JP2017087125A - 静電噴霧装置及び静電噴霧方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の供給量が多い場合でも安定した霧化が可能である静電噴霧装置及び静電噴霧方法を提供すること。
【解決手段】本発明の静電噴霧装置１０は、液体を噴出するノズル２２を有する液体噴霧部２０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して、液体を帯電状態でノズル２２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５０と、液体に圧力をかけてノズル２２に液体を供給しても液体の噴霧状態を安定した状態にする安定化電極３０と、を備え、安定化電極３０は、液体噴霧部２０と同電位であるとともに、液体が線状に伸びることで形成されるノズル２２の前方にできるジェット部の長さが、安定化電極３０を設ける前よりも長くなるようにノズル２２の近傍に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は静電噴霧装置に関する。

それぞれ少なくとも半導電性である、毛管針および包囲面を備えそれらの間にポテンシャルが加えられ針状オリフィスにおける液体の霧化を生ずる微粒子放出用静電噴霧ヘッドであって、導体板（２１）が少なくとも二つの列に配置された多数の毛管針（１１）をその先端を同じ平面内に支持し、多数の円形孔（１３）を有する導電体抽出板（１４）が各孔（１３）を前記針の一つに対して同軸に設け抽出板（１４）が前記導体板（２１）から一定距離に離されて針（１１）からの均一な液体の霧の放出を生じ、前記毛管針（１１）と連通するマニホルド装置（１５）が液体を前記毛管針（１１）の列に供給し、電気装置（Ｖ_１）が電気ポテンシャルを各前記毛管針（１１）と前記抽出板（１４）との間に発生して薄いコーティングをウエブに施すことを特徴とする静電噴霧コーティングヘッドが知られている（特許文献１参照）。

特開昭６３−０６９５５５号公報

ところで、先行技術文献のように、電気ポテンシャル（静電気力）を発生させることで毛管針（ノズル）から液体を噴出させて、液体を噴霧するような装置においては、一般に、ノズルに多くの液体を供給すると液体の霧化の状態（噴霧される液体の粒子径などの状態）が不安定になり、酷い場合には液体が霧化しない状態になる。

一方、被塗物に塗料などの液体を塗布する場合、液体の噴霧量が多いほど被塗物に対して液体を塗布する時間などを短縮することができるため、液体の供給量を多くしたいという要求がある。

しかしながら、液体の供給量を増やすと、前述のような噴霧される液体の粒子径のばらつきが発生し、塗布ムラが発生することになるという問題があり、また、液体が霧化しない状態となると被塗物に液体を塗着させること自体が困難となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、液体の供給量が多い場合でも安定した霧化が可能である静電噴霧装置及び静電噴霧方法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、液体を噴出する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、前記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、前記液体に圧力をかけて前記ノズルに前記液体を供給しても前記液体の噴霧状態を安定した状態にする安定化電極と、を備え、前記安定化電極は、前記液体噴霧部と同電位であるとともに、前記液体が線状に伸びることで形成される前記ノズルの前方にできるジェット部の長さが、前記安定化電極を設ける前よりも長くなるように前記ノズルの近傍に設けられている。
（２）上記（１）の構成において、前記安定化電極は、前記安定化電極を設ける前よりも前記ジェット部の長さを１．５倍以上長くする。
（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記安定化電極が、前記液体に圧力をかけて前記ノズルに１分間当たり０．２ミリリットルを超える前記液体を供給しても前記液体の噴霧状態を安定した状態にする。
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの構成において、前記安定化電極が、前記液体に圧力をかけて前記ノズルに０．５〜１０００ｍＰａ・ｓの粘度の前記液体を供給しても前記液体の噴霧状態を安定した状態にする。
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つの構成において、前記電圧印加手段は、１０ｋＶ以上の電圧が印加できる。
（６）上記（１）から（５）のいずれか１つの構成において、前記安定化電極の先端部は、ほぼ平面状の先端面と、前記先端面側から後方側に向かって外形が前記先端面とほぼ同じ部分と、を備える。
（７）上記（６）の構成において、前記ノズルの先端から前記安定化電極の先端面までの距離をＬ（μｍ）としたときに、前記安定化電極の先端面の面積Ｓ（ｍｍ^２）が下記式（１）を満たす。
Ｓ≧［Ｌ^２×Ｆ（Ｌ）］／１０^６・・・（１）
但し、Ｆ（Ｌ）＝１．１１９１×ＥＸＰ（Ｌ×０．０００７３）で、かつ、Ｌ≦１．０のときはＬ＝１．０とする。
（８）上記（７）の構成において、前記面積Ｓが１２５０ｍｍ^２以下であり、かつ、前記安定化電極の先端面が前記ノズルの先端から式（１）を満たす距離Ｌ（μｍ）の位置に位置する。
（９）上記（８）の構成において、前記面積Ｓが９６０ｍｍ^２以下である。
（１０）上記（８）の構成において、前記面積Ｓが７００ｍｍ^２以下である。
（１１）上記（１）から（５）のいずれか１つの構成において、前記安定化電極の先端部は、先端面と、前記先端面側から後方側に向かって外形が大きくなるように傾斜する部分と、を備える。
（１２）上記（１１）の構成において、前記安定化電極の先端部の少なくとも一部が前記ノズルの先端から８ｍｍ以内に位置し、前記８ｍｍ以内に位置する前記安定化電極の先端部の前記ノズルの中心軸方向の任意の位置で切断したときの切断面の断面積をＳＳ（ｍｍ^２）とし、前記ノズルの先端から前記切断面までの距離をＬＬ（μｍ）としたときに、前記ノズルの先端から８ｍｍ以内に位置する前記先端部が下記式（２）を満たす断面積ＳＳ（ｍｍ^２）の部分を有する。
ＳＳ≧［ＬＬ^２×Ｆ（ＬＬ）］／１０^６・・・（２）
但し、Ｆ（ＬＬ）＝１．１１９１×ＥＸＰ（ＬＬ×０．０００７３）で、かつ、ＬＬ≦１．０のときはＬＬ＝１．０とする。
（１３）上記（１２）の構成において、前記８ｍｍ以内に位置する前記安定化電極の先端部のうち、最も外形が大きい部分での断面積ＳＳ（ｍｍ^２）が１２５０ｍｍ^２以下である。
（１４）上記（１２）の構成において、前記８ｍｍ以内に位置する前記安定化電極の先端部のうち、最も外形が大きい部分での断面積ＳＳ（ｍｍ^２）が９６０ｍｍ^２以下である。
（１５）上記（１２）の構成において、前記８ｍｍ以内に位置する前記安定化電極の先端部のうち、最も外形が大きい部分での断面積ＳＳ（ｍｍ^２）が７００ｍｍ^２以下である。
（１６）上記（１）から（１５）のいずれか１つの構成において、前記液体に圧力をかけて前記ノズルに前記液体を供給する液体供給部を備える。

