(57)【要約】本発明は、流体入口（２）と、オリフィス（１００）が形成された壁（６）に流体を導く流体流路（３）とを有する、静電流体霧化装置に関する（図１参照）。オリフィス（１００）から出ていく流体は、第１群の大液滴（１２）および第２群の小液滴（１３）に該当する液滴に霧化される。２つの帯電電極（４、６）は、流路（３）を通過する流体を帯電させる。液滴分離器（２００）は、液滴に電気力を印加して、大液滴（１２）を霧化装置の液滴（２０１）から偏向させないまま、小液滴（１３）を偏向させて液滴捕集器（１５）によって捕集させる、分離器電極（１６）を有する。【選択図】図１
2009500160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体入口と、
相互に同程度の径の第１群の液滴および相互に同程度の径でありかつ第１群の液滴より小径の第２群の液滴を少なくとも含む霧化された形態の流体を放出する１つまたはそれ以上のオリフィスと、
流体入口をオリフィスに接続する流体流路と、
流体流路を通過する流体に電荷を印加するための少なくとも２つの帯電電極と、を備えた静電霧化装置であって、
接地または帯電され、第１群の大液滴を霧化装置の液滴出口から出続けさせながら、第２群の小液滴を液滴捕集器に偏向させる電気力を液滴に印加する第１分離器電極を有する流体液滴分離器がオリフィスの下流に延びて成る、静電霧化装置。
【請求項２】
前記液滴捕集器が吸湿性層を含む、請求項１に記載の静電霧化装置。
【請求項３】
第１分離器電極が、流体液滴を第１分離器電極の方向に移動させるように引き寄せる吸引電気力を流体液滴に印加する、請求項１または２に記載の静電霧化装置。
【請求項４】
第１分離器電極が、オリフィスの周囲に配置されて下方に延びる円筒状壁である、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項５】
円筒状壁から間隔を置いてそれと平行に延び、接地または帯電されて液滴に吸引電気力を印加する第２分離器電極を備えており、霧化装置が、第２分離器電極によって引き寄せられる液滴を捕集する第２流体液滴捕集器を有する、請求項４に記載の静電霧化装置。
【請求項６】
第２流体液滴捕集器が、帯電電極に形成された通路を貫通する導管を介して流体戻り路に接続され、流体戻り路が液滴捕集器によって捕集された流体を流体入口に還流させる、請求項５に記載の静電霧化装置。
【請求項７】
オリフィスがオリフィス壁に設けられ、前記流体液滴分離器が、相互に間隔を置いて配置され、かつオリフィス壁のオリフィス間に位置する場所から延び、かつオリフィス壁から下流方向に延びる、複数の流体捕集器を含む、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項８】
流体捕集器の各々が、流体液滴を流体捕集器に引き寄せるように帯電される分離器電極に個別に関連付けられる、請求項８に記載の静電霧化装置。
【請求項９】
オリフィス壁が帯電電極として機能する、請求項７または８に記載の静電霧化装置。
【請求項１０】
第１分離器電極から間隔を置いて配置され、かつ第１分離器電極とは異なる極性の電圧を帯電された第２分離器電極を備えており、それが流体液滴を第２電極から液滴捕集器の方向に反発させる反発電気力を流体液滴に印加する、請求項３に記載の静電霧化装置。
【請求項１１】
帯電電極の１つとしても機能するオリフィス壁にオリフィスが設けられた、請求項１ないし６、または１０のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項１２】
液滴捕集器によって捕集された流体を流体入口に還流させるための流体戻り路をさらに備えた、請求項１ないし５、または１０のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項１３】
霧化装置が多数のオリフィスを、前記多数のオリフィスに跨設された帯電電極の略平坦面に間近に近接して組み込んだ、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項１４】
液滴の収束ストリームを生成するように傾斜したオリフィスを備えた、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項１５】
液滴の発散ストリームを生成するように傾斜したオリフィスを備えた、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項１６】
第１分離器電極が前記帯電電極の１つに電気的に接続された、請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項１７】
