JPH0342941B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被塗物上に塗料を霧化して静電塗装す
るための装置に関する。

塗料を霧化して静電塗装するための市販の装置
は一般にエヤーレスすなわち空気式霧化を利用し
ている。ある特定の形状をした被塗物に対する塗
装においては、例えば高速の塗料供給速度が要求
されるような場合、あるいは例えば凹所の中に入
り込むことが要求されるような場合、例えば塗料
を高圧で小さいオリフイスから噴射することによ
り、塗料を空気の存在しない状態で霧化すること
が望ましい。塗料の流れと空気との相互作用によ
り、塗料は破壊すなわち霧化して小さな粒子と
し、これらの小さい粒子は静電気を帯びる。静電
電荷は被塗物上への塗料の付着効率を改善すると
いう効果を有している。

エヤーレススプレ装置は一般にオリフイスを形
成するノズルを含み、このオリフイスを通つて液
体塗料が高圧状態で放出され、ノズルから出る時
に微細粒子として霧化され、ノズルの周囲の空気
と相互作用を生じる。電極すなわちいわゆるアン
テナは、一般にノズルと作動可能に結合され、噴
霧された粒子の形成領域の近くに静電界を形成す
るよう高電圧源と接続されている。この静電界は
噴霧粒子に対して電荷を与えるように作用し、被
塗装物品に対する噴霧粒子の付着を増大させると
いう効果を持つ。高電圧源からアンテナへの電気
回路は一般に一個又はそれ以上の抵抗を含み、こ
の抵抗は回路内の電源を制限し、かつ電流が増大
した場合には電極電圧を減少することにより安全
性をもたらす。

例えば米国特許第3815820号においては、抵抗
とアンテナとの間の高電圧回路は装置の電気容
量、およびその中に蓄えられるエネルギを制限す
るため雰囲気に露出される小さい物理的面積およ
び適当な形状を有していなければならないことが
認識されており、このエネルギはアンテナと接地
物体との間でエネルギの偶発的な放出があつた場
合にはその領域から急速に放電される。このよう
な偶発的な放電はガンが接地物品に対して接近し
すぎた場合、あるいはその中でガンが作動してい
る噴霧箱の接地壁に接近しすぎた時にしばしば生
じる。そのような場合、火花のアークがガンの電
極と接地物体との間のギヤツプを横切り、噴霧雰
囲気が爆発性ものであるならば、その雰囲気に点
火してしまう。

従来、エヤーレス静電装置の“有効容量”を減
少させ、したがつてこれらの塗装装置が爆発性の
雰囲気に点火する危険性を減少するため様々な努
力がなされて来たが、所望通りの低い“有効容
量”を有しかつ爆発性雰囲気内での安全な作動の
ために要求されるようなガンを得ることができな
かつた。

したがつて、本発明の１つの目的は、低い“有
効容量”を有し、地面に短絡した時に着火を生じ
させるエネルギが従来のガンよりも少ないエヤー
レス静電スプレガンのための新しいノズル組立体
を提供することにある。

本発明の１つの特徴は、スプレガンのアンテナ
を金属性のスプレノズルから隔離することによ
り、静電エヤーレススプレガンの有効容量を10分
の１に減少させることのできる新しいノズル組立
体構造の発見に基づくものである。従来、アンテ
ナと金属ノズルとの間のアークの発生を阻止する
ため、アンテナをノズルと接触させて維持するこ
との必要性が、例えば米国特許第3737099号明細
書により認識されて来ている。本発明者は、アン
テナとノズルとの間に火花を発生させることなく
該アンテナと該ノズルとを互いに電気的に隔離し
て、得られるガンの有効容量を結果的に大幅に減
少させることのできる新規なノズル組立体構造を
発明した。

本発明の新規なノズル組立体構造の他の１つの
特徴はガンの胴とノズル組立体との間のシールの
構造にあり、このシール構造は該シールを通過し
あるいは該シールを妨害することなくアンテナが
ガンの抵抗に接続できるようになつている。特
に、この新規なシール構造は胴とノズルとの間に
位置する二重の載頭円錐形密封栓より成り、この
密封栓はガンの胴とノズルとの間の密封を維持す
るため高圧噴霧条件下で作動できる。

