JPH0470951B2 - - Google Patents

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JPH0470951B2
JPH0470951B2 JP59083611A JP8361184A JPH0470951B2 JP H0470951 B2 JPH0470951 B2 JP H0470951B2 JP 59083611 A JP59083611 A JP 59083611A JP 8361184 A JP8361184 A JP 8361184A JP H0470951 B2 JPH0470951 B2 JP H0470951B2
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spray
liquid
stream
nozzle
gas
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Nooman Jenkinsu Uorutaa
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Original Assignee
National Research Development Corp UK
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/123—Spraying molten metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はスプレーを発生させ、これに方向性を
付与することに関する。本発明はスプレーを用い
てサブストレートを均一に被覆するのに利用でき
る。
従来の技術および発明が解決しようとする問題点 液状金属または塗料の噴霧コーテイングは装飾
または保護のために頻繁にサブストレート
（substrate）に塗布される。
これらの最も簡単な場合は、パーテイクルを軸
に対称的に円錐状に噴霧するための円形オリフイ
スまたは楕円形オリフイスを有した単一のガスノ
ズルから成るスプレー発生器が使用される。英国
特許明細書第1262471号には、液状金属を流れ
（stream）として内部に向けられた環状ガスジエ
ツトを通して落下させ、該ジエツトの作用で流れ
を噴霧させる、即ちスプレーを発生させる改良さ
れた噴霧装置が開示されている。しかしながらこ
の装置によつては広い平坦なサブストレートに均
一なコーテイングを形成させることはできない。
何故ならば、パーテイクル分布は、たとえ単位立
体角あたりのマス流（mass flow）が均一であつ
たとしても、広い平坦なサブストレートのエツジ
においては必然的に悪くなるからである。この次
点を除去するためには装置全体（またはサブスト
レート）を横方向に揺り動かして分布を均等にし
なければならない。
英国特許明細書第1455862号にはコーテイング
の均一性をより改良した装置が開示されており、
これによれば液体流はガス噴霧され、このガス噴
霧流に周期的に変化する２次ガス流を注いで実質
上単一面内で該噴霧流に振動が与えられる。しか
しながらこの装置によつてもパーテイクル分布を
理想的に制御することはできない。
問題点を解決するための手段 本発明によれば、無拘束の液体落下流
（unconstrained falling stream of liquid）（例
えば、液状金属、例えば消耗電極（consumable
electrode）または消耗電極間ヘアークをとばす
ことによつて形成される落下流）を供給し、この
落下流が通過する同一点に向けて異なつた位置に
設置した複数個のガス噴霧ノズルを連続的に繰り
返し作動させて液体を噴霧してスプレーを発生さ
せ、同時にこのスプレーの方向を連続的に変化さ
せる有向スプレー発生方法が提供される。この方
法においては、複数のガス噴霧ノズルからガスが
順次放出される（例えばノズルＡ、次にノズル
Ｂ、次にノズルＣ、次にノズルＡ、次にノズルＢ
…とガスが順次放射される）。ノズルＡからのガ
