JPH10165849A - 静電ペイントアプリケータ用リモート電源 - Google Patents

静電ペイントアプリケータ用リモート電源

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JPH10165849A
JPH10165849A JP9343004A JP34300497A JPH10165849A JP H10165849 A JPH10165849 A JP H10165849A JP 9343004 A JP9343004 A JP 9343004A JP 34300497 A JP34300497 A JP 34300497A JP H10165849 A JPH10165849 A JP H10165849A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 危険場所で用いられる静電ペイントアプリケ
ータ用のリモート低電圧電源を提供する。 【解決手段】 低電圧発電機及び電圧調節及び調整回路
が、小さい防爆ハウジングに取り付けられる。発電機の
シャフトと電圧レベル調節ポテンショメータのシャフト
が、ハウジングから延び、ハウジングから突き出る。シ
ャフトの火炎パス及び火炎ギャップが、シャフトの回転
を可能にしながら、防爆基準をみたす。エア被動タービ
ンが、ハウジングの外部に取り付けられ、突き出した発
電機のシャフトに結合されて、発電機を駆動する。この
低い電圧はスプレーガンに印加され、このスプレーガン
は、塗装されるペイントを静電的に荷電するために、こ
の電圧を高いレベルに上げる回路を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電ペイントアプ
リケータに関し、特に、リモート電源を備えた静電ペイ
ントアプリケータに関する。
【０００２】
【従来の技術】工業用によく用いられる１つの塗装方法
において、噴霧されるペイントが、コーティングされる
加工物に対して高電圧に静電的に荷電される。この静電
荷電は、噴霧ペイントを加工物に引きつけさせる。これ
は、ペイント移動効率をかなり大きくし、加工物を塗装
するための労働力及び材料コストの両方を下げ、環境問
題を少なくさせる。通常の工業的塗装作業において、加
工物が塗装の前にスプレーブースに配置される。低電圧
電源、圧縮エアホース及びペイントホースが、スプレー
ブースの外部からスプレーガンに連結される。このスプ
レーガンは、通常、発振器と電圧増倍回路とを備え、ペ
イントが噴霧されるとき、ペイントを荷電するために、
低い電圧を非常に高いＤＣ電圧に上げる。この高電圧
は、例えば 100KV又はそれ以上であってよい。
【０００３】ある用途においては、噴霧される加工物の
大きさのために、従来のスプレーブースを用いることが
できない場合がある。例えば、飛行機は、従来のスプレ
ーブースには合わない。この場合、飛行機のハンガが、
ペイントのスプレーしぶき及びヒュームを閉じ込めるス
プレーブースとなる。このペイントが、溶剤のような可
燃性揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含むために、このハ
ンガは危険場所であると考えられ、ＶＯＣの蒸気を発火
させる可能性がある火花を生じさせないように、細心の
注意が払われなければならない。静電スプレーガンに接
続される従来の低電圧電源は、危険場所における作業の
所定の安全基準を満たさない。従来のスイッチ、ポテン
ショメータ、及び別の回路コンポーネント及びそれらの
接続が、火花の生じる危険性を示す。
【０００４】この危険場所の安全基準をみたす１つの方
法は、低電圧源をスプレーガン内に直接配置することで
あった。米国特許第 4,219,865号および 4,290,091号に
示されるように、このスプレーガンは、スプレーガンに
電気的な接続をなくして、低電圧を生成するための、エ
アタービンにより駆動される内部発電機(generator)を
備える。従来の電圧増倍及び整流回路がスプレーガン中
に用いられ、ペイントを荷電するために低電圧を高いＤ
Ｃ電圧に変換する。動作中、このタービンは、エアを、
スプレーガンに送られる噴霧用エアと共有する。このタ
ービンエアは、使用後にスプレーガンから排気されなれ
ばならない。ある場合には、このことは、ダストを攪拌
させる問題を生じさせる。この内部タービン及び発電機
は、塗装中に作業員が持たなければならないスプレーガ
