KR100229943B1

KR100229943B1 - 액체 분무방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100229943B1
Application number: KR1019920013363A
Authority: KR
Inventors: 앤드류제프리스; 마이클레슬리그린; 티모티제임스노케스
Original assignee: 데이비드 엠 모이어; 더 프록터 앤드 갬블 캄파니
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1992-07-25
Publication date: 1999-11-15
Also published as: CA2054224C; CA2054224A1; ES2133280T3; HK1011304A1; JPH05138081A; ATE179097T1; GR3030738T3; DE69131153T2; KR930007511A; GB9206998D0; DE69131153D1; DK0482814T3; EP0482814A1; GB9023339D0; EP0482814B1; US5221050A; JP3307965B2

Abstract

비교적 낮은 저항율의 액체는, 노즐(10)과 주위물체(예컨대 접지전위)시에 작용하는 인가된 전기장이 영향을 받아 분무비말을 이룬다. 그 액체는 노즐로부터 노즐 오리피스 (14)의 직경보다 작은 직경으로 네킹(necking)되어 형성된 띠(ligament)형으로 분출됨으로서, 오리피스 직경보다 작은 체적 중앙 직경을 갖는 방울을 형성한다.

Description

액처 분무 방법 및 그 장치

제1도는 통상의 정전기적 분무노즐의 개략도.

제2, 3 및 4도는 본 발명에 따른 노즐 구조를 보여주는, 제1도와 유사한 도면.

제5도는 노즐의 방출 오리피스의 국부적 전위경사를 감소시키도록 칼라 또는 측판을 사용하는 또다른 노즐구조를 나타내는 도면.

제6도는 본 발명에 따른 노즐을 합체한 정전기적 분무장치의 중단면도.

제7도는 본 발명에 따른 한가지 형태의 장치의 작동원리를 예시하는 단면도.

제8도는 바람직한 범위내의 방출 속도로 분배하는데 적합한 재료에 대한 압력 대 변형의 그래프.

제9도는 본 발명에 따른 정전기적 분무장치의 또다른 실시예의 부분 단면도.

제10-A 및 10-B도는 제9도에 도시된 장치의 구성요소의 사시도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 노즐 12 : 노즐팁

20 : HT 발생기 50 : 하우징

52 : 캡 54 : 용기

58 : 밸브 조립체 60 : 통로

68 : 스위치 92 : 단자

138 : 플랜지 142 : 구동 플레이트

146 : 패드

본 발명은, 액체가 초기에 분무헤드로부터 띠(ligament) 형태로 발사되어 전량력(coulombic force)을 받아 방우로 분산되어 분무비말(飛沫)을 형성하는 방식으로 액체를 정전기적으로 분무하는 것에 관한것이다. 이같은 형태의 정전기적 분무는 예컨대 본 출원인의 영국특허 제 1569707 호에 공지 및 개시되었다.

통상의 띠형 분무에 있어서, 액체의 저항율은 만족시런 분무를 보장하는데 매우 중요한바, 비교적 낮은 저항율을 갖는 수성 또는 다른 액체는 저항율이 1 × 10⁷Ωcm 이하로 감소될때 띠형태 분무방식을 사용하기가 더욱더 부적합하다는 것이 널리 인식되왔다.

제한적이진 않지만, 본 발명은 특히 방취제, 발한억제제, 향수 및 헤어스프레이같은 신체 보호제품에 통상 사용되는 물/알콜 주성분 액체, 물 및 알콜과 같은 비교적 낮은 저항율을 갖는 액체의 분무에 관한 것이다. 종래에는, 그같은 많은 제품들은, 액체를 전형적으로 50 미크롱(micron) 미만의 미세한 방울로 분무시키는데 고압개스가 사용되는 에어로졸 제품으로 판매되왔다.

그러나, 최근에 통상적으로 에어로졸에 사용된 고압개스에 관련되어 제기되는 환경 문제때문에, 신체 보호액체를 분배하는 변형방법들에 관심을 기울여 왔다. 정전기적 분무는 하나의 변형적인 해결방법을 제공하지만, 분배될 성분이 물 및/또는 알콜 캐리어(또는 비교적 낮은 저항성의 다른 액체)와 결합되는 곳에서, 실제유량(대개 수 cc/min)에 대해서는 캐리어가 에어로졸 분무로 달성할 수 있는 크기와 비교할 수 있는 크기의 범위를 갖는 방울로 제품을 분배할 수 없다는 것이 최근 학설로 제시된다.

EP-A-152446 호에는, 수성액체의 정전기적 분무 장치가 개시되어 있으나, 완전히 이해되지 않는 이유때문에, 수성 조직의 만족스런 분무가, 여러 목적을 위해 바람직하지 못하게 적은 유량으로만 달성될 수 있으며, 그같은 수성액체에 대해서는 띠의 형성을 획득할 수 없다는 사실이 설명되었다. EP - A - 152446 호는, 400 미크롱의 직경을 갖는 좁은 금속관을 포함하는 분무헤드 근처에서 코로나 방전니이들 전극 조립체를 사용하는 것을 제안하는 바, 그 장치는, 전극 조립체가 분출액체에 대해 대칭적으로 배치되고 액체에 충격을 가하는 이온들을 형성하도록 됨으로써 액체는 적합한 띠 형태를 취한다. 예시된 실시예는, 10 내지 50 미크롱의 체적 중앙직경(volume median diamemter)을 갖는 방울을 형성하는 것으로 나타난다. 신체보호 제품 및 가정용 제품에 대해 사용할때는, 심미적 관점에서 또한 잠재적인 정전기적 충격이라는 위험의 관점에서 볼때 장치의 출구근처에 나이들 전극 조립체를 배치시키는 것은 바람직하지 못한 것으로 고찰된다.

본 발명의 일면에 따르면, 약 1 × 10⁴Ωcm 이상 1 × 10⁷Ωcm 미만의 저항율을 갖는 액체를 분무시키는데 사용하기위한 정전기적 띠형 분무장치를 제공하는바, 그 분무장치는 오리피스, 그 오리피스를 통해 방출시키기위해 상기 액체를 분무헤드에 공급하는 수단, 및 분무헤드에 공급된 액체가 정전기력의 영향을 받아서 오리피스로부터 압도적으로 분출되도록 분무헤드에 높은 전위를 가하기위한 수단을 포함하며, 이 장치는, 오리피스로부터의 액체의 방출속도 및 오리피스 근접부에서의 전위경사 오리피스의 크기보다 작은 단면크기를 지니는 띠 형태를 취하도록 방출액체의 네킹(necking)을 달성하는 구조로 된다.

본 발명의 제2면에 따르면, 약 1 × 10⁴Ωcm 이상 1 × 10⁷Ωcm 미만의 저항율을 갖는 액체를 정전기적으로 분무시키기 위한 방법을 제공하는 바, 그 방법은 스프레이 헤드의 오리피스를 통해 방출시키기 위해 분무헤드에 상기 액체를 공급하는 단계, 분무헤드에 공급된 액체가 정전기력을 받아 압도적으로 오리피스로부터 방출되도록 높은 전위를 가하는 단계, 및 오리피스의 크기보다 작은 단면크기를 갖는 띠 형태를 취하도록 방출액체의 네킹을 달성하는 방식으로 오리피스 근접부에서의 전위 경사 및 오리피스로부터의 액체의 방출속도를 제어하는 단계를 포함한다.

