粒子材料アプリケータ及びポンプ
【課題】材料塗布システムの洗浄性を高め、且つ色変更時間を短縮する装置及び方法を提供する。
【解決手段】材料塗布装置のノズルアセンブリ９００は、濃厚相ポンプからノズル９０２に給送される粉体の速度を低下させるための膨脹室９０６を含む。ノズルアセンブリは、膨脹室を形成するとともに空気補助機能を提供するノズルインサート９０４を含む。ノズルは、一体型の偏向器９１０を含み、帯電電極９２２用の通路９２０をさらに含むため、電極先端９２２ａをノズルから出る粉体スプレーパターンの中心に位置付けながら、粉体路から電気経路が通される。ノズルは、電極用の空気洗浄も含む。ノズルの出口オリフィス９１４は、入口の断面積以上の大きさの断面積を有するため、低速で移動する濃厚相粉体雲がノズルにより生成される。
【解決手段】材料塗布装置のノズルアセンブリ９００は、濃厚相ポンプからノズル９０２に給送される粉体の速度を低下させるための膨脹室９０６を含む。ノズルアセンブリは、膨脹室を形成するとともに空気補助機能を提供するノズルインサート９０４を含む。ノズルは、一体型の偏向器９１０を含み、帯電電極９２２用の通路９２０をさらに含むため、電極先端９２２ａをノズルから出る粉体スプレーパターンの中心に位置付けながら、粉体路から電気経路が通される。ノズルは、電極用の空気洗浄も含む。ノズルの出口オリフィス９１４は、入口の断面積以上の大きさの断面積を有するため、低速で移動する濃厚相粉体雲がノズルにより生成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の技術分野］
本発明は、包括的には、材料塗布システム、例えば限定はされないが粉体コーティング材料塗布システムに関する。より詳細には、本発明は、洗浄時間及び色交換時間を短縮し、使いやすさを改善するアプリケータ及びポンプに関する。
【０００２】
［関連出願］
本願は、「Improved Particulate Material Application System」として２００４年９月１７日に出願された係属中の米国特許出願第１０／７１１,４３４号、「Spray Applicator for Particulate Matter」として２００４年１１月１９日に出願された係属中の米国特許出願第１０／５１５，４００号、及び「Spray Applicator For Particulate Matter」として２００４年８月１８日に出願された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０４／２６８８７号の一部継続出願であり、さらにこれらの継続出願により、「Powder Applicator with Pattern Adjustment」として２００３年８月１８日に出願された米国仮特許出願第６０／４８１，２５０号、「Powder Spray Applicator」として２００３年１１月１８日に出願された米国仮特許出願第６０／５２３，０１２号、「Powder Coating Material Spray Gun」として２００４年３月１９日に出願された米国仮特許出願第６０／５５４，６５５号、及び「Pinch Pump with Vacuum Tube」として２００３年１１月２４日に出願された係属中の米国仮特許出願第６０／５２４，４５９号の利益を主張し、この引用によって、上記出願の開示内容のすべてを本明細書に完全に援用する。
【背景技術】
【０００３】
［発明の背景］
材料塗布システムは、１つ又は複数の材料を１つ又は複数の層で物体に塗布するために用いられる。一般的な例は、粉体コーティングシステム、並びに、食品加工産業及び化学産業に用いることができるような他の粒子材料塗布システムである。これらは、粒子材料を物体に塗布するのに用いられる様々な多くのシステムのほんの数例にすぎないが、それによって本発明の実現性を見出すことができる。
【０００４】
乾燥粒子材料の塗布は、いくつかの異なる点で特に困難である。一例は、粉体スプレーガンを用いた粉体コーティング材料の物体への塗布であるが、これは決して本発明の使用及び用途を限定するものではない。スプレーされた粉体は雲状又は拡散したスプレーパターンに広がる傾向があるため、既知の粉体塗布システムは、閉じ込め用のスプレーブースを用いる。目標物体に付着しない粉体粒子は、一般に粉体オーバースプレーと呼ばれ、これらの粒子はブース内で不規則に落下する傾向があり、スプレーブース内のほぼ全ての露出表面に降りかかる。したがって、洗浄時間及び色交換時間は、粉体オーバースプレーに曝される表面積の大きさに大きく関係する。
【０００５】
色交換時間及び洗浄時間は、粉体オーバースプレーに曝される外表面積に加えて、塗布プロセス中に粉体流に曝される内表面積の大きさに大きく関係する。このような内表面積の例には、粉体の供給源から粉体スプレーガンに至るまでの粉体流路を形成する全表面積が含まれる。粉体流路は通常、粉体供給源から１つ又は複数のスプレーガンに粉体を移送するのに用いられるポンプを含む。供給源、ポンプ、及びガンを相互接続するには、ホースが一般に用いられる。
【０００６】
粉体流路の内表面積は通常、粉体流路の各部分に加圧空気等のパージガスを吹き込むことにより洗浄される。材料が衝突する表面を有する磨耗部品、例えば通常の粉体スプレーガンのスプレーノズルは、磨耗面への粉体の融着により洗浄が困難な場合がある。
【０００７】
大半の粉体スプレー塗布システムは、内部で物体がスプレーされる粉体閉じ込め用ブース又はスプレーブースを用いる。粉体オーバースプレーは粉体回収システムにより回収され、粉体回収システムは通常、スプレーブースから、普通は壁又は床の開口を通して大量の空気を引き出すことに基づいて動作する。この大きな空気量は、粉体オーバースプレーがスプレーブース外に出るのを防止するための閉じ込め用空気としての役割を果たす。この閉じ込め用空気は粉体オーバースプレーを乗せて運び、粉体オーバースプレーは、一次フィルタ又はサイクロン等の適当な装置によって閉じ込め用空気から分離される。一次フィルタ又はサイクロンは通常、空気に乗せられた粉体オーバースプレーを１００％抽出しないため、次ぎのフィルタを用いて大気への放出前に残留粉体が空気から濾過除去される。
【０００８】
既知の粉体コーティング材料供給システムは概して、新しいすなわち「バージン」粉体の新鮮な供給物を入れる箱又はホッパ等の容器を伴う。この粉体は通常、ホッパ内で流動化され、これは、空気を粉体中に圧送してほぼ液状の粉体床を形成することを意味する。流動粉体は通常、材料と空気との濃混合気である。多くの場合、回収された粉体オーバースプレーは、篩機構を介して供給源に戻される。ベンチュリポンプを用いて、吸引ラインすなわち管を通して供給源から給送ホースへ粉体が引き込まれ、続いて正圧下でホースを通してスプレーガンまで粉体が押し出される。ベンチュリポンプは逆方向パージすることができないため、このようなシステムを色交換作業のために洗浄するのは困難であり、吸引管及び関連する支持フレームに粉体が残り、ホッパの交換は時間がかかり得る。篩もまた、多くの場合、粉体回収システムの一部として別個のハウジング構造内にあるか、又はその他の理由で容易にアクセス可能ではないため、洗浄に問題があり時間がかかる。これらの部品の大部分は、粉体残渣をサイクロン又は他の粉体回収ユニットに吹き戻すために作業者が手動で用いる高圧エアワンドを用いて、洗浄する必要がある。作業者が色交換のためにシステムの洗浄及びパージに費やさなければならない時間全てが、システムの不稼働時間及び非効率を意味する。
【０００９】
一般に既知の２つのタイプの乾燥粒子材料移送プロセスがあり、本明細書ではこれらを希薄相及び濃厚相と呼ぶ。希薄相システムは、大量の空気を利用して、１つ又は複数のホースを通して供給源からスプレーアプリケータに材料を押し出す。粉体コーティングシステムで用いられる一般的なポンプ設計は、高速で大量の空気を粉体流に導入するベンチュリポンプである。（例えば、ポンド／分又はポンド／時で）十分な粉体流量を得るために、流路を構成する部品は、材料に対する空気の比が非常に大きい流れ（換言すれば希薄な流れ）に対応するほど十分に大きくなければならず、そうでなければ大きな背圧及び他の悪影響が起こる可能性がある。
【００１０】
他方、濃厚相システムは、空気に対する材料の比が大きいこと（換言すれば濃厚な流れ）を特徴とする。濃厚相ポンプは、「Process and Equipment for the Conveyance of Powdered Material」として２００４年７月１６日に出願された係属中の米国特許出願第１０／５０１，６９３号に記載されており、この米国特許出願の開示内容をすべて個の引用により本明細書に完全に援用する。当該米国特許出願は本明細書の出願人に所有されている。このポンプは概して、ガス透過性部材により一部が画定されるポンプ室を特徴とする。一例として粉体コーティング材料等の材料が、重力及び／又は負圧によりポンプ室の一端に引き込まれ、正空気圧によりポンプ室の反対端から押し出される。このポンプ設計は材料を移送するのに非常に効果的であるが、その理由の１つは、ガス透過性材料がポンプ室の一部を形成するという新規構成である。しかしながら、場合によっては、ポンプ全体を見ると、パージ、洗浄、色交換、保守、及び材料流量制御に関して完全に最適であるとはいえない。
【００１１】
既知の材料塗布システムの多くは、粒子材料の静電帯電を利用して塗着効率を高める。粉体コーティング材料とともに一般的に用いられる静電帯電の１つの形態は、粉体が通過するイオン化電場の生成を伴うコロナ帯電である。静電場は、静電スプレーガンに設置される帯電電極に接続される高圧源により生成される。通常は、これらの電極は粉体路内に直接配置される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
［発明の概要］
本発明は、材料塗布システムの洗浄性を高め、且つ色変更時間を短縮する装置及び方法を提供する。洗浄性は、特に、アプリケータの外面及びスプレーブースの内面から除去する必要がある粉体オーバースプレーの量を減らすことを指し、したがって塗着効率にも関連する。洗浄性は、供給源からスプレーアプリケータ出口までの粉体路を画定する内面からパージ又は他の方法で除去する必要がある粉体の量を減らすことも指し得る。洗浄性は、パージ又は他の方法での粉体流路の洗浄の行いやすさも指し得る。洗浄性を高めることで、汚染の危険性が低減し、第２の色の粉体を導入する前に粉体流路から第１の色の粉体を除去するのに要する時間の長さが短縮されることにより、色交換時間の迅速化につながる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様によれば、洗浄性は、塗着効率を高めることにより高められる。塗着効率とは、スプレーされる全粉体に対する、目標物体にスプレーされて付着する粉体の割合すなわち比を意味する。一実施の形態では、塗着効率は、低速で移動する濃厚相の粉体雲を生成するノズル設計により高められる。一実施の形態では、ノズルから出る粉体流の速度を低下させるための膨脹室を含むノズルが提供される。より具体的な実施の形態では、出口オリフィスの断面積が、ノズルに接続される送出ホースの断面積よりも大きい。霧化のため及び／又は通過性の高い速度（penetrating velocity）を生み出すために、ノズル内の空気補助を任意に提供してもよい。静電アプリケータの場合、軸上の粉体雲を帯電させる電極が設けられるが、この場合、電極及び電極ホルダは粉体流路には配置されない。他の実施の形態の他のオプションの特徴には、電極の空気洗浄、及びノズル内の空気補助に用いられる空気通路への粉体の逆流を防止するためのフィルタ機構が含まれる。さらなるオプションの特徴には、ノズル体の一部としての一体型偏向器が含まれる。
【００１４】
本発明は、色交換順序及びポンプ動作の改善も意図している。
【００１５】
本発明は、濃厚相ポンプに負圧すなわち吸引を与える代替的な技法も意図している。一実施の形態では、負圧槽又は負圧アキュムレータを用いて、負圧源及び負圧タイミングをポンプ室及び関連するタイミングから分離する。
【００１６】
さらに本発明のこの態様によれば、内表面積は、高密度低体積の材料給送で動作するようにスプレーアプリケータを設計することにより縮小される。これに関して、高密度とは、スプレーアプリケータに供給される粉体がその中に有する搬送空気すなわち流動空気の量が、従来の粉体流システムと比較して大幅に少ないことを意味する。低体積とは、単に、従来の粉体スプレーガンと比較して密度が高いため、粉体を給送するのに必要な流動空気の使用量が少なくなることを指す。粉体流中の相当量の空気を除去することにより、粉体給送ホース及び粉体給送管等の関連する導管の直径を実質的に縮小することができ、これにより、内表面積を実質的に縮小することができる。これは、スプレーアプリケータの全体寸法の大幅な低減、したがって粉体オーバースプレーに曝される外表面積の大きさのさらなる縮小にもつながる。手動操作式のスプレーアプリケータの場合、本発明は、容易に交換可能又は取り外し可能な粉体路を提供する。いずれの場合も、任意に１つの部品しか備えない粉体流路が実現される。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、ノズルではなく空気キャップを用い、且つポンプ出口からアプリケータ出口まで単一内径である粉体流路を有する、ポンプ・アプリケータ機構が意図されている。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、材料流量の調整を伴うスプレーパターン調整が実施される。一実施の形態では、粉体流に向けられる空気を変えることによりスプレーパターンが調整されると、材料流量はそれに従って調整される。パターン形状及び流量の制御は、処理されている種々の物体に関する材料塗布の仕方（レシピ）に個別に又は一緒に含まれることができる付加的なパラメータである。
【００１９】
本発明のこれら及び他の態様及び利点は、添付図面を参照して以下の好ましい実施の形態の説明から、当業者には明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
［発明及びその例示的な実施形態の詳細な説明］
本発明は、粒子材料塗布システムの様々な新規態様を意図している。概して、本発明は、３つの主なシステム機能、すなわち、材料の供給源、材料を物体に塗布するのに用いられるアプリケータ、及び供給源からアプリケータへ、又は回収システムから供給源へ粉体を移送する移送装置又はポンプに関する。３つの主なシステム機能は、互いに、また通常の材料塗布システムの他の機能と動作的に連係し、こうした他の機能には、通常はスプレーブースの形態のオーバースプレー閉じ込め機能、及び通常はフィルタベース又はサイクロンベースの材料回収装置の形態のオーバースプレー回収機能が含まれる。
【００２１】
システムの観点から、本発明は特に、色交換作業に必要な総時間を大幅に短縮するようにシステムの洗浄性を高めることに関する。さらに、本発明は、システム又はサブシステムを少ない労働力及び時間で使用しやすくする種々の態様に関する。本発明の例示的な実施形態では、材料は濃厚相で扱われるが、本発明の全態様が濃厚相システムのみで実施される必要はない。
【００２２】
「濃厚相」とは、粒子流中に存在する空気が給送ホッパ等の供給源における材料を流動化するのに用いられる空気の量とほぼ同じであることを意味する。本明細書で用いる場合、「濃厚相」及び「高密度」は、空気搬送システム内の低空気体積モードの材料流という同じ概念を伝えるために用いられ、この場合、材料粒子の全てが懸濁状態で搬送されるわけではない。このような濃厚相システムでは、材料は、従来の希薄相システムと比較して著しく少ない空気体積で流路に沿って押し進められ、材料は、どちらかというと流路に沿って互いに押し固まる栓の性質を帯びて、或る意味では流路内でピストンとして栓を押すようにして流れる。流路の断面が小さいほど、より低い圧力でこの移動を行わせることができる。
【００２３】
これに対して、従来の流れシステムは、空気搬送システムにおける材料流の一つのモードである希薄相を用いる傾向があり、この場合、粒子は全て懸濁状態で搬送される。従来の流れシステムは、供給源から材料を圧送して正圧下でスプレー塗布装置を通して材料を押すために、かなりの量の空気を流れに導入する。例えば、従来の粉体コーティングスプレーシステムの大半が、ベンチュリポンプを用いて供給源からポンプへ流動化した粉体を引き込む。ベンチュリポンプは、意図的にかなりの量の空気を粉体流に加える。通常は、流動空気及び霧化空気が粉体に加えられて、正圧下で給送ホース及びアプリケータ装置を通して粉体を押す。したがって、従来の粉体コーティングスプレーシステムでは、粉体が高速で高体積の空気に乗せられて搬送されるため、使用可能な粉体流量を得るために大きな直径の粉体通路が必要となる。
【００２４】
濃厚相流は、多くの場合、高圧下で密閉容器に材料を移送することに関連して用いられる。本発明は、単なる材料の輸送又は移送というよりむしろ材料塗布に関するため、高圧下での密閉容器への濃厚相の移送と比較して、大幅に低い圧力及び流量での流れを意図している。
【００２５】
約３〜約６ｃｆｍの空気体積流量を有する従来の希薄相システム（例えば、ベンチュリポンプ機構を用いるもの等）と比較して、本発明は、例えば約０．８〜約１．６ｃｆｍで動作することができる。したがって、本発明では、粉体送出量は約１５０〜約３００グラム／分程度であり得る。
【００２６】
濃厚相流対希薄相流は、空気流中の材料の濃い濃度対薄い濃度と考えることもできるため、空気に対する材料の比率は濃厚相システムの方がはるかに高い。換言すれば、濃厚相システムにおいて、単位時間当たり同量の材料が通過する（例えば管の）断面は、希薄相流よりも小さい。例えば、本発明のいくつかの実施形態では、粉体給送管の断面積は、従来のベンチュリタイプシステムの給送管の面積の約１／４である。この場合、単位時間当たりの同等の材料流に関しては、材料は空気流中で、従来の希薄相システムの約４倍も濃い。
【００２７】
本発明は、スプレーアプリケータを含む材料塗布システム及びそれに含まれる種々の改良点に関し、それら改良点には低圧濃厚相アプリケータに特有のものもあるが、濃厚相か、低圧濃厚相か、又は他のものであるかに関係なく、多くのタイプの材料流システムに有用なものもある。したがって、アプリケータの場合、本発明は、特に濃厚相材料流が生成されてアプリケータに給送される方法に関するわけではない。概して、濃厚相の送出は、上述のように低空気体積で、負圧下で材料を室内に引き込み正圧下で材料を排出するように動作するポンプにより行われる。既知の濃厚相ポンプ及び移送システムがいくつかあり、これには、限定はされないが以下の開示、欧州特許出願第０３／０１４，６６１．７号、国際公開第０３／０２４，６１３号パンフレット、及び国際公開第０３／０２４，６１２号パンフレットが含まれ、これらの開示内容のすべてをこの引用により本明細書に完全に援用する。
【００２８】
本発明は、粒子材料用の濃厚相ポンプのいくつかの新規態様も意図している。ポンプは、任意の数又はタイプのスプレーアプリケータ装置又はスプレーガン及び材料供給源と組み合わせて用いることができる。本発明はさらに、色交換プロセスの改善を意図している。
【００２９】
図１を参照すると、例示的な実施形態では、本発明は、例えば通常の粉体コーティングスプレー装置１０等の材料塗布システムとともに用いられて示される。このような機構は、一般に、内部で物体又は部品Ｐに粉体コーティング材料がスプレーされる粉体スプレーブース１２を含む。部品Ｐへの粉体の塗布は、概して、本明細書では粉体スプレー、コーティング又は塗布動作或いはプロセスと呼ばれるが、粉体が実際に部品に塗布される前、塗布されている間、又は塗布された後に制御及び実行される、任意数の制御関数、ステップ、及びパラメータがあってもよい。
【００３０】
既知のように、部品Ｐは、ハンガー１６又は任意の他の便宜上適当な機構を用いて、オーバーヘッドコンベヤ１４から吊り下げられる。ブース１２は、１つ又は複数の開口１８を含み、開口１８を通して１つ又は複数のアプリケータ２０を用いて、部品Ｐをブース１２内で移動させながら部品Ｐにコーティング材料を塗布することができる。アプリケータ２０は、システム１０全体の特定の設計に応じていかなる数であってもよい。各アプリケータは、装置２０ａにおけるような手動操作式装置であってもよく、又は本明細書では自動アプリケータ２０ｂと呼ぶシステム制御式装置であってもよい。この場合、「自動」という用語は、単に、自動アプリケータが手動支持及び手動トリガされるのではなく、支持体に取り付けられて制御システムによりトリガオン及びトリガオフされることを指す。
【００３１】
粉体コーティング材料塗布業界では、粉体アプリケータを粉体スプレーガンと呼ぶのが一般的であり、本明細書の例示的な実施形態に関して、アプリケータ及びガンという用語は交換可能に用いられる。しかしながら、本発明は、粉体スプレーガン以外の材料塗布装置にも適用可能であることが意図されるため、本発明を粉体コーティング材料塗布システムに加えて多くの材料塗布システムで用いることができるという概念を伝えるために、アプリケータというより一般的な用語を用いる。本発明のいくつかの態様は、静電スプレーガンと非静電スプレーガンとに同様に適用可能である。本発明はまた、「スプレー」という語に機能的に関連することに限定されない。本発明は、粉体スプレー塗布に特に適しているが、本明細書に開示されるポンプの概念及び方法は、スプレーだけでなく他の材料塗布技法とともに用いることができ、こうした技法が分配、放出、塗布、又は特定のタイプの材料塗布装置を説明するために用いられ得る他の用語のいずれを指すかは関係ない。
【００３２】
スプレーガン２０は、給送センター又は供給源２２から関連する粉体給送又は供給ホース２４を通して粉体を受け取る。「給送センター」及び「供給源」という用語は、本明細書では、本発明による任意の粒子材料源を指すために交換可能に用いられる。供給源２２が粉体用の容器という意味で給送ホッパに似ている限り、供給源２２はホッパであると考え、ホッパと呼ぶことができる。
【００３３】
自動ガン２０ｂは通常、支持体２６に取り付けられる。支持体２６は、単純な固定構造であってもよく、又は、スプレー動作中にガンを昇降移動させることができる揺動器、又はスプレーブースからガンを出入り移動させることができるガン移動器若しくは往復動器等の可動構造であってもよく、又はそれらの組み合わせであってもよい。
【００３４】
スプレーブース１２は、通常はブース内への大量の搬送空気流によって、ブース内に粉体オーバースプレーを収容するように設計される。ブース内へのこの空気流は通常、粉体オーバースプレー再利用又は回収システム２８により行われる。回収システム２８は、空気と、空気に乗せられている粉体オーバースプレーをブースから、例えば導管３０等を通して引き出す。一部のシステムでは、粉体オーバースプレーは、戻りライン３２で表されるように給送センター２２へ戻される。システムによっては、粉体オーバースプレーは、廃棄されるか又は別個の容器に回収される。
【００３５】
本明細書の例示的な実施形態では、粉体は、第１の移送ポンプ４００により回収システム２８から給送センター２２へ移送し戻される。各ガンポンプ４０２を用いて、給送センター２２から１つ又は複数の関連するスプレーアプリケータ又はガン２０へ粉体が供給される。例えば、第１のガンポンプ４０２ａを用いて濃厚相粉体流が手動ガン２０ａに供給され、第２のガンポンプ４０２ｂを用いて濃厚相粉体流が自動ガン２０ｂに供給される。ガンポンプ及び移送ポンプの設計は、任意の便利に利用可能な又は適当な設計であり得る。例えば本明細書で上記した特許出願に記載の又は本明細書でさらに後述するポンプ等、濃厚相ポンプを用いてもよく、或いは希薄相ポンプを用いてもよい。
【００３６】
各ガンポンプ４０２は、空気圧供給マニホルド４０４によりガンに供給される通常の空気等の加圧ガスで動作する。各マニホルド及びポンプアセンブリは、直接接合されているように図１では概略的に示されているが、実際には、マニホルド４０４は、キャビネット又は他の筐体内に配置されて、キャビネットの壁にある開口を通してポンプ４０２に直接取り付けられることが意図される。このように、マニホルド４０４は、ソレノイド弁等の電力を含むことができ、スプレー環境から隔離される。
【００３７】
マニホルド４０４は、本明細書で後述する目的のために、その関連するポンプ４０２に加圧空気を供給する。さらに、各マニホルド４０４は、空気ホース又は空気ライン４０６を介してスプレーガン２０に供給される加圧パターン空気供給源４０５を含む。主要空気４０８が、システム１０のエンドユーザの製造設備内の任意の適当な源から、マニホルド４０４に供給される。
【００３８】
この実施形態では、第２の移送ポンプ４１０を用いて、バージン（すなわち未使用）粉体の供給源４１２から給送センター２２へ粉体が移送される。当業者には、必要な移送ポンプ４１０及びガンポンプ４０２の数がシステム１０全体の要件及びシステム１０を用いて行われるスプレー動作の要件により決まることが理解されるであろう。
【００３９】
ガン２０及びポンプ４００、４０２、４１０を除いて、供給源２２、スプレーブース１２、ガン移動器２６、コンベヤ１４、及び回収システム２８含む材料塗布システム１０の選択された設計及び動作は
、本発明の必須部分を形成するものではなく、特定のコーティング塗布の要件に基づいて選択することができる。制御システム３９も同様に、プログラマブルプロセッサベースのシステム又は他の適当な制御回路等、従来の制御システム構成であってもよい。制御システム３９は、通常はプログラマブルロジック及びプログラムルーチンを用いて、給送センター制御３６（例えば、供給制御及びポンプ動作制御）、ガン動作制御３８、ガン位置制御４０（例えば、用いられる場合は往復動器／ガン移動器２６の制御関数等）、粉体回収システム制御４２（例えば、フィルタブロワの後のサイクロンセパレータの制御関数等）、コンベヤ制御４４、及び材料塗布パラメータ制御４６（例えば、粉体流量、塗布膜厚、静電又は非静電塗布等）を含むがこれらに必ずしも限定されない、概して図１に示す多様な制御関数及びアルゴリズムを実行する。従来の制御システムの理論、設計、及びプログラミングを利用することができる。
【００４０】
ガン動作３８の制御関数としては、ガントリガオン／オフ時間、電圧及び電流の設定及び監視等の静電パラメータ、並びにガンへの粉体流量及び空気流量が挙げられるが、これらに限定されない。これらの関数及びパラメータは、部品レシピとして一般に知られているものを構成し、部品レシピは、塗布される各色又はタイプの粉体に関するパラメータ及び制御関数のセットを各部品が独自に有し得ることを意味する。これらの制御関数及びパラメータは、既知のように従来のものであってもよい。しかしながら、さらに、本発明は、特にスプレーパターン調整及び粉体霧化空気に関する本発明のスプレーアプリケータ及びポンプの新たな制御関数を意図しており、これについては本明細書で後述する。このさらなるガン制御関数は、一実施形態では、ノズルが一般的に用いられ濃厚相粉体流が用いられない従来のシステムとは対照的に、ノズル装置をもはや用いないという特徴とともに濃厚相粉体流に用いられる空気補助機能を用いて、本発明により利用可能となる。さらにまた、本発明は、スプレーパターンの変化に応じて材料流量が調整される、ポンプ制御のオプションの特徴を意図している。これらの新規特徴は、部品レシピ全体に組み込むことができる。
【００４１】
しかしながら、本発明はさらに、濃厚相用途のためのスプレーアプリケータのノズルも提供し、これについては本明細書でさらに後述する。
【００４２】
本明細書で説明される実施形態は、粉体コーティング材料塗布システムにおいて用いられる濃厚相輸送システムに関して示されるが、本発明を、タイヤ上のタルク、おむつ等の超吸収体、小麦粉、砂糖、塩等の食品関連材料、乾燥剤、離型剤、及び医薬品を含むがこれらに決して限定されない、多くの異なる乾燥粒子材料塗布システムにおいて用いることができることは、当業者には容易に理解されるであろう。これらの例は限定ではないが、粒子材料の物体への濃厚相塗布についての本発明の広範な用途を示すよう意図される。選択される材料塗布システムの特定の設計及び動作は、本明細書で特に明記されない限り、本発明に制限を加えるものではない。
【００４３】
本発明の種々の態様は、例示的な実施形態と組み合わせて具現されるように本明細書では説明及び図示されるが、これら種々の態様は、個別に、又は種々の組み合わせ及びそれら組み合わせのさらなる組み合わせ（sub-combinations thereof）で、多くの代替的な実施形態で実現することができる。本明細書で明確に除外しない限り、このような組み合わせ及びさらなる組み合わせは本発明の範囲内にあるよう意図される。さらにまた、代替的な材料、構造、構成、方法、装置、ソフトウェア、ハードウェア、制御ロジック等、本発明の種々の態様及び特徴に関する種々の代替的な実施形態が本明細書で説明され得るが、このような説明は、現在既知であるか将来開発されるものであるかに関係なく、利用可能な代替的な実施形態の完全な又は網羅的なリストであることを意図するものではない。当業者であれば、本発明の範囲内で、本発明の態様、概念、又は特徴の１つ又は複数をさらなる実施形態に取り入れることができ、このような実施形態が本明細書で明確に開示されていないとしてもそれを行うことができる。さらに、本発明のいくつかの特徴、概念、又は態様が好ましい構成又は方法として本明細書で説明されている場合があっても、このような説明は、そのように明記されない限り、このような特徴が要求されるか又は必要であることを提案するよう意図するものではない。さらにまた、本発明の理解に役立つように、例示的又は代表的な値及び範囲が含まれている場合があるが、このような値及び範囲は、限定を意味するものと解釈すべきではなく、そのように明記されている場合は臨界値又は範囲であることのみが意図される。
【００４４】
図１の全体的な概略図からも、このような複雑なシステムは、洗浄及び色交換の準備を行うのが非常に困難であり時間がかかる可能性があることが理解できる。通常の粉体コーティング材料は非常に細かく、スプレーされている物体に向けて細かい雲状又はスプレーパターンで塗布される傾向がある。静電技術を用いても、かなりの量の粉体オーバースプレーは避けられない。色交換中の交差汚染は、多くの産業で重要な問題であるため、材料塗布システムを色交換ごとに徹底的に洗浄することができることが重要である。しかしながら、色交換は材料塗布システムをオフラインにする必要があるため、コスト推進要因である。本発明は容易且つ迅速に洗浄できるスプレーアプリケータを提供することを目的とする。本発明のさらなる特徴及び態様は、洗浄性及び色交換に関する事項とは切り離して適用可能である。
【００４５】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、本発明による自動スプレーアプリケータ２０ｂの例示的な実施形態が示されている。同じ実施形態が、図３Ａ及び図３Ｂの分解斜視図に示されている。
【００４６】
スプレーアプリケータ２０ｂは、アプリケータ構成部品の大半を囲む主ハウジング１００を含む。ハウジング１００は、粉体入口端１０２及び出口端１０４を有する。粉体管１０６がハウジング１００のほぼ全長に延びる。粉体管１０６は、その入口端１０６ａからその出口端１０６ｂまで直線状の一続きの粉体路を形成する。粉体管は、粉体が溜まる可能性がある継手の数を最小にするために、シングルピースの管路であることが好ましい。これにより、アプリケータ２０ｂの内部の洗浄及びパージが容易になる。ガンハウジング１００内の粉体路にある唯一の継手は、粉体ホース（図示せず）がガンの入口端１０２に接続される場所であり、これについては本明細書で後述する。
【００４７】
