JPH0716503A - 静電スプレ用電源装置及びコーティングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 電圧マルチプライア回路を備えた静電スプレ
ガン装置用の改良型電源装置を提供。 【構成】 電源装置５は、マルチプライア回路１２の出
力負荷条件の変化に適応して、マルチプライア回路の動
作負荷線を動的に変更し、出力負荷の変化にもかかわら
ず、スプレガン装置２１に対する最適動作条件を保持す
る。フィードバック回路１４に接続された負荷線マニピ
ュレーション回路１６を有し、フィードバック回路は出
力負荷をモニタし、出力負荷に比例したフィードバック
信号を発生する。マニピュレーション回路は、フィード
バック信号に応答してマルチプライア回路の入力電圧レ
ベルを変化させて、負荷条件の変化に応じて電源装置の
負荷線を変更する。マルチプライア回路の出力に接続さ
れた電圧制限回路６０を具備し、マルチプライア回路の
出力電圧レベルを調整し、出力負荷電流が所定の最大レ
ベルを越えて増加した場合、出力電圧を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電スプレガンに使用
される高電圧電源装置に係わり、特に、変化する負荷条
件に応じて動作を動的かつ選択的に変える電源装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】静電スプレガンは、液体や粉体のコーテ
ィング材を移動又は静止物体・部品にスプレする為に、
種々の塗布分野で使用されている。一般に、コーティン
グ材は、霧化され、高電圧電極を有するガンの端部から
霧として放出される。電極は電界及びイオン束を生成
し、スプレされた粒子はこの電界及びイオン束中を通過
し、この通過の際に霧化コーティング粒子はイオン衝撃
によって静電的に帯電される。このように静電帯電され
たコーティング粒子は、スプレすべき物体の方へ進む。
この物体は一般的には電気的に接地されているので、ガ
ンの端部から放出された帯電粒子はその物体に引き寄せ
られ、これによって物体へのコーティング材料の付着性
及び被覆性が向上する。尚、本明細書で使用される「ス
プレガン」は、把持式であろとなかろうと、またピスト
ル形であろうとなかろうと任意の静電スプレ装置を含む
ものである。

【０００３】多くの把持式静電スプレガンは、電極帯電
用の内部高電圧電源装置を使用する。これらのスプレガ
ンは例えば１２〜３０ボルトＤＣ（直流）の低レベル電
圧入力部を有し、この低レベル電圧は上述の内部電源装
置によって、帯電用電極に適したレベル、通常は５０キ
ロボルト（ＫＶ）以上に昇圧される。電圧入力部は低レ
ベルであるので、高電圧レベルを取扱う場合のようなガ
ンへの電源ラインの絶縁の必要性がないため、電源ライ
ンが小型化され、可撓性に富み、従って操作性に優れて
いる。内部電源装置は電圧マルチプライア（増倍）部、
即ちマルチプライア回路を有し、このマルチプライア回
路は低レベル供給電圧を、スプレ粒子の静電帯電用高電
圧レベルに高める。マルチプライア回路は一般に、ａ）
電極に送られる出力電流、即ち負荷電流、換言するとス
プレ粒子を帯電する為のミリアンペア（μＡ）単位の電
流量と、ｂ）帯電用電極での出力電圧と、に関係する特
性電力負荷線に従って動作する。

【０００４】スプレガン・マルチプライア回路の特性電
力負荷線は、スプレ粒子に送られる電荷の量及び分布を
決定するものであり、従って、スプレされる物体上のコ
ーティングの品質を制御する。一般的には、ガン・マル
チプライア回路の特性電力負荷線は、スプレ粒子への負
荷電流が増加するにつれて出力電極電圧が減少するよう
に定められ、帯電用電極と接地基準との間の外部インピ
ーダンスが減少する。負荷線は、負荷電流の増加に伴い
出力電圧が降下する割合を決定する。生産ラインに沿っ
て移動する物体がガン電極に接近した時又はガン（及び
電極）が、物体の凹部やくぼみをスプレする為に物体に
接近するように操作される時のように、接地された物体
がスプレガン電極の先端に接近移動されるにつれて、負
荷電流は増加する傾向にあり、これによって電極の電圧
は減少する。負荷電流及び出力電圧は一般に、負荷条件
がどのように変化するかに無関係に、スプレ塗布中に変
動するものであり、この変動によって粒子の帯電量及び
スプレ・コーティングの品質が影響を受ける。従って、
ガンは一つのスプレ塗布の間の或る期間では電力負荷線
上の最適範囲内で動作することがあっても、同一スプレ
塗布中の別の期間では、負荷条件の変動のために最適範
囲外で動作することになる。例えば、或る負荷電流の時
に、対応する出力電圧は特定のスプレ塗布条件に対して
充分適切であっても、もしガンが物体に接近した時に
は、負荷電流が増加るので、出力電圧が減少し、この減
少出力電圧はスプレ粒子を適性に帯電するには充分では
なくなってしまう。

【０００５】一般に、ガン及びマルチプライア回路への
入力電圧レベルは、スプレガンの動作電力負荷線を決定
する。現在市販されているスプレガンの一つの問題は、
入力レベルが本質的に一定でありかつ動作負荷線も一定
であるような電源装置を使用することである。即ち、こ
のような電源装置の負荷線は、スプレ塗布中の或る負荷
条件に対しては適当であるが、しかし、塗布中に負荷条
件が変化してしまった場合には不適当になる。従って、
或る特定のスプレ塗布の場合、スプレガンのユーザー
は、その塗布中に生じる可能性の高い負荷条件の大部分
に対して適当と思われる負荷線を有する電源装置マルチ
プライア回路を選定し、もし、負荷条件が変化して負荷
がかなり変化してしまった場合には、最適ではない動作
を甘受しなければならない。

【０００６】種々の異なった負荷電流条件に対して出力
電圧が変化してしまうという問題を解決する提案がなさ
れており、この解決法は、負荷電流レベルの変化にかか
わらず、出力電圧を一定に保持するものである。しかし
ながら、この解決法は少なくとも以下の二つの理由で満
足のいくものではない。第１の理由は、負荷が変化して
しまうと、一定出力電圧が特定のスプレ塗布に対する最
適動作電圧とならなくなってしまう点である。第２の理
由は、静電スプレガンに高電圧電極及び回路を使用する
と、ガンノズルの所で電気アークが発生するといった危
険が本来的に存在する点である。可燃性スプレ材料の存
在中でアークが起こると、着火することがある。このア
ークが起こる箇所は電極に送られるエネルギによって影
響を受け、出力キャパシタンスＥ＝（１／２）ＣＶ２に
よって表される。通常、電源装置は、着火点よりも低い
安全な負荷線を有するように設計され、これによって、
電流が増加すると、電圧は所定量だけ減少し、この結
果、エネルギ・レベルは安全な点に保持される。しかし
ながら、出力電圧を一定に保持することによって、放出
エネルギは可燃性スプレ材料使用時に危険なレベルまで
増加する恐れがある。

【０００７】負荷線が一定である電源装置及びマルチプ
ライア回路を備えた既存のスプレガンの別の問題は、異
なったスプレ塗布に対応する為にはスプレガン用の電源
装置を多数必要とすることである。例えば、或る特定の
動作負荷線を有する電源装置は一つのスプレ塗布に対し
ては充分であるかもしれないが、ガン・ノズルがスプレ
すべき部品に接近してその物品の凹部をスプレしなけれ
ばならない場合のような別の塗布に対しては充分とは言
えない。この為、種々のスプレ塗布を行わなければなら
ないユーザーは、ガン用の電源装置を多数購入すること
になる。ガンが内蔵式の、即ち内部電源装置を有する場
合には、上述の問題は金銭上の大きな負担となるであろ
う。

