JP2012011323A - 静電噴霧装置の噴口 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノズルから噴出する液滴を安定的に誘導帯電可能にする。
【解決手段】 本発明の静電噴霧装置の噴口１は、噴霧対象の液体を液滴Ｄにして噴出するノズル２と、液滴Ｄの拡散範囲の外周に内周が近接するように配設された略環状の電極３と、ノズル２の基端側に対して電極３を支持する電極ホルダ４とを備え、前記液体及び電極３の間に印加される高電圧により液滴Ｄを誘導帯電させるように構成されている。電極ホルダ４は、電極３を防水状に密閉収容するように構成されるとともに、該電極３に接触した内面１２ａと、噴霧時に液滴Ｄが該電極３の電界により吸引されて付着し得る位置にある外面１２ｂとを有した半導電性の防水用シール１２を構成要素として備え、それ以外の構成要素１０，１１，１３，１４が非導電性の部材からなっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、静電気を利用して薬液等の噴霧を行う誘導帯電型・静電噴霧装置の噴口に関するものである。

従来のこの種の静電噴霧装置の噴口は、噴霧対象の薬液を液滴にして噴出するノズルと、前記液滴の拡散範囲の外側に近接するように配設された電極とを備え、前記ノズルに供給する液体と前記電極の間に高電圧を加えることにより、前記液滴を誘導帯電させるように構成されている。電極は円環状に形成された金属からなり、ノズルの周囲を囲うように形成された電極ホルダーの先端に設置されている。電極ホルダーは、ノズルの基端側に支持されている。

この噴口により噴霧を開始すると、前記ノズルから噴出した薬液が前記電極ホルダーに付着し、前記電極及び前記ノズルに接続した連続膜が形成される。通常、この主の薬液には、作物や虫等に付着し易くするための展着剤が含まれているため、前記連続膜が形成され易くなっている。この連続膜により、前記電極及び前記ノズルの間で漏電が発生することがある。

この不具合現象を解決しようとした噴口の従来例としては、特許文献１記載の静電散布ノズルを例示する。この静電散布ノズルは、図４に示すように、ノズル本体１１２の噴霧口１１２ａ近傍に電極１１４を配置し、この電極１１４からの高電圧によってアース電位の薬液１００を帯電させるようにしている。ノズル本体１１２の外側に、このノズル本体１１２を覆う非導電性カバー１１３を取付けている。電極１１４を非導電性カバー１１３の厚み内に隠蔽して防水状に収めている。電極１１４と接続した電線１１５が貫通し、この電線１１５の非導電性カバー１１３から外部に引き出された部分を防水プラグ１１６で止水している。

特許文献１によれば、この静電散布ノズルには次の効果があるとされている。
（１）電極１１４をノズル本体１１２の外側を覆う非導電性カバー１１３の厚み内に隠蔽して防水状に収めたので、電極１１４の絶縁状態の維持と外部への露出防止により、人体がカバーに触れたり水滴に触れても感電の危険性はなくなる。
（２）電極１１４は防水されているので電気絶縁状態となり、薬液１００と電極１１４間で漏電して電圧が降下するようなことがなく、確実に静電の効果を維持することができる。

特許第４４２１９８８号公報（段落０００８〜００１０、図１）

この静電散布ノズルには、以下の課題が存在する。なお、以下で参照する図５において、丸で囲んだマイナス符号はマイナス極性の電荷を表しており、電極１１４におけるプラス符号は電極１１４がプラス極性であることを表している。

（１）図５（ａ１）に示すように、薬液１００の液滴Ｄは電極１１４とは反対極性（本例ではマイナス極性）に帯電しているので、電極１１４から発せられる電界Ｅに引き寄せられ、非導電性カバー１１３の表面に付着して、該反対極性に帯電した連続膜Ｍが形成される。このとき、電極１１４は非導電性カバー１１３の厚み内に隠蔽され防水状に収められているので、該連続膜Ｍは非導電性カバー１１３の表面において電気的な絶縁状態となり、該連続膜Ｍの電荷は漏電することなく保持される。このため、図５（ａ２）に示すように、連続膜Ｍの電荷により、電極１１４から発せられる電界Ｅがキャンセルされ、薬液１００の帯電作用が低減する。同様な状態は、帯電した連続膜Ｍによる場合だけでなく、摩擦等により非導電性カバー１１３の表面が静電気で帯電した場合にも同様に起こり得る。

