JP3545030B2 - ホース浄化アダプタを備えた静電粉体スプレ・ガン - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は静電粉体スプレに関し、特に雲母や金属粒子を含有するような乾燥混合粉体のスプレ、又は導電性材料を含有するその他の粉体のスプレに関する。
【0002】
【従来の技術】
種々の静電スプレ・コーティング方法やそのコーティング材料の粒子を帯電するのに使用するガンは、共に周知である。典型的な静電粉体スプレ方法にあっては、粉体は空気流によってスプレ・ガンに搬送される。この粉体は高電位に電気的に帯電され、この帯電システムの作動電圧は一般に少なくとも60キロボルト(KV)である。通常、静電粉体スプレ・システムは導電性又は少なくとも一部導電性の物体を被覆(コート)するのに使用され、被覆すべき物体にコーティング材料を引き寄せる為に、コーティング粒子は、被覆すべき物体とは異なった極性に帯電される。この被覆すべき物体は通常、適切な手段によって接地電位に保持され、帯電された粉体と接地された導電性物体との間の静電力によって、粉体が被覆すべき物体に引き付けられる。
【0003】
静電スプレ・コーティング・システムで粉体を帯電させるには、粉体に電荷を印加する手段が必要である。スプレ・ガンでは通常この帯電は、高電圧電源に接続された電極を用いて行われる。尚、この電極は粉体流の極く近傍又は粉体流に接触するように配置される。
【0004】
初期の静電スプレ・ガンは、遠隔配置された60KV以上の高電圧直流源から給電されていた。このような電源の出力電圧は、ガンのノズル近傍に取付けられた粒子帯電用の電極に高電圧ケーブルを介して送られる。ガンの安全性及び操作性を高める為に、高周波数で作動する小形の電圧倍率器回路が既に開発されており、この小形の電圧倍率器回路は静電スプレ・ガン内に組み込まれて、低入力電圧から必要な帯電用の直流高電圧を作り出す。このような高電圧倍増能力を有するガンは、一般に、高電圧ケーブルよりも可撓性に富んだ低電圧ケーブルを介して、外部の低電圧電源から給電される。この一体形高電圧回路は、変圧器によって低入力電圧を昇圧し、この昇圧された電圧をダイオード/コンデンサ形の倍率器カスケードで整流及び倍増して、直流高電圧をガンの粒子帯電用の電極に出力する。
【0005】
米国特許第5,026,720号は、外部の低電圧源から給電される内部の低電圧倍率器回路を備えた静電スプレ・ガン構造を開示する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
これらの装置及び方法は、非導電性粉体や単一材料から成る粉体をスプレする場合には、問題なく作動するが、しかしながら、静電粉体スプレ・ガンは雲母又は金属粒子を含有するような乾燥混合粉体をスプレする場合には、いくつかの問題が発生する。即ち、個々の粉体粒子は分子表面構造が異なるので、静電分離が起こる。これらの異なった粒子は、粉体流路の内面に蓄積し、他の同様の粒子を引き寄せる。このような蓄積成長を続けると、ついには粒子電荷による粒子の粉体流路内面への付着が維持できなくなって、粒子は軟らかい粉体のかたまりとなって、粉体流路内面から分離する。このような粉体のかたまりは、一般に色が他とは異なり、被覆すべき物体表面に欠陥を生ずる。
【0007】
上述の粉体流路内面への望ましくない粉体の堆積、及びこれに伴う堆積粉体の分離を防止する為には、スプレ・ガンを頻繁に洗浄しなければならない。即ち、連続運転中のガンを数分毎に洗浄しなかった場合には、粉体蓄積が生じる恐れがある。しかしながら、ガンの洗浄は、特にガンが粉体流路内面の洗浄の為に全体を分解し又は一部分解しなければならない場合に、かなりの時間を要し、かつ非効率的な作業となる。
【0008】
金属粒子を含有する粉体をスプレする場合には別の問題が生ずる。金属粉体のような中位の導電性の粉体をスプレする場合には、電極の高電圧がガンに供給された粉体の柱状体を介してアースに短絡することを防止する措置を施す必要がある。100KVのような高電圧によって発生する静電界を使用すると、粉体流中に浮遊する金属粒子は、互いに接近しているので導電性チェーンを形成する。この為、電圧は、粉体供給路を通って中和源に向かう。不幸にも、把持式の粉体スプレ・ガンを使用していた場合には、中和源又は接地路は操作者の手を通ることになり、電圧の放電により操作者は衝撃を受け、苦痛を感じることがある。また、粉体による接地路の形成によって、高電流がガンに流れるので、移送効率(粉体が被覆すべき物体に到達する割合)が低下してしまう。
【0009】
静電スプレ・ガンは、中位の導電性の液体塗料をスプレする場合に上述と同様の接地問題が起こる。この問題に対する一つの対策は、供給部全体を接地電位から隔離することであった。この隔離によって、スプレ・システム全体が帯電電位に「フロートする(浮かぶ)」。しかしながら、このような対策は、いくつかの欠点を有する。主な欠点の一つは、大量の電気エネルギーがシステム内に容量的に貯えられることである。この容量的に貯えられたエネルギーは、突然に放電しスパークを生じ、これによって、操作者が感電したり、又は爆発が起こる恐れがある。
【0010】
別の対策は、供給部容器を接地し、かつガンとその容器との間の材料柱状体の全電気抵抗を中位の導電性材料にとって充分大きくするような長さのホースによって、スプレ・ガンを上記容器に接続して、上記材料柱状体を流れる電流を、電極を短絡しないレベルまで低下させることであった。しかしながら、この対策も別の問題が生ずる。このようなシステムの供給ホースは、必然的に非常にかさ張り、把持式ガンと共に使用した場合に取扱いが非常に困難になる。このホースは、必要な電気絶縁を得るために、かさ張らざるを得ず、多分、接地された導電性層でホースを取り囲むことさえ必要となるであろう。
【0011】
