(57)【要約】【課題】  塗布材料の放出装置において、放電による爆発の危険性を低減すること。【解決手段】  塗布材料の放出装置が、塗布材料を放出する出力ポートと、前記出力ポートに隣接させて配置され前記放出装置から突出するように設けられ、前記出力ポートから放出される塗布材料に電荷を与えるための電極と、前記電極において前記放出装置との連結部に隣接する部分を遮蔽する遮蔽体とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗布材料の放出装置において、
塗布材料を放出する出力ポートと、
前記出力ポートに隣接させて配置され前記放出装置から突出するように設けられ、前記出力ポートから放出される塗布材料に電荷を与えるための電極と、前記電極において前記放出装置との連結部に隣接する部分を遮蔽する遮蔽体とを具備する塗布材料の放出装置。
【請求項２】
前記電極は、出力ポートの中心軸線からオフセットされている請求項１に記載の放出装置。
【請求項３】
前記遮蔽体は絶縁材料から形成されたスリーブを具備し、該スリーブは、その第１の端部において前記放出装置に結合され、前記電極は前記第１の端部から離間したスリーブの第２の端部から突き出している請求項２に記載の放出装置。
【請求項４】
前記電極が針状の電極を具備する請求項１に記載の放出装置。
【請求項５】
前記前記遮蔽体は絶縁材料から形成されたスリーブを具備し、該スリーブは、その第１の端部において前記放出装置に結合され、前記電極は前記第１の端部から離間したスリーブの第２の端部から突き出している請求項４に記載の放出装置。
【請求項６】
塗布材料の放出方法において、
放出装置を準備し、
前記放出装置に出力ポートを配設し、
前記出力ポートから塗布材料を放出し、
前記出力ポートから放出される塗布材料に電荷を与える電極を前記出力ポートに隣接させて配置し、
前記電極において放出装置に隣接する部分を遮蔽することを含む塗布材料の放出方法。
【請求項７】
前記出力ポートの配設は中心軸線を有した出力ポートの配置を含み、前記電極の配置は前記出力ポートの中心軸線からオフセットすることを含む請求項６に記載の放出方法。
【請求項８】
前記電極の配置は、針状の電極を配置することを含む請求項６に記載の放出方法。
【請求項９】
前記電極の一部の遮蔽は、絶縁材料から成るスリーブを準備し、
前記スリーブをその第１の端部において前記放出装置に結合し、前記第１の端部から離間した前記スリーブの第２の端部から前記電極が突き出させることを含む請求項８に記載の放出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は静電噴霧および帯電した粒子による物品の塗布に関する。本願は特定の形式の塗布材料の分配装置を開示するが、塗布材料の広範な応用例に利用可能である。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において、「導電性の」および「電気的非絶縁性の」との語は広い意味で用いられ、「非導電性の」および「電気的絶縁性の」よりも導電性が高いことを意味する。また、本明細書において「前」「後」「頂部」「底部」等の語は、本発明を説明するためのみに用いられ、本発明を限定するものではない。
【０００３】
塗布材料の自動手持式分配装置に関しては様々なタイプが知られている。例えば、米国特許第３１６９８８２号、米国特許第３１６９８８３号および米国特許第４２８５４４６号に開示されているガンがある。また、オハイオ州トレド市所在のＩＴＷランズバーグ社からはREA 3型ガン、REA 4型ガン、REA 70型ガン、REA 90型ガン、REM型ガン、M-90型ガンが市販されている。こうした列挙は、全ての従来技術の調査したことや、これより優れた従来技術が存在しないことや、或いは、列挙した項目が特許性の資料となることを意味するものではない。
【０００４】
静電噴霧放出装置の標準試験方法が、様々な国の試験機関によって公表されている。こうした標準の一例には、工場マニュアル調査会社(Factory Mutual Research Corporation)によって公表されている静電塗装装置認証標準(Electrostatic Finishing Equipment Approval Standard)クラス7260（ＦＭ標準）がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このＦＭ標準は、手操作機器（例えば手持式塗布材料の噴霧ガン、ＦＭ標準第５章）および自動装置（例えばロボットアームに取付けた噴霧器、ＦＭ標準第６章）の試験のための手順を含んでいる。２つの場合の試験には、直径１インチ（約２．５ｃｍ）の金属製接地球体を用いて作動電圧において機器を精査することが含まれている。この試験は、空気にプロパンを含む雰囲気中において実施される。爆発すると試験は不合格となる。ＦＭ認証を得るために、機器は特にこの試験に合格しなければならない。ＦＭ標準は、静電塗装システムの安全に関し著しい調査と改善をもたらした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの特徴によれば、塗布材料の放出装置において、塗布材料を放出する出力ポートと、前記出力ポートに隣接させて配置され前記放出装置から突出するように設けられ、前記出力ポートから放出される塗布材料に電荷を与えるための電極と、前記電極において前記放出装置との連結部に隣接する部分を遮蔽する遮蔽体とを具備する塗布材料の放出装置が提供される。
