(57)【要約】  比較的長尺のノズル本体と、ノズル本体の下流端にスプレー先端部と該先端部を囲むエアキャップが配置されている、空気アシスト静電スプレーノズルアセンブリ。スプレーノズルアセンブリは、互いに導電性を有する関係でエアキャップに固定かつ保持される、高圧電源に接続するための上流電極と、長尺の供給管と、電気増強挿入子と、スプレー先端部とを含み、電極と供給管と挿入子とスプレー先端部とのそれぞれの液体流路を通過する液体が静電的に荷電された液体粒子のパターンで放出されるようになっている。エアキャップは、スプレー先端部と挿入子と液体供給管を容易に取り外したり、交換したりできるよう、取り外し可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電スプレーノズルアセンブリであって、
当該静電スプレーノズルアセンブリが、非導電性材料から作製された入力ヘッドを備え、
当該静電スプレーノズルアセンブリが、非導電性材料から作製された前記入力ヘッドによって支持されている長尺中空のノズル本体を備え、
前記入力ヘッドが、液体供給部に接続される液体入口を有し、
当該静電スプレーノズルアセンブリが、前記入力ヘッド内に支持された、高電圧電源に接続するための電極を備え、
前記電極が前記液体入口と連通する液体流路を有し、
当該静電スプレーノズルアセンブリが、長尺の前記ノズル本体内に配置されている長尺の供給管であり、前記電極の前記液体流路と連通する液体流路を有する導電性材料から作製された供給管を備え、
前記供給管および長尺の前記ノズル本体が、圧縮空気源に接続される圧縮空気入口を有する空気流路を画定し、
当該静電スプレーノズルアセンブリが、前記供給管の前記液体流路と連通する液体流路と、当該静電スプレーノズルアセンブリから液体を放出する放出口とを有し導電性材料から作製されたスプレー端部を前記ノズル本体の下流端に備え、
当該静電スプレーノズルアセンブリが、前記スプレー端部と液体の前記供給管と前記電極とを互いに導電性を有する関係で固定および保持するために長尺の前記ノズル本体の下流端に固定されたエアキャップであり、前記電極が高電圧電源に接続されたときに、前記電極と前記供給管と前記スプレー端部とのそれぞれの前記液体流路を通過する液体が前記スプレー端部から静電的に荷電された液体粒子のパターンで放出されるために荷電されるようになっているエアキャップを備え、
前記エアキャップが、前記供給管と前記ノズル本体とによって画定された前記空気流路と連通する前記スプレー端部の周りで空気流路を画定しており、圧縮空気を、前記スプレー端部から放出される静電的に荷電された液体粒子の前記パターンの周りに導く空気放出口を有する、静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項２】
前記エアキャップを取り外したときに、前記スプレー端部と前記供給管とを前記ノズル本体の下流端から取り外せるよう、前記エアキャップが前記ノズル本体に着脱自在に固定されている、請求項１に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項３】
前記ノズル本体が、該ノズル本体の直径の少なくとも１０倍の長手方向の長さを有する、請求項１に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項４】
前記ノズル本体が少なくとも１２インチの長手方向の長さを有する、請求項１に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項５】
前記スプレー端部と前記供給管との間に導電性を有するよう挟まれて前記スプレー端部内に配置されている挿入子を含み、
該挿入子が、前記供給管の前記液体流路と前記スプレー端部の前記液体流路との間を連通する液体流路と、前記スプレー端部の前記液体流路内に同心状に配置され、前記スプレー端部の前記放出口から外側に突出し、前記スプレー端部から放出される液体の静電荷電をさらに増加させるための下流電極ピンとを有する、請求項１に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項６】
前記スプレー端部が、上流円筒形部と、内側にテーパ状の中間円錐部と、前記スプレー端部の前記放出口を画定する下流円筒形ノーズ部分とを有し、前記挿入子が、前記スプレー端部の前記上流円筒形部内に同心状に配置された上流円筒形部分と、前記スプレー端部の前記中間円錐部内に導電性を有するように配置された円錐中間部と、前記スプレー端部の前記下流円筒形ノーズ部分内に同心状に配置され、前記下流円筒形ノーズ部分から下流に延びる下流電極ピンとを有する、請求項５に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項７】
