JP6306689B2 - 液体塗布製品を噴霧する静電噴霧装置、及びかかる噴霧装置を備える噴霧設備 - Google Patents
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Description
また、本発明は、少なくとも1つのかかる噴霧装置を備えた、塗布製品を噴霧する噴霧設備にも関する。
いわゆる「内部」帯電又は「接触」帯電の場合において、塗布製品は、非ゼロ電位になる電極に接し、噴霧される塗布製品のそれぞれの液滴は、回転ボウルの縁部から離れると、電荷qで帯電する。
このように帯電したかかる液滴が強度Eの静電場を受ける場合、この液滴は、塗布製品の膜から離れたときに強度q*Eの力Fを受ける。
液滴に加えられる静電気力及び空力(aeraulic force)がすべて同じ方向に、すなわち塗布される物体の方に配向されているので、かかる帯電方式によって噴霧装置が多少汚れる。
この帯電方式の欠点の一つは、塗布製品が導電性である場合、具体的には水溶性塗布製品の場合には、地電位で塗布製品を供給する供給システムから、高電圧になる噴霧装置を分離する必要があるということである。
これを行うために、例えば、特許文献1により、多軸ロボットに搭載された1つ以上の貯留部を用いることが知られており、この多軸ロボットは全体的に十分であるが、かかるシステムを組み込んだ、塗布製品を噴霧する設備をより複雑にさせる。
この帯電方式によって、発電機を短絡させる危険性がなく、塗布製品を地電位に維持して噴霧することが可能になる。
しかしながら、この帯電方式は、電極の汚染に非常に敏感であり、堆積性能は、湿度、外気温度、噴霧速度などの外部条件に左右される。
また、特許文献3により、回転噴霧装置の固定体に取り付けられた2組の電極を用い、これらの2組の電極が2つの電圧源によってそれぞれ供給されることも知られている。
噴霧装置は、塗布製品の液滴の少なくとも1つの第1のイオン化帯電電極であって、噴霧縁部に対し回転軸に沿って噴霧域の反対側に、噴霧縁部とボウルを駆動させる手段との間に配置された第1のイオン化帯電電極と、静電場を発生させて液滴を塗布される物体の方に輸送する少なくとも1つの第2のイオン化帯電電極であって、噴霧装置の固定体に取り付けられた第2のイオン化帯電電極と、を備える。
本発明によれば、噴霧装置は、第3の電極であって、固定体に取り付けられ、噴霧装置の動作時に第1の電極の電位と第2の電極の電位との間の中間電位になる第3の電極を備える。
電極が、凹状に広がる面を画定するボウルの内側部の周囲に、半径方向にボウルに取り付けられる。
絶縁材料又は半導体材料から製造されたリングが、回転軸に沿って軸方向に、電極と噴霧域との間に挿入される。
リングが噴霧縁部を画定する。
リングが、電極と噴霧縁部を画定するボウルの内側との間に挿入される。
リングが、噴霧域の方に曲がった電極の端部と噴霧縁部との間に、ボウルの外側半径方向面の部分を画定する。
ボウルの内側が金属製である。
電極が、少なくとも1つのイオン化隆起部、具体的にはイオン化先端部を備える。
電極が、噴霧域の方に空気出口スカート状オリフィスに配置される。
噴霧装置が、イオン化帯電電極、第2の電極及び/又は第3の電極の区別された制御手段及び電力供給手段を備える。
絶縁材料又は半導体材料から製造されたリングが、回転軸に沿って、第2の電極と第3の電極との間に挿入される。
絶縁材料又は半導体材料から製造されたキャップが、回転軸に沿って、第1の電極と第2の電極との間に、特に第1の電極と第3の電極との間に挿入される。
第3の電極が、回転軸に沿って、第1の電極と第2の電極との間に挿入される。
動作時に、第2の電極及び第3の電極に印加される電位が、同じ符号(極性)を有する。
この図の例では、コンベア2によって移動される物体Oは、自動車の車体である。
タービン40は、固定子41とロータ42とを備えている。
符号X20はボウルの中心軸を表し、この中心軸は、タービン40に取り付けられたボウルを有する構成において、軸X30と結合する。
本体30は、噴霧装置10が作動する場合に軸X30の周囲を回転しないので、静止していると考えられる。
