JP2006110448A

JP2006110448A - 静電塗装装置

Info

Publication number: JP2006110448A
Application number: JP2004299924A
Authority: JP
Inventors: Kimiyoshi Nagai; 公好永井
Original assignee: Ransburg Industrial Finishing KK
Current assignee: Carlisle Fluid Technologies Ransburg Japan KK
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】外部電極を噴霧ヘッドに接近して配置させた間接帯電方式の静電塗装装置を小型化する。
【解決手段】外部電極３の先端は、ワークＷと対面する側３ａと、回転霧化頭２と対面する側３ｂとでは異なった形状を有し、ワークＷと対面する側３ａは電界集中し易い形状に形作られ、他方、回転霧化頭２と対面する側３ｂは電界を緩和し易い形状に形作られている。具体的には、、ワークＷと対面する側３ａの形状として、先端に向かって尖った形状や鋭角のエッジなどを挙げることができる。また、回転霧化頭２と対面する側３ｂの形状として、典型的には球面を挙げることができる。回転霧化頭２と対面する側３ｂの形状として平面を採用したときには、この平面の各縁のエッジを落とした曲面で構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、外部電極を備えた間接帯電方式の静電塗装装置に関するものである。

静電塗装装置は、直接帯電方式と間接帯電方式とに分類することができ、この両者の方式とも、回転霧化頭を含む噴霧ヘッドを備えたベル型と、スプレーノズルを含む噴霧ヘッドを備えたガン型とが知られている。

間接帯電方式の静電塗装装置の代表例は、外部電極を備えた静電塗装装置である。特許文献１は、外部電極を備えた静電塗装装置の典型例を開示している。すなわち、この種の静電塗装装置は、噴霧ヘッドの周囲に外部電極を有し、この外部電極に高電圧を印加して、接地された被塗物との間に電界を形成し、これにより噴霧ヘッドから放出された塗料粒子を帯電させて被塗物に塗着させる。

この外部電極形式の静電塗装装置は、水性塗料のように導電性の塗料に適用され、噴霧ヘッドは、塗料供給通路を流れる導電性塗料によって実質的にアース電位に維持される。
特開昭６１−７８４５２号公報

間接帯電方式の静電塗装装置は、噴霧ヘッドの周囲に外部電極が存在しているため、どうしても装置の直径が大きくなるという問題がある。装置の直径つまり噴霧ヘッドと外部電極との離間距離は、外部電極に印加する電圧の大きさで実質的に規定される。すなわち、外部電極は被塗物との間で放電を発生させるだけでなく、噴霧ヘッドとの間でも放電を発生させることから、外部電極と噴霧ヘッドとの離間距離が小さすぎると、外部電極と噴霧ヘッドとの間で異常放電（ストリーマ放電）が発生して電界が不安定になる可能性が大きくなる。勿論、異常放電が生じると塗着効率が低下し、また、噴霧ヘッドなどが汚染される。

従来の外部電極は、その先端が直径約0.2〜1.0mm程度の細い金属ワイヤで構成され、当業者は「放電針」と呼んでいる。この放電針に関するコロナ放電域とストリーマ放電域との関係を図１に示す。図１の横軸は、放電針と噴霧ヘッドとの離間距離であり右に行くほど離間距離が大きくなる。図１の縦軸は、放電針の針先電圧であり上に行くほど高電圧になる。図１のデータによれば、例えば、放電針の針先電圧が−８０kＶのときには、放電針と噴霧ヘッドとの離間距離として約１３０mm以上確保しないと、放電針と噴霧ヘッドとの間でストリーマ放電が発生してしまうことが分かる。

静電塗装装置は、直接帯電方式、間接帯電方式の如何を問わず、小さな被塗物や複雑な形状面を備えた被塗物を塗装する場合には小型である方が好ましい。

本発明の目的は、従来と同じ電圧を外部電極に印加したとしても外部電極を噴霧ヘッドに接近して配置することのできる静電塗装装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、塗着効率を向上させることのできる間接帯電方式の静電塗装装置を提供することにある。

