CN108348935A - 静电喷雾装置及静电喷雾方法 - Google Patents

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Abstract

一种静电喷雾装置及静电喷雾方法,即使在液体的供给量多的情况下也可以进行稳定的雾化。静电喷雾装置具备液体喷雾部、电压施加组件和稳定化电极,液体喷雾部具有喷出液体的喷嘴,电压施加组件向液体喷雾部和作为相对于液体喷雾部的异极发挥功能的异极部之间施加电压,产生使液体在带电状态下从喷嘴的前端脱离的静电力,稳定化电极即使在对液体施加压力地将液体向喷嘴供给的情况下,也使液体的喷雾状态成为稳定的状态,稳定化电极与液体喷雾部为相同电位,稳定化电极以如下的方式设置在喷嘴的近旁,即,通过液体呈线状地延伸,形成在喷嘴的前方的喷射部的长度与设置稳定化电极前相比长。

Description

静电喷雾装置及静电喷雾方法
技术领域
本发明涉及静电喷雾装置。
背景技术
已知一种微粒子放出用静电喷雾头,所述微粒子放出用静电喷雾头分别至少具备作为半导电性的毛细管针及包围面,通过向它们之间施加电势,将针状节流孔中的液体雾化(参照专利文献1)。在此静电喷雾涂敷头中,导体板(21)对至少被配置成两列的多个毛细管针(11)以其前端位于相同的平面内的方式进行支承。具有多个圆形孔(13)的导电体提取板(14)被设置成各孔(13)相对于前述针的一个成为同轴。提取板(14)从前述导体板(21)仅离开一定距离地配置,产生来自针(11)的均匀的液体的雾的放出。与前述毛细管针(11)连通的歧管装置(15)向前述毛细管针(11)的列供给液体,电气装置(V1)在各前述毛细管针(11)和前述提取板(14)之间产生电势。由此,薄的涂层被施加在网上。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭63-069555号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,在如上述专利文献1的那样,通过产生电势(静电力),使液体从毛细管针(喷嘴)喷出而将液体喷雾的装置中,一般来说,若向喷嘴供给多的液体,则液体的雾化状态(被喷雾的液体的粒子径等的状态)变得不稳定,在严重的情况下,成为液体不雾化的状态。
另一方面,在向被涂敷物涂抹涂料等液体的情况下,液体的喷雾量越多,越能够缩短相对于被涂敷物涂抹液体的时间。因此,存在想使液体的供给量增多这样的要求。
但是,若增加液体的供给量,则产生前述的那样的被喷雾的液体的粒子径的不一致,产生涂抹不匀这样的问题。另外,若成为液体不雾化的状态,则使液体向被涂敷物涂装本身变得困难。
本发明是鉴于这样的情况做出的发明,以提供一种即使在液体的供给量多的情况下也可以进行稳定的雾化的静电喷雾装置及静电喷雾方法为目的。
为了解决课题的手段
本发明为了达到上述目的,例如可作为下面的方式实现。
(1)基于本发明的一个实施方式的静电喷雾装置,其中,具备液体喷雾部、电压施加组件和稳定化电极,所述液体喷雾部具有喷出液体的喷嘴,所述电压施加组件向前述液体喷雾部和作为相对于前述液体喷雾部的异极发挥功能的异极部之间施加电压,产生使前述液体在带电状态下从前述喷嘴的前端脱离的静电力,所述稳定化电极即使在对前述液体施加压力地将前述液体向前述喷嘴供给的情况下,也将前述液体的喷雾状态维持为正常喷雾时的喷雾的粒子径的最大粒子径在100μm以下的稳定地进行喷雾的稳定喷雾状态,前述稳定化电极与前述液体喷雾部为相同电位,前述稳定化电极以如下的方式设置在前述喷嘴的近旁,即,通过前述液体呈线状地延伸,形成在前述喷嘴的前方的喷射部的长度与设置前述稳定化电极前相比长。
(2)在上述(1)的结构中,前述稳定化电极使前述喷射部的长度与设置前述稳定化电极前相比长1.5倍以上。
(3)在上述(1)或(2)的结构中,前述稳定化电极即使在对前述液体施加压力地将每1分钟超过0.2毫升的前述液体向前述喷嘴供给的情况下,也使前述液体的喷雾状态成为前述稳定喷雾状态。
(4)在上述(1)至(3)中的任一项的结构中,前述稳定化电极即使在对前述液体施加压力地将粘度为0.5Pa·s以上、1000mPa·s以下的前述液体向前述喷嘴供给的情况下,也使前述液体的喷雾状态成为前述稳定喷雾状态。
(5)在上述(1)至(4)中的任一项的结构中,前述电压施加组件能够施加10kV以上的电压。
(6)在上述(1)至(5)中的任一项的结构中,前述稳定化电极的前端部具备大致平面状的前端面和从前述前端面侧朝向后方侧具有与前述前端面大致相同的外形的部分。
(7)在上述(6)的结构中,在将从前述喷嘴的前端到前述稳定化电极的前述前端面为止的距离作为L(μm),将前述稳定化电极的前述前端面的面积作为S(mm2)时,满足下述式子(1),
S≥[L2×F(L)]/106···(1)
(这里F(L)=1.1191×EXP(L×0.00073),且在L≤1.0时,L=1.0)。
(8)在上述(7)的结构中,前述面积S是1250mm2以下,且前述稳定化电极的前述前端面位于从前述喷嘴的前端离开满足式子(1)的距离L(μm)的位置。
(9)在上述(8)的结构中,前述面积S是960mm2以下。
(10)在上述(8)的结构中,前述面积S是700mm2以下。
(11)在上述(1)至(5)中的任一项的结构中,前述稳定化电极的前端部具备前端面和倾斜成外形从前述前端面侧朝向后方侧变大的部分。
(12)在上述(11)的结构中,前述稳定化电极的前述前端部的至少一部分位于从前述喷嘴的前述前端离开8mm以内的位置,
在将位于前述8mm以内的位置的前述稳定化电极的前述前端部在前述喷嘴的中心轴方向的任意的位置切断时的切断面的截面积作为SS(mm2),将从前述喷嘴的前述前端到前述切断面为止的距离作为LL(μm)时,位于从前述喷嘴的前述前端离开8mm以内的位置的前述前端部具备具有满足下述式子(2)的截面积SS(mm2)的部分,
SS≥[LL2×F(LL)]/106···(2)
(这里,F(LL)=1.1191×EXP(LL×0.00073),且LL≤1.0时,LL=1.0)。
(13)在上述(12)的结构中,在位于前述8mm以内的位置的前述稳定化电极的前述前端部中的外形最大的部分中的截面积SS(mm2)是1250mm2以下。
(14)在上述(12)的结构中,在位于前述8mm以内的位置的前述稳定化电极的前述前端部中的外形最大的部分中的截面积SS(mm2)是960mm2以下。
(15)在上述(12)的结构中,在位于前述8mm以内的位置的前述稳定化电极的前述前端部中的外形最大的部分中的截面积SS(mm2)是700mm2以下。
