KR100252425B1 - 정전기식분무장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분무된 액체를 함유하는 저장 용기와 접촉하는 심지 형태의 노즐(94)를 구비하는 액체 분무용 정전기식 장치에 관한 것이다. 고 전위가 노즐의 분무 팁에 인접한 액체에 사용되어 액체는 전력의 영향하에서 전기적으로 충전된 소적으로 분무되기 위해 분할되는 리거멘트로 우세하게 빠져나온다. 심지부는 개방된 셀 구조물의 탄력적으로 변형가능한 중합체 발포재판(10)으로 제조되고 판재의 일모서리는 액체 리거멘트가 발생되는 다수의 위치(12)를 형성하도록 윤곽을 나타낸다. 통상적으로 치형 프로화일이 리거멘트 형태가 발생하는 위치를 다수의 치부(12)가 형성하도록 사용된다.

Description

정전기식 분무 장치

본 발명은 액체의 정전기식 분무 장치에 관한 것이다.

펠트(felt)나 다공성 플라스틱제 팁 마커(tip marker) 또는 펠트질 또는 섬유질 팁 펜(tip pen)과 같은 필기구에 광범위하게 사용되는 다공성 펠트나 섬유속(纖維束) 또는 플라스틱 패드 형태로 형성된 다공성 심지형 소자를 포함하는 노즐에 공급되는 액체에 고전위를 인가함으로써 정전기식(靜電氣式) 분무를 행하는 것은 출원인의 선원인 EP-A-120633호에서 공지되어 있다. 다공성 패드 또는 섬유 속으로 이루어진 노즐 구조의 경우에는 펜촉형, 탄두형 또는 반구형 노즐을 사용하는 것으로 기재되어 있다. 매직 펜(felt-tip marker)의 경우에는, 끌날형(chisel-edge) 매직 펜이 기재되어 있다.

(전기적으로) 하전된 입자로 흩어지는 "리거멘트(ligament)"의 형태로 정전기력에 의해 액체를 다량 인출하는 복수개의 위치를 제공하도록 정전기식 분무장치에 치형(齒型)으로 된 분무단(噴霧端)을 형성함으로써, 전기장 조절 전극(FAE)의 도움 없이도 분무 액적(噴霧液滴)의 입도를 제어할 수 있는 정전기적 분무 장치를 제공하는 것은 출원인의 선원인 EP-A-243031호에서 역시 공지되어 있다. 상기 분무단은 표면 위에 있는 구성 요소에 의하여 형성되는데, 그 표면의 액체는 중력에 의해 그 구성 요소의 치형 단부 쪽으로 공급된다.

본 발명은 액체를 공급하기 위한 압력원을 사용할 필요성이 없이 분무단에 대한 액체의 공급이 실질적으로 중력과는 무관하게 이루어지는 개량된 형태의 정전기식 분무 장치에 관한 것이다.

본 발명의 하나의 특징에 따르면, 본 발명의 정전기식 분무 장치는 심지형 소자 형태의 분무 노즐과, 이 노즐에 공급되는 액체를 수용하는 용기 및 상기 노즐에서 액체에 고전압을 인가하여 그 액체를 리거멘트 형태로 인출시킨 다음 정전기적으로 하전된 소적(小滴)으로 분할하는 수단을 포함하고, 상기 심지형 소자는 액체를 모세관 작용에 의해 통과·인출시키는 개방형의 미세공(open cell) 구조를 갖는 발포 재료(foam material)로 구성된다.

전술한 종래 기술과 대조되는 것은 본 발명의 상기 특징에 따른 장치의 분무 노즐이 모세관 작용에 의해 액체를 통과·인출시키는 발포 재료로 이루어진다는 것이다.

발표 재료는 탄성 변형이 가능한 것이 좋다. 탄성 변형이 가능한 재료로 이루어진 분무 노즐을 사용하면, 사용 도중에 노즐이 노즐에 대한 충격의 결과로서 생기는 악영향을 받기 쉬운 정도가 감소된다. 예컨대, 종래 기술에 있어서, 노즐은 섬유속과 같은 경질(硬質) 구조로 구성되어 있기 때문에, 노즐에 가해지는 충격으로 인해 섬유속이 갈라지거나 섬유속으로부터 1개 이상의 섬유가 부러질 수 있다. 그 손상되는 정도에 따라, 노즐의 모든 기능이 중지되거나 노즐이 원하지 않는 방향, 예컨대 인체 쪽으로 분무를 발생시켜 결국에는 인체를 더럽히게 되는 수가 있다. 이와 반대로, 탄성 변형이 가능한 재료로 구성된 노즐은 충격을 받으면, 굽어지거나 휘어 충격을 실질적으로 흡수하고, 이어서 그 원래 형태로 복귀될 수 있다.

발포 재료는 액체를 복수개의 리거멘트 형태로 방출하는 적어도 하나의 특징부가 나타나도록 성형되는 것이 적당하다.

