JPH0134661B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静電気帯電噴霧液を生育作物に適用
するための静電噴霧装置に係る。

液体溶液又は懸濁液のスプレーの形状で殺虫剤
及び他の物質を植物の葉に塗布する場合、小滴が
電気的に帯電していると効率的且つ経済的な使用
が達成されることが知られている。生育植物の水
分が葉面を有効にアース電位に維持するので、帯
電小滴が通常は接近し難い葉の下面にも上面と同
様に容易に吸引されるという特別な利点が生じる
からである。

公知の形状の装置に於いては、噴霧は高電圧に
維持されたノズルからエアジエツトとして噴射さ
れるか、又は、内部に液体が注入された回転皿又
は回転カツプの形状の電極から噴射される。後者
の場合、液体は外方向に延伸され皿の上向きに傾
斜した側面に薄い液体層を形成し、例えば皿の縁
で霧化が生じるときに極めて高い電圧を持つ電極
のコロナ放電により荷電される。主な速度成分は
縁の平面内に存在するが、上向きの成分の存在も
不可避であり、場合によつては、スプレーの電気
的接地も考慮に入れる必要がある。エアジエツト
噴霧器は所要の任意の方向に向けることができる
が、回転皿又は回転カツプの形状の電極を有する
装置は通常、水平に維持されなければならない。

従来の装置の回転皿、及び回転カツプの形状の
電極は80KV程度の高電圧に維持されるので、人
体の感電の危険性が高く、このような装置は、特
別の絶縁対策の施された密閉された室内でのみ使
用可能であり、作物のへの噴霧というような屋外
作業に用いることはできない。本発明では、屋外
で使用しても感電の危険のない、農作業に適した
持ち運び可能な静電噴霧装置を提供することにあ
る。本発明の前記目的は、液体の供給を受容する
吸入手段と、液体を帯電させるための電極手段
と、帯電スプレーを生成すべく液体を霧化する回
転手段とを含む液体の静電噴霧装置であつて、回
転手段が吸入手段２６から液体を受容して遠心分
配すべく配置された分配表面１８を持つ回転自在
な第１部材１２と、円錐状内表面２４を有する回
転自在な第２部材２０とを含んでおり、円錐状内
表面は分配表面から液体を受容して該円錐状内表
面の周縁６０から遠心霧化すべく分配表面の周縁
と間隙を形成するように絶縁部材を介して該分配
表面と同軸に配置されており、前記周縁は第１部
材に対して分配表面から遠隔の軸方向に配置され
ており、電極手段は、分配表面と円錐状内表面と
の少なくとも１個に於いて液体層に電荷が移送さ
れるべく、分配表面と間隙を形成するように該分
配表面に対向して配置されており、帯電スプレー
が前記周縁６０から生成されることを特徴とする
液体の静電噴霧装置によつて達成される。

本発明の装置においてはノズルの軸を、下向き
又は鉛直と水平との間の中間角度に配向すること
が可能である。

分配表面及び円錐状内表面のいずれが一方が導
電性であれば電極手段から液体層の表面に電荷が
移送され得る。

好ましい構成に於いては、分配表面が導電性で
ある。

好ましくは、前記の残りの１個の表面の縁が尖
つた形状に形成されており、縁の領域に強電場が
形成される。

電極手段は、適当な表面からエアギヤツプを隔
てて該表面を指向する尖つた形状の境界を有する
少なくとも１個の導電素子を含んでおり、これに
より作動中のエアギヤツプかイオン化の結果とし
て導電性になる。

液体が電気絶縁タンクから導入されるとき、又
は油性殺虫製剤の場合のように液体の電気抵抗が
十分に大きく漏れ電流が所定値を越えないとき
は、該液体を連続流として供給することが可能で
ある。

液体の粘度が温度と共に変化する場合、又は噴
霧軸が水平に近付く場合には、液体を加圧するこ
とが可能である。

加圧された液体はパルス状ジエツトとして送出
される。従つて導電性の液体も送出チユーブ内に
連続導電通路を形成しないで使用され得る。

本発明に到達するまでの研究に於いて、噴霧方
向は上向きを除けばどの方向にも調整可能である
ことが知見された。

以下に静電噴霧装置について詳細に説明する。

第１図によればノズル１０はデイスク１２を含
んでおり、デイスク１２は、（図示しない）小バ
ツテリー駆動電気モータを介して軸１４の回りで
回転自在である。デイスク１２はプリント回路板
の製造に於いて公知のラミネート構造であり、絶
縁材から成る剛性の基板１６と銅から成る分配表
面１８とを有する。上向きの頂端を有する切頭の
円錐２０からなる薄壁絶縁ボデイは、分配表面１
８に垂直に固定された３個の絶縁ピン２２によつ
て軸１４の回りに対称に装着されており、デイス
ク１２と釣合つて回転する。円錐２０の内面を導
電性とするには、フレーク銀の適当な懸濁液の被
膜２４が有効である。明瞭に図示するために分配
表面１８と被膜２４との厚みは夫々の基板の厚み
に比較して極めて拡大して示されている。送出チ
ユーブ２６は、タンク３０から調整された穏やか
な速度で液体を供給すべく出口２８を分配表面１
８に近接させて配置されている。タンク内では液
体のレベルが可能な限り一定に維持されている。
高電圧引込線３２はバネワイヤブラシ３４に接続
されており、ブラシ３４は回転中に分配表面１８
と接触して維持されている。