第２分離器電極が前記帯電電極の１つに電気的に接続された、請求項５、６、７、または１０のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大流量の必要性にもかかわらず、液滴が一貫した大きさであること、すなわちそれらの直径が選択された直径範囲に入ることが非常に重要である、特に乾燥、コーティング、および混合の分野に多種多様な用途を有する静電霧化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知の最も近い先行技術は、出願人自身の先願に係る国際出願PCT/GB2004/000458である。この先行公開特許出願は、主帯電電極がオリフィスの配列に跨設されたマルチオリフィス霧化装置の使用を開示している。定流量により、そのような静電霧化装置は、２組の明確に異なる径の液滴を生成する。液滴形成の物理学のため、大径の液滴の各対は小液滴によって分離される。例えば、小径液滴は２０から８０ミクロンの間の直径を持つことができる一方、大径液滴は１５０から３５０ミクロンの間の直径を持つことができる。そのような径の相違のため、小液滴は、大液滴よりずっと低い質量を持つ一方で、ずっと高い比電荷を有する。多くの用途では、一貫した大きさの、すなわち選択された直径範囲内の流体液滴を得ることが望ましいので、大液滴を小液滴から分離するように働く静電霧化装置が必要である。
【特許文献１】国際出願PCT/GB2004/000458（国際公開WO 2004/071670 A1）
【発明の開示】
【０００３】
第１態様で、本発明は、流体入口と、相互に同程度の径の第１群の液滴および相互に同程度の径でありかつ第１群の液滴より小径の第２群の液滴を少なくとも含む霧化された形態の流体を放出する１つまたはそれ以上のオリフィスと、流体入口をオリフィスに接続する流体流路と、流体流路を通過する流体に電荷を印加するための少なくとも２つの帯電電極とを備えた静電流体霧化装置であって、接地または帯電されて、該第１群の大液滴を霧化装置の液滴出口から出続けさせながら、第２群の小液滴を霧化装置の液滴捕集器に偏向させる電気力を液滴に印加する分離器電極を有する、流体液滴分離器をオリフィスの下流に備えて成る、静電霧化装置を提供する。
【０００４】
この構成は、静電流体霧化装置に選択された範囲内に入る径の流体液滴だけを出力させるので有利である。
【０００５】
液滴捕集器は、吸湿性壁または多孔性壁を備えることができる。壁は円筒状であり、液滴がオリフィスから出ていくときにそれらの周囲に位置することができる。流体液滴コネクタを流体戻り管路に接続することができる。液滴捕集器がオリフィスから出てくる液滴を取り囲む円筒状壁を含む場合、流体戻り管路はオリフィスの経路と交差するのを容易に回避することができる。
【０００６】
流体戻り管路は、捕集された液滴を流体入力に戻す。この構成は静電霧化装置の効率を最大にする。無駄が全く無く、あるいは最小限の無駄だけである。
【０００７】
オリフィスは、多数のオリフィスに跨設される帯電電極の１つの略平坦面に間近に近接した多数のオリフィスを含むことができる。この構成は、多数のオリフィス全体で均等に拡散する霧化と、第２群の液滴の効率的な捕集の理想的な組合せを達成する。
【０００８】
オリフィスを傾斜させて、霧化した液滴の収束または発散ストリームを生成させることができる。特定の用途では、有向ストリームを生成すると、平行な直線状のオリフィスの使用に比較して、液滴捕集器による捕集を改善することができる。
【０００９】
オリフィスはオリフィス壁に設けることが好ましく、次いで液滴捕集器に、オリフィス壁のオリフィス間から下流方向に突出する複数の部分を設けることができる。これにより、オリフィス配列の中心部分内で小液滴の改善された捕集が可能になるだけでなく、流体の噴出の外側部分からの小さい液滴の優れた捕集を維持することも可能になる。
【００１０】
流体液滴分離器の分離器電極は、前記帯電電極の１つに電気的に接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、流体入口２を持つ静電霧化装置１を示す。流体流路３は、オリフィス壁６に設けられた多数のオリフィスの配列１００に流体入口３を接続する。流路３を通過する流体は、電極４およびオリフィス壁５を含む１対の帯電電極によって帯電される。図で、高電圧源１８は、第１極性の電荷を帯電電極４に印加し、かつ反対極性の電荷を壁６に印加するように接続されることが分かる。電極４は、略平坦であって多数のオリフィスの配列１００を跨ぐ先端５を有する。任意の種類の帯電可能な流体とすることのできる流体が、ポンプ７によって流体入口に圧送される。圧送の前に、流体はフィルタ８によって濾過される。
【００１３】
オリフィス６から抜け出るときに、流体は霧化され、最初にいわゆる「リガメント(ligament)」ジェット９、１０、および１１を形成し、その直後に大きさの異なる実質的に２組の液滴、すなわち液滴１２（比較的大きい液滴）のような液滴を含む第１群および液滴１３（比較的小さい液滴）のような液滴を含む第２群に分解する。小液滴は各々必然的に、大液滴より低い質量とずっと高い比電荷を有する。
【００１４】
霧化装置１には、大径液滴だけが霧化装置の流体出口２０１から出て行く(leave)ように、小径液滴（例えば１２）の組を大径液滴（例えば１３）の組から分離するための流体液滴分離器２００が設けられる。分離器２００は、オリフィス１００から出て行く液滴を取り囲む円筒状壁１６を有する。壁１６は分離器電極として機能し、液滴を引き寄せるために適切に帯電または接地される。図において、壁１６は高電圧源に接続され、壁６と同じ極性に帯電する。小液滴は、大液滴より、引き寄せられる程度が大きい。したがって、小液滴は壁１６の方に偏向するが、大液滴はほとんどが偏向しないままであり、流体出口２０１から出て行く。分離器２００は、壁１６から半径方向に内側に位置する多孔性吸湿材の層１４を有する。壁１６は多孔質層１４の下流端の周囲に延びる下流部分を有し、壁１６は半径方向に内側に延びて、層１４の下流端に流体流路１５を形成する。
