JP3770674B2

JP3770674B2 - 静電噴霧ガン

Info

Publication number: JP3770674B2
Application number: JP33181996A
Authority: JP
Inventors: 豊和横山; 修司笹邊; 賢治竹林; 尚司木村
Original assignee: Hosokawa Micron Corp
Current assignee: Hosokawa Micron Corp
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2016-12-12
Also published as: JPH10165847A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗装粉体に電極により静電荷電を施してガス流と共に噴射する構造の、粉体塗装用静電噴霧ガンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より使用されている静電噴霧ガンにおいては、被塗装物に対する塗装面積を稼いで効率良く塗装するために、バッフルコーン（邪魔板）をその先端に取り付けて、塗装パターンを広げるという事が行われている。図３は、その従来の静電噴霧ガンの一例を模式的に示した縦断面図である。同図に示すように、或程度の長さを持つガンボディー５１の、一点鎖線で表す通路軸周りの長手方向を粉体通路５３が貫通しており、その後端が導入口５２，前端が噴射口５４となっている。
【０００３】
また、粉体通路５３の前方内部には、おおよそ同軸上に部材６０が設けられており、その先端が噴射口５４から外に出ていて、そこにはバッフルコーン５５が取り付けられている。一方、ガンボディー５１後方下側には高電圧発生装置５８が内蔵されており、その先端から出ているケーブル５９が部材６０を通ってバッフルコーン５５に達し、そのバッフルコーン５５の先端に設けられているキャップ５６に取り付けられた電極５７と接続している。
【０００４】
以上のような構成において、粉体と搬送エアーの固気二相流が、同図矢印ａで示すように導入口５２から粉体通路５３に送り込まれると、矢印ｂのように流れて噴射口５４より吹き出し、バッフルコーン５５の形状に沿って矢印ｃの如く広がりながら噴霧される。このとき、高電圧発生装置５８の働きによりケーブル５９を介して高電位となった電極５７は、アース体である被塗装物（図示せず）との間で絶縁破壊を起こし、それによりコロナ放電が生じて周囲のエアーが静電荷電され、このエアーが接触する事により、ひいては噴霧される粉体にも静電荷電が施される。
【０００５】
静電荷電された粉体は、電極５７と被塗装物との間に生じている電気力線に沿って、その被塗装物まで運搬されて吸着するので、これにより確実に塗装を行う事ができる。尚、図示しないが、バッフルコーン５５とキャップ５６の間、或いは電極５７の周囲から少量のエアーが吹き出し、バッフルコーン５５前面或いは電極５７の先端部に粉体が付着しないように配慮されているものもある。以上のような構成により、塗装パターンを広げて、被塗装物に対する塗装面積を稼いで効率よく塗装する事ができる。
【０００６】
さらに、ガン内部における粉体の分散性を高めるために、分散エアーを導入する場合がある。この場合は、同図に示すように、ガンボディー５１の後方上側に設けられたエアー管６２の後端の供給口６１より供給された分散エアーが、そのエアー管６２を通過して先端のノズル６３から粉体通路５３の前方内部に吹き出す。このとき、その分散エアーは、部材６０の周りを矢印ｄのように螺旋状に旋回して粉体を撹拌し、固気二相流と共に噴射口５４から吐き出される。
【０００７】
ところが、上記のようにバッフルコーンを静電噴霧ガンの先端に取り付けて塗装パターンを広げるという構成では、そのバッフルコーンの形状や大きさにより、塗装パターンの大きさが概ね限定されてしまう。しかも、粉体塗料の搬送スピードが高くなると、それに応じてバッフルコーンの径を大きくしたとしても、任意の大きさのパターンが形成できないという問題も生じる。
【０００８】
