JPS61227864A - 静電噴霧方法および装置 - Google Patents

静電噴霧方法および装置

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JPS61227864A
JPS61227864A JP61033106A JP3310686A JPS61227864A JP S61227864 A JPS61227864 A JP S61227864A JP 61033106 A JP61033106 A JP 61033106A JP 3310686 A JP3310686 A JP 3310686A JP S61227864 A JPS61227864 A JP S61227864A
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liquid
spray head
potential
electrode
electrostatic
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テイモテ・ジエームス・ノークス
ネビル・エドウイン・ヘウイツト
アレンド・リア・グロコツト
フイリツプ・クリストフアー・ウイリアム・フランクス
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/0255—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns spraying and depositing by electrostatic forces only

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  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Formation And Processing Of Food Products (AREA)
  • Confectionery (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)
  • Catching Or Destruction (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体の静電噴霧に関するものである。
英国特許第１，５６９，７０７号明細書には、高電圧の
影響のもとで液体を帯電した小滴の雲に霧化するため高
電圧に帯電した噴霧ヘッドから液体粒子を噴霧すること
が提案されている。このような方法は多くの利点をもっ
ており、広範囲の動作条件において満足ではあるが、小
滴を小さくする必要がある場合には液体の流量が制限さ
れることになる。
この制限□の原因となる主な要員は噴霧ヘッドとターゲ
ラ１・どの間に形成される帯電した小滴の雲と組み合さ
った空間電荷である。この空間電荷は噴霧ヘッド付近の
電界を減少させ、その結果噴霧形′□態に悪影響を及ぼ
す。
空間電荷の影響は、噴霧ヘッドとターゲラ１〜との間の
電位差を増大さＩるこどにより減少され得る。しかしな
がら、電圧を高く覆ると、作業者に　９　一 対づる危険や火花発生の危険が増す。また電圧を増大さ
せると、実質的なコロナ放電が発生し得ると共に比較的
高価な発生装置が要求され、もはや携帯型とできなくな
る。
空間電荷の影響の軽減は噴霧ヘッドとターゲラ１・との
距離を減少することによっても得られ得る。
しかしながら、農園芸のような多くの適用例においては
、この距離は他の考察により決まり、従って、噴霧ヘッ
ドとターゲットとの距離を減少することは実際的ではな
い。
本発明の目的は、噴霧ヘッドどターゲットとの間、特に
噴霧ヘッドの付近にお（フる空間電荷を減少さゼ、従っ
て所与液体流量で比較的小さな小滴を形成できまたは液
体流量を比較的高くできるようにすることにある。
本発明によれば、静電噴霧ヘッドと、上記静電噴霧ヘッ
ドに液体を供給する装置と、−上記噴霧ヘッドから出て
くる液体に十分に高い電界を（ｊえて、液体を上記噴霧
ヘッドから少なくとも一本の液糸の□形態で引き出し，
｛の後不安定状態にさけ小満−　　１　０　　一 に分裂上＼Ｉ！る装置ど、高電界領域を通ってガス流を
流れさ１！る装置とを有し、上記ガス流が液糸の形態を
分裂ざＵるのには不十分であるが上記高電界領域から帯
電した液体の小滴をｔＪＩＩｉｊのには十分であり、ぞ
れにＪこり電界の大きさに影響を及ぼす空間型６ｂを減
少ざ１↓ることを特徴とする静電噴霧装置が提供される
。
好ましくは、噴霧ヘッドから液体の出ていく方向とガス
流の流れ方向どの成す角度は３０°以下である。
好ましくは、高電界領域を通ってガス流を流れざＵる装
置は、ガス流の速度がガス流のない時の小滴の速度と等
しいかまたはそれＪ、り高いように構成される。
適当には、ガス流の少なくとも一部は噴霧ヘッドから液
体の出てくる位置または各位置の１　、５ｃｍの範囲内
を流れ、そして好ましくはガス流は噴霧ヘッドから液体
の出てくる位置または各位置の５ｍｍの範囲内を流れる
