JPH0780389A - 粉体コーティング運転における微細粉体粒子の制御及び使用のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 粉体コーティング・システム内で微細粒子を
使用し制御する装置及び方法。 【構成】 微細粒子をスプレ装置に戻して、部品にスプ
レする。微細粒子は、部品への塗布によって連続的にシ
ステムから取り除かれ、これによって微細粒の蓄積が防
止される。微細粒子は特別構成のスプレ・ガンを介して
スプレされ、これによって微細粉体材料スプレの特別な
利点を得ることができる。微細粒子の蓄積前に微細粉体
粒子をシステムから取り除くことによって、本発明は種
々の観点から粉体コーティング運転を改良することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉体スプレ・ブース内
において空気で搬送される固体粒子状の粉体材料を粉体
スプレ・ガンからワークピースに向けてスプレする粉体
コーティング・システムに関する。特に、本発明は静電
粉体コーティング運転において微細な粒子状の粉体材料
を制御及び使用するシステムの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉体スプレ・ブース内において、空気で
搬送される固体粒子状の粉体材料を静電粉体スプレ・ガ
ンからワークピースに向けてスプレする粉体スプレ・シ
ステムは、何年も前から使用されて来ている。このよう
な粉体スプレ・システムは従来、オーバースプレされた
材料を収集してそれを再使用している。このリサイクル
・システムは、オーバースプレされた粉体コーティング
材料を粉体コーティング・ブースから収集器内に吸引す
るファンを有する。この収集器は一組のカートリッジ・
フィルタか、またはサイクロン形の回収システムから構
成され、前者のカートリッジ・フィルタは、空気から実
質的にすべての粉体を分離してその分離した粉体をスプ
レ・ガンに戻し、後者のサイクロン形の回収システムは
基本的には空気から中間サイズの粉体粒子及び大径サイ
ズの粉体粒子を取り出し、それらの粒子をスプレ・ガン
に戻す。サイクロン・システムにあっては、サイクロン
内で空気から分離されない微細粒子は、下流側の一組の
フィルタ・カートリッジ又はフィルタ・バッグで補足さ
れ、この補足された微細粒は通常廃棄される。

【０００３】これらのシステムで使用される典型的な粉
体コーティングは、サイズ、即ち大きさがサブミクロン
〜２００ミクロン（μ）の粒子を含む。粉体コーティン
グ材料のスプレ及びリサイクル・システム、特にサイク
ロン形の回収システムに対立するものとしてカートリッ
ジ・フィルタ形の収集器を使用するスプレ及びリサイク
ル・システムは、過剰な微細粒子又は「微細粒」の蓄積
の問題がしばしば存在する。この微細粒は一般に平均径
が１０μ以下の粒子として定義される。また微細粒は、
或る粉体コーティング材料について相対的な意味で所与
の粒子径の分布における小径の粒子として定義すること
もできる。

【０００４】微細粉体粒子がシステム中に蓄積する理由
に関する理論がいくつか唱えられている。一つの理論は
次の通りである。即ち粒子がガンからコーティングすべ
き物品に向けてスプレされると、重い粒子は運動量が大
きいので、物品又はその物品の周囲領域に容易に到達す
るが、しかしながら微細粒子は運動量が小さいので、ス
プレ・ブース内の空気流から離れるのが困難である。別
の説は次の通りである。即ち、粒子への帯電イオンの見
かけ上の吸引力は、大径粒子の方が小径粒子よりも大き
いので、微細粒子よりも粗大粒子の方が帯電し易い。こ
の為、大径粒子の電荷が大きくなるので、大径粒子はよ
り大きな力でコーティングすべき部品に引き付けられ
る。また、微細粒子の蓄積の要因は表面反発作用である
とも考えられている。即ち、低運動量および低電荷の微
細粒子がたとえ部品の近傍に到達できたとしても、大径
粒子と小径粒子とは同一極性に帯電されているので、微
細粒子は部品に既に付着している大径粒子によって反発
される可能性が高い。従って、大径の帯電粒子はコーテ
ィングすべき物品の電気的接地表面に引き付けられる
が、微細粒子は、小径粒子と同一極性に帯電された物品
表面上の大径粒子によって反発される可能性が非常に高
くなる。

【０００５】上述の種々の要因や多分その他の要因の為
に、微細粒子は、大径粒子と同一の頻度では部品に付着
せず、スプレ・ブースの空気流に乗って収集システム内
に運ばれる。サイクロン形の収集システムの場合には、
微細粒の多くはサイクロン内で空気から分離されず、最
終瀘過システムに達し、ここで、廃棄され（即ち、捨て
られ）、これによってシステムから取り除かれる。ま
た、カートリッジ・フィルタ形の収集システムの場合に
は、微細粒は、他の回収された粉体と共に空気から分離
される。サイクロン形の回収システム又はカートリッジ
形の回収システムから戻された微細粒は、その後再びス
プレ・ガンからスプレされ、ここで上述の要因が再び作
用することになり、この結果、微細粒子は、ほとんど部
品には付着せず、回収システムに収集される。こうし
て、特にカートリッジ・フィルタ形の回収システムの場
合には、微細粒子はシステム内にずっと蓄積されてしま
う。

【０００６】微細粒子が粉体コーティング・システム内
に蓄積すると、種々の悪影響が生ずる。詳述すると、微
細粒子の濃度が高くなり過ぎると、コーティング被膜の
厚さが低下し、また、供給および再生利用ホッパー内の
流動化が低下し、またポンプや供給ラインやガン内に微
細粒子の塊状集積物が過剰に発生し（即ち、閉鎖が発生
し）、また微細粒子による目詰りによってフィルタやふ
るいの効率が低下し、またガンやブース表面への粉体付
着が増大してしまう。微細粒子がブース表面に特に引き
付けられてしまう理由の一つは、ファンデルワールス力
である。このファンデルワールス力は小さな粒子をブー
ス壁のような大質量の大きな物質の方へ引き付ける力で
ある。ブース壁への粉体の付着量が増大すると、粉体コ
ーティングの色を変える時のブースの洗浄が困難になる
と共に多大な時間を要することになる。また、微細粒子
によってフィルタの目詰りが生ずるので、フィルタを頻
繁に交換しなければならず、この為、効率が低下し、時
間の無駄が発生し、コストアップを招来する。

