JPH09164345A

JPH09164345A - 低圧スプレーガンの先端構造

Info

Publication number: JPH09164345A
Application number: JP34760695A
Authority: JP
Inventors: Katsu Kaneko; 克金子; Hiroshi Takahara; 宏高原
Original assignee: Anest Iwata Corp
Current assignee: Anest Iwata Corp
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 1997-06-24
Anticipated expiration: 2015-12-15
Also published as: JP3209676B2

Abstract

(57)【要約】【目的】吹付空気圧力が１００ｋＰａ以下で塗料を微
粒化する低圧スプレーガンにおいて、低圧空気流による
微粒化不足を改善して、作業能率を高めるために、塗料
噴出量の増大を図ると共に、微粒化向上および、パター
ン不安定性の改善による、より高級な仕上げ塗装を可能
にする低圧スプレーガンを得ることを目的とする。【構成】塗料ノズル先端部を、傾斜面が曲線を含む、
円錐台形状とし、該円錐台状外周テーパー基部と曲線で
結ばれる境界部にストレート部を設け、これを囲繞する
空気キャップ中心孔が、前記塗料ノズル先端円錐台形状
部および、ストレート部に、環状に相対する面が、曲線
を含む、テーパー形状孔とストレート孔を有して、その
間に円錐台形リング状スリットと、平行リング状スリッ
トを形成して塗料噴出流に対して圧縮空気の交差噴流と
し、かつ、塗料ノズル口先端が先端に向かうほど末広が
りのテーパー開口面とした先端構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮空気により、塗料
等を霧化し、被塗物に向けて吹付塗装を行うエアスプレ
ーガンに係るもので、特に吹付空気圧力を１００ｋＰａ
以下の低圧でスプレーする場合の外部混合式エアスプレ
ーガンの先端微粒化構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】外部混合式エアスプレーガンは、日本工
業規格にＪＩＳＢ９８０９に定められている一般塗装
用スプレーガンとして広く使用されている塗装機械であ
る。該スプレーガンは、標準吹付空気圧力３００〜３５
０ｋＰａで、噴霧化の主体がスプレーガン先端部の塗料
ノズルと空気キャップで形成され、スプレーガン本体に
螺着される塗料ノズル外周のリング状スリットから圧縮
空気を噴射し、塗料を噴霧化して被塗物に霧化した塗料
を吹付け、被塗物表面に皮膜を形成するものである。

【０００３】吹付空気圧力３００〜３５０ｋＰａで吹付
けるスプレーガンは、霧化効率は高いが、圧縮空気の撹
乱による噴霧塗料粒子の飛散と、オーバースプレーによ
る塗料損失の多い難点をもっている。この難点を改善す
るための一つの方策として、吹付空気圧力１００ｋＰａ
以下の低圧でスプレーする低圧スプレーガンが作られて
いる。この低圧スプレーガンは、高圧空気の代わりに、
低圧大風量の圧縮空気によって噴霧化するもので、スプ
レーガンの機構，構成および、取扱い上の機能を、前記
吹付空気圧力３００〜３５０ｋＰａで吹付けるスプレー
ガン（以下、単に高圧スプレーガンという）と大きく変
えずに霧の飛散の減少と、塗着効率の向上を図るもので
ある。

【０００４】上記低圧スプレーガンは、吹付空気圧力１
００ｋＰａ以下の低圧に押さえることによる塗料の微粒
化不足を補うために、前記塗料ノズルと、空気キャップ
の間に形成される空気噴射用のリング状スリットの幅を
広くすると共に偏平パターンを作るための角部に穿設さ
れる側面空気孔および、偏平パターンのバランスを維持
するための補助空気孔の孔径を大きくして低圧大風量の
空気を噴射している。そしてこの低圧スプレーガンの機
構構造は、前記高圧スプレーガンの機構と基本的に同じ
機構で構成されている。しかし、吹付圧力を低圧にする
ことによる塗料の微粒化不足は風量の増加だけでは解決
しない幾つかの問題をもっている。

【０００５】問題の一つは、塗料噴出量を増加させた場
合に、塗料噴出流の中心部が微粒化不足となり、スプレ
ーパターンの中心部に塗料噴霧粗粒子が残り、塗装面に
ゆず肌と呼ばれる凹凸面が発生すること、他の一つは、
塗料粘度が少し高くなると、前記と同現象が生じ易くな
ること、また他の一つは、偏平スプレーパターンの開き
が塗料噴出量の増減によって大きく変化するために、自
動塗装機等に搭載して使用する場合に、その都度調節し
なければならないこと、さらに他の一つは、塗料噴出量
を少なく調節したとき、スプレーパターンの開きが極端
に小さくなる問題をもっている。

