(57)【要約】【課題】  ノズル先端部での材料の硬化を防ぎ、材料を平滑に塗布する。【解決手段】  内部に材料供給路３が設けられた装置本体２の先端部に位置するノズル４の、材料噴射口６へ向けて円錐状に縮径する壁面を有するノズル穴８と、ノズル穴８を弁座とするニードル７とで構成されるニードル弁９を備え、しかも、ニードル７の先端部７ａが、閉弁時にノズル穴８を塞いで外部へと突出している。したがって、ニードル弁９の閉弁時に、ノズル穴８に材料が残留することがなくなる。また、ニードル弁９を閉じてから所定時間経過の後、エア噴射口10への霧化エアの供給を停止する。この、ニードル弁９を閉じた後に、所定時間継続して噴射される霧化エアにより、ノズル穴８からニードル７の先端部７ａにより押出された材料は、材料噴射口６の周辺部から確実に吹き飛ばされる。  【選択図】      図２
2005103373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に材料供給路が設けられた装置本体の先端部に位置するノズルの、材料噴射口へ向けて円錐状に縮径する壁面を有するノズル穴と、当該ノズル穴を弁座とするニードルとで構成されるニードル弁を備え、
前記ニードルの先端部が、閉弁時に前記ノズル穴を塞いで外部へと突出すると共に、当該突出部分へと材料の霧化エアが噴射されるよう噴射方向が調整されたエア噴射口が、前記材料噴射口の周囲に配置されていることを特徴とする固液懸濁液塗布装置。
【請求項２】
前記ニードル弁を閉じてから所定時間経過の後、前記エア噴射口への霧化エアの供給を停止する作動制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の固液懸濁液塗布装置。
【請求項３】
前記材料噴射口の周囲が、前記ニードルの突出部分に対し連続的につながる面形状を有することを特徴とする請求項１または２記載の固液懸濁液塗布装置。
【請求項４】
前記エア噴射口は、前記材料噴射口を囲む円周上に複数並んで開口し、かつ、各エア噴射口の霧化エアの噴射方向が、前記ニードルの中心軸に対し規則的にオフセットして配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の固液懸濁液塗布装置。
【請求項５】
前記装置本体内部に設けられた材料供給路へと材料を送るための材料配管を、装置本体の連結ポートに対し連結するための連結継手を備え、
当該連結継手から前記材料配管の先端部が突出し、当該材料配管の突出部が、前記装置本体側に設けられた挿入穴に挿入されて当該挿入穴の底面に密着し、当該底面に開口する前記材料供給路と直接的につながると共に、前記挿入穴の円筒壁面と、それに挿入された材料配管の周壁との間を密着するシールが設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の固液懸濁液塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的速乾性の固液懸濁液を、加圧噴霧により塗布対象物に対し平滑に塗布するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、材料を加圧噴霧する装置は多数存在しているが、それらのうちの大部分は、材料を供給するノズルの周辺部に、材料を霧化するための霧化エアを供給する流路が配置された構造を有している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９７８３５号公報（請求項１、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の材料を加圧噴霧する装置は、塗布作業を行った後に次の塗布作業までの間のインターバルが長いと、ノズル先端部の材料が硬化して吐出量が不安定となったり、ノズルに詰まりを生じて材料の噴霧が不可能となる場合があった。また、ノズル先端部において、材料が外気に触れる部分が存在するので、ノズル先端部の材料に変質を来す場合もあった。これらの問題は、比較的速乾性の材料を用いる場合に、特に顕著となっていた。
