(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電霧化装置中に適用され、貯水及び放電用途のための放電電極として用いられる炭素棒の製造方法であって、
原料を造粒工程により処理して造粒粉末を作製するステップと、
金型を使用して前記造粒粉末を押圧して芯材を成形し、前記芯材の表面に複数個の微細構造を形成するステップと、
前記芯材の焼結を行うことにより、多孔性構造体である棒芯を形成するステップと、
吸水性を有する導電塗膜層を提供して塗布、吹付塗装または刷毛塗りなどの塗装方法により前記棒芯を完全に被覆して固化させ、かつ前記導電塗膜層として炭素複合体混合樹脂を選択して用いるステップとを含み、
これにより前記棒芯の表面の前記複数個の微細構造により全体の表面積を増加させ、電荷放出量を増量可能にし、及び前記棒芯の多孔性構造と吸水性を有する前記導電塗膜層とにより水分吸収を促進し得るようにし、霧化効果と霧化効率を高めることを特徴とする、炭素棒の製造方法。
【請求項２】
前記造粒工程は、乾式噴霧造粒工程及び湿式造粒工程のうちから選択されることを特徴とする、請求項１に記載の炭素棒の製造方法。
【請求項３】
前記乾式噴霧造粒工程に使用される前記原料は、セラミック複合体粉末、粘結剤及び潤滑剤を含有することを特徴とする、請求項２に記載の炭素棒の製造方法。
【請求項４】
前記湿式造粒工程に使用される前記原料は、セラミック複合体粉末、水、溶剤、粘結剤及び潤滑剤を含有することを特徴とする、請求項２に記載の炭素棒の製造方法。
【請求項５】
前記セラミック複合体粉末は、炭化ケイ素、炭化タングステン、酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素、あるいはそれらの組み合わせから選択されることを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の炭素棒の製造方法。
【請求項６】
前記芯材の焼結を行うときの焼結温度が、６００℃〜１２００℃の範囲にあり、かつ焼結時間が、１０分〜１２０分の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の炭素棒の製造方法。
【請求項７】
前記複数個の微細構造は、上部面積が底部面積より小さい形態を有し、その形状が弾頭型構造体、多角錐状構造体及び円錐状構造体のうちから選択されることを特徴とする、請求項１に記載の炭素棒の製造方法。
【請求項８】
前記導電塗膜層は、単層または複数層で塗布され、複数層の前記導電塗膜層とする場合、複数層の前記導電塗膜層の各層ごとの炭素固形分比率が異なり、かつ複数層の前記導電塗膜層の最外層の炭素固形分が最も高いことを特徴とする、請求項１に記載の炭素棒の製造方法。
【請求項９】
前記炭素複合体混合樹脂は、炭素粉にＰＵ、ラテックス、ＰＶＡの有機樹脂、アクリル樹脂、ケイ酸塩樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂のうちのいずれか１つを加えてから、界面活性剤を加えて混合して作製され、かつ前記界面活性剤は、空気中の水分を吸収するために供され、前記炭素粉の比率が５％〜３５％の範囲にあり、前記樹脂の比率が６４％〜９４％の範囲にあり、及び前記界面活性剤の比率が１％〜１５％の範囲にあることを特徴とする、請求項８に記載の炭素棒の製造方法。
【請求項１０】
前記炭素粉は、２種以上の異なる粒径の炭素粒子を混合してなり、かつ前記複数の炭素粒子の粒径分布が、１００〜１００００メッシュの範囲にあり、すなわち０．１５ｍｍ〜０．００１３ｍｍの範囲にあることを特徴とする、請求項９に記載の炭素棒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電霧化装置の分野に属し、特に、造粒、金型成形、焼結及び吸水のための導電塗膜層の塗装固化を経た後、表面に微細構造を有する棒芯を生産することで、電荷放出量の向上を増大させ、かつ棒芯が、多孔性構造体と吸水のための導電塗膜層により水分を吸収可能であることで、霧化効果と霧化効率を高める、炭素棒の製造方法及び炭素棒に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電霧化とは、電界を利用して液体（霧化予定物質）を分散させる技術であり、液体を放電電極と、放電電極近傍に位置する少なくとも１つの別の電極との間に接近させた後、電圧を印加すると、電界が生じることにより、電界中で液体を飛散させることで、液体を実質的な単一の分散粒子にして噴霧を行うことが図られる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、「ミスト放出ピン及び静電霧化装置」が提案されている。