米国特許第4,139,155号は、液体スプレ・ガンの回路を隔離する為の別の解決法を開示しており、この解決法では、流体カートリッジがガンとホースとの接続部に内蔵される。このカートリッジは、普通の直進通路の代りに、細長い螺旋状通路を有し、これによって抵抗性の接地路を長くし、効果的にガンをアースから隔離(絶縁)する。上述の米国特許第4,139,155号の解決法は、液体に対しては良好であるが、しかしながら、粉体流と共に使用される搬送用空気は、液体流と同じようには加圧することができないので、粉体スプレ・ガンに使用するには適当でない。上述の細長螺旋状通路は複雑な流路であるので、粉体含有の空気流に対する流れ抵抗が大きくなってしまい、ガンに向う粉体の速度を低下させてしまう。このため、現在使用されている粉体搬送用のポンプ機器は、もはや適当ではなくなり、新しい機器が必要となるであろう。
【0012】
別の解決策としては粉体供給ホースとガンとの接続箇所に粉体用の接地路を設けることが考えられる。このような接地路は、供給ホース内の粉体に並列な低抵抗の接地路を形成する。しかしながら、このような低抵抗の接地路を設置すると、高電流がガンに流れるため、電極を短絡してしまいがちである。このため、この高電流によって電極が粉体に適正な電荷を印加することが困難になるので、移送効率が低下してしまうであろう。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、定期的にホース及びガンを空気によって簡単かつ迅速に浄化する手段を設けることによって、静電スプレ・ガンの流路中の粉体蓄積の問題を解決する。この浄化手段は、ガンから比較的離れた粉体供給ホース・ライン中に配置された空気浄化アダプタを具備する。この空気浄化アダプタは圧縮空気供給源に接続され、作動を任意の時点でかつ簡単に行うことができ、浄化用の空気を供給ホースとガンの粉体流路とに送出する。
【0014】
本発明の浄化手段は、ガンを分解又は部分的に分解する必要なしに、圧縮空気による浄化によって粉体流路を洗浄する簡便な手段を提供する。本発明は、雲母又は金属粒子を含有する乾燥混合粉体を使用した場合に発生するような粉体蓄積をホース及びガンから高頻度で洗い落とすことができる。粉体流路に生じた粉体のかたまりは、成長すると剥がれて、被覆すべき物体表面に欠陥を生ずる恐れがあるが、本発明では粉体蓄積の成長前に粉体流路から粉体粒子を洗い落とすことによって、上述の粉体のかたまりの発生を低減又は無くする。本発明によると、浄化作業は、非常に簡単であるので、非常に高頻度で、例えば、各部品の被覆毎に、又は1〜2分毎に行うことが可能となる。
【0015】
また、本発明によると、ホース及びガンの粉体流路を浄化することによって、供給ホース内での粉体の堆積に起因する接地問題を軽減することができる。供給ホースを空気で頻繁に浄化することにより、ホース内面に堆積する導電性粉体を簡単かつ迅速に除去することができる。粉体供給ホースを浄化用空気によって頻繁に洗浄することができるので、粉体供給ホースのうち、ガンに近い部分は、導電性の管から構成することができ、これによって、低抵抗の電気接地路を形成し、把持式ガンの操作者が不用意にガン近傍の供給管に触れた時の感電を防止する。このような導電性管は、本発明を使用しない場合には、特に導電性粉体の時にはその管内での粉体蓄積を助長しがちであるが、本発明による浄化手段の使用によって、上述の粉体蓄積を容易に消散することができる。
【0016】
静電粉体スプレ・ガンの本発明は上述の利点の他に別の利点を有する。ガンは、粉体流路と電極とを有し、粉体を帯電してスプレするバレルと、粉体流路を有し粉体を上記バレルに供給するホースと、浄化用の空気を上記ホースに導入して上記ホース及びバレルの上記粉体流路から蓄積粉体を洗い落とす手段と、を具備する。
【0017】
本発明はまた、静電粉体スプレ方法を提供する。この方法は、把持式の静電スプレ・ガンを、ホース・ラインを使用して粉体供給部に取付けるステップと、上記ホース・ライン内に浄化用空気供給部に接続された浄化アダプタを配置するステップと、上記ガンを使用して上記供給部からの粉体で物体をスプレするステップと、粉体蓄積の前に上記ホースと上記ガンとから蓄積粉体を洗い落とすステップと、を具備する。
【0018】
本発明の別の態様によると、浄化アダプタが把持式静電粉体スプレ・ガンに使用される。この浄化アダプタは、粉体とこの粉体の搬送用ガスとが流通する導管とこの導管の一部に沿ってこの導管を取り囲む浄化空気導入用の環状通路とを有する本体と、粉体供給部に接続されたホースに取り付けられるように上記導管の一端に位置する第1のホース接続部と、上記スプレ・ガンへの接続の為にホース部分に取り付けられるように上記導管の他端に位置する第2のホース接続部と、圧縮空気供給部への接続の為に空気ホースに取り付けられるように上記環状通路に接続された第3のホース接続部とを具備する。
【0019】
【実施例】
図面において、図1は本発明による静電スプレ・ガン10を示したもので、このガン10はピストル形のハウジング11を具備し、このハウジング11は、ハンドル12とバレル13とを有する。このバレル13は、先端が放出端14として形成され、後方バレル部分16と前方バレル部分17とを有する。この後方バレル部分16はその前方端に縮径(小径)延長部18を有し、この延長部18は前方バレル部分17の内部に嵌入している。ホース部分20と主ホース21とから構成されるホース・ラインは、放出端14の近傍の前方バレル部分17に形成された取入斜路23を介して粉体コーティング材料をハウジング11に送出する。この粉体は前方バレル部分17内の粉体流路を通って流れ、電極アッセンブリ24によって帯電される。
【0020】
ガン10はケーブル30によって給電され、このケーブル30の端部はケーブル取付用のカラー31に取り付けられる。このカラー31は、ケーブル挿入用の孔を有し、ハンドル12の下端の開口に環状フランジと凹部とによって固定される。ケーブル取付用カラー31のうち、ハンドル12内に収容された部分は、絶縁性ブーツ(不図示)によって取り囲まれ、その上端が先細り形状となり、その先端の細い開口を通って2組の絶縁された導体が延在し、これらの導体の先端は2ピン形のプラグ32と3ピン形のプラグ33に挿入されている。このプラグ32に嵌合された2ピン形プラグ35は、電気スイッチ36から延びた絶縁された導体対の端部に位置する。このスイッチ36は逆L字形の旋回トリガー37によって操作され、このトリガー37はその基部の自由端の所でピボット・ピン38に取り付けられ、このピボット・ピン38はハンドル12に固着されている。