(16)在上述(1)至(15)中的任一项的结构中,具备对前述液体施加压力地将前述液体向前述喷嘴供给的液体供给部。
(17)基于本发明的一个实施方式的静电喷雾方法,在由向具有喷出液体的喷嘴的液体喷雾部和作为相对于前述液体喷雾部的异极发挥功能的异极部之间施加电压而产生的静电力使前述液体带电的状态下,使前述液体从前述喷嘴的前端脱离而进行喷雾,其中,包括在前述喷嘴的外周近旁配置与前述液体喷雾部相同电位的稳定化电极的工序;对前述液体施加压力地将前述液体向前述喷嘴供给,以如下的方式将前述液体喷雾的工序:通过前述液体呈线状地延伸,形成在前述喷嘴的前方的喷射部的长度与不配置前述稳定化电极的状态时相比长。
(18)在上述(17)的结构中,将前述液体喷雾的工序具备以如下的方式将前述液体喷雾的工序:前述喷射部的长度与不配置前述稳定化电极时相比长1.5倍以上。
(19)在上述(17)或(18)的结构中,向前述喷嘴供给的前述液体的供给量每1分钟超过0.2毫升。
(20)在上述(17)至(19)中的任一项的结构中,向前述喷嘴供给的前述液体的粘度是0.5Pa·s以上、1000mPa·s以下。
(21)在上述(17)至(20)中的任一项的结构中,向前述液体喷雾部和异极部之间施加的电压是10kV以上。
根据本发明的一个实施方式,即使在液体的供给量多的情况下,也可进行稳定的雾化。
附图说明
图1是表示有关本发明的第一实施方式的静电喷雾装置的整体结构的剖视图。
图2是表示第一实施方式的液体喷雾部及稳定化电极的分解剖视图。
图3A是将第一实施方式的液体喷雾部对前端侧放大了的局部放大剖视图,表示芯杆的前端面位于后方的情况。
图3B是将第一实施方式的液体喷雾部的前端侧放大了的局部放大剖视图,表示与图3A的状态相比芯杆的前端面位于前方的情况。
图4是表示第一实施方式的液体喷雾部的立体图。
图5是表示在第一实施方式的静电喷雾装置中不配置稳定化电极而施加了电压时的等电位曲线的图。
图6是表示在第一实施方式的静电喷雾装置中不配置稳定化电极而将液体喷雾了时的液体喷雾部的状态的图。
图7是表示在第一实施方式的静电喷雾装置中配置稳定化电极而施加了电压时的等电位曲线的图。
图8是在第一实施方式的静电喷雾装置中设置了变形例的稳定化电极的液体喷雾部的立体图。
图9A是表示有关本发明的第二实施方式的稳定化电极的立体图。
图9B是表示有关本发明的第二实施方式的稳定化电极的剖视图。
具体实施方式
为了实施发明的方式
下面,参照附图,对用于实施本发明的方式(下面称为实施方式)详细地进行说明。另外,在实施方式的整个说明中,对相同的要素标注了相同的符号。另外,在没有特别说明的情况下,“前(端)”、“前(方)”等表现,在各部件等中表示液体的喷雾方向侧;“后(端)”、“后(方)”等表现,在各部件等中表示与液体的喷雾方向相反侧。
(第一实施方式)
图1是表示有关本发明的第一实施方式的静电喷雾装置10的整体结构的剖视图。如图1所示,静电喷雾装置10具备具有喷出液体的喷嘴22的液体喷雾部20、稳定化电极30和电压施加组件(电压电源)50。电压施加组件50向液体喷雾部20和作为相对于液体喷雾部20的异极发挥功能的异极部40之间施加电压。
(液体喷雾部)
图2是将液体喷雾部20和稳定化电极30分解了的分解剖视图。如图2所示,液体喷雾部20具备主体部21、喷嘴22和芯杆23。主体部21由绝缘材料形成,在其内部形成了液体流路21b。液体流路21b具有供给液体的液体供给口21a。喷嘴22具有贯通孔,此贯通孔以与主体部21的液体流路21b连通的方式设置在主体部21的前端。芯杆23由导电材料形成,被配置在主体部21的液体流路21b内及喷嘴22的贯通孔内。
在主体部21,为了将芯杆23向后端侧取出,设置了与液体流路21b连通的孔部21c。在该孔部21c内设置了密封部件24,以便将其与芯杆23之间的间隙密封,使得液体不泄漏。另外,在本实施方式中,作为密封部件24,使用了O型环,但不限于O型环,能够使用可进行密封的任意的部件。
而且,在位于主体部21的后端侧的芯杆23的后端设置了由绝缘材料形成的旋钮部23a,并且设置了由导电材料形成的电气配线连接部23b。电气配线连接部23b被设置成将旋钮部23a的大致中央贯通。
如图1所示,将来自电压施加组件50的电气配线与电气配线连接部23b连接。而且,如图2所示,通过将电气配线连接部23b配置成与芯杆23接触,将芯杆23和电气配线连接部23b电气性地连接。
另外,在主体部21的后端开口部21d的内周面上,设置了用于螺纹接合并连接旋钮部23a的内螺纹构造21e。另一方面,在旋钮部23a的前端的外周面上,设置了外螺纹构造23c。
因此,通过使旋钮部23a的前端外周面的外螺纹构造23c与主体部21的后端开口部21d的内螺纹构造21e进行螺纹接合,将芯杆23可拆卸地安装在主体部21。另外,通过调节旋钮部23a的螺纹接合量,能够使芯杆23在前后方向移动,能够在前后方向调节芯杆23的前端面23d的位置。
在这里,一般来说,将静电喷雾装置的液体进行喷雾的喷嘴具有液体流动的贯通孔的直径小的细微的液体流路。可以推测,这是因为若液体流出的喷嘴前端的开口直径大,则不能得到液体的稳定的雾化状态。例如,一般来说,喷嘴前端的开口直径不足0.1mm。
因此,例如,若液体干燥,则喷嘴前端的开口部立即堵塞,但因为开口直径小,所以存在难以消除此堵塞这样的问题。
然而,本申请发明者发现,通过使用芯杆23,与以往相比,即使将喷嘴前端的开口径做成大的开口直径,也能够进行良好的雾化,针对理由稍后说明。因此,能够使本实施方式的喷嘴22的前端的开口部22b的开口直径变大(例如,0.2mm)。其结果,能够大幅降低堵塞产生的频度。
另外,喷嘴22的开口部22b的开口直径不是限定于0.2mm的开口直径,在使用芯杆23的方式中,开口直径也可以是1mm左右。
喷嘴22的开口部22b的开口直径,在一个实施方式中是0.1mm以上,在其它的实施方式中是0.2mm以上,进而,在另外的实施方式中比0.2mm大。在这些实施方式中,难以引起堵塞,另外,即使引起堵塞,也能够清扫。
另一方面,喷嘴22的开口部22b的开口直径,在一个实施方式中是1.0mm,在其它的实施方式中是0.8mm以下,进而,在另外的实施方式中是0.5mm以下。在这些实施方式中,能够使雾化稳定化。
另外,在本实施方式中,如上所述,能够使芯杆23在前后方向移动。因此,即使引起堵塞,也能够通过使芯杆23移动来消除堵塞。进而,喷嘴22的贯通孔的内径也大到能够配置芯杆23的程度。因此,也可以拆卸芯杆23,使清洗液大量流动来进行清洗。
