(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体コーティングシステムであって、
粉体コーティング材料供給部と、
ガンハウジングと、該ガンハウジングに取り付けることができるスプレーノズルとを備える粉体スプレーガンであって、該粉体スプレーガンは、収集フードに出入りするように構成されている、粉体スプレーガンと、
ポンプであって、内部容積を含むポンプチャンバーと、該ポンプチャンバーに対する粉体の流れの出入りを制御するポンプ入口弁及びポンプ出口弁とを備え、該ポンプ入口弁が開いているとともに該ポンプ出口弁が閉じているときに、粉体を前記供給部から前記ポンプチャンバーに引き込み、前記ポンプ出口弁が開いているとともに前記ポンプ入口弁が閉じているときに、前記粉体を前記ポンプチャンバーから前記スプレーガンに押し出す、ポンプと、
前記ポンプ出口弁と前記スプレーガンの粉体入口との間に配置されるダイバーターバルブであって、前記ポンプ出口弁から粉体コーティング材料を受け取るダイバーターバルブ粉体入口と、該ダイバーターバルブ粉体入口から前記スプレーガンの前記粉体入口まで第１の粉体流路の一部を形成する第１の選択可能なダイバーターバルブ出口と、前記ダイバーターバルブ粉体入口から前記スプレーガンの前記粉体入口を逸れる第２の粉体流路の一部を形成し、閉じた循環ループの一部を形成する第２の選択可能なダイバーターバルブ出口とを備えるダイバーターバルブと、
前記粉体コーティング材料供給部の上流側に位置づけられている篩と、
空気を粉体オーバースプレーとともに、前記収集フードから引き入れ、前記粉体オーバースプレーを前記篩に圧送し、前記粉体オーバースプレーを前記粉体コーティング材料供給部に戻すように構成されている、回収システムと、
を備える、粉体コーティングシステム。
【請求項２】
前記第２の粉体流路は給送センターと流体連通しており、そのため、前記第２のダイバーターバルブ出口が選択された場合、前記ポンプ出口弁からの粉体コーティング材料は、前記ダイバーターバルブ粉体入口を通り、前記第２の選択可能なダイバーターバルブ出口を出て、前記給送センターに流れる、請求項１に記載の粉体コーティングシステム。
【請求項３】
前記給送センターは、前記粉体コーティング材料供給部を含み、そのため、前記第２の選択可能なダイバーターバルブ出口が選択された場合、前記第２の粉体流路は、前記ポンプから前記粉体コーティング材料供給部への閉じた循環ループを形成する、請求項２に記載の粉体コーティングシステム。
【請求項４】
前記粉体コーティング材料が前記スプレーノズルを出る前に前記粉体コーティング材料に空気を加える、前記第１の粉体流路への空気入口を備える、請求項１に記載の粉体コーティングシステム。
【請求項５】
前記空気入口は、粉体コーティング材料が前記ダイバーターバルブを出る前に前記第２の粉体流路に空気を加えるように前記ダイバーターバルブ内に配置される、請求項４に記載の粉体コーティングシステム。
【請求項６】
前記ダイバーターバルブは、印加された空気圧に応答して前記ダイバーターバルブ粉体入口から前記第１のダイバーターバルブ粉体出口への流路を閉鎖する第１の膨張可能な部材と、印加された空気圧に応答して前記ダイバーターバルブ粉体入口から前記第２のダイバーターバルブ粉体出口への流路を閉鎖する第２の膨張可能な部材とを備える、請求項１に記載の粉体コーティングシステム。
【請求項７】
前記第１の膨張可能な部材及び前記第２の膨張可能な部材は、互いに排他的に動作する、請求項６に記載の粉体コーティングシステム。
【請求項８】
前記スプレーノズルは、部分的に中空の円筒形本体と、粉体コーティング材料の流れを受け取る、前記本体の第１の開口端と、粉体コーティング材料が前記第１の開口端から流れるのに通るとともに前記本体から出るのに通る複数の開口を有する端面を備える、前記本体の対向端と、前記円筒形本体の外側にあるとともに前記端面につながるデフレクター面と、を備える、請求項１に記載の粉体コーティングシステム。
【請求項９】
粉体コーティング材料を、ノズル出口のあるノズルを有する粉体スプレーガンから噴霧する方法であって、
ポンプチャンバーへの入口粉体流路を開通させるステップと、
粉体を、粉体コーティング材料供給部から前記入口粉体流路を通して前記ポンプチャンバーに引き込むステップと、
前記入口粉体流路を閉鎖するとともに出口粉体流路を開通させるステップと、
前記粉体を、前記ポンプチャンバーから前記出口粉体流路内に押し出すステップと、
前記ノズル出口から粉体スプレーパターンとして前記粉体を噴霧することを可能にするように、収集フードに出入りするように構成されているスプレーガンの粉体入口と連通する第１の粉体流路、又は、前記粉体を循環させて前記ポンプの粉体供給部に戻す第２の粉体流路を選択するステップであって、前記第１の粉体流路が選択された際に、前記粉体が前記ノズル出口から噴霧される前に、霧化用空気が前記粉体の流れに導入される、第１の粉体流路又は第２の粉体流路を選択するステップと、
空気を粉体オーバースプレーとともに、回収システムを用いて、前記収集フードから引き入れるステップと、
前記粉体オーバースプレーを篩に移送するステップと、
前記粉体オーバースプレーを前記粉体コーティング材料供給部に戻すステップと、
を含む、方法。
【請求項１０】
前記２つの粉体流路のうちの一方が選択されると、他方の粉体流路は閉塞される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
粉体コーティングシステムであって、
粉体コーティング材料供給部と、
ガンハウジングと、該ガンハウジングに取り付けることができるスプレーノズルとを備える粉体スプレーガンであって、該粉体スプレーガンは、収集フードに出入りするように構成されている、粉体スプレーガンと、
ポンプであって、ガス透過性フィルター部材の内部容積によって規定されるポンプチャンバーと、該ポンプチャンバーに対する粉体の流れの出入りを制御するポンプ入口弁及びポンプ出口弁とを備え、該ポンプ入口弁が開いているとともに該ポンプ出口弁が閉じているときに、粉体を前記供給部から前記ポンプチャンバーに引き込み、前記ポンプ出口弁が開いているとともに前記ポンプ入口弁が閉じているときに、前記粉体を前記ポンプチャンバーから前記スプレーガンに押し出す、ポンプと、
部分的に中空の円筒形本体と、粉体コーティング材料の流れを受け取る、前記本体の第１の開口端と、粉体コーティング材料が前記第１の開口端から流れるのに通るとともに前記本体から出るのに通る複数の開口を有する端面を備える、前記本体の対向端と、前記円筒形本体の外側にあるとともに前記端面につながるデフレクター面とを備える、スプレーノズルと、
空気を粉体オーバースプレーとともに、前記収集フードから引き入れる回収システムであって、該回収システムは、篩を備えており、且つ、前記粉体オーバースプレーを前記粉体コーティング材料供給部に戻すように構成されている、回収システムと、
を備える、粉体コーティングシステム。
【請求項１２】
前記ポンプチャンバーは、ガス透過性フィルター部材の内部容積によって規定される、請求項１に記載の粉体コーティングシステム。
【請求項１３】
前記第２の選択可能なダイバーターバルブ出口の選択により、前記第１の粉体流路を閉塞する、請求項１に記載の粉体コーティングシステム。
【請求項１４】
容器の内面をコーティングするシステムであって、
粉体コーティング材料供給部と、
ガンハウジングと、該ガンハウジングに取り付けることができるスプレーノズルとを備える粉体スプレーガンであって、該粉体スプレーガンは、収集フードに出入りするように構成されている、粉体スプレーガンと、
容器を前記スプレーガンに送るコンベヤーと、
ポンプであって、内部容積を含むポンプチャンバーと、該ポンプチャンバーに対する粉体の流れの出入りを制御するポンプ入口弁及びポンプ出口弁とを備え、該ポンプ入口弁が開いているとともに該ポンプ出口弁が閉じているときに、粉体を前記供給部から前記ポンプチャンバーに引き込み、前記ポンプ出口弁が開いているとともに前記ポンプ入口弁が閉じているときに、前記粉体を前記ポンプチャンバーから前記スプレーガンに押し出す、ポンプと、