【0021】
ハンドル12は、更に細長の金属平板から成るケーブル・ホルダ41を有し、このケーブル・ホルダ41は、後方端42と末端43とを有する。この後方端42はハンドル12の下端にネジなど(不図示)によって取り付けられ、末端43はハンドル12から外方に延在し、ホース部分20に取り付けられたホース・クランプ44を有する。
【0022】
他方のプラグ33は3ピン形プラグ48と嵌合し、このプラグ48は、内部の電圧倍率器(マルチプライア)49の後部から延在した3個の絶縁された導体の端に取り付けられている。電圧倍率器49はハウジング11内に取り付けられ、この後方端には、電圧倍率器によって発生された熱を逃す為の熱導伝性のバンド50が取り付けられている。このバンド50は熱導伝性材料からなり、外方に延在したタブ51を有する。電圧倍率器49は、矩形の本体と、ネジ付部分52を有する入れ子式のネジ付前端とを具備する。このネジ付部分52の前方端からは、別の小形のネジ付部分(不図示)が延在している。内部の電圧倍率器49の電気構成は、周知のものであり、昇圧変圧器と発振器とコンデンサ/ダイオードのカスケード(すべて不図示)を有し、3ピン形プラグ48に接続された、絶縁された導体対を介して内部電圧倍率器に供給された低電圧入力を昇圧して高電圧の直流出力を電極アッセンブリ24に送出する。
【0023】
電圧倍率器49はハウジング11の後方バレル部分16内に取り付けられ、倍率器49の前方端は、内壁57に当接している。この内壁57は延長部18との境界においてバレル13の内部半径方向に突出している。ネジ付部分52と他方の小形ネジ付部分とは、内壁57の開口を貫通し、延長部18に入り込んでいる。前方バレル部分17は延長部18に外挿され、この前方バレル部分17と延長部18との間には、延長部18の環状溝内に収容されたOリング・シールが介在されている。延長部18は止めネジ58等によって前方バレル部分17に固着される。延長部18の内部には管状の保持具59が配置され、この管状の保持具59のメネジ部分は電圧倍率器49のネジ付部分52に螺合されている。
【0024】
電圧倍率器49の前方端には、電極アッセンブリ24が取り付けられ、この電極アッセンブリ24は、米国特許第5,026,720号に詳述されており、最後方部分60を有し、この最後方部分にはメネジ開口が形成され、この最後方部分60のメネジ開口には、電圧倍率器49の最前方の小形ネジ部分が螺合している。
【0025】
電極アッセンブリ24の前方端は、保持具59の前方端の開口から延在し、前方バレル部分17内に入り込んでいる。電極アッセンブリ24は管状のデフレクタ軸部61を貫通し、このデフレクタ軸部61はその前方端に傾斜口を有する。デフレクタ62は、デフレクタ軸部61の前方端から延在した電極アッセンブリ24の前方端に取り付けられている。
【0026】
前方バレル部分17の端にはノズル65が嵌合され、このノズル65は電極アッセンブリ24の前方端及びデフレクタ62を取り囲んでいる。ノズル65の後方端は前方バレル部分17の前方端の内部に嵌合し、またノズル65の後方端に刻設された環状溝内のOリング・シールが、ノズル65を前方バレル部分17の前方端の所定位置に保持する。ノズル65の外側にはリング66が外挿されている。
【0027】
こうして、ガン10のバレル13内には、前方バレル部分17とノズル65とによって粉体流路が形成され、また電極アッセンブリ24は、デフレクタ軸部61とデフレクタ62とによってカバーされる。
【0028】
粉体は、前方バレル部分17の下側から延在する材料取入斜路23を介して上述の粉体流路に供給される。材料取入斜路23内にはOリング・シール71によってホース・アダプタ70の一端が保持され、このホース・アダプタ70の他端はホース部分20の上端に取り付けられる。即ち、このホース部分20の上端はホース・アダプタの下端に外挿されている。このホース部分20はもちろん中空であり、ガン10への粉体供給用の粉体流路を構成している。材料取入斜路23から延在したホース部分20には導電性の管72が被せられている。ホース部分20はケーブル・ホルダ41の末端43まで延在し、導電性管72の下端に巻き付けられたホース・クランプ44によってケーブル・ホルダ41に取り付けられている。
【0029】
導電性管72とホース・クランプ44とケーブル・ホルダ41は全体としてガン用の低抵抗の接地路を構成し、これにより、ハンドル12を把持しかつトリガー37を作動する操作者の感電発生を低減する。しかしながら、導電性管72の存在は、粉体がホース部分20に接触するので、ホース部分20内での導電性粉体の蓄積を促進する。このようなホース部分20内での粉体の蓄積は、接地路の電気抵抗を低下させて、ガンを短絡す恐れが生ずる。
【0030】
ガン10内の粉体流路に蓄積した粉体を除去できることはもちろんのこと、ホース部分20の流路を容易かつ頻繁に洗浄できるように、ホース浄化アダプタ76がホース・ラインに設けられ、このホース浄化アダプタ76はケーブル・ホルダ41の直下に位置するホース部分20の下端に取り付けられる。ホース浄化アダプタ76はホース・クランプ44によって支持される。尚、このホース・クランプ44はアダプタ76の外周及びこのアダプタ76上のホース部分20の外周を締め付けている。ホース浄化アダプタ76はホース部分20を主ホース21に取り付けるもので、その詳細構造が図2に示されている。浄化アダプタ76は外側部材77と内側部材78とを具備し、両部材77,78は共に、非導電性材料から作られている。
【0031】
外側部材77は中空の中央本体81を具備し、この中央本体81には、粉体流通用の通路82が形成されている。外側部材77はその一端がホース接続部分83として形成されている。ガン10からのホース部分20は、導電性管72がホース部分20に外挿されかつホース・クランプ44によって所定位置に保持された状態で、接続部83に接続されている。外側部材77は更に本体81から横方向に突出した空気導管部分84を具備し、この空気導管部分84は、浄化用空気を浄化アダプタ76に供給する内部通路を有する。空気導管部分84は、エルボ85を有し、その先端は空気ホース87用の接続部86として構成されている。空気ホース87は適切な圧縮空気供給部(不図示)に接続され、また、必要に応じて浄化アダプタ76への圧縮空気の供給を選択的に調整する為の適切な弁手段(不図示)が設けられている。