（１７）本発明の静電噴霧方法は、液体を噴出するノズルを有する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発生する静電気力で前記液体を帯電状態で前記ノズルの先端から離脱させて噴霧する静電噴霧方法であって、前記ノズルの外周近傍に前記液体噴霧部と同電位の安定化電極を配置するとともに、前記液体に圧力をかけて前記ノズルに前記液体を供給して、前記安定化電極を配置しない状態のときよりも、前記液体が線状に伸びることで形成される前記ノズルの前方にできるジェット部の長さが長くなるようにして液体を噴霧する。
（１８）上記（１７）の構成において、前記ジェット部の長さが、前記安定化電極を配置しないときよりも１．５倍以上長くなるようにして液体を噴霧する。
（１９）上記（１７）又は（１８）の構成において、前記ノズルに供給する前記液体の供給量が１分間当たり０．２ミリリットルを超える。
（２０）上記（１７）から（１９）のいずれか１つの構成において、前記ノズルに供給する前記液体は、粘度が０．５〜１０００ｍＰａ・ｓである。
（２１）上記（１７）から（２０）のいずれか１つの構成において、前記液体噴霧部と異極部との間に印加する電圧が１０ｋＶ以上である。

本発明によれば、液体の供給量が多い場合でも安定した霧化が可能である静電噴霧装置及び静電噴霧方法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安定化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安定化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安定化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安定化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変形例の安定化電極を設けた液体噴霧部の斜視図である。 本発明に係る第２実施形態の安定化電極を示す図であり、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。

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、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、液体を噴出するノズル２２を有する液体噴霧部２０と、安定化電極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と安定化電極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。

（安定化電極）
図２に示すように、安定化電極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、安定化電極３０は、液体噴霧部２０のノズル２２上に装着された後、安定化電極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、安定化電極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、安定化電極３０は、図１に示すように、安定化電極３０の先端面３０ａが、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、安定化電極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、安定化電極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よく、その場合、アーム構造などで安定化電極３０がノズル２２の先端側の外周近傍に配置されるようにすればよい。

また、ノズル２２の外周面に雄ネジ構造が形成され、安定化電極３０のノズル２２が配置される貫通孔３０ｂ（図２参照）の内周面に雌ネジ構造が形成され、ノズル２２に対して安定化電極３０を螺合接続させることで、安定化電極３０がノズル２２の先端側の外周近傍に配置されるようにしてもよい。
このような螺合接続の場合でも、螺合量を変えることで安定化電極３０のノズル２２に沿った前後方向の配置位置の調整を行うことが可能である。

そして、安定化電極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、安定化電極３０は、液体噴霧部２０（より具体的には、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して載置部を異極部４０とするとともに、その載置部に被塗物が接触することで電圧印加手段５０との間で電気的に接続され、被塗物が異極部４０である載置部と同電位になるようにしてもよい。

次に、図５及び図６を参照しながら、安定化電極３０を設ける前の図６に示す液体噴霧部２０だけで液体を噴霧する場合について説明を行いながら、上述した心棒２３を設けることの効果などについて説明を行い、その後、安定化電極３０を設ける場合の効果などについて説明を行う。
図５は、安定化電極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。
なお、ここでは一例としてＸ−Ｚ平面の等電位曲線５８の状態を示しているが、Ｚ軸を中心として、この平面を回転させたような平面でも同様の等電位曲線が現れる。
また、図６は、安定化電極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ーコーン６０の状態となる。

このテーラーコーン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、テーラーコーン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、テーラーコーン６０の先端から線状に伸びるジェット部６０ａの先端で液体が静電爆発することで液体が噴霧されることになる。

この静電爆発に至るまでの等電位曲線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が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）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。

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、きれいなテーラーコーン６０が形成できなくなったり、また、テーラーコーン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、安定したテーラーコーン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、５倍以内に位置することがより好適であり、さらに、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ーコーン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よく、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、安定したテーラーコーン６０の形成に寄与すればよいので、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よい。

上述した安定化電極３０を設けていない液体噴霧部２０だけの場合でも、例えば、液体の粘度が０．５〜１０００ｍＰａ・ｓ程度の低粘度の液体であっても、ノズル２２への液体の供給量が少ない場合（例えば、供給量が０．１ミリリットル／分前後の場合）には、良好な液体の霧化を行うことが可能である。

