JP7149621B2 - スプレーガンの圧力調整装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面塗装ツールの技術分野に属し、特に、スプレーガンの圧力調整方法及び装置に関する。

図１０及び図１１に示すように、一般的なスプレーガンは、表面塗装のための実用的なツールとしてしばしば使用されている。その動作原理は、前記スプレーガンを空気圧源（すなわち、空気圧縮機）に接続して、圧縮された空気がガン本体の内部流路に入り、その後、分流装置４によって分流され、第１気流４１は、ノズル４１１より排出され、第２気流４２は、エアキャップ５の角耳穴５１から噴出されることを使用している。

第１気流４１が噴出された後、ノズル４１１の前端には、負圧領域が形成され、塗装料容器７内の塗料は、吸い出され、第１気流４１とともに噴出する。両側の第２気流４２は、噴出された塗料を扇形のスプレーパターンに圧縮して、霧化された塗料がワークピースの表面に噴出する。

従来のスプレーガンは、ほとんど、過剰な圧力を伴う空気圧縮機に対して約６～８ｂａｒの出力圧力を有し、スロットルバルブ６が圧力を下げるためにしばしば使用されるので、不安定な作動圧力又は塗料を過剰に使用し、塗装が不均一などの問題が生じられ、塗装面の品質に影響を与える。このため、従来のスプレーガンを使用する前に、圧力計７１を備えた外部圧力調整バル７を使用して、空気圧縮機に出力される空気圧を、一定範囲内の動作圧力に調整する必要がある。

換言すれば、従来のスプレーガンの圧力調整方法は、外部圧力調整バルブ７を外部圧力源に接続し、次いで、スプレーガンの引き金８を手で押さなければならない。これによって、外部圧力調整バルブ７を使用して、空気圧縮機の出力圧力を必要な使用圧力（約０．５～２．４ｂａｒ）に調整できる（この範囲は塗装の業界標準の使用圧力である）が、この圧力調整方法の操作方法がかなり不便である。

このため、従来のスプレーガンの圧力調整動作における不便さを考慮して、本発明者は、スプレーガンのための圧力調整方法および装置を開発した。本発明の主な目的は、スプレーガンに統合された圧力調整装置を提供して、圧力調整操作を容易にするスプレーガン圧力調整手段を提供することである。本発明の第２の目的は、塗装表面の品質を向上させるためのスプレーガンの圧力調整方法を提供することである。上記の目的を達成するために、本発明は、以下の技術的手段を使用して問題を解決する。

本発明のスプレーガンの圧力調整方法及び装置については、以下である。圧力調整方法は、ガン本体の流路のバルブの後端及び把握部内部の流路の上方部に、第１チャンバー（Ｌ１部）及び第２チャンバー（Ｌ２部）を設け、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとが互いに連通される、チャンバーを構築するステップと、スリーブの内側に、可移動管状部材に、第１チャンバーと第２チャンバーとを連通するための通気孔が設けられ、前記スリーブの外側に、調整ロッドを設置して内部圧力調整弁を構成し、前記スリーブの中央部に、横方向貫通孔が設けられる、内部圧力調整弁を構築するステップと、前記内部圧力調整弁を前記第１チャンバーに装入し、前記スリーブの横方向貫通孔は、前記把握部内部の流路の連通口と位置合わせされる、内部圧力調整弁を取り付けるステップと、前記調整ロッドの内側に、雄ねじロッドが設けられ、前記調整ロッドの外側且つ端部に、ノブ部材が設けられ、前記ノブ部材と前記雄ねじロッドとの間に、肩部溝構造が設けられ、前記ノブ部材には、目盛りを設け、前記目盛りは、前記ばね部材のｋ値に対応するように付けられる、調整ロッド目盛りを構築するステップと、を含む。

