JP2023513916A - 静電噴霧装置及び静電噴霧方法 - Google Patents
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Abstract
【要約】本発明は、静電噴霧装置及び静電噴霧方法を提供する。前記静電噴霧装置は、高電圧静電気を発生させるために用いられ、且つ正極出力端及び負極出力端を含む高電圧静電発生器と、前記高電圧静電発生器の正極出力端又は負極出力端に接続され、霧化される液体に直接接触し、霧化される液体に静電荷を印加するための充電電極と、高電圧静電発生器の負極出力端又は正極出力端に接続され、周囲の空気をイオン化することでイオン化接地を実現するイオン化エミッタ電極と、を含む。前記静電噴霧方法は、高電圧静電発生器の正極出力端又は負極出力端に接続される充電電極によって直接接触の形で霧化される液体に静電荷を印加することと、高電圧静電発生器の負極出力端又は正極出力端に接続されるイオン化エミッタ電極によって周囲の空気をイオン化し、イオン化接地を実現することと、を含む。
Description
本発明は、静電噴霧分野に関し、特に静電噴霧装置及び静電噴霧方法に関する。
静電噴霧器とは、噴出された霧滴によりターゲットに顕著な静電包囲吸着効果を発生させることができる噴霧器を指す。静電噴霧は、水を節約し、薬剤を節約し、効率が高く、環境に優しいなどの一連の利点を有し、農業噴霧の究極の技術として知られている。噴出された霧滴によりターゲットに顕著な包囲吸着効果を発生させることができることを確保しようとすれば、液体に一方の極性の静電荷を帯電させると共に、対策を講じることでターゲットに他方の極性の静電荷を帯電させる必要がある。つまり、接地電極を設置し、接地電極を介して高電圧発生器から出力された他方の極性の高電圧静電荷をターゲットに伝導し、ターゲットに他方の極性の静電荷を帯電させ、高電圧静電発生器を中心とする電流閉ループの能動静電界を形成する必要がある。このように、噴出された一方の極性の静電荷を帯電する帯電霧滴が重力、地球重力及び電界力の多重作用により、他方の極性の静電荷を帯電するターゲット付近に至る場合、反対の電荷が互いに吸引することにより、動的な帯電霧滴は、静的なターゲットに速やかに移動してターゲットの上下左右にしっかりと吸着し、霧滴のターゲットでの静電包囲吸着効果を実現する。
実践によると、接地電極がないと、即ち、電流閉ループの能動静電界が形成されていない場合、噴出された霧滴が一方の極性の静電荷を帯電しても、その噴出された霧滴によりターゲットで霧滴の静電包囲吸着効果を実現し難いことが証明された。接地電極を設置すれば、良好な電流閉ループの能動静電界を形成した場合、霧滴によりターゲットで顕著な静電包囲吸着効果を形成することを容易に実現することができる。
静電噴霧の良好な包囲吸着効果を実現するために、従来技術では、異なる直接接続される接地技術を採用している。
背負式静電噴霧器の場合、発生器から高電圧で出力された一方の極性の静電荷を導線で接続された金属電極を介して人の手の皮膚に直接接触させることにより、人体に電荷を帯電させ、人体の両足を介して地面に接続されて導通し、静電荷を地面にあるターゲットに伝導し、ターゲットに一方の極性の静電荷を帯電させる。
金属シャーシが設けられているような静電噴霧器の場合、発生器から高電圧で出力された他方の極性の静電荷を、導線を介して金属シャーシに直接接触させ、金属シャーシ及びシャーシ上の金属ホイールを介して地面に接触して導通し、地面を介して静電荷をターゲットに伝導し、地面にあるターゲットに他方の極性の静電荷を帯電させる。
上記接地方法により、確かに静電噴霧の電流閉ループを効果的に構成し、静電噴霧の包囲吸着効果をうまく実現することができた。しかし、実際の使用においてその中の多くの不足及び欠点が続々と発見されている。
人体によって直接導電して接地すると、静電が人体を刺激することで不快感を覚えやすく、人の手の皮膚と電極の接触不良又は履いた靴のソール素材が余りにも絶縁することによってターゲットに伝導された静電荷の強度が低下又は消失し、静電包囲吸着効果の不安定が引き起こされやすい。