しかしながら、液体の供給量を増やしていくと、安定した液体の霧化を実現することが困難になっていき、安定化した霧化のために安定化電極３０が必要になる。

そこで、本実施形態の静電噴霧装置１０では、液体に圧力をかけて供給するようにして０．２ミリリットル／分を超えるように液体の供給量を多くした場合、例えば、液体の供給量が、０．３ミリリットル／分、０．５ミリリットル／分、１．０ミリリットル／分、さらには、２．０ミリリットル／分のように多くした場合でも良好な霧化を可能とするために安定化電極３０を設けるようにしており、以下では、この安定化電極３０について、さらに、詳細な説明を行う。

まず、安定化電極３０を用いた液体の噴霧に関する詳細な説明を行う前に、安定化電極３０を用いないときに、液体の供給量を多くすると、安定した霧化が得られなくなるのが、どのような状態であるのかについて説明し、その後、その安定した霧化が行えない状態が安定化電極３０を用いることで、どのように変わるのかについて説明を行うこととする。

まず、安定化電極３０がない状態では、図５に示したように、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おり、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、液体には扇状に引っ張り力が働いていると考えられる。

上述したように、静電噴霧装置の液体を噴霧する原理は、静電気力による液体の静電爆発である。
このため、液体の供給量を増やすためには、その液体の増加に合わせて印加する電圧を高くし、発生する静電気力を高める必要があるが、そうすると、液体はテーラーコーン６０を形成することなく、ノズル２２の先端の直近で静電気力による分裂を起こすようになる。

わかり易いように、より具体的に、静電気力を強くしていった場合に、どのように液体の離脱・霧化の状態が変化していくのかを説明する。
図６に示すようなテーラーコーン６０の先端から線状に伸びるジェット部６０ａの先端で液体が静電爆発する良好な状態から、印加する電圧を高めて静電気力を強くしていくと、ジェット部６０ａの長さが短くなっていき、さらに、静電気力を強くすると、ジェット部６０ａのない状態から、さらに、テーラーコーン６０すら形成されない状態となり、ノズル２２の先端から液体が出たらすぐ、静電気力による分裂が起こるような状態となる。

上述のように、テーラーコーン６０すら形成されなくなり、ノズル２２の先端直近で静電気力による分裂を起こす時には、静電爆発と異なり液体の粒子径が均一にならず、大きい粒子径の液体や小さい粒子径の液体が混じりあった不均一な霧化の状態になる。

上述のようなテーラーコーン６０すら形成されず、ノズル２２の先端直近で静電気力による分裂を起こしている状態は、供給される液体の供給量に対して静電気力が強すぎるため、瞬時に静電気力による分裂に至っていると考えられるため、液体の供給量を増やすようにすると、再び、テーラーコーン６０及びジェット部６０ａが形成されるようになると考えられる。

実際に、液体の供給量を増やしていくと、再び、テーラーコーン６０及びジェット部６０ａが形成されるようになるのが観察できるが、このように液体の供給量を増やすようにして形成されたジェット部６０ａは、安定して霧化するときの状態よりも太く、静電爆発で分裂霧化する液体の粒子径にばらつきが見られ、液体の粒子径が均一になっていない。

なお、上記のような太いジェット部６０ａとなるのは、ジェット部６０ａが主に静電気力の引っ張り力によってテーラーコーン６０の先端から伸びるようにして形成されているのではなく、ノズル２２からの液体を圧送する力も加わる状態で強制的に形成されたものになっているためと考えられる。

ここで、ジェット部６０ａの表面には、静電気力が作用しやすいことを考えると、ジェット部６０ａが太い場合、ジェット部６０ａが均一な帯電状態とならず、表層側ほど帯電しているような状態になっているのではないかと推察され、そうすると、ジェット部６０ａの中心部は、あまり電荷を帯びていないため静電気力が働かず、一方でジェット部６０ａの表層には静電気力が働いている状態ができているのではないかと思われる。

そして、安定化電極３０がない場合には、図５を参照して説明したように、静電気力は、扇状に引っ張るように働いているが、この扇状に引っ張る静電気力の引っ張り成分は、図５におけるＺ軸方向のベクトル成分とＸ軸方向のベクトル成分を合成して表すことができ、ジェット部６０ａの表層は、Ｘ軸方向に向いているため、Ｘ軸方向には分離しやすい状況にあり、このためＸ軸方向のベクトル成分によって引き剥がされるようにして、表層の液体がジェット部６０ａから分裂するため、離脱した液体の粒子径が安定せず不均一な粒子径になっているのではないかと推察している。
そうすると、液体が離脱した後の静電爆発も液体の粒子径のばらつきに伴って不均一な静電爆発の状態を起こすものと推察される。

そのように考えると、液体の供給量を多くしたときに液体の粒子径のばらつきがない安定した霧化を行うためには、出来るだけＺ軸方向にだけ液体を引っ張るように静電気力を働かせ、Ｘ軸方向の表面分裂をなくしつつ、ジェット部６０ａの先端にいくほど速度が増し、ジェット部６０ａが細く長く伸びて帯電状態のばらつきが発生しにくい細くなったジェット部６０ａの先端に静電気力が集中して均一な静電爆発が起こるようにすることが好ましいと考えられる。

そこで、このような考え方に基づき、安定化電極３０を設けるという構成に至り、それによって、本実施形態の静電噴霧措置１０は、粘度が０．５〜１０００ｍＰａ・ｓ程度の比較的低粘度の液体をノズル２２に０．２ミリリットル／分を超えるような供給量で供給しても安定した液体の噴霧が実現できるようにしているので、以下、安定化電極３０についてより詳細な説明を行う。

既に、図１を参照しながら説明したように、安定化電極３０には、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おり、安定化電極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。
つまり、安定化電極３０は、液体噴霧部２０の電極（心棒２３）と同じ電位を有する電極となるように構成されている。
このため、安定化電極３０は、液体噴霧部２０の電極（心棒２３）と同じ作用を生じることになる。

