JP4458900B2 - 静電ハンドガン式塗装機及びその塗料カートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、静電塗装の技術に関し、より詳しくは、作業者が手で持ちながら塗装を行うことのできるハンドガン式塗装機に関する。

例えば自動車ボディの塗装の補修作業に静電ハンドガン式塗装機が用いられている（例えば特許文献１〜４参照）。この種の塗装機は、スプレータイプ（例えば特許文献１）の他に、回転霧化タイプ（特許文献２）が提案されている。

従来の静電ハンドガン式塗装機は、外部に配置した塗料タンク又は塗料サーキュレーションパイプからホースを通じて塗料の供給を受けるようになっているが、他にエアホースが連結され、また、高電圧発生器を外部に配置した形式の塗装機にあっては、高電圧ケーブルが塗装機に連結される。

水性塗料のような導電性塗料を対象にした静電ハンドガン式塗装機は、導電性塗料を帯電させる方式として２つのタイプが知られている。第１のタイプは、塗装機から放出された微粒化塗料を外部帯電電極でイオンチャージさせる間接帯電方式が採用されており、第２のタイプは、大型の塗料タンクをアース電位から絶縁した状態で塗料タンクに高電圧を印加する方式が採用されている。
特開平７−１９４９９７号公報 特開平９−７０５５７号公報 特開平９−１８７６８２号公報 特開平１１−３１９６４１号公報

上述したように従来の静電ハンドガン式塗装機は、外部から塗料、エア、電力の供給を受けるために各種のホースが連結された状態にあり、このような状態は、静電ハンドガン式塗装機を片手で操作する作業者にとっては、その操作性を損なう要因になることは言うまでもない。

また、水性塗料のような導電性塗料に適合させた静電ハンドガン式塗装機にあっては、間接帯電方式の第１のタイプでは、外部帯電電極に強い電位傾度が働いているため、この外部帯電電極及びその近傍に位置する静電ハンドガン式塗装機の前端部分に多量の塗料が付着してしまうという問題が発生していた。また、第２のタンク絶縁タイプでは、外部塗料タンクに静電気が蓄積されるため、作業者が不用意に外部塗料タンクにアクセスできず、このため塗料の色替えの際に外部塗料タンクの交換に時間を要するという問題を有していた。

そこで、本発明の目的は、操作性を向上することのできる静電ハンドガン式塗装機を提供することにある。
本発明の更なる目的は、水性塗料のような導電性塗料に適した静電ハンドガン式塗装機を提供することにある。
本発明の他の目的は、操作性を向上することのできるエアースプレー式の静電ハンドガン式塗装機を提供することにある。
本発明の更なる目的は、塗着効率を向上することのできる静電ハンドガン式塗装機を提供することにある。
本発明の他の目的は、静電ハンドガン式塗装機に適した塗料カートリッジを提供することにある。

かかる技術的課題は、本発明の第１の観点によれば、
電気絶縁性材料からなるバレルと、アース電位に保持され且つ導電性材料からなるハンドルと、アース電位に保持され且つ導電性材料からなるトリガーとを備え、作業者が片手でハンドルを握りながらトリガーを引き絞ることにより、バレル前方に配置されたアース電位の被塗物に向けて帯電した塗料を噴霧することのできる静電ハンドガン式塗装機であって、
前記バレルの先端部分に設けられ、該バレル内部の塗料通路に通じる脱着口と、
該脱着口に着脱可能に設けられる塗料カートリッジとを有し、
該塗料カートリッジは、前記バレルの脱着口に接続される塗料出入口を備え且つ導電性塗料を収容した柔軟な塗料バッグと、該塗料バッグを包囲し且つ前記塗料出入口との間に隙間を有するカバー開口を備えた電気絶縁材料からなるカバーとを有し、
前記塗料バッグの塗料出入口と、これを包囲するカバー開口との間の前記隙間によって、前記カバーの内部を大気圧状態に保持するための大気導入口が形成されると共に、該隙間を通じて前記塗料バッグの表面の電荷が前記バレルの先端側に放電されることを特徴とする静電ハンドガン式塗装機を提供することにより達成される。

本発明の静電ハンドガン式塗装機によれば、塗料の供給形式をカートリッジ式にしてあるため、塗料供給ホースを接続する必要がなく、このため操作性を向上することができる。また、塗料カートリッジ（絶縁カバー）の大気導入口がバレルの先端近傍に設けられているため、塗料バッグの表面に帯電した電位が現れたとしても、この帯電電位を高電圧領域であるバレルの先端側に逃がすことができ、これにより作業者の安全性を確保することができる。この第１の観点の発明の静電ハンドガン式塗装機はエアスプレー式及び回転霧化式を含む。

