JP6743345B2 - 静電噴霧装置及び静電噴霧方法 - Google Patents

Description

本発明は静電噴霧装置及び静電噴霧方法に関する。

従来、帯電した液体を筒から排出させ、静電気力による反発力で多数の微小な液滴を形成して対象物に供給する静電噴霧技術を使用して、対象物が凹部を有する場合に、凹部の内面に効率よく液膜を形成するための静電噴霧装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１５―１９２９６１号公報

このような静電噴霧技術を利用して被塗物に塗料等の液体を塗着させる場合、例えば、ほぼ１００％に近い高い塗着効率が得られる。
しかしながら、例えば、棒状体の被塗物の端部等の電界集中部に液体を塗着させようとすると、液体の塗着効率が低下することがわかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、被塗物の電界集中部に液体を塗着させる場合でも、高い液体の塗着効率を得ることができる静電噴霧装置及び静電噴霧方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の静電噴霧装置は、電圧の印加によって発生する静電気力で液体噴霧部のノズルから液体を帯電状態で離脱させて前記液体を被塗物に噴霧する静電噴霧装置であって、前記ノズルを有する前記液体噴霧部と、前記液体噴霧部と前記被塗物の間に前記電圧を印加する第１電圧印加手段と、前記液体噴霧部と前記被塗物の電界集中部の近傍に配置される導電材料または半導電材料の部材の間に前記電圧を印加して前記部材を前記被塗物と同極とする第２電圧印加手段と、を備えている。

（２）上記（１）の構成において、前記第２電圧印加手段は、前記第１電圧印加手段から前記被塗物側への第１電気配線の途中に接続され、前記第１電圧印加手段によって前記被塗物に印加される電圧を前記部材に対しても印加できるようにする第２電気配線を備えており、前記第２電圧印加手段は、前記部材を前記被塗物と同電位にする。

（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記部材は、前記電界集中部の近傍に配置される一端を有する棒状体の電極部材であり、前記棒状体の前記一端から反対側の他端までの長さが、前記一端を前記電界集中部の近傍に配置したときに、前記他端が前記液体の噴霧範囲の外に位置する長さである。

（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの構成において、前記被塗物の前記電界集中部からの距離が２０ｍｍ以内の範囲内に前記部材の一部が位置するように前記部材を配置する配置手段を備えている。

（５）本発明の静電噴霧方法は、電圧の印加によって発生する静電気力で液体噴霧部のノズルから液体を帯電状態で離脱させて前記液体を被塗物に噴霧する静電噴霧方法であって、前記被塗物の電界集中部の近傍に前記被塗物と同極の導電材料または半導電材料の部材を配置した状態で前記被塗物に前記液体を噴霧する。

（６）上記（５）の構成において、前記部材の電位が前記被塗物の電位と同じ電位にされている。

（７）上記(５)又は（６）の構成において、前記部材として前記被塗物と同一の第１被塗物を用いる。

（８）上記（７）の構成において、前記部材として前記第１被塗物を複数用いる。

（９）上記（７）又は（８）の構成において、前記被塗物の前記電界集中部の近傍に前記第１被塗物の電界集中部を配置するようにする。

（１０）上記（７）の構成において、前記被塗物及び前記第１被塗物の電界集中部が端部であり、前記第１被塗物が、前記被塗物の前記端部に対して前記第１被塗物の端部を対向させるように前記被塗物の近傍に配置される。