ンの重量をかなり重くする。航空機は非常に大きいた
め、塗装時間はかなり長く、重量が重くなると、作業員
がすぐに疲れてしまう。スプレーガン内のタービンの回
転運動により、振動がスプレーガンのハンドルに伝えら
れる。ガンを用いている作業員は、これらの振動を感じ
る。内部タービン及び発電機を有するスプレーガンのコ
ストは非常に高い。結果として、各々のガンがタービン
及び発電機を備えなければならないために、スペアのス
プレーガンの維持費はかなり高いものとなる。
【０００５】
【発明の概要】本発明によると、電気発電機を含む低電
圧電源と、低電圧電力調整及び制御回路が、危険場所の
安全基準をみたすシールされた防爆ハウジング内に取り
付けられる。低電圧電源は、スプレーブース内、及び可
燃性溶剤を有するペイントで飛行機が塗装されるハンガ
内に置くのに適している。この発電機は、ハウジングに
延び、ハウジングから突き出る駆動シャフトを有する。
エア駆動タービンが、ハウジングに取り付けられ、突き
出たタービンシャフトを回転するために結合される。低
電圧電力回路が、電圧調整器及びポテンショメータを備
える。このポテンショメータは、手動で出力電圧レベル
を設定するために、ハウジングを通って延びるシャフト
を有する。発電機の火炎パス(flamepath) および火炎ギ
ャップ(flame gap) 、及びポテンショメータシャフト
が、防爆基準をかなえるように生成される。このタービ
ンは、エアソースをスプレーガンと共有しない。この電
源は、排気エアがスプレー領域に影響を有しない場所に
置かれる。回転タービン及び発電機がスプレーガン内に
配置されないため、スプレーガンの作業員の手に振動が
伝えられない。また、スプレーガンは、内部エアタービ
ン及び発電機を備えているスプレーガンよりも大分軽
く、各々のガンにタービン及び発電機を購入する必要が
ないために、ユーザにとってスペアガンを維持するため
のコストが安くなる。
【０００６】本発明の目的は、危険場所での作業に対し
て安全要求を満たす静電塗装用の改善されたリモート電
力発電機を提供することである。本発明の別の目的及び
利点は、以下の詳細な説明および添付図面から明らかに
なるであろう。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明による
低電圧電源１０が、静電ハンドヘルドペイントスプレー
ガン１１に接続されているのが示される。スプレーガン
１１が、３つの外部接続部、電源１０に接続された低電
圧絶縁ケーブル１２、圧縮エアホース１３とペイントホ
ース１４とを有する。この圧縮エアホースは、エアコン
プレッサ又は圧縮エアラインのような圧縮エアの従来の
ソース（図示せず）に接続される。ペイントホース１４
は、加圧されたペイントタンクに接続される。作業員が
スプレーガン１１のトリガ１５を握るとき、内部エアバ
ルブ（図示せず）が開かれ、噴霧エア流をノズル組立体
１６に流し始め、それから内部ペイントバルブ（図示せ
ず）が開かれて、ペイント流をノズル組立体１６に流し
始める。
【０００８】ケーブル１２は、低ＤＣ電圧をスプレーガ
ン１１に印加する。この電圧は、例えば０から10ボルト
ＤＣの調整されたレベルである。この電圧は、スプレー
ガン１１の内部の従来の高電圧電源（図示せず）の入力
に印加される。この高電圧電源は、ＤＣ入力電圧を、よ
り高いレベルのＡＣ電圧に変換する発振器を含む。この
ＡＣ電圧は、それから該分野において良く知られている
ように、この電圧を非常に高いレベルのＤＣ電圧に増倍
し変換するコンデンサ及びダイオードネットワークに印
加される。高電圧の実際のレベルは、ＤＣ入力電圧のレ
ベルに依存する。ケーブル１２に印加されるＤＣ電圧の
レベルを調節することによって、高電圧のレベルが調節
される。図１及び２を参照すると、電源１０が、複数の
脚又はブラケット２０によって防爆ハウジング１９の端
キャップ１８に取り付けられるエアモータ又はタービン
１７を備える。３つの離間したブラケット２０が、例示
された電源１０に示されている。このブラケット２０
は、タービン１７をハウジング１９から隔離し、ノイズ
を低減する。このハウジング１９は、両側のねじ込み端
部２２及び２３を有する管状中央部２１を備える。端キ
ャップ１８は、ねじ込み端部２２にねじ締めされ、端キ
ャップ２４は、ねじ込み端部２３にねじ締めされる。管
状ハウジング部２１のねじ込み端部２２及び２３は、示
されているように内側にねじを切られ、又は端部キャッ
プ１８及び２４を取り付けるために、外側にねじを切ら
