JP2017087124A - 静電噴霧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルの移動等に際して邪魔にならないコンパクトな構成でありながら噴霧される霧化液体の噴霧状態を所定の状態とすることができる静電噴霧装置を提供すること。
【解決手段】本発明の静電噴霧装置１０は、液体噴霧部２０と液体噴霧部２０に対する異極となる異極部４０との間に電圧を印加して静電気力を発生させる電圧印加手段５０と、ノズル２２を取り巻くよう現れる等電位曲線の状態を調節する導電材料からなる等電位線調節電極３０と、を備え、等電位線調節電極３０は、等電位線調節電極３０が配置されていない状態のときにノズル２２の前方側に現れる等電位曲線の状態に対し、少なくとも等電位曲線の一部をより緩やかな湾曲を描く等電位曲線の状態とする形状とされており、等電位線調節電極３０は、ノズル２２の先端外周近傍に配置できるようにされているとともに、等電位線調節電極３０が液体噴霧部２０と同電位とされる。
【選択図】図１

Description

本発明は静電噴霧装置に関する。

ノズルと対向電極間に高電圧を印加し、高電圧による強い電場のために、ノズル先端で液中のイオンが液体表面付近に集まり、液中のイオンが電場の力によって対向電極上の対象物に引き寄せられ、液面が対象物に頂点を向けた円錐状に突出するテイラーコーンが形成され、このテイラーコーンの先端から微細な液滴がイオン相互のクーロン反発力及び電場の力によって、テイラーコーンから引きちぎられ噴霧され、噴霧された液滴が電場の力によって対向電極に引き寄せられ対象物に付着する静電噴霧装置が知られている（特許文献１参照）。

ここで、特許文献１では、この噴霧される液体の噴霧範囲を制御するために、ノズル電極と対向電極となるステージとの中間に位置する環状に設けられる制御電極を用いる構成を開示している。
そして、制御電極の電位を高くすれば噴霧される液体の拡散径が縮小し、制御電極の電位を低くすれば噴霧される液体の拡散径が拡大できることが説明されている。

特開平８−１５３６６９号公報

ところで、一般に、塗料などの液体を塗布する作業のような場合には、ノズルを被塗物に対して移動させながら液体を塗布する作業が行われる。
このため、特許文献１に開示される静電噴霧装置を塗料などの液体の塗布に用いる場合、制御電極もノズルの移動に合わせて移動させる必要があり、そうすると、装置の構成が複雑となる。
また、ノズルと被塗物との間に制御電極が位置すると、作業の邪魔になるという問題もある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ノズルの移動等に際して邪魔にならないコンパクトな構成でありながら噴霧される霧化液体の噴霧状態を所定の状態とすることができる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、ノズルを有する液体噴霧部と、前記液体噴霧部と前記液体噴霧部に対する異極となる異極部との間に電圧を印加して、液体を帯電状態で前記ノズルの先端から離脱させる静電気力を発生させる電圧印加手段と、前記電圧印加手段が電圧を印加することにより、前記ノズルを取り巻くよう現れる等電位曲線の状態を調節する導電材料からなる等電位線調節電極と、を備え、前記等電位線調節電極は、前記等電位線調節電極が配置されていない状態のときに前記ノズルの前方側近傍に現れる前記ノズルの中心軸を含む平面上での等電位曲線の状態に対し、少なくとも前記等電位曲線の一部をより緩やかな湾曲を描く等電位曲線の状態とする形状とされており、前記等電位線調節電極は、緩やかな湾曲を描く前記等電位曲線の状態とすることができる前記ノズルの先端外周近傍に配置できるようにされているとともに、前記等電位線調節電極が前記液体噴霧部と同電位とされる。
（２）上記（１）の構成において、前記等電位線調節電極が、前記液体噴霧部に取付けられている。
（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記等電位線調節電極は、前記ノズルに沿って配置位置が変更できる。
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの構成において、前記等電位線調節電極は、前記等電位線調節電極が配置されていない状態のときに前記ノズルの前方側に現れる等電位曲線の状態に対し、前記等電位曲線の全部をより緩やかな湾曲を描く等電位曲線の状態とする形状とされている。
（５）上記（４）の構成において、前記等電位線調節電極は、前記ノズルの先端よりも後方に前記等電位線調節電極の先端部が位置するように配置されている。
（６）上記（５）の構成において、前記等電位線調節電極の先端部から前記ノズルまでの間に現れる等電位曲線が、前記等電位線調節電極の先端部よりも後方側に湾曲しないように、前記等電位線調節電極の先端部が平面若しくは前記ノズル側から外側に向かって後方側に傾斜する形状に形成されている。
（７）上記（４）から（６）のいずれか１つの構成において、前記ノズルの中心軸に直交する１つの軸をＸ軸とし、前記ノズルの中心軸と前記Ｘ軸の両方に直交する軸をＹ軸としたときに、前記等電位線調節電極は、前記ノズルの中心軸に沿った前記Ｙ軸方向の断面で見た前記ノズルの前方側に現れる前記等電位曲線と、前記ノズルの中心軸に沿った前記Ｘ軸方向の断面で見た前記ノズルの前方側に現れる前記等電位曲線のうちの一方の等電位曲線の方が他方の等電位曲線よりも緩やかな湾曲を描くように前記等電位曲線の状態を調節する。
（８）上記（１）又は（７）の構成において、前記ノズルの中心軸がＺ軸であり、前記等電位線調節電極は、前記Ｚ軸に対する回転方向の位置が調節できるようになっている。
（９）上記（１）から（８）のいずれか１つの構成において、前記等電位線調節電極と異なる緩やかな湾曲を描く等電位曲線を形成するための少なくとも１個以上の交換用の等電位線調節電極を、さらに、備え、前記等電位線調節電極を交換することで、等電位曲線の湾曲の状態を変更することが可能である。
（１０）上記（１）から（９）のいずれか１つの構成において、前記等電位線調節電極よりも前方側に配置され、前記等電位線調節電極よりも正面視で外側に位置する前記異極部となる電極を備える。
（１１）上記（１）から（１０）のいずれか１つの構成において、被塗物が少なくとも前記異極部とされている。