そして、図１に示すように、そのような電位とされた安定化電極３０がノズル２２の先端外周を取り巻くように配置されているので、電圧を印加することで発生する静電気力は、安定化電極３０の先端面３０ａ側にも分散され、ノズル２２の先端に集中するのが緩和される。

この結果、印加する電圧を高くして静電気力を強くしても、ノズル２２から出る液体に対して部分的に過度の静電気力が集中することが避けられるようになり、ノズル２２から出た直後の液体の分裂が回避できる。

図７は、安定化電極３０を設けた場合に現れる図５と同様のＸ−Ｚ平面における等電位曲線５８の状態を示した図である。
図７に示すように、安定化電極３０の先端面３０ａを含めた範囲が静電気力の集まる電極部分となるため、図５と比較して、ノズル２２の前方側に現れる等電位曲線５８の湾曲状態が緩やかになっているとともに、等電位曲線５８の間隔が広くなり、ノズル２２付近での静電気力が弱くなっている。

静電気力は、等電位曲線５８に引いた接線に直交する方向に液体を引っ張るように作用するため、図７に示すような等電位曲線５８の場合、Ｚ軸よりも上側及び下側に引っ張る力が図５に示す等電位曲線５８と比較して少なくなり、前方側に引っ張る力が強調されるとともに等電位曲線５８の間隔が広くなりノズル２２先端付近の静電気力が弱められた状態となる。

したがって、ノズル２２の先端から出た液体には、ノズル２２の先端で分裂することのないＺ軸に沿って真直ぐ前方側に引っ張られる力がかかり、それによって前方側に液体が伸びながら加速し、前方に伸びて細くなる。

そして、この液体の細くなった先端部はジェット部６０ａを長く伸ばすようにすることで形成されているため、安定化電極３０から離れた位置に位置することで静電気力が集中しやすいだけでなく、細くなったことによっても静電気力が集中しやすくなっており、また、細くなっていることによって帯電状態のばらつきも発生しにくくなっているため、均一な静電爆発を起こしやすい。

この結果、ジェット部６０ａにおいて、部分的に液体が分裂を起こすようなことが回避でき、液体がジェット部６０ａの先端で安定して均一に静電爆発を起こすため、安定化電極３０がないときのような液体の粒子径の不均一さが発生しにくくなる。

また、前方に伸びた液体の先端は、電圧印加手段５０の電圧の変化や湿度変化などによる静電気力の変化などに対し、液体のジェット部６０ａの先端位置が変化することで均一な静電爆発を起こす位置に先端が位置するように自己調節する機能が働くようである。

つまり、電圧印加手段５０の電圧が低下した場合、電圧低下により静電気力が弱まるが、その場合、液体のジェット部６０ａの先端位置は安定化電極３０の影響が少なく、静電気力が強い前方に伸びることより安定な霧化を継続する。
逆に、電圧印加手段５０の電圧が上昇した場合、電圧上昇により静電気力が強まるが、その場合、液体のジェット部の先端位置は安定化電極３０の影響が大きく、静電気力が弱い後方に縮小することより安定な霧化を継続する。

また、安定化電極３０を設ける前よりもジェット部６０ａ（図６参照）の長さが長くなる状態のときに、ジェット部６０ａの先端位置の変更幅が大きく静電爆発の安定性が高いことが確認できている。

このため、安定化電極３０を設ける前のジェット部６０ａの長さに対して、安定化電極３０が設けられたときにジェット部６０ａの長さが１．５倍以上長くなるように、安定化電極３０をノズル２２の近傍に設けるようにすることが望ましい。

また、安定化電極３０を設ける前にジェット部６０ａがほとんど見られない状態の場合でも、安定化電極３０を設けることでジェット部６０ａができるように、つまり、安定化電極３０を設ける前よりもジェット部６０ａの長さが長くなるように、安定化電極３０をノズル２２の近傍に設けるようにすることが望ましい。

ところで、安定化電極３０の先端面３０ａの寄与度は、先端面３０ａがノズル２２の先端側に位置する程強く、ノズル２２の先端から後側に離れるように位置する程弱くなると考えられる。
一方、ノズル２２の先端から同じ位置に安定化電極３０の先端面３０ａが位置する場合、先端面３０ａの面積が大きいと、電極として作用する面積が大きくなると考えられるので、先端面３０ａの寄与度が大きくなると考えられる。

このことから、安定化電極３０の先端面３０ａがノズル２２の先端側に位置する場合には、先端面３０ａの面積が少なくても安定した静電爆発（粒子径のバラツキの少ない噴霧）が行え、逆に、先端面３０ａがノズル２２の先端から後方側に位置する場合には、安定した静電爆発（粒子径のバラツキの少ない噴霧）を行うために先端面３０ａの面積を大きくすることが必要になるものと思われる。

そこで、先端面３０ａの大きさを変えたいくつかの安定化電極３０を作製し、安定した静電爆発（粒子径のバラツキの少ない噴霧）が行える先端面３０ａのノズル２２の前後方向位置と先端面３０ａの面積との関係を求めることを行った。
以下では、ノズル２２の前後方向位置と先端面３０ａの面積との関係に基づき、先端面３０ａの好ましい面積についてさらに説明を行う。

まず、液体噴霧部２０としては、基本的に上述したものと同様であるが、安定化電極３０の前後方向の位置合せが行い易いようにノズル２２の外周面に雄ネジ構造（螺旋溝）を設け、安定化電極３０のノズル２２が配置される貫通孔３０ｂ（図２参照）の内周面に雌ネジ構造（螺旋溝）を設け、ノズル２２に対する安定化電極３０の螺合量で前後方向の位置が変えられるものをデータを取るのに用いた。

