JP2011125769A - エアースプレーガン - Google Patents

Abstract

【課題】空気吐出口からの空気吐出量を低く抑えながら、塗料吐出口から霧化する塗料を微粒化する。
【解決手段】塗料が通る中心孔の前端に塗料吐出口を開口させた塗料ノズルと、この塗料ノズルを囲んで取り付くことにより該塗料ノズルとの間に環状の空気流路を形成する空気キャップとを具え、かつ前記空気流路の前端に、前記塗料吐出口を同心に囲む環状の空気吐出口を開口させた。前記塗料ノズルの軸心を通る吐出方向断面において、前記空気流路は、前記空気吐出口の近傍に、流路巾が最小となる絞り部を有するとともに、該絞り部から空気吐出口までの間を、空気吐出口に向かって流路巾が漸増するテーパー部とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気吐出口からの空気吐出量を低く抑えながら、塗料吐出口から霧化する塗料をより微粒化でき、塗装品質を向上させるエアースプレーガンに関する。

図６（Ａ）に示すように、塗料が通る中心孔ａの前端に塗料吐出口ａ１を開口させた塗料ノズルＡと、この塗料ノズルＡを囲んで取り付くことにより塗料ノズルＡとの間に環状の空気流路ｂを形成する空気キャップＢとを具えたエアースプレーガンが、広く採用されている（例えば特許文献１参照。）。

このエアースプレーガンでは、前記空気流路ｂの前端で開口する環状の空気吐出口ｂ１から空気を高速で吐出することにより、前記塗料吐出口ａ１から塗料を霧化させて噴出できる。

そして、従来のエアースプレーガンでは、空気流路ｂは、図６（Ｂ）に拡大して示すように、空気吐出口ｂ１の近傍においては、流路巾Ｗが一定であり、しかも塗料ノズル側の内壁面ａ２と空気キャップ側の内壁面ｂ２とが、ともに塗料ノズルＡの軸心ｉと平行に形成されている。

特開平０９−７５７９１号公報

この従来のエアースプレーガンでは、塗料を微粒化して塗装品質を高めるために、空気吐出口ｂ１からの空気吐出量を増加させることが必要である。しかしながら、空気吐出量の増加は、その風圧増によって、被塗装物を位置ズレさせたり、又塗装面に波うち状の凹凸を形成するなどの問題を招く。又塗料の飛散量が増して塗着効果を低下させるとともに、オーバースプレーの傾向を招く。

そこで本発明は、空気流路の空気吐出口の近傍に、空気吐出口に向かって流路巾が漸増するテーパー部を形成することを基本として、空気吐出口からの空気吐出量を低く抑え、風圧による被塗装物の位置ズレや塗装面の波うち、及びオーバースプレーや塗料の飛散による塗着効果の低下などを抑制しながら、塗料の高微粒化を促進でき、塗装品質を向上しうるエアースプレーガンを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本願請求項１の発明は、塗料が通る中心孔の前端に塗料吐出口を開口させた塗料ノズルと、この塗料ノズルを囲んで取り付くことにより該塗料ノズルとの間に環状の空気流路を形成する空気キャップとを具え、かつ前記空気流路の前端に、前記塗料吐出口を同心に囲む環状の空気吐出口を開口させたエアースプレーガンであって、
前記塗料ノズルの軸心を通る吐出方向断面において、
前記空気流路は、前記空気吐出口の近傍に、流路巾が最小となる絞り部を有するとともに、該絞り部から空気吐出口までの間を、空気吐出口に向かって流路巾が漸増するテーパー部としたことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記吐出方向断面において、前記テーパー部は、テーパ角θが０．５度以上かつ７．５度未満であることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記吐出方向断面において、前記テーパー部のテーパー中心線は、前記塗料ノズルの軸心に対する角度αｊが、空気吐出口に向かって軸心に近づく側に傾斜する向きを＋としたとき、−２．５〜＋１０度の範囲であることを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記吐出方向断面において、前記テーパー部は、空気キャップ側の内壁面が、塗料ノズルの軸心と平行にのびることを特徴としている。

本発明は叙上の如く、塗料ノズルと空気キャップとの間の空気流路に、絞り部から空気吐出口までの間で前方に向かって流路巾を漸増させたテーパー部を形成している。

このテーパー部では、大気中に放出されてからの吐出空気の流速が減速しにくく、流速を高く維持したままより遠くまで効率よく吐出空気を放出させることが可能となる。その結果、空気吐出量を低く抑えながら、塗料吐出口からの塗料をスムーズに微粒化することができ、吐出空気の風圧による被塗装物の位置ズレや塗装面の波うち、及び塗料吐出量の過多によるオーバースプレーや塗料飛散による塗着効果の低下などを抑制しながら、塗料の高微粒化を促進でき、塗装品質の向上を達成することができる。