。好ましくは、ガス流は噴霧ヘッドから液体の出”Ｃく
る位置または各位置でよたはその近くで噴霧ヘッドと接
触する。
ガス流の流れる領域または各領域は比較的大きく、また
ガスは液体を遮断させる必要がないので、ガスは単に低
圧力ですなりら０．　Ｑｔ８ｋｇ／　ｃｎ＋２以下の圧
力で供給すればにい。］ンプレッリーのにうな高圧力源
は、高圧力源と高電界領域との間に減圧装置を設置ノれ
ば使用づることができる。
噴霧ヘッドから出てくる液体に電界を与える装置は、噴
霧ヘッドから出てくる液体に第１の電位を印加する装置
ど、ｆｌ　−（＜る液体の向うターゲットに第２のに電
イ０を印加する装置どを備えることができ、第１の電位
と第２の電位どの差は一本または複数本の液糸を形成さ
せるのに十分であるＪ：うにされ１ｑる。
噴霧ヘッドに隣接しＣ電極を設けることができ、　　　
　□また噴霧ヘッドから出てくる液体に電界を与える装
置は上記電極をある電位に鞘持する装置と、噴霧ヘッド
とターゲホツ１へとの間の電荷の流れ用の帰路を形成す
る装置とを備え得る。
好ましくは、噴霧ヘッドに隣接して電極が設けられ、ヨ
１、た噴霧ヘッドから出てくる液体に電界を！−）える
装置は噴霧ヘッドから出てくる液体に第１の電位を印加
りる装置と、上記電極を第２の電位に紺持する装置とを
備え、第１の電位と第２の電位とのＸ：は−木または複
数本の液糸を形成させるのに一１分である。
液体の出てくる一つまたはそれ以上の小さな穴また。は
ポイントあるいは環状オリフィスを備えた噴霧ヘッドを
有する装置においては、電極は上記−′）またはぞれ以
、Ｌの穴またはポイン１−あるいは環状オリフィスの半
径方向外方に配置され得、またガス流は電極と上記一つ
またはそれ以−にの穴またはポイン１−あるいは環状オ
リフィスとの間の領域を通って流れるようにされ得る。
代りに、噴霧ヘッドが液体の出てくる一つまたはそれ以
上の穴またはポインＩ〜あるいは環状オリフィスを備え
ている場合には、電極は上記一つまたはそれ以−りの穴
またはポイントあるいは環状オリフィスの半径方向内方
に配置され、またガス流は電極と上記一つまた【よイれ
以］−の穴またはポイントあるいは環状オリフィスとの
１ｍの領域および（または）」−記一つまたはイれ以上
の穴またはポイン１−あるいは環状オリフィスの半径方
向外方に配回される同様な材料寸法の領域を通って流れ
るようにされ得る。
液体の出てくる直線状にのびるスロットまたは縁部と、
それぞれの対向側において上記スロットまたは縁部と平
行にのびた一対の相互に離間した直線状にのびる電極と
を備えた噴霧ヘッドを有する装置においては、ガス流は
スロットまたは縁部と各電極どの間の領域を通って流れ
るようにされる。噴霧ヘッドがスロワ］〜または縁部と
平行にのびた単一の直線状にのびる電極を備えている場
合には、ガス流は電極とスロットまたは縁部との間ｏ＊
ｔ＊ｅｉ°１１１°９００・＋　Ｌ、　Ｔ　ｔ　７．：
　ｍ　　　　。
極から離れたスロワＩ〜または縁部の側部における同様
な寸法の領域を通って流れるにうにされ得る。　　　　
′装置が電極を備えてない場合には、ガス流は同様な寸
法の領域を通ってぞのＪ：うな電極を備えた装置におい
てガスの流れる一つの領域または複数の領域へ流れるよ
うにされる。
ターゲラ１〜がアース電位にある場合、英国特許第１，
５６９，７０７号明細書に開示されているように、液体
に印加される第１の電４Ｃｔは１〜２０ＫＶであること
ができ、Ｊ、た第２の電位はアース電位かまたはモの近
くであることができる。
代りに、英ｒ！１特胎出願第８４３２２７４ｊ３に開示
されているように、第１の電位は２５〜５０ＫＶであり
、ま１、′：第２の電イ１′１４１０〜４０ＫＶである
ことができる。
代りに、ターゲットおよび第１の電位はアース電位であ
り、また第２の電位は５ＫＶ以上であることができる。
この場合、ガス流は電極から離れてターゲラ１〜に向う
帯電した小滴を掃引−づる。
好Ｊシ＜　ｌ；Ｌ、電極Ｊたは各電極Ｃユ珊電１！１ま
Ｉこは半導電１１月Ｆ１の、−ｌアを備え、このコアは
電極と噴霧ヘッドとの間の火花発１を用止するように−
１分高い絶縁耐力および体積抵抗率をもちしかも表面に
集へＩ）られた電荷をコ９電１１Ｉまたは半ン９電竹月
利のコアへ導り」：うに十分低い体積抵抗率をもつ材料
で外装さる。適当には、外装１利の体積抵抗率はＦ）　
Ｘ　１０１１Ｑ　ｃａｎ　〜５　ｘ　１０１３０　Ｃｌ
１１テアリ、外Ｈｌｔ４　Ｆｌ（７）絶縁耐力は１５Ｋ
Ｖ／ｍ１１１以上であり、また外装相別の厚さは０．７
５ｍｍ　〜５　ｍｍ、好ましくは１．５１１１ｍ〜３１
１１１１１である。この型式の外装された電極は英田特
許出願第８４３２２７４号に開示されている。
噴霧ヘッツドが液体の出てくる一つまたはそれ以上の穴
またはポイントを備えている場合には、各穴またはポイ
ントに単−液糸が形成される。代りに、噴霧ヘッツドは
少なくとも一つのスロットまたは縁部を備えることがで
き、その場合には、上記スロワＩ−または縁部あるいは
上記各スロットまたは縁部に多数の相方に離間した液糸
が形成される。
噴霧ヘッドの出口は出てくる液体と接触する導電性また