【０００７】粉体コーティングのユーザーのなかには、
カートリッジ・フィルタ形の回収システムを具備したシ
ステムから微細粒を除去する為に、微細粒の濃度が過度
になった時にシステム内の粉体を全部投棄してしまう人
もいる。サイクロン形の回収システムでは、微細粒は連
続的に少しづつ投棄され、これによってシステム内の微
細粒濃度を低下させる。しかしながら、いずれのタイプ
の回収システムにあっても、微細粒は、しばしば廃棄さ
れるので、効率的な使用が行われない。

【０００８】全粉体をシステムから定期的に投棄するこ
と、又はサイクロン・システムの微細粒を連続的に投棄
することを回避する為に、粉体コーティングのユーザー
によっては、微細粒を粉体コーティング材料製造メーカ
ーに送り返して再処理を依頼したり、又は粉体コーティ
ング材料製造メーカーに、粉体の出荷前に微細粒を予め
除去することを依頼したりしている。しかしながら、こ
のような方法は、粉体コーティング材料のコストの上昇
をもたらすことになる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、粉体コーティ
ング・システムにおいて微細粒及び微細粒子の使用及び
制御装置及び方法を提供することによって、微細粉体粒
子の浪費及び微細粒子の過度の高濃度化から生ずる公知
の装置の種々の問題を解決するものである。本発明は微
細粒子を分離して、分離した微細粒子を専用のスプレ装
置に送り、これにより効率的に部品に塗布する。こうし
て、微細粒子はシステムから取り除かれる。このよう
に、微細粒子がコーティングすべき部品に連続的に塗布
されるので、微細粒子の蓄積が防止される。微細粒子が
蓄積する前に、又は微細粒子がサイクロン形回収システ
ムを通過し投棄される前に、上述のようにしてシステム
から微細粒子を取り除くことによって、本発明は全粉体
コーティング・システムを改良し、上述の種々の問題を
解決する。

【００１０】微細粒子がコーティングすべき部品に付着
するのに影響を及ぼす上述の要因の一つは、微細粒子が
比較的帯電しにくいことである。中間サイズや大径サイ
ズの（即ち、粗大）粉体コーティング粒子の存在下で微
細粒子をスプレする場合には、粗大粉体粒子への帯電用
イオンの引寄力が見かけ上大きいので、微細粒子の帯電
可能性が低下してしまう。そこで、本発明では、一本以
上の別個の静電スプレ・ガンが微細粒子のスプレ専用に
用意される。これによって、微細粒子は粗大粒子と帯電
イオンを「競う」必要がなくなり、従って、帯電イオン
が微細粒子に引き寄せられ、その微細粒子を帯電させ、
これによって帯電した微細粒子はコーティングすべき部
品に従来よりも容易に静電付着する。この方法を使用す
れば微細粉体粒子はサイクロン形回収システムによって
浪費されることがなくなり、またカートリッジ回収シス
テムを使用するシステムでは過度に高濃度化することも
なくなる。更に、微細粉体粒子のスプレ専用のスプレ・
ガンを用意することによって、微細粒子のみをスプレす
る利点、例えば製品の或る部分の表面仕上げを一層良好
にできるといった利点が実現可能となる。

【００１１】本発明は、上述に示唆したように、前記に
定義したような微細粉体粒子をより一層効率的に使用す
る方法を開示すると共に、更に、粉体コーティング運転
中に存在する所与の粒子サイズの分布中のより小さい粒
子として相対的用語で述べ得る「より微細」な粉体粒子
を一層効率的に使用する方法も開示する。こうして、本
発明は、広い粒子サイズ分布をガンでスプレした場合よ
りも狭い粒子サイズ分布をガンでスプレした場合の方が
全体として粉体帯電がより効果的となることを開示す
る。

【００１２】換言すると、より微細な粒子の蓄積問題
は、より微細な粒子自体の存在に関係するよりも粒子サ
イズ分布曲線の広がりに大きく関係する。即ち、平均粒
子サイズが小さい粉体は、その分布が狭い場合には効率
的に帯電されるものと思われる。従って、本発明は、ス
プレされた粉体のすべて又は一部を、バージン粉体より
ももっと狭い分布を持つ二つ以上のサイズ範囲に分粒す
ることによって、より微細な粒子の蓄積問題に対する解
決方法を示すものである。より微細な粉体は、専用のス
プレ・ガン、及び最も好ましくはより微細な粒子を帯電
及びスプレするように特に構成されたスプレ・ガンから
スプレされる。より微細な粉体を特別構成のスプレ・ガ
ンからスプレすることによって、及びバージン粉体より
ももっと狭い粒子サイズ分布をこれらのスプレ・ガンに
おいて使用することによって、より微細な粉体を部品に
一層効率的にコーティングすることができる。

【００１３】粗大粒子よりも微細粉体の方が、仕上げが
滑らかかつ薄くなることは公知である。従って、本発明
は、より微細な粒子の浪費や蓄積に対する解決策を提供
するばかりでなく、コーティング工程においてより微細
な粒子による種々の利点をも提供するものである。即
ち、より微細な粉体を、特別構成の機器によって被膜を
薄くしまた仕上げ面を良好にする必要のある領域に向け
てスプレすることによって、最適状態での粉体コーティ
ングを行うことができる。この新規な方法によると、粗
大粉体は、表面仕上げが余り重要でない内部表面や、厚
いコーティングが望まれる摩耗領域や、重い粉体の大き
な運動量によって粉体の侵入力を増大させる必要がある
深い凹部に対して使用することができる。

【００１４】本発明はまた、より微細な粒子のスプレ及
び分離に必要な複数の部材を組み合わせて単一のユニッ
トに構成した一体化分離器アッセンブリを提供するもの
で、この単一ユニットは既存のシステムに後から容易に
取付が可能である。

【００１５】本発明の粉体コーティング・システムは、
固体の粒子状粉体をワークピースにスプレする手段と、
オーバースプレされた粉体を回収する手段と、上記回収
手段に接続され、微細粒子をその他の粒子から分離する
分粒器と、上記微細粒子を、上記ワークピースにスプレ
する為に上記スプレ手段に戻す手段とを具備し、これに
よって、上述の利点やその他の利点を奏する。