そして、バッフルコーンを使用すると、そのバッフルコーンへの粉体塗料の付着が避けられない。この付着塗料がバッフルコーンから剥離すると、いわゆるスピットとして被塗装物に飛んで行き、塗装不良を起こす。また、バッフルコーンが常に粉体の流れに曝される事による摩耗も生じる。そのため、バッフルコーンの清掃，交換を頻繁に行わなくてはならないので、メンテナンス性が悪くなる。
【０００９】
さらに、図３のケーブル５９は、粉体通路５３の外部から内部に跨って配設されているので、同図の６４で示すような、いわゆる粉接部（粉体に接する部分）がいずれかの場所に必ず存在し、このようなところは粉体が固着しやすく、これが原因で接点不良を起こす場合もあり、これを取り除くためにガン自体の分解，清掃を頻繁に行わなければならず、メンテナンス性が悪くなる。また、固気二相流通路に干渉する部分が生じ、スピット発生，摩耗等の問題が生じる。
【００１０】
また、上記分散エアーを導入した場合、搬送エアーと混ざり合う事によって粉体の搬送スピードが増加し、塗装パターンの広がりを抑制するように働くので、当初の目的に逆行してしまう。塗装パターン径が小さくなると、例えば自動の塗装ライン等において静電噴霧ガンの本数を増やさなければならなくなり、メンテナンス性やコストパフォーマンスが低下する事となる。また、塗装パターン径が小さくなると、部分的には被塗装物に吹き付ける空気が多く、また強くなり、塗装面の粉体を吹き飛ばす原因にもなる。
【００１１】
そこで、上記のような不都合を軽減して使用するために、従来より、バッフルコーンを用いない方法によって、静電噴霧ガンにいくつかの改良が加えられている。
【００１２】
例えば、特公平６−７３６４４号公報に記載されている如く、筒部材により画定されて導路軸方向に延在する粉体導路の下流端にスプレー口を形成し、粉体導路を貫通して導路軸方向に延在する筒状の支持体によりガス導路を画定し、支持体にはスプレー口より下流側において粉体偏向機構を取り付けて粉体流を横断するガス壁を形成させ、さらに支持体にはガス導路を粉体導路に連結するガス吹出口を上記のガス壁を指向して少なくとも１個形成し、かつ塗装粉体の静電荷電のためにガス吹出口中に少なくとも１個の電極が設けられた構成としている。
【００１３】
また、特公平４−１０３８０号公報に記載されている如く、粉体は搬送ガスにより拡散され、そして軸方向の出口ノズルから放出される搬送ガス−粉体混合物は、実質的に半径方向に配置された放射状ギャップを介してその搬送ガス−粉体混合物中に導入される制御空気により広げられる構成としている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特公平６−７３６４４号公報に記載されている構成では、電極が粉体導路に接しているので、どうしても粉体の固着が生じる恐れがある。そして、塗装パターン径の制御を行う事は難しいと考えられる。また、上記特公平４−１０３８０号公報に記載されている構成では、制御空気が放出されるギャップを形成するチューブと挿入部材各々の外径を同じにしているため、制御空気の流れが分散され、塗装パターンを広げる力が減少し、塗装パターン径が大きく取れないという問題がある。また、放射状ギャップの配置を半径方向と限定しているため、これによっても同様の問題が生じている。
【００１５】
本発明は、これらの不都合を解消し、バッフルコーンを用いない方法で、いわゆる粉接部を持たない事により粉体の固着が生じず、また、分散エアーを導入しても塗装パターンが小さくならず、塗装パターン径を広い範囲で制御する事ができる静電噴霧ガンを提供する事を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、通路軸周りに設けられ、該通路軸方向に延びて下流端に粉体の噴射口を有する粉体通路と、該粉体通路の内側において前記通路軸周りに設けられ、前記通路軸方向に延びて前記噴射口より下流側にガスの吹出口を有するガス通路と、該ガス通路下流端に前記粉体を静電荷電する電極とを備え、前記吹出口から前記通路軸周りに放射状で且つ上流側向きに前記ガスが吹き出す静電噴霧ガンにおいて、前端が接続部において粉体通路とつながっている第２のガス通路を設け、該第２のガス通路を通ったエアーが分散エアーとして前記接続部より前記粉体通路に入り込むようにした構成とする。そして、前記第２のガス通路が前記ガス通路から枝分かれした事を特徴とする。尚、ここで言う通路軸とは、構造上実体的に設けられた軸ではなく、静電噴霧ガン本体の仮想的な中心を示している。
