(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、毛細管装置と、筐体とを含む、液体を蒸気相へと分散させる電気スプレー装置であって、
前記容器は、前記毛細管装置に接続された開放端を有し、かつ液体を含んでおり、前記液体を下方に送出するために前記容器は前記毛細管装置の上にあり、
前記毛細管装置は、第１の端部と対向端とを有する実質的に管状の部材を含み、前記第１の端部は前記容器の前記開放端に固定されて漏れ防止シール（leak proof seal）を提供し、毛細管先端を有する実質的に管状の毛細管構造体が前記対向端を通って延在しており、前記対向端が高電圧回路の電極であり、前記毛細管構造体は前記実質的に管状の部材と同軸状に配列されており、前記毛細管構造体は前記液体と流体連通しており、
前記筐体は、前記容器を取り付けた開口部を有する第１の端部と、前記第１の端部に対向する第２の端部と、低電圧供給器を取り付けた第１の内壁と、高電圧変換器を取り付けた第２の内壁と、前記高圧供給器に接続された対向電極と、蒸気の分散と熱除去のための通気壁とを含み、
前記毛細管構造体は、前記第１の内壁および前記第２の内壁と同軸であることを特徴とする装置。
【請求項２】
さらに、光源、芯材（wicking material）及び、電圧調整機器（electronics for voltage regulation）からなる群から選択される少なくとも１つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記毛細管装置の前記対向する端部から前記対向電極までの距離が約１〜約５０ｍｍの範囲であり、前記液体の粘度が２０℃で０．１〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲であり、前記液体の体積抵抗が１０４〜１０１２オームｃｍであり、前記液体の表面張力が１５〜７３ダイン／ｃｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記実質的に管状の部材がポリマー、プラスチックまたは金属からできており、前記毛細管構造体が導電性材料、導電性材料を含むポリマー、導電性ポリマー、ヒュームド・シリカまたは金属被覆ヒュームド・シリカでできていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
液体を含む容器に毛細管装置を取り付けて毛細管容器を作成する工程であって、前記容器中の前記液体が前記毛細管装置の上にあって、前記液体の送出が下方になされる工程と、筐体に前記毛細管容器を取り付ける工程と、前記筐体に電流を印加して、前記液体を分配する工程とを含み、前記容器、前記毛細管装置、および前記筐体は請求項１〜４のいずれかに記載のものであることを特徴とする液体を容器から分配する方法。
【請求項６】
前記電流が２〜１０ｋＶの高電圧を生成することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記電圧が、前記電圧なしで同じ期間にわたって蒸発する液体の重量よりも１０倍多い重量の液体を分配する所定の電界強度を生成することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を蒸気へと分散する装置、および液体を分散またはスプレーする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、蒸気が液体から空気中と徐々に放出される空気清浄装置のような液体を分散する装置は業界では周知である。例えば、米国特許公報（特許文献１）、米国特許公報（特許文献２）、米国特許公報（特許文献３）および米国特許公報（特許文献４）を参照のこと。しかしながら、現在の装置は、ウィックからの液体の蒸発に頼っており、不均一な速度および組成で液体が枯渇し、液体混合物の揮発性成分がより早く蒸発してしまって、液体が元の組成から不均一に異なる組成になってしまうという欠点がある。
【０００３】
液体を空気中へスプレーする静電装置も業界に周知である。例えば、米国特許公報（特許文献５）および（特許文献６）を参照のこと。かかる装置において、高電位点まで送出された液体は、静電力によってリガメントまで引かれ、細かい帯電した液滴へと分解される。液体は、通常、小径管の毛細管上昇のような非機械的手段により、またはウィッキングにより高電位点まで送出される。液滴の形成による物質移動が、蒸発速度を遥かに超える条件下では、静電スプレー装置が、液体の分配中、一定の液体組成を実質的に維持する電位を与える。
【０００４】
