JPH0691975B2 - 静電アイソレーシヨン装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静電アイソレーシヨンシステムに係り、特に
液体を、第１電位の供給源から第２電位の供給部に、両
者間での電気的アイソレーシヨンを保ちながら移送する
電気的アイソレーシヨン装置及びその方法に関する。本
発明は、導電性被覆材を連続的に静電塗布するシステム
内で使用される電気的アイソレータに関して詳しく開示
されるが、このアイソレータの露出した部材は、偶然に
接触した時に生ずるシヨツクの危険を避ける為に電気的
に接地されている。

一般的に静電被覆システムにおいては、高電位に帯電さ
れた被覆材が接地された導電性物体に塗布され、それを
被覆する。具体例としては静電吹付塗布システムがあ
り、このシステムでは塗料を塗料槽から吹付ガンに供給
して、自動車の車体や自動車フレームのような接地物体
に帯電状態で吹き付ける。この塗料は例えば吹付ガンの
所に配置された電極によつて帯電される。

もし塗料が実質的に非導電性であるならば、塗料は接地
された大きなバルク供給容器から絶縁性ホースを介して
吹付ガンに供給することができ、この供給ホース内の柱
状塗料を介してガン電極の電荷が別の所へ伝達すること
はない。従つてこの場合吹付塗装を連続的に行うことが
でき、吹付塗装作業を中断することなく、必要な時に上
記接地バルク供給タンクに塗料を補充できる。

しかしながら、水やメタノールやその他の高極性溶剤を
ベースとする塗料または「メタル」塗料は、一般に導電
性である。この場合には吹付ガンの塗料が、高電位（本
システムでは125,000Vもの高電位）の状態で、導電性塗
料によつて、導電路がガンから塗料ラインを介して塗料
タンクまで形成される。従つてシステムを高電位に保持
する為には、塗料供給部を接地からアイソレータする即
ち絶縁する必要がある。

静電帯電された大型液槽から吹付ガンに塗料を供給する
場合であつて、この液槽が接地から絶縁されている場合
には、以下に述べる種々の問題が生ずる。即ちこのよう
な装置では、システムをオフして吹付塗装作業を中断し
なければ塗料を塗料タンクに補給することはできない。
更に、作業者等があやまつて塗料ラインやタンクに接触
してしまうことを避ける為に、塗料ラインやタンクを保
護用囲いで被わなければならない。また塗料ラインとタ
ンクとによつて吹付塗装システムの全静電容量が増大す
るため、もし誤つて吹付ガンが接触した時には、非常に
大きな放電エネルギとなる。従つてこのような思いがけ
ない接触により爆発の危険が増大し、かつ吹付ガンの操
作者や他の作業者の危険も増大する。

これらの欠点を解決する為に、バルク塗料供給部を静電
吹付ガンから電気的に絶縁するアイソレータが種々提案
されている。連続作業を可能とするこのようなアイソレ
ータは一般に、塗料をガンに供給する静電帯電された第
１のタンクと、接地された第２のバルク供給タンクとか
ら構成され、塗料を第２タンクから吹付ヘツド等を介し
て第１タンクに吐出して、ガンに接続された帯電塗料タ
ンクと接地されたバルク供給部との間の電気的接続を避
けるようにしたものである。このようにシステムでは連
続作業が可能でありかつシステムの帯電塗料部の静電容
量がかなり減少する。ところが、このようなシステムで
もやはり帯電供給部をスクリーンや囲いによつて被い、
不慮の接触から保護しなければならない。

米国特許第3,892,357号及び同第3,934,055号に開示され
たシステムでは、導電性塗料が塗料タンクからホースを
介してガンに供給され、このタンクが接地された絶縁性
ハウジング内に収納されている。タンクの上端は開口し
ており、接地されたバルク供給部からの導電性塗料が、
接地ハウジングに電気的に接続されかつその内に設けら
れた噴射ノズルを介してタンク内に噴射される。噴射ノ
ズルの使用によつて不連続の塗料「流」を作り、これを
タンク内に流入するようにして、タンク内の帯電塗料
と、ノズル及びバルク供給容器との間の電気的アイソレ
ーシヨンを形成している。

上記特許に開示されたアイソレータにあつては、帯電塗
料タンクは、ハウジングの内壁との間に間隙を有し、そ
のハウジング内の絶縁性架台に支持されている。乾燥ガ
ス流がハウジング内壁とタンクとの間の間隙を通つて絶
縁性架台の表面に供給され、導電性塗料膜の付着を防止
している。これはもし上記塗料膜が蓄積すると帯電内側
タンクと外側の接地ハウジングとの間に導電性通路が形
成されてしまうので、この導電性通路形成を阻止するた
めである。しかしながら大量の乾燥ガスがこの公知のア
イソレータ内部を通過すると、大量の塗料溶剤が蒸発
し、この結果塗料性能が低下してしまう。

そこで、本発明の目的は連続作業が可能な上述タイプの
静電吹付被覆システム用のアイソレータであつて被覆材
性能を低下させることなくアイソレータ内の帯電被覆材
との不慮の接触を防止したアイソレータを提供すること
である。