したがって、例えば、噴霧装置の前部は、後部よりも物体Oに接近している。
本体30には、液体塗布製品をボウルに供給する供給ライン60も備えている。
このラインは、地電位で塗布製品を供給するように供給源に接続されている。
また、本体は、多軸ロボットのアーム端部に取り付けることもできる。
ボウルには、液体塗布製品を噴霧縁部214まで分散させる面212を画定する本体21が含まれている。
本体21は、電気絶縁材料、例えば、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)から製造される。
ボウル20は、金属製の外枠22も備えている。
リング24は、軸X20に沿って、ボウル20の前部とボウル20の前部の方に配向された枠22の端部225との間に挿入されている。
リング24は、塗布製品を噴霧するための第2の噴霧縁部244を画定する。
この抵抗率は、この材料から製造された部分が電位差Uを受けると、静電表面帯電を遅くするのに十分な電流Iが移動するものである。
この電流Iは、発電機によって供給することが可能な最大電流よりも低い。
したがって、半導体材料の電気特性は、導体材料間で明らかに異なり、その抵抗率は、103Ω・cm未満であり、絶縁材料であると従来から考えられ、その抵抗率は、1015Ω・cmを超えると従来から考えられている。
代替的には、デフレクタ26は、金属製でなくてもよい。
この領域Z2は、以下に説明するように、塗布製品の液滴3000が形成される液体塗布製品の噴霧域を構成している。
枠22が金属製であり、このため、導電性であり、ロータ42と接しているので、この場合も、高電圧になる。
例として、噴霧装置10の動作時に、枠22が−20kVの負の高電圧になることが考慮される。
そして、枠は、第1の負極を形成する。
そして、この製品は、噴霧縁部214まで面212上に分散された膜1000を形成し、特に領域Z2における遠心力の影響下で、液滴3000に分裂するフィラメント2000を形成する。
その後、これらの液滴は、軸X30に沿って、物体Oまで及ぶ霧Nを形成する。
そして、塗布製品は、面212に沿って流れ、本体21によって電極22から分離される。
面212を通過した後、塗布製品の膜1000は、リング24の内面242であって、円錐台部分2422及び環状部分2424によって形成され、軸X30に対して垂直な内面に触れる(lick)。
噴霧縁部214は、部分2422と2424との間の接合部に形成されている。
したがって、比較的絶縁性のリング24は、枠22を高電圧にする手段と接地との間の短絡を回避する。
このように、液体形態の塗布製品は、高電圧電極が配置される付近において、地電位の供給源から噴霧縁に流れる。
動作時に、電極22は、ロータ42を介して、−20kVの負の高電圧になる。
この負の高電圧により、噴霧縁部214の方に、先端部227の付近で負イオンが発生する。
図3において「−」という記号で表されている、これらのイオンによって、塗布製品2000のフィラメントが負に帯電し、塗布製品3000の液滴が領域Z2に形成する。
したがって、液滴3000が領域Z2に形成されると、イオン化又はコロナ効果によって、電極22は液滴の帯電電極を構成する。
代替的には、リング24は、電気絶縁性材料から製造することができる。
矢印F2によって示されているように、この空気スカートは、本体30から噴霧装置10の前部の方に流れる。
ライン33は、規則的に軸X30の周囲に配置され、環状分注室35から供給され、この環状分注室は、空気源(図示せず。)に接続されたホース37によって供給される。
特に、スカート空気F2は、リング24の外側半径方向面245に触れる。
これによって、外側半径方向面が連続的に乾燥し、この面に静電的に帯電した液滴3000の発生が防止され、短絡の危険性が制限される。
また、スカート空気F2は、枠22の外側半径方向面226にも触れ、これによっても、外側半径方向面が乾燥する。
さらに、スカート空気は、先端部227から前方に、すなわち領域Z2の方に負イオンを誘導し、負イオンは液滴3000に接触し、その後、負に帯電する。
