JPH08224504A - 静電噴霧用スプレガン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】静電噴霧用スプレガンにおいて、空気搬送粉体
を分散すると共に、スプレガンを冷却するために拡散器
を組みこんだ粉体スプレガンに空気搬送粉体をポンプ移
送する装置を提供する。 【解決手段】ノズルから放出されるコーティング材料を
静電帯電するスプレガン２４は、スプレガン・ハウジン
グを具備し、このスプレガン・ハウジングには発熱性の
高電圧電源２６が取付けられる。またスプレガン・ハウ
ジングには拡散器３２が取付けられ、この拡散器はノズ
ルに搬送される粉体の空気流中に圧縮空気を噴射し、こ
れによって、その粉体を空気流の全体に分散させると共
に高電圧電源によって発生される熱に対してスプレガン
・ハウジングを冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気搬送粉体を分
散すると共にスプレガンを冷却する為に拡散器を組込ん
だ粉体スプレガンに空気搬送粉体をポンプ移送する粉体
ポンプの分野に関する。特に詳述すると、本発明は空気
搬送粉体の均一流を低流量設定で拡散器にポンプ移送す
る方法及び装置に関し、この拡散器が粉体スプレガンに
固着されかつスプレガン・ハウジングを冷却すると共に
スプレガンに送られる空気搬送粉体を分散させるもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】静電粉体スプレガンは、本発明の譲受人
であるノードソン コーポレーションに譲渡された米国
特許第５，０５６，７２０号明細書に記載されたように
高電圧の内部電源を有し、発振器及び昇圧変圧器を有す
る電源を一般的に内蔵する。上述の米国特許第５，０５
６，７２０号は本明細書に組み込まれるものである。電
源のいくつかの構成部分は、運転条件に応じて、ガンの
本体内に設置されたり、又はガン本体の外部に設置され
る。ガン本体内に発振器を設置する場合の重要な利点
は、各ガンについて外部の制御ユニットとのマッチング
用の較正を工場内で行うことができる点である。これま
では、発振器をガン側に設置しない場合には、各ガンの
較正をスプレ作業現場で行う必要があった。しかしなが
ら、発振器は熱を発生するものであり、この発振器をガ
ン本体内に設置した場合には米国特許第５，０５６，７
２０号明細書に示されたタイプの自然対流式のパッシブ
・ラジエータ（放熱器）のような手段が、ガンで、特に
発振器で発生した熱を効果的に散逸していた。最近まで
は、スプレされる粉体が粉体ガンの通常の運転温度に敏
感に反応するものではなかったので、粉体ガンの冷却条
件は重要な問題ではなかった。ところが、最近になっ
て、セ氏約３５℃〜約３７、８℃（カ氏約９５°〜約１
００°Ｆ）のような低温で焼結してしまうような新しい
粉体調合物が導入されてきている。このような温度範囲
では、電源を内蔵する粉体スプレガンが発生する比較的
少量の熱でさえも、新しい粉体調合物に対しては過度な
ものとなる。こうして、新しい粉体調合物の場合には、
自然対流式のパッシブ・ラジエーターのような熱伝導手
段は、特に工場の作業場の周囲温度が約２９．６℃〜約
３２．２℃（約８５°〜約９０°Ｆ）の範囲にある場合
には、焼結問題を防止するような低温まで静電ガンを冷
却することはできない。

【０００３】粉体コーティング・システムにあっては従
来、ジェット・ポンプ又はエジェクター（放出器）を使
用して、粉体を粉体容器又はホッパーから吸い出して、
その粉体を出口導管を介してスプレ装置、即ち米国特許
第５，０５６，７２０号明細書に開示されたタイプの粉
体スプレガンに移送している。粉体の流量を制御するポ
ンプ又は放出器の能力は、以下のａ）〜ｅ）の為に非常
に重要である。即ち、ａ）粉体をサージング（電圧変
動）やパルス噴出の発生等なしに、スプレガンにスムー
ズに移送する為、ｂ）スプレガンからの粉体の流出速度
を制御する為、ｃ）空気搬送粉体がスプレガンの帯電又
はパターン形成構造物への流入時に空気流中にうまく分
散することを確保する為、ｄ）ガンの構成部品の摩耗を
できるだけ少なくする為、ｅ）スプレガンの構成部品と
の粉体の衝突融解をできるだけ少なくする為。現時点で
は、粉体ポンプ機器が上述の種々の運転条件をクリアす
る方法は、その種々の運転条件の変更や満足度を試行錯
誤的にいろいろ変更することによって行われる。

【０００４】空気搬送粉体を容器からスプレガンにポン
プ移送する従来のシステムは、本発明の譲受人であるノ
ードソン コーポレーションに譲渡された米国特許第
４，９８７，００１号明細書の図５及び図６に図示さ
れ、その第６欄４７行目〜第９欄５４行目に記載されて
いる。尚この米国特許第４，９８７，００１号は全体が
本明細書に組込まれるものである。インジェクター・ノ
ズルを介してポンプ１１４内に送られる主空気流は、空
気ジェットを作って粉体入口に吸引力を発生する。この
粉体入口での吸引力は、流動化粉体を粉体容器からポン
プ１１４内に吸い込み、このポンプにおいて粉体が空気
ジェットに混合される。この混合によって生ずる空気搬
送粉体は出口パイプ１１６のベンチュリ部を介してスプ
レガンに送られる。インジェクター・ノズル１２を通る
空気流量を変化させることによって、上述の吸引力とス
プレガンに送られる粉体の量とを制御する。その後に、
空気搬送粉体は、空気アンプ１１７に送られ、この空気
アンプ１１７は二次空気流を噴射して、出口パイプ１１
６を流れる空気搬送粉体の速度を増速し正確に制御する
ことができる。

