JP3426215B2 - 粉末スプレイ・コーティング装置 - Google Patents

粉末スプレイ・コーティング装置

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JP3426215B2
JP3426215B2 JP2000566034A JP2000566034A JP3426215B2 JP 3426215 B2 JP3426215 B2 JP 3426215B2 JP 2000566034 A JP2000566034 A JP 2000566034A JP 2000566034 A JP2000566034 A JP 2000566034A JP 3426215 B2 JP3426215 B2 JP 3426215B2
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ゲラルド ハース
ハーンス ペイタ ミカエル
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イーテーヴェー ゲマ アクチェンゲゼルシャフト
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    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • B05B7/1404—Arrangements for supplying particulate material
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    • B05B7/1404—Arrangements for supplying particulate material
    • B05B7/1472—Powder extracted from a powder container in a direction substantially opposite to gravity by a suction device dipped into the powder

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  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Air Transport Of Granular Materials (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】この発明は請求項１の上位概念による粉末
スプレイ・コーティング装置に関する。
【０００２】この種の粉末スプレイ・コーティング装置
はEP-A-0 686 430により知られている。
【０００３】EP-A-0 636 420により電子制御装置を備え
た粉末搬送装置が知られており、この制御装置は単位時
間あたりに搬送される粉末量の目標値および単位時間あ
たりに搬送される粉末の搬送に必要な総空気量の目標値
に従って、圧力制御器の調節値信号を生じ、この圧力制
御器がこの信号に従って注入器への搬送空気と追加空気
の供給を制御する。制御装置の調節値信号は、調節器か
らは目標値と見なされ、搬送空気や追加空気の実際値に
従って搬送空気や追加空気の制御に使われる。圧力制御
器の代わりに、容積流量制御器を使うことができる。
【０００４】US-A-4 747 731（EP-A-0 239 331 と0 423
850に相当する）により、空気による粉末搬送装置が知
られており、この装置では２つの注入器が具備され、そ
の内主な注入器は粉末吸引管の下流端部に、そして補助
注入器はその上流端部にある。
【０００５】US-A-5 186 388より、注入器の負圧領域の
負圧を測定し、単位時間あたりに搬送された粉末量の尺
度として利用することが知られている。US-A-4 544 306
より、測定管を具備し、この管には管内を支配する圧力
を測定するための大気に開かれた端部と粉末空気管路に
開かれた端部があることが知られている。粉末空気流を
生じる大気圧と相対的な圧力により、タンクローリーの
ろうと状の下端部にある粉末放散排出口の弁が開閉され
る。
【０００６】US-A-3 625 404とDE-A-44 09 493により空
気分割装置が知られており、この装置には搬送空気導管
と追加空気導管にそれぞれ絞り弁があり、これらの弁は
機械的に相互に連結されている。同じやり方で、一方が
開けば他方が閉まる仕組みになっている。
【０００７】これらの課題はこの発明により解決され、
すなわち、単位時間あたりに搬送される粉末量に関する
手動または自動設定による目標値により、空気により搬
