JPWO2011049081A1

JPWO2011049081A1 - スプレーガン

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Publication number: JPWO2011049081A1
Application number: JP2011537259A
Authority: JP
Inventors: 一臣鵜野澤; 重実磯部; 岳郎安達; 普恒八隅; 福田　浩二; 浩二福田; 直也渡邉
Original assignee: Meiji Air Compressor Mfg Co Ltd; Freund Corp
Current assignee: Meiji Air Compressor Mfg Co Ltd; Freund Corp
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2013-03-14
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: WO2011049081A1; EP2492018A4; US20120234942A1; EP2492018A1; EP2492018B1; JP5737720B2; US9073077B2; CN203018245U

Abstract

スプレーガン（１）は、ニードル弁（４）によって開閉される液吐出口（４４）から吐出されるスプレー液をアトマイズエア（Ａ）にて微粒子化し、この微粒子化されたスプレー液のスプレーミスト流に対し、パターンエア（Ｐ）を噴射することにより所望のスプレーパターンを形成する。ノズルテーパ角θ１を５〜１５°、キャップテーパ角θ２を２０〜４０°に設定し、アトマイズエアＡをノズル挿入孔（５８）からノズル（３）の中心方向に向かって噴射する。パターンエア（Ｐ）は、スプレーミスト流が所定断面積以上に拡径しない拡散抑制領域（Ｒ）にて、スプレーミスト流に対して噴射され、スプレーミストが広範囲に亘ってより均一に噴霧される。

Description

本発明は、処理対象物に対し液体を霧化しつつ供給するスプレーガンに関し、特に、粉粒体の造粒、コーティング等を行う粉粒体処理装置に好適なスプレーガンに関する。

従来より、粉粒体の造粒やコーティング、乾燥等の処理を行う造粒コーティング装置（粉粒体処理装置）においては、粉粒体のコーティング処理に際し、スプレーガンを用いた液体噴霧が広く行われている。粉粒体処理装置のスプレーガンは、通常、粉粒体収容容器内に配置される。スプレーガンは、流動あるいは転動状態となった粉粒体に対し、圧縮空気を用いて、バインダ液やコーティング液（以下、コーティング液等と略記する）を噴霧する。収容容器内には、乾燥処理用の空気（乾燥エア）として、適宜、熱風や冷風が供給・排気され、コーティング層の形成や乾燥が促進される。
特表2003-525746号公報特開2001-137747号公報特開2003-220353号公報

ところが、従来のスプレーガンは、スプレーパターン（スプレーゾーン）が狭く、また、スプレー領域中におけるスプレー量の差違も大きい。このため、大量にコーティング液等を噴霧すると、錠剤等の処理対象物が局所的に濡れてしまい、錠剤等に均一なコーティング層を形成できず、安定した製品品質が確保できない。これに対し、コーティング液等の供給量を絞れば、スプレー領域中におけるスプレー量のバラツキも抑えられる。しかしながら、コーティング液等の供給量を絞った分、コーティング処理に要する時間が長くなり、処理効率が低下する。

そこで、コーティング処理時間を延ばすことなく、均一で安定したスプレー量を得るべく、従来の粉粒体処理装置では、スプレーガンの数を増やし、少量スプレーを広範囲に行って、処理時間と製品品質のバランスを図っていた。しかしながら、スプレーガンの個数が増えると、装置価格が上昇するのみならず、スプレーガンの設置やメンテナンスに要する工数も増大する。スプレーガンの設置工数等が増大すると、生産効率が低下し、装置価格の上昇分も含め、製品コスト（本装置によって錠剤等の製品を生産するために要するコスト）増加の一因となる。

本発明の目的は、広大で安定したスプレーパターンを備え、大容量のスプレーを行っても局所的な濡れが生じない、粉粒体処理装置に好適なスプレーガンを提供することにある。

本発明のスプレーガンは、スプレー液が吐出される液吐出口を備えたノズル部を有するノズル体と、前記ノズル部が配置されるノズル挿入孔と、前記液吐出口の前方に配置され、微粒子化された前記スプレー液のミスト流に対しパターンエアを噴射するパターンエア孔とを備える空気キャップと、を有し、前記液吐出口から吐出されるスプレー液を、前記ノズル部の周囲から前記液吐出口の前方に向かって噴射されるアトマイズエアによって微粒子化して被処理物に噴霧するスプレーガンであって、前記アトマイズエアを、前記ノズル挿入孔の前記ノズル部周囲から前記液吐出口の中心線方向に向かって噴射することにより、前記ミスト流の拡散を抑制し、前記ミスト流が所定断面積以上に拡散しない拡散抑制領域にて、前記パターンエアを前記ミスト流に対して噴射することを特徴とする。

本発明のスプレーガンにあっては、スプレーミスト流が拡径せず所定の断面積（例えば、液吐出口の４倍以内）が維持される拡散抑制領域にて、パターンエアをスプレーミスト流に噴射するようにしたので、スプレーパターンが８の字形にならず、長円形にまとまり、スプレー領域中におけるスプレー量の差違も小さく抑えられる。

前記スプレーガンにおいて、前記拡散抑制領域では、前記スプレーミスト流の断面が略円形であり、前記パターンエアによって、長円形状のスプレーパターンを形成するようにしても良い。

本発明のスプレーガンでは、前記ノズル部を、先端側に向かって縮径し、水平方向に対して角度θ１にて傾斜するテーパ状に形成すると共に、前記空気キャップの前記ノズル挿入孔内壁を、先端に向かって縮径し、水平方向に対して前記角度θ１よりも大きい角度θ２（θ２＞θ１）にて傾斜するテーパ状に形成しても良い。この場合、前記角度θ１を５〜１５°に設定し、かつ、前記角度θ２を２０〜４０°に設定しても良い。また、前記ノズル体における前記液吐出口の外周部の肉厚ｔを０.２〜０.４ｍｍに設定しても良い。さらに、前記ノズルテーパ角θ１を８〜１２°、前記キャップテーパ角θ２を２５〜３５°に設定しても良い。

