(57)【要約】本発明は、液体供給ダクトを形成または収納するハブ（１３）と、ベル形状分配表面（１８）を有する拡散遠心ディフレクタ（１４）とを備える、液体コーティング剤を噴霧する器具に関する。本発明は、静電塗装に適用できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴霧エッジ（１５）を有し回転軸の回りに回転駆動されるようになっている拡散遠心ディフレクタ（１４）を備える液体コーティング剤噴霧器具であって、液体供給パイプを形成または収納するチューブ状ハブ（１３）を備え、前記遠心ディフレクタ（１４）は、前記ハブと前記噴霧エッジとの間に延びる連続的な分配表面（１８）を有し、この分配表面は、全体的にトランペットベルの形状を有し、また当該噴霧器具は、前記液体の少なくとも一部分を前記トランペットベル形状の分配表面の最も内側の部分へ向けてほぼ半径方向に転向する手段を備えることを特徴とする噴霧器具。
【請求項２】
前記分配表面（１８）は、前記回転軸に沿う半断面においてほぼ指数関数的な輪郭を有することを特徴とする請求項１に記載の噴霧器具。
【請求項３】
前記分配表面は、前記回転軸に沿う半断面において双曲線断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の噴霧器具。
【請求項４】
前記ハブ（１３）に軸方向に整合して取付けられ、かつ前記ディフレクタの後部まで延びるディストリビュータ（２２）を有し、該ディストリビュータは、前記液体の軸方向流れに対する障害物を形成するコア（２４）と、液体流の少なくとも大部分を前記分配表面（１８）へ向けて送るために、前記コアの後部に配設される半径方向流路（２６）とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の噴霧器具。
【請求項５】
前記コア（２４）は、前記分配表面（１８）に対面し、かつ該分配表面から離間する円形側面（２８）を有していて、前記半径方向流路につながる環状流路（３０）を分配表面と共に形成することを特徴とする請求項４に記載の噴霧器具。
【請求項６】
前記コア（２４）は、その後面と該コアの前部の流路（４０）の周りの環状当接面（３９）との間に延びる流路（２８）を有することを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の噴霧器具。
【請求項７】
前記ディストリビュータは、前記ハブ（１３）の内部に固定される後部取付け部分（３４）を有するチューブ状円形部材（３２）を有し、また前記コアの後部に至る前記半径方向流路は、前記円形部材内に形成されることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の噴霧器具。
【請求項８】
前記コアは、前記ディストリビュータの前記前部内に固定され、かつ前記環状当接面（３９）と前記流路（４０）とを有する第１の挿入部材（４４）を備えることを特徴とする請求項６に記載の噴霧器具。
【請求項９】
前記第１の挿入部材の後部にあり、かつ前記拡散流路を含む第２の挿入部材（４６）を備えることを特徴とする請求項８に記載の噴霧器具。
【請求項１０】
前記流路（４０）は軸方向であることを特徴とする請求項９に記載の噴霧器具。
【請求項１１】
前記ディストリビュータ（２２）は前記ハブ（１３）内に圧入されることを特徴とする請求項４〜１０のいずれかに記載の噴霧器具。
【請求項１２】
前記第１の挿入部材（４４）は、前記ディストリビュータの前記前部内に圧入されることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の噴霧器具。
【請求項１３】
前記第２の挿入部材（４６）は前記コア内に圧入されることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の噴霧器具。
【請求項１４】
前記ディフレクタの最も中央の部分は、前記分配表面の前記最も内側の部分と一体化された交換可能な環状磨耗部材（５０）で内部がライニングされることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の噴霧器具。
【請求項１５】
前記ディフレクタの最も中央の部分の内部に環状部材が設けられ、該環状部材の少なくとも内面は耐磨耗性材料製であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の噴霧器具。
