JP2006521915A - スプレー電極 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 スプレー端部を有する毛細管スプレー電極、基準電極、及びスプレー電極と流体連通しているリザーバとからなる静電噴霧装置。使用において、電極は、電極間に電場を作るためにジェネレータに連結され、該スプレー電極から噴霧されるためにリザーバの液体の貯留を引き起こす。該スプレー電極は、電場がスプレー端部で焦点を合わせられる地点を決定する集中点を有する。

Description

本発明は、液体の高比表面積の発生による化学薬品の噴霧及び蒸発のための静電噴霧装置とそのような装置を使用するためのスプレー電極に関する。本発明は更に、そのような電極の製造方法、並びに、該電極の洗浄方法とその方法を実行するための装置に関する。

WO03/00431は、電気的に放電され、且つ装置自身に蒸着しない液体の噴霧液を発生することのできる装置を記載している。これは非常に有効なシステムである。

水滴や任意のイオンの空間電荷によって作られる電場を含む電場を正確にコントロールすることは重要である。それ故、スプレー電極から放出される液体の方向と広がりを予測することも重要であり、これは液体ごとに安定性がなければならない。クラウポーとプルネ‐フォッシュ（Cloupeau and Prunet-Foch）が「ジェイ エレクトロスタテッィクス（J Electrostatics）、第22巻（1989）135-159頁」（非特許文献１）で述べているように、いくつかの液体は、一以上の液体の噴出点がスプレー電極に形成される複数の噴出点として知られているものを形成する。これら噴出点の形成は、単一の液体に対しては十分に予測することが難しいが、異なった特性を有する異なった液体の範囲を超えて、全く整合性のないものである。これは、装置があらゆる形成に対して具体的に調整されなければならないことを意味し、これは多くの用途に対して非現実的である。

単一噴出点が全体の流量を維持することができず、且つ、追加の噴出点が形成されるための十分なスペースと強い電場があるとき、複数の噴出点が形成されることがある。中心線に垂直に切断した毛細管から形成された最も一般的なスプレー電極を備えており、これは、噴出点が、電場が最大である同軸位置から弱い毛細管の周縁に移動することを意味する。もし、これがまだ液体の流れを維持するために十分でないならば、ジャオレックとクルーパ（Jaworek & Krupa）が「ジェイ．エアゾールサイエンス（J. Aerosol Sci.）、第7巻（1996）979-986頁」（非特許文献２）で述べているように、第２の噴出点が毛細管の周縁の正反対の地点に形成される。
Cloupeau and Prunet-Foch ; J Electrostatics ; 22 (1989) 135-159 Jaworek & Krupa ; J. Aerosol Sci. 7 (1996) : 979-986

装置内部の電場のあらゆる特徴が知られていない限り、噴出点の数を決定することがとても難しい。これは、液体の特性やノズルへの液体の流量に加えて、形状や電位のような電気的調整が必要であり、これらは電場を生じるので、決定されなければならないことを意味している。そのような制限は、大部分の商用の利用において、役に立たない複数の噴出点の形成をもたらし、そして、複数の噴出点の形成を妨げたり防止するための手段は、極めて商業的に好都合である。

これは、複数の噴出点が望まれないのであれば、毛細管は使用するためのスプレー電極の最適な形状ではないことを示すように思えるだろう。しかしながら、我々は、好ましい限定により、複数の噴出点の形成を排除させることができることを発見した。

本発明のひとつの特徴は、スプレー端部を有する毛細管スプレー電極、及び基準電極とから成り、両電極は、電極間に電場を作るために使用中にはジェネレータに連結され、且つ該スプレー電極から噴霧するために液体を毛細管に貯留する静電噴霧装置であって、該スプレー電極は、電場がスプレー端部に焦点を合わせられる地点を決定する集中点を有することを特徴とする静電噴霧装置を提供することにある。

本発明では、電場は突出部に噴出点を形成するのに十分であるが、他の噴出点の形成のための電極のほかの部分があまりにも弱いので、電場がスプレー電極のひとつの地点に焦点を合わせられることとなる。その上、電場は、２以上の噴出点で集中点が形成されることができないように、十分に焦点を合わされなければならず、それゆえ、集中点の形は電場が最大となる単一地点のみを作成するようにしていることが重要である。他のどの場所でも、電場ははるかに弱くあるべきである。

ここで説明される装置は、スプレー電極の慎重な構成と、原料合成物と同様に装置の残留物に関するその適応の選択によって、どのようにこれらの問題を克服するか、あるいは受け入れ可能なレベルにまで引き下げることができるかを示している。

