(57)【要約】【課題】　ワークピースの塗装に適した塗料の噴霧ミストを生成することを可能にする。【解決手段】　本発明の超音波定常波アトマイザ装置は、ソノトロード１４と、このソノトロード１４と向い合せに配置されたコンポーネントとを備え、運転の際、前記ソノトロード１４と前記コンポーネント１６の中間の空間の中に定常波の超音波場が形成される。この装置は、少なくとも一つの塗料供給デバイス６６を備え、これを用いて、超音波場の音の粒子速度の最大値の領域の近傍に塗料を送り出すことができる。更に、遮断エレメント１２，７４，９８，１１４が、前記自由端から離れた状態で、前記パイプ片の側面で塗料出口ポイント１０７の近傍に設けられる。この遮断エレメント１２，７４，９８，１１４は、前記パイプ片の外側における、前記パイプ片１０，２０，７０，９０の長手方向に沿う塗料の流れを防止する効果を有する。【選択図】　　　図１
2004114041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースを塗装するために塗料の噴霧ミストを生成するための超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）であって、
　ソノトロード（１４）と、このソノトロードと向い合せに配置されたコンポーネント（１６）とを備え、運転の際に、前記ソノトロード（１４）と前記コンポーネント（１６）の中間の空間の中に定常波の超音波場が形成され；
　少なくとも一つの塗料供給デバイス（６６）を備え、この塗料供給デバイスによって、前記超音波場の音の粒子速度が最大値となる領域の近傍に塗料を送りこむことが可能であり；
　下記特徴を備える：
　前記少なくとも一つの塗料供給デバイス（６６）は、前記定常波の超音波場の領域の中では、実質的にパイプ片（１０，２０，７０，９０）として構成され、このパイプ片の自由端から塗料を噴出させてアトマイズさせることが可能であり；
　更に、遮断エレメント（１２，７４，９８，１１４）が、塗料出口ポイントの近傍で、パイプ片の側面に、前記自由端から離れた状態で設けられるか、あるいは、前記パイプ片（１０，２０，７０，９０）が、少なくとも前記塗料出口ポイント（１０７）の近傍に遮断エレメント（１２，７４，９８，１１４）として形成され；
　この遮断エレメント（１２，７４，９８，１１４）は、前記パイプ片の外側面上で前記パイプ片（１０，２０，７０，９０）の長手方向に沿う塗料の流れを防止する効果を有する。
【請求項２】
下記特徴を備えた、請求項１に記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　前記パイプ片（１０，２０，７０，９０）の内径の形は、特に、円形、楕円形または矩形である。
【請求項３】
下記特徴を備えた、請求項１または２に記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　前記コンポーネントは、第二のソノトロードである。
【請求項４】
下記特徴を備えた、請求項１から３のいずれかに記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　前記遮断エレメント（１２，７４，９８，１１４）は、出口の周りの、噴出された塗料をアトマイジングするために十分に大きな音の粒子速度を有する領域と比べて大きい。
【請求項５】
下記特徴を備えた、請求項４に記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　前記遮断エレメント（１２，７４，９８，１１４）の形状は、十分に大きな音の粒子速度の領域に適合される。
【請求項６】
下記特徴を備えた、請求項１から５のいずれかに記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　前記音響場と相互作用するスタビライザ・エレメント（４２）が、前記パイプ片（１０，２０，７０，９０）の自由端に取り付けられ、それにより、前記スタビライザ・エレメント（４２）の近傍の前記音響場の脈動が、このスタビライザ・エレメントによって低減される。
【請求項７】
下記特徴を備えた、請求項１から６のいずれかに記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　塗料のアトマイゼーションをサポートして、できるだけ小さな液滴にするため、前記パイプ片（１０，２０，７０，９０）を励起デバイスを用いて励起させ振動させることができる。
【請求項８】
下記特徴を備えた、請求項７に記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　前記励起デバイスはソノトロード（１４）であって、前記パイプ片（１０，２０，７０，９０）は、振動を励起する目的で、このソノトロード（１４）に振動マナーで結合される。
【請求項９】
下記特徴を備えた、請求項７に記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　前記励起デバイスは、超音波振動を励起することができるコンポーネントを備え；
　前記コンポーネントは、超音波場振動を励起するために適切なポイントに配置され；
　励起された振動を前記パイプ片（１０，２０，７０，９０）に伝達させることができる。ｓ
【請求項１０】
下記特徴を備えた、請求項７に記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　前記励起デバイスは、少なくとも一つの励起エレメント（７６，７８）を有し、この励起エレメント（７６，７８）は、前記遮断エレメント（１２，７４；９８，１１４）に接続され；
