JP2005517520A - 多成分液体を蒸発させる方法及び装置 - Google Patents

Abstract

噴霧器１０は、リザーバ２０からの多成分液体を噴霧してクラウド１４にする。クラウド１４は小さな液滴３８を含み、これらはある一定の高さの大気中に噴出され、表面１２に向かって落ちる。液滴のサイズ、液体の成分の蒸気圧、及び液滴が落ちる高さを所定の関係に従って維持することにより、本質的に完全な蒸発が確実になる。また、所定量の液体が液滴から蒸発した後に液体の垂下液滴のサイズ減少速度及び表面張力を測定することにより、液体の振動プレート噴霧器における蒸発適性が判断される。

Description

本発明は、殺虫剤や芳香液などの多成分液体の分散に関する。この分散は、液体の小液滴のクラウド（雲霧）又はミストを振動噴霧プレートから大気中に噴出し、液滴が大気中を落ちる際にこれらの液滴から液体成分を蒸発させることによって行われる。

振動噴霧プレートを用いて、芳香剤又は殺虫剤を含有する溶液の小液滴のミスト又はクラウドを形成し、このミスト又はクラウドを微小な液滴の形で大気中に噴出することにより、芳香剤及び殺虫剤を大気中に分散させることは周知である。ミスト又はクラウドが沈降する際、芳香剤又は殺虫剤は液滴から蒸発する。この分散を行う装置の例が特許文献１乃至特許文献４に示されている。一般に、これらの装置は芳香剤又は殺虫剤を振動噴霧プレートに供給し、振動噴霧プレートはその振動によって液体を細かい液滴に分割し、これらの液滴をミスト又はクラウドの形状で上方に噴出する。液滴が落ちるにつれ、芳香剤又は殺虫剤は液滴から蒸発し、大気中に分散する。

これらの公知の装置の動作にあたり、液滴が周囲の表面に落ちる前に噴出された液体の全てが蒸発する、ということを確実にする手段がないという問題が生じる。その結果、目に見えず、有害であることの多い未蒸発液体の液体残留物がこれらの表面に蓄積する。噴出される液体が芳香剤や殺虫剤である場合、この問題は特に難しい。これは、芳香剤や殺虫剤の組成が一般に非常に複雑であり、特定の組成物が振動プレート噴霧器内で噴霧されると完全に蒸発するかどうかを前もって知る方法がないためである。
米国特許第４，０８５，８９３号明細書 米国特許第５，１７３，２７４号明細書 米国特許第５，６０１，２３５号明細書 米国特許第５，８９４，００１号明細書

本発明は、振動プレート噴霧器からミスト又はクラウドとして大気中に噴出された未蒸発液体の不要な蓄積という問題を実質上克服する。本発明は、液体組成物が小さな液滴に分割され、例えばテーブル面のような周囲の表面の上の大気中に噴出されたとき、これらの液滴が周囲表面に落ちる前に完全に蒸発する能力は液体組成物自体の蒸気圧に依存しない、という発見に基づいている。代わりに、液滴の蒸発能力は、液体組成物の個々の成分の蒸気圧に依存する。本発明は、液体組成物中蒸気圧の最も低い成分の蒸気圧が、この成分を含有する液体の液滴が周囲表面への到達前にこの成分が蒸発するような蒸気圧でなくてはならない、という発見にも基づいている。

本発明の１つの態様に従って、多成分溶液、特に多成分液体芳香剤又は多成分液体殺虫剤を隣接する表面への堆積量が最小になるように蒸発させる新規な方法が提供される。この新規な方法は、振動プレート噴霧器を用いて溶液の小液滴のミスト又はクラウドを形成するステップと、ミスト又はクラウドを大気中に噴出するステップと、液滴を隣接表面に向けて落下させるステップと、を含む。この溶液は、各々の蒸気圧を有する複数の成分を含み、蒸気圧の最も低い成分は直径の更に大きな液滴と１．２×１０¹²×Ｄ_p ⁴／［Ｈ×Ｐ_v］≦１になるような関係にある。式中Ｄ_pは直径の大きな液滴の直径（ｃｍ）、Ｈは直径の大きな液滴が隣接表面の上に噴出される実質的な高さ（ｃｍ）、そしてＰ_vは蒸気圧の最も低い成分の蒸気圧（ｍｍＨｇ）である。このようにして、隣接表面上に落ちる未蒸発の液体の量が最小になる。より具体的な態様では、隣接表面上に落ちるいかなる未蒸発液体も表面に悪影響を及ぼすには不十分な量になるように、Ｄ_p、Ｈ及びＰ_vの値は隣接表面に及ぼす液体の影響に関連して選択される。