액체의 저항율은 1 × 10⁵내지 5 × 10⁶Ωcm 의 범위로 되는것이 유리하다.

본 발명의 또다른 면에 따르면, 액체를 분무하는데 사용하기 위한 띠형 모드의 정전기적 분무장치를 제공하는바, 그 장치는 오리피스를 형성하는 분무헤드, 오리피스를 통해 방출시키기위해 분무헤드에 상기 액체를 공급하는 수단, 및 분무헤드에 공급된 액체가 정전기력을 받아 오리피스로부터 압도적으로 분출되도록 분무헤드에 높은 전위를 가하는 수단을 포함하며, 방출 액체를 네킹시켜 오리피스의 크기보다 작은 단면크기를 갖는 띠 형태를 취하게 하는 방식으로 약 1 × 10⁴Ωcm 이상 1 × 10⁷Ωcm 미만의 저항율을 갖는 띠형의 액체 분무를 달성하기 위해,

(a) 오리피스를 형성하는 분무헤드의 적어도 일부분이 전기적으로 절연되는 재료로 되며,

(b) 오리피스의 직경이 350 미크롱 이하로되며,

(c) 오리피스로부터의 액체 방출속도가 0.3 내지 2.7 m/sec 로 되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 면에 따르면, 1 × 10⁷Ωcm 미만의 저항율을 갖는 액체를 정전기적으로 분하기 위한 방법이 제공되는바, 그 방법은 분무헤드의 오리피스를 통해 방출시키도록 분무헤드에 상기액체를 공급하는 단계, 및 분무헤드에 공급된 액체가 정전기력을 받아 띠 형태로 오리피스로부터 압도적으로 방출되도록 높은전위를 가하는 단계를 포함하며, 상기 오리피스는 350 미크롱 이하의 직경을 지나며 분무헤드의 전기적 절연 부분으로 형성되며, 오리프스로부터의 액체의 방출속도가 0.3 내지 2.7 m/sec 로 되도록 액체가 오리피스에 공급됨으로써 띠 형태가 오리피스의 단면보다 작은 크기로 네킹(necking)되는 것을 특징으로 한다.

분무될 액체가 적절한 극성으로 되는 곳에서는, 즉, 물 또는 수성혼합물보다 작은 극성을 지니고 약 1 × 10⁶내지 1 × 10⁷Ωcm의 저항율을 지니는 곳에서는, 분무헤드의 기하학이 비교적 예리한 방사형 에지 밋/또는 뚜렷한 각진 형상을 지닐 수 있는 통상적인 형상으로 될 수 있다. 액체가 물과같은 극성 성분을 포함하고 1 × 10⁶Ωcm 미만의 저항율을 지니는 곳에서는, 통상의 분무헤드 기하학의 사용이 가능하지만, (물의 경우 가해진 전압에 비선형으로 관련되는) 유효저항율이 감소함으로써 코로나 방전의 개시는 띠의 네킹이 더 이상 보장되지 않을때까지 오리피스 근처에서 유용한 전위경사를 감소시키는 경향이 있을수 있다. 그러나, 후술될 통상적이지 않은 방법에 의해 오리피스 근접부에서의 전위경사를 수정시킴으로써, 1 × 10⁴Ωcm 이하의 저항율을 갖는 액체의 띠의 네킹을 보장할 수 있다.

정상적으로, 액체가 분사기로 분출된다면, 띠가 분산되어 분사기의 직경에 약 1.9배인 직경을 갖는 방울을 형성하도록 유압을 가해 방울을 소산시킬 것이다. 본 발명에 따르면, 마찬가지로 적용할 것이지만, 띠는 네킹작용을 받게 되어 방울이 오리피스로부터 방출되는 단순한 유압 분사기로부터 얻어지게될 직경보다 각은 체적중심 직경으로 형성된다. 조임의 범위는, 형성된 방울이 오리피스의 크기보다 작은 체적중심 직경을 지니게 하는 것이 바람직하다.

본원에 사용된 용어 "체적 중앙직경"은 방울 직경의 50%가 그 직경보다 작으며 그 방울들의 체적의 나머지 50%는 그 직경보다 크게되는 방울직경으로 정의된다.

그 구조는, 체적 중앙직경이 150 미크롱 이하, 더 바람직하게는 100 미크롱 이하로 되는 것이 바람직하다.

적어도 오리피스를 형성하는 분무헤드의 부분은 정전기적으로 절연되는 재료로 되는 것이 바람직하다.

본 출원인은 액체의 저항율이 특정범위내에 있도록 제공된 상술된 매개변수들을 조절함으로써 액체가 분출되는 오리피스의 직경보다 훨씬 적은 단면직경을 갖는 적합한 띠로 액체가 빠져 나오는 "테일러 원추체"내로 당겨지는 액체로 특정화되는 고 저항성 액체에의해 설정된 것과 유사한 띠형태를 얻을 수 있다. 이같은 방식으로, 특정된 범위내의 저항율을 갖는 액체를 사용하여 얻을 수 있는 것보다 작은 크기의 방울을 얻을수 있다.

오리피스의 크기는 400 미크롱 이하, 더 바람직하게는 350 미크롱 이하, 가장 바람직하기로는 125 와 250 미크롱 사이 내지 300 미크롱으로 되는 것이 바림직하다.

가해진 전위는 양(+) 극성으로 되는 것이 바람직한 바, 이는 음(-) 전위들은 일반적으로 바람직하지 않는 코로나 방전을 더 발생시키기 때문이다. 통상 가해진 전위는 적어도 5kV로 될것인바, 대표적으로는 10 내지 20kV 의 범위로 되지만, 특히 상술된 특정범위의 하단부를 향하는 저항율을 지니는 액체의 경우에는 20kV 이상으로 될수있다.

오리피스로부터의 액체의 유량은 바람직하게는 8 cc/min 이상, 더 바람직하게는 1 내지 4 cc/min 로 된다.

오리피스로 공급되는 동안 액체에 가해진 압력은 오리피스에서 적절한 방출속도를 달성하도록 하게되는 것이 일반적이다. 가해진 압력은 액체의 속도에 의존할 것인바, 이는 부여된 입력에 대한 방출속도가 점도에 의존할 것이기 때문이다. 물 및 에탄올과 같은 액체에 대해서, 가해진 압력은 0.5 내지 5 psi, 바람직하게는 1 내지 3 psi 의 범위로 되는 것이 전형적이다.

본 발명은, 오리피스로부터 액체의 방출속도를 결정하기 위한 압력의 적용이 사용자에 의해 가해진 결과로부터 획득되는 장치로 예시될 수 있는바, 그같은 경우 예정된 범위 또는 예정된 범위내의 압력으로 사용자에 의해 가해진 결과를 전달하기위한 수단이 제공됨으로써, 사용자에 의해 가해진 결과에 관계없이 액체의 방출속도가 후기에 특정설정된 범위내에 있게된다.

본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 그 장치는 수동조작사용에 적합하며 또한 그 장치의 하우징내의 용기에 저장된 액체에 압력을 가하기위한 가압수단의 동작을 제어하는 사용자가 조작할 수 있는 부재를 포함한다. 그 용기는 가요성벽으로 됨으로써, 용기에 압력을 가해서 액체에 압력을 가하며, 가압수단은 통상, 상기 사용자가 조작할수 있는 부재의 작동으로부터 획득된 힘이 가요성벽 용기에 가해지는 작용으로 탄성변형가능한 재료의 패드를 포함하며, 상기 패드의 특성은 힘이 바람직한 범위내의 압력으로 변형된다는 점이다.

