JPH0783846B2 - 低圧空気霧化内部混合エアースプレーガン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧縮空気により塗料等の液体を噴霧化し、吹
き付ける内部混合エアースプレーガンに関するもので、
吹付空気圧力を1kgf/cm²以下の低い圧力として使用する
場合の低圧空気霧化内部混合エアースプレーガンに係わ
るものである。

［従来の技術］ いわゆるエアースプレーガンと呼ばれる吹付ガンは、多
くが塗料等を吹き付ける塗装に使用されている。霧化手
段に圧縮空気を用いるエアースプレーガンは、その霧化
手段によって内部混合方式と外部混合方式とに大きく分
けられている。

内部混合方式は、エアースプレーガンの霧化頭内部で塗
料と圧縮空気を混合し、噴霧口から噴出霧化させるもの
で、外部混合方式は、霧化頭に塗料噴出口と空気噴出口
がそれぞれ外部に面して開口しており、塗料噴出口より
噴出する液状の塗料流を、その塗料流の周囲に拡散噴出
される空気流によって分散霧化させるものである。

これらのエアースプレーガンは、塗料の噴出に圧縮空気
の吸引力を利用するか、数kgf/cm²の圧力で、ポンプ等
の供給装置により圧送噴出させるかであり、塗料の噴出
のみでは霧化されないものである。また、空気は塗料を
霧化させるためのエネルギーとして使用されるもので、
通常２〜5kgf/cm²あるいはその前後の圧力が使用されて
いる。

例えば、第５図に示す如き内部混合方式のエアースプレ
ーガンは、塗料ノズル51が空気キャップ52内に開口し、
ニードル弁53によってノズル口54が開閉され、塗料の噴
出が制御される構造である。ノズル54の周囲に送られて
きた圧縮空気によって、塗料は空気キャップ52の内部で
分散され、ノズル口54に対面して空気キャップ52の中心
部に開口する噴霧口55より塗料が外部に噴霧される。

この空気キャップ52の噴霧口55は、一般的には円形であ
るが、スプレーの条件によっては、しばしば長円形、矩
形の開口形状をしたものが用いられる。この種のエアー
スプレーガンは粒子の大きさが外部混合方式に比べ粗い
ため、塗面の平滑性があまり要求されない建築物の壁塗
料や接着剤など特殊エアースプレーガンとして用いられ
ている。

これに対し外部混合方式は、いわゆるエアースプレーガ
ンとして一般的に用いられ、各種の塗料、塗装条件に適
合するものが既に知られている。このエアースプレーガ
ンに共通する点は、中心部に塗料ノズルの円形の噴出口
があり、この噴出口は霧化頭の外部に臨んでいる。噴出
口の周囲は円環状の空気孔が設けられ、前記円形の噴出
口より噴出する塗料流を囲むように圧縮空気が噴出され
る。すなわち塗料と圧縮空気が別々に外部に噴出し、霧
化頭の前方で混合霧化されるものである。通常この種の
エアースプレーガンの多くは、上記霧化された塗料に対
し、その両側に一対の側面空気孔を設け、前記の円形噴
霧流に対し、両側方の側面空気孔より圧縮空気を吹き付
け、噴霧パターンの形状を丸から楕円に調整する構成が
とられている。したがって、中心部で円形のパターンと
して噴霧された噴霧流は、側面空気孔の噴出圧力、もし
くは噴出量を変化させることによってパターンの丸から
楕円への偏平化が調整されることになる。このエアース
プレーガンの場合、圧縮空気の量（または圧力）を増加
させると霧化が向上し、微細な粒子によって塗面の仕上
りを良くすることができるが、その分飛散も多くなる傾
向をもっている。

［発明が解決しようとする問題点］ 以上の如き従来のエアースプレーガンにあっては、空気
によって霧化を行うため、塗料の飛散という問題があ
り、塗着効率、環境衛生等の面で女子ましからざる結果
を生じている。特に空気の吹付圧力を高めるほどその傾
向が著しくなり、低圧での吹付が望まれている。反面、
塗料の仕上りを考慮すると霧化粒子の微細化が重要であ
り、そのためには高圧の空気により塗料の微細化が必要
であって、塗料飛散の問題と相反する現象にあるため、
現状では飛散、塗着効率、環境衛生が犠牲となっている
のがほとんどである。