本発明の他の態様に従って、多成分溶液、特に多成分液体芳香剤又は多成分液体殺虫剤を蒸発させる新規な装置が提供される。この新規な装置は、多成分液体を含む液体リザーバ、液体送出システム、及び振動プレート噴霧器を含む。液体送出システムは、液体をリザーバから噴霧器に運ぶように構成されている。噴霧器は、小さな液滴のミスト又はクラウドを形成し、これらの液滴を大気中に噴出するように構成されている。液滴は所定範囲内の直径を有し、隣接表面上の所定の高さに噴出される。液滴が表面に向かって落ちる際、液体が全く落ちないか又はごく僅かな液体の量が隣接表面に落ちる程度に液滴が蒸発する。液体は、各々の蒸気圧を有する複数の成分を含み、蒸気圧の最も低い成分は直径の更に大きな液滴と１．２×１０¹²×Ｄ_p ⁴／［Ｈ×Ｐ_v］≦１になるような関係にある。式中Ｄ_pは直径の更に大きな液滴の直径（ｃｍ）、Ｈは直径の更に大きな液滴が噴出される高さ（ｃｍ）、そしてＰ_vは蒸気圧の最も低い成分の蒸気圧（ｍｍＨｇ）である。このようにして、隣接表面上に落ちる未蒸発の液体の量が最小になる。より具体的な態様では、隣接表面上に落ちるいかなる未蒸発液体も表面に悪影響を及ぼすには不十分な量になるように、Ｄ_p、Ｈ及びＰ_vの値は隣接表面に及ぼす液体の影響に関連して選択される。

更に他の態様において、本発明は、軸対称液滴形状解析（ＡＤＳＡ）による液体の垂下液滴の蒸発速度により、噴霧された液滴の蒸発を予測できる、という発見に基づいている。この技術では、既知のサイズの液滴が細管の端部に形成される。そして、この液滴が大気にさらされている間、そのサイズが減少する速度の測定値をとる。垂下液滴のサイズが減少する速度が所与の閾値よりも大きい場合、この液体は噴霧器での使用に適している。即ち、噴霧器から噴霧された液滴の蒸発は、液滴が隣接表面に到達し得る十分前に完了する。ミスト又はクラウドを構成する液滴の直径と、隣接表面上の液滴が噴出される高さに対し、液滴が隣接表面に落ちる前に液体のほぼ全てが蒸発するように、所与の閾値が選択される。

より具体的な態様では、液体の垂下液滴のサイズが減少する速度を測定することにより、閾値が設定される。これは、垂下液滴からの液体の蒸発速度に相当する。液体の垂下液滴が約６μｌである多成分液体芳香剤又は多成分液体殺虫剤の場合、液滴の体積の約７０％が蒸発した際の蒸発速度を測定すべきである。

本発明の他の具体的な態様は、液体のテスト用垂下液滴のサイズ減少速度を確認するための新規な装置と、液体の液滴の表面張力の測定値に基づいて蒸発能力を確認する方法及び装置とを含む。

図１に示されるように、圧電液体噴霧装置１０はテーブル面であってもよい隣接表面１２の上に位置し、微小なミストの形をした小液滴のクラウド１４を、大気中の、例えば表面１２から約５乃至２０ｃｍの高さに噴出する。次いで、液滴は噴霧装置１０の上面、そして表面１２自体に向かって落ちてくる。液滴が落ちる際、噴出された液滴に含まれる液体が噴霧装置１０の上面や表面１２に実際に接触しないように、又は極めて少量の液体が接触するように、液滴は蒸発する。

噴霧装置１０は外側ハウジング１６を含み、その中にリザーバ１８が取り付けられている。リザーバ１８は大気中に噴出される液体２０を含む。噴霧器アセンブリ２２が、ハウジング１６内のリザーバ１８の真上に取り付けられている。噴霧器アセンブリ２２は、環状の圧電アクチュエータ２４と円形のオリフィスプレート２６を含む。オリフィスプレートはアクチュエータ２４の中央開口部をわたるように延び、例えばはんだ付けによってこの中央開口部の周りでアクチュエータに固定されている。交流電場をアクチュエータ２４の上面及び下面に印加すると、アクチュエータは半径方向に膨張し、収縮する。これらの運動はオリフィスプレート２６に伝達され、これによってオリフィスプレート２６が撓み、その中央領域が急速に上下に振動する。リザーバ１８からの液体２０は、液芯などの液体送出システム２８により、振動するオリフィスプレート２６の裏面に供給される。オリフィスプレート２６の中央領域は、下面から上面に延びる複数の小さなオリフィスで形成されている。これらのオリフィスの出口の直径は３乃至６ミクロンの範囲にあることが好ましい。プレート２６が上下に振動すると、プレート２６はオリフィスを介して液体２０を汲み上げ、液体を小液滴のクラウド１４の形で大気中に噴出する。