일반적으로, 오리피스로부터 방출되는 액체에 대한 방출속도(선형속도)는 약 2.7 m/sec 이하 0.3 m/sec(바람직하게는 0.35 m/sec) 이상으로 될 것이다. 방출속도는 2.1 m/sec 이하, 바람직하게는 0.4 m/sec 이사응로 되는 것이 바람직하다. 실제로, 만족한 분무를 달성하는데 필요한 실제 방출 속도는 분무될 액체의 특성에 의존할 것이며, 특히 액체가 오리피스를 근접 포위하는 노즐의 표면을 적시는 범위에 의존할 것이다. 표면을 적시는데 우수한 성질을 지니는 액체들은 대개 저습윤성을 갖는 액체보다 더 큰 방출속도를 필요로 할 것이다.

더 명세적으로, 본 발명은 액체를 정전기적으로 분무하기 위한 장치로 구현될 수 있는바, 그 장치는 압축에 응답하여 내부의 내용물을 분배하도록 작동가능한 형태의 용기를 수용하기위한 하우징, 사용중 유체가 분무되는 노즐, 유체를 노즐에 공급하도록 용기를 압축시키는 수단, 및 유체가 전기 충전분무 형태로 정치로부터 분출되도록 유체에 정전기적 전위를 가하기 위한 고전압 수단을 포함하며, 상기 가압수단이 사용자가 변위시킬 수 있는 부재 및 그 변위를 가압력으로 비선형적으로 변환시키는 수단을 포함함으로써 액체가 0.3 내지 2.7 m/sec(바람직하게는 0.4 내지 2.1 m/sec) 범위의 방출속도로 노즐로부터 방출되며, 사용자가 변위시킬 수 있는 부재는 분무 달성변위의 예정 조작범위를 지니며, 그 구조는 변화수단이 조작범위내의 상기 부재의 변위에 무관한 상기 방출 속도범위로 방출속도를 달성하기에 충분한 가압력을 형성하는데 유효하도록 된다.

노즐을 통해 공급된 액체는 큰 단면의 상류 영역 및 작은 단면의 하류영역을 지니는 통로를 지나는 것이 바람직한바, 오리피스는 10 : 1, 더 바람직하게는 5 : 1 미만의 애스펙트비(즉, 길이대 직경)를 갖는 하류영역 및 상류영역으로 형성된다. 이 같은 방식으로 노즐을 통한 압력강하가 비교적 작게 유지될 수 있어, 액체가 장치를 조작하는 중 사용자에 의해 가해진 노력으로부터 획득된 압력에 의한 작은 주머니와 같은 가요성벽으로 된 용기로부터 분배되는 분위기에서는 유리하게 될 수 있다.

필요한 경우, 오리피스 근처에서의 전위 경사의 제어는 방출 오리피스를 형성하는 노즐구조체를 적절히 성형함으로써 달성될 수 있다. 실제로 약 1 × 10⁶Ωcm 이하의 저항율을 지니는 액체에 대해서 충분한 전위경사르 제공하여 오리피스로부터 형성된 액체 띠의 네킹을 촉진시키도록 오리피스의 근접부에서의 전위 경사를 감소시키는 반면, 본 발명에 사용된 바와 같은 낮은 저항율에 대해서는 액체 분사로부터의 코로나 방전을 일으킬 예리한 노즐팁에 정상적으로 관련된 매우 가파른 경사를 감소시키는 것은 중요하다. 그 같은 감소는 적합한 디자인의 노즐 기하학 및/또는 액체에 가해진 극성과 동일한 극성을 갖는 전위를 발달시키기위한 노즐 오리피스에 인접 배치된 계조절 전극 또는 등가의 수단에의해 달성될 수 있다. 그 같은 등가의 수단은 예컨대 칼라, 측벽 또는 장치의 작동중 불가피하게 발생하는 산란성 코로나 방전으로부터 축적되는 방전이 결과로써 전위성장이 발전하도록 배치되며 전기적 절연재료로 이루어진 다른 돌출형성부 형태로 될수 있는바, 그같은 전위 성장은 액체에 가해진 것과 동일한 극성을 지닌다.

칼라, 측벽 꼬는 다른 돌출형성부가 오리피스 근처에서 전위경사를 감소시키는데 사용되는 곳에서는, 분무될 액체의 저항율에 따라 전위경사가 최적화 되도록 조절될 수 있다.

정전기적 분무장치에 대한 통상의 노즐설계에 있어서, 노즐기하학은 전기장을 강하게 하기위해 방출 오리피스의 근접부에서 예리한 에지 또는 예리하게 경사진 에지를 사용한다. 역으로, 저 저항성 액체, 즉, 1 × 10⁶Ωcm 이하의 저항률을 갖는 액체가 분무되는 곳에서는, 본 발명에 사용하기에 적합한 노즐의 설계는 국부적인 전기장 강화효과를 회피할 것이며, 또한 본 발명의 목적을 위해 전위경사의 감소를 달성하도록, 노즐 기하학은 무디거나 둔감한 단부 형상으로될수 있음으로써, 방출 오리피스에 근접한 표면들은 평평하거나, 그 오리피스의 평면에 대해 평행하거나 상호 평평한 평면으로 연장되며, 또한 비교적 얕은, 곡률반경을 지닌다.

노즐 기하학을 기본으로하는 칼라, 측벽 또는 다른 돌출형성부의 사용을 기본으로 하든간에 적합한 노즐의 설계는 일정범위에 대해 오리피스에 대한 전위경사 구역을 감소시킬 것인바, 그 범위는 장치가 중력장에 수직한 방향으로 분무하도록 배향될때, 만일 장치가 8 × 10⁵Ωcm 의 저항율을 갖는 액체로 25 kV 까지 가해진 압력 및 125 미크롱 직경의 오리피스를 통해 방출되는 방출속도가 1 m/sec 로 작동된다면, 그 장치는 오리피스 직경의 50% 미만으로되는 직경을 갖는 띠를 형성할 것이다.

본 발명은 단지 첨부도면을 참조로 하여 실시예 방식으로 설명될 것이다.

제 1 도에는, 전기장으로 유도된 액체의 띠형 분무가 발생되는 형태의 정전기적 분무장치에 사용하기위한 통상 노즐(10)이 예시되있다. 그 노즐은 플라스틱 재료(예컨대, ABS, 폴리플로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐크롤라이드, 아크릴릭, 폴리카보내이트, 또는 아세틸)와 같은 전기적 절연 재료로 만들어질 수 있다. 분무될 액체가 높게 절연된다면, 노즐재료의 저항율은 더 낮은 저항율로 될수있음으로써, 그 액체는 노즐에 가해진 고전압의 과도한 검소를 회피하도록 액체 의해 제공된 저항과 병행하여 저학기로서 작용한다.

