JP2016137428A - 静電噴霧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被塗物に塗着しない塗料などの液体によって周囲が汚されることを抑制した静電噴霧装置を提供する。
【解決手段】本発明の静電噴霧装置は、静電爆発によって霧化する霧化液体を被塗物４０に塗布する装置であり、帯電した液体が離脱する先端を有し、帯電及び離脱が静電気力で行われる液体噴霧部２０と、被塗物４０に塗布されなかった霧化液体を捕集する捕集体３０と、液体噴霧部２０の電位が、捕集体３０を基準としたときは第１の電位で、被塗物を基準としたときは第２の電位であるとともに、第１の電位の極性の方向及び第２の電位の極性の方向が同じとなるように、液体噴霧部２０と捕集体３０との間、及び、液体噴霧部２０と被塗物４０との間に電圧を印加する少なくとも１つの電圧印加手段５０と、を備える。そして、液体噴霧部２０と捕集体３０との間の距離が、液体噴霧部２０と被塗物４０に霧化液体が塗布される位置との間の距離よりも離れている。
【選択図】図１

Description

本発明は静電噴霧装置に関する。

従来、塗布させたい材料となる高分子を溶液にして、その溶液を注射器の針先や細いガラス管の様に先端が尖った容器に入れ、高電圧を印加することで電荷を加え、先端から電荷の反発力によって電荷を帯びた霧状になった材料を、クーロン力を利用してグランドまたは噴霧側と異極の側のコレクタと呼ぶ側に向かわせ、材料をそのコレクタまたはコレクタに沿って配置されるサブストレートに捕集（積層）させる静電噴霧装置が知られている（特許文献１参照）。

このような静電噴霧装置で被塗物に塗料などの塗装を行う場合、被塗物自体をグランドまたは噴霧側と異極の側のコレクタとするようにすることで被塗物側に塗料を静電気力によって引き寄せることができる。
このため、静電噴霧装置を用いて被塗物に塗料などの塗装を行う場合、一般的な気体を用いて塗料を霧化して、その霧化液体を被塗物に塗布するような装置に比べると極めて高い塗料の塗着効率とすることができる。

特開２００７―２７７７７５号公報

ところで、静電噴霧装置を用いた塗装などでは、例えば、被塗物の形状、塗料などの種類、塗料などの霧化状態といった条件が良好である場合、塗着効率がほぼ１００％とできるが、一方で、塗着効率が１００％に満たない場合もあり、この場合、被塗物に塗着しなかった塗料が飛散し、周囲を汚すことになるという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、被塗物に塗着しない塗料などの液体によって周囲が汚されることを抑制した静電噴霧装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の静電噴霧装置は、静電爆発によって霧化する霧化液体を被塗物に塗布する静電噴霧装置であって、帯電した液体が離脱する先端を有し、前記帯電及び前記離脱が静電気力によってなされる液体噴霧部と、前記被塗物に塗布されなかった霧化液体を捕集する捕集体と、前記液体噴霧部の電位が、前記捕集体を基準としたときは第１の電位であり、前記被塗物を基準としたときは第２の電位であるようにするとともに、前記第１の電位の極性の方向及び前記第２の電位の極性の方向が同じとなるように、前記液体噴霧部と前記捕集体との間、及び、前記液体噴霧部と前記被塗物との間に電圧を印加する少なくとも１つの電圧印加手段と、を備え、前記液体噴霧部と前記捕集体との間の距離が、前記液体噴霧部と前記被塗物に前記霧化液体が塗布される位置との間の距離よりも離れている。
（２）上記（１）の構成において、前記第１の電位と前記第２の電位とが同じ電位である。
（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記捕集体、及び、前記被塗物をアースする手段を備え、前記捕集体、及び、前記被塗物がアースされる。
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの構成において、前記液体噴霧部は、前記液体噴霧部の前記先端が前記捕集体に向くように配置されており、前記被塗物に前記霧化液体を塗布するために前記被塗物が配置される位置が前記液体噴霧部の前記先端の向く方向から外れた位置とされている。
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つの構成において、排気口を有するブースと、前記排気口から空気を排気する排風手段と、を備え、前記捕集体が、前記ブースの排気口に設けられている。
（６）上記（５）の構成において、前記捕集体が、前記排気口に着脱可能に取付けられている。
（７）本発明の霧化液体の塗布方法は、上記（１）から（６）のいずれか１つの構成の記載の静電噴霧装置を用いた被塗物への霧化液体の塗布方法であって、前記被塗物に前記霧化液体を塗布するために、前記霧化液体が塗布される位置に前記被塗物を位置させる前の段階から、前記液体噴霧部と前記捕集体との間の電位差で発生する前記静電気力によって、前記液体の前記帯電及び前記脱離が行われ、前記霧化液体が噴霧されている状態としている。