外側ハウジング１６は、ハウジング内のプリント配線板３２上に形成された電気回路に電力を供給する電池３０も含む。電気回路は電池３０からの電力を交流電圧に変換し、交流電圧は一対の電圧供給ライン（図示せず）を介してアクチュエータ２４の上面及び下面に印加される。１３０Ｋｈｚ乃至１６０Ｋｈｚの範囲の周波数をもつこれらの交流電圧により、オリフィスプレート２６は、クラウド１４を形成し、このクラウド１４を大気中に、例えば表面１２から５乃至２０ｃｍの範囲の高さに噴出するのに十分な周波数及び振幅で振動する。クラウド１４のサイズはオリフィスプレート２６の振動の持続期間に依存する。例示の実施の形態では１１ミリ秒であるこの持続期間は、本発明の一部ではない。

ハウジング１６にはスイッチ３６が設けられており、プリント配線板３２上の電気回路に結合されている。このスイッチを設定し、連続してクラウド１４を生成する間隔を調整可能な期間とすることができる。連続してクラウド１４を生成する間隔を、スイッチ３６によって約９乃至約４０秒に設定することができる。各クラウド１４が次のクラウドの形成前に蒸発するのに十分な時間を許容し、例えば数日間など長期間にわたるクラウドの形成を許容するのであれば、液体が大気中に分散される所望の全体的な速度によって調整の範囲を広げたり狭めたりしてもよい。連続的にミスト又はクラウドを形成することが望ましい場合もある。このため、スイッチ３６には、オリフィスプレート２６の連続振動及び液体２０の連続噴霧を生じる設定が設けられる。

圧電噴霧装置１０自体の内部構造及び動作は本発明の一部を形成しないため、本明細書では更なる詳細を説明しない。本発明での使用に好適な圧電噴霧装置は、２０００年３月６日出願の米国出願０９／５１９，５６０号（現在は米国特許第６，２９６，１９６Ｂ１号（２００１年１０月２日発行））に示され、説明されており、その開示内容は本明細書に援用される。

図２は、クラウド１４の領域Ａ内に含まれる液滴３８の拡大様式図である。この図からわかるように、液滴３８の直径は様々であり、液滴３８はクラウド１４内の種々の高さに噴出される。小さな液滴は直径の更に大きな液滴よりも容易に蒸発するため、液滴３８をできるだけ小さくすることが好ましい。しかし、小液滴の形成を制限する要因は、オリフィスプレート２６のオリフィスの最小直径である。一般に、この最小直径は製造上の制限のために約３ミクロンである。液滴３８自体の直径は約１乃至約５０ミクロンと様々であり、平均液滴サイズは５乃至６ミクロンである。これよりも直径が小さいか又は大きい液滴がある程度あってもよいが、これらの液滴はクラウド１４の全液体体積のうちごく僅かな量にすべきである。例えば、大部分の芳香剤では、１０ミクロンよりも大きな直径を有するのはクラウド１４の全液体体積の１０％以下とすべきである。前述のように、クラウド１４を形成する液滴３８は表面１２から８乃至１５ｃｍの高さに噴出される。図３及び図４は、クラウド１４が表面１２に向かって落ちる際の異なる高度での領域Ａを示している。図３及び図４は、液滴３８が表面１２に向かって落ちる際、その外側表面から液体が蒸発するにつれて各液滴３８が小さくなることを示すように意図されている。

単一の化学成分を含有する単一の液滴が大気中で落ちる際、この液滴は下記の式に従って蒸発する。
Ｐ_v＞［Ｄ_p ⁴×Δρ×ｇ×Ｒ×Ｔ×ρ_D］／［２．６３９×μ×Ｈ×Ｍ×Ｄ_AB］

式中、
Ｐ_v＝成分の蒸気圧（ｍｍＨｇ）
Ｄ_p＝粒子の直径（ｃｍ）
Δρ＝液滴と大気との間の濃度差（ｇ／ｃｍ³）
ｇ＝重力定数（ｇ／ｓｅｃ²）
Ｒ＝一般気体定数（ａｔｍ ｃｃ／ｇモル・ケルビン）
Ｔ＝絶対温度（ケルビン）
ρ_D＝液滴の濃度（ｇ／ｃｍ³）
μ＝大気の粘度（ポアズ）
Ｈ＝液滴が周囲表面に落ちる高さ（ｃｍ）
Ｍ＝大気の分子量（ｇモル）
Ｄ_AB＝大気中の液滴の拡散係数（ｃｍ²／ｓｅｃ）

これらの要因の各々は液滴の蒸発にある程度影響を及ぼすが、この中で３つだけ、即ち単一成分液滴の蒸気圧（Ｐ_v）、液滴の直径（Ｄ_p）、及び液滴が落ちる高さ（Ｈ）が、他の変数を一定と想定できる程度に、蒸発に十分大きな影響を及ぼす。温度は蒸発に大きな影響を及ぼすが、液体芳香剤又は殺虫剤が蒸発する環境下では、即ち、温度が例えば２３乃至２７℃など通常の生活条件の範囲内にある室内又はその他の閉ざされた空間内では、温度の影響を許容できることに注意されたい。よって、表面１２から約５乃至２０ｃｍの範囲内の高さから落ちる液滴３８の場合、液滴の初期の直径とその蒸気圧との間で次の関係を保たなくてはならない。
Ｄ_p ⁴≦（Ｈ×Ｐ_V）／（１．２×１０¹²）