金属シャーシと直接導通して接地することにより、金属シャーシ全体が高電圧静電荷を帯電するため、シャーシに取り付けられる他の電気部材及び他方の極性の静電荷を帯電する水路配管や水ポンプなどと互いに干渉しやすくなり、関連する部材を取り付ける時の絶縁分離の処理難易度が増やされ、正極性静電荷と負極性静電荷が非常に相殺しやすくなり、更にその噴霧の静電包囲吸着効果の良好な実現に影響を与える。同時に、シャーシ上で操作をする必要のある作業員に静電刺激をもたらすリスクもある。
直接接触式の接地技術を採用すれば、現実的な実際の適用において上記した欠陥と問題を有するため、上記問題と不足を解決するために、静電噴霧の包囲吸着効果の実現安定性を確保できるとともに操作者の安全性と快適さをより良好に保証できる新しい接地技術を研究・設計することは、非常に必要且つ重要となっている。
上記技術課題を解決するために、本発明は、高電圧イオン化電極の放電によって周囲の空気をイオン化し、イオン化接地を実現し、従来の直接接触接地に取って代わることができる静電噴霧装置及び静電噴霧方法を開示する。
上記目的を達成するために、本発明の技術的解決手段は、高電圧静電気を発生させるために用いられ、且つ正極出力端及び負極出力端を含む高電圧静電発生器と、前記高電圧静電発生器の正極出力端又は負極出力端に接続され、霧化される液体に直接接触し、霧化される液体に静電荷を印加するための充電電極と、前記高電圧静電発生器の負極出力端又は正極出力端に接続され、周囲の空気をイオン化することでイオン化接地を実現するイオン化エミッタ電極と、を含む静電噴霧装置を提供する。
更に、前記静電噴霧装置は、イオン化放出ヘッドを更に含み、前記イオン化放出ヘッドは、前記イオン化エミッタ電極が前記イオン化放出ヘッドによって前記高電圧静電発生器の負極出力端又は正極出力端に接続されるように、絶縁ハウジング及び前記イオン化誘導エミッタ電極に接続するためのエミッタ電極接続挿入孔を含む。
更に、前記静電噴霧装置は、霧化される液体を貯蔵するための貯液バケツと、前記貯液バケツの下方に設けられるベースと、を含み、前記イオン化放出ヘッドは、前記ベースに取り付けられる。
更に、前記イオン化エミッタ電極は、金属単針式又は炭素繊維多針式構造を採用する。
更に、前記イオン化放出ヘッドの周囲に絶縁材料で製造される電極ガードが更に設けられている。
更に、前記静電噴霧装置は、前記高電圧静電発生器から出力された高電圧静電気を蓄積してから前記イオン化放出ヘッドに伝導するために、前記高電圧静電発生器と前記イオン化放出ヘッドの間に設けられる蓄積コンデンサを更に含む。
更に、前記高電圧静電発生器と前記蓄積コンデンサの間、及び前記蓄積コンデンサと前記イオン化放出ヘッドの間に密閉絶縁型コネクタが更に設けられており、前記密閉絶縁型コネクタは、ゴム・プラスチックにより被覆され、内部に金属プラグが設けられている。
更に、前記イオン化エミッタ電極は、テフロン（登録商標）炭素繊維シリカゲル製のワイヤを採用し、且つ前記イオン化エミッタ電極は、前記高電圧静電発生器の負極出力端に接続される。
更に、前記静電噴霧装置は、静電荷を帯電する液滴を噴霧する噴霧ヘッドを含み、前記イオン化エミッタ電極の地面からの有効高さは、０～３ｍの間で任意に設定され、前記噴霧ヘッドと前記イオン化誘導エミッタ電極の間の径方向距離は３０ｃｍよりも大きい。
本発明の技術的解決手段は、高電圧静電発生器の正極出力端又は負極出力端に接続される充電電極によって直接接触の形で霧化される液体に静電荷を印加することと、前記高電圧静電発生器の負極出力端又は正極出力端に接続されるイオン化誘導エミッタ電極によって周囲の空気をイオン化し、イオン化接地を実現することと、を含む静電噴霧方法を更に提供する。
以下、具体的な実施例を参照しながら本発明の技術的解決手段を更に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されない。
本発明の技術的解決手段は、高電圧静電気を発生させるために用いられ、且つ正極出力端及び負極出力端を含む高電圧静電発生器と、前記高電圧静電発生器の正極出力端又は負極出力端に接続され、霧化される液体に接触し、霧化される液体に静電荷を印加するための充電電極と、前記高電圧静電発生器の負極出力端又は正極出力端に接続され、周囲の空気をイオン化することでイオン化伝導接地を実現するイオン化エミッタ電極と、を含む静電噴霧装置を提供する。