【０００５】この二次空気流は、米国特許第４，９８
７，００１号明細書に示したように、出口パイプ１１６
の下流側の位置からシステム中に噴射可能であるが、そ
の二次空気流を粉体入口の上流側の位置に噴射すること
も公知である。尚、この技術は、英国ロンドンのコンス
テーブル社が１９６３年に刊行した「粉体化された材料
の空気制御（ＰＮＥＵＭＡＴＩＣ ＨＡＮＤＬＩＮＧ
ＯＦ ＰＯＷＤＥＲＥＤＭＡＴＥＲＩＡＬＳ）」の３２
頁、３４〜３７頁及び５１頁を参照のこと。この文献も
本明細書に組込まれるものである。

【０００６】二次空気流は、粉体ポンプの上流位置で噴
射されると、粉体流を「止める（ｈｏｌｄ ｂａｃ
ｋ）」ように作用し、ポンプ移送される空気量を増大さ
せる。即ち、一次及び二次の空気流が出口パイプ１１６
のベンチュリ部を通過するので、この時の空気搬送粉体
のベンチュリー部通過速度は一次空気流のみがベンチュ
リー部を通過する時よりも大きい。粉体の衝突融解及び
ポンプ構成部品の一般的摩耗は空気速度の二乗に正比例
するので、ベンチュリ部の上流側に二次空気流を噴射す
ると、ポンプ構成部品の摩耗が一段と進みかつポンプ構
成部品との粉体の衝突融解を招来する。

【０００７】いずれの場合でも、即ち二次空気流が粉体
ポンプの上流側位置又は下流側位置のいずれの位置で噴
射された場合でも、空気搬送粉体が出口パイプ１１６を
介して粉体ガンに至るまでの距離（通常約４〜１２メー
トル）だけ流通した後に、その粉体は、導管の湾曲部の
慣性分離効果（ｉｎｅｒｔｉａｌ ｓｅｐａｒａｔｉｏ
ｎ ｅｆｆｅｃｔｓ）のような種々の理由によって、空
気流から分離する。スプレ・パターンを一様にし、かつ
静電帯電レベルを高める為には、粉体は、帯電又はパタ
ーン形成の前に空気流内で再分散される必要がある。こ
の再分散は、空気を追加して攪乱や混合を強く引き起こ
すか又は機械的に攪乱を引き起こすことによって、達成
することができる。

【０００８】或る場合には、粉体流が米国特許第４，３
９９，９４５号明細書に記載及び図示されたタイプの摩
擦電気式帯電ガンの多管によって再分割及び分布される
時のように、粉体は、空気中に完全に分散されて、これ
によってその再分割点で通路内に一様に分布されなけれ
ばならない。尚、米国特許第４，３９９，９４５号も本
明細書に組込まれるものである。オハイオ州、アムハー
ストのノードソン コーポレーションによって製造さ
れ、かつ１９９２年１０月５日に出願された米国特許出
願第０７／３５６，６１５号に記載されたＴｒｉｂｏｍ
ａｔｉｃ ＩＩ（登録商標）ガンに現在使用されている
ような空気ジェット拡散器又は米国特許第４，９８７，
００１号明細書に示されたような多孔性の拡散器のいず
れかによって、良好な結果が得られている。尚、上述の
米国特許出願第０７／３５６，６１５号も本明細書に組
込まれるものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】空気ジェット拡散器を
備えた粉体スプレガンが上述のように二次空気流を上流
位置又は下流位置のいずれかに噴射するポンプと組合わ
せて使用される時には、重大な欠点が多数発生する。ま
ず第１の欠点としては、ガンからスプレされる空気搬送
粉体の体積と速度との両方が過大となり、これによっ
て、全体のコーティング効率が低下し、かつオーバー・
スプレの量が増加してこれによりシステムに戻される粉
体の量も増加することである。第２の欠点としては、ポ
ンプに拡散器を付加すると、制御装置が３組に増加す
る。即ち、これらの３組の制御装置は、ポンプの一次及
び二次の空気流の各々に対する一組の制御装置と、ガン
に取付けられる拡散器に流れる空気流用の第３の組の制
御装置とである。このような制御装置の追加に関連する
コスト増に加えて、設定を最適値にするように３組の制
御装置を調整することは、特に非熟練作業者にとっては
困難であり多大な時間を要する作業である。第３の欠点
としては、或る種のパターン形成部材及びいくつかの帯
電手段は、ガンの所で粉体を非常にうまく分散できない
場合には、実際的なものとは言えない点である。

【００１０】従って、空気搬送粉体を低流量で静電ガン
にポンプ移送できる実用的でかつ操作が容易なシステム
が要望されており、このシステムにあっては、静電ガン
において粉体が空気中に再分散されかつそのガンが冷却
され、これによって新しい低温粉体調合物を効果的にス
プレして、工作物に均一なコーティングを塗布すること
ができる。

【００１１】本発明の目的は、公知のシステムの種々の
問題や制限を克服する為に、静電スプレガンを冷却しな
がら、空気流と粉体とを静電スプレガンにポンプ移送し
かつその粉体を空気流中に分散させる方法及び装置を提
供することである。

【００１２】本発明の別の目的は、空気流と粉体とをポ
ンプ移送して、スプレガンに取付けられた拡散器内に流
し、これによって、粉体を空気流に分散させると同時に
ガンを冷却する方法及び装置を提供することである。

【００１３】本発明の更に別の目的は、粉体を粉体ポン
プによってスプレガンにポンプ移送し、これによって、
ポンプ室に流入する圧縮空気が所定の圧力を越えた後に
のみ、粉体を粉体容器からポンプ内に吸い込む方法及び
装置を提供することである。本発明の更に別の目的は、
空気搬送粉体を一定速度でスプレガンにポンプ移送する
方法及び装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によると、ノズル
から放出されるコーティング材料を静電帯電するスプレ
ガンは、スプレガン・ハウジングを具備し、このスプレ
ガン・ハウジングには発熱性の高電圧電源が取付けられ
る。またスプレガン・ハウジングには拡散器が取付けら
れ、この拡散器はノズルに搬送される粉体の空気流中に
圧縮空気を噴射し、これによって、その粉体を空気流の
全体に分散させると共に高電圧電源によって発生される
熱に対してスプレガン・ハウジングを冷却する。

