(57)【要約】【課題】導電性塗料を静電塗装する場合に供給する塗料への電流を制限して高電圧を維持する外部電極を、塗装条件に対応して適切に配置し静電効果の向上と、取り扱い性、作業性の改善を図る。【解決手段】噴霧化装置を先端に有するスプレーガンの外側に全体が絶縁材でからなり、先端部に電極を突出させた外部電極体を、ガン本体の噴霧パターン状態に応じてより近い効率の良い位置に設定変更が可能にした。噴霧パターンを決める噴霧キャップと共に回転させて適正位置を維持する手段、電極体を簡単に交換できるようにして位置を変更する手段、電極体そのものを伸縮・曲げ等で変更可能にすることによって外部電極位置を特定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプレーガン銃身部の先端に設けた噴霧化装置と、その後部に高電圧発生器を備え、噴霧化装置に供給される塗料の経路とは電気的絶縁を維持して離開し、前記の高電圧発生装置の高電圧出力部に接続される電極を、噴霧化装置の外側噴霧流を避けた前方の位置に突出して外部帯電電極を設けた静電スプレーガンにおいて、該スプレーガン銃身部内に前記高電圧発生器の出力部と接続する接触端子を、前記の噴霧化装置の軸中心に円周上の少なくとも１／４以上に配置し、全体が絶縁材で構成され一端に先端電極を、他端に接触端部を露出する外部電極の該接触端部を前記接触端子に接続し、その位置で固定可能としたことを特徴とする外部帯電式静電塗装スプレーガン
【請求項２】
外部電極の接続位置が噴霧軸の円周状に複数設けられた請求項１の静電塗装スプレーガン
【請求項３】
外部電極の接続位置が噴霧装置の噴霧軸廻りに回転できる手段を設けた請求項１の静電塗装スプレーガン
【請求項４】
噴霧化装置のパターン形状を決定する噴霧キャップと一体的に移動する外部電極の回転手段を設けた請求項３の静電塗装スプレーガン
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特に水系塗料，メタリック系塗料等の高導電性塗料を静電塗装する場合に最適な塗装効率と安全性、作業性に優れた静電塗装用スプレーガンに関する。
【０００２】
【従来の技術】静電塗装は、噴霧される塗料粒子に高電圧静電気を帯電させ、静電スプレーガンから被塗装物に形成される電界によって塗着効率を向上させる塗装方法として広く採用されている。この様な静電塗装に使用される塗料は、作用効果の関係で電気的に抵抗値の大きい溶剤型塗料と電気抵抗値の低い水系もしくはメタリック系塗料等の高導電性塗料に大別され、その塗装方法、装置が大きく異なっている。
【０００３】
すなわち揮発性有機化合物を含む溶剤型塗料は、近年の環境問題から使用の削減が求められ、水系塗料への移行が必要とされてきている。しかしながら噴霧される塗料に直接帯電させて静電塗着効果を高めようとした場合、水系塗料の場合は、通常の装置では荷電する高電圧が塗料を通じて接地された塗料供給源に流れ、静電効果が得られないだけでなく、塗料供給系に高電圧が流れ危険性が生ずる。
【０００４】
このため塗料供給系を接地側から絶縁し、高電圧を維持しながら静電塗装を行う方法・装置が用いられている。しかし膨大となる塗料供給系の帯電量から、危険性の増加は避けられず、また連続的に塗装作業を行い工業的に効率を上げるには、特開平６−１９８２２８に見られるような塗料供給装置を使用する必要があり、大がかりな装置の導入が必要で、使用上の注意、保守の問題も発生する。
【０００５】これらの問題から、水系塗料やメタリック塗料の静電塗装は普及が進まず、環境対策への遅れの原因になっていた。一方、塗料に直接荷電せず噴霧域の外部に設置した電極からの放電によりイオン化された領域を通過する塗料粒子に帯電させ、被塗装物に向かう電気力線（電界）に載せて被塗装物に塗着させる外部電極を用いた静電塗装機が知られている。
【０００６】
その一つとして、スプレーガンに一体とし、共動する装置として、特公昭５６−３８２６７や、特開昭５３−３０６４６の如き静電塗装装置が提案されている。外部電極方式の静電塗装スプレーガンは、スプレーガンによる噴霧塗料領域から外れた位置に設置された外部電極に高電圧を印加することにより、被塗装物等の接地電位側に放電させて電界を形成し、個々を通過する塗料の微粒子に帯電させると共に被塗装物へ向かって形成される電界に載せて塗着を促進するものである。しかし前述の直接帯電方式に比較し放電域を通過する塗料粒子への帯電効果は低く、充分な静電効果が得られていない。