もつと一般的に述べると、本発明の目的は第１電位の液
体供給源と上記第１電位とはかなり異つた第２電位の液
体供給部との間の電気的アイソレーシヨンを保持しなが
ら、上記供給源から上記供給部へ液体を移送する静電ア
イソレーシヨン・システムを提供することである。

上述のように特許された公知のアイソレータでは塗料膜
が形成されてしまうが、この形成原因の一つがノズルで
の噴射小滴の誘導帯電であることが本発明の開発過程で
判明した。塗料容器自身の壁の電位はもちろんのこと塗
料容器内の帯電塗料の電位も静電界を作り、これによつ
て上記帯電塗料と逆極性の静電荷がノズル近傍の噴射小
滴に誘導される。これらの逆極性帯電小滴は帯電塗料タ
ンクや絶縁架台の壁のようなアイソレータの帯電表面に
静電吸着される。

従つて、本発明によるアイソレータは遮蔽部を具備し、
この遮蔽部において液体小滴を実質的に静電界の不存在
下で作成し、小滴での電荷誘導を防止するものである。

また、本発明の開発過程において、上述の特許アイソレ
ータに用いられた噴射ノズルでは必ず極小の「小滴」か
ら成る「霧」が発生してしまうことも判明した。この結
果アイソレータ壁に微粒子のドリフトが生ずる。この微
粒子ドリフトは、上述の特許アイソレータで用いている
ような噴射ノズルの場合にも、また回転式霧化器の場合
にも生ずる。

そこで本発明の更なる実施例によるアイソレータでは、
比較的大きな小滴の流れがバルク供給部に接続されたノ
ズルから、バルク供給部とは実質的に異つた電位の液槽
に供給される。本発明の図示例にあつては、パルス状ジ
エツト作成法、即ちノズルに供給される非帯電静電被覆
材を機械的に振動して、被覆材のパルス状ジエツト小滴
流を作る方法を用いて、小滴を作成する。

以下に説明する本発明の実施例においては、静電吹付塗
装システム用のアイソレータには接地されたノズルアツ
センブリの下方に高電圧容器が設けられ、この高電圧容
器と接地ノズルアツセンブリとは、共にハウジングの内
側に配置され、接地遮蔽部によつて電気的に分離されて
いる。塗料はバルク塗料供給タンクから比較的小さなノ
ズル室即ち液槽に所望の流量で供給される。このノズル
室の一方の壁は仕切板で構成され、この仕切板は所定の
周波数と出力で振動され、ノズルの下方に比較的大きな
小滴流を作成する。小滴周波数は、仕切板振動周波数に
よつて定められ、また小滴寸法は、その周波数とノズル
室への流量とによつて決定される。

比較的大きな小滴は、ノズルから落下後、接地遮蔽部の
上方に形成され、この接地遮蔽部の開口を通つて下降し
てハウジングの下部の帯電塗料容器の中に滴下する。ハ
ウジングの下部に位置する帯電塗料を含む高電圧部材に
よつて生ずる静電界は、接地遮蔽部によつてノズル下方
の小滴作成領域から遮蔽される。高電圧容器に集収され
た塗料は塗料出口を介して静電吹付ガンに接続されてい
る。この吹付ガンの塗料電荷は上記容器と吹付ガンとの
間の柱状塗料によつて高電圧容器に接続されている。

パルス状ジエツト小滴、静電界で作成されるのではない
ので、帯電塗料容器内への落下の際に接地遮蔽部下方の
静電力によつて帯電されることもなくまたその影響を受
けることもない。パルス状ジエツト小滴は寸法が大きい
ので微粒子ドリフトを生ずることもなく、更に移送中の
塗料の単位質量当りの表面積が、小径の小滴よりも小さ
くなり、従つて塗料の蒸発量が減少する。

本発明の図示例では、ハウジング内部を加圧することに
よつて帯電塗料容器から塗料出口を介して塗料を流し、
またハウジング内の少量の蒸発塗料を排出する為に、小
量の乾燥加圧空気をハウジング内部に送り、ハウジング
から少量ずつ漏出させる。

本発明の別の目的や利点及びこれらを達成する方法など
は、図面を参照して以下の詳細な説明を読むことによつ
て明らかとなるであろう。

本発明は、変更や代替が種々可能であるが、本発明の一
例として図示の実施例を以下に詳細に説明する。しか
し、本発明はこの特定の図示例に限定されるものではな
く、むしろ特許請求の範囲で定義された発明の範囲内の
すべての変更例や均等物や代替物を含むものである。

まず第１図において、静電吹付塗装装置はバルク塗料供
給タンク10を有し、このタンク10はアイソレータ11を介
して静電吹付ガン12に接続され、このガン12は被塗装対
象物に静電吹付塗装を行う。ポンプ13はバルク塗料供給
タンク10からの塗料を塗料入口ライン14とフイルタ16と
電気操作弁17とを介してアイソレータ11のノズル18に供
給する。このノズルの下方に作成される塗料小滴は小滴
流となつて容器21内に集められる。この容器21内の塗料
は塗料出口ライン22を介してガン12に接続され、このガ
ン12から被塗装対象物に吹付けられる。この吹付けらた
塗料は、ガン12の高電圧極24を介して高電圧供給部23に
よつて高電位に帯電されている。この電極24の高電圧は
塗料出口ライン22内の柱状の塗料を介して容器21内の塗
料に接続されるので、容器21内の塗料も電極24とほぼ同
一電位にまで帯電される。この高電位は通常、30〜125K
Vの範囲内である。

