JP2006263709A - 塗装用エアスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】いわゆる平吹きタイプのものにおいて、塗料の微粒化を向上できる塗装用エアスプレイ装置を提供する。
【解決手段】塗料吐出口２４の中心部に詰め物２５を設け、塗料吐出口２４の内周面と詰め物２５の外周面との間に、円環状のスリット状吐出口２６を形成する。塗料通路２３に供給された塗料がスリット状吐出口２６から薄膜状の筒状に吐出されると共に、その塗料は、霧化エア噴出口３１から噴出される霧化エアにより霧化される。その霧化塗料流に対して、主パターンエア噴出口３４から噴出された主パターンエア及び副パターンエア噴出口３２から噴出された副パターンエアが吹き付けられることで、霧化塗料流は、ほぼ楕円形断面のパターンに成形される。この場合、塗料は、円環状のスリット状吐出口２６から薄膜状の筒状に吐出されることで、霧化エアにより微粒化されやすくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗料吐出口から吐出される塗料を霧化エアにより霧化し、この霧化塗料流にパターンエアを吹き付けることで、その霧化塗料流をほぼ楕円形断面のパターンに成形するようにした塗装用エアスプレイ装置に関する。

この種の塗装用エアスプレイ装置の従来構成を図１１及び図１２に示す。図１１には、塗装用エアスプレイガンの先端部に取り付けられるノズル部１部分の縦断側面図が示され、図１２には、そのノズル部１の正面図が示されている。図１１において、ノズル本体２の前部にはエアキャップ３が配置され、このエアキャップ３は、リテーナリング４により図示しないエアスプレイガンの本体部に取付固定される。

ノズル本体２の中央部には、軸方向に延びる塗料通路５が設けられていて、その塗料通路５の先端部を、断面が円形をなす塗料吐出口５ａとしている。ノズル本体２の内部において、塗料通路５の外側には第１のエア通路６が設けられている。エアキャップ３の中央部には、前記塗料吐出口５ａを囲むようにして、円環状のスリット状をなす霧化エア噴出口７（図１２参照）が形成されている。この霧化エア噴出口７は、前記第１のエア通路６に連通している。エアキャップ３の前部において、前記霧化エア噴出口７の外周側であって前記塗料吐出口５ａを挟む２位置に位置させて、複数個の副パターンエア噴出口８が形成されている。これら副パターンエア噴出口８も前記第１のエア通路６に連通している。さらに、エアキャップ３の前部には、前記副パターンエア噴出口８の外周側の２箇所に角部９が設けられていて、この角部９に２個ずつの主パターンエア噴出口１０が形成されている。これら主パターンエア噴出口１０は、上記第１のエア通路６とは別の第２のエア通路１１に連通している。

上記構成において、塗装を行う場合には、塗料通路５に供給された塗料が塗料吐出口５ａから吐出されると共に、霧化エア噴出口７から霧化エアが噴出され、塗料吐出口５ａから吐出された塗料が霧化エアにより霧化される。その霧化塗料流に対して、主パターンエア噴出口１０から噴出された主パターンエア及び副パターンエア噴出口８から噴出された副パターンエアが吹き付けられることで、その霧化塗料流は、ほぼ楕円形断面のパターンに成形される。この構成のものは、いわゆる平吹きタイプと呼ばれるもので、スプレイパターンがほぼ楕円形となることで塗装範囲を広くでき、塗装効率が良いという利点がある。

この場合、エアの主な役割としては、霧化エア噴出口７から噴出される霧化エアは、塗料を微粒化して霧状にさせることであり、主パターンエア噴出口１０から噴出された主パターンエア及び副パターンエア噴出口８から噴出された副パターンエアは、霧化塗料流のパターンを成形することである。また、副パターンエア噴出口８は、塗料吐出口５ａ周囲に塗料が付着することを防止する作用も期待される。