【００１５】本発明によると、粉体をスプレガンにポン
プ移送する粉体ポンプは、ポンプ室を具備し、このポン
プ室は、圧縮空気源に接続された空気入口と、コーティ
ング粉体源に接続された粉体入口と、送出導管に接続さ
れ空気搬送粉体をスプレガンに送る粉体出口とを有す
る。取出管は、粉体容器に挿入されるように構成された
一端と、ポンプ室の粉体入口に接続された他端とを有す
る。この取出管はブリード・ポートを少なくとも一つ有
し、このブリード・ポートは粉体容器内に収容された粉
体の粉体レベルとポンプ室との間に位置する。ブリード
・ポートは、所定の圧力未満の圧縮空気流が空気入口に
流れると、それに応じて取出管の周囲の空気をブリード
・ポートを介してポンプ室内に吸い込ませることがで
き、これによって、ポンプ室に流入する圧縮空気が所定
の圧力を越えるまでは粉体が取出管を介してポンプ室内
に吸い込まれることを防止する。

【００１６】本発明によると、送出導管はベンチュリ部
を有し、このベンチュリ部は主ポンプ室の粉体出口に隣
接しかつその直ぐ下流側に位置し、スプレガンにポンプ
移送される空気搬送粉体の速度を制御する。二次空気入
口は、ベンチュリ部の下流側の位置において圧縮空気
を、送出導管を流れる粉体含有の空気流中に噴射して、
これによって、スプレガンに達する前に粉体が空気流か
ら沈降することを防止する。

【００１７】更に本発明によると、コーティング粉体を
スプレガンにポンプ移送する一定体積搬送システムは、
一定体積の空気を円筒出口管内に送出する膨張ノズルを
具備する。この膨張ノズルは、一端が圧縮空気源に接続
され、他端が円筒出口管に接続されている。円筒出口管
の粉体入口は、コーティング粉体の容器に挿入された入
口端と粉体入口に接続された出口端とを有する取出管か
らのコーティング粉体を、膨張管を流れる空気流に応じ
て円筒出口管に送る。流れインデューサーが粉体の表面
の下方に配置され、この流れインデューサーは粉体を吹
き上げて取出管内を上昇させて、円筒出口管を流れる一
定体積空気流中に流入させ、これによって、空気搬送粉
体が一定速度でガンにポンプ移送される。本発明の現時
点での好適実施例の構造や動作や種々の利点は、添付の
図面を参照した以下の説明から更に明らかになるであろ
う。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、固形体微細コーティング
粉体を物品又は工作物（不図示）の表面にスプレするシ
ステム１０を概略的に示したものである。このシステム
１０は流動化床又は粉体容器又はホッパー１２を具備
し、このホッパー１２は米国特許第４，９８７，００１
号明細書に示された原理に従って構成されている。流動
化された粉体は導管１４を介して上方に吸い込まれてベ
ンチュリ・ポンプ１６内に流入する。空気源（不図示）
からの加圧空気は、空気調整器１８を流れてポンプ１６
に流入する。調整された空気は、粉体を導管１４からポ
ンプ１６内に吸引して、空気によって搬送される粉体
流、即ち空気搬送粉体流を送出導管２０、典型的には可
撓性ホースを介して粉体スプレガン２４に送る。この粉
体スプレガン２４は内部電源２６と協働するように構成
されている。尚、この内部電源２６は例えば電圧増倍回
路であり、電気ケーブル２８によって外部の低電圧源
（不図示）に接続されている。電圧増倍回路２６はヒー
ト・シンク（吸熱器）板３０に接触し、このヒート・シ
ンク板３０は熱伝導性の拡散器（ディフューザー）３２
に接触している。ポンプ１６からの空気搬送粉体流は、
拡散器３２を通過し、この拡散器３２において、加圧空
気源から圧力調整器３４を介して供給された空気が空気
搬送粉体流と混合され、これによって、粉体を分散して
空気搬送粉体流を導管３８を介してガン２４のスプレ・
ノズル部３９に送出する。この空気搬送粉体は、静電帯
電されてスプレ・ノズル部３９から、コーティングすべ
き物品に向けてスプレされる。

【００１９】図２は、熱伝導性拡散器３２の特長及び構
造を示したもので、この拡散器３２は細長の内側円筒体
４０から構成され、この内側円筒体４０は、貫通孔４２
を有し、その一端で導管３８、典型的には可撓性ホース
によってスプレ・ノズル部３９（図１に図示）に接続さ
れ、他端で送出導管２０によってポンプ１６に接続され
ている。外側の細長円筒体４４は内側円筒体４０のまわ
りに同軸状に配置され、これによって空気室４６を形成
する。この空気室４６は両端がＯリング４８、５０によ
って、シール可能である。通路５１は室４６を貫通孔４
２に接続する。この通路５１は、一様に分布された複数
のポート５２から構成することができ、各ポート５２
は、拡散器３２の貫通孔４２を流れる空気搬送粉体流の
方向に傾斜している。即ち、ポート５２は、拡散器３２
を通る長手方向延在の中心線５４に対して、好ましくは
約７°〜約６０°の間、より好ましくは約１５°〜約３
０°の間の角度「ａ」で配置されている。本明細書で述
べたように、空気をポート５２を介して空気搬送粉体流
中に粉体の流れ方向に噴射する目的は、粉体を粉体流内
で再分布させること及び粉体流のポンプ動作を増大させ
て導管２０及びスプレガン２４内の損失を相殺すること
である。