しかしながら、資源の有効利用、環境の保全はこれから
ますます重要視されてくるものであり、低圧霧化による
エアースプレーガンが必要となってきている。塗料等の
霧化方法は空気のみに限られないことから、例えばノズ
ルより100kgf/cm²という高圧の塗料を大気中に噴射し、
大気との衝突によって霧化を行うエアレス霧化方式も一
般化されている。しかし、この場合の工業的エアレスス
プレーガンは、100kgf/cm²という高圧の塗料圧力を必要
とし、特殊の高圧ポンプを用いるため、危険性がある等
の問題をもっている。この高圧の危険性を防止するた
め、塗料圧力を数10kgf/cm²に低下させるものもあるが
パターンの長径方向の端部にテールが発生する。この問
題を解消するためテールが消えるように長径の端部方向
に、圧縮空気を使用したエア・エアレススプレーガン
（本出願人が特願昭59−77246として出願）も使われて
いる。しかし、上記の問題点は依然として残り、空気の
圧力も３〜5kgf/cm²と十分低いものとはいえないのが現
状であって、満足のいくエア・エアレススプレーガンは
得られていない。

本発明は、上記した問題点を解決した低圧のエアースプ
レーガンを実現するため、吹付空気圧力を1kgf/cm²以下
の低圧とし、噴霧粒子を従来のエアースプレーガンと同
等として、仕上りを損うことのない低圧空気霧化内部混
合エアースプレーガンを得ることを目的に発明されたも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 前述の如き問題点を解決した低圧空気霧化内部混合エア
ースプレーガンを得るため、本発明は、ニードル弁によ
って円孔からなる噴出口の開閉を制御される塗料ノズル
と該塗料ノズルは、空気キャップ内部に収容され、前記
塗料ノズルの噴出口より噴出する塗料流に、該塗料ノズ
ルの円形からなる外形部の周囲から空気を供給して混合
し、前記空気キャップ内で塗料と空気の混合気流を形成
し、該混合気流を前記空気キャップの噴霧口より外部に
噴霧した後、該空気キャップの対向する両側面より空気
を噴射し、再度混合霧化する低圧空気霧化内部混合エア
ースプレーガンにおいて、前記空気キャップ内に円筒状
の中心孔を開口し、該円筒内面の入口部後方は円錐状の
テーパー内面を形成し、該空気キャップの噴霧口は、縦
横の開口比が異なる略唇状に開口され、且つ該唇状に開
口の噴霧口より噴霧される扁平な噴霧流に対し、該噴霧
流の短径方向の両側に対向する位置に一対の角部を突出
させ、該角部に前記噴霧流の短径方向に向けて拡開気流
を噴出する溝形状の側面空気孔を配したものである。

また別の手段として、上記低圧空気霧化内部混合エアー
スプレーガンにおいて、空気キャップ側面空気孔からの
空気噴出圧力もしくは空気噴出量を調節する手段を設け
たものである。

更に別の手段として、空気キャップの側面空気孔は、噴
霧方向に対し直角方向に延びる長穴形状としたものであ
る。側面空気孔は、更に、空気キャップの側面空気孔に
導入する前の上流側の側面空気路の断面積より大きい開
口部面積をもつ円形孔としたものである。

［作用］ 以上の構成によれば、塗料ノズルより噴出された塗料
は、該塗料ノズルを囲むようにとりつけられた空気キャ
ップとの間で、その周囲より送り込まれた圧縮空気によ
り前記空気キャップ内の拘束空間で効率良くで混合分散
がはかられ前記空気キャップの噴霧口に向かう。

該噴霧口は縦横の開口比が異なる略唇状に開口されてい
るため、扁平状の長円形に広がるパターンとなって噴霧
される。その後この噴霧流の短径方向に対し、量側の側
面空気孔からの圧縮空気が吹付られることにより、パタ
ーン幅の増加かつ、混在する粗い粒子を霧化し、粒子径
の平均化が図られる。この場合、第１の霧化は空気キャ
ップ内部における霧化のため、低圧（0.7kgf/cm²）、少
空気量で霧化が行われ、また側面空気孔は空気キャップ
の噴霧口からの扁平なパターンに対し、その短径方向か
ら開口部Ｖ溝形状により扁平空気として吹付られるた
め、低圧（0.7kgf/cm²以下）の空気流で効率良くパター
ン幅の増加、粒子径の減少がはかられる。最終的に得ら
れた噴霧パターンは中心及び側面空気の低圧霧化により
いわゆるソフトパターン化作用をもたらし噴霧粒子の飛
散を少なくすることができる。又側面空気孔を長穴形状
とした場合に於いても同様に、噴霧気流が末広がりで幅
広く噴射され、噴霧流に対し、全域に噴射した空気が衝
突するため、パターンを乱さず、より効率よく側面空気
孔の役割を果たすことになる。

