JP2005125175A - 静電噴霧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 噴霧ノズル近傍における高電圧リークの発生を抑制することができるようにする。
【解決手段】 本発明の静電噴霧装置は、導電性材料で形成された噴霧ノズル２５と、該噴霧ノズル２５から噴出される液滴Ｄの拡散範囲の外側に近接するように配設された環状電極２６との間に高電圧を加えることにより、液滴Ｄを帯電させるように構成されている。環状電極２６は、電気絶縁性を有する電極ホルダ２７で噴霧ノズル２５に結合されている。電極ホルダ２７は、表面が撥水性を備えるように構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、静電気を利用して薬液等の農業用液体の液滴を効率よく農作物に付着させる静電噴霧装置に関するものである。

従来の静電噴霧装置として、特許文献１に開示された噴霧ノズル装置を挙げる。この装置は、図４に示すように、噴霧ノズル５１の噴射口５２より噴出する薬液等の拡散範囲の外側に近接させて、高電位に維持される複数の環状電極５３，５４，５５が噴射口の前方に互いに隔離して順次径大に配設されている。環状電極５３，５４，５５は、絶縁部材で構成された電極ホルダ５６を介して噴霧ノズル５１に取り付けられている。噴射口５２と環状電極５３，５４，５５との間に印加される高電圧は、高電圧電源５７により発生されるようになっている。

実開平３−１０２２５６号公報（実願平２−１０６９１号）

ところが、従来の噴霧ノズル装置では、噴霧時間が長くなるほど、噴射口５２から噴出された薬液等の液滴Ｄの一部が、噴射口５２と環状電極５３，５４，５５との間における電極ホルダ５６の表面に付着して溜まって行き、次第に液滴Ｄが大きく成長するという現象が生じる。この液滴Ｄの成長とともに、電極ホルダ５６の表面電気抵抗が少なくなるので、環状電極５３，５４，５５と噴霧ノズル５１の間の実効距離が短くなって高電圧リークが発生することがあり、十分な静電効果が得られないことがあるという課題がある。

図５は高圧リーク発生時の現象を説明するための回路図であり、高電圧電源５７は、一般に入力用電源５７ａと、高電圧発生回路５７ｂとを備えている。液滴Ｄが電極ホルダ５６に付着していない場合は、表面電気抵抗６１のみとなり、高電圧発生回路５７ｂは通常この表面電気抵抗６１を負荷として設計される。そして、液滴Ｄが電極ホルダ５６に付着して高圧リークが発生した場合は、表面電気抵抗６２が発生し、漏れ電流による負荷が増すことになる。高電圧発生回路５７ｂは定電圧回路ではあるが、負荷が変われば出力電圧が変化することは一般的であり、漏れ電流があれば正規負荷に比べ負荷が増大することとなり、出力電圧は低下するとともに、高電圧発生回路５７ｂによる電力消費量が増大する。また、漏れ電流が発生すると、高電圧が静電噴霧装置の他の部位にまで印加されることも考えられる。

上記課題を解決するために、本発明の静電噴霧装置は、
導電性材料で形成された噴霧ノズルと、該噴霧ノズルから噴出される液滴の拡散範囲の外側に近接するように配設された電極との間に高電圧を加えることにより、前記液滴を帯電させるように構成された静電噴霧装置であって、
前記電極は、電気絶縁性を有する電極ホルダで前記噴霧ノズルに結合され、
該電極ホルダは、少なくとも前記噴霧ノズルと前記電極との間の表面が撥水性を備えるように構成されている。

この構成によれば、前記噴霧ノズルと前記電極との間の表面が撥水性を備えているので、該表面の濡れ性が軽減され、前記液滴が付着し難いし、該表面に前記液滴が付着しても、それが大きく成長する前に流れ落ちたり、落下したりするようになっている。これにより、前記噴霧ノズルと前記電極の間の実効距離が前記液滴により短くなることを抑制できる。従って、高電圧リークの発生を抑制することができ、所定の静電効果を安定的に発揮させることができるとともに、電力消費量を低減することができる。さらに、前記電極ホルダにおいて、前記噴霧ノズルと前記電極との間以外の表面も撥水性を備えるように構成すれば、前記噴霧ノズルと前記電極との間以外への漏れ電流も抑制することができる。

前記電極ホルダは、前記噴霧ノズルと前記電極との間に落下する前記液滴を外へ逃がすための開口又は切欠を有した態様を例示する。

この構成によれば、前記表面から流れ落ちたり、落下したりした前記液滴を前記開口又は切欠から外へ逃がすことができ、前記電極ホルダ内に前記液滴が溜まることを防止することができる。