したがって、噴出液体の種類の変化に影響を受けにくく、その性能が長期の使用で一貫性のある、より丈夫な装置の提供と、単独又は組み合わせがより良い原因と影響の両方に関する多くの効果的な手段が提供される。

好適な構成の説明は後で述べるが、ひとつの実施形態において、特定の突出部又は集中点が、スプレー電極の縦軸と平行してスプレー端部の前面部から伸びる突起を形成するための少量の追加材料によって、スプレー電極の先端に備えられる。該突起は、スプレー電極自体のものより小さい曲率半径で円形にされる。

また、集中点は、スプレー電極に隣接し、スプレー電極の縦軸と平行してスプレー端部の前面部から伸びるロッドとすることができる。該ロッドの先端は、スプレー電極のものより小さい曲率半径で円形にされる。

集中点を作成する別の手段は、毛細管の露出端部に傾斜を作成することである。この実施形態では、スプレー電極はスプレー端部に前面部を有し、該前面部は丸い縁部を有し、且つスプレー電極の縦軸に対して傾斜した角度に配置され、その結果、集中点を提供する。通常、一般的な前面部は実質的に平らである。

好適には、スプレー電極は絶縁体又は半導体の材料の層で覆われる。これは以下で説明されるようにコロナ放電を弱める際に役立つ場合がある。

例えば、US5503335とUS5927618に記載されている、「歯部（teeth）」及び他のそのような特徴の例があるけれども、それらは実際、複数の集中電場を最大にするので、使用することができない。一方、ここで述べられるスプレー電極は、意図的に最大の電場の１つの地点のみ有し、特定の突出部での複数の噴出点の形成を抑制するために形成される。

基準電極に関連する集中点の位置は、装置の適用と設計によって指定される。我々は、スプレー電極で作成されたどんなイオンも噴霧工程を促進するべきであるので、様々な位置が異なった状況で役立つことを発見した。

放電イオンが存在しているところでは、集中点が基準電極に最も近いスプレー電極上に地点を決めることが望ましい。また、該集中点は基準電極から最も遠い地点と最も近い地点との中間のスプレー電極上に地点を決めることができる。これらの場合では、スプレー電極で作り出されたどんなイオンも、放電イオンを消滅させることによって、システムを安定するように保つのを助け、そして、WO03/00431で説明されるような装置の場合では、これらのイオンは装置自体から噴霧を遠ざけるのを助ける。しかしながら、電場の最も強い部分に集中点を置くことは、時々過剰なコロナ放電を生じさせることになるが、これは、後述のようにスプレー電極をコーティングすることによって弱めることができる。

いくつかの場合において、イオンの影響は、それらがスプレー電極自体のゆるやかな劣化を引き起こすということである。もし液体に腐食性があるならば、これは噴霧される液体によって悪化する。コロナ放電の生成物がスプレー電極に接触するとき、そのような腐食は、一般にスプレー電極の形状の変化を生じさせる。この点に関して、集中点が基準電極の最も近くに地点を決定しないことが最も良く、この地点が最初に接触し、生じる構成の変化は電場とそれからスプレーリザーバに重要な影響を有するからである。集中点が基準電極から最も遠い地点と最も近い地点との中間のスプレー電極上に地点を決めるとき、そのような影響は減少し、そして、しばしばこれは好ましい地点である。

これらの状況で最も好ましくない状態は、スプレー液滴がイオンの経路の中を移動し、装置を出るためにそこを横切ることとなる場合であり、集中点をスプレー電極から最も遠い地点に基準電極を決定するときに生じることがある。これは望まれない不安定性につながる。

しかしながら、基準電極がイオンを発生していないけれども、単に対極として機能しているならば、集中点が基準電極から最も遠いスプレー電極上に地点を決定することが最も良く、それは通常そのような場合において、塗料などのように、噴霧が基準電極を覆う時を除いて好ましい。それは水滴がスプレー電極と基準電極の間の長い経路の方へ進むように仕向けられるからである。

本発明の第２の特徴は、第１の特徴の静電噴霧装置と共に使用するためのスプレー電極を提供することにある。

本発明の第３の特徴は、スプレー電極を製造する方法であって、スプレー端部を形成するために毛細管を該毛細管の縦軸に対して傾斜した角度に切断又は研摩すること、及び該スプレー端部をその縁部を丸くするためにエッチング処理することから成る方法を提供することにある。

