JPH041662B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は静電噴霧器に関する。

農業用化学薬品などの液体の帯電した飛抹つま
り小滴を噴霧する装置は、苛酷な条件の中でもほ
とんどあるいは全く保守しなくても効果的に動作
して厳密に調整された大きさの小滴を作るもので
なければならない。特に手で携帯して使用するた
め、電動機駆動と高圧給電の両方式における使用
電力はできるだけ低く抑えねばならない。

本発明の目的は改良された静電噴霧装置を提供
することにある。

本発明に拠れば円板形、皿形またはカツプつま
り椀形の液体飛散用表面と、前記表面の外縁部と
間に空隙をあけて配置された回転式電極と、液体
を前記表面に供給するための手段と、静電位源の
磁極用の結線と、前記結線に接続された時前記静
電位源の一方の磁極を前記電極につなぐための手
段と、同様に接続された時前記静電位源の他方の
磁極を前記表面の少なくとも外縁部につないで前
記空隙を横切つて電位を加えるための手段とを有
する回転式噴霧ヘツドと、前記表面と前記電極を
回転させて前記表面に供給された液体を帯電した
噴霧液として飛散させるための手段とから成る農
業用噴霧装置が提供される。

回転式電極は液体飛散表面の外縁部から外方向
に延びて空隙を形成するようにしても良い。液体
飛散表面には絶縁体と導電体のどちらでも良い。
回転式電極は円板形、皿形またはカツプ形とする
か、あるいは液体飛散表面を提供する円板形、皿
形またはカツプ形部材からの突出部としても良
い。電極の液体飛散表面から離れた側に電極から
間隔をおいて配置されたもう１つ別の液体飛散表
面があつても良い。この時の間隔は他方の表面の
外縁部から前記空隙と同様の距離で良い。空隙は
１〜５mmで良い。噴霧装置は通電されるか高圧給
電を含んで、空隙内に１mmあたり500〜3000ボル
トの電界強さを生み出す。この高圧給電は約1000
〜6000ボルトで良い。

本発明によれば軸の周りで容易に回転するシヤ
フトを収容する本体を含み、このシヤフトは本体
の外でシヤフトと共に回転しかつ間隔をおいて配
置された層を成す複数のデイスクを支持してお
り、このデイスク層は少なくとも、シヤフトに沿
つて間隔をあけて配置された第１デイスクと第２
デイスクを含んでおり、第１デイスクは液体を受
容して帯電した飛抹として噴霧するための表面を
有しており、第２デイスクは少なくともその縁部
において電気的に絶縁された導電性電極部分を含
みその縁部は第１デイスクの縁部に対し空隙を形
成している液体用静電噴霧装置が提供されるが、
この噴霧装置はさらに前記電極部分を端子に接続
して静電給電を装置に接続して前記空隙を横切つ
て静電位を及ぼすべく前記導電性電極部分を端子
に電気接続するための手段と、前記液体を第１デ
イスクに供給するための手段と、シヤフトとデイ
スクとを軸の周りに回転させるための手段とを含
んでおり、噴霧装置は作動中第１デイスクに供給
される液体がデイスクの回転する際に飛抹として
飛散され、静電給電が前記空隙を横切つて電界を
作り出して飛抹を帯電させるように構成されてい
る。

本発明によれば農業用処理液の帯電した飛抹の
噴霧を生み出す方法が提供されるが、この方法は
電気的に絶縁された液体受容面を有するデイスク
を備えることと、このデイスクを軸の周りで回転
するように支持することと、前記デイスクと共に
回転するように導電性電極を備えると共に前記電
極を前記デイスクの端部から離して配置すること
で空隙を形成することと、静電供給の一方の磁極
から前記電極に通電して前記空隙に静電界を作り
出すことと、前記表面に液体を供給することと、
前記デイスクと電極を回転させて供給された液体
を前記空隙内の静電界により帯電された飛抹とし
飛散させることとを含み、前記電界は１mmにつき
500〜3000ボルトである。