なお、このような構成のものとしては、例えば特許文献１がある。
特開２００３−２２５５９３号公報

ところで、塗装業界では、近年、環境規制の影響を受け、溶剤系の塗料から、粘度が高い水性塗料へと移行する傾向がある。しかしながら、上記したような従来構成の塗装用エアスプレイ装置では塗料の微粒化能力が不足してしまい、特に水性メタリック塗装においては、満足な塗肌（塗装面）を得ることが難しいという問題点があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、いわゆる平吹きタイプのものにおいて、塗料の微粒化を向上できる塗装用エアスプレイ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の塗装用エアスプレイ装置は、ノズル部に、塗料吐出口と、この塗料吐出口を囲むように設けられた環状の霧化エア噴出口と、この霧化エア噴出口の外周側であって前記塗料吐出口を挟む２位置に設けられたパターンエア噴出口と、前記塗料吐出口の中心部に設けられ、前記塗料吐出口の内周面との間に環状のスリット状をなすスリット状吐出口を形成する詰め物とを備え、前記塗料吐出口に供給された塗料を前記スリット状吐出口から薄膜状の筒状に吐出させると共に、その吐出された塗料を前記霧化エア噴出口から噴出された霧化エアにより霧化し、この霧化塗料流に、前記パターンエア噴出口から噴出されたパターンエアを吹き付けることで、その霧化塗料流をほぼ楕円形断面のパターンに成形するようにしたことを特徴とするものである。

本発明においては、塗料のスプレイパターンをほぼ楕円形断面のパターンに成形する構成としているので、いわゆる平吹きタイプとなり、塗装範囲を広くでき、塗装効率が良い。そして、特に本発明においては、塗料吐出口に供給された塗料を、環状のスリット状吐出口から薄膜状の筒状に吐出させる構成としているので、その塗料が霧化エアにより微粒化されやすくなる。このため、塗料が円筒状の塗料吐出口から円柱状に吐出される従来とは違い、塗料流の中心部に微粒化されない部分が残ることを防止でき、微粒化を一層向上できる。

以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図４を参照して説明する。
まず、図１において、ノズル部２１は、図示しない塗装用エアスプレイガン（塗装用エアスプレイ装置）の先端部に取り付けられるものである。このノズル部２１におけるノズル本体２２の内部の中央部には軸方向に延びる塗料通路２３が設けられていて、その塗料通路２３の先端部の開口部を、断面円形の塗料吐出口２４としている。塗料吐出口２４の中心部には、ほぼ円柱状をなす詰め物２５を配置していて、この詰め物２５の外周面と塗料吐出口２４の内周面との間に、図２及び図３にも示すように、円環状のスリット状をなすスリット状吐出口２６を形成している。

詰め物２５は、コイル状のばね部２７ａを有する針金状の支持部材２７の先端部に取り付けられていて、ノズル本体２２をエアスプレイガンの先端部に取り付けることに伴い、前記ばね部２７ａの弾性力により前方へ押圧されるようになっている。また、この詰め物２５は、これに設けられた複数の凸部２５ａ（図１、図３では１個のみ示されている）の斜面が、塗料通路２３の内面に設けられたテーパ面２３ａに当接することにより、前方への抜止めがなされると共に、塗料吐出口２４の中心部に固定されるようになる。詰め物２５の先端部外周面には、先細状となるテーパ面２５ｂが形成されていて、この詰め物２５の先端部部分が上記塗料吐出口２４から前方へ突出している。

ノズル本体２２において、上記塗料通路２３の外側には第１のエア通路２８が設けられている。ノズル本体２２の前部にはエアキャップ２９が配置されている。このエアキャップ２９の中央部には、上記塗料吐出口２４を囲むようにして円形の孔３０が形成されていて、この孔３０の内周面と塗料吐出口２４の外周面との間に円環状のスリットからなる霧化エア噴出口３１を形成している。従って、霧化エア噴出口３１は、塗料吐出口２４を囲うように環状に設けられている。この霧化エア噴出口３１は、前記第１のエア通路２８に連通している。

エアキャップ２９の前部において、前記霧化エア噴出口３１の外周側であって前記塗料吐出口２４を挟む２位置に位置させて、複数個の副パターンエア噴出口３２が形成されている。これら副パターンエア噴出口３２も前記第１のエア通路２８に連通している。さらに、エアキャップ２９の前部には、前記副パターンエア噴出口３２の外周側の互いに対向する２箇所に前方に向けて突出する角部３３が設けられていて、この角部３３に２個ずつの主パターンエア噴出口３４が形成されている。これら主パターンエア噴出口３４は、エアキャップ２９の中心側へ斜めに向くように傾斜していて、上記第１のエア通路２８とは別の第２のエア通路３５に連通している。

