(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）外部の静電気チャージ用の電極の配列（１８，１９）と、
ｂ）電気絶縁性の材料からなるアトマイザー用ハウジング（１）内に設けられた駆動装置（３，４）によって回転されることができる、導電性の、アースされたスプレー用の鐘形部材（６）と、
ｃ）噴射空気（２１）を吹き出すことができ、作動の際に高圧電位（例えば−１０ｋＶ）に設定され、導電性の材料からなる噴射空気用リング（１３）と、
ｄ）１０ＭΩ乃至５００ＭΩの範囲のオーム抵抗を形成し、この抵抗によって前記噴射空気用リング（１３）を接地電位と電気接続する手段（１３，１６，１７）と、を具備し、
１つ又は複数の平行な抵抗構成要素（１７）が、前記噴射空気用リング（１３）を接地電位と電気接続する手段として、設けられていること、および、この抵抗構成要素（１７）を電気接触させるために、少なくとも１つのばね要素（１６）が設けられていること、を特徴とする導電性のペイント、特に水性ペイントを塗布する高速回転アトマイザー。
【請求項２】
前記噴射空気用リング（１３）は、高抵抗材料により形成されており、この噴射空気用リング（１３）自体は接地電位と接続する手段として用いられており、１０ＭΩ乃至５００ＭΩの範囲にあるオーム抵抗は、前記噴射空気用リングの、前記電極（１９）に向いた縁部と、接地電位を通す構成要素との間に、形成されていること、を特徴とする請求項１に記載の高速回転アトマイザー。
【請求項３】
前記噴射空気用リング（１３）は、前記鐘形部材（６）の方に向いた領域で、電気絶縁性の絶縁部材（１１）で覆われており、このことにより、４ｍｍ乃至１５ｍｍの最小距離は、覆われていない噴射空気用リング（１３）と、前記鐘形部材（６）との間で、調節されていること、を特徴とする請求項１または２に記載の高速回転アトマイザー。
【請求項４】
前記鐘形部材（６）は、前記噴射空気用リング（１３）に向いた外側で、電気絶縁性の絶縁部材（２２）で覆われていること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の高速回転アトマイザー。
【請求項５】
絶縁材料のリング（１５）によって、前記噴射空気用リング（１３）の、前記電極（１９）に向いた部分は覆われており、電界強度を減じる前記絶縁材料のリング（１５）の間に、高抵抗材料からなるリング（１４）が挿入されており、適切な形状によって、構成要素（１３，１４，１５）の間のエアギャップが避けられていること、を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の高速回転アトマイザー。
【請求項６】
前記噴射空気用リング（１３）は、その表面の部分領域で、絶縁部材（１１）によって覆われており、この絶縁部材は、前記リング（１３）と前記鐘形部材（６）との間の電気的なブレークダウンの危険を減じるために、特に、前記噴射空気用リング（１３）の、前記鐘形部材（６）に向いた縁部を、覆うこと、を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の高速回転アトマイザー。
【請求項７】
追加空気（２０）は、前記絶縁部材（１１）の開口部（１０）を通って、前記絶縁部材（１１）と前記鐘形部材（６）との間の中間空間に吹き込むことができ、このことによって、前記鐘形部材の縁部における空気乱流が回避可能であること、を特徴とする請求項６に記載の高速回転アトマイザー。
【請求項８】
前記絶縁材料のリング（１５）の前縁は、この前縁の領域での電界強度を減じるために、高抵抗材料、特にペイントからなる被覆（２４）によって覆われていること、を特徴とする請求項５乃至７のいずれか１に記載の高速回転アトマイザー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性のペイント、特に水性ペイントを、物体の、被覆される表面に塗布するために、用いることができ、外部の充電装置を有する回転アトマイザーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転アトマイザーは、例えば、DE 31 30 096 C2，DE 31 51 929 C2及びEP 0 829 306 A2に記載されている。