JPH04118150U - スプレー用型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】基体に均一な塗膜を得るためのスプレーファン
をつくり出すスプレー用型を提供する。 【構成】スプレー用型１０は、直線状に配設され流体の
２次元のスプレーファンを基体上に噴射する複数の流体
ノズル１４を含んでいる。各流体ノズル１４の直径は噴
射される流体の流速と粘性とに関連して選択される。一
対の空気ノズル１６が各流体ノズル１４の両側に配設さ
れ、流体ノズル１４のオリフィス２２の背後の流体ノズ
ル１４に衝突する一対の対向する空気の流れが得られる
ようにしている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はスプレー用型に関する。さらに詳細には、本考案は基体に均一な塗膜 を得るためのスプレーファンをつくり出すスプレー用型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

スプレー用型とスプレーノズルとは、とりわけスプレー塗装、ほこり制御及び 燃料噴射のような多様な環境の中で広く用いられている。種々の型式のスプレー 用型が広範囲の噴霧を提供するため用いられる。狭い流れの、円形の、平坦な、 そして中空の噴霧は、２，３の例である。噴霧は、空気と流体粒子を霧化するた め噴霧される流体とを混合させて又は混合させることなく、発生させることがで きる。空気が用いられる時は、この空気は流体ノズルの内部で又は流体ノズルの 外で混合することができる。動く空気の流れが流体ノズルの外の流体の流れと混 合する空気吹き出し装置が、本明細書の焦点である。

【０００３】 公知のスプレー塗装技術は、基体へ永久的塗装を施すのに用いるか又は基体を より複雑な工程の一部として湿潤化するのに用いるかに関わりなく、典型的には 円錐形又は扁平な流体の噴霧又は流れを基体上に生み出すスプレーノズルを用い る。これらの噴霧は数センチメートルから３０センチメートル以上の幅に及ぶこ とが可能である。１つの典型的なスプレーノズルはＣrum 他への米国特許第４， ８３０，２７９号に開示されている。この特許において、単一のノズル粉スプレ ーガンのための扁平スプレーノズルが開示されている。このノズルは単一通路の ２つの開口を有している。粉が噴霧される前に、粉は静電的に帯電されノズル内 で空気と混合される。

【０００４】 織物の調製と処理の分野で取扱われる大概の生地は典型的には１メートルと２ メートルの間の幅を有している。この寸法又はそれより大きい生地の完全な流体 被覆を達成するためには、一連の並列したスプレーノズルを用いなければならな い。Ｍarlek に与えられた２つの特許、米国特許第４，７９３，５５９号と第４ ，８８７，７７１号とは、大きな面積の水平表面に用いるための加圧液体化学的 塗装器を意図している。しかし、生地の全幅を横切る噴霧流体の十分な被覆を得 るためには、これらの塗装器のスプレーノズルは密接して配置され円錐形の噴霧 が重なるようにしなければならない。これは高い塗膜重量と低い塗膜重量の帯を 生じ、不均一に処理された生地を生む結果となる。

【０００５】 ヨーロッパ公告第０３４７０５８号は、プリント回路板を塗装するのに用いる 扁平なパターンのノズルを開示している。この塗装は、霧化された高圧の流れを 用いて空気なし噴霧により又は流れを霧化するため空気が流体の流れに衝突する 空気噴霧により、行うことができる。

【０００６】 スプレーイングシステム会社のスプレーノズルカタログＮｏ．５０Ａに図示さ れているように、流体ノズルの外の流体を霧化させるため空気流が乱流を発生す る空気吹き出しスプレー装置もまた公知である。これらの装置は空気流を流体の 流れの中に直接突入させる。

【０００７】 これらの公知の噴霧装置は多くの点で不十分である。公知の空気吹き出し噴霧 装置はいずれも、流体の流れ又は噴霧と流体ノズルの外側の空気とを流体ノズル オリフィスの直ぐ背後の空気と衝突させることにより混合させ基体を塗装するも のではない。これらの装置のどれも許容されない塗膜重量の変動なしで均一の連 続した流体の塗膜で基体を被覆することができず、また小量の塗装材料の浪費だ けで被覆することができない。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題と課題を解決するための手段】

