JPH11179246A - 静電粉体塗装ガン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、高い塗着効率で粉体塗装を行う
と共に塗装パターンの径を容易に調整することができる
静電粉体塗装ガンを提供することを課題とする。 【解決手段】 混合エアが旋回流形成部材３１の混合エ
ア導入口３３から流路１２内に接線方向に噴出し、粉体
塗料は旋回しながら環状のノズル開口１３から前方へ噴
出される。分散エア形成部材２０の分散エア噴出口２１
からガン本体１の前方へ噴出された分散エアは、分散チ
ップ２２に衝突して通路２３から放射状外方へと噴出さ
れ、粉体塗料はこの分散エアによって放射状外方へ分散
される。分散された粉体塗料は、制御エア噴出口１７を
通って前方へ噴出される制御エアにより過度の分散が抑
制され、被塗物に向かってスプレイされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、粉体塗料に電荷
を与えて吹き付け、静電気を用いて被塗物上に塗装する
静電粉体塗装ガンに関する。

【０００２】

【従来の技術】環境保全の見地から、溶剤を使用しな
い、環境に優しい無公害型の塗装法として静電粉体塗装
が注目されている。この静電粉体塗装においては、塗料
タンクからインジェクタを介して粉体塗料が塗装ガンへ
供給され、塗装ガンの先端部に形成されたノズル開口か
ら搬送エア流と共に被塗物へ向けて噴射される。このと
き、塗装ガンの先端部に設けられたピン型電極に高電圧
が印加されると共に被塗物が接地されており、塗装ガン
の電極から被塗物へ向けてコロナ放電が発生している。
このため、ノズル開口から噴射された粉体塗料が電極近
傍を通過する際に、粉体塗料がコロナ放電により生ずる
イオンと衝突して荷電される。このようにして荷電され
た粉体塗料は搬送エア流と電気力線に沿った電気力との
影響を受けて被塗物の表面上に塗着する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ノズル
開口から搬送エア流と共に粉体塗料を噴射するだけで
は、ノズル開口の形状、向き、大きさ等に応じて塗装パ
ターンの径が概ね限定されてしまう。搬送エアの流速、
圧力等によって多少は塗装パターンの径を調整すること
ができるが、被塗物に向かう搬送エアの流速を増加する
と、被塗物の表面に一旦付着した粉体塗料がこのエア流
により吹き飛ばされて所望の塗装を行うことが困難にな
るという問題が生じる。また、搬送エア流に径方向に分
散エアを導入して塗装パターンの径を変化させる方法も
あるが、この方法では搬送エアと共に被塗物に向かう粉
体塗料が分散エアによって飛散し、塗着効率が低下する
惧れがあった。

【０００４】この発明はこのような問題点を解消するた
めになされたもので、高い塗着効率で粉体塗装を行うと
共に塗装パターンの径を容易に調整することができる静
電粉体塗装ガンを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る静電粉体
塗装ガンは、電気的に接地された被塗物の表面上に荷電
粉体塗料を静電塗着する静電粉体塗装ガンであって、先
端部に形成された環状のノズル開口から前方に向けて粉
体塗料を噴出するガン本体と、ガン本体の先端部に設け
られると共にノズル開口から噴出された粉体塗料を荷電
するコロナ電極と、ノズル開口から噴出された粉体塗料
にノズル開口の内側から放射状外方へ分散エアを噴出す
る分散エア噴出手段と、ノズル開口の外周部に沿って形
成された制御エア噴出口から前方へ制御エアを噴出して
分散エアによる放射状外方への粉体塗料の過度の分散を
抑制する制御エア噴出手段とを備えたものである。

