特開 2024-135224 回転霧化塗装装置及び回転霧化塗装方法

(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】P2024135224

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】回転霧化塗装装置及び回転霧化塗装方法

(51)【国際特許分類】

   B05B 5/04 20060101AFI20240927BHJP

   B05D 1/02 20060101ALI20240927BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20240927BHJP

   B05D 3/12 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

B05B5/04 A

B05D1/02 Z

B05D3/00 D

B05D3/12 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023045804

(22)【出願日】2023-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102141

【弁理士】

【氏名又は名称】的場 基憲

(74)【代理人】

【識別番号】100137316

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 宏

(72)【発明者】

【氏名】福山 康弘

(72)【発明者】

【氏名】小瀬村 透

(72)【発明者】

【氏名】山田 誠

(72)【発明者】

【氏名】後藤 丈志

(72)【発明者】

【氏名】上原 義貴

【テーマコード（参考）】

4D075

4F034

【Ｆターム（参考）】

4D075AA08

4D075AA10

4D075AA76

4D075AA81

4D075AA84

4D075BB01Y

4D075CA47

4D075CA48

4D075DA06

4D075DC11

4D075DC12

4D075DC13

4D075EA05

4F034BA23

4F034BB12

4F034BB28

(57)【要約】

【課題】被塗物に対して微粒化した塗料を優れた塗着効率で塗装し得る回転霧化塗装装置及び回転霧化塗装方法を提供する。
【解決手段】回転霧化塗装装置は、塗料を吐出する塗装用回転ベルカップを備えた回転霧化塗装装置である。回転霧化塗装装置が、塗装用回転ベルカップの外側に同軸配置され且つ塗装用回転ベルカップとの間に空間を設けて配置された音響管と、空間に音波を発生させる音源と、を備える。音響管が、音波の音圧を高める構造を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

塗料を吐出する塗装用回転ベルカップを備えた回転霧化塗装装置であって、
前記塗装用回転ベルカップの外側に同軸配置され且つ前記塗装用回転ベルカップとの間に空間を設けて配置された音響管と、
前記空間に音波を発生させる音源と、を備え、
前記音響管が、前記音波の音圧を高める構造を有する
ことを特徴とする回転霧化塗装装置。

【請求項2】

前記音響管が、前記塗装用回転ベルカップの軸方向において塗料吐出端側に位置する開口端と、前記開口端と反対側に位置する他の開口端とを有すると共に、前記塗装用回転ベルカップの塗料吐出端よりも前記他の開口端側が高音圧であり、前記開口端側が低音圧である音圧分布を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の回転霧化塗装装置。

【請求項3】

前記音響管内において前記他の開口端側から前記開口端側に向かう空気流を発生させる空気流発生器を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転霧化塗装装置。

【請求項4】

前記音響管が、前記開口端にディフューザーを有することを特徴とする請求項３に記載の回転霧化塗装装置。

【請求項5】

前記塗装用回転ベルカップ、前記音響管及び前記ディフューザーに、被塗物よりも高い電位を与える高電圧発生器を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載の回転霧化塗装装置。

【請求項6】

前記音響管及び前記ディフューザーが、導電材又は表面に導電層を有する絶縁材からなることを特徴とする請求項５に記載の回転霧化塗装装置。

【請求項7】

微粒化した塗料を被塗物に塗装する回転霧化塗装方法であって、
塗料を吐出する塗装用回転ベルカップを１００００ｒｐｍ以上２００００ｒｐｍ以下の回転数で回転させつつ、前記塗装用回転ベルカップの外側に同軸配置され且つ前記塗装用回転ベルカップとの間に空間を設けて配置された音響管の前記空間に発生させた音波の音圧を高める
ことを特徴とする回転霧化塗装方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転霧化塗装装置及び回転霧化塗装方法に係り、さらに詳細には、被塗物に対して微粒化した塗料を優れた塗着効率で塗装し得る回転霧化塗装装置及び回転霧化塗装方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、噴霧した塗料の飛散拡大を抑制して塗料ロスを低減し、所望の領域へ均一な塗料膜厚を形成することができる塗装用ベルカップを備えた回転霧化塗装装置を開示している。この回転霧化塗装装置は、所定の溝部が形成された拡径部を有する塗装用ベルカップと、シェーピングエアリングと、回転駆動手段と、塗料供給手段と、圧力エア供給手段とを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１９９４６６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、特許文献１に記載のような回転霧化塗装装置においては、塗装用回転ベルカップの回転数を高くした場合、塗料をより微粒化することが可能であるが、遠心力により撒き散らされる塗料が増えて、塗着効率が低下してしまう。一方で、このような回転霧化塗装装置において塗装用回転ベルカップの回転数を低くした場合、遠心力により撒き散らされる塗料を減らすことが可能であるが、塗料の微粒化ができなくなってしまう。特許文献１に記載のような回転霧化塗装装置においては、このようなトレードオフの関係を有する問題点があった。