安定化電極３０としては、直径が６ｍｍの円筒状で先端面３０ａのノズル２２用の開口直径が３．３ｍｍのもの（以下「電極１」ともいう）、直径が８ｍｍの円筒状で先端面３０ａのノズル２２用の開口直径が３．３ｍｍのもの（以下「電極２」ともいう）、直径が１６ｍｍの円筒状で先端面３０ａのノズル２２用の開口直径が４．４ｍｍのもの（以下「電極３」ともいう）、直径が２８ｍｍの円筒状で先端面３０ａのノズル２２用の開口直径が４．４ｍｍのもの（以下「電極４」ともいう）を用意し、各安定化電極３０について安定した静電爆発（粒子径の安定した液体の噴霧）が行えるノズル２２の先端から最も後方側の位置（以下、最大距離ともいう）を求めることを行った。

その結果、電極１は最大距離Ｌ１が２ｍｍであり、それよりもノズル２２の後方側に電極１が配置（先端面３０ａが配置）されると安定した静電爆発（粒子径の安定した液体の噴霧）ができなくなった。
同様に、電極２は最大距離Ｌ２が２．５ｍｍ、電極３は最大距離Ｌ３が３．５ｍｍ、電極４は最大距離Ｌ４が４．５ｍｍであった。

ここで、電極１〜４の先端面３０ａの面積をそれぞれ求めると、面積Ｓ（ｍｍ^２）は先端面３０ａの直径Ｄ、開口直径ｄからＳ＝［（Ｄ／２）^２−（ｄ／２）^２］×πとして求められ、ｍｍ単位での変化が意外にあることから、後のことを考え、単位をμｍとして求めておくことにすると、電極１の先端面３０ａの面積Ｓ１は１９７１１３５０（μｍ^２）であり、電極２の先端面３０ａの面積Ｓ２は４１６９１３５０（μｍ^２）であり、電極３の先端面３０ａの面積Ｓ３は１８５７６２４００（μｍ^２）であり、電極４の先端面３０ａの面積Ｓ４は６００２４２４００（μｍ^２）である。

安定化電極３０は静電気力に作用することを考えると、この面積Ｓ１からＳ４の変化は、最大距離Ｌ１〜Ｌ４の２乗に従った影響を受けている、つまり、距離の２乗に比例して面積が大きくなっていく傾向があると推察される。

そこで、最大距離Ｌ１〜Ｌ４の２乗で面積Ｓ１〜Ｓ４を割り、距離の２乗による影響をキャンセルした面積を求めることにした（但し、面積Ｓ１〜Ｓ４の単位に合わせるために、距離の２乗で割る計算もＬ１〜Ｌ４をμｍとして行っている）。
なお、この距離の２乗で割った面積を割戻し面積と呼ぶことにする（但し、割戻し面積自体は、距離の変化をキャンセルするように正規化された値であるため単位は無次元になっている）。

このようにして電極１の割戻し面積ＳＤ１を求めると４.９３であり、電極２の割戻し面積ＳＤ２を求めると６．６７であり、電極３の割戻し面積ＳＤ３を求めると１５．１６であり、電極４の割戻し面積ＳＤ４を求めると２９．６４であった。

ここで、影響が単純な距離の２乗に従う（通常、静電気力のような電磁界に関する力は、距離の２乗に従う）場合、割戻し面積ＳＤ１〜ＳＤ４は定数になるはずであるが上述のように定数になっていない。
具体的には、最大距離Ｌ１〜Ｌ４をグラフ上のＸ軸の値として、割戻し面積ＳＤ１〜ＳＤ４をグラフ上のＹ軸の値としてグラフを作成すると、指数関数的な右肩上がりの傾向が確認できる。

これは、この割戻し面積ＳＤ１からＳＤ４が安定化電極３０の先端面３０ａのノズル２２に沿った位置の違いによる影響をキャンセルした値にはなっているものの、同じ位置でも直径が大きくなれば、外側ほどノズル２２の中心からの距離が離れるという影響が残った値になっているためと考えられる。

つまり、上述の指数関数的な右肩上がりの傾向は、安定化電極３０の先端面３０ａをノズル２２の先端から後方に移動させたときに、面積の大きな電極面（先端面３０ａ）を構成しようとすると、必然的に、直径が大きくなるため、その影響が現れているものと考えられる。

このことから、この最大距離Ｌ１〜Ｌ４をグラフ上のＸ軸の値として、割戻し面積ＳＤ１〜ＳＤ４をグラフ上のＹ軸の値としたときの状態を指数関数で近似した関数は、ノズル２２の先端からの距離に応じた安定化電極３０の先端面３０ａの直径の変化による影響を表していると考えられる。

そして、グラフのＸ軸の変数をＬ、Ｙ軸の変数をＳＤとして、（Ｘ座標，Ｙ座標）としてグラフ上にプロットした４つのサンプル点（Ｌ１，ＳＤ１）、（Ｌ２，ＳＤ２），（Ｌ３，ＳＤ３），（Ｌ４，ＳＤ４）に基づき、指数関数を求めると下記式Ｆ１が求められる（なお、以下の近似式（Ｆ１）はエクセルの機能を用いて求めた。）。
ＳＤ＝１．１１９１×［ＥＸＰ（０．０００７３×Ｌ）］…（Ｆ１）

この近似で求めた関数（式（Ｆ１））は、ノズル２２の先端からの距離Ｌ（μｍ）とその距離Ｌ（μｍ）で必要な割戻し面積の関係を示す式になっている。
つまり、ノズル２２の先端からの任意の距離Ｌ（μｍ）を式（Ｆ１）のＬに代入することで、その位置で必要な割戻し面積ＳＤが求められる式になっている。
そして、式（Ｆ１）を用いて求めた割戻し面積ＳＤを、その割戻しを行う前の状態にするように、この求めた割戻し面積ＳＤに、距離Ｌ（μｍ）の２乗をかければ、その距離Ｌ（μｍ）で必要な面積Ｓ（μｍ^２）が求まることになる。