대표적으로 10kV 이상의 고전압이 HT 발생기(20)에 의해 액체자체 또는 노즐의 내벽내에 삽입될 수 있는 도전체를 통해 노즐의 팁(12)에 가해짐으로써, 도전체는 액체가 저장소(21)로부터 노즐 오리피스까지 공급될때 액체에 의해 접촉된다. 통상적으로, 그 목적은 노즐의 팁과 접지사이의 전기장을 강하게하는 반면 코로나 방전을 최소화시키기 위한 것이다. 이는, 노즐의 방출 오리피스(14)를 형성하는 팁(12)에서 예리하게 경사진 에지를 제공하고 노즐을 가파르게 경사진 형상으로 설계함으로써 충족된다. 통상의 설계에 있어, 노즐 오리피스는 약 600 미크롱의 직경을 지니는 것이 대표적이다.

액체는 예컨대 2cc/min 의 유량을 제공하도록 비교적 낮은 압력으로 어떤 적절한 수단에의해 노즐에 공급됨으로써, 액체는 어떤 또는 현저한 분무화를 일으키기에 충분하지 않은 저압으로 노즐팁(12)에 도착하는 바, 띠의 방울로의 소산에 의해 후속되는 액체의 전기장유도 띠형 분무의 결과로서 분무가 뛰어나게 발생된다.

실제로, 통상의 액체유량(즉, 적어도 2 cc/min )을 사용하는 노즐의 효과적인 작동은 보통 신체보호 제품으로 사용된 어떤 물, 알콜 및 물/알콜 주성분 액체와 같은 낮은 저항율을 제외한 적어도 1 × 10⁷Ωcm 의 저항율 지니는 분무액체를 필요로 한다. 이보다 낮은 저항율을 갖는 액체는 띠형태의 분무에 의해 분무될 수 있으나, 예컨대 0.1 cc/min와 같은 더 적은 유량이 사용되야 한다. 저 저항률의 액체에 대한 통상의 노즐 설계를 사용하기위한 하나의 시도가 실행된다면 저항률이 약 1 × 10⁷Ωcm 이하로 감소됨으로서, 분무는 거칠고 매우 미세한 분무방울의 혼합물로 이루어지는 다중분산식으로되며, 또한 노즐로부터 튀어나갈 수 있거나 떨어져 나갈 수 있다. 저항률이 더 감소함으로써 분무 또한, 액체 자체로부터의 코로나 방전이, 분무하기에 유용한 전위경사가 전체적으로 효과가 없게되는 버위까지 발생할때까지 퇴화된다.

본 발명자는 저 저항성 액체의 유효 띠형 분무는 일정한 한계내에서 1 × 10⁷Ωcm 미만 1 × 10⁴Ωcm 이상의 저항율을 갖는 액체에 대해 특기 확실하게 보장됨으로써 증류수 및 저알콜, 에탄올 및 메탄올의 효과적인 분무화를 허용한다. 노즐 설계에 관한 지식과는 반대로, 본 발명의 어떤 면에 사용하기에 적합한 노즐은 예리하게 경사진 에지 또는 예리하게 경사진 형상을 사용하지 않는다.

제 2 도를 참조하면, 저 저항성 액체를 띠형태로 분무시키는데 사용될수 있는 하나의 노즐(10a)은, 오리피스(14a)가 노즐의 평평한 단부벽(30)내에 형성되는 무디거나 가파른 단부형상을 지닌다. 따라서, 오리피스(14a)는 일반적으로 그 오리피스의 평면에 대해 평행하거나 상호 평평한 연장표면(8 mm의 직경)에의해 포위된다. 연장된 표면의 효과는 오리피스 근접부의 전위 경사를 감소시키는데 있다.

상기 노즐이 예컨대 수 cc/min와 같은 통상의 유량으로 공급된 저저항성 액체를 지닌 통상의 띠형 분무장치에 사용되면, 전기장 유도 띠형성이 획득되고, 그 띠형태들은 오리피스를 지나 그 오리피스의 직경보다 다소 작은 직경까지의 짧은 거리에서 네킹이 관찰된 것으로 고찰되었다. 결과적인 띠는, 오리피스와 같은 직경을 갖는 띠로써 획득가능한 것보다 작은 중앙 방울직경을 지니는 방울들을 형성하도록 연속적으로 소산된다.

오리피스까지의 액체의 유량이 약 1 cc/min 미만으로 감소됐다면, 만족한 띠 분무가 정지됐으며, 액체는 단지 노즐의 단부표면을 적실뿐이며 또한 노즐상의 최 하부점으로부터의 무질서하게 과부화된 정전기적 모드로 튀어나가거나 떨어지는 것으로 발견됐다. 유량이 8 cc/min 이상 증가됐으면, 액체는 더 높은 유량 때문에 주로 띠로 분무되는것으로 발견되었고 네킹이 전혀 관찰되지 않았으며, 분산에 후속하여 형성된 방울들은 오리피스 직경보다 1.9 배 정도 큰 크기로 되었다.

제 3 도에는, 오리피스(14b)를 포위하는 표면이 단부벽(30b)과 평평한 하나의 표면을 지니는 플라스틱 재료의 절연디스크(32)내로 노즐(10b)을 삽입시켜 제 2 도의 실시예보다 더 큰 크기로 연장되는 변형예가 도시되 있다. 제 2 도의 노즐에 대한 상기 특정 크기와 동일한 크기를 사용하고 30 mm 의 직경을 지닌 디스크(32)를 사용하면, 노즐(14b)은 제 2 도의 결과와 유사한 결과를 제공하는 것으로 나타난다.

제 4 도에는, 노즐이 무디거나 가파른 형상으로되는 노즐의 또다른 실시예가 도시되 있다. 이같은 실시예에 있어서, 노즐(10c)의 단부표면(30c)은 오리피스의 근접부에서의 전위경사를 감소시키는 효과를 지닌 오리피스(14c)를 포위하는 확장표면을 제공하도록 비교적 큰 반경의 곡률을 지니는 곡선형상으로 된다.

제 5 도에는, 노즐 오리피스(14d)를 포위하는 축방향 돌출칼라 또는 측벽(34)이 제공되 있는 노즐(10d)의 변형실시예가 도시되 있다. 칼라(34)는 적합한 플라스틱 제료와 같은 전기적 절연재료로 구성되며, 또한 장치의 작동중에 노즐로부터 불가피하게 발생하는 작은 코로나 방전의 결과로서 전하를 축적시킴으로써, 노즐팁에세 액체에 가해진 전압과 동일한 극성의 전위를 성장시킨다. 칼라(34)에 보급된 전위는 오리피스(14d)의 근접부에서의 전위경사를 감소시키는데 효과적이다.

제 2 도에 도시된 노즐형상을 사용하는 실시예에 있어서, 2 × 10⁶Ωcm의 저항율을 지니는 물은 1.15 cc/min(0.39 m/sec) 및 2.3 cc/min(0.78m/sec)의 유량에 대해 250 미크롱 직경의 오리피스로부터 만족스러운 분무를 형성하는 것으로 발견되었으며, 이같은 유량에 대한 체적중앙 직경은 24kV의 HT 적용에서 각각 30 및 45 미크롱으로 되며, 노즐의 무딘단부표면의 직경은 6 mm로 된다. 유사하게, 제 3 도에 도시된 노즐형상을 사용하면, 물이 5.35×10⁵Ω㎝의 저항율을 지내며 오리피스의 직경이 250미크롱이며, 노즐 단부표면의 직경이 6㎜이고 포위디스크(32)의 직경은 30 mm 일때의 유량은 1.15 cc/min(0.39 m/sec), 2.3 cc/min(0.78 m/sec) 및 5.72 cc/min(1.94 m/sec)이며 이에대한 방울들의 중앙직경은 35, 50 및 85 미크롱으로 되는 만족하게 분사된 분무를 이룬다.