【０００８】負荷条件が変化することによって、上述の
ように、コーティング品質や付着性の低下の問題や、多
分アーク発生及びスプレ材料の着火の問題が存在する
が、更に別の問題も生ずる恐れがある。例えば非常に低
い負荷電流及びこれに伴う高い電極出力電圧は、スプレ
ガン用電源装置の電気部品、具体的には電圧マルチプラ
イア段の部品及びこれに関連する回路に応力を加える。
電圧マルチプライア回路と、帯電用電極に高電圧を供給
する関連回路とは、典型的には、高電圧回路を接地電位
から絶縁するように設計された所定厚さの絶縁性の誘電
材料で取囲まれる。この絶縁制材料は、もし厚さが充分
でない場合には、マルチプライア回路内の高電圧を受け
た時に電気的に絶縁破壊し電気を通し始める。従って、
この絶縁材は、電源装置内の高電圧レベルに耐えて電気
的絶縁破壊を防止する最低限の厚さを有する必要があ
る。尚、この絶縁材の最小厚さは「絶縁距離」と称され
る。この絶縁距離は、多分マルチプライア回路内の最大
電圧レベルによって決定される。

【０００９】この最大マルチプライア出力電圧及び関連
した電極電圧は、負荷電流が０マイクロアンペア（μ
Ａ）、即ち「無負荷」条件のときに、発生する。或るマ
ルチプライアにあっては、「無負荷」条件は１２０ＫＶ
以上、多分１５０ＫＶ以上の出力電圧に対応するであろ
う。従って、電源装置の高電圧部を取囲む絶縁材は、
「無負荷」点での最大電圧に耐えられる最小厚さ、即ち
絶縁距離を有する必要がある。従って、この絶縁距離は
「無負荷」電圧レベルによって決定される。絶縁距離の
信頼できる値としては、絶縁材の厚さは４００ボルト当
りほぼ１ミル（１／１０００インチ）である。「無負
荷」出力電圧レベルが１５０ＫＶである場合、これはほ
ぼ０．３７５インチの絶縁距離に対応するであろう。電
源装置内のマルチプライア回路及びその他の高電圧回路
の周囲の絶縁材料は、上述のように大きな厚さを必要と
するので、スプレガンは高重量化し体積も大きくなって
しまう。しかしながら、電源装置の性能を保つためには
最小絶縁距離を保たなければならず、さもないと、スプ
レ中に絶縁材が絶縁破壊し、これによって電源装置は運
転不能になってしまう。

【００１０】

【発明が解決すべき課題】本発明の目的は、運転中に高
電圧電極とコーティングすべき物体との距離の変化のよ
うな負荷変化の発生に無関係に、粒子帯電を最適化又は
ほぼ最適化することができると共に、「無負荷」条件の
下でも安全な運転を行う為に必要とされる高電圧回路部
品の絶縁材を低減することができる静電スプレガン用の
改良型電源装置を提供することである。

【００１１】本発明の別の目的は、種々の異なったスプ
レ塗布に対応する為にガン及び／又は高電圧供給部を複
数個購入する必要のないスプレガン電源装置を提供する
ことである。

【００１２】本発明の更に別の目的は、スプレガンを軽
量・小型化しかつその信頼性を高めるために、「無負
荷」電圧を低減して絶縁材の必要な絶縁距離を減少する
ことができるスプレガン用の電源装置を提供することで
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の諸目的を達成する
本発明による静電スプレガン用の改良型電源装置は、変
動する負荷電流条件に適応して、電源装置のマルチプラ
イア回路の動作負荷線を動的に変更し、これによって、
負荷電流の変化にもかかわらずスプレガンの最適動作条
件を保持するものである。本発明の電源装置は、負荷線
マニピュレーション回路を使用し、このマニピュレーシ
ョン回路はマルチプライア回路出力での負荷条件を表す
フィードバック信号を入力可能に接続されている。この
フィードバック信号はフィードバック・センサー回路に
よって発生され、このフィードバック・センサー回路は
入力変圧器の２次側コイルに接続され、この２次側コイ
ルは電源装置のマルチプライア回路の入力に接続され、
これによって、上記フィードバック・センサー回路はマ
ルチプライア回路に接続される。電圧マルチプライアの
入力に発生するフィードバック信号は、マルチプライア
出力での電流負荷条件を表している。このように負荷条
件情報を含んだフィードバック信号に応じて、マニピュ
レーション回路は電源装置のマルチプライア部への入力
電圧レベルを調整し、これによって、マルチプライア回
路は種々の異なった負荷電流条件の下で変更された負荷
線上で動作する。

【００１４】一実施例によると、マニピュレーション回
路はユーザーからインターフェースを介して外部コマン
ドを入力し、この外部コマンドは、電源装置が変更され
た負荷線上で動作する為の負荷条件、即ちブースト（ｂ
ｏｏｓｔ）点と、所望の変更された負荷線を作る特定の
入力電圧パーセント、即ちレベルブースト値とを表して
いる。これらの負荷条件点はガン・ノズルでの出力電圧
レベル又は負荷電流レベルのようなフィードバック信号
によって表される特定の負荷条件に対応し、これらの点
において、異なった動作負荷線上で動作させるために電
源装置を移送することが望ましい。別の実施例では、マ
ニピュレーション回路はメモリ部を有し、このメモリ部
には、予めプログラムされた一組又は複数組の負荷条
件、即ちブースト点と、これらのブースト点に対応し
た、マルチプライア入力電圧レベル変更用の関連入力電
圧ブースト値とが格納される。例えば、各組のブースト
点は特定のスプレ塗布又は特定のスプレ材料に対応す
る。ユーザーは、インターフェースを介して特定のスプ
レ塗布又はスプレ材料を選択し、また、マニピュレーシ
ョン回路は適切な組の負荷条件ブースト点及びこれに対
応する入力電圧ブースト値を自動的に選択する。尚、こ
れらの入力電圧ブースト値は、スプレガンが選択された
スプレ塗布に対して最適状態で動作するように負荷線を
動的に変更するために使用される。これらの実施例の両
方とも、負荷線が特定の負荷条件のブースト点に到達し
たことを負荷条件がフィードバック信号によって示した
時には、マニピュレーション回路は、マルチプライア回
路への電圧入力を変化させて負荷線を変更する。従っ
て、本発明の電源装置は、自動的に適応して、高電圧出
力を断えず最適化し、これにより、負荷電流を変化させ
るような塗布条件の変化に無関係にスプレ品質及びガン
性能を改善する。

【００１５】本発明の別の態様にあっては、改良型のス
プレガン電源装置は、電圧制限回路を具備し、この電圧
制限回路は、負荷電流が所定レベルよりも減少した時に
帯電用電極の出力電圧を調整する。前述したように、典
型的なマルチプライア回路の場合には、負荷線は、負荷
電流が減少するにつれて出力電圧がどのように増加する
かを表している。この結果、電流レベルが低い、即ち
「無負荷」条件の場合、マルチプライアはスプレガンの
普通の運転に必要なレベルのほぼ２倍の電圧レベルを発
生する恐れがある。このような高電圧レベルでは、マル
チプライア回路及び関連の高電圧回路の電気部品は、応
力を受け、マルチプライア回路等を取囲む絶縁材は電気
的絶縁破壊及び電源装置の短絡を防止するのに必要な厚
さよりももっと厚くしなければならない。本発明の電圧
制限回路は、負荷電圧が「無負荷」出力条件のような所
定の最大レベルを越えそうな時には、出力電圧をその所
定の最大レベルに又はそれ以下に保持する。この電圧制
限回路は、マルチプライア回路の出力に接続された分圧
器回路の電圧をモニタする。尚、この分圧器回路の電圧
はマルチプライアの出力電圧に比例している。この出力
電圧が所定レベルよりも上昇すると、電圧制限回路は入
力をマニピュレーション回路に送り、これによって、マ
ルチプライア回路への入力電圧レベルを変化させて、出
力電圧を所定の最大レベルよりも低く保つ。こうして、
絶縁距離、即ち高電圧回路の周囲の絶縁材の最小厚さを
減少することができ、これによってスプレガンの大きさ
や重量を減少できる。更に、絶縁材及び高電圧回路に対
する高電圧応力の量が減少するので、電源全体の信頼性
が向上する。また、電源装置が通常の「無負荷」ピーク
電圧には到達せず、また、低い最大電圧がアークやこれ
に伴うスプレ材料の着火を防止するように素早く安全レ
ベルに降下できるので、最終的にスプレガンの安全性は
向上する。出力電圧レベルに対する所定の制限点は、所
与の塗布についてスプレガンの通常動作に必要な最大電
圧以上に、設定され、これによって、本発明の本態様の
電圧制限効果にもかかわらず、電源装置は、高い「無負
荷」電圧を有する電源装置によって発生される場合に類
似した静電電荷を発生することができる。