液体は導電性で静電供給の他方の磁極に接続さ
れても良い。デイスクは静電供給の他方の磁極に
接続される導電性縁部を有しても良い。

次に本発明の実施態様を添付図面を参照して説
明する。

第１図はカバー１０を含む噴霧装置を示してお
り、カバー１０がベアリング１１内に容易に回転
するように収容されたシヤフト２０の支持物を提
供している。カバー１０とシヤフト２０は電気的
に絶縁性の材料製であるが、ベアリング１１は本
実施態様では導電性のものでなければならない。
便宜上２つの絶縁ブシユ１２，１３がカバー１０
内に含まれており、それぞれベアリング１１と駆
動用電動機１とを支持している。本実施態様では
電動機１は28v.d.cで動作するように構成されて
いるが、その他の数値も必要に応じ使用可能であ
ることは明らかである。シヤフト２０は適当な方
法で電動機の駆動シヤフトに連結される。カバー
１０は１４で円錐状に延びている。

シヤフト２０はその外端部２１において全体を
参照符号３０で示される皿形デイスク層を支持し
ている。ここでは３つのデイスク３１，３２，３
３が示されている。デイスク３３は必ずしも全て
の実施態様に不可欠なものではない。第１デイス
ク３１はプラスチツク材料製で電気的に絶縁性の
あるものとする。このデイスクは回転する際に液
体を飛抹として飛散するのを助けるように、表面
に溝を備えていることが望ましい。この型式のデ
イスクは市販されており、適当な型式についても
当業者にとつては容易に明らかとなろう。デイス
ク３１の中心部は液体がシヤフト２０上に集まる
のを防ぐように形成される。デイスクの正確な形
状は個々の必要性や構造的形状に合わせて変化し
得る。液体を受けるためのカツプ状その他の凹部
があることが望ましいが、平担な表面も可能であ
るため必ずしも必要不可欠ではない。

デイスク３２は少なくとも縁部の範囲において
導電性であり、シヤフト２０上の絶縁体３４によ
りデイスク３１から離されて配置されている。絶
縁体３４を用いることでデイスク３１の縁部とデ
イスク３２の導電部分との間に空隙３６が生じる
ように、デイスク３２はデイスク３１よりわずか
に大きくしても良い。デイスク３２の導電部分は
デイスクそのものを金属製とすることでも作り出
せるが、これは導電体２２により静電供給の一方
の磁極に接続されている。導電体２２はシヤフト
２２の内腔に配置されてベアリング１１に達し、
定置ブシユ１２と導電体２３を貫通して、詳細に
は図示されていないが適当な形状の高圧給電PS
の一方の端子２７に接続されている。高圧給電
PSのもう一方の端子２６は接地するか、あるい
は後述するように噴霧器に対し「接地性」とす
る。

デイスク３２をデイスク３１よりわずかに大き
くした場合デイスク３１からの液体の帯がギヤツ
プ３６の働きで作られる電界に達するまでに水滴
となり始めているので有利であると考えられる。

第３のデイスク３３が用いられる場合、さらに
別の絶縁体３５が設けられる。ナツト２４が２つ
または３つのデイスクから成る層を別のスペーサ
とカバープレート３７と共にシヤフト上に支持し
ている。第３デイスク３３が用いられる場合導電
性のピン３８がデイスク３３から延びて、デイス
ク３１の表面で露出される。デイスク３３は導電
体であるかあるいは導電性の表面を有しているた
め、ピン３８を介してデイスク３１の表面やデイ
スク３１の導電性表面、またはその上にある液体
に接続することができる。デイスク３２の開口部
３９がピン３８をデイスク３２から分離している
ため、静電電圧がデイスク３２に供給されること
はない。液体が非導電性である場合、静電供給の
他方の磁極から少なくともデイスク３１の外側ゾ
ーンへ接続することが必要となる。

液体供給管５０はクランプ５１によりカバー１
０に固定されている。管５０は回転するデイスク
上に液体が広がる様にデイスク３１の中心部に液
体を向ける形状となつている。液体は詳細な図示
はないが液体供給LSから供給される。

