JPH07194997A - 静電塗装ハンドガン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手持式の静電塗装ガンの操作性を向上させる
ことによって作業者の負担を軽減、かつ吹き付け作業の
容易化をはかる。また工業的に使用可能な仕様・性能を
維持する。 【構成】 手持式静電ガンの握り部にリチウム電池を収
納し、先端霧化位置に近接して設けた荷電電極との間に
高周波トランス、連鎖型倍電圧装置とを接続して高電圧
に昇圧し、その電源スイッチをニードル弁の開閉と同調
する位置に設けて、塗料が噴射されるときにのみ荷電さ
れるよう構成して電池の消耗を防いだ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高電圧静電気を利用
し、噴霧化した塗料に帯電させ、かつ静電界によって被
塗装物品上に塗着させる量を増大させるための静電用ス
プレーガンに関する。

【０００２】

【従来の技術】被塗装物に噴霧した塗料を静電界によっ
て塗着の増大をはかるとともに、吹付け面の裏面にまで
塗着させることによって塗装工程の短縮、塗装の容易化
をはかった静電塗装法は、すでに広く活用されている。
汎用的に活用の幅が広い手持式の静電塗装用スプレーガ
ンは、その作業性の向上のため塗着性能の向上はもとよ
り、軽量化が重要な点となっている。従来、この種の静
電ガンは、高電圧電極をもち電界の形成、塗料への帯電
を行っているが、商業的に用いられる高電圧は、５０〜
６０ＫＶが一般的であり、その荷電には外部に設けた高
電圧発生器より、高電圧ケーブルを介して静電ガンに供
給される方式と、比較的低い数値Ｖの電圧を静電ガンに
供給した後、静電ガンの内部において昇電させて高電圧
とする方式、および静電ガン内部に発電装置を備え、得
られた電源を整流、昇圧させることによって高電圧とす
るそれぞれの方式に大別することができる。第１の高電
圧ケーブル方式は、ケーブル自体の耐電圧構造を必要と
するため、非常に重く、確実に静電ガンに接続される必
要があることから、操作性を損い長時間の作業ができな
いことや、ケーブルの劣化等に供う放電破壊火災の危険
性等に対する配慮が必要となる。第２の静電ガン内部昇
電圧方式は、電圧倍増器による昇電圧や、電気的気体動
力学的発電装置を用いた先行技術が知られているが、こ
の場合においても電源から静電ガンまでの電気ケーブル
を必要とする。第３の内部発電方式は、（特公平１−３
１４３０に示されるように）スプレーガン内部にエアタ
ービン駆動による発電機を備え、得られた電圧を変圧
器、電圧倍増器等により実用高電圧まで昇圧させてい
る。この方式においては外部に接続される電気ケーブル
は無く、その点で操作性に大きな利点がある。しかし、
エアタービンは毎分数万回転の速度で回転する駆動部が
あり、高度な加工精度が要求されるうえ運転耐久時間上
の制約や使用者側にも高度な保守管理技術が要求され
る。さらに動力源として圧縮空気を必要とすることによ
り、エアスプレー以外の霧化方式の場合は、高電圧発生
用にエアー源と接続するホースを必要とするため、これ
らの場合には利用上の制約がある。一方、電源を必要と
する各種手持式の機械工具、電気用品等は、その必要性
において、コードレス化が進行しており、各種の電池の
利用がされている。これらの多くは充電式の電池が使用
され、その性能も年々向上しているが、電池の出力とそ
の重量、及び作業（連続使用可能）時間との関係から単
に電源を電池に代えたコードレス化は、商用の装置とし
て十分な性能が得られず、解決すべき問題点が残されて
いて静電塗装機においては現在のところ実用化されてい
ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】静電ガンを用いて塗装
作業を行う場合、正確な動き、安定化した操作を必要と
するため、スプレーガンの軽量化は重要であり、また接
続されるケーブル等の軽量化もしくは削除は、極めて重
要である。したがって高電圧ケーブルあるいは電気ケー
ブルの削除を行い、かつ従来と同程度の性能、同程度以
下の重量を維持できる静電ガンが得られれば、商業的に
大きな効果が望める。しかしながら、前述のごとく、電
池を使用することによるコードレス化は、電池の出力電
圧及び容量と電池の重量から判断して、静電ガンの大
形、重量化となり、あるいは極めて短時間の使用可能時
間しか望めず商業的に使用するのに不便なものとなって
しまう。例えば、手持式の静電ガンの場合、もともと絶
縁に対する配慮からどうしても大形化はさけられず、通
常のスプレーガンに比べて２倍近い重量である５５０〜
８００ｇ程度となっている。したがって、これに新たな
追加となる電池重量は、最大でも１５０ｇ程度におさえ
る必要がある。このような場合に最も有効な昇電圧制御
によって、電極へ高電圧を供給することが必要となる。
本発明は高性能電池の使用と適性なる昇電圧構成、電源
制御構成に加え、電源出力の有効利用をはかった荷電方
式により、これらの問題を解決して商業的に可能な静電
塗装ガンを得ることができるものである。また、従来の
静電ガンにおいては、吹付空気の噴射時に連動して荷電
を行い吹付空気の停止時に荷電を停止する方法となって
いる。この場合、実際に塗料が噴霧されない状態での荷
電が行なわれることとなり、必要以上の電力消費がなさ
れている。また、空気のみの噴射の場合電極からの出力
電流が塗料噴霧時に比べ３〜５倍となり、しかも手持式
の噴霧ガンの場合、作業者は引金操作により頻繁に噴
射、停止を繰り返すのが常であり、その積み重ねが大き
な電力の無駄となっているのが現状である。