【０００６】上記問題点改善のために、種々の対策手段
が提案されている。例えば、塗料ノズル噴出口とニード
ル弁シートとの間の塗料通路間に塗料旋回手段を設け、
塗料ノズルから噴出する塗料を、遠心力により薄膜化し
て、気液接触を高めて微粒化する方策、また他の例とし
て、塗料ノズル先端外周部を、塗料噴出流中心部に向か
うテーパーとして、空気キャップのリング状スリットよ
りの空気噴流を積極的に塗料噴出流に衝突させて微粒化
を促進する方策、さらに他の例として、空気噴流を積極
的に塗料噴出流に衝突させるために、塗料ノズル先端外
周部に塗料噴出流の中心に向けた多数本の空気溝を穿設
した方策等がある。しかし、塗料に渦流を生じさせる方
策は構造が複雑になる欠点がある。また、塗料ノズル先
端外周部をテーパー状にする方策は、塗料ノズルの組付
誤差により空気キャップのリング状スリットの幅が変動
するため、空気噴流の噴射量の安定性に欠けるため、塗
料微粒化にバラツキが出る問題がある。また、塗料ノズ
ル先端外周部に空気溝を穿設する方策は、微粒化の安定
性の問題と、加工構造が複雑になる難点をもっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
外部混合式エアスプレーガンにおけるスプレーガン先端
部での吹付空気圧力が１００ｋＰａ以下の低圧の圧縮空
気圧力によって塗料等を微粒化する低圧スプレーガンの
先端構造において、低圧空気流による部分的粗粒子の発
生や、微粒化の不均一性を、構造を複雑にせず単純形状
を維持しながら、改善して、塗料噴出量の増加を可能に
し、塗料の微粒化を仕上塗装に使用できる高微粒化のも
のとすると共に、塗料噴出量変動によるスプレーパター
ン開きの変動の少ない偏平な平吹きパターンが得られる
低圧スプレーガンを得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、スプレーガン
本体に塗料ノズルを螺着し、該塗料ノズルを囲繞する空
気キャップが、中心空気孔と楕円パターンを形成する角
部の側面空気孔を分岐するテーパー接合を介して、空気
キャップカバーの螺着によって、前記スプレーガン本体
に装着し、液体噴出直後の大気中で圧縮空気と液体を混
合して塗料等を噴霧化する外部混合式低圧エアスプレー
ガンにおいて、塗料ノズル先端の空気噴流形成部が、該
塗料ノズル先端外周で、傾斜面が曲線を含む、円錐台形
状を有し、円錐台状テーパー基部より曲線で結ばれる形
状であるとき、円錐台状テーパー基部と曲線で結ばれる
境界部が、僅かなストレート部を有する塗料ノズルと、
これを囲繞する空気キャップ中心孔が前記塗料ノズル円
錐台部に環状に相対する面が、曲線を含む、テーパー形
状で、該塗料ノズル先端外周と空気キャップ中心孔との
間に、傾斜面が曲線を含む、円錐台形リング状スリット
を作り、空気キャップ中心孔の塗料ノズル先端外周のス
トレート部に環状に相対する面が、僅かなストレート部
をもって、平行リング状スリットとした低圧スプレーガ
ンの先端構造である。そして、前記平行リング状スリッ
トを作るとき、そのストレート部長さは、０．６ｍｍ以
下のストレート部としたものである。

【０００９】また、上記空気噴流形成部が、傾斜面が曲
線を含む、円錐台形リング状スリットと、平行リング状
スリットをもつ中心空気孔であるとき、塗料ノズル噴出
口先端開口部が、先端に向かうほど末広がりのテーパー
開口面となっている低圧スプレーガンの先端構造とした
ものである。

【００１０】

【作用】外部混合式エアスプレーガンにおける塗料の微
粒化は、塗料ノズル先端外周と空気キャップの中心孔と
の間のリング状スリットからの圧縮空気の噴射力によっ
て、塗料を微粒化するもので、標準吹付空気圧力、３０
０〜３５０ｋＰａの高圧スプレーガンでは、空気は音速
の速さで噴射される。したがって、噴射される空気流は
完全な乱流となっており、塗料と空気との混合は、この
乱流で完全に混合され塗料が微粒化される。吹付空気圧
力１００ｋＰａ以下の低圧スプレーガンでは、レイノル
ズ数が低く完全な乱流とならずに層流に近い流れとなる
ために、上記混合が悪く微粒化不足となり易い。低圧ス
プレーガンでは、これを補うために、塗料ノズル外周の
リング状スリットの幅を広くして、前記高圧スプレーガ
ンの空気量に匹敵する噴射量に、空気量を増加させてい
る。しかし、塗料ノズルからの塗料噴出量が多くなる
と、塗料噴出量の中心部が空気流との混合が悪くなり完
全な混合が得られなくなる。

【００１１】本発明は、空気噴流の不完全な塗料との混
合を補うために、極力単純な形状で、空気噴流を、塗料
噴出量の中心部に向けた交差噴流とすることによって、
塗料に加わるせん断力を強め、完全な混合を図るもの
で、塗料ノズル先端外周部と空気キャップ中心孔の間の
リング状スリットを、傾斜面が曲線を含む、円錐台形リ
ング状スリットとすることによって、空気噴流を交差噴
流とすることである。そして、この円錐台形リング状ス
リットは加工誤差等による塗料ノズルと空気キャップの
接合位置、すなわち、空気キャップに対する塗料ノズル
中心方向のずれによって、空気噴流量が大きく変わり、
塗料の微粒化が異なってくるために、低圧スプレーガン
の製品にバラツキが発生することから、塗料ノズル先端
外周の円錐台状テーパー基部と曲線で結ぶ境界部にスト
レート部を設け、これに対応する空気キャップの中心テ
ーパー孔のテーパー下部に同じくストレート部を設け
て、平行リング状スリットとして空気流量の一定化を図
ることによって製品のバラツキをなくすものである。

【００１２】また、塗料ノズル噴出口開口面を先端に向
かうほど末広がりの凹状テーパー開口面とするのは、塗
料噴流の拡散を促進して、前記交差空気噴流との混合を
より効果的に行なわせるためで、噴出口から噴出した塗
料は、先端に向かうほど末広がりの凹部に発生する真空
力による乱流発生と、該凹部の拡大によって塗料が分散
され、空気噴流との接触面積が大きくなることによって
微粒化が促進されるものである。

