JPH1052658A - 回転霧化静電塗装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カップ状噴霧頭による塗料微細化能力を向上
させ、塗料の塗着効率の向上を図ることのできる回転霧
化静電塗装装置を提供する。 【解決手段】 回転するカップ状の噴霧頭（２）を有す
る回転霧化静電塗装装置において、前記カップ状噴霧頭
の内面における塗料拡散面（９）に、該噴霧頭の半径方
向に概略沿った方向に中心線を有する一定長の溝が円周
方向全体にわたり相互に離間されて多数本配されてなる
溝列（１０）を、少なくとも一列以上有することを特徴
とする回転霧化静電塗装装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転霧化静電塗装装
置に関し、特に、塗料の微粒化を促進し、塗着効率を高
めることができる回転霧化静電塗装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電塗装法は、アースした被塗物を陽
極、塗装装置を陰極とし、これに負の高電圧を与えて両
極間に静電界をつくり、噴霧した塗料粒子を負に帯電さ
せて、反対極である被塗物に効率よく塗料を吸着させる
方法である。被塗物を陽極、塗装装置を陰極にしている
のは、その逆の場合に比べて火花放電に移行しにくいと
いう安全に対する実用上の理由に基づくものである。

【０００３】静電塗装装置は大別して、２つのタイプに
区別することができ、１つは回転および静電気の力で塗
料を微粒化し、塗料粒子を静電引力で被塗物に吸着させ
る回転霧化静電塗装装置であり、もう１つは圧縮空気の
力、あるいは高い塗料圧力などの機械的な力によって塗
料の微粒化を行ない、微粒化された塗料に電荷を与え
て、静電引力で被塗物に吸着させるガンタイプの装置で
ある。

【０００４】回転霧化静電塗装装置は、回転する金属製
のカップ（「ベル」と称される場合もある。）、ディス
ク等の噴霧頭の遠心力によって塗料を霧化させ、しかも
このような金属製の噴霧頭に塗料の帯電および静電場を
形成するための高電圧を印加する方式とすることが一般
的である。従って、この金属製の噴霧頭は塗料を霧化す
る機能と同時に、被塗物との間に静電界を維持する機能
等を同時に満たすという非常に優れたものであり、高い
塗着効率を発揮する塗装装置として知られている。

【０００５】図７は、従来の回転霧化静電塗装装置の一
例における先端部構造を概略示す断面図である。

【０００６】この装置において、装置内部に組込まれた
モーターの中空シャフト２１の先端部には、金属製カッ
プ２２が固定されており、一方中空シャフト２１の内部
には図示しない塗料ポンプに連通する塗料ノズル２３が
配してあり、その先端開口部は金属製カップ２２内部に
位置し、カップ２２の内面側中央部位に開口する塗料出
口孔２４（多数の細孔が環状に配されている。）に連通
している。また前記カップ２２の外面側には、前記中空
シャフト２１の外周を定間隔をもって囲繞するエアーリ
ング２５が取付けられており、このエアリング２５内部
には、カップ２２の外面に対向する先端面に開口する数
多くのエア出口孔２６と、側面側に開口するエア導入口
２７とを結ぶリング状マニホールドが形成されており、
このエア導入口２７は図示しないエア供給ポンプに連通
している。また、前記中空シャフト２１は、図示しない
高電圧発生装置がケーブル等により電気的に接続され、
中空シャフト２１と導通するカップ２に所定の印加電圧
を負荷できるようになっている。

【０００７】この装置において、塗料は、カップの回転
軸の中心に位置する塗料ノズル２３を通って、塗料出口
孔２４からカップ２３内面に供給される。このカップ２
３はモーターによって高速回転しているために、カップ
内面に供給された塗料は、遠心力によってカップ内面を
伝って薄く引伸ばされ、カップ外縁部へと向う。外縁部
には前記回転軸方向に概略沿って切られた多数の溝（図
示せず）がカップ内面に形成されており、塗料はカップ
外縁部から糸状に放出されることによって細かい粒状に
霧化される。さらに微粒化された塗料は、エアーリング
２５のエア出口孔２６より概ねカップの回転軸方向に噴
出されるシェーピングエアと称される空気流によって被
塗物方向に進路を曲げられる。一方、金属製カップには
高電圧が印加されているためにカップ先端から被塗物に
向ってコロナ放電が行われている。このため接触帯電に
よって微粒化前の塗料液体が帯電され、さらにコロナ放
電によって得られるイオンによっても微粒化後の塗料粒
子が帯電され、このように帯電された塗料粒子はクロー
ン力によって効率良く被塗物へと運ばれ塗着効率が向上
する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の回転
霧化静電塗装装置において、上記したようなカップ（噴
霧頭）の内面の形状は、図示したようにコップ状ないし
は皿状の形状をなしており、被塗物方向に向って広がる
円錐状の直線面、ないしは凹状の曲面であった。またそ
の外縁部には上述したように前記回転軸方向に概略沿っ
て切られた多数の溝がカップ内面に形成されているもの
の、カップ内面における内面側中央部位に開口する塗料
出口孔よりこの外縁部に至るまでの部位、すなわち塗料
拡散面は平滑面とされていた。

【０００９】このような形状および面性状を用いるの
は、カップ内面への塗料溜まりをなくすることと、塗料
液膜をカップの外縁部まで速やかに供給するためと考え
られる。

