(57)【要約】【課題】微粒化程度の向上に寄与することはもちろん、微粒化の均一性の確保にも大きく寄与するエアレススプレー塗装装置を提供する。【解決手段】ノズルヘッド１の前壁に、口径０．０２〜０．１０ｍｍの微小な塗料ノズル２を直線状に複数配列し、塗料供給装置３からノズルヘッド１へ１〜３ＭＰａ程度の低い圧力で塗料Ｍを送って複数の塗料ノズル２から吐出させる。塗料ノズル２を複数設けるので、塗料ノズル２の口径を小さくしかつ塗料圧力を下げても所望の塗料吐出量を確保することができる。そして、各塗料ノズル２の口径を小さくすることで、該塗料ノズル２から吐出される液糸が細くなって微粒化が促進され、また、塗料圧力を下げる分、ノズル出口付近での乱流が抑えられて微粒化の均一性が高まる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料供給源から加圧塗料をノズルヘッドへ送り、該ノズルヘッドに設けられた塗料ノズルから吐出させるエアレススプレー塗装装置において、前記塗料ノズルを複数設けると共に、該複数の塗料ノズルを所定のパターンで前記ノズルヘッドに配列したことを特徴とするエアレススプレー塗装装置。
【請求項２】
前記塗料ノズルの口径を０．０２〜０．１０ｍｍに設定した、請求項１に記載のエアレススプレー塗装装置。
【請求項３】
前記塗料の圧力を１〜３ＭＰａに設定した、請求項１または２に記載のエアレススプレー塗装装置。
【請求項４】
前記複数の塗料ノズルを直線状に配列した、請求項１乃至３の何れか１項に記載のエアレススプレー塗装装置。
【請求項５】
前記複数の塗料ノズルを平行に複数列配列した、請求項４に記載のエアレススプレー塗装装置。
【請求項６】
前記塗料ノズルの吐出向きを列毎に異ならせた、請求項５に記載のエアレススプレー塗装装置。
【請求項７】
前記ノズルヘッド内を直列に複数のチャンバーに仕切り、各チャンバーごとに複数の塗料ノズルを配列すると共に、各チャンバーを切替弁を介して塗料供給源に接続した、請求項４乃至６の何れか１項に記載のエアレススプレー塗装装置。
【請求項８】
前記複数の塗料ノズルを円環状に配列した、請求項１乃至３の何れか１項に記載のエアレススプレー塗装装置。
【請求項９】
前記複数の塗料ノズルを同心に複数列配列した、請求項８に記載のエアレススプレー塗装装置。
【請求項１０】
前記塗料ノズルの吐出向きを列毎に異ならせた、請求項９に記載のエアレススプレー塗装装置。
【請求項１１】
前記ノズルヘッド内を同心に複数のチャンバーに仕切り、各チャンバーごとに複数の塗料ノズルを配列すると共に、各チャンバーを切替弁を介して塗料供給源に接続した、請求項８乃至１０の何れか１項に記載のエアレススプレー塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗料を加圧して塗料ノズルから吐出させるエアレススプレー塗装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアレススプレー塗装は、圧縮エアの力で塗料を霧化するエア霧化塗装や機械的な高速回転力によって塗料を霧化する回転霧化塗装に比べて、微粒化程度が劣るが、高い塗着効率が得られる利点があり、シーラー、塩ビゾル等の高粘性塗料の塗装に多用されている。ところで、従来のエアレススプレー塗装装置は、一般に口径１〜３ｍｍ程度の塗料ノズルを１個もつノズルヘッドに加圧塗料を送って吐出させる構造となっていた。この場合、所望の塗料吐出量を確保すると共に、テール（両端の粗粒部分）の発生を防止するため、塗料圧力を１０〜３０ＭＰａと高めに設定していた。しかし、このように塗料圧力を高めに設定すると、ノズル出口付近で液流に乱流（拡散）が発生し、均一に微粒化させることが困難である、という問題があった。
【０００３】
そこで、たとえば、特許文献１に記載のものでは、噴霧開口部（ノズル口部）に塗料を導入する導入流路をＶ字状交差流路とし、該ノズル口部から噴射される液流の速度成分を均一化させて、微粒化の均一性を高めるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８６４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献に記載されるものでも、塗料ノズルを１個もつノズルヘッドの基本構造に変更がないため、所望の塗料吐出量を確保するには、依然として塗料圧力を高めに設定しなければならず、前記したノズル出口付近における乱流発生が避けられず、均一微粒化対策として不十分である。