【００１３】上記構成によって、塗料噴出量を従来より
３０％増大させても仕上げ塗装に十分な高微粒化が得ら
れると共に、従来品は塗料噴出量を少なく絞った場合に
偏平スプレーパターン開きが極端に小さくなったが、本
発明機構の組み合わせによれば、スプレーパターン開き
があまり小さくならずに、比較的パターン開きの大きい
安定したスプレーパターンが得られる効果がある。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図１は低圧スプレーガンの全体構成を示す断
面図である。尚、本発明の全体構成図は一実施例であっ
て、例えば遠隔制御を行う自動低圧スプレーガン本体に
本発明の先端部を装着する等、種々の形態があり、ここ
では一例として手吹きスプレーガンで説明するに過ぎな
いものである。本体１０は、銃身２０と握り３０を持
ち、握り３０の下部に、空気ニップル３１を付し、空気
通路３２の上部の空気弁室１６を通して、圧縮空気をス
プレーガン先端部に送り込む構造である。空気弁部は、
空気弁室１６に、空気弁シートと空気弁１５とパッキン
セット１９があり、コイルばね１７により、空気弁１５
が空気弁室１６の空気弁シートに押圧されシートされて
いる。１８はこれらをセットするための盲ねじである。
そして、空気弁１５の弁棒が引金１３まで伸びていて、
ニードル弁ガイド５ａでニードル弁５が引かれるより数
ｍｍ早く空気弁１５が開かれるようになっていて、塗料
噴出より、僅か先に圧縮空気が送られるようになってい
る。銃身２０の塗料ノズル１の中心の延長上に、ニード
ル弁５を鉛直に引くための、ニードル弁ガイド５ａと、
該ニードル弁ガイド５ａを案内するための、ガイド室２
３が配設されている。圧縮空気はガイド室２３の外周を
通って先端の空気キャップ２に送られる。ニードル弁５
は、ニードル弁ガイド５ａの背後のコイルばね２２によ
って、塗料ノズル口のシートに押圧されて塗料がシール
されている。コイルばね２２は、塗料噴出量調節つまみ
２１によって押えられている。塗料噴出量調節つまみ２
１は、ねじの回転によってニードル弁ガイド５ａの背後
のガイド棒が、塗料調節つまみ２１に当接することによ
って、ニードル弁５の引代、すなわち、塗料ノズル口シ
ート部とニードル弁５の隙間の開度によって、塗料噴出
量が調節されるようになっている。

【００１５】銃身２０の塗料噴出量調節部の上に、圧縮
空気を空気キャップ２の中心部と角部とに分岐し、か
つ、角部への空気量を調節するためのパターン開き調節
装置が設けられている。パターン開き調節装置は、パタ
ーン開き調節ガイド２６に、パターン開き調節弁２７と
パターン開き調節つまみ２５と共に螺設されている。該
パターン開き調節つまみ２５を回転することによって、
パターン開き調節弁２７と、空気通路に設けられる、弁
シート部２８との隙間の開度によって、空気キャップカ
バー３で、銃身２０に螺設される空気キャップ２の角部
の側面空気孔への空気量が調節され、扇状に広がるスプ
レーパターンの開きが調節される。空気通路３２からの
圧縮空気は、パターン開き調節弁２７のシート部２８の
空気通路の脇に平行して明けられている（図示せず）、
したがって、空気通路３２はシート部２８の部分で空気
キャップ２の中心部への空気と角部への空気に分岐され
ている。空気キャップ２の中心部への空気は調節部はな
く、空気通路３２からの空気圧力がそのまま空気キャッ
プ２の中心部に送られるようになっている。

【００１６】以上の構成において、引金１３は、引金支
点１４を中心として振子状に引かれることによって、空
気弁１６が引かれ、続いてニードル弁５が引かれる。一
方塗料は、塗料ジョイント８に付設される塗料容器また
は、塗料ホース等（図示せず）から塗料ノズル１に供給
される。塗料は塗料ノズル口のシート部と塗料ノズル背
後のニードル弁５部からの塗料漏れをシールするための
ニードルパッキン１１が、パッキン調節ねじによって押
えられている。パッキン調節ねじ１２は、塗料漏れを防
ぎ、かつニードル弁５がスムースに作動するために、適
当な締め強さに調節されてねじ込まれている。

【００１７】図２は本発明の低圧スプレーガンの先端構
造拡大断面図である。図１で説明した構成部品について
は、同一符号を付して説明する。図２において、スプレ
ーガン本体１０の銃身２０に塗料ノズル１が塗料ノズル
ねじ１ｆによって螺着されている。そして、下部テーパ
ー１ｅの接合によって塗料ジョイント８からの塗料の空
気通路への遮断、および、空気キャップ中心の円錐台形
リング状スリット４，補助空気孔部２ｄと角部２ａへの
空気通路が分断されている。塗料ノズル１を囲繞する空
気キャップ２がカバーリング７を介した空気キャップカ
バー３によって銃身２０に装着されている。上部テーパ
ー１ｄによって下部テーパーと同じく、円錐台形リング
状スリット４，補助空気孔２ｄと角部２ａへの空気がテ
ーパーで分断されている。塗料ノズル１の内部は、ニー
ドル弁５の先端テーパーにより塗料ノズル内面テーパー
に押圧されてシートされている。

【００１８】銃身２０内で分岐され空気通路９を通って
送られる低圧の圧縮空気は、カラー６を介して、空気キ
ャップ２の角部２ａの空気通路２ｂを経て、対称に開け
られた、側面空気孔２ｃから噴射して、偏平の平吹きス
プレーパターンを形成するために明けられている。対称
に明けられる側面空気孔２ｃは、１個または、複数個明
けられている。そして側面空気孔２ｃから噴射する空気
量を前記パターン開き調節装置で調節することによっ
て、スプレーパターンの扇状のパターン開きが調節され
る。銃身２０内で分岐されるもう一方の空気は、塗料ノ
ズルに設けられた空気孔１ｃを通って空気キャップ２の
中心部に送られる。空気キャップ２の中心部には、塗料
ノズル１の先端外周と空気キャップ２の中心孔との間に
形成される円錐台形リング状スリット４と、側面空気孔
２Ｃの噴射延長線上に、補助空気孔２ｄが明けられてい
る。補助空気孔２ｄは、スプレーパターン形成上、側面
空気孔２ｃからの噴射力に対応して、バランスを採るた
めに明けられるもので、一個または複数個明けられてい
る。

