(57)【要約】  回転式噴霧器の一部として使用される回転式噴霧器駆動スピンドルであって、駆動スピンドルは、タービン（１０７）を支持するシャフト（１０２）と、本体であって、本体に対してシャフトを回転駆動するためにタービンにガスを供給するための少なくとも１つの供給路（１０６１，１０５１，１０５２，１０５３）を有する本体とを備えている。タービンは、リング形状の回転子体部（１０７１）と、回転子体部のほぼ平らな面の１つから突出している複数のブレード（１０７２）とを備えている。タービン（１０７）を通るほぼ半径方向のガス通路は、隣り合うブレード（１０７２）の対によって形成されている。少なくとも１つの供給路は、使用時に、ガスがスピンドルの本体からタービンへ向かって流れるノズル部（１０５３）を備えている。各ノズル（１０５３）は、出口を備え、ノズル部を通るガス通路の断面積は、ノズルの入口から出口へと単調減小している。２つのタービン（１０７）が設けられてもよいし、排気が冷却に用いられてもよい。
2008511432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転式噴霧器の部品として用いられる回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
該駆動スピンドルは、
タービンを支持するシャフトと、
本体であって、該本体に対して前記シャフトを回転駆動するために前記タービンにガスを供給するための少なくとも１つの供給路を備える本体と
を備えることを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項２】
請求項１に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記タービンは、
ディスク形状もしくはリング形状の回転子体部と、
隣り合うブレードの対によって形成された、前記タービンを通るほぼ半径方向のガス通路を有し、前記回転子体部のほぼ平らな面の１つから突出している複数のブレードと
を備え、
前記少なくとも１つの供給路は、使用時に、ガスが前記スピンドルの前記本体から前記タービンに向かって流れるノズル部を備え、
該ノズルは、出口を備え、
前記ノズル部を通る前記ガス通路の断面積は、前記ノズルの入口から出口へ単調減小している
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項３】
請求項１に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記少なくとも１つの供給路は、使用時に、ガスが前記スピンドルの前記本体から前記タービンに向かって流れるノズル部を備えている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項４】
請求項３に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記ノズル部は、スロートを備えている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項５】
請求項４に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記ノズル部を通るガス通路の断面積は、前記スロートに向かって単調減小している
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項６】
請求項５に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記ノズル部を通る前記ガス通路の前記断面積は、前記ノズルの入口から前記スロートへと単調減小している
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項７】
請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記ノズルを通る前記ガス通路は、一部が吸引面で形成され、一部が圧力面で形成され、
前記吸引面は、連続的な湾曲を有している
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項８】
請求項２乃至請求項７のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
ノズル断面の減小は、ノズル通路の１つの寸法を減小させつつ、該通路の残りの寸法を実質的に一定に留めることで達成している
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項９】
請求項２乃至請求項８のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記ノズルは、前記スピンドルの基軸に対して垂直な平面内で弧状通路に続いている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項１０】
請求項２乃至請求項９のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記ノズルの出口は、前記タービンを通る複数のガス通路に同時にガスを送り込むように形成されている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記タービンは、反動タービンである
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記タービンは、隣り合う前記ブレードの対によって形成された、前記タービンを通るガス通路を有する複数のブレードを備えている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項１３】
請求項１２に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
少なくとも１つのガス通路が、第１の端部から第２の端部へと断面積が減小する第１の部分を備えるように前記タービンは形成され、
前記第１の端部は、前記第２の端部よりも前記タービンの入口に近い
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記少なくとも１つのガス通路が、第１の端部から第２の端部へと断面積が増大する第２の部分を備えるように前記タービンは形成され、
前記第１の端部は、前記第２の端部よりも前記タービンの入口に近い
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項１５】
請求項１３に従属したときの請求項１４に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記第２の部分は、前記第１の部分よりも前記タービンの入口から遠い
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項１６】
請求項１２乃至請求項１５のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
隣り合うブレードの各々に対面する前記ブレードの面は、一方向上では湾曲し、他の一方向上では実質的に平らである
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項１７】
請求項１６に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記ブレードは、ほぼディスク形状、もしくはほぼリング形状の回転子体部のほぼ平らな面の１つから突出し、前記ブレード間の対向面は、ほぼ半径方向上においては湾曲するとともに、ほぼ軸方向上においては実質的に平らである
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項１８】
請求項１２乃至請求項１７のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記タービンブレードは、翼形状を有している
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項１９】
請求項１２乃至請求項１８のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記タービンブレードは、非対称の形状を有している
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項２０】
請求項１２乃至請求項１９のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記タービンブレードは、広範囲にわたる異なる作動条件下で層流を維持するように寸法及び形状が設定されている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項２１】
