JPS61103560A - チツプ放電抵抗を持つエアレススプレガン - 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】 本発明は、被覆材料を空気を使用せずに霧化（エアレス
霧化）して基材へその被覆材料を静電的に付着させる装
置に係り、特に該装置の運転中に電荷が溜まる導電性ノ
ズルチップを具備する装置に関する。

被覆材料を導電性基材に塗布するシステムは多数市販さ
れている。これらのうちで広く使用されている装置はス
プレガンによって、例えば塗料のような被覆材料を霧化
し、静電帯電させて被覆材料を基材に塗布するタイプの
ものである。このような静電的被覆ガンは通常被覆材料
を霧化するのに、空気を使用するものと使用しないもの
とに大別できる。

物品、即ち基材によっては、被覆材料の塗布のときに、
例えば被覆材料の吐出速度（ｄｅｌｉｖｅｒｙ　ｒａｔ
ｅ）を高速にしなければならないものや、又は被覆材料
を凹部内に侵入させなければならないものがある。この
ような物品の被覆には霧化用空気を使用することなく、
被覆材料を霧化すること、即ちエアレス霧化が望ましい
。このエアレス霧化は被覆材料を高圧で小さなノズルオ
リフィスから放出することによって行われる。被覆材料
がこの小さなノズルオリフィスを通過する際に加圧され
た被覆材料流が周囲空気と作用して、被覆材料が微粒子
に破裂する、即ち霧化される。この微粒子は被覆すべき
基材の方へ移動するときに静電的に帯電される。

このように微粒子に積電荷を印加すると、基材への被覆
材料の付着効率が向上する。霧化塗料を静電帯電する為
には、電極（これはアンテナとも呼ばれている。）を通
常スプレノズルチップの近傍に配置すると共にこの電極
を高電圧源に接続して、霧化領域付近に強い静電界を作
る。この電極によって発生された静電界に工りスプレ微
粒子に電荷が付与され、微粒子は一般には接地状態の基
材に吸引される。このように帯電した霧化被覆材料は基
材に吸引されるので、基材への被覆材料の付着量が増大
し効率が向上する。

ところがこのようなエアレススプレガンは、爆発性環境
で使用されることがしばしばある。

この爆発性環境は、例えば溶剤含有塗料を霧化する際に
この塗料中の溶剤が蒸発することによって生ずる。この
ような環境にあっては、高エネルギスパークが発生する
と雰囲気中の溶剤蒸気などが増大する恐れがあるので、
この高エネルギスパークの発生を防止することが絶対に
必要である。この為に１ガン電極は、ガンノズル自身付
近の最終抵抗器を通常含む高抵抗路を介して高電圧供給
源に接続されている。こうしてガン電極を接地に近づけ
た場合、電極におけるエネルギは高電圧供給源の高イン
ピーダンスの為に少なくなりアークの発生を抑えること
ができる。

電極、即ちアンテナ自身はガンの最終直列抵抗器の端部
よりも突出し、高電圧に帯電されるが、電極の大きさは
小さいので、電極自体のエネルギ蓄積容量は電極近傍の
接地へのアークを持続するには不充分である。実際、も
し帯電された電極が接地に近づけられると、低エネルギ
のコロナ放電が発生するがアークは起こらない。

ノズル中の金属部品が多くなると、これにつれてエネル
ギ蓄積容量も大きくなるので、電極以外のノズル全体を
例えばプラスチック材料のような非導電性材料から構成
するようにすることが最もよい。しかしながら、エアレ
スガンでは液体被覆材料を霧化する為に極めて高い圧力
を必要とするので、霧化用ノズルチップは、もしプラス
チックで作ったとしたら消耗が非常に著しくなってしま
うつこのため、加圧被覆材料を霧化するエアレスガンの
ノズルには、はとんどの場合、金属製のチップが用いら
れている。

この金属製ガンチップは、高圧電極から電気的に絶縁さ
れるように、実質的に非導電性のノズルアッセンブリ内
に取付けられており、また、非導電性ノズルアッセンブ
リ内に取付られているために接地からも絶縁されている
。

スプレ被覆動作中にガンの金属製チップは、主にそこか
ら放出された霧化被覆材料を介して電極から上記チップ
へ電荷が伝導するために、静電帯電される。こうして静
電帯電されたノズルチップは、質量（木きさ）及び電荷
蓄積容量が充分大きいので、ノズルチップからその近傍
接地へのアークが発生可能な状態となる。

