(57)【要約】【課題】従来の装置は、設定圧力と吐出圧力の変化量が大きく、吹き終わりまで一定のパターンで吹き付けるができず、塗膜にムラが生じやすい。【解決手段】低圧にするほど大きい吐出流量が得られる原理を最大限に応用して、モーターの能力により制限される上限理論仕事量と、搭載するピストン・ストロークのサイズにより規定される上限理論吐出容積により算出される上限理論吐出流量と前記上限理論吐出流量における吹き付けに適した下限吐出圧力の設定圧力との積によって算出される下限仕事量とからなる仕事量（Ｆ）の範囲において、前記下限吐出圧力を超える範囲で、従来のものより大きい理論吐出容積を設定すると、Ｐ−Ｑ特性曲線がＢ特性からＡ特性に変わるので設定圧力と吐出圧力の変化量を小さく抑えることができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの上下運動によって作動するダイヤフラムポンプによって塗料を吸引しエアレスガンに圧送するダイヤフラム式エアレス塗装装置において、前記ダイヤフラムポンプのピストンを動かすのに使用するモーターの能力により制限される上限理論仕事量と、搭載可能なピストン・ストロークのサイズにより規定される上限理論吐出容積により算出される上限理論吐出流量と前記上限理論吐出流量における吹き付けに適した下限吐出圧力の設定圧力との積によって算出される下限仕事量とからなる仕事量（Ｆ）の範囲において、前記下限吐出圧力を超える範囲で理論吐出容積を設定したことを特徴とするダイヤフラム式エアレス塗装装置。
【請求項２】
請求項１に記載したダイヤフラム式エアレス塗装装置において、単相交流１００Ｖ電源を動力源とする９５０Wモーターを使用してダイヤフラムポンプを作動する場合には、電源周波数６０Ｈｚの場合には仕事量（Ｆ）を１１０〜１４０Ｌ／ｍｉｎ・Ｍｐａ、電源周波数５０Ｈｚの場合には仕事量（Ｆ）を９０〜１２０Ｌ／ｍｉｎ・Ｍｐａにそれぞれ規定し、理論吐出容積を３．８ｃｃ以上に設定したことを特徴とするダイヤフラム式エアレス塗装装置。
【請求項３】
請求項２に記載したダイヤフラム式エアレス塗装装置において、設定圧力を１５ＭＰａ以下にしたことを特徴とするダイヤフラム式エアレス塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンの上下運動によって作動するダイヤフラムポンプによって塗料を吸引しエアレスガンに圧送し、エアレスガンのノズルを通して塗料を吹き付けるタイプのダイヤフラム式エアレス塗装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、ダイヤフラムポンプ式エアレス塗装装置は比較的低粘度の塗料を微粒化してスプレー吹きすることを想定して設計されているので、ダイヤフラムポンプの設定圧力（即ち、エアレスガンが開く直前の最高吐出圧力）は比較的高く設定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
エアレスガンの吹き終わりの時点では吹き始めの時点より吹付圧力が小さくなるが、特に高粘度の塗料を吹き付けたり、ノズル口径を大きくした場合には、吹付圧力の変化量が大きくなる。そのような場合に、従来のダイヤフラム式エアレス塗装装置をそのまま利用すると、吹き始めと吹き終わりの吹付圧力の変化量が大きくなり、一定のパターンで吹き付けることが難しくなるので、塗装ムラが生じ易い。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者は、上記の課題を解決するために、ポンプの仕事量は吐出圧力と吐出流量との積に比例し、吐出流量を従来のものより大きく設定すると、（吐出流量−吐出圧力）特性における設定圧力と吐出圧力の変化量を小さくできることから、この技術的思想を利用すれば、設定圧力と吐出圧力の変化量を小さくでき、結果として塗料を一定に供給できるので、塗料の粘度やノズル口径が変わっても吹き始めから吹き終わりまで一定のパターンで吹き付けることができると考え、本発明のエアレス塗装装置を案出するに至った。