【００２０】図２Ａに示したように、拡散器３２の孔４
２を流れる空気搬送粉体流の方向に傾斜した環状通路５
３を通路５１’に設けることも、本発明の範囲内であ
る。細長の環状管５５がその上流端５７において孔４２
の表面に固着される。この固着は、例えばその環状管を
一体構成するか、又は摩擦嵌合によって行われる。管５
７の直径は下流端５９の所で小径になっており、これに
よって、管５５の外表面と孔４２との間に環状通路５３
が形成される。複数のポート５２によって室４６と通路
５３を接続する。環状の通路５３は、拡散器３２を長手
方向に延在する中心線５４に対して、好ましくは約０°
〜約６０°の間、もっと好ましくは約０°〜約３０°の
間の角度「ｂ」で配置されている。環状通路５３は環状
リングの形の圧縮空気を空気搬送粉体流内に粉体流の方
向に送り込み、これによって、粉体を再分布すると共
に、粉体流内に追加的にポンプ動作を発生させて導管２
０及びスプレガン２４での流れ損失を相殺する。

【００２１】拡散器３２は熱伝導性の支持ブラケット５
６を有し、この支持ブラケット５６は、好ましくはガン
２４の後方表面をカバーするような形状に定められると
共に、好ましくはヒート・シンク板３０に接触してい
る。このヒート・シンク板３０は高電圧増倍器回路２６
に接触している。支持ブラケット５６はアルミニウムの
ような熱伝導性材料から作られており、これによって、
後述のようにガン２４からの熱散逸を助長する。ネジ付
のインサート５８がガン２４に固着され、このインサー
ト５８は支持ブラケット５６のネジ付孔６０から外方へ
突出している。支持ブラケット５６をヒート・シンク板
３０にしっかりと固定する為に、インサート５８にナッ
ト（不図示）を螺合することもできる。電気ケーブル２
８がケーブル・ナット６１によってネジ付インサート５
８に固着され、この電気ケーブル２８は低電圧を高電圧
増倍回路２６に送出する。支持ブラケット５６は更に、
圧縮空気入口部６２を具備し、この圧縮空気入口部６２
は入口通路６４を有し、この入口通路６４は導管６６に
よって空気調整器３４（図１に図示）及び加圧空気源
（不図示）に接続されている。入口通路６４は空気室４
６に接続され、これによって、加圧空気が調整可能な圧
力調整器３４から入口通路６４及び空気室４６に供給可
能となる。加圧空気はそれから通路５１’を通って半径
方向に流れ、貫通孔４２内の空気搬送粉体流中に流入す
る。

【００２２】本発明の基本的な特長は、ヒート・シンク
板３０を積極的に冷却することである。空気搬送粉体を
拡散器３２で分散することから生ずる性能向上に加え
て、拡散器支持ブラケット５６は更に、熱交換器として
働くものであり、拡散器３２の空気入口部６２を介した
圧縮空気の強制対流冷却によって、ヒート・シンク板３
０から熱を逃がす。圧縮空気は、アルミニウムのような
熱伝導性材料製の拡散器支持ブラケット５６内を通って
環状室４６に流入し、この環状室４６において内側及び
外側の円筒体４０と４４の間で比較的高速度で均一に分
散される。圧縮空気はアルミニウム製の支持ブラケット
５６の大きな表面積に沿って流れるので、かなりの量の
熱がヒート・シンク板３０から圧縮空気流に移送可能と
なる。アルミニウム製の支持ブラケット５６をスプレガ
ン２４の後部に付加することによって、ガンの外部表面
積が効果的に増大し、これにより、ガンがガン本体から
の熱対流によって冷却される。

【００２３】新しい低温粉体調合物をスプレする為に作
動温度を低温にする必要がある本発明にあっては、圧縮
空気の温度が一般に周囲の室温よりも低いので、圧縮空
気を用いた冷却は従来の自然対流に比べて重要な利点を
有する。この圧縮空気による冷却によって、ヒート・シ
ンク板３０は、周囲の室温に等しいか、又はそれよりも
低い温度まで冷却することができる。支持ブラケット５
６を圧縮空気で冷却する粉体ガンは、発振器部分、例え
ば高電圧電源の主な熱発生部分がガンの外部に位置する
ようなガンと比べても作動温度を更に低温にすることが
できる。というのは、電源のその他の部分、例えば電圧
増倍器や高電圧変圧器が新しい低温粉体調合物のスプレ
に悪影響を及ぼす程の熱を依然として発生するからであ
る。また、ヒート・シンク板３０を通る冷却用圧縮空気
の速度の為に、固体と空気との境界での熱抵抗が非常に
小さくなり、熱がより効率的に移転される。尚、この熱
抵抗は、従来、「フィルム熱伝達係数」として知られて
いるものである。

【００２４】本発明の別の基本的な特長は、図１に示し
たようなポンプ１６に関するもので、このポンプ１６は
空気搬送の固体微細粉体の一様な流れを低流量設定（ｌ
ｏｗｆｌｏｗ ｓｅｔｔｉｎｇｓ）でポンプ移送するこ
とができる。本発明の一実施例は、ポンプ１６ａとして
図３に示された適宜のポンプの構造に関する。ポンプ１
６ａは、新規な「ブリード・ポート」構成を有するトッ
プ取付の粉体ポンプであり、最大粉体流量が時間当り約
２７キログラム（約６０ポンド）となるように構成され
ている。ポンプ１６ａは流動化粉体７２を収容する従来
の容器又はホッパー１２の粉体レベル７０よりも上方に
取付けられ、これによって、インジェクター・ノズル７
６を介してポンプ室７４に流入する空気は、粉体入口７
８の所で吸引力を発生して、流動化粉体７２を粉体容器
１２から取出管８０を介してポンプ室７４内に吸い込
む。ポンプ室７４内の空気搬送粉体は、出口８３のベン
チュリ部８２を通って図１に示したような導管２０内に
送られる。一個以上のブリード・ポート８４が取出管８
０の壁を貫通している。尚、これらのブリード・ポート
８４は粉体レベル７０の上方の位置において取出管８０
に穿設されることが好ましいが、しかしながら、ブリー
ド・ポートを別の位置、例えばポンプのケーシングを直
接貫通してポンプ室７４に至るような位置に設けること
も本発明の範囲内である。