本願発明者は、外部電極の先端形状に着目することで本発明を案出するに至ったものである。図２は、外部電極の先端形状を球形又は半球状にして、その曲面を噴霧ヘッドと対面させた場合のコロナ放電域とストリーマ放電域との関係を示す実験結果である。図２の横軸は外部電極と噴霧ヘッドとの離間距離であり図１と同様に右に行くほど離間距離が大きくなる。図２の縦軸は、外部電極の先端電圧であり上に行くほど高電圧になる。前述した図１（従来の放電針）と対比すると理解できるように、外部電極の先端を曲面で構成した場合にはコロナ放電領域が拡大し、例えば外部電極の球状先端が−８０kＶのとき、外部電極と噴霧ヘッドとの離間距離が例えば５０mmであってもストリーマ放電域には入らないことが分かる。

本発明によれば、上述の課題を達成すべく、
噴霧ヘッドの周囲に外部電極を備えた静電塗装装置であって、
前記外部電極の先端形状が、ワークと対面する側が電界集中し易い形状に形作られ、噴霧ヘッドと対面する側が電界緩和し易い形状に形作られていることを特徴とする静電塗装装置が提供される。

これによれば、外部電極の先端形状として、噴霧ヘッドと対面する側が電界緩和し易い形状に形作られているため、噴霧ヘッドとの間のコロナ放電は従来に比べて相対的に弱くなり、その分、外部電極を噴霧ヘッドに近づけて設置することができるため、間接帯電方式の静電塗装装置を小型化することが可能になる。

また、外部電極と噴霧ヘッドとの間の比較的弱いコロナ放電より、両者間に流れる電流の値が従来に比べて小さくなるため、その分、外部電極の先端の電圧が高くなる。また、外部電極の先端形状として、ワークと対面する側が電界集中し易い形状に形作られているため、外部電極とワークとの間に強い電界を作ることができ、これにより塗料粒子の塗着効率を高めることができる。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。

図３は、実施例の外部電極を備えた静電塗装装置を示す。図示の静電塗装装置１は、例示としてベル型の塗装装置であるが、ガン型の塗装装置であってもよい。静電塗装装置１は、高速回転する回転霧化頭２の周囲に配置された複数の外部電極３を有し、外部電極３には、高電圧発生器４から高電圧が供給される。外部電極３の先端は、ワークＷと対面する側３ａと、回転霧化頭２と対面する側３ｂとでは異なった形状を有し、ワークＷと対面する側３ａは電界集中し易い形状に形作られ、他方、回転霧化頭２と対面する側３ｂは電界を緩和し易い形状に形作られている。

図４は、外部電極３の先端形状の一例を示す。図４の例では、ワークＷと対面する側３ａがワークＷに向けて先細りの尖った形状又は従来と同じ直径約0.2〜1.0mm程度の細い金属ワイヤで作られており、回転霧化頭２と対面する側３ｂが曲面形状に作られている。回転霧化頭２と対面する側３ｂの曲面形状の典型例は球面である。

図５は、外部電極３の先端形状の他の一例を示す。この図５の例では、ワークＷと対面する側３ａが鋭角の角張った形状に作られており、回転霧化頭２と対面する側３ｂが平面で構成され、この平面の各縁はエッジを落として丸み付けた曲面で構成される。

このように外部電極３の先端形状を、ワークＷと対面する側３ａと、回転霧化頭２と対面する側３ｂとで異ならせ、ワークＷと対面する側３ａを電界集中し易い形状に形作ってワークＷとの間で放電が起こり易くし、他方、回転霧化頭２と対面する側３ｂを電界集中し難い形状、換言すれば電界緩和し易い形状に形作ることで、回転霧化頭２との間では放電が起こり難くすることで、外部電極３を回転霧化頭２に近づけた外部電極３の配置が可能になる。

すなわち、従来であれば、前述したように、外部電極に印加する電圧によって噴霧ヘッドと外部電極との離間距離が実質的に規定されていたが、本発明にように、外部電極３の先端形状に工夫を施すことにより、回転霧化頭２と外部電極との離間距離は、外部電極に印加する電圧だけでなく、他のファクタとして、回転霧化頭２と対面する側３ｂの形状によって規定され、この回転霧化頭２と対面する側３ｂの形状を電界緩和し易い形状にすることで、回転霧化頭２と外部電極との離間距離を従来よりも小さく設定することが可能になる。勿論、どの程度まで外部電極３を回転霧化頭２に近づけることができるかは、外部電極３と回転霧化頭２との間で適度なコロナ放電が発生するなどの条件を満たす必要があることから、実験により決定する必要があることは言うまでもない。

