JPH0510144B2

JPH0510144B2 -

Info

Publication number: JPH0510144B2
Application number: JP59005827A
Authority: JP
Inventors: Shii Matsukugii Edowaado; Dee Biimu Harorudo
Original assignee: Nordson Corp
Current assignee: Nordson Corp
Priority date: 1983-01-18
Filing date: 1984-01-18
Publication date: 1993-02-08
Also published as: CA1199488A; AU2326784A; US4502629A; EP0114064B1; JPS59173155A; AU565328B2; DE114064T1; EP0114064A3; EP0114064A2; DE3470668D1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は静電吹付装置に関し、より詳細には、
静電吹付ガン用ノズル装置に関する。具体的にい
えば、本発明は液体塗料材料の流速が比較的小さ
い塗布に有用な静電吹付ガンの、外部にエアー噴
霧をする扇形状ノズル装置に関する。

従来の静電吹付装置では、流体塗料材料（例え
ば、ペイント、ワニス、ラツカー等）は吹付ガン
のバレルの前端にある端ぐりに後部を螺着させた
流体末口に、バレルを通つて入り、この流体末口
の前端にある小直径のオリフイスを通つて外部に
出ていく。エアーキヤツプが流体末口の前端の周
りを覆い、流体末口のオリフイスのまわりに環状
のエアー通路をつくるために、中央にある内腔が
流体末口のまわりを覆つている。この環状エアー
通路から出るエアーは流体末口のオリフイスから
出る材料の流れに突き当たつて、その材料の流れ
を少なくも粗い状態にする。この液体塗料材料を
更にこまかくするにはエアーキヤツプに開口を設
けてもよい。エアーキヤツプには同様に加圧エア
ーを通す複数開口を形成した１対のエアホーンを
対向位置に設けてある。この加圧エアーは、流体
末口から出た材料の吹付形状を円すい形から平坦
な扇形に変えるため、被塗装部品の被覆面積を広
くする。トリガーによつて駆動される弁は、エア
ー通路を通るエアーの流れをコントロールする。
手動調整可能な弁は、ノズルのエアホーンから出
るエアーの量を、したがつて吹付けにより形成さ
れる扇形の程度をコントロールする。

このような装置において、噴霧エアーと扇形エ
アーの両者が材料に均等に、すなわち、第１番目
に流体末口のまわりに均一に、第２番目に対向位
置にある１対のエアホーンから均一に突きあたる
ことが重要であると通常考えられている。すなわ
ち、形状が同形な、平坦な扇状吹付模様を所望通
りに作るには、１対のエアホーンの開口から出る
エアー流れが両側で等しいことが重要である。１
対のエアホーンからのエアーの流れが等しくない
場合、扇状模様はゆがみ、すなわち非対称とな
る。公知の静電吹付装置では、扇状形成に使われ
る加圧エアーは、流体末口のまわりある内室に入
り、エアホーン内の通路を通つて同様に対の出口
から出る。代表例としてただ一つのエアー通路の
開口が内室にある場合、加圧エアーはエアホーン
に入る前に内室中に均一に拡がつて扇形状エアー
の流れが対向ホーンから等しく出てくる。エアー
キヤツプをガン・バレルに取り付ける方法によつ
て、エアホーンの一方の通路がバレルを通つてエ
アー内室に開口しているエアー通路により近接し
ているので、不均等なエアー流れがエアホーン間
に発生するということはあり得ないことではな
い。このことが扇形のなんらかの変形を引き起こ
すのだが、材料の流れ量が比較的多い塗布におい
てガンの操作にかなりの悪影響を与えるとは思わ
れない。

しかし、静電吹付装置の移行効率が、所定面を
塗布するのに必要なペイントの量を80％までに減
らすことのできる程度まで最近改良されてきてい
る。このことは、400％台の移行効率が増加に相
当する。さらに、現在使用のペイントの固形分は
過去のそれをこえる200％台に増加してきている。
移行効率の上昇およびペイントの固形分の増加に
よつて、流体末口を通る液体塗料材料の流量は、
８倍も少なくなつた。ノズルの被覆物との距離が
約35.56cm（14インチ）のとき幅が約38.1cm（15
インチ）から約55.88cm（22インチ）の扇形状を
つくることのできる、１分間当り約３オンス（85
ｇ）流量の液体塗料材料より少ないオーダーの前
述の低流量のため、扇形状の形成が限界になつて
きた。そして扇形成ホーンを通るエアー流量の微
少な差異が扇状模様に重大な影響を与えることが
わかつた。したがつて、ホーンの一方を、バレル
を通るエアー流れ通路により近接して設けたと
き、そのホーンを通るエアーは対向したホーンの
それより多く、その結果、１対のホーンに不均等
のエアー流れが発生し、よつてゆがんだすなわち
非対称な扇状模様となる。

