JPH05501675A - 静電スプレーガン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 静電スプレーガン 発明の背景 この発明は、一般的に、静電スプレーガンに関する。より詳しくは、例えば、高 硬度の水に浮かぶ金属粉体、２成分塗料、熱分解性溶液およびこれらの類似物の ような導電性または非導電性コーティング材料の改善されたスプレー作業を行う ために、手持ち式の空気なし、空気補助または空気霧化スプレーガンを、静電ま たは誘導帯電動作まｔ；はそれらの結合のものに替えるだめのアダプタに関する 。

ビンクス・マニュファクチャリング・カンパニー（Ｂ　１ｎｋｓ　Ｍａｎｕｆａ ｃｔｕｒｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ）その他で製造されているような従来の空気な し、空気補助または空気霧化スプレーガンは、液体通路を含むスプレーノズルと 、上記液体を霧化する何等かの機構を合体させてしする。

上記液体は、例えば塗料でも良いが、中央口を通る放出を行うｔこめに、スプレ ーノズル内の中央通路を通って圧力下で流れる。この流体の流れは、典型的には 、上記中央通路内に置かれた流体制御ニードルバルブによって制御され、上記液 体は放出される際に霧化される。空気補助または空気霧化スプレーガンでは、上 記空気通路は、霧化を補助し、かつ、上記液体粒子の方向と流れパターンを制御 するために、上記中央流体通路の近傍に設けられる。ここで、圧力下にある空気 は、さらに上記液体を霧化し、かつ、スプレーガンノズルから遠く外に液滴を駆 るために、液体出口から排出される液体と協働する。典型的には、空気の流れは 上記液体出口の開口を取り囲む空気キャンプによって制御される。例えば、上記 空気キャップは、上記液体出口を取り巻く環状空気口を形成しても良く、また、 上記空気口の周りに付加的な空気出口を有しても良い。また、上記空気キャップ は、スプレーパターン制御のために、霧化されたスプレー軸に向けて略内側に方 向づけられた付加的な空気ノズルを合体させる、一対の前方へ突き出た空気ホー ン（角）を含んでも良い。典型的には、これらの空気ホーンは、上記スプレーガ ンの動作を容易にするために、霧化されたスプレーを扇形に方向づける。それは 、例えば垂直な扇形または水平な扇形パターンを形成するために、上記空気キャ ンプがスプレーガン上で回転可能な状態においてである。

これまで述べたタイプの従来のスプレーガンが、高硬度の内容物、金属塗料、こ れらの類似物を含むようなスプレー材料のために用いられるとき、そのようなス プレーガンは輸送効率が低いことから、直ちに問題に遭遇する。例えば、輸送効 率は、空気霧化塗料スプレーでは１５〜３０パーセントであり、材料を大量に無 駄にする結果となっている。非常に大幅な効率増加を含む改善が、霧化されたコ ーティング材料の静電帯電を通してなされている。そのような帯電は、例えば、 静電空気霧化スプレー装置では４５〜７５パーセントの効率、静電回転ベル式ス プレー装置では９０〜９９パーセントの効率を与えている。しかしながら、たと え静電装置であっても、とくに水ベース塗料のような導電性材料をスプレーする ときに、問題を提示する。高電圧が使用者を危険に晒したり、爆発になるかも知 れない放電を引き起こしたりするのを避けるために、上記システムを電気的に絶 縁することが必要だからである。そのような絶縁を行うために様々な技術が提供 されてきた。霧化器に印加される高電圧が塗料供給ラインを通して接地に漏れる のを避けるために、接地から塗料供給部を絶縁するもの、被覆される部分が接地 電位にあるスプレーガンとともに高電荷の状態に置かれる逆帯電プロセスを利用 するもの、または外部帯電／ステムを利用するものなどである。しかしながら、 これらのシステムの各々は困難に遭遇している。ただし、外部帯電システムは有 用ではある、例えば、水に浮かぶ被覆材の応用において、回転霧化器を取り囲む 帯電用リングは大幅な改善をもたらした。そのようなシステムを使用することは 、高速動作機械での使用を制限し、また、手持ちスプレーガンで霧化された被覆 用粒子を有効に外部帯電させるのに困難さがある。手持ちスプレーガンのための 外部帯電システムを提供するために、様々な試みがなされてきた。そのシステム は、満足のゆくスプレー塗装を行い、しかも高い輸送効率を生むように、導電性 、非導電性の両方の材料を含む多様な被覆材料を効率良く帯電させる。大部分の 先の手持ち静電スプレー装置は、共通にスプレーガンを有しており、このスプレ ーガンには、スプレー放出点に隣接して配され、近傍に５０〜８５キロボルト、 ときには１５０キロボルトもの高い電気的ポテンシャルを帯びる高電圧電極が搭 載されている。この電極の電圧はコロナ放電条件を生成し、結果として生ずる電 界はスプレー粒子が通らねばならないイオンリッチな領域を生成する。これらの イオンの幾らかは上記スプレー液滴に付着して、上記粒子上に電荷を生ずる。粒 子は製作品に向けて方向づけられる。この製作品は、電気的に接地され、それ故 、帯電粒子を引き付ける。加えて、金属製スプレーノズルまたは中央に位置する ニードル電極と接触する液体は、上記液体上に電荷を生み、全体にわたる粒子の 帯電に寄与する。

そのようなコロナ放電装置は、主に効率良い動作を行うために要求される高電圧 の結果として、数多くの困難を提示する。まず第１に、これらの高電圧は、通常 、別体の高電圧電力供給部によって生成され、それは比較的大きく、重く、かつ 高価なことである。さらに、上記電力供給部とスプレーガン帯電用電極とを連結 するケーブルが、厳重に絶縁されねばならず、それ故かさばり、比較的柔軟性に 乏しく、かつ、非常に高価なことである。上記電力供給部およびそのケーブルの 寸法と重量は、操作し移動させることでの困難さと高コストとの両方のせいで、 従来のコロナ効果スプレーガンの有用性を実質的に制限している。

例えば、スプレーガンに搭載され、ノズルへの空気の流れによって駆動されるタ ービン駆動電圧発生器の使用を通して、この問題に打ち勝つ試みがなされた。し かしながら、これは極端に清浄な空気を要する。さもなければ、タービンが汚れ て停止して、大きく高価な空気フィルタが要求される。さらに、これらのフィル タでさえ、汚れて詰まり、これにより、上記ガンに対する空気圧が減じられる。

他の試みは、比較的細いケーブルを通して接続され、通常の１１０ボルト電力で 駆動される高電圧はしご形回路の使用を含んでいる。

しかしながら、先の装置に要求される非常に高い電圧は、誘電性を有する詰め用 合成材料に対する溶剤の浸食によって部分的に引き起こされる絶縁破壊による問 題を引き起こしてさた。そのような問題は、実施可能な装置を作るための品質管 理の要求を満たすためだけでなく、装置の結果的な寿命短縮のために、非常にコ ストを高めることに帰着する。

５０ｋＶを超える高電圧の使用は、上記ガンが接地された対象物の近傍を移動し たときに電気的アークを生ずる可能性のためだけでなく、操作員が不注意に上記 高電圧電極に触るという起こり得る危険のために危険なのである。最後に、その ようなシステムで使用される高電圧は、近くの対象物へ移動する過剰イオンの流 れを創成し、この結果、接地不十分な対象物に、望ましくない電荷が蓄積する。

操作員または他の接地された対象物がそのような帯電した対象物に接近したとき 、スパーク発生およびそれに続く火災の危険が存在する。さらに、そのような電 荷移動は、製作品以外の対象物に、帯電したスプレー粒子を望まないのに堆積さ せる原因となる。そのような危険を制御する試みは、米国特許Ｎｏ、４，７４５ ．５２０に述べられているように、アーク発生を避けるために電流を減じる複雑 な接地検出用回路に帰着している。

効率良い静電スプレー塗装は誘導帯電装置の使用を通してもなされることが知ら れている。その使用はコロナ放電型静電帯電に用いられる非常な高電圧の必要を 終わらせる。スプレー放出装置における液体粒子の誘導帯電は、放出されたスプ レーを静電界で取り囲むことで達成される。この静電界は、液体が接地電位また はその近傍に保持された状態で、インチ当たり約５〜３０ｋＶの範囲にある平均 ポテンシャル勾配を有している。そのような装置では、上記液体と上記ポテンシ ャル源との間隔が放電を避けるために十分に取られ、この結果、容量効果が静電 界を生成する。この電界は、この電界内に生まれる液体粒子上に、印加電圧の極 性と異なる極性を有する電気を誘導する。結果的に生ずる帯電粒子は、例えば、 製作品に液体の被覆を形成するために、電気的に接地された製作品に方向づけら れ得る。そのような誘導帯電技術は、水ベース塗料のような導電性を有する液体 を利用するスプレーシステムに特に役立つことが知られている。上記液体は電気 的に接地され得るからである。このことは、上述のコロナ放電や、液体に接する 高電圧ニードル電極を利用する他の高電圧スプレー装置に対して、かなりの進歩 である。そのような装置では、上記液体は上記電極と同じ高電圧にある。それ故 、過剰な流れを避け、操作員の安全を確実にするために、液体供給部が電気的に 絶縁されていることが要求される。誘導型のシステムで電圧を低下させ、液体供 給部を接地することは、高電圧絶縁システムに固有の問題を解決する。

