JP2008161789A - 粉体塗装スプレーガンの調節弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 粉体スプレーガンで角エアによるパターン調整を行う場合に、パターン調整エアのみでなく中心部から噴出させる補助エアの調整も必要になり、それぞれの調整弁を設ける必要がある。スプレーガンの操作性と構造の簡素化を図った調整弁装置を提供する。
【解決手段】 中心エアとパターン調整エアを調節する弁を同軸に二重に設け、それぞれの弁体が収納される弁室に対する調節時の回転抵抗に対し、同軸に配置した両弁体間の回転抵抗が小さくなるように構成する。回転抵抗は弁室と弁体もしくは弁体と弁体との機密を維持するシールリング手段によって制御される。弁体と弁体との回転抵抗を付加削除する抵抗手段を両弁体間に設ける。抵抗手段は固定位置を自在とし、各調節弁の調節開度が任意の組み合わせに対して抵抗を付加し固定できる構成とする。

【選択図】 図２

Description

本発明は、粉体塗料を吹き付け、静電気の作用で被塗装物に塗着させる粉体塗装用スプレーガンにおいて、吹き付けの条件に合わせ噴霧パターンを調節可能とする弁装置の技術に関する。

粉体塗装は、溶剤を使用し、乾燥によって塗膜を形成する液体塗料による塗装にくらべ、溶剤を使用しないため、省資源はもとより揮発性有機化合物の排出を防止できることから環境に優しく、また塗膜強度に優れる等の利点がある。さらに被塗装物に塗着しなかった塗料を回収して再使用することが可能で、資源の有効活用にも優れている塗装方法として知られている。

一方各種の粉体塗装方法のうち、スプレーガンによる粉体塗装は、汎用性が高く広範囲の被塗装物に対応できる塗装方法として広く利用されている。通常粉体塗料は、圧縮エアによって流動化された状態でスプレーガンに送り込まれ、粉体塗装用スプレーガンの先端に設けた噴霧口から噴霧され、さらに高電圧荷電電極による静電気の作用によって被塗装物に塗着される。

これまでの一般的な粉体塗料の供給はエジェクタ方式のポンプにより比較的多くの空気と共に送り込まれるため、前記粉体静電塗装用のスプレーガンの噴霧口は、比較的大きな口径で流速を低下させ、さらに噴霧口の前方にバッフルを配置して直進する噴霧流速を抑え、静電気による塗着効果を妨げないようにしている。

一方スプレーガンで効率のよい塗装を行うには、被塗装物の形状によって噴霧流は調節できる必要がある。前記噴霧流の速度が主に塗着効率の要因として上げられる他、噴霧のパターン形状が均一な塗面を形成する要因として、また塗装面の大きさに応じた効率的な塗装を行う上で重要とされる。すなわち広い面積には大きな広がりを持つ均一なパターンで吹き付けることで平均的に膜厚を得ることができ、かつ作業性も良くなるわけで、これらは長い歴史を持つ液体塗料用スプレーガンにおいても明らかとされている。

また粉体塗装では被塗装物に塗着しなかった粉体塗料は回収再使用することが特徴とされているが、再使用の粉体は不純物の混入が避けられず、したがって新しい粉体塗料での塗着効率の向上は重要であり、被塗装物に最適なパターンで効率よく噴霧することが望ましいと言える。

前述のように、これまで多くの粉体用スプレーガンは、粉体塗料の供給が圧縮エアとともに供給されるためエアの噴射力がそのまま利用され、噴霧のパターンは前記バッフルの多きさや形状および配置等によって調整する方法がとられていた。

また被塗装物の狭い隙間や細い形状の場合には小さな広がりのパターンが必要であり、平らな広い幅の塗装面をもつ被塗装物には大きな広がりのパターンが必要なことはいうまでもなく、これまでにも対向する２つの噴霧口から噴霧流を衝突させてパターンの広がりを得る特開昭５４−２４９５３号公報に記載の技術や、スリット状の噴霧口を使用してパターンを可変とする技術として特開昭６２−１６３７５８号公報等に示される方法などが考えられてきた。