液体が導電性の場合、結線２５が高圧給電PS
の端子２６に備えられるため、液体はデイスク３
２の導電性部分から異なる電位となる。

非導電性の液体が用いられる場合、端子２６か
ら空隙３６近くのデイスク３１の導電性ゾーンま
で「接地性」結線が必要となる。これは例えばシ
ヤフト２０内にデイスク３１上の溶着金属まで延
びるもう１つ別の貫通導電体を設けるなど適当な
方法で実現できる。

噴霧液を帯電させることによつて噴霧器上に蓄
積される電荷を消散させる必要のある場合、結線
２５またはいずれか他の部分を接地するかあるい
は「接地性」としても良い。噴霧装置の働きで帯
電した噴霧液は地上に生えた植物に引き付けられ
る。これは空隙３６を通過する際電荷が誘導され
るためであつて、噴霧器から地面への電位差によ
るものではない。

全体としての構造的形状は、電気的・機械的理
由からや化学的腐食に対する抵抗力から適当な材
料の選択に注意を払う以外はそれ程重要なもので
はない。カバー１０とデイスク３１との間に空間
を設けてデイスクが自由に回転できると共に噴霧
液の小滴つまり飛抹が飛散できるようにせねばな
らないのは明白である。また各デイスクはデイス
ク３１と３２の間の空隙３６が維持されるように
変形していてはならない。噴霧器の適当な大きさ
については後述する。

動作中液体が供給管５０に沿つて送られ、電動
機が通電されてデイスクを回転させ、静電供給が
デイスク３２に対し加えられる。デイスク３１と
３２の間、実際には高圧給電の２端子間の空隙に
ある静電界が、デイスク３１の回転によつて当該
デイスクから飛散される液体の飛抹を帯電させ
る。帯電作用は誘導によるものである。これは噴
霧ヘツドに液体を集結させたり静電供給の短絡を
生じ易いが、デイスクを回転させることで液体の
集結が減り能率的な動作が得られる。液滴がデイ
スクからしたたり落ちるとその液滴はおそらく
「誤つた」電荷極性を有しているはずで、標的か
ら反発されることすらあり得る。しかし一番外側
の金属デイスク３３を用いてこれを接地しておく
か接地電位にしておくと、このデイスク３３に集
まる液体はデイスク３１と３２との間にある静電
界と同様の静電界を通つて飛散され、正しい極性
と同等の電荷を有することになる。

以上述べた配置により、比較的低い静電供給電
圧を用いても飛抹を帯電させるのに適するだけの
電界を維持することができる。これは高電位の電
極、すなわちデイスク３２と接地電極（これは液
体が導電性であればデイスク３１上の接地した液
体でも良い）との間にごく小さい距離、すなわち
空隙３６が存在するためである。ギヤツプ３６は
１〜２mmと小さくすることができるため、1000〜
3000ボルトの電圧が１mmにつき約1000〜2000ボル
トの電界強度を生み出すことになるが、望ましく
は１mmにつき500ボルト以上であれば良い。電界
が例えば100〜500mm離れた噴霧器と接地した標的
植物との間にあるとすれば、このような電界はも
つと高い静電位でしか生み出せないものであり、
同様の電界強度を生むためには100000ボルトの電
位が必要となるのである。

デイスクは高電位電極が液体を飛散するデイス
クより直径が大きいものとして示されているが、
これは必ずしも必要ではない。第１図の配置は液
体供給をデイスク３１と３３の両方に持つて来る
ように変更することができる。こうする液体を送
るための中空シヤフトが必要になると共に電気供
給もいくらか複雑となるが、これらの事項は帯電
技術には影響することなく、噴霧器の量産におい
て装置コストを上げる必要もない。

電極は必ずしも別個のデイスクとする必要はな
い。デイスクの縁部近くにリツプまたフランジそ
の他の突出物として形成した電極として、この部
分が濡れた時静電位が漏れるのを防ぐためデイス
クから適当な離隔絶縁器を持たせても良い。従つ
て飛散と帯電を行なうには単一のデイスクでも十
分であり得る。

第２図はもう１つの別の形の噴霧装置の配置を
示している。便宜上プラスチツク絶縁材料で作ら
れた全体として円筒形の本体１１０がその一端で
キヤツプ１０２により支持されている電動機１０
１を収容しており、キヤツプ１０２は電動機用の
供給口出線が出るようになつている。本体１１０
の他方の端部が複式デイスクアセンブリ１３０を
支持している。電動機からデイスクアセンブリへ
の駆動は本体１１０の軸に沿つて行なわれる。

