JPH08266947A - 静電回転式噴霧スプレー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 先行技術の問題点を解決する、液体コーティ
ング材を噴霧するための回転式噴霧装置を提供する。 【解決手段】 回転式噴霧装置１０は、その周囲を冷却
用の空気が通過する噴霧装置ハウジング１２内に内部電
源３８を有している。空気はその後、噴霧ヘッド３０と
同じ回転方向である特定の方向に向けられた空気の回転
方向に、噴霧装置ハウジングから流出し、噴霧ヘッドの
周囲の真空状態を除去しかつ、噴霧中のコーティング材
のパターンを制御する。噴霧ヘッドを駆動するための空
気タービン・モータからの排気は、噴霧装置ハウジング
の外表面の周囲に向けられる。速度検出システムは、噴
霧装置ハウジング内に設置されていて、内部電源からの
高圧の静電荷および無線周波数ＲＦ場の存在下で空気タ
ービン・モータ４４の回転速度を正確に測定するため
に、磁気と光学の両方を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体コーティング
材をスプレーするための回転式噴霧装置に関し、特に、
内部電源から空気タービンモータで駆動されるシャフト
に固定されている高速噴霧ヘッドに高圧の静電荷を移送
させる回転式噴霧装置に関する。空気タービン・モータ
からの排気が、回転式噴霧装置のハウジングの外表面の
周囲に流れて液体コーティング材が噴霧装置のハウジン
グにまきついて戻されたり付着したりするのを防止する
ような他の実施例が開示されている。外部空気供給源か
らの特定の方向に向けられた空気が、内部電源上に導か
れ、噴霧ヘッドの回転軸の周囲に渦を巻くような方向に
噴霧装置ハウジングから流出するような他の実施例も開
示されている。さらに他の実施例においては、噴霧ヘッ
ドは、流れの分布を改善するために、コーティング材の
流れを複数の液体の流れに分割するリブを備えた挿入部
材を含んでいる。本発明の他の実施例は、噴霧ヘッドの
前部流出面が、作動中濡れた状態に必ず維持されるよう
に、噴霧ヘッド内に挿入部材を含んでいる。本発明の他
の実施例の場合には、速度センサが回転式噴霧装置内の
空気タービン・モータの回転速度を測定する。

【０００２】本出願は、１９９４年６月２３日出願の米
国特許出願第０８／２６４，６０６号「回転式噴霧スプ
レー装置のハウジングを通しての静電荷の移送」に関連
し、本発明の同一譲受人に譲渡されたものである。

【０００３】

【従来の技術】回転式噴霧装置は、ペイントのような液
体コーティング材を、噴霧状態で製造工程中の製品の表
面に吹き付けるために、空気タービン・モータにより高
速（通常、１分間に１０，０００〜４０，０００回転）
で回転することができる噴霧ヘッドを含んでいる、一種
の液体スプレ・コーティング装置である。噴霧ヘッド
は、通常、キャビティを画定し、噴霧用の縁部で終端す
る内壁部を持っている円盤状またはカップ状の形をして
いる。カップ内に供給された液体コーティング材は、遠
心力によりカップ状の内壁に沿って外側に流れ、カップ
の周辺の縁部から半径方向に外側に押し出されて、コー
ティング材の霧状の小滴からなる噴霧パターンを形成す
る。コーティングプロセスにおける移送効率を改善する
ために、静電荷がコーティング材に与えられ、その結
果、霧状のコーティング材のパターンは、電気的にアー
スされている製造工程中の製品に引きつけられる。

【０００４】電気的に帯電した回転式噴霧装置の一例
が、同様に譲渡されたワッカー等の米国特許第４，８８
７，７７０（’７７０）号に開示されている。この特許
全体は参考文献として本明細書に取り込まれる。’７７
０特許の図１２の実施例の場合には、カップ（２０）
は、絶縁材から作れていて、三つの外部電極プローブ
（４６２）により、ポスト（５０４）を介して帯電する
半導体のリング（５４６）を含んでいる。このシステム
は、そこからカップが突出しているハウジングの前端部
が、カップの高速回転により発生した空気の流れによ
り、ハウジングの全端部の周囲に真空の部分を作りだ
し、この真空の部分によりペイントがハウジングにまき
ついて戻されるほどの大きな輪郭を持っている、という
欠点がある。また、回転式噴霧装置から噴霧される霧状
のコーティング材のパターンを形づくる必要もある。第
一の問題は、真空の部分をなくし、それによりペンキが
まきついて戻されるのを防止するために、ハウジングの
前端部の周囲に、第一の補助空気源からの補助空気を吹
きつけるという解決手段がとられている。第二の問題に
対しては、第二の補助空気源からの補助空気をカップの
周囲に吹き付け、回転式噴霧装置から吹き付けられる霧
状のコーティング材のパターンを形づくるという解決方
法がとられている。二つの独立した空気供給源の設置が
必要であるということは、噴霧装置の構造が複雑にな
り、二つの空気の流れが相互に干渉すると、それぞれの
空気の流れの効率が低下する恐れがあるという問題を生
ずる。それ故、さらにペイントがまきついて戻されるの
を減少または除去し、真空の部分をなくして噴霧中のコ
ーティング材をパターン化するために、カップに向けて
二つの独立した空気の流れを使用しなくてもすむような
噴霧装置が求められている。

【０００５】’７７０特許以前の電導性噴霧カップの使
用に関連する災害の一つは、カップに供給される高電圧
により、操作をする人が電気ショックを受けたり、可燃
性のコーティング材が引火する恐れがあることであっ
た。例えば、米国特許第４，３６９，９２４号に開示さ
れているように、電荷はタービンのシャフトを通って、
電源から回転式噴霧カップに移送される。カップも回転
式噴霧ハウジング全体も金属製であり、高電圧に帯電す
るので、災害を生ずる恐れはかなり高い。何故なら、噴
霧装置は操作する人に激しい電気ショックを与えること
ができるだけの十分高い電荷を持っているからである。
それ故、噴霧装置の周囲には保護フェンスやインターロ
ックを設ける必要がある。

【０００６】上記の’７７０特許は、コーティング用の
ペイントが回転式噴霧カップで電気的に帯電されている
間に、電気ショックを与えるような十分な電荷を蓄積せ
ず、その結果、フェンスおよび安全インターロックで保
護する必要もない低静電容量の回転式噴霧装置を開示し
ている。’７７０特許の場合には、噴霧装置を帯電させ
るために、外部電極プローブ（４６２）がカップ（２
０）に電荷を与える。しかし、カップ（２０）には、外
部電極プローブ（４６２）を通して電荷が与えられるの
で、このシステムは、ハウジングの前端部が上記のペイ
ントの逆流を引き起こすような大きな輪郭を持っている
という欠点がある。

【０００７】先行技術による回転式噴霧装置のもう一つ
の問題は、回転式噴霧カップの分解および清掃が簡単に
できないことである。例えば、米国特許第４，８３８，
４８７号の場合には、偏向部材（２８）がスペーサ（３
６）により噴霧ベル（１０）に対して所定の場所に保持
されている。しかし、操作中は、乾いたペイントが偏向
部材の前面（３０）に付着する恐れがある。それ故、乾
いたペイントが付着している前面を横切って流れるペイ
ントの流れにより、ペイントで塗装される部分のコーテ
ィングがムラになる傾向がある。

【０００８】回転式噴霧装置を操作する場合の重要な制
御パラメータは、空気タービンの速度である。この速度
は、通常、光ケーブルにより測定される。空気タービン
・ディスクの後面は半分は黒、残りの半分は銀色に塗ら
れている。二つの色の違いは、光ファイバトランシーバ
により感知され、信号出力は光ファイバを通って制御装
置へと送られる。制御装置内においては、信号は空気タ
ービン・ディスクの１分間当たりの回転数（ＲＰＭ）に
より速度を測定することができるように設定することが
できる。この装置の問題点は、光ファイバケーブルは長
期間にわたって（製造工場内で操作中の）多くの回数繰
り返し行われる屈折に耐えることができず、破断してし
まう傾向があるということである。また、光ファイバケ
ーブルは、通常、内部電源を使用している場合に必要な
高い絶縁性を提供できない被覆内に収容される。先行技
術による装置のもう一つの問題は、光ファイバトランシ
ーバを、再較正を行わないで、回転式噴霧装置から迅速
に取り外したり、再び接続したりすることができないと
いうことである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、液体
コーティング材を噴霧するための回転式噴霧装置および
先行技術による回転式噴霧装置の問題点および限界を解
決するために上記の回転式噴霧装置を操作する方法を提
供することである。

【００１０】本発明のもう一つの目的は、回転式噴霧装
置のハウジング内に設置された内部電源が高圧の静電気
を発生する、液体コーティング材を噴霧するための回転
式噴霧装置およびこ回転式噴霧装置を操作する方法を提
供することである。

【００１１】本発明の他の目的は、液体コーティング材
がまきついて戻され、噴霧装置のハウジングに付着する
のを防止するために、回転式噴霧装置のハウジングの外
表面の周囲に空気タービン・モータからの排気を流すよ
うになっている、液体コーティング材を噴霧するための
回転式噴霧装置およびこの回転式噴霧装置を操作する方
法を提供することである。

【００１２】本発明のさらに他の目的は、噴霧ヘッドの
周囲の真空状態を除去し、噴霧中のコーティング材のパ
ターンの形成を制御するために、外部空気供給源からの
特定の方向に向けられた空気を内部電源を横切って流
し、噴霧ヘッドの回転軸を中心に回転する方向に噴霧装
置のハウジングから流出させるような液体コーティング
材を噴霧装するための回転式噴霧装置およびこの回転式
噴霧装置を操作する方法を提供することである。

【００１３】本発明のさらに他の目的は、高圧静電荷お
よび無線周波数電界が存在する状態で、正常に動作する
ことができる速度センサにより、回転式噴霧装置内の空
気タービン・モータの回転速度を測定する装置および方
法を提供することである。

【００１４】本発明のさらに他の目的は、噴霧ヘッドか
ら吹き出すコーティング材の流れの分布を改善するため
に、噴霧ヘッドがコーティング材の流れを複数の液体の
流れに分割するための挿入部材を含んでいる液体コーテ
ィングを噴霧するための回転式噴霧装置およびこの回転
式噴霧装置を操作する方法を提供することである。

【００１５】本発明のさらに他の目的は、噴霧ヘッド
が、噴霧ヘッドを容易に清掃することができるように、
作動中に噴霧ヘッドの前部流出面を濡れた状態に維持す
るための挿入部材を含む液体コーティングを噴霧するた
めの回転式噴霧装置およびこの回転式噴霧装置を操作す
る方法を提供することである。

【００１６】本発明のさらに他の目的は、操作する人を
電気ショックから保護しなくてもすむように、半導体の
環状リング内で電荷を放出させるために、回転式噴霧装
置のハウジングの前部に装着されている上記のリングを
通して、高速噴霧ヘッドに電荷を移送するための装置と
方法を提供することである。