電極70は、ケーブル81によって接続された高電圧ユニット80から高電圧が供給される。
例において、電極70は−80kVの電位になり、静電場Eは、物体Oと電極との間に生じ、具体的には、静電場は、液滴3000がボウル20の噴霧縁部214から出る領域Z2に印加される。
そして、帯電した液滴3000は、スカート空気及び静電気力により、空力を受け、この液滴の強度は、静電場Eの強度を乗じた液滴の電荷qと等しく、空力は、物体Oの方に液滴3000を誘導する傾向がある。
その意味で、電極70は、物体Oの方に液滴3000を押し戻し、反発電極と称することができ、静電場Eは、輸送場と称することができる。
この第3の電極の機能は、第3の実施形態を参照して以下に説明される。
以下に、これらの実施形態のそれぞれと第1の実施形態の相違が何であるかについて、本質的に説明する。
電極122は、金属製であり、指の形状をしており、電極はそれぞれ細い前方先端部122Aを有し、これらの電極付近において空気のイオン化現象を容易にする。
電極122は、互いに、そしてケーブル51によって高電圧ユニットに電気的に接続されている。
したがって、これらの電極122は、イオン化によって、形成し領域Z2を通過する液滴を帯電させることができる。
この実施形態において、電極122は−20kVの電位になり得るが、反発電極70は、噴霧装置10の動作時に−80kVの電位になる。
代替的に、電極122は、塗布される物体の方に配向されている、噴霧装置10の本体30の前面35に対して突出していなくてもよい。
すべての場合において、電極122は、軸X30に沿って、電極70と噴霧縁部214との間に配置されている。
この第3の電極の機能も、以下に説明される。
特に、キャップ31は、軸X30に沿って、電極70とスカート空気F2が出る本体30の前部との間に延びている。
したがって、キャップは、軸X30に沿って、イオン化帯電電極22又は122と反発電極70との間に挿入されている。
電気絶縁材料又は半導体材料から製造されたリング24は、ボウル20の外側において、枠22とディストリビュータ23の外側半径方向部分との間に挿入されている。
環状容積部分(annular volume)V20は、ディストリビュータ23の外側半径方向面235と枠22の内側半径方向面225との間において画定される。
このロータは、枠22に接しており、このため、この枠も高電圧になり、電極を形成する。
さらに、ボウル20は、ハブ29であって、電気絶縁材料から製造され、ロータ42とのインタフェースとして機能するハブを備え、このハブは、枠22とディストリビュータ23との間に半径方向に挿入されたカラー292によって、ロータ42の方に配向された容積部分V20の側面に延びている。
したがって、リング24、容積部分V20及びカラー292は、電極22とディストリビュータ23との間のガルバニックイオン化(galvanic ionization)を保証し、これによって、種々の電位がもたらされ得る。
電極22には、その外周面226において、軸X30に対して半径方向に外側へ延びる一連の先端部227が設けられている。
一連の先端部227は、代替的に、鋭い円形縁部に置き換えられていてもよい。
ボウル20は、第1の実施形態と同等の金属デフレクタ26も備えている。
この負の高電圧により、そして、第1の実施形態と同様に、負イオンは、周囲空気のイオン化によって、先端部227付近で発生する。
したがって、液滴3000が領域Z2に形成されると、イオン化又はコロナ効果によって、電極22は液滴の帯電電極を構成する。
要素23及び26は、塗布製品に対して良好な摩滅抵抗を有するように、金属から製造される。
さらに、反発電極と称する第2の電極70は、本体30に取り付けられ、噴霧装置の動作時に−80Vになる。
第2の電極は、塗布される物体Oの方に液滴3000を輸送するように、静電場Eを発生させる。
負に帯電する液滴3000は、電極70によって「反発され」ながら、静電場を上方へ移動させる。