請求項１乃至請求項２０のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記タービンは、損失の低減に貢献する、凹部、もしくは開口部、もしくは溝などの少なくとも１つの表面特徴を備えている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項２２】
請求項２１に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記表面特徴は、前記タービンの非機能面に設けられている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項２３】
請求項２１もしくは請求項２２に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
各ブレードには、ほぼ軸方向の開口部、もしくはほぼ軸方向に延在する止まり穴が設けられている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項２４】
請求項２１または請求項２２または請求項２３に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
円周方向に延びる溝が、前記タービンの外側曲面に設けられている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項２５】
請求項１乃至請求項２４のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記スピンドル本体は、前記タービンの出口からガスを排出するための少なくとも１つの排気路を含む排気系を備えている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項２６】
請求項２５に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記排気系は、前記タービンの出口と前記排気系の出口との間に排気収集室を備えている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項２７】
請求項２６に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記排気系は、
前記タービンの出口から前記排気収集室へ排気を供給するための少なくとも１つの排気収集路と、
前記収集室から外部へ排気ガスを流出させるための複数の排気出口路と
を備えていることを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項２８】
請求項２６または請求項２７に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記排気収集室は、前記排気ガスの流出方向が変化しなければならない位置に設けられている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項２９】
請求項２５乃至請求項２８のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記排気系は、乱流及び／もしくは背圧の発生を抑制もしくは防止することで前記タービン通過前後における圧力低下を最大にするように設計されている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項３０】
請求項２５乃至請求項２９のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記排気系は、流出する排気ガスが前記スピンドルを冷却するように形成されている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項３１】
請求項１乃至請求項３０のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記スピンドルの前記本体は、互いに離間された２つのラジアル軸受を備えている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項３２】
請求項２９に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記タービンは、前記離間されたラジアル軸受の間に配置されている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項３３】
請求項１乃至請求項３２のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって
前記シャフトは、２つのタービンを支持している
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項３４】
請求項３２に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記シャフトは、前記離間されたラジアル軸受の間に配置された２つのタービンを支持している
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項３５】
請求項３０に従属したときの請求項３１，３２，３４のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記排気系は、流出する排気ガスが、双方の前記ラジアル軸受を冷却するように形成されている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項３６】
請求項３５に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
少なくとも１つの排気路における少なくとも１つの各部は、各ラジアル軸受の近傍を通る
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項３７】
請求項３５または請求項３６に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記排気系は、２つの排気収集室を備えている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項３８】
請求項３７に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
第１の前記収集室は、第１の前記ラジアル軸受の付近に設けられ、
第２の前記収集室は、第２の前記ラジアル軸受の付近に設けられている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項３９】
請求項３７または請求項３８に記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
２つのタービンを備え、
前記排気系は、
第１の前記タービンの出口から第１の前記収集室へ排気を供給するための第１の排気収集路と、
第２の前記タービンの出口から第２の前記収集室へ排気を供給するための第２の排気収集路と
を備えていることを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項４０】
請求項３１に従属したときの前記請求項のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記２つの軸受は、前記スピンドル本体の残りの部分に強固に組み付けられている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項４１】
請求項２または請求項３に従属したときの前記請求項のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
１つの前記ノズルもしくは各ノズルの形状は、表１に示された座標値で実質的に決められている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項４２】
請求項２または請求項３に従属したときの前記請求項のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
１つの前記ノズルもしくは各ノズルの形状は、表１に示された座標値に対して０．０１差以内の各座標値で決められている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項４３】
請求項２または請求項１２に従属したときの前記請求項のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
１つの前記ブレードもしくは各ブレードの形状は、表２に示された座標値で実質的に決められている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項４４】
請求項２または請求項１２に従属したときの前記請求項のいずれかに記載の回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
