(57)【要約】本発明は、ワークピースを塗装するための塗料のスプレイ・ミストを作り出すための超音波定在波アトマイザ装置（１０，２０）に係る。この装置は、ソノトロード（１２，２２）と、このソノトロード（１２，２２）の反対側に配置されたコンポーネント（１４，２４）とを備え、運転時に、少なくとも一つのソノトロード（１２，２２）と前記コンポーネント（１４，２４）の間の中間のスペースの中に、定在波超音波場が形成される。この装置はまた、少なくとも一つのノズル状の塗料供給デバイス（１８）を備え、この塗料供給デバイス（１８）は、ソノトロード（１２，２２）の中心軸に対して垂直に配置され、少なくとも一つの塗料吐出ポイントでのアトマイジング・プロセスのために、前記中間のスペースの中に塗料を導入する。前記ソノトロード（２２）の反対側に配置された前記コンポーネントは、同軸上に配置された反射器（２４）であって、この反射器のソノトロード（２２）に面する端面（２６）は、ステップ状の窪んだ部分（２８）を有し、この窪んだ部分の深さは、前記ソノトロード（２２）の中で作り出される音波の空気中での波長Ｘの半分の長さの倍数に一致する。
2006527644.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の塗料のスプレイ・ミストを作り出すための超音波定在波アトマイザ装置（１０，２０）であって、
ソノトロード（１２，２２）と、このソノトロード（１２，２２）の反対側に配置されたコンポーネント（１４，２４）とを備え、運転時に、少なくとも一つのソノトロード（１２，２２）と前記コンポーネント（１４，２４）の間の中間のスペースの中に、定在波超音波場が形成され、
当該装置はまた、少なくとも一つのノズル状の塗料供給デバイス（１８）を備え、この塗料供給デバイス（１８）は、ソノトロード（１２，２２）の中心軸に対して垂直に配置され、少なくとも一つの塗料吐出ポイントでのアトマイジング・プロセスのために、前記中間のスペースの中に塗料を導入する、
超音波定在波アトマイザ装置において、
前記ソノトロード（２２）の反対側に配置された前記コンポーネントは、同軸上に配置された反射器（２４）であり、
この反射器のソノトロード（２２）に面する端面（２６）は、ステップ状の窪んだ部分（２８）を有し、
この窪んだ部分（２８）の深さは、前記ソノトロード（２２）の中で作り出される音波の空気中での波長Ｘの半分の長さの倍数に一致すること、
を特徴とする超音波定在波アトマイザ装置。
【請求項２】
下記特徴を備えた請求項１に記載の超音波定在波アトマイザ装置：
前記反射器（２４）は、無給電反射器として構成されている。
【請求項３】
下記特徴を備えた請求項２に記載の超音波定在波アトマイザ装置：
前記反射器（２４）は、ディスク状の円板または矩形の板として構成されている。
【請求項４】
下記特徴を備えた請求項３に記載の超音波定在波アトマイザ装置：
前記反射器（２４）の厚さは、同様に、前記ソノトロードの中で作り出される音波の波長の半分の長さの倍数に一致する。
【請求項５】
下記特徴を備えた請求項３または４に記載の超音波定在波アトマイザ装置：
前記反射器の厚さは、少なくとも、１０ｍｍである。
【請求項６】
下記特徴を備えた請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波定在波アトマイザ装置：
前記反射器（２４）の前記ステップ状の窪んだ部分（２８）は、前記反射器（２４）の水平方向の中心軸の下側で、前記反射器に形成されている。
【請求項７】
下記特徴を備えた請求項６に記載の超音波定在波アトマイザ装置（１０）：
前記反射器（２４）の前記ステップ状の窪んだ部分（２８）は、前記ソノトロード（２２）に向かい合う前記反射器（２４）の端面に、半円の形状で形成されている。
【請求項８】
下記特徴を備えた請求項６に記載の超音波定在波アトマイザ装置（１０）：
前記反射器（２４）の前記ステップ状の窪んだ部分（２８）は、前記ソノトロード（２２）に向かい合う前記反射器（２４）の端面に、スプレイ方向に対して対称に広がる開口を有する扇形の形状で形成されている。
【請求項９】
下記特徴を備えた請求項８に記載の超音波定在波アトマイザ装置（１０）：
前記反射器（２４）の端面の前記扇形のステップ状の窪んだ部分（２８）の開口の角度αは、４５°＜α＜１８０°の範囲である。
【請求項１０】
下記特徴を備えた請求項９に記載の超音波定在波アトマイザ装置（１０）：
前記反射器（２４）の端面の前記扇形のステップ状の窪んだ部分（２８）の開口の角度αは、３５°である。
