JP2005046842A - 被覆材料の帯電粒子を定量吐出する方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 粉体塗装装置を改良すること。
【解決手段】 被覆材料の帯電粒子を定量吐出する装置が、被覆材料が中を通して送り込まれる入口と、電荷が送り込まれる端子と、被覆材料の帯電粒子を定量吐出するディスペンサと、ディスペンサ上に設けられている第1の電極と、第1の電極から離れた位置の少なくとも1つの第2の電極とを含み、入口はディスペンサに連結されており、および、第1の電極と少なくとも1つの第2の電極との両方は端子に接続されている。
【選択図】 図1
【解決手段】 被覆材料の帯電粒子を定量吐出する装置が、被覆材料が中を通して送り込まれる入口と、電荷が送り込まれる端子と、被覆材料の帯電粒子を定量吐出するディスペンサと、ディスペンサ上に設けられている第1の電極と、第1の電極から離れた位置の少なくとも1つの第2の電極とを含み、入口はディスペンサに連結されており、および、第1の電極と少なくとも1つの第2の電極との両方は端子に接続されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば流動床から、例えば空気流のような気体流の中に浮遊した液体被覆材料(以下では、「塗料」と呼ぶことがある)または粉体被覆材料(以下では、「被覆粉体」または「粉体」と呼ぶことがある)のような被覆材料を定量吐出するためのディスペンサに関する。本発明を、被覆粉体を定量吐出するための回転ディスペンサ(以下では、「ベル(bell)」と呼ぶことがある)との関連において開示する。しかし、本発明は他の用途にも同様に使用可能であると考えられる。
被覆材料を定量吐出するためのシステムが公知である。例えば、米国特許第3,536,514号、同第3,575,344号、同第3,698,636号、同第3,843,054号、同第3,913,523号、同第3,964,683号、同第4,037,561号、同第4,039,145号、同第4,114,564号、同第4,135,667号、同第4,169,560号、同第4,216,915号、同第4,360,155号、同第4,381,079号、同第4,447,008号、同第4,450,785号、同第Re.31,867号、同第4,520,754号、同第4,580,727号、同第4,598,870号、同第4,658,620号、同第4,788,933号、同第4,798,340号、同第4,802,625号、同第4,825,807号、同第4,921,172号、同第5,353,995号、同第5,358,182号、同第5,433,387号、同第5,720,436号、同第5,853,126号、および、同第6,328,224号に示され説明されているシステムが存在する。さらに、米国特許第2,759,763号、同第2,955,565号、同第3,102,062号、同第3,233,655号、同第3,578,997号、同第3,589,607号、同第3,610,528号、同第3,684,174号、同第4,066,041号、同第4,171,100号、同第4,214,708号、同第4,215,818号、同第4,323,197号、同第4,350,304号、同第4,402,991号、同第4,422,577号、同第Re.31,590号、同第4,505,430号、同第4,518,119号、同第4,726,521号、同第4,779,805号、同第4,785,995号、同第4,879,137号、同第4,890,190号、同第4,896,384号、英国特許第1,209,653号明細書、特開昭62-140660号公報、特開平1-315361号公報、特開平3-169361号公報、特開平3-221166号公報、特開昭60-151554号公報、特開昭60-94166号公報、特開昭63-116776号公報、特開昭58-124560号公報、1972年の331,823、および、フランス特許第1,274,814号明細書に示され説明されている装置が存在する。さらに、「AerobellTM Powder Applicator ITW Automatic Division」と「AutobellTM & Aerobell PlusTM Rotary Atomizer,DeVilbiss Ransburg Industrial Liquid Systems」に示され説明されている装置も存在する。これらの参考文献の開示内容は、本明細書に引例として組み入れられている。このリストは、すべての関連技術の完全な探索が行われたという表明を意図するものでなく、または、上記で列挙したもの以外に他の関連技術が存在しないという表明を意図するものでなく、または、上記で列挙した技術が特許性にとって本質的に必須であるという表明を意図するものではない。さらに、このような表明が推論されてはならない。
