JPH0329464B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、塗料のような液体被覆材料をスプレ
装置に係り、特に遠心力を用いて液体被覆材料を
散布し円錐外皮（シース）状空気と組合わせてス
プレパターンを制御するスプレ装置に関する。

塗料の如き液体被覆材料をスプレする条件は
種々であるので、これまでいろいろな専用スプレ
方法やスプレ装置が考案されている。自動車産業
に限つてみても、車両塗装用エアスプレガンに
は、いろいろなタイプのものがあり、例えば霧化
器と加工品との間に静電界を付与するタイプや付
与しないタイプ、またベル状の静電式回転スプレ
ヘツドを用いるもの、用いないものなどがある。
静電界は霧化を助長しまたは付着（塗布）効率を
高めることができるが、他方、メタリツク塗料を
使用する場合には静電付着は必ずしも望ましくな
い事態を招来する。また、被覆材料の塗布には他
にもいろいろなタイプがある。即ち塗装すべき車
両、即ち加工品が静止しているタイプ、又はコン
ベアライン上で移動されるタイプ又は塗料塗布機
自身が静止しているタイプ、又は往復動器、若し
くはロボツトによつて加工品に対して移動される
タイプなどがある。そこで、塗装作業で塗布用器
機を選択する際にはその器機の性能や使用限界や
適応性を考慮して選定することになる。

固形物の含有量が多い液体被覆材料などは一般
には霧化が困難であるが、回転スプレ・ベルは、
これらの液体被覆材料をも効果的に霧化できるの
で、非常に有用なスプレ装置である。また回転ス
プレ・ベルは従来の空気霧化では生じていたオー
バースプレを発生しないので、静電付着を効果的
に利用できる。しかし、この回転スプレ・ベルを
用いた場合でさえも、例えば英国特許第1154014
号に開示されているように、スプレパターンが加
工品の方へ流れるのを助長する為に、即ち塗料に
働く遠心力に打勝つ為に成形用空気をポートから
霧化用ヘツドの背後へ前方向に放出する必要があ
る。静電付着の際に回転スプレ・ベルの欠点はス
プレパターンが加工品に環状、即ちドーナツツ状
に塗料を付着してしまうことである。このように
環状付着したフイルムの断面は、第１図に示すよ
うに塗料の厚さが付着パターンの直径方向の距離
の関数となつている。そこでこれまでこの欠点を
克服する為に多くの試みがなされている。例えば
多数のベルを用いてパターンをオーバーラツプさ
せたり、静電界を特別の形状にして所望のパター
ンを得るようにしたり、更に一般には整形用空気
をうまく使用してドーナツツの中心を埋める試み
（例えばフランス特許第1219885号を参照）がなさ
れている。この整形用空気は主にスプレパターン
を取り囲むだけであり霧化微粒子と混合しないけ
れど、スプレパターンの軸の方への速度成分を有
し、スプレパターンの中心の方へ微粒子の一部を
向けることができる。従つてフイルムは、第２図
に示した断面から分るように中実の円形となる。
しかしながらこの場合でも、フイルムの厚さは均
一でなく、パターン中心部の方が一般に環状付着
部よりも薄くなつてしまう。整形用空気の作用に
よつて環状パターンを埋める場合には別の問題も
生ずる。即ち中の方へ移動し易い微粒子は質量が
最小のもの、換言すると粒径が小さいものである
から、塗料フイルムの環状付着領域には主に大き
な塗料微粒子が集まり、他方、パターンの中央に
は小さな塗料微粒子が集まつてしまう。この結
果、同じ付着パターン中に被膜特性の異つた二領
域が生じ、大径の微粒子と小径の微粒子とを混合
した時の利点が得られなくなつてしまう。理想的
な塗料付着パターンは、第３図に示した断面のよ
うに隣接のパターンと容易に混合する為に周縁に
テーパーが付いている点を除けば、均一な厚さの
ものである。また、この理想的パターンは、パタ
ーン全体にわたつて大きさの異つた微粒子が均一
に分布している。またパターンの大きさを制御で
きることが望ましく、また任意にパターンの大き
さを変化できるだけでも望ましいことである。回
転スプレベツドを用いて静電付着すると良い結果
が得られるけれども、例えばメタリツク被覆材料
を塗布する時のように静電界を付与せずに作動さ
せることが望ましい場合もある。しかしながら従
来の回転スプレベルは必ず静電界を必要としてい
た。また、回転スプレ・ベルを非常に高速で運転
すると或る種の被覆材料の霧化には効果的である
けれども、このような高速運転を２〜３ケ月も続
けると、ベアリングの劣化を招来し、スプレ装置
を交換するか、又はコストのかかる分解組立が必
要となる。従つて回転速度を低速、又は中速で運
転した時には、ベアリング寿命を延長できる。

