KR810001882B1 - 액체의 분무방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

액체의 분무방법

제1도는 본 발명에 의한 바람직한 정전형 분무기의 주요부분을 개략적으로 도시한 정면도

제2도는 제1도에서 도시한 분무기 노즐(nozzle)의 단면도.

제3도는 제2도의 분무기 노즐의 저면도

제4도는 제1도의 분무기의 전기 회로선도

제5도는 본 발명에 의한 총형 분무기의 주요부분을 개략적으로 도시한 것으로서 일부를 절단한 정면도

제6도는 제5도의 총형 분무기의 전기회로선도

제7도는 본 발명에 의한 분무기용의 두개의 동심 관(tube)으로 구성된 노즐의 단면도

제8도는 제7도의 노즐의 저면도

제9도는 본 발명에 따른 분무기용의 고정도전성 블록(block)으로 구성된 노즐의 단면도

제10도는 편향전극을 구비한 제1도의 분무기의 개략도

제11도는 제10도에 나타난 분무기 노즐의 단면도

제12도는 직선 슬리트 구조를 갖는 본 발명에 따른 분무장치의 헤드(head)의 사시도

제13도는 제10도의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도

제14도는 제10도의 장치의 부분 저면도.

본 발명은 액체의 분무 및 전착에 관한 것이다. 본 발명은 특정한 용도를 위한 것이지만 결코 약제 조성물을 농작물에 분무하고 도료의 도포에만 사용하기 위한 것은 아니다. 또한 본 발명은 에어로졸 분산질의 형성에도 응용된다.

액체가 접지전위 이상 또는 이하의 전압의 도전성 표면 부근까지 변위시, 액체는 자유공간으로 빠져나오자마자 전위원과 전하의 변환에 의하여 생기는 정미(正味)전하를 갖게될 것이다. 이와 같은 기술은 액체가 도전성 표면 부근으로부터 자유공간으로 빠져나올때 액체중의 정미전하는 액체의 표면장력을 방해하기 때문에 배출되는 액체를 분무하는데 사용할 수 있다. 분무화 후에 빠져나온 액체의 미세방울에 존재하는 전하량은 부분적으로 도전성표면에 있는 전계강도에 관계한다.

특히 정전도장에 사용되는 공지의 장치에서는, 도전성 표면에 있어서 전개강도(1) 예컨대 회전하는 예리한 연부를 갖는 디스크와 같은 도전성 표면의 연부(이 연부에 인접하여 도료가 압출된다)를 예리하게 하고 ; (2)도전성 표면의 전위를 대략 60-1000kv 정도의 높은 값으로 상승시키고 ; (3)접지되어서 도전성표면과 도장표적 표면과의 사이에 존재하는 정전계의 접지경계에 있는 도장 표적이 액체가 나오는 도전성 표면에 있어서의 전계강도를 높게 유지하도록 충분히 근접하게 함으로서 최대로 된다. 도전성 표면 및 표적표면은 전계의 주요한 경계선을 정한다.

이러한 공지된 장치의 현저한 특징은 고전압과 예리한 연부를 갖는 도전성 표면이 조합하여 주위공기의 파괴(코로나 방전으로서 알려진 현상에 의해서 )을 일으킨다는 점이다. 이것의 효과는 도전성 표면에 공급되는 전류가 모두 액체를 충전하는데 사용되지 않는다는 점이다. 따라서, 코로나 방전이 일어나면, 불필요한 전류손실이 결과로서 일어나고, 또 고전위원으로부터 인출되는 전류를 크게 증대시킨다. 이것은 결점들을 가지고 있는 바, 그중 하나의 심각한 결점은 고전위원에 요구되는 전력이 너무 커서 휴대용 에너지원, 예컨대 토치 바테리(torch battery)에 의해서 용이하게 충족시킬 수 없다는 점이다.

놀랍게도, 부재(전장 조절용 부재로서 후술함)를 전도표면에 매우 가까이에 위치시키는 경우, 1-20kv크기의 비교적 낮은 전압을 사용해서 도전성표면에 미세방울을 대전하기에 충분히 높은 전개강도로 얻을 수 있음을 알았다. 따라서, 예컨대 10^-2쿨롱/kg(coulombs/kilogram) 정도의 높은 전하밀도를 액체에 있어서 얻어질 수 있다. 이렇게 함으로써 고전하이용 효율이 가능해지며, 그렇게 함으로써 낮은 전력원, 예컨대 압전(壓電)결정체, 토치 바테리 또는 태양전지 같은 낮은 전력원을 전하이송장치로서 이용할 수 있고 또 액체를 정전 분무시킬 수 있다.

이러한 분무작용에는 공기강풍이나 회전 디스크(disc)와 같은 기계적인 수단을 전혀 필요로 하지 않는다. 도전성표면에 있어서 압전에 의한 전계와 분무된 액체 자체의 공간전하의 조합에 의하여 미세한 방울을 접지된 물체를 향하게 할 수 있고 또 공중(에어로졸) 연무를 형성시킬 수 있다.

