JP2009500160A - Electrostatic atomizer - Google Patents
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Abstract
本発明は、流体入口(2)と、オリフィス(100)が形成された壁(6)に流体を導く流体流路(3)とを有する、静電流体霧化装置に関する(図1参照)。オリフィス(100)から出ていく流体は、第1群の大液滴(12)および第2群の小液滴(13)に該当する液滴に霧化される。2つの帯電電極(4、6)は、流路(3)を通過する流体を帯電させる。液滴分離器(200)は、液滴に電気力を印加して、大液滴(12)を霧化装置の液滴(201)から偏向させないまま、小液滴(13)を偏向させて液滴捕集器(15)によって捕集させる、分離器電極(16)を有する。
【選択図】図1The present invention relates to an electrostatic fluid atomizing device having a fluid inlet (2) and a fluid channel (3) for guiding fluid to a wall (6) in which an orifice (100) is formed (see FIG. 1). The fluid exiting the orifice (100) is atomized into droplets corresponding to the first group of large droplets (12) and the second group of small droplets (13). The two charging electrodes (4, 6) charge the fluid passing through the flow path (3). The droplet separator (200) applies electrical force to the droplets to deflect the small droplets (13) without deflecting the large droplets (12) from the droplets (201) of the atomizer. It has a separator electrode (16) that is collected by a droplet collector (15).
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、大流量の必要性にもかかわらず、液滴が一貫した大きさであること、すなわちそれらの直径が選択された直径範囲に入ることが非常に重要である、特に乾燥、コーティング、および混合の分野に多種多様な用途を有する静電霧化装置に関する。 The present invention is very important that the droplets are consistently sized, i.e. their diameters fall within a selected diameter range, despite the need for high flow rates, especially drying, coating, And an electrostatic atomizer having a wide variety of applications in the field of mixing.
公知の最も近い先行技術は、出願人自身の先願に係る国際出願PCT/GB2004/000458である。この先行公開特許出願は、主帯電電極がオリフィスの配列に跨設されたマルチオリフィス霧化装置の使用を開示している。定流量により、そのような静電霧化装置は、2組の明確に異なる径の液滴を生成する。液滴形成の物理学のため、大径の液滴の各対は小液滴によって分離される。例えば、小径液滴は20から80ミクロンの間の直径を持つことができる一方、大径液滴は150から350ミクロンの間の直径を持つことができる。そのような径の相違のため、小液滴は、大液滴よりずっと低い質量を持つ一方で、ずっと高い比電荷を有する。多くの用途では、一貫した大きさの、すなわち選択された直径範囲内の流体液滴を得ることが望ましいので、大液滴を小液滴から分離するように働く静電霧化装置が必要である。
第1態様で、本発明は、流体入口と、相互に同程度の径の第1群の液滴および相互に同程度の径でありかつ第1群の液滴より小径の第2群の液滴を少なくとも含む霧化された形態の流体を放出する1つまたはそれ以上のオリフィスと、流体入口をオリフィスに接続する流体流路と、流体流路を通過する流体に電荷を印加するための少なくとも2つの帯電電極とを備えた静電流体霧化装置であって、接地または帯電されて、該第1群の大液滴を霧化装置の液滴出口から出続けさせながら、第2群の小液滴を霧化装置の液滴捕集器に偏向させる電気力を液滴に印加する分離器電極を有する、流体液滴分離器をオリフィスの下流に備えて成る、静電霧化装置を提供する。 In the first aspect, the present invention relates to a fluid inlet, a first group of droplets having the same diameter, and a second group of liquids having the same diameter and smaller diameter than the first group of droplets. One or more orifices that discharge an atomized form of fluid that includes at least a droplet; a fluid flow path that connects the fluid inlet to the orifice; and at least for applying a charge to the fluid that passes through the fluid flow path An electrostatic fluid atomizer comprising two charging electrodes, wherein the second group of electrostatic fluid atomizers are grounded or charged and continue to exit the first group of large droplets from the droplet outlet of the atomizer. An electrostatic atomizer comprising a fluid droplet separator downstream of an orifice, having a separator electrode that applies an electrical force to the droplet that deflects a small droplet to an atomizer droplet collector provide.
この構成は、静電流体霧化装置に選択された範囲内に入る径の流体液滴だけを出力させるので有利である。 This configuration is advantageous because it allows the electrostatic fluid atomizer to output only fluid droplets with a diameter that falls within the selected range.
液滴捕集器は、吸湿性壁または多孔性壁を備えることができる。壁は円筒状であり、液滴がオリフィスから出ていくときにそれらの周囲に位置することができる。流体液滴コネクタを流体戻り管路に接続することができる。液滴捕集器がオリフィスから出てくる液滴を取り囲む円筒状壁を含む場合、流体戻り管路はオリフィスの経路と交差するのを容易に回避することができる。 The droplet collector can comprise a hygroscopic wall or a porous wall. The walls are cylindrical and can be located around the droplets as they exit the orifice. A fluid droplet connector can be connected to the fluid return line. If the droplet collector includes a cylindrical wall surrounding the droplet exiting the orifice, the fluid return line can easily be avoided from intersecting the orifice path.