【００１５】
捕集された流体は、掃気ポンプ１７によって流路１５から引き出される。掃気ポンプ１７は液滴捕集器１００から流体を引き出し、流体をアキュムレータタンク１０１にリレーする。タンク１０１からの流体は次いで濾過され、ポンプで流体入口２に戻される。
【００１６】
帯電電極４、６および壁１６（これは分離器電極として機能する）に印加される電圧、およびオリフィス１００のサイズは、使用される流体の特性、選択された流量、および所望の出力液滴径に従って調整することができる。
【００１７】
図１の実施形態では、壁６には、多数の直線状の平行なオリフィス１００が設けられる。オリフィスの代替的な幾何図形的配置を図２ａおよび２ｂに示す。図２ａは、液滴の発散ストリームを提供するオリフィス１１０の発散型配列を示す。図２ｂは、液滴の収束ストリームを提供するオリフィス１１１の収束型配列を示す。図３ａまたは３ｂのオリフィス１１０、１１１の使用は、特定の流体に対して好適であるかもしれない。
【００１８】
図３は、第２実施形態の静電霧化装置１９を示す。この実施形態は、図１の第１実施形態と共通する多くの構成部品を共有し、同一構成部品には同一参照番号が付与される。該霧化装置は２つの帯電電極２６、２７を有する。それらは両方とも高電圧源１８に接続され、第１極性の電圧は電極２６に印加され、第２の反対極性の電圧は、オリフィス壁２７によって形成される電極に印加される。オリフィス壁２７は、参照番号２０、２１、２２、２３が付与された多数のオリフィスを有する。オリフィス２０、２１、２２、２３を通過する流体は霧化され、２組の液滴、つまり１組の小径液滴および１組の大径液滴を形成する。液滴は全て液滴分離器２４内に移動する。液滴分離器２４は、外側のジェット２８、２９から小液滴を引き寄せて捕集するために帯電または接地される外壁２５を有する。図では、分離器壁２５が高電圧源１８に接続されて、オリフィス壁２７と同じ極性に帯電することが分かる。液滴分離器２４はまた、中央ストリーム３１および３２の液滴を引き寄せて捕集するために帯電または接地される、中央捕集ロッド３０をも有する。図では、電極３０は帯電電極２７に電気的に接続され、同じ極性に帯電する。外壁２５およびロッド３０には吸湿性層が設けられる。壁２５用の層３４およびロッド３０用の層３５がある。掃気ポンプ３３は、ロッド２７によって捕集された流体を、管３６を介して抜き出してアキュムレータタンク１０１に移送するために設けられる。管３６は、電極２６を貫通して設けられた中央通路内を貫通する。
【００１９】
帯電電極２６の最下面には、流体の帯電を改善するために、例えばダイヤモンドコーティングまたは類似物に切子面要素を設けることによって、オリフィス２０、２１、２２、２３と対向する粗面が設けられる（出願人自身の従前の特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２００４／０００４５８に記載の通り）。オリフィス２０、２１、２２、２３と対向する表面の部分だけを粗面化／コーティングする必要がある。
【００２０】
本発明はまた、小液滴が霧化装置から排出される発生を最小限に止めるために、同型の幾つかの相隔たるロッドを大きいマルチオリフィス配列のロッド３０として使用することも構想される。ロッドはオリフィス壁２７から下方（すなわち下流）に延び、相互に間隔を置いて配置され、壁２７のオリフィス間に位置する壁２７の部分から延びる。
【００２１】
図４は、図１と同一参照番号を有する同一の構成部品を有する、さらなる実施形態の静電霧化装置３９を示す。図１の実施形態と同様に、それは入力流体管路４０、帯電電極４１、第２帯電電極としても機能するオリフィス壁４６における多数のオリフィス４２、４３、４４、４５の配列、および帯電または接地される外部円筒状液滴捕集器壁４８付きの液滴分離器４７を有する。図に示す通り、捕集器壁４８は高電圧源１８に接続され、オリフィス壁４６と同一極性に帯電する。加えて、中央ロッド５０が分離器４７のスプレー流路４９内に配置され、ロッド５０は小さい帯電液滴を、それらが捕集される壁４８の方向に反発させるように適切に帯電される。ロッド５０の頂部は、絶縁体５１によってオリフィス壁４６から分離される。ロッド５０は、コネクタ５２によって帯電電極４１に電気的に接続される。電極４１の平坦な底面には、オリフィス４２、４３、４４、４５と対面する領域にだけ切子面要素が設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、霧化装置の外部の構成部品を図式的に示す、本発明に係る静電流体霧化装置の第１実施形態の部分断面斜視図である。
【図２】図２ａおよび２ｂは、図１の霧化装置（または図３および４の霧化装置）のオリフィスの代替的な幾何図形的配列を示す図である。
【図３】図３は、霧化装置の外部の構成部品を再び図式的に示す、本発明に係る静電流体霧化装置の第２実施形態の断面図である。
【図４】図４は、霧化装置の外部の構成部品をもう一度図式的に示す、本発明に係る静電流体霧化装置の第３実施形態を示す図である。
【図１】