【請求項１６】
前記分配表面の少なくとも最も内側の部分は、耐磨耗性材料の層で覆われることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の噴霧器具。
【請求項１７】
前記ディストリビュータ（２２）の最大直径と前記噴霧エッジ（１５）の直径との比は、５％から６０％までであり、好ましくは１０％から４０％までであることを特徴とする請求項４〜１６のいずれかに記載の噴霧器具。
【請求項１８】
静電噴霧用に装備されることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の噴霧器具。
【請求項１９】
前記環状流路（３０）内に空気を循環する手段が設けられることを特徴とする請求項５に記載の噴霧器具。
【請求項２０】
前記流路（４０）内に空気を循環する手段が設けられることを特徴とする請求項６に記載の噴霧器具。
【請求項２１】
前記拡散遠心ディフレクタ（１４）は、導電性材料から少なくとも部分的に製造され、かつ高電圧発生源へ接続されるようになっていることを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の噴霧器具。
【請求項２２】
液体コーティング剤、特にペイントまたはワニスを噴霧する噴霧装置であって、請求項１〜２１のいずれかに記載の噴霧器具を備えることを特徴とする噴霧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細かい液滴の形態で液体コーティング剤を噴霧する、通常は噴霧ボウルと呼ばれる噴霧器具に関し、たとえば、任意の種類の液体ペイントまたはワニスの噴霧に適用される。本発明は、この種の噴霧器具が具備される任意の回転ヘッド式噴霧装置にも関する。本発明は好ましくは、標準的には毎分ほぼ５０，０００乃至１００，０００回転の非常に高い回転速度を有する噴霧装置へ適用される。
【背景技術】
【０００２】
高速で回転するボウルまたはベルの形態の多くの型式のコーティング剤噴霧器具が、当業者に周知である。噴霧されるコーティング剤は、ボウルの内面上を流れ、遠心力の効果により、ボウルのエッジに達し、そのエッジから細かい液滴の形態で噴霧される。ボウルは、コーティングされる物体に面する表面が全体的に凹状、多くが切頭円錐状であるように通常形状が決められる。たとえば、欧州特許第０９５１９４２号公報（ＥＰ０９５１９４２）には、切頭円錐状分配表面を有するボウルが記載されている。
【０００３】
文献、米国特許第６９２６３１号公報（ＵＳ６９２６３１）には、糸の形態で液体を分配する、外部から通電される回転静電器具が記載され、その糸は、液体が、その揮発性の高い成分の分散と蒸発により空気中で固化するに伴い紡織繊維を形成する。これらの繊維は、液体が回転器具の下流側に位置する２個の電極間に生じる電界を受けるので、回転器具を越えて形成される。この文献は、液体コーティング剤の静電噴霧には関係しない。さらに、その回転速度は、遠心力だけの効果によるので、液体を噴霧するには不十分である。その液体は、電界が存在する部位に入るときには薄い層の形態である。
【０００４】
当業者は、細かく一様な噴霧を得るためには、液体が分配表面を通して噴霧エッジまで分配する一様性が特に重要であることを知っている。特に回転によりボウルの内部に取り込まれる空気が、分配表面に広がる液体膜に摩擦を生じ、その摩擦は、広がりと噴霧の状態に好ましい影響を有する。しかしながら、ボウルの空洞の内部へ閉じ込められた空気へ回転を加えることに干渉してはならない。
【０００５】
米国特許第２，６５８，４７２号には、分配表面へ向けられる、内部に液体放出ノズルを有する噴霧ベルが記載されている。これらのノズルの存在は、噴霧ベルの内部における空気の回転での巻き込みに干渉する。さらに、ノズルにより、噴霧エッジから非常に短い距離の所に液体が付着し、その付着は、液体がベルのエッジから噴霧される前における上述の分配表面を通しての液体の適正な広がりにとり好都合ではない。
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第０９５１９４２号公報
【特許文献２】米国特許第６９２６３１号公報
【特許文献３】米国特許第２，６５８，４７２号公報
【特許文献４】米国特許第６１０５８８６号公報
