JPH04310256A - 扇型スプレ−ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は扇型スプレ−ノズルの改
良に係り、特に高粘度塗料を塗布するのに好適な扇型ス
プレ−ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】高粘度塗料を塗布する装置の一つとして
、鋼管の外面に紫外線硬化塗料等の高粘度塗料塗布し、
一次防錆処理を施す装置がある。図１１及び図１２はそ
の装置の一例を示し、図１１はその正面の概略断面を示
す図、図１２はその側面の概略断面を示す図である。１
は円筒状のハウジングであり、３０はハウジング１内に
導入された鋼管を示す。ハウジング１の周壁には、鋼管
３０に向けて複数の塗料吐出手段２が配置されており、
この吐出手段２の先端にはスプレ−ノズル３が備えられ
ている。塗料吐出手段２の数は、例えば外径３２３．８
ｍｍの鋼管３０を塗装する場合、１６基が使用される。 この装置によって鋼管３０を塗装する場合、鋼管３０を
管軸方向に移動させ、その移動中にスプレ−ノズル３か
ら高粘度塗料を噴射させ、鋼管３０の外面に塗布する。

【０００３】上記のスプレ−ノズル３としては、流体を
噴射するノズル孔の下方に切り欠いた空間が設けられ、
ノズル孔の下方に傾斜面が形成されたものであって、こ
の傾斜面にノズル孔から噴出する液体を衝突させて扇形
のスプレ−パタ−ンを形成する型式のスプレ−ノズル（
以下、扇型スプレ−ノズルと言う）が使用される。

【０００４】図５及び図６は扇型スプレ−ノズルのスプ
レ−パタ−ンを示す説明図で、図５は正面から見た図、
図６は図５におけるＶＩ−ＶＩの端面図である。これら
の図のように、扇型スプレ−ノズルを使用すると、塗料
は扇形にスプレ−されるが、その表面張力が大きいので
、スプレ−された塗料は液膜２０になり、液膜２０の両
縁部には液柱状の部分２１が形成される。

【０００５】このように、高粘度塗料の塗布においては
、塗料は液膜２０にして塗布されており、このために液
膜２０を形成し得る扇型スプレ−ノズル３が使用されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の扇型ス
プレ−ノズルにおいては、その構成の細部が適当でない
ので、図５に示すスプレ−角度αが狭く、且つ液膜が形
成されているスプレ−長さＬが短いので、スプレ−幅Ｗ
が狭いスプレ−状態になる。このため、鋼管の塗装時に
次のような問題が発生する。

【０００７】図７は扇型スプレ−ノズルによって鋼管の
外面に塗料を塗布する状態を模式的に示した斜視図であ
り、図４（ａ）はスプレ−幅が広い場合、図４（ｂ）は
スプレ−幅が狭い場合である。なお、図７ではスプレ−
ノズルを鋼管の上方に配置した場合の状態を示す。３は
スプレ−ノズル、２０は塗料（スプレ−）の液膜、３０
は鋼管を示す。上記塗布状態のうち、図７（ａ）の場合
は問題ないが、図７（ｂ）の場合においては、塗料の液
膜２０の幅（スプレ−幅）が狭いので、液膜２０全体が
厚くなり、又両縁の液柱状部分が占める塗料の量が多く
なり、塗料塗布量の分布に大きな偏りが生ずる。このた
め、均一な塗料の塗布ができなくなったり、或いは塗料
が多量に塗布され過ぎて垂れ落ちたりする無駄が発生す
る。又、垂れ落ちた塗料が鋼管３０の内面にまで塗布さ
れてしまうと言う問題も生ずる。

【０００８】本発明は、スプレ−幅が広く、又、均一な
塗料塗布ができる扇型スプレ−ノズルを提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するために、第一の発明においては、ノズル孔から噴
射する液体を衝突させる傾斜面が下方向に傾斜し且つこ
の下方向に傾斜した傾斜面が横方向にも傾斜している。

【００１０】又、第二の発明においては、ノズル孔から
噴射する液体を衝突させる傾斜面が下方向に２２．５°
から２７．５°の範囲で傾斜し且つこの下方向に傾斜し
た傾斜面が横方向にも傾斜し、ノズル孔の下端から傾斜
面上端までの距離がノズル孔の直径に対し２倍から７倍
の範囲にしている。