图3A及图3B是将液体喷雾部20的前端侧放大了的放大图。图3A表示芯杆23的前端面23d位于后方的情况。图3B表示与图3A的状态相比芯杆23的前端面23d位于前方的情况。
如图3A所示,喷嘴22具有内径朝向开口部22b侧呈锥状地变小的锥状内径部(参照范围A)。此锥状内径部的锥角度是α。芯杆23具有外径朝向前端面23d变小的锥形状部(参照范围B)。锥形状部的锥角度是β。
而且,喷嘴22的锥状内径部的锥角度α比芯杆23的锥形状部的锥角度β大。另外,芯杆23的前端面23d的直径比喷嘴22的开口部22b的开口直径小。芯杆23的锥形状部被形成为直径朝向后端侧逐渐变大,具有直径比喷嘴22的开口部22b的开口直径大的部分。
如上所述,通过形成喷嘴22及芯杆23的前端侧,若参见图3A及图3B进行比较可知,通过使芯杆23在前后方向移动,能够调节形成在喷嘴22和芯杆23之间的间隙的宽度。其结果,能够调节从喷嘴22的开口部22b出来的液体的量。
另外,与图3B所示的状态相比,通过进一步使芯杆23向前方侧运动,芯杆23可与喷嘴22的内周面抵接,将喷嘴22的开口部22b封闭。因此,在不将液体喷雾的状态下,通过由芯杆23使喷嘴22的开口部22b封闭,可防止喷嘴22内的液体干燥。其结果,能够抑制喷嘴22的堵塞。
(稳定化电极)
如图2所示,稳定化电极30具有设置了内螺纹构造的螺纹孔31a。而且,稳定化电极30,在被装配到液体喷雾部20的喷嘴22上后,通过使固定螺钉31与稳定化电极30的螺纹孔31a进行螺纹接合,将固定螺钉31紧固成由固定螺钉31推压喷嘴22的外周,被固定在喷嘴22上。
这样,稳定化电极30,如图4所示,被安装成被配置在液体喷雾部20的喷嘴22的前端外周近旁。更具体地说,在本实施方式中,稳定化电极30,如图1所示,将稳定化电极30的前端面30a以与喷嘴22的前端外周缘22a相比配置在后方的方式固定在喷嘴22的外周。
而且,如上所述,稳定化电极30,由于由固定螺钉31固定,所以通过松开固定螺钉31,能够沿着喷嘴22移动。因此,可调整在沿着喷嘴22的前后方向的稳定化电极30的配置位置。
另外,在本实施方式中,稳定化电极30被固定在喷嘴22上,但也可以是稳定化电极30被固定在液体喷雾部20的主体部21。在该况下,也可以是稳定化电极30由臂构造等配置在喷嘴22的前端侧的外周近旁。
另外,也可以是在喷嘴22的外周面上形成外螺纹构造。也可以是在稳定化电极30的配置喷嘴22的贯通孔30b(参照图2)的内周面上形成内螺纹构造。在此情况下,也可以通过使稳定化电极30相对于喷嘴22进行螺纹接合并连接,将稳定化电极30配置在喷嘴22的前端侧的外周近旁。即使在这样的螺纹接合并连接的情况下,也可以通过改变螺纹接合量来调整在沿着喷嘴22的前后方向上的稳定化电极30的配置位置。
稳定化电极30由导电材料形成。在稳定化电极30上,如图1所示,连接了电气配线,所述电气配线从连接电压施加组件50和电气配线连接部23b的电气配线分支。因此,稳定化电极30与液体喷雾部20(更具体地说,是芯杆23)成为相同电位。
(异极部40)
在本实施方式中,作为异极部40使用被涂敷物。电气配线在与芯杆23连接的一侧相反侧与被涂敷物连接,由此,被涂敷物本身作为相对于液体喷雾部20的异极发挥功能。另外,作为异极部40发挥功能的被涂敷物,由接地组件80接地。此接地组件80不是必须的,但由于可能存在作业者触碰被涂敷物的情况等,所以从安全性的观点考虑进行了设置。
另外,在本实施方式中,为了使被涂敷物作为异极部40发挥功能,将来自电压施加组件50的电气配线与被涂敷物连接。但是,不需要将电气配线与被涂敷物直接地连接。
例如,在被涂敷物由运送装置等运送到涂抹涂料等液体的位置的那样的情况下,也可以将来自电压施加组件50的电气配线与载置运送装置的被涂敷物的载置部连接,使载置部作为异极部40发挥功能。进而,也可以通过被涂敷物与其载置部接触以便被涂敷物与作为异极部40发挥功能的载置部成为相同电位,来将被涂敷物和电压施加组件50电气性地连接。
接着,一面参照图5及图6,一面对设置稳定化电极30前的使用液体喷雾部20(参照图6)将液体喷雾的情况进行说明,并且对设置上述的芯杆23的效果等进行说明。然后,对设置稳定化电极30的情况的效果等进行说明。图5是仅图示了没有设置稳定化电极30的状态的将液体喷雾的喷嘴22的前端侧的侧视图。
在图5中,将喷嘴22的中心轴作为Z轴来表示,将与此Z轴正交的1个轴作为X轴来表示。图5一并图示了在施加了电压时在沿着Z轴及X轴的截面中出现的等电位曲线58。另外,在这里,作为一例表示X-Z平面的等电位曲线58,但在以Z轴为中心使此平面仅旋转了规定角度的任意的平面中也出现同样的等电位曲线。另外,图6表示在没有设置稳定化电极30的状态下从液体喷雾部20将液体喷雾的状态。
如图5所示,若施加电压,则以围绕喷嘴22的方式出现等电位曲线58。而且,从喷嘴22出来的液体由静电力朝向与等电位曲线58的切线正交的方向拉拽。此时,通过拉拽液体的静电力相对于向芯杆23的前端面23d及喷嘴22的前端外周缘22a的表面张力和由粘度产生的附着力平衡,供给到喷嘴22的前端侧的液体如图6所示在其前端成为圆锥形的形状(换言之,成为泰勒圆锥60的状态)。
此泰勒圆锥60,因电场的作用而在液体中引起正/负电荷的分离,通过因过量电荷而带电的喷嘴22前端的弯月面进行变形,形成为圆锥状。而且,液体由静电力从泰勒圆锥60的前端笔直地拉拽,通过液体在从泰勒圆锥60的前端呈线状地延伸的喷射部60a的前端进行静电爆炸将液体喷雾。
由直到此静电爆炸为止的来自与等电位曲线58的切线正交的方向的静电力产生的拉拽力等成为被喷雾的液体的惯性力。进而,作为静电爆炸时的扩展力(排斥力)等的相互作用的结果,液体向前方侧喷雾。
而且,此被喷雾的液体也就是脱离喷嘴22而成为液体粒子的液体,由于与空气接触的面积与脱离前的状态相比飞跃性地变大,所以促进溶质的气化。伴随着该溶质的气化,带电的电子间的距离变近,产生静电排斥(静电爆炸),液体分裂为小的粒子径的液体粒子。由于若引起此分裂,则与空气接触的表面积与分裂前相比进一步增加,所以促进溶质的气化。因此,液体静电爆炸,再次分裂为小的粒子径的液体粒子,通过反复进行这样的静电爆炸,液体被雾化。
在这里,在本实施方式中,芯杆23被设置在喷嘴22内。若如以往的静电喷雾装置的那样做成不设置此芯杆23的结构,则液体能够附着的部分仅是喷嘴22的前端外周缘22a。