【特許文献５】フランス国特許第２７６２２３７号公報
【発明の開示】
【０００７】
本発明は、液滴の径が非常に狭く分布した非常に細かい噴霧を得て、特にペイントの場合に付着物の改良された外観を生じさせるように互いに作用する特徴の組合せを有する回転噴霧器具を提案する。
【０００８】
より詳しくは、本発明は、噴霧エッジを有し、かつ回転軸の回りに回転駆動されるようになっている拡散遠心ディフレクタを備える液体コーティング剤噴霧器具であって、液体供給パイプを形成または収納するチューブ状ハブを備え、前記遠心ディフレクタは、前記ハブと前記噴霧エッジとの間に延びる連続的な分配表面を有し、この分配表面は、全体的にトランペットベルの形状を有し、また当該噴霧器具は、前記液体の少なくとも一部分を前記トランペットベル形状の分配表面の最も内側の部分へ向けてほぼ半径方向に転向する手段を備えることを特徴とする噴霧器具を提供する。
【０００９】
この型式の分配表面は、液体がベルの後部に付着するので、ボウルの空洞にはインジェクタが存在しない事実との組合せで、分配表面上を流れる液体の膜に対するボウルの空洞内の空気の回転作用を最適化すると考えられる。これにより、液体が噴霧エッジへ向けて移動するときに上述の分配表面上の液体（一般的にはペイント）の層のかなりの薄膜化、およびその層の一様な厚さが達成される。液体が噴霧エッジへ向けて移動するときの層の薄膜化には、分配表面の「トランペット」形状によって、回転軸に直交する方向における基本分配リングの表面積がかなり増加することも寄与し、この表面積の増加は、回転軸からの距離に関係する液体の遠心速度の増加と組合せられる。
【００１０】
この表面のトランペット形状は、噴霧される液体の代わりに放出される液体洗浄剤による良好な清浄化に好都合であることにさらに注目されたい。より詳しくは、この表面は、噴霧される液体の一部の成分の、特に一部の顔料の好ましくない蓄積を生じる恐れがある不連続性を有しない。
【００１１】
当業者に分かるように、噴霧エッジを鋭いエッジとし或いはノッチを設けたものとすることができる。細溝を、噴霧エッジの近傍においてこの表面に刻設することも分配表面上に配設することもできる。
【００１２】
１つの実施例において、上述の回転ボウルの回転軸に沿って切られた半断面の分配表面の輪郭は、ほぼ指数関数的である。この輪郭は、ｙ＝ｘ2またはｙ＝ｘn、もしくはこの種の関数の、または指数関数が１つの特定の例である型ｙ＝ａxの関数のあらゆる線形組合せのような、急な増加率を有する関数により表される曲線の形状を有することもできる。急な増加率を有する関数とは、導関数が変数と共に増加する関数を意味する。双曲線断面も輪郭として採用できる。上述の種類のいかなる曲線の線形組合せも、同様に適切である。
【００１３】
一般原則として、上述の型式の分配表面と中央供給（すなわち液体のハブ中への軸方向放出）とを組合せる回転噴霧ボウルは、本発明の範囲内のものである。
【００１４】
他の好都合な特徴によれば、ボウル器具には、ハブに軸方向に整合して取付けられ、かつディフレクタの後部まで延びるディストリビュータが備えられ、ディストリビュータは、液体の軸方向流れに対する障害物を形成するコア、および液体流の少なくとも大部分を分配表面へ向けて送るために、コアの後部に配設される半径方向流路を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
単なる例示として与えられかつ添付図面を参照してなされる、液体コーティング剤噴霧器具の１つの実施例の以下の説明を読めば、本発明は一層理解され、かつ本発明の他の利点が明らかになるであろう。
【００１６】
図面は、主軸ｘ′ｘの回りに比較的高速で回転駆動されるようになっている円形部材１２を備える液体噴霧器具１１を示す。この器具は、ペイントまたはワニスのような液体コーティング剤を静電噴霧するのに特に好適である。円形部材１２は、円形噴霧エッジ１５を有する拡散がりの遠心ディフレクタ１４により前方へ向けて延びるチューブ状軸方向ハブ１３を本質的に備える。ハブ１３は、液体供給パイプを構成し或いは収納する。噴霧される液体は、ハブと噴霧エッジとの間に延びる連続分配表面１８に至り、前方に広がる。ハブ１３は、図示されない駆動装置の中空シャフトの一端部に取付けられる。駆動装置は、従来式の圧縮空気タービンである。説明される例において、噴霧される液体は、タービンの中空シャフトとハブとの中にあるインジェクタ１７を経て導入される。液体は、前方に流れ、上述の分配表面１８に拡散する。上述のハブ１３は、ネジ山２０を備え、このネジ山により、タービンのシャフトへ固定できる。これに代えて、ハブ１３は、文献フランス国公報第２８０５１８２号（ＦＲ２８０５１８２）に記載されるように、磁気的に固定できる。