발포 재료는 판상이며 그러한 각 특징부가 그 판의 대향면(對向面) 사이로 연장되는 돌출부를 제공하는 방식으로 성형되는 것이 유리하다.

발포 재료는 판재로 형성되고, 그 발포 재료의 두께를 통해 절단하면 각각의 특징부가 형성된다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 발포 재료는 판상이며, 그 판의 대향면 사이로 연장되는 적어도 하나의 돌출부를 제공하는 치형부가 형성된다. 통상, 돌출부의 협각(夾角)은 100°이내이다.

본 발명은 양호한 특징에 의하면, 심지형 소자는 이 소자의 축선에 대한 수직면에서 실질적으로 직선 모양 또는 활모양의 연부가 있는 끌날형 형상을 가지는 적어도 하나의 선단부에서 종단(終端)된다. 상기 선단부의 첨단부는 실질적으로 직각을 이루므로, 이에 따라 액체는 인출되어 상기 첨단부에서 2개의 양호하게 형성된 1차 리거멘트로 된다.

본 발명의 제2특징에 의하면, 미세공들이 개방되어 있고 모세관 작용에 의해 분무단에 액체를 공급하는 재료로 이루어진 판재로 된 스트립형 분무단으로부터 액체를 분무하는 리거멘트형 정전기식 액체 분무 장치가 제공된다.

심지형 소자가 다공성 또는 발포 재료로 이루어진 스트립인 경우에, 이 스트립은 두께보다 폭이 크고, 길이가 긴 모양이며, 스트립의 일단에 분무단이 제공된다. 따라서, 분무단에 의해 제공되는 돌출부의 길이는 통상 스트립의 폭보다 작다.

이상에서 설명한 여러 가지 특징에 있어서, 전술한 재료는 소수성(疏水性) 재료로 구성되는 것이 좋다. 이 "소수성"이란 용어는 미리 건조시킨 상태에서, 1기압, 23℃에서 50% RH(상대 습도)인 공기에 노출시 그 재료의 고유 흡습력이 단지 0.5 중량% 정도의 수분을 흡수한다는 것을 의미한다.

섬유질 및 펠트질 매직펜 등을 제조하는 데 광범위하게 사용되는 재료, 예컨대 셀룰로스 및 나일론 재료는 친수성(親水性)이 있는데, 본 출원인은 이러한 재료는 비교적 습한 조건에서 사용할 때 코로나성이 있다는 사실을 알게 되었다. 이것은 노즐 재료로의 수분 흡수를 도와 그 재료가 더욱 전도성으로 되게 하므로, 크로나 방전이 일어나기 쉬운 성질이 있다고 생각된다.

위에서 정의한 본 발명의 특징 중 하나의 특징에 의한 노즐 또는 심지형 소자의 발포 재료 또는 다공성 재료는, 특히 액체가 노즐로부터 분무됨에 따라 액체 수용기 내의 액면(液面)이 낮아지는 경우 실질적으로 모세관 작용에 의한 상승을 증대시키는 것이어야 한다는 것이 중요하다. 효율적인 모세관 작용을 위해서는, 재료의 미세공 크기, 즉 발포 재료의 경우 발포공(發泡孔)이 너무 크지 않은 것이 바람직하다. 그 밖에, 본 출원인은 방취제, 그리고 점도와 저항이 비교적 낮은 (즉, 10 cP 가량의 점도 및 5×10⁵ohm·cm 정도의 저항) 개인 용품이나 액체 위생용품 조성물의 분무 장치에 대해서, 전술한 재료는 그 유전 상수가 적어도 2.8(10⁶Hz에서 측정)이고, 특히 약 1.5mg/분 이상의 유량이 요구되는 경우 발포형인 것이 바람직하다는 사실을 알게 되었다. 유전 상수란 발포 재료 또는 다공성 재료의 벌크 유전 상수보다는 오히려 그 재료 자체와 그것에 의해 함유된 공기에 관한 것이다. 유전 상수는 모든 공극이 실질적으로 제거된 상태가 되도록 그 재료를 압착시킴으로써 용이하게 측정할 수 있다.

노즐을 판재 또는 그러한 판재의 스트립으로부터 제조하는 경우, 그 판재의 두께를 2mm 이상(적합하게는 1mm 이상)으로 할 필요는 없다. 본 출원인은 각 분무단 또는 돌출부에서 복수개의 액체 리거멘트의 생성이 보장되는 비교적 얇은 판재를 사용할 수 있다는 것을 알게 되었다. 이것은 분무단의 첨단부, 즉 분무단이 판재의 각 주면(主面)과 교차하는 부위가, 리거멘트 생성을 조장하여 1차 리거멘트를 생성하는 부위를 제공하기 때문이다. 더욱이, 추가 리거멘트가 이들 첨단부의 중간 부위에서 생성될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 끌날형 연부 형상으로 된 적어도 하나의 분무단 또는 돌출부를 형성하고 개방된 다공성 판재로 된 심지형 소자에 액체 저장 용기의 액체를 공급하여, 그 액체를 모세관 작용에 의해 상기 소자의 선단부로 인출하고, 상기 분무단 또는 돌출부에서 액체에 고전압을 인가하여 상기 각 분무단의 끌날형 연부를 따라 복수개의 위치에서 액체가 리거멘트의 형태로 생성되게 한 다음, 이 리거멘트를 분무 액적으로 분할하는 것을 특징으로 하는 정전기식 액체 분무 방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 탄성 변형이 가능한 비섬유질 및 비펠트질의 개방된 다공성의 소수성 재료로부터, 분무단이 있는 심지형 소자를 성형하고, 상기 분무단을 정전기식 분무에 적합한 액체 용기로부터 돌출시키고 상기 심지형 소자의 일부를 액체 용기의 안쪽으로 연장하여, 그 용기로부터 분무단까지 액체용 모세관 공급 통로가 제공되도록 상기 심지형 소자를 액체 용기의 개구부를 통하여 삽입·조립하는 것을 특징으로 하는 정전기식 분무 장치용 카트리지 제작 방법이 제공된다.