【０００６】コロナ電極としては、ノズル開口と制御エ
ア噴出手段のエア噴出口との間においてノズル開口と同
心円上に等間隔に複数のコロナ電極を配置することもで
き、あるいはノズル開口の内側に放射状に複数のコロナ
電極を配置することもできる。分散エア噴出手段とし
て、それぞれガン本体の前方へ向けられた複数の分散エ
ア噴出口をノズル開口の内側に環状に配列すると共にこ
れら分散エア噴出口の前方に分散チップを設け、分散エ
ア噴出口から前方へ向けて噴出された分散エアを分散チ
ップに衝突させて放射状外方へと方向変換することがで
きる。制御エア噴出手段の制御エア噴出口は、それぞれ
ガン本体の中心軸に対して所定の広がり角度を有する複
数の噴出口をノズル開口の外周部に沿って環状に配列し
たものでもよい。

【０００７】さらに、ガン本体の外周部に配置されると
共にコロナ放電により発生したフリーイオンをトラップ
するために電気的に接地された複数のイオントラップ電
極をガン本体の外周部に配置してもよい。また、ガン本
体内の粉体流路に旋回流を形成する旋回流形成手段を備
えることもできる。制御エア噴出口に連通するようにガ
ン本体内にエアチャンバを形成し、このエアチャンバ内
にコロナ電極と同じ極性の電圧が印加される塗料付着防
止用の電極を配置してもよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。 実施の形態１．図１にこの発明の実施の形態１に係る静
電粉体塗装ガンの構成を示す。静電粉体塗装ガンは、ほ
ぼ円筒形状のガン本体１を有しており、ガン本体１の中
心軸上に粉体流路２が形成され、ガン本体１の前半部に
は外筒３が設けられている。図２の拡大図に明確に示さ
れるように、外筒３内には内筒４及び５が設けられ、内
筒４には粉体流路２に連通し且つガン本体１の前方に向
かって拡径される円錐形状の開口部６が形成されてい
る。内筒５及び外筒３の内部には内筒４の開口部６に連
通する円柱形状の開口部７及び８が形成されている。こ
れら開口部７及び８内に円柱形状のヘッド９が配置さ
れ、ヘッド９の基端部には内筒４の開口部６内に配置さ
れる円錐形状のディフューザ１０が連結されている。デ
ィフューザ１０の外周面と内筒４の開口部６との間に粉
体流路２に連通する円錐面形状の流路１１が形成され、
ヘッド９の外周面と開口部７及び８との間に流路１１に
連通する円筒形状の流路１２が形成されている。この流
路１２の先端部は環状のノズル開口１３としてガン本体
１の前方外部に露出している。

【０００９】外筒３の前端部には、ノズル開口１３の外
側にピン型のコロナ電極１４が前方に突出して設けられ
ている。コロナ電極１４は、図３に示されるように、ノ
ズル開口１３と同心円上に等間隔に８本配置されてい
る。各コロナ電極１４は、互いに電気的に接続され、外
筒３、内筒４及び５を通って図示しない高電圧発生装置
に接続されている。

【００１０】外筒３の先端外周部には前部カバー１５が
設けられ、この前部カバー１５と外筒３との間に環状の
制御エアチャンバ１６が形成されている。前部カバー１
５の前面には、それぞれガン本体１の中心軸に対して所
定の広がり角度を有するように斜めに制御エア噴出口１
７が形成され、制御エアチャンバ１６に連結している。
制御エア噴出口１７は、図３に示されるように、ノズル
開口１３と同心円上で且つコロナ電極１４の外側に等間
隔に多数配列されている。制御エアチャンバ１６は、加
圧エア通路１８を介してガン本体１背部の図示しない制
御エア供給口に連通している。

【００１１】ヘッド９の前端部に分散エアチャンバ１９
が形成されると共にこの分散エアチャンバ１９を覆うよ
うに分散エア形成部材２０が設けられている。図４に示
されるように、分散エア形成部材２０には分散エアチャ
ンバ１９に連通する多数の分散エア噴出口２１が環状に
配列形成されている。分散エア形成部材２０の前方には
半球状の分散チップ２２が配置され、この分散チップ２
２と分散エア形成部材２０の前面との間に各分散エア噴
出口２１に連通する円形の通路２３が形成されている。
分散エアチャンバ１９は、加圧エア通路２４を介してガ
ン本体１背部の図示しない分散エア供給口に連通してい
る。