高電圧コロナ放電型スプレーガンと同様に、従来の非静電帯電型スプレーガンを 誘導帯電型に変換するアダプタが、米国特許Ｎ０９４００９８２９に開示されて いる。述べられているアダプタは略円筒状をなし、静電型、非酔電型の両方の、 従来の手持ちまたは自動スプレーガンのスプレーノズルを取り囲んでいる。上記 アダプタの前端は上記スプレーノズルの端部を越えて延び、２つの直径方向に対 向して前方へ延びている耳たぶの形状をしており、それぞれその内面に帯電用電 極を有している。高ＤＣ電圧がこれらの電極間に印加され、上記液体は、装置に よって規定された帯電用ゾーンに静電界を設定するためにスプレーされる。印加 される電圧はコロナ放電を起こさせるのに要する電圧以下ではあるが、スプレー される液体の近傍領域に、ノズルからスプレーされる粒子上に電荷が誘導される のを確実にするのに十分な値のポテンシャル勾配を生成するのには十分なもので ある。

特許”８２９の装置での上記電極と上記液体供給部との間の平均ポテンシャル勾 配は、上記液体流の軸と上記電極との間の径方向の単位距離光たりの電圧変化の 平均値である。帯電用ゾーンの任意の与えられた点での真のポテンシャルは、電 界の配置に依存している。

これは、電極の寸法と形状、上記液体流の表面形状、および、上記ゾーン内でス プレー粒子によって運ばれる電荷の量と位置に依存している。前記特許ＮＯ，４ ００９８２９では、各帯電用電極は、その内面に導電性金属フィルム、ホイルま ｔ；はこれらの類似物を有する湾曲した誘電性搭載用プレートの形状にある。各 搭載用プレートは、帯電用ゾーンを規定するように電極を支持するために、対応 する耳ｊ；ぶ部に取り付けられている（ただし、上記耳たぶ部に関係を持って離 間している）。上記湾曲した電極は、望まれる電界配置を生成するために、スプ レーノズルの軸に同心になっている。

同様のアダプタは、特許Ｎｏ、４０７３００２．４１０６６９７．４１８６８８ ６．４２６６７２１４３１３９６８．４３４３４３３および４４４０３４９に図 示および記述されている。これらの特許の総てにおいて、出願人は挙げられた発 明者の一人である。これらの特許のすべては、コロナの補助がある、ないの両方 の誘導アダプタを開示している。しかしながら、これらの装置は、一般に、電極 とスプレーガンとの間のアーク放電や発火を避けるために、プラスチックのよう な誘電性空気キャップの使用を必要としている。そのようなキャップは、摩滅と 消耗がもっと問題となり、それ故、従来の金属製空気キャップよりも望ましくな いものである。加えて、プラスチック製空気キャップは金属製キャップよりもコ ストがかかる上、金属製キャップの豊富な多様性に比して利用性がない。さらに 、先のスプレーガン装置は、使用しにくいだけでなく、使用者に付加的な危険を 与える高電圧ケーブルまたは電力供給部を使用することを要求した。従来の高電 圧静電スプレー装置もまた、一定の被覆材料に関して困難さを与える。例えば、 従来の静電スプレー装置は、基本的な被覆の適用において、低濃度、金属片の分 布および方向の不均一を生じ、この結果、そのような被覆は、従来の非静電空気 スプレー装置が被覆に適用されたときに比して、色制御性および外観のみすぼら しさを呈示する。さらに、先の静電スプレー装置は、スプレーガン上の被覆材料 の液滴の過度の蓄積によって被害を受ける。このことは、操作員にとって不便で あるだけでなく、被覆効率を損失する結果となる。

発明の概要 この発明は、空気なし、空気補助または空気霧化スプレー型の従来のスプレーガ ンに帯電用アダプタ装置を設けることによって、先の装置が遭遇した困難さに打 ち勝つものである。そのアダプタ装置は、スプレーされるべき材料が導電性液体 、部分的に導電性を有する液体または非導電性液体であるかどうかに依存して、 誘導またはコロナによる液体スプレーの帯電を許容する。上記帯電用アダプタシ ステムは、それだけで完備しており、高電圧電力供給部と、バッテリと、光起電 力源と、バッテリ充電システムを含んでいる。これらは、電カケーブルの必要を な（すために、従来のスプレーガン上に搭載され得る。上記システム用の電力源 は、明るい太陽光の下で上記アダプタに直接電力を与える太陽電池セルを利用で きる一方、屋内での使用に対しては、上記アダプタは、屋内照明またはＡＣ／Ｄ Ｃコンバータによって充電されるバッテリによって電力を与えられる。

この発明のアダプタは対称的な電極形状を採用している。電極は、流体ノズルを 取り囲んでいる従来の金属製スプレーキャップか従来のプラスチック製スプレー キャップのいずれかを持つ従来のスプレーガンに搭載されている。上記電極の対 称性は、装置の帯電効率に影響を与えることなくスプレーの層形が垂直または水 平の両方に開くように、上記空気キャップが位置づけられるのを許容する。上記 電極は上記スプレーキャップの前に置かれ、かつ、電気力線が金属製キャップの 近接によって本質的に影響を受けないように、液体の流れに接近して置かれる。

液体の流れの開始前は上記金属製キャップに少し発火があるかも知れないけれど も、これは、上記金属製キャップの選択された箇所に非導電性テープまたはフィ ルムのようなシールド物を設けることによって容易に制御される。キャップに設 けられたそのような被覆物はアーク放電を避け、また、液流を霧化する位置に電 気力線密度を増加させる。

操作において最大の安全は、操作員または他の接地された対象物が上記電極に接 触するのを避けるために接地シールドを使用することに加えて、比較的低電圧、 低キャパシタンスの設計を採ることによって達成される。前方へ突き出た接地シ ールドは、帯電した液滴を偏向させるために、上記アダプタ・アッセンブリの周 りに不均一な静電界を確立するのを助ける。さもなければ、帯電した液滴は、ス プレーガン上に蓄積して、スプレー中にスプレーガンから滴り、または“ぐずぐ ず動＜　（ｓｌｕｇ）”かもしれない。

上記アダプタは、スプレーされる液体のタイプに応じて帯電メカニズムを自動的 に切り替える。すなわち、帯電メカニズムは、水に浮かぶ塗料のような高い導電 性を有する材料では純粋に誘導型であり、極性が無い溶剤ベースの塗料が使用さ れたときのように、上記液体の導電性が減少するにつれて徐々にコロナ型にシフ トする。上記液体の貯水槽は常に接地ポテンシャルに保たれて、上記装置の安全 性をさらに高める。

この発明の電極形状は、塗装される面に主に平行な電界を生成する。霧化および 粒子の輸送の間、この電界配置は塗料または他のコーティング材料中の金属片を 予め方向づけるのを助け、この結果、上記金属片は、製作品に衝突したとき正確 に方向が揃う。従来のコロナ放電システムは高電圧で自由イオンを生ずるけれど も、誘導帯電は、本来、霧化されたスプレー中にそのような自由イオンを生じな い。本アダプタシステムで使用される低電圧は、スプレーされる液体の導電性に 応じて誘導型とコロナ型との間で帯電メカニズムを自動的に切り替えることと同 様に、スプレーの雲の中に本質的に自由イオンが存在しないという結果を生む。

生成されたそれらのイオンは、上記接地シールドに引き付けられ、この結果、従 来の高電圧コロナ・ガンとは反対に、自由イオンは尽きる。このことは、製作品 上に帯電した液滴をより均一に被着するのに寄与する。さらに、誘導帯電によっ て生じる細かい霧化は、金属片塗料内で微少片の粒子を分離させ、所望の外観を 生むために、大きい片の粒子を正確に並んだ状態に優先的に被着させる。それも 、非静電空気スプレーを通して得られるよりも非常に高い被着効率でである。

概して、この発明のアダプタは、２つのＣ字状支持ヘッドの両端に取り付けられ た４つの電極を含んでいる。上記電極は、それらは薄い半導電性コーティングを 有する絶縁性材料で構成されるかも知れないけれども、半導電性を有するプラス チックであるのが望ましい。上記支持ヘッドは、静電動作に切り替えるために従 来の非静電型塗料スプレーガンに取り付けられているアダプタ・ハウジングに、 取り外し可能に取り付けられている。上記アダプタ・ハウジングは２つの側部モ ジュールを合体させており、その一方は高電圧電力供給部を内蔵し、他方は充電 可能なバッテリ・バックを内蔵している。

太陽電池セル・パネルが各側部モジュールの外に面している表面に取り付けられ 、上記２つの側部モジュールを橋渡しして、第３の太陽電池セル・パネルが取り 付けられる。上記ハウジングは、上記電極がスプレーガン・ノズルのスプレー軸 に接近しているが径方向に外向きに離間するように、スプレーガン上に取り付け られている。