【００１７】本発明のさらに他の目的は、静電スプレー
装置の電源用の新規な内在的安全バリアを提供すること
である。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明による静電回転式
噴霧スプレー装置は、内部の室を囲んでいる前部、中央
部および後部を持つ噴霧装置ハウジングを備えている。
環状リングは、噴霧装置ハウジングの前部に着脱自在に
装着されている。上記の環状リングは、そこを通って空
気が流れることができる表面を形成している円形の孔部
を備えた前面部を有している。その内部を回転軸が通っ
ている噴霧ヘッドは、噴霧ヘッドがその回転軸を中心に
回転したとき、その上を液体コーティングがその噴霧縁
部に向かって外側に流れることができる第一の表面を持
っている。回転ドライブは、噴霧ハウジングの内部の室
の少なくとも一部を貫通して延びていて、回転軸を中心
にして噴霧ヘッドを第一の方向に回転させるための空気
タービン・モータに噴霧ヘッドを装着している。噴霧ヘ
ッドは、少なくともその一部が環状リングの円形孔部内
に突出して噴霧ヘッドと円形孔部との間にギャップを形
成する。特定の方向に向けられた空気の流れは、噴霧ハ
ウジングを通ってギャップの方向に導かれる。噴霧ヘッ
ドと円形孔部との間のギャップ内に装着されている空気
制御要素は、特定の方向に向けられた空気の流れ全体が
回転軸を中心に、第一の方向に回転するように、上記の
特定の方向に向けられた空気の流れをギャップを通し
て、回転軸に対してある角度で噴霧ヘッドに当たるよう
に案内する。

【００１９】本発明による空気制御要素は、円形孔部の
空気が流れる表面内の複数のスロットからなっている。
上記スロットは、相互に間隔を置いて配置されていて、
回転軸に対して約５度〜約６０度の角度で設けられてい
る。このスロットは、特定の方向に向けられた空気の流
れを噴霧ヘッドに対して誘導し、ヘッドの回転によって
生じた噴霧ヘッド上の真空状態を除去しかつ実質的にペ
イントがヘッド、環状リングおよび噴霧装置ハウジング
に戻りまきつくのを抑制する。さらに、特定の方向に向
けられた空気は、ヘッドから供給されるペイントのパタ
ーンを形成する。

【００２０】また、空気タービン・モータにより駆動さ
れる静電回転式噴霧スプレー装置内で使用される本発明
による速度検出装置が開示されている。タービン・モー
タは、回転軸を中心にして、回転駆動シャフトを回転す
るタービン・ホイールを内蔵しているタービン・ハウジ
ングを含んでいる。噴霧ヘッドに接続されている駆動シ
ャフトも、同様に回転軸を中心にして噴霧ヘッドを回転
させる。永久磁石がタービン・ホイールに固定されてい
て、同じ回転軸を中心に回転するようにその上に配置さ
れている。検出ヘッドは、タービン・ホイールから離れ
た場所のタービン・ハウジングに装着されている。検出
ヘッドは、その第一の端部がピックアップ・コイルの
内、第二のそれに対向する端部がタービン・ハウジング
の中に突出している極片を持ち、永久磁石に隣接した場
所に接触しない状態で設置されている。タービン・ホイ
ールが回転すると、極片が永久磁石による磁界を切り、
それにより誘導コイルがタービン・ホイールの回転に応
じた信号を出力する。赤外線放射電極は、誘導コイルか
らの出力信号を受信し、対応する赤外線信号を出力す
る。赤外線放射電極から間隔を置いて設置されている光
トランスジューサは、回路盤上に設置されていて、赤外
線放射電極からの赤外線信号に応じて低電圧出力信号を
発生する。光トランスジューサおよび回路盤は、導体で
できている被覆の中に全体が収容されている。誘電材で
できている半透明のモノリシックのケースは、導体でで
きている被覆をカバーし、発光素子からの光信号が光ト
ランスジューサを照射できるようになっている。光トラ
ンスジューサは、接近して設置されている内部電源が発
生する高電圧および無線周波数の電界からの干渉を受け
ずに、低電圧出力信号を発生する。

【００２１】本発明による静電回転式噴霧状の液体スプ
レー装置は、またタービン・ドライブと噴霧装置ハウジ
ングの前部との間の、噴霧装置ハウジングの中間部に設
置された噴霧ヘッドに高電の静電荷を出力するための高
電圧静電電源を持っている。上記の電源は、リング状を
していて中間部の内壁から距離を置いて設置され、その
間に空気のギャップを形成する。排気管は、空気により
駆動されるタービン装置からの排気を電源を冷却するた
めに誘導する。高電圧の静電荷を内部電源から半導体環
状リングおよび空気のギャップを通して噴霧ヘッドに移
動させるための回路が設けられている。半導体環状リン
グは、半導体合成材料で作られているので、ギャップを
通して噴霧ヘッドへ送られる高電圧静電荷は、リング内
で消費される。電源に供給される電力を制御するため
に、本明細書に開示した新規設計の本質安全回路を内部
に設けることができる。

【００２２】本発明による回転式噴霧ヘッド、すなわ
ち、霧状のコーティング材用のカップは、内部を貫通し
ている縦方向の軸を持ち、コーティング材の流れをカッ
プの面に向ける内部流出表面を備えた回転自在のカップ
本体と、パターン形成用で特定の方向に向けられた空気
の流れの向きを変えるための外表面とからなる。カップ
本体は、砂時計のような形をしている。カップ内に導入
されたペイントは、カップの前面に沿って内部から流れ
出し、カップの縁部から均一な円形状のパターンで押し
出される。ペイントはカップの高電圧電荷に接触して静
電気により帯電する。

【００２３】本発明による回転式噴霧カップは、縦軸と
同じ軸上に位置していて、その間にギャップを形成して
いるノズル装着部分の円錐形の面内に装着されている、
円錐形の挿入部材を含むことができる。上記のギャップ
は、ノズルからカップの前部流出面へ流出するコーティ
ング材の流れの通る道を形成する。それぞれが円錐状の
挿入部材の円錐状の表面から外に延びている、複数のリ
ブを設けることができる。これらリブは相互に間隔を置
いて設置され、円錐状の表面に沿って流れるコーティン
グ材を多数の細く分割された個々のコーティング材の流
れに分割し、ギャップを通して前部流出面へ押し出す。
好適には、複数のリブは、円錐状の表面から外側に延び
て、円錐状の挿入部材と隣接し、それによりコーティン
グ材が、円錐状の挿入部材、円錐状の表面および隣接す
るリブの間に形成される周囲を取り囲まれた空間内を流
れるようにすることが望ましい。上記の挿入部材は、半
導体材料でできていて、他の実施例の場合には、挿入部
材の前面上に静電場を作るために、挿入部材の前面から
外側に突出している電極を持つことができる。回転式噴
霧装置のカップは、それぞれが前部流出面から外側に延
びている複数の第二のリブを持つことができる。この第
二のリブは、相互に間隔を置いて設置されていて、さら
に前部流出面に沿って流れるコーティング材を個々のコ
ーティングの流れに分割し、カップ本体の噴霧リップか
ら霧状のコーティング材の小さな粒子として放出する。

【００２４】本発明の他の実施例によれば、コーティン
グ材を噴霧化するための回転式噴霧カップは、掃除がし
やすいようにカップの中心がコーティング材で常に濡れ
ているように設計されている。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１に本発明による静電回転式噴
霧装置を示す。回転式噴霧装置１０は、内部の室２０を
形成している前部１４、中間部１６および後部１８を持
つ噴霧装置ハウジング１２を含んでいる。空気制御要素
２１は、図４および図５に詳細に示しているが、前部２
４の前面に着脱自在に装着されている環状リング２２を
内蔵している。環状リング２２は、（空気制御要素２１
が、前部１４上で組み立てられたとき）噴霧装置ハウジ
ング１２を通って延びる縦方向の回転軸３４と一致する
軸１５０の周囲に円形孔部２８を備えた前壁部２６を持
っている。

【００２６】内部の室２０内に設置されている内部電源
３８は、約３０，０００ボルト〜１００，０００ボルト
の直流の高圧静電エネルギーを発生する。図１７および
図１８に示すように、上記の電源３８は、貫通孔３０４
を持つドーナツ型の円筒形をしていて、回転駆動機構３
６の周囲に配置されている。電源３８は、下記の電気回
路３０９を含む電圧移送装置３９により、空気制御要素
２１に電気的に接続している。

【００２７】回転式噴霧装置１０の内部の室２０内に設
置されている回転式駆動機構３６は、好適には、タービ
ン・ホイール４７の回転速度を制御するための、そのす
べての構成部材が当業者にとっては周知の、空気軸受け
（図示せず）、駆動空気入り口（図示せず）およびブレ
ーキ用の空気入り口（図示せず）を含んでいる空気駆動
型タービン・モータ４４であることが望ましい。タービ
ン・モータ４４は、タービン・ハウジング４０を通って
延びていて、その内部に回転自在に支持されている回転
駆動シャフト４２を持っている。回転駆動シャフト４２
は、環状リング２２の円形孔部２８を通って延びてい
て、一方の端部に装着されている噴霧カップ、すなわ
ち、ヘッド３０を持っている。駆動シャフト４２は、さ
らにもう一方の端部にあるタービン駆動ホイール・ハウ
ジング４５内に延びていて、タービン・ホイール４７に
装着されている。

【００２８】固定液体流通チューブ４６は、回転駆動機
構３６の全長にわたって延びていて、液体のコーティン
グ材を空気作動弁から噴霧ヘッドへ送るために、一方の
端部の空気作動弁４９および他方の端部の噴霧ヘッド３
０と液体で連絡している。弁４９は、ピストン６０２へ
接続している弁シャフト６００を持っている。スプリン
グ６０４が、シャフト６００のボール状の端分６０６を
弁座６０８に押しつけるために、ピストン６０２を押し
ている。ペイントは、弁プレート６０およびマニフォー
ルド・プレート６８内の（図示せず）通路を通ってペイ
ントの入り口６１０へ送られる。ペイントが弁４９を通
ってチューブ４６内へ流入することができるように、圧
縮空気が弁プレート６０およびマニフォールド・プレー
ト６８内の（図示せず）通路を通って、スプリング６０
４からみて、ピストン６０２の反対側にある空気室６１
２へ供給される。圧縮空気は、ペイントが弁４９を通っ
てチューブ４６に流れることができるように、スプリン
グ６０４を圧縮し、弁の端部６０６を弁座６０８から引
っ込めるために、ピストン６０２を図１の左の方向に移
動させる。