特許文献１の技術に基づくと、その中のミスト放出ピンは、すなわち本願における放電電極に相当し、その設計は、繊維成形体の表面に複数個の凹凸部を設けるか、あるいは歯車形状に形成され、その次に繊維成形体の表面に１層の多孔質体を被覆し、かつそれに潮解性成分が含有されるため、その上に液体を吸収させることができ、通電後、直ちに霧化効果が得られる。その欠点としては、繊維成形体では高温に耐えられず、かつ表面の複数の凹凸部及び歯車設計は、成形上の困難度を有し、工程上のコスト増加を引き起こしやすいことである。
【０００４】
また、特許文献２には、「静電霧化装置」が提案されている。特許文献２には、先端部と基端部を有する放電電極、及び放電電極を冷却するための冷却部が開示されており、それは先端部で放電させることにより、放電電極に保持された結露水を霧化させ、静電霧化装置は、放電電極に高電圧を印加してそれを放電させ、このことにより、放電電極の先端部に保持された結露水を霧化させる。しかしながら、実際上、このような設計では、放電電極の冷却状態によっては、放電電極の表面に過剰に結露水が生成される場合がある。もし、過剰に生成された結露水が放電電極の根元に多く溜まると、放電電極の先端部での放電が不安定になることがある。そのため、過剰に生成された結露水が溜まるのを抑制するために、制御回路を追設する必要があり、前記静電霧化装置の回路設計難易度及びコストなどが増加するという問題があった。
【０００５】
さらに、特許文献３には、「放出ピン部材、ミスト発生部材及びそれを用いた静電霧化装置」が提案されている。特許文献３には、外部へ負の電荷を有したミストを放出させることが可能な静電霧化装置に用いる部材が開示されており、かかる放出ピン部材は、多孔質体または繊維成形体の芯部と、当該芯部を覆うように形成された被覆部とからなり、その被覆部は、導電性材料及び潮解性成分を含む。しかしながら、この放出ピン部材の内部材料は、殆どが多孔質体または繊維成形体であり、その欠点としては、同様に高温に耐えられず、かつ表面の導電性材料及び潮解性成分が芯部の外周を覆い、底面での導電性材料及び潮解性成分のない隙間から液体が吸収されて、放出ピン部材の先端部から発電によりミストを放出させることにある。被覆面積が広いものの、発電位置が極めて狭いため、霧化効果に限界があることから、さらなる改善が必要になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】中国特許出願公告第１０３７０６４９８Ｂ号明細書
【特許文献２】台湾特許出願公開第２０１２１３０１６Ａ号明細書
【特許文献３】台湾特許出願公開第２０１５１５７１６Ａ号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの問題に鑑み、本発明の目的は、原料を造粒工程により処理して造粒粉末を作製するステップと、金型を使用して前記造粒粉末を押圧して芯材を成形し、前記芯材の表面に複数個の微細構造を形成するステップと、前記芯材の焼結を行うことにより、多孔性構造体である棒芯を形成するステップと、塗布、吹付塗装または刷毛塗りなどの塗装方法により吸水性を有する導電塗膜層で前記棒芯を完全に被覆して固化させ、かつ吸水性を有する前記導電塗膜層として炭素複合体混合樹脂を選択して用いて、放電電極としての炭素棒を作製するステップとを含む炭素棒の製造方法を提供することを旨とする。これにより前記複数個の微細構造を利用して使用時の全体の表面積を増加させることにより、電荷放出量を増量することができ、前記棒芯の多孔性構造及び吸水性を有する導電塗膜層を利用して水分を吸収することで、霧化効果や霧化効率などを高める機能を果たす。