因此,若在这样的状态下使喷嘴22的开口部22b的开口直径变大,则被推测为不再能进行液体的稳定的雾化。其理由可以认为是,例如液体容易向喷嘴22的上下左右摇摆,不能形成完美的泰勒圆锥60,或不能维持泰勒圆锥60本身。若产生这样的现象,则不再能得到从喷嘴22脱离的液体粒子的稳定性(粒子的大小、数量及带电状态等稳定性)。
另一方面,在本实施方式中,由于在喷嘴22内配置了芯杆23,所以液体除附着在喷嘴22的前端外周缘22a以外,也附着在芯杆23的前端面23d上。换言之,液体能够附着的芯杆23的前端面23d存在于开口部22b的中央部。因此,可以认为,即使喷嘴22的开口部22b的开口直径大,也能够形成稳定的泰勒圆锥60,其结果,能够进行液体的稳定的雾化。
另外,若芯杆23的前端面23d从喷嘴22的前端外周缘22a(也就是喷嘴22的开口部22b的前端面)向前方出来得过多,则电场难以作用于从喷嘴22出来的液体。另一方面,若芯杆23的前端面23d从喷嘴22的开口部22b的前端面向后方拉入得过多,则成为与开口部22b的中央部不存在液体能够附着的部分的状态相同的状态。
因此,在一个实施方式中,芯杆23的前端面23d,在将液体喷雾的状态下,以喷嘴22的开口部22b的前端面为基准,在沿着芯杆23的中心轴的前后方向,位于喷嘴22的前端的开口部22b的开口直径的10倍以内的位置。在其它的实施方式中,芯杆23的前端面23d位于5倍以内的位置,在另外的实施方式中,位于3倍以内的位置。
例如,在本实施方式中,喷嘴22的开口部22b的开口直径是0.2mm,在不考虑静电力的情况下,从喷嘴22的开口部22b出来的液体在喷嘴22的前端以成为直径约为0.2mm的半球状的方式出来。
在一个实施方式中,芯杆23的前端存在于向喷嘴22的前端出来的液体的附近,以便电场(静电力)能够作用于此液体而形成圆锥状的泰勒圆锥60。在一个实施方式中,芯杆23的前端位于从喷嘴22的开口部22b的前端面向前方(液体出来的方向)2mm以内的位置。另一方面,在一个实施方式中,为了使得液体附着,芯杆23的前端位于从喷嘴22的开口部22b的前端面向后方(拉入的方向)2mm以内的位置。
如上所述,通过设置芯杆23,即使使喷嘴22的开口部22b的开口直径变大,也能够进行稳定的液体的雾化。因此,能够使喷嘴22的开口部22b的开口直径成为能够抑制堵塞的那样大的开口直径。另外,因为能够使喷嘴22的开口部22b的开口直径变大,所以能够通过机械加工来制作喷嘴22。
另外,在本实施方式中,表示了芯杆23的前端作为前端面23d具有平坦的平面的情况。但是,不需要芯杆23的前端一定是平坦的平面。为了有助于稳定的泰勒圆锥60的形成,例如,也可以是芯杆23的前端如R形状的那样成为朝向前方侧突出的曲面。
即使在使用没有设置上述的稳定化电极30的液体喷雾部20的情况下,例如,即使液体的粘度是0.5~1000mPa·s左右的低粘度,在液体向喷嘴22的供给量少时(例如,在供给量为0.1毫升/分钟左右的情况下),也可以进行良好的液体的雾化。
然而,若使液体的供给量增加下去,则难以实现稳定的液体的雾化,因此,为了稳定化的雾化,使用稳定化电极30。
因此,本实施方式的静电喷雾装置10具备稳定化电极30。其结果,通过对液体施加压力,即使在使液体的供给量多到超过0.2毫升/分钟的情况下,例如即使在液体的供给量多到0.3毫升/分钟、0.5毫升/分钟、1.0毫升/分钟、进而2.0毫升/分钟的情况下,也可以进行良好的雾化。下面,对此稳定化电极30进一步进行详细的说明。
首先,在进行有关使用了稳定化电极30的液体的喷雾的详细的说明前,对在不使用稳定化电极30时,若使液体的供给量变多则不能得到稳定的雾化的理由进行说明。然后,对通过使用稳定化电极30,不能进行其稳定的雾化的状态怎样变化进行说明。
首先,在不使用稳定化电极30的状态下,如图5所示,因电压的施加而围绕喷嘴22出现的等电位曲线58以将喷嘴22作为中心画圆的方式出现。在此情况下,静电力的拉拽力,在将切线引到此等电位曲线58时,作用于与此切线正交的方向。因此,可以认为拉拽力呈扇状地作用于液体。
如上所述,静电喷雾装置的将液体喷雾的原理是由静电力进行的液体的静电爆炸。因此,为了增加液体的供给量,使施加的电压与该液体的供给量的增加相应地变高,提高产生的静电力。在此情况下,液体不会形成泰勒圆锥60,由静电力在喷嘴22的前端的最近处引起分裂。
为了容易理解,更具体地说明在使静电力增强的情况下,液体的脱离和雾化的状态怎样逐渐变化。若在从图6所示的那样的泰勒圆锥60的前端呈线状地延伸的喷射部60a的前端,从液体静电爆炸的良好的状态提高施加的电压,逐渐增强静电力,则喷射部60a的长度逐渐变短。进而,若增强静电力,则成为没有喷射部60a的状态,然后,成为连泰勒圆锥60都不形成的状态。若成为此状态,则一旦液体从喷嘴22的前端出来,就立即引起由静电力产生的分裂。
如上所述,在连泰勒圆锥60都不再形成并在喷嘴22的前端最近处引起由静电力产生的分裂时,与引起静电爆炸的情况不同,液体的粒子径不均匀,成为大粒子径的液体、小粒子径的液体相互混杂的不均匀的雾化的状态。
在连上述的那样的泰勒圆锥60都不形成并在喷嘴22的前端最近处引起由静电力产生的分裂的状态下,因为静电力相对于被供给的液体的供给量过强,所以可以认为瞬间达到了由静电力产生的分裂。因此,可以认为若增加液体的供给量,则再次形成泰勒圆锥60及喷射部60a。
实际上能够观察到若逐渐增加液体的供给量,则再次形成泰勒圆锥60及喷射部60a。但是,这样增加液体的供给量而形成的喷射部60a,比稳定地进行雾化时的状态粗。其结果,可以看到通过静电爆炸进行分裂雾化的液体的粒子径不一致,液体的粒子径不均匀。
另外,成为上述的那样的粗的喷射部60a,不是因为喷射部60a主要由静电力的拉拽力从泰勒圆锥60的前端延伸而形成,而是因为在也施加了压送来自喷嘴22的液体的力的状态下强制性地形成。
在这里,若考虑静电力容易作用在喷射部60a的表面上的情况,则在喷射部60a粗的情况下,可以推测喷射部60a没有成为均匀的带电状态,而是成为大致表层侧带电的那样的状态。于是,可以认为,因为喷射部60a的中心部不怎么带电荷,所以静电力不发挥作用,另一方面,在喷射部60a的表层中产生了静电力发挥作用的状态。
而且,在不使用稳定化电极30的情况下,如参照图5进行了说明的那样,静电力以呈扇状地拉拽的方式发挥作用。此呈扇状地拉拽的静电力的拉拽成分,能够将图5中的Z轴方向的矢量成分和X轴方向的矢量成分合成来表示。因为喷射部60a的表层朝向X轴方向,所以喷射部60a的表层的液体在X轴方向处于容易分离的状况,因此,由X轴方向的矢量成分剥下,表层的液体从喷射部60a分裂。由此,可以推测脱离了的液体的粒子径不稳定,成为不均匀的粒子径。于是,可以推测液体脱离后的静电爆炸也伴随着液体的粒子径的不一致而变得不均匀。