【００１９】塗料微粒化の主体は、前記塗料ノズル１の
円錐台状の先端外周テーパー２ｂと、空気キャップ２の
中心孔のテーパー２ｅで形成される中空の円錐台形リン
グ状スリット４から噴射される圧縮空気によって、塗料
ノズル噴出口１ｃから、先端に向かうほど末広がりのテ
ーパー開口面１ａを介して噴出される塗料と、大気中で
混合して微粒化される。すなわち、外部混合式の微粒化
である。前記円錐台形リング状スリット４は、３００〜
３５０ｋＰａの高圧スプレーガンの場合は平行リング状
で、低圧スプレーガンの場合の数分の一の隙間から完全
な乱流で噴射される。しかし、吹付圧力１００ｋＰａ以
下の低圧スプレーガンの場合は、隙間が広く、空気流の
層は厚いが比較的遅い空気速度噴射される。そのため通
常の円筒状のノズル先端形状の場合、塗料ノズルから噴
出される塗料流の中心部に空気流が完全に混合せず微粒
化の不均一が生じる。本発明は前述した中空の円錐台形
リング状スリット４から塗料噴出流の中心に向けた交差
噴流とすることによって、噴流ベクトルの力を利用し
て、塗料流の中心部まで塗料と空気を混合するもので、
先端構造の形状が単純でその効果が得られるものであ
る。

【００２０】そして、円錐台形リング状スリット４の隙
間は、塗料ノズル１と空気キャップ２の接合部テーパー
１ｄの接合位置や、加工誤差によって隙間間隔が変わり
易いため、噴射空気量が変化し、製作される個々の低圧
スプレーガンに、微粒化にバラツキのある問題があるこ
とから、塗料ノズル１先端の円錐台形外周テーパー１ｂ
の基部と、曲線で結ばれる境界部にストレート部を設
け、空気キャップ中心テーパー孔２ａ下部の、塗料ノズ
ル１のストレート部の相対する位置に、同じストレート
部を設けることによって、塗料ノズル１と空気キャップ
２の接合位置、すなわち、空気キャップテーパー孔面２
ｅと塗料ノズル１の先端円錐台形外周テーパー１ｂの出
入り誤差による噴射空気量の変動を無くし、製品のバラ
ツキを無くすものである。

【００２１】図３（ａ）は本発明の塗料ノズル１の先端
部拡大断面図を示す。塗料ノズル１先端の円錐台形外周
テーパー１ｂは、先端からＳの間隔位置から角度β（略
３０〜９０°選択設定される）でテーパー状に形成され
て円錐台形状としている。円錐台形状の基部より直径Ｄ
のストレート部を長さＨで形成している。このストレー
ト部長さＨは、加工誤差等によって生じる最大誤差を考
慮した０．６ｍｍ以下の比較的短い長さとして、交差噴
流を作るのに影響しない長さに設定される。ストレート
部Ｈの端部から半径Ｒのなだらかな曲線によって結ばれ
る。又、塗料ノズル１の内側は、塗料ノズル口１ｃの面
で前記ニードル弁５の先端テーパーが摺接してシートさ
れる。シートされる塗料ノズル口１ｃの先端から角度α
（略２０〜６０°で選択設定される）で先端に向かうほ
ど末広がりの凹部がテーパー開口面１ａとなっている。
テーパー開口面１ａで形成される空隙は円錐台形リング
状スリット４の交差空気噴流および、塗料噴出流によっ
てキャビティーが生じ渦流が発生することにより、塗料
噴出流が拡散され、空気との混合度合を高める効果があ
り、微粒化の向上となる。

【００２２】図３（ｂ）は、本発明の他の実施例を示す
塗料ノズル１の先端部詳細拡大断面図で、図３（ａ）と
同一構成箇所は同一符号を付して説明する。塗料ノズル
１の先端外周の、傾斜面が曲線を含む、円錐台形外周テ
ーパー１ｂにおいて、テーパー面が僅かな凸状のＲ面１
ｂとした場合の例を示したものである。また、これに相
対する空気キャップ中心孔のテーパー面２ｅも、塗料ノ
ズル１の凸状のＲ面１ｂに対応して僅かな凹状Ｒ面が形
成されている。この形状は図３（ａ）と目的、効果が略
同じ結果が得られるものである。また、図３（ｂ）では
傾斜面が僅かな凸状のＲ面で、その基部から僅かなスト
レート部を介して曲線で結ばれる形状である時、その曲
線が直線のテーパー面である場合の例を示したものであ
る。すなわち、本発明は、塗料ノズル先端部および、空
気キャップ中心孔の各テーパー面が直線で結ばれる面に
限定するものでなく、Ｒ状等の曲線で形成される形状を
含む低圧スプレーガンの先端構造である。

【００２３】図４は、本発明の実施例を示す空気キャッ
プ２の拡大断面図である。本発明に係る空気キャップの
中心孔において、空気キャップの中心孔２ｅは、空気キ
ャップ先端面より間隔Ｓ1の位置より角度γ（略１５〜
６０°で選択設定される）で円錐台空間を形成してい
る。この角度γは塗料ノズル１先端の円錐台状外周テー
パー１ｂの角度βとは、必ずしも、関連せず偏平パター
ン形成上から選択され、前記塗料ノズル先端角度βより
鋭角に設定され空気噴流の外周が乱れないように配慮さ
れる。また、空気キャップ中心孔テーパー面２ｅは、図
５（ａ）に示すように、直線に限定するものでなく、図
５（ｂ）に示す如く、凹状Ｒ面等の曲線で形成されても
同じ効果が得られる。空気キャップ中心孔テーパー２ｅ
の基点より直径Ｄ1のストレート部Ｈ1が形成され、前記
塗料ノズル１のストレート部Ｈと相対する位置で、外径
Ｄ1，内径Ｄ，長さＨ1の平行リング状スリットが形成さ
れ、空気キャップ２に対する塗料ノズル１の出入りがあ
っても、該平行リング状スリットで流路断面積が一定に
保たれ、空気噴流量が安定した噴流となる。