전계 조정용 부재는 액체를 분무시키는 영역내의 전계에 강하게 영향을 미치기 때문에 의사 표적이라고 생각할 수 있다. 그러나 실제의 표적과 달라서 그것은 도전성 표면에 매우 가까이 위치하여 전계를 강화한다. 놀랍게도, 전계 조정용 부재 그 자체가 분무에 대한 표적으로는 되지 않도록 용이하게 배치할 수 있다는 사실을 알았다.

이에 대한 이유는 충분히 이해되지 않으나, 관찰에 의하면 만약 액체의 물리적 특성(예컨대, 저항율, 점도) 및 유속이 약 1㎝ 또는 그 이상의 대역(정전적으로)을 형성한다면, 관성 중력장 및 정전계의 합력이 전계조정용 부재로부터 멀어지는 전계의 일부에서 분무작용이 발생함을 발견하였다.

전계조정용 부재를 상기 정전대역의 분무용 첨단의 하류에 배치 함으로써 분무된 미세방울을 전계조정용 부재상에 충돌시킬 수 있다는 사실을 발견했으며, 이 경우에 있어서, 충돌 액체가 비교적 소량에서 전계조정용 부재의 표면이 충분히 도전성이 있고 접지되어 있고 접지되어 있다면 충돌입자는 이들의 전하를 방출하여 전계중의 유도작용으로 반대 전하를 받아들인다는 사실을 발견했다. 이것에 의하여 이들 충돌입자는 재차 분무화되어 부재상에 남아있지 못하게 한다.

본 발명에 의하면, 액체 약제 조성물을 도전성 또는 반도전성 표면에 공급하고, 이 표면으로부터 액체 약제조성물을 정전력에 의하여 분무시켜 대전입자의 연무를 형성하고, 비교적 낮은 전압을 사용하여 낮은 전류 손실로 상기 표면에 분무전계 강도를 발생케하는 그러한 전위의 전계 조정용 부재의 극히 가까이에 상기 표면을 위치시키고, 상기 전계 조정용 부재상에 실제적으로 액체가 남지 않도록 함을 특징으로 하는 약제의 분무방법이 제공된다.

본 발명은 또한 동작시에 대전될 수 있는 도전성 또는 반도전성의 표면을 가지며 이 표면에 인접하여 정전력으로 액체를 분무하는 분무 헤드(head), 상기 표면에 인접하여 액체를 공급하는 장치, 및 상기 표면의 아주 가까이에 설치되고 그리고 비교적 낮은 전압을 사용하여 낮은 전류손실로서 상기 표면에 높은 전계강도를 생기게 할 수 있는 전위로 상기 표면에 대하여 유지시킬 수 있게 구성된 전계 조정용 부재를 가지며, 이 전계조정용 부재상에 입상 액체가 남지 않도록 함을 특징으로 하는 상기 방법을 실시하기에 적합한 정전 분무장치를 포함한다.

전류 손실이라함은 액체를 대전시키는데 사용한 것은 이외의 사용된 고전압 전류 소모를 의미한다.

전계 조정용 부재 및 표적은 모두 접지전원에 있음이 바람직하다. 그러나, 분무 전계는 또한 전계조정용 부재를 변경시키고 표면을 접지시키므로서 발생될 수 있다.

도전성 표면이라는 용어는 1 ohm.cm정도 또는 그 이하의 저항율을 갖는 재료의 표면을 의미하고, 반도전성 표면이라는 용어 1-10¹²ohm.cm이상의 저항율을 갖는 재료의 표면을 의미하며, 절연재료라함은 10¹²ohm.cm이상의 저항율을 갖는 재료를 의미한다.

액체를 분무시키는 도전성 또는 반도전성 표면은 여러 가지 형태일 수 있다. 이것은 흔히 분무도관의 단부, 바람직하기로는 모세관 크기의 도관, 예컨대 노즐(nozzle)구멍이며, 동작시 이것을 통하여 액체가 분무된다.

또한 도전성 표면은 두개의 동심(同心) 관(管)의 모서리로 구성되며 이 모서리는 환(環)상의 구멍을 형성하며 이것을 통하여 액체가 배출된다. 관의 모서리는 톱니모양이거나 흠이 있을수 있다. 이와는 달리, 도전성 표면은 모세관 폭의 슬로트(slot)를 형성하는 두개의 모서리로 구성될 수도 있다. 슬로트는 직사각형이나 또는 기타의 형태일 수 있다. 분무작용은 액체가 공급되는 중실(中實)의 도체 또는 반-도체의 평평한 표면으로부터 수행될 수 있다.

일반적으로 전계 조정용 부재의 기하학적 형상은 도전성 또는 반도전성 표면의 형상에 따른다. 표면이 노즐에 의해서 형성되는 경우 부재는 노즐을 둘러싸고 있는 부재와 함께 환형을 취한다.