从这样的情况看,可以认为,为了在使液体的供给量变多时进行液体的粒子径没有不一致的稳定的雾化,通过尽可能地使静电力以仅在Z轴方向拉拽液体的方式发挥作用,一面消除X轴方向的表面分裂,一面因静电力集中在喷射部60a的前端而引起均匀的静电爆炸,该喷射部60a的前端是越往前端去,速度越增加地变细(换言之,细长地延伸,难以产生带电状态的不一致)。
因此,本申请发明者基于这样的想法,想到了设置稳定化电极30这样的结构。通过设置稳定化电极30,本实施方式的静电喷雾装置10即使以超过0.2毫升/分钟这样的供给量将粘度为0.5~1000mPa·s左右的比较低的粘度的液体向喷嘴22供给,也能够实现稳定的液体的喷雾。另外,即使在对液体施加压力地向喷嘴22供给液体的情况下,也可以维持液体的正常喷雾时的喷雾的粒子径的最大粒子径在100μm以下的进行稳定喷雾的状态。下面,对稳定化电极30进行更详细的说明。
如一边参照图1一边说明的那样,在稳定化电极30上连接了电气配线,所述电气配线从连接电压施加组件50和电气配线连接部23b的电气配线分支,稳定化电极30与液体喷雾部20(在本例中,芯杆23)成为相同电位。也就是说,稳定化电极30被构成为具有与液体喷雾部20的电极(芯杆23)相同的电位。因此,稳定化电极30产生与液体喷雾部20的电极(芯杆23)相同的作用。
而且,如图1所示,由于围绕喷嘴22的前端外周配置了具有这样的电位的稳定化电极30,所以通过施加电压产生的静电力也向稳定化电极30的前端面30a侧分散,向喷嘴22的前端集中的情况被缓和。
其结果,即使提高施加的电压,增强静电力,也可避免过度的静电力相对于从喷嘴22出来的液体局部地集中。因此,能够避免从喷嘴22刚刚出来后的液体的分裂。
图7是表示在设置了稳定化电极30的情况下出现的与图5同样的X-Z平面中的等电位曲线58的状态。如图7所示,包括稳定化电极30的前端面30a在内的范围成为静电力集聚的电极部分。因此,与图5比较,出现在喷嘴22的前方侧的等电位曲线58的弯曲状态变得平缓,并且等电位曲线58的间隔变宽,在喷嘴22附近的静电力变弱。
静电力以向与在等电位曲线58上划出的切线正交的方向拉拽液体的方式发挥作用。因此,在图7所示的那样的等电位曲线58的情况下,向Z轴的正侧及负侧拉拽的力与图5所示的等电位曲线58比较变小。也就是说,成为向前方侧拉拽的力被增强,并且等电位曲线58的间隔变宽,喷嘴22前端附近的静电力被减弱的状态。
因此,向从喷嘴22的前端出来的液体施加不会在喷嘴22的前端分裂的沿着Z轴笔直地向前方侧拉拽的力。由此,液体一面向前方侧延伸一面加速,其结果,向前方延伸地变细。
而且,此液体的变细的前端部以使喷射部60a延伸得长的方式形成。因此,通过前端部位于从稳定化电极30离开的位置,静电力变得容易集中,进而,通过变细,静电力也变得容易集中。另外,通过液体的前端部变细,也难以发生带电状态的不一致。因此,容易引起均匀的静电爆炸。
其结果,在喷射部60a中,能够避免引起液体局部地分裂。另外,因为液体在喷射部60a的前端稳定,均匀地引起静电爆炸,所以难以产生不使用稳定化电极30时的那样的液体的粒子径的不均匀性。
另外,发现了延伸到前方的液体的前端部以如下的方式发挥进行自我调节的功能,即,通过液体的喷射部60a的前端位置与由电压施加组件50的电压的变化、湿度变化等产生的静电力的变化等相应地变化,前端部位于引起均匀的静电爆炸的位置。
具体地说,在电压施加组件50的电压降低了的情况下,由于电压降低,静电力减弱。在该情况下,液体的喷射部60a的前端位置由于稳定化电极30的影响少,所以通过液体的前端部向静电力强的前方延伸,继续稳定的雾化。反之,在电压施加组件50的电压上升了的情况下,由于电压上升,静电力增强。在该情况下,液体的喷射部60a的前端位置由于稳定化电极30的影响大,所以通过液体的前端部向静电力弱的后方缩小,继续稳定的雾化。
另外,能够确认在与设置稳定化电极30前相比喷射部60a(参照图6)的长度变长的状态时,喷射部60a的前端位置的变化幅度大,静电爆炸的稳定性高。
因此,在一个实施方式中,稳定化电极30被设置在喷嘴22的近旁,以便设置了稳定化电极30时的喷射部60a的长度相对于设置稳定化电极30前的喷射部60a的长度长到1.5倍以上。
另外,在一个实施方式中,稳定化电极30被设置在喷嘴22的近旁,以便即使在设置稳定化电极30前几乎看不到喷射部60a的状态的情况下,也能够通过设置稳定化电极30来准备喷射部60a,也就是说与设置稳定化电极30前相比喷射部60a的长度变长。
顺便说一下,可以考虑,稳定化电极30的前端面30a的贡献度是前端面30a越位于喷嘴22的前端侧则越大,越位于从喷嘴22的前端向后侧离开的一侧则越小。另一方面,可以考虑,在稳定化电极30的前端面30a位于从喷嘴22的前端离开的距离相同的位置的情况下,若前端面30a的面积大,则作为电极发挥作用的面积变大。其结果,可以考虑前端面30a的贡献度变大。
因此,可以认为在稳定化电极30的前端面30a位于喷嘴22的前端侧的情况下,即使前端面30a的面积少,也能够进行稳定的静电爆炸(粒子径的不一致少的喷雾)。反之,可以认为在前端面30a位于从喷嘴22的前端向后方侧离开的位置的情况下,通过使前端面30a的面积变大,能够进行稳定的静电爆炸(粒子径的不一致少的喷雾)。
因此,制作了将前端面30a的大小改变了的几个稳定化电极30,求出了能够进行稳定的静电爆炸(粒子径的不一致少的喷雾)的前端面30a的喷嘴22的前后方向位置和前端面30a的面积的关系。下面,基于喷嘴22的前后方向位置和前端面30a的面积关系,对前端面30a的面积进一步进行说明。
首先,液体喷雾部20基本上与上述的液体喷雾部同样,但在喷嘴22的外周面上具备外螺纹构造(螺旋槽)以便容易进行稳定化电极30的前后方向的对位。另外,液体喷雾部20在稳定化电极30的配置喷嘴22的贯通孔30b(参照图2)的内周面上具备内螺纹构造(螺旋槽)。也就是说,使用通过调节稳定化电极30的相对于喷嘴22的螺纹接合量来改变稳定化电极30的前后方向的位置的静电喷雾装置10,取得了下面说明的数据。
作为稳定化电极30,分别准备了直径为6mm的圆筒状且前端面30a的喷嘴22用的开口直径为3.3mm的电极(下面也称为“电极1”)、直径为8mm的圆筒状且前端面30a的喷嘴22用的开口直径为3.3mm的电极(下面也称为“电极2”)、直径为16mm的圆筒状且前端面30a的喷嘴22用的开口直径为4.4mm的电极(下面也称为“电极3”)、直径为28mm的圆筒状且前端面30a的喷嘴22用的开口直径为4.4mm的电极(下面也称为“电极4”)。而且,对各稳定化电极30,求出了能够进行稳定的静电爆炸(粒子径稳定的液体的喷雾)的距喷嘴22的前端最远的后方侧的位置(下面,也称为最大距离)。