しかしながら、液体をリザーバから高電圧領域まで（毛細管上昇またはウィッキングにより）受動的に送出することに頼る公知の静電スプレー装置には耐久性がない。さらに、公知の装置を用いて静電スプレーを作成するのに必要な電圧は、５，０００Ｖを超え、約１０，０００Ｖを超えることも多い。空気中においてはこれらの電圧では、タウンゼント（Ｔｏｗｎｓｅｎｄ）またはグロー放電を生成するのは難しい。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第２，９４２，０９０号明細書
【特許文献２】米国特許第３，７８０，２６０号明細書
【特許文献３】米国特許第４，０８４，０７９号明細書
【特許文献４】米国特許第６，４７８，４４０号明細書
【特許文献５】米国特許第５，８１０，２６５号明細書
【特許文献６】欧州特許出願第０  ４８６  １９８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、装置の耐用年数にわたって元の組成で液体組成を実質的に維持しながら、液体を蒸気へと分散する物質移動装置が得られると非常に望ましい。本発明の利点は、分散する液体の組成範囲を拡大でき、組成が長い期間にわたって実質的に変化しないことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、本発明は、容器と、毛細管装置と、筐体とを含む、液体を蒸気相へと分散させる電気スプレー装置であって、
前記容器は、前記毛細管装置に接続された開放端を有し、かつ液体を含んでおり、前記液体を下方に送出するために前記容器は前記毛細管装置の上にあり、
前記毛細管装置は、第１の端部と対向端とを有する実質的に管状の部材を含み、前記第１の端部は前記容器の前記開放端に固定されて漏れ防止シール（leak proof seal）を提供し、毛細管先端を有する実質的に管状の毛細管構造体が前記対向端を通って延在しており、前記対向端が高電圧回路の電極であり、前記毛細管構造体は前記実質的に管状の部材と同軸状に配列されており、前記毛細管構造体は前記液体と流体連通しており、
前記筐体は、前記容器を取り付けた開口部を有する第１の端部と、前記第１の端部に対向する第２の端部と、低電圧供給器を取り付けた第１の内壁と、高電圧変換器を取り付けた第２の内壁と、前記高圧供給器に接続された対向電極と、蒸気の分散と熱除去のための通気壁とを含み、
前記毛細管構造体は、前記第１の内壁および前記第２の内壁と同軸であることを特徴とする装置である。
また、本発明の装置はさらに、光源、芯材（wicking material）及び、電圧調整機器（electronics for voltage regulation）からなる群から選択される少なくとも１つ以上を含むことができる。
また、任意選択的に、高電圧供給器をオン／オフしたり、高電圧を調整するために、前記筐体は制御回路を含んでいてもよい。
【０００８】
また、容器に毛細管装置を取り付けて毛細管容器を作成する工程と、筐体に毛細管容器を取り付ける工程と、筐体に電流を印加する工程とを含み、容器、毛細管装置および筐体を上記に開示したものと同一のものとすることができる、液体を分散する方法も提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に、第１の端部１１と対向端１２とを有する実質的に管状の部材１０を含む毛細管装置を示す。実質的に管状の部材は、通常は円筒状の外側表面と、内側表面とを有している。第１の端部、好ましくは、プレス嵌めロック機構またはねじロック機構は、容器３０の開放端３１に固定することができる。開放端３１は、プレスしたときに管状の部材１０の第１の端部へとロックされる形状を有する、または管状の部材１０の接続によって容器３０の固定および漏れ防止シール（leak proof seal）を作成するように、内部ねじ止めコネクタ１３により、容易に接続する外部ねじ止め部分を有するのが好ましい。実質的に管状の部材１０は、任意の材料で作成することができるが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン等のポリマーまたはプラスチック、あるいは金属でできているのが好ましい。
【００１０】
実質的に管状の部材１０の対向端は、毛細管先端１８を有する実質的に管状の毛細管構造体１４を通して延在している。毛細管構造体１４は、管状構造１０と同軸状であり、容器３０の液体３５と流体連通させることができる。管状毛細管構造体１４は、様々な材料から作成することができる。例えば、金属、金属被覆ヒュームド・シリカ、カーボン、グラファイトや金属のような導電性材料を含むポリマー、あるいはポリアニリンのような導電性ポリマーのような導電性材料およびこれらの組み合わせからできているのが好ましい。あるいは、高電圧を容器３０内の液体に直接適用して、液体の導電性によって毛細管装置１４の先端に電位を移すよう、例えば、ヒュームド・シリカ等任意の材料で作成することができる。
【００１１】