【0005】

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、被塗物に対して微粒化した塗料を優れた塗着効率で塗装し得る回転霧化塗装装置及び回転霧化塗装方法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】

本発明者は、前記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、所定の塗装用回転ベルカップ、音響管及び音源を備えた構成とすることにより、前記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0007】

すなわち、本発明の回転霧化塗装装置は、塗料を吐出する塗装用回転ベルカップを備えた回転霧化塗装装置である。
回転霧化塗装装置が、塗装用回転ベルカップの外側に同軸配置され且つ塗装用回転ベルカップとの間に空間を設けて配置された音響管と、空間に音波を発生させる音源と、を備える。
音響管が、音波の音圧を高める構造を有する。

【0008】

また、本発明の回転霧化塗装方法は、微粒化した塗料を被塗物に塗装するに際して、塗料を吐出する塗装用回転ベルカップを１００００ｒｐｍ以上２００００ｒｐｍ以下の回転数で回転させつつ、塗装用回転ベルカップの外側に同軸配置され且つ塗装用回転ベルカップとの間に空間を設けて配置された音響管の空間に発生させた音波の音圧を高める。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、上述の塗装用回転ベルカップ、音響管及び音源を備えた構成としたため、被塗物に対して微粒化した塗料を優れた塗着効率で塗装し得る回転霧化塗装装置及び回転霧化塗装方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の回転霧化塗装装置の第１実施形態を模式的に示す説明図である。

【図2】第１実施形態の回転霧化塗装装置の一例を示す説明図である。

【図3】図２に示した回転霧化塗装装置における音圧分布を示す説明図である。

【図4】本発明の回転霧化塗装装置の第２実施形態を模式的に示す説明図である。

【図5】本発明の回転霧化塗装装置の第３実施形態を模式的に示す説明図である。

【図6】本発明の回転霧化塗装装置の第４実施形態を模式的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の回転霧化塗装装置及び回転霧化塗装方法について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0012】

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の回転霧化塗装装置１は、塗料を吐出する塗装用回転ベルカップ１０を備えた塗装装置である。この回転霧化塗装装置１は、音響管２０と、音源３０とを更に備えている。ここで、塗装用回転ベルカップ１０としては、塗料を吐出する従来公知の塗装用回転ベルカップを用いることができる。

【0013】

また、音響管２０は、塗装用回転ベルカップ１０の外側に同軸配置され且つ塗装用回転ベルカップ１０との間に空間２０ｃを設けて配置されている。そして、音響管２０は、後述の音波ＳＷの音圧を高める構造を有している。このような音響管２０は、例えば、音響管２０の開口端２０ａから他の開口端２０ｂまでの長さが、音波ＳＷの音圧を高める長さを有する構造を有していることが好ましい。また、音響管２０は、例えば、音源３０に近い他の開口端２０ｂの開口部の面積が開口端２０ａの開口部の面積よりも大きい、音波ＳＷの音圧を高める先細り構造を有していることが好ましい。

【0014】

さらに、音源３０は、空間２０ｃに音波ＳＷを発生させるものである。また、この音波ＳＷは周期的なものであることが好ましい。ここで、音源３０としては、塗装用回転ベルカップ１０の大きさを考慮すると、例えば、可聴周波数帯域であるおおよそ周波数２０Ｈｚ～２００００Ｈｚ程度の音波ＳＷを発生させるものを適用することができる。このような音源としては、例えば、いわゆるサブウーファーを挙げることができる。

【0015】

また、図２に示すように、本例の回転霧化塗装装置１においては、音響管２０の開口端２０ａ側の開口径ｄ_ｈが０．１４λであり、音響管２０の他の開口端２０ｂ側の円環状の開口部の幅も０．１４λ（ｄ_ｈ）であることが好ましい。また、音響管２０の他の開口端２０ｂと音源３０との距離が０．５２λであることが好ましい。さらに、音響管２０の開口端２０ａから他の開口端２０ｂまでの長さＨ_ｈが０．３６λであることが好ましい。さらに、音響管の先端部２０Ａの長さが０．０９λ（０．２５Ｈ_ｈ）であり、先端部２０Ａ以外の部位（後端部２０Ｂ及び中間部２０Ｃ）の長さが０．２７λ（０．７５Ｈ_ｈ）であることが好ましい。さらに、このような中間部２０Ｃにおけるテーパー角度が９０°であることが好ましい。

