JP2007508924A - 空気圧タービンを有する回転噴霧器の排気導管 - Google Patents

Abstract

本発明は、ボウル（６）を回転させることが可能な空気圧タービン（５）を有する噴霧器（１）に関する。タービンは、加圧ガス給気導管（１１）に連通されて前記タービンを駆動し、及び駆動ガス排気導管（１２）に連通される。排気導管（１２）には、排気ガス流容積（Ｖ₁₃）を画定する内側スリーブ（１３）が設けられている。スリーブ（１３）の外側表面と導管（１２）の内側表面との間にはゼロではない厚さの環状間隙（Ｅ）が設けられている。構成は、任意の低温の排気ガス流容積（Ｖ₁₃）と排気導管（１２）を形成する材料（２）との間の温度勾配に適合しており、そのため凝縮のリスクが制限される。

Description

本発明は、塗料を噴霧するための回転噴霧器、及び塗料を噴霧するための、かかる噴霧器を有する設備に関する。

液状又は粉状の塗料を噴霧する分野においては、空気タービンを利用して通常「ボウル」又は「カップ」と呼ばれる回転噴霧部材を回転させることが知られている。タービンは加圧されたガスの流れによって駆動される。気体は通常は空気であり、タービンロータのブレード付近で膨張して、ロータを、それが支持する噴霧部材と共に回転駆動する役割を果たす。ロータを駆動させた後、駆動空気は排気口を介して噴霧器の外に排気される。排気導管は噴霧中の塗料の雲に干渉しないように、噴霧器の実質的に後方を向いている。

駆動空気の温度は、それが受ける膨張のため、具体的には１０℃から−１５℃までの範囲にある比較的低い値にまで低下する。これは、湿度約６５％外気温度約２２℃の場合に通常１２℃近くの露点にある塗料噴霧チャンバ内に通常見られる空気の露点よりも十分低い。このため、外気が排気導管付近で凝縮するリスクがある。これは、特に排気導管が中実体を通過している場合だけではなく、比較的薄い壁厚のケーシング内部に配置された管によって排気導管が形成されている場合にも当てはまる。

全ての状態において、外気が排気導管付近で少しでも凝縮すると、排気口付近の外部表面に液滴が生じる。この液滴が蓄積すると、液滴が形成される噴霧器のその部分には、新しい液滴がより形成され易くなるため、ランナウェイ現象（ｐｈｅｎｏｍｅｎｅ ｄ'ｅｍｂａｌｌｅｍｅｎｔ）が生じる。このため、水及び／又は材料の液滴が噴霧器本体に蓄積するリスクが生じる。それは、引き続いて被塗装物品に到達する可能性がある。このことは、多軸型ロボット、ルーフマシン（ｍａｃｈｉｎｅ ｄｅ ｔｏｉｔ）又はレシプロケータに搭載される噴霧器に特によく当てはまる。液滴が局所的に蓄積されるこの現象はまた、特に噴霧器が静電型であり静電電荷の高電圧が経時的に変化する場合は、噴霧器の絶縁を無秩序に破壊しかねない。

これらの欠点を軽減するために、回転噴霧器のタービンのロータを駆動する空気を、ヒータによって加熱することが知られている。しかし、それは高価であり、ヒータがタービンから離れた位置にある場合は、実用上比較的非効率的である。他方、ヒータがタービンの近くに設置される場合は、爆発性雰囲気を有する領域に配置される限りにおいて厳しい安全基準に従う必要がある。さらに、かかる空気ヒータはエネルギーを消費するため、それに応じて、かかる噴霧器を有する設備の運転コストを増加させる。
欧州特許出願公開第０７８０１５９号明細書 特開平９−２６２５０９号公報 米国特許第５１３３４９９号明細書 仏国特許出願公開第２３３６１８１号明細書

本発明は、塗料を噴霧するための新規な回転噴霧器を提供し、駆動ガスの排気導管付近における凝縮のリスクを大幅に減少させ又はさらになくすことによってこれらの欠点を改善することをより具体的な目的とする。

この目的に対し、本発明は、塗料を噴霧するための回転噴霧器に関する。噴霧器は、回転噴霧部材を回転させることが可能な空気圧タービンを有する。前記タービンは、タービンを駆動するための加圧されたガスを給気するための導管を有し、少なくとも１つの駆動ガス排気導管に連通されている。噴霧器は、前記排気導管が少なくとも２つの壁を有することを特徴とする。第１壁は第２壁の実質的に内部に配置されて排気ガス流容積を前記導管の内部に画定する一方、ゼロではない厚さの少なくとも１つの間隙が第１壁の外部表面と第２壁の内部表面との間に設けられる。