【００２５】動作を説明すると、ポンプ１６ａは、図１
に示した空気調整器１８が圧縮空気の流れを流れ無しの
状態から所定圧力での流れまで徐々に増大することによ
って、制御され、これによって、圧縮空気がインジェク
ター・ノズル７６を通ってポンプ室７４に流入する。最
初のうちは、圧縮空気によってポンプ室７４に発生する
吸引力は取出管８０のブリード・ポート、即ち孔８４を
介して周囲の空気を吸い込む程度にすぎないので、粉体
が管８０を上昇して吸い込まれるといった事態は発生し
ない。インジェクター７６を流れる圧縮空気流が充分に
増大すると、ポンプ室７４のポンプ能力が増大して、ブ
リード・ポート８４を介して充分な空気を吸い込んでポ
ート８４に充分な流れ絞り（ｆｌｏｗ ｒｅｓｔｒｉｃ
ｔｉｏｎ）を作る。この流れ絞りは、ポンプ室７４に充
分な吸引力を発生し、これによって粉体が吸引されて管
８０を上昇してポンプ入口７８に流入する。

【００２６】本発明の開発の途中で、ブリード・ポート
を有する取出管を備えた粉体ポンプの動作と、ブリード
・ポートを持たない従来の取出管を備えた同一構成の粉
体ポンプの動作とを比べる比較テストを行った。図４
の、粉体質量流とインジェクター空気圧力との関係を表
すグラフに示されたように、ポンプが従来のようにブリ
ード・ポートを持たない取出管を具備する場合にはイン
ジェクター・ノズルでの空気圧力が約４〜５ポンド／平
方インチ（ｐｓｉ）の値に達した時に、質量粉体流が流
れ始める。この時でさえも、ポンプが作動開始しても空
気搬送粉体の速度は、空気搬送粉体がスプレガンに到達
するまで、粉体を浮遊状態に保つ為には十分ではない。
むしろ、粉体は、空気搬送粉体流から沈降して送出導管
内に滞積し及び／又は粉体の塊となってしまう。更に、
ガンに達した粉体は空気搬送粉体の流れの中で均一に分
散しておらず、そのままスプレした場合には不均一なコ
ーティングを作る。

【００２７】これに対して、本発明の改良された取出管
８０の場合、即ち、Ｍｏｄｅｌ １００Ｐｌｕｓ（登録
商標）Ｐ／Ｎ ２４５１００のような標準ノードソンポ
ンプと一緒に使用される直径約０．４８ｃｍ（０．１９
インチ）の単一ブリード・ポート（又は直径約０．３３
ｃｍ（０．１３インチ）の２個のブリード・ポート）を
有する取出管８０の場合には、粉体質量流量は、インジ
ェクター・ノズル７６での圧縮空気圧力が約１０〜１２
ｐｓｉの間の値に達するまで、発生しない。この大きい
方の圧力において、粉体流のスタートでさえも、ブリー
ド・ポート８４を通って吸い込まれる空気は多量であっ
て取出管８０を通ってポンプに吸い込まれる粉体と混合
し、これによって、導管２０内の空気搬送粉体の速度が
十分に高速となって、粉体は少なくともガンに到達する
まで浮遊状態のまま保たれる。それにもかかわらず、空
気搬送粉体がガンに到達することを確保すると共に、ポ
ンプ１６とガン２４の両方の構成部品での粉体の衝突融
解や部品の摩耗を防止する為に、空気搬送粉体の速度は
できるだけ低い値に保たれる。空気搬送粉体の速度が最
低値に保たれるようにポンプ１６を運転することは、ポ
ンプ１６をガン２４において拡散器３２のような拡散器
と一緒に使用する場合には最も実現可能性が高く、静電
帯電及びスプレの前に粉体を再分散することができる。

【００２８】ブリード孔８４を取出管８０に設けること
の別の重要な効果は、ガン２４に流入する空気搬送粉体
がゼロの状態から最低値になるまで滑らかに変移するこ
とである。換言すると、ガンが起動トリガーされると、
空気搬送粉体はサージングやハフィング（突発的噴出）
を生ずることなく流通を開始する。その後に、粉体ガン
が停止されると、空気搬送粉体の流れは急速に止まる。
このようなポンプの起動及び停止の間の流れ状態に関す
る特長は、コーティングを均一にスプレするのに重要で
あるが、これは従来のポンプ構成では達成できない事項
であった。これらの利点は、取出管にブリード孔を設け
る以前には、知られていないことであった。本発明の前
には、取出管にブリード孔を設けることは、低ポンプ設
定状態において粉体容器内の流動化粉体に対する吸引を
弱めてポンプ効率を低下させるので望ましくないと思わ
れていた。また、高いポンプ設定状態では、本発明の場
合でさえもブリード・ポートは、ポンプの作動に影響を
及ぼさない。その理由は、ポンプが少なくとも約６４．
８ｍ／分（約１２００フィート／分）の典型的な速度で
空気搬送粉体を移送している間、ブリード・ポートは事
実上制限される、即ち絞られるためである。