１つの前記ブレードもしくは複数の各ブレードの形状は、表２に示された座標値に対して０．０１差以内の各座標値で決められている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項４５】
回転式噴霧器であって、
請求項１乃至請求項４４のいずれかに記載の駆動スピンドルと、
基軸の周りを回転可能であり、ほぼ対象物に向かって流動する小粒子からなる円錐状の幕を噴射するように形成された釣鐘形状の部材と、
前記小粒子が生成され得る物質を貯留源から前記釣鐘形状の部材へ供給するための供給路と
を備えていることを特徴とする回転式噴霧器。
【請求項４６】
回転式噴霧器駆動スピンドル用タービン回転子であって、
該タービン回転子は、
複数のブレードであって、隣り合う該ブレードの対によって形成され、前記タービンを通る複数のガス通路を有し、少なくとも１つのガス通路が第１の端部から第２の端部へと断面積が減小する第１の部分を有するように形成された複数のブレードを備え、
前記第１の端部は、前記第２の端部よりも前記タービンの入口に近い
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル用タービン回転子。
【請求項４７】
タービンを支持するシャフトと、
本体であって、該本体に対して前記シャフトを回転駆動するために前記タービンにガスを供給するための少なくとも１つの供給路を備える本体と
を備える回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記本体は、
２つの軸受であって、前記シャフトを内部に軸支するとともに、互いに離間され、前記タービンが前記２つの軸受の間に配置された２つの軸受を備え、
さらに、
２つの排気収集室を有する排気系を備え、
該２つの排気収集室はそれぞれ、各軸受付近に配置されている
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【請求項４８】
タービンを支持するシャフトと、
本体であって、該本体に対して前記シャフトを回転駆動するために前記タービンにガスを供給するための少なくとも１つの供給路を有する本体と
を備え、回転式噴霧器の部品に用いられる回転式噴霧器駆動スピンドルであって、
前記タービンは、
ディスク形状もしくはリング形状の回転子体部と、
隣り合う該ブレードの対によって形成された、前記タービンを通るほぼ半径方向のガス通路を有する、前記回転子体部のほぼ平らな面の１つから突出している複数のブレードと
を備え、
前記少なくとも１つの供給路は、使用時に、ガスが前記スピンドルの前記本体から前記タービンに向かって流れるノズル部を備え、
該ノズルは、出口を備え、
前記ノズル部を通る前記ガス通路の断面積は、前記ノズルの入口から前記出口へと単調減小する
ことを特徴とする回転式噴霧器駆動スピンドル。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本出願は、駆動スピンドルに関し、具体的には、回転式噴霧器駆動スピンドル、さらに、このような駆動スピンドルを含む回転式噴霧器に関する。本出願は、さらに、このような駆動スピンドルに使用されるタービン回転子に関する。
【０００２】
回転式噴霧器は、物質を微粒子状にして対象物に吹き付けるのに使用される。様々な回転式噴霧器に共通する用途の１つとして、塗料の吹き付けがある。
回転式噴霧器は、一般的に、物質を供給源から噴霧ベルへと供給する供給路を備えている。噴霧ベルは、供給源からの物質を分散もしくは霧化し、分散もしくは霧化した物質を対象物に向けて噴射するように機能するものである。噴霧ベルは回転駆動されるため、噴霧ベルには駆動力が供給されなければならない。近年、より高性能な回転式噴霧器の需要が増加してきている。具体的には、塗料吹き付け産業において使用される回転式噴霧器として、より迅速に塗料を吹き付けることが可能な回転式噴霧器、すなわち、１分間あたりにより多くの塗料を吹き付けられるように、より大きな塗料のスループットをもたらす噴霧器の需要が増加してきている。これら回転式噴霧器もしくは塗料噴霧器の多くは、静電装置であり、装置と対象物との間に高電圧が印加され、霧化された塗料などの物質を対象物に引き寄せるものである。
【０００３】
本発明の目的は、回転式噴霧器駆動スピンドル、さらに回転式噴霧器、そして回転式噴霧器に良好な性能をもたらす部品を提供することである。
本発明の一局面によって提供されるのは、回転式噴霧器の一部として使用される回転式噴霧器駆動スピンドルであって、駆動スピンドルは、タービンを支持するシャフトと、本体であって、本体に対してシャフトを回転駆動するためにタービンにガスを供給する少なくとも１つの供給路を有する本体とを備えている。
【０００４】
いくつかの実施形態では、タービンは、ディスク形状もしくはリング形状の回転子体部と、複数のブレードであって、回転子体部のほぼ平らな面の１つから突出し、隣り合うブレードの対によって、タービンを通るほぼ半径方向のガス通路を形成する複数のブレードと、使用時にガスがスピンドル本体からタービンに向かって流れるノズル部を有する少なくとも１つの供給路とを備え、ノズルは、出口を備え、ノズル部を通るガス通路の断面積は、ノズルの入口から出口へ単調減小する。
【０００５】
タービンは、反動タービンであってもよい。本明細書において、反動タービンという表現は、タービンの入口から出口へ向かってガスの圧力を次第に減小させることで少なくとも特定のトルク、すなわち駆動力を発生するタービンを指すのに使用される。反動タービンを使用することで、回転式噴霧器を通過する物質のスループットに関して、回転式噴霧器の効率は、一般的に、衝動タービンを使用する場合に比べて向上し得る。尚、衝動タービンは、ガスの噴流をタービンのブレードに直接当てることで駆動力を発生するタービンである。
【０００６】
タービンは、複数のブレードを備え、隣り合うブレードの対によって、タービンを通るガス通路が形成されていてもよい。少なくとも１つのガス通路が、第１の端部から第２の端部へと断面積が減小する第１の部分を備え、第１の端部が、第２の端部よりもタービンの入口に近くなるようにタービンは構成されてもよい。
【０００７】
タービンの部分を通るガス通路の断面積が減小することで、タービンを反動タービンとして機能させることができる。
前記少なくとも１つのガス通路が、第１の端部から第２の端部へと断面積が増大する第２の部分を備え、第１の端部が、第２の端部よりもタービンの入口に近くなるようにタービンは構成されてもよい。第２の部分は、第１の部分よりもタービンの入口から離れていてもよい。
【０００８】
タービンは、回転子体部と、回転子体部に設けられた複数のブレードとを備えてもよい。回転子体部は、ほぼディスク形状、もしくは、ほぼリング形状であってもよい。
好ましくは、ブレードは、互いに同一の形状及び寸法を有しているとよい。好ましくは、ガス通路は、互いに同一の形状及び寸法を有しているとよい。
【０００９】
好ましくは、隣り合うブレードにそれぞれ対面するブレードの面は、一方向上においては湾曲し、他の一方向上においては実質的に平らであるとよい。この湾曲によって、所望のブレード形状と所望のガス通路断面とを得ることができ、湾曲を一方向上に限定することで機械加工が容易となる。
【００１０】
いくつかの実施形態では、ブレードは、ほぼディスク形状、もしくは、ほぼリング形状の回転子体部のほぼ平らな面の１つから突出していてもよい。このような場合、対面するブレードの面は、ほぼ半径方向上においては湾曲し、ほぼ軸方向上においては実質的に平らであってもよい。
【００１１】
タービンブレードは、翼形状を有していてもよい。ガスがブレードの周囲及びブレードの間を流れると、翼効果、すなわち“揚力”によって駆動力が発生し得る。
タービンブレードは、広い範囲の異なる作動条件下において層流を維持するように寸法と形状とが設定されているとよい。
【００１２】
タービンは、損失の減小を促進する少なくとも１つの表面特徴を備えているとよい。表面特徴は、損失の減小を促進する凹部、開口、溝のいずれか１つ、もしくは、これらの任意の組み合わせを備えてもよい。一般的に、表面特徴は、タービンにおける非機能面に設けられる。非機能面という表現は、駆動力の発生においてガスが通過する必要がない、もしくはガスが通過すべきでない表面を指すのに用いられている。１つの例においては、各ブレードは、ほぼ軸方向の開口、もしくは、ほぼ軸方向に延在する止まり凹部を設けられてもよい。別の例においては、周方向に延びる溝が、タービンの外側曲面に設けられていてもよい。タービンの部材を除去することによって表面特徴を得た場合には、重量及び／もしくは極慣性モーメントが低減するというさらなる利点を得ることができる。
【００１３】
タービンは、半径方向の動力供給を受けるタービンであってもよい。
少なくとも１つの供給路は、使用時に、ガスがスピンドルの本体からタービンに向かって流れるノズル部を備えていてもよい。ノズル部は、スロートを備えていてもよい。本明細書では、スロートという表現は、ノズルの比較的広い入口端部と比較的広い出口端部との間におけるノズル通路の比較的狭い部分を指すのに用いられている。