本発明の一態様によれば、ガン２０の設計は、入口から出口に至るまで延びる一直線の粉体管１０６で十分に動作可能であることにより、洗浄及び色交換に特に有利である。管の直径は、ポンプ４０２から濃厚相粉体流が出ることから縮小されているため、洗浄する内表面積が小さくなる。さらに、ガンの粉体入口とポンプの出口との間に接続される粉体ホースは、粉体管の直径と同じ直径とすることができる。したがって、ポンプからガン出口まで単一径の粉体流路の形態での、一続きの均一な幾何形状となる。この特徴により、粉体が溜まる領域ができる可能性が減り、流れに対する抵抗が最小になる。さらに、粉体流路を色交換のためにパージすることがはるかに容易且つ効果的になる。本明細書で後述するように、本発明の他の態様によれば、ポンプ４０２は、粉体ホース及び粉体管を前方に進む方向を含む、２つの方向でパージすることができる。このパージは、連携して機能し、ポンプとガンとの間の粉体流路の幾何形状が均一であることによって容易になる。
【００４８】
この実施形態のハウジング１００は前方セクション１００ａ、細長い中間セクション１００ｂ、及び後方セクション１００ｃを含む３セクションハウジングである。前方セクション１００ａは、その後端に、中間セクション１００ｂの前端内に好ましくはぴったりとした摩擦嵌めにより嵌まるボス１０８を含む。後方セクション１００ｃは、その前端に、中間セクション１００ｂの後端内に好ましくはぴったりとした摩擦嵌めにより嵌まるボス１１０を含む。粉体管１０６は、前方セクション１００ａの雌ねじ部分と螺合可能に噛み合う前方ねじ部１１２を含む。粉体管１０６は、ロックナット１１６と螺合可能に噛み合う後方ねじ部分１１４（図２Ｃを参照）も含む。ロックナット１１６は、ヒートシンク１２０の座ぐり１１８に部分的に延びる。ロックナット１１６は、ガンの組み立て中に座ぐりに当接する。粉体管１０６をハウジング１００の前方セクション１００ａと螺合可能に結合して締めたら、次にロックナット１１６を締めることで、粉体管１０６が後方に引っ張られるようにする。この作用により、３つのハウジングセクション１００ａ、１００ｂ、及び１００ｃが圧縮状態で軸方向にともに引っ張られ、粉体管１０６がタイロッドのような役割を果たしてハウジングセクションを合わせてしっかりと保持するようになる。ロックナット１１６は、ロックナット１１６とヒートシンク１２０との間に摩擦嵌めを提供する、例えばＯリング等のシール１２２を含む。
【００４９】
ロックナット１１６には、粉体管ロックノブ１２４が螺合可能に結合される。粉体給送ホース１２５の前端が、ロックノブの穴１２６に挿入され、粉体管１０６内に形成される内部肩部１２８に突き当たる。ロックノブ１２４の前端と粉体管１０６の後縁との間には、ロックリング１３０が挟まれる。ロックリングは、粉体給送管１２５をガン２０ｂの入口端に挿入することを容易にする。しかしながら、ロックリング１３０は、給送管の外壁を把持して、給送管が後退して外れるのを防止する。ロックリング１３０は、ロックノブ１２４がロックナット１１６に対して締められると、給送管１２５と密着係合する。粉体管１２５は、ロックノブ１２４を単に緩めることにより業務及び、オプションで色交換のために容易に取り外すことができる。粉体の損失を防止するために、シール１３２が設けられる。シール１３２もまた、粉体管１２５がガンから取り外されるときにロックノブ１２４が粉体管の長さに沿って滑らないように、摩擦嵌めを提供する。
【００５０】
したがって、スプレーアプリケータ２０ｂの粉体路が粉体管１０６により画定されることが、図２Ａ及び図２Ｃから明らかとなるであろう。唯一の継手は、粉体給送ホース１２５が粉体管１０６の肩部１２８に当接する場所１３４である。この１つの継手を除いて、粉体は出口端１０４までスプレーガン内の一続きの通路に沿って流れることができる。したがって、ガンは色交換のためにパージしやすく、粉体路内に著しく粉体が溜まりやすい領域がない。濃厚相粒子材料とともに用いる場合、粉体管の直径は、従来の粉体スプレーガンの粉体管と比較して実質的に小さい。例えば、本発明の一実施形態では、粉体管の内径は約６ミリメートルであり得るが、従来の希薄相システムでは１１〜１２ミリメートル程度であり得る。
【００５１】
粉体管１０６はハウジング１００内に延び、前端１０６ｂは、ねじ付き止めナット１４０により前方セクション１００ａで保持される空気キャップ１３８の中央穴１３６に受け入れられる。粉体管１０６がガン内の全長に延びるため、通常の従来技術の粉体スプレーガンで用いられているようなノズル装置はない。むしろ、粉体は粉体管の前端１０６ｂからガンを出る。粉体管の出口端１０６ｂは空気キャップ１３８の中央穴１３６の前端とほぼぴったり並んでもよいが、そのように並ばなくてもよい。
【００５２】
ここで、スプレーアプリケータ２０ｂは通常、アプリケータのほぼ全長が中間セクション１００ｂにより画定される、比較的長い装置であることに留意されたい。ガンの全長は、数フィート、例えば５フィートである場合がある。
【００５３】
空気キャップ１３８は、図４及び図５に最も詳しく示される。空気キャップ１３８は、本発明の一態様により、空気を主に霧化空気又は拡散空気として、粉体管の出口端１０６ｂから出る粉体流に加えるために設けられる。本発明は、濃厚相微粒子システムで空気を粉体流に加えることを意図している。空気が加えられないと、濃厚相システム内の粉体流はほぼ流体状であり、管内で粉体流が水のように流れる。
【００５４】
空気キャップ１３８は、粉体管１０６の前端を受け入れる中央通路１３６を含む。通路１３６は、粉体管の端を緩く受け入れるような寸法にされる。これは、空気ジェット１５０に対して粉体流を適切な向きにするように粉体流の中心を合わせるのに役立つ。これにより、空気を管の端の外側周囲に巡らせて、粉体がガンハウジングに戻ることを防止することもできる。中央通路１３６は、雄ねじ付き内側管状部分１４２により画定される。本明細書で間もなく説明するように、雄ねじ１４４は導電性の拡散リングを受け入れる。空気キャップの外壁１４６も、１４８で示すように雄ねじが切られ、ねじ付き止めナット１４０と噛み合う。したがって、止めナット１４０は、空気キャップ１３８と前方ハウジングセクション１００ａのねじ端とに螺合可能に結合されて（図２Ｂ）、ハウジング上で空気キャップをしっかりと保持する。
【００５５】
図５に最も分かりやすく示すように、空気キャップは、２つの空気ジェット突起部１４８ａ及び１４８ｂを含む。各突起部１４８ａ及び１４８ｂは、１つ又は複数の空気ジェット１５０を含む。空気ジェット１５０は、粉体管の出口端１０６ｂを出てすぐの場所にある霧化又は拡散領域１５２につながるように開いている。空気ジェットの数及び空気ジェットが空気を粉体流に向ける角度は、粉体の霧化を最適にしてスプレーパターンを所望の形状にするための設計上の選択事項である。通常、粉体流に向けられる空気流が多いほど、流れが霧化される量が多くなり、スプレーパターンが大きくなる傾向がある。
【００５６】
空気ジェット１５０は、環状空気通路１５４につながるように開いている。環状空気通路１５４はさらに、環状空洞１５６と連通する。環状空洞１５６は、雌ねじ付き空気拡散リング１５８（図６）を受け入れる。リング１５８は、空気キャップ１３８の雄ねじ１４４と螺合する。図３Ａに最も分かりやすく示すように、リング１５８は、空気キャップ１３８内に均一な空気流を供給する複数の空気穴１６１を含む。リング１５８もまた、導電性材料で形成される。例えば、リング１５８は、カーボン入りのテフロン（登録商標）から形成されてもよい。リング１５８は導電性にされるが、これは、リング１５８が空気キャップ１３８内に拡散空気流を供給することに加えて、高電圧増倍器１６２への電極アセンブリ１６０の電気接続も行うからである。
【００５７】
図７Ａ〜図７Ｃ及び図６を参照すると、本発明の別の態様によれば、粉体が粉体給送管の出口端１０６ｂを出る場所のすぐ下流に外部電極が設けられる。電極は、ガンハウジング１００の外部に配置することにより、粉体流にも粉体管の洗浄性にも干渉しない。これは、濃厚相材料流の場合に特に有用である。
【００５８】
一実施形態では、電極導体１６４及び電極ホルダ１６６を含む電極アセンブリ１６０が設けられる。ホルダ１６６は導体１６４を覆って成形されることが好ましいが、必須ではない。導体の短い部分１６４ａがホルダ１６６の外に延び、長い部分１６４ｂがホルダ１６６の反対端から延びる。ホルダ１６６には、Ｕ字形ボスの形態の位置合わせキー１６８が形成され、これは空気キャップ１３８に形成される適合凹部１７０に受け入れられる（図４及び図６を参照）。このように、電極ホルダ１６６を１つの向きでのみ設置することができるため、電極の先端１６４ａが粉体管の出口端１０６ｂの下流に最適に位置決めされる。ホルダは、空気キャップ１３８の穴１７２に挿入される延長部分１６６ｂを有する。ホルダ１６６の前方部分１６６ａが、電極の先端を位置決めし、延長部分１６６ｂに対してほぼ直角に形成される。
【００５９】
図４及び図６に最も分かりやすく示すように、電極の内側部分１６４ｂは、下方に曲がり、空気キャップの導電性リング１５８と肩部１７４との間に挟まれる。このようにして、電極導体１６４と導電性リング１５８との間にしっかりした電気接続が形成される。
【００６０】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、導電性リング１５８の裏面と密着するように、コンタクトピン１８０が前方セクション１００ａに位置決めされる。コンタクトピン１８０は、中間ハウジングセクション１００ｂの前方部分内に後方に延びる抵抗ケーブル１８２とも接触する。抵抗ケーブル１８２は、抵抗性の炭素繊維を用いるとともに静電ガンに電流制限保護を与える、任意の従来の抵抗アセンブリであってもよい。この保護は、電極の近くに抵抗を置くことにより高められる。抵抗ケーブル１８２は、ハウジング内でガイド部材１８４により支持されることができ、ガイド部材１８４の後端で付勢ばね１８６により支持される。ばね１８６は、ピン１８０と電気ケーブル１８８との間に良好な電気接点を維持する。ばね１８６の後端は、電気ケーブル１８８の接点と電気接触する。電気ケーブルは、例えば、本発明の譲受人に発行された米国特許第４，５７６，８２７号及び第４，７３９，９３５号によるものとすることができ、上記特許の開示内容のすべてをこの引用により本明細書に完全に援用する。
【００６１】
電気ケーブル１８８は、ハウジングの長い中間セクション１００ｂ内に後方に延びる。電気ケーブル１８８の後端は、増倍器１６２の出力接点１９０と電気接触する。ナット１９２を用いて、電気ケーブル１８８を増倍器の出力接点１９０に固定することができる。
【００６２】
したがって、本発明の別の態様によれば、高電圧増倍器１６２は、ガンハウジングの後方セクションの、好ましくはガンが取り付けられる場所付近に位置決めされる。このように、ガンの重量の大部分が後端で支持されることで、ガンの前方部分の振動及び移動が大幅に減る。従来の粉体ガンのように、増倍器がガンの前部の近くに位置決めされた場合、片持ち式の取り付けにより大きな曲げモーメントが生じる可能性がある。したがって、本発明は、増倍器がガンの後方部分にあり抵抗がガンの前部付近に位置決めされる、抵抗及び電極に接続される電気ケーブルと一致した増倍器の配置を意図している。
【００６３】
増倍器１６２は、ボルト１９６によりブラケット部材１９４に取り付けられる。ブラケット部材は、アルミニウム製等の熱伝導性であり、一対のねじ１９８によりヒートシンク１２０に取り付けられる。このように、増倍器はヒートシンク１２０により冷却することができる。既知のように、従来の電気入力コネクタ１２１を用いて、入力駆動電圧、通常は低ＤＣ電圧が増倍器の入力に供給される。
【００６４】
空気管２００が、前方ハウジングセクション１００ａに形成されるニップル２０２上に載せられる。ニップル２０２は、導電性リング１５８の直後にある環状空洞１５６につながるように開いている主空気通路２０４に通じる空気通路を形成する。したがって、本明細書で上述したように、空気管２００を流れる空気は、リング１５８の穴１６１を通過した後で、空気キャップ１３８の空気ジェット１５０から出る。
【００６５】
空気管２００は、雄型コネクタ２０６までガンハウジング１００内を後方に延びる。雄型コネクタ２０６は、ヒートシンク１２０の前面２１０に形成される第１の穴２０８と噛み合う（図２Ｃを参照）。第１の穴２０８は、ヒートシンク１２０の裏面２１４に形成される第２の穴２１２につながるように開いている。図２Ｃから、第１の穴２０８と第２の穴２１２とは流体連通しているが、第１の穴２０８の中心線軸は第２の穴２１２の中心線からずれていることに留意されたい。これにより、乱流が起こるため、ヒートシンク１２０がより良好に冷却される。第２の接続具２１６が第２の穴２１２に接続され、主空気ホース（図示せず）用の接続部の役割を果たす。この構成により、空気はこのようにしてガンの前部にある空気キャップに供給され、増倍器は、空気キャップへ移動する同じ空気流を受けるヒートシンクにより冷却される。
【００６６】
図３Ａ及び図３Ｂの分解図は、本明細書で上述したアセンブリをより分かりやすく示すように提供される。
【００６７】
本発明の別の態様によれば、図３Ａ及び図３Ｂに最も分かりやすく示すように、ハウジング１００の各セクションには、小半径の頂部２２４でつながる２つの比較的急勾配の壁２２２により形成される、テーパ状の上側部分が形成されることが好ましい。好ましくは、ガンがスプレー材料に用いられているときに頂部がガンハウジングの最上部となることにより、ガンハウジング１００の外形がガンに降りかかり得る粉体オーバースプレーの量を減らし、急勾配の側面が粉体を流すのを助けることができる。
【００６８】
図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、本発明は、特に濃厚相材料塗布に適しているがこれに限定されない、手動スプレーアプリケータ２５０も意図している。手動バージョンの多くの特徴は、本明細書で上述した自動スプレーアプリケータと同じである。
【００６９】
手動ガン２５０は、この実施形態では、後方又は増倍器セクション２５４及び前方又は粉体管セクション２５６を含むツーピースハウジングである、バレルの形態のハウジング２５２を含む。これらのセクションは、例えば止めねじ等の任意の適当な機構により互いに着脱可能に固定することができる。止めナット２６０により前部ハウジング２５６の出口端に保持される空気キャップ２５８がある。空気キャップは、電極アセンブリ２６２と、同様に導電性の拡散リング２６３とを保持する（図８Ｂに示す）。空気キャップは空気ジェット２５９を含む。空気キャップ２５８、留めナット２６０、電極アセンブリ２６２（電極導体及びオーバーモールドされた電極ホルダを含む）、及び導電性の拡散リング２６３は、本明細書で上述した自動ガンバージョンの対応部品と同じ設計及び動作であり得る。
【００７０】
手動ガン２５０はさらに、エアライン（図示せず）に接続可能な接続具２６４等の空気入口を含む。内部の高電圧増倍器２６８（図８に点線で示す）を動作させるための外部の低圧電源と接続するように、電気コネクタ２６６が設けられる。増倍器２６８は、作業者の疲労を減らすように、グリップハンドル２７０の上の後方ハウジングセクション２５４に配置される。粉体管ハウジングは、必要に応じていかなる長さで設けてもよく、又は代替的に、スプレーアプリケータ２５０の長さをさらに延ばすために望まれる場合には、延長ハウジングに接続可能であり得る。
【００７１】
手動ガン２５０の動作は、手動ガンが作業者により手動でトリガされることを除いて、自動バージョンと同様である。したがって、手動ガンは制御トリガ装置２７１を含む。このトリガ２７１が押されると、静電動作が用いられる場合には電力が増倍器に送られる。制御トリガ２７１の作動により、ハンドル２７０及びハウジング２５２内に延びる通路を介して空気を空気キャップ２５８に流すこともできる。空気は、自動バージョンのようにヒートシンクを介して増倍器を冷却するためにも用いることができる。また、制御トリガ２７１の作動により、粉体が粉体給送ホース２７３からガンに流れてガンの前端から出る。
【００７２】
空気は、空気接続具２６４を介してハンドル２７０の通路２７２からアプリケータ２５０に入る。この空気を用いて、増倍器２６８の冷却を助けることができる。通路２７２は、前方ハウジングセクション２５６の空気通路２７４と流体連通する。通路２７４は、前方ハウジングセクション内に延びて、拡散リング２６３を受け入れる空気キャップ２５８の凹部２７６につながるように開いている。
【００７３】
電極２６２は、本明細書で前述したように拡散リング２６３と電気接触する。リング２６３と接触するコンタクトピン２７８もある。コンタクトピン２７８は、ばね電極２８０及び抵抗アセンブリ２８２、並びに増倍器２６８の出力に電気結合される導電性の電極スペーサ２８２ａを含む、電気回路の一部である。電極スペーサ２８２ａは、例えば導電性のテフロン（登録商標）材料でできていてもよい。この電気回路は、自動ガンの実施形態で本明細書で上述したのと同様であり得る。
【００７４】
粉体給送ホース２７３は、前方ハウジングセクション２５６の管状延長部２８４に挿入される。雌ねじ付き管ロックノブ２８６及びロックリング２８８を用いて、管状延長部２８４で給送ホース２７３を保持することができる。ロックリング及びロックノブは、本明細書で前述した自動ガンの対応部品と同様に機能するように設計することができる。
【００７５】
給送ホース２７３の前端２７３ａは、粉体管２９２に形成されるホース通路２９０に挿入される。ホース通路２９０は、アプリケータ２５０の中心長手方向軸に沿っていることが好ましい粉体通路２９４につながるように開いている。粉体通路２９４の遠位端２９４ａは、粉体管２９２の管状部分２９６（図８Ｃも参照）により形成される。粉体管２９２は、ホース通路２９０を管状延長部２８４と位置合わせして前方ハウジングセクション２５６に滑り嵌め又は他の方法で摺動可能に差し込まれるため、粉体給送ホース２７３を粉体管２９２に容易に挿入することができる。遠位端２９４ａは、本明細書で上述した自動ガンの実施形態での給送管１０６及び空気キャップ１３８と同様に空気キャップ２５８に受け入れられることを留意されたい。したがって、粉体管２９２は、ガンの前方への粉体流のために小径の通路を形成するため、手動ガン２５０は例えば濃厚相粉体流に非常に適している。
【００７６】
したがって、粉体管２９２は、スプレーガン２５０の粉体流路全体を形成する容易に取り外し可能なユニットを提供する。これにより、手動ガンの洗浄及び色交換が容易になる。
【００７７】
本発明の別の態様によれば、第２のトリガ装置２９８の形態の調整部材又は制御装置が設けられる。このトリガ２９８は、単独で、又は制御トリガ２７１と組み合わせて作動させることができる。第２のトリガ２９８は作業者が空気キャップ２５８への空気流を調整するのに用いることができるパターン調整トリガである。空気流を増やすことによりスプレーパターンは大きくなり、空気流を減らすことによりスプレーパターンは小さくなる。図１に示すように、制御システム３４は、パターン調整トリガ２９８からの信号（例えば、接点が閉じたときのインピーダンスの変化等）を受け取り、それに応じてガン空気制御信号２９９を発する。空気制御信号２９９を用いて、ガン２５０の内部又は好ましくは粉体塗布システム１０全体の空気制御セクションに配置される空気弁（図示せず）を制御することで、必要に応じて空気ジェット２５９への空気流を増減させることができる。
【００７８】
図９を参照すると、パターン調整論理ルーチン又はアルゴリズムの例示的なフローチャートが示されている。ステップ３００において、ロジックが、ガンパターン調整トリガ２９８を起動させるかを判定する（トリガが最短期間の間起動されていない限り空気調整を防止するように、デバウンスサブルーチンを任意に含んでもよい）。起動させない場合、プログラムは有効なトリガ信号を受け取るまで待つ。トリガ２９８が起動されると、ステップ３０２において、空気流が漸増する。漸増量は設計上の選択事項であり、作業者には、微調整、粗調整、又はこれら両方の選択肢を与えることができる。ステップ３０４において、プログラムは、最大空気流がスプレーアプリケータ２５０に供給されているかを判定する。供給されていない場合、ステップ３０６において、プログラムは、トリガ２９８がオンのままかを確認する。オンのままである場合、ロジックは３０２に戻り、再び空気流を漸増させる。このように、作業者はトリガ２９８を押して、空気流の増加に伴うパターン変化を観察し、トリガ２９８を解除することにより停止させることができる。
【００７９】
ステップ３０６において、トリガ２９８がもうオンになっていない場合、プログラムは、ステップ３０８においてその空気流量を維持し、ステップ３００に戻って次のトリガ作動を待つ。
【００８０】
ステップ３０４において、最大空気流が供給されているとシステムが判定した場合、ステップ３１０において、ロジックは、トリガ２９８が起動されたままかを確認する。起動されたままではない場合、プログラムはステップ３０８に分岐し、その空気流量（したがって選択されたパターン）を維持する。ステップ３１０において、トリガがオンのままである場合、プログラムは、３１２において空気流を最小流量にリセットし、ステップ３００に戻る。代替的に、ステップ３１２において、最小流量にリセットして別のトリガを待つ代わりに、プログラムはステップ３０２に分岐して、再び漸増を開始してもよい。この代替的な方法により、作業者は、トリガを押したままにして、空気流を最大空気流量まで調整した後で再び最小空気流量から漸増させながらスプレーパターンを観察することができる。さらに代替的に、作業者がパターン調整トリガ２９８を作動させたままにするのではなく、システムが、最初の作業を確認した後、次のトリガの作動に応じて調整を停止するようにプログラムされることができる。
【００８１】
パターン整形空気に関して前述した「ランプ」機能の別の代替例として、制御関数を「ｈｉ（高）／ｌｏ（低）」機能を組み込むようにプログラムしてもよい。この「ｈｉ／ｌｏ」機能は、トリガ２９８の離散的な作動を用いて、「高」と「低」との間でパターン整形空気流設定を切り替える。通常のスプレー中、例えば作業者は、手動ガンコントローラから制御する高設定を用いて、大きな扇形パターンを形成する。次に、作業者は、部品をよりうまくコーティングするために狭い扇形パターンが必要な領域に達する。作業者がトリガ２９８を１回作動させると、コントローラがパターン整形空気流を、作業者が手動ガンコントローラによって事前設定していた特定の値より低い設定に変更する。トリガ２９８の２回目の作動では、パターン整形空気流が「高」設定に戻る。
【００８２】
空気流の調整によりスプレーパターンを変えることは、調整が本質的にソフトウェア論理制御関数であるため、本明細書で上述した自動スプレーアプリケータにおいても実施することができることに留意されたい。自動ガンバージョンでは、制御システムに、作業者がガンへの空気流量を漸増させるために起動するスイッチを設けてもよい。
【００８３】
本発明の別の態様によれば、スプレーパターンの調整性は、ポンプ４０２からの材料流量の任意の調整とともに実施することができる。本明細書で後述するように、本発明によるポンプは、比較的低流量でも制御可能な材料流量で動作することができる。この制御は、ポンプ内の種々のタイミング機能に一部基づいている。スプレーガンと組み合わせて用いられる場合、制御システム３９は、スプレーパターンの変化に応じて材料流量も調整されるようにプログラムされ得る。例えば、作業者が大きなパターンからより小さなパターンにスプレーパターンを変更する場合、材料流量を少なくすることが望ましいであろう。逆に、作業者がスプレーパターンの寸法を大きくする場合、材料流量を増やすことが望ましいであろう。これらの相補的な調整は、制御システム３９の制御ロジック内の部品レシピに組み込むことができる。別の代替例として、制御システム３９は、パターン寸法の変化のパーセンテージとして材料流量を調整するようにプログラムしてもよい。小さなパターンが用いられる特別な拾い塗り又は他のスプレー動作には、粉体を少なくして用いることができるため、流量の調整は粉体の節約になり得る。本発明により行うことができるような関連の調整は数多くあることが、当業者には容易に理解されるであろう。本発明は、１つの方法として、流量を測量可能であるポンプ（本明細書で後述する）及び空気キャップへの空気流を測量可能であるか又は少なくとも調整可能であるスプレーガンを提供することにより、このような融通性を提供する。
【００８４】
さらに別の代替的な実施形態では、制御システム３９にセットアップモードをプログラムすることができる。セットアップモード中は、作業者がパターン調整トリガを起動することができ、ランピングモード又はステップモードでは、作業者はスプレーパターンが物体に塗布される様子を監視することができる。続いて、作業者は、物体に最適なスプレーパターンを評価することができる。続いて、この最適なスプレーパターンでの空気設定及び流量設定を、同じ部品に再びスプレーするときの将来の基準として記録することができる。この情報は、部品レシピデータベースにも入力され得るため、次回に制御システム３９を用いてその部品に同様のコーティング材料をスプレーするときに、システムがパターン及び材料流量を自動的に選択することができる。
【００８５】
図２２Ａ〜図２２Ｅ及び図２３を参照すると、代替的な実施形態では、図２Ｂの空気キャップ１３８がノズルアセンブリ９００に置き換えられる。ノズルアセンブリ９００は、場合によっては作製しやすく、以下の説明から明らかとなるように空気キャップ１３８に勝るいくつかの動作上の利点をもたらすことができるが、本明細書で前述したように多くの用途で空気キャップ１３８を用いることができる。ノズルの概念は、手動スプレーガンのバージョンで用いても自動スプレーガンのバージョンで用いてもよい。
【００８６】
ノズルアセンブリ９００は、ノズル９０２及びノズルインサート９０４を含む。ノズルインサート９０４は、オプションで用いることができ、全用途に必要なわけではない。しかしながら、ノズルインサートは、ノズルの設計を製造しやすくすることができ、いかなる場合でも、粉体が粉体給送管１０６（自動ガンの場合）又は粉体管２９２（手動バージョンの場合）からノズルへ流入するときの粉体用の膨脹室９０６を提供するために用いることができる。
【００８７】
ノズル９０２はノズル体９０３を含み、ノズル体９０３には、止めナット１４０（図２Ｂ）等によりノズルアセンブリ９００をスプレーガンの出口端に設置することができるようにする雄ねじ９０８を設けることができる。ノズル９０２は、成形又は加工された部品であってもよく、通常は、例えばＰＴＦＥ、ＴＩＶＡＲ（商標）、又はナイロン等の低融着材料からできていてもよい。
【００８８】
この実施形態では、ノズル９０２は、ドーム状の前端９０２ａを有するほぼ弾丸状の形状を有する。一体型のワンピースノズルを形成するための加工若しくは成形ステップ又は他のプロセスを用いて、偏向器及び出口オリフィスを形成することができる。ノズル９０２は、一体形成された偏向器９１０を有し得る。図２２Ａ〜図２２Ｅ及び図２３の例では、ノズルを用いて円錐状のスプレーパターンが生成されるため、偏向器９１０は、粉体を円錐状パターンに広がるように方向付けるためにほぼ円錐状の外形を含む。偏向器９１０は、１つ又は複数のリブ９１２によりノズル９０２上で支持される。図２２Ａ〜図２２Ｅの例示的な実施形態では、本明細書でさらに説明するように電極を収容するために、１つのリブが他のリブよりも幾分大きい。
【００８９】
円錐状の偏向器９１０は、この場合は約７０°の開先角度θを形成するが、所望のスプレーパターンのタイプに基づいて選択角度を選ぶことができる。例えば約１００°というより大きな開先角度では、ノズルから生成されるスプレーパターンがより広くなる。
【００９０】
偏向器９１０及びノズルの前端９０２ａは、粉体がノズル９０２から出る際に通る出口オリフィス９１４を形成する。オリフィス９１４の幾何形状は、所望のスプレーパターンを形成するように必要に応じて選択できる。オリフィス９１４は、その長さ（図２２Ｄにおけるような断面で見た場合）に沿ってほぼ均一な幅９１６を有していてもよく、又は必要に応じて先細の幅又は他の幾何形状を有していてもよい。ノズル９０２を作製する１つの方法は、偏向器９１０がノズルと一体的に加工されるようにノズルを加工することである。
【００９１】
図２２Ｂに最もよく示すように、ノズル９０２には、マーク、溝、又は他の表示若しくは物理的特徴９１８が設けられてもよい。これらの特徴９１８は、例えばオリフィス９１４のスプレー角度又はオリフィスの他の寸法基準、材料等を表すことができ、表示コードに望まれる複雑さ及び作業者又は組立工に伝えられる情報量によってのみ制限される。
【００９２】
図２２Ｅ及び図２３に最もよく示すように、ノズル９０２は、電極９２２を保持する電極通路９２０も含む。電極通路は、偏向器９１０を支持するリブ９１２の１つの中に延びる前方部分９２０ａを含む。電極通路９２０は、ノズル９１０の前部にある電極開口９２４で終端するように形成される。電極の放電部分９２２ａは、電極開口９２４を通って延びる。電極通路９２０及び電極の長さは、必ずしも全ての場合ではないが好ましくは、電極先端がノズル９１０により生成されるスプレーパターンの中心にあるように選択される。これには、塗着効率を高めるための粉体粒子のより優れた帯電を含め、いくつかの利点があり、また粉体雲がＥＭＦ（電磁場）ラップから遮蔽する機能を果たすため、衝撃の危険が減る。しかしながら、適切な場合、図２３に破線９２０ｂで示すように例えばノズル９０２の外面のより近くに沿った場所等、異なる場所に電極通路を延ばしてもよい。
【００９３】
電極通路９２０は、ポケット９２６の内部で終端する。この実施形態では、電極９２２は、ポケット９２６内に位置付けられるばね端９２２ｂを含む。このばね端９２２ｂは、上記の実施形態で要素１５８（図２Ｂ）として説明したような導電性の拡散リング９２８と接触し、この拡散リング９２８は、空気を通すための１つ又は複数の貫通孔を有する。本明細書で上述した先の実施形態のように、拡散リング９２８は、ガンと組み立てられると増倍器の出力と電気的に導通する。ノズル９０２は、パターン空気室９３０も含む。拡散リング９２８は、インサート９０４のねじ端９３２とのネジ接続９３２ａによりパターン空気室９３０に挿入される。リング９２８は、電極のばね端９２２ｂと電気的に接触するほど十分に深く挿入される。
【００９４】
ノズルアセンブリ９００がガンに設置されると、パターン空気室９３０は、上述の実施形態の空気通路２０４及びパターン空気管２００等を介して加圧空気源と連通する。
【００９５】
ノズル９０２はさらに、内部にインサート９０４が摺動可能に配置されるインサート室９３４を含む。例えばＯリング等のシール９３６をインサート９０４の外周で用いて、粉体がガン内部に逆流するのを防止することができる。
【００９６】
インサート９０４は、粉体管又は給送ホース通路９３８を含む。ノズルが手動ガンで用いられるか自動ガンで用いられるかに応じて、粉体管又は給送ホースは、その端がインサート９０４の肩部９４０に当接するように挿入される。この肩部は、ノズルアセンブリ９００につながる粉体入口又は出口開口を画定し、所定の断面積を有する。インサート９０４はさらに膨脹室９０６を含み、給送ホース又は粉体管を流れる粉体が肩部９４０を通って膨脹室９０６に入るようになっている。膨脹室９０６は、任意の適当な幾何形状とすることができ、例示的な実施形態では、ノズル９０２の前部に向かって直径が拡大するほぼ円錐の形状である。膨脹室９０６は、出口オリフィス９１４に通じる。必須ではないが好ましくは、偏向器９１０は中心軸Ｘに沿って膨脹室の中心を中心とする。
【００９７】
図２３の実施形態では、膨脹室９０６は、中心長手方向軸Ｘに対してβの開先角度で延びる。角度βは、搬送ガス（本明細書の例示的な実施形態では圧縮空気）の膨脹特性により規定され、粉体が溜まり得るポケットを形成しないように搬送ガスの広がり角度の約半分以下に等しくなるようになっている。これにより、膨脹室の壁がパージ作業中に圧縮空気により「洗浄される」ことも確実にすることができる。
【００９８】