【００１６】本発明の上述した目的やその他の目的は、
図面を参照した以下の好適実施例の詳細な説明から更に
明らかになるであろう。

【００１７】

【実施例】図１の回路図は、本発明の動的（ダイナミッ
ク）負荷線マニピュレーション電源装置５を示したもの
で、電圧入力回路１０は入力電圧ＶINを入力発振器１１
に供給する。この入力発振器１１は変圧器１３を介して
電圧マルチプライア（増倍）回路１２に接続されてい
る。この電圧マルチプライア回路１２は、出力電圧ＶOU
Tと出力負荷電流ＩOUTとを発生する。フィードバック・
ライン１４は、変圧器１３の２次コイル１３ａの「共
通」側に接続され、この２次コイル１３ａの「共通」側
は抵抗器１４ａを介して接地電位に接続されている。電
流ＩFは電圧マニピュレーション１２の出力である負荷
電流ＩOUTに比例している。従って、抵抗器１４ａ間の
フィードバック信号の電圧ＶFは負荷電流ＩOUTに比例す
る。ライン１４は上記出力電流に比例するフィードバッ
ク信号ＶFをマニピュレーション回路１６に送出する。
このマニピュレーション回路１６はＶFに応じて、ライ
ン１７を介して入力電圧ＶINのレベルを変化させ、こう
して、出力負荷条件の変動に従ってマルチプライア回路
１２の動作負荷線を変更する。

【００１８】入力回路１０からの典型的な入力電圧ＶIN
は１２〜３０ボルトのＤＣ（直流）電圧であり、発振器
１１及び昇圧変圧器１３に入力される。なお、この昇圧
変圧器１３はマルチプライア回路１２の入力段として働
き、入力電圧をマルチプライア回路１２の入力に適した
レベルまで昇圧する。電圧マルチプライア１２は入力電
圧を一般に６０〜１００キロボルト（ＫＶ）の範囲の高
圧出力ＶOUTまで増倍する。このマルチプライア回路１
２の出力電圧ＶOUTは、ライン２０によって帯電用の電
極２２に供給される。電圧マルチプライア回路１２は、
種々のタイプのものを使用できるが、本発明の好適実施
例では、一連のコンデンサ及びダイオード段（不図示）
を有するＣｏｃｋｃｒｏｆｔ−Ｗａｌｔｏｎ（カックク
ローフトウォールトン）形のマルチプライア回路を使用
して、或る特定のスプレ塗布用の高出力電圧ＶOUTを発
生する。高電圧帯電用電極２２は、静電スプレガンの先
端２１の近傍に配置され、そこに電界及びコロナ２４を
発生する。液体や粉体などのスプレ材料２６の霧化粒子
は、電界２４を通過時に帯電される。この帯電された粒
子２６は、電気的に接地された物体２８に向けてスプレ
され、又はその物体２８の方へ送られ、帯電粒子は、物
体２８の極く近傍を通る際に、そこに引き寄せられる。
スプレ粒子２６を帯電することによって、接地物体２８
上の材料コーティングがより均一化される。また、粒子
の霧化は、任意の周知の方法によって行うことができ、
本発明の一部を構成するものではないので、これ以上の
説明を省略する。

【００１９】電源装置５の電圧マルチプライア回路１２
は、マルチプライア回路１２の出力、即ち負荷電流レベ
ルＩOUTと出力電圧レベルＶOUTとの間の関係を規定する
電力負荷線と一般に称されるものに従って動作する。典
型的には、出力電圧ＶOUTと負荷電流ＩOUTとの関係は、
減少関係である。即ち、負荷電流ＩOUTが増大するにつ
れて、出力電圧ＶOUTは減少する（図２参照）。従っ
て、マルチプライア回路１２の動作負荷線は、負荷電流
の増加に伴う出力電圧ＶOUTの降下の割合を決定してい
る。電源装置５の運転中に、例えば物体２８の凹部や窪
みをスプレする必要がある場合のように、スプレガンの
先端２１と帯電用電極２２を接地物体２８に極く接近さ
せた時に、負荷電流ＩOUTが通常増大する。

【００２０】入力発振器１１と昇圧変圧器１３とマルチ
プライア回路１２とに対する入力電圧ＶINは、マルチプ
ライア回路１２が動作する負荷線を決定する。現時点で
入手可能なスプレガン電源装置は入力電圧ＶINが一定で
あり、この一定入力電圧ＶINは、静電スプレガンを用い
る特定のスプレ塗布に最適である動作負荷線を生ずるよ
うに選定されている。この負荷線、従って出力電圧ＶOU
Tと負荷電流ＩOUTとの関係は、現時点で入手可能な電源
装置では、例えば粉体や液体といったスプレ材料の種類
と、スプレすべき物体２８の形状と、ガンノズル２１及
び帯電用電極２２を物体２８に近付ける程度といった種
々のパラメータを使って選定される。これらのパラメー
タを使用して、市販のスプレガンの入力電圧ＶINは、特
定のスプレ塗布に対して所望の品質のコーティングを得
る為にマルチプライア回路１２の負荷線が一定となるよ
うに、予め設定されている。

【００２１】ところが、一定の負荷線は、或るスプレ塗
布条件では望ましい負荷線であっても、例えば負荷条件
が変動するといったような別の塗布条件では望ましくな
くなることがある。更に、種々のタイプのスプレ塗布を
行う必要がある場合には、一つのガンの電源装置の特性
負荷線と動作とは、或る特定のスプレ塗布に対して適性
に設定されるため、これとは異なったスプレ塗布に対し
ては適正とならないので、種々のタイプの静電スプレガ
ンや電源装置を購入しなければならないといった事態が
しばしば発生する。そこで、本発明は、上述した既存の
スプレガンの諸問題を、以下の方法によって解決するも
のである。即ち、本発明は或る一つの塗布中に生ずる出
力条件の変化に応じて、高電圧スプレガン電源装置５の
マルチプライア回路１２の動作負荷線を操作することに
よって、上述の諸問題を解決する。こうして、電源装置
５の動作は、或る特定のスプレ塗布に対して最適化され
る。更に、本発明によると、本発明の負荷線が塗布条件
の変化に対して自動的に最適化されるので、スプレ塗布
条件が広範囲に変化する場合であっても、電源装置５内
蔵の単一のガンを使用することができる。こうして、本
発明によると、広範囲の種々のスプレ塗布に対応する為
に、複数のガンや電源装置を購入しなければならないと
いった必要性がなくなる。

【００２２】図２は、マルチプライア回路１２への種々
の入力電圧に対する多数の典型的なマルチプライア動作
負荷線を示したもので、上述のように、電源装置５の動
作負荷線、具体的にはマルチプライア回路１２の負荷線
は、スプレ流の粒子２６を静電帯電するのに送出される
電極２２の出力電圧ＶOUTと負荷電流ＩOUTとの関係を決
定する。上述のように、典型的なマルチプライア回路１
２の負荷線はマルチプライア回路１２への入力電圧レベ
ルＶINによって決定される。図２には、いくつかの典型
的なマルチプライア負荷線が示されており、下位の負荷
線４０は２１ボルトの直流入力電圧に対応し、他方上位
の負荷線４８は３０ボルトの直流入力電圧に対応してい
る。これらの上限及び下限の間の負荷線、即ち負荷線４
２，４４，４６は、それぞれ２３，２５，２８ボルトの
直流入力電圧に対応している。もちろん、図２に示した
負荷線４０，４２，４４，４６，４８が負荷線の全てと
いう訳ではなく、入力電圧ＶINの各値に関連した夫々の
負荷線が一般に存在する。図２の負荷線では、マルチプ
ライア回路１２への入力電圧ＶINが増加するにつれて、
動作負荷線が一般にグラフ上で上方に移動する。

