静電塗装用スプレーガン
【課題】小型化，軽量化を図り、よりコンパクトな構造にて塗料の塗着効率を向上させ、その向上した塗着効率を低下させることなく維持する。
【解決手段】静電塗装用スプレーガン１は、ピン電極８の近傍において当該ピン電極８と間隔を有して配設された導電性を有するアースリング４７が、導電性を有する接地経路形成部材４８及び導電性を有し且つ接地されたグリップ３を介して接地されるようになっている。このアースリング４７は、塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に配設されている。
【解決手段】静電塗装用スプレーガン１は、ピン電極８の近傍において当該ピン電極８と間隔を有して配設された導電性を有するアースリング４７が、導電性を有する接地経路形成部材４８及び導電性を有し且つ接地されたグリップ３を介して接地されるようになっている。このアースリング４７は、塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に配設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電させた塗料を被塗物に塗着させる静電塗装用スプレーガンに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体等の塗装方法の一つに静電塗装がある。静電塗装は、被塗物（車体等）と塗装装置との間に高電圧を加えて静電界（電気力線）を形成すると共に塗料粒子を帯電させて噴出することによって、静電引力によって被塗物に塗料を吸着させる方法である。
【０００３】
このような静電塗装用の塗装装置として、例えば特許文献１に記載の静電塗装用スプレーガンは、ガン本体の塗料流路内に電極を有しており、この電極に高電圧を供給することによって、電極と被塗物との間に高電圧を印加すると共に塗料粒子を帯電させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４９３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
静電塗装用スプレーガンには、高電圧発生回路を有する高電圧発生装置が内蔵されており、この高電圧発生装置が発生する高電圧が電極に供給されるようになっている。従って、塗料粒子の帯電効率、ひいては、塗料の塗着効率を向上させるために、大型の高電圧発生装置やスペック（印加可能な電圧の最大値）が高い高電圧発生装置を内蔵すると、これに応じて静電塗装用スプレーガンも大型化，重量化する。また、高電圧を維持するためには、静電塗装用スプレーガンにおいて電極が設けられる部分（一般的には、ガン本体の先端部分）と、接地される部分（一般的には、ガン本体の後端部に設けられるグリップ部分）との間に、ある程度の距離を確保しなければならない。
【０００６】
これらのような事情から、静電塗装用スプレーガンは、その構成上、一般的に大型化，重量化する傾向にあり、従って、静電塗装用スプレーガンにおいては、さらなる小型化，軽量化を図ることが望まれている。
【０００７】
また、この種の静電塗装用スプレーガンにおいては、塗料の塗着効率を向上させることのみならず、その向上した塗着効率を低下させることなく維持することができる構成が求められている。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化，軽量化を図ることができ、よりコンパクトな構造にて塗料の塗着効率を向上することができ、しかも、その向上した塗着効率を低下させることなく維持することができる静電塗装用スプレーガンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明は、帯電させた塗料を被塗物に塗着させる静電塗装用スプレーガンにおいて、非導電性材料で構成され、塗料供給源に接続された塗料供給路を有するガン本体と、前記ガン本体の後端部に設けられ、導電性を有し且つ接地されたグリップと、前記ガン本体の先端部に設けられ、前記塗料供給路に連通する塗料流路及び当該塗料流路の先端部に形成された塗料吐出口を有する塗料ノズルと、前記塗料吐出口から吐出される塗料を帯電させるための直流高電圧を発生する高電圧発生手段と、先端部が前記塗料吐出口よりも前方に突出するように前記塗料ノズルの前記塗料流路内に配置され、前記高電圧発生手段が発生した高電圧が供給される電極と、前記電極の近傍において当該電極と間隔を有して配設された導電性を有するアース体と、前記ガン本体に少なくとも一部が露出するようにして設けられ、後端部が前記グリップに接続され、先端部が前記アース体に接続された導電性を有する接地経路形成部材とを備え、前記アース体は、前記塗料吐出口の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に配設されていることに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の静電塗装用スプレーガンによれば、電極とアース体との間に形成される電界によって塗料粒子の帯電が促進され、これにより、塗料の塗着効率の向上を図ることができる。従って、高電圧発生手段が発生する電圧を低下させたとしても、従来と同程度に塗料を帯電（静電化）させることができる。
【００１１】
そして、このように高電圧発生手段が発生する電圧を低下させることができるので、接地された導電性のアース体を、高電圧が供給される電極の近傍に支障なく配置することができ、アース体と電極との距離を短くすることができる。また、アース体を電極の近傍において当該電極と間隔を有して配置した構造はコンパクトであり、静電塗装用スプレーガンの小型化，軽量化を図ることができる。
【００１２】
また、アース体を、塗料吐出口の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に配設した構成によれば、アース体が電極から十分に且つ適度に離れた状態（遠ざかった状態）となることから、放電電流の増加に伴う電極の出力電圧（ガン先電圧）の低下を抑えることができ、塗料の塗着効率が低下してしまうことを回避することができる。これにより、向上した塗着効率を低下させることなく維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、静電塗装用スプレーガンの全体構成を示す縦断側面図
【図２】先端部分を拡大して示す縦断側面図
【図３】前端部分の正面図
【図４】電極に供給される電圧と塗料の塗着効率との関係を示す図
【図５】アースリングの配設位置と塗装枚数との関係を示す図
【図６】図５に示す実験データをグラフ化して示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態に係る静電塗装用スプレーガン１は、絶縁性の合成樹脂材料（非導電性材料）からなり静電塗装用スプレーガン１の銃身部分（バレル部分）となるガン本体２と、このガン本体２の後端部（図１中右端部）に設けたグリップ３とから構成されている。ガン本体２内の上部には高電圧発生回路を構成する昇圧トランスや高圧整流回路（何れも図示せず）を一体にモールドしたカスケード型の高電圧発生装置４（高電圧発生手段に相当）が収納されている。
【００１５】
ガン本体２内部の前部には、導電性を有する連体棒５が前方に向って下方に傾斜するように配設されている。高電圧発生装置４の前側には、連体棒５の後部が露出するように孔部６が設けられており、この孔部６には導電性のスプリング６ａが収容されている。スプリング６ａは、その後部において高電圧発生装置４の前端に位置する出力端子７に装着され、前部において連体棒５と当接している。なお、ガン本体２前部には、後に詳述するピン電極８を有する塗料ノズル２７が設けられている。連体棒５とピン電極８とは、後述する構成によって電気的に接続されるようになっている。
【００１６】
一方、グリップ３は、例えば金属繊維や金属粉を含む樹脂材料で構成されており、従って、導電性を有している。このグリップ３の下部には、電源コネクタ９及びエアホース用ジョイント１０が取り付けられていると共に、連結部材１１を介して円筒状の塗料ホース用ジョイント１２が連結されている。連結部材１１は、ねじ１３によってグリップ３の下端部に固定されている。連結部材１１及びねじ１３は、何れも導電性材料から構成されている。また、連結部材１１には、電源コネクタ９内のアース線９ａにリード線１４を介して接続されたねじ１５が螺挿されている。これにより、塗料ホース用ジョイント１２とアース線９ａとが電気的に接続されている。
【００１７】