일반적으로 전계 조정용 부재는 도전성 표면과의 사이에 코로나 방전을 일으킴이 없이 도전성 표면에 가능한한 인접하게 설치된다. 예를 들어 도전성 표면에 20kv가 흘러도 전개 조정용 부재는 도전성표면으로부터 약 2cm가량 떨어져 배치되는 것이 바람직하다. 전계 조정용 부재는 액체를 분부하는 도전성표면의 전면이나 후면에 배치시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 형태의 예를 들면 전계 조정용 부재는 절연표면을 가지고 있다. 예를 들어 절연표면은 플라스틱재료로 형성된 본체 또는 덮개내에 매입되어 있는 얇은 선일 수 있다. 이것은 전계 조정용 부재와 전도성 표면 사이의 간격을 에어-갭(air-gap)에 의한 절연만으로 얻을수 있는 것 보다도 매우 적게 할 수 있다. 이 결과 도전성표면의 부근에서 전계가 상승된다.

전계 조정용 부재는 이 부재와 표면 사이의 공간적 관계를 용이하게 변경할 수 있도록 본 발명의 장치에 조정 가능하게 장착되는 것이 바람직하다.

전계 조정용 부재의 위치 및 기하학적 형상은 자유 공간으로 나오는 소적(小適)의 스트립(stream)의 각도를 조절하여 줌을 발견하였다. 전계 조정용 부재가 돌출한 분무 후방에 있을때 스트립의 각도는 증가되고, 돌출한 분부의 전방에 있을때 스트립의 각도는 감소된다.

부가하여, 일반적으로 분무소적의 평균크기는 도전성 표면에 대한 전계조정용 부재의 위치에 의하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 주어진 액체의 유량에서는, 전계 조정용 부재를 도전성표면에 더 가까이 가지고 가면 일반적으로 보다 적은 평균크기의 소적이 생긴다.

전계 조정용 부재의 위치를 조절하므로서 특수한 용도에 적합하게 선택된 크기의 소적을 생성할 수 있다. 예를 들어, 표적의 최대 범위에 대하여는 살충제는 다수의 작은 입자(예, 20-30μ)가 바람직한 반면, 제초제에서는 바람에 의해 잘 표류되지 않도록 보다 큰 소적이 요구된다. 선택된 소적의 크기는 전계 조정용 부재에 의하여 발생된 전계 강도가 표적에 의하여 생긴것 보다 능가하기 때문에 도전성 표면에 대한 표적의 운동에 관계없이 유지될 수 있다.

또한 주어진 전압에서 일정한 전계조정용 부재의 위치에 대하여 주어진 액체의 소적 크기는 분무량에 관계됨을 발견하였다.

본 발명의 장치는 또한 분무 패턴에 영향을 주는 하나 또는 그 이상의 부가적인 전계조정용 부재를 함유할 수 있다. 예를 들어, 도전성 노즐 및 이 둘레에 있는 접지된 원형 전계 조정용 부재를 함유하고 있는 장치에 있어서는, 제1의 접지 원형 부재의 외측에 제2의 접지 원형 부재가 배치되어 제1의 접지 원형 부재는 분무폭을 확장하고, 한편 노즐의 하류에 설치된 횡단면적이 작은 제2의 접지 원형부재는 분무폭을 좁게한다.

액체의 분무는 표면의 전위, 전계조정용 부재의 위치, 액체의 분출량 및 액체의 성질에 관계함이 발견되었다. 실제 목적을 위하여, 고도로 비극성인 액체 예컨대 순수한 탄화수소 용매 및 고도로 극성인 액체 예컨대 물은 만족스럽게 분무되지 않음이 발견되었다.

본 발명의 방법이나 장치에 의하여 수행되는 액체의 분무에는 강풍이나 회전 디스크같은 기계적 수단을 전혀 필요로 하지 않는다. 그러나 액체가 일단 분무되어 분무 전계로부터 나오면, 표적에 대하여 보다 긴 거리에 걸쳐서 분무소적을 분사시켜 따라서 예를 들면 잎에 침투시키는 것을 돕는 것에 강풍을 사용하여도 좋다.

분무액체에 대한 표면으로서 대전된 회전 디스크를 사용함은 공지되어 있다. 그러나 전계 조정용 부재를 설치한 경우는 공지의 장치만의 경우보다 적은 전류 및 저전압에서 작동 시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 또다른 특징으로서, 동작시에 대전되어 액체를 분무하는 모전성 또는 반도전성의 회전가능한 표면, 이 표면에 액체를 공급하는 장치, 이 표면에 근접하여 위치해 있으며 비교적 낮은 전압을 사용하여 낮은 전류 손실로서 상기 표면에 대한 전위로 유지시킬 수 있도록 한 전계조정용 부재를 가지며, 전계조정용 재상에 입상액체가 남아 있지 못하도록 대전 입상 액체로 표적을 정전적으로 피복시키거나 또는 에어로졸 연무를 형성하는 데 사용되는 분무장치가 제공된다. 전계조정용 부재 및 표적은 접지 전위에 있음이 바람직하다.