電極近傍のノズルチップが接地に接近するようにノズル
を接地の方へ移動した場合に−は、電極はノズルチップ
用のシールドとして働き、ノズルチップから、アーク状
の放電が発生するのを防止する。この場合、電極を介し
たガンチップの低エネルギコロナ放電に伴い、一般に電
極と接地との間にも低エネルギコロナ放電が起こる。し
かしながら、電極から離れたノズルチップの一部が接地
に近づけられると、ガンチップのその部分は、電極にシ
ールドされていないので、アークが発生する可能性があ
る。

そこで従来は、電極から離れたノズルチップの一部分を
シールドするために第１電極に接続した第２電極を設け
ることが試みられていた。例えば、主たる帯電用電極を
ノズルチップの上方に配置した場合には補助のシールド
用電極をノズルチップの下方に配置するこ　　　−とが
行われていた。このような補助シールド用電極は従来は
主の帯電用電極よりも短い電極として構成されていた。

この補助電極は、ノズルチップから放出される霧化被覆
材料に作用する静電界に影響を及ぼすとは考えられてい
なかった。ところが、補助電極は、主電極と協働してノ
ズルチップを充分にシールドして接地に接近してもアー
クの発生を防止しているが、ガンの被覆材料移送効率を
低下してしまうことが判明した。

また、主電極が作り出す静電界の微粒子帯電効果が補助
電極を設けることによって低減してしまうことが明らか
になった。

このように１作業の安全性を確保するために主帯電用電
極に接続した補助電極を設けると、この補助電極によっ
てガンの性能が低下してしまう。従ってガンチップと接
地との間のアークを防止するには、上記補助電極以外の
手段を講じる必要がある。

本発明の一般的な目的は、ガンの帯電用電極によって作
られる静電界の効力を実質的に低下させるこよなく、ノ
ズルチップから接地へのアークの発生を充分に防止する
上記タイプのエアレススプレガンを提供することである
。

この目的は、本発明の原理に従って、抵抗性部材をガン
ノズルに設け、この抵抗性部材の第１の部分をノズルチ
ップに電気的に接続し、かつ抵抗性部材の第２の露出部
分をガンチップ用のシールドとして働くように位置決め
することによって達成される。

本明細書で以下に説明する本発明の実施例にあっては、
帯電用電極がノズルチップの上方に配置され、２個の抵
抗性繊条がノズルチップの下方に、互に約９０°の角度
でもって取付られている。ノズルチップの下部が接地に
近づけられた場合にも、アークがノズルチップから接地
へ発生することなく、その代りに両抵抗性繊条の両方又
は一方の露出端から接地へ低エネルギコロナ放電が発生
する。

接地に近づけられたとき、各抵抗性繊条の露出端はノズ
ルチップの下部よりも接地に近シ 接するように配置されているので、ノズルチップの電気
エネルギは、抵抗性部材の一方、又は両方を介して低エ
ネルギコロナ放電するが、ノズルチップから接地へのア
ークの発生は防止される。要するに、ノズルチップの電
荷は、接地物体の接近時に、抵抗性繊条を介して流出す
る。

抵抗性繊条は、静電帯電ノズルチップに接続されている
けれども、帯電用電極によって作り出された静電界に悪
影響を実質的に及ぼさないことも判明した。

本発明のその他の目的や利点などは、添付図面を参照し
た以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

伺、本発明は、一つの実施例が図面を用いて詳細に説明
されるが、種々の変更例や修正例が存在する。したがっ
て本発明はこの開示した一実施例に限定されるものでな
く、むしろ特許請求の範囲で定義された発明の範囲内の
修正例や類似例や変更例をすべて含むものである。

第１図において、エアレススプレシステムは操作者が手
で握れるように構成されたガン１０を有する。本明細書
に開示する本発明にあっては、ガン１０は手で把持する
タイプのものである必要はなく、ロボットやプラットフ
ォームなどに装着するタイプのものでもよく、また固定
式でも可動式でもよい。このガン１０を使用する際には
、被塗物（不図示）が一般にガンの前を通過する。