高電圧発生に必要な高周波電圧は、グリップ３の下部の電源コネクタ９から取り入れられ、グリップ３内の配線ケーブル（図示せず）を通って高電圧発生装置４内の昇圧トランスに供給される。供給された高周波電圧は、昇圧トランスで昇圧された後、コッククロフト−ウォルトン型倍電圧整流回路を使用した高電圧整流回路で更に昇圧されると同時に整流されて数万Ｖの直流高電圧が発生される。高電圧発生装置４が発生した直流高電圧は、出力端子７からスプリング６ａを介して連体棒５に導かれ、ピン電極８に供給されるようになっている。
【００１８】
また、ガン本体２内の下部には前後方向に延びる孔部１６が設けられている。ガン本体２の前端部には取付凹部１７が設けられており、この取付凹部１７の後端面において孔部１６は開口している。この孔部１６内の前部には塗料バルブ１８が配設されている。また、孔部１６内のうち塗料バルブ１８の後部には空間を存して中空状のガイド部材１９が配設されている。
【００１９】
図２に示すように、塗料バルブ１８は、導電性を有するバルブ本体２０と、このバルブ本体２０内を軸方向に貫通する弁口２１と、この弁口２１を開閉するニードル２２とを備えて構成されている。バルブ本体２０の前部の外周には、円環状のフランジ２０ａが一体的に設けられており、このフランジ２０ａと連体棒５の先端部とが接触するようになっている。
【００２０】
孔部１６のうち塗料バルブ１８とガイド部材１９との間の空間は弁室２３とされている。ニードル２２は弁室２３内を貫通しており、その前端部がテーパ状に形成されている。ニードル２２は、後部がガイド部材１９内に挿通されており、当該ガイド部材１９に沿って前後方向に移動するようになっている。弁口２１は、ニードル２２の前端部が当接，離間することによって開放，閉塞される。
【００２１】
図１に示すように、ニードル２２は、ガン本体２の後端部に設けられた復帰バネ２４によって、常には弁口２１（図２参照）を閉塞する方向（図１では左方向）に付勢されている。そして、ガン本体２に設けられたトリガ２５がグリップ３側に引かれている間のみ、ニードル２２は復帰バネ２４に抗して後退し、これにより、弁口２１が開放される。
【００２２】
取付凹部１７は前半部よりも後半部のほうが径小になっており、その径小部分には塗料ノズル２７が着脱可能に螺合されている。塗料ノズル２７は絶縁性合成樹脂材料からなり、その前半部は取付凹部１７よりも前方に突出している。塗料ノズル２７内の中心部には前後方向に貫通する塗料流路２８が設けられている。この塗料流路２８の後端部は塗料バルブ１８の弁口２１（図２参照）に連通している。塗料ノズル２７の前端部のうち塗料流路２８の前端にあたる部分は径小に構成され、塗料吐出口２９とされている。なお、取付凹部１７に塗料ノズル２７が装着されたことにより、塗料ノズル２７の周囲部には環状の空間が形成される。この環状空間はパターンエア流路３０として利用される。
【００２３】
このような構成により、図示しない塗料供給源（例えば、塗料タンク）内の塗料（例えば、電気抵抗が比較的高い溶剤系塗料）は、導電性を有しない塗料ホース（図示せず）を介して塗料ホース用ジョイント１２に供給され、塗料チューブ２６を通って弁室２３に導かれる。そして、トリガ２５の非操作時では、弁室２３に導かれた塗料は、弁口２１を閉塞するニードル２２によって塗料ノズル２７への吐出が阻止される。一方、トリガ２５が操作されて塗料バルブ１８が開弁すると、弁室２３内に供給された塗料は、塗料ノズル２７内の塗料流路２８に吐出される。つまり、本実施形態では、塗料ホース用ジョイント１２と塗料チューブ２６と弁室２３とから塗料供給路が構成されている。
【００２４】
塗料流路２８内にはピン電極８が挿通されている。このピン電極８の前端部は、塗料吐出口２９を通り当該塗料吐出口２９よりも前方に突出している。また、ピン電極８の後半部は、非導電性材料からなる保持部材３１の内部に保持されている。塗料流路２８内のうち保持部材３１の後部には、導電性を有するスプリング３２が収容されている。このスプリング３２の後端部は、バルブ本体２０の前端面に当接している。このような構成により、ピン電極８とバルブ本体２０とはスプリング３２を介して電気的に接続される。
【００２５】
塗料ノズル２７内のうち塗料流路２８の周囲部には複数の霧化エア流路３３が形成されている。これら霧化エア流路３３の前端部は、塗料ノズル２７の前端部に設けられた環状の霧化エア流路３３ａ（図２参照）に連通している。
【００２６】
ガン本体２の後端部にはエアバルブ３４（図１参照）が設けられている。また、グリップ３内には、エアホース用ジョイント１０とエアバルブ３４とをつなぐエア流路３６が設けられている。霧化エア及びパターンエア用の圧縮空気は、圧縮空気発生装置から高圧エアホース（何れも図示せず）を介してエアホース用ジョイント１０に供給され、エア流路３６を通ってエアバルブ３４に導かれる。
【００２７】
エアバルブ３４は、ニードル２２と一体的に前後移動する弁体３７によって開閉されるようになっている。つまり、塗料バルブ１８が開弁するとエアバルブ３４も開弁し、塗料バルブ１８が閉弁するとエアバルブ３４も閉弁する。そして、エアバルブ３４が開弁すると、圧縮空気はガン本体２内に設けられた霧化エア供給路、パターンエア供給路（何れも図示せず）を通って、塗料ノズル２７の霧化エア流路３３、パターンエア流路３０にそれぞれ供給される。
【００２８】
塗料ノズル２７の前端部は、ガン本体２の前端部に取り付けられた絶縁性樹脂製（例えばポリアセタール製）のエアキャップ３８によって覆われている。エアキャップ３８の後面中央には嵌合凸部３９が設けられており、この嵌合凸部３９は、塗料ノズル２７の前端部に嵌合している。エアキャップ３８の後部外周には環状段部３８ａ（図２参照）が設けられており、この環状段部３８ａに絶縁性樹脂製（例えばポリアセタール製）のリテイニングナット４０の先端部が係合している。このリテイニングナット４０は、円環状の固定部材４１を介して、ガン本体２の前端部に螺合され固定されている。
【００２９】
塗料ノズル２７は、取付凹部１７に挿入された後、前端部にエアキャップ３８を嵌合させ、エアキャップ３８の前端から固定部材４１及びリテイニングナット４０を挿入し螺合させることによって、エアキャップ３８と共にガン本体２に固定される。このとき、エアキャップ３８とガン本体２との間には塗料ノズル２７の周囲に位置する環状の空間が形成される。この空間はパターンエア流路３０と共にパターンエア流路４２として利用される。
【００３０】
エアキャップ３８の中央部には霧化エア噴出孔４３（図２参照）が穿設されている。この霧化エア噴出孔４３には塗料ノズル２７の塗料吐出口２９が挿通されている。霧化エア噴出孔４３は霧化エア流路３３ａに連通しており、この霧化エア流路３３ａに供給された霧化エアは霧化エア噴出孔４３の内周面と塗料吐出口２９の外周面との間の環状の隙間を通って前方に噴出される。
【００３１】
更に、エアキャップ３８の前端面のうち霧化エア噴出孔４３を挟んだ上部及び下部には、前方に突出する一対の角部４５が形成されている。これら角部４５には、それぞれパターンエア流路４２に連通する複数（この場合、それぞれ２個）のパターンエア噴出孔４６が形成されている。これらパターンエア噴出孔４６はエアキャップ３８の中心軸に向かって斜め前方に傾斜している。従って、パターンエア流路４２に供給された圧縮空気としてのパターンエアはパターンエア噴出孔４６から斜め前方に向けて噴出される。
【００３２】
また、エアキャップ３８の外周には、前端部が断面半円状に形成され後端部が断面矩形状に形成された円環状のアースリング４７（アース体に相当）が着脱可能に装着されている。このアースリング４７は、例えばステンレス製であり、導電性を有している。このアースリング４７は、図２にも示すように、その前端部が、塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に位置するように配設されている。即ち、塗料吐出口２９の先端部からアースリング４７の前端部までの距離Ｄが、２０ｍｍ±１０ｍｍの範囲の値となるように設定されている。また、このアースリング４７は、図３に示すように、塗料吐出口２９を中心とする円環状の導電性部材として配置されている。
【００３３】
一方、ガン本体２の上部には、アースリング４７を接地させるための接地経路を形成する接地経路形成部材４８が設けられている。この接地経路形成部材４８は、金属製のフック部材４９、金属製の第１のシャフト５０、金属製のスプリング５１、金属製のジョイント５２、金属製の第２のシャフト５３とから構成されている。
【００３４】
フック部材４９は、その上部が前方に湾曲する引っ掛け部４９ａとなっている。また、フック部材４９は、その下部が金属製のボルト５４によってグリップ３に固定されるようになっている。これにより、フック部材４９は、グリップ３に電気的に接続されている。
【００３５】