前記電極ホルダは、少なくとも前記噴霧ノズルと前記電極との間の部位が撥水性材料からなる態様を例示する。

前記電極ホルダは、少なくとも前記噴霧ノズルと前記電極との間の表面が撥水性材料で被覆されてなる態様を例示する。

前記「表面が撥水性材料で被覆」とは、特に限定されないが、前記表面に撥水性材料を塗布又はコーティングしてなる態様を例示する。また、前記撥水性材料としては、特に限定されないが、撥水性樹脂材料（シリコン系の材料、フッ素樹脂系の材料等）を例示する。

本発明に係る静電噴霧装置によれば、噴霧ノズル近傍における高電圧リークの発生を抑制することができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明を具体化した一実施形態の静電噴霧装置について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の静電噴霧装置の全体構成を示しており、この装置は、作物の病気や虫の防除用薬液を収容し供給するための薬液供給部としての収容タンク１と、該収容タンク１から供給される薬液を加圧する薬液圧力発生部としてのポンプ２と、該薬液圧力発生部の吐出口にホース３を介して接続された手持ち式ノズル部９とを備えている。ポンプ２としては、噴霧するための所定の噴霧圧力が得られるものであれば特に限定されないが、エンジンやモータ等の原動機で駆動されるものを例示する。

手持ち式ノズル部９は、手持ち用のグリップ部４と、該グリップ部４の先端側に取り付けられた支持体としての噴管１１と、該噴管１１の先端にコネクタ１４を介して着脱可能に接続されたノズルユニット２１とを備えている。

グリップ部４は、その基端側にホース３が接続され、該ホース３からの薬液供給を制御するための薬液供給制御弁５と、直流高電圧を発生させるための高電圧発生装置６と、高電圧発生装置６の駆動源としての蓄電池７と、高電圧発生装置６の動作を制御する感圧センサー８とを備えている。そして、薬液の圧力を検知する感圧センサー８により、薬液供給制御弁５が開かれることによる噴霧出力の有無を検出して高電圧発生装置６を作動させるようにしている。

噴管１１は、ノズルユニット２１をグリップ部４に対して間隔をおいて支持するためのもので、中空パイプ状に形成されている。噴管１１の基端側外周には、電気絶縁性材料からなる補助グリップ部１１ａが装着されている。噴管１１の内部には、薬液供給制御弁５からノズルユニット２１へ薬液を供給する接続チューブ１２と、高電圧発生装置６からノズルユニット２１へ高電圧を送電する高電圧ケーブル１３とが収容されている。この高電圧ケーブル１３は絶縁物で被覆されている。

ノズルユニット２１は、コネクタ１４を介して噴管１１に支持されるユニットベース２２と、該ユニットベース２２に、回動軸２４を介して回動可能に支持された一対のノズルヘッド２３，２３とを備えている。各ノズルヘッド２３は、導電性材料で形成された噴霧ノズル２５と、該噴霧ノズル２５から噴出される液滴Ｄの拡散範囲の外側に近接するように配設された電極としての環状電極２６と、該環状電極２６を噴霧ノズル２５に結合する電気絶縁性を有する電極ホルダ２７と、該電極ホルダ２７及びユニットベース２２の可動部分を覆う、電気絶縁性を有するカバー２８とを備えている。

噴霧ノズル２５には、図２に示すように螺旋状に開口した小径穴を有するコア３１と、小径穴を有する平板状のディスク３２とがノズルホルダ３３で所定間隔で配置されている。本構成で加圧された薬液がコア３１及びディスク３２を通過すると噴霧状に噴出される。特に本構成ではホローコーンと呼ばれる円錐外周部に集中した噴霧Ｓとなる。従って、噴霧Ｓ中の大部分の液滴Ｄが環状電極２６付近を通過するため、液滴Ｄの帯電効率が向上する効果がある。

電極ホルダ２７は、ノズルヘッド先端側の中央に噴霧ノズルを支持するとともに、その反対側がユニットベースに支持されたベース部３５と、該ベース部３５の周縁部から環状電極２６の外周縁部に向けて延びる格子状の支持部３６と、該支持部３６の先端に取り付けられ、環状電極２６を支持するとともに該環状電極２６の反噴霧ノズル２５側を覆う電極カバー部３７とを備えている。ベース部３５には、噴霧ノズル２５の周囲を囲うように環状突部３５ａが形成されており、この環状突部３５ａにより、噴霧ノズル２５と環状電極２６との沿面距離Ｌ（図３参照）を増大させ、もって表面電気抵抗を増大させ、高電圧リークの発生を抑制するようにしている。電極カバー部３７には、噴霧中心方向から所定範囲以上に液滴Ｄが飛散することを防止するように噴霧の周囲を囲う飛散防止カバー３７ａが環状電極２６の前側に形成されている。この飛散防止カバー３７ａは、絶縁材料からなっており、略円筒状に形成され、その内周面が先端側ほど拡径するように形成されている。本例では、支持部３６の格子間に形成された窓が、噴霧ノズル２５と環状電極２６との間に落下する液滴Ｄを電極ホルダ２７外へ逃がすための開口３８となっている。この開口３８の態様は、例示であって特に限定されず、例えば、噴霧ノズル２５と環状電極２６の間をホーン状の部材で連結し、該ホーン状の部材に穴又は切欠を設け、それを開口としてもよい。なお、電極カバー部３７により環状電極２６の反噴霧ノズル２５側を覆う構成としているのは、作業者が環状電極２６に直接接触しないようにするためである。