前記挿入子に、前記供給管の前記液体流路と前記スプレー端部の前記液体流路との間を連通する複数の液体流路が形成されている、請求項６に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項８】
前記スプレー端部が、前記ノズル本体の下流端と前記エアキャップとの間に挟まれた外向きに延びる保持フランジを有し、該保持フランジには、前記供給管と前記ノズル本体との間に画定された前記空気流路と前記エアキャップに画定された前記空気流路との間で圧縮空気を流通させるための複数の空気流路が形成されている、請求項７に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項９】
前記圧縮空気入口が、前記入力ヘッドを介して前記供給管および前記ノズル本体によって画定された前記空気流路と連通している、請求項１に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項１０】
前記電極は、該電極の前記液体流路が前記供給管の前記液体流路と軸線方向の整列を保持した状態で前記入力ヘッド内に支持され、前記液体入口が前記電極の側面を通って前記電極の前記液体流路と連通している、請求項１に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項１１】
前記供給管が、前記ノズル本体の上流端を超えて前記電極と導電性を有するように前記電極の容器内へ延びている、請求項１に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項１２】
前記供給管および長尺の前記ノズル本体が、前記供給管の周りに環状の空気流路を画定している、請求項１に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項１３】
静電スプレーノズルアセンブリであって、
当該静電スプレーノズルアセンブリが、非導電性材料から作製された入力ヘッドを備え、
当該静電スプレーノズルアセンブリが、非導電性材料から作製された前記入力ヘッドによって支持されている長尺中空のノズル本体を備え、
前記入力ヘッドが、液体供給部に接続される液体入口を有し、
当該静電スプレーノズルアセンブリが、前記入力ヘッド内に支持された、高電圧電源に接続するための電極を備え、
前記電極が前記液体入口と連通する液体流路を有し、
当該静電スプレーノズルアセンブリが、長尺の前記ノズル本体内に配置されている長尺の供給管であり、前記電極の前記液体流路と連通する長尺の液体流路を有する導電性材料から作製された供給管を備え、
前記供給管および長尺の前記ノズル本体が、圧縮空気源に接続される圧縮空気入口を有する長尺の空気流路を画定し、
当該静電スプレーノズルアセンブリが、前記供給管の前記液体流路と連通する液体流路と、当該静電スプレーノズルアセンブリから液体を放出する放出口とを有し導電性材料から作製されたスプレー端部を前記ノズル本体の下流端に備え、
当該静電スプレーノズルアセンブリが、前記スプレー端部と前記供給管との間に導電性を有するよう挟まれて前記スプレー端部内に配置されている挿入子を備え、該挿入子が前記供給管の前記液体流路と前記スプレー端部の前記液体流路との間を連通する液体流路と、前記スプレー端部の前記液体流路内に同心状に配置された下流電極ピンとを有し、
当該静電スプレーノズルアセンブリが、前記スプレー端部と、前記挿入子と、液体の前記供給管と、前記電極とが互いに導電性を有する関係で保持された状態で長尺の前記ノズル本体の下流端に固定されたエアキャップであり、前記電極が高電圧電源に接続されたときに、前記電極と前記供給管と前記挿入子と前記スプレー端部とのそれぞれの前記液体流路を通過する液体が前記スプレー端部から静電的に荷電された液体粒子のパターンで放出されるために荷電されるようになっているエアキャップを備え、
前記エアキャップが、前記供給管と前記ノズル本体とによって画定された長尺の前記空気流路と連通する前記スプレー端部の周りで空気流路を画定しており、圧縮空気を、前記スプレー端部から放出される静電的に荷電された液体粒子の前記パターンの周りに導く空気放出口を有し、
前記エアキャップが、前記ノズル本体に着脱自在に固定され、前記エアキャップを取り外したときに、前記スプレー端部と前記挿入子と前記供給管とが前記ノズル本体の下流端から取り外せるようになっている、静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項１４】