傾斜の角度と仕上げは重要である。例えば、端部全体を研摩することによって従来の傾斜を形成することは、かなり鋭い皮下注射針のような端部を形成し、地点ではなくこの「ナイフエッジ」のラインに沿って電場の焦点を合わせないように作用するので、効力がない。噴出点が「ナイフエッジ」に沿って容易に形成されるので、複数の噴出点の形成を減らすためには、これは効果的ではない。その上、このように作成された鋭い縁部は過剰なコロナ放電の確率を増加させ、これは電力の無駄な使用を導く。

それよりむしろ、曲率半径が最小で約５μｍ、好ましくは１０〜３０μｍとなるように、傾斜をつけた毛細管スプレー電極の縁部を丸くすることが必要である。

我々は、化学エッチング処理が、所望の曲率を作成する最適な手段を提供し、且つ均等な仕上げを作成することを発見した。使用される好ましい化学エッチング液は、スプレー電極の材料によって決まる。実際、例えば、目の粗い金属は荒い表面にエッチング処理を行うことになるが、より目の細かい材料はより滑らかな表面を有し、これは利点であるので、スプレー電極自体の材料も重要である。

本発明はまた、静電噴霧装置の設計の際に不確実性の原因としても働くコロナ放電を弱めるための手段を提供する。これはスプレー電極の表面を修正することによって、例えば、スプレー電極の上に低導電性（例えば、絶縁体又は半導体の材料）を有する絶縁保護コーティングを作成することによって達成され、使用する化学薬品又は電気化学析出物を蒸着により堆積させる。また、電極自体の表面層は、導電率を減少するように変更することができる。例えば、陽極処理を施すことによって酸化物層を増加させることによるアルミニウムスプレー電極を形成する。

我々は、WO03/00431等で述べられている装置を用いた実験の過程を通して、ある種の化学薬品は、長時間の使用の間にスプレー電極と反応し、いくつかの場合、これはスプレー電極の劣化とスプレー電極の閉塞を導くことを発見した。これは、装置が修理や監視なしでの長期間の使用を目的とされているならば、特に問題がある。

そのような問題は、スプレー電極かスプレー電極チップが、使用している間に強い電場に置かれているすべての静電噴霧装置に対して一般的である。そのような状況におかれている他の装置に関する例は、W092/15339、US5337963、及びGB7814967に記載されているものを含んでいる。これら等のような装置、あるいはそれらに基づいた装置に関しては、電場は、スプレー電極と連動するか単独で、触媒作用を及ぼすことができたり、化学分解の直接の原因になる。

実際的な監視は、芳香に使用されるものを含むいくつかの有機分子が、スプレー電極の先端で固体残渣を形成する反応をして、そして、いくつかの場合において、これは時間が経つにつれて装置の有用性をゆるやかに減少させる原因となることを示した。例えば、芳香特性が変化するかもしれないし、又は健康上の理由で使用される活性分子は、作用が弱くなったり、効果がなくなるので、程度は低くても分子の分解さえ望ましくない。そんな問題のある化合物や壊れやすい分子をスプレー形成物から単に取り除くことは可能であるが、これは困難である。

水滴を発生させるための電場の使用がそのような装置の使用と効率のために望ましいので、化学反応などの電場のどんな悪影響をも減少し、そのような影響がもたらした結果を抑えたり除去することが重要である。実際的な監視はこれらの化学反応がコロナ放電の存在によって悪化させられることを示しており、スプレー電極の周りの空気の分解を弱めることは、これらの反応とその効果を制限することができるからである。したがって、コロナ放電をコントロールするため、または少なくとも装置の所定の領域に発生することを制限するために、一貫した性能を備えた強健なスプレーシステムを持つことが必要である。

本発明の第４の特徴は、スプレー端部を有する毛細管スプレー電極、及び基準電極とから成り、該電極は、電極間に電場を作るために使用中にジェネレータに連結され、且つ該スプレー電極から噴霧するために流体を毛細管に貯留する静電噴霧装置であって、スプレー電極から噴霧される流体にパルス圧力波を適用するためのメカニズムを更に含み、その結果、該スプレー電極を洗浄することを特徴とする静電噴霧装置を提供することである。

本発明の第５の特徴は、毛細管スプレー電極を洗浄するための方法であって、該方法はパルス圧力波を使用中に電極を通して噴霧される液体に適用し、その結果、スプレー電極を洗浄することからなる方法を提供することである。

