JPS624467A - 導電性液体の荷電した噴霧ミストの製造方法 - Google Patents

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、導電性液体の帯電した噴霧の製造方法に関す
るものである。

ρ＝　１０　”オーム・１ｏ乃至ρ＝１０７オーム・随
の範囲にある比抵抗を有する有機の植物保護配合剤のた
めの静電噴霧方法は公知であるが、大部分の一般的に用
いられる水性の植物保護剤の電気抵抗は、ρ〈１０２オ
ーム・ｍというように、迩かに近いこの種の水性の配合
剤は噴霧のために機械的なエネルギーの供給を必要とし
、付加的な電荷と共にそれを供給するために、特別な手
段を用いなければならない。これは、たとえば、細いノ
ズル又は高電圧下に急速に回転する円盤のような噴霧要
素を設けることによって達成される。帯電した小液滴を
その目標物、たとえば植物、に対して、あらゆる方向に
おいて沈積させる１を気的な力は、生じる小液滴が小さ
い場合にのみ有効である。かくして、たとえば、２００
μｍの直径を有する水滴は、尚電荷下に導電性の接地し
た対象物に対して効果的に沈積させることができ且つこ
のような条件下に電気的な力は重よりもがなり優勢であ
る。

帯電した小液滴に対してもっとも好都合な条件は、生成
した小成？丙を、ノズルの電位と同一符号の電荷を有す
るように高い電圧ドに置く場合に得られるということが
実際に見出されている。その場合においては、小液滴は
噴霧要素によって反発されて、反対電極によって吸引さ
れる。

この装置の一矢点は、液体が導電性である場合に、噴霧
要素の高電圧が、供給管中の液柱を通じて、液体のため
の容器に伝達されるということである。簡Ｑｔなハンド
スプレー装置におけるように、液体の量が少ない場合に
は、容器は容易に高電圧に対して絶縁することができる
。液体の供給速度が低い場合には、容器自体を接地する
ことができ且つノズル又は噴霧円盤への接続としてきわ
めて長く細い絶縁管を使用することができる。ノズルが
数キロボルトの電圧下にある場合ですら、たとえば１＋
＋＋Ａ未満のきわめて弱い接地電流が液柱に流れるにす
ぎないというような具合に高い抵抗を液柱がこの骨中で
取るものと思われる。

たとえば、１００μωの直径をもつ細いノズルの使用は
、単分散の小ＷＸＷａを生じさせるためにはきわめて有
利であるが、毛管壁土に沈積物（たとえば水道水からの
石灰）を与えることがなく且つ結晶化する（高濃度に溶
解させた活性物質は結晶沈積物を生じるおそれがある）
ことがない液体に対し且つノズルの直径よりも実質的に
小さい粒子のみを含有する分散物に対して限定される。

この種の不純物は、きわめて高速で回転する電極を用い
る場合には遥かに問題は少ないが、この場合には装置の
価格がきわめて高くなる。

かくして本発明の目的は、機械的に急速に運動する電極
又は細いノズルの使用を何ら必要とせず且つ特に噴霧す
べき液体に対する比較的大トな容器が絶縁の問題に対す
る複雑な手段を必要としないように電位下にはないよう
な共合に動作する、導電性液体の比較的多量の細かい高
度に荷電した小液滴を生じさせるための簡単な方法を提
供することにある。

この問題は、本発明に従って、噴霧すべき液体を、１つ
以上のノズルを通じて小液滴へと崩壊する噴流の形態と
して放出し、次いで液滴から生じだ液体をノズルから電
気的に絶縁してある噴霧系に運び且つ強力な電場をノズ
ルと噴ｌｆｊ糸の間に印加することによって解決ｒるこ
とかできる。

この装置を使用するときは、驚くべきことに、水の噴流
又はその他の導電性液体の噴流によって、一定の噴流の
強さに至るまでは、接地したノズルから高電圧下（たと
えば２ｏ・−４ＯｋＶ）にある電極までの距離にわたっ
て、ノズルと電極間に火花放電を生じることも、あるい
は均圧電流を解放することもなしに、液流を伝達するこ
とができるということが見出された。簡単な平滑な噴射
ノズルと比較的低い流速を用いる場合には、１色体噴流
の初期的に凝集した部分所定の範囲内の速度で放出され
るならば、短かい距離ののちに小液滴の列へと崩壊し且
つそれによって電流の放電が中断される。