小滴流19を作るために、ノズル18は振動器−ノズルアツ
センブリ26の一部を構成している。このアツセンブリ26
は振動器27と往復動ピストンロツド29とを含み、この振
動器27は環状板28を有する固定外側ハウジングを含む。
この環状板28と振動器ハウジングは４個の鉛直支持ロツ
ド32によつて蓋31に固着されている。これらの支持ロツ
ド32はまた底板33に取付けられそれを支持しており、こ
の底板33には上記ノズル18がボルト34によつて取付けら
れている。蓋31の材料はプレキシガラスや導電性金属を
用いることができる。

ノズル18（第２図参照）は、通常用柱状円板であり、こ
の円板はノズル用貯液室36を形成し、その底にノズル開
口37を有している。このノズル貯液室36の上壁はピスト
ン38とダイアフラム即ち仕切板39とによつて形成される
塗料容器を構成し、上記ピストン38は仕切板39に取り付
けられ、この仕切板39はノズル18と底板33との間に固定
されている。

ピストン38はネジ部を持つ軸41によつて振動器27のピス
トンロツド29に連結され、軸41の上端はロツド29に螺合
によつて固着されている。ネジ軸41の下端はピストン38
に固着され仕切板39は軸41上のナツト43によつてピスト
ン38とワツシヤ42との間に固着されている。ノズル貯液
室36の下部は一般に円柱状で、その大きさはピストン38
が入ることができるように定められている。また貯液室
36の上部は円錐台形状で開口46を有し、この開口46は孔
47と連通し、この孔47は弁17からの塗料入口ライン44に
接続している。この入口ライン44は適宜の継手48によつ
て孔47の所でノズル18に結合されている。

振動器−ノズルアツセンブリ26の機能は、ノズル開口37
か非帯電塗料のパルス状ジエツト小滴流を放出すること
である。パルス状ジエツトは、流体がノズルから流出す
る際、流体流を圧縮および膨張させてその流体を分裂さ
せる。この圧縮・膨張は以下のように行つてもよい。即
ちノズル自体を駆動することによつて、ノズルが下降し
たとき流体流を圧縮し、ノズルが上昇したとき流体流を
膨張させる。この圧縮・膨張効果によつて上記小滴の作
成は促進され、非常に急速に行うことができる。しかし
本明細書に開示したパルス状ジエツト小滴作成ノズルに
あつては、ノズルは静止であり、パルス状ジエツトを作
る圧力はノズル室36の上端にある仕切板39によつて正弦
波状に変化される。なお、この仕切板39は振動器27によ
つて駆動される。仕切板39とピストン38との運動によつ
てノズルでの圧力が変化しこれによつて塗料流が膨張
し、この結果ノズル開口37の比較的すぐ下の所に小滴が
作成される。

ノズル室36に通ずる塗料入口開口46の位置は下降したピ
ストン38によつて開口が部分的にシールされるように定
められている。このような配置は以下の点で非常に好都
合である。即ち、もしこの配置でないとすると振動エネ
ルギーの多くが、塗料ライン44の方へ逃げてしまうが、
この配置によつてそのようなエネルギーの逃散は防止さ
れる。この結果、所望のパルス状小滴流の作成に必要と
される振動器のエネルギーが低減される。

典型的なパルス状ジエツト小滴流を第５図に示す。小滴
の分離はノズルの比較的近傍で起こり、一度小滴が作ら
れるとその分離状態が維持される。この小滴が正しく作
成されている間は、小滴は振動器とピストンの発振周波
数に等しい周波数で作成される。小滴の大きさは塗料供
給ライン44、47を通つて室36に入る塗料の流量と発振周
波数とによつて決定される。典型的には塗料小滴の直径
は２〜3mmのオーダーであればよい。

小滴流19は、飛散遮蔽部51と開口付の接地遮蔽部52とを
通つて帯電された塗料容器21内に落下する。この帯電塗
料容器21は、高電圧室53内に位置している。ノズル18と
飛散遮蔽部51は接地された金属管54内に配置され、この
管54はアイソレータ11のハウジングの上端部を構成して
いる。振動器−ノズルアツセンブリ26を支持しているア
イソレータ蓋31はその周辺部で接地管54の上端のフラン
ジ56にボルト57によつて固着されている。気密シール用
の適当なガスケツト58がフランジ56と蓋31との間に設け
られいる。管54は，その基部において、接地遮蔽部52に
溶接されている。

アイソレータハウジングの中央部分はプレキシガラス製
円筒59から成り、この円筒59には上部及び下部環状フラ
ンジ61、62が夫々設けられている。接地遮蔽部52はその
周辺部で環状フランジ61にボルト63によつて取り付けら
れている。環状ガスケツト60は接地遮蔽部52とプレキシ
ガラス製円筒59の上端と間に収納されている。