（２）図５（ｂ１）に示すように、連続膜Ｍがアース電位の物体Ｘに接触してしまうと、アース電位の物体Ｘを通じて電極１１４の電界Ｅを打ち消す電荷が連続膜Ｍに誘導され、その後、図５（ｂ２）に示すように、連続膜Ｍがアース電位の物体Ｘから離れても、該連続膜Ｍに誘導された電荷が保持されてしまい、電極１１４の電界Ｅが打ち消されて、薬液１００が誘導帯電しなくなる。

上記課題を解決するために、本発明の静電噴霧装置の噴口は、
噴霧対象の液体を液滴にして噴出するノズルと、
前記液滴の拡散範囲の外周に内周が近接するように配設された略環状の電極と、
前記ノズルの基端側に対して前記電極を支持する電極ホルダとを備え、
前記液体及び前記電極の間に印加される高電圧により前記液滴を誘導帯電させるように構成された静電噴霧装置の噴口であって、
前記電極ホルダは、前記電極を防水状に密閉収容するように構成されるとともに、該電極に接触した内面と、噴霧時に前記液滴が該電極の電界により吸引されて付着し得る位置にある外面とを有した半導電性の部材を構成要素として備え、それ以外の構成要素が非導電性の部材からなっており、
前記外面に付着した前記液滴の電荷を、前記半導電性の部材を介して前記電極へ漏電させるように構成されている。

前記半導電性の部材としては、前記内面及び前記外面の間で半導電性を有していればよく、該部材全体が半導電性材料から構成されている必要はないし、単一の部品から構成されている必要もない。換言すると、前記半導電性の部材としては、前記内面及び前記外面の間で半導電性を有している限り、例えば、前記内面及び前記外面の間に半導電性材料以外からなる部位が含まれていてもよいし、複数の部品から構成されていてもよい。

この構成によれば、前記半導電性の部材における前記外面に、前記電極とは反対極性に帯電した前記液滴が付着したり、該液滴が付着することにより該反対極性に帯電した前記液体の連続膜が形成されたり、前記電極ホルダの表面が静電気で帯電したりしても、該半導電性の部材を介して、該液滴、該連続膜、該静電気等の電荷を前記電極に漏電させることができる。これにより、従来例とは異なり、電極ホルダの表面に電荷が蓄積されることがないので、前記電極からの電界がキャンセルされることがなく、前記液滴を安定的に誘導帯電させることができる。また、前記外面や、該外面の表面に形成された連続膜に人が万一触れたとしても、前記電極から人体へ流れる電流を、半導電性の部材により抑制することができる。

前記静電噴霧装置の噴口としては、
前記半導電性の部材は、前記電極への高電圧印加時に前記外面がアースされたときに流れる電流が約１０μＡ〜約１５０μＡになるように構成された態様を例示する。

ここで、前記電流の下限を約１０μＡとしたのは、これよりも電流が小さいと、前記電極ホルダの表面の電荷を前記電極へ効率的に漏電させることの妨げとなってしまうからである。また、前記電流の上限を約１５０μＡとしたのは、これよりも電流が大きいと、万一前記外面に人が触れたときの人体への影響が大きくなるためである。

前記静電噴霧装置の噴口としては、
前記電極ホルダは、前記ノズルの先端側の外周を覆うホルダ本体と、該ホルダ本体の先端側に取り付けられるホルダキャップと、該ホルダ本体及び該ホルダキャップの対峙面間に配設される一対の防水用シールとを備え、該一対の防水用シールの間に前記電極が組み込まれるように構成されており、
前記ホルダ本体、前記ホルダキャップ、前記一対の防水用シール各々のうちの少なくとも一つが前記半導電性の部材となっている態様を例示する。

この構成によれば、本発明の噴口を簡単な構成で低コストに実現できる。

前記静電噴霧装置の噴口としては、
前記ノズルから前記外面までの沿面の途中部には、該ノズル及び該外面間の漏電を防止する非導電性の漏電防止部が設けられた態様を例示する。

この構成によれば、前記漏電防止部により、前記ノズル及び前記外面間が前記連続膜により漏電することを防止できる。

本発明に係る静電噴霧装置の噴口によれば、ノズルから噴出する液滴を安定的に誘導帯電させることができるという優れた効果を奏する。

本発明を具体化した一実施形態に係る静電噴霧装置の噴口を示す断面図である。 同噴口の要部の一部を破断した状態を示す分解斜視図である。 噴霧中における同噴口の電界状況を示す図である。 従来の噴口としての静電散布ノズルを示す断面図である。 噴霧中における同静電散布ノズルの電界状況を示す図である。