【００１６】本発明の別の態様によると、粉体コーティ
ング方法は、静電スプレ手段を使用して固体粒子状の粉
体をワークピースにスプレする工程と、オーバースプレ
された粉体を回収する工程と、微細粒子をその他の粒子
から分離する工程と、微細粒子を、ワークピースにスプ
レする為に上記スプレ手段に戻す工程とを具備する。

【００１７】

【実施例】図１乃至図１０は公知例と、本発明の方法を
実施するのに使用される本発明の装置の種々の実施例と
を夫々示したものである。図１は参照番号１００〜１９
９を使用し、図２の実施例は参照番号２００〜２９９を
使用し、図３の実施例は参照番号３００〜３９９を使用
し、その他の図も同様である。そうでないと述べられて
いない限り、下二桁の数字が同一である参照番号が付さ
れた部材は、同一又は類似のものである。例えば図３の
実施例の部材３４０は、図２の実施例の部材２４０と類
似又は同一である。

【００１８】図面を詳細に参照する。まず最初に図１
は、公知の粉体システム１００を概略的に示したもの
で、収集器１０１はスプレ・ブース１０３の一部として
構成され、スプレ・ブース１０３からのオーバースプレ
粉体を回収する手段である。ファン１０５は、オーバー
スプレ粉体をブース１０３から収集器１０１に吸引し
て、そこに収集する。収集器１０１は米国特許第４，５
９０，８８４号に示されたようなカートリッジ・フィル
タ式の収集器である。尚、この米国特許第４，５９０，
８８４号はこの引用により本明細書の一部を構成するも
のである。収集器１０１は一群のカートリッジ・フィル
タを内臓し、これらのカートリッジ・フィルタは清浄空
気プレナムによってファン１０５に接続されている。フ
ァン１０５によって吸引された瀘過済の空気は、その後
に最終フィルタ１０６を通過した後に、この設備内に戻
される。ファン１０５はブース１０３から収集器１０１
への一定の空気流を発生させる。部品１３１は電気的に
接地されたコンベアによってブース１０３を貫通搬送さ
れる。

【００１９】静電スプレ・ガン１２８からスプレされた
粉体のうち、接地部品１３１に静電付着しなかった粉体
は、オーバースプレ粉体としてブース１０３から収集器
１０１内に吸引される。この空気流がカートリッジを通
過する時にこの空気流によって搬送されていた粉体は、
フィルタ・カートリッジの所で空気流から分離され、そ
のカートリッジの外面に集積する。各カートリッジは定
期的に逆流パルス洗浄が行われ、集積粉体をカートリッ
ジ外面から打ち落とし、これによって、落下した粉体は
再生利用ホッパー１０７に入る。バージン粉体１０８
は、コーティング運転中に使用された粉体を補充する為
に、システム内に導入されるが、この導入は再生利用ホ
ッパー１０７への投入によって行われる。粉体は再生利
用ホッパー１０７から移送ポンプ１０９によってミニ・
サイクロン１１０にポンプ移送される。尚、ミニ・サイ
クロン１１０の機能は、ポンプ１０９によって供給され
た搬送空気を粉体流から取除くことである。詳述する
と、この粉体流は接線方向にミニ・サイクロン１１０に
流入し、これによって粉体粒子のうち重い方の粒子はサ
イクロンの内壁に沿って流れてミニ・サイクロン１１０
の底部に降下する。ミニ・サイクロン内に粉体を運んだ
搬送空気は、ミニ・サイクロン１１０の底部で向きを上
方に変えて、ミニ・サイクロン１１０の長手方向軸に沿
って上昇し、ミニ・サイクロン１１０の頂部から流出す
る。尚、ミニ・サイクロン１１０の機能は、搬送空気を
取除くことのみであって、粉体をそのサイズに応じて分
類、即ち分粒することではないが、しかし、必然的に微
細粉体粒子のいくらかは、中間サイズの粒子や大サイズ
の粒子と共にミニ・サイクロン１１０の底部に落下する
ことはなく、搬送空気中に留まり、搬送空気と共にミニ
・サイクロン１１０の頂部から排出される。

【００２０】これらの微細粒子は、搬送空気と共に、再
生利用ホッパー１０７内に流入する。大きい即ち大径の
粒子はミニ・サイクロン１１０を退出して、ふるい１１
１を通過する。粉体の大きな集塊物や過大サイズの粉体
粒子やその他の不純物は、このふるい１１１の所でシス
テムから取除かれて、廃棄される。残の粉体粒子は、ふ
るい１１１を通過して、流動化床形の供給ホッパー１１
６に収集される。この供給ホッパー１１６は、粉体をス
プレ・ガンに供給する。

【００２１】尚、流動化床形供給ホッパーの代表例は米
国特許第５，０１８，９０９号に示されたホッパーであ
り、この米国特許はこの引用によって本明細書の一部を
構成するものである。供給ホッパー１１６からの流動化
空気は、収集器１０１に通気され、即ち流入するが、微
細粒子は、ホッパーの上部に集中し易いので、多量の微
細粉体粒子が上述の流動化空気に乗って一緒に運ばれ
る。粉体は、ホッパー１１６からポンプ１２４によって
スプレ・ガン１２８にポンプ移送され、このスプレ・ガ
ン１２８によって部品１３１にスプレされる。スプレ・
ガン１２８からのオーバースプレは、上述のように再び
収集器１０１に戻る。

【００２２】上述の公知のシステム１００にあっては、
回収された粉体とバージン粉体とは、ガン１２８から部
品１３１にスプレされるが、この回収粉体は再生利用ホ
ッパー１０７内に集積し、他方バージン粉体１０８は定
期的に再生利用ホッパー１０７に導入されてシステム内
の粉体を補充する。