上記構成において、塗装を行う場合には、塗料通路２３に塗料（例えば水性塗料）が供給され、その塗料がスリット状吐出口２６から薄膜状（フィルム状）の筒状に吐出されると共に、霧化エア噴出口３１から霧化エアが噴出され、スリット状吐出口２６から吐出された塗料が霧化エアにより霧化される。このとき、塗料が微粒化される。その霧化塗料流に対して、主パターンエア噴出口３４から噴出された主パターンエア及び副パターンエア噴出口３２から噴出された副パターンエアが吹き付けられることで、その霧化塗料流は、ほぼ楕円形断面のパターンに成形される。この場合、塗料は、円環状のスリット状吐出口２６から薄膜状の筒状に吐出されることで、霧化エアにより微粒化されやすくなる。特に、塗料が円環状のスリット状吐出口２６から薄膜状の筒状に吐出されることで、塗料が円筒状の塗料吐出口から円柱状に吐出される従来とは違い、塗料流の中心部に微粒化されない部分が残ることを防止でき、微粒化を一層向上できる。

ちなみに、従来では、塗料が円筒状の塗料吐出口から円柱状に吐出される構成であった。このため、特に塗料流の中心部に微粒化しきれない部分、いわゆる芯が残った状態となり、スプレイパターンの中心部の粒子径が大きくなりがちであった。これに対して、上記した実施形態においては、上記したように、塗料が円環状のスリット状吐出口２６から薄膜状の筒状に吐出される構成としたことにより、塗料流の中心部に微粒化されない部分が残ることを防止でき、微粒化を一層向上できるようになる。

本発明の効果を確認するため、次のような試験を行なった。まず、本発明の実施例のものとして、図４の実施例１〜３に示すものを用意すると共に、従来品を用意した。このうち実施例１は、塗料吐出口２４の内径寸法（図３（ｂ）のＬ１参照）を２．５ｍｍ、スリット状吐出口２６を形成するための詰め物２５の外径寸法（図３（ｂ）のＬ２参照）を２．２ｍｍとしたもので、スリット状吐出口２６のスリット幅（図３（ｂ）のＬ３参照）は０．１５ｍｍとなる。同様に実施例２は、塗料吐出口２４の内径寸法を３．５ｍｍ、詰め物２５の外径寸法を３．２ｍｍとしたもので、スリット状吐出口２６のスリット幅は０．１５ｍｍとなる。同様に実施例３は、塗料吐出口２４の内径寸法を３．５ｍｍ、詰め物２５の外径寸法を３．３ｍｍとしたもので、スリット状吐出口２６のスリット幅は０．１ｍｍとなる。これに対して、従来品は、塗料吐出口の中心部に詰め物がないもので、その断面円形の塗料吐出口の内径寸法が１．１ｍｍのものを用いた。

そして、これらを用いて、塗装試験を行い、粒子径の計測を行った。その結果を図４に示している。この場合の条件としては、塗料は水性塗料（アスカベーク）（商品名）、塗料の吐出量は２５０［ｍｌ／ｍｉｎ］、ガン元のエア圧力は０．３５［ＭＰａ］、パターン幅は２５０［ｍｍ］、スプレイ距離は２５０［ｍｍ］である。なお、パターン幅とは、塗装面におけるスプレイパターンの長い方の広がり幅（長径）、スプレイ距離とは、ノズルの先端から塗装面までの距離のことである。粒子径の計測は、飛行粒子の径と速度が同時に測定できるカノマックス製のシャドウドップラー式粒子径解析装置（ＳＤＰＡ）を用いた。図４の測定位置は、スプレイ距離２５０ｍｍでの計測点を示すもので、０ｍｍはスプレイパターンの中心部、６０ｍｍは中心部から６０ｍｍ離れた位置、１２０ｍｍは中心部から１２０ｍｍ離れた位置で、スプレイパターンの端の位置となる。