第１のシャフト５０は、ガン本体２の前後方向に沿って配設され、その後端部がフック部材４９下部の前端部に挿入され支持されている。これにより、第１のシャフト５０は、フック部材４９に電気的に接続されている。ガン本体２の前部の上部には、絶縁性の合成樹脂材料（非導電性材料）からなる支持部材５５が固定されている。第１のシャフト５０は、その前端部が支持部材５５の後端部に挿入され支持されている。このように配設された第１のシャフト５０は、少なくとも一部（この場合、前端部及び後端部を除く部分）がガン本体２や支持部材５５に覆われることなく露出するようになっている。なお、この露出した部分は、非導電性の材料によって被覆されている。
【００３６】
ジョイント５２は、前後方向に延びる挿入孔５２ａを有しており、支持部材５５の前端部に挿入され支持されている。スプリング５１は、支持部材５５の内部に収容されている。このスプリング５１は、支持部材５５の内部において、その後端部が第１のシャフト５０の前端部に接触し、その前端部がジョイント５２の後端部上部に接触するようになっている。これにより、ジョイント５２は、スプリング５１を介して第１のシャフト５０に電気的に接続されている。
【００３７】
第２のシャフト５３は、ジョイント５２の挿入孔５２ａ内に挿入されている。これにより、第２のシャフト５３は、ジョイント５２に電気的に接続されている。この第２のシャフト５３の前端部は、アースリング４７の上部後面に接続される。これにより、アースリング４７は、接地経路形成部材４８（第２のシャフト５３，ジョイント５２，スプリング５１，第１のシャフト５０，フック部材４９）を介してグリップ３に電気的に接続される。そして、このグリップ３は、電源コネクタ９のアース線９ａを介して接地される。従って、アースリング４７は、導電性を有する接地経路形成部材４８及びグリップ３を介して接地されるようになっている。
【００３８】
次に、上記構成の静電塗装用スプレーガン１を用いて静電塗装を行うときの動作について説明する。トリガ２５がグリップ３側に引かれると、塗料バルブ１８が開弁して塗料ホース用ジョイント１２から供給された塗料（この場合、溶剤系塗料）が塗料流路２８に吐出され、塗料ノズル２７前端の塗料吐出口２９からピン電極８の表面を伝って皮膜状に吐出される。また、霧化エア流路３３に圧縮空気が供給され、この圧縮空気は霧化エア噴出孔４３の内周と塗料吐出口２９の外周との間の狭い隙間を通り霧化エアとして前方に噴出される。この結果、ピン電極８の表面を伝って塗料吐出口２９から吐出される塗料は、霧化エアによって霧化される。
【００３９】
また、トリガ２５がグリップ３側に引かれると、高電圧発生装置４内の高電圧発生回路に高周波電圧が供給され、この高電圧整流回路により発生した数万Ｖの直流高電圧が、出力端子７からスプリング６ａ及び連体棒５を介してバルブ本体２０に導かれる。バルブ本体２０に導かれた高電圧は、その前端部からスプリング３２を介してピン電極８に供給される。これにより、ピン電極８とアースリング４７との間には強力な電界（電気力線）が発生してコロナ放電場が形成され、ピン電極８を伝う塗料には電荷が誘起される。従って、塗料吐出口２９から吐出され霧化された塗料粒子は帯電した状態で空中（静電塗装用スプレーガン１の前方）に飛び出す。
【００４０】
空中に飛び出した塗料粒子は、パターンエア噴出孔４６から噴出されるパターンエアによって、その噴霧パターンが塗装に適した形状（この場合、楕円形ないし小判形）に形成される。
【００４１】
塗料粒子は、主として、このパターンエアによって被塗物の近傍まで搬送される。帯電した塗料粒子が被塗物に近づくと、静電誘導によって、接地された被塗物の表面に塗料粒子の電荷とは反対極性の電荷が誘起される。これにより、塗料粒子と被塗物との間に静電気力が働き、塗料粒子は被塗物に向かう吸引力を受ける。つまり、この吸引力とパターンエアによる吹きつけ力との双方の力によって、塗料粒子は被塗物表面に塗着される。なお、静電気力による吸引力が働くため、塗料粒子は静電塗装用スプレーガン１に面していない被塗物の裏側にも回り込み塗着される。以上のような作用により、被塗物に静電塗装が行なわれる。
【００４２】
ところで、本発明者の実験によると、接地された導電性のアースリング４７をピン電極８の近傍において当該ピン電極８と間隔を有して配置した本実施形態の静電塗装用スプレーガン１を用いて静電塗装を行うと、このようなアースリング４７を備えていない従来構成のスプレーガンを用いた場合よりも、塗料の塗着効率が明らかに向上した。この理由は次のように考えられる。
【００４３】
即ち、アースリング４７は、接地経路形成部材４８及びグリップ３を介して、電源コネクタ９のアース線９ａに電気的に接続されている。このため、アースリング４７は、接地電位に維持されている。しかも、アースリング４７は、被塗物に比べピン電極８に非常に近い位置に配置されている。
【００４４】
このような構成において、高電圧発生装置４が発生した高電圧がピン電極８に供給されると、ピン電極８とアースリング４７との間に電界が形成される。そして、このようにピン電極８とアースリング４７との間に形成される電界によって塗料粒子の帯電が促進され、これにより、塗料の塗着効率が向上する。
【００４５】
図４は、本発明者の実験によって得られたものであり、ピン電極８に供給される出力電圧（ガン先電圧）と塗料の塗着効率との関係を概略的に示す図である。図４中、実線Ａはアースリング４７を備えた本実施形態の静電塗装用スプレーガン１のものであり、実線Ｂはアースリング４７を備えていない従来構成のスプレーガンのものである。
【００４６】
この図４から明らかなように、本実施形態の静電塗装用スプレーガン１（実線Ａ参照）によれば、従来構成のスプレーガン（実線Ｂ参照）と同等の塗着効率を、より低いガン先電圧にて得ることができる。即ち、例えば、従来構成のスプレーガン（実線Ｂ）の点ｂ（この場合、ガン先電圧は約６万Ｖ）と同等の塗着効率を、本実施形態の静電塗装用スプレーガン１（実線Ａ）では点ａ（この場合、ガン先電圧は２．５〜３万Ｖ）で得ることができる。
なお、本発明者の実験により、円環状のアースリング４７の径が小さいほど、塗料粒子の帯電効率、ひいては、塗料の塗着効率が向上する傾向にあることが確認された。
【００４７】
さらに、本発明者の別の実験によると、アースリング４７を塗料吐出口２９の先端部から所定の範囲で遠ざけて配設することによって、向上した塗料の塗着効率が低下し難くなり高い値で維持されることが確認された。この場合、アースリング４７を、その前端部が、塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に位置するように配設すると、塗料の塗着効率が顕著に低下し難くなり高い値で維持されるようになる。その理由は次のように考えられる。
【００４８】
即ち、静電塗装用スプレーガン１によって静電塗装を開始した直後では、アースリング４７は清浄な状態（当該アースリング４７に塗料が付着していない状態）となっている。従って、上述したような作用（ピン電極８とアースリング４７との間に形成される電界によって塗料粒子の帯電が促進される作用）によって、塗料の塗着効率を向上させることができる。
【００４９】
しかし、帯電した塗料は、接地電位に維持されたアースリング４７に引き付けられ、当該アースリング４７に付着する。従って、静電塗装を開始してから時間が経過することに伴い、アースリング４７に次第に塗料が付着し当該アースリング４７が塗料によって覆われてくる。そして、アースリング４７表面に塗料が付着してくると、僅かに残ったアースリング４７の露出部分（塗料が付着していない部分）や塗料による皮膜の薄い部分に電界が集中するようになり、当該部分における放電電流が増加するようになる。この放電電流の増加によって、ガン先電圧（ピン電極８の出力電圧）が低下するようになり、これが直接的な原因となって塗料の塗着効率が低下するようになる。
【００５０】
ところが、アースリング４７を塗料吐出口２９の先端部から所定の範囲で遠ざけて配設すると、当該アースリング４７がピン電極８から十分に且つ適度に離れた状態となることから、アースリング４７に塗料が付着したとしても、放電電流を低い値（この場合、７０μＡ以下）に抑えることができる。これにより、塗料の塗着効率が低下してしまうことを回避することができる。
【００５１】
図５は、本発明者の実験によって得られたものであり、アースリング４７の配設位置（塗料吐出口２９の先端部からの距離Ｄ）と塗装枚数（静電塗装を開始してからの使用時間）との関係を示す図である。なお、この図５は、ピン電極８に−３０ｋＶの電圧を印加して静電塗装を連続して行った場合に得られた実験データを示している。また、この図５では、静電塗装を開始してからの使用時間（経過時間）を塗装枚数に対応付けて示しており、例えば、塗装枚数が７５枚となるときの使用時間は２時間である。また、図５には、比較例として、アースリング４７を備えていない構成の場合の実験データ、及び、非静電型の構成（塗料を帯電させないで被塗物に噴射する構成）の場合の実験データも示している。
