(57)【要約】  粉体スプレーガン用のノズルは、内部フィルタを任意選択的に含む。内部フィルタは、ノズル殻体内の粉体流に空気が加えられることができるようにしている。ノズルは、ノズル殻体内への粉体の主流れ軸線に対して軸線がずれている出口スロットを任意選択的に含み、粉体が出口スロットから流出する前に粉体が障害に当たるようにすることができる。
2010525946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体スプレーガン用のスプレーノズルであって、ノズル殻体を備え、該ノズル殻体は、粉体入口と、粉体がスプレーパターンとして流出する出口と、空気入口と、該ノズル殻体内に配置されたフィルタとを有し、粉体が前記ノズルの前記出口から流出する前に、前記空気入口からの空気は、前記フィルタを通して、粉体に加えられるスプレーノズル。
【請求項２】
前記フィルタは、実質的に円錐形である請求項１に記載のスプレーノズル。
【請求項３】
前記フィルタは、円錐台形である請求項２に記載のスプレーノズル。
【請求項４】
前記フィルタは、中空体から成る請求項１に記載のスプレーノズル。
【請求項５】
前記中空体は、空気に対して多孔性である材料から成る請求項４に記載のスプレーノズル。
【請求項６】
前記材料は、焼結ポリプロピレンを含む請求項５に記載のスプレーノズル。
【請求項７】
粉体を帯電させる電極を備える請求項１に記載のスプレーノズル。
【請求項８】
前記出口は、前記フィルタの長手方向軸線から半径方向にずれている請求項１に記載のスプレーノズル。
【請求項９】
前記ノズルを通って長手方向に流れる粉体は、前記出口を通って流れる前に、障害面に衝突する請求項８に記載のスプレーノズル。
【請求項１０】
前記出口のスプレーパターンは、前記フィルタの前記長手方向軸線に対して平行である軸線に実質的に沿う請求項８に記載のスプレーノズル。
【請求項１１】
スプレーガンに配置される請求項１に記載のスプレーノズル。
【請求項１２】
濃厚相又は希薄相の粉体の供給源と組み合わせられる請求項１１に記載のスプレーノズル。
【請求項１３】
粉体スプレーガン用のノズルであって、
主流れ軸線に沿う粉体の流路を有するノズル本体を備え、該ノズル本体は、前記主流れ軸線に対して軸線がずれている出口を有し、前記主流れ軸線に沿って流れる粉体が、障害面によって方向を変えられて前記出口に向かうノズル。
【請求項１４】
前記出口は、前記主流れ軸線から半径方向にずれているスロットからなる請求項１３に記載のスプレーノズル。
【請求項１５】
粉体は、前記主流れ軸線に対して実質的に平行である出口スプレーパターンで前記スロットを通って流れる請求項１４に記載のスプレーノズル。
【請求項１６】
前記スロットは、前記主流れ軸線に対して平行であると共に該主流れ軸線から半径方向にずれている２つの実質的に平行な面を有する請求項１５に記載のスプレーノズル。
【請求項１７】
粉体が前記出口を通過する前に粉体に空気を加えるために、前記ノズル本体内に空気多孔性フィルタを備える請求項１４に記載のスプレーノズル。
【請求項１８】
前記フィルタは、前記スロットの入口端付近に配置される出口端を有する円錐台形の内面を有する請求項１７に記載のスプレーノズル。
【請求項１９】
前記フィルタの前記出口端の断面積は、前記スロットの前記入口端の断面積とおよそ同じ値である請求項１８に記載のスプレーノズル。
【請求項２０】
前記フィルタの前記内面の一部は、前記スロットの内面と連続するようになっている請求項１８に記載のスプレーノズル。
【請求項２１】
前記スロットの前記内面は、前記フィルタの前記内面付近を流れる粉体が前記スロットから出る前に中心の流れ部分に方向を変えられるように、前記フィルタの前記内面の前記一部と隣接している湾曲面を有する請求項２０に記載のスプレーノズル。
【請求項２２】
粉体は、前記主流れ軸線に対して実質的に平行であると共に該主流れ軸線から半径方向にずれているスプレーパターンで前記出口を通って流れる請求項１３に記載のスプレーノズル。
【請求項２３】
スプレーガンと組み合わせられる請求項１３に記載のスプレーノズル。
【請求項２４】
粉体供給源を備える粉体コーティングシステムと組み合わせられる請求項１３に記載のスプレーノズル。
【請求項２５】