前記ポンプ出口弁と前記スプレーガンの粉体入口との間に配置されるダイバーターバルブであって、前記ポンプ出口弁から粉体コーティング材料を受け取るダイバーターバルブ粉体入口と、該ダイバーターバルブ粉体入口から前記スプレーガンの前記粉体入口まで第１の粉体流路の一部を形成する第１の選択可能なダイバーターバルブ出口と、前記ダイバーターバルブ粉体入口から前記スプレーガンの前記粉体入口を逸れる第２の粉体流路の一部を形成する第２の選択可能なダイバーターバルブ出口とを備えるダイバーターバルブと、
空気を粉体オーバースプレーとともに、前記収集フードから引き入れる回収システムであって、該回収システムは、篩を備えており、且つ、前記粉体オーバースプレーを前記粉体コーティング材料供給部に戻すように構成されている、回収システムと、
を備える、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は包括的には、例えば粉体コーティング材料塗布システムであるがこれに限定されない、材料塗布システムに関する。本発明はより詳細には、例えば缶等の筒状容器の表面に粉体コーティング材料を塗布することに関する。
【背景技術】
【０００２】
材料塗布システムは、１つ又は複数の材料を１つ又は複数の層の形態で対象物に塗布するのに使用される。一般的な例は、粉体コーティングシステム、並びに、食品加工産業及び化学工業において使用することができるような他の粒子材料塗布システムである。これらは、粒子材料を対象物に塗布するのに使用されるとともに本発明を用いることができる、広く多様なシステムのうちのほんの数例である。
【０００３】
粉体コーティング材料用の既知の供給システムは一般に、新しいすなわち「未使用の」粉体のフレッシュ供給物を保持するボックス又はホッパー等の容器を伴う。この粉体は通常、ホッパー内で流動化されるが、これは、空気を粉体中に圧送して略液体状の粉体層を生成することを意味する。流動化した粉体は通常、空気に対して粉体が濃混合比である。多くの場合、回収された粉体オーバースプレーが篩機構を介して供給部に戻される。ベンチュリポンプを用いて、吸込みライン又は吸込み管を通してホッパーから給送ホース内に粉体を引き込み、次に、粉体を正圧下でホースを通してスプレーガンに押し出すことができる。
【０００４】
本明細書において希薄相及び濃厚相と呼ばれる、一般に知られている２つのタイプの乾燥粒子材料移送プロセスがある。希薄相システムは、１つ又は複数のホースを通して供給部からスプレーアプリケーターに材料を押し出す相当な量の空気を利用する。粉体コーティングシステムにおいて用いられる共通のポンプ設計は、大量の空気をより高い速度で粉体流に導入するベンチュリポンプである。十分な粉体流量（例えば、ポンド／分又はポンド／時）を達成するために、流路を構成する構成部材は、そのように材料に対する空気の比が高い流れ（換言すれば希薄流）に対処するほど十分に大きくなければならず、十分に大きくない場合、著しい背圧及び他の悪影響が生じる可能性がある。
【０００５】
その一方、濃厚相システムは、空気に対する材料の比が高い流れ（換言すれば濃厚流）を特徴とする。濃厚相ポンプが、「PROCESS AND EQUIPMENT FOR THE CONVEYANCE OF POWDERED MATERIAL」と題する、２００４年７月１６日に出願された係属中の米国特許出願第１０／５０１，６９３号に記載されており、この米国特許出願の開示全体が、引用することにより完全に本明細書の一部をなし、この米国特許出願は本発明の譲受人に所有されている。このポンプは全般的に、ガス透過性部材によって部分的に画定されているポンプチャンバーを特徴とする。一例として粉体コーティング材料等の材料が、一端において重力及び／又は負圧によってチャンバー内に引き込まれ、正の空気圧によって反対側の端を通ってチャンバーから押し出される。このポンプ設計は、ポンプチャンバーの一部を形成するガス透過性部材の新規な構成に部分的に起因して、材料を移送するのに非常に効果的である。
【０００６】
濃厚相粉体コーティングシステムの一例が、２００５年６月１６日に公開された米国特許出願公開第２００５／０１２６４７６号にも記載されており、この米国特許出願公開の開示全体が、引用することにより完全に本明細書の一部をなす。この開示は、濃厚相ポンプ、及び、スプレーガンと、回収システムと、制御システムとを含め他のシステム構成部分を記載しており、これらの全ては、本明細書における例示的な実施形態において使用することができるが、必須ではない。
【０００７】
多くの既知の材料塗布システムが、移送効率を向上させるのに粒子材料の帯電を利用する。粉体コーティング材料とともに一般的に用いられる帯電の一形態は、粉体が通過するイオン化電場を生成することを伴うコロナ帯電である。静電場が、静電スプレーガン内に設置されている帯電用電極に接続されている高電圧源によって生成される。通常、これらの電極は、粉体経路内においてスプレーガンノズル内に又はスプレーガンノズルの出口オリフィス近くに直接配置される。
【発明の概要】
【０００８】
本明細書に記載されている本発明のうちの１つ又は複数の例示的な一実施形態では、粉体コーティングシステムは、スプレーノズルを有する粉体スプレーガンと、濃厚相ポンプと、粉体コーティング材料の供給部と、ダイバーターバルブとを備えることができる。一実施形態におけるダイバーターバルブは、スプレーガンへの粉体流を中断させることができる手段を提供する。別の実施形態では、スプレーガンから逸れる粉体は、閉じた循環ループで流れて供給部に戻ることができる。
【０００９】
本明細書に記載されている本発明のうちの１つ又は複数の別の例示的な実施形態では、第１の選択可能な弁出口及び第２の選択可能な弁出口を有するダイバーターバルブが提供される。
【００１０】
本明細書に記載されている本発明のうちの１つ又は複数の別の例示的な実施形態では、例えば筒状容器をスプレーコーティングするのに使用することができる粉体コーティングシステム用のダイバーターバルブが提供される。
【００１１】
本明細書に記載されている本発明のうちの１つ又は複数の別の例示的な実施形態では、円錐形のスプレーパターンを生成するスプレーノズルが提供される。
【００１２】
本開示において、筒状容器をスプレーコーティングする方法を含むがこれに限定されない例示的な方法も提示され、そのような方法の一例が、記載されている装置の使用において具現される。
【００１３】
本明細書において開示される本発明のこれらの態様及び利点並びに他の態様及び利点は、添付の図面に照らして好ましい実施形態の以下の説明から当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のうちの１つ又は複数を利用する粉体コーティング材料塗布システムの一実施形態の簡略図である。
【図１Ａ】本発明とともに使用することができる濃厚相粉体ポンプの一実施形態の簡略図である。
【図２】スプレーガン及びダイバーターバルブの例示的な実施形態の斜視図である。
【図３】図２の実施形態の長手方向断面図である。
【図４】図２におけるダイバーターバルブの斜視図である。
【図５】図４の実施形態の分解斜視図である。
【図６】図４の６−６の線に沿ったダイバーターバルブの断面図である。
【図７】弛緩状態すなわち非加圧状態で示されている、ダイバーターバルブにおいて使用される制御機構のうちの１つの一実施形態の拡大断面図である。
【図８】図７の実施形態を加圧状態すなわち膨張状態で示す図である。
【図９】電磁作動式スプール弁アセンブリを示す、図４のダイバーターバルブの側面図である。
【図１０】図２のスプレーガンとともに用いられるスプレーノズルの実施形態の斜視図である。
【図１１】図１０のスプレーノズルの部分的な長手方向断面斜視図である。
【図１２】図１０のスプレーノズルの長手方向断面図である。
【図１３】スプレーガンのランスの一端に連結されているとともに電極ホルダーの実施形態を含む、図１０のスプレーノズルの長手方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
