JPS60502243A - 溶融させて塗装する材料を熱で溶融し 噴射する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 溶融させて塗装する材料を熱で溶融し噴射する装置この発明は溶融させて塗装す る材料を熱で溶融し噴射する装置に関し、この装置は冷却可能なジェット収束ノ ズルを備え、このノズルの基部側には使用材料、すなわち、使用ガスと、溶融さ せて塗装する材料、を制御して供給する装置を装着できるよう拡張室を設けてい るものである。

プルファー（粉体）を塗装のために、熱で溶融し噴射する、この種の装置は西独 特許第１０８９６１４号明細書に開示されており周知である。さらに発展させた ものがヨーロッパ出願第８１２０１０６１．９　号明細書と定期刊行物”Ｍｅｔ ａｌｌ”　の第３／８３号、第２３８頁、第１６図に開示されている。後者の装 置では供給ガスとして窒素ガスが用いられており、燃焼ガス（可燃ガスはメチル アセチレンプロノ９ディエンと酸素の混合である）は水冷式のジェット収束ノズ ル内で形成される。前記のヨーロツノＱ出願第８１２０１０６１．９号明細書に おける方法は電子制御を用いた高価な噴射システムを用いている。このような装 置（使用材料はいずれも同じ圧力で同時に供給される）による噴射の質はプラズ マあるいは火災ショックによる噴射の質と比較して見劣りせず、つまり、非常に 高品質であるにもかかわらず、これらの装置は非常に高価で、その上、利用でき る範囲が限られている。この装置は純粋なアセチレンを用いておらす、また、非 常に高価であるので・普通の、噴射による塗装の場合には用いられない。

これまでに、簡単な方法と簡単なジェット収束ノズル（ピンチノズル）を結合し た利点、つまり、噴射時の無駄を無くし、粉粒の良好な溶融と高い移動速度をも つ手段は見出せない。

前記の酉独特許明細書による装置は燃焼室を備えておらず、搬送ガスと粉粒体の 流出口はジェット収速ノズル゛の収束路へ直接に開口しており、そして５ノズル のまわりの拡大された空間は酸素の供給路としてのみ用いられる。酸素は環状路 を通って搬送ガスおよび粉粒体と混合される。ノズルは、搬送ガスおよび粉粒体 の供給路内へのバツクファイヤを心配して、位置調整できるようになっており、 そのため、所定の粉粒体以外は利用できないようになっている。他にも、この装 置は前方から点火するので危険が無いとは言えない。

この発明の目的は、無用な噴射が比較的少ない装置であって、圧力源が異なる場 合であっても作動し、噴射による機器の損失が従来より小さく、燃焼室の容積を 適当な規模に変更することで、どのような可燃ガス、特にアセチレン、と噴射プ ルファーを用いることができ、点火あるいは始動が確実であるものを提供するこ とにある。

本発明では、燃焼室として拡張された部屋を備え、その出口は流れを加速する断 面形状となっていて、ジェット収束ノズルへとつながっている。燃焼室には、異 なる圧力源に対応できるようにした燃料ノズルまたはノズル支持器が、ジェット 収束ノズルの入口に対して軸方向で位置調整可能に配置されている。燃焼室の壁 には前記のノズルに対し位置調整可能に点火電極が配され、この電極はジェット 収束ノズルが清浄化された後で可燃ガスの導入前にスイッチオンされるスイッチ ェ゛レメントを備えている。本発明の実施態様は請求の範囲２〜１４に記載して いる。

ここに開示した構成はきわめて簡単に実施することができるものであり、ジェッ ト収束ノズルと火炎ピストルを組合わせ、燃焼室の容積を調整可能としている。

針金を溶融させて噴射すべき材料として用いたいときは、これに対応した適宜な ジェットノズルとしてノズル保持器を本発明の技術的思想の範囲内で用いること ができる。

本発明によると塗装層には次のような特徴がある：溶融点の高い材料（酸化物、 セラミック、高溶融点金属等）で良質な層を形成でき、層の厚さも従来の噴射塗 装に比らべ厚い。接着力もジェット粒の高い運動エネルギーにより良好であり、 ジェット収束路中にこげ４　１１表日ＵＧＯ−５０２２４３（３）つき、いずれ 再溶融されるゾルファー片がすでに形成しである塗装層に悪影響を与えるという こともない。