前記第２チャンバーには、圧縮された空気で満たされ、且つ、所定圧力（Ｐ）に達し、前記所定圧力（Ｐ）は、減圧後の圧力であり、Ｐ×Ａ＝Ｐ１であり、この式において、Ａは、可移動管状部材圧力受圧面積であり、Ｐ１は、ばね部材の弾性力であり、Ｐ１＝ｋｄ、であり、ｋは、ばね部材の弾性係数であり、ｄは、ばね部材が受ける圧力による長さ変化量であり、可移動管状部材が右側に移動することで、貫通孔と調整ロッドのパッキン部材に当接して封止し、両チャンバーの連通状態を閉じる。これによって、第２チャンバーの圧力が安定となり、前記ばね部材が受ける圧力（Ｐ）は、排気圧力Ｐ３に対して、安定した定数の比例関係となり、且つ、排気圧力（Ｐ３）＜所定圧力（Ｐ）＜空気圧源圧力（Ｐ２）という条件を満たすことができる。

本発明の圧力調整装置を使用する場合、外部圧力調整弁を使用せず、塗装作業に必要な圧力に応じて、目盛りを参照しながら、前記調整ロッドのノブ部材を操作して必要な圧力に調整することができる。前記ガン本体が空気圧源に接続されると、前記第２チャンバーには、所定の圧力を有する空気で満たされ、前記把握部内部の流路は、一定の圧力範囲内で、前端流路に安定した空気圧を提供し、塗装作業を行うことができる。これによって、塗装表面の品質を大幅に向上させることができる。

本発明のスプレーガンの圧力調整方法のフローチャート図である。 本発明のスプレーガンの圧力調整装置の立体図である。 本発明のスプレーガンの圧力調整装置の断面図である。 本発明のスプレーガンの圧力調整装置の分解図である。 図４に示す構造の局在部の拡大図である。 本発明のスプレーガンの圧力調整装置の分解図である。 図３に示す構造の局在部の拡大図である。 本発明のスプレーガンの圧力調整装置の動作を示す概念図である。 本発明の圧力調整方式（ａ）及び従来の圧力調整方式（ｂ）の比較図である。 従来のスプレーガンの圧力調整方式を示す概念図である。 図１０のＣ－Ｃ線の断面図である。

本発明は、スプレーガンの圧力調整方法及び装置に関する。図１、図４及び図７に示すように、本発明は、便利な圧力調整機能を有し、且つ一定の圧力で塗料を噴出して塗装表面の品質を改善できるスプレーガンを提供している。前記スプレーガンの圧力調整方法Ａは、チャンバーを構築するステップａと、内部圧力調整弁を構築するステップｂと、内部圧力調整弁を取り付けるステップｃと、調整ロッド目盛りを構築するステップｄとを含む。前記チャンバーを構築するステップａは、図７に示すように、ガン本体１の流路２のバルブ２６の後端及び把握部１２内の流路の上方部に、第１チャンバー２４（すなわち、Ｌ１部）及び第２チャンバー２７（すなわちＬ２部）を設けることである。前記内部圧力調整弁を構築するステップｂは、スリーブ３１の内側に、可移動管状部材３２及びばね部材３３を挿入し、前記可移動管状部材３２には、第１チャンバー２４と第２チャンバー２７とを連通するための貫通孔３２０が設けられ、前記スリーブ３１の外側には、調整ロッド３４などを設置することで、内部圧力調整弁３を構成することである。なお、前記３１スリーブの中央部には、横方向貫通孔３１１が設けられている。前記内部圧力調整弁を取り付けるステップｃは、前記内部圧力調整弁３を前記第１チャンバー２４に装入することであり、且つ、前記スリーブ３１の横方向貫通孔３１１は、前記把握部１２内部の流路の連通口２３１と位置合わせされる。前記調整ロッド目盛りを構築するステップｄは、前記調整ロッド３４の内側に雄ねじロッド３４１が装入され、前記調整ロッド３４の外側にノブ部材３４２が配置されることであり、ここでは、前記ノブ部材３４２と前記雄ねじロッド３４１には、肩部溝構造３４３が設けられ、前記ノブ部材３４１に目盛り３４４が設けられ、ガン本体１から挿入して前記調整ロッド３４の肩部溝構造３４３にまで延伸するストッパーねじ部材１５が設けられ、前記目盛り３４４は、前記ばね部材３３のｋ値に対応するように付けられている。