本発明によれば、被塗物に塗着しない塗料などの液体によって周囲が汚されることを抑制した静電噴霧装置を提供することができる。

本発明に係る第１実施形態の静電噴霧装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明に係る第１実施形態の静電噴霧装置の液体噴霧部の中心軸に沿った断面図である。 本発明に係る第１実施形態の液体噴霧部の先端側を拡大した拡大図であり、（ａ）は心棒の先端面が後方に位置する場合の図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態よりも心棒の先端面が前方に位置する場合の図である。 本発明に係る第１実施形態の静電噴霧装置が被塗物４０に霧化液体を塗布するときの状態を説明するための図である 本発明に係る第２実施形態の静電噴霧装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明に係る第３実施形態の静電噴霧装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明に係る第３実施形態の静電噴霧装置の液体噴霧部の中心軸に沿った断面図である。 本発明に係る第３実施形態の静電噴霧装置の正面図である。 本発明に係る第３実施形態の静電噴霧装置の捕集体の斜視図である。 本発明に係る第１実施形態の静電噴霧装置の変形例を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
なお、特に断りがない場合、「先（端）」や「前（方）」等の表現は、各部材等において液体の噴霧方向側を表し、「後（端）」や「後（方）」等の表現は、各部材等において液体の噴霧方向と反対側を表すものとする。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の静電噴霧装置１０の全体構成を示す斜視図である。
図１に示すように、静電噴霧装置１０は、液体噴霧部２０と、捕集体３０と、を備え、液体噴霧部２０から噴霧される塗料などの液体を霧化液体の状態で被塗物４０に塗布する装置である。
また、静電噴霧装置１０は、液体噴霧部２０と捕集体３０との間、及び、液体噴霧部２０と被塗物４０との間に電圧を印加する少なくとも１つの電圧印加手段（電圧電源）５０を備えている。

図１では、液体噴霧部２０の中心軸を一点斜線で示しており、図１に示されるように、液体噴霧部２０は、液体噴霧部２０の中心軸が捕集体３０のほぼ中央に位置するように配置されており、被塗物４０は、その中心軸上に位置するように位置しており、この状態で、被塗物４０には、塗料などの液体が霧化液体の状態で塗布される。

そして、図１を見れば、分かるように、静電噴霧装置１０は、液体噴霧部２０と捕集体３０との間の距離が、液体噴霧部２０と被塗物４０に霧化液体が塗布される位置との間の距離よりも離れているようにされている。
また、静電噴霧装置１０は、捕集体３０、及び、被塗物４０をアースする手段６０を備え、捕集体３０、及び、被塗物４０がアースされるようになっている。

なお、必ずしもアースする手段６０を備える必要はなく、アースする手段６０を設けるか否かは任意であるが、作業者が捕集体３０や被塗物４０に触れる作業を伴う場合には、安全面の観点で設けることが好ましい。
また、本実施形態では、被塗物４０に、直接、電圧印加手段からの電気配線が接続されている場合を示しているが、被塗物４０に、直接、電気配線を接続する必要はない。

例えば、被塗物４０が搬送装置などによって、霧化液体が塗布される位置に搬送されるような場合には、電圧印加手段からの電気配線が搬送装置に接続されるようにしておいて、その搬送装置の被塗物４０が載置される載置部を介して被塗物４０が電圧印加手段に電気的に接続されるようにしても良い。

（液体噴霧部）
図２は、図１の一点斜線（液体噴霧部２０の中心軸）に沿った断面図を示したものである。
図２に示すように、液体噴霧部２０は、液体の供給される液体供給口２１ａを有する液体流路２１ｂが形成された絶縁材料からなる本体部２１と、貫通孔が本体部２１の液体流路２１ｂに連通するように本体部２１の先端に設けられる液体ノズル２２と、本体部２１の液体流路２１ｂ内及び液体ノズル２２の貫通孔内に配置される導電材料からなる心棒２３と、を備えている。