【００２９】空気タービン・モータ４４について説明す
ると、圧縮タービン駆動空気源は、マニフォールド・プ
レート６８および弁プレート６０内の（図示せず）通路
により、タービン・ホイール・ハウジング４５に接続さ
れていて、図３に示すように、従来の方法により空気タ
ービン駆動ホイール４７を回転させる。すなわち、ター
ビン駆動空気の流れは、駆動ホイール４７の外側の周辺
部１３２の方を向き、回転式噴霧装置１０を通って延び
ている縦軸３４を中心にしてホイールを回転させる。ブ
レーキ用の空気源も同様に、マニフォールド・プレート
６８および弁プレート６０内の通路により、タービン・
ホイール・ハウジング４５に接続されていて、タービン
・ホイール４７の側面から突出している上向きのブレー
キ・バケット１３５に空気を吹きつける。好適には、磁
石９４は、駆動ホイール４７内に埋設し、必要であれ
ば、図１に示し、以下に説明するように、駆動ホイール
の面から外側に突出させることができる。

【００３０】回転式噴霧装置１０を組み立てる際には、
電源３８は前部１４に挿入され、回転駆動機構３６は、
電源を通る貫通孔３０４内に挿入される。その後で、イ
ンターフェース・プレート４８が、以下に詳細に説明す
るように、冷却用の特定の方向に向けられた空気用の通
路となる狭い空気用のギャップ５１を形成するために、
その前面５０が電源３８から間隔を置いて設置されるよ
うに、噴霧装置ハウジング１２の後部１８から設置され
る。インターフェース・プレート４８の突出している中
央部分３００は、タービン・ホイール・ハウジング４５
に隣接していて、噴霧装置ハウジング１２内でタービン
・モータ４４をしっかりと固定している。流通チューブ
４６を通る液体の流れを制御するための空気作動弁４９
が設置されている弁プレート６０の前面５８が、インタ
ーフェース・プレート４８の後面５６に隣接している。
タービン用の空気およびブレーキ用の空気の供給通路
（図示せず）および特定の方向に向けられた空気供給通
路６２のような空気供給通路は、弁プレート６０を通っ
て延びている。速度モニタ装置またはシステム６４は、
以下にもっと詳細に説明するように、弁プレート６０内
に設置されている信号処理部６５およびインターフェー
ス・プレート４８内に設置されている信号検出部６６を
有している。速度モニタシステム６４の後部は、回転式
噴霧装置ハウジング１２の後部１８内に設置されている
マニフォールド・プレート６８を通って延びている。マ
ニフォールド・プレート６８は、複数の継手を有し、こ
れらの継手には特定の方向に向けられた空気用の継手６
９、ベアリング空気用の継手（図示せず）、タービン駆
動空気用の継手（図示せず）、コーティング材供給用継
手（図示せず）があるが、それらには限定されない。ま
た、マニフォールド・プレート６８は、空気タービン・
モータ４４の速度を表示する信号を送るのに使用される
速度モニタ６４、および回転式噴霧装置１０を工業用ロ
ボットまたは往復機構（図示せず）のような工場で回転
式噴霧装置を位置決めするための装置に取り付けるため
の軸方向に延びるスタッド組立７１を持っている。

【００３１】図１に示すように、噴霧装置ハウジング１
２は、マニフォールド・プレート６８、弁プレート６０
およびインターフェース・プレート４８を収容している
直径がより大きな後端部７２を備えた外側のケース７０
を含んでいる。外側のケース７０も同様に、それ自身の
後端部７２の解放前端部８０内に収容されている円筒形
の後端部７８を備えたテーパ状の前端部７６を含んでい
る。図３に示すように、後端部７２の直径が大きい前端
部８０と、前端部７６の直径の小さな円筒状の後端部７
８との間の空間によって形成されている空気ギャップ８
４は、以下にもっと詳細に説明するように、タービン・
ホイール・ハウジング４５からの排気用の排気通路とな
っている。

【００３２】速度制御 本発明の主な特徴は、空気タービン・モータ４４のター
ビン・ホイール・ハウジング４５内に装着されている空
気駆動のタービン・ホイール４７の回転速度を測定する
ための速度モニタ装置６４に関連している。図３に示す
ように、タービン・ホイール４７は、回転軸３４を中心
に回転する複数の、例えば、８個の磁石９４を持ってい
る。タービンの回転数を表すパルスを発生し、適当なモ
ニタおよびディスプレイ装置にフィードバック信号を出
力するために、空気タービン・モータに磁気ピックアッ
プを設置する方法は広く知られているが、タービン・モ
ータ４４のすぐ近くに電源３８が設置されている本装置
の場合には、電源から出る無線周波数（ＲＦ）の電波
を、フィードバック信号から分離しておかなければなら
ない。さもないと、フィードバック信号が歪み、タービ
ン・ホイールの速度を正確に測定できなくなる。さら
に、速度センサ６４を、高圧電源３８が発生する３０，
０００〜１００，０００キロボルトの影響を受けないよ
うにしておかなければならない。さもないと、無線周波
数の場合と同様に、フィードバック信号が高圧により完
全に歪んでしまい、そのためタービン・ホイールの速度
を正確に測定できなくなってしまう。

【００３３】図２に示すように、速度モニタ装置６４
は、インターフェース・プレート４８の壁の開口部から
突き出ている円筒形の極片９６を備えたボビン９３から
なる信号検出部６６を含んでいる。図１に示すように、
極片９６はタービン・ホイール４７に隣接して設置さ
れ、磁石９４に対面する形で整合している。動作中、極
片９６は、回転磁石９４が発生する磁場を切り、ボビン
９３の周囲に巻かれた３８番の磁気ワイヤのような約
２，０００回の巻線でできている誘導コイル１００内に
電圧を誘起する。ボビン９３の周囲に巻かれた磁気コイ
ルは、高輝度赤外線放射ダイオード（ＩＲ ＬＥＤ）の
ような光放射体１０４を作動するために、リード線１０
２を通して約２ボルトまたはそれ以下の低電圧信号を出
力する。上記のＬＥＤの例としては、例えば、シーメン
ス社のＳＦＨ４８４がある。ＩＲ ＬＥＤは１０４は、
半透明の物質を通して送信することができる狭いビーム
を持つ目に見えない赤外線を発生する。

【００３４】ＩＲ ＬＥＤ１０４からの光は、例えば、
（後で説明する）半透明の物質からなる速度センサ・ハ
ウジング１１０の前面部１０８を通して、光トランスジ
ューサ／検出装置１１２に送られ、この装置１１２は、
ＬＥＤ１０４からのＩＲ信号の強度に応じて最大値約２
ボルトの低電圧出力信号を出力する。ジーメンス社のＳ
ＦＨ３０３Ｆのような光トランスジューサ／検出装置１
１２は、回路盤１１４に装着されていて、図１６に示す
ように回路盤１１４上の電気回路１１５に低電圧出力信
号を出力する。

【００３５】電気回路１１５は、トランジスタ１１２に
バイアスを掛けるためのバイアス抵抗４００および４０
２を持っている光トランジスタ１１２を含んでいて、Ｌ
ＥＤ１０４からの上記光信号は、光トランジスタ１１２
の両端にタービン速度を表すＤＣ電圧を発生する。上記
のＤＣ電圧はコンデンサ４０６および４０８を通して調
整される。その後、上記の信号はコンパレータ４１１に
より６．２ボルトの基準電圧と比較される。コンパレー
タ４１１の倒置（負の）入力のＤＣ電圧の振幅が、非倒
置入力（正）より大きい場合には、コンパレータ４１０
は負のレールまで振れ、零ボルトを出力する。逆に、倒
置入力が非倒置入力より小さい場合には、コンパレータ
４１０の出力は、正のレールまで大きく振れ正の電圧、
すなわち、１２ボルト（Ｖ）を出力する。コンパレータ
４１０の出力が負の電圧レールまで下がると、コンパレ
ータ４１２は出力段４１６をオフにする。同時に、コン
パレータ４１４は出力段４１８をオンにする。ピン１３
０ａおよび１３０ｂの正味の差が、差動作動ＴＴＬ電圧
出力信号である。１３０ａおよび１３０ｂの差動出力信
号は、その周波数がタービン速度に比例して変化する矩
形波信号である。回路１１５は、長い距離を通して伝送
することができ、電源３８の高圧からの歪によるエラー
による影響も受けないために、送信信号とも呼ばれる差
動信号を出力するように設計されている。

【００３６】動作中、ＬＥＤ１０４は正弦波に従って光
をオン／オフする。その結果生じる正弦波の形の光信号
は、タービン・ホイール４７の周波数に従って変化す
る。回路１１５は、正弦波信号を整え、対応する差動信
号の出力を発生し、この出力は制御装置５００に速度を
フィードバックする。回路１１５はまた、電力出力４２
６および電力電圧出力４２７を備えた正の供給レール４
２２、および基準電圧出力４２８を備えた基準供給レー
ル４２４を持っている電源４２０を含んでいる。電源入
力４２６は、（図示せず）制御ポートから電力の供給を
受ける。電源はまたアース４２５も持っている。

【００３７】回路盤１１４および光トランスジューサ／
検出装置１１２は、導体の被覆１１６、特に、光トラン
スジューサ／検出装置１１２のところに収容されてい
る。（図示せず）アースに正しく接地された場合には、
導体の被覆１１６は、そうしない場合には光トランスジ
ューサ／検出装置１１２から送信される低電圧信号に歪
を与える高い周波数のＲＦ信号に対して必要なシールド
を行う。しかし、回路盤１１４は、非常に高い電圧、す
なわち、最高電圧約１００キロボルト（ｋｖ）により影
響下を受けるので、回路盤１１４上の回路およびすべて
の制御機能の破壊を防ぐためには、回路盤１１４をさら
にシールドする必要がある。そのようなシールドを行う
ために、光トランスジューサ／検出装置１１２および回
路盤１１４の両方は速度センサ・ハウジング１１０の円
筒形のケース１１８内に完全に収容される。速度センサ
・ハウジング１１０は、例えば、ゼネラル・エレクトリ
ック・プラスチック社のＵＬＴＥＭ１０００誘電材のよ
うな均一で、継ぎ目がなく、モノリシックで、半透明な
誘電材で作られる。このケースは、光トランスジューサ
／検出装置１１２と共に、縦軸１２２に沿って配列され
ているＩＲ ＬＥＤ１０４を備えた閉鎖されている孔部
１２０を持っている。この特殊な関係により、ＩＲ Ｌ
ＥＤ１０４からのＩＲ信号は、円筒形のケース１１８の
半透明な誘電材を通過し、光トランスジューサ／検出装
置１１２に直接光を送ることができ、この光トランスジ
ューサ／検出装置はワイヤ１１３を通して回路盤１１４
に伝送される出力信号を発生する。本発明の重要な点
は、ケース１１８がモノリシックな構造になっていて、
その結果、高い静電圧が閉鎖されている孔部１２０を通
り、導体の被覆１１６を通って信号に歪を与えたり、回
路盤１１４および／または光トランスジューサ／検出装
置１１２を損傷したりするような通路となるようなギャ
ップや、継ぎ目または切れ目がないことである。導体の
被覆１１６は、回路盤１１４の後部を越えて延びてい
る。絶縁体で作られている円筒形のスペーサ１２６は、
導体のシールド１１６の開いた後端部に隣接している。
電気取付金具１２８は、ケース１１８の開口部内にネジ
込まれていて、円筒形のスペーサ１２６に隣接し、導体
の被覆１１６を所定の場所に固定している。リード線１
３０ａ、１３０ｂを含む導体１３２は、回路盤１１４か
らの出力差動送信信号を制御装置５００へ送る。