実質的に管状の毛細管構造体の内径は、好ましくは４０〜３５０μ、より好ましくは約５０〜約１５０μである。外径は好ましくは７０〜１５００μ、より好ましくは１００〜５００μである。しかしながら、これより広い範囲も可能であり、印加電圧、電極間の距離、分散または分配する溶液の特性、部材の内径と外径の間の差は実質的に広範囲にわたって変えることができる。
【００１２】
毛細管構造体１４は、実質的に管状の部材１０内に挿入固定され、同軸状に配列されている。容器３０を収容可能である限りは、任意の長さの毛細管装置を用いることができる。毛細管構造体は、実質的に管状構造が構成されるポリマー材料またはエポキシ樹脂により、または漏れ防止シールを生成するその他手段によりシールされる（参照番号１５）。シールは、導電性材料で作成してもよいし、金属、金属表面コーティング、カーボンブラックにより、または電圧を対向する先端１２および／または毛細管構造体１４に適用する手段を与えるその他手段により外的に導電性としてもよい。
【００１３】
上記に開示した通り、シーラー１５を実質的に管状の部材内部に用いることができる。実質的に管状の部材内に毛細管構造体を固定することのできる任意のシーラーを用いることができる。シーラーはまた、電圧の印加時に、電流がシーラーを通してまたはシーラーに沿って導電性毛細管管状部材まで流れるよう、半固体流体または導電性とすることもできる。好適なシーラーとしては、実質的に管状の部材１０を作成するポリマー材料、エポキシ樹脂、金属−またはカーボンブラック−またはグラファイト−含有エポキシ樹脂、金属、およびこれらの２つ以上の組み合わせが挙げられるがこれらに限られるものではない。
【００１４】
毛細管構造体またはシーラーまたはその両方を実質的に管状の部材内に固定するために、例えば、ゴムまたはポリマー隔壁のようなストッパー１６を用いることができる。毛細管装置１４は、開口部へと突出している先端１８と共に端部１２を通して延在している。先端１８は、端部１２外側に僅か、すなわち約０．１〜約５ｍｍ突出させることができる。任意選択的に、キャップ１６を用いて、毛細管１４を適所に保持することができ、導電性を与えて、１４に電圧を印加したり、電位を接地する経路を与えてもよい。キャップは、管状構造１０および毛細管１４と耐漏洩接続させることのできる金属またはポリマーのような材料で作成してよい。毛細管とキャップは単一成形、鋳造または機械作成構造とすることもできる。
【００１５】
図２Ａおよび図２Ｂに、好ましい容器３０を示す。容器３０は、任意の従来の容器、瓶または同様の装置とすることができ、栓またはキャップ３２でシールすることができる。好ましい容器は、好ましくは永久ねじ止め、または上記に開示した毛細管構造体に容易に接続するプレス嵌め接続を有する開口端３１を有する丸底瓶である。容器はまた、容器の任意の位置、好ましくは容器の開口端に対して対向端２１に通気部３３も有している。通気部３３は、例えば、ゴムまたはポリマー隔壁のようなストッパー３４で、または接着テープによりシールすることができる。内側ポリマーブラダーを用いる場合には、シールする必要はない。
【００１６】
容器３０内には、液体３５がある。液体には、香料、芳香剤（air freshner）、防黴剤（mold or mildew inhibitor）、殺菌剤、空気清浄剤、アロマテラピー、防腐剤、殺虫剤、害虫誘引剤または質量分析用キャリブラントおよびその他同様の用途がある。液体の体積抵抗は好ましくは１０４〜１０１２オームｃｍ、より好ましくは１０５〜１０９オームｃｍである。例えば、酸、塩基、塩またはこれらの２つ以上の組み合わせ等の物質を添加して、液体の抵抗を所望の範囲内にするのも好ましい。液体の２０℃で測定した粘度は約０．１〜約２００００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは０．１〜８０００ｍＰａ・ｓである。例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、グリセロール、酢酸、プロパン酸、水等またはこれらの２つ以上の組み合わせのような粘度調整剤を添加して、液体の粘度を所望の範囲に調整することができる。液体の表面張力は約１５〜７５ダイン／ｃｍであるのが好ましい。液体は、本発明の装置により部屋、廊下、エアハンドリングシステム、地下室等へ電気スプレーされる、好ましくは空気清浄剤、殺菌剤、脱臭剤、防黴または殺虫剤溶液、または電気スプレー質量分析用参照材料として用いる化合物含有溶液、またはフェロモン、ステロイドおよび含水炭素である。本明細書で用いる「電気スプレー」という用語は、特に断りのない限り、コロナ電気放電の電位未満で操作され、１つまたは複数のいわゆるテイラーコーンの先端で形成されたリガンドから液滴を分散する当業者に周知の静電液体スプレーのことを指す。
【００１７】