本考案は実質的に均一の流体の塗膜を塗膜重量の変動を減少して基体の上に塗 布するためのスプレー用型を意図するものである。このスプレー用型は流体を基 体の上に噴射する少なくとも１つの好ましくは複数の流体ノズルを含んでいる。 好ましくは、これら流体ノズルは直線状に配設され２次元のスプレーファンを形 成するようになっている。各流体ノズルの直径は噴射される流体の流速と粘性と に関連して選択される。流体ノズルは好ましくは、詰まった又は損傷したノズル を迅速かつ容易に取替えることのできるねじを用いて流体マニホルドに取外し自 在に取付けられる。このスプレー用型はまた任意の流体ノズルを選択的に開きま た閉じる弁を含むことができる。

【０００９】 流体マニホルドは流体を各ノズルに送り、流体源が流体を流体マニホルドに供 給する。一対のガスノズルが各流体ノズルの両側に配設され、ノズルのオリフィ ス背後の流体ノズルに衝突する一対の対向ガス流を得るようにする。これらガス ノズルは好ましくは空気を放出する。流体マニホルド、流体ノズル及び空気ノズ ルはハウジングの中に配置されている。

【００１０】 空気ノズルはそれぞれ各流体ノズルに近接して配設されたオリフィスを有し、 流体ノズルのオリフィスの背後の流体ノズルに衝突する空気の流れを得るように する。この空気ノズルは、各空気ノズルオリフィスからその対応流体ノズルまで の垂直距離が、空気が流体ノズルに衝突するまで空気の流れがその範囲をその空 気ノズルオリフィスの最小限の膨張で保持するのを可能とするよう、位置がきめ られる。各空気ノズルは、空気を射出し流体ノズルを出る流体と直接接触するこ となく流体ノズルオリフィスに近接する流体ノズルに衝突するような向きに配置 される。

【００１１】 他の実施態様においては、流体ノズルは空気マニホルドの溝を通って突出して いる。空気ノズルを通って放出された空気の流れは、周囲の空気がこの溝を通っ て流体の流れの方向に引かれるようにし、流体ノズル近傍の停滞領域を減少させ また型の表面に流体が盛り上がるのを阻止する。他の実施態様として、送風機が 空気を溝を通って流体の流れの方向に放出し流体ノズル近傍の停滞領域を減少さ せるようにすることができる。

【００１２】 このスプレー用型は、湿潤化流体を紙又は布のウエブ上に噴射して乾燥中に失 われる水分を制御された方法で元に戻すために用いることができる。このスプレ ー用型はまた静電防止剤、下塗り剤、剥離剤、飽和剤、接着剤、ペンキその他の 材料と共に用いるため塗装材料を噴射するのに用いることができる。これらの用 途は本考案のスプレー用型を適用することのできる多くの塗装用途のうちの２つ にすぎない。

【００１３】

【実施例】

本考案の噴霧装置は基体上への制御された塗膜の非接触塗布のために用いるこ とができる。この塗膜は均一に又は非均一に、連続又は不連続とすることができ る。この塗膜は最小限の過剰噴霧と最大限の制御で塗布される。本考案のスプレ ー用型は現存する噴霧装置より非常に優れた改良を達成する。このスプレー用型 は典型的にはウエブ方向で浪費される塗装流体を１０％以下とする。これは優れ た横ウエブ幅制御を可能にし清潔な縁を保持する。現存する重ね円錐形噴霧装置 においては、典型的には塗装流体の７０％以上が過剰の重複を介して又は基体上 に放出されないことにより浪費される。