本発明のスプレーガン圧力調整装置Ｂは、ガン本体１と、流路２と、内部圧力調整弁３とを備えている。前記ガン本体１には、流路２が設けられている。図３に示すように、バルブ２６によって、前記流路２は、前端流路２１と後端流路２２とに分割されている。前記ガン本体１には、引き金１１と把握部１２とが設けられ、前記バルブ２６は、第２チャンバー２７に取り付けられ、且つ前記引き金１１に当接するように設けられている。前記把握部１２内部には、直線流路２５が設けられ、前記直線流路２５は、水平に後方向に延在する連通流路２３に接続され、前記後端流路２２は、前記バルブ２６の後端から水平に延在し、且つ前記連通流路２３及び直線流路２５に連通されるように設けられている。前記前端流路２１は、ノズル１３に連通されている。

図４に示すように、前記内部圧力調整弁３は、前記後端流路２２に設けられた第１チャンバー２４に設けられ、前記第１チャンバー２４は、前記バルブ２６の第２チャンバー２７の後端及び前記連通流路２３の連通口２３１の上方部に位置されている。前記内部圧力調整弁３が前記ガン本体１に取り付けられていても、内部圧力調整弁によって、前記第１チャンバー２４と第２チャンバー２７との連通が維持されている。前記内部圧力調整弁３は、スリーブ３１を備え、前記スリーブ３１の内側に、可移動管状部材３２及びばね部材３３が設けられ、前記スリーブ３１の外側且つ端部に、調整ロッド３４が設けられている。

図５及び図７に示すように、前記スリーブ３１の中央部に、横方向貫通孔３１１が設けられ、前記横方向貫通孔３１１は、前記連通流路２３の連通口２３１と位置合わせられ、前記横方向貫通孔３１１の前部及び後部には、複数のオイルシールＯ及び第１ガス抜き孔３１３が設けられ、そのうち、２つのオイルシールＯは、前記第１ガス抜き孔３１３の両側に配置されている。前記ガン本体１には、前記第１ガス抜き孔３１３に対応するように、第２ガス抜き孔１４が設けられ、前記第１ガス抜き孔３１３は、前記第２ガス抜き孔１４と位置合わせると、前記第１チャンバー２４は排気可能となる。前記調整ロッド３４の内側に、雄ねじロッド３４１が挿入され、前記雄ねじロッド３４１は、前記スリーブ３１に設けられた雌ねじ部３１２に螺合され、前記雄ねじロッド３４１の端面には、パッキン部材３４５が配置されている。

図７に示すように、前記雄ねじロッド３４１は、前記スリーブ３１の内壁に対応するようにオイルシールＯを有し、前記調整ロッド３４の外側且つ端部にノブ部材３４２が設けられ、前記ノブ部材３４２と前記雄ねじロッド３４１との間に、肩部溝構造３４３が設けられている。前記ノブ部材３４２の外部には、目盛り３４４が付けられ、前記目盛り３４４は、０、１、２、３など４つの刻印された線を有し、刻印された線は、それぞれ、第１チャンバー２４及び前記第２チャンバー２７の内部圧力が０ｂａｒ、１ｂａｒ、２ｂａｒ、３ｂａｒなどであることを意味している。さらに、業界の要件を満たすために、ガン本体１から前記調整ロッド３４の肩部溝構造３４３にまで挿入するストッパーねじ部材１５が設けられている。

図７に示すように、本発明のスプレーガン圧力調整装置Ｂは、まず、前記調整ロッド３４の雄ねじロッド３４１を前記スリーブ３１の雌ねじ部３１２にねじ込み、次に、前記ばね部材３３、移動部材３２は、順次に、スリーブ３１内に挿入した後、スリーブ３１をガン本体１に挿入し、スリーブ３１における固定用半円形構造３１４をガン本体１のストッパーねじ穴１５０と位置合わせし、最後に、ストッパーねじ穴１５０から前記ストッパーねじ部材１５を装入し、前記ストッパーねじ部材１５によって、前記スリーブ３１を固定し、且つ、前記ストッパーねじ部材１５が前記調整ロッド３４の肩部溝構造３４３内部にまで延在する。これによって、前記内部圧力調整弁３は、前記ガン本体１の第１チャンバー２４内に固定され、且つ、前記調整ロッド３４のノブ部材３４２は、前記ガン本体１から露出し、これらのステップによって前記内部圧力調整弁３が前記ガン本体１に取り付けられることが完了する。なお、前記内部圧力調整弁３は、スプレーガンの使用圧力仕様に応じて、異なる仕様の内部圧力調整弁３に置き換えることができる。この場合、異なる仕様の内部圧力調整弁３は、異なるチャンバーの直径、雄ねじのねじ山距離、ばね部材係数、構成の寸法、及び異なる目盛りを有するように調整することができる。