其结果,就电极1而言,最大距离L1是2mm,若与之相比在喷嘴22的后方侧配置电极1(配置前端面30a),则不能进行稳定的静电爆炸(粒子径稳定的液体的喷雾)。同样,就电极2而言,最大距离L2是2.5mm,就电极3而言,最大距离L3是3.5mm,就电极4而言,最大距离L4是4.5mm。
在这里,电极1~4的前端面30a的面积S(mm2),根据前端面30a的直径D、开口直径d,作为S=[(D/2)2-(d/2)2]×π求出。若从存在以mm单位进行变化的情况考虑,并考虑到以后的情况,以μm为单位求出,则电极1的前端面30a的面积S1是19711350(μm2),电极2的前端面30a的面积S2是41691350(μm2),电极3的前端面30a的面积S3是185762400(μm2),电极4的前端面30a的面积S4是600242400(μm2)。
若考虑稳定化电极30作用于静电力,则可以推测为从此面积S1到S4的变化受到了按照最大距离L1~L4的平方产生的影响,也就是说,存在面积与距离的平方成比例地逐渐变大的趋势。
因此,将面积S1~S4除以最大距离L1~L4的平方,求出了抵消由距离的平方产生的影响的面积(这里,为了与面积S1~S4的单位一致,除以距离的平方的计算也以L1~L4作为μm来进行)。另外,将除以了此距离的平方的面积称为折扣面积(在这里,因为折扣面积本身是以抵消距离的变化的方式进行了标准化的值,所以单位为无量纲)。
若这样求出电极1的折扣面积SD1,则是4.93,若求出电极2的折扣面积SD2,则是6.67,若求出电极3的折扣面积SD3,则是15.16,若求出电极4的折扣面积SD4,则是29.64。
在这里,在影响单纯地按照距离的平方产生(通常,静电力的那样的有关电磁场的力按照距离的平方产生)的情况下,折扣面积SD1~SD4应该成为常数,但在上述的计算中,折扣面积SD1~SD4没有成为常数。具体地说,若将最大距离L1~L4作为坐标图上的X轴的值,将折扣面积SD1~SD4作为坐标图上的Y轴的值作成坐标图,则能够确认指数函数性的不断上升的趋势。
这可以考虑是因为,虽然此折扣面积SD1到SD4成为抵消了因沿着稳定化电极30的前端面30a的喷嘴22的位置的不同而产生的影响的值,但是折扣面积SD1到SD4成为残留了如下的情况的影响的值,即,即使在相同位置,直径越大,从喷嘴22的中心离开的距离越远。
也就是说,若欲在使稳定化电极30的前端面30a从喷嘴22的前端向后方移动时构成面积大的电极面(前端面30a),则稳定化电极30的直径必然变大。可以考虑为上述的指数函数性的不断上升的趋势受到了其影响。
因此,在将此最大距离L1~L4作为坐标图上的X轴的值,将折扣面积SD1~SD4作为坐标图上的Y轴的值进行制图,使它按照指数函数近似的函数表示与从喷嘴22的前端离开的距离相应的由稳定化电极30的前端面30a的直径的变化产生的影响。
而且,若以坐标图的X轴的变量为L、Y轴的变量为SD,基于作为X坐标、Y坐标绘制在坐标图上的4个取样点(L1、SD1)、(L2、SD2)、(L3、SD3)、(L4、SD4),求出指数函数,则得到下述式子F1(另外,下面的近似式(F1)是使用微软公司生产的表格处理软件Excel的功能求出)。
SD=1.1191×[EXP(0.00073×L)]…(F1)
通过此近似求出的函数(式子(F1)),成为表示从喷嘴22的前端离开的距离L(μm)和在该距离L(μm)所需要的折扣面积(SD)的关系的式子。也就是说,通过将从喷嘴22的前端离开的任意的距离L(μm)带入式子(F1)的L,求出在该位置所需要的折扣面积SD。而且,若以将使用式子(F1)求出的折扣面积SD作为进行该折扣前的状态的方式,将此求出的折扣面积SD乘以距离L(μm)的平方,则求出在该距离L(μm)所需要的面积S(μm2)。
因此,在一个实施方式中,在从喷嘴22的前端到稳定化电极30的前端面30a为止的距离为L(μm)的情况下,稳定化电极30的前端面30a的面积S(mm2)被设定在由下述式子(F2)求出的面积S(mm2)以上。
S={L2×(1.1191×[EXP(0.00073×L)])}/106…(F2)
另外,在上述式子(F2)中除以106,是因为使面积S的单位返回到mm2
因此,若将指数函数的部分如下面的那样作为函数F(L)表示,则是如下的那样。
F(L)=1.1191×[EXP(0.00073×L)]
在一个实施方式中,在从喷嘴22的前端到稳定化电极30的前端面30a为止的距离为距离L(μm)的情况下,前端面30a的面积S(mm2)满足下述式子(1)。
S≥[L2×F(L)]/106…(1)
这里,F(L)=1.1191×[EXP(0.00073×L)],且在L≤1.0时,L=1.0。
另外,在L≤1.0(μm)时,L=1.0(μm)的理由如下。若看上述式子的展开可以明确,L2的部分是用于抵消从喷嘴22的前端离开的距离的影响的要素。也就是说,L2的部分是求出折扣面积SD时的分母,是成为越从喷嘴22离开越比1.0大的数值的必要的某个物理量。
然而,在L<1.0时,L2的部分成为获取不足1.0的值的计算上的奇点。在此奇点的范围内,将导出越使稳定化电极30接近喷嘴22的前端则越使前端面30a成为大面积这样的在理论上弄错了的计算结果。
另一方面,由于可以认为从喷嘴22的前端向后方离开1μm的后方的位置和前端的位置实质上没有差别,所以可以认为在计算上成为奇点的从喷嘴22的前端离开1.0μm的范围(L≤1.0)内,即使看做L=1.0,在实际使用上也没有问题。因此,在L≤1.0(μm)时,L=1.0(μm)。
顺便说一下,通过设置稳定化电极30,仅笔直地向前方拉拽的力容易相对于从喷嘴22的前端出来的液体发挥作用。在此情况下,因为静电力向稳定化电极30的前端面30a分散,所以拉拽液体本身的力减少。
因此,为了对液体给与其良好地向前方延伸的静电力,稳定化电极30的前端面30a的面积在一个实施方式中是1250mm2以下,在其它的实施方式中是960mm2以下,在另外的实施方式中是700mm2
通过将稳定化电极30的前端面30a的面积抑制在上述的面积,施加给液体的静电力过于变弱的情况被抑制。其结果,能够形成液体良好地向前方延伸的喷射部60a。