【００２３】本発明は、ガンノズル２１の負荷条件の変
化に応じてマルチプライア回路１２の負荷線を変更し、
これにより、マルチプライア回路１２の負荷線が典型的
には電源装置５の動作を決定しているので、スプレガン
電源装置５の負荷線を変更する。本発明では、特定の負
荷条件及び負荷電流ＩOUTに対して帯電用電極での出力
電圧ＶOUTを最適化する為に負荷線を変更する。好適実
施例にあっては、負荷線は、電圧入力回路１０によって
供給される入力電圧ＶINの変化によって変更される。内
部電圧電源装置及びマルチプライア回路１２を有するス
プレガンの電圧入力回路１０は、典型的には外部のＤＣ
（直流）電源に接続された電源ラインから構成され、こ
の低ＤＣ電圧ＶINをライン１８に供給する。しかしなが
ら、スプレガン電源装置は通常、電圧入力回路１０に加
えて、発振器１１と昇圧変圧器１３とを具備し、電圧入
力回路１０からの電圧レベルＶINを、マルチプライア回
路１２の入力に適した入力レベルまで昇圧する。

【００２４】再び図２において、原点から延びた種々の
直線は、負荷線に交差し、これにより種々の負荷条件に
対するマルチプライア回路１２の動作点を示している。
負荷線４０，４２，４４，４６，４８は夫々、特定の
「無負荷」点（ＩOUT＝ＯμＡ）で縦軸に交差し、これ
らの点で、電極２２の出力電圧ＶOUTはその特定の負荷
線に対する最大レベルとなる。逆に、負荷線４０，４
２，４４，４６，４８の各々が横軸に交差した場合には
短絡回路条件（ＶOUT＝０ＫＶ）に対応し、このとき、
動作負荷電流ＩOUTが最大レベルとなる。このような
「無負荷」点と「短絡回路」点との間の複数の負荷線上
の一組のマーク点（直線によって示されている。）は、
４ギガオーム（Ｇｉｇｏｈｍ）の負荷から２００メガオ
ーム（Ｍｅｇｏｈｍ）の負荷の範囲の負荷条件に対応し
ている。図２から分かるように、負荷インピーダンス条
件が減少するにつれて、負荷電流ＩOUTが増大し、この
結果、帯電用電極２２の出力電圧ＶOUTが減少する。

【００２５】本発明の動作を、一例により説明する。図
２において、特定のスプレ塗布及びスプレ粉体の場合
に、負荷電流ＩOUTが５０マイクロアンペア（μＡ）で
あると、ガン動作の最適の電極帯電電圧ＶOUTは、経験
的なファクタに基づき、点Ａで示したように約７０キロ
ボルト（ＫＶ）になるであろう。この最適動作点Ａを得
るには、スプレガンの電源装置５を、２５ボルトＤＣの
マルチプライア回路１２への入力電圧ＶINに対応する負
荷線４４上で動作させることが望ましい。しかしなが
ら、スプレ塗布中に例えば、接地された部品２８がガン
ノズル２１及び電極２２に接近して負荷抵抗が低下した
場合のように負荷電流が１２５マイクロアンペアに上昇
した場合には、経験的に決定された所望の出力電圧は図
２の点Ｂで示したほぼ６２ＫＶとなるであろう。この点
Ｂは３０ボルトＤＣの入力電圧ＶINを必要とする負荷線
４８に対応する。そこで、本発明の動作によると、負荷
電流が５０μＡから１２５μＡまで増大したことをフィ
ードバック信号ＶFが示した時に点Ａから点Ｂにスムー
スに移るように、ＶINがマニピュレーション回路１６に
よって２５ボルトＤＣから３０ボルトＤＣまで徐々に増
大されてマルチプライア回路１２の動作を変更する。も
し、本発明による負荷線変更を行わない場合には、電流
ＩOUTが負荷線４４上で１２５μＡまで増大した結果、
出力電圧ＶOUTが７０ＫＶから約４０ＫＶに降下してし
まい、この４０ＫＶでは特定のスプレ塗布に対してスプ
レ粒子２６を充分には帯電することができない。

【００２６】本発明の電源装置５は、負荷条件が変化す
るような単一のスプレ塗布において起こり得る負荷条件
の変化に対して適応できる点で、汎用性に富んでいる。
更に、本発明は負荷条件が全く異なったいくつかの塗布
に対しても同一のスプレガンの使用を可能にするであろ
う。この点を詳述すると、従来は、市販のスプレガンの
電源装置は基本的には単一の固定負荷線上で動作してい
たので、異なったスプレ塗布に対応するためにはいくつ
かの異なったスプレガン及び／又は電源装置を必要とし
ていた。他方、本発明の電源装置５を内蔵するガンは、
電力負荷線が一定であるガン及び／又は電源装置を複数
個通常必要とするような広範囲にわたる種々のスプレ塗
布を処理できるので、負荷条件の変化に対してスプレガ
ンの動作負荷線を変更することによって、従来行われて
いた多数のガン及び／又は電源装置の用意が不要とな
る。

【００２７】再び図１において、電圧入力１０はまずラ
イン１８のＶINを電圧マルチプライア回路１２に送出
し、このマルチプライア回路１２は電流ＩOUTと高出力
電圧ＶOUTを出力し、スプレガンはＶINの選択された大
きさに対応した負荷線上での動作を開始する。この出力
電圧ＶOUTはライン２０の安全抵抗器３１を介して帯電
用電極２１に送られ、電極２１を帯電して電界およびこ
れに関連するコロナ２４を生成する。スプレ材料の粒子
２６は、電界及びそのコロナ２４又はイオン束を通過
し、この際、コロナとイオン化粒子とのイオン衝撃によ
って静電荷がスプレ粒子２６に印加される。その後その
粒子流は接地されている物体２８の方に移動し、逆極性
によりその物体２８に引き寄せられ、付着し、所望のコ
ーティングを生成する。電源装置５は、出力負荷条件Ｖ
OUT及びＩOUTが選択されたスプレ塗布及びスプレ材料に
対して望ましい限り、初期の負荷線上での動作を続け
る。選択されたスプレ塗布のスプレ条件が或る範囲で変
化する場合、このスプレ条件に対して望ましい範囲の出
力電圧及び負荷電流の組合せが経験的に決定されてい
る。例えば負荷電流ＩOUTが増大する場合のように、負
荷条件が上述の望ましい出力範囲の外側にずれてしまっ
た場合には、本発明では、スプレガンが再び望ましい出
力範囲内で運転されるように負荷線を変更する。

【００２８】本発明の負荷線変更は、フィードバック・
ライン１４によって始められ、このフィードバック・ラ
イン１４は、ライン１７によって電圧入力回路１０に接
続されたマニピュレーション回路１６にフィードバック
信号ＶFを供給する。このライン１４のフィードバック
信号ＶFは、スプレ粒子２６を静電帯電する為に帯電用
電極２２に流れている負荷電流ＩOUTの大きさに比例す
る。マニピュレーション回路１６はフィードバック信号
ＶFのレベルに基づき入力電圧ＶINを変化させて、ガン
が特定のスプレ塗布及び負荷電流ＩOUTに対して最適の
電極電圧ＶＯＵＴで運転されるようにマニピュレーショ
ン回路１２の負荷線をスムーズに変更する。マニピュレ
ーション回路１６は、可変電圧電源装置を使用できる電
圧入力回路１０にライン１７を介して接続されている。
マニピュレーション回路１６は、入力回路１０に命令を
送って、負荷条件の変化に応じた所望の負荷線を作るよ
うな入力電圧ＶINレベルをライン１８に発生させる。こ
うして、本発明はスプレガン出力を常時モニターして、
負荷条件の変化に対して最適運転を確保する。