本発明の主な利点は、従来のガンよりもかなり
小さい有効容量を持つ静電スプレガンを提供する
ことである。その結果、スプレガンは、これが偶
発的に地面あるいは異なる電位の物体に対して短
絡された時に、周囲の雰囲気に対して火花を発生
して点火するのに利用されるエネルギが非常に小
さい。

それに加えて、本発明のスプレガンは製造面に
おいて経済的であり、かつ構造が簡単であるの
で、清浄、保守および修繕が容易である。

本発明の前記並びに他の目的および利点は添付
図面に関して行う下記の詳細な説明からより容易
に明らかとなる。

以下、本発明を図面に示す実施例に関してさら
に説明する。

図示された本発明の実施例は使用者の手の中に
保持するよう構成されたガン１０を含んでいる。
ガンはロボツトまたは他の適当な構造物の上に取
り付けることもでき、これらのロボツトまたは他
の構造は固定してもよくあるいは運動可能であつ
てもよい。また遠隔位置から操作できるようにな
つていてもよい。

図面を見ると、本発明を組み込んだ塗装装置が
示されている。本発明の実施において、物品（図
示せず）はガン１０のノズルを通過するコンベヤ
により運搬できる。ガン１０は本体１１、ハンド
ル１２、および引き金１３を有している。ホース
１４はガンを高圧、通常約300〜1000psi（21.09
Kg／cm²〜70.3Kg／cm²）の塗料の適当な液体源１５
と接続する。電源（高電圧源）１８はケーブル１
９を介してガン１０と接続されている。このケー
ブルはガンの電極２０と接地された被塗装物品と
の間に静電界を作り出すための電力を供給する。
噴霧された材料の霧化した粒子はこの静電界内で
帯電され、被塗装物品の上に静電塗装される。引
き金１３はガン１０からの塗料の放出を制御し、
また電源１８から電極２０への高電圧電気の印加
を制御する。

本発明はガン１０の前端部すなわちノズル組立
体部分２５にある。ガンのこの部分は第２図に示
されている。この部分から後側のガンの残りの部
分は通常のものであるので詳述しない。

ノズル組立体２５はガン本体の延長部２６、ノ
ズルアダプタ３１内に取り付けられたノズル３
０、ノズル支持リング３２、ガンを通つてノズル
３０まで延びる液体流通路を密封するためノズル
アダプタ３１とガン本体延長部２６との間に位置
した密封栓３３よりなる。それに加えて、ノズル
組立体２５はノズル支持リング３２をノズル本体
延長部２６に固定するためのノズル保持ナツト３
５を含んである。

ガンの本体１１と延長部２６はナイロンのよう
な非導電性プラスチツク材料から作られている。
この部材は一般に円筒形の形状を有し、またその
外端部には外部にねじ山を設けたボス３７を有し
ている。中心孔３４は延長部２６および本体１１
の中を軸線方向に延長してホース１４と連通し、
このホース１４を通つて高圧液体がガンに供給さ
れる。第２の通路３８はガン本体延長部２６を通
つて長手方向に延長し、液体流通路から分岐して
いる。この後者の液体通路３８は電気回路および
特に抵抗３９を収容し、この抵抗３９を通つて高
電圧電力がノズル支持リング３２内に設けられた
電極２０に供給される。抵抗３９と電極２０との
間の内部接続は、ガン本体延長部２６内に埋め込
まれかつ黄銅の接点４３と接触した端部４２を持
つ電気接触ピン４１よりなる。接点４３は本体延
長部の孔４４内に設けられ、その孔の中で摺動可
能な金属接触ピン４５を有している。ピンの端部
と接点のめくら孔４７の端部との間に位置するば
ね４６は接触ピン４５を導電ワツシヤ４８と係合
状態に保つ。好ましい実施例においては、このワ
ツシヤは導電性を持つように15％〜25％の黒鉛ま
たは炭素を含有するテフロン（商標名）材料から
作られている。電極２０と接点４３との間の電気
的接触を保つためにワツシヤ４８を用いることに
より、ノズルの回転位置は電極と接点との間の電
気接触を断つことなく変えることができる。