【０００６】
なお、塗料吐出量は、塗料ノズルの開口面積（口径）と塗料圧力とによって決まるので、ノズル口径を大きくすることで塗料圧力を低くすることができるが、ノズル口径を大きくすると、塗料ノズルから吐出される液糸が太くなって微粒化が困難になり、根本的な解決に至らない。
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、微粒化程度の向上に寄与することはもちろん、微粒化の均一性の確保にも大きく寄与するエアレススプレー塗装装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、加圧塗料が供給されるノズルヘッドに塗料ノズルを複数設けたことを特徴とする。このように塗料ノズルを複数設けることで、塗料ノズルの口径を小さくしかつ塗料圧力を下げても所望の塗料吐出量を確保することができる。
以下に、本発明の態様をいくつか例示し、それらについて項分けして説明する。
【０００９】
（１）塗料供給源から加圧塗料をノズルヘッドへ送り、該ノズルヘッドに設けられた塗料ノズルから吐出させるエアレススプレー塗装装置において、前記塗料ノズルを複数設けると共に、該複数の塗料ノズルを所定のパターンで前記ノズルヘッドに配列したことを特徴とするエアレススプレー塗装装置。
【００１０】
本（１）項記載のエアレススプレー塗装装置においては、塗料ノズルを複数設けるので、塗料ノズルの口径を小さくしかつ塗料圧力を下げても所望の塗料吐出量を確保することができる。そして、各塗料ノズルの口径を小さくすることで、該塗料ノズルから吐出される液糸が細くなって微粒化が促進され、また、塗料圧力を下げる分、ノズル出口付近での乱流が抑えられて微粒化の均一性が高まる。
【００１１】
（２）前記塗料ノズルの口径を０．０２〜０．１０ｍｍに設定した、（１）項に記載のエアレススプレー塗装装置。
【００１２】
本（２）項記載のエアレススプレー塗装装置においては、塗料ノズルの口径を０．０２〜０．１０ｍｍと微小にすることで、塗料ノズルから吐出される液糸が極めて細くなり、微粒化が著しく促進される。ここで、前記口径の範囲は、所望の微粒化程度に応じて設定するが、あまり小さいと工業的に穴明け加工が不能となり、また、あまり大きいと液糸が太くなって、微粒化程度が悪化するので、前記範囲０．０２〜０．１０ｍｍとした。
【００１３】
（３）前記塗料の圧力を１〜３ＭＰａに設定した、（１）または（２）項に記載のエアレススプレー塗装装置。
【００１４】
本（３）項記載のエアレススプレー塗装装置においては、塗料の圧力を１〜３ＭＰａと大きく低下させることで、ノズル出口付近での乱流が確実に抑えられ、微粒化の均一性が著しく高まるようになる。また、塗料の圧力を大きく低下させることで、被塗物表面での塗料の跳ね返りがほとんどなくなり、塗着効率が著しく高まる。
【００１５】
（４）前記複数の塗料ノズルを直線状に配列した、（１）乃至（３）項の何れか１項に記載のエアレススプレー塗装装置。
【００１６】
本（４）項記載のエアレススプレー塗装装置においては、複数の塗料ノズルを直線状に配列したことで、塗布幅を最大限に拡大することができる。
【００１７】
（５）前記複数の塗料ノズルを平行に複数列配列した、（４）項に記載のエアレススプレー塗装装置。
【００１８】
本（５）項記載のエアレススプレー塗装装置においては、複数の塗料ノズルを平行に複数列配列したことで、塗布幅当りの塗料吐出量を高めることができ、生産性が向上する。
【００１９】
（６）前記塗料ノズルの吐出向きを列毎に異ならせた、（５）項に記載のエアレススプレー塗装装置。
【００２０】
本（６）項記載のエアレススプレー塗装装置においては、塗料ノズルの吐出向きを列ごとに異ならせることで、塗布パターンを拡大することができる。
【００２１】
（７）前記ノズルヘッド内を直列に複数のチャンバーに仕切り、各チャンバーごとに複数の塗料ノズルを配列すると共に、各チャンバーを切替弁を介して塗料供給源に接続した、（４）乃至（６）項の何れか１項に記載のエアレススプレー塗装装置。
【００２２】
本（７）項記載のエアレススプレー塗装装置においては、各チャンバーに対する切替弁を選択的に開閉することで、塗布パターンを任意に変更することができる。
【００２３】