異なる高さからの落下を考慮する場合、次の関係を保たなくてはならない。
Ｄ_p ⁴≦（（Ｈ）×（Ｐ_V））／（１．２×１０¹²）

前述の説明は、単一の液体成分を含有する液滴に当てはまるものである。しかし、芳香剤や殺虫剤の処方は一般にいくつかの異なる液体成分の混合物又は溶液からなり、芳香剤の場合、このような成分の数は１００乃至２００にもなり得る。

出願人は、液滴の直径と蒸気圧とを関連付ける前述の式が多成分の液体には有効でないことを発見した。即ち、多成分液体の全体の蒸気圧が前述の式に用いられた場合、その多成分液体の液滴は５乃至２０ｃｍの高さから落ちる前に完全には蒸発しない。多成分液体の液滴の蒸発を計算するためには、液体の全体の蒸気圧ではなく、液体の個々の成分の蒸気圧を考慮しなくてはならないことを出願人は発見した。代わりに、液体組成物の蒸気圧が最も低い成分の蒸気圧に基づいて蒸発の計算を行わなくてはならない。

リザーバからの液体混合物が液滴に形成されると、個々の液滴は、その大きさにかかわらず、リザーバ内の液体混合物と同じ割合で液体混合物の各成分を含有する。また、液体が液滴から蒸発する際、液体の各成分は自身の特有の蒸気圧に比例した速度で蒸発する。従って、蒸気圧の最も高い成分が優先的に蒸発し、続いて蒸気圧の低い成分が更にゆっくりと蒸発する。蒸気圧の最も低い成分が蒸発するまで液滴全体は蒸発しない。前述の式（液滴のサイズを蒸気圧及び／又は高さに関連付ける式）を用いることにより、表面１２に落ちる噴霧液体の量は最小になる。

液滴が噴霧装置内で形成される際、液滴はある範囲の直径で形成され、液滴が落ちる表面からある範囲の高さに噴出されることを理解されたい。また、噴霧されている液体の成分の蒸気圧が広範囲にわたってもよいことを理解されたい。このため、表面に落ちる前に完全に蒸発しない液滴もある。これは、表面に落ちる未蒸発液体の量が最小であれば許容可能である。許容可能な範囲は、表面に落ちる未蒸発液体の量及び性質、そして表面の性質（例えば、液体の未蒸発部分が表面に及ぼす化学的影響など）に依存する。

芳香剤又は殺虫剤などの液体組成物が多数の成分を含有する場合、液体の噴霧液滴の蒸発特性を判断するために個々の成分の蒸気圧を確かめることが実用的でない場合が多々ある。芳香剤又は殺虫剤は供給業者により企業秘密として守られているため、液体の成分自体は公知でないことが多い。

図５に示される構成により、液体が噴霧器での使用に好適か否かを予測することができる。図５に示されるように、図１の噴霧器１０のような噴霧器での使用が検討されている液体５４の垂下テスト液滴５４を形成する液滴形成シリンジ５０が設けられている。この実施の形態において、垂下テスト液滴５４のサイズは約６μｌであるが、垂下液滴の厳密なサイズは本発明には重要ではない。液体の噴霧液滴のミスト又はクラウドが大気中に噴出された後表面に落ちる際に経験するのと同様の条件下で液体をシリンジ５０から垂下させ、その間、垂下テスト液滴５４から液体を蒸発させる。液体が液滴５４から蒸発するにつれ、そのサイズが小さくなり、プロファイル（外形形状）が変化する。液滴のサイズが小さくなる速度を観測することにより、物質の蒸発速度の差を計算することができる。また、液滴５４のプロファイルの変化を観測することにより、噴霧に影響を及ぼす液滴の表面張力を確かめることができる。

図５からわかるように、テスト液滴５４は光源５６とカメラ５８との間に位置するため、光源から発せられてカメラに入射する光を変化させる(modifies)。カメラ５８は変化された光に応答し、液滴のサイズ及びプロファイルの画像を電気信号の形で生成する。モニタ６０がカメラ５８からの画像信号を受信するように接続されており、液滴のサイズ及びプロファイルがカメラ５８によって適切に記録されていることを確かめることができる。また、カメラ５８からの電気画像信号はコンピュータ６２に供給される。コンピュータ６２は、液滴５４のサイズ及びそのプロファイルを連続的に記録するようにプログラムされており、これによって液滴サイズ及びプロファイルの変化の速度を確かめることができる。コンピュータ６２はモニタ６４にも接続されており、モニタ６４は液滴のサイズ及びプロファイルの変化の速度を示す画像を生成する。カメラ５８及びコンピュータ６２は、垂下テスト液滴５４からの液体の蒸発の際に液滴５４のサイズの減少速度を検知するように構成され、配置されたセンサとして機能する。また、モニタ及びインターフェース６４は、センサ（カメラ５８）及びコンピュータ６２に接続され、減少速度が所定の速度よりも速いとセンサが示した際に液体の噴霧適性を表す信号を生成する表示生成装置として機能する。