本体部２１には、心棒２３を後端側に取り出すために、液体流路２１ｂと連通した孔部２１ｃが設けられ、その孔部２１ｃ内には、心棒２３との間の隙間をシールして液体が漏れないようにするシール部材２４が設けられている。
なお、本実施形態では、シール部材２４としてＯリングを用いているが、Ｏリングに限らず、シールが可能なものであればよい。

そして、孔部２１ｃを通じて本体部２１の後端側に位置する心棒２３の後端には、絶縁材料からなる摘み部２３ａが設けられているとともに、摘み部２３ａのほぼ中央を貫通するように設けられた導電材料からなる電気配線接続部２３ｂが設けられている。

電気配線接続部２３ｂには、電圧印加手段５０からの電気配線が接続されるとともに、電気配線接続部２３ｂが心棒２３に接触するようにされることで心棒２３と電気配線接続部２３ｂとが電気的に接続されている。
なお、本実施形態では、心棒２３を液体噴霧部２０の電極としている場合を示しているが、液体ノズル２２を導電材料からなるものとして電圧印加手段５０からの電気配線が液体ノズル２２に接続されるようにし、液体ノズル２２を液体噴霧部２０の電極としても良い。

また、本体部２１の後端開口部２１ｄの内周面には、摘み部２３ａを螺合接続するための雌ネジ構造２１ｅが設けられ、一方、摘み部２３ａの先端外周面には、雄ネジ構造２３ｃが設けられている。

したがって、本体部２１の後端開口部２１ｄの雌ネジ構造２１ｅに摘み部２３ａの先端外周面の雄ネジ構造２３ｃを螺合させることで心棒２３が取外し可能に本体部２１に取付けられている。
また、摘み部２３ａの螺合量を調節することで心棒２３を前後方向に移動させることができ、心棒２３の先端面２３ｄの位置を前後方向に調節できるようになっている。

一般に、静電噴霧装置の液体を噴霧するノズルは、液体が流れる貫通孔の直径が小さい微細な液体流路とされる。
これは、液体が流れ出るノズル先端の開口直径が大きいと、安定した液体の霧化状態が得られなくなるためと推察される。
例えば、一般には、ノズル先端の開口直径は０．１ｍｍ未満とされている。

このため、液体が乾燥したりすると直ぐに、ノズル先端の開口部が目詰まりするが、開口直径が小さいため、この目詰まりを解消することが難しいという問題がある。

しかしながら、理由については、後ほど説明するが、心棒２３を用いるようにすることで、従来に比較して、ノズル先端の開口径を大きな開口直径としても良好な霧化ができることを見出し、このため、本実施形態の液体ノズル２２の先端の開口部２２ｂの開口直径は０．２ｍｍの大きな開口直径にできている。
この結果、目詰まりが発生する頻度を大幅に低減することができるようになっている。

なお、液体ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径は０．２ｍｍに限定されるものではなく、心棒２３を用いる形態においては、開口直径は１ｍｍ程度であっても問題はない。

液体ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径は、目詰まりが起きにくく、また、目詰まりが起きても清掃ができることを考慮すると、０．１ｍｍ以上が好ましく、０．２ｍｍ以上がより好ましく、さらに０．２ｍｍより大きくすることが好ましい。

一方、液体ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径は、霧化の安定性を考慮すると、１.０ｍｍ以下が好適であり、より好ましく０．８ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下とするのが良い。

また、本実施形態では、上述のように、心棒２３を前後方向に移動させることができるため、目詰まりが起きても心棒２３を移動させることで目詰まりの解消を行うことができる。
さらに、液体ノズル２２の貫通孔の内径も心棒２３を配置できる程度に大きくできているため、心棒２３を取り外して洗浄液を大量に流して洗浄することも可能になっている。

図３は、液体噴霧部２０の先端側を拡大した拡大図であり、図３（ａ）は、心棒２３の先端面２３ｄが後方に位置する場合であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の状態よりも心棒２３の先端面２３ｄが前方に位置する場合である。

図３（ａ）に示すように液体ノズル２２は、開口部２２ｂ側に向かってテーパ状に内径が小さくなるテーパ角度がαであるテーパ状内径部（範囲Ａ参照）を有しており、心棒２３は、先端面２３ｄに向かって外径が小さくなるテーパ角度がβであるテーパ形状部（範囲Ｂ参照）を有している。

そして、液体ノズル２２のテーパ状内径部のテーパ角度αが、心棒２３のテーパ形状部のテーパ角度βよりも大きくされている。
また、心棒２３の先端面２３ｄの直径は、液体ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径よりも小さい直径とされているが、心棒２３のテーパ形状部は、後端側に向かって徐々に直径が大きくなり、液体ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径よりも直径の大きい部分を有するように形成されている。