（１１）上記（５）又は（６）の構成において、前記部材が前記被塗物と異なる電極部材である。

（１２）上記（５）から（１１）のいずれか１つの構成において、前記被塗物及び前記部材が棒状体である。

本発明によれば、被塗物の電界集中部に液体を塗着させる場合でも、高い液体の塗着効率を得ることができる静電噴霧装置及び静電噴霧方法を提供することができる。

本発明に係る実施形態の静電噴霧装置の斜視図である。 本発明に係る実施形態の液体噴霧部だけを示した断面図である。 図２の液体噴霧部の先端側の拡大断面図である。 本発明に係る実施形態の被塗物と同極とされた部材を配置しない状態で液体の噴霧を行った場合の液体の噴霧状態等を説明するための図であり、（ａ）は液体を噴霧しているところを示す図であり、（ｂ）は被塗物の端部の電界の状態を示す図である。 図４（ａ）の状態となる原因を説明するための模式図である。 図６は図１を参照して説明した被塗物と同極とされた部材を配置した状態で液体の噴霧を行った場合の液体の噴霧状態等を説明するための図であり、（ａ）は液体を噴霧しているところを示す図であり、（ｂ）は被塗物４０及び部材３０の電界の状態を等電位線で示した図である。 本発明に係る実施形態の静電噴霧装置において、被塗物と同極とされた部材を被塗物と同一の第１被塗物とし、複数の第１被塗物を用いる場合を示す斜視図である。 本発明に係る実施形態の部材の端部が先細りしていない場合の電界の状態を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

また、特に断りがない場合、「先（端）」や「前（方）」等の表現は、各部材等において液体の噴霧方向側を表し、「後（端）」や「後（方）」等の表現は、各部材等において液体の噴霧方向と反対側を表すものとする。

図１は本発明に係る実施形態の静電噴霧装置１０の斜視図である。
図１に示すように、静電噴霧装置１０は、ノズル２２を有する液体噴霧部２０と、液体噴霧部２０と被塗物４０の間に電圧を印加する第１電圧印加手段５０（電圧電源）と、液体噴霧部２０と部材３０の間に電圧を印加して部材３０を被塗物４０と同極とする第２電気配線４２ａからなる第２電圧印加手段と、を備えている。

なお、本実施形態では、第１電圧印加手段５０からの第１電気配線４２が被塗物４０に直接接続されている場合を示しているが、第１電圧印加手段５０からの第１電気配線４２が被塗物４０を保持するホルダ等に接続され、そのホルダ等に被塗物４０が保持されることで被塗物４０が第１電圧印加手段５０に電気的に接続されるようにしてもよい。

また、本実施形態では、静電噴霧装置１０が第１電圧印加手段５０から被塗物４０に接続される第１電気配線４２に接続されたアース手段６０を有しており、被塗物４０がアースされるようになっている。
なお、アース手段６０は、必須の要件ではないが、被塗物４０は作業者が触れる可能性があるので、安全面の観点からアース手段６０を設けて被塗物４０をアースするようにすることが好ましい。

（液体噴霧部）
図２は、液体噴霧部２０だけを示した断面図であり、液体噴霧部２０から後述するように塗料等の液体が噴霧されている状態を合わせて図示したものになっている。

図２に示すように、液体噴霧部２０は、液体の供給される液体供給口２１ａを有する液体流路２１ｂが形成された絶縁材料からなる胴体部２１と、貫通孔が胴体部２１の液体流路２１ｂに連通するように胴体部２１の先端に設けられるノズル２２と、胴体部２１の液体流路２１ｂ内及びノズル２２の貫通孔内に配置される導電材料からなる心棒２３と、を備えている。

胴体部２１には、心棒２３を後端側に取り出すために、液体流路２１ｂと連通した孔部２１ｃが設けられ、その孔部２１ｃ内には、心棒２３との間の隙間をシールして液体が漏れないようにするシール部材２４が設けられている。
なお、本実施形態では、シール部材２４としてＯリングを用いているが、Ｏリングに限らず、シールが可能なものであればよい。

そして、孔部２１ｃを通じて胴体部２１の後端側に位置する心棒２３の後端には、絶縁材料からなる摘み部２３ａが設けられているとともに、摘み部２３ａのほぼ中央を貫通するように設けられた導電材料からなる電気配線接続部２３ｂが設けられている。

図１に示すように、電気配線接続部２３ｂには、第１電圧印加手段５０からの電気配線４１が接続され、電気配線接続部２３ｂが心棒２３に接触するようにされることで心棒２３と電気配線接続部２３ｂとが電気的に接続されている。

なお、本実施形態では、心棒２３を液体噴霧部２０側の電極としているが、例えば、液体噴霧部２０のノズル２２を導電材料からなるものとして、このノズル２２に第１電圧印加手段５０からの電気配線４１を接続するようにし、ノズル２２を液体噴霧部２０側の電極としてもよい。

また、図２に示すように、胴体部２１の後端開口部２１ｄの内周面には、摘み部２３ａを螺合接続するための雌ネジ構造２１ｅが設けられ、一方、摘み部２３ａの先端外周面には、雄ネジ構造２３ｃが設けられている。

