JP6789987B2 - 補助開口を備える噴霧装置 - Google Patents

Description

噴霧装置のためのノズルアセンブリと、関連する構成要素、システム、及び方法が提示される。より具体的には、提示されるノズルアセンブリは、手持ち式スプレーガン、及び一般的なスプレーヘッドアセンブリにおいて使用される。

スプレーガンは、粒子の微細ミストを基材上に放出する装置である。いくつかの用途において、空気などの加圧気体は、粒子を噴霧し、方向付けるために使用される。スプレーガンは、プライマ、塗料、クリアコート、スラリ、微細粉末、及び他の噴霧可能な流体を含む、様々なコーティング媒体を、基材に適用するために使用され得る。スプレーガンの重要な用途は、壁及び天井などの、建築表面の塗装及びテクスチャライジング、家具の仕上げ、化粧品、及び、船舶及び自動車の外装の塗装及びボデーリペアを含む。

一般的なスプレーガンの構成は、スプレーノズル付近で合流する内部経路を通じて、圧縮された空気及びコーティング用の液体を経路付けする、ガンプラットフォームを使用する。空気及び液体は、それぞれスプレーノズルを備える、隣接する噴霧開口及び液体開口を通じて、ガンから放出される。高速の空気は、減圧領域を通じて、噴霧開口から流出する。噴霧と称されるプロセスにおいて、空気が液体開口からの液体を分散させ、微細な液滴の噴霧範囲（spray field）を形成する。液滴は、コーティングされる表面に向かって推進される。

噴霧範囲は、基材と接触する前に、スプレーノズル内で正確に位置付けられたオリフィス（又は開口）を通じて放出された、空気ジェットによって成形され得る。これらの空気ジェットは、スプレーノズルの前面付近で噴霧範囲を再分配することによって機能する。最近のスプレーガンは、両側から加圧された空気を放出して噴霧範囲を平坦化する開口を一対以上含む、エアホーンと称される突起状構造を備えることにより、操作者が基材にコーティングを適用する際に広い範囲をカバーできるようにしている。これらのスプレーガンはまた、場合により「補助開口」又は「副次開口」と称される、補助空気穴を含んでもよく、これは空気を、スプレーノズルの前面から外側へと方向付ける。補助開口からの空気は、エアホーンからの空気ジェットを調整し、塗料流量を増加させ、エアキャップを清浄に保つのを助けることができる。

当該技術分野において開示される補助開口はまた、いくつかの技術上及び製造上の課題を有する。第１の課題は、一般的に、噴霧及び液体開口の側面に位置する、補助開口の位置に関係する。噴霧用空気、及び噴霧される液体を搬送する中央経路の周囲で、空気は曲げられなければならないため、補助開口の空気流は、境界層剥離と称される現象の影響を受けやすい。結果的に、補助開口内の空気流は側縁表面から分離して、これにより補助開口内で空気流が曲がることがある。これはひいては、コーティング媒体を最終的な噴霧パターンへ分布させる上で悪影響を及ぼすことがある。分布の制御は、高性能噴霧用途において特に重要である。

第２の課題は、成形プロセスにわたる、大量生産ノズルアセンブリに関連する。従来的に、補助開口は、ノズルアセンブリのフェイスプレートに開けられ、よってその長さに沿って均一な直径を有する。しかしながら、熱可塑性ポリマーからノズルアセンブリを成形するときに、成形ピンは成形型の空洞を通じて延び、ピンの周囲で溶融ポリマーが注入され、補助開口が画定される。外側壁は一般的に、液体軸線に対して角度を成しているため、成形ピンは非対称であり、成形の前にその適切な向きへと正確に位置合わせ及び回転されてもよい。結果的に、ピンを製造、位置合わせ、及び維持するプロセスは困難であり、動作させるためにかなりの費用がかさむ。

提示されるノズルアセンブリ、構成要素、システム、及び方法は、エアキャップの内面の開口が、外側壁内へと皿穴を形成する、修正された補助開口を使用することによって、上記の双方の問題に対処する。これは、回転可能な成形ピンに関連する問題を解決し、かつまた、補助開口からの空気流の外形における歪みを有意に低減するという、意外な利益をもたらすことがわかった。逆に、壁厚を増加させて、補助開口を長くすることによって、より均一な空気流の外形を得ることができる。有利なことに、提示される修正は、生じた空気流の外形を揃える一方で、補助開口の長さを可能な限り短く維持し、重量及び材料のコストを低減させ、また成形される部品の比較的厚い壁にまつわる種類の欠陥を防ぐ。

第１態様において、噴霧装置のためのノズルアセンブリが提示される。ノズルアセンブリは：反対側を向く内面及び外面を有する内側壁であって、内面は、液体軸線に沿って長手方向に延び、液体開口で終わる、液体経路を画定する、内側壁と、内側壁の周囲で延び、反対側を向く内面及び外面を有する、外側壁であって、内側壁の外面及び外側壁の内面は、共に第１空気経路を画定し、第１空気経路は液体開口に隣接する噴霧開口で終わっている、外側壁と、外側壁を通じて延び、第１空気経路と連通する一対の補助開口であって、各補助開口は補助軸線に沿って延び、外側壁の内面の、各補助開口に隣接する領域に、その補助軸線を中心に軸線対称なレッジを画定するように、皿穴が形成されている、一対の補助開口とを含む。

