(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧塗料が流入する塗料導入口と、高圧空気が流入する空気導入口とが開口する高圧室に、前記高圧塗料と高圧空気との混合体が吐出される小開口面積の絞り口と、前記高圧室に通じ前記絞り口に連なるコーン部と、前記絞り口の吐出側に形成した案内部とを有するノズルキャップを連設するとともに、
前記絞り口を楕円状とし
該ノズルキャップは、前記案内部が形成される頭部を半球面状とすることにより、該案内部は、前記絞り口の中心軸から両側にこの絞り口の長軸方向に開く扇形溝状をなし、
しかもこの扇形溝状の案内部は、向き合う扇形壁を吐出側に向かって拡幅し案内部の開き角度αを５０〜１２０゜、
該扇形壁間の角度βが０〜１５゜としてなる塗布具。
【請求項２】
前記絞り口は、前記扇形壁との交わり縁が吐出側に湾曲することを特徴とする請求項１記載の塗布具。
【請求項３】
前記塗布具は、塗料導入口を開閉する針弁を具えたスプレーガン状をなすことを特徴とする請求項１又は２記載の塗布具。
【請求項４】
前記絞り部の短軸方向の長さａに対する長軸方向の長さｂの比ａ／ｂを０．０５〜０．７５、かつ短軸方向の長さａを０．４〜３．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の塗布具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた塗着効率を維持しながら、パターン巾の広い偏平な吹付けパターンでかつ均一な密度で塗料を吹付けできる塗布具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、吹付け塗装における塗着効率を飛躍的に向上させるものとして、例えば特開平６−２８５３９８号公報のものが提案されており、図１４に略示するように、高圧塗料と高圧空気とを導入して混合させる高圧室ａに、断面積を漸減させた絞り口ｂを介して吐出側に広がりを有するノズル部ｃを連接している。
【０００３】
この構成においては、加圧された混合体の中の高圧空気は、絞り口ｂをへてノズル部ｃ内を流過する過程で、ノズル部ｃ内で膨張しながら超音速に近い高速となる。この時、塗料も高速空気に巻き込まれて微粒化しながら加速され、ノズル部ｃから吹出される塗料粒子は、粒子自身で充分な運動エネルギーを有して直線的に進行する。一方、空気においては、ノズル部ｃを出たところで運動エネルギーが圧力に変わり流速を失うため、気体の伴流を伴うことなく実質的に塗料粒子のみを被塗装面に衝突させ塗着できる。
【０００４】
従って、例えば、空気流に乗せて塗料粒子を運ぶエアスプレー塗装における塗着効率が３０％程度であるのに対して、９０〜９７％程度まで塗着効率を向上させることが可能となる。しかも、塗料粒子自体の運動エネルギーが高いため、空気の影響を受けにくく、従って、１ｍ程度離れた遠距離からでも塗布しうるという利点も有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記方式の塗装においても、広い面積をムラなく均一な厚さでかつ作業性良く塗装するためには、パターン巾の広い偏平な吹付けパターンを有することが必要であり、特に、遠距離からの塗布が可能という利点を最大限に活かして例えば船体、建築物等の大型被塗装物へ塗装する場合には、より偏平な吹付けパターンを確保することが重要となる。しかし、前述したようにエアスプレーガン等とは方式自体が全く異なるため、エアスプレーガンの如く、角部分からパターン空気を噴出する等の手法では、吹付けパターンを変化させることは難しく、しかも塗着効率などの利点を阻害する恐れもある。
【０００６】
従って、前記方式において、塗料粒子の分布密度を均一に保ちながらより偏平な吹付けパターンを得るためには、新規な構造を採用することが必要となる。
【０００７】
そこで本発明は、絞り口を楕円状に形成し、しかもその吐出側に絞り口の長軸方向に開く扇形溝状の案内部を形成することを基本として、前記利点を損ねることなく、塗料粒子の分布密度を均一とした偏平な吹付けパターンを安定して形成することができ、広い被塗装面に対してムラなく均一な塗膜厚さで作業性良く塗装しうる塗布具の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願の塗布具の発明のうち、請求項１の発明は、