【００１４】
ノズル部を通るガス通路の断面積は、スロートに向かって単調減小してもよい。好ましくは、ノズル部を通るガス通路の断面積は、ノズルの入口からスロートへと単調減小するとよい。ノズルの幅は、断面積に所望の減小をもたらすように単調減小してもよい。
【００１５】
ノズルを通る通路は、一部が吸引面で形成され、一部が圧力面で形成されてもよい。吸引面は、ノズルを通過するガスの圧力が最も低くなり得る面であり、圧力面は、ノズルを通過するガスの圧力が最も高くなり得る面である。吸引面は、連続的に湾曲していてもよい。
【００１６】
好ましくは、ノズル通路の一方の寸法を減小させつつ、この通路の他方の寸法を実質的に一定に保ったままで、ノズル断面の減小が達成されるとよい。このようにノズル断面の減小を達成することで、機械加工が容易となる。
【００１７】
ノズルは、スピンドルの基軸に対して垂直な一平面上における弧状路に沿って延びていてもよい。
好ましくは、ノズルの出口は、タービンを通る複数のガス通路にガスを同時に供給するように形成されているとよい。
【００１８】
好ましくは、タービンにガスを供給し、それによってタービンを駆動する複数のノズルがあるとよい。
スピンドル本体は、１つのノズルもしくは複数の各ノズルにガスを供給するように形成されたガス供給室を備えるとよい。
【００１９】
ガス供給室の体積は、十分なガスの供給を確実にノズルにもたらすように選定されればよい。装置の目標作動温度は、ガス供給室の寸法の選定に影響を及ぼし得る１つの要因である。
【００２０】
スピンドルの軸方向におけるガス供給室の奥行きは、スピンドルの軸方向における、１つのノズルもしくは複数の各ノズルの奥行きに対して異なっていてもよい。
ノズルの断面積は、タービンへの入力を調節するように選定されてもよい。ノズルの幅及び奥行きは、個別に選定されてもよい。
【００２１】
ノズルの数及びブレードの数は、所望の力と所望の他の特性とがもたらされるように選定されてもよい。複数のノズルがある場合には、これら複数のノズルの角距離は、実用上の問題に適合するように選定されてもよい。
【００２２】
タービンの後部は、速度検出システムに使用される表示器を支持するのに使用されてもよい。この速度検出システムは、例えば、光学式であってもよいし、磁気式であってもよい。
【００２３】
タービンは、スピンドル本体に対してどちらか一方の方向を向いて配置されてもよい。つまり、ブレードは、軸受の方向に向いていてもよいし、軸受の反対方向に向いていてもよい。
【００２４】
スピンドル本体は、タービンの出口からガスを排出するための少なくとも１つの排気路を含む排気系を備えてもよい。この排気系は、タービンの出口と排気系の出口との間に排気収集室を備えてもよい。この排気収集室は、排気ガスを減速させ、スピンドルからのガス通路の圧力を緩和するのに貢献し得る。好ましくは、排気系は、タービンの出口から排気収集室に排気を供給するための少なくとも１つの排気収集路と、排気ガスを排気収集室から外部へ流出させるための複数の排気出口路とを備えるとよい。
【００２５】
排気収集室は、排気ガスの流出方向が変化しなければならない位置に設けられていてもよい。例えば、収集室は、ほぼ軸方向に流れる排気ガスを一方向から受け入れ、ほぼ軸方向に流れる排気ガスを反対方向から排出するように形成されてもよい。排気収集室は、スピンドル本体の部材を機械加工して設けられてもよい。
【００２６】
排気系は、乱流及び／もしくは背圧の発生を抑制もしくは防止して、タービン通過前後における圧力低下を最大にするように設計されてもよい。
少なくとも１つの排気路は、ガス供給室の近傍にありながら、ガス供給室から半径方向に変位した箇所において、スピンドルの本体を通り抜けてもよい。前記少なくとも１つの排気路は、ガス供給室の半径方向の内側にてガス供給室を通ってもよい。少なくとも１つの排気路をガス供給室の半径方向の内側にてガス供給室に通すことで、小型設計が可能となる。上述のように、ガス供給室の軸方向の奥行きがノズルの軸方向の奥行きよりも大きくなるようにガス供給室の軸方向の奥行きを変化させることで、ガス供給室に適切な体積を確保することができる。
【００２７】
駆動スピンドルは、空気軸受スピンドルであってもよい。本体は、内部でシャフトを回転可能に軸支した空気軸受を備えてもよい。
１つのノズルの形状、もしくは各ノズルの形状は、表１に示された座標値によって実質的に決められてもよい。
【００２８】
１つのノズルの形状、もしくは各ノズルの形状は、表１に示された座標値に対して０．０１差以内にある各座標値によって決められてもよい。
１つのブレードの形状、もしくは各ブレードの形状は、表２に示された座標値によって実質的に決められてもよい。
【００２９】
１つのブレード、もしくは各ブレードの形状は、表２に示された座標値に対して０．０１差以内にある各座標値によって決められてもよい。
スピンドル本体は、本体部と、スペーサリングと、タービン駆動リングと、後部カバーとを備えていてもよい。ノズルの一部は、タービン駆動リングによって形成されてもよい。ガス供給室の一部は、タービン駆動リングによって形成されてもよい。スペーサリングは、ノズルの境界及び／もしくはガス供給室の境界を塞ぐように機能してもよい。排気収集室は、本体部に設けられた凹部によって形成されてもよい。排気収集室の別の面は、スペーサリングによって形成されてもよい。排気路及びガス供給路は、本体部、スペーサリング、タービン駆動リング、後部カバーのうちの１つもしくは複数に設けられた適切な開口によって形成されてもよい。
【００３０】
先端隙間は、タービンブレードとスペーサリングとの間に形成されてもよい。この先端隙間によって、漏れによる損失の低減を最小限にすることが可能である。
いくつかの実施形態では、複数のタービンが設けられてもよい。これら複数のタービンは、各タービンの後部同士を向かい合わせて設けられてもよいし、一方のタービンの後部と他方のタービンの前部とを向かい合わせて設けられてもよい。
【００３１】
好ましくは、回転式噴霧器は、塗料噴霧器として使用するのに適しているとよい。
本発明の別の局面によって提供されるのは、回転式噴霧器であって、上記で定義した駆動スピンドルと、基軸の周りを回転可能であり、対象物にほぼ向かって流動する小粒子の円錐カーテンを噴射するように形成された釣鐘形状部材と、小粒子を生成し得る物質を貯蔵源から釣鐘形状部材へと供給するための供給路とを備えている。
【００３２】
本発明のさらに別の局面によって提供されるのは、回転式塗料噴霧器駆動スピンドルであって、タービンを支持するシャフトと、本体であって、ガスをタービンに供給し、本体に対してシャフトを回転駆動するための少なくとも１つの供給路を有する本体とを備えている。
【００３３】
本発明のさらなる局面によって提供されるのは、回転式塗料噴霧器の空気軸受駆動スピンドルであって、タービンを支持するシャフトと、本体であって、ガスをタービンに供給し、本体に対してシャフトを回転駆動するための少なくとも１つの供給路を有する本体とを備えている。
【００３４】
本発明のさらなる局面によって提供されるのは、回転式噴霧器駆動スピンドルのタービン回転子であって、タービン回転子は、複数のブレードを備え、隣り合うブレードの対によって形成された、タービンを通るガス通路は、少なくとも１つのガス通路が、第１の端部から第２の端部へと断面積が減小する第１の部分を備えるように形成され、第１の端部は、第２の端部よりもタービンの入口に近くなっている。
【００３５】
本発明の別の局面によって提供されるのは、回転式噴霧器駆動スピンドルのタービン回転子であって、タービン回転子は、反動タービンとして機能するように形成されている。
回転式噴霧器（例えば塗料噴霧）駆動スピンドルは、ときにはロボットアームに組み付けられる。駆動スピンドルの向きが変化し、その上、シャフトが高速で回転していると、シャフトは、ジャイロ力を受ける。このジャイロ力は、スピンドルの本体へのシャフトの取り付け剛性と非常に関連性が高くなり得る。特に空気軸受が使用されている場合には、ジャイロ作用に起因してシャフトに作用する偶力（回転モーメント）は、軸受が耐え得る偶力を超過し得る。シャフトに作用する偶力が、空気軸受が耐え得る偶力を超過し得ることにより、シャフトが軸受内で、軸受の部材、及び／もしくはスピンドルの本体の別の部分に接触する程度に傾いてしまうと、スピンドルの故障が生じ得る。この要因は、所望の噴霧動作を行うのに、どれだけ速く（このような駆動スピンドルを含む）噴霧ヘッドの回転角度を変化させることができるかということに関して、実際上、限定要因となり得る。同様に、この要因は、決められた回転速度で噴霧ヘッドを再度回転させる必要がある場合に、シャフトが回転できる速度を制限し得る。
【００３６】
本発明の開発過程において、スピンドルの構造は、この問題を軽減するように設定されている。