図１〜図３は本発明を具体化した一実施形態の静電噴霧装置の噴口１を示している。図１及び図２に示すように、この噴口１は、噴霧対象の液体を液滴Ｄにして噴出するノズル２と、液滴Ｄの拡散範囲の外周に内周が近接するように配設された略環状の電極３と、ノズル２の基端側に対して電極３を支持する電極ホルダ４と、電極ホルダ４の内外にそれぞれ設けられた非導電性の漏電防止部６，７とを備え、前記液体及び電極３の間に印加される高電圧により液滴Ｄを誘導帯電させるように構成されている。

ノズル２は、継手１６を介して噴管９に接続されており、噴管９を通じて供給される噴霧対象の液体を液滴Ｄにして噴出するように構成されている。ノズル２は、非導電性材料又は導電性材料のいずれからなっていても構わない。本例のノズル２は、噴口１の重量を軽量化するために、樹脂製となっている。ノズル２の基端側には、防水用シール１７を介して非導電性材料からなるホルダ取付部１５が取り付けられている。

噴管９は、その一部が導電性材料からなるとともにアースされており（図１参照）、これにより前記液体がアースされるようになっている。前記液体をアースする態様としては、これに限定されず、該液体に接する他の導電性部位（後述するノズル２や、導電性材料で形成された、該液体の収容タンク等）や該液体中に浸けられた電極等をアースすることによる態様を例示する。

電極３は、本例では円環状に形成され、ノズル２から噴出される液滴Ｄの拡散範囲の外側に近接するように配設されており、被覆導電体としての高電圧ケーブル５を介して高電圧供給部８から供給される高電圧（本例では約＋６．３ｋＶ）が印加されるようになっている。高電圧ケーブル５は非導電性材料で被覆されている。電極３の形状は、略円環状であれば特に限定されず、一箇所が破断したＣ字状に形成された態様や、互いに導電体で接続された複数の部材を略円環状に配設してなる態様を例示する。

電極ホルダ４は、ノズル２の先端側の外周を覆う略円筒状のホルダ本体１０と、該ホルダ本体１０の先端側に取り付けられるホルダキャップ１１と、該ホルダ本体１０及び該ホルダキャップ１１の対峙面間に電極３とともに配設され、該電極３の両側をシールするための一対の防水用シールとしての内周側の防水用シール１２及び外周側の防水用シール１３と、ホルダ本体１０に設けられた高電圧ケーブル５を引き出す貫通孔１０ｂ内に配設され、高電圧ケーブル５及び貫通孔１０ｂの間をシールする防水プラグ１４とを備えており、電極３を防水状に密閉収容するように構成されている。

ホルダ本体１０は、基端部がホルダ取付部１５を介してノズル２に支持されている。ホルダ本体１０の先端部には、外周形状が先端側になるほど２段階に縮径されてなる縮径部が設けられている。ホルダ本体１０の基端部と先端部との間の周壁には、４つの貫通穴１０ａが周方向に等間隔をおいて設けられている。前記縮径部における大径側の段１０ｃには外周側の防水用シール１３が装着され、小径側の段１０ｄには電極３が装着されるようになっている。縮径部における小径側の段１０ｄの先端外周縁部、即ちホルダ本体１０の先端外周縁部と、該外周縁部に対峙する電極３の内周縁部は、それぞれ斜めに面取りされており、これにより両縁部の間に断面Ｖ字状の環状溝１８が形成されており、ここに内周側の防水用シール１２が装着されるようになっている。また、ホルダ本体１０の縮径部には、電極３に接続された高電圧ケーブル５を外部に引き出すための貫通孔１０ｂが設けられている。

ホルダキャップ１１は、非導電性材料からなり、液滴Ｄの拡散範囲の外周に内周が近接するように形成された環状の円盤部と、該円盤部の外周縁部に一体的に形成された円筒部とにより構成されており、該円筒部の内周面にはホルダ本体１０の外周面に設けられた雄ネジ１０ｅに螺合する雌ネジ１１ａが形成されている。そして、電極３及び一対の防水用シール１２，１３を装着した状態のホルダ本体１０の先端部に、このホルダキャップ１１を被せ、これを捩って取り付けるようになっている。

本例の電極ホルダ４の構成要素である、前記対峙面間における内周側の防水用シール１２は、該電極３に接触した内面１２ａと、噴霧時に液滴Ｄが該電極３の電界により吸引されて付着し得る位置にある外面１２ｂとを有した半導電性の部材となっている。また、電極ホルダ４のその他の構成要素であるホルダ本体１０、ホルダキャップ１１、外周側の防水用シール１３、及び防水プラグ１４は、非導電性の部材からなっている。本例の半導電性の部材である内周側の防水用シール１２は、太さが約３．５ｍｍ、内径が約３７．７ｍｍ、体積抵抗率が約８．４×１０⁹Ω・ｍのＯリングとなっており、電極３への高電圧印加時に外面１２ｂがアースされたときに流れる電流が約２０〜３０μＡになるように構成されている。