제 2 도와 3도의 노즐간의 주목할만한 차이는, 분무중 더 넓은 단부표면(즉, 제 3도의 표면)을 지닌 노즐 형상이 물이 분무될때 제 2 도 보다 전류가 더 적게 소모된다는 전류소모의 차이이다.

제 6 도에는, 활성성분들이 물 또는 알콜 또는 그것들의 혼합물로될 수 있는 캐리어에 분산되거나 용해되는 액체를 사용하는 신체 보호제품의 분배에 사용하고 조정하기 적합한 장치에 합체된, 제 2 도에 도시된 형태의 노즐이 도시되 있는바, 상기 액체는 1 × 10⁷Ωcm 미만의 저항율을 지닌다. 상기 장치는 스냅고정식, 총검 장착식 또는 나사고정식으로 고정될 수 있는 제거가능한 캡(52)을 포함하는 하우징(50)을 포함한다. 하우징(50)과 캡(52)은 절연 플라스틱 재료로 제조되는 것이 전형적이다. 하우징(50)은 분배될 액체용 용기(54)를 수납하는 역할을 하는바, 그 용기는 그 내부의 내용물이 캡(50)의 제거에 의해 소모되면 교체할 수 있다. 여러 형태의 용기가 사용될 수 있는바, 이같은 경우에서 용기는 액체게 금속 포일색(56) 내에 포함되어 색(56)가 용기(54) 사이의 공간내의 추진유체에 의해 가압되는 소위 배리어 팩형으로 된다. 추진유체는 항상 용기내에 유지된다. 즉, 그 유체는 분배될 액체와 함께 방출되지 않는다. 용기(54)가 밸브 조립체(58)에 의해 폐쇄되는바, 그 밸브가 개방되면 색의 내용물이 그 밸브를 통해 방출된다.

밸브(58)는 에어로졸 보호장치(canister)에 사용된 형태로되며, 그 밸브의 개방 및 폐쇄는 용기를 향해 밸브를 축방향으로 변위시킴으로써 달성되는바, 밸브를 폐쇄위치로 바이어스시키도록 스프링 수단이 제공된다. 용기(54)를 향햐 밸브(58)가 변위되어 밸브를 개방시키면 추진제로 하여금, 밸브 조립체(58) 상에 장착된 전기적 절연 재료로된 노즐(10)내의 통로(60)내로 색(56)내의 액체를 방출시키게 한다. 통로(60)는 노즐 오리피스를 형성하며 2 또는 3 cc/min 로 액체 유량을 한정하는 협소한 구멍(14)으로 종결됨으로써, 액체는, 그 액체의 어떤 또는 유효 분무화를 일으키기에 불충분한 매우 낮은 압력으로 노즐 오리피스에 도달한다. 밸브 조립체(58)로 공급된 액체는, 필요한 방출속도로 이루어진 소기의 한정범위 내로 노즐 오리피스에 공급된 액체의 압력을 한정하는데 도움을 주기위한 유동 제한기로 작동하는 침액튜브(59)를 경유한다. 노즐 오리피스(14)는 또한 압력강하를 제공하지만, 용이한 제작을 위해, 그 구조는 침액튜브(59)가 압력강하의 주요부분을 제공하도록 구성됨으로써, 오리피스 통로(14)의 애스펙트비(길이대 직경)는 예컨대 4 : 1 미만으로 작게 유지될 수 있다.

전형적으로 10 내지 25 kV의 고전압은 밧데리 공급원(66)에 의해 동력이 공급되는 HT 발생기(64)에 의해 노즐 오리피스로부터의 방출전에 액체에 가해지는바, 발생기 및 밧데리 공급원 모두는 하우징(50)내에 제공된다. 발생기의 고전압 출력은 금속으로 될 수 있는(또는 절연재료로 되는 경우에는 밸브 조립체로 유도되는 도전성재료의 스트립을 합체할 수 있는) 용기(54) 및 밸브 조립체(58)를 액체에 가해진다. 발생기용 밧데리 공급회로는 스프링(70)에 의해 개방위치로 바이어스되는 사용자가 조작할 수 있는 스위치(68)를 포함하는바, 그 스위치는 하우징내의 개구부에 활주 가능하게 수용되는 슬리브(72)를 포함한다. 사용자가 스위치(68)를 누르면 발생기에 에너지를 부여하도록 회로를 폐쇄시키며, 부가적으로 사용자에 의해 접지복귀 경로를 제공하고 피보트핀(76)에 대해 레버(74)를 진동시켜 용기(54)를 캡(52)을 향해 변위시킨다. 노즐(10)은, 용기의 그같은 변위중 캡(52)의 내측단부면과 접촉하는 견인 헤드(78)를 포함함으로써, 용기의 연속적인 병위는 밸브 조립체의 억압을 초래하여 노즐 오리피스에 액체를 공급한다. (밸브(58)에 연관된 스프링 또는 도시되지 않는 분리 스프링으로 구성될 수 있는)스프리 수단은, 스위치(68)가 해제될때 예시된 위치로 여러 구성요소들을 복귀시키도록 배치된다.

노즐(10)은 제 2 도에서와 같이 무딘 형상의 단부면을 지님으로써, 액체의 방출속도에 관련하여 노즐 오리피스의 근접부에서의 전위경사의 결과적인 감소는 발생기에 의해 발생된 전기장의 영향을 받아 노즐로부터 방출된 액체 띠의 조임작용을 발생시킨다. 이후 그 띠는 오리피스(14)의 직경보다 다소작은 체적중앙직경을 갖는 방울을 형성하도록 분산된다.

제 7 도에는, 노즐에 액체를 전달하기 위한 압력이 사용자의 손에 의해 가해진 결과로 달성되는 수동조작 정전기적 분무장치가 개시되 있다. 도시된 바와 같이, 그 장치는 손잡이(82) 및 원통형 주본체(84)를 갖는 권총형 하우징(80) 형태이다. 본체부(84)는, 사용중 액체가 정전기적으로 분무되는 노즐부재(88)를 장착하는 제거가능한 캡(86)에 삽입된다. 노즐부재(88)는 각진형상을 지니는 것으로 도시되 있지만, 상술된 바와 같이 무딘 단부면으로 구성된다. 캡(86)은 내부에 활주가능하게 장착된 이동가능한 구동 플레이트(142)에 의해 운반된 탄생변형가능한 재료의 패드(146)와 캡(88)의 고정 단부벽(140)에 인접한 탄성 발포패드(14) 사이에 배치된 가요 성벽으로된 주머니 형태의 주머니(130)를 수용하는 공동(90)의 개방단부를 폐쇄하며, 또한 본체부(84)내에서 활주가능한 피스톤(91)에 접속된다. 패드(146)가 한정된 범위까지만 가압되도록 표시된 위치로 피스톤을 바이어스시키도록 스프링수단(도시되지 않았음)이 제공된다.