そこで、本発明の目的は、液体被覆材料を回転
霧化ヘツドからスプレし、加工品に付着させて大
きさの異つた微粒子が均一に混合した均一なフイ
ルムを形成できるスプレスプレ装置を提供するこ
とである。

本発明の別の目的は、付着パターンの大きさを
制御することのできる装置を提供することであ
る。

本発明の他の目的は空気霧化を行う、又は行わ
ない回転スプレヘツドを用いて回転スプレヘツド
速度を任意に低速化することのできるスプレ装置
を提供することである。

本発明の更に別の目的は、静電付着を使用する
ことも使用しないこともできるスプレ装置を提供
することである。

本発明は、液体被覆材料を、軸を取囲む環状パ
ターン状に空気中に遠心力散布し、かつ上記液体
被覆材料の微粒子を激しく混合することのできる
速度で円錐外皮状空気流を前方向に放出して上記
パターンを貫通させ、かつ上記軸上の合流点の方
へ向け、これによつて液体被覆材料を霧化し加工
品に付着させて実質的に厚さの均一なフイルムを
形成するものである。

本発明はまた、上記円錐外皮状空気に渦巻成分
を付与して上記合流以降のスプレパターンを拡大
することができる。

本発明による装置は、液体被覆材料を遠心力散
布する前方向リムを有する回転スプレヘツドと；
上記前方リムのまわりに円錐外皮状空気を放出し
て上記液体被覆材料を前方向かつ内側に向ける環
状放出スリツトを有すると共に上記回転スプレヘ
ツドを取囲む渦プレナム室と；空気を前方向に流
す空気入力部と空気を接線方向に流して上記円錐
外皮状空気に渦巻モーメントを付与する別の空気
入力部とを含むプレナム空気流用制御部とを具備
するものである。

本発明による装置は、また渦プレナム室を含
み、この渦プレナム室には、円錐外皮状空気を軸
上の合流点の方に向けて前方に放出できるよう
に、或る角度をもつて配置された複数の壁が放出
スリツトの近傍に形成されている。

渦プレナム室からの空気流の方向について述べ
ると、用語「前方」は、ほぼ加工品へ向う方向で
あるが上記外皮が軸上の合流点の方へ向けられる
ように回転ヘツドの軸の方への成分を持つ方向を
意味するものとして使用されている。こうして回
転スプレヘツドの前方リムと放出スリツトの領域
内の外皮状空気の形状は円錐形である。外皮の
種々の周辺部からの空気は、互に近づき合うにつ
れて円錐形状からずれてきて、円錐の幾何学的頂
点よりも前方であつて軸上にほぼ中心を持つ「合
流点」で合流する。

本発明の実施例を以下に図面を参照して詳細に
説明する。

第４図において、塗料スプレ装置１０は公知の
回転型塗料スプレヘツドを具備し、電気的に接地
された加工品１２に塗料若しくは他の液体被覆材
料を塗布する。この回転型塗料スプレヘツドは、
ハウジング１６に取囲まれた図示なき空気タービ
ンによつて感動される公知の回転型塗料スプレ・
ベル１４（以下、「ベル」と称する。）の形式のも
のである。このような空気タービン駆動式のベル
は市販されているので、構成を詳述しないことに
する。このベル１４を取囲む空気渦プレナム室１
８の前方端は、ベル１４の前方ヘリ、即ち前方リ
ム１５の背面部の方へ達している。塗料スプレ装
置１０用の支持システムは圧縮空気供給部２０と
空気制御部２２とを具備し、この空気制御部２２
は、ライン２４を介して所望の空気圧を供給して
上記空気タービンを所望の速度で駆動できるよう
に、予め設定又はプログラム可能であり、また制
御部２２は供給ライン２６と２８を通つて空気渦
プレナム室１８へ流入する空気流を種々制御可能
である。塗料供給部３０は塗料ライン３２によつ
て塗料スプレ装置１０に接続れ、また静電力供給
部３４は塗料スプレ装置１０に接続され塗料スプ
レ装置１０と加工品１２との間に静電界を作る。