本発明によれば、ノズルの移動等に際して邪魔にならないコンパクトな構成でありながら噴霧される霧化液体の噴霧状態を所定の状態とすることができる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断面図である。 第１実施形態の液体噴霧部及び等電位線調節電極を示す分解断面図である。 第１実施形態の液体噴霧部の先端側を拡大した一部拡大断面図であり、（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。 第１実施形態の液体噴霧部を示す斜視図である。 第１実施形態の静電噴霧装置において等電位線調節電極を配置しないで電圧を印加したときの等電位曲線の状態を示す図である。 第１実施形態の静電噴霧装置において等電位線調節電極を配置しないで液体を噴霧したときの状態を示す図である。 第１実施形態の静電噴霧装置において等電位線調節電極を配置して電圧を印加したときの等電位曲線の状態を示す図である。 第１実施形態の静電噴霧装置において等電位線調節電極を配置して液体を噴霧したときの状態を示す図である。 第１実施形態の等電位線調節電極の変形例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液体噴霧部を示す斜視図である。 第２実施形態の静電噴霧装置に電圧を印加したときの等電位曲線の状態を示す図であり、（ａ）はＺ軸に沿ったＹ軸断面での等電位曲線の状態を示す図であり、（ｂ）はＺ軸に沿ったＸ軸断面での等電位曲線の状態を示す図である。 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断面図である。 本発明に係る第４実施形態の等電位線調節電極を有する液体噴霧部の斜視図である。 本発明に係る第４実施形態の液体の噴霧状態を説明するための図である。

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、本発明に係る第１実施形態の静電噴霧装置１０の全体構成を示す断面図である。
図１に示すように、静電噴霧装置１０は、ノズル２２を有する液体噴霧部２０と、等電位線調節電極３０と、液体噴霧部２０と液体噴霧部２０に対する異極となる異極部４０との間に電圧を印加する電圧印加手段（電圧電源）５０と、を備える。

（液体噴霧部）
図２は、液体噴霧部２０と等電位線調節電極３０とを分解した分解断面図である。
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胴体部２１と、貫通孔が胴体部２１の液体流路２１ｂに連通するように胴体部２１の先端に設けられるノズル２２と、胴体部２１の液体流路２１ｂ内及びノズル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。

胴体部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を通じて胴体部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。

図１に示すように、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。
そして、図２に示すように、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。

また、胴体部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、胴体部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が取外し可能に胴体部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。

ここで、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、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。

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、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以下が好ましく、０．８ｍｍ以下がより好ましく、さらに０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。

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、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、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、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、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、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、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がノズル２２の内周面に当接し、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、ノズル２２の開口部２２ｂを心棒２３で閉塞させ、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、ノズル２２の目詰まりを抑制できる。

（等電位線調節電極）
図２に示すように、等電位線調節電極３０は、雌ネジ構造が設けられたネジ孔３１ａを有している。
そして、等電位線調節電極３０は、液体噴霧部２０のノズル２２上に装着された後、等電位線調節電極３０のネジ孔３１ａに固定ネジ３１を螺合させてノズル２２の外周を固定ネジ３１で押圧するように固定ネジ３１を締め付けることでノズル２２に固定される。