送された粉末流量の正確で安定した制御を達成できる。
その上、これには高価な圧力制御器や容積流量制御器は
不必要である。
【０００８】これらの課題はこの発明の請求項１の特徴
により解決される。
【０００９】この発明により建設的で単純且つ買い得な
装置が作り出され、この装置は粉末と空気流量の自動的
且つ正確な制御が可能であり、またスタートからスイッ
チを切るまで安定した脈動のない粉末と空気流を流すこ
とができる。
【００１０】この明細書の枠内で用いた目標値，実際値
および/または設定値などの値の概念はそれぞれ装置の
望ましいデザインに応じて、点としての値または範囲と
しての値の意味を持っている。しかし、点としての値で
はこの発明の範囲内で許容差に依存する値の変動内にあ
ってもよい。
【００１１】以下この発明を、好適な実施態様を例にし
て図面に関して説明する。
【００１２】図１に示したこの発明による粉末スプレイ
・コーティング装置には、粉末空気管路2、軸方向にお
いて粉末空気管路2の方向を向いた注入器ノズル6を備え
た流体搬送器としての注入器4、および注入器4の負圧チ
ェンバー10に流れに従って接続している粉末吸引管路8
がある。負圧チェンバー10は注入器ノズル6と粉末空気
管路2の間にある。注入器ノズル6により粉末空気管路2
に噴射された圧力空気源12の搬送空気噴流7は、粉末容
器14から粉末吸引管路8を介して粉末16を負圧チェンバ
ー10に吸引し、そのチェンバーで粉末と搬送空気噴流が
混合し、次いでともに粉末空気管路2の中を流れてい
く。圧力空気源12は圧力空気導管20を経て流れに従って
注入器ノズル6に接続している。圧力空気導管20には可
変絞り弁18があり、その流れ抵抗（たとえば、流れ断面
積）は、絞り弁と駆動できるように接続された調節モー
ターを介して、単位時間あたりに搬送された搬送空気容
積の目標値および/または単位時間あたりに搬送された
粉末量の目標値に従って電子制御装置21により制御でき
る。
【００１３】図１に示した粉末空気管路2の下流端部22
は噴霧ノズルとして形成するか、またはチューブを介し
てコーティングされる物体に粉末をスプレイするスプレ
イ装置を具備することができる。
【００１４】粉末吸引管路8は、粉末容器14の粉末16に
垂直に埋めこまれている浸漬管24を貫いて延びている。
粉末吸引管路8の上側の端部断片26は、上流側の管路断
片と比べて拡大された流れ横断面があり、この横断面は
負圧チェンバー10と接続しこれとともに負圧領域を形成
し、この領域で注入器ノズル6の搬送空気噴流7は本質的
に均一な負圧または真空をつくっている。しかし、搬送
空気噴流7によりつくられた負圧は、様々な強さで粉末
吸引管路全体を貫いて拡がっている。負圧領域10, 26は
測定管路30を介して外部大気32と流れに従って接続また
は接続可能であり、測定管路は調節可能な流れ絞り弁34
を備えている。負圧領域において支配的な負圧または真
空は、強く絞られた測定管路32を介して流れ絞り弁34に
より外部大気32から空気を吸引している。測定管路30は
測定装置36を備え、この装置は測定管路30により外部大
気32から負圧領域10, 26に流入する空気により信号導管
38に測定信号を生じ、この信号は測定管路30から単位時
間あたりに流入する空気の尺度、したがって、粉末空気
管路2から単位時間あたりに搬送される粉末量の尺度で
もある。測定信号は電気，圧搾空気または油圧信号であ
り、それに応じてその信号導管38も電気，圧搾空気また
は油圧の各導管であり、これらは制御装置21と機能的に
接続している。測定管路30の下流端部42は好適には負圧
チェンバー10と流れに従って接続している。図１の実施
態様では、これは粉末吸引管8の下流側の端部断片26に
流れに従って接続し、ここでこの端部断片は大きな断面
積を持っているので、そのなかでは本質的には負圧チェ
ンバー10と同じ負圧または真空が支配しているので、こ
の端部断片26は負圧チェンバー10の一部と見なすことが
できる。
【００１５】測定装置36は好適には流量測定装置であ
り、この装置は単位時間あたりに測定管路30を流れる外
部空気量の圧力降下により測定信号を生じる。その他の
実施態様によると、測定装置36は圧力降下測定装置であ
り、この装置は測定管路30を流れる外部空気により信号
導管38に測定信号を生じる。圧力降下を測定するには、
測定部位の下流に測定管路30における空気圧を測定する
ために流れ絞り弁34を必要とするだけである。何故なら
ば、この測定管路は外気の入口32における外部空気圧と
関連して設定できるからである。測定管路30に毛細管の
ような細い断面がある場合は、追加の流れ絞り弁34を必
要としない。この場合は、同じ方法でその外気の入口32