前記出口は、入口部分を有するスロットを有し、前記ノズル本体は、前記スロットの前記入口部分付近に配置される出口端を有する円錐台形の内面を有し、前記障害面は、粉体流を前記主流れ軸線から前記スロットの前記入口部分へ向けて方向を変える傾斜面を有する請求項１３に記載のスプレーノズル。
【請求項２６】
前記傾斜面の断面は、前記主流れ軸線に沿って流れる粉体が該傾斜面に衝突して前記スロットの前記入口部分へ向かって方向を変えられるように、前記主流れ軸線に対して角度αである請求項２５に記載のスプレーノズル。
【請求項２７】
前記角度αは、約４５度〜約８５度である請求項２６に記載のスプレーノズル。
【請求項２８】
前記角度αは、約５５度〜約７０度である請求項２６に記載のスプレーノズル。
【請求項２９】
前記角度αは、約６０度〜約６４度である請求項２６に記載のスプレーノズル。
【請求項３０】
前記傾斜面は、低衝突融合プラスチックから成る請求項２５に記載のスプレーノズル。
【請求項３１】
粉体コーティング材料をスプレーする方法であって、
粉体を主に第１の経路に沿って流す工程と、粉体を第１の面に衝突させて粉体の流れ方向を変える工程と、粉体を開口から流出させてスプレーパターンを生成する工程とを含む方法。
【請求項３２】
前記スプレーパターンは、前記第１の経路から半径方向にずれる請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記スプレーパターンは、前記第１の経路に対して実質的に平行である請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、包括的には粉体コーティング材料を表面上に塗布する装置及び方法に関する。より詳細には、本開示は粉体スプレーガン用のノズルに関する。
【０００２】
［関連出願］
本願は、NOZZLE WITH INTERNAL RAMPとして２００７年５月９日に出願された係属中の米国仮特許出願第６０／９２８，３９０号の優先権を主張するものであり、当該特許出願の全開示内容がこの参照によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００３】
物体の表面上へのコーティング材料の塗布は一般的に行われている。通常のシステムでは、１つ又は複数のスプレーガンが、霧化された粉体流を被塗物の方へ向わせる。スプレーパターンを形成するために、ノズルが使用される。スプレーパターンを形成するために、加圧空気も使用することができる。スプレー技術は、静電的な方法と非静電的な方法とを含み得る。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、粉体スプレーガン用のノズルに関する様々な発明を意図する。本発明の一態様によると、ノズルは、空気多孔性フィルタが設けられている。空気多孔性フィルタは、粉体がノズルから流出する前に粉体流に空気を加えることを可能にする。一実施の形態において、スプレーノズルは、殻体（シェル）と、殻体内に配置される多孔性フィルタとを備える。
【０００５】
本開示の発明の別の態様によると、スプレーノズルは、内側の主流れ軸線に沿う粉体流路と、この主流れ軸線に対して軸線がずれている出口とを有する。一実施の形態において、ノズル本体は、主流れ軸線に対して軸線がずれている出口が設けられており、それによって、粉体は、ノズルを通って流出する前に障害面に当たる。代替的な実施の形態において、出口の流れ軸線は、粉体流路の主流れ軸線に対して平行であっても平行でなくてもよい。さらなる代替的な実施の形態において、主流れ軸線は、入口の流れ軸線、ノズルの長手方向軸線又はこれらの両方と一致し得る。またさらに代替的な実施の形態において、入口の流れ軸線は、ノズルの一部を通る主流れ軸線と一致し得る。
【０００６】
本開示は、また、本明細書において記載されるようなノズルの使用に関連する発明の方法、及び粉体を第１の経路に沿って方向付けると共に、軸線がずれている開口から流出する前に粉体の方向を変えてスプレーパターンを生成する方法を意図する。一実施の形態において、この方法は、粉体が開口から流出する前に粉体を表面に衝突させて粉体の方向を変え、スプレーパターンを生成することを含む。
【０００７】
本開示のこれら及び他の発明の態様及び特徴は、添付の図面を考慮して以下の例示的な実施形態の詳細な説明を読むことによって容易に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態を使用する材料塗布システムの概略図である。