【0032】
ホース浄化アダプタ76の内側部材78は、粉体流通用の中央通路91を具備する。この通路91の一端はホース接続部92として構成され、このホース接続部92には、ポンプ手段に接続された主ホース21が取り付けられている。内側部材78は更に、ホース接続部92の反対側に小径部93を具備し、この小径部93は外側部材77の本体81の通路82内に延在している。小径部93の外径は、外側部材本体81の通路82の内径よりも小径であるので、空気ホース87からの空気流通用の環状通路94が外側及び内側部材77,78の間に形成される。この環状通路94からの空気は、通路82に流入し、ホース部分20内の粉体流路を流通し、その後にガン10のバレル内の粉体流路を流通する。
【0033】
次ぎに本発明の作用を説明する。スプレ・ガン10を公知の方法で操作して、ホース21を介してガン10に供給される粉体を静電スプレする。乾燥混合粉体をスプレする場合には、個々の粉体粒子の異なった分子表面構造に起因して、静電分離が生ずることがある。これらの異なった粒子のいくつかは、ガン10内の粉体流路の内面に蓄積し、この蓄積された粒子は、他の同様の粒子を引き付け、増大し続けるであろう。もし、このような増大が放置されると、蓄積粒子は増大を続けた結果、ついには静電電荷が蓄積粒子をガンの内面に引き付けることができなくなり、軟らかいひとかたまりの粉体が剥がれ、これによってコーティングすべき部品表面に欠陥を生ずる。
【0034】
そこで、このような蓄積が成長増大する前に、粉体スプレを一時的に中止して、空気ホース87からの圧縮空気の流出を開始する。この空気ホース87からの圧縮空気は、ホース浄化アダプタ76を通ってホース部分20の流路に流入し、更にガン10の流路を流通し、これによって、これらの流路から蓄積粒子を取り除く。この空気による浄化が終了した後に、空気の供給が停止され、静電粉体スプレを続けることができる。望ましくない粉体粒子の蓄積がガン内で発生することを防止するためには、ガンは、非常に頻繁に、例えば各部品の粉体被覆毎に、又は1〜2分のスプレ毎に浄化を行うべきである。
【0035】
空気による浄化は、また、ホース部分20の流路に蓄積した粉体を洗浄する効果を有する。金属粒子のような導電性材料を含有する粉体でスプレする場合には、粉体蓄積によって、ホース部分20内の粉体を介して接地を生ずるような導電路が形成される恐れがある。もしこの導電路が形成されると、電圧がこの粉体路を通って中和源に向かい、トリガー37に指を掛けた状態でハンドル12を把持している作業者の手の付近が危険な状況となる。また、このような突然の接地が生ずると、大電流がガンに流れ、移送効率を低下させる。そこで、ホース浄化アダプタ76を介して浄化用空気を導入することによって、ホース部分20及びガン10内の流路を定期的に浄化して、これによって、接地路を形成する恐れのあるホース部分の望ましくない粉体蓄積を吹き飛ばし、ガンの安全かつ効率的運転を確保する。更に、ホース部分20に被せられた導電性管72は、ホース・クランプ44とケーブル・ホルダ41とを介して過剰電荷用の接地路を作るので、作業者の手からの接地を避けることができる。
【0036】
粉体流路をホース・クランプ44とケーブル・ホルダ41とを介して接地する代りに、ホース浄化アダプタ76を接地路の一部として使用することも可能である。この場合には、ホース浄化アダプタ76の外側部材77は黄銅やアルミニウムや炭素含浸プラスチックのような導電性材料製とし、適切な接地接続体を取り付けてアースに接続する。これにより、ホース浄化アダプタは必要な電圧の放電路を形成する。
【0037】
本発明は、把持式のスプレ・ガン10について図示し、説明したが、本発明の種々の利点は自動スプレ装置でも実現することができる。この自動スプレ装置の場合には、作業者の感電の問題は存在しないが、しかし流路内での粉体蓄積の問題は起こり、スプレされる部品表面に欠陥が生じたり、ガンに大電流が流れ、移送効率が低下する。従って、上述した発明は、把持式のスプレ機器に限定されず、他の粉体スプレ機器に有効に使用することができる。
【0038】
上述した図示の具体的な実施例には本発明の範囲内の他の変形例や変更例が存在することは当業者には明らかであろう。本発明はその具体的な実施例を参照して図示され説明されたが、これらの実施例は限定する為のものではなく、単なる例示にすぎない。従って、本発明は上述の図示の具体的な実施例に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化したガンを示した断面側面図である。
【図2】図1の一部を拡大して詳細に示した断面図である。
【符号の説明】
10 静電粉体スプレ・ガン
12 ハンドル
13 バレル
20 ホース部分
21 主ホース
76 ホース浄化アダプタ
【産業上の利用分野】
本発明は静電粉体スプレに関し、特に雲母や金属粒子を含有するような乾燥混合粉体のスプレ、又は導電性材料を含有するその他の粉体のスプレに関する。
【0002】
【従来の技術】
種々の静電スプレ・コーティング方法やそのコーティング材料の粒子を帯電するのに使用するガンは、共に周知である。典型的な静電粉体スプレ方法にあっては、粉体は空気流によってスプレ・ガンに搬送される。この粉体は高電位に電気的に帯電され、この帯電システムの作動電圧は一般に少なくとも60キロボルト(KV)である。通常、静電粉体スプレ・システムは導電性又は少なくとも一部導電性の物体を被覆(コート)するのに使用され、被覆すべき物体にコーティング材料を引き寄せる為に、コーティング粒子は、被覆すべき物体とは異なった極性に帯電される。この被覆すべき物体は通常、適切な手段によって接地電位に保持され、帯電された粉体と接地された導電性物体との間の静電力によって、粉体が被覆すべき物体に引き付けられる。
【0003】
静電スプレ・コーティング・システムで粉体を帯電させるには、粉体に電荷を印加する手段が必要である。スプレ・ガンでは通常この帯電は、高電圧電源に接続された電極を用いて行われる。尚、この電極は粉体流の極く近傍又は粉体流に接触するように配置される。