전계 조정용 부재는 본 발명의 장치에 조정 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

분무작용 및 분무 궤도는 관성력 및 전계효과 ＂정전력＂의 양자에 의해 영향을 받는다. 놀랍게도, 이러한 양자 모두의 힘은 10kv정도 또는 그 이하의 전위치에서도 결합하여 미세한 분무를 생성함을 발견하였다.

예컨대, 도전성 표면으로서 1500r.p.m으로 회전하는 직경 3인치의 디스크를 사용하여, 약 20kv의 전위차의 전계조정용 부재와 도전성 표면과의 사이를 에어-갭 만으로 절연한 경우에는 매초당 1.0cc의 유량으로 20-30μ 정도의 소적 평균 직경이 관찰되었다.

어떤 상태 예컨대 액체의 분출량이 충분한 경우, 상당히 다수의 대전입자가 존재하기 때문에 분무 노즐과 표적과의 사이에 강력한 공간전하가 발생될 수 있다. 이와 같은 공간-전하는 노즐로부터 배출되는 매우 미세한 대전입자를 없애기에 충분히 커서, 노즐로부터 표적 방향에 수직 방향 또는 반대 방향에도 적당한 속도성분을 이들 입자에 부여한다. 이 작용은 후방 분무라고 칭하여 진다.

본 발명에서는 고전위의 적당히 배치된 편향전극이 이러한 후방 분무를 저지할 수 있다는 사실을 발견했다.

따라서, 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 분무장치를 가지며 추가적으로 고전위를 받을 수 있고 후방분무를 방지하는 노즐분무에 대하여 배치된 평향전극을 갖는 분무장치가 제공된다.

편향전극은 강철이나 알루미늄 같은 금속으로 제조할 수 있다. 전계조정용 부재가 환상형일 때 평향전극은 전계조정용 부재의 직경보다 약간 큰 직경의 동축(同軸)링(ring)의 형태일 수 있고 이것의 약간뒤에 배치될 수 있다. 편향전극은 공간에 고정되어 전하를 유지하도록 절연지지체에 배치될 수 있다. ＂퍼스펙스(perspex)＂와 같은 플라스틱재료로 형성된 디스크는 상기 목적에 사용될 수 있다.

편향 전극에 있어서,

(A)불필요한 전력낭비를 억제하기 위하여 매우 높은 저항의 전압기를 통하여 분무장치의 도전성 표면을 대전시키기 위해 사용된 고전압원으로 부터의 탭핑(tapping)에 의하여, 또는

(B)편향장치가 작동시에 전력의 소모가 없으므로 능동적인 장치를 반드시 필요로하지 않기 때문에 낮은 전력정격일 수 있는 별도의 높은 전압원에 의해서 설정될 수 있다.

전형적으로, 도전성 표면의 전압이 20kv인 경우 편향전극에 적당한 전압은 15-20kv이다. 또한 전형적으로, 적당한 분압계의 총저항은 10¹¹ohm정도이다. 이러한 저항은 약 2㎝의 길이와 1㎠의 단면적 기하학적 형상)을 갖는 반 절연재료를 사용함으로서 실현될 수 있으며, 반 절연 재료는 필요한 분압을 얻기 위하여 양단부 사이에 적당히 설치된 탭핑전극과 함께 양단부에 배치된 전극을 가지고 있다. 목재, 판지 및 고무 같은 스트립(Strip)을 사용할 수도 있다.

본 발명의 또다른 특징에 의하면, 본 발명에 의한 분무기를 두개 또는 그 이상을 붐(boom)부재에 설치함으로 구성된 분무장치가 제공된다. 붐 부재는 손으로 잡을 수 있으며 항공기나 또는 트랙터상에 설치하거나 또는 트랙터나 항공기의 일부를 구성할 수 있다. 본 발명에 의한 이러한 장치는 특히 여러줄의 농작물 분무에 사용되며, 트랙터나 또는 항공기에 설치된 분무기에 의해서 농작물과 잡초의 분무에 이용된다.

본 발명의 예를 첨부도면에 의거 설명하면 다음과 같다.

제1도에 대해서 설명하면, 정전형 분무기는 플라스틱 재료로 구성되며 분무기의 다른 부분에 대한 견고한 지지체를 이루는 중공튜브(中空 tube)(1)를 갖고 있다. 튜브(1)의 내부에 있는 것은 전기적 에너지원으로 작용하고 16개의 1.5볼트(Volt) 바테리(2)의 층이다. 튜브(1)의 측부에 부착된 것은 바테리(2)와 ＂ON-OFF＂스위치(4)에 연결된 브랜덴버그(Brandenburg) 223P(0-20kv, 200마이크로 암페어)고압 모듀울(module)(3)이며 이것은 고전위원(電位原)을 구성하고 있다. 튜브(1)의 전방단부에는 일체로 내부에 나삽된 목상부재(目狀部材)(5)를 가지며, 이 부재(5)는 분무할 액체를 넣은 병(6)을 수용하도록 되어 있다. 부재(5)는 그의 저부에서 절연용 플라스틱 재료로 만든 관상 분배기(7)의 상부를 지지하며 관상 분배기(7)의 저부말단은 동일한 재료로 만든 디스크(disc)(8)(제2도)을 지지한다.