膨脹室９０６は、粉体が給送ホース又は粉体管から出るときに速度を低下させる機能を果たす。偏向器９１０は、粉体の速度をさらに低下させることができる。この効果を得るために、出口オリフィス９１４の断面積は、肩部９４０の断面積よりも大きくされる。出口面積が大きいほど、ベンチュリタイプの低密度高空気体積のスプレーノズルで一般に見られるように、粉体がノズルを出るときの加速が防止される。ノズルを出る粉体雲の速度を大幅に低下させることにより、低速で移動する濃厚な粉体雲が生成され、これはより十分に帯電され（静電帯電が用いられる場合）、スプレーされている目標物へのより優れた付着を示す（塗着効率が高い）。したがって、出口断面積対入口断面積の比は少なくとも１以上であることが好ましい。
【００９９】
インサート９０４は、パターン空気室９３０と流体連通する空気ジェット又は空気通路９４２を任意に含むことができる。例示的な実施形態では、６つの空気ジェット９４２があるが、必要に応じていかなる数を用いてもよい。空気ジェットを用いて、粉体流が膨脹室９０６を通過するときに粉体流に空気を噴射する。この加えられる空気は任意であり、例えば粉体流をいくらか加速させるために用いることができるため、より通過性の高い粉体雲がノズル出口で生成される。これは例えば、粉体雲を物体内に入れる必要があるが、電極によるアーク放電を防止するためにノズルを近づけすぎることができない場合に望まれ得る。空気は、濃厚粉体を霧化するのを補助するために加えてもよい。フィルタ要素９４４がジェット入口９４２ａとパターン空気室９３０との間に設けられて、ガンのパターン空気通路に粉体が逆流するのが低減又は防止される。フィルタ要素９４４は、例えば焼結ポリエチレン等、空気は通すが粉体は濾過する任意の適当な材料でできていてもよい。
【０１００】
軸方向に延びる凹部９４６を、拡散リング９２８の前端とフィルタ要素９４４との間に設けてもよい。この凹部９４６は、ばねポケット９２６と流体連通し、空気を電極通路９２０に進ませることで、電極９２２を洗浄させるとともに、ガンの特に高電圧の領域に粉体が逆流するのを防止させる。
【０１０１】
給送ホース又は粉体管をシールするためにＯリング等のシール９４８を設けて、粉体の逆流を防止するとともに、ノズルインサート９０４内に粉体管又は給送ホースを整然と保持するのに役立てることができる。
【０１０２】
膨脹室９０６、偏向器９１０、及び１以上の出口オリフィス対入口断面積の比を、個別に、又は互いに組み合わせて、またそれら組み合わせをさらに組み合わせて用いることで、低速で移動する濃厚相粉体を生成するノズルができ、このような濃厚相粉体は、優れた塗着効率を有するとともにより帯電しやすくすることができる。塗着効率が高いほど、作業者が塗装又はコーティングを行う時間が短くオーバースプレーが少ないことにより、色交換時間を改善するのに役立つことを意味する。濃厚相及び低速で移動する雲を用いると、希薄相の高速スプレーパターンよりも塗着効率を高めることもできる。希薄相スプレーパターンは、粉体を輸送する高体積且つ高流量の空気の使用を伴う。この高体積空気の移動は、塗着効率を低下させる空力学的効果を必然的にもたらす。濃厚相の低速で移動する粉体雲は、通常はスプレーされている部品の比較的近くで保持される手動ガンの場合に最も顕著な利益の一部をもたらすため、作業者は、粉体がガンからスプレーされると生じる自然な速度低下に任せるだけではいけない。濃厚相粉体のより通過性の高い粉体雲を生成するための空気補助オプションもまた、手動ガンの場合に有利である。それは、このオプションを用いなければ、スプレーされている部品に対する電極の位置が近すぎる場合に密閉体積部はファラデーケージ効果をもたらす傾向があるが、このオプションを用いることで濃厚相粉体雲がこのような密閉体積部に入ることが可能になるからである。
【０１０３】
図２４Ａ〜図２４Ｅ及び図２５は、例えば平坦状スプレーパターンを生成するために用いることができるような代替的なノズル設計９５０を示す。図２３と図２５とを比較すると、同じインサート９０４を両方のノズル設計で用いることができることが分かるため、基本的な動作は同じであり、同様の要素及び構造的特徴は同じ符号で示され、その説明を繰り返す必要はない。これらの設計間の違いは、図２４Ａに最もよく示されているように、出口オリフィス及び偏向器の形状である。
【０１０４】
平坦状パターンノズル９５０は、リブ９５４等と一体にされたノズル９５０の一部分であるほぼ平坦な板状偏向器９５２を含む。ノズル９５０は、必須ではないが好ましくは、偏向器９５２がリブ９５４を介してノズル９５０の一体部分となっているワンピースノズルである。ノズル９５０は、幾分円錐状で先細の前方部分９５０ａを有する。偏向器９５２は、加工等の任意の適当なプロセスにより形成することができる。偏向器９５２の側面９５８と偏向器の側面９５８に対向するノズルの側面９６０との間に形成される空間９５６は、この例では２つのスロットの形態の出口オリフィスを形成する。良好な平坦状スプレーパターンを生成するために、出口オリフィス９５６の幅を狭く維持することが必要ではないが好ましい。濃厚相粉体を用いることにより、出口オリフィスを希薄相システムで用いられる従来のオリフィス寸法よりも実質的に小さくすることができる。例えば、４ｍｍ幅のスロットが１つである従来のオリフィスとは対照的に、このノズルは１ｍｍ幅のスロットを２つとすることができる。しかしながら、本明細書の他のノズル実施形態のように、出口オリフィス９５６の断面積対入口の断面積の比は、ほぼ等しいか又は１よりも大きいように維持することが望ましい。図２４Ａ、図２４Ｅ、及び図２５から、平坦状スプレーノズルが、ノズル９５０により形成される粉体雲内の中心に電極先端を位置付ける一体的な電極通路も含むことが明らかである。
【０１０５】
いずれのノズル設計でも、リブ９１２、９５４は、電気的経路を粉体路の、特に膨脹室の外側に通し、但し電極先端は粉体雲の中心に位置付けることを可能にする。これにより、電気的経路及び高圧要素を粉体流路内に配置する必要がなくなる。
【０１０６】
平坦状パターンノズル９５０の場合、角度θは約０°であり、これは、オリフィス９５６が中心軸Ｘを中心としてほぼ平行であることを意味する。場合によっては、角度θが負となるようにスロットに粉体を吹き付けさせることが望ましいかもしれない。
【０１０７】
図１０Ａ、図１０Ｂ、及び図１０Ｃを参照すると、本発明による濃厚相ポンプ４０２の例示的な実施形態が示されている。ポンプ４０２は移送ポンプとしても用いることができるが、材料をスプレーアプリケータ２０に供給するためのガンポンプとして特に設計される。ガンポンプ４０２と移送ポンプ４００及び４１０とは、本明細書中の詳細な説明から容易に明らかとなるであろう多くの共通の設計特徴を共有する。
【０１０８】
ポンプ４０２は、モジュール式の設計である必要はないが、そうであることが好ましい。ポンプ４０２のモジュール構造は、ポンプマニホルド体４１４及び弁体４１６で実現される。マニホルド体４１４は、本明細書でさらに説明するように、複数の空気通路とともに一対のポンプ室を収容する。弁体４１６は、同様に本明細書で説明するように複数の弁を収容する。弁は、マニホルド体４１４から弁体４１６に伝達される空気圧信号に応答する。本明細書の例示的な実施形態は、空気圧ピンチ弁の使用を示しているが、空気圧ピンチ弁以外の他の制御弁設計を用いて本発明の種々の態様及び利点を実現できることが、当業者には容易に理解されるであろう。
【０１０９】
ポンプの上側部分４０２ａは、パージ空気機構４１８ａ及び４１８ｂに対応しており、ポンプの下側部分４０２ｂは、粉体入口ホースコネクタ４２０及び粉体出口ホースコネクタ４２２に対応している。粉体給送ホース２４（図１）が入口コネクタ４２０に接続されて、給送ホッパ２２等の供給源から粉体流が供給される。スプレーアプリケータがスプレーブース１２に配置された手動スプレーガンであるか自動スプレーガンであるかに関係なく、粉体供給ホース４０６（図１）を用いて、出口４２２がスプレーアプリケータに接続される。ポンプ４０２に供給された粉体は、流動化されてもよいが、必ずしもそうである必要はない。
【０１１０】
したがって、ポンプ４０２に出入りする粉体流は、ポンプの１つの端４０２ｂで生じる。これにより、本明細書でさらに説明するように、パージ機構４１８をポンプの反対端４０２ａに設けてより容易なパージ動作を行うことが可能になる。
【０１１１】
ポンプ室（本発明の使用可能な実施形態である）が１つしかない場合、ポンプ内に２つの粉体路しか必要なくなるため、弁体４１６がマニホルドに直接接続される可能性がある。しかしながら、安定し一貫した調整可能な粉体流をポンプから生成するために、２つ以上のポンプ室が設けられる。２つのポンプ室が用いられる場合、これらは、一方のポンプ室が入口から粉体を受け取り、他方が粉体を出口へ供給するように、位相をずらして動作することが好ましい。このように、粉体はポンプからほぼ連続的に流れる。最初にポンプ室に粉体を充填する必要があることにより各ポンプ室からの粉体流が途切れるため、ポンプ室が１つの場合はこれは当てはまらない。３つ以上のポンプ室が用いられる場合、それらのタイミングは必要に応じて調整することができる。いずれの場合も、全てのポンプ室が１つの入口及び１つの出口と連通していることが、必須ではないが好ましい。
【０１１２】
本発明の一態様によれば、材料流は、ポンプ室それぞれの一端から出入りする。これにより、一直線パージ機能をポンプ室の反対端で用いることができる機構が得られる。この例示的な実施形態では、各ポンプ室が同じポンプ入口及び出口と連通しているため、付加的なモジュールユニットを用いてＹブロックの形態の分岐状粉体流路が設けられる。
【０１１３】
第１のＹブロック４２４が、マニホルド体４１４と弁体４１６との間で相互接続される。第２のＹブロック４２６がポンプの入口／出口端を形成し、第１のＹブロック４２４の反対側の弁体４１６に接続される。第１の組のボルト４２８を用いて、マニホルド体４１４、第１のＹブロック４２４、及び弁体４１６が互いに接合される。第２の組のボルト４３０を用いて、第２のＹブロック４２６が弁体４１６に接合される。したがって、図１０Ａのポンプは、完全に組み立てられると非常に小型且つ堅牢であるが、下側Ｙブロック４２６は、ポンプを完全に分解しなくても流路磨耗部品を交換するために容易に個別に取り外すことができる。第１のＹブロック４２４は、各粉体室から出る２つの分岐状粉体流路を提供する。各粉体室からの一方の分岐は、弁体４１６を通してポンプ入口４２０と連通し、各粉体室からの他方の分岐は、弁体４１６を通してポンプ出口４２２と連通する。第２のＹブロック４２６は、弁体４１６からポンプの入口４２０及び出口４２２への共通の粉体流路を結合するために用いられる。このように、各ポンプ室は、１つの制御弁を通してポンプ入口と連通し、別の制御弁を通してポンプ出口と連通する。したがって、例示的な実施形態では、弁体にはポンプ室に出入りする粉体流を制御する制御弁が４つある。
【０１１４】
マニホルド体４１４は、図１０Ｂ、図１０Ｅ、図１０Ｇ、図１１Ａ、及び図１１Ｂに詳細に示されている。マニホルド体４１４は、第１の穴４３４及び第２の穴４３６それぞれが貫通している本体４３２を含む。穴はそれぞれ、ほぼ円筒形のガス透過性フィルタ部材（多孔管）４３８及び４４０それぞれを受け入れる。ガス透過性フィルタ部材４３８、４４０は、外径が縮小した下端４３８ａ及び４４０ａを含み、これらが第１のＹブロック４２４（図１２Ｂ）内の座ぐり穴に挿入されることで、部材４３８、４４０の整列及び安定を維持するのに役立つ。フィルタ部材の上端は、必要に応じて適当なシールを伴ってパージ空気接続具５０４の下端に当接する。フィルタ部材４３８、４４０はそれぞれ、粉体ポンプ室としての役割を果たす内部体積（４３８ｃ、４４０ｃ）を画定するため、この実施形態では２つのポンプ粉体室がある。穴４３４、４３６の一部は、本明細書で後述するようにパージ空気機構４１８ａ及び４１８ｂを受け入れるようになっている。
【０１１５】
フィルタ部材４３８、４４０は、同一であってもよく、通常の空気等のガスは部材の円筒壁を通過させるが粉体は通過させないものとすることができる。フィルタ部材４３８、４４０は、例えば多孔質ポリエチレンでできていてもよい。この材料は、粉体給送ホッパの流動板に一般的に用いられる。例示的な材料は、約４０ミクロンの気孔径及び約４０〜５０％の気孔率を有する。このような材料は、ジェンポア（Genpore）又はポロン（Poron）から市販されている。必要に応じて他の多孔質材料を用いてもよい。フィルタ部材４３８、４４０はそれぞれ、その関連する穴４３４、４３６の直径よりも小さな直径を有するため、穴の壁とフィルタ部材の壁との間にはわずかな環状空間ができる（図１０Ｅ、図１０Ｇを参照）。この環状空間は、空気圧室としての役割を果たす。圧力室に負圧が加えられると、粉体ポンプ室に粉体が引き込まれ、圧力室に正圧が加えられると、粉体ポンプ室内の粉体が押し出される。
【０１１６】
本体４３２は、一連の６つの入口オリフィス４４２を含む。これらのオリフィス４４２を用いて、空気圧エネルギー又は空気圧信号がポンプに入力される。オリフィス４４２ａ、４４２ｃ、４４２ｄ、及び４４２ｆの４つは、各空気通路４４４ａ、４４４ｃ、４４４ｄ、及び４４４ｆを介して弁体４１６の各圧力室４４６と流体連通しているため、本明細書で後述するように弁作動空気を供給するために用いられる。なお、空気通路４４４は、マニホルド表面４４８からマニホルド体内に水平方向に延び、続いてマニホルド体の底面に向かって鉛直下方に延びて、上側Ｙブロック４２４及び弁体４１６を通る鉛直空気通路それぞれと連通し、弁体４１６の水平空気通路それぞれとつながって、各弁の圧力室に通じる。空気フィルタ（図示せず）がこれらの空気通路に含まれることで、弁又は他のシールの機能が損なわれた場合にポンプマニホルド体４１４及び供給マニホルド４０４に粉体が逆流するのを防止することができる。残りの２つのオリフィス４４２ｂ及び４４２ｅはそれぞれ、空気通路４４４ｂ及び４４４ｅを介して穴４３４、４３６と流体連通する。したがって、これらのオリフィス４４２ｂ及び４４２ｅを用いて、正圧及び負圧がマニホルド体のポンプ圧力室に供給される。
【０１１７】
オリフィス４４２は、マニホルド体の１つの平面４４８に形成されることが好ましいが、そうである必要はない。空気供給マニホルド４０４は、供給マニホルド４０４がポンプマニホルド体４１４に取り付けられるとポンプオリフィス４４２と整列して流体連通する対応するオリフィス組を含む。このように、供給マニホルド４０４は、弁及びポンプ室に必要なポンプ空気全てを１つの平面境界面を通して供給することができる。ポンプマニホルド体４１４の面と供給マニホルド４０４の面との間にはシールガスケット４５０が圧縮されて、オリフィス間に流体密封シールを提供する。パージ空気に望まれる体積、圧力、及び速度を理由として、好ましくは別個のパージ空気接続部が供給マニホルドとポンプマニホルドとの間で用いられる。２つのマニホルド間は平面境界面であることが好ましいが、これは必須ではなく、供給マニホルド４０４からポンプへの空気圧入力ごとに個々の接続部を必要に応じて用いることができる。平面境界面は、一部の実施形態では電気ソレノイドを含む供給マニホルド４０４を、外側にポンプのある（キャビネット壁の開口を通して供給マニホルドに取り付けられている）キャビネット内に配置することを可能にするため、システム１０全体から電気エネルギーを絶縁するのに役立つ。ちなみに、ポンプ４０２は使用中にいかなる特定の向きに取り付けられる必要もないことに留意されたい。
【０１１８】
図１２Ａ及び図１２Ｂを参照すると、第１のＹブロック４２４は、それぞれのポンプ室４３４、４３６と整列する第１の穴４５２及び第２の穴４５４を含む。穴４５２、４５４はそれぞれ、２つの分岐４５２ａ、４５２ｂ及び４５４ａ、４５４ｂそれぞれと連通している（図１２Ｂは穴４５２の分岐のみを示す）。したがって、穴４５２は分岐４５２ａ及び４５２ｂと連通している。したがって、第１のＹブロック４２４には全部で４つの分岐があり、分岐のうち２つは一方の圧力室と連通し、他の２つは他方の圧力室と連通する。分岐４５２ａ、４５２ｂ及び４５４ａ、４５４ｂは、２つのポンプ室に対してポンプを通る粉体路の一部を形成する。４つの分岐それぞれを通る粉体流は、本明細書で説明するように弁体４１６にある別個のピンチ弁により制御される。なお、Ｙブロック４２４は、４つの貫通空気通路４５６ａ、４５６ｃ、４５６ｄ、４５６ｆも含み、これらはマニホルド体４１４の空気通路４４４ａ、４４４ｃ、４４４ｄ、４４４ｆそれぞれと流体連通している。ガスケット４５９を用いて、マニホルド体４１４と第１のＹブロック４２４との間に流体密封接続を提供してもよい。
【０１１９】
穴４５２及び４５４は、従来のＯリング等のシール４６２、４６４（図１０Ｃ）を受け入れる座ぐり穴４５８、４６０を含む。これらのシールは、フィルタ部材４３８、４４０の下端とＹブロックの穴４５２、４５４との間に流体密封シールを提供する。これらはわずかな公差変動も可能にするため、フィルタ部材が所定位置にしっかりと保持される。
【０１２０】
図１３Ａ及び図１３Ｂをさらに参照すると、弁体４１６は、対応する数のピンチ弁に対する圧力室として機能する４つの貫通穴４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、及び４４６ｄを含む。弁体の上面４６６は、２つの凹状領域４６８及び４７０を含み、これらはそれぞれ、各穴４４６の一端によりそれぞれが形成される２つの穴を含む。この実施形態では、第１の凹状領域４６８は、それぞれの穴４４６ｂ及び４４６ａそれぞれにより形成されるオリフィス４７２及び４７４を含む。同様に、第２の凹状領域４７０は、それぞれの穴４４６ｄ及び４４６ｃそれぞれにより形成されるオリフィス４７６及び４７８を含む。対応するオリフィスが、弁体４１６の反対側面４７９に形成される。
【０１２１】
圧力室４４６ａ〜４４６ｄはそれぞれ、入口ピンチ弁４８０又は出口ピンチ弁４８１を保持する。各ピンチ弁４８０、４８１は、例えば、天然ゴム、ラテックス、又はシリコーン等の適当な材料でできている極めて軟質の可撓性部材である。各弁４８０、４８１は、ほぼ円筒形の中央体４８２及び中央体４８２よりも直径が大きな２つのフランジ端４８４を含む。フランジ端は、シールとして機能し、弁体４１６が第１のＹブロック４２４と第２のＹブロック４２６との間に挟まれると穴４４６ａ〜４４６ｄの周りで圧縮される。このように、各ピンチ弁は、弁体４１６を通して第１のＹブロック４２４の分岐４５２、４５４のそれぞれまで粉体が流れる流路を画定する。したがって、一方の対のピンチ弁（吸引弁及び送出弁）はマニホルド体のポンプ室の一方と連通し、他方の対のピンチ弁は他方のポンプ室と連通する。一方のピンチ弁がポンプ室への粉体流を制御し（吸引）、他方のピンチ弁がポンプ室から出る粉体流を制御する（送出）ため、１つのポンプ室につき２つのピンチ弁がある。各ピンチ弁の中央体部分４８２の外径は、それに関連する圧力室４４６の穴径よりも小さい。これにより、各ピンチ弁に対する圧力室として機能する環状空間がその弁の周りに残る。
【０１２２】
図１３Ｂに示すように、弁体４１６は、４つの圧力室穴４４６ａ〜４４６ｄとそれぞれが連通する空気通路４８６ａ〜４８６ｄを含む。これらの空気通路４８６ａ〜４８６ｄは、鉛直延長部（図１３Ｂで見られる）４８８ａ〜４８８ｄを含む。これら４つの空気通路の延長部４８８ａ、４８８ｂ、４８８ｃ、４８８ｄはそれぞれ、マニホルド体４１４の４つの空気通路４４４ｄ、４４４ｆ、４４４ａ、４４４ｃの鉛直部分及び上側Ｙブロック４２４の鉛直通路４５６ｄ、４５６ｆ、４５６ａ、４５６ｃと流体連通している。シール４９０が空気密封接続部として設けられる。
【０１２３】
このように、弁体４１６の圧力室４４６はそれぞれ、マニホルド体、第１のＹブロック、及び弁体を通る内部通路を通り抜けてマニホルド体４１４の空気オリフィス４４２のそれぞれと流体連通する。正空気圧が供給マニホルド４０４（図１）からポンプマニホルド体４１４に受け取られると、空気圧の力が可撓性の弁体の可撓性の外面に対して作用することにより、対応する弁４８０、４８１が閉じる。弁は、圧力室の外部の空気圧が除去されると、自らの弾発性及び弾性により開く。この正確な空気圧作動により、ピンチ弁の開閉にいかなる機械的作動又は他の制御部材も用いなくてよくなり、これは従来の設計を超える著しい改良である。４つのピンチ弁４８０、４８１はそれぞれ、ガンポンプ４０２に関して個別制御されることが好ましい。
【０１２４】
本発明の別の態様によれば、弁体４１６は、作業者が内部のピンチ弁の開閉を視認できるように十分に透明な材料でできていることが好ましい。適した材料はアクリルであるが、他の透明材料を用いてもよい。ピンチ弁を見ることができれば、粉体を見ることができるため、ピンチ弁の故障に関する優れた視覚的指示も得られる。
【０１２５】
図１４Ａ及び図１４Ｂをさらに参照すると、ポンプの残りの部分は、第２のＹブロックの端体４９２により形成される入口端４０２ｂである。端体４９２は、それぞれがＹブロック４９８ａ及び４９８ｂを受け入れるようになっている第１の凹部４９４及び第２の凹部４９６を含む。Ｙブロックの一方は粉体入口に用いられ、他方は粉体出口に用いられる。各Ｙブロック４９８は、内面が粉体流に曝されるため、磨耗部品である。端体４９２は、単に弁体４１６にボルト締めされるため、単に端体４９２を取り外すことにより磨耗部品を交換するだけでよく、したがってポンプの残りの部分を分解する必要がなくなる。
【０１２６】
各Ｙブロック４９８は、接続具又は他の適当なホースコネクタ４２０、４２２（図１０Ａ）を受け入れるようになっている下側穴５００を含み、一方の接続具は、粉体供給源につながるホース２４と、スプレーガン２０等のスプレーアプリケータにつながる別のホース４０６とに接続される（図１）。各Ｙブロックは、穴５００から延びる２つの粉体路分岐５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、及び５０２ｄを含む。第２のＹブロック４９８の各粉体路は、ピンチ弁体４１６のピンチ弁４８０、４８１のそれぞれと流体連通している。したがって、入口４２０からポンプに入る粉体は、２つの下側Ｙブロック４９８のうち第１のＹブロックを通ってピンチ弁の２つに分岐し、そこからポンプ室に至る。同様に、２つのポンプ室からの粉体は、他方の下側Ｙブロック４９８によって、他の２つのピンチ弁から１つの出口４２２に再合流する。
【０１２７】
粉体流路は以下の通りである。粉体は、共通の入口４２０から入り、下側Ｙブロック４９８ｂの経路５０２ａ又は５０２ｂを介して２つの入口又は吸引ピンチ弁４８０に分岐する。入口ピンチ弁４８０はそれぞれ、第１の又は上側Ｙブロック４２４内の各経路の一方の分岐４５２、４５４それぞれを介して粉体ポンプ室４３４、４３６のそれぞれに接続される。上側Ｙブロック４２４の他方の分岐４５２、４５４はそれぞれ、各ポンプ室から粉体を受け取り、粉体は第１のＹブロック４２４を通って２つの出口又は送出ピンチ弁４８１に流れる。出口ピンチ弁４８１それぞれは、下側Ｙブロック４９８ａの分岐５０２のそれぞれにも接続され、両ポンプ室からの粉体は１つの出口４２２で再合流する。
【０１２８】
空気圧流路は以下の通りである。ピンチ弁のいずれかが閉じると、供給マニホルド４０４がマニホルド体４１４の各オリフィス４４２において圧力を上昇させる。上昇した空気圧は、マニホルド体４１４の各空気通路４４２、４４４を通って第１のＹブロック４２４の各空気通路４５６を進み、弁体４１６の各空気通路４８６に入って適当な圧力室４４６に流れる。
【０１２９】
本発明によるポンプは、粉体ポンプ室の充填割合に基づいて測量可能な流量をもたらし、これは、粉体をポンプ室に給送するピンチ弁の開放時間を制御することによりポンプからの粉体の流量を正確に制御できることを意味することに留意されたい。これにより、ポンプサイクル（すなわち、ポンプ室を充填する持続時間及び空にする持続時間）を、流量に関係なく粉体の滑らかな流れが得られるのに十分なまでに短くすることができ、流量はピンチ弁の動作により個別制御される。したがって、流量は、ポンプにいかなる物理的変更を加える必要もなく、ピンチ弁の制御により完全に調整することができる。
【０１３０】
パージ機能は、本発明の別の態様により大幅に単純化される。本発明は、粉体がポンプ室の一端から出入りする方法を提供するため、ポンプ室の反対端はパージ空気用に用いることができる。図１０Ａ、図１０Ｃ、図１０Ｅ、及び図１０Ｇを参照すると、パージ空気接続具５０４がそれぞれのフィルタ部材４３８、４４０の上端に挿入される。接続具５０４は、フィルタ部材４３８、４４０への流入のみを許すように配置される各逆止め弁５０６を受け入れる。逆止め弁５０６は、パージ空気ホースを接続することができる各パージ空気ホース接続具５０８を受け入れる。本明細書で後述するように、パージ空気は供給マニホルド４０４からポンプに供給される。したがって、パージ空気は粉体ポンプ室を通りポンプ内の粉体路の残りの部分を通って一直線に流れることで、色交換作業のためにポンプを非常に効果的にパージすることができる。このパージ作業を行うために作業者が特別な接続又は変更を行う必要は全くないため、洗浄時間が短縮される。システム１０が設置されると、パージ機能は常に接続されていて利用可能であるため、色交換時間が大幅に短縮される。作業者がポンプとのいかなる粉体又は空気圧接続も形成又は切断する必要なく、制御システム３９によりパージ機能を行うことができるからである。
【０１３１】
なお、図１及び図１０Ａから、４つのピンチ弁４８０、４８１の全てが開放状態である場合、パージ空気はポンプ室を通り第１のＹブロック４２４の粉体路、ピンチ弁４８０、４８１自体、第２のＹブロック４９８を通って一直線に流れ、入口４２０及び出口４２２の両方から出る。このようにして、パージ空気はポンプ内全体に供給されてからスプレーアプリケータに供給されて、その装置をパージするとともに給送ホースを粉体供給源２２までパージすることができる。したがって、本発明によれば、順方向及び逆方向のパージを可能にする濃厚相ポンプの概念が提供される。
【０１３２】
図１５を参照すると、図示の供給マニホルド４０４は、実質的にはポンプ４０２の空気流を制御する一連のソレノイド弁及び空気源である。図１５に示す特定の構成は例示であり、限定を意図するものではない。ポンプ４０２を操作するための空気の供給は、マニホルド機構なしで多種多様な方法で行うことができる。図１５の実施形態は、ポンプを有する平面境界面構成に特に有用であるものとして提供されているが、他のマニホルド設計を用いることもできる。
【０１３３】
本明細書で上述したように、供給マニホルド４０４は、ポンプマニホルド体４１４（図１１Ａ）の表面４４８に対して取り付けられる第１の平面５１２を有する供給マニホルド体５１０を含む。したがって、平面５１２は、ポンプマニホルド体４１４のそれぞれのオリフィス４４２と整列する６つのオリフィス５１４を含む。供給マニホルド体５１０は、適当な数及び場所の空気通路を内部に有するように加工されることにより、適切な空気信号が正しい時点でオリフィス５１４に送られる。このように、マニホルドはさらに、オリフィス５１４への空気流を制御するとともにパージ空気流を制御するために用いられる一連の弁を含む。従来のベンチュリポンプ５１８を用いることにより、マニホルド４０４内で負圧が生成される。システム空気すなわち工場空気が、適当な接続具５２０を介してマニホルド４０４に供給される。マニホルドは、単にポンプを操作する空気源用の空気通路を提供するように動作し、多種多様な方法で実施することができるため、物理的なマニホルド構成の詳細は本発明の理解及び実施に必要ではない。むしろ、注目すべき詳細は空気圧流の概略図に関して説明される。しかしながら、この時点で、本発明の別の態様によれば、本明細書で後述する目的で弁体４１６のピンチ弁それぞれに対して個別の制御弁が設けられることに留意されたい。
【０１３４】
図１６を参照すると、本発明の第１の実施形態に関する空気圧図が提供されている。主要空気４０８が供給マニホルド４０４に入り、第１のレギュレータ５３２に進んで、ポンプ圧力源５３４がフィルタ部材４３８、４４０に供給されるとともにパターン整形空気源４０５が空気ホース４０６を介してスプレーアプリケータ２０に供給される。主要空気は、パージ空気ソレノイド弁５３８の制御下でパージ空気源５３６としても用いられる。主要空気は、第２のレギュレータ５４０にも進み、（フィルタ部材４３８、４４０に対する負圧を生成するための）ベンチュリポンプを操作するために用いられるベンチュリ空気圧源５４２が生成され、且つピンチ弁４８０、４８１を操作するためのピンチ空気源５４４が生成される。
【０１３５】
本発明の別の態様によれば、ソレノイド制御弁５３８又は他の適当なパージ空気の制御装置を用いることで、複数のパージ機能が得られる。第１の態様は、２つ以上の異なるパージ空気圧及びパージ空気流を選択できることにより、ソフト及びハードのパージ機能が可能になることである。ソレノイド弁に加えて他の制御機構を用いて、２つ以上のパージ空気流特性を提供してもよい。制御システム３９がソフトパージ又はハードパージを選択するか、又は手動入力をこの選択に用いることができる。ソフトパージ機能では、供給マニホルド４０４を通して、多孔質フィルタ部材４３８、４４０とそれぞれの穴４３４、４３６との間の環状空間であるポンプ圧力室に、少ないパージ空気流が供給される。制御システム３９はさらに、一組のピンチ弁（吸引又は送出）を開き、他方を閉じたままにするよう選択する。パージ空気は多孔質フィルタ部材４３８、４４０を通過して開いた弁から出て、スプレーガン２０に向けて順方向に、又は供給源２２に向けて逆方向に（後方に）システムをパージする。次に、制御システム３９は開くピンチ弁と閉じるピンチ弁とを逆にする。ソフトパージは、４つのピンチ弁全てを開くことにより同時に両方向で行うこともできる。同様に、空気圧を上昇させて、ホース及びガンからさらに粉体を除去することができる。高いパージ空気圧及びパージ空気流は、順方向、逆方向、又は両方向同時の、ハードパージ機能に用いることができる。多孔質フィルタ部材４３８、４４０に空気を通すことにより行われるパージ機能は、多孔質部材に詰まっている粉体を除去するのにも役立つため、交換が必要となる前の多孔質部材の耐用寿命が延びる。
【０１３６】
ソフトパージ機能に続いて、第２のソフトパージ動作が行われ、ここで、粉体供給ホース４０６ａ、４０６ｂがガンから外されてホースの自由端がスプレーブース内部に位置付けられるか又は向けられる。続いて、ソフトパージ動作が低圧で行われ、ホースからスプレーブースに粉体を吹き込むために中圧まで上昇させることもできる。
【０１３７】
ハード又はシステムパージは、２つのパージ機構４１８ａ及び４１８ｂを用いて行うこともできる。システムパージは、ソフトパージサイクルの終了後にガンを供給ホースに再接続して行うことができる。システムパージ中、多孔質要素を通るソフトパージ空気流を持続させることができ、実際には色交換作業中完全に持続させることができる。高圧流空気をパージ空気接続具５０８から入力することができ（パージ空気は供給マニホルド４０４から供給できる）、この空気は、多孔質フィルタ部材４３８、４４０により一部が画定される粉体ポンプ室を一直線に流れてポンプから出る。この場合も、ピンチ弁４８０、４８１を所望に応じて選択的に動作させて、順方向、逆方向、又は両方向同時にパージを行うことができる。ガンのハードパージの終了後、ホースからブース内へのハードパージのためにガンを再び取り外すことができる。図２３及び図２５のノズル実施形態を用いる場合、パージ動作及び色交換作業の間中、ハードパージ機能を持続させることもできる。
【０１３８】
パージを両方向に行うことができるだけであれば、パージ空気が最も低抵抗な経路を流れるため粉体路領域の一部を十分にパージすることができないので、順方向又は逆方向のみに任意にパージできることでより優れたパージ機能が得られることに留意されたい。例えば、スプレーアプリケータ及び供給ホッパのパージを試みる場合、アプリケータが完全に空気流を受け入れるように開いていれば、パージ空気はアプリケータから流出する傾向があり、ホッパ又は供給源が十分にパージされないかもしれない。