【００２９】図５は図１に示したシステムのポンプ１６
の代りに使用することができる２段ポンプ１６ｂを示
す。ポンプ１６ｂはポンプ１６ａに似ているが、追加の
第２段９０を有する。また、ポンプ１６ｂは米国特許第
４，９８７，００１号明細書に示されたような下流側に
二次空気を導入する従来の２段ポンプに類似している
が、しかし以下のａ）及びｂ）の点で公知のものと異な
っている。即ち、ａ）第１段インジェクター７６’と第
２段９０とは、空気調整器１８によって調整可能な単一
の加圧空気源から供給され、ｂ）第２段９０は空気搬送
粉体の更なる分散なしに最適のポンプ動作を達成できる
ように寸法が定められている。尚、本明細書全体におい
て、一つのダッシュ符号及び二つのダッシュ符号を付し
た数字は、ダッシュ符号の付されていない同一数字によ
って表わされる構造部材と実質的に同一である構造部材
を表わしている。単段ポンプ１６ａに比べて、２段ポン
プ１６ｂの重要な利点は、２段ポンプ１６ｂを流れる空
気搬送粉体の流れがポンプ１６ｂをガン２４に接続する
導管２０’の長さに対して敏感でなくなる、又はガンノ
ズルを寸法や形状の異なったものに交換する場合のよう
な下流側の条件の変化に対して敏感でなくなる点であ
る。

【００３０】上述した単段ポンプ１６ａの場合のよう
に、２段ポンプ１６ｂは、空気搬送粉体の均一な流れを
低流量設定でコーティング・ガン２４にポンプ移送す
る。ポンプ１６ｂは、ポンプ１６ａと同様に流動化粉体
の従来のホッパー１２の粉体レベル７０の上方に取付け
られる構成であり、新規の「ブリード・ポート」構造を
有する。インジェクター・ノズル７６’を介してポンプ
室７４’に流入する空気は、粉体入口７８’に吸引力を
発生し、流動化粉体を、一個以上のブリード・ポート８
４’を有する取出管８０’を介してポンプ室７４’に吸
い込む。尚、このようなブリード・ポートを別の箇所、
例えばポンプ室７４’の壁に形成することも本発明の範
囲内である。ポンプ室７４’の空気搬送粉体は、ベンチ
ュリ部８２’を通ってコネクタ導管９２の貫通孔８３’
に流入し、第２段９０を通って導管２０’を介してガン
２４に流入する。

【００３１】第２段９０は、空気室９８を形成するハウ
ジング９６から構成され、この空気室９８はコネクタ導
管９２の貫通孔８３’のまわりに同軸状に配置されてい
る。等間隔に設けられた複数のジェット入口１００は、
コネクタ導管９２の壁を貫通し、好ましくは約７°〜約
４５°の間の角度に設定され、これによって、空気調整
器１８の下流側で入口導管に接続された導管１０２から
の空気が貫通孔８３’を流れる空気搬送粉体中に噴出さ
れ、これによって、ポンプ動作を向上させると共に、粉
体がガン２４に取付けられた拡散器３２への到達前に、
出口導管２０’内の空気搬送粉体から、沈降してしまう
ことを防止する。

【００３２】単段および２段のポンプ１６ａ，１６ｂは
夫々粉体、通常は空気搬送粉体をホッパーからスプレガ
ンに効率的に移送することができるが、しかしながら図
６に示したような別の実施例の搬送システムにあって
は、定体積搬送システム１１０によってソフトで制御可
能な粉体スプレ・パターンを作ることができる。この実
施例では、オリフィス１１２を通った圧縮空気流が膨張
ノズル１１４で空気ジェットとなる。尚、この膨張ノズ
ル１１４は開先角度「ｂ」が約１５°〜約１９°の間の
角度、好ましくは約１７°である。この開先角度は、円
筒状の出口管１１６を流れる空気搬送粉体に流れの分離
や攪乱運動が発生することを防止するように選定され
る。即ち、空気ジェットはノズル１１４において膨張し
て滑らかな搬送空気流となり、この搬送空気流中に、粉
体噴射管１１８が非常に「濃い」粉体と空気の混合物
（粉体の空気に対する高比）を噴出する。この高濃度の
混合物は、導管２０”内の空気体積をほぼ一定に維持す
る為に、粉体に混合される搬送用空気を少量必要となる
にすぎない。オリフィス１１２に流入する空気流は、上
述した単段及び２段のポンプと共に使用される調整可能
な空気源からではなく、一定の空気源から供給される。

【００３３】定体積搬送システム１１０の典型的な運転
例にあっては、搬送空気は直径が約０．０６０インチの
オリフィス１１２を流通する。導管２０”の内径が約
１．２７ｃｍ（０．５０インチ）である場合、約２立方
フィート／分（ｃｆｍ）の空気量によって、空気搬送粉
体の速度は最適速度、即ち約４５７ｍ／分（約１５００
フィート／分）に近くなる。この最適速度を得る為に
は、オリフィス１１２の上流側で約５０ｐｓｉが必要と
なる。導管２０”の背圧が典型的には１ｐｓｉ未満であ
るので、オリフィス１１２での圧力降下は、オリフィス
１１２を流れる空気の流量を制御する際の主要因であ
る。こうして、圧力降下が一定であるので、空気流の体
積及び速度が導管２０”の長さ又は粉体流の体積に無関
係に実質的に一定となる。

【００３４】定体積の搬送システム１１０の運転におい
て、考慮すべき重要な点は以下の二点ａ）及びｂ）であ
る。即ち、ａ）空気の体積が粉体を導管２０”内で浮遊
状態に保つのに充分となるようにオリフィス１１２での
圧力降下を選定すること、ｂ）導管２０”を流れる空気
搬送粉体の体積をできるだけほぼ一定に維持するよう
に、流動化コーティング粉体を、最小体積の空気で管１
１６を流れる一定体積の空気中に噴射することである。