図５の装置の動作としては、考慮中の液体の垂下テスト液滴５４がシリンジ５０によって形成され、シリンジ５０から垂下される。テスト液滴を蒸発させる間、カメラ５８が液滴のサイズ及びプロファイルに対応する画像を生成する。多成分液体芳香剤又は多成分液体殺虫剤の場合、初めに６μｌの垂下液滴を形成し、垂下液滴の約７０％が蒸発した後にサイズの減少速度とプロファイルの変化速度を観測することが好ましいとわかった。この時点で、蒸気圧の高い液滴の成分は蒸発によって取り除かれており、蒸発の最も遅い成分を分析に用いることができる。この分析は、初期の液滴体積の約８０％が蒸発するまで続けられる。

液体の噴霧液滴の蒸発特性は、液体の成分が垂下テスト液滴５４から蒸発する際に液滴５４のサイズが減少する速度に大いに対応する。液体の噴霧液滴の噴霧化特性は、液滴５４の表面張力にも大いに対応する。最大５０ミクロンの液滴を形成し、これらが落ちる表面から少なくとも８ｃｍの高さに液滴を噴出する振動プレート噴霧器において噴霧される多成分液体芳香剤又は多成分液体殺虫剤は、液体の６μｌの垂下液滴が、その約７０％の蒸発後で表面張力が３５ダイン／ｃｍ未満になった際に約１．０×１０^-8ｍ³／ｃｍ²／秒よりも大きい蒸発速度を示す場合、本質的に完全に蒸発することがわかった。

液体成分が垂下テスト液滴５４から蒸発する際にその直径の減少速度を観測することにより、液滴５４のサイズの減少速度を確かめることができる。また、このような蒸発の際にプロファイルの変化を観測することにより、垂下テスト液滴５４の表面張力を確かめることができる。「フィルムバランスとしての軸対称液滴形状解析(Axisymmetric Drop Shape Analysis as a Film Balance)」（Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 88(1994)、51-58頁）というタイトルの刊行物及びその刊行物内で確認される参考文献に記載の「軸対称液滴形状解析」（ＡＤＳＡ）として公知の技術により、この観測を行うことができる。この技術は、連続する時間間隔で垂下液滴のプロファイルに沿って選択された数箇所の座標点で測定値をとり、表面張力及び垂下液滴体積の表示を生じるように設計されたコンピュータプログラムでこれらの測定値を処理することを含む。

図６、図７及び図８は、垂下液滴のサイズ（蒸発速度）及び液滴のプロファイル（表面張力）の測定結果を示すグラフである。これらの測定は異なる液体に対して行われ、各液体のテスト液滴５４を大気中にさらしながらその異なる部分を測定した。図６は、噴霧及び蒸発に適さない液体の垂下テスト液滴５４の蒸発速度と表面張力を示している。図６からわかるように、垂下液滴５４の約７０乃至７５％が蒸発した間の蒸発速度は約０．５×１０^-8ｍ³／ｍ²／秒である。また、この間隔で観測された液滴の表面張力は３２乃至３５ダイン／ｃｍである。

図７は、振動プレート噴霧器における噴霧と、隣接表面から少なくとも８ｃｍの高さへの大きさ５０ミクロンの液滴の噴出に適した液体の液滴５４の蒸発速度及び表面張力を示している。このような液滴は、隣接表面に達する前に完全に蒸発する。図７からわかるように、垂下液滴５４の７０乃至７５％が蒸発した間の蒸発速度は、約１．６乃至１．８×１０^-8ｍ³／ｍ²／秒である。また、この間隔で観測された液滴の表面張力は２４乃至２６ダイン／ｃｍである。

図８は、振動プレート噴霧器における噴霧と、隣接表面から少なくとも８ｃｍの高さへの大きさ５０ミクロンの液滴の噴出に適した別の液体の液滴５４の蒸発速度及び表面張力を示している。図８からわかるように、垂下液滴５４の約７０％が蒸発した間の蒸発速度は、約２．０乃至３．０×１０^-8ｍ³／ｍ²／秒である。また、この間隔で観測された液滴の表面張力は約３４ダイン／ｃｍである。