一方、本発明のスプレーガンを、移動する被処理物に対して前記スプレー液を噴霧する形で使用しても良い。また、前記スプレーガンを、筐体内に配置し、前記筐体内に収容された被処理物に対して前記スプレー液を噴霧するようにしても良い。さらに、前記スプレーガンを、通気構造を有する筐体内に配置しても良い。この場合、前記スプレーガンを、通気構造を有する筐体内に収容された粉粒体に対しコーティング処理を行うパンコーティング装置に使用しても良い。また、前記パンコーティング装置として、装置の正面側からコーティング処理用の気体を装置内に導入する前面給気タイプのパンコーティング装置を使用しても良く、前記パンコーティング装置に、胴部が通気可能に形成されたパンチングドラムを設け、このドラム内にスプレーガンを配置しても良い。

本発明のスプレーガンによれば、液吐出口から吐出されるスプレー液をアトマイズエアにて微粒子化し、この微粒子化されたスプレー液のスプレーミスト流に対し、パターンエアを噴射することにより所望のスプレーパターンを形成するスプレーガンにて、スプレーミスト流が所定断面積以上に拡径しない拡散抑制領域にて、パターンエアをスプレーミスト流に対して噴射するようにしたので、従来のスプレーガンに比して、スプレーミストを広範囲に亘ってより均一に噴霧することが可能となる。

従って、大量にコーティング液等を噴霧しても錠剤等の処理対象物が局所的に濡れず、錠剤等に均一なコーティング層を形成でき、安定した製品品質を確保することが可能となる。また、大風量処理でありながら、スプレー領域中におけるスプレー量のバラツキも抑えられ、製品品質を保ちながら、コーティング処理に要する時間を短縮できる。さらに、スプレーガンの数を増やすことなく、均一で安定したスプレー量を得られるため、スプレーガンの個数を抑えることができ、装置価格を低減させることが可能となる。また、ポンプユニットやバルブ、電磁弁等の付帯設備も削減できる。加えて、スプレーガンの設置やメンテナンスに要する工数も削減でき、製品コストの低減も図られる。

本発明の一実施例であるスプレーガンを側方から見た断面図である。スプレーガンを上方から見た断面図である。スプレーガンの分解斜視図である。図１のスプレーガンが取り付けられるコーティング装置の構成を示す右側面図である。図４のコーティング装置の正面図である。図４のコーティング装置のチャンバドアを開いた状態を示す平面図である。図６の状態での当該コーティング装置の正面図である。スプレーガンの上面図である。（ａ）は従来のスプレーガンによるスプレーパターンを示す説明図、同（ｂ）は本発明によるスプレーガンによるスプレーパターンを示す説明図である。本発明によるスプレーガンのノズル先端部の構成を示す説明図である。スプレーガンによるスプレーミストの分布を示す説明図であり、(ａ)は従来のスプレーガン、（ｂ）は本発明によるスプレーガンによるミスト分布をそれぞれ示している。（ａ）は従来のスプレーガンによるスプレー状態、（ｂ）は所望のコーティング品を得るためにスプレーガンを増設した状態、（ｃ）は本発明のスプレーガンによるスプレー状態を示す模式図である。 φ８ｍｍ錠剤に対し３％コーティングを行った際のスプレー時間と黄色度ＣＶ値との関係を示すグラフである。水系フィルムコーティングを実施する場合のスプレー速度設定を示す説明図である。

１スプレーガン２ボディブロック
２ａブロック上面３ノズル（ノズル体）
４ニードル弁５ピストン
６空気キャップ６ａ左端面
７シリンダキャップ８ジョイントブロック
９スクリュー部１０キャップナット
１１ボルト孔１２雌ネジ孔
１３六角孔付ボルト１４Ｏリング
１５ニードル孔１６ノズル装着部
１６ａ大径部１６ｂ小径部
１７ノズル部１８ボス部
１９フランジ部２１ａＯリング
２１ｂＯリング２２流路孔
２３キャップナット取付部２４係合部
２５内鍔部２６キャップ当接面
２７ノズル当接面２８キャップリテーナ
２９パッキン３２ボディ部
３３ロッド部３４Ｏリング
３５シリンダ部３６ピストンホール部
３７Ｏリング３８ピストンばね
３９スプリングホルダ部４０エンドキャップ取付部
４１雄ねじ部４２雌ねじ部
４３針状弁部４４液吐出口
５１噴霧液流路５２アトマイズエア流路
５３パターンエア流路５４ニードルエア流路
５５流路５６連通孔
５７アトマイズエアチャンバ５８ノズル挿入孔
５９補助孔６０凸部
６０ａ先端面６１流路
６２パターンエアチャンバ６３エア流路
６４突起部６５パターンエア孔
６６流路６７シリンダチャンバ
７１噴霧液流路７２アトマイズエア流路
７３パターンエア流路７４ニードルエア流路
７５液回路口７６吹付空気回路口
７７パターン空気回路口７８シリンダ回路口
８１先端外周部８２内壁
８３アトマイズエア噴出口８４ノズル先端部
９１噴霧液チューブ９２アトマイズエアチューブ
９３パターンエアチューブ９４ニードルエアチューブ
１００コーティング装置１０１ドラム
１０２筐体１０２ａ前壁
１０４胴部１０５コニカル部
１０７前面開口部１１１チャンバドア
１１２ヒンジ１１３給気チャンバ
１１４監視窓１１５点検扉
１１６グリップバー１１７製品排出口
１１８給気孔１１９給気ダクト
１２１給気口１２２風向板
１２９ドラム室
１３２マルチファンクションユニット
１３３支持ホルダ１３５支持アーム
１４０スプレーガン取付部１４１雌ネジ部
θ１ノズルテーパ角 θ２キャップテーパ角
ｔノズル先端部肉厚Ａアトマイズエア
ＣシリンダエアＬコーティング液等
ＰパターンエアＯ液吐出口中心線
Ｒ拡散抑制領域