の下流の測定管路30における外気の圧力と比較した圧力
降下を測定することができる。測定管路30の機能として
は、絞られた外気は負圧チェンバー10と接続して流れて
おり、従って負圧チェンバー10内の負圧は外気により不
利な下がり方や不利な影響を受けなければよいことにな
る。
【００１６】単位時間あたりに搬送された粉末量は本質
的には搬送空気率に依存している。もう一つの基準は単
位時間あたりに搬送された総空気量で、これは粉末とと
もに粉末空気導管2を通って搬送される。粉末空気管路2
に粉末を堆積させずに、粉末空気管路2を通って粉末を
搬送するために必要な空気量よりも、この総空気量が少
ない場合は、粉末空気管路2における流速を上げるため
に追加空気を添加しなければならない。必要な追加空気
は圧力空気源12から追加空気導管43を経て負圧チェンバ
ー10の下流にある追加空気の入口46から粉末空気管路2
に導くことができる。追加空気導管43には第２の可変絞
り弁44があり、その空気抵抗（たとえば、流れの断面
積）は絞り弁と駆動できるように接続されている調節モ
ーター45を介して電子制御装置21により単位時間あたり
に搬送される追加空気の容積の目標値に従って制御さ
れ、この目標値は一方では粉末率の目標値および/また
は搬送空気率の目標値にも依存している。
【００１７】図示していない実施態様によると、負圧領
域10, 26に導かれた追加圧力空気は負圧に影響を及ぼ
す。
【００１８】負圧チェンバー10を支配している真空また
は負圧は、注入器ノズル6の搬送空気率や追加空気入口4
6における追加空気率並びに粉末容器14の粉末レベル48
が一定に保たれている時でも、一定せずに変動してい
る。負圧チェンバー10における負圧のこのような制御で
きない変動は、粉末空気管路2における単位時間あたり
に搬送される粉末量の望ましくない変動ほもたらす。
【００１９】この変動は測定管路30の測定結果、ひいて
は搬送ガスや追加ガスの供給の調節をも損なうことにな
る。この欠点を低減するためには、上流の開始点に調整
空気の入口56、たとえば第２の注入器ノズルを配置し、
これを小さな間隔で粉末出口管路8の上流開始点58と向
き合わせて軸方向に配置し、その間につくられた第２の
負圧チェンバー60により粉末吸引管路8において調整空
気を軸方向に吹き付ける。調整空気は、圧力空気源12か
ら第２の噴霧ノズルが第３の可変流量絞り弁62を経て圧
力空気導管64へ、そして調整空気管路66を経て供給され
る。粉末吸引管8と調整空気管路66は浸漬管24の中で軸
に平行に存在し、その中で端部断片の下に第２の注入器
ノズル56も配置されている。粉末吸引管路8の粉末入口
は、一つまたは複数の粉末入口開口部68からつくられて
おり、これらの開口部は浸漬管24を斜めに横断して浸漬
管外表面70、ひいては粉末容器14にある粉末16が第２の
注入器72の第２の負圧チェンバー60と流れに従って接続
している。第３の可変絞り弁62の流れ抵抗（たとえば、
流れ断面積）は、固定して調整されるか、手動または好
適にはこの絞り弁と駆動できるように接続した調整モー
ター63を介して制御装置21により、その他の基準（粉末
率，搬送空気率および/または追加空気率）に従って自
動的に調節または制御される。
【００２０】制御装置21は測定導管38の測定信号によ
り、および種々の圧力空気率の目標値により、絞り弁1
8，44および62を介して搬送空気，追加空気および/また
は調整空気の供給を制御する。
【００２１】粉末容器14は好適には、容器内の粉末が空
気流に浮遊するようにつくられており、その空気は容器
の底74に開けられた穴から容器内に流れる。調整空気の
入口56から単位時間あたりにごく少量の空気が第１の注
入器ノズル6を用いて粉末流に入れられる。調整空気入
口56の調整空気は第２の負圧チェンバー60において粉末
容器14から粉末を吸引する必要はない。調整空気はこの
入口56から一定した少量の空気が入り、粉末吸引管路8
における前述の圧力変動に対して安定化作用がある。調
整空気入口56の調整空気は前述の変動をより短くより迅
速なものにして、且つその振幅をより小さくする。それ
により、前述の変動を比較することを試みる制御装置21
の制御調節時間が本質的に短くなる。試みによると、制
御調節時間は1/3に短縮される。
【００２２】電子制御装置21には好適には説明した方法
を実施するために、ハードウェアかソフトウエアにコン
ピュータ・プログラムを備えた一つまたは複数のマイク
ロコンピュータが具備されている。
【００２３】制御装置21には、単位時間あたりに搬送さ
れた粉末量"m"について固定または可変目標値を、たと
えば、グラム／時間(g/h)として、手動または自動的に
入力する粉末目標値入口80；搬送空気導管20の搬送空