例えばアルミニウム製の導電性スリーブ１０３
は本体１１０内でデイスク端部に向かつて保持さ
れている。スリーブ１０３がベアリング１１１を
収容している。このベアリング１１１は静電供給
電圧の伝導に適するものでなければならない。次
にベアリング１１１が導電性材料製のシヤフト１
０４を支持している。シヤフト１０４はカツプリ
ング１０５／１０６から延び、本体１１０の端部
を超えてデイスクアセンブリ１０３を支持してお
り、デイスクアセンブリが電動機により回転され
る。

カツプリング１０５／１０６は電動機のシヤフ
ト上に延びる端部球状の伸張部１０５から成り、
この伸張部が管１０６の中に挿入されている。管
１０６がシヤフト１０４に延びて、電動機とシヤ
フト間に柔軟かつ電気的に絶縁性の結線を提供し
ている。

ベアリング１１１の外方向ではシヤフト１０４
がデイスクアセンブリ１３０を支持しており、こ
のデイスクアセンブリは絶縁性カバー１２４と締
付けねじ１２１によりシヤフト１０４内のシヨル
ダに固定されている。スリーブ１０３とベアリン
グ１１１は止め輪により固定されたブシユ１１３
によつて本体１１０内に保持されている。Ｏ形リ
ングがブシユ１１３と本体１１１との間に防水シ
ールを提供している。シヤフト１０４上のリツプ
シールはブシユ１１３の中心を通つて水が本体１
１０内に入るのを防いでいる。

デイスクアセンブリ１３０は３つの主要部分を
有する。本体１１０に最も近いデイスク１３１が
噴霧用デイスクである。このデイスクは導電性の
液体が使用される場合絶縁性の材料、例えばプラ
スチツク材料で作られ、中心部に液体溜め１３４
を有しておりこの中に液体が導管１５０により送
られる。デイスクは液体溜め１３４から外方向か
つ上方向に噴霧用縁部まで延びる。この縁部は丸
くするよりも相当鋭角的にする方が望ましい。本
体１１０から次に離れた所にあるのが電極デイス
ク１３２である。電極デイスク１３２は導電性材
料、例えば薄い金属や金属めつきしたプラスチツ
クで作られる。デイスク１３２はデイスク１３１
と縁部に接近して延びるように皿形とし、またわ
ずかにデイスク１３１の縁部を超えて空隙１３６
を作るようにするのが望ましい。最後に絶縁材料
製のカバーデイスク１３３がデイスク１３２の外
表面にぴつたり合わされており、デイスク１３２
の縁部をわずかに超えて延びている。

中空の心棒がデイスク１３１の液体溜め１３４
から延びてシヤフト１０４と固定契合している。

デイスク１３２に対する高圧接続は次のように
行なわれる。デイスク１３２が導電性シヤフト１
０４と金属接触している。ベアリング１１１が導
電性スリーブ１０３へ導電通路を延ばしている。
端子ブロツク１０４はねじ１４１により本体１１
０の外側に取付けられている。ねじ１４１はスリ
ーブ１０３を契合して機械的・電気的連続でブロ
ツク１４０を保持している。ブロツク１４０は接
着されても差障えなく、便宜上ABCプラスチツ
ク材で作られている。ねじ１４１からの結線がコ
ネクタを取付けた際水が入らない様にシールされ
たプツシユオン高圧端子１４２に延びている。ベ
アリング１１１は静電供給電圧の通過を許すよう
なものでなければならない。

噴霧される液体は本体１１０に取付けられた管
１５０により液体溜め１３４に送られる。本体１
１０は図示していないがクリツプその他の装置に
より適当な方法でハンドルその他の支持物に支持
されることができる。