また、ジェット流を収束することにより、以前は避けろことのできなかった、目 的とする塗装に対するジェット噴射時の損失を実質的に減少させることができる 。

な作業では普通である可燃ガス、特にアセチレンを使用したいとの願いは燃焼室 の容積を適宜に調節することで解決され、しかも、本装置は高価な電子制御では なく、簡素な電気的スイッチングで点火への過程が順次、確実に行なわれて作動 するものである。始動時に確実に点火して装置自体が使い易（なるのは、初期過 程で可燃性のガスと酸素の混合物を最少に減じておき、そして、純粋な酸素で清 浄化を行い、ついで点火装置を作動し最後に可燃性ガスを導入するという過程に 負うところが大きい。仮りにこのような順序が守られないで、火炎ピストルのノ ズルへ直接に点火すると、爆発したり、火炎が消滅したり、あるいは点火時にジ ェット収束ノズルの出口で、ちょうど前記の西独特許における発明装置のように 、ノズル内部へ向かうパックファイヤが生じたりする。初期過程で重要な前記の 一連の過程について、火炎ピストルではガスの導入や本発明による点火装置のス イッチングを手動で行うことはできる。しかし、これは面倒であり、不確実であ る。

電極を備えた点火装置についてみると、装置を長期間使うためには、点火後は電 極を燃焼室から引込めた方が良い。このことはまた、燃焼室内の流れを妨げない し、それぞれの条件下において適切とした燃焼室の容積に悪影響を与えることも ない。実際、ノズルと電極は点火位置で向い合い、点火の後は最適な燃焼室の容 積が電極で阻害されないよう設計されている。

燃焼室は、火炎ピストルとジェット収束ノズルとの組合わせを調整することで、 その大きさを変化できるものでなければならないがこれは混合ガスの燃焼をかな りの程度までコントロールできるようにされており、場合によっては、金属蒸気 が生じる程度までのコントロールが可能である。このため、燃焼室の壁は冷却可 能な構造となっている。

本発明の装置では、燃焼室の容積は、ノズルもしくは、ジェットノズルの位置調 整で変更できるので、プルファー粒が燃焼室中にあるときは進入の位置を採り、 プルファーを適度に予熱したり、または所定の温度にまで上昇させたりする。ま た、進入位置ではプルファーを高速でジェット収束ノズルへ送り込むことができ る。このことは次の場合に特別に意義がある：つまり、プルファー粒が燃焼室か ら出るときは少なくとも溶融はしているので、もし、この領域について、流れ易 い形態が完全に開発されていないと、これがジェット収束路の入口付近に付着し てしまい、付着物はやがて剥離して塗装層に混り込み、塗装結果を不良なものに してしまう。

燃焼室の大きさを変更したり、必要によってはジェット収束ノズルの大きさを変 更することで、低溶融点のものはもちろん、高溶融点の噴射すべき添加材を噴射 することができる。さらに粉体や付加ガスの供給もできるようになっているがこ れは装置の機能に影響を及ぼす（添加することで作動の仕方が変わる）ものであ る。

ジェット収束ノズルは５採用する噴−射材料（ゾルファー等）に応じてその長さ を調整できるよう、複数に分割して形成しておくと都合が良い。これについては 後に詳述する。

ジェットノズルを備えた装置の構成についてみると、噴射されるプルファーの供 給は外部の供給システムから行なわれる。プルファー供給システムには種々のも のが考えられる。ジェット中に添加する材料として針金を採用するときは、やは り外部の周知な針金送り装置を用いる。

特に装置を良時間使用するときは、いずれの実施例においても同じであるが、ジ ェット収束路の内部において、”外周をつつむガス流″を作ることが有利である 。装置の構造とし′℃これを実現することは簡単である。このようにジェットの 外周をつつむガス流を作ることによって、溶融した粒体がノズルの内壁に付着す ることを防止し長時間の使用を可能としている。

ジェット収束ノズルの入口側の半分、特に入口の個所に前記した゛外周をつつむ ガス流°′を形成するための付加構造を配置する。このガス流自体は例えば不活 性ガスを供給して作る。ジェット収束路の壁の少なくとも一部を多孔性の材料（ 例えばセラミック）で構成し、そのまわりを圧力ガスが供給される空間で取り囲 んでも゛外周をつつむガス流″を作り出せる。この圧力が付与されたガス、これ は可燃ガスでも良いのであるが、　はジェット収束路内で外周をつつむガス流を 作り、溶融した粒体が壁に付着するのを実際上不可能としている。

