JP2609659B2

JP2609659B2 - 粉体用静電噴霧器

Info

Publication number: JP2609659B2
Application number: JP63026733A
Authority: JP
Inventors: ダニエル・ベルマン; ピェール・シャベール; ロジェール・トローム; ピェール・ファーブル; ジャン−イブ・コレアール; ミシェル・ゴンラン
Original assignee: サムソシエテアノニム
Priority date: 1987-02-12
Filing date: 1988-02-09
Publication date: 1997-05-14
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: US4921172A; FR2620354B2; ES2021843B3; CA1298966C; DE3862403D1; EP0281438B1; FR2620354A2; JPS63200855A; EP0281438A1

Description

【発明の詳細な説明】《産業上の利用分野》本発明は、空気等を混入して粉体製品を吹付ける静電
噴霧器に関し、特に対向電極（被覆物に向けて噴射され
る空気・粉体混合物の中から自由イオンを捕捉する機能
を有する）が被覆材で徐々に覆われて絶縁膜が形成され
るにつれて能率が落ちるのを防止できるように改良した
静電噴霧器に関する。

《従来の技術とその問題点》静電粉体噴霧、特に塗料を粉体形状で吹付けてから加
熱して溶融させる塗装方法は、製造業では広く行われて
いる。その場合、被覆物は粉体層で全体を被覆されてか
ら炉に送られ、ここで粉体層は、粉体粒子相互の溶融
と、一般にはその後の重合の結果、均質で強力な塗料層
に変化する。

空気・粉体混合物を荷電するために、空気・粉体混合
物の中に配置する荷電電極と、この荷電電極から数セン
チ離れた対向電極との間に電界を発生させる。更に、噴
霧器と被覆物との間に付着領域を設ける必要がある。こ
れは一般に、荷電電極に高電圧を掛け、被覆物を接地す
ることにより達成される。対向電極自体は、噴霧器の規
模と特に２電極間の距離により、接地するか中間の電圧
を掛けて必要な電界を発生させる。

この観点から、それほど高くない電圧を使用する装置
を開発する必要がある。特に、30〜40mmの距離の２電極
間に30kV位の電位差が生じるような電界を発生させるこ
とが望ましい。

自由イオンが空気・粉体混合物と共に被覆物に向けて
移動して付着領域に引込まれると、被覆物の突起部分と
凹所部分では付着する粉体の濃淡の差が起こることが経
験されている。この粉体の濃度差は炉に入った後では明
らかに塗料層の厚さの差となる。従って、粉体を荷電す
るのに寄与しなかった自由イオンのほぼ全部をイオント
ラップ、即ちこの場合には対向電極で、捕捉することが
望ましい。自由イオンを最大限に捕捉するために種々の
構成の対向電極が提案されている。これらの解決法の多
くは対向電極を空気・粉体混合物管の内部に配設する
か、またはこの管の内部と直接に連通させている。しか
しながら、遅かれ早かれ粉体が対向電極を被覆してその
イオントラップとしての機能を妨害するので、これらの
解決法は一般に満足の行くものではない。関連する現象
の１つに、粉体粒子が対向電極に衝突するエネルギーに
より粉体粒子の一部が溶融することがあると思われる。
粉体が対向電極にこのように集積するのを防止するため
に、清浄空気を常に循環させてこれを浄化することや、
対向電極を多孔質として空気を常に通すことが提案され
た。この種の解決法は例えば米国特許第4,039,145号に
開示されている。電極を空気・粉体混合物管の外側に配
設することも提案されているが、粉体粒子が対向電極を
覆う渦巻に引込まれるのを防止できていない。この種の
解決法として、米国特許第4,228,961号は、軸方向円筒
形の対向電極の回りに非常に小さい環状間隙を設けてこ
れに空気ジェットを常に通すことにより対向電極を浄化
する構成を開示する。けれども、対向電極を浄化するた
めにこの空気ジェットを連続的に通しても良い結果が得
られていないが、これは空気ジェット自体が対向電極に
近接した渦巻きの形成を助長していることに因っている
らしい。更に、この対向電極の形状のために、また自由
イオンがこれに到達するまでに通る流路の断面が小さい
ために、対向電極のイオントラップとしての有効性を減
じている。また、これほど小さい断面の流路は使用中に
詰まり易い。