更に、前記静電噴霧装置は、イオン化放出ヘッドを更に含み、前記イオン化放出ヘッドは、前記イオン化エミッタ電極が前記イオン化放出ヘッドによって前記高電圧静電発生器の負極出力端又は正極出力端に接続されるように、絶縁ハウジング及び前記イオン化誘導エミッタ電極に接続するためのエミッタ電極接続挿入孔を含む。
更に、前記静電噴霧装置は、霧化される液体を貯蔵するための貯液バケツと、前記貯液バケツの下方に設けられるベースと、を含み、前記イオン化誘導放出ヘッドは、前記ベースに取り付けられる。
更に、前記イオン化エミッタ電極は、金属単針式又は炭素繊維多針式構造を採用する。
更に、前記イオン化放出ヘッドの周囲に絶縁材料で製造される電極ガードが更に設けられている。
更に、前記静電噴霧装置は、前記高電圧静電発生器から出力された高電圧静電気を蓄積してから前記イオン化放出ヘッドに伝導するために、前記高電圧静電発生器と前記イオン化放出ヘッドの間に設けられる蓄積コンデンサを更に含む。
更に、前記高電圧静電発生器と前記蓄積コンデンサの間、及び前記蓄積コンデンサと前記イオン化放出ヘッドの間に密閉絶縁型コネクタが更に設けられており、前記密閉絶縁型コネクタは、ゴム・プラスチックにより被覆され、内部に金属プラグが設けられている。
更に、前記イオン化エミッタ電極は、テフロン（登録商標）炭素繊維シリカゲル製のワイヤを採用し、且つ前記イオン化エミッタ電極は、前記高電圧静電発生器の負極出力端に接続される。
更に、前記静電噴霧装置は、静電荷を帯電する液滴を噴霧する噴霧ヘッドを含み、前記イオン化エミッタ電極の地面からの高さは、０～３ｍの間で任意に設定することができ、前記噴霧ヘッドと前記イオン化エミッタ電極の間の径方向距離は３０ｃｍよりも大きい。
更に、前記高電圧静電発生器の電圧は、２．５万ボルト～３．５万ボルトである。
更に、前記イオン化放出ヘッドは、前記電極ガードの中間位置に設けられ、前記電極ガードは、前記イオン化エミッタ電極に対して約１．５ｃｍ高い。
本発明の技術的解決手段は、高電圧静電発生器の正極出力端又は負極出力端に接続される充電電極によって霧化される液体に静電荷を印加することと、前記高電圧静電発生器の負極出力端又は正極出力端に接続されるイオン化エミッタ電極によって周囲の空気をイオン化し、更に帯電した空気によって地面又はターゲットに伝導してイオン化接地を実現することと、を含む静電噴霧方法を更に提供する。
図１を参照し、本発明の静電噴霧装置は、高電圧静電気を発生させるために用いられ、且つ正極出力端及び負極出力端を含む高電圧静電発生器２と、高電圧静電発生器２の正極出力端又は負極出力端に接続され、霧化される液体に接触し、霧化される液体に静電荷を印加するための充電電極３と、高電圧静電発生器２の負極出力端又は正極出力端に接続され、周囲の空気をイオン化することでイオン化接地を実現するイオン化エミッタ電極７と、を含む。
図１において、充電電極３が貯液バケツ１内に設けられているが、充電電極３の取り付け位置は、具体的に限定されず、霧化される液体に接触できればよく、例えば、送液配管内に設けられてもよい。
本発明の上記技術的解決手段によれば、高電圧静電発生器２から出力された一方の極性の高電圧静電気は、耐高電圧導線４によって例えば銅とステンレス鋼材料で製造される充電電極３に接続されて液体に充電し、一方の極性の静電荷を帯電する液体は、送液配管を通って水ポンプ１０に入り、水ポンプ１０により増圧された後に噴霧ランス１１、噴霧ヘッド１２を経て、ノズル１３の孔部から一方の静電荷を帯電する微細な霧滴を噴霧する。高電圧静電発生器２から出力された他方の極性の高電圧静電気は、耐高電圧導線４を介してイオン化エミッタ電極７に伝導され、イオン化エミッタ電極７の先端から放電し、周囲の湿潤空気をイオン化して電荷を帯電させ、更に帯電した湿潤空気によって地面及びターゲットに伝導され、このように静電噴霧の閉電流ループの構成を実現する。
具体的な実施例において、イオン化エミッタ電極７の放出強度を補強するために、伝送線路に蓄積強化コンデンサ５を更に設置することができ、当該コンデンサ５としては、エミッタ電極が強力に放出して出力するために大きな静電気電流を蓄積できるように、高電圧に耐えられる大容量コンデンサを選択する。