上記のように、液体ノズル２２及び心棒２３の先端側を形成することによって、図３（ａ）及び（ｂ）を見比べるとわかるように、心棒２３を前後方向に移動させることで液体ノズル２２と心棒２３とで形成される隙間の幅を調節できるようになり、液体ノズル２２の開口部２２ｂから出る液体の量を調節することができる。

また、図３（ｂ）で示す状態よりも、さらに、心棒２３を前方側に動かすことで、心棒２３が液体ノズル２２の内周面に当接し、液体ノズル２２の開口部２２ｂを閉塞することが可能である。
したがって、液体を噴霧しない状態において、液体ノズル２２の開口部２２ｂを心棒２３で閉塞させ、液体ノズル２２内の液体が乾燥することを防止することが可能であり、液体ノズル２２が目詰まりを起こすことを抑制ができる。

（捕集体）
捕集体３０は、被塗物４０に塗着しなかった霧化液体が飛散しないように捕集する部材であり、霧化液体が飛散する前に静電気力によって霧化液体を引き寄せて捕集する。

このため、液体噴霧部２０の極に対して異極を構成するように、捕集体３０の材料としては、導電材料や表面抵抗が１０^１０Ω以下である帯電防止材料を用いて構成するのが好ましい。

本実施形態では、捕集体３０は、図１に示すように、平板状の形状としているが、上述のように、静電気力によって霧化液体を捕集するので形状自体は特に限定されるものではなく、また、メッシュのように多数の貫通開口を有していても問題はない。

次に、上記構成からなる本実施形態の静電噴霧装置１０を用いて、被塗物４０に霧化液体を塗布するときの状態について説明を行う。
図４は、被塗物４０に霧化液体を塗布するときの状態を説明するための図である。

本体部２１の液体供給口２１ａに供給された液体は、液体ノズル２２の先端側に供給されていき、被塗物４０及び捕集体３０と液体噴霧部２０との間に印加される電圧に伴う静電気力によって、前方側に引っ張られて前方に離脱・霧化する。

なお、液体の供給は、噴霧により消費されることで液体噴霧部２０から失われる分の液体が順次供給されていれば良く、液体ノズル２２の開口部２２ｂ（より正確には、開口部２２ｂと心棒２３との間の隙間）から液体が噴射するような圧力で圧送供給される必要はなく、液体が勢いよく噴射される状態の場合、かえって霧化ができなくなるようなことが起こる。

より具体的には、心棒２３の先端面２３ｄ及び液体ノズル２２の先端外周縁２２ａへの表面張力や粘度による付着力に対して、液体を前方に引っ張る静電気力が釣り合うことで、図３に示すように、液体ノズル２２の先端側に供給された液体が、その先端で円錐形の形状となるテーラコーン７０が形成される。

このテーラコーン７０は、電場の作用によって、液体中で正／負電荷の分離が起こり、過剰電荷で帯電した液体ノズル２２先端のメニスカスが変形して円錐状となって形成されているものである。
そして、液体ノズル２２から離脱する液体は、静電気力によって、テーラコーン７０の先端から帯電した液体がほぼ真直ぐに引っ張られ、その後静電爆発によって斜め前方の上下左右に向かって広がるように離脱していく。
この離脱して液体粒子となった液体は、離脱前の状態に比べ、空気に触れる面積が飛躍的に大きくなるため溶媒の気化が促進され、その溶媒の気化に伴って帯電している電子間の距離が近づき、静電反発（静電爆発）が発生して、さらに、小さい粒径の液体粒子に分裂する。

この分裂が起こると、さらに、分裂前に比べ空気に触れる表面積が増えることになるため、溶媒の気化が促進され、上述したのと同様に静電爆発が発生し、さらに、小さい粒径の液体粒子に分裂する。
このような静電爆発が繰り返されることで液体が霧化される。

ここで、本実施形態では、液体ノズル２２内に心棒２３を設けるようにしている。
仮に、従来の静電噴霧装置のように、この心棒２３を設けないものとすると、液体ノズル２２の先端の液体が付着できる部分は、液体ノズル２２の先端外周縁２２ａだけとなる。