れてもよい。このハウジング１９は、電気発電機２６が
位置する閉じた内部チャンバ２５を形成する。この発電
機２６は、端キャップ１８に取り付けられ、端キャップ
１８の開口部２８を通って延び且つ突出端２９を有する
駆動シャフト２７を備える。この発電機は、複数のねじ
３０で端キャップ１８に取り付けられるように示され
る。しかしながら、発電機２６を端キャップ１８に取り
付ける別の技術が、当業者に明らかである。
【０００９】発電機シャフト２７がハウジング１９の軸
と一直線になるのが好ましい。このエアタービン１７
は、出力シャフト３１を有する。このエアタービン１７
は端キャップ１８に取り付けられ、その出力シャフト３
１が発電機シャフト２７の突出端２９と一直線にされ
る。このシャフト２７及び３１は、軸継手３２とともに
結合され、タービンシャフト３１が回転するとき、発電
機シャフト２９を回転して、発電機２６に電力を生じさ
せる。発電機２６からの電気的出力が、タービン１７に
より駆動される速度で変化する。発電機２６はＡＣパワ
ーを生成するのが好ましい。周波数及び出力電圧の両方
が、タービン速度の関数として変化する。発電機２６の
出力が、ワイヤ３３で回路３４に印加され、この回路
が、この出力を調整及び調節して、一定の低レベルのＤ
Ｃ電圧、例えば０から10ボルトの範囲の一定のＤＣ電圧
を生成する。ポテンショメータ３５が、スプレーガン１
１で生成される高電圧レベルを調節するために、この範
囲内の出力電圧レベルを調節するために用いられること
ができる。このポテンショメータ３５が、端キャップ２
４内の開口部３７を延びるシャフト３６を有する。ノブ
３８が、電圧調節を容易にするためにシャフト３６上に
設けられる。
【００１０】低電圧電気ケーブル１２が、端キャップ２
４内のねじ穴開口部４０にかみ合うねじ込み接合具３９
を有する。可撓性歪み解放部４１が、接合具３９に隣接
するケーブル１２に配置される。ケーブル１２から絶縁
された複数のワイヤ５０及び５１が、端部プラグ４３に
より回路３４に固定される。接合具３９のところで、ケ
ーブルが、ガス密な接合を形成し、防爆基準を満たすよ
うに、注封によりシールされる。ハウジング１９は、防
爆の構成をとる。ハウジング１９の壁は、ハウジングチ
ャンバ２５内の蒸気又は材料が発火した場合の内部爆発
に耐え得るほど十分に強く作られる。ハウジング１９
は、ファクトリ相互リサーチ(Factory Mutual Researc
h) により開発されたような安全基準を満たすように構
成される。ケース内に囲まれる装置は、「防爆性」であ
ることと定められてきており、このケースは、ａ）特定
のガス又はエアの蒸気雰囲気の内部爆発に耐えられ、
ｂ）囲いを取り囲む特定のガス又はエアの蒸気雰囲気の
内部火花による引火を防ぐことができ、ｃ）周囲の該当
する雰囲気を発火しない温度で動作することができる。
これらの基準を満たすために、ハウジング１９の壁は十
分な強度を有しなければならない。ねじ込み接合具が生
成され、端キャップ１８及び２４が管状部２１に固着さ
れ、ケーブル接合具３９が端キャップ２４にかみ合うと
き、最小個数のねじがかみ合わされなければならない。
【００１１】最低限のハウジング強度に加えて、火炎パ
スの長さは最小でなければならず、ハウジング内の全て
のギャップ、開口部及びジョイントでの火炎パスの最大
ギャップよりも大きくてはいけない。「火炎パス」は、
閉鎖容器の２つの部分の対応する表面が合わさって、内
部爆発を閉鎖容器の回りの雰囲気に広がるのを阻止する
場所として定義される。「火炎パスのギャップ」は、表
面に垂直に測定されたジョイントの対応する表面の間の
距離を示す。円形面に関しては、このギャップは２つの
径の間の距離、すなわち直径隙間として定められる。
「火炎パスの長さ」は、内部から閉鎖容器の外部までジ
ョイント面に沿った最小のパスとして定義される。閉鎖
容器に対する任意の内部容積およびジョイントの種類に
関して、火炎パスの長さと火炎パスのギャップの間の関
係は、防爆基準に適合するものとして定められる。例え
ば、６から 120立方インチ（98から1966cc）の閉鎖容器
の容積に対して、シャフトに沿った火炎パスの長さは、
１インチ(2.54cm)から1.57インチ(3.99cm)である場合、
火炎パスのギャップは、 0.008インチ(0.02cm)よりも大
きくてはいけない。従って、火炎パスパラメータの最小
長さとハウジング容積が適合するという条件で、発電機
シャフト２７が端部キャップ１８を通る際、 0.008イン