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例であるスプレーガン１を側方から見た断面図である。図２は、スプレーガン１を上方（以下、スプレーガン１の上下・左右は、図１を基準として記載する）から見た断面図である。図３は、スプレーガン１の分解斜視図である。図１のスプレーガン１は、例えば、医薬品や食品等の製造に使用されるパンコーティング装置に設置される。スプレーガン１は、処理容器内の被処理物（錠剤やガム、チョコレート等）に対し、コーティング液等のスプレー液を噴霧する。

図１,２に示すように、スプレーガン１は、ボディブロック２と、空気キャップ６、シリンダキャップ７及びジョイントブロック８を備えている。ステンレス製のボディブロック２内には、ノズル（ノズル体）３、ニードル弁４、ピストン５が収容されている。ボディブロック２の前後には、空気キャップ６とシリンダキャップ７が取り付けられている。ボディブロック２の上部には、ジョイントブロック８が取り付けられている。スプレーガン１は、ジョイントブロック８の外周に設けられたスクリュー部９によって、コーティング装置内のスプレーガン用支持ホルダに取り付けられる。スプレーガン１の全長は約９３ｍｍとなっている。スプレーガン１の高さと幅は、ボディブロック２の部分が約４０×４０ｍｍとなっている。ジョイントブロック８を含めたスプレーガン全体の高さは約６５ｍｍとなっている。

スプレーガン１では、空気キャップ６の中央から、ノズル３によってコーティング液等Ｌのスプレー液が噴射される。空気キャップ６の中央からは、アトマイズエアＡがコーティング液等Ｌと共に噴射される。スプレー液は、アトマイズエアＡによって微粒子化される。微粒子化されたスプレー液の噴射流（スプレーミスト流）に対しては、パターンエアＰが噴射される。パターンエアＰは、空気キャップ６の先端側から、液吐出口の中心線Ｏ（図１０参照）方向に向かって噴射される。スプレーミスト流は、パターンエアＰによって所望のスプレーパターンを形成しつつ被処理物に噴霧される。

図４は、本発明のスプレーガン１が取り付けられるコーティング装置の構成を示す右側面図、図５はその正面図である。図４,５のコーティング装置１００は、いわゆる全面パンチングタイプの回転ドラムを使用したジャケットレスタイプのコーティング装置である。回転ドラム（コーティングパン、以下、ドラムと略記する）１０１内には、錠剤等の被処理物が収容される。ドラム１０１内の被処理物には、スプレーガン１から、コーティング液等が噴霧され、被処理物がコーティングされる。

図４,５に示すように、コーティング装置１００は、通気構造を有する筐体１０２の中央部にドラム１０１を回転自在に設置した構成となっている。ドラム１０１は、ほぼ水平な回転軸線を中心に回転する。ドラム１０１の内部には、ガムやチョコレート、錠剤等の被処理物が投入される。ドラム１０１は、円筒形の胴部１０４と、胴部１０４の両端に形成された円錐台状のコニカル部１０５とを備えている。胴部１０４は、ステンレス製の多孔板（パンチングプレート）にて形成されている。すなわち、ドラム１０１は、胴部が通気可能に形成されたパンチングドラムとなっている。なお、コーティング装置１００では、ドラム１０１として、胴部全周が通気可能な全面パンチングタイプの回転ドラムを使用しているが、必ずしも胴部全周が通気可能でなくとも良く、胴部の一部が通気可能なパンチングドラムも使用可能である。ドラム１０１の図４において右側には、電動のドラム駆動モータを用いた図示しないドラム回転機構が配置されている。

筐体１０２内には、ドラム１０１を収容するドラム室１２９が設けられている。筐体１０２内は、ドラム室１２９内にドラム１０１を配した二重構造となっている。筐体１０２の正面（図４において左側、図５参照）は３分割構造となっている。筐体正面中央には、チャンバドア１１１が配置されている。チャンバドア１１１は直方体状の箱形部材であり、ヒンジ１１２によって開閉自在に支持されている。チャンバドア１１１の内部には、給気チャンバ１１３が形成されている。チャンバドア１１１の正面には、点検扉１１５が取り付けられている。点検扉１１５の中央には、監視窓１１４が設けられている。点検扉１１５の両側には、上下方向に延びるグリップバー１１６が取り付けられている。チャンバドア１１１の下部には、処理完了後の製品を取り出すための製品排出口１１７が取り付けられている。

図６は、チャンバドア１１１を開いた状態を示す平面図である。図７は、チャンバドア１１１を開いた状態での当該コーティング装置の正面図である。コーティング装置１００は、前面給気タイプのパンコーティング装置となっており、筐体２は、乾燥エアを給排気可能な通気構造となっている。コーティング装置１００では、正面のチャンバドア１１１を介して、ドラム１０１内に乾燥エア（コーティング処理用気体）が導入される。ドラム１０１内に供給された乾燥エアは、筐体２に設けられた図示しない排気ダクトを介して、コーティング装置１００から排出される。

図６に示すように、チャンバドア１１１を開くと、筐体１０２の前壁１０２ａが露出する。前壁１０２ａには、ドラム１０１の前面開口部１０７が、開口状態で配置される。前面開口部１０７の上方にはさらに、給気孔１１８が設けられている。給気孔１１８は、筐体１０２内に配された給気ダクト１１９を介して、給気口１２１と連通している。給気孔１１８の前面には、風向板１２２が取り付けられている。コーティング装置１００では、チャンバドア１１１を閉じると、ドラム１０１の前面開口部１０７が給気チャンバ１１３に対向・連通する。給気口１２１に供給された乾燥エアは、風向板１２２にて整流されつつ、給気チャンバ１１３内に流入する。給気チャンバ１１３に流入したエアは、前面開口部１０７を介してドラム１０１内に供給される。