【０１３９】
したがって、本発明は、供給源からスプレーガン内に至るまでの粉体路全体を、作業者による行為を事実上必要とせずに個別又は同時にパージすることができるポンプ設計を提供する。オプションのソフトパージは、粉体路にハードパージ空気を入れる前に残留粉体を流路から軽く吹き飛ばすことにより、ハードパージによる融着又は他の悪影響が先に起こるのを防止するのに有用であり得る。
【０１４０】
ベンチュリ用の正空気圧５４２は、制御ソレノイド弁５４６に入り、そこからベンチュリポンプ５１８に進む。ベンチュリポンプの出力５１８ａは、２つのポンプソレノイド弁５４８、５５０の入口に接続される負圧又は部分真空である。ポンプ弁５４８、５５０は、フィルタ部材４３８、４４０に正圧を加えるか負圧を加えるかを制御するために用いられる。弁５４８、５５０のさらなる入力部が、ポンプ圧空気５３４を受け入れる第１のサーボ弁５５２から正圧空気を受け入れる。ポンプ弁５４８、５５０の出口は、本明細書で上述した空気通路方式でポンプ室のそれぞれに接続される。なお、パージ空気５３６が多孔質フィルタ部材４３８、４４０を通過することが概略的に示されている。
【０１４１】
したがって、ポンプ弁５５０及び５５２を用いて、一方のポンプ室が加圧されているときに他方が負圧下にあり、またその逆の状態になるように通常は１８０°位相をずらしてポンプ室に正圧及び負圧を交互に加えることにより、ポンプ４０２の動作が制御される。このように、一方のポンプ室に粉体が充填されている一方で他方のポンプ室は空になっていく。ポンプ室には、粉体を完全に「充填」してもしなくてもよいことに留意されたい。本明細書で説明するように、ピンチ弁ごとに独立した制御弁を用いることにより、本発明を用いて非常に少ない粉体流量を正確に制御することができる。すなわち、ピンチ弁は、各ポンプサイクル中にポンプ室に多量又は少量の粉体を供給するように、ポンプ室のサイクル速度とは無関係に制御することができる。
【０１４２】
ピンチ弁空気５４４は、４つのピンチ弁制御ソレノイド５５４、５５６、５５８、及び５６０に入力される。４つの弁は、４つのピンチ弁４８０、４８１それぞれの動作を好ましくは独立してタイミング制御するように用いられる。図１６では、「送出ピンチ弁」は、粉体がポンプ室から出る際に通る２つのピンチ弁４８１を指し、「吸引ピンチ弁」は、粉体がポンプ室に給送される際に通る２つのピンチ弁４８０を指す。同じ参照符号を用いているが、各吸引ピンチ弁及び各送出ピンチ弁は個別制御される。
【０１４３】
第１の送出ソレノイド弁５５４が第１の送出ピンチ弁４８１への空気圧を制御し、第２の送出ソレノイド弁５５８が第２の送出ピンチ弁４８１への空気圧を制御し、第１の吸引ソレノイド弁５５６が第１の吸引ピンチ弁４８０への空気圧を制御し、第２の吸引ソレノイド弁５６０が第２の吸引ピンチ弁４８０への空気圧を制御する。
【０１４４】
このように、図１６の空気圧図は、制御システム３９（図１）からの種々の制御信号に応答してマニホルド４０４が生成する機能空気流を示している。
【０１４５】
図１７Ａ及び図１７Ｂを参照すると、本発明の別の態様によれば、移送ポンプ４００も意図される。移送ポンプの多くの態様は、スプレーアプリケータポンプ４０２と同じ又は同様であるため、詳細に繰り返す必要はない。
【０１４６】
ガンポンプ４０２を移送ポンプとして用いることもできるが、移送ポンプは、必要に応じた速さで容器間で大量の粉体を移動させるのに主に用いられる。さらに、本明細書で説明される移送ポンプは、同じ四方独立ピンチ弁の動作を有さないが、切替弁をガンポンプと同じ制御プロセスで動作させることができる。例えば、一部の用途では、大量の材料を大きな表面に塗布しつつ仕上げの制御を維持することが必要である。移送ポンプは、本明細書に記載された４つの独立したピンチ弁の制御プロセスも組み込むことにより、アプリケータのポンプとして用いることができる。
【０１４７】
図１のシステムでは、移送ポンプ４００を用いて、回収システム２８（サイクロン等）から給送センター２２に粉体が戻される。移送ポンプ４１０もまた、箱等の供給源から給送センター２２にバージン粉体を移送するために用いられる。このような例及び他の例では、粉体流がスプレーアプリケータに送られていないため、流れ特性は移送ポンプにおけるほど重要ではない。そこで、本発明の一態様によれば、ガンポンプは移送ポンプの性能期待値に対応するように変更される。
【０１４８】
移送ポンプ４００では、粉体流量を増加させるためにより大きなポンプ室が必要である。図１７Ａ及び図１７Ｂの実施形態では、この場合、ポンプマニホルドが２つの延長管状ハウジング５６４及び５６６に置き換えられ、これらは長い多孔管５６８及び５７０を囲んでいる。長い多孔管５６８、５７０は、各ポンプサイクル中により大量の粉体を収容することができる。多孔管５６８、５７０は、ハウジング５６４、５６６よりもわずかに小さな直径を有するため、正圧及び負圧両方のための圧力室としての役割を果たす環状空間が互いの間に設けられる。空気ホース接続具５７２及び５７４が空気ホースを接続するために設けられ、空気ホースは、本明細書で後述される移送ポンプ空気供給システムの正圧及び負圧源にも接続される。ポンプマニホルドが用いられていないため、空気圧エネルギーはポンプ４００に個別に配給される。
【０１４９】
空気ホース接続具５７２及び５７４は、各ハウジング５６４及び５６６内の圧力室と流体連通している。このように、多孔管５６８及び５７０に対する粉体の引き込み及び押し出しは、ガンポンプ設計におけるように負圧及び正圧により行われる。また同様に、チェック弁５８０、５８２を含むパージ穴機構５７６及び５７８が設けられ、ガンポンプ設計と同じ方法で機能する。
【０１５０】
ガンポンプ設計におけるように、多孔管５６８及び５７０に出入りする粉体流を制御する４つのピンチ弁５８５を収容する弁体５８４が設けられる。ガンポンプにおけるように、ピンチ弁は、弁体５８４の各圧力室内に配置され、正空気圧を用いて弁を閉じ、正圧が除去されると弁が自らの弾発力で開くようにする。しかしながら、間もなく説明するように、異なるピンチ弁作動方式が用いられる。上側Ｙブロック５８６及び下側Ｙブロック５８８もまた、ガンポンプ設計におけるように分岐粉体流路を提供するために設けられる。したがって、下側Ｙブロック５８８は、粉体入口接続具５９０及び粉体出口接続具５９２とも連通している。したがって、１つの入口から入った粉体は、各ピンチ弁及び上側Ｙブロック５８６を通って両方の多孔管５６８、５７０に流れ、多孔管５６８、５７０から出た粉体は、各ピンチ弁を通って１つの出口５９２へ流れる。分岐粉体流路は、ガンポンプの実施形態と同様にして実現されるため、本明細書で繰り返す必要はない。移送ポンプは、ガンポンプにおけるように下側Ｙブロック５８８に交換可能な磨耗部品又はインサートを組み込んでもよい。
【０１５１】
この場合も、ポンプマニホルドが移送ポンプで用いられていないため、ガンポンプ設計におけるように圧力室に配置されるピンチ弁の操作のために別個の空気入口５９４及び５９６が設けられる。以下に記載の理由から４つのピンチ弁があるが、空気入口は２つしか必要ない。エンドキャップ５９８を用いて、ハウジングを整列させたまま保持するとともに、空気接続具及びパージ接続具用の構造を提供することができる。
【０１５２】
移送ポンプにおいて粉体流の流量は品質よりも極めて重要であるため、４つのピンチ弁全ての個別制御は、代替的に行うこともできるが必要ない。したがって、ピンチ弁の対は同時に、ポンプのサイクル速度と一致して作動させることができる。換言すれば、一方のポンプ室に粉体が充填されているときには他方のポンプ室は粉体を放出しており、したがってピンチ弁の各対が開閉する。ピンチ弁は、ポンプ室への正圧及び負圧の作動と同期して作動させることができる。さらに、ピンチ弁圧力室への１つの空気入口は、一緒に動作するピンチ弁対の圧力室の各対を内部接続することにより用いることができる。したがって、２つのピンチ弁は粉体をポンプから出す送出弁として用いられ、２つのピンチ弁は粉体をポンプに引き込む吸引弁として用いられる。しかしながら、ポンプ室は送出及び吸引を交互に行うため、半サイクルごとに１つの吸引ピンチ弁の開放及び１つの送出ピンチ弁の開放が起こり、それぞれがポンプ室の異なる１つに接続される。したがって、弁体５８４内では、１つの吸引ピンチ弁の圧力室及び１つの送出ピンチ弁の圧力室が互いに接続され、他の２つのピンチ弁の圧力室も接続される。これは各ピンチ弁が異なるポンプ室に接続されるピンチ弁対で行われる。相互接続は、単に弁体内の圧力室の対間に交差通路を設けることにより達成することができる。
【０１５３】
図１８を参照すると、移送ポンプ４００の空気圧図は、スプレーアプリケータとともに用いられるポンプに関してよりも幾分簡略化されている。移送ポンプ室に対して負圧を生成するために用いられるベンチュリポンプ６００に、主要空気４０８が入力される。主要空気はレギュレータ６０２にも入力され、送出空気が第１の室ソレノイド弁６０４及び第２の室ソレノイド弁６０６への各入力部に供給される。室弁は、入力としてベンチュリポンプ６００からの負圧も受け取る。ソレノイド弁６０４、６０６は、移送ポンプの各圧力室と流体連通している各出力部６０８、６１０を有する。
【０１５４】
この実施形態のソレノイド弁は、電気的に作動されるのではなく空気作動される。したがって、空気圧タイマ又はシャトル弁６１６からの空気信号６１２及び６１４を用いて、ポンプの圧力室への正圧出力と負圧出力との間で弁６０４、６０６が切り替えられる。適した空気圧タイマ又はシャトル弁の一例は、ホエルビガー・オリガ（Hoerbiger-Origa）から入手可能なモデルＳ９ ５６８／６８−１／４−ＳＯである。ガンポンプにおけるように、ポンプ室は、一方が充填されているときに他方が放出しているように切り替わる。シャトルタイマ信号６１２は、四方弁６１８を作動させるためにも用いられる。主要空気は、移送ポンプのピンチ弁用のピンチ空気６２２を生成するためにレギュレータ６２０により低圧に低下される。ピンチ空気６２２は、四方弁６１８に送出される。ピンチ空気は、一方のポンプ室のピンチ弁６２４及び他方のポンプ室のピンチ弁６２６に結合され、関連する対がポンプ室と同じサイクル時間で一緒に開閉する。例えば、送出ピンチ弁６２４ａが一方のポンプ室に対して開くと、他方の送出ピンチ弁６２６ａが閉じ、吸引ピンチ弁６２４ｂが閉じると吸引ピンチ弁６２６ｂが開く。弁は各ポンプサイクルの後半中に逆になるため、ガンポンプと同様にポンプ室も切り替わる。ピンチ弁はポンプ室と同じタイミングサイクルで動作するため、連続的な粉体流が得られる。
【０１５５】
図１９は、移送ポンプの空気圧回路の代替的な実施形態を示す。この実施形態では、ポンプの基本的な動作は同じであるが、ここでは、１つの弁６２８を用いてポンプ室への正圧及び負圧を切り替える。この場合、空気圧周波数発生器６３０が用いられる。適した装置は、クロウゼット（Crouzet）から入手可能なモデル８１ ５０６ ４９０である。発生器６３０は、ポンプ室の四方弁６２８及びピンチ空気四方弁６１８を作動させる様々な空気信号を生成する。したがって、ポンプ室及び関連するピンチ弁の交互サイクルが達成される。
【０１５６】
図２０は、ピンチ弁４８０、４８１の独立制御により可能となる本発明の流量制御の態様を示す。この図は、説明を目的としたものであり、実際の測定データを示すものではないが、本発明による通常のポンプは同様の性能を示すであろう。グラフは、ポンプからのポンプ／時での総流量対ポンプサイクル時間を表している。４００ミリ秒という通常のポンプサイクル時間は、多孔質部材を囲む圧力室に負圧及び正圧が加えられる結果として４００ミリ秒の時間窓内で各ポンプ室が充填又は放出を行っていることを意味する。したがって、各ポンプ室は、合計８００ミリ秒の時間で充填及び放出を行う。グラフＡは、ピンチ弁がポンプ室と同じ時間間隔で動作する場合の通常の応答を示す。これにより、所与のサイクル時間で最大の粉体流が得られる。したがって、サイクル時間が長くなると、ポンプの動作が遅くなっているため粉体流の量が減少する。したがって、ポンプ室を充填するのに要する実際の時間はポンプサイクル時間よりもはるかに短いため、サイクル時間が短くなると流量は増加する。したがって、ポンプの運転の速さ又は遅さ（ポンプ圧力室に負圧及び正圧を加える持続時間に基づいたポンプサイクル時間）と粉体流量との間には直接の関係がある。
【０１５７】
グラフＢは、ポンプサイクル時間に対するピンチ弁サイクル時間を変えることにより粉体流量、特に低流量を制御及び選択できることを示しているため、注目に値する。例えば、吸引ピンチ弁が開いたままである時間を短縮することにより、ポンプ室が吸引モードである時間がどんなに長くてもポンプ室に入る粉体が少なくなる。図２０において、例えば、グラフＡは点Ｘで、４００ミリ秒のポンプサイクル時間では約３９ポンド／時の流量が得られることを示している。しかしながら、ピンチ弁が閉じている時間が４００ミリ秒未満である場合、ポンプサイクル時間が４００ミリ秒のままであっても流量は点Ｙすなわち約１１ポンド／時まで減少する。これにより保証されるのは、低流量でも滑らかで一貫した粉体流である。滑らかな粉体流は、ポンプサイクル速度を高めることにより生じるが、上記のように、これにより粉体流量も多くなるであろう。したがって、粉体流量は少ないが滑らかな粉体流を得るために、本発明は、吸引ピンチ弁の動作、場合によっては同様に送出ピンチ弁の動作も独立制御できることにより、ポンプサイクル速度が速くなっても粉体流量を制御できるようにする。作業者は、単に所望の速度を入力することにより流量を容易に変えることができる。制御システム３９は、ピンチ弁の開放時間を適宜調整することにより所望の流量が得られるようにプログラムされる。流量制御は十分に正確であるため、実際の流量を測定するためにセンサを用いる閉ループ式ではなく事実上開ループの流量制御方式である。経験的データを所与のシステム設計全体について収集して、種々のポンプサイクル時間及びピンチ弁サイクル時間での流量を測定することができる。この経験的データは、続いて材料流量のレシピとして記憶される。これは、特定の流量が要求された場合に、その流量が得られるピンチ弁サイクル時間を制御システムが知っていることを意味する。特に低流量での流量制御は、より正確であり、従来のシステムで行わなければならなかったようにポンプサイクル時間を長くするのではなくピンチ弁の開放すなわち吸引時間を調整することにより、より良好で均一な流れが生成される。したがって、本発明は、所望であればポンプサイクル速度を変えずにポンプからの材料の流速を制御することができる測量可能ポンプを提供する。
【０１５８】
図２１は、本発明のポンプ制御の概念をさらに示す。グラフＡは、５００ミリ秒のポンプサイクル速度での流量対ピンチ弁開放時間を示し、グラフＢは、８００ミリ秒のポンプサイクル速度に関するデータを示している。グラフはいずれも、本明細書で説明するように二室ポンプに関するものである。まず、両方のグラフで、ピンチ弁開放時間が長くなるとともに流量が増加することに留意されたい。しかしながら、グラフＢは、確定可能なピンチ弁開放時間を超えてから流量が最大に達することを示している。これは、ピンチ弁が開いている時間の長さに関係なく、限られた量の粉体しかポンプ室に充填できないからである。グラフＡは、同じピンチ弁持続時間に関して表した場合に同様のパターンを示すであろう。両方のグラフは、ポンプから粉体流を得るための確定可能な最短ピンチ弁開放時間があることも示している。これは、粉体が実際にポンプ室に吸い込まれポンプ室から押し出されるのに十分なほど長い時間、ピンチ弁が開いていなければならないからである。なお、概して、所与のピンチ弁持続時間では、グラフＡのポンプ速度が速いほど流量が多くなる。
【０１５９】
本明細書に示されているデータ、値、及びグラフは、実際のポンプ設計によって大きく変わるため、例示的であり非限定的であることが意図される。制御システム３９は、単に制御システム３９にピンチ弁の弁開放時間及びポンプ室の吸引／圧力時間を調整させることにより可変流量を提供するように、容易にプログラムされる。これらの機能は、材料流量制御プロセスにより操作される。
【０１６０】
代替的な実施形態では、ポンプからの材料流量は、粉体ポンプ室に粉体を吸い込むためにポンプ圧力室の吸引が行われる持続時間を調整することにより制御することができる。ポンプサイクル全体は一定に、例えば８００ミリ秒に保つことができるが、４００ミリ秒の充填時間の間に吸引が実際に行われる時間の量は、粉体ポンプ室に引き込まれる粉体の量を制御するために調整することができる。真空が長く加えられるほど、粉体ポンプ室に引き込まれる粉体は多くなる。これにより、吸引ピンチ弁及び送出ピンチ弁の制御を用いることとは別に、材料流量の制御及び調整が可能になる。
【０１６１】
しかしながら、別個のピンチ弁制御を用いることで、この代替的な実施形態の材料流制御が強化される。例えば、上記のように、サイクルごとに粉体室に吸い込まれる粉体の量を制御するために吸引時間を調整することができる。ピンチ弁の動作も制御することにより、この吸引が行われるタイミングを制御することもできる。吸引は、負圧が圧力室に加えられている間のみ、しかも吸引ピンチ弁が開いている間のみ行われる。したがって、吸引時間が終了した時点で、吸引ピンチ弁を閉じることができ、圧力室への負圧を止めることができる。これにはいくつかの利点がある。１つの利点は、圧力室から吸引力を除去することにより、負圧を形成するベンチュリポンプに必要な加圧空気の消費が少なくなることである。別の利点は、吸引期間を送出期間（送出期間は正圧が圧力室に加えられる期間である）から完全に分離できるため、吸引と送出とが重ならないことである。これにより、粉体ポンプ室における粉体の吸引から送出への遷移時間の間に逆流が生じるのが防止される。したがって、吸引時間の制御を用いるとともに独立したピンチ弁制御を用いることにより、吸引が行われるタイミングを、例えばポンプサイクルの吸引部分の途中になるように制御して、正圧が加えられる送出サイクルと重なるのを防止することができる。材料流量の制御にピンチ弁を用いる本明細書の実施形態のように、この代替的な実施形態は、経験的データ又は他の適当な分析を利用して、所望の流量を得るために制御するのに適した吸引持続時間及びオプションのピンチ弁動作時間を決定することができる。
【０１６２】
したがって、本発明は、作業者が所望の流量の入力以外にシステムにいかなる変更も加えずにポンプの出力流量を選択できることを意味する、測量可能な材料流量ポンプ出力を意図している。これは、キーボード又は他の適当な機構等の任意の適当なインタフェース装置を介して行ってもよく、又は物体に材料を塗布するための仕方の一部として流量を制御システム３９にプログラムしてもよい。このような仕方は、一般に、流量、電圧、空気流量制御、パターン整形、トリガ時間等を含む。
【０１６３】
図２６を参照して、ガン及び移送ポンプに負圧を供給する代替的な実施形態を示す。図２６は、２つのポンプ室１及び２を有する１つのポンプのみを示しているが、この概念は複数のポンプに拡張可能であり、本明細書におけるガンポンプの概念及び移送ポンプの概念の両方に適用可能でもある。
【０１６４】
本発明は、多数のガン及びポンプを利用する用途で用いることができることが意図されている。システムが大型になると、粉体ポンプの吸引サイクルを操作するのに必要な負圧を生成するために、複数のベンチュリポンプが必要となる。負圧が要求される場合、図１６、図１９、及び図２０の実施形態では固有の遅延が生じるが、これは、負圧を発生させるためにこれらのベンチュリポンプが動作していなければならないからである。また、ベンチュリポンプは、負圧が必要なくなって停止させられない限り、加圧空気を消費する。
【０１６５】
システムの効率を高めるために、負圧アキュムレータすなわち負圧槽１０００をシステムに加えて負圧を蓄えることができるため、ポンプ室に要求される場合は常に負圧が供給され、負圧ポンプを圧送室からの負圧の要求とは無関係に操作することができる。図２６では、逆止め弁１００４を介して負圧ポンプ１００２の出口を槽１０００への入口に接続することができる。逆止め弁１００４を用いて、システムシャットダウン後でも槽に負圧を蓄えさせることができる。弁１００６等の別の制御装置が、槽１０００の出口をポンプ室への正圧及び負圧の供給を制御する制御ソレノイド１００８及び１０１０に接続する。例えば、図１６の実施形態では、弁１００８及び１０１０は弁５４８、５５０に対応し、図１８の実施形態では、弁１００８及び１０１０は弁６０４、６０６に対応し、図１９の実施形態では、弁１００８及び１０１０は弁６２８に対応する。
【０１６６】
槽１０００の使用により、補充を必要とする点まで槽内の圧力が低下するまで圧縮空気を消費しないように、ベンチュリポンプをアンロード又は停止させることが可能になる。センサ（図示せず）を用いて、ベンチュリポンプを作動させる必要があるかを判定することができる。
【０１６７】
適した負圧ポンプは、上述の実施形態で説明したようなベンチュリポンプである。これらの実施形態では、ベンチュリポンプは、マニホルド４０４（図１及び図１５）に配置することができる。槽の概念は、代替的な形態で実現してもよい。複数の負圧ポンプ１００２を、槽１０００とともに制御キャビネット又は他の場所に配置してもよい。その場合、個々の供給ラインを槽の出口からポンプ室の種々の制御ソレノイドまで延ばすことができ、ポンプ室はマニホルド４０４に配置することができる。マニホルド４０４は、ポンプ及び槽とともに位置付けられてもよく、又は必要に応じて異なる場所に位置付けられてもよい。
【０１６８】
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明してきた。本明細書及び図面を読んで理解すれば、本発明者ら以外でも変更及び変形を思いつくであろう。本発明は、添付の特許請求の範囲又はその等価物内にある限り、このような変更及び変形全てを含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】本発明を利用する粉体コーティング材料塗布システムの簡易外略図である。
【図２Ａ】本発明によるスプレーアプリケータの長手方向断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの丸で囲んだ前方部分の拡大図である。
【図２Ｃ】図２Ａの丸で囲んだ後方部分の拡大図である。
【図３Ａ】図２Ａのスプレーアプリケータの分解斜視図である。
【図３Ｂ】図２Ａのスプレーアプリケータの分解斜視図である。
【図４】空気キャップの正面斜視図である。
【図５】図４の空気キャップの長手方向断面図である。
【図６】電極を保持して示す、図４の空気キャップの長手方向断面図である。
【図７Ａ】電極及びホルダアセンブリの図である。
【図７Ｂ】電極及びホルダアセンブリの図である。
【図７Ｃ】電極及びホルダアセンブリの図である。
【図８Ａ】本発明による手動スプレーアプリケータの立面図である。
【図８Ｂ】図８Ａのアプリケータの長手方向断面図である。
【図８Ｃ】図８Ａ及び図８Ｂのアプリケータで用いられる粉体管の斜視図である。
【図９】本発明によるパターン調整アルゴリズムの論理流れ図である。
【図１０Ａ】本発明によるポンプの組み立て等角図である。
【図１０Ｂ】本発明によるポンプの分解等角図である。
【図１０Ｃ】本発明によるポンプの分解等角図である。
【図１０Ｄ】図１０の組み立てられたポンプの立面図である。
【図１０Ｅ】図１０の組み立てられたポンプの断面図である。
【図１０Ｆ】図１０の組み立てられたポンプの立面図である。
【図１０Ｇ】図１０の組み立てられたポンプの断面図である。
【図１１Ａ】ポンプマニホルドの等角図である。
【図１１Ｂ】ポンプマニホルドの上面図である。
【図１２Ａ】第１のＹブロックを示す。
【図１２Ｂ】第１のＹブロックを示す。
【図１３Ａ】弁体の斜視図である。
【図１３Ｂ】弁体の断面図である。
【図１４Ａ】別のＹブロック機構の斜視図である。
【図１４Ｂ】別のＹブロック機構の斜視図である。
【図１５】供給マニホルドの分解斜視図である。
【図１６】図１０Ａのポンプの空気圧流機構の例示的な実施形態である。
【図１７Ａ】本発明による移送ポンプの等角図である。
【図１７Ｂ】本発明による移送ポンプの分解等角図である。
【図１８】移送ポンプの空気圧流機構の例示的な実施形態である。
【図１９】移送ポンプの空気圧回路の代替的な実施形態である。
【図２０】本発明に従って動作しているポンプの材料流量曲線の図である。
【図２１】２つの異なるポンプサイクル速度に関する、粉体流量対ピンチ弁開放時間を示すグラフである。
【図２２Ａ】スプレーアプリケータの円錐状パターンノズルの等角図である。
【図２２Ｂ】スプレーアプリケータの円錐状パターンノズルの立面図である。
【図２２Ｃ】スプレーアプリケータの円錐状パターンノズルの前端図である。
【図２２Ｄ】図２２Ｃの線２２Ｄ−２２Ｄに沿った断面図である。
【図２２Ｅ】図２２Ｃの線２２Ｅ−２２Ｅに沿った断面図である。
【図２３】本発明の代替的な実施形態によるノズルアセンブリの第１の実施形態の縦断面図である。
【図２４Ａ】スプレーアプリケータの平坦状パターンノズルの等角図である。
【図２４Ｂ】スプレーアプリケータの平坦状パターンノズルの立面図である。
【図２４Ｃ】スプレーアプリケータの平坦状パターンノズルの前端図である。
【図２４Ｄ】図２４Ｃの線２４Ｄ−２４Ｄに沿った断面図である。
【図２４Ｅ】図２４Ｃの線２４Ｅ−２４Ｅに沿った断面図である。
【図２５】本発明の代替的な実施形態によるノズルアセンブリの第１の実施形態の縦断面図である。
【図２６】濃厚相ポンプにより用いられる負圧源の代替的な実施形態の機能概略図である。
【技術分野】
【０００１】
［発明の技術分野］
本発明は、包括的には、材料塗布システム、例えば限定はされないが粉体コーティング材料塗布システムに関する。より詳細には、本発明は、洗浄時間及び色交換時間を短縮し、使いやすさを改善するアプリケータ及びポンプに関する。
【０００２】
［関連出願］
本願は、「Improved Particulate Material Application System」として２００４年９月１７日に出願された係属中の米国特許出願第１０／７１１,４３４号、「Spray Applicator for Particulate Matter」として２００４年１１月１９日に出願された係属中の米国特許出願第１０／５１５，４００号、及び「Spray Applicator For Particulate Matter」として２００４年８月１８日に出願された国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ０４／２６８８７号の一部継続出願であり、さらにこれらの継続出願により、「Powder Applicator with Pattern Adjustment」として２００３年８月１８日に出願された米国仮特許出願第６０／４８１，２５０号、「Powder Spray Applicator」として２００３年１１月１８日に出願された米国仮特許出願第６０／５２３，０１２号、「Powder Coating Material Spray Gun」として２００４年３月１９日に出願された米国仮特許出願第６０／５５４，６５５号、及び「Pinch Pump with Vacuum Tube」として２００３年１１月２４日に出願された係属中の米国仮特許出願第６０／５２４，４５９号の利益を主張し、この引用によって、上記出願の開示内容のすべてを本明細書に完全に援用する。
【背景技術】
【０００３】
［発明の背景］
材料塗布システムは、１つ又は複数の材料を１つ又は複数の層で物体に塗布するために用いられる。一般的な例は、粉体コーティングシステム、並びに、食品加工産業及び化学産業に用いることができるような他の粒子材料塗布システムである。これらは、粒子材料を物体に塗布するのに用いられる様々な多くのシステムのほんの数例にすぎないが、それによって本発明の実現性を見出すことができる。
【０００４】
乾燥粒子材料の塗布は、いくつかの異なる点で特に困難である。一例は、粉体スプレーガンを用いた粉体コーティング材料の物体への塗布であるが、これは決して本発明の使用及び用途を限定するものではない。スプレーされた粉体は雲状又は拡散したスプレーパターンに広がる傾向があるため、既知の粉体塗布システムは、閉じ込め用のスプレーブースを用いる。目標物体に付着しない粉体粒子は、一般に粉体オーバースプレーと呼ばれ、これらの粒子はブース内で不規則に落下する傾向があり、スプレーブース内のほぼ全ての露出表面に降りかかる。したがって、洗浄時間及び色交換時間は、粉体オーバースプレーに曝される表面積の大きさに大きく関係する。
【０００５】
色交換時間及び洗浄時間は、粉体オーバースプレーに曝される外表面積に加えて、塗布プロセス中に粉体流に曝される内表面積の大きさに大きく関係する。このような内表面積の例には、粉体の供給源から粉体スプレーガンに至るまでの粉体流路を形成する全表面積が含まれる。粉体流路は通常、粉体供給源から１つ又は複数のスプレーガンに粉体を移送するのに用いられるポンプを含む。供給源、ポンプ、及びガンを相互接続するには、ホースが一般に用いられる。
【０００６】
粉体流路の内表面積は通常、粉体流路の各部分に加圧空気等のパージガスを吹き込むことにより洗浄される。材料が衝突する表面を有する磨耗部品、例えば通常の粉体スプレーガンのスプレーノズルは、磨耗面への粉体の融着により洗浄が困難な場合がある。
【０００７】
大半の粉体スプレー塗布システムは、内部で物体がスプレーされる粉体閉じ込め用ブース又はスプレーブースを用いる。粉体オーバースプレーは粉体回収システムにより回収され、粉体回収システムは通常、スプレーブースから、普通は壁又は床の開口を通して大量の空気を引き出すことに基づいて動作する。この大きな空気量は、粉体オーバースプレーがスプレーブース外に出るのを防止するための閉じ込め用空気としての役割を果たす。この閉じ込め用空気は粉体オーバースプレーを乗せて運び、粉体オーバースプレーは、一次フィルタ又はサイクロン等の適当な装置によって閉じ込め用空気から分離される。一次フィルタ又はサイクロンは通常、空気に乗せられた粉体オーバースプレーを１００％抽出しないため、次ぎのフィルタを用いて大気への放出前に残留粉体が空気から濾過除去される。
【０００８】
既知の粉体コーティング材料供給システムは概して、新しいすなわち「バージン」粉体の新鮮な供給物を入れる箱又はホッパ等の容器を伴う。この粉体は通常、ホッパ内で流動化され、これは、空気を粉体中に圧送してほぼ液状の粉体床を形成することを意味する。流動粉体は通常、材料と空気との濃混合気である。多くの場合、回収された粉体オーバースプレーは、篩機構を介して供給源に戻される。ベンチュリポンプを用いて、吸引ラインすなわち管を通して供給源から給送ホースへ粉体が引き込まれ、続いて正圧下でホースを通してスプレーガンまで粉体が押し出される。ベンチュリポンプは逆方向パージすることができないため、このようなシステムを色交換作業のために洗浄するのは困難であり、吸引管及び関連する支持フレームに粉体が残り、ホッパの交換は時間がかかり得る。篩もまた、多くの場合、粉体回収システムの一部として別個のハウジング構造内にあるか、又はその他の理由で容易にアクセス可能ではないため、洗浄に問題があり時間がかかる。これらの部品の大部分は、粉体残渣をサイクロン又は他の粉体回収ユニットに吹き戻すために作業者が手動で用いる高圧エアワンドを用いて、洗浄する必要がある。作業者が色交換のためにシステムの洗浄及びパージに費やさなければならない時間全てが、システムの不稼働時間及び非効率を意味する。
【０００９】
一般に既知の２つのタイプの乾燥粒子材料移送プロセスがあり、本明細書ではこれらを希薄相及び濃厚相と呼ぶ。希薄相システムは、大量の空気を利用して、１つ又は複数のホースを通して供給源からスプレーアプリケータに材料を押し出す。粉体コーティングシステムで用いられる一般的なポンプ設計は、高速で大量の空気を粉体流に導入するベンチュリポンプである。（例えば、ポンド／分又はポンド／時で）十分な粉体流量を得るために、流路を構成する部品は、材料に対する空気の比が非常に大きい流れ（換言すれば希薄な流れ）に対応するほど十分に大きくなければならず、そうでなければ大きな背圧及び他の悪影響が起こる可能性がある。