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するために、本発明に係る炭素棒の製造方法は、静電霧化装置中に適用され、貯水及び放電用途のための放電電極として用いられる炭素棒の製造方法であって、原料を造粒工程により処理して造粒粉末を作製するステップと、金型を使用して前記造粒粉末を押圧して芯材を成形し、前記芯材の表面に複数個の微細構造を形成するステップと、前記芯材の焼結を行うことにより、多孔性構造体である棒芯を形成するステップと、吸水性を有する導電塗膜層を提供して塗布、吹付塗装または刷毛塗りなどの塗装方法により前記棒芯を完全に被覆して固化させ、かつ前記導電塗膜層として炭素複合体混合樹脂を選択して用いるステップとを含み、これにより前記棒芯の表面の前記複数個の微細構造により全体の表面積を増加させ、電荷放出量を増量可能にし、及び前記棒芯の多孔性構造と吸水性を有する前記導電塗装層とにより水分吸収を促進し得るようにし、霧化効果と霧化効率を高める。
【０００９】
一実施形態において、前記造粒工程は、乾式噴霧造粒工程及び湿式造粒工程のうちから選択される１工程であってもよい。なお、乾式噴霧造粒工程に使用される前記原料は、セラミック複合体粉末、粘結剤及び潤滑剤を含有する一方、湿式造粒工程に使用される前記原料は、セラミック複合体粉末、水、溶剤、粘結剤及び潤滑剤を含有する。また、上記に言及した乾式噴霧造粒工程及び湿式造粒工程における前記セラミック複合体粉末は、炭化ケイ素、炭化タングステン、酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素、あるいはそれらの組み合わせなどから選択されてもよい。
【００１０】
さらに、前記芯材の焼結を行うときに使用される焼結温度が、６００℃〜１２００℃の範囲にあり、かつ焼結時間が、１０分〜１２０分の範囲にあってもよい。なおかつ、前記複数個の微細構造は、上部面積が底部面積より小さい形態を有し、その形状が弾頭型構造体、多辺角錐状構造体及び円錐状構造体のうちから選択される１種の形状のものであってもよい。前記導電塗膜層は、単層または複数層で塗布され、複数層の前記導電塗膜層を使用する場合、複数層の前記導電塗膜層の各層ごとの炭素固形分比率が異なり、かつ複数層の前記導電塗膜層の最外層の炭素固形分が最も高くてもよい。ほかに、前記導電塗膜層に使用される前記炭素複合体混合樹脂は、炭素粉にＰＵ、ラテックス、ＰＶＡの有機樹脂、アクリル樹脂、ケイ酸塩樹脂、エポキシ樹脂、シリコーンなどの樹脂のうちのいずれか１種類を加えてから、界面活性剤を加えて混合して作製され、かつ前記界面活性剤は、空気中の水分を吸収するために供され、前記炭素粉の比率が５％〜３５％の範囲にあり、前記樹脂の比率が６４％〜９４％の範囲にあり、及び前記界面活性剤の比率が１％〜１５％の範囲にあり、かつ、その中に含まれる前記炭素粉は、２種以上の異なる粒径の炭素粒子を混合してなり、かつ前記複数の炭素粒子の粒径分布が、１００〜１００００メッシュの範囲にあり、すなわち０．１５ｍｍ〜０．００１３ｍｍの範囲にあってもよい。
【００１１】
本発明の炭素棒の製造方法に従って作製して得られる炭素棒の構造は、多孔性構造体で形成される前記棒芯と、塗布、吹付塗装または刷毛塗りなどの塗装方法により前記棒芯を完全に被覆して固化する前記導電塗膜層とを備え、かつ前記棒芯の表面から前記複数個の微細構造が外向きに突設され、各当該微細構造は、上部面積が底部面積より小さい形態を有し、かつ前記導電塗膜層として炭素複合体混合樹脂を選択して用いる。
【００１２】
一実施形態において、前記複数個の微細構造は、弾頭型構造体、多辺角錐状構造体及び円錐状構造体のうちから選択される１種であってもよい。なおかつ、前記導電塗膜層は、単層または複数層で塗布され、複数層の前記導電塗膜層を使用する場合、複数層の前記導電塗膜層の各層ごとの炭素固形分比率が異なり、かつ複数層の前記導電塗膜層の最外層の炭素固形分が最も高くてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の炭素棒の製造方法に従って作製して得られる炭素棒の構造は、その多孔性構造の棒芯により水分吸収を促進し得るようにし、なおかつ、耐高温性及び耐高電圧性を有するセラミック複合体粉末を選択して用いると同時に、棒芯が焼結を経て成形された後に、表面に形成される複数個の微細構造により、電荷放出量と電荷放出効率の向上を増大させることが可能である。さらに、導電塗膜層は、複数の塗膜層の方式を採用すれば、コスト低減も可能となるのと同時に、炭素複合体混合樹脂内に界面活性剤を添加することにより、吸水性を高めることができ、２種以上の異なる粒径の炭素粒子を取り入れることで、電気伝導率を増加させることもできる。結論として、本発明は、伝統的な放電電極の欠陥を確実に改善することができ、なおかつ、静電霧化装置のために、より優れた貯水用途と放電用途のための放電電極を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の好適な実施形態のステップフロー図である。