【0016】

さらに、図３に示すように、音響管２０が、塗装用回転ベルカップ１０の軸方向において塗料吐出端１０ａ側に位置する開口端２０ａと、開口端２０ａと反対側に位置する他の開口端２０ｂとを有すると共に、塗装用回転ベルカップ１０の塗料吐出端１０ａよりも他の開口端２０ｂ側が高音圧であり、開口端２０ａ側が低音圧である音圧分布を形成する音響管であることが好ましい（図３参照）。ここで、「高音圧」とは、経時的な音圧差が相対的に大きいことを意味し、「低音圧」とは、経時的な音圧差が相対的に小さいことを意味する。

【0017】

次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態の回転霧化塗装装置１によれば、上述の塗装用回転ベルカップ１０、音響管２０及び音源３０を備えているので、音響管において音圧が高められた音波により、塗装用回転ベルカップから吐出された塗料が微粒化されて、被塗物に吹き付けられる。これにより、例えば、自動車の車体や部品のような被塗物に対して微粒化した塗料を優れた塗着効率で塗装することができる。

【0018】

より具体的には、音響管及び音源を用いることなく、２５０００ｒｐｍ程度の高い回転数で塗装用回転ベルカップを回転させながら塗料を吐出した場合、塗料を微粒化させることは可能であるが、その塗着効率は６０％程度である。これに対して、塗装用回転ベルカップを１５０００ｒｐｍ程度の低い回転数で回転させながら塗料を吐出させ、塗装用回転ベルカップの外側に同軸配置され且つ塗装用回転ベルカップとの間に空間を設けて配置された音響管の空間に発生させた音波の音圧を高めることによって、塗料を微粒化することができ、その塗着効率を９５％程度に向上させることができる。なお、塗装用回転ベルカップの回転数を２００００ｒｐｍよりも高くすると、塗着効率が低下する傾向がある。一方で、塗装用回転ベルカップの回転数を１００００ｒｐｍよりも低くすると、塗料の供給量が多い場合に、塗料を微粒化しきれない可能性がある。また、上述の音響管の寸法等に関しては、±０．２λのような若干ずれであれば、被塗物に対して微粒化した塗料を優れた塗着効率で塗装することができる。なお、塗料の微粒化は、いわゆる高速度カメラによって観察することができる。

【0019】

また、本実施形態の回転霧化塗装装置１によれば、音響管２０が上述の音圧分布を形成するので、高音圧側から低音圧側に向かって音響放射力が発生し、塗装用回転ベルカップから吐出された塗料が微粒化されて、被塗物に吹き付けられやすくなる。これにより、被塗物に対してより微粒化した塗料を優れた塗着効率で塗装することができる。

【0020】

図４～図６は、第２実施形態～第４実施形態の回転霧化塗装装置を模式的に示す説明図である。以下の説明では、上述した構成部位と同じ構成部位に同一符号を付して詳細な発明を省略する。

【0021】

（第２実施形態）
図４に示すように、本実施形態の回転霧化塗装装置２は、音響管２０内において他の開口端２０ｂ側から開口端２０ａ側に向かう空気流ＡＦを発生させる空気流発生器４０を更に備えていること以外は、第１実施形態の回転霧化塗装装置１と同様の構成を有している。

【0022】

ここで、空気流発生器４０としては、塗料が拡がらないように適度な空気流を供給することができれば、いわゆるシェーピングエアを供給するような従来公知の空気流発生器を用いることができる。

【0023】

次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態によれば、上述の空気流発生器４０を備えているので、第１実施形態の利点に加えて、被塗物に対してより微粒化した塗料をより優れた塗着効率で塗装することができる。より具体的には、空気流ＡＦによって塗料にせん断力がかかることにより、塗料をより微粒化することができる。また、空気流ＡＦによって塗料が音響管２０に付着することが抑制ないし防止されるため、より優れた塗着効率を実現できる。

【0024】

（第３実施形態）
図５に示すように、本実施形態の回転霧化塗装装置３は、音響管２０が開口端２０ａにディフューザー２１を有していること以外は、第２実施形態の回転霧化塗装装置２と同様の構成を有している。