　前記少なくとも一つの励起エレメント（７６，７８）は、振動を励起するために適切な超音波場の領域に配置される。
【請求項１１】
下記特徴を備えた、請求項１０に記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　前記遮断エレメント（１２，７４，９８，１１４）は、前記パイプ片（１０，２０，７０，９０）にスプリング（１０６）によって接続され；
　前記遮断エレメント（１１４）及び前記スプリング（１０６）は、スプリング−質量・振動システム（１１４，１０６）を形成し、このシステムを前記超音波場によって励起させ振動させることができる。
【請求項１２】
下記特徴を備えた、請求項１１に記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　前記遮断エレメント（１１４）は、少なくとも一時的に前記パイプ片（９０）の自由端の先から軸方向に突出する。
【請求項１３】
下記特徴を備えた、請求項７に記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　前記励起デバイスは、平板状のコンポーネントであって、前記パイプ片（１０，２０，７０，９０）の長手方向の軸に対して垂直以外の角度で前記パイプ片に接続されている。
【請求項１４】
下記特徴を備えた、請求項１から１３のいずれかに記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　前記パイプ片（１０，２０，７０，９０）、前記遮断エレメント（１２，７４，９８，１１４）、前記励起エレメント（７６，７８）、および／または、前記質量−スプリング・システム（１０６，１１４）は、疎水性の表面を有し、特に、テトラ・フルオロ・エチレン・コーティングからなる表面を有している。
【請求項１５】
下記特徴を備えた、請求項１から１４のいずれかに記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　クリーニング用のエアの流れを有し、この流れによって前記ソノトロード（１４）、および／または、前記コンポーネント（１６）の濡れを防止するか、あるいは、減少させることができる。
【請求項１６】
下記特徴を備えた、請求項１から１５のいずれかに記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　方向付け用のエアの流れを有し、この流れによって前記塗料の噴霧ミストの飛翔軌道に影響を与えることができる。
【請求項１７】
下記特徴を備えた、請求項１から１６のいずれかに記載の超音波定常波アトマイザ装置（８，４０，６０）：
　チャ−ジング装置有し、この装置によって前記塗料を静電気で帯電させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、ワークピースを塗装するために塗料の噴霧ミストを生成するための超音波定常波アトマイザ装置に係る。この装置は、ソノトロードと、ソノトロードに対して向い合せに配置されたコンポーネントとを備え、運転の際に、前記ソノトロードと前記コンポーネントの中間の空間の中に定常波の超音波場が形成される。更に、この装置は、少なくとも一つの塗料供給デバイスを備え、この塗料供給デバイスによって超音波場の音の粒子速度が最大値となる領域の近傍に塗料を送り込むことができる。
【背景技術】
【０００２】
　ワークピースを塗装するため、特に、自動車産業でしばしば行われているような大量生産方式の塗装の際、今日、一般的に知られている高回転速度アトマイザが好まれて使用されている。高回転速度アトマイゼーションの場合、塗料は金属製ベル状部材の内部を通ってその前側に到達する。ここで、この金属製ベル状部材の前側は、ワークピースに面している。上記の金属製ベル状部材は、通常、圧縮空気のタービンで駆動され、最高で毎分８０，０００回転の速度で回転する。この場合に作用する遠心力は、次いで、塗料を上記ベル状部材の前側のエッジまで到達させ、そこで、微細な液滴に分割する。これによって、塗料の噴霧ミストの液滴のサイズが１０μｍから６０μｍの範囲（塗料の被膜の適切な品質のために要求される）に収まると言う効果がもたらされる。
【０００３】
　一般的に知られるようになった原理の考察によれば、原則として、塗料は、超音波定常波アトマイゼーション（ultrasonic standing-wave atomization）によってもアトマイズさせることができる。しかしながら、この原則のこれらの考察によれば、アトマイゼーション中の液滴の平均サイズとして１００μｍから２００μｍまでの値が測定されてはいるが、同時に、それより大きなサイズの液滴も発生する。しかしながら、この種の大きなサイズの液滴は、塗料の皮膜の品質に悪い影響を及ぼす。そのため、塗装技術の中での超音波定常波の使用を魅力の乏しいものにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　このような先行技術に鑑み、本発明の目的は、塗料の噴霧ミストを生成するための超音波定常波アトマイザ装置を提供することにある。この装置を用いることにより、塗料の粒子を十分に小さくし、それによって、塗装対象のワークピースの上に適切な品質を有する塗装結果を作り出す。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
　上記の目的は、本発明に基づく超音波定常波アトマイザ装置によって実現される。本発明は、ワークピースを塗装するために塗料の噴霧ミストを生成するための超音波定常波アトマイザ装置であって、請求項１に規定された特徴を備えている。
【０００６】