【０００５】
請求項１の発明は、ピストンの上下運動によって作動するダイヤフラムポンプによって塗料を吸引しエアレスガンに圧送するダイヤフラム式エアレス塗装装置において、前記ダイヤフラムポンプのピストンを動かすのに使用するモーターの能力により制限される上限理論仕事量と、搭載可能なピストン・ストロークのサイズにより規定される上限理論吐出容積により算出される上限理論吐出流量と前記上限理論吐出流量における吹き付けに適した下限吐出圧力の設定圧力との積によって算出される下限仕事量とからなる仕事量（Ｆ）の範囲において、前記下限吐出圧力を超える範囲で理論吐出容積を設定したことを特徴とするダイヤフラム式エアレス塗装装置である。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載したダイヤフラム式エアレス塗装装置において、単相交流１００Ｖ電源を動力源とする９５０Ｗモーターを使用してダイヤフラムポンプを作動する場合には、電源周波数６０Ｈｚの場合には仕事量（Ｆ）を１１０〜１４０Ｌ／ｍｉｎ・Ｍｐａ、電源周波数５０Ｈｚの場合には仕事量（Ｆ）を９０〜１２０Ｌ／ｍｉｎ・Ｍｐａにそれぞれ規定し、理論吐出容積を３．８ｃｃ以上に設定したことを特徴とするダイヤフラム式エアレス塗装装置である。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２に記載したダイヤフラム式エアレス塗装装置において、設定圧力を１５ＭＰａ以下にしたことを特徴とするダイヤフラム式エアレス塗装装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のダイヤフラム式エアレス塗装装置によれば、吐出圧力を小さくするほど大きい吐出流量が得られる原理を最大限に応用しており、コストをかけずに、設定圧力と吐出圧力の変化量を小さくすることが実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、ダイヤフラム式エアレス塗装装置１の模式図である。
符号３はダイヤフラムポンプを、符号５はエアレスガンをそれぞれ示す。
ダイヤフラム式エアレス塗装装置１の動作を説明する。
動力源から電力が供給されると図示しないモーターが駆動し、ダイヤフラムポンプ３の偏芯ベアリング７が回転してピストン９が上下に動き、塗料の吸入行程と吐出行程を以下のように繰り返す。
【００１０】
（吸入行程）
（１）ピストン９が下がるとダイヤフラム１１の下空間１２が負圧となり、ピストン９が下死点まで下がるとオイル吸入口１３が開き、油圧オイル（Ｏ）がオイルサクション通路１５を通って吸い上げられる。
（２）同時にダイヤフラム１１が下がるためダイヤフラム１１の上空間１４が負圧となり、吸入弁１７が開き、塗料タンク１９内の塗料（Ｔ）がフィルター付きのサクションホース２１を通って吸込まれる。
【００１１】
（吐出行程）
（１）ピストン９が上がるとオイル吸入口１３が閉じ、ダイヤフラム１１の下空間１２は充満された油圧オイル（Ｏ）により加圧される。
（２）ダイヤフラム１１の下空間１２が加圧されるとダイヤフラム１１が上がる。この時、吸入弁１７は閉じているので、圧力により吐出弁２５が開き、エアレスホース２７を介してエアレス（スプレー）ガン５へ塗料（Ｔ）が圧送される。
（３）圧送された塗料（Ｔ）はエアレスガン５の先端に取り付けられた図示しないノズルチップによって絞られ高圧でノズル２９から霧化放出される。
【００１２】
このダイヤフラムポンプ３を、家庭用電源から容易に取ることができる単相交流１００Ｖ電源（海外では単相交流２２０〜２４０Ｖ電源）を動力源とする電動モーターを使用する場合を想定して、以下の手順に従って設定する。
（１）仕事量（Ｌ／ｍｉｎ・Ｍｐａ）の範囲を設定する。
上限理論仕事量はダイヤフラムポンプ３のピストン９を動かすのに使用するモーターの能力となる。なお、ここでは、モーターの出力を軸動力の近似値と仮定している。
軸動力については、以下の式が成立する。