なお、システムの取り付けと接続を容易にするために、伝送線路に密閉絶縁型コネクタを設置することができ、当該コネクタは、外部がゴム・プラスチックにより被覆され、内部に金属プラグが設けられており、このように高電圧が漏れないように確保した上で、高電圧線路の速やかな接続を容易にすることができる。例えば、高電圧静電発生器２と蓄積コンデンサ５の間の線路に密閉絶縁型コネクタ１４を設けてもよく、蓄積コンデンサ５とエミッタ電極７の間の伝送線路に密閉絶縁型コネクタを設けてもよい。
空気のイオン化効果を保証してイオン化エミッタ電極７のイオン化接地を実現するために、高電圧静電発生器２の出力電圧は、１万ボルトよりも大きく、イオン化効果及び安全性などを考慮すると、高電圧静電発生器２の出力電圧は、好ましくは２．５万ボルト～３．５万ボルトの間にある。なお、出願人が試験を重ねた結果、イオン化エミッタ電極７の地面からの高さは、０～３ｍの間であることが好ましく、エミッタ電極７と噴霧ヘッド１２の間の径方向距離は、３０ｃｍよりも大きいことが好ましい。
イオン化エミッタ電極７について、その取り付け方法及び取り付け位置は、具体的に限定されない。具体的な実施例において、イオン化エミッタ電極７の取り付け及び固定を容易にするために、イオン化放出ヘッド６を更に設置することができる。図２を参照し、イオン化放出ヘッド６の具体的な構造を示す。イオン化放出ヘッド６は、絶縁ハウジング６０１及びハウジング６０１に設けられ且つエミッタ電極７に接続するための接続挿入孔６０２を含む。エミッタ電極接続挿入孔６０２が耐高電圧導線４に接続されるため、イオン化エミッタ電極７は、イオン化放出ヘッド６によって高電圧静電発生器２の負極出力端又は正極出力端に接続される。
具体的な実施例において、イオン化放出ヘッド６を取り付けるか又は固定することにより、イオン化エミッタ電極７の取り付け及び固定を実現する。例えば、イオン化誘導放出ヘッド６は、貯液バケツ１の側部又は底部に取り付けることができる。好ましくは、イオン化放出ヘッド６を噴霧器のバケツのベースに取り付けることができ、具体的には、ベースに穿孔して放出ヘッドを押し込むと共に、放出ヘッド６におけるねじ山６０３によって締め付け固定することができる。
なお、放出ヘッド６にストッパ６０４を更に設置することができる。イオン化エミッタ電極７の放出強度を更に補強できるために、接続挿入孔６０２の前端に蓄積コイル６０５を更に設置することができる。
更なる実施形態において、実際の適用における操作の安全性及びイオン化エミッタ電極７のイオン化効果への案内を更に確保するために、図１及び図２に示すように、放出ヘッド６の周囲に電極ガード８を更に設置することができる。電極ガード８は、絶縁材料で製造され、下面に開口し、放出ヘッド６が中間位置に位置し、好ましくは、電極ガード８の高さは、エミッタ電極７の先端位置よりも１．５ｃｍ程度高く、このようにエミッタ電極７の先端からの放出放電に影響を与えることなく、操作時に操作者の肢体がエミッタ電極７に誤って触れて刺激されることを防止することができる。
イオン化エミッタ電極７について、図３Ａの金属単針式構造を採用してもよく、図３Ｂに示される炭素繊維多針式構造を採用してもよい。
図３Ａと図３Ｂを参照し、イオン化エミッタ電極７は、プラグ７０１、ストッパ７０２、絶縁ハウジング７０３及び金属単針７０４又は炭素繊維多針７０５を含むことができる。プラグ７０１は、上記したような放出ヘッド６の電極接続挿入孔６０２に挿入するために使用可能である。ストッパ７０２は、取り付けの深さを設定することにより、所定の位置への取り付けを容易にする。
好ましい実施例において、イオン化エミッタ電極７は、動作時に大量の負イオンを放出できるように高電圧静電発生器２の負極出力端に接続され、操作者の体の健康に役立つ。また、より良い負イオン放出効果を得るために、イオン化エミッタ電極７は、炭素繊維多針式構造を採用することが好ましく、具体的には、イオン化エミッタ電極７は、テフロン（登録商標）炭素繊維シリカゲル製のワイヤを採用することができ、当該ワイヤは、数千本の細かい炭素繊維糸で構成され、エミッタ電極の頂端において数千個の先端が放電することに相当し、イオン化放電の効率を効果的に向上させた。
本発明の更なる実施形態は、高電圧静電発生器の正極出力端又は負極出力端に接続される充電電極によって霧化される液体に静電荷を印加することと、前記高電圧静電発生器の負極出力端又は正極出力端に接続されるイオン化エミッタ電極によって周囲の空気をイオン化し、イオン化接地を実現することと、を含む静電噴霧方法を更に提供する。