【0025】

ここで、ディフューザー２１としては、例えば、開口端２０ａに供給された塗料をより広い所定の範囲に拡げることができるものであれば、所望する塗装範囲に応じた形状のものを用いることができる。

【0026】

次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態によれば、音響管２０が上述のディフューザー２１を有しているので、第２の実施形態の利点に加えて、塗装用回転ベルカップ１０及び音響管２０の開口端２０ａを動かすことなく、被塗物のより広い所定の範囲を塗装することができる。

【0027】

（第４実施形態）
図６に示すように、本実施形態の回転霧化塗装装置４は、塗装用回転ベルカップ１０、音響管２０及びディフューザー２１に、被塗物ＣＡよりも高い電位を与える高電圧発生器５０を更に備え、音響管２０及びディフューザー２１が、導電材からなること以外は、第３実施形態の回転霧化塗装装置３と同様の構成を有している。

【0028】

ここで、高電圧発生器５０としては、例えば、自動車の車体や部品を静電塗装する際に用いられる従来公知の直流高電圧を発生させる高電圧電源を用いることができる。

【0029】

次に、本実施形態の利点について説明する。本実施形態によれば、高電圧発生器５０によって塗装用回転ベルカップ１０、音響管２０及びディフューザー２１と被塗物ＣＡとの間に高電圧がかかるので、第３実施実施形態の利点に加えて、被塗物に対して微粒化した塗料をより優れた塗着効率で塗装することができる。より具体的には、塗装用回転ベルカップ１０より吐出されたマイナスに帯電した塗料はプラスに帯電した被塗物ＣＡに引き付けられると共に、マイナスに帯電したディフューザー２１、音響管２０及び塗装用回転ベルカップ１０に付着することが抑制ないし防止されるため、より優れた塗着効率を実現できる。

【0030】

以上、本発明を若干の実施形態によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

【0031】

本発明においては、被塗物に対して微粒化した塗料を優れた塗着効率で塗装するべく、上述の塗装用回転ベルカップ１０、塗装用回転ベルカップ１０の外側に同軸配置され且つ塗装用回転ベルカップ１０との間に空間２０ｃを設けて配置された音響管２０、及び空間１０ｃに音波ＳＷを発生させる音源３０を備え、音響管２０が音波ＳＷの音圧を高める構造を有することを採用したことを骨子とする。

【0032】

したがって、音響管２０として、塗装用回転ベルカップ１０の軸方向において塗料吐出端１０ａ側に位置する開口端２０ａと、開口端２０ａと反対側に位置する他の開口端２０ｂとを有すると共に、塗装用回転ベルカップ１０の塗料吐出端１０ａよりも他の開口端２０ｂ側が高音圧であり、開口端２０ａ側が低音圧である音圧分布を形成するものを例示して説明したが、音響管２０内の音波ＳＷの音圧を高めて塗料を微粒化できれば、これに限定されるものではない。

【0033】

また、空気流発生器４０や高電圧発生器５０を備えるものを例示して説明する際に、ディフューザー２１を備えたものを例示したが、これに限定されるものではない。

【0034】

さらに、高電圧発生器５０を備えるものを例示して説明する際に、音響管２０及びディフューザー２１が導電材からなるものを例示したが、これに限定されず、例えば、音響管２０及びディフューザー２１として表面に導電層を有する絶縁材からなるものを適用することもできる。また、音響管２０及びディフューザー２１として導電材からなるものと表面に導電層を有する絶縁材からなるものを組み合わせてもよい。

【0035】

さらに、例えば、上述した構成要素は、各実施形態に示した構成に限定されるものではなく、塗装用回転ベルカップ、音響管、ディフューザー、音源、空気流発生器、高電圧発生器の仕様の細部を変更したり、各実施形態の構成要素を他の実施形態に適用することも可能である。

【符号の説明】

【0036】

１，２，３，４ 回転霧化塗装装置
１０ 塗装用回転ベルカップ
１０ａ 塗料吐出端
２０ 音響管
２０Ａ 先端部
２０Ｂ 後端部
２０Ｃ 中間部
２０ａ 開口端
２０ｂ 他の開口端
２０ｃ 空間
２１ ディフューザー
３０ 音源
４０ 空気流発生器
５０ 高電圧発生器
ＡＦ 空気流
ＡＰ 微粒化した塗料
ＣＡ 被塗物
ＳＷ 音波

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】