발포 재료는 서로 연결된 복수개의 미세공이, 실질적으로 불투과성인 제1외피 및 제2외피 사이에서 둘러싸인 샌드위치형 구조로 이루어진 재료일 수 있다. 이와 같은 재료를 사용할 때, 분무단은 미세공들이 그 분무단에서 노출되는 식으로 형성된다. 액체가 이들 미세공 구조 내로 들어가도록 하기 위하여, 상기 샌드위치형 구조의 적어도 한 쪽에서 외피의 적어도 일부를 제거할 수 있다.

분무가 일어나는 복수개의 선단부 또는 치형부를 제공하는 역할을 분무단이 하는 경우, 상기 다공성 소자는 그 분무단이 환상(環狀) 또는 그 일부가 환상으로 되도록 배열하는 것이 편리하다. 따라서, 예를 들면 적어도 분무단의 인접부에서 일단에 분무단이 있는 관상형 또는 일부가 관상형으로 되도록 성형된 노즐을 발포 재료의 판재로부터 만들 수 있다.

그러나, 본 발명의 몇 가지 용도와 관련하여, 본 출원인은 상기 심지형 소자가 고체의 다공성 재료, 예컨대 일단부에 분무단이 형성되어 있는 실질적으로 원통형의 발포 재료로 구성되는 경우도 배제하지 않는다. 예를 들면, 치형부가 형성되어 있는 환상의 분무단을 제공하도록 상기 고체 재료의 일단부에 요구(凹溝)를 형성할 수도 있다. 또한, 본 출원인은 상기 분무단이 환상이거나 일부가 환상인 것 이외의 구조로 하는 가능성도 배제하지 않는다. 예컨대, 분무단은 실질적으로 직선형 구조로 할 수도 있다.

본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 분무가 일어나는 각 분무단 또는 선단부는 치형부 선단의 거의 직선형 연부까지 수렴되는 1조의 제1측면과, 이 제1측면에 직교하는 평면에 위치하는 1조의 제2측면으로 이루어진 치형부에서 종단되므로, 그 치형 선단부는 상기 제2측면 사이에서 연장되는 직선형 연부를 포함한다. 이 치형 연부와 상기 1조의 제2측면은 거의 직각으로 교차되므로, 사용시 발생되는 정전기력의 영향하에 리거멘트가 인출될 수 있는 2개의 위치(이들 위치는 반드시 예리하게 할 필요는 없음)를 형성할 수 있다. 또한, 리거멘트는 상기 교차 위치 사이의 중간 위치에서도 발생될 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 본 발명의 장치는 FAE를 형성하는 구조를 포함하지 않는다. 즉, 액체가 치형 선단부에 존재할 때 생기는 전계(電界) 강도가 본 발명의 장치로부터의 저전위와 거의 영향이 없도록 노즐이 배치된다.

본 발명의 장치는 용기를 수용하기 위한 하우징과; 고전압 발전기 및 저전압원, 예를 들면 일반적으로 발전기에 동력을 공급하기 위한 1개 이상의 배터리가 들어 있는 고전압 수단을 포함하는 것이 편리하다. 액체 조성물이 개인 용품일 경우, 본 발명의 장치는 손에 쥐고 사용하기에 적합하도록 설계된다. 액체 조성물이 공기중에 분산하기 위한 공기 방향제 등인 경우, 본 발명의 장치는 다공성 소자가 위쪽으로 수직 돌출되도록 하여 선반이나 테이블과 같은 평탄한 수평면에서 직립이 자유롭도록 설계된다. 예를 들면, 하우징에는 수평면과 접촉하는 평탄한 형상의 기저부가 마련되어 있어, 다공성 소자가 그 축선이 실질적으로 수직하게 된 상태로 배치되는 방식으로 하우징이 배향된다. 별법으로서, 또는 추가하여, 상기 하우징은 벽면 등의 수직면에 현가시킬 수도 있는데, 이러한 경우 사용 시에 그 하우징이 적절히 배향되게 배치된 현가 수단이 마련된다. 예를 들면, 상기 하우징에는 상기 현가 수단과 결합하여 그 하우징을 벽면에 장착할 때, 다공성 소자가 적절히 배향될 수 있도록 해주는 벽 접촉면이 포함될 수 있다.