スプレー電極自体の中で、沈殿物の蓄積を減少させることは役立つ。複数の噴出点の形成を抑制することによって、ひとつは流量を増加することができ、スプレー電極をより「洗浄する」ことができるけれども、追加の洗浄が必要である。

パルス圧力波を流体に適用することによって、電極の中の蓄積率は減少する。これは特に、電極の内面における粘着性の境界層が小さい低粘稠液で役に立つ。

ある場合において、すなわち液体の単回投与が必要なところで、毛細管にこれを含むことができる。しかしながら、通常、装置は更にスプレー電極と流体連通しているリザーバを含む。

以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の１つの実施可能な形態を概略的に示し、ここでスプレー電極１、および放電電極にもなる基準電極２がある。この例において、該スプレー電極１はアルミニウム毛細管などの２７ゲージの導電性の毛細管から成り、該基準電極は、ステンレス鋼板やピンのような任意の導電性の表面形状である。

電気配線３及び４は、前記電極と駆動回路５の間に配置され、作動したときに定電流又は調整電流を伴う高電圧を運ぶ。米国、DE 19898、ウィルミントン、1007 マーケットストリート、デュポンビルに所在するデュポンによって製造されているＭｙｌａｒ（登録商標）ラミネート・フィルムなどのＰＥＴフィルムや薄板から作られるフレキシブルリザーバ７の中で保たれる液体６は、ポンプ８によってスプレー電極１に沿って一斉に送られる。好適なポンプは、US5961298に述べられているようなものであるが、液体をポンプで送るどんな方法も十分である。液体は、電場によってより細かな水滴に分裂され、基準電極２の性質に依存して、噴霧、充電、あるいは放電される。

液体の単回投与が必要とされるところで、投与量を毛細管に完全に保持することができ、どんなチューブもそれに取り付けられるところでは、ポンプとリザーバを省略することができる。そのような構成は、製薬やそのようなものの特定の投与量の配送の利用が可能である。

図１（ｂ）は、図１（ａ）の装置を作動するための本発明を具現化する１つの可能な電気回路を示す。バッテリー又は他の低電圧電源９は、制御スイッチ１０を介して高電圧変換器１１の入力に連結される。変換器の出力端末は、図１（ａ）の装置の電気導管３と４に連結される。

装置のための簡単な変換器は、英国、P022 9RL、ウェストサセックス州、ボグナーリージス、ダーバンロードに所在するハイテックパワー（HiTek Power）によって製造されているPSM10-103Pである。およそ１０μＡかそれ以下で、１から３０ＫＶまでの電圧を送ることができるいかなる変換器もこの装置に適している。付加利益がなく、より多くの安全管理を必要とするけれども、高電圧変換器も使用することができる。圧電性結晶や変換器などの低電力装置は、理想的であり、小型化や向上した本質的安全のような明確な利点がある。

図示にはアース基準がないことを注意すべきである。これは、操作上の目的のために、アース基準が完全に除外されるか、又は回路の任意の位置に適用することができるので、意図的である。しかしながら、いくつかの場合において、その適用は他の目的のためのひとつを必要とするかもしれない。また、高電圧出力の極性も、電極の何らかの再配列が必要であるかもしれないが、重要ではない。そして、例えば、PSM10-103P変換器を同機能の装置のPSM10-103Nに取り替えることができる（それは逆極性の同等物である）。

図２（ａ）乃至２（ｆ）は、スプレー電極１の先端の６つのバリエーションを示し、図２（ａ）は従来技術で述べられているような標準の導電性毛細管２０を示す。これらの例において、毛細管の外径はおよそ４００μｍ、且つ内径がおよそ２００μｍである、すなわち毛細管は２７ゲージである。もっとも３０ゲージ以下の他のゲージも可能であり、その外観は状況に応じて、測定される。

毛細管２０を通る液体の流量が多く、先端の周りの電場が十分強いならば、図２（ａ）の毛細管２０は複数の噴出点２１ａ乃至２１ｄを作り出す。液体が単一の噴出点を通して十分速く流れることができないなら、第２、第３又は複数の噴出点が先端に形成される。

これはある状況下では望ましいかもしれないが、水滴の経路のコントロールが必要であるならば、複数の噴出点の予測不可能な形成は深刻な問題を引き起こす。 したがって、複数の噴出点の形成を妨げるか、防止する手段は、きわめて商業的に好都合となる。