피스톤(91)은, 정전기적 분무를 달성하기에 적합한 고전압을 저전압원으로부터 발생시키기 위한 HT 발생기에 의해 구성된다. 그 발생기는, 가요성 도면(94)에 의해 주머니(130)의 외부(166)에 연결된 고전압 출력 전극(92)을 지닌다. 저전압원은 손잡이부(82)에 수용된 밧데리 팩(96)을 포함한다. 회로에 대한 접지는, 사용자의 손과 접촉하도록 노출된 접촉부(100) 및 저항기(98)를 통해 제공된다.

장치의 작동은 피스톤/발생기(19)의 인접단부를 누루도록 배치된 캠부분(104)을 지니며 부분(103)에서 피보트되는 트리거(102)에 의해 제어됨으로써, 트리거가 조여지면, 피스톤이 제 7 도에 도시된 바와같이 좌측으로 변위되어 구동 플레이트(142)를 이동시키고 주머니(130)를 가압한다.

초기의 트리거 이동에 있어서, 캡(104)이 회로를 완성하는 마이크로 스위치(106)를 폐쇄시키도록 배치되어 발생기로 하여금 주머니 출구(166)에 기하기 위한 고전압 출력을 단자(92)에서 발생하게 할 수 있다. 구동 플레이트(142)의 초기 이동은 주머니를 전진시키고 패드(146)보다 덜 견고하게 될 수 있는 패드(114)를 가압하며, 주머니 출구(166)의 노즐(108)은 노즐부재(88) 내의 지지표면에 대해 강제되어 노즐이 출구(166)에 대해 늘려지게 됨으로써 출구(166)의 밸브를 개방시킨다. 따라서, 구동 플레이트(142)의 초기 이동은 밸브의 개방을 달성시키는 역활을 한다. 구동 플레이트(142)가 연속 이동하여 주머니를 누름으로써, 후술될 바와같이 제어된 양으로 액체의 분배를 달성한다.

개방된 출구(166)의 노즐(108)을 통해 빠져나오는 액체는, 노즐부재(88)의 팁까지 연장되는 영역(110, 111)을 포함하는 통로로 들어간다. 정전기적 전위는 단자(92), 도선(94), 출구(66) 및 액체를 통해 팁에 가해진다. 장치는 1 × 10⁷Ωcm 이하의 저항율을 갖는 액체의 띠형 분무를 달성하는데 그 목적이 있으므로, 노즐부재(88)는 상술된 바에 따라 설계된다.

구동 플레이트(142)의 초기이동중 주머니의 밸브화된 출구에 가해진 힘은 주머니(130)의 플랜지(138)를 통해 전달되는바, 그 플랜지는 견고하게 되거나 또는 최소한 주머니의 가요성 벽보다 덕 견고하게 될 것이다. 플랜지(138)는 제 7 도에 도시된 것보다 크게 될 수 있으며, 어떤 경우에 플랜지는 주머니의 한쪽벽과 같은 넓이로 확장될 수 있거나 또는 그 주머니는 가용성의 제 1 벽 및 견고한 제 2 벽 또는 적어도 그 가요성 벽보다 더 견고한 제 2 벽으로 제조될 것인바, 그 더 견고한 벽은 구동 플레이트(142)로부터 주머니의 밸브화된 출구까지 힘을 전달하는데 사용된다.

패드(114)는 제 7 도에 도시된 위치까지 주머니를 후퇴시키는 작용을 하지만, 그같은 기능은 다른 형태의 스프링에 의해 달성될 수 있음은 자명하다.

가압하중은, 패드(146)를 가압하는 효과를 지니는 플레이트(140)를 향해 플레이트(142)를 이동시켜 주머니에 가해지는바, 이후 그 패드(146)는 주머니(130)의 형상과 일치하며, 플레이트(142)상에 작용하는 힘을 주머니의 액체 포함 부분상에 균일하게 가해지는 압력으로 변환시키는 방식으로 변형될 것이다.

밸브화된 출구(166)가 개방되면, 액체가 주머니로부터 방출되어, 패드(146)의 주머니 접촉표면은 주머니의 액체 포함부분이 변함에 따라 그 형상에 따를 것이다. 주머니가 채워져 있거나, 거의 소모되었거나 또는 그 중간 상태에 있거나 간에 관계없이, 또한 사용자에 의해 트리거(102)를 통해 가해진 결과에 관계없이 일정한 량으로 분배시키기 위한 압력이 주머니에 가해진다. 이같은 경우, 패드(116)(및 패드(114))를 이루는 재료는, 패드가 변형되는 범위에 관계없이 주머니에 가해진 압력이 일정함을 유지될 수 있도록 선택된다.

제 8 도에는, 이같은 목적을 위해 재료의 필요특성이 그래프로 도시되있다. 제8도의 그래프에 있어서, 세로좌표(d)는 패드가 본래의 두께 치수(dn)로부터 변형되는 범위를 나타내며, 가로좌표(p)는 상기와 같은 변형에 따라 주머니에 가해지는 압력을 나타낸다. 일정한 량으로 분배를 달성하기에 적합한 재료는, 치수 (d)에 대한 압력(p)의 변화율이 곡선의 다른 영역들에 비해 감소되는 영역(R)를 갖는 비선형 곡선을 나타낸다.

따라서, 주머니가 충만할 때 초기에 패드가 지점(df)까지 가압되도록 그 패드에 미리 부하를 가하고, 패드가 주머니의 충만 및 빔 조건에 일치하게 형상이 변하는 변형의 감소에 적어도 동일한 범위(R)를 갖는 재료를 선택함으로써, (플레이트(142, 140)사이의 상대공간은 예비하중설정으로 일정하게 유지되는 것으로 가정하면) 주머니는 충만에서 빔(empty)까지의 분배사이클을 통해 실제로 일정한 압력을 받게될 것이다.

제 8 도에 도시된 그래프는 이상적인 상태를 도시한다. 실제로, 플래토(plateau)는 잘 형성되거나 극단적으로 될 수 없는바, 그럼에도 불구하고, 발포재료가 힘이 발포체의 가압/이동범위이상 상수를 합리적으로 유지시키는 플래토범위를 나타낸다면, 그 발포재료는 여러용도에 적합하게 될 것이다. 또한, 많은 발포체들이 부여된 범위로 가압되면, 시간의 경과에 따라 쇠퇴하는 힘을 발생시킬 것이며, 또한 실제로 일정한 량으로 분배하는 데 특정용도를 위한 발포체의 선택은 특히 계속된 분배를 일으키기 위한 경우에 그 발포체의 쇠퇴 특성을 고려하여 취해질 것이므로써, 그같은 고려로 인한 발포체의 압축은 그것의 쇠퇴특성이 제공되야 한다. 예컨대 향수, 방취제 또는 헤어스프레이같은 인체 보호 제품의 분무와 같은 많은 분무 목적을 위해, 그같은 분무는 비교적 짧은 시간동안만 연속될 것이므로, 그 발포체의 쇠퇴특성은 부적당한 분무를 이루지 않을 것이다. 본 발명의 이같은 면에 사용하기 위한 적합한 작용을 나타내는 적합한 발포체는 예컨대 40 kg/cm³의 밀도를 갖는 폴리에스테르 발포체와 같은 탄성개방 셀 발포체이다. 적합한 폴리에테르 발포체들은 영국 하이와이 콤베에 소재하는 폼 엔지니어스 리미트에 의해 보급되는 ET14W, ET22Y 및 ET29G와 같은 발포체들이다.