本発明のエアースプレーガンの一実施例を示す断面図である。 その主要部を示す拡大断面図である。 空気流路のテーパー部を拡大して示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、テーパー部による吐出空気の流速の変化を示す断面図である。 は、表１の微粒化の結果を吹き付け空気圧別に示すグラフである。 （Ａ）、（Ｂ）は、従来のエアースプレーガンの空気流路を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１において、本実施形態のエアープレーガン１は、ガン本体２の前端に、塗料流路３をなす塗料ノズル４と、この塗料ノズル４との間に環状の空気流路５を形成する空気キャップ６とを具える。

前記ガン本体２は、本例では、前後にのびる胴部２Ａの後端側に、把部２Ｂを有し、かつ前端側に、前記塗料ノズル４と空気キャップ６とを着脱自在に装着しうる前端部２Ｃを有するピストル状に形成される。このガン本体２には、例えば前記把部２Ｂの下端に設ける空気取入口７から流入する圧縮空気を、該ガン本体２の内部を通って前記空気流路５に導く空気導入路８が形成される。又前記把部２Ｂには、前記空気導入路８を、引き金９の操作によって開閉する周知構造の空気開閉弁１０が配されている。

又前記ガン本体２の前記前端部２Ｃには、図２に示すように、その前端で開口しかつ後方に向かってのびる塗ノズル取付け凹部１１が凹設されるとともに、前記前端部２Ｃの外周には、前記空気キャップ取り付けリング１２を螺着する外ネジ部１３が形成される。

前記塗ノズル取付け凹部１１は、本例では、前端側から順次大径部１１Ａ、中径部１１Ｂ、小径部１１Ｃを同心に設けた段付き凹部であって、前記小径部１１Ｃの壁面には、塗ノズル螺着用の内ネジ部を形成している。又前記大径部１１Ａには、前記空気導入路８と導通する第１の開口部Ａ１が形成されるとともに、中径部１１Ｂには、前記空気導入路８と導通する第２の開口部Ｂ１が形成される。なお前記第１の開口部Ａ１は、その開口面積がパターン空気調整弁１７を介して調整される。又前記小径部１１Ｃの後端には、塗料導入路１４が段差を介して連なるとともに、この塗料導入路１４の後端部は、前記塗料流路３と同心な針弁１５を軸封状態で挿通する封止キャップ１６によって閉止される。なお前記塗料導入路１４は、前記前端部２Ｃに設ける塗料取入口１８に連なる。

次に、前記塗料ノズル４は、前記塗料流路３をなす中心孔２０を有する管状の基部２１を具える。該基部２１は、その後端側に、前記小径部１１Ｃに螺着される外ネジ部２１ａを有するとともに、前端側には、前端に、前記中心孔２０の前端である塗料吐出口２２を開口させた先細コーン状のノズル部２１ｂを有する。又前記基部２１は、前記外ネジ部２１ａとノズル部２１ｂとの間に、フランジ状の鍔部２１ｃを形成している。ここで、塗料ノズル４が前記小径部１１Ｃに装着されたとき、前記鍔部２１ｃの後面と前記大径部１１Ａの底面とは、例えばＯリング等のシール材２３を介してシールされるとともに、前記鍔部２１ｃの外周面と前記大径部１１Ａの内周面との間には間隙ｊが形成される。又前記鍔部２１ｃには、前記シール材２３の半径方向内側を通って該鍔部２１ｃを前後に貫通してのびる小孔２４が穿設される。従って、前記シール材２３により、前記間隙ｊは第１の開口部Ａ１のみに連通し、かつ前記小孔２４は第２の開口部Ｂ１のみに連通する。

次に、前記空気キャップ６は、塗料ノズル４を囲んで取り付くことにより該塗料ノズル４との間に、環状の前記空気流路５を形成するとともに、この空気流路５の前端に、前記塗料吐出口２２を同心に囲む環状の空気吐出口２５を開口させている。

