特開 2024-121265 噴霧装置及び塗装方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024121265

(43)【公開日】2024-09-06

(54)【発明の名称】噴霧装置及び塗装方法

(51)【国際特許分類】

   B05B 7/10 20060101AFI20240830BHJP

   B05D 1/02 20060101ALI20240830BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

B05B7/10

B05D1/02 Z

B05D3/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023028273

(22)【出願日】2023-02-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】591274059

【氏名又は名称】ＣＦＴランズバーグ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】田中 一基

(72)【発明者】

【氏名】山口 剛志

(72)【発明者】

【氏名】橋本 成史

(72)【発明者】

【氏名】石橋 昇吉

【テーマコード（参考）】

4D075

4F033

【Ｆターム（参考）】

4D075AA01

4D075AA02

4D075AA09

4D075AA40

4D075AA76

4D075CA47

4D075CA48

4D075DC13

4D075EA05

4D075EA06

4D075EC30

4F033QA01

4F033QB02Y

4F033QB03X

4F033QD02

4F033QD03

4F033QD08

4F033QD19

4F033QD21

4F033QD25

4F033QE14

4F033QE24

(57)【要約】

【課題】被塗装物への直接的なエアの供給を抑えて塗装効率を向上させた噴霧装置等を提供する。
【解決手段】塗料Ｍを霧化して被塗装物Ｗに塗布する噴霧装置６は、塗料を供給するための塗料供給口６１ａと、塗料供給口に隣接して設けられ、供給された塗料を霧化するためのエアを供給する霧化エア供給口６３ａと、塗料供給口及び霧化エア供給口を取り囲むように設けられ、供給された塗料を被塗装物に噴霧する幅を調整するためのパターンエアを供給する複数のパターンエア供給口６５ａであって、各パターンエア供給口までのそれぞれのねじり供給経路を含み、塗料の供給方向に対して斜め方向に、かつ螺旋状にパターンエアを供給するように構成され、複数のパターンエア供給口の外側に隣接して設けられ、噴霧装置の外側壁の外側のエアの流入を防止するために、噴霧装置の下面から前記被塗装物に向けて突出した遮蔽板６６１と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

塗料を霧化して被塗装物に塗布する噴霧装置であって、
塗料を供給するための塗料供給口と、
前記塗料供給口に隣接して設けられ、供給された前記塗料を霧化するためのエアを供給する霧化エア供給口と、
前記塗料供給口及び前記霧化エア供給口を取り囲むように設けられ、供給された前記塗料を被塗装物に噴霧する幅を調整するためのパターンエアを供給する複数のパターンエア供給口であって、各パターンエア供給口までのそれぞれのねじり供給経路を含み、前記塗料の供給方向に対して斜め方向に、かつ螺旋状にパターンエアを供給するように構成されている複数のパターンエア供給口と、
前記複数のパターンエア供給口の外側に隣接して設けられ、前記噴霧装置の外側壁の外側のエアの流入を防止するために、前記噴霧装置の下面から前記被塗装物に向けて突出した遮蔽板と、を備える噴霧装置。

【請求項2】

前記霧化エア供給口は、前記噴霧装置内部に設けられた互いに離間した複数のねじり供給経路を介して、前記塗料の供給方向に対して、螺旋状に霧化エアを供給するように構成されている、請求項１に記載の噴霧装置。

【請求項3】

前記霧化エア供給口までの前記複数のねじり供給経路と、前記パターンエア供給口までの前記複数のねじり供給経路は、同一方向のねじり方向である、請求項２に記載の噴霧装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載の噴霧装置を用いた塗装方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は塗料を霧化して被塗装物に塗布する噴霧装置及び噴霧装置を用いた塗装方法に関し、特に、被塗装物への直接的なエアの供給を抑えて塗装効率を向上させた噴霧装置及び当該噴霧装置を用いた塗装方法に関する。

【背景技術】

【0002】

塗装用のエアガンは、ベル型塗装機に比べ安価で幅広く利用されている。エアガンは塗料を霧状にするための霧化エア、及び被塗装物への目標範囲を決めるパターンエアの２系統を用いて塗料を被塗装物に噴霧している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－０２８７０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、塗料用エアガンは、非静電塗装では、塗料の被塗装物への付着量が４０％程度と低く、塗装効率が悪い。またエアガンでは、電気引力で効率を上げる静電効果の影響が小さいので、塗装効率を上げようにも限界があった。