【００５２】
また、図６は、図５に示す実験データをグラフ化して示すものである。図６中、一点鎖線ａは距離Ｄ（塗料吐出口２９の先端部からの距離、図２参照）が１０ｍｍの場合を示し、破線ｂは距離Ｄが２０ｍｍの場合を示し、二点鎖線ｃは距離Ｄが３０ｍｍの場合を示す。また、実線ｄは距離Ｄが０ｍｍの場合を示し、破線ｅは距離Ｄが４０ｍｍの場合を示す。なお、二点鎖線ｆはアースリング４７を備えていない場合を示し、一点鎖線ｇは非静電型の場合を示している。
【００５３】
図５及び図６に示すように、アースリング４７を、その前端部が、塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に位置するように配設した構成では、静電塗装の開始から２時間経過後（塗装枚数：７５枚）においても、塗料の塗着効率を高い値で維持することができる。
【００５４】
即ち、アースリング４７を塗料吐出口２９の先端部から後方へ１０ｍｍの位置（塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前方に１０ｍｍの位置）に配設した構成（一点鎖線ａ参照）では、静電塗装の開始直後における塗料の塗着効率は４３．５（％）であり、塗装枚数が７５枚に達したとき（静電塗装開始から２時間経過後）における塗料の塗着効率は４０．７（％）である。つまり、静電塗装の開始から２時間経過後においても、塗料の塗着効率を高い値（この場合、４０％以上）で維持することができる。
【００５５】
また、アースリング４７を塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置に配設した構成（破線ｂ参照）では、静電塗装の開始直後における塗料の塗着効率は４３．１（％）であり、塗装枚数が７５枚に達したとき（静電塗装開始から２時間経過後）における塗料の塗着効率は４０．９（％）である。つまり、静電塗装の開始から２時間経過後においても、塗料の塗着効率を高い値で維持することができる。
【００５６】
また、アースリング４７を塗料吐出口２９の先端部から後方へ３０ｍｍの位置（塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として後方に１０ｍｍの位置）に配設した構成（二点鎖線ｃ参照）では、静電塗装の開始直後における塗料の塗着効率は４０．６（％）であり、塗装枚数が７５枚に達したとき（静電塗装開始から２時間経過後）における塗料の塗着効率は３９．６（％）である。つまり、静電塗装の開始から２時間経過後においても、塗料の塗着効率を高い値で維持することができる。
【００５７】
これに対して、アースリング４７を、上記範囲内（塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内）から外れる位置に配設した構成では、静電塗装の開始から２時間経過後において、塗料の塗着効率を高い値で維持することができない。
【００５８】
即ち、アースリング４７を塗料吐出口２９の先端部から後方へ０ｍｍの位置（塗料吐出口２９と面一となる位置）に配設した構成（実線ｄ参照）では、静電塗装の開始直後における塗料の塗着効率は４４．２（％）で高い値となるが、塗装枚数が７５枚に達したとき（静電塗装開始から２時間経過後）における塗料の塗着効率は３４．８（％）で低い値となる。つまり、静電塗装の開始から２時間経過後において、塗料の塗着効率を高い値で維持することができない。
【００５９】
また、アースリング４７を塗料吐出口２９の先端部から後方へ４０ｍｍの位置（塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として後方に２０ｍｍの位置）に配設した構成（破線ｅ参照）では、静電塗装の開始直後における塗料の塗着効率は３７．８（％）で比較的に低い値となり、塗装枚数が７５枚に達したとき（静電塗装開始から２時間経過後）における塗料の塗着効率も３４．８（％）で低い値となる。つまり、この構成では、アースリング４７がピン電極８から離れ過ぎていると考えられ、静電塗装の開始直後においても、静電塗装の開始から２時間経過後においても、塗料の塗着効率を高い値で維持することができない。
【００６０】
なお、比較例として示すアースリング４７を備えていない構成（二点鎖線ｆ参照）や非静電型の構成（一点鎖線ｇ参照）では、静電塗装の開始直後においても、静電塗装の開始から２時間経過後においても、塗料の塗着効率を高い値で維持することができない。
【００６１】
以上に説明したように本実施形態によれば、接地された導電性のアースリング４７を、ピン電極８の近傍において当該ピン電極８と間隔を有して配置したので、ピン電極８とアースリング４７との間に形成される電界によって塗料粒子の帯電が促進され、これにより、塗料の塗着効率の向上を図ることができる。従って、高電圧発生装置４が発生する電圧を低下させたとしても、従来と同程度に塗料を帯電（静電化）させることができる。
【００６２】
そして、このように高電圧発生装置４が発生する電圧を低下させることができるので、接地された導電性のアースリング４７を、高電圧が供給されるピン電極８の近傍に支障なく配置することができ、アースリング４７とピン電極８との距離を短くすることができる。また、アースリング４７をピン電極８の近傍において当該ピン電極８と間隔を有して配置した構造はコンパクトであり、静電塗装用スプレーガン１の小型化，軽量化を図ることができる。
【００６３】
また、アースリング４７を、その前端部が、塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に位置するように配設した構成によれば、アースリング４７がピン電極８から十分に且つ適度に離れた状態（遠ざかった状態）となることから、アースリング４７に塗料が付着したとしても、放電電流の増加に伴うガン先電圧（ピン電極８の出力電圧）の低下を抑えることができ、塗料の塗着効率が低下してしまうことを回避することができる。これにより、向上した塗着効率を高い値のまま維持することができる。
【００６４】
なお、本発明は、上述の一実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
アースリング４７は、前端部のみが断面半円状となる導電性部材からなるものに限られるものではなく、適宜変更して実施することができる。例えば、断面円形状となる円環状の導電性部材で構成してもよいし、断面矩形状となる円環状の導電性部材で構成してもよい。また、アースリング４７は、円環状の導電性部材に限られるものではなく、例えば、楕円環状の導電性部材で構成してもよい。
【００６５】
塗料チューブ２６としては、スパイラル状に延びるものや直線状に延びるもの等を、使用する塗料の種類等に応じて適宜使用することができる。
使用可能な塗料は、上記した溶剤系塗料に限られるものではなく、例えば、メタリック系塗料を使用することもできる。
【００６６】
本発明は、例えば、パターンエアを噴出しない構成の静電塗装用スプレーガンにも適用することが可能である。要は、帯電させた塗料を被塗物に塗着させる構成の静電塗装用スプレーガン全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
図面中、１は静電塗装用スプレーガン、２はガン本体、３はグリップ、４は高電圧発生装置（高電圧発生手段）、８はピン電極（電極）、１２は塗料ホース用ジョイント（塗料供給路）、２３は弁室（塗料供給路）、２６は塗料チューブ（塗料供給路）、２７は塗料ノズル、２８は塗料流路、２９は塗料吐出口、４７はアースリング（アース体）、４８は接地経路形成部材を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電させた塗料を被塗物に塗着させる静電塗装用スプレーガンに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体等の塗装方法の一つに静電塗装がある。静電塗装は、被塗物（車体等）と塗装装置との間に高電圧を加えて静電界（電気力線）を形成すると共に塗料粒子を帯電させて噴出することによって、静電引力によって被塗物に塗料を吸着させる方法である。
【０００３】
このような静電塗装用の塗装装置として、例えば特許文献１に記載の静電塗装用スプレーガンは、ガン本体の塗料流路内に電極を有しており、この電極に高電圧を供給することによって、電極と被塗物との間に高電圧を印加すると共に塗料粒子を帯電させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４９３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