【００２９】ライン１４のフィードバックＶFは、負荷
線の移送の為にマニピュレーション回路１６によって必
要とされる負荷条件情報を含んでいる限り、種々の形を
とることができる。例えば、図１に示した本発明の実施
例にあっては、抵抗器１４ａが昇圧変圧器１３の２次側
コイルの共通ライン１３ａと接地との間に接続されてい
る。この抵抗器１４ａを流れる電流ＩFは出力負荷電流
ＩOUTに比例する。従って、フィードバック電圧信号ＶF
も電流ＩOUTに比例する。この為、ライン２０の電流ＩO
UTの増大は、抵抗器１４ａのフィードバック信号電圧Ｖ
Fの変化として現れる。フィードバック・ライン１４は
点１９において抵抗器１４ａに接続されているので、マ
ニピュレーション回路１６に入力されるフィードバック
信号は負荷電流ＩOUTに比例する。上述以外の別のフィ
ードバック方法も、そのフィードバック信号が負荷電流
ＩOUT又は負荷電圧ＶOUTのような変動負荷条件に比例す
る限り、本発明の範囲を逸脱することなく、種々使用す
ることができる。ライン１４のフィードバック電圧ＶF
はマニピュレーション回路１６に入力され、これによっ
て、このマニピュレーション回路１６は上述のように電
圧入力回路１０の出力レベルを調整して、電圧マルチプ
ライア回路１２の動作負荷線を変更するようなＶINレベ
ルを作る。マニピュレーション回路１２の動作負荷線を
動的に変更することによって、スプレガンは所望の性能
を維持し、かつスプレ粒子は適正な付着を行えるように
帯電される。

【００３０】静電スプレガン・アッセンブリの正常運転
においては、負荷条件を変化させるようないくつかの物
理的条件が存在する。例えば、ガンと物体との距離が減
少するにつれて、負荷電流ＩOUTが増加する。この変動
する負荷電流条件の下で粒子の帯電を最適状態に保つ為
には、出力電圧ＶOUTが特定の出力負荷電流ＩOUT値に対
して特定の値をとる必要があることが経験的に分かって
いる。ところが電圧マルチプライアが単一の固定負荷線
上で動作する場合には、出力負荷電流ＩOUTが所定量変
化したときに出力電圧ＶOUTを所望量だけ変化させるこ
とが不可能であることが判明している。従って、本発明
は出力条件の変化に応じて動的に負荷線を変更するもの
である。この目的の為に、マニピュレーション回路１６
には、所望の負荷線変更を行う種々の実施態様が存在す
る。一般的には、種々のスプレ塗布や負荷条件に対し
て、出力電圧及び負荷電流の組合せ及びそれに対応する
負荷線は、特定の負荷条件に対してスプレガンの所望の
運転を達成するような入力電圧ＶINを選定するように、
経験的に又はその他の方法によって予め決定される。

【００３１】本発明の一実施例にあっては、マニピュレ
ーション回路１６は内部又は外部メモリ２９を有するマ
イクロプロセッサーである。このマイクロプロセッサー
１６は、負荷条件を示す全ての入力、即ちフィードバッ
ク信号ＶFに応答すると共に、負荷線変更が生ずる所望
の負荷条件ブースト点を示す外部装置からの入力にも応
答する。マニピュレーション回路１６はこれらの入力に
応じて、ライン１７に信号を出力して電圧入力回路１０
を制御し入力レベルＶINを変化させる。再び図１におい
て、マイクロプロセッサー１６はライン２７によってユ
ーザー・インターフェース２５に接続され、このユーザ
ー・インターフェース２５としては、キーボード（不図
示）又はその他の入力装置を使用することができる。ユ
ーザーは最初に、特定のスプレ塗布に対する種々の負荷
条件ブースト点を入力し、各負荷条件ブースト点に対す
る入力電圧レベル・ブースト値を入力する。このブース
ト値は、特定の負荷ブースト点に対する所望の負荷線を
作る為に入力電圧ＶINについて影響を及ぼす電圧レベル
増加の最大量をマイクロプロセッサー１６に指示する。
特定の塗布に必要なブースト点の数や負荷線変更の頻度
は、実際のスプレ塗布及びこの塗布中に生ずる種々の負
荷条件によって決まる。

【００３２】図３は、いくつかの異なった負荷条件ブー
スト点を使用した一例に関するもので、マルチプライア
回路に対する４個の典型的な負荷線５０，５２，５４，
５６を示している。シークエンスの開始時に、ユーザー
は、一連の負荷条件ブースト点と、これらのブースト点
に関連する入力電圧ブースト値とをインターフェース２
５を介して入力する。例えば、ブースト点Ｘ，Ｙ，Ｚ及
びこれらに関連する入力電圧ブースト値が入力される。
本発明の本実施例では、負荷条件ブースト点の単位は、
出力レベルがブースト点に達した時点を示すフィードバ
ック信号ＶFが負荷電流ＩOUTに比例するので、μＡとな
るが、しかしながら、別の実施例では、本発明で採用す
るフィードバック方法の種類に適った別の単位を使用す
ることもできる。

【００３３】負荷条件ブースト点Ｘ，Ｙ，Ｚは、インタ
ーフェース２５を介してマイクロプロセッサー１６に入
力され、その後の使用の為にメモリ２９に格納される。
スプレガンの所望の運転の為の負荷線の変更を行うため
に、各ブースト点に対して入力電圧ＶINを増加又は減少
させなければならない最大量、即ちブースト値も、上述
の負荷条件ブースト点の入力・格納と共に、入力され格
納される。即ち、各ブースト点には、一つの入力電圧ブ
ースト値が関連し、この入力電圧ブースト値は、負荷線
の変更の為の入力電圧の変化を制御する。入力電圧ブー
スト値は、例えばブースト点に関連する入力電圧ＶINの
５０％増加のように、パーセント変化として、表わすこ
とができる。同様に、このブースト値は、最適ガン運転
の為に入力電圧の減少が望ましい場合には、ブースト点
に対して入力電圧減少をもたらすように、負の値をとる
こともあり得る。

【００３４】ブースト点とブースト値との関係を更に詳
しく説明すると、ユーザーは、例えば選択したブースト
点に対して５０％のブースト値を入力する。負荷電流Ｉ
OUTが上記ブースト点に達したことをフィードバック信
号が示した時に、入力電圧は、徐々に増大し始め、出力
電流レベルが次のブースト点に達するまで、又はＶINの
最大値に達するまで、増大を続ける。出力電流ＩOUTが
次のブースト点に達した時、又はＶINが最大レベルに到
達した時に、入力電圧レベルＶINは、ブースト点の増加
の前よりも５０％高いレベルになる。従って、ブースト
値は、特定のブースト点に対して生ずるＶINの最大レベ
ル増加となる。ＶINが二つのブースト点間で徐々に増加
した時のＶINの増加の割合は、ブースト値によって決定
される。例えば、第１のブースト点に到達した時に、入
力電圧ＶINは、出力電流ＩOUTがその次のブースト点に
移動するにつれて徐々に増加する。この次のブースト点
では、ＶIN値は既にその最大レベルまで、即ち第１のブ
ースト点に対するそのブースト値まで増加している。こ
の最大レベルはパーセントブーストによって決定され
る。従って、もし、ブースト値が５０％であった場合に
は、第２のブースト点でのＶINレベルは、第１のブース
ト点でのレベルよりも５０％高くなる。この増加（又は
ブースト値が負の場合には減少）は、ブースト点からブ
ースト点まで続行され、変更された負荷線５１，５３，
５５はその関連するブースト値に応じて、異なった傾斜
となる。連続するブースト点の各々に到達すると、ＶIN
値はそのブースト点に関連したブースト値に従って増加
を続け、又はブースト値がパーセント減少である場合に
は減少する。もし、ブースト値が０％である場合には、
入力電圧レベルＶINは、一定のままであり、負荷電流の
増加時にその入力電圧レベルに関連する典型的な特徴負
荷線上での動作を続行する。こうして、マイクロプロセ
ッサー１６は、ブースト点及びブースト値を使用して、
電圧入力回路１０を制御し、ＶINのレベルを変化させて
マルチプライア回路１２の動作を変更する。