したがって、ノズル２２の先端から安定化電極３０の先端面３０ａまでの距離がＬ（μｍ）である場合、安定化電極３０の先端面３０ａの面積Ｓ（ｍｍ^２）は、下記式（Ｆ２）で求められる面積Ｓ（ｍｍ^２）以上であることが好ましいと考えられる。
Ｓ＝｛Ｌ^２×（１．１１９１×［ＥＸＰ（０．０００７３×Ｌ）］）｝／１０^６…（Ｆ２）
なお、上記式（Ｆ２）において１０^６で割っているのは、面積Ｓの単位をｍｍ^２に戻しているためである。

このことから、指数関数の部分を以下のように関数Ｆ（Ｌ）として表すと、
Ｆ（Ｌ）＝１．１１９１×［ＥＸＰ（０．０００７３×Ｌ）］
ノズル２２の先端から安定化電極３０の先端面３０ａまでの距離が距離Ｌ（μｍ）である場合、先端面３０ａの面積Ｓ（ｍｍ^２）は、下記式（１）を満たすのが好適である。
Ｓ≧［Ｌ^２×Ｆ（Ｌ）］／１０^６ …（１）
但し、Ｆ（Ｌ）＝１．１１９１×［ＥＸＰ（０．０００７３×Ｌ）］で、かつ、Ｌ≦１．０のときはＬ＝１．０とする。

なお、Ｌ≦１．０（μｍ）のときにＬ＝１．０（μｍ）とする理由は以下の通りである。
上述した式展開を見れば、明らかな通り、Ｌ^２の部分は、ノズル２２の先端からの距離の影響をキャンセルするためのファクタ、つまり、Ｌ^２の部分は割戻し面積ＳＤを求めるときの分母であり、ノズル２２から離れるほどＬ^２は１．０よりも大きな数値となる必要のある物理量である。

しかしながら、Ｌ＜１．０のときはＬ^２の部分は１.０未満の値を取る計算上の特異点となり、この特異点の範囲は、ノズル２２の先端に近づけるほど先端面３０ａを大きい面積とするという理論的に間違った計算結果を導くことになる。

一方、ノズル２２の先端から１μｍ後方の位置と先端の位置とは、実質的に差異がないと考えられるので、計算上特異点となるノズル２２の先端から１．０μｍの範囲（Ｌ≦１．０）において、Ｌ＝１．０と見なしても実用上問題ないと考えられるため、Ｌ≦１．０（μｍ）のときはＬ＝１．０（μｍ）とするようにしている。

ところで、安定化電極３０を設けるようにすることでノズル２２の先端からでる液体に対して前方に真直ぐ引っ張る力だけが作用しやすくなるが、静電気力が安定化電極３０の先端面３０ａに分散されるため、液体自信を引っ張る力が減少することになる。

このため、液体が良好に前方に伸びる静電気力を液体に与えるためには、安定化電極３０の先端面３０ａの面積は、１２５０ｍｍ^２以下とすることが好適であり、９６０ｍｍ^２以下とすることがより好適であり、さらに、７００ｍｍ^２としておくことが好適である。

上記した面積に安定化電極３０の先端面３０ａの面積を抑えておくことで、液体にかかる静電気力が弱くなりすぎることが抑制され、良好に液体が前方に伸びたジェット部６０ａを形成することができる。

また、静電気力が安定化電極３０の先端面３０ａに分散されることを考慮して、良好に液体が前方に伸びるだけの静電気力を得るために、印加する電圧も１０ｋＶ以上とすることが好ましく、１５ｋＶ以上とすることがより好ましい。
このため、静電噴霧装置１０の電圧印加手段５０としては、１０ｋＶ以上の電圧が印加できるものにしておくことが好適である。

一方で、液体への静電気力のかかり過ぎを抑制することや安全性の面を考慮すると、印加する電圧は、３０ｋＶ以下が好ましく、２５ｋＶ以下とすることがより好ましく、さらに２０ｋＶ以下とすることが好ましい。

さらに、上記では、安定化電極３０全体を導電材料で構成した場合、つまり、安定化電極３０の先端面３０ａを含む実質的に電極として寄与する先端部だけでなく、それよりも後方側の部分も含めて全てが導電材料で一体に成形されている場合を示していたが、実質的に、霧化を安定化させるのに寄与するのは、先端面３０ａの部分であるので、安定化電極３０は図８に示すような変形例のようなものであってもよい。

つまり、安定化電極３０の電極部分となる平面状で導電材料からなる先端面３０ａを有する先端部３３が絶縁材料からなる部分３４の前方に一体に設けられた安定化電極３０であってもよい。
このように導電材料からなる部分の厚みを薄くするとスパークなどの発生を抑制できるため好適である。
例えば、導電材料からなる部分の厚みは、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましい。

また、上記では、先端面３０ａの外形が円形の場合について示したが、例えば、５角形や６角形など多角形であってもよい。
例えば、先端面３０ａを含む導電材料からなる部分である先端部の外形を５角形や６角形など多角形とすれば、先端面３０ａの外形を簡単に５角形や６角形とすることができ、この場合、先端面３０ａの外形と先端部の外形はほぼ同じ外形となる。

なお、安定化電極３０の先端面３０ａが、ノズル２２の先端から後方にあまり離れた位置に位置すると、先端面３０ａの面積をかなり大きなものとする必要があることや安定化の効果が出にくくなることを考えると、安定化電極３０の先端面３０ａは、ノズル２２の先端から８ｍｍ以内に位置するのが好適である。

