JP2018020275A - 静電塗装用ガン - Google Patents

Abstract

【課題】非塗装時におけるスパーク危険性の問題を解消することが可能な直接印加タイプの静電塗装用ガンの提供。【解決手段】導電性液体塗料が流通する塗料供給路１０と、塗料供給路１０を流通した導電性液体塗料を外部に吐出する吐出口１２と、吐出口１２から外部へ突出しないように塗料供給路１０の内部に設けられる高電圧直接印加電極３１と、高電圧直接印加電極３１に接続される抵抗体３３とを備える静電塗装用ガン１。高電圧直接印加電極３１には、抵抗体３３を介して高電圧が供給され、高電圧直接印加電極３１は、抵抗体３３を介して供給された高電圧を、塗料供給路１０を流通する導電性液体塗料に直接印加して導電性液体塗料を帯電させる静電塗装用ガン１。【選択図】図３

Description

本発明は、導電性液体塗料を被塗面に塗布するための静電塗装用ガンに関する。

特許文献１には、コロナ放電を行わず、導電性液体塗料に高電圧を直接印加するタイプの静電塗装用ガン（直接印加タイプの塗装ガン）が記載されている。塗装ガンのペイントノズルの塗料供給路には、金属製の高電圧直接印加電極（高電圧電極）が設けられ、高電圧直接印加電極の後端は、スプリングを介して連体棒に電気的に接続されている。直流高電圧は、カスケードから連体棒及びスプリングを介して高電圧直接印加電極に供給され、ペイントノズルの塗料供給路を流通する導電性液体塗料は、高電圧直接印加電極に直接接触することによって印加され、帯電塗料粒子となって吐出口から吐出され霧化される。

特開２０１１−２５１２０６号公報

特許文献１に記載された直接印加タイプの塗装ガンは、コロナ放電極が無く、且つ塗装中は高電圧直接印加電極が外部に露出せずに導電性液体塗料内に埋没する。導電性液体塗料として広く使用される一般的な溶剤塗料は、その体積固有抵抗値が最低でも５００ｋΩｃｍ以上の低抵抗塗料であり、例えば金属製の高電圧直接印加電極の体積固有抵抗値はほぼ０（ゼロ）Ωｃｍであり、係る低抵抗塗料によって高電圧直接印加電極が電気的に被覆される。このため、塗装中にアース体を近付けた場合であっても放電（火花放電やコロナ放電）が発生し難く、スパーク危険性の問題を解消することができる。

しかし、非塗装時は、塗料供給路に導電性液体塗料が流通せず、高電圧直接印加電極が塗料供給路及び吐出口を介して大気に開放される場合がある。このため、係る非塗装時に高電圧直接印加電極に高電圧が供給されると、アース体を近付けた際に放電（火花放電）が発生する可能性があり、スパーク危険性の問題が生じてしまう。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであって、非塗装時におけるスパーク危険性の問題を解消することが可能な直接印加タイプの静電塗装用ガンの提供を目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の静電塗装用ガンは、導電性液体塗料が流通する塗料供給路と、塗料供給路を流通した導電性液体塗料を外部に吐出する吐出口と、前記吐出口から外部へ突出しないように前記塗料供給路の内部に設けられる高電圧直接印加電極と、を備える。

本発明の第１の態様の静電塗装用ガンは、高電圧直接印加電極に接続される抵抗体を備える。高電圧直接印加電極には、抵抗体を介して高電圧が供給され、高電圧直接印加電極は、抵抗体を介して供給された高電圧を、塗料供給路を流通する導電性液体塗料に直接印加して導電性液体塗料を帯電（例えばマイナスに帯電）させる。

上記構成では、コロナ放電極が無く、且つ塗装中は高電圧直接印加電極が外部に露出せずに導電性液体塗料内に埋没する。導電性液体塗料として広く使用される一般的な溶剤塗料は、その体積固有抵抗値が最低でも５００ｋΩｃｍ以上の低抵抗塗料であり、例えば金属製の高電圧力接印加電極の体積固有抵抗値はほぼ０Ωｃｍであり、係る低抵抗塗料によって高電圧力接印加電極が電気的に被覆される。このため、塗装中にアース体を近付けた場合であっても放電（火花放電やコロナ放電）が発生し難く、スパーク危険性の問題を解消することができる。