本発明により、ガスのシート（ｌａｍｅ）が導管の２つの壁の間に確立されることによって排気ガスが排気導管の外部から流れ込む内部容積を断熱する。このため、前記導管付近の凝縮のリスクが回避される。

本発明の有利ではあるが本質的ではない面によれば、回転噴霧器は、技術的に実施可能な任意の組み合わせの形で以下の特徴のうち１つ以上を取り入れてよい。

・第１壁は、導管の実質的に全長にわたって延びるスリーブによって導管の内部に形成される。

・上述の間隙は外部から絶縁されて、前記スリーブと導管を画定する材料との間に断熱層を形成する量のガスで満たされる。

・上述の間隙は、ガスが給気され、ガスの流れが間隙中で生じるようにしてガス出口に連通される。かかる状態では、間隙には排気ガスの圧力よりも大きな圧力に加圧されたガスが給気される一方、少なくとも１つの流路によって前記間隙は、第１壁によって画定される排気ガス流容積に連通される。これにより、排気ガス流容積につながる当該間隙に空気の流れを確立することが可能になる。そのため、前記間隙に流れるガス及び排気ガスが混合されて、排気ガス自体の温度よりも高い温度の混合気が生成され、それによって排気導管付近の凝縮のリスクも制限される。好ましくは、上述の流路は第１壁の上流部に形成される。本発明の変形例において、上述の間隙は、前記排気ガス流容積に対して流体の流れから隔離されてもよい。

・前記環状の間隙に給気される上述のガスは、駆動ガス、タービン軸受からのガス、又はタービン回転速度の測定装置、特にマイクロホンを使用する測定装置、に給気されるガスから選択される。

・第１壁は、熱及び／又は電気の伝導率が低い材料で作られる。これは、具体的には合成材料であり、放射による熱伝達を制限するために明るい色の材料が好ましい。

本発明はまた、塗料を噴霧するための、上述の噴霧器を少なくとも１つ有する設備に関する。かかる設備は、従来の設備と比べ、設置が容易で安価に動作する。

例示としてのみ与えられて添付の図面を参照して行われる、本発明の原理に従う噴霧器の２つの実施例に係る以下の記載に照らして、本発明はより良く理解され、その他のその利点がより明らかになる。

図１及び図２に示す噴霧器１は、絶縁プラスチック材料で作られた本体２を有し、その中に塗料のためのタンク３が形成されている。本体２は、欧州特許出願公開第０２７４３２２号明細書の技術的な教示によって、多軸ロボットの手首（図示せず）に取り付けられる。

変形例として、本体２は、ルーフマシンの梁（ｐｏｕｔｒｅ）、レシプロケータ、又は被塗装物品に対して可動な任意の型のロボットに取り付けられるように設計されてもよい。

本体２は、その接続平面４の反対側に、外形のみで示される空気タービン５が取り付けられており、Ｘ−Ｘ’軸まわりにボウル６を回転させて、タンク３から来る液体塗料を噴霧するように設計されている。

導管１１は、本体２を、例えば接続平面４からタービン５の範囲まで貫通しており、そのロータ（図示せず）を回転させるために使用される駆動空気がタービンまで運ばれる。図１の矢印Ｆ₁₁は、タービン５へ向かう駆動空気の流れを示す。

第２導管１２は、タービンからの排気空気のために設けられており、それはタービン付近から接続平面４まで延びている。矢印Ｆ₁₂は導管１２に沿った排気空気の流れを示す。

導管１２は、図３にさらに詳細に示されるスリーブすなわちライナ１３を有するが、熱及び電気の両方の伝導率が低い導体であるか又は絶縁体からなるプラスチック材料で作られる。図示される例では、それは白色のポリエチレンテレフタレートから構成される。スリーブ１３は、導管１２の長さの大部分にわたって延びており、その各端部付近には、Ｏリング１３５、１３６をそれぞれ受容するための溝１３３、１３４をそれぞれ有する余分な厚さのリム１３１、１３２が設けられている。Ｏリングは、本体１において導管１２を画定する表面１２ａを押圧する作用がある。

リム１３１及び１３２は、その径方向高さｈが考慮されて、表面１２ａから離間するスリーブ１３の中間部分１３７を保持する作用がある。より詳しくは、リム１３１及び１３２が存在することによって、スリーブ１３の径方向外側表面１３ａと表面１２ａとの間に、高さｈに実質的に等しくゼロではない厚さｅの環状間隙Ｅが形成される。

すなわち、導管１２は二重壁すなわち二重皮膜である。スリーブ１３がその内側の壁すなわち皮膜を形成する一方、本体２の表面１２ａ及び材料がその外側の壁すなわち皮膜を形成する。