【0005】

本開示は、このような問題点の少なくとも１つを解決するためになされたものであり、被塗装物への直接的なエアの供給を抑えて塗装効率を向上させた噴霧装置等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様にかかる噴霧装置は、
塗料を霧化して被塗装物に塗布する噴霧装置であって、
塗料を供給するための塗料供給口と、
前記塗料供給口に隣接して設けられ、供給された前記塗料を霧化するためのエアを供給する霧化エア供給口と、
前記塗料供給口及び前記霧化エア供給口を取り囲むように設けられ、供給された前記塗料を被塗装物に噴霧する幅を調整するためのパターンエアを供給する複数のパターンエア供給口であって、各パターンエア供給口までのそれぞれのねじり供給経路を含み、前記塗料の供給方向に対して斜め方向に、かつ螺旋状にパターンエアを供給するように構成されている複数のパターンエア供給口と、
前記複数のパターンエア供給口の外側に隣接して設けられ、前記噴霧装置の外側壁の外側のエアの流入を防止するために、前記噴霧装置の下面から前記被塗装物に向けて突出した遮蔽板と、を備える。

【0007】

本開示の一態様にかかる塗装方法は、上記噴霧装置を用いて実行される。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、被塗装物への直接的なエアの供給を抑えて塗装効率を向上させた噴霧装置等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】比較例にかかる噴霧装置の先端部を説明するための図である。

【図2】実施の形態にかかる噴霧装置の先端部を説明するための図である。

【図3】図１に示す比較例の先端部の拡大図である。

【図4】実施の形態にかかる噴霧装置の先端部の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施の形態１
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載および図面は、適宜、簡略化されている。

【0011】

塗装システムは、被塗装物（例えば、バンパーなど）に樹脂塗装を行うために使用され得る。絶縁性樹脂などの絶縁物を塗装する場合、被塗装物を保持する導電性治具に電圧を印加することで、静電効果を利用して、塗料を被塗装物に付着させることができる。静電塗装は、一般に塗装効率が高いので有用である。さらに、本塗装システムは、回転機構を有するベル型塗装機ではなく、より小型化可能な噴霧装置（エアガンやスプレーガンなどとも称される場合がある）を利用する。このため、本塗装システムでは、例えば、複数の（例えば、２個、３個、又はそれ以上の）噴霧装置を並べて配置でき、例えば、水性塗料及び溶剤塗料を個別の（すなわち、２つの）噴霧装置として配置することができる。これにより、異なる種類の塗料が混ざり合って塗装品質が悪化することを防ぐことができる。

【0012】

一般的な静電塗装では、塗装機側に高電圧を印加して静電塗装を行うが、水性塗料を使用する場合、水性塗料経路を絶縁させ、塗料タンクを塗装機に持たせる手法、もしくは噴射した塗料粒子に塗装機外部から高電圧を印加させる手法が用いられる。いずれの場合も設備の追加が必要となり、また溶剤塗料との併用は困難となる。それに対し、塗装機ではなく治具に電圧を印加する本塗装システムでは、塗装機側に高電圧を印加させないことから、上記必要となる設備が不要であり、小型噴霧装置（エアガンやスプレーガン）を複数併設することができる。これにより水性塗料と溶剤塗料といった異種塗料を一つのシステムで静電塗装を行うことが可能となる。

【0013】

図１は、比較例にかかる噴霧装置６ｐの先端部６０ｐを説明するための図である。
図１は、先端部６０ｐの上面図（上部）と、先端部６０ｐと被塗装面Ｗ１の側面図（中央）と、被塗装面Ｗ１上の塗装領域ＣＡを示す上面図（下部）と、を含む。
一般に、エアガンとも呼ばれる噴霧装置は塗料を霧状にするための霧化エア、及び被塗装物へ狙う範囲を決めるパターンエアの２系統を用いて塗料を噴霧している。このため、エアガンは大量のエアを必要とし、そのエアを被塗装物に直接ぶつけることになる。そのため、エアに乗って塗料が被塗装物上で跳ね返ったり、被塗装物に沿って外側に向けて流れていってしまったりする場合がある。パターン被塗装物へのエア量及び圧ともに多くなり、エアが支配的になり、静電効果が小さくなり、塗装効率が悪い。逆にエアを抑えると霧化性能に大きく影響し品質の悪化を招く。

【0014】

比較例における噴霧装置６ｐの先端部６０ｐは、図１に示すように、塗料Ｍを霧化するためのエアａ１や、霧化した塗料を拡散するためのパターンエアａ２を直接的に被塗装物Ｗに吐出する傾向がある。