本発明の一つの特徴によれば、被覆材料の帯電粒子を定量吐出する方法が、被覆材料の供給源を設けることと、電荷の供給源を設けることと、被覆材料の帯電粒子を定量吐出するためのディスペンサを設けることとを含む。この方法は、さらに、第1の電極をディスペンサ上に設けることと、被覆材料の供給源をディスペンサに結合することと、第1の電極から離れた位置に少なくとも1つの第2の電極を設けることと、第1の電極と少なくとも1つの第2の電極との両方を電荷供給源に接続することとを含む。
例えば、本発明の特徴によれば、被覆材料の供給源を設けることと、ディスペンサを設けることとは、被覆材料が輸送媒体中に流動化されている流動床を設けることと、輸送媒体中に流動化されている被覆材料を定量吐出するディスペンサを設けることとを含む。
さらに、例えば、本発明の特徴によれば、ディスペンサを設けることは、周方向に延びる唇状部を有するおおむねカップ形の構成要素を設けることと、周方向に延びる唇状部を有するディフューザ構成要素を設けることと、このおおむねカップ形の構成要素の唇状部とディフューザ構成要素の唇状部との間に放出区域を形成することとを含む。
さらに、例えば、本発明の特徴によれば、第1の電極を設けることは、ディフューザ構成要素上に第1の電極を設けることを含む。
例えば、本発明の特徴によれば、ディフューザ構成要素を設けることは、おおむねカップ形の構成要素におおむね面している第1の側面と、そのカップ形構成要素とはおおむね反対の方向に面している第2の側面とを有するディフューザ構成要素を設けることを含み、および、第1の電極を設けることは、ディフューザ構成要素の第2の側面上に第1の電極を設けることを含む。
さらに、例えば、本発明の特徴によれば、第1の電極を設けることは、ディフューザ構成要素の周方向に延びる唇状部に隣接した周方向の唇状部を有する第1の電極を設けることを含む。
さらに、例えば、本発明の特徴によれば、この方法は、被覆材料の定量吐出中にディスペンサを回転させるための回転装置を設けることを含む。
さらに、例えば、本発明の特徴によれば、この方法は、おおむねカップ形の構成要素上にディフューザ構成要素を装着することと、そのおおむねカップ形の構成要素が回転させられるにつれてディフューザ構成要素を回転させることとを含む。
例えば、本発明の特徴によれば、少なくとも1つの第2の電極を設けることは、複数の第2の電極を設けることと、放出区域から一定の距離をおいておおむねカップ形の構成要素とディフューザ構成要素との回転軸線の周りにその複数の第2の電極を配置することとを含む。
さらに、例えば、本発明の特徴によれば、複数の第2の電極を設けることは、複数の針状の第2の電極を設けることを含む。
さらに、例えば、本発明の特徴によれば、この方法は、被覆材料の定量吐出中にディスペンサを回転させる回転装置を設けることと、回転装置を収容するハウジングを設けることとを含む。この回転装置は、ディスペンサを装着するための出力軸を有する。ハウジングは、ディスペンサを装着するために出力軸に手が届くことを可能にする開口を備えている。少なくとも1つの第2の電極を設けることは、ディスペンサの回転軸線の周りに複数の第2の電極を配置することを含む。第1の電極と少なくとも1つの第2の電極との両方を電荷の供給源に接続することは、第1の電極と複数の第2の電極との両方を電荷の供給源に接続することを含む。
例えば、本発明の特徴によれば、ディスペンサを設けることは、被覆材料が放出される放出区域を形成するディスペンサを設けることを含む。複数の第2の電極を設けることは、放出区域から第1の電極までの第2の距離よりも大きい放出区域からの第1の距離において、ディスペンサの回転軸線の周りに複数の第2の電極を配置することを含む。