【0004】
初期の静電スプレ・ガンは、遠隔配置された60KV以上の高電圧直流源から給電されていた。このような電源の出力電圧は、ガンのノズル近傍に取付けられた粒子帯電用の電極に高電圧ケーブルを介して送られる。ガンの安全性及び操作性を高める為に、高周波数で作動する小形の電圧倍率器回路が既に開発されており、この小形の電圧倍率器回路は静電スプレ・ガン内に組み込まれて、低入力電圧から必要な帯電用の直流高電圧を作り出す。このような高電圧倍増能力を有するガンは、一般に、高電圧ケーブルよりも可撓性に富んだ低電圧ケーブルを介して、外部の低電圧電源から給電される。この一体形高電圧回路は、変圧器によって低入力電圧を昇圧し、この昇圧された電圧をダイオード/コンデンサ形の倍率器カスケードで整流及び倍増して、直流高電圧をガンの粒子帯電用の電極に出力する。
【0005】
米国特許第5,026,720号は、外部の低電圧源から給電される内部の低電圧倍率器回路を備えた静電スプレ・ガン構造を開示する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
これらの装置及び方法は、非導電性粉体や単一材料から成る粉体をスプレする場合には、問題なく作動するが、しかしながら、静電粉体スプレ・ガンは雲母又は金属粒子を含有するような乾燥混合粉体をスプレする場合には、いくつかの問題が発生する。即ち、個々の粉体粒子は分子表面構造が異なるので、静電分離が起こる。これらの異なった粒子は、粉体流路の内面に蓄積し、他の同様の粒子を引き寄せる。このような蓄積成長を続けると、ついには粒子電荷による粒子の粉体流路内面への付着が維持できなくなって、粒子は軟らかい粉体のかたまりとなって、粉体流路内面から分離する。このような粉体のかたまりは、一般に色が他とは異なり、被覆すべき物体表面に欠陥を生ずる。
【0007】
上述の粉体流路内面への望ましくない粉体の堆積、及びこれに伴う堆積粉体の分離を防止する為には、スプレ・ガンを頻繁に洗浄しなければならない。即ち、連続運転中のガンを数分毎に洗浄しなかった場合には、粉体蓄積が生じる恐れがある。しかしながら、ガンの洗浄は、特にガンが粉体流路内面の洗浄の為に全体を分解し又は一部分解しなければならない場合に、かなりの時間を要し、かつ非効率的な作業となる。
【0008】
金属粒子を含有する粉体をスプレする場合には別の問題が生ずる。金属粉体のような中位の導電性の粉体をスプレする場合には、電極の高電圧がガンに供給された粉体の柱状体を介してアースに短絡することを防止する措置を施す必要がある。100KVのような高電圧によって発生する静電界を使用すると、粉体流中に浮遊する金属粒子は、互いに接近しているので導電性チェーンを形成する。この為、電圧は、粉体供給路を通って中和源に向かう。不幸にも、把持式の粉体スプレ・ガンを使用していた場合には、中和源又は接地路は操作者の手を通ることになり、電圧の放電により操作者は衝撃を受け、苦痛を感じることがある。また、粉体による接地路の形成によって、高電流がガンに流れるので、移送効率(粉体が被覆すべき物体に到達する割合)が低下してしまう。
【0009】
静電スプレ・ガンは、中位の導電性の液体塗料をスプレする場合に上述と同様の接地問題が起こる。この問題に対する一つの対策は、供給部全体を接地電位から隔離することであった。この隔離によって、スプレ・システム全体が帯電電位に「フロートする(浮かぶ)」。しかしながら、このような対策は、いくつかの欠点を有する。主な欠点の一つは、大量の電気エネルギーがシステム内に容量的に貯えられることである。この容量的に貯えられたエネルギーは、突然に放電しスパークを生じ、これによって、操作者が感電したり、又は爆発が起こる恐れがある。
【0010】
別の対策は、供給部容器を接地し、かつガンとその容器との間の材料柱状体の全電気抵抗を中位の導電性材料にとって充分大きくするような長さのホースによって、スプレ・ガンを上記容器に接続して、上記材料柱状体を流れる電流を、電極を短絡しないレベルまで低下させることであった。しかしながら、この対策も別の問題が生ずる。このようなシステムの供給ホースは、必然的に非常にかさ張り、把持式ガンと共に使用した場合に取扱いが非常に困難になる。このホースは、必要な電気絶縁を得るために、かさ張らざるを得ず、多分、接地された導電性層でホースを取り囲むことさえ必要となるであろう。
【0011】
米国特許第4,139,155号は、液体スプレ・ガンの回路を隔離する為の別の解決法を開示しており、この解決法では、流体カートリッジがガンとホースとの接続部に内蔵される。このカートリッジは、普通の直進通路の代りに、細長い螺旋状通路を有し、これによって抵抗性の接地路を長くし、効果的にガンをアースから隔離(絶縁)する。上述の米国特許第4,139,155号の解決法は、液体に対しては良好であるが、しかしながら、粉体流と共に使用される搬送用空気は、液体流と同じようには加圧することができないので、粉体スプレ・ガンに使用するには適当でない。上述の細長螺旋状通路は複雑な流路であるので、粉体含有の空気流に対する流れ抵抗が大きくなってしまい、ガンに向う粉体の速度を低下させてしまう。このため、現在使用されている粉体搬送用のポンプ機器は、もはや適当ではなくなり、新しい機器が必要となるであろう。
【0012】
別の解決策としては粉体供給ホースとガンとの接続箇所に粉体用の接地路を設けることが考えられる。このような接地路は、供給ホース内の粉体に並列な低抵抗の接地路を形成する。しかしながら、このような低抵抗の接地路を設置すると、高電流がガンに流れるため、電極を短絡してしまいがちである。このため、この高電流によって電極が粉体に適正な電荷を印加することが困難になるので、移送効率が低下してしまうであろう。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、定期的にホース及びガンを空気によって簡単かつ迅速に浄化する手段を設けることによって、静電スプレ・ガンの流路中の粉体蓄積の問題を解決する。この浄化手段は、ガンから比較的離れた粉体供給ホース・ライン中に配置された空気浄化アダプタを具備する。この空気浄化アダプタは圧縮空気供給源に接続され、作動を任意の時点でかつ簡単に行うことができ、浄化用の空気を供給ホースとガンの粉体流路とに送出する。