第５図と第６図は空気渦プレナム室１８の詳細
を示したもので、この空気渦プレナム室１８はベ
ル１４及びベル回転軸３６に同軸である。塗料ス
プレ装置１０のハウジング１６は中央環状ハブ４
０の部分を除きほぼ平らな前方面３８を有する。
このハブ４０は、前方へ延びベル１４の後方部内
に入ると共に塗料通路３２′を有する。この塗料
通路３２′は塗料ライン３２に接続されて塗料を
ベル１４の内部に供給する。プレナムマニホール
ド４２はハウジングの前方平面３８に平行かつそ
こから離間した平板部４４を含み、内側リム４６
と外側リム４８と中央ウエブ５０とを有する。こ
れらの内側リム４６と外側リム４８と中央ウエブ
５０とはいずれも前方平面３８と係合して２個の
空気通路（チヤンネル）５２と５４とを形成す
る。これらの空気通路５２と５４は、同軸であり
かつ平板部４４と前方平面３８との間で環状とな
つている。空気通路５２は、ハウジング１６内の
通路２６′によつて空気供給ライン２６に接続さ
れ、他方空気通路５４はハウジング内の通路２
８′によつて空気供給ライン２８に接続されてい
る。軸方向に向いた一組のポート５６は平板部４
４を貫通して空気通路５２に連通している。プレ
ナムマニホールド４２の外側リム４８は、平板部
４４の前方へ延在すると共に、複数個軸方向通路
５８を有する。これらの軸方向通路５８の各々は
一端で空気通路５４に接続され、他端で横断ポー
ト６０に接続されている。これらの横断ポート６
０は第６図に示すように半径方向に対して非常に
大きな角度（例えば70゜）でリム４８を貫通し、
これによつてこれら横断ポート６０を通つた空気
はすべて外側リム４８の内壁にほぼ接する速度を
有する。プレナムマニホールド４２の内側リム４
６は半径方向内方へ延在し、中央環状ハブ４０と
当接する。又この内側リム４６はネジ固着具によ
つてハウジング１６に固定されている。プレナム
マニホールド４２と一体で前方に突出した環状壁
６２は、平板部４４から最初少しだけ軸方向に延
在した後、ベル１４の外形のまわりに滑らかに前
方から外側に湾曲し、末端がベル１４の前方リム
１５の背面に至る。プレナム室囲い板（シユラウ
ド）６４は外側フランジ６７を有し、この外側フ
ランジ６７はハウジングの前方平面３８に当接し
それに固定されている。外側フランジ６７の内周
は外側リム４８の外周に係合している。プレナム
室囲い板６４は外側フランジ６７から壁６２の前
方末端の方へ滑らかに湾曲し、これによりプレナ
ム室囲い板６４の内壁６８は外側リム４８の内面
から壁６２の前方末端とわずかに離間した位置ま
で滑かに変化して、壁６２と内壁６８との間に環
状かつ幅狭の空気放出用スリツト６９を形成す
る。この空気放出用スリツト６９はベル１４の前
方リム１５の背面付近であつてその半径方向外方
に位置している。ベル１４の直径を48mmとした場
合、空気放出スリツト６９は、好ましくはその直
径を58mmとし、ベルの前方リム１５の背面と2.5
mm離間する。内壁６８の前方部の傾斜は、内壁６
８の接線をベル回転軸３６の方へ延長した時にこ
の軸３６に、好ましくは52゜の角度で交わるよう
に定められている。この角度52゜は計算上の最適
値であるが、同じオーダの他の角度を採用した場
合でも多分効果を有するであろう。公知のシステ
ムでは整形用空気ジエツトが軸方向に流れるため
ベル回転軸に沿つて逆流渦巻が発生し、塗料微粒
子をベルの方へ逆流させベルに付着させてしま
う。そこで、本発明はベルの近傍に空気合流点を
形成して、渦巻流の発生を防止し塗料スプレ装置
１０を汚さないようにする。