【００３８】操作中、タービン・ホイール４７が回転す
ると、磁石９４が回転して極片９６を通過し、磁石から
の磁束に応じた低電圧信号を発生する。ボビン１００へ
流れ込んだ低電圧信号は、電圧信号を発生し、ＩＲ Ｌ
ＥＤ１０４を作動させる。その後、非常に光の強度が強
い赤外線が、ボビン１００内で発生した電圧信号に応じ
て、ＩＲ ＬＥＤ１０４の面１０６から照射される。Ｌ
ＥＤ１０４からの赤外線は、ケース１１８の端部１２７
を形成している誘電材を通り、光トランスジューサ／検
出装置１１２を照射する。光トランスジューサ／検出装
置１１２は、出力信号を発生しその出力信号を回路盤１
１４上の回路１１５に送る。回路盤１１４は、差動送信
信号を電気継手１２８を通って延びているリード線１３
０を通して、制御装置５００に接続している導体１３２
へ送る。制御装置５００は、送信信号を処理し、それを
タービン・ホイール４７の必要な回転速度に対応する基
準信号と比較し、タービン速度が必要とする速度なの
か、またはそれより速いか遅いかを表示するエラー信号
を発生する。その後、エラー信号は、制御装置５００よ
り処理されて、タービン・ホイール４７に加えられる駆
動またはブレーキ用の空気圧を制御し、タービン・ホイ
ール４７の回転を必要な速度に維持する。それ故、速度
制御システム６４は、それを絶縁用の光ファイバを使用
して作られるが、回転式噴霧装置１８と制御装置５００
の間には長い光学的リンクは必要としない。代わりに、
繰り返し曲げても劣化しない従来の金属ワイヤを噴霧装
置１８と制御装置５００の間に使用することができる。

【００３９】排気 排気用の通路１３４が、タービン・ホイール・ハウジン
グ４５の内部へ通じる一方の端部および音響マフラ１３
６の対向する端部に接続している。タービン・ホイール
・ハウジング４５からのタービン排気およびブレーキ用
の空気は、通路１３４および音響マフラ１３６を通って
囲まれた空間２０へと導かれる。図１に概略示したよう
に、排気は、外側のケーシング７０の直径の大きい方の
端部７２と直径の小さい方の端部７６の間のギャップ８
４を通って流れ続け、ケースの外表面に沿って前方に流
れる。この排気の流れは噴霧中のペイントが逆流し、ハ
ウジング１２の前部の外表面１４、または制御要素２１
の外表面に付着するのを防止するのに有効である。排気
は、タービン速度の変化および排気量に変動を与えるブ
レーキ用の空気の周期的な供給により、ペイントが逆流
しハウジングに付着するのを防止するのに役にたつが、
噴霧ヘッド３０から放出されるスプレーの形を制御する
のに排気を使用するのは望ましくない。

【００４０】特定の方向に向けられた空気 本発明の主な特徴は、マニフォールド・プレート６８の
入り口６９を通しての（図示せず）圧縮空気源からの特
定の方向に向けられた空気の供給に関連している。「特
定の方向に向けられた空気（ｖｅｃｔｏｒｅｄ ａｉ
ｒ）」という言葉は、力と方向を持っている空気を意味
する。特定の方向に向けられた空気は、図１に示すよう
に、チャネル６２を通って流れ、インターフェース・プ
レート４８と電源３８の後向きの円筒形の面１４０の間
のギャップ５１へ直接排出される。特定の方向に向けら
れた空気は電源３８の外面３０２の周囲を流れ、その周
囲に冷却する新鮮な空気を循環させる。その後、特定の
方向に向けられた空気はタービン・ハウジング４０を取
り囲んでいる閉鎖空間１４２に流れ込み、前部１４の前
面２６を通って空気制御要素２１へ吐き出される。特定
の方向に向けられた空気は、以下に説明するように、空
気制御要素２１を通り、貫通孔２８から出て、噴霧ヘッ
ド３０の周囲を流れる。特定の方向に向けられた空気の
重要な特徴は、空気の流れが噴霧ヘッドの回転方向と同
じである回転軸を中心にした同一方向に回転することで
ある。このような空気の回転は、以下に説明するよう
に、空気制御要素２１の設計方法により達成される。

【００４１】特定の方向に向けられた空気は二つの主要
な機能を持っている。第一の機能は、回転ヘッドの後面
の周囲が真空状態になることを防止し、それによりペイ
ントが回転ヘッド３０の後部に逆流するのを完全に防止
するか、または大きく減少することである。第二の機能
は、回転ヘッド３０から排出されるペイントのパターン
を形成することである。この機能により、先行技術によ
る回転式噴霧装置で使用されていた回転ヘッド３０から
排出されるペイントに対して空気を吹き付けるためのペ
イント・パターン形成孔部が必要でなくなる。ペイント
・パターン形成孔は正確な位置に設置する必要があり、
そのため回転式噴霧装置の製造コストがかなり高いもの
となった。同様に、ぺンキ・パターン成形孔は、ペイン
トでよく詰まり、清掃するのに時間が掛かった。

【００４２】図１，図４および図５について説明する
と、特定の方向に向けられた空気は空気制御要素２１の
環状リング２２の内部の室１４６に入る。環状リング２
２は、噴霧装置ハウジング１２の前部１４から円形の貫
通孔２８を持っている前部の壁部２６に向かって内側に
テーパ状になっている外表面１４４を持っている。環状
リング２２の内部の室１４６は、環状リング２２を通っ
て延びる縦軸を中心にして、対称形に配置されている円
筒形の壁部１４８で形成されている偏流部分を持ってい
る。環状リング２２が回転式噴霧装置のハウジング１４
上に設置されると、縦軸１５０は回転式噴霧装置１０を
通って延びる回転軸３４と一致する。複数のリブ１５２
が、円筒形の壁部１４８の内表面１５４に沿って、軸１
５０に対して同一間隔で、平行に配置されている。リブ
１５２のサイズは、環状リング２２がネジ１５６のよう
な従来の手段により、前部１４の前表面２４に組み立て
られたとき、タービン・ハウジング４０の外表面に係合
するような大きさに作られている。リブ１５２とタービ
ン・ハウジング４０との間の開放通路は、特定の方向に
向けられた空気が円形の壁１４８を通って前方に流れる
ための通路になっている。

【００４３】環状リング２２は、以下に更に詳細に説明
するように、特定の方向に向けられた空気を噴霧ヘッド
３０の周囲に流すために円形孔部２８内に形成された空
気制御部材１５８を含んでいる。この空気制御部材１５
８は、円形孔部２８の空気が流れる表面１６２から外側
に延びている複数のスロット１６０を含んでいる。各ス
ロット１６０は、相互に間隔をおいて設置されていて、
特定の方向に向けられた空気を噴霧ヘッド３０の表面の
方向に向けるために、軸１５０に対して約５度〜６０度
の角度「ｂ」で配置されている。好適な実施例の場合に
は、スロット１６０は軸１５０に対して約２０度〜４５
度の角度「ｂ」で配置されているが、最も望ましいの
は、軸１５０に対して約３７．５度の角度で設置するこ
とである。以下にもっと詳細に説明するように、噴霧装
置１０を通って延びる軸３４を中心にした回転方向に流
れを向けるために、湾曲しているスロット１６０を形成
することも、本発明の範囲に含まれる。

【００４４】本発明の重要な特徴は、リブ１５２を横切
り、空気制御要素２１の円形孔部２８内に形成されてい
るスロット１６０を通して、電源３８の周囲に、空気の
通路６２を通して、圧縮空気供給源（図示せず）から特
定の方向に向けられた空気を供給することに関連してい
る。特定の方向に向けられた空気は、円形孔部２８から
排出され、カップ３０が回転するにつれて、同一方向に
カップ３０の外部流出面２０６に沿って流れる。このこ
とにより、この流れがない場合には、噴霧縁部２３６を
横切って流れる流体により、回転カップの周囲に形成さ
れる真空状態を実質的になくすことができる。特定の方
向に向けられた空気は、上記の流れがなかったらヘッド
の回転により除去される空気によりヘッド３０の後ろに
できる真空状態を除去する。この真空状態を除去するに
は少量の特定の方向に向けられた空気で十分である。真
空状態を除去することによって得られる利点は、、流体
コーティング材が噴霧装置のハウジング１２，空気制御
要素２１、およびヘッド３０へ戻りまきつくことを実質
的に除去できるということである。スロット１６０の設
計に関しては、軸１５０に対する角度「ｂ」は、ヘッド
１３０の回転速度の関数として選択される。回転速度が
減少すると、もっと少ない角度を使用することができ
る。何故なら、ヘッドによる乱流が少なくなるからであ
る。ヘッドの回転速度が増加すると、ヘッド１３０の後
ろの乱流を少なくするために角度「ｂ」も増大させるこ
とができる。真空状態を除去するために必要でない特定
の方向に向けられた空気の残りは、ヘッド３０の外側の
流出面２０６に沿って流れ続け、霧状のペイント内に流
入し、噴霧縁部２３６から押し出される霧状のペイン
ト、すなわち、ペイントの噴霧パターンの形を制御する
ためのペイント・パターン成形用の空気として作用す
る。作動中、特定の方向に向けられた空気は、噴霧パタ
ーンの直径を小さくする。それ故、カップの背後の真空
状態の除去と、スプレー・パターンの形成を同時に行う
のに、一つの空気供給源があればすむ。

【００４５】一方、特定の方向に向けられた空気がヘッ
ドの回転方向とは逆の方向に回転した場合には、より多
くの乱流を生じ、その結果、ペイント・パターン形成用
の空気が、周囲がもっとギザギザのより歪んだ円形のス
プレー・パターンを形成する。特定の方向に向けられた
空気が、回転を与えられないで、ただ単にヘッド３０の
後部に向けて流れた場合には、ヘッドの回転方向と同じ
方向に回転を与えられた場合よりももっと多くの乱流が
生じる。この場合でも、スプレー・パターン形成用の空
気は、特定の方向に向けられた空気がヘッドの回転方向
と同じ方向に回転を与えられた場合のような滑らかで円
形のスプレー・パターンを生じない。

【００４６】空気制御要素の構造 空気制御要素２１の重要な特徴は、それが低静電容量の
絶縁材料、電導性材料および結合材を含む半導体合成材
料から作られているという点である。

【００４７】低静電容量の絶縁材料は、高い衝撃値およ
び引張り強さおよび高い寸法安定性のような望ましい機
械的特性を持っているという理由で選択された非電導性
の補強材である。さらに、低静電容量の絶縁材料は、コ
ーティング材の成分との反応に対する熱的、電気的、化
学的および機械的な抵抗力という特性を含んでいる。好
適なタイプの補強絶縁材は、ガラス繊維であるが、他の
有機または合成繊維も使用することもできる。合成材の
全重量に対する補強材の全重量％は、約２０〜４０重量
％で、好適には、約２５〜３５重量％である。補強材の
重量％は、補強材がその所期の機能を果たせる範囲内
で、自由に変えることができる。