一方、非塗装時は、塗料供給路に導電性液体塗料が流通せず、高電圧直接印加電極が塗料供給路及び吐出口を介して大気に開放される場合があるが、高電圧の供給側と高電圧直接印加電極側との間に抵抗体を設けているので、係る非塗装時において、高電圧直接印加電極に高電圧が供給された際に放電に関与する静電容量は、高電圧直接印加電極側の静電容量に制限される。このため、アース体を近付けた場合であっても放電（火花放電）が発生し難く、スパーク危険性の問題を解消することができる。

本発明の第２の態様の静電塗装用ガンでは、高電圧直接印加電極は、軸径よりも軸長の方が長く、且つ先鋭な先端部を有するピン形状であり、塗料供給路を流通する導電性液体塗料に高電圧を直接印加して導電性液体塗料をマイナスに帯電させる。高電圧直接印加電極の先端部は、吐出口の近傍に配置される。

なお、吐出口の近傍に配置されるとは、非塗装時の高電圧供給によってコロナ放電が発生し得る範囲内に高電圧直接印加電極の先端部が位置することを意味する。

上記構成では、塗装中のスパーク危険性の問題については、第１の態様と同様の理由によって解消することができる。

一方、非塗装時は、塗料供給路に導電性液体塗料が流通せず、高電圧直接印加電極が塗料供給路及び吐出口を介して大気に開放される場合があるが、高電圧直接印加電極をピン形状とし、且つその先端部を吐出口の近傍に配置しているので、係る非塗装時において、高電圧直接印加電極に高電圧が供給された状態でアース体と近づけると、電流（コロナ放電流）が増加する。このため、この電流値（高電圧直接印加電極に供給される電流値）を監視し、電流値が所定の閾値を超えた場合や、電流値の増加速度が所定速度を超えた場合等に、供給する電圧の低下や遮断を強制的に行うことによって、スパーク危険性の問題を解消することができる。

本発明の第３の態様は、第２の態様の静電塗装用ガンであって、高電圧直接印加電極に接続される抵抗体を備え、高電圧直接印加電極には、抵抗体を介して高電圧が供給される。

上記構成では、高電圧の供給側と高電圧直接印加電極側との間に抵抗体を設けているので、第１の態様と同様に、高電圧直接印加電極に高電圧が供給された際に放電に関与する静電容量は、高電圧直接印加電極側の静電容量に制限される。このため、非塗装時において、アース体を近付けた場合であっても放電（火花放電）が発生し難く、スパーク危険性の問題をさらに確実に解消することができる。

本発明によれば、塗装中は導電性液体塗料に高電圧を直接印加するとともに、非塗装時におけるスパーク危険性の問題を解消することができる。

第１の実施形態の静電塗装用ガンの断面図である。 図１の静電塗装用ガンの外観斜視図である。 図１の静電塗装用ガンの要部拡大断面図である。 第２の実施形態の静電塗装用ガンの要部拡大断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下は、図１中の上下方向に対応し、前後は、図１中の左右に対応する。

本実施形態は、導電性液体塗料を使用し、コロナ放電を行わず、導電性液体塗料に高電圧を直接印加して導電性液体塗料をマイナスに帯電させるものであり、フリーイオンの発生自体を抑制している。なお、導電性液体塗料としては、溶剤塗料や水溶性塗料が使用可能である。

図１〜図３に示すように、本実施形態のスプレーガン（静電塗装用ガン）１は、例えば直接印加タイプの自動スプレーガンであり、被塗物２０の静電塗装に使用される。スプレーガン１は、絶縁樹脂製のガン本体２と、ガン本体２の先端部に取り付けられた絶縁樹脂製のペイントノズル３と、ガン本体２の前端部に取り付けられてペイントノズル３の外周を覆う絶縁樹脂製のエアキャップ（例えば扇パターンの噴霧を形成するタイプ）４とを備える。