流体戻り管路は、捕集された液滴を流体入力に戻す。この構成は静電霧化装置の効率を最大にする。無駄が全く無く、あるいは最小限の無駄だけである。 The fluid return line returns the collected droplets to the fluid input. This configuration maximizes the efficiency of the electrostatic atomizer. There is no waste or minimal waste.
オリフィスは、多数のオリフィスに跨設される帯電電極の1つの略平坦面に間近に近接した多数のオリフィスを含むことができる。この構成は、多数のオリフィス全体で均等に拡散する霧化と、第2群の液滴の効率的な捕集の理想的な組合せを達成する。 The orifice can include a number of orifices in close proximity to one substantially flat surface of a charging electrode straddling the number of orifices. This configuration achieves the ideal combination of atomization that diffuses evenly across multiple orifices and efficient collection of the second group of droplets.
オリフィスを傾斜させて、霧化した液滴の収束または発散ストリームを生成させることができる。特定の用途では、有向ストリームを生成すると、平行な直線状のオリフィスの使用に比較して、液滴捕集器による捕集を改善することができる。 The orifice can be tilted to produce a convergent or divergent stream of atomized droplets. In certain applications, generating a directed stream can improve collection by the droplet collector as compared to the use of parallel linear orifices.
オリフィスはオリフィス壁に設けることが好ましく、次いで液滴捕集器に、オリフィス壁のオリフィス間から下流方向に突出する複数の部分を設けることができる。これにより、オリフィス配列の中心部分内で小液滴の改善された捕集が可能になるだけでなく、流体の噴出の外側部分からの小さい液滴の優れた捕集を維持することも可能になる。 The orifice is preferably provided in the orifice wall, and the droplet collector can then be provided with a plurality of portions of the orifice wall that project downstream from between the orifices. This not only allows for improved collection of small droplets within the central portion of the orifice array, but also allows for excellent collection of small droplets from the outer portion of the fluid ejection. Become.
流体液滴分離器の分離器電極は、前記帯電電極の1つに電気的に接続することができる。 The separator electrode of the fluid droplet separator can be electrically connected to one of the charging electrodes.
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、流体入口2を持つ静電霧化装置1を示す。流体流路3は、オリフィス壁6に設けられた多数のオリフィスの配列100に流体入口3を接続する。流路3を通過する流体は、電極4およびオリフィス壁5を含む1対の帯電電極によって帯電される。図で、高電圧源18は、第1極性の電荷を帯電電極4に印加し、かつ反対極性の電荷を壁6に印加するように接続されることが分かる。電極4は、略平坦であって多数のオリフィスの配列100を跨ぐ先端5を有する。任意の種類の帯電可能な流体とすることのできる流体が、ポンプ7によって流体入口に圧送される。圧送の前に、流体はフィルタ8によって濾過される。
FIG. 1 shows an electrostatic atomizer 1 having a
オリフィス6から抜け出るときに、流体は霧化され、最初にいわゆる「リガメント(ligament)」ジェット9、10、および11を形成し、その直後に大きさの異なる実質的に2組の液滴、すなわち液滴12(比較的大きい液滴)のような液滴を含む第1群および液滴13(比較的小さい液滴)のような液滴を含む第2群に分解する。小液滴は各々必然的に、大液滴より低い質量とずっと高い比電荷を有する。
Upon exiting the
霧化装置1には、大径液滴だけが霧化装置の流体出口201から出て行く(leave)ように、小径液滴(例えば12)の組を大径液滴(例えば13)の組から分離するための流体液滴分離器200が設けられる。分離器200は、オリフィス100から出て行く液滴を取り囲む円筒状壁16を有する。壁16は分離器電極として機能し、液滴を引き寄せるために適切に帯電または接地される。図において、壁16は高電圧源に接続され、壁6と同じ極性に帯電する。小液滴は、大液滴より、引き寄せられる程度が大きい。したがって、小液滴は壁16の方に偏向するが、大液滴はほとんどが偏向しないままであり、流体出口201から出て行く。分離器200は、壁16から半径方向に内側に位置する多孔性吸湿材の層14を有する。壁16は多孔質層14の下流端の周囲に延びる下流部分を有し、壁16は半径方向に内側に延びて、層14の下流端に流体流路15を形成する。
In the atomizing device 1, a set of small diameter droplets (for example 12) is replaced with a set of large diameter droplets (for example 13) so that only the large diameter droplets leave from the
捕集された流体は、掃気ポンプ17によって流路15から引き出される。掃気ポンプ17は液滴捕集器100から流体を引き出し、流体をアキュムレータタンク101にリレーする。タンク101からの流体は次いで濾過され、ポンプで流体入口2に戻される。
The collected fluid is drawn out from the
帯電電極4、6および壁16(これは分離器電極として機能する)に印加される電圧、およびオリフィス100のサイズは、使用される流体の特性、選択された流量、および所望の出力液滴径に従って調整することができる。