しかしこれらはいずれも調整に難点があり、パターンの不安定や調整の難しさ等において多くの改善点が残されていた。これに対して粉体の噴霧流に対して側面からの噴射エアにより噴霧領域を両側から押さえ込み、噴射方向とは直角方向に広げることで噴霧パターン幅を調整する方法が新しく提案されてきた（特開２００６−３２６４５２号公報）。

これによって粉体塗装における噴霧パターン制御の幅が広がり、塗装の適用範囲が大きく向上したが、生産性や塗装品質に結びつけるための取扱い機能や操作性に不十分な点が改善点として残されている。すなわち粉体の噴霧に対して噴霧両側からのエアによりパターンを調整する場合、単に両側からのエアのみでは好適なパターン調整が難しく、噴霧流に沿って中心エアの噴出、調整が必要となり、これらの２つのエアの調整が適切に行われる必要がある。

特開昭６２−１６３７５８号公報 特開昭５４−２４９５３号公報 特開平２００６−３２６４５２号公報

本発明は粉体塗装用のスプレーガンにおいて、パターン幅の調整をエアの噴出で行い、被塗装物の形状に対応した噴霧幅によるパターンによって、塗装に最適な噴霧状態を可能とし、操作そのものをスプレーガンの手元で簡単かつ操作しやすく構成することによって、塗装品質の向上と生産性の向上を図ることのできる粉体塗装用スプレーガンを提供することを目的とし、そのために好適な調整装置を提案する。

調整装置は、粉体スプレーガンから噴霧される粉体塗料を、楕円もしくは長円形状で、その大きさを最適なパターン幅に調整するために必要なパターン調整エアと中心エアの噴出量を、容易に且つ適切に操作できようにして塗装効率と塗装品質を高めることできることが必要である。
また噴霧パターンの変更が噴霧塗装中であっても直ちに変更することができ、噴霧状態を確認しながら最適な条件を得ることが出来る装置とし、それぞれの操作が必要な調整条件においてに確実な調整が可能な調整装置を提案する。

スプレーガン先端に粉体ノズルの噴出口を設け、その周囲に粉体噴霧流に沿って噴出する中心口と、前記粉体噴霧流の側面から噴出させて噴霧流のパターンを変形させるパターン調整空気口を備えた粉体スプレーガンに設けられて前記中心口とパターン調整空気口への供給量を調整する調整装置において、中心エアとパターン調整エアを調節する弁を同軸に二重に設け、それぞれの弁体が収納される弁室に対する調節時の回転抵抗に対し、同軸に配置した両弁体間の回転抵抗が小さくなるように構成する。回転抵抗は弁室と弁体もしくは弁体と弁体との機密を維持するシールリング手段によって制御される。

また、前記の２つの弁体間の抵抗をそれぞれの弁体を独立して作動させるときの抵抗より大とする抵抗を付加、解除する抵抗手段を前記の２つの弁体間に設ける。抵抗手段は固定位置を自在とし、各調節弁の調節開度が任意の組み合わせに対して抵抗を付加し固定できる構成とする。その構成は一方の弁体と他方の弁体間に嵌入されて二つの弁体位置が相互に固定され、挿入を解除することによってそれぞれの弁体が独立して移動可能とされる固定つまみを設けることによって可能となる。

本発明が適用される粉体スプレーガンは、調整エアと中心エアの二つの噴出エアを、それぞれの条件に合わせて調節することによって適正な噴霧ができるもので、調節弁の操作機能が粉体スプレーガンの操作性を左右することになるが、本発明によれば二つの調整弁を同軸に配置し、それぞれの回転抵抗を独立して調整できるように構成したため、同じ調整位置でそれぞれの開度を調整でき、噴霧状態を確認しながら、最適な条件を選択することができる。

それぞれの弁は同軸上に配置することによってスプレーガンの配置を簡素化し、コンパクトに構成することが出来、小形化軽量化に結びつけることが出来るため作業者の負担を軽減する効果も得られる。
同軸に構成しながら、両調整弁間の抵抗をそれぞれの調整弁の回転抵抗より小さくしたことにより、一方の調節弁の移動により他方の調節弁が不用意に移動することなく、意図するところにより確実な調整が可能であり、操作が容易になる。回転に対する抵抗は各弁体と弁室及び各弁体間の気密を維持するためのシール装置により選択することができ、新たな部品を構成する必要もなく構成できる。