上記の技術的課題は、本発明の他の観点によれば、
電気絶縁性材料からなるバレルと、アース電位に保持され且つ導電性材料からなるハンドルと、アース電位に保持され且つ導電性材料からなるトリガーと、前記バレルの先端部に設けられたエアーアシスト式の塗料ノズルと、該塗料ノズルの塗料噴出口に臨んで配置されたニードル弁とを備え、作業者が片手でハンドルを握りながらトリガーを引き絞ることにより、前記塗料ノズルの塗料噴出口から放出された塗料が霧化エアによって霧化されて、バレル前方に配置されたアース電位の被塗物に向けて塗料を噴霧することのできるエアースプレー式の静電ハンドガン式塗装機であって、
前記ニードル弁の前端に該ニードル弁の軸線に沿って前方に延び且つ高電圧が印加される針状電極と、
前記バレルの先端部分に設けられ、該バレル内部の塗料通路に通じる脱着口と、
該脱着口に着脱可能に設けられる塗料カートリッジとを有し、
該塗料カートリッジは、前記バレルの脱着口に接続される塗料出入口を備え且つ導電性塗料を収容した柔軟な塗料バッグと、該塗料バッグを包囲し且つ前記塗料出入口との間に隙間を有するカバー開口を備えた電気絶縁材料からなるカバーとを有し、
前記塗料バッグの塗料出入口と、これを包囲するカバー開口との間の前記隙間によって、前記カバーの内部を大気圧状態に保持するための大気導入口が形成されると共に、該隙間を通じて前記塗料バッグの表面の電荷が前記バレルの先端側に放電されることを特徴とするエアースプレー式の静電ハンドガン式塗装機を提供することにより達成される。

すなわち、上記のエアースプレー式の静電ハンドガン式塗装機にあっては、ニードル弁の先端に設けた針状電極に接触させて塗料を直接帯電させることができ、これにより塗着効率を向上することができる。

図１は、実施例のエアースプレー式の静電ハンドガン１００を示す。この静電ハンドガン１００は、従来と同様に、ガンボディすなわちバレル２と、ハンドル４と、トリガー６とを有し、作業者は、片手でハンドル４を握ったまま人差し指でトリガー６を引き絞ることでバレル２の先端から塗料を噴霧させることができる。

バレル２は、その下端に、エア導入口８を有し、このエア導入口８にエアホース（図示せず）を連結することにより、このエアホースを介して、図外の圧縮エア源から静電ハンドガン１００に圧縮エアが供給される。静電ハンドガン１００の内部に取り込む圧縮エアの量は、入力エア量調整用つまみ１０によって調整可能である。

図２を参照して、バレル２の先端部にはエアーアシスト塗料ノズル１２が設けられ、この塗料ノズル１２の噴出口１４に臨むニードル弁１６の前後位置は塗料流量コントロール用回転つまみ１８によって調整可能である。

バレル２の下部には、塗料カートリッジ２０が脱着自在に装着される。図３は、塗料カートリッジ２０を模式的に図示した説明図である。図３に示すように、塗料カートリッジ２０は、プラスチック製の電気絶縁強度の高いカバー２２と、その内部に配置された塗料バッグ２４とで構成され、塗料バッグ２４は適度な容量、例えば３００〜５００ccの容量を有するのが好ましく、塗料バッグ２４の中には水性塗料が収容される。

塗料バッグ２４は柔軟性を有し、例えばアルミニウムを積層した柔軟なプラスチックで作られる。塗料バッグ２４は塗料出入口２６を有し、この塗料出入口２６の直径は、絶縁カバー２２のカバー開口２８の直径よりも小さく、カバー開口２８と塗料出入口２６との隙間３０によって大気導入口が形成されている。すなわち、隙間３０つまり大気導入口は大気に開放した状態にあり、これにより塗料カートリッジ２０の内部は常に大気圧状態が保持されるようになっている。

図１に戻って、バレル２の先端部分には、バレル２内部の塗料通路３２に通じる脱着口３４が上方に向けて開口され、この脱着口３４に塗料バッグ２４の出入口２６が接続される。塗料カートリッジ２０内の塗料は、従来から多用されているカップ式ハンドガンで採用している霧化エアを使った吸い出し方式、つまり霧化エアの吐出によって生成される負圧によって強制的に取り出され、塗料カートリッジ２０から出た塗料はバレル２内部の塗料通路３２に供給され、塗料ノズル１２の噴出口１４から放出される。塗料ノズル１２の噴出口１４から放出された塗料は、その直後に霧化エアによって霧化され、塗料吐出口３６を通じて噴霧される（図２）。