このような状態で開口直径の大きな液体ノズル２２を採用するようにすると、液体の付着できる部分が、液体ノズル２２の先端外周縁２２ａだけのため、例えば、液体ノズル２２の上下左右などに液体がふらついたりし易く、きれいなテーラコーン７０が形成できなくなったり、また、テーラコーン７０自体が維持できなくなるため、液体ノズル２２から離脱する液体粒子の安定性（粒子の大きさ、数、及び、帯電状態などの安定性）が得られなくなり、結果、液体の安定した霧化ができなくなるものと推察される。

一方、本発明では、液体ノズル２２内に心棒２３を配置して、液体ノズル２２の先端外周縁２２ａだけでなく、心棒２３の先端面２３ｄとの間でも液体は付着する。
したがって、液体ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径が大きくなっても、開口部２２ｂの中央部に液体が付着できる心棒２３の先端面２３ｄが存在するため、従来に増して大きな液体ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径としても、安定したテーラコーン７０を形成することができ、液体の安定した霧化ができるようになっているものと考えられる。

なお、心棒２３の先端面２３ｄが液体ノズル２２の先端外周縁２２ａ（つまり、液体ノズル２２の開口部２２ｂの先端面）から前方に出過ぎると液体ノズル２２から出る液体に電場が作用し難くなり、一方、心棒２３の先端面２３ｄが液体ノズル２２の開口部２２ｂの先端面から後方に引っ込み過ぎると、開口部２２ｂの中央部に液体が付着できる部分が存在しないのと同じ状態となる。

このことから、霧化液体の塗布を行うときには、心棒２３の先端面２３ｄの位置が、液体ノズル２２の開口部２２ｂの先端面を基準にして、心棒２３の中心軸に沿った前後方向で、液体ノズル２２の先端の開口部２２ｂの開口直径の１０倍以内に位置することが好適であり、より好ましくは５倍以内に位置することが好適であり、さらに、好ましくは３倍以内に位置することが好適である。

例えば、本実施形態では、液体ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径が０．２ｍｍであるので、霧化液体の塗布を行うときには、心棒２３の先端面２３ｄの位置が、液体ノズル２２の開口部２２ｂの先端面を基準にして、前後２ｍｍ以内に位置しているのが好適であり、より好ましくは、１ｍｍ以内に位置しているのが好適であり、さらに、好ましくは、０．６ｍｍ以内に位置しているのが好適である

上記のように、心棒２３の先端面２３ｄの位置が、液体ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径を基準として定められるのは、液体ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径に応じて、開口部２２ｂから出てくる液体の大きさが決まるためである。

なお、例えば、液体ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径が、従来のように、０．１ｍｍ未満のような場合、液体ノズル２２の製作は、機械加工では困難であるが、本実施形態のように、液体ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径が０．１ｍｍ以上あるように大きくできると、液体ノズル２２の製作を機械加工で行うことができるという利点もある。

そして、液体ノズル２２から離脱する液体は、上述のように、液体ノズル２２から斜め前方の上下左右に広がるように噴霧されるので、被塗物４０に対して衝突する方向に向かう液体のみならず、被塗物４０からオフセットした方向に向かう液体もあるが、このような被塗物４０からオフセットした方向に向かう液体であってもその多くは被塗物４０に塗着することができる。

つまり、このような被塗物４０からオフセットした方向に向かう液体であっても、静電爆発により小さい粒子径となった霧化液体については、液体粒子が帯電しているので、液体粒子と被塗物４０との電位差によって発生する静電気力によって、被塗物４０側に引き寄せられて被塗物４０に塗着するので、その多くは被塗物４０に塗着することができる。
しかしながら、被塗物４０からオフセットした方向に向かう液体のうち、静電爆発の進む具合によって、まだ、大きい粒子径を有する霧化液体においては、質量が大きいため、慣性力の方が静電気力に勝る場合があり、被塗物４０に塗着せずに飛散するものがある。

ここで、図４を見るとわかるように、液体噴霧部２０と捕集体３０との間、及び、液体噴霧部２０と被塗物４０との間に電圧を印加する電圧印加手段５０の正極が液体噴霧部２０に接続され、負極が捕集体３０及び被塗物４０に接続されることで、液体噴霧部２０の電位が、捕集体３０を基準としたときは第１の電位とされ、被塗物を基準としたときは第２の電位とされるようになっているが、この第１の電位の極性の方向及び第２の電位の極性の方向が同じとなるようにされて、捕集体３０も液体噴霧部２０の極に対して異極となるようにされている。