図３及び図７に示すように、本発明のスプレーガンが排気圧力Ｐ３での塗装に使用される場合、まず、把握部１２の底部を圧力Ｐ２の空気圧源管路に直接接続し、この時、圧縮された空気が前記直線流路２５、連通流路２３を順次に通過して第１チャンバー２４に入り、その後、可移動管状部材３２の貫通孔３２０を通って第２チャンバー２７に移送される。しかし、この空気流が前記バルブ２６によって遮断されている。この時、前記第２チャンバー２７は、圧縮された空気で満たされ、所定圧力Ｐに達する。ここでは、前記所定圧力Ｐは、すでに減圧後の圧力であり、つまり、前記排気圧力Ｐ３＜所定圧力Ｐ＜空気圧源圧力Ｐ２という関係になる。また、Ｐ×Ａ＝Ｐ１、この式において、Ａは、可移動管状部材の圧力受圧面積であり、Ｐ１は、ばね部材３３の弾性力であり、すなわち、Ｐ＝ｋｄという関係を有する。ここでのｋは、ばね部材３３の弾性係数であり、ｄは、ばね部材の圧力受圧による長さ変化量である。操作員が前記引き金１１を引くと、前記バルブ２６が開放され、前記前端流路２１と第２チャンバー２４とが連通され、Ｐ×Ａ＜Ｐ１である場合、前記可移動管状部材３２が左方向（可移動管状部材３２に対して、調整ロッド３４の反対方向）に移動し、この時、第１チャンバー２４と流路２２とが連通され、後端流路２２及び第１チャンバー２４並びに前記第２チャンバー２７は、空気圧を前記前端流路２１に伝達し、前記スプレーガンのノズル１３を開放させ、塗装作業が開始する。

図７及び図８に示すように、ばね部材３３は、可移動管状部材３２を第２チャンバー２７の方向に付勢させ、前記連通流路２３と第１チャンバー２４との間の連通を維持することができる。これによって、空気圧源は、前記前端流路２１に新しい圧縮された空気を充填することができる。操作員が前記引き金１１を放すと、前記バルブ２６によって、前記前端流路２１と後端流路２２との間は、連通状態から閉状態に回復し、塗装作業が停止する。この時、前記第２チャンバー２７は、再び圧縮された空気で満たされ、所定圧力Ｐに達する。前記可移動管状部材３２が右側（調整ロッド３４側）に移動し、前記調整ロッド３４のパッキン部材３４５に当接して、前記連通流路２３と第２チャンバー２７との間の連通を遮断させ、この時、空気圧源は、スプレーガンのガン本体１に新しい圧縮された空気を充填することができなくなる。

本発明の圧力調整装置Ｂを使用する場合、塗装作業に必要な圧力に応じて、前記目盛り３４４を使用して必要な所定圧力Ｐに達するように前記調整ロッド３４を操作する（図７を参照）。調整原理は、前記調整ロッド３４及び前記目盛り３４４を利用して、前記ばね部材３３の長さ変化量ｄを調整し、前記第１チャンバー２４と第２チャンバー２７との内部の圧力を調整する。言い換えれば、前記調整ロッド３４が前記スリーブ３１に深くねじ込まれる場合、前記ガン本体１が空気圧源に接続されると、前記第２チャンバー２７内の圧力によって、前記可移動管状部材３２を動作させて前記ばね部材３３を右方向へ押し付ける移動距離ｄが短くなり、前記連通流路２３連通口２３１を素早く閉じることができる。このとき、前記第２チャンバー２７内の圧力は、必要な所定圧力Ｐである。同様に、前記調整ロッド３４がスリーブ３１に浅くねじ込まれる場合、前記第２チャンバー２７内の圧力によって、前記可移動管状部材３２を動作させてばね部材３３を右方向へ押し付ける移動距離ｄは比較的に長くなり、前記連通流路２３の連通口２３１を比較的に遅く閉じる。この時、新しい圧縮された空気がより多く充填され、前記第２チャンバー２７内の圧力がより大きい必要な所定圧力Ｐに達することができる。なお、可移動管状部材３２を滑らかに動かすためには、可移動管状部材と圧縮ばね部材との空間には、大気と連通するための第１ガス抜き孔３１３、第２ガス抜き孔１４を必要とする。