The voltage applied to the
図1の実施形態では、壁6には、多数の直線状の平行なオリフィス100が設けられる。オリフィスの代替的な幾何図形的配置を図2aおよび2bに示す。図2aは、液滴の発散ストリームを提供するオリフィス110の発散型配列を示す。図2bは、液滴の収束ストリームを提供するオリフィス111の収束型配列を示す。図3aまたは3bのオリフィス110、111の使用は、特定の流体に対して好適であるかもしれない。
In the embodiment of FIG. 1, the
図3は、第2実施形態の静電霧化装置19を示す。この実施形態は、図1の第1実施形態と共通する多くの構成部品を共有し、同一構成部品には同一参照番号が付与される。該霧化装置は2つの帯電電極26、27を有する。それらは両方とも高電圧源18に接続され、第1極性の電圧は電極26に印加され、第2の反対極性の電圧は、オリフィス壁27によって形成される電極に印加される。オリフィス壁27は、参照番号20、21、22、23が付与された多数のオリフィスを有する。オリフィス20、21、22、23を通過する流体は霧化され、2組の液滴、つまり1組の小径液滴および1組の大径液滴を形成する。液滴は全て液滴分離器24内に移動する。液滴分離器24は、外側のジェット28、29から小液滴を引き寄せて捕集するために帯電または接地される外壁25を有する。図では、分離器壁25が高電圧源18に接続されて、オリフィス壁27と同じ極性に帯電することが分かる。液滴分離器24はまた、中央ストリーム31および32の液滴を引き寄せて捕集するために帯電または接地される、中央捕集ロッド30をも有する。図では、電極30は帯電電極27に電気的に接続され、同じ極性に帯電する。外壁25およびロッド30には吸湿性層が設けられる。壁25用の層34およびロッド30用の層35がある。掃気ポンプ33は、ロッド27によって捕集された流体を、管36を介して抜き出してアキュムレータタンク101に移送するために設けられる。管36は、電極26を貫通して設けられた中央通路内を貫通する。
FIG. 3 shows an
帯電電極26の最下面には、流体の帯電を改善するために、例えばダイヤモンドコーティングまたは類似物に切子面要素を設けることによって、オリフィス20、21、22、23と対向する粗面が設けられる(出願人自身の従前の特許出願PCT/GB2004/000458に記載の通り)。オリフィス20、21、22、23と対向する表面の部分だけを粗面化/コーティングする必要がある。
The lowermost surface of the charging
本発明はまた、小液滴が霧化装置から排出される発生を最小限に止めるために、同型の幾つかの相隔たるロッドを大きいマルチオリフィス配列のロッド30として使用することも構想される。ロッドはオリフィス壁27から下方(すなわち下流)に延び、相互に間隔を置いて配置され、壁27のオリフィス間に位置する壁27の部分から延びる。
The present invention also envisages the use of several spaced rods of the same type as the large multi-orifice array rod 30 to minimize the occurrence of small droplets being ejected from the atomizer. The rods extend downward (i.e. downstream) from the
図4は、図1と同一参照番号を有する同一の構成部品を有する、さらなる実施形態の静電霧化装置39を示す。図1の実施形態と同様に、それは入力流体管路40、帯電電極41、第2帯電電極としても機能するオリフィス壁46における多数のオリフィス42、43、44、45の配列、および帯電または接地される外部円筒状液滴捕集器壁48付きの液滴分離器47を有する。図に示す通り、捕集器壁48は高電圧源18に接続され、オリフィス壁46と同一極性に帯電する。加えて、中央ロッド50が分離器47のスプレー流路49内に配置され、ロッド50は小さい帯電液滴を、それらが捕集される壁48の方向に反発させるように適切に帯電される。ロッド50の頂部は、絶縁体51によってオリフィス壁46から分離される。ロッド50は、コネクタ52によって帯電電極41に電気的に接続される。電極41の平坦な底面には、オリフィス42、43、44、45と対面する領域にだけ切子面要素が設けられる。
FIG. 4 shows a further embodiment of an
Claims (17)
相互に同程度の径の第1群の液滴および相互に同程度の径でありかつ第1群の液滴より小径の第2群の液滴を少なくとも含む霧化された形態の流体を放出する1つまたはそれ以上のオリフィスと、
流体入口をオリフィスに接続する流体流路と、
流体流路を通過する流体に電荷を印加するための少なくとも2つの帯電電極と、を備えた静電霧化装置であって、
接地または帯電され、第1群の大液滴を霧化装置の液滴出口から出続けさせながら、第2群の小液滴を液滴捕集器に偏向させる電気力を液滴に印加する第1分離器電極を有する流体液滴分離器がオリフィスの下流に延びて成る、静電霧化装置。 A fluid inlet;
A first group of droplets of similar diameter and a fluid in an atomized form containing at least a second group of droplets of the same size and smaller than the first group of droplets. One or more orifices to
A fluid flow path connecting the fluid inlet to the orifice;
An electrostatic atomizer comprising: at least two charged electrodes for applying a charge to a fluid passing through a fluid flow path;
An electric force is applied to the droplets that is grounded or charged and deflects the small droplets of the second group to the droplet collector while continuing to eject the large droplets of the first group from the droplet outlet of the atomizer. An electrostatic atomizer comprising a fluid droplet separator having a first separator electrode extending downstream of an orifice.
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