【００１１】上述のように、本発明は、スプレ−幅を広
くすることができること、及び均一な塗料塗布ができる
ことと言う二つの目的をもってなされたものである。

【００１２】まず、スプレ−幅を広くする（スプレ−角
度を広くする）問題について考えると、粘度の高い塗料
をスプレ−した場合、塗料の液膜はスプレ−角度が狭い
（スプレ−幅が狭い）形状になってしまう。そこで、ス
プレ−圧力を上げれば、スプレ−幅は広がる傾向を示す
が、単にスプレ−圧力だけを上げただけでは、液膜に切
目が生じ、安定した状態の液膜は形成されない。

【００１３】本発明者等は、このような問題に対処した
各種の試験を行った結果、スプレ−ノズルの構成条件で
ある傾斜面の角度及びノズル孔の下端から傾斜面上端ま
での距離を適切に定めれば、スプレ−幅が広く、且つ切
目のない液膜を形成させ得ることを見出した。

【００１４】上記した傾斜面の角度及びノズル孔の下端
から傾斜面上端までの距離を変えると、スプレ−の形状
に大きな影響を及ぼす。即ち、ノズル孔から傾斜面まで
の距離を長くするか、又は傾斜面の角度を大きくすると
（傾斜の度合いを強めると）、スプレ−角度が小さくな
り、そのスプレ−幅も狭くなる。又、ノズル孔から傾斜
面までの距離を短くするか、又は傾斜面の角度を小さく
すると、スプレ−角度は大きくなるが、液膜に切れ目が
できてスプレ−長さが短くなる。従って、スプレ−幅は
広くならない。

【００１５】このように、スプレ−幅が広く、切れ目が
ない良好な液膜を形成させるには、傾斜面の角度及びノ
ズル孔の下端から傾斜面上端までの距離の双方が上記の
ような範囲内であることを要し、何れか一つの条件が上
記範囲から外れていても、良好な液膜は形成されない。

【００１６】更に、塗装目標範囲に塗料を均一に塗布す
る問題を、各種条件の場合について考えると、上述のよ
うな構成にしてスプレ−幅が広くなるようにしただけで
は、塗料塗布の均一化は達成できないことがある。例え
ば、スプレ−ノズルを鋼管の横方向に配置してその横側
からスプレ−する場合、その際の条件によっては、スプ
レ−された液膜が下方向に垂れ下がった状態になり、塗
装の目標範囲からずれた方向に向いてしまうこともある
。

【００１７】図９は、スプレ−ノズルを鋼管の横方向に
配置し、鋼管の横側に高粘度塗料を塗布する状態の一例
を模式的に示した側面図である。３はスプレ−ノズル、
２０は塗料の液膜、３０は鋼管である。又、３１は鋼管
３０の中心線を示す。この場合、スプレ−ノズル３を中
心線３１に合わせて横向きに配置しても、扇型のスプレ
−液膜２０は重力の影響によってその向きが下向きの形
状になる。スプレ−の液膜２０が下向きになる現象は、
塗布する液体の性状やそのスプレ−圧力等の条件によっ
ても異なるが、特に高粘度液体をスプレ−する際に起こ
る。このように、スプレ−の液膜２０が下向きになると
、目標としている塗装箇所である中心線３１の上方に塗
布されない部分ができてしまったり、又は中心線３１の
下方に過剰な塗布部分ができてしまったり、或いはスプ
レ−の液膜２０が鋼管３０に当たらずに垂れ落ちてしま
ってりすることもある。

【００１８】そこで、本発明においては、スプレ−ノズ
ルを横向き（水平）に配置した場合に、スプレ−液膜を
下方向に垂れ下がった状態にさせないために、塗料をや
や上方向に向けて噴射させるようにする。このため、下
方向に傾斜させたスプレ−ノズルの傾斜面を、更に横方
向にも傾斜させ、スプレ−液膜が重力に抗して目標方向
に進むことができるようにする。