少なくともいくつかの場合には、これらスピンドルの構造によって、スピンドルの動力が改善され、シャフトをより高い速度で駆動できるようになり得る。シャフトをより高い速度で駆動できるようになることで、スピンドルに生じる熱が高くなることに起因したさらなる問題が生じるようになり得る。本発明の別の開発過程において、スピンドルの構造は、この問題を軽減するように設定されている。
【００３７】
スピンドルの本体は、互いに離間された２つのラジアル軸受を備えてもよい。ラジアル軸受はそれぞれ、空気軸受を備えてもよい。
タービンは、離間されたラジアル軸受の間に配設されてもよい。シャフトは、離間されたラジアル軸受の間に配設された２つのタービンを支持してもよい。タービンは、一方の軸受上のブレードが他方の軸受上のブレードの反対方向を向くように、タービンの後部同士が対面する配置に設定されてもよい。
【００３８】
タービンはそれぞれ、２つのノズルによって駆動ガスを供給されてもよい。第１のタービンにガスを供給する２つのノズルと、第２のタービンにガスを供給する２つのノズルからなる４つのノズルを設けてもよい。スピンドルの本体は、第１のタービンにガスを供給するように配置された第１のノズルに駆動ガスを供給するための第１のガス供給路と、第２のタービンにガスを供給するように配置された第１のノズルとを備えてもよい。スピンドルの本体は、第１のタービンにガスを供給するように配置された第２のノズルに駆動ガスを供給するための第２のガス供給路と、第２のタービンにガスを供給するように配置された第２のノズルとを備えてもよい。第１のガス供給路、及び／もしくは第２のガス供給路は、スピンドルの外部から各ノズルに連続して通じていてもよい。ガスをガス供給路から直接ノズルに供給してもよい代わりに、ガスをノズルに供給するように設定されたガス供給室がない配置でもよい。
【００３９】
排気系は、流出する排気ガスでスピンドルを冷却するように配置されてもよい。２つの離間されたラジアル軸受がある場合には、排気系は、流出する排気ガスで双方のラジアル軸受を冷却するように配置されていてもよい。
【００４０】
少なくとも１つの排気路における少なくとも１つの各部は、各ラジアル軸受付近を通ってもよい。
排気系は、２つの排気収集室を備えてもよい。第１の収集室は、第１のラジアル軸受付近に設けられてもよい。第２の収集室は、第２のラジアル軸受付近に設けられてもよい。収集室はそれぞれ、各ラジアル軸受の１つの端部に向かう領域に設けられてもよい。
【００４１】
排気系は、第１のタービンの出口から第１の収集室に排気を供給するための第１の排気収集路を備えてもよい。
排気系は、第２のタービンの出口から第２の収集室へ排気を供給するための第２の排気収集路を備えてもよい。
【００４２】
排気が双方の収集室から流出できるように配置された複数の共通な排気出口路を設けてもよい。
２つのタービンは、一方のタービンから流出する排気が他方のタービンから流出する排気のほぼ反対の方向に移動するように配置されてもよい。
【００４３】
２つの軸受は、スピンドルの本体の残りの部分に強固に取り付けられてもよい。軸受を強固に取り付けることは、軸受をスピンドルの本体の例えば軟性Ｏリングに取り付けて、弾性マウントをもたらすのと対照的である。
【００４４】
スピンドル本体は、第１の本体部と、第１のスペーサリングと、少なくとも１つのタービン駆動リングと、第２のスペーサリングと、第２の本体部と、カバー部とを全て備えてもよいし、これらの小結合を備えてもよい。
【００４５】
タービン駆動リングは、第１のタービンと第２のタービンとにガスを供給するように配置されたノズルの少なくとも一部を形成してもよい。各スペーサリングは、ノズルの境界を塞ぐように機能してもよい。第１の排気収集室は、第１の本体部に設けられた凹部によって形成されてもよい。第２の排気収集室は、第２の本体部に設けられた凹部によって形成されてもよい。収集室の別の面は、各スペーサリングによって形成されてもよい。排気路及び空気供給路は、第１の本体部、第２の本体部、第１のスペーサリング、第２のスペーサリング、タービン駆動リング、カバー部のうちの１つ、もしくは複数に設けられた適切な開口によって形成されてもよい。
【００４６】
スピンドルは、少なくとも一部がアルミニウム及び有鉛のガンメタルであってもよい。スピンドルの少なくとも一部がアルミニウム及び有鉛のガンメタルであることで、軸受表面から収集室の境界へ良好な熱伝導性を確保することができる。
【００４７】
本発明の別の局面によって提供されるのは、タービンを支持するシャフトと、本体であって、本体に対してシャフトを回転駆動するためにガスをタービンに供給するための少なくとも１つの供給路を有する本体とを備えた回転式噴霧器駆動スピンドルであって、本体は、２つの軸受であって、シャフトが内部で軸支され、２つの軸受が互いに離間され、２つの軸受の間にタービンが配設された２つの軸受を備え、さらに、２つの排気収集室を有する排気系を備え、２つの排気収集室はそれぞれ、各軸受付近に配置されている。
【００４８】
ここで、付随する図面を参照しつつ、本発明の実施形態をほんの一例として説明する。
図１は、塗料噴霧器の形態の回転式噴霧器を図示しており、回転式噴霧器は、塗料噴霧ベル２を回転駆動するための駆動スピンドル１を備えている。また、図１に示す塗料噴霧器は、物質、つまり塗料を貯蔵室４からベル２へ供給するための供給路３を備えており、この塗料をベル部材によって霧化し、塗料でコーティングする表面へ塗料を噴射できるようになっている。このような塗料噴霧器では一般的であるが、塗料は、スピンドル１と塗装される表面との間に印加される高電圧によって生成される静電気力によって、塗装される表面へ向けて噴射される。
【００４９】
この段階における塗料噴霧器の構造及び動作は、従来どおりであり、このような塗料噴霧器は、該当分野で広く利用され、よく理解されている。そこで、塗料噴霧ベル及び供給路３は、種々の形態が明らかであろうし、当業者にとって周知であろうから、説明を簡略化するために、塗料噴霧ベル及び供給路３のさらなる説明は省略し、本発明に関連する駆動スピンドル１を取り上げる。
【００５０】
図２〜１０を参照して、駆動スピンドル１の詳細を説明する。
図２は、駆動スピンドル１の主要部品を示す駆動スピンドル１の断面である。最も全体的なレベルにおいて、駆動スピンドル１は、通常使用時には静止しているスピンドル本体１０１と、スピンドル本体１０１内部に回転可能に軸支されたシャフト１０２とを備えている。
【００５１】
スピンドル本体１０１自体は、複数の部品を備えている。まず、シャフト１０２を内部に軸支した空気軸受１０３ａを収容する本体部１０３がある。本体部１０３に組み付けられているのは、スペーサリング１０４、タービン駆動リング１０５、後部カバー１０６である。
【００５２】
図３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、本体部１０３を分離して詳細を示している。図４は、スペーサリング１０４の詳細を示し、図５は、タービン駆動リング１０５の詳細を示し、図６は、後部カバー１０６の詳細を示している。シャフト１０２は、図７に分離して示されている。
【００５３】
図２に示すように、シャフト１０２は、駆動スピンドルに組み付けられると、タービン１０７を支持する。また、タービン１０７は、タービン駆動リング１０５に対して図５に示す組み付け関係となっている。
【００５４】
ごく一般的に言えば、駆動スピンドル１は、タービン１０７に供給される空気によって作動する。つまり、タービン１０７は、回転式噴霧器、より具体的には塗料噴霧ベル２を駆動できるようにシャフト１０２を回転駆動する働きをする。回転駆動源としてタービンを使用すること自体は、当然ながら新規性がない。しかし、本出願の駆動スピンドル１は、種々の特徴を含んでおり、種々の特徴は、現時点で新規性があると思われ、有利な効果も発揮する。
【００５５】
タービン１０７は、半径流タービンである。そして、タービン１０７は、ほぼリング形状の回転子体１０７１を備え、回転子体１０７１上には、ほぼ翼形状の複数のブレード１０７２が設けられている。これらブレード１０７２は、リング形状の回転子体１０７１の非曲面の１つから突出している。タービン１０７を通るガス通路１０７３は、隣り合うブレードの各対によって形成されている。タービンは、衝動タービンではなく、反動タービンとして形成されている。つまり、少なくともいくらかの駆動力は、単に、ブレード面に当たる空気の噴流の衝撃によるというのではなく、ガス通路１０７３を通るガス流から逐次エネルギーを抽出することによって得られる。ガス流から逐次エネルギーを抽出するという効果を得るために、ブレードは丁寧に成形されている。
【００５６】
駆動スピンドルは、タービン駆動リング１０５からタービン１０７の外周に空気を供給し、リング形状タービンのタービン１０７の内周から空気を排出するように構成されている。図５に見られるように、各ガス通路１０７３の幅は、タービンの入口側（つまり、外周側）がタービンを通るガス通路の中間点よりも大きくなっている。さらに、タービンの出口側におけるガス通路１０７３の幅もまた、ガス通路１０７３の中間点における幅よりも大きくなっているものの、ガス通路１０７３の入口側における幅ほど大きくはない。
【００５７】