液体の噴流の液滴が梗い表面にりＪ突するとｂは、それ
は迩かに小さい小液滴へと分解することは古くから公知
である。この効果は、ノズルから放出される比較的大き
な液滴がら液体噴流の自然の崩壊によりきわめて小さな
小液滴を取得するために用いることがで外る。ある種の
液体噴流を、何ら顕若な電流を生じさせることなしに、
高電圧を電極にメ１して向けることのＩＩ丁能性は、適
当な電極配置を用意するときは、この衝突効果により比
較的幅の広い／；！：：ルから小さな高度に帯電した小
液滴を生じさせることの一層の可能性を生じさせる。

幅の広いノズルは、使用における信頼性が血かに大で・
あるから、細い毛管ノズルよりも常により好ましい。噴
流の主な小液滴の衝突の点が、強力な電場を保っている
区域にあるときには、小さな液滴上に電荷が生じる。衝
突の表面に対して垂直的に向けたかかる電場において、
反射した小液滴は、電圧下にあるノズルからの電荷の移
動と同一の原理下に、噴流の液滴へと伝達される接触電
荷を取り上げる。

しかながら、上記の原理は、ノズル、従ってまた液体の
だめの容器を、必要に応じ、接地電位に保つことを可能
とするばかりでなく、絶縁した配置に容易に固定するこ
とができる簡単な衝突電極のみを高電圧ドに置く必要が
あるに過ぎないという人さな利点を有している。

小液滴に荷電するための、尚圧電極上の衝突の点におい
て必要な電場の強さは、種々の手段によって可能な最大
値まで増大させることができる。

その中の一つは、球又は円筒の形態にある電極を用いる
ことにより湾曲した電極表面に対して噴流を衝突させる
ことがら成っている。

衝突の点上の強い電場は、この点上に接地した電界電極
を配置することによっても収得することができる。この
電界電極は、たとえば、ノズルから排出する液体噴流の
最初の部分を囲む中空の円筒体の形態とすることができ
る。衝突の点に近付く電極の距離の低下は、電場をこの
点に集中させる。

取り囲んでいる同じ電位にある円筒状電極による噴流の
′ｒ＋Ｌ気的遮数的遮蔽場の強さを増大させるばかりで
なく噴流の集中をも生じさせる。この遮蔽がなければ、
噴流の主な小液滴は誘導によってやはりノズルから電荷
を収り上げ且つ相互反発によ１）押し離され、それによ
って１」的とする衝突が妨害されるであろうが、主な液
滴のこの荷電は、円筒形の遮蔽の存在においては生じる
ことがなく、液滴の衝突は一層正確に一人″？：に集中
する。

実用のために適切な操作条件下に、すなわち、僅か数バ
ールの低い液体圧力を用いる場合に、噴流中の液体の一
部分のみが衝突効果によって霧化する。残りは電極表面
上を電極の最低部まで流れ且つそこからしたたり落ちる
。この霧化しない液体の割合は比較的大きく、たとえば
、全量の５０％程度の量となるものと思われる。この液
体は収集して、ポンプ装置によって７７：ル（こもどさ
ねばならない。液体がしたたり落ちる衝突電極は高電圧
下にあるが、液体を集める装置は実用上の理由でアース
電位にとどまっていなければならないから、電位差下に
ある電極間の液体の移動という問題がやはり生じる。し
かしながら、この場合には、滴下する液体は圧力下にな
いから、それを低い電荷輸送をもって細い噴流に集中さ
せることはできない。その代りに、この液体は特定の点
に集まり、次いで比較的幅の広い流れとして流れ去る傾
向がある。これは即座の火花放電と短絡をみちびく。

ここに適当なｊ＾下電極を使用することによって液体の
滴下を分散させることができ、それによって凝集流が生
じることがなく且つ液体が多くの点で同時にしたたり落
ちると共に、電力が液体に作用し゛Ｃ短絡を生じるこの
ない一層小さな小０．滴へとそれを崩壊させるという、
二とが見出された。、滴′Ｆ″電極と液体のための収集
妥索の間の間隔は、それによって数０輪に低下させるこ
とができる。

電位下にある液体は、たとえば、電極の歯状のド縁から
したたり落ちるようにすることができる。

このような配置において、一つの歯の先端と次の間の間
隔が重要な役目を果す。公知の種類の分配要素、たとえ
ば、液体に対する溢流溝と導電性帯状片が、液体の部分
流を、それぞれの歯に供給する。衝突電極が、たとえば
軸を平行に置いた、円筒の形態を有している場合には、
下方に向いた歯を有する歯状の帯状片を滴ド要素として
使用することができ、それを、歯の先端を５〜］０＋ａ
ｍ、好ましくは６〜８１１１１１１の間隔に設定して、
円筒体の最ド端の表面線に置く。水平の溝は円筒の最商
に表面線に沿って円筒体中に切り且つ必要な溢流の点を
溝の縁上の切れ目によつ゛（Ｉ：ＩＪをイ・ｊける。