気，追加空気導管43の追加空気および調整空気導管64の
調整空気からなる、粉末空気管路2を通っての流れてい
る総空気量の総空気"GV"について固定または可変目標値
を入力する総空気目標値入口81；スプレイされる粉末を
静電充電する電圧の高圧値を手動または自動的に入力す
る高圧目標値入口82；および場合によっては調整空気入
口56の単位時間あたりに供給された調整空気容積"AV"に
関する目標値入口83がある。スプレイされる粉末は周知
の方法で電極を介して静電充電される。調整空気入口56
の調整空気の量は、その量が搬送空気の量に比べて非常
に少ないので、制御装置21の機能を考慮すると頻繁には
必要としない。調整空気入口56の調整空気は固定値で調
節するか、またはこの発明により自身の調節モーター63
の調節可能な絞り弁62を介して、たとえば粉末目標値"
m"および/または空気目標値の変更値に従って制御装置2
1により制御することができる。
【００２４】制御装置21では、総空気容積の目標値"GV"
を遵守しながら、特定の粉末目標値"m"を調節して、そ
れぞれ搬送空気導管20と追加空気導管43を経て、どのく
らい搬送空気と追加空気を供給するかは、記憶されたデ
ータまたはデータ・プログラムの形で記憶されている。
理解を深めるために、例として図１の制御装置21には、
任意に調節された粉末目標値"m"が所定の総空気容積目
標値"GV"に従って搬送空気に関する特定の目標値"FV"が
得られることを示している。総空気容積"GV"から搬送空
気容積"FV"を差し引いて得られる計算上の差から、制御
装置は差を決め、これが追加空気導管43の追加空気であ
る。この値は、総空気量"GV"における調整空気導管64の
調整空気を制御装置21が考慮すると、より正確になる。
これが図示した実施例におけるケースである。制御装置
21は、変動可能な値に従って調節値を調節モーター19，
45および/または63の電線85，86および87につくる。各
可変絞り弁は自身の調節モーターに組み込まれている。
【００２５】この発明の好適な実施態様によると、絞り
弁18, 44および/または62の下流にセンサー89, 90およ
び/または91が配置され、これらのセンサーは当該搬送
空気，追加空気および/または調整空気を圧力，速度お
よび/または容積の形で測定し、対応する実際値信号を
制御装置21に供給している。制御装置21は所定の目標値
とこの実際値に従って調節モーター19，45および/また
は63の電線85，86および87に調節信号をつくる。
【００２６】単位時間あたりに搬送される粉末量（粉末
率）は、単位時間あたりに搬送される粉末空気導管20の
搬送空気量にほぼ比例する。したがって、望ましい粉末
量に調節するためには、搬送空気のみを調節するだけで
よい。次いで、調節装置21は追加空気率を調節モーター
45と絞り弁44により調節するので、搬送空気率が変わっ
ても総空気容積流量（総空気率）は調節された目標値の
ままである。
【００２７】搬送空気率と追加空気率は、圧力空気源12
の空気圧が一定の場合、絞り弁18と44から下流の流れ抵
抗が非常に小さい場合は、これらの絞り弁の流れ断面積
の変化に比例して変わる。しかし、注入器とそれに接続
した粉末導管を備えたこの様式の装置では、流れ抵抗が
大きいので、搬送空気率と追加空気率は、絞り弁18と44
の流れ断面積の変化に対して非直線的に変わる。この発
明の好適な実施態様によると、少なくとも一つまたは複
数の流速（種々の注入器4および/または粉末導管）に関
する非直線的依存性が制御装置21に図表として記憶され
ているので、制御装置21は絞り弁18と44を予め設定され
た目標値に従って調節モーター19と45により駆動させる
ので、搬送空気率および/または追加空気率の目標値の
変化に対する直線的な変化が得られる。 ［図面の簡単な説明］
【図１】この発明による軸方向に注入器および垂直方向
に粉末吸引管を有する粉末スプレイ・コーティング装
置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミカエル ハーンス ペイタ スイス ツェーハー9015 セント ガレ ン シュトゥルツェンゲシュトラーセ 29 (56)参考文献 米国特許5615980（ＵＳ，Ａ) 米国特許5702209（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B05B 7/12 B05B 7/14

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 注入器ノズル(6)と前記ノズルの軸方向
    に向き合っている粉末空気管路(12)の間に粉末源から粉