図４から、本発明の実施例１〜３は、総平均粒子径が従来品より小さくなっており、微粒化に優れていることがわかる。特に実施例２，３は、総平均粒子径で従来品に比べて１０μｍ以上小さくなっており、微粒化が一層優れていることがわかる。

そして、これらの結果などを考慮すると、上記した条件においては、塗料吐出口２４の内径寸法を３．０ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下に設定すると共に、スリット状吐出口２６のスリット幅寸法を０．２ｍｍ以下に設定することが好ましい。ここで、塗料吐出口２４の内径寸法が３．０ｍｍ未満であると、スリット状吐出口２６からの塗料流量を確保できなくなるおそれがある。また、スリット状吐出口２６のスリット幅寸法が０．２ｍｍを超える場合には、微粒化の効果が低下してしまう。なお、スリット状吐出口２６のスリット幅寸法を０．１ｍｍ未満とした場合には、塗料の粘度などによっては幅が狭すぎて塗料が出難くなるおそれがある。このため、スリット状吐出口２６のスリット幅寸法としては、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍに設定することがより好ましい。

次に本発明の第２の実施形態について図５〜図１０を参照して説明する。この第２の実施形態は、上記した第１の実施形態とは、特に詰め物の構成と、エアキャップにおける主パターンエア噴出口の構成が異なっている。なお、第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。

ノズル本体２２の塗料通路２３は、前部に後部より径が小さな小径部２３ｂを有していて、この小径部２３ｂが、第１の実施形態の場合よりも軸方向（前後方向）の長さが長く形成されていて、この小径部２３ｂと、後部側の大径部２３ｃとの間に、テーパ面２３ａが形成されている。この塗料通路２３の内部に詰め物４１が配置されている。

この詰め物４１は、図９にも示すように、前部に短円柱状の径大部４２を有し、その径大部４２の後部側の外周部に、周方向に複数、この場合４箇所に４個の突部４３を有している。また、各突部４３の後部に、突部４３よりさらに突出する凸部４４を有している。この詰め物４１は、塗料通路２３に後方から挿入され、先端部の径大部４２の外周面と塗料吐出口２４の内周面との間で、円環状のスリット状をなすスリット状吐出口４５を形成している。このとき、詰め物４１における４個の各突部４３の外周部側の先端部が、スリット状吐出口４５を形成する部分の後部において、塗料通路２３の小径部２３ｂの内周面に当接している（図７参照）と共に、各突部４３の凸部４４に形成されたテーパ面４４ａが、塗料通路２３におけるテーパ面２３ａに当接している。これにより、詰め物４１が塗料通路２３の中心部に配置されている。これに伴い、詰め物４１の先端部の径大部４２が塗料吐出口２４の中心部に配置されていて、これら径大部４２と塗料吐出口２４との間に形成されるスリット状吐出口４５のスリット幅が極力均等に形成されるようになっている。なお、この場合、詰め物４１を前方へ付勢するばねはなく、詰め物４１は塗料通路２３を通る塗料により前方へ押圧されるようになっている。

そして、ノズル本体２２の前部に装着されたエアキャップ２９において、塗料吐出口２４を挟む２位置に互いに対向するように形成された各角部３３の内側に、第１〜第３の３個の主パターンエア噴出口４６，４７，４８が形成されている。これら第１〜第３の主パターンエア噴出口４６，４７，４８は、それぞれの中心を通る軸線４６ａ，４７ａ，４８ａが、塗料吐出口２４の中心を通る中心軸線４９に斜めから向くように傾斜する形態で形成されている（図５、図８参照）。また、第１〜第３の主パターンエア噴出口４６〜４８のうち、径方向の外側に位置して隣り合った第２の主パターンエア噴出口４７と第３の主パターンエア噴出口４８は、それぞれの中心を通る２本の軸線４７ａ，４８ａが、塗料吐出口２３の中心軸線４９に達する手前で交差するように形成されている。なお、第１〜第３の主パターンエア噴出口４６〜４８は、エアキャップ２８における第２のエア通路３５に連通している。