容器３０は、図４に示すように、開口部５１を通して筐体５０にぴったりとまたは部分的に載置することができる。筐体は、容器３０が開口部５１内に固定されぴったりと載置することができれば、丸形、矩形、正方形または任意の形状とすることができる。手動解放ロック機構が、筐体が逆さまになっても容器を適所に保持する。この機構は、容器３０の一部、または３０を適所に保持する突出部６３または６４を収容する開口部を有する開口部５１を作成する１つまたは複数の壁とすることができる。筐体５０は、他端６１に沿った開口部５１に対向する端部６２、第１の壁７１および第２の壁７２を含む。７１と７２の距離は、容器、低電圧入力５３が一方の壁にある低電圧供給器５２、他方の壁にある高電圧変換器または筐体５４を収容できる限りは、任意の長さとすることができる。高電圧のための低電圧源はＡＣかＤＣのいずれかであり、家庭用電流（１２０または２２０Ｖ  ＡＣ）またはバッテリーにより供給することができる。同様に、高電圧はＡＣかＤＣのいずれかとすることができる。高電圧筐体５４は、高電圧の電流を約１００μアンペア未満に制限する回路、例えば、変圧器のような低電圧を高電圧に変換する装置を含むことができる。かかる高電圧変換手段は業界に周知であるため、簡潔にするためその説明は省く。低電圧か高電圧のいずれかの装置は、システムをオン／オフしたり、出力電圧を調整する機器を含むことができる。制御機器は、タイマ、センサ、手動スイッチ等とすることができる。筐体５０にぴったりと固定されると、実質的に管状構造１０の対向端１２または毛細管構造体１４は、電気回路を高電圧変換器と接触させる。好ましい構成において、高電圧は、金属接触５５により毛細管管状構造１４に供給され、電圧／接地接触として作用し、高電圧変換器５４にワイヤ７３により接続される。毛細管先端は、筐体に固定されると、電圧／接地接触と電気接触する。
【００１８】
毛細管管状構造１４の対向端１２は、高電圧回路の１つの電極および対向電極５６となり、ワイヤ７４により高電圧変換器５４に接続され、対向端１２からの距離は約１〜約５０ｍｍ、より好ましくは５〜２５ｍｍである。互いの電極の距離は、電気スプレーを開始するのに必要な最適電圧を決めるパラメータとすることができる。先端１８と対向電極５６間の距離は最も好ましくは５〜２０ｍｍである。高電圧接触により、通常、対向端１２と接続がなされて、毛細管先端１８に電気接触する。先端１８と対向電極５６の間の距離は、約１〜約５０ｍｍ、より好ましくは５〜２０ｍｍの範囲である。対向電極は導電性材料とすることができ、ワイヤと平面の間にある略平滑な構造とすることができる。対向電極５６の好ましい構成は、中心が開いたリング構造である。対向電極５６は、他の電圧／接地接触として作用する。
【００１９】
対向電極はまた、ヒータとして作用して、電極５６またはその近傍に堆積する液体の蒸発を補助する。任意の光源５９を筐体に存在させることができ、任意のヒータまたは光源から放出される熱は、穿孔壁５７を通して除去される蓄積した液体の蒸発を補助することができる。
【００２０】
３０日以上連続スプレーした後でも容器３０内の液体の組成はあまり変化しないのが極めて望ましい。蒸発中、非常に揮発性成分は、あまり揮発性でない成分よりも早い速度で分散される。逆に、電気スプレーは等速で混合物中に全成分を分散することができる。
【００２１】
理論に拘束されることは望むところではないが、オフ位置では、液体表面張力の力により蒸発は最小となって、空気に晒される液体表面積は最小となる。毛細管先端の平滑な表面は蒸発を最小にして、電気スプレープロセスにより分散された液体は、蒸発により分散されるよりも１０倍、好ましくは少なくとも５０倍超、ある溶液については１０００倍超である。電気スプレーは、いくつかの力のバランスに頼っている。液体のリザーバは液体がスプレーされる毛細管先端の上にあるため、重力が低圧ポンプとして作用して、毛細管上昇力（液体の表面張力に応じた力）を補助して、液体を毛細管構造体先端に供給する。この力に逆らうのが、内側に作用して空気に露出した液体の面積を最小にする液体の表面張力である。適切に平衡したシステムにおいて、液体は毛細管構造体の先端へと移動するが、毛細管を出る代わりに、毛細管構造体先端内部の凹んだメニスカスを形成する。従って、システムは、毛細管構造体内で液体が受ける重力が、毛細管構造体先端で、液体を先端内に保持する作用をする単位面積当たりの表面張力よりも低いように設計されるのが好ましい。毛細管先端で、表面張力による力は内側に向くが、重力は液体から下方または外側に向く。液体の表面張力（γ）は、式γ＝１／２ρｇｒｈを用いて管内の液体の毛細管上昇を測定することにより概算で求めることができる。式中、ρは液体の密度、ｇは重力についての力の定数、ｒは毛細管の半径、ｈは毛細管開口部の上の液体の高さである。２つの力の平衡点で、γ（２πｒ）＝ρｈ（πｒ２）ｇである。このように、ここで用いた下方構成において、毛細管出口先端上の液体の高さおよび／または毛細管の半径は、重力による力が表面張力に勝らないよう小さく保つのが好ましい。本明細書においては、λ＞１／２ρｇｒｈ。