ス噴霧はスプレーをａ方向へ向け、ノズルＢによ
つてはｂ方向、ノズルＣによつてはｃ方向へスプ
レーの方向が向けられるとすると、このガス放出
を連続的に繰り返すことによりスプレーにはａ−
ｂ−ｃ−ａ−ｂ−…と連続的に変化する方向が繰
り返し付与される。
または本発明によれば、無拘束の液体落下流を
供給する手段（例えば、オリフイスを有する容
器、またはアーク発生器に接続された消耗電極
等）および該落下流が通過する同一点に向けて、
異なつた位置に設置された複数のガス噴霧ノズル
を有する有向スプレー発生装置において、該ノズ
ルを通るガス流を所定の順序で繰り返し個別的ま
たは集団的に変化させる制御手段を備えたことを
特徴とする有向スプレー発生装置が提供される。
以下、添付図に基づいて本発明の実施例を説明
する。
実施例 第１図以外は本発明による装置の実施態様を示
すものである。
第１図は常套のスプレー発生器の斜視図であ
る。
第２ａ図は有向スプレー発生装置の分解組立図
である（第２ｂ図および第２ｃ図は第２ａ図の部
分的詳細図である）。
第３図は第２図に示す装置を用いてサブストレ
ート上に均一なコーテイングを付与する方法を示
す模式図である。
第４図は第２図に示す装置の簡単化した変形態
様の分解組立図である。
第５図はチユーブ内面を噴霧できる装置の断面
図である。
第６図および第７図は第３図に示す有向スプレ
ー発生装置と併用される無拘束の液体落下流の供
給用アーク放電手段の斜視図である。
第８ａ図は有向スプレー発生装置の別態様を示
す断面図である（第８ｂ図は第８ａ図に示す装置
の噴霧ノズル口周辺部の正面図である）。
第１図は常套のスプレー発生器を示す。無拘束
の液体落下流は、軸方向に対称な収束穿孔３を有
した環状ノズルを通る流れ１として落下する。噴
霧ガスは共通のマニフオルド（図示されていな
い）から全ての穿孔へ供給され、得られるガスジ
エツト３ａは全て流れ１の同一点において衝突
し、流れをスプレーに粉砕する。
第２ａ図本発明による有向スプレー発生装置の
分解組立図であり、該装置は、スプレーがその発
生源となる液体流を含む面へ向けられるときに使
用してもよい。液体流１は、噴霧ノズルの一対の
鏡像バンク２０の間の中心を流れる。各バンク２
０は、液体流の流路の一点に収束するノズル２１
を形成する５つの共面穿孔を有している（両方の
バンクは同一点で収束する）。ノズル２１の各穿
孔へは、オリフイス２３を経て円筒状スリーブバ
ルブチヤンバー２４に開口した個々のダクト２２
を通つて噴霧ガスが供給される。
第２ｂ図はスリーブバルブチヤンバー２４、お
よび一組のオリフイス群２３を含む面を通る該チ
ヤンバーの断面図を示す。
第２ｃ図は第２ｂ図と正確に対応する位置にあ
る中空ローター２５を示す。第２ａ図、第２ｂ図
および第２ｃ図のすべてを合せ考えると最もよく
理解できるもので、中空ローター２５はチヤンバ
ー２４に適合し、同一の２列の開口群２６を有し
ており、該開口群はローター２５が回転すると順
番に各オリフイズ２３と正しく重なり合う。ロー
ター２５の中空内部には加圧噴霧ガスが供給され
る。この例におけるオリフイス２３は左螺旋およ
び右螺旋に配置され、ローター２５の同一の２組
の開口群２６は各バンクの５つのノズル２１と適
合するので、各対の２つのノズル、例えば２１′
および２１″へは同圧のガスが同時に供給される。
従つて使用に際して、ガスインパルスが選択さ
れた個々の対応するノズル対、例えば２１′およ
び２１″に分配されると流れが噴霧され、同時に、
常にバンク２０によつて制限される鏡像面内にお
いて予め決められたプログラムによつて命じられ
る未乱流軸の一方または他方への方向が付与され
る。鏡像面に垂直な方向に連続的に移動するスト
リツプはスプレーによつて走査されて均一に被覆
される。
もちろん、いろいろな数のノズル２１を製品に
要求される厚み分布に応じて種々の配列で使用し
てもよい〔各バンク２０上では同一〕。多数のノ
ズルを使用することによつて、パーテイクルの分
離粉砕に起因する望ましくない厚み変化を少なく
することができるが、この利点は噴霧器およびバ