【０００４】またリチウム電池の出力電源を電圧可変レ
ギュレータ制御を行う集積回路を介してインバータ装置
と接続し不必要な負荷電流の増大に対し消費電流をおさ
えるよう構成したことを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】本構成において、静電ガンを操作し、塗料の噴
出が始まると同時に開閉器がＯＮとなり、リチウム電池
の出力は、１２〜１５Ｖの電圧から高周波トランスを経
て３０００Ｖ程度に昇圧され、さらに電圧倍増器を通し
て５０〜６０ＫＶに昇圧されて荷電々極に供給される。
荷電々極から被塗装物への放電による電界形成、更には
塗料への帯電が従来公知の静電ガンと同様に行なわれ静
電塗装効果を発揮する。塗料の噴出を停止すると開閉器
はＯＦＦとなり電源からの出力は停止し、不必要な荷電
による危険を防止するとともに電池の消耗を防止する。
また静電ガンにおいては操作時塗料の噴出前に荷電され
ると放電量が大きく、電池の消耗が早いが、本発明にお
いては塗料を噴出するニードル弁と連動して荷電が行な
われるため初期放電量が低くおさえられる。 更に電池
の出力電源を電圧可変レギュー制御を行う集積回路を介
してインバータ装置に接続することによって最大電流を
一定に押えた状態で静電塗装を行うことができる。