【００１９】

【実施例】図１及び図２は本発明に係る扇型スプレ−ノ
ズルの一実施例を示し、図１は正面図、図２は断面図で
ある。この扇型スプレ−ノズルはステンレス鋼や真鍮な
どの金属、或いは塩化ビニ−ルなどの合成樹脂で製作さ
れており、その軸芯に沿って、その上部に液体の導入孔
１０が穿孔され、導入孔１０の下端に接続させてその径
が絞り込まれたノズル孔１１が設けられている。ノズル
孔１１の下方は切り欠かれ、そこに切り欠き空間１２が
できている。そして、ノズル孔１１の下方には、切り欠
きの外側を下方にして傾斜させた傾斜面１３が形成され
ている。１４は液配管との接続用のねじである。

【００２０】上記ノズル孔１１から噴射させる液体の噴
出流速はスプレ−の形状を決定する大きな要素の一つで
あり、このため、ノズル孔１１の径ｄは噴出流速が所定
値になる範囲内に規定される。液体の噴出流速は、液体
の粘度等によっても異なるが、例えば粘度が１００セン
チポイズ程度の塗料を使用する場合、６ｍ／秒から１１
ｍ／秒程度にする。

【００２１】ノズル孔１１の下方は、次の二つの条件を
満たすように切り欠かれている。まず、傾斜面１３にお
ける下方向の傾斜角度θ１　が２２．５°から２７．５
°の範囲になるようにする。

【００２２】そして、ノズル孔１１の下端から傾斜面１
３の上端までの距離Ｈがノズル孔の径ｄに対し２倍から
７倍の範囲になるようにする。

【００２３】上記条件の何れをも満足した扇型スプレ−
ノズルは、スプレ−幅が広く、且つ切れ目がない液膜を
形成する。

【００２４】次に、図１及び図２の構造による扇型スプ
レ−ノズルを使用してスプレ−テストを行った結果の一
例について説明する。

【００２５】使用した扇型スプレ−ノズルは、ノズル孔
１１の径ｄが４ｍｍ、傾斜面の下方への傾斜角度θ１　
が２５°、ノズル孔の下端から傾斜面上端までの距離Ｈ
が１５ｍｍ（ノズル径に対する比で表せば、約４となる
）であった。又、塗布した高粘度塗料は、アクリル樹脂
系紫外線硬化塗料で、５０°に加熱（粘度１００センチ
ポイズ）し、圧力２５ｋｇ／ｃｍ２　で導入した。

【００２６】この際に形成された塗料のスプレ−膜は、
スプレ−長さが１５０ｍｍ、スプレ−幅が３００ｍｍの
大きな扇形になった。

【００２７】図１０は本発明の扇型スプレ−ノズルを取
り付けた鋼管外面への塗料塗布装置を示す側面の概略断
面図である。こ図のように、８個の扇型スプレ−ノズル
３を使用し、外径３２３．８ｍｍの鋼管３０の外面に塗
料を塗布した。

【００２８】この装置においては、スプレ−幅の広い液
膜ガ形成されるスプレ−ノズル３を使用しているので、
スプレ−ノズルの個数を従来の１／２（従来のスプレ−
ノズルの個数は１６個）に減らしても、鋼管３０外面の
全面塗布が可能であり、その周方向及び長手方向共に切
れ目がなく、均一に塗料が塗布された。又、鋼管３０の
内面に塗布されることもなかった。このように、本発明
の扇型スプレ−ノズルを使用すれば、その個数を従来の
１／２に減らしても、良好な塗料塗布ができる。

【００２９】図３及び図４は本発明に係る扇型スプレ−
ノズルの他の実施例を示し、図３は正面図、図４は断面
図である。図３及び図４において、図１及び図２で説明
した部分については同一の符号を付し説明を省略する。 本実施例においては、下側を下方にして傾斜させた傾斜
面１３は、更に横方向にも傾斜させている。なお、図３
における傾斜面１３は、図中、右方向に傾斜させている
が、その傾斜方向は、スプレ−ノズルの配置位置によっ
て決められるものであり、右傾斜させたもの、左傾斜さ
せたものの２種類がある。

【００３０】又、傾斜面１３における横方向の傾斜角度
θ２　は、使用条件が次に示すような場合には、５°か
ら１０°程度にするのがよい。■スプレ−ノズルを水平
に設置した場合であって、■且つ塗料の粘度が１００セ
ンチポイズ程度で、■その塗料の噴出流速が６ｍ／秒か
ら１１ｍ／秒程度である場合。