【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の塗料のスプレイ・ミストを作り出すための超音波定在波アトマイザ装置に係る。この超音波定在波アトマイザ装置は、少なくとも一つのソノトロードと、この少なくとも一つのソノトロードの反対側に配置されたコンポーネントとを備え、運転時に、前記ソノトロードと前記コンポーネントの間の中間のスペースの中に、定在波超音波場が形成される。それに加えて、この超音波定在波アトマイザ装置は、少なくとも一つのノズル状の塗料供給デバイスを備え、この塗料供給デバイスは、各ソノトロードに対して垂直に配置され、少なくとも一つの塗料吐出ポイントでのアトマイジング・プロセスのために、前記中間のスペースの中に塗料を導入する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、塗料の被覆は、自動車のボディやそれと同様の広い面積の品物に対して、高速ロータリー・アトマイザを用いて、既知の方法で行われて来た。高速ロータリー・アトマイザは、微細な塗料のスプレイ・ミストを作り出し、このスプレイ・ミストは、通常、適切な補助手段を用いて（例えば、導電性塗料の場合には電場を用いて）、塗装される表面に塗布される。
【０００３】
環境的にフレンドリーな水溶性ベースのコートを使用する場合、２００ｍＬ／ｍｍ〜４００ｍＬ／ｍｍ、あるいはそれ以上の塗装速度が得られる。塗装に対して要求される品質（例えば、表面の平滑性や気泡の発生防止など）は、特に、スプレイ・ミストの塗料の液滴の直径Ｄdropが、１０μｍ＜Ｄdrop＜６０μｍの範囲にあるときに、実現される。
【０００４】
この既知の高速ロータリー・アトマイゼイションには、下記のような、製品の品質及び要求される製造費用の双方に影響を与えるおそれがある短所がある。即ち、アトマイゼイションの質及び供給量は、回転ベル（塗料を送り出す回転部分）の形状及び回転速度によって大きく支配される。ベルを駆動するために、ベルに結合された空気タービンに衝突するクリーンな圧縮空気が必要となる。圧縮空気の清浄化には、余分な費用が掛かる。
【０００５】
約１００，０００ｒｐｍの、ロータリー・アトマイザの非常に早い回転速度のために、そのようにして加速された塗料の粒子は高い初速を有しており、そのことは、塗装される領域（例えば、車体の表面）に対する塗料の粒子の正確な位置合わせを困難にし、その結果、かなりの量の塗料が、目標領域を通り越して飛散する。
【０００６】
それに加えて、高速ロータリー・アトマイザを用いて塗装する場合には、単位時間当たりに供給可能な塗料の量が制限されるので、それにより、塗装に要する時間が増大する。
【０００７】
独国特許出願公開第１０２ ４５ ３２４号公報及び独国特許出願公開第１０２ ４５ ３２６号公報には、最初に述べたタイプの超音波定在波アトマイザ装置が開示されている。この装置では、超音波を用いる定在波アトマイゼイションが、高速ロータリー・アトマイゼイションの代わりに使用されている。この装置は、高速ロータリー・アトマイゼイションと比べて、次のような優位性を備えている。
【０００８】
この装置では、回転するベルの代わりに、リニアに振動する超音波ソノトロードが使用される。これによって、アトマイザの信頼性即ち寿命が増大する。更に、圧縮空気タービンのための駆動用空気が、もはや必要とされることがない。この駆動用空気は、クリーニングが必要であるので、高価である。また、超音波定在波アトマイゼイションの場合、高速ロータリー・アトマイゼイションの場合と比べて塗料の液滴の初速が低いので、塗料のスプレイ・ミストを車体に向けて吹き付けるために必要となるクリーンな空気の量が、より少なくなる。これに伴い、一方では、高価なクリーンな空気の消費量が少なくなり、もう一方では、塗料の消費量が少なくなる。それは、空気の流量が減少することにより、塗装される表面を通り越して飛散する塗料も減少するからである。
【０００９】
反射器が塗料により濡らされることを防ぐためだけに、ソノトロードの場合と比べてより高価なクリーニング用の空気が必要になる。あるいは、反射器と塗料のシートの間隔を大きく取らなければならない。ソノトロードは、反射器と比べて、塗料により濡らされることに対してより容易に保護することができる。その理由は、振動により、塗料の液滴がソノトロードから遠ざけられるからである。
【００１０】
結果として、高速ロータリー・アトマイゼイションの場合とは異なり、超音波定在波アトマイゼイションの場合には、塗料は、アトマイゼイション装置と直接の接触することがない。従ってアブレイジョンがないので、超音波定在波アトマイゼイションの場合には、磨耗を避けることができる。塗料は、通常、楕円形の断面のスプレイ・コーンの状態で塗布される。このことは、幅の狭い部品を塗装する時に、有利である。
【００１１】
塗料により濡らされる危険は、もし、ソノトロードの端面及び反射器の端面が互いに傾斜し、それによって、塗料の吐出のためにより大きな開口が作られる場合にも、減少する。このことは、斜角が付けられた端面によっても、実現される。
【００１２】