このため、被塗物４０の位置を通り過ぎた霧化液体は、今度は、捕集体３０に静電気力により引き寄せられて捕集体３０に塗着する。
本実施形態では、液体噴霧部２０からの距離で被塗物４０の位置よりも遠い位置に捕集体３０が位置するので、被塗物４０の位置よりも、さらに、静電爆発が進み微粒化が進み慣性力が小さくなり、静電気力によって引き寄せ易くなった状態で捕集体３０は被塗物４０に塗着しなかった霧化液体を捕集することになるので、効率よく霧化液体の捕集を行うことができる。

ここで、本実施形態では、捕集体３０、及び、被塗物４０をアースする手段６０によって、捕集体３０、及び、被塗物４０はともにアースされているので、捕集体３０、及び、被塗物４０の電位は、共に０（ｖ）とされている。
このため、捕集体３０を基準としたとき、つまり、捕集体３０の電位を基準電位としたときの液体噴霧部２０の第１の電位と、被塗物４０を基準としたとき、つまり、被塗物４０の電位を基準電位としたときの液体噴霧部２０の第２の電位は、同じ電位になっている。

上述のように、捕集体３０で霧化液体を捕集するためには、液体噴霧部２０の極に対して捕集体３０が異極となるようになっていればよく、第１の電位と第２の電位とが同じである必要はないが、このように同じ電位にしておけば、霧化液体が被塗物４０と捕集体３０とのどちらに塗着しやすいかが、液体噴霧部２０からの距離によって決まってくる。

このため、液体噴霧部２０に近い位置にある被塗物４０に優位に霧化液体が塗着し、上述のように、主に、被塗物４０に塗着できるゾーンを超えて飛行した霧化液体だけを捕集体３０が捕集することになるので被塗物４０に対する霧化液体の塗着効率を良好に保つことができる。

言いかえれば、第１の電位と第２の電位が同じであれば、被塗物４０側に引き寄せられて塗着できるはずの霧化液体の一部、例えば、被塗物４０の位置を通り過ぎようとしたものの、静電気力によって被塗物４０側に塗着するような霧化液体の一部が、捕集体３０の電位を基準電位としたときの液体噴霧部２０の第１の電位の方が大きい場合、捕集体３０側に引き寄せられて被塗物４０に塗着しなくなる場合がある。

しかしながら、本実施形態のように、第１の電位と第２の電位とが同じであれば、霧化液体を引き寄せる力は、液体噴霧部２０からの距離が離れている捕集体３０の方が、被塗物４０よりも確実に小さくなる。
このため、捕集体３０は、被塗物４０に塗着できるゾーンを超えて飛行した霧化液体だけを捕集し、被塗物４０に塗着できるはずの霧化液体を捕集体３０が引き寄せてしまい被塗物４０への霧化液体の塗着効率が低下するようなことが抑制される。

なお、捕集体３０及び被塗物４０がアースされて電位が共に０（ｖ）になっていなくても、第１の電位と第２の電位を同じ電位にすることは可能であるので、必ずしも、捕集体３０及び被塗物４０がアースされる必要はないが、作業者が捕集体３０や被塗物４０に触れる作業を伴う場合には、安全面の観点でアースされることが好ましい。

一方、本実施形態の構成によれば、被塗物４０がない場合においても、捕集体３０と液体噴霧部２０との間に印加される電圧によって発生する静電気力で霧化液体の噴霧状態が実現できる。

霧化液体の噴霧開始直後は、霧化状態（液体の噴霧量や粒子径など）が安定しない場合があるため、このような霧化状態が安定していない状態で被塗物４０への霧化液体の塗布を行うと塗布ムラの原因などとなる場合がある。
このため、被塗物４０への霧化液体の塗布は、噴霧開始直後を避けて、霧化状態が安定してから行うのが好適である。

しかしながら、被塗物４０を液体噴霧部２０の極に対する異極として、被塗物４０と液体噴霧部２０だけで液体の霧化を行うような構成の場合、霧化液体の塗布が行われる位置に被塗物４０が位置する状態でしか霧化液体の噴霧開始が行えないので、上述のような噴霧開始直後の霧化液体の被塗物４０への塗布を避けることができない。

その点、本実施形態の場合、被塗物４０に霧化液体を塗布するために、霧化液体が塗布される位置に被塗物４０を位置させる前の段階から、液体噴霧部２０と捕集体３０との間の電位差で発生する静電気力によって、液体の帯電及び脱離を行い、霧化液体が噴霧されている状態にしておいて、霧化の状態が安定してから霧化液体が塗布される位置に被塗物４０を位置させるようにして霧化液体を塗布するという霧化液体の塗布方法を実施することが可能である。
したがって、本実施形態の静電噴霧装置１０であれば、被塗物４０に対する液体の塗布ムラを抑制した霧化液体の塗布を実現することができる。