【００１７】
上述の分配表面１８は、トランペットベルの全体的形状を有し、またハブ１３、より詳しくは、インジェクタ１７を出る液体は、分配表面上に薄膜で分配し、噴霧エッジへ向けて移動し、そのエッジにおいて、遠心力の影響により細かい液滴の形態で噴霧される。静電噴霧器具の場合、遠心ディフレクタ１４は、少なくとも部分的に導電性材料から形成される。これは、一般に、約１００ｋＶの高い負の電位にあり、また塗装される物体は接地される。
【００１８】
図１は、ディフレクタ１４へ電気的に接続される高電圧源１９を線図的に示す。ディフレクタを、たとえば、金属から製造するか、または導電層で内部を被覆できる。
【００１９】
噴霧エッジ１５の近傍における高い電界の作用によって、丁度遠心力の効果のように、薄膜が細かい液滴に砕かれる。トランペット形状のような遠心拡散がりディフレクタの連続輪郭は、曲率半径が大きいので、最小の曲率半径を有する部位、すなわち噴霧エッジに電界が集中し、詳しくはそこで液滴が、実質的に機械的作用により形成される。したがって、トランペット形状は、噴霧エッジにおける液体の適切な噴霧に寄与する全ての手段、すなわち機械的効果と静電的効果にとり好都合である。
【００２０】
分配表面１８の全体形状は、トランプペットベル(trumpet bell)の形状である。言い換えれば、被覆される物体に対面する上述の分配表面は、全体が凸状である。この分配表面は一般的には、回転軸に沿って切った半断面において指数関数的形状を有する。
【００２１】
ハブと遠心ディフレクタから構成される円形部材１２は、分配表面１８の最も内側へ向けてほぼ半径方向に液体の一部分を転向する手段を収容している。この例において、これは、ハブ１３と軸方向に整合し、かつディフレクタ１４の後部まで部分的に延びるディストリビュータ２２である。このディストリビュータの機能は、軸方向に導入される液体を転向して、液体流の大部分が、分配表面１８の最も内側部位へ向けて送られるようにすることである。ディストリビュータ２２は、液体の軸方向流れに対する障害物を形成するコア２４を有する。これはコア２４の後部に通じる半径方向流路２６を有する。コア２４は、分配表面１８に面し、かつその分配表面１８の最も内側部位から離間する円形側面２８を有して、該側面により上述の半径方向流路につながる環状流路３０を形成する。特にディストリビュータ２２は、軸方向ハブ１３の内部に固定される後部取付け部分３４を有するチューブ状円形部材３２を備える。インジェクタ１７の終端は、コア２４の後面側の取付け部分３４の軸孔中に挿入されるノズルとなっている。半径方向流路２６は、上述の取付け部分とコア２４との間の部材３２における３個の切込みにより形成される。事実、これらの３個の切込みによって、互いに１２０°周方向に位置ずれし、かつ上述の取付け部分３４をコア２４へ連結する３個のブリッジ３６だけを部材３２に残している。したがって、ハブ１３を通って軸方向に放出される液体の大部分は、部材３２を通過して、コア２４の後面に当たり、続いて分配表面１８まで半径方向に流れ、この表面上を、噴霧エッジ１５まで前方へ移行するに伴って拡散する。
【００２２】
さらに、ディフレクタの最も中央の部分は、分配表面１８の最も内側部分と一体化された環状磨耗部材(wear member)５０で内張りされている。特にこの環状部材の目視できる内面は、分配表面１８を連続性が損なわれないように共有し延長するものである。その内面は、全体が半径方向流路２６の外側にあってこれに面している。この環状磨耗部材は、ディフレクタの後部に組込むことができる。この場合は、定期的に交換される設計となる。これに代えて、環状部材を、耐摩耗性の高い材料（セラミック、硬質金属など）から製造できるし、または半径方向流路２６に面する少なくともその内面を、耐磨耗性材料、たとえば、窒化チタンで被覆することができる。他の代案としては、分配表面１８の少なくとも最も内側部分（すなわち、流路２６に面する部分）を、耐磨耗性材料層で被覆することがある。
【００２３】