제2도를 더욱 상세히 설명하면, 디스크(8)를 통하여 돌출한 것은 8개의 금속 모세관(9)으로서 이것은 분무기 노즐 조립체를 형성한다. 이 모세관(9)은 각각 베어(bare)-금속선(10)에 접착되어 있으며, 이 금속선(10)은 고 전위케이블(11)을 경유하여 모듀울(3)의 고전위 단자에 연결되어 있다.

분배기(7)은 절연용 플라스틱재료로 형성된 전환 접시(inverted)(12)로 둘러싸여 있다. 접시(12)의 연부에는 전계조정용 금속 링(ring) 부재(13)가 지지되어 있으며, 이 금속링 부재(13)는 접지도선(14)을 통하여 전기적으로 접지된다. 접시(12)는 분배기(7)에 대하여 상하로 이동할 수 있으나 마찰계합에 의해서 선택한 어떤 특정한 위치를 유지시키기 위해서 분배기상에 충분히 밀착고정되어 있다.

사용할 분무기를 조립하기 위하여는, 분무할 액체를 함유하는 병(6)을 목상부재(5)에 나착시키면서 분무기를 제1도에 도시한 위치로부터 반대로 한다. 분무기를 다시 제1도에 도시한 위치로 전환시키면 액체는 분배기(7)에 들어가서 중력 작용으로 모세관(9) 밖으로 떨어지게 된다.

액체를 분무하는 동작에 있어서, 분무기를 튜브(1)의 길이를 따라 적당한 위치에서 손으로 잡는다.

＂ON＂위치를 스위치(4)를 돌리면, 모세관(9)은 모듀울(3)에 의해서 생긴 출력과 동일한 극성으로 동일전위까지 대전된다. 이것에 의하여 분무기가 분무위치로 전환될 때 모세관으로부터 액체가 분무화되어 정적적으로 대전된 형상으로 분출하게 된다.

전계조정용 부재(13)가 접지도선(14)을 경우하여 접지될때 모세관(9)과 그 주위에 있는 정전계에 의하여 분무 노즐 조립체의 전위가 단지 10-15kv(전계 조정용 부재(13)에 대하여 양극성 또는 음극성)일지라도 분무작용과 분무형상 모두가 개선된다. 더욱이, 분무 노즐 조립체에 전계조정용 부재(13)의 밀착으로 인하여, 고전위원(3) 즉 모듀울(3)로부터의 전류는 주로 모세관(9)과 분무되는 액체사이의 전하의 변화에 의하여 발생하는 것이기 때문에 극히 소량이다.

전형적으로, 분무화된을 액체의 전하밀도는 1×10^-3콜롱/ℓ이다. 따라서, 1×10^-3ℓ/초의 액체 유량으로 모듀울(3)로부터 인출되는 전류는 단지1×10^-6암페어이며, 고전위가 1×10^-3볼트(Volt)일때 단지 1×10^-3와트의 출력을 나타낸다. 이와 같이 낮은 출력에서, 모듀울(3)에 에너지를 주는데 사용되는 바테리(2)의 유효수명은 수백시간이다.

전계 조정용 부재(13)를 낮은 전위로 또는 0전위로 유지시키기 위해서, 접지도선(14)을 실제로 지면에 접촉 시키거나 또는 어떤 기타의 저전압 고용량체에 접촉시키지 않으면 안된다. 제1도에 도시된 분무기를 휴대용으로 사용하기 위해서는, 접지도선(14)을 충분히 길게 늘어뜨려 계속 지면에 닿게하거나 또는 가끔 지면에 닿게 해야 한다. 분무기는 접지 도선(14)이 접지에 연결됨이 없이 그리고 분무 특성에 현저하게 영향을 미침이 없이 짧은 시간동안 사용할 수 있다. 접지도선(14)이 전기적으로 전혀 접지되지 않을지라도 분무기는 성능이 저하되긴 하지만 정전적으로 분무를 계속한다.

분배기(7)의 길이를 따라 접시(12)의 위치를 변화시키므로서, 모세관(9)의 고정위치에 대하여 전계조정용 부재(13)의 위치를 조정하여 전계조정용 부재(13)와 모세관(9)사이의 전위차 및 액체의 전기 저항율 같은 기타 변수에 따라 최량의 분무특성을 달성할 수 있다.

상술한 특정예는 각종 액체와 각종 표적표면으로 시범했다.

첫번째 시험에서는, 분무기를 사용하여 아크릴산계 도료용액(저항율이 거의 1×10^-7ohm.cm)을 편평한 표면과 금속튜브의 일부에 분무하였다. 양자 모두의 경우에 있어서 분무작용은 만족하였으며, 공지의 정전적 ＂피본＂효과가 명백히 증명되었다.