は半導電１１月を備えることができ、その場合には、噴
霧ヘッドから出てくる液体に電界を与える装置は上記導
電性または半導電性材料に電位を印加する装置を備える
ことができる。代りに、噴霧ヘッドの出口は非導電竹材
料から成ることができ、そしてｉｌｌ霧ヘッドからの出
口の上流近くでしかも使用中に液体と接触するような位
置に電極が１ＱｌＪられ得、また噴霧ヘッドから出てく
る液体に電界を与える装置は上記電極に電位を印加づる
装置を備えている。
また、本発明によれば、静電噴霧ヘッドに液体を供給し
、−Ｖ記噴霧ヘッドから出てくる液体に十分にｈい電界
を与えて、液体を上記ｌｌｊ！ｉｎヘッドから少なくと
も一本の液糸の形態で引き出し、イの後不安定状態にさ
け小滴に分裂させ、そして高電界領域を通ってガス流を
流れさゼることがら成り、上記ガス流が液糸の形態を分
裂させるのには不十分であるが上記高電界領域から帯電
した液体の小滴を離すのには十分であり、それにより電
界の大きさに影響を及ぼす空間電荷の形成を減少させる
ことを特徴とする液体の噴霧方法も提供される。
ターゲットの方向に動くガス流に帯電した小滴を乗せる
ことにより、噴霧ヘッドから離れてターゲットに向う小
満の速痕が増加され、従って、噴霧ヘッドどターゲット
との間の空気中における、特に噴霧ヘッドイ・１近にお
ける小滴の生成率と小滴の数との比が増加される。これ
により、小滴の生成率が一定の場合、空間電荷を減少さ
氾ることができ、または高い小滴の生成率を得ることが
できる。
空間電荷の影響を減少させるために留って霧化を改善さ
せるために、ガス流を用いることによって、ターゲット
の静電的に遮蔽された領域内への噴霧の浸透を改善さけ
ることができるという効果がもたらされる。
米国特許第４，３５６，５２８号明細書には、作物への
帯電した小滴の浸透を改善するために空気ブラストを用
いることが記載されている。このような空気ブラストは
第一に静電的に遮蔽された作物内に存在する間隙を通っ
て帯電した噴霧を運ぶことにある。第二に、高い空気速
爪で空気プラス１〜は作物を吹き分けて噴霧を作物内へ
浸透させる別の開口を作ることにある。しかしながら、
米国特許第４．３５６，５２８号明細書に記載されたも
のでは、空気プラス１〜は、小）＾が噴霧ヘッドと電界
増強電極との間の霧化電界から離れた後、噴霧ヘッドか
らある距離の間小滴を乗せていく。霧化電界は噴霧へラ
ドどアースされＩこ電界増強電極との間の電位差で発生
され、Ｊ：たこの型式の空気アシス］・手段はＩＩＩ霧
ヘッドおＪ：び電界増強電極付近の空間電荷を減少させ
ないので、霧化の改善は期待できず、そのような効果は
全く観察されなかった。
液体を霧化ざ１！るのに空気を用いまた液体を帯電させ
るのに高電圧を用いる静電噴霧ガンは公知である。液体
を霧化させるのに電気的力と空気の剪断力どを組み合せ
て用いた静電噴霧ガンも提案されている。しかしながら
、このガンでは、液糸は決して噴霧ヘッドからの出口に
形成されず、空気の剪断は静電的に形成さた尖端から落
１５る。
空気アシスト手段は噴霧雲の形を＆制御づるのにも用い
られ得る。
更に、静電噴霧ガンでの一つの問題は、噴霧ヘッド上Ｊ
、たは電極付近にあかおよび液体が付着し、霧化作用を
だめにすることにある。本発明による装置の場合のよう
に、噴霧ヘッドトおよび電極付近を空気またはある他の
ガスで掃引した場合には、あかや液体の付着は防止され
る。
空間電荷を減少させることにより、ガスまたは空気アシ
スト手段で広範囲の液体を噴霧させることができる。
静電霧化によって形成される小滴の電荷対質量比は小滴
の４法および液体の物理的性質に関係する。特に、電荷
対質量比は小滴が小さいほど高くまた液体の抵抗率が低
いほど高くなる。英国特許第１，５６９，７０７号明細
書に開示されたもののような普通の静電噴霧装置では、
５　Ｘ　１０７ΩＣ１以下の抵抗率をもつ液体で、空間
電荷が霧化できる流量を１０８〜１０１０ΩＣ１１ｌの
抵抗率をもつ液体の場合より十分低く制限するように強
く帯電された小滴が形成される。空間電荷を実質的に減
少させるのにガス流を用いることにより、５×１０６Ω
ｃｍまでの抵抗率の液体を許容流量で噴霧させることが
できる。
以下、例として添附図面を参照して本発明を説明する。
第１図の装置は筒中な環状静電噴霧ヘッド１であり、こ
の環状静電噴霧ヘッド１は支持部材１９によって支持管
３の下方端部に装着されている。環状静電噴霧ヘッド１
はアルミニウムのような導電性または半導電性材料から
成る二つのほぼ管状の要素５．７を備えている。環状静
電噴霧ヘッド１に液体を供給づる管９は分配室１１に連
結され、この分配室１１は要素５．７間の環状ギトツブ
１３に連結されている。要素７は要素５より下方にのび
て霧化縁部１５の形状の出口を形成している。
環状静電噴霧ヘッド１の要素はケーブル１７を介して高
電圧発生５Ａ置（図示してない）に接続される。支持管
３および支持部材１９は絶縁性材料から成っている。
支持管３の−Ｌ方端部にはポンプ（図示してない）の出
口が連結されでいる。
使用において、環状静電噴霧ヘッド１は、アース電位に