チ(0.02cm)よりも大きくない直径隙間が、発電機シャフ
ト２７回りに設けられる。このことは、ハウジングチャ
ンバ２５内で周囲の雰囲気を発火する火花が生じる危険
性をなくし、発電機シャフト２７が、シールを用いずに
端キャップ開口部２８を通過できるようにする。同様
に、適切な火炎パスのギャップ及び火炎パスの長さと
が、端キャップ２４においてポテンショメータシャフト
３６と開口部３７との間に設けられ、防爆基準を満たし
ながら、シャフト３６が回転できるようにする。
【００１２】図１及び３を参照すると、低電圧ケーブル
１２が、スプレーガン１１のハンドル４５に接続する端
部接合具４４を有する。この接合具４４は、スプレーガ
ン１１の嵌め合いプラグ又はソケット（図示せず）に係
合するプラグ４７で終了する円筒状端部４６を備える。
円筒状端部４６は、スプレーガンハンドル４５の開口部
（図示せず）に滑るように入り、Ｏリングシール４８を
備えたハンドルに対してシールされる。歪み解放部４９
が、接合具４４に結合するケーブル１２を取り囲む。円
筒状端部４６内で、ケーブル１２からの２つの低電圧ワ
イヤ５０がプラグ４７に接続する。さらに、ケーブル１
２が、小リードスイッチ５２の一端子に接続する第３ワ
イヤ５１を支持する。スイッチ５２の第２端子が、低電
圧ワイヤ５０の１つに結合される。磁石（図示せず）が
スプレーガンハンドル内に配置され、接合具４４が完全
にスプレーガンハンドル４５中に設置されるとき、スイ
ッチ５２を作動する。従って、ワイヤ５１は、接合具４
４が適切にスプレーガン１１に接続されるかどうかを示
す信号を伝える。
【００１３】図４は、回路３４のブロック図の例を示
す。発電機２６により生成される電圧は、ワイヤ３３を
わたって、ＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する整流器５３に
印加される。このＤＣ電圧は、一定の低レベル出力電圧
を実現する電圧調整器５４に印加される。このポテンシ
ョメータ３５は、出力電圧レベルを設定する電圧調整器
５４に接続され、続いてスプレーガン１１から放出され
るペイントを荷電する高電圧レベルを選択する。電圧ク
ランプ５５が、電圧調整器５４とケーブル１２との間に
配置され、スプレーガン中の発振器及び電圧増倍回路
を、電圧調整器５４の故障の際に電圧が過度に上昇する
危険性から保護するために、回路３４からの最大出力を
制限する。スプレーガン接合具４４中のリードスイッチ
５２からのワイヤ５１が、電圧調整器５４に結合され、
接合具４４がスプレーガンハンドル４５から取り除かれ
たり、又はスプレーガンハンドル４５中に適切に配置さ
れないときに、出力電圧を抑制する。従って、ケーブル
１２とスプレーガン１１の間の接続を損なうことによっ
て火花を生じる危険性が除去される。
【００１４】上述の低電圧リモート電源１０が、スプレ
ーガン中に配置されるエア作動式電源を越える多くの利
点を有する。まず、スプレーガンの重量がかなり軽くさ
れるため、作業員の手、手首及び腕にかかる力を小さく
することができる。スプレーガン及びスプレーガンの交
換にかかるコストも低減される。さらに、エアタービン
１７及び発電機２６の回転により生じる振動が、スプレ
ーガン１１から切り離され、作業員の手に伝わらなくな
る。リモート電源１０は、爆発の危険性を大きくするこ
となく、塗装中のペイントスプレーブース及び航空機ハ
ンガのような危険場所での使用に最適である。様々な修
正及び変更が、本発明の範囲から逸脱することなく、静
電ペイントアプリケータ用の上述した実施例のリモート
電源に対して行われることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるリモート電源に接続されたハンド
ヘルド静電スプレーガンの斜視図である。
【図２】図１のリモート電源に関して発電機及び回路ハ
ウジングを通る矢視横断面図である。
【図３】パワーケーブルを静電スプレーガンに取り付け
る接合具の部分的に断面を示した拡大矢視図である。
【図４】静電スプレーガンに印加される電圧を整流し調
整する回路のブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブライアン イー ゴーレル アメリカ合衆国 インディアナ州 アンゴ ラ サウス メリディアン ロード 2390 (72)発明者 ヴァース イー ハウ アメリカ合衆国 インディアナ州 ジオン ズヴィルドーハティー ドライヴ 12102 (72)発明者 リチャード ピー ボルガー アメリカ合衆国 イリノイ州 シャウムバ ーグ ノース ウッドクロフト レーン 415