したがって、胴体部２１の後端開口部２１ｄの雌ネジ構造２１ｅに摘み部２３ａの先端外周面の雄ネジ構造２３ｃを螺合させることで心棒２３が取外し可能に胴体部２１に取付けられている。
また、摘み部２３ａの螺合量を調節することで心棒２３を前後方向に移動させることができ、心棒２３の先端面２３ｄの位置を前後方向に調節できるようになっている。

ここで、一般に、静電噴霧装置の液体を噴霧するノズルは、液体が流れる貫通孔の直径が小さい微細な液体流路とされる。
これは、液体が流れ出るノズルの先端の開口直径が大きいと、安定した液体の霧化状態が得られなくなるためと推察される。
例えば、液体の粘度にもよるが、低粘度の液体の場合、一般には、ノズルの先端の開口直径は０．１ｍｍ未満とされている。

このため、液体が乾燥したりすると直ぐに、ノズルの先端の開口部が目詰まりするが、開口直径が小さいため、この目詰まりを解消することが難しいという問題がある。

しかしながら、理由については、後ほど説明するが、心棒２３を用いるようにすることで、従来に比較して、ノズルの先端の開口径を大きな開口直径としても良好な霧化ができることを見出し、このため、本実施形態のノズル２２の先端の開口部２２ｂの開口直径は０．２ｍｍの大きな開口直径にできている。
この結果、目詰まりが発生する頻度を大幅に低減することができるようになっている。

なお、ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径は０．２ｍｍに限定されるものではなく、心棒２３を用いる形態においては、開口直径は１．０ｍｍ程度であっても問題はない。

ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径は、目詰まりが起きにくく、また、目詰まりが起きても清掃ができることを考慮すると、０．１ｍｍ以上が好ましく、０．２ｍｍ以上がより好ましく、０．２ｍｍより大きくすることが更に好ましい。

一方、ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径は、霧化の安定性を考慮すると、１．０ｍｍ以下が好ましく、０．８ｍｍ以下がより好ましく、０．５ｍｍ以下とすることが更に好ましい。

また、本実施形態では、上述のように、心棒２３を前後方向に移動させることができるため、目詰まりが起きても心棒２３を移動させることで目詰まりを解消することができる。
さらに、ノズル２２の貫通孔の内径も心棒２３を配置できる程度に大きくできているため、心棒２３を取り外して洗浄液を大量に流して洗浄することも可能になっている。

図３は、液体噴霧部２０の先端側を拡大した拡大図であり、図３（ａ）は、心棒２３の先端面２３ｄが後方に位置する場合であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の状態よりも心棒２３の先端面２３ｄが前方に位置する場合である。

図３（ａ）に示すようにノズル２２は、開口部２２ｂ側に向かってテーパ状に内径が小さくなるテーパ角度がαであるテーパ状内径部（範囲Ｗ１参照）を有しており、心棒２３は、先端面２３ｄに向かって外径が小さくなるテーパ角度がβであるテーパ形状部（範囲Ｗ２参照）を有している。

そして、ノズル２２のテーパ状内径部のテーパ角度αが、心棒２３のテーパ形状部のテーパ角度βよりも大きくされている。
また、心棒２３の先端面２３ｄの直径は、ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径よりも小さい直径とされているが、心棒２３のテーパ形状部は、後端側に向かって徐々に直径が大きくなり、ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径よりも直径の大きい部分を有するように形成されている。

上記のように、ノズル２２及び心棒２３の先端側を形成することによって、図３（ａ）及び図３（ｂ）を見比べるとわかるように、心棒２３を前後方向に移動させることでノズル２２と心棒２３とで形成される隙間の幅を調節できるようになり、ノズル２２の開口部２２ｂから出る液体の量を調節することができる。

また、図３（ｂ）で示す状態よりも、更に、心棒２３を前方側に動かすことで、心棒２３がノズル２２の内周面に当接し、ノズル２２の開口部２２ｂを閉塞することが可能である。
したがって、塗料等の液体を噴霧しない状態において、ノズル２２の開口部２２ｂを心棒２３で閉塞させ、ノズル２２内の液体が乾燥することを防止することが可能であり、ノズル２２の目詰まりを抑制できる。