ここで提案された１つの手段は、毛細管がスプレー電極の先端への液体の最終的な導管として機能するかもしれないが、液体はその端部外辺部から噴霧されないように、電場への集束点としての集中点や焦点突出部の作成に関係する。 焦点突出部の目的は、単一地点で特定の電場を増加させることによって、噴霧を発生させるのに必要である電位を減少させることである。これは例えば、図２（ｂ）に示すように、毛細管２０の端部の小突起２２の追加によって、または図２（ｃ）に示すように、毛細管２０の端部に実質的にそれに平行に固定される毛細管より小さい外径の追加のロッド２３によって達成される。この後の場合では、液体は液体の表面張力の力で毛細管２０の端部表面と、ロッド２３の上を移動する。

図２（ｂ）と（ｃ）のノズルの先端が少しの丸みを持ち、且つ鋭くないことに注意してください。さもなければ、第２、第３又はそれ以上の噴出点がロッド２３の正反対の毛細管２０の端部に形成されることもある。

図２（ｄ）に示すように、毛細管２０を斜めに切断することによっても、焦点突出部を得ることができる。しかしながら、これだけでは十分ではない。図２（ｅ）と（ｆ）で示されるように、丸みはまた、縁部２４に適用されなければならず、該丸みは５から５０μｍに及ぶ。そのような丸みは、機械的な手段で得るのが難しく、もし存在すれば、必然的に電場に追加の特定焦点ポイントを提供するという矛盾につながり、その上、複数の噴出点に対して電位場を形成する。したがって、そのような余分な焦点突出部を作成しないことが、本発明の特徴である。最大の電場の地点にひとつだけあるべきである。

スプレー電極１の前面部の縁部に適用する丸みが大きければ大きいほど、傾斜角が、より鋭くなることに注目するべきである。例えば、最小５μｍの丸みがスプレー電極１の前面部の縁部に適用されるとき、角度は、６０°か７０°までになる。一方、丸みが５０μｍであるなら、角度は３０°又は２０°と低い。この範囲以外の角度も使用できるが、効果はこれらの値の間で最大に表れる。

図３（ａ）は傾斜によって提供された集中点を備えた毛細管２０の断面図である。毛細管２０はおよそ２７ゲージであり、他のゲージも使用可能であるが、特徴をふさわしく調整すべきである。この段階までの処理は、複数の噴出点とコロナ放電の形成を抑制するために十分ではない。まず第一に、縁部が非常に鋭いので、時々、このようなノズルは、鋭く突き出した縁部２５に沿って２以上の噴出点を形成する。これは一方向、すなわち毛細管２０の先端の外周の周りにおいて、曲率半径がおよそ毛細管２０自体であるが、垂直方向においておよそ原子サイズになるからである。これは、このような毛細管２０が複数の噴出点を形成する鋭い「ナイフエッジ」として機能することを意味する。

したがって、図３（ｂ）に示すように、毛細管のさらなる修正が最小の曲率半径を減少させるために必要である。ここで、前面部２５の縁部の最も鋭い部分は、適当な化学薬品によってエッチング処理されている。例えば、ステンレス電極は、例えば、塩化第二鉄、塩酸、硝酸又はクエン酸、あるいはこれらの組み合わせの溶液でエッチングすることができる。真鍮製又は銅製の毛細管は、塩化第二鉄溶液かクロム‐硫酸混合物によってエッチングすることができる。アルミニウム毛細管は、例えば、暖めた水酸化ナトリウム溶液か塩酸によってエッチングすることができる。

エッチング液の濃度とエッチング時間は、その組成、粒状構造、および硬度と同様に、表面の荒さや機械加工潤滑剤の存在などの物質的な仕上げに依存することを注意してください。

我々は明らかに同じ仕様を有する物質に関してでさえ多くの差異を見つけたので、あらゆる場合において濃度やエッチング時間を決定するためのバッチ試験を行うことを勧める。しかしながら、図示を目的とするために、３０４ステンレスの２７ゲージの毛細管は、５０％の濃硝酸水溶液によって５分間以上エッチングされる。最初に部品を加えて、それから、処理の後にそれらをすすぐために必要とされる時間が問題にならないように、エッチング時間をおよそ５から１０分に保つことは有効である。より長い時間は不要であり、より濃縮した溶液を使用することによって、減少することができる。反対に短いエッチング時間は、エッチング液の濃度を下げることによって長くすることができる。

また、このようにして鋭い縁部をなくすことによって、極端なコロナ放電を防げることを注目すべきである。コロナ放電はいつも問題であるというわけではないが、それらは電気的無効果のもととなる。非常に少ない数のイオンだけが、通常１μＡ未満の水滴を放電するために必要である。しかし、電流がこれよりはるかに高いコロナ放電は、スプレーユニットによって必要とされる電力を増加させるだけであるが、機能性を高めない。