【００２４】

【発明の効果】塗料ノズル先端を円錐台形状とし、空気
キャップ中心孔を円錐台状空間として、塗料ノズル外周
に中空の円錐台形リング状スリットとして塗料噴出流に
圧縮空気を交差噴流とすることによって、塗料噴出流の
中心部まで均一に微粒化され、塗料噴出量の増大が可能
となり、作業能率の向上と、より高級な仕上げ塗装が可
能となる低圧スプレーガンが得られる。

【００２５】また、上記構成が特殊加工等が必要な複雑
な形状でないことから、従来品と同原価で、性能向上が
可能となる効果を奏する。

【００２６】また、中空の円錐台形リング状スリットの
基部に平行リング状スリットを設けたことによって、該
平行リング状スリットの流路断面積が一定に保たれ、噴
流空気量が安定し、微粒化の一定な、製品バラツキの少
ない低圧スプレーガンが得られる。

【００２７】塗料ノズル先端内面を先端に向かうほど末
広がりのテーパー開口面とし、空気噴流部をストレート
部をもつ平行リング状スリットと中空の円錐台形リング
状スリットとした構成の相乗効果によって、塗料噴出量
を少なくしても、比較的パターン開きが大きく、パター
ン開き変動の少ない、安定したスプレーパターンが得ら
れる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の低圧スプレーガンの全体構成を示す断
面図である。

【図２】本発明の低圧スプレーガンの先端構造拡大断面
図である。

【図３】（ａ）本発明の塗料ノズル先端部詳細断面図で
ある。（ｂ）本発明の他の実施例を示す塗料ノズル先端部詳細
断面図である。

【図４】本発明の空気キャップの断面図である。

【図５】（ａ）本発明の空気キャップ先端部詳細断面図
である。（ｂ）本発明の他の実施例を示す空気キャップ先端部詳
細断面図である。

【符号の説明】

１塗料ノズル１ａテーパー開口面１ｂ円錐台状外周テーパー１ｃ塗料ノズル口２空気キャップ２ａ角部２ｃ側面空気孔２ｄ補助空気孔４円錐台形リング状スリット４ａ平行リング状スリット５ニードル弁１０スプレーガン本体２０銃身３０握り

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年８月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００３】吹付空気圧力３００〜３５０ｋＰａで吹付
けるスプレーガンは、霧化効率は高いが、圧縮空気の撹
乱による噴霧塗料粒子の飛散と、オーバースプレーによ
る塗料損失の多い難点をもっている。この難点を改善す
るための一つの方策として、吹付空気圧力１００ｋＰａ
以下の低圧でスプレーする低圧スプレーガンが作られて
いる。この低圧スプレーガンは、高圧空気の代わりに、
低圧大風量の圧縮空気によって噴霧化するもので、スプ
レーガンの機構，構成および、取扱い上の機能を、前記
吹付圧力３００〜３５０ｋＰａで吹付けるスプレーガン
（以下単に高圧スプレーガンという）と大きく変えずに
霧の飛散の減少と、塗着効率の向上を図るものである。

【０００５】問題の一つは、塗料噴出量を増加させた場
合に、塗料噴出流の中心部が微粒化不足となり、スプレ
ーパターンの中心部に塗料噴霧粗粒子が残り、塗装面に
ゆず肌と呼ばれる凹凸面が発生すること、他の一つは、
塗料粘度が少し高くなると、前記と同現象が生じ易くな
ること、また他の一つは、偏平スプレーパターンの開き
が塗料噴出量の増減によって大きく変化するために、自
動塗装機等に搭載して使用する場合に、その都度調節し
なければならないこと、さらに他の一つは、塗料ノズル
口からの塗料噴出流が、塗料ノズル口の片側に片寄り、
その片寄りが周期的に変動して、噴出流が非対称とな
り、円錐状に噴射される中心噴霧流が不均一となるた
め、側面空気孔によって偏平パターンを作るとき、楕円
形の偏平パターンの長径方向のどちらかに霧が片寄るい
わゆる片寄りパターンを作る問題がある。特に塗料噴出
量を少なく調節したとき、片寄りパターンが出易くな
り、パターン開きも極端に小さくなる問題をもってい
る。

【０００６】上記問題点改善のために、種々の対策手段
が提案されている。例えば、塗料ノズル噴出口とニード
ル弁シートとの間の塗料通路間に塗料旋回手段を設け、
塗料ノズルから噴出する塗料を、遠心力により薄膜化し
て、気液接触を高めて微粒化する方策、また他の例とし
て、塗料ノズル先端外周部を、塗料噴出流中心部に向か
うテーパーとして、空気キャップのリング状スリットよ
りの空気噴流を積極的に塗料噴出流に衝突させて微粒化
を促進する方策、さらに他の例として、空気噴流を積極
的に塗料噴出流に衝突させるために、塗料ノズル先端外
周部に塗料噴出流の中心に向けた多数本の空気溝を穿設
した方策等がある。しかし、塗料に渦流を生じさせる方
策は構造が複雑になる欠点がある。また、塗料ノズル先
端外周部をテーパー状にする方策は、塗料ノズルの組付
け誤差により空気キャップのリング状スリット幅の変動
によって、空気噴流の噴射量の安定性に欠けるため、塗
料微粒化にバラツキが出る問題がある。また、塗料ノズ
ル先端外周部に空気溝を穿設する方策は、微粒化の安定
性の問題と、加工構造が複雑になる難点をもっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
外部混合式エアスプレーガンにおけるスプレーガン先端
部での吹付空気圧力が１００ｋＰａ以下の低圧の圧縮空
気圧力によって塗料等を微粒化する低圧スプレーガンの
先端構造において、低圧空気流による部分的粗粒子の発
生や、微粒化の不均一性を、構造を複雑にせず単純形状
を維持しながら、改善して、塗料噴出量の増加を可能に
し、塗料の微粒化を仕上塗装に使用できるものとすると
共に、塗料噴出量変動によるスプレーパターンの不安定
性および、パターン開きの変動の少ない偏平な平吹きパ
ターンが得られる低圧スプレーガンを得ることを目的と
する。