ノズル18からの塗料が容器21内に落下するように接地遮
蔽部52に開口64が穿孔されている。塗料がノズル18から
飛散して高電圧室53の周囲のアイソレーシヨン領域に侵
入することを防止するために、飛散遮蔽部51が円筒54内
に取り付けられており、この遮蔽部51は接地遮蔽部52上
に載地されている。飛散遮蔽部51は飛散塗料集収用深皿
66を有し、この皿の外壁は管54の内壁に近接している。
皿66は黄銅製であり、環状縁部67を有し、この縁部67内
に鉛直案内管68がろう付けされている。皿66の中心には
開口69が穿設され、この開口69は、接地遮蔽部52の開口
64と位置的に一致して、直径も同一である。また開口69
は円筒壁71によつて取り囲まれている。

小滴が正常に作成されている時には、小滴は接地遮蔽部
52と飛散塗料集収用皿66の上方で形成され、開口69と64
を通過しプレキシガラス製円筒59内のアイソレーシヨン
領域内に入る。開口64と69を通過しない塗料は皿66の壁
71と案内管68の壁との間に集収され、この集収された塗
料はフランジ67の開口72を自由に通つて皿66の外側部分
に入る。

アイソレータハウジングの上端部を構成する金属円筒54
と、接地遮蔽部52と、飛散遮蔽部51は電気的に互に接続
され接地されている。従つて小滴生成領域の円筒54内に
は静電界が実質的に存在しない。こうして、小滴の分離
点には電荷を誘電する電界が存在しないので、小滴流19
の小滴は、静電荷の発生なしに作られる。この結果比較
的強い静電界が全域にわたつて存在するプレキシガラス
円筒59内のアイソレーシヨン領域に小滴流19の小滴が入
り込んだ時でも、小滴は、帯電されていないので静電力
の影響を受けない。

小滴19が集収される帯電された塗料カツプ21は高電圧室
53内に取り付けられ、この高電圧室53はコロナ放電を防
止するように外面が丸められかつ寸法が定められてい
る。帯電された塗料容器21は、塗料の流入量が塗料出口
22からの流出量に必ずしも一致しなくてもよいように、
塗料溜を形成している。また帯電塗料容器21内で塗料が
泡立つのを避けるために小滴流19の小滴は容器21内に取
付けられた漏斗74の傾斜壁に落ちる。詳述すると、塗料
小滴は漏斗74の上部開口に落下し、上記傾斜壁を流れ落
ち容器21内に入る。この漏斗74は上部フランジ76を有
し、このフランジ76は帯電塗料容器21を部分的に被うこ
とによつてこの容器内の塗料の蒸発量を低減している。
またフランジ76には通気孔77が設けられ、この通気孔77
は塗料が、塗料容器21に溜るにつれて、この容器21から
空気を排気する。

塗料容器21と漏斗74と高電圧室53とはいずれもガン12か
ら上記ライン22の柱状塗料を介して接続された静電位に
電気的に接続され帯電される。高電圧室53は絶縁支柱78
に取り付けられ、この支柱の底部は接地された導電性の
アイソレータハウジングの底部内に延びている。従つて
絶縁支柱78は高電圧室53とハウジング基部79との間に必
要な電気的アイソレーシヨンを与えている。

ボルト81は基部79の上端のフランジ82をプレキシガラス
円筒59の底に位置する環状フランジ62に固着し、これに
よつて円筒59をハウジング基部59に取り付けている。ガ
スケツト83はフランジ62とフランジ82との間に固定され
ている。

アイソレータハウジング59の中間部はプレキシガラスで
あるが、そのハウジングの中央部に金属円筒を用いるこ
ともできる。この場合には、その金属円筒は、電気的に
接地されて金属円筒54と基部79との電気的に接続され
る。もしこのような導電性円筒をプレキシガラス円筒の
代りに使用するならば、高電圧室53とハウジング59の壁
との間の間隔をかなり大きくするか又は適当な絶縁を施
すことが必要となるであろう。

容器21内の塗料の液位を指示するために、容器21と高電
圧室53と絶縁支柱78はアイソレータハウジングに対して
鉛直方向に移動可能に設けられている。これにより支柱
78と室53との鉛直方向位置が容器21内の塗料量を表わす
ようになる。絶縁支柱78の底の終端には穴が形成され、
この穴にはハウジング基部79の底に固設された柱84が入
り込んでいる。付勢バネ86は基部79と絶縁支柱78の底と
の間に設けられ、絶縁支柱78を上方に付勢している。容
器21内の塗料重量と、絶縁支柱や高電圧室やそこの諸部
材の重量とは絶縁支柱78に作用する上方バネ力と逆方向
に作用する。絶縁支柱78は基部79の上端に設置されたベ
アリングアツセンブリ87によつて鉛直方向に案内されそ
のアツセンブリ内を移動する。

絶縁支柱78の底部にはこれと一体に鉛直方向に可動な突
起88が固着され、この突起88はポテンシヨメータ91のレ
バーアーム89に連結し、絶縁支柱78の鉛直方向位置を電
気信号に変換する。容器21が塗料で満たされるにつれ
て、絶縁支柱78と突起88は下降し、レバーアーム89を時
計方向に移動する。これとは逆に、塗料容器21が空にな
るにつれて、絶縁支柱78はバネ86の付勢力によつて上方
向に移動され、ポテンシヨメータのレバーアーム89が反
時計方向に移動する。