제 9, 10a 및 10b 도에는, 부분(156)에서 피보트되며 도시되지 않은 스프링 수단에 의해 손잡이부분 외부의 비작동위치로 스프링이 가해지는 사용자가 조작할 수 있는 트리거(154)가 제공되있는 손잡이(152)를 지니는 하우징(150)을 포함한다. 이같은 실시예에 있어서, 예시된 바와 같이 전기적 관점에서는 단지 고전압 발생기(158) 및 마이크로 스위치(160)만이 도시되 있는바, 나머지 회로는 제 7 도의 실시예에 도시된 것과 유사하다. 트리거(154)는 고전압 발생기(158)에 연관된 저전압 회로 부분을 형성하는 스위치(160)와 상호작용하도록 장치되는바, 스위치는 트리거(154)의 비작동위치로부터의 초기 이동에 응답하여 작동되도록 배치됨으로써 발생기(158)에 동력을 가한다. 손잡이부 또는 트리거에는 사용중 접지를 위한 경로를 제공하도록 손과 계합하기 위해 노출된 접촉부(도시되지 않았음)가 제공될 수 있다.

일단부에서, 하우징(150)은 스냅체결부 또는 그 하우징과의 나사 체결 접속부를 지닐 수 있는 제거가능한 캡(162)으로 종결된다. 중앙에 구멍이 뚫린 노즐(164)이 캡(162)을 통해 돌출하여 하우징내의 용기(130)로부터 액체가 공급된다. 용기가 제7도에 관련하여 설명된 동일 형태를 지니는 주머니 형태이며, 주머니의 밸브화된 출구(166)는 노즐(164)의 더 큰 직경 영역내로 삽입되는 노즐부분(170)을 포함한다. 발생기(158)의 고전압 출력부가 주머니 출구(166)의 도전성 부분에 전기접속되어, 사용중 고전압이 노즐(164)에 공급된 액체에 가해진다.

주머니(130)와 발생기(158)는 캡(162)을 향한 또는 그 캡으로부터의 이격운동, 트리거(154)의 조임에 응답하여 발생하는 캡을 향한 이동, 및 예컨대 캐리어(172)의 전방단부에 배치된 폐쇄부(174)와 캡(162) 사이에 작동할 수 있는 도시되지 않은 스프링에 의해 트리거의 해제중 달성되는 반대방향으로의 이동을 위해 하우징(150) 내에 활주가능하게 장착된 캐리어(172)내에 수납된다. 이 스프링 수단은 트리거를, 스위치(160)가 개방되고 발생기(158)에 에너지가 제거되는 비작동위치로 복귀시킬 수 있다.

제 10a 및 10b 도에 더 명확히 도시된 바와 같이, 캐리어(172)는 내측 슬리브(176) 및 외측 슬리브(178)를 포함하는 2중 슬리브형상을 지니는바, 상기 2개의 슬리브는 내측슬리브를 외측슬리브에 대해 측방이동시킬 수 있는 탄성웹(180)에 의해 캐리어의 일단부에서 결합된다. 제 10a 도에 있어서, 캐리어는 내측슬리브가 외측슬리브를 약간 지나 돌출하는, 응력을 받지 않는 상태로 존재한다. 제 10b 도에 있어서, 캐리어는 내측 슬리브를 제 10a 도에 도시된 위치로 바이어스복귀시키는 웹들에 대한 결과로써 내측슬리브가 외측슬리브에 대해 내향으로 변위될 때 획득되는 상태로 존재한다. 내측슬리브(176)가 발생기(158)용 하우징을 형성하고 또한 마이크로 스위치(160)를 수용한다. 발생기와 마이크로스위치는 예컨대 마이크로스위치(160)와 발생기(158) 사이의 공간을 채울 수 있고, 또한 발생기를 마이크로스위치 및 밧데리 팩(도시되지 않았음)을 연결시키는 전기 도선(도시되지 않았음)을 포위할 수 있는 도기수지(potting resin)에 의해 내측슬리브내에 견고하게 고정된다. 내측슬리브(176)의 길이는 외측슬리브(172)보다 작으며, 내측슬리브의 전방단부는 외측슬리브의 전방단부를 폐쇄하는 페쇄플레이트(174)에 대해 이격관계로 체결된 구동 플레이트(179)를 지닌다. 폐쇄플레이트(174)는 캐리어에 해제가능하게 부착되며 또한, 예컨대 외측 슬립(178)의 내측주변상 및 폐쇄체(174)상의 환형플랜지(182)상에 제공된 스크류나사에 의해 외측슬리브(178)에 스크류나사식으로 접속될 수 있다.

폐쇠플레이트(174)의 전방에 제공된 표면은 주머니(130)의 수용을 위한 공동을 형성하는 환형보유 플랜지(184)로 형성되는바, 폐쇄 플레이트(174)에는 출구가 그 플레이트(174)에 갇히도록 주머니의 밸브화된 출구(168)가 계합되는 개구부가 형성된다. 발포 패드(186)가 주머니와 구동 플레이트(179)사이에 삽입되있어 구동플레이트(179)에 체결될 수 있고, 플랜지(184)에 의해 형성된 공동내에 수용될 수 있거나, 또는 패드(186)는 구동 플레이트(179)로부터 분리될 수 있고 공동에 내장될 수 있다. 원한다면, 탄성변형가능한 발포재료의 층이(제7도의 실시예에서와 같은 유사한 방식으로)주머니와 캐리어(172) 사이에 제공될 수 있다. 캐리어(172)의 전방이동은 캡(162)상의 정지부(188)들에 의해 한정된다.

트리거(154)가 비작동위치에 있으면, 캐리어(172)는 오른쪽으로 이동되며, 밀폐플레이트(174)는 정지부(188)로부터 이격되고, 내측슬리(176)는 제 10a 도에 도시된 바와 같이 외측슬리브(178)을 지나 외향으로 돌출한다. 이같은 분위기에 있어서, 주머니(130)의 노즐부분(170)은 밸브의 연속밀폐부와 함께 연장되고 마이크로 스위치 작동기(190) 또한 연장됨으로써, 마이크로 스위치는 개방되고 발생기에는 에너지가 끊긴다. 트리거(154)를 조이면, 트리거의 초기이동이 레버 아암(192)을 통해 마이크로스위치 작동기(190)를 눌러 스위치를 폐쇄시키고 또한 발생기(158)에 에너지를 가한다. 웹(180)들은, 노즐부분(170)이 에어로졸 밸브방식으로 눌려저 주머니(166)로부터 노즐(164)까지 액체의 공급을 허용하도록 밸브를 개방시키는 캡(162)을 향해, 트리거의 연속적인 이동으로 하여금 작동(190)와 레버아암(192) 사이의 접촉에 의해 하나의 유니트로서 캐리어를 이동시키기에 충분한 스프링력을 제공하도록 설계된다. 캐리어의 축방이동은, 폐쇄플레이트(174)가 정부(188)와 접촉할 때까지 연속되는바, 그 정지부의 지점에서는 트리거의 연속이동이 웹(180)에 의해 제공된 스프링 저항을 주목하며(제 9 도에 도시된 바와 같이) 외측슬리브(178)에 대해 내측슬리브(176)의 내향 운동으로 전환된다. 그같은 상대운동은 주머니(166)의 연속압축으로 패드(186)를 누루게 하며, 정전기적 분무를 위해 노즐(164)에 액체를 공급하는 역할을 한다.