【００１７】
また、前記吹出口は、前記ガス通路の下流端に設けられたシリンダー部材とそのシリンダー部材の下流側先端に設けられたキャップとの間の開口により構成され、そのキャップの前記通路軸周りの外径は、そのシリンダー部材の通路軸周りの外径よりも小さい構成とする。そして、前記ガス通路に、前記電極に電圧を印加する高電圧発生装置と導電ケーブルとを設けた構成とする。
【００１８】
そして、前記粉体通路は、上流側から下流側に向かって前記通路軸周りの径が徐々に小さくなるテーパ部を有する構成とする事もできる。さらに、前記粉体通路に、その粉体通路内において前記通路軸周りに粉体の螺旋状の流れが生じる方向に、前記粉体を導入する導入口を設けた構成とする事もできる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の静電噴霧ガン（以下、ガンと呼ぶ）の一実施形態を模式的に示した縦断面図である。同図に示すように、ガンボディー１の一点鎖線で表す通路軸周り後方には、１００ｋＶまで昇圧できる高電圧発生装置２が内蔵されており、そこから前方にケーブル３が延びていて、その先端で金属等でできた導電性部材４に接続されている。
【００２０】
導電性部材４の前方には、ガンの頭部を形成するシリンダー５が設けられており、これは樹脂等の絶縁材料で作られている。導電性部材４とシリンダー５各々の内部に跨って、通路軸方向に伸縮するように導電性のコイルバネ７が設けられており、その前端から電極８が延びてシリンダー５の先端に取り付けられているキャップ６を貫通し、ガンの先端に達している。
【００２１】
一方、ガンボディー１の後方下部には、塗装パターンを制御するパターンエアーを供給するための供給口１３が設けられており、これが高電圧発生装置２の外周に円筒状に設けられたエアー通路１４の後端につながっている。このエアー通路１４は、ガン前方の導電性部材４に達している。詳しくは後述する。
【００２２】
また、ガンボディー１の下部斜め後方には、粉体と搬送エアーの固気二相流を送り込むための導入口９が設けられており、これがエアー通路１４の外周に円筒状に設けられた粉体通路１０の後端に、ガンボディー１の中央付近でつながっている。この粉体通路１０はガン前方に延びており、途中のテーパ部１２を経て、シリンダー５の周囲に設けられた噴射口１１まで達して開口している。このテーパ部１２の径は、ガン前方に向かって徐々に小さくなっている。
【００２３】
このように、電気系統をガンの中心に持ってきて、その周りを粉体の通路が取り囲む構造にする事により、電気的な部分でいわゆる粉接部がなくなるので、電気的ロスや故障が少なくなる。また、ガン内部での粉体の経路が短くなっているので、コンパクトな設計を行う事ができる。尚、エアー通路１４は途中でエアー通路１５に枝分かれしており、このエアー通路１５はエアー通路１４の外周に円筒状に設けられ、その前端が接続部１６において粉体通路１０の後端とつながっている。但し、エアー通路１５はエアー通路１４とは別系統で設けても良い。
【００２４】
以上の構成において、矢印Ｂで示すように供給口１３より供給されたパターンエアーは、エアー通路１４を通ってガン先端部の導電性部材４に到達する。図２は、ガン先端部を拡大して詳細に示した図である。同図において、供給されたパターンエアーは、矢印で示すように、導電性部材４のエアー入口より内部に入り込み、コイルバネ７に沿ってシリンダー５に移行する。
【００２５】
そして、パターンエアーの一部はキャップ６と電極８の間を通過してガン先端より吹き出し、電極８に粉体が付着するのを防止する。また、残りはキャップ６とシリンダー５の間を通過して、図１の矢印Ｄで示すように、キャップ６のパターンエアー反射面とシリンダー５の前面との間の開口より、ガンの通路軸周りに放射状に、且つガンの後方寄り（上流側向き）に吹き出す。
【００２６】