そして、スプレーガンの前面の前には空気キャップが取り付けられている。

上記金属製空気キャップの部分、上記電極の位置に直に隣接した領域にある部分 は、テフロンのような溶かされた誘電性プラスチックフィルムで覆われていても 良い。上記キャップの霧化および成形部分に直に隣接した部分は、通常被覆され ることはない。そのような被覆はスプレーの扇形を損なう気流変化を生むかも知 れないからである。

従来の金属製液体ノズルは、上記スプレーガン用に使用されるのが好ましい。そ れは、液体スプレー経路内に延びるように、好ましくは上記スプレー軸に沿って 微少距離延びるように取り付けられた微少ワイヤのコロナ・ニードルとともにで ある。上記ニードルは液滴の形成を補助する。上記ニードルは、最大のコロナ効 果を生むために、前端にて、１つまたはそれ以上の鋭いフィラメントまたは先端 を形づくるように鋭く、小さく切られているのが望ましい。

本発明の上述した追加の対象物、特徴、および利点は、添付の図面に関連して、 本発明の実施例のより詳細な考察によって、当業者に明らかになるだろう。図面 中、 図１は、本発明のアダプタと結合する従来のスプレーガンの側面図である。

図２は、図が見やすくなるように前方のシールドを除いた状態で、図１０のスプ レーガンを斜め前方から見たところを示す図である。

図３は、図１のスプレーガンとアダプタの正面図である。

図４は、図３の４−４線に沿って切断したスプレーガンと本発明のアダプタを示 す拡大断面図である。

図５は、スプレーガンから取り外した本発明のアダプタを示す拡大正面図である 。

図６は、従来のスプレー・キャップ上に取り付けた、図４のアダプタを示す正面 図である。

図７は、本発明のアダプタを上方から見たところを示す平面図である。

図８は、アダプタ搭載用プレートの正面図である。

図９は、本発明のアダプタ用の充電回路の構成図である。

図１０は、図７の回路において使用される代表的な高電圧変換回路を示す図であ る。

図１１は、図１のアダプタで使用されている電極の斜視図である。

図１２は、変形電極とシールド構造を持つ変形アダプタ電極支持頭部の正面図で ある。

図１３は、図１２の電極とシールドを前方から見たところを示す図である。

図１４は、図１３における１４−１４線断面を示す図である。

図１５は、別の変形アダプタ電極アッセンブリを部分的に前方から見たところを 示す平面図である。

図１６は、図１５のアッセンブリを部分的に１６−１６線に沿って切断した断面 を示す図である。

図１７は、スプレーガンおよび変形アダプタを部分的に側方から見たところを示 す図である。

図１８は、図１７の装置の正面図である。

図１９は、図１７のアダプタの環状電極を前方から見たところを示す図である。

図２０は、図１７の実施例において使用される接地シールドの正面図である。

図２１は、図１〜６のＣ字状の電極支持部を持ち、かつ、変形したＹ字状接地シ ールドを持つ静電アダプタの正面図である。

図２２は、図２１の装置を上方から見たところを示す平面図である。

図２３は、図２１のシールドを形成する金属スタンピングの正面図である。

好ましい実施例の説明 さて図を参照すると、特に図１〜４には、／＼ンドル部分１２、バレルＩ４、お よび全体が１６で示されるノズル・アッセンブリを持つ従来の空気で動作するス プレーガンがｌＯで示されている。示されているスプレーガンは、従来の引き金 １８を持つ手動装置であり、その装置は、バルブ・アッセンブリ２０を作動させ て、圧力を保った供給源やサイフオンで吸い上げる供給源、またはそのようなも の（図示せず）から液体をガンへ移動させる。上記液体は、適当なコネクタ２１ を介して上記スプレーガンに吸入され、上記コネクタは、液体吸引ホース２２上 の対応するコネクタまたは液体供給源からの配管などを受けるためにねじ切りさ れている。バルブ２０は、その末端に、バレル１４とノズル１６内の液体の通路 ２４内に位置する液体制御針２３（図４参照）を含み、また、その末端に、上記 針２３のテーパーされた端部を受けるバルブシート２５を有している。スプレー される液体は、液体の通路２４を通過し、それからシート２５の箇所で針２３の 端部のまわりを通過して、通路２４の端部で中央開口２６を介して霧状のスプレ ーとして放出される。通路２４は、ノズル１６内のノズル要素２７内を軸方向に 延びており、通路中の制御針２３の位置は、ねじ切りされた調節つまみ２８によ って、手で制御される。

空気や他の適当なガスのような推進剤または霧状の液体は、空気ホース２９によ って、また、スプレーガンの本体中の適当な通路を介することによって、ノズル ・アッセンブリ１６に対して圧力のかかった状態で適用される。必要とされる程 度の霧を用意するために、かつスプレーの放出パターンを規則的にするために、 空気供給は、図４に示されている二つの分かれた通路３０．３２に対して行なわ れる。通路３２における空気の流れは、図１および図２において全体が３４で示 される手動制御バルブによって調節される一方、通路３０における空気の流れは 、空気供給の圧力を調節することによって、スプレーガンの外部で制御される。

公知のスプレーノズルの構造に従って、通路３４内の空気の流れは、スプレーノ ズル要素２７の前端と空気キャップ４２の内部の間に定められた環状チャンバ３ ８へ方向づけられる。上記空気キャップは、ナツト４３によってスプレーガン・ ノズル１６にしっかりと取り付けられており、多数の開口、例えばノズル２７の 出口ポート２６を取り囲む環状開口４４や上記開口４４の回りに間隔をおいて位 置する付加された開口またはポート４５と結合している（図３参照）。そして、 それら総てが、開口２６からの霧化した液体の流れを形成し、また、公知の手法 でその液体をさらに霧状にするやり方で、チャンバ３８からの空気をノズル・ア ッセンブリの表面外へ方向づけるように協働する。

通路３２からの空気の流れは、また、空気キャップ４２によって規定された環状 チャンバ４６に方向づけられる。本実施例で説明された空気キャップは、正反対 に対向する一対の空気ホーン４８．５０（図２．３および４を参照）と結合し、 その空気ホー・ンは、ノズル開口２６（図２で見ると左向きで、図４を見ると右 向き）の放出点、すなわちノズル２６の放出点から前方へ延びている。上記空気 キャップ触手はそれぞれ、図４の空気ホーン５０の中に５２で示される空気通路 を有しており、環状チャンバ４６に接続されている。これらの通路は、内側に面 している空気ポート５４（図２．３参照）から、ノズル開口２６から放出される べき霧状の液体に略同かって空気を方向づける働きをするとともに、液体放出の パターンを形成するためにノズルから外側へ向けて空気を送る働きをする。液体 と空気のいろいろな流れの流量を規則化することによって、また、空気キャップ ４２に形成された空気出口ボートの数および角度を注意深く選択することによっ て請求める形および他の特性を持つスプレー放出を生むことができる。そのよう な空気ホーンポートは、霧状の微粒子を扇形にする。この扇形は、通常、スプレ ーガンの使用を容易にするために、水平または鉛直の面内に形成される。

本発明のアダプタおよび全体を６０で示すアダプタ・ハウジング（図５〜８）は １．天パネル６２と、上部搭載用プレート６６、下部搭載用プレート６８を含む 前部搭載用プレート・アッセンブリ６４（図８）と、ハウジングの片側を形成す る電源供給ユニット７０と、ハウジングの他方の側を形成するバッテリ・バック ・モジュール７２を有している。上記ハウジングの正面壁はまた、表面プレート ７４を有している。そのプレートは、上部搭載用プレート６６にしっかりと取り 付けられており、かつ下部搭載用プレート６８を覆うように下方に延びている。

上記下部搭載用プレートは、／％７ジングを空気銃ＩＯ上に留めるために、それ ぞれ下部、上部プレートの中のねじ穴７６．７８に挿入された適当なねじ、また はポルト７５によって、上部搭載用プレートにしっかりと取り付けられている。

天パネル６２は、図７に８０で図示される多数の太陽電池セルを持っている。上 記セルは、モジュール７２に含まれるバッテリ・パンクの中の充電可能な電池に 電力供給する働きをするか、または、電力をモジュール７０内に含まれる高電圧 電力供給装置に直接電力供給するのに用いられるかのどちらかである。付加的な 太陽電池セルは、モジュール７０および７２の外側パネル上に設けられる。典型 的な実施例では、両側のパネルが約１６平方センチメートルの活性太陽電池セル 領域に寄与する一方、天パネル６２が追加の４０平方センチメートルの寄与をす る。電力供給は、典型的には、１２〜１４ポルトの入力電圧を要する。例えば、 直列接続された１、２ボルトのニラカド（Ｎ　１ｃａｄ）Ａ　ＡセルＩＯ個、ま たはセル当たり０．４５ボルトの太陽電池セル３２個を要する。太陽電池セルは 、典型的には、特別なセルが用いられることに依存して、直射太陽光によって約 ５５ｍａを発生する。これは、バッテリを使用することなく上記アダプタを駆動 するのに十分である。しかしながら、このシステムは、通常、工業的な自動車塗 装に関して屋内で使用されることから、太陽電池セルの出力が低くなることが予 想される。普通の工業的な照明は直射太陽光の１０〜２０パーセントに相当する 出力を発生し、これは近似的に５〜１２ｍａの充ｔｔ流を生む。この充電電流は 、不使用期間に照射領域に放置されたときに、上記ニラカド・セルを満充電に保 つのに適当なものである。上記バッテリは、また、従来の二ノカド充を器によっ て充電され得る。しかし、このことは、上記アダプタに電気コードを接続しなけ ればならないという欠点をもたらす。しかしながら、上記コードは不使用期間だ けしか接続されず、この結果、上記アダプタは移動容易という利点を維持する。

