BR112014001826B1

BR112014001826B1 - Atomizador eletrostático possuindo um suprimento de energia para suprir energia elétrica para atomização eletrostática

Info

Publication number: BR112014001826B1
Application number: BR112014001826-0A
Authority: BR
Inventors: Van Thanh Dau; Tibor Terebessy
Original assignee: Sumitomo Chemical Company, Limited
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2021-09-21
Also published as: EP2736650A1; MY166930A; KR101942124B1; BR112014001826A2; CA2842792A1; MX2014000875A; KR20140046020A; TWI638684B; JP2013027832A; CN103717312A; US20140151471A1; JP5762872B2; ES2728652T3; EP2736650B1; AU2012291395A1; RU2596255C2; CN103717312B; MX345904B; US10179338B2; WO2013018477A1

Abstract

atomizador eletrostático, e método para atomizar eletrostaticamente pelo uso do mesmo. a presente invenção refere-se a um objetivo da presente invenção é se fornecer um atomizador eletrostático variável em disposição e configuração enquanto é econômico e descomplicado. um atomizador eletrostático inclui um local de pulverização, um eletrodo de pulverização (1) eletricamente conectável ao local de pulverização, um eletrodo de referência (2), e um suprimento de energia (4) para aplicação de uma voltagem entre o eletrodo de pulverização (1) e o eletrodo de referência (2). o eletrodo de referência (2) é disposto de modo que quando uma voltagem é aplicada entre o eletrodo de pulverização (1) e o eletrodo de referência (2), a matéria a ser eletrostaticamente atomizada é atomizada a partir do local de pulverização. o suprimento de energia (4) monitora uma propriedade elétrica do local de pulverização, e ajusta a voltagem a ser aplicada entre o eletrodo de pulverização (1) e o eletrodo de referência (2) de acordo com uma propriedade elétrica monitorada do local de pulverização e uma característica predeterminada. o eletrodo de pulverização (1) e o eletrodo de referência (2) são dispostos de modo que uma carga elétrica da matéria a ser atomizada a partir do local de pulverização seja contrabalançada pela produção de pelo menos uma quantidade igual de carga elétrica oposta no eletrodo de referência (2).

Description

Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se a atomizadores eletrostáticos e métodos de utilização de atomizadores eletrostáticos. Em particular, mas não exclusivamente, se refere a atomizadores eletrostáticos possuindo um suprimento de energia para suprir energia elétrica para atomização eletrostática.

Antecedente da Técnica

[0002] A atomização eletrostática é uma técnica para distribuição de matéria, frequentemente como uma pluma fina de gotículas de um líquido, pela submissão da matéria a ser atomizada a um campo elétrico adequado. Uma voltagem é aplicada entre um eletrodo proximal à matéria a ser atomizada (o eletrodo de pulverização) e pelo menos um outro eletrodo nas proximidades do eletrodo de pulverização. Sob condições adequadas, o líquido no campo elétrico é dividido em um jato de partículas substancialmente monodispersas. Quando um menisco líquido é submetido a tal campo elétrico, o menisco distorce em um cone Taylor a partir do qual uma corrente de gotículas é emitida.

[0003] Formas comuns de atomização eletrostática na técnica incluem a chamada atomização eletrostática de "ponto para plano", onde um objetivo alvo a ser atomizado é carregado para a polaridade oposta do líquido e se torna o eletrodo contrário ou eletrodo de descarga propriamente dito. Essa configuração, exemplificada em US 7.150.412, permite que todo ou a maior parte do líquido sendo atomizado chegue a e revista o alvo visto que as gotículas carregadas eletrostaticamente atomizadas seguem o percurso do campo elétrico criado entre esses dois eletrodos. Seguindo o mesmo princípio, o alvo a ser atomizado pode, ao invés disso, ser aterrado como descrito em US 4.801.086 e US 3.735.925.

[0004] Alternativamente, uma configuração pode compreender três ou mais eletrodos dispostos de modo que um campo elétrico seja criado entre dois ou mais eletrodos dentro do dispositivo de pulverização propriamente dito. Enquanto existe alguma descarga parcial do líquido sendo atomizado devido à proximidade de um eletrodo contrário, a maior parte das gotículas carregadas deixará o dispositivo e chegará a um alvo não predeterminado, por exemplo, em US 6.302.331.