Ｌ（ｋＷ）＝Ｐ（Ｍｐａ）×Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）×９．８／６１２×η（％）
Ｌ：軸動力、Ｐ：吐出圧力（実際の吐出圧力）、Ｑ：実流量、η：総効率
単相交流１００Ｖ電源を動力源とするときにはモーターの最大出力（Ｌ）は、９５０Ｗ程度である。Ｌ値は、Ｐ−Ｑ特性曲線の範囲内で実際の吐出流量（Ｌ／ｍｉｎ）とそのときの吐出圧力（Ｍｐａ）が最大となるポイントにて算出する。
この軸動力で稼動できるポンプの実際の最高設定圧力と理論上の上限吐出流量との積を上限理論仕事量とすると、６０Ｈｚの場合は、上限理論仕事量は１４０（Ｌ／ｍｉｎ・Ｍｐａ）程度となる。
【００１３】
下限理論仕事量は、ピストン９とストロークのサイズによって規定される上限理論吐出容積により算出される上限理論吐出流量と前記上限理論吐出流量における吹き付けに適した下限吐出圧力の設定圧力との積である。
最大出力が９５０Ｗ程度のモーターにより通常使用するダイヤフラムポンプ３に無理なく搭載できる最大サイズは、ピストン径（Ｄ）：φ２６ｍｍ、ストローク長（Ｌ）：１０ｍｍ程度である。
従って、上限理論吐出容積（ｃｃ）は以下の通りとなる。
１３（ｍｍ）×１３（ｍｍ）×π×１０（ｍｍ）＝５．３１（ｃｃ）
上限理論吐出容積に対応する上限理論吐出流量（Ｌ／ｍｉｎ）は以下の通りとなる。
５．３１（ｃｃ）×１８００＝９．５６（Ｌ／ｍｉｎ）
上記の吐出流量における適正吐出圧力の下限（１０Ｍｐａ）を考慮すると、６０Ｈｚの場合は、下限理論仕事量は１１０Ｌ／ｍｉｎ・Ｍｐａ程度となる。
従って、仕事量（Ｆ）＝１１０〜１４０Ｌ／ｍｉｎ・Ｍｐａとなる。
【００１４】
上記は、電源の周波数を６０Ｈｚとして算出しており、５０Ｈｚの場合には上下限の理論仕事量は５／６であるから、
仕事量（Ｆ）＝９０〜１２０Ｌ／ｍｉｎ・Ｍｐａとなる。
【００１５】
（２）理論吐出容積（ｃｃ）を設定し、更に、設定圧力を決定する。
従来の最大吐出容積は３．８ｃｃより小さかったことから、理論吐出容積を３．８ｃｃ以上とする。
例えば、理論吐出容積を３．８ｃｃとすると、６０Ｈｚの場合には、理論吐出流量は、
３．８（ｃｃ）×１８００＝６．８４（Ｌ／ｍｉｎ）
となり、Ｆ＝１１０〜１４０の範囲で、吐出しに必要な最低吐出圧力（１０Ｍｐａ）を確保できる。
設定圧力は、（１１０〜１４０）／６．８４の範囲内、即ち１６〜２０Ｍｐａの範囲で任意に決定することになる。
【００１６】
また、上記した最大理論吐出容積（５．３１ｃｃ）の場合には、理論吐出流量は、９．５６Ｌ／ｍｉｎであるから、設定圧力は、１２〜１５Ｍｐａの範囲で決定することになる。
設定圧力がこの上限を超えた場合にはモーターの能力をオーバーしてしまい、一方、この下限より小さい場合にはモーター能力には余裕ができるが、Ｐ−Ｑ特性曲線において圧力変化量が大きくなってしまう。
【００１７】
上記の吐出容積は、ピストン径（Ｄ）とストローク長（Ｌ）を調整することにより実現できる。
例えば、現在使用されているものでは、最大でピストン径（Ｄ）：φ２０ｍｍ、ストローク長（Ｌ）：１０ｍｍ程度であるが、この場合には理論吐出容積は３．１４ｃｃとなり、３．８ｃｃ以上より外れる。一方、ピストン径（Ｄ）：φ２２ｍｍ、ストローク長（Ｌ）：１０ｍｍとすると、理論吐出容積は３．８０ｃｃとなり、３．８ｃｃ以上の範囲内となる。
【実施例１】
【００１８】
以下に、本発明品と従来品のダイヤフラムポンプ３の実施例（動力源：単相交流１００Ｖ電源、６０Ｈｚ）を説明する。
本発明品の設定（Ａ特性）：
理論吐出容積：４．９ｃｃ
ピストン径（Ｄ）：φ２５ｍｍ、ストローク長（Ｌ）：１０ｍｍ
設定圧力：１４Ｍｐａ
従来品の設定（Ｂ特性）：
理論吐出容積：３．１ｃｃ
ピストン径（Ｄ）：φ２０ｍｍ、ストローク長（Ｌ）：１０ｍｍ
設定圧力：２１Ｍｐａ
搭載するエアレスガンのノズル口径を、大（０．０１８インチ）と小（０．０３６インチ）に分け、また、塗料（Ｔ）を、高粘度（５０Ｐａｓ以上）と低粘度（２０Ｐａｓ以下）に分け、実際に計測してＰ−Ｑ特性曲線を作成した。従って、このＰ−Ｑ特性曲線のＰ（吐出圧力）、Ｑ（吐出流量）は、ポンプ効率等を考慮した実際の数値である。