このようにして、等電位線調節電極３０は、図４に示すように、液体噴霧部２０のノズル２２の先端外周近傍に配置されるように取り付けられている。
より具体的には、本実施形態では、等電位線調節電極３０は、図１に示すように、ノズル２２の先端外周縁２２ａよりも後方に配置されるようにノズル２２の外周に固定されている。

そして、上述したように、等電位線調節電極３０は、固定ネジ３１によって固定されるようになっているので固定ネジ３１を緩めることでノズル２２に沿うように移動させることができ、ノズル２２に沿った前後方向の配置位置の調整が可能になっている。

なお、本実施形態では、等電位線調節電極３０をノズル２２に固定する場合を示しているが、固定自体は液体噴霧部２０の胴体部２１に対して行うようにしても良く、アーム構造などで等電位線調節電極３０がノズル２２の先端外周近傍に配置されるようになっていれば良い。

そして、等電位線調節電極３０は導電材料からなり、図１に示すように、電圧印加手段５０から電気配線接続部２３ｂに接続される電気配線から分岐された電気配線が接続されている。
したがって、等電位線調節電極３０は、液体噴霧部２０（本例では、心棒２３）と同電位になっている。

（異極部４０）
本実施形態では、異極部４０に被塗物を用いた場合を示しており、心棒２３に接続されるのと反対側の電気配線が被塗物に接続されることで被塗物自体が液体噴霧部２０に対する異極となるようにされている。
また、異極部４０となる被塗物は、アース手段８０でアースされるようになっている。
このアース手段８０は必須の要件ではないが、被塗物のようなものの場合、作業者が触れたりすることがあり得るので安全面の観点で設けることが好ましい。

なお、本実施形態では、被塗物を異極部４０とするために被塗物に電圧印加手段５０からの電気配線を接続している場合を示しているが、被塗物を異極部４０とするために、直接、電気配線を接続する必要はない。

例えば、被塗物が搬送装置などによって、塗料などの液体を塗布する位置に搬送されるような場合には、電圧印加手段５０からの電気配線を搬送装置の被塗物が載置される載置部に接続されているようにして、載置部を介して被塗物が電圧印加手段５０に電気的に接続されるようにしても良い。

次に、上記のような構成を有する第１実施形態の静電噴霧装置１０を用いて液体を噴霧する状態について説明を行いながら、さらに第１実施形態の静電噴霧装置１０の構成などについて詳細な説明を行う。
図５は、等電位線調節電極３０を設けていない状態の液体を噴霧するノズル２２の先端側だけを図示した側面図である。

図５では、ノズル２２の中心軸をＺ軸として示し、このＺ軸に直交する１つの軸をＸ軸として示しており、このＺ軸に沿ったＸ軸方向の断面に電圧を印加したときの現れる等電位曲線５８の状態を合わせて図示している。
つまり、図５は、ノズル２２の中心軸を含む平面上での等電位曲線５８の状態を示す図である。
また、図６は、等電位線調節電極３０を設けていない状態で液体噴霧部２０から液体を噴霧している状態を示した図である。

図５に示すように、電圧を印加すると、ノズル２２を取り巻くように等電位曲線５８が現れる。
そして、等電位曲線５８の接線に直交する方向に向けてノズル２２から出る液体が静電気力で引っ張られるが、このときに、心棒２３の先端面２３ｄ及びノズル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、液体を引っ張る静電気力が釣り合うことで、ノズル２２の先端側に供給された液体が、図６に示すように、その先端で円錐形の形状となるテーラコーン６０の状態となる。

このテーラコーン６０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、テーラコーン６０の先端から静電気力によって液体が真直ぐに引っ張られ、その後静電爆発する。

この静電爆発に至るまでの前方側への引っ張り力は噴霧される液体の慣性力となり、さらに、静電爆発時の広がり力（反発力）や等電位曲線５８の接線と直交する方向からの静電気力による引っ張り力などの相互作用の結果として液体は前方側に噴霧される。

そして、この噴霧される液体、つまり、ノズル２２から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）が発生して小さい粒径の液体粒子に分裂し、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るため、再び、静電爆発して小さい粒径の液体粒子に分裂し、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。

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、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。

ここで、本実施形態では、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、液体が付着できる部分は、ノズル２２の先端外周縁２２ａだけとなる。