【００１０】
他方、濃厚相システムは、空気に対する材料の比が大きいこと（換言すれば濃厚な流れ）を特徴とする。濃厚相ポンプは、「Process and Equipment for the Conveyance of Powdered Material」として２００４年７月１６日に出願された係属中の米国特許出願第１０／５０１，６９３号に記載されており、この米国特許出願の開示内容をすべて個の引用により本明細書に完全に援用する。当該米国特許出願は本明細書の出願人に所有されている。このポンプは概して、ガス透過性部材により一部が画定されるポンプ室を特徴とする。一例として粉体コーティング材料等の材料が、重力及び／又は負圧によりポンプ室の一端に引き込まれ、正空気圧によりポンプ室の反対端から押し出される。このポンプ設計は材料を移送するのに非常に効果的であるが、その理由の１つは、ガス透過性材料がポンプ室の一部を形成するという新規構成である。しかしながら、場合によっては、ポンプ全体を見ると、パージ、洗浄、色交換、保守、及び材料流量制御に関して完全に最適であるとはいえない。
【００１１】
既知の材料塗布システムの多くは、粒子材料の静電帯電を利用して塗着効率を高める。粉体コーティング材料とともに一般的に用いられる静電帯電の１つの形態は、粉体が通過するイオン化電場の生成を伴うコロナ帯電である。静電場は、静電スプレーガンに設置される帯電電極に接続される高圧源により生成される。通常は、これらの電極は粉体路内に直接配置される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
［発明の概要］
本発明は、材料塗布システムの洗浄性を高め、且つ色変更時間を短縮する装置及び方法を提供する。洗浄性は、特に、アプリケータの外面及びスプレーブースの内面から除去する必要がある粉体オーバースプレーの量を減らすことを指し、したがって塗着効率にも関連する。洗浄性は、供給源からスプレーアプリケータ出口までの粉体路を画定する内面からパージ又は他の方法で除去する必要がある粉体の量を減らすことも指し得る。洗浄性は、パージ又は他の方法での粉体流路の洗浄の行いやすさも指し得る。洗浄性を高めることで、汚染の危険性が低減し、第２の色の粉体を導入する前に粉体流路から第１の色の粉体を除去するのに要する時間の長さが短縮されることにより、色交換時間の迅速化につながる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様によれば、洗浄性は、塗着効率を高めることにより高められる。塗着効率とは、スプレーされる全粉体に対する、目標物体にスプレーされて付着する粉体の割合すなわち比を意味する。一実施の形態では、塗着効率は、低速で移動する濃厚相の粉体雲を生成するノズル設計により高められる。一実施の形態では、ノズルから出る粉体流の速度を低下させるための膨脹室を含むノズルが提供される。より具体的な実施の形態では、出口オリフィスの断面積が、ノズルに接続される送出ホースの断面積よりも大きい。霧化のため及び／又は通過性の高い速度（penetrating velocity）を生み出すために、ノズル内の空気補助を任意に提供してもよい。静電アプリケータの場合、軸上の粉体雲を帯電させる電極が設けられるが、この場合、電極及び電極ホルダは粉体流路には配置されない。他の実施の形態の他のオプションの特徴には、電極の空気洗浄、及びノズル内の空気補助に用いられる空気通路への粉体の逆流を防止するためのフィルタ機構が含まれる。さらなるオプションの特徴には、ノズル体の一部としての一体型偏向器が含まれる。
【００１４】
本発明は、色交換順序及びポンプ動作の改善も意図している。
【００１５】
本発明は、濃厚相ポンプに負圧すなわち吸引を与える代替的な技法も意図している。一実施の形態では、負圧槽又は負圧アキュムレータを用いて、負圧源及び負圧タイミングをポンプ室及び関連するタイミングから分離する。
【００１６】
さらに本発明のこの態様によれば、内表面積は、高密度低体積の材料給送で動作するようにスプレーアプリケータを設計することにより縮小される。これに関して、高密度とは、スプレーアプリケータに供給される粉体がその中に有する搬送空気すなわち流動空気の量が、従来の粉体流システムと比較して大幅に少ないことを意味する。低体積とは、単に、従来の粉体スプレーガンと比較して密度が高いため、粉体を給送するのに必要な流動空気の使用量が少なくなることを指す。粉体流中の相当量の空気を除去することにより、粉体給送ホース及び粉体給送管等の関連する導管の直径を実質的に縮小することができ、これにより、内表面積を実質的に縮小することができる。これは、スプレーアプリケータの全体寸法の大幅な低減、したがって粉体オーバースプレーに曝される外表面積の大きさのさらなる縮小にもつながる。手動操作式のスプレーアプリケータの場合、本発明は、容易に交換可能又は取り外し可能な粉体路を提供する。いずれの場合も、任意に１つの部品しか備えない粉体流路が実現される。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、ノズルではなく空気キャップを用い、且つポンプ出口からアプリケータ出口まで単一内径である粉体流路を有する、ポンプ・アプリケータ機構が意図されている。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、材料流量の調整を伴うスプレーパターン調整が実施される。一実施の形態では、粉体流に向けられる空気を変えることによりスプレーパターンが調整されると、材料流量はそれに従って調整される。パターン形状及び流量の制御は、処理されている種々の物体に関する材料塗布の仕方（レシピ）に個別に又は一緒に含まれることができる付加的なパラメータである。
【００１９】
本発明のこれら及び他の態様及び利点は、添付図面を参照して以下の好ましい実施の形態の説明から、当業者には明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
［発明及びその例示的な実施形態の詳細な説明］
本発明は、粒子材料塗布システムの様々な新規態様を意図している。概して、本発明は、３つの主なシステム機能、すなわち、材料の供給源、材料を物体に塗布するのに用いられるアプリケータ、及び供給源からアプリケータへ、又は回収システムから供給源へ粉体を移送する移送装置又はポンプに関する。３つの主なシステム機能は、互いに、また通常の材料塗布システムの他の機能と動作的に連係し、こうした他の機能には、通常はスプレーブースの形態のオーバースプレー閉じ込め機能、及び通常はフィルタベース又はサイクロンベースの材料回収装置の形態のオーバースプレー回収機能が含まれる。
【００２１】
システムの観点から、本発明は特に、色交換作業に必要な総時間を大幅に短縮するようにシステムの洗浄性を高めることに関する。さらに、本発明は、システム又はサブシステムを少ない労働力及び時間で使用しやすくする種々の態様に関する。本発明の例示的な実施形態では、材料は濃厚相で扱われるが、本発明の全態様が濃厚相システムのみで実施される必要はない。
【００２２】
「濃厚相」とは、粒子流中に存在する空気が給送ホッパ等の供給源における材料を流動化するのに用いられる空気の量とほぼ同じであることを意味する。本明細書で用いる場合、「濃厚相」及び「高密度」は、空気搬送システム内の低空気体積モードの材料流という同じ概念を伝えるために用いられ、この場合、材料粒子の全てが懸濁状態で搬送されるわけではない。このような濃厚相システムでは、材料は、従来の希薄相システムと比較して著しく少ない空気体積で流路に沿って押し進められ、材料は、どちらかというと流路に沿って互いに押し固まる栓の性質を帯びて、或る意味では流路内でピストンとして栓を押すようにして流れる。流路の断面が小さいほど、より低い圧力でこの移動を行わせることができる。
【００２３】
これに対して、従来の流れシステムは、空気搬送システムにおける材料流の一つのモードである希薄相を用いる傾向があり、この場合、粒子は全て懸濁状態で搬送される。従来の流れシステムは、供給源から材料を圧送して正圧下でスプレー塗布装置を通して材料を押すために、かなりの量の空気を流れに導入する。例えば、従来の粉体コーティングスプレーシステムの大半が、ベンチュリポンプを用いて供給源からポンプへ流動化した粉体を引き込む。ベンチュリポンプは、意図的にかなりの量の空気を粉体流に加える。通常は、流動空気及び霧化空気が粉体に加えられて、正圧下で給送ホース及びアプリケータ装置を通して粉体を押す。したがって、従来の粉体コーティングスプレーシステムでは、粉体が高速で高体積の空気に乗せられて搬送されるため、使用可能な粉体流量を得るために大きな直径の粉体通路が必要となる。
【００２４】
濃厚相流は、多くの場合、高圧下で密閉容器に材料を移送することに関連して用いられる。本発明は、単なる材料の輸送又は移送というよりむしろ材料塗布に関するため、高圧下での密閉容器への濃厚相の移送と比較して、大幅に低い圧力及び流量での流れを意図している。
【００２５】
約３〜約６ｃｆｍの空気体積流量を有する従来の希薄相システム（例えば、ベンチュリポンプ機構を用いるもの等）と比較して、本発明は、例えば約０．８〜約１．６ｃｆｍで動作することができる。したがって、本発明では、粉体送出量は約１５０〜約３００グラム／分程度であり得る。
【００２６】
濃厚相流対希薄相流は、空気流中の材料の濃い濃度対薄い濃度と考えることもできるため、空気に対する材料の比率は濃厚相システムの方がはるかに高い。換言すれば、濃厚相システムにおいて、単位時間当たり同量の材料が通過する（例えば管の）断面は、希薄相流よりも小さい。例えば、本発明のいくつかの実施形態では、粉体給送管の断面積は、従来のベンチュリタイプシステムの給送管の面積の約１／４である。この場合、単位時間当たりの同等の材料流に関しては、材料は空気流中で、従来の希薄相システムの約４倍も濃い。
【００２７】
本発明は、スプレーアプリケータを含む材料塗布システム及びそれに含まれる種々の改良点に関し、それら改良点には低圧濃厚相アプリケータに特有のものもあるが、濃厚相か、低圧濃厚相か、又は他のものであるかに関係なく、多くのタイプの材料流システムに有用なものもある。したがって、アプリケータの場合、本発明は、特に濃厚相材料流が生成されてアプリケータに給送される方法に関するわけではない。概して、濃厚相の送出は、上述のように低空気体積で、負圧下で材料を室内に引き込み正圧下で材料を排出するように動作するポンプにより行われる。既知の濃厚相ポンプ及び移送システムがいくつかあり、これには、限定はされないが以下の開示、欧州特許出願第０３／０１４，６６１．７号、国際公開第０３／０２４，６１３号パンフレット、及び国際公開第０３／０２４，６１２号パンフレットが含まれ、これらの開示内容のすべてをこの引用により本明細書に完全に援用する。
【００２８】
本発明は、粒子材料用の濃厚相ポンプのいくつかの新規態様も意図している。ポンプは、任意の数又はタイプのスプレーアプリケータ装置又はスプレーガン及び材料供給源と組み合わせて用いることができる。本発明はさらに、色交換プロセスの改善を意図している。
【００２９】
図１を参照すると、例示的な実施形態では、本発明は、例えば通常の粉体コーティングスプレー装置１０等の材料塗布システムとともに用いられて示される。このような機構は、一般に、内部で物体又は部品Ｐに粉体コーティング材料がスプレーされる粉体スプレーブース１２を含む。部品Ｐへの粉体の塗布は、概して、本明細書では粉体スプレー、コーティング又は塗布動作或いはプロセスと呼ばれるが、粉体が実際に部品に塗布される前、塗布されている間、又は塗布された後に制御及び実行される、任意数の制御関数、ステップ、及びパラメータがあってもよい。
【００３０】
既知のように、部品Ｐは、ハンガー１６又は任意の他の便宜上適当な機構を用いて、オーバーヘッドコンベヤ１４から吊り下げられる。ブース１２は、１つ又は複数の開口１８を含み、開口１８を通して１つ又は複数のアプリケータ２０を用いて、部品Ｐをブース１２内で移動させながら部品Ｐにコーティング材料を塗布することができる。アプリケータ２０は、システム１０全体の特定の設計に応じていかなる数であってもよい。各アプリケータは、装置２０ａにおけるような手動操作式装置であってもよく、又は本明細書では自動アプリケータ２０ｂと呼ぶシステム制御式装置であってもよい。この場合、「自動」という用語は、単に、自動アプリケータが手動支持及び手動トリガされるのではなく、支持体に取り付けられて制御システムによりトリガオン及びトリガオフされることを指す。
【００３１】
粉体コーティング材料塗布業界では、粉体アプリケータを粉体スプレーガンと呼ぶのが一般的であり、本明細書の例示的な実施形態に関して、アプリケータ及びガンという用語は交換可能に用いられる。しかしながら、本発明は、粉体スプレーガン以外の材料塗布装置にも適用可能であることが意図されるため、本発明を粉体コーティング材料塗布システムに加えて多くの材料塗布システムで用いることができるという概念を伝えるために、アプリケータというより一般的な用語を用いる。本発明のいくつかの態様は、静電スプレーガンと非静電スプレーガンとに同様に適用可能である。本発明はまた、「スプレー」という語に機能的に関連することに限定されない。本発明は、粉体スプレー塗布に特に適しているが、本明細書に開示されるポンプの概念及び方法は、スプレーだけでなく他の材料塗布技法とともに用いることができ、こうした技法が分配、放出、塗布、又は特定のタイプの材料塗布装置を説明するために用いられ得る他の用語のいずれを指すかは関係ない。
【００３２】
スプレーガン２０は、給送センター又は供給源２２から関連する粉体給送又は供給ホース２４を通して粉体を受け取る。「給送センター」及び「供給源」という用語は、本明細書では、本発明による任意の粒子材料源を指すために交換可能に用いられる。供給源２２が粉体用の容器という意味で給送ホッパに似ている限り、供給源２２はホッパであると考え、ホッパと呼ぶことができる。
【００３３】
自動ガン２０ｂは通常、支持体２６に取り付けられる。支持体２６は、単純な固定構造であってもよく、又は、スプレー動作中にガンを昇降移動させることができる揺動器、又はスプレーブースからガンを出入り移動させることができるガン移動器若しくは往復動器等の可動構造であってもよく、又はそれらの組み合わせであってもよい。
【００３４】
スプレーブース１２は、通常はブース内への大量の搬送空気流によって、ブース内に粉体オーバースプレーを収容するように設計される。ブース内へのこの空気流は通常、粉体オーバースプレー再利用又は回収システム２８により行われる。回収システム２８は、空気と、空気に乗せられている粉体オーバースプレーをブースから、例えば導管３０等を通して引き出す。一部のシステムでは、粉体オーバースプレーは、戻りライン３２で表されるように給送センター２２へ戻される。システムによっては、粉体オーバースプレーは、廃棄されるか又は別個の容器に回収される。
【００３５】
本明細書の例示的な実施形態では、粉体は、第１の移送ポンプ４００により回収システム２８から給送センター２２へ移送し戻される。各ガンポンプ４０２を用いて、給送センター２２から１つ又は複数の関連するスプレーアプリケータ又はガン２０へ粉体が供給される。例えば、第１のガンポンプ４０２ａを用いて濃厚相粉体流が手動ガン２０ａに供給され、第２のガンポンプ４０２ｂを用いて濃厚相粉体流が自動ガン２０ｂに供給される。ガンポンプ及び移送ポンプの設計は、任意の便利に利用可能な又は適当な設計であり得る。例えば本明細書で上記した特許出願に記載の又は本明細書でさらに後述するポンプ等、濃厚相ポンプを用いてもよく、或いは希薄相ポンプを用いてもよい。
【００３６】
各ガンポンプ４０２は、空気圧供給マニホルド４０４によりガンに供給される通常の空気等の加圧ガスで動作する。各マニホルド及びポンプアセンブリは、直接接合されているように図１では概略的に示されているが、実際には、マニホルド４０４は、キャビネット又は他の筐体内に配置されて、キャビネットの壁にある開口を通してポンプ４０２に直接取り付けられることが意図される。このように、マニホルド４０４は、ソレノイド弁等の電力を含むことができ、スプレー環境から隔離される。
【００３７】
マニホルド４０４は、本明細書で後述する目的のために、その関連するポンプ４０２に加圧空気を供給する。さらに、各マニホルド４０４は、空気ホース又は空気ライン４０６を介してスプレーガン２０に供給される加圧パターン空気供給源４０５を含む。主要空気４０８が、システム１０のエンドユーザの製造設備内の任意の適当な源から、マニホルド４０４に供給される。
【００３８】
この実施形態では、第２の移送ポンプ４１０を用いて、バージン（すなわち未使用）粉体の供給源４１２から給送センター２２へ粉体が移送される。当業者には、必要な移送ポンプ４１０及びガンポンプ４０２の数がシステム１０全体の要件及びシステム１０を用いて行われるスプレー動作の要件により決まることが理解されるであろう。
【００３９】
ガン２０及びポンプ４００、４０２、４１０を除いて、供給源２２、スプレーブース１２、ガン移動器２６、コンベヤ１４、及び回収システム２８含む材料塗布システム１０の選択された設計及び動作は
、本発明の必須部分を形成するものではなく、特定のコーティング塗布の要件に基づいて選択することができる。制御システム３９も同様に、プログラマブルプロセッサベースのシステム又は他の適当な制御回路等、従来の制御システム構成であってもよい。制御システム３９は、通常はプログラマブルロジック及びプログラムルーチンを用いて、給送センター制御３６（例えば、供給制御及びポンプ動作制御）、ガン動作制御３８、ガン位置制御４０（例えば、用いられる場合は往復動器／ガン移動器２６の制御関数等）、粉体回収システム制御４２（例えば、フィルタブロワの後のサイクロンセパレータの制御関数等）、コンベヤ制御４４、及び材料塗布パラメータ制御４６（例えば、粉体流量、塗布膜厚、静電又は非静電塗布等）を含むがこれらに必ずしも限定されない、概して図１に示す多様な制御関数及びアルゴリズムを実行する。従来の制御システムの理論、設計、及びプログラミングを利用することができる。
【００４０】
ガン動作３８の制御関数としては、ガントリガオン／オフ時間、電圧及び電流の設定及び監視等の静電パラメータ、並びにガンへの粉体流量及び空気流量が挙げられるが、これらに限定されない。これらの関数及びパラメータは、部品レシピとして一般に知られているものを構成し、部品レシピは、塗布される各色又はタイプの粉体に関するパラメータ及び制御関数のセットを各部品が独自に有し得ることを意味する。これらの制御関数及びパラメータは、既知のように従来のものであってもよい。しかしながら、さらに、本発明は、特にスプレーパターン調整及び粉体霧化空気に関する本発明のスプレーアプリケータ及びポンプの新たな制御関数を意図しており、これについては本明細書で後述する。このさらなるガン制御関数は、一実施形態では、ノズルが一般的に用いられ濃厚相粉体流が用いられない従来のシステムとは対照的に、ノズル装置をもはや用いないという特徴とともに濃厚相粉体流に用いられる空気補助機能を用いて、本発明により利用可能となる。さらにまた、本発明は、スプレーパターンの変化に応じて材料流量が調整される、ポンプ制御のオプションの特徴を意図している。これらの新規特徴は、部品レシピ全体に組み込むことができる。
【００４１】
しかしながら、本発明はさらに、濃厚相用途のためのスプレーアプリケータのノズルも提供し、これについては本明細書でさらに後述する。
【００４２】
本明細書で説明される実施形態は、粉体コーティング材料塗布システムにおいて用いられる濃厚相輸送システムに関して示されるが、本発明を、タイヤ上のタルク、おむつ等の超吸収体、小麦粉、砂糖、塩等の食品関連材料、乾燥剤、離型剤、及び医薬品を含むがこれらに決して限定されない、多くの異なる乾燥粒子材料塗布システムにおいて用いることができることは、当業者には容易に理解されるであろう。これらの例は限定ではないが、粒子材料の物体への濃厚相塗布についての本発明の広範な用途を示すよう意図される。選択される材料塗布システムの特定の設計及び動作は、本明細書で特に明記されない限り、本発明に制限を加えるものではない。
【００４３】
本発明の種々の態様は、例示的な実施形態と組み合わせて具現されるように本明細書では説明及び図示されるが、これら種々の態様は、個別に、又は種々の組み合わせ及びそれら組み合わせのさらなる組み合わせ（sub-combinations thereof）で、多くの代替的な実施形態で実現することができる。本明細書で明確に除外しない限り、このような組み合わせ及びさらなる組み合わせは本発明の範囲内にあるよう意図される。さらにまた、代替的な材料、構造、構成、方法、装置、ソフトウェア、ハードウェア、制御ロジック等、本発明の種々の態様及び特徴に関する種々の代替的な実施形態が本明細書で説明され得るが、このような説明は、現在既知であるか将来開発されるものであるかに関係なく、利用可能な代替的な実施形態の完全な又は網羅的なリストであることを意図するものではない。当業者であれば、本発明の範囲内で、本発明の態様、概念、又は特徴の１つ又は複数をさらなる実施形態に取り入れることができ、このような実施形態が本明細書で明確に開示されていないとしてもそれを行うことができる。さらに、本発明のいくつかの特徴、概念、又は態様が好ましい構成又は方法として本明細書で説明されている場合があっても、このような説明は、そのように明記されない限り、このような特徴が要求されるか又は必要であることを提案するよう意図するものではない。さらにまた、本発明の理解に役立つように、例示的又は代表的な値及び範囲が含まれている場合があるが、このような値及び範囲は、限定を意味するものと解釈すべきではなく、そのように明記されている場合は臨界値又は範囲であることのみが意図される。
【００４４】
図１の全体的な概略図からも、このような複雑なシステムは、洗浄及び色交換の準備を行うのが非常に困難であり時間がかかる可能性があることが理解できる。通常の粉体コーティング材料は非常に細かく、スプレーされている物体に向けて細かい雲状又はスプレーパターンで塗布される傾向がある。静電技術を用いても、かなりの量の粉体オーバースプレーは避けられない。色交換中の交差汚染は、多くの産業で重要な問題であるため、材料塗布システムを色交換ごとに徹底的に洗浄することができることが重要である。しかしながら、色交換は材料塗布システムをオフラインにする必要があるため、コスト推進要因である。本発明は容易且つ迅速に洗浄できるスプレーアプリケータを提供することを目的とする。本発明のさらなる特徴及び態様は、洗浄性及び色交換に関する事項とは切り離して適用可能である。
【００４５】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、本発明による自動スプレーアプリケータ２０ｂの例示的な実施形態が示されている。同じ実施形態が、図３Ａ及び図３Ｂの分解斜視図に示されている。
【００４６】
スプレーアプリケータ２０ｂは、アプリケータ構成部品の大半を囲む主ハウジング１００を含む。ハウジング１００は、粉体入口端１０２及び出口端１０４を有する。粉体管１０６がハウジング１００のほぼ全長に延びる。粉体管１０６は、その入口端１０６ａからその出口端１０６ｂまで直線状の一続きの粉体路を形成する。粉体管は、粉体が溜まる可能性がある継手の数を最小にするために、シングルピースの管路であることが好ましい。これにより、アプリケータ２０ｂの内部の洗浄及びパージが容易になる。ガンハウジング１００内の粉体路にある唯一の継手は、粉体ホース（図示せず）がガンの入口端１０２に接続される場所であり、これについては本明細書で後述する。
【００４７】
本発明の一態様によれば、ガン２０の設計は、入口から出口に至るまで延びる一直線の粉体管１０６で十分に動作可能であることにより、洗浄及び色交換に特に有利である。管の直径は、ポンプ４０２から濃厚相粉体流が出ることから縮小されているため、洗浄する内表面積が小さくなる。さらに、ガンの粉体入口とポンプの出口との間に接続される粉体ホースは、粉体管の直径と同じ直径とすることができる。したがって、ポンプからガン出口まで単一径の粉体流路の形態での、一続きの均一な幾何形状となる。この特徴により、粉体が溜まる領域ができる可能性が減り、流れに対する抵抗が最小になる。さらに、粉体流路を色交換のためにパージすることがはるかに容易且つ効果的になる。本明細書で後述するように、本発明の他の態様によれば、ポンプ４０２は、粉体ホース及び粉体管を前方に進む方向を含む、２つの方向でパージすることができる。このパージは、連携して機能し、ポンプとガンとの間の粉体流路の幾何形状が均一であることによって容易になる。
【００４８】
この実施形態のハウジング１００は前方セクション１００ａ、細長い中間セクション１００ｂ、及び後方セクション１００ｃを含む３セクションハウジングである。前方セクション１００ａは、その後端に、中間セクション１００ｂの前端内に好ましくはぴったりとした摩擦嵌めにより嵌まるボス１０８を含む。後方セクション１００ｃは、その前端に、中間セクション１００ｂの後端内に好ましくはぴったりとした摩擦嵌めにより嵌まるボス１１０を含む。粉体管１０６は、前方セクション１００ａの雌ねじ部分と螺合可能に噛み合う前方ねじ部１１２を含む。粉体管１０６は、ロックナット１１６と螺合可能に噛み合う後方ねじ部分１１４（図２Ｃを参照）も含む。ロックナット１１６は、ヒートシンク１２０の座ぐり１１８に部分的に延びる。ロックナット１１６は、ガンの組み立て中に座ぐりに当接する。粉体管１０６をハウジング１００の前方セクション１００ａと螺合可能に結合して締めたら、次にロックナット１１６を締めることで、粉体管１０６が後方に引っ張られるようにする。この作用により、３つのハウジングセクション１００ａ、１００ｂ、及び１００ｃが圧縮状態で軸方向にともに引っ張られ、粉体管１０６がタイロッドのような役割を果たしてハウジングセクションを合わせてしっかりと保持するようになる。ロックナット１１６は、ロックナット１１６とヒートシンク１２０との間に摩擦嵌めを提供する、例えばＯリング等のシール１２２を含む。
【００４９】
ロックナット１１６には、粉体管ロックノブ１２４が螺合可能に結合される。粉体給送ホース１２５の前端が、ロックノブの穴１２６に挿入され、粉体管１０６内に形成される内部肩部１２８に突き当たる。ロックノブ１２４の前端と粉体管１０６の後縁との間には、ロックリング１３０が挟まれる。ロックリングは、粉体給送管１２５をガン２０ｂの入口端に挿入することを容易にする。しかしながら、ロックリング１３０は、給送管の外壁を把持して、給送管が後退して外れるのを防止する。ロックリング１３０は、ロックノブ１２４がロックナット１１６に対して締められると、給送管１２５と密着係合する。粉体管１２５は、ロックノブ１２４を単に緩めることにより業務及び、オプションで色交換のために容易に取り外すことができる。粉体の損失を防止するために、シール１３２が設けられる。シール１３２もまた、粉体管１２５がガンから取り外されるときにロックノブ１２４が粉体管の長さに沿って滑らないように、摩擦嵌めを提供する。
【００５０】
したがって、スプレーアプリケータ２０ｂの粉体路が粉体管１０６により画定されることが、図２Ａ及び図２Ｃから明らかとなるであろう。唯一の継手は、粉体給送ホース１２５が粉体管１０６の肩部１２８に当接する場所１３４である。この１つの継手を除いて、粉体は出口端１０４までスプレーガン内の一続きの通路に沿って流れることができる。したがって、ガンは色交換のためにパージしやすく、粉体路内に著しく粉体が溜まりやすい領域がない。濃厚相粒子材料とともに用いる場合、粉体管の直径は、従来の粉体スプレーガンの粉体管と比較して実質的に小さい。例えば、本発明の一実施形態では、粉体管の内径は約６ミリメートルであり得るが、従来の希薄相システムでは１１〜１２ミリメートル程度であり得る。
【００５１】
粉体管１０６はハウジング１００内に延び、前端１０６ｂは、ねじ付き止めナット１４０により前方セクション１００ａで保持される空気キャップ１３８の中央穴１３６に受け入れられる。粉体管１０６がガン内の全長に延びるため、通常の従来技術の粉体スプレーガンで用いられているようなノズル装置はない。むしろ、粉体は粉体管の前端１０６ｂからガンを出る。粉体管の出口端１０６ｂは空気キャップ１３８の中央穴１３６の前端とほぼぴったり並んでもよいが、そのように並ばなくてもよい。
【００５２】
ここで、スプレーアプリケータ２０ｂは通常、アプリケータのほぼ全長が中間セクション１００ｂにより画定される、比較的長い装置であることに留意されたい。ガンの全長は、数フィート、例えば５フィートである場合がある。
【００５３】
空気キャップ１３８は、図４及び図５に最も詳しく示される。空気キャップ１３８は、本発明の一態様により、空気を主に霧化空気又は拡散空気として、粉体管の出口端１０６ｂから出る粉体流に加えるために設けられる。本発明は、濃厚相微粒子システムで空気を粉体流に加えることを意図している。空気が加えられないと、濃厚相システム内の粉体流はほぼ流体状であり、管内で粉体流が水のように流れる。
【００５４】
空気キャップ１３８は、粉体管１０６の前端を受け入れる中央通路１３６を含む。通路１３６は、粉体管の端を緩く受け入れるような寸法にされる。これは、空気ジェット１５０に対して粉体流を適切な向きにするように粉体流の中心を合わせるのに役立つ。これにより、空気を管の端の外側周囲に巡らせて、粉体がガンハウジングに戻ることを防止することもできる。中央通路１３６は、雄ねじ付き内側管状部分１４２により画定される。本明細書で間もなく説明するように、雄ねじ１４４は導電性の拡散リングを受け入れる。空気キャップの外壁１４６も、１４８で示すように雄ねじが切られ、ねじ付き止めナット１４０と噛み合う。したがって、止めナット１４０は、空気キャップ１３８と前方ハウジングセクション１００ａのねじ端とに螺合可能に結合されて（図２Ｂ）、ハウジング上で空気キャップをしっかりと保持する。
【００５５】
図５に最も分かりやすく示すように、空気キャップは、２つの空気ジェット突起部１４８ａ及び１４８ｂを含む。各突起部１４８ａ及び１４８ｂは、１つ又は複数の空気ジェット１５０を含む。空気ジェット１５０は、粉体管の出口端１０６ｂを出てすぐの場所にある霧化又は拡散領域１５２につながるように開いている。空気ジェットの数及び空気ジェットが空気を粉体流に向ける角度は、粉体の霧化を最適にしてスプレーパターンを所望の形状にするための設計上の選択事項である。通常、粉体流に向けられる空気流が多いほど、流れが霧化される量が多くなり、スプレーパターンが大きくなる傾向がある。
【００５６】
空気ジェット１５０は、環状空気通路１５４につながるように開いている。環状空気通路１５４はさらに、環状空洞１５６と連通する。環状空洞１５６は、雌ねじ付き空気拡散リング１５８（図６）を受け入れる。リング１５８は、空気キャップ１３８の雄ねじ１４４と螺合する。図３Ａに最も分かりやすく示すように、リング１５８は、空気キャップ１３８内に均一な空気流を供給する複数の空気穴１６１を含む。リング１５８もまた、導電性材料で形成される。例えば、リング１５８は、カーボン入りのテフロン（登録商標）から形成されてもよい。リング１５８は導電性にされるが、これは、リング１５８が空気キャップ１３８内に拡散空気流を供給することに加えて、高電圧増倍器１６２への電極アセンブリ１６０の電気接続も行うからである。
【００５７】
図７Ａ〜図７Ｃ及び図６を参照すると、本発明の別の態様によれば、粉体が粉体給送管の出口端１０６ｂを出る場所のすぐ下流に外部電極が設けられる。電極は、ガンハウジング１００の外部に配置することにより、粉体流にも粉体管の洗浄性にも干渉しない。これは、濃厚相材料流の場合に特に有用である。
【００５８】