また、塗料スプレ装置１０の汚れ防止に役立つ
ものとして、空気通路（不図示）を圧縮空気供給
部２０に接続するとよい。この空気通路は、内側
リム４６を貫通し、プレナムマニホールド４２と
ベル１４との間の空間に空気を供給する。これに
よつて、塗料微粒子を上記空間内に吸引するよう
な低圧域がベルの周囲に発生することを防止でき
る。

第７図は、背後から見たときのベル１４の一部
を描いたもので、塗料又は他の液体被覆材料がベ
ルの端部から薄いフイルム６３状に散布され、こ
の薄フイルム６３から規則的に突出した尖頭が形
成され、ベルの端のまわり環状に分布した様子を
示している。薄フイルム６３と尖頭は、液体被覆
材料に作用する遠心力によつて形成され、最終的
に尖頭は細かい繊条（フイラメント）となり、さ
らに破裂して小滴化して液体被覆材料が霧化され
る。このような作用は、遠心力によるものである
か又はベル１４の端に電界を印加した場合には遠
心力と静電力との合成によるものである。回転ベ
ルを公知の方法で使用する場合には、ベルのまわ
りに前方向に空気流がゆるやかに流れ、この空気
流は静電力による微粒子の加工品１２への移送を
助長する。

本発明では、円錐外皮（シース）状の空気流が
空気渦プレナム室１８から放出され、このプレナ
ム室１８は破線６５の円の所で塗料薄フイルム６
３と交差する進路（path）に移動する。一般に
は繊条はベル１４の前方リム１５から約５mmだけ
突出する。空気渦プレナム室１８の寸法及び円錐
外皮状空気の角度は、円錐外皮状空気がベル１４
の前方リム１５から約2.5mmの所で薄フイルム６
３即ち繊条と交差するように決められている。こ
の円錐外皮状空気流が強力（高速）である場合に
は、液体被覆材料の霧化が助長されると共に、液
体被覆材料に付与される遠心力を小さくすること
ができる。また円錐外皮状空気流は、塗料薄フイ
ルム６３の霧化を助長する程強力ではないとして
も、繊条や微粒子をベル回転軸の方へ前方向に移
送するのには充分であろう。とにかく本発明によ
ると、空気流は霧化された塗料と混合できる程度
に強く、かつ第４図に示すように霧化塗料をベル
回転軸３６上の合流点６６に移送する。この合流
点６６において塗料微粒子は激しく混合され、そ
の後加工品１２の方へ前方移送される。この円錐
外皮状空気流の効果は次の点にある。即ち、回転
ベル１４を用いると加工品１２にはドーナツツ状
のパターンが塗布されがちであるが、円錐外皮状
空気流は、このドーナツツ状パターンの発生を防
止できる。さらに円錐外皮状空気流は、微粒子が
その大きさに応じて分離してしまうことを阻止
し、いろいろな大きさの微粒子が均一に混合した
均一フイルムを加工品１２にスプレすることがで
きる。

空気渦プレナム室１８から放出される円錐外皮
状空気は広範囲な制御を受ける。軸方向ポート５
６を通つて空気渦プレナム室１８に流入した空気
は、空気渦プレナム室の空気放出スリツト６９か
ら放出され円錐外皮状空気に成り、前方向に流れ
る。即ちこの空気は加工品１２の方とベル回転軸
３６の方への速度成分を有し、従つて合流点６６
の方へ流出する。軸方向ポート５６を通る空気の
圧力は空気制御部２２によつて決定されている。
他に空気の流入がない場合には、軸方向ポート５
６の空気圧が高圧に設定されると、円錐外皮状空
気は高速になり従つて霧化能力が強力になるの
で、第４図に示したスプレパターンが生じ霧化微
粒子を激しく混合する合流点がベル１４の近傍に
生成されると共に高速の前方向空気流が霧化微粒
子を加工品１２の方へ放出する。このように空気
流の高速化は霧化能力を助勢するのでベル１４を
より低速で回転させることが可能となり、塗料ス
プレ装置１０のベアリングの寿命を延ばすことが
できる。高速の前方向空気流を使用した時の別の
利点は、塗料微粒子が高速になるので、ベル１４
を加工品１２の表面を横切るように、例えばロボ
ツトによつて急速に移動することができる点であ
る。これに対して従来はベルの移動速度が非常に
低速であつた。