従つて、ガンを通る液体塗料材料の流速が減少
するにつれて、ガンから吐き出される噴霧吹付の
形状をコントロールする問題が増える。要する
に、扇形状ホーンを通るエアー流れの微小な変化
によつて、ガンから吐き出された模様の形状に強
烈な影響がでることがわかつている。

本発明の主要目的は、扇状形成ホーンへのエア
ー流量の分布を改良し、ホーンの一方がバレルを
通り扇状形成エアー通路により近接して並べ得る
としても、ホーンへの加圧エアーはまず拡散され
て均一にされ、その結果対向した１対のホーンを
通る流れを均等にする静電吹付ガン用噴霧ノズル
の提供にある。

本発明の次の目的は、比較的少ない流量、すな
わち１分間当り３オンス流量の塗料材料より小さ
いオーダーの静電吹付装置の扇状吹付模様のコン
トロールおよび均一性の改良を得ることである。

本発明のさらに次の目的は、比較的製造が簡単
で、しかし、エアーキヤツプ内の扇状形成エアー
の拡散を効果的にして扇状吹付模様の形状が均一
になるような静電吹付ガン用ノズル装置の提供に
ある。

本発明の上記目的を達成するために、本発明は
流体末口、エアーキヤツプ、保持リングの３要素
がノズル装置内にエアー受入れの内室を形成する
ように協働する静電吹付ガン用ノズル装置を設け
ている。拡散リングは、流体末口のまわりに設け
たこの内室内に配置され、バレルを通り扇状形成
のエアー通路への出口が開口している充気室を画
成する。この拡散リングは、環状フランジを有し
ている。この環状フランジは円周に均等間隔に半
径方向に向いた複数の開口を有している。その結
果、内室に入つた加圧エアーはまず、拡散リング
で形成された充気室に入つて充気室に分散され、
次に半径方向外向きに流れ方向を変えられて均等
に離隔された複数開口から出て行く。拡散リング
から出たとき、エアーの方向は軸方向に変えられ
てエアー受け入れ室に入り、次に扇状形成のエア
ホーンに入る。拡散リングの離隔開口を通る加圧
エアーはバレルの端の一定点でバレルから充気室
に排出されるとしても、この加圧エアーはエアー
受入れ室の周囲に比較的均等に分散される。その
結果、受入れ室から出て行く扇状形成エアーはエ
アホーン内に均等に入つて微細な噴霧液体塗料材
料の扇形状模様を均一に形成する。したがつて、
本発明のノズル装置は、塗料材料の流量が比較的
少ないときですら、均一の扇状模様を形成する。