【００１４】 この装置は、低粘性流体と共に、またこの装置の種々の構成部品が十分に加熱 された時は熱い溶融した材料と共に用いることができる。この噴霧装置は実質的 に均一な連続した流体の塗膜を基体に少しの塗膜重量の変動で塗布するスプレー 用型１０である。このほかに、スプレー用型１０は縞のような不連続の塗膜を塗 布するのに用いることができる。スプレー用型１０は熱溶融材料、低粘性流体及 び水のような湿潤剤を含むことのある塗膜を施すのに用いるように以下に記載さ れる。塗装材料は静電防止剤、下塗り剤、剥離被膜剤、飽和剤、接着剤、ペンキ 又はその他の材料とすることができる。

【００１５】 図１から３を参照すると、スプレー用型１０は流体マニホルド１２と流体マニ ホルド１２に連結された複数の流体ノズル１４とを含んでいる。空気ノズル１６ のような一対のガスノズルが各流体ノズル１４の近傍に配設される。空気ノズル １６が用いられるが、水蒸気（熱溶融接着剤用の）や窒素（水分活性化シリコン 用の）のようなその他のガスを用いることができる。空気ノズル１６は空気マニ ホルド１８からの出口として形成される。これらの主な構成要素は単に空気マニ ホルド１８であるハウジング２０の中に配設される。

【００１６】 流体噴霧に関する制御を最も効果的にしかつ過剰噴霧と流体浪費を最小とする ため、空気ノズル１６は、空気が流体ノズルオリフィス２２の直ぐ背後の流体ノ ズル１４に衝突するように空気を案内しなければならない。したがって、各空気 ノズル１６は、空気が流体ノズル１４と接触する後まで流体と接触することなく 流体ノズル１４に衝突するよう空気を噴射する向きに配置される。理想的には、 空気は流体ノズル１４とオリフィス２２で接触するようにすべきである。空気が 流体ノズル１４から出る流体に直接衝突したならば、過剰の流体拡散が無駄な霧 を生じるであろう。空気が流体ノズル１４に流体ノズルオリフィス２２の背後か ら離れすぎて衝突したならば、増大した空気の流れが所望の霧化を生み出すため に必要となるであろう。各空気ノズルオリフィス２４からその対応流体ノズル１ ４までの垂直距離は、空気が流体ノズル１４に衝突するまで空気の流れが空気ノ ズルオリフィス２４の範囲を最小の広がりで保持することができるように、選択 される。

【００１７】 少なくとも１つの好ましくは複数の流体ノズル１４が流体を基体上に噴射する 。これら流体ノズル１４の間隔は所望のスプレーファンの大きさが得られるよう に選択される。流体ノズル１４の配列線は基体走行方向にほぼ直角でありまた最 大所望幅の基体を塗装するのに十分な長さとすべきである。好ましくは、流体ノ ズル１４は直線状に配置され相互に１．５cmの範囲で離間され２次元のスプレー ファンを生じるようにされる。各流体ノズル１４の直径は噴射される流体の流速 と粘性とに関連して選択され、好ましくは流体ノズルオリフィス２２は円形であ る。

【００１８】 さらに、ノズル１４内の流体の圧力は変えることができる。例えば、流体が小 滴に破砕され衝突空気により霧化され流体が噴霧として出てくる低圧力と高容量 で作動するのが好ましい。より高い圧力では、流体はノズル１４から流れとして 出てくるであろう。臨界圧力より高い圧力では、流体は高圧力により生じた表面 の乱流のため空気の衝突なしでさえも噴霧としてノズル１４から出てくるであろ う。

【００１９】 流体ノズル１４は好ましくは、詰まったり損傷したりしたノズル１４を迅速か つ容易に取替えることのできるねじ２８を用いて流体マニホルド１２に取付けら れた取外し自在の先端の鈍いチューブ２６である。これはまたノズル１４を、異 なったオリフィス２２の面積を有し異なった流体に適合し又は噴霧幅を変えるノ ズル１４を用いるため、取替えることができるようにする。ゴム又はプラスチッ クのガスケット３０が流体ノズル１４を流体マニホルド１２に対しシールする。 この締めつけ方法に関係なく、ノズル１４は、ノズル１４のオリフィス２２から 流体マニホルド１２と接触するチューブ２６の基部３２の平面までの決められた 距離が存在するような形状とすべきである。