ポテンシヨメータ91の電気的接続部は全体として92によ
り示されており、これは弁制御器93に接続されている。
弁制御器93は塗料入口ラインの弁17を開閉して帯電塗料
容器21に塗料を入れ、ガン12によつて使用された塗料を
補充する。これを行う為に弁制御器93は、ポテンシヨメ
ータ91からの「低」レベル塗料指示に応答し、信号を制
御ライン94を介して弁17に送りその弁17を開く。また弁
制御器93は制御ライン96を介して振動器27を作動し、こ
れにより振動器−ノズルアツセンブリを作動しパルス状
ジエツト小滴流を発生させる。

ポテンシヨメータ91が塗料の「高」レベル状態を指示し
ている時には、これに応じて弁制御器93は弁17と振動器
をターンオフする。このとき弁17の閉止には電気機械的
遅延が存在するのでこの遅延を補償する為に振動器27は
弁の閉成のわずか後にターンオフするように構成すると
よい。

塗料をガン12へ供給する為に、アイソレータハウジング
内部は、ホース98を介して基部79の内部に接続されたガ
ス供給部97によつて加圧されている。このようにアイソ
レータ内部が加圧されているので、加圧状態の塗料は塗
料出口22を通つてガンに供給される。従つて、帯電され
た塗料ライン中にポンプを設ける必要がない。なお、ガ
ン12での塗料の吹付は塗料ライン中の弁の開閉によつて
制御される。

アイソレータ11の内部から蒸発塗料をゆつくりと除去す
る為に、通気孔99が振動器−ノズルアツセンブリ26近傍
のハウジング円筒54の上端付近に設けられている。塗料
をガン12に送るのに必要な圧力は、ガス供給部97からの
加圧流を適当に設定し、小さな通気孔開口99を調整する
ことによつて保持される。ガス流量は例えば１時間に一
度、アイソレータ11内のガスを補充するだけでよいよう
に設定することができる。アイソレータ11内の空気は、
塗料の蒸発の為に湿度が高くなると、乾燥空気の場合よ
り絶縁破壊電圧が低くなつてしまう。従つてもし湿つた
空気をアイソレータから排気しないとコロナ放電やアー
クが高電圧室の近傍に発生することがある。そこでこれ
を防ぐには、ガス供給部97として窒素、乾燥空気、六フ
ツ化硫黄等の供給源を用いるのが最もよい。また、必要
なら開口99から逃がしたアイソレータガスは集収して排
気するとよい。

第１図に示した発明の実施例では高電圧供給部23はガン
12の電極に接続されているが、その代りに上述の特許3,
934,055号及び第3,892,357号に図示されたように高電圧
を塗料出口ライン101に印加してもよい。更に塗料出口
とガンとを接続するホース101に上記両特許に開示され
たような外部接地の遮蔽層を設けてもよい。

第３図は別のアイソレータ111の下部を示したもので、
このアイソレータは振動器−ノズルアツセンブリとこの
関連部材に関しては第１図のアツセンブリとほぼ同一で
ある。さらにガス供給部97や吹付ガン12の外部接続部な
ども第１図のアイソレータと同一である。アイソレータ
111には第１図を変形した飛散遮蔽部112と下部ハウジン
グ113が設けられている。小滴流19はこの変形飛散遮蔽
部112を通つてハウジング113内の高電圧領域に落下し漏
斗114に入る。この漏斗114は高電圧室116の上端部に形
成され、この高電圧室116には底と側部とに絶縁被膜117
が被覆されている。小滴19は漏斗114の傾斜面に接触し
高電圧室116内の容器118内に流入する。

下部ハウジング113は電気的に接地された金属ケースか
ら成り、このケースはボルト121によつて接地遮蔽部119
（これは第１図の接地遮蔽部52とほぼ同様のものであ
る。）に電気的に接続されている。適当なガスシール用
ガスケツト122が接地遮蔽部119とケース113との間に固
設されている。接地された金属ケース113から高電圧室1
16をさらに絶縁するために絶縁壁123がケース113の内側
に所定の間隔をもつて設けられている。

高電圧室116は、その基部にある絶縁支柱126によつて重
量検出子即ちロードセル124に絶縁状態で支持されてお
り、上記絶縁支柱126は一部が絶縁材117から形成されて
いる。室116は絶縁壁123と絶縁性被膜117の外部との間
に間隙が生ずるよう支持されている。ロードセル124
は、高電圧室の重量すなわち帯電された塗料容器118の
塗料レベルを検出指示する。なおこのセル124は第１図
の制御器93のような弁制御器に接続されている。ハウジ
ング113の底には金属遮蔽部127が設けられ、高電圧室11
6の高電圧からロードセル124を遮蔽している。