ノズル支持リング３２はほぼ山形の形状を有
し、前方に延びるノーズピースすなわちシユラウ
ド５０を有している。このシユラウド５０は電極
２０を保護するため該電極の上に張り出し、該電
極と外部の物体との偶発的な接触を阻止する。

ノズル支持リング３２はその後端部に、該リン
グから外方向に延びる半径方向フランジ５１を有
している。このフランジ５１はノズル保持ナツト
３５の内側方向に延長するフランジ部分５２によ
り係合でき、該ナツトが本体延長部のネジ山付部
分３７の上に螺合される時、該ナツトのフランジ
部分５２はノズル支持リングのフランジ５１と係
合しかつノズル支持リング３２を本体１１の端部
の上に固定する。

段付きの軸線方向孔６０がノズル支持リング３
２を通つて延びている。この孔はガン本体延長部
２６内の中心通路３４と同軸線的に整合してい
る。この孔６０の中にはノズルアダプタ３１が取
り付けられている。ノズルアダプタ３１はフラン
ジ６１を有し、このフランジ６１はその内端部か
ら外方向に延長しかつ孔６０の肩６２と係合して
いる。このフランジは、栓３３のテーパした前端
部６３が孔６５のテーパした内端部６４と係合す
ることにより肩との衝合関係に保たれ、該孔６５
はノズルアダプタ３１を通つて延びている。孔６
５のテーパした内端部６４は栓３３の前端部６３
よりもわずかに大きい角度すなわちテーパを有し
ている。このようにわずかに異なるテーパを設け
た結果、栓３３のテーパした前端部６３の最も前
方の端部６６はノズルアダプタのテーパした内端
部６４と係合し、ノズルアダプタの孔６５と栓３
３の周面との間の密封接触を維持する。

ノズル３０はノズルアダプタ３１内の孔６５の
前端部内に固く取り付けられている。好ましい実
施例においては、ノズルアダプタはステンレスス
チールから作られ、ノズルは硬化材料、例えばタ
ングステンカーバイドから作られている。ノズル
を孔６５内に取り付けるため、ノズルはその孔の
中にろう付けしてもよい。

栓３３は例えばナイロンのような非導電性材料
から作られている。栓はその後端部に第２のテー
パ面７０を有し、このテーパ面７０は本体延長部
２６内の孔３４内のテーパ面７１と係合できる。
栓の端部のテーパ面７０は孔３４のテーパ面７１
のテーパよりもわずかに小さく、栓の内端部７２
は本体延長部２６の軸線方向孔と栓３３の周面７
０との間に接触しかつその間に緊密なシールを形
成する。栓の長さは、保持ナツト３５が本体延長
部２６の中に螺入された時に、該栓のテーパした
端面６３と周面７０がアダプタ３１および本体延
長部２６のそれぞれのテーパ面６４、７１と接触
するよう押し込まれるようなものであり、したが
つて栓はこれらのテーパ面の間に挟み込まれ、こ
れらのテーパ面の間に緊密なシールが形成され
る。