前記ノズル本体が、該ノズル本体の直径の少なくとも１０倍の長手方向の長さを有する、請求項１３に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項１５】
前記スプレー端部が、上流円筒形部と、内側にテーパ状の中間円錐部と、前記スプレー端部の前記放出口を画定する下流円筒形ノーズ部分とを有し、前記挿入子が、前記スプレー端部の前記上流円筒形部内に同心状に配置された上流円筒形部分と、前記スプレー端部の前記中間円錐部内に導電性を有するように配置された円錐中間部と、前記スプレー端部の前記下流円筒形ノーズ部分内に同心状に配置され、前記下流円筒形ノーズ部分から下流に延びる下流電極ピンとを有する、請求項１３に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項１６】
前記エアキャップが、前記スプレー端部の前記中間円錐部の周りで円錐状の空気流路を画定している、請求項１５に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項１７】
前記挿入子に、前記供給管の前記液体流路と前記スプレー端部の前記液体流路との間を連通する複数の液体流路が形成されている、請求項１５に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項１８】
前記スプレー端部は、前記ノズル本体の下流端と前記エアキャップとの間に挟まれた外向きに延びる保持フランジを有し、該保持フランジには、前記供給管と前記ノズル本体との間に画定された前記空気流路と前記エアキャップに画定された前記空気流路との間で圧縮空気を流通させるための複数の空気流路が形成されている、請求項１３に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【請求項１９】
前記圧縮空気入口は、前記入力ヘッドを介して前記供給管および前記ノズル本体によって画定された前記空気流路と連通し、前記電極は、該電極の前記液体流路が前記供給管の前記液体流路と軸方向の整列を保持した状態で前記入力ヘッド内に支持され、前記液体入口が前記電極の側面を通って前記電極の前記液体流路と連通している、請求項１３に記載の静電スプレーノズルアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本出願は、参照により本明細書に組み込まれる２０１３年９月２０日出願の米国特許出願第６１／８８０，２３８号の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
[0002]本発明は、一般にスプレーノズルアセンブリ、より詳細にはスプレーノズルから放出される流体を静電気的に荷電して、液体粒子の微細化および分散を容易にする静電スプレーノズルアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]静電スプレーノズルアセンブリは、様々な製造プロセスにおいて塗料、潤滑流体等をスプレーするために使用される。所望のスプレー用途に応じて適切に液体粒子を微細化するには、さらに圧縮空気を利用しなければならない場合が多い。
【０００４】
[0004]一部の設備では、スプレーノズルアセンブリは、液体入口から比較的離れた距離に配置された放出端に位置するスプレーノズルを有する比較的長いノズル本体と、噴霧化用圧縮空気入口と、スプレーノズルアセンブリのための高電圧ケーブル接続部とを備えていることが必要である。そのような据え付けでは、スプレーノズルアセンブリを正しく組み立て、据え付け、修理することが難しい場合があり、そのようなスプレーノズルや荷電電極の不適切または不正確な組み立ては高電圧漏れを引き起こすことがあり、スプレー動作の作業効率に著しい影響を与えうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0005]本発明の目的は、より効率的で確実な動作をするよう構成された圧縮空気アシスト静電スプレーノズルアセンブリを提供することにある。
【０００６】
[0006]他の目的は、比較的長い胴部延長部またはノズル本体を備え、より容易な組み立て、据え付け、修理に役立つような先に特徴付けられるスプレーノズルアセンブリを提供することにある。
【０００７】
[0007]さらなる目的は、構造が比較的簡単で、経済的な製造に役立つような上記の種類の静電スプレーノズルアセンブリを提供することにある。
【０００８】
[0008]本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明を読んで図面を参照することで明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る例示的なスプレーノズルアセンブリの側面図である。