アイソレータ111の内部は、第１図のアイソレータ11と
同様に乾燥ガス注入口128からのガスによつて加圧され
ている。塗料は、アイソレータ内が加圧されているの
で、容器118の底から塗料出口22を介して図示なき吹付
ガンに流れる。ガスはガス入口128から絶縁壁123の底の
開口129を通つて絶縁性被膜117と絶縁壁123との間を流
れ、そして下部ハウジング113を上昇し、アイソレータ
の上部ハウジング部を通り第１図のアイソレータの通気
孔99の様な適宜の通気孔に至る。

変形飛散遮蔽部112は、円錐状遮蔽部131が飛散パイプ13
2に付設されてはいるが、第１図のアイソレータ11の飛
散遮蔽部51と実質的に同等である。円錐部材131の上端
の開口133は深皿136と接地遮蔽部119との各開口よりも
わずかに小径である。開口133から横方向に偏つた塗料
流は集収領域134を落下して、パイプ132の側部の開口13
7を通つて皿136内に流入する。

このアイソレータ111はロードセルを用いて重量検出を
行つているので、第１図のアイソレータ111に比べて軽
量化されている。更に金属ケース113を用いてアイソレ
ータの外側を完全に接地しており、下部ハウジング113
の内部は117や123のような適当な絶縁材が設けられてい
る。

アイソレータ111には、更に本装置の運転中止時に溶剤
供給部に接続される洗浄用溶剤ライン138が設けられ、
塗料容器118を溶剤で洗浄する。この溶剤による洗浄後
に、このシステムから溶剤を乾燥させる為に乾燥空気を
排出するようにしてもよい。第３図のアイソレータ111
も第１図のアイソレータ11も、塗料入口に溶剤を供給す
ることによつてノズルや入口ラインを溶剤で洗浄するよ
うにしてもよい。

第４図はノズル形状の変形例を示すもので、変形ノズル
141は底板33の下方に仕切板143に取り付けられた円錐台
ピストン142（これは前述と同様に振動器27に連結され
ている。）を含む。このノズル141では、塗料入口44が
環状供給室即ちマニホールド144と連通し、このマニホ
ールド144はノズル開口146の上端を取り囲んでいる。第
２図では単一孔が、ノズル室146と連通していたが第４
図ではその代りに互に離間した８個の放射状孔147がマ
ニホールド144をノズル室146に連通している。塗料は８
個の放射状孔147によつて非常に均一にノズル室146に供
給される。第２図のノズルと同様にピストン142が下降
すると孔147を一部閉止するので塗料入口44の方への振
動エネルギーの分散が減少される。

以下に被覆材のパルス状ジエツト小滴流の生成を特別の
ノズル寸法と形状に関連して更に詳細に説明する。第２
図に示したタイプのノズルにおいてノズル室は、第２図
に示した「停止」状態のピストンから下方へ測つた深さ
が3mmであり、ピストンの厚さが2mmであつた。また、ノ
ズル直径は出口開口のところで2.78mmであり、その出口
開口長さ150は約4.73mmであつた。液体が42秒のザーン
♯２カツプ粘度（Zahn ♯2 cup visoosity of 42 secon
ds）であり、液体ノズルへの流量が300ml/分である場
合、小滴流の分裂点は、振動器周波数が100Hz〜375Hzの
範囲において、ノズルの下方７〜8cmの間に存在した。4
00Hzでは、分裂点はノズルの下方11〜12cmの間であつ
た。なお、ここで小滴流の分裂点とは第５図において15
5に示す地点である。

ノズルと流量が同一であり、液体粘度がザーン♯２カツ
プで65秒である場合には、分裂点は周波数範囲100〜400
においてノズルの下方10〜12cmの間で生じた。

振動器に供給した電流の振幅、したがつて振動器ピスト
ンロツドの出力を上記例において各周波数毎に調整し
て、ノズル下方の分裂点距離を最小にした。粘度が65秒
の液体の場合には、125Hzで約0.08アンペアだつた電流
が400Hzでは1.24アンペアに増大した。

第２図に示したタイプのノズルについて、約100Hz〜500
Hzの周波数範囲で、液体粘度も種々変化させかつノズル
開口寸法を変化させた時の実験結果を以下に示す。流量
は周波数に実用上無関係であることが分つた。振動振幅
は、小滴に分裂開始する前のジエツトの長さに著しく影
響する。振動器への電流によつて計つた振幅が或る最小
値以下になると、分裂前のジエツトの長さは増加し、ま
た最適点（最短ジエツト長さ）を越えると分裂前のジエ
ツト長さは、振動振幅に伴い非常にわずかに増大する。
振動器電流が最適点を大きく越えると、ジエツトが不安
定となり飛散する傾向が生ずる。或る場合（特に低周波
数では、）、振動器が過度に駆動されると、衛星生成即
ち、一層小さな２次小滴の生成が観察される。振動の最
良作動振幅が最小ジエツト長さよりわずかに大きいと安
定な結果が得られるように思われる。これにより、粘度
や流量などがわずかに変化してもその変化が、小滴の作
成に及ぼす影響は低減される。

小滴の分裂点は流体の粘度に大きく影響される。即ち、
流体の粘度が大きくなるにつれて、分裂前のジエツトが
長くなる。また、流体粘度が大きくなるにつれて振動器
の電流も大きくなることも分つた。しかしながら、この
電流の増大はあまり大きいものではない。