　即ち、本発明の超音波定常波アトマイザ装置は、ソノトロード（sonotrode）と、このソノトロードと向い合せに配置されたコンポーネントとを備え、運転の際に、前記ソノトロードと前記コンポーネントの中間の空間の中に定常波の超音波場が形成される。
【０００７】
　更に、この超音波定常波アトマイザ装置は、少なくとも一つの塗料供給デバイスを備え、この塗料供給デバイスよって、超音波場の音の粒子速度が最大値となる領域の近傍に塗料が送り込まれる。この少なくとも一つの塗料供給デバイスは、前記定常波の超音波場の領域の中では、実質的にパイプ片として構成され、その自由端から塗料が噴射されてアトマイズされる。
【０００８】
　更に、この超音波定常波アトマイザ装置は、塗料出口ポイントの近傍で、前記パイプ片の側面に、前記自由端から離れた状態で、少なくとも一つの遮断エレメントが取り付けられるか、あるいは、前記パイプ片が、塗料出口ポイントの少なくとも近傍に遮断エレメントとして形成される。この遮断エレメントは、前記パイプ片の外周で且つ塗料の速度が最大値となる領域の外側で、前記パイプ片長手方向に沿う塗料の流れを防止する効果を有する。
【０００９】
　本発明に基づくこの形態の特有な利点は、前記遮断エレメントが、前記パイプ片の外側に沿う塗料の流れを確実に防止することである。塗料出口ポイントは、超音波場の音の粒子速度が最大値となる領域の近傍に配置される。しかしながら、このタイプの装置では、噴射された塗料が完全にアトマイズされることまでは保証されない。その理由は、音の粒子速度が、最大値から始まって全ての空間方向に向けて比較的急速に減少するからである。音の粒子速度が減少するのに伴い、超音波塗料をアトマイズさせる能力も減少する。
【００１０】
　本発明に基づく遮断エレメントによれば、パイプ片の外周に沿って、即ち音の粒子速度が最大値となる領域の外側へ、塗料が流れ出る可能性が防止される。このケースでは、本発明のアイデアに基づく遮断エレメントの形状は、音の粒子速度が最大値となる領域からの塗料の流出を防止する限りにおいて、原則として、いかなる制約も受けない。
【００１１】
　本発明のアイデアの効果的な形態において、前記コンポーネントは、更なるソノトロードである。このようにして、更に制御性に優れ、特に安定した超音波場が形成される。
【００１２】
　前記超音波場の形成に関する更なる改善は、本発明に基づいて、もし、前記音響場に影響を与えるスタビライザ・エレメントが前記パイプ片の自由端に取り付けられたならば、そして、もし、前記スタビライザ・エレメントの近傍での前記音響場の脈動がそれによって防止されたならば、実現される。
【００１３】
　特に好ましいデザインでは、前記スタビライザ・エレメントは、遮断エレメントを備えた単一の部品で形成される。しかしながら、それは、前記遮断エレメントに接続される独立のコンポーネントまたはその他の形態であっても良い。いずれにせよ、適切な形状を採用することによって、前記スタビライザ・エレメントの近傍で超音波場脈動が減少する。その結果、噴射された塗料を小さな液滴にアトマイジングするプロセスが効果的に改善される。
【００１４】
　本発明に基づく超音波定常波アトマイザ装置の更なる効果的な形態は、励起デバイスによって特徴付けられる。アトマイジング・プロセスをサポートする際に、この励起デバイスを用いて前記パイプ片を励起させ振動させることができる。その理由は、パイプ片を振動させることによって、塗料のアトマイゼーションが効果的にサポートされることが見出されたことによる。
【００１５】
　この励起デバイスの特に効果的な形態は、前記パイプ片を、振動マナーで（in an oscillatory manner）前記ソノトロードに接続したものである。前記ソノトロードは、既に振動励起エレメントであるが、それを前記パイプ片に振動マナーで接続した結果として、前記パイプ片を更に振動させると言う更なる機能を備える。この振動の励起は、結果として、特に単純なやり方で実現される。
【００１６】
　前記パイプ片を振動させるための、そしてその結果として、塗料をアトマイジングさせるプロセスに対する効果的なサポートを実現するための更なる効果的な可能性は、前記励起デバイスが、超音波振動を励起させることができるコンポーネントを有することである。このコンポーネントは、前記超音波場の中の適切なポイントに配置され、且つ、それによって超音波振動をそこに発生させ、前記パイプ片に伝達することができる。
【００１７】
　このようにして、前記パイプ片は励起されて振動を生じ、次いで、これらの振動は、塗料をアトマイジングするプロセスを効果的にサポートする
　本発明に基づく励起デバイスの形態の更なる可能性は、それが、少なくとも一つの励起エレメントを有し、その励起エレメントが前記遮断エレメントに接続されることであり、且つ、その少なくとも一つの励起エレメントが、振動を励起するために適切な超音波場の領域の中に配置されることである。即ち、先に述べた可能性との一つの相違点として、前記少なくとも一つの励起エレメントを前記超音波場によって励起させて振動させ、その振動を遮断エレメントに伝達し、最終的に前記パイプ片を励起させ振動させることができる。
【００１８】
　このアトマイゼーション・プロセスは、以下に記載する超音波定常波アトマイザ装置の形態によって更に改善される。この目的のために、前記遮断エレメントは、前記パイプ片にスプリングを介して接続される。その結果、前記超音波場によって励起させて振動させることができるスプリングと質量からなる振動系が、前記遮断エレメントと前記スプリングによって構成される。
【００１９】
　好ましいケースにおいて、前記遮断エレメントは、同様に、少なくとも一つの励起エレメントを備え、そして、このようにして励起されて振動する。その振動は、前記スプリングを介して前記パイプ片に伝達される。このようにして、この場合にも、アトマイゼーション・プロセスは、前記パイプ片の振動によってサポートされ、改善される。アトマイズされた塗料に許容できないほどに大きな液滴が生ずることは、このようにして防止される。