これらの場合、水性ペイントは、中央で、高速度(１００００ｒｐｍ乃至７００００ｒｐｍ)で回転する鐘形部材に供給される。遠心力によって、ペイントは、鐘形部材の縁部へ運ばれ、そこから、小滴として放出される。従って、小滴は、第１の飛行モーメントでは、アトマイザーの手前にある、被覆されるオブジェクトの表面に対し平行に動く。次に、アトマイザーから、被覆されるオブジェクトの方向への空気の流れによって、小滴は被覆されるオブジェクトの方向に向けられる。空気は、鐘形部材の後方で、アトマイザーに設けられた孔又はスリットから放出される。高い塗布効率を達成するために、小滴は静電気的にチャージされる。このことは、鐘形部材の周囲に半径方向に取り付けられており、マイナスの直流電圧電位にある針電極によって、なされる。この電圧は、−４０ｋＶと−１００ｋＶとの間の範囲にある。ニードルチップの手前の、この場合に生じる高い電界強度（＞２５ｋＶ／ｃｍ）は、ニードルチップの手前で空気のイオン化をもたらす。このときに発生する電子は、空気の分子に堆積され、マイナスイオンを形成する。これらのイオンは，電界の中で、接地電位にある鐘形部材へ、及び被覆されるアースされたオブジェクトへと動く。そこまでの途中で、イオンは小滴にクロスして、これらの小滴をマイナスにチャージする。チャージされた小滴には、被覆されるオブジェクトの方向への力が作用し、この力は電荷と電界と相互作用によって引き起こされる。この場合、電界及び電荷が高くなればなるほど、この力従ってまた塗布効率はそれだけ一層高い。印加された電圧に対しては、上限が生じる。予め設定された或る電圧レベルより上では、均等なコロナ放電がいわゆるストリーマーに変わる。これらのストリーマーは、一方では、小滴の非常に不均等な電荷をもたらし、他方では、針電極と、アースされた鐘形部材との間のブレークダウンを起こすことがある。
【０００３】
他の問題は、鐘形部材の縁部における乱流によって、小滴がアトマイザー本体の方向に向けられることにある。従って、US 5,775,598では、噴射空気用リングを導電性材料で製造し、この噴射空気用リングを接地電位に接続することが提案される。従って、アトマイザー本体と、鐘形部材から迸らせた、もうもうと立ち込める小滴との間には、ニードルチップから、アースされた噴射空気用リングへのイオン電流の流れによって、空間電荷雲が生じる。マイナスにチャージされた小滴の反発力と、マイナスイオンとによって、アトマイザー本体の汚れを回避することが意図されている。この装置は、更に、噴射空気用開口部を金属部分に形成することができるという利点を有する。このことによって、プラスチック部分に比べて、噴射空気のより高い均等が保証されている。何故ならば、金属部分の場合よりもプラスチック部分の場合の方が、製造公差が大きいからである。更に、部分的に観察され、タービンの破壊に繋がる、タービンからの放電を、噴射空気用開口部によって回避することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし乍ら、この装置は以下の決定的な欠点を有する。
−噴射空気用リングの縁部とニードルチップとの距離は、通常、鐘形部材の縁部とニードルチップとの距離よりも短い。このことによって、ニードルチップで発生されたカソードの小部分のみが、鐘形部材の縁部へ向けられて、鐘形部材の縁部の領域での電界強度は低い。従って、小滴の電荷は高い効率には十分でない。
【０００５】
―噴射空気用リングの縁部はアトマイザー本体のプラスチック面に接続されている。このことによって、プラスチック面の破壊をもたらす比較的強い電流の放電(ストリーマー)が生じる当の境界面が生まれる。
放電への傾向が減少するのに伴って高い効率を達成するために用いられ、外部の放電装置及び噴射空気用リングを有する高速回転アトマイザーを、提供するという課題が、本発明の基礎になっている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は請求項１に記載の特徴を有する高速回転アトマイザーによって解決される。実施の形態は他の請求項に記載されている。