図６,７に示すように、筐体前壁１０２ａには、スプレーガン１が、ドラム１０１の前面開口部１０７からドラム内に挿入されている。スプレーガン１は、筐体１０２の正面に配されたマルチファンクションユニット１３２に取り付けられている。スプレーガン１は、マルチファンクションユニット１３２によって、装置正面側からドラム内に出し入れ自在となっている。マルチファンクションユニット１３２は、斜め４５°方向に自在に移動可能な支持アーム１３５を備えている。支持アーム１３５には、スプレーガン１が装着された支持ホルダ１３３が取り付けられている。

支持ホルダ１３３には、スプレーガン取付部１４０が設けられている。スプレーガン１は、ジョイントブロック８を介してスプレーガン取付部１４０に装着される。図３に示すように、スプレーガン取付部１４０には、雌ネジ部１４１が形成されている。スプレーガン１は、この雌ネジ部１４１にジョイントブロック８のスクリュー部９をねじ込むことにより、上述のようなコーティング装置１００に取り付けられる。ジョイントブロック８には、各種チューブ（噴霧液チューブ９１，アトマイズエアチューブ９２，パターンエアチューブ９３，ニードルエアチューブ９４）が接続される。各種チューブ９１〜９４は、支持ホルダ１３３や支持アーム１３５内に挿管されており、チューブ９１〜９４は、筐体１０２内の空間とは隔絶された隠蔽配管となっている。

ジョイントブロック８とボディブロック２は、六角孔付ボルト１３にて固定されている。ボディブロック２には、図３に示すように、ボルト孔１１が設けられている。ジョイントブロック８には、雌ネジ孔１２が設けられている。ジョイントブロック８は、ボルト孔１１側から取り付けられる六角孔付ボルト１３にて、ボディブロック２に固定される。ボディブロック２とジョイントブロック８は、Ｏリング１４によって、気密状態で接合される。

ボディブロック２の中央には、図１において左右方向に沿ってニードル孔１５が貫通形成されている。ニードル孔１５には、ニードル弁４が、左右方向に移動可能な状態で挿入されている。ニードル孔１５の左方側は拡径され、ノズル装着部１６となっている。ノズル装着部１６は、大径部１６ａと小径部１６ｂからなる段付の円筒孔となっている。大径部１６ａは、ボディブロック２の左端面に開口・凹設されている。

ノズル装着部１６には、ノズル３が取り付けられる。ノズル３は、左端側にノズル部１７、右端側にボス部１８を備えている。ノズル部１７とボス部１８の間には、フランジ部１９が形成されている。ノズル装着部１６の大径部１６ａには、フランジ部１９が取り付けられる。フランジ部１９の外周には、Ｏリング２１ａが装着される。フランジ部１９は、Ｏリング２１ａによって、大径部１６ａに気密状態で取り付けられる。小径部１６ｂには、ボス部１８が挿入される。ボス部１８の外周にもＯリング２１ｂが装着されている。ボス部１８は、Ｏリング２１ｂによって、小径部１６ｂに気密状態で取り付けられる。ノズル３の中央部には、流路孔２２が、軸方向に沿って貫通形成されている。流路孔２２内には、ニードル弁４が挿入配置される。

ボディブロック２の左端側には、キャップナット１０が取り付けられる。ボディブロック２の左端外周部には、雄ねじ形状のキャップナット取付部２３が形成されている。キャップナット１０は、キャップナット取付部２３に螺合固定される。空気キャップ６の右端部には係合部２４が形成されている。係合部２４は、キャップナット１０の左端部に形成された内鍔部２５と係合する。キャップナット１０は、係合部２４と内鍔部２５を係合させた状態で、キャップナット取付部２３に取り付けられる。係合部２４と内鍔部２５との間には、キャップリテーナ２８が介装される。

ノズル３は、キャップナット１０により、ボディブロック２と空気キャップ６との間に挟持される。ノズル３のフランジ部１９の左端部には、テーパ状のキャップ当接面２６が形成されている。これに対し、空気キャップ６の右端部には、ノズル当接面２７が形成されている。両当接面２６,２７は、キャップナット１０を空気キャップ６と共にキャップナット取付部２３に固定すると密接する。キャップナット１０の内側には、キャップリテーナ２８とパッキン２９が取り付けられる。キャップナット１０は、キャップリテーナ２８によって、ボディブロック２の左端部に保持される。キャップナット１０と空気キャップ６との間は、パッキン２９にて気密状態となる。

キャップナット１０をキャップナット取付部２３にねじ込み固定すると、ボディブロック２と空気キャップ６との間に、ノズル３が気密状態で挟持固定される。すなわち、スプレーガン１では、特に専用工具を用いることなく、ノズル３をボディブロック２に取り付けることができる。従来のスプレーガンでは、ノズル３の組み付けや分解に際し専用工具を要し、作業性が良くなかった。これに対し、当該スプレーガン１では、Ｏリング２１ａ,２１ｂ、パッキン２９、空気キャップ６、キャップナット１０によって、簡単にノズル３を着脱できる。従って、従来のスプレーガンに比して、装置の組み付け、分解が容易であり、分解洗浄時等における作業性が向上する。

ニードル弁４の図中右端には、ピストン５が固定されている。ピストン５は、ボディ部３２とロッド部３３とからなる。ボディ部３２の外周には、Ｏリング３４が装着されている。ボディブロック２の右端には、円筒状のシリンダ部３５が形成されている。ボディ部３２は、シリンダ部３５内に、左右方向に摺動自在に収容されている。ニードル孔１５の右方側には、ピストンホール部３６が拡径形成されている。ロッド部３３の左端側は、このピストンホール部３６内に挿入されている。ロッド部３３の外周にもＯリング３７が装着されている。ピストン５は、Ｏリング３７によって、気密状態でボディブロック２内に取り付けられる。

