JPH04317760A - 高体積低圧空気噴霧スプレーガン - Google Patents

高体積低圧空気噴霧スプレーガン

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JPH04317760A
JPH04317760A JP4051228A JP5122892A JPH04317760A JP H04317760 A JPH04317760 A JP H04317760A JP 4051228 A JP4051228 A JP 4051228A JP 5122892 A JP5122892 A JP 5122892A JP H04317760 A JPH04317760 A JP H04317760A
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pressure
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pressure air
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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、塗装用のスプレーガン
に関し、特に高圧空気源を使用する、改良型の高体積低
圧(HVLP)空気噴霧スプレーガンに関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に塗装機器産業において、被加工
物に所望の塗装目的に合った塗料を噴霧する多くの異な
る方法がある。一般的にある種のスプレーガンでは、塗
料を噴霧するために圧搾空気が使用される。5.6から
6.3kg/cm2 (80から90psig)、或い
はそれ以上の高圧の空気が使用されるが、通常最もよく
使用される空気噴霧スプレーガンは、1.75から3.
5kg/cm2 (25から50psig)の空気で噴
霧可能である。これらのスプレーガンは塗料を噴霧する
ために、時として亜音速から超音速に達する高速の空気
流を使用する。然しながら、こうした高速の空気流は、
噴霧された塗料を高速化し、噴霧された塗料の液滴が塗
装面からはね返る「バウンス  バック」を引き起こし
、従って理想的な移送効率より小さくなる。被加工物に
移送されなかった噴霧塗料は、周囲に飛散し、汚染問題
を引き起こしたり、被加工物の塗装コストを増加させる
【0003】HVLPは、手持式、或いは固定式の塗料
スプレーガン噴霧器に利用される噴霧方法である。この
方法においても、一般的に周知となっている高圧空気を
使用して噴霧するスプレーガンと、同様の方法により噴
霧される。主たる相違点は、HVLPでは空気ノズルの
上流において0.7kg/cm2 (10psig)よ
りも高い動圧で操作されない点である。HVLP機器の
ための0.7kg/cm2 (10psig)の制限は
、例えばアリフォルニア州等のある区域の法令で定めら
れている。HVLPスプレーガンを使用して良好な噴霧
が得られる。と言うのは、空気ノズル内の空気ジェット
の相対的な大きさが従来のスプレーガンと比較して非常
に大きく成っており、同じ0.7kg/cm2 (10
psig)において従来のスプレーガンよりも大きな体
積流量が得られるためである。この高体積空気は、上流
の低圧空気を補償し、そしてそのために噴霧点において
利用可能なエネルギをほぼ2倍にする。大きな空気ジェ
ットだけでなく、空気ノズルの上流の空気圧が低いため
に、噴霧の相互作用する点における相対的な空気の流速
は、従来のスプレーガンを使用した場合よりも著しく低
くなる。この低い空気流速は、総合的な「よりやわらか
な」噴霧を形成し、そしてそれにより噴霧面からの噴霧
塗料のはね返りが少なくなる。従って移送効率が増加し
、そして環境問題も小さくなる。
【0004】最も一般的なHVLPスプレーガンにおい
て、高体積、低圧空気は、典型的にタービンコンプレッ
サーと呼ばれる電気的に駆動されるベーン型のコンプレ
ッサーにより作られる。空気は高体積、低圧状態で太い
直径のホースによりスプレーガンに供給される。多量の
空気を供給するために、これらのホースは、典型的に少
なくとも内径2cm(3/4inch)、外形2.5か
ら4cm(1から3/2inch)を有している。ター
ビンコンプレッサーの空気に対する仕事により供給され
る空気は通常高温となる。空気は、スプレーガンを通過
して、そして通常スプレーガンの前縁端部に、そして空
気/液体ノズルの直前の手動操作されるプロポーショニ
ングバルブを通過するように方向付けられる。プロポー
ショニングバルブの目的は、空気ノズル内でファンエア
と噴霧空気ジェットを分離して、異なるジェットに供給
される相対的な空気流量を制御することである。バルブ