【図２】本発明の例示的な実施形態としてのノズル組立体の斜視図である。
【図３】図６の線３−３に沿った、図２のノズル組立体の長手方向断面図である。
【図４】図２のノズル組立体の分解斜視図である。
【図５】図２のノズル組立体の側面図である。
【図６】図２のノズル組立体の上面図である。
【図７】図２のノズル組立体の底面図である。
【図８】図２のノズル組立体の正面図である。
【図９】図２のノズル組立体の第２の側面図である。
【図１０】図２のノズル組立体の後面図である。
【図１１】図２のノズル組立体の底面の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
１．序論
本開示内容は、粉体コーティング材料を被加工物上へ塗布する装置及び方法に関する。例示的な実施形態では、本発明は、本明細書中では、手動操作式の静電粉体スプレーガン用のノズルを使用した場合について説明され、特定の実施形態では、ノズルは、粉体の高濃度供給に特に適している。しかし、本発明は、高濃度用途における使用にも、図面に示される特定のタイプのスプレーガンにも限定されない。例えば、本発明は、自動スプレーガンにおける用途を見出すことができ、またさらに、静電スプレー技術及び非静電スプレー技術と共に使用することができる。
【００１０】
本明細書中では、例えば、塗料、ラッカー等の粉体コーティング材料を塗布するために使用することができるような材料塗布システムを特に参照して実施形態を説明する。記載された実施形態は、粉体塗料コーティング材料塗布システムとの関連で説明されているが、当業者は、本発明、本発明の態様及び概念を、決して限定するものではないが、タイヤのタルク、例えばおむつ用の高吸収剤、例えば小麦粉、砂糖、塩等の食品関連材料、乾燥剤、他の食品調味料、粉末洗浄剤、肥料、離型剤及び医薬品を含む、多くの異なる乾燥粒状材料塗布システムにおいてさらに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、粒状材料を対象物すなわち表面に塗布するための、本発明の広範な用途を示すことを意図するものである。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途明記される場合を除き、本発明を限定するものではない。したがって、本明細書中での用語「粉体コーティング」又は「粉体」の使用はいずれも、技術用語として排他的であることを意図するものではなく、任意の乾燥粒状材料の広範な解釈の内に含まれることを意図する。
【００１１】
本明細書において、本発明を、その例示的な実施形態の装置及び方法の様々な特定の形態及び機能を特に参照して説明及び図示するが、そのような図示及び説明は、本質的に例示的なものであることが意図され、限定する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、粉体コーティング材料の被加工物への塗布を含む任意の粉体スプレーシステムにおいて本発明を利用することができる。コーティングされる表面は、被加工物の内面であっても外面であってもよく、表面の輪郭（形状）は、限定するものではないが、実質的に平坦、曲線及び他の表面形状、端面等を含む任意の形状であり得る。
【００１２】
本明細書において、本発明の様々な発明の態様、概念及び特徴が、例示的な実施形態と組み合わせて具現されるものとして説明及び図示され得るが、これらの様々な発明の態様、概念及び特徴を、別個に、又は様々な組み合わせ及びその部分的な組み合わせで多くの代替的な実施形態において使用することができる。本明細書において別途明示的に除外しない限り、そのような組み合わせ及び部分的な組み合わせは、全て本発明の範囲内にあることが意図される。またさらに、例えば、代替的な材料、構造、構成、方法、回路、デバイス及び構成要素、ソフトウェア、ハードウェア、制御論理、及び、形成、適合及び機能に関する代替形態等の、本発明の様々な態様、概念及び特徴に関する様々な代替的な実施形態が本明細書において記載され得るが、そのような説明は、現在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列挙であることを意図しない。