その他、ジェット収束ノズルの内部通路は円筒形に限らず、ノズル出口に向けて 拡大される円錐形としても良い。

本発明の構成は、以下で個々に説明する二つの実施例や付加的な構成かられかる ように、簡素であり、その一部は従来の火炎ピストルとすることもできる。火炎 ぎストルは簡単な燃焼室容積の調整により、この分野で普通の全ての可燃ガスま たは混合ガスに適用可能とされるし、その際の点火過程も確実である。

本発明の装置に　リ、燃焼室の形態は重要であり、可燃ガス奉搬送ガスの噴出ノ ズルは燃焼案内で位置調整可能に配置されている。燃焼室の太きさも調整可能ま ず、燃焼室に送り込まれて、そこで溶融され、ついで、この状態のままジェット 収束路に送り込まれろ、燃焼室に引込めることのできる点火電極を配置し、装置 な°始動するときはこの電極でほんのわずかな混合ガスに確実に点火するように していることもまた重要である。

次に本発明の実施例を詳述する。

第１図は、火炎ぎストルとジェット収束ノズルを組合わせた構造を断面にて示す 図、 第２図は、ジェットノズルとジェット収束ノズルを組合わせ１こ構造を示す図、 第３図は、ジェット収束ノズルの特別な実施態様を示す側面図、 第４図は、ジェット収束ノズルの他の実施例を示す断面図で、゛外周をつつむガ ス流″を形成する構成のもの、 第５図は、電極部の実施態様を拡大して示す断面図、第６図は、本発明装置で用 いる回路図の一例、第７図は、本発明装置の作動ダイヤグラム、第８図は、本発 明による実施例装置の一部を示す断面図、である。

本装置の実質的な部分は、第１図に示すように、破線で示されている火炎ピスト ル６′、燃焼室２を有するアダプター３、ジェット収束ノズル１１および電極７ を備えた点火装置からなる。火炎ピストル６″については周知であるから詳述は しない。アダプター３はもちろん、その取付孔が火炎ぎストル６″のヘッド６′ 、これに燃料ノズル５がさらに装着されるのであるが、を装着できる寸法でなげ ればならず、　また、種々の状況に応じて柔軟に適宜な補助部材を用いて燃焼室 ２がそれぞれの場合における必要性に適合できるようにしておく必要がある。　

点火装置におげろ点火電極７は長手方向に位置調整可能に配置されていて、ノズ ル５に対して適宜な点火間隔を設定可能とされ点火時、瞬間に点火アークまたは 点火火花を発生させろことができる。

前述の点火装置は第５図に示すように、電極７がコイル１１のアンカーとなって おり、マグネットコイル１１が励起されろと、電極７は戻しばね１２の弾力に抗 してノズル５に向って点火位置（破線で示されている）へ移動される。この状態 で最終スイッチ１３（第６図）が入り、点火電流が印加される。点火終了後、コ イル１１の電流が遮断されると電極７は燃焼室２か０ らばね１２の弾力で引戻される。点火過程において点火は・燃焼室２がガス等で 満たされてから行なわれるのではなく、可燃性の混合ガスが導入されるとすぐに 行なわれる。

アダプター３も含めてジェット収束ノズル１は第１図に示すように強制冷却式と されており、冷却媒体の通路１４．１５は連通管１６で結合されている。双方の 通路１４．１５に対する冷却媒体の導入口１７はジェット収束ノズル１がアダプ ター３に接続される個所１８に配置されており、そして、双方の通路１　’４　 、１５は共通の冷却媒体排出口１９につながっている。

長さ調節の目的から（これは第１図および第２図の実施例に採用できるものであ る）第３図に示すように、ジェット収束ノズル１を相互に接続可能な単位部分２ ２に分割しておくことがある。単位部分２２において、冷却媒体の通路は連結管 ２３で結合され、個々で冷却媒体の導入・排出口は備えていない。

ジェット収束ノズル１内部において、前述した燃焼ガスの外周をつつむガス流を 形成するために、第４図に概略で示すように、そのアダゾクー側端部に一個また は複数個のガス導入開口２１が設けられている。この開口２１はジェット収束ノ ズル１における入口側半分の、例えば段差部２４のような（第４図右）流れの陰 となる部分に配置することもできる。このような実施態様は第２図の構成をもつ ものにも適用が可能である。