前述したニードル弁１６は絶縁材料で作られており、その先端に、前方に向けて真っ直ぐに延びる針状金属電極４０が取り付けられている。針状金属電極４０は、ニードル弁１６の軸線に沿って塗料吐出口３６から前方に向けて突出して配置されている。この針状金属電極４０は、ニードル弁１６の内部を通る導電材料（図示せず）を通じて高電圧が印加される。この高電圧は、静電ハンドガン１００の内部、具体的にはハンドル４又はバレル２に内蔵したカスケード式小型高電圧発生器で生成してもよく、また、外部の高電圧発生器で生成してもよい。

塗料噴出口１４の周囲には、従来と同様に、複数の霧化エア及びパターンエアの吐出口４２が設けられ（図２）、このパターンエア吐出口４２から吐出されるエアの量はパターンコントロール用回転つまみ４４によって調整することができる。

静電ハンドガン１００は、ハンドル４及びトリガー６を除く部分が電気絶縁性のプラスチック樹脂で作られ、ハンドル４及びトリガー６は導電性材料（典型的には金属）で作られて、ハンドル４及びトリガー６はアース電位に保持される。

また、塗料カートリッジ２０の上記隙間つまり大気導入口３０は、バレル２の先端部分に配置されている。換言すれば、塗料カートリッジ２０の大気導入口３０は、これと針状金属電極４０との間の距離Ｌ１が、トリガー６との間の距離Ｌ２よりも近い位置に配置されている（Ｌ１≪Ｌ２）。これにより、塗料バッグ２４の表面に帯電した電位が現れたとしても、この帯電電位を高電圧領域であるバレル２の先端の塗料吐出口３６側に逃がすことができ、ハンドル４やトリガー６の方向に放電するのを防止することができる。

上述した実施例の静電ハンドガン１００によれば、絶縁カバー２２で塗料バッグ２４を包囲した塗料カートリッジ２０内部の静電気の漏洩口となる大気導入口３０を、電位傾度の高いバレル２の先端側に近づけて配置してあるため、作業者は静電ハンドガン１００を使って安全に静電塗装作業を行うことができる。

したがって、実施例の静電ハンドガン１００によれば、外部の塗料タンクから塗料の供給を受けるために塗料ホースを連結する必要がないため、この分、静電ハンドガン１００の操作性を向上することができる。

また、静電ハンドガン１００から噴霧した塗料を針状金属電極４０で直接的に帯電させる直接帯電方式を採用してあるため、塗着効率を大幅に向上することができる。

塗料カートリッジ２０が空になったら、空の塗料カートリッジ２０を静電ハンドガン１００から取り外し、新しい塗料カートリッジ２０を静電ハンドガン１００に装着することで塗装作業を継続することができる。また、色替えを必要とするときには、所望の色の塗料を充填した塗料カートリッジ２０を静電ハンドガン１００に装着すればよい。

塗料カートリッジ２０を交換するときには、針状金属電極４０に印加している高電圧を遮断するのがよい。これにより作業者は安全に塗料カートリッジ２０の交換作業を行うことができる。塗料カートリッジ２０の塗料の量は上述したように３００〜５００cc程度であるのがよい。この程度の塗料であれば、塗料カートリッジ２０を装着した静電ハンドガン２０の重量もそれほど重くならず、作業者に負担を掛けることもない。また、３００〜５００ccの塗料の量であれば、１〜２分間の塗装を行うことができ、例えば自動車ボディの塗装の補修に静電ハンドガン１００を使用するのであれば実用上問題を生じることはない。

色替えの際には、静電ハンドガン１００から塗料カートリッジ２０を取り外した後、バレル２の脱着口３４に溶剤ホースを接続して、この溶剤ホースから水と親水性溶剤の混合液を静電ハンドガン１００に供給して静電ハンドガン１００の洗浄を行い、この洗浄を完了した後に所望の色の塗料カートリッジ２０を装着する。

なお、塗料カートリッジ２０は、その出入口２６を通じて塗料を充填することができるが、この出入口２６にチェック弁を設けて、塗料カートリッジ２０から不用意に塗料が流出してしまうのを防止するのがよい。

図１に例示のエアースプレー式の静電ハンドガン１００では、バレル２の下に塗料カートリッジ２０を取り付ける方式を採用したが、図４に例示の静電ハンドガン２００に示すように、バレル２の上に塗料カートリッジ２０を脱着自在に搭載するようにしてもよい。この変形例の静電ハンドガン２００の他の構成は、実質的に図１の静電ハンドガン１００と同じであり、図１に使用した参照符号を用いることで各構成要素の説明を省略する。