【００２０】
　本発明に基づく超音波定常波アトマイザ装置の更なる形態に対しては、もし、クリーニング用のエアの流れがあれば効果的である。これによって、前記ソノトロードまたは前記コンポーネントの濡れが防止されるかあるいは減らされる。このようにして、特に高い割合でアトマイズされた塗料を、現実の塗装プロセスのために使用することができる。
【００２１】
　本発明に基づく塗装のプロセスを改善するために提供される更なる可能性は、方向付け用のエアの流れを、作り出された塗料の噴霧ミストの飛翔軌道に影響を与える目的で使用することができると言うことである。その結果、好ましい方向が、即ち、特に塗装が行われるべき方向が、前記方向付け用のエアの流れによって塗料の噴霧ミストに与えられる。
【００２２】
　このプロセスに対する更なるサポートは、従って、塗装プロセスの改善は、特に、既に前記塗料供給デバイスの中で、あるいは、アトマイゼーションの後に、もし、別のデバイスを用いて塗料を静電気で帯電させることができるならば、実現される。現在、塗装対象のワークピースは、通常、アースに接続されるが、このケースでは、前記別のデバイス、および／または、前記塗料供給デバイスは、それに相応しい高い電圧に接続される。
【００２３】
　本発明の主題の更に効果的な形態は、従属クレームから知ることができる。
【００２４】
　本発明、その有利な効果、及びその更なる改良形態は、添付図面中に示された説明のための実施形態に基づいて、より詳細に説明され且つ記述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
　図１に、本発明に基づく第一の超音波定常波アトマイザ装置８を示す。この図は、等角投影法によって表わされている。直交座標は、座標システムの中で、Ｘ、Ｙ及びＺ方向の矢印で示されている。なお、この図は、装置の概略を示すことのみを意図したものであり、そのため、この図から正確な相対的サイズを知ることはできない。
【００２６】
　第一のソノトロード１４は、第一の反射ボディ１６と互いに向い合うように配置される。この図では、ソノトロード１４は、円筒形のベース・ボディ２２及びサウンド・ボディ２１によって象徴的に表されている。このサウンド・ボディ２１は、円筒形のベース・ボディ２２の端面から突出し、反射ボディ１６に対して向い合っている。
【００２７】
　このケースでは、サウンド・ボディ２１の形状は、ソノトロード１４と同様にほぼ円筒形である。サウンド・ボディ２１及び反射ボディ１６の互いに向い合う端面については、サウンド・ボディ２１の端面を第一のサウンド・フェイス２４と呼び、反射ボディ１６の端面を第二のサウンド・フェイス２６と呼ぶことにする。これらの第一のサウンド・フェイス２４及び第二のサウンド・フェイス２６は、凹面によって構成され、即ち、それらの形状は、仮想中空球体により形成される表面の一部にほぼ該当する形状を有している。
【００２８】
　この形状を表わすために、第一の破線１７及び第二の破線１９が第一のサウンド・フェイス２４の上に描かれている。この第一の破線１７と第二の破線１９の交点は、正確に第一のサウンド・フェイス２４の中心に位置している。
【００２９】
　第一の破線１７及び第二の破線１９に対応する二つの線が、第二のサウンド・フェイス２６の上にも、特に参照符号が付されずに描かれている。中心軸２８は、第一の破線１７と第二の破線１９の交点を通り、また、第二のサウンド・フェイス２６の対応する二つの線の交点を通っている。この中心線は、正確にＸ座標の方向に延びている。
【００３０】
　第一のサウンド・フェイス２４と第二のサウンド・フェイス２６の中間の空間の中に、第一のパイプ片１０が示されている。第一のパイプ片１０の自由端の第一端面は、サウンド・フェイス２４，２６の中間に正確に位置している。そして更に、中心軸２８上で、直接的に終了している。第一のパイプ片１０は、その長手方向に対して真っ直ぐでＹ方向に対して平行に配置されるように形成されている。
【００３１】
　更に、第一のパイプ片１０は、塗料供給デバイス（当該部分以外は図示されていない）の一部であり、この塗料供給デバイスは、第一の超音波定常波アトマイザ装置８によってアトマイズされることになる必要な量の塗料の供給する。従って、第一のパイプ片１０のもう一方の端部は、あたかも、それが“自由空間”の中で終了するように描かれているが、実際にはそこに当該塗料供給デバイスとの接続部がある。
【００３２】
　塗料供給速度の代表的な値は、２００ｍＬ／ｍｉｎから４００ｍＬ／ｍｉｎである。更に、この塗料供給デバイスを用いて複数のパイプ片１０に塗料を供給することについては、容易に思い付くことが可能であり、且つ、本発明のアイデアの範囲内である。これらの複数のパイプ片の自由端は、その場合、超音波場の中で異なる音の粒子速度の最大値となる箇所にそれぞれ配置される。これについては以下で更に詳しく説明する。
【００３３】
　第一のパイプ片１０の第一の端部に、環状の第一の遮断エレメント１２が配置されている。第一のパイプ片１０及び第一の遮断エレメント１２の詳細は、図２から理解することができる。しかしながら、図１では、第一のパイプ片１０の第一の端部から、正確に言えば、前記中間の空間で前記定常波の超音波場の音の粒子速度の最大値が出現する部分領域の中に、塗料を噴射することができることを示すことも意図されている。このことは、図１において、第一の図形３２（そのＸ軸は中心軸２８と一致している）が、その領域の中で超音波場の中で音の粒子速度の最大値となることを示すことによって示されている。第二の図形３４は、ある程度、Ｙ方向にオフセットさせて配置され、音の粒子速度がＹ方向に比較的急速に減少することを示している。