図６は、対比のために従来の静電塗装装置１０を示す。この従来の静電塗装装置１０の構成は、外部電極として放電針１１が用いられ、他の構成は図３の実施例の静電塗装装置１と同じである。

図６に図示の従来例において、放電針１１と回転霧化頭２のエッジと離間距離Ｌ１を８５mmに設定し、また、高電圧発生器４から−80kＶの高電圧を放電針１１に供給したときに、放電針１１と回転霧化頭２とのコロナ放電により回転霧化頭２に向けて240μＡが流れたとする。この電流は回転霧化頭２に塗料を供給する塗料供給通路６を通じて実質的にアースされる。したがって、放電針１１の先端の電圧は、実質的に−80kＶに近い電圧となる。

これに対して、図３の実施例の静電塗装機１では、外部電極３の回転霧化頭２と対面する側３ｂが電界緩和し易い形状に形作られているため、外部電極３と回転霧化頭２との離間距離Ｌ２を上述した放電針１１と回転霧化頭２との離間距離Ｌ１と同じに設定した場合には、外部電極３と回転霧化頭２との間のコロナ放電は弱く、したがって外部電極３と回転霧化頭２との間に流れる電流は、例えば80μＡ程度の僅かな電流値となり、その分、外部電極３の先端の電圧が上昇することになる。他方、外部電極３のワークＷと対面する側３ａは電界集中し易い形状に形作られているため、ワークＷとの間で強いコロナ放電が生じ、これにより外部電極３とワークＷとの間の電界は強くなり、これにより塗料粒子への帯電効果が高まることから塗着効率を高めることができる。

外部電極３の回転霧化頭２との間のコロナ放電が弱くなることは、これを別の観点から見れば、両者間で異常放電する可能性が低くなることから、外部電極３を回転霧化頭２に接近して配置させて、静電塗装装置１の径寸法を小さくすることができるため、静電塗装装置１の小型化が可能になる。

叙上の説明は回転霧化頭を備えたベル型静電塗装装置を例に説明したが、スプレーを含む噴霧ヘッドを備えたガン型静電塗装装置にあっても同様であり、本発明を適用することによりベル型と実質的に同じ作用効果を奏することは言うまでもない。

放電針を外部電極とする従来の間接帯電方式の静電塗装装置におけるコロナ放電域とストリーマ放電域との関係を説明するための図である。本発明の間接帯電方式の静電塗装装置におけるコロナ放電域とストリーマ放電域との関係を説明するための図である。本発明の静電塗装装置の概略構成図である。外部電極の先端形状の一例を示す図である。外部電極の先端形状の他の例を図である。従来の間接帯電方式の静電塗装装置の構成およびその作用を説明するための図である。

符号の説明

１間接帯電方式の静電塗装装置
２回転霧化頭
３外部電極
３ａ外部電極のワークと対面する側
３ｂ外部電極の回転霧化頭と対面する側
４高電圧発生器
Ｗワーク

Claims

噴霧ヘッドの周囲に外部電極を備えた静電塗装装置であって、
前記外部電極の先端形状が、ワークと対面する側が電界集中し易い形状に形作られ、噴霧ヘッドと対面する側が電界緩和し易い形状に形作られていることを特徴とする外部電極を備えた静電塗装装置。
前記噴霧ヘッドが回転霧化頭を含む、請求項１に記載の静電塗装装置。
前記噴霧ヘッドがスプレーノズルを含む、請求項１に記載の静電塗装装置。
前記外部電極の先端形状の前記ワークと対面する側が、鋭角のエッジを含む形状に形作られている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
前記外部電極の先端形状の前記ワークと対面する側が、先端に向けて先細りの尖った形状に形作られている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電塗装装置。
前記外部電極の先端形状の前記噴霧ヘッドと対面する側が、曲面形状に形作られている、請求項４又は５に記載の静電塗装装置。
前記外部電極の先端形状の前記噴霧ヘッドと対面する側が、平面で構成され、この平面の各縁が丸みを帯びた形状に形作られている、請求項４又は５に記載の静電塗装装置。