上記構成において、塗装を行う場合には、塗料通路２３に塗料（例えば水性塗料）が供給され、その塗料がスリット状吐出口４５から薄膜状（フィルム状）の筒状に吐出されると共に、霧化エア噴出口３１から霧化エアが噴出され、スリット状吐出口４５から吐出された塗料が霧化エアにより霧化される。このとき、塗料が微粒化される。その霧化塗料流に対して、第１〜第３の主パターンエア噴出口４６〜４８から噴出された主パターンエア及び副パターンエア噴出口３２から噴出された副パターンエアが吹き付けられることで、その霧化塗料流は、ほぼ楕円形断面のパターンに成形される。この場合も、塗料は、円環状のスリット状吐出口４５から薄膜状の筒状に吐出されることで、霧化エアにより微粒化されやすくなる。

また、上記した実施形態においては、特に主パターンエア噴出口を、片側に３個ずつ（第１〜第３の主パターンエア噴出口４６〜４８）形成したことにより、スプレイパターンのパターン幅（スプレイパターンの長い方の広がり幅（長径））を、第１の実施形態の場合（主パターン噴出口を片側に２個ずつ形成した場合）よりも大きくできることを確認した。

この第２の実施形態の効果を確認するため、次のような塗装試験を行ない、塗装面における膜厚を測定した。その結果を図１０に示す。ノズル部の構成として、第１の実施形態のもの（主パターン噴出口を片側に２個ずつ形成した場合）と、第２の実施形態のもの（主パターン噴出口を片側に３個ずつ形成した場合）を用意した。この場合の条件としては、塗料は水性塗料（アスカベーク）（商品名）で、その塗料粘度は６０ｍＰａ・ｓ（ミリパスカル秒）、塗料の吐出量は２５０［ｍｌ／ｍｉｎ］、ガン元のエア圧力は０．３５［ＭＰａ］、スプレイ距離は２５０［ｍｍ］である。図１０の測定位置は、パターン幅の中心部から左右側方方向への距離を示すもので、右側をプラス、左側をマイナスで示している。

ここで、パターン幅の有効幅を求める際に、膜厚がトップ膜厚（２５μｍ）の５０％（１２．５μｍ）とすると、第１の実施形態のパターン幅は約２００ｍｍ（片側約１００ｍｍ）、第２の実施形態のパターン幅は約３００ｍｍ（片側約１５０ｍｍ）となる。この結果からもわかるように、第２の実施形態の場合には、有効なパターン幅を大きくすることができた。これにより、第２の実施形態の場合には、大きな面積を効率よく、しかもきれいに塗装することができるようになる。

また、上記した第２の実施形態の場合には、第１〜第３の主パターンエア噴出口４６〜４８のうち、径方向に隣り合った第２の主パターンエア噴出口４７と第３の主パターンエア噴出口４８を、それぞれの中心を通る２本の軸線４７ａ，４８ａが、塗料吐出口２４の中心軸線４９に達する手前で交差するように形成したことにより、スプレイパターンを比較的きれいな楕円形にすることができた。

ちなみに、片側に３個の主パターンエア噴出口４６〜４８を形成する場合において、それらの軸線４６ａ，４７ａ，４８ａがほぼ平行な状態で傾斜するように形成された場合（隣り合った第２の主パターンエア噴出口４７と第３の主パターンエア噴出口４８を、それぞれの中心を通る２本の軸線４７ａ，４８ａが、塗料吐出口２３の中心軸線４９に達する手前で交差しないように、ほぼ平行となるように形成した場合）には、スプレイパターンは、楕円のほぼ中央部が窪んだ繭のような形状になるものであった。これに対して、この第２の実施形態の構成とした場合には、上記したようにスプレイパターンを比較的きれいな楕円形にすることができた。

さらに、本実施形態においては、塗料通路２３内に挿入される詰め物４１は、塗料吐出口２４の内周面との間でスリット状吐出口４５を形成する部分（径大部４２）の後部側において、外周部に周方向に複数となる複数の突部４３を有していて、これら複数の突部４３における外周部側の先端部を、塗料吐出口２４に連なる塗料通路２３の内周面に当接させる構成としたことにより、詰め物４１を塗料通路２３の中心部に配置でき、これに伴い、詰め物４１の先端部の径大部４２と塗料吐出口２４との間に形成されるスリット状吐出口４５のスリット幅を極力均等に形成することができる。