また側面空気孔の開口部面積を、その上流側の側面空気
路断面積より大きくしたことにより、側面空気孔が円孔
であっても、低圧の気流が幅広く噴射されるので、低圧
で噴霧される中心扁平噴霧流に対し噴霧パターンの安定
拡大作用効果を得ることができる。塗料の噴出と圧縮空
気の噴出は、共に0.5kgf/cm²から1.0kgf/cm²程度で、従
来の外部混合式エアースプレーガンと同等程度の平均粒
子径が得られるものである。

［実施例］ 本発明の構成・効果は、以下実施例により詳しく説明す
る。第１図ないし第２図には、本発明の一実施例で、塗
料ノズルと空気キャップを主体とした霧化頭を断面図で
示している。

これらの霧化頭は、公知のエアースプレーガンに取付ら
れ、塗料及び空気がそれぞれの通路から送り込まれる。

塗料ノズル１は、比較的硬い鋼材で作られるが、最近は
水系の塗料も多く使われることから、錆に強い不銹鋼が
用いられることが多くなった。中心内部は塗料通２を形
成し、先端に円孔からなる噴出口３を設けている。噴出
口３は内側にシート４を設け、このシート４に当接する
ニードル弁５が、塗料の噴出を制御する仕組みとなって
いる。塗料ノズル１の外側は、エアースプレーガン本体
10に取付けられた時、空気通路と連通する通路７が形成
されている。本体10の前端に突出した塗料ノズル１は空
気キャップ８がかぶせられ、カバー９により本体10に固
定、一体化された状態で使用される。

空気キャップ８の内部は、前記の如く塗料ノズル１が収
容され、該塗料ノズル１の噴出口３と相対して中心孔20
が形成されており、中心先端には噴霧口11が形成されて
いるが、この空気キャップ８の噴霧口11は、中心孔20の
円筒内面12に続き円錐形内面13が形成され、その中心に
対し、外側よりＶ状溝14がきられることによって、ほぼ
唇状の開口を形成している。円錐形内面13は、例えば砲
弾形、もしくは球面状でもよく、またＶ状溝14は台形等
が使われることもある。

前記通路７からの圧縮空気は、空気キャップ８の円錐状
のテーパー内面15と、前記塗料ノズル１の噴出口３の外
径との環状スキマより中心部に流れ込み、塗料ノズル１
の噴出口３の先端部で噴出した塗料と混合され、霧状に
分散され空気キャップ８の噴霧口11より噴霧される。該
空気キャップ８の噴霧口11は前記の如く、唇状の開口を
しているため、噴霧パターンはほぼ長円形で吹き付けら
れる。

空気キャップ８には、噴霧口11の短径側に一致する両側
に、前方に突き出た一対の角部16が設けられ、その内部
には側面空気路17があけられている。この側面空気路17
には、前記塗料ノズル１の外側に、本体10より送り込ま
れる圧縮空気が流入する構成とし、側面空気路17の先端
近くに設けた側面空気孔18より圧縮空気を噴出する。

側面空気孔18は噴霧流の中心に向け、やや前方に噴射方
向をもつように形成され、両側の側面空気孔が対称に設
けられる。第１図の例では、噴霧軸に対し直角方向のＶ
溝19が、側面空気路17の中心近くまで切り込まれてお
り、噴射方向からみると、第２図の如く、ほぼ唇状の開
口となっている。したがって噴射空気は、噴霧流の中心
に向いこれに直角方向の末広がりで噴射されることにな
り、空気キャップ８の噴霧口11より噴霧され広がった噴
霧流に対し、十分に全域をカバーする広がりの低圧（0.
7kgf/cm²以下）空気流が吹き付けられることになる。第
３図の例は長円形の側面空気孔18とした場合、第４図の
例は円孔で末広がりテーパとした側面空気孔18の例を示
している。

第４図の例の如く、円形孔の場合は、開口部面積を側面
空気路の断面積より大きくすることによって、広がりの
大きい噴射が可能となり、噴霧パターンの極端な変形を
防止することができる。

側面空気孔18からの空気圧力を変化させた時の噴霧パタ
ーンの変化は、側面空気孔より噴出するパターンエア圧
力を増加させた場合、パターン幅は徐々に大きく広がる
傾向を示すが、平均の粒子径はあまり影響されず、パタ
ーンの安定化がはかられている。しかし、この場合、前
記の空気孔18が、円筒形の場合には霧化流の中心部のみ
圧縮空気が当り、パターンの中心部のみの粒子径が減少
するなど、不均一の噴霧パターンを生ずることになる。