分かるように、もし望まれれば、上記太陽電池セル、バッテリおよび電力供給装 置全体は、分離して搭載され、ケーブルによって上記アダプタに接続される。そ の場合、１つの電力供給装置が、例えば、自動スプレー・システムまたはロボッ ト・システム内にある幾つかの静電スプレー装置に供給することができる。

上記モジュール７０内に含まれている電力供給装置は、図９において全体が８０ で示されており、典型的な設計による高電圧ＤＣ−ＤＣコンバータ８４を有して いる。コンバータ８４の詳細は図１０に示されている。ここでは、例えば５〜１ ５ポルトの低電圧ＤＣが、まず、発振回路８６内でＡＣに変換され、次に、高岡 波変圧器８８によって高電圧ＡＣに変圧される。典型的には、上記高電圧ＡＣ信 号は、さらに、電圧逓倍はしご形回路で逓倍され、ＤＣに変換される。

上記バッテリ・バック７２内のニラカド・バッテリ９２は、コンバータ８４用に 要求される動作電圧を供給するために、電力供給装置の入力ライン９４．９６に 接続されている。太陽電池セル８０がコネクタ９８を介してバッテリ９２に接続 されるか、または、通常のバッテリ充電器１００がコネクタ１０２を介して接続 される。

コンバータ８４からの出力電圧は、配線１０４を介して、例えば５００メグオー ムの負荷抵抗１０６に供給される一方、第２の５００メグオームの電流制限用抵 抗が、配線１０４とコンバータの出力ライン（アダプタ６０に含まれた帯電用電 極につながる）１１０との間に接続されている。上記負荷用または電流制限用抵 抗の値は変化し得る。負荷用抵抗は、より小さく、より明るいバッテリが用いら れるのを許容する低電流排出と、上記電極での負荷が広く変化する条件下におい ても上記電力供給装置の動作を高効率に保つこととの妥協を与えるように選択さ れる。電流制限用抵抗１０８もまた、その値は、突発的に接地されたときに電極 表面に電荷をゆっくり供給することと、電力供給が停止されたときに電極表面か らかなりの高速で電荷を排出することとの均衡をとるように選択される。

上記表面プレート７４の前面には帯電用電極アッセンブリ１２０が搭載されてい る。上記電極アッセンブリは、それぞれ（図４．７）プレート７４０表面に、搭 載用ポスト１２６．１２８によって取り外し可能に取り付けられた一対のＣ字状 電極支持ヘッド１２２．１２５（図５）を含んでいる。搭載用ポスト１２６．１ ２８は、留め金（図示せず）によって搭載され、表面プレートから前方へ所定の 距離だけ、すなわち、上記電極アッセンブリが空気キャップ４２の前面ｌ３０か ら少し前方に位置し、支持へラド１２２．１２４の後面１３２，１３４が上記空 気キャップの前面１３０（図４参照）を通る面内またはその少し前方に存するの に十分な距離だけ延びている。上記Ｃ字状支持ヘッドは、アセチル樹脂のように 良好な誘電性を持つ耐溶剤性プラスチックからなっている。加えて、上記表面プ レート７４、＃Ｅ載用プレート６６．６８、電力供給およびバッテリ・モジュー ル７０．７２および天パネルは、総て同様の誘電体材料からなる。

図５．６に示すように、上記表面プレートおよび搭載用プレートは、中央開口１ ４０によって形作られている。それは、空気キャップ・アセンブリ４２の上に被 さり、特に、空気キャップ取り付は用ナツトの外周に係合している。上部および 下部搭載用プレート６６．６８は、それぞれ留め金７５（図１）によって上記空 気キャップの周りに取り付けられている。上記電極アッセンブリ１２０は、必要 に応じて、取り替えまたは修繕のためにハウジングから取り外せるようになって いる。

上記Ｃ字状支持ヘッドは、互いに鏡像となっており、ここではヘッド１２２だけ について詳細に説明する。ヘッド１２２は、中央本体部１４４（図５）と、中央 本体部からスプレーノズルの中心軸へ向かって延びる上部および下部アーム部１ ４６．１４８を含んでいる。上記支持ヘッドは、一対の離間した末＠１５０．１ ５２を有し、これらの末端にそれぞれ電極１５４，１５６が取り付けられている 。上記支持ヘッド１２２は、末端１５０，１５２が表面プレート７４内の中央開 口１４０上に延びる状態で、表面プレート７４上に搭載されている。上記アダプ タがスプレーガン上に搭載されたとき、空気キャップ４２は図６に示したように 開口１４０を通って延び、また、図４．６に示したように、電極１５４．１５６ は上記空気キャップの前方で、空気キャップのスプレー軸１５８に向かって内側 に延びる。

支持へラドチップ１５０．１５２は、空気キャップ４２の軸１５８を通る放射線 １５９．１６０に垂直になっているのが望ましい。図５に示したように、Ｃ字状 支持ヘッドの配置は、電極１５４．１５６とこれに対応する鏡像電極１５４’、 １５６’を、軸１５８の周りに９０度離間させて置いたものである。上記電極の 間隔は、上記空気ホーンが図示の位置にあるとき、上記Ｃ字状支持ヘッド１２２ ゜１２４がスプレーヘッド空気ホーン４８．５０にそれぞれまたがるようにしで ある。上記空気キャップは、望まれれば、扇形スプレーの平面を変えるために、 ９０度回転され得る。その場合、上記空気ホーンは、電極１５４と１５４′の間 、および、電極１５６と１５６′との間に位置する。

図２．１１に示すように、上記電極１５４，１５６．１５４’、１５６′は実質 的に同一のものであり、図１１に、典型例の電極１５６を斜めから見たところを 示している。上記電極、は誘電体材料からなる基材１７０と半導電性コーティン グ１７２とからなっている。

上記コーティング１７２は、図４に示すように断面の厚みが変化しており、上記 空気キャップに近接しｊ；電極後部に厚い部分１７４を有する。上記半導電性材 料１７２には、表面上前方に（スプレー軸に沿った流体の流れの方向に）テーパ ーが設けられており、この結果、上記電極はスプレー軸１５８から次第に離れる 内側前面１７４を持っている。図５に示すように、各電極は、スプレー軸の周り に対称的配置をとるように類似の形状になっている。図６に１８０゜１８２で示 した適当な支持ポストによって、上記電極は支持ヘッド１２２のチップ部分１５ ０．１５２０内端に搭載されている。

図１１の電極形状は好ましいものではあるが、他の形状も採用され得ることが分 かるだろう。例えば、電極が、上記電極１５６のように加工されたテーパ一つき 誘電性基材で形作られ、その上に、望みの表面形状の薄い金属膜またはコーティ ングを有していても良い。

電極の前側表面１７６は、活性面であり、図１１に示した略長方形以外の形状を 有しても良い。さらに、上記電極の活性面は、導電性または半導電性電極からの 発火を避けるために、誘電性の玉で取り囲まれていても良い。

電極支持ヘッド１２２．１２４は、プレート７４から前方に延びたポスト１２６ ．１２８に支持された略平面状のものとして描かれている。しかしながら、この 構造は、本発明の好ましい形態の典型例に過ぎない。分かるように、電極がスプ レー軸の周りに対称的に隣り合ってはいるが、空気キャップの前方に位置するよ うに、他の支持構造が採用され得る。故に、例えば、支持ポスト１２６．１２８ は上記アダプタ・ハウジングに角度をつけられ、電極支持部材は平面状でなくて も良く、厳密にはＣ字状でなくても良い。主な特徴は、電荷が霧状の粒子に与え られるように、スプレー経路に対して電極を正確に位置させることである。

図４に示すように、電極１５６のような各半導電性電極は、支持ヘッド１２２を 通るリード線１８４のようなリード部を介して、また、対応する支持ヘッドを支 える支持ポスト１２６に搭載された個体の電流制限用抵抗１８６を介して高電圧 回路に接続されている。

上記電流制限用抵抗１８６は、リード１８８を介して、図９に示した高電圧回路 ８２の出力ライン１１０に接続されている。図９に模式的に示されている４つの 電極１５４，１５６，１５４　’および１５６′は、対応する支持ヘッドを通り 、かつ、支持ヘッドのための連結用支持ポスト内の対応する電流制限用抵抗を通 っている対応するリード線を介して、ライン１００にて高電圧回路に接続されて いる。