濃厚相粉体コーティングシステムに関して本明細書において種々の実施形態を提示するが、本明細書に記載されている幾つかの態様及び発明は、濃厚相用途以外の用途がある。例えば、本明細書に提示されているダイバーターバルブの概念は、希薄相システムにおいて、また、粉体コーティングシステムではないシステムにおいてさえも用いることができる。本明細書に記載されている、ダイバーターバルブの実施形態はまた、実際に例示的であり、本明細書に記載されている所望の機能性を達成する多くの種々の様式がある。また、濃厚相ポンプ設計及び他のシステム構成部分の特定の例を説明するが、本明細書における本発明は、任意の数の種々のタイプの濃厚相ポンプ、スプレーガン、ホッパー及び供給部、回収システム、スプレーノズル等とともに用いることができる。さらに、本明細書における例示的な実施形態は、コロナ放電式静電コーティングプロセスを開示するが、本明細書における本発明は、非静電コーティングプロセス及び摩擦帯電コーティングプロセスにおいて用いることもできる。さらにまた、例示的な実施形態は、缶すなわち筒状容器の内面に粉体コーティング材料を塗布することに関して提示されるが、本発明は、ワークピースの任意の表面、及び、概ね円筒形のボディ、缶すなわち筒状容器ではないワークピースの内面又は外面をコーティングするのに用いることができる。
【００１６】
本発明は、装置及び装置の方法の種々の特定の形態及び機能に特に言及して本明細書に記載及び図示されているが、そのような図示及び説明は、実際に例示的であることが意図されており、限定的な意味で解釈されるべきではないことを理解されたい。例えば、本発明は、粉体コーティング材料をワークピースの表面に塗布する任意の材料塗布システムにおいて用いることができる。表面は、缶の表面である必要も内面である必要もなく、外面、概ね平面の幾何学形状、曲線状の幾何学形状及び他の表面幾何学形状、端面等を含み得る。
【００１７】
「濃厚相」とは、粒子流中に存在する空気が、給送ホッパー等の供給部において材料を流動化するのに使用される空気の量と略同じであることを意味する。本明細書において使用される場合、「濃厚相」及び「高濃度」という用語は、材料粒子の全てが浮流状態で運ばれるわけではない、空気圧搬送システムにおける低空気量の材料流モードの同じ観念を示唆するために使用される。そのような濃厚相システムでは、材料は、流路に沿って著しく低い空気量によって圧送され、その場合、通路を通るピストンとしてプラグを押すことに幾分類似した、通路に沿って互いに押し合うというプラグの性質上、材料がより多く流れる。断面通路がより小さいことにより、この移動は、より低い圧力下で行われ得る。
【００１８】
対照的に、希薄相流システムは、粒子が全て浮流状態で運ばれる、空気圧搬送システムにおける材料流モードである。従来の希薄相流システムは、供給部から材料を圧送して正圧下でスプレー塗布装置まで押し出すために、著しい量の空気を流れストリーム中に導入する。例えば、たいていの従来の粉体コーティングスプレーシステムは、流動化した粉体を供給部からポンプに引き込むのにベンチュリポンプを利用する。ベンチュリポンプにより意図的に著しい量の空気が粉体ストリームに加えられる。通常、粉体を正圧下で給送ホース及びアプリケーター装置を通して押しやるのに流動空気及び霧化用空気が粉体に加えられる。したがって、従来の粉体コーティングスプレーシステムでは、粉体は、使用可能な粉体流量を達成するために、高速大量の空気中に同伴され、そのため、大径の粉体通路を必要とする。
【００１９】
約３ｃｆｍ（立方フィート毎分）（約８．５０×１０−２立方メートル毎分）〜約６ｃｆｍ（約１．７０×１０−１立方メートル毎分）の空気体積流量を有する従来の希薄相システム（例えば、ベンチュリポンプ構成を有する等）と比較すると、濃厚相システムで用いる場合の本発明は、例えば、約０．８ｃｆｍ（約２．２７×１０−２立方メートル毎分）〜約１．１ｃｆｍ（約３．１１×１０−２立方メートル毎分）で動作することができる。したがって、スプレーガン粉体入口に対する粉体送出の比は、およそ約１５０グラム／分〜約３００グラム／分とすることができる。これらの範囲は、濃厚相システムと希薄相システムとを比較及び対照させる例として挙げられており、本明細書に開示されている本発明の使用にいかなる限定も与えるものではない。
【００２０】
濃厚相流対希薄相流は、空気ストリーム中の濃厚濃度材料対希薄濃度材料とみなすこともでき、そのため、空気に対する材料の比が濃厚相システムでははるかにより高い。換言すれば、濃厚相システムでは、単位時間あたりの同量の材料が、希薄相流と比較してより小さい面積の（例えば管の）断面を移行する。例えば、本発明の幾つかの実施形態では、粉体給送管の断面積は、従来のベンチュリタイプシステムの給送管の面積の約４分の１である。単位時間あたりの材料流の比較に関して、材料は、空気ストリーム中で、従来の希薄相システムと比較して約４倍より濃厚である。
【００２１】
本明細書において記載されている実施形態は、粉体コーティング材料塗布システムにおいて使用する濃厚相移送システムに関して提示されているが、当業者であれば、本発明は、タイヤのタルク、おむつ用等の超吸収剤、小麦粉、砂糖、塩等の料理関連材料、乾燥剤、剥離剤及び製剤が挙げられるがこれらに限定されない任意の用途を含む、多くの異なる乾燥粒子材料塗布システムにおいて用いることができることを容易に理解するであろう。これらの例は、例示することを意図されているのであって、本発明の広範の用途を対象物への粒子材料の濃厚相塗布に限定しない。選択される材料塗布システムの特定の設計及び動作は、本明細書において別段に記載されていない限り、また、そのように記載されている場合を除き、本発明に限定を与えるものではない。
【００２２】
例示的な実施形態における組み合わせで具現されるものとして、本発明の種々の発明的態様、概念及び特徴が本明細書において説明及び図示され得るが、これらの種々の態様、概念及び特徴は、多くの代替的な実施形態において使用されることができ、個々に使用されることもでき、又はその種々の組み合わせ及び部分的な組み合わせで使用されることもできる。本明細書において明白に除外されない限り、このような全ての組み合わせ及び部分的な組み合わせは本発明の範囲内にあることが意図される。さらになお、代替的な材料、構造、構成、方法、回路、装置、及び構成要素、ソフトウェア、ハードウェア、制御論理、形成、適合及び機能に関する代替形態等のような、本発明の種々の態様、概念及び特徴に関する種々の代替的な実施形態を本明細書に記載することができるが、このような記載は、現時点で既知であるか又は後に開発されるかにかかわらず、利用可能な代替的な実施形態の完全又は網羅的なリストであることは意図されない。当業者は、そのような実施形態が本明細書において明白に開示されていない場合であっても、本発明の範囲内の付加的な実施形態及び使用に、本発明の態様、概念又は特徴のうち１つ又は複数を容易に採用することができる。さらに、本発明のいくつかの特徴、概念又は態様を好ましい構成又は方法であるものとして本明細書中に記載することができるとしても、そのような記載は、そのように明記されていない限り、このような特徴が要求されるか又は必要であることを示唆することは意図されない。さらになお、例示的若しくは代表的な値及び範囲が、本開示を理解する際に役立つように挙げられ得るが、このような値及び範囲は限定的な意味に解釈されるべきではなく、そのように明記される場合にのみ、重要な値又は範囲であることが意図される。さらに、種々の態様、特徴及び概念は、本明細書中に発明的であるとして又は本発明の一部であるとして明記されることができ、このような明記は、排他的であることを意図せず、むしろ、そのような発明として又は特定の発明の一部として明記されることなく、本明細書中に十分に記載されている本発明の態様、概念及び特徴とすることができ、その代わりに、本発明は、添付の特許請求の範囲に記載される。例示的な方法又はプロセスの記載は、全ての場合において要求されるものとして全ての工程を含むことに限定されず、また、それらの工程が提示される順序は、そのように明記されない限り、要求されるものとして又は必要であるものとして解釈されるべきではない。