（液体の基本的な噴霧状態）
次に、図２を参照しながら、まず、液体噴霧部２０から液体が噴霧される基本的な状態について説明を行い、その後、被塗物４０と同極とされた部材３０を配置しない場合の液体の噴霧状態、及び、被塗物４０と同極とされた部材３０を配置した場合の液体の噴霧状態等について説明を行う。

胴体部２１の液体供給口２１ａに供給された液体は、ノズル２２の先端側に供給されて行き、第１電圧印加手段５０（図１及び図２参照）によって、被塗物４０と心棒２３との間に印加される電圧に伴う静電気力によって、前方側に引っ張られて前方に離脱・霧化する。

この液体が離脱・霧化する状態をより具体的に説明すると、液体の心棒２３の先端面２３ｄ及びノズル２２の先端外周縁２２ａへの表面張力や粘度による付着力に対して、液体を前方に引っ張る静電気力が釣り合うことで、図２に示すように、ノズル２２の先端側に供給された液体が、その先端で円錐形の形状となるテーラコーン８０が形成される。

このテーラコーン８０は、電場の作用によって、液体中で正／負電荷の分離が起こり、過剰電荷で帯電したノズル２２の先端のメニスカスが変形して円錐状となって形成されているものである。
そして、テーラコーン８０の先端から静電気力によって液体が真直ぐに引っ張られ、その後、静電爆発によって液体が噴霧される。

この噴霧される液体、つまり、ノズル２２から離脱して液体粒子となった液体は、離脱前の状態に比べ、空気に触れる面積が飛躍的に大きくなるため溶媒の気化が促進され、その溶媒の気化に伴って帯電している電子間の距離が近づき、静電反発（静電爆発）が発生して、さらに、小さい粒径の液体粒子に分裂する。

この分裂が起こると、さらに、分裂前に比べ空気に触れる表面積が増えることになるため、溶媒の気化が促進され、上述したのと同様に静電爆発が発生し、さらに、小さい粒径の液体粒子に分裂する。
このような静電爆発が繰り返されることで液体が霧化される。

ここで、本実施形態では、ノズル２２内に心棒２３を設けるようにしている。
仮に、従来の静電噴霧装置のように、この心棒２３を設けないものとすると、液体が付着できる部分は、ノズル２２の先端外周縁２２ａだけとなる。

そして、このような状態でノズル２２の開口部２２ｂの開口直径を大きくすると、液体の付着できる部分が、ノズル２２の先端外周縁２２ａだけのため、例えば、ノズル２２の上下左右に液体がふらついたりしやすく、きれいなテーラコーン８０が形成できなくなったり、また、テーラコーン８０自体が維持できなくなるため、ノズル２２から離脱する液体粒子の安定性（粒子の大きさ、数及び帯電状態等の安定性）が得られなくなったりし、結果、液体の安定した霧化ができなくなるものと推察される。

一方、本実施形態では、ノズル２２内に心棒２３を配置して、ノズル２２の先端外周縁２２ａだけでなく、心棒２３の先端面２３ｄとの間でも液体は付着する。
したがって、ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径が大きくても、開口部２２ｂの中央部に液体が付着できる心棒２３の先端面２３ｄが存在するため、安定したテーラコーン８０を形成することができ、液体の安定した霧化ができるようになっているものと考えられる。

なお、心棒２３の先端面２３ｄがノズル２２の先端外周縁２２ａ（つまり、ノズル２２の開口部２２ｂの先端面）から前方に出過ぎるとノズル２２から出る液体に電場が作用しにくくなり、一方、心棒２３の先端面２３ｄがノズル２２の開口部２２ｂの先端面から後方に引っ込み過ぎると、開口部２２ｂの中央部に液体が付着できる部分が存在しないのと同じ状態となる。

このことから、心棒２３の先端面２３ｄの位置は、液体を噴霧する状態において、ノズル２２の開口部２２ｂの先端面を基準にして、心棒２３の中心軸に沿った前後方向で、ノズル２２の先端の開口部２２ｂの開口直径の１０倍以内に位置することが好ましく、５倍以内に位置することがより好ましく、３倍以内に位置することが更に好ましい。

例えば、本実施形態では、ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径が０．２ｍｍであり、静電気力を考慮しない場合、ノズル２２の開口部２２ｂから出た液体は、ノズル２２の先端で直径が約０．２ｍｍの半球状となるように出てくる。