電流制限用抵抗を個々の電極毎に設けることは、各電極に対する電流を制限する 働きをする。この結果、たとえ上記電極の１つが汚れて動作しなくなったり電気 的に短絡したりしたとしても、このアダプタは動作状態に保ｔ；れる。上記コン バータの出力用に付加的な電流制限用抵抗１０８を設けることは、コンバータの 出力を短絡させる恐れなしに、また、スプレーガンから電極およびアダプタ・プ レートを取り外した後に電力供給部が強烈なアークを生じさせる恐れなしに、上 記電極および電極支持部材を上記アダプタから取り外すことを許容する。

金属製空気キャンプが用いられる場合、気孔を有しない２〜１０ミル厚のフィル ムを形成するために、空気キャップの部分をテフロンのような溶けた誘電性プラ スチック粉末で被覆するのが望ましい。

テフロンは、スプレーガンに要求される高い絶縁強度と溶解性と耐摩滅性の組み 合わせを有している。エポキシ・フィルムその他の誘電体コーティングも、それ が良好な絶縁強度を持ち、かつ、気孔を有しない限り、用いることができる。電 極に近接しているキャップのこれらの部分は、発火を減じるために被覆しても良 い。ただし、霧化および成形用ポー）４４．４５および５４の直近に隣接した領 域は、ポート形状に不均一性（上記コーティングによって生じ得る）が少しでも あると、出てくる気流を乱してスプレーの扇形を崩すことになるため、通常被覆 されない。しかしながら、驚くべきことに、この発明の電極形状では、そのよう な誘電体コーティングは必ずしも必要ではない。多分、スプレーガンの動作中、 スプレーノズルからの液体の流れが空気キャップから離れた電界を方向づけるの に十分であり、それ故、発火が抑えられるからである。霧化中の導電性の液体の 表面は、電荷を集中させる働きをし、かつ、スプレー経路中へ電気力線を偏向さ せる多くの極微で鋭利なチップを含んでいる。

加えて、流路の中心に鋭利なコロナ・ニードル１９０（図４参照）が存在し、上 記電極に等距離に対向していることは、また、導電性。

非導電性の両方の液体がスプレーされるときに、電界を上記空気キャップから遠 ざける働きをする。このように、上記空気キャップ以外の方向に選択的に電気力 線を設定することによって、発火が抑えられる。さらに、電流制限用抵抗を用い ていることは、有用な電流量を制限し、故に、多くの異なる場所に電流を供給す るこのシステムの能力を制限し、さらに、発火に向かう傾向を減少させている。

上記コロナ・ニードルへの電流経路が設定された場合、その経路の抵抗は減じら れて、電流はその経路内に留どまる傾向を示し、また、発火が抑制される。

この発明の電極形状は、金属性空気キャップを有するアダプタだけでなく、上述 のノズル要素１６を含む従来の金属製ノズル・アッセンブリにも使用され得る。

この発明の好ましい形態では、ノズル２７は、液体出口開口２６から内側前方へ 延びる微少ワイヤ・コロナ・ニードル１９０を備える。上記コロナ・ニードルは 、ｌＯミルかまたはそれ以下の微少直径のものであることが好ましく、ステンレ ス鋼、ばね鋼またはベリリウム銅線によって形成され得る。上記ニードルはノズ ル・チップ内の小穴または溝に半田によって取り付けられ得る。上記ニードルは 、自身が金属製ノズルに直接接触し、かつ、スプレーされる液体が電気的に接地 されている御かげで、電気的に接地されており、また、液体ニードルバルブが接 近したり塞いだすする機能を害しないように位置づけられている。例えば、非常 に微少な直径の柔軟なワイヤが用いられるならば、スプレーガンが駆動されたと き、流体の流動は上記ワイヤをスプレー軸１５８に沿った位置に引き込む傾向を 示すだろう。代わりに、上記ニードルは、制御ニードルの前部チップに直接取り 付けられ得る。もし、表面積を増加することによって付加的に液滴を形成するこ とが要求されるならば、例えば、約２５ミル程度に大きい直径のコロナ・ニード ルもまた、使用され得る（鋭利なチップがコロナを生むのに有用ではある。）。

ニードルに取り付けられるか又はその一部をなす導電性または半導電性デンドラ イト（樹状晶）要素のようなコロナを強くする工夫は、液体の帯電効果を増大さ せる電荷放出として、１〜１０ミクロン径の無数のチップを生むのに用いられる 。

動作中、高ＤＣ電位が高直列抵抗１８６を通して上述の半導電性電極１５４，１ ５４’、１５６および１５６′に印加される。上記電極材料の表面抵抗とバルク 抵抗は、電極表面（突発的に接地電位に接触する可能性かある）のどの点に対し ても電荷が急速移動するのを妨げるために、１列抵抗１８６と結合している。こ のことは、スプレーガンが引火性雰囲気で使用されたとき、爆発や火災を生じる のに十分なエネルギを持ちうるアークまたはスパークの発生を防止する。各電極 に供給される電圧は、典型的には、スプレー軸１５８から約１／２インチの距離 にある電極に対して３〜１５ｋＶである。

この電圧は、電極とノズル開口２６から出る流体との間に、または、電極とコロ ナ・ニードル１９０との間に、インチ当たり６〜３０ｋＶの平均電場勾配を生ん でいる。しかしながら、ある条件下では、インチ当たり１〜５０ｋＶの勾配が受 け入れられる。さらに、理解しなければならないのは、所望の勾配を得るために 、印加電圧は、ノズルとアダプタの配置に依存して、はんの数百Ｖに過ぎないか も知れないし、２０〜２５ｋＶ程度になるかも知れないということである。

殆んどの液体にとっては、電極につながる直列電流制限用抵抗が高いことは、電 極とコロナ・ニードルとの間または電極と空気キャンプとの間にアークやスパー クを生じることなく最大誘導電荷を発生するために液体に印加される電圧勾配を 、最適化する傾向を示す。

もし、水上に浮かぶ塗料の場合のように液体の導電性が非常に高ければ、印加電 圧は範囲の下側に保持されねばならない。例えば、液滴の誘導電荷を最大にする 一方、生ずる液滴の表面からのコロナ放出の確率を最小にするために、ＤＣ５０ ０Ｖ〜５ｋＶとなる。導電性液体に印加される電圧が高すぎる場合は、電荷は大 きい粒子よりもむしろ微粒子に蓄積して、大きい粒子の帯電が妨げられることが 分かっている。低レンジの電圧は、より有効に大きい粒子を帯電させる。これに 反して、キシレンのような非常に極性の低い溶剤で排他的に希釈された塗料のよ うな低導電性液体の場合は、印加電圧範囲の上側、例えばｌＯ〜２０ｋＶで動作 することによって、ニードル・チップの箇所でイオン形成を最大にすることが望 まれる。

電極電圧は、電力供給部８２（図９）内のポテンショメータ１９２によって、電 力供給部へのＤＣ電圧入力を調節することによって制御される。しかしながら、 このシステムは、電気的に接地されたコロナ・ニードルによってもよらなくても 使用され得る。高導電性液体がスプレーされる場合、両地されｊ；コロナ・ニー ドルは直接には全く静電帯電の機能を発揮しない。ただし、もし、スプレー動作 中、比較的剛であるのに十分な寸法を有していれば、上記ニードルは、液滴形成 のための表面領域をもっと提供する機能を果たして、霧化プロセスに加わる。上 記ニードルはまＩ；、スプレーガンによって生ずる細かな（１０ミクロン以下の ）液滴の数を減じる傾向を示す。そして、たとえ帯電プロセスに含まれなくとも 、スプレーの誘導帯電をより均一化するのに寄与する。しかしながら、流体の導 電性が減じられるので、上記コロナ・ニードルは急速に非導電性液滴を帯電させ るコロナ・イオンを生む機能を発揮する。一方、誘導帯電効果は、これに対応し て減少する。

典を的には、電極１２０は正電位に保たれる一方、コロナ・ニードルは電気的に 接地される。それ故、帯電メカニズムが誘導、コロナのいずれであるかに拘わら ず、負に帯電した液滴が発生する。上記システムの極性は、正に帯電した液滴を 生むために反転され得る。

しかしながら、塗装業では、負に帯電した液滴が伝統的に用いられている。

図１２．１３および１４は、この発明の帯電用電極の第２の形状を示している。

図示のようＪこ、Ｃ字状電極支持ヘッド１２４は、その末端１５０’、１５２’ に一対の電極アンセン１１月９６，１９８を有し２ている。これらの７ソセンプ リは、円筒状の支持ポスト２０Ｏ，２０２を、ボストの軸とともに内側に延び、 がっ、スプレーガ〕・のスプレー軸１５８に交差する状態で含んでいる。上記支 持ポストの自由端には、略円状の電極２０４．２０６が搭載されている。

アッセンブリ１９６に関して図１４に示すように、電極は、リー１２０８のよう なリードを介して、上に述べたように、対応する電流制限用抵抗、さらには電力 供給部に接続されている。電極２０４゜２０６とそれらの対応する支持ポストを 取り囲んでいるのは、それぞれ円筒状の誘電性シールド２１０．２１２である。