【０００５】

【実施例】図１は本発明の一実施例に示す静電ガンの断
面図で、主な構成を示している。静電ガンは、従来から
ある手持式のスプレーガンで、ガン本体１は下方を握り
部２とし上部に各調整装置を配した金属製となってい
る。このガン本体１の前方に絶縁製の胴部３が固定さ
れ、その先端に霧化装置４が設けられている。霧化装置
４は、本実施例の場合空気霧化によるスプレーガンが示
されており、中心部に塗料の噴出口５をもつ、塗料ノズ
ル６が設けられ、この塗料ノズル６を包むように空気キ
ャップ７が外側のカバー８により着脱自在に取り付けら
れる構造となっている。塗料ノズル６の内部は、塗料通
路となっており、中心にはニードル弁９が挿入され、こ
のニードル弁９の先端が前記噴出口５の内側に当たるよ
に配置され、ニードル弁９の進退によって噴出口５が開
閉される。噴出口５より噴出した塗料を噴霧化する空気
キャップ７は、調節装置を介して送り込まれた圧縮空気
が噴出する霧化空気口をもつ一般のエアースプレーガン
に用いられるものと同様のもので、絶縁性の材料で作ら
れている。荷電々極１０はニードル弁９の先端に延びて
設けられ、その先端が噴出口５より突出している。後端
はニードル弁９の内部を一部通り、導電部材１１、リン
グ１２、接続線１３を介し、倍電圧装置の出力側に接続
される。絶縁性の胴部３は、電極１０と握り部２の間の
絶縁距離を保つだけの長さをもち、前記倍電圧装置を含
む制御ユニット１５が内蔵されているほか、ニードル弁
９や霧化空気通路２０が貫通している。胴部３に続くガ
ン本体１には、下部に配した握り部２内に電池１４を収
納し、制御ユニット１５を介して高周波の出力電圧に変
換し、最終的に−６０ＫＶの高電圧として荷電電極に送
り込む電源として用いている。電池は、より高性能な電
池としてリチウム電池が用いられ、３．６Ｖの出力電圧
をもつ２つのセルをパッケージ化されたものを用いた。
必要により３つ、もしくは４つのセルを用い初期電圧を
高くすることも可能である。電池を電源とするユニット
１５は、図２に示すような構成とし、必要により図３に
示す電圧可変レギュレータ機能をもつ集積回路を介し、
制限電圧をインバータ回路に送り、高周波出力電圧に変
えられ高周波トランスに接続する回路を構成する。レギ
ュレータを付加した場合、電源消費電流が一定の範囲で
押さえられ、必要以上の電力消費をおさえることがで
き、より効果的な電池使用が可能となる。また、高周波
電源とすることにより得られる効果は倍電圧増圧器の容
量値を減少させることができ、したがって増圧器そのも
のの大きさを小さくすることができることである。実施
例においては、２５キロヘルツの出力電圧が高周波トラ
ンスによって、７．２Ｖより３０００Ｖに昇電圧後、カ
スケード方式のコッククロフトウォルトン、倍電圧増圧
器に供給され、目的とする高電圧の５０〜６０ＫＶに昇
圧した後電極１０に供給する構成としている。倍電圧増
圧器は、従来の電源装置に比べ、小形のものでよく、ガ
ンへの組み込みを可能としている。図４は昇圧回路の一
実施例を示す。電池電源のＯＮ・ＯＦＦは、静電ガンを
操作したとき、塗料を噴出するバルブすなわちニードル
弁と連動して行なわせ、塗料が噴出し、噴霧状態にある
時に荷電が行われるようにした。従来この種のスプレー
ガンはフロースイッチ等を利用し空気の噴出に同期させ
ていたが、この場合、一般的に使用される静電スプレー
ガンの場合に塗料を噴出していない状態で約４０μＡの
電流が流れるとすると、そこに塗料の噴霧があった場
合、塗料粒子により電極周辺がシールドされる状態とな
り電流値は約１／４の１０μＡ程度に低下することが実
験結果より得られた。すなわち空気の噴出に同期させ荷
電するという従来からの荷電方法では出力電流が高くな
り電力の消耗が多くなるため、限られた電源容量では無
駄が多すぎる。このため本発明では塗料の噴出と同時に
電池のスイッチをＯＮとし、停止と同時にＯＦＦとする
よう構成した。ＯＮ−ＯＦＦはニードル弁を操作する引
金１６との関係を調節してスイッチ１７が配置されてい
る。実施例では、電池１４のプラス極が導電性の握り部
２に接地され、マイナス極がスイッチ１７を介して前記
制御ユニット１５に接続されるよう構成されている。ス
イッチ１７は引金１６を引いたときピン１８を後退さ
せ、ニードル弁９が後退を始める位置もしくはそのわず
か後退した位置でスイッチが入るように設定されてい
る。他の実施例の一つとしてスイッチは無接触のリード
スイッチを使用することによって、安全性を保つことも
できる。大事なことは、塗料の噴出を制御しているニー
ドル弁が開放される時に荷電のためのスイッチがつなが
るように位置づけることである。

【効果】以上のように本発明による静電塗装ハンドガン
は、上記の構成により今まで作業者に不評であった操作
性の点で、邪魔となっていた重くて硬い高電圧ケーブル
がなくなり、通常のスプレーガンに近い使い易い静電ガ
ンに改善された。しかもエアーの噴射時のみの場合は荷
電せず塗料の噴出時のみ荷電するというシステムとする
ことにより、節電効果を大巾に改善し工業的に十分使用
することができる静電ガンを得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す静電塗装ハンドガンの
断面説明図である。

【図２】図１に示した制御ユニットの構成を説明するブ
ロック図である。

【図３】図１に示した制御ユニットの他の構成を説明す
るブロック図である。

【図４】図２もしくは図３に示した制御ユニットに組み
込まれた昇圧電子回路の一例を示す回路図である。

【符号の説明】

２ 握り部 ４ 霧化装置 ５ 噴出口 ９ ニードル弁 １０荷電電極 １１ 導電部材 １５ 制御ユニット １７ スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】手持式静電ガンのガン本体先端の霧化装置
   に近接して荷電電極を設けた静電塗装ガンにおいて、ガ
   ン本体の握り部分にリチウムの電池を収納し、該リチウ
   ム電池と前記荷電々極との間に電気回路を形成してな
   り、該電気回路はリチウム電池の出力端子と接続された
   インバータ装置と、該インバータ装置と接続された高周
   波トランスと、高周波トランスに接続され、４０〜６０
   ＫＶの高電圧に昇圧する連鎖型倍電圧装置とをそれぞれ
   設けるとともに、前記リチウム電池の電源は、霧化装置
   から噴出する塗料を噴出・停止させるニードル弁の開閉
   に連動してＯＮ・ＯＦＦする開閉器を介して、前記電気
   回路に接続されるように構成したことを特徴とする静電
   塗装ハンドガン。
2. 【請求項２】リチウム電池とインバータ装置との間に電
   圧可変レギュレータ集積回路を設けた請求の範囲１頁の
   静電塗装ハンドガン。