また各調節弁は前記の如く、それぞれ独立して調整できることが必要であるほか、両弁の相対位置を抵抗手段で固定させることにより、パターン調整エアの増大によって噴霧パターンを拡大するにしたがって中心エアを徐々に噴出させ、噴霧パターンを安定させる操作を、一方の調節をすることによって同時に行うことも可能となる。

抵抗手段は２つの弁体間に強制的に挟み込まれるテーパリング等により、一体化が可能でこれにより一方のつまみを回転させれば他方の弁体も同時に調節される。調節位置は抵抗手段を固定するときに任意に設定でき、そのときの位置関係でそれぞれの弁の開度が調節される。したがって通常の塗装におけるパターンを調節において、調整エアを多く噴出させた時にはそれに応じて中心部の中心エアも多く噴出し、適正なバランスを維持して安定した噴霧が可能となる。

図１は本発明の実施における粉体塗装用スプレーガンの全体断面を示し、ガン本体１は先端に噴霧装置を構成する粉体ノズル３を取り付け、この粉体ノズル３と同心に取り付けられるキャップ２をカバー４で着脱可能に取り付けている。銃身部５は後方に延び、その下部に設けられたハンドル部６と先端を結び、後方に高電圧発生器７を配置している。

この実施例は手動式の粉体静電用ハンドガンの事例を示しており、後部のハンドル部６の下端に設けたホース固定具より、ガンの外部を通して先端部の塗料供給口１０に供給ホース９が取り付けられている。粉体塗料は、別に設けられた粉体供給装置より供給され噴出口２１から噴霧される構成となっている。ハンドル部６の下端は高電圧発生器７に供給する電源の供給端子と先端部に供給する圧縮エアの供給口１２が設けられている。高電圧出力は高電圧端子７１より、前記粉体ノズル３の中心部に配置される荷電電極３４に接続される構成になっている。

ガン先端部は中心に粉体ノズル３がガン本体１にねじ込まれて配置され、その先端部を囲むようにキャップ２が被せられ、カバー４によりガン本体１と一体的に組み立てられている。カバー４は手によってねじ込み着脱が可能であり、キャップ２は適時着脱されて、他の仕様のキャップに交換することや、清掃等が容易に出来るよう構成されている。

前記キャップ２には、粉体ノズル３に取り付けられた時、噴出口２１の周囲に開口する中心口２４が設けられ、その外側に噴霧の中心軸に向けて噴射する調整空気口２７が設けられている。調整空気口２７からの噴射エアは、噴霧流に向けて噴射されたときに噴霧流を両側から押しつぶし、扁平な広がった噴霧パターンを形成する。

前記中心口２４及び調整空気口２７から噴出するエアは、それぞれ別々に調整されて供給される。特に詳細には示していないが、通常良く知られた液体塗料を噴霧するスプレーガンと同様、前記２つのエア通路のうち第１エア通路１３が中心口２４と連通し、第２エア通路が前記調整空気孔２７と連通するように構成されている。

銃身部５の後部、ハンドル６の取り付け部近くには調整弁１５が設けられ、前記ハンドル６下部の供給口１２から送り込まれた圧縮エアを、２つのエア回路を通して前記第１エア通路１３と第２エア通路１４に供給するエア量を調整する働きを持っている。調整弁１５の構成は、一つの実施例として図１のA−A断面を示した図２によって説明する。

調節弁が収納される弁室は小径の第１室５１と大径の第２室５２によって形成され、それぞれの奥部に弁座５３、５４を設けて開度を調整する開口部の仕切りとしている。それぞれの弁座５３、５４の前後には入口５３Ａ、５４Ａと出口５３Ｂ、５４Ｂが設けられ、入口は前記供給口１２と連通している。図では互いに別の通路として示されているが直前で分岐する構成でも良い。