[0005] O tamanho, carga e taxa de fluxo das gotículas atomizadas a partir de um atomizador eletrostático são, em parte, determinados pelas propriedades físicas do material a ser atomizado e também da intensidade do campo elétrico no local da atomização. Quando o material a ser atomizado, particularmente um líquido, possui propriedades físicas adequadas de condutividade, viscosidade e tensão de superfície, um jato de partículas com uma distribuição substancialmente uniforme de carga e tamanho pode ser alcançado para um campo elétrico particular presente entre os primeiro e segundo eletrodos. O campo elétrico em particular é tipicamente alcançado pela aplicação de uma voltagem em particular entre os primeiro e segundo eletrodos.

[0006] Visto que o campo elétrico varia com a geometria de eletrodo, entre outros fatores, a voltagem particular dependerá da separação dos eletrodos (isto é, a distância entre o ponto de emanação de material a partir do dispositivo de pulverização, que pode ser um eletrodo de pulverização) e o segundo eletrodo (eletrodo de referência). Quando, por exemplo, uma composição de líquido é formulada para possuir propriedades físicas adequadas, a voltagem particular pode precisar ser adaptada para compensar a variação na disposição geométrica do eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência, por exemplo, devido à variação dentro das tolerâncias de fabricação.

[0007] Alternativamente, onde existe a variação nas tolerâncias de fabricação do líquido a ser atomizado tal como pode surgir na variação de batelada para batelada das propriedades físicas do líquido, ou na variação de batelada para batelada das propriedades físicas de vários tipos de materiais brutos de droga, a voltagem em particular pode exigir a adaptação a fim de alcançar um jato adequado.

[0008] É desejável, portanto, que seja capaz de monitorar as condições e o desempenho de qualquer atomizador eletrostático a fim de se alcançar um resultado adequado de material do dispositivo não obstante a variação em disposição geométrica dos componentes de jato, diferenças entre a formulação e bateladas de material a serem atomizadas e mudanças nas condições ambientais, que podem afetar as propriedades da matéria a ser atomizada.

[0009] Adicionalmente, com referência à pulverização do material, onde um atomizador eletrostático compreende um reservatório para o armazenamento e distribuição de material para o local de pulverização, é desejável se poder determinar o nível de material no reservatório e particularmente quando o reservatório está vazio ou substancialmente vazio. Dessa forma, um usuário do dispositivo pode encontrar uma temporização na qual é necessário se fornecer um reservatório de substituição e energia não seja desperdiçada na tentativa de se pulverizar o material quando não há mais nada para ser atomizado.

[00010] Com relação a essas necessidades de se monitorar as condições de pulverização, várias soluções foram descritas na técnica. Por exemplo, o dispositivo de WO2005/097339 fornece um dispositivo compreendendo circuitos de monitoramento de voltagem e corrente que monitoram a voltagem aplicada a e a corrente fluindo entre um eletrodo emissor (ou jato) e um eletrodo de descarga "oposto". O dispositivo descrito em US2009/0134249, mede a corrente de descarga entre um eletrodo atomizador e o eletrodo contrário a fim de estabelecer que uma voltagem adequada foi aplicada entre os eletrodos para condensação de água no eletrodo atomizador a ser distribuído pela atomização eletrostática. O suprimento de energia de WO2007/144649 monitora a corrente de descarga fluindo através dos primeiro e segundo eletrodos do dispositivo e adaptando a voltagem aplicada entre os eletrodos em resposta. O atomizador eletrostático de WO2008/072770 monitora a voltagem "a montante" dos eletrodos atomizadores em virtude de uma adaptação a um conversor CC/CC do tipo de auto oscilação.

[00011] Esses e outros meios para o monitoramento de corrente e adaptação da condição de jato em resposta às variações nos dispositivos ou condições ambientais sofrem de uma desvantagem na qual detectam a corrente de descarga entre um primeiro eletrodo (que é normalmente um eletrodo de jato) e um segundo eletrodo (que é normalmente um eletrodo de descarga) pela medição da coerente no eletrodo de descarga. Em tais casos é necessário, que todas, ou uma parte das partículas geradas no eletrodo de pulverização sejam direcionadas por um campo elétrico aplicado entre os eletrodos na direção do eletrodo de descarga. Em alguns casos, um ou mais eletrodos adicionais ou outros meios são empregados para direcionar partículas atomizadas de modo que a maior parte não contamine o eletrodo de descarga e evite o desperdício excessivo de material.