【０００８】

【００１０】

【作用】外部混合式エアスプレーガンにおける塗料の微
粒化は、塗料ノズル先端外周と空気キャップ中心孔との
間のリング状スリットからの圧縮空気の噴射力によっ
て、塗料を微粒化するもので、標準吹付空気圧力、３０
０〜３５０ｋＰａの高圧スプレーガンでは、空気は音速
の速さで噴射される。したがって、噴射される空気流は
完全な乱流となっており、塗料と空気との混合は、この
乱流で完全に混合され塗料が微粒化される。吹付空気圧
力１００ｋＰａ以下の低圧スプレーガンではレイノルズ
数が低く完全な乱流とならずに層流に近い流れとなるた
めに、上記混合が悪く微粒化不足となり易い。低圧スプ
レーガンでは、これを補うために、塗料ノズル外周のリ
ング状スリットの幅を広くして、前記高圧スプレーガン
の空気量に匹敵する噴射量に、空気量を増加させてい
る。しかし、塗料ノズルからの塗料噴出量が多くなる
と、塗料噴出量の中心部が空気流との混合が悪くなり完
全な混合が得られなくなる。

【００１１】本発明は、空気噴流の不完全な塗料との混
合を補うために、極力単純な形状で、空気噴流を、塗料
噴出量の中心部に向けた交差噴流とすることによって、
塗料に加わるせん断力を強め、完全な混合を図るもの
で、塗料ノズル先端外周部と空気キャップ中心孔の間の
リング状スリットを、傾斜面が曲線を含む、円錐台形リ
ング状スリットとすることによって、空気噴流を交差噴
流とすることである。そして、この円錐台形リング状ス
リットは加工誤差等による塗料ノズルと空気キャップの
接合位置、すなわち、空気キャップに対する塗料ノズル
中心方向のずれによって、空気噴流量が大きく変わり、
塗料の微粒化が異なってくるために、低圧スプレーガン
の製品バラツキが発生することから、塗料ノズル先端外
周の円錐台状テーパー基部と曲線で結ぶ境界部にストレ
ート部を設け、これに対応する空気キャップの中心テー
パー孔のテーパー下部に同じくストレート部を設けて、
平行リング状スリットとして空気流量の一定化を図るこ
とによって製品のバラツキをなくすものである。

【００１２】また、塗料ノズル噴出口開口面を先端に向
かうほど末広がりの凹状テーパー開口面とするのは、塗
料噴流の拡散を促進して、前記交差空気噴流との混合を
より効果的に行なわせるためと、塗料ノズル口からの塗
料噴流の片寄りをなくして円錐状の中心噴霧流の霧の分
布を均一にするためで、噴出口から噴出した塗料は、先
端に向かうほど末広がりの凹部に発生する真空力による
渦流発生と、該凹部の拡大によって塗料が均一に分散さ
れ、霧の分布の片寄りがなく、空気噴流との接触面積が
大きくなることによって微粒化が促進されるものであ
る。

【００１３】上記構成によって、塗料噴出量を従来より
３０％増大させても仕上げ塗装に十分な高微粒化が得ら
れると共に、従来品は塗料噴出量を少なく絞った場合
に、偏平スプレーパターン開きが極端に小さくなった
り、パターン形状が不均一になったりしたが、本発明機
構の組み合わせによれば、スプレーパターン開きがあま
り小さくならずに、比較的パターン開きが大きく、パタ
ーン変動の少ない、安定したスプレーパターンが得られ
る効果がある。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図１は低圧スプレーガンの全体構成を示す断
面図である。尚、本発明の全体構成図は一実施例であっ
て、例えば遠隔制御を行う自動低圧スプレーガン本体に
本発明の先端部を装着する等、種々の形態があり、ここ
では一例として手吹きスプレーガンで説明するに過ぎな
いものである。本体１０は、銃身２０と握り３０を持
ち、握り３０の下部に、空気ニップル３１を付し、空気
通路３２の上部の空気弁室１６を通して、圧縮空気をス
プレーガン先端部に送り込む構造である。空気弁部は、
空気弁室１６に、空気弁シートと空気弁１５とパッキン
セット１９があり、コイルばね１７により、空気弁１５
が空気弁室１６の空気弁シートに押圧されシートされて
いる。１８はこれらをセットするための盲ねじである。
そして、空気弁１５の弁棒が引金１３まで伸びていて、
ニードル弁ガイド５ａでニードル弁が引かれるより数ｍ
ｍ早く空気弁１５が開かれるようになっていて、塗料噴
出より、僅か先に圧縮空気が送られるようになってい
る。銃身２０の塗料ノズル１の中心の延長上に、ニード
ル弁５を鉛直に引くための、ニードル弁ガイド５ａと、
該ニードル弁ガイド５ａを案内するための、ガイド室２
３が配設されている。圧縮空気はガイド室２３の外周を
通って先端の空気キャップ２に送られる。ニードル弁５
は、ニードル弁ガイド５ａの背後のコイルばね２２によ
って、塗料ノズル口のシートに押圧されて塗料がシール
されている。コイルばね２２は、塗料噴出量調節つまみ
２１によって押えられている。塗料噴出量調節つまみ２
１は、ねじの回転によってニードル弁ガイド５ａの背後
のガイド棒が、塗料調節つまみ２１に当接することによ
って、ニードル弁５の引代、すなわち、塗料ノズル口シ
ート部とニードル弁５の隙間の開度によって、塗料噴出
量が調節されるようになっている。