密封栓３３の内部には、軸線方向孔８０が設け
られ、この孔８０は本体延長部２６内の孔３４お
よびアダプタ３１の孔６５（並びにノズルの孔８
１）と同一直線上に整合している。この孔８１は
段付きであり、その中に制限部材８４が取り付け
られる中間部分８３を有している。この制限部材
８４は栓の孔８０の中にプレス嵌合され、孔の肩
８６と制限部材の前端面８７との係合により軸線
方向に変異しないよう固定される。制限された軸
線方向通路８８は制限部材８４を通つて延び、か
つノズル３０のオリフイス９０と同軸線的に整合
している。制限部材８４の目的はノズルへの液体
の層流を破壊することである。通路８０内の制限
部材８４の存在により、制限部材とノズルとの間
の液体の中に乱流が発生するという効果がある。
一方この乱流はノズルから出る液体の扇形のパタ
ーンの縁部の尾部を排除する。これらの尾部はス
プレパターンにとつて有害なものであり、スプレ
パターンの両縁部において噴霧材料の大きな縞を
作り出す傾向がある。制限部材８４を通路８０の
中に適正に位置決めすることにより、これらの尾
部は得られるスプレパターンから排除される。実
際において、制限部材をノズルの端部から位置決
めすることは重要なことであり、1/8インチ
（3.18mm）と1/2インチ（12.7mm）との間の範囲に
あるべきであることが判明している。好ましい実
施例においては、制限部材はノズルの内端部から
１／４インチ（6.35mm）の所に位置決めされている。
言い換えれば、好ましい実施例においては、ノズ
ルと制限部材との間に1/4インチの隙間が存在し
ている。隙間が1/8インチ以下の寸法に減少する
と、制限部材の孔とノズルの孔との間の整合は非
常に重要なものとなり、その整合を維持すること
はほとんど不可能になつてしまう。他方、制限部
材がノズルから1/2インチ以上の所に位置してい
る場合、制限部材はノズルへの層流を十分に破壊
せず、ノズルオリフイスから出るスプレパターン
中の望ましくない尾部を排除することができない
ことが判明している。

第２図を参照して、トリガー１３により制御さ
れる金属性のバルブシヤフト１００は端部にステ
ンレススチールボール１０２を螺着している。ボ
ール１０２はステンレススチールあるいはタング
ステンカーバイドのバルブシート１０４に係合し
て、ガンからの被覆材料の流れを制御する。バル
ブ端部（ボール）１０２とバルブシート１０４と
の間には剥離や摩耗等が発生しやすいが、バルブ
の端部１０２とバルブシート１０４の両方（バル
ブ組立体）ほ非常に硬い金属材料からできている
ので、バルブ組立体の寿命を延ばすことができ
る。このバルブ組立体１０２，１０４は、本体１
１の前方端と細長い密封栓３３だけ金属ノズル組
立体３０，３１から隔置されている。バルブ組立
体１０２，１０４とノズル組立体との距離は、バ
ルブ組立体１０２，１０４がノズル組立体３０，
３１から静電的に電荷蓄積されるのを防止し、ま
たそれらの間に静電誘導が起こるのを防止する。
この隔置により、スプレーガンの前方端での有効
電気容量が低減するので、コンベヤラインの揺動
部のような接地された物体がガンに近づいた場合
に、引火性の塗料雰囲気を点火する高いエネルギ
を有するスパーク（アーク）は生じないようにな
つている。なお、静電誘導は完全に排除される必
要はなく、スパークが塗料雰囲気を点火するに十
分なエネルギを有しない程度に減少されれば十分
である。

作動時においては、ガンの引き金１３の作動は
ガンの内部に含まれる電気回路を通して電源１８
と金属帯電電極２０との間の電気接触を確立す
る。この回路は抵抗３９、電気接触ピン４１、接
点４３、ピン４５、並びにワツシヤ４８を含み、
これらは全て導電材料で作られている。この電気
回路は電極２０に高電圧電位を確立する。同時
に、引き金の作動は高圧の液体材料源１５をガン
のノズル３０に接続し、霧化されたスプレがノズ
ルから放出されかつ電極２０により形成された静
電界を通過する。この静電界は十分に強いもので
あり、ノズルから出る液体の霧化粒子に対して帯
電させ、粒子のより多くの割合のものが電荷の不
存在の場合に付着させられるものよりも物品すな
わち被塗物の上に付着させられる。

電気回路の素子以外にはノズル３０およびノズ
ルアダプタ３１をのぞいてノズル組立体の構造要
素は導電材料から作られていない。また、ガン本
体延長部２６、ノズル支持リング３２、ノズル保
持ナツト３５、および密封栓３３は全て非導電材
料から作られている。導電性のノズル３０とノズ
ルアダプタ３１の質量は十分小さく、雰囲気に露
出されたこれらの２つの部品の表面積は十分に小
さいので、電流が電極２０とノズル３０またはノ
ズルアダプタ３１との間にアークを発生する傾向
はない。