【００３４】
　その結果、節点でのみ音の粒子速度の最大値を作り出す定常波の超音波場が、サウンド・ボディ２１と反射ボディ１６の中間の空間の中に形成される。その結果、もし、音の粒子速度が最大値となる領域から塗料が流れ出ようとし、音の粒子速度が小さい領域に入ろうとすると、それに対応する小さな程度で、塗料のアトマイゼーションが生ずることができるのみである。
【００３５】
　しかしながら、第一の遮断エレメント１２が第一のパイプ片１０の塗料出口の近傍に配置される。その結果として、定常波の超音波場によって直ちにアトマイズされなかった噴射された塗料が、音の粒子速度が最大値となる領域から流れ出すことが、効果的なやり方で防止される。図１に示された例のケースにおいて、第一の遮断エレメント１２の外径は、径方向外側へ向かう音の粒子速度がもはや無いように選定される。その結果として、いずれにせよ、第一のパイプ片１０の外側で第一のパイプ片１０の長手方向に沿って塗料が流れ出ることも防止される。
【００３６】
　図２に、第一のパイプ片１０の、特に自由端の領域での断面図、及び、この断面図中で“Ａ−Ａ”によって示された部分の平面図を示す。
【００３７】
　この断面図の中で、第一の遮断エレメント１２は、環状のディスクとして形成され、パイプ片１０の自由端で直接的に終了して、パイプ片に接続されることが示されている。自由端側の、第一のパイプ片１０の開口部は、第一の塗料出口１１として使用される。
【００３８】
　断面図と平面図の間の関係をより良く理解するため、二つの図において見ることができるエッジは、それぞれ、斜線によって結合されている。その結果として、この平面図から、第一の遮断エレメント１２がその径方向外側の形状において楕円で表されることを見ることができる。これに対して、第一のパイプ片１０を受けるために、第一の遮断エレメント１２の中心に配置されたクリアランスは円形である。
【００３９】
　第一の遮断エレメント１２の外側の楕円形の形状は、特に、有利である。その理由は、この形状が、Ｙ方向に対する断面図の中で、定常波の超音波場の中に形成されたシート状の塗料の形状にほぼ対応しているからである。もし、第一の遮断エレメント１２が、例えば、図１による第一の超音波定常波アトマイザ装置８の中で使用されれば、その第一の遮断エレメント１２の楕円形の主軸は、Ｚ方向に対して平行に配置されることになる。
【００４０】
　図３に、その自由端に、シート状のスタビライザ３６として形成された第二のパイプ片２０を示す。図３の中の図は、シート状のスタビライザ３６の上に第一の出口開口３８を見ることができるように選ばれている。この第一の出口開口を介して、塗料が送り出されてアトマイゼーションされる。
【００４１】
　第二のパイプ片２０の長手方向の軸の延長部分として、ほぼディスク型のスタビライザ・エレメント４２が、第二のパイプ片２０の自由端に形成されている。もし、スタビライザ・エレメント４２を備えた第二のパイプ片２０が、図１による第一の超音波定常波アトマイザ装置８の中で使用されるとすると、そのスタビライザ・エレメント４２の端面は、Ｘ方向及びＺ方向で決定される平面の中に位置することになる。
【００４２】
　このスタビライザ・エレメント４２は、この領域の中で生ずる定常波の超音波場の脈動を防止するかあるいは小さくし、その結果、出口開口から送り出された塗料のアトマイゼーションを改善すると言う大きな利点を有している。塗料の粒子４４は、誇張されたサイズで描かれており、スタビライザ・エレメント４２の位置との関係で、この例においてアトマイゼーションが生ずる領域を単に示すことを意図している。事実、６０μｍよりも小さいパーティクル・サイズ（または液滴サイズ）の塗料の噴霧ミストが実現される。このように小さなパーティクル・サイズは、良好な塗装結果を実現するために極めて適切である。
【００４３】
　図４に、特に、自由端の領域の中での、第二のパイプ片２０の断面図、及び、この断面図の中で“Ａ−Ａ”によって示された視点からの平面図を示す。この断面図の中に、第二のパイプ片２０の中空円筒状の領域４６を見ることができる。第二のパイプ片２０は、第二のパイプ片２０の自由端の領域の中に、第一の出口開口３８に加えて第二の出口開口４８を有している。二つの図から、スタビライザ・エレメント４２が、第二のパイプ片２０と一体的に形成されていることが分かる。
【００４４】
　図５に、第一のアトマイザ装置３０を示す。この装置は、第一の超音波定常波アトマイザ装置８と同様な方法で組み立てられている。そのため、同一のコンポーネントに対しては、図１中と同一の符号が使用されている。
【００４５】
　第一のパイプ片１０は、ここでは、自由端に第一の遮断エレメント１２を備えた状態で表されている。更に、この図の中には、塗料供給装置５２が、暗示的なやり方で、正確には第一のパイプ片１０が塗料供給装置５２に接続される領域に表されている、
　この図においては、本発明に基づく励起デバイスの一つの例を示すことが、特に意図されている。ここでは、この励起デバイスは連結エレメント５４によって表されている。この連結エレメント５４は、環状のクリップ５６によってサウンド・ボディ２１に堅固に接続され、そして、第二のクリップ５８によって第一のパイプ片１０に堅固に接続されている。これらの二つのクリップ５６，５８は、連結ロッド６２によって互いに堅固に連結されている。
【００４６】
　第一のアトマイザ装置３０の運転の際、ソノトロード１４は超音波の定常波を作り出す。それによって、特に、サウンド・ボディが励起され、中心軸２８の方向に前後方向の対応する振動が生ずる。このことは、図の中で両方向の矢印６４によって示されている。
【００４７】