【００４８】結合材は、コーティング材の成分に対し
て、高い熱的抵抗性、高い電気的抵抗性および高い化学
的および機械的抵抗性のような特性を持っていなければ
ならない。ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）ま
たはＰＰＳ（ポリフェニール・サルファイド）のような
ポリマー材が適している。合成材の全重量に対する結合
材の全重量％は約６５重量％である。結合材がその所期
の機能を果たせる範囲内で結合材の重量％を自由に変え
ることができる。

【００４９】電導性の材料は、好適には、炭素を含む材
料、特に炭素繊維を使用するが、カーボン・ブラックま
たは粒状グラファイトのような他の電導性材料を使用す
ることもできる。空気制御要素２１内の炭素繊維の重量
％は、通常、噴霧ヘッド３０の抵抗率に等しい必要とす
る抵抗率を得ることができるように選択される。合成材
の全重量に対する炭素繊維の適当な重量％は、約３〜１
５重量％で、好適には、合成材の全重量の約６〜１２重
量％である。約１５重量％以上の炭素繊維を含んでいる
合成材は、電導性が高すぎるように思われるが、一方約
３重量％以下の炭素繊維を含んでいる合成材は、電導性
が低すぎるように思われる。

【００５０】電源 空気制御要素２１は、高圧の静電エネルギーを電源３８
から噴霧ヘッド３０へ移送させる。図１７および１８に
示すように、電源３８は、円筒形の部分３０８を横切っ
ている集束している部分３０６を備えた貫通孔部３０４
を持っている円弧型のハウジング３０２から作られてい
る。電源３８は、円弧型のハウジング３０２を取り囲ん
でいる電気回路３０９を持っている。電気回路３０９
は、低電圧入力３１２と変圧器回路３１４を電気的に接
続している発振回路３１０を含んでいる。円弧状のコン
デンサ・ダイオード・チェーン３１８でできている倍率
器回路３１６は、変圧器３１４の出力に接続している。
倍率器回路３１６は、そこを通って流れる電流の電圧を
上昇させ、高電圧の電流を抵抗１６４へ送る。

【００５１】動作中、約７〜２１ボルトの電圧が低電圧
入力３１２から発振回路３１０へ送られる。発振回路３
１０は、発振電圧信号を変圧器回路３１４へ出力し、変
圧器回路３１４は、変圧器に巻線比によって決まる上昇
した電圧信号を出力する。上昇した電圧信号は、コンデ
ンサ・ダイオード・チェーン３１８に供給され、ここで
上記の電圧信号は約３０，０００〜１００，０００キロ
ボルトに昇圧される。

【００５２】電源３８は、回転式噴霧装置１０内のリン
グ状のハウジング３０２内に収容されているが、このリ
ング状の電源３８は、他の液体および粉体静電スプレー
装置内でも使用することができる。リング状の電源は長
さが短い静電スプレー装置内で使用した場合特に有利で
ある。何故なら、電源の実質的にすべての構成部品、お
よび特にコンデンサ・ダイオード・チェーンを、噴霧装
置の縦軸に垂直な平面内に円弧状に形成することができ
るからである。図１７に上記のチェーンを示すが、図
中、倍率器回路３１６は軸３４に垂直な平面５００内に
実質的にすべて収容される。従来の倍率器の設計の場合
は、コンデンサ・ダイオード・チェーンは、スプレー・
ガンの縦軸に沿って軸方向に延びていて、そのためスプ
レー・ガンの長さが長くなった。

【００５３】本発明の重要な特徴は、導体３１２（図１
９）を通して送られる電力を制御するための内在的安全
回路３５０（図２１）を電源３８の入力として設置した
ことである。内在的安全回路３５０は、コーティング・
ブースの外側に設置された回路盤上に装着されている。
導体３１２は、上記のブースの外側の回路３５０をブー
ス内の回転式噴霧装置１０内の電源３８に接続してい
る。回路３５０は、噴霧装置１０の電気部品内に最大電
力以上の電力が絶対に供給されないようにするために、
導体３１２を通して、電源３８に供給される電力を制御
する。これにより、コーティング・ブース内の揮発性ペ
イントの蒸気を点火するだけの十分なエネルギーを持っ
ている噴霧装置１０内の電気構成部品からの電気火花の
発生を防止できる。

【００５４】図２１の回路について説明すると、パス・
トランジスタ３５２の供給電圧入力部３５１は、約３０
ボルトの電圧を供給するが、この電圧はペイント混合物
が発火する恐れがあるペイントを噴霧する区域で使用す
るには余りに高すぎる。パス・トランジスタ３５２は、
ライン３５３を通して内在的安全バリア（ＩＳＢ）３５
６の入力３５４へ電流を供給する。ライン３５３を通っ
て内在的安全バリア３５６の入力３５４へ流れる電流
は、電圧レギュレータ３５８およびパス・トランジスタ
３５２によって制御される。何故なら、パス・トランジ
スタ３５２を「通る」電流の大きさは、電圧レギュレー
タ３５８の電流制限を越えるからである。

【００５５】電圧レギュレータ３５８は制御電圧入力３
６０を持っていて、制御ライン３６２によりライン３５
３に接続されていて、このラインは内在的安全バリア３
５６の入力３５４に接続されている。制御電圧入力３６
０はシステムの電子制御装置に接続している。制御電圧
入力３６０は、電源３８の３０〜１００キロボルトの出
力範囲に対応する７〜２４ボルトの範囲内で、ＩＳＢ３
５６の出力を制御する。

【００５６】第一のフィードバック部３６４は、ＩＳＢ
３５６を通るライン３７０内の検出抵抗（Ｒ_s ）３６８
を通る電流を検出するために、第二のフィードバック部
３６６と一緒に使用される。抵抗３６８を通る電流が第
一のフィードバック部３６４の抵抗値によって決まる特
定の電流値を越えた場合には、電圧レギュレータ３５８
は、パス・トランジスタ３５２からライン３５３への出
力電流を「折り返す（フォールド・バック）」。電源３
８の低電圧入力３１２の出力がショートした場合には、
電圧レギュレータ３５８は、ライン３５３内のショート
出力電流を、例えば、４５ミリアンペア（ｍＡ）のよう
な安全なレベルに制限するために、完全に「フォールド
・バック」する。

【００５７】検出抵抗３６８は、電圧レギュレータ３５
８の電流検出抵抗として、またＩＳＢ３５４の一次抵抗
としても機能する。抵抗３６８は、入力端部３９８およ
び出力端部３９９を持っている。ライン３５３内の出力
電流が一定のレベル以上には上がることができないとい
う電圧レギュレータ３５８の「フォールド・バック」と
いう特徴は、認可機関から動作が確実な装置と認められ
ていない。しかし、検出抵抗３６８は、動作の確実な装
置である。先行技術による内在的安全バリア装置内にお
いては、検出抵抗３６８に対応する一次抵抗は２オーム
以下である。しかし、一次抵抗３６８が電圧レギュレー
タ３５８の電流検出抵抗として、またＩＢＳ３５４の一
次Ｔ抵抗としても機能する本発明の場合には、Ｒ_s３６
８はもっと高い約３０オームという抵抗値を持ってい
る。非常に大きな電流がライン３７０を通って入ってき
た場合に、抵抗３６８を保護するためにヒューズ３６９
が設けられている。検出抵抗３６８の出力端部３９９の
ところで、並列にアースされているツェナー・ダイオー
ド４００，４０２およびそれぞれの数値により、ＩＳＢ
３５６の出力４５０から出力することができる電圧の最
大値が制限される。第二のフィードバック部３６６は、
好適には、ＩＳＢ３５６内に設置することが望ましい
が、この第二のフィードバック部３６６は、二重の目
的、すなわち、検出抵抗３６８の出力端部３９９のとこ
ろで電圧を検出する目的、および電圧レギュレータ３５
８へフィードバックすることができる電流、または電圧
レギュレータ３５８からＩＳＢ３５６の出力４５０にフ
ィードバックすることができる電流を制限するという目
的を持っている。

【００５８】第三のフィードバック部３８０は、電圧の
検出およびフィードバックを行う。この第三のフィード
バック部３８０は、制御入力３６０に１〜５ボルトが入
力されると、出力フィルタ３７２上で７〜２１ボルトを
発生するように調整されている。例えば、レギュレータ
３５８のコンパレータ４０８への制御入力３６０への入
力電圧が１ボルトである場合には、３１２の出力電圧は
７ボルトになるようになっている。ライン４０４によ
り、この出力電圧が上記のように調整されたフィードバ
ック部３８０に入力されると、コンパレータ４０８への
ライン４０６にそれに応じた出力が生じる。この出力
は、７ボルトの入力対して１ボルトということになる。
出力４０６が１ボルトより低い場合には、コンパレータ
４０８はレギュレータ３５８を駆動して、出力電圧を３
１２における電圧が７ボルトまで上げるようにする。

【００５９】出力フィルタ３７２は、電源３８の発振回
路３１０からのＲＦ（無線周波数）エネルギーがＩＳＢ
３５４内に保持する。

【００６０】内在的安全回路３５０によって電源３８へ
供給される電力を調整する代表的な例を以下に説明す
る。電圧レギュレータ３５８の制御入力３６０に１ボル
ト（Ｖ）の入力があると、内在的安全回路３５０から電
源３８の入力３１２にそれに比例した７ボルトの出力が
生じる。制御入力３６０に１ボルトの電力が入力され、
１ボルト以下の電圧がライン４０６内に存在すると、電
圧レギュレータ３５８の出力が増大し、パス・トランジ
スタ３５２の出力が増大し、ＩＳＢ３５６の入力３５４
に電圧を出力する。その後、第三のフィードバック部３
８０は、ＩＳＢ３５６の出力の電圧をライン４０６を通
して電圧レギュレータ３５８にフィードバックする。電
圧のフィードバックが７ボルト以下である場合には（す
なわち、スケールダウンしたときに１ボルト以下である
場合には）、電圧レギュレータ３５８の出力は上昇し、
パス・トランジスタ３５２の出力電圧も上昇し、その結
果、ＩＳＢ３５６の入力３５４により高い電圧が発生す
る。その後、第三のフィードバック部３８０は再びＩＳ
Ｂ３５６の出力電圧を測定する。フィードバックの制御
は、出力が７ボルトになるまで繰り返し行われる。ＩＳ
Ｂ３５６を制御ループ内に接続することによって、内部
的に安全な出力が供給されている間は出力はその調整値
を維持する。従来は、内在的安全バリアは電圧レギュレ
ータのフィードバック制御ループ内には接続されなかっ
た。そうすることによる利点は、危険な環境内で内部的
に安全な規制された電圧を供給することができるという
ことである。同様に、内在的安全バリアを電圧レギュレ
ータのフィードバック・ループ内に入れることによっ
て、内在的安全バリアが必要な出力電圧を得るために必
要な最大入力電圧は、内在的安全バリアがフィードバッ
ク・ループ内に内蔵されていなかった従来の場合よりも
低くてすむようになった。