本明細書に述べた、問題の液体の液滴の蒸発速度及び表面張力が確かめられる垂下液滴蒸発テストを提供することにより、この液体が振動プレートタイプの噴霧器を用いた完全な蒸発に適しているか否かを判断できることが理解されるであろう。更に、この技術を用いることにより、液体の個々の成分の蒸気圧を測定したり、その蒸気圧を知ることさえも不要になる。よって、本発明により、多数の異なる液体成分を有する多成分液体の、振動プレートタイプの噴霧器における蒸発能力を容易に分析することができる。

本発明により、所与の直径を有する芳香剤又は殺虫剤の噴霧液滴が噴出後に落ちる表面から所定の高さに噴出される際、噴霧液滴からの完全な蒸発を確実にすることができる。これにより、表面は液体芳香剤又は殺虫剤の化学的な攻撃や他の有害な影響から保護される。

表面上に位置し、小液滴を大気中に噴出する噴霧装置の側面立面断面図である。 噴出された液滴が大気中を落ちていく際のサイズの減少を示す拡大概略図である。 噴出された液滴が大気中を落ちていく際のサイズの減少を示す拡大概略図である。 噴出された液滴が大気中を落ちていく際のサイズの減少を示す拡大概略図である。 本発明の１つの態様に用いられる垂下液滴サイズ測定システムの概略図である。 噴霧及び完全な蒸発に適さない液体における、測定対象としている液体の垂下液滴からの液体の蒸発速度と、異なる割合の体積が蒸発した状態の垂下液滴における液体の表面張力とを示すグラフである。 図６に類似しているが、噴霧及び完全な蒸発に適した液体のグラフである。 図６に類似しているが、噴霧及び完全な蒸発に適した液体のグラフである。

Claims (42)