分岐連通部（ｐｉｑｕａｇｅ）１４が本体２を貫通しており、導管１１が間隙Ｅに連通する。

さらに、孔１３８がリム１３２に形成され、タービン５に最も近い導管部分、すなわち導管の上流部に配置される。

タービン５内で生じる膨張を考慮して、導管１２内の相対圧力Ｐ₁₂は、数百ミリバールのオーダーである。導管１１内に存在する給気の相対圧力Ｐ₁₁は、５から６バールのオーダーである。

この圧力差によって、タービン駆動空気のいくらかが、分岐連通部沿いを、そこから環状間隙Ｅ内へ矢印Ｆ₁₄で示されるように流れる。空気は、間隙Ｅ内を矢印Ｆ_Eで示されるように流れた後、孔１３８を通ってスリーブ１３の内部容積Ｖ₁₃内へ矢印Ｆ₁₃₈で示されるように流れ、それに沿って排気空気が流れる。

実際には、間隙Ｅ内の空気の流量は、導管１１内の流量と比較して無視できる。その結果、間隙Ｅ内に空気のシートが確立されても、タービン５の適切な動作が害されることがない。

すなわち、空気のシートが生成されて間隙Ｅを流れることによって、容積Ｖ₁₃は、導管１２の第２壁を形成する本体２の材料から断熱される。これにより、間隙Ｅ内の流れが前記スリーブを構成する材料に熱を伝える限りにおいて、スリーブ１３の温度を排気ガスのそれに対して上昇させることが可能となる。

そのため、排気空気が比較的低い温度であっても、導管１２の表面１２ａが低すぎる温度になることがない。したがって、導管１２付近における本体１の外部表面１５で外気が凝縮するリスクがない。

図示しない本発明の変形例では、スリーブ１３の上流部に孔１３８のような孔を複数設けてもよく、実際にはその長さに沿って分散させるとよい。

図示しない本発明の変形例では、タービンを回転駆動させるための空気を使用する代わりに、タービンが空気軸受を有している場合に軸受からの空気を使用することも可能である。マイクロホンによってタービンの回転速度を測定する装置に給気するための空気を使用することも可能である。

図４に示される本発明の第２実施例では、第１実施例の要素に類似する要素には同じ参照番号が与えられている。第１実施例と比べて異なる点のみが説明される。本実施例は、スリーブ１３の内部容積Ｖ₁₃が、スリーブ１３と導管１２の表面１２ａとの間に画定される環状間隙Ｅから隔離されている点において、前述の実施例と本質的に異なる。より正確には、間隙Ｅ沿いを通過してタービン給気導管１１からやってくる空気は、入口連通部１６を介して間隙Ｅ内に達し、導管１１につながる出口連通部１７を介して出て行く。これにより、間隙Ｅ沿いを移動した空気を利用することが可能になる。

本実施例は、スリーブ１３の表面１３ａと導管１２の表面１２ａとの間に絶縁シートを形成するために使用される空気が失われずに再使用される限りにおいて、前述の実施例よりも経済的である。しかし、本実施例は、その排気ガス温度への作用に関しては、前述の実施例ほど効率的ではない。この場合、第１実施例においては、間隙Ｅからやってきて排気ガスと混合される空気は、タービンから出て行くガスよりも高い温度にあり、そのため、容積Ｖ₁₃沿いに移動するガス混合物の温度に相対的な増加が生じる。さらに、例えば円錐点止めねじ（ｖｉｓ ｐｏｉｎｔｅａｕ）のような調整弁を導管１１内に備えて、導管１１内の、したがって連通部１６及び間隙Ｅ内の、空気流量を設定することも可能である。これにより、間隙Ｅ内の流量を運転条件に適用させることが可能となる。導管１１の流量はゼロの値に設定可能である。

図示しない本発明の変形例では、駆動空気の流れの全てが間隙Ｅを通過する。すなわち、連通部１６及び１７の導管１１が省略される。この変形例によって、排気導管内の圧力損失に依存しない、多量の流れが容積Ｅ内に存在する。

図示しない本発明の別の変形例では、スリーブ１３と表面１２ａとの間に画定される間隙Ｅは、外部から隔離される。すなわち、タービンに連通する導管からやってくる空気を給気する必要がないため、非常に単純であるという利点がある。しかし、得られる絶縁効果は、図示される最初の２つの実施例よりは有効でない。

本発明はまた、間隙Ｅを画定する壁が平行な円形断面ではない場合、すなわち間隙が環状ではない場合に適用可能である。実際には、間隙はその機能に適した任意の形状を有してよい。間隙Ｅはまた、長手方向に又は断面において、流体の流れに連通した又は独立した複数部分に分割されてもよい。