一実施形態では、電極導体１６４及び電極ホルダ１６６を含む電極アセンブリ１６０が設けられる。ホルダ１６６は導体１６４を覆って成形されることが好ましいが、必須ではない。導体の短い部分１６４ａがホルダ１６６の外に延び、長い部分１６４ｂがホルダ１６６の反対端から延びる。ホルダ１６６には、Ｕ字形ボスの形態の位置合わせキー１６８が形成され、これは空気キャップ１３８に形成される適合凹部１７０に受け入れられる（図４及び図６を参照）。このように、電極ホルダ１６６を１つの向きでのみ設置することができるため、電極の先端１６４ａが粉体管の出口端１０６ｂの下流に最適に位置決めされる。ホルダは、空気キャップ１３８の穴１７２に挿入される延長部分１６６ｂを有する。ホルダ１６６の前方部分１６６ａが、電極の先端を位置決めし、延長部分１６６ｂに対してほぼ直角に形成される。
【００５９】
図４及び図６に最も分かりやすく示すように、電極の内側部分１６４ｂは、下方に曲がり、空気キャップの導電性リング１５８と肩部１７４との間に挟まれる。このようにして、電極導体１６４と導電性リング１５８との間にしっかりした電気接続が形成される。
【００６０】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、導電性リング１５８の裏面と密着するように、コンタクトピン１８０が前方セクション１００ａに位置決めされる。コンタクトピン１８０は、中間ハウジングセクション１００ｂの前方部分内に後方に延びる抵抗ケーブル１８２とも接触する。抵抗ケーブル１８２は、抵抗性の炭素繊維を用いるとともに静電ガンに電流制限保護を与える、任意の従来の抵抗アセンブリであってもよい。この保護は、電極の近くに抵抗を置くことにより高められる。抵抗ケーブル１８２は、ハウジング内でガイド部材１８４により支持されることができ、ガイド部材１８４の後端で付勢ばね１８６により支持される。ばね１８６は、ピン１８０と電気ケーブル１８８との間に良好な電気接点を維持する。ばね１８６の後端は、電気ケーブル１８８の接点と電気接触する。電気ケーブルは、例えば、本発明の譲受人に発行された米国特許第４，５７６，８２７号及び第４，７３９，９３５号によるものとすることができ、上記特許の開示内容のすべてをこの引用により本明細書に完全に援用する。
【００６１】
電気ケーブル１８８は、ハウジングの長い中間セクション１００ｂ内に後方に延びる。電気ケーブル１８８の後端は、増倍器１６２の出力接点１９０と電気接触する。ナット１９２を用いて、電気ケーブル１８８を増倍器の出力接点１９０に固定することができる。
【００６２】
したがって、本発明の別の態様によれば、高電圧増倍器１６２は、ガンハウジングの後方セクションの、好ましくはガンが取り付けられる場所付近に位置決めされる。このように、ガンの重量の大部分が後端で支持されることで、ガンの前方部分の振動及び移動が大幅に減る。従来の粉体ガンのように、増倍器がガンの前部の近くに位置決めされた場合、片持ち式の取り付けにより大きな曲げモーメントが生じる可能性がある。したがって、本発明は、増倍器がガンの後方部分にあり抵抗がガンの前部付近に位置決めされる、抵抗及び電極に接続される電気ケーブルと一致した増倍器の配置を意図している。
【００６３】
増倍器１６２は、ボルト１９６によりブラケット部材１９４に取り付けられる。ブラケット部材は、アルミニウム製等の熱伝導性であり、一対のねじ１９８によりヒートシンク１２０に取り付けられる。このように、増倍器はヒートシンク１２０により冷却することができる。既知のように、従来の電気入力コネクタ１２１を用いて、入力駆動電圧、通常は低ＤＣ電圧が増倍器の入力に供給される。
【００６４】
空気管２００が、前方ハウジングセクション１００ａに形成されるニップル２０２上に載せられる。ニップル２０２は、導電性リング１５８の直後にある環状空洞１５６につながるように開いている主空気通路２０４に通じる空気通路を形成する。したがって、本明細書で上述したように、空気管２００を流れる空気は、リング１５８の穴１６１を通過した後で、空気キャップ１３８の空気ジェット１５０から出る。
【００６５】
空気管２００は、雄型コネクタ２０６までガンハウジング１００内を後方に延びる。雄型コネクタ２０６は、ヒートシンク１２０の前面２１０に形成される第１の穴２０８と噛み合う（図２Ｃを参照）。第１の穴２０８は、ヒートシンク１２０の裏面２１４に形成される第２の穴２１２につながるように開いている。図２Ｃから、第１の穴２０８と第２の穴２１２とは流体連通しているが、第１の穴２０８の中心線軸は第２の穴２１２の中心線からずれていることに留意されたい。これにより、乱流が起こるため、ヒートシンク１２０がより良好に冷却される。第２の接続具２１６が第２の穴２１２に接続され、主空気ホース（図示せず）用の接続部の役割を果たす。この構成により、空気はこのようにしてガンの前部にある空気キャップに供給され、増倍器は、空気キャップへ移動する同じ空気流を受けるヒートシンクにより冷却される。
【００６６】
図３Ａ及び図３Ｂの分解図は、本明細書で上述したアセンブリをより分かりやすく示すように提供される。
【００６７】
本発明の別の態様によれば、図３Ａ及び図３Ｂに最も分かりやすく示すように、ハウジング１００の各セクションには、小半径の頂部２２４でつながる２つの比較的急勾配の壁２２２により形成される、テーパ状の上側部分が形成されることが好ましい。好ましくは、ガンがスプレー材料に用いられているときに頂部がガンハウジングの最上部となることにより、ガンハウジング１００の外形がガンに降りかかり得る粉体オーバースプレーの量を減らし、急勾配の側面が粉体を流すのを助けることができる。
【００６８】
図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、本発明は、特に濃厚相材料塗布に適しているがこれに限定されない、手動スプレーアプリケータ２５０も意図している。手動バージョンの多くの特徴は、本明細書で上述した自動スプレーアプリケータと同じである。
【００６９】
手動ガン２５０は、この実施形態では、後方又は増倍器セクション２５４及び前方又は粉体管セクション２５６を含むツーピースハウジングである、バレルの形態のハウジング２５２を含む。これらのセクションは、例えば止めねじ等の任意の適当な機構により互いに着脱可能に固定することができる。止めナット２６０により前部ハウジング２５６の出口端に保持される空気キャップ２５８がある。空気キャップは、電極アセンブリ２６２と、同様に導電性の拡散リング２６３とを保持する（図８Ｂに示す）。空気キャップは空気ジェット２５９を含む。空気キャップ２５８、留めナット２６０、電極アセンブリ２６２（電極導体及びオーバーモールドされた電極ホルダを含む）、及び導電性の拡散リング２６３は、本明細書で上述した自動ガンバージョンの対応部品と同じ設計及び動作であり得る。
【００７０】
手動ガン２５０はさらに、エアライン（図示せず）に接続可能な接続具２６４等の空気入口を含む。内部の高電圧増倍器２６８（図８に点線で示す）を動作させるための外部の低圧電源と接続するように、電気コネクタ２６６が設けられる。増倍器２６８は、作業者の疲労を減らすように、グリップハンドル２７０の上の後方ハウジングセクション２５４に配置される。粉体管ハウジングは、必要に応じていかなる長さで設けてもよく、又は代替的に、スプレーアプリケータ２５０の長さをさらに延ばすために望まれる場合には、延長ハウジングに接続可能であり得る。
【００７１】
手動ガン２５０の動作は、手動ガンが作業者により手動でトリガされることを除いて、自動バージョンと同様である。したがって、手動ガンは制御トリガ装置２７１を含む。このトリガ２７１が押されると、静電動作が用いられる場合には電力が増倍器に送られる。制御トリガ２７１の作動により、ハンドル２７０及びハウジング２５２内に延びる通路を介して空気を空気キャップ２５８に流すこともできる。空気は、自動バージョンのようにヒートシンクを介して増倍器を冷却するためにも用いることができる。また、制御トリガ２７１の作動により、粉体が粉体給送ホース２７３からガンに流れてガンの前端から出る。
【００７２】
空気は、空気接続具２６４を介してハンドル２７０の通路２７２からアプリケータ２５０に入る。この空気を用いて、増倍器２６８の冷却を助けることができる。通路２７２は、前方ハウジングセクション２５６の空気通路２７４と流体連通する。通路２７４は、前方ハウジングセクション内に延びて、拡散リング２６３を受け入れる空気キャップ２５８の凹部２７６につながるように開いている。
【００７３】
電極２６２は、本明細書で前述したように拡散リング２６３と電気接触する。リング２６３と接触するコンタクトピン２７８もある。コンタクトピン２７８は、ばね電極２８０及び抵抗アセンブリ２８２、並びに増倍器２６８の出力に電気結合される導電性の電極スペーサ２８２ａを含む、電気回路の一部である。電極スペーサ２８２ａは、例えば導電性のテフロン（登録商標）材料でできていてもよい。この電気回路は、自動ガンの実施形態で本明細書で上述したのと同様であり得る。
【００７４】
粉体給送ホース２７３は、前方ハウジングセクション２５６の管状延長部２８４に挿入される。雌ねじ付き管ロックノブ２８６及びロックリング２８８を用いて、管状延長部２８４で給送ホース２７３を保持することができる。ロックリング及びロックノブは、本明細書で前述した自動ガンの対応部品と同様に機能するように設計することができる。
【００７５】
給送ホース２７３の前端２７３ａは、粉体管２９２に形成されるホース通路２９０に挿入される。ホース通路２９０は、アプリケータ２５０の中心長手方向軸に沿っていることが好ましい粉体通路２９４につながるように開いている。粉体通路２９４の遠位端２９４ａは、粉体管２９２の管状部分２９６（図８Ｃも参照）により形成される。粉体管２９２は、ホース通路２９０を管状延長部２８４と位置合わせして前方ハウジングセクション２５６に滑り嵌め又は他の方法で摺動可能に差し込まれるため、粉体給送ホース２７３を粉体管２９２に容易に挿入することができる。遠位端２９４ａは、本明細書で上述した自動ガンの実施形態での給送管１０６及び空気キャップ１３８と同様に空気キャップ２５８に受け入れられることを留意されたい。したがって、粉体管２９２は、ガンの前方への粉体流のために小径の通路を形成するため、手動ガン２５０は例えば濃厚相粉体流に非常に適している。
【００７６】
したがって、粉体管２９２は、スプレーガン２５０の粉体流路全体を形成する容易に取り外し可能なユニットを提供する。これにより、手動ガンの洗浄及び色交換が容易になる。
【００７７】
本発明の別の態様によれば、第２のトリガ装置２９８の形態の調整部材又は制御装置が設けられる。このトリガ２９８は、単独で、又は制御トリガ２７１と組み合わせて作動させることができる。第２のトリガ２９８は作業者が空気キャップ２５８への空気流を調整するのに用いることができるパターン調整トリガである。空気流を増やすことによりスプレーパターンは大きくなり、空気流を減らすことによりスプレーパターンは小さくなる。図１に示すように、制御システム３４は、パターン調整トリガ２９８からの信号（例えば、接点が閉じたときのインピーダンスの変化等）を受け取り、それに応じてガン空気制御信号２９９を発する。空気制御信号２９９を用いて、ガン２５０の内部又は好ましくは粉体塗布システム１０全体の空気制御セクションに配置される空気弁（図示せず）を制御することで、必要に応じて空気ジェット２５９への空気流を増減させることができる。
【００７８】
図９を参照すると、パターン調整論理ルーチン又はアルゴリズムの例示的なフローチャートが示されている。ステップ３００において、ロジックが、ガンパターン調整トリガ２９８を起動させるかを判定する（トリガが最短期間の間起動されていない限り空気調整を防止するように、デバウンスサブルーチンを任意に含んでもよい）。起動させない場合、プログラムは有効なトリガ信号を受け取るまで待つ。トリガ２９８が起動されると、ステップ３０２において、空気流が漸増する。漸増量は設計上の選択事項であり、作業者には、微調整、粗調整、又はこれら両方の選択肢を与えることができる。ステップ３０４において、プログラムは、最大空気流がスプレーアプリケータ２５０に供給されているかを判定する。供給されていない場合、ステップ３０６において、プログラムは、トリガ２９８がオンのままかを確認する。オンのままである場合、ロジックは３０２に戻り、再び空気流を漸増させる。このように、作業者はトリガ２９８を押して、空気流の増加に伴うパターン変化を観察し、トリガ２９８を解除することにより停止させることができる。
【００７９】
ステップ３０６において、トリガ２９８がもうオンになっていない場合、プログラムは、ステップ３０８においてその空気流量を維持し、ステップ３００に戻って次のトリガ作動を待つ。
【００８０】
ステップ３０４において、最大空気流が供給されているとシステムが判定した場合、ステップ３１０において、ロジックは、トリガ２９８が起動されたままかを確認する。起動されたままではない場合、プログラムはステップ３０８に分岐し、その空気流量（したがって選択されたパターン）を維持する。ステップ３１０において、トリガがオンのままである場合、プログラムは、３１２において空気流を最小流量にリセットし、ステップ３００に戻る。代替的に、ステップ３１２において、最小流量にリセットして別のトリガを待つ代わりに、プログラムはステップ３０２に分岐して、再び漸増を開始してもよい。この代替的な方法により、作業者は、トリガを押したままにして、空気流を最大空気流量まで調整した後で再び最小空気流量から漸増させながらスプレーパターンを観察することができる。さらに代替的に、作業者がパターン調整トリガ２９８を作動させたままにするのではなく、システムが、最初の作業を確認した後、次のトリガの作動に応じて調整を停止するようにプログラムされることができる。
【００８１】
パターン整形空気に関して前述した「ランプ」機能の別の代替例として、制御関数を「ｈｉ（高）／ｌｏ（低）」機能を組み込むようにプログラムしてもよい。この「ｈｉ／ｌｏ」機能は、トリガ２９８の離散的な作動を用いて、「高」と「低」との間でパターン整形空気流設定を切り替える。通常のスプレー中、例えば作業者は、手動ガンコントローラから制御する高設定を用いて、大きな扇形パターンを形成する。次に、作業者は、部品をよりうまくコーティングするために狭い扇形パターンが必要な領域に達する。作業者がトリガ２９８を１回作動させると、コントローラがパターン整形空気流を、作業者が手動ガンコントローラによって事前設定していた特定の値より低い設定に変更する。トリガ２９８の２回目の作動では、パターン整形空気流が「高」設定に戻る。
【００８２】
空気流の調整によりスプレーパターンを変えることは、調整が本質的にソフトウェア論理制御関数であるため、本明細書で上述した自動スプレーアプリケータにおいても実施することができることに留意されたい。自動ガンバージョンでは、制御システムに、作業者がガンへの空気流量を漸増させるために起動するスイッチを設けてもよい。
【００８３】
本発明の別の態様によれば、スプレーパターンの調整性は、ポンプ４０２からの材料流量の任意の調整とともに実施することができる。本明細書で後述するように、本発明によるポンプは、比較的低流量でも制御可能な材料流量で動作することができる。この制御は、ポンプ内の種々のタイミング機能に一部基づいている。スプレーガンと組み合わせて用いられる場合、制御システム３９は、スプレーパターンの変化に応じて材料流量も調整されるようにプログラムされ得る。例えば、作業者が大きなパターンからより小さなパターンにスプレーパターンを変更する場合、材料流量を少なくすることが望ましいであろう。逆に、作業者がスプレーパターンの寸法を大きくする場合、材料流量を増やすことが望ましいであろう。これらの相補的な調整は、制御システム３９の制御ロジック内の部品レシピに組み込むことができる。別の代替例として、制御システム３９は、パターン寸法の変化のパーセンテージとして材料流量を調整するようにプログラムしてもよい。小さなパターンが用いられる特別な拾い塗り又は他のスプレー動作には、粉体を少なくして用いることができるため、流量の調整は粉体の節約になり得る。本発明により行うことができるような関連の調整は数多くあることが、当業者には容易に理解されるであろう。本発明は、１つの方法として、流量を測量可能であるポンプ（本明細書で後述する）及び空気キャップへの空気流を測量可能であるか又は少なくとも調整可能であるスプレーガンを提供することにより、このような融通性を提供する。
【００８４】
さらに別の代替的な実施形態では、制御システム３９にセットアップモードをプログラムすることができる。セットアップモード中は、作業者がパターン調整トリガを起動することができ、ランピングモード又はステップモードでは、作業者はスプレーパターンが物体に塗布される様子を監視することができる。続いて、作業者は、物体に最適なスプレーパターンを評価することができる。続いて、この最適なスプレーパターンでの空気設定及び流量設定を、同じ部品に再びスプレーするときの将来の基準として記録することができる。この情報は、部品レシピデータベースにも入力され得るため、次回に制御システム３９を用いてその部品に同様のコーティング材料をスプレーするときに、システムがパターン及び材料流量を自動的に選択することができる。
【００８５】
図２２Ａ〜図２２Ｅ及び図２３を参照すると、代替的な実施形態では、図２Ｂの空気キャップ１３８がノズルアセンブリ９００に置き換えられる。ノズルアセンブリ９００は、場合によっては作製しやすく、以下の説明から明らかとなるように空気キャップ１３８に勝るいくつかの動作上の利点をもたらすことができるが、本明細書で前述したように多くの用途で空気キャップ１３８を用いることができる。ノズルの概念は、手動スプレーガンのバージョンで用いても自動スプレーガンのバージョンで用いてもよい。
【００８６】
ノズルアセンブリ９００は、ノズル９０２及びノズルインサート９０４を含む。ノズルインサート９０４は、オプションで用いることができ、全用途に必要なわけではない。しかしながら、ノズルインサートは、ノズルの設計を製造しやすくすることができ、いかなる場合でも、粉体が粉体給送管１０６（自動ガンの場合）又は粉体管２９２（手動バージョンの場合）からノズルへ流入するときの粉体用の膨脹室９０６を提供するために用いることができる。
【００８７】
ノズル９０２はノズル体９０３を含み、ノズル体９０３には、止めナット１４０（図２Ｂ）等によりノズルアセンブリ９００をスプレーガンの出口端に設置することができるようにする雄ねじ９０８を設けることができる。ノズル９０２は、成形又は加工された部品であってもよく、通常は、例えばＰＴＦＥ、ＴＩＶＡＲ（商標）、又はナイロン等の低融着材料からできていてもよい。
【００８８】
この実施形態では、ノズル９０２は、ドーム状の前端９０２ａを有するほぼ弾丸状の形状を有する。一体型のワンピースノズルを形成するための加工若しくは成形ステップ又は他のプロセスを用いて、偏向器及び出口オリフィスを形成することができる。ノズル９０２は、一体形成された偏向器９１０を有し得る。図２２Ａ〜図２２Ｅ及び図２３の例では、ノズルを用いて円錐状のスプレーパターンが生成されるため、偏向器９１０は、粉体を円錐状パターンに広がるように方向付けるためにほぼ円錐状の外形を含む。偏向器９１０は、１つ又は複数のリブ９１２によりノズル９０２上で支持される。図２２Ａ〜図２２Ｅの例示的な実施形態では、本明細書でさらに説明するように電極を収容するために、１つのリブが他のリブよりも幾分大きい。
【００８９】
円錐状の偏向器９１０は、この場合は約７０°の開先角度θを形成するが、所望のスプレーパターンのタイプに基づいて選択角度を選ぶことができる。例えば約１００°というより大きな開先角度では、ノズルから生成されるスプレーパターンがより広くなる。
【００９０】
偏向器９１０及びノズルの前端９０２ａは、粉体がノズル９０２から出る際に通る出口オリフィス９１４を形成する。オリフィス９１４の幾何形状は、所望のスプレーパターンを形成するように必要に応じて選択できる。オリフィス９１４は、その長さ（図２２Ｄにおけるような断面で見た場合）に沿ってほぼ均一な幅９１６を有していてもよく、又は必要に応じて先細の幅又は他の幾何形状を有していてもよい。ノズル９０２を作製する１つの方法は、偏向器９１０がノズルと一体的に加工されるようにノズルを加工することである。
【００９１】
図２２Ｂに最もよく示すように、ノズル９０２には、マーク、溝、又は他の表示若しくは物理的特徴９１８が設けられてもよい。これらの特徴９１８は、例えばオリフィス９１４のスプレー角度又はオリフィスの他の寸法基準、材料等を表すことができ、表示コードに望まれる複雑さ及び作業者又は組立工に伝えられる情報量によってのみ制限される。
【００９２】
図２２Ｅ及び図２３に最もよく示すように、ノズル９０２は、電極９２２を保持する電極通路９２０も含む。電極通路は、偏向器９１０を支持するリブ９１２の１つの中に延びる前方部分９２０ａを含む。電極通路９２０は、ノズル９１０の前部にある電極開口９２４で終端するように形成される。電極の放電部分９２２ａは、電極開口９２４を通って延びる。電極通路９２０及び電極の長さは、必ずしも全ての場合ではないが好ましくは、電極先端がノズル９１０により生成されるスプレーパターンの中心にあるように選択される。これには、塗着効率を高めるための粉体粒子のより優れた帯電を含め、いくつかの利点があり、また粉体雲がＥＭＦ（電磁場）ラップから遮蔽する機能を果たすため、衝撃の危険が減る。しかしながら、適切な場合、図２３に破線９２０ｂで示すように例えばノズル９０２の外面のより近くに沿った場所等、異なる場所に電極通路を延ばしてもよい。
【００９３】
電極通路９２０は、ポケット９２６の内部で終端する。この実施形態では、電極９２２は、ポケット９２６内に位置付けられるばね端９２２ｂを含む。このばね端９２２ｂは、上記の実施形態で要素１５８（図２Ｂ）として説明したような導電性の拡散リング９２８と接触し、この拡散リング９２８は、空気を通すための１つ又は複数の貫通孔を有する。本明細書で上述した先の実施形態のように、拡散リング９２８は、ガンと組み立てられると増倍器の出力と電気的に導通する。ノズル９０２は、パターン空気室９３０も含む。拡散リング９２８は、インサート９０４のねじ端９３２とのネジ接続９３２ａによりパターン空気室９３０に挿入される。リング９２８は、電極のばね端９２２ｂと電気的に接触するほど十分に深く挿入される。
【００９４】
ノズルアセンブリ９００がガンに設置されると、パターン空気室９３０は、上述の実施形態の空気通路２０４及びパターン空気管２００等を介して加圧空気源と連通する。
【００９５】
ノズル９０２はさらに、内部にインサート９０４が摺動可能に配置されるインサート室９３４を含む。例えばＯリング等のシール９３６をインサート９０４の外周で用いて、粉体がガン内部に逆流するのを防止することができる。
【００９６】
インサート９０４は、粉体管又は給送ホース通路９３８を含む。ノズルが手動ガンで用いられるか自動ガンで用いられるかに応じて、粉体管又は給送ホースは、その端がインサート９０４の肩部９４０に当接するように挿入される。この肩部は、ノズルアセンブリ９００につながる粉体入口又は出口開口を画定し、所定の断面積を有する。インサート９０４はさらに膨脹室９０６を含み、給送ホース又は粉体管を流れる粉体が肩部９４０を通って膨脹室９０６に入るようになっている。膨脹室９０６は、任意の適当な幾何形状とすることができ、例示的な実施形態では、ノズル９０２の前部に向かって直径が拡大するほぼ円錐の形状である。膨脹室９０６は、出口オリフィス９１４に通じる。必須ではないが好ましくは、偏向器９１０は中心軸Ｘに沿って膨脹室の中心を中心とする。
【００９７】
図２３の実施形態では、膨脹室９０６は、中心長手方向軸Ｘに対してβの開先角度で延びる。角度βは、搬送ガス（本明細書の例示的な実施形態では圧縮空気）の膨脹特性により規定され、粉体が溜まり得るポケットを形成しないように搬送ガスの広がり角度の約半分以下に等しくなるようになっている。これにより、膨脹室の壁がパージ作業中に圧縮空気により「洗浄される」ことも確実にすることができる。
【００９８】
膨脹室９０６は、粉体が給送ホース又は粉体管から出るときに速度を低下させる機能を果たす。偏向器９１０は、粉体の速度をさらに低下させることができる。この効果を得るために、出口オリフィス９１４の断面積は、肩部９４０の断面積よりも大きくされる。出口面積が大きいほど、ベンチュリタイプの低密度高空気体積のスプレーノズルで一般に見られるように、粉体がノズルを出るときの加速が防止される。ノズルを出る粉体雲の速度を大幅に低下させることにより、低速で移動する濃厚な粉体雲が生成され、これはより十分に帯電され（静電帯電が用いられる場合）、スプレーされている目標物へのより優れた付着を示す（塗着効率が高い）。したがって、出口断面積対入口断面積の比は少なくとも１以上であることが好ましい。
【００９９】
インサート９０４は、パターン空気室９３０と流体連通する空気ジェット又は空気通路９４２を任意に含むことができる。例示的な実施形態では、６つの空気ジェット９４２があるが、必要に応じていかなる数を用いてもよい。空気ジェットを用いて、粉体流が膨脹室９０６を通過するときに粉体流に空気を噴射する。この加えられる空気は任意であり、例えば粉体流をいくらか加速させるために用いることができるため、より通過性の高い粉体雲がノズル出口で生成される。これは例えば、粉体雲を物体内に入れる必要があるが、電極によるアーク放電を防止するためにノズルを近づけすぎることができない場合に望まれ得る。空気は、濃厚粉体を霧化するのを補助するために加えてもよい。フィルタ要素９４４がジェット入口９４２ａとパターン空気室９３０との間に設けられて、ガンのパターン空気通路に粉体が逆流するのが低減又は防止される。フィルタ要素９４４は、例えば焼結ポリエチレン等、空気は通すが粉体は濾過する任意の適当な材料でできていてもよい。
【０１００】
軸方向に延びる凹部９４６を、拡散リング９２８の前端とフィルタ要素９４４との間に設けてもよい。この凹部９４６は、ばねポケット９２６と流体連通し、空気を電極通路９２０に進ませることで、電極９２２を洗浄させるとともに、ガンの特に高電圧の領域に粉体が逆流するのを防止させる。
【０１０１】
給送ホース又は粉体管をシールするためにＯリング等のシール９４８を設けて、粉体の逆流を防止するとともに、ノズルインサート９０４内に粉体管又は給送ホースを整然と保持するのに役立てることができる。
【０１０２】
膨脹室９０６、偏向器９１０、及び１以上の出口オリフィス対入口断面積の比を、個別に、又は互いに組み合わせて、またそれら組み合わせをさらに組み合わせて用いることで、低速で移動する濃厚相粉体を生成するノズルができ、このような濃厚相粉体は、優れた塗着効率を有するとともにより帯電しやすくすることができる。塗着効率が高いほど、作業者が塗装又はコーティングを行う時間が短くオーバースプレーが少ないことにより、色交換時間を改善するのに役立つことを意味する。濃厚相及び低速で移動する雲を用いると、希薄相の高速スプレーパターンよりも塗着効率を高めることもできる。希薄相スプレーパターンは、粉体を輸送する高体積且つ高流量の空気の使用を伴う。この高体積空気の移動は、塗着効率を低下させる空力学的効果を必然的にもたらす。濃厚相の低速で移動する粉体雲は、通常はスプレーされている部品の比較的近くで保持される手動ガンの場合に最も顕著な利益の一部をもたらすため、作業者は、粉体がガンからスプレーされると生じる自然な速度低下に任せるだけではいけない。濃厚相粉体のより通過性の高い粉体雲を生成するための空気補助オプションもまた、手動ガンの場合に有利である。それは、このオプションを用いなければ、スプレーされている部品に対する電極の位置が近すぎる場合に密閉体積部はファラデーケージ効果をもたらす傾向があるが、このオプションを用いることで濃厚相粉体雲がこのような密閉体積部に入ることが可能になるからである。
【０１０３】
図２４Ａ〜図２４Ｅ及び図２５は、例えば平坦状スプレーパターンを生成するために用いることができるような代替的なノズル設計９５０を示す。図２３と図２５とを比較すると、同じインサート９０４を両方のノズル設計で用いることができることが分かるため、基本的な動作は同じであり、同様の要素及び構造的特徴は同じ符号で示され、その説明を繰り返す必要はない。これらの設計間の違いは、図２４Ａに最もよく示されているように、出口オリフィス及び偏向器の形状である。
【０１０４】
平坦状パターンノズル９５０は、リブ９５４等と一体にされたノズル９５０の一部分であるほぼ平坦な板状偏向器９５２を含む。ノズル９５０は、必須ではないが好ましくは、偏向器９５２がリブ９５４を介してノズル９５０の一体部分となっているワンピースノズルである。ノズル９５０は、幾分円錐状で先細の前方部分９５０ａを有する。偏向器９５２は、加工等の任意の適当なプロセスにより形成することができる。偏向器９５２の側面９５８と偏向器の側面９５８に対向するノズルの側面９６０との間に形成される空間９５６は、この例では２つのスロットの形態の出口オリフィスを形成する。良好な平坦状スプレーパターンを生成するために、出口オリフィス９５６の幅を狭く維持することが必要ではないが好ましい。濃厚相粉体を用いることにより、出口オリフィスを希薄相システムで用いられる従来のオリフィス寸法よりも実質的に小さくすることができる。例えば、４ｍｍ幅のスロットが１つである従来のオリフィスとは対照的に、このノズルは１ｍｍ幅のスロットを２つとすることができる。しかしながら、本明細書の他のノズル実施形態のように、出口オリフィス９５６の断面積対入口の断面積の比は、ほぼ等しいか又は１よりも大きいように維持することが望ましい。図２４Ａ、図２４Ｅ、及び図２５から、平坦状スプレーノズルが、ノズル９５０により形成される粉体雲内の中心に電極先端を位置付ける一体的な電極通路も含むことが明らかである。
【０１０５】
いずれのノズル設計でも、リブ９１２、９５４は、電気的経路を粉体路の、特に膨脹室の外側に通し、但し電極先端は粉体雲の中心に位置付けることを可能にする。これにより、電気的経路及び高圧要素を粉体流路内に配置する必要がなくなる。
【０１０６】
平坦状パターンノズル９５０の場合、角度θは約０°であり、これは、オリフィス９５６が中心軸Ｘを中心としてほぼ平行であることを意味する。場合によっては、角度θが負となるようにスロットに粉体を吹き付けさせることが望ましいかもしれない。
【０１０７】
図１０Ａ、図１０Ｂ、及び図１０Ｃを参照すると、本発明による濃厚相ポンプ４０２の例示的な実施形態が示されている。ポンプ４０２は移送ポンプとしても用いることができるが、材料をスプレーアプリケータ２０に供給するためのガンポンプとして特に設計される。ガンポンプ４０２と移送ポンプ４００及び４１０とは、本明細書中の詳細な説明から容易に明らかとなるであろう多くの共通の設計特徴を共有する。
【０１０８】
ポンプ４０２は、モジュール式の設計である必要はないが、そうであることが好ましい。ポンプ４０２のモジュール構造は、ポンプマニホルド体４１４及び弁体４１６で実現される。マニホルド体４１４は、本明細書でさらに説明するように、複数の空気通路とともに一対のポンプ室を収容する。弁体４１６は、同様に本明細書で説明するように複数の弁を収容する。弁は、マニホルド体４１４から弁体４１６に伝達される空気圧信号に応答する。本明細書の例示的な実施形態は、空気圧ピンチ弁の使用を示しているが、空気圧ピンチ弁以外の他の制御弁設計を用いて本発明の種々の態様及び利点を実現できることが、当業者には容易に理解されるであろう。
【０１０９】
ポンプの上側部分４０２ａは、パージ空気機構４１８ａ及び４１８ｂに対応しており、ポンプの下側部分４０２ｂは、粉体入口ホースコネクタ４２０及び粉体出口ホースコネクタ４２２に対応している。粉体給送ホース２４（図１）が入口コネクタ４２０に接続されて、給送ホッパ２２等の供給源から粉体流が供給される。スプレーアプリケータがスプレーブース１２に配置された手動スプレーガンであるか自動スプレーガンであるかに関係なく、粉体供給ホース４０６（図１）を用いて、出口４２２がスプレーアプリケータに接続される。ポンプ４０２に供給された粉体は、流動化されてもよいが、必ずしもそうである必要はない。