【０００７】
一般に商業的に使用しての効果が得られる静電塗装用スプレーガンとして、主に溶剤系塗料に使用される直接帯電式の場合、電極への荷電電圧は−３０ｋＶから−７０ｋＶ程度、電位差があるほど効果が得られるが、高電圧による火花放電や電撃放電の危険性増加と、装置の耐電圧強度等からは、なるべく低いことが要求される。したがって−５０ｋＶ前後で使用されることが多くなっている。これに対し外部電極方式の場合には、これより高い電位差で荷電されるのが一般的となっている。
【０００８】
直接塗料の噴霧中心に荷電電極を設置して効率良く帯電する方式に比べ、外部帯電方式は実用的効果を得るために、上記の如く、より高い電圧を必要とし、荷電電極の位置は、前方８０ｍｍから１５０ｍｍともいわれ、大きく突き出す構成になっている。実質的に高い帯電効果を得るために接地電位側になる噴霧塗料の噴出口への危険な放電及び放電による荷電電極の電圧低下を防止するために噴霧装置の前方に必要な距離を置き、かつ噴霧流の可及的近傍に設置される。
【０００９】
通常、商業的なスプレーガンの場合、前記の高電圧を荷電する場合、電極の位置を噴霧中心より充分に離さないと、噴霧した塗料の粒子の広がりによって塗料が付着し、放電効果の低下、付着塗料の再飛散により被塗装物へ粗い粒子が付着する結果を生ずる。一般に塗装用スプレーガンは楕円もしくは長円形の扁平パターンが使用され、被塗装物の形状によってタテに広がるパターン、ヨコに広がるパターンが使い分けられることからスプレーパターンの短径側に、噴霧軸の中心に近い位置に置くことによって好ましい静電効果と付着の防止が図れることになる。
【００１０】
これらの装置は前記の高い電圧と余分に突き出す外部電極の構成から、多くが自動塗装装置に付帯させてスプレーガンに組み付けられ、作動中は固定された状態で使用される自動スプレーガンが殆どで、手持ち式スプレーガンとして使いやすいものがなかった。すなわち手持ち式スプレーガンとしては荷電電極が大きく前方に突き出し、かつ噴霧塗料の付着による機能低下を防止するために噴霧の軸から外して側方に置かれるために、大形で操作のしにくいスプレーガンとなって作業者の負担を増大することになっていた。
その上で自動スプレーガン以上に種々の条件を使い分け、操作方向すなわち被塗装物に対してパターンの広がり方向を使い分ける必要性が高い手持ち式の場合、より簡単に電極位置を変えられる装置が必要であるが、従来の技術では不十分であった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように外部電極を用いた静電スプレーガンとして、実用的レベルにおいて先端に突き出す電極が操作性を悪くし、また塗装作業に応じた設定に時間を要し、適正な静電効果を得るに十分な位置に設定できないまま作業を継続する等の問題が残されていた。外部荷電電極は、その位置によって大きく塗着効率や作業性に影響を与え、特に手持ち式スプレーガンによる場合は可能な限り小さく、軽量化を図った上で最適な条件のもとで電極の位置を設定できるようにすることが望まれている。
【００１２】
本発明が解決すべき根本の課題は、外部帯電電極を有する静電塗装スプレーガンの操作性の向上である。更に静電塗装スプレーガン自体の小形化を図り、手持ち式のスプレーガンに使用できる装置として信頼性の確保と塗着効率の改善であり、これによって使用範囲を拡大、水性塗料の静電塗装普及により、環境に影響のある揮発性有機化合物の使用削減を図ることにある。
【００１３】
また静電塗装に限らず塗装用スプレーガンは、工場における自動化ラインでの量産塗装に使用することは一部であり、特に最終的に塗装品質を決める工程には多くが作業者による操作で行われている。このようにスプレーガンの取扱性、操作性は、単に塗着効率向上の経済性だけでなく作業能率の向上、塗装品質の向上・安定性につながり総体的に、長期的に見た場合の改善効果は極めて重要な要素となる。
【００１４】
塗料が外部電極や電極保持部に付着した状態で塗装を続行すると、蓄積された塗料粒子が堆積を増して塗料の垂れを起し、塗装の仕上り品質を低下させ、塗装機の信頼性を損なうという問題がある。また水系塗料のように固まりやすく塗料中の希釈液では溶けにくい場合は、徐々に積層した固形分が絶縁の作用をし電極としての作用効果が極端に減少する。