上記した第２の実施形態において、第１、第２、第３の主パターンエア噴出口４６，４７，４８は、片側に１個ずつ形成したが、それぞれ横並び（正面から見て左右の横方向）に複数個（２個あるいは３個）ずつ形成するようにしても良い。

本発明は、上記した各実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
塗料は、水性塗料に限られず、溶剤系の塗料を用いるようにしても良い。

本発明の第１の実施形態を示すノズル部分の縦断側面図 同部分の正面図 （ａ）は要部の拡大縦断側面図、（ｂ）は同要部の拡大正面図 粒子径比較評価を示す図 本発明の第２の実施形態を示す図１相当図 図２相当図 図５のＸ−Ｘ線に沿う拡大縦断面図 エアキャップ単体の縦断側面図 詰め物を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図 第１及び第２の実施形態における膜厚分布を示す図 従来例を示す図１相当図 図２相当図

符号の説明

図面中、２１はノズル部、２２はノズル本体、２３は塗料通路、２４は塗料吐出口、２５は詰め物、２６はスリット状吐出口、２９はエアキャップ、３１は霧化エア噴出口、３２は副パターンエア噴出口、３３は角部、３４は主パターンエア噴出口（パターンエア噴出口）、４１は詰め物、４３は突部、４５はスリット状吐出口、４６，４７，４８はそれぞれ第１、第２、第３の主パターンエア噴出口（パターンエア噴出口）、４６ａ，４７ａ，４８ａはそれぞれ軸線、４９は塗料吐出口の中心軸線、Ｌ１は塗料吐出口の内径寸法、Ｌ２は詰め物の外径寸法、Ｌ３はスリット状吐出口のスリット幅寸法を示す。

Claims (5)

1. ノズル部に、塗料吐出口と、この塗料吐出口を囲むように設けられた環状の霧化エア噴出口と、この霧化エア噴出口の外周側であって前記塗料吐出口を挟む２位置に設けられたパターンエア噴出口と、前記塗料吐出口の中心部に設けられ、前記塗料吐出口の内周面との間に環状のスリット状をなすスリット状吐出口を形成する詰め物とを備え、
   前記塗料吐出口に供給された塗料を前記スリット状吐出口から薄膜状の筒状に吐出させると共に、その吐出された塗料を前記霧化エア噴出口から噴出された霧化エアにより霧化し、この霧化塗料流に、前記パターンエア噴出口から噴出されたパターンエアを吹き付けることで、その霧化塗料流をほぼ楕円形断面のパターンに成形するようにしたことを特徴とする塗装用エアスプレイ装置。
2. 前記塗料吐出口の内径寸法を３．０〜５．０ｍｍに設定すると共に、前記スリット状吐出口のスリット幅寸法を０．２ｍｍ以下に設定したことを特徴とする請求項１記載の塗装用エアスプレイ装置。
3. ノズル部は正面前部に、互いに対向する２位置に前方へ向けて突出する角部を有するエアキャップを備え、前記パターンエア噴出口は、前記各角部に当該パターンエア噴出口のそれぞれの中心を通る軸線が、前記塗料吐出口の中心を通る中心軸線に斜めから向くように傾斜する形態で、３個以上設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の塗装用エアスプレイ装置。
4. 各角部における３個以上のパターンエア噴出口のうち径方向に隣り合った２個のパターンエア噴出口は、それぞれの中心を通る２本の軸線が、前記塗料吐出口の前記中心軸線に達する手前で交差するように形成されていることを特徴とする請求項３記載の塗装用エアスプレイ装置。
5. 前記詰め物は、前記塗料吐出口の内周面との間で前記スリット状吐出口を形成する部分の後部側において、外周部に周方向に複数となる複数の突部を有していて、これら複数の突部における外周部側の先端部を、前記塗料吐出口に連なる塗料通路の内周面に当接させていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の塗装用エアスプレイ装置。
   
   

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