【００６１】開示の内在的安全バリアの設計の使用は、
もちろん、静電回転式噴霧装置の電源への供給電力に限
定されるわけではない。この場合、ただ好適な実施例を
あげたでけである。

【００６２】高圧の静電エネルギーは、図４および５に
示すように、空気制御要素２１を通して、導体３１９お
よび空気制御要素２１上に装着されている抵抗１６４、
ワイヤ１６６ａ、１６６ｂおよび１６６ｃ、抵抗１６８
ａ、１６８ｂ、１６８ｃおよび電極１７４ａ、１７４
ｂ、１７４ｃを含む電気回路を経由して、電源３８から
供給される。抵抗１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃは、円
筒形の壁部１４８と環状リング２２の内表面１７２の間
の溝１７０内にエポキシ材により埋め込まれる。電極１
７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃは静電気により帯電してい
て、フィールド電極は空気制御要素２１の壁部２６の前
面から突き出している。抵抗１６８ａ、１６８ｂ、１６
８ｃは、それぞれ電極１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃの
火花電位を下げるためのものである。

【００６３】電極１７４ａ、１７４ｂ、１７４ｃの電荷
は、半導体材料で作られている空気制御要素２１を通っ
て導かれる。電極１７４ａ、１７４ｂおよび１７４ｃ
は、それにより、要素２１を帯電させる。空気制御要素
２１内の電荷は、円形状の孔部２８および噴霧ヘッド３
０の間のギャップ１７５を飛び越えて、駆動シャフト４
２の第二の端部１８４に固定されている噴霧ヘッド３０
へ移る。低静電容量絶縁材および環状リング２２を作る
ために使用されたタイプの電導性の材料を含む合成材で
できている噴霧ヘッド３０の全体が、次に帯電する。制
御要素２１の絶縁材、電導性の材料および結合材の上記
の相対含有比率は、ヘッド３０と同じである。操作する
人がうっかり噴霧ヘッド３０または制御要素２１に触れ
た場合には、小さな電気放電（すなわち、火花）が生ず
るが、抵抗１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃがあるために
火花の電圧が低く、負傷を受ける恐れはない。さらに、
操作する人が中央の孔部２８とヘッド３０の後面との間
に、金属ストリップのような導体を置いた場合には、そ
うでなければ導体へ飛ぶような長い強力な火花を生ずる
高圧の静電気の電荷が、半導体の制御要素２１内で消費
され、弱い放電を起こし、オペレータに危害を与えない
程度の小さな火花が起こることはあるかもしれない。

【００６４】駆動シャフトおよび供給チューブ 回転駆動機構３６のタービン・ホイール・ハウジング４
５内に設置されているタービン・ホイール４７に第一の
端部１８２で接続されているモータ駆動シャフト４２
は、回転軸３４に沿って前方に延び、回転駆動機構３６
の全長を横切っていて、その結果、駆動シャフト４２の
もう一方の第二の端部１８４は、噴霧装置のハウジング
１２の中央の孔部２８を通って外に突き出している。駆
動シャフト４２の第二の端部１８４は、ネジ山のある部
分（図示せず）および回転式噴霧ヘッド３０にしっかり
と取り付けることができるように作られた円錐台形の端
部を持っている。モータ駆動シャフト４２は、軸３４と
整合している貫通孔部１８６を持ち、駆動シャフトの全
長にわたって延びている。

【００６５】コーティング材を供給する装置は、貫通孔
１８６の全長にわたって延びている取り外し可能なコー
ティング材供給チューブ１８８を含んでいる。チューブ
１８８は、噴霧ヘッド３０の内部と連絡している第一の
端部１９０を持っている。好適には、この第一の端部は
取り外すことができるノズル１９２を装備していること
が望ましい。供給チューブ１８８のもう一方の第二の端
部１９４は、弁４９に着脱自在に装着されている。駆動
シャフト４２の貫通孔１８６内に設置された場合には、
供給チューブ１８８は、参考のためにその全体を本明細
書内に引用した同様に譲渡されたオッカー等の米国特許
第５，１００，０５７（’０５７）号に開示されている
ように、貫通孔１８６の内壁部と接触しない状態で、カ
ンチレバーのような形で支持されている。

【００６６】噴霧ヘッド 本発明の主要な特徴は、図１に示すように、回転駆動シ
ャフト４２の端部にねじ込まれている噴霧ヘッド、すな
わち、カップ３０の設計に関連している。図６Ａに示す
ように、噴霧カップ３０は、砂時計のような形をしてい
て、空気制御要素２１のところで説明したように、低静
電容量絶縁材および導電性の材料を含む合成材から均一
に作られている。

【００６７】図６Ａおよび図６Ｂに示すように、コーテ
ィング材を噴霧状にするための回転噴霧カップ３０は、
砂時計の形をし、その内部を延びる縦軸２０２を持って
いる回転することができるカップ本体２００からできて
いる。縦軸２０２は、カップ３０が環状リング２２から
突き出るように、回転駆動シャフト４０上に装着された
とき、回転式噴霧装置１０を通る回転軸３４と一致す
る。カップ状本体２００は、コーティング材がカップ３
０を通り、外表面２０６沿いに流れることができるよう
に作られた内表面２０４を持っている。上記の外表面２
０６は、以下に説明するように、ペイント・パターン形
成および特定の方向に向けられた空気の流れを導くよう
に作られている。カップ本体２００は、縦軸２０２を中
心に対称形に配置されている基部２０８を含む。基部２
０８の近くの外表面２０６は、円筒形の底の表面部分２
１０と、底の表面部分２１０から外側に向けてテーパ状
になっている本体の表面部分２１２を持っている。縦軸
２０２を中心に対称形に配置されているカップ本体２０
０の中間部分２１４は、テーパ状の本体表面部分２１２
に隣接し、内側に向かってテーパ状になっている第一の
部分２１６と、外側に向かってテーパ状になっている第
二の表面部分２１８と、第一および第二の表面部分２１
６，２１８の間をそれぞれ延びている凹状の中間表面２
２０からなる外表面を持っている。全体が円錐台形をし
ている端部２２２は、縦軸２０２を中心に対称形に配置
されていて、中間部分２１４の第二の表面部分２１８と
交差している外表面２２４を持ち、斜めの縁部の表面２
２６のところまで延びている。

【００６８】回転することができるカップ本体２００の
内部流出面２０４の構造について説明すると、基部２０
８の装着部分２２８は、少なくともその一部にネジ山
（図示せず）を持ち、回転駆動軸４２の自由端部上にカ
ップ本体２００を装着できるように作られている。中間
部分２１４のノズル装着部分２３０は、装着部分２２８
に隣接していて、回転シャフト４２から外側に向かって
突き出している供給チューブ１８８から外側に向かって
延びるノズル１９２が装着できるように作られている。
円錐状の表面２３２を持つ分配装置装着部分２３１は、
縦軸２０２を中心に対称形に配置されていて、その内部
の直径が細くなっているところで、ノズル装着部分２３
０に隣接し、その外側の直径が太くなっている端部のと
ころで、前部流出面２３４に隣接している。前部流出面
２３４は、円錐台の形をした端部２２２に位置してい
て、噴霧リップ２３６まで延びている。前部流出面２３
４は前部キャビティを形成し、帯電したコーティング材
はそこを横切って流れ、噴霧リップ２３６を横切って半
径方向に外側に向かって押し出され、作業片に吹きつけ
ることができる細かい霧状のコーティング材になる。カ
ップ３０は、半導体でできているので、コーティング材
はカップと接触している間に帯電する。その結果、帯電
したコーティング材の霧状のパターンが形成される。カ
ップ３０によりペイントが霧状になる過程を以下に説明
する。本明細書で説明してきたように、砂時計の形をし
た回転式噴霧カップ３０は、特定の方向に向けられた空
気の供給源とともに、噴霧リップ２３６の両端の作動圧
力状態が低いため、すなわち、実質的に零であるため
に、空気の使用量を大きく減らし、ペイントの逆流も非
常に減少する。このことは、流れのパターンの制御が改
善され、操作の際にペイントによる汚れがなくなり、ペ
イントの逆流が少なくなるので有利であるといえる。パ
ターンの制御が改善される結果、霧状のペイントのパタ
ーンがより均一な円形になるが、カップ１３０の背後に
真空の部分ができるので、ペイントの逆流が少し起こ
る。特定の方向に向けられた空気は、カップ１３０との
共同作業で、霧状のペイントの直径を小さくすることに
より、真空状態を排除し、ペイントの逆流を防止し、ペ
イントのパターンを形成する。

【００６９】回転式噴霧カップ３０は、さらに、図６
Ａ、図７、図８および図９に示すように、その間にギャ
ップ、すなわち、流れの通路２４０を形成するために、
ノズル装着部分２３０の円錐状の表面２３２から間隔を
置いて設置されている円錐形の挿入部材２３８を含む。
ギャップ２４０は、ノズル１９２から前部流出面２３４
に流れるコーティング材の通路を形成する。それぞれが
挿入部材２３８の円錐形の表面２４４から外側に向かっ
て延びている、複数のリブ２４２は、相互に間隔を置い
て設置されていて、ギャップ２４０を通って流れるコー
ティング材を複数の細かく分割されたコーティング材の
個々の流れに分け、この個々の流れは前部流出面２３４
上に放出される。それぞれのリブ２４２は、円錐形の表
面２４４から外側に向かって延びていて、円錐形の表面
２３２に隣接し、その結果、コーティング材の流れは円
錐形の挿入部材２３８の円錐形の表面２３２，カップ本
体２００の円錐形の表面２４４および隣接するリブ２４
２が形成する閉鎖スペース内を流れることになる。リブ
２４２相互の間隔は約０．００５〜約０．０２０インチ
あればよいが、好適には、約０．０１０インチにするこ
とが望ましい。個々のリブ２４２の幅は、約０．０１０
〜約０．０４０インチあればよいが、好適には、約０．
０２０インチとすることが望ましい。個々のリブ２４２
は、円錐形の流出面２４４から外側に約０．１０〜約
０．３０インチ、好適には、約０．１５インチ延びてい
ることが望ましい。好適には、リブ２４２の終端部は挿
入部材２３８の前部表面２４８と交差しているリップ２
４９と実質的に同一平面にあることが望ましいが、リブ
を円錐形の表面２４４に沿った任意の場所に設置するの
も、リブをノズル装着部分２３０の円錐形の表面２３２
に沿って設置するのも本発明の範囲に含まれる。