維持される水平ターゲットの上方僅かな距離に配置され
る。液体は管９を介して環状静電噴霧ヘッド１に供給さ
れ、また要素５には高電位が印加される。さらに０．０
２８ｋ（］／　Ｃｍ２以下好ましく　ハ０．０１８ｋｇ
／　ｃｍ２以Ｔ’の圧力で空気が管３に供給され、環状
静電噴霧ヘッド１に動く突流が流れ、＝　２１− 霧化縁部１５の位置またはその近くであるいは環状静電
噴霧ヘッド１から液体の出でくる位置またはその近くで
環状静電噴霧ヘッド１と接触するようにされる。
管９への液体の供給速瓜は低い。従って、要素５に高電
位が印加されてなければ、液体は霧化縁部１５から滴下
するだ（プである。要素５に高電位を印加することによ
り、各々液体の連続した流れを含んでいる一連の帯電し
た液糸または噴流の形態で霧化縁部１５から液体を放出
させるために十分高い電界が霧化縁部１５に形成される
。液糸は環状静電噴霧ヘッド１の軸線のまわりに等角痕
に離間される。液糸における液体が霧化縁部１５から僅
かに離れると、その液糸は不安定となり複数の帯電した
小滴に分裂する。
空気流は環状静電噴霧ヘッド１の出口の霧化縁部１５に
隣接した領域（この領域に高電界が存在する）を通って
流れる。空気流の向ぎは下向ぎであり、すなわち環状静
電噴霧ヘッド１から液体の出てくる方向と平行または実
質的に平行であり、また空気の体積および速度は高電界
領域から蘭れて帯電した小滴を運びしかも空間電荷の形
成を減少するのに十分である。
第２図には本発明による第２の装置を示し、この装置は
噴霧ヘッド３１を有し、この噴霧ヘッド３１は、第１図
の装置の場合のように、管状要素３５．３７と、分配室
４１ど、スロット４３と、噴霧ヘッド３１の出口オリフ
ィスを形成している霧化縁部４５とを備えている。電界
増強型８ｉ４７１Ｊｌ１ｍ霧ヘッド３１と同軸に霧化縁
部４５の半仔方向内方にそれと隣接して配置されている
。
噴霧ヘッド３１はほぼ管状の絶縁部材４９の一端に装着
され、絶縁部材４９の中央支持体５１には電界増強電極
４７が装着さｉている。
分配室４１には管５３が連結され、噴霧ヘッド３１の管
状型糸３５には高電圧発生装置（図示してない）からの
ケーブル５５が接続され、また電界増強電極４７には高
電圧発生装置のタップからのケーブル５７が接続されて
いる。
絶縁部材４９の端部は電動機５９のハウジングとして作
用し、電動機５９の軸にはプロペラ６１が装着されてい
る。電動機５９はケーブル６３を介して低電圧源（図示
してない）から給電される。
使用において、噴霧ヘッド３１にはケーブル５５を介し
て第１の電位が印加され、電界増強電極４７にはケーブ
ル５７を介して第１の電位より小ざい第２の電位が印加
され、また噴霧ヘッド３１には管５３を通って液体が供
給される。
液体の供給率は低く、電界増強電極４１に電位がなけれ
ば、表面張力により液体は霧化縁部４５から液体または
噴流の形態ではなく滴の形態で放出される。電界増強電
極４７上の電位の作用および霧化縁部４５における結果
どしての電界により、液体は霧化縁部４５から一連の細
くて相互に離間した液体または噴流の形態で放出される
。
霧化縁部４５から短い距離進んだ後、液体は不安定状態
となり帯電した小滴に分裂する。電動機５９が付勢され
ると、絶縁部材４９の外側に沿って軸方向にしかも電界
増強電極４１と霧化縁部４５どの間の領域（この領域に
高電界が存在する）を通って空気流が流れる。この空気
流は液体の小滴をターゲラＩ・に向って運ぶ。
第３図には絶縁Ｔアポツクスフ３内に装着された直線状
噴霧ヘッド１１を横断面で示す。
噴霧ヘッド７１は導電性または半導電性材料の二つの相
Ｕにｌｌｌｌｔ間ししかも平行に配列した板７５．７７
を有し、これらの根の間に液体の通路１９が形成されて
いる。通路７９の上方端部には分配室８１が設置プられ
、この分配室８１は管８３を介してタンク（図示してな
い）に連結される。板７５は板１１より下方までのび、
直線状にのびた霧化縁部８５を形成している。
噴霧ヘッド７１には二つの相互に離間した直線状の電界
増強電極８７が設けられ、電界増強電極８７は霧化縁部
８５それぞれの対向縁部、にでそれらと平行にのびてい
る。：Ｊ：だ電界増強電極８１は霧化縁部８５から僅か
に離れている。
各電界増強電極８７は、導電性または半導電竹材１Ｎ１
のコア、および電極と噴霧ヘッドとの間の火花発生を防
ぐため十分高い絶縁耐力と体積抵抗率、表面に集まった
電荷をコアへ導くことがでさるように十分イ１（い体積
抵抗率とをもつ材料の外装を備えている。
ノズルの板７５はケーブル８９を介して高電圧発生装置
（図示してない）に接続され、また電界増強電極８７は
別のケーブル（図示してない）を介して高電圧発生装置
（図示してない）に接続される。
使用において、液体は管８３を介して噴霧ヘッド７１に
供給され、そして分配室８１および通路７９を通って霧
化縁部８５に下向きに流れる。電圧ｖ１はすケーブル８
９を介して板７５に印加され、電圧ｖ１より低い′ａｉ
汁Ｖ２は電界増強電極８７に印加され、また噴霧ヘッド
７１おＪ、び電界増強電極８７の下方に位置するターゲ
ット（図示してない）はアース電位に維持される。噴霧