上記シールドをそれらの対応する支持ポストに同軸的に取り付けるために、上記 ７−ルドは、それぞれポスト２００．２０２に取り付けられた支持部材２１４に 搭載されている。アッセンブリ１９６に関して図１３゜１４に示ずようｌこ、シ ールド２１０の内面には、電極２０４と隣接する領域２１６にノズル状制限部を 形成するために、内側にテーパーが施されている。その領域に高速の気流を生む ためである。残りの電極アッセンブリも、同様に機成されている。

スプレーガンの動作中、空気は、矢印２１８Ｊこ示すようＪこ、円筒状・、・− ルド２１０の後部に引き込まれて、支持ボスｌ−２００の長手方向に流れ、Ｆ記 制限領域２１６を通過する。この制限は、上記電極に液滴が蓄積するのを５鷹す るために上記シールド構造に引き込まれる空気の速度の実質的増加を引き起こす 。上記誘電性シールド２１０は、スプレーガン上の電極と金属製空気キャップと の間の発火を制限する機能を付加的に発揮する。

この発明の好ましい形態では、図１．２，４．６および７に２２０゜２２２で示 した／−ルドのような接地された保護シールドが、スペーサ２２４，２２６，２ ２８，２３０によって、各Ｃ字状電極支持ヘッドの前面に搭載されている。この シールドは、図２．５では、電極支持プレートをより良く示すｔ；めに省略され ている。シールド２２０は、電極支持ヘッド１２２と実質的に同一寸法の略Ｃ字 状の誘電性裏打ちプレート２３２と、適当な接着剤によって上記誘を性裏打ちプ レートの前面に取り付けられた導電性シールド用プレート２３４とからなってい る。シールド用電極２３４もまた、Ｃ字状をなし、裏打ちプレートと近似的に同 一サイズとなっている。接地シールド２２２は、同様に、導電性を有するシール ド用電極２３８によって覆われた裏打ちプレート２３６からなっている。

図４に示すように、導電性接地シールド２３４．２３８は電気的に接地されてお り、この結果、これらは、支持ヘッド１２２，１２４に搭載された電極と、不均 一な電界を生むために協働する。不均一な電界とは、矢印２４０．２４２で示し たように接地シールド２３４．２３８の前方で、かつ、Ｃ字状支持ヘッドの周り に延びている電界である。この電界は、スプレー軸からシールド方向に離れてゆ くかも知れない帯電液滴を、上記軸の方へ戻して、より良いスプレーパターンを 生むのを助ける。また、この電界は、支持ヘッドと高電圧要素を含む他の構造部 分に、帯電粒子が蓄積するのを妨げる。

さらｌこ、上記シールドは、スプレーガンの高電圧要素が製作品または他の接地 物に接触するのを防ぎ、これにより、発火を防ぐとともにスプレーガンの操作員 が傷付くのを防ぐ。

上記接地シールドは、平板に描かれているけれども、他の形状も同じく良好に使 用され得ることが分かるだろう。例えば、上記シールドは、Ｃ字状支持プレー［ ２２，１２４をシールドするために、これらの外端部の周りに後方に湾曲してい ても良い。シールド構造の変化は電気力線を幾分変化させるかも知れないが、上 記シールドは、上記電極や支持部上に塗料または他のスプレーされた粒子が蓄積 するのを減じる。これにより、製作品への塗料の析出が減じられる。アダプタは 上記シールドなしでも操作され得るが、このことはスプレー液滴を高く蓄積させ ることに帰するということが理解されねばならない。

この発明の電極のための支持ヘッドの変形例が、図１５．１６に示されている。

ここでは、上記電極搭載用アッセンブリ１２０は、複数の個体の支持ヘッド２４ ０，２４２．２４４８よび２４６を含んでいる。これらの支持ヘッドは、引き延 ばされ、スプレーガンに取り付けられた環状表面プレート２５６に対してそれぞ れ後端部２４８．２５０．２５２８よび２５４で取り付けられている。そして、 前方かつ内側へ、ノズル２６の面を過ぎ、空気キャップ（図１６）の表面１３０ を過ぎて延びている。図１６では、支持ヘッドの図を明瞭にするために、空気キ ャップは空気ホーン４８．５０なしで描かれている。支持ヘッドは、端部２６０ のような末端または自由端の内側に、支持部２４０上の電極２５８のような対応 する電極を有している。支持ヘッドは、図示のように内側に折り曲げられていて も良く、または、ノズルのスプレー軸１５８の周囲近傍に対応する電極を位置づ けるように少し湾曲されていても良い。支持へラドの内端２６０は、誘電性シー ルド２６２，２６４，２６６および２６８（これらは図１３．１４に示したシー ルド２１０に類似している）によってそれぞれ取り囲まれているのが好ましい。

図４の実施例におけるシールド２２２のような接地シールドは、図１５．１６の 電極形状にも、接地シールド２７０，２７２，２７４および２７６によって示さ れるように、設けられている。各シールドは、引き延ばされた指状のものであり 、図１６におけるシールド２７０によって例示されるように、留め具２８０によ って表面プレート２５６に連結されているように、後端部２７８にてスプレーガ ンに連結されている。上記指状のシールド２７０，２７２，２７４および２７６ は、スプレー軸１５８に向かって前方かつ内側へ延びており、対応する支持ヘッ ド２４０，２４２，２４４および２４６にそれぞれ間隔を有して略平行に延びて いる。上記接地シールドは、下部表面が誘電性コーティング２８６で覆われた金 属シート２８４からなるのが好ましい。上記金属ンートの端部は誘電性エポキシ ビーズ２８８で覆われている。

上記支持ヘッドは、抵抗１８６に関して論じたように、各電極を高電圧電力供給 部につなぐための抵抗２９０のような抵抗を、それぞれ合体させている。上記電 力供給部はスプレーガンに含まれるハウジング内に搭載されるのが好ましいが、 ある場合には、ガンに搭載されていない電力供給部を使用するのが好ましい。そ のような分離した電力供給部は、上に述べたように、太陽電池パネルを合体でき 、スプレー粒子を帯電させるのに要求される電圧勾配を生むのに十分な電圧を発 生する。

支持ヘッドに含まれる電極に２５８はスプレー軸１５８に関して対称であるよう に描かれているけれども、要求される電圧勾配を生成できる限り、他の配置も取 り得ることが理解されねばならない。

対称的配置は、空気ホーンがスプレーパターンを制御するのに用いられている空 気補助式スプレーガンを使用するのに特に便利である（そのような対称性は常に 必要なわけではないけれども）。加えて、空気ホーンが使われていないスプレー ガンにおいて粒子の静電帯電が行なわれるときは、上記電極形状は非対称的でも 良い。このとき、図１５．１６に示した４つの支持ヘッドは、スプレー軸の側り に９０度離間する必要はなく、上記軸から総て等距離に離間している必要もない 。さらに、そのとき、複数の離間した電極を設ける必要もない。その代わりに、 ここで参照する図１７〜２０に示すように、環状の電極が設けられる。

図１７の実施例では、スプレーガンｌＯは、電力供給ハウジング６０と、上記ハ ウジングをスプレーガンに取り付けている２分割の搭載用プレート６６．６８を 合体させている。アダプタ・プレート７４は、先に説明したように、搭載用プレ ート６６に取り付けられている。図示の実施例では、スプレーガンは空気キャッ プ３００を有している。この空気キャップは先の実施例に含まれている空気ホー ンを有しないが、この分野で知られているように、液体ノズル３０４の周りに空 気通路３０２を有するタイプのものである。代わりに、再び知られているように 、空気出口は省略可能であり、液体の霧化は流体圧ｌ二よって実行される。環状 電極３０６はスプレーガンｌＯのスプレー軸１５８の周りを取り巻いている。こ の電極は、略円筒状であり、スプレー軸１５８に対して平行で、好ましくは同心 の軸を持っている。この電極は、電極プレート３１０内に形成された開口３０８ で規定される環状表面の上に、半導電性コーティングを有するのが望ましい。上 記プレート３１Ｏは図１８．１９に略だ円状に描かれており、延びたボルト３１ ２．３１４によってアダプ夕・ハウジング６０上に搭載されている。上記電極は 、柔軟なケーブル３１６によって、上記アダプタ・ハウジング内の高電圧電力源 に接続されている。

電極プレート３１０の前に位置し、でいるのは、好ましくは金属まｔ−は他＋７ ）導電性材料からなり、かつ、接地電位に接続されている接地）−ルド３２０で オ）る。−Ｊ：記シールドは、電極３０６とシ〜＋ｌ−ド３２０との間の反応を 避ＩＪるために、その裏面３２２が誘電性材料で覆われてい乙。上記誘電性材料 は、シールド３２０の周辺の周りおよび中央開口３２６の周りにビーズ３２４． ３２６を形成するために、縁部の周りに延びている。この中央開口は開口３０８ と同軸になっている。