【0015】

塗料Ｍを供給するための塗料供給経路６１ｐは、噴霧装置６ｐの先端部６０ｐの中心部に設けられている。塗料供給経路６１ｐから供給される塗料Ｍは、霧化エア供給口６３ａｐから供給される霧化エアａ１により、微粒化又は霧化される。更に霧化された塗料は、パターンエア供給経路６５ｐを介して外側から先端部６０ｐの中心部に向かって供給されるパターンエアａ２により、若干拡散されるが、依然としてエア量が多くかつ圧力が強い状態で被塗装物Ｗに吐出する。本明細書においては、このようなエアを、被塗装物への直接的なエアとも呼ばれる場合がある。このため、ベル型塗装機に比べ、塗料よりエアが支配的で、静電効果が小さくなり、被塗装物に対する跳ね返りが多く、また、被塗装物の両側に流れてしまう霧化された塗料の量も多く、塗装効率が悪い場合がある。逆に、エア量を抑えると、霧化性能が低下し、塗装品質が悪化する場合がある。また、図１の下部に示すように、被塗装面Ｗ１上の塗装領域ＣＡは細長い楕円形状であるので、より広く範囲で塗装を行うには、噴霧装置６の先端部６０ｐを所定の方向（図１では左右方向）に移動させなければならず、効率的な塗装を実現できない。

【0016】

そこで、以下に説明するように、実施の形態１にかかる噴霧装置６の先端部６０は、エアを全周囲方向に拡散する機構を備えている。

【0017】

図２は、実施の形態１にかかる噴霧装置６の先端部６０を説明するための図である。
図２は、先端部６０の上面図（上部）と、先端部６０と被塗装面Ｗ１の側面図（中央）と、被塗装面Ｗ１上の塗装領域ＣＡを示す上面図（下部）と、を含む。
図２の上部に示すように、噴霧装置６の先端部６０は、上面視した場合、略円形の部材であるが、これに限定されない。例えば、先端部６０の形状は、円形に近似する多角形などであってもよい。図２の中央に示すように、先端部６０の中心部には、当該部材を鉛直方向にまっすぐに貫通する円筒状の塗料供給管６２が設けられている。塗料供給管６２内には、塗装Ｍを供給する塗料供給経路６１が形成されている。

【0018】

塗料供給口６１ａに隣接して、霧化エア供給経路６３が設けられている。霧化エア供給経路６３は、円形の塗料供給口６１ａを取り囲むように円形リング状に設けられ得る。いくつかの実施の形態では、霧化エア供給口６３ａは、円周上に離間して配置された複数の孔（図示せず）を含み得る。霧化エア供給口６３ａの各孔から供給される霧化エアａ１は、被塗装物Ｗに対して螺旋状のエアが供給されるように、各霧化エア供給経路６３は、先端部６０の内部で塗料の供給方向に対して（すなわち、鉛直下向きに対して）ねじれるように構成されている。いくつかの実施形態では、霧化エア供給口６３ａの各孔は、等間隔で円周上に配置されてもよい。霧化エア供給経路６３には、霧化エア供給源（図示せず）から霧化性能を満たすのに十分な圧力以上及びエア量の霧化エアが供給され得る。

【0019】

また、霧化エア供給口６３ａより外側には、パターンエア供給口６５ａが設けられている。パターンエア供給口６５ａは、円形の塗料供給口６１ａ及び円形リング状の霧化エア供給口６３ａを取り囲むように円形リング状に設けられる。パターンエア供給口６５ａは、図２の上部に示すように、円周上に並んだ複数の孔６５ａ（複数のパターンエア供給口）を含み、各孔６５ａの形状は楕円であり得る。霧化エア供給口６３ａの各孔は、等間隔で円周上に配置され得る。各パターンエア供給経路６５は、供給されるパターンエアａ２が、鉛直下向きの塗料Ｍに対して斜め下向きに（例えば、鋭角をなすように）螺旋状に衝突するように、螺旋状に形成されている。

【0020】

パターンエア供給口６５ａより外側には、先端部６０の下面から下側に突出した遮蔽板６６１が設けられている。遮蔽板６６１は、塗料供給口６１ａ、霧化エア供給口６３ａ、パターンエア供給口６５ａが形成された先端部６０の下面に対して、垂直下向きに形成され得る。遮蔽板６６１は、円形リング状のパターンエア供給口６５ａを取り囲むように円形リング状に形成されているが、これに限定されない。例えば、遮蔽板の形状は、矩形リング形状、多角形リング形状などであり得る。なお、先端部６０の下面において、遮蔽板６６１より更に外周縁部は、テーパが形成されている。