야외에서 실시한 두번째 시험에서는, 분무기로부터 1-15m의 거리에서 바람이 부는 쪽으로 위치한 한 쌍의 접지하여 수직으로 배치한 금속튜브(각각 직경 1인치)에 대하여 액체 살충제(저항율이 거의 5×10⁸ohm.cm)를 정진적으로 분무하고, 액체는 지상 약 1m의 높이로 분무되었다. 비교시험은 대전하지 않은 스핀닝 디스크에 의하여 분무작용을 할 수 있는 농업 분무작업용의 상업상 이용할 수 있는 기계적 분무장치를 이용하여 행하였다.

정전형 분무기로부터 나온 소적이 기계적 분무기로부터 나온 소적보다 금속튜브 전체에 더욱 균일하게 침적되었음을 알 수 있었다. 정전형 분무기는 다시 한번 중요한 ＂피복＂효과가 명백히 증명되었다.

세번째 시험에서는, 두번째 시험을 반복하되, 223p ; 0-20kv, 200마이크로 암페어 모듀울(3)(예 : 브랜덴버그 회사)대신에, 조정부 또는 피이드백(feedback)제어부를 갖지 않는 약 11kv에서 단지 1마이크로 암페어의 출력을 발생할 수 있는 11kv장치를 사용하였다.

이 실험에서 액체는 정전적으로 분무화되었고 또 만족하게 분무되었다.

제1도에 도시한 장치는 정전하를 띤 에어로졸연무, 즉, 직경이 50미크론이하의 크기, 일반적으로 1-10미크론 범위의 크기를 갖는 소적의 연무를 생성하기 위해 사용할수 있다. 제1도의 장치는 내부직경이 0.1mm인 모세관을 가지며 저항율이 거의 5×10⁸ohm.m인 액체를 8개의 모세관에 의하여 0.05cc/초의 총유량으로 사용하여 이러한 에어로졸 연무를 생성한다.

본 발명의 다른예는 제5도에 도시된 권총형의 정전형 분무기이다. 이 예에서, 고전위원은 공지된 ＂압전효과＂에 의해서 전위를 발생하는 지르콘산납 결정체로 구성된다.

제5도에 도시된 총형 분무기는 절연 플라스틱재료로 형성된 총형 케이스(21)와 금속 방아쇠(22)(제5도에서는 해방상태로 표시)로 구성된다. 방아쇠(22)의 상부는 캠(cam)(23)의 형태를 이루고 있다.

총형 분무기의 손잡이의 내부에는 중심 탬(tap) 연정부(25)를 갖는 두개의 지르콘산납 결정체(24)(영국, Southampton, vernitron 회사에서 제조한 PZT 4형)가 있다. 결정체(24)는 각각 상부면(26)을 가지며 각 동시 상부면(26)은 캠(23)에 의해서 작용한다.

총형 분무기의 노즐 단부에는 절연플라스틱재료로 형성된 분배기(27)가 장착되어 있으며, 분배기(27)의 단부에는 절연 플라스틱재료로 구성된 디스크(28)가 지지되어 있다. 디스크(28)를 통해 분배기(27)내로 돌출된 것은 탭(30)을 갖는 공급물 튜브(29)로서 이것은 분무할 액체를 보유하는 공급물 병(31)에 연결된다.

분배기(27)는 다른 단부에 절연 플라스틱 재료로 형성된 디스크(32)를 가지며, 디스크를 통해 분무기 조립체를 형성하는 8개의 금속 모세관(33)이 돌출된다. 모세관(33)은 각각 베어-금속선(34)에 각각 연결되며 그래서 총열내에 제공된 고전위케이블(35)을 경유하여 중심 탭 연접부(25)에 접속된다.

절연 플라스틱재료로 형성된 원통형 지지체(36)는 분배기(27)를 둘러싸고 있다. 지지체(36)는 분배기(27)의 길이를 따라 이동될 수 있지만 어떤 선택한 위치를 마찰 계합에 의해 유지시키기 위해서 분배기상에 충분히 밀착고정 된다. 접지도선(38)에 의해서 방아쇠에 전기적으로 연결되어 있는 금속 전계 조정용 링부재(37)는 지지체(36)에 끼워져 있다.

액체를 분무하기 위한 동작에 있어서 탭(30)을 개방한다. 이렇게 하면 액체는 중력에 의해 공급물 병(31)으로부터 공급물 튜브(29)를 따라서 분배기(27)내로 유동하게 되며 모세관(33)밖으로 빠져나오게 된다.

방아쇠를 죄면, 캠(23)이 면(26)에 작용한다. 이러한 작용은 결정체(24)를 압착해서 전위치를 발생시켜 케이블(35)을 경유하여 모세관(33)에 전달한다. 그 결과 액체는 모세관(33)으로부터 분무화되어 정전적으로 대전된 형상으로 분출하게 된다.

전계 조정용 부재(37)가 접지도선(38), 방아쇠 몇 작업자를 경유하여 접지되면, 모세관(33) 및 그 주위에 있는 정전계에 의하여 분무작용과 분무형상이 모두 개선된다.

분배기(27)의 길이를 따라 지지체(36)의 위치를 변화시키므로서 전계조정용 부재(37)의 위치를 모세관(33)의 고정된 위치에 대해 조절해서 전계조정용 부재(37)와 모세관(33)사이의 전위차 및 액체의 전기 저항율 같은 기타 변수에 따라 최상의 분무특성을 성취할 수 있다.