　サウンド・ボディ２１の前後方向の振動は、クリップ５６に伝達され、そしてそこから、連結ロッド６２を介して第二のクリップ５８に伝達される。その結果、第二のクリップ５８は、サウンド・ボディ２１に同期させて、第一のパイプ片１０を前後方向に振動させる。結局、ソノトロード１４は、第一のパイプ片１０に対して振動マナーで結合されている。第一のパイプ片１０の前後方向の振動は、塗料をアトマイジングするプロセスを効果的にサポートする効果を有している。
【００４８】
　図６に、本発明に基づく第二のアトマイザ装置４０の形態の更なる可能性を示す。このケースでは、ソノトロード１４及び反射ボディ１６のサウンド・ボディ２１は、同様に、既に図１の中で示したものと同じやり方で、互いに向い合うように配置されている。この例では、塗料供給デバイス６６は、塗料を第二のパイプ片２０を介して送り出してアトマイズさせる。この選択された例では、第二のパイプ片２０の振動の励起は、それに取り付けられた励起ディスク６８によって生ずる。
【００４９】
　励起ディスク６８と第二のパイプ片２０の間の接続点は、第二のパイプ片２０の自由端の近傍に位置している。これにより、振動を励起するために励起ディスク６８から発っせられる力が、効果的なやり方で、第二のパイプ片２０に導入されることが確保される。励起ディスク６８は、円形のディスクに近似した形状を備えている。この円形のディスクは、第二のパイプ片に対する接続領域の中で、第二のパイプ片の形に単に適合されている。
【００５０】
　両側の端面は、この例においては、それらが、第二のパイプ片２０の長手方向の軸に対して約４５度傾斜し、且つ、中心軸２８に対して４５度傾斜するように配置されている。
【００５１】
　励起ディスク６８は、超音波定常波場の中で、実現可能な最大の音圧が発生している領域に配置されている。この例において、約４５度傾斜した位置は、振動を励起するために効果がある適切な力を作り出すため、適切に大きな衝突面積が音圧に与えられると言う効果を実現する。
【００５２】
　この効果を図示するため、定常波の超音波場の誇張された音圧カーブ及び振動カーブが、この領域に表されている。励起ディスク６８は、その結果として、実現可能な最大の音圧の領域に故意に配置され、これに対して、第二のパイプ片２０の自由端は、定常波の超音波場の音の粒子速度の最大値の位置に配置される。
【００５３】
　励起ディスク６８に対する音圧の力効果は、第一の矢印６９によって表され、この第一の矢印６９は、中心軸２８に対して平行な方向を指している。最初で指摘した力効果は、その力の方向にある量だけ第二のパイプ片の向きを曲げる。第二のパイプ片２０の中に結果として発生する応力は、復元力を生じさせる。その復元力は、第二の矢印７１によって表されている。
【００５４】
　定常波の超音波場の中における励起ディスク６８の僅かに異なった位置は、それに対応する異なった力効果を、励起ディスク６８に与える。その結果として、これは、第二のパイプ片２０の前後方向の運動または振動を発生させる。これは、同様に、実質的に中心軸２８の方向に生ずる。励起ディスクの端面のサイズ、励起ディスク６８の第二のパイプ片２０への接続点、パイプ片の長手方向の軸と励起ディスク６８の間の角度、及び、励起ディスク６８の重量を適切に選定することによって、第二のパイプ片２０の中に作り出される振動の周波数及び振動の強度に影響を与えることができる。
【００５５】
　図７の中では、第二のパイプ片２０及び励起ディスク６８とともにパイプ片５０の配置の形を示すため、パイプ片５０は側面図として示されている。この図は、図６における視点から９０度回転した視点から見た図である。この図において、励起ディスク６８のディスク形状を見ることが可能であり、そして、第二のパイプ片２０との接続点を認識することができる。
【００５６】
　図８に第三のアトマイザ装置６０を示す。ソノトロード１４のサウンド・ボディ２１は、同様に、反射ボディ１６の反対側に配置されている。第三のパイプ片７０は、一方の端部で第二の塗料供給装置７２に接続されている。この第二の塗料供給装置７２は、概念的にのみ示されている。これに対して、その自由端は、第二の遮断エレメント７４に接続され、中心軸２８で終了している。第二の遮断エレメント７４の上に配置されているのは、第一の励起エレメント７６及び第二の励起エレメント７８であり、それらは、互いに側面を向かい合わせて配置されている。いずれのケースでも、励起エレメント７６，７８は、中心軸２８に対して約３０℃の角度を有し、第三のパイプ片７０の長手方向の軸に対して約６０℃の角度を有している。
【００５７】
　励起エレメント７６，７８の効果をより詳細に説明するため、この図の中には、第一の力ベクトル８２及び第二の力ベクトル８４が示されている。第一の力ベクトル８２は、中心軸２８に対して平行で、その先端は第一の励起エレメント７６の方向を指している。第二の力ベクトル８４は、同様に、中心軸２８に対して平行ではあるが、その先端は第二の励起エレメント７８の方向を指している。第三のパイプ片７０の自由端は、同様に、定常波の超音波場の中で音の粒子速度が最大値となる領域の中に配置されるように意図されている。このポイントで、音圧はゼロに等しく、それが第二の音圧カーブ８６によって示されている。このカーブ及び関係する第二の振動カーブ８８は、同様に、この図の中で誇張されたスケールで表されているが、それは、単に説明を分かり易くするためである。
【００５８】
　その結果として、この図には、励起エレメント７６，７８が、第二の遮断エレメント７４によって、第三のパイプ片７０から離れた状態で配置されることが、初めて示されている。その間隔は、励起エレメント７６，７８が音の粒子速度が最大値となる領域の外側に配置され、それによって、そこに発生している音圧から力を受けるように設定されている。この力は、方向の矢印９２によって示される捩じり方向の振動を引き起こす。励起エレメント７６，７８の振動は、両方向の矢印９４によって示されている。