ガン本体２内の上部には、カスケード（高電圧発生装置）５が収納され、ガン本体２内の前上部には、導電性を有する連体棒６が下方に向かって配設されている。カスケード５の前端は、連体棒６と当接し、両者は電気的に接続している。

ペイントノズル３の中心部には、前側の細径部と後側の太径部とが直線状に連続する段付き形状の孔（塗料供給路）１０が形成され、孔１０の太径部には、円柱状の電極ユニット３０が収容され支持されている。

電極ユニット３０は、円筒形状の高電圧直接印加電極３１と、円柱形状の抵抗体（保護抵抗）３２と、円柱形状の電極被覆外筒３３とを一体的に備える。電極被覆外筒３３は、例えば絶縁樹脂製やセラミック製であり、ペイントノズル３の孔１０に後側から挿入され支持される。抵抗体３２は、例えば巻線抵抗であり、電極被覆外筒３３の内部に埋め込まれるように電極被覆外筒３３の内径部に挿入されて支持されている。高電圧直接印加電極３１は、例えば金属製であり、高電圧直接印加電極３１の後端部は、抵抗体３２の前端部に固定され、高電圧直接印加電極３１の前端部は、電極被覆外筒３３の前端から孔１０の細径部内へ突出している。電極被覆外筒３３の後端部は、ガン本体２に形成された孔１１に挿入されている。なお、スプレーガン１には、塗装時にコロナ放電極として機能するコロナピンは設けられていない。

孔１０の前端は、吐出口１２を介して外部と連通する。高電圧直接印加電極３１の前端は、吐出口１２から外部へ突出せず、高電圧直接印加電極３１の後端部は、抵抗体３２と電気的に接続されている。抵抗体３２の後端側は、電極被覆外筒３３の後端から露出し、孔１１に収容されたスプリング９を介して連体棒７に電気的に接続されている。

エアキャップ７には、２種類のエア噴射口（図示省略）が設けられている。一方のエア噴射口は、吐出された塗料を霧化する霧化エアとして機能し、他方の噴射口は、扇パターンの噴霧を形成するパターンエアとして機能する。

電源コネクタ（図示外）から取り入れられた低電圧はカスケード５で昇圧と整流が行われ、マイナス数万Ｖの直流高電圧を発生する。発生した直流高電圧は、カスケード５から連体棒６、スプリング９及び抵抗体３３を介して高電圧直接印加電極３１に印加される。印加する高電圧は、４０ｋＶ以上が好適である。

ガン本体２には、孔１１と連通する塗料流通孔１６が形成されている。導電性液体塗料は、塗料流通孔１６から孔１１へ供給され、孔１０を流通して吐出口１２から吐出する。すなわち、孔１１の前端部及び孔１０の略全域には、電極ユニット３０との間で導電性液体塗料の流通を許容する間隙が形成され、孔１１に供給された導電性液体塗料は、係る間隙を流通して吐出口１２へ到達する。

直流高電圧は、カスケード５から連体棒６、スプリング９及び抵抗体３３を介して高電圧直接印加電極３１に供給され、孔１０を流通する導電性液体塗料は、高電圧直接印加電極３１に直接接触することによって印加され、帯電塗料粒子となって吐出口１２から吐出され霧化される。

本実施形態の被塗物２０は非導電性（絶縁性）であり、被塗物２０の被塗面２１には、帯電防止処理によって弱導電性が予め付与され、被塗物２０の接地部２３は、アース線に接続されて接地される。なお、被塗物２０は、非導電性に限定されず、導電性を有してもよい。導電性被塗物の場合、被塗面への弱導電性の付与は不要である。