最適の分裂点を得るのに必要な電流は周波数に非常に依
存し、周波数が大きくなるにつれて、電流も大きくしな
ければならない。

分裂点と周波数との関係を概略的に第６図に示す。大ま
かに言つて、分裂距離がほぼ一定となる周波数帯域が存
在する。この帯域以上又は以下では分裂長さはかなり急
激に増大する。流量を一定とした時ノズル直径が増大す
るにつれて分裂前の最短ジエツト長の周波数帯域は低周
波数側へ移動する。

第７図は、振動器27用の可変制御器を示すもので、振動
器27用の制御器115を付設した第１図のアイソレータ11
の一部が図示されている。この図示例では、振動器はイ
ギリス、ハードフオードジヤー州のLing Dynamic Syste
ms社製のSeries100振動器を用いている。この振動器ピ
ストンロツドの最大力と周波数は周波数及びパワー制御
器151によつて制御される。具体的にはこの制御器151
は、振動器への正弦波電圧の周波数と振幅とを設定す
る。この周波数と電圧は小滴流19を視覚的に観察しなが
ら設定するようにしてもよい。制御器151の出力周波数
に連動したストロボ光を使用すれば上記小滴を容易に観
察できる。

このような観察の代りとしては、第７図に示すように小
滴形状センサ152によつてフオトセンサ装置153からの小
滴情報をコントロール151に送るようにすることができ
る。概略的に示したように、フオトセンサ装置153には
発光ダイオード（LED）154が含まれこのLEDは飛散遮蔽
パイプ68内の小滴通路19を照明する。このLED154からの
光を通路19の反対側のフオトトランジスタ156が受光す
る。飛散遮蔽パイプ68にはほぼ水平の狭いスリツト157
が穿設され、このスリツト157によつて小滴の移動方向
に垂直な単一平面内の小滴を検出できる。これにより小
滴直径を判別できる。合焦用即ち集光用レンズ158はLED
154からスリツト157を通つて来た光をフオトトランジス
タ156に合焦する。各小滴が検出平面を通過するにつれ
て、LED154からフオトトランジスタ156に向う光は遮断
される。この結果、光電信号がライン159を介して形状
センサ回路152に送られる。この光電信号はLEDからフオ
トトランジスタに向かう光が小滴によつて遮断される状
態と光が小滴によつて遮断されず小滴と小滴との間隔を
通過する状態とを表わしている。

形状センサ152にオシロスコープを設けてもよく、これ
によつて小滴がフオトセンサ153を通過する状態を感覚
表示でき、周波数及びパワー制御器151の手動調節を可
能にする。しかしながら、図示した形状センサは、振動
器27に接続された周波数及びパワー制御器151の出力を
自動的に変更する制御器を含み、小滴生成及び分離を自
動的に最適化している。周波数及びパワー制御器151は
また弁制御器93（第１図参照）からのターンオンおよび
ターンオフ指令にも応動する。

第１図のアイソレータの例では、流量は約350ml/分まで
使用できた。流量は、振動器周波数に比例し、ノズル直
径の３乗に反比例する。目下のところでは、振動周波数
を約500Hz未満に保持して、ピストン加速を制限するこ
とにより室36内にキヤビテーシヨンが発生する危険をで
きるだけ抑えることが望ましい。

従つて、流量を増大する為には、ノズルの有効直径を大
きくしなければならない。この為にはピストン直径を大
径化しなければならず、これに伴い振動器を大きくする
必要が生ずる。もしノズル径を増大するのに実用上の制
限が生じたならば、例えばアイソレータ内のノズル数を
増すと言つたような別の手段によつて流量を増大させる
ことが必要となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を適用した被覆材吹付システムの一実施
例の概略図、 第２図は第１図に示したシステムのアイソレータのノズ
ルを拡大して示した概略図、 第３図は本発明によるアイソレータの第２実施例を示し
た概略図、 第４図は第１図及び第３図に示した実施例のノズルの変
形例を示した拡大概略図、 第５図はパルス状ジエツト小滴流の小滴分離状態を示し
た図、 第６図はパルス状ジエツト小滴分裂点とノズルでの液体
振動周波数との関係を定性的に示したグラフ図、 第７図は第１図と第３図の実施例を用いるノズル振動器
制御システムを示した概略図である。 （主要部分の符号の説明） 10……バルク被覆材供給タンク、 11……アイソレータ、 12……吹付ガン、 18……ノズル、 19……パルス状ジエツト小滴流、 21……容器、 23……高電圧供給部、 26……振動器−ノズルアツセンブリ、 27……振動器、 36……ノズル室、 37……ノズル開口、 38……ピストン、 39……仕切板、 51……遮蔽部、 52……遮蔽部、 53……高電圧室、