本発明による静電噴霧装置及び静電噴霧方法のイオン化接地効果及び噴霧の包囲効果を検証するために、出願人は試験を重ねた。試験により、本発明の技術的解決手段による噴霧の包囲吸着効果が全て望ましいことが示された。試験において、噴霧ヘッド１２の高さは、ターゲットからそれぞれ０．５メートル、１メートル及び２メートル離れ、イオン化エミッタ電極７の地面からの高さは、それぞれ０．５メートル、１メートル及び２．５メートルであり、イオン化エミッタ電極７とターゲットの距離は、それぞれ０．５メートル、５メートル及び１０メートルであった。図４の（Ａ）～（Ｃ）を参照し、それぞれ上記条件下でのターゲットに対する噴霧の包囲吸着効果を示す。
以上の記載は、本発明の好ましい実施形態に過ぎず、当業者にとって、本発明の創造的な思想から逸脱しない限り、更に幾つかの変形及び改良を加えることができ、これらは全て本発明の請求範囲に属することを指摘しておきたい。
Claims (10)
- 高電圧静電気を発生させるために用いられ、且つ正極出力端及び負極出力端を含む高電圧静電発生器と、
前記高電圧静電発生器の正極出力端又は負極出力端に接続され、霧化される液体に直接接触し、霧化される液体に静電荷を印加するための充電電極と、
前記高電圧静電発生器の負極出力端又は正極出力端に接続され、周囲の空気をイオン化することでイオン化接地を実現するイオン化エミッタ電極と、
を含むことを特徴とする静電噴霧装置。 - 前記静電噴霧装置は、イオン化放出ヘッドを更に含み、前記イオン化放出ヘッドは、前記イオン化エミッタ電極が前記イオン化放出ヘッドによって前記高電圧静電発生器の負極出力端又は正極出力端に接続されるように、絶縁ハウジング及び前記イオン化エミッタ電極に接続するためのエミッタ電極接続挿入孔を含むことを特徴する請求項１に記載の静電噴霧装置。
- 前記静電噴霧装置は、霧化される液体を貯蔵するための貯液バケツと、前記貯液バケツの下方に設けられるベースと、を含み、前記イオン化放出ヘッドは、前記ベースに取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の静電噴霧装置。
- 前記イオン化エミッタ電極は、金属単針式又は炭素繊維多針式構造を採用することを特徴とする請求項３に記載の静電噴霧装置。
- 前記イオン化放出ヘッドの周囲に絶縁材料で製造される電極ガードが更に設けら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。
- 前記静電噴霧装置は、前記高電圧静電発生器から出力された高電圧静電気を蓄積してから前記イオン化放出ヘッドに伝導するために、前記高電圧静電発生器と前記イオン化放出ヘッドの間に設けられる蓄積コンデンサを更に含むことを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の静電噴霧装置。
- 前記高電圧静電発生器と前記蓄積コンデンサの間、及び前記蓄積コンデンサと前記イオン化放出ヘッドの間に密閉絶縁型コネクタが更に設けられており、前記密閉絶縁型コネクタは、ゴム・プラスチックにより被覆され、内部に金属プラグが設けられていることを特徴とする請求項６に記載の静電噴霧装置。
- 前記イオン化エミッタ電極は、テフロン（登録商標）炭素繊維シリカゲル製のワイヤを採用し、且つ前記イオン化エミッタ電極は、前記高電圧静電発生器の負極出力端に接続されることを特徴とする請求項７に記載の静電噴霧装置。
- 前記静電噴霧装置は、静電荷を帯電する液滴を噴霧する噴霧ヘッドを含み、前記イオン化誘導エミッタ電極の地面からの有効高さは、０～３ｍの間で任意に設定され、前記噴霧ヘッドと前記イオン化エミッタ電極の間の径方向距離は３０ｃｍよりも大きいことを特徴とする請求項１～５、７及び８の何れか一項に記載の静電噴霧装置。
- 高電圧静電発生器の正極出力端又は負極出力端に接続される充電電極によって直接接触の形で霧化される液体に静電荷を印加することと、
前記高電圧静電発生器の負極出力端又は正極出力端に接続されるイオン化エミッタ電極によって周囲の空気をイオン化し、イオン化接地を実現することと、
を含むことを特徴する静電噴霧方法。
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