【０１１０】
したがって、ポンプ４０２に出入りする粉体流は、ポンプの１つの端４０２ｂで生じる。これにより、本明細書でさらに説明するように、パージ機構４１８をポンプの反対端４０２ａに設けてより容易なパージ動作を行うことが可能になる。
【０１１１】
ポンプ室（本発明の使用可能な実施形態である）が１つしかない場合、ポンプ内に２つの粉体路しか必要なくなるため、弁体４１６がマニホルドに直接接続される可能性がある。しかしながら、安定し一貫した調整可能な粉体流をポンプから生成するために、２つ以上のポンプ室が設けられる。２つのポンプ室が用いられる場合、これらは、一方のポンプ室が入口から粉体を受け取り、他方が粉体を出口へ供給するように、位相をずらして動作することが好ましい。このように、粉体はポンプからほぼ連続的に流れる。最初にポンプ室に粉体を充填する必要があることにより各ポンプ室からの粉体流が途切れるため、ポンプ室が１つの場合はこれは当てはまらない。３つ以上のポンプ室が用いられる場合、それらのタイミングは必要に応じて調整することができる。いずれの場合も、全てのポンプ室が１つの入口及び１つの出口と連通していることが、必須ではないが好ましい。
【０１１２】
本発明の一態様によれば、材料流は、ポンプ室それぞれの一端から出入りする。これにより、一直線パージ機能をポンプ室の反対端で用いることができる機構が得られる。この例示的な実施形態では、各ポンプ室が同じポンプ入口及び出口と連通しているため、付加的なモジュールユニットを用いてＹブロックの形態の分岐状粉体流路が設けられる。
【０１１３】
第１のＹブロック４２４が、マニホルド体４１４と弁体４１６との間で相互接続される。第２のＹブロック４２６がポンプの入口／出口端を形成し、第１のＹブロック４２４の反対側の弁体４１６に接続される。第１の組のボルト４２８を用いて、マニホルド体４１４、第１のＹブロック４２４、及び弁体４１６が互いに接合される。第２の組のボルト４３０を用いて、第２のＹブロック４２６が弁体４１６に接合される。したがって、図１０Ａのポンプは、完全に組み立てられると非常に小型且つ堅牢であるが、下側Ｙブロック４２６は、ポンプを完全に分解しなくても流路磨耗部品を交換するために容易に個別に取り外すことができる。第１のＹブロック４２４は、各粉体室から出る２つの分岐状粉体流路を提供する。各粉体室からの一方の分岐は、弁体４１６を通してポンプ入口４２０と連通し、各粉体室からの他方の分岐は、弁体４１６を通してポンプ出口４２２と連通する。第２のＹブロック４２６は、弁体４１６からポンプの入口４２０及び出口４２２への共通の粉体流路を結合するために用いられる。このように、各ポンプ室は、１つの制御弁を通してポンプ入口と連通し、別の制御弁を通してポンプ出口と連通する。したがって、例示的な実施形態では、弁体にはポンプ室に出入りする粉体流を制御する制御弁が４つある。
【０１１４】
マニホルド体４１４は、図１０Ｂ、図１０Ｅ、図１０Ｇ、図１１Ａ、及び図１１Ｂに詳細に示されている。マニホルド体４１４は、第１の穴４３４及び第２の穴４３６それぞれが貫通している本体４３２を含む。穴はそれぞれ、ほぼ円筒形のガス透過性フィルタ部材（多孔管）４３８及び４４０それぞれを受け入れる。ガス透過性フィルタ部材４３８、４４０は、外径が縮小した下端４３８ａ及び４４０ａを含み、これらが第１のＹブロック４２４（図１２Ｂ）内の座ぐり穴に挿入されることで、部材４３８、４４０の整列及び安定を維持するのに役立つ。フィルタ部材の上端は、必要に応じて適当なシールを伴ってパージ空気接続具５０４の下端に当接する。フィルタ部材４３８、４４０はそれぞれ、粉体ポンプ室としての役割を果たす内部体積（４３８ｃ、４４０ｃ）を画定するため、この実施形態では２つのポンプ粉体室がある。穴４３４、４３６の一部は、本明細書で後述するようにパージ空気機構４１８ａ及び４１８ｂを受け入れるようになっている。
【０１１５】
フィルタ部材４３８、４４０は、同一であってもよく、通常の空気等のガスは部材の円筒壁を通過させるが粉体は通過させないものとすることができる。フィルタ部材４３８、４４０は、例えば多孔質ポリエチレンでできていてもよい。この材料は、粉体給送ホッパの流動板に一般的に用いられる。例示的な材料は、約４０ミクロンの気孔径及び約４０〜５０％の気孔率を有する。このような材料は、ジェンポア（Genpore）又はポロン（Poron）から市販されている。必要に応じて他の多孔質材料を用いてもよい。フィルタ部材４３８、４４０はそれぞれ、その関連する穴４３４、４３６の直径よりも小さな直径を有するため、穴の壁とフィルタ部材の壁との間にはわずかな環状空間ができる（図１０Ｅ、図１０Ｇを参照）。この環状空間は、空気圧室としての役割を果たす。圧力室に負圧が加えられると、粉体ポンプ室に粉体が引き込まれ、圧力室に正圧が加えられると、粉体ポンプ室内の粉体が押し出される。
【０１１６】
本体４３２は、一連の６つの入口オリフィス４４２を含む。これらのオリフィス４４２を用いて、空気圧エネルギー又は空気圧信号がポンプに入力される。オリフィス４４２ａ、４４２ｃ、４４２ｄ、及び４４２ｆの４つは、各空気通路４４４ａ、４４４ｃ、４４４ｄ、及び４４４ｆを介して弁体４１６の各圧力室４４６と流体連通しているため、本明細書で後述するように弁作動空気を供給するために用いられる。なお、空気通路４４４は、マニホルド表面４４８からマニホルド体内に水平方向に延び、続いてマニホルド体の底面に向かって鉛直下方に延びて、上側Ｙブロック４２４及び弁体４１６を通る鉛直空気通路それぞれと連通し、弁体４１６の水平空気通路それぞれとつながって、各弁の圧力室に通じる。空気フィルタ（図示せず）がこれらの空気通路に含まれることで、弁又は他のシールの機能が損なわれた場合にポンプマニホルド体４１４及び供給マニホルド４０４に粉体が逆流するのを防止することができる。残りの２つのオリフィス４４２ｂ及び４４２ｅはそれぞれ、空気通路４４４ｂ及び４４４ｅを介して穴４３４、４３６と流体連通する。したがって、これらのオリフィス４４２ｂ及び４４２ｅを用いて、正圧及び負圧がマニホルド体のポンプ圧力室に供給される。
【０１１７】
オリフィス４４２は、マニホルド体の１つの平面４４８に形成されることが好ましいが、そうである必要はない。空気供給マニホルド４０４は、供給マニホルド４０４がポンプマニホルド体４１４に取り付けられるとポンプオリフィス４４２と整列して流体連通する対応するオリフィス組を含む。このように、供給マニホルド４０４は、弁及びポンプ室に必要なポンプ空気全てを１つの平面境界面を通して供給することができる。ポンプマニホルド体４１４の面と供給マニホルド４０４の面との間にはシールガスケット４５０が圧縮されて、オリフィス間に流体密封シールを提供する。パージ空気に望まれる体積、圧力、及び速度を理由として、好ましくは別個のパージ空気接続部が供給マニホルドとポンプマニホルドとの間で用いられる。２つのマニホルド間は平面境界面であることが好ましいが、これは必須ではなく、供給マニホルド４０４からポンプへの空気圧入力ごとに個々の接続部を必要に応じて用いることができる。平面境界面は、一部の実施形態では電気ソレノイドを含む供給マニホルド４０４を、外側にポンプのある（キャビネット壁の開口を通して供給マニホルドに取り付けられている）キャビネット内に配置することを可能にするため、システム１０全体から電気エネルギーを絶縁するのに役立つ。ちなみに、ポンプ４０２は使用中にいかなる特定の向きに取り付けられる必要もないことに留意されたい。
【０１１８】
図１２Ａ及び図１２Ｂを参照すると、第１のＹブロック４２４は、それぞれのポンプ室４３４、４３６と整列する第１の穴４５２及び第２の穴４５４を含む。穴４５２、４５４はそれぞれ、２つの分岐４５２ａ、４５２ｂ及び４５４ａ、４５４ｂそれぞれと連通している（図１２Ｂは穴４５２の分岐のみを示す）。したがって、穴４５２は分岐４５２ａ及び４５２ｂと連通している。したがって、第１のＹブロック４２４には全部で４つの分岐があり、分岐のうち２つは一方の圧力室と連通し、他の２つは他方の圧力室と連通する。分岐４５２ａ、４５２ｂ及び４５４ａ、４５４ｂは、２つのポンプ室に対してポンプを通る粉体路の一部を形成する。４つの分岐それぞれを通る粉体流は、本明細書で説明するように弁体４１６にある別個のピンチ弁により制御される。なお、Ｙブロック４２４は、４つの貫通空気通路４５６ａ、４５６ｃ、４５６ｄ、４５６ｆも含み、これらはマニホルド体４１４の空気通路４４４ａ、４４４ｃ、４４４ｄ、４４４ｆそれぞれと流体連通している。ガスケット４５９を用いて、マニホルド体４１４と第１のＹブロック４２４との間に流体密封接続を提供してもよい。
【０１１９】
穴４５２及び４５４は、従来のＯリング等のシール４６２、４６４（図１０Ｃ）を受け入れる座ぐり穴４５８、４６０を含む。これらのシールは、フィルタ部材４３８、４４０の下端とＹブロックの穴４５２、４５４との間に流体密封シールを提供する。これらはわずかな公差変動も可能にするため、フィルタ部材が所定位置にしっかりと保持される。
【０１２０】
図１３Ａ及び図１３Ｂをさらに参照すると、弁体４１６は、対応する数のピンチ弁に対する圧力室として機能する４つの貫通穴４４６ａ、４４６ｂ、４４６ｃ、及び４４６ｄを含む。弁体の上面４６６は、２つの凹状領域４６８及び４７０を含み、これらはそれぞれ、各穴４４６の一端によりそれぞれが形成される２つの穴を含む。この実施形態では、第１の凹状領域４６８は、それぞれの穴４４６ｂ及び４４６ａそれぞれにより形成されるオリフィス４７２及び４７４を含む。同様に、第２の凹状領域４７０は、それぞれの穴４４６ｄ及び４４６ｃそれぞれにより形成されるオリフィス４７６及び４７８を含む。対応するオリフィスが、弁体４１６の反対側面４７９に形成される。
【０１２１】
圧力室４４６ａ〜４４６ｄはそれぞれ、入口ピンチ弁４８０又は出口ピンチ弁４８１を保持する。各ピンチ弁４８０、４８１は、例えば、天然ゴム、ラテックス、又はシリコーン等の適当な材料でできている極めて軟質の可撓性部材である。各弁４８０、４８１は、ほぼ円筒形の中央体４８２及び中央体４８２よりも直径が大きな２つのフランジ端４８４を含む。フランジ端は、シールとして機能し、弁体４１６が第１のＹブロック４２４と第２のＹブロック４２６との間に挟まれると穴４４６ａ〜４４６ｄの周りで圧縮される。このように、各ピンチ弁は、弁体４１６を通して第１のＹブロック４２４の分岐４５２、４５４のそれぞれまで粉体が流れる流路を画定する。したがって、一方の対のピンチ弁（吸引弁及び送出弁）はマニホルド体のポンプ室の一方と連通し、他方の対のピンチ弁は他方のポンプ室と連通する。一方のピンチ弁がポンプ室への粉体流を制御し（吸引）、他方のピンチ弁がポンプ室から出る粉体流を制御する（送出）ため、１つのポンプ室につき２つのピンチ弁がある。各ピンチ弁の中央体部分４８２の外径は、それに関連する圧力室４４６の穴径よりも小さい。これにより、各ピンチ弁に対する圧力室として機能する環状空間がその弁の周りに残る。
【０１２２】
図１３Ｂに示すように、弁体４１６は、４つの圧力室穴４４６ａ〜４４６ｄとそれぞれが連通する空気通路４８６ａ〜４８６ｄを含む。これらの空気通路４８６ａ〜４８６ｄは、鉛直延長部（図１３Ｂで見られる）４８８ａ〜４８８ｄを含む。これら４つの空気通路の延長部４８８ａ、４８８ｂ、４８８ｃ、４８８ｄはそれぞれ、マニホルド体４１４の４つの空気通路４４４ｄ、４４４ｆ、４４４ａ、４４４ｃの鉛直部分及び上側Ｙブロック４２４の鉛直通路４５６ｄ、４５６ｆ、４５６ａ、４５６ｃと流体連通している。シール４９０が空気密封接続部として設けられる。
【０１２３】
このように、弁体４１６の圧力室４４６はそれぞれ、マニホルド体、第１のＹブロック、及び弁体を通る内部通路を通り抜けてマニホルド体４１４の空気オリフィス４４２のそれぞれと流体連通する。正空気圧が供給マニホルド４０４（図１）からポンプマニホルド体４１４に受け取られると、空気圧の力が可撓性の弁体の可撓性の外面に対して作用することにより、対応する弁４８０、４８１が閉じる。弁は、圧力室の外部の空気圧が除去されると、自らの弾発性及び弾性により開く。この正確な空気圧作動により、ピンチ弁の開閉にいかなる機械的作動又は他の制御部材も用いなくてよくなり、これは従来の設計を超える著しい改良である。４つのピンチ弁４８０、４８１はそれぞれ、ガンポンプ４０２に関して個別制御されることが好ましい。
【０１２４】
本発明の別の態様によれば、弁体４１６は、作業者が内部のピンチ弁の開閉を視認できるように十分に透明な材料でできていることが好ましい。適した材料はアクリルであるが、他の透明材料を用いてもよい。ピンチ弁を見ることができれば、粉体を見ることができるため、ピンチ弁の故障に関する優れた視覚的指示も得られる。
【０１２５】
図１４Ａ及び図１４Ｂをさらに参照すると、ポンプの残りの部分は、第２のＹブロックの端体４９２により形成される入口端４０２ｂである。端体４９２は、それぞれがＹブロック４９８ａ及び４９８ｂを受け入れるようになっている第１の凹部４９４及び第２の凹部４９６を含む。Ｙブロックの一方は粉体入口に用いられ、他方は粉体出口に用いられる。各Ｙブロック４９８は、内面が粉体流に曝されるため、磨耗部品である。端体４９２は、単に弁体４１６にボルト締めされるため、単に端体４９２を取り外すことにより磨耗部品を交換するだけでよく、したがってポンプの残りの部分を分解する必要がなくなる。
【０１２６】
各Ｙブロック４９８は、接続具又は他の適当なホースコネクタ４２０、４２２（図１０Ａ）を受け入れるようになっている下側穴５００を含み、一方の接続具は、粉体供給源につながるホース２４と、スプレーガン２０等のスプレーアプリケータにつながる別のホース４０６とに接続される（図１）。各Ｙブロックは、穴５００から延びる２つの粉体路分岐５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、及び５０２ｄを含む。第２のＹブロック４９８の各粉体路は、ピンチ弁体４１６のピンチ弁４８０、４８１のそれぞれと流体連通している。したがって、入口４２０からポンプに入る粉体は、２つの下側Ｙブロック４９８のうち第１のＹブロックを通ってピンチ弁の２つに分岐し、そこからポンプ室に至る。同様に、２つのポンプ室からの粉体は、他方の下側Ｙブロック４９８によって、他の２つのピンチ弁から１つの出口４２２に再合流する。
【０１２７】
粉体流路は以下の通りである。粉体は、共通の入口４２０から入り、下側Ｙブロック４９８ｂの経路５０２ａ又は５０２ｂを介して２つの入口又は吸引ピンチ弁４８０に分岐する。入口ピンチ弁４８０はそれぞれ、第１の又は上側Ｙブロック４２４内の各経路の一方の分岐４５２、４５４それぞれを介して粉体ポンプ室４３４、４３６のそれぞれに接続される。上側Ｙブロック４２４の他方の分岐４５２、４５４はそれぞれ、各ポンプ室から粉体を受け取り、粉体は第１のＹブロック４２４を通って２つの出口又は送出ピンチ弁４８１に流れる。出口ピンチ弁４８１それぞれは、下側Ｙブロック４９８ａの分岐５０２のそれぞれにも接続され、両ポンプ室からの粉体は１つの出口４２２で再合流する。
【０１２８】
空気圧流路は以下の通りである。ピンチ弁のいずれかが閉じると、供給マニホルド４０４がマニホルド体４１４の各オリフィス４４２において圧力を上昇させる。上昇した空気圧は、マニホルド体４１４の各空気通路４４２、４４４を通って第１のＹブロック４２４の各空気通路４５６を進み、弁体４１６の各空気通路４８６に入って適当な圧力室４４６に流れる。
【０１２９】
本発明によるポンプは、粉体ポンプ室の充填割合に基づいて測量可能な流量をもたらし、これは、粉体をポンプ室に給送するピンチ弁の開放時間を制御することによりポンプからの粉体の流量を正確に制御できることを意味することに留意されたい。これにより、ポンプサイクル（すなわち、ポンプ室を充填する持続時間及び空にする持続時間）を、流量に関係なく粉体の滑らかな流れが得られるのに十分なまでに短くすることができ、流量はピンチ弁の動作により個別制御される。したがって、流量は、ポンプにいかなる物理的変更を加える必要もなく、ピンチ弁の制御により完全に調整することができる。
【０１３０】
パージ機能は、本発明の別の態様により大幅に単純化される。本発明は、粉体がポンプ室の一端から出入りする方法を提供するため、ポンプ室の反対端はパージ空気用に用いることができる。図１０Ａ、図１０Ｃ、図１０Ｅ、及び図１０Ｇを参照すると、パージ空気接続具５０４がそれぞれのフィルタ部材４３８、４４０の上端に挿入される。接続具５０４は、フィルタ部材４３８、４４０への流入のみを許すように配置される各逆止め弁５０６を受け入れる。逆止め弁５０６は、パージ空気ホースを接続することができる各パージ空気ホース接続具５０８を受け入れる。本明細書で後述するように、パージ空気は供給マニホルド４０４からポンプに供給される。したがって、パージ空気は粉体ポンプ室を通りポンプ内の粉体路の残りの部分を通って一直線に流れることで、色交換作業のためにポンプを非常に効果的にパージすることができる。このパージ作業を行うために作業者が特別な接続又は変更を行う必要は全くないため、洗浄時間が短縮される。システム１０が設置されると、パージ機能は常に接続されていて利用可能であるため、色交換時間が大幅に短縮される。作業者がポンプとのいかなる粉体又は空気圧接続も形成又は切断する必要なく、制御システム３９によりパージ機能を行うことができるからである。
【０１３１】
なお、図１及び図１０Ａから、４つのピンチ弁４８０、４８１の全てが開放状態である場合、パージ空気はポンプ室を通り第１のＹブロック４２４の粉体路、ピンチ弁４８０、４８１自体、第２のＹブロック４９８を通って一直線に流れ、入口４２０及び出口４２２の両方から出る。このようにして、パージ空気はポンプ内全体に供給されてからスプレーアプリケータに供給されて、その装置をパージするとともに給送ホースを粉体供給源２２までパージすることができる。したがって、本発明によれば、順方向及び逆方向のパージを可能にする濃厚相ポンプの概念が提供される。
【０１３２】
図１５を参照すると、図示の供給マニホルド４０４は、実質的にはポンプ４０２の空気流を制御する一連のソレノイド弁及び空気源である。図１５に示す特定の構成は例示であり、限定を意図するものではない。ポンプ４０２を操作するための空気の供給は、マニホルド機構なしで多種多様な方法で行うことができる。図１５の実施形態は、ポンプを有する平面境界面構成に特に有用であるものとして提供されているが、他のマニホルド設計を用いることもできる。
【０１３３】
本明細書で上述したように、供給マニホルド４０４は、ポンプマニホルド体４１４（図１１Ａ）の表面４４８に対して取り付けられる第１の平面５１２を有する供給マニホルド体５１０を含む。したがって、平面５１２は、ポンプマニホルド体４１４のそれぞれのオリフィス４４２と整列する６つのオリフィス５１４を含む。供給マニホルド体５１０は、適当な数及び場所の空気通路を内部に有するように加工されることにより、適切な空気信号が正しい時点でオリフィス５１４に送られる。このように、マニホルドはさらに、オリフィス５１４への空気流を制御するとともにパージ空気流を制御するために用いられる一連の弁を含む。従来のベンチュリポンプ５１８を用いることにより、マニホルド４０４内で負圧が生成される。システム空気すなわち工場空気が、適当な接続具５２０を介してマニホルド４０４に供給される。マニホルドは、単にポンプを操作する空気源用の空気通路を提供するように動作し、多種多様な方法で実施することができるため、物理的なマニホルド構成の詳細は本発明の理解及び実施に必要ではない。むしろ、注目すべき詳細は空気圧流の概略図に関して説明される。しかしながら、この時点で、本発明の別の態様によれば、本明細書で後述する目的で弁体４１６のピンチ弁それぞれに対して個別の制御弁が設けられることに留意されたい。
【０１３４】
図１６を参照すると、本発明の第１の実施形態に関する空気圧図が提供されている。主要空気４０８が供給マニホルド４０４に入り、第１のレギュレータ５３２に進んで、ポンプ圧力源５３４がフィルタ部材４３８、４４０に供給されるとともにパターン整形空気源４０５が空気ホース４０６を介してスプレーアプリケータ２０に供給される。主要空気は、パージ空気ソレノイド弁５３８の制御下でパージ空気源５３６としても用いられる。主要空気は、第２のレギュレータ５４０にも進み、（フィルタ部材４３８、４４０に対する負圧を生成するための）ベンチュリポンプを操作するために用いられるベンチュリ空気圧源５４２が生成され、且つピンチ弁４８０、４８１を操作するためのピンチ空気源５４４が生成される。
【０１３５】
本発明の別の態様によれば、ソレノイド制御弁５３８又は他の適当なパージ空気の制御装置を用いることで、複数のパージ機能が得られる。第１の態様は、２つ以上の異なるパージ空気圧及びパージ空気流を選択できることにより、ソフト及びハードのパージ機能が可能になることである。ソレノイド弁に加えて他の制御機構を用いて、２つ以上のパージ空気流特性を提供してもよい。制御システム３９がソフトパージ又はハードパージを選択するか、又は手動入力をこの選択に用いることができる。ソフトパージ機能では、供給マニホルド４０４を通して、多孔質フィルタ部材４３８、４４０とそれぞれの穴４３４、４３６との間の環状空間であるポンプ圧力室に、少ないパージ空気流が供給される。制御システム３９はさらに、一組のピンチ弁（吸引又は送出）を開き、他方を閉じたままにするよう選択する。パージ空気は多孔質フィルタ部材４３８、４４０を通過して開いた弁から出て、スプレーガン２０に向けて順方向に、又は供給源２２に向けて逆方向に（後方に）システムをパージする。次に、制御システム３９は開くピンチ弁と閉じるピンチ弁とを逆にする。ソフトパージは、４つのピンチ弁全てを開くことにより同時に両方向で行うこともできる。同様に、空気圧を上昇させて、ホース及びガンからさらに粉体を除去することができる。高いパージ空気圧及びパージ空気流は、順方向、逆方向、又は両方向同時の、ハードパージ機能に用いることができる。多孔質フィルタ部材４３８、４４０に空気を通すことにより行われるパージ機能は、多孔質部材に詰まっている粉体を除去するのにも役立つため、交換が必要となる前の多孔質部材の耐用寿命が延びる。
【０１３６】
ソフトパージ機能に続いて、第２のソフトパージ動作が行われ、ここで、粉体供給ホース４０６ａ、４０６ｂがガンから外されてホースの自由端がスプレーブース内部に位置付けられるか又は向けられる。続いて、ソフトパージ動作が低圧で行われ、ホースからスプレーブースに粉体を吹き込むために中圧まで上昇させることもできる。
【０１３７】
ハード又はシステムパージは、２つのパージ機構４１８ａ及び４１８ｂを用いて行うこともできる。システムパージは、ソフトパージサイクルの終了後にガンを供給ホースに再接続して行うことができる。システムパージ中、多孔質要素を通るソフトパージ空気流を持続させることができ、実際には色交換作業中完全に持続させることができる。高圧流空気をパージ空気接続具５０８から入力することができ（パージ空気は供給マニホルド４０４から供給できる）、この空気は、多孔質フィルタ部材４３８、４４０により一部が画定される粉体ポンプ室を一直線に流れてポンプから出る。この場合も、ピンチ弁４８０、４８１を所望に応じて選択的に動作させて、順方向、逆方向、又は両方向同時にパージを行うことができる。ガンのハードパージの終了後、ホースからブース内へのハードパージのためにガンを再び取り外すことができる。図２３及び図２５のノズル実施形態を用いる場合、パージ動作及び色交換作業の間中、ハードパージ機能を持続させることもできる。
【０１３８】
パージを両方向に行うことができるだけであれば、パージ空気が最も低抵抗な経路を流れるため粉体路領域の一部を十分にパージすることができないので、順方向又は逆方向のみに任意にパージできることでより優れたパージ機能が得られることに留意されたい。例えば、スプレーアプリケータ及び供給ホッパのパージを試みる場合、アプリケータが完全に空気流を受け入れるように開いていれば、パージ空気はアプリケータから流出する傾向があり、ホッパ又は供給源が十分にパージされないかもしれない。
【０１３９】
したがって、本発明は、供給源からスプレーガン内に至るまでの粉体路全体を、作業者による行為を事実上必要とせずに個別又は同時にパージすることができるポンプ設計を提供する。オプションのソフトパージは、粉体路にハードパージ空気を入れる前に残留粉体を流路から軽く吹き飛ばすことにより、ハードパージによる融着又は他の悪影響が先に起こるのを防止するのに有用であり得る。
【０１４０】
ベンチュリ用の正空気圧５４２は、制御ソレノイド弁５４６に入り、そこからベンチュリポンプ５１８に進む。ベンチュリポンプの出力５１８ａは、２つのポンプソレノイド弁５４８、５５０の入口に接続される負圧又は部分真空である。ポンプ弁５４８、５５０は、フィルタ部材４３８、４４０に正圧を加えるか負圧を加えるかを制御するために用いられる。弁５４８、５５０のさらなる入力部が、ポンプ圧空気５３４を受け入れる第１のサーボ弁５５２から正圧空気を受け入れる。ポンプ弁５４８、５５０の出口は、本明細書で上述した空気通路方式でポンプ室のそれぞれに接続される。なお、パージ空気５３６が多孔質フィルタ部材４３８、４４０を通過することが概略的に示されている。
【０１４１】
したがって、ポンプ弁５５０及び５５２を用いて、一方のポンプ室が加圧されているときに他方が負圧下にあり、またその逆の状態になるように通常は１８０°位相をずらしてポンプ室に正圧及び負圧を交互に加えることにより、ポンプ４０２の動作が制御される。このように、一方のポンプ室に粉体が充填されている一方で他方のポンプ室は空になっていく。ポンプ室には、粉体を完全に「充填」してもしなくてもよいことに留意されたい。本明細書で説明するように、ピンチ弁ごとに独立した制御弁を用いることにより、本発明を用いて非常に少ない粉体流量を正確に制御することができる。すなわち、ピンチ弁は、各ポンプサイクル中にポンプ室に多量又は少量の粉体を供給するように、ポンプ室のサイクル速度とは無関係に制御することができる。
【０１４２】
ピンチ弁空気５４４は、４つのピンチ弁制御ソレノイド５５４、５５６、５５８、及び５６０に入力される。４つの弁は、４つのピンチ弁４８０、４８１それぞれの動作を好ましくは独立してタイミング制御するように用いられる。図１６では、「送出ピンチ弁」は、粉体がポンプ室から出る際に通る２つのピンチ弁４８１を指し、「吸引ピンチ弁」は、粉体がポンプ室に給送される際に通る２つのピンチ弁４８０を指す。同じ参照符号を用いているが、各吸引ピンチ弁及び各送出ピンチ弁は個別制御される。
【０１４３】
第１の送出ソレノイド弁５５４が第１の送出ピンチ弁４８１への空気圧を制御し、第２の送出ソレノイド弁５５８が第２の送出ピンチ弁４８１への空気圧を制御し、第１の吸引ソレノイド弁５５６が第１の吸引ピンチ弁４８０への空気圧を制御し、第２の吸引ソレノイド弁５６０が第２の吸引ピンチ弁４８０への空気圧を制御する。
【０１４４】
このように、図１６の空気圧図は、制御システム３９（図１）からの種々の制御信号に応答してマニホルド４０４が生成する機能空気流を示している。
【０１４５】
図１７Ａ及び図１７Ｂを参照すると、本発明の別の態様によれば、移送ポンプ４００も意図される。移送ポンプの多くの態様は、スプレーアプリケータポンプ４０２と同じ又は同様であるため、詳細に繰り返す必要はない。
【０１４６】
ガンポンプ４０２を移送ポンプとして用いることもできるが、移送ポンプは、必要に応じた速さで容器間で大量の粉体を移動させるのに主に用いられる。さらに、本明細書で説明される移送ポンプは、同じ四方独立ピンチ弁の動作を有さないが、切替弁をガンポンプと同じ制御プロセスで動作させることができる。例えば、一部の用途では、大量の材料を大きな表面に塗布しつつ仕上げの制御を維持することが必要である。移送ポンプは、本明細書に記載された４つの独立したピンチ弁の制御プロセスも組み込むことにより、アプリケータのポンプとして用いることができる。
【０１４７】
図１のシステムでは、移送ポンプ４００を用いて、回収システム２８（サイクロン等）から給送センター２２に粉体が戻される。移送ポンプ４１０もまた、箱等の供給源から給送センター２２にバージン粉体を移送するために用いられる。このような例及び他の例では、粉体流がスプレーアプリケータに送られていないため、流れ特性は移送ポンプにおけるほど重要ではない。そこで、本発明の一態様によれば、ガンポンプは移送ポンプの性能期待値に対応するように変更される。
【０１４８】
移送ポンプ４００では、粉体流量を増加させるためにより大きなポンプ室が必要である。図１７Ａ及び図１７Ｂの実施形態では、この場合、ポンプマニホルドが２つの延長管状ハウジング５６４及び５６６に置き換えられ、これらは長い多孔管５６８及び５７０を囲んでいる。長い多孔管５６８、５７０は、各ポンプサイクル中により大量の粉体を収容することができる。多孔管５６８、５７０は、ハウジング５６４、５６６よりもわずかに小さな直径を有するため、正圧及び負圧両方のための圧力室としての役割を果たす環状空間が互いの間に設けられる。空気ホース接続具５７２及び５７４が空気ホースを接続するために設けられ、空気ホースは、本明細書で後述される移送ポンプ空気供給システムの正圧及び負圧源にも接続される。ポンプマニホルドが用いられていないため、空気圧エネルギーはポンプ４００に個別に配給される。
【０１４９】
空気ホース接続具５７２及び５７４は、各ハウジング５６４及び５６６内の圧力室と流体連通している。このように、多孔管５６８及び５７０に対する粉体の引き込み及び押し出しは、ガンポンプ設計におけるように負圧及び正圧により行われる。また同様に、チェック弁５８０、５８２を含むパージ穴機構５７６及び５７８が設けられ、ガンポンプ設計と同じ方法で機能する。
【０１５０】
ガンポンプ設計におけるように、多孔管５６８及び５７０に出入りする粉体流を制御する４つのピンチ弁５８５を収容する弁体５８４が設けられる。ガンポンプにおけるように、ピンチ弁は、弁体５８４の各圧力室内に配置され、正空気圧を用いて弁を閉じ、正圧が除去されると弁が自らの弾発力で開くようにする。しかしながら、間もなく説明するように、異なるピンチ弁作動方式が用いられる。上側Ｙブロック５８６及び下側Ｙブロック５８８もまた、ガンポンプ設計におけるように分岐粉体流路を提供するために設けられる。したがって、下側Ｙブロック５８８は、粉体入口接続具５９０及び粉体出口接続具５９２とも連通している。したがって、１つの入口から入った粉体は、各ピンチ弁及び上側Ｙブロック５８６を通って両方の多孔管５６８、５７０に流れ、多孔管５６８、５７０から出た粉体は、各ピンチ弁を通って１つの出口５９２へ流れる。分岐粉体流路は、ガンポンプの実施形態と同様にして実現されるため、本明細書で繰り返す必要はない。移送ポンプは、ガンポンプにおけるように下側Ｙブロック５８８に交換可能な磨耗部品又はインサートを組み込んでもよい。
【０１５１】
この場合も、ポンプマニホルドが移送ポンプで用いられていないため、ガンポンプ設計におけるように圧力室に配置されるピンチ弁の操作のために別個の空気入口５９４及び５９６が設けられる。以下に記載の理由から４つのピンチ弁があるが、空気入口は２つしか必要ない。エンドキャップ５９８を用いて、ハウジングを整列させたまま保持するとともに、空気接続具及びパージ接続具用の構造を提供することができる。
【０１５２】
移送ポンプにおいて粉体流の流量は品質よりも極めて重要であるため、４つのピンチ弁全ての個別制御は、代替的に行うこともできるが必要ない。したがって、ピンチ弁の対は同時に、ポンプのサイクル速度と一致して作動させることができる。換言すれば、一方のポンプ室に粉体が充填されているときには他方のポンプ室は粉体を放出しており、したがってピンチ弁の各対が開閉する。ピンチ弁は、ポンプ室への正圧及び負圧の作動と同期して作動させることができる。さらに、ピンチ弁圧力室への１つの空気入口は、一緒に動作するピンチ弁対の圧力室の各対を内部接続することにより用いることができる。したがって、２つのピンチ弁は粉体をポンプから出す送出弁として用いられ、２つのピンチ弁は粉体をポンプに引き込む吸引弁として用いられる。しかしながら、ポンプ室は送出及び吸引を交互に行うため、半サイクルごとに１つの吸引ピンチ弁の開放及び１つの送出ピンチ弁の開放が起こり、それぞれがポンプ室の異なる１つに接続される。したがって、弁体５８４内では、１つの吸引ピンチ弁の圧力室及び１つの送出ピンチ弁の圧力室が互いに接続され、他の２つのピンチ弁の圧力室も接続される。これは各ピンチ弁が異なるポンプ室に接続されるピンチ弁対で行われる。相互接続は、単に弁体内の圧力室の対間に交差通路を設けることにより達成することができる。