また、噴霧する材料がスラリー等の凝集しやすい材料である場合には、ノズル先端部のみならず、管路のジョイント部等、材料をノズルへと送る材料供給路中、材料の滞留を生じ易い部分に、材料の二次凝集が発生するおそれがあり、かかる二次凝集物がノズル穴に詰まって材料吐出量の不安定化を招いたり、ノズル穴から吐出されて塗布対象物に付着し、材料の塗布状態の平滑化を損なう原因となっていた。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、材料を加圧噴霧することにより塗布対象物に塗布する装置において、材料の種類や、塗布作業中のインターバルの長短にかかわらず、ノズル先端部での材料の硬化を防ぎ、材料を平滑に塗布することにある。また、材料をノズルへと送る材料供給路中における、材料の二次凝集を防ぎ、塗布対象物に対し材料を平滑に塗布することを可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係る固液懸濁液塗布装置は、内部に材料供給路が設けられた装置本体の先端部に位置するノズルの、材料噴射口へ向けて円錐状に縮径する壁面を有するノズル穴と、当該ノズル穴を弁座とするニードルとで構成されるニードル弁を備え、前記ニードルの先端部が、閉弁時に前記ノズル穴を塞いで外部へと突出すると共に、当該突出部分へと材料の霧化エアが噴射されるよう噴射方向が調整されたエア噴射口が、前記材料噴射口の周囲に配置されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、前記ニードルの先端部が、閉弁時に前記ノズル穴を塞いで外部へと突出することで、閉弁時にノズル穴内の材料は前記材料噴射口から外部へと押出され、ノズル穴に材料が残留することがなくなる。また、前記材料供給路内の材料は大気と遮断されるので、インターバル時の材料の変質、固化を防ぐことができる。一方、前記ニードルを前記ノズル穴の円錐状に縮径する壁面から離間させる（すなわち、前記材料供給路の奥方へと引き込む。）ことにより、前記ニードル弁は開放状態となって、前記ノズル穴を通過した材料は、材料噴射口から吐出される。そして、前記材料噴射口の周囲に配置されているエア噴射口から噴射された霧化エアによって、材料は霧化され、塗布対象物に対し塗布される。ここで、再び前記ニードル弁を閉じると、前記ノズル穴は前記ニードルによって完全にふさがれる。しかも、前記ノズル穴から前記ニードルによって押出された材料は、前記エア噴射口から噴射された霧化エアによって吹き飛ばされ、前記材料噴射口の周辺部において固化することはない。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る固液懸濁液塗布装置は、請求項１記載の固液懸濁液塗布装置において、前記ニードル弁を閉じてから所定時間経過の後、前記エア噴射口への霧化エアの供給を停止する作動制御手段を備えるものである。
本発明によれば、前記作動制御手段によって、前記ニードル弁を閉じてから所定時間経過の後、前記エア噴射口への霧化エアの供給を停止することで、前記ニードル弁を閉じた後に、前記ノズル穴から前記ニードルによって押出された材料は、確実に吹き飛ばされ、前記材料噴射口の周辺部に残留することを防ぐことができる。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る固液懸濁液塗布装置は、請求項１または２記載の固液懸濁液塗布装置において、前記材料噴射口の周囲が、前記ニードルの突出部分に対し連続的につながる面形状を有するものである。
本発明によれば、前記材料噴射口の周囲が、前記ニードルの突出部分に対し連続的につながる面形状を有することにより、前記材料噴射口の周囲に配置されているエア噴射口から噴射された霧化エアの流れが乱されることがなくなり、材料が前記材料噴射口の周辺部に滞留することを確実に防ぐことができる。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係る固液懸濁液塗布装置は、請求項１から３のいずれか１項記載の固液懸濁液塗布装置において、前記エア噴射口は、前記材料噴射口を囲む円周上に複数並んで開口し、かつ、各エア噴射口の霧化エアの噴射方向が、前記ニードルの中心軸に対し規則的にオフセットして配置されているものである。
本発明によれば、前記エア噴射口が前記材料噴射口を囲む円周上に複数並んで開口し、かつ、各エア噴射口の霧化エアの噴射方向が、前記ニードルの中心軸に対し規則的にオフセットして配置されていることから、前記エア噴射口からの霧化エアの流れが、前記ノズル穴から吐出された材料を適切に拡散、霧化させることとなる。その結果、材料を塗布対象物に対し平滑に塗布することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の請求項５に係る固液懸濁液塗布装置は、請求項１から４のいずれか１項記載の固液懸濁液塗布装置において、前記装置本体内部に設けられた材料供給路へと材料を送るための材料配管を、装置本体の連結ポートに対し連結するための連結継手を備え、当該連結継手から前記材料配管の先端部が突出し、当該材料配管の突出部が、前記装置本体側に設けられた挿入穴に挿入されて当該挿入穴の底面に密着し、当該底面に開口する前記材料供給路と直接的につながると共に、前記挿入穴の円筒壁面と、それに挿入された材料配管の周壁との間を密着するシールが設けられているものである。