当業者は、さらなる実施形態が本明細書において明示的に開示されていない場合であっても、本発明の態様、概念又は特徴の１つ又は複数を、本発明の範囲内にあるそのような実施形態及び使用に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、概念又は態様が好ましい構成又は方法として本明細書中に記載され得るが、そのような説明は、明記されない限り、そのような特徴が必須であるか又は必要であることを示唆することを意図するものではない。またさらに、本開示の理解に役立つように例示的であるか又は代表的な値及び範囲が挙げられ得るが、そのような値及び範囲は、限定する意味で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臨界的な値又は範囲であることが意図される。さらに、様々な態様、特徴及び概念が発明的であるか又は発明の一部を形成するものとして本明細書中で明示的に特定され得るが、そのような特定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示的に特定されることなく本明細書中に十分に記載される発明の態様、概念及び特徴がある場合があり、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。例示的な方法又は過程の説明は、全ての場合に必要と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、工程が提示される順番は、明記されない限り必須であるか又は必要であるものとして解釈されるべきではない。
【００１３】
２．詳細な説明
図１を参照すると、典型的な粉体スプレーシステム１０の例示的な実施形態が簡略化した概略的な形態で示されている。システム１０は、特定の粉体コーティング作業を行うのに適している任意のスプレーガン設計であり得るスプレーガン１２を含み得る。市販のスプレーガンの一例は、ノードソン  コーポレーション（オハイオ州ウエストレイク）から入手可能なモデルＰＲＯＤＩＧＹ（登録商標）であるが、これは、現在入手可能であるか又は後に開発されるガンを含む、使用することができる多くの様々なタイプのスプレーガンのうちの１つである。ガン１２は、加圧空気１４、及び静電ガンの場合には電気入力１６を含む、複数の入力を受け取ることができる。スプレーガン１２は、また、ポンプを含み得る供給源２０から通常は給送ホース１８を介して粉体コーティング材料流を受け取る。多くの様々なタイプの粉体供給システムを使用することができ、本明細書の例示的な実施形態では、供給源２０は、ホース１８を通ってスプレーガン１２へ至る粉体流が、空気に対する粉体の割合が高い粉体と空気との濃混合物であることを意味する濃厚相で粉体を提供する。希薄相では、粉体流は、空気に対する粉体の割合が低い希薄な混合物を有する。本発明は、濃厚相粉体供給源に限定されないが、濃厚相粉体供給源を用いると特に有用である。本明細書中に記載される本発明と共に使用するのに好適な例示的な粉体コーティングシステムが、２００５年６月１６日に公開された米国特許出願公開第２００５／０１２６４７６号明細書に記載されており、その全開示内容がこの参照によって本明細書中に完全に援用され、且つ本願と共に提示される。
【００１４】
スプレーガン１２は、ノズル組立体２２をさらに含む。ノズル組立体２２は、粉体コーティング材料の所望のスプレーパターンＰを生成する。本開示内容は、ノズル組立体の複数の発明の態様に関する。
【００１５】
図２〜図４は、ノズル組立体２２の例示的な実施形態を示し、図２は斜視図であり、図３は長手方向断面図であり、図４は分解斜視図である。
【００１６】
ノズル組立体２２は、中空の実質的に円筒形の構造であり得るノズル殻体（ノズルシェル）すなわち本体２４を含む。殻体（シェル）２４は機械加工することができるが、成形によって作製することが好ましい。殻体２４は、中心の長手方向軸線Ｘを有し、この軸線に沿って、粉体流Ｆがまずノズル組立体２２内に流れ込み、ノズル組立体２２の一部を通って流れる。粉体入口は、中心の長手方向軸線Ｘと一致することが好ましいが、必須ではない。
【００１７】