【０００７】
前記電極は、出力ポートの中心軸線からオフセットさせて配置することができる。
前記遮蔽体は絶縁材料から形成されたスリーブを具備し、該スリーブは、その第１の端部において前記放出装置に結合され、前記電極が前記第１の端部から離間したスリーブの第２の端部から突きすようにしてもよい。
前記電極が針状の電極を具備することができる。
【０００８】
本発明の他の特徴によれば、塗布材料の放出方法において、放出装置を準備し、前記放出装置に出力ポートを配設し、前記出力ポートから塗布材料を放出し、前記出力ポートから放出される塗布材料に電荷を与える電極を前記出力ポートに隣接させて配置し、前記電極において放出装置に隣接する部分を遮蔽することを含む塗布材料の放出方法が提供される。
【０００９】
前記出力ポートの配設は中心軸線を有した出力ポートの配置を含み、前記電極の配置は前記出力ポートの中心軸線からオフセットすることを含むことができる。
また、前記電極の配置は、針状の電極を配置することを含むことができる。
【００１０】
更に、前記電極の一部の遮蔽は、絶縁材料から成るスリーブを準備し、前記スリーブをその第１の端部において前記放出装置に結合し、前記第１の端部から離間した前記スリーブの第２の端部から前記電極が突き出させるようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１を参照すると、典型例において、塗布材料の放出装置（以下、単に「ガン」と記載する）２２は、オハイオ州トレド市所在のＩＴＷランズバーグ社から市販されているREA 3型ガン、REA 4型ガン、REA 70型ガン、REA 90型ガン、REM型ガン、M-90型ガン一般形状を示している。噴霧されるべき材料は、供給源２４からガン２２の入力ポート２６へ供給され、ガン２２内に設けた通路（図示せず）を介して、トリガー３０により操作するガン２２の前方部に設けた弁（図示せず）へ供給される。
【００１２】
ガン２２を操作するためには、例えば、１または複数の供給源からの比較的高い直流電位（例えば-85KV）、比較的低い交流または直流電位（例えば、±12KVまたは±24KV；但し±は＋または−）、比較的高圧空気（例えば１００psi＝０．６９Mpa）、比較的定圧空気（例えば２０psi＝０．１３Mpa）等が必要となる。こうした供給源として２つの供給源２９、３１が図示されている。供給源２９は、所望圧力の圧縮空気の供給装置である。供給源３１は、比較的低圧の交流電力供給装置であり、例えば、ガン２２に備えた一次変圧器およびコッククロフト-ウォルトン型倍電圧整流器(Cockcroft-Walton multiplier power supply)３３（以下、内蔵電源３３と記載する）へ電力を供給する。ガン２２には比較的低い直流電圧を印加してもよいが、昇圧および倍電圧整流のために、内蔵昇圧器３３にインバータを組み込んで低圧直流を交流に変換しなければならない。例えば、内蔵昇圧器３３は、オハイオ州トレド市所在のＩＴＷランズバーグ社から市販されているREA 90型ガンおよびREA 90L型ガンで実施されているシステムを含んでいる。他の形式の電源装置を用いても良い。例えば、ガン内に配設された圧縮気体により駆動されるタービンにより発電して、一次変圧器およびコッククロフト-ウォルトン型倍電圧整流器へ供給するようにできる。その際、ガン内で交流を発電する場合には、直接一次変圧器およびコッククロフト-ウォルトン型倍電圧整流器へ供給し、ガン内で直流を発電する場合には、インバータを介して一次変圧器およびコッククロフト-ウォルトン型倍電圧整流器へ供給する。塗布材料は、トリガー３０により操作することにより、ガン２２のノズル３４において噴霧され、該ノズルから放出される。
【００１３】
内蔵昇圧器３３からの出力は、ガン２２内に設けられた回路を介して針状の荷電電極（ニードル電極）４０に結合される。該ニードル電極はガン２２の前方部に配設されたエアキャップ３６に取付けられている。エアキャップ３６はノズル３４を収納する。こうして、ニードル電極４０と、近傍の接地された目的物、例えば、ガン２２から放出される塗布材料により塗布されるべき接地された物品４２との間に電場が形成される。塗布材料から成る噴霧された粒子は、確立されている原理通り、ニードル電極４０からの電子により帯電され、電場に沿って物品４２へ移動し、該物品４２に付着する。
【００１４】