高圧塗料が流入する塗料導入口と、高圧空気が流入する空気導入口とが開口する高圧室に、前記高圧塗料と高圧空気との混合体が吐出される小開口面積の絞り口と、前記高圧室に通じ前記絞り口に連なるコーン部と、前記絞り口の吐出側に形成した案内部とを有するノズルキャップを連設するとともに、
前記絞り口を楕円状とし
該ノズルキャップは、前記案内部が形成される頭部を半球面状とすることにより、該案内部は、前記絞り口の中心軸から両側にこの絞り口の長軸方向に開く扇形溝状をなす。
【０００９】
又請求項１の発明は、この扇形溝状の案内部が、向き合う扇形壁を吐出側に向かって拡幅し案内部の開き角度αを５０〜１２０゜、該扇形壁間の角度βが０〜１５゜とすることを特徴とする。
【００１０】
また請求項２では、前記絞り口は、前記扇形壁との交わり縁が吐出側に湾曲することを特徴としている。
【００１１】
また請求項３の発明では、前記塗布具は、塗料導入口を開閉する針弁を具えたスプレーガン状をなすことを特徴としている。
【００１２】
また請求項４の発明では、前記案内部の開き角度αを５０〜１２０゜、絞り部の短軸方向の長さａに対する長軸方向の長さｂの比ａ／ｂを０．０５〜０．７５、かつ短軸方向の長さａを０．４〜３．０ｍｍであることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
図１は、本発明の塗布具１が、所謂スプレーガンとして形成される場合を例示しており、塗布具１は、本例では、ガン本体２の前端に、高圧塗料と高圧空気とが流入して混合する高圧室３に絞り口４を介して扇形溝状Ｙの案内部５を連設したヘッド部６を設けている。
【００１４】
なお前記ガン本体２には、前記高圧室３で開口する空気導入口７に導通し高圧空気供給源５０からの高圧空気を高圧室３に案内する空気流路９と、前記高圧室３で開口する塗料導入口１０に導通し高圧塗料供給源５１からの高圧塗料を高圧室に３に案内する塗料流路１１とを具えている。
【００１５】
又前記空気流路９および塗料流路１１には、引き金１２への引き操作によって各流路９、１１を順次開閉する空気弁１３及び塗料弁１４がそれぞれ介在する。本例では、引き操作によって空気弁１３が開放した後塗料弁１４が順次開放し、また引き戻し操作によって塗料弁１４が閉止した後空気弁１３が順次閉止する如く構成している。
【００１６】
又前記高圧塗料の圧力Ｐ１、及び高圧空気の圧力Ｐ２は、実質的に等しくかつ本例では、０．７〜２．０ＭＰａの範囲、例えば１．０ＭＰａに設定される。ここで、「実質的に等しい」とは、比Ｐ２／Ｐ１＝０．９０〜１．１０の範囲であって、高圧塗料の空気流路９内への逆流を防止するためＰ２≧Ｐ１とするのが好ましい。
【００１７】
なお本例では、図１３に示すように、高圧空気供給源５０としては、エアーコンプレッサ−５２と、このエアーコンプレッサ−５２によって予備加圧された空気を圧力Ｐ２（本例では１．０ＭＰａ）まで本加圧するブースター５３とを具える。又高圧塗料供給源５１としては、ダイヤフラムポンプやプランジャーポンプなどの往復ポンプ５４から構成され、前記ブースター５３から出力される圧力Ｐ２の高圧空気のうちの一方の高圧空気をポンプ駆動用空気として前記往復ポンプ５４に連結している。従って、本例では、Ｐ１＝Ｐ２として設定できる。なお高圧空気供給源５０と高圧塗料供給源５１とは、車輪などを有する台車５５に一体可搬に取付けされ、作業効率を高めている。
【００１８】
次に、前記塗布具１を詳しく説明すると、前記ガン本体２は、図１に示すように、把手部３１の上端に胴部３２を配したピストル状をなし、前記胴部３２には、引き金１２を枢着した胴部本体３２Ａの前後に、前記把手部３１が連なる後胴部分３２Ｒ、及び前記ヘッド部６が取付く前胴部分３２Ｆが配される。
【００１９】
また前記空気流路９は、例えば把手部３１の下端に設ける空気取入口３４から、前記後胴部分３２Ｒを前後に貫通形成される弁収納孔３５にのびる流入孔３６を含み、この流入孔３６には、把手部３１下端の調節ネジによって空気流量を調整しうる絞り弁３７が介在する。なお前記弁収納孔３５は、空気弁１３を収納する孔部であって、弁座を介して前後の空気室３５Ｆ、３５Ｒに区分される。大径側の後の空気室３５Ｒには、前記流入孔３６が開口するとともに袋ナットによりその後端が封止される。