（８）前記複数の塗料ノズルを円環状に配列した、（１）乃至（３）項の何れか１項に
記載のエアレススプレー塗装装置。
【００２４】
本（８）項記載のエアレススプレー塗装装置においては、塗料ノズルを円環状に配列したことで、円形の塗布パターンを得ることができる。
【００２５】
（９）前記複数の塗料ノズルを同心に複数列配列した、（８）項に記載のエアレススプレー塗装装置。
【００２６】
本（９）項記載のエアレススプレー塗装装置においては、塗料ノズルを複数列配列したことで、塗布幅当りの塗料吐出量を高めることができ、生産性が向上する。
【００２７】
（１０）前記塗料ノズルの吐出向きを列毎に異ならせた、（９）項に記載のエアレススプレー塗装装置。
【００２８】
本（１０）項記載のエアレススプレー塗装装置においては、塗料ノズルの吐出向きを列ごとに異ならせることで、円形の塗布パターンを拡大させることができる。
【００２９】
（１１）前記ノズルヘッド内を同心に複数のチャンバーに仕切り、各チャンバーごとに複数の塗料ノズルを配列すると共に、各チャンバーを切替弁を介して塗料供給源に接続した、（１）乃至（３）項の何れか１項に記載のエアレススプレー塗装装置。
【００３０】
本（１１）項記載のエアレススプレー塗装装置においては、各チャンバーに対する切替弁を選択的に開閉することで、塗布パターンを任意に変更することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係るエアレススプレー塗装装置によれば、塗料ノズルの口径を小さくしかつ塗料圧力を下げても所望の塗料吐出量を確保することができるので、該塗料ノズルから吐出される塗料の微粒化が促進されると共に、微粒化の均一性が高められ、塗装品質の向上に大きく寄与するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１および２は、本発明に係るエアレススプレー塗装装置の第１の実施形態を示したものである。両図において、１は、前壁に複数の塗料ノズル２を直線状に配列してなる矩形箱状のノズルヘッド、３は、塗料Ｍを加圧して前記ノズルヘッド１へ送る塗料供給装置（塗料供給源）、４は、塗料供給装置３からノズルヘッド１へ送られる塗料Ｍ中から粗粒子を除去するフィルタである。塗料供給装置３は、塗料Ｍを蓄える塗料タンク５と、この塗料タンク５内の塗料Ｍを汲み上げ、管路６を介して前記ノズルヘッド１へ圧送するポンプ７と、前記管路６を開閉する開閉弁８とを備えている。
【００３４】
上記ポンプ７は、吐出圧可変の機能を有しており、ここでは、１〜３ＭＰａ範囲の任意の圧力に塗料Ｍを加圧できるようになっている。また、ノズルヘッド１に設けられた塗料ノズル２は、その口径が０．０２〜０．１０ｍｍ範囲の任意の大きさに設定されている。一方、塗料ノズル２の数は、前記した圧力範囲から選択された塗料圧力と前記寸法範囲から選択されたノズル口径とに基づいて、必要な塗料吐出量を確保できる数とする。本第１の実施形態において、前記塗料圧力は、使用する塗料Ｍの種類、粘度等に基づいて決定し、一方、塗料ノズル２の口径は、目標とする微粒化程度（塗装品質）に基づいて決定する。
【００３５】
塗装に際しては、ポンプ７を起動させた後、開閉弁８を開く。すると、塗料タンク５内の塗料Ｍが所定の圧力でノズルヘッド１へ送られ、該ノズルヘッド１の前面の複数の塗料ノズル２から噴霧状態で吐出される。このとき、図１、２に示したように塗料ノズル２の配列方向を縦向きとした状態でノズルヘッド１を被塗物へ向け、この状態でノズルヘッド１を横方向へ平行移動させる（被塗物と相対移動させる）と、被塗物表面には、塗料ノズル２の配列長さにほぼ等しい広い幅（塗布幅）の塗膜が形成される。
【００３６】
ところで、エアレススプレー塗装における塗料の微粒化メカニズムは、図３に示されるように、最初に塗料ノズル２から塗料Ｍが液糸状に吐出され、この液糸Ｍａが途中で分断されて、表面張力で球状化する。この場合、同図（ａ）〜（ｃ）に示すように液糸Ｍａが細いほど、微粒化が進むようになるが、この液糸Ｍａの太さは、塗料ノズル２の口径に依存する。
【００３７】