そして、このような状態でノズル２２の開口部２２ｂの開口直径を大きくすると、液体の付着できる部分が、ノズル２２の先端外周縁２２ａだけのため、例えば、ノズル２２の上下左右に液体がふらついたりし易く、きれいなテーラコーン６０が形成できなくなったり、また、テーラコーン６０自体が維持できなくなるため、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、本実施形態では、ノズル２２内に心棒２３を配置して、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、ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径が大きくても、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、安定したテーラコーン６０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がノズル２２の先端外周縁２２ａ（つまり、ノズル２２の開口部２２ｂの先端面）から前方に出過ぎるとノズル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、心棒２３の先端面２３ｄの位置は、液体を噴霧する状態において、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、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、ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径が０．２ｍｍであり、静電気力を考慮しない場合、ノズル２２の開口部２２ｂから出た液体は、ノズル２２の先端で直径が約０．２ｍｍの半球状となるように出てくる。

そして、このノズル２２の先端に出てきた液体に電場（静電気力）が作用して円錐状のテーラコーン６０が形成できるように、心棒２３の先端は、この液体の近くに存在することが良く、このためノズル２２の開口部２２ｂの先端面から前方（出る方向）に２ｍｍ以内に位置するようにするのが好適であり、一方、液体の付着に作用するように、心棒２３の先端がノズル２２の開口部２２ｂの先端面から後方（引っ込む方向）に２ｍｍ以内に位置するようにするのが好適である。

上記のように、心棒２３を設けることによって、ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径を大きくしても安定した液体の霧化が行える。
このため、ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径を目詰まりが抑制できるような大きな開口直径にすることができる。
また、ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径を大きくできるため機械加工でノズル２２が製作できる。

なお、本実施形態では、心棒２３の先端が先端面２３ｄとして平坦な平面としている場合を示しているが、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６０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。

ところで、図５を見るとわかるように、電圧の印加によってノズル２２を取り巻くように現れる等電位曲線５８は、ノズル２２を中心として円を描くように現れている。
静電気力の引っ張り力は、この等電位曲線５８に接線を引いた時にこの接線に直交する方向に働くことを考えると、離脱する液体を基準に等電位曲線５８の接線と直交する方向は前方向だけでなく、斜め方向や横方向など、いろんな方向があり得るため、離脱する液体は、いろんな方向から静電気力による引っ張りを受けており、この静電気力と慣性力や静電爆発力（反発力）などとの兼ね合いで前方側の広い範囲に噴霧されることになる。

そこで、本実施形態では、液体の塗布に応じた液体の広がり状態に合わせるために、等電位曲線５８の状態を調節する導電材料で形成されて液体噴霧部２０（本例では心棒２３）と同電位とされる、等電位線調節電極３０を設けている。

図７は、図５と同様に、液体を噴霧するノズル２２の先端側だけを示した側面図であるが、さらに、等電位線調節電極３０が設けられ、その状態における等電位曲線５８の状態を合わせて示した図になっている。
なお、図７のＺ軸及びＸ軸は、図５に示したのと同様である。
つまり、図７もノズル２２の中心軸を含む平面上での等電位曲線５８を示した図になっている。

図７を見るとわかるように、等電位線調節電極３０が設けられることで、図５に示した等電位線調節電極３０が配置されていない状態のときにノズル２２の前方側近傍に現れるノズル２２の中心軸を含む平面上での等電位曲線５８の状態よりも緩やかな湾曲を描く等電位曲線５８の状態となり、等電位曲線５８が前方側に向かって平行に並ぶ状態に近づくことがわかる。
なお、ノズル２２の前方側近傍とは、ノズル２２の中心軸を基準に中心軸に直交する方向で１５０ｍｍ以内又は１００ｍｍ以内程度であって、ノズル２２の前方１５０ｍｍ以内又は１００ｍｍ以内程度のノズル２２の先端から前方の円柱状の範囲を超えない範囲である。

このような図７に示す等電位曲線５８の状態となると、離脱する液体を基準に等電位曲線５８の接線と直交する方向は、主に前方向となるため液体の離脱時や離脱後の静電爆発などによる液体の広がりはあるものの、等電位線調節電極３０が設けられていない状態と比較すれば、広がり難くなる。
この結果、図８に示すように、噴霧される液体は、あまり広がらずに噴霧されることになる。

なお、等電位線調節電極３０がノズル２２から後方に離れすぎた位置に配置されたりすると、その等電位曲線５８を調節する作用が低下するため、等電位線調節電極３０は、等電位線調節電極３０が配置されていない状態のときにノズル２２の前方側に現れる等電位曲線５８の状態よりも緩やかな湾曲を描く等電位曲線５８の状態とすることができるノズル２２の先端外周近傍に配置できるようにされる必要がある。