標準に従った試験の間、ノズル３４の周辺領域は、ニードル電極４０に高電圧が印加されている状態で、直径１インチ（約２．５ｃｍ）の接地された球体４３により調べられる。球体４３が、例えば、ガン２２からエアキャップ３６へ向けて前方へニードル電極４０の近傍に移動すると、球体４３とニードル電極４０との間にコロナ放電が発生する。従来技術の構成では、然しながら、ニードル電極４０の基端部領域、すなわち、ニードル電極４０がエアキャップ３６の前面から前方に突き出た部分には、比較的高エネルギのコロナ放電が発生する。このコロナ放電は、球体４３の小さな領域とニードル電極４０の基端部の間に形成される。従来技術の構成におけるこうした比較的高エネルギのコロナ放電は、ＦＭ標準により規定される空気混合気中に含まれるプロパンを点火するのに十分であり、ＦＭ標準に適合しないことは言うまでもない。
【００１５】
本発明によれば、絶縁性の材料から成るスリーブ４６がニードル電極４０の周囲に配設されており、ガン２２の前方部分へ任意の角度から接近する金属製接地球体４３へ向かうニードル電極４０の基端部からの高エネルギ放電からニードル電極を遮蔽する。このように遮蔽されたニードル電極４０から形成される放電は、ニードル電極４０の尖端および尖端に隣接する遮蔽されていない領域４８から発生する。こうしたスリーブ４６により遮蔽されたニードル電極４０を備えたガン２２では、高エネルギ放電が発生することが非常に少なく、ＦＭ標準により規定される試験結果が一層改善される。
【００１６】
図示する実施形態では、ニードル電極４０は０．０１６インチ（約０．４ｍｍ）の直径のチタン製電極であり、エアキャップ３６の前面から前方へ約０．２５インチ（約６．４ｍｍ）突出している。エアキャップそれ自体は、商標名ブラックタイプ１５０Ｅデルリン(black type 150E Delrin brand)のアセタール樹脂により形成されている。スリーブ４６は、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、アセタール樹脂、例えばデルリン（商標名）アセタール樹脂、リテトラフルオロエチレン(PTFE)、例えばテフロン（商標名）PTFE、ポリアミド、例えばナイロン等の適当な絶縁材料から適当な長さに形成される。スリーブ４６は、約０．２０インチ（約０．５ｍｍ）の内径と、約０．０６２５インチ（約１．６ｍｍ）の外径を有している。スリーブ４６は、また、ニードル電極４０の露出した尖端部分４８が、約０．０５インチ（約１．２７ｍｍ）突き出るような長さを有している。ニードル電極４０の長手方向に同じ部分（または全ての部分）を適当な厚さ、例えば０．００１インチ（約０．０３ｍｍ）にコーティング（コンフォーマルコーティング）してもよい。ニードル電極４０の全ての部分をコーティングする場合には、ニードル電極の先端部分を露出するように処理して、帯電するための尖端を形成するようにする。
【００１７】
スリーブ４６は、該スリーブ４６を形成する材料に適した接着剤を用いて、ニードル電極４０の基端部分の周囲を包囲するようにエアキャップ３６に接着することができる。例えば、スリーブ４６をPEEK樹脂により形成する場合には、ＩＴＷデブコン社(ITW Devcon)から市販されているZip Frip 4495のようなシアノアクリレート接着剤をスリーブ４６の外表面に適用する。それに代えて或いはそれに加えてスリーブ４６をエアキャップ３６に結合するために、スリーブ４６はニードル電極４０に圧力嵌合したり、かつ／または、エアキャップ３６においてニードル電極４０の基端部を包囲する凹所（図示せず）に圧入してもよい。
【００１８】
ニードル電極４０はエアキャップ３６の中心軸線からオフセットされているように図示されているが、本発明はニードル電極がエアキャップ３６の概ね中心、すなわちガン２２の胴部３５の中心から突出している場合にも適用可能である。
【００１９】
ＦＭ標準に従って試験した場合、本発明による装置が良好な結果を得るのは、高電圧放電が、利用可能な表面に沿って進行する傾向を有しているためであると考えられる。スリーブ４６による絶縁遮蔽は、放電が、ニードル電極４０の露出した尖端４８から近傍の接地された面、例えば球体４３まで一層長い距離進行しなければならないこと、或いは、スリーブ４６を備えていない場合と同じ距離放電するのためには、スリーブ４６の絶縁耐力に打ち勝たなければならないことを意味している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用する噴霧ガンを示す側面図である。
【図２】図１の噴霧ガンのエアキャップの側面図である。
【図３】図２において矢視線３−３の方向に見たエアキャップの正面図である。
【図４】図２において矢視線４−４の方向に見たエアキャップの背面図である。
【図５】図４において矢視線５−５に沿うエアキャップの断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
２２…放出装置（ガン）
２４…塗布材料の供給源
２６…入力ポート
２９…圧縮空気の供給源
３０…トリガー
３１…電力供給装置
３３…内蔵昇圧器
３４…ノズル
３６…エアキャップ
４０…ニードル電極
４２…物品
【図１】
2004330192.tif 000003
【図２】
2004330192.tif 000004
【図３】
2004330192.tif 000005
【図４】
2004330192.tif 000006
【図５】
2004330192.tif 000007