本発明の好適例によれば、静電吹付ガンのバレ
ルの前端にある端ぐりに流体末口が螺着されてい
る。この流体末口は、塗料材料が通るノズル部を
有している。エアーキヤツプは、流体末口のノズ
ル部のまわりに中央内腔を有し、対向位置に設け
た扇状形成のエアホーンを１対有している。エア
ーキヤツプは、環状保持リングによつて流体末口
に設けられている。これら部材は協働して、流体
末口のノズル部分のまわりに第１の環状エアー受
入れ室および流体末口自体のまわりに第２の環状
エアー受入れ室を形成する。この第１の室はバレ
ルを介して軸方向に、かつ流体末口に沿つて軸方
向にすすむ加圧エアーを受け入れて流体末口から
排出された塗料材料を噴霧する。この第２の室
は、ガンのバレルを軸方向に通る通路からの扇状
形成の加圧エアーを受け入れる。エアホーンに
は、第２の内室と連通したガス流れ通路および１
対の出口がある。中央通し開口と円周フランジと
を有する拡散リングはバレルの前端に面するよう
に設けられている。流体末口のねじ付き後部は拡
散リングの通し開口を通過するから、流体末口を
バレルの前端に螺着すると、バレルの前端に拡散
リングのフランジを流体末口が付勢する。これに
よつて充気室を形成し、バレルを通る軸方向のエ
アー通路が充気室に開口している。バレルを通つ
て加圧エアーが充気室に入つて全体に分布し、か
つ流体末口の円周のまわりに分布する。拡散リン
グの円周まわりに均等に配置された、フランジの
半径方向の複数開口を通つて加圧エアーが充気室
に出て行く。拡散リングの半径方向外向きに出た
エアーは保持リングの内面に突き当たつて、半径
方向から軸方向に90度方向を変えて第２の内室に
入る。したがつて、充気室に入つた加圧エアー
は、まず軸方向から半径方向に90度方向を変え、
拡散リングから出ると再び半径方向から軸方向へ
90度方向を変えることがわかる。さらに、扇状形
成エアーが、エアホーンを通るエアー通路の軸心
にほぼ直交した方向に拡散リングの複数点から出
て行くため、一方のエアホーンに向かう流れが他
方のエアホーンに向かう流れよりも、より直接的
であるおそれが減る。よつて、拡散リングは、扇
状形成ホーンの通路および出口に連通した内室全
体に加圧エアーを均等に分布させることを強める
装置を具備している。したがつて、対向位置にあ
るホーンを通つた多量のエアーはほぼ均等である
から、扇状模様は均一になる。このことは、エア
ホーンの一方の通路の方が他方のエアホーンの通
路よりもバレルを通る軸方向のガス流れ通路に近
接して並べられていたとしても成り立つ。要する
に、流体末口、エアーキヤツプ、拡散リングから
成るノズル装置の部材は内室全体にわたつて、し
たがつてエアホーンを通つて扇状形成エアーの分
布をより均等にして噴霧状液体塗料材料の扇状模
様を均一にするように協働する。

以下、図面によつて本発明を説明する。

第１図に図示するガン１０は、エアー流れを液
体流れに突き当てたときに液体流れの噴霧を発生
させる働きをする空気圧式静電吹付ガンである。
本発明では、吹付けハンドガンに適用されたもの
として説明をするが、静電吹付ガンを往復移動し
て加工物体に塗布できるように機械式ガン・ムー
バーに固定された静電吹付ガンまたは固定式静電
吹付ガンにも同様に適用できることは勿論であ
る。

第１図に擬似模型として示したガン１０の詳細
は、ハスチング氏の米国特許第4241880号明細書
に説明されているが、本明細書では符号による説
明をしている。本発明の出願を説明する目的のみ
であるから、ガンの説明はここでは大まかにす
る。ガンの構造および操作の詳細を当業者が希望
する場合には、上記米国特許明細書を調べればよ
い。

しかし、手みじかに述べれば、ガン１０は導電
性の金属ハンドル装置１１、電気絶縁性のバレル
装置１２、そして電気絶縁性のノズル装置１３か
ら成る。ノズル装置はデユポン社の商標「デルリ
ン（Delrin）」で広く知られたアセチルホモポリ
マーのような、非導電性材料でつくられる。デル
リン500とデルリン550は、ノズル装置にとつては
現在好適な材料である。コーチング、ワニス、ラ
ツカー（本明細書に関しては「ペイント」と総称
する）に似ているペイントまたは他の吹付材料を
不図示の外部タンクから材料通路１４を通つてガ
ンに供給する。高電圧の電気エネルギー源を不図
示の外部電力容器からケーブル１５によつてガン
に供給する。

ハンドル装置１１は、通常は金属鋳造でつくら
れ、エアー入口１６、トリガー駆動による内部エ
アー流れをコントロールする弁１７およびこの弁
１７を通るエアー流れをコントロールするための
トリガー１８を有する。ガンハンドルには調整可
能な空気弁２０も設けられ、ガンから発射された
「扇」状の吹付形状をコントロールする。