ガン１０は、本体部１１と、ハンドル１２と、トリガー
１３とを具備する。ホース１４は、典型的には２１゜０
９〜７０．２４キログラム／平方センチメートル（３０
０〜１．　ＯＯ０ｐｓｉ　（ポンド／平方インチ））程
度の高圧に加圧された被覆材料供給源１５にガン１０を
接続する。　　、 電源１８は、ケーブル１９によってガン１０に接続され
ている。この電源１８はこのケーブル１９によってガン
１０内の１個以上の抵抗を介して電極２０に接続され、
この電極２０は静電界を発生する。この静電界は、第２
図に示した金属製ノズルアダプタ２７内に取付られた金
属製ノズルインサート２６を通過することによって霧化
された液体被覆材料粒子を帯電させる。

本発明に係るガン１０の前端部分が第２図の断面図で詳
細に示されている。この前端部分の後方のガン残部は、
例えば本願出願人に共に譲渡された米国特許第３，７３
１，１４５号と同第４，３５５，７６４号に開示された
ガンの如き公知のものでもよい。従って、その詳細な構
成は図示されていない。

第２図において、ガン１０のノズルアッセンブリ２５は
、ノズルアダプタ２７を具備し、このノズルアダプタ２
７内にはノズルインサート２６が取付られている。この
インサート２６は典型的にはノズルアダプタ２７内にろ
う付けされている。これらのノズルアダプタ２Ｔとノズ
ルインサート２６とを本明細書では、ノズルチップと称
することにする。このノズルチップ２６．２７は非導電
性ノズル支持リング２８内に取付られており、このノズ
ル支持リング２８とノズルチップ２６．２７とはガン１
０のスプレノズルを構成する。支持リング２８は非導電
性のシール用プラグ２９によって所定位置に保持されて
いる。

このシール用プラグ２９は、ノズルアダプタ２７とガン
本体延長部３０との間に配置され、ガン１０を貫通して
ノズルインサート２６まで延びた液体流通路をシールし
ている。

ノズル保持ナツト３１は、ガン本体延長部３０に螺合さ
れて、ノズル支持リング２８をガン本体延長部３０の所
定位置に固定している。

中央孔３２は、ガン本体延長部３０とガン本体１１とを
軸方向に貫通して、ホース１４に連通している。このホ
ース１４を介して高圧の被覆液体がガン１０に供給され
る。中央孔３２内には、プラグ２９の後方に公知の弁機
構（不図示）が取付られ１、この弁機構はト　　　　　
・リガー１３によって操作され、中央孔３２を通る液体
流を制御する。中央孔３２の前方端は軸方向孔３３と連
通し、この軸方向孔３３はプラグ２９を貫通すると共に
中央孔３２に位置合せされている。プラグ孔３３は、ノ
ズルインサート２６を収納するアダプタ２７内を軸方向
に貫通する孔３４と位置合せされている。ノズルインサ
ート２６は軸方向通路３５を有し、この通路３５の末端
は霧化用オリフィス３６として形成されている。シール
用プラグ２９は、液体流制限体３Ｔを具備しており、ノ
ズルに層流状態で流れる液体被覆材料を乱して乱流にす
る。この乱流の発生は次の利点を有する。即ち、もし乱
流が発生しないとノズルオリフィス３６から放出される
液体パターンの縁部に望ましくない［尾（ｔａｉｌｓ　
）　Ｊが形成されることがある。しかし、上記乱流は、
このような「尾」を除去することができる。ガン本体延
長部３０のチャンネル（側路）４０は圧力解放チャンネ
ルとして働き、例えばノズルが詰った場合などに生ずる
圧力上昇を解放する。

高電圧の静電帯電用電極２０は後端が、ループ、即ち環
状線４１となり、この環状線４１はシール用プラグ２９
の周囲に嵌め込まれている。例えば１２ＭΩのような高
抵抗値の抵抗器４２がガン本体延長部３０内に取付られ
、この抵抗器４２は前方端が電極コイル４１に電気的に
接続されている。前述したように高圧電源１Ｂはケーブ
ル１９とガン１０内の直列抵抗器（不図示）とに順次接
続されている。

これらの直列抵抗器のうちの最後位の抵抗器が、上述の
抵抗器４２である。こうして電源１８は、抵抗器４２を
含む直列抵抗器を介して電極コイル４１によって電極２
０に接続されている。