【００２３】このような公知のシステム１００の問題
は、システム内に微細粒子が蓄積しがちである点であ
る。ミニ・サイクロン１１０内で粗大粒子から分離され
た微細粒子は、収集器１０１に戻され、こうして、収集
器１０１から再生利用ホッパー１０７、搬送ポンプ１０
９、ミニ・サイクロン１１０を通って再び収集器１０１
に戻る閉ループ内を循環移動する。更に、ミニ・サイク
ロン１１０の底部から流出して供給ホッパー１１６内に
流入する微細粉体粒子は、ホッパー１１６からの流動化
空気と一緒に収集器１０１に戻る可能性が大きい。この
為、微細粒子の多くがスプレ・ガン１２８に到達せず、
従って部品にスプレされずシステム内に留まってしま
う。更に、たとえ、微細粒子がスプレ・ガン１２８に到
達したとしても、その微細粒子は、上述した理由の為
に、部品１３１にうまくコーティングされない場合が多
く、部品を通り越して収集器１０１に戻ってしまいがち
である。この結果、微細粒子は、システム外に流出する
途がないので、そこに蓄積してしまう傾向がある。

【００２４】別の公知のシステムは、カートリッジ・フ
ィルタ形の収集器１０１の代りにサイクロンを使用する
ものである。この公知のシステムは図９を参照して後に
説明される。微細粒は、上述のように典型的には連続的
に廃棄されるので、サイクロン・システム内に高濃度に
留まることはない。

【００２５】次に説明する図２乃至図８は、カートリッ
ジ・フィルタ型のオーバースプレ回収収集器を用いた本
発明の使用法を示したものである。本発明は便宜上、こ
の種の収集器に関連して基本的に説明されるが、しかし
ながら、サイクロン型のオーバースプレ回収収集器と共
に使用することもでき、この場合にも種々の利点を奏す
るものである。この場合の本発明の方法の一例を図１０
を参照して後述する。

【００２６】図２のシステム２００は図１の公知のシス
テムと以下の点で類似している。即ち、図２のシステム
２００は、スプレ・ブース２０３の一部を構成すると共
にオーバースプレ粉体回収手段であるカートリッジ・フ
ィルタ形収集器２０１を具備し、この収集器２０１は、
最終フィルタ２０６に接続されたファン２０５と、再生
利用ホッパー２０７の上に配置された一群のフィルタ・
カートリッジとを有し、ホッパー２０７には搬送ポンプ
２０９が付設され、更に、バージン粉体２０８が、粉体
コーティング運転中に消費された粉体の補充の為に再生
利用ホッパー２０７内に添加され、これによってシステ
ム中に導入される。しかしながら、本システムにあって
は、ポンプ２０９によってホッパー２０７から搬送され
た回収粉体及びバージン粉体は、ふるい２１１を通って
分粒器２１４に送出される。このふるい２１１は、粉体
の大きな塊状集積体や過大サイズの粉体粒子やその他の
不純物を取除いて廃棄し、他方、残りの粒子を分粒器２
１４に送出する。この分粒器２１４は、流入した粉体を
相対的に微細な粒子と、相対的に粗大な粒子とに分け
て、その微細粒子を分粒器の頂部から流出させ、また粗
大な粒子を分粒器２１４の底部から流出させる。尚、こ
のような目的に使用することができる粒子サイズ分粒器
の一例は、ニュージャージィー州、ＳｕｍｍｉｔのＭｉ
ｃｒｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ社製の「Ａｌ
ｐｉｎｅ Ｍｉｌｔｉｐｌｅｘ（登録商標）ＭＺＦ Ｆ
ｌｙｂｅｄ Ｚｉｇ−Ｚａｇ Ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ」
である。

【００２７】粗大粒子は重力によって分粒器２１４の底
部から降下し、他方、微細粒子は搬送空気と共に分粒器
２１４の頂部から流出する。このような作用は、多くの
粒子分粒器の一般的な原理に基づくものであり、重い方
の粒子が重力によって搬送空気流から落下し、これによ
って微細粒子を粗大（即ち重い）粒子から分離する。こ
の時、多くの微細粒子は搬送空気中に残存する。システ
ム２００では、粗大粒子が分粒器２１４の底部から供給
ホッパー２１６に落下し、他方、分粒器２１４の頂部か
ら流出した微細粒子は、収集器に戻るのではなく、供給
ホッパー２１６内の混合器２２３に送出される。この混
合器２２３は、微細粒子を粗大粒子と混合した後に、ス
プレ・ガン２２８にポンプ移送する。こうして、微細粒
子のいくらかがファンデルワールス力によって粗大粒子
に付着し、その粗大粒子と共に部品２３１に塗布され
る。

【００２８】しかしながら、ここで注意すべきことは、
ホッパー２１６は流動化空気を逃がす必要があるので、
微細粒子のいくらかがこの流動化空気と一緒にホッパー
２１６から収集器２０１に戻ることになるが、しかし、
図１の公知のシステム１００の場合よりももっと多くの
微細粒子がポンプ２２４からガン２２８にポンプ移送さ
れる点である。従って、微細粒子は、大径の粉体粒子に
付着して部品２３１に付着するか又は自身が充分に帯電
して部品２３１に付着する可能性が非常に大きくなるの
で、システム内に滞留してしまうことがなくなる。しか
しながら、図２のシステム２００の問題は、大きな粒子
に付着しなかった微細粒子は上述の理由により大部分が
コーティングすべき部品２３１にも付着せずに、収集器
２１０に戻ってしまうことである。

【００２９】図３は、微細粒子を高度に利用するシステ
ム３００を示したもので、微細粒子は特別な微細粒用の
ガンに供給され、部品にスプレされる。図３のシステム
３００は、スプレ・ブース３０３の一部を構成するフィ
ルタ・カートリッジ形の収集器３０１とファン３０５と
最終フィルタ３０６と再生利用ホッパー３０７と搬送ポ
ンプ３０９とふるい３１１と分粒器３１４とを具備する
点で上述のシステム２００に類似している。バージン粉
体３０８はコーティング運転中に消費された粉体の補充
の為に再生利用ホッパー３０７に追加投入されて、これ
によって、システムに導入される。大径の粒子は分粒器
３１４から供給ホッパー３１６内に落下する。この供給
ホッパー３１６はポンプ３２４によってスプレ・ガン３
２８に粉体を供給する。分粒器３１４からの微細粒子
は、特別な微細粒用の収集器３１９に供給される。尚、
この微細粒用の収集器３１９は、収集器３０１のような
カートリッジ・フィルタ形の収集器を使用することがで
きる。