ピストン５の右端側には、ピストンばね３８が取り付けられている。ピストンばね３８の左端側は、ロッド部３３の右端側に外装されつつ、ピストン５のボディ部３２に当接している。ピストンばね３８の右端側は、スプリングホルダ部３９に装着されている。スプリングホルダ部３９は、シリンダキャップ７の右端内部に突設されている。シリンダキャップ７は、雄ねじ形状のエンドキャップ取付部４０に螺合固定される。エンドキャップ取付部４０は、シリンダ部３５の外周に形成されている。シリンダキャップ７は、ピストンばね３８を押し縮めつつ、エンドキャップ取付部４０にねじ込み固定される。これにより、ピストン５は、ピストンばね３８によって左方に付勢されてシリンダキャップ７内に収容される。

ニードル孔１５内には、ニードル弁４が収容されている。ニードル弁４の右端側は、雄ねじ部４１となっている。雄ねじ部４１は、雌ねじ部４２に螺合固定されている。雌ねじ部４２は、ピストン５のロッド部３３の左端に形成されている。ニードル弁４とピストン５は一体となっている。ニードル弁４は、ピストン５の動作に伴って左右に移動する。ニードル弁４の左端側は、ノズル３内に挿入されている。ニードル弁４の左端は、テーパ状の針状弁部４３となっている。針状弁部４３は先細形状となっている。針状弁部４３は、ノズル３のノズル部１７に形成された液吐出口４４内に挿入・嵌合可能となっている。ピストン５が左右に移動すると、それに伴い、ニードル弁４の針状弁部４３が液吐出口４４内にて左右に移動する。針状弁部４３の移動により、ノズル３からのコーティング液等の供給を遮断したり、液吐出口４４の開口量を変化させてコーティング液等の供給流量を適宜調整したりできる。

ボディブロック２には、噴霧液や圧縮空気が供給される各種流路が設けられている。図２に示すように、ボディブロック２には、噴霧液流路５１、アトマイズエア流路５２、パターンエア流路５３、及び、ニードルエア流路５４が設けられている。各流路５１〜５４は、ジョイントブロック８が取り付けられるブロック上面２ａから、ブロック中央に向かって下方に延びている。ブロック中央にて、噴霧液流路５１は、ニードル孔１５に開口している。前述のように、ニードル孔１５の左端は、ノズル装着部１６の小径部１６ｂに開口・連通している。噴霧液流路５１は、ノズル３内の流路孔２２を介して、液吐出口４４に連通している。

アトマイズエア流路５２は、横方向に延びる流路５５に接続されている。流路５５（アトマイズエア流路５２）は、ボディブロック２の左端側に延び、ノズル装着部１６に開口する。なお、流路５５は、上下合わせて４本設けられているが、図２ではそのうち２本が示されている。ノズル３のフランジ部１９には、連通孔５６が設けられている。アトマイズエア流路５２は、連通孔５６を介して、アトマイズエアチャンバ５７につながっている。アトマイズエアチャンバ５７は、空気キャップ６内とノズル３との間に形成されている。空気キャップ６の中央部には、ノズル３の先端部が挿入されるノズル挿入孔５８が形成されている。ノズル挿入孔５８は、アトマイズエアチャンバ５７と連通している。空気キャップ６の左端面６ａにはさらに、補助孔５９が形成されている。なお、空気キャップ６の左端面６ａは、ノズル挿入孔５８が形成された凸部６０が設けられている。補助孔５９は、凸部６０の先端面６０ａよりも軸方向に下がった位置（図中やや右側にずれた位置）に開口している。

パターンエア流路５３もまた、横方向に延びる流路６１に接続されている。流路６１（パターンエア流路５３）は、ボディブロック２の左端側に延び、ボディブロック２の左端面に開口する。なお、流路６１もまた、図１に破線にて示したように、上下合わせて４本設けられている（図２ではそのうち１本のみが示されている）。パターンエア流路５３の開口は、キャップナット１０内部に形成されるパターンエアチャンバ６２に臨んでいる。パターンエアチャンバ６２には、空気キャップ６内に形成されたエア流路６３も開口している。パターンエア流路５３は、パターンエアチャンバ６２を介して、エア流路６３と連通している。空気キャップ６には２個の突起部６４が設けられている。エア流路６３は、突起部６４の先端部に開口形成されたパターンエア孔６５につながっている。

ニードルエア流路５４は、図１に示すように、横方向に延びる流路６６に接続されている。流路６６（ニードルエア流路５４）は、ボディブロック２の右端側に延びている。流路６６は、シリンダ部３５の内側に形成されたシリンダチャンバ６７の左端面に開口している。

ジョイントブロック８にも、各流路５１〜５４に対応して、噴霧液流路７１、アトマイズエア流路７２、パターンエア流路７３、及び、ニードルエア流路７４が設けられている。各流路７１〜７４は、ジョイントブロック８内に、上下方向に沿って形成されている。ジョイントブロック８をボディブロック２に取り付けると、両者の各流路５１〜５４，７１〜７４が連通する。図８は、スプレーガン１の上面図であり、各流路７１〜７４は、図８に示すように、ジョイントブロック８の上端に開口する（開口７５〜７８）。

各開口７５〜７８には、口金（図示せず）を介して、各種チューブが接続される。すなわち、噴霧液流路７１の液回路口７５には、コーティング液等を供給する噴霧液チューブ９１が接続される。アトマイズエア流路７２の吹付空気回路口７６や、パターンエア流路７３のパターン空気回路口７７、ニードルエア流路７４のシリンダ回路口７８には、圧縮空気を供給する各種エア配管（アトマイズエアチューブ９２，パターンエアチューブ９３，ニードルエアチューブ９４）がそれぞれ接続される。