そして、このノズル２２の先端に出てきた液体に電場（静電気力）が作用して円錐状のテーラコーン８０が形成できるように、心棒２３の先端は、ノズル２２の開口部２２ｂ近くまで到達した液体の近くに存在することがよく、このためノズル２２の開口部２２ｂの先端面から前方（出る方向）の２ｍｍ以内に位置するようにするのが好適であり、一方、液体の付着に作用するように、心棒２３の先端がノズル２２の開口部２２ｂの先端面から後方（引っ込む方向）の２ｍｍ以内に位置するようにするのが好適である。

上記のように、心棒２３を設けることによって、ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径を大きくしても安定した液体の霧化が行える。
このため、ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径を目詰まりが抑制できるような大きな開口直径にすることができる。
また、ノズル２２の開口部２２ｂの開口直径を大きくできるため機械加工で容易にノズル２２が製作できる。

なお、本実施形態では、心棒２３の先端が先端面２３ｄとして平坦な平面としている場合を示しているが、必ずしも、心棒２３の先端が平坦な平面である必要はなく、安定したテーラコーン８０の形成に寄与すればよいので、例えば、心棒２３の先端はＲ形状のように、前方側に向かって突出する曲面になっていてもよい。

このようにして液体噴霧部２０（ノズル２２）から噴霧された液体は、静電爆発を繰り返しながら微粒化し、この微粒化した液体は電荷を帯びた状態のため、第１電圧印加手段５０によって液体噴霧部２０に対する異極の状態とされている被塗物４０側に静電気力で引き寄せられ、被塗物４０に塗着することになる。

次に、被塗物４０と同極とされた部材３０を配置しない場合の液体の噴霧状態、及び、被塗物４０と同極とされた部材３０を配置した場合の液体の噴霧状態等について説明を行いながら、本実施形態の液体噴霧部２０の構成等に関して説明を行う。

（部材３０を配置しない場合）
図４は、図１を参照して説明した被塗物４０と同極とされた部材３０を配置しない状態で液体の噴霧を行った場合の液体の噴霧状態等を説明するための図であり、図４（ａ）は液体を噴霧しているところを示す図であり、図４（ｂ）は被塗物４０の端部４０ａの電界の状態を等電位線で示した図である。
なお、図４（ａ）では液体噴霧部２０のノズル２２の先端と被塗物４０の一方の端部４０ａ側だけを示しており、図４（ｂ）では被塗物４０の端部４０ａ側だけを示している。

被塗物４０と同極とされた部材３０が配置されていない場合、図４（ｂ）に示すように、被塗物４０の端部４０ａは電界が集中する電界集中部となっている。
そして、図４（ａ）に示すように、ノズル２２から噴霧される液体は、ノズル２２よりも少し上側にオフセットして噴霧が行われている状態となっており、被塗物４０側に強く引き付けられる様子がない。

このような現象は、噴霧された液体の帯電状態の変化に起因していると考えられ、いくつもの要因が複合していると推察されるものの、その主な要因は次のようなものであると考えられる。

図５は図４（ａ）の状態となる原因を説明するための模式図であり、液体を噴霧しているところを上側から見た模式図である。
上述したように、液体は帯電状態でノズル２２から離脱し、静電爆発により微粒化が進むため、この微粒化した液体も帯電状態にある。
そして、その帯電状態にある液体は、図５の実線矢印Ｌで示すように、異極の状態になっている被塗物４０側に静電気力で引き寄せられる。

このため、ノズル２２から直進状態で被塗物４０に向かう液体については、被塗物４０の正面側（液体噴霧部２０に対面する側）に塗着するが、被塗物４０の横方向にオフセットして噴霧された液体であっても、静電気力によって被塗物４０に引き寄せられて、被塗物４０の側面側や後面側に塗着する。

一方、被塗物４０と液体噴霧部２０との間に電圧を印加すると、被塗物４０と液体噴霧部２０との間等に存在する空気もイオン化されるため帯電状態となる。

このため、このイオン化した空気も上述した帯電した液体の微粒子と同様に、被塗物４０側に引き寄せられる（図５の点線矢印Ａ参照）が、空気の場合、被塗物４０に塗着して一体化することができないため、被塗物４０側に引き寄せられた空気は行き場がない状態となる。