【００２０】 流体マニホルド１２は孔又は溝とすることのできるハウジング２０の開口の中 に取付けられる。ノズルオリフィス２２から処理される基体までの距離は、ねじ 調節具３９でハウジング２０内部の流体マニホルド１２の位置を調節することに より調節することができる。流体マニホルド１２は流体を各流体ノズル１４に流 体源から分配し、また２つのマニホルド部分３６，３８を含み流体の分配を向上 できるようにしている。流体源を出た流体は軸方向中心流体通路４０を通って下 方マニホルド部分３６に入る。流体が下方マニホルド部分３６を充たした後、こ の流体は流体ノズル１４へ進む前に上方マニホルド部分３８を充たす。

【００２１】 スプレー用型１０の作動長さを変えるには種々の方法がある。最大幅より短い 幅の基体が塗装される時は、スプレー用型１０は垂直線と角度をなしスプレー用 型１０の作動長さを短くすることができる。これに代え、それぞれが異なった数 の流体ノズルチューブ２６を有する（不使用流体ノズルの開口は栓をして）複数 の流体マニホルド１２を、ハウジング２０の中に置き塗装幅を変えるようにする ことができる。さらに、流体ノズルチューブ２６は、所望の塗装幅に応じて流体 マニホルド１２から取外され又は流体マニホルド１２の中で取替えることができ る（不使用の流体ノズルの開口は栓をして）。さらに、スプレー用型１０は、任 意の流体ノズル１４を選択的に開いたり閉じたりして基体上への塗装被膜を変え るようにする弁（図示しない）を含むことができる。

【００２２】 空気ノズル１６は各流体ノズル１４の両側に配設され、流体ノズルオリフィス ２２の直ぐ背後の流体ノズル１４に衝突する一対の対向する空気流が得られるよ うにする。これらの対向する空気流は、空気が流体ノズル１４に反対側から対称 的に衝突し、比較的薄い流体ファン、すなわち動く基体を均一に塗装するための 最も効果的な形状をつくり出すようにする。空気ノズル１６は得られる空気流が 相互に対向する限り、流体ノズル１４の両側に物理的に位置させる必要はない。 用途に応じて、他の実施態様では、流体を一方の側に押すようになるが単一の空 気ノズル１６を各流体ノズル１４に用いることができる。さらに、２つより多い ノズル１６を噴霧の所望大きさに応じて用いることができる。例えば、４つの空 気ノズル１６を流体ノズル１４の各側に２つづつ用いることができる。

【００２３】 空気ノズル１６は相互に中心から中心まで約０．３cmから０．４cmの間隔で離 間される。さらに、空気ノズルオリフィス２４の断面積は塗膜として用いる流体 の特性に基づいて選択される。空気ノズルオリフィス２４は円形であるが、図６ に最も良く示されているように、霧化された流体噴霧を平らにするためには矩形 の扁平なオリフィスが好ましい。扁平なオリフィス２４の幅は０．２５mmと０． ５０mmの間の範囲とすることができ、また長さは典型的には３mmから７mmである 。この長さは意図される環境での過剰噴霧と空気の浪費を最小にするよう選択さ れる。ある用途においては流体ノズル１４の全ての列の長さにわたって延びる単 一のオリフィスとして流体ノズル１４の一側に全流体ノズル１４のための空気ノ ズル１６を形成することがまた有用である。

【００２４】 空気ノズル１６が空気を流体ノズル１４に向かうよう導く角度は、射出される 噴霧又は流れの所望の幾何学的形状に応じて、噴射される流体の流速と粘性とに 関連して選択される。典型的には与えられた装置におけるこの角度は、調節可能 な空気ノズル１６を用いることができるけれども、特定の用途のため注文で作ら れ決定される。流体ノズル１６の軸線との間の角度は典型的には４０°から６０ °の範囲である。１０°以下の角度では、流体を霧化させるための空気の衝突が 十分でなく噴射された流体は流れとなって出てくる。１７０°以上の角度では、 霧化しすぎ大きな流体の雲が現出しこれが流体を浪費することになる。好ましい 角度は４５°から５５°の範囲である。好適な角度範囲以下で、この装置は依然 として作用することができるが、同じ霧化レベルを得るためには増大した空気の 流速を必要とする。