本発明は、対向電極の形状および規模をイオントラッ
プとして効果的に機能するようになし、これを空気・粉
体混合物管の外側に配設すると共にブロワ手段と組合わ
せて、連続的にこれを浄化すること等の改良を加えた粉
体用静電噴霧器の新規な構成を提供するものである。本
発明は特に、対向電極を浄化するようにした空気の流れ
により対向電極に近接した箇所で空気・粉体混合物内に
渦巻きが発生するのを防止できるような構成を提供す
る。

《課題を解決するための手段及び作用》本発明は、空気・粉体混合物管と、この管の一端に形
成した噴射オリフィスと、オリフィスの近接位置に配設
した荷電電極と、空気・粉体混合物を管から噴射する方
向に関して荷電電極の後方にこれと同軸にかつ管の外側
で管の軸にほぼ直角に配設される対向電極と、管の周囲
に画成されかつ対向電極から荷電電極に向けて延長する
環状間隙と、環状間隙に連通しかつ対向電極に近接して
配設されるブロワ手段とからなり、両電極間に電位差を
設けて対向電極方向に自由イオンを引付けるような電界
を形成させることを特徴とする。

上記環状間隙は、空気・粉体混合物管の外表面と、こ
の管に同軸な外側のスリーブとの間に簡単に画成され
る。

因って、対向電極は、装置の軸に直角で比較的大き
く、荷電領域内の殆ど全ての自由イオンがこの方向に引
付けられるような環状面を都合良く有する。空気は比較
的長い環状間隙内を通って流出するので、電荷により対
向電極に向って引付けられ得る粉体粒子も空気ジェット
の力で撥返される。従って、空気ジェットの機能は対向
電極を浄化するだけでなく、これに粉体粒子が到達する
のを防止する。更に、不浄な周囲の空気が対向電極付近
に引込まれる恐れがないので、渦巻きが発生して粉体を
対向電極に運ぶことがない。

本発明の一実施例は装置の性能を驚異的に改良する構
成を提供するものである。

この実施例の第１の特徴によると、対向電極の前方で
環状間隙を画成するスリーブはテーパ状、特に截頭円錘
形であり、その結果、空気消費を有利に削減し、凹所の
ある物体の被覆においても著しい改良が見られる。

この実施例の第２の特徴によると、上記のスリーブに
は対向電極に近接して複数の孔が穿設される。これらの
孔は対向電極から流出してくる空気用で噴霧方向を横断
する複数方向に開口する排気流路となる。流出してくる
空気用のこれらの排気流路は、被塗装物に向けて噴射さ
れる空気・粉体混合物中の自由イオンを捕捉する対向電
極のイオントラップ機能としての効率を高める。

この実施例の他の特徴によると、空気・粉体混合物管
の先端部分は鋭角的なテーパ状であり、噴射オリフィス
に粉体が集積するのを殆ど無くす利点を有し、これによ
り塊を噴霧することが減少するために被覆性が改良され
る。

本発明の他の目的及び利点は添附の図面を参照にして
下記の実施例の説明から明らかとなろう。

《実施例》第１図に図示する粉体噴霧器11は概して、複数の流路
と空洞を内包し接地された金属製胴部12と、一端をＯリ
ング14を介してこの胴部12で閉塞された円筒状の空気・
粉体混合物管13とからなる。この絶縁管13の他端は空気
・粉体混合物用の噴射オリフィス15となっている。絶縁
棒16は管13と同軸であり、胴部12と管13を貫通してい
る。この棒16は管状であり、高圧ケーブル17を内包し、
このケーブルの中心部17aは抵抗19の一端と接続した発
条18と接触する。この抵抗19の他端は荷電電極20と接触
し、この荷電電極20は、棒16及び管13と同軸でこの軸方
向にほぼ直角のディスク状フランジ21を有する。その環
状端縁は絶縁棒16の側面から突出する。棒16は、一端を
胴部12の孔22に、他端を径方向フィン26を備えた部材24
の中心孔に挿入されることにより、軸方向に固定され
る。フィン26は管13の内壁に当接する。荷電電極20は噴
射オリフィス15の外側に空気・粉体混合物管13と同軸に
配設される。絶縁棒16は空気・粉体混合物噴射方向の先
端部にそらせ板として機能する拡大部27を有する。図示
の例では、荷電電極20は円筒状棒16と拡大部27との間に
位置し、互いに整列した螺子部分によりこれらの２つの
部分を結合する手段をなす。胴部12はコネクタ29を備
え、これを介して空気・粉体混合物が傾斜した流路30内
に供給される。流路30は胴部12に取付けられる管13の端
部と連通する。