具体的には、前記空気キャップ６は、塗料ノズル４を同心に囲む内筒部２６と、その外側の外筒部２７とを具え、前記内筒部２６の後端が前記鍔部２１ｃの半径方向外端と圧接して閉じることにより、この内筒部２６の内側に前記空気流路５を形成している。この空気流路５は、前記小孔２４、第２の開口部Ｂ１、空気導入路８を介して空気取入口７に導通している。又前記外筒部２７は、前記外ネジ部１３に螺着される空気キャップ取り付けリング１２を介してガン本体２の前端部２Ｃに取り付けられるとともに、この外筒部２７と内筒部２６との間には、パターン空気路２８が形成される。このパターン空気路２８は、前記間隙ｊ、第１の開口部Ａ１、空気導入路８を介して空気取入口７に導通する。

又前記空気キャップ６は、その前面に、前記環状の空気吐出口２５が開口するとともに、この空気吐出口２５を挟んだ半径方向両外側で前方に突出する一対の角部２９には、前記パターン空気吐出口３０が、前記塗料ノズル４の軸心ｉに向かって内向きに形成されている。なお前記パターン空気吐出口３０は、前記パターン空気路２８に導通する。

そして本発明では、図３に、塗料ノズル４の前記軸心ｉを通る吐出方向断面を拡大して示すように、前記空気流路５は、前記空気吐出口２５の近傍に、流路巾Ｗが最小となる絞り部３１を有するとともに、この絞り部３１から空気吐出口２５までの先端領域Ｙを、空気吐出口２５に向かって流路巾Ｗが漸増するテーパー部３２として形成している。なお、前記絞り部３１の空気吐出口２５からの距離Ｌは特に規制されないが、０．５〜２．０ｍｍが一般的である。

このテーパー部３２では、前記塗料ノズル４側の内壁面４Ｓと空気キャップ６側の内壁面６Ｓとがなすテーパ角θが０．５度以上かつ７．５度未満の範囲であることが好ましい。又テーパー部３２では、そのテーパー中心線Ｊを、前記塗料ノズル４の軸心ｉと平行、或いは前記軸心ｉに向かって内向き傾斜させることが好ましい。

ここで、図４（Ａ）に、前記先端領域Ｙを、テーパ角θが５．０度、テーパー中心線Ｊの角度αｊが２．５度（内向き傾斜）としたテーパー部３２を有するエアースプレーガンにおける吐出空気の流速の分布を示している。又比較のため、図４（Ｂ）には、前記先端領域Ｙを、テーパ角θが０度、角度αｊが０度の平行部とした従来的なエアースプレーガンにおける吐出空気の流速の分布を示している。何れも、先端領域Ｙ以外は実質的に同構造、同寸法であり、又絞り部３１の流路巾Ｗは０．２７ｍｍ、エアースプレーガンに供給する吹き付け空気の空気圧力は、０．２５ＭＰａで同一としている。

先端領域Ｙを平行部とした図４（Ｂ）に示す従来のものは、テーパー部３２の場合に比して、空気流の最高速度はやや早いものの、放出時に衝撃波が発生し、流速が急激に低下する傾向がある。これに対して図４（Ａ）に示すテーパー部３２の場合には、大気中に放出されてからの流速が減速しにくく、流速を高く維持したまま、より遠くまで空気を吐出させることができる。即ち、微粒化のために必要な吐出空気による剪断力を、広範囲に亘って有効に発揮させることが可能となり、空気吐出量を低く抑えながら、塗料をスムーズに微粒化することができる。

ここで、前記テーパ角θが０．５度未満では、前記微粒化の効果を充分に発揮することができなくなる。逆に、前記テーパ角θが７．５度以上となると、空気吐出口２５から放出される時の空気流の最高速度が大となりことによる負圧が発生し、塗料ノズル４先端に塗料が付着する所謂塗料溜まりの傾向を招く。このような観点から、テーパ角θの下限は２．５度以上が好ましく、又上限は７．０以下が好ましい。

又前記テーパー中心線Ｊが軸心ｉから離れる側（マイナス側）に傾斜する場合には、吐出空気が塗料吐出口２２から離れるため霧化効率を減じるとともに微粒化を阻害する傾向を招く。従って、前記テーパー中心線Ｊの角度αｊを−２．５度以上とするのが、霧化効率および微粒化の観点から好ましい。なお前記角度αｊが大きすぎると、背圧が発生し、塗料吐出量が減少するという不利があり、従って、角度αｊの上限は＋１０度以下が好ましい。