軸方向ポート５６に流入する空気の圧力が中位
である場合には、前方向空気流は低速となり、液
体被覆材料の霧化には役立たないこともある。こ
の場合には、静電界を使用するとよく、またベル
１４の速度を高速にする必要がある。この低速の
場合にも、前方向空気流は霧化塗料を合流点６６
に移送するが、このときの合流点６６は第８図に
示したように第４図の高速空気流の時よりもベル
１４から遠く離れてしまう。霧化微粒子は、この
合流点６６で激しく混合され、前方向空気流によ
つて前方向速度を付与され加工微１２の方へ移動
する。この場合のスプレは前方向空気が高速であ
る場合よりも穏やかになる。この穏やかなスプレ
は、静止ベル１４、即ち加工品１２を横切つて移
動されないベルと共に使用すると効果的である。
加工品１２に塗布されるフイルムの直径は前方向
空気流が高速の時と中速の時とでほぼ同一であ
る。

塗布したフイルムパターンの大きさを制御する
には、空気圧を供給ライン２８に加えて空気を横
断ポート６０から放出させることによつて円錐外
皮状空気流に接線方向成分又は渦巻モーメントを
付加する。これにより、空気渦プレナム室１８に
回転運動量が生じ、この運動量はスプレパターン
全体に及ぶ。もし軸方向ポート５６からの前方向
空気流を発生させずに横断ポート６０を通る接線
方向流のみを発生させた場合には、第９図に示す
ようにスプレパターンの直径は前方向空気流のみ
を用いた時よりも一般に大きくなる。空気渦プレ
ナム１８から流出した空気流は、その空気渦プレ
ナム室の形状のために円錐外皮形状となり、ベル
回転軸３６上の合流点６６の方へ流れ、この合流
点において霧化微粒子を激しく混合する。渦巻空
気流の遠心力の為にスプレパターン全体の直径が
大径化し、この結果合流点６６自身も第４図及び
第８図の場合よりも大きくなる。また加工品１２
上に塗布されたフイルムパターンの直径も大きく
なる。接線方向空気流のみを使用する場合には、
液体被覆材料は空気霧化されず、スプレパターン
はソフトな霧状になるため付着を確実にするには
静電界が必要となる 一般的な塗布作業では、接線方向空気流を単独
で使用することなく、前方向空気流と接線方向空
気流とを組合せて使用することになるであろう。
この接線方向及び前方向空気流は共に非常に広範
囲に制御可能であるので、塗料スプレ装置１０は
適用性に富み、従つて作動を種々の条件に適合す
るように変更することができる。前方向空気流の
速度は、静電付着の効果を補うものとして塗料の
霧化と塗料粒の流速の必要性に応じて選定され
る。