静電塗装用スプレーガンには、高電圧発生回路を有する高電圧発生装置が内蔵されており、この高電圧発生装置が発生する高電圧が電極に供給されるようになっている。従って、塗料粒子の帯電効率、ひいては、塗料の塗着効率を向上させるために、大型の高電圧発生装置やスペック（印加可能な電圧の最大値）が高い高電圧発生装置を内蔵すると、これに応じて静電塗装用スプレーガンも大型化，重量化する。また、高電圧を維持するためには、静電塗装用スプレーガンにおいて電極が設けられる部分（一般的には、ガン本体の先端部分）と、接地される部分（一般的には、ガン本体の後端部に設けられるグリップ部分）との間に、ある程度の距離を確保しなければならない。
【０００６】
これらのような事情から、静電塗装用スプレーガンは、その構成上、一般的に大型化，重量化する傾向にあり、従って、静電塗装用スプレーガンにおいては、さらなる小型化，軽量化を図ることが望まれている。
【０００７】
また、この種の静電塗装用スプレーガンにおいては、塗料の塗着効率を向上させることのみならず、その向上した塗着効率を低下させることなく維持することができる構成が求められている。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化，軽量化を図ることができ、よりコンパクトな構造にて塗料の塗着効率を向上することができ、しかも、その向上した塗着効率を低下させることなく維持することができる静電塗装用スプレーガンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明は、帯電させた塗料を被塗物に塗着させる静電塗装用スプレーガンにおいて、非導電性材料で構成され、塗料供給源に接続された塗料供給路を有するガン本体と、前記ガン本体の後端部に設けられ、導電性を有し且つ接地されたグリップと、前記ガン本体の先端部に設けられ、前記塗料供給路に連通する塗料流路及び当該塗料流路の先端部に形成された塗料吐出口を有する塗料ノズルと、前記塗料吐出口から吐出される塗料を帯電させるための直流高電圧を発生する高電圧発生手段と、先端部が前記塗料吐出口よりも前方に突出するように前記塗料ノズルの前記塗料流路内に配置され、前記高電圧発生手段が発生した高電圧が供給される電極と、前記電極の近傍において当該電極と間隔を有して配設された導電性を有するアース体と、前記ガン本体に少なくとも一部が露出するようにして設けられ、後端部が前記グリップに接続され、先端部が前記アース体に接続された導電性を有する接地経路形成部材とを備え、前記アース体は、前記塗料吐出口の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に配設されていることに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の静電塗装用スプレーガンによれば、電極とアース体との間に形成される電界によって塗料粒子の帯電が促進され、これにより、塗料の塗着効率の向上を図ることができる。従って、高電圧発生手段が発生する電圧を低下させたとしても、従来と同程度に塗料を帯電（静電化）させることができる。
【００１１】
そして、このように高電圧発生手段が発生する電圧を低下させることができるので、接地された導電性のアース体を、高電圧が供給される電極の近傍に支障なく配置することができ、アース体と電極との距離を短くすることができる。また、アース体を電極の近傍において当該電極と間隔を有して配置した構造はコンパクトであり、静電塗装用スプレーガンの小型化，軽量化を図ることができる。
【００１２】
また、アース体を、塗料吐出口の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に配設した構成によれば、アース体が電極から十分に且つ適度に離れた状態（遠ざかった状態）となることから、放電電流の増加に伴う電極の出力電圧（ガン先電圧）の低下を抑えることができ、塗料の塗着効率が低下してしまうことを回避することができる。これにより、向上した塗着効率を低下させることなく維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、静電塗装用スプレーガンの全体構成を示す縦断側面図
【図２】先端部分を拡大して示す縦断側面図
【図３】前端部分の正面図
【図４】電極に供給される電圧と塗料の塗着効率との関係を示す図
【図５】アースリングの配設位置と塗装枚数との関係を示す図
【図６】図５に示す実験データをグラフ化して示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態に係る静電塗装用スプレーガン１は、絶縁性の合成樹脂材料（非導電性材料）からなり静電塗装用スプレーガン１の銃身部分（バレル部分）となるガン本体２と、このガン本体２の後端部（図１中右端部）に設けたグリップ３とから構成されている。ガン本体２内の上部には高電圧発生回路を構成する昇圧トランスや高圧整流回路（何れも図示せず）を一体にモールドしたカスケード型の高電圧発生装置４（高電圧発生手段に相当）が収納されている。
【００１５】
ガン本体２内部の前部には、導電性を有する連体棒５が前方に向って下方に傾斜するように配設されている。高電圧発生装置４の前側には、連体棒５の後部が露出するように孔部６が設けられており、この孔部６には導電性のスプリング６ａが収容されている。スプリング６ａは、その後部において高電圧発生装置４の前端に位置する出力端子７に装着され、前部において連体棒５と当接している。なお、ガン本体２前部には、後に詳述するピン電極８を有する塗料ノズル２７が設けられている。連体棒５とピン電極８とは、後述する構成によって電気的に接続されるようになっている。
【００１６】
一方、グリップ３は、例えば金属繊維や金属粉を含む樹脂材料で構成されており、従って、導電性を有している。このグリップ３の下部には、電源コネクタ９及びエアホース用ジョイント１０が取り付けられていると共に、連結部材１１を介して円筒状の塗料ホース用ジョイント１２が連結されている。連結部材１１は、ねじ１３によってグリップ３の下端部に固定されている。連結部材１１及びねじ１３は、何れも導電性材料から構成されている。また、連結部材１１には、電源コネクタ９内のアース線９ａにリード線１４を介して接続されたねじ１５が螺挿されている。これにより、塗料ホース用ジョイント１２とアース線９ａとが電気的に接続されている。
【００１７】
高電圧発生に必要な高周波電圧は、グリップ３の下部の電源コネクタ９から取り入れられ、グリップ３内の配線ケーブル（図示せず）を通って高電圧発生装置４内の昇圧トランスに供給される。供給された高周波電圧は、昇圧トランスで昇圧された後、コッククロフト−ウォルトン型倍電圧整流回路を使用した高電圧整流回路で更に昇圧されると同時に整流されて数万Ｖの直流高電圧が発生される。高電圧発生装置４が発生した直流高電圧は、出力端子７からスプリング６ａを介して連体棒５に導かれ、ピン電極８に供給されるようになっている。
【００１８】
また、ガン本体２内の下部には前後方向に延びる孔部１６が設けられている。ガン本体２の前端部には取付凹部１７が設けられており、この取付凹部１７の後端面において孔部１６は開口している。この孔部１６内の前部には塗料バルブ１８が配設されている。また、孔部１６内のうち塗料バルブ１８の後部には空間を存して中空状のガイド部材１９が配設されている。
【００１９】
図２に示すように、塗料バルブ１８は、導電性を有するバルブ本体２０と、このバルブ本体２０内を軸方向に貫通する弁口２１と、この弁口２１を開閉するニードル２２とを備えて構成されている。バルブ本体２０の前部の外周には、円環状のフランジ２０ａが一体的に設けられており、このフランジ２０ａと連体棒５の先端部とが接触するようになっている。
【００２０】
孔部１６のうち塗料バルブ１８とガイド部材１９との間の空間は弁室２３とされている。ニードル２２は弁室２３内を貫通しており、その前端部がテーパ状に形成されている。ニードル２２は、後部がガイド部材１９内に挿通されており、当該ガイド部材１９に沿って前後方向に移動するようになっている。弁口２１は、ニードル２２の前端部が当接，離間することによって開放，閉塞される。
【００２１】
図１に示すように、ニードル２２は、ガン本体２の後端部に設けられた復帰バネ２４によって、常には弁口２１（図２参照）を閉塞する方向（図１では左方向）に付勢されている。そして、ガン本体２に設けられたトリガ２５がグリップ３側に引かれている間のみ、ニードル２２は復帰バネ２４に抗して後退し、これにより、弁口２１が開放される。
【００２２】