【００１０】しかしながら、このような内面形状および
内面性状を有するカップを用いた従来の回転霧化静電塗
装方法にあっては、塗料の微粒化能力が高い反面、霧化
された塗料粒子の粒径に比較的バラツキがあり、このう
ち比較的大きな粒子の飛行方向がシェーピングエアによ
っても十分には被塗物方向に曲げられず、いわゆる
「傘」と呼ばれるパターンを形成するという問題があっ
た。このパターンを形成する粒子は粒径が比較的大きい
ために塗着効率を低下させる原因となるばかりか、たま
たま被塗物に付着した場合には塗膜面に微細な突部を形
成し、硬化塗膜の鮮映性を低下させる原因となる。

【００１１】したがって、このような傘を作らないよう
にするためには、カップの回転数を高くして塗料の微粒
化を促進させるか、シェーピングエアの流量、拭き出し
速度を高めてすべての粒子を被塗物方向に向けるなどの
対策が必要となる。しかしながら、カップの回転数を高
めた場合には、傘を構成する塗料粒子の微粒化は促進さ
れるものの全体的に細かくなるために、シェーピングエ
アの作る空気の渦によって被塗物以外に吹き飛ばされる
粒子が増え、結果的に塗着効率が低下するという不具合
がある。またシェーピングエアの圧力、流量を増した場
合にも空気流が作る渦が強くなり、また被塗物上面での
横流れの空気流が強くなることによってやはり塗着効率
が低下する。このように塗着効率と塗膜品質とは相反す
る傾向にあり、従来はその自由度が少ないためにどちら
かを優先して選択しなければならない場合が多かった。

【００１２】この原因が塗料粒子の粒度分布のバラツ
キ、ないしは粒度分布に幅があるためであることは知ら
れていたが、なぜこのようなバラツキが発生するかにつ
いては知られていないものであった。

【００１３】従って本発明は、改良された回転霧化塗装
装置を提供することを目的とする。本発明はまた、霧化
により微粒化された塗料の粒度分布をシャープなものと
することができ、塗料の塗着効率の向上を図ることので
きる回転霧化静電塗装装置を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
ような従来装置における問題点を解決するために鋭意研
究を行なった結果、塗料を微粒化するための噴霧頭の内
面性状に着目し、噴霧頭の内面における塗料拡散面に所
定の要件を満たす多数の溝群等からなる微細構造を付与
してなるカップ状噴霧頭を用いることにより、塗料供給
面における塗料流の分裂細流化が生じることにより結果
的に塗料の微粒化が良好に行なわれ、また微粒化された
塗料の粒度分布がシャープなものとなることを見い出
し、本発明に至ったものである。

【００１５】さらに本発明者らは、噴霧頭の内面形状に
ついても着目し、前記噴霧頭の回転軸を含む一平面によ
る断面において現れる前記塗料拡散面の断面線が、前記
回転軸に対して非連続的ないしは連続的に傾きの異なる
ものとなるように、塗料拡散面の面形状を設計し、そし
て当該断面線の傾きの変る部位に前記したような溝群等
からなる微細構造を配置すると、塗料微粒化がより促進
されるとの知見も得た。なお、この場合、回転軸に対す
る当該断面線の傾きは、噴霧頭の中心部側より外縁部側
の方が大きいものである、すなわち前記塗料拡散面を回
転軸に向って凸状の面とすることがより望ましいもので
あった。

【００１６】すなわち、上記目的を達成する本発明は、
（１）回転するカップ状の噴霧頭を有する回転霧化静電
塗装装置において、前記カップ状噴霧頭の内面における
塗料拡散面に、供給された塗料液の分裂細流化を図る微
細構造を付与したことで、塗着効率を高めたことを特徴
とする回転霧化静電塗装装置である。

【００１７】本発明はまた、（２）回転するカップ状の
噴霧頭を有する回転霧化静電塗装装置において、前記カ
ップ状噴霧頭の内面における塗料拡散面に、該噴霧頭の
半径方向に概略沿った方向に中心線を有する一定長の溝
が円周方向全体にわたり相互に離間されて多数本配され
てなる溝列を、少なくとも一列以上有することを特徴と
する回転霧化静電塗装装置である。

【００１８】本発明はさらに、（３）前記溝列における
溝の本数が、上記噴霧頭の内面上に塗料を供給する塗料
出口孔の個数よりも多いことを特徴とする上記（２）記
載の回転霧化静電塗装装置を示すものである。

【００１９】本発明はまた、（４）前記塗料拡散面は、
前記噴霧頭の回転軸を含む一平面による断面において現
れる該塗料拡散面の断面線が、前記回転軸に対して非連
続的ないしは連続的に傾きの異なるものとなる、面形状
を有し、かつ当該断面線の傾きの変る部位に前記溝列を
配置したことを特徴とする上記（２）または（３）記載
の回転霧化静電塗装装置を示すものである。

【００２０】本発明はさらに、（５）前記塗料拡散面の
断面線の回転軸に対する傾きが、前記噴霧頭の中心側に
比べて外縁部側が大きいことを特徴とする上記（２）〜
（４）のいずれかに記載の回転霧化静電塗装装置を示す
ものである。

【００２１】本発明はさらにまた、（６）前記前記噴霧
頭の内面側の外縁部にも、該噴霧頭の半径方向に概略沿
った方向に中心線を有する溝が円周方向全体にわたり相
互に離間されて多数本配されてなる溝列を有することを
特徴とする上記（２）〜（５）のいずれかに記載の回転
霧化静電塗装装置を示すものである。

【００２２】本発明はまた、（７）前記カップ状噴霧頭
が電気絶縁体で構成されていると共に、該噴霧頭の外面
もしくはこの外面よりもさらに外側に放電電極を備えて
なることを特徴とする上記（２）〜（６）のいずれかに
記載の回転霧化静電塗装装置を示すものである。

【００２３】本発明はさらに、（８）前記放電電極が、
前記噴霧頭の外面に密着した導電性材料で構成されてい
ると共に、該放電電極が該カップ状噴霧頭の外縁部まで
配設されていることを特徴とする上記（７）に記載の回
転霧化静電塗装装置を示すものである。