第２の態様において、上記のノズルアセンブリと、ノズルアセンブリと取り外し可能に接続された、スプレーガンプラットフォームとを備える、噴霧装置が提示される。

第３の態様において、噴霧装置のノズルアセンブリのエアキャップが提示され、エアキャップは、反対側を向く内面及び外面を有する外側壁と、外側壁を通じて延びる、中央開口と、外側壁の上に配置された一対の補助開口であって、各補助開口は、対応する補助軸線に沿って位置合わせされ、外側壁の内面の、補助開口に隣接する領域に、その補助軸線を中心に軸線対称なレッジを画定するように、皿穴が形成されている、一対の補助開口とを含む。

第４の態様において、上記のノズルアセンブリを通じた補助空気流を位置合わせする方法が提示される。液体開口から、液滴の円錐形の流れとして液体を放出する一方で、相対する方向から、放出された液体に対して、送風制御開口からの空気を同時に向けることにより、液滴の円錐形の流れを平坦化する、ことと、補助開口の対からの空気を方向付けて、送風制御開口から流れる空気を修正することであって、各レッジが、その対応する補助開口の外部における空気の流れの、軸線方向への位置合わせを改善することとを含む、方法。

第５の態様において、係合するコア及び空洞部材から上記のようなエアキャップを作製する方法であって、この方法は、コア又は空洞部材のいずれかに、一対の円筒形ピンを組み込むことであって、各円筒形ピンはその外周に沿って延びる環状レッジを有し、環状レッジは、外側壁の内面上の対応するレッジに対して補完的な形状を有している、ことと、成形型の空洞を画定するように、コア及び空洞部材を相対する関係で一緒にすることであって、各円筒形ピンの遠位端は相対する部材と係合する、ことと、溶融ポリマーを成形型の空洞に導入してエアキャップを形成し、各補助開口が対応する円筒形ピンのインバースとして画定されることと、その後、ポリマー溶融材料を冷却及び硬化し、成形型からエアキャップを剥離することとを含む。

代表的な実施形態は、以下の図面を参照にして、更に記載される。
その側面、後面、及び上面を示す、代表的な実施形態よる、噴霧装置の斜視図である。 図１の噴霧装置のノズルアセンブリの部分断面図である。 その前面及び側面を示す、図２のノズルアセンブリのエアキャップの斜視図である。 その前面を示す、図３のエアキャップの前方立面図である。 図３〜４のエアキャップの側方断面図である。 図５に示される挿入部６と対応する、図３〜５のエアキャップの拡大部分断面図である。 従来的なノズルアセンブリ、及び図２〜６に提示されるノズルアセンブリにおける、シミュレートした空気速度プロファイルを示す、外面図である。 従来的なノズルアセンブリ、及び図２〜６に提示されるノズルアセンブリにおける、シミュレートした空気速度プロファイルを示す、外面図である。 図３〜６のエアキャップを製造するための、代表的な成形装置を示す。

用語の定義
本明細書で使用する場合、
「圧縮ガス」とは、大気圧より大きい圧力の下にあるガスを指す。

本明細書及び図中で繰り返し使用される参照符合は、本開示の同じ又は類似の特徴又は要素を表すことが意図される。本開示の原理の範囲及び趣旨に含まれる他の多くの改変形態及び実施形態が当業者によって考案されうることが理解されるべきである。図面は、縮尺通りに描かれていない場合がある。

スプレーガンの作製及び使用に関連する、物品、アセンブリ、及び関係する方法が、本明細書において記載される。このようなスプレーガンは、例えば、自動車、装飾、船舶、建築用コーティング、家具の仕上げ、舞台用塗装、及び美容業界において使用される、高体積低圧力スプレーガンを含む。

１つの代表的な実施形態による噴霧装置が図１に示されており、番号１００が付記されている。噴霧装置１００は、スプレーガンプラットフォーム１０２、及びスプレーガンプラットフォーム１０２に動作可能に接続されたノズルアセンブリ１０４を含む。任意により、図示されるように、ノズルアセンブリ１０４は、スプレーガンプラットフォーム１０２に取り外し可能に接続され、ノズルアセンブリ１０４を便利に取り外し、清浄化できるようにする。好ましい実施形態において、ノズルアセンブリ１０４は、プラスチックで作製され、噴霧動作の終了時に、廃棄するか、又は洗浄して再使用することができる。更なる選択肢として、ノズルアセンブリ１０４及びスプレーガンプラットフォーム１０２は、一体型ユニットとして組み合わせることができる。

遠位端１０８を有する液体入口１０６は、ノズルアセンブリ１０４の上部から外側へと延びている。好ましくは、遠位端１０８は、液体入口１０６を、液体容器（図示されない）へと取り外し可能に接続するように適合された、構成を有する。図示されるように、噴霧装置１００は重力供給式であり、液体容器が、スプレーガンプラットフォーム１０２上に位置し、噴霧される液体が、ノズルアセンブリ１０４内へと重力によって流れるのを促進するようになっている。噴霧装置１００は、重力供給式である必要はない。例えば、液体入口１０６は、液体が、下方又は他の位置から供給できるように、加圧された流体源に接続されていてもよい。

代表的な液体容器は、例えば、米国特許第６，５８８，６８１号（Ｒｏｔｈｒｕｍ ｅｔ ａｌ．）、同第６，６６３，０１８号（Ｒｏｔｈｒｕｍ ｅｔ ａｌ．）、同第７，１８８，７８５号（Ｊｏｓｅｐｈ ｅｔ ａｌ．）、同第７，８１５，１３０号（Ｊｏｓｅｐｈ ｅｔ ａｌ．）、及び同時係属中の米国特許出願第６１／９１２０３８号（Ｎｙａｒｉｂｏ ｅｔ ａｌ．）（２０１３年１２月５日出願）に既に記載されている。