複数の構成要素が、殻体２４の内部空間２６（図４）に滑り嵌めによって挿入され得る。これらの構成要素は、図３に最もよく示されるように実質的に円錐台形の内側形状を有する多孔性フィルタ２８を任意選択的に含み得る。多孔性フィルタ２８は、多孔性フィルタ２８に空気を通過させて空気を粉体の流れＦに加えることができる。粉体の流れＦは、ノズル組立体２２の後端すなわち入口端３０ａに入り、多孔性フィルタ２８の内部容積３２を通ってノズルの前端すなわち出口端３０ｂに向かう。任意選択的な多孔性フィルタ２８の例示的な材料は、焼結ポリプロピレンである。焼結ポリプロピレンは、成形可能であり、且つ、例えば、流動層の粉体コーティングシステムにおいて一般的に使用されている。フィルタ２８の特定の形状及び材料は任意選択的であり、いくつかの用途では、フィルタ２８を必要としない場合がある。代替的には、フィルタ部材２８を、軸線がずれているノズル及び本明細書中の関連する概念を有しないノズル組立体において使用してもよい。
【００１８】
濃厚相粉体流の場合、加えられる空気は、粉体が流出する前にノズル組立体２２内で粉体を霧化することを助けるのに有用であり得る。粉体流に加えられる空気の量は、また、出力スプレーパターンＰの濃度（密度）分布及び／又は形状を制御するのに使用することができる。より軽量の粉体粒子すなわち微粉は、フィルタの内面２８ａに向かって外方に広がる傾向にあり得るが、円錐状の内部３２に入る空気流は、フィルタ２８を通って流れながら、粉体の大部分が軸線Ｘに沿って軸線Ｘの近くを流れるように抑制することを助長することもできる。本明細書中において、軸線に沿う「流路」又は「流れ」に言及する場合、粉体粒子の全て又はほとんどが正確に軸線上にあることを意味する意図はないことに留意されたい。当業者は、粉体粒子の多くの部分又は大部分が軸線方向又は軸線に沿うと考えられ得る方向にあることができる一方で、粉体の流れは、むしろ、大まかな流れの方向を有するパターンである傾向にあるが、多くの粉体粒子は広がり、時には渦を巻き、他の粉体粒子と衝突等することになることを容易に理解するであろう。したがって、ノズル領域３２内の粉体流は、実質的に軸線Ｘに沿って前方方向に向かうが、粉体は、乱流、粉体粒子の重量が異なること、速度等に起因して容積内全体を流れる傾向にある。出口端では、出口のスプレーパターンは、扇形の形状のような多くの異なる形状であるか、又は雲のように幾分不定形である場合があるが、軸線に沿って被加工物へ向かう大まかな流れ方向を有する。
【００１９】
フィルタ２８は、インサート（挿入部材）３４によってノズル殻体２４内に保持することができる。インサート３４も例えば成形部品であるか、又は任意の他の便利な方法で製造することができ、通常は、ＤＥＬＲＩＮ（登録商標）ＡＦ等のプラスチックから成るが、任意の好適な材料から成ってもよい。インサート３４は、圧入によってフィルタ２８を受け入れて保持することができる拡径している第１の内側円筒形前方部分３６を含む。インサート３４は、給送チューブすなわち供給ホース（図示せず）の端を受け入れて保持する第２の後方円筒部分３８をさらに含み得る。Ｏリング４０又は他の好適な封止部材（シール）を用いて給送チューブの外面の周りを封止し、粉体がスプレーガンの内部へ流れて戻らないようにすることができる。粉体及び空気がノズル組立体２２から出てインサート３４の外径に沿って戻ることを抑制するために、例えばＯリング等の別の封止部材４１を設けることができる。
【００２０】
インサート３４の後端４４は、電極輪状体４８を螺合可能に保持するためにねじ山４６を含み得る。この電極輪状体４８は、電極組立体５０と、通常はスプレーガン１２のハウジング内部に取り付けられるか又は外部に設けられる電源（図示せず）との間に電気接続又は回路を提供するために、導電性であり得る。電極輪状体４８及び電極組立体５０は、静電スプレーガンの実施形態において用いることができる。電極輪状体４８は、また、１つ又は複数の空気通路５２を含み得る。電極輪状体４８は、ノズル殻体２４の後端３０ａの円筒部分内に嵌まり、外側封止部材すなわちＯリング５４も含むことで、粉体及び加圧空気をノズル２２の内部に抑制することができる。インサート３４、フィルタ２８、封止部材４１、４０及び５４、並びに電極輪状体４８は、ノズル殻体２４内に挿入される完全に組み付けられた部分組立品であってもよい。
【００２１】
電極組立体５０は、導電ばね部分５０ａ、及び経路５６を通る拡張導体部分５０ｂを含み得る。拡張導体部分５０ｂは、ノズル殻体の前方まで延び、その遠位端がノズル殻体から出て電極先端５０ｃを形成する。電極先端５０ｃは、粉体を静電帯電させるように、出口のスプレーパターンＰに近接して位置決めされるのが好ましい。経路５６は、ノズル殻体２４の外側の任意選択的な外側リブ５８内に形成することができる。非静電ガンの実施形態の場合は、電極輪状体、又は非導電性拡散器輪状体を使用して、ノズル組立体１２の内部への加圧空気の流れを提供することができる。