【００２２】
液体を毛細管の出口先端１８内部に維持する上述した力の平衡は、構造１４の毛細管先端と対向電極５６の間に電界を印加することにより修正することができる。電界によってイオンが誘導されて、液体表面に移動する。液体表面のイオンと対向電極間の吸引静電力によって、液体が管から出て円形形状となり、液体コーンの先端から延在する液体の微細カラムから周囲空気へと液滴となる。電界をオフにすると、表面張力は再び優勢な力となり、液体が毛細管先端内部へと引き込まれる。
【００２３】
ここでも理論に拘束されることは望むところではないが、毛細管を用いた装置において、リザーバは、リザーバの外の大気圧に等しい、リザーバにある液体よりも上に、蒸気圧を維持する手段を有しているのが好ましい。そうでないと、この圧力差が、表面張力に勝り、液体がリザーバへ流れるか、リザーバから出てしまう。これは、液体表面より上で通気部３３を用いて、容器内外の圧力差を等しくすることにより防ぐことができる。通気部３３からの液体の漏れは、装置を用いるまで、ストッパー３４により通気開口部、および毛細管開口部や先端１８をシールしたり、容器内側の液体を、哺乳器で用いる方法と同様に、リザーバ中の液体がなくなるとつぶれる、例えば、ポリプロピレンやポリエチレンのような薄いビニール袋（またはブラダー）に封入することにより防ぐことができる。このように、ビニール袋は、液体が通気部の穴を通って漏れるのを防ぐ。
【００２４】
毛細管構造体１４の出口先端１８は、ガス状電気放電を生成する鋭点や端部がなければ、様々な形状とすることができる。好ましい先端形状は平坦（平面）であり、毛細管軸に対して約９０°に切断されている。この構成において、液体の表面積は最小とでき、蒸発が最小限になる。さらに、液滴の分散による電気スプレーの開始とガス状放電の開始の間の電圧差が最大になる。毛細管先端をある角度で切断すると、電気スプレーの開始と、ガス状電気放電の開始の間の電圧範囲が減じる。内径２５〜２００μの小さな開口部までテーパのある広いボア管を用いることも可能である。この幾何形状の一例は、加熱および引かれたヒュームド・シリカであり、先端で開口部を減じている。
【００２５】
さらに理論に拘束されることは望むところではないが、この壁のある直径の小さな毛細管構造体１４は、直径の大きな厚い壁の構造１４よりも低い電圧で電気スプレーを開始することができる。いずれかの極値で、電圧差は、電気スプレーの開始とガス状電気的破壊の間で減じて、放電を引き起こすことができる。内径は、空気中へとスプレーされる液体の速度を決めるいくつかあるパラメータの１つである。本出願については、約４０μ未満の内径だと液体をあまり分散せず、約３５０μを超えるものだと液体の凝縮が制御できないほど高速でスプレーされる恐れがある。テーパのついた先端によって、２５μと小さな直径の安定したスプレーがなされる。外径が大きくなればなるほど、放電を開始するのにより大きな電圧が必要である。しかしながら、本出願について唯一の範囲を指定するのは難しい。というのは、電極間の距離、液体の粘度および抵抗、および印加した電圧を変更すると、広い範囲の外径にわたって安定したスプレーを行うことができるからである。一般に、外径は好ましくは１ｍｍ未満であるが、内径より大きい、またはこれに等しく、壁の厚さの約２倍大きい。毛細管構造体の長さは、通常、構造を簡便にするようなものとする。このように、短くて１ｍｍ程度、長くて１００ｍｍ程度の毛細管構造体だと好適である。
【００２６】
全ての構造において、オフ位置（電圧印加していない）の最大蒸発速度は、好ましくは、電圧をオンにしたときに得られるスプレー速度の１／１０未満、より好ましくは１／５０未満、さらには１／１０００未満である。ここでも、理論に拘束されることは望むところではないが、電圧がオフのときの蒸発速度は、大気に晒されている毛細管先端での液体の表面積と、液体の蒸気圧の組み合わせにより決まる。電圧がオフの場合、液体の表面張力によって、毛細管先端へと引き込まれて、蒸発が最小になる。電圧がオンのときのスプレー速度は、毛細管構造体の内径、毛細管先端１８での電界強度、液体の導電性、および液体の粘度をはじめとする数多くの因子により決まる。電圧をオンにすると、電界によって、液体が先端から細かい液滴を生成する先端から延在する液体リガメントと共に円錐形状で突出する。略全電気スプレー条件下での液滴形成により分散された単位時間当たりの液体の質量は、電圧がオフのときに毛細管先端から蒸発により分散された液体の質量の＞５０倍、多くは＞１０００倍である。電気スプレープロセスで生成された細かい液滴は、大気に晒される液体の表面積を大幅に増大し、その結果、電気スプレープロセス中の液体蒸発速度が大幅に増大する。