本発明によれば、前記装置本体と材料配管とが連結する連結ポートにおいて、前記連結継手から先端部が突出する前記材料配管が、前記装置本体側に設けられた挿入穴に挿入されて当該挿入穴の底面に密着することで、当該連結ポートにおける材料の滞留部をなくし、かかる連結ポートにおける材料の二次凝集の発生を防止することができる。
しかも、前記挿入穴の円筒壁面と、それに挿入された材料配管の周壁との間を密着するシールによって、前記挿入孔に挿入された前記材料配管から、前記挿入孔の外部へと材料が漏れ出すことを、さらに確実に防ぐことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明はこのように構成したので、材料を加圧噴霧することにより塗布対象物に塗布する装置において、材料の種類や、塗布作業中のインターバルの長短にかかわらず、ノズル先端部での材料の硬化を防ぎ、材料を平滑に塗布することが可能となる。また、材料をノズルへと送る材料供給路中での、材料の二次凝集を防ぎ、加圧噴霧により塗布対象物に対し材料を平滑に塗布することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、本発明の実施の形態に係る固液懸濁液塗布装置１の装置本体２を、断面で示している。装置本体２の内部には、材料供給路３が設けられている。また、装置本体２の先端部には、ノズル４が固定されている。図２（ａ）には、ノズル４の周辺部を拡大して示している。ノズル４には、装置本体２の材料供給路３に連続する材料供給路５が形成され、材料供給路５の先端は、材料噴射口６として開口している。
そして、装置本体２の材料供給路３とこれに連続するノズル４の材料供給路５とには、ニードル７が挿入されている。ニードル７の先端部７ａは、ノズル４の材料噴射口６から突出する長さおよびテーパーを有する円錐形をなしている。一方、ノズル４の材料供給路５の、材料噴射口６に隣接する一定範囲は、円錐状に縮径する壁面を有するノズル穴８として形成されている。このノズル穴８の円錐状の壁面は、ニードル７の先端部７ａが密着してニードル７の弁座として機能している。よって、ノズル穴８とニードル７とでニードル弁９が構成されている。
【００１５】
加えて、材料噴射口６の周囲11が、材料噴射口６を中心として円錐状に盛り上がり、ニードル７の突出部分である先端部７ａに対し、連続的につながる面形状を有している。
また、ノズル４の材料噴射口６の周囲には、エア噴射口10が配置されている。エア噴射口10は、ニードル弁９の閉弁時にノズル穴８を塞いで外部へと突出するニードル７の先端部７ａへと、材料の霧化エアが噴射されるよう噴射方向が調整されている。しかも、エア噴射口10は、図２（ｂ）に示すように、材料噴射口６を囲む円周上に複数並んで開口している。各エア噴射口10の霧化エアの噴射方向は、図４に符号Ｆで示すように、ニードルの中心軸Ｃと並行ではなく、中心軸Ｃに対し規則的にオフセットするように配置されている。
【００１６】
また、エア噴射口10に霧化エアを供給するためのエア供給手段として、ノズル４の材料供給路５を囲む位置に、エア供給穴12が形成されている。そして、キャップ13およびキャップ13を装置本体２に固定するためのナット14（図１）を用いて、ノズル４を装置本体２の先端部に固定した状態で、エア供給管12の基端部は、図２（ａ）に示すように、装置本体２の先端部、ノズル４およびキャップ13の間に形成される環状室15に面して開口している。この環状室15には、キャップ13に形成されたジェットエアポート16に連結されるジェットエア配管17から、高圧のエアが供給される。エア供給管12は、図５に透視図で示すように、ノズル４内に放射状に配置されているので、環状室15に供給された高圧エアは、各エア供給穴12を通じてエア噴射口10から均等に噴射されることとなる。
【００１７】