また必要により塗装条件に伴う荷電条件を変更する場合において、外部電極位置を調整できるようにすることによって最適な条件下で静電塗装を実施することができるようになる。したがって外部電極を常に適合した状態に保ち、長期の使用に耐えられることが要求される。
【００１５】
本発明は上述した従来技術の問題と要求に鑑みなされたもので、使用される静電塗装の主要な範囲で、作業者が使用して安全であり、使い易く、かつ生産性、経済性に効果が得られ、結果として環境問題に大きな改善となる水系塗料の活用普及に貢献できる静電塗装用スプレーガンを得ることができるものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明では静電塗装用スプレーガンとして銃身部の先端に設けた噴霧化装置と、その後部に噴霧化装置と高電圧発生器を備え、この噴霧化装置に供給される塗料の経路とは電気的絶縁を維持して離開し、前記の高電圧発生装置の高電圧出力部に接続される電極を、噴霧化装置の外側噴霧流を避けた前方の位置に突出して外部帯電電極を設けた静電スプレーガンにおいて、スプレーガン銃身部内に前記高電圧発生器の出力部と接続する接触端子を、前記の噴霧化装置の軸中心に円周上の少なくとも１／４以上に配置し、全体が絶縁材で構成され一端に先端電極を、他端に接触端部を露出する外部電極の該接触端部を前記接触端子に接続し、その位置で固定可能としたことを特徴としている。
【００１７】
外部電極の先端位置は噴霧装置のスプレーパターンの形状によって適する位置が選択されるため、外部電極の接続位置は必要により複数が設けられ、また接続位置が変更できるように噴霧装置の噴霧軸廻りに回転できる構成が採用される。これによって最適状態で静電塗装を行うことができる。回転する場合は噴霧化装置のパターン形状を決定する噴霧キャップと一体的に移動できるようにすることで、誤って設定すること無く噴霧流を避けて電極先端を配置することができる。
【００１８】
更に電極先端位置は、所定長さとする電極体を接続部に着脱自在として、必要な間隔をとることができる。所定の長さは固定された異なる寸法の電極体をいくつか準備し、これを交換することで変更しても、電極体そのものの長さが伸縮するものを使用しても良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
１は本実施例による外部帯電式静電スプレーガンを示し、該スプレーガン１は、手持ち式の例を示しハンドル２、引金３をもって操作される。銃身部４は先端に設けた噴霧化装置５より噴出する塗料を制御すると共に、銃身部４に配置された高電圧発生器６に供給する低電圧電源の入出力を制御して、スプレーガン１の外側に設けた外部電極７の先端電極７１に荷電する高電圧を制御している。
【００２０】
この実施例の場合噴霧化装置５は圧縮空気で塗料を霧化するエアースプレーガンが示されており、塗料ノズル５１の周囲に空気キャップ５２が配置され、所望の噴霧パターンが、この空気キャップ５２により形成されて被塗装物の塗装を行う。これらの構成は広く知られたスプレーガンの構造が採用されているが、静電塗装においては銃身部４を含め電気的絶縁材料で形成されている。本発明において水系もしくは高導電性塗料が使用され外部に荷電電極を設けたスプレーガンの場合、塗料経路はアース側電位と接続されるため、塗料ノズル５１内のニードル弁５３は金属性で、後部に位置する前記ハンドル２と電気的に接続されている。通常の静電スプレーガンがそうであるようにハンドルは導電性であり、この実施例の場合は半導電性の樹脂を使用して、作業者が手で操作する場合にアース側電位になるようにしている。
【００２１】
高電圧発生器６は、低周波トランス、多段倍電圧整流器、保護用高抵抗が絶縁性樹脂で鋳込まれたカートリッジで一体に構成されている。供給電源はハンドル２内を通り後部の入力端子６５から供給され、高電圧に昇圧された後、高抵抗を経て高電圧発生器６の先端に露出する出力端子６６に送られる。高電圧発生器６が銃身部に組み込まれた時、内部の接続片４５と前記出力端子６６が接触し電気的に接続される。
【００２２】
一方接続片４５は、銃身部４の先端側からあけられた挿入溝１３の奥に、噴霧軸を中心に円周上に配置された接触端子１２に接続されている。接触端子１２は外部に露出する塗料ノズル５１の先端より充分に離れ絶縁性銃身部４の内部にあって沿面放電が防止される位置に配置されている。
【００２３】