【００２５】 図１から３の実施態様では、空気ノズル１６は、それ自体が３つの構成部品で 形成されスプレー用型のハウジング２０として作用する空気マニホルド１８の通 路として形成されている。この空気マニホルド１８は基底部分４２と２つの上方 部分４４，４６とを含み、空気ノズル１６は型１０の各側の基底部分４２に近接 する上方部分４４，４６の内部に形成される。空気ノズル１６は２つの空気通路 ４８，５０から延出し、空気マニホルド１８の各端部にある２つの空気入口５２ ，５４を通って空気が充たされる。これに代え、空気ノズル１６は、以下に記載 される図４から７の実施態様に示されるように、空気マニホルド１８から流体ノ ズル１４に近接した空気ノズルオリフィス２４へと延びる堅い又は可撓のチュー ブ６６とすることができる。

【００２６】 型の面５６は好ましくは、流体ノズル１４がこの型面５６の隣接部分を越えて 延出するように形成される。この隣接部分は、空気ノズル１６からの空気の流れ の走行方向に平行な角度をなす壁５８によって区画されている。さらに流体ノズ ル１４と空気ノズル１６の境界線はスプレー型面５６の外側平面からさらに引込 んだ凹面６０であり、流体ノズルオリフィス２２が凹面６０の平面より下方に位 置するようになっている。これは、スプレー用型１０が、保管、輸送及びその他 の不使用の間ノズル１４，１６を保護するカバー６２を受け入れることができる ようにする。所定位置にある時、このカバーはスプレー型面５６の外側平面と同 一平面上にある。

【００２７】 図１から３の実施態様では、流体ノズル１４はハウジング２０の中に個々の開 口を通って最小の隙間で配設される。この装置は、スプレー用型１０が水で基体 を湿らせるのに、又は型面５６上に堆積したときスプレー用型１０の作用に影響 を及ぼさない流体で塗装するのに用いられる。

【００２８】 図４から７を参照すると、スプレー用型１０′は図１から３のものと同様であ り、そして複数の流体ノズル１４で終わる流体マニホルド１２と、各流体ノズル １４に近接して配設された一対の空気ノズル１６で終わっている空気マニホルド １８とを含んでいる。空気ノズル１６は、空気が流体ノズルオリフィス２２の直 ぐ背後の流体ノズル１４に衝突するように空気を導く。流体ノズル１４はねじ２ ８を用いて流体マニホルド１２に取付けられた取外し自在のチューブ２６を含ん でいる。

【００２９】 この実施態様は図１から３の実施態様とは、スプレー用型１０′の流体ノズル １４が、流体ノズル１４と溝の壁との間に流体ノズル１４の周りに空間をもたら すハウジング２０の溝６４の中に取付けられている点で相違している。空気ノズ ル１６を通って放出される空気の流れは周囲の空気が溝６４を通って流体の流れ の方向に引かれるようにする。これは渦をなくし流体ノズル１４の近傍の停滞領 域を減少し型面５６上に流体の盛り上がるのを阻止する。図７は流体ノズル１４ と空気ノズル１６とを示す溝６４の底面図である。さらなる実施態様として、送 風機が空気を放出し流体の流れの方向に溝６４を通る一定の流れを保持し流体ノ ズル１４近傍の停滞領域を減少させるようにすることができる。

【００３０】 実質的に均一な連続した流体の被膜を基体上に均一に塗布する方法は、流体を 流体マニホルド１２から各ノズル１４に輸送すること、流体を基体上に流体ノズ ル１４を通って噴出させること、及び空気ノズル１６を用いて流体ノズル１４の オリフィス２２の背後の各流体ノズル１４に一対の対向する空気の流れを衝突さ せ２次元のスプレーファンをつくり出すことを含んでいる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のスプレー用型の側面を切欠いた部分切
断正面図である。