電極ホルダ４の内側の漏電防止部６は、ノズル２から防水用シール１２の外面１２ｂまでの沿面の途中部であるホルダ取付部１５の内面に設けられており、ホルダ取付部１５の内面からノズル２の周囲を囲うように突設された円環部２２と、円環部２２の開口部に対峙して該開口部の開口を狭めるように設けられた鍔部２１とを備えている。そして、ノズル２及び円環部２２の間に形成される環状凹部２２ａは、防水用シール１２の外面１２ｂに形成される連続膜Ｍを途切れさせることにより、ノズル２及び該外面１２ｂ間の漏電を防止するように構成されている。

電極ホルダ４の外側の漏電防止部７は、ノズル２から防水用シール１２の外面１２ｂまでの沿面の途中部であるホルダ取付部１５の外面に設けられており、ホルダ取付部１５の外面からノズル２の周囲を囲うように突設された４重の円環部２３と、円環部２３の開口部に対峙して該開口部の開口を狭めるように設けられた２重の鍔部２４，２６を備えている。そして、ノズル２及び円環部２３の間に形成される環状凹部２３ａは、防水用シール１２の外面１２ｂに形成される連続膜Ｍを途切れさせることにより、ノズル２及び該外面１２ｂ間の漏電を防止するように構成されている。

次に、本発明の噴口１の作用について図３を参照しながら説明する。なお、図３において丸で囲んだマイナス符号はマイナス極性の電荷を表しており、電極３におけるプラス符号は電極３がプラス極性であることを表している。

まず、電極３に対し高電圧を印加すると、電極３の周りに電界Ｅが発生する。これとともに、噴霧を開始すると、図３（ａ１）に示すように、ノズル２からの液滴Ｄは電極３とは反対極性（本例ではマイナス極性）に帯電する。この液滴Ｄは電極３に引き寄せられ、電極ホルダ４の表面に付着し、該反対極性に帯電した連続膜Ｍが形成される。この液滴Ｄや連続膜Ｍが半導電性の部材としての内周側の防水用シール１２の外面１２ｂに接触すると、その電荷が該防水用シール１２を介して電極３に漏電する。このように液滴Ｄや連続膜Ｍの電荷が速やかに除電されるようになっているので、図３（ａ２）に示すように、該液滴Ｄが付着したり、連続膜Ｍが形成されたりした後も、それ以前と同様の電界Ｅの強度を維持することができる。これと同様に、摩擦等により電極ホルダ４の表面に静電気が発生した場合も速やかに除電される。

また、図３（ｂ１）に示すように、連続膜Ｍがアース電位の物体Ｘに接触してしまうと、アース電位の物体Ｘを通じて電極３の電界Ｅを打ち消す電荷が連続膜Ｍに誘導されるが、その後、連続膜Ｍがアース電位の物体Ｘから離れると、該連続膜Ｍの電荷が該防水用シール１２を介して電極３に漏電する。このように連続膜Ｍの電荷が速やかに除電されるようになっているので、図３（ｂ２）に示すように、アース電位の物体に接触する前と同様の電界強度に復帰することができる。

以上のように構成された本例の静電噴霧装置の噴口１によれば、前記半導電性の部材である防水用シール１２における外面１２ｂに、電極３とは反対極性に帯電した液滴Ｄが付着したり、該液滴Ｄが付着することにより該反対極性に帯電した前記液体の連続膜Ｍが形成されたり、電極ホルダ４の表面が静電気で帯電したりしても、該防水用シール１２を介して、該液滴Ｄ、該連続膜Ｍ、該静電気等の電荷を電極３に漏電させることができる。これにより、従来例とは異なり、電極ホルダ４の表面に電荷が蓄積されることがないので、電極３からの電界Ｅがキャンセルされることがなく、前記液滴を安定的に誘導帯電させることができる。また、外面１２ｂや、該外面１２ｂの表面に形成された連続膜Ｍに人が万一触れたとしても、電極３から人体へ流れる電流を、半導電性の部材である防水用シール１２により抑制することができる。