また、図４に、液体噴霧部２０の斜視図を示すが、図４に示すように、本実施形態では、等電位線調節電極３０の先端部３０ａが平面で構成されており、このようにすることで、図７に示したように、等電位線調節電極３０の先端部３０ａからノズル２２までの間に現れる等電位曲線５８が、等電位線調節電極３０の先端部３０ａよりも後方側に湾曲しないようになる。

例えば、この等電位線調節電極３０の先端部３０ａの平面部分を無くし、前方に開口するような筒状の等電位線調節電極のようにすると、ノズル２２の近傍では、等電位曲線５８が後方側に凹む凹みが出やすくなると考えられる。

そうすると、ノズル２２の近傍に急激な等電位曲線５８の変化が存在することになるため、液体が静電爆発して離脱する離脱点の位置にもよると考えられるが、液体の広がりを抑える効果が不安定になる可能性がある。

このことから、本実施形態のように、等電位線調節電極３０の先端部３０ａからノズル２２までの間に現れる等電位曲線５８が、等電位線調節電極３０の先端部３０ａよりも後方側に湾曲しないようにするのがより好ましいと考えられる。

なお、図９に示す第１実施形態の等電位線調節電極３０のように、ノズル２２側から外側に向かって後方側に傾斜する形状に形成されている場合には、急激な凹みとなる等電位曲線５８は現れないと推察されるため、図４に示す等電位線調節電極３０と同様にノズル２２近傍での急激な変化の少ない等電位曲線５８が形成できるものと思われる。

一方、ノズル２２の前方側に現れる等電位曲線５８が、どの程度緩やかな湾曲状態となるか、つまり、等電位曲線５８が前方側に向かって平行に並ぶ状態に近づくかは、等電位線調節電極３０の前後方向の位置や大きさによって変わる。

このことから、液体の塗布に求められる適切な液体の広がりにするために、例えば、等電位線調節電極３０をノズル２２に沿って位置が変更できるようになっていることが好ましく、また、等電位線調節電極３０の先端部３０ａの大きさを変えた異なる緩やかな湾曲を描く等電位曲線５８を形成するための少なくとも１個以上の交換用の等電位線調節電極３０を準備しておいて、等電位線調節電極３０を交換することで、等電位曲線５８の湾曲の状態を変更することが可能であるようにしておくのが好適である。

そして、上記のような構成の等電位線調節電極３０であれば、従来の収束ガードリングと異なり、ターゲットとノズル２２との間に配置する必要がなく、また、ノズル２２の先端外周近傍に配置できるものであることから、液体噴霧部２０に取付ける構成とすることができ、被塗物に液体を塗布する場合に液体噴霧部２０を動かしても、複雑な構成とすることなく、その液体噴霧部２０と共に移動する構成とできるとともに、被塗物と液体噴霧部２０との間に位置するものでもないので、作業の邪魔になることもない。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の静電噴霧装置１０について説明する。
第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、塗料などの液体を塗布する場合に、液体の噴霧パターンとして楕円形とすることが求められる場合があることから、液体の噴霧パターンを楕円形とすることができる等電位線調節電極３０を備える点であり、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。
以下では、主にこの異なる点について説明を行い、同様の点については説明を割愛する場合がある。

図１０は、第２実施形態の静電噴霧装置１０の液体噴霧部２０を示した斜視図である。
図１０では、図５と同様に、ノズル２２の中心軸をＺ軸として示し、このＺ軸に直交する１つの軸をＸ軸として示しており、さらに、このＺ軸とＸ軸の両方に直交する軸をＹ軸として示している。

図１０に示すように、第２実施形態の等電位線調節電極３０は、Ｘ軸方向の先端部３０ａの平面の幅に対して、Ｙ軸方向の先端部３０ａの平面の幅が狭くなるようになっている。

図１１は、ノズル２２の先端近傍の側面図であり、図１１（ａ）はノズル２２の中心軸であるＺ軸に沿ったＹ軸方向を見る側面図であり、図１１（ｂ）はノズル２２の中心軸であるＺ軸に沿ったＸ軸方向を見る側面図になっている。

また、図１１（ａ）ではＺ軸に沿ったＹ軸方向の断面に電圧を印加したときの現れる等電位曲線５８の状態を合わせて図示しており、図１１（ｂ）ではＺ軸に沿ったＸ軸方向の断面に電圧を印加したときの現れる等電位曲線５８の状態を合わせて図示している。

図１１（ａ）及び（ｂ）を見比べるとわかるように、図１１（ｂ）では電圧を印加したときに現れる等電位曲線５８の状態が、第１実施形態と同様に、等電位線調節電極３０が配置されていないときに比べ、かなり緩やかな湾曲を描く等電位曲線５８の状態（等電位曲線５８が平行に近づく状態）になっている。