は、典型的に一定の空気流量を維持するようにデザイン
されており、噴霧空気流量が増加すると、それに対応し
てファンエア流量が減少するようになっている。タービ
ンコンプレッサーは、圧力補償式のコンプレッサーでは
なく、容積式のコンプレッサーであり、圧力逃がし装置
は具備されていない。従ってファンエアと噴霧空気を注
意深く調和させることは、コンプレッサーとスプレーガ
ンとの間の背圧の背圧の増加を防止するために重要であ
る。と言うのは、この背圧により空気温度が上昇し、そ
の結果コンプレッサーの寿命が短縮されるためである。 従ってファンエアと噴霧空気は、塗料が放出されるか、
否かによらず常に一定に流れなければならない。上述の
システムの主たる欠点は、比較的大きく、扱い難い空気
ホースにより、操作者が疲労し、そしてスプレーガンの
操作性が制限されることである。更に、ファンエアと噴
霧空気の調節が、コンプレッサー上のブリードバルブと
、スプレーガン上のプロポーショニングバルブとの微妙
なバランスにより達成されることである。
【0005】多くの設備では、約5.6kg/cm2 
(80psig)の「プラントエア」が利用可能である
。プラントエアが利用できない場合には、従来のコンプ
レッサーが利用できる。上述したHVLP塗料スプレー
ガンの1つの変形実施例として、上述したタービンコン
プレッサーを、他の2.8から6.3kg/cm2 (
40から90psig)の空気源に置換可能である。 手動調節する自己制御式の圧力逃がし装置が、相対的に
低体積の高圧空気を高体積の低圧空気とするために使用
され、そしてこうしたHVLP空気は、大きな直径を有
するホースを介してスプレーガンに供給される。自己制
御するようにデザインされた調圧装置を具備しており、
コンプレッサーを保護するための一定の空気抜きは、も
はや必要ではない。また空気プロポーショニングバルブ
も必要ではなくなる。然しながら、HVLPシステムを
動作させるタービンコンプレッサーと共に使用された扱
い難い空気ホースは、必要とされる流量の低圧空気を供
給するために、前記調整弁と、スプレーガンとの間でや
はり使用される。更に、適正な噴霧を達成し、そして望
ましいファンパターンを達成するためにの調節は、やは
りスプレーガンと調整弁との2ヵ所で実施しなければな
らない。
【0006】高圧空気源からの空気を使用する改良され
たHVLPスプレーガンは、小径の空気ホースにより高
圧空気をスプレーガンに供給し、そしてこの供給された
空気を予め校正された固定式のオリフィス、或いはニー
ドル弁形式の調節可能なオリフィスを通過させる。その
結果オリフィスを通過する際圧力降下し、所望の低圧で
体積の膨張した空気となる。調節可能なオリフィスが使
用される場合には、弁座は、最大開口位置にて最大空気
圧が、0.7kg/cm2 (10psig)を超過し
ないような大きさとする。この形式のスプレーガンの利
点は、低圧空気を供給するために大きな直径のホースに
比較して、小さな直径、典型的には1cm(3/8in
ch)を越えない直径のホースを使用できる点である。 反対に欠点は、ニードル弁は小片により閉塞されること
と、この形式の弁は、自己補償機能を備えていないため
に供給空気圧が変化した場合に消極的に作用する点であ
る。そのために供給空気圧が僅かに降下すると、それに
対応して空気ノズルにおいて噴霧空気、及びファンエア
の空気圧が降下してしまう。ニードル弁、或いは固定式
のオリフィスがが圧力補償されていないので、所定のH
VLPスプレーガン用の種々の空気ノズルに基づいて、
オリフィスの寸法を決定しなければならない。例えば、
オリフィスの寸法を大きなファンエアノズルに基づいて
決定した後、次いで狭い(流量の小さな)ファンエアノ
ズルに交換した場合に、背圧が増加して0.7kg/c
m2 (10psig)の制限を超過することとなる。 そのために最小流量の場合に、背圧が0.7kg/cm
2 (10psig)の制限を超過しないようにオリフ
ィスの寸法が決定されるが、その場合には広いファンエ
アノズルにより、高流量で使用する最大作動圧力を達成
することが危うくなる。その結果、大きなファンエアノ
ズルを使用する場合には、小さなファンエアノズルを使
用する場合よりも、噴霧状態が悪化することとなる。従
って、操作性を高めるために、小さな直径の高圧空気用
ホースにより必要な空気の供給を受けることの可能な、
そして高圧空気を0.7kg/cm2 (10psig
)を超過しない、所定の低圧高流量空気に変換可能なH
VLPスプレーガンが望ましい。更に、上述した外乱、
例えば空気経路内の小片や、供給空気圧の変動、或いは
所定空気圧に対して空気流量の異なるファンエアノズル
等に影響されないスプレーガンが望ましい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の問題点に鑑み高圧空気源からの空気を直接使用して操