図１に図示され、公開された国際公開第２０１０／０８５８０１（Ｅｓｃｏｔｏ ｅｔ ａｌ．）に記載されるように、液体入口１０６自体は、ノズルアセンブリ１０４に組み込まれる。有利なことに、これにより、噴霧動作の間の、スプレーガンプラットフォーム１０２の広い範囲の洗浄が必要でなくなる。

ノズルアセンブリ１０４と、スプレーガンプラットフォーム１０２との間の接続境界は、これらの構成要素が備える内部空洞の間の流体連通を可能にする。当該技術分野において既知のいずれかの取り付け機構がこの目的を達成することができる。

図１に図示される側面図において、スプレーガンプラットフォーム１０２及びノズルアセンブリ１０４は、締まりばめによって相互接続される。スプレーガンプラットフォーム１０２は、ノズルアセンブリ１０４のバレル１３０上に位置する、突起１１４とぴったりと係合する、対応する矩形の開口１１２を有する、一対の接続タブ１１０を含む。スプレーガンプラットフォーム１０２及びノズルアセンブリ１０４が互いに接続されると、ノズルアセンブリ１０４上の突起１１４は、開口１１２内にスナップ嵌めするように、内側に撓む。

ノズルアセンブリ１０４を取り外すため、操作者はボタン１１６を互いの方向に対してつまんで突起１１４を押し、これらを接続タブ１１０から係合離脱させる。開口１１２と、保持突起１１４との間の固定係合は、ノズルアセンブリ１０４が、意図せずして外れるのを防ぐ。あるいは、又は組み合わせて、差し込み式取り付け具、クランプ、カラー、磁石、及び係合ネジ接続を含む、他の機構が使用されてもよい。

図１を再度参照すると、スプレーガンプラットフォーム１０２は、フレーム１１８と、フレーム１１８に接続されたピストルグリップハンドル１２０及びトリガ１２２と、を含む。好適な加圧した気体供給源（一般的に空気）への接続のための、ねじ付き空気入口ポート１２４が、ハンドル１２０の底から外側に延びている。任意により、及び、図示されるように、トリガ１２２はフレーム１１８に枢動可能に接続されており、その最前位置に向かって付勢されている。

任意により、コーティング用の液体がノズルアセンブリ１０４から分配される速度、及びスプレーガンプラットフォーム１０２からノズルアセンブリ１０４内へと流れる気体の圧力を調節するために、流体制御調節器１２６、及び送風制御調節器１２８を、フレーム１１８の後面に組み込むことができる。この代表的な実施形態では、送風制御調節器１２８は回転可能ノブであり、これにより操作者は、噴霧パターンの幾何形状を調節するように使用される一対のエアホーンへの空気流を制御できる。これとは異なり、流体制御調節機１２６は、噴霧装置１００内に位置するニードル弁（不可視）と関連する流体ニードルの長手方向移動距離を調節する。流体ニードルの移動は、流量及び空気流の双方に影響し得る。トリガ１２２を押すことにより、ニードル弁が起動され、噴霧装置１００からコーティング用液体が分配される。

これらの機構、及び他の機構が、国際公開第２０１０／０８５８０１号（Ｅｓｃｏｔｏ ｅｔ ａｌ．）に更に記載される。

図２及び図３は、ノズルアセンブリ１０４、及びその構成要素の特徴をより詳細に図示する、別の図を示す。図示されるように、ノズルアセンブリ１０４は、バレル１３０と、バレル１３０の前方又は作業端と係合するエアキャップ１３２とを含む。任意により、図示されるように、エアキャップ１３２は、バレル１３０の作業端に、これを取り囲む状態で、回転可能に接続される（これらの構成要素の間で９０°の範囲の相対回転が可能）。単純化した別の形態では、エアキャップ１３２は、バレル１３０に対して固定される、又はバレル１３０の一体構成要素として形成されることがある。

一般的に、円形の液体開口１３４、及び液体開口１３４と隣接し、これを囲む環状の噴霧開口１３６という、一対の同心の開口が、ノズルアセンブリ１０４の前面の中心に配置されている。開口１３４、１３６は、バレル１３０の略円筒形の内壁１４０によって分離されている。図２及び図４に示されるように、代表的な実施形態において、開口１３４、１３６それぞれと、内壁１４０は、液体の軸線１３８を中心として同心状に配置される。開口の、形状、大きさ、及び相対向きは、ここに示されるものと異なっていてもよい。例えば、噴霧開口１３６は、環状である必要はなく、液体開口１３４を部分的にのみ囲っていてもよい。更に、所望により２つ以上の液体開口１３４又は噴霧開口１３６が実現されてもよい。

図２に示される断面図を参照して、噴霧装置１００の動作の基本原理が記載され得る。内側壁１４０の内面によって画定される液体経路１４２、及び内側壁１４０と、エアキャップ１３２の外壁１４６との間の環状空間によって画定される第１空気経路１４４は、液体軸線１３８に沿って長手方向に延びる。液体経路１４２及び第１空気経路１４４は、ノズルアセンブリ１０４の後端で始まり、それぞれ、液体開口１３４及び噴霧開口１３６で終わる。

任意に、図示の通り、経路１４２、１４４は、開口１３４、１３６の付近で、液体軸線１３８を中心に略対象な容積形状を有する。図３に外面が示されている、エアキャップ１３２の外側壁１４６は、内側壁１４０の周囲で延び、第１空気経路１４４の最外面を画定している。外側壁１４６は、この実施形態では円筒形であるが、他の形状も可能である。