［発明の効果］ 以上の如く本発明によれば、まず空気キャップ内で塗料
ノズルより低圧（約1kgf/cm²）の塗料噴出が行われ、こ
れに低圧（0.7kgf/cm²）の圧縮空気が作用して両者の噴
流は拘束空間すなわちキャップ内で混合される。一般の
エアースプレーガンのように自由空間での混合作用では
ないため霧化効率が高く、低圧条件下で効率よく混合分
散した噴霧流は、空気キャップ中心に設けた唇状に開口
された噴霧口から噴出し、扁平のパターンを形成して噴
霧される。中心噴霧流を扁平パターン化することにより
側面空気流の圧力引下げをもたらし、噴霧流全体の流速
を遅らせ、いわゆるパターンのソフト化が得られ近距離
吹付が可能となり塗着効率が向上する。この噴霧流に対
し、その矩形である扁平な面方向両側から側面空気流を
あてることにより、噴霧流の微粒化促進とパターン幅の
調整及びパターンの安定化を行うことができる。特に、
塗料ノズルと空気キャップの間、角部の側面空気孔のそ
れぞれの空気流が効果的に作用するため、従来に比べは
るかに低圧の空気圧力によって同等の霧化性能を達する
ことができる。すなわち本発明の塗料頭構成による微粒
化は空気キャップ中心流路系では塗料ノズル先端円環
状空気流路での衝突霧化中心孔円筒内での混合霧化
Ｖ形状噴出による拡散霧化の３段階でなされるためはる
かに低い霧化空気圧力で良く、低速の中心噴霧流が得ら
れることにより、従来のエアースプレーガンでは得にく
かった側面空気流による微粒化の促進効果も達成でき、
かつ低圧のため、塗料粒子の飛散、環境汚染等が防止で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すスプレーガン霧化頭部
分の断面図と正面図を示し、第２図は空気キャップと塗
料ノズルの拡大断面図を示している。第３図，第４図は
側面空気孔部分のみを示した断面図と側面空気孔の正面
図を示している。 第５図は従来の内部混合式スプレーガンの一例を示す。 １……塗料ノズル、３……噴出口 ８……空気キャップ、11……噴霧口 12……円筒内面、13……円錐形内面 14……Ｖ状溝、16……角部 18……側面空気孔、19……Ｖ溝 20……中心孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ニードル弁によって円孔からなる噴出口の
   開閉を制御される塗料ノズルと該塗料ノズルは、空気キ
   ャップ内部に収容され、前記塗料ノズルの噴出口より噴
   出する塗料流に、該塗料ノズルの円形からなる外形部の
   周囲から空気を供給して混合し、前記空気キャップ内で
   塗料と空気の混合気流を形成し、該混合気流を前記空気
   キャップの噴霧口より外部に噴霧した後、該空気キャッ
   プの対向する両側面より空気を噴射し、再度混合霧化す
   る低圧空気霧化内部混合エアースプレーガンにおいて、
   前記空気キャップ内に円筒状の中心孔を開口し、該円筒
   内面の入口部後方は円錐状のテーパー内面を形成し、前
   記塗料ノズルの噴出口下流先端外径部と前記テーパー内
   面で構成される環状空気流路を設け、前記空気キャップ
   の噴霧口は、縦横の開口比が異なる略唇状に開口され、
   且つ該唇状に開口の噴霧口より噴霧される扁平な噴霧流
   に対し、該噴霧流の短径方向の両側に対向する位置に一
   対の角部を突出させ、該角部に前記噴霧流の短径方向に
   向けて拡開気流を噴出するＶ溝形状の側面空気孔を配し
   たことを特徴とする低圧空気霧化内部混合エアースプレ
   ーガン。
2. 【請求項２】前記空気キャップの側面空気孔からの空気
   噴出圧力もしくは空気噴出量を調節する手段を設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の低圧空気霧
   化内部混合エアースプレーガン。
3. 【請求項３】前記空気キャップの側面空気孔は、噴霧方
   向に対し直角方向に延びる長穴形状としたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の低圧空気霧化内部混合
   エアースプレーガン。
4. 【請求項４】前記空気キャップの側面空気孔は、該側面
   空気孔に導入する前の上流側の側面空気路の断面積より
   大きい開口部面積をもつ円形孔であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の低圧空気霧化内部混合エア
   ースプレーガン。