【００２０】
また前記空気弁１３は、本例では、前記弁座と、この弁座に接離することにより前記前後の空気室３５Ｆ、３５Ｒ間を連通ないし遮断しうるコーン状の弁部４０Ａを後端に膨設した弁軸４０とから構成される。この弁軸４０は、前記弁収納孔３５前端の軸受け部分により軸封状態かつ前後に摺動可能に保持されるとともに、前記袋ナットとの間に収容されるバネ手段によって前方に付勢される。
【００２１】
また前記空気流路９は、前記前の空気室３５Ｆから前記胴部本体３２Ａ内を通って前方にのびる導孔４２を有し、この導孔４２の先端は、前記高圧室３の周囲に形成される環状の空気溜まり４３に連通している。
【００２２】
次に、前記ヘッド部６は、図２に示すように、前記前胴部分３２Ｆ前端の取付穴４６に装着されるベース金具１５と、該ベース金具１５に接続するノズルキャップ１６とを具え、これらによって前記高圧室３と絞り口４と案内部５とを形成している。
【００２３】
前記ベース金具１５は、本例では、前端にノズルキャップ１６連結用の嵌合凹部１５Ａ１を設けた頭部１５Ａと、この頭部１５Ａに連なりかつ前記取付穴４６内に螺着される外ネジ部分１５Ｂ１を有する胴部１５Ｂとを具えるボルト状をなす。また胴部１５Ｂの周囲には、前記外ネジ部分１５Ｂ１と頭部１５Ａとの間の領域に、前記空気溜まり４３を形成している。
【００２４】
またベース金具１５には、前記嵌合凹部１５Ａ１の底面から後方にのびる内孔１９を有し、この内孔１９には、その内周面に空気導入口７が開口するとともに後端には塗料導入口１０が開口する。なお前記空気導入口７は、前記胴部１５Ｂを貫通することにより空気溜まり４３をへて空気流路９に通じ、前記塗料導入口１０には、本例では、前胴部分３２Ｆの下端に設ける塗料取入口４５から前記取付穴４６の後側部分４６Ａへのびる塗料流路１１が導通する。
【００２５】
また前記塗料導入口１０は、その後端に先細コーン状の弁座１０Ａを有し、この弁座１０Ａを用いて前記塗料弁１４を形成している。前記塗料弁１４は、本例では、塗料導入口１０を開閉する針弁２０であり、取付穴４６の前記後側部分４６Ａを通り、図１の如く、後胴部分３２Ｒの横孔４７まで延出している。なお塗料弁１４の後端側は、前記横孔４７前端の軸受け部分４９によって前後に摺動可能に保持されるとともに、前記横孔４７後端に配するナット金具との間のバネ手段によって前方に付勢される。
【００２６】
また前記ノズルキャップ１６は、前記嵌合凹部１５Ａ１に嵌合する円柱状の基部１６Ａと、この基部１６Ａの前端に形成される半球面状の頭部１６Ｂとを具え、また基部１６Ａの中間位置には、フランジ部分１６Ａ１を突出している。なお、本例では、前胴部分３２Ｆ前端にはリング状の継ぎナット１７（図２に示す）が螺着し、この継ぎナット１７の前縁で内向きに突出する鍔部１７Ａが、前記フランジ部分１６Ａ１の前面と係合することによって、前記ノズルキャップ１６は、嵌合凹部１５Ａ１内に狭圧されて固定される。
【００２７】
また前記ノズルキャップ１６には、前記内孔１９と同心に連なる中心孔２１を有し、この中心孔２１は、前記内孔１９から前方に向かって先細状にのびるコーン部２２と、このコーン部２２の先端に形成される小開口面積の絞り口４と、この絞り口４の吐出側（前方側）に形成される扇形溝状Ｙの案内部５とを具えている。なお本例では、前記内孔１９とコーン部２２とによって高圧室３を形成している。
【００２８】
そして、本願では、図３〜７に示すように、前記絞り口４を楕円状に形成すること、及び前記案内部５を、この絞り口４の中心軸Ｊから両側にこの絞り口４の長軸方向に開く扇形溝状Ｙをなし、しかも向き合う扇形壁２３、２３を前方側に向かって拡幅するテーパ状又は平行状に形成したことを特徴としている。
【００２９】
詳しくは、図３、７に示すように、本例では、前記コーン部２２の内周面２２Ｓは、中心軸Ｊと直角方向の断面が円形の円錐状体Ｖ１をなす。他方、前記案内部５の内周面５Ｓは、縦長楕円状の断面を有し後方側に向かって先細となる楕円錐状体Ｖ２に形成される。従って、前記絞り口４は、本例では、この円錐状体Ｖ１と楕円錐状体Ｖ２との交わり縁Ｋで囲む唇状の立体形状を有している。
【００３０】