第１の出口５３Ｂは前記ガン本体先端部に形成された第１エア通路１３を介して中心口２４に連通し、第２の出口５４Ｂは、同じく第２エア通路１４を介して調整空気口２７と連通するように構成されている。弁体は第１弁体１７が、第２弁体１８の中心部を貫通した同心状の二重構造としている。第１弁体１７は第１弁座５３に当接離開して開度を調節し、第２弁体１８は第２弁座５４に当接離開して開度を調節する。それぞれの弁体１７、１８は、端部に設けられたそれぞれのつまみ１９、２０を回転することによって、本体に形成されたねじ部３５及び弁体１７と弁体１８との間に形成されたねじ部３６との螺合により前後に進退して開度が調節される。

つまみ１９、２０を回転させ、ねじよって進退する第１弁体１７、第２弁体１８には気密を維持するシールリング４１、４２がそれぞれ設けられ、同軸に配置された第１弁体１７と第２弁体の間にもシール装置４３が設けられている。弁体を回転させる際、これらのシール手段が回転抵抗となって使用中の自然変動を防止しているが、確実に防止するためにスプリング４４が内在されている。

シール手段は、直接調整を行わないときには、一方の弁体の回転によって移動させられないための機能を必要とする。したがって弁体と弁室の間に設けたシールリング４１、４２に対して、第１弁体１７と第２弁体１８の間のシール装置４３の抵抗が、より小さくなるように設定されている。実施例でいえばシールリング４１、４２による回転抵抗に対してシール装置４３の回転抵抗は小さく軽く回転するようになっている。図の場合シール装置４３として回転の抵抗が低いシールリングが使用されているが、シールリングで示したのと同様Ｏリングを使用し、その寸法によって抵抗値を選択して使用することでも可能である。また図のようにスプリング４４を内在させた場合は、これによる抵抗も考慮に入れシールリングの抵抗を設定する必要がある。

調整弁のつまみ１９、２０は図３及び図４に示す通り、ガン本体１の側面に、握り部６の上部わずかに前方位置に、同軸に設けられ、同じ位置でどちらの調節弁もすぐに操作することができ、噴霧中であっても噴霧状態を確認できる自然の体勢のまま、最適な噴霧状態を選択することができる。

以上の構成による粉体塗装用スプレーガンにおいて、粉体塗料の供給装置は種々の方式によるポンプが用いられるが、本発明を効果的に使用するためシリンダ・ピストンを利用した容積形のポンプが使用される。このポンプによれば粉体を流動状態でシリンダ内に吸引し、ピストンによって吐出し、必要によって搬送供給用のエアを用い、少量の圧縮エアによって供給することができるもので、噴出口２１から圧縮エアの影響が少ない状態で噴霧できることになる。

中心部の噴出口２１から噴霧された粉体は、両側面に設けられた調整空気口２７から噴射される調整エアによって全体が押しつぶされる状態で扁平に広げられる。この広がりはつまみ２０によって調整空気口２７からの噴出エア量を増加させることによって次第に広がることになり、被塗装物の塗装幅に応じて選択されることになる。

しかし流量の割に調整空気口２７の大きさが小さく、流速が早い場合、すなわち噴出エア量が多すぎる場合は中心部が吹き飛ばされて噴霧粒子の分布が不均一になることがあり、使用される条件によって、適切なバランスの範囲で調整する必要がある。本実施例の場合、つまみ１９により調節弁の第一弁体１７を開き、中心口２４からのエアを噴射させることで前記調整エアとのバランスを保ち、適正な噴霧条件を作りだすことができる。

一方被塗装物の奥まった隅部を噴霧するような場合は、静電気によるエッジ効果も加わり、噴霧流に勢いがないと入り込まない状況になり、塗着に不均一さが生じてしまうが、前記同様つまみ１９により中心口２４からの中心エアを加えることで直進力が増加し、噴霧粒子を中心部に集中させることもでき、被塗装物の塗装部位が混在する場合であっても、いずれも都合の良い状態での噴霧を直ちに選択し、前記の不具合を改善することが可能となる。

噴霧状態を形成する前記噴出口２１、中心口２４、調整空気口２７の構成やバランスは、粉体噴霧の条件により種々考えられ、個々の大きさや寸法が限定されるものでなく、粉体塗料の性状や各種塗装条件によって噴霧の条件が選択されなければならない。本発明は、前記調整エアと中心エアの流量がそれぞれ個別に調整できる構成のため、作業者が直接操作でき、更に作用効果を増大させることができる。