【0021】

このような構成により、先端部６０の外側壁６６の外側のエアａ３（大気中のエア）が、先端部６０の外側壁６６及び下面に沿って塗料供給口６１ａ、霧化エア供給口６３ａ及びパターンエア供給口６５ａ付近へ流入するのを防止することができる。さらに、これにより、図２に示すように、被塗装面Ｗ１から塗料供給口６１ａに向かう負圧ＮＰを生じさせ得る。これにより、霧化エア及びパターンのエアの方向を被塗装物に向かう方向から、一度被塗装物とは逆の方向に向けることで被塗装物に向かう方向への直接的なエアを抑えることができ、静電効果を得やすくなる。そのため塗着する塗料が増える。また、被塗装物に向かう直接的なエアを抑えることでパターンエア供給口６５ａから斜め内側に向かって供給されるパターンエアａ２を更に拡散方向に向けさせることができる。図２の下部に示す被塗装面Ｗ１上の塗装領域ＣＡは、略円形であり、図１の場合の細長い楕円形と比べて、本実施形態にかかる噴霧装置６の先端部６０は、パターン幅を調整又は広げることができ、したがって、広い範囲を塗装し得る。パターンエア供給経路６５には、パターンエア供給源（図示せず）から塗装品質を満たすのに十分な圧力以上及びエア量のパターンエアが供給され得る。

【0022】

図３は、図１の比較例の先端部の拡大図である。
比較例における、霧化エア供給経路６３ｐは、先端部６０ｐの上端部から斜め内側に向かって塗料供給管６２ｐ付近まで形成され、その後、鉛直下向きに形成される。霧化エアａ１は、鉛直下向きに吐出される。一方、パターンエア供給経路６５ｐは、先端部６０ｐの上端部から外側壁６６ｐに沿って鉛直下向きに、霧化エア供給口６３ａｐの位置より下側まで形成され、その後、パターンエア供給経路６５ｐの下端部から内側に向かってパターンエア供給口６５ａｐが形成される。尚、先端部６０ｐの側断面図は、下向きの凹部を有する構成となっている。被塗装物に対して鉛直下向きのエア（ａ１、ａ２）が非常に多く、故に強いことが分かるだろう。また、塗料Ｍの噴霧方向と、エア（ａ１、ａ２）の方向がほぼ同じ向きであることが分かるだろう。言い換えると、被塗装物への直接的なエアが支配的であると言える。

【0023】

図４は、実施の形態にかかる噴霧装置の先端部の拡大図である。
実施の形態にかかる霧化エア供給経路６３のうち、経路６３ｃは、先端部６０の上端部から斜め内側に向かってねじる（螺旋状）ように形成され、その後、幅の広い経路６３ｄが塗料供給管６２付近まで形成される。霧化エア供給経路６３のうち経路６３ｂは、その後、鉛直下向きに形成されるが、霧化エアａ１は、依然として螺旋状に放出される。そのため、霧化エアａ１は、塗料Ｍの噴霧方向（鉛直下向き）に対して、斜めに衝突し、塗料Ｍを霧化させる。

【0024】

また、実施の形態にかかるパターンエア供給経路６５のうち幅の広い経路６５ｃは、先端部６０の上端部から外側壁６６に沿って鉛直下向きに形成され、その後、径の小さい経路６５ｂが斜め内側に向かって（すなわち、塗料Ｍの供給方向に向かって）螺旋状に形成される。パターンエア供給口６５ａは、図２の上部に示すように楕円形である。パターンエアａ２は、霧化した塗料Ｍの噴霧方向に対して、（斜めに）衝突し、霧化した塗料Ｍを拡散させる。これにより、図２の下部に示したように、略円形の幅の広い塗布領域を塗布することができる。また、被塗装物への直接的なエアを抑えて、静電効果を向上させることもできる。

【0025】

いくつかの実施形態では、霧化エアの経路６３ｃと、パターンエアの経路６５ｂは、ねじり方向が同一方向であってもよいし、異なる方向であってもよい。尚、先端部６０ｐの側断面図は、略矩形であるが、下外周縁部においてテーパが形成されている。

【0026】

いくつかの実施の形態では、塗料の種類（例えば、水性、溶剤など）ごとに設けられた複数の噴霧装置６が設けられる場合もある。塗料の種類は、塗料の色、特性（例えば、水性、溶剤など）などを含み得る。

【0027】

以上説明する噴霧装置及び塗装方法によれば、被塗装物への直接的なエアの供給を抑え、静電効果を向上させることで、塗装効率を大幅に改善することができる。また、噴霧装置のサイズは、ベル型塗装機に比べ、小型であるため、塗料の種類（例えば、水性、溶剤塗料など）ごとに個別の噴霧装置を配置することができる。

【0028】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0029】

６ 噴霧装置
６０ 先端部
６１ 塗料供給経路
６１ａ 塗料供給口
６２ 塗料供給管
６３ 霧化エア供給経路
６３ａ 霧化エア供給口
６４ 内壁
６５ パターンエア供給経路
６５ａ パターンエア供給口
６６ 外側壁
６６１ 遮蔽板
Ｍ 塗料
Ｗ 被塗装物
Ｗ１ 被塗装面
ＣＡ 塗布領域
ａ１ 霧化エア
ａ２ パターンエア
ａ３ エア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】