【００２３】
図１を参照すると、例示的な粉体コーティングシステムが全体的に符号１０で示されている。システム１０は、現用されている粉体コーティングシステムに多くの場合に見られる基本的な機能を用いる点で設計が従来的であっても、設計される特定のシステム１０に応じてより少ない機能又はより多い機能を有してもよい。システム１０の動作及び設計の全体が、噴霧される製品のタイプ、稼動速度、コーティング材料のタイプ等に任意選択的に基づいている。しかしながら、全般的に、通常の粉体コーティングシステム１０はコーティングラインすなわちコーティング機１２を有し、コーティングラインすなわちコーティング機１２はまた、例えば、破線の囲みによって示された任意選択的なスプレーブース１４であるオーバースプレー回収システム１４と、粉体オーバースプレーを回収ダクトすなわちパイプ１８又は他の搬送手段に引き込むのに吸引を用いるフード又は他の構造体等のオーバースプレー回収機構１６とを有し得る。
【００２４】
１つ又は複数のスプレーガン２０を使用して、粉体コーティング材料ＭをワークピースＷの表面Ｓ上にスプレーコーティングする。通常、ワークピースは、コンベヤー又は他の移動体システムＣによってスプレーガン２０に送られる。一例として、システムＣは、ワークピースを回転ホイールにおそらくは一度に８個又は１０個ずつ小分けに装填するのに使用されるコンベヤータイプの装置を含み得る。容器を、例えばコーティング動作するのに真空チャック及びスパンによって保持することができる。ホイールが回転するにつれ、コーティング動作するのにスプレーガンが各容器に出入りする。容器を搬送してそれらをコーティングするのにスプレーガンに送る多くの他の方法を用いることができる。各スプレーガン、より詳細にはスプレーノズル２００、及び、延出部６０の前方部分等の、スプレーガン本体の前方部分が通常、スプレーコーティング動作するのに容器の内部容積内に平行移動される、すなわち内部容積内に入る。噴霧は、スプレーノズルが容器内に移動している際に行われても、容器から後退している際に行われても、それらの双方の際に行われてもよい。当業者は、缶、容器及び他のワークピースをコーティング動作するのにスプレーガンに送ることができる多くの異なる方法に精通しており、任意の数のこれらの技法を本発明とともに用いることができる。本開示では、例示的なワークピースは、例えば円筒形缶、より詳細には、一端が容器端Ｅで任意選択的に閉じることができる筒状容器とすることができる。端Ｅは、モノブロック缶等の容器ボディと一体形成されていてもよく、又は、容器は、当該技術分野においてよく知られているように端溶接されているか又は別様に取り付けられている２ピース容器又は３ピース容器であってもよい。粉体コーティングシステムでは、特に静電塗布プロセスにおいて可燃性コーティングが使用される場合、火災検出システムが多くの場合に設けられる。
【００２５】
筒状容器、例えばエアゾール缶は、例えば約１インチ（約２．５４×１０−２メートル）〜３インチ（約７．６２×１０−２メートル）の範囲の、比較的小さな直径であるが、長さが約４インチ（約１．０２×１０−１メートル）〜１２インチ（約３．０５×１０−１メートル）の範囲であることを特徴とする。しかしながら、これらのサイズ例は、本明細書に開示されている本発明の使用に対するいかなる限定とも意図されない。これらの幅狭の長いボディは、特にベンチュリタイプの噴霧システムを用いて内面を均一にコーティングすることが困難である。この理由は、粉体速度が高く空気量が多いことにより、かなりのブローバックが生じるからである。ベンチュリシステムはまた、迅速にオン及びオフに切り換えることが困難である。結果として、かなりのオーバースプレーが存在する可能性があり、また、移送効率が低くなる。
【００２６】
例示的な実施形態におけるシステム１０は、濃厚相システムであることが好ましいが、そうである必要はない。濃厚相システムは、粉体速度がより低く空気量がより少ないことを特徴とする。結果として、濃厚相送出を用いることによって、移送効率を向上させることができる。濃厚相送出を用いることによって、粉体ポンプの作業中断を必要することなくスプレーガンへの粉体流をオン及びオフに切り換えるように迅速に動作する切換え機能を提供することができることも見出されている。より迅速な切換え時間により、より少ないオーバースプレー及びより高い処理量が可能になる。対照的に、ベンチュリ式の希薄相システムは、粉体速度が高く空気量が多いために切り換えることがより困難である。ベンチュリ系システムは通常、スプレーガンノズルへの粉体流を中断させるのに真空源を利用するが、空気量が多く空気速度が高いために応答時間が遅い傾向がある。したがって、ベンチュリポンプは通常、例えば約４フィート（約１．２２メートル）〜６フィート（約１．８３メートル）離れているスプレーガンの近くになければならない。ベンチュリ系システムはまた、ベンチュリポンプがホッパーから粉体を引き込むのに高速空気を用いることによって動作するため、供給ホッパーとポンプとの間に延びるホースがより短い必要があるという欠点を有する。したがって、これらのシステムは、遡った給送センターにおける主要な給送ホッパーよりもスプレーガンの近くに位置決めされるサテライトホッパーを使用する必要を特徴としている。
【００２７】
その一方、濃厚相ポンプは給送センター近くに位置決めすることができるが、例えば６０フィート（約１８．３メートル）の、長いホース延出長さにわたって、濃厚相粉体をスプレーガンに正確に圧送することができる。これは、例えば、給送センターを缶コーティングラインに対して便宜上位置決めすることができる工場レイアウトを容易にするという利点を有することができる。
【００２８】
粉体コーティング材料塗布産業では、粉体アプリケーターを粉体スプレーガンと呼ぶことが一般的であり、本明細書における例示的な実施形態に関して、アプリケーターという用語及びガンという用語を交換可能に使用する。しかしながら、本発明は、粉体スプレーガン以外の材料塗布装置に適用可能であり、したがって、より包括的な用語であるアプリケーターは、本発明が、粉体コーティング材料塗布システムに加え、多くの材料塗布システムにおいて使用することができるという観念を示唆するために使用することができることが意図される。本発明の幾つかの態様は、静電スプレーガン及び非静電スプレーガンに適用可能である。本発明はまた、「スプレー」という語と関連付けられる機能性によって限定されない。本発明は、粉体スプレー塗布に特に適しているが、本明細書に開示されているポンプの概念及び方法は、噴霧そのもの以外の他の材料塗布技法が、吐出と呼ばれるか、放出と呼ばれるか、塗布と呼ばれるか、又は、特定タイプの材料塗布装置を示すのに用いられ得る他の術語で呼ばれるかにかかわらず、そのような技法との使用を見出すことができる。
【００２９】
一例として、本明細書に開示されているダイバーターバルブの概念により、ダイバーターバルブ自体を吐出装置として使用することが可能になる。例えば、ダイバーターバルブからの出力は、ショットメーター若しくはアプリケーターとして用いることができるか、又は、代替的には、塗布プロセス時に、より多くの量を吐出するのに用いてもよい。
【００３０】
スプレーガン２０は、給送センター２２から関連のスプレーガン粉体給送又は供給ホース２４を通して粉体を受け取る。「給送センター」という用語は、本明細書において、よく知られているか又は後に開発される、本発明とともに用いるのに適した粒子材料の任意の源と呼ぶために使用されている。給送センター２２は、粉体コーティング材料の主要源として機能することができる供給ホッパー２５を備えることができ、供給ホッパー２５において、粉体がスプレーガン２０に圧送される前に流動化される。粉体コーティング材料Ｍは、先に噴霧されたか又は再生された、回収される粉体オーバースプレーではないことを意味する未使用の粉体とすることができる。未使用の粉体を、バッグから手動によるか、又は、新たな粉体のボックス等のバルク供給部２５ｂから供給ホッパー２５に粉体を移送する移送ポンプ２５ａを自動的に使用して、供給ホッパーに加えることができる。