火炎ピストル５″側の可燃ガス制御器８および酸素あるいは圧縮空気の制御器９ は点火装置側のスイッチエレメント１０と有機的に結合されて、酸素または圧縮 空気によるジェット収束ノズル１の清浄化、点火装置のスイッチングおよび可燃 ガスの流入を順を追って行うようになっており、これにより始動や装置全体の作 動が申し分なく完全なものとなるように、また、これは、二つの実施例（第１図 、第２図）のいずれにも適用できるようにされている。

燃焼室２に対して移動可能な、または、位置調節可能部分（火炎ピストル６″あ るいは第２図のノズル支持器　６）には目印を付けておくか調節可能な輪を嵌め ておき、点火過程において前記部分のノズル５と電極７とが適切な位置にあるこ とが確認できろようにしておくことが好しい。

点火装置すなわち電極７は、燃焼室２を包含したアダプター３の大径部分に配置 され、燃焼室２が最大容積を採ったときでも、アダプターの壁に設けた電極７の ための貫通孔が閉じられているようにするのが良い。

これは燃焼室２が高温になることを考えてのことである。

第２図に示す実施例は、第１図のものと実質上、火炎ピストルのかわりにノズル 支持器６が設けられている点が異なる。このようにすると火炎ピストル６″の能 力にしばられなくて済む。そのほか、プルファーあるいは針金の形で供給されろ 溶融材料のいずれでも利用できる。火炎ピストルの場合はゾルファー貯蔵容器を 図示していないし、第２図のノズル支持器では、針金形の溶融材料を供給する装 置を示していないが、これらは、いずれも公知のものである。第２図のノズル支 持器６は、当然に、プルファー貯蔵容器あるいはプルファー導入管と接続される 。第２図においては、第１図と対応する部分に同じ記号にダッシュを付して表示 している。

第８図には、火炎１ストルやノズル支持器あるいは電極やこのための配線などは 記載していない。ここで明確なことは、燃焼室２からジェット収束路２５への出 口４′が凸形状となっていることである。ジェット収束路２５自体は出口２６へ 向けて円錐状に若干、拡大されている。このような拡大は第１．２図における実 施例においても採用することができる。さらに、第８図の実施例では、ジェット 収束路２５の壁は多孔性でガスが通過可能な材質予形成された成形体である。多 孔性の成形体２７は圧力ガスが充満している空間２８に取り囲まれ、この空間に は導入口２９から圧力ガスが充てんされる。この場合、空間２８は、圧力ガスが ６ 成形体２７の多孔性材料を通してジェット収束路内へ均等に導入されるよう、導 入口２９部分から徐々に容積が小さくなっていくようにするのが好しい。成形体 ２７は例えばＡｐ２ｏ３やＺｒＯ，の粒体あるいはこれらの混合物から形成され ている。成形体２７はその全体面からガスが通過可能であるので、いわば自動的 に取替わるガスクツンヨン、すなわち、前述の゛外周をつつむガス流′”が形成 される。このとき、出口４′へ直接に接続する場合には、付加的に開口２１を配 することも可能である。導入口２９を通して導入される圧力ガスは可燃ガスでも よ（５これは、ジェット収束路２５における全体的な流れの速度を高めることに なる。

第６図の回路図において、大きな文字で示す記号　、５．７，８，９，１０，１ １．１３およびｘ、ｙは第１〜５図におけるその記号と同じものを示している。

この回路において、装置自体に配されるのはエレメント５，７，８，９．１１の みであり、これらは回路図の右下部分の一点鎖線以下に示されている。

遅延開閉クレーに６．に２．に３．に４　とこれに付属するスイッチングエレメ ントにより装置は第７図に示すような一連の作動を行う。この場合、ｔ３が本来 の作動場面を示している。図示した曲線は、作動の状況のみを示すものである。