また、図１、図３に示すように、装置本体２の連結ポート18には、材料供給路３へと材料を送るための材料配管19が、連結継手20によって連結されている。連結継手20は環状の継手であり、装置本体２の側に固定された受部21に対し、ネジ結合するための（管の連結手段としては一般的な）テーパネジ22を備えている。そして、材料配管19の先端部分19ａが、連結継手20から突出する状態で、材料配管19と連結継手20とが固定されている。しかも、材料配管19の連結継手20から突出する先端部分19ａは、装置本体２の側に設けられた挿入穴23に挿入されて、挿入穴23の底面に密着し、当該底面に開口する材料供給路３と直接的につながっている。
さらに、挿入穴23の円筒壁面と、それに挿入された材料配管の先端部分19ａの周壁との間を密着するためのシール24が設けられている。なお、図示の例では、材料配管19にはフッ素樹脂製ホースが用いられている。また、シール24は、挿入穴23の側に形成されたシール座25に嵌め込まれ、受部21によって外側から覆われることにより抜け止め措置が採られている。しかしながら、例えば、材料配管の先端部分19ａを金属製の管で構成し、かつ、先端部分19ａの外周壁に管状溝を形成して、当該管状溝にシール24を嵌め込むこととしてもよい。
【００１８】
また、装置本体２は、ニードル７の駆動機構をその内部に構成するために、複数の部材を組み合わせて構成されている。図示の例では、ニードル７の駆動機構としてエアシリンダ32が用いられている。ニードル７の基端部は、エアシリンダ32のピストン26に固定されており、エアシリンダ32内でのピストン26の往復動作が、ニードル７の前進若しくは後退動作を生み出すものである。そして、エアシリンダ32のピストン26に対してコイルバネ27の弾性力を付与することで、ピストン26を前進させ、ニードル７をノズル穴８の壁面に押付けている。また、ピストン駆動エアポート28に連結されたピストン駆動エア配管29から圧縮空気が供給されることで、コイルバネ27の弾性力に対抗して、ニードル７をノズル穴８の壁面から離間させるための駆動力を付与することができる。図示の例では、ピストン駆動エア配管29およびジェットエア配管17に高圧エアを供給するためのエア供給手段30は、例えば工場に備えつけられたエア供給管等から圧縮空気の供給を受け、かつ、ピストン駆動エア配管29およびジェットエア配管17に対し各々独立したバルブ操作によって、高圧エアを供給するものである。また、エア供給手段30は、パソコン等によって構成される作動制御手段31によって、まず、ニードル弁９を閉じるためにピストン駆動エア配管29へのエアの供給を停止して、所定時間が経過した後、エア噴射口10への霧化エアの供給を停止するように制御される。
【００１９】
上記構成をなす本発明の実施の形態により得られる作用効果は、以下の通りである。まず、固液懸濁液塗布装置１は、内部に材料供給路３が設けられた装置本体２の先端部に位置するノズル４の、材料噴射口６へ向けて円錐状に縮径する壁面を有するノズル穴８と、ノズル穴８を弁座とするニードル７とで構成されるニードル弁９を備え、しかも、ニードル７の先端部７ａが、閉弁時にノズル穴８を塞いで外部へと突出している。したがって、ニードル弁９の閉弁時に、ノズル穴８内の材料はニードル７の先端部７ａによって材料噴射口６から外部へと押出され、ノズル穴８に材料が残留することがなくなる。
一方、ニードル７をノズル穴８の円錐状に縮径する壁面から離間させる（すなわち、材料供給路３の奥方へと引き込む。）ことにより、ニードル弁９は開放状態となって、材料供給路３、５内の材料はノズル穴８を通過し、材料噴射口６から吐出される。このときのノズル穴８とニードル７の先端部７ａとのクリアランス制御（流量制御）は、ニードル７の変位によって容易に行うことが可能であり、単位時間辺りの塗布量が極めて少ないような塗装条件（毎分数ミリリットル程度）にも、容易に対応することが可能となる。
【００２０】
そして、閉弁時に外部へと突出するニードル７の先端部７ａへと、材料の霧化エアが噴射されるよう噴射方向が調整されたエア噴射口10が、材料噴射口６の周囲に配置されているので、エア噴射口10から噴射された霧化エアによって、材料噴射口６から吐出された材料は霧化され、塗布対象物に対し塗布される。
ここで、再びニードル弁９を閉じると、ノズル穴８はニードル７の先端部７ａによって完全に塞がれる。よって、ニードル弁９の閉弁時において、材料供給路３内の材料は大気と遮断され、インターバル時の材料の変質、固化を防ぐことができることから、材料の凝集を防止することができる。
【００２１】