【００３１】
この実施例のスプレーガン２０は、手動で発動させることと区別するため、ガンがコーティング動作するのに静電式に又は空気圧式にオン及びオフにされることを意味する自動スプレーガンとすることができる。しかしながら、当業者であれば、本開示の幾つかの発明態様、例えばスプレーノズルを手動式スプレーガンとともに用いることができることを容易に理解するであろう。
【００３２】
自動ガン２０は通常、コーティングライン１２の一部である支持体に取り付けられる。ガン支持体（図示せず）は、単純な固定構造体であってもよいし、噴霧動作中にガンを上下に移動させることができる振動子等の可動構造体、若しくは、ガンを収集フード１６に出入りさせてスプレーノズルを容器内部に出入りするように平行移動させることができるガン移動体若しくは往復移動体、又はそれらの組合せであってもよい。また、ワークピースをコーティング作業時に回転させることができる。
【００３３】
フード１６は、通常は閉じ込め空気流又は同伴空気流により、粉体オーバースプレーを収容するように設計されている。フード１６により引き込まれるこの空気流は、粉体オーバースプレー再生又は回収システム２６によって引き起こすことができる。回収システム２６は、空気を、同伴した粉体オーバースプレーとともに、フード１６から、例えば配管１８等を通して引き入れる。例示的な回収システム２６は、閉じ込め空気中に同伴されている粉体オーバースプレーの多くをフード１６から移動させるサイクロンセパレーター２８を備える。幾つかのシステムでは、粉体オーバースプレーは、サイクロン出口３０から戻りライン３２を介して給送センター２２に戻される。回収された粉体をサイクロン出口から引き出すのに必要とされる場合、移送ポンプ３４を使用することができる。この例では、移送ポンプ３４は、回収された粉体オーバースプレーを任意選択的な篩３６に圧送し、篩３６が次に、回収された粉体を供給ホッパー２５に戻す。他のシステムでは、粉体オーバースプレーを別個のレセプタクル又はホッパー内に廃棄するか又は別様に再生することができる。篩３６は一般的に、バルク供給部２５ｂから未使用の粉体を篩にかけるのにも使用される。
【００３４】
各スプレーガン２０に濃厚相ポンプ３８が提供される。ポンプの設計及び動作は、上記の用途において記載されている通りとすることができるか、又は、当業者によく知られた種々の利用可能な高濃度ポンプ設計から選択することができる。濃厚相は、使用されるコーティングラインが上記のような筒状容器をコーティングする場合に好ましい。各ポンプ３８は、粉体を供給ホッパー２５からポンプ粉体入口ホース３９を介して引き出す。
【００３５】
図１Ａを参照すると、本発明とともに用いることができるような濃厚相ポンプの一例が概略的に示されている。各ポンプは、圧力チャンバー４２内に包囲されているポンプチャンバー４０ａとしてそれぞれが機能する１つ又は複数のガス透過性中空シリンダー４０を備えることができる。正圧Ｐ＋及び負圧すなわち吸引力Ｐ−が、それぞれの制御弁４４及び４６により圧力チャンバー４２に交互に印加される。吸引時間中、粉体入口弁４８は開かれており、そのため、供給ホッパー２５からの粉体がポンプ入口ホース３９を介してポンプチャンバー４０ａに引き込まれ、その後、入口弁４８は閉じられ、出口弁５０が開かれ、空気等の加圧ガスが圧力チャンバー４２に印加され、これにより、粉体がポンプチャンバー４０ａからスプレーガン供給ホース２４まで押しやられる。適した高濃度ポンプ設計及び動作のより完全な記載は、上述の公開文献及び他の公開文献から得ることができるが、非常に少ない追加空気により粉体を圧送するように、ポンプチャンバーに対して吸引及び圧力を交互に与える直前に記載した基本動作が、たいていの高濃度ポンプにとって一般的である。
【００３６】
制御システム（図示せず）が一般的にコーティングシステム１０とともに使用され、この制御システムは、プログラム可能なプロセッサベースシステム又は他の適した制御回路等の従来の制御システムアーキテクチャーとすることができる。よく知られている制御システムは、通常はプログラム可能なロジック及びプログラムルーチンの使用により、広く多様な制御機能及び制御アルゴリズムを実行し、これらのプログラム可能なロジック及びプログラムルーチンは、給送センター２２の制御（例えば、ホッパー及び篩に関連する制御、並びに、弁４４、４６、４８及び５０等のポンプ動作制御）、スプレーガン２０の動作制御、ガン位置制御（例えば、使用される場合の往復移動体／ガン移動体の制御機能）、粉体回収システム２６の制御（例えば、フィルターブロワー等の後のサイクロンセパレーターの制御機能）、コンベヤーＣの制御及び材料塗布パラメーター制御（例えば、粉体流量、塗布される膜厚、静電塗布又は非静電塗布等）が挙げられるがそれらに必ずしも限定されないものとして図１に包括的に示されている。従来の制御システム理論、制御システム設計及び制御システムプログラミングを利用することができる。一例として、スプレーガン、ダイバーターバルブ及びポンプの制御を、例えば、図１におけるようなコーティングシステム全体に用いられるＰＬＣベース制御システムとインターフェースするゲートウェイ制御システムによって実行することができる。例えばＰＬＣタイプのシステムとインターフェースするのに適したゲートウェイ制御の一例は、Nordson Corporation社（オハイオ州ウェストレイク所在）から入手可能なモデルｉＣｏｎｔｒｏｌ（商標）システムである。しかしながら、これは、本発明を実施するのに用いることができる多くの市販されている制御システムの一例にすぎず、又は、制御システムは特定の用途に合わせて新たに設計することができる。
【００３７】
図２を参照すると、本発明による自動スプレーガン２０及びダイバーターバルブ１００の例示的な実施形態が示されている。同じ実施形態が図３において長手方向断面で示されている。
【００３８】
スプレーアプリケーター２０は、アプリケーター構成部材のほとんどを包囲する主ハウジング５２を備える。ハウジング５２は、粉体入口端５４及び開口した出口端５６を有する。粉体管５８が、ハウジング５２を実質的に通って延びている。粉体管５８は、その入口端５４から概ね出口端５６まで真っ直ぐで途切れのない粉体経路を形成する。粉体管５８は、粉体を捕捉する可能性があるジョイントを最小限に抑えるように単品の管材であることが好ましい。これにより、アプリケーター２０の内側を清掃及びパージすることが容易になる。ランスすなわち延出部６０が主ハウジングの出口端５６に接合されている。ランス６０は、ワークピースＷの幾何学形状とフード１６の外側からワークピースまでの間の距離とを含むコーティングシステム全体に応じて選択可能な長さを有することができる。このようにして、主ハウジング５２及びダイバーターバルブ１００は、大量の粉体オーバースプレーに晒されなくて済む。通常のランス６０の長さは、１４インチ（約３．５６×１０−１メートル）等とすることができる主ハウジング５２と比較すると、約１０インチ（約２．５４×１０−１メートル）、１２インチ（約３．０５×１０−１メートル）又は１４インチ（約３．５６×１０−１メートル）とすることができる。しかしながら、缶の深さ、フードサイズ、及び、特定の噴霧機に合わせてランス６０をどの程度長く延出させるかの決定に影響を及ぼす他の因子に応じて、より長いランス６０の長さを用いることもできる。したがって、ランス６０は通常、主ハウジング５２と比較して細長く、コーティングシステム１０を設計する際により大きな融通性を可能にする。ランス６０は、例えば押込み嵌合又は摩擦嵌合による結合によって、主ハウジング５２に連結することができる。
【００３９】