【００２４】本発明はさらに、（９）前記放電電極が、
複数の電極で構成されると共に、互いに独立した１０Ｋ
Ω〜５００ＭΩの抵抗を介して共通の高電圧発生装置に
接続されていることを特徴とする上記（７）または
（８）に記載の回転霧化静電塗装装置を示すものであ
る。

【００２５】本発明はまた、（１０）回転霧化静電塗装
装置の先端部に設けられるカップ状の噴霧頭であって、
前記カップ状噴霧頭の内面における塗料拡散面に、該噴
霧頭の半径方向に概略沿った方向に中心線を有する一定
長の溝が円周方向全体にわたり相互に離間されて多数本
配されてなる溝列を、少なくとも一列以上有することを
特徴とする噴霧頭である。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施態様に基づき
より詳細に説明する。

【００２７】本発明に係る回転霧化静電塗装装置は、基
本的には、噴霧頭の内面に付与された微細構造、ないし
はさらに内面形状に関して従来の回転霧化静電塗装装置
におけるもの相違するものであって、これ以外の点につ
いては、本質的に従来ものと変わる点はない。従って、
本発明は、従来知られる各種の態様の回転霧化静電塗装
装置のいずれに関しても、以下に述べるごとき改良を加
えるのみで適用可能である。

【００２８】本発明に係る回転霧化静電塗装装置におい
ては、前記カップ状噴霧頭の内面における微細構造、な
いしはさらに内面形状の改良によって、塗料の良好な微
粒化を達成したものであるため、噴霧頭の回転数を高め
て塗料を必要以上に微細化したり、あるいは必要以上に
高圧ないしは高速のシェーピングエアを用いて全ての塗
料粒子を被塗物方向へ飛行させるといった方策を採択し
なくとも、所定の回転数をもって粗大粒子の発生なく良
好な微細化を行なえ、かつ比較的低圧ないしは低速のシ
ェーピングエアをもって全ての塗料粒子を被塗物方向へ
飛行させることができるために、塗着効率と塗膜品質の
双方を向上させることができるものである。

【００２９】本発明に係る回転霧化静電塗装装置におい
て使用される、上記したような塗料の良好な微細化を図
ることのできるカップ状噴霧頭は、その内面における塗
料拡散面に、供給された塗料液の分裂細流化を図る微細
構造を付与してなるものである。なお噴霧頭の「塗料拡
散面」とは、噴霧頭の内周面側において、その中心部位
に設けられた塗料出口孔より半径方向外方の外縁部に至
るまでの面を言う。

【００３０】従来用いられていたカップ状噴霧頭は、そ
の内面が被塗物方向に向って広がる円錐状の直線面、な
いしは凹状の曲面であり、またその外縁部には上述した
ように多数の溝がカップ内面に形成されているものの、
塗料拡散面は平滑面であった。このため、噴霧頭の中心
部位に配された塗料出口孔より塗料拡散面に供給された
塗料は、遠心力により直ちにカップ外縁部に運ばれ、ま
た直ちにカップの外縁部より放出されるため、カップの
拡散面に供給される塗料の量が直接、カップ外縁部での
液膜厚さに反映されると考えられる。このとき、若干で
も他の塗料出口孔より多い量の塗料が供給されると比較
的大きな粒径を作り、逆に他の塗料出口孔よりも少ない
量しか供給されない場合には比較的小さな粒子を作ると
考えられる。

【００３１】この塗料の供給量は、噴霧頭の塗料拡散面
より内方に全周にわたって設けられた２０〜８０個程度
の塗料出口孔の工作精度に依存すると考えられるが、一
端多量に供給された塗料は表面張力によりさらに多量の
塗料を引き出すと考えられ、結果として不均一性が拡大
ないしは保存されることとなる。

【００３２】しかしながら、本発明におけるように、塗
料拡散面に塗料液の分裂細流化を促進する微細構造を設
けておくことにより、塗料拡散面に供給された塗料液
は、塗料拡散面上で多数の液糸に分裂し、個々の液糸に
供給される塗料の量が少なくなるためにこのような不均
一性が少なくなるものと考えられるものである。

【００３３】塗料拡散面に設けられる塗料液の分裂細流
化を図る微細構造としては、具体的には、例えば、該噴
霧頭の半径方向に概略沿った方向に中心線を有する一定
長の溝が円周方向全体にわたり相互に離間されて多数本
配されてなる溝列を代表的なものとして例示することが
できるが、同様の作用する微細構造であれば、このよう
な溝構造に限定されるものではない。すなわち、噴霧頭
の内面における中心部位に供給された塗料液は、噴霧頭
の回転により与えられる遠心力によって塗料拡散面に沿
って放射状に広がりながら外縁部へと向う流れを形成す
るが、微細構造の個々の構成要素が、この流れを進行方
向に概略沿って分裂させかつ分岐された流れの再結合が
生じないような障害物として機能するものであれば、個
々の構成要素は上記した溝のような凹状のものでなくと
も、凸状のものあるいはこれら双方を組合せたものでも
よく、また、その平面形状自体も、長方ないし正方の矩
形、三角形、円ないし楕円形、涙粒形、円弧状などとい
った各種の形状とし得る。そして、このような構成要素
を円周方向全体にわたり相互に離間して均等に配置して
なる微細構造であれば、上記したような溝列と同様に塗
料液の分裂細流化を図ることができると考えられるため
である。