図３（ｃ）は、絶縁体か半導体の薄層２６でさらにコーティングする方法で改良された毛細管２０を示す。そのような処理は、コロナ放電の特定の形成を抑制し、かつ電力消費量を抑えることができる。

いったん毛細管が上述された方法で好適に改良されると、それは単一スプレー源として機能する。一方の側又は他方に電場の焦点を合わせる修正は、第２又は基準電極に関する毛細管の位置が重要になることを意味する。

図４（ａ）は、集中点や焦点突出部３０を第２の電極３１から最も遠いスプレー電極１の１つの地点に配置することによって、どのように帯電した水滴３２の経路が増加するかを示す。集中点３０が第２の電極３１から最も遠いスプレー電極１の地点に配置されたなら、帯電した水滴３２は、一方の側から他方へより直接的に移動する。図４（ｃ）の配置は、例えば、帯電した芳香の配送において利益があり、ここで、帯電した水滴３２が空中に長く存在するほど、それが第２の電極３１に必然的に落ちる前に気化する。

帯電した水滴３２を放電することは、それらが第２の電極３１に移動するのを止め、それ故この場合、スプレー経路の延長化はそれほど必要ではない。この場合において、電場がより強い第２の電極３１に最も近いスプレー電極１の地点に集中点３０を配置することによって（第２の電極３１により近くなる）、複数の噴出点を減らす特性が高められる。

後者の地点が極端なコロナ放電を引き起こすかもしれないという可能性があるところでは、焦点突出部３０は、図４（ｃ）に示すごとく、第２の電極３１から最も遠い地点と最も近い地点の間の中間のスプレー電極１の地点、あるいは、図４（ａ）と（ｂ）に図示される両極端の間のいくつかの地点に配置される。

我々は、イオン化の度合いはスプレー電極の形、放電電極の存在、および液体の流量にかなり依存するけれども、この種類の毛細管の周りの空気の分解はしばしば避けられないことを発見した。例えば、少ない流量（〜１μｌ／ｓ以下）及び、任意の放電電極の存在が、それぞれガス放電かコロナ放電の確率を上げる。

このイオン化の影響又はイオン化の生成物は、スプレー電極１の先端での化学反応へ導く。スプレーされる液体は通常は取り替えられ、どんな劣化も僅かであり検知されないことが多いので、これはスプレーされる液体の問題ではない。しかしながら、スプレー電極１自体は取り替えられず、そして、それは長期の使用によりゆるやかな変化を受ける。

我々は、電極の適切な機能を損なう前に、この劣化を克服するか、またはそのような劣化の生成物を取り除くための様々な方法があることを発見した。１つはそのような攻撃に影響を受けにくいスプレー電極１のための材料を使用することである。プラチナやタングステン電極、アルミニウムは、例として使用できる。ステンレスと比べて比較的高価な選択肢があるが、これは、多くの医学や他の用途のための好適な毛細管形状で作られる。

別のものは、ノズルの生成物のゆっくりとした増加に逆らうことを目的とし、液体劣化はスプレー電極１をゆっくり洗浄する化学薬品がスプレーされるための液体に含むことである。その一例は、使用されているように、真鍮やステンレス電極をゆっくり洗浄するのに使用されるクエン酸、または表面を保護するシリコン油である。

残念ながら、例えば、他の化合物は大量に吸入することで毒性となりうるので、そのような化学物質を使用することは、常に効果的ではない。代わりに、完全な超音波洗浄の方法は、劣化のどんな生成物を除去するために使用することができる。図５は、クリーナーユニット５１がポンプ５とスプレー電極１の間でどのように一列に配置されるかを示す。クリーナーはスプレー電極への一般的な流れの上の流れに高周波パルスを加える手段を含むべきである。

１つの手段は、図６に示すように、ポンプ及び電極（図示せず）と直列に圧電振動板６１を使用することである。振動板は、１ｋＨｚから１ＭＨｚまでのどの周波数においても発振器６２によって作り出される交流電圧で振動させられる必要がある。これらの図はただのガイドラインであり、この範囲以外の周波数も使用可能である。しかしながら、より低い周波数は流出口での水滴直径の不均一さを引き起こすかもしれず、そして、より高い周波数は非常に濃いか粘性の高い、あるいはその両方である液体にごくわずかな影響を持つかもしれない。