主ハウジング５２の後端には、フレーム、ガン移動体又は当該技術分野においてよく知られている他の適した構造体の支持バー６２ａにスプレーガン２０を支持するのに用いることができる取付け機構６２がある。この例では、取付け機構６２は、手動調整ノブ６４によって締緩することができるクランプとして実現することができる。取付け機構６２は、スプレーガン２０の後端に取り付けられるブラケット６６を更に備えることができる。ダイバーターバルブ１００を支持するダイバーターバルブ支持アーム又はフランジ６８が、ブラケット６６まで延びているか又はブラケット６６に取り付けられている。
【００４０】
スプレーガン２０への粉体入口としても機能する、粉体管５８の粉体入口端部分が、管状端７２ａを有するダイバーターバルブコネクタ７２の一端を収納及び保持する入口端管コネクタ７０を有する。コネクタ管状端７２ａと粉体管コネクタ端７０との間に液密接続を提供するのに例えばＯリング等のシール７４を用いることができる。管コネクタ７０は、管コネクタ７０内に、管状端７２ａを把持及び保持するのに役立つ保持機構７６を備えることができる。保持機構７６を、管状端７２ａを管コネクタ７０に押し込むことによって押込み駆動することができ、また、同様に解除部材７８を押込み駆動して保持機構を解除し、それによって、管状延出部を管コネクタ７０から容易に後退させることができる。これにより、例えば、スプレーガン２０の後端からダイバーターバルブ１００を容易に取り外すことが可能になる。
【００４１】
このようにして、ダイバーターバルブ１００は、スプレーガン２０の後端すなわち粉体入口端５４への直接の液密流体流路を有する。
【００４２】
主ハウジング５２は、入力電気コネクタ８２から低電圧電気入力を受け取る内部電圧増幅器８０を支持することができる。電圧増幅器８０を用いて、スプレーガンのノズル端にある電極チップ８４に高電圧を供給することで、コロナ帯電の技術分野においてよく知られているように粉体粒子を静電帯電させるように粉体スプレーパターンの領域内の空気をイオン化させる。電極チップ８４は、例えば高電圧ケーブル又は高電圧電極８６等の任意の適した機構によって、増幅器８０の高電圧出力部に電気的に接続される。当該技術分野においてよく知られているようなスパイダー８８等の任意の適した手段によって、電極８６をランス６０の内側に支持することができる。
【００４３】
ランス６０は、電極機構を支持するとともに粉体を粉体管出口端５８ａの出口端からスプレーノズル２００に流すことを可能にする中空ハウジング９０を備える。スプレーノズル２００は、ランス６０の遠位端に螺合可能であるか、圧入されるか又は別様に取り付けることができる。スプレーノズルは、本明細書において以下で更に記載するが、円錐形の粉体スプレーパターンを生成する一体の円錐形デフレクター２０２を備える。スプレーノズル２００は、電極チップ８４を支持する。
【００４４】
ダイバーターバルブ１００に対する導入として、また、図１及び図３を鑑み、機能上、ダイバーターバルブの概念は、ダイバーターバルブ粉体入口１０２と、第１の選択可能なダイバーターバルブ粉体出口１０４と、第２の選択可能なダイバーターバルブ粉体出口１０６とを設けることである。選択可能であるとは、ダイバーターバルブ１００に圧送される粉体コーティング材料をスプレーガン粉体入口に選択可能に送ることができるか、又はスプレーガンを迂回して給送センター２２に戻ることができることを意味する。この選択は、手動で、又は、必要に応じて制御システムの制御下、自動で行うことができる。そのため、ダイバーターバルブ１００は、スプレーガン粉体入口と流体連通する第１の選択可能な粉体流路１０８と、給送センター２２に戻るように給送センター２２と流体連通する第２の選択可能な粉体流路１１０とを提供する。ダイバーターバルブ１００が粉体コーティング材料を給送センター２２に戻すように動作すると、スプレーガンへの第１の選択可能な粉体流路１０８が阻止又は閉塞されることが好ましく、ダイバーターバルブ１００が粉体コーティング材料をスプレーガンに通すように動作すると、給送センター２２への第２の選択可能な粉体流路１１０が阻止又は閉塞されることが好ましい。
【００４５】
第１の動作モードでは、ダイバーターバルブ１００は、粉体入口１０２から、連結されるスプレーガン２０につながる第１の選択可能なダイバーターバルブ粉体出口１０４への第１の粉体経路１０８を単に提供する。第２の動作モードでは、ダイバーターバルブ１００は、スプレーガンへの粉体流を阻止し、粉体流を粉体入口１０２から、給送センター２２につながる第２の選択可能なダイバーターバルブ粉体出口１０６への第２の粉体流路１１０に逸らす。したがって、図１から最もよく理解されるように、ダイバーターバルブ１００のこの第２の動作モードは、ポンプ３８からバルブ１００及び戻りホース１１２を通しての給送センター２２への粉体コーティング材料の閉じた循環ループを提供する。このようにして、システムがワークピースのコーティングを完了すると、ダイバーターバルブ１００を、粉体コーティング材料を循環させて給送センター２２に戻す第２の動作モードに切り換えることによって、粉体噴霧を迅速に中断させることができる。これにより、ポンプ３８をオフにする必要なくコーティング作業を停止させることが可能になるか、又は、（ベンチュリポンプを用いる場合のように粉体流を再方向付けするか又はポンプ動作を中断させるのに真空を用いる等によって）ポンプに対する第２の出口を提供することが可能になる。したがって、ダイバーターバルブは、コーティング動作を開始及び停止させるのによりいっそう迅速な応答時間を有する。
【００４６】
どのダイバーターバルブ粉体出口をどの時点で用いるかの選択は、以下で更に記載されるように第１のダイバーター制御弁１１４及び第２のダイバーター制御弁１１６によって制御することができる。
【００４７】
一例として、１分あたり１２０個の缶、すなわち缶サイクル時間あたり０．５秒の稼働速度と仮定する。噴霧時間は、約１００ミリ秒〜約１５０ミリ秒の範囲とすることができ、サイクル時間の残りはオフ時間である。ベンチュリタイプのシステムの場合、高速の粉体流及び多量の空気量を即座に停止させることが困難であり、そのため、オーバースプレーが多く存在し、ワークピースに移送される粉体の量の制御が低くなる。このように遮断が遅いことはまた、０．５秒のサイクル時間の残りのほとんどを費やす。しかしながら、ダイバーターバルブ１００は、約３０ミリ秒以下の応答時間を有することができ、非常に正確な粉体遮断を提供し、これにより、システムが１つの缶あたり完全に０．５秒のサイクル時間を用いる必要がないため、所望であればより多くの処理量が可能になる。また、粉体流のオン及びオフがより正確であるほど、コーティングの均一性がより良好になり、また、オーバースプレーが少なくなる。
【００４８】
粉体を循環させて給送センター２２に戻すのに、粉体流に対する空気追加も昇圧も必要ないため、循環ループを閉じているものとみなす。閉じた粉体流路内で粉体流を給送センター２２に戻すには、ダイバーターバルブ１００の第１の動作モードにおける、粉体をダイバーターバルブ１００の入口及びスプレーガン２０の入口に送出する同じポンプ圧で十分である。それによって、ダイバーターバルブ１００の第２の動作モードにおいて、連続的に循環する粉体流が達成される。
【００４９】
図１の例では、給送センター２２に戻る粉体流路は、粉体が先に篩３６に進み、次に供給ホッパー２５内に戻ることを含む。代替的には、逸れた粉体流が篩を迂回して供給ホッパー２５に直接戻ってもよい。
【００５０】
図４〜図６を参照すると、ダイバーターバルブ１００の一実施形態が示されている。例示的な実施形態では、ダイバーターバルブは、バルブ本体１０１を通る２つの利用可能な粉体流路間で選択するのに用いられる２つの制御機構１１４、１１６を備える。ダイバーターバルブは代替的には、３つ以上の選択可能な粉体流路及び粉体放出部に対応するように設計されてもよい。ダイバーターバルブ１００はまた、３つ以上の粉体供給部を有するように設計されてもよい。
【００５１】