取付凹部１７は前半部よりも後半部のほうが径小になっており、その径小部分には塗料ノズル２７が着脱可能に螺合されている。塗料ノズル２７は絶縁性合成樹脂材料からなり、その前半部は取付凹部１７よりも前方に突出している。塗料ノズル２７内の中心部には前後方向に貫通する塗料流路２８が設けられている。この塗料流路２８の後端部は塗料バルブ１８の弁口２１（図２参照）に連通している。塗料ノズル２７の前端部のうち塗料流路２８の前端にあたる部分は径小に構成され、塗料吐出口２９とされている。なお、取付凹部１７に塗料ノズル２７が装着されたことにより、塗料ノズル２７の周囲部には環状の空間が形成される。この環状空間はパターンエア流路３０として利用される。
【００２３】
このような構成により、図示しない塗料供給源（例えば、塗料タンク）内の塗料（例えば、電気抵抗が比較的高い溶剤系塗料）は、導電性を有しない塗料ホース（図示せず）を介して塗料ホース用ジョイント１２に供給され、塗料チューブ２６を通って弁室２３に導かれる。そして、トリガ２５の非操作時では、弁室２３に導かれた塗料は、弁口２１を閉塞するニードル２２によって塗料ノズル２７への吐出が阻止される。一方、トリガ２５が操作されて塗料バルブ１８が開弁すると、弁室２３内に供給された塗料は、塗料ノズル２７内の塗料流路２８に吐出される。つまり、本実施形態では、塗料ホース用ジョイント１２と塗料チューブ２６と弁室２３とから塗料供給路が構成されている。
【００２４】
塗料流路２８内にはピン電極８が挿通されている。このピン電極８の前端部は、塗料吐出口２９を通り当該塗料吐出口２９よりも前方に突出している。また、ピン電極８の後半部は、非導電性材料からなる保持部材３１の内部に保持されている。塗料流路２８内のうち保持部材３１の後部には、導電性を有するスプリング３２が収容されている。このスプリング３２の後端部は、バルブ本体２０の前端面に当接している。このような構成により、ピン電極８とバルブ本体２０とはスプリング３２を介して電気的に接続される。
【００２５】
塗料ノズル２７内のうち塗料流路２８の周囲部には複数の霧化エア流路３３が形成されている。これら霧化エア流路３３の前端部は、塗料ノズル２７の前端部に設けられた環状の霧化エア流路３３ａ（図２参照）に連通している。
【００２６】
ガン本体２の後端部にはエアバルブ３４（図１参照）が設けられている。また、グリップ３内には、エアホース用ジョイント１０とエアバルブ３４とをつなぐエア流路３６が設けられている。霧化エア及びパターンエア用の圧縮空気は、圧縮空気発生装置から高圧エアホース（何れも図示せず）を介してエアホース用ジョイント１０に供給され、エア流路３６を通ってエアバルブ３４に導かれる。
【００２７】
エアバルブ３４は、ニードル２２と一体的に前後移動する弁体３７によって開閉されるようになっている。つまり、塗料バルブ１８が開弁するとエアバルブ３４も開弁し、塗料バルブ１８が閉弁するとエアバルブ３４も閉弁する。そして、エアバルブ３４が開弁すると、圧縮空気はガン本体２内に設けられた霧化エア供給路、パターンエア供給路（何れも図示せず）を通って、塗料ノズル２７の霧化エア流路３３、パターンエア流路３０にそれぞれ供給される。
【００２８】
塗料ノズル２７の前端部は、ガン本体２の前端部に取り付けられた絶縁性樹脂製（例えばポリアセタール製）のエアキャップ３８によって覆われている。エアキャップ３８の後面中央には嵌合凸部３９が設けられており、この嵌合凸部３９は、塗料ノズル２７の前端部に嵌合している。エアキャップ３８の後部外周には環状段部３８ａ（図２参照）が設けられており、この環状段部３８ａに絶縁性樹脂製（例えばポリアセタール製）のリテイニングナット４０の先端部が係合している。このリテイニングナット４０は、円環状の固定部材４１を介して、ガン本体２の前端部に螺合され固定されている。
【００２９】
塗料ノズル２７は、取付凹部１７に挿入された後、前端部にエアキャップ３８を嵌合させ、エアキャップ３８の前端から固定部材４１及びリテイニングナット４０を挿入し螺合させることによって、エアキャップ３８と共にガン本体２に固定される。このとき、エアキャップ３８とガン本体２との間には塗料ノズル２７の周囲に位置する環状の空間が形成される。この空間はパターンエア流路３０と共にパターンエア流路４２として利用される。
【００３０】
エアキャップ３８の中央部には霧化エア噴出孔４３（図２参照）が穿設されている。この霧化エア噴出孔４３には塗料ノズル２７の塗料吐出口２９が挿通されている。霧化エア噴出孔４３は霧化エア流路３３ａに連通しており、この霧化エア流路３３ａに供給された霧化エアは霧化エア噴出孔４３の内周面と塗料吐出口２９の外周面との間の環状の隙間を通って前方に噴出される。
【００３１】
更に、エアキャップ３８の前端面のうち霧化エア噴出孔４３を挟んだ上部及び下部には、前方に突出する一対の角部４５が形成されている。これら角部４５には、それぞれパターンエア流路４２に連通する複数（この場合、それぞれ２個）のパターンエア噴出孔４６が形成されている。これらパターンエア噴出孔４６はエアキャップ３８の中心軸に向かって斜め前方に傾斜している。従って、パターンエア流路４２に供給された圧縮空気としてのパターンエアはパターンエア噴出孔４６から斜め前方に向けて噴出される。
【００３２】
また、エアキャップ３８の外周には、前端部が断面半円状に形成され後端部が断面矩形状に形成された円環状のアースリング４７（アース体に相当）が着脱可能に装着されている。このアースリング４７は、例えばステンレス製であり、導電性を有している。このアースリング４７は、図２にも示すように、その前端部が、塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に位置するように配設されている。即ち、塗料吐出口２９の先端部からアースリング４７の前端部までの距離Ｄが、２０ｍｍ±１０ｍｍの範囲の値となるように設定されている。また、このアースリング４７は、図３に示すように、塗料吐出口２９を中心とする円環状の導電性部材として配置されている。
【００３３】
一方、ガン本体２の上部には、アースリング４７を接地させるための接地経路を形成する接地経路形成部材４８が設けられている。この接地経路形成部材４８は、金属製のフック部材４９、金属製の第１のシャフト５０、金属製のスプリング５１、金属製のジョイント５２、金属製の第２のシャフト５３とから構成されている。
【００３４】
フック部材４９は、その上部が前方に湾曲する引っ掛け部４９ａとなっている。また、フック部材４９は、その下部が金属製のボルト５４によってグリップ３に固定されるようになっている。これにより、フック部材４９は、グリップ３に電気的に接続されている。
【００３５】
第１のシャフト５０は、ガン本体２の前後方向に沿って配設され、その後端部がフック部材４９下部の前端部に挿入され支持されている。これにより、第１のシャフト５０は、フック部材４９に電気的に接続されている。ガン本体２の前部の上部には、絶縁性の合成樹脂材料（非導電性材料）からなる支持部材５５が固定されている。第１のシャフト５０は、その前端部が支持部材５５の後端部に挿入され支持されている。このように配設された第１のシャフト５０は、少なくとも一部（この場合、前端部及び後端部を除く部分）がガン本体２や支持部材５５に覆われることなく露出するようになっている。なお、この露出した部分は、非導電性の材料によって被覆されている。
【００３６】
ジョイント５２は、前後方向に延びる挿入孔５２ａを有しており、支持部材５５の前端部に挿入され支持されている。スプリング５１は、支持部材５５の内部に収容されている。このスプリング５１は、支持部材５５の内部において、その後端部が第１のシャフト５０の前端部に接触し、その前端部がジョイント５２の後端部上部に接触するようになっている。これにより、ジョイント５２は、スプリング５１を介して第１のシャフト５０に電気的に接続されている。
【００３７】
第２のシャフト５３は、ジョイント５２の挿入孔５２ａ内に挿入されている。これにより、第２のシャフト５３は、ジョイント５２に電気的に接続されている。この第２のシャフト５３の前端部は、アースリング４７の上部後面に接続される。これにより、アースリング４７は、接地経路形成部材４８（第２のシャフト５３，ジョイント５２，スプリング５１，第１のシャフト５０，フック部材４９）を介してグリップ３に電気的に接続される。そして、このグリップ３は、電源コネクタ９のアース線９ａを介して接地される。従って、アースリング４７は、導電性を有する接地経路形成部材４８及びグリップ３を介して接地されるようになっている。
【００３８】
次に、上記構成の静電塗装用スプレーガン１を用いて静電塗装を行うときの動作について説明する。トリガ２５がグリップ３側に引かれると、塗料バルブ１８が開弁して塗料ホース用ジョイント１２から供給された塗料（この場合、溶剤系塗料）が塗料流路２８に吐出され、塗料ノズル２７前端の塗料吐出口２９からピン電極８の表面を伝って皮膜状に吐出される。また、霧化エア流路３３に圧縮空気が供給され、この圧縮空気は霧化エア噴出孔４３の内周と塗料吐出口２９の外周との間の狭い隙間を通り霧化エアとして前方に噴出される。この結果、ピン電極８の表面を伝って塗料吐出口２９から吐出される塗料は、霧化エアによって霧化される。