上記接地・７−ルド′３２０は、ボルト３１２．３１４上に搭載され、かつ、適 当なスベー刊−３３０（図１７）によっ″ｒ７７１極３１０極間１０もって平行 蟇こ離間１．ているのが望ましい。上記ボルト３１２．３１４およびスベー廿３ ３０は、それらがスプレー軸１５８の周りの電界に逆に影響を与えないように、 電気的絶縁性を有する材料によって構成されている。

典型例では、上記半導電性電極の表面は、その軸の長さが約４分の１インチで、 直径が２分の１〜１インチであるのが望ましい。所望ならば、電極支持部３１０ と接地シールド３２０の下部区画は、スプレー動作中におけ乙液体の蓄積を避け るために、それぞれ略：３３２．３３４に示された領域で切り離されてい１丁も 良い。

例えば、図６に示しｊ；上記接地シールドは、図２１．２２，２３１こ示すよう に変形されても良い。図に示学よう１こ、上記Ｃ字状支持ヘラ１’１２２．１２ ４は、先に述べた様子で、適当な支持ポストによンてプレート７４に搭載されて いる。しかしながら、この実施例では、接地シールドは、略Ｙ字状の金属製スタ ンピング３４０，３４２で形成されている。これらの各シールドは、搭載用脚部 ３４７４と、上記脚部３４４の一端に連なる一対の湾曲脚部３４６．３４８とか らなっている。Ｊ−記部分３４６．３４８は、図２１に示すように、Ｃ字状支持 ヘッド１２２，１２４の全面を覆うの６−用いられる略Ｃ字状の接地部を形成し ている。脚部３４４は、図２２に］７めすように、基部３５０ど立ち北がり部３ ５２を形成するように折り曲げられ、これにより、Ｃ字状接地部は電極支持ヘッ ドの前に位置づけられる。

基部３５０は、適当なネジ３５４．３５６によってアダゲタ・プレート７４に取 り付けられている。一方、立ち」二がり部３５２は、支持プレート・７４から上 記マ極支持ヘッドの前にあるシールド部に至るまで、前方へ延びている。厚い誘 電性コーティングが、／−ルド要素３４０，３４２の裏面３５８を覆い、かつ、 上記シールドの端部でコロナおよびアーク族１を避けるビーズ３６０を形成する ために、上記金属性スタンピングの端部の周りに延びている。上記ビーズ３６０ は前方へ延びて、図２３に示した様子で上記シールドの前面３６２を覆っても良 い。この誘電性コーティングは、エポキシまたは他の適当な材料であっても良い 。

本発明の静電アダプタは、従来のスプレーガンを変形するのに用いられ、商業的 に有用な程度のスプレー帯電を生むかも知れない“付加的”装置として描かれて いる。しかしながら、上記帯電システムはスプレーガンの重要部分であり、既述 の電極形状の利点を保有していることが理解されるであろう。アダプタとし−の 発明的特長を使うことは製造コスト・を下げ、この結果、スプレーガンとアダプ タを買う人にかかるコストが、従来の静電ズブ１／−ガンのみのコストよりも大 幅に低くなる。上記アダプタは、それだけで完備しており、軽量で、良好な誘電 性を有するとともに耐久性ある耐溶剤性材料で作られる。

上記アダプタの設計は、従来のスプレーガンの利点と動作上の特徴を保有し、ま た、メタリック塗料、ラッカー、水ベースの塗料を含む総てのタイプの塗料を高 い効率で、基板の広い領域に有効にスプレーすることを許容する。また、上記ア ダプタは、大幅に増加された応用効率と改善された均一性とを有する高温ガラス コーティング。

太陽電池フィルム、超伝導膜を形成するために、水ベースおよび溶剤ベースの有 機金属熱分解性スプレー溶液を含む非常に様々な商業的重要性を有する液体を帯 電させ、スプレーすることができる。上記アダプタがコロナ放電と誘導型静電帯 電との両方を行えることから、スプレーされるべき液体の導電性は重要ではない 。上記装置は、従来の静電ガンに比して、低い固有キャパシタンスを有し、比較 的低電圧を使用する。そして、このことプラス電極設計および電極要素として使 用される抵抗材料の浪費性が、引火性雰囲気におけるアーク放電、スパーク放電 の可能性を最小にする。スプレーガンのスプレー軸に関して上記帯電用電極を位 置づけるための上記Ｃ字状搭載用配置は、空気スプレー・キャップが帯電効果に 逆の影響を与えることなしに垂直または水平の方向をとることを許容する。スプ レー帯電効果が最も高くなるのは、一般に、プラスチック製空気キャップによっ てか、または、部分的に誘電性コーティ／グが施された金属製空気キャップによ ってであることが既に知られている。後者の場合、空気パターンが乱されないよ うに、気孔の周りの微少領域が被覆されずに残される。ある場合には２０〜３０ パーセントだけ帯電効果が減じられるかも知れないけれども、総ての金属キャッ プは好ましい。露出金属が上記帯電用電極の有効領域の１／４インチ以内である 金属キャップの領域では、帯電効率を高め、発火する傾向を最小にするために、 テフロンテープのような、ある形態の誘電性シールドが介在され得る。上記誘電 性シールドは上記空気キャップと上記電極構造とのいずれにも接触し得るし、い ずれにも接触しないこともできる。代わりに、図１２．１３１４に示したような シールド、または、上記空気キャップと電極とのどちらにも接触せず、上記空気 キャップと電極との間に挿入されたシールドが用いられ得る。上記商業的に有用 な空気キャップを最小の変形でもって使用するのが好ましい。そのようなキャッ プは、低コストで、また、異なるスプレー塗装の要求のための多様な配置におい て極めて有用だからである。さらに、変形なしの金属製空気キャップは、水に浮 かぶ塗料のような導電性塗料について約６ｋＶまたはそれ以下の低電圧で用いら れたときに、極めて有用なものである。

上記電力供給部と上記電極との間の抵抗は、約５００メグオームから１０００メ グオームの間にあるべきである。そのような抵抗は、例えば、装置のスプレー帯 電能力を大幅に減じることなしに、アーク放電または電極短絡の状況で電荷の流 れを減じるのに十分高いが、電極コーナ一部でグロー放電によるロスを少なくで きるのに十分低いものである。図示の最適配置では、上記直列抵抗は、制限用抵 抗１０８と各電極表面用の個々の電極抵抗１８６とを含んでおり、この結果、１ つの電極が短絡状況になっても、他の電極は相対的に短絡の影響を受けない。加 えて、約１００〜１０００メグオームのシャントまたは付加抵抗が、上記電力供 給部が停止されたとき上記電極を急速に放電させる。

本発明のアダプタはスプレーガン用の霧化ゾーンと協働する。そのゾーンでは、 スプレー液滴は、液体と空気との混合物によって、少なくとも部分的にそれらの 界面で比較的高速に創成される。しかしながら、霧化は、バブリング、振動、ま たは電気分解のような他の方法によって実行され得ることが理解されるだろう。

上記アダプタは、霧化ゾーンにおいて、高電圧にある１またはそれ以上の半導電 性電極表面と鋭い針点または導電性液体ノズル・チップのような電気的に接地さ れた構造との間Ｉこ広がる帯電用電界を生成する。本発明に従う上では、この帯 電用電界は粗い円筒状の領域に集中されている。上記円筒は、直径約１／８イン チで、上記接地された金属製流体ノズルの表面の前方に約１／１６インチ延び、 上記電極を過ぎて前方へ延びて、上記スプレー軸上に集約されている。上記電極 の後端部は、上記帯電用ゾーンをスプレー軸に沿って所望の領域に生成するため に、上記スプレー・ノズルの前方に離間している。

本発明は上記好ましい実施例によって既述されてきたけれども、同時提出の請求 の範囲に開示された真の精神と分野から離れることなしに、多くの変形や変化が 為され得ることは明らかであろう。

ＦＢ（，６６８７４ ＦＩＧ、ＩＩ Ｆ　Ｉ　Ｇ、　１２ ＦＩＧ、１３　ＦＩＧ、Ｉ４ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成４年５月２１日 曽

Claims (40)