15KV〜30KVの範囲の電圧を引込線３２及び
分配表面１８に印加して行なう植物噴霧作業で
は、ノズルは植物の最も近い点から20〜30cmに位
置させることが好ましく、植物はアース電位にあ
るのが有利である。分配表面１８が薄く、必然的
に縁３６が尖つているので、縁３６に強電場が存
在する。円錐２０の被膜２４の周縁３８も尖つた
縁としてアースされており、その結果、縁３６と
円錐２０の内面との間の環状の間隙４０が小さい
ときに、間隙４０と被膜２４と円錐２０下方から
植物に至る空気通路とを通る導電通路が縁３６か
らアースの間に成立する。被膜２４の電位が給電
電位と等しくなり、空気が乾燥している場合、電
流値は1μA程度である。デイスク１２の回転中に
液体が分配表面１８上に送出されると、液体膜は
縁３６まで進み、縁３６で分散し、帯電した小滴
となる。被膜２４に於ける小滴の作用は不確かで
あるが、半径方向の加速により多くの小滴は周縁
３８まで離散状態に維持され、周縁３８で更に分
割されより強く帯電して分散すると考えられる。
抵抗率の高い液体も抵抗率の低い液体も、全体的
作用は同様であると考えられるが、後者の場合、
放電電流は数μAにまで上昇する。電流増加は、
液体が電荷を受容し易いこと、更にはアースまで
の霧が充満した空気通路に於いて導電率を増加さ
せることにある。しかし乍ら、間隙内には可視放
電は存在せず、このような低電流イオン化は、従
来のコロナ放電法による放電と対比をなすことに
注目されたい。後者の場合、電流の典型的な値は
数10μAである。

第２図により本発明に係る装置の具体例につい
て詳細に説明する。第２図の装置に於いては、ワ
イヤブラシ３４に代えてニードル電極４２が使用
される。ニードル電極４２はデイスク１２に垂直
に伸び、先端は分配表面１８から間隙４４だけ離
間する。装置は第１図同様に作動するが、高電圧
給電からアースに達する導電通路は、数mmの短い
付加的間隙４４を含む。この利点は、摩耗を生じ
保守を要するワイヤブラシ３４の機械的接触に代
えて、導電通路として間隙４４に存在するイオン
化エアカラムが使用されることである。間隙４４
の幅は印加電圧が30KV未満であれば１mm〜少な
くとも５mmの範囲内であれば問題がなく、１mm〜
３mmの範囲が好ましい。

ニードル電極４２を保持する装置の更に改良さ
れた形が第３図に示されている。デイスク１２
は、小型バツテリー駆動モニター５０から絶縁シ
ヤフト４８を受容する絶縁ブラシ４６を有してお
り、駆動ユニツト全体が、デイスク１２の分配表
面１８から１ないし２mmの距離まで伸びている絶
縁チユーブ５２に内蔵されている。送出チユーブ
２６は絶縁チユーブ５２の壁に近接して該チユー
ブ５２に内蔵されており、直径上の対向位置でニ
ードル電極４２が高圧ケーブル５６に接続される
べく絶縁チユーブ５２の壁を貫通する取付部材５
４から懸垂している。円錐２０は分配表面１８の
僅かに上方で切頭されており、環状のキヤツプ５
８を備える。キヤツプ５８の内径は、回転中に絶
縁チユーブ５２から十分な間隙を維持し得る大き
さであるが、分配表面１８の表面のほぼ全部が防
護されている。円錐２０の内面の被膜２４はキヤ
ツプ５８の下面に延長されている。円錐２０の壁
は、尖つた周縁６０を形成すべくテーパ状の厚み
を有しており、スプレーによつて担持された最終
電荷を増加する局部的強電場領域を形成すべく微
細な鋸歯状刻みを有する。キヤツプ５８と分配表
面１８との間の軸方向間隔は小さい（１mmのオー
ダ）のが好ましい。回転アセンブリは機械的安定
度の見地から出来るだけ小型化されることが望ま
しい。この場合、円錐２０とデイスク１２との間
に第１図に示すピン２２の如き絶縁付属部品を取
付けることは難しい。キヤツプ５８とデイスク１
２との間に導電ネジとスペーサ６２とを使用する
のが満足な解決であることが知見された。