さらに、本発明の特徴によれば、ディスペンサの回転軸線の周りに複数の第2の電極を配置することは、放出区域から第1の電極へ向かう第2の方向とは反対の方向である、放出区域からの第1の方向に、ディスペンサの回転軸線の周りに複数の第2の電極を配置することを含む。
本発明の他の特徴によれば、被覆材料の帯電粒子を定量吐出する装置は、被覆材料が中を通して送り込まれる入口と、電荷が送り込まれる端子と、被覆材料の帯電粒子を定量吐出するディスペンサと、ディスペンサ上に設けられている第1の電極と、第1の電極から離れた位置にある少なくとも1つの第2の電極とを含む。入口はディスペンサに連結されている。第1の電極と少なくとも1つの第2の電極との両方は、端子に接続されている。
例えば、本発明の特徴によれば、この装置は、さらに、入口に結合するための被覆材料の供給源を含む。
さらに、本発明の特徴によれば、この被覆材料供給源は、被覆材料が輸送媒体中に流動化されている流動床を含む。ディスペンサは、輸送媒体中に流動化されている被覆材料を定量吐出するディスペンサを含む。
さらに、例えば、本発明の特徴によれば、ディスペンサは、周方向に延びる唇状部を有するおおむねカップ形の構成要素と、周方向に延びる唇状部を有するディフューザ構成要素と、おおむねカップ形の構成要素の唇状部とディフューザ構成要素の唇状部との間に形成されている放出区域とを含む。
例えば、本発明の特徴によれば、第1の電極はディフューザ構成要素上に設けられている。
さらに、例えば、本発明の特徴によれば、ディフューザ構成要素は、おおむねカップ形の構成要素に対しておおむね面している第1の側面と、そのカップ形構成要素とはおおむね反対の方向に面している第2の側面とを含む。第1の電極は、ディフューザ構成要素の第2の側面上に設けられている。
さらに、例えば、本発明の特徴によれば、第1の電極は、ディフューザ構成要素の周方向に延びる唇状部に隣接した周方向の唇状部を含む。
さらに、例えば、本発明の特徴によれば、この装置は、被覆材料の定量吐出中にディスペンサを回転させる回転装置を含む。
例えば、本発明の特徴によれば、ディフューザ構成要素は、おおむねカップ形の構成要素の上に装着されている。
さらに、例えば、本発明の特徴によれば、少なくとも1つの第2の電極は、放出区域から一定の距離を置いて、おおむねカップ形の構成要素とディフューザ構成要素との回転軸線の周りに配置されている複数の第2の電極を含む。
例えば、本発明の特徴によれば、複数の第2の電極は、複数の針状の第2の電極を含む。
さらに、例えば、本発明の特徴によれば、この装置は、被覆材料の定量吐出中にディスペンサを回転させる回転装置と、この回転装置を収容するハウジングとを含む。回転装置は、ディスペンサを装着するための出力軸を有する。ハウジングは、ディスペンサを装着するために出力軸に手が届くことを可能にする開口を含む。少なくとも1つの第2の電極は、ディスペンサの回転軸線の周りに配置されている複数の第2の電極を含む。第1の電極と複数の第2の電極との両方が端子に接続されている。
さらに、例えば、本発明の特徴によれば、ディスペンサは、被覆材料が放出される放出区域を形成する。複数の第2の電極は、放出区域から第1の電極までの第2の距離よりも大きい放出区域からの第1の距離において、ディスペンサの回転軸線の周りに配置されている。
例えば、本発明の特徴によれば、ディスペンサは、被覆材料が放出される放出区域を形成する。複数の第2の電極が、放出区域から第1の電極へ向かう第2の方向とは反対の方向である、放出区域からの第1の方向に、ディスペンサの回転軸線の周りに配置されている。
本発明は、以下の詳細な説明と本発明を図示する添付図面とを参照することによって、最も適切に理解されるだろう。