一方、図１１（ａ）では等電位曲線５８の状態が、等電位線調節電極３０が配置されていないときに比べれば、緩やかな湾曲を描く等電位曲線５８の状態（等電位曲線５８が平行に近づく状態）になるものの、依然として、大きく湾曲した等電位曲線５８の状態になっている。

つまり、第２実施形態の等電位線調節電極３０は、Ｚ軸に沿ったＹ軸方向の断面で見たノズル２２の前方側に現れる等電位曲線５８と、Ｚ軸に沿ったＸ軸方向の断面で見たノズル２２の前方側に現れる等電位曲線５８のうちの一方の等電位曲線５８（本例では、Ｘ軸方向の等電位曲線５８）の方が他方の等電位曲線５８（本例ではＹ軸方向の等電位曲線５８）よりも緩やかな湾曲を描くように等電位曲線５８の状態を調節するようになっている。

このため、図１１（ｂ）に示すＸ軸方向では液体の広がりが小さく、一方、図１１（ａ）に示すＹ軸方向では液体の広がりを大きくなることになり、図１０に示す液体噴霧部２０から噴霧される液体は、図１０に示すＹ軸方向に長軸を有し、Ｘ軸方向に短軸を有するような楕円形状の噴霧パターンとして前方側に噴霧される。

ところで、図１０に示す等電位線調節電極３０をＺ軸に対する回転方向に９０°回転させてＸ軸に沿った先端部３０ａの平面の幅が狭くなるようにすれば、噴霧される液体の楕円バターンも９０°回転した状態になる。

このことから、等電位線調節電極３０がＺ軸に対する回転方向の位置が調節できるようになっていれば、被塗物の液体を塗布する面などの形状に合わせるように噴霧する楕円パターンの状態をＺ軸に対する回転方向に変更することが可能となる。
このため、等電位線調節電極３０はＺ軸に対する回転方向の位置が調節できるようになっていることが好適である。

（第３実施形態）
図１２は、本発明に係る第３実施形態の静電噴霧装置１０の全体構成を示す断面図である。
第１実施形態とは、静電噴霧装置１０が、等電位線調節電極３０よりも液体噴霧方向の前方側に配置され、ノズル２２の先端を正面に見る正面視で、外側に位置する異極部４０となる電極７０が、さらに設けられている点が主に異なり、その他は、第１実施形態と同様である。

図１２に示すように、電極７０には、心棒２３に接続されるのと反対側の電気配線が接続されており、電極７０が液体噴霧部２０に対する異極である異極部４０となるようになっている。
電極７０もアース手段８０でアースされるようになっており、被塗物（異極部４０）と同電位（０（ｖ））になっている。
この場合、ノズル２２に近い電極７０の方が、上述したノズル２２の先端からの液体の離脱・霧化に寄与する電極となる。
なお、本実施形態の場合、被塗物（異極部４０）は液体の離脱・霧化にほとんど寄与しないが完全に寄与しないわけではない。

本実施形態では、電極７０は、絶縁材料からなる電極ホルダ７１を介してノズル２２の外周に固定されるようにしているが、電極ホルダ７１はノズル２２に対して固定されることに限定されるものではなく、胴体部２１に対して固定されていても良い。
そして、電極７０の電位と液体噴霧部２０（より具体的には心棒２３）の電位との電位差によって発生する静電気力によって、液体はノズル２２の先端から脱離・霧化する。

電極７０は、この噴霧される霧化液体が塗布されないように、外側に配置されており、また、この噴霧された直後の液体は、液体粒子の大きさが大きく慣性力が大きいので電極７０に静電気力で引き寄せられるゾーンを超えて飛行し、多くは、被塗物（異極部４０）側に主に静電気力で引き寄せられて塗着する。

一方、電極７０の近くを通る液体の中には、電極７０に静電気力で引き寄せられて電極７０に塗着するものや、通り過ぎた後に静電気力により電極７０に引き寄せられて塗着するようなるようなものもあり、そのような塗着が起こると電極７０を洗浄しなければならなくなったりする。

しかしながら、本実施形態では、等電位線調節電極３０によって、噴霧される液体の霧化状態を所定の状態、つまり、電極７０に液体が塗着しない程度に、液体の噴霧状態が小さい広がりとなる状態とすることができるので、電極７０への液体の塗着を抑制することができる。