第３図と第４図において、ノズル支持リング２８の一対
の孔内にはそれぞれ抵抗性の繊条（スレッド：　ｔｈｒ
ｅａｄ）４６　＃　４７が固定され、この一対の抵抗性
繊条４６，４７はノズルチップ２６．２７からのアーク
放電を防止する。各抵抗性繊条４６，４７の第１端は、
ノズルアダプタ２７と電気的に接触しており、第２端は
ノズルアダプタ２Ｔから下方、かつ外方に位置し、かつ
露出している。第３図に明示するように、各抵抗性繊条
、例えば抵抗性繊条４６はノズル支持リング２８内に水
平方向から約４５°の角度で位置決めされている。

また、第４図に明示するように、各抵抗性繊条４６，４
７は鉛直方向から約４５″の角度にも傾斜している。従
って抵抗性繊条４６，４７は互のなす角度が約９０°と
なっている。

第４図に明示するように、ノズルアダプタ２７の小径部
５１の外形は、ノズル支持リング２８の中央開口の外形
に対応し、はぼ円形であるが、一対の平らな鉛直側面を
有する。

ノズルアダプタ２Ｔは、このような形状であるので、ノ
ズル支持リング２８から突出した一対の稜線部（ｒｉｄ
ｇ＋ｓｓ　）が第４図の点４８゜４９に形成される。ノ
ズルアダプタ２７の下半分に位置するこれらの稜線部４
８．４９に沿って静電界の勾配（傾度）が強められる。

このため、これらの稜線部４８．４９は図示のノズルチ
ップ底部において最も接地へのアークが起こり易い部位
となっている。抵抗性繊条４６，４７は図示の位置にア
リ、それぞれ稜線部４８．４９から外方へ延在している
ので、これらの抵抗性繊条４６．４７はノズルチップの
下部用のシールドとして働き、このシールド効果は極め
て大きくなる。

繊条４６，４７の各々は好ましくは炭化ケイ素繊条で構
成するとよい。エアレススプレガンノズル２５の一例で
は、繊条４６，４７は日本国、東京の日本カーボン社か
ら［二カロン（ＮＩＣＡＬＯＮ）Ｊとして販売されてい
る炭化ケイ素製連続ファイバから構成される。

抵抗性繊条４６，４７をノズル支持リング２８内に配置
するには、まず多ストランド（ｍｕｌ　ｔｉ　−５ｔｒ
ａｎｄ　）繊条の一端に速乾性接着剤を少量塗布して、
それを「濡らす」。この塗　　　′布された接着剤は繊
条の複数のストランドを−１とめに保持する。この接着
剤が乾燥した後に、繊条の後端が支持リング２８の開口
５２内にわずかに突出するように繊条をリング２８内に
挿入する。各抵抗性繊条、例えば抵抗性繊条４６を支持
リング２８の中に入れ易すくする為に、この繊条４６が
挿入される支持リング２８の孔には、リング２８の前面
部５４に面取開口５３が形成されている。各抵抗性繊条
を支持リング２８内に挿入した後、速乾性接着剤を各面
取部５３に塗布して各抵抗性繊条をその位置に固定する
。抵抗性繊条４６．４７がリング２８内に固着された後
に、アダプタ２７を開口５２内に挿入して、アダプタ２
Ｔと支持リング２８との間の空間内に抵抗性線条のスト
ランド４６．４７を前方へ押出す。このとき、もし押出
された抵抗性繊条４６，４７の一方、又は両方のストラ
ンドがリング２８の前面５４から突出した場合に、は、
これらのストランドをその前面５４のところで切り取る
。ノズルアダプタ２７を所定位置に配置した後、抵抗性
繊条の露出端を、各抵抗性繊条が支持リング２８の前面
５４から約０．０７６２センチメートル（０，０３０イ
ンチ）だけ突出するように、切り取る。