また、被塗物４０が搬送装置で順次自動搬送されながら、被塗物４０に霧化液体の塗布を行う場合にも、上述した通り、本実施形態の静電噴霧装置１０は、被塗物４０が無くても噴霧状態が維持できるため、塗布ムラの少ない連続塗装を行うことができる。

（第２実施形態）
図５は、本発明に係る第２実施形態の静電噴霧装置１０’の全体構成を示す斜視図である。
図１を参照して説明したように、第１実施形態では、液体噴霧部２０は、液体噴霧部２０の中心軸が捕集体３０のほぼ中央に位置するように配置されており、被塗物４０は、その中心軸上に位置するように位置しており、この状態で、被塗物４０には、塗料などの液体が霧化液体の状態で塗布されるようになっていた。

つまり、液体噴霧部２０は、液体噴霧部２０の先端が捕集体３０に向くように配置されており、被塗物４０に霧化液体を塗布するために被塗物４０が配置される位置が液体噴霧部２０の先端の向く方向と一致している。

一方、第２実施形態の静電噴霧装置１０’では、図５に示すように、被塗物４０に霧化液体を塗布するために被塗物４０が配置される位置が液体噴霧部２０の先端の向く方向から外れた位置とされており、この点が第１実施形態と異なっており、その他の点は、第１実施形態と同様である。

このように、被塗物４０に霧化液体を塗布するために被塗物４０が配置される位置が液体噴霧部２０の先端の向く方向から外れた位置とされた静電噴霧装置１０’では、図５に矢印で示すように、被塗物４０に静電気力によって引き寄せられる霧化液体だけが被塗物４０に塗着し、静電爆発の進み具合によって、粒子径が、まだ、大きく被塗物４０の引き寄せ力よりも慣性力が勝っているような霧化液体の被塗物４０への塗着が回避される。

したがって、被塗物４０の塗膜は、粒子径の小さい霧化液体だけで形成されることとなり、薄膜で膜厚の均質性が求められるような塗装において良好な塗装を実現することができる。
この場合、積極的に粒子径が大きい霧化液体を被塗物４０に塗着させないことになるので、飛散する塗料などの液体の量が増えることになるが、その飛散する液体は捕集体３０によって捕集されるので、被塗物４０に塗着しない塗料などの液体によって周囲が汚れることもない。

（第３実施形態）
図６は、本発明に係る第３実施形態の静電噴霧装置１０’’の全体構成を示す斜視図であり（なお、図６では、電圧印加手段を省略している）、図７は、図２と同様の液体噴霧部２０の中心軸に沿った断面図であり、図８は、正面図である。
図６から図８に示すように、第３実施形態の静電噴霧装置１０’’は、第１実施形態の構成に加えて、排気口８１を有するブース８０と、排気口８１から空気を排風する排風手段８３と、を備えている点が異なり、その他の点は第１実施形態とほぼ同様であり、捕集体３０は排気口８１に設けられるようになっている。

なお、第３実施形態の静電噴霧装置１０’’では、排気口８１と排風手段８３とが排気ダクト８２で繋がれる態様としているが、排気ダクト８２を用いずに、排気口８１に近接するように排風手段８３を設置するようにしても良い。
排風手段８３としては、一般的な排気ファンを使用することが可能であるが、使用する塗料などの液体が可燃性の揮発成分などを含む場合には、防爆形の排気ファンを使用するとよい。

図９は、第３実施形態の捕集体３０だけを示した斜視図である。
図９を見るとわかるように、第３実施形態の捕集体３０は、ブース８０内の空気が排気できるように、網目形状に形成したものになっている。

このような構成とすると、被塗物４０に塗着しなかった霧化液体がブース８０と排風手段８３とからなる排風機構によって排気口８１のところに集められることになり、そこに捕集体３０が設けられているので、被塗物４０に塗着しなかった霧化液体が効率よく捕集体３０の近くに集まり、そして、その捕集体３０の近くに集まった霧化液体が捕集体３０に引き寄せられて捕集されるので、極めて効率の高い霧化液体の捕集が可能となる。
なお、捕集体３０には、捕集した霧化液体が付着するので定期的に交換できるように、捕集体３０は、排気口８１に着脱可能に取付けられていることが好適である。