また、ノズル２２を配置するために安定化電極３０は、先端面３０ａに開口が設けられることになるが、この開口が大きいことは電極面となる先端面３０ａの内周縁がノズル２２から離れることになる。
そうすると、この内周縁とノズル２２の間の隙間の部分で後方側に向かって湾曲したような等電位曲線５８が現れやすくなると考えられ、そのような等電位曲線５８が現れにくくするために、この隙間は小さい方がよく、したがって、先端面３０ａの開口直径は、７ｍｍ以内程度が好ましく、６ｍｍ程度以内がより好ましく、さらには、５ｍｍ以内程度がより好ましい。

（第２実施形態）
第１実施形態では、安定化電極３０の先端面３０ａが平面である場合について示してきた。
安定化電極３０は、ノズル２２の先端にかかる静電気力をその周辺に均一に分散するようにする形状であることが好ましいと考えられる。

このことから、第１実施形態の先端面３０ａのように、平面となるような構成とすることが最も好ましいと推察されるが、第２実施形態で示す先端側から後方側に向かって外径が大きくなるようなテーパ形状でもノズル２２の先端にかかる静電気力をその周囲に分散する効果が得られると考えられ、以下、このようなテーパ形状の安定化電極３０について説明する。

図９は、第２実施形態の安定化電極３０を示した図であり、図９（ａ）は斜視図であり、図９（ｂ）は断面図である。

図９に示すように、第２実施形態の安定化電極３０は、先端部３３が先端面３０ａと先端面３０ａ側から後方側に向かって外形が大きくなるように傾斜する部分３０ｃとを備えている。
なお、本実施形態では、傾斜する部分３０ｃが二段テーパ状になっているが二段テーパ状になっていなくてもよく、逆に三段テーパ状になっていてもよい。

このようなテーパ状の部分を有する場合、先端面３０ａだけでなく、傾斜する部分３０ｃの表面も、ノズル２２の先端に集まる静電気力を分散するのに寄与すると考えられる。

より具体的には、ノズル２２の先端側から見える表面の部分が電極として寄与すると考えられるので、ノズル２２の先端からの距離が８ｍｍ以内程度の範囲に位置するノズル２２の先端を正面に見る正面視で、安定化電極３０として寄与できる十分な直径を有する部分があればよいと考えられる。

例えば、図９において、先端面３０ａ側の一段目のテーパ部分のテーパ角度が緩やかで、後方側に向かってあまり直径が大きくなる変化がなく、先端面３０ａから一段目のテーパ部分の範囲のどの部分の断面を見ても、ノズル２２の先端からの距離に応じた必要な面積が得られる大きさ（直径）になっていなくても、二段目のテーパ部分のテーパ角度が大きく、急激に直径が大きくなり、その二段目のテーパ部分でノズル２２の先端からの距離に応じた必要な面積が得られる大きさ（直径）になっていれば、よいと考えられる。

したがって、第２実施形態の場合には、第１実施形態で示した式（１）による面積の表現を以下のように変形するようにすればよいと考えられる。
つまり、安定化電極３０の先端部３３のノズル２２の先端から８ｍｍ以内に位置する安定化電極３０の先端部３３の部分をノズル２２の中心軸方向の任意の位置で切断したときの切断面の断面積をＳＳ（ｍｍ^２）とし、ノズル２２の先端から切断面までの距離をＬＬ（μｍ）としたときに、ノズル２２の先端から８ｍｍ以内に位置する先端部３３が式（２）を満たす断面積ＳＳ（ｍｍ^２）の部分を有する。
ＳＳ≧［ＬＬ^２×Ｆ（ＬＬ）］／１０^６・・・（２）
但し、Ｆ（ＬＬ）＝１．１１９１×ＥＸＰ（ＬＬ×０．０００７３）で、かつ、ＬＬ≦１．０のときはＬＬ＝１．０とする。

なお、この切断面積を求めるときには、本当にそこで切断したときの切断面積を求めるのではなく、外形は切断面積を求める位置での外形として、ノズル２２が位置することになる貫通孔部分の直径は、安定化電極３０の先端面３０ａでの開口直径として求めることがより正確な計算であるのでそのようにして求めるものとする。

なぜならば、ノズル２２を配置するための貫通孔の直径が安定化電極３０の内部で先端面３０ａの開口直径よりも大きな直径になっていたとしても安定化電極３０の外表面の表面積に影響がないためである。

また、液体を引っ張る引っ張り力が弱くなりすぎないように、ノズル２２の先端から８ｍｍ以内で外形が最も大きい部分の断面積ＳＳ（ｍｍ^２）が１２５０ｍｍ^２以下であることが好適であり、９６０ｍｍ^２以下であることがより好適であり、さらに、７００ｍｍ^２以下であることが好適である。

なお、第２実施形態でも先端面３０ａの外形が円形で、傾斜する部分３０ｃもその円形に合わせるような円錐形の形状になっているが、先端面３０ａが５角形や６角形で傾斜する部分３０ｃもそれに合わせるような５角錐や６角錐のような形状であってもよい。

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よい。
本実施形態の静電噴霧装置１０は、ノズル２２に液体を多く供給して噴霧される液体の噴霧量を多くするものであるから、ノズル２２に液体を多く供給するために液体に圧力をかけて供給することが好適である。
したがって、液体に圧力をかけてノズル２２に液体を供給する液体供給部を備えることが好適である。

また、供給される液体の供給量も０．２ミリリットル／分以上であることが好適であるが、０．５ミリリットル／分以上であることがより好適である。
一方、液体の噴霧状態の高い安定性が得られることから供給される液体の供給量は３．０ミリリットル／分以下が好適であり、２．５ミリリットル／分以下がより好適であり、さらに、２．０ミリリットル／分以下が好適である。