抵抗性繊条は、抵抗値が約４９．２　ＭΩ／メートル（
１５ＭΩ／フィート）から約６５６．２ＭΩ／メートル
（２００ＭΩ／フィート）の範囲のものが、ガン１０の
ようなガンに使用されている。図示のノズルアッセンブ
リでは、支持リング２８内の抵抗性繊条の長さは約０、
９５２５センチメートル（３／８インチ）から１．２７
センチメードル（１／２インチ）の範囲内であるので、
例えば、３２８．１ＭΩ／メートル（１００ＭΩ／フィ
ート）の抵抗の繊条を用いると、本発明の上記例の各繊
条４６゜４７の抵抗は約９．８４〜１３．１２　ＭΩ／
メートル（３ＭΩ〜４ＭΩ／フィート）になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、静電式エアレススプレ被覆システムを一部概
略的に示した図、 第２図は、第１図のスプレガンのノズル部分を一部断面
で示した拡大図、 第３図は、第２図のガンのノズルアッセンブリの一部を
一部断面で示した拡大側面図、第４図は、第３図のノズ
ルアッセンブリの一部を線４−４に沿って矢印方向に見
たときの縮小断面図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １０・・・スプレガン、 １１・・・スプレガン本体、 １８・・・電圧電源、　　１９・・・ケーブル、２０・
・・帯電用電極、 ２５・・・ノズルアッセンブリ、 ２６．２７・・・ノズルチップ、 ２８・・・ノズル支持リング、 ４６．４７・・・抵抗性繊条、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、霧化した液体によつて基材を静電的に被覆するスプ
   レガンにおいて、 加圧された液体被覆材料を移送する貫通路 を有するスプレガン本体と、 上記スプレガン本体に設けられ、被覆材料 を霧化スプレ状態で放出できるスプレノズルと、 上記スプレノズルに支持され、静電界を発 生して上記霧化被覆材料を帯電させる為に一部が上記ス
   プレノズルから突出している電極と、 高電圧を上記電極に接続する電気回路手段 と、 上記スプレノズルに取付られた抵抗性部材 と、 を具備し、上記スプレノズルは導電性チッ プを有し、上記電極は上記スプレノズルの上記導電性チ
   ップから電気的に絶縁されるように位置決めされており
   、上記抵抗性部材は上記導電性チップに接近し、かつそ
   れに電気的に接続された第１部分と、上記導電性チップ
   から離れた第２部分とを有することを特徴とするスプレ
   ガン。 ２、上記抵抗性部材は炭化ケイ素製繊条であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のスプレガン。 ３、上記スプレガンは上記スプレノズルに取付られた第
   ２の抵抗性部材を更に具備し、この第２抵抗性部材は上
   記導電性チップに接近しかつそれに電気的に接続された
   第１部分と、上記導電性チップから離れた第２部分とを
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   スプレガン。 ４、各抵抗性部材は炭化ケイ素製繊条であることを特徴
   とする特許請求の範囲第３項に記載のスプレガン。 ５、霧化した液体によつて基材を静電的に被覆するスプ
   レガンにおいて、 加圧された液体被覆材料を移送する貫通路 を有するスプレガン本体と、 上記スプレガン本体に設けられると共に、 導電性ノズルチップと絶縁性ノズルチップ支持体とを有
   し、かつ被覆材料を霧化スプレ状態で放出できるスプレ
   ノズルと、 上記ノズルチップ支持体内の上記ノズルチ ップから電気的に絶縁されるように上記ノズルチップ支
   持体によつて支持された電極と、高電圧を上記電極に接
   続する電気回路手段 と、 上記ノズルチップ支持体に取付られた抵抗 性部材と、 を具備し、上記ノズルチップは上記ノズル チップ支持体内に取付られ、かつこの支持体から前方へ
   突出しており、上記電極の一部は静電界を発生して上記
   霧化被覆材料を帯電させる為に上記ノズルチップの上記
   前方突出部の上方において上記ノズルチップ支持体から
   前方に突出しており、上記抵抗性部材は、上記ノズルチ
   ップに接近しかつそれに電気的に接続された第１部分と
   、上記ノズルチップの下方に位置しかつそれから離れた
   第２の露出部分とを有することを特徴とするスプレガン
   。 ６、上記スプレガンは、上記ノズルチップ支持体に取付
   られた第２の抵抗性部材を更に具備し、この第２抵抗性
   部材は、上記ノズルチップに接近しかつそれに電気的に
   接続された第１部分と、上記ノズルチップの下方に位置
   しかつそれから離れた第２の露出部分とを有することを
   特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のスプレガン。 ７、各抵抗性部材は炭化ケイ素製繊条であることを特徴
   とする特許請求の範囲第６項に記載のスプレガン。 ８、上記ノズルチップは下部に一対の稜線部を有するよ
   うに構成され、これらの稜線部は一部分が上記ノズルチ
   ップ支持体内に位置し、残部がそこから前方へ突出して
   おり、また上記両炭化ケイ素繊条の一方は、上記ノズル
   チップ支持体内の上記一対の稜線部の一方に電気的に接
   触した第１部分を有し、上記両炭化ケイ素繊条の他方は
   上記一対の稜線部の他方に電気的に接触した第１部分を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の
   スプレガン。