【図２】同実施形態のステップＳ１に対応する状態を示す図である。
【図３】同実施形態のステップＳ２に対応する状態を示す図である。
【図４】同実施形態のステップＳ３に対応する状態を示す図である。
【図５】同実施形態のステップＳ４に対応する状態を示す図である。
【図６】同実施形態の炭素棒の構造を示す図である。
【図７Ａ】同実施形態の炭素棒の表面微細構造の構造態様図（その１）である。
【図７Ｂ】同実施形態の炭素棒の表面微細構造の構造態様図（その２）である。
【図７Ｃ】同実施形態の炭素棒の表面微細構造の構造態様図（その３）である。
【図７Ｄ】同実施形態の炭素棒の表面微細構造の構造態様図（その４）である。
【図７Ｅ】同実施形態の炭素棒の表面微細構造の構造態様図（その５）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
審査官の方々に本発明の内容を明確に理解いただくべく、以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ご参照ください。
【００１６】
図１及び図２〜図５を参照する。それらは本発明の好適な実施形態のステップフロー図及び各ステップに対応する状態を示す図である。添付の各図面に示すように、本発明において、静電霧化装置（図中未表示）中に適用され、貯水及び放電用途のための放電電極として用いられる炭素棒の製造方法は、以下のステップＳ１〜Ｓ４を含む。
【００１７】
ステップＳ１にて、原料１を造粒工程によって処理して造粒粉末２を作製する。注意すべきことは、本発明において使用される造粒工程は、乾式噴霧造粒工程及び湿式造粒工程のうちから選択される１工程である。なお、乾式噴霧造粒工程を行う場合には、それに使用される原料１は、セラミック複合体粉末、粘結剤及び潤滑剤を含有する一方、湿式造粒工程を行う場合には、それに使用される原料１は、セラミック複合体粉末、水、溶剤、粘結剤及び潤滑剤を含有する。なおかつ、以上の２種の工程に使用されるセラミック複合体粉末は、炭化ケイ素、炭化タングステン、酸化ケイ素、酸化アルミニウムまたは二酸化ケイ素、あるいはそれらの組み合わせなどから選択され、高温に耐えて使用することができる。
【００１８】
ステップＳ２にて、金型３を使用して造粒粉末２を押圧して芯材４を成形することにより、芯材４の表面に複数個の微細構造４１を成形させる。複数個の微細構造４１は、上部面積が底部面積より小さい形態を有し、その形状が弾頭型構造体、多辺角錐状構造体及び円錐状構造体のうちから選択される１種の形状のものであり、複数個の微細構造４１に沿って多数個の放電点を形成することは、放電面積の増加と霧化効果の向上に対して極めて大いに役立つ。
【００１９】
ステップＳ３にて、芯材４の焼結を経由した後、棒芯５を多孔性構造体である形成する。芯材４の焼結を行う時に使用される焼結温度は、６００℃〜１２００℃の範囲にあり、かつ焼結時間が、１０分〜１２０分の範囲にある。注意すべきことは、焼結を行うことにより、その内部の水、溶剤、粘結剤及び潤滑剤などが、高温焼結によって揮発しきるので、成形された棒芯５が多孔性構造体になり、そしてこの多孔性構造体により水分吸収を促進し得るようにする。かつその表面の微細構造４１により、電荷放出量と電荷放出効率を増加させることも可能である。
【００２０】