【００３０】ファン３２０は、分粒器３１４から搬送空
気と共にフィルタ・カートリッジに送出された微細粒子
を吸引し、それから瀘過済の空気を最終フィルタ３２１
に送りそこを通過させて、再び設備に戻す。微細粒用の
収集器３１９内のフィルタ・カートリッジは定期的にパ
ルス振動されて粉体を打ち落とし、微細粒用ホッパー３
２２内に落下させる。搬送ポンプ３２７は、比較的微細
な粉体をホッパー３２２からスプレ・ガン３３０に移送
する。このスプレ・ガン３３０は好適実施例では、微細
粉体粒子を帯電して部品３３１にスプレすることができ
る特別構成のガンが使用される。好適なガンの一例は、
本件発明の所有者に譲渡されている米国特許出願第０７
／９５６，６１５号に開示されている。この米国特許出
願もこの引用によって本明細書の一部を構成するもので
ある。部品３３１に静電付着しない微細粒用のガン３３
０からの過剰粉体、即ちオーバースプレは、ガン３２８
からのオーバースプレと一緒に収集器３０１内に吸引さ
れる。

【００３１】しかしながら、これらの微細粒子は、ポン
プ３０９によって再生利用ホッパー３０７から分粒器３
１４内にポンプ移送されると、微細粒用の収集器３１９
に戻され、再び微細粒用のガン３３０に送られ、これに
よって帯電され、部品３３１に塗布される。微細粒子
は、このように処理されるので、図１に示したシステム
のようにシステム内に連続的に蓄積されることはない。

【００３２】更に、微細粉体は粗大粉体よりも仕上げが
滑らかかつ薄くできることが知られているので、システ
ム３００は、微細粒子の利点を使って特別構成の微細粒
用のガン３３０から微細粒子をスプレすることによって
微細粒子の蓄積の問題を解決する。こうして、本プロセ
スは、微細粒子の蓄積の問題を解決するばかりでなく、
スプレすべき部品の仕上げを一層良好にすることもでき
る。

【００３３】微細粒子用の別個のスプレ・ガンを使用し
た図３の概念は、バージン粉体のみをスプレする専用ガ
ンを設けることによって、更に一段の進歩をとげるもの
である。これは図４のシステム４００に示されている。
図４のシステム４００は、スプレ・ブース４０３の一部
を構成する収集器４０１とファン４０５と最終フィルタ
４０６と再生利用ホッパー４０７と搬送ポンプ４０９と
ふるい４１１とフィルタ・カートリッジ形の分粒器４１
４と供給ホッパー４１６とを具備する点で図３のシステ
ム３００に類似している。供給ホッパー４１６からの粉
体は、ポンプ４２４を使ってスプレ・ガン４２８に供給
される。分粒器４１４からの微細粒子は微細粒用の収集
器４１９に送られ、ここで微細粒用のホッパー４２２内
に降下し、その後ポンプ４２７を使って微細粒用のガン
４３０にポンプ移送される。

【００３４】しかしながら、本例ではバージン粉体を再
生利用ホッパー４０７に導入する代りに、バージン粉体
４０８を特別な供給ホッパー４１８を介してシステムに
導入する。尚、この供給ホッパー４１８はバージン材料
のみを収容するのに使用される。バージン材料は、ふる
い４１３を介して供給ホッパー４１８に流入する。この
ふるい４１３は、バージン供給部内に存在する恐れのあ
る粉体の大きな塊り等を分離する。バージン粉体供給ホ
ッパー４１８用の流動化空気は、微細粒用の収集器４１
９に通気され、これによってホッパー４１８から流動化
された微細粒子は微細粒用の収集器４１９に送られる。
供給ホッパー４１８からのバージン粉体は、その後ポン
プ４２５によってバージン粉体用の別個のスプレ・ガン
４２９に送られる。部品４３１に付着しなかったオーバ
ースプレ・バージン粉体は、ガン４２８及び４３０から
のオーバースプレと一緒にファン４０５によって収集器
４０１に吸引され、上述の再生利用システムで再使用さ
れる。

【００３５】システム４００は、バージン粉体を専用の
ガン４２９によって部品４３１に塗布する。再生粉体よ
りもバージン粉体の方が大きな粒径の粒子濃度が高く、
この大きな粒径の粒子は非常に帯電し易く部品４３１に
塗布し易いので、バージン粉体を再生粉体に混合せずに
両者を分離しておくことは好都合である。再生粉体は、
おそらく中間サイズの粒子〜小サイズ粒子の濃度が高
い。こうして、各ガン４２８，４２９，４３０は、粒子
サイズの分布がかなり狭くなり、従って、それぞれ狭い
分布の粒子はより均一かつ一様に帯電されるので、各ガ
ンからスプレされる粉体粒子は、これまでよりももっと
多量に部品に静電付着する。

【００３６】尚、図４のバージン粉体ガン４２９からス
プレされるバージン粉体は、実際には微細粉体粒子と粗
大粉体粒子との混合物であり、またバージン粉体中の微
細粉体は、別個のバージン粉体ガンからスプレする代り
に、微細粒用のガンからスプレすることもできる。この
場合には、バージン粉体の残りは、回収粉体と混合する
ことができる。このような概念が図５のシステム５００
に示されている。図５のシステム５００は、スプレ・ブ
ース５０３の一部として構成された収集器５０１とファ
ン５０５と最終フィルタ５０６と再生利用ホッパー５０
７と搬送ポンプ５０９とふるい５１１と分粒器５１４と
供給ホッパー５１６とを具備する点でシステム４００に
類似している。システム５００は２本のガン、即ち基本
のガン５２８と微細粒用のガン５３０を使用するもの
で、これらの基本のガン５２８と微細粒用のガン５３０
は図３のガン３２８と３３０に類似している。