スプレーガン１では、コーティング液等Ｌは、液回路口７５から、噴霧液流路７１,５１、ニードル孔１５、流路孔２２を経て、液吐出口４４に供給される。アトマイズエアＡは、吹付空気回路口７６から、アトマイズエア流路７２,５２、流路５５、ノズル装着部１６、連通孔５６、アトマイズエアチャンバ５７を経て、ノズル挿入孔５８や補助孔５９に供給される。パターンエアＰは、パターン空気回路口７７から、パターンエア流路７３,５３、流路６１、パターンエアチャンバ６２、エア流路６３を経て、パターンエア孔６５に供給される。ニードルエアは、シリンダ回路口７８から、ニードルエア流路７４,５４、流路６６を経て、ピストンチャンバ６７に供給される。

スプレーガン１では、液配管や各種エア配管との接続部が装置側面の１箇所に集中配置されている。従って、各配管を一括してスプレーガン１に接続でき、各チューブ９１〜９４をマルチファンクションユニット１３２内に容易に隠蔽状態で配管できる。また、ジョイントブロック８をコーティング装置１００の支持ホルダ１３３に取り付けるだけで、スプレーガン１を筐体２内に設置できる。従って、スプレーガン１の着脱が容易となり、スプレーガン設置に要する作業工数を削減できる。さらに、スプレーガン１は、各チューブ９１〜９４と、ジョイントブロック８、ボディブロック２の３分割構造となっているため、ジョイントブロック８を取り外すだけで各チューブ９１〜９４を露出させることができ、チューブ交換等のメンテナンスも容易となる。本実施例で配管は４本のみであったが、スプレー液を噴霧しない時にスプレー液を液タンクへ戻すリターン配管を加えても良い。

次に、当該スプレーガン１におけるコーティング液等の噴霧状態について説明する。図９（ａ）は従来のスプレーガンによるスプレーパターンを示す説明図、同（ｂ）は本発明によるスプレーガン１によるスプレーパターンを示す説明図である。前述のように、従来のスプレーガンは、スプレーパターンが狭く、また、スプレー領域中におけるスプレー量の差違（バラツキ）も大きい。これは、従来のスプレーガンでは、図９（ａ）に示すように、ノズルからのスプレーミストが粗に広がった状態でパターンエアＰが当てられているためである。このため、図９（ａ）では、スプレーミスト流がパターンエアＰの影響を必要以上に強く受け、スプレーパターンが８の字状（瓢箪形）となってしまっている。この場合、よりスプレー範囲を広めようとパターンエアＰを強く吹いても、スプレーパターンは、長軸方向にはほとんど広がらず、より瓢箪中央部分がくびれてしまう。

これに対して、スプレーガン１では、図９（ｂ）に示すように、ノズル３から噴霧されるスプレーミストが、余り拡散しない密な状態でパターンエアＰの噴射領域に到達する。そして、スプレー液が余り広がらない状態でパターンエアＰが当てられる。すなわち、スプレーミストが所定断面積以上に拡径しない拡散抑制領域Ｒにて、パターンエアＰがスプレーミストに対して噴射される。このため、スプレーガン１においては、スプレーミスト流がパターンエアＰの影響を必要以上に受けることがなく、スプレーパターンが８の字状とならず、ほぼ長円形にまとまる。また、スプレー領域中におけるスプレー量の差違も小さく抑えられる。

図１０は、このようなスプレーパターンを実現した本発明によるスプレーガン１のノズル先端部の構成を示す説明図である。図１０に示すように、ノズル３のノズル部１７の先端は、空気キャップ６のノズル挿入孔５８内に挿入されている。ノズル部１７の先端外周部８１と、ノズル挿入孔５８の内壁８２との間には、アトマイズエア噴出口８３が形成されている。アトマイズエア噴出口８３は、アトマイズエアチャンバ５７と連通しており、ここから図１０において左方向に、アトマイズエアＡが噴射される。ノズル部１７先端の液吐出口４４からはコーティング液等Ｌが吐出される。吐出されたコーティング液等Ｌは、アトマイズエア噴出口８３から噴射されたアトマイズエアＡによって微粒子化される。そして、空気キャップ６のパターンエア孔６５から噴射されるパターンエアＰによって、所定のスプレーパターンのスプレーミストが被処理物に対して噴霧される。

ここで、当該スプレーガン１では、ノズル部１７の先端外周部８１がテーパ状となっており、水平方向に対して１０°(ノズルテーパ角θ１）傾斜している。ノズル挿入孔５８の内壁８２もテーパ状となっており、水平方向に対して３０°(キャップテーパ角θ２）傾斜している。つまり、先端外周部８１と内壁８２は共に、それらの先端部が液吐出口４４の中心線Ｏの方向に向かって傾斜しており、ノズル挿入孔５８の開口部５８ａは、中心線Ｏの方向に向かって開口する。また、θ２＞θ１となっているため、ノズル挿入孔５８は先端に向かって幅が狭くなっている。従って、アトマイズエアは、流速が高められて開口部５８ａから噴出する。さらに、ノズル部１７の先端部８４が肉薄となっており、直径１.２ｍｍの液吐出口４４に対して、径方向の厚さ（肉厚）ｔが０.３ｍｍ（液吐出口４４の孔径に対して２５％）となっている。