トリガ１２２が押されると、ノズルアセンブリ１０４の後端を通じて、圧力下で空気が注入され、断面積が逓減する領域に入ると、噴霧開口１３６から放出されるまで加速する。ベンチュリ効果により、これは、液体開口１３４の前における圧力の低下を生じ、これは、噴霧される液体を、液体経路１４２から、液体開口１３４を通じて引き出すのを助けることができる。移動する空気に出会うと、コーティング用流体が噴霧され、すなわち、多くの微細な液滴へと細分化される。同時に、液体は重力によって、又は液体容器内の液体を加圧することによって、液体開口１３４を通じて推進され得る。

図２〜４を再び参照すると、一対のエアホーン１４８が、エアキャップ１３２から前方に向かって外側に延び、液体開口１３４及び噴霧開口１３６の両方を超えて突出する。この実施形態において、エアホーン１４８は、エアキャップ１３２の一部として一体的に形成され、液体軸線１３８の両側に互いに鏡像として位置する。各エアホーン１４８は、エアホーンキャビティを画定し、それぞれ、略円形の内側送風制御開口１５２及び隣接する外側送風制御開口１５４を末端とする第２空気経路１５０と連通する。送風制御開口１５２、１５４は、エアホーン１４８の外面を貫通して延び、第２空気経路１５０から加圧された空気を放出する役割を果たす。任意により、１つの送風制御開口のみが、各エアホーン１４８上に存在してもよい。更なる選択肢として、米国特許第７，２０１，３３６号（Ｂｌｅｔｔｅ ｅｔ ａｌ．）に記載されるように、送風制御開口１５２、１５４のいずれか、又は両方が、非円形の形状をとり得る。

流体流が液体開口１３４から放出される、噴霧装置１００の動作中に、エアホーン１４８は、送風制御開口１５２、１５４から流体流に向かって相対する方向から同時に空気が流れ、空中の噴霧の外形を平坦化し、得られる噴霧パターンの、操作者による制御を改善するのを可能にする。

いくつかの実施形態において、送風制御開口１５２、１５４からの空気の流れを駆動する空気圧力は、噴霧装置１００から分配される流体を噴霧するために使用される空気圧力とは独立して調節される。例えば、これは、噴霧開口１３６、及び送風制御開口１５２、１５４が、ノズルアセンブリ１０４内で互いに分離されるときに、達成することができる。これは、独立して調節される内側空気圧力を有する、別個の第１空気経路１４４、及び第２空気経路１５０を使用し、その間の圧力差が維持されるようにすることによって、達成され得る。

別の構成において、上記の機能双方のために、同じボリュームの加圧空気を使用することができる。例えば、第１空気経路１４４、及び第２空気経路１５０は、ノズルアセンブリ１０４内で互いに連通し得る。例えば、第１空気経路１４４、及び第２空気経路１５０の両方が、スプレーガンプラットフォーム１０２と、ノズルアセンブリ１０４との間の接続境界と隣接する、共通プレナムと連通し得る。この構成において、第１空気経路１４４、及び第２空気経路１５０は流体連通し、経路１４４、１５０の双方がスプレーガンプラットフォーム１０２上の単一の導管を使用して加圧されるのを可能にする。ノズルアセンブリ１０４に流れる空気の配分もまた、第１空気経路１４４、及び第２空気経路１５０の幾何形状によって、少なくとも部分的に制御することができる。

図１〜２に更に示されるように、外側壁１４６は、前面壁区分１５６を備える。液体開口１３４及び噴霧開口１３６の側面に位置する、一対の補助開口１５８が、壁区分１５６を貫通して延びている。補助開口１５８は、液体軸線１３８を基準に径方向反対側にあり、これらは、対応するエアホーン１４８の送風制御開口１５２、１５４と同一平面になるように、位置合わせされている。任意により、補助開口１５８は、僅かに同一面の外にありつつ、送風制御開口１５２、１５４から放出される成形空気ジェットに対し影響しうる程度に十分に近くてもよい。

明確性のため、補助開口１５８に関する更なる態様に関し、ノズルアセンブリ１０４の残部から切り離されたエアキャップ１３２の図について記載する。図４〜６において、その壁区分１５６内に配置された、中央開口１６０を有する、エアキャップ１３２が示されている。中央開口１６０の縁部は、ノズルアセンブリ１０４が組み立てられるときに、噴霧開口１３６の周方向外側縁部を画定する。

図５に示されるように、補助開口１５８は、対応する補助軸線１６２と位置合わせされており、一方で送風制御開口１５２、１５４は、対応する送風制御軸線１９４、１９６と位置合わせされている。任意で、図示のように、補助軸線１６２は送風制御軸線１９４、１９６と交差しており、送風制御軸線１９４、１９６を横切る方向に延びる。好ましい実施形態において、補助軸線１６２は、液体軸線１３８と平行な方向に延びている。しかしながら、所望により、補助軸線１６２は液体軸線１３８と僅かに角度を成していてもよい。

図６を参照し、壁区分１５６の内面１６４には、各補助開口１５８の入口と隣接するところで、レッジ１６６を画定するように、皿穴が形成されている。この特定の実施形態において、各レッジ１６６は、対応する補助開口１５８の補助軸線１６２を中心として、軸線対称な環状の形状を有する。示される実施形態において、各レッジ１６６は略平坦であり、対応する補助軸線１６２に対して垂直な平面に沿って延びている。任意により、図示されないが、レッジ１６６は、補助軸線１６２に対していくらか角度を成していてもよく、この角度は、少なくとも４５°、少なくとも５５°、少なくとも６５°、少なくとも７５°、少なくとも８０°、少なくとも８５°である。１つのこのような形態において、例えば、レッジ１６６は、平面ではなく、円錐と対応する。

