように前方に突出して形成されると共に、その外周面と中空回転軸内周面との間に非接触シールとなる狭小クリアランスが形成され、
背面カバーの排気口より中央寄りに、当該カバーを貫通して前記漏れ空気流入空間と前記排気室に開口された圧力逃し流路が形成した。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明に係る塗装機Ｔ１の要部を示す説明図であって、一般的な構成部分については、図５に示す塗装機と共通である。
モータハウジング７の背面カバー１１に形成された筒状開口部２１は、中空回転軸４の後端側から非接触状態で挿入されるように前方に突出して形成されている。この筒状開口部２１は、背面カバー１１に一体成形されている場合であっても、付属部品として背面カバー１１に一体的に装着固定される場合であってもよい。
【００２１】
フィードチューブ６の基端部には筒状開口部２１と対向するベース２２が形成され、ベース２２に形成された少なくとも一つの環状突起２３ａと、筒状開口部２１に形成された少なくとも一つの環状凹溝２３ｂが非接触状態で噛み合わせてなるラビリンスシール２３が形成されている。
なお、ベース２２は、フィードチューブ６と一体成形される場合であっても、付属部品としてフィードチューブ６基端部に一体的に装着固定される場合であってもよい。
【００２２】
また、前記環状突起２３ａ及び環状凹溝２３ｂは、図２に示すように、フィードチューブ６を中心とし、その周囲を円形に囲むように形成されており、それぞれの幅、高さ、深さは、フィードチューブ６を適正位置に組み付けた状態で、それぞれの隙間が０.３ｍｍ以下となるように設計されている。
これにより、排気室１３から、筒状開口部２１の内周面２１ａとフィードチューブ６の隙間を通り、中空回転軸４の中空空間４ｓに至る流路の一部がラビリンスシール２３として形成されることとなる。
【００２３】
なお、図３に示すように、環状突起２３ａが筒状開口部２１に形成され、環状凹溝２３ｂがベース２２に形成されている場合であってもよく、その形状も、円形環状に限らず、フィードチューブ６の周囲を例えば方形に囲む方形環状に形成する場合であってもよい。
また、図１及び図３では、一対の環状突起２３ａ及び環状凹溝２３ｂを形成した場合について説明したが、その数も任意である。
【００２４】
筒状開口部２１の外周面２１ｂと中空回転軸４の内周面４ａとの間には、非接触シール２４となる狭小クリアランスが形成されている。
背面カバー１１は、モータハウジング７に固定されるので、その背面カバー１１に形成された筒状開口部２１を中空回転軸４の内周面４ａに対して高精度に心出しすることができる。
したがって、非接触シール２４となる狭小クリアランスを０.１ｍｍ以下の精度で設計することができ、本例では、非接触シール２４で生じさせる圧力損失に応じてその隙間が０.３ｍｍ以下に設計されている。
【００２５】
背面カバー１１とタービンホイール９ａとの隙間は、排気口１２から排出されなかった排気エアの漏れ空気が流入する漏れ空気流入空間２５になっており、背面カバー１１の排気口12より中央寄りに、当該カバー１１を貫通して、漏れ空気流入空間２５と排気室１３に開口された複数の圧力逃し流路Ｆが形成されている。
本例では、圧力逃し流路Ｆは、フィードチューブ６の軸方向と略平行になるように背面カバー１１に貫通形成されている。
【００２６】
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について説明する。
エアモータ３にドライブエアを供給すると、ドライブエアが給気口１０からタービンブレード９ｂに吹き付けられてタービン９が回転され、これによって中空回転軸４及び回転霧化頭５が高速回転駆動される。
排気エアは、そのほとんどが排気口１２から後方に排出され、排気室１３を通り、排気ホース（図示せず）などで外部に導出される。
また、排気エアの一部が、タービンホイール９ａと背面カバー１１の隙間の漏れ空気流入空間２５に流入される。
【００２７】
このとき、排気室１３から中空回転軸４の中空空間４ｓに至る流路中、フィードチューブ６のベース２２と筒状開口部２１の間がラビリンスシール２３に形成されているので、当該流路を通り排気エアが排気室１３から中空空間４ｓに流入することを抑制できる。