【００１５】銃身２０の塗料噴出量調節部の上に、圧縮
空気を空気キャップ２の中心部と角部とに分岐し、か
つ、角部への空気量を調節するためのパターン開き調節
装置が設けられている。パターン開き調節装置は、パタ
ーン開き調節ガイド２６に、パターン開き調節弁２７と
パターン開き調節つまみ２５と共に螺設されている。該
パターン開き調節つまみ２５を回転することによって、
パターン開き調節弁２７と、空気通路に設けられる、弁
シート部２８との隙間の開度によって、空気キャップカ
バー３で、銃身２０に螺設される空気キャップ２の角部
の側面空気孔への空気量が調節され、扇状に広がるスプ
レーパターンの開きが調節される。空気通路３２からの
圧縮空気は、パターン開き調節弁２７のシート部２８の
空気通路の脇に平行して明けられている（図示せず）、
したがって、空気通路はシート部２８の部分で空気キャ
ップ２の中心部への空気と角部への空気に分岐されてい
る。空気キャップ２の中心部への空気は調節部はなく、
空気通路３２からの空気圧力がそのまま空気キャップ２
の中心部に送られるようになっている。

【００１６】以上の構成において、引金１３は、引金支
点１４を中心として振子状に引かれることによって、空
気弁１６が引かれ、続いてニードル弁５が引かれる。一
方塗料は、塗料ジョイント８に付設される塗料容器また
は、塗料ホース等（図示せず）から塗料ノズルに供給さ
れる。塗料は塗料ノズル口のシート部と塗料ノズル背後
のニードル弁５部からの塗料漏れをシールするためのニ
ードルパッキン１１が、パッキン調節ねじによって押え
られている。パッキン調節ねじは、塗料漏れを防ぎ、か
つニードル弁５がスムースに作動するために、適当な締
め強さに調節されてねじ込まれている。

【００１８】銃身２０内で分岐され空気通路９を通って
送られる低圧の圧縮空気は、カラー６を介して、空気キ
ャップ２の角部２ａの空気通路２ｂを経て、対称に開け
られた、側面空気孔２ｃから噴射して、偏平の平吹きス
プレーパターンを形成するために明けられている。対称
に明けられる側面空気孔２ｃは、１個または、複数個明
けられている。そして側面空気孔２ｃから噴射する空気
量を前記パターン開き調節装置で調節することによっ
て、スプレーパターンの扇状のパターン開きが調節され
る。銃身２０内で分岐されるもう一方の空気は、塗料ノ
ズルに設けられた空気孔１ｃを通って空気キャップ２の
中心部に送られる。空気キャップ２の中心部には、塗料
ノズル１の先端外周と空気キャップ中心孔との間に形成
される円錐台形リング状スリット４と、側面空気孔２Ｃ
の噴射延長線上に、補助空気孔２ｄが明けられている。
補助空気孔２ｄは、スプレーパターン形成上、側面空気
孔２ｃからの噴射力に対応して、バランスを採るために
明けられるもので、一個または複数個明けられている。

【００１９】塗料微粒化の主体は、前記塗料ノズル１の
円錐台状の先端外周テーパー２ｂと、空気キャップ２の
中心孔のテーパー２ｅで形成される中空の円錐台形リン
グ状スリット４から噴射される圧縮空気によって、塗料
ノズル噴出口１ｃから、先端に向かうほど末広がりのテ
ーパー開口面１ａを介して噴出される塗料と、大気中で
混合して微粒化される。すなわち、外部混合式の微粒化
である。前記円錐台形リング状スリット４は、３００〜
３５０ｋＰａの高圧スプレーガンの場合は平行リング状
で、低圧スプレーガンの場合の数分の一の隙間から完全
な乱流で噴射される。しかし、吹付圧力１００ｋＰａ以
下の低圧スプレーガンの場合は、隙間が広く、空気流の
層は厚いが比較的遅い空気速度で噴射される。そのため
通常の円筒状のノズル先端形状の場合、塗料ノズルから
噴出される塗料流の中心部に空気流が完全に混合せず微
粒化の不均一が生じる。本発明は前述した中空の円錐台
形リング状スリット４から塗料噴出流の中心に向けた交
差噴流とすることによって、噴流ベクトルの力を利用し
て、塗料流の中心部まで塗料と空気を混合するもので、
先端構造の形状が単純でその効果が得られるものであ
る。

【００２１】図３（ａ）は本発明の塗料ノズル１の先端
部拡大断面図を示す。塗料ノズル１先端の円錐台形外周
テーパー１ｂは、先端からＳの間隔位置から角度β（略
３０〜９０°選択設定される）でテーパー状に形成され
て円錐台形状としている。円錐台の基部より直径Ｄのス
トレート部を長さＨで形成している。このストレート部
長さＨは、加工誤差等によって生じる最大誤差を考慮し
た０．６ｍｍ以下の比較的短い長さとして、交差噴流を
作るのに影響しない長さに設定される。ストレート部Ｈ
の端部から半径Ｒのなだらかな曲線によって結ばれる。
塗料ノズル口１ｃの面で前記ニードル弁５の先端テーパ
ーが摺接してシートされる。シートされる塗料ノズル口
１ｃの先端から角度α（略２０〜６０°で選択設定され
る）で先端に向かうほど末広がりの凹部がテーパー開口
面１ａとなっていて、塗料ノズル先端は、略エッジ状で
最先端平面部は０．１ｍｍ前後の肉厚で形成されてい
る。テーパー開口面１ａで形成される空隙は円錐台形リ
ング状スリット４の交差空気噴流および、塗料噴出流に
よってキャビティーが生じ渦流が発生することにより、
塗料噴出流が拡散均一化され、空気との混合度合を高め
ると共に中心噴霧流の霧の分布を均一にする効果があ
り、微粒化の向上とパターンの不安定性が改善される。