したがって、この被塗物４０側に引き寄せられた空気は、被塗物４０の回りに押し寄せてくる新たなイオン化した空気や液体で被塗物４０の表面に押し付けられるようにして、その被塗物４０の表面上を流れるようにして被塗物４０の端部４０ａ側に移動することになる。

また、図４（ｂ）に示すように、被塗物４０の端部４０ａは、電界集中部になっているので、帯電した液体及びイオン化した空気が集まりやすい状況にあることも伴って、全体的に見ても端部４０ａ側に流れができやすい状況になっている。

このため、空気が被塗物４０の表面に沿って端部４０ａ側に流れていき、端部４０ａから棒状体の被塗物４０の長さ方向に沿った方向（図４（ａ）の上方向）に放出される。
しかしながら、この放出される空気は、被塗物４０の表面に沿って流れている間に除電（アース）され、被塗物４０の電位と同様の電位状態に近づく、若しくは、同電位の状態となる。

そして、そのような電位状態の空気が被塗物４０の端部４０ａから液体の噴霧範囲内に放出されると、帯電した液体を除電する作用が発生し、除電された液体は静電気力によって被塗物４０に引き寄せられることなく、浮遊することになる。

このため、図４（ａ）に示すように、被塗物４０に強く引き寄せられていない液体が発生しているものと考えられる。
なお、ノズル２２から少し上方に向かって液体の噴霧が発生しているのは、除電された空気が上方側に漂い、それが異極部として作用しているからであると推察される。

そこで、このような現象を抑制するために、本実施形態では、図１に示すように、被塗物４０の電界集中部（端部４０ａ）の近傍に配置される導電材料または半導電材料の部材３０を設け、その部材３０と液体噴霧部２０との間に電圧を印加し、部材３０を被塗物４０と同極とするようにしている。
なお、本実施形態では、部材３０として、導電材料又は１０^１０Ω以下の表面抵抗の半導電材料からなる電極部材を使用している。

具体的には、図１に示すように、第１電圧印加手段５０から被塗物４０側への第１電気配線４２の途中に接続され、第１電圧印加手段５０によって被塗物４０に印加される電圧を部材３０に対しても印加できるようにする第２電気配線４２ａを設けるようにして第２電圧印加手段を構成するようにしており、この第２電圧印加手段によって部材３０は被塗物４０と同電位の状態の同極とされている。
ただし、第２電圧印加手段は、第１電圧印加手段５０と独立した別の電源電圧として構成するようにしてもよい。

（部材３０を配置した場合）
以下では、このような被塗物４０と同極とされた部材３０を配置した場合の液体の噴霧状態について説明する。
図６は、図１を参照して説明した被塗物４０と同極とされた部材３０を配置した状態で液体の噴霧を行った場合の液体の噴霧状態等を説明するための図であり、図６（ａ）は液体を噴霧しているところを示す図であり、図６（ｂ）は被塗物４０及び部材３０の電界の状態を等電位線で示した図である。

なお、図６（ａ）では、液体噴霧部２０のノズル２２の先端と被塗物４０の一方の端部４０ａ側だけを示しており、図６（ｂ）では被塗物４０の端部４０ａ及び部材３０の端部３０ａ側だけを示している。

また、図示を省略しているが、図６に示すように、部材３０を配置するために、本実施形態の静電噴霧装置１０では、被塗物４０の電界集中部（図４（ｂ）の端部４０ａ参照）からの距離が所定の範囲内に部材３０の一部（具体的には端部３０ａ）が位置するように部材３０を配置する配置手段（ホルダ）を備えるものとしている。

図６（ｂ）に示すように、被塗物４０の電界集中部となっていた端部４０ａに対して部材３０の端部３０ａを対向させるように、被塗物４０の電界集中部となっていた端部４０ａの近傍に部材３０を配置した状態とすると、被塗物４０と部材３０が恰も１つの繋がった棒状体かのように電界が形成されるようになり、被塗物４０の端部４０ａでの電界集中が大幅に緩和される。

なお、被塗物４０と部材３０が一体になったかのような状態とできるように、部材３０を配置する配置手段（ホルダ）は、被塗物４０の電界集中部（図４（ｂ）の端部４０ａ参照）からの距離が２０ｍｍ以内の範囲内に部材３０の一部が位置するように部材３０を配置できるようになっているのが好ましく、１５ｍｍ以内に部材３０を配置できるようになっているのがより好ましく、１０ｍｍ以内に部材３０を配置できるようになっているのが更に好ましい。