本実施形態においては、上記したように塗料ノズル２の口径を０．０２〜０．１０ｍｍ範囲の微小な値に設定しているので、前記した液糸Ｍａは著しく細くなり、これによって微粒化が著しく進む。また、前記したように塗料圧力を１〜３ＭＰａ範囲の低い値に設定しているので、塗料ノズル２の出口付近での乱流が抑えられ、これによって微粒化の均一性が著しく高まるようになる。また、塗料圧力を低めに設定していることで、被塗物表面での塗料の跳ね返りがほとんどなくなり、塗着効率が著しく（１００％近く）高まる。本実施形態においては特に、フィルタ４によってノズルヘッド１内への粗粒子の侵入が抑えられているので、塗料ノズル２のノズル径を前記したように微細に設定しても該塗料ノズル２の目詰まりが抑制され、長時間にわたって安定して塗装を行うことができる。
【００３８】
なお、上記ノズルヘッド１は、多色塗装に利用することも可能であり、この場合は、図４に示すようにノズルヘッド１に対して色替バルブ装置１０が前記管路６により接続される。色替バルブ装置１０は、各塗色（ここでは、４色）を供給する複数の塗料バルブ１１と、洗浄液（シンナー）を供給する液バルブ１２と洗浄エア（圧縮エア）を供給するエアバルブ１３とを備えている。各塗料バルブ１１には上記した塗料供給装置３と実質的に同じ塗料供給装置から、対応する塗色の塗料が供給されるようになっており、塗装時には、所定の塗色の塗料バルブ１１が選択的に開かれてノズルヘッド１に所定の塗色の塗料が供給される。また、洗浄時には、液バルブ１２とエアバルブ１３とが交互に開かれて、ノズルヘッド１に洗浄液と洗浄エアとが交互に供給される。
【００３９】
また、上記第１の実施形態においては、複数の塗料ノズル２を直線状に一列に配列したが、この塗料ノズル２は、図５に示すように平行に複数列（ここでは、３列）配列しても、あるいは図６に示すように隣接する同士で千鳥配置となるように複数列（ここでは、４列）配列してもよいものである。このように複数の塗料ノズル２を複数列配列した場合は、塗布幅当りの塗料吐出量が増大するので、ノズルヘッド１と被塗物との相対移動速度（塗装速度）を高めることができ、生産性の向上を達成できる。特に、図６に示すように隣接する同士で千鳥配置となるように複数の塗料ノズル２を配列した場合は、塗料ノズル２がより密集して配列されるので、塗布幅当りの塗料吐出量はより一層増大する。
【００４０】
さらに、上記したように塗料ノズル２を直線状に複数列配列する場合は、図７に示すように塗料ノズル２の吐出向きを列毎に異ならせるようにしてもよい。このように塗料ノズル２の吐出向きを変えることで、塗布パターンが拡大し、より広い範囲を一度に塗装できるようになる。
【００４１】
図８は、本発明に係るエアレススプレー塗装装置の第２の実施形態を示したものである。本第２の実施形態の特徴とするところは、上記第１の実施形態におけるノズルヘッド１の長さを延長して、その内部を隔壁１５により直列に複数（ここでは、５つ）のチャンバ
ー１６に仕切り、各チャンバー１６に前記色替バルブ装置１０に一端が接続された管路６（図４参照）から分岐した分岐管１７、１７・・・を接続し、かつ各分岐管１７に開閉弁１８を配設した点にある。本第２の実施形態においては、各分岐管１７中の開閉弁１８を選択的に開閉操作することで、各塗色ごとに塗布パターンを変えることができ、より多様な塗装を行うことができる。なお、この色替バルブ装置１０は、前記塗料供給装置３（図１）に代えてもよいことはもちろんである。
【００４２】
図９は、本発明に係るエアレススプレー塗装装置の第３の実施形態を示したものである。本第３の実施形態の特徴とするところは、前記第１の実施形態における矩形箱状のノズルヘッド１（図１）に代えて円形箱状のノズルヘッド２１を用い、このノズルヘッド２１の前壁に複数の塗料ノズル２２を円環状に一列に配列した点にある。本第３の実施形態においては、ノズルヘッド２１から円環状に塗料Ｍが吐出されるので、円形の塗布パターンが得られる。したがって、ノズルヘッド２１と被塗物との相対移動を繰返して、塗布パターンの端部を重ね塗りする場合でも、塗膜の膜厚を一定とすることができる。また、本実施形態においては特に、塗料ノズル２２の吐出向きを外向きに設定しているので、塗布パターンが拡大し、より広い範囲を一度に塗装できる。
【００４３】
なお、上記第３の実施形態においては、複数の塗料ノズル２２を円環状に一列に配列したが、この塗料ノズル２２は、図１０に示すように同心に複数列（ここでは、３列）配列してもよいものである。このように複数の塗料ノズル２を複数列配列した場合は、塗布幅当りの塗料吐出量が増大するので、ノズルヘッド１と被塗物との相対移動速度（塗装速度）を高めることができ、生産性の向上を達成できる。