【0014】
本発明の浄化手段は、ガンを分解又は部分的に分解する必要なしに、圧縮空気による浄化によって粉体流路を洗浄する簡便な手段を提供する。本発明は、雲母又は金属粒子を含有する乾燥混合粉体を使用した場合に発生するような粉体蓄積をホース及びガンから高頻度で洗い落とすことができる。粉体流路に生じた粉体のかたまりは、成長すると剥がれて、被覆すべき物体表面に欠陥を生ずる恐れがあるが、本発明では粉体蓄積の成長前に粉体流路から粉体粒子を洗い落とすことによって、上述の粉体のかたまりの発生を低減又は無くする。本発明によると、浄化作業は、非常に簡単であるので、非常に高頻度で、例えば、各部品の被覆毎に、又は1〜2分毎に行うことが可能となる。
【0015】
また、本発明によると、ホース及びガンの粉体流路を浄化することによって、供給ホース内での粉体の堆積に起因する接地問題を軽減することができる。供給ホースを空気で頻繁に浄化することにより、ホース内面に堆積する導電性粉体を簡単かつ迅速に除去することができる。粉体供給ホースを浄化用空気によって頻繁に洗浄することができるので、粉体供給ホースのうち、ガンに近い部分は、導電性の管から構成することができ、これによって、低抵抗の電気接地路を形成し、把持式ガンの操作者が不用意にガン近傍の供給管に触れた時の感電を防止する。このような導電性管は、本発明を使用しない場合には、特に導電性粉体の時にはその管内での粉体蓄積を助長しがちであるが、本発明による浄化手段の使用によって、上述の粉体蓄積を容易に消散することができる。
【0016】
静電粉体スプレ・ガンの本発明は上述の利点の他に別の利点を有する。ガンは、粉体流路と電極とを有し、粉体を帯電してスプレするバレルと、粉体流路を有し粉体を上記バレルに供給するホースと、浄化用の空気を上記ホースに導入して上記ホース及びバレルの上記粉体流路から蓄積粉体を洗い落とす手段と、を具備する。
【0017】
本発明はまた、静電粉体スプレ方法を提供する。この方法は、把持式の静電スプレ・ガンを、ホース・ラインを使用して粉体供給部に取付けるステップと、上記ホース・ライン内に浄化用空気供給部に接続された浄化アダプタを配置するステップと、上記ガンを使用して上記供給部からの粉体で物体をスプレするステップと、粉体蓄積の前に上記ホースと上記ガンとから蓄積粉体を洗い落とすステップと、を具備する。
【0018】
本発明の別の態様によると、浄化アダプタが把持式静電粉体スプレ・ガンに使用される。この浄化アダプタは、粉体とこの粉体の搬送用ガスとが流通する導管とこの導管の一部に沿ってこの導管を取り囲む浄化空気導入用の環状通路とを有する本体と、粉体供給部に接続されたホースに取り付けられるように上記導管の一端に位置する第1のホース接続部と、上記スプレ・ガンへの接続の為にホース部分に取り付けられるように上記導管の他端に位置する第2のホース接続部と、圧縮空気供給部への接続の為に空気ホースに取り付けられるように上記環状通路に接続された第3のホース接続部とを具備する。
【0019】
【実施例】
図面において、図1は本発明による静電スプレ・ガン10を示したもので、このガン10はピストル形のハウジング11を具備し、このハウジング11は、ハンドル12とバレル13とを有する。このバレル13は、先端が放出端14として形成され、後方バレル部分16と前方バレル部分17とを有する。この後方バレル部分16はその前方端に縮径(小径)延長部18を有し、この延長部18は前方バレル部分17の内部に嵌入している。ホース部分20と主ホース21とから構成されるホース・ラインは、放出端14の近傍の前方バレル部分17に形成された取入斜路23を介して粉体コーティング材料をハウジング11に送出する。この粉体は前方バレル部分17内の粉体流路を通って流れ、電極アッセンブリ24によって帯電される。
【0020】
ガン10はケーブル30によって給電され、このケーブル30の端部はケーブル取付用のカラー31に取り付けられる。このカラー31は、ケーブル挿入用の孔を有し、ハンドル12の下端の開口に環状フランジと凹部とによって固定される。ケーブル取付用カラー31のうち、ハンドル12内に収容された部分は、絶縁性ブーツ(不図示)によって取り囲まれ、その上端が先細り形状となり、その先端の細い開口を通って2組の絶縁された導体が延在し、これらの導体の先端は2ピン形のプラグ32と3ピン形のプラグ33に挿入されている。このプラグ32に嵌合された2ピン形プラグ35は、電気スイッチ36から延びた絶縁された導体対の端部に位置する。このスイッチ36は逆L字形の旋回トリガー37によって操作され、このトリガー37はその基部の自由端の所でピボット・ピン38に取り付けられ、このピボット・ピン38はハンドル12に固着されている。
【0021】
ハンドル12は、更に細長の金属平板から成るケーブル・ホルダ41を有し、このケーブル・ホルダ41は、後方端42と末端43とを有する。この後方端42はハンドル12の下端にネジなど(不図示)によって取り付けられ、末端43はハンドル12から外方に延在し、ホース部分20に取り付けられたホース・クランプ44を有する。
【0022】
他方のプラグ33は3ピン形プラグ48と嵌合し、このプラグ48は、内部の電圧倍率器(マルチプライア)49の後部から延在した3個の絶縁された導体の端に取り付けられている。電圧倍率器49はハウジング11内に取り付けられ、この後方端には、電圧倍率器によって発生された熱を逃す為の熱導伝性のバンド50が取り付けられている。このバンド50は熱導伝性材料からなり、外方に延在したタブ51を有する。電圧倍率器49は、矩形の本体と、ネジ付部分52を有する入れ子式のネジ付前端とを具備する。このネジ付部分52の前方端からは、別の小形のネジ付部分(不図示)が延在している。内部の電圧倍率器49の電気構成は、周知のものであり、昇圧変圧器と発振器とコンデンサ/ダイオードのカスケード(すべて不図示)を有し、3ピン形プラグ48に接続された、絶縁された導体対を介して内部電圧倍率器に供給された低電圧入力を昇圧して高電圧の直流出力を電極アッセンブリ24に送出する。
【0023】