スカート空気ジェットは、外側半径方向面226及び電極22の先端部227並びにリング24の外側半径方向面245を連続的に乾燥することができ、液滴の蓄積を防止し、短絡の危険性を制限する。
第1の実施形態の33、35及び37などの手段は、スカート空気流れを発生させるのに用いられる。
換言すると、安定化電極90は、軸X30に沿って、電極22と70との間に、このため、反発電極70よりも電極22に近くに挿入されている。
絶縁材料又は半導体材料から製造されたリング92は、軸X30に沿って、電極70と90との間に挿入されている。
かかる高電圧源の一つは、ケーブル81に接続された発電機の形態で、図1に見ることができる。
そして、ケーブル83は、分圧器ブリッジによって発電機に接続されているか、又は、ケーブルに対して特異的な発電機に接続されている。
電極90に動力を供給する他の方法を考慮することができる。
例として、この中間電位は、第2の電極の電位のほぼ半分、すなわち一例では−40kVに設定されていてもよい。
安定化電極90は、反発電極70から生じる場ラインに対してスクリーンを形成することができ、このため、帯電電極22上に接近する傾向がない。
これによって、反発電極70により生じる静電場が領域Z2の液滴3000のイオン化現象を妨害するのが防止される。
実際に、第2及び第3の電極の電位が同じ符号(極性)を有しており、第3の電極90の電位は、第2の電極70の0%〜90%になるように選択することができる。
したがって、キャップは、電極22と70との間に、特に電極22と90との間に軸方向に挿入される。
そして、このキャップは、絶縁材料から製造される。
これらの手段は、第1及び第2の実施形態のものと同一であっても又は異なっていてもよい。
したがって、このイオン化電極は、噴霧域Z2を通過する塗布製品の液滴3000を有効に帯電させるように正確に配置されている。
例えば、ファラデーケージ、例えば光ビーコンハウジング(optical beacon housing)を形成する部分に入るように、第1の電極により帯電を容易にする第2及び第3の電極の供給電圧の絶対値を減少させるか又はゼロにすることによって、輸送場を低減することが可能であり、その結果、液滴3000はファラデーケージに入る。
この原理は、塗布される物体Oの幾何形状に基づいて、第1、第2及び第3の電極を互いに別々に活性化させることからなる。
塗布される物体に対する噴霧装置の移動速度と通常互換性がある、帯電手段の応答時間がおよそ200msであるので、第2の電極を活性化させるか、又は、噴霧時に、その場でその電位を変更することも可能である。
同様に、第1の実施形態の発電機80及び84とこれらの制御手段も、他の実施形態に用いられる同様の手段であり、制御手段及び電源供給手段を構成しており、これらは、第2の電極70及び第3の電極90から区別され独立している。
ただし、代替的に、第1、第2及び第3の電極は、種々のレベルの同じ静電発電機を用いて出口付近に供給されてもよい。
また、本発明は、自動噴霧装置にも適用可能である。
ただし、本発明は、電位が正である場合に実施することができる。
Claims (17)
- 液体塗布製品を噴霧する静電噴霧装置(10)であって、
回転ボウル(20)と、該ボウルを回転軸(X30)の周囲に駆動する手段(40)と、を備え、前記ボウルは、前記塗布製品を分散させる凹面(212、232)と、前記塗布製品の噴霧域(Z2)の境界を定める噴霧縁部(214、234)と、を画定しており、
前記静電噴霧装置(10)が、塗布製品の液滴(3000)の、少なくとも1つの、第1のイオン化帯電電極(22、122)であって、前記噴霧縁部(214、234)に対し前記回転軸(X30)に沿って前記噴霧域(Z2)の反対側に、前記噴霧縁部と前記ボウル(20)を駆動させる手段(40)との間に配置された前記第1のイオン化帯電電極と、
静電場(E)を発生させて液滴を塗布される物体(O)の方に輸送する少なくとも1つの第2のイオン化帯電電極(70)であって、前記噴霧装置の固定体(30)に取り付けられた前記第2のイオン化帯電電極と、を備えているものにおいて、