作可能な、改良されたHVLPスプレーガンを提供する
ことである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明では、少なくとも2.8kg/cm2 の圧
力を有した高圧空気源により操作可能な、高体積低圧空
気噴霧スプレーガンであって、前記空気源は、前記高圧
空気を供給するためのホースを備えており、前記スプレ
ーガンは、液体供給源より液体を受承し、前記スプレー
ガンは、前記空気ホースを取着するための空気入口取り
付け具を有したハウングと、前記液体を噴霧するために
、前記ハウングに取着された空気と液体のノズル手段と
、前記ハウング内で前記空気入口を前記ノズル手段に連
通するための経路と、前記経路内に配置され、前記高圧
空気を0.7kg/cm2 以下の所定の低圧に減圧す
るための圧力補償型の制御弁とを具備して成り、前記制
御弁は、前記高圧空気の圧力、及び前記ノズルを通過す
る空気流量が変化した場合でも、上述の所定圧力に一定
に保持する高体積低圧空気噴霧スプレーガンが提供され
る。
【0009】
【作用】高圧空気が、相対的に小さな直径の空気ホース
によりスプレーガンに供給される。スプレーガン内の圧
力補償型の制御弁により、高圧空気をHVLPスプレー
ガンに使用される膨張した低圧空気に減圧する。前記制
御弁は、高体積流量の空気に適合するようにデザインさ
れ、そして空気経路内の小片により閉塞する危険性が非
常に低くなっている。HVLPスプレーガン内に前記圧
力補償型の制御弁を配置することにより、空気ノズルが
変更され、或いは液体/空気ノズルの背後に配置された
ファンエア調節弁により、噴霧空気、及びファンエアの
総流量を変化させても、空気ノズルにおける空気圧が、
所望の最大空気圧0.7kg/cm2 (10psig
)レベル、或いはそれより低い所定圧力に維持されるよ
うになっている。
【0010】
【実施例】図1に本発明による改良されたHVLPスプ
レーガン10を図示する。前記スプレーガン10は、バ
レル12と、ハンドル13とから成るハウジング11を
具備する。前記ハンドル13とは反対側の前記バレル1
2の端部に、液体/空気ノズル14が、前記バレル12
に取り外し可能に取着されている。前記ノズル14は、
中心オリフィス(図示せず)を備えており、該オリフィ
スから液体が放出され、低圧の高流量空気により噴霧さ
れる、そして該ノズル14は、その直径に対して反対側
に対置され、ファンエアオリフィス(図示せす)を有す
る2つの突起部15を備えており、前記ファンエアオリ
フィスから流量調節可能なファンエアが、噴霧された塗
料の包絡面に放出され、該包絡面を平坦形状に、或いは
ファン形状にする。前記バレル12の前記ノズル14の
近傍にリング16か回転自在に取着されている。従来技
術により前記リング16を回転させて、ファンエアバル
ブ(図示せず)を調節し、ファンエアを最大流量と最小
流量の間で調節する。前記バレル12には、塗料カップ
17が取り付けられており、噴霧される液体を前記バレ
ル12を通して前記ノズル14供給するようになってい
る。前記ハンドル13の下部端部19には標準ホース取
り付け具18が取着されており、高圧空気ホース20を
取り付けるようになっている。空気の圧力が、少なくと
も2.8kg/cm2 (40psig)以上の高圧と
なっているために、前記ホース20の内径は、12mm
(1/2inch)より大きくすることは出来ず、好ま
しくは、1cm(3/8inch)と成っている。前記
空気ホース20は、前記ハンドル13を貫通して前記バ
レル12へ延設されている内部空気経路12に連結され
る。前記バレル12を貫通して第2内部空気経路22(
部分的に図示する)が延設されている。
【0011】圧力補償された制御弁23が、前記ハウジ
ング11の前記経路21と22の間に配置されている。 前記制御弁23は、制御された可変オリフィスを具備し
、該オリフィスは、前記空気ホース20からの高圧空気
を0.7kg/cm2 (10psig)より低く減圧
し、前記経路22を介して前記ノズル14に供給するよ
うになっている。前記制御弁23上の調節ネジ24によ
り、前記ノズル14に供給される空気の圧力を0kg/
cm2 から0.7kg/cm2 (10psig)の
範囲で調節可能と成っている。前記調節ネジ24を調節
した後、回り止めナット25を締めつけ、セット圧が偶
発的に変化することを防止する。必要に応じて前記調節
ネジ24に目盛りを付して、調節された空気圧を指示す
ることも可能である。前記ホース20からの空気圧が変
化したり、或いは前記ファン空気の流量を増加、或いは
減少するために、前記リング16を回転させた場合や、
噴霧空気流量を変更するために、ノズルのの部品を変更
した場合でも、前記制御弁23は、前記ノズル14に供