この電極ホルダ２７は、その表面が撥水性を備えるように構成されている。具体的には、電気絶縁性材料からなる電極ホルダ２７の表面を、撥水性材料としての撥水性樹脂（例えば、シリコン系の材料又はフッ素樹脂系の材料）で被覆（例えば塗布又はコーティング）した態様や、電極ホルダ２７自体を同撥水性樹脂で形成する態様を例示する。

このような構成で噴霧ノズル２５からの噴霧Ｓは誘導帯電されることになる。例えば、環状電極２６に直流正電圧を印加すると、噴霧ノズル２５先端の液滴Ｄはマイナスに誘導帯電される。この帯電した液滴Ｄは、農作物に向けて噴射されると、農作物に効率的に付着するので、帯電していない場合と比較して、全体噴霧量の大幅な削減が可能であり、地球環境に対する影響も少なくなる効果を有する。このとき、噴霧Ｓ中の一部の液滴Ｄが、電極ホルダ２７の表面に付着するが、電極ホルダ２７の表面は撥水性を備えているので、濡れ性が軽減され、液滴Ｄが付着し難く、図３に示すように該表面に液滴Ｄが付着しても、それが大きく成長する前に流れ落ちたり、落下したりする。

以上のように構成された本実施形態の静電噴霧装置によれば、噴霧ノズル２５及び環状電極２６を結合する電極ホルダ２７の表面が撥水性を備えているので、該表面の濡れ性が軽減される。これにより、特に噴霧ノズル２５と環状電極２６の間の実効距離が液滴Ｄにより短くなることを抑制できる。従って、高電圧リークの発生を抑制することができ、所定の静電効果を安定的に発揮させることができるとともに、電力消費量を低減すること、即ち蓄電池７の駆動時間を長くすることができる。そして、本例では、電極ホルダ２７全体の表面が撥水性を備えるように構成しているので、噴霧ノズル２５と環状電極２６との間以外への漏れ電流も抑制することができる。

また、電極ホルダ２７は、噴霧ノズル２５と環状電極２６との間に落下する液滴Ｄを外へ逃がすための開口３８を有しているので、電極ホルダ２７内に液滴Ｄが溜まることを防止することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）電極ホルダ２７における環状突部３５ａを省くこと。
（２）本発明の静電噴霧装置を液肥の散布に使用すること。
（３）ノズル部を手持ち式ではなく、機体に支持させるように構成すること。

本発明を具体化した一実施形態に係る静電噴霧装置の全体構成を示す側断面図である。 同静電噴霧装置のノズルユニットの平断面図である。 同静電噴霧装置のノズルユニットの使用状態における拡大平断面図である。 従来の静電噴霧装置の断面図である。 高圧リーク発生時の現象を説明するための回路図である。

符号の説明

６ 高電圧発生装置
７ 蓄電池
２５ 噴霧ノズル
２６ 環状電極
２７ 電極ホルダ
３８ 開口
Ｓ 噴霧
Ｄ 液滴

Claims (4)

1. 導電性材料で形成された噴霧ノズルと、該噴霧ノズルから噴出される液滴の拡散範囲の外側に近接するように配設された電極との間に高電圧を加えることにより、前記液滴を帯電させるように構成された静電噴霧装置であって、
   前記電極は、電気絶縁性を有する電極ホルダで前記噴霧ノズルに結合され、
   該電極ホルダは、少なくとも前記噴霧ノズルと前記電極との間の表面が撥水性を備えるように構成された静電噴霧装置。
2. 前記電極ホルダは、前記噴霧ノズルと前記電極との間に落下する前記液滴を外へ逃がすための開口又は切欠を有した請求項１記載の静電噴霧装置。
3. 前記電極ホルダは、少なくとも前記噴霧ノズルと前記電極との間の部位が撥水性材料からなる請求項１又は２記載の静電噴霧装置。
4. 前記電極ホルダは、少なくとも前記噴霧ノズルと前記電極との間の表面が撥水性材料で被覆されてなる請求項１又は２記載の静電噴霧装置。

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