第3の電極(90)であって、前記固定体(30)に取り付けられ、前記噴霧装置の動作時に第1の電極(22、122)の電位と第2の電極(70、70)の電位との間の中間電位になる前記第3の電極を備える、
ことを特徴とする前記噴霧装置。 - 前記第1の電極(22)が、前記ボウル(20)上であって、前記凹面(212、232)を画定する前記ボウルの内側部(21、23)の周囲に、半径方向に、取り付けられる、
ことを特徴とする請求項1に記載の噴霧装置。 - 絶縁材料又は半導体材料から製造されたリング(24)が、前記回転軸(X30)に沿って軸方向に、前記第1の電極(22)と前記噴霧域(Z2)との間に挿入される、
ことを特徴とする請求項2に記載の噴霧装置。 - 前記リング(24)が第2の噴霧縁部(244)を画定する、ことを特徴とする請求項3に記載の噴霧装置。
- 前記リング(24)が、前記第1の電極(22)と、前記凹面(232)を画定する前記ボウルの内側部(23)との間に挿入される、
ことを特徴とする請求項3に記載の噴霧装置。 - 前記リング(24)が、前記噴霧域(Z2)の方に曲がった前記第1の電極(22)の端部(225)と、前記噴霧縁部(234)との間に、前記ボウル(20)の外側半径方向面の部分(245)を画定する、
ことを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の噴霧装置。 - 前記ボウルの前記内側部(21、23)が金属製である、ことを特徴とする請求項2から6のいずれか1項に記載の噴霧装置。
- 前記第1の電極(22)が、少なくとも1つのイオン化隆起部(227)を備える、
ことを特徴とする請求項2から7のいずれか1項に記載の噴霧装置。 - 前記第1の電極(22)が、イオン化先端部を備える、
ことを特徴とする請求項8に記載の噴霧装置。 - 前記第1の電極(122)が、前記噴霧域(Z2)に向かって空気(F2)出口スカート状オリフィス(33)内に配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の噴霧装置。 - 前記噴霧装置が、前記イオン化帯電第1の電極(22、122)、前記第2の電極(70)及び/又は第3の電極(90)の区別された制御手段及び電源供給手段(50、80、84)を備える、
ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の噴霧装置。 - 絶縁材料又は半導体材料から製造されたリング(92)が、前記回転軸(X30)に沿って、前記第2の電極(70)と前記第3の電極(90)との間に挿入される、
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の噴霧装置。 - 絶縁材料又は半導体材料から製造されたキャップ(31)が、
前記回転軸(X30)に沿って、
前記第1の電極(22、122)と前記第2の電極(70、70)との間に、
挿入される、
ことを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の噴霧装置。 - 絶縁材料又は半導体材料から製造されたキャップ(31)が、
前記回転軸(X30)に沿って、
前記第1の電極(22、122)と前記第3の電極(90、90)との間に、
挿入される、
ことを特徴とする請求項13に記載の噴霧装置。 - 前記第3の電極(90)が、前記回転軸に沿って、前記第1の電極(22、122)と前記第2の電極(70)との間に挿入される、
ことを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の噴霧装置。 - 動作時に、前記第2の電極(70)及び前記第3の電極(90)に印加される電位が、同じ極性を有する、
ことを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載の噴霧装置。 - 請求項1から16のいずれか1項に記載の噴霧装置(10)を少なくとも1つ備える、ことを特徴とする液体塗布製品を噴霧する設備(1)。
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