【００３９】
また、トリガ２５がグリップ３側に引かれると、高電圧発生装置４内の高電圧発生回路に高周波電圧が供給され、この高電圧整流回路により発生した数万Ｖの直流高電圧が、出力端子７からスプリング６ａ及び連体棒５を介してバルブ本体２０に導かれる。バルブ本体２０に導かれた高電圧は、その前端部からスプリング３２を介してピン電極８に供給される。これにより、ピン電極８とアースリング４７との間には強力な電界（電気力線）が発生してコロナ放電場が形成され、ピン電極８を伝う塗料には電荷が誘起される。従って、塗料吐出口２９から吐出され霧化された塗料粒子は帯電した状態で空中（静電塗装用スプレーガン１の前方）に飛び出す。
【００４０】
空中に飛び出した塗料粒子は、パターンエア噴出孔４６から噴出されるパターンエアによって、その噴霧パターンが塗装に適した形状（この場合、楕円形ないし小判形）に形成される。
【００４１】
塗料粒子は、主として、このパターンエアによって被塗物の近傍まで搬送される。帯電した塗料粒子が被塗物に近づくと、静電誘導によって、接地された被塗物の表面に塗料粒子の電荷とは反対極性の電荷が誘起される。これにより、塗料粒子と被塗物との間に静電気力が働き、塗料粒子は被塗物に向かう吸引力を受ける。つまり、この吸引力とパターンエアによる吹きつけ力との双方の力によって、塗料粒子は被塗物表面に塗着される。なお、静電気力による吸引力が働くため、塗料粒子は静電塗装用スプレーガン１に面していない被塗物の裏側にも回り込み塗着される。以上のような作用により、被塗物に静電塗装が行なわれる。
【００４２】
ところで、本発明者の実験によると、接地された導電性のアースリング４７をピン電極８の近傍において当該ピン電極８と間隔を有して配置した本実施形態の静電塗装用スプレーガン１を用いて静電塗装を行うと、このようなアースリング４７を備えていない従来構成のスプレーガンを用いた場合よりも、塗料の塗着効率が明らかに向上した。この理由は次のように考えられる。
【００４３】
即ち、アースリング４７は、接地経路形成部材４８及びグリップ３を介して、電源コネクタ９のアース線９ａに電気的に接続されている。このため、アースリング４７は、接地電位に維持されている。しかも、アースリング４７は、被塗物に比べピン電極８に非常に近い位置に配置されている。
【００４４】
このような構成において、高電圧発生装置４が発生した高電圧がピン電極８に供給されると、ピン電極８とアースリング４７との間に電界が形成される。そして、このようにピン電極８とアースリング４７との間に形成される電界によって塗料粒子の帯電が促進され、これにより、塗料の塗着効率が向上する。
【００４５】
図４は、本発明者の実験によって得られたものであり、ピン電極８に供給される出力電圧（ガン先電圧）と塗料の塗着効率との関係を概略的に示す図である。図４中、実線Ａはアースリング４７を備えた本実施形態の静電塗装用スプレーガン１のものであり、実線Ｂはアースリング４７を備えていない従来構成のスプレーガンのものである。
【００４６】
この図４から明らかなように、本実施形態の静電塗装用スプレーガン１（実線Ａ参照）によれば、従来構成のスプレーガン（実線Ｂ参照）と同等の塗着効率を、より低いガン先電圧にて得ることができる。即ち、例えば、従来構成のスプレーガン（実線Ｂ）の点ｂ（この場合、ガン先電圧は約６万Ｖ）と同等の塗着効率を、本実施形態の静電塗装用スプレーガン１（実線Ａ）では点ａ（この場合、ガン先電圧は２．５〜３万Ｖ）で得ることができる。
なお、本発明者の実験により、円環状のアースリング４７の径が小さいほど、塗料粒子の帯電効率、ひいては、塗料の塗着効率が向上する傾向にあることが確認された。
【００４７】
さらに、本発明者の別の実験によると、アースリング４７を塗料吐出口２９の先端部から所定の範囲で遠ざけて配設することによって、向上した塗料の塗着効率が低下し難くなり高い値で維持されることが確認された。この場合、アースリング４７を、その前端部が、塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に位置するように配設すると、塗料の塗着効率が顕著に低下し難くなり高い値で維持されるようになる。その理由は次のように考えられる。
【００４８】
即ち、静電塗装用スプレーガン１によって静電塗装を開始した直後では、アースリング４７は清浄な状態（当該アースリング４７に塗料が付着していない状態）となっている。従って、上述したような作用（ピン電極８とアースリング４７との間に形成される電界によって塗料粒子の帯電が促進される作用）によって、塗料の塗着効率を向上させることができる。
【００４９】
しかし、帯電した塗料は、接地電位に維持されたアースリング４７に引き付けられ、当該アースリング４７に付着する。従って、静電塗装を開始してから時間が経過することに伴い、アースリング４７に次第に塗料が付着し当該アースリング４７が塗料によって覆われてくる。そして、アースリング４７表面に塗料が付着してくると、僅かに残ったアースリング４７の露出部分（塗料が付着していない部分）や塗料による皮膜の薄い部分に電界が集中するようになり、当該部分における放電電流が増加するようになる。この放電電流の増加によって、ガン先電圧（ピン電極８の出力電圧）が低下するようになり、これが直接的な原因となって塗料の塗着効率が低下するようになる。
【００５０】
ところが、アースリング４７を塗料吐出口２９の先端部から所定の範囲で遠ざけて配設すると、当該アースリング４７がピン電極８から十分に且つ適度に離れた状態となることから、アースリング４７に塗料が付着したとしても、放電電流を低い値（この場合、７０μＡ以下）に抑えることができる。これにより、塗料の塗着効率が低下してしまうことを回避することができる。
【００５１】
図５は、本発明者の実験によって得られたものであり、アースリング４７の配設位置（塗料吐出口２９の先端部からの距離Ｄ）と塗装枚数（静電塗装を開始してからの使用時間）との関係を示す図である。なお、この図５は、ピン電極８に−３０ｋＶの電圧を印加して静電塗装を連続して行った場合に得られた実験データを示している。また、この図５では、静電塗装を開始してからの使用時間（経過時間）を塗装枚数に対応付けて示しており、例えば、塗装枚数が７５枚となるときの使用時間は２時間である。また、図５には、比較例として、アースリング４７を備えていない構成の場合の実験データ、及び、非静電型の構成（塗料を帯電させないで被塗物に噴射する構成）の場合の実験データも示している。
【００５２】
また、図６は、図５に示す実験データをグラフ化して示すものである。図６中、一点鎖線ａは距離Ｄ（塗料吐出口２９の先端部からの距離、図２参照）が１０ｍｍの場合を示し、破線ｂは距離Ｄが２０ｍｍの場合を示し、二点鎖線ｃは距離Ｄが３０ｍｍの場合を示す。また、実線ｄは距離Ｄが０ｍｍの場合を示し、破線ｅは距離Ｄが４０ｍｍの場合を示す。なお、二点鎖線ｆはアースリング４７を備えていない場合を示し、一点鎖線ｇは非静電型の場合を示している。
【００５３】
図５及び図６に示すように、アースリング４７を、その前端部が、塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に位置するように配設した構成では、静電塗装の開始から２時間経過後（塗装枚数：７５枚）においても、塗料の塗着効率を高い値で維持することができる。
【００５４】
即ち、アースリング４７を塗料吐出口２９の先端部から後方へ１０ｍｍの位置（塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前方に１０ｍｍの位置）に配設した構成（一点鎖線ａ参照）では、静電塗装の開始直後における塗料の塗着効率は４３．５（％）であり、塗装枚数が７５枚に達したとき（静電塗装開始から２時間経過後）における塗料の塗着効率は４０．７（％）である。つまり、静電塗装の開始から２時間経過後においても、塗料の塗着効率を高い値（この場合、４０％以上）で維持することができる。
【００５５】
また、アースリング４７を塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置に配設した構成（破線ｂ参照）では、静電塗装の開始直後における塗料の塗着効率は４３．１（％）であり、塗装枚数が７５枚に達したとき（静電塗装開始から２時間経過後）における塗料の塗着効率は４０．９（％）である。つまり、静電塗装の開始から２時間経過後においても、塗料の塗着効率を高い値で維持することができる。
【００５６】