【特許請求の範囲】
1. １．スプレー軸に沿って霧化された液体をスプレーするためのスプレーノズルを 有するとともに、上記ノズル上に空気キャップを有するスプレーガンによって生 成される粒子を静電帯電するためのアダプタであって、上記空気キャップが、さ らなる霧化およびスプレーパターンを方向づけるために、上記霧化された液体へ 向けて圧力下で空気を方向づけるための複数のポートを持つアダプタにおいて、 電極手段を有する電極アッセンプリと、ノズルスプレー軸に接近して上記電極手 段に距離を保たせ、上記スプレー軸と同軸で、かつ、上記ノズルからスプレーさ れる液体の経路内に静電帯電用ゾーンを生成する、上記電極アッセンプリをスプ レーガンのスプレーノズル上に搭載するための手段を備えたことを特徴とするア ダプタ。
2. ２．上記電極アッセンプリを搭載するための上記手段は、スプレーガンを係合さ せるための取り付け用手段と、上記電極手段を、ノズルスプレー軸の周りの上記 帯電用ゾーン内に、ノズルからスプレーされた液体上に電荷を生成するのに十分 な径方向の静電電界勾配を生ずるために、スプレーガンノズルおよび空気キャッ プに十分に接近して位置づけるために、上記取り付け手段に連結された支持手段 を含むことを特徴とする請求項１に記載のアダプタ。
3. ３．上記電極アッセンプリを搭載するための上記手段は、さらに、スプレーガン にハウジングを搭載するための上記取り付け用手段に連結されたハウジング手段 と、上記ハウジング手段に備えられた高電圧電力供給手段を含み、 上記アダプタは、さらに、上記電力供給部からの高電圧を上記電極アッセンプリ に接続する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載のアダプタ。
4. ４．上記電極アッセンプリは、上記取り付け用手段に対して取り外し可能に接続 されていることを特徴とする請求項３に記載のアダプタ。
5. ５．さらに、上記電極手段用の誘電性シールド用手段を含むことを特徴とする請 求項４に記載のアダプタ。
6. ６．上記シールド用手段は、上記電極アッセンブリと製作品との間で、接触並び に結果として生ずる発火およびアーク放電を避けるために、上記電極アッセンプ リ上に搭載された接地シールドであることを特徴とする請求項５に記載のアダプ タ。
7. ７．上記シールド用手段は、上記電極アッセンプリとスプレーノズルと空気キャ ップとの間に誘電性手段を含むことを特徴とする請求項５に記載のアダプタ。
8. ８．上記電極手段は複数の電極を含み、上記シールド用手段は、発火を避けるた めに、上記複数の電極の各々に誘電性シールド要素を含むことを特徴とする請求 項５に記載のアダプタ。
9. ９．上記誘電性シールド要素は上記電極の各々を取り囲む円筒状シールドである ことを特徴とする請求項８に記載のアダプタ。
10. １０．上記電極アッセンプリは、上記スプレー軸の周りに対称的に配された４つ の離間した電極を含み、上記電極に対して約２０ｋＶ以下の印加電圧で、単位当 たり６乃至３０ｋＶの電界勾配を生成するために、上記電極が上記スプレー軸に 十分に接近していることを特徴とする請求項１に記載のアダプタ。
11. １１．上記電極アッセンプリを搭載するための上記手段は、スプレーガンに上記 アダプタを取り付けるための搭載用プレート・アッセンプリを含むハウジングと 、 それぞれ一対の上記電極を有する一対の電極支持ヘッドと、上記搭載プレート・ アッセンプリに上記支持ヘッドを、取り外し可能に取り付ける手段を含むことを 特徴とする請求項１０に記載のアダプタ。
12. １２．上記ハウジング内に搭載され、かつ、上記電界勾配を生成するために上記 電極に接続された高電圧電力供給手段を含むことを特徴とする請求項１１に記載 のアダプタ。
13. １３．さらに、上記ハウジング上に、上記電力供給部に電力を供給するために接 続された太陽電池手段を含むことを特徴とする請求項１２に記載のアダプタ。
14. １４．さらに、上記ハウジング内に搭載され、かつ、上記電力供給部に電力を供 給するために接続されたバッテリ手段を含むことを特徴とする請求項１２に記載 のアダプタ。
15. １５．さらに、上記ハウジング上に、上記バッテリに電力を供給するために接続 された太陽電池手段を含むことを特徴とする請求項１４に記載のアダプタ。
16. １６．上記搭載用プレート・アッセンブリに上記支持ヘッドを取り付けている上 記手段は、複数の支持ポストを含み、少なくとも各上記支持ヘッドのための上記 支持ポストの１つは、約２０ｋＶ以下の上記電圧を供給するための電圧源に上記 電極を接続するための導電性を有する手段を有することを特徴とする請求項１１ に記載のアダプタ。
17. １７．上記導電性を有する手段は抵抗器であることを特徴とする請求項１６に記 載のアダプタ。
18. １８．上記電圧原は、上記ハウジング内でバッテリ動作する電力供給部であるこ とを特徴とする請求項１６に記載のアダプタ。
19. １９．上記搭載用プレート・アッセンプリはクランプ用手段を含むことを特徴と する請求項１１に記載のアダプタ。
20. ２０．上記電極支持ヘッドの各々は、略Ｃ字状をなすとともに各端部に電極を有 し、 上記アダプタがスプレーガン上に搭載されたとき、上記電極をノズル・スプレー 軸の周りに対称的に接近して位置づけるために、上記支持ヘッドは上記搭載用プ レート・アッセンプリに取り付けられていることを特徴とする請求項１１に記載 のアダプタ。
21. ２１．上記電極は互いに等間隔に離間していることを特徴とする請求項２０に記 載のアダプタ。
22. ２２．さらに、上記ハウジング内に搭載された高電圧電力供給手段と、 上記電極の各々に上記電力供給高電圧を接続する回路手段を有することを特徴と する請求項２０に記載のアダプタ。
23. ２３．上記回路手段は、上記電極の各々に接続された電流制限用抵抗を含むこと を特徴とする請求項２２に記載のアダプタ。
24. ２４．上記電流制限用抵抗は上記電極支持ヘッドに搭載されていることを特徴と する請求項２３に記載のアダプタ。
25. ２５．各上記電極は、上記Ｃ字状支持ヘッドの１つの対応する端部に搭載された 誘電性基材と、上記基材上の半導電性コーティング材料とを含むことを特徴とす る請求項２３に記載のアダプタ。
26. ２６．各上記電極には、スプレー軸に沿って縦に延び、かつ、上記軸から外向き に斜めになった活性表面を生むために、テーパーが設けられていることを特徴と する請求項２５に記載のアダプタ。
27. ２７．上記アダプタは、さらに、上記支持ヘッドに搭載された接地シールド手段 を含むことを特徴とする請求項２５に記載のアダプタ。
28. ２８．スプレーされた液体粒子を静電的に帯電させるための装置であって、 液体を霧化させ、霧化された液体粒子をスプレー軸に沿って方向づけるスプレー ノズルを持つスプレーガンと、複数の電極手段を含む電極アッセンプリと、上記 スプレー軸の周りに上記電極手段を位置づけ、上記霧化された粒子が通過する上 記スプレー軸に対して同軸に静電帯電用ゾーンを生成する、上記スプレーガン上 に上記電極アッセンプリを搭載する手段とを有し、 上記電極手段は、上記液体粒子状に電荷を発生させるのに十分な放射状の静電電 界勾配を上記帯電用ゾーン内に生成するために、上記スプレー軸に十分に接近し て位置づけられる一方、発火を抑えるために上記ノズルから十分遠くに離間され ていることを特徴とする装置。
29. ２９．上記スプレーガンは、上記スプレー軸に垂直な平面に存する前面を有し、 上記電極手段は、近くに隣接しているが、上記平面，上記スプレーノズルおよび 上記平面の反対側に存する上記電極手段にと交差しないことを特徴とする請求項 ２８に記載の装置。
30. ３０．さらに、上記電極手段と上記前面との間に挟まれた誘電性手段を含むこと を特徴とする請求項２９に記載の装置。
31. ３１．上記電極手段は、上記スプレー軸から約１／２インチの距離だけ放射状に 離間していることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
32. ３２．さらに、上記スプレーガン上に搭載された高電圧供給部と、上記高電圧供 給部を上記電極手段に接続するための導電性手段を含むことを特徴とする請求項 ２９に記載の装置。
33. ３３．上記高電圧は約３ｋＶ乃至２０ｋＶの範囲内にあることを特徴とする請求 項３２に記載の装置。
34. ３４．上記高電圧は、上記電極手段と上記スプレー軸との間に、インチ当たり約 ６ｋＶと３０ｋＶの間の電圧勾配を生ずるのに十分であることを特徴とする請求 項３２に記載の装置。
35. ３５．さらに、上記電極手段とスプレーされる製作品との間の接触を避けるため の、上記電極アッセンプリ搭載用手段に搭載された接地シールド手段を含むこと を特徴とする請求項３４に記載のアダプタ。
36. ３６．上記電極手段は、上記スプレー軸に同軸に環状の導電性電極を含むことを 特徴とする請求項３４に記載の装置。
37. ３７．上記電極アッセンプリ搭載用手段は、上記スプレーガンに接続可能な少な くとも１つの電極支持ヘッドを含み、上記支持ヘッドは上記導電性手段を含むこ とを特徴とする請求項３４に記載の装置。
38. ３８．上記電極アッセンプリ搭載用手段は、それぞれ対応する電極を有する複数 の電極支持ヘッドを含み、各上記支持ヘッドは、上記スプレーガン上に搭載され 、かつ、その対応する電極を上記スプレー軸に隣接して位置づけるように形成さ れていることを特徴とする請求項３４に記載の装置。
39. ３９．さらに、上記放射状の静電電界勾配を生成するために、上記スプレー軸に 並び、上記電極アッセンプリと協働するコロナ・ニードルを含むことを特徴とす る請求項２８に記載の装置。
40. ４０．上記コロナ・ニードルは上記液体スプレーノズルに搭載されていることを 特徴とする請求項３９に記載の装置。