他のコネクタ（図示せず）が胴部12の孔31,32と連通
する。このコネクタは圧搾空気供給源に連結される。孔
32は、管13の外表面と、一端でＯリング36を介して胴部
12に密着されたほぼ円筒状の管部分35との間に画成され
た環状室34に開口する。この構成（31,32,34,35）は、
環状室34の一端を閉止するように管13の外側に配設され
て対向電極38を浄化するブロワ手段をなす。図示の例で
は、対向電極は例えば多孔質青銅から作られて多孔質で
ある。従って、環状室34内に供給された圧搾空気は対向
電極38を通って流出する。対向電極38は偏平な環状壁を
なし、内側で管13の外表面の段部と当接し、外側で管部
分35の一端に当接する。管13と管部分35は絶縁材から作
られ、対向電極は任意の電位、図示の例でば環状室内で
軽微に圧縮されて胴部12と接触する発条39を介して地電
位に、保たれる。

本発明の重要な特徴の１つとして、管13の外側でその
軸に直角の対向電極が外側スリーブ40により保護され、
このスリーブは管13と共に細長い環状間隙41を画成す
る。従って、この環状間隙は対向電極38と整列し、荷電
電極20方向に配向されるが、図示の例では、対向電極が
多孔質なために上記ブロワ手段がこの環状間隙41に連通
する。因って、対向電極38をなす偏平環状壁は管の外表
面と外側スリーブ40の一端との間に延長する。これは、
対向電極38が、外側スリーブ40の端部、すなわち環状間
隙の開口部からその軸方向内方に十分離隔した位置に取
り付けられることを意味する。組立てを簡単にするため
に、管部分35とスリーブ40は互いに軸方向に整列し、対
向電極38は外側で管部分35とスリーブ40の対向する両端
縁により挟持される。更に、内部に螺子を備えた留めリ
ング45が管部分35外表面の螺子部分に螺着される。留め
リング45の一端は、スリーブ40の外表面段部47に当接す
る段部46をなす。リング45とスリーブ40は一体に形成さ
れても良い。

この構成によると、スリーブ40内を流れる空気により
荷電粒子に掛かる力は、基本的にはこのスリーブ内を流
れる空気の速度および粒子の表面積により決まるが、こ
の同じ荷電粒子を引付ける電気力より大きくなることが
観察された。この状態は、スリーブを設けて対向電極か
ら流出する空気を案内した場合にしか得られなかった。
また、対向電極に近接して粉体を引込むような渦巻きは
形成されず、最悪でも渦巻きは前部、即ちスリーブ40の
先端部付近に押しやられた。

荷電電極20と電気的に接続される金属棒48（これはま
た、好ましくは荷電電極の延長部をなす）は、拡大部27
の端縁から軸方向に突出する。この特徴は付着領域の形
状を改良することである。

本発明は明らかに上記実施例に限定されるものではな
い。スリーブ40は必ずしも円筒状である必要はなく、後
述するように対向電極38に向けて拡大する円錘形であっ
てもよいが、その場合にはより大きな対向電極を使用す
ることができる。荷電電極がそれほど高電圧でない場合
には、対向電極38は接地してもよい。一方、荷電電極の
電圧を上げて付着領域を拡大する場合に、対向電極を中
位の電圧にすれば、装置の規模、特に荷電電極と対向電
極間の距離を変える必要は無い。例えば、この２つの電
極間に30kVの電位差が必要な場合、付着領域を拡大する
には、荷電電極を90kVにして対向電極を60kVにすれば良
い。その他の変更も可能である。特に、荷電電極20は必
ずしも棒16の円筒状部分と拡大部27との接合部に位置す
る必要は無い。荷電電極は拡大部のどの箇所から突出し
てもよく、またそらせ板の端縁を覆う単純な金属ディス
クからなっていても良く、その場合には棒48は不要であ
る。更に、荷電電極を複数のスパイク、例えば３つのス
パイクを斜め方向に規則的に好ましくはそらせ板の外縁
から突出するように配置することもできる。最後に、対
向電極は多孔質金属（例えば多孔質ステンレス）または
導電合成材料から作ることもできる。対向電極はまた多
孔質でなくとも良く、これを囲む空気通路を設けて環状
室34と環状間隙41との間を空気が流動するように変更す
ることも可能である。