好適な振動板は、英国、GU51 2QW、ハンプシャー州、フリート、アンセルズビジネスパーク、アンセルズロード、オークハウスに所在するムラタエレクトロニクス（ＵＫ）リミテッドによって製造されている7BB-12-9である。スプレー電極１の劣化による生成物の増加は、比較的長い期間（何日も何週間も）にわたって起こるので、クリーナーを頻繁に律動的に動かすことが唯一欠かせないことである。通常、１日に一度で十分であり、スプレー電極１が噴霧されている間に、それを律動的に動かすのが最も良い。しかしながら、洗浄の過程がスプレーの品質に影響するなら、噴霧が始められる直前に律動的に動かすことができる。ゆえに、どんな除去生成物もそれらが積もる前に取り除かれる。

US5630709で説明されるように、液体をポンプで送るためのこの種類の動作を使用することが可能であることを注意してください。そこで述べられているポンプは、いくつかの高周波パルスを液体の一般的な流れに伝達する往復運動する部品を持っており、装置が噴霧している間にスプレー電極１を洗浄するのに使用することができる。この場合、装置が噴霧している時に常に適用されるので、パルスは、振幅よりわずかである場合がある。そのような機構は２つの動作を１つの部品に結合するので、実用的で商業の利益があり、その結果、部品の数を減少させ、製造を安くするための装置をつくる。

圧電部品の代替手段は、図５のメインポンプ５のような、（スイス、8152 グラットブルグ、フェルデッグストラーゼ 6、ラボールテクニック‐アナリテック（Labortechnik- Analytik）、に所在するISMATEC SAによって製造されているREGLO Digital MS-2/12のような）多頭の蠕動ポンプを使用することである。この場合において、本流に重ねられたパルスが既にあり、これはスプレー電極１を洗浄するために十分である。この場合、クリーナー５１とポンプ５は、単一部品で結合される。しかしながら、大きいパルスがスプレーの品質に作用するかもしれないので、これは水滴の直径の正確なコントロールが不要なところで使われるほうがよい。

スプレー装置から一貫した性能を作りだすためのこれらのステップは、強い電場が液体を噴霧している電極の周りに存在する、いろいろな静電気の装置に適用される。例は、ヘルスケアや調剤、あるいは吸入が望まれていたり、必要である他の適用のような、芳香、害虫駆除剤または他の化合物の散布を含む。

噴霧している間にスプレー電極１を洗浄するために使用することができる化学薬品又はそれの混合物の例は、クエン酸、硝酸、塩酸、クロム酸、硫酸、カプリル酸、コール酸、デカンスルホン酸（decanesulfonic acid）、デオキシコール酸、グリココール酸、グリコデオキシコール酸（glycodeoxycholic acid）、ラウリン酸、ラウロイルサルコシン（lauroylsarcosine）、リノール酸、リノレン酸、オレイン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、タウロケノデオキシコール酸（taurochenodeoxycholic acid）、タウロコール酸、タウロジヒドロコール酸（taurodehydrocholic acid）、タウロデオキシコール酸、タウロリソコール酸（taurolithocholic acid）、タウロウルソデオキシコール酸（tauroursodeoxycholic acid）、およびその塩などの酸を含む液体混合物、；水酸化ナトリウムのようなアルカリ；リン脂質のような洗剤、ＩＣＩ（英国、W1U 3AN、ロンドン、20 マンチェスタースクエア、ＩＣＩ）製「Ｂｒｉｊ（登録商標）」シリーズ、ＩＣＩの「Ｓｙｎｐｅｒｏｎｉｃ（登録商標）」シリーズ、非イオン性界面活性剤であるＩＣＩの「Ｔｗｅｅｎ（登録商標）」シリーズなどのポリオキシエチレンエーテル；そして、ブチル化ヒドロキシアニソール、塩化第二鉄、エタノール、メタノール、エーテル及びイソドデカンなどのその他の化合物；そして、それらの相溶性混合物を含んでいる。

スプレー電極１を保護するために使用することができる化合物又は製品の例は、ラウリン酸、リノール酸、リノレン酸、オレイン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸などの界面活性剤；シリコン油、鉱油などの油；メタノール、エタノールを含むアルコール；そして、それらの相溶性混合物を含んでいる。
それらの他の適用及び修正は、当業者には明らかである。