また、等電位線調節電極３０は、液体噴霧部２０（心棒２３）と同電位であるため、液体噴霧部２０（心棒２３）に対する異極となっていないため、第１実施形態の場合、被塗物（異極部４０）がないと液体の噴霧ができないが、第３実施形態の場合、被塗物（異極部４０）がなくても電極７０が異極部４０となるため液体の噴霧を行うことができる。

ここで、液体の噴霧開始直後は、液体の霧化（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、このような霧化が安定していない状態で被塗物への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、被塗物への液体の塗布は、噴霧開始直後を避けて、霧化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（異極部４０）を液体噴霧部２０の極に対する異極として、被塗物（異極部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（異極部４０）が位置する状態でしか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液体の被塗物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、被塗物に液体を塗布するために、液体が塗布される位置に被塗物を位置させる前の段階から、液体噴霧部２０と電極７０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、液体が噴霧されている状態にできるので、霧化が安定してから液体を塗布する位置に被塗物を配置するようにして液体の塗布を行うことが可能である。
したがって、本実施形態の静電噴霧装置１０であれば、被塗物に対する液体の塗布ムラを抑制することができる。

また、被塗物が搬送装置で順次自動搬送されながら、被塗物に液体の塗布を行う場合にも、被塗物が無くても噴霧状態を維持できるため、塗布ムラの少ない液体の連続塗布を行うことができる。

なお、本実施形態の電極７０は、円形のリング状とされているが、電極７０は、これに限らず、多角形のリング状及び円弧状のようなものであっても良い。

（第４実施形態）
次に、図１３及び図１４を参照しながら、第４実施形態の静電噴霧装置１０について説明する。

第４実施形態でも基本的な構成は、第１実施形態や第２実施形態と同じであり、液体噴霧部２０に設けられる等電位線調節電極３０が異なる点だけが相違する点であるため、以下では、主に、等電位線調節電極３０について説明し、その他の部分については説明を割愛する場合がある。

これまでの実施形態では、等電位線調節電極３０は、等電位線調節電極３０が配置されていない状態のときにノズル２２の前方側に現れる等電位曲線５８の状態に対し、等電位曲線５８の全部をより緩やかな湾曲を描く等電位曲線５８の状態とする形状とされている場合について示してきた。

なお、等電位曲線５８の全部とは、ノズル２２の前方の無限遠に至る全部という意味ではなく、ノズル２２から液体が離脱するときに、その離脱する液体の離脱方向を主に左右する範囲のノズル２２の前方側近傍に現れる等電位曲線５８に対する全部という意味である。

例えば、第１実施形態の等電位線調節電極３０は、ノズル２２の前方側近傍に現れる等電位曲線５８の全部を、ほぼ均一に、より緩やかな湾曲を描く等電位曲線５８とする形状に形成されたものであった。

また、第２実施形態の等電位線調節電極３０でも、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで緩やかな湾曲を描く状態が異なっているものの、等電位線調節電極３０が配置される前の状態と比較すれば、やはり、全部をより緩やかな湾曲を描く等電位曲線５８とする形状に形成されたものであった。

しかしながら、等電位線調節電極３０は、ノズル２２の前方側近傍に現れる等電位曲線５８の全部をより緩やかな湾曲を描く等電位曲線５８とする形状に形成されるものに限定される必要はない。

例えば、図１３に示すように、等電位線調節電極３０を扇形の形状（本例ではほぼ１２０°の扇形としている）として、この扇状の電極部分がノズル２２の上側に位置するように配置すれば、ノズル２２の前方側近傍に現れる等電位曲線５８（図示せず）は、この扇形の電極部分の範囲だけ等電位線調節電極３０が配置される前の状態よりも緩やかな湾曲を描く状態となる。

一方、この扇形の電極部分の位置しないノズル２２の下側のほぼ２４０°の範囲では、ノズル２２の前方側近傍に現れる等電位曲線５８（図示せず）は、等電位線調節電極３０が配置される前の状態とほぼ同じ状態を保つことになる。
なお、本実施形態でも先端部３０ａは平面に形成されているが、緩やかに後方側に向かって傾斜するようになっていても良い。

そうすると、ノズル２２の上側のほぼ１２０°の範囲において、ノズル２２の前方側近傍に現れる等電位曲線５８（図示せず）の部分は、緩やかな湾曲を描く状態になるため、図１４に示すように、ノズル２２の上側の約１２０°の範囲では、離脱する液体はあまり広がらずに前方側に向かって離脱する。

一方で、ノズル２２の下側のほぼ２４０°の範囲では、等電位線調節電極３０が配置される前のように、等電位曲線５８（図示せず）は強く湾曲した状態のままであるため、離脱する液体はその等電位曲線５８（図示せず）の湾曲に従って広く広がるように離脱する。