[00012] O monitoramento por inferência de atomização eletrostática pela medição da corrente de descarga no eletrodo de descarga é impreciso visto que tal monitoramento se baseia em considerações referentes à quantidade representativa de material carregado emitido no local de jato eletrostático que alcança o eletrodo de descarga. Essa quantidade é suscetível a, entre outras coisas, variações na geometria do dispositivo, caso ou não a matéria a ser atomizada esteja presente, as propriedades físicas da matéria a ser atomizada, e as condições ambientais.

[00013] Por outro lado, a medição da corrente fluindo no eletrodo de pulverização reflete o valor preciso de corrente transportado para longe pelas partículas carregadas, no entanto, é impraticável para os atomizadores eletrostáticos visto que exigiria uma detecção precisa de níveis de corrente muito baixos (1 a 100 μA tipicamente retirada pelo eletrodo de pulverização de alta voltagem) portado em um sinal de alta voltagem (tipicamente de vários kV).

[00014] Frequentemente, um reservatório compreendendo material a ser atomizado é escondido do usuário de um atomizador eletrostático e não é imediatamente obvio quanto ao nível de enchimento do reservatório, particularmente se o atomizador eletrostático estiver em uso por algum tempo. Vários dispositivos e métodos de detecção, monitoramento ou medição do nível de um líquido, se ou não referente a um atomizador eletrostático, são conhecidos na técnica. Por exemplo, em US 5.627.522, o nível de líquido em um reservatório é percebido pela redução periódica de uma sonda de pipeta no líquido e detecção de uma mudança na capacitância entre a sonda no líquido e uma sonda no ar. Outro método conhecido é descrito em EP 0887658, onde a mudança de fase de ondas eletromagnéticas refletidas na superfície do líquido em um reservatório é comparada com uma referência, fornecendo, assim, informação sobre o nível de líquido restante. O nível de enchimento de um reservatório pode ser inferido pela contagem de doses tal como descrito em US 6.796.303, até um número predeterminado de doses ter sido alcançado e o dispositivo indicar um recipiente vazio. Tal sistema é inadequado onde a quantidade de doses varia de acordo com as variações no desempenho do dispositivo, por exemplo, devido a mudanças nas condições ambientais. Uma técnica similar é descrita em US 4.817.822. Outro método indireto de monitoramento de reservatório pode ser o uso de um dispositivo de medição de fluxo. Por exemplo, em WO2008/142393 A1, tal dispositivo mede a queda de pressão entre um par de sensores de pressão espaçados.

Lista de Citação

[00015] Literaturas de Patente

[00016] Literatura de Patente 1

[00017] Patente U.S. No. 7150412

[00018] Literatura de Patente 2

[00019] Patente U.S. No. 4801086

[00020] Literatura de Patente 3

[00021] Patente U.S. No. 3735925

[00022] Literatura de Patente 4

[00023] Patente U.S. No. 6302331

[00024] Literatura de Patente 5

[00025] Publicação Internacional No. WO2005/097339

[00026] Literatura de Patente 6

[00027] Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 2009/0134249

[00028] Literatura de Patente 7

[00029] Publicação Internacional No. WO2007/144649

[00030] Literatura de Patente 8

[00031] Publicação Internacional No. WO2008/072770

[00032] Literatura de Patente 9

[00033] Patente U.S. No. 5627522

[00034] Literatura de Patente 10

[00035] Patente Europeia No. 0887658

[00036] Literatura de Patente 11

[00037] Patente U.S. No. 6796303

[00038] Literatura de Patente 12

[00039] Patente U.S. No. 4817822

[00040] Literatura de Patente 13

[00041] Publicação Internacional No. WO2008/142393 A1

Sumário da Invenção Problema Técnico

[00042] As técnicas acima são todas insatisfatórias visto que exigem componentes eletrônicos ou mecânicos adicionais que, com sua complexidade associada, o consumo de energia torna os mesmos geralmente inadequados para produção em massa especialmente para mercados de consumidor ou de baixo custo e vulneráveis aos pontos de falha ou contaminação durante a fabricação ou uso.