通常は、ノズルがオペレータに対する外側絶縁
表面を有するものが望ましいが回転自在なデイス
ク１２と円錐２０とは適当な外側保護を持つ金属
材料であり得る。記載の具体的に於いてデイスク
と円錐とは夫々、分配表面１８及び銀の被膜２４
の形成された絶縁材から製造されている。前記の
如き被膜は例として示されており、任意の適当な
金属又は別の材料によつて表面を十分に導電性に
することができる。前記より、適当な導電率の液
体はそれ自体で前記の如き導電性表面を与えるの
で、その場合金属の被膜２４を円錐２０から削除
し得ると考えられる。更に、導電性液体の場合、
金属性の分配表面１８をデイスク１２から削除す
ることが可能であり従つて完全絶縁材料から回転
構造体を製造し得ることが知見された。

第１図から第３図に記載した電極は、デイスク
１２の上表面に形成されている液体層に電荷を移
送するために有効である。実質的に電極電位のレ
ベルまでの液体層の帯電は、装置の表面自体及び
液体層のいずれか１方又は双方の導電率に従属し
て生じる。これに代えて又は付加して、円錐２０
の内面に形成された液体層に電荷を直接移送する
ために同様の電極構成を使用することも勿論可能
である。例えば、半径方向内側でワイヤブラシ３
４又はニードル電極４２に対向する導電性表面を
有するように円錐２０又はキヤツプ５８を形成し
てもよい。円錐の内表面が絶縁性であるとき、円
錐の内表面上で液体層に電荷を移送するためには
軸方向でデイスク１２の下方まで伸びるような電
極の配置は好ましくない。最も一般的な要件は、
少なくとも作動中にデイスク１２又は円錐２０の
湿潤表面が導電性でなければならないことであ
る。水性スプレー液がこの要件を満足させること
は明らかに予想されるが、油性製剤も、有効な程
度の帯電を生成すべく適当な導電率を与え得るこ
とが知見されている。高い抵抗率を持つスプレー
製剤は、固有の導電率を持つデイスク１２の表面
に分配されるとより大きい電荷を蓄積するであろ
うが、固有の絶縁表面及び固有の導電表面の夫々
は特定の液体に対して実験により容易に決定され
る。許容し得る抵抗率の範囲は、水性材料の抵抗
率を包含する。

第１図の装置では、液体はタンク３０の位置に
応じた低圧で送出される。しかし乍ら油性スプレ
ー材料は、かなりの流量変化を生ずるに十分な温
度に伴なう粘度変化を生じる。従つて好ましい構
成に於いて、液体は送出チユーブ２６に挿入され
得るポンプ６４を介して定流量に維持される。

ポンプを用いる場合は更に、液体が導電性であ
るときに分配表面１８から、送出パイプを介しア
ースされたタンクに至る過度の電流漏出を阻止す
る手段を備えることが好ましい。例えば蠕動ポン
プは吸気口を有し、パルス状に継続する液滴又は
より大きい液単位が、点在するエアポケツトによ
つて互いから電気的に絶縁されつつ送出され得
る。シリコンゴムの如き材料から成るチユーブに
於いて、壁の湿潤性が小さく絶縁は実質的に完全
である。

ごく少量の液体を運ぶ場合、タンクを電気的に
絶縁することができ、高電圧に帯電させても危険
は全く生じない。より大型のタンクは通常アース
され、パルス状ポンピング又は他の絶縁技術を使
用しないときは、漏出電流を所定レベル以内に制
限するために液体が十分な抵抗率を有していなけ
ればならない。

ポンプの使用によつて更に、ノズルの軸が垂直
でない位置に於けるノズルの作動が可能になる。
２個の液体分配表面の遠心作動によつて、広範囲
の方向に亘り安定なスプレーパターンを維持し得
るが、分配表面１８への液体の送出は困難であ
る。この困難は、30ml／分程度の低流量で表面１
８に液体をポンピングすることにより克服され
る。鉛直方向と水平方向との間の任意の方向に於
ける噴霧能力は、上方からのスプレーが浸透し得
ない葉を持つ植物に対して有用である。

大規模野外使用に於いては油性製剤が好まし
い。種々の大気条件に於いて水の小滴の蒸発速度
が広い範囲で変わるからである。温室及び園芸で
の使用に対して通常、水性スプレーが好ましい。
このような用途に於いては本発明の噴霧器を手持
ち型に変形するのが適当であろう。この種の噴霧
器を静止空気中で作動させるときは10KVという
低い電圧で十分であろう。