ルブギアー層複雑になることによつて相殺され
る。実際上は、12対以上のノズルを使用しても利
点はない。例えば、５対のノズルが使用され、５
つの各群は液体流に対して10°の角度の面内に含
まれる。（被噴霧物質の特性および要求されるパ
ーテイクルのサイズ分布に応じて他の例には別の
角度を設定してもよい。）液体流に対する各ノズ
ル対の角度は要求される厚み分布をもたらすよう
に経験によつて決定してもよいが、この例ではこ
れらの角度はこのようにして決定されるので、
各々５対のノズルを含む５つの面は、噴霧器の下
方を移動するストリツプの幅を等間隔で横断す
る。
ローター２５は各対に対して等しいスイツチ開
閉間隔を保証するので、パーテイクルの５つの別
個の等しい噴出がストリツプの幅を横切つて等間
隔で沈着され、ストリツプの等しい幅にわたつて
等量のコーテイングが供給される（このことは第
３図に関連してさらに詳述する）。
ノズル直径に対するローター開口２６の直径の
比はノズル対間の円滑な切換えがおこなわれるよ
うに選択され、このようにしておこなわれる円滑
な推移によつて、気圧バルブがパーテイクルの
別々の噴出を連続して発生させる場合に生ずる横
方向の厚みの変化が少なくなることが判明した。
第３図においては、被覆されるストリツプ３０
は紙面と垂直な方向に移動する。第２図に示すバ
ンク２０（一方のみを図示）は落下する液体流１
の側面に位置する。各バンク上の５つのノズル２
１は同時に作動される。この結果、交差点を越え
てパーテイクルの５つの同時噴出がおこなわれ、
これらの明確に分離された噴出は実際は前述の円
滑な切換え条件下のもとでより円滑におこなわれ
る。これによつて例えばアルミニウムストリツプ
を５ｍ／分の速度で移動させ、ガス圧を0.7MN
ｍ-2とした場合、ストリツプ幅300mmを横切る均
一な横方向のコーテイング重量分布は±２％以内
となる。ノズル作動プログラムを繰り返す周期は
特に臨界的ではないが、ローター２５を常套の速
度で移送させる場合は0.005秒である。
スプレーを元の液体流を含まない面に放出させ
る場合、移動するストリツプ上に均一層を形成さ
せることが必要なときには第４図に示す簡単化さ
れた装置を使用してもよい。
噴霧ノズル４１の単一バンク４０は、第２図に
示す装置のバンク２０の一方のようにして液体流
１に対して設置される。ノズル４１は、共面穿孔
が液体流の一点に収束するようにバンク４０内に
穿設される。ノズル４１の各穿孔には、オリフイ
ス４３を経て円筒状スリーブバルブチヤンバー４
４内へ開口した個々のダクト４２を通して噴霧ガ
スが供給される。
中空ローター４５はチヤンバー４４内に適合
し、一組の開口４６を有しており、該開口はロー
ター４５が回転すると順番に各オリフイス４３と
重なり合うようになる。ローター４５の中空内部
には加圧噴霧ガスが供給される。バルブ操作の原
理は第２図の場合と同様であるが、この場合に
は、ノズル４１は対としてではなくて単独で作動
し、その結果、噴霧されたパーテイクルの一般的
な方向は液体流の方向と一致しない。パーテイク
ルは装置の設定の仕方に応じて約10°〜90°の角度
で偏向する。
第５図においては、無拘束の液体落下流の供給
手段は管状非消耗電極５１から消耗電極１ａへと
ばされるアークである。このアークは、軸に関し
て対称的に配置された８つの噴霧ノズル５２（２
つしか図示されていない）の収束点へとばされ、
これらのノズルは加圧噴霧ガス源と連続的に接続
される。単一のホール５４を有したデイスク５３
はノズル５２へガスを供給する穿孔の多くて１つ
を除いて全てを閉鎖するように配設される。加圧
下に入口５５を経てマニホルド５６へ供給される
ガスは、いずれのノズル５２がいずれのときにホ
ール５４と重なり合おうと、高速度で回転するよ
うに配設されたデイスク５３を作動させる。消耗
電極１ａのアーク溶融によつて形成された液体プ
ールを直撃する噴霧ガスは特定方向へ集中される
スプレーを形成する。
第５図に示す装置はチユーブの内面を均一に被
覆する場合に特に適している。一般にラジアル状