[00043] A presente invenção foi criada em vista do problema e um objetivo da presente invenção é se fornecer um atomizador eletrostático, com uma configuração simples, que possa emitir de forma estável, fora do atomizador eletrostático, a matéria a ser eletrostaticamente atomizada. Adicionalmente, um objetivo secundário da presente invenção é se fornecer, por exemplo, um atomizador eletrostático que possa ajustar a saída de atomização eletrostática de acordo com as condições ambientais e condições da atomização eletrostática propriamente dita.

Solução para o Problema

[00044] É desejável se fornecer um atomizador eletrostático que seja capaz de acomodar, com baixo custo e complexidade, variação geométrica e de formulação devido a tolerâncias de fabricação relaxadas e adaptação da saída de atomização eletrostática em resposta às condições ambientais e às condições de atomização eletrostática propriamente dita.

[00045] Em um primeiro aspecto da invenção, é fornecido um atomizador eletrostático compreendendo: um local de pulverização para atomizar eletrostaticamente a matéria afetando de forma elétrica a matéria;

[00046] um eletrodo de pulverização eletricamente conectável ao local de pulverização; um eletrodo de referência sendo disposto de modo que quando uma voltagem é aplicada entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referencia, a matéria a ser atomizada eletrostaticamente seja atomizada a partir do local de pulverização; e um suprimento de energia aplicando uma voltagem entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência, monitorando uma propriedade elétrica do local de pulverização, e ajustando a voltagem a ser aplicada entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referencia de acordo com uma propriedade elétrica monitorada do local de pulverização, onde o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência são adicionalmente dispostos de modo que uma mudança elétrica da matéria a ser atomizada a partir do local de pulverização seja contrabalançada por pelo menos uma quantidade igual de carga elétrica oposta no eletrodo de referência.

[00047] Tal equilíbrio de carga elétrica fornece um sistema de atomização eletrostática de carga equilibrada. Para um sistema de carga equilibrada (um sistema no qual as cargas elétricas são contrabalançadas), a fim de produzir um fluxo estável de espécies carregadas eletrostaticamente atomizadas para longe do atomizador eletrostático, é preferível que uma quantidade igual de cargas elétricas opostas seja produzida pelo eletrodo de referência, e utilizada para equilibrar as cargas elétricas.

[00048] A matéria a ser eletrostaticamente atomizada pode ser um ou mais tipos de líquido, gases ou sólidos, ou uma combinação dos mesmos.

[00049] Tipicamente, o eletrodo de referência é adaptado para produzir com facilidade partículas de carga oposta pela ionização de partículas de ar, por exemplo, possuindo uma borda afiada bem definida ou ponto de geração de um campo elétrico forte nas proximidades do eletrodo de referência. Partículas de carga oposta liberadas do eletrodo de pulverização e eletrodo de referencia podem descarregar parcial ou totalmente uma à outra, no entanto, esse aspecto não é relevante do ponto de vista do atomizador eletrostático. Uma parte de partículas carregadas geradas no local de pulverização alcança o eletrodo de referência, e é descarregada pelo eletrodo de referência. Isso é um princípio do sistema de carga equilibrada. Nesse caso, apenas partículas carregadas que não alcançam o eletrodo de referência serão equilibradas com partículas de ar ionizadas de carga oposta. Para a produção de energia eficiente de partículas carregadas, no entanto, é desejável se garantir que a descarga parcial de partículas no eletrodo de referência não ocorra.

[00050] Um sistema de carga equilibrada pode ser alcançado, quando um dispositivo é isolado ou flutuante, isto é, eletricamente não conectado a um reservatório grande de carga tal como energia principal. Para um dispositivo operado por bateria, o equilíbrio de carga será alcançado, visto que todo o dispositivo é isolado. Para um dispositivo operado, é importante se garantir (por exemplo, através de isolamento elétrico suficiente) que o fluxo de carga líquido para a saída de fornecimento seja igual a zero.

[00051] Para um sistema de carga equilibrada, o tipo de carga de partícula não é relevante, visto que o dispositivo pode produzir igualmente bem partículas carregadas positivamente contrabalançadas com íons de ar negativos além de partículas carregadas negativamente contrabalançadas com íons de ar positivos, dependendo da polaridade da voltagem alta aplicada. Tipicamente, no entanto, o campo elétrico precisa ser adaptado pela aplicação de uma voltagem adequada ou alteração do eletrodo e/ou geometria dielétrica para uma operação de carga equilibrada eficiente de partículas carregadas de forma oposta.