第２図および第３図に示した実施例の装置の構成要素
の多くは第１図の実施例のものと同一であり、その同一
構成要素は第１図の対応する符号に100を加えて示す。

この第２実施例の粉体噴霧器111は後胴部112を有し、
この胴部は噴射オリフィス115を先端部に備えた空気・
粉体混合物管113に取付けられる。絶縁棒116は高圧ケー
ブル117を内包して胴部112と管113を貫通し、このケー
ブルの中心部は発条118に付勢されて抵抗119と電気的に
接続し、次に、この抵抗119は荷電電極120と接触する。
この荷電電極120はそらせ板をなす拡大部127の後部に位
置するフランジ121を有する。

注目すべきことは、このフランジ121が絶縁棒116とそ
の延長部127の外周面から径方向に突出する度合いは、
放電が生じるに丁度十分な値に限定されることである。
この突出は１ミリの10分の１程度である。

支持脚110を備えた後胴部112はこの実施例では絶縁材
から作られている。胴部112はコネクタ129を備え、これ
を介して空気・粉体混合物は、管113と連通する傾斜し
たテーパ状流路130内に供給される。圧搾空気供給源に
連結される他のコネクタ131は孔132に連通し、この孔13
2は、管113の外表面と、外側管部分135との間に画成さ
れる環状室134に開口する。対向電極138は例えば多孔質
青銅から作られ、環状室134の前端縁を閉塞する。対向
電極は発条139を介して地電位に保たれる。即ち、この
発条139が導電端子150により後胴部112と当接し、この
導電端子150が更に、この目的のために胴部112に設けら
れた通路153内の発条152を介して接地端子151に接続さ
れている。

対向電極138は、一方でこの目的のために管113上に設
けられた段部と、また他方で環状室134の端部側に位置
するスリーブ（スカート）140と当接して固定される。
このスリーブ・スカート140はスカート・ナット145と一
体に成形されている。この実施例の１つの重要な特徴と
して、スリーブ・スカート140がテーパ状の截頭円錘形
であるので、環状間隙141の断面は急激に縮小してい
る。スリーブ・スカート140の截頭円錘形壁には対向電
極138に向いた一列の孔142が周方向に規則的に穿設され
る。

管113は外壁が截頭円錘形をしたテーパ状端部113Aを
有し、この截頭円錘形の母線は軸線に対して例えば５度
位の鋭角をなす。

截頭円錘形スリーブ・スカート140のテーパ状端部の
径方向内側面は管113のテーパ状端部113Aにほぼ平行な
截頭円錘形壁143をなし、テーパ状端部113Aとの間に小
断面の環状流路を画成して、環状間隙141用の一種の排
気ノズルＴを形成する。

対向電極138の前方のスリーブ・スカート140と、電気
・粉体混合物管113により画成される環状間隙141によ
り、流入して対向電極を通過した空気は次の２つの経路
を介して流出する。

・軸方向の経路：流路断面が急激に縮小して排気ノズル
Ｔ内で流速が加速される。

・一列の孔142がなす径方向の経路：対向電極前方の圧
力を減じるが、孔の直径で当然決ってくる流速を持つ複
数の排気経路となる。

この構成には種々の利点があり、それらが有効に協働
して、噴霧器の性能を著しく改善することが、実験によ
り確認された。

第１に、特に凹所がある工作物に対しては被覆性が顕
著に改善されたのが観察されたが、これは一旦工作物に
到達した粒子が、対向電極から流出する空気により再び
引込まれることが減少した結果である。