図1〜3を参照すると、粉体ベルカップ(powder bell cup)30が、いずれかの公知のタイプのタービン40上に装着されている。粉体ベルカップ30は、例えば、本出願の譲受人と同じ譲受人に譲渡されている、2002年9月30日付で出願された標題「ベルカップスカート(Bell Cup Skirt)」の米国特許出願第10/262,239号明細書に示され説明されている一般的なタイプの1つであってよい。米国特許出願第10/262,239号明細書の開示内容は、本明細書に引例として組み入れてある。タービン40は、例えば、米国特許第5,853,126号と同第6,328,224号とに示され説明されている一般的なタイプの1つであってよい。タービン40は、カップ30の軸線41を軸としてカップ30を回転させる。空気流のような輸送気体の流れ42の中に流入させられた粉体が、例えば定量吐出されるべき粉体を含む流動床のような供給源44から、導管46の中を通ってベルカップ30の背部48に流れる。この供給源44は、幾つかの公知のタイプのいずれか1つ、例えば、米国特許第5,768,800号に示され説明されている一般的なタイプの流動床であってよい。導管46からの粉体流42が、ベルカップ30の軸方向に前方でかつ半径方向に外側の区域すなわち縁部50と、ディフューザ34の半径方向に外側の区域すなわち縁部52との間に形成されている開口36を流通する。
高電位源54が、ディフューザ34の前面57、すなわち、ベルカップ30から定量吐出される粉体によって被覆されるべき物品59におおむね面している面57の上に設けられている最終帯電電極55に接続されている。帯電電極55に流動粉体42をさらすことが、粉体が定量吐出される際にその粉体に電荷が与えられることを結果的に生じさせ、従って、例えば接地電位のような低電位に維持されている物品59に向かってその粉体が引きつけられることになる。物品59は、例えば、接地されたコンベア上で物品59をベルカップ30を通過させて輸送することによって、低い電位に維持される。
高静電電位供給源54は、幾つかの公知のタイプのいずれかであることが可能であり、例えば、米国特許第5,853,126号と同第6,328,224号とに示され説明されている一般的なタイプの1つであることが可能である。電源54は、高電位導体61と、タービン40の例えば金属ハウジングのような導電性構成要素とを経由して、例えばタービン40の出力軸56に接続されている。一方、タービン40の出力軸56は、ベルカップ30の軸56の受けスリーブ60のようなベルカップ30の導電性構成要素を経由して、ディフューザ34の導電性の装着柱32に接続されている。スリーブ60は、柱32上の相補形のねじ山を受けるためのねじ山付きの開口64を含むフランジ62またはその類似物を備えている。
米国特許第5,853,126号と同第6,328,224号とに説明されている一般的なタイプのカップ30のライナ68が、組み立て中に、ベルカップ30の中に挿入される。複数(例えば、3つ)の柱32が、ライナ68内にそのために設けられている開口の中を通して挿入され、フランジ62内に柱32のために設けられている開口の中にねじ込まれる。この柱は、本出願の譲受人と同じ譲受人に譲渡されている、2002年9月6日付で出願された標題「ベルカップ柱(Bell Cup Post)」の米国特許出願第10/236,486号明細書に示され説明されている一般的なタイプであってよい。米国特許出願第10/236,486号明細書の開示内容が本明細書に引例として組み入れられている。柱32の前端には、軸方向のねじ山付き開口が備えられている。プレート状の帯電電極55がディフューザ34の前面57上に配置されており、導電性のねじが、ディフューザ34と電極55とをベルカップ30に固定するために、および、柱32とスリーブ60と軸56とを経由して電源54に電極55を電気的に接続するために、柱32の前端内のねじ山付きの開口の中にねじ込まれている。柱32は、環状の開口36の幅を形成し、ディフューザ34とディフューザ34の前部上の帯電電極55とを支持し、および、環状開口36の中を通って流れる粉体を帯電させるために高電位源54から電極55への導電経路61、56、60、62、32を実現する。
タービン40はシュラウド100内に収容されている。シュラウド100の前端102には、環状のギャラリ(gallery)104が設けられている。このギャラリ104には、圧縮された気体または気体混合物が供給され、例えば、いわゆる「工場圧縮空気」もしくはタービン40の排出空気のような供給源からの圧縮空気、または、これらの供給源および/または他の供給源の何らかの組合せからの圧縮空気が供給される。ギャラリ104に隣接したシュラウド100の前端102には、ギャラリ104と前端102の表面110との間に、周方向に互いに間隔があいた幾つかの通路108が設けられている。ギャラリ104からこれらの通路108を通過して流れる圧縮気体が、環状開口36から流れる粉体の雲を形作り、および、その雲の中の粉体を物品59に向けて推進させる。