図４及び図５における制御機構１１４、１１６は実際には、空気圧式作動弁部材１１８、１２０を有し、この例では、電磁作動式空気圧駆動スプール弁アセンブリ１２２への制御信号に基づいて自動で作動することができる。例示的な電磁スプール弁アセンブリ１２２は、SMC Corporationから入手可能な部品番号ＳＹ３１４０−５Ｍであるモデル番号５ポート／４方向弁である。制御機構１１４、１１６のタイプ及び制御機構に用いられるアクチュエーター１２２は、当該技術分野においてよく知られている多くの異なる選択肢から選択することができる。例えば、スプール弁１２２の代わりに、弁部材１１８、１２０をスプール弁以外のアクチュエーターからの空気圧供給によって制御することができ、手動で作動させることさえできる。別の例として、空気圧作動式弁部材１１８、１２０の代わりに、粉体流路１０８及び１１０をゲート又はプラグ又はボール弁若しくはニードル弁等の他の機械的手段によって開閉させることができる。例示的な実施形態は、応答時間が迅速であることから、また、弁部材１１８、１２０が閉位置にある場合のデッドスペースが少量であることからも、多くの用途において魅力的である。
【００５２】
スプール弁１２２は、ボルト１２６又は他の適した手段を用いてバルブ本体１０１に取り付けられるキャップ部材１２４に取り付けられる。バルブ本体１０１は、それぞれが弁部材１１８、１２０のうちのそれぞれの弁部材を密に収納する２つの圧力キャビティ１２８、１３０が内部加工されている。各弁部材１１８、１２０は、キャップ１２４とバルブ本体１０１との間で圧縮されるシールフランジ１３２を有するシングルエンドブラダーの形態とすることができる（図７を参照）。これらのブラダーを使用することにより、例えばスプール弁１２２を迅速に作動させることができるため、迅速な切換え時間とともに非常に高いサイクル寿命が提供される。各弁部材１１８、１２０は、スプール弁１２２の動作によって加圧空気が中に導入され得る内部圧力容積１３４を更に備える。図７は、弁部材１１８を非加圧状態すなわち弛緩状態で示し、図８は、弁部材１１８を加圧状態すなわち膨張状態で示す。弛緩位置では、粉体入口１０２は、第１の選択可能な粉体出口１０４と同様に開いている。したがって、入口１０２と出口１０４とは流体連通しており、粉体をスプレーガン入口５４に流すことを可能にするように弁本体１０１を通る第１の粉体流路１０８を提供する。加圧空気が圧力容積１３４に印加されると、ブラダーが膨張し、粉体入口１０２及び第１の選択可能な粉体出口１０４を閉じることによって粉体流路１０８を阻止又は閉塞する。同様にして第２の弁部材１２０が制御されるため、その記載は繰り返す必要がない。言うまでもなく、粉体流路１０８、１１０のうちのいずれか一方が開いている場合、他方は閉まっている。これにより、循環ループが第２の選択可能な粉体出口１０６を介して用いられる場合、スプレーガンの完全な遮断が確実になり、第１の選択可能な粉体出口１０４が用いられる場合、粉体流全てがスプレーガン２０に向けられることが確実になる。スプール弁１２２は単に、キャップ１２４内の適切な空気チャネル（図示せず）を通して、噴霧又はコーティング動作モードの場合は第１の弁部材１１８に、又は粉体を逸らして給送センター２２に戻す場合は第２の弁部材１２０に加圧空気を許可するように作動する。電磁アクチュエーター１３６を用いてスプール弁１２２の動作の電気制御を可能にすることができるか、又はスプール弁１２２を空気圧式に若しくは任意の他の適した手段によって作動させることができる。スプール弁１２２は単に、加圧空気が第１の弁部材１１８に送出される第１の位置と、加圧空気が第２の弁部材１２０に送出される第２の位置との２つの位置間で摺動するスプールを含むことができる。１つ又は複数のマフラー１３８を任意選択的に用いて、スプール弁１２２の動作時のノイズを低減させることができる。
【００５３】
重量全体を減らすために、ダイバーターバルブ１００を例えば成形又は加工されたＴｙｖａｒ（商標）等のプラスチック材料から作製することができ、ブラダー１１８、１２０をゴム又は任意の適した可撓性材料から作製することができる。
【００５４】
図９を参照すると、弁部材１１８、１２０を動作させる加圧空気が、空気ホースコネクタ１４０を介してキャップ１２４内に供給される。
【００５５】
図６を再び参照すると、粉体ホースコネクタ１４２がコネクタポート１４４内に設けられており、粉体ホースコネクタ１４２を用いて第２の選択可能なダイバーターバルブ粉体出口１０６を戻りホース１１２（図１）に接続することができ、そのため、ダイバーターバルブ１００が第２の動作モードにある（弁１１８が閉じているとともに弁１２０が開いている）場合、ダイバーターバルブ１００を通る第２の粉体流路１１０が循環ループすなわち給送センター２２に戻る戻り粉体流路と流体連通するとともにその戻り粉体流路の一部を形成する。バルブコネクタ７２を用いて、第１の選択可能な粉体出口１０４と、ガンの主ハウジング５２を通って延びる（上述したコネクタ７０、７４機構を介する）粉体管５８との間に流体連通を提供する。これにより、ダイバーターバルブ１００が第１の動作モードにある（弁１１８が開いているとともに弁１２０が閉じている）場合、ダイバーターバルブ１００を通る第１の粉体経路１０８が、スプレーガン２０への粉体流路と流体連通するとともにその粉体流路の一部を形成することが可能になる。したがって、ダイバーターバルブ１００は、供給ホッパー２５から、ポンプ３８を通り、ダイバーターバルブ１００の第１の粉体流路１０８を通ってスプレーガン２０の粉体管５８に入り、スプレーノズル２００から出る、粉体流路の一部を形成する。バルブコネクタ７２は、コネクタ７２をバルブ本体１０１のねじポート内に螺設するねじ端７２ｂを有することができる（図６を参照）。このねじ接続は、以下で記載される任意選択の霧化用空気供給の使用を容易にするためのものである。
【００５６】
図６を引き続き参照すると、ポンプ３８から供給ホース２４（図１）と接続する粉体ホースコネクタ１４６が設けられている。この粉体入口コネクタ１４６は、バルブ本体１０１内に形成されている粉体入口ポート１４８内に設置することができる。
【００５７】
幾つかの用途では、粉体がノズル２００を通して噴霧される前に霧化用空気を濃厚相粉体に加えることが望まれる場合がある。本明細書における図示の実施形態では、図７を参照すると、バルブコネクタ７２に緩く挿入され、したがって、第１の選択可能なダイバーターバルブ粉体出口１０４とスプレーガン２０への粉体入口との間に粉体流路の一部を形成する管端１５２を有する任意選択的な空気栓１５０を設けることができる。空気栓１５０は、バルブ本体１０１内の、加圧空気入口コネクタ１５６への空気通路１５５と流体連通する空気溝１５４を有する。霧化用空気が空気コネクタ１５６を介して供給されると、空気が空気栓管１５２の外面とバルブコネクタ７２の内面との間の空隙に入る。したがって、この霧化用空気は、粉体がスプレーガン粉体入口に到達する前に粉体流ストリームに入ることができる。Ｏリング等のシール１５８を用いて、コーティング作業が行われているが霧化用空気が使用されていない場合に粉体が霧化用空気通路に入ることを防止することができるとともに、第１の選択可能な粉体出口１０４から流出する粉体流にかかる背圧を防止することもできる。霧化用空気を、スプレーガンが発動されて動作すると発動される別個の弁又は他の制御装置（図示せず）によって制御することができるが、幾つかの用途では、霧化用空気の制御を制御部材１１８、１２０のタイミングとは関係なくさせることも望ましく、また、ガンノズル２００において生成される粉体スプレーパターンを制御する際により大きな融通性を加えるように調整可能な空気流を有することも望ましい。
【００５８】
別の代替実施形態では、霧化用空気を、スプレーガン本体内の或る場所において、さらにはスプレーノズル近く又はスプレーノズルにおいて粉体流路に供給することができる。
【００５９】
次に図１０〜図１３を参照すると、スプレーノズル２００の一実施形態が示されている。このスプレーノズルは、濃厚相粉体スプレーによく適しているが、希薄相粉体スプレーの場合にも、また、静電塗布プロセス及び非静電塗布プロセスのいずれの場合にも使用することができる。例示的な実施形態は、静電形態を示す。
【００６０】