1. 多成分溶液の蒸発方法であって、
   振動プレート噴霧器を用いて前記溶液の小液滴のミスト又はクラウドを形成するステップと、
   前記小液滴のミスト又はクラウドを大気中に噴出するステップと、
   前記液滴を隣接する表面に向けて落下させるステップと、
   を含み、
   前記溶液が各々の蒸気圧を有する複数の成分を含み、蒸気圧が実質的に最も低い成分は、直径の更に大きな液滴と１．２×１０¹²×Ｄ_p ⁴／［Ｈ×Ｐ_v］≦１となるような関係にあり、式中、Ｄ_pは前記直径の更に大きな液滴の直径（ｃｍ）、Ｈは前記直径の更に大きな液滴が噴出される実質的な高さ（ｃｍ）、そしてＰ_vは蒸気圧の最も低い成分の蒸気圧（ｍｍＨｇ）であり、
   これにより前記隣接表面に落ちる未蒸発の液体の量が最小になる、
   多成分溶液の蒸発方法。
2. 前記多成分液体が多成分液体芳香剤又は多成分液体殺虫剤を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記隣接表面に落ちるいかなる未蒸発液体も前記隣接表面に悪影響を生じるには不十分な量になるように、Ｄ_p、Ｈ及びＰ_vの値が、前記隣接表面に及ぼす前記液体の影響に関連して選択される、請求項２に記載の方法。
4. 前記蒸気圧の最も低い成分が前記ミストの全体積の約２％未満を構成する、請求項２に記載の方法。
5. 前記直径の更に大きな液滴が前記ミストの全液体体積の約１０％未満を構成する、請求項２に記載の方法。
6. 前記高さが前記表面から５乃至２０ｃｍの範囲である、請求項２に記載の方法。
7. 前記直径の更に大きな液滴の直径が約１０ミクロンよりも大きい、請求項２に記載の方法。
8. 前記蒸気圧の最も低い成分の蒸気圧が約０．００８ｍｍＨｇよりも大きい、請求項２に記載の方法。
9. 前記ミストの全液体体積の１０％以下が１５ミクロンよりも大きい直径の液滴を含む、請求項６に記載の方法。
10. 前記蒸気圧の最も低い成分の蒸気圧が約０．００８ｍｍＨｇよりも大きい、請求項６に記載の方法。
11. 前記高さが前記表面から５乃至２０ｃｍの範囲である、請求項７に記載の方法。
12. 前記蒸気圧の最も低い成分の蒸気圧が約０．００８ｍｍＨｇよりも大きい、請求項７に記載の方法。
13. 前記直径の更に大きな液滴が約１５ミクロンよりも大きい直径を有するとともに前記ミストの全液体体積の約１０％未満を構成し、前記蒸気圧の最も低い成分の蒸気圧が約０．００８ｍｍＨｇよりも大きい、請求項２に記載の方法。
14. 前記高さが前記表面から５乃至２０ｃｍの範囲である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記蒸気圧の最も低い成分の蒸気圧が約０．００８ｍｍ Ｈｇよりも大きく、前記直径の更に大きな液滴が約１５ミクロンよりも大きい直径を有するとともに前記ミストの全液体体積の約１０％未満を構成し、前記高さが５乃至２０ｃｍの範囲である、請求項２に記載の方法。
16. 多成分溶液を蒸発させる装置であって、
    多成分液体を収容する液体リザーバと、
    液体送出システムと、
    噴霧器と、
    を含み、
    前記液体送出システムが、液体を前記リザーバから前記噴霧器に運ぶように構成され、
    前記噴霧器が、所定範囲内の直径を有する小液滴のミスト又はクラウドを形成し、隣接する表面から所定の高さの大気中に前記液滴を噴出するように構成され、前記液滴は該隣接表面に向かって落ち、
    前記多成分液体が各々の蒸気圧を有する複数の成分を含み、蒸気圧が最も低い成分は、直径の更に大きな液滴と１．２×１２¹²×Ｄ_p ⁴／［Ｈ×Ｐ_v］≦１となるような関係にあり、式中、Ｄ_pは前記直径の最も大きい液滴の直径（ｃｍ）、Ｈは前記直径の更に大きな液滴が噴出される高さ（ｃｍ）、そしてＰ_vは蒸気圧の最も低い成分の蒸気圧（ｍｍＨｇ）である、
    多成分溶液蒸発装置。
17. 前記多成分液体が多成分液体芳香剤又は多成分液体殺虫剤を含む、請求項１６に記載の装置。
18. 前記隣接表面に落ちるいかなる未蒸発液体も前記隣接表面に悪影響を生じるには不十分な量になるように、Ｄ_p、Ｈ及びＰ_vの値が、前記隣接表面に及ぼす前記液体の影響に関連して選択される、請求項１７に記載の装置。
19. 前記直径の更に大きな液滴が前記ミストの全液体体積の約１０％未満を構成する、請求項１７に記載の装置。
20. 前記高さが前記表面から５乃至２０ｃｍの範囲である、請求項１７に記載の装置。
21. 前記直径の更に大きな液滴の直径が約１０ミクロンよりも大きい、請求項１９に記載の装置。
22. 前記蒸気圧の最も低い成分の蒸気圧が約０．００８ｍｍＨｇよりも大きい、請求項１７に記載の装置。
23. 前記直径の更に大きな液滴の直径が約１０ミクロンよりも大きい、請求項２０に記載の装置。
24. 前記蒸気圧の最も低い成分の蒸気圧が約０．００８ｍｍＨｇよりも大きい、請求項２０に記載の装置。
25. 振動プレート噴霧器を用いる噴霧と、該噴霧器から形成された液滴の蒸発による液体の噴霧適性を評価する方法であって、
    前記液体の垂下液滴を形成するステップと、
    前記垂下液滴を蒸発させながら、そのサイズ減少速度を検知するステップと、
    前記サイズ減少速度が所定の速度よりも速いと前記検知が示す場合、噴霧適性を表す信号を生成するステップと、
    を含む、液体の噴霧適性評価方法。
26. 前記液体が多成分液体芳香剤又は多成分液体殺虫剤である、請求項２５に記載の方法。
27. 前記垂下液滴のサイズが約６μｌであり、サイズ減少速度を検知する前に前記垂下液滴のサイズを元の体積の約７０％分減少させる、請求項２６に記載の方法。
28. 前記液体が噴霧されて粒子サイズが最大約５０ミクロンの液滴になり、表面から少なくとも８ｃｍの高さの大気中に噴出され、前記サイズ減少速度が少なくとも１．０×１０^-8ｍ³／ｍ²／秒である、請求項２７に記載の方法。