【００２２】
ノズルインサート３４は空気通路６０をさらに含み得る。これらの空気通路は、インサート３４と殻体２４との間に存在する第１の空気容積６２と、フィルタ２８の外面とインサートの前方円筒部分３６の内面との間に存在する第２の空気容積６４とを流体連通させる。加圧空気は、したがって、ノズル組立体２２がスプレーガンのハウジングの前方端に据え付けられると（スプレーガン１２には、加圧空気をノズル殻体２４の後端に供給する空気経路（図示せず）が設けられている）、ノズル組立体２２の後端に入ることができる。この加圧空気は、電極輪状体４８の空気通路５２、第１の空気容積６２、インサート３４の空気通路６０を通って第２の空気容積６４内へ流れ、次いで、フィルタ２８を通って該フィルタの内部容積３２内へ流れ、ここを通過する粉体流Ｆと混合される。ノズル殻体２４には、ノズル組立体２２をスプレーガン１２のハウジングの前端に取り付けるためにねじ山６６を設けることができるが、ねじ山を使用しない取り付け技法を含む、他の取り付け方法及び構造を必要に応じて使用することができる。
【００２３】
ノズル殻体２４の前方部分は、所望のスプレーパターン、すなわち出力スプレーパターンＰの形状、速度、方向及び濃度分布を達成するために、単独で、又は様々な組み合わせ及び部分的な組み合わせで使用することができる複数の重要な特徴部を有する。図５〜図１０は、ノズル殻体２４のさらなる外面図を示す（なお、図１０は殻体２４の後面図であるため、殻体２４の内部特徴部を主に示す）。
【００２４】
ノズル殻体２４は、この実施形態ではスロット７０の形態の、中心又は軸線からずれた出口を含み、この出口を通って粉体が出口のスプレーパターンＰとしてノズル組立体２２から流出する。出口スロット７０は、粉体流Ｆの流れ軸線Ｘから半径方向に離間しているか又はずれているという意味で「軸線からずれている」。この実施形態では同様にノズル組立体２２の中心の長手方向軸線である必要はない流れ軸線Ｘは、ノズル組立体２２を通る主な粉体流の方向軸線を指し、したがって、例示的な実施形態では、この実施形態の円錐形フィルタ２８の中心対称軸線によっても画定される。例示的な実施形態の出口スロット７０は、２つの実質的に平行な面、すなわち第１の面７２及び第２の面７４によって一部が画定される。例示的な実施形態では、これらの２つの面は実質的に平坦であり、互いに対して平行であると共に軸線Ｘに対して実質的に平行であるが、この構成は全ての場合に必要であるわけではない。図示のスロット７０の設計の利点は、流出する粉体流の方向を軸線Ｘと実質的に平行に位置合わせするように方向付けることを助けるということである。したがって、出口７０が中心又は主流れ軸線Ｘから半径方向にずれていたとしても、流出する粉体スプレーパターンＰは、中心軸線Ｘに対して実質的に平行な方向に流れるものとして見ることができる。代替的には、（例えば、出口のスプレーパターンＰを、中心軸線Ｘに対して必ずしも平行ではない方向にすることが所望される場合）出口７０を主流れ軸線Ｘから離れるように、又は主流れ軸線Ｘに向かうように傾斜させることができる。したがって、中心又は軸線からずれた出口又はスロット７０は、本明細書において使用する場合、その一部又はかなりの部分が、ノズル内の主粉体流の軸線から半径方向に離間しているノズル出口７０を指す。したがって、中心からずれている又は軸線からずれているという用語は、出口の粉体スプレーパターンが軸線Ｘに交わらないこと、又は、出口若しくはスロット７０が軸線Ｘに対して或る角度で傾斜しておらず、出口のスプレーパターンの軸線方向ではない流れ方向を提供することを必ずしも意味するものでも必要とするものでもない。
【００２５】
スロット面７２及び７４は、互いに対して実質的に平行である必要はなく、また必ずしも平坦である必要はないが、所望の出口スプレーパターンを達成するように適切に形成することができる。
【００２６】