本発明に係わる措置によって、噴射空気用リングを、接地電位（鐘形部材及びタービン）と針電極の高電圧電位との間にある電位に置くことに成功する。この目的のために、噴射空気用リングは直接にアースされておらず、オーム抵抗によって接地電位に接続されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態を図面に示して、以下に記述する。図１は、導電性材料（金属及び炭素）により形成されているタービン３を有する、アトマイザーの詳細図である。このタービンは、直接にアースされている。タービンは、通常、空気軸受を有するが、ころがり軸受も可能である。タービン３のシャフト４は、中空シャフトであって、この中には、導電性のペイント用供給管路５と、ここでは図示しない溶媒用供給管路と、ペイント用戻り管路とが配置されている。シャフト４の端面には、通常は金属で形成された鐘形部材６が設けられている。ペイント用管路５中を供給されるペイントは、開口部７及び８から出て、鐘形部材６の端面で、鐘形部材の縁部へと流れる。この縁部からペイントが飛散される。タービン３は非導電性材料（通常はプラスチック）からなるハウジング１によって囲まれている。絶縁材料からなる適切な構成部材２，９，１１によって、空気２０，２１はアトマイザーの前方に運ばれる。導電性材料により形成された噴射空気用リング１３は、噴射空気２１用の複数の開口部１２を有する。噴射空気用リング１３は、１つ又は複数の平行な抵抗１７（抵抗器構成要素）によってタービン３と電気接続されている。良好な接続を、例えば、ばね１６によって、達成することができる。
【０００８】
噴射空気用リング１３は、作動中に、アースされた鐘形部材６とは異なる電位（例えば−１０ｋＶ）にあるので、噴射空気用リング１３と鐘形部材６との間のブレークダウンが生じないことが保証されねばならない。図１に示した実施の形態では、導電性の噴射空気用リング１３は、鐘形部材の方に向かって、絶縁部材１１を有する。絶縁部材は、特に、噴射空気用リング１３の縁部を、覆う。更に、鐘形部材の縁部における空気乱流を防ぐ追加空気２０は、絶縁リング１１の開口部１０を通って、運ばれる。図２に示された実施の形態では、鐘形部材６の外側は、ブレークダウンに対する安全性を一層高めるために、追加的に、絶縁部材２２によって覆われている。
【０００９】
噴射空気用リング１３と、アースされたタービン３との間の接続は、上記抵抗１７と同一の電気抵抗を相応に有する材料により形成されている構成部材２３によってもなされることができる。このことは図３で実施の形態として示されている。
【００１０】
図面に示さない他の可能性は、噴射空気用リング１３自体を高抵抗材料で形成し、アースに接続することにある。この場合、噴射空気用リングの、針電極に向いている縁部と、接地電位との間の抵抗は、１０ＭΩ乃至５００ＭΩの範囲にあるのがよい。
【００１１】
確実な操作のためには、針電極１９を有する電極ホルダー１８の方に向いている、噴射空気用リング１３の縁部に、ストリーマー放電をもたらす高い電界強度が全然生じないように、努力がなされなければならない。この目的のために、電位を下げる高インピーダンス接続を、導電性の噴射空気用リング１３と、プラスチックカバー１５との間に、入れることができる。図４には、簡単な実施の形態が示されている。噴射空気用リング１３と、プラスチックカバー１５との間に、高抵抗材料（例えば、グラファイト又はカーボンブラックが添加されたプラスチック）からなるリング１４が入れられている。このリングは、全周に亘って、プラスチックカバー１５にしっかりと接触しなければならない。エアギャップを、いずれにせよ、高抵抗リング１４と絶縁性のプラスチックカバー１５との間で及び高抵抗リング１４と噴射空気用リング１３との間で避けねばならない。他の可能性は、図５に示すように、プラスチックカバー１５の前縁を、高抵抗材料２４例えばペイントで被覆することにある。この場合、エアギャップが生じないことに、同様に注意を払わねばならない。図４及び図５に示された措置の組合せも可能である。
【００１２】
非常に簡略化された電気等価回路図が、図６に示されている。この電気回路は、ニードルチップと被覆されるアースされたオブジェクト２５との間、ニードルチップとアースされた鐘形部材２６との間、及び、針電極と噴射空気用リング２７との間の夫々の気体放電路と、噴射空気用リングとアースとの間の抵抗２８とを有する。前記気体放電路の電気−電圧曲線の近似値を以下の式によって求めることができる。