より一般的には、各レッジ１６６は、内面１６４の一部であり、補助開口１５８の円筒形側壁１７０（一定の半径Ｒ１によって特徴付けられる）を、補助開口１５８に隣接する空洞の外周表面１６７と接続する。外周表面１６７は一般的には、補助軸線１６２を中心にかつこれと同軸に旋回し、より大きな半径Ｒ２によって特徴付けられる（Ｒ２はＲ１より大きい）。特に、レッジ１６６は、平面、凸状、又は凹状であり、補助軸線１６２に対する様々な角配置のいずれを有してもよい。

ここには図示されないが、補助開口１５８は、円筒形でない側壁を有することが可能である。例えば、対応する側壁１７０は、テーパ状、又は切頭円錐の構成を有し得る。

レッジ１６６の形状は、例えば、全体的に、又は部分的に湾曲していてもよく、このとき補助開口１５８への入口は、有意なコーナ半径（ｃｏｒｎｅｒ ｒａｄｉｕｓ）を備えるようにして製造される。いくつかの実施形態において、各補助開口１５８は、側壁１７０とレッジ１６６との間の境界に画定された環状縁部を有し、環状縁部は、半径Ｒ１の少なくとも１％、少なくとも２％、少なくとも４％、少なくとも６％、少なくとも８％のコーナ半径を有する。同じ、又は別の実施形態において、環状の縁は、半径Ｒ１の最大２５％、最大５０％、最大７５％、最大１５０％、最大３００％の、コーナ半径を有する。本開示の目的として、環状の縁部が、上記のコーナ半径と関連する凸状領域の幾何学的中心に沿って延びる。

補助開口１５８の特徴（例えば、直径）、及び内面１６４と補助軸線１６２との間の相対的な角配置は、図６のものとは実質的に異なってもよく、対応するレッジ１６６は、環状の形状を有する必要はない。例えば、補助軸線１６２と、内面１６４に対する垂線との間のずれが十分に大きいと、レッジ１６６は、環状ではなく三日月型になる場合がある。しかしながら、このような場合において、このようなレッジ１６６の表面は、補助軸線１６２を中心として軸線対称である環状リングに内接していることが好ましい。

図６において、各レッジ１６６は補助軸線１６２と垂直な半径方向に沿って測定した際に、一定の最大幅Ｗを有する。この特定の実施形態において、最大幅Ｗはまた、Ｒ１とＲ２の差（すなわち、Ｒ２−Ｒ１）として表すことができる。最大幅Ｗは、いくつかの実施形態において、補助開口１５８の半径Ｒ１の、少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％であり得る。いくつかの実施形態において、最大幅Ｗは、半径Ｒ１の最大７０％、最大９０％、最大１１０％、最大１３０％、最大１５０％、又は最大３００％であり得る。

図６の代表的な実施形態において、各補助開口１５８の出口は、略平坦であり、補助軸線１６２に対して垂直に方向付けられた、壁区分１５６の外面１６８の領域上に位置している。壁区分１５６の内面１６４及び外面１６８の双方とも、補助軸線１６２に対して垂直であるため、補助開口１５８の側壁１７０は、その外周に沿って略一定の軸線長さを有する。しかしながらこれは、特に補助開口１５８が、壁区分１５６に対してある程度の角度を成す場合、必須ではない。

エアキャップ１３２の製造を促進させるため、好適なコーナ半径は、各レッジ１６６と、その隣接する側壁１７０との間に好適なコーナ半径が実現されてもよい。このようなコーナ半径は、環状レッジ１６６を狭めるが、これが噴霧装置１００にノズルアセンブリ１０４を使用するときにその性能を低下させるということは見いだせなかった。

レッジ１６６の外周の外側にある、壁区分１５６の内面１６４の領域は、略、液体軸線１３８を基準に対称な円錐の形状を有する。

噴霧装置１００を操作するとき、トリガ１２２を引き戻すと、空気及び液体が、第１空気経路１４４及び液体経路１４２に、それぞれ注入される。上記のように、液体は、液体開口１３４から流れ、噴霧開口１３６から放出された、高速で移動する空気によって噴霧され、液滴の円錐形の流れとして、開口１３４、１３６の双方から放出される。同時に、送風制御開口１５２、１５４からの空気は、相対する方向から、液滴の流れに向けられ、液滴が基材と接触する前に、液滴の円錐形の流れは平坦化される。

上記と同時に、補助開口１５８から空気が放出されて、開口１３４、１３６の付近で空気流の外形が修正される。補助開口１５８から放出される空気は、制御開口１５２、１５４から放出される空気と相互作用して、噴霧された噴霧領域を平坦化し、かつ再分配する。

ノズルアセンブリ１０４の内面１６４上に存在するレッジ１６６は、重要な技術的利点をもたらすことがわかった。

第１に、この構成は、レッジ１６６を有さないノズルアセンブリ１０４の類似の構成と比較して、補助開口１５８内、及びエアキャップ１３２の外部両方における、空気流の軸線方向の位置合わせを改善する。この改善は、従来的なノズルアセンブリ、及び以下の実施例の項目において記載されるレッジ１６６を含むノズルアセンブリにおける、シミュレートされた空気流の外形を示す、図７Ａ及び図７Ｂにおいて明らかである。

このような軸線方向位置合わせは、補助開口１５８を長くすることによって達成され得るが、これは、壁区分１５６の厚さを増加させることを必要とし、これは、ノズルアセンブリ１０４の費用及び重量の不必要な増加をもたらす。