【００３５】図３を用いて更に詳細に説明する。ガン電
源装置５の動作が負荷線５０上で開始され、負荷電流Ｉ
OUTがブースト点Ｘに達すると、マイクロプロセッサー
１６は、ブースト点Ｘに関連した、予め入力された所定
のブースト値に従って入力電圧ＶINを徐々に増加させ
る。こうして、出力電流ＩOUTがブースト点Ｘを越えて
増加するについて、入力電圧ＶINが徐々に増加して、ス
プレガンはマルチプライア負荷線５０と５２との間で延
在した変更負荷線５１上で動作する。上述のように、Ｉ
OUTの増加はフィードバック信号ＶFの変化によって表さ
れる。もし、負荷電流ＩOUTがブースト点Ｙに対応する
点まで増加を続けた場合には、ＶIN値は、ブースト点Ｘ
に関連した最大ブースト・パーセントに達するであろ
う。ブースト点Ｙでは、そのブースト点に関連したブー
スト・パーセントが存在する。もし、点Ｙに対する上記
ブースト・パーセントが０％である場合には、マルチプ
ライア回路１２は、ライン５２がその入力電圧ＶINレベ
ルに対応する典型的な特性負荷線であるので、ライン５
２上で動作する。しかしながら、もしブースト点Ｙに指
定された正のブースト値がある場合には、マルチプライ
ア回路１２は、ＩOUTがブースト点Ｙを越えて増加する
につれて、ＶINが更に徐々に増加するので、負荷線５３
上で動作する。この増加は、ＩOUTがブースト点Ｚに達
するまで続行され、このブースト点Ｚにおいて、ＶIN値
が点Ｙに関連したブースト・パーセントに対応した最大
レベルに到達する。接地された物体２８がガンノズル２
１に一層接近した場合のように、もし負荷電流がスプレ
塗布中に更に増加を続けた場合には、ＩOUTレベルはブ
ースト点Ｚに達しそれを越えるであろう。また、ブース
ト点Ｚに関連したブースト値が０％である場合には、マ
ルチプライア回路は、点Ｚを越えた、ＩOUTレベルに対
する特性負荷線５４上で動作する。しかしながら、点Ｚ
でのブースト値により、マルチプライアの動作は線５５
上で行われることがある。即ち、図３に示したように、
ＩOUT値が点Ｚを越えて増加すると、マルチプライアは
変更された負荷線５５上で動作した後に、典型的な負荷
線５６上で動作する。この理由は、以下の通りである。
即ち、点Ｚに関連したブースト値は、入力回路１０が越
えられない最大レベルにまでＶINの値を上昇させるため
である。この所定の最大レベルでは、ＶIN値が点Ｚに関
連したブースト値を達成するかどうかに関係なく、ＶIN
の増加はストップし、マルチプライア１２は負荷線５６
上で動作する。こうして、スプレガン電源装置５は、或
る特定のスプレ塗布について、点線５７上で動作する。
このようなマルチプライア回路１２の動作負荷線５７の
傾斜は、典型的な電源装置マルチプライア回路の標準的
な動作負荷線５０，５２，５４，５６の傾斜よりも小さ
い。動作負荷線の傾きが多少平らになる、即ち、ガン先
端の電圧が出力電流の増加にもかかわらず、わずかな量
しか変化しない場合には、電源装置は、なめらかに動か
ない堅い（ｓｔｉｆｆ）負荷線を有すると言われる。本
発明によって達成されるこのような堅い負荷線はスプレ
ガンの運転中の望ましい特性である。

【００３６】各負荷条件点Ｘ，Ｙ，Ｚ間の負荷電流値
は、負荷電流領域Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3及びＩ4（図３参照）と
して考えることもできる。負荷電流ＩOUTが特定の電流
領域内に位置する値を有する時にはいつでも、マルチプ
ライア回路１２はその領域に関連した変更された負荷線
上で動作する。たとえば、ＩOUT値が領域Ｉ1内である場
合には、マルチプライア回路１２は典型的負荷線５０上
で動作する。しかしながら、もし、ＩOUT値がブースト
点Ｘを越えて電流領域Ｉ2に入った場合には、マルチプ
ライア回路１２は変更された負荷線５１上で動作する。
同様に、もし負荷電流が領域Ｉ3又はＩ4内である場合に
は、変更された負荷線５３，５５が使用される。尚、負
荷線を常に移送することが必ずしも望ましいとは限ら
ず、負荷線を全く移送しない方が通常は望ましい。即
ち、もし可能ならば、電源装置５の動作を、単一の電流
領域、例えばＩ2内、かつ単一の変更された負荷線、例
えば５１上、又は典型的な非変更の負荷線５２上に保つ
ことが望ましいであろう。しかしながら、これは必ずし
も正しくはなく、従って、本発明は負荷電流条件の変化
に適応して、変更された負荷線を作り出すものである。

【００３７】このように負荷線を移送することによっ
て、本発明は出力負荷条件が変化するようなスプレ塗布
に対してスプレガンの動作を最適化する。また、もし、
出力負荷条件がその塗布においてあまり変動しないこと
が分かっている場合には、スプレ動作の全体を通じて望
ましい単一の負荷線を作り出すようなプリセット値ＶIN
をユーザー・インターフェース２５を介して選定するこ
とができる。従って、本発明は、負荷線を動的に移動す
る方が望ましいスプレ塗布に対しても、また全スプレ塗
布運転中に単一の負荷線を選択するだけで充分であるよ
うなスプレ塗布に対しても、使用することができる。こ
うして、本発明によると、種々のスプレ塗布に適応する
為に種々の異なったガン及び／又は電源装置を購入する
必要性がなくなる。

【００３８】上述の例は単一のスプレ塗布に対して一組
のブースト点を使用するものであったが、マイクロプロ
セッサー１６のメモリ部２９を使用する本発明の別の実
施例は、複数の所定組のブースト点とそれに関連する組
のブースト値とを格納し、出力負荷条件が種々の格納さ
れたブースト点に達した時に所望の変更された負荷線を
発生するものである。各組のブースト点は一つのスプレ
塗布に、又はスプレすべき特定の物体形状に対応するこ
ともできる。このように、ユーザーは所望のスプレ塗布
をインターフェース２５を介して入力し、マイクロプロ
セッサー回路１６はそのスプレ塗布に対して、適切な組
のブースト点とそれに関連したブースト値とを自動的に
選定して、負荷電流ＩOUTレベルに応じて負荷線を変更
する。

【００３９】同様に、メモリ２９は、マイクロプロセッ
サー回路１６が動作する電流領域の組をいくつか格納す
ることもできる。例えば、図３において、マイクロプロ
セッサー回路１６は組Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3及びＩ4のような電
流領域のいくつかの組をメモリに格納することができ、
マルチプライア回路負荷線の変更を、複数組の電流領域
を有する関連組のブースト値によって制御する。負荷電
流ＩOUTが一つの電流領域から隣接の電流領域に移った
時はいつでも、その新しいブースト値がマイクロプロセ
ッサー回路１６を制御して、入力回路１０によって入力
電圧ＶINを変化させて新たな負荷線を作る。従って、ブ
ースト点の代りに、ユーザーは電流領域をインターフェ
ース２５を介して入力してもよいし、又は電流領域をマ
イクロプロセッサー・メモリ２９に格納して、マルチプ
ライア回路１２の負荷線移送を制御してもよい。別の種
類のマイクロプロセッサー動作方法を、本発明の範囲か
ら逸脱することなく考えることができる。同様に、マイ
クロプロセッサー回路１６以外の別の制御回路を使用し
て、本発明の負荷線を制御することもできる。