図５に示すように、ページの外側方向におけるブレード１０７２の壁は、実質的に直線になっている。つまり、ブレードは、駆動スピンドル１の軸方向に一様な断面を有している。ブレードが駆動スピンドル１の軸方向に一様な断面を有していることにより、ブレード１０７２の機械加工がより容易になるとともに、タービン１０７を通るガス通路１０７３の断面積のあらゆる変化は、駆動スピンドル１の軸にほぼ垂直な平面におけるブレードの形状によって達成されることになる。上述したように、ブレード１０７２はそれぞれ、翼型形状を有している。また、注目すべきは、翼形状が非対称であるということである。翼形状が非対称であることで、所望の駆動効果と、所望のガス通路１０７３の形状とを達成できる。
【００５８】
後部カバー１０６の開口部１０６１と、タービン駆動リング１０５の開口部１０５１とによって形成される空気供給路を介して、タービン１０７に空気が供給される。この空気供給路は、ガス供給室１０５２に入り、続いて、ガス供給室１０５２は、２つの駆動ノズル１０５３と流体接続している。ノズル１０５３はそれぞれ、スピンドルの軸にほぼ垂直な平面内で通路に続くように形成されている。ノズル１０５３はそれぞれ、スピンドルの軸に対して横方向になっている。ノズル１０５３が続く通路は、弧状になっている。ノズル１０５３は、スピンドルの軸方向に向かって螺旋状であると見なすことができる。また、駆動ノズル１０５３は、丁寧に成形され、所望の駆動特性をもたらすようにタービン１０７へ空気を供給する寸法になっている。本実施形態では、また、ノズル１０５３が形成されているのは、駆動スピンドル１の軸にほぼ垂直な平面内であり、ノズル１０５３の側壁は、駆動スピンドル１の軸に平行な方向にほぼ真っ直ぐになっている。したがって、軸方向におけるノズル１０５３の断面積は一様になっている。ノズル１０５３は、ノズル１０５３がガス供給室１０５２に達する入口と、ノズル１０５３がタービン駆動リング１０５の内側壁に達し、タービン１０７にガスを供給する出口とを備えている。入口と出口との間はスロートになっており、スロートはノズル１０５３が最も狭くなる部分である。このスロートは、出口の一方側に位置し、スロートを過ぎると、ノズル１０５３の一側壁が終わり、ノズル１０５３がタービンを囲繞する空間と一体になっている。ノズル１０５３はそれぞれ、入口とスロートとの間にてノズル１０５３の幅（つまり、断面積）が単調減小するように成形されている。ノズル１０５３がタービンを囲繞する空間と一体になっているため、ノズル１０５３を通るガス通路は、実際上、出口に達するまで断面積が単調減小し続ける。各ノズル１０５３の出口は、複数のブレード１０７２／ガス通路１０７３に同時にガスを供給するように形成されている。この場合、ガスは、各ノズルによって常に各４組もしくは各５組のブレードに供給されながら、これらブレード１０７２のうちの２つに最も有用に供給される。
【００５９】
ノズルに吸引面と圧力面とを備えることを考慮することができる。吸引面は、使用時にノズルにおけるガスの圧力が最も低くなる面であり、圧力面は、ガスの圧力が最も高くなるノズル内の面である。本実施形態にて図示されたノズル形状では、吸引面は、ノズル１０５３の半径方向の最も外側にある面である。本ノズル設計の別の特徴は、この半径方向の外面が、いかなる直線部分を有することなく、連続した湾曲を有していることである。
【００６０】
幅（断面積）の単調減小、連続した湾曲といった特徴は、最も効率的なタービンの動作を達成するのに重要である。
図２を考慮すれば、ブレード１０７２が後部カバー１０６の反対方向を向くようにリング形状のタービン１０７が配置されていることがわかる。図２に、ブレード１０７２の部分の正面を見ることができる。正面から見ることができる部分は、リング形状のタービン回転子１０７の内周上の部分である。
【００６１】
上述したように、作動時には、ガス、つまり、一般的に空気は、ほぼ半径内側方向にタービン１０７を通過するため、排気は、タービン１０７の中心領域から排出されなければならない。排気をタービン１０７の中心領域から排出するための排気路が、スペーサリング１０４、タービン駆動リング１０５、後部カバー１０６における排気開口部１０４１，１０５４，１０６２の各々によって形成されている。また、排気収集室１０３１は、駆動スピンドル１の本体部１０３に機械加工された凹部によって形成されている。排気収集室１０３１の範囲は、図３Ｂにて最も明確に認識できよう。ここで、本体部１０３における利用可能な端面のほぼ全体を覆っている領域が、外側に圧延され、排気収集室１０３１を形成していることがわかるであろう。このように排気収集室１０３１が形成されることに対する唯一の例外は、排気収集室の基部から上方に突出する一連の柱１０３２であり、さらに、固定部材と、空気軸受１０３ａへの空気供給路を含むランド１０３３とを得ることである。
【００６２】
排気収集室１０３１を設けることで、タービンから排出される空気は、方向を変えて、後部カバー１０６を介して駆動スピンドル１から流出する前に減速することができる。さらに、この大きな排気収集室によって、形成された排気出口を最大限に利用することができる。タービンからの全ての排気は（実用の範囲で）、この排気収集室１０３１に導かれ、さらに、全ての排気出口路は、この共通の排気収集室１０３１に連結されている。
【００６３】
ここで、図５に戻ると、各排気出口路の部分を形成している２つの開口部１０５４が、ガス供給室１０５２の半径方向内側に設けられていることに注目できる。２つの開口部１０５４をこの位置に設けることは、スピンドルから出る排気路を最大限に利用することに貢献するものの、ガス供給室１０５２が占め得る空間を制限してしまう。この対策のために、本実施形態では、ガス供給室１０５２の軸方向の奥行きは、軸方向におけるノズル１０５３の奥行きよりも大きくなっている。ガス供給室１０５２の軸方向の奥行きが、軸方向におけるノズル１０５３の奥行きよりも大きくなっていることにより、ガス供給室１０５２は、ノズル１０５３を介してガスをタービンに供給するために必要な体積を確保できる。異なる用途で必要とされるガス供給室１０５２の正確な体積は、作動温度を含む多くの要因に基づいて変化するであろうし、この事実は、軸方向におけるガス供給室１０５２の奥行きを変化させることで考慮され得る。軸方向におけるガス供給室１０５２の奥行きを変化させることは、タービン駆動リング１０５の形状を変化させるのに特に効率的な方法をもたらす。
【００６４】
タービン駆動リング１０５にさらなるガス供給ノズル１０５５が設けられていることに注目するとよい。この供給ノズル１０５５は、２つの駆動ノズル１０５３のガス供給方向に対して反対の周方向にガスを供給し、タービン、さらにはシャフトにブレーキをかける、つまり、タービン、さらにはシャフトの回転速度を低下させるのに用いられる。
【００６５】
上述したように、タービン１０７は、ブレード１０７２が後部カバー１０６の反対方向を向くように方向が設定されている。つまり、タービン回転子体１０７１の後部は、後部カバー１０５と対面し、タービン回転子体１０７１の後部は、速度検出システムの使用に有用な面となり得る。具体的には、光学式表示器、磁気式表示器、その他の表示器をタービン回転子体１０７１の後部に取り付けることができ、これら表示器は、シャフトの回転速度を測定する適切なセンサ（図示せず）によって監視され得る。このような機能が不要である場合、もしくはこのような機能が異なる方法で得られる場合には、タービン１０７を逆向き、つまり、ブレード１０７２を後部カバー１０６に対面させてタービン１０７を組み付けることが可能である。タービン１０７を逆向きに組み付けると、排気路を簡素化することができる。
【００６６】
別の代案では、シャフト１０２を駆動するために複数のタービン１０７が設けられてもよい。複数のタービン１０７が設けられている場合には、これらタービン１０７は、ブレード１０７２を互いに反対方向を向けた状態で後部同士を向かい合わせて配設されてもよいし、一方のタービンのブレード１０７２を他方のタービンの後部に向けた状態で一方のタービンの前部と他方のタービンの後部とを向かい合わせて配設されてもよい。
【００６７】
ここで、タービン１０７及びタービン駆動リング１０５の形状の詳細を図８〜１０を参照しながら説明する。
図８は、タービン１０７における１つのタービンブレード１０７２、タービン駆動リング１０５の周囲の構造、さらに、スペーサリング１０４を図示している。また、図８に示されているのは、スピンドル１におけるタービン１０７の設定を説明するのに役立つ種々のパラメータである。Ｒ１は、シャフト１０２の回転中心からノズル１０５３の最外点までの半径である。Ｒ２は、ノズル１０５３の内側半径である。Ｒ３は、ブレード１０７２の外側半径である。Ｒ４は、ブレード１０７２の内側半径である。いずれの場合においても、これら半径は、シャフト１０２の回転中心を基準にしている。ｈは、ノズルの高さ、つまり、スピンドル１の軸方向におけるノズル１０５３の奥行きであり、ｔｃは、ブレード１０７２の自由平面とスペーサリング１０４の対面との間の空間である先端隙間である。
【００６８】