また、筒状開口部２１の外周面と中空回転軸４の内周面との隙間を通り中空空間４ｓに至る流路には非接触シール２４が形成されているので、漏れ空気流入空間２５や圧力逃し流路Ｆに流入した排気エアが中空回転軸４へ流入することを抑制できる。
したがって、中空空間４ｓに排気エアが大量に流入することがなく、塗料の微粒化不良が防止される。
【００２８】
さらに、排気室１３と漏れ空気流入空間２５は圧力逃し流路Ｆを介して連通され、排気室１３の容積は漏れ空気流入空間２５に比して十分大きいので、漏れ空気流入空間２５の圧力は比較的変動の少ない排気室１３の圧力に同調することとなり、漏れ空気流入空間２５の圧力分布に乱れを生ずることがなく、回転霧化頭を許容最大回転数で回転させたときに異常振動を生じることもない。
【実施例２】
【００２９】
図４は他の実施例の要部を示す説明図である。なお、図３及び図７と共通する部分は同一符号を付して詳細説明を省略する。
本例の塗装機Ｔ２は、筒状開口部２１が背面カバー１１の後方に突出して形成され、フィードチューブ６の基端部に形成されたベース２２に、その筒状開口部２１の背面側外周面２１ｃを囲う筒状カバー２６が形成されている。
筒状カバー２６は、フィードチューブ６のベース２２と一体成形される場合であっても、付属部品としてベース２２に一体的に装着固定される場合であってもよい。
【００３０】
筒状カバー２６の先端は、背面カバー１１に達する環状突起２７ａとして形成され、背面カバー１１には前記環状突起２７ａと対向する部分に環状凹溝２７ｂが形成されている。
また、筒状開口部２１の後端面には、少なくとも一つの環状突起２８ａが形成され、ベース２２には、これと対向する部分に、少なくとも一つの環状凹溝２８ｂが形成されている。
そして、各環状突起２７ａ及び２８ａと、環状凹溝２７ｂ及び２8ｂが、非接触状態で噛み合わされてラビリンスシール２９が形成されている。その他の構成は図１に示す実施例１と同様である。
【００３１】
本例も、排気室１３から中空回転軸４に至る流路に圧力損失の高いラビリンスシール２９が形成されているので、排気室１３から中空空間４ｓへの排気エアの流入が抑制され、また、筒状開口部２１の外周面と中空回転軸４の内周面との間に非接触シール２４が形成されているので漏れ空気流入空間２５に流入した排気エアの中空回転軸４への流入が抑制され、これによって微粒化不良が防止される。
【００３２】
さらに、漏れ空気流入空間２５と排気室１３が圧力逃し流路Ｆにより連通されているので、漏れ空気流入空間２５の圧力は比較的変動の少ない排気室１３の圧力に同調することとなり、漏れ空気流入空間２５の圧力分布に乱れを生ずることがなく、回転霧化頭を許容最大回転数で回転させたときに異常振動を生じることもない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、塗料を微粒化する回転霧化頭を、塗装機本体に内蔵されたエアモータにより回転駆動する塗装機の用途に適用し得る。
【符号の説明】
【００３４】
Ｔ１、Ｔ２  塗装機
２    塗装機本体  
３    エアモータ  
４    中空回転軸  
４ｓ  中空空間
５    回転霧化頭  
６    フィードチューブ  
７    ハウジング
９    エアタービン
９ａ  タービンホイール
９ｂ  タービンブレード
１１    背面カバー
１２    排気口
１３    排気室
２１    筒状開口部
２２    ベース
２３    ラビリンスシール  
２３ａ  環状突起
２３ｂ  環状凹溝
２４    非接触シール  
２５    漏れ空気流入空間  
Ｆ      圧力逃し流路  
２７ａ  ２８ａ  環状突起
２７ｂ  ２８ｂ  環状凹溝
２９    ラビリンスシール  
【図１】
0006725279.tif 000002
【図２】
0006725279.tif 000003
【図３】
0006725279.tif 000004
【図４】
0006725279.tif 000005
【図５】
0006725279.tif 000006
【図６】
0006725279.tif 000007
【図７】
0006725279.tif 000008