【００３７】バージン粉体５０８は、米国再発行特許第
３２，８４１号に示された「Ｎｏｒｄｓｏｎ（登録商
標）Ｂｕｌｋ Ｕｎｌｏａｄｅｒ」のようなバルク容器
５１８に装填される。尚、この特許はの引用によって本
明細書の一部を構成するものである。ポンプ５２６は容
器５１８からのバージン粉体をふるい５１２を介して分
粒器５１４に移送する。この分粒器５１４にはまた再生
利用ホッパー５０７からの再生粉体が搬送ポンプ５０９
によって流入する。分粒器５１４は、微細粒子を微細粒
用の収集器５１９に送ると共に、粗大粒子を供給ホッパ
ー５１６に送る。バージン粉体からの微細粒子は、回収
材料からの微細粒子と一緒に微細粒用の収集器５１９か
ら微細粒用のホッパー５２２に送られ、このホッパー５
２２からポンプ５２７によって微細粒用のガン５３０に
送られて部品５３１にスプレされる。他方、バージン材
料からの大きいサイズの粒子は回収材料からの大きいサ
イズの粒子と一緒に分粒器５１４によって供給ホッパー
５１６内に降下し、この供給ホッパー５１６からポンプ
５２４によって再生利用ガン５２８に供給される。

【００３８】図６のシステム６００は、図２及び図５の
システム２００及び５００の概念を組み合わせたもので
ある。図６のシステム６００は、スプレ・ブース６０３
の一部として構成されたフィルタ・カートリッジ形の収
集器６０１とファン６０５と最終フィルタ６０６と再生
利用ホッパー６０７と搬送ポンプ６０９とふるい６１１
とを具備する点でシステム５００に類似している。図６
のシステム６００は分粒器６１４を具備するが、この分
粒器６１４から上方に流出した微細粒子は、別個の微細
粒用のガンにポンプ移送されるのではなく、供給ホッパ
ー６１６に関連する混合器６２３に供給され、この混合
器６２３において、分粒器６１４から供給ホッパー６１
６に供給された大きなサイズの粒子と混合される。混合
器６２３は衝突形の混合器を使用することができ、ホッ
パー６１６内の大きなサイズの粒子の流動化床に向けて
微細粒子をスプレする。この混合工程中に、微細粒子の
少なくともいくらかが大きな粒子と集塊化し、集塊化粒
子として部品６３１に塗布される。

【００３９】図５のシステム５００に対する別の代替例
が図７のシステム７００に示されている。システム５０
０では、バージン粉体に含まれている微細粒子は、従来
のガンでバージン粉体の残部と一緒に微細粒子をスプレ
するのではなく、微細粒用のガンでうまく使用すること
ができる。しかしながら、システム５００は、回収粉体
と同一のスプレ・ガンでバージン粉体の残りをスプレす
る。微細粒子が取り除かれた状態のバージン粉体は、シ
ステム４００のように別個のバージン・ガンにうまく使
用されるかもしれない。これは図７のシステム７００で
達成され、このシステム７００では、バージン粉体は、
スプレ・ガンへ送出する前に、微細粒子を粗大粒子から
直接に分離することによって分粒される。図７のシステ
ム７００は、スプレ・ブース７０３の一部として構成さ
れた収集器７０１とファン７０５と最終フィルタ７０６
と再生利用ホッパー７０７と搬送ポンプ７０９とふるい
７１１と分粒器７１４と供給ホッパー７１６とを具備す
る点で図５のシステム５００に類似する。分粒器７１４
からの微細粒子は微細粒用のホッパー７２２に送られ
る。バージン粉体はバルク容器７１８に供給され、この
バルク容器７１８からポンプ７２６によってふるい７１
２を介して第２の分粒器７１５に供給される。

【００４０】分粒器７１４からの微細粒子は、分粒器７
１５からの微細粒子と一緒に微細粒用の収集器７１９に
送られ、この収集器７１９からポンプ７２７によって微
細粒用のガン７３０に送られる。分粒器７１５からの大
径サイズの粒子は供給ホッパー７１７に送られ、この供
給ホッパー７１７からの分粒済の粉体はポンプ７２５に
よって専用のガン７２９に送られる。従って、ガン７２
９は、微細粉体粒子を取り除くように分粒されたバージ
ン粉体のみをスプレする。こうして、ガン７２９は、比
較的狭い粒子サイズ分布の粉体を帯電し、これにより、
粉体はうまく帯電されかつ部品７３１に付着する粉体量
が増大する。従って、このガン７２９は、非常に効率的
に運転され、他のスプレ・ガンに比べてオーバースプレ
の量を低減するであろう。

【００４１】図２乃至図７に示した「リモート分粒器」
の手法の変形例は、図８の実施例であり、この図８では
分粒器が収集ホッパーに組み込まれている。このような
例では、一体化分粒器７０はハウジング７１を具備し、
このハウジング７１は一組のフィルタ・カートリッジ７
２と分粒器／微細粒用ホッパーのアッセンブリ７３との
両方を支持している。フィルタ・カートリッジ７２は粉
体コーティング・ブースからのオーバースプレ粉体を通
常の方法で収集する。清浄空気プレナム７５を介して作
用するファン７４とカートリッジ７２とは、粉体コーテ
ィング・ブースからのオーバースプレ粉体をカートリッ
ジ７２に吸引する。これらのカートリッジ７２は、逆パ
ルス弁７６によって定期的にパルス洗浄されて、カート
リッジ７２の外面から粉体を打ち落とし収集ホッパー７
７及び７８に落下させる。しかしながら、この実施例に
よると、ホッパー７７及び７８の底部に配置されたポン
プ７９及び８０は、収集された粉体を小型の分粒サイク
ロン８１のような分粒器内に移送する。粉体はサイクロ
ン８１に接線方向に流入し、サイクロン８１の内部の周
囲に渦巻き、これによって、重い粒子が内壁に衝突して
サイクロン８１の底部に落下し、他方、軽い粒子は搬送
空気と共に出口８２を介してサイクロンの頂部から流出
して微細粒収集室８３に流入する。サイクロン８１の底
からの重い（即ち、粗大）粒子は、ダクト８４を通って
ふるい８５に入り、ここで塊や不純物が取り除かれた後
に、供給ホッパー８６に流入する。この重い粉体は、ポ
ンプ８７によって、ホッパー８６から粗大粉体スプレ専
用のスプレ・ガンに移送される。