エアー入口１６はハンドル１１のほぼ垂直なエ
アー通路に開口し、ハンドルのエアー通路はエア
ー流れコントロール弁１７を介してガンのバレル
１２を通り、バレル１２の前端で終端している
（第２図）１対の内部通路２２，２４に連通して
いる。内部通路２２は、噴霧エアー用であり、内
部通路２４は扇状形成エアー用である。通路２
２，２４を通るエアーの流量はトリガー駆動され
るエアーコントロール弁１７でコントロールさ
れ、通路２４を通る扇状形成エアーの流量は扇状
コントロール弁２０でさらにコントロールされ
る。

特に塗料材料の流れが小さい場合、液体塗料材
料の流速を独立にコントロールする別々の信号制
御弁で液体材料を噴霧し、かつ噴霧吹付を所望の
扇形状模様に形成する別々のエアー流れ、すなわ
ち噴霧エアー流速および扇形状形成エアー流速機
構をガンに設けてもよい。このような装置は本発
明と同一の譲受人に譲渡された1982年４月13日出
願の米国特許出願第367855号に示されている。

第２図、第３図において、ノズル装置１３は非
導電性材料からつくられている。ノズル装置には
流体末口２６があつて、その後部２８はバレル１
２の前端にある端ぐり３０と螺着している。流体
末口２６には端ぐり３０の後部３３に開口してい
る軸方向通路３２が末口の円周に離隔して６個設
けられている。端ぐり３０はエアー通路２２に連
通しているから、通路２２を通つて塗料材料噴霧
エアーが端ぐり３０の後部３３、流体末口２６の
軸方向通路３２に入つてきて、通りすぎて流体末
口の前端３５のまわりにある内室３４に入る。流
体末口２６にはまた、ガン１０の材料流れ通路３
７に連通した中央の軸方向通路３６が設けられて
いるから、前記外部タンクから傾斜通路１４（第
１図）によつて液体または流体を供給できる。

流体末口２６の前端３５の終点はノズル３８
で、ノズル３８は塗料材料を発射する小直径オリ
フイス４０をもつている。流体末口２６にはさら
に、排出オリフイス４０に接近して、ノズル３８
の内側に円錐形受座４２がある。軸方向の流れ通
路３６を通るペイントの流れはコントロールロツ
ド４４で制御される。コントロールロツド４４は
通路３６の後部に設けられ、トリガー１８の操作
時に前方および後方に軸方向に摺動可能である。
コントロールロツド４４の終点は円錐形末口４６
の前端である。円錐形末口４６は流体ノズル３８
の内部受座４２と協働して、トリガー１８で駆動
されるニードル／シート弁装置を形成する。すな
わち、トリガー１８を後方に引つぱると、ロツド
がひつこんで材料排出オリフイス４０の直ぐ後に
ある弁受座４２からロツド４４の円錐形末口４６
をひつこます。したがつて、通路３６のペイント
は末口４６のまわりに流れてオリフイス４０から
出ていく。トリガーから手を離すと、不図示のば
ねによつてコントロールロツド４４が、前方に移
動して末口４６と弁受座４２とが接触してペイン
トの流れを止める。

材料充てん電極４８は、流体末口２６の中央軸
心に設けられ、コントロールロツド４４の円錐形
端部４６によつて適当位置に保持されている。充
てん電極のこの端部はコントロールロツド４４内
にある不図示の抵抗器と導通している。抵抗器は
小さい導体５２を有する円錐コイルばねとピンか
ら成る装置５０に導通している。導体５２はガン
のバレル１２を通り、ケーブル１５によつてガン
に供給された電気エネルギー源に接続している。
この荷電素子の詳細は前述した米国特許第
4241880号明細書に説明されている。

エアーキヤツプ５４は、流体末口２６の前端３
５のまわりに設けられている。エアーキヤツプに
は、ノズル３８が貫通するための中央内腔５６、
この内腔の各側に配置した２組の扇状コントロー
ル開口５８、不図示の２組の微小な噴霧の凹開口
および各エアホーン６２に設けた１対の開口６０
とが設けられている。加圧エアーが軸方向通路３
２を通つて内室３４に入り、その後中央内腔５６
のまわりにある微小噴霧／扇状コントロール開口
５８を通り、この加圧エアーはオリフイス４０か
ら出た液体塗料材料の流れに突き当つて液体塗料
材料の微小分散吹付を行なう。