電圧倍率器49はハウジング11の後方バレル部分16内に取り付けられ、倍率器49の前方端は、内壁57に当接している。この内壁57は延長部18との境界においてバレル13の内部半径方向に突出している。ネジ付部分52と他方の小形ネジ付部分とは、内壁57の開口を貫通し、延長部18に入り込んでいる。前方バレル部分17は延長部18に外挿され、この前方バレル部分17と延長部18との間には、延長部18の環状溝内に収容されたOリング・シールが介在されている。延長部18は止めネジ58等によって前方バレル部分17に固着される。延長部18の内部には管状の保持具59が配置され、この管状の保持具59のメネジ部分は電圧倍率器49のネジ付部分52に螺合されている。
【0024】
電圧倍率器49の前方端には、電極アッセンブリ24が取り付けられ、この電極アッセンブリ24は、米国特許第5,026,720号に詳述されており、最後方部分60を有し、この最後方部分にはメネジ開口が形成され、この最後方部分60のメネジ開口には、電圧倍率器49の最前方の小形ネジ部分が螺合している。
【0025】
電極アッセンブリ24の前方端は、保持具59の前方端の開口から延在し、前方バレル部分17内に入り込んでいる。電極アッセンブリ24は管状のデフレクタ軸部61を貫通し、このデフレクタ軸部61はその前方端に傾斜口を有する。デフレクタ62は、デフレクタ軸部61の前方端から延在した電極アッセンブリ24の前方端に取り付けられている。
【0026】
前方バレル部分17の端にはノズル65が嵌合され、このノズル65は電極アッセンブリ24の前方端及びデフレクタ62を取り囲んでいる。ノズル65の後方端は前方バレル部分17の前方端の内部に嵌合し、またノズル65の後方端に刻設された環状溝内のOリング・シールが、ノズル65を前方バレル部分17の前方端の所定位置に保持する。ノズル65の外側にはリング66が外挿されている。
【0027】
こうして、ガン10のバレル13内には、前方バレル部分17とノズル65とによって粉体流路が形成され、また電極アッセンブリ24は、デフレクタ軸部61とデフレクタ62とによってカバーされる。
【0028】
粉体は、前方バレル部分17の下側から延在する材料取入斜路23を介して上述の粉体流路に供給される。材料取入斜路23内にはOリング・シール71によってホース・アダプタ70の一端が保持され、このホース・アダプタ70の他端はホース部分20の上端に取り付けられる。即ち、このホース部分20の上端はホース・アダプタの下端に外挿されている。このホース部分20はもちろん中空であり、ガン10への粉体供給用の粉体流路を構成している。材料取入斜路23から延在したホース部分20には導電性の管72が被せられている。ホース部分20はケーブル・ホルダ41の末端43まで延在し、導電性管72の下端に巻き付けられたホース・クランプ44によってケーブル・ホルダ41に取り付けられている。
【0029】
導電性管72とホース・クランプ44とケーブル・ホルダ41は全体としてガン用の低抵抗の接地路を構成し、これにより、ハンドル12を把持しかつトリガー37を作動する操作者の感電発生を低減する。しかしながら、導電性管72の存在は、粉体がホース部分20に接触するので、ホース部分20内での導電性粉体の蓄積を促進する。このようなホース部分20内での粉体の蓄積は、接地路の電気抵抗を低下させて、ガンを短絡す恐れが生ずる。
【0030】
ガン10内の粉体流路に蓄積した粉体を除去できることはもちろんのこと、ホース部分20の流路を容易かつ頻繁に洗浄できるように、ホース浄化アダプタ76がホース・ラインに設けられ、このホース浄化アダプタ76はケーブル・ホルダ41の直下に位置するホース部分20の下端に取り付けられる。ホース浄化アダプタ76はホース・クランプ44によって支持される。尚、このホース・クランプ44はアダプタ76の外周及びこのアダプタ76上のホース部分20の外周を締め付けている。ホース浄化アダプタ76はホース部分20を主ホース21に取り付けるもので、その詳細構造が図2に示されている。浄化アダプタ76は外側部材77と内側部材78とを具備し、両部材77,78は共に、非導電性材料から作られている。
【0031】
外側部材77は中空の中央本体81を具備し、この中央本体81には、粉体流通用の通路82が形成されている。外側部材77はその一端がホース接続部分83として形成されている。ガン10からのホース部分20は、導電性管72がホース部分20に外挿されかつホース・クランプ44によって所定位置に保持された状態で、接続部83に接続されている。外側部材77は更に本体81から横方向に突出した空気導管部分84を具備し、この空気導管部分84は、浄化用空気を浄化アダプタ76に供給する内部通路を有する。空気導管部分84は、エルボ85を有し、その先端は空気ホース87用の接続部86として構成されている。空気ホース87は適切な圧縮空気供給部(不図示)に接続され、また、必要に応じて浄化アダプタ76への圧縮空気の供給を選択的に調整する為の適切な弁手段(不図示)が設けられている。
【0032】
ホース浄化アダプタ76の内側部材78は、粉体流通用の中央通路91を具備する。この通路91の一端はホース接続部92として構成され、このホース接続部92には、ポンプ手段に接続された主ホース21が取り付けられている。内側部材78は更に、ホース接続部92の反対側に小径部93を具備し、この小径部93は外側部材77の本体81の通路82内に延在している。小径部93の外径は、外側部材本体81の通路82の内径よりも小径であるので、空気ホース87からの空気流通用の環状通路94が外側及び内側部材77,78の間に形成される。この環状通路94からの空気は、通路82に流入し、ホース部分20内の粉体流路を流通し、その後にガン10のバレル内の粉体流路を流通する。
【0033】
次ぎに本発明の作用を説明する。スプレ・ガン10を公知の方法で操作して、ホース21を介してガン10に供給される粉体を静電スプレする。乾燥混合粉体をスプレする場合には、個々の粉体粒子の異なった分子表面構造に起因して、静電分離が生ずることがある。これらの異なった粒子のいくつかは、ガン10内の粉体流路の内面に蓄積し、この蓄積された粒子は、他の同様の粒子を引き付け、増大し続けるであろう。もし、このような増大が放置されると、蓄積粒子は増大を続けた結果、ついには静電電荷が蓄積粒子をガンの内面に引き付けることができなくなり、軟らかいひとかたまりの粉体が剥がれ、これによってコーティングすべき部品表面に欠陥を生ずる。