【００１２】外筒３の基端部には組立リング２５が装着
され、この組立リング２５と外筒３のフランジ２６との
間に環状の塗料付着防止用エアチャンバ２７が形成され
ると共に組立リング２５と外筒３の外周面との間にエア
チャンバ２７に連通する環状のエア吹き出し口２８が形
成されている。エアチャンバ２７は、加圧エア通路２９
を介してガン本体１背部の図示しない塗料付着防止エア
供給口に連通している。

【００１３】また、外筒３の開口部８内には、外筒３と
の間に環状の混合エアチャンバ３０を形成すべく円筒形
状の旋回流形成部材３１が設けられている。旋回流形成
部材３１の中心部には外筒３の開口部８に連続的に接続
される開口部３２が形成されており、図５に示されるよ
うに、この開口部３２の回りに開口部３２と接線方向に
接続される複数の混合エア導入口３３が形成されてい
る。これらの混合エア導入口３３により混合エアチャン
バ３０と流路１２とが連通している。混合エアチャンバ
３０は、図示しないエア供給管を介してガン本体１の背
部に設けられた混合エア供給口に接続されている。

【００１４】図１において、ガン本体１の外周部にはリ
ング部材３４が設けられ、このリング部材３４にガンの
前方に向かって突出するように複数のピン型のイオント
ラップ電極３５が装着されている。複数のイオントラッ
プ電極３５は、リング状の導電部材３６に固定され、そ
れぞれリング部材３４に形成された加圧エア噴出口３７
内を通ってその先端部が前方へ突出している。加圧エア
噴出口３７は、イオントラップ電極３５よりわずかに太
く形成されており、イオントラップ電極３５との間に加
圧エアを流通させるための隙間を形成している。各加圧
エア噴出口３７は、リング部材３４とガン本体１の外周
部との間に形成されたイオントラップ用エアチャンバ３
８に連通し、さらにエアチャンバ３８は加圧エア通路３
９を介してガン本体１背部のイオントラップ用エア供給
口４０に連通している。また、各イオントラップ電極３
５は、導電部材３６を介してガン本体１の外側部に設け
られたアース端子４１に電気的に接続されている。

【００１５】ガン本体１の背部に形成された制御エア供
給口、分散エア供給口、塗料付着防止エア供給口、混合
エア供給口及びイオントラップ用エア供給口４０には、
それぞれ加圧エアを供給するためのエア供給手段が接続
されている。さらに、ガン本体１の背部には、粉体流路
２に連通する粉体塗料供給口４２が設けられている。

【００１６】次に、この実施の形態１の動作について説
明する。まず、図示しない高電圧発生装置により高電圧
を発生してコロナ電極１４に印加すると、コロナ電極１
４から被塗物に向けてコロナ放電が発生する。このと
き、コロナ電極１４の後方に接地レベルにあるイオント
ラップ電極３５が配置されているので、電気力線はイオ
ントラップ電極３５に集中し、コロナ電極１４の付近で
発生したフリーイオンの多くは電気力線に沿って移動し
てイオントラップ電極３５にトラップされる。

【００１７】この状態で、粉体塗料が搬送エアに搬送さ
れて粉体塗料供給口４２から供給されると共に制御エア
供給口、分散エア供給口及び混合エア供給口からそれぞ
れ加圧エアが供給される。粉体塗料は粉体流路２を通っ
てディフューザ１０に衝突し、凝集した粉体塗料は解
砕、分散されて円錐形の流路１１から円筒形の流路１２
へと流れる。ここで、混合エアチャンバ３０に供給され
た加圧エアが混合エア導入口３３から混合エアとして流
路１２内に接線方向に噴出しているので、流路１２内の
搬送エアは流路１２の中心軸の回りの旋回流となり、粉
体塗料は旋回しながら環状のノズル開口１３から前方へ
噴出される。