（ａ）及び１（ｂ）は、本発明を具体化する電極の構造例と、作動装置を作成するために必要な要素を示す。 （ａ）乃至２（ｆ）は、良い実行例と悪い実行例を与える様々な電極処理を概略的に示す。 （ａ）乃至３（ｃ）は、再度良い実行例と悪い実行例を提供する、３つの電極の先端の断面図を概略的に示す。 （ａ）乃至４（ｃ）は、本発明で説明されるスプレー電極の様々な地点を概略的に示す。 本発明に従ってスプレー電極を洗浄するための１つの手段の部分断面図を概略的に示す。 全体のスプレー電極洗浄システムを作成する１つの手段の断面図を示す。

Claims (23)

1. スプレー端部を有する毛細管スプレー電極、及び基準電極とから成り、両電極は、電極間に電場を作るために使用中にはジェネレータに連結され、且つ該スプレー電極から噴霧するために流体を毛細管に貯留する静電噴霧装置であって、該スプレー電極は、電場がスプレー端部に焦点を合わせられる地点を決定する集中点を有することを特徴とする静電噴霧装置。
2. 前記集中点が、スプレー電極の縦軸と平行してスプレー端部の前面部から伸びる突起であることを特徴とする請求項１に記載の静電噴霧装置。
3. 前記突起が、スプレー電極自体のものより少ない曲率半径で円形にされることを特徴とする請求項２に記載の静電噴霧装置。
4. 前記集中点が、スプレー電極に隣接し、且つスプレー電極の縦軸と平行してスプレー端部の前面部から伸びるロッドであることを特徴とする請求項１に記載の静電噴霧装置。
5. 前記ロッドの先端が、スプレー電極のものより少ない曲率半径で円形にされることを特徴とする請求項４に記載の静電噴霧装置。
6. 前記スプレー電極は、スプレー端部に前面部を有し、該前面部は丸い縁部を有し、且つスプレー電極の縦軸に対する傾斜した角度に配置され、その結果、集中点を提供することを特徴とする請求項1に記載の静電噴霧装置。
7. 前記前面部が実質的に平らであることを特徴とする請求項６に記載の静電噴霧装置。
8. 前記スプレー電極が、絶縁体又は半導体の材料の層で覆われることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の静電噴霧装置。
9. 前記集中点は、基準電極に最も近いスプレー電極上に地点が決定されていることを特徴とする前記１乃至８のいずれかに記載の静電噴霧装置。
10. 前記集中点は、基準電極から最も遠いスプレー電極上に地点が決定されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の静電噴霧装置。
11. 前記集中点は、基準電極から最も遠い地点と最も近い地点との中間のスプレー電極上に地点が決定されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の静電噴霧装置。
12. スプレー電極と流体連通しているリザーバをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の静電噴霧装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれかの静電噴霧装置と共に使用するためのスプレー電極。
14. スプレー電極を製造する方法であって、スプレー端部を形成するために毛細管を該毛細管の縦軸に対して傾斜した角度に切断又は研摩すること、及び該スプレー端部をその縁部を丸くするためにエッチング処理することから成る方法。
15. スプレー電極が、引き続き絶縁体又は半導体の材料の層で覆われることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. スプレー端部を有する毛細管スプレー電極、及び基準電極とから成り、両電極は、電極間に電場を作るために使用中にはジェネレータに連結され、且つ該スプレー電極から噴霧するために液体を毛細管に貯留する静電噴霧装置であって、スプレー電極から噴霧される流体にパルス圧力波を適用するためのメカニズムをさらに含み、その結果、該スプレー電極の洗浄が可能であることを特徴とする静電噴霧装置。
17. パルス圧力波を流体に適用するためのメカニズムが、圧電振動板であることを特徴とする請求項１６に記載の静電噴霧装置。
18. パルス圧力波を流体に適用するためのメカニズムが、ポンプであることを特徴とする請求項１６に記載の静電噴霧装置。
19. 前記ポンプが、蠕動ポンプであることを特徴とする請求項１８に記載の静電噴霧装置。
20. スプレー電極と流体連通しているリザーバを更に含むことを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれかに記載の装置。
21. 請求項１８又は請求項１９に関係しているとき、前記ポンプが、リザーバからスプレー電極まで流体を送るように構成されていることを特徴とする請求項２０の静電噴霧装置。
22. 毛細管スプレー電極を洗浄する方法であって、該方法は、パルス圧力波を使用中に電極を通して噴霧される液体に適用し、その結果、スプレー電極を洗浄することからなる方法。
23. 前記圧力波が、超音波周波数で律動的に送られることを特徴とする請求項２２に記載の方法。

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