【００４０】物体２８がガンノズル２１に接近した時の
様に、ガンノズル２１での負荷の抵抗、又はインピーダ
ンスが減少し「短絡」状態に近づくと、図２から分かる
ように、出力ＩOUTが多少急激に増大する。このような
高電流状態、即ち低負荷インピーダンス状態では、接地
物体２８がガンノズル２１に接近移動した時又はガンノ
ズルが物体２８に接近移動した時に、電極２２から物体
２８に向かって電気アークが発生する可能性がある。こ
のような場合には、ガンノズル２１の近傍にいる人は感
電の危険があると共に、スプレ粉体、即ち材料２６が可
燃性であると着火し、急速に炎が広がる恐れがある。本
発明による負荷線の動的移送を使用すると、例えばＩOU
Tレベルが特定の限界ブースト点を越えた場合に負のブ
ースト値を示すことによって、電源装置５の動作を安全
な電流範囲内に保つことができるが、アークの発生防止
の為に別の対策を講ずることもできる。この目的の為
に、図１に示したように、本発明は安全抵抗器３１を使
用して負荷線を或る臨界動作範囲以下に保っている。

【００４１】本発明の別の態様によると、マルチプライ
ア回路１２の出力はライン６１によって電圧制限回路６
０に接続され、この電圧制限回路６０は、負荷電流ＩOU
Tが減少して「無負荷」即ち、ＩOUT＝０μＡ点に近づく
と、出力電圧ＶOUTを所定レベル以下に保持する。図２
から分かるように、負荷電流ＩOUTが０μＡまで減少す
ると、出力電圧ＶOUTは急激に上昇する。典型的には、
マルチプライア回路１２や導電路２０や帯電用電極２２
への給電用のその他の高圧回路は、万一接地されると電
源装置が運転不可能になってしまうので絶縁性の誘電材
料（不図示）によって被覆されている。この誘電性絶縁
は、電源装置の高圧部を、スプレガンの接地された脚台
又はその近傍のその他の接地電位源から電気的に絶縁し
ている。

【００４２】図４において、静電スプレガンの電源装置
５は、一般に負荷線６２を有し、この負荷線６２は「無
負荷」、即ち開回路点から最大負荷、即ち「短絡回路」
点まで延在し、この「無負荷」点において出力電圧ＶOU
Tが最大量になる。しかしながら、スプレガンが帯電ス
プレ・コーティングを適正に放出するのに必要な出力電
圧ＶOUT及び負荷電流ＩOUTの典型的動作範囲は、負荷線
６２のほぼ中頃であり、ここにおいて出力電圧は「無負
荷」点の最大出力電圧よりもかなり低くなっている。も
しマルチプライア回路１２及び電源装置５のその他の高
圧部を取囲む絶縁材が充分に厚くない場合には、負荷電
流ＩOUTが低レベルまで降下し、出力電圧がその最大
「無負荷」レベルへ上昇を開始した時に、その絶縁材料
は電気的に絶縁破壊を受ける恐れがある。即ち、その絶
縁材料の絶縁特性及び電流抵抗特性が低下し、電流の導
通を開始する恐れがある。もし、このような絶縁破壊が
発生した場合には、電源装置５の出力は近傍の接地電位
に接触し又はアークを発生し、電源装置、具体的にはマ
ルチプライア回路１２が不作動状態に陥る恐れがある。

【００４３】これらの高圧レベルに対応し、電気的に絶
縁破壊せずかつ電流を導通しない絶縁材の最小厚さは、
「絶縁距離」と称される。この絶縁材料は電源装置の最
大出力電圧を取扱うことができなければならないので、
「絶縁距離」はマルチプライア回路１２が最高のＶOUT
レベルとなる「無負荷」点の付近で設計される。従っ
て、マルチプライア回路１２の正常な動作範囲が時々
「無負荷」点よりもかなり低いので、高電圧回路１２，
２０の周囲の絶縁材料には、ガン電源装置５の正常な動
作範囲に必要な量よりも、もっと厚くなるように定めら
れている。この結果、内部電源装置を有する市販のスプ
レガンは、「無負荷」点での高出力電圧に耐えるのに必
要な過剰絶縁材料の為に、非常に重くかつかさばってい
た。

【００４４】本発明は、負荷電流ＩOUTのレベルが「無
負荷」、即ち０μＡ点に向かって減少し時に電圧制限回
路６０を使用して、出力電圧ＶOUTをモニタする。この
電圧制限回路６０は、抵抗器６３と６４から構成される
分圧器を介してマルチプライア回路１２の出力に接続さ
れている。この分圧器の点６５に現れる電圧信号は、マ
ルチプライア回路１２の出力電圧ＶOUTを表している。
負荷電圧レベルＶOUTが分圧器回路の点６５に示される
ように所定の最大値を越えて増大すると、電圧制限回路
６０は信号をライン６６を介してマイクロプロッセサ１
６に送る。これによってマニピュレーション回路１６は
入力電圧レベルＶINを変化させて、出力電圧ＶOUTを、
出力電流レベルＩOUTが低い時に生ずる「無負荷」電圧
よりもかなり低いレベルに、保つ。図５において、負荷
電流レベルＩOUTが点Ｌで示した点まで降下して出力電
圧ＶOUTが例えば８０ＫＶに達すると、電圧制限回路６
０は、マニピュレーション回路１６により入力電圧ＶIN
を変化させることによってマルチプライア回路１２の出
力電圧ＶOUTの制限を開始して、その出力電圧を「無負
荷」高電圧点よりもかなり低いレベルに保持する。この
制限点Ｌは、ガンの標準的動作範囲の電流下限よりも低
い負荷電流レベルに選定されることが好ましい。こうし
て、ガンはその標準出力範囲内で動作しているが、マル
チプライア回路１２の正規動作負荷線は、或る値に保持
され、これによって、電力は必要量だけ帯電粒子２６に
送られる。本発明の電圧制限回路の使用によって、出力
電圧ＶOUTが制限されて電源装置の「無負荷」点よりも
かなり低く保持され、かつその最大ＶOUTが点Ｌで示さ
れるレベル、例えば１００ＫＶよりもかなり低い８０Ｋ
Ｖであるので、高電圧回路の絶縁に必要な絶縁距離を減
少することができる。

【００４５】典型的な信頼性のある絶縁距離は、電圧が
４００ボルトの場合、固体絶縁材料でほぼ１／１０００
インチ（１ミル）必要である。図５から分かるように、
本発明の電圧制限回路６０は、出力電圧ＶOUTがほぼ８
０ＫＶを越えることがないように制限を加えている。通
常の状態では、図４の「無負荷」点において出力電圧Ｖ
OUTはほぼ１００ＫＶになる。固体材料の絶縁距離は１
ミル／４００ボルト必要であると仮定すると、電圧制限
回路６０の設置によって、電源装置５は、ほぼ０．０５
０インチ少ない絶縁距離でもって、即ち高電圧回路の周
囲の絶縁材料の厚さを薄くした状態で、信頼性と安全性
とを確保した運転が可能になる。このように絶縁材料の
量が減少するので、電源装置５は、低レベル電流負荷時
に高出力電圧を発生する場合に比べて小型・軽量化さ
れ、かつ信頼性が高まる。更に、電源装置５が制限回路
６０によって、「無負荷」電圧よりもかなり低い電圧Ｖ
OUTに電圧制限されると、その最大電圧が電源装置５の
動作中、点Ｌのレベルを越えることがない場合には、電
極２２は、その電圧が極めて急速に安全レベルまで減少
できるのでアーク発生の可能性が低下する。

【００４６】本発明の電源装置は図６に示したような典
型的な静電スプレ・コーティング・システムに使用する
ことができる。静電スプレガン７０等の静電スプレ装置
は、部品７２にコーティング材料７４をスプレする。ス
プレガン７０の電極７６は、本発明の電源装置５と同等
の内部電源装置７８（想像線で図示）によって、給電さ
れる。この構成とは別に、ガン７０は、高電圧ケーブル
８２によってガン７０に接続された外部電源装置８０か
ら給電することもできる。この外部電源装置８０は本発
明の改良型電源装置５を使用することが好ましい。ま
た、図６のコーティング・システムには、材料供給部８
４が設けられ、この材料供給部８４は、ホース８６等に
よってガンに接続され、物体７２への塗布用のスプレ材
料をガンに供給する。このスプレ材料は、粉体や液体や
その他の適宜の材料を使用することができる。さらに、
このコーティング・システムは、材料７４を物体７２に
塗布するのに空気を使用するタイプである場合には、空
気供給部８８と適宜のホース９０を使用する。コーティ
ング・システムは、物体７２へのスプレ材料の付着力を
高める為に、物体７２を接地する手段９２を使用する場
合が多い。