他方、本発明による同心状に一体化した弁構成は、２つの弁体が一体となるよう弁体間に抵抗手段を設けることによって同時に移動調整が可能となり、一方の弁体を回転させた時に同時に他方の弁体も回転させることによって、２つの弁体を同時に調節することが出来るようにすることが可能である。

図５に示す実施例では、２つの弁体間に強制的に挟み込まれるテーパ部４５を設けたテーパリング４６を、第１弁体１７の外径に形成されたねじ部３６に螺合し、それぞれの弁体の任意の関係位置でテーパ部４５が第２弁体１８に圧接できる構成としている。これにより一方のつまみ（例えば１９）を回転させれば他方の弁体（つまみ２０と一体の第２弁体１８）も同時に調節されることになる。この時の調節位置は、上記の通りテーパリングを固定するときに任意に設定でき、そのときの位置関係でそれぞれの弁の開度が決定される。したがって噴霧パターンを広くするためにつまみ２０を操作して調整エアを多く噴出させた時には、それに応じて第１弁体も開き、中心口からのエアが増加し、あらためて中心エア量を調節することなく、安定した噴霧が可能となる。

これらの構成はこの図５の実施例に限定されることなく、図６のように第１弁体に第２弁体を螺合させ、その回転抵抗を第１弁体の回転抵抗より小さい抵抗で移動可能に構成することによっても可能である。

以上、これらの技術は粉体塗装用スプレーガンとしての効果を得ることができるが、塗着を静電気力によって行う静電粉体塗装において最も効果をあげることができる。静電粉体塗装は、粉体への帯電に種々の方式が利用でき、内部摩擦帯電のほか、噴出口の中心を大きく開口する構成が可能となることで、噴霧に影響されない状態で静電塗装用の荷電電極を配置することが容易となるため、先端に荷電電極を設けた方式も問題なく利用できる。荷電電極を設けた場合は、スプレーガン本体内に荷電用の高電圧発生器を組み込むことによって、作業者の操作性を損なうことなく、より高機能で生産効率の高い粉体塗装用スプレーガンを得ることが可能となる。

本発明を適用する粉体塗装用スプレーガンの全体断面図である。 スプレーガンに設けた調節装置の構成を示す図１のA-A部の断面図である。 図１のスプレーガンの外観図である。 図３の左側から見た側面図である。 調節装置の他の実施例を示す断面図である。 調節装置の別の実施例を示す断面図である。

符号の説明

１ ガン本体
２ 空気キャップ
３ 粉体ノズル
７ 塗料供給口
１３ 第一エア供給路
１４ 第二エア供給路
１７ 第一弁体
１８ 第二弁体
１９、２０ つまみ
２１ 噴出口
２４ 中心口
４１、４２ シールリング
４３ シール装置

Claims (3)

1. 先端の噴出口から粉体を噴霧し、その噴霧流に対して側面より調整エアを噴射衝突させて噴霧流を変形させると共に、噴出口の外周に沿って中心エアを噴射し、前記調整エアと中心エアの噴出量を調整して噴霧パターンを変更することができる粉体スプレーガンにおいて、前記調整エアと中心エアにそれぞれ供給される供給路に流量調整弁を設け、前記中心エアとパターン調整エアを調節する弁は、それぞれ同軸同心に配置し、それぞれの弁体が収納される弁室に対する調節弁の回転抵抗に対し、同軸に配置した両弁体間の回転抵抗が小さくなるように構成してなる粉体塗装スプレーガンの調節弁装置。
2. 回転抵抗は弁室と弁体もしくは弁体と弁体との機密を維持するシールリング手段を用いて設定されてなる請求項１の粉体塗装スプレーガンの調節弁装置。
3. 弁体と弁体との回転抵抗を付加及び付加した抵抗を解除する抵抗手段を両弁体間に設け、該抵抗手段は固定位置を自在とし、各調節弁の調節開度が任意の組み合わせに対して抵抗を付加し固定できる構成とする請求項１の粉体塗装用スプレーガンの調節弁装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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