噴霧化装置が取り付けられるスプレーガン１の前端より前記接触端子１２に至る挿入溝１３は円周上に設けられ、該挿入溝１３に外部電極７が挿入される。図４で解るようにこの例では１８０°にわたってあけられているが、噴霧パターンの横と縦を使用する場合、９０°の範囲でも良い。外部電極７は先端に電極先端７１を露出し、全体が絶縁性材料で構成され他端に接触端部７２を露出させている。７３は導線を示し、通常は金属線が使用されるが、高電圧の導線として半導電性材料が用いられることもある。接触端部７２はバネ等の弾性手段を付加して若干の前後移動があっても確実に接触端子１２と接続されるよう構成される。
外部電極７の先端は噴霧化装置５の空気キャップ５２の外側より突出し、前方約７０ｍｍ、軸中心から約３０ｍｍの位置に配置されている。この位置は限定されるものでなく、塗装条件により変更され、最適位置で使用されることが望ましい。
【００２４】
空気キャップ５２は一般的に扁平のパターンが形成されるもので、前記電極先端７１の位置は噴霧粒子の影響を受けないできるだけ近い位置に置くことにより、静電の帯電効率を向上することができる。したがって扁平パターンの広がりのない方向に位置させるのが望ましく、空気キャップ５２の向きを変更する場合に、これに合わせて電極の円周上の位置を変える必要がある。実施例では空気キャップ５２を固定するカバー５７の内側に回転板５４を設け、外部電極７をこれに固定し、前記回転板５４を回転することによって外部電極７が噴霧軸周りで位置を変更することができる。
【００２５】
他の実施例を示す図３の例は実線で示す上に外部電極７が位置した時は横長のパターンにより、上下方向にスプレーガンを操作する場合であり、点線で示す位置の時は横方向にスプレーガンを操作する場合を示している。空気キャップ５２の向きは通常９０°の範囲でほとんど使用されるが、右手で操作する場合と左手で操作する場合とで、電極位置は１８０°変更し操作性を損なわないようにしても良い。
【００２６】
電極位置を変更する別の手段として、回転板５４に固定する代わりに予め決めた位置に電極挿入孔５５を設け、外部電極７を挿入するように構成しても適正な電極位置を特定することができる。
手持ち式スプレーガンの場合、操作中に空気キャップ５２を変更するのと同様、簡単に電極位置を変更できることが作業性の上で極めて重要な要素であり、必須の要件になる。この点で本発明によれば作業を中断すること無く容易に変更可能であり、実施効果が得られる。
【００２７】
さらに図６の如く、空気キャップ５２と回転板５４とが組み合わされる一部にピン５５を突き出し、これと一定の位置で係合する溝５６を回転板５４に設け、空気キャップ５２と外部電極７の固定箇所が決まるよう構成し、同時に共動するようにすると、噴霧位置に応じた電極位置を常に維持できるので、誤って取り付けて電極を汚損し、作業の中断、洗浄等不必要な手間をかけずに使用を継続することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の如く、本発明は高電圧発生器を有する手持ち式の静電塗装ガンに、外部電極を取付け、その外部電極を、ガン本体の噴霧パターン状態に応じてより近い効率の良い位置に、容易に設定変更が可能にしたため、手持ち式として吹付け操作や各種塗装条件に対応でき、操作性、取り扱い性の優れた実用性の高い外部帯電式静電塗装機を得ることができる。
【００２９】
またスプレーガン内部に配置された高電圧の出力端子が噴霧軸の周りに対応しているため、位置を変更する外部電極は、単に絶縁材で構成され先端電極とそこに高電圧を送る接触端部と導線を有するだけのものでよい。したがって破損、汚損等による交換や日常の取扱いに手間がかからず使用の普及を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の一実施例を示す断面図
図２は他の実施例のスプレーガン先端部の側面図
図３は図２の正面図
図４は図２のＡ−Ａ断面図
図５は図２の平面図
図６は空気キャップ５２と回転板５４の組合せ部の部分断面図
【符号の説明】
１、スプレーガン
２、ハンドル
３、引金
４、銃身部
５、噴霧化装置
６、高電圧発生器
７、外部電極
１２、接触端子
１３、挿入溝
５１、塗料ノズル
５２、空気キャップ
５４、回転板
７１、電極先端
７２、接触端部
【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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