【００３４】もっとも、このような微細構造としては、
当該微細構造の各構成要素によって効率よく塗料流れを
分裂させかつ一旦分岐した流れが再結合を生じにくいも
のとするためには、各構成要素が一定以上の長さを有
し、かつその長さ方向を塗料の流れ方向、すなわち、噴
霧頭の半径方向に概略沿った方向に配置されたものであ
ることが望ましい。すなわち、各構成要素が一定以上の
長さを有しないと分岐された流れに安定した方向性を付
与できず、当該構成要素の存在位置よりも外縁部側（下
流側）で再結合が生じてしまい、またその長さ方向を噴
霧頭の半径方向より大きく傾く、すなわち周方向側に大
きく変向させて配置すると、当該構成要素を塗料が乗り
越えて移動するだけで分裂が生じない可能性が大きく、
また塗料流れをせっかく分裂させても、当該構成要素の
存在位置よりも外縁部側（下流側）では、遠心力によっ
て再度流れが半径方向へと向おうとするために分岐させ
た流れが再結合してしまうためである。

【００３５】なお、当該構成要素が半径方向より変向し
ているものである場合、噴霧頭の回転方向との関係も考
慮すべきである。例えば、図１に示すように、構成要素
Ａの中心線ｃに対し、当該構成要素の中心部側末端ｘ₀
においてこの中心線と交差する噴霧頭Ｂの半径方向に延
長された直線ｒを引き、当該中心線ｃと当該直線ｒとに
より噴霧頭Ｂの外縁側に形成される交差角θを想定す
る。そして当該直線ｒを基準として、回転軸回り前記中
心線ｃの位置を考えれば、中心線ｃは直線ｒよりも位相
差θだけ離れた位置に存在することとなるが、この場合
の位相差θの有する符号（図中においては「負」）が、
噴霧頭の回転方向ωの有する符号（図中においては
「正」）とが異なるものである場合には、ある程度θの
絶対値が大きいものであっても、上記したような分裂能
が低下するあるいは分岐させた流れが再結合する傾向は
生じにくいが、逆に図２に示すように、位相差θの有す
る符号（図中においては「正」）が、噴霧頭の回転方向
ωの有する符号（図中においては「正」）とが同じもの
である場合には、不具合が生じる傾向が強くなるため避
けるべきである。これは噴霧頭の回転数および内面形状
にもよるが、塗料拡散面に供給された塗料は、厳密には
半径方向に沿って直線的に外縁部へと流れるのではな
く、ある程度周方向にも変向（回転方向に逆方向）され
ながら流れているためである。

【００３６】さらに上記したような微細構造自体の形成
の容易性等を考慮すると、上記したような溝列を形成す
る態様が最も好ましいものであると考えられる。以下、
この実施態様を中心として本発明を説明するが、微細構
造の各構成要素が溝以外のものであるその他の実施態様
においても、以下に述べる点は共通する場合が多いこと
は当業者であれば容易に理解できるであろう。

【００３７】微細構造が上記したような溝列により構成
される態様において、この溝列における溝の本数として
は、上記噴霧頭の内面上に塗料を供給する塗料出口孔の
個数のよりも多いことが、より効果的に塗料流を分裂さ
せる上で望まれる。すなわち、当該溝列の配置位置によ
っても左右されるため一概には規定できないが、例えば
塗料出口孔の個数の２〜５０倍、より好ましくは５〜１
０倍程度であることが通常は望ましい。

【００３８】また当該溝の長さとしては、少なくとも１
ｍｍ程度以上あればよく、それ以上の長さであれば長く
なるほど塗料の微粒化という観点からはより優れた効果
が期待できるが、溝が極端に長いものとなるとその形成
加工が困難となるといった問題や、塗料中に含まれる顔
料、金属片といったビヒクル成分が溝内に詰まるといっ
た不具合が発生しやすくなる傾向が生じる。このため、
通常は、１〜５ｍｍ程度、より好ましくは１．５〜３ｍ
ｍ以内とされる。しかしながら、溝が噴霧頭の外縁部ま
で延長されているといった非常に長いものである態様を
取ることも本発明においては可能である。

【００３９】また当該溝の幅としては、当該溝列の配置
位置にもよるが、通常は、塗料出口孔の開口径と同等な
いしこれよりも狭いものとされることが望ましく、例え
ば、塗料出口孔の開口径の１／２〜１／２０倍、より好
ましくは１／３〜１／５倍程度であることが望ましい。
さらに具体的には、溝幅は例えば０．５〜０．０５ｍ
ｍ、より好ましくは０．３〜０．２ｍｍ程度とされる。

【００４０】また溝の深さとしては、特に限定されるも
のではないが、例えば０．０５〜３ｍｍ、より好ましく
は０．１〜０．２ｍｍ程度が通常は望ましい。

【００４１】さらに溝の底部形状としては、特に限定さ
れず断面Ｖ字状、Ｕ字状あるいはコの字状といった任意
の形状となし得るが、溝内部への塗料成分の詰まり等を
考慮するとあまり鋭角なエッジを有しないことが望まし
い。逆に溝の上部と塗料拡散面とのなす上部エッジ形状
としては、溝の深さにも左右されるが、極端に角を丸く
したものであると、場合によっては塗料流を有効に分裂
させることができない可能性が生じてくるために、エッ
ジが明確なものであることが望ましい。

【００４２】また相互に離間された溝と溝との間の間隔
としては、溝の配置位置、溝の本数によっても左右さ
れ、上記したような所定本数の溝が塗料拡散面の周方向
全体にほぼ均等に配置される限り、その間隔は特に限定
されるものではないが、例えば、３〜２０ｍｍ、より好
ましくは５〜１０ｍｍ程度の間隔とすることが通常は望
ましい。