【００１８】このとき、分散エアチャンバ１９に供給さ
れた加圧エアが分散エア形成部材２０の分散エア噴出口
２１を通ってガン本体１の前方へ噴出され、さらに分散
チップ２２に衝突することにより方向変換し、分散エア
として円形の通路２３から放射状外方へと噴出される。
従って、ノズル開口１３から前方へ噴出された粉体塗料
は、この分散エアにより放射状外方へ分散され、コロナ
電極１４の付近でコロナ放電により生ずるイオンによっ
て荷電される。さらに、制御エアチャンバ１６に供給さ
れた加圧エアが制御エア噴出口１７を通り、制御エアと
して所定の広がり角度を持って前方へ噴出されるため、
分散エアにより放射状外方へ分散された粉体塗料は、過
度の分散が抑制され、図示しない被塗物に向かってスプ
レイされる。

【００１９】なお、コロナ電極１４の付近で荷電された
粉体塗料は、コロナ電極１４とイオントラップ電極３５
との間に形成される電界からイオントラップ電極３５へ
向かう静電気引力を受けるが、制御エア噴出口１７から
前方へ制御エアが噴出されているため、イオントラップ
電極３５へ引き寄せられることが抑制され、被塗物へと
向かう。

【００２０】ここで、実施の形態１に係る静電粉体塗装
ガンを用い、分散エア圧を変化させて粉体塗装を行った
場合の１／２パターン幅の測定結果を図６に示す。１／
２パターン幅とは、被塗物上に塗膜を形成したときの最
大膜厚に対して１／２の膜厚を有する部分の直径を表し
ている。図６において、Ａ１〜Ａ４はそれぞれ制御エア
の流速を７０ｌ／ｍｉｎとし、Ａ１は混合エアなし、Ａ
２は混合エア圧１ｋｇｆ／ｃｍ^２、Ａ３は混合エア圧２
ｋｇｆ／ｃｍ^２、Ａ４は混合エア圧３ｋｇｆ／ｃｍ^２と
した場合の実測値を示している。また、混合エア圧を変
化させた場合の１／２パターン幅の測定結果を図７に示
す。Ｂ１〜Ｂ３はそれぞれ制御エアの流速を７０ｌ／ｍ
ｉｎとし、Ｂ１は分散エア圧１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、Ｂ
２は分散エア圧２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２、Ｂ３は分散エア
圧２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２とした場合の実測値を示してい
る。さらに、制御エア流量を変化させた場合の１／２パ
ターン幅の測定結果を図８に示す。Ｃ１〜Ｃ３はそれぞ
れ混合エアなしで、Ｃ１は分散エア圧１．５ｋｇｆ／ｃ
ｍ^２、Ｃ２は分散エア圧２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２、Ｃ３は
分散エア圧２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２とした場合の実測値を
示している。これらの測定結果から分かるように、塗装
パターンの径は、混合エア、分散エア及び制御エアの圧
力または流速等を調整することにより変化させることが
できる。

【００２１】また、混合エア圧１ｋｇｆ／ｃｍ^２、分散
エア圧２．０ｋｇｆ／ｃｍ^２、制御エア流速７０ｌ／ｍ
ｉｎの条件下で、粉体塗料の吐出量を１８０ｇ／ｍｉｎ
から２００ｇ／ｍｉｎの間で変化させて塗着効率の測定
を行ったところ、９０．５〜９９．６％もの高い値を示
した。

【００２２】なお、粉体塗装を行うと、ノズル開口１３
から噴出された粉体塗料の一部が外筒３の外周部及びイ
オントラップ電極３５の付近に付着し易くなる。そこ
で、ガン本体１の背部の塗料付着防止エア供給口及びイ
オントラップ用エア供給口４０から加圧エアが供給され
る。塗料付着防止用エアチャンバ２７内に入った加圧エ
アは環状のエア吹き出し口２８から外筒３の外周部に沿
って前方へ噴出され、これにより外筒３の外周部への粉
体塗料の付着が防止される。また、イオントラップ用エ
アチャンバ３８に入った加圧エアは各加圧エア噴出口３
７から前方へ噴出され、イオントラップ電極３５への粉
体塗料の付着が防止される。