このため、上述したような全体的な流れとして、被塗物４０の端部４０ａ側に帯電した液体やイオン化した空気が流れる現象を抑制することができる。
そして、図６に示す状態においても、被塗物４０の表面に沿って空気が流れるものと考えられるが、図６（ａ）を見るとわかるように、被塗物４０の端部４０ａの周辺は、新たなイオン化された空気や帯電した液体が周囲を取り囲む状態にあるため、その被塗物４０の表面に沿って流れている空気が放出される状態になく、被塗物４０の端部４０ａと反対側となる液体の噴霧範囲の外側方向に向かって流れやすい。

また、被塗物４０の端部４０ａ側に流れた空気があったとしても、その空気は引き続き、部材３０の表面に沿って流れることで液体の噴霧範囲の外側に誘導されることとなり、液体の噴霧範囲内に放出されない。

このため、除電された空気によって、帯電した液体が除電されることが抑制され、塗着効率の低下を抑制することができる。

なお、棒状体として構成された電極部材である部材３０は、除電された空気を液体の噴霧範囲の外までガイドできるようにするため、一端（端部３０ａ）から反対側の他端までの長さが、一端（端部３０ａ）を被塗物４０の電界集中部の近傍に配置したときに、他端が液体の噴霧範囲の外に位置する長さであるものとすることが好ましい。

ただし、部材３０の長さは、部材３０の他端が液体の噴霧範囲の外に位置する長さでなかったとしても、液体の噴霧範囲の外側近傍までの長さがあれば、部材３０を配置しない場合に比べ、大幅に塗着効率が改善すると考えられるため、必ずしも、部材３０の他端が液体の噴霧範囲の外に位置する長さに限定されるものではない。

このように、被塗物４０の電界集中部の近傍に被塗物４０と同極の部材３０を配置した状態で被塗物４０に液体を噴霧することで塗着効率の低下を抑制することが可能である。

一方、上記では、部材３０に電極部材を用いているが、部材３０として被塗物４０と同一の第１被塗物を用いるようにすれば、同時に２つの被塗物４０に対して液体を塗布する作業が行えるため、被塗物４０と異なる電極部材である部材３０を用いるのに代えて部材３０を被塗物４０と同一の第１被塗物とするようにしてもよい。

このため、被塗物４０と異なる電極部材は、必須の要件ではなく、少なくとも、部材３０として用いる第１被塗物を被塗物４０と同極とする第２電圧印加手段を有していればよい。

なお、専用の電極部材を部材３０に用いる態様の場合、被塗物４０を用いる場合のように、対象とする被塗物４０の種類が変わるごとに部材３０を配置する配置手段（ホルダ）の設計を変える必要がないという利点がある。

以上、具体的な実施形態に基づいて本発明の静電噴霧装置１０について説明してきたが、本発明は、上記の具体的な実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、被塗物４０に対して１つの部材３０を用いる場合を説明したが、上記でも触れたように部材３０は被塗物４０と同一の第１被塗物であってよいことから、部材３０として被塗物４０と同一の第１被塗物（被塗物４０）を用いる場合、図７に示すように、複数の第１被塗物（被塗物４０）を用いるようにして、多数の被塗物４０に一度に液体の塗布を行い、作業の効率化を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、部材３０の端部３０ａを先細りの形状にしているが、図８に示すように、部材３０の端部３０ａが先細りしていなくても同様の電界の状態を作り出すことが可能であり、また、空気をガイドする機能も発揮できるため、部材３０の端部３０ａが先細りしていることに限定されるものではない。

さらに、上記実施形態では、部材３０に、直接、第２電気配線４２ａを接続するようにしているが、第２電気配線４２ａを部材３０を配置する配置手段（ホルダ）に接続し、その配置手段を介して部材３０に第２電気配線４２ａが電気的に接続されるようにしてもよい。

加えて、被塗物４０が液体の噴霧範囲内に収まる外形を有しているときに、上記のような塗着効率の低下の問題が起きやすく、また、被塗物４０が棒状体のときに顕著に塗着効率の低下が起こりやすいため、本発明の静電噴霧装置１０及び静電噴霧装置１０を用いた静電噴霧方法では、被塗物４０が液体の噴霧範囲内に収まる外形で、かつ、棒状体の場合に、特に、有効である。