給する空気の圧力を一定に保持する。
【0012】図2は、前記圧力補償制御弁23の詳細を
示す部分拡大図である。前記制御弁23は、弁箱26を
有しており、該弁箱26は、前記ハウング11の内ネジ
を備えた開口部28に係合する外ネジを備えている。2
つのOリング29が、前記ハウング11と前記弁箱26
との間の気密シールを形成している。テーパーの付いた
弁座30が、前記弁箱26の下面31に形成されている
。前記弁座30は、前記ハンドル部の空気経路21の方
向に開放されるようにテーパーが付けられている。図2
には、ニードル32が示されており、該ニードル32の
円錐部33は前記弁座30に着座している。前記ニード
ル32は、端部34を有しており、該端部34は、前記
弁座30を通過して前記弁箱26の弁室35内に突出し
ている。前記弁室35は、前記弁箱26を貫通して前記
バレル部の空気経路22に連通している。前記ニードル
32の前記突出した端部34とは反対側の端部にはヘッ
ド36が形成されている。前記ヘッド36と前記ハウン
グ11の面38との間で、ニードル付勢バネ37備えら
れている。前記付勢バネ37と、前記経路21内の空気
の圧力により前記ニードル32は、前記弁座30に付勢
され、以て前記制御弁23を閉塞するように成っている
【0013】前記弁箱26は、内ネジを備えた開口部3
9を有している。前記弁箱の開口部39に、外ネジを備
えたキャップ40が螺合され、弁室を形成するように成
っている。前記キャップ40には、ベント42が備えら
れており、前記弁室を周囲の圧力に保持するように成っ
ている。前記調節ネジ24は前記キャップ40を貫通し
て、前記弁室41内にネジ込まれており、そしてヘッド
43にて成端されている。弾性のダイアフラム44が、
前記キャップ40と、前記弁箱26との間に鋏持されて
おり、前記弁室41と35を分離前記ダイアフラム44
の中心部に、ダイアフラム保持器45が前記弁室35内
に配置されている。前記弁室41内に配置されたボルト
46が、前記ダイアフラム44を貫通して延設され、前
記ダイアフラム保持器45に係合し、以て同ダイアフラ
ム保持器45を前記ダイアフラム44に固定している。 前記ダイアフラム保持器45は、中心に突起部47を有
しており、該突起部47は、前記ニードル端部34に当
接している。前記弁室41内に配置された調圧バネ48
が、前記調節ネジ24の前記ヘッド43と、前記ダイア
フラム44との間に備えられ、前記突起部47を前記ニ
ードル端部34に付勢するように成っている。
【0014】操作に際して前記調圧バネ48は、前記ニ
ードル32に対して、前記付勢バネ37と、前記経路2
1の空気圧による付勢力よりも大きな付勢力を作用する
。従って前記ニードル32は、前記弁座30より離隔し
て、相対的に大きな環状のオリフィスを形成することと
なる。空気は前記経路21からこの開口オリフィスを通
過して、前記弁室35内に流入する。前記弁室35内に
流入した空気は、前記経路22を介して前記ノズル14
に供給される。従って空気圧は、前記弁室35と、前記
ノズル14とにおいて形成されることとなる。前記弁室
35内に圧力が形成されたとき、該圧力は、前記ダイア
フラム44に作用することとなる。前記ダイアフラム4
4に作用する圧力が充分な場合には、前記ダイアフラム
44は移動し、それに従って前記ニードル32は、前記
付勢バネ37により前記環状のオリフィスの寸法を減少
するように移動する。従って前記ニードル32は、前記
弁室35内の圧力を一定に保持するように自動調節され
、それにより、前記ノズル14においても一定の圧力に
保持されることとなる。前記環状のオリフィスの寸法が
狭くなっているために圧力損失を生じ、その圧力降下に
従って体積が増加した空気が前記弁室35内に流入する
こととなる。前記ノズル14において要求される空気流
量が変化したり、或いは供給圧が変化した場合には、前
記ニードル32の位置が、前記ダイアフラム44により
変化して前記ノズル14における圧力が一定に保持され
る。前記調節ネジ24は、バネ48により前記ダイアフ
ラム44に作用する付勢力を変化させ、以て前記弁室3
5内の圧力を調節する。前記バネ48は前記弁室35内
の最大圧力が、前記調節ネジ24が、図2に示される位
置にあるとき0.7kg/cm2 (10psig)と
なるように選定せれ、前記調節ネジ24が、図2におい
て破線により示される位置にあるとき最小圧力0kg/
cm2 となるように選定される。
【0015】
【発明の効果】前記ニードルの円錐部33と、前記テー
パーの付された弁座30は、前記ニードル32が前記弁
座30から移動したとき、比較的大きな直径を有した環
状のオリフィスを提供するようにデザインされている。 この構造は、以下の2つの利点を有している。第1に前
記環状のオリフィスは、前記空気経路20内の何如なる
破片によっても閉塞されにくい。第2に、より大きな直