しかしながら、これらの手段は、アトマイゼイションのスペースの中の超音波場が弱められると言う影響を伴う。このことは、音波または特定の要素が、前後に往復する状態で伝達されずに、その一部がアトマイゼイションのスペースから散逸することによりもたらされる。その結果として、最大限にアトマイズされることが可能な塗料の率が減少する。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２ ４５ ３２４号公報
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２ ４５ ３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このような先行技術に基づき、本発明の目的は、最初に述べたタイプの装置を提供することにある。この装置は、シンプルな形態を備えているのにも拘わらず、可能な限り大きい塗料の吐出のための開口を提供する。この装置は、この目的のために用いられる音の場が弱められることを可能な限り少なくすると同時に、塗装速度が可能な限り変化しないように、即ち、塗料の供給量が可能な限り変化しないように、意図されている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を実現するため、本発明により、請求項１の特徴に対応する形態において、下記の構成が提供される：
ソノトロードの反対側に配置されたコンポーネントは、同軸上に配置された反射器（reflector）であって、この反射器のソノトロードに面する端面は、ステップ状のオフセットを有しており、このオフセットの深さは、ソノトロードの中で作られる音波の空気中での波長の半分の長さの倍数に一致する。
【００１５】
本発明の有利な発展形態において、前記反射器は、無給電反射器（passive reflector）として構成される。この反射器は、好ましくは、プレートとして、特に、ディスク状の円板として構成され、その断面は、超音波定在波アトマイザ装置で使用されるソノトロードの断面に、少なくとも一致する。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記反射器の厚さも、同様に、ソノトロードの中で作られる音波の波長の半分の長さの倍数に一致することが好ましいことが分かった。前記反射器の厚さは、少なくとも１０ｍｍである。
【００１７】
本発明の一つの形態に対応する形態において、前記反射器のステップ状のオフセットは、反射器の水平方向の中心軸の下側で、反射器の中に形成される。この窪んだ部分は、半円形の楔の形状を有している。
【００１８】
本発明の発展形態において、下記の構成がこの後に続く。前記反射器のステップ状のオフセットは、ソノトロードに向かい合う反射器の端面に、半円の形状または扇形の形状で形成され、その開口は、スプレイ方向に対して対称に広がる。即ち、前記反射器の端面に扇形の形状で形成されたステップ状のオフセットの開口の角度αは、４５°＜α＜１８０°の範囲である。前記反射器の端面に扇形の形状で形成されたステップ状のオフセットの開口の角度αは、好ましくは、α＜１３５°の範囲である。
【００１９】
これら及び更なる有利な形態及び実施例は、従属クレームの主題である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下において、本発明、本発明の有利な形態及び改善、及びその特別な優位性が、添付図面の中に示された例示的な実施形態に基づいて、より詳細に説明され記載される。
【００２１】
図１に、第一の塗料スプレイ装置１０の側面図の概略を示す。この装置は、ソノトロード１２と、一様に形成された無給電反射器１４とを有し、それらの間に、ソノトロード２２の中で作られ、反射器１４に向かい合うその端面１６から発射される振動によって、定在波が作られる。この定在波は、個別のサウンド・パーティクル速度（sound particle velocity）の波腹（antinodes）（ここにはより詳細には示されていない）を有しており、その中に、塗料導入管１８がそれぞれ挿入され、塗布することが意図された塗料を供給する。その塗料は、スプレイ方向に広がるスプレイ・コーン１９の形状を成し、その結果として、塗料による対応する被覆を、塗装されるワークピースにもたらす。
【００２２】
◇06b  ソノトロード１２の音響学的アウトプット領域、即ち、その端面１６は、その振動状態のために、塗布される塗料で恒久的に濡らされる危険に曝されることはないが、この問題は、反射器１４に対しては大きな影響を及ぼす。問題となる反射器の端面を、矢印Ｐが指している。塗料で濡れることを防ぐために、あるいは、それを減らして衝突する塗料を取り除くために、圧縮空気が通常使用され、スプレイ方向に供給される（こにには、それ以上詳しく示されてはいない）。
【００２３】