本出願人によって製造されたスピンドルの見本では、Ｒ１＝３６ｍｍ、Ｒ２＝２７．６９ｍｍ、Ｒ３＝２７．５ｍｍもしくはわずかに２７．５ｍｍに満たない大きさ、Ｒ４＝２２ｍｍ、ｈ＝２ｍｍ、ｔｃ＝０．２ｍｍである。
【００６９】
これらの寸法は全て、タービンの特性に影響を及ぼし得るものであり、ブレードを迂回する単なる漏出路が別にある場合に良好な効率を達成するには、先端隙間が特に重要である。
【００７０】
図９Ａは、本出願人によって製造された見本装置における、ノズル１０５３の半径方向の外面（つまり、吸引面ｓｓ）、及びノズル１０５３の半径方向の内面（つまり、圧力面ｐｓ）の座標点を示す。さらに、下記の表１は、図９Ａに示すグラフにプロットされたｐｓ及びｓｓの座標点の値を示している。シャフト１０２の回転軸は、常に、この座標系の原点（０，０）となっている。
【００７１】
【表１】
2008511432.tif 000003
【００７２】
本出願人によって製造された見本スピンドルの場合、装置のサイズは、１座標点が１ミリメートルに相当するようになっている。但し、当然のことながら、装置の実サイズは、変更されることがあり、形状は、座標を拡大縮小することによって維持される。図９Ｂは、圧力面ｐｓに対する代わりの端部を示している。
【００７３】
図１０は、本出願人によって製造された見本のタービンにおけるブレード１０７２の１つの形状をもたらす座標のグラフを示している。この場合も、シャフト１０２の回転軸は、原点（０，０）に位置している。さらに、下記の表２は、図１０にてプロットされた、ブレードの圧力面（ｐｓ）及び吸引面（ｓｓ）の座標点を示している。また、本出願人によって製造された装置でも、１座標点は、１ミリメートルを表すものの、この場合も、１座標点が表す大きさを要望どおりに拡大及び縮小可能である。
【００７４】
【表２】
2008511432.tif 000004
【００７５】
表１，２に示された座標によって決められた大きさ及び形状を有するノズル１０５３及びブレード１０７２は、特に良好な結果をもたらすものの、当然のことながら、これら座標のいくつか、もしくは全てが微小に変化していても、類似の効果を有する装置を製造可能である。
【００７６】
図１１Ａ，１１Ｂは、タービン回転子の別形態を示している。この場合も、翼形状のブレード１７２が、リング形状の回転子体１７１に設けられている。しかしながら、このタービン１０７において、孔１０７４が、ブレード１０７２の各々にほぼ軸方向に貫通され、幅広溝１０７５が、回転子体１０７１の外周面に機械加工されている。いずれの場合でも、タービンを通る所望の通路から空気を流出させる場合に、空気が流出しなければならない追加の端部を形成するために、孔１０７４の貫通及び幅広溝１０７５の機械加工がなされる。このように空気がブレード１０７２の自由平面上を流出する場合には、空気は、各孔１０７４の端部を通過しなければならない。そして、空気がブレード間を通過することなく、タービンの外周面を通って流出する場合には、空気は、溝１０７５を通過しなければならない。
【００７７】
一般的に、タービンの非活用面に孔１０７４及び幅広溝１０７５といった表面特徴を設けることは、損失の低減に貢献する。それは、縁もしくは境界の導入によって気流に対する抵抗が増大するため、これらの特徴が空気の流出に干渉するようになることによる。
【００７８】
本別形態では、これら２つの特徴は、タービン１０７の重量、及びタービン１０７の極慣性モーメントを低減する効果がある。これら２つの要因は、ジャイロ反作用などの好ましくない力学作用を低減し、タービン１０７を期待通りの速度で回転させるときに加速時間を低減するのに貢献し得る。
【００７９】
別の表面特徴は、類似する効果を追加し得る。例えば、タービン１０７全体を貫通する軸孔を設ける代わりに、ブレード１０７２の平らな自由面に止まり穴を掘削してもよい。
本実施形態において、駆動スピンドルには、２つの駆動ノズルが具備されているものの、所望の出力もしくは所望の他の特性を得るために、異なる数の駆動ノズルが用いられてもよい。さらに、タービンには、異なる数のブレードが設けられてもよいし、ほぼ軸方向におけるブレードの高さは、異なる出力を得るために変更されてもよい。さらに、ほぼ軸方向におけるノズル１０５３の奥行き、及びノズル１０５３の幅は、出力を制御するために変更されてもよい。
【００８０】
上述の仕様に従って製造された実用的な装置は、気流の駆動に３０％の低減をもたらすとともに、上述のノズル、タービン形状、寸法を有していなかった別の装置と同じ速度でタービンを駆動するのに必要な空気圧にも同様の低減をもたらしていることがわかっている。
【００８１】
図１２〜１８を参照して以下に説明するのは、上述の駆動スピンドルの代わりに、図１に示された形式の回転式噴霧器に用いられ得る別の回転式噴霧器駆動スピンドル１である。
【００８２】
図１２〜１８に示す別の駆動スピンドルにおける多くの部品は、上述した駆動スピンドルにおける部品と同一もしくは類似の部品である。そこで、明瞭化のため、図１２〜１８に示す別の駆動スピンドルにて一致する部品を表すのに同一の参照番号を用い、簡略化のため、図１２〜１８に示す駆動スピンドルにおけるいくつかの部品の詳細な説明は省略する。
【００８３】
おそらく大部分が図１５で容易に見られることであるが、別の駆動スピンドルでは、この場合、２つのタービン１０７が設けられたシャフト１０２が組み付けられている。一方のタービンのブレード１０７２が他方のブレード１０７２の反対方向を向くように、タービン１０７が後部同士を向かい合わせた配置で組み付けられている。
【００８４】
後部同士を向かい合わせてシャフト１０２に組み付けられた２つのタービン１０７があるという事実は別として、各タービン１０７は、図１〜１０に関して上述したタービン１０７とほぼ同じ、あるいは、図１１Ａ，１１Ｂに示す変形例とほぼ同じである。したがって、本駆動スピンドルにおけるタービン１０７の構造、形状、寸法の詳細な説明は省略する。
【００８５】
本駆動スピンドルは、さらに、図１〜１１Ｂに関して上述した駆動スピンドルの本体部１０３と極めて直接対応する前方本体部１０３を備えている。しかしながら、本駆動スピンドルは、また、少なくともある意味で、前方本体部１０３と類似する後方本体部１０３’を備えている。
【００８６】
本駆動スピンドルは、図１〜１１Ｂに関して上述した駆動スピンドルのタービン駆動リングと類似するタービン駆動リング１０５を備えている。しかしながら、本駆動スピンドルには２つのタービン１０７が存在するため、本駆動スピンドルにおけるタービン駆動リング１０５は、双方のタービン１０７に空気を供給するように形成されている。本駆動スピンドルには、タービン駆動リング１０５のそれぞれの側に配置された２つのスペーサリング１０４がある。これら２つのスペーサリング１０４は、互いに類似しているとともに、図１〜１１Ｂに関して上述した駆動スピンドルのスペーサリング１０４に類似している。
【００８７】
本駆動スピンドルは、また、図１〜１１Ｂに関して上述した駆動スピンドルの後部カバーに類似する後部カバー１０６を備えている。この特定の実施形態では、シャフト速度監視システムに用いられる速度リング１０８もまたスピンドルに設けられている。
【００８８】
図１３，１４に示すように、組み立て状態のスピンドルでは、シャフトは、２つのラジアル空気軸受である（前方本体部１０３における）１０３ａ，（後方本体部１０３’における）１０３’ａ内に軸支されている。これらの空気軸受１０３ａ，１０３’ａは、互いに離間されている。双設タービン１０７が、離間された空気軸受１０３ａ，１０３’ａの間に配置されている。さらに、離間された空気軸受１０３ａ，１０３’ａは、スピンドルの全体寸法内で実用的な距離だけ互いに離間されている。空気軸受１０３ａ，１０３’ａが、スピンドルの全体寸法内で実用的な距離だけ互いに離間されていることは、シャフト１０２が当該シャフト１０２に作用する比較的大きな回転モーメントに対抗できる“強固な”スピンドルをもたらすことに貢献する。
【００８９】
組み立て状態において、双設タービン１０７は、タービン駆動リング１０５と一致するようにスペーサリング１０４によって所定位置に位置決めされている。スペーサリング１０４の１つの一方側に、前方本体部１０３があり、他方のスペーサリング１０４の反対側に、後方本体部１０３’がある。後方本体部１０３’における、各スペーサリング１０４と対面する側の反対側には、後部カバー部１０６がある。
【００９０】
本駆動スピンドルには、スピンドル４の本体に設けられ、タービン１０７にガスを供給するための２つのタービンガス供給路Ｆがある。これらガス供給路Ｆの一方は、図１３にて参照でき、これら双方のガス供給路Ｆへの入口は、図１２にて参照できる。供給路Ｆは、後部カバー１０６、後方本体部１０３’、タービン駆動リング１０５にそれぞれ設けられた適切な開口部１０６１，１０３４’，１０５１によって形成されている。
【００９１】
同様に、複数のタービンガス排気路Ｅ、この場合は４つのタービンガス排気路Ｅ、がスピンドルの本体に設けられている。これら排気路Ｅの１つは、図１４にて参照でき、４つの排気路Ｅの出口は、図１２にて参照できる。
【００９２】