また、電極ホルダ４は、ノズル２の基端側に設けられるホルダ本体１０と、該ホルダ本体１０の先端側に取り付けられるホルダキャップ１１と、該ホルダ本体１０及び該ホルダキャップ１１の対峙面間に配設される一対の防水用シール１２，１３と、防水プラグ１４とを備え、該一対の防水用シール１２，１３の間に電極３が組み込まれるように構成されており、防水用シール１２が前記半導電性の部材となっており、本発明の噴口１を簡単な構成で低コストに実現できる。

また、ノズル２から外面１２ｂまでの沿面の途中部には、該ノズル２及び該外面１２ｂ間の漏電を防止する非導電性の漏電防止部６，７が設けられているので、ノズル２及び外面１２ｂの間が連続膜Ｍにより漏電することを防止できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）電極ホルダ４の構成要素である内周側の防水用シール１２に代えて、又はこれとともに、同他の構成要素を半導電性の部材として構成すること。
（２）電極３への高電圧印加時に外面１２ｂがアースされたときに、前記半導電性の部材としての防水用シール１２に流れる電流を、３０μＡより大きくすること。
（３）高電圧ケーブル５にも電極ホルダ４及び高電圧供給部８の間の漏電を防止する漏電防止部を設けること。
（４）電極ホルダ４の形態を適宜変更すること。例えば、前記実施形態の電極ホルダ４におけるホルダ本体１０の雄ネジ１０ｅを含むそれよりも先端側をそのまま備え、該先端側とノズル２の基端側とを１本又は複数本のアームにより連結した構造とする態様が挙げられる。この態様では、漏電防止部６，７に代えて、又はこれらとともに、ノズル２から外面１２ｂまでの沿面の途中部としての前記アームの途中部に、該ノズル２及び該外面１２ｂ間の漏電を防止する非導電性の漏電防止部を設けることができる。

１ 静電噴霧装置の噴口
２ ノズル
３ 電極
４ 電極ホルダ
５ 高電圧ケーブル
６ 漏電防止部
７ 漏電防止部
８ 高電圧供給部
９ 噴管
１０ ホルダ本体
１０ａ 貫通穴
１０ｂ 貫通孔
１０ｃ 大径側の段
１０ｄ 小径側の段
１０ｅ 雄ネジ
１１ ホルダキャップ
１１ａ 雌ネジ
１２ 防水用シール
１２ａ 内面
１２ｂ 外面
１３ 防水用シール
１４ 防水プラグ
１５ ホルダ取付部
１６ 継手
１７ 防水用シール
１８ 環状溝
２１ 鍔部
２２ 円環部
２２ａ 環状凹部
２３ 円環部
２３ａ 環状凹部
２４ 鍔部
２６ 鍔部
Ｄ 液滴
Ｅ 電界
Ｍ 連続膜
Ｘ アースされた物体

Claims (4)

1. 噴霧対象の液体を液滴にして噴出するノズルと、
   前記液滴の拡散範囲の外周に内周が近接するように配設された略環状の電極と、
   前記ノズルの基端側に対して前記電極を支持する電極ホルダとを備え、
   前記液体及び前記電極の間に印加される高電圧により前記液滴を誘導帯電させるように構成された静電噴霧装置の噴口であって、
   前記電極ホルダは、前記電極を防水状に密閉収容するように構成されるとともに、該電極に接触した内面と、噴霧時に前記液滴が該電極の電界により吸引されて付着し得る位置にある外面とを有した半導電性の部材を構成要素として備え、それ以外の構成要素が非導電性の部材からなっており、
   前記外面に付着した前記液滴の電荷を、前記半導電性の部材を介して前記電極へ漏電させるように構成された静電噴霧装置の噴口。
2. 前記半導電性の部材は、前記電極への高電圧印加時に前記外面がアースされたときに流れる電流が約１０μＡ〜約１５０μＡになるように構成された請求項１記載の静電噴霧装置の噴口。
3. 前記電極ホルダは、前記ノズルの先端側の外周を覆うホルダ本体と、該ホルダ本体の先端側に取り付けられるホルダキャップと、該ホルダ本体及び該ホルダキャップの対峙面間に配設される一対の防水用シールとを備え、該一対の防水用シールの間に前記電極が組み込まれるように構成されており、
   前記ホルダ本体、前記ホルダキャップ、前記一対の防水用シール各々のうちの少なくとも一つが前記半導電性の部材となっている請求項１又は２記載の静電噴霧装置の噴口。
4. 前記ノズルから前記外面までの沿面の途中部には、該ノズル及び該外面間の漏電を防止する非導電性の漏電防止部が設けられた請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電噴霧装置の噴口。

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