図２に、第二の塗料スプレイ装置２０の側面図の概略を示す。この装置は、ソノトロード２２を備え、このソノトロード２２は、先に図１に示し且つ説明したものと同様である。この装置はまた、ステップが設けられた無給電反射器２４を備えている。この反射器は、ここでは、縦方向断面Ａ−Ｂで示されていて、それは、図３〜５で示された形態に対応している。ソノトロードと反射器の間に、ソノトロード２２の中で作られ、反射器に向かい合うその端面２６から発射される振動によって、定在波が作られる。この定在波は、個別のサウンド・パーティクル速度の波腹（ここにはより詳細には示されていない）を有しており、その中に、塗料導入管１８が同様に挿入され、塗布することが意図された塗料を供給する。その塗料は、スプレイ方向に広がるスプレイ・コーン１９の形状を成し、その結果として、塗料による対応する被覆を、塗装されるワークピースにもたらす。
【００２４】
図１に示されている反射器１４との間の形状の相違は、ここで使用されている反射器２４が、窪んだ部分２８を有していることである。この窪んだ部分は、水平方向の中心線の下側から伸びている。この窪んだ部分は、図３〜５に示された変形例に対応するように、異なった形態を取ることが可能である。窪んだ部分２８の深さは、空気中での音波波長λの半分の長さの、任意の倍数である。
【００２５】
図３に示されているのは、それぞれのソノトロードに向かい合う第一のステップが設けられた反射器２４．１の端面の図であって、この場合、窪んだ部分２８．１は、半円の形状を備えている。従って、反射器２４．１の端面のオフセットは、水平方向の中心線に現われ、その開口の角度αは、１８０°である。
【００２６】
図４に示されているのは、第二のステップが設けられた反射器２４．２の端面の図である。この場合、窪んだ部分２８．２は、円形の反射器２４．２の中心から楔の形態で、下方向に広がり、その開口の角度αは、９０°＜α＜１８０°の範囲である。
【００２７】
最後に、図５に示されているのは、第三のステップが設けられた反射器２４．３の端面の図である。この反射器は、矩形の板として、即ちここでは正方形の板として、構成されている。この反射器は、同様に、楔状に窪んだ部分２８．３を備え、この窪んだ部分は、下方向に広がり、その開口の角度αは、図４に示された開口の角度と同様に、９０°＜α＜１８０°の範囲である。
【００２８】
本発明による窪んだ部分２８を反射器２４．１，２４．２及び２４．３に設ける目的は、不必要な塗料の供給量を減らすことではない。そのような塗料は、反射器の領域内で、幾何学的に引き起こされる妨害の結果として、それぞれの噴射装置により、そのように供給される。本発明による２８．１から２８．３までの窪んだ部分の助けにより、一方では、ソノトロードと反射器の間の定在波場が、定在波の位相のアンバランスの結果として、弱められないことが今や確保される。そしてもう一方では、アトマイゼイションのスペースからの塗料の吐出のための比較的大きな開口が、上記の窪んだ部分によって、作り出される。
【００２９】
円形のまたは角張った反射器はまた、円の部分の形状、円の切片及び扇形のステップを有することができる。様々な形成されるステップの数、それらのステップの高さまたは深さ、及び塗料移送管の位置は、区分された反射器に関して、適用対象に応じて選択することが可能であり、それらは、最大の塗装速度、低い濡らされる危険、塗料スプレイ・コーンの形成、または最も好ましい静電気のチャージなどに関する規準に基づき、選択される。
【００３０】
もし必要な場合には、反射器には、更にエアクッションを設けることができる。
【００３１】
更に、広げられた開口は、次のような優位性を備えている。即ち、塗料のシートの近傍での静電気のチャージの場合に、かなり高い電界強度（８〜２５ｋＶ／ｃｍ）が可能になる。その理由は、反射器による電界の遮蔽効果が減少するからである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、第一の塗料スプレイ装置の側面図の概略を示す図であり、この装置は、ソノトロードと、一様な無給電反射器とを有している。
【図２】図２は、第二の塗料スプレイ装置の側面図の概略を示す図であり、この装置は、ソノトロードとステップが設けられた無給電反射器を有している。
【図３】図３は、第一のステップが設けられた反射器の端面を示す図である。
【図４】図４は、第二のステップが設けられた反射器の端面を示す図である。
【図５】図５は、第三のステップが設けられた反射器の端面を示す図である。
【図１】
2006527644.tif 000003
【図２】
2006527644.tif 000004
【図３】
2006527644.tif 000005
【図４】
2006527644.tif 000006
【図５】
2006527644.tif 000007
【国際調査報告】
2006527644.tif 000008
2006527644.tif 000009
2006527644.tif 000010
2006527644.tif 000011
2006527644.tif 000012
2006527644.tif 000013