배터리 전원은 재충전이 가능하며, 상기 장치는 회로 및 재충전용 주전원에 직접 접속되는 단자를 포함한다.

노즐에 인가되는 고전위를 온-오프하기 위한 통상의 스위치 수단이 제공된다. 이 스위치 수단은 수동으로 바꿀 수 있는 작동기에 의해 작동되거나, 별법으로서 접촉에 민감한 것일 수도 있어, 본 발명의 장치는 사용자가 의도적으로 작동시킬 필요 없이 그 장치를 손에 소지할 때마다 노즐에 고전위가 인가된다.

이하, 본 발명을 첨부 도면과 관련하여 단지 실시예에 목적으로 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 장치의 개략도이다.

제2도는 상기 장치의 노즐 분무단의 확대 사시도이다.

제3도는 상기 노즐을 만드는 발포성 판재의 단면 형상을 도시하는 도면이다.

제4도는 상기 노즐을 만드는 판재의 주면과 평행한 방향으로 도시된 노즐 치형 중의 하나의 선단부를 도시한 부분도이다.

제5도는 제4도의 도면과 유사한 도면으로서 치형 선단부의 변형예를 도시하는 도면이다.

제6도는 공기 정화 방향제를 분무하기 위한 장치의 부분 단면도이다.

제1도에 있어서, 본 발명의 장치는 일반적으로 EP-A-120633호의 제5도 내지 제9도와 관련하여 설명한 장치와 동일한 방식으로 작동되도록 구성·배열되는데, 보다 상세한 설명은 후술한다. 분무시킬 액체 조성물은 카트리지(80/81) 안으로 연장되는 다공성의 심지형 소자(10)(제3도 참조)로 구성된 노즐(94)에 공급하기 위한 액체로 침지되는 다공성 재료의 뭉치나 스트립이 들어 있는 카트리지(80/81)에 수용되므로, 모세관 작용에 의해 상기 액체가 상기 노즐의 선단부에 공급될 수 있다. 별법으로서, 예컨대 방향제 분무용 테이블이나 선박 붙박이식 실내 정화기의 경우처럼, 노즐이 위쪽으로 분무를 일으키는 방향으로 상기 장치를 사용할 경우에는 카트리지가 완전히 채워져 있거나 거의 빈 상태이거나에 관계 없이 심지형 소자에 액체가 공급될 수 있게 그 심지형 소자가 액체 속까지 연장되도록 액체를 상기 카트리지에 저장할 수 있다.

도시된 실시예에 있어서, 사용시 노즐(94)은 액체를 각각 복수개의 리거멘트의 형태로 분사시키는 복수개의 치형부(14)가 포함된 형상의 분무단(12)에서 종단되는데, 상기 리거멘트는 정전기력의 영향을 받아 보다 다량으로 형성되어 방출되고, 이어서 하전된 소적으로 나누어진다. 제2도 및 제3도에 도시된 바와 같이, 분무단에는 6개의 치형부가 있으나, 그 수는 필요에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 주어진 용도에 대해 요구되는 유량이 낮은 경우에는, 치형부의 수는 다소 적어도 좋다. EP-A-120633호에 기재된 바와 같은 펜촉형 또는 탄두형 노즐과 비교해 보면, 본 발명의 실시예에서 채용되는 치형부는 각 치형부마다 적어도 2개의 액체 리거멘트를 발생시키고, 그 치형부의 형태는 원하는 유량을 확보하는 데 필요한 리거멘트의 수(즉, 2개 이상)에 따라 적합하게 할 수 있다는 것을 이해할 수 있다.

노즐(94)은 개방된 미세공질 재료, 예컨대 개방된 미세공 발포 재료로 된 판재로부터 취한 스트립으로 만들어진다. 이 스트립에는 제3도에 도시된 부분이 있는데, 이 부분은 관형으로 성형되어 있고, 삽입되는 대부분이 실제로 용기의 전체 길이만큼 돌출되고 스트립의 일부 단부가 상기 카트리지로부터 외부로 돌출된 채 잔존하도록 카트리지(80/81)의 개구부를 통해 밀어 맞춤식으로 삽입된다. 외부로 돌출된 부분(16)에는 바깥쪽으로 솟아오른 형상의 치형부가 있는데, 이러한 형상의 치형부는 분무폭을 증가시키며, 각 치형부에서의 국부적인 전계 강도가 나머지 치형부에 미치는 정도를 감소시키기도 한다.