再び、これら排気路Ｅは、後部カバー１０６、後方本体部１０３’、スペーサリング１０４、タービン駆動リング１０５にそれぞれ設けられた適切な開口部１０６２，１０３５’，１０４１，１０５４によって形成されている。
【００９３】
図１６に端的に示すように、前方本体部１０３は、図１〜１１Ｂに関して上述した駆動スピンドルにおける本体部１０３の排気収集室に類似する排気収集室１０３１を備えている。しかしながら、本駆動スピンドルでは、図１７に示すように、後方本体部１０３’も排気収集室１０３１’を備えている。前方本体部１０３における排気収集室１０３１の場合と同様に、後方本体部１０３’における排気収集室１０３１’は、後方本体部１０３’内の大部分の部材を圧延して形成されている。
【００９４】
これら排気収集室１０３１，１０３１’の双方は、排気ガス（一般的に空気）が各タービン１０７から流出するときに排気ガスを受け入れる機能と同様の機能を果たす。実際には、前方本体部１０３における排気収集室１０３１が、前方本体部１０３近傍のタービン１０７からの排気ガスを受け入れ、同様に、後方本体部１０３’における排気収集室１０３１’が後方本体部１０３’近傍のタービン１０７からの排気を受け入れる。しかしながら、後方本体部１０３’の排気収集室１０３１’では、双方のタービン１０７からの排気もまた、排気路Ｅのいずれか１つを介して流出する前に混ざる、もしくは混合することができる。
【００９５】
これら排気収集室１０３１，１０３１’を設けたことは、（タービン１０７のあらゆる絞り（スロットル）効果を最小限にすることで）スピンドル全体の効率を向上させるのに貢献するだけでなく、空気軸受１０３ａ，１０３ａ’の部材に冷却効果をもたらすのに貢献する。例えば、図１４，１６，１７に示すように、軸受１０３ａ，１０３ａ’は、各排気収集室１０３１，１０３１’付近にある。冷却機能は、軸受を加熱させるほどの高い回転速度で回転するシャフトで動作するように形成されたスピンドルには特に重要である。さらに、本駆動スピンドルに用いられるタービンの高効率特性のため、タービン駆動ガスは、タービン１０７から流出するときに著しく膨張し、これによって急激に冷却する。いくつかの実施形態では、室温で供給されるタービン駆動ガスを摂氏零度付近まで冷却することができる。したがって、この排気ガスを空気軸受１０３ａ，１０３ａ’付近に循環させることで、著しい冷却効果を得ることができる。
【００９６】
この冷却効果を高めるために、スピンドル、もしくはスピンドルにおける少なくとも排気収集室１０３１，１０３１’付近の部分は、アルミニウム及び有鉛ガンメタルを材料とし、軸受面から排気収集室１０３１，１０３１’内部全体に良好の熱伝導性を確保できる。
【００９７】
注目すべきは、空気軸受１０３ａ，１０３ａ’がスピンドルの残りの部分、つまり、前方本体部１０３と後方本体部１０３ａ’に強固に組み付けられていることである。つまり、この組み付けは、例えば、空気軸受を内部に組み付けるＯリングを設けて、弾性的な組み付けをもたらすものではない。
【００９８】
タービン１０７の方向及びタービン１０７の周囲の構造により、一方のタービン１０７から流出する排気ガスは、排気ガスが他方のタービン１０７から流出する方向とほぼ反対方向に流れることが注目されるであろう。したがって、前方本体部１０３に最も近いタービン１０７から流出するガスは、前方本体部１０３における収集室１０３１付近で方向を変えざるを得ない。他方、後方本体部１０３’に最も近いタービン１０７から流出するガスは、このように方向を変えることなくスピンドルから流出することができる。
【００９９】
図１８は、本駆動スピンドルにおけるタービン駆動リング１０５の詳細を示している。駆動リング１０５は、４つの駆動ノズル１０５３を形成し、４つの駆動ノズル１０５３の各々は、図１〜１１Ｂに関して上述した駆動スピンドルの駆動リング１０５における駆動ノズル１０５３のいずれかと同様の設計になっている。これら駆動ノズル１０５３のうちの２つは、一方のタービン１０７に駆動ガスを供給するように形成され、残りの２つの駆動ノズル１０５３は、他方のタービン１０７に駆動ガスを供給するように形成されている。したがって、駆動ノズル１０５３は、各タービンの正反対の部分に駆動ガスを供給するために、対になって形成されているものと見なすことができる。一方のタービン１０７にガスを供給するノズルは、タービン駆動リング１０５の一方の面に機械加工され、他方のタービン１０７にガスを供給するノズル１０５３は、タービン駆動リング１０５の反対面に機械加工されている。
【０１００】
本実施形態では、タービン供給路Ｆは、駆動ガスをノズル１０５３に直接供給するために形成されており、したがって、この駆動スピンドルには、図１〜１１Ｂに関して上述したスピンドルに設けられた形態のガス供給室がない。このようなガス供給室１０５２を設けることは、タービンを円滑に駆動するとともに、例えば、供給されるガスの圧力を変動させるのに重要であると考えられていた。しかしながら、驚くべきことに、このようなガス供給室を省いても、円滑な駆動を達成できることがわかった。ガス供給室を省いても円滑な駆動を達成できるのは、おそらく、必要な冷却効果をもたらすのに十分な体積のガスがタービン供給路Ｆ自体に存在しているということであろう。（少なくともいくつかの実施形態においては、）ガス供給室が必要なくなるということで、排気出口を設けるためにより大きな空間をスピンドル本体に確保できるという利点が得られる。したがって、図１〜１１Ｂに関して上述したスピンドルには、２つの排気出口が設けられていたのに対し、本駆動スピンドルには、４つの排気出口が設けられている。
【０１０１】
注目すべきは、一方のタービン供給路Ｆが、円状に配列されたノズル１０５３のうちの２つに駆動ガスを供給する一方で、他方のタービン供給路Ｆが、円状に配列されたノズル１０５３の残りの１対にガスを供給することである。したがって、各タービン供給路Ｆは、ガスを供給して、双方のタービン１０７を駆動する。
【０１０２】
回転式噴霧器（具体的には塗料噴霧器）に用いるために、このような駆動スピンドルを組み付けるときには、２つの別体の空気供給源が、フレキシブル供給チューブを用いて供給路Ｆの入口に連結される。
【０１０３】
本明細書への導入にて上述したように、シャフト１０２がスピンドルの残りの部分に対して比較的強固に組み付けられたスピンドルを提供することは、例えば、スピンドルを含む噴霧ヘッドの高速回転が、シャフトに大きな回転モーメントを作用させる大きなジャイロ力を発生することができるという利点がある。シャフト１０２が軸受の部材に接触する程度にシャフト１０２が軸受に対して傾くことに対抗する十分な強固さをスピンドル、つまり、軸受構造が有していなければ、このように大きなジャイロ力は、故障を招き得る。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】塗料噴霧器の形態からなる回転式噴霧器を図示している。
【図２】図１に示された回転式噴霧器の駆動スピンドルを通る断面を示している。
【図３Ａ】図２に示された駆動スピンドルにおける本体部の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示された本体部の平面図である。
【図３Ｃ】図３Ｂに示された本体部における線ＩＩＩＣ−ＩＩＩＣの断面図である。
【図４】図２に示された駆動スピンドルにおけるスペーサリングの断面図である。
【図５】図２に示された駆動スピンドルにおけるタービン駆動リング及びタービンの平面図である。
【図６】図２に示された駆動スピンドルにおける後部カバーの斜視図である。
【図７】図２に示された駆動スピンドルにおけるシャフトの断面図である。
【図８】図５に示されたタービン及びタービン駆動リングにおける種々の寸法測定を決定するのに有用な概略図である。
【図９Ａ−９Ｂ】図５に示されたタービン駆動リングにおけるガス供給ノズルの形状をより正確に図示している。
【図１０】図５に示されたタービンにおけるブレードの形状をより正確に図示している。
【図１１Ａ−１１Ｂ】各々は、別のタービン回転子の平面図及び斜視図である。
【図１２】図１に示された形式の回転式噴霧器に使用可能な別の回転式噴霧器駆動スピンドルの端面図を示している。
【図１３】図１２に示された駆動スピンドルにおける線ＸＩＩＩ―ＸＩＩＩの断面図を示し、この断面図は、駆動スピンドルにおけるタービン駆動空気供給路を示している。
【図１４】図１２に示された駆動スピンドルにおける線ＸＩＶ―ＸＩＶの断面図を示し、この断面図は、駆動スピンドルにおける排気系の部分を示している。
【図１５】図１２に示された駆動スピンドルの主要部品の分解図を示している。
【図１６】図１２に示された駆動スピンドルにおける前方本体部の下面の立体図である。
【図１７】図１２に示された駆動スピンドルにおける後方本体部の下面図である。
【図１８】図１２に示された駆動スピンドルにおけるタービン駆動リングを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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