트리거(154)가 해제되면, 여러 구성요소들은 트리거의 작동전의 상술된 상태로 복귀된다. 그 장치는 비교적 균일한 량의 분무를 형성하도록 설계될 수 있음으로써, 액체의 방출속도는 예컨대 그 장치가 사용자에 의해 어떻게 작동되는가에 관계없이 약 0.4 내지 2.1 m/sec 의 값으로 될 수 있는바, 발포체 패드는 제8도에 대해 설명된 형태로 되며 또한 플로토 영역내에서 작동하도록 미리 가압된다. 예컨대 예비 하중이 부여된 스프링 주단을 사용하는 다른 기계적 등가장치들이 사용될 수 있어 실제로 일정한 방출속도 또는 바람직한 방출 속도 범위를 보장할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

설명된 바와 같이, 노즐은 무딘 단부형태로 설계되지만, 본 발명자는 제1도에 도시된 바와 같이 경사진 형상을 지니는 노즐 형태에서 조차도, 350 미크롱이하, 바람직하게는 125 내지 250 미크롱의 출구오리피스 직경을 지니는 절연재료 노즐을 사용하고, 노즐로부터의 액체의 속도를 0.3 내지 2.7 m/sec(바람직하게는 0.4 내지 2.1 m/sec)의 범위내에 있게되도록 조절함으로써, 잘록하게된 또는 조여진 띠의 형태로 저 속의 액체의 효과적인 띠형 분무가, 일정한계내에서, 적당한 극성액체, 즉 물 또는 수성 혼합액 보다 작은 극성을 지니며, 또한 1 × 10⁷Ωcm 미만의 저항을, 특히 1 × 10⁶Ωcm 내지 1 × 10⁷Ωcm 범위내의 저항율을 지니는 적당한 극성 액체에 대해 보장된다. 부가적으로 액체가 방출함으로써 액체에 가해진 고전압은 어떤 범위내로 될 필요가 있지만, 상술된 매개변수가 주어지면, 적합한 전압이 경험적으로 용이하게 될 수 있다.

상술된 수정예들에서 조차도, 통상의 각진형상의 노즐들의 사용은 약 1 × 10⁶Ωcm 및 그 이상의 특정 저항율 범위로 분무될 수 있는 액체를 한정한다.

따라서, 본 발명의 이같은 면에 따르면, 제 6, 7 및 9 도의 실시예들은, 무딘 단부로된 노즐을, 제 1 도에 도시된 바와같이 제공된 동작이 상술된 매개변수로 한정되는 바와 같은 예리한 또는 각진 노즐로 교체시킴으로써 수정될 수 있다.

Claims

약 1 × 10⁴Ωcm 이상 약 1 × 10⁷Ωcm 미만의 저항율을 갖는 액체를 분무하는데 사용하기 위한 띠방식(ligament mode) 정전기적 분무 장치로서, 오리피스를 갖는 분무헤드, 상기 오리피스를 통해 분사물로 방출되도록 분무헤드에 상기 액체를 공급하기위한 수단, 및 분무헤드에 공급된 액체가 정전기력의 영향을 받아 오리피스로부터 분출되도록 분무헤드에 높은 전위를 인가시키기 위한 수단을 포함하며, 오리피스로부터의 액체의 방출속도 및 오리피스 근접부에서의 전위경사(potential gradient)가 분사물로 방출하는 액체를 네킹(necking)시켜 오리피스의 크기보다 작은 단면크기를 갖는 띠를 형성하도록 구성되는 정전기적 분무장치.
액체를 분무시키기 위한 띠방식 정전기적 분무장치로서, 오리피스를 형성하는 분무헤드, 오리피스를 통해 방출시키도록 분무헤드에 상기 액체를 공급하는 수단, 및 상기 분무헤드에 공급된 액체가 정전기력의 영향을 받아 오리피스로부터 방출되도록 분무헤드에 높은 전위를 인가시키기 위한 수단을 포함하며, 방출액체의 네킹이 발생하여 오리피스의 크기보다 작은 단면 치수를 갖는 띠를 형성하는 방식으로 1 × 10⁴Ωcm 이상 1×10⁷Ωcm 미만의 저항율을 갖는 액체의 띠방식 분무를 달성하기 위해,

(a) 오리피스를 형성하는 분무헤드의 적어도 일부분이 전기적으로 절연되는 재료로 이루어지며;

(b) 오리피스의 직경은 350 미크롱 이하로되며;

(c) 오리피스로부터의 액체 방출속도가 0.3 내지 2.7 m/sec 로 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 띠방식 액체분무 장치.
제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 오리피스의 크기가 125 및 250 사이 - 350 미크롱인 장치.
정전기적으로 액체를 분무시키기 위한 장치로서, 압축되는데 응답하여 내용물을 분배시킬수 있는 형태의 용기를 수용하기 위한 하우징, 상용중 액체가 분무되는 노즐, 예정된 범위내의 방출 속도로 액체의 방출을 달성하기 위해 노즐에 액체를 공급하도록 용기를 가압하기 위한 수단, 및 액체가 전기적으로 충전된 분무형태로 장치로부터 방출되도록 액체에 전위를 가하기 위한 고전압수단을 포함하며, 1 × 10⁴Ωcm 내지 1 × 10⁷Ωcm 범위의 저항율을 갖는 액체가 상기 예정된 범위내의 방출속도로 방출될 때, 액체가 노즐의 방출출구보다 적은 직경으로 네킹되어 물방울로 분산되는 띠형태로 되도록 노즐이 구성되거나 변위 제어수단이 노즐에 제공되는, 액체를 정전기적으로 분무시키기 위한 장치.
약 1 × 10⁴Ωcm 이상 1 × 10⁷Ωcm 미만의 저항율을 갖는 액체를 정전기적으로 분무시키기 위한 방법으로서, 분무헤드의 오리피스를 통해 방출시키도록 분무헤드에 상기 액체를 공급하는 단계, 분무헤드에 공급된 액체가 정전기력의 영향을 받아 오리피스로부터 분출되도록 높은 전위를 가하는 단계, 및 오리피스의 크기보다 작은 단면 크기를 지니는 띠를 형성하도록 방출액체의 네킹을 달성하기 위한 방식으로 오리피스의 인접부에서의 전위경사 및 오리피스로부터의 액체의 방출속도를 제어하는 단계를 포함하는, 액체를 정전기적으로 분무시키기 위한 방법.
약 1 × 10⁷Ωcm 이하의 저항율을 갖는 액체를 정전기적으로 분무시키기위한 방법으로서, 분무헤드의 오리피스를 통해 방출하도록 분무헤드에 상기 액체를 공급하는 단계, 및 분무헤드에 공급된 액체가 정전기력의 영향을 받아 오리피스로부터 띠형태로 돌출되도록 고전위를 가하는 단계를 포함하며, 상기 오리피스는 350 미크롱 이하의 직경을 지니며 분무헤드의 전기절연 부분에 형성되며, 상기 액체는 오리피스로부터의 액체의 방출속도가 0.3 m/sec 내지 2.7 m/sec로 됨으로서 띠 형태가 오리피스의 단면 크기보다 작은 크기로 네킹되도록 오리피스에 공급되는, 액체를 정전기적으로 분무시키기

위한 방법.