【００４３】さらに各溝は、その中心軸を前記噴霧頭の
半径方向に沿って配置させることが望ましいが、必ずし
も厳密に沿わせる必要はなく、ある程度変向したもので
あってもよい。噴霧頭の回転数等によっても左右される
が、前記した交差角θが噴霧頭の回転方向と異なる方向
に形成される場合は、その角度が例えば２０°程度まで
であれば塗料流に対する良好な分裂効果が期待でき、一
方、前記した交差角θが噴霧頭の回転方向と同じ方向に
形成される場合でも、その角度が例えば５°程度までで
あればある程度の分裂効果が期待できるためである。

【００４４】また各溝の形状としても、その中心線が必
ずしも直線状となるものでなくともよく、極端に小さな
曲率半径を有しない限り円弧状のものであってもよい。
なおこのように円弧状の溝である場合には、噴霧頭の半
径方向からの当該中心線の傾きが、噴霧頭の中心部側よ
りも外縁部側が大きくなるように、しかも噴霧頭の回転
方向と逆方向にねじれていくように配する必要がある。

【００４５】しかしながら、噴霧頭の内面における塗料
拡散面に全周にわたり形成された溝列における各溝同士
は、実質的に全て同一の大きさ、形状等を有し、かつ噴
霧頭中心部よりの配置位置までの距離、噴霧頭の半径方
向に対する傾斜角度等が実質的に同一のものであること
が、周方向全方向において均質に塗料を微粒化する上か
ら望まれる。なお、溝の長さ程度については、いくつか
種類の異なるものを複合して用いることは可能である
が、この場合においても周方向に一定の規則性をもって
配列することが必要である。

【００４６】本発明に係る溝列は、多数本の溝を塗料拡
散面の全周にわたり相互に離間して配置することにより
形成されるが、上記したように各溝の配置位置が噴霧頭
の中心部より実質的に等しい距離とされるため、当該溝
列は、これを１つとして見ると、噴霧霧頭の塗料拡散面
の所定部位に同軸的に形成された、ちょうど環状体のご
とき外観を呈する。この外観環状の溝列の配置位置とし
ては特に限定されるものではなく、噴霧頭の中心部側か
ら外縁部に至る塗料拡散面のいずれの部位に形成しても
よく、また塗料拡散面に溝列を２列以上形成することも
可能である。

【００４７】しかしながら、好ましくは、塗料拡散面の
面形状を、前記噴霧頭の回転軸を含む一平面による断面
において現れる前記塗料拡散面の断面線が、前記回転軸
に対して非連続的ないしは連続的に傾きの異なるものと
なるように設計し、そして当該断面線の傾きの変る部位
（以下、「変曲部」とも称する。）に前記したような溝
列を配置することが望ましい。これは、このような変曲
部においては、塗料拡散面に沿って移動する塗料の挙動
に変化が生じる、すなわち、塗料が円周方向に拡散され
る割合と、半径方向外縁側へと拡散される割合とが変化
するため、当該部位に溝等の微細構造を形成しておく
と、より効果的に塗料流の分裂を起すことができるため
と考えられるためである。

【００４８】なお、この場合、回転軸に対する当該断面
線の傾きは、噴霧頭の中心部側より外縁部側の方が大き
いものである、すなわち前記塗料拡散面を回転軸に向っ
て凸状なものとすることがさらに望ましい。

【００４９】これは凸状の塗料拡散面上では、塗料が従
来型の噴霧頭におけるものとは異なる挙動をなし、塗料
拡散面での塗料の液膜厚さが均一に薄くなるものと考え
られ、上記したような溝列のごとき微細構造に加え、面
形状によっても塗料の微細化効果を促進することができ
るためである。

【００５０】すなわち、噴霧頭の中心部に位置する塗料
出口孔から供給された塗料は、噴霧頭が高速回転するこ
とによって生じる遠心力によって外方へと向い塗料拡散
面へと到達するが、塗料拡散面の開始部分（すなわち回
転軸側末端部分）は、噴霧頭の回転軸となす角度が小さ
いものであるために、前記遠心力の大部分は供給された
塗料液の液面を周方向に広げるように働く。一方、わず
かに半径方向への分力があるためにカップの半径方向外
方（外縁部方向）へも押し出される。この時点で塗料液
面が周方向にほぼ均一化され、塗料出口孔の工作精度を
極端に高くしなくとも塗料供給液量を周方向全体にわた
り均一化する効果が得られる。次いで塗料液は、変曲部
において前記溝列によって分裂され、遠心力によってよ
り外縁側に運ばれるが、これより外縁側では塗料拡散面
の回転軸に対する傾きが中心部側の傾きよりも大きいた
めに、多数の糸状に供給された塗料は、急激に引き延ば
され、外縁部に近づくに従って塗料液膜厚さが薄くな
る。このため同等の回転数では、本発明に係る噴霧頭の
方が従来の噴霧頭に比べ微細化能力がより高いという効
果が得られるものである。

【００５１】このように塗料拡散面を回転軸に対して凸
状のものとした場合、噴霧頭の中心部に位置する塗料出
口孔直後の部位の回転軸に対する傾きは、塗料出口孔か
ら供給された塗料を噴霧頭の内周面の周方向に拡散し均
一化するという理由上から、小さい方が望ましく、具体
的には例えば、噴霧頭の回転軸に対して５°以下の角度
であることが望ましい。なお、当該部分が回転軸と平行
になる場合、すなわち回転軸となす角度が０°となる場
合を特に排除するものではないが、この場合、０°の部
分では丁度遠心分離装置におけると同様の作用が生じ、
顔料を含んだ塗料を霧化しようとすると顔料が分散媒か
ら分離して噴霧頭内周面に沈着し、噴霧頭の洗浄性が著
しく劣ることとなるという、別の観点からの欠点が生じ
るために望ましくない。