しかし、被塗物４０が全体として見たときに、必ずしも、液体の噴霧範囲内に収まる外形をし、且つ、棒状体であるときだけに起こる問題ではなく、被塗物４０が突起する部分等を有しているときにも同様の問題が起きると考えられるため、必ずしも、本発明の適用対象となる被塗物４０は棒状体に限定されるものではなく、電界集中部が発生する突起等を有するものも適用対象となる被塗物４０に含まれる。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良を施したものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ 静電噴霧装置
２０ 液体噴霧部
２１ 胴体部
２１ａ 液体供給口
２１ｂ 液体流路
２１ｃ 孔部
２１ｄ 後端開口部
２１ｅ 雌ネジ構造
２２ ノズル
２２ａ 先端外周縁
２２ｂ 開口部
２３ 心棒
２３ａ 摘み部
２３ｂ 電気配線接続部
２３ｃ 雄ネジ構造
２３ｄ 先端面
２４ シール部材
３０ 部材
３０ａ 端部
４０ 被塗物
４０ａ 端部
４１ 電気配線
４２ 第１電気配線
４２ａ 第２電気配線
５０ 第１電圧印加手段
６０ アース手段
８０ テーラコーン

Claims (10)

1. 電圧の印加によって発生する静電気力で液体噴霧部のノズルから液体を帯電状態で離脱させて前記液体を被塗物に噴霧する静電噴霧装置であって、
   前記ノズルを有する前記液体噴霧部と、
   前記液体噴霧部と前記被塗物の間に前記電圧を印加する第１電圧印加手段と、
   前記液体噴霧部と前記被塗物の電界集中部の近傍に配置される導電材料または半導電材料の部材の間に前記電圧を印加して前記部材を前記被塗物と同極とする第２電圧印加手段と、を備え、
   前記被塗物及び前記部材の電界集中部が端部であり、
   前記部材が、前記被塗物の前記端部に対して前記部材の前記端部を対向させるように前記被塗物の近傍に配置されていることを特徴とする静電噴霧装置。
2. 前記第２電圧印加手段は、前記第１電圧印加手段から前記被塗物側への第１電気配線の途中に接続され、前記第１電圧印加手段によって前記被塗物に印加される電圧を前記部材に対しても印加できるようにする第２電気配線を備えており、
   前記第２電圧印加手段は、前記部材を前記被塗物と同電位にすることを特徴とする請求項１に記載の静電噴霧装置。
3. 前記部材は、前記電界集中部の近傍に配置される一端を有する棒状体の電極部材であり、
   前記棒状体の前記一端から反対側の他端までの長さが、前記一端を前記電界集中部の近傍に配置したときに、前記他端が前記液体の噴霧範囲の外に位置する長さであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の静電噴霧装置。
4. 前記被塗物の前記電界集中部からの距離が２０ｍｍ以内の範囲内に前記部材の一部が位置するように前記部材を配置する配置手段を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の静電噴霧装置。
5. 電圧の印加によって発生する静電気力で液体噴霧部のノズルから液体を帯電状態で離脱させて前記液体を被塗物に噴霧する静電噴霧方法であって、
   前記被塗物の電界集中部の近傍に前記被塗物と同極の導電材料または半導電材料の部材を配置した状態で前記被塗物に前記液体を噴霧し、
   前記被塗物及び前記部材の電界集中部が端部であり、
   前記部材が、前記被塗物の前記端部に対して前記部材の前記端部を対向させるように前記被塗物の近傍に配置されることを特徴とする静電噴霧方法。
6. 前記部材の電位が前記被塗物の電位と同じ電位にされていることを特徴とする請求項５に記載の静電噴霧方法。
7. 前記部材として前記被塗物と同一の第１被塗物を用いることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の静電噴霧方法。
8. 前記部材として前記第１被塗物を複数用いることを特徴とする請求項７に記載の静電噴霧方法。
9. 前記部材が前記被塗物と異なる電極部材であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の静電噴霧方法。
10. 前記被塗物及び前記部材が棒状体であることを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の静電噴霧方法。
    

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