ヘッド７１の霧化縁部８５から出てくる液体は、霧化縁
部８５の長子方向に相互にｌｌｌｌｔ間した一連の液体
を形成する。各液体の液体は不安定状態となり、霧化縁
部８５から離れて少し経過すると小滴に分裂する。
空気がエアボックス７３内に供給されると、空気は霧化
縁部８５ど各電界増強電極８７どの間の領域（この領域
に高電界が存看Ａる）を高速ｒ１で通過する。高電界強
面のこの領域におＧＪる帯電した小滴は噴霧ヘッド７１
から離れ−（ターゲラ（・に向って下向きに掃引される
。
第１図の装置に電界増強電極が包含され得ることが認め
られる。この電界増強電極は第２図の電界増強電極４７
の場合のＪ：うに霧化縁部１５の半径方向内方に配置さ
れるかまたは霧化縁部１５の半径方向外方に配置され得
る。ある場合には、霧化縁部の半径方向内方と半径方向
外方にそれぞれ一つづつ二つの電極を設けてもよい。
同様に、第３図に示ずように、直線状にのびる霧化縁部
を備えた装置では、ただ一つの直線状電界増強電極をｍ
Ｑ　番−ｊてもあるいは第１図に示す噴霧ヘッドの場合
のＪ：うに電界増強電極を設けなくてもＪ：い。
上述の各装置において、噴霧ヘッドから出てくる液体は
、噴霧ヘッドの導電性または半導電性部分あるいは非１
１　ｆｌｌ祠利の噴霧ヘッドにおける電極に第１の電位
を印加１〕、そしてターゲットをある伯の電位、通常ア
ース電位に紺持することにより形成される電界にさらさ
れる。ある場合には、予定の電位に紺持される電界増強
電極が設（プられる。
噴霧ヘッドに空気流を通さない場合には、電界増強電極
に印加する電位は適当には−２０ＫＶであり、また噴霧
ヘッドに印加する電位は適当には−３０ＫＶである。ｈ
に帯電した小滴は電極に引きつｔＪられるが、アースし
たターゲラＩ〜に向う非常に強い優位な吸引力が働いて
いる。電極にイ」着される僅かの小滴からの電荷は電位
を供給する発生装置の出力を電極に接続する高い値（例
えば１．０　ＧΩ）の抵抗器を通ってアースに流れる。
電位差を一定に保ちながら電極と噴霧ヘッドにお１１る
電位を降下させると、電極の汚染は許容できない程度ま
で増す。
しかしながら、噴霧へ□ラドに空気を流すと、噴霧ヘッ
ド−１０ＫＶ、電極ＯＫＶで満足な動作の得られ得るこ
とがわかった。
本発明による別の装置においては、電界増強電極は＋１
０ＫＶに相持され、また＃４霧ヘッドは甲にアース電位
に接続される。噴霧ヘッドから出てくる液体に負の電動
が誘起され、そして噴霧ヘッドの霧化縁部」二の液体は
、霧化縁部に約−１０ＫＶの電位を印加することにより
発生される電荷にほぼ等しい゛イメージ″電荷をもつ。
負に帯電した小滴は正の電極に強く引きつけられ、通常
その電極上に全てイ１＠されるが、しかし、小滴はガス
の高速流に乗ぜられているので、それらの小滴は電極付
近から離れて掃引される。運動にある自由度を与えるた
めガス流を十分に遅く覆ると、小滴はさらに十分に離れ
でゆき、アースしたターゲットに優先的に吸着される。
電界増強電極を一１０ＫＶに相持り゛るど、正に帯電し
た小滴が生じることが認められる。
上述の装置においで、空気は、各噴霧ヘッドから出てく
る液体の方向ど平行または実質的に平行に流れる。実際
には、空気流の方向と噴霧ヘッドから出てくる液体の方
向とは３０°を成ずことができる。
上述の本発明による装置では、動いている空気流は液糸
の形成やそれに続く液糸の小滴への分裂を妨げない。形
成される小滴の大部分の直径が一定であり、しかも液糸
の直径に直接関係することは、液糸を分裂さゼる上での
重要な特徴である（Ａｄｒｉａｎ　Ｇ　Ｂａ１ｌｅｙ、
　Ｓｃｉ、Ｐｒｏｑ、、０ｘｆ（１９７４）　６１．５
５５−５８１参照）。さらに、主な小滴にり直径の非常
に小さい衛星のような小滴がしばしば形成される。
理論的には、本発明による静電噴霧装置は噴霧ヘッドの
霧化表面に沿って等しく離間した等しい径の液糸を形成
し、従って主な小滴サイズの単一分散スペク］−ルが形
成されるべきである。実際問題として、機械的許容誤差
の限度にＪ：す、電界および液体の流量が噴霧ヘッドの
種々の位置において僅かに変動し、形成された主な小滴
は直径の細いスペクトルを形成することになる。
添附図面の第４ａ図には第３図に示す型式の噴霧装置に
おける小滴直径の代表的な体積分布を示し、また第４１
１図には小滴直径の代表的な数分布を示す。
噴霧装置は長さ５０ＣＩｌｌの直線状のノズルを備え、
こ−３〇　− のノズルはアース電位に維持され、液体の流量は１．８
ｃｃ／ｓ、ぞして電界増強電極は一１０ＫＶに維持され
る。第５ａ図および第５ｂ図には高電界領域に空気流を
通さない同様な噴霧装置の同様な分布を示し、ノズルは
一３０ＫＶに維持され、そして電界増強電極は−２０Ｋ
Ｖに維持される。空気アシスト手段をもつ第４ａ図およ
び第４ｂ図の分布と空気アシスト手段をもたない第５ａ
図おにび第５ｂ図の分布とが同じようであるということ
は、動いている空気流が液糸の形成やその後の小滴への
分裂を妨げないことを意味している。これに対して、第
６ａ図および第６ｂ図には液体を霧化させるのに空気剪
断作用を用いた噴霧装置の場合の代表的な体積および数