2009500160.tif 000003
【図２】
2009500160.tif 000004
【図３】
2009500160.tif 000005
【図４】
2009500160.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月27日(2007.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体入口と、
相互に同程度の径の第１群の液滴および相互に同程度の径でありかつ第１群の液滴より小径の第２群の液滴を少なくとも含む霧化された形態の流体を放出する１つまたはそれ以上のオリフィスと、
流体入口をオリフィスに接続する流体流路と、
流体流路を通過する流体に電荷を印加するための少なくとも２つの帯電電極と、を備えた静電霧化装置であって、
接地または帯電され、第１群の大液滴を霧化装置の液滴出口から出続けさせながら、第２群の小液滴を液滴捕集器に偏向させる電気力を液滴に印加する第１分離器電極を有する流体液滴分離器がオリフィスの下流に延び、
液滴捕集器が液体出口の上流に配置され、それによって第１群の大液滴だけが霧化装置によって液滴出口から出力され、第１群の小液滴は霧化装置内で液滴捕集器によって捕集される、静電霧化装置。
【請求項２】
前記液滴捕集器が吸湿性層を含む、請求項１に記載の静電霧化装置。
【請求項３】
第１分離器電極が、流体液滴を第１分離器電極の方向に移動させるように引き寄せる吸引電気力を流体液滴に印加する、請求項１または２に記載の静電霧化装置。
【請求項４】
第１分離器電極が、オリフィスの周囲に配置されて下方に延びる円筒状壁である、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項５】
円筒状壁から間隔を置いてそれと平行に延び、接地または帯電されて液滴に吸引電気力を印加する第２分離器電極を備えており、霧化装置が、第２分離器電極によって引き寄せられる液滴を捕集する第２流体液滴捕集器を有する、請求項４に記載の静電霧化装置。
【請求項６】
第２流体液滴捕集器が、帯電電極に形成された通路を貫通する導管を介して流体戻り路に接続され、流体戻り路が液滴捕集器によって捕集された流体を流体入口に還流させる、請求項５に記載の静電霧化装置。
【請求項７】
オリフィスがオリフィス壁に設けられ、前記流体液滴分離器が、相互に間隔を置いて配置され、かつオリフィス壁のオリフィス間に位置する場所から延び、かつオリフィス壁から下流方向に延びる、複数の流体捕集器を含む、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項８】
流体捕集器の各々が、流体液滴を流体捕集器に引き寄せるように帯電される分離器電極に個別に関連付けられる、請求項８に記載の静電霧化装置。
【請求項９】
オリフィス壁が帯電電極として機能する、請求項７または８に記載の静電霧化装置。
【請求項１０】
第１分離器電極から間隔を置いて配置され、かつ第１分離器電極とは異なる極性の電圧を帯電された第２分離器電極を備えており、それが流体液滴を第２電極から液滴捕集器の方向に反発させる反発電気力を流体液滴に印加する、請求項３に記載の静電霧化装置。
【請求項１１】
帯電電極の１つとしても機能するオリフィス壁にオリフィスが設けられた、請求項１ないし６、または１０のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項１２】
液滴捕集器によって捕集された流体を流体入口に還流させるための流体戻り路をさらに備えた、請求項１ないし５、または１０のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項１３】
霧化装置が多数のオリフィスを、前記多数のオリフィスに跨設された帯電電極の略平坦面に間近に近接して組み込んだ、請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項１４】
液滴の収束ストリームを生成するように傾斜したオリフィスを備えた、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項１５】
液滴の発散ストリームを生成するように傾斜したオリフィスを備えた、請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項１６】
第１分離器電極が前記帯電電極の１つに電気的に接続された、請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【請求項１７】
第２分離器電極が前記帯電電極の１つに電気的に接続された、請求項５、６、７、または１０のいずれか一項に記載の静電霧化装置。
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月4日(2008.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
流体捕集器の各々が、流体液滴を流体捕集器に引き寄せるように帯電される分離器電極に個別に関連付けられる、請求項７に記載の静電霧化装置。
【国際調査報告】
2009500160.tif 000007
2009500160.tif 000008