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発電機と、前記発電機を囲むシールされ
    た防爆ハウジングとを備え、 前記発電機が、前記ハウジング内の開口部を突き出る端
    部を有するシャフトを有し、前記シャフト及び前記ハウ
    ジングの開口部が、0.008 インチ(0.02cm)よりも大きく
    ない直径隙間を有し、 前記ハウジングの外部に配置され、前記発電機のシャフ
    トを回転するために結合されて、前記発電機が電力を生
    成できるようにするエアタービンと、 前記エアタービンが前記発電機を駆動するとき、前記ハ
    ウジング内で、所定の低電圧出力を生成できる回路、と
    を備えた静電ペイントアプリケータ用リモート電源。
  2. 【請求項２】 前記エアタービンが、前記ハウジングか
    ら離されて、前記ハウジングから延びる複数のブラケッ
    トに固定され、 前記エアタービンが、前記発電機の突き出ているシャフ
    ト端に実質的に一直線となる被動シャフトを有し、前記
    エアタービンシャフト端と前記発電機の突き出ているシ
    ャフト端とを結合する継手を備える、ことを特徴とする
    請求項１に記載の静電ペイントアプリケータ用リモート
    電源。
  3. 【請求項３】 前記ハウジングが、第１及び第２のねじ
    端開口部を有する管状部分を含み、 第１ねじ端キャップが前記第１ねじ端開口部にかみ合
    い、第２ねじ端キャップが前記第２ねじ端開口部にかみ
    合うことを特徴とする請求項２に記載の静電ペイントア
    プリケータ用リモート電源。
  4. 【請求項４】 前記ハウジング開口部が前記第１端キャ
    ップの中心とされ、前記ブラケットが前記第１端キャッ
    プに取り付けられて、前記第１端キャップに前記エアタ
    ービンを取り付けることを特徴とする請求項３に記載の
    静電ペイントアプリケータ用リモート電源。
  5. 【請求項５】 前記第２端キャップを通って延び、前記
    第２端キャップに対してシールされる第１端と、静電ペ
    イントアプリケータに連結するような第２端とを有する
    低電圧ケーブルを備えた、請求項４に記載の静電ペイン
    トアプリケータ用リモート電源。
  6. 【請求項６】 前記ハウジングに固定され、低電圧出力
    のレベルを設定する前記回路に接続されたポテンショメ
    ータを備え、 前記ポテンショメータが、前記第２端キャップの開口部
    を通って突き出るシャフトを備え、前記ポテンショメー
    タシャフトと前記第２端キャップ開口部とが、0.008イ
    ンチ(0.02cm)よりも大きくない直径隙間を有することを
    特徴とする請求項５に記載の静電ペイントアプリケータ
    用リモート電源。
  7. 【請求項７】 前記ハウジングが、第１及び第２のねじ
    端開口部を備えた管状部分を有し、第１ねじ端キャップ
    が前記第１ねじ端開口部にかみ合い、第２ねじ端キャッ
    プが前記第２ねじ端開口部にかみ合うことを特徴とする
    請求項１に記載の静電ペイントアプリケータ用リモート
    電源。
JP34300497A 1996-12-13 1997-12-12 静電ペイントアプリケータ用リモート電源 Expired - Fee Related JP4001214B2 (ja)

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US08/764576 1996-12-13

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EP (1) EP0847807B1 (ja)
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KR (1) KR100249740B1 (ja)
AU (1) AU696898B2 (ja)
BR (1) BR9706089A (ja)
CA (1) CA2219593C (ja)
DE (1) DE69715793T2 (ja)

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