図８に示すように、本発明の圧力調整装置Ｂは、圧力安定化効果を有する。以下、この圧力を安定化させる原理について説明する。塗装作業において、操作員が前記引き金１１を引くことで、前記前端流路２１と後端流路２２とを連通させ、前記後端流路２２は、前記前端流路２１に圧縮された空気を充填して塗装作業を行う。この時、前記第２チャンバー２７内部の圧力が低下し、前記可移動管状部材３２が左方向に移動し、同時に、前記連通流路２３の連通口２３１を開放させ、新しい圧縮された空気を充填する。操作員が前記引き金１１を放すると、前記第２チャンバー２７内部の圧力が増加し、前記可移動管状部材３２が右方向へ移動し、前記連通流路２３の連通口２３１が再び閉じられ、新しい圧縮された空気の補充を中断する。これによって、前記後端流路２２をいつでも所定の圧力範囲内に維持し、塗装詐作業のために前端流路２１に安定して空気圧を供給して、塗装表面の品質を改善することができる。

図９は、本発明と従来の圧力調整方式とのいくつかの実験後に得られた比較データを示している。図９の表（ａ）は、本発明の圧力調整方式の比較曲線図であり、図（ｂ）は、従来の圧力調整方式の比較曲線図である。これらの比較曲線図から、本発明の圧力調整方式では、排気調整圧力の下で、前記ばね部材３３が受ける圧力（Ｐ）と排気圧力とが定数の比例関係を示している（図９（ａ）を参照）。つまり、入口気圧と出口気圧との差圧の変化が小さく、塗装作業の圧力提供が安定している。一方で、従来技術の圧力調整方式では、入口気圧と出口気圧との差圧の変化が激しく、安定した塗装作業の圧力提供を得られたい。この実験結果から、本発明のスプレーガンの圧力調整手段は、従来のスプレーガンの圧力調整手段よりも実際に優れていることを示している。

Ａ：スプレーガンの圧力調整方法
ａ：ステップ
ｂ：ステップ
ｃ：ステップ
ｄ：ステップ
Ｂ：スプレーガン圧力調整装置
１：ガン本体
１１：引き金
１２：把握部
１３：ノズル
１４：第２ガス抜き孔
１５：ストッパーねじ部材
１５０：ストッパーねじ穴
２：流路
２１：前端流路
２２：後端流路
２３：連通流路
２３１：連通口
２４：第１チャンバー
２４１：底部
２５：直線流路
２６：バルブ
２７：第２チャンバー
３：内部圧力調整弁
３１：スリーブ
３１１：横方向貫通孔
３１２：雌ねじ部
３１３：第１ガス抜き孔
３１４：固定用半円形構造
３２：可移動管状部材
３２０：貫通孔
３３：ばね部材
３４：調整ロッド
３４１：雄ねじロッド
３４２：ノブ部材
３４３：肩部溝構造
３４４：目盛り
３４５：パッキン部材
ｄ：距離
Ｏ：オイルシール
４：分流装置
４１：第１気流
４１１：ノズル
４２：第２気流
５：エアキャップ
５１：角耳穴
６：スロットルバルブ
７：塗装料容器
８：外部圧力調整弁
８１：圧力計
９：引き金

Claims (8)