전형적으로, 결정체(24)를 5초동안 또는 그 정도로 서서히 압축하면, 10kv정도의 전위차가 싱기며 이와 같이 5초동안 압축하는 동안 1마이크로 쿨롱의 전하를 분무될 액체에 부여하기에 충분한 전기용량을 갖는다. 만일 액체 유출량이 약 1×10^-4ℓ/초이라면, 분무화된 미세 방울의 전하밀도는 2×10^-3콜롱/ℓ정도이다.

이와 같은 특정예를 사용한 분무시험에서, 분무결과는 표적튜브를 접지시키고 약 0.5m정도의 거리에 설치했을 때 만족스러운 분무작용 및 ＂피복＂효과가 나타났다.

도시된 총형 분무기를 방아쇠(22)와 공급물 튜브(29)에 있는 밸브(Valve)사이를 기계적으로 연결하므로 쉽게 변형시켜서 방아쇠를 당겨 밸브를 열고 방출후에 닫히게 배치할 수 있다. 이와 같은 방법에서 노즐(33)이 대전되면 액체만이 노즐(33)을 통과한다.

이와는 달리, 제1도의 분무기에 있어서 제2도의 노즐 대신에 대치될 수 있는 분무기 노즐이 제7-9도에 도시되어 있다. 제7도 및 제8도에 도시된 노즐은 내공이 균일하며 저부 절반의 외경이 감소된 중공 강철 실린더(39)로 구성된다. 실린더(39)는 그의 상부가 마찰계합에 의해서 제1도의 관상 분배기(7)내에 지지되어 있으며 금속선(10) 및 케이블(11)을 경유하여 모듀율(3)의 고전위 단자에 접속되어 있다. 실린더(39)의 저부는 씰(Seal)(40)에 의해서 밀폐되어있고 실린더 벽의 반경방향으로 뻗어 있는 모세관 크기의 4개의 구멍(41)을 갖고 있다.

외부 강철실린더(42)는 그의 상부에서 실린더(39)의 중간부를 둘러싸서 마찰 계합에 의해서 지지된다. 실린더(42)는 그의 저부에서 실린더(39)의 저부와 함께 환상요부(43)를 형성한다. 구멍(41)은 실린더(39)의 내부와 요부(43)를 연결한다.

전계조정용 링부재(13)를 지지하는 접시(12)는 분배기(7)를 둘러싸고 있다. 사용시, 스위치(4)를 ＂ON＂위치로 돌리면, 실린더(39 및 42)가 전기적으로 대전된다. 분배기(7)를 통과하는 액체는 구멍(41)으로부터 요부(43)로 통과하고 그곳으로부터 분무화되고 정전적으로 대전된 형태로 분출한다.

제9도에 도시된 노즐은 그 상부에서 제1도의 분배기(7)와 마찰계합에 의하여 지지된 중실(中實)강철 실린더(44)를 함유하고 있다. 실린더(44)는 실린더의 길이로 움직이고 실린더의 저부에 있는 횡으로 배열된 내공(46)에서 끝나는 중앙측 내공(45)을 가지고 있다. 실린더(44)는 금속선(10) 및 케이블(11)을 경유하여 모듀율(3)에 연결되어 있다. 실린더의 저부는 저부표면(48)을 가진 중심 디스크(47)로서 종단된다. 사용에 있어서, 실린더(44)가 대전되면, 분배기(7)로부터 액체는 내공(45 및 46)을 통하여 지나가서 디스크(47) 근처를 유동하고 표면(48)으로부터 분무된다.

내공(46)으로부터의 액체 유량이 충분히 감소되면, 내공(46)의 두 개의 출구와 인접한 표면으로부터 액체의 분무작용이 일어난다.

제10도 및 11도에 도시한 예는 ＂후방분무＂를 방지하기 위한 편향 전극장치를 장착한 제도의 분무기를 갖고 있다.

제10도 및 11도에 도시된 바와 같이, 절연재료로 형성된 디스크(51)는 분배기(7)의 중간부분을 포위하여 분배기(7)에 마찰계합에 의하여 보지된다. 디스크(51)의 저부표면에 부분적으로 장착되어 있는 것은 강철링 형태인 편향전극(52)이다. 이 편향전극(52)은 고전압 케이블(53)을 경유하여 분압기(55)의 탭핑(54)에 접지된다. 분압기(55)는 일단이 고전위 케이블(11)에 연결되어 있고 다른 일단이 접지도선(14)에 연결되어 있는 10¹⁰ohm을 가진 저항기로 구성되어 있다. 분압기(55)의 높은 저항은 고전압원(3)으로 부터의 전류유출을 최소화하여 주며, 편향전극(52)에서 단락(短絡)이 발생하는 경우 전류 제한기로서 작용한다.