【００５２】一方、塗料拡散面の外縁部側の部分の前記
回転軸となす角度は９０°の場合、すなわち平板状とな
るものを特に排除するものではないが、後述するように
その先端部に溝加工を施すためには９０°よりもやや小
さいことが望ましい。

【００５３】また塗料拡散面は外縁側に向って、非連続
的に１段ないし他段に、回転軸に対するその傾きを順に
大きくなるように変化させることが可能であるが、連続
的にその傾きが漸次大きくなるように変化させる、すな
わち曲面状のものとすることも可能である。このように
曲面とする場合、その加工に手間がかかるという不具合
があるものの、前記したような溝列が１列でも安定した
微粒化効果が得られるという利点がある。

【００５４】さらに本発明に係る噴霧頭においては、従
来の噴霧頭におけるものと同様に、噴霧頭の内面側の外
縁部、すなわち塗料拡散面の外縁側末端にも、該噴霧頭
の半径方向に概略沿った方向に中心線を有する溝が円周
方向全体にわたり相互に離間されて多数本配されてなる
溝列を形成することができる。このような溝構造は、塗
料放出を糸状にする目的から形成されるものであるが、
本発明に係る噴霧頭において、塗料液膜の均一性および
液膜厚さを決定するのは当該外縁部の溝構造に達する前
の塗料拡散面に設けられた前記したような溝列のごとき
微細構造および塗料拡散面の面形状であるため、塗料放
出を糸状とすることについては従来と同様の効果を得る
ことができる。またこの溝の形成方向としては、特に限
定されるものはないが、加工の容易性からは、該噴霧頭
の半径方向に形成することが望ましい。

【００５５】また本発明に係る噴霧頭は、従来と同様に
金属製のものであっても、また樹脂等の絶縁性材料によ
り構成されたものであってもよく、いずれの材質のもの
であっても、上記したような塗料拡散面に溝列を設けた
ことによる効果はほぼ同等に得られる。

【００５６】噴霧頭として絶縁性材料により構成された
カップとした場合、別途放電電極を設ける必要がある。
なお、本体が絶縁性材料により構成され、後面に放電電
極を有する噴霧頭の構造としては、本発明者らが先に出
願した特願平７−２９１３９４号に詳細に述べられてい
るが、以下に簡単に説明する。

【００５７】噴霧頭を構成する絶縁性材料としては、使
用される塗料組成物、特に溶剤等に対して十分な耐性を
有しかつ絶縁性のものであれば特に限定されるものでは
なく、使用される塗料組成物の種類によっても左右され
るが、例えば、ポリエーテルエーテルケトンなどの各種
の合成樹脂が好ましく用いられ得る。

【００５８】また、このような噴霧頭の後面設けられる
放電電極は、この放電電極は、噴霧頭の後面に直接接触
させて形成することも、あるいは噴霧頭の後面より所定
距離、例えば、１〜１０ｍｍ程度の距離を離間させて別
体的に形成することも可能であるが、噴霧頭の後面に直
接接触させて形成する態様が望ましい。なお水系塗料を
使用するなどの特殊な場合には外部に放電電極を設けた
ほうが望ましい場合もある。例えば、導電性塗料、金属
蒸着膜、導電性金属酸化物の蒸着膜、無電解メッキ膜、
スパッタ膜、ＣＶＤ膜等によって噴霧頭の後面に直接放
電電極を形成することが可能である。もちろん金属薄板
を貼着するといった態様も採用可能である。このうち、
特に導電性塗料を用いるとコスト的に安価にかつ施工性
も容易に所定形状の電極を形成することができる。導電
性塗料組成物における、導電性フィラーとしては、カー
ボン粒子、銀粒子、導電性セラミックウィスカーなどの
既存のもので良く、また樹脂成分としては、例えばエポ
キシ系、フッ素系等の耐溶剤性に優れたものであること
が望ましいが、直接シンナー等の溶剤のかかる部位では
ないために極度に高い耐溶剤性は必要とされず、公知の
各種のものを用いることが可能である。

【００５９】このような放電電極は、前記噴霧頭の後面
に全面的に形成されたものであってもかまわないが、望
ましくは、噴霧頭の中心部よりある特定の複数方向、例
えば２〜１２つ程度の方向のみに局部的に外方に延長さ
れた形態、平易に言えば、略星型の形態であることがコ
ロナ放電量の増加に有効であり、望ましい。さらに、こ
のように複数の放電電極が形成される場合、互いに独立
した１０ＫΩ〜５００ＭΩの抵抗を介して共通の高電圧
発生装置に接続されていることとすることが放電の安定
化に望ましい。

【００６０】本発明に係る静電塗装装置において、上記
に説明したような噴霧頭以外の構成部分については、従
来知られる静電塗装装置における各種の態様のいずれを
も用いることができ、例えば、噴霧頭および放電電極を
回転させるモーターとしては、電力による電動モータ
ー、空気圧によるエアモーターなどのいずれを使用する
ことができ、高電圧発生装置としてもこのような駆動方
式に応じた適当な電圧を発生し得る任意の装置を用いる
ことができる。また、塗料供給系としても、水系、有機
溶剤系、ハイソリッド型、２液性ハイソリッド型などと
いった対象とする塗料の種類に応じて、適当な容量、吐
出量を有するポンプ、例えばギアポンプなどを使用し、
さらに適宜、ポンプ回転数を遠隔制御する駆動装置、ス
タティックミキサーなどのミキシング装置等を使用する
ことが可能である。また、スパークガードシステム、装
置の監視および異常時の急停止を行なう制御装置、定電
圧装置、消火設備などといった安全装置、その他、各種
絶縁部品および防爆部品の使用としても従来公知の各種
態様を採用し得る。また設置方式としても固定式、レシ
プロケート式などのいずれの方式にも採用することが可
能である。