另外,若考虑静电力向稳定化电极30的前端面30a分散,则为了得到液体仅向前方良好地延伸的静电力,施加的电压在一个实施方式中是10kV以上,在其它的实施方式中是15kV以上。因此,在一个实施方式中,静电喷雾装置10的电压施加组件50能够施加10kV以上的电压。
另一方面,若考虑抑制向液体过量地施加静电力的情况、安全性,则施加的电压在一个实施方式中是30kV以下,在其它的实施方式中是25kV以下,在另外的实施方式中是20kV以下。
进而,在上述中,由导电材料形成了稳定化电极30整体的情况,也就是说,不仅是包括稳定化电极30的前端面30a在内的实际上作为电极做出贡献的前端部,也包括与其相比为后方侧的部分在内,全部由导电材料一体地形成。但是,由于实质上对使雾化稳定化做出贡献的是前端面30a的部分,所以稳定化电极30也可以作为图8所示的那样的变形例来构成。
也就是说,稳定化电极30也可以具备前端部33和部分34,该前端部33具有作为稳定化电极30的电极部分发挥功能的平面状且由导电材料形成的前端面30a,该部分34形成在前端部33的后方并与前端部33一体地形成,且由绝缘材料形成。这样,若使由导电材料形成的部分的厚度变薄,则能够抑制火花的产生。由导电材料形成的部分的厚度在一个实施方式中是10mm以下,在其它的实施方式中是5mm以下。
另外,在上述中,对前端面30a的外形为圆形的情况进行了表示,但前端面30a的外形例如也可以是五边形、六边形等多边形。例如,若将包括前端面30a在内的作为由导电材料形成的部分的前端部33的外形做成五边形、六边形等多边形,则能够将前端面30a的外形简单地做成五边形、六边形。在此情况下,前端面30a的外形和前端部33的外形成为大致相同的外形。
另外,若稳定化电极30的前端面30a位于从喷嘴22的前端向后方过度地离开的位置,则需要使前端面30a的面积成为相当大的面积,另外,难以出现稳定化的效果。因此,在一个实施方式中,稳定化电极30的前端面30a位于从距喷嘴22的前端离开8mm以内的位置。
另外,为了配置喷嘴22,在稳定化电极30的前端面30a上设置开口。此开口大,意味着作为电极面发挥功能的前端面30a的内周缘从喷嘴22离开。于是,可以考虑为在此内周缘和喷嘴22之间的间隙中,容易出现朝向后方侧弯曲的等电位曲线58。为了使这样的等电位曲线58难以出现,此间隙也可以设定得小。因此,前端面30a的开口直径在一个实施方式中是7mm以内左右,在其它的实施方式中是6mm左右以内,进而,在另外的实施方式中是5mm以内左右。
(第二实施方式)
在第一实施方式中,对稳定化电极30的前端面30a为平面的情况进行了表示。在一个实施方式中,稳定化电极30是将施加给喷嘴22的前端的静电力向其周边均匀地分散的形状。
因此,第一实施方式的前端面30a被形成为平面状。另一方面,在第二实施方式中,稳定化电极30具有外径从前端侧朝向后方侧变大的锥形状。可以认为,根据这样的结构,也能够得到将施加给喷嘴22的前端的静电力向其周围分散的效果。下面,对这样的锥形状的稳定化电极30进行说明。
图9A是表示第二实施方式的稳定化电极30的立体图,图9B是表示第二实施方式的稳定化电极30的剖视图。
如图9A及图9B所示,第二实施方式的稳定化电极30具备前端部33。此前端部33具备前端面30a和倾斜成外形从前端面30a侧朝向后方侧变大的部分30c。另外,在本实施方式中,倾斜的部分30c成为两段锥状。但是,倾斜的部分30c也可以没有成为两段锥状,而是成为三层锥状。
可以认为,在具有这样的锥状的部分的情况下,不仅前端面30a,倾斜的部分30c的表面也对将向喷嘴22的前端集聚的静电力分散做出贡献。
更具体地说,可以认为,能够从喷嘴22的前端侧看到的表面的部分作为电极做出贡献。因此,在正面看喷嘴22的前端的正视中,在从喷嘴22的前端离开的距离在8mm以内左右的范围内也可以具有能够作为稳定化电极30做出贡献的足够的直径的部分。
可以认为,例如,在图9中,前端面30a侧的第一段锥部分的锥角度平缓,朝向后方侧没有直径太变大的变化,从前端面30a看第一段锥部分的范围的哪个部分的截面,即使没有成为能够得到与从喷嘴22的前端离开的距离相应的必要的面积的大小(直径),若第二段锥部分的锥角度变大,直径急剧变大,成为在该第二段锥部分中得到与从喷嘴22前端离开的距离相应的必要的面积的大小(直径),则也能够将向喷嘴22的前端集聚的静电力充分地分散。
因此,在第二实施方式中,也可以将基于在第一实施方式中所示的式子(1)的面积如下面的那样变形。也就是说,在以将位于从喷嘴22的前端离开8mm以内的位置的稳定化电极30的前端部33在喷嘴22的中心轴方向的任意的位置切断时的切断面的截面积为SS(mm2),以从喷嘴22的前端到切断面为止的距离为LL(μm)时,位于从喷嘴22的前端离开8mm以内的位置的前端部33也可以是具备具有满足式子(2)的截面积SS(mm2)的部分。
SS≥[LL2×F(LL)]/106···(2)
这里,F(LL)=1.1191×EXP(LL×0.00073),且在LL≤1.0时,LL=1.0。
另外,在求此切断面积时,由于不是真求在这里切断时的切断面积,而是将外形作为在求切断面积的位置的外形求出,将喷嘴22所处的贯通孔部分的直径作为在稳定化电极30的前端面30a中的开口直径求出,这是更正确的计算,所以是这样求出的值。
这是因为,即使用于配置喷嘴22的贯通孔的直径成为在稳定化电极30的内部比前端面30a的开口直径大的直径,也不影响稳定化电极30的外表面的表面积。
另外,为了使得拉拽液体的拉拽力不变得过弱,从喷嘴22的前端离开8mm以内的外形最大的部分的截面积SS(mm2),在一个实施方式中是1250mm2以下,在其它的实施方式中是960mm2以下,进而,在另外的实施方式中是700mm2以下。
另外,在第二实施方式中,前端面30a的外形也是圆形,倾斜的部分30c也成为与该圆形一致的圆锥形的形状。但是,前端面30a也可以是五边形、六边形,倾斜的部分30c也可以是与之一致的五棱锥、六棱锥的那样的形状。
上面,基于具体的实施方式说明了本发明,但本发明不限定于上述实施方式,也可以适宜地实施变形、改进。本实施方式的静电喷雾装置10,因为构成为通过向喷嘴22供给大量液体,使被喷雾的液体的喷雾量变多,所以也可以为了向喷嘴22供给大量液体,对液体施加压力地供给该液体。因此,静电喷雾装置10也可以具备对液体施加压力地向喷嘴22供给液体的液体供给部。
另外,被供给的液体的供给量,在一个实施方式也可以是0.2毫升/分钟以上,在其它的实施方式中也可以是0.5毫升/分钟以上。另一方面,为了得到液体的喷雾状态的高的稳定性,被供给的液体的供给量在一个实施方式中也可以是3.0毫升/分钟以下,在其它的实施方式中也可以是2.5毫升/分钟以下,进而,在另外的实施方式中也可以是2.0毫升/分钟以下。