【図２】図１のスプレー用型の切断側面図である。

【図３】図１のスプレー用型の拡大した細部の断面図で
ある。

【図４】本考案の他の実施態様のスプレー用型の一部切
断側面図である。

【図５】図４のスプレー用型の流体及び空気オリフィス
の一部切断側面図である。

【図６】図４のスプレー用型の前面図である。

【図７】図４のスプレー用型のノズル溝の底面図であ
る。

【符号の説明】

１０…スプレー用型 １２…流体マニホルド １４…流体ノズル １６…空気ノズル １８…空気マニホルド ２０…ハウジング ２２…流体ノズルオリフィス ２４…空気ノズルオリフィス ６４…溝 ６８…流体源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 シヤロン ワン アメリカ合衆国，ミネソタ 55144−1000, セント ポール，スリーエム センター （番地なし)

Claims (8)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に制御された流体の塗膜を基体上
   に塗布するための低圧高容量のスプレー用型（１０）で
   あって、ハウジング（２０）と、ハウジング（２０）の
   中に取付けられ流体を基体上に噴射するオリフィス（２
   ２）を有する少なくとも１つの流体ノズル（１４）と、
   ハウジング（２０）の中に取付けられ流体を各流体ノズ
   ル（１４）に分配する流体マニホルド（１２）と、ハウ
   ジング（２０）の中に取付けられ各流体ノズル（１４）
   に近接して配設されたオリフィス（２４）を有する少な
   くとも１つのガスノズル（１６）であって、流体ノズル
   （１４）のオリフィス（２２）の背後の流体ノズル（１
   ４）に衝突するガスの流れをもたらし、それによりガス
   の流れが流体ノズルと接触するまで実質的に全てのガス
   が流体と接触しないようにし、各ガスノズルのオリフィ
   ス（２４）から対応の流体ノズル（１４）までの垂直距
   離が、流体ノズル（１４）にガスが衝突して噴霧された
   流体の霧化された小滴を形成するまでガスの流れの範囲
   をガスノズルのオリフィス（２４）の範囲として保持す
   るのを助けるよう、調節されるようにしている、少なく
   とも１つのガスノズル（１６）とを具備してなるスプレ
   ー用型。
2. 【請求項２】 各流体ノズル（１４）の両側に配設され
   一対の対向するガスの流れをつくり出すようにする一対
   のガスノズル（１６）をさらに具備している請求項１に
   記載のスプレー用型。
3. 【請求項３】 各流体ノズル（１４）の直径が噴射され
   る流体の流速と粘性とに関連して調節される請求項１に
   記載のスプレー用型。
4. 【請求項４】 各ガスノズル（１６）の形状と角度が噴
   射される流体の流速と粘性とに関連して調節される請求
   項３に記載のスプレー用型。
5. 【請求項５】 複数の流体ノズル（１４）がハウジング
   （２０）の中に取付けられている請求項１に記載のスプ
   レー用型。
6. 【請求項６】 流体ノズル（１４）が流体マニホルド
   （１２）に取外し自在に取付けられている請求項５に記
   載のスプレー用型。
7. 【請求項７】 ハウジング（２０）が溝（６４）を有
   し、流体ノズル（１４）が溝（２０）を通って取付けら
   れ、ガスノズル（１６）を通って放出されたガスの流れ
   が、周囲の空気を溝（６４）を通って流体の流れの方向
   に引込み流体ノズル（１４）の近傍の停滞領域を減少さ
   せハウジング（２０）の面上に流体が盛り上がるのを阻
   止するようにしている請求項５に記載のスプレー用型。
8. 【請求項８】 流体ノズル（１４）が直線状に配設さ
   れ、所定の幅に沿って２次元のスプレーファンを生じる
   ようにし、さらに流体を流体マニホルド（１２）に供給
   する流体源（６８）と、ハウジング（２０）の中に取付
   けられガスをガスノズル（１６）の各々に送るためのガ
   スマニホルド（１８）とを具備している請求項５に記載
   のスプレー用型。