以上、具体的な実施形態に基づいて本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良を実施しても良い。
上記実施形態では、電圧印加手段が１つの場合について示したが、電圧印加手段が複数設けられていても良い。
例えば、図１０に示す第１実施形態の変形例のように、捕集体３０と液体噴霧部２０との間に電圧を印加する電圧印加手段（電圧電源）５１と、被塗物４０と液体噴霧部２０との間に電圧を印加する電圧印加手段（電圧電源）５２と、を備えるようにしても良い。
また、この場合、捕集体３０をアースする手段６１と被塗物４０をアースする手段６２とを設けるようにしても良い。

さらに、被塗物４０に塗布する液体は、塗料に限定される必要はなく、静電噴霧装置に用いる液体は、必要に応じて選択すればよい。
加えて、霧化液体を捕集する観点においては、液体噴霧部２０が心棒２３を備えることは必須の要件ではなく、したがって、心棒２３を用いることに限定されるものでもない。

また、上記実施形態では、心棒２３の先端面２３ｄが平坦な平面である場合を示したが、必ずしも、心棒２３の先端が平坦な平面である必要はなく、安定したテーラコーン７０の形成に寄与すれば良いので、例えば、心棒２３の先端はＲ形状のように、前方側に向かって突出する曲面になっていても良い。

このように、本発明は、具体的な実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良を施したものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０、１０’、１０’’ 静電噴霧装置
２０ 液体噴霧部
２１ 本体部
２１ａ 液体供給口
２１ｂ 液体流路
２１ｃ 孔部
２１ｄ 後端開口部
２２ 液体ノズル
２２ａ 先端外周縁
２２ｂ 開口部
２３ 心棒
２３ａ 摘み部
２３ｂ 電気配線接続部
２３ｃ 雄ネジ構造
２３ｄ 先端面
２４ シール部材
３０ 捕集体
４０ 被塗物
５０、５１、５２ 電圧印加手段
６０、６１、６２ アースする手段
７０ テーラコーン
８０ ブース
８１ 排気口
８２ 排気ダクト
８３ 排風手段

Claims (7)

1. 静電爆発によって霧化する霧化液体を被塗物に塗布する静電噴霧装置であって、
   帯電した液体が離脱する先端を有し、前記帯電及び前記離脱が静電気力によってなされる液体噴霧部と、
   前記被塗物に塗布されなかった霧化液体を捕集する捕集体と、
   前記液体噴霧部の電位が、前記捕集体を基準としたときは第１の電位であり、前記被塗物を基準としたときは第２の電位であるようにするとともに、前記第１の電位の極性の方向及び前記第２の電位の極性の方向が同じとなるように、前記液体噴霧部と前記捕集体との間、及び、前記液体噴霧部と前記被塗物との間に電圧を印加する少なくとも１つの電圧印加手段と、を備え、
   前記液体噴霧部と前記捕集体との間の距離が、前記液体噴霧部と前記被塗物に前記霧化液体が塗布される位置との間の距離よりも離れていることを特徴とする静電噴霧装置。
2. 前記第１の電位と前記第２の電位とが同じ電位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. 前記捕集体、及び、前記被塗物をアースする手段を備え、
   前記捕集体、及び、前記被塗物がアースされることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の静電噴霧装置。
4. 前記液体噴霧部は、前記液体噴霧部の前記先端が前記捕集体に向くように配置されており、前記被塗物に前記霧化液体を塗布するために前記被塗物が配置される位置が前記液体噴霧部の前記先端の向く方向から外れた位置とされていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の静電噴霧装置。
5. 排気口を有するブースと、
   前記排気口から空気を排気する排風手段と、を備え、
   前記捕集体が、前記ブースの排気口に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の静電噴霧装置。
6. 前記捕集体が、前記排気口に着脱可能に取付けられていることを特徴とする請求項５に記載の静電噴霧装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の静電噴霧装置を用いた被塗物への霧化液体の塗布方法であって、
   前記被塗物に前記霧化液体を塗布するために、前記霧化液体が塗布される位置に前記被塗物を位置させる前の段階から、前記液体噴霧部と前記捕集体との間の電位差で発生する前記静電気力によって、前記液体の前記帯電及び前記脱離が行われ、前記霧化液体が噴霧されている状態としていることを特徴とする霧化液体の塗布方法。
   

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