エアーキヤツプ５４は、環状保持リング６４に
よつてガン１０に取り付けられている。この保持
リング６４は、非導電性材料からつくられてい
る。保持リング６４の一端はバレル１２のねじ部
とねじ結合し、他端には環状リツプ６６が形成さ
れている。保持リング６４は曲げにくいのだが、
そのリツプ６６が充分に軟質であるために、エア
ーキヤツプ５４はリツプ６６と所定位置で嵌着
し、エアーキヤツプ５４の外面にある環状溝７０
にリツプ６６の壁部６８がはまりこんでいるか
ら、エアーキヤツプは確実に保持され、かつ大気
へのエアーの逃散を防止するように密封される。
エアーキヤツプと流体末口には、それぞれ円錐台
形状面７２，７４が合せ装置として設けられ、保
持リング６４をバレル１２に締め付けて固定した
とき、第２の環状室７６内の扇形形成エアーから
室３４内の噴霧エアを円錐台形面７２，７４によ
つて遮断する。室７６は拡散リング７８を通るエ
アー通路２４に連通し、エアホーン６２内の通路
８０にもしたがつて開口６０にも連通している。

次に第３図において、拡散リング７８は環状
（リング状）であつて、バレル１２の前端流体末
口２６の外周のまわりにある室７６内に取り付け
られている。拡散リング７８は、中央に通し開口
８２および円周にフランジ８４を具備している。
流体末口２６のねじ部２８は通し開口８２を通り
すぎているから、流体末口をバレルの前端の所定
位置にねじ結合すると、通し開口８２の円周が流
体末口２６の円錐面８６に接触してフランジ８４
の対向端８８をバレル１２の前端に付勢する。拡
散リング７８の直径は、エアー通路２４がバレル
の前端で開口する位置の半径方向外向きにフラン
ジ８４が配置されるように決める。流体末口２６
とバレル１２と拡散リング７８との協働によつて
通路２４から加圧エアーを受けとるための充気室
９０を形成する。一列に並んだ複数の半径方向開
口９２は、フランジ８４の円周まわりに均等間隔
に設けられている。この開口９２によつて加圧エ
アーが充気室９０から室７６に流される。第３図
に示すように、本発明の現在の好適な形状である
拡散リング７８には直径約0.16cm（約1/16イン
チ）の均等間隔の開口９２が８個、45度の弧でそ
れぞれ分離されている。

第２図にもどつて、これから明らかなように、
通路２４から出て充気室９０に入つた加圧エアー
は方向を90度、軸方向から半径方向に変えて流体
末口の外面の円周まわりに流して充気室９０を満
たす（矢印９４の方向で示す）。次に加圧エアー
は、開口９２を半径方向外向きに通りすぎて（矢
印９６で示す）保持リング６４の内周面に突き当
たつて再び方向を90度、半径方向から軸方向（矢
印９６参照）に変える。これによつて、室７６に
入る加圧エアーの分布は一様になる。次に、室７
６内の加圧エアーはエアホーン６２の通路８０を
通つてエアホーン６２の出口６０にくる。対向位
置にあるエアホーン６２から出た加圧エアーは流
体末口２６から出る噴霧材料の円錐状の吹付模様
を平坦な扇状に変える。エアホーン６２に入る前
に加圧エアーが室７６でより均一に分布されてい
るから、エアホーン６２に入つたエアー流れおよ
びエアホーン６２から出るエアー流れはより均一
であり、したがつてより均一な扇状模様が得られ
る。エアーキヤツプを流体末口に取り付ける方法
によつて、エアホーン６２の通路８０の一方が第
２図の上方通路８０に示すように、通路２４によ
り近接して並べられていたとしても、このことは
成り立つ。しかし、図示してあるように、拡散リ
ング７８は、通路２４からのエアー流れの方向を
まず、軸方向から半径方向に変えて流体末口まわ
りの充気室９０を満たし、次いで複数点から半径
方向外向きに均一に出し、次に軸方向状態で均等
状態で室７６に入るようにして、下方エアホーン
と対向位置にある上方エアホーン（第２図）への
非均等流れを阻止する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のノズル装置を具備する手動
駆動式静電吹付エアーガンを擬似模型で示す、一
部断面を有する側面図、第２図は、第１図の静電
吹付ガンのノズル部分の軸方向断面図、第３図
は、第１図および第２図の拡散リングの斜視図で
ある。主要部分の符号の説明、ガン……１０、ノズル
装置……１３、バレル……１２、流体末口……２
６、内部通路……２２，２４、ノズル……３８、
オリフイス……４０、材料充填電極……４８、小
導体……５２、エアーキヤツプ……５４、エアホ
ーン……６２、内室……３４、保持リング……６
４、環状リツプ……６６、拡散リング……７８、
通し開口……８２、フランジ……８４、充気室…
…９０、複数の開口……９２。