동작에 있어서 스위치(4)를 ＂ON＂상태로 하면 편향전극(52)은 분압기(55)로부터 고전위를 받는다. 탭핑(54)을 적당히 조절하면 0볼트와 고전압원(3)의 전위사이에 소기의 전위를 얻을 수 있다. 편향전극(52)에 대한 전형적인 전압은 14kv이다.

전계조정용 부재(13)와 분무노즐(9)에 대한 편향 전극(52)의 위치는 분배기(7)의 길이를 따라 디스크(51)를 이동시키므로서 선택할 수 있다.

노즐(9)로부터 분출되는 액체는 노즐(9)에서의 높은 전압에 의하여 설정된 전계의 힘과 편향전극(52)에서의 고전위에 의한 전계조정부재(13)의 낮은 국부전위에 의하여 분무상으로 되어 지향된다.

제12-14도에 대해서 설명하면, 분무장치의 헤드는 절연플라스틱 재료로 형성되며 장방형 체임버(chamber)(62)를 가진 장방형로서 보디(body)(61)로 구성되어 있다. 장방향 보디(61)는 그의 저부면의 길이를 따라 일체로 형성된 직립 돌출부(63)를 가지고 있으며, 직립 돌출부(63)는 종방향 슬리트(stit)(64)를 가지며, 슬리트(64)는 체임버(62)에 연통하고 있다. 보디(61)의 상부면은 분무할 액체를(도시하지 않은 장치에 의하여) 수용하도록 된 구멍(65)을 가지며, 이 구멍(65)은 체임버(62)와 연통하고 있다.

슬리트(64)는 고전위원(도시하지 않았음)에 연결된 얇은 금속판(66)으로 형성된 도전성표면에 의하여 분활되어 있다. 돌출부(63)에 인접하여 지지체(67)에 의하여 접지 금속선(68)이 보지되며, 이 접지 금속선(68)은 절연 플라스틱으로 형성된 덮개(69)내에 수용되어 있다. 동작에 있어서, 금속판(66)에 고전위를 가하면, 분무할 액체는 구멍(65)를 통하여 체임버(62)에 들어간다. 액체는 슬리트(64)에서 배출되어 금속판(66)에 인접하여 분무된다.

금속선(68)은 금속판(66)의 양측에서 전계조정용 부재로서의 작용을 한다. 금속선(68)은 절연 보호표면을 갖고 있기 때문에 금속선(68)을 그와 같이 절연되지 않은 것 보다 금속 덮개(66)에 더욱 근접하게 배치할 수 있고, 또한 아아크(arc)의 위험을 크게 감소시킬 수 있다.

이와는 다른예로서 도전성 표면은 금속선으로 구성할 수 있다.

직선 슬리트구조를 사용한 또 다른예에 있어서 다수의 금속선 또는 금속판 도전성 표면을 덮개로 씌워진 다수의 금속선 전계조정용 부재사이에 배치시켜 사용한다. 이러한 구조는 분무할 액체의 용량을 증가시킨다.

상술한 여러가지 장치는 특히 본 발명의 방법, 즉 액체 살충제를 분무하는 데 유용하다. 이들 장치는 압전장치 또는 광전장치 같은 낮은 출력원에 의해서 편리하게 동력이 공급될 수 있기 때문에 휴대용 및 자체로서 완비된 것으로 용이하게 제조할 수 있다. 이 장치는 분무작용 및 부착(예, 도료의 분무, 래커칠하기) 또는 분무작용만을 필요로 하는 기타의 여러가지 목적에 쉽게 사용할 수 있다. 본 발명의 방법은 나뭇잎에 살충제를 더욱 균등하게 살포할 수 있기 때문에 액체 살충제를 살포하는 공지된 방법을 능가하는 특별한 장점을 가진다. 정전력은 분무입자를 그들의 표적에 편류를 적게하여 향하게 하고, 잎의 양측에 살포할 수가 있다. 본 발명의 방법에 의해서 살포되는 액체 약제 성분은 예컨대 살충제, 살균제 및 제초제일 수 있다. 전형적으로 그들은 약제상 불활성인 유기 희석제(예, 액체 탄화수소) 중의 약제의 용액이나 분산액의 형태이지만 또한 실제적으로 희석하지 않은 액체 약제를 살포할 수도 있다. 살포가 균일하고 편류가 최소화되며 낮은 유량을 사용할 수 있기 때문에, 특히 본 발명의 방법을 희석하지 않은 또는 고농도의 약제를 분무(초저용량분무)하는데 적당하다.

Claims (1)

1. 본문에 상술하고 도면에 도시한 바와 같이, 액체 약제조성물을 도전성 또는 반도전성 표면에 공급하고, 이 표면으로부터 액체 약제조성물을 정전력에 의하여 분무하여 대전입자의 연무를 형성하고 비교적 낮은 전압을 사용하여 낮은 전류 손실로 상기 표면에 분무전계강도를 발생케하는 그러한 전위의 전계조정용 부재의 아주 가까이에 상기 표면을 위치시키고, 상기 전제 조정용 부재상에 실질적으로 액체가 남지 않도록 함을 특징으로 하는 약제의 분무방법.

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