さらに、ノズル組立体の有効容量は十分に小さ
いので、ガンの電極がたとえ接地物体例えばスプ
レが吹き付けられる被塗物に対して短絡されたと
しても、得られる火花のエネルギレベルは十分に
低く、ガンが作動される爆発性雰囲気に火花が点
火するようなことはない。

本発明の他の１つの利点は、二重テーパ式の密
封栓３３を使用できることであり、また密封栓は
それぞれ本体延長部２６およびノズルアダプタ３
１のテーパ面７０と６３に対してテーパしている
ということである。特に、密封栓のテーパ端部は
それらが接触するテーパ面７０，６３よりも小さ
いテーパを有している。その結果、ノズル保持ナ
ツト３５を本体延長部２６の上に締め付けること
により、密封栓のテーパ端部をそれぞれのテーパ
面と実質的に線接触させるよう引張るという効果
があり、仮に栓とテーパ面のテーパが同一である
ならば起こるであろう面接触は行わない。この線
接触は、たとえプラスチツク製の本体延長部２６
とプラスチツク（好ましい実施例ではナイロン）
製の密封栓３３との間および金属製のノズルアダ
プタ３１とプラスチツク製の密封栓との間の表面
が摩耗しても、良好な密封を維持することができ
るという利点がある。また、この密封栓は非導電
性であるため、ノズルアダプタ３１を本体延長部
２６内に設けられた、金属性のバルブシート１０
４等から離すことにより、両者の間に静電誘導が
起こらないようになつており、それによりノズル
２２から、揮発性の塗料を点火させるに十分な高
いエネルギーを有するアークは発生しないように
なつている。更にこの密封栓はその構成上、高圧
液体の密封に適しており、通常の高圧エヤーレス
スプレガンノズル組立体において一般に使用され
ているようなＯリングまたは他の形式のゴム若し
くは弾性のシールならば変形して液体の漏れを招
来せしめるであろう高圧下の液体を密封可能とし
ている。