第２に、補助軸線１６２を中心としたレッジ１６６の対称性は熱可塑性成形プロセスにおけるエアキャップ１３２の製造をかなり容易にする。これは、代表的な成形アセンブリ１８０を示す、図８によって示される。成形アセンブリ１８０は、空洞部材１８２、及び係合コア部材１８４を含む。コア部材１８４は、主要本体１８５と、主要本体１８５を通じて延びる、対応するガイドホール１８８に摺動自在に受け入れられる、一対のピン１８６とを含む。ピン１８６の端は、成形型の閉止として機能し、パイロット機構１９０内に受け入れられる。図示されるように、パイロット機構１９０は、ピン１８６の遠位端と係合する構成を有する、止まり穴である。

図示されるように、コア部材１８４及び空洞部材１８２が係合し、エアキャップを形成するためにその間の空間に溶融ポリマーが導入されると、ピン１８６が、補助開口１５８及びレッジ１６６の形状を画定する。有利なことに、コア部材１８４からの各ピン１８６を、空洞部材１８２内へと適合させる必要がない。ピン１８６はしたがって、その遠位端が、パイロット機構１９０に対して当接していれば、ガイドホール１８８内で任意の向きを取ることができる。

任意により、ピン１８６の遠位端は、対応する傾斜した側壁を有するように、テーパ状になっている。傾斜した側壁は、遠位端が、それらの対応するパイロット機構１９０へと案内するのを助ける、いずれかの特定の角度を有してもよい。いくつかの実施形態において、傾斜する側壁は、その対応する円筒形ピン１８６の長手方向軸線に対して、４０〜５０°の範囲の角度で方向付けられる。

あるいは、パイロット機構を必要とせず、ピン１８６が、空洞部材１８２の反対側の表面に押し付けられる、当接閉止（butt shut−off）構成が使用されてもよい。

空洞部材１８２と、コア部材１８４との間の空間で溶融ポリマーが十分に硬化されると、これらの構成要素は互いに引き離されて、エアキャップが剥離され得る。

本明細書において記載された成形型の表面のいずれかが、成形型からの除去を容易にするために組み込まれた、数度の抜け勾配を有してもよい。

先に記載したように、上記の製造プロセスは、収縮に関連する欠陥など、厚肉部品を成形することにより生じる欠陥を軽減することができる。

制限することを意図しないが、特定の代表的な噴霧装置、ノズルアセンブリ、エアキャップ、並び−にその作製方法及び用途が、以下に列挙される。

１． 噴霧装置のためのノズルであって、
反対側を向く内面及び外面を有する内側壁であって、内面は、液体軸線に沿って長手方向に延び、液体開口で終わる、液体経路を画定する、内側壁と、
内側壁の周囲で延び、反対側を向く内面及び外面を有する外側壁であって、内側壁の外面及び外側壁の内面は、共に第１空気経路を画定し、第１空気経路は液体開口に隣接する噴霧開口で終わっている、外側壁と、
外側壁を通じて延び、第１空気経路と連通する一対の補助開口であって、各補助開口は補助軸線に沿って延び、外側壁の内面の、各補助開口に隣接する領域に、その補助軸線を中心に軸線対称なレッジを画定するように、皿穴が形成されている、一対の補助開口とを備えている、噴霧装置のノズルアセンブリ。

２． 各補助開口は、円筒形の側壁を有し、長手方向軸線に沿って画定されるその長さは、補助開口の外周に沿って略一定である、実施形態１に記載のノズルアセンブリ。

３． 外側壁から液体開口を超えて突出し、第２空気経路と連通する対応するエアホーン空洞を画定する、一対の直径方向反対側のエアホーンを更に備え、各エアホーンは、外側壁と、液体開口から放出される液滴の流れに向けてエアホーン空洞からの空気を方向付けるように外側壁を通じて送風制御軸線に沿って延びる少なくとも１つの送風制御開口とを有し、各補助軸線は、対応する送風制御軸線に対して横方向に位置合わせされている、実施形態１又は２に記載のノズルアセンブリ。

４． レッジは、略平坦であり、基準面に沿って位置合わせされている、実施形態１〜３のいずれか１つに記載のノズルアセンブリ。

５． 基準面は、液体軸線に対して一定の角度で方向付けられており、この角度は、９０°〜４５°である、実施形態４に記載のノズルアセンブリ。

６． 角度が約９０°である、実施形態５に記載のノズルアセンブリ。

７． レッジは、略三日月型である、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のノズルアセンブリ。

８． レッジは、環状の形状である、実施形態１〜６のいずれか１つに記載のノズルアセンブリ。

９． 各補助開口は一定の半径を有し、レッジは、補助軸線と垂直な半径方向に沿って測定した際に一定の最大幅を有し、一定の最大幅は、一定の半径の１０％〜３００％である、実施形態１〜８のいずれか１つに記載のノズルアセンブリ。

１０． 一定の最大幅は、一定の半径の３０％〜１１０％である、実施形態９に記載のノズルアセンブリ。

１１． 一定の最大幅は、一定の半径の５０％〜７０％である、実施形態１０に記載のノズルアセンブリ。

１２． 各補助開口は、略平坦であり、液体軸線に対して垂直な方向を有する、外側壁の外面の一部を貫通して延びる、実施形態１１に記載のノズルアセンブリ。

１３． 各補助開口は、外側壁の内面の領域に沿って画定された環状縁部を有し、環状縁部は、補助開口の半径の１〜３００％のコーナ半径を有する、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載のノズルアセンブリ。

１４． 環状縁部は、補助開口の半径の４％〜７５％のコーナ半径を有する、実施形態１３に記載のノズルアセンブリ。

１５． 環状縁部は、補助開口の半径の８％〜２５％のコーナ半径を有する、実施形態１４に記載のノズルアセンブリ。

１６． 補助開口の対は、第１の対であり、外側壁を通じて延び、それぞれ第１の対と実質的に同じ特徴を有する、１つ以上の追加的な補助開口の対を更に備えている、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載のノズルアセンブリ。