【図２】図１の線２−２の平面内でとられる例示的なスプレーノズルアセンブリの垂直断面図である。
【図３】例示的なスプレーノズルアセンブリの入力ヘッドの拡大部分断面図である。
【図４】例示的なスプレーノズルアセンブリの放出端の拡大部分断面図である。
【図５】図４の線５−５でとられるスプレーノズルアセンブリの部分横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0014]本発明は様々な変更および代わりの構成を受け入れる余地があるが、本発明の特定の例示的な実施形態が図面に示されており、以下で詳しく説明される。しかしながら、本発明を開示される特定の形態に限定しようとする意図はなく、それどころか、本発明の思想および範囲に入る全ての変更、代わりの構成、および、等価物を網羅することが意図されることを理解されたい。
【００１１】
[0015]以下、図面をより詳細に参照すると、本発明に係る例示的な圧縮空気噴霧式静電スプレーノズルアセンブリ１０が示されている。例示されるスプレーノズルアセンブリ１０は、流体用の高電圧入力ヘッド１１と、入力ヘッド１１から下流へ延びる長尺ノズルバレルまたはノズル本体１２と、長尺ノズル本体１２の下流端に放出ノズルアセンブリ１４とを含んでいる。ノズル本体１２は、その長さがその直径に対して比較的長くてもよいことが理解されよう。これは、スプレーノズルアセンブリ１０を処理槽等の壁面に取り付け、放出ノズルアセンブリ１４が処理槽の内側に入り、入力ヘッド１１が処理槽の外側に離れて配置され得るようにするためである。実際には、長尺ノズル本体１２は、該ノズル本体１２の直径の１０倍以上、すなわち１２インチまでまたはそれ以上の長さを有し得る。
【００１２】
[0016]この場合の入力ヘッド１１は円筒形状を有し、プラスチックまたはその他の非導電性材料から作製され、加圧液体供給部に接続される液体入口取付け具１８を受け入れかつ連通する径方向液体入口流路１６が形成されている。また、入力ヘッド１１は、液体入口流路１６の下流において、適切な圧縮空気供給部に接続される空気入口取付け具２０を受け入れかつ連通する径方向噴霧化用圧縮空気入口流路１９が形成されている。さらに、入力ヘッド１１は、液体入口流路１６の上流において、高電圧電源に接続されかつ端部２４ａを有する高電圧ケーブル２４を固定するための取付け具２２を受け入れる径方向流路２１を備えており、端部２４ａは、入力ハブ１１内で軸線方向において支持されかつ液体入口流路１６の下流へ延びる電極２８に電気的に接触し、当接するように流路２１内へ延びている。
【００１３】
[0017]液体が入力ハブ１１内を流れることができるようにするため、電極２８は液体入口流路１６と連通しかつ電極２８を通って下流に延びる内部軸線方向流路２９が形成されている。この場合の電極２８は、液体入口流路１６と内部軸線方向流路２９との間で連通する複数の径方向流路３０が形成されている。図示される電極２８は、入力ハブ１１の座ぐり穴内に嵌合する下流の外向きに延びる径方向ハブ３１を有し、入力ハブ１１と下流の外向きに延びる径方向ハブ３１との間に密封Ｏリング３２が挟まれている。
【００１４】
[0018]この実施形態を実施するため、長尺本体１２は、例えば商品名ＵＬＴＥＭとして販売されているプラスチックまたはその他の適切な非導電性材料によって作製された外側円筒形本体部材３５を含んでおり、該円筒形本体部材３５は、入力ハブ１１のねじ孔に螺合する上流端３５ａを有し、円筒形本体部材３５と入力ハブ１１との間に密封Ｏリング３６が挟まれている。ステンレス鋼またはその他の導電性金属から作製された液体供給管３８は、外側円筒形本体部材３５を通って軸線方向に延び、軸線方向電極液体流路２９と放出ノズルアセンブリ１４との間で液体を流通させるための液体流路３９を画定し、液体供給管３８と外側円筒形本体部材３５との間で環状の噴霧化用空気流路４０を画定する。外側円筒形ノズル本体３５のねじ付き入口端３５ａの上側に突出する液体供給管３８の上流端は、電極ハブ３１内の下方開口円筒形孔４５に導電性を有するように嵌合する。電極２８が高電圧ケーブル２４によって荷電された状態では、入口流路１６に供給される液体は、長尺ノズル本体１２の全長に沿って電極流路２９および液体供給管３８を移動する間、荷電されることが理解されよう。この場合の圧縮空気は、液体供給管３８の上流端の周りの径方向圧縮空気入口流路１９を流通したあと、液体供給管３８と外側円筒形本体部材３５との間の環状空気流路４０内へと流入する。
【００１５】