このように、電圧をオフにすると、大気に晒された小さな液体表面からは液体はあまり蒸発しない。しかしながら、電圧をオンにし、細かい液滴が電気スプレープロセスにより分散されると、大気に晒された液体の表面が大幅に増大するため、大量の液体が蒸気として分散される。スプレー速度に影響する因子は、毛細管構造体の内径、毛細管構造体の先端１８での電界強度、およびスプレーされる液体の導電性および粘度である。実際、電気スプレーによる液体分散速度は、毛細管構造体の内径および毛細管先端と対向電極の間に適用された電圧により制御することができる。内径および印加された電圧を最小にすると、分散される液体の量が最小になるが、請求された範囲内で毛細管構造体の内径を最大にし、高い電圧を用いると、分散される液体の量が最大になる。装置は、１日当たり一定の速度で液体を分配することができ、偏差は少なくとも１０日、好ましくは少なくとも２０日、より好ましくは少なくとも３０日にわたってプラスマイナス２０％未満であるがこれに限定されるものではない。装置はまた、上記に開示した期間についてスプレーした場合に、これに限定されるものではないが、液体の組成が出発組成物から１０％を超えて変化しないように液体を分配することもできる。装置の構成に応じて、スプレー速度は、例えば、連続操作するとき、１日当たり０．２〜１０、好ましくは０．２〜５グラムとすることができる。香料送出については、例えば、好ましいスプレー速度は０．４〜１．５グラム／日である。１日１グラムのスプレー速度で、もし約３０グラムの香料を含有している場合には、容器は１ヶ月連続スプレーを行う。これは、容器内の液体のレベルに関らず一定のスプレー速度を前提としている。これは、自重供給方法の特別な利点である。重力は、ポンプとして作用して、先端に液体を供給する表面張力（毛細管上昇）を補助するが、ここに記載した装置においては、液体が毛細管構造体から溢れるのを防ぐ表面張力に勝るものではない。スプレー速度は、スプレーされる液体の特性および電極先端の電界により決まる。このように、毛細管上昇の力と液体カラムに作用する重力の組み合わせによって、毛細管先端に電気スプレー可能な液体をできる限り多くの量で供給することができ、スプレー速度は、容器が空になるまで実質的に一定のままである。
【００２７】
接触５５、同じく先端１８および対向電極５６を超える電圧電位を印加することによって、毛細管出口先端１８で高電界が液体に適用される。電極供給器は、好ましくは約１．５〜約１０ｋＶ、より好ましくは２〜５ｋＶ、最も好ましくは２〜４ｋＶの範囲の電位で操作される。先端１８で液体表面に印加される電界は、連続であっても間欠であってもよい。装置は、手動オン／オフスイッチにより、またはタイミングまたはセンサ装置を用いて自動的または遠隔的に間欠操作してもよい。特に、スプレーサイクルのタイミングのオン／オフを調整して、部屋のサイズまたは用途に適切なあるレベルの分散液（例えば、香料）を提供してもよい。さらに、多数のユニットを一緒に操作して、香料送出の場合には、例えば、ある香料を朝送出して、他のは午後、夜には何も送出しないようにすることができる。これは、それぞれ毛細管構造体を備えた、液体を保持する多数の容器を用い、各毛細管構造体と対向電極間に電位を交互に印加することによって行える。殺虫剤または殺菌剤の場合には、夜のみ送出するのが望ましい。この場合、装置は所望の時間の間隔にわたってのみ高電圧を与えるように設定したり、暗くなったときのみ電圧をかけるセンサを用いる。上述した通り、高電圧のための低電圧源はＡＣかＤＣのいずれかであり、家庭用電流（１２０または２２０Ｖ  ＡＣ）、またはバッテリーにより供給することができ、高電圧はＡＣかＤＣのいずれかとすることができる。いずれの場合も、電圧を印加すると、液体は管から引かれ、細かい液滴として空気中に分散される。電圧をオフにすると、液体は毛細管構造体の開いた面に引き込まれる。
【００２８】
本発明はまた、対向電極５６で凝縮する好ましくはあまり揮発性でない液体については、対向電極５６の領域に熱を与える手段も含む。熱源は、抵抗素子を通過する電流とすることができ、これは電極を加熱するために対向電極として作用する。熱源は、光源５９のような対向電極近傍のものとすることができる。あるいは、例えば、綿やポリマー材料でできた薄い織シートのような高表面積芯材を、対向電極５６と接触させて、凝縮した液体をより早い蒸発のために大きな表面積までウィックさせることができる。あるいはまた、図３および４に示すように、芯材５８を筐体５０の底部に配置させて、大きな表面積を与えることにより凝縮したスプレーの蒸発を補助し、凝縮液が装置から出るのを防ぐことができる。
【００２９】