상기 치형부의 반대쪽 단부에서는, 스트립(10)이 테이퍼져(tapered) 있으므로, 스트립을 그 길이 방향의 축 주위에서 감아돌리면, 상기 테이퍼진 부분은 카트리지의 개구부를 통한 삽입이 쉬워지게 하는 안내부를 형성한다. 원한다면, 스트립(10)을 관상형으로 감아올릴 수 있으며, 만나는 그 연부들도 함께 고정될 수 있다. 그러나, 이것은 카트리지 개구부와의 밀착에 의해 스트립(10)이 치형부에서 관 형상으로 유지되기 때문에, 항상 필요한 것은 아니다. 스트립(10)이 일단 카트리지내에 삽입되면, 카트리지 내부에 있는 스트립 부분은 펴지는 경향이 있으나, 이는 특별히 문제가 되지는 않으며, 액체에 대한 스트립(10)의 노출 표면적을 크게 하는데 유리할 수가 있다.

발포 재료는, 일반적으로 1조의 외피 사이에 둘러싸이고 서로 연결된 다수의 개방된 미세공들이 있는 샌드위치형 구조의 탄성 변형이 가능한 판재로 이루어지므로, 상기 미세공들은 스트립(10) 전체에 걸쳐 연장되는 미로(迷路)를 제공한다. 본 발명의 목적에 부합시키려면, 상기 판재는 이 판재의 두께를 따라 절단하여 예리한 연부를 만들 수 있는 것이어야 한다. 스트립(10)은 외피에 대해 수직으로 절단되므로, 미세공은 절단된 연부에서 노출되고, 제3도에 있어서 지면(紙面)에 대해 수직으로 연장된다. 그 밖에, 외피 중 적어도 하나의 외피에는 액체가 이들 표면을 통해 스트립(10)으로 용이하게 들어가도록 모래를 섞는다. 스트립(10)으로 침투되는 액체는 모세관 작용에 의해 분무단(12)의 선단부(또는 돌출부)에 공급되는데, 이때 비교적 예리한 선단부에 의해 강력한 전기장이 생기게 되므로, 각 선단부에서 액체는 나중에 분무 소적으로 분할되는 적어도 하나의 리거멘트 형태로 될 수 있다.

일반적으로, 각 치형부의 측면 사이의 협각은 100°를 넘지 않으며, 통상은 예컨대 60°정도로 다소 작다. 노즐을 만드는 데 사용하기에 특히 적합한 다공성 재료는 판 두께와 미세공 크기가 다양하고 구득이 용이하며, 공기 여과 매체로서 주로 사용되는 영국 킹스 린 소재의 포베이어 피엘씨(Porvair PLC)에 의해 "퍼메이어 에프(Permair F)", "퍼메이어 에프에스(Permair FS)" 및 "퍼메이어 에스(Permair S)"라는 상표로 시판되고 있는 폴리에스테르우레탄과 같은 다공성 발포 폴리우레탄 판재이다. 이 재료는 쉽게 절단되어 제3도에 도시된 노즐 스트립으로 만들 수 있다. 통상, 본 발명의 목적을 달성하기 위해 사용되는 "퍼메이어" 발포 재료의 두께는 2mm 미만, 예컨대 0.5mm이다. 다시 말하자면, 제3도에 도시된 스트립(10)은 두께가 지면(紙面)에 대해 수직 방향이라고 생각할 때 통상 0.5mm이고, 이것의 중심 폭은 통상 4mm이다.

발포 폴리우레탄 이외의 다른 재료도 사용될 수 있는데, 반드시, 선택된 재료의 미세공의 크기는 적절한 모세관 작용에 의한 상승이 제공되도록 충분히 작아야 한다. 그 밖에, 이들 재료는 효율적인 모세관 작용을 일으키는 데 적당한 극성(極性)으로 하기 위하여 그 유전 상수가 적어도 2.8(10⁶Hz에서 측정)인 것이 바람직하다. 또한, 특히 습기가 있는 조건에서의 불필요한 코로나 방전을 방지하기 위하여, 23℃, 1 기압에서 50% RH에 노출시, 그러한 재료는, 미리 건조시킨 상태에서, 평형 상태에 도달하는 데 충분한 시간 동안 그러한 상태에 노출시킨다는 가정하에, 수분을 단지 0.5 중량% 정도 흡수하는 것이 바람직하다. "페메이어 에프(Permair F)"는 이들 임계 값에 부합되는 특히 적합한 재료라는 것이 밝혀졌다.

카트리지(80/81)에 들어 있는 액체 조성물은 일반적으로 1종 이상의 휘발성 성분, 예컨대 휘발성이 중간 정도인 방향유(芳香油) 및 알코올(휘발성이 높은 것)을 함유하는데, 이 조성물의 저항은 일반적으로 1×10⁵내지 1×10⁷ohm·cm이다.