なお加工性の観点から、前記テーパー部３２において、空気キャップ６側の内壁面６Ｓを、塗料ノズル４の軸心ｉと平行とするのが好ましいが、各内壁面６Ｓ、４Ｓを軸心ｉに対して傾斜させることもできる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、図示の実施形態に限定されることがなく、例えば自動スプレーガンとして形成しうるなど種々の態様に変形して実施しうる。

図１、２に示す構造を有するエアースプレーガンを、表１に示す仕様に基づき試作するとともに、各試作のエアースプレーガンの霧化性能テストを行い、その結果を比較した。なお表１に記載の仕様以外は実質的に同一であり、空気流路の先端領域Ｙの形状のみ相違している。なお各試作品とも、絞り部での流路巾Ｗは０．２７ｍｍ、絞り部の空気吐出口からの距離Ｌは、０．８ｍｍ、塗料吐出口の直径０．８ｍｍとしている。

又表中、軸心ｉに対する前記塗料ノズル４側の内壁面４Ｓの角度をβ１、軸心ｉに対する前記空気キャップ６側の内壁面６Ｓの角度をβ２として記載している。テーパ角θは｜β２−β１｜で示される。なお空気吐出口２５に向かって軸心ｉに近づく側に傾斜する向きを＋としている。

＜霧化性能をテスト＞：
レーザ光散乱方式の粒子分布測定装置（日機装株式会社製のAEROTRAC SPR MODEL 7140）を用い、エアースプレーガンから吐出された塗料の吐出パターンを、塗料吐出口から１００ｍｍ離れた位置にて吐出方向と直角に測定し、吐出パターン中における塗料粒子の体積分布において、最も頻度が高い塗料粒子の粒子径（最頻度粒子径）を比較した。最頻度粒子径が小さいほど、塗料が微粒化されており、塗装品質に好ましい。

又表１におけるサンプル１〜１５の粒子径の結果を、吹き付け空気圧力別に比較して、図５に示した。図５に示すように、圧力０．１５MPａの低圧力では、粒子径に差は見られないものの、圧力０．２０MPａでは、本発明に係わるサンプル１，３〜５、７〜９、１１〜１４が、θ＝０の従来品（サンプル２、６、１０、１５）に比して、粒子径が減じ微粒化しているのが確認できる。なお圧力０．２５MPａでは、高圧力によって従来品（サンプル２、６、１０、１５）にも微粒化が進むため、再び粒子径に差が見られなくなるが、圧力０．３０MPａでは、サンプル８、１２〜１４にて粒子径に差が生じている。

このように、先端領域Ｙをテーパー部とすることにより、より低い吹き付け空気圧力にて、塗料を微細化しうることが確認できる。即ち、吹き付け空気圧力を減じて、空気吐出量を低く抑えながら、塗料を微粒化することが可能となる。その結果、吐出空気の風圧による被塗装物の位置ズレや塗装面の波うち、及び塗料吐出量の過多によるオーバースプレーや塗料飛散による塗着効果の低下などを抑制しながら、塗料の高微粒化を促進でき、塗装品質の向上を達成することができる。

１ エアースプレーガン
４ 塗料ノズル
５ 空気流路
６ 空気キャップ
２０ 中心孔
２２ 塗料吐出口
２５ 空気吐出口
３１ 絞り部
３２ テーパー部

Claims (4)

1. 塗料が通る中心孔の前端に塗料吐出口を開口させた塗料ノズルと、この塗料ノズルを囲んで取り付くことにより該塗料ノズルとの間に環状の空気流路を形成する空気キャップとを具え、かつ前記空気流路の前端に、前記塗料吐出口を同心に囲む環状の空気吐出口を開口させたエアースプレーガンであって、
   前記塗料ノズルの軸心を通る吐出方向断面において、
   前記空気流路は、前記空気吐出口の近傍に、流路巾が最小となる絞り部を有するとともに、該絞り部から空気吐出口までの間を、空気吐出口に向かって流路巾が漸増するテーパー部としたことを特徴とするエアースプレーガン。
2. 前記吐出方向断面において、前記テーパー部は、テーパ角θが０．５度以上かつ７．５度未満であることを特徴とする請求項１記載のエアースプレーガン。
3. 前記吐出方向断面において、前記テーパー部のテーパー中心線は、前記塗料ノズルの軸心に対する角度αｊが、空気吐出口に向かって軸心に近づく側に傾斜する向きを＋としたとき、−２．５〜＋１０度の範囲であることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載のエアースプレーガン。
4. 前記吐出方向断面において、前記テーパー部は、空気キャップ側の内壁面が、塗料ノズルの軸心と平行にのびることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のエアースプレーガン。