【０１５３】
図１８を参照すると、移送ポンプ４００の空気圧図は、スプレーアプリケータとともに用いられるポンプに関してよりも幾分簡略化されている。移送ポンプ室に対して負圧を生成するために用いられるベンチュリポンプ６００に、主要空気４０８が入力される。主要空気はレギュレータ６０２にも入力され、送出空気が第１の室ソレノイド弁６０４及び第２の室ソレノイド弁６０６への各入力部に供給される。室弁は、入力としてベンチュリポンプ６００からの負圧も受け取る。ソレノイド弁６０４、６０６は、移送ポンプの各圧力室と流体連通している各出力部６０８、６１０を有する。
【０１５４】
この実施形態のソレノイド弁は、電気的に作動されるのではなく空気作動される。したがって、空気圧タイマ又はシャトル弁６１６からの空気信号６１２及び６１４を用いて、ポンプの圧力室への正圧出力と負圧出力との間で弁６０４、６０６が切り替えられる。適した空気圧タイマ又はシャトル弁の一例は、ホエルビガー・オリガ（Hoerbiger-Origa）から入手可能なモデルＳ９ ５６８／６８−１／４−ＳＯである。ガンポンプにおけるように、ポンプ室は、一方が充填されているときに他方が放出しているように切り替わる。シャトルタイマ信号６１２は、四方弁６１８を作動させるためにも用いられる。主要空気は、移送ポンプのピンチ弁用のピンチ空気６２２を生成するためにレギュレータ６２０により低圧に低下される。ピンチ空気６２２は、四方弁６１８に送出される。ピンチ空気は、一方のポンプ室のピンチ弁６２４及び他方のポンプ室のピンチ弁６２６に結合され、関連する対がポンプ室と同じサイクル時間で一緒に開閉する。例えば、送出ピンチ弁６２４ａが一方のポンプ室に対して開くと、他方の送出ピンチ弁６２６ａが閉じ、吸引ピンチ弁６２４ｂが閉じると吸引ピンチ弁６２６ｂが開く。弁は各ポンプサイクルの後半中に逆になるため、ガンポンプと同様にポンプ室も切り替わる。ピンチ弁はポンプ室と同じタイミングサイクルで動作するため、連続的な粉体流が得られる。
【０１５５】
図１９は、移送ポンプの空気圧回路の代替的な実施形態を示す。この実施形態では、ポンプの基本的な動作は同じであるが、ここでは、１つの弁６２８を用いてポンプ室への正圧及び負圧を切り替える。この場合、空気圧周波数発生器６３０が用いられる。適した装置は、クロウゼット（Crouzet）から入手可能なモデル８１ ５０６ ４９０である。発生器６３０は、ポンプ室の四方弁６２８及びピンチ空気四方弁６１８を作動させる様々な空気信号を生成する。したがって、ポンプ室及び関連するピンチ弁の交互サイクルが達成される。
【０１５６】
図２０は、ピンチ弁４８０、４８１の独立制御により可能となる本発明の流量制御の態様を示す。この図は、説明を目的としたものであり、実際の測定データを示すものではないが、本発明による通常のポンプは同様の性能を示すであろう。グラフは、ポンプからのポンプ／時での総流量対ポンプサイクル時間を表している。４００ミリ秒という通常のポンプサイクル時間は、多孔質部材を囲む圧力室に負圧及び正圧が加えられる結果として４００ミリ秒の時間窓内で各ポンプ室が充填又は放出を行っていることを意味する。したがって、各ポンプ室は、合計８００ミリ秒の時間で充填及び放出を行う。グラフＡは、ピンチ弁がポンプ室と同じ時間間隔で動作する場合の通常の応答を示す。これにより、所与のサイクル時間で最大の粉体流が得られる。したがって、サイクル時間が長くなると、ポンプの動作が遅くなっているため粉体流の量が減少する。したがって、ポンプ室を充填するのに要する実際の時間はポンプサイクル時間よりもはるかに短いため、サイクル時間が短くなると流量は増加する。したがって、ポンプの運転の速さ又は遅さ（ポンプ圧力室に負圧及び正圧を加える持続時間に基づいたポンプサイクル時間）と粉体流量との間には直接の関係がある。
【０１５７】
グラフＢは、ポンプサイクル時間に対するピンチ弁サイクル時間を変えることにより粉体流量、特に低流量を制御及び選択できることを示しているため、注目に値する。例えば、吸引ピンチ弁が開いたままである時間を短縮することにより、ポンプ室が吸引モードである時間がどんなに長くてもポンプ室に入る粉体が少なくなる。図２０において、例えば、グラフＡは点Ｘで、４００ミリ秒のポンプサイクル時間では約３９ポンド／時の流量が得られることを示している。しかしながら、ピンチ弁が閉じている時間が４００ミリ秒未満である場合、ポンプサイクル時間が４００ミリ秒のままであっても流量は点Ｙすなわち約１１ポンド／時まで減少する。これにより保証されるのは、低流量でも滑らかで一貫した粉体流である。滑らかな粉体流は、ポンプサイクル速度を高めることにより生じるが、上記のように、これにより粉体流量も多くなるであろう。したがって、粉体流量は少ないが滑らかな粉体流を得るために、本発明は、吸引ピンチ弁の動作、場合によっては同様に送出ピンチ弁の動作も独立制御できることにより、ポンプサイクル速度が速くなっても粉体流量を制御できるようにする。作業者は、単に所望の速度を入力することにより流量を容易に変えることができる。制御システム３９は、ピンチ弁の開放時間を適宜調整することにより所望の流量が得られるようにプログラムされる。流量制御は十分に正確であるため、実際の流量を測定するためにセンサを用いる閉ループ式ではなく事実上開ループの流量制御方式である。経験的データを所与のシステム設計全体について収集して、種々のポンプサイクル時間及びピンチ弁サイクル時間での流量を測定することができる。この経験的データは、続いて材料流量のレシピとして記憶される。これは、特定の流量が要求された場合に、その流量が得られるピンチ弁サイクル時間を制御システムが知っていることを意味する。特に低流量での流量制御は、より正確であり、従来のシステムで行わなければならなかったようにポンプサイクル時間を長くするのではなくピンチ弁の開放すなわち吸引時間を調整することにより、より良好で均一な流れが生成される。したがって、本発明は、所望であればポンプサイクル速度を変えずにポンプからの材料の流速を制御することができる測量可能ポンプを提供する。
【０１５８】
図２１は、本発明のポンプ制御の概念をさらに示す。グラフＡは、５００ミリ秒のポンプサイクル速度での流量対ピンチ弁開放時間を示し、グラフＢは、８００ミリ秒のポンプサイクル速度に関するデータを示している。グラフはいずれも、本明細書で説明するように二室ポンプに関するものである。まず、両方のグラフで、ピンチ弁開放時間が長くなるとともに流量が増加することに留意されたい。しかしながら、グラフＢは、確定可能なピンチ弁開放時間を超えてから流量が最大に達することを示している。これは、ピンチ弁が開いている時間の長さに関係なく、限られた量の粉体しかポンプ室に充填できないからである。グラフＡは、同じピンチ弁持続時間に関して表した場合に同様のパターンを示すであろう。両方のグラフは、ポンプから粉体流を得るための確定可能な最短ピンチ弁開放時間があることも示している。これは、粉体が実際にポンプ室に吸い込まれポンプ室から押し出されるのに十分なほど長い時間、ピンチ弁が開いていなければならないからである。なお、概して、所与のピンチ弁持続時間では、グラフＡのポンプ速度が速いほど流量が多くなる。
【０１５９】
本明細書に示されているデータ、値、及びグラフは、実際のポンプ設計によって大きく変わるため、例示的であり非限定的であることが意図される。制御システム３９は、単に制御システム３９にピンチ弁の弁開放時間及びポンプ室の吸引／圧力時間を調整させることにより可変流量を提供するように、容易にプログラムされる。これらの機能は、材料流量制御プロセスにより操作される。
【０１６０】
代替的な実施形態では、ポンプからの材料流量は、粉体ポンプ室に粉体を吸い込むためにポンプ圧力室の吸引が行われる持続時間を調整することにより制御することができる。ポンプサイクル全体は一定に、例えば８００ミリ秒に保つことができるが、４００ミリ秒の充填時間の間に吸引が実際に行われる時間の量は、粉体ポンプ室に引き込まれる粉体の量を制御するために調整することができる。真空が長く加えられるほど、粉体ポンプ室に引き込まれる粉体は多くなる。これにより、吸引ピンチ弁及び送出ピンチ弁の制御を用いることとは別に、材料流量の制御及び調整が可能になる。
【０１６１】
しかしながら、別個のピンチ弁制御を用いることで、この代替的な実施形態の材料流制御が強化される。例えば、上記のように、サイクルごとに粉体室に吸い込まれる粉体の量を制御するために吸引時間を調整することができる。ピンチ弁の動作も制御することにより、この吸引が行われるタイミングを制御することもできる。吸引は、負圧が圧力室に加えられている間のみ、しかも吸引ピンチ弁が開いている間のみ行われる。したがって、吸引時間が終了した時点で、吸引ピンチ弁を閉じることができ、圧力室への負圧を止めることができる。これにはいくつかの利点がある。１つの利点は、圧力室から吸引力を除去することにより、負圧を形成するベンチュリポンプに必要な加圧空気の消費が少なくなることである。別の利点は、吸引期間を送出期間（送出期間は正圧が圧力室に加えられる期間である）から完全に分離できるため、吸引と送出とが重ならないことである。これにより、粉体ポンプ室における粉体の吸引から送出への遷移時間の間に逆流が生じるのが防止される。したがって、吸引時間の制御を用いるとともに独立したピンチ弁制御を用いることにより、吸引が行われるタイミングを、例えばポンプサイクルの吸引部分の途中になるように制御して、正圧が加えられる送出サイクルと重なるのを防止することができる。材料流量の制御にピンチ弁を用いる本明細書の実施形態のように、この代替的な実施形態は、経験的データ又は他の適当な分析を利用して、所望の流量を得るために制御するのに適した吸引持続時間及びオプションのピンチ弁動作時間を決定することができる。
【０１６２】
したがって、本発明は、作業者が所望の流量の入力以外にシステムにいかなる変更も加えずにポンプの出力流量を選択できることを意味する、測量可能な材料流量ポンプ出力を意図している。これは、キーボード又は他の適当な機構等の任意の適当なインタフェース装置を介して行ってもよく、又は物体に材料を塗布するための仕方の一部として流量を制御システム３９にプログラムしてもよい。このような仕方は、一般に、流量、電圧、空気流量制御、パターン整形、トリガ時間等を含む。
【０１６３】
図２６を参照して、ガン及び移送ポンプに負圧を供給する代替的な実施形態を示す。図２６は、２つのポンプ室１及び２を有する１つのポンプのみを示しているが、この概念は複数のポンプに拡張可能であり、本明細書におけるガンポンプの概念及び移送ポンプの概念の両方に適用可能でもある。
【０１６４】
本発明は、多数のガン及びポンプを利用する用途で用いることができることが意図されている。システムが大型になると、粉体ポンプの吸引サイクルを操作するのに必要な負圧を生成するために、複数のベンチュリポンプが必要となる。負圧が要求される場合、図１６、図１９、及び図２０の実施形態では固有の遅延が生じるが、これは、負圧を発生させるためにこれらのベンチュリポンプが動作していなければならないからである。また、ベンチュリポンプは、負圧が必要なくなって停止させられない限り、加圧空気を消費する。
【０１６５】
システムの効率を高めるために、負圧アキュムレータすなわち負圧槽１０００をシステムに加えて負圧を蓄えることができるため、ポンプ室に要求される場合は常に負圧が供給され、負圧ポンプを圧送室からの負圧の要求とは無関係に操作することができる。図２６では、逆止め弁１００４を介して負圧ポンプ１００２の出口を槽１０００への入口に接続することができる。逆止め弁１００４を用いて、システムシャットダウン後でも槽に負圧を蓄えさせることができる。弁１００６等の別の制御装置が、槽１０００の出口をポンプ室への正圧及び負圧の供給を制御する制御ソレノイド１００８及び１０１０に接続する。例えば、図１６の実施形態では、弁１００８及び１０１０は弁５４８、５５０に対応し、図１８の実施形態では、弁１００８及び１０１０は弁６０４、６０６に対応し、図１９の実施形態では、弁１００８及び１０１０は弁６２８に対応する。
【０１６６】
槽１０００の使用により、補充を必要とする点まで槽内の圧力が低下するまで圧縮空気を消費しないように、ベンチュリポンプをアンロード又は停止させることが可能になる。センサ（図示せず）を用いて、ベンチュリポンプを作動させる必要があるかを判定することができる。
【０１６７】
適した負圧ポンプは、上述の実施形態で説明したようなベンチュリポンプである。これらの実施形態では、ベンチュリポンプは、マニホルド４０４（図１及び図１５）に配置することができる。槽の概念は、代替的な形態で実現してもよい。複数の負圧ポンプ１００２を、槽１０００とともに制御キャビネット又は他の場所に配置してもよい。その場合、個々の供給ラインを槽の出口からポンプ室の種々の制御ソレノイドまで延ばすことができ、ポンプ室はマニホルド４０４に配置することができる。マニホルド４０４は、ポンプ及び槽とともに位置付けられてもよく、又は必要に応じて異なる場所に位置付けられてもよい。
【０１６８】
本発明は、好ましい実施形態を参照して説明してきた。本明細書及び図面を読んで理解すれば、本発明者ら以外でも変更及び変形を思いつくであろう。本発明は、添付の特許請求の範囲又はその等価物内にある限り、このような変更及び変形全てを含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】本発明を利用する粉体コーティング材料塗布システムの簡易外略図である。
【図２Ａ】本発明によるスプレーアプリケータの長手方向断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの丸で囲んだ前方部分の拡大図である。
【図２Ｃ】図２Ａの丸で囲んだ後方部分の拡大図である。
【図３Ａ】図２Ａのスプレーアプリケータの分解斜視図である。
【図３Ｂ】図２Ａのスプレーアプリケータの分解斜視図である。
【図４】空気キャップの正面斜視図である。
【図５】図４の空気キャップの長手方向断面図である。
【図６】電極を保持して示す、図４の空気キャップの長手方向断面図である。
【図７Ａ】電極及びホルダアセンブリの図である。
【図７Ｂ】電極及びホルダアセンブリの図である。
【図７Ｃ】電極及びホルダアセンブリの図である。
【図８Ａ】本発明による手動スプレーアプリケータの立面図である。
【図８Ｂ】図８Ａのアプリケータの長手方向断面図である。
【図８Ｃ】図８Ａ及び図８Ｂのアプリケータで用いられる粉体管の斜視図である。
【図９】本発明によるパターン調整アルゴリズムの論理流れ図である。
【図１０Ａ】本発明によるポンプの組み立て等角図である。
【図１０Ｂ】本発明によるポンプの分解等角図である。
【図１０Ｃ】本発明によるポンプの分解等角図である。
【図１０Ｄ】図１０の組み立てられたポンプの立面図である。
【図１０Ｅ】図１０の組み立てられたポンプの断面図である。
【図１０Ｆ】図１０の組み立てられたポンプの立面図である。
【図１０Ｇ】図１０の組み立てられたポンプの断面図である。
【図１１Ａ】ポンプマニホルドの等角図である。
【図１１Ｂ】ポンプマニホルドの上面図である。
【図１２Ａ】第１のＹブロックを示す。
【図１２Ｂ】第１のＹブロックを示す。
【図１３Ａ】弁体の斜視図である。
【図１３Ｂ】弁体の断面図である。
【図１４Ａ】別のＹブロック機構の斜視図である。
【図１４Ｂ】別のＹブロック機構の斜視図である。
【図１５】供給マニホルドの分解斜視図である。
【図１６】図１０Ａのポンプの空気圧流機構の例示的な実施形態である。
【図１７Ａ】本発明による移送ポンプの等角図である。
【図１７Ｂ】本発明による移送ポンプの分解等角図である。
【図１８】移送ポンプの空気圧流機構の例示的な実施形態である。
【図１９】移送ポンプの空気圧回路の代替的な実施形態である。
【図２０】本発明に従って動作しているポンプの材料流量曲線の図である。
【図２１】２つの異なるポンプサイクル速度に関する、粉体流量対ピンチ弁開放時間を示すグラフである。
【図２２Ａ】スプレーアプリケータの円錐状パターンノズルの等角図である。
【図２２Ｂ】スプレーアプリケータの円錐状パターンノズルの立面図である。
【図２２Ｃ】スプレーアプリケータの円錐状パターンノズルの前端図である。
【図２２Ｄ】図２２Ｃの線２２Ｄ−２２Ｄに沿った断面図である。
【図２２Ｅ】図２２Ｃの線２２Ｅ−２２Ｅに沿った断面図である。
【図２３】本発明の代替的な実施形態によるノズルアセンブリの第１の実施形態の縦断面図である。
【図２４Ａ】スプレーアプリケータの平坦状パターンノズルの等角図である。
【図２４Ｂ】スプレーアプリケータの平坦状パターンノズルの立面図である。
【図２４Ｃ】スプレーアプリケータの平坦状パターンノズルの前端図である。
【図２４Ｄ】図２４Ｃの線２４Ｄ−２４Ｄに沿った断面図である。
【図２４Ｅ】図２４Ｃの線２４Ｅ−２４Ｅに沿った断面図である。
【図２５】本発明の代替的な実施形態によるノズルアセンブリの第１の実施形態の縦断面図である。
【図２６】濃厚相ポンプにより用いられる負圧源の代替的な実施形態の機能概略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体スプレーガンのノズルであって、
一体型の偏向器及び粉体流路とを有するノズル体を備えており、
前記偏向器は、前記ノズル体の出口端に設けられ、前記ノズルから出る粉体が通る出口を形成しており、
前記粉体流路は、前記ノズル体の内部を通り、且つ入口を有しており、
前記出口は、前記入口の断面積以上の大きさの断面積を有することを特徴とするノズル。
【請求項２】
前記出口の断面積は、前記入口の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
前記ノズル体に受け入れられ、且つ前記入口を画定するノズルインサートを備え、前記入口は、粉体供給ホースの端を受け入れるようになっており、前記インサートは、前記入口から前記出口まで通じる膨脹室を内部に有し、該膨脹室は、前記入口から前記出口まで拡大する体積を有することを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項４】
前記膨脹室は円錐形であることを特徴とする請求項３に記載のノズル。
【請求項５】
前記ノズルインサートは、空気を圧力下で前記膨脹室に入れるための１つ又は複数の空気ジェットを備えていることを特徴とする請求項３に記載のノズル。
【請求項６】
前記空気ジェットは、前記ノズル体の空気通路と流体連通し、前記空気通路は、前記ノズルがスプレーガンに設置されると加圧空気源と連通し、前記ノズル体内の前記空気通路にある空気フィルタが、粉体が前記空気通路に逆流するのを防止することを特徴とする請求項５に記載のノズル。
【請求項７】
前記ノズル体内を少なくとも部分的に延在する通路と、該通路内に配置されて前記ノズルの前端を通って延在しており、スプレー動作中に前記ノズルから出る粉体を帯電させる帯電電極とを備えることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項８】
前記通路は、前記帯電電極を空気洗浄する加圧空気を受け入れることを特徴とする請求項７に記載のノズル。
【請求項９】
前記帯電電極は、前記ノズルから出る粉体雲内に位置付けられる電極先端を有することを特徴とする請求項７に記載のノズル。
【請求項１０】
前記偏向器及び前記出口は、ほぼ円錐状のスプレーパターンを生成することを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項１１】
前記偏向器及び前記出口は、ほぼ平坦状のスプレーパターンを生成することを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項１２】
前記偏向器は、１つ又は複数の部材により前記ノズル体と接合され、通路が、前記部材内を少なくとも部分的に延在して帯電電極を受け入れ、該帯電電極は、前記粉体流路から前記ノズル体の内部に部分的に延在していることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項１３】
前記帯電電極は、前記ノズル体の前方部分から延出する先端を有することを特徴とする請求項１２に記載のノズル。
【請求項１４】
粉体スプレーガンのノズルであって、
出口端及び入口端を有するノズル体を備え、
前記ノズル体は、前記ノズル体を通って前記入口端と前記出口端とをつなぐ粉体流路と、前記入口端と前記出口端との間にある膨脹室とを有しており、前記出口端は、前記入口端の断面積以上の大きさの断面積を有することを特徴とするノズル。
【請求項１５】
加圧空気を前記膨脹室に入れるための１つ又は複数の空気ジェットを備えていることを特徴とする請求項１４に記載のノズル。
【請求項１６】
前記ノズル体内に配置され、粉体が前記膨脹室から前記空気ジェットを通って逆流することを防止する空気フィルタを備えていることを特徴とする請求項１５に記載のノズル。
【請求項１７】
前記ノズル体に形成される通路と、
前記粉体流路から前記通路内に配置される電極とを備え、
前記電極は、前記ノズル体を通って前記ノズル体の前端に延在する自由端を有することを特徴とする請求項１４に記載のノズル。
【請求項１８】
粉体コーティングシステムであって、
粉体ポンプと粉体スプレーガンとを備え、
前記粉体ポンプは、粉体供給源及び粉体スプレーガンと流体連通する少なくとも１つのポンプ室を有し、前記ポンプ室は、前記粉体スプレーガン及び前記粉体供給源と連通しないように選択的にシールされ、
前記粉体スプレーガンに設けられ入口及び出口を有するスプレーノズルをさらに備え、
前記出口は、前記入口の断面積以上の大きさの断面積を有することを特徴とする粉体コーティングシステム。
【請求項１９】
前記粉体ポンプは、濃厚相粉体流を生成することを特徴とする請求項１８に記載の粉体コーティングシステム。
【請求項２０】
粉体コーティング材料を塗布する方法であって、
粉体流をスプレーノズルの入口から入れて該スプレーノズルの出口から出すこと、及び前記出口を前記入口の断面積以上の大きさの断面積を有するように形成すること
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記スプレーノズル内の前記入口と前記出口との間にある膨脹室に前記粉体流を通過させることを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
乾燥粒子材料用のポンプであって、
材料源に接続可能であり、且つ関連する圧力室を有するポンプ室と、前記ポンプ室に材料を吸い込み前記ポンプ室から前記材料を押し出すように前記圧力室に交互に加えられる負圧源及び正圧源と、前記ポンプにより使用される前記負圧源からの負圧を蓄える槽とを備えていることを特徴とするポンプ。
【請求項２３】
前記負圧源は、ベンチュリポンプであることを特徴とする請求項２２に記載のポンプ。
【請求項２４】
前記負圧源と前記槽との間に逆止め弁を備えていることを特徴とする請求項２２に記載のポンプ。
【請求項２５】
前記槽は、前記槽が圧力不足になるまで、前記負圧源を操作する必要とは無関係に前記ポンプに利用可能な負圧を供給することを特徴とする請求項２２に記載のポンプ。
【請求項１】
粉体スプレーガンのノズルであって、
一体型の偏向器及び粉体流路とを有するノズル体を備えており、
前記偏向器は、前記ノズル体の出口端に設けられ、前記ノズルから出る粉体が通る出口を形成しており、
前記粉体流路は、前記ノズル体の内部を通り、且つ入口を有しており、
前記出口は、前記入口の断面積以上の大きさの断面積を有することを特徴とするノズル。
【請求項２】
前記出口の断面積は、前記入口の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
前記ノズル体に受け入れられ、且つ前記入口を画定するノズルインサートを備え、前記入口は、粉体供給ホースの端を受け入れるようになっており、前記インサートは、前記入口から前記出口まで通じる膨脹室を内部に有し、該膨脹室は、前記入口から前記出口まで拡大する体積を有することを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項４】
前記膨脹室は円錐形であることを特徴とする請求項３に記載のノズル。
【請求項５】
前記ノズルインサートは、空気を圧力下で前記膨脹室に入れるための１つ又は複数の空気ジェットを備えていることを特徴とする請求項３に記載のノズル。
【請求項６】
前記空気ジェットは、前記ノズル体の空気通路と流体連通し、前記空気通路は、前記ノズルがスプレーガンに設置されると加圧空気源と連通し、前記ノズル体内の前記空気通路にある空気フィルタが、粉体が前記空気通路に逆流するのを防止することを特徴とする請求項５に記載のノズル。
【請求項７】
前記ノズル体内を少なくとも部分的に延在する通路と、該通路内に配置されて前記ノズルの前端を通って延在しており、スプレー動作中に前記ノズルから出る粉体を帯電させる帯電電極とを備えることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項８】
前記通路は、前記帯電電極を空気洗浄する加圧空気を受け入れることを特徴とする請求項７に記載のノズル。
【請求項９】
前記帯電電極は、前記ノズルから出る粉体雲内に位置付けられる電極先端を有することを特徴とする請求項７に記載のノズル。
【請求項１０】
前記偏向器及び前記出口は、ほぼ円錐状のスプレーパターンを生成することを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項１１】
前記偏向器及び前記出口は、ほぼ平坦状のスプレーパターンを生成することを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項１２】
前記偏向器は、１つ又は複数の部材により前記ノズル体と接合され、通路が、前記部材内を少なくとも部分的に延在して帯電電極を受け入れ、該帯電電極は、前記粉体流路から前記ノズル体の内部に部分的に延在していることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項１３】
前記帯電電極は、前記ノズル体の前方部分から延出する先端を有することを特徴とする請求項１２に記載のノズル。
【請求項１４】
粉体スプレーガンのノズルであって、
出口端及び入口端を有するノズル体を備え、
前記ノズル体は、前記ノズル体を通って前記入口端と前記出口端とをつなぐ粉体流路と、前記入口端と前記出口端との間にある膨脹室とを有しており、前記出口端は、前記入口端の断面積以上の大きさの断面積を有することを特徴とするノズル。
【請求項１５】
加圧空気を前記膨脹室に入れるための１つ又は複数の空気ジェットを備えていることを特徴とする請求項１４に記載のノズル。
【請求項１６】
前記ノズル体内に配置され、粉体が前記膨脹室から前記空気ジェットを通って逆流することを防止する空気フィルタを備えていることを特徴とする請求項１５に記載のノズル。
【請求項１７】
前記ノズル体に形成される通路と、
前記粉体流路から前記通路内に配置される電極とを備え、
前記電極は、前記ノズル体を通って前記ノズル体の前端に延在する自由端を有することを特徴とする請求項１４に記載のノズル。
【請求項１８】
粉体コーティングシステムであって、
粉体ポンプと粉体スプレーガンとを備え、
前記粉体ポンプは、粉体供給源及び粉体スプレーガンと流体連通する少なくとも１つのポンプ室を有し、前記ポンプ室は、前記粉体スプレーガン及び前記粉体供給源と連通しないように選択的にシールされ、
前記粉体スプレーガンに設けられ入口及び出口を有するスプレーノズルをさらに備え、
前記出口は、前記入口の断面積以上の大きさの断面積を有することを特徴とする粉体コーティングシステム。
【請求項１９】
前記粉体ポンプは、濃厚相粉体流を生成することを特徴とする請求項１８に記載の粉体コーティングシステム。
【請求項２０】
粉体コーティング材料を塗布する方法であって、
粉体流をスプレーノズルの入口から入れて該スプレーノズルの出口から出すこと、及び前記出口を前記入口の断面積以上の大きさの断面積を有するように形成すること
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記スプレーノズル内の前記入口と前記出口との間にある膨脹室に前記粉体流を通過させることを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
乾燥粒子材料用のポンプであって、
材料源に接続可能であり、且つ関連する圧力室を有するポンプ室と、前記ポンプ室に材料を吸い込み前記ポンプ室から前記材料を押し出すように前記圧力室に交互に加えられる負圧源及び正圧源と、前記ポンプにより使用される前記負圧源からの負圧を蓄える槽とを備えていることを特徴とするポンプ。
【請求項２３】
前記負圧源は、ベンチュリポンプであることを特徴とする請求項２２に記載のポンプ。
【請求項２４】
前記負圧源と前記槽との間に逆止め弁を備えていることを特徴とする請求項２２に記載のポンプ。
【請求項２５】
前記槽は、前記槽が圧力不足になるまで、前記負圧源を操作する必要とは無関係に前記ポンプに利用可能な負圧を供給することを特徴とする請求項２２に記載のポンプ。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１０Ｆ】
【図１０Ｇ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２Ａ】
【図２２Ｂ】
【図２２Ｃ】
【図２２Ｄ】
【図２２Ｅ】
【図２３】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図２４Ｃ】
【図２４Ｄ】
【図２４Ｅ】
【図２５】
【図２６】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１０Ｅ】
【図１０Ｆ】
【図１０Ｇ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３Ａ】
【図１３Ｂ】
【図１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２Ａ】
【図２２Ｂ】
【図２２Ｃ】
【図２２Ｄ】
【図２２Ｅ】
【図２３】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図２４Ｃ】
【図２４Ｄ】
【図２４Ｅ】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００６−３３４５８９（Ｐ２００６−３３４５８９Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５１１７４（Ｐ２００６−１５１１７４）
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【出願人】（３９１０１９１２０）ノードソン コーポレーション (150)
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＲＤＳＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【出願人】（３９１０１９１２０）ノードソン コーポレーション (150)
【氏名又は名称原語表記】ＮＯＲＤＳＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]