다공성의 심지형 노즐을 사용하여 상기 액체 조성물을 전달하는 속도는, 예컨대 1μℓ/분 또는 그 미만으로서 매우 낮다. 이는 여러 형태의 개인 용품 및 위생 용품에 대하여 바람직하다. 그러나, 노즐이 펜촉형 또는 탄두형 구조로 종단되는 것이라면, 그 전달 속도는 받아들일 수 없을 정도로 느리게 되기 쉽다. 전달 속도는 복수개의 리거멘트를 생성하는 노즐을 제공함으로써 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 복수개의 리거멘트는 본 발명 장치의 작동시 복수개의 리거멘트가 인출되는 치형 형상부를 노즐(94)에 구성함으로써 생성된다. 인접하는 치형부의 선단부 사이에서 연장되는 선에 대체로 수직하게 연장되는 예리한 분무단(12)으로 선단부가 형성되도록 상기 치형부에 끌날형을 부여함으로써, 복수개의 리거멘트가 각 치형부로부터 생성된다. 그러므로, 제4도에서 도시한 바와 같이, 제3도에 도시된 스트립(10)의 주면에 대해 수직인 평면으로 나타낸 각 치형부의 선단에는 재료의 두께에 상응하는 거리만큼 연장되고, 노즐 선단에서 고전위가 액체에 인가될 때 리거멘트가 인출되는 2개의 교차점(20)을 형성하도록 직각으로 그 주면과 교차하는 직선형 연부 형상의 돌출부가 포함된다.

제4도에 도시된 실시예에 있어서, 리거멘트 생성의 주위치는 교차점(20)이다. 그러나, 제2리거멘트 생성은 교차점(20) 사이의 연부(18)를 따라 불규칙한 위치에서도 관찰될 수 있다. 제5도에 나타낸 바와 같이, 생성되는 리거멘트의 수는 치형부를 둥글게 함으로써 증가될 수 있다.

제6도에 있어서, 본 발명은 공기 정화 장치 내에 구현된 상태로 도시되어 있다. 상기 장치는 하우징(110)을 포함하는데, 그 바닥벽(112)은 사용시 통상 수평면에 지지되도록 되어 있다. 상기 하우징(110)에는 격실(114)이 마련되어 있는데, 뚜껑(115)를 벗기면 상기 격실에 접근할 수 있으므로, 분무시킬 방향성 액체 조성물을 함유하는 용기, 즉 카트리지(116)를 상기 격실에 삽입할 수 있다. 상기 액체는 정전기식 분무에 적합하고, 이 목적에 적합한 특성, 예를 들면 저항성과 점성을 갖도록 선택된 액체이다. 상기 카트리지(116)는 뭉뚝한 평행 육면체 형상이고, 이것의 수직 방향의 최소 규격은 그 카트리지가 충만 되었을 때 바닥벽(118)과 액면간의 수직 거리가 약 10mm로 되는 규격이다. 바닥면(118)에는 집수공(集水孔, sump) 역할을 하는 요구(凹溝)(120)가 있다.

"퍼메이어 에프(Permair F)" 발포 폴리에스테르우레탄 고무와 같은 중합성 및 탄성 변형이 가능한 발포 재료로 된 판재로부터 절단 또는 스탬핑하여 얻은 모세관 심지(122)는 요구(120)에 수용된 그 하단부와 대체로 수직하게 상기 카트리지 내부에 배치되어, 액면이 거의 빈 상태에 도달할 때에도 심지 상단으로의 액체 공급이 유지될 수 있도록 한다. 발포성 모세관 심지(122)의 상단은 직립한 칼라(124)에 의해 형성된 개구부 및 뚜껑(115)의 구멍(125)을 통하여 돌출되고, 칼라(124) 내에 상기 심지(122)가 위치하도록 하기 위한 고정 수단(126)이 마련되어 있다. 상기 심지의 상단은 제1도 내지 제5도와 관련하여 이미 설명한 방식으로 2개 이상의 액체 리거멘트가 생성되게 하는 형상으로 적절히 형성되는데, 채용되는 치형부의 수는 필요로 하는 분무량에 따라 선택된다.

카트리지(116)는 그 안에 들어 있는 액체가 고전압 발전기(128)의 고전압 출력부에 접속되도록 구성된다. 상기 카트리지는 전기 절연 재료로 만들며, 그 카트리지에는 요구(120)의 기저부에 배치된 전기 접점부(130)가 마련되어, 카트리지가 격실 내에 정확하게 배치되면, 상기 전기 접점부(130)는 발전기(128)의 고전압 출력부에 접속된 단자(132)와 정합(整合)한다. 격실(114)의 바닥벽(118)에는 요구(120)를 수용하기 위한 함몰부(134)가 있어, 카트리지가 적소에 배치되면, 상기 바닥벽(118)은 대체로 바닥벽(112)과 평행하게 된다. 격실(114) 및 함몰부(134)는 상기 카트리지가 하우징(110) 내에 정확하게 삽입되면, 단자(132)와 작동 가능하게 접촉될 수 있는 규격과 배열로 될 수 있다.

발전기(128)의 저전압측은 1개 이상의 배터리(통상 9 볼트)가 포함되어 있는 저전압 회로(140)와 접속되고, 사용자가 작동시킬 수 있는 스위치(144)에 의해 온-오프될 수 있다. 발전기(128)는 저전류 및 통상 5KV 내지 15KV 가량의 고전압 출력을 발생하는데, 사용 중에 이 전압은 카트리지(116)의 액체 내용물에 인가되어 심지(122)의 상단부로부터 액체 분무가 일어나도록 한다. 저전압 회로(140)는 발전기(128)를 제어하도록 배열되며, 이에 의해 조건에 따라 분무가 제어된다. 저전압 회로(140)로부터 접지부까지의 접속부는 하우징(110)의 바닥벽(112)을 통해 이루어진다.