変形例の静電ハンドガン２００のように、バレル２の上に塗料カートリッジ２０を搭載することで、塗料カートリッジ２０（絶縁カバー２２）の上記隙間つまり大気導入口３０をトリガー６から遠ざけることができ、これにより安全性を更に向上することができる。

以上、水性塗料を例に本発明の好ましい実施例を説明したが、静電ハンドガン１００、２００は、体積固有抵抗1.0メグオーム以下の導電性塗料に好適に適用することができる。また、エアスプレー式の静電ハンドガンを例に本発明の好ましい実施例を説明した、当業者であれば分かるように、特許文献２に開示のような静電回転霧化式ハンドガンにも適用することができる。

実施例のエアースプレー式静電ハンドガン塗装機の概略図である。 図１の静電ハンドガン塗装機の先端部分を抽出した部分断面図である。 塗料カートリッジを模式的に図示した説明図である。 変形例のエアースプレー式静電ハンドガン塗装機の概略図である。

符号の説明

１００ エアースプレー式静電ハンドガン
２ バレル
４ ハンドル
６ トリガー
１２ エアーアシスト塗料ノズル
１４ 塗料ノズルの噴出口
１６ ニードル弁
２０ 塗料カートリッジ
２２ 絶縁カバー
２４ 塗料バッグ
２６ 塗料バッグの塗料出入口
２８ 絶縁カバーの開口
３０ 絶縁カバーの大気導入口
３４ バレルに設けられた塗料バッグ用脱着口
４０ 針状金属電極

Claims (5)

1. 電気絶縁性材料からなるバレルと、アース電位に保持され且つ導電性材料からなるハンドルと、アース電位に保持され且つ導電性材料からなるトリガーとを備え、作業者が片手でハンドルを握りながらトリガーを引き絞ることにより、バレル前方に配置されたアース電位の被塗物に向けて帯電した塗料を噴霧することのできる静電ハンドガン式塗装機であって、
   前記バレルの先端部分に設けられ、該バレル内部の塗料通路に通じる脱着口と、
   該脱着口に着脱可能に設けられる塗料カートリッジとを有し、
   該塗料カートリッジは、前記バレルの脱着口に接続される塗料出入口を備え且つ導電性塗料を収容した柔軟な塗料バッグと、該塗料バッグを包囲し且つ前記塗料出入口との間に隙間を有するカバー開口を備えた電気絶縁材料からなるカバーとを有し、
   前記塗料バッグの塗料出入口と、これを包囲するカバー開口との間の前記隙間によって、前記カバーの内部を大気圧状態に保持するための大気導入口が形成されると共に、該隙間を通じて前記塗料バッグの表面の電荷が前記バレルの先端側に放電されることを特徴とする静電ハンドガン式塗装機。
2. 前記静電ハンドガン式塗装機がエアースプレー式のハンドガンである、請求項１に記載の静電ハンドガン式塗装機。
3. 電気絶縁性材料からなるバレルと、アース電位に保持され且つ導電性材料からなるハンドルと、アース電位に保持され且つ導電性材料からなるトリガーと、前記バレルの先端部に設けられたエアーアシスト式の塗料ノズルと、該塗料ノズルの塗料噴出口に臨んで配置されたニードル弁とを備え、作業者が片手でハンドルを握りながらトリガーを引き絞ることにより、前記塗料ノズルの塗料噴出口から放出された塗料が霧化エアによって霧化されて、バレル前方に配置されたアース電位の被塗物に向けて塗料を噴霧することのできるエアースプレー式の静電ハンドガン式塗装機であって、
   前記ニードル弁の前端に該ニードル弁の軸線に沿って前方に延び且つ高電圧が印加される針状電極と、
   前記バレルの先端部分に設けられ、該バレル内部の塗料通路に通じる脱着口と、
   該脱着口に着脱可能に設けられる塗料カートリッジとを有し、
   該塗料カートリッジは、前記バレルの脱着口に接続される塗料出入口を備え且つ導電性塗料を収容した柔軟な塗料バッグと、該塗料バッグを包囲し且つ前記塗料出入口との間に隙間を有するカバー開口を備えた電気絶縁材料からなるカバーとを有し、
   前記塗料バッグの塗料出入口と、これを包囲するカバー開口との間の前記隙間によって、前記カバーの内部を大気圧状態に保持するための大気導入口が形成されると共に、該隙間を通じて前記塗料バッグの表面の電荷が前記バレルの先端側に放電されることを特徴とするエアースプレー式の静電ハンドガン式塗装機。
4. 前記塗料カートリッジが前記バレルの上に脱着可能に搭載される、請求項３に記載の静電ハンドガン式塗装機。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の静電ハンドガン式塗装機に脱着可能に設けられる塗料カートリッジ。

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