言い換えると、本例では、前記絞り口４は扇形壁２３との短軸側の交わり縁Ｋ１を前方に湾曲させた曲面で形成され、前記中心軸Ｊとの直交面に投影した時、及び平面に展開したときそれぞれ楕円状を有している。なお、図６に示すように、前記直交面への投影状態における、絞り口４の短軸方向の長さａと、長軸方向の長さｂとの比ａ／ｂである偏平率は、本例では、０．０５〜０．７５の範囲であって、また前記長さａは０．４〜３．０ｍｍの範囲に設定している。
【００３１】
ここで「楕円状」とは、本例の如き、長軸側の２辺を平行とした長円体の他、図８（Ａ）、（Ｂ）の如き楕円体や小判状体、あるいは図８（Ｃ）の如く、長軸方向の頂部Ｒｅが鋭角なエッジ状をなすなど種々の偏平状のものを含むことができる。
【００３２】
また、前記ノズルキャップ１６の前記中心軸Ｊに沿った長軸方向の断面Ｓｂ及び短軸方向の断面Ｓａをそれぞれ図４、５に示すように、前記内周面２２Ｓと内周面５Ｓとは、絞り口４を介してエッジ状に折れ曲がって接続する。また前記扇形壁２３の上縁２３Ｕ及び下縁２３Ｌは、前記絞り口４から中心軸Ｊの両側（本例では上下）に向かって扇状に傾斜してのび、前記断面Ｓｂにおける開き角度すなわち前記案内部５の開き角度αを５０〜１２０度の範囲に設定している。また前記断面Ｓａにおける前記扇形壁２３、２３間の角度βは、前記開き角度αよりも著しく小であり、０〜１５度の範囲に設定している。なお０°の時平行状となり、それ以外の時テーパ状となる。又前記開き角度α及び角度βは、それぞれ一定であり、従って、断面Ｓａ、Ｓｂにおける内周面５Ｓの輪郭線Ｎは、直線で形成される。
【００３３】
なお本例では、前記扇形壁２３には、図３、６、７に示すように、絞り口４から前方側に向かって扇状にのびる扇状平面部分２３Ｓを主部として含んだ場合を例示している。
【００３４】
然して、引き金１２の引き操作により空気弁１３と塗料弁１４とが順番に開放し、空気取入口３４から空気流路９を流過した高圧空気、及び塗料取入口４５から塗料流路１１を流過した高圧塗料は、それぞれ空気導入口７及び塗料導入口１０をへて高圧室３内に流入して混合される。なお、高圧空気を高圧塗料に先駆けて流入することにより、塗料を徐々に吹付けでき操作性を高めるとともに、作動初期に生じやすい圧力不均衡に原因する高圧塗料の空気流路９内への逆流を防止することができる。
【００３５】
また本例では、高圧室３の周囲に環状の空気溜まり４３を形成することによって、複数個（本例では６個）の空気導入口７を、周方向に略等間隔を隔てて配している。従って、高圧室３内への高圧空気の供給量の不足を防止しながら各空気導入口７の開口面積を十分小さく設定でき、例えば一つの空気導入口７から多量の高圧空気が一度に流れ込んで高圧塗料が泡状となり、両者の混合が不均一となって吹付けが不安定或いは不連続となるのを防止できる。なお、各空気導入口７の直径は０．２〜１．０ｍｍ程度、かつ開口面積の総和は前記塗料導入口１０の開口面積の１〜１０％程度が好ましい。なお１０％を越えると、空気量が過大となって、塗料粒子の微細化は促進されるものの塗着効率の低下を招く傾向となり、逆に１％未満となると塗料粒子が粗大化する。しかし要求により１０％以上とすることもできる。なお本例では、直径が０．４ｍｍかつ開口面積の総和が塗料導入口１０の２．５％の場合を例示している。
【００３６】
次に、高圧室３内で均一に混合された混合体は、絞り口３をへて案内部５を通過する際、急激に膨張しながら超音速に近い高速となる。この時、前記絞り口３が楕円状をなすこと、及び前記案内部５が扇形溝状Ｙをなすことにより、高圧塗料は、微粒化しながら加速され、充分な運動エネルギーを保持しつつ、図９に示すように、極めて偏平な吹付けパターンＱを有して前記絞り口３から放射状に吐出できる。また吹付けパターンＱ内においても塗料粒子の分布密度は、略均一となり、従って、広い被塗装面に対してムラなく均一な塗膜厚さで作業性良く塗装しうる。
【００３７】
なお前記構造とすることにより、パターン巾ＱＷに対するパターン長さＱＬの比である偏平率ＱＷ／ＱＬを２０％以下に偏平化でき、また吹付け距離Ｌの１．０倍以上、さらには１．５倍以上のパターン長さＱＬを確保することも可能となる。なお、塗料粒子の分布密度を均一に維持するためには、前記偏平率ＱＷ／ＱＬを５％以上に保つことが好ましい。
【００３８】