【００１９】
図２は高粘度塗料を使用した場合のＰ−Ｑ特性曲線である。
Ａ特性では、Ｌ（軸動力）は粘度を考慮して総効率（η）を５０％とすると、Ｐ＝７Ｍｐａ、Ｑ＝３．８Ｌ／ｍｉｎなので、０．８５ｋＷとなる。
Ｂ特性では、Ｌ（軸動力）は総効率（η）を５０％とすると、Ｐ＝１４Ｍｐａ、Ｑ＝１．８Ｌ／ｍｉｎなので、０．８１ｋＷとなる。
また、圧力変化量は以下の通りとなる。
Ａ特性（ノズル口径（小））：設定圧力１４Ｍｐａ、吐出圧力１２Ｍｐａ
圧力変化量：１４−１２＝２Ｍｐａ
Ｂ特性（ノズル口径（小））：設定圧力２１Ｍｐａ、吐出圧力１６Ｍｐａ
圧力変化量：２１−１６＝５Ｍｐａ
Ａ特性（ノズル口径（大））：設定圧力１４Ｍｐａ、吐出圧力１２Ｍｐａ
圧力変化量：１４−６＝８Ｍｐａ
Ｂ特性（ノズル口径（大））：設定圧力２１Ｍｐａ、吐出圧力１６Ｍｐａ
圧力変化量：２１−４＝１７Ｍｐａ
【００２０】
図３は低粘度塗料を使用した場合のＰ−Ｑ特性曲線である。
Ａ特性では、Ｌ（軸動力）は粘度を考慮して総効率（η）を７０％とすると、Ｐ＝８．５Ｍｐａ、Ｑ＝４．３Ｌ／ｍｉｎなので、０．８４ｋＷとなる。
Ｂ特性では、Ｌ（軸動力）は総効率（η）を７０％とすると、Ｐ＝１４Ｍｐａ、Ｑ＝２．８Ｌ／ｍｉｎなので、０．９０ｋＷとなる。
また、圧力変化量は以下の通りとなる。
Ａ特性（ノズル口径（小））：設定圧力１４Ｍｐａ、吐出圧力１３Ｍｐａ
圧力変化量：１４−１３＝１Ｍｐａ
Ｂ特性（ノズル口径（小））：設定圧力２１Ｍｐａ、吐出圧力１７Ｍｐａ
圧力変化量：２１−１７＝４Ｍｐａ
Ａ特性（ノズル口径（大））：設定圧力１４Ｍｐａ、吐出圧力９Ｍｐａ
圧力変化量：１４−９＝５Ｍｐａ
Ｂ特性（ノズル口径（大））：設定圧力２１Ｍｐａ、吐出圧力６Ｍｐａ
圧力変化量：２１−６＝１５Ｍｐａ
【００２１】
上記の結果から、本発明品（Ａ特性）は、従来品に比べて、塗料粘度やノズル口径が変化しても、エアレスガンの開閉による設定圧力と吐出圧力の変化量が少ないことが分かる。また、ダイヤフラムポンプは単相交流１００Ｖ電源（海外では単相交流２２０〜２４０Ｖ電源）を動力源とする電動モーターを使用して効率良く稼動していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明のダイヤフラム式エアレス塗装装置によれば、ダイヤフラムポンプに搭載するピストン・ストロークのサイズを従来のものより大きくするだけで所望の効果を実現できるので、新たな製造コストをかけずにしかも従来の動力源をそのまま使用できる。
【００２３】
設定圧力が比較的低く且つ圧力の変化量が小さいので、塗料ホースの破裂を防ぎ、その寿命を大幅に延ばすことができる。また、塗料ホースの耐圧性能を下げられるため、耐圧に要する補強ブレードを簡素化でき、大幅なコストダウンも可能である。更に、比較的設定圧力が低いので、ノズルを含むエアレスガン、吸入弁、吐出弁の寿命も延ばすことができる。
加えて、副次的効果として、設定圧力と吐出圧力の変化量が小さいので、塗料ホースの破裂を防ぐことができるので、破裂した場合に生じる家屋や植木等への飛散による二次被害も少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ダイヤフラム式エアレス塗装装置の模式図である。
【図２】高粘度塗料を使用した場合のＰ−Ｑ特性曲線である。
【図３】低粘度塗料を使用した場合のＰ−Ｑ特性曲線である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ダイヤフラム式エアレス塗装装置    
３  ダイヤフラムポンプ    ５  エアレスガン
１６  オイルリターン通路    ２３  圧力調整弁    ２８  圧力計
３０  リターンホース    ３２  エア抜き弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005161189.tif 000005