帯電防止処理は、被塗面２１に帯電防止液（例えば４級アンモニウム塩界面活性剤を０．１〜１０％程度にイソプロピルアルコールに溶解させた溶液）をワイプ塗布することによって行われ、ワイプ塗布によって被塗面２１上に帯電防止処理皮膜２４が形成される。ワイプ塗布とは、帯電防止液を含浸させた布で被塗面２１を拭くことであり、ワイプ塗布によって被塗面２１に帯電防止液が塗布されるとともに、被塗面２１に付着したゴミや埃が拭き取られる。ワイプ塗布は、塗布ムラが発生する低品質な処理であり、その作業は極めて簡易である。また、後述するフリーイオンの抑制効果によって、ワイプ塗布のような低品質な前処理であっても塗装品質が低下せず、前処理の簡略化を図ることができる。

塗装時には、高電圧を直接印加して導電性液体塗料をマイナスに帯電させてフリーイオンの発生自体を抑制する。フリーイオンの抑制によって被塗物２０の帯電を低レベルに維持することができるので、大型で複雑な形状の非導電性被塗物であっても、煩雑な管理を要することなく、工数の増加やコストの上昇を抑制しつつ、簡単な作業によって良好な静電塗装を継続して行うことができる。

また、塗装中において、スプレーガン１にはコロナ放電極が無く、且つ高電圧直接印加電極３１が外部に露出せずに導電性液体塗料内に埋没する。導電性液体塗料として広く使用される一般的な溶剤塗料は、その体積固有抵抗値が最低でも５００ｋΩｃｍ以上の低抵抗塗料であり、例えば金属製の高電圧力接印加電極３１の体積固有抵抗値はほぼ０Ωｃｍであり、係る低抵抗塗料によって高電圧力接印加電極３１が電気的に被覆される。このため、塗装中にアース体を近付けた場合であっても放電（火花放電やコロナ放電）が発生し難く、スパーク危険性の問題を解消することができる。

一方、非塗装時は、孔１０に導電性液体塗料が流通せず、高電圧直接印加電極３１が孔１０及び吐出口１２を介して大気に開放される場合があるが、高電圧の供給側（スプリング９）と高電圧直接印加電極３１との間に抵抗体３３を設けているので、係る非塗装時において、高電圧直接印加電極３１に高電圧が供給された際に放電に関与する静電容量は、高電圧直接印加電極３１の静電容量に制限される。このため、アース体を近付けた場合であっても放電（火花放電）が発生し難く、スパーク危険性の問題を解消することができる。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下は、図４中の上下方向に対応し、前後は、図４中の左右に対応する。また、第１の実施形態と共通する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態のスプレーガン３５は、高電圧直接印加電極３６の形状が第１の実施形態と相違し、他の構成については第１の実施形態と共通する。高電圧直接印加電極３６は、軸径よりも軸長（前後方向の長さ）の方が長く、且つ前端に先鋭な先端部を有するピン形状であり、孔１０を流通する導電性液体塗料に高電圧を直接印加して導電性液体塗料をマイナスに帯電させる。高電圧直接印加電極３６の先端部は、吐出口１２の内側近傍に配置される。なお、吐出口１２の内側近傍に配置されるとは、非塗装時の高電圧供給によってコロナ放電（ピン先端に集中する不平等電界により出現する安定した空気絶縁破壊放電）が発生し得る範囲内に高電圧直接印加電極３６の先端部が位置することを意味する。

また、高電圧供給回路には、電流値（高電圧直接印加電極３６に供給される電流値）を監視し、電流値が所定の閾値を超えた場合や、電流値の増加速度が所定速度を超えた場合等に、供給する電圧の低下や遮断を強制的に行う高電圧コントローラ５０（図１参照）が設けられている。なお、高電圧コントローラ５０は、スプレーガン３５の外部に設けてもよく、スプレーガン３５に設けてもよい。

塗装時には、第１の実施形態と同様に、高電圧を直接印加して導電性液体塗料をマイナスに帯電させてフリーイオンの発生自体を抑制するので、大型で複雑な形状の非導電性被塗物であっても、煩雑な管理を要することなく、工数の増加やコストの上昇を抑制しつつ、簡単な作業によって良好な静電塗装を継続して行うことができる。