このように、等電位線調節電極３０は、等電位線調節電極３０が配置されていない状態のときにノズル２２の前方側近傍に現れる等電位曲線５８（図示せず）の状態に対し、等電位曲線５８の一部をより緩やかな湾曲を描く等電位曲線５８の状態とする形状とされたものであってもよい。

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。
例えば、第３実施形態では、電圧印加手段５０から被塗物（異極部４０）に接続される電気配線を直接分岐することで電極７０に電気配線を設ける場合を示したが、電極７０への電気配線の接続は、可変抵抗などを介して電極７０が被塗物（異極部４０）と異なる電位を有するようにされていても、液体噴霧部２０（心棒２３）に対して異極となるようにされていれば問題はない。

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 静電噴霧装置
２０ 液体噴霧部
２１ 胴体部
２１ａ 液体供給口
２１ｂ 液体流路
２１ｃ 孔部
２１ｄ 後端開口部
２２ 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 等電位線調節電極
３０ａ 先端部
３１ 固定ネジ
３１ａ ネジ孔
４０ 異極部（被塗物）
５０ 電圧印加手段
６０ テーラコーン
７０ 電極（異極部）
７１ 電極ホルダ
８０ アース手段

Claims (11)

1. ノズルを有する液体噴霧部と、
   前記液体噴霧部と前記液体噴霧部に対する異極となる異極部との間に電圧を印加して、液体を帯電状態で前記ノズルの先端から離脱させる静電気力を発生させる電圧印加手段と、
   前記電圧印加手段が電圧を印加することにより、前記ノズルを取り巻くよう現れる等電位曲線の状態を調節する導電材料からなる等電位線調節電極と、を備え、
   前記等電位線調節電極は、前記等電位線調節電極が配置されていない状態のときに前記ノズルの前方側近傍に現れる前記ノズルの中心軸を含む平面上での等電位曲線の状態に対し、少なくとも前記等電位曲線の一部をより緩やかな湾曲を描く等電位曲線の状態とする形状とされており、
   前記等電位線調節電極は、緩やかな湾曲を描く前記等電位曲線の状態とすることができる前記ノズルの先端外周近傍に配置できるようにされているとともに、前記等電位線調節電極が前記液体噴霧部と同電位とされることを特徴とする静電噴霧装置。
2. 前記等電位線調節電極が、前記液体噴霧部に取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の静電噴霧装置。
3. 前記等電位線調節電極は、前記ノズルに沿って配置位置が変更でき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. 前記等電位線調節電極は、前記等電位線調節電極が配置されていない状態のときに前記ノズルの前方側に現れる等電位曲線の状態に対し、前記等電位曲線の全部をより緩やかな湾曲を描く等電位曲線の状態とする形状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. 前記等電位線調節電極は、前記ノズルの先端よりも後方に前記等電位線調節電極の先端部が位置するように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の静電噴霧装置。
6. 前記等電位線調節電極の先端部から前記ノズルまでの間に現れる等電位曲線が、前記等電位線調節電極の先端部よりも後方側に湾曲しないように、前記等電位線調節電極の先端部が平面若しくは前記ノズル側から外側に向かって後方側に傾斜する形状に形成さ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. 前記ノズルの中心軸に直交する１つの軸をＸ軸とし、前記ノズルの中心軸と前記Ｘ軸の両方に直交する軸をＹ軸としたときに、前記等電位線調節電極は、前記ノズルの中心軸に沿った前記Ｙ軸方向の断面で見た前記ノズルの前方側に現れる前記等電位曲線と、前記ノズルの中心軸に沿った前記Ｘ軸方向の断面で見た前記ノズルの前方側に現れる前記等電位曲線のうちの一方の等電位曲線の方が他方の等電位曲線よりも緩やかな湾曲を描くように前記等電位曲線の状態を調節することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の静電噴霧装置。
8. 前記ノズルの中心軸がＺ軸であり、
   前記等電位線調節電極は、前記Ｚ軸に対する回転方向の位置が調節できるようになっていることを特徴とする請求項１又は請求項７に記載の静電噴霧装置。
9. 前記等電位線調節電極と異なる緩やかな湾曲を描く等電位曲線を形成するための少なくとも１個以上の交換用の等電位線調節電極を、さらに、備え、
   前記等電位線調節電極を交換することで、等電位曲線の湾曲の状態を変更することが可能であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の静電噴霧装置。
10. 前記等電位線調節電極よりも前方側に配置され、前記等電位線調節電極よりも正面視で外側に位置する前記異極部となる電極を備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の静電噴霧装置。
11. 被塗物が少なくとも前記異極部とされていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の静電噴霧装置。