발포성 모세관 심지(122)가 수직으로 배치되면, 카트리지 내의 액면과 관계없이 카트리지(116)로부터 심지의 상단부로 액체를 공급하는 데 충분한 모세관 상승 작용을 제공한다. 중합성 발포 재료와 적당한 규격으로 된 심지(122)를 선택함으로써, 그 심지의 상단부로부터의 분무량은 액면이 충만된 상태로부터 거의 빈 상태까지 점차 감소됨에 따라 실질적으로 균일하게 유지될 수 있다. 예컨대, 제1도 내지 제4도의 실시예와 관련하여 전술한 임계 값에 따라 중합체 재료를 선택함으로써, 분무량은 액면이 거의 빈 상태까지 10mm 만큼 감소함에 따라 충만된 상태에서 달성 가능한 분무량의 10% 이내에서 용이하게 유지될 수 있다.

상기 심지(122)와 칼러(124) 사이에는 환형의 간극(142)이 형성되므로, 액체가 카트리지로부터 방출될 때 공기가 들어갈 수 있도록 해준다. 상기 간극(142)은, 액체가 그 간극(142)을 경유하여 카트리지(116)로부터 배출될 수 있는 위치로 상기 카트리지가 전도(顚倒)되거나 배향될 경우, 상기 간극이 표면 장력에 의해 액체를 포획하고 보유하여 누설을 방지하는 크기로 되어 있다. 상기 카트리지에는 통상 심지(122)의 노출된 상단 위에 끼워 덮거나 맞물리는, 예컨대 나사 결합 또는 스냅 맞춤식으로 칼러(124)와 맞물리는 밀봉 마개(도시하지 않았음)가 마련되어 사용하지 않을 때에는 그 카트리지를 밀봉한다. 전술한 간극(142)을 통해 공기가 들어갈 수 있도록 하는 대신에, 상기 발포성 심지(122)를 칼라(124) 내에서 실질적으로 밀봉·밀착 설치할 수 있고, 별도의 공기 입구(152)를 마련할 수도 있다. 이 공기 입구는 마개(도시하지 않았음)를 끼워 누설을 방지할 수 있으며, 그 마개는 사용자가 예컨대 카트리지를 하우징(110) 내에 삽입시킨 후에 또는 삽입 도중에 제거할 수 있다.

사용시, 액체는 심지의 모세관 작용에 의해서만 심지의 상단부에 공급되는데, 그 상단부에서 액체는 후에 하전된 소적으로 나누어지는 2개 이상(상기 상단부의 치형부의 수에 좌우됨)의 라거멘트를 생성하고, 상기 소적은 인접부 주위에 있는 접지된 물체, 예를 들면 방향제를 전달시킬 실내의 천장과 벽면을 향하여 방출된다. 뚜껑(115)이 하전되는 것을 방지하기 위하여, 이 뚜껑은 반절연(半絶緣) 재료[통상, 벌크 저항 값이 10¹²내지 10¹⁴ohm·cm인 것, 예컨대, "델린(Delin)" 및 경질급 PVC와 같은 폴리아세탈]로 제조되고, 그 뚜껑(115) 내에 매설된 전극(160)은 리드선(162)에 의해 접지부와 같은 저전위부에 접속되므로, 상기 뚜껑에 축적되는 하전량을 누설시켜, 뚜껑에 분무 억제 전위가 증가되는 것을 방지한다. 전극이 뚜껑과 연관되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 전극은 하우징(110)과 연관될 수 있고, 뚜껑이 하우징의 적소에 있을 경우에는 뚜껑과 접촉하도록 배치되어 접지부에 누설 통로를 제공할 수 있다.

하전을 접지부에 누설시키기 위해 전극(160)을 사용하는 대신에, 다른 실시예에서는 뚜껑을 소수성의 고절연 재료(통상, 10¹⁵ohm·cm 이상인, 폴리프로필렌과 같은 재료)로 구성할 수 있으므로, 뚜껑에 낙하되는 하전된 소적에 의하여 뚜껑에 축적되는 하전량은 실질적으로 변화될 수 없고, 이에 의해 뚜껑이 하전되는 정도가 억제되므로 분무 억제가 방지된다.

어떠한 제한을 두려는 것은 아니지만, 본 발명은 방취제, 향수, 땀냄새 제거제 및 헤어 스프레이와 같은 개인 용품과 위생 용품을 분무하는데 사용되고, 또한 공기 정화용 방향제를 분무하는 데 사용하기에 적합한 액체 조성물의 분무 장치에 특히 응용될 수 있다.