【００７０】挿入部材２３８は、好適には、噴霧カップ
３０のように、低静電容量の絶縁材および電導性の材料
を含む同一の合成材から作ることが望ましい。それ故、
挿入部材２３８は、カップ３０に接触することにより帯
電する。これにより、コーティング材はギャップ２４０
を通って流れるときにさらに強く帯電する。挿入部材２
３８は、好適には、貫通孔２４７内に電導性のネジ２４
５によりカップ３０に装着することが望ましい。ネジ２
４５は、フィールド電極の働きをし、カップ３０とペイ
ント塗装が行われているアースされている目的物との間
の静電場の強さを増大する。

【００７１】図６Ａ，図６Ｂおよび図２０について説明
すると、回転式噴霧カップ３０は、さらに、それぞれが
前部流出面２３４から外側に向かって延びている複数の
第二のリブ２５０を含むことができる。リブ２５０は、
相互に間隔を置いて設置されていて、前部流出面２３４
に沿って流れるコーティング材を多数のコーティング材
の個々の流れに分け、この個々の流れはカップ本体２０
０の噴霧リップ２３６から放出され、コーティング材の
霧状の小さな粒子を形成する。リブ２５０の相互の間隔
は、約０．００５〜約０．０２０インチあればよいが、
好適には、約０．０１０インチあることが望ましい。個
々のリブ２５０の幅は、約０．０１０〜約０．０４０イ
ンチあればよいが、好適には、約０．０２０インチとす
ることが望ましい。個々のリブ２５０は、内部流出面２
０４の円錐形の流出面２４４からから外側に約０．１０
〜約０．３０インチ、好適には、約０．１５インチ延び
ていることが望ましい。リブ２５０は、好適には、通常
噴霧リップ２３６から最大約０．０１０インチ離れてい
る終端部２５１を持つことが望ましい。カップ３０のこ
の新しい設計の利点は、二列のリブにより噴霧化が改善
されることである。何故なら、流体コーティング材は表
面３４を横切って流れる細い流れに分割されるからであ
る。これらのコーティング材の細い流れはより容易に噴
霧化される。

【００７２】半導体の挿入部材２３８により、ヘッド３
０の清掃がより容易なる。何故なら、周期的に清掃する
場合に、上記の挿入部材をヘッド３０から容易にまた迅
速に取り外すことができるからである。その後、すべて
のペイントを除去するために、ヘッドおよび挿入部材を
溶媒中につけることができる。ペイントの交換を行って
いる場合でも、その内部を通して溶媒を流しヘッドを清
掃するとき、円錐形の挿入部材２３８間の円錐形の通路
２４０が、実質的に自由に流れることができる通路とな
り、その結果、溶媒がヘッド３０からすべてのペイント
を取り除き、洗い流すことができる。

【００７３】スプレー作業を開始すると、弁４９から供
給チューブ１８８へ供給された流体コーティング材は、
ノズル１９２を通って流れ、噴霧ヘッド３０へ供給され
る。その後、流体コーティング材は、噴霧縁部１０４か
ら小さな粒子の形で押し出される直前に、ギャップ２４
０を通り、噴霧ヘッド３０の前部面２３４を横切り、霧
状に分割される。ヘッド３０の表面を横切ってコーティ
ング材が流れる間中、コーティング材は帯電する。なぜ
なら、ヘッド３０が帯電しているからである。

【００７４】本発明の上記の実施例は、回転カップ３０
を通して電荷を移動する有効な手段を提供するが、図１
０に示すように、挿入部材２５２が、図６Ａ、図７およ
び図８に示すように、挿入部材２３８と同じ方法でカッ
プ本体２００内に装着されるように作られている他の実
施例も本発明の範囲に含まれる。挿入部材２５２は、挿
入部材２３８を製造するのに使用されたタイプの半導体
材料で作られているが、さらに、カップ３０とペイント
塗装される目的物との間の電極場を強化するためのフィ
ールド電極を供給するために、挿入部材２５２の前面２
５６の中心から外側に突き出ている金属電極２５４を含
んでいる。挿入部材２３８の場合と同様に、すでに説明
した静電場の強さをさらに増大するための、電導性のネ
ジ（図示せず）で、カップ３０に挿入部材を装着するた
めのネジ孔２５８が設けられている。

【００７５】図６Ａ，図７、図８および図９に示すよう
に、回転式噴霧カップ３０は円錐状の挿入部材２３８が
ついている状態で製造することができるが、図１１，図
１２，図１３，図１４および図１５に示すように、カッ
プ３０の代わりに別の噴霧カップ２６０を使用したもの
も本発明の範囲に含まれる。カップ２６０の場合、流体
の一部は、溝３０４を通って流れ、分配装置２８６の前
部流出面２９２を濡らし、カップ２６０の前部流出面全
体および挿入部材２８６の前部流出面２９２を、塗装作
業中濡れた状態に保つ。カップの前面全体を濡らすこと
の利点は、表面にペイントがこびりつくことがなく、そ
の結果それを取り除くために後で溶媒で清掃する必要も
ないからである。

【００７６】コーティング材を霧状にする回転式噴霧カ
ップ２６０は、その中を延びている縦軸２６６を持って
いる回転することができるカップ本体２６１を含んでい
る。カップ本体２６１は、図６Ａの噴霧カップ３０のと
ころで説明したように、カップ本体を通してコーティン
グ材の流れを導くための内部流出面２６８と、ペイント
・パターン成形および特定の方向に向けられた空気の流
れを導くための外部流出面２７０を持っている。回転す
ることができるカップ本体２６１の内部流出面２６８の
構造について説明すると、基部２７４内の装着部分２７
２は、少なくともその一部にネジ山を持ち、回転駆動シ
ャフト４２’の端部上にカップ本体２６１を装着するよ
うに作られている。本仕様書内においては、プライム符
号付きの参照番号で表示される構造部材は、プライブ符
号がついていない同じ参照番号が表す構造部材と実質的
に同じものである。中間部２７８内に設置されているノ
ズル装着部分２７６は、装着部分２７２に隣接してい
て、供給チューブ１８８から外側へ延びているノズル１
９２を収容している。分配装置装着部分２８０は、ノズ
ル装着部分２７６に隣接する第一のネジ山付きの分配装
置部分２８２および縦軸２６６を中心にして対称形に配
置されている円錐形の表面２８１を持っている。円錐形
の表面２８１は、その内側の直径が細くなっている端部
で分配装置２８２に、その外側の直径が大きくなってい
る部分で前部流出面２６２に隣接している。前部流出面
２６２は、円錐台状の端部２２２内に設置されていて、
噴霧リップ２９５まで延びている。前部流出面２６２
は、前部キャビティを形成し、そこを横切って帯電した
コーティング材が流れ、噴霧リップ２９５を横切って半
径方向に外側に向かって押し出され、作業片に吹き付け
ることができる霧状のコーティング材の粒子が形成され
る。内部流出面２６８は、基部の端部２７４内に装着部
２７２を含む。装着部２７２は、少なくともその一部に
ネジ山（図示せず）を持っていて、カップ本体２６１を
回転駆動シャフト４２”の一方の端部上に装着するため
に使用される。中央部２７８内のノズル装着部分２７６
は、装着部分２７２に隣接している。ノズル装着部２７
６は、供給チューブ１８８から外側に向かって延びてい
るノズル１９２’を収容している。

【００７７】以下に詳細に説明するように、複数のリブ
２８７は、円錐形の表面２８１が流出面２６２と交わる
部分に設置されている。各リブ２８７は、円錐形の表面
２８１から内側に向かって延びていて、相互に間隔を置
いて設置され、円錐形の面２８１と流出面２６２とが交
わるところを横切って流れるコーティング材を分割す
る。参考のためにその全体を本明細書に記載した米国特
許５，０７８，３２１に開示されているフィンの配置に
従って製造することができるリブ２８７は、円錐形の面
２８１の他の場所または挿入部材２８６の表面２９１上
に設置することもできる。カップ２６０の前部流出面２
６２は、噴霧ヘッド２６０の円錐台形の端部２９４内に
設置されていて、噴霧リップ２９５まで延びている。第
一の実施例の噴霧ヘッド３０の場合のように、前部流出
面２６２は、前部キャビティを形成し、そこを横切って
帯電したコーティング材が外側に向かって流れ、噴霧リ
ップ２９５から半径方向に外側に向かって押し出され、
作業片（製造工程中の製品）に吹きつけることができる
霧状の帯電コーティング材の粒子が形成される。それぞ
れが前部流出面２６２から外側に向かって延びている複
数の第二のリブ２５０’を、カップ３０のところで説明
したように設置することができる。

【００７８】図１１〜約１５に示すように、分配装置２
８６は、分配装置装着部分２８０内に挿入され、その間
にギャップ３０２が形成されるように、円錐形の面２８
１から間隔を置いて設置される。分配装置２８６の円筒
形の後部２８４は、円筒形の後部２３９および若干直径
が大きいネジ山のある円筒形の前部２９４を持ってい
る。分配装置２８６はまた、円錐台形の前部２８８を持
っている。円錐台形の部分２８８は、分配装置２９４の
前の部分と交差している第一の円錐台形の面２８９と、
円錐台形の面２８９と交差している第二の円錐台形の面
２９１と、リップ２９３を持っている。分配装置２８６
は、カップの縦軸２６６が分配装置２８６の縦軸２９０
と一致するように、噴霧装置のカップ２６０内に装着さ
れる。分配装置２８６は、円筒形の後部２８４が分配装
置の第一のネジ山のある部分２８２にねじ込まれ、円錐
台形の前部２９６が円錐形の部分２８１内に設置され、
その間に狭いギャップ３０２が形成され、その狭いギャ
ップ３０２がノズル１９２’から噴霧ヘッド２６０の前
部流出面２６２へ流れるコーティング材用の通路を形成
するように、カップ２６０内に組み込まれる。コーティ
ング材の流れは、狭いリブ２８７により複数の流れパタ
ーンに分割される。

【００７９】分配装置２８６は、後部２８４を前部流出
面２６２の側面から分配装置装着部分２８０内に挿入す
ることによって、円錐状のカップ装着部分２８０内に設
置される。その後、アレン・レンチを分配装置２８６の
六角形の入り口の部分２９９内に挿入し、前部２９４を
分配装置のネジ山のある部分２８２にねじ込むために、
上記のレンチを反時計方向に回す。ネジは左ネジなの
で、ヘッド２６０が時計方向に回転しても、分配装置は
緩まない。分配装置２８６をカップ本体２６１から容易
にまた迅速に挿入および取外すことができるので、ヘッ
ド２６０の定期清掃の場合有利である。

【００８０】分配装置２８６は、さらに、ノズル１９
２’の出口端部に接続できるようになっている入り口２
９８を含んでいる。一つまたはそれ以上のコーティング
材の通路３００Ａ、３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄが分
配装置２８６を直径方向に横切って、円筒形の後部２８
４と円錐台形の前部２９６の間に設置されている。通路
３００Ａ−３００Ｄは、コーティング材を入り口２９８
から円錐形の前部２９６と円錐形の部分２８１の間のギ
ャップ３０２へ導くために設置される。コーティング材
は、リブ２８７を横ぎって、前部流出面２６２上に流れ
るとき、幾つもの流れに分割され、すでに説明したよう
に、噴霧リップ２９５から押し出される。