【００３１】しかし、横方向の傾斜角度θ２　は、スプ
レ−ノズルの取付け位置が異なれば、自ずと変わるもの
であるので、取付け位置が斜めの場合等については、そ
の取付け角度に応じて傾斜角度θ２　を決める。

【００３２】図８は、図３及び図４の構造による扇型ス
プレ−ノズルを鋼管の横方向に配置し、鋼管の外面に塗
料を塗布する状態を模式的に示した側面図である。この
際における傾斜面の横方向への傾斜角度θ２　は７°で
あった。３はスプレ−ノズル、２０は塗料の液膜、３０
は鋼管である。又、３１は鋼管３０の中心の中心線を示
す。この場合、傾斜角度θ２　は、図中、上側が下方向
に傾斜した状態（図３とは反対側に傾斜）の角度を示し
ている。この図のように、傾斜面を横方向へも傾斜させ
たスプレ−ノズル３を使用すると、目標としている塗装
箇所である中心線３１の上下に均一に塗料がスプレ−さ
れ、鋼管外面への塗料の塗布量分布が一層均一化される
。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、ノズル孔から噴射する液体を
衝突させる傾斜面の傾斜角度と、ノズル孔の下端から傾
斜面上端までの距離を適切な範囲に規定しており、幅が
広いスプレ−液膜を形成するので、塗装装置に取り付け
る個数を減らすことができ、塗料供給系統の簡素化がで
きる。

【００３４】又、必要に応じて下方向に傾斜させた傾斜
面を横方向にも傾斜させ、スプレ−ノズルを水平方向に
配置しても、スプレ−液膜が垂れ下がる状態にはならに
ないので、塗装の目標範囲に均一な塗料の塗布ができ、
塗料塗布の一層の均一化ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る扇型スプレ−ノズルの一実施例の
構成を示す正面図である。

【図２】本発明に係る扇型スプレ−ノズルの一実施例の
構成を示す断面図である。

【図３】本発明に係る扇型スプレ−ノズルの他の実施例
の構成を示す正面図である。

【図４】本発明に係る扇型スプレ−ノズルの他の実施例
の構成を示す断面図である。

【図５】扇型スプレ−ノズルのスプレ−パタ−ンを正面
から見た状態を示す説明図である。

【図６】図３（ａ）におけるＶＩ−ＶＩの端面図である
。

【図７】扇型スプレ−ノズルによって鋼管の外面に塗料
を塗布する状態を示す模式図である。

【図８】図３及び図４の構造による扇型スプレ−ノズル
を鋼管の横方向に配置し、鋼管の外面に塗料を塗布する
状態を示す模式図である。

【図９】スプレ−ノズルを鋼管の横方向に配置し、鋼管
の横側に高粘度塗料を塗布する状態の一例を示す模式図
である。

【図１０】本発明の扇型スプレ−ノズルを取り付けた鋼
管外面塗装装置における側面の概略断面図である。

【図１１】鋼管の外面に高粘度塗料を塗布する装置の一
例を示す説明図で、その正面の概略断面図である。

【図１２】鋼管の外面に高粘度塗料を塗布する装置の一
例を示す説明図で、その側面の概略断面図である。

【符号の説明】

３　　扇型スプレ−ノズル １０　　液体導入孔 １１　　ノズル孔 １２　　切り欠き空間 １３　　傾斜面 ２０　　スプレ−の液膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体を噴射するノズル孔の下方に切り欠き
   空間を設け、前記ノズル孔の下方に傾斜面が形成された
   扇型スプレ−ノズルにおいて、前記傾斜面が下方向に傾
   斜し且つこの下方向に傾斜した傾斜面が横方向にも傾斜
   していることを特徴とする扇型スプレ−ノズル。
2. 【請求項２】流体を噴射するノズル孔の下方に切り欠き
   空間を設け、前記ノズル孔の下方に傾斜面が形成された
   扇型スプレ−ノズルにおいて、前記傾斜面が下方向に２
   ２．５°から２７．５°の範囲で傾斜し且つこの下方向
   に傾斜した傾斜面が横方向にも傾斜し、前記ノズル孔の
   下端から前記傾斜面上端までの距離が前記ノズル孔の直
   径に対し２倍から７倍の範囲であることを特徴とする扇
   型スプレ−ノズル。