【００４２】微細粒収集室８３に流入した微細粉体粒子
は、清浄空気プレナム７５を介して作用するファン７４
によって、フィルタ・カートリッジ８８に吸引される。
このカートリッジ８８はパルス弁８９によって定期的に
逆パルス洗浄されて、微細粒子をカートリッジ８８から
微細粒収集ホッパー９０内に落下させる。流動化空気プ
レナム９１はホッパー９０の下に配置され、ホッパー９
０内の粉体を流動化し、これによって、この粉体はポン
プ９２によってふるい及び供給ホッパー（不図示）に移
送され、その後に微細粒子スプレ専用のスプレ・ガンに
送られる。

【００４３】一体化分粒器７０の代替実施例は、ホッパ
ー７７の構造とホッパー７８の構造とを次のように定め
るものである。即ちホッパー７７は、６本のフィルタ・
カートリッジ７２全体の下に位置する大きさと、ホッパ
ー７８は、分粒用のサイクロン８１の下端のみの下に丁
度位置する大きさとする。このような代替実施例による
と、ポンプ７９だけが分粒用のサイクロン８１に接続さ
れ、またポンプ８０はサイクロン８１からの粗大粒子を
ふるい８５に移送する。

【００４４】いずれの実施例にあっても、一体化分粒器
７０は、既存のシステムに後から取付可能な単一ユニッ
トとすることができ、微細粉体粒子を微細粒用スプレ・
ガンに供給するために微細粉体粒子を分粒する。図２乃
至図８は、カートリッジ・フィルタ形のオーバースプレ
収集器を具備した粉体コーティング・システムに本発明
を適用した例であったが、本発明はサイクロン形の回収
システムにも適用可能である。図９はサイクロン形のオ
ーバースプレ回収ユニットを使用した公知の粉体システ
ム９００を示したもので、慣性分離器、即ちサイクロン
９０２はスプレ・ブース９０３に接続されている。スプ
レ・ブース９０３から同伴空気（ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎ
ｔ ａｉｒ）によって運ばれたオーバースプレ粉体は接
線方向にサイクロン９０２に流入し、重い大径粒子がサ
イクロン９０２の内壁に沿って流れてサイクロン９０２
の底部に降下する。微細粒子と、粉体をサイクロン９０
２に運んだ搬送空気とは、サイクロンの底で上方に向き
を変えて、サイクロンの長手軸に沿って上昇しサイクロ
ンの頂部から流出する。この流出した微細粒子は搬送空
気と共に、カートリッジ・フィルタ収集器９０４に流入
し、搬送空気はこの収集器９０４からファン９０５によ
って排出され最終フィルタ９０６に流れる。微細粒子
は、逆パルス流によって収集器９０４のカートリッジか
ら取り除かれ、収集器から廃棄ホッパー９２２内に落下
する。

【００４５】大径の粒子は、サイクロン９０２の底部か
ら流出してふるい９１１を通過する。粉体の塊状集積物
や過大サイズの粉体粒子やその他の不純物は、ふるい９
１１においてシステムから取り除かれ廃棄される。残り
の粉体粒子はふるい９１１を通過して、流動化された再
生利用ホッパー９０７に収集される。バージン粉体９０
８は典型的には、コーティング運転中に消費された粉体
の補充の為に、再生利用ホッパー９０７に添加され、こ
れによりシステムに導入される。粉体は再生利用ホッパ
ー９０７からスプレ・ガン９２８にポンプ移送され、こ
のスプレ・ガン９２８から部品９３１にスプレされる。
ガン９２８からのオーバースプレは上述のように再びサ
イクロン９０２に戻される。微細粒子の大部分はサイク
ロン９０２によってシステムから分離され、このサイク
ロン９０２からホッパー９２２に収集されて、廃棄され
又は粉体材料製造者に返還される。

【００４６】図１０は本発明を図９の公知システムに適
用した一実施例を示したもので、図１０のシステム１０
００はサイクロン又はその他の分粒器１００２を具備
し、このサイクロン１００２はスプレ・ブース１００３
に接続れ、スプレ・ブース１００３からのオーバースプ
レ粉体がふるい１０１１を介してサイクロン１００２に
搬送される。ふるい１０１１は粉体の大きな集塊物や過
大サイズの粉体粒子やその他の不純物を分離して、これ
らの粒子をサイクロン１００２への到達前に取り除き廃
棄する。バージン粉体１００８は、コーティング工程中
に消費された粉体の補充の為にふるい１０１１を介して
サイクロン１００２に投入され、これによってシステム
に導入される。大径の粒子はサイクロン１００２の底部
から流動化された再生利用ホッパー１００７内に降下
し、このホッパー１００７からスプレ・ガン１０２８に
ポンプ移送される。

【００４７】他方、微細粒子は搬送空気と共にサイクロ
ン１００２の頂部から流出し、カートリッジ収集器１０
０４に流入し、このカートリッジ収集器１００４におい
て搬送空気がファン１００５によって最終フィルタ１０
０６を介して廃棄される。収集器１００４内の微細粒子
は、逆流パルスによって収集器１００４のカートリッジ
から微細粒用のホッパー１０２２内に落下され、このホ
ッパー１０２２からポンプ１０２７によって微細粒用の
ガン１０３０にポンプ移送される。このガン１０３０は
微細粉体粒子を帯電しかつ部品１０３１にスプレするの
に特に適した構成を有する。こうして、微細粒子を他か
ら分離しかつ専用の微細粒用ガン１０３０に送ることに
よって、微細粉体粒子はサイクロン形の回収システム１
０００によって無駄に消費されることがなくなる。

【００４８】本発明はいくつかの特別な実施例に関して
示され説明が行われたが、これは、限定を加えるもので
はなく、例示が目的である。従って、当業者にとって、
図示の特別な実施例のその他の変形例や変更例の存在は
明らかであろうし、これらの変形例や変更例は本発明の
教示の範囲内である。