シュラウド100には、第2の高電位導体111も備えられている。導体111は、導体61の中間電源54と、導体61がタービン40のハウジングと接触する箇所とに接続されている。この接続は、図示してある実施形態では、例えばMereco Technologies Group,1505 Main Street,West Warwick,Rhode Island 02893から入手可能なMetaDuct 1202銀接着剤および接合剤のような導電性接着剤を使用して実現されている。導体111は最初にシュラウド100内を半径方向に外方かつ後方に延び、その次に、前方に延びて、導体111が第1の導電性の(例えば、銀/ガラスが充填された天然樹脂または合成樹脂の)中空Oリング112に接触する箇所に達する。このOリング112は、シュラウド100の2つの互いに隣接した構成要素118、120の連接部分116にそのために設けられている溝114の中に収容されている。
構成要素120内に設けられている第3の高電位導体122の一方の端部が、組み立てられたシュラウド100内でOリング112に接触する。導体122は、Oリング112から前方に延び、構成要素120内に導体122のために設けられている通路の中を通って、シュラウド100の2つの互いに隣接した構成要素120、128の連接部分126にそのために設けられている溝126の中に収容されている第2の導電性の(例えば、銀/ガラスが充填された天然樹脂または合成樹脂の)中空Oリング124に達する。Oリング112、124は、例えば、約45〜75ジュロメータの範囲内のショアA硬度と、約1.8の比重と、約200p.s.i.(約138Nt/cm2)の引張り強さと、約280%の伸びと、35ポンド/インチ(約61Nt/cm)の引裂き強度と、約0.05Ω−cmの体積抵抗とを有する充填樹脂で作られている。Oリング112、124は、例えば、Zatkoff Seals & Packings,23230 Industrial Park Drive,Farmington Hills,Michigan 48335-2850から入手可能なタイプである。
角度的に互いに等間隔に配置されている半径方向に延びる複数(例えば15個)の電極130が、連接部分126に装着されている導電性の(例えば青銅の)電極ホルダリング131と構成要素128の半径方向に外側の表面132との間を延びる。電極130の半径方向に内側の端部がリング131内に装着されており、従ってリング131に電気的に接続されている。リング131は、組み立てられたシュラウド100内においてOリング124と接触する。この構成が、電源54によって供給される高電位を帯電電極55だけにでなく電極130にも結合し、電極130の半径方向に外側の端部がシュラウド100の表面110で露出させられている。
図4は、帯電電極55に〜50KVが給電されているが電極130が接地電位に維持されている例示されているシステムによってもたらされる電界(図4の下半分)と、帯電電極55と電極130との両方に−50KVが給電されている例示されているシステムによってもたらされる電界(図4の上半分)との比較を示す。この図を注意深く検討することによって理解できるように、−10KVの等電位線140と−10KVの等電位線142とが、帯電電極55から、前方に、すなわち、被覆されるべき物品59に向かって、および、後方に、すなわち、物品59から遠ざかる方向に、タービン40と粉体ベルカップ30とシュラウド100とのためのあらゆる支持構造に向かって遙かにより遠くまで延びている。この電界の形状が、粉体ベルカップ30から定量吐出される帯電粉体がより多量に物品59に向けて輸送されることと、粉体ベルカップ30から定量吐出される帯電粉体が、例えばシュラウド100の後方部分とあらゆる支持構造とに、より少なく付着することとを促進すると考えられる。
30 粉体カップベル
32 装着柱
34 ディフューザ
36 開口
40 タービン
42 輸送気体の流れ
46 導管
50 カップベル縁部
52 ディフューザ縁部