のノズル５２の配列は、使用に際して被覆される
チユーブ内に同軸的に配設された消耗電極１ａの
方へ向けられる。ノズルはまた、パーテイクルの
移動リングが装置の前方の若干離れたところに集
中されたときに噴霧パーテイクルが沈着されるよ
うに傾斜されるので、チユーブに付着しない噴霧
パーテイクルは実質的に除去される。
第６図および第７図においては、無拘束の液体
落下流の供給用アーク放電手段が、第３図に示す
有向スプレー発生装置と共に示される。第６図の
場合、ノズル４１（第３図）の面に対して30°の
角度をなす消耗電極ワイヤー１ｂおよび１ｃを有
した標準的ハンドピストルの変形態様が示され
る。第７図は別の変形態様を示すもので、水平に
対置したワイヤー１ｄおよび１ｅは、完全に軸対
称のアークとガスジエツトを与えることによつて
装置をより好ましいものとする。
第８ａ図は、内部を液体流１が通過する直立管
状アセンブリーを有する有向スプレー発生装置の
断面図である。このアセンブリーは管状ノズルブ
ロツク８０を有しており、該ブロツク内には全て
が液体流１の同一点に向けられた収束穿孔８１が
穿設される。これらの穿孔の配置は第８ｂ図によ
り詳細に示されるが、これらは全て液体流１に関
して同心的な３つの概念的な円の周上に位置す
る。
タイマーリング８２はノズルブロツク８０に固
定される。異なつた（交換可能な）タイマーリン
グを製造し、別の条件下で利用してもよい。タイ
マー８２は３組の穿孔８１に開口した３つの環状
ギヤラリー８３を有し、２つの最外ギヤラリー８
３は直径に沿つて（PQに垂直に）２つの非連絡
性の半円形ギヤラリーに分割される。
ギヤラリー８３の各々はタイマーリングのトツ
プ表面に開口した供給スロツト８３′を有する。
これらの供給スロツト８３′の各々の形状および
円周の大きさは装置の性能に強い影響を及ぼすの
で、別のタイマーリングにおいて変化させてもよ
い。
ローター８４は歯状ベルト（toothed belt）８
４′を介してモーター８５によつて駆動され、そ
のままタイマーリング８３上を滑動する。３つの
穿孔８６はローター８４内においてその軸に平行
に設けられる。説明のために、これらの穿孔は供
給スロツト８３′の各々に重なり合うように図示
されているが、実際はこのようなことはなく、穿
孔８６は円周上で互い違いに配置される。
加圧噴霧ガスが供給されるガスマニホルド８７
はローター８４の上に載置され、穿孔８６へ連続
供給をおこなう。これらの穿孔は、ローター８４
上の穿孔８６がローターの回転中に個々の供給ス
ロツト８３′と重なり合つたときに順番にガスを
ギヤラリー８３、従つて穿孔８１へ移送する。
第８ｂ図はノズルブロツク８０の逆正面図であ
る。第８ｂ図においては、前述のように概念的な
３つの円ａ，ｂおよびｃの周上に10個の穿孔が配
設される。
タイマーリング８２は、ローター８４が作動し
たときに２つのノズル８１ａがある時間にわたつ
て作動して液体流１を噴霧させてＱの方向へ向か
わせるように形成されている。液体流１は紙面か
ら看者に向つて一直線状に放出される。噴霧され
るサブストレート９０は図示されるように横方向
に移動させてもよい。次に、２つのノズル８１ｂ
を、液体流１を噴霧させてわずかに方向Ｑの方へ
向かわせることなしに作動させる。次いで、２つ
のノズル８１ｃおよび８１ccによつてスプレーを
形成させ、垂直面から実質上偏向させないでこれ
を続行させる。次に、２つのノズル８１bbによ
つてスプレーを形成させ、わずかに方向Ｐの方へ
向かわせる。最後に、２つのノズル８１aaによ
つてスプレーを形成させ、かなり方向Ｐの方へ向
かわせる。
この全サイクルをノズル８１ａを用いて再びお
こない、サブストレート９０の移動速度よりも早
く繰り返すことによつて均一なコーテイングを得
る。
この例では、円錐形状スプレーはサブストレー
ト９０を横断してPQの方向へ、縦方向には非常
に狭い範囲を保持しながら噴霧される。
タイマーリング８２の簡単化された態様では、
各ノズルに必要なガスパルスの長さに応じて10個
の供給スロツト８３′が延長され、ギヤラリー８