分布を示す。
小滴スペクｌ〜ルの分散の一つの測定は、ＶＨＤとＮＨ
Ｄとの比である。ここで用、７７　ＶＨＤおよびＮＨＤ
はそれぞれ、ある小滴の直径より大きい直径をもつ小滴
の全体の体積どその直径より小さい直径をもつ小滴の全
体の体積とが等しくなる時のその小滴の直径、おＪ：び
ある小滴の直径より大きい直径をもつ小、滴の全体数と
その直径Ｊ：り小さい直径をもつ小滴の全体数とが等し
くなる時のその小滴の直径を意味するものとする。
液糸を電界で形成し、そしてその後の小滴への分裂を流
体力で行なう第１図〜第３図に示すＪ：うな噴霧装置の
揚台、この比はしばしば１１以下、一般的には１．５以
下である。静電力を利用したまたは利用しないほとんど
の空気剪断作用による噴霧装置の場合には、この比は一
般的には２以上でしばしば５以上となる。
動いている空気流が液糸の形成やその後の小滴への分裂
を妨げないことを保証するため、本発明による装置の噴
霧ヘッドは好ましくはターゲラ１〜の全般的な方向に優
勢的に噴霧するようにされ、また空気流はこの方向に優
勢的に平行に向られる。
しかしながら、噴霧へ′ラドを噴霧ヘッドからターゲッ
トに向う全般的な方向に対して径方向に噴霧するように
し、そして空気流をターゲットに向けるようにすること
もできる。これには、霧化過稈をだめにする噴霧ヘッド
付近おける乱れを避けることが回動であり、まｌこ満足
な性能を達成Ｊるために空気のＨＢを注意深く調節しな
ＧＪればならないという欠点が伴うことにイする。
本発明にＪこる装置においては、空気流は霧化を改善ざ
Ｉるような３１ｆｆｆをもつ。空間電荷を相当に減少さ
ｌるために、空気流は噴霧ヘッドから出てくる小滴に対
して速度を相当に増加させるべきである。空気流の速度
が小満の速度より遅い場合には、空間電荷の減少はほん
の僅かであり、霧化はほとんど改善されイｒい。空気流
のａＩｆが空気流の加えられない時の小滴の速度と同稈
度である場合には、空間電荷は大きく減少され、霧化は
相当に改善される。空気流の速度が空気流の加えられな
い時の小滴の速度より非常に速い場合には、霧化を抑え
ている空間電荷はほとんど除去され、霧化は最適に改善
される。
第７図には空気の流量を１０ｍ３７分としたときの第３
図に示でものど同様な噴霧装置と空気アシス］へ手段を
もたない同様な噴霧装置とにおｔＪる所与液体流量に対
重る小滴υイズの関係を示す。各場合、噴霧装置の直線
状のノズルは４０ＫＶに維持されそしてターツトから４
０ｃｍ頗される。第８図には第２図に示す型式の装置に
おいて噴霧ヘッド付近での空気流の速度の増加に対する
小滴１ノ−イズの変化を示し、ノズルの電位は４０ＫＶ
、電界増強電極の電位は２０ＫＶ、またノズルとターゲ
ットどの間隔は４ｏｃｍである。
電界増強電極の設けられない第１図に示す装置のような
装置においては、噴霧ヘッドにおける第１の電位とター
ゲット電位、通常、アース電位どの差は噴霧ヘッドから
の出口に霧化電界を発生させるため十分大きく、それに
より液体は液糸形態で引き出され、小滴に分裂して空気
流中をターゲットに向って動いていく。代表的には、第
１の電位は５０ＫＶまたはそれ以上であり、正確な値は
噴霧ヘッドとターゲットとの間隔に関係４る。　第２図
および第３図に示す装置のような装置においては、電界
増強電極は噴霧ヘッドに隣接してＲｎされ、そしてこれ
らの電極に第２の電ｆ１７を印加する装置が設けられる
。そのような装置では、噴霧へラドに印加される第１の
電位と電界増強電極に印加される第２の電位どの差は噴
霧ヘッドからの出口に霧化電界を発生させるため十分大
きく、それにＪ：り液体（ま霧化されぞして−Ｖ述のＪ
、うにターグツ１〜に向って運ばれる。ターグツ１〜が
アースされている場合には、第１の電位は３０ＫＶであ
り、また第２の電位は２０ＫＶであり（ｑる。この場合
、小滴は静電ツノにより動いている空気流を通−）でタ
ーグツ１〜に向って加速される。代りに、第１の電位お
Ｊ、びターゲットをアースし、第２の電位を１０ＫＶに
してもよい。この場合には、小滴はターゲットに静電的
に引きつＩＪられるまで、動いている空気流によるター
グツ１−に向う静電力に逆らって粘性抗力によって運ば
れる。
第１図〜第３図の装置は下向きに噴霧するように示され
ているが、各装置は任意の方向に噴霧するにうに構成す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第３図は本発明による静電噴霧＠置の軸方向断
面図、第４ａ図および第４ｂ図は第３図の静電噴霧装囮
にお【ノるそれぞれＶＨｒｌおＪ、びＮＯＤを示すグラ
フ、第５ａ図および第５ｈ図は前に提案した静電噴霧装
置のそれぞれＶＨＤおよび８８口を示すグラフ、第６ａ
図および第６ｂ図は霧化ざＵるのに空気プラス１〜の剪
断作用を用いた噴霧％に置にお【ノるそれぞれＶＨＤお
よびＮＯＤを示ずグラフ、第７図は第３図の装置におけ
る小滴ナイズと流量との関係を示すグラフ、第８図は第
２図の装置における空気流の速頂に対する小滴サイズの