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
２１ｅ 雌ネジ構造
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 安定化電極
３０ａ 先端面
３０ｂ 貫通孔
３０ｃ 傾斜する部分
３１ 固定ネジ
３１ａ ネジ孔
３３ 先端部
４０ 異極部（被塗物）
５０ 電圧印加手段
５８ 等電位曲線
６０ テーラーコーン
６０ａ ジェット部
８０ アース手段

Claims (21)

1. 液体を噴出する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、前記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、
   前記液体に圧力をかけて前記ノズルに前記液体を供給しても前記液体の噴霧状態を安定した状態にする安定化電極と、を備え、
   前記安定化電極は、前記液体噴霧部と同電位であるとともに、前記液体が線状に伸びることで形成される前記ノズルの前方にできるジェット部の長さが、前記安定化電極を設ける前よりも長くなるように前記ノズルの近傍に設けられていることを特徴とする静電噴霧装置。
2. 前記安定化電極は、前記安定化電極を設ける前よりも前記ジェット部の長さを１．５倍以上長くすることを特徴とする請求項１に記載の静電噴霧装置。
3. 前記安定化電極が、前記液体に圧力をかけて前記ノズルに１分間当たり０．２ミリリットルを超える前記液体を供給しても前記液体の噴霧状態を安定した状態にす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. 前記安定化電極が、前記液体に圧力をかけて前記ノズルに０．５〜１０００ｍＰａ・ｓの粘度の前記液体を供給しても前記液体の噴霧状態を安定した状態にす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. 前記電圧印加手段は、１０ｋＶ以上の電圧が印加でき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. 前記安定化電極の先端部は、
   ほぼ平面状の先端面と、
   前記先端面側から後方側に向かって外形が前記先端面とほぼ同じ部分と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の静電噴霧装置。
7. 前記ノズルの先端から前記安定化電極の先端面までの距離をＬ（μｍ）としたときに、前記安定化電極の先端面の面積Ｓ（ｍｍ^２）が下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項６に記載の静電噴霧装置。
   Ｓ≧［Ｌ^２×Ｆ（Ｌ）］／１０^６・・・（１）
   但し、Ｆ（Ｌ）＝１．１１９１×ＥＸＰ（Ｌ×０．０００７３）で、かつ、Ｌ≦１．０のときはＬ＝１．０とする。
8. 前記面積Ｓが１２５０ｍｍ^２以下であり、かつ、前記安定化電極の先端面が前記ノズルの先端から式（１）を満たす距離Ｌ（μｍ）の位置に位置することを特徴とする請求項７に記載の静電噴霧装置。
9. 前記面積Ｓが９６０ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項８に記載の静電噴霧装置。
10. 前記面積Ｓが７００ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項８に記載の静電噴霧装置。
11. 前記安定化電極の先端部は、
    先端面と、
    前記先端面側から後方側に向かって外形が大きくなるように傾斜する部分と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の静電噴霧装置。
12. 前記安定化電極の先端部の少なくとも一部が前記ノズルの先端から８ｍｍ以内に位置し、
    前記８ｍｍ以内に位置する前記安定化電極の先端部の前記ノズルの中心軸方向の任意の位置で切断したときの切断面の断面積をＳＳ（ｍｍ^２）とし、前記ノズルの先端から前記切断面までの距離をＬＬ（μｍ）としたときに、前記ノズルの先端から８ｍｍ以内に位置する前記先端部が下記式（２）を満たす断面積ＳＳ（ｍｍ^２）の部分を有することを特徴とする請求項１１に記載の静電噴霧装置。
    ＳＳ≧［ＬＬ^２×Ｆ（ＬＬ）］／１０^６・・・（２）
    但し、Ｆ（ＬＬ）＝１．１１９１×ＥＸＰ（ＬＬ×０．０００７３）で、かつ、ＬＬ≦１．０のときはＬＬ＝１．０とする。
13. 前記８ｍｍ以内に位置する前記安定化電極の先端部のうち、最も外形が大きい部分での断面積ＳＳ（ｍｍ^２）が１２５０ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項１２に記載の静電噴霧装置。
14. 前記８ｍｍ以内に位置する前記安定化電極の先端部のうち、最も外形が大きい部分での断面積ＳＳ（ｍｍ^２）が９６０ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項１２に記載の静電噴霧装置。
15. 前記８ｍｍ以内に位置する前記安定化電極の先端部のうち、最も外形が大きい部分での断面積ＳＳ（ｍｍ^２）が７００ｍｍ^２以下であることを特徴とする請求項１２に記載の静電噴霧装置。
16. 前記液体に圧力をかけて前記ノズルに前記液体を供給する液体供給部を備えることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の静電噴霧装置。
17. 液体を噴出するノズルを有する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発生する静電気力で前記液体を帯電状態で前記ノズルの先端から離脱させて噴霧する静電噴霧方法であって、
    前記ノズルの外周近傍に前記液体噴霧部と同電位の安定化電極を配置するとともに、前記液体に圧力をかけて前記ノズルに前記液体を供給して、前記安定化電極を配置しない状態のときよりも、前記液体が線状に伸びることで形成される前記ノズルの前方にできるジェット部の長さが長くなるようにして液体を噴霧することを特徴とする静電噴霧方法。
18. 前記ジェット部の長さが、前記安定化電極を配置しないときよりも１．５倍以上長くなるようにして液体を噴霧することを特徴とする請求項１７に記載の静電噴霧方法。
19. 前記ノズルに供給する前記液体の供給量が１分間当たり０．２ミリリットルを超えることを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載の静電噴霧方法。
20. 前記ノズルに供給する前記液体は、粘度が０．５〜１０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１７から請求項１９のいずれか１項に記載の静電噴霧方法。
21. 前記液体噴霧部と異極部との間に印加する電圧が１０ｋＶ以上であることを特徴とする請求項１７から請求項２０のいずれか１項に記載の静電噴霧方法。

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