【００８１】分配装置２８６は、またカップの挿入部材
を簡単に清掃できるように、操作中、その前面２９２
が、必ず湿った状態に保たれるように構造体を含んでい
る。前面２９２が湿っていない場合には、ペイントが乾
き、清掃が困難になり、時間が掛かる。分配装置２８６
を通る湿り気を与えるための複数の通路３０４が、液体
コーティング材の流れを入り口２９８から分配装置２８
６の前部流出面２９２へ導き、回転式噴霧装置のカップ
２６０が作動中、前部流出面２９２を湿った状態に保
つ。

【００８２】分配装置２８６は、また前部流出面２９２
から離れた状態で、湿り気を与えるための通路と向き合
う形で、その上に装着されたデフレクタ３０６を内蔵
し、それにより、湿り気を与える通路３０４を通って流
れるコーティング材は、デフレクタ３０６に衝突し、前
部流出面２９２に沿って外側に広がる。デフレクタ３０
６は、閉じた孔部３０９内に摩擦により固定されている
ステム３０７を持っている。摩擦による固定は、デフレ
クタ３０６のプラスチックと分配装置２８６との間の軽
度の締まりばめにより行われる。デフレクタ３０６は、
運転中止中に容易に取り外して清掃することができ、孔
部３０９から単に引き出すだけで色を変えることができ
る。

【００８３】噴霧ヘッド２６０の運転中、コーティング
材の流れの主要な部分は、遠心力により、通路３００Ａ
〜３００Ｄを通してギャップ３０２に強制的に押し込ま
れる。コーティング材の流れは、ギャップ３０２を通し
て、前部流出面２６２に流れる。その後、コーティング
材は、噴霧縁部２９５から押し出される直前に流出面２
６２を横切って流れ、霧状になる。同時に、入り口２９
８から流れるコーティング材の残りの部分は、湿り気を
与えるための通路３０４を通って流れ、デフレクタ３０
６により前部流出面２９２上に導かれ、作業中前部流出
面２９２を濡れた状態に保つ。前部流出面２９２を横切
って流れた後、コーティング材はギャップ３０２を通っ
たコーティング材の流れと合流する。コーティング材が
噴霧ヘッド２６０の表面と接触している間中、コーティ
ング材は静電気により帯電する。何故なら、ヘッド２６
０が帯電しているからである。

【００８４】本発明によって、今までに説明してきた目
的、手段および利点を満足させる装置および方法が提供
されることは明かである。回転式噴霧装置は、その周囲
を冷却用の空気が通過する噴霧装置のハウジング内に内
部電源を持っている。その後、冷却用の空気は、噴霧ヘ
ッドの周囲に真空状態が生じないように、また噴霧中の
コーティング材のパターン形成を制御するために、噴霧
ヘッドと同じ回転方向である特定の方向に向けられた空
気の回転方向に、噴霧装置のハウジングから流れ出る。
噴霧ヘッドを駆動する空気タービン・モータからの排気
は、液体コーティング材が逆流し、噴霧装置ハウジング
に付着するのを防止するために、噴霧装置ハウジングの
外表面の周囲に導かれる。速度検出システムは、噴霧装
置ハウジング内に装着され、内部電源からの高圧静電荷
およびＲＦ場の存在下で、空気タービン・モータの回転
速度を正確に測定するために、磁気と光学の両方を使用
する。電源は、タービン・モータ付近の噴霧装置ハウジ
ング内に設置される。一実施例の場合には、噴霧ヘッド
からのコーティング材の噴霧化を改善するために、噴霧
ヘッドはコーティング材の流れを複数の個々の流れに分
割するための挿入部材を内蔵している。他の実施例の場
合には、噴霧ヘッドがもっと容易に清掃できるように、
噴霧ヘッドの前部流出面が必ずいつでも濡れた状態に保
つため、挿入部材を噴霧ヘッド内に設置している。電源
は、リング状で、タービンおよびタービン内のペイント
が流れる通路を取り囲んでいる。内在的安全バリアが、
電源に電力を供給するために設置されている。内在的安
全バリアは電圧レギュレータのフィードバック・ループ
内に接続されている。

【００８５】実施例を参照しながら本発明を説明してき
たが、上記の説明から当業者にとって多くの代案、修正
および変更が可能であることは明かである。従って、本
発明は上記のすべての代案、修正および変更は、添付の
特許請求の範囲の精神および範囲内に含まれる。

【図面の簡単な説明】

本発明の上記の好適な実施例の構造、動作および利点
は、添付の図面を参照しながら以下の説明を読めばさら
に明らかになる。

【図１】本発明による回転式噴霧装置の側面の断面図で
ある。

【図２】図１の回転式噴霧装置内の空気駆動タービン・
モータの回転速度を測定するための速度センサの側面の
断面図である。

【図３】図１の回転式噴霧装置の３−３線に沿って切断
した図で、本発明による埋設磁石を備えたタービンが点
線で示されている。

【図４】図１に示す噴霧装置ハウジングの前端部に設置
されている半導体の環状リングの側面の断面図である。
この環状リングは、高速噴霧ヘッドへ移動中の高圧の静
電電荷を消費したり、ペイントが噴霧装置ハウジングに
逆流するのを防止するために特定の方向に向けられた空
気の流れを噴霧装置のヘッドの方向に向けたり、霧状の
ペイントのパターンを形成するためのものである。

【図５】図４の環状リングの背面図で、環状リング内に
埋設されている抵抗が図示されている。

【図６Ａ】ペイントをヘッドの前面に分配するための円
錐状の挿入部材を持っている改良型回転式噴霧ヘッドの
第一の実施例の側面の断面図である。

【図６Ｂ】円錐状の挿入部材を設置する前の回転式噴霧
ヘッドの側面の断面図である。

【図７】図６の円錐状の挿入部材の側面図である。

【図８】図７の円錐状の挿入部材の断面図である。

【図９】図７の線９−９に沿った図であり、円錐状の挿
入部材の放射線状の広がる外側に向いた側面上に間隔を
置いて設置されている上向きのリブを示す。

【図１０】突出している電極を持っている円錐状の挿入
部材の第二の実施例の側面図である。

【図１１】コーティング材をヘッドの前面上に分配し、
上記の前面をペイントで常に濡れた状態に維持するため
の中心の挿入物を持っている砂時計の形をした回転ヘッ
ドの第二の実施例のその一部が断面になっている側面図
である。

【図１２】図１１の中心挿入物の側面図である。

【図１３】図１２の線１３−１３に沿って切断した図で
ある。

【図１４】図１２に示す挿入部材の断面図である。

【図１５】図１４の線１５−１５に沿って切断した図で
ある。

【図１６】速度センサ回路の回路図である。

【図１７】電源の側面図である。

【図１８】図１７の線１８−１８に沿って切断した図で
ある。

【図１９】電源回路の回路図である。

【図２０】ヘッドの内部表面に装着されている半径方向
に外側に向かって延びるリブを示す回転ヘッド、すなわ
ち、カップの一部の拡大図である。

【図２１】電源回路の内在的安全バリア部分の回路図で
ある。

【符号の説明】

１０ 静電回転式噴霧装置 １２ 噴霧装置ハウジング ２１ 空気制御要素 ３０ 噴霧ヘッド ３８ 内部電源 ４４ 電気タービンモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド アール． シュローダー アメリカ合衆国．44001 オハイオ，アム ハースト，エリリア ロード 547 (72)発明者 カール ブレットマースキイ アメリカ合衆国．44070 オハイオ，ノー ス オルムステッド，テニソン レーン 4074 (72)発明者 スティーヴン リー マーケル アメリカ合衆国．44140 オハイオ，ベイ ヴィレッジ，オークムーア 380 (72)発明者 トーマス アンドレアス トラウチェ アメリカ合衆国．44056 オハイオ，マセ ドニア，バークシャー ドライヴ 1196

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電回転式噴霧スプレー装置であって、 内部の室を形成し、その中を通って縦方向に延びる回転
   軸を有する噴霧装置ハウジングと、 上記噴霧ハウジングの上記内部の室の少なくとも一部を
   貫通し、上記回転軸を中心に第一の方向に噴霧ヘッドを
   回転するためにこの噴霧ヘッドに取り付けられている回
   転駆動シャフトと、 上記第一の方向に上記噴霧ヘッドの周囲に特定の方向に
   向けられた空気の流れを導くために、上記噴霧ヘッドに
   対して装着された空気制御要素とを具備する装置。
2. 【請求項２】 上記空気制御要素が、それぞれが上記噴
   霧装置ハウジングに装着された環状リングの前部の壁部
   を貫通する円形孔部の空気の流動表面を横切って延びて
   いる複数のスロットを含む請求項１記載の静電回転式噴
   霧スプレー装置。
3. 【請求項３】 上記スロットが上記回転軸に対して約５
   度〜約６０度の角度で配置されている請求項２記載の静
   電回転式噴霧スプレー装置。
4. 【請求項４】 電圧を出力するために上記噴霧装置ハウ
   ジング内に装着された内部電源と、 上記内部電源から上記空気制御要素へと電圧を送るため
   の回路とをさらに含む請求項１記載の静電回転式噴霧ス
   プレー装置。
5. 【請求項５】 上記空気制御要素および上記噴霧ヘッド
   が、上記空気制御要素に伝送中の上記電圧を上記噴霧ヘ
   ッドへ送ることがでるように、半導体材料からできてい
   る請求項４記載の静電回転式噴霧スプレー装置。
6. 【請求項６】 静電回転式噴霧スプレー装置であって、 その前端部に半導体要素を有する噴霧装置ハウジング
   と、 上記噴霧ヘッドと上記半導体要素との間に設けられた空
   気ギャップを有し上記噴霧装置ハウジングから延びてい
   る半導体噴霧ヘッドと、 上記半導体要素を通し、上記空気ギャップを横切って、
   電源から上記噴霧ヘッドに電荷を送るための回路とを含
   む装置。
7. 【請求項７】 上記回路が上記半導体要素から突き出て
   いる一つまたはそれ以上の電極を含む請求項６記載の静
   電回転式噴霧スプレー装置。
8. 【請求項８】 上記回路が上記電極と上記電源との間に
   ある上記半導体要素内に装着されている第一の抵抗を含
   む請求項７記載の静電回転式噴霧スプレー装置。
9. 【請求項９】 上記回路が、さらに上記半導体要素内に
   設置されている複数の第二の抵抗を含み、これらの第二
   の抵抗のそれぞれが上記第一の抵抗の一方の端部および
   上記複数の電極の一つの対向する端部に接続され、上記
   電源が上記噴霧装置ハウジング内に収容され、コンデン
   サ・ダイオードのチェーンを含む請求項８に記載の静電
   回転式噴霧スプレー装置。
10. 【請求項１０】 上記半導体要素および／または上記噴
    霧ヘッドの上記半導体材料が低静電容量絶縁材、電導性
    材料および結合材を含む請求項６に記載の静電回転式噴
    霧スプレー装置。