好ましくは、液体３５を保持し、通気孔３３を有する前述した容器３０は、毛細管構造体を有していて、下方に液体を送出して、筐体５０において高電圧で電気接触を与える。この容器はリフィルとして用いることができる。高電圧筐体５４は、高電圧の電流を約１００μアンペア未満に制限する回路、最も単純には変圧器のような低電圧を高電圧に変換する装置、対向電極、および上述した容器との電気的接触を与える手段を含む。筐体５０はまた、蒸気を分散し、熱を除去するための通気壁５７も含み、芯材５８およびナイトライト５９を兼ねる熱源を含んでいてもよい。任意選択的に、筐体は高電圧の制御のための機器を有していてもよい。
【００３０】
本発明はまた、液体を容器またはリザーバから分散する方法も提供する。本方法は、容器に毛細管装置を取り付けて毛細管容器を作成する工程と、筐体に毛細管容器を取り付ける工程と、筐体に電流に印加する工程とを含む。容器、液体、毛細管装置および筐体は上記に開示したものと同じものとすることができる。電流は、バッテリーのような直流か、家庭用電流（１２０または２２０Ｖ  ＡＣ）のような交流のいずれかにより供給することができる。これらの電源により提供される低電圧を、上記に開示した装置において高電流変換器により高電圧に変換する。電圧を印加すると、液体は先端１８を通して毛細管構造体から引かれ、細かい液滴として空気中に分散される。液体分散の速度およびタイミングは、例えば、手動スイッチ、タイマ、電圧出力制御器、可変変圧器、センサまたは遠隔装置を用いること等、電気的手段により変更または制御することができる。液体の蒸気相への分散は自由に開始および停止でき、異なる時に異なる溶液を分散させることもできる。
以下に本明細書に記載の発明につき列記する。
１．  容器と、毛細管装置と、筐体とを含む液体を蒸気相へと分散させる電気スプレー装置であって、
前記容器は、前記毛細管装置に接続された開放端を有し、かつ液体を含んでおり、前記液体を下方に送出するために前記容器は前記毛細管装置の上にあり、
前記毛細管装置は、第１の端部と対向端とを有する実質的に管状の部材を含み、前記第１の端部は前記容器の前記開放端に固定されて漏れ防止シール（leak proof seal）を提供し、毛細管先端を有する実質的に管状の毛細管構造体が前記対向端を通って延在しており、前記対向端が高電圧回路の電極であり、前記毛細管構造体は前記実質的に管状の部材と同軸状に配列されており、前記毛細管構造体は前記液体と流体連通しており、
前記筐体は、前記容器を取り付けた開口部を有する第１の端部と、前記第１の端部に対向する第２の端部と、低電圧供給器を取り付けた第１の内壁と、高電圧変換器を取り付けた第２の内壁と、前記高圧供給器に接続された対向電極と、蒸気の分散と熱除去のための通気壁とを含み、
前記毛細管構造体は、前記第１の内壁および前記第２の内壁と同軸であることを特徴とする装置。
２．さらに、光源、芯材（wicking material）、及び電圧調整機器（electronics for voltage regulation）からなる群から選択される少なくとも１つ以上を含むことを特徴とする前記１．に記載の装置。
３．  前記毛細管装置の前記対向する端部から前記対向電極までの距離が約１〜約５０ｍｍの範囲であり、前記液体の粘度が２０℃で０．１〜２００００ｍＰａ・ｓの範囲であり、前記液体の体積抵抗が１０４〜１０１２オームｃｍであり、前記液体の表面張力が１５〜７３ダイン／ｃｍの範囲であることを特徴とする前記１．または２．に記載の装置。
４．  前記実質的に管状の部材がポリマー、プラスチックまたは金属からできており、前記毛細管構造体が導電性材料、導電性材料を含むポリマー、導電性ポリマー、ヒュームド・シリカまたは金属被覆ヒュームド・シリカでできていることを特徴とする前記１．〜３．のいずれかに記載の装置。
５．  前記毛細管構造体の外径が０．０７〜１．５ｍｍの範囲であり、内径が０．０４〜０．３５ｍｍの範囲であることを特徴とする前記１．〜４．のいずれかに記載の装置。
６．  前記毛細管構造体先端が平坦（平面）であり、前記毛細管構造体の軸に対して９０°の角度で切断されていることを特徴とする前記１．〜５．のいずれかに記載の装置。
７．  前記装置が少なくとも１０日間にわたって１日当たり実質的に一定の速度で前記液体を分配可能であり、前記速度は１日当たり０．２〜１０ｇの範囲であるのが好ましく、前記液体の化学組成が出発化学組成物から１０％を超える変化がないことを特徴とする前記１．〜６．のいずれかに記載の装置。
８．  液体を含む容器に毛細管装置を取り付けて毛細管容器を作成する工程であって、前記容器中の前記液体が前記毛細管装置の上にあって、前記液体の送出が下方になされる工程と、筐体に前記毛細管容器を取り付ける工程と、前記筐体に電流を印加して、前記液体を分配する工程とを含み、前記容器、前記毛細管装置、および前記筐体は前記１．〜７．のいずれかに記載のものであることを特徴とする液体を容器から分配する方法。