他の条件を同一にすると、かなりの割合の流出空気が
孔142のなす径方向経路から側方に逃げ、それに比例し
て軸方向ノズルＴから工作物に向けて流出する空気の量
が減少する。

従って、第２の利点は全体の空気消費量の削減であ
る。

第３に、対向電極の自由イオントラップとしての効率
が驚異的に改良され、荷電粒子を誤って捕捉する確率が
減少したことが観察された。

自由イオンが効率的かつ規則的に捕捉されることは、
特に荷電電極と対向電極との間の高く安定した電流（例
えば30マイクロアンペア）の発生に反映され、これは主
に孔142を通過する力線および流線によるものと思われ
る。

荷電粒子が不必要に捕捉されないのは、静電引込み力
が最大となるノズルＴ内の軸方向に高流速が達成される
ためである。孔を介しての空気の排気速度は低いが、静
電引込み力も低いので、粒子が孔を介して逆行する恐れ
もない。

孔142の直径は概ね１〜4mmである。直径3mmの12個の
孔で得られる全体の合計流路断面積を約85cm²とする一
方、平均直径22mmで2.5mmの深さのノズルＴで得られる
流路断面積をほぼ同じにした試作品から、良い結果が得
られた。

空気・粉体混合物管の鋭角的なテーパ状端部113Aは、
粉体が集積して塊が噴霧されるのを効果的に防止する。
この点で同様に有利であるのは、スリーブ・スカート14
0の同様のテーパ状端部143と、これがスカート・ナット
145と連続していることである。