変化を示ずグラフである。 図中、１　　：噴霧ヘッド、 ３　　：支持管、 ５．７：管状の要素、 ９　　：管、 １１：分配室、 １３：環状ギャップ、 １５：霧化縁部、 １７：ケーブル、 １つ：支持部材。 じ− ２ＱＱ−

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）静電噴霧ヘッドと、上記静電噴霧ヘッドに液体を
    供給する装置と、上記噴霧ヘッドから出てくる液体に十
    分に高い電界を与えて、液体を上記噴霧ヘッドから少な
    くとも一本の液糸の形態で引き出し、その後不安定状態
    にさせ小滴に分裂させる装置と、高電界領域を通つてガ
    ス流を流れさせる装置とを有し、上記ガス流が液糸の形
    態を分裂させるのには不十分であるが上記高電界領域か
    ら帯電した液体の小滴を離すのには十分であり、それに
    より電界の大きさに影響を及ぼす空間電荷を減少させる
    ことを特徴とする静電噴霧装置。
  2. （２）噴霧ヘッドから液体の出ていく方向とガス流の流
    れ方向との成す角度が３０°以下である特許請求の範囲
    第１項に記載の静電噴霧装置。
  3. （３）高電界領域を通つてガス流を流れさせる装置は、
    ガス流の速度がガス流のない時の小滴の速度と等しいか
    またはそれより高いように構成される特許請求の範囲第
    １項または第２項に記載の静電噴霧装置。
  4. （４）ガス流の少なくとも一部が噴霧ヘッドから液体の
    出てくる位置または各位置の１．５ｃｍの範囲内を流れ
    る特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項に記載
    の静電噴霧装置。
  5. （５）ガス流の上記少なくとも一部が噴霧ヘッドから液
    体の出てくる位置または各位置の５ｍｍの範囲内を流れ
    る特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか一項に記載
    の静電噴霧装置。
  6. （６）ガス流が噴霧ヘッドから液体の出てくる位置また
    は各位置でまたはその近くで噴霧ヘッドと接触する特許
    請求の範囲第１項〜第５項のいずれか一項に記載の静電
    噴霧装置。
  7. （７）ガスを供給する装置が０．０１８ｋｇ／ｃｍ＾２
    以下の圧力でガスを供給するようにされる特許請求の範
    囲第１項〜第６項のいずれか一項に記載の静電噴霧装置
    。
  8. （８）噴霧ヘッドから出てくる液体に電界を与える装置
    が噴霧ヘッドから出てくる液体に第１の電位を印加する
    装置と、出てくる液体の向うターゲットに第２のに電位
    を印加する装置とを備え、第１の電位と第２の電位との
    差が上記一本または複数本の液糸を形成させるのに十分
    である特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一項に
    記載の静電噴霧装置。
  9. （９）噴霧ヘッドに隣接して電極が設けられ、また噴霧
    ヘッドから出てくる液体に電界を与える装置が上記電極
    をある電位に維持する装置と、噴霧ヘッドとターゲホッ
    トとの間の電荷の流れ用の帰路を形成する装置とを備え
    ている特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一項に
    記載の静電噴霧装置。
  10. （１０）噴霧ヘッドに隣接して電極が設けられ、また噴
    霧ヘッドから出てくる液体に電界を与える装置が噴霧ヘ
    ッドから出てくる液体に第１の電位を印加する装置と、
    上記電極を第２の電位に維持する装置とを備え、第１の
    電位と第２の電位との差が上記一本または複数本の液糸
    を形成させるのに十分である特許請求の範囲第１項〜第
    ７項のいずれか一項に記載の静電噴霧装置。
  11. （１１）噴霧ヘッドが液体の出てくる一つまたはそれ以
    上の穴またはポイントあるいは環状オリフィスを備え、
    電極が上記一つまたはそれ以上の穴またはポイントある
    いは環状オリフィスの半径方向外方に配置され、またガ
    ス流が電極と上記一つまたはそれ以上の穴またはポイン
    トあるいは環状オリフィスとの間の領域を通って流れる
    ようにされる特許請求の範囲第１０項に記載の静電噴霧
    装置。
  12. （１２）噴霧ヘッドが液体の出てくる一つまたはそれ以
    上の穴またはポイントあるいは環状オリフィスを備え、
    電極が上記一つまたはそれ以上の穴またはポイントある
    いは環状オリフィスの半径方向内方に配置され、またガ
    ス流が電極と上記一つまたはそれ以Ｌの穴またはポイン
    トあるいは環状オリフィスとの間の領域および（または
    ）上記一つまたはそれ以上の穴またはポイントあるいは
    環状オリフィスの半径方向外方に配置される同様な寸法
    の領域を通って流れるようにされる特許請求の範囲第１
    ０項または第１１項に記載の静電噴霧装置。