また、アースリング４７を塗料吐出口２９の先端部から後方へ３０ｍｍの位置（塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として後方に１０ｍｍの位置）に配設した構成（二点鎖線ｃ参照）では、静電塗装の開始直後における塗料の塗着効率は４０．６（％）であり、塗装枚数が７５枚に達したとき（静電塗装開始から２時間経過後）における塗料の塗着効率は３９．６（％）である。つまり、静電塗装の開始から２時間経過後においても、塗料の塗着効率を高い値で維持することができる。
【００５７】
これに対して、アースリング４７を、上記範囲内（塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内）から外れる位置に配設した構成では、静電塗装の開始から２時間経過後において、塗料の塗着効率を高い値で維持することができない。
【００５８】
即ち、アースリング４７を塗料吐出口２９の先端部から後方へ０ｍｍの位置（塗料吐出口２９と面一となる位置）に配設した構成（実線ｄ参照）では、静電塗装の開始直後における塗料の塗着効率は４４．２（％）で高い値となるが、塗装枚数が７５枚に達したとき（静電塗装開始から２時間経過後）における塗料の塗着効率は３４．８（％）で低い値となる。つまり、静電塗装の開始から２時間経過後において、塗料の塗着効率を高い値で維持することができない。
【００５９】
また、アースリング４７を塗料吐出口２９の先端部から後方へ４０ｍｍの位置（塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として後方に２０ｍｍの位置）に配設した構成（破線ｅ参照）では、静電塗装の開始直後における塗料の塗着効率は３７．８（％）で比較的に低い値となり、塗装枚数が７５枚に達したとき（静電塗装開始から２時間経過後）における塗料の塗着効率も３４．８（％）で低い値となる。つまり、この構成では、アースリング４７がピン電極８から離れ過ぎていると考えられ、静電塗装の開始直後においても、静電塗装の開始から２時間経過後においても、塗料の塗着効率を高い値で維持することができない。
【００６０】
なお、比較例として示すアースリング４７を備えていない構成（二点鎖線ｆ参照）や非静電型の構成（一点鎖線ｇ参照）では、静電塗装の開始直後においても、静電塗装の開始から２時間経過後においても、塗料の塗着効率を高い値で維持することができない。
【００６１】
以上に説明したように本実施形態によれば、接地された導電性のアースリング４７を、ピン電極８の近傍において当該ピン電極８と間隔を有して配置したので、ピン電極８とアースリング４７との間に形成される電界によって塗料粒子の帯電が促進され、これにより、塗料の塗着効率の向上を図ることができる。従って、高電圧発生装置４が発生する電圧を低下させたとしても、従来と同程度に塗料を帯電（静電化）させることができる。
【００６２】
そして、このように高電圧発生装置４が発生する電圧を低下させることができるので、接地された導電性のアースリング４７を、高電圧が供給されるピン電極８の近傍に支障なく配置することができ、アースリング４７とピン電極８との距離を短くすることができる。また、アースリング４７をピン電極８の近傍において当該ピン電極８と間隔を有して配置した構造はコンパクトであり、静電塗装用スプレーガン１の小型化，軽量化を図ることができる。
【００６３】
また、アースリング４７を、その前端部が、塗料吐出口２９の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に位置するように配設した構成によれば、アースリング４７がピン電極８から十分に且つ適度に離れた状態（遠ざかった状態）となることから、アースリング４７に塗料が付着したとしても、放電電流の増加に伴うガン先電圧（ピン電極８の出力電圧）の低下を抑えることができ、塗料の塗着効率が低下してしまうことを回避することができる。これにより、向上した塗着効率を高い値のまま維持することができる。
【００６４】
なお、本発明は、上述の一実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
アースリング４７は、前端部のみが断面半円状となる導電性部材からなるものに限られるものではなく、適宜変更して実施することができる。例えば、断面円形状となる円環状の導電性部材で構成してもよいし、断面矩形状となる円環状の導電性部材で構成してもよい。また、アースリング４７は、円環状の導電性部材に限られるものではなく、例えば、楕円環状の導電性部材で構成してもよい。
【００６５】
塗料チューブ２６としては、スパイラル状に延びるものや直線状に延びるもの等を、使用する塗料の種類等に応じて適宜使用することができる。
使用可能な塗料は、上記した溶剤系塗料に限られるものではなく、例えば、メタリック系塗料を使用することもできる。
【００６６】
本発明は、例えば、パターンエアを噴出しない構成の静電塗装用スプレーガンにも適用することが可能である。要は、帯電させた塗料を被塗物に塗着させる構成の静電塗装用スプレーガン全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
図面中、１は静電塗装用スプレーガン、２はガン本体、３はグリップ、４は高電圧発生装置（高電圧発生手段）、８はピン電極（電極）、１２は塗料ホース用ジョイント（塗料供給路）、２３は弁室（塗料供給路）、２６は塗料チューブ（塗料供給路）、２７は塗料ノズル、２８は塗料流路、２９は塗料吐出口、４７はアースリング（アース体）、４８は接地経路形成部材を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電させた塗料を被塗物に塗着させる静電塗装用スプレーガンにおいて、
非導電性材料で構成され、塗料供給源に接続された塗料供給路を有するガン本体と、
前記ガン本体の後端部に設けられ、導電性を有し且つ接地されたグリップと、
前記ガン本体の先端部に設けられ、前記塗料供給路に連通する塗料流路及び当該塗料流路の先端部に形成された塗料吐出口を有する塗料ノズルと、
前記塗料吐出口から吐出される塗料を帯電させるための直流高電圧を発生する高電圧発生手段と、
先端部が前記塗料吐出口よりも前方に突出するように前記塗料ノズルの前記塗料流路内に配置され、前記高電圧発生手段が発生した高電圧が供給される電極と、
前記電極の近傍において当該電極と間隔を有して配設された導電性を有するアース体と、
前記ガン本体に少なくとも一部が露出するようにして設けられ、後端部が前記グリップに接続され、先端部が前記アース体に接続された導電性を有する接地経路形成部材とを備え、
前記アース体は、前記塗料吐出口の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に配設されていることを特徴とする静電塗装用スプレーガン。
【請求項１】
帯電させた塗料を被塗物に塗着させる静電塗装用スプレーガンにおいて、
非導電性材料で構成され、塗料供給源に接続された塗料供給路を有するガン本体と、
前記ガン本体の後端部に設けられ、導電性を有し且つ接地されたグリップと、
前記ガン本体の先端部に設けられ、前記塗料供給路に連通する塗料流路及び当該塗料流路の先端部に形成された塗料吐出口を有する塗料ノズルと、
前記塗料吐出口から吐出される塗料を帯電させるための直流高電圧を発生する高電圧発生手段と、
先端部が前記塗料吐出口よりも前方に突出するように前記塗料ノズルの前記塗料流路内に配置され、前記高電圧発生手段が発生した高電圧が供給される電極と、
前記電極の近傍において当該電極と間隔を有して配設された導電性を有するアース体と、
前記ガン本体に少なくとも一部が露出するようにして設けられ、後端部が前記グリップに接続され、先端部が前記アース体に接続された導電性を有する接地経路形成部材とを備え、
前記アース体は、前記塗料吐出口の先端部から後方へ２０ｍｍの位置を基準として前後１０ｍｍの範囲内に配設されていることを特徴とする静電塗装用スプレーガン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２７９９３１（Ｐ２０１０−２７９９３１Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３７１７４（Ｐ２００９−１３７１７４）
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（０００１１７００９）旭サナック株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（０００１１７００９）旭サナック株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
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