1. スプレーガンの圧力調整装置の製造方法であって、
   ガン本体の流路のバルブの後端及び把握部内部の流路の上方部に、第１チャンバー（Ｌ１部）及び第２チャンバー（Ｌ２部）を設け、前記第１チャンバーと前記第２チャンバーとが互いに連通される、チャンバーを構築するステップと、
   スリーブの内側に、可移動管状部材及びばね部材を挿入し、前記スリーブの外側に、調整ロッドを設置して内部圧力調整弁を構成し、前記スリーブの中央部に、横方向貫通孔が設けられる、内部圧力調整弁を構築するステップと、
   前記内部圧力調整弁を前記第１チャンバーに装入し、前記スリーブの横方向貫通孔は、前記把握部内部の流路の連通口と位置合わせされる、内部圧力調整弁を取り付けるステップと、
   前記調整ロッドの内側に、雄ねじロッドが設けられ、前記調整ロッドの外側且つ端部に、ノブ部材が設けられ、前記ノブ部材と前記雄ねじロッドとの間に、肩部溝構造が設けられ、前記ノブ部材には、目盛りを設け、前記目盛りは、前記ばね部材のｋ値に対応するように付けられる、調整ロッド目盛りを構築するステップと、
   を含む、スプレーガンの圧力調整装置の製造方法。
2. 前記内部圧力調整弁を取り付けるステップにおいて、前記ガン本体から前記調整ロッドの肩部溝構造にまで延伸するストッパーねじ部材が設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のスプレーガンの圧力調整装置の製造方法。
3. スプレーガンの圧力調整装置であって、ガン本体と、バルブと、内部圧力調整弁とを備え、
   前記ガン本体には、流路が設けられ、且つ、前記ガン本体は、引き金と把握部とを備え、前記把握部内部には、直線流路が設けられ、前記直線流路は、連通流路に接続され、
   前記バルブは、前記ガン本体における流路に取り付けられ、且つ前記引き金に当接するように設けられ、前記バルブによって、前記流路は、前端流路と後端流路とに分割され、前記後端流路は、前記バルブの後端から水平に延伸し、且つ前記連通流路及び直線流路に連通し、前記前端流路は、スプレーガンのノズルに連通され、
   前記内部圧力調整弁は、前記後端流路に設けられる第１チャンバーに設けられ、前記第１チャンバーは、前記バルブの後端及び前記把握部の連通流路の連通口の上方部に設けられ、且つ第２チャンバーに連通され、
   ガン本体は、空気圧源に接続されると、前記内部圧力調整弁を操作することで、空気圧の調整を行い、前記第２チャンバーには、所定圧力の空気で満たされ、前端流路にいつでも安定した圧力の空気を供給することができる、ことを特徴とするスプレーガンの圧力調整装置。
4. 前記内部圧力調整弁は、スリーブを備え、前記スリーブの内側に、可移動管状部材とばね部材とが挿入され、前記スリーブの外側且つ端部に調整ロッドが設けられる、ことを特徴とする請求項３に記載のスプレーガンの圧力調整装置。
5. 前記スリーブの中央部には、横方向貫通孔が設けられ、前記横方向貫通孔は、前記連通流路の連通口と位置合わせられ、前記横方向貫通孔の前部及び後部には、複数のオイルシール及び第１ガス抜き孔が設けられ、前記ガン本体には、前記第１ガス抜き孔に対応するように、第２ガス抜き孔が設けられる、ことを請求項４に記載のスプレーガンの圧力調整装置。
6. 前記調整ロッドの内側には、雄ねじロッドが設けられ、前記雄ねじロッドは、前記スリーブに設けられた雌ねじ部に螺合し、前記雄ねじロッドには、前記スリーブに対して、オイルシールが設けられ、前記調整ロッドの外側且つ端部に、ノブ部材が設けられ、前記ノブ部材と前記雄ねじロッドとの間に、肩部溝構造が設けられ、前記ノブ部材には、目盛りが付けられる、ことを特徴とする請求項５に記載のスプレーガンの圧力調整装置。
7. 前記ガン本体には、ストッパーねじ部材が設けられ、前記ストッパーねじ部材は、前記調整ロッドの肩部溝構造にまで延伸し、且つ、スリーブにおける半円形構造を貫通して、スリーブの回転を防止する、ことを特徴とする請求項６に記載のスプレーガンの圧力調整装置。
8. 前記雄ねじロッドの端面には、パッキン部材が設けられる、ことを特徴とする請求項７に記載のスプレーガンの圧力調整装置。

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