54 高電位源
55 帯電電極
56 出力軸
59 物品
60 スリーブ
61 高電位導体
62 フランジ
100 シュラウド
104 ギャラリ
111 導体
112 Oリング
114 溝
122 高電位導体
124 Oリング
126 溝
130 電極
131 電極ホルダリング
32 装着柱
34 ディフューザ
36 開口
40 タービン
42 輸送気体の流れ
46 導管
50 カップベル縁部
52 ディフューザ縁部
54 高電位源
55 帯電電極
56 出力軸
59 物品
60 スリーブ
61 高電位導体
62 フランジ
100 シュラウド
104 ギャラリ
111 導体
112 Oリング
114 溝
122 高電位導体
124 Oリング
126 溝
130 電極
131 電極ホルダリング
Claims (10)
- 被覆材料の帯電粒子を定量吐出する方法であって、前記被覆材料の供給源を設けることと、電荷の供給源を設けることと、前記被覆材料の帯電粒子を定量吐出するためのディスペンサを設けることと、第1の電極を前記ディスペンサ上に設けることと、前記被覆材料の供給源を前記ディスペンサに結合することと、前記第1の電極から離れた位置に少なくとも1つの第2の電極を設けることと、前記第1の電極と前記少なくとも1つの第2の電極との両方を前記電荷の供給源に接続することとを含む方法。
- さらに、前記回転装置を収容するハウジングを設けることを含み、前記回転装置を設けることは、前記ディスペンサを装着するための出力軸を有する回転装置を設けることと、前記ディスペンサを装着するために前記出力軸に手が届くことを可能にする開口を前記ハウジング上に設けることとを含み、および、少なくとも1つの第2の電極を設けることは、複数の第2の電極を設けることと、前記ディスペンサの回転軸線の周りに前記複数の第2の電極を配置することとを含む請求項1に記載の方法。
- 被覆材料の帯電粒子を定量吐出する装置であって、被覆材料が中を通して送り込まれる入口と、電荷が送り込まれる端子と、前記被覆材料の帯電粒子を定量吐出するディスペンサと、前記ディスペンサ上に設けられている第1の電極と、前記第1の電極から離れた位置の少なくとも1つの第2の電極とを含み、前記入口は前記ディスペンサに連結されており、および、前記第1の電極と前記少なくとも1つの第2の電極との両方は前記端子に接続されている装置。
- さらに、前記入口に結合するための被覆材料の供給源を含む請求項3に記載の装置。
- 前記被覆材料の供給源は、被覆材料が輸送媒体中に流動化されている流動床を含み、および、前記ディスペンサは、前記輸送媒体中に流動化されている前記被覆材料を定量吐出するディスペンサを含む請求項4に記載の装置。
- 前記ディスペンサは、周方向に延びる唇状部を有するおおむねカップ形の構成要素を含み、前記ディスペンサは、さらに、周方向に延びる唇状部を有するディフューザ構成要素と、前記おおむねカップ形の構成要素の前記唇状部と前記ディフューザ構成要素の前記唇状部との間に形成されている放出区域とを含む請求項5に記載の装置。
- 前記第1の電極は前記ディフューザ構成要素上に設けられている請求項6に記載の装置。
- 前記ディフューザ構成要素は、前記おおむねカップ形の構成要素に対しておおむね面している第1の側面と、前記カップ形構成要素とはおおむね反対の方向に面している第2の側面とを含み、前記第1の電極は、前記ディフューザ構成要素の前記第2の側面上に設けられている請求項7に記載の装置。
- 前記第1の電極は、前記ディフューザ構成要素の前記周方向に延びる唇状部に隣接した周方向の唇状部を含む請求項8に記載の装置。
- さらに、被覆材料の定量吐出中に前記ディスペンサを回転させる回転装置と、前記回転装置を収容するハウジングとを含み、前記回転装置は、前記ディスペンサを装着するための出力軸を有し、前記ハウジングは、前記ディスペンサを装着するために前記出力軸に手が届くことを可能にする開口を含み、前記少なくとも1つの第2の電極は、前記ディスペンサの回転軸線の周りに配置されている複数の第2の電極を含み、および、前記第1の電極と前記複数の第2の電極との両方が前記端子に接続されている請求項3に記載の装置。
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