【００２３】実施の形態２．実施の形態２に係る静電粉
体塗装ガンの先端部の構成を図９に示す。この静電粉体
塗装ガンは、実施の形態１に係る静電粉体塗装ガンにお
いて、ノズル開口１３と制御エア噴出口１７との間で且
つノズル開口１３と同心円上に複数のコロナ電極１４を
設ける代わりに、ノズル開口１３の内側で分散チップ２
２に放射状に複数のコロナ電極１４を設けたものであ
る。図１０に示されるように、コロナ電極１４は放射状
に且つ等間隔に８本配置されている。さらに、この実施
の形態２の静電粉体塗装ガンでは、制御エアチャンバ１
６内に複数のピン型の塗料付着防止用電極４３が配設さ
れており、複数のコロナ電極１４と複数の塗料付着防止
用電極４３は互いに電気的に接続され、リード線４４を
介して図示しない高電圧発生装置に接続されている。

【００２４】この静電粉体塗装ガンにおいても、高電圧
発生装置により高電圧を発生してコロナ電極１４に印加
すると、コロナ電極１４から被塗物に向けてコロナ放電
が発生し、ノズル開口１３から噴出された粉体塗料がコ
ロナ放電により生ずるイオンによって荷電され、被塗物
に向かってスプレイされる。

【００２５】このとき、塗料付着防止用電極４３はコロ
ナ電極１４と電気的に接続されているので、コロナ電極
１４に印加される電圧と同じ極性の電圧が塗料付着防止
用電極４３にも印加される。このため、塗料付着防止用
電極４３の回りに形成される電界によって生じる前部カ
バー１５の電位は、コロナ放電により生ずるイオンによ
って荷電される粉体塗料と同じ極性となり、粉体塗料は
前部カバー１５から反発して前部カバー１５に付着する
ことが防止される。

【００２６】実施の形態２の静電粉体塗装ガンにおいて
も、混合エア、分散エア及び制御エアの圧力または流速
等を調整することにより塗装パターンの径を変化させる
ことができるという効果は、実施の形態１の静電粉体塗
装ガンと同様である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の静電粉
体塗装ガンにおいては、混合エア、分散エア及び制御エ
アの圧力または流速等を調整することにより塗装パター
ンの径を容易に制御することができると共に高い塗着効
率で粉体塗装を行うことができる。従って、形状、大き
さ等の異なる多種の被塗物に広く粉体塗装を適用するこ
とが可能となる。また、フリーイオンをトラップするイ
オントラップ電極を備えた塗装ガンにこの発明を適用す
れば、制御エア流によって、コロナ電極とイオントラッ
プ電極との間に形成された電界から受ける静電気引力に
起因して粉体塗料がイオントラップ電極へ引き寄せられ
ることを防止でき、ガン本体への塗料の付着防止及び塗
着効率の向上において特に著しい効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る静電粉体塗装
ガンの構成を示す断面図である。