径によって、より多量の空気を前記制御弁を通過させる
ことが可能となり、HVLPスプレーガンのノズル内の
、比較的大きな噴霧空気オリフィス、及びファンエアオ
リフィスに、高体積の空気を供給することが可能となる
。前記制御弁23の前記スプレーガン11内の配置は、
絶対的なものではないことを注意する。前記制御弁23
は、前記ノズル14との間に配置する、或いは前記ハン
ドル13の空気取り付け具18と、トリガにより作動さ
れる空気弁との間に配置することもできる。本発明の特
許請求の範囲を逸脱することなく、上述したHVLPス
プレーガンを改良、変更することができることを明記し
ておく。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による改良されたHVLPスプレーガン
の立面図である。
【図2】図1に示したスプレーガンのハウングの部分断
面図であり、圧力補償型の制御弁と共に示してある。
【符号の説明】
10…HVLPスプレーガン 11…ハウング 12…バレル 13…ハンドル 14…ノズル 18…ホース取り付け具 24…調節ネジ 32…ニードル 35…低圧弁室 41…周囲空気の画室 44…ダイアフラム

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  少なくとも2.8kg/cm2 の圧
    力を有した高圧空気源により操作可能な、高体積低圧空
    気噴霧スプレーガンであって、前記空気源は、前記高圧
    空気を供給するためのホースを備えており、前記スプレ
    ーガンは、液体供給源より液体を受承し、前記スプレー
    ガンは、前記空気ホースを取着するための空気入口取り
    付け具を有したハウングと、前記液体を噴霧するために
    、前記ハウングに取着された空気と液体のノズル手段と
    、前記ハウング内で前記空気入口を前記ノズル手段に連
    通するための経路と、前記経路内に配置され、前記高圧
    空気を0.7kg/cm2 以下の所定の低圧に減圧す
    るための圧力補償型の制御弁とを具備して成り、前記制
    御弁は、前記高圧空気の圧力、及び前記ノズルを通過す
    る空気流量が変化した場合でも、上述の所定圧力に一定
    に保持する高体積低圧空気噴霧スプレーガン。
  2. 【請求項2】  前記スプレーガンは、前記ノズル手段
    と、前記制御弁との間に、前記ノズル手段へのファンエ
    ア流れを制御するための、ファンエア調節弁手段を具備
    している請求項1に記載の高体積低圧空気噴霧スプレー
    ガン。
  3. 【請求項3】  前記制御弁は、0から0.7kg/c
    m2 の間で前記所定の低圧をセットするための手段を
    具備している請求項1に記載の高体積低圧空気噴霧スプ
    レーガン。
  4. 【請求項4】  前記制御弁は、高圧空気の弁室と、低
    圧空気の弁室との間に配置されたテーパの付された弁座
    と、前記高圧空気の弁室内に配置され、前記弁座を貫通
    して前記低圧空気の弁室内に延設された端部を有するニ
    ードルと、前記高圧空気の弁室内に配置されたニードル
    付勢バネとを具備して成り、前記ニードルは、前記付勢
    バネと、高圧空気により前記弁座に付勢され、更に前記
    制御弁は、前記低圧空気の弁室を周囲空気の弁室から分
    離するためのダイアフラムと、前記ダイアフラムに取着
    され、前記低圧空気の弁室内で前記ニードル端部に当接
    するプランジャーと、前記周囲空気の弁室内に取り付け
    られ、そして前記ダイアフラム、及び前記プランジャー
    を付勢することによって前記ニードルを前記弁座から離
    隔し、空気が前記ニードルと前記弁座との間を通過して
    、前記高圧空気の弁室から前記低圧空気の弁室内に流入
    可能とし、以て空気が、前記ノズル手段に流入可能とす
    るための圧力制御バネとを具備して成り、前記高圧空気
    の圧力は、前記ニードルと前記弁座を通過する際減圧さ
    れ、そして、該制御弁において前記所定の低圧は、前記
    ダイアフラムに作用して、本制御弁を通過する空気の流
    れを変化させて、前記ノズル手段における前記所定の低
    圧を維持するようになっている請求項3に記載の高体積
    低圧空気噴霧スプレーガン。
  5. 【請求項5】  前記所定の低圧を0から0.7gk/
    cm2 の間でセットするための手段は、前記ダイアフ
    ラムの圧力制御バネにより付勢される圧力を調節する手
    段を具備している請求項4に記載の高体積低圧空気噴霧
    スプレーガン。
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