第２図は加圧コンテナなどの液体供給装置LS
から管１５０までの流路と、静電給電装置PSか
らの電気的接続とを略図で示している。結線１２
２が給電装置PSの１端子を結線１４２を介して
デイスク１３２に接続している。液体が十分に導
電性のあるものなら、結線１２５が給電装置のも
う一方の端子をこの液体に接続する。接地接続は
点線で示すように行なわれる。液体が余り導電性
のないものの場合、デイスク１３１は少なくとも
その縁部において導電性の表面を備えていなけれ
ばならず、接続は結線１２５を介して延びて給電
装置に戻る。

本発明による装置の動作上の特性にはいくつか
有用な特徴がある。まず、詰まり易い小さな穴を
用いなくても小さな飛抹を作れることである。当
業者に周知の溝付き表面によつて飛抹の大きさは
確実に調整することができる。水圧ノズルには閉
塞防止のため最低１ヘクタールあたり30リツトル
程度の高い流量を採用することが多い。しかし小
さな飛抹の流れは帯電されていないと標的までの
距離を移動できないし、また例えば葉の裏側など
まで「包み込む」こともできない。

構造的にも例えばコーン１４やカバー１２４を
用いるなどしてデイスクを損傷から保護してお
り、また高電位の部分はシヨツクを緩和するべく
包まれている。噴霧ヘツドは上記デイスクのよう
に別々の要素から形成されても良いが、例えばプ
ラスチツク材料を形成するなどして１つまたは２
つの部品を作り、導電性表面はめつきその他の方
法で金属を溶着して作つても良い。

携帯式噴霧器の動作特性として妥当であるの
は、作業員の通常の歩行速度で１ヘクタールあた
り５〜50リツトルの送出しとなること、帯電する
ために適する静電容量が0.5ミリクローン／Kg／
KVであること、静電位が低いことである。

第１図に示したデイスクの形状ではデイスクの
直径が約80mmであり数千rpm、一般的には5000〜
9000rpmで回転される。噴霧器が携帯式か車輛で
用いられるかによつて、デイスクの大きさおよび
回転速度が調整可能であることは明らかである。
小空隙３６がもつ弱点として明白なのはコロナの
生じる可能性があるという点である。しかしコロ
ナが生じるには１mmにつき約3000ボルト以上の電
界が必要であり、相当の余裕がある。またデイス
クを清潔かつ安全に保つ上で使用上の注意も普通
で良い。例えば５mm位の比較的大きい空隙も妥当
な電圧で使用することができる。流量0.5〜2.0
ml／秒で電位6KV、空隙mmを用いて電荷対質量
の比率0.6ml／Kg〜2.2ml／Kgが得られた。1.5ml／
Kgの比率であれば、前述のような範囲で電位、空
隙、流量をほぼどのように組合せても容易に達成
することができる。しかしながら例えば１〜２mm
と比較的小さい空隙の場合、電荷対質量比のピー
クは約2KVで非常に有用な値である２ml／Kg前
後に達するようである。液体の帯を形成する飛抹
からのコロナ放電はおそらく比較的高い電位で衰
退を生じるようである。

80mmのデイスク層を用いて静電位とデイスクの
回転速度の変化による効果を示すため試験を行な
つた。噴霧ヘツドに静電位がない場合、試験標的
である従来型式のらせん状に巻いたテープへの総
堆積量は6000rpmで1.4×10^-8／cm²であつた。
しかし正面上の堆積量と裏面（噴霧ヘツドから見
て）の堆積量の差が非常に大きかつた。正面は５
〜3.8×10^-8／cm²受けたのに対し、裏面ではこ
の約20分の１、すなわち0.2〜0.15×10^-8／cm²し
か受けなかつたのである。

静電位を加えた場合には総堆積量と正面と裏面
のバランスの両方共向上した。6000rpmでの総堆
積量は4.5×10^-8／cm²、9000rpmでは3.8×10^-8
／cm²であつた。正面は6.5〜６×10^-8／cm²受
けたのに対し、裏面は2.7〜1.6×^-8／cm²受けた。
これは正面の堆積量の４分の１以上の量である。