【００２２】図３（ｂ）は、本発明の他の実施例を示す
先端部詳細拡大断面図で、図３（ａ）と同一構成箇所は
同一符号を付して説明する。塗料ノズル１先端外周の、
傾斜面が曲線を含む、円錐台形外周テーパー１ｂにおい
て、テーパー面が僅かな凸状のＲ面１ｂとした場合の例
を示したものである。また、これに相対する空気キャッ
プ中心孔のテーパー面２ｃも、塗料ノズルの凸状のＲ面
１ｂに対応して僅かな凹状Ｒ面２ｃが形成されている。
この形状は図３（ａ）と目的、効果が略同じ結果が得ら
れるものである。また、図３（ｂ）では傾斜面が僅かな
凸状のＲ面で、その基部から僅かなストレート部を介し
て曲線で結ばれる形状である時、その曲線が直線のテー
パー面である場合の例を示したものである。すなわち、
本発明は、塗料ノズル先端部および、空気キャップ中心
孔の各テーパー面が直線で結ばれる面に限定するもので
なく、Ｒ状等の曲線で形成される形状を含む低圧スプレ
ーガンの先端構造である。

【００２３】図４は、空気キャップ２の拡大断面図であ
る。本発明に係る空気キャップ中心孔において、空気キ
ャップ中心孔は、キャップ先端面より間隔Ｓ1の位置よ
り角度γ（略１５〜６０°で選択設定される）で円錐台
空間を形成している。この角度γは塗料ノズル１先端の
円錐台状外周テーパー１ｂの角度βとは、必ずしも、関
連せず偏平パターン形成上から選択され、前記塗料ノズ
ル先端角度βより鋭角に設定され空気噴流の外周が乱れ
ないように配慮される。また、空気キャップ中心孔テー
パー面は、前記したように、直線に限定するものでな
く、凹状Ｒ面等の曲線で形成されても同じ効果が得られ
る。空気キャップ中心孔テーパー２ｅの基点より直径Ｄ
1のストレート部Ｈ1が形成され、前記塗料ノズル１のス
トレート部Ｈと相対する位置で、外径Ｄ1，内径Ｄ，長
さＨ1の平行リング状スリットが形成され、空気キャッ
プ２に対する塗料ノズル１の出入りがあっても、該平行
リング状スリットで流路断面積が一定に保たれ、空気噴
流量が安定した噴流となる。

【００２４】

【発明の効果】塗料ノズル先端を円錐台形状とし、空気
キャップ中心口を円錐台状空間として、塗料ノズル外周
に中空の円錐台形リング状スリットとして塗料噴出流に
圧縮空気を交差噴流とすることによって、塗料噴出流の
中心部まで均一に微粒化され、塗料噴出量の増大が可能
となり、作業能率の向上と、より高級な仕上げ塗装が可
能となる低圧スプレーガンが得られる。

【００２６】また、中空の円錐台形リング状スリットの
基部に平行リング状スリットを設けたことによって、該
平行リング状スリットの流路断面積が一定の保たれ、噴
流空気量が安定し、微粒化の一定な、製品バラツキの少
ない低圧スプレーガンが得られる。

【００２７】塗料ノズル先端を先端に向かうほど末広が
りのテーパー開口面とし、空気噴流部をストレート部を
もつ平行リング状スリットと中空の円錐台形リング状ス
リットとした構成の相乗効果によって、塗料噴出量を少
なくしても、平吹パターンにおける片寄りパターンの出
にくいものとなり、比較的パターン開きが大きく、パタ
ーン形状の変動の少ない、安定したスプレーパターンが
得られる効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スプレーガン本体に塗料ノズルを螺着
し、該塗料ノズルを囲繞する空気キャップが、中心空気
孔と偏平パターンを形成する角部の側面空気孔を分岐す
るテーパー接合を介して、空気キャップカバーの螺着に
よって、前記スプレーガン本体に装着し、液体噴出直後
の大気中で圧縮空気と液体を混合して塗料等を噴霧化す
る外部混合式低圧スプレーガンにおいて、塗料ノズル先
端の空気噴流形成部が、該塗料ノズル先端外周で、傾斜
面が曲線を含む、円錐台形状を有し、円錐台状テーパー
基部より曲線で結ばれる形状であるとき、該円錐台状テ
ーパー基部と曲線で結ばれる境界部が僅かなストレート
部を有する塗料ノズルと、これを囲繞する空気キャップ
中心孔が、前記塗料ノズル先端の円錐台形状部に環状に
相対する面が、曲線を含む、テーパー形状で、該塗料ノ
ズル先端外周と空気キャップ中心孔との間に、傾斜面が
曲線を含む、円錐台形リング状スリットを作り、空気キ
ャップ中心孔の塗料ノズルのストレート部に環状に相対
する面が、僅かなストレート部をもって平行リング状ス
リットとした低圧スプレーガンの先端構造。
【請求項２】塗料ノズル先端外周部の、傾斜面が曲線
を含む、円錐台状テーパー基部と曲線で結ばれる境界部
に僅かなストレート部を有し、該ストレート部に環状に
相対する空気キャップ中心孔にストレート面をもって平
行リング状スリットを作るとき、そのストレート部長さ
は、０．６ｍｍ以下のストレート部である請求項１記載
の低圧スプレーガンの先端構造。
【請求項３】請求項１記載の空気噴流形成部が、円錐
台形リング状スリットと、平行リング状スリットをもつ
中心空気孔であるとき、塗料ノズル噴出口先端開口部
が、先端に向かうほど末広がりのテーパー開口面となっ
ている請求項１記載の低圧スプレーガンの先端構造。