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電被覆システム用のアイソレータであっ
   て： ハウジングと； 上部に開口を有すると共に、上記ハウジング内に設けら
   れた第１電位の静電被覆材用の容器と； 上記ハウジングの外部と上記容器との間を連通し上記容
   器からの静電被覆材を静電被覆装置により使用するため
   に供給するための出口導管と； 上記容器の上方に設けられ、静電被覆材を吐出するノズ
   ルとして作用する一つの開口を底部に有する第２電位の
   静電被覆材用のノズル室と； 静電被覆材供給部から上記ノズル室に静電被覆材を接続
   するための手段と、 上記ノズル室の静電被覆材を機械的に振動して静電被覆
   材のパルス状ジェット小滴流を上記ノズル室の上記底部
   の上記開口から発生させ上記容器の上記上部の上記開口
   へ入れる機械的振動手段と； 上記第１電位よりも上記第２電位により近い電位の静電
   遮蔽部と；を具備し、 上記静電遮蔽部は、上記容器と上記ノズル室との間に設
   けられ、上記容器内の静電被覆材の電位を含む上記静電
   遮蔽部より下の電位から上記ノズル室を電気的に遮蔽す
   ると共に、静電被覆材の上記パルス状ジェット小滴流が
   上記ノズル室から上記容器へ通ることができるように開
   口が設けられていることを特徴とする静電被覆システム
   用のアイソレータ。
2. 【請求項２】上記機械的振動手段は、上記ノズル室の上
   記底部の上記開口で静電被覆材に圧力変化の脈動を生じ
   させる手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載のアイソレータ。
3. 【請求項３】上記機械的振動手段は、更に、上記ノズル
   室の一つの壁を形成する仕切板を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載のアイソレータ。
4. 【請求項４】上記機械的振動手段は、更に、上記仕切板
   に取り付けられたピストンを有し、上記ピストンは上記
   ノズル室内で可動であることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項に記載のアイソレータ。
5. 【請求項５】上記容器と上記ノズル室との間の位置にお
   いて、上記パルス状ジェット小滴流の小滴の分離を検出
   する検出手段と、この分離の検出に応答して上記機械的
   振動手段を制御する手段とを更に有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のアイソレータ。
6. 【請求項６】上記検出手段は、上記パルス状ジェット小
   滴流の進路に沿って配置されたフォトセンサ配列を有
   し、上記小滴の分離位置を検出することを特徴とする特
   許請求の範囲第５項に記載のアイソレータ。
7. 【請求項７】上記フォトセンサ配列は、上記パルス状ジ
   ェット小滴流の進路を横切る光の光源と、上記進路の反
   対側に配置されて上記進路内の小滴流によりさえぎられ
   ることがある上記光源からの光を受けるための光感知装
   置とを有することを特徴とする特許請求の範囲第６項に
   記載のアイソレータ。
8. 【請求項８】上記光感知装置は、上記光源から受けた光
   を表す電気信号を発生し、上記アイソレータは、上記電
   気信号を用いて上記機械的振動手段の周波数及び出力を
   制御する手段を更に有することを特徴とする特許請求の
   範囲第７項に記載のアイソレータ。
9. 【請求項９】接地電位の導電性被覆材供給源と、被覆す
   べき物体に導電性被覆材を吐出する被覆材吐出装置と、
   上記被覆材吐出装置により吐出された導電性被覆材を高
   電位に静電帯電させるための帯電手段と、上記導電性被
   覆材供給源と上記被覆材吐出装置との間の電気的アイソ
   レーションを保ちながら導電性被覆材を上記導電性被覆
   材供給源から上記被覆材吐出装置へ導くためのアイソレ
   ータとを含む静電被覆システムであって、上記アイソレ
   ータは： ハウジングと； 上記ハウジング内に設けられ、上部に開口を有する静電
   被覆材容器と； 導電性被覆材を上記静電被覆材容器から上記ハウジング
   を介して上記被覆材吐出装置へ接続する第１接続手段
   と； 上記静電被覆材容器の上方に設けられ、被覆材ノズルを
   形成する開口を底部に有する接地された被覆材ノズル室
   と、 導電性被覆材を上記導電性被覆材供給源から上記接地さ
   れた被覆材ノズル室へ接続する第２接続手段と； 上記接地された被覆材ノズル室内の導電性被覆材を機械
   的に振動して導電性被覆材のパルス状ジェット小滴流を
   上記接地された被覆材ノズル室の上記底部の上記開口か
   ら発生させ上記静電被覆材容器の上記上部の上記開口へ
   入れる機械的振動手段と； 上記静電被覆材容器と上記接地された被覆材ノズル室と
   の間に設けられた接地された静電遮蔽部と；を具備し、 上記静電被覆材容器内の導電性被覆材が上記第１接続手
   段内の導電性被覆材を介して上記帯電手段により静電帯
   電されており、 上記接地された被覆材ノズル室内の導電性被覆材が接地
   電位の上記導電性被覆材供給源に電気的に接続されてお
   り、 上記接地された静電遮蔽部は、上記静電被覆材容器内の
   上記静電帯電された導電性被覆材料の電位を含む上記接
   地された静電遮蔽部より下の電位から上記接地された被
   覆材ノズル室を遮蔽すると共に、上記接地された静電遮
   蔽部は、導電性被覆材の上記パルス状ジェット小滴流が
   上記接地された被覆材ノズル室から上記静電被覆材容器
   へ通ることができるように開口が設けられていることを
   特徴とする静電被覆システム。