【００６１】また本第２発明に係る回転噴霧頭は、回転
霧化静電塗装装置の先端部に設けられるカップ状の回転
噴霧頭であって、前記カップ状噴霧頭の内面における塗
料拡散面に、該噴霧頭の半径方向に概略沿った方向に中
心線を有する一定長の溝が円周方向全体にわたり相互に
離間されて多数本配されてなる溝列を、少なくとも一列
以上有することを特徴とするものであり、上記第１発明
に係る回転霧化静電塗装装置において述べた、噴霧頭と
本質的に同一のものである。従って、その詳細について
は説明を省略するが、このような本第２発明に係る回転
噴霧頭は、従来の回転霧化静電塗装装置において取付け
られた、塗料拡散面が回転軸に向って凹状またはほぼ直
線的に漸次拡径された平滑な面である噴霧頭と取替える
のみで、使用することが可能であり、実質的に他の部位
に変更を加えることなく、既存の装置にて、容易に、塗
料の高度の微粒化、さらには塗料粒子の粒径分布をシャ
ープなものとすることができ、塗着効率の改善が図れる
ものである。

【００６２】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。

【００６３】図３は、本発明に係る回転霧化静電塗装装
置の一実施例における噴霧頭としてのカップの断面図で
ある。

【００６４】この実施例において、カップ内面の塗料拡
散面の断面線とカップの回転軸となす角度が、途中で大
きく異なるものとされ、そしてこの変曲部に溝列を形成
し、また塗料拡散面の傾きは外縁部側の傾きが中心部側
よりも大きくなるように構成されている点が従来と異な
る点で、その他は図６に示したような従来の回転霧化静
電塗装装置と本質的に異なる点はない。

【００６５】この実施例において、モーターの中空シャ
フト１の先端部には、カップ２が固定されており、中空
シャフト１の内部に配された塗料ノズル３の先端開口部
は金属製カップ２内部に位置し、カップ２の内面側中央
部位に開口する環状に配された約６０個の塗料出口孔４
に連通している。しかしてカップ２の内面の前記塗料出
口孔４の存在位置より外縁部８に至るまでの塗料拡散面
９は、回転軸方向における長さのほぼ半分の位置におい
て傾きが変えられ、この変曲部より中央部寄りの部分９
ａはその傾きが５°、外縁部寄りの部分９ｂは傾きが８
０°とされている。そして、この変曲部には、カップの
半径方向に沿った方向に中心線を有する長さ１ｍｍ、幅
０．２ｍｍ、深さ０．１ｍｍの溝が円周方向全体にわた
り相互に離間されて均等に３６０本配されて、溝列１０
を形成している。

【００６６】またこのカップ２の内面側の外縁部には、
カップの半径方向に沿って切られた多数の溝１１が形成
されている。

【００６７】このカップ２の回転軸の中心に位置する塗
料ノズル３を通って、塗料出口孔２４からカップ内面に
塗料が供給されると、カップ２はモーターによって高速
回転しているために、遠心力によって外方へと向い塗料
拡散面へと到達するが、この塗料拡散面の開始部分が５
°と小さいために、前記遠心力の大部分は供給された塗
料液の液面を周方向に広げるように働く。一方、わずか
に半径方向への分力があるためにカップの半径方向外方
（外縁部方向）へも押し出される。この時点で塗料液面
が周方向にほぼ均一化される。次いで塗料液は、変曲部
において前記溝列１０によって分裂され、遠心力によっ
てより外縁側に運ばれるが、これより外縁側では塗料拡
散面の回転軸に対する傾きが中心部側の傾きよりも大き
いために、多数の糸状に供給された塗料は、急激に引き
延ばされ、外縁部に近づくに従って塗料液膜厚さが薄く
なる。次いで塗料液面は外縁部８へと運ばれ、多数の溝
１１の存在により糸状に放出されることによって細かい
粒状に霧化されるが、上記したようにカップより放出さ
れた塗料は、高度の微粒化がなされ、かつ塗料粒子の粒
径分布がシャープなものとなる。

【００６８】従って、カップ２より放出された塗料粒子
はいずれも、カップ２の後面側より吹き出されているシ
ェーピングエアを比較的低圧ないしは低速のものとして
も、当該シェーピングエアによって容易に被塗物方向に
飛跡が変えられ、結果的に高い塗着効率が得られる。な
お、金属製カップ２には高電圧が印加されているために
カップ先端から被塗物に向ってコロナ放電が行われてい
る。このため接触帯電によって微粒化前の塗料液体が帯
電され、さらにコロナ放電によって得られるイオンによ
っても微粒化後の塗料粒子が帯電され、このように帯電
された塗料粒子はクローン力によって効率良く被塗物へ
と運ばれる。

【００６９】図４は、カップ２の内面の塗料拡散面９が
その傾きを２段階（５°→６０°→８０°）に変え、そ
れぞれの変曲部に図３に示したと同様の溝列１０を有し
てなるカップの例を、また図５は、カップ２の内面の塗
料拡散面９が図３に示したと同様に途中でその傾きを変
え、この変曲部に図３に示しものよりも長い溝（長さ１
０ｍｍ）より構成される溝列１０を有してなるカップの
例を示すものである。これらのカップをそれぞれ回転霧
化静電塗装装置に取付けて、塗料霧化を行なうと、図３
に示した実施例と同様の作用を得ることができ、塗料微
粒化に関する限りはさらに安定した効果を得ることがで
きるが、溝列の形成加工がやや難しくなる。特に溝を長
くする場合はカップの外縁部側から中央部に向って放射
状の対称的な溝を加工する必要があるため、加工性に難
点があるが、例えば精密金型からの転写や、射出成型に
よって加工する場合にはこのような欠点を除去し得る可
能性が高い。また、これらの例においてはクリア塗料で
は問題ではないが、メタリック塗料を微粒化すると一部
の溝の中にアルミ片がつまる場合があるといった不具合
が発生する可能性がある。