【００５９】
　以上で述べたことを例示するため、図９には、自由端を正面から見たときの第三のパイプ片７０の長手方向の平面図が示されている。この図の中で、第二の遮断エレメント７４が楕円形または楕円形をベースにした形を有していることを見ることができる。この図の中で、また、第一の励起エレメント７６及び第二の励起エレメント７８が、中心軸２８の互いに異なった側に配置されていることを見ることができる。従って、力ベクトル８２，８４は、励起エレメント７６，７８に対して、中心軸２８に平行に、しかし、それから一定の距離を隔てて作用する。このようにして、第一の力ベクトル８２の方向は、第二の力ベクトル８４の方向に正確に反対であり、力ベクトル８２，８４の力効果が、それらの効果により相殺されることはない。
【００６０】
　この図に示されている力が作用するポイントのため、第三のパイプ片７０には、第二の遮断エレメント７４及び励起エレメント７６，７８とともに、回転方向の振動が加えられる。それは、方向の矢印９２によって同様に示されている。このケースでは、これらの回転方向の振動の回転軸は、この図において紙面に対して正確に垂直である。
【００６１】
　図１０に、第四のアトマイザ装置８０を示す。この装置の中でソノトロード１４のサウンド・ボディ７１は、同様に、反射ボディ１６の反対側に配置されている。第四のパイプ片９０の自由端は、同様に、丁度、中心軸２８まで到達している。これに対して、第四のパイプ片９０のもう一方の端部は、第三の塗料供給装置９６に接続されている。第四のパイプ片９０の自由端には、第三の遮断エレメント９８が配置されている。この第三の遮断エレメント９８は、先に示した第二の遮断エレメント７４と同様なやり方で形成され、即ち、第三の励起エレメント１００及び第四の励起エレメント１０２を有している。
【００６２】
　しかしながら、先に示した第二の遮断エレメント７４とは異なり、第三の遮断エレメント９８は、第四のパイプ片９０に対する固定的な接続を有していない。その中心に設けられたクリアランスは、第三の遮断エレメント９８が、第四のパイプ片９０の外側の側面上で、第四のパイプ片９０の中心軸の長手方向に前後方向に移動することができるように設定されている。ストッパ・エレメント１０４は、塗料出口１０６の領域に配置され、従って、第四のパイプ片９０の自由端の近傍に配置されている。ストッパ・エレメント１０４は、第三の遮断エレメント９８が第四のパイプ片９０で軸方向にガイドされる領域から外れることを防止する。
【００６３】
　第三の遮断エレメント９８の側面上には、第三の塗料供給装置９６と向かい合って、螺旋バネ１０６が配置されている。この螺旋バネ１０６は、第四のパイプ片９０によってガイドされ、第三の遮断エレメント９８の一方の端部及び取付けエレメント１０８の他方の端部で、第四のパイプ片９０に対して軸方向に支持されている。
【００６４】
　しかしながら、この選ばれた例では、螺旋バネ１０６は、長手方向の軸の周りで自由に回転することができる。このことは、本発明のアイデアのために絶対的に必要なものではないが、この選ばれた例においては、第四のパイプ片９０がその長手方向の軸の方向に振動できることを示すことを意図している。これは、振動方向の矢印１１０によって示されている。
【００６５】
　第四のパイプ片９０長手方向の振動は、同様に、第三の励起エレメント１００及び第四の励起エレメント１０２によって引き起こされる。それらは、結果として生ずる力効果の形態で、定常波の超音波場によって作り出された音圧を始めに捉える。
【００６６】
　先に説明されたようなこの第三の遮断エレメント９８の構造のために、第四のパイプ片９０の長手方向の力のみが伝達され得る。なお、第三の遮断エレメント９８は、回転方向に移動可能な螺旋バネ１０６によって、第四のパイプ片９０に接続されている。
【００６７】
　螺旋バネ１０６は、第三の遮断エレメント９８とともに、質量・スプリング装置（即ち、振動励起システム）とみなすこともできる。このシステムによって予め決まっている自然振動周波数によって、第四のパイプ片９０は、軸方向に振動し始める。定常波の超音波場を例示するため、第二の音圧カーブ８６及び第二の振動カーブ８８が、同様に、第四のアトマイザ装置８０の中に描かれている。
【００６８】
　本発明に基づく第四の遮断エレメント１１４の形態の更なる可能性として、図１１に、そのような要素が、装置の中で第四のパイプ片９０とともに第一の軸方向位置Ａにある状態、及び第二の軸方向位置Ｂにある状態が示されている。
【００６９】
　第四の遮断エレメント１１４は、上記の位置Ａにおいて、第四の遮断エレメント１１４が第四のパイプ片９０の塗料出口１０７を第四のパイプ片９０の軸方向に覆うように形成されている。この第四の遮断エレメント１１４は、追加的なバリアを作り出し、このバリアが、音の粒子速度が最大値となる領域から、即ち、塗料出口１０７の領域から塗料が外へ流れ出ることを防止する。
【００７０】
　第四の遮断エレメント１１４の位置Ｂは、その軸方向の位置を示す。この位置において、第四の遮断エレメント１１４のディスク型の部分は、塗料出口１０７と同一の軸平面の中に正確に位置している。従って、この位置Ｂにおいて、螺旋バネ１０６は、励起エレメント１００，１０２に加えられる力効果のために圧縮される。螺旋バネ１０６のバネ力は、簡単なやり方で調整することが可能であり、それによって、好ましくない螺旋バネ１０６の過剰な圧縮を確実に防止することができる。いわゆるオーバーシューティング、即ち、好ましくない塗料出口１０７の完全な解放が、このようにして防止される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第一のパイプ片を備えた超音波定常波アトマイザ装置を示す図。