【図面の簡単な説明】

【図１】フィルタ・カートリッジ形の収集器を使用する
公知の粉体回収及び供給システムを示した概略図。

【図２】微細粒子が供給ホッパー内で大サイズの粒子と
混合される構成の本発明の一実施例を示した図１と同様
の概略図。

【図３】微細粒子が別個のスプレ・ガンからスプレされ
る構成の本発明の別の実施例を示した図１及び図２と同
様の概略図。

【図４】バージン粉体が別個のガンからスプレされる構
成の本発明の別の実施例を示した図１乃至図３と同様の
概略図。

【図５】バージン粉体が前もって分粒され、別個にスプ
レする為に微細粒子を取り除く構成の本発明の別の実施
例を示した図１乃至図４と同様の概略図。

【図６】バージン粉体が分粒されかつ微細粒子が供給ホ
ッパー内で大径サイズの粒子と混合される構成の本発明
の別の実施例を示した図１乃至図５と同様の概略図。

【図７】バージン粉体が分粒され、微細粒子が別個にス
プレされ、かつ分粒されたバージン粉体が別個にスプレ
される構成の本発明の別の実施例を示した図１乃至図６
と同様の概略図。

【図８】本発明と共に使用される一体化された分離器を
概略的に示した斜視図。

【図９】サイクロン形のオーバースプレ回収ユニットを
使用した別の公知の粉体回収及び供給システムを示した
図１と同様の概略図。

【図１０】サイクロン形の粉体オーバースプレ回収ユニ
ットを使用する粉体コーティング・システムに本発明を
適用した別の実施例を示した図１乃至図７と同様の概略
図。

【符号の説明】

２００ 粉体コーティング・システム ２０１ 収集器 ２０３ スプレ・ブース ２１４ 分粒器 ２１６ 供給ホッパー ２２８ スプレ・ガン ２３１ ワークピース

フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム アール． レーマン アメリカ合衆国．44089 オハイオ，ヴァ ーミリオン，ゴア オルファネージ ロー ド 7802 (72)発明者 ゲラルド ダヴリュ． クラム アメリカ合衆国．44035 オハイオ，エリ リア，ジョージア アヴェニュー 409 (72)発明者 リチャード シー． モルガン アメリカ合衆国．44140 オハイオ，ベイ ヴィレッジ，ハミストン ドライヴ 536

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体粒子状の粉体をワークピースにスプ
   レする手段と、 上記スプレ手段によってオーバースプレされた粉体を回
   収する手段と、 上記回収手段に接続され、上記回収された粉体中の微細
   粒子をその他の粒子から分離する分粒器と、 上記微細粒子を、上記ワークピースにスプレする為に上
   記スプレ手段に戻す手段と、 を具備することを特徴とする粉体コーティング装置。
2. 【請求項２】 上記スプレ手段は、上記分粒器からの上
   記微細粒子をスプレする専用の微細粒用スプレ・ガンを
   含むことを特徴とする請求項１に記載の粉体コーティン
   グ装置。
3. 【請求項３】 上記スプレ手段は、上記微細粒子が取り
   除かれた上記分粒器からの粉体をスプレする基本スプレ
   ・ガンを含むことを特徴とする請求項１に記載の粉体コ
   ーティング装置。
4. 【請求項４】 粉体スプレ・ガンを有し、固体粒子状の
   粉体をワークピースにスプレする手段と、 上記スプレ手段によってオーバースプレされた粉体を回
   収する収集器と、 上記収集器に接続され、上記収集器からの回収粉体を受
   領する再生利用ホッパーと、 上記再生利用ホッパーからの回収粉体をポンプ移送する
   搬送ポンプと、 上記再生利用ホッパーからの回収粉体を受領するように
   上記搬送ポンプに接続され、上記回収粉体中の微細粒子
   をその他の粒子から分離すると共に、微細粒が取り除か
   れた回収粉体である分粒回収粉体を作る分粒器と、 上記分粒器からの上記分粒回収粉体を受領するように接
   続された第１の供給ホッパーと、 上記スプレ手段に上記分粒回収粉体を供給する手段と、 上記分粒器によって分離された上記微細粒子を、上記ワ
   ークピースにスプレする為に上記スプレ手段に戻す手段
   と、 を具備する粉体スプレ・コーティング装置。
5. 【請求項５】 上記戻し手段は、上記分粒器からの上記
   微細粒子を受領するように接続された微細粒用の供給ホ
   ッパーを含み、 上記スプレ手段は、上記供給手段からの上記分粒回収粉
   体をスプレする基本スプレ・ガンと、上記戻し手段によ
   って上記分粒器から受領された微細粒子をスプレする専
   用の微細粒スプレ・ガンとを含むことを特徴とする請求
   項４に記載の粉体スプレ・コーティング装置。
6. 【請求項６】 粉体スプレ・コーティング用の一体化さ
   れた粉体分粒器及び収集器であって、 オーバースプレされた粉体を受領する収集器を構成する
   ハウジングと、 上記ハウジング内に配置され、回収された粉体中の微細
   粒子を粗大粒子から分離する分粒器と、 上記粗大粒子を粉体スプレ・ガンに供給する手段と、 上記微細粒子を上記分粒器から収集し、上記微細粒子を
   微細粒スプレ用の専用スプレ・ガンに供給する手段と、 を具備することを特徴とする一体化された粉体分粒器及
   び収集器。
7. 【請求項７】 上記微細粒子収集手段は、上記ハウジン
   グ内に配置された微細粒収集室を具備することを特徴と
   する請求項６に記載の一体化された粉体分粒器及び収集
   器。
8. 【請求項８】 上記微細粒子収集手段は、上記微細粒を
   流動化してそれらを微細粒スプレ用の専用スプレ・ガン
   にポンプ移送する手段を含むことを特徴とする請求項６
   に記載の一体化された粉体分粒器及び収集器。
9. 【請求項９】 スプレ手段を使用して固体粒子状の粉体
   をワークピースにスプレする工程と、 上記スプレ・ステップ中にオーバースプレされた粉体を
   回収する工程と、 上記回収された粉体中の微細粒子をその他の粒子から分
   離する工程と、 上記微細粒子を、上記ワークピースにスプレする為に上
   記スプレ手段に戻す工程と、 を具備する粉体スプレ・コーティング方法。
10. 【請求項１０】 上記スプレ工程は、微細粒を取り除い
    た回収粉体をスプレする基本スプレ・ガンを使用する工
    程と、上記微細粒子をスプレする専用の微細粒スプレ・
    ガンを使用する工程とを含むことを特徴とする請求項９
    に記載の粉体スプレ・コーティング方法。