また、作動制御手段31によって、ニードル弁９を閉じてから所定時間経過の後、エア噴射口10への霧化エアの供給を停止することで、ニードル弁９を閉じた後に、所定時間継続して噴射される霧化エアにより、ノズル穴８からニードル７の先端部７ａにより押出された材料は、材料噴射口６の周辺部から確実に吹き飛ばされる。よって、材料が材料噴射口６の周辺部やノズル穴８の内部で硬化して、材料の変質、吐出量の変動、詰まり等の不具合が生じることを回避することができる。
しかも、材料噴射口10の周囲11が、円錐状に盛り上がり、ニードル７の突出部分である先端部７ａに対し連続的につながる面形状を有することにより、材料噴射口６の周囲に配置されているエア噴射口から噴射された霧化エアの流れが乱され、材料が材料噴射口６の周囲に滞留することを確実に防ぐことができる。したがって、材料が材料噴射口６の周辺部やノズル穴８の内部で硬化して、材料の変質、吐出量の変動、詰まり等の不具合が生じることをより確実に回避することができる。
【００２２】
さらに、エア噴射口10は、図２（ｂ）に示すように、材料噴射口６を囲む円周上に複数並んで開口し、かつ、各エア噴射口10の霧化エアの噴射方向が、ニードルの中心軸Ｃに対し規則的にオフセットして配置されていることから、エア噴射口10からの霧化エアの流れ（図４に符号Ｆで示す）が、ノズル穴８から吐出された材料を霧化させ、適当に拡散させることとなる。その結果、材料を塗布対象物に対し平滑に塗布することが可能となり、塗布品質の更なる向上を図ることができる。
【００２３】
また、固液懸濁液塗布装置１は、装置本体２の内部に設けられた材料供給路３へと材料を送るための材料配管19を、装置本体２の連結ポート18に対し連結するためのテーパネジ22を有する連結継手20を備えている。そして、連結継手20から材料配管19の先端部19ａが突出し、材料配管19の突出部（先端部）19ａが、装置本体２の側に設けられた挿入穴23に挿入されて挿入穴23の底面に密着し、底面に開口する材料供給路３と直接的につながっている。よって、連結ポート18における材料の滞留を防止し、かかる部分における材料の二次凝集の発生を防止することができる。しかも、挿入穴23の円筒壁面と、それに挿入された材料配管19の先端部19ａの周壁との間を密着するシール24が設けられていることから、挿入孔23に挿入された材料配管19の先端部19ａから、挿入孔23の外部への材料の漏れを、さらに確実に防ぐことが可能となる。
このため、連結ポート18で二次凝集物が発生し、これがノズル穴８に詰まって材料吐出量の不安定化を招いたり、エア噴射口10から吐出されて塗布対象物に付着し、材料の塗布状態の平滑化を損なうおそれをなくすことができる。
【００２４】
以上より、本発明の実施の形態によれば、比較的乾燥時間が短い固液懸濁液を塗布材料とする場合であっても、ノズル４の先端部での材料の硬化を防ぎ、材料を平滑に塗布することが可能となる。また、材料をノズル４へと送る材料供給路中における、材料の二次凝集を防ぎ、塗布対象物に対し材料を平滑に塗布することが可能となる。
また、ノズル穴８の乾燥防止のための、材料の捨て打ち作業が不要となることから、特に高価な材料を用いる場合の経済性を高めることができる。また、材料の捨て打ちを行わないことで、環境清浄化に貢献することができる。
さらに、ノズル乾燥防止剤を用いることなくノズル穴８内での材料硬化を防ぐことができるので、異物を嫌うような材料の塗布が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係る固液懸濁液塗布装置の、装置本体を示す断面図である。
【図２】（ａ）は、図１に示す固液懸濁液塗布装置のノズル周辺部を拡大して示したものであり、（ｂ）は、（ａ）に示すノズル周辺部の正面図である。
【図３】図１に示す固液懸濁液塗布装置の、Ａ−Ａ線における断面図である。
【図４】図１に示す固液懸濁液塗布装置のノズルに設けられたエア噴射口の、霧化エアの噴射方向を模式的に示す斜視図である。
【図５】図４に示すノズルのエア供給管を透視図で示したものである。
【符号の説明】
【００２６】
１：固液懸濁液塗布装置、２：装置本体、３：材料供給路、４：ノズル、５：材料供給路、６：材料噴射口、７：ニードル、７ａ：先端部、８：ノズル穴、９：ニードル弁、10：エア噴射口、11：材料噴射口の周囲、18：連結ポート、19：材料配管、20：連結継手、23：挿入穴、24：シール、30：エア供給手段、31：作動制御手段
【図１】
2005103373.tif 000003
【図２】
2005103373.tif 000004
【図３】
2005103373.tif 000005
【図４】
2005103373.tif 000006
【図５】
2005103373.tif 000007