Claims (7)

1. 노즐 선단부를 형성하는 적어도 하나의 치형부가 일단부에 마련되어 있는 길이가 긴 심지형 소자 형태의 분무 노즐을 수용하는 하우징과,

   상기 노즐 선단부에 공급되는 액체를 담는 용기와,

   상기 노즐 선단부에서 상기 액체에 고전압을 인가하여 액체를 리거멘트 형태로 인출시킨 다음 정전기적으로 하전된 소적(小滴)으로 분할하는 고전압 발생 수단

   을 포함하고,

   상기 심지형 소자는 모세관 작용에 의하여 액체를 통과·인출시키는 개방된 미세공 구조의 탄성 변형이 가능한 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 정전기식 분무 장치.
2. 일단부에 노즐 선단부가 형성된 길이가 긴 심지형 소자 형태의 분무 노즐을 수용하는 하우징과,

   상기 노즐 선단부에 공급되는 액체를 담는 용기와,

   상기 노즐 선단부에서 상기 액체에 고전압을 인가하여 액체를 리거멘트 형태로 인출시킨 다음 정전기적으로 하전된 소적으로 분할하는 고전압 발생 수단을 포함하고,

   상기 심지형 소자는 모세관 작용에 의하여 액체를 통과·인출시키는 개방된 미세공 구조의 내부와 실질적으로 불투과성인 외부를 갖는 탄성 변형이 가능한 재료로 만들어지며,

   상기 개방된 미세공 구조는 노즐의 선단부에서 노출되고, 사용시 액체 리거멘트가 인출되는 적어도 하나의 치형부가 형성되며, 상기 용기 안쪽으로도 노출되어 있어 액체를 상기 선단부로 전달하기 위하여 액체를 상기 개방된 미세공 구조 속으로 들어갈 수 있게 한 것을 특징으로 하는 정전기식 분무 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 재료는 판재로 형성되고, 그 한쪽 연부에 치형부가 형성되며, 이 치형부는 그 치형부를 형성하도록 상기 판재의 불투과성인 외측 대향면 사이에서 상기 중앙의 내부 미세공 구조를 통해 연장되는 적어도 하나의 돌출부를 제공하는 것을 특징으로 하는 정전기식 분무 장치.
4. 분무시킬 액체를 수용하는 용기와,

   일단부가 노즐 선단부를 형성하는 길이가 긴 심지형 소자 형태의 분무 노즐과,

   상기 용기 내의 액체를 카트리지 외부의 고전압원에 접속하며, 사용시 전압이 액체로부터, 모세관 작용에 의해 인출된 액체를 통해 상기 심지형 소자의 길이를 따라 상기 노즐 선단부로 전달되도록 하는 수단

   을 포함하며,

   상기 심지형 소자는 모세관 작용에 의하여 액체를 통과·인출시키는 개방된 미세공 구조의 내부와 실질적으로 불투과성인 외부를 갖는 탄성 변형이 가능한 재료로 만들어지며,

   상기 개방된 미세공 구조는 노즐의 선단부에서 노출되고, 사용시 액체 리거멘트가 인출되는 적어도 하나의 치형부가 형성되며, 상기 용기 안쪽으로도 노출되어 있어 액체를 상기 선단부로 전달하기 위하여 액체를 상기 개방된 미세공 구조 속으로 들어갈 수 있게 한 것을 특징으로 하는 정전기식 분무 장치에 사용하기 위한 카트리지.
5. 제4항에 있어서, 상기 탄성 변형이 가능한 재료는 판재로 형성되고, 그 한쪽 연부에 치형부가 형성되며, 이 치형부는 그 치형부를 형성하도록 상기 판재의 불투과성인 외측 대향면 사이에서 상기 중앙의 내부 미세공 구조를 통해 연장되는 적어도 하나의 돌출부를 제공하는 것을 특징으로 하는 정전기식 분무 장치에 사용하기 위한 카트리지.
6. 제4항에 있어서, 상기 심지형 소자는 실질적으로 원통형인 발포 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기식 분무 장치에 사용하기 위한 카트리지.
7. 내부는 개방된 미세공 구조이고 외부는 실질적으로 불투과성인 탄성 변형이 가능한 소수성 발포 재료에 의해, 일단부에서 상기 개방된 미세공 구조가 노출되고 사용시에 액체 리거멘트가 인출되는 적어도 하나의 치형부를 형성하는 길이가 긴 소자로 성형하고,

   상기 소자의 일단부로부터 이격되어 있는 위치에서 상기 개방된 미세공 구조를 노출시키기 위하여 상기 실질적으로 불투과성인 외측부를 제거하며,

   상기 소자의 한쪽 단부를 용기로부터 돌출시키고 상기 위치를 포함하는 소자의 일부분을 용기의 안쪽에 수용하여, 그 용기로부터 상기 소자의 한쪽 단부에 있는 치형부까지 액체의 모세관 공급 통로가 제공되도록 상기 소자를 용기의 개구부를 통하여 삽입함으로써 정전기식 분무에 적당한 액체 수용 용기에 상기 소자를 조립하는 것

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기식 분무 장치에 사용하기 위한 카트리지 제작 방법.