コア２４は、該コアの後面と、該コアの前部の軸方向流路４０の周りの環状当接面３９との間に延びる４個の拡散流路３８を備える。環状当接面３９は、これらの流路の前方開口から丸みを付けた表面４２に延びており、この表面はコアの前面と接線をなしてつながる。コアは、ディストリビュータの前部、より具体的には部材３２の前部に固定される第１の挿入部材４４を備える。拡散流路３８の開口に面する環状当接面３９、および該環状当接面につながる軸方向流路４０は、挿入部材４４内に形成されている。停止部材の後部の円筒形ハウジングには、４個の拡散流路を有する第２の挿入部材４６が収納されている。
【００２４】
上述の例においてディストリビュータ２２、詳しくは円形部材３２は、ハブ１３内に圧入され、また第１の挿入部材４４は、上述のディストリビュータの前部内に圧入されている。挿入部材４６は、挿入部材４４内に圧入されている。これに代えて、流路３８を、挿入部材４６の外面、またはこの挿入部材のためのハウジングの内面に設けたスプラインにより置換えできる。これらの部材の全てはプラスチック材料または金属から製造できる。それらの機能は、以下の通りである。
【００２５】
加圧された液体は、インジェクタ１７内に導入されると、コア２４の後面に当たり、ついで半径方向に部分的に転向されて、分配表面１８の後部に達する。遠心力の作用により、液体は、この表面上に連続的に広がり、噴霧エッジへ向けて進むにともなって、徐々に薄くなる薄層を形成する。液体は、噴霧エッジへ達すると、細かい液滴の形態で噴霧される。
【００２６】
液体の小部分は、拡散流路３８に入り、環状当接面３９に衝突する。液体のこの二次的流れは、前方に噴霧されることなく、軸方向流路４０の丸みを付けた表面４２の周りを移動し、ディストリビュータの前面上を半径方向外方に進み、ついで分配表面１８に沿って流れる主流と再結合する。このため、ディストリビュータの前部は、液体で絶えず濡らされている。したがって、液体がペイントまたはワニスであるならば、それがディストリビュータの表面上で乾燥するおそれは無い。さらに噴霧器具は、液体コーティング剤の代わりに清浄液を放出することにより容易に清浄化できる。
【００２７】
ディストリビュータ２２の直径と噴霧エッジ１５の直径との比は、５％から６０％でありうることに留意されたい。その比は、好ましくは１０％から４０％までである。ペイントを特に静電的に塗装するようになっている器具の場合、噴霧エッジの直径は、一般に２５ｍｍから１００ｍｍである。
【００２８】
変形態様には、ディストリビュータ２２を円形部材へ装着される半径方向壁に置換えて穴のリングを組込むことが含まれ、この構成は当業者に知られている。
【００２９】
勿論、本発明は、上述の噴霧器具を備える、あらゆる液体噴霧装置、特にペイントまたはワニスの噴霧装置も包含する。この種の噴霧装置は、噴霧器具を担持し噴霧される液体をハブの内部に放出するようになっている回転駆動システム、たとえば、圧縮空気タービンを備える。噴霧装置は、遠心ディフレクタ１４（この部材は導電性であり、たとえば、金属製である）へ高電圧を印加する高電圧電源により一般に完全なものとなる。上述のように回転速度は、毎分５０，０００回転から毎分１００，０００回転までにでき、また上述の器具は、広範囲の回転速度にわたり、非常に細かくかつ非常に一様な噴霧（液滴のサイズの範囲が小さい）を形成する能力について特筆すべきところがある。特に、回転速度が上述の速度範囲未満の場合でも噴霧は依然優れていることが判明している。毎分２０，０００回転に落としても適切な噴霧が得られる。空気が環状流路３０および／または流路４０を経て出て、ベルの中央における圧力損失を減少するようにディストリビュータ２２の内部へ清浄空気を供給する手段を設けることも好都合であり、この手段により、コーティング剤の部分的に乾燥された液滴がディストリビュータの前面上に送られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図２の線Ｉ−Ｉに沿って切られた軸方向断面における噴霧ボウルの図である。
【図２】図１の矢印ＩＩの方向における図である。
【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って切られた断面図である。
【図４】図１の部分ＩＶの拡大図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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