９．  前記液体が香料、芳香剤（air freshner）、防黴剤(mold or mildew inhibitor)、殺菌剤、空気清浄剤、アロマテラピー、防腐剤、殺虫剤、害虫誘引剤または質量分析用キャリブラントであることを特徴とする前記８．に記載の方法。
１０．  前記電流が２〜１０ｋＶの高電圧を生成することを特徴とする前記８．または９．に記載の方法。
１１．  前記電圧が、前記電圧なしで同じ期間にわたって蒸発する液体の重量よりも１０倍多い重量の液体を分配する所定の電界強度を生成することを特徴とする前記１０．に記載の方法。
【００３１】
以下の実施例は例証のためであり、本発明の範囲を不当に限定するためのものではない。
【実施例】
【００３２】
第１の例において、単純な装置を組み立て、平滑端を備え、内径が１００μ、外径が２３０μの長さ１ｃｍの管状金属毛細管構造体を耐溶剤性エポキシを用いてポリプロピレン容器にシールした。グリセロール、水、メタノールおよびイソプロパノールでできた液体（６ｍｌ）を容器の上部において通気部を通して加えた。ＤＣ電源を用いて、毛細管管から約１ｃｍの距離にあるワイヤに約４０００Ｖを与えた。毛細管管を電源のケースに接地した。毛細管を下方に向けて、液体レベルを毛細管構造体の最上部の開口部と接触させ、かつその上とし、電圧を印加したときに、液体コーンを最下部の毛細管開口部に形成した。電圧をオンにして、電気スプレープロセスを開始し、細かい液滴を周囲の空気中に分配した。電圧をオフにすると、液体は毛細管構造体の最下部の先端に引き込まれた。液体の入った容器を秤量し、電圧を印加せずに２４時間後再び秤量した。これにより、グラム／時で蒸発速度が得られた。この実験を繰り返したが、電圧は２４時間にわたって印加し、その間に電気スプレーを開始した。これにより、グラム／時でスプレー速度が得られた。スプレー速度は、この試験の条件下この混合物の蒸発速度の約１８００倍であることが分かった。容器を再び合計で６ｍｌの出発溶剤混合物で充填し、装置が最上部の毛細管開口部の上に全ての液体（５．５ｍｌ）を分配するまで電圧をそのままにしておいた。残りの１／２ｍｌと１／２ｍｌの出発溶剤混合物をガスクロマトグラフィー分析のために提出した。分析によれば、電気スプレー前後で溶剤組成における検出可能な変化は示さなかった。
【００３３】
市販の蒸発香料分配器の修正により装置をさらに作成した。修正したものは、任意のヒータまたは光源がなく、容器に通気孔を用いた以外は図１〜４の図面に示したのと同様のものであった。市販の香料溶液（８ｍｌ）を容器に加え、容器を毛細管構造体を備えたホルダーに下向きに置き、管状構造の端部にある塗装銀コーティングを通して金属ワッシャと電気的接触をさせた。毛細管先端から約１ｃｍのところにある第２の金属ワッシャは対向電極として作用した。３０００Ｖの電位を２つのワッシャの間にかけ、電気スプレー条件を生成させた。装置を７日間操作して７ｍｌの液体を分配した。製造時の香料および香料溶液８ｍｌのうち７スプレー後の香料のガスクロマトグラフィー／質量分析によれば、予想された試験毎のばらつきを超えた差は示さなかった（表Ｉ）。
【００３４】
デモンストレータモデルとして携帯用装置も作成した。この装置は、当業者には周知の通り、ＥＭＣＯ  Ｑシリーズ電圧変換器を用いて、低電圧を２０００Ｖ〜５０００Ｖ  ＤＣへと変換して、懐中電灯電池（３〜６Ｖ）から高電圧を生成した以外は、上述した装置と同様のコンセプトであった。この装置の筐体は、見やすいよう透明なプラスチックで作成し、対向電極はリング構造でなくワイヤであった。この装置を繰り返しオンオフし、その後、６日間連続オフまたは連続オンにした。新たな電池を必要とする以外は、装置は３ヶ月のオン／オフ操作で故障しなかった。
【００３５】
下記の表Ｉに示す結果は、電気スプレー前後の初期の香料組成のＧＣ／ＭＣの比較である。初期溶液容積は８ｍｌ、最終溶液容積は１ｍｌ。これらの結果によれば、成分の相対濃度におけるばらつきは、保持時間によってランダムであり、恐らく揮発性であり、この分析について予想された試験毎のばらつきの範囲内であるということが分かる。
【００３６】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明により用いられる毛細管装置の断面図である。
【図２Ａ】上部に通気部と、底部から突出している毛細管構造体とを備えた容器の断面図である。
【図２Ｂ】液体レベルが減じるに従って折り畳み可能な内側ビニール袋（ブラダー）を備えた以外は同様の、好ましい装置の構成である。
【図３】高電圧接触および対向電極を与える装置に容器装置がいかに嵌合するかを示す断面図である。
【図４】容器が筐体にぴったりと嵌合していて、高電圧接触と対向電極を示す本発明の好ましい実施形態を示す断面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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