ニードルチップと、被覆されるアースされたオブジェクトとの間で、ＩＯ＝ｃＯ（Ｕ−Ｕ０Ｏ）２、
ニードルチップと、アースされた鐘形部材との間で、Ｉｇ＝ｃｇ（Ｕ−Ｕ０ｇ）２、
針電極と噴射空気用リングとの間で、Ｉｌ＝ｃｌ（Ｕ−Ｕｌ―Ｕ０ｌ）２である。
【００１３】
噴射空気用リングにおける電圧Ｕｌは、噴射空気用リングへの電流Ｉｌと、噴射空気用リングとアースとの間の電気抵抗Ｒｌとから生じる。
Ｕｌ＝ＩｌＲｌ
アトマイザーの全電流は、アースされたオブジェクトへの、アースされた鐘形部材への、噴射空気用リングへの３つの部分電流ＩＯ，Ｉｇ，Ｉｌ、の合計である。
Ｉ＝ＩＯ＋Ｉｌ＋Ｉｇ
電気的意味では、これは種々の電位を有する多極装置である。しかし、第１の近似では、パラメーターｃＯ，ｃｇ，ｃｌ，Ｕ０Ｏ，Ｕ０ｇ及びＵ０ｌが幾何学的形状にのみ左右されるのであって、電位に左右されるのではないことが出発点となることができる。かくて、アトマイザーは、第１の近似では、記載された５つの式によって、記述される。
【００１４】
実験的調査は、鐘形部材への電流が約４００μＡ、オブジェクトへの電流が約１００μＡ、鐘形部材への電流が約１００μＡであるとき、アトマイザーの非常に良好な性能（高い塗布効率及び僅かな汚れ）が生じること、を明らかにした。このような同調は抵抗にのみならず、針電極の位置にも左右される。１０ＭΩ乃至５００ＭΩの範囲の抵抗が一般的には適切であることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  噴射空気用リングと、スプレー用鐘形部材と、噴射空気用リングを接地電位に高インピーダンスで接続する少なくとも１つの抵抗構成要素とを具備するアトマイザーの詳細図である。
【図２】  鐘形部材に追加の絶縁部分を設けた、図１に示したアトマイザーを示している。
【図３】  高インピーダンス接続の他の実施の形態を有する、図１に示したアトマイザーを示している。
【図４】  噴射空気用リングの縁部での電界強度を下げるための処置の拡大図を示している。
【図５】  電界強度を下げるための他の処置を示している。
【図６】  最も簡略化された電気等価回路図を示している。
【符号の説明】
１  絶縁材料（例えばプラスチック）からなるハウジング
２  プラスチックからなる構成要素
３  空気軸受を有するタービン（接地電位に導電接続されている）
４  中空シャフト(導電性)
５  ペイント用管(導電性)
６  鐘形部材（導電性）
７  ペイント及び溶剤用開口部
８  ペイント及び洗浄剤用開口部
９  絶縁材料からなる構成要素
１０  追加空気用開口部（孔又はギャップ）
１１  絶縁材料からなる構成要素
１２  追加空気用開口部（孔又はギャップ）
１３  導電材料からなる噴射空気用リング
１４  電界制御のための、高抵抗材料からなるリング
１５  絶縁材料からなるリング
１６  ばね
１７  オーム抵抗構成要素
１８  電極ホルダー
１９  針電極(マイナスの直流電圧)
２０  鐘形部材の縁部における空気乱流を回避するための追加空気
２１  噴射空気
２２  鐘形部材の外部絶縁部材
２３  高抵抗材料からなる構成要素
２４  高抵抗材料からなる被覆
２５  針電極とアースされた被覆されるオブジェクトとの間の気体放電路用の等価回路図
２６  針電極とアースされた鐘形部材との間の気体放電路用の等価回路図
２７  針電極と噴射空気用リングとの間の気体放電路用の等価回路図
２８  導電性の噴射空気リングとアースとの間の抵抗
Ｕ  ニードルチップにおける電圧
Ｕｌ  噴射空気用リングにおける電圧
Ｉ  アトマイザーの全電流
ＩＯ  ニードルチップからアースされた被覆されるオブジェクトへの電流
Ｉｇ  ニードルチップからアースされた鐘形部材への電流
Ｉｌ  ニードルチップから噴射空気用リングへの電流
Ｒｌ  導電性の噴射空気用リングとアースとの間の抵抗
ｃＯ，ｃｇ，ｃｌ，Ｕ０Ｏ，Ｕ０ｇ及びＵ０ｌ  気体放電路のパラメーター
【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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