《発明の効果》上述のように本発明に係る静電噴霧器では、荷電領域
内の自由イオンを対向電極により効率的に捕捉すること
ができるとともに、荷電粒子が対向電極に引付けられて
付着するのを空気流により防ぐことができ、もって対向
電極の自由イオン捕捉機能を長期に亙って維持し得るも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る粉体用静電噴霧器の
縦断面図、第２図は本発明の第２実施例に係る粉体用静
電噴霧器の平面図、第３図は第２図のIII−III線に沿っ
縦断面図である。 13,113……空気・粉体混合物管 15,115……噴射オリフィス 16,116……絶縁棒、20,120……荷電電極 21,121……金属ディスク 27,127……拡大部、35,135……管部分 38,138……対向電極 40……スリーブ、41,141……環状間隙 45……留めリング、46,47……段部 48……金属棒 113A,143……テーパ状端部 140……スリーブ・スカート 142……孔、Ｔ……排気ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロジェール・トロームフランス国・38700 ラトロンシュ・コレンク・シュマンサンブリュノピス10 (72)発明者ピェール・ファーブルフランス国・38000 グルノーブル・ブルヴァールマルシャルルクレルク４ (72)発明者ジャン−イブ・コレアールフランス国・38610 グリェール・アレドラドレユ２ (72)発明者ミシェル・ゴンランフランス国・30400 ヴィルヌブーレーザヴィニョン・アレデティユール 34 (56)参考文献特開昭54−148042（ＪＰ，Ａ) 特公昭54−12498（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】空気・粉体混合物管と、該管の一端に形成
した噴射オリフィスと、該オリフィスの近接位置に配設
した荷電電極と、空気・粉体混合物を該管から噴射する
方向に関して該荷電電極の後方にこれと同軸にかつ該管
の外側で該管の軸にほぼ直角に配設される対向電極と、
該管の周囲に画成されかつ該対向電極から該荷電電極に
向けて延長する環状間隙と、該環状間隙に連通しかつ該
対向電極に近接して配設されるブロワ手段とからなり、
該両電極間に電位差を設けて該対向電極方向に自由イオ
ンを引付けるような電界を形成させる粉体用静電噴霧器
であって、前記対向電極は前記環状間隙の開口部からそ
の軸方向内方に十分離隔した位置に配設されるととも
に、該環状間隙の軸方向に関してほぼ直角に延在し、前
記ブロワ手段は前記対向電極に近接して前記環状間隙内
に開口していることを特徴とする粉体用静電噴霧器。
【請求項２】前記荷電電極を前記オリフィスの外側にか
つ前記管と軸方向に整列するように配設することを特徴
とする請求項１記載の粉体用静電噴霧器。
【請求項３】前記管の外側に配設されるスリーブを更に
有し、前記環状間隙が該スリーブと該管の外表面との間
に画成されることを特徴とする請求項１記載の粉体用静
電噴霧器。
【請求項４】前記対向電極が、少なくとも前記管の外表
面と前記スリーブとの間に延長する偏平な環状壁をなす
ことを特徴とする請求項３記載の粉体用静電噴霧器。
【請求項５】前記対向電極が多孔質壁をなし、前記ブロ
ワ手段が、該多孔質壁により一端を閉塞されかつ空気供
給源に連結される管部分を有することを特徴とする請求
項１記載の粉体用静電噴霧器。
【請求項６】前記管部分が前記空気・粉体混合物管を囲
繞することを特徴とする請求項５記載の粉体用静電噴霧
器。
【請求項７】前記管部分と前記スリーブが軸方向に整列
し、前記対向電極が、該管部分と該スリーブの対向する
両端部間に挟持されることを特徴とする請求項５記載の
粉体用静電噴霧器。
【請求項８】内表面に螺子を設けた留めリングを更に含
み、前記管部分は外表面に形成された螺子部分を有し、
前記スリーブは外表面の段部を有し、該リングは該管部
分の外表面に形成された該螺子部分に螺着されると共
に、該リングの一端の内表面に形成された段部が該スリ
ーブの外表面の該段部に当接することを特徴とする請求
項７記載の粉体用静電噴霧器。
【請求項９】前記荷電電極が前記管と同軸の円形部分を
有することを特徴とする請求項１記載の粉体用静電噴霧
器。
【請求項１０】前記管と同軸の絶縁棒を更に含み、前記
荷電電極が金属ディスクを有し、該ディスクの外周縁が
該棒の側面から突出することを特徴とする請求項９記載
の粉体用静電噴霧器。
【請求項１１】前記絶縁棒がそらせ板として機能する拡
大部を有することを特徴とする請求項10記載の粉体用静
電噴霧器。
【請求項１２】更に、前記拡大部の端部から軸方向に突
出しかつ前記荷電電極と電気的に接続した金属棒を有す
ることを特徴とする請求項11記載の粉体用静電噴霧器。
【請求項１３】前記管と同軸でそらせ板として機能する
拡大部を有する絶縁棒を更に含み、前記荷電電極が該棒
の該拡大部に取付けられた金属ディスクを有することを
特徴とする請求項１記載の粉体用静電噴霧器。
【請求項１４】前記荷電電極が斜め方向に規則的に配設
された複数のスパイクを有することを特徴とする請求項
１記載の粉体用静電噴霧器。
【請求項１５】更に、前記管の周囲に著しく縮小した断
面の流路を画成するテーパ状スリーブ・スカートと、前
記対向電極に近接して該スリーブ・スカートに環状に形
成された一列の孔を有することを特徴とする請求項１記
載の粉体用静電噴霧器。
【請求項１６】前記管が径方向外側に截頭円錘形の表面
を有するテーパ状端部を有し、その母線が軸方向に鋭角
をなすことを特徴とする請求項15記載の粉体用静電噴霧
器。
【請求項１７】前記鋭角が約５度であることを特徴とす
る請求項16記載の粉体用静電噴霧器。
【請求項１８】前記スリーブ・スカートが、前記管の端
部の前記径方向外側の截頭円錘形表面にほぼ平行な、径
方向内側の截頭円錘形の表面を有するテーパ状部分を有
し、該２つの截頭円錘形表面が排気ノズルをなすことを
特徴とする請求項16記載の粉体用静電噴霧器。
【請求項１９】前記一列の孔と前記ノズルの夫々の流路
の合計断面積がほぼ等しいことを特徴とする請求項18記
載の粉体用静電噴霧器。
【請求項２０】前記孔の直径が１乃至4mmであることを
特徴とする請求項15記載の粉体用静電噴霧器。
【請求項２１】前記孔の直径が約3mmであることを特徴
とする請求項20記載の粉体用静電噴霧器。