又前記塗布具１では、前記交わり縁Ｋがエッジ状をなすため、コーン部２２と案内部５との断面形状が前記絞り口３で急激に変化するなど混合体にかく乱が起こり、混合をさらに均一化させるとともに塗料の微粒子化を促進させる。
【００３９】
ここで、前記絞り口３が楕円状でなかったり、或いは前記案内部５が扇形溝状Ｙでない場合には、高圧塗料が粗大化しかつ運動エネルギーが不充分となって塗着効率の低下を招くとともに、偏平な吹付けパターンＱの形成自体ができなかったり、またパターン内の塗料粒子の分布密度が不均一化したりするなどの不具合を招くこととなる。
【００４０】
特に、分布密度を均一とした偏平な吹付けパターンＱを得るためには、前述の如く、絞り口４における偏平率ａ／ｂが０．０５〜０．７５、案内部５の開き角度αが５０〜１２０゜、及び扇形壁２３間の角度βが０〜１５゜とすることが好ましい。なお前記角度βは、塗布効率のうえでは５〜１５°とするのがさらに好ましい。
【００４１】
なお、本願の他の実施例を図１０〜１２に例示する。
図１０に示す如く、例えば前記コーン部２２も楕円錐状体Ｖ３で形成し、絞り口４を案内部５がなす楕円錐状体Ｖ２との交わり縁Ｋで形成する。この時、絞り口４は中心軸Ｊと直角な平面内で楕円状に形成される。なお前記楕円錐状体Ｖ３として、本例では、後端が円形状断面をなし前端に向かって楕円状断面が偏平化するものを例示している。
【００４２】
又図１１に示すように、絞り口４を、中心軸Ｊと直角な平面内で楕円状に開口させる一方、絞り口４と案内部５の内周面５Ｓとを前記平面内で段差２５を有して接続する、すなわち案内部５がなす楕円錐状体Ｖ２後端の断面形状と絞り口４とを相違させることもできる。なお図１１では便宜上、案内部５の断面を矩形状に描いている。
【００４３】
また、前記扇形壁２３として、図１２に正面図を示すように、前記扇状平面部分２３Ｓを含むことなく、外方に向かって凸状に湾曲させた湾曲面部分２３Ｓ１で形成しても良い。又絞り口３及び／又は案内部５の表面は、高速の塗料との摩耗を防止するために、チタン等の超合金で形成又は被覆することが好ましい。
このように、本願の塗布具１は、種々な態様に変化させることができる。
【００４４】
【発明の効果】
叙上の如く本発明の塗布具は、絞り口を楕円状に形成し、しかもその吐出側に絞り口の長軸方向に開く扇形溝状の案内部を形成している。従って、塗着効率が高い、空気の影響を受けにくく遠距離からの塗布が可能、入隅部への塗布が可能などの種々の利点を確保しながら、塗料粒子の分布密度を均一とした偏平な吹付けパターンを安定して形成することがでる。その結果、特に広い被塗装面に対し、ムラなく均一な塗膜厚さで塗装することができ、塗装品質と塗装作業性能とを大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の塗布具の断面図である。
【図２】そのヘッド部を拡大して示す断面図である。
【図３】ノズルチップを示す斜視図である。
【図４】ノズルチップの長軸方向の断面図である。
【図５】ノズルチップの短軸方向の断面図である。
【図６】ノズルチップの正面図である。
【図７】絞り口を、案内部の内周面およびコーブ部の内周面とともに示す斜視図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）絞り口の他の形状を示す正面図である。
【図９】吹き付けパターンを説明する線図である。
【図１０】絞り口の他の実施例を示す斜視図である。
【図１１】絞り口のさらに他の実施例を示す斜視図である。
【図１２】扇形壁の他の実施例を示す正面図である。
【図１３】高圧空気源及び高圧塗料源を説明する線図である。
【図１４】従来技術を説明する断面図である。
【符号の説明】
３  高圧室
４  絞り口
５  案内部
９  空気導入口
１０  塗料導入口
２０  針弁
２３  扇形壁
Ｊ  中心軸
Ｋ  交わり縁
Ｙ  扇形溝状
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003921023.tif 000012
【図１２】
0003921023.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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