【００３５】空気搬送粉体流中への粉体の噴射は、いろ
いろな方法で行うことができる。図６に示されたような
「粉体噴水」と称されるシステムにあっては、流れイン
デューサ１１８は高濃度の混合物を供給して空気体積を
できるだけ少なくする。流れインデューサ１１８の入口
部分１１９は、粉体７２”の表面７０”の下方に位置
し、粉体を噴射管１２０中を上昇させると共に、その粉
体を、管１１６を流れる一定体積の空気流中におだやか
に噴射する。空気調整器又は弁（不図示）を使用した場
合には、導管２０”を介してガンに搬送される粉体の体
積は、空気入口１２２を介して流れインデューサ１１８
の噴射ノズル１２４に流入する空気の圧力を調整するこ
とによって、制御可能となる。流れインデューサ１１８
は少量の空気を使用するだけであるので、管１２０を流
れる空気搬送粉体の速度は、低速であり、摩耗や衝突融
解が無視できる。更に、粉体導管２０”を流通する空気
搬送粉体の速度は、一定の最適値に保たれ、これによっ
て、公知のポンプ・システムに比べて、ポンプやガン構
成部品での摩耗や衝突融解をできるだけ少なくすること
ができる。次に、高濃度の混合物をできるだけ少量の空
気によって供給するように構成されたいくつかの流れイ
ンデューサーの代替例を説明する。

【００３６】図６に示したように、ノズル１２６は、空
気入口１２２を有し、空気を出口開口１２７を介して管
１２０のフレアー形の入口１２８に向けるように位置決
めされている。この空気流は、流動化粉体７２”を管１
２０の入口１２８内に吸い込み、粉体と空気との混合物
を管１２０の出口１２９から拡散管１１４からの空気流
中に噴出する。前述したように、システム１１０の重要
な条件は、粉体をホッパー７２”から出口管１１６に搬
送するのに必要な空気の体積をできるだけ小さくするこ
とである。従って、入口１２２を流通する空気流は、
「高濃度の」粉体と空気の混合物を、管１１６に流入す
る空気中に放出することができる最小値に保持される。

【００３７】図７は流れインデューサ１１８’の別の実
施例を示したもので、この流れインデューサ１１８’は
図６に示したノズル１２４の代りに使用されるノズル１
３０を有する。このノズル１３０は、円錐形状の端部分
１３４の表面１３２を流れる薄シート状の空気流を作り
出す。ノズル１３０は空気入口１３６を有し、この空気
入口１３６は円筒状の中空本体部分１４０の内部通路１
３８に接続されている。内側の円筒壁１４２は本体部分
１４０から上方に延在し、円錐形状の端部分１３４を有
する。この端部分１３４は、ろう付けなどの公知の手段
によって壁１４２に固着されている。外側の円筒壁１４
４は本体部分１４０から上方に延在し、内側の円筒壁１
４２と同軸となるように設けられ、これによって環状凹
部１４６が形成される。複数の開口１４８は内側の円筒
壁１４２を貫通し、入口１３６及び内部通路１３８から
の空気を環状凹部１４６内に送出する。外側の円筒壁１
４４は、円錐形状の端部分１３４の基部にわずかにオー
バーラップする位置まで上方に延在し、これによって環
状開口１４９が形成される。この環状開口１４９を通っ
た空気流は、薄い円錐シート状の空気となって円錐形状
の端部分１３４の表面上を流れる。この円錐シート状の
空気は、端部分１３４の先端１５１を越えた点で合流す
る。ノズル１３０の円錐形状の端部分１３４は薄いシー
ト状の空気を支持し安定化する為に必要とされる。ノズ
ル１３０の一つの利点は、入口１３６からの圧縮空気が
大きな表面積にわたって拡がり、その空気の運動量をそ
の周囲の流動化粉体に迅速かつ効率的に伝えて、粉体を
流れインデューサ１１８’を介して管１１６に送ること
である。このような構成は、運動量をその外側表面に主
に伝えるという圧縮空気ジェットの本質を利用している
ので、特に効果的である。

【００３８】図８は図６及び図７に夫々示されたノズル
１１９，１３０の別の実施例であるノズル１５０を示し
たものである。ノズル１３０の場合のように、ノズル１
５０は円錐形状の端部分１５４の表面１５２上を流れる
薄いシート状の空気を作るように構成されている。ノズ
ル１５０は空気入口１５６を有し、この空気入口１５６
は中空の円筒本体部分１６０を貫通する内部通路１５８
に接続されている。円錐形状の端部分１５４の基部１６
２は、溶接やろう付けのような任意の公知手段によって
本体部分１６０の上端に固着可能である。リング状に等
間隔に離散配置された複数のオリフィス１６４は、円錐
形状の端部分１５４の基部１６２を貫通し、入口１５６
から内部通路１５８を流通した空気ジェットを円錐形状
の端部分１５４の表面１５２上に流して、薄いシート状
空気を作る。この薄いシート状空気は円錐形状の端部分
１５４の先端１６６を超えた点で合流する。この実施例
の利点は図７に示した実施例の利点と類似しており、圧
縮空気が分割されて、大きな表面積を有する多数のジェ
ットになり、それから等しい横断面の単一のジェットに
なる、ことである。更に、空気は拡大して大きな表面積
になり、これによって、圧縮空気流の運動量はその周囲
の流動化粉体に迅速かつ効率的に伝達されて、粉体を流
れインデューサ１１８”を介して管１１６に移送する。

【００３９】以上から明らかなように、本発明による装
置及び方法は、粉体流を静電スプレガンにポンプ移送し
かつスプレガンを冷却しながら粉体を空気流に分散し
て、上述した目的や手段や利点を充足するものである。
また、本発明によると、静電スプレガンに取付けられた
拡散器は、圧縮空気流を、ガンにポンプ移送された粉体
流中に送り、これによって、粉体は粉体流内で分散され
かつ同時にガンが冷却される。単段及び２段の粉体ポン
プは、新規なブリード・ポートを有し、これによって、
ポンプ室に流入される圧縮空気が所定の圧力を越えるま
で、粉体が粉体容器からポンプ室内に吸い込まれること
はない。本発明はまた、空気搬送粉体を一定速度でスプ
レガンに移送するポンプを開示する。