図１０及び図１１を参照すると、スプレーノズル２００が、円錐形デフレクター２０２を備える。本明細書における例示的な実施形態では、デフレクター２０２は、ノズル本体２０４から一体加工されるが、そのような加工は必須ではない。例えばノズル本体に取り付けられるデフレクターを用いることができる。
【００６１】
デフレクター２０２は、デフレクター面２０６（図１２）であって、円錐台形とすることができ、ノズル本体２０４を出て外側に膨張して円錐形パターンになる粉体を生じさせるデフレクター面２０６を呈するという意味で、円錐形である。例示的な実施形態は、円錐台形のデフレクター面２０６を示しているが、全ての場合において、そのような形のデフレクター面２０６は必須でなくてもよく、デフレクター面２０６は、円錐台形以外の他の輪郭、形状及び幾何学形状を有することができる。
【００６２】
ノズル本体２０４は、スプレーノズル２００がランス６０の外側遠位端に取り付けられることを可能にするねじ延出部２０８を、デフレクター２０２と反対側の後端に有することができる。図１３は、ランス６０の雌ねじ部分２１０とのこの例示的なねじ接続を示しているが、押込み嵌合又は他の接続タイプを代替的に用いてもよい。
【００６３】
ノズル本体２０４は、内部容積すなわち内部キャビティ２１４を画定している中空の第１の端すなわちボア２１２を有する。粉体入口７０においてスプレーガン２０に入る粉体コーティング材料が、ハウジング５２内の粉体管５８を通り、ランス６０を通って、ノズル本体のキャビティ２１４に流れ込む。
【００６４】
ボア２１２の前方端２１６における、ノズル本体２０４内におよそ半分入ったところに、ノズル本体２０４の出口端２２０まで延びる一連の粉体流路２１８が形成される。これらの通路２１８は、図１０に最もよく示されているようにノズル本体２０４の回りに周方向に均一に離間していることが好ましいが、そうである必要はない。通路２１８の数並びにそれらの直径及び形状は、生成されるスプレーパターンのタイプに応じて決まり、このスプレーパターンがさらに、噴霧されるワークピースのタイプに応じて決まる。筒状容器及び他の缶状容器に関して、濃厚相用途の場合、通路の数がより多いことは、粉体速度を低速にするとともにより多くの拡散粉体流を提供してスプレーパターンを形成するのに役立つことから、好ましいことが見出されている。この実施形態では、１２個の粉体流路２１８を使用しているが、他の用途ではより多いか又は少ない数を使用することができる。一般に、通路２１８の総断面積は、通路２１８の上流の流路の断面積以上であるものとする。これにより、通路２１８のサイズが小さすぎるか又は通路２１８の数が少なすぎる場合に生じる可能性がある背圧が回避される。
【００６５】
各粉体流路２１８はノズル本体を通る個別流路を形成し、それぞれが、円錐形のスプレーパターンを生成するように角度αで外方にテーパーになっている。粉体は、角度βをなして形成することができる円錐台形面２０６に衝当する。α及びβの通常の値はそれぞれ約３度〜約７度の範囲及び約２０度〜約９０度の範囲とすることができるが、用いられる実際の値は所望のスプレーパターンの特性に応じて決まる。
【００６６】
図１１及び図１３に最もよく示されているように、中央ボア２２２をノズル本体２０４の中央に形成することができる。このボアは、電極２２６を支持する電極ホルダー２２４を挿入するのに用いることができる。電極２２６は、高電圧ケーブル８６を介して電圧増幅器８０（図３）の出力部と電気的に通じている。電極の遠位端は、上述した電極チップ８４（図３）であり、円錐形デフレクター２０２の前面２３０を越えて僅かに突出するようにデフレクター内の開口部２２８を通って延びることができる。電極チップ８４が前面２３０を越えて延びる距離は、スプレーパターンの形状と、当該技術分野において既知のように粉体粒子を静電帯電させる能力に影響を及ぼす可能性がある他の因子とに応じて決まる。
【００６７】
電極ホルダー２２４は、中央ボア２２２に密接嵌合することが好ましい前方部分２２４ａを有し、電極ホルダー２２４には、粉体が逆向きに流れてノズル本体２０４に入ることを防止するようにＯリング等のシール２３１を設けることもできる。これにより同様に、内部キャビティ２１４に入る粉体が粉体流路２１８を介してノズルから流出することが確実になる。
【００６８】
デフレクターの前面２３０は平坦以外の形状を有するように形成することもでき、必要に応じて平坦な形状も用いることができることが更に留意されるであろう。通常、前面は凹状ではなく、凸状又は平坦である。前面２３０は、約５度〜約２０度のおよその範囲の角度θをなして形成することができるが、他の角度を用いてもよい。
【００６９】
一体のデフレクター２０２を形成するために、流路２１８を露出させる深さまで溝２３２をフライス削りし、それによって、複数の出口穴２３４を形成することができる。フライス削り作業は、角度βで、また、選択された幅λを有するように行われる。スプレーガンの粉体管５８からの粉体流が、ノズル本体のキャビティ２１４に入り、ノズルの中心線の回りに径方向パターンで向き付けることができる複数の粉体流路２１８に分散される。粉体は、それぞれの穴２３４を通って各流路２１８を出る際、ノズルデフレクター２０２の円錐台形面２０６に衝当する。この方向変化により、粉体を機械的に成形して円錐形ファンのパターンにし、粉体の流れをワークピースの内壁に方向付ける。円錐形面２０６との衝当は、個別の粉体流路２１８に起因する粉体の「指状小片」を粉砕し、したがって、粉体コーティング材料のより均一な分散をもたらすのにも役立つ。パターンのサイズ及び形状は、円錐形面の角度α及びスロットの幅λを変更することによって変えることができる。
【００７０】
溝２３２が形成されると、ノズル本体２０４の端面２３６には、径方向に離間した複数の穴２３４も形成される。ノズル２００が単一ブロック材料から加工されているため、円錐形デフレクター２０２は、それぞれの対の穴２３４間の端面２３６の一部をなすランド２３８を介してノズル本体上に一体的に支持される。
【００７１】
それによって、特に図１０から、どのようにノズル本体２０４の端面２３６が円錐形デフレクター２０２の円錐台形面２０６と合わさって単一の一体構造を形成するかが分かるであろう。さらに、穴２３４と円錐台形面２０６との間に構造的な介在物がない。したがって、この周方向に開口した溝２３２は、スプレーパターンにおけるいかなるデッドスポットも回避する。上述したように、スプレーノズルは、円錐形デフレクターと一体形成される必要がない、すなわち、デフレクターは、別個に形成されてノズル本体２０４に取り付けることができる。さらに、中央に延出する電極の支持の代替として、図１１において破線によって示されている、ランド２３８のうちの１つから中央ボア２２８に延びる電極穴２４０を、ノズル本体２０４内に形成することができ、したがって、電極がノズル本体２０４を通って図１３に示されているような中央位置に延出することが可能になる。これにより、例えば、所望であれば、電極ホルダー２２４の必要性が回避される。
【００７２】
円錐形デフレクター２０２がノズル本体２０４と一体形成されるか又はノズル本体に別個に取り付けられるかにかかわらず、出口穴２３４と円錐台形面２０６との間に閉塞的な材料がないことが望ましい。換言すれば、溝２３２がノズル本体２０４の端面２３６と円錐形デフレクター２０２の円錐台形面２０６との間で周方向に連続して開いていることが望ましい。
【００７３】
好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきた。変更及び変形は、本明細書及び図面を読んで理解すれば他者に想起されるであろう。本発明は、それらの変更及び変形を、添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内にある限り全て包含することが意図される。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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