また、図１の矢印Ａで示すように導入口９より送り込まれた固気二相流は、粉体通路１０を通り、途中のテーパ部１２を経て噴射口１１より吹き出す。このとき、吹き出した固気二相流は、矢印Ｄで示すパターンエアーにより、矢印Ｃで示すように広げられ、ドーナツ状の塗装パターンとなって被塗装物に噴霧される。
【００２７】
また、パターンエアーに粉体が衝突する事による分散効果があり、粉体の塊を１次粒子状にしてしまうので、従来のガンを用いる場合より塗装効率がアップする。この塗装パターン径は、通常の使用状態において、固気二相流の吹き出し速度や、ガンから被塗装物までの距離によっては変化しないので、これにより噴霧量や塗装パターンが制御しやすくなっている。
【００２８】
ここで、高電圧発生装置２の働きによりケーブル３，導電性部材４，コイルバネ７を介して高電位となった電極８は、アース体である被塗装物（図示せず）との間で絶縁破壊を起こし、それによりコロナ放電が生じてパターンエアーを含む周囲のエアーが静電荷電され、このエアーが接触する事により、ひいては噴霧される粉体にも静電荷電が施される。静電荷電された粉体は、電極８と被塗装物との間に生じている電気力線に沿って、その被塗装物まで運搬されて吸着するので、確実に塗装を行う事ができる。また、電気力線の一部が高電圧発生装置２の後端に戻る事により、これを横切ったパターンエアーが静電荷電されるという事も考えられる。
【００２９】
また、エアー通路１４から枝分かれしたエアー通路１５を通ったパターンエアーは、粉体の分散性を高める分散エアーとして接続部１６より粉体通路１０に入り込み、例えば通路軸周りに螺旋状に旋回してスパイラル流となり、粉体を撹拌する。そして、テーパ部１２を通過する事により更に撹拌の勢いを増して、固気二相流と共に噴射口１１から吐き出される。この分散エアーは、粉体通路１０の後端部での粉体の付着，堆積を防ぐ効果もある。
【００３０】
さらに、導入口９から粉体通路１０への粉体塗料の供給方向や角度を工夫して、通路軸周りの方向に流れが生じるようにする事により、その粉体通路１０の筒形状やテーパ部１２の存在と相俟って、螺旋状のスパイラル流が自然に発生して分散効果が高まり、噴射口１１における粉体の濃度差が生じにくい構造となっている。
【００３１】
尚、図１に示すように、パターンエアーが高電圧発生器２の周りに設けられたエアー通路１４を通過する事で、その高電圧発生器２を冷却する仕組みとなっている。なぜならば、高電圧発生器２が過熱すると、発生する電圧の値が不安定となり、塗装制御が困難となるからである。
【００３２】
ところで、図２に示すように、キャップ６のパターンエアー反射面とシリンダー５の前面は、パターンエアーがガンの通路軸周りに放射状に、且つガンの後方寄り（上流側向き）に吹き出すように向いているが、これにより、塗装パターンを広げる上で著しい効果を発揮する事ができる。この場合のキャップ６とシリンダー５の隙間Ｈは、おおよそ０．１〜５ｍｍの間で調整される。また、パターンエアーの圧力はおおよそ０．５〜７ｋｇ／ｃｍ² の間で使用される。これにより、塗装パターンの径は、おおよそ３０〜１０００ｍｍの範囲で制御可能である。
【００３３】
本実施形態では、キャップ６とシリンダー５はネジ部で螺合しており、キャップ６を回転する事によって、隙間Ｈを調整する事ができる。このとき、コイルバネ７が圧縮される事により、キャップ６が軸方向に付勢され、ネジ部のガタつきが除去されて、キャップ６が摩擦力によりシリンダー５に一時的に固定される。但し、これらの構成にはこだわるものではなく、例えば隙間Ｈの値が一定に決まっていれば、キャップ６とシリンダー５は固定（例えばワンタッチで行えるもの）或いは一体化しても良く、また、これらの材質を例えば多孔質のものにする事により、パターンエアーの通路を確保しても良い。
【００３４】
さらに、同図のように、シリンダー５の外径Ｅよりもキャップ６の外径Ｆを小さくする事で、噴射口１１からの分散エアーを加えた固気二相流の噴出によりシリンダー５とキャップ６との隙間Ｈからのパターンエアーの吹き出しが抑制或いは妨げられる事なく、シリンダー５の前面に沿うようにしてパターンエアーが勢い良く吹き出すようになり、制御可能な塗装パターンの最大径を大きくする事ができる。また、キャップ６への粉体の付着を少なくしてスピットによる塗装不良を防止する事もできる。尚、固気二相流の噴射口１１は、シリンダー５の前面より或程度後方に位置する事で、塗装パターンを確実に広げる事ができるが、本実施形態では、その距離Ｇはおおよそ５〜２０ｍｍの範囲で設定される。