以上、本発明の１つの好ましい実施例について
のみ説明して来たが、当業者であれば、本発明は
その精神から逸脱することなく多数の変更および
変形を容易に想到できるものである。したがつ
て、本発明は特許請求の範囲以外のものによつて
限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を組み込んだ静電エヤーレスス
プレ装置の部分的概略説明図、第２図は第１図に
示すスプレガンのノズル組立体部分の拡大断面図
である。 〔主要部分の符号の説明〕、１０……ガン、１
１……本体、１２……ハンドル、１３……引き
金、１４……ホース、１５……塗料源、１８……
電源、１９……ケーブル、２０……電極、２５…
…ノズル組立体、２６……ガン本体延長部、３０
……ノズル、３１……ノズルアダプタ、３２……
ノズル支持リング、３３……密封栓、３５……ノ
ズル保持ナツト、３８……第２の通路、３９……
抵抗、４８……導電性のワツシヤ、６３……テー
パ端面、６４……テーパ面、７０……テーパ端
面、７１……テーパ面、８４……制限部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１と第２の通路３４，３８を貫通させて有
   してなる絶縁材料の細長い本体１１であつて、該
   第１の通路３４が液体塗料剤のエヤーレス霧化を
   行うに十分な圧力下で、液体塗料剤供給源に連結
   されるようになつている細長い本体と、 該細長い本体１１に設けられ、該第１の通路を
   通る液体塗料剤の流れを制御する導電性の弁手段
   と、 該第２の通路３８内に電気抵抗手段３９を有
   し、電位源に接続された電気回路手段と、 軸線方向の通路を貫通させて有してなり、該軸
   線方向通路が該細長い本体の該第１の通路３４と
   同芯に整合されているノズル取付リング３２と、 該ノズル取付リング３２内に設けられた導電性
   ノズル組立体と電極２０とから成り、該電極が該
   電気回路手段に電気的に接続されているエヤーレ
   ス静電スプレ装置において、 該取付リング３２内に設けられた前記電極２０
   が該ノズル組立体３０，３１から電気的に絶縁さ
   れており： 該ノズル組立体と該弁手段との間に静電誘導が
   起こらないように、細長い非導電性の密封手段３
   ３が該弁手段と該ノズル組立体との間に配置され
   ており、 該密封手段は少なくとも一端に先細りした先細
   形状部を有しており、該ノズル組立体は該先細形
   状部に相補する相補形状部を有しており、該先細
   形状部を該相補形状部に係合させながら、該密封
   手段が該ノズル組立体に取り付けられており、 導電性の該ノズル組立体の質量と有効容量と
   が、使用中該電気回路手段内の通常電流が該電極
   と該ノズル組立体との間にアークを発生させるこ
   とのないよう、設定されていることを特徴とする
   エヤーレス静電スプレ装置。 ２ 前記ノズル組立体は、エヤーレススプレノズ
   ル３０と、前記取付リング３２のリング軸線方向
   通路内に設けられ、かつ該スプレノズル３０が設
   置されたアダプタ軸線方向通路６５を有する導電
   性アダプタ３１とから成る特許請求の範囲第１項
   に記載のエヤーレス静電スプレ装置。 ３ 前記電気回路手段は、前記ノズル取付リング
   ３２内に設置された導電性ワツシヤ４８と、前記
   細長い本体に設置され、該ワツシヤと係合自在な
   接触子４３を有する電気導線４１とから成る特許
   請求の範囲第１項もしくは第２項に記載のエヤー
   レス静電スプレ装置。 ４ 前記細長い本体上に螺着され、前記ノズル取
   付リング３２に係合自在となつており、該細長い
   本体に該ノズル取付リングを取付けて、前記ノズ
   ル組立体と該細長い本体の間に前記密封手段３３
   を圧縮する絶縁材料からなるリテーナナツト３５
   が設けられている特許請求の範囲第１項乃至第３
   項に記載のエヤーレス静電スプレ装置。 ５ 前記密封手段３３は密封手段軸線方向通路８
   ０を有しており、該密封手段軸線方向通路は該細
   長い本体の第１の通路３４と、並びに前記ノズル
   組立体のアダプタ軸線方向通路６５と同芯的に整
   合している特許請求の範囲第２項乃至第４項に記
   載のエヤーレス静電スプレ装置。 ６ 前記密封手段は前記アダプタ３１と前記細長
   い本体２６の間に配置された二重円錐密封プラグ
   ３３を有しており、該二重円錐密封プラグが自身
   を貫通しかつ前記細長い本体の第１の通路３４並
   びに前記ノズル組立体のアダプタ軸線方向通路６
   ５と同芯的に整合している特許請求の範囲第２項
   乃至第５項記載のエヤーレス静電スプレ装置。 ７ 前記二重円錐プラグは前記細長い本体内の第
   １の通路のテーパ部７１と密封的に係合した、対
   応してテーパになつている第１のテーパ端面７０
   と、前記ノズル組立体の軸線方向通路のテーパ部
   ６４と係合している、対応してテーパになつてい
   る第２のテーパ端面６３を有している特許請求の
   範囲第６項に記載のエヤーレス静電スプレ装置。 ８ 前記プラグの前記第１及び第２のテーパ端面
   ７０，６３はそれぞれ、前記細長い本体と前記ノ
   ズル組立体の通路のテーパ部７１，６４に対して
   わずかに角度が異なつている特許請求の範囲第７
   項に記載のエヤーレス静電スプレ装置。 ９ 前記密封手段３３の前記密封手段軸線方向通
   路８０内に流れ制限体８４が設けられている特許
   請求の範囲第５項乃至第８項に記載のエヤーレス
   静電スプレ装置。 １０ 前記流れ制限体８４は前記ノズル組立体か
   ら1/8インチ（0.32cm）乃至1/2インチ（1.27cm）
   離れて位置している特許請求の範囲第９項に記載
   のエヤーレス静電スプレ装置。