【００４７】本発明は好適実施例を例示し、この好適実
施例を詳細に説明したが、これは添付の特許請求の範囲
を上述の詳細な説明の内容に限定または制限するもので
はない。上述した利点や変形以外の利点や変形例が存在
するであろうことは、当業者には明らかであろう。例え
ば、マニピュレーション回路１６は、種々の構成を取る
ことができ、いろいろな方法で負荷線を調整操作するこ
とができる。更に、マニピュレーション回路１６は、特
定のスプレ塗布に対して、又は種々の異なったスプレす
べき物品に対して、移送部を選択する為などに、ユーザ
ー・インターフェース２５を介して種々の異なった入力
を受け入れることができるように変形することもでき
る。更に、制御回路の動作を制御するフィードバックに
ついても、本発明の範囲から変わることなく、別の方法
を考える得るであろう。従って、本発明の最も広い態様
は、図を参照して説明した代表的装置や方法や実施例や
その詳細説明に限定されるものではない。従って、いろ
いろな新たな展開が本出願人の一般的発明概念の範囲又
は精神から逸脱することなく、上述の細部から考え得る
であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動的負荷線マニピュレーション電源装
置を示したブロック図である。

【図２】マルチプライア入力電圧の変化に対する静電ス
プレガン・マルチプライア回路の動作負荷線を示したグ
ラフである。

【図３】本発明によって発生された動作負荷線を示した
グラフである。

【図４】従来の静電スプレガン電源装置の動作負荷線を
示したグラフである。

【図５】本発明の電源装置の電圧制限された動作負荷線
を示したグラフである。

【図６】本発明の動的負荷線マニピュレーション電源を
用いた静電スプレコーティングシステムを示すブロック
図である。

【符号の説明】

５ 電源装置 １０ 電圧入力回路 １２ 電圧マルチプライア回路 １３ 変圧器 １４ フィードバック回路 １６ マニピュレーション回路 ２１ 静電スプレガンの先端 ２２ 電極 ２６ スプレ材料 ２８ 物体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン エー． ヘンドリックス アメリカ合衆国．43464 オハイオ，ヴィ ッカリィ，クリアヴィユー 5450 (72)発明者 ジェフリィ イー． デイリダス アメリカ合衆国．60010 イリノイズ，バ ーリントン，バークシャイア レーン 1099

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電スプレ装置用の電源装置において、 入力電圧を供給する電圧入力手段と、 上記電圧入力手段に接続され、出力電圧および出力負荷
   電流を含む出力を上記入力電圧に応じて発生する電圧増
   倍手段と、 上記電圧増倍手段に接続され、上記電圧増倍手段の上記
   出力を動的に操作して、上記電源装置の動作中、上記出
   力電圧と上記出力負荷電流との両方を予め選定した動作
   範囲内に保つマニピュレーション手段と、 を具備し、上記電源装置の出力は上記静電スプレ装置の
   所望の動作を達成するように操作されることを特徴とす
   る電源装置。
2. 【請求項２】 上記マニピュレーション手段は、上記静
   電スプレ装置の出力における変化する負荷条件に動的に
   応答し、上記スプレ装置の所望の動作を保持することを
   特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 【請求項３】 上記電圧増倍手段と上記マニピュレーシ
   ョン手段との間に接続され、上記電源装置の出力におけ
   る上記変化する負荷条件に比例するフィードバック信号
   を発生するフィードバック手段を更に具備し、 上記マニピュレーション手段は上記フィードバック信号
   に応答して上記電源装置出力を動的に操作することを特
   徴とする請求項２に記載の電源装置。
4. 【請求項４】 上記マニピュレーション手段に接続さ
   れ、少なくとも一つの外部コマンドを上記マニピュレー
   ション手段に入力するユーザー・インターフェース手段
   を更に具備し、 上記マニピュレーション手段は上記外部コマンドに応答
   し、上記出力電圧及び出力負荷電流を上記予め選定され
   た動作範囲に保持することを特徴とする請求項１に記載
   の電源装置。
5. 【請求項５】 上記マニピュレーション手段は、ユーザ
   ーからの少なくとも一つの外部コマンドを格納するメモ
   リ手段を有し、 上記マニピュレーション手段は上記格納された外部コマ
   ンドに応答することを特徴とする請求項４に記載の電源
   装置。
6. 【請求項６】 上記増倍手段と上記マニピュレーション
   手段との間に接続され、上記出力電圧のレベルをモニタ
   して制限信号を発生する電圧制限手段を更に具備し、 上記マニピュレーション手段は上記制限信号に応答し、
   上記出力電圧及び出力負荷電流を上記予め選定された動
   作範囲に保持することを特徴とする請求項１に記載の電
   源装置。
7. 【請求項７】 コーティング材料を物体に塗布するコー
   ティング・システムにおいて、 電極を有し、コーティング材料を物体にスプレする静電
   スプレ装置と、 スプレの為にコーティング材料を上記スプレ装置に供給
   する手段と、 上記電極に接続され、上記スプレ装置からスプレされた
   コーティング材料を静電帯電するように、上記電極を帯
   電する電源装置と、 を具備し、 上記電源装置は、 入力電圧を供給する電圧入力手段と、 上記電圧入力手段に接続され、出力電圧および出力負荷
   電流を含む出力を上記入力電圧に応じて発生する電圧増
   倍手段と、 上記電圧増倍手段に接続され、上記電圧増倍手段の上記
   出力を動的に操作して、上記電源装置の動作中、上記出
   力電圧と上記出力負荷電流との両方を予め選定した動作
   範囲内に保つマニピュレーション手段と、 を具備し、上記電源装置の出力は上記静電スプレ装置の
   所望の動作を達成するように操作されることを特徴とす
   るコーティング・システム。
8. 【請求項８】 上記出力電圧はその大きさが上記出力負
   荷電流の大きさの関数として変化し、上記電圧増倍手段
   は、上記出力電圧の大きさと上記出力負荷電流の大きさ
   との関係を決定する選択的な可変動作負荷線を有し、上
   記マニピュレーション手段は、上記出力電圧と上記負荷
   電流との一方をモニタすることにより上記電圧増倍手段
   の上記動作負荷線を選択することによって、上記電圧増
   倍手段の出力を動的に操作することを特徴とする請求項
   ７に記載のコーティング・システム。
9. 【請求項９】 上記選択手段が、 上記電圧増倍手段に接続され、上記出力電圧と出力負荷
   電流との一方をモニタして上記出力電圧と出力負荷電流
   との一方に比例するフィードバック信号を作るフィード
   バック手段と、 上記フィードバック手段に応答しかつ上記電圧増倍手段
   に電気的に接続され、上記フィードバック信号に応じて
   上記電圧増倍手段の動作負荷線を選択するマニピュレー
   ション手段と、 を具備することを特徴とする請求項８に記載のコーティ
   ング・システム。
10. 【請求項１０】 静電スプレ装置の出力における変化す
    る負荷条件に動的に応答して上記スプレ装置の所望の動
    作を保持する方法であって、 ａ）入力電圧を供給し、 ｂ）上記入力電圧をマルチプライア回路で増倍して、出
    力電圧及び出力負荷電流を含むスプレ装置出力を発生
    し、 ｃ）上記電圧増倍手段の上記出力をマニピュレーション
    手段で動的に操作して、電源装置の動作中に、上記出力
    電圧及び出力負荷電流の両方を予め選定された動作範囲
    内に保持し、 上記電源装置の出力は上記静電スプレ装置の所望の動作
    を達成するように操作されることを特徴とする方法。