【００７０】さらに、図６はカップ２の内面が、回転軸
に対するその傾きを連続的に変化させてなる曲面である
例を示すものである。この例においては曲面加工に手間
がかかるという問題は生じるものの、一列の溝列でも安
定した微粒化が得られるという利点がある。

【００７１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、カ
ップ状噴霧頭の内面に溝列といった微細構造を付与して
なることによって、塗料の良好な微粒化を達成したもの
であるため、噴霧頭の回転数を高めて塗料の必要以上に
微細化したり、あるいは必要以上に高圧ないしは高速の
シェーピングエアを用いて全ての塗料粒子を被塗物方向
へ飛行させるといった方策を採択しなくとも、所定の回
転数をもって粗大粒子の発生なく良好な微細化を行な
え、かつ比較的低圧ないしは低速のシェーピングエアを
もって全ての塗料粒子を被塗物方向へ飛行させることが
できるために、塗着効率と塗膜品質の双方を向上させる
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 噴霧頭の内面に形成される微細構造の構成要
素の配置方向を説明するための平面図、

【図２】 噴霧頭の内面に形成される微細構造の構成要
素の別の配置方向を説明するための平面図、

【図３】 本発明に係る回転霧化静電塗装装置の一実施
例におけるカップの構造を概略示す断面図、

【図４】 別の実施例に係るカップの断面図、

【図５】 さらに別の実施例に係るカップの断面図、

【図６】 さらに別のカップの断面図、

【図７】 従来の回転霧化静電塗装装置の一例における
先端部構造を概略示す断面図。

【符号の説明】

１…モーターの中空シャフト、 ２…カップ、 ３…塗料ノズル、 ４…塗料出口孔、 ８…外縁部、 ９…塗料拡散面、 １０…溝列、 １１…外縁部の溝、 Ａ…構成要素、 Ｂ…噴霧頭、 ｃ…構成要素の中心線、 ｒ…噴霧頭の半径方向に延長された直線、 θ…交差角、 ω…回転方向。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転するカップ状の噴霧頭を有する回転
   霧化静電塗装装置において、前記カップ状噴霧頭の内面
   における塗料拡散面に、供給される塗料液の分裂細流化
   を図る微細構造を付与したことで、塗着効率を高めたこ
   とを特徴とする回転霧化静電塗装装置。
2. 【請求項２】 回転するカップ状の噴霧頭を有する回転
   霧化静電塗装装置において、前記カップ状噴霧頭の内面
   における塗料拡散面に、該噴霧頭の半径方向に概略沿っ
   た方向に中心線を有する一定長の溝が円周方向全体にわ
   たり相互に離間されて多数本配されてなる溝列を、少な
   くとも一列以上有することを特徴とする回転霧化静電塗
   装装置。
3. 【請求項３】 前記溝列における溝の本数が、上記噴霧
   頭の内面上に塗料を供給する塗料出口孔の個数よりも多
   いことを特徴とする請求項２記載の回転霧化静電塗装装
   置。
4. 【請求項４】 前記塗料拡散面は、前記噴霧頭の回転軸
   を含む一平面による断面において現れる該塗料拡散面の
   断面線が、前記回転軸に対して非連続的ないしは連続的
   に傾きの異なるものとなる、面形状を有し、かつ当該断
   面線の傾きの変る部位に前記溝列を配置したことを特徴
   とする請求項２または３記載の回転霧化静電塗装装置。
5. 【請求項５】 前記塗料拡散面の断面線の回転軸に対す
   る傾きが、前記噴霧頭の中心側に比べて外縁部側が大き
   いことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の回
   転霧化静電塗装装置。
6. 【請求項６】 前記噴霧頭の内面側の外縁部にも、該噴
   霧頭の半径方向に概略沿った方向に中心線を有する溝が
   円周方向全体にわたり相互に離間されて多数本配されて
   なる溝列を有することを特徴とする請求項２〜５のいず
   れかに記載の回転霧化静電塗装装置。
7. 【請求項７】 前記カップ状噴霧頭が電気絶縁体で構成
   されていると共に、該噴霧頭の外面もしくはこの外面よ
   りもさらに外側に放電電極を備えてなることを特徴とす
   る請求項２〜６のいずれかに記載の回転霧化静電塗装装
   置。
8. 【請求項８】 前記放電電極が、前記噴霧頭の外面に密
   着した導電性材料で構成されていると共に、該放電電極
   が該カップ状噴霧頭の外縁部まで配設されていることを
   特徴とする請求項７に記載の回転霧化静電塗装装置。
9. 【請求項９】 前記放電電極が、複数の電極で構成され
   ると共に、互いに独立した１０ＫΩ〜５００ＭΩの抵抗
   を介して共通の高電圧発生装置に接続されていることを
   特徴とする請求項７または８に記載の回転霧化静電塗装
   装置。
10. 【請求項１０】 回転霧化静電塗装装置の先端部に設け
    られるカップ状の噴霧頭であって、前記カップ状噴霧頭
    の内面における塗料拡散面に、該噴霧頭の半径方向に概
    略沿った方向に中心線を有する一定長の溝が円周方向全
    体にわたり相互に離間されて多数本配されてなる溝列
    を、少なくとも一列以上有することを特徴とする噴霧
    頭。