  13. （１３）噴霧ヘッドが液体の出てくる直線状にのびるス
    ロットまたは縁部と、それぞれの対向側において上記ス
    ロットよたは縁部と平行にのびた一対の相互に離間した
    直線状にのびる電極とを備え、ガス流がスロットまたは
    縁部と各電極との間の領域を通つて流れるようにされる
    特許請求の範囲第１０項または第１１項に記載の静電噴
    霧装置。
  14. （１４）噴霧ヘッドが液体の出てくる直線状にのびるス
    ロットまたは縁部と、上記スロットまたは縁部と平行に
    のびた直線状にのびる電極とを備え、ガス流が電極とス
    ロットまたは縁部との間の領域を通って流れるようにさ
    れる特許請求の範囲第１０項または第１１項に記載の静
    電噴霧装置。
  15. （１５）ガス流が電極から離れたスロットまたは縁部の
    側部における同様な寸法の領域を通つて流れるようにさ
    れる特許請求の範囲第１４項に記載の静電噴霧装置。
  16. （１６）アース電位のターゲットに噴霧するため、第１
    の電位が１〜２０ＫＶであり、また第２の電位がアース
    電位またはその近くである特許請求の範囲第１０項〜第
    １５項のいずれか一項に記載の静電噴霧装置。
  17. （１７）アース電位のターゲットに噴霧するため、第１
    の電位が２５〜５０ＫＶであり、また第２の電位が１０
    〜４０ＫＶである特許請求の範囲第１０項〜第１５項の
    いずれか一項に記載の静電噴霧装置。
  18. （１８）アース電位のターゲットに噴霧するため、第１
    の電位がアース電位であり、また第２の電位が５ＫＶ以
    上である特許請求の範囲第１０項〜第１５項のいずれか
    一項に記載の静電噴霧装置。
  19. （１９）電極または各電極が導電性または半導電性材料
    のコアを備え、上記コアが電極と噴霧ヘッドとの間の火
    花発生を阻止するように十分高い絶縁耐力および体積抵
    抗率をもちしかも表面に集められた電荷を導電性または
    半導電性材料のコアへ導くように十分低い体積抵抗率を
    もつ材料で外装さる特許請求の範囲第１０項〜第１８項
    のいずれか一項に記載の静電噴霧装置。
  20. （２０）外装材料の体積抵抗率が５×１０＾１＾１Ωｃ
    ｍ〜５×１０＾１＾３Ωｃｍであり、外装材料の絶縁耐
    力が１５ＫＶ／ｍｍ以上であり、また外装材料の厚さが
    ０．７５ｍｍ〜５ｍｍである特許請求の範囲第１９項に
    記載の静電噴霧装置。
  21. （２１）外装材料の厚さが１．５ｍｍ〜３ｍｍである特
    許請求の範囲第２０項に記載の静電噴霧装置。
  22. （２２）噴霧ヘッツドが液体の出てくる一つまたはそれ
    以上の穴またはポイントを備え、また各穴またはポイン
    トに単一液糸が形成される特許請求の範囲第１項〜第７
    項のいずれか一項に記載の静電噴霧装置。
  23. （２３）噴霧ヘッツドが少なくとも一つのスロットまた
    は縁部を備え、上記スロットまたは縁部あるいは上記各
    スロットまたは縁部に多数の相れに離間した液糸が形成
    される特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれか一項に
    記載の静電噴霧装置。
  24. （２４）噴霧ヘッドの出口に出てくる液体と接触する導
    電性または半導電性材料を備え、また噴霧ヘッドから出
    てくる液体に電界を与える装置が上記導電付または半導
    電性材料に電位を印加する装置を備えている特許請求の
    範囲第１項〜第２３項のいずれか一項に記載の静電噴霧
    装置。
  25. （２５）噴霧ヘッドの出口が非導電性材料から成り、噴
    霧ヘッドからの出口の上流近くでしかも使用中に液体と
    接触するような位置に電極が設けられ、また噴霧ヘッド
    から出てくる液体に電界を与える装置が上記電極に電位
    を印加する装置を備えている特許請求の範囲第１項〜第
    ２３項のいずれか一項に記載の静電噴霧装置。
  26. （２６）静電噴霧ヘッドに液体を供給し、上記噴霧ヘッ
    ドから出てくる液体に十分に高い電界を与えて、液体を
    上記噴霧ヘッドから少なくとも一本の液糸の形態で引き
    出し、その後不安定状態にさせ小滴に分裂させ、そして
    高電界領域を通つてガス流を流れさせることから成り、
    上記ガス流が液糸の形態を分裂させるのには不十分であ
    るが上記高電界領域から帯電した液体の小滴を離すのに
    は十分であり、それにより電界の大きさに影響を及ぼす
    空間電荷の形成を減少させることを特徴とする液体の噴
    霧方法。
  27. （２７）ガス流が噴霧ヘッドから出てくる液体の方向と
    平行または実質的に平行である特許請求の範囲第１項ま
    たは第２項に記載の静電噴霧装置。
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