Claims

【特許請求の範囲】１液体塗料材料源と接続して１分間当たり約３
オンス（85ｇ）流量の液体塗料材料より少ない近
似範囲の比較的低い流量を与える静電吹付塗布装
置にして、液体塗料材料を噴霧吹付の形で発射す
るオリフイスを有するノズル、該オリフイスから
発射された液体塗料材料を帯電するための手段、
前記オリフイスから発射された液体塗料材料の噴
霧吹付を加圧エアーに突き当てて前記噴霧液体塗
料材料を扇状模様に形成するための扇状形成手段
を有し、該扇状形成手段は加圧エアーを内室に送
るためのガス流れ通路と加圧エアーが通りすぎて
扇状模様を形成する前記内室と連通する対向位置
に設けた出口開口とを有する静電吹付塗布装置に
おいて、前記内室内に位置し、充気室を画成して前記ガ
ス流れ通路から加圧エアーを受けとり、前記充気
室内の加圧エアーが通過して複数の離隔位置から
前記内室に入る、円周上に半径方向に離隔して設
けた複数の開口を有する拡散装置を具備し、該拡
散装置は前記充気室に入る加圧エアーと前記複数
の開口から出る加圧エアーとの間の加圧エアーの
流れ方向を変えることを特徴とする静電吹付塗布
装置。２充気室に入つたとき加圧エアーは方向を90度
変え、複数開口から出るとき再び90度方向を変え
ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記
載の静電吹付塗布装置。３拡散装置は離隔複数開口を有する環状フラン
ジを具備することを特徴とする、特許請求の範囲
第１項に記載の静電吹付塗布装置。４加圧エアーを内室から出口開口に運ぶガス流
れ通路の軸心にほぼ直交した方向にある複数開口
から加圧エアーが出て行くことをさらに特徴とす
る、特許請求の範囲第１項に記載の静電吹付塗布
装置。５内室に位置した環状拡散装置を設け、該拡散
装置はオリフイスを前端に有する流体末口の後端
が通つて該拡散装置を前記内室に位置し取り付け
るための通し開口と、加圧エアーが通るガス流れ
通路を有するバレルの前端に接触する面端を有す
る環状フランジとを具備し、前記拡散装置は前記
バレルの前端と前記流体末口とによつて前記流体
末口のまわりに環状充気室を画成し、前記拡散装
置はさらに、前記環状フランジの円周上に半径方
向に離隔した複数開口を有し、前記拡散装置は、
前記充気室に入つた加圧エアーを半径方向かつ円
周方向に導くように作動し、前記加圧エアーは前
記離隔された複数開口を通つて半径方向外向きに
前記拡散装置から出て行き、かつ前記流体末口に
エアーキヤツプを取付ける環状保持リングに突き
当たり、ほぼ軸方向に導かれて前記内室に入り、
前記離隔された複数開口を通つた加圧エアーの流
れは、前記ガス流れ通路を備えた対向位置にあ
る、前記エアーキヤツプに設けられたエアーホー
ン内のガス流れ通路の軸心にほぼ直交した方向で
あることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に
記載の静電吹付塗布装置。６内室内に位置し、充気室を画成してガス流れ
通路から加圧エアーを受けとり、前記充気室内の
加圧エアーが通過して複数の離隔位置から前記内
室に入る、複数の開口を有する拡散装置を具備
し、該拡散装置は、前記充気室に入る加圧エアー
と前記複数の開口から出る加圧エアーとの間の加
圧エアーの流れ方向を変えることを特徴とする、
特許請求の範囲第１項に記載の静電吹付塗布装
置。