【図２】第一のパイプ片を二つの方向から見た図。
【図３】第二のパイプ片の側面図。
【図４】第二のパイプ片を二つの方向から見た図。
【図５】第一のアトマイザ装置を示す図。
【図６】第二のアトマイザ装置を示す図。
【図７】第三のパイプ片を示す図。
【図８】第三のアトマイザ装置を示す図。
【図９】第四のパイプ片を示す図。
【図１０】第四のアトマイザ装置を示す図。
【図１１】第五のパイプ片を二つの方向から見た図。
【符号の説明】
【００７２】
　９・・・第一の超音波定常波アトマイザ装置、１０・・・第一のパイプ片、１１・・・第一の塗料出口、１２・・・第一の遮断エレメント、１４・・・ソノトロード、１６・・・反射ボディ、１７・・・第一の破線、１９・・・第二の破線、２０・・・第二のパイプ片、３１・・・サウンド・ボディ、２２・・・ベース・ボディ、２４・・・第一のサウンド・フェイス、２６・・・第二のサウンド・フェイス、２８・・・中心軸、３０・・・第一のアトマイザ装置、３２・・・第一の図形、３４・・・第二の図形、３６・・・シート状のスタビライザ、３８・・・第一の出口開口、４０・・・第二のアトマイザ装置、４２・・・スタビライザ・エレメント、４４・・・塗料の粒子、４６・・・中空円筒状の領域、４８・・・第二の出口開口、５０・・・パイプ片装置、５２・・・塗料供給装置、５４・・・連結エレメント、５６・・・クリップ、５８・・・第二のクリップ、６０・・・第三のアトマイザ装置、６２・・・連結ロッド、６４・・・両方向の矢印、６６・・・塗料供給デバイス、６８・・・励起ディスク、６９・・・矢印、７０・・・第三のパイプ片、７１・・・第二の矢印、７２・・・第二の塗料供給装置、７４・・・第二の遮断エレメント、７６・・・第一の励起エレメント、７８・・・第二の励起エレメント、８０・・・第四のアトマイザ装置、８２・・・第一の力ベクトル、８４・・・第二の力ベクトル、８６・・・第二の音圧カーブ、８８・・・第二の振動カーブ、９０・・・第四のパイプ片、９２・・・方向の矢印、９４・・・両方向の矢印、９６・・・第三の塗料供給装置、９８・・・第三の遮断エレメント、１００・・・第三の励起エレメント、１０２・・・第四の励起エレメント、１０４・・・ストッパ・エレメント、１０６・・・螺旋バネ、１０７・・・塗料出口、１０８・・・取付けエレメント、１１０・・・振動方向の矢印、１１２・・・力方向の矢印、１１４・・・第四の遮断エレメント。
【図１】
2004114041.tif 000003
【図２】
2004114041.tif 000004
【図３】
2004114041.tif 000005
【図４】
2004114041.tif 000006
【図５】
2004114041.tif 000007
【図６】
2004114041.tif 000008
【図７】
2004114041.tif 000009
【図８】
2004114041.tif 000010
【図９】
2004114041.tif 000011
【図１０】
2004114041.tif 000012
【図１１】
2004114041.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月18日(2003.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
　一般的に知られるようになった原理の考察によれば、原則として、塗料は、超音波定常波アトマイゼーション（ultrasonic standing-wave atomization）によってもアトマイズさせることができる。しかしながら、この原則のこれらの考察によれば、アトマイゼーション中の液滴の平均サイズとして１００μｍから２００μｍまでの値が測定されてはいるが、同時に、それより大きなサイズの液滴も発生する。しかしながら、この種の大きなサイズの液滴は、塗料の皮膜の品質に悪い影響を及ぼす。そのため、塗装技術の中での超音波定常波の使用を魅力の乏しいものにしている。
【特許文献１】独国特許発明第１９７０５３６４Ｃ２号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９９３７２０９Ａ１号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９６４７９１７Ａ１号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第４３２８０８８Ａ１号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第３９３９１７８Ａ１号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第３７３５７８７Ａ１号明細書
【特許文献７】独国特許出願公開第３５２３３８９Ａ１号明細書
【特許文献８】独国特許出願公開第２９０４８６１Ａ１号明細書
【特許文献９】独国特許出願公開第２８４２２３２Ａ１号明細書
【特許文献１０】独国特許出願公開第２６０４２４０Ａ１号明細書
【特許文献１１】仏国特許出願公開第２３００６２３Ａ１号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第５９８８５２７Ａ号明細書
【特許文献１３】米国特許第４７５６４８０号明細書
【特許文献１４】米国特許第４３６５７３８号明細書
【特許文献１５】欧州特許出願公開第０３０８６００Ａ１号明細書
【特許文献１６】特開昭５６−０３８１４９Ａ号明細書
【特許文献１７】特開平０９−１０８５９８Ａ号明細書