[0019]この実施形態に合わせて、入力ハブ１１から長尺ノズル本体部材を通過してスプレーノズル１２に至るまでの流路全体にわたって、液体を効率的に荷電するために、液体供給管３８は電極２８と正確かつ確実な電気的接触関係に維持されている。その目的で、放出ノズルアセンブリ１４は、液体供給管３８の下流端に対して包囲関係をなす上流円筒形部５１を有するスプレー先端部５０を含み、液体供給管３８と上流円筒形部５１との間に密封Ｏリング５２が挟まれている。スプレー先端部５０は、内側にテーパ状のまたは円錐状の中間部５４と、スプレー先端部５０の円筒形流路５５および液体放出口５８を画定する下流円筒形ノーズ部５６とを含んでいる。この場合のスプレー先端部５０は、以下に明らかなように、上流円筒形部５１から外向きに延び、複数の空気流路５７を画定する分割された径方向保持フランジ５８を有している。
【００１６】
[0020]液体を供給管３８からスプレー先端部５０へ挿通させつつ、液体がスプレー先端部５０を通るよう導かれる間、該液体を荷電し続けるために、導電性挿入子ユニット（ｓｔｉｎｇｅｒ  ｕｎｉｔ）６０が供給管３８の下流端に導電性を有するように当接し、スプレー先端部５０内において支持されている。この場合の挿入子ユニット６０は、スプレー先端部５０の中間円錐部５４内において支持される下流円錐壁部６２が形成される上流円筒形ハブ部６１を備えている。円筒形ハブ部６１は、液体供給管３８とスプレー先端流路部５５との間で連通する複数の円周方向に互いに離間された径方向液体流路６２が形成されている。導電性挿入子ユニット６０は、スプレー先端部５０内に配置されているとき、液体供給管３８の下流端を当接するよう物理的に支持していることが理解されよう。
【００１７】
[0021]スプレー先端部から放出される液体に電荷を集中させるため、挿入子ユニット６０は、スプレー先端流路５５に対し同心の関係で支持される下向きに延びる中心電極ピン６４を有しており、液体放出口５８が電極ピン６４の周りに環状に配置されるようになっている。電極ピン６４は、例えば約０．２５〜０．５インチの距離で環状スプレー先端部放出口５８から外へと延びる徐々に先細りになる尖った端部６４を有している。液体がスプレー先端部５０から出ていく際、突出する電極ピン６４の周囲との接触が増加すると、放出される液体への電荷の集中がさらに高まり、液体粒子の微細化および散布が高められることが当業者により理解されよう。
【００１８】
[0022]さらにこの実施形態に合わせて、放出アセンブリノズル１４はスプレー先端部５０の周りに配置されるエアキャップ７０を含んでおり、エアキャップ７０は、スプレー先端部５０の周りで環状の噴霧化用空気流路７１を画定し、また、スプレー先端部５０と、挿入子ユニット６０と、液体供給管３８とを互いに組み立てられかつ導電性を有する関係で保持する。この場合のエアキャップ７０は、スプレー先端部５０の下流端の周りで円錐状の圧縮空気流路部７１ａを画定している。該圧縮空気流路部７１ａは、スプレー先端部保持フランジ５８内の円周方向に互いに離間された空気流路５７を介して、液体供給管３８と外側円筒形本体部材３５との間の環状空気流路４０と連通し、圧縮空気放出流をスプレー先端ノーズ部５６の周りで環状放出口７３を通るよう導きかつスプレー先端部液体放出口５８から液体が放出されるのを導く。スプレーノズルの内部部品を組み立てられた関係に維持するため、エアキャップ７０は外側円筒形部材３５の下流雄ねじ端部の周りに螺合する上流円筒形端部７５を有している。エアキャップ７０は、スプレー先端部５０を支持し、かつそれにより挿入子ユニット６０と液体供給管３８を上流電極２８と導電性を有する関係で支持するために、スプレー先端部５０の分割された径方向フランジ５８を受け入れかつ支持する座ぐり穴７６を有している。
【００１９】
[0023]スプレーノズルアセンブリの放出端にこのようなエアキャップの固定構成が設けられていることにより、外側円筒形本体部材３５からエアキャップ７０を解放し、取り外すに際して、入力ハブ１１から外側環状本体部材３５を分解することなく、スプレー先端部５０と挿入子ユニット６０と液体供給管３８を組み立てたり、取り外したりできることが理解されよう。よって、エアキャップ７０は噴霧化用空気流路を画定するだけでなく、入力ユニット１１において液体供給管３８と挿入子ユニット６０を電極２８と導電性を有する関係で支持しており、外側円筒形ノズル本体３５からエアキャップ７０を外すと、修理および／または交換のためにスプレーノズルアセンブリ１０の内部部品に容易に接近できるようにしている。
【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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【国際調査報告】
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