スプレーガン１では、このような寸法関係にてスプレーガン１を構成し、液吐出口４４から吐出され、アトマイズエアによって微粒子化されたスプレー液に対し、パターンエア孔６５からパターンエアを噴射させる。すると、図９（ｂ）のように、ノズル３から噴霧されたスプレー液が余り広がらない状態で、パターンエアＰを当てることができる。これは、スプレーガン１では、液吐出口４４の中心方向、つまり、コーティング液等Ｌの噴流に向かう形でアトマイズエアＡが噴射される。従って、スプレーガン１では、アトマイズエアＡを水平方向あるいは外側方向に噴射する場合に比して、液吐出口４４から吐出されたコーティング液等が外方に拡散（拡径）されずに微粒子化される。また、ノズル先端部８４も肉薄なため、アトマイズエアが効果的にコーティング液等の噴流に当てられる。

このため、従来のスプレーガンよりも、収束気味にスプレーミスト流が形成され、パターンエアが当たる領域でのスプレーミスト流の拡散度が小さくなる。そして、このようなスプレーミスト流の拡散抑制領域Ｒ（例えば、液吐出口４４の４倍以内の断面積、すなわち、直径が約２.２倍以内にて維持される領域）にてパターンエアを当てることにより、スプレーパターンが８の字形にならず、長円形にまとまる。また、スプレー領域中におけるスプレー量の差違も小さく抑えられる。

なお、図１０に示すように、スプレーガン１においては、ノズル３の先端部８４が、アトマイズエア噴出口８３が設けられた、空気キャップ６の凸部先端面６０ａよりも若干突出している。当該スプレーガン１では、この突出量ｓは０.２５ｍｍに設定されている。このように、ノズル先端部８４を凸部先端面６０ａから突出させると、アトマイズエアの噴出による負圧効果によって、液吐出口４４からコーティング液等が吐出され易くなる。ノズル先端部８４を凸部先端面６０ａと同一面上に配置すると、ノズル３や空気キャップ６にスプレー液が付着し易くなるが、ノズル先端部８４を突出させることにより、スプレー液の付着も抑制される。但し、突出量ｓが過大となると、逆に付着量が増え、負圧過剰により、コーティング液の噴射に脈動が生じる。当該スプレーガン１では、そのバランス点として、ｓ＝０.２５ｍｍを採用しているが、コーティング条件により、０.１〜１.０ｍｍ程度の値が適宜設定される。

図１１は、スプレーガンによるスプレーミストの分布を示す説明図であり、(ａ)は従来のスプレーガン、（ｂ）は本発明によるスプレーガン１によるミスト分布をそれぞれ示している（測定距離：ノズル部先端から２００ｍｍ，スプレー液：水，液速：１００ｍＬ／ｍｉｎ，アトマイズエア：従来＝２００Ｌ／ｍｉｎ，本発明＝１２５Ｌ／ｍｉｎ，パターンエア：従来＝１００Ｌ／ｍｉｎ，本発明＝１５０Ｌ／ｍｉｎ）。図１１（ａ）に示すように、従来のスプレーガンでは、スプレーミストが中央に集中しており、しかも、中央部から離れるに従ってミスト量が急激に低下する。これに対し、本発明によるスプレーガン１では、スプレーミストが広範囲に広がり、しかも、中央部から距離に対しミスト量の変化も緩やかとなる。また、平均粒子径も、従来のスプレーガンは２４μｍ程度であるのに対し、スプレーガン１では１５μｍ程度となっており、スプレーミストをより微粒子化することができた。

また、スプレーガン１を使用することにより、スプレーガンの設置個数を減らすことができ、装置価格の低減も図られる。図１２（ａ）は従来のスプレーガンによるスプレー状態、（ｂ）は所望のコーティング品を得るためにスプレーガンを増設した状態、（ｃ）は本発明のスプレーガンによるスプレー状態を示す模式図である。図１２（ａ）に示すように、従来のスプレーガンは、スプレーミストが中央に集中するため、広い範囲に均一なスプレーミストを噴霧するには、（ｂ）のように、スプレーガンを増設せざるを得ない。これに対し、本発明によるスプレーガンでは、スプレーミストが広範囲に亘って比較的均一に噴霧されるため、（ｃ）のように、少数のスプレーガンにて所望のコーティング品を得ることが可能となる。

さらに、本発明によるスプレーガン１では、大容量スプレーをムラなく行うことができるため、スプレー時間の短縮も図られる。図１３は、φ８ｍｍ錠剤に対し３％ｗ／ｗコーティングを行った際のスプレー時間と黄色度ＣＶ値との関係を示すグラフである。図中、円形プロットは本発明によるスプレーガンを大風量にて使用した場合、正方形プロットは本発明によるスプレーガンを従来条件にて使用した場合、菱形プロットは従来のスプレーガンを従来条件にて使用した場合のデータである。図１３に示すように、従来のスプレーガンを従来条件にて使用した場合は約１８０分の処理時間を要したのに比して、本発明のスプレーガンでは、約１００分にて３％コート品を得ることができ、大幅な時間短縮が図られた。本発明のスプレーガンにおいても、従来条件では概ね同等の処理時間を要するが、本発明のスプレーガンは、大風量にても均一なスプレーパターンが得られるため、従来よりも短時間で所望のコート品を得ることが可能となる。

また、図１４は、水系フィルムコーティングを実施する場合のスプレー速度設定を示す説明図である。ここでは、スプレーガンを３個使用して、φ８ｍｍＣＲ錠１３０ｋｇに対し、水系フィルムコーティング３％ｗ／ｗ（ヒプロメロース(TC-5R)：８.０％，マクロゴール6000：０.８％，精製水：９１.２％，食用色素(黄色５号)：０.０３％ｗ／ｗ）を実施した。従来のスプレーガンでは、時間の経過と共にスプレー速度を増加させると、局所的な濡れが生じ、コーティングムラが生じる。このため、スプレー速度を維持したまま（１００ｍＬ／ｍｉｎ×３ガン）コーティング処理を行う必要があり、処理完了までに１４６分の時間を要した（図１４（ａ））。これに対し、本発明のスプレーガンでは、大容量スプレーをムラなく行うことができるため、時間の経過と共にスプレー速度を増加させることが可能となる。従って、図１４（ｂ）に示すように、スプレー速度を段階的に増加させることにより（１２０〜２４０ｍＬ／ｍｉｎ×３ガン）、８１分にてコーティング処理を完了することができた。