【００４４】
図１１は、本発明に係るエアレススプレー塗装装置の第４の実施形態を示したものである。本第４の実施形態の特徴とするところは、上記第３の実施形態の変形構造のノズルヘッド２１（図１０）において、その内部を円筒状の隔壁２５により同心に複数（ここでは、５つ）のチャンバー２６に仕切り、各チャンバー２６に前記色替バルブ装置１０に一端が接続された管路６（図４参照）から分岐した分岐管２７、２７・・・を接続し、かつ各分岐管２７に開閉弁２８を配設した点にある。本第４の実施形態においては、各分岐管２７中の開閉弁２８を選択的に開閉操作することで、各塗色ごとに塗布パターンを変えることができ、より多様な塗装を行うことができる。なお、この色替バルブ装置１０は、前記塗料供給装置３（図１）に代えてもよいことはもちろんである。
【実施例１】
【００４５】
図１に示したエアレススプレー塗装装置において、塗料ノズル２の口径を０．０５ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．１０ｍｍの３サイズに設定すると共に、その数を２１個に設定し、塗料として、粘度が３０秒／フォードカップ♯４／２０℃のエポキシ系塗料を用い、該塗料を２ＭＰａの圧力でノズルヘッド１へ送って、塗料吐出状態（微粒化状態）を観察した。
【００４６】
図１２は、上記塗料吐出状態をカメラにてストロボ撮影した画像であり、各ノズル径で塗料が均一かつ微細に粒状化されている様子が明らかである。この微粒化状態は、ベルカップによる回転霧化塗装における微粒化程度に匹敵し、ノズル径を０．１０ｍｍ以下に設定しかつ塗料圧力を低めに設定することが、塗料の均一微粒化に極めて有効であることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係るエアレススプレー塗装装置の第１の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】本第１の実施形態におけるノズルヘッドの構造を示す正面図である。
【図３】エアレススプレー塗装における塗料の微粒化メカニズムを示す模式図である。
【図４】本エアレススプレー塗装装置を多色塗装に利用する場合の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図５】第１の実施形態で用いるノズルヘッドの変形構造を示したもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図である。
【図６】第１の実施形態で用いるノズルヘッドの他の変形構造を示したもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図である。
【図７】第１の実施形態で用いるノズルヘッドの、さらに他の変形構造を示す断面図である。
【図８】本発明に係るエアレススプレー塗装装置の第２の実施形態を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明に係るエアレススプレー塗装装置の第３の実施形態を示したもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図である。
【図１０】第３の実施形態で用いるノズルヘッドの変形構造を示したもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図である。
【図１１】本発明に係るエアレススプレー塗装装置の第４の実施形態を模式的に示したもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図である。
【図１２】ノズルヘッドに設ける塗料ノズルの口径を変えて実施した塗料微粒化状態を図として示す写真である。
【符号の説明】
【００４８】
１，２１  ノズルヘッド
２、２２  塗料ノズル
３  塗料供給装置（塗料供給源）
４  フィルタ
１０  色替バルブ装置
１６、２６  チャンバー
Ｍ  塗料
【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】
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【図１２】
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