这样,本发明不限定于具体的实施方式,适宜地实施了变形、改进的发明也是包括在本发明的技术范围的发明,这对本领域技术人员而言可从权利要求书的记载明确。
符号的说明
10:静电喷雾装置;20:液体喷雾部;21:主体部;21a:液体供给口;21b:液体流路;21c:孔部;21d:后端开口部;21e:内螺纹构造;22:喷嘴;22a:前端外周缘;22b:开口部;23:芯杆;23a:旋钮部;23b:电气配线连接部;23c:外螺纹构造;23d:前端面;24:密封部件;30:稳定化电极;30a:前端面;30b:贯通孔;30c:倾斜的部分;31:固定螺钉;31a:螺纹孔;33:前端部;40:异极部(被涂敷物);50:电压施加组件;58:等电位曲线;60:泰勒圆锥;60a:喷射部;80:接地组件。

Claims (21)

1.一种静电喷雾装置,其中,具备液体喷雾部、电压施加组件和稳定化电极,
所述液体喷雾部具有喷出液体的喷嘴,
所述电压施加组件向前述液体喷雾部和作为相对于前述液体喷雾部的异极发挥功能的异极部之间施加电压,产生使前述液体在带电状态下从前述喷嘴的前端脱离的静电力,
所述稳定化电极即使在对前述液体施加压力地将前述液体向前述喷嘴供给的情况下,也将前述液体的喷雾状态维持为正常喷雾时的喷雾的粒子径的最大粒子径在100μm以下的稳定地进行喷雾的稳定喷雾状态,
前述稳定化电极与前述液体喷雾部为相同电位,
前述稳定化电极以如下的方式设置在前述喷嘴的近旁,即,通过前述液体呈线状地延伸,形成在前述喷嘴的前方的喷射部的长度与设置前述稳定化电极前相比长。
2.如权利要求1所述的静电喷雾装置,其中,
前述稳定化电极使前述喷射部的长度与设置前述稳定化电极前相比长1.5倍以上。
3.如权利要求1或2所述的静电喷雾装置,其中,
前述稳定化电极即使在对前述液体施加压力地将每1分钟超过0.2毫升的前述液体向前述喷嘴供给的情况下,也使前述液体的喷雾状态成为前述稳定喷雾状态。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的静电喷雾装置,其中,
前述稳定化电极即使在对前述液体施加压力地将粘度为0.5Pa·s以上、1000mPa·s以下的前述液体向前述喷嘴供给的情况下,也使前述液体的喷雾状态成为前述稳定喷雾状态。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的静电喷雾装置,其中,
前述电压施加组件能够施加10kV以上的电压。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的静电喷雾装置,其中,
前述稳定化电极的前端部具备大致平面状的前端面和从前述前端面侧朝向后方侧具有与前述前端面大致相同的外形的部分。
7.如权利要求6所述的静电喷雾装置,其中,
在将从前述喷嘴的前端到前述稳定化电极的前述前端面为止的距离作为L(μm),将前述稳定化电极的前述前端面的面积作为S(mm2)时,满足下述式子(1),
S≥[L2×F(L)]/106…(1)
(这里F(L)=1.1191×EXP(L×0.00073),且在L≤1.0时,L=1.0)。
8.如权利要求7所述的静电喷雾装置,其中,
前述面积S是1250mm2以下,且前述稳定化电极的前述前端面位于从前述喷嘴的前端离开满足式子(1)的距离L(μm)的位置。
9.如权利要求8所述的静电喷雾装置,其中,
前述面积S是960mm2以下。
10.如权利要求8所述的静电喷雾装置,其中,
前述面积S是700mm2以下。
11.如权利要求1至5中的任一项所述的静电喷雾装置,其中,
前述稳定化电极的前端部具备前端面和倾斜成外形从前述前端面侧朝向后方侧变大的部分。
12.如权利要求11所述的静电喷雾装置,其中,
前述稳定化电极的前述前端部的至少一部分位于从前述喷嘴的前述前端离开8mm以内的位置,
在将位于前述8mm以内的位置的前述稳定化电极的前述前端部在前述喷嘴的中心轴方向的任意的位置切断时的切断面的截面积作为SS(mm2),将从前述喷嘴的前述前端到前述切断面为止的距离作为LL(μm)时,位于从前述喷嘴的前述前端离开8mm以内的位置的前述前端部具备具有满足下述式子(2)的截面积SS(mm2)的部分,
SS≥[LL2×F(LL)]/106…(2)
(这里,F(LL)=1.1191×EXP(LL×0.00073),且LL≤1.0时,LL=1.0)。
13.如权利要求12所述的静电喷雾装置,其中,
在位于前述8mm以内的位置的前述稳定化电极的前述前端部中的外形最大的部分中的截面积SS(mm2)是1250mm2以下。
14.如权利要求12所述的静电喷雾装置,其中,
在位于前述8mm以内的位置的前述稳定化电极的前述前端部中的外形最大的部分中的截面积SS(mm2)是960mm2以下。
15.如权利要求12所述的静电喷雾装置,其中,
在位于前述8mm以内的位置的前述稳定化电极的前述前端部中的外形最大的部分中的截面积SS(mm2)是700mm2以下。
16.如权利要求1至15中的任一项所述的静电喷雾装置,其中,
具备对前述液体施加压力地将前述液体向前述喷嘴供给的液体供给部。
17.一种静电喷雾方法,所述静电喷雾方法在由向具有喷出液体的喷嘴的液体喷雾部和作为相对于前述液体喷雾部的异极发挥功能的异极部之间施加电压而产生的静电力使前述液体带电的状态下,使前述液体从前述喷嘴的前端脱离而进行喷雾,其中,
包括在前述喷嘴的外周近旁配置与前述液体喷雾部相同电位的稳定化电极的工序;
对前述液体施加压力地将前述液体向前述喷嘴供给,以如下的方式将前述液体喷雾的工序:通过前述液体呈线状地延伸,形成在前述喷嘴的前方的喷射部的长度与不配置前述稳定化电极的状态时相比长。
18.如权利要求17所述的静电喷雾方法,其中,
将前述液体喷雾的工序具备以如下的方式将前述液体喷雾的工序:前述喷射部的长度与不配置前述稳定化电极时相比长1.5倍以上。
19.如权利要求17或18所述的静电喷雾方法,其中,
向前述喷嘴供给的前述液体的供给量每1分钟超过0.2毫升。
20.如权利要求17至19中的任一项所述的静电喷雾方法,其中,
向前述喷嘴供给的前述液体的粘度是0.5Pa·s以上、1000mPa·s以下。
21.如权利要求17至20中的任一项所述的静电喷雾方法,其中,
向前述液体喷雾部和异极部之间施加的电压是10kV以上。
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