【００４０】本発明はいくつかの実施例に基づいて説明
されたが、当業者は上述の教示から多数の代替例や修正
例や変更例を容易に推考できるであろう。従って、本発
明はこのような代替例や修正例や変更例を添付の請求の
範囲内に包含するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理に従って構成された、空気搬送粉
体を静電スプレガンにポンプ移送するシステムを示した
側面概略図。

【図２】図１に示した静電スプレガンの後部に取付けら
れた拡散器を一部断面で示した拡大側面図。

【図２Ａ】図１に示したスプレガンに取付けられた拡散
器の第２の実施例を一部断面で示した拡大側面図。

【図３】図１に示したシステムに組込むのに適したブリ
ード・ポート付きの単段ポンプを一部断面で示した側面
概略図。

【図４】図３に示したポンプの動作特性を示したグラ
フ。

【図５】図１に示したシステムに組み込むのに適した別
の実施例のブリード・ポート付きの２段ポンプを一部断
面で示した側面図。

【図６】一定体積ポンプ・システムを具備する、図１に
示したシステムのポンプ部分の別の実施例を示した側面
概略図。

【図７】図６に示したシステムに使用される流れインデ
ューサのノズル部分の第１の実施例を一部断面で示した
拡大図。

【図８】図６に示したシステムに使用される流れインデ
ューサのノズル部分の第２の実施例を一部断面で示した
拡大図。

【符号の説明】

２４ スプレガン ２６ 高電圧電源 ３２ 拡散器 ３９ ノズル部 ５２ 拡散器空気通路 ５６ 熱伝導性の支持ブラケット ６４ 支持ブラケット空気通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン ジェー． ノブ アメリカ合衆国．44001 オハイオ，アム ハースト，マッキントッシュ レーン 545

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズル部から放出される粉体を静電帯電す
   るスプレガンにおいて、 スプレガン・ハウジングと、 上記ガン・ハウジング内に取付けられ、熱を発生する高
   電圧電源と、 上記高電圧電源に取付けられ、圧縮空気源に接続される
   支持ブラケット空気通路を有する熱伝導性支持ブラケッ
   トと、 上記支持ブラケットに取付けられ、上記ノズル部に流れ
   る空気搬送粉体流中に圧縮空気を噴射すると共に上記ガ
   ン・ハウジングを冷却する為に上記支持ブラケット空気
   通路に連通する拡散器空気通路を有する拡散器と、 を具備することを特徴とするスプレガン。
2. 【請求項２】拡散器は拡散器空気通路を有する拡散器本
   体を具備し、圧縮空気を上記拡散器本体の入口部から空
   気搬送粉体流に送ることを特徴とする請求項１に記載の
   スプレガン。
3. 【請求項３】拡散器空気通路は複数のポートを具備し、
   圧縮空気は上記複数のポートを通って複数の空気ジェッ
   トとして空気搬送粉体流中に噴射され、これによって、
   上記粉体流内で粉体を分散させると共に高電圧電源によ
   って発生される熱に対してスプレガンを冷却することを
   特徴とする請求項２に記載のスプレガン。
4. 【請求項４】拡散器空気通路は環状通路を具備し、圧縮
   空気が上記環状通路を通って環状リング形状になって空
   気搬送粉体流中に噴射され、これによって、上記粉体流
   内で粉体を分散させると共に高電圧電源によって発生さ
   れた熱に対してスプレガンを冷却することを特徴とする
   請求項２に記載のスプレガン。
5. 【請求項５】拡散器本体は、 空気搬送粉体流が流通する貫通孔を有し、一端でノズル
   部に他端で空気搬送粉体の供給源に夫々接続された細長
   の内側円筒本体部材と、 上記細長の内側円筒本体部材の周囲に配置され、かつ上
   記細長の内側円筒本体部材との間に取囲まれた空気室を
   形成するように上記細長の内側円筒本体部材から離間さ
   れた細長の外側円筒本体部材と、 を具備し、 上記取囲まれた空気室は拡散器空気通路によって上記貫
   通孔に接続され、これによって、上記通路に流れる圧縮
   空気を、上記貫通孔を流れる上記空気搬送粉体流中に送
   ることを特徴とする請求項２に記載のスプレガン。
6. 【請求項６】熱伝導性の支持ブラケットは、高電圧電源
   に接触しているヒート・シンク板に接触しており、 拡散器本体の入口部は、圧縮空気を支持ブラケットを介
   して取囲まれた空気室内に送る為に上記支持ブラケット
   内に位置し、これによって、圧縮空気は、拡散器空気通
   路を通って貫通孔内に流入可能となり、上記高電圧電源
   によって発生された熱を上記ヒート・シンク板から上記
   支持ブラケット内に伝達しそれから上記拡散器本体の周
   囲の空気中及び上記空気搬送粉体流中に伝達することに
   よって、スプレガンを冷却することを特徴とする請求項
   ５に記載のスプレガン。
7. 【請求項７】複数のポートは、貫通孔のまわりに等間隔
   で配置され、該貫通孔の長手方向延在の中心線に関して
   約７°〜約６０°の角度を形成することを特徴とする請
   求項３に記載のスプレガン。
8. 【請求項８】貫通孔のまわりに等間隔で配置された少な
   くとも６個のポートを有することを特徴とする請求項７
   に記載のスプレガン。
9. 【請求項９】拡散器空気通路は一本の環状通路を有し、
   圧縮空気は上記環状通路を通って環状リング形状になっ
   て空気搬送粉体流中に噴射され、これによって、粉体流
   内で粉体を分散させると共に高電圧電源によって発生さ
   れた熱に対してスプレガンを冷却することを特徴とする
   請求項５に記載のスプレガン。
10. 【請求項１０】内側円筒本体部材の貫通孔内に配置され
    た環状管を更に具備し、上記環状管は環状通路を形成す
    る為に上記貫通孔の表面から離間した外表面を有するこ
    とを特徴とする請求項９に記載のスプレガン。