本発明によると、回転ベル１４型のスプレ装置
１０を用いることによつて付着（塗布）されたフ
イルムパターンの厚さを均一にできると共に種々
の大きさの微粒子をこのフイルムパターン全体に
均一に混合分布させることができる。また、本ス
プレ装置は静電式にも非静電式にも使用でき、付
着されたフイルムパターンの大きさは可変であ
り、更に本スプレ装置を加工品１２の面を横切る
ように急速に移動することも、また固定すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は、従来技術によつて生ずる塗
布塗料フイルムパターンの断面を概略的に示した
断面図である。第３図は本発明の方法及び装置に
よる理想的塗料フイルムパターンを概略的に示し
た断面図である。第４図は本発明によるスプレ装
置の概略図で、成る作動モードの状態を示してい
る。第５図は第４図の装置の一部である回転スプ
レヘツドと空気渦プレナム室を詳細に示した断面
図である。第６図は第５図の６−６線に沿つた空
気渦プレナムの一部を示した断面図である。第７
図は回転スプレヘツドの一部を示した図でこのヘ
ツドからの液体の遠心力散布を示している。第８
図と第９図は本発明に従い別の二つのモードで作
動している時の第４図の装置を示した概略図であ
る。 １０…塗料スプレ装置、１２…加工品、１４…
塗料スプレベル、１５…前方リム、１８…空気渦
プレナム室、３６…軸、６６…合流点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塗料、又は他の液体被覆材料を遠心散布する
   前方向リム１５を持つ回転スプレヘツド１４を具
   備するスプレ装置１０において、 該スプレ装置は、上記回転スプレヘツド１４を
   取り囲む渦プレナム室と、該渦プレナム室からの
   空気流を制御する空気流制御手段とを具備し、 前記渦プレナム室は内側環状壁、基部及び該基
   部から前方に向かつて狭まつて行く外側環状壁と
   から形成されるとともに、前記内側及び外側環状
   壁は上記前方向リムの背面側の位置において円錐
   外皮状の空気流を放出するための環状の放出スリ
   ツト６９を形成し、 前記空気流制御手段は、前記渦プレナム室の前
   記基部に設けられ、前記回転スプレヘツドの回転
   軸方向に向けられたポート５６を有する第１空気
   入力手段２６と、前記基部に設けられ、前記回転
   スプレヘツドの接線方向に向けられたポート６０
   を有する第２空気入力手段２８とを有する事を特
   徴とするスプレ装置。 ２ 前記渦プレナム室１８は前記円錐外皮状空気
   を放出して前記塗料又は液体被覆材料を前方内側
   方向に向け、前記回転スプレヘツド１４の回転軸
   ３６の延長上の合流点で合流するようになすこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のスプ
   レ装置。 ３ 前記回転スプレヘツド１４は前記塗料又は液
   体被覆材料を遠心力により円形パターン状に散布
   し、前記渦プレナム室１８は前記円錐外皮状空気
   を前記円形パターンに交わるように放出し、前記
   円錐外皮状空気の速度は前記塗料又は液体被覆材
   料を微粒子に霧化できる大きさであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   スプレ装置。 ４ 前記第１空気入力手段２５，５６は前記円錐
   外皮状空気を前方方向に流し、これにより前記ス
   プレパターンに前方向速度を付与し、前記第２空
   気入力手段２８，６０は前記円錐外皮状空気に接
   線方向の流れを付与し、これにより、前記円錐外
   皮状空気に渦を巻かせて前記スプレパターンを拡
   大することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第３項のいずれかに記載のスプレ装置。 ５ 前記空気流制御手段は、前記渦プレナム室１
   ８からの前記空気流中の渦の量を可変的に制御
   し、また前記空気流制御手段は、前記入力手段２
   ６，５６，２８，６０の各々を通る空気の量を制
   御する手段を有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載のスプレ
   装置。 ６ 前記回転スプレヘツド１４は遠心力の作用に
   よつて空気中に前記塗料又は液体被覆材料を、前
   記軸３６を取り囲んだ環状パターン状に散布し、
   前記渦プレナム室１８は、前記塗料又は液体被覆
   材料を激しく混合するのに充分な速度で前記円錐
   外皮状空気流を前記環状パターンを横切るように
   放出し、これにより前記塗料又は液体被覆材料を
   霧化し加工品に付着させて実質的に均一な厚さの
   円形フイルムを形成することを特徴とする特許請
   求の範囲第２項乃至第５項のいずれかに記載のス
   プレ装置。 ７ 前記回転スプレヘツド１４は、前記塗料又は
   液体被覆材料を、前記軸３６を取り囲む環状パタ
   ーン状の薄フイルム又は繊条となるように、空気
   中に遠心力により散布することを特徴とする特許
   請求の範囲第２項乃至第５項のいずれかに記載の
   スプレ装置。