１７． 実施形態３に記載のノズルアセンブリを通じた補助空気流を位置合わせする方法であって、
液体開口から、液滴の円錐形の流れとして液体を放出する一方で、相対する方向から、放出された液体に対して、送風制御開口からの空気を向けることにより、液滴の円錐形の流れを平坦化することと、
補助開口の対からの空気を方向付けて、送風制御開口から流れる空気を修正することであって、各レッジが、その対応する補助開口の外部における空気の流れの軸線方向への位置合わせを改善することとを含む、方法。

１８． 各補助開口に流れ込む空気は、外側壁の内面と平行な方向に沿って方向付けられる、実施形態１７に記載の方法。

19． 各補助開口から放出される空気は、それぞれの補助軸線を中心に略対称な流れ場を有する、実施形態１７又は１８に記載の方法。

２０． 実施形態１〜１６のいずれか１つに記載のノズルアセンブリと、
ノズルアセンブリに取り外し可能に接続されたスプレーガンプラットフォームとを備えている、噴霧装置。

２１． 噴霧装置のノズルアセンブリのエアキャップであって、
反対側を向く内面及び外面を有する外側壁と、
外側壁を通じて延びる中央開口と、
外側壁に配置された一対の補助開口であって、各補助開口は、対応する補助軸線に沿って位置合わせされ、外側壁の内面の、補助開口に隣接する領域に、その補助軸線を中心に軸線対称なレッジを画定するように、皿穴が形成されている、一対の補助開口とを備えている、エアキャップ。

２２． 外側壁から中央開口を超えて突出し、対応するエアホーン空洞を画定する、一対の直径方向反対側のエアホーンを更に含み、各エアホーンは、外側壁と、中央開口から放出される液滴の円錐形の流れに向けて、エアホーン空洞からの空気を方向付けるために、外側壁を通じて送風制御軸線に沿って延びる送風制御開口とを有し、各補助軸線は、対応する送風制御軸線に対して横方向に位置合わせされている、実施形態２１に記載のエアキャップ。

２３． 係合するコア及び空洞部材から、実施形態２１又は２２に記載のエアキャップを作製する方法であって、
コア又は空洞部材のいずれかに、一対の円筒形ピンを組み込むことであって、各円筒形ピンはその外周に沿って延びる環状レッジを有し、環状レッジは、外側壁の内面上の対応するレッジに対して補完的な形状を有している、ことと、
成形型の空洞を画定するように、コア及び空洞材を相対する関係で一緒にすることであって、各円筒形ピンの遠位端は、反対側の部材と噛み合う関係で接触している、ことと、
溶融ポリマーを成形型の空洞に導入してエアキャップを形成し、各補助開口が対応する円筒形ピンのインバースとして画定される、こととを含む、方法。

24． 各円筒形ピンは、コア又は空洞部材内に取り外し可能に受け入れられる、実施形態２３に記載の方法。

25． 傾斜した側壁を有するように、遠位端はテーパ状になっている、実施形態２３又は２４に記載の方法。

２６． 傾斜する側壁は、円筒形ピンの長手方向軸線に対して、約４０〜５０°の範囲の角度で方向付けられる、実施形態２５に記載の方法。

２７． 各円筒形ピンの遠位端は、反対側の部材のパイロット穴と係合し、パイロット穴は止まり穴である、実施形態２３〜２６のいずれか１つに記載の方法。

本開示の目的及び利点を以下の非限定的な実施例で更に例示する。

実施例
補助開口を有するノズルアセンブリの２つの三次元モデルが、実施例及び比較例として生成された。実施例は、図７Ａに示される幾何形状に基づいており、半径０．０３０インチ（０．７５ミリメートル）の補助開口として使用される。比較例は、皿穴が形成されたレッジがないことを除いて本質的に同じ図７Ｂに示される幾何形状に基づいている（すなわち、各補助開口のすぐ近くにある内面の領域は、皿穴が形成されておらず、外側壁の円錐形の内面と同一平面になっている）。

計算を実行するために、計算流体力学（ＣＦＤ）ソフトウェアパッケージ、ＦＬＵＥＮＴ（ＡＮＳＹＳ，Ｉｎｃ．，Ｃａｎｏｎｓｂｕｒｇ，ＰＡから入手可能）が使用された。システム内の空気流の挙動を予測するためにモデルが形成された。気体の圧縮硬化がモデル内に含められた。

このモデルは、およそ７００万セルを含んだ。ＦＬＵＥＮＴ内において、「圧力ベースの連立解法（Pressure−Based Coupled Solver）が、疑似過渡解法と共に使用され、これは、良好な安定性で、定常状態解をもたらすことがわかった。使用された乱流モデルは、Ｒｅａｌｉｚａｂｌｅ Ｋ−ｅ ｍｏｄｅｌ（ｅｎｈａｎｃｅｄ ｗａｌｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）であった。この領域における境界条件は、表１に示される。空気経路を成形する際の流量は、合計流量およそ５０％に設定された。各モデルに関して境界条件は一定に維持されたため、モデル間の違いのみが、幾何形状の変化の効果を示すことになる。

実施例及び比較例に対応する輪郭画像が、それぞれ図７Ａ及び７Ｂに示された。図示されるように、補助開口に隣接するように、皿穴が形成されたリッジ含めることにより、補助開口内、及び補助開口前方の開口内の両方における空気流の軸線方向への位置合わせが改善された。