ステップＳ４にて、導電塗膜層６を提供して塗布、吹付塗装または刷毛塗りなどの塗装方法により棒芯５を完全に被覆して固化させる。導電塗膜層６としては炭素複合体混合樹脂を選択して用いる。その導電塗膜層６は、単層または複数層で塗布され、複数層の導電塗膜層６を使用する場合、複数層の導電塗膜層６の各層ごとの炭素固形分比率が異なり、かつ複数層の導電塗膜層６の最外層の炭素固形分が最も高くする。その炭素複合体混合樹脂は、炭素粉にＰＵ、ラテックス、ＰＶＡの有機樹脂、アクリル樹脂、ケイ酸塩樹脂、エポキシ樹脂、シリコーンなどの樹脂のうちのいずれか１種類を加えてから、界面活性剤を加えて混合して作製され、かつ界面活性剤は、空気中の水分を吸収するために供され、炭素粉の比率が５％〜３５％の範囲にあり、樹脂の比率が６４％〜９４％の範囲にあり、及び界面活性剤の比率が１％〜１５％の範囲にある。炭素粉は、２種以上の異なる粒径の炭素粒子を混合してなり、かつ複数の炭素粒子の粒径分布が、１００〜１００００メッシュの範囲にあり、すなわち０．１５ｍｍ〜０．００１３ｍｍの範囲にある。注意すべきことは、本発明は、複数層の導電塗膜層６の設計を採用して製造コストを有効に低減することができ、さらに、その中の界面活性剤は、吸水性を高めることもでき、後続の霧化効果の向上に有益であるということである。なおかつ、本発明は、電気伝導率を増加するために、２種の異なる粒径の炭素粒子を含む炭素粉を使用し、かつこのような設計により、導電塗膜層６の表面を不均一にさせることにより、電荷放出量や電荷放出効率などを増加させることも可能である。
【００２１】
さらに、本発明の好適な実施形態の炭素棒の構造態様図である図６を参照する。図示のように、炭素棒７の構造は、多孔性構造体に成形される棒芯５と、塗布、吹付塗装または刷毛塗りなどの塗装方法により棒芯５を完全に被覆して固化する導電塗膜層６とを備える。かつ、棒芯５の表面から複数個の微細構造４１が外向きに突設され、各当該微細構造４１は、上部面積が底部面積より小さい形態を有する。このように棒芯５の表面の複数個の微細構造４１により全体の表面積を増加させ、電荷放出量を増量可能にし、及び棒芯５の多孔性構造により水分吸収を促進し得るようにして、霧化効果と霧化効率を高める。かつ、導電塗膜層６として炭素複合体混合樹脂を選択して用いる。注意すべきことは、本発明の導電塗膜層６は、単層または複数層で塗布され、複数層の導電塗膜層６を使用する場合、複数層の導電塗膜層６の各層ごとの炭素固形分比率が異なり、かつ複数層の導電塗膜層６の最外層の炭素固形分が最も高くなる点である。
【００２２】
本発明の好適な実施形態の炭素棒の表面微細構造の構造態様図である図７Ａ〜図７Ｅを併せて参照する。添付の図７Ａに示すように、当該微細構造４１は、四面体三角錐状構造体を呈し、その上部面積（先端頂点）が底部面積（三角形）よりも小さいものとしてもよい。図７Ｂに示すように、当該微細構造４１は、五面体四角錐状構造体を呈し、その上部面積（先端頂点）が底部面積（四角形）よりも小さいものとしてもよい。図７Ｃに示すように、当該微細構造４１は、六面体五角錐状構造体を呈し、その上部面積（先端頂点）が底部面積（五角形）よりも小さいものとしてもよい。図７Ｄに示すように、当該微細構造４１は、円錐状構造体を呈し、その上部面積（先端頂点）が底部面積（円形）よりも小さいものとしてもよい。図７Ｅに示すように、当該微細構造４１は、弾頭型構造体を呈し、その上部面積（丸い先端）が底部面積（円形）よりも小さいものとしてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
Ｓ１〜Ｓ４  ステップ
１  原料
２  造粒粉末
３  金型
４  芯材
４１  微細構造
５  棒芯
６  導電塗膜層
７  炭素棒
【要約】
【課題】静電霧化装置中に適用され、貯水及び放電用途のための放電電極として用いられる炭素棒の製造方法及びその構造を提供する。
【解決手段】本発明は、原料を造粒工程により処理して造粒粉末を作製するステップと、金型を使用して造粒粉末を押圧して芯材を成形し、芯材の表面に複数個の微細構造を形成するステップと、前記芯材の焼結を行うことにより、多孔性構造体である棒芯を形成するステップと、吸水性を有する導電塗膜層を提供して塗布、吹付塗装または刷毛塗りなどの塗装方法により棒芯を完全に被覆して固化させ、かつ導電塗膜層として炭素複合体混合樹脂を選択して用いるステップとを含み、これにより本発明は、棒芯の表面の複数個の微細構造により使用時の全体の表面積を増加させることにより、電荷放出量を増量可能にし、なおかつ棒芯の多孔性構造及び吸水性を有する導電塗膜層により水分吸収を促進し得るようにし、霧化効果や霧化効率を高める機能を果たす。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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