中心からずれたスロット７０を設けることによって、中心軸線Ｘに対して第１の傾斜又は角度αを有する第１の内面７６を、殻体２４の内側に形成することができる。この第１の内面は、第１の太い矢印７８によって示すように、軸線Ｘに沿って領域３２を通って流れる粉体の主容積の障害となる。したがって、ノズル組立体２２に入る粉体の大部分は、この第１の障害面７６に衝突してからノズル出口７０から流出することができる。第１の面７６は、実質的に平坦であるか、湾曲しているか、又は所望の内部の流れ及び出口スプレーパターンを達成するのに必要に応じて任意のプロファイルを有することができる。主粉体流７８は、したがって、第２の太い矢印８０によって示されるように、主流れ軸線Ｘに対して角度βにある第２の傾斜を有する第２の面８２に向かって方向を変えられる。例示的な実施形態では、角度βは（面８２、７２が軸線Ｘに対して実質的に平行であるように）およそ０度であり、第２の面８２は、スロット７０を一部画定する面７２の一部でもあるか又は面７２と同じである。しかし、他の実施形態では、βは０以外の角度であってもよく、及び／又は面８２は面７２とは異なるプロファイルすなわち輪郭を有していてもよい。
【００２７】
２つの衝突面７６及び８２は、粉体流がスロット７０を通ってノズルから流出する前に、粉体流内に内部乱流を形成するために使用することができる。この乱流は、濃厚相粉体流の場合は特に、霧化プロセスの一部として大量の加圧空気が必要になることを回避するために、粉体を霧化することを助ける。したがって、濃厚相粉体の場合であっても、ノズルスロット７０から出る良好に霧化された粉体流を、多量の霧化空気を加えることなく達成することができるため、粉体の濃厚相特性を維持する。この霧化及び乱流を用いて、所望であれば、出力スプレーパターン形状及び方向内に粉体の実質的に均一な濃度分布を達成することもできる。
【００２８】
スロット７０を一部画定する面７２及び７４は、好ましくは、出力スプレーパターンが、第３の太い矢印８４によって示されるように出口又はスロット７０の軸線の方向に実質的に沿う、十分な長さの距離Ｙに沿って同じ広さに広がる。しかし、所望の出口スプレーパターンによってはこれは必須の特徴ではない。
【００２９】
角度α、及び或る程度までは角度βも、複数の要因に基づいて選択することができる。粉体の極めて高い速度の流れは第１の面７６に衝突し得るため、角度αが急になるほど、もたらされる霧化及び乱流は大きくなる。しかし、より急な角度によって、粉体粒子の面７６への衝突融合の量も多くなる可能性がある。面７６に付着する粉体の量が多くなれば、ノズルの全体性能が損なわれる可能性がある。したがって、角度αをどれだけ急にするかのトレードオフがあり得る。本発明者らは、約６２度であれば十分に作用することを見出したが、これは例示的な値に過ぎず、特定の用途に対する必要に応じて変更することができる。なお、（定義したような）第２の傾斜角度βは例示的な実施形態ではおよそ０であるが、面８２は、第１の障害面７６から離れる粉体流に対する第２の障害面となる。換言すると、方向矢印８０は、粉体流が極めて急な角度で第２の面８２に衝突することによって乱流及び霧化を促進することを示す。この場合、実際には、本発明では、第１の面への粉体流の運動エネルギー及び運動量を使用して霧化させ、且つ所望の出力スプレーパターンの形状、方向及び重量／質量分布を生成する。いくつかの用途では、ノズル殻体２４又は少なくとも障害面７６、及び粉体が衝突し得る他の面に、限定するものではないが例えばデルリン（登録商標）ＡＦを含む低衝突融合材料を使用することが望ましい場合がある。
【００３０】
第２の面８２は、乱流を増大させることができるだけではなく、スロット７０の面と共に用いて、粉体流を、軸線Ｘ又は他の所望の方向に実質的に平行である経路８４に戻すように方向を変えることができる。
【００３１】
上述のように、領域３２を通る粉体流の主な質量又は容積は、軸線Ｘに沿う傾向にある。しかし、微粉及び他のより軽い粒子は、多量の空気も流れる傾向にある内面２８ａに沿って広がる（拡散する）傾向にあり得る。第３の方向付け用の面８６をスロット７０への入り口の付近に任意選択的に設け、これらの外側に拡散した粒子を主粉体流内へ戻すように方向を変えることができる。第３の面８６は、この結果を達成するために任意の好適な形状を有することができ、例示的な実施形態では、湾曲した凹面の形状で実現される。
【００３２】
第１の面７６、また適切な状況では第２の面８２も、霧化、質量分布及び乱流を促進するために、限定するものではないが凹状及び凸状の輪郭、より複雑な輪郭等を含む、（図３の断面図で見たときに）直線以外の輪郭を有することができる。
【００３３】