植物に対する実験室テストによれば、帯電状態
で作動した第３図の噴霧装置は、非帯電スプレー
に比較して少なくとも４倍の付着量の増加を示し
た。更に、植物の茎及び葉の下面に対するスプレ
ーの付着も改善された。野外噴霧の場合、スプレ
ー方向ドリフトを調整することは重要であり、本
発明装置は、正常作動に於いても電気的故障の場
合にもこのような調整を与え得る。特定の油性材
料の場合、帯電スプレーは液滴直径50μｍを有し
ており、ばらつきは極めて小さい。高電圧供給が
何らかの理由で故障したときは、噴霧を継続し得
るが液滴寸法が、200μｍまで増加するので効率
は低下する。しかし乍ら液滴寸法のばらつきは比
較的小さく、付着範囲が狭まるのでドリフトが少
ない。円錐２０は、入手し易い遠心非静電噴霧器
に関する経験の積重ねに基いて、前記の如き結果
を確保すべく設計された。

別の装着調整手段が第４図に示されている。第
４図は、第３図のノズルに於ける使用に適した円
錐２０の変形を示す。円錐２０と同じ高さを持つ
がより大きい直径の円錐７０が同軸的に配置され
ている。円錐２０と７０との壁は、相互間の環状
スペース内でインペラブレードとして機能すべく
配置されたほぼ半径方向に伸びるリブ７２によつ
て接合されている。従つて円錐構造体が回転する
と噴霧方向に気流が生成されその結果、円錐２０
の縁から外向きへのスプレーの分散が制限され
る。更に、気流の作用により、スプレーの葉に対
する浸透が増加し、このようにして静電気帯電と
空気駆動噴霧との双方の利点を得ることができ
る。第４図の装置は特に、小型軽量電力源の使用
に基づく手持ち噴霧器に適している。機械力を使
用し得る野外使用では、円錐２０と７０との間の
環状スペースの如きチヤネルを通る加圧空気を容
易に供給し得る。この場合、構造的には円錐間に
簡単なリブ付サポートを備えるだけで十分であ
り、ブレード７２のインペラ作用は不要である。
何らかの特定用途に於いて付着の完全な調整を達
成するためには、相互に関連する適切なパラメー
タ、特に液体流量、電圧、電荷、液滴寸法及び気
流（この手段を使用する場合）、の適当な釣合い
を成立させる実験が必要である。

１個の噴霧装置の電力は通常10μAで30KVの
出力を越える必要はなく（負荷は通常、この定格
をかなり下回るであろう）、小型化され比較的安
価に提供され得る。導線及び結線に関しては、前
記の如き電圧に絶縁に関して特別な問題を生じな
い。

上述の如く、本発明によれば、液体を遠心分配
するための第１部材の周縁と間隙を形成するよう
な内表面を有する第２部材が絶縁材を介して、該
第１部材と同軸に配置されており、電極が第１部
材の表面と間隙を形成するように、該表面に対向
して配置されているので、電極が外部に露出して
おらず、また、該電極を覆う第２部材の電位がほ
ぼアース電位に保たれるので、感電の危険がな
く、農作業等の屋外作業に使用し得るという格別
の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はノズルの構造の原理の説明図、第２図
は本発明の噴霧装置の電極の説明図、第３図は第
２図の電極を組込んだ装置の概略説明図、第４図
は第３図の装置の１つの構成部材の変形の概略説
明図である。 １０……ノズル、１２……デイスク、１６……
基板、２０……円錐、２２……ピン、２６……送
出チユーブ、３０……タンク、３２……高電圧引
込線、３４……ワイヤブラシ、４２……ニードル
電極、４６……絶縁ブラシ、５２……絶縁チユー
ブ、５８……キヤツプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液体の供給を受容する吸入手段と、液体を帯
   電させるための電極手段と、帯電スプレーを生成
   すべく液体を霧化する回転手段とを含む液体の静
   電噴霧装置であつて、回転手段が吸入手段２６か
   ら液体を受容して遠心分配すべく配置された分配
   表面１８を持つ回転自在な第１部材１２と、円錐
   状内表面２４を有する回転自在な第２部材２０と
   を含んでおり、円錐状内表面は分配表面から液体
   を受容して該円錐状内表面の周縁６０から遠心霧
   化すべく分配表面の周縁と間隙を形成するように
   絶縁部材を介して該分配表面と同軸に配置されて
   おり、前記周縁は第１部材に対して分配表面から
   遠隔の軸方向に配置されており、電極手段は、分
   配表面と円錐状内表面との少なくとも１個に於い
   て液体層に電荷が移送されるべく分配表面と間隙
   を形成するように該分配表面に対向して配置され
   ており、帯電スプレーが前記周縁６０から生成さ
   れることを特徴とする液体の静電噴霧装置。