【0034】
そこで、このような蓄積が成長増大する前に、粉体スプレを一時的に中止して、空気ホース87からの圧縮空気の流出を開始する。この空気ホース87からの圧縮空気は、ホース浄化アダプタ76を通ってホース部分20の流路に流入し、更にガン10の流路を流通し、これによって、これらの流路から蓄積粒子を取り除く。この空気による浄化が終了した後に、空気の供給が停止され、静電粉体スプレを続けることができる。望ましくない粉体粒子の蓄積がガン内で発生することを防止するためには、ガンは、非常に頻繁に、例えば各部品の粉体被覆毎に、又は1〜2分のスプレ毎に浄化を行うべきである。
【0035】
空気による浄化は、また、ホース部分20の流路に蓄積した粉体を洗浄する効果を有する。金属粒子のような導電性材料を含有する粉体でスプレする場合には、粉体蓄積によって、ホース部分20内の粉体を介して接地を生ずるような導電路が形成される恐れがある。もしこの導電路が形成されると、電圧がこの粉体路を通って中和源に向かい、トリガー37に指を掛けた状態でハンドル12を把持している作業者の手の付近が危険な状況となる。また、このような突然の接地が生ずると、大電流がガンに流れ、移送効率を低下させる。そこで、ホース浄化アダプタ76を介して浄化用空気を導入することによって、ホース部分20及びガン10内の流路を定期的に浄化して、これによって、接地路を形成する恐れのあるホース部分の望ましくない粉体蓄積を吹き飛ばし、ガンの安全かつ効率的運転を確保する。更に、ホース部分20に被せられた導電性管72は、ホース・クランプ44とケーブル・ホルダ41とを介して過剰電荷用の接地路を作るので、作業者の手からの接地を避けることができる。
【0036】
粉体流路をホース・クランプ44とケーブル・ホルダ41とを介して接地する代りに、ホース浄化アダプタ76を接地路の一部として使用することも可能である。この場合には、ホース浄化アダプタ76の外側部材77は黄銅やアルミニウムや炭素含浸プラスチックのような導電性材料製とし、適切な接地接続体を取り付けてアースに接続する。これにより、ホース浄化アダプタは必要な電圧の放電路を形成する。
【0037】
本発明は、把持式のスプレ・ガン10について図示し、説明したが、本発明の種々の利点は自動スプレ装置でも実現することができる。この自動スプレ装置の場合には、作業者の感電の問題は存在しないが、しかし流路内での粉体蓄積の問題は起こり、スプレされる部品表面に欠陥が生じたり、ガンに大電流が流れ、移送効率が低下する。従って、上述した発明は、把持式のスプレ機器に限定されず、他の粉体スプレ機器に有効に使用することができる。
【0038】
上述した図示の具体的な実施例には本発明の範囲内の他の変形例や変更例が存在することは当業者には明らかであろう。本発明はその具体的な実施例を参照して図示され説明されたが、これらの実施例は限定する為のものではなく、単なる例示にすぎない。従って、本発明は上述の図示の具体的な実施例に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化したガンを示した断面側面図である。
【図2】図1の一部を拡大して詳細に示した断面図である。
【符号の説明】
10 静電粉体スプレ・ガン
12 ハンドル
13 バレル
20 ホース部分
21 主ホース
76 ホース浄化アダプタ
Claims (9)
- 手持ち式静電粉体スプレ・ガンであって、
バレル、粉体を帯電させる手段、及び粉体をスプレする手段であって、バレルは、その中に粉体流路を備えている、ものと、
バレルに接続されているハンドルであって、スプレ・ガンを使用者の手の中で保持するためのものと、
粉体をバレルに供給するホース・ラインであって、ホース・ラインの一部は、ハンドルに隣接して延在しており、ホース・ラインは、その中に粉体流路を有している、ものと、
ハンドルの下方においてホース・ライン内に位置させられている浄化用空気導入手段であって、浄化用の空気をホース・ライン内へ直接導入して、ホース・ラインの粉体流路とバレルの粉体流路とから粉体の蓄積物を取り除くものと、
を具備している手持ち式静電粉体スプレ・ガン。 - ホース・ラインが、ハンドルとバレルとの間に支持されている請求項1に記載の手持ち式静電粉体スプレ・ガン。
- ハンドルに取り付けられているブラケットを更に具備しており、ホース・ラインは、このブラケットによって支持されている請求項2に記載の手持ち式静電粉体スプレ・ガン。
- ホース・ラインの一部が、導電性であり、ブラケットが、電気的に接地されており、そのホース・ラインの一部が、ブラケットに電気的に接続されていて、接地路を提供している請求項3に記載の手持ち式静電粉体スプレ・ガン。
- 浄化用空気導入手段が、ホース・ライン内に接続されているホース浄化アダプタを備えている請求項1に記載の手持ち式静電粉体スプレ・ガン。
- ホース浄化アダプタが、バレルから離隔させられている請求項5に記載の手持ち式静電粉体スプレ・ガン。
- ホース浄化アダプタが、
本体であって、この本体を貫通している、搬送用ガスでの粉体の流れ用の導管と、この導管の一部に沿ってこの導管を取り囲んでいる、浄化用空気の導入用の環状通路とを有しているものと、
導管の一方の端部における第1ホース接続部であって、粉体供給部に接続されるホース・ラインの第1部分に取り付けられるためのものと、
導管の他方の端部における第2ホース接続部であって、スプレ・ガンに接続されるホース・ラインの第2部分に取り付けられるためのものと、
環状通路に接続されている第3ホース接続部であって、圧縮空気供給部に接続される空気ホースに取り付けられるためのものと、
を有している、
請求項5に記載の手持ち式静電粉体スプレ・ガン。 - ホース・ラインの一部が、導電性であって、手持ち式静電粉体スプレ・ガン用の接地路を提供している請求項1に記載の手持ち式静電粉体スプレ・ガン。
- ホース・ラインの一部が、接地部材に電気的に接続されている請求項8に記載の手持ち式静電粉体スプレ・ガン。
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