点火曲線についてみると５点火電流は期間ｔ２の間だけ流れ、この間に可燃ガス カー４ 導入され始める。電極に関するカーブ（ま期間ｔ２の経過後、ネぐに電極が後退 することを示してし・る。期間ｔ４、すなわち、制御装置のスイッチ８５カー開 （・ｔこ後では、可燃ガスの供給がすぐに停止されるが、酸素の供給はジェット 収束路を清浄化する目的で今夕しの間持続される。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　Ｔｈｒ；　ＩＮＴＥＦｔ）ＩＡＴ工０ＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨ ＲＥＰＯＲＴ　０ＮＤＥ−Ｃ−８１１８９９Ｎｏｎｅ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　溶融させて塗装する材料を熱で溶融し噴射する装置であって、冷却が可能な ジェット収束ノズルを備え、このノズルの基部側には使用ガスと、溶融させて塗 装する材料、すなわち使用材料を制御して供給する装置を装着できるよう、拡張 室を付属しており、前記拡大室は燃焼室（２）として用いられ、ジェット収束ノ ズルの入口に向けて、流れを加速するための断面形状（４）を備え、また、燃焼 室（２）にはジェット収束ノズル（１）への入口に向けて軸方向へ位置調節可能 で種々な圧力で供給可能な燃料ノズル（（支））あるいはノズル支持器（６）が 配置されていること、および、燃焼室（２）の壁にはノズル（５）に向けて位置 調整可能な点火電極（７）が配置され、これは、ジェット収束ノズルが清掃され た後、燃料ガスの導入前に尚該電極をスイッチオンするスイッチエレメントを備 えていること、 を特徴とした噴射装置。 ２、特許請求の範囲１に記載の噴射装置であって、ジェット収束ノズル（１）へ の入口（４）における燃焼室（２）の、流れを加速するための断面形状（４つが 装置の長手方向に関して凸面に形成されていること、を特徴としたもの。 ３　特許請求の範囲１に記載の噴射装置であって５ノズル支持器（６）が周知な 火炎ピストル（６）の形態であって、ジェット収束ノズル（１）のアダプター（ ３）における孔へ位置調節可能に配置されていること、を特徴としたもの。 ４　特許請求の範囲１に記載の噴射装置であって、位置調節可能な点火電極（力 がマグネットコイル（１１）のアンカーとして形成され、戻し用ばね（１２）と 点火電流をスイッチングする接点（１３）を備えているを特徴としたもの。 ５　特許請求の範囲１に記載の噴射装置であって、点火電極（力がジェット収束 ノズル（１）におけるアダプター（３）の大径部（３′）に配置されていること 、を特徴としたもの。 ６、特許請求の範囲１に記載の噴射装置であって、燃焼室（２）の壁に冷却媒体 の通路（１４）が設けられ、この通路はジェット収束ノズル（１）の冷却媒体通 路（１５）とつながっていること、 を特徴としたもの。 ７、　特許請求の範囲６に記載の噴射装置であって、双方の通路（１４，１５） への冷却媒体の導入口（１７）は燃焼室（２）とジェット収束ノズル（１）の接 続個所に配置され、また、双方の通路（１４，１５）に共通な冷却媒体排出口（ １９）が設げられていること、を特徴としたもの。 ８．特許請求の範囲１に記載の噴射装置であって、ジェット収束ノズル（１）内 に、その内部の長さの全域ニわたって位置する、ノズル管（２０）を交換可能に 配置していること、 を特徴としたもの。 ９、特許請求の範囲１に記載の噴射装置であって、ジェット収束ノズル（１）の アダプター側端に、当該ノズル（１）の内壁に活って゛外周をつつむガス流″を 形成するための、一つもしくは複数のガス導入開口（２１）が配置されているこ と、 を特徴としたもの。 １０　特許請求の範囲１に記載の噴射装置であって、ジェット収束ノズル（１） の入口側部分に、当該ノズル（１）の内壁に沿って”外周をつつむガス流′”を 形成するための、一つもしくは複数のガス導入開口（２１’）が配置されている こと、 を特徴としたもの。 １１、特許請求の範囲１に記載の噴射装置であって、ジェット収束ノズル（１） が相互に結合可能な複数の単位部分（２２）から形成されていること、を特徴と したもの。 １２、特許請求の範囲１に記載の噴射装置であって、ジェット収束ノズル（１） の内壁が筒状でノズル体に嵌挿された成形体（２７）であり、多孔性でガスが通 過可能な材料から形成され、これが圧力ガスの供給される空間（２８）で取り囲 まれていること、を特徴としたもの。 １３　特許請求の範囲１２に記載の噴射装置であって、空間（２８）　が、圧力 ガス供給口（２９）からその容積が徐々に減少していくように設けられているこ と、を特徴としたもの。 １４、特許請求の範囲１に記載の噴射装置であって、電極（７）や燃料ガスの導 入路（８）および酸素または圧縮空気の導入調整器（９）を相互に接続して５′ ）エツト収束ノズル（１）の清浄化、点火電流の接続および燃料ガスの導入など を関連付けて達成するためのスイッチングエレメント（１０）が配置されている こと、を特徴としたもの。