図８及び図１１を参照すると、スロット７０は、実質的に平行な第１の面７２及び第２の面７４によって画定されているだけではなく、２つの横方向側壁８８、９０によっても画定されている。図１１は、図８の線１１−１１に沿った部分断面図である。側壁８８、９０は、図１１の例では約９０度である挟角θを画定する。この角度は、出口スプレーパターンＰの幅を実質的に決定するが、加えられる空気の量、角度α及びβ、長さＹ等のような様々な他の特徴と共に、パターン内の重量分布又はスプレーパターンの他の特質にも影響を与え得る。したがって、角度θは、出口スプレーパターンの所望の幅に一部基づいて選択することができる。側壁８８、９０は、例えば、機械加工することができ、又はノズル殻体２４全体は、適切な金型によって形成される側壁８８、９０を用いて成形することができる。
【００３４】
なお、角度θは仮想の頂点９２を起点とし、側壁はそれぞれ縁９４、９６で終端して、粉体流が内部を通ってスロット７０へ進む開口９８を画定すると考えることができる。必須ではないが、開口９８の例えば断面積は、流速を一定に維持するために、フィルタ２８の出口端の断面積（図３）のような開口寸法１００とおよそ同じであるのが好ましい。しかし、角度θが変化すると寸法９８も変化する。例えば、θが７５度である場合、他の全ての寸法が同じままであると仮定すると、開口９８の領域はより小さくなるため、フィルタ２８からスロット７０への十分な流速がもはや可能ではない。したがって、仮想の頂点９２は、角度θの変化を相殺するように移動させることができる。７５度のようなより小さいθの例では、頂点９２は、図１１の９０度の位置に対して（図１１において見て）左側へ、開口９８の寸法が開口１００の寸法と一致するように適切な位置へ移動させる。反対に、θがより大きく、仮に１１０度であるとすると、仮想の頂点９２は、図１１の９０度の位置に対して（図１１において見て）右側へ、開口９８の寸法が開口１００の寸法と一致するように適切な位置へ移動させる。このように、挟角θの寸法に関係なく、ノズル２２は再現可能な出力流速を生み出す。頂点９２を移動させることとは代替的に、又はこれに加えて、面７２と７４との間のスロット７０の幅又は間隙も変化させて、開口１００からスロット７０内へ流れる粉体に対する、スロット７０が呈する全体の断面積を調節することができる。もちろん、開口９８と開口１００の厳密な一致を維持する必要がない用途、或いは一致しないことを使用して出力スプレーパターン若しくは速度若しくは他の特性を調節するか又は変更することができる用途もあり得る。
【００３５】
本明細書において示される例示的な実施形態の様々なノズル構成要素を、使用するスプレーガン、所望のパターン形状等に応じて任意選択とすることができることに留意することが重要である。したがって、１つのより広範な意味では、本開示は、軸線（例えば軸線Ｘ等）に沿う粉体の主な流れが、少なくとも１つの障害物（例えば面７６）に当たって粉体を霧化すると共に乱流を形成することを助けることで、霧化、及び限定するものではないがパターン形状、重量分布、速度、方向等を含む出口スプレーパターンの画定をさらに促進するように軸線からずれた出口を含む、ノズル軸線に関する。ノズルは、また、第２の面８２、平行な面スロット７０、湾曲した遷移面８６、角度α、β及びθの変化等のさらなる特徴（これらの特徴の選択可能な部分組み合わせ及び変形を含む）を含み得る。
【００３６】
本開示は、また、上記特徴のうちの１つ又は複数を使用することによって行うことができる様々な方法を意図する。例えば、粉体の流れを霧化する方法であって、粉体の流れは、軸線に沿って主に流れ、かつ、障害面に対して方向付けられた主な部分を有し、元の流れ軸線に対して軸線がずれている出口又はスロットを通って流出する前に、異なる方向に沿って流れの方向を変えられる。さらなるステップは、粉体が出口又はスロットから流出するときに、最初の流れ軸線に実質的に平行である方向へ戻るように粉体流の方向を変えること、及び１つのみの開口又はスロットを使用することも含み得る。
【００３７】
例示的な実施形態を参照して本発明を説明してきた。当業者には、本明細書を読んで理解すれば、変更形態及び変形形態が想起されるであろう。添付の特許請求の範囲又はその均等物内にある限り、全てのそのような変更形態及び変形形態を含むことが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【国際調査報告】
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