【図２】 図１の要部拡大図である。

【図３】 実施の形態１に係る静電粉体塗装ガンのガン
本体先端部を示す正面図である。

【図４】 実施の形態１に係る静電粉体塗装ガンに用い
られた分散エア形成部材を示す正面図である。

【図５】 実施の形態１に係る静電粉体塗装ガンに用い
られた旋回流形成部材を示す正面図である。

【図６】 実施の形態１に係る静電粉体塗装ガンによる
分散エア圧と１／２パターン幅との関係を示すグラフで
ある。

【図７】 実施の形態１に係る静電粉体塗装ガンによる
混合エア圧と１／２パターン幅との関係を示すグラフで
ある。

【図８】 実施の形態１に係る静電粉体塗装ガンによる
制御エア流量と１／２パターン幅との関係を示すグラフ
である。

【図９】 実施の形態２に係る静電粉体塗装ガンの要部
を示す断面図である。

【図１０】 実施の形態２に係る静電粉体塗装ガンのガ
ン本体先端部を示す正面図である。

【符号の説明】

１ ガン本体 ２ 粉体流路 ３ 外筒 １１，１２ 流路 １３ ノズル開口 １４ コロナ電極 １５ 前部カバー １６ 制御エアチャンバ １７ 制御エア噴出口 １９ 分散エアチャンバ ２０ 分散エア形成部材 ２１ 分散エア噴出口 ２２ 分散チップ ２３ 通路 ３０ 混合エアチャンバ ３１ 旋回流形成部材 ３３ 混合エア導入口 ３４ リング部材 ３５ イオントラップ電極 ４１ アース端子 ４２ 粉体塗料供給口 ４３ 塗料付着防止用電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 哲 東京都中央区日本橋１−15−１ 日本パー カライジング株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気的に接地された被塗物の表面上に荷
   電粉体塗料を静電塗着する静電粉体塗装ガンであって、 先端部に形成された環状のノズル開口から前方に向けて
   粉体塗料を噴出するガン本体と、 前記ガン本体の先端部に設けられると共に前記ノズル開
   口から噴出された粉体塗料を荷電するコロナ電極と、 前記ノズル開口から噴出された粉体塗料に前記ノズル開
   口の内側から放射状外方へ分散エアを噴出する分散エア
   噴出手段と、 前記ノズル開口の外周部に沿って形成された制御エア噴
   出口から前方へ制御エアを噴出して分散エアによる放射
   状外方への粉体塗料の過度の分散を抑制する制御エア噴
   出手段とを備えたことを特徴とする静電粉体塗装ガン。
2. 【請求項２】 前記ノズル開口と前記制御エア噴出手段
   のエア噴出口との間で且つ前記ノズル開口と同心円上に
   等間隔に複数のコロナ電極が配置された請求項１に記載
   の静電粉体塗装ガン。
3. 【請求項３】 前記ノズル開口の内側で且つ放射状に複
   数のコロナ電極が配置された請求項１に記載の静電粉体
   塗装ガン。
4. 【請求項４】 前記分散エア噴出手段は、ノズル開口の
   内側において環状に配列され且つそれぞれ前記ガン本体
   の前方へ向けられた複数の分散エア噴出口と、これら分
   散エア噴出口の前方に設けられ且つ分散エア噴出口から
   前方へ向けて噴出された分散エアを衝突させて放射状外
   方へと方向変換する分散チップとを含む請求項１〜３の
   いずれか一項に記載の静電粉体塗装ガン。
5. 【請求項５】 前記制御エア噴出手段は、前記ノズル開
   口の外周部に沿って環状に配列され且つそれぞれ前記ガ
   ン本体の中心軸に対して所定の広がり角度を有する複数
   の制御エア噴出口を含む請求項１〜４のいずれか一項に
   記載の静電粉体塗装ガン。
6. 【請求項６】 前記ガン本体の外周部に配置されると共
   にコロナ放電により発生したフリーイオンをトラップす
   るために電気的に接地された複数のイオントラップ電極
   を備えた請求項１〜５のいずれか一項に記載の静電粉体
   塗装ガン。
7. 【請求項７】 前記ガン本体内の粉体流路に旋回流を形
   成する旋回流形成手段を備えた請求項１〜６のいずれか
   一項に記載の静電粉体塗装ガン。
8. 【請求項８】 前記制御エア噴出口に連通するように前
   記ガン本体内にエアチャンバが形成され、このエアチャ
   ンバ内に前記コロナ電極と同じ極性の電圧が印加される
   塗料付着防止用の電極を配置した請求項３に記載の静電
   粉体塗装ガン。