    末を吸引する負圧領域(10)を具備し、注入器(4)を備え
    た粉末スプレイ・コーティング装置であつて；搬送空気
    導管(20)が前記注入器ノズルに接続し、前記ノズルに搬
    送空気として前記導管の圧力空気を供給し；電気的制御
    装置(21)が単位時間あたりに搬送する粉末量に関する粉
    末目標値と粉末実際値に従って前記搬送空気を制御し；
    測定装置(30, 36, 38)が前記注入器(4)の前記負圧領域
    (10)に接続し、且つ前記制御装置(21)がそれぞれの負圧
    に応じて実際値信号を生じ、前記信号が前記制御装置(2
    1)により単位時間あたりに搬送された粉末量に関する粉
    末実際値として解釈され；前記搬送空気導管(20)にある
    操作部(18)が前記粉末目標値および前記粉末実際値に従
    って前記制御装置(21)により前記搬送空気を調節する前
    記粉末スプレイ・コーティング装置において； 前記操作部(18)が可変絞り弁(18)であり、前記弁の流れ
    抵抗がモーターにより調節可能であり、前記絞り弁(18)
    が調節モーター(19)と駆動できるように接続されてお
    り、前記モーターが前記制御装置(21)により調節信号を
    介して起動されることを特徴とする前記装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の粉末スプレイ・コーテ
    ィング装置において、追加空気導管(43)が前記注入器
    (4)の追加空気入口(46)に接続しており；追加空気とし
    て圧力空気を供給するために、前記導管は前記負圧領域
    (10)の下流で前記粉末空気管路(2)に差し込まれ；前記
    追加空気導管(43)に可変絞り弁が(44)配置され、その流
    れ抵抗はモーターで調節することができ；そして前記絞
    り弁(44)は調節モーター(45)と駆動できるように接続さ
    れ、前記モーターは、前記粉末目標値(m)および前記粉
    末空気管路(2)を通って単位時間あたりに流れる前記総
    空気量の目標値に従って、目標値信号を介して前記制御
    装置(21)により起動されることを特徴とする前記装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の粉末スプレイ・コーテ
    ィング装置において、前記負圧領域(10)に粉末吸引管路
    (8)が接続しており、前記負圧領域(10)から離れた前記
    粉末吸引管路(8)の端部に、流れに脈動がある場合はこ
    れを調整するために前記粉末吸引管路(8)に調整空気を
    供給する調整空気入口(56)があり、ここで単位時間あた
    りに供給された前記調整空気の量が単位時間あたりに供
    給された搬送空気の量より本質的に少ないことを特徴と
    する前記装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の粉末スプレイ・コーテ
    ィング装置において、前記調整空気導管(64)に可変絞り
    弁(62)が配置され、前記弁の流れ抵抗がモーターにより
    調節可能であり、且つ前記絞り弁(62)が調整モーターと
    駆動できるように接続されており、前記モーターが前記
    制御装置(21)により起動され調節されうることを特徴と
    する前記装置。
  5. 【請求項５】 請求項１から４までのいずれかの項に記
    載の粉末スプレイ・コーティング装置において、前記搬
    送空気導管(20)にその絞り弁(18)の下流に測定手段(89)
    を備え、この手段が前記搬送空気導管における流量関係
    に従って前記制御装置(21)で実際値信号を生じ、前記制
    御装置(21)がそのように配置されているので、前記制御
    装置がこの搬送空気実際値信号に従ってこの絞り弁(18)
    に関する調節信号もつくることを特徴とする前記装置。
  6. 【請求項６】 請求項２から５までのいずれかの項に記
    載の粉末スプレイ・コーティング装置において、前記搬
    送空気導管(20)にその絞り弁(18)の下流に測定手段(89)
    を備え、この手段が前記追加空気導管(43)における流量
    状況に従って前記制御装置(21)で実際値信号を生じ、前
    記制御装置(21)がそのように配置されているので、前記
    制御装置がこの追加空気実際値信号に従ってこの絞り弁
    (44)に関する調節信号もつくることを特徴とする前記装
    置。
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