このように、本発明のスプレーガン１をパンコーティング装置に用いることにより、大量にコーティング液等を噴霧しても錠剤等の処理対象物が局所的に濡れず、錠剤等に均一なコーティング層を形成でき、安定した製品品質を確保することが可能となる。また、大風量処理でありながら、スプレー領域中におけるスプレー量のバラツキも抑えられ、製品品質を保ちながら、コーティング処理に要する時間を短縮できる。さらに、スプレーガンの数を増やすことなく、均一で安定したスプレー量を得られるため、スプレーガンの個数を抑えることができ、装置価格を低減させることが可能となる。また、ポンプユニットやバルブ、電磁弁等の付帯設備も削減できる。加えて、スプレーガンの設置やメンテナンスに要する工数も削減でき、製品コストの低減も図られる。

一方、前述のコーティング装置１００は、前面給気とパンチングドラムにより、乾燥能力が高い。また、ドラム１０１が回転することにより、ドラム内の処理対象物が撹拌され、ムラなく混合される。従って、本発明のスプレーガン１を用いたコーティング装置１００では、均一で安定した高性能スプレーと、高い乾燥能力、効率の良い撹拌、の相乗作用により、ムラのないコーティング処理を短時間にて行うことができる。すなわち、コーティング装置１００との組み合わせにより、当該スプレーガン１は、その性能をより効果的に発揮することができる。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例は、パンコーティング装置に本発明のスプレーガンを適用した例を示したが、当該スプレーガンは、流動層装置等の他の粉粒体処理装置にも適用可能である。また、粉粒体処理装置以外にも、スプレーガンから、移動する処理対象物に対してスプレーを行う場合、例えば、自動車や家具等に塗装を行うラインにも当該スプレーガンは好適に使用可能である。特に、スプレーガンが固定されている場合、広範囲に均一なスプレーが可能な本発明のガンは有効である。

なお、前述の実施例にて示した各種寸法は一例であり、本発明は前記寸法には限定されない。例えば、ノズルテーパ角θ１は５〜１５°程度、キャップテーパ角θ２は２０〜４０°程度、ノズル先端部肉厚ｔは０.２〜０.４ｍｍ程度の寸法を、処理条件や処理対象に応じ適宜組み合わせて採用できる。

Claims

スプレー液が吐出される液吐出口を備えたノズル部を有するノズル体と、
前記ノズル部が配置されるノズル挿入孔と、前記液吐出口の前方に配置され、微粒子化された前記スプレー液のミスト流に対しパターンエアを噴射するパターンエア孔とを備える空気キャップと、を有し、
前記液吐出口から吐出されるスプレー液を、前記ノズル部の周囲から前記液吐出口の前方に向かって噴射されるアトマイズエアによって微粒子化して被処理物に噴霧するスプレーガンであって、
前記アトマイズエアを、前記ノズル挿入孔の前記ノズル部周囲から前記液吐出口の中心線方向に向かって噴射することにより、前記ミスト流の拡散を抑制し、
前記ミスト流が所定断面積以上に拡散しない拡散抑制領域にて、前記パターンエアを前記ミスト流に対して噴射することを特徴とするスプレーガン。
請求項１記載のスプレーガンにおいて、前記拡散抑制領域では、前記スプレーミスト流の断面が略円形であり、当該スプレーガンは、前記パターンエアによって、長円形状のスプレーパターンを形成することを特徴とするスプレーガン。
請求項２記載のスプレーガンにおいて、前記ノズル部が、先端側に向かって縮径し、水平方向に対して角度θ１にて傾斜するテーパ状に形成されると共に、前記空気キャップの前記ノズル挿入孔内壁が、先端に向かって縮径し、水平方向に対して前記角度θ１よりも大きい角度θ２（θ２＞θ１）にて傾斜するテーパ状に形成されてなることを特徴とするスプレーガン。
請求項３記載のスプレーガンにおいて、前記角度θ１が５〜１５°に設定され、かつ、前記角度θ２が２０〜４０°に設定されてなることを特徴とするスプレーガン。
請求項４記載のスプレーガンにおいて、前記ノズル体における前記液吐出口の外周部の肉厚ｔが０.２〜０.４ｍｍであることを特徴とするスプレーガン。
請求項５記載のスプレーガンにおいて、前記角度θ１が８〜１２°、前記角度θ２が２５〜３５°であることを特徴とするスプレーガン。
請求項１〜６の何れか１項に記載のスプレーガンにおいて、前記スプレーガンは、移動する被処理物に対して前記スプレー液を噴霧することを特徴とするスプレーガン。
請求項１〜７の何れか１項に記載のスプレーガンにおいて、前記スプレーガンは、筐体内に配置され、前記筐体内に収容された被処理物に対して前記スプレー液を噴霧することを特徴とするスプレーガン。
請求項８記載のスプレーガンにおいて、前記スプレーガンは、通気構造を有する筐体内に配置されることを特徴とするスプレーガン。
請求項９記載のスプレーガンにおいて、前記スプレーガンは、通気構造を有する筐体内に収容された粉粒体に対しコーティング処理を行うパンコーティング装置に使用されることを特徴とするスプレーガン。
請求項１０記載のスプレーガンにおいて、前記パンコーティング装置は、装置の正面側からコーティング処理用の気体を装置内に導入する前面給気タイプのパンコーティング装置であることを特徴とするスプレーガン。
請求項１０記載のスプレーガンにおいて、前記パンコーティング装置は、胴部が通気可能に形成されたパンチングドラムを有することを特徴とするスプレーガン。