上記の技術はこのように静電位を効果的に利用
して飛抹の塗布を向上したことで非常に汎用的か
つ効果的な噴霧装置を提供している。この装置の
正確な形状については上に説明した実施態様から
変化させることができるのは明らかである。２つ
のデイスクしか用いなくても良いし、構造的形状
も変化させて良い。導電率の低い液体を用いると
第１デイスクの表面は導電性としなければならな
いが、このような変形例については当業者に自明
であろう。必要な静電電力が低いとデイスク電動
機をバツテリ駆動し高圧給電を用いることで携帯
式の作動が可能となる。一方車輛で支持する装置
の場合は必要な電圧と電力が低いため余りに損失
なしに配電できることから数個のデイスクユニツ
トの静電供給に普通の電力ユニツトを用いること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明の実施態様の主として
断面立面図で、それぞれ異なる噴霧装置を示して
いる。 １……電動機、１０……カバー、１１……ベア
リング、２０……シヤフト、２２……導電体、３
１……液体飛散用デイスク、３２……電極デイス
ク、３５……第３デイスク、３４……絶縁体、３
６……空隙、５０……液体供給管、１０３……導
電性スリーブ、１０４……シヤフト、１１０……
本体、１３０……デイスクアセンブリ、１３１…
…噴霧用デイスク、１３２……電極デイスク、１
３３……カバーデイスク、１３４……液体溜め、
１４０……端子ブロツク、１４１……ねじ、１４
２……高圧端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円板形、皿形または椀形の液体飛散用表面
   と、前記表面の外縁部から空隙をあけて配置され
   た回転式電極と、液体を前記表面に供給するため
   の手段と、静電位源の磁極用の結線と、前記結線
   に接続された時前記静電位源の一方の磁極を前記
   電極につなぐための手段と、同様に接続された時
   前記静電位源の他方の磁極を前記表面の少なくと
   も外縁部につないで前記空隙を横切つて前記静電
   位源の電位を加えるための手段とを有する回転式
   噴霧ヘツドと、前記表面と前記電極とを回転させ
   て前記表面に供給された液体を帯電した噴霧液と
   して飛散させるための手段とから成ることを特徴
   とする噴霧装置。 ２ 前記回転式電極が前記外縁部の外方向に延び
   て前記空隙を形成していることを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項に記載の噴霧装置。 ３ 液体飛散用表面が絶縁体であるかあるいは前
   記電極から電気的に絶縁されており、前記他方の
   磁極が前記液体供給手段に接続されて噴霧装置か
   ら噴霧される導電性液体により前記電位を前記外
   縁部に加えることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項に記載の噴霧装置であつて導電性液体用の
   噴霧装置。 ４ 外縁部が導電性で前記他方の磁極用の結線に
   接続されており、非導電性の液体が噴霧装置から
   噴霧されている場合でも前記電源の電位を空隙を
   横切つて加えることを特徴とする、特許請求の範
   囲第１項に記載の噴霧装置。 ５ 回転式電極が導電性である表面を少なくとも
   有しておりかつ液体飛散用表面から間隔をおいて
   配置されて前記空隙を形成するデイスクであるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の
   噴霧装置。 ６ 前記液体飛散用表面とは離れた側に前記電極
   から間隔をおいて配置されたもう１つ別の第２液
   体飛散用表面と、前記液体飛散用表面と前記第２
   飛散用表面との間にある電気的接続とを含むこと
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の噴
   霧装置。 ７ 前記第２液体飛散用表面が導電性であること
   を特徴とする、特許請求の範囲第６項に記載の噴
   霧装置。 ８ 前記第２液体飛散用表面の外縁部が前記電極
   から前記空隙と同様の距離をおいて配置されてい
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第６項に記
   載の噴霧装置。 ９ ハウジング内でベアリングにより支持されて
   電動機により回転され、ハウジングから延びるシ
   ヤフトと、液体飛散用表面を提供する円板形、皿
   形または椀形部材と、間隔をおいてシヤフトに装
   着される電極を提供する円板形、皿形または椀形
   部材と、ハウジングに装着された前記一方の磁極
   用の高圧結線と、ハウジング、ベアリング、シヤ
   フトを通つて電極に至る導電路とを含むことを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の噴霧装
   置。 １０ 空隙が１〜５mmであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の噴霧装置。 １１ 前記空隙に１mmにつき500〜3000ボルトの
   電界を生み出すように構成された静電位源を含む
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載
   の噴霧装置。