【００３５】
尚、これまで述べてきたエアーについては、塗装用として一般的に使用されているが、これにこだわるものではなく、粉体の搬送，分散或いはパターン形成等にふさわしいガスであれば、何を使用しても良い。また、キャップ６を導電性材料により構成し、電極８と一体化する事もできる。これにより、ガン頭部の清掃が簡単になる。また、図示しないが、本実施形態のガンの頭部を従来のバッフルコーンを使用する方式のものに付け替える事も可能な構造となっている。
【００３６】
さらに、導電性部材４と電極８とを接続するコイルバネ７自体は、コイルバネの形状や機能を有しないものであっても良い。また、本発明構成は、摩擦帯電型式のトリボガンに適用させる事も可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バッフルコーンを用いない方法で、いわゆる粉接部を持たない事により粉体の固着が生じないため、電気的ロスや故障が少なく、パターンエアーの吹き出し状態を工夫する事により、粉体の分散性を高める分散エアーを粉体通路に導入しても塗装パターンが小さくならず、且つ塗装パターン径を広い範囲で制御する事ができる静電噴霧ガンを提供する事ができる。
【００３８】
また、パターンエアーに粉体が衝突する事による分散効果や、パターンエアーによる高電圧発生装置の冷却効果、或いは粉体通路にテーパ部を設ける事によるスパイラル流の加速効果や、粉体の導入口の方向や角度を工夫する事によるスパイラル流の自然発生効果等、従来の静電噴霧ガンには見られない種々の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静電噴霧ガンの一実施形態を模式的に示した縦断面図。
【図２】ガン先端部を拡大して詳細に示した図。
【図３】従来の静電噴霧ガンの一例を模式的に示した縦断面図。
【符号の説明】
１ガンボディー
２高電圧発生装置
３ケーブル
４導電性部材
５シリンダー
６キャップ
７コイルバネ
８電極
９導入口
１０粉体通路
１１噴射口
１２テーパ部
１３供給口
１４エアー通路（ガス通路）
１５エアー通路（第２のガス通路）
１６接続部

Claims

通路軸周りに設けられ、該通路軸方向に延びて下流端に粉体の噴射口を有する粉体通路と、該粉体通路の内側において前記通路軸周りに設けられ、前記通路軸方向に延びて前記噴射口より下流側にガスの吹出口を有するガス通路と、該ガス通路下流端に前記粉体を静電荷電する電極とを備え、前記吹出口から前記通路軸周りに放射状で且つ上流側向きに前記ガスが吹き出す静電噴霧ガンにおいて、前端が接続部において粉体通路とつながっている第２のガス通路を設け、該第２のガス通路を通ったエアーが分散エアーとして前記接続部より前記粉体通路に入り込むようにした事を特徴とする静電噴霧ガン。
前記第２のガス通路が前記ガス通路から枝分かれした事を特徴とする請求項１に記載の静電噴霧ガン。
前記吹出口は、前記ガス通路の下流端に設けられたシリンダー部材と該シリンダー部材の下流側先端に設けられたキャップとの間の開口により構成され、該キャップの前記通路軸周りの外径は、該シリンダー部材の該通路軸周りの外径よりも小さい事を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の静電噴霧ガン。
前記ガス通路に、前記電極に電圧を印加する高電圧発生装置と導電ケーブルとを設けた事を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の静電噴霧ガン。
前記粉体通路は、上流側から下流側に向かって前記通路軸周りの径が徐々に小さくなるテーパ部を有する事を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の静電噴霧ガン。
前記粉体通路に、該粉体通路内において前記通路軸周りに粉体の螺旋状の流れが生じる方向に、前記粉体を導入する導入口を設けた事を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の静電噴霧ガン。