どのような実施例に関しても、導管のスリーブ１３と内部表面１２ａとの間に画定される間隙Ｅにより、スリーブの内部容積Ｖ１３と導管１２を構成する材料との間の温度勾配に適合する絶縁空気のシートを確立することが可能となる。

本発明は、ガス軸受を備えるタービンを有する噴霧器に限られるものではなく、ボール軸受又はローラ軸受を備えるタービンを有する噴霧器にも同様に適用される。

本発明は、中実体で作られた排気導管１によって図示される。しかし、本発明は、薄壁のケーシング内部に配置された管で形成された排気導管にも適用される。かかる状態では、管は、内面若しくは外面を、又は内面及び外面の両方を同時に、内張りされる。この場合、容積Ｅに類似した２つの実質的に同心の容積が作られ、その各々にガスが給気されて絶縁シートが形成される。これらの容積は、共通又は独立して給気されてもよい。

本発明は、空気が給気される環状間隙Ｅを有するように図示されている。しかし、他のなんらかのガスが給気される環状間隙Ｅを有することも、特にかかる他のガスがタービンに給気するために使用される場合には、適用可能である。

本発明は静電噴霧器、及びいわゆる空気圧噴霧器、すなわち塗料の液滴の被塗装物品に向けての移送を促すために静電現象が使用されることがない噴霧器、に適用可能である。

本発明の第１実施例に係る噴霧器の部分断面図である。 図１の詳細Ａを示す拡大図である。 図１の噴霧器を縮小して示す平面図であり、多軸ロボットの手首への接続のためのその平面を示す。図１の断面はＩ−Ｉ線によってその上に表されている。 図１及び図２の噴霧器で使用される絶縁スリーブの拡大縦断面である。 本発明の第２実施例に係る噴霧器を示す、図１に類似するが縮小した断面図である。

Claims (10)

1. 回転噴霧部材を回転させることが可能な空気圧タービンを有し、塗料を噴霧するための回転噴霧器であって、
   前記タービンは、加圧されたガスを給気してタービンを駆動するための導管に連通し、及び少なくとも１つの駆動ガス排気導管に連通し、
   前記排気導管は少なくとも２つの壁を有し、第１壁（１３）が第２壁（２）の実質的に内部に配置されて排気ガス流容積（Ｖ₁₃）を前記導管（１２）の内部に画定する一方、ゼロではない厚さ（ｅ）の少なくとも１つの間隙（Ｅ）が第１壁の外部表面（１３ａ）と第２壁の内部表面（１２ａ）との間に設けられることを特徴とする噴霧器。
2. 請求項１に記載の噴霧器であって、前記第１壁は、前記導管（１２）の実質的に全長にわたって延びるスリーブ（１３）によって導管内部に形成されることを特徴とする噴霧器。
3. 請求項１又は２に記載の噴霧器であって、前記間隙（Ｅ）は外部から絶縁されて、前記スリーブと前記導管を画定する材料との間の断熱層を形成する量のガスで満たされることを特徴とする噴霧器。
4. 請求項１又は２に記載の噴霧器であって、前記間隙（Ｅ）にはガス（Ｆ₁₄）が給気（１４；１６）され、ガスの流れ（Ｆ_E）が前記間隙中で生じるようにしてガス出口（１３８；１７）に連通されることを特徴とする噴霧器。
5. 請求項４に記載の噴霧器であって、前記間隙（Ｅ）には排気ガスの圧力（Ｐ₁₂）よりも大きな圧力（Ｐ₁₁）に加圧されたガス（Ｆ₁₄）が給気され、少なくとも１つの流路（１３８）によって前記間隙は、第１壁（１３）によって画定される排気ガス流容積（Ｖ₁₃）に連通されることを特徴とする噴霧器。
6. 請求項５に記載の噴霧器であって、前記流路（１３８）は第１壁（１３）の上流部（１３２）に形成されることを特徴とする噴霧器。
7. 請求項４に記載の噴霧器であって、前記間隙（Ｅ）は、前記排気ガス流容積（Ｖ₁₃）に対して流体の流れから隔離されることを特徴とする噴霧器。
8. 請求項４から７のいずれか１項に記載の噴霧器であって、前記環状の間隙に給気されるガスは、駆動ガス、タービン（５）の軸受からのガス、又はタービン回転速度の測定装置に給気されるガスから選択されることを特徴とする噴霧器。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の噴霧器であって、前記第１壁（１３）は、熱及び／又は電気の伝導率が低い材料、具体的には合成材料、で作られることを特徴とする噴霧器。
10. 塗料を噴霧するための設備であって、請求項１から９のいずれか１項に記載の噴霧器（１）を少なくとも１つ有することを特徴とする設備。

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