本発明の方法の繰作の方式を第１〜５図に示した実施例
の助けをかりて以ドに説明する。

第１図において、液体噴流２を滑らかな噴流）Ｘル１か
ら放射すると、表面張力によって自然に崩壊して、液滴
の列となる。液体の噴流の個々の液滴への崩壊は、液体
の滑らかな噴流を比較的低い流速でノズルから放射する
場合に常に認められる。古くから知られていることの現
象は、′自然噴流崩壊”と呼ばれる。これについての完
全な説明は、たとえば、Ｐ、シュミット及びＰ、ワルツ
エルによる文献、ケム、イング、チク、（Ｃｈｅａ＋。

１、ｎＨ，Ｔｅｃｈ、）５２（１９８０）第４号、３０
４−３１１直中に記されている。このようにして生じた
小液滴は球状の衝突電極４に遭遇し、そこで小液滴＃５
として再放射されるように分解する。電極４は１！源６
に接続してあって、地面に対して負の電位を受ける。ノ
ズル１は接地し′Ｃある。ここにボしたノｊ法において
は、列ｊ（の個々の欣７両は詩専により−（正の接触″
１セ荷を収って負の球状電極に向って動く。液滴がｉＢ
と接触針るやいなや、それはその陽電荷を球に渡し、球
の表面上の液体は負に荷電して、小液滴集団として球を
離れるときにも、この電荷を継持する。矢印は球の表面
上の電場の方向を示している。

第２図は、共通の入口８を有する／７：ルの列からの滑
らかな噴流ノズル７を示している。円筒形のシールド９
がノズルを囲んでおり且つ個々の液滴への崩壊の点に至
るまでの液体噴流の第一・の部分は既に始まっている。

それ故、最初の液滴が噴流から解放される分離の点には
電場は存在せず、かくて液滴は荷電しない。図面の中央
の部分は円筒状の衝突電極を断面として示している。こ
の電極１０は高電圧ケーブル１１及び内部の接点１２に
よって高電圧源（図中に示してない）に接続している。

液体噴流の衝突の点１３は、小液滴群が側方に、好まし
くは水平方向に放出されるように、電極の中央から外れ
ている。液体の霧化しない部分１５は円筒の表面の部分
上を広がった層（分配要素の助けを得て）として分布し
、最後に歯の付いた帯状片１６に達し、そこから多くの
点でしたたり落ちる。液滴は歯の先端の区域における強
力な電場によってさらに崩壊して受器１７中に引き込ま
れ、そこに集まった液体は管１８を通じて吸い出される
。ここに説明した装置６の部分は支持棒１９によって、
図示の位置に保持される。

別の装置を第３図に示すが、この図中では耐圧管８（こ
接続した多数のノズル７及び同数の円筒形のシールド９
が示されている。図中で、歯付きの帯状片１６が衝突円
筒の下部に認められる。円筒の直径は１０〜１００ｍｍ
とすることかで詐、１５〜３０ｍ＋ｎの範囲が有利であ
る。噴流の衝突によって生じる二次小液滴の大きさはノ
ズル７の幅に依存する。たとえば、ノズルが３５０μｍ
の幅を有し且つ液体圧力が２バールであるときは、小液
滴は主として５０μｍの直径を有している。ノズルと衝
突電極の間及び滴下棒と受器の間の間隔は、装置の毘作
電圧が２０〜４０ｋＶの範囲であるときには、７０〜１
００　＋ｏＩ１１の範囲とすることができる。各ノズル
が受けとる電流は１００　ミクロアンペア以下の程度で
ある。

第４図は完全な噴ｎ５ｌｊｃ置の全部分の接続の全体図
である。液°体２１は密閑容器２０からポンプ２２によ
って吸引されて耐圧管８を経てノズルに送られる。霧化
しない液体の部分は吸引管１８により容器２０にもどる
。引き出される液体の量は常にもどりの量よりも大であ
るから、そのほかではすべての側で閉じられている液体
容器は常に僅かな減圧下にあるので、受槽１７が溢流す
るおそれは全くない、全系が電源２３に接続した唯１本
の高圧電極を有するのみである。他の全部分は接地しで
ある。それ故、この装置の電気容量は僅かに保つことが
でき、危険な電荷を回避することができる。液体の全循
環を低い動作圧力のｒ４λ−のポンプで保つことができ
る。