29. 前記噴霧された液体に含まれる１０ミクロンより大きい直径の液滴は１０％以下である、請求項２８に記載の方法。
30. 前記液滴の表面張力を検知するステップと、噴霧適性を表す前記信号を前記表面張力が所定の値未満である条件に制限するステップとを更に含む、請求項２６に記載の方法。
31. 前記液体が噴霧されて粒子サイズが最大約５０ミクロンの液滴になり、表面から少なくとも８ｃｍの高さの大気中に噴出され、表面張力の前記値が３５ダイン／ｃｍ未満である、請求項３０に記載の方法。
32. 多成分液体芳香剤又は多成分液体殺虫剤が噴霧されて粒子サイズが最大約５０ミクロンの液滴になり、表面から少なくとも８ｃｍの高さの大気中に噴出され、前記液滴の全体積の１０％以下が１５ミクロンよりも大きい場合、該多成分液体芳香剤又は多成分液体殺虫剤が該表面に落ちる前に完全に蒸発するのに適しているか否かを確認する方法であって、
    サイズが約６μｌである前記液体の垂下液滴を形成するステップと、
    前記垂下液滴を蒸発させながらそのサイズを検知するステップと、
    前記垂下液滴のサイズが元の体積の約７０％減少した際にその蒸発速度及び表面張力を計算するステップと、
    前記垂下液滴の蒸発速度が少なくとも１．０×１０^-8ｍ³／ｍ²／秒であり、前記液滴の表面張力が３５ダイン／ｃｍ以下である場合、完全な蒸発への適性を示す表示を提供するステップと、
    を含む、方法。
33. 振動プレート噴霧器を用いる噴霧と、該噴霧器から形成された液滴の蒸発による液体の噴霧適性を評価するための装置であって、
    前記液体の垂下液滴を形成し、前記液体を該液滴から蒸発させる間、該液滴を垂下させる手段と、
    前記液体を前記垂下液滴から蒸発させる間の前記垂下液滴のサイズ減少速度を検知するように構成され、配置されたセンサと、
    前記センサに接続され、前記サイズ減少速度が所定速度よりも速いと前記センサが示した場合、噴霧適性を表す信号を生成する、表示生成装置と、
    を含む、装置。
34. 前記液体が多成分液体芳香剤又は多成分液体殺虫剤であり、前記垂下液滴が初めは６μｌであり、前記垂下液滴のサイズが元の体積の約７０％減少した際に前記センサが前記サイズ減少速度を検知する、請求項３３に記載の装置。
35. 前記センサ及び前記表示生成装置は、前記液体が噴霧されて粒子サイズが最大約５０ミクロンの液滴になり、表面から少なくとも８ｃｍの高さの大気中に噴出される場合に、前記液体の噴霧への適性を示す表示を生成するようにプログラムされており、前記サイズ減少速度が少なくとも１．０×１０^-8ｍ³／ｍ²／秒である、請求項３４に記載の装置。
36. 前記センサは、前記液滴の表面張力を検知し、噴霧適性を表す前記信号を前記表面張力が所定の値未満である条件に制限するように構成される、請求項３５に記載の装置。
37. 前記センサ及び前記表示生成装置は、前記液体を噴霧して粒子サイズが最大５０ミクロンの液滴にし、前記液滴の全体積の１０％以下が１５ミクロンよりも大きい液滴を含むよう噴霧する振動プレート噴霧器における蒸発への前記液体の適性を示す表示を提供するようにプログラムされており、前記液滴が表面から少なくとも８ｃｍの高さの大気中に噴出され、前記表面張力が３５ダイン／ｃｍ未満である、請求項３６に記載の装置。
38. 多成分液体芳香剤又は多成分液体殺虫剤が噴霧されて粒子サイズが最大約５０ミクロンの液滴になり、表面から少なくとも８ｃｍの高さの大気中に噴出される場合、該多成分液体芳香剤又は多成分液体殺虫剤が該表面に落ちる前に完全に蒸発するのに適しているか否かを確認するための装置であって、
    サイズが約６μｌである前記液体の垂下液滴を形成し、前記液滴を蒸発させる液滴形成手段と、
    前記垂下液滴から液体を蒸発させる間に前記垂下液滴のサイズ減少速度を検知するように構成され、配置されたセンサと、
    前記センサに接続され、前記垂下液滴の前記サイズ減少速度が所定の速度よりも速いことを前記センサが示した場合、噴霧適性を表す信号を生成する、表示生成装置と、
    を含み、
    前記垂下液滴のサイズが元の体積の約７０％減少した際にその蒸発速度及び表面張力が検知され、前記垂下液滴の蒸発速度が少なくとも１．０×１０^-8ｍ³／ｍ²／秒であり、前記液滴の表面張力が３５ダイン／ｃｍ以下である場合、完全な蒸発への適性を示す表示が提供されるように、前記センサ及び前記表示手段が構成される、
    装置。
39. 多成分溶液の小液滴のミスト又はクラウドを大気中に噴出することによって該ミスト又はクラウドを形成するように作動される振動プレート噴霧器を提供し、該液滴を隣接する表面に向けて落下させるステップと、
    前記液体の垂下液滴のサイズが所定の速度か又は所定の速度よりも速い速度で減少するような蒸発特性を備える前記溶液を選択するステップであって、前記速度は、前記液滴が前記噴霧器によって大気中に噴出された後に、隣接する表面に落ちる前の前記液滴の蒸発に対応するように決定され、前記蒸発は、前記液滴内の未蒸発液体が前記表面に悪影響を及ぼすには不十分であるように行われる、前記溶液を選択するステップと、
    を含む方法。
40. 前記多成分溶液が多成分液体芳香剤又は多成分液体殺虫剤である、請求項３９に記載の方法。
41. 前記ミスト又はクラウドの全液体体積に含まれる１５ミクロンよりも大きい直径の液滴は１０％以下である、請求項４０に記載の方法。
42. 前記垂下液滴が約６ミクロンであり、前記垂下液滴の元の体積の約７０％が蒸発した後に前記液滴のサイズが少なくとも１．０×１０⁸ｍ³／ｍ²／秒の速度で減少する、請求項４１に記載の方法。
    

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