また、第１の実施形態と同様に、塗装中において、スプレーガン３５にはコロナ放電極が無く、且つ高電圧直接印加電極３６が外部に露出せずに導電性液体塗料内に埋没するので、塗装中にアース体を近付けた場合であっても放電（火花放電やコロナ放電）が発生し難く、スパーク危険性の問題を解消することができる。

一方、非塗装時は、第１の実施形態と同様に、孔１０に導電性液体塗料が流通せず、高電圧直接印加電極３６が孔１０及び吐出口１２を介して大気に開放される場合があるが、高電圧の供給側（スプリング９）と高電圧直接印加電極３６との間に抵抗体３３を設けているので、係る非塗装時において、高電圧直接印加電極３６に高電圧が供給された際に放電に関与する静電容量は、高電圧直接印加電極３６の静電容量に制限される。このため、アース体を近付けた場合であっても放電（火花放電）が発生し難く、スパーク危険性の問題を解消することができる。

また、高電圧直接印加電極３６をピン形状とし、且つその先端部を吐出口１２の近傍内側に配置しているので、非塗装時において、高電圧直接印加電極３６に高電圧が供給された状態でアース体と近づけると、電流（コロナ放電流）が増加する。そして、この電流値（高電圧直接印加電極に供給される電流値）が所定の閾値を超えた場合や、電流値の増加速度が所定速度を超えた場合等には、高電圧コントローラ５０が作動して、供給する電圧の低下や遮断が強制的に行われるので、スパーク危険性の問題をさらに確実に解消することができる。

なお、上記実施形態では、塗装装置側の電極を陰極として塗料粒子をマイナスに帯電させる場合について説明したが、塗装装置側の電極を陽極として塗料粒子をプラスに帯電させてもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、上記実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の静電塗装用ガンは、導電性液体塗料による静電塗装に広く用いることができる。

１,３５：スプレーガン（静電塗装用ガン）
２：ガン本体
３：ペイントノズル
４：エアキャップ
５：カスケード（高電圧発生装置）
６：連体棒
９：スプリング
１０：孔（塗料供給路）
１２：吐出口
２０：非導電性被塗物
２１：被塗面
２３：接地部
２４：帯電防止処理皮膜
３０：電極ユニット
３１,３６：高電圧直接印加電極
３２：被覆部
３３：抵抗体
５０：高電圧コントローラ

Claims (3)

1. 導電性液体塗料が流通する塗料供給路と、
   前記塗料供給路を流通した導電性液体塗料を外部に吐出する吐出口と、
   前記吐出口から外部へ突出しないように前記塗料供給路の内部に設けられる高電圧直接印加電極と、
   前記高電圧直接印加電極に接続される抵抗体と、を備え、
   前記高電圧直接印加電極には、前記抵抗体を介して高電圧が供給され、
   前記高電圧直接印加電極は、前記抵抗体を介して供給された高電圧を、前記塗料供給路を流通する導電性液体塗料に直接印加して導電性液体塗料を帯電させる
   ことを特徴とする静電塗装用ガン。
2. 導電性液体塗料が流通する塗料供給路と、
   前記塗料供給路を流通した導電性液体塗料を外部に吐出する吐出口と、
   前記吐出口から外部へ突出しないように前記塗料供給路の内部に設けられ、前記塗料供給路を流通する導電性液体塗料に高電圧を直接印加して導電性液体塗料を帯電させる高電圧直接印加電極と、を備え、
   前記高電圧直接印加電極は、軸径よりも軸長の方が長く、且つ先鋭な先端部を有するピン形状であり、
   前記高電圧直接印加電極の前記先端部は、前記吐出口の近傍に配置される
   ことを特徴とする静電塗装用ガン。
3. 請求項２に記載の静電塗装用ガンであって、
   前記高電圧直接印加電極に接続される抵抗体を備え、
   前記高電圧直接印加電極には、前記抵抗体を介して高電圧が供給される
   ことを特徴とする静電塗装用ガン。

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