この噴霧装置は軽量であるので、噴ｎ範囲を容易に数−
の良さまで拡げることが可能である。

第５図は、大量の微細な、荷電した噴霧ミストを生じさ
せるために液体を尚′１゛扛圧霧化電極に移送するＨ法
の実施のための装置をボす。この女史方法においては、
液体は衝突によって霧化するのではなくて、２材料ノズ
ル中の空気流によって霧化する。この種の装置は、たと
えば、農業において作物保護剤を広い栽培区域にわたっ
て散布するため、又はラッカー工業において塗装を行な
うために使用することができる。

噴霧系のための円筒形のキャリヤー２５が絶縁支持体２
４に取り付けである。キャリヤー管の他端には、内側の
壁に取’）（＝ｊけた複数の２材料ノズルを有する球形
又は場合によっては円筒形の噴霧電極２６が設けてあり
、それによって液体を各ノズルから確実な円錐の形態で
外側に噴霧することができるようになっている。第５図
には３つのこの上うな噴霧点が示されている。ノズルを
働らかせるために必要な空気は、絶縁材料（プラスチッ
ク）の壁を有する耐圧Ｗ２７によって供給される。

キャリヤー管２５及び電極２６は高電圧ケーブル２８に
より１９！電圧発生磯２ざ）に結合している。

霧化すべｌ！液体は導″屯性であるから、液体供給管に
は電気的な分離系３０が必要である。このび雑光中で、
液体は滑らかな噴射ノズル３１の列から、たとえば、そ
れぞれ０．２〜１．５１１１１１１の太さの、細い噴流
として放射され、管コ）３によってノズルヘッド２６と
連絡する受Ｊｆ！３２中に集まる（自己始動ノズル）。

液体噴流は、たとえば、１００〜２００＋ａｎの長さに
わたることができる。

液体は、僅かな加圧下に、管３５を通じて分離系３０に
供給される。圧搾空気で作動する噴゛霧ヘッド２６中の
自己始動霧化ノズルは’＋？３３を通じて液体を吸引し
て、何れの場合ら、荷電して噴霧ミストの確実な円錐を
４える。小８１滴は、ノズルの近くにある、逆に荷電し
ているか又は７−スの電位にあるか何れかの、あらゆる
対象物の表面上に付着する。

分離系：（０中に置いた１１１ＩＩ＋１の幅を有する１
６の滑らかな噴射ノズルは、たとえば、４０ｋＶの電圧
で１分間当り４βの水を噴流系１こ送ろことができる。

このような条件下にアースへの電流の放電は０．０８ｍ
Ａ未満である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、荷電した小成ン両の生成の原理を示している
。 第２図は、ノズル、衝突電極及び収集要索聞の小液滴の
径路を示す。 第３図は、複数のノズルのための電極配置を示す。 第４図は、全装置中の液体の径路を示す。 第５図は、大量の液体を噴霧するために本発明の方法に
よって操作する別のＶ−ｒｌｔを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電性の液体を、１つ以上のノズルから、小液滴へ
   と崩壊する噴流の形態として放出し、次いで小液滴から
   生じる液体を、ノズルから電気的に絶縁してある噴霧系
   に運び且つ強力な電場をノズルと噴霧系の間に印加する
   ことを特徴とする導電性液体の高度に帯電した噴霧の製
   造方法。 ２、噴霧系は液滴をそれに当てる衝突電極であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、湾曲した表面を有する衝突電極を使用することを特
   徴とする特許請求の範囲第１〜２項のいずれかに記載の
   方法。 ４、球状の衝突電極を使用することを特徴とする特許請
   求の範囲第３項記載の方法。 ５、円筒状の衝突電極を使用することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ６、液体噴流の衝突の点上の電場の強さを、この点の近
   傍に置いた電界電極によつて増大させることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の方法。 ７、使用する電界電極は液体噴流の部分を囲む中空の円
   筒体であることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載
   の方法。 ８、衝突電極は、したたり落ちる液体の連続流の形成を
   防止するために下側に滴下要素を備えていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１〜７項のいずれかに記載の方
   法。 ９、使用する滴下要素は５〜１０ｍｍ、好ましくは６〜
   ８ｍｍの間隔で配置した歯を有する歯付きの帯状片であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０、液体の霧化のための２材料ノズルを噴霧系中で使
   用することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。