＊ ＊ ＊
特許証のための上記出願において引用された全ての参考文献、特許文献又は特許出願は、一貫した形でその全文が参照により本明細書に組み込まれている。組み込まれた参照文献の部分と本出願の部分との間に不一致又は矛盾がある場合は、前述の説明の情報が優先される。特許請求される開示を当業者が実施することを可能にするために示される前述の説明は、特許請求の範囲及びその全ての均等物によって規定される本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (6)

1. 噴霧装置のノズルアセンブリであって、
   反対側を向く内面及び外面を有する内側壁であって、前記内面が、液体軸線に沿って長手方向に延び、液体開口で終わる、液体経路を画定する、内側壁と、
   前記内側壁の周囲で延び、反対側を向く内面及び外面を有する外側壁であって、前記内側壁の前記外面及び前記外側壁の前記内面は、共に第１空気経路を画定し、前記第１空気経路は前記液体開口に隣接する噴霧開口で終わっている、外側壁と、
   前記外側壁を通じて延び、前記第１空気経路と連通する一対の補助開口であって、各補助開口は補助軸線に沿って延び、前記外側壁の前記内面の、各補助開口に隣接する領域に、その補助軸線を中心に軸線対称なレッジを画定するように、皿穴が形成されている、一対の補助開口とを備えており、
   前記外側壁から前記液体開口を超えて突出し、第２空気経路と連通する対応するエアホーン空洞を画定する、一対の直径方向反対側のエアホーンを更に備え、各エアホーンは、外側壁と、前記液体開口から放出される液滴の流れに向けて前記エアホーン空洞からの空気を方向付けるように前記外側壁を通じて送風制御軸線に沿って延びる送風制御開口とを有し、各補助軸線は、対応する送風制御軸線に対して横方向に位置合わせされている、ノズルアセンブリ。
2. 噴霧装置のノズルアセンブリであって、
   反対側を向く内面及び外面を有する内側壁であって、前記内面が、液体軸線に沿って長手方向に延び、液体開口で終わる、液体経路を画定する、内側壁と、
   前記内側壁の周囲で延び、反対側を向く内面及び外面を有する外側壁であって、前記内側壁の前記外面及び前記外側壁の前記内面は、共に第１空気経路を画定し、前記第１空気経路は前記液体開口に隣接する噴霧開口で終わっている、外側壁と、
   前記外側壁を通じて延び、前記第１空気経路と連通する一対の補助開口であって、各補助開口は補助軸線に沿って延び、前記外側壁の前記内面の、各補助開口に隣接する領域に、その補助軸線を中心に軸線対称なレッジを画定するように、皿穴が形成されている、一対の補助開口とを備えており、
   前記レッジは、略平坦である、ノズルアセンブリ。
3. 請求項１又は２に記載のノズルアセンブリを通じた補助空気流を位置合わせする方法であって、
   前記液体開口から、液滴の円錐形の流れとして液体を放出する一方で、相対する方向から、前記放出された液体に対して、前記送風制御開口からの空気を向けることにより、液滴の前記円錐形の流れを平坦化することと、
   前記補助開口の対からの空気を方向付けて、前記送風制御開口から流れる前記空気を修正することであって、各レッジが、その対応する補助開口の外部における前記空気の流れの軸線方向への位置合わせを改善することとを含む、方法。
4. 請求項１又は２に記載のノズルアセンブリと、
   前記ノズルアセンブリに取り外し可能に接続されたスプレーガンプラットフォームとを備えている、噴霧装置。
5. 噴霧装置のノズルアセンブリのエアキャップであって、
   反対側を向く内面及び外面を有する外側壁と、
   前記外側壁を通じて延びている中央開口と、
   前記外側壁上に配置された一対の補助開口であって、各補助開口は、対応する補助軸線に沿って位置合わせされ、前記外側壁の前記内面の、前記補助開口に隣接する領域に、前記補助軸線を中心に軸線対称なレッジを画定するように、皿穴が形成されている、一対の補助開口とを備えており、
   前記外側壁から前記中央開口を超えて突出し、対応するエアホーン空洞を画定する、一対の直径方向反対側のエアホーンを更に備え、各エアホーンは、外側壁と、前記中央開口から放出される液滴の円錐形の流れに向けて前記エアホーン空洞からの空気を方向付けるために、前記外側壁を通じて送風制御軸線に沿って延びる送風制御開口とを有し、各補助軸線は、対応する送風制御軸線に対して横方向に位置合わせされている、エアキャップ。
6. 係合するコア及び空洞部材から、エアキャップを作製する方法であって、前記エアキャップは、
   反対側を向く内面及び外面を有する外側壁と、
   前記外側壁を通じて延びている中央開口と、
   前記外側壁上に配置された一対の補助開口であって、各補助開口は、対応する補助軸線に沿って位置合わせされ、前記外側壁の前記内面の、前記補助開口に隣接する領域に、前記補助軸線を中心に軸線対称なレッジを画定するように、皿穴が形成されている、一対の補助開口とを備えており、
   前記方法は、
   前記コア又は前記空洞部材のいずれかに、一対の円筒形ピンを組み込むことであって、各円筒形ピンはその外周に沿って延びる環状レッジを有し、前記環状レッジは、前記外側壁の前記内面上の対応するレッジに対して補完的な形状を有している、ことと、
   成形型の空洞を画定するように、前記コア及び前記空洞部材を相対する関係で一緒にすることであって、各円筒形ピンの遠位端は、相対する部材と係合する、ことと、
   溶融ポリマーを前記成形型の空洞に導入して前記エアキャップを形成し、各補助開口は対応する円筒形ピンのインバースとして画定される、ことと、
   前記ポリマー溶融物を冷却及び硬化することと、
   前記成形型から前記エアキャップを取り出すこととを含む、方法。