３は閉塞されるので、各供給スロツト８３′は単
一ノズル８１のみに供給する。本発明によつて要
求されるように、円錐形状スプレーはサブストレ
ートストリツプを横断してＰまたはＱの方向へ噴
霧するほかに、縦方向にもある程度は噴霧され、
このことはサブストレート９０の縦方向の移動に
よつて十分補償されるならば許容されるものであ
るということに注意すべきである。
発明の効果 本発明によつて、例えばサブストレート、特に
広い平坦なサブストレート上での均一なコーテイ
ングの形成およびパーテイクル分布の理想的な制
御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図以外は本発明による装置の実施態様を示
すものである。第１図は常套のスプレー発生器の
斜視図である。第２ａ図は有向スプレー発生装置
の分解組立図である（第２ｂ図および第２ｃ図は
第２ａ図の部分的詳細図である）。第３図は第２
図に示す装置を用いてサブストレート上に均一な
コーテイングを付与する方法を示す模式図であ
る。第４図は第２図に示す装置の簡単化した変形
態様の分解組立図である。第５図はチユーブ内面
を噴霧できる装置の断面図である。第６図および
第７図は第３図に示す有向スプレー発生装置と併
用される無拘束の液体落下流の供給用アーク放電
手段の斜視図である。第８ａ図は有向スプレー発
生装置の別態様を示す断面図である（第８ｂ図は
第８ａ図に示す装置の噴霧ノズル口周辺部の正面
図である）。 １は液体流、３は収束穿孔、２０はバンク、２
１はノズル、２２はダクト、２３はオリフイス、
２４はスリーブバルブチヤンバー、２５は中空ロ
ーター、３０はサブストレートストリツプ、４０
はバンク、４１はノズル、４２はダクト、４４は
スリーブバルブチヤンバー、４５は中空ロータ
ー、５１は非消耗電極、１ａは消耗電極、５２は
ノズル、５３はデイスク、５６はマニホルド、１
ｂ〜１ｅは消耗電極ワイヤー、８０はノズルブロ
ツク、８１は収束穿孔、８２はタイマーリング、
８３はギヤラリー、８３′は供給スロツト、８４
はローター、８５はモーター、８６は穿孔、８７
はマニホルド、９０はサブストレートを示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 無拘束の液体落下流を供給し、この落下流が
    通過する同一点に向けて異なつた位置に複数個の
    ガス噴霧ノズルを設置することを含む有向スプレ
    ー発生方法において、該ノズルを連続的に繰り返
    し作動させて液体を噴霧してスプレーを発生さ
    せ、同時にこのスプレーの方向を連続的に変化さ
    せることを特徴とする有向スプレー発生方法。 ２ 液体が溶融金属である第１項記載の方法。 ３ 無拘束の液体落下流を、消耗電極または消耗
    電極間ヘアークをとばすことによつて供給する第
    １項または第２項記載の方法。 ４ スプレーをサブストレートを均一に被覆する
    のに使用する第１項から第３項いずれかに記載の
    方法。 ５ 無拘束の液体落下流を供給する手段およびこ
    の落下流が通過する同一点に向けて、異なつた位
    置に設置した複数のガス噴霧ノズルを有する有向
    スプレー発生装置において、該ノズルを通るガス
    流を所定の順序で繰り返し個別的または集団的に
    変化させる制御手段を備えたことを特徴とする有
    向スプレー発生装置。 ６ 無拘束の液体落下流を供給する手段がオリフ
    イスを有する容器である第５項記載の装置。 ７ 無拘束の液体落下流を供給する手段がアーク
    発生器に接続された消耗電極である第５項記載の
    装置。 ８ 制御手段がスリーブバルブである第５項から
    第７項いずれかに記載の装置。
JP59083611A 1983-04-25 1984-04-24 有向スプレーの発生方法および発生装置 Granted JPS59206071A (ja)

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