[00052] O princípio de equilíbrio de carga do atomizador de acordo com o primeiro aspecto tem muitas vantagens. Visto que a corrente de pulverização é espelhada pela liberação de íons carregados de forma oposta, a medição precisa de corrente de pulverização é possível no eletrodo de referência. Além disso, o número de partículas carregadas produzidas pela atomização eletrostática pode ser limitado com um eletrodo de referência de formato adequado, visto que o sistema só pode produzir tantas quantas partículas carregadas atomizadas eletrostaticamente, visto que pode ser contrabalançada pelo eletrodo de referência, resultando na atomização eletrostática estável. Visto que a corrente no eletrodo de referência representa a corrente total liberada pelo eletrodo de pulverização, é importante se garantir que a perda de carga, devido a fatores além da atomização eletrostática, seja mantida ao mínimo no eletrodo de pulverização. A perda de carga pode ocorrer, por exemplo, através da reação eletroquímica no eletrodo de pulverização.

[00053] Em um segundo aspecto da presente invenção, é fornecido um atomizador eletrostático compreendendo: um primeiro local de pulverização e um segundo local de pulverização a partir de cada um dos quais a matéria deve ser atomizada; um primeiro eletrodo conectado eletricamente ao primeiro local de pulverização; um segundo eletrodo eletricamente conectado ao segundo local de pulverização; e um suprimento de energia para aplicação de uma voltagem entre o primeiro eletrodo e o segundo eletrodo, o primeiro local de pulverização e o segundo local de pulverização sendo dispostos para, durante a atomização, afetar eletricamente a matéria a ser atomizada, que é armazenada em primeiro e segundo reservatórios respectivamente, quando uma voltagem é aplicada entre o primeiro eletrodo e o segundo eletrodo, a matéria armazenada no primeiro reservatório sendo atomizada a partir do primeiro local de pulverização e a matéria armazenada no segundo reservatório sendo atomizada a partir do segundo local de pulverização, e o primeiro e o segundo eletrodos sendo dispostos de modo que uma carga elétrica da matéria a ser atomizada a partir do primeiro local de pulverização ou segundo local de pulverização seja contrabalançada por pelo menos uma quantidade igual de carga elétrica oposta a ser produzida no primeiro local de pulverização ou segundo local de pulverização, respectivamente. O suprimento de energia monitora uma propriedade elétrica do primeiro local de pulverização ou segundo local de pulverização, e ajusta uma primeira voltagem ou uma segunda voltagem a ser aplicada entre o primeiro eletrodo e o segundo eletrodo de acordo com (i) uma propriedade elétrica monitorada do primeiro local de pulverização ou o segundo local de pulverização e (ii) uma característica predeterminada. Em uma modalidade preferida, o suprimento de energia monitora a corrente no primeiro local de pulverização ou segundo local de pulverização pela medição da corrente no primeiro eletrodo ou segundo eletrodo, respectivamente.

[00054] Em um terceiro aspecto da invenção, é fornecido um atomizador eletrostático compreendendo um local de pulverização para a matéria de atomização, e, durante a atomização, afetando eletricamente a matéria a ser atomizada de forma eletrostática; um eletrodo de pulverização conectado eletricamente ao local de pulverização; um eletrodo de referência sendo disposto de modo que quando uma voltagem é aplicada entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência, a matéria a ser eletrostaticamente atomizada seja atomizada a partir do local de pulverização; e um suprimento de energia para aplicação de uma voltagem entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência, monitorando indiretamente a corrente de pulverização no local de pulverização, e detectando quando a corrente de pulverização cai abaixo de um valor limite, onde o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência são adicionalmente dispostos de modo que uma carga elétrica da matéria a ser atomizada a partir do local de pulverização seja contrabalançada por pelo menos uma quantidade igual de carga elétrica oposta a ser produzida pelo eletrodo de referência.

[00055] De acordo, no terceiro aspecto da invenção, o suprimento de energia é adaptado para monitorar o final da vida útil, isto é, quando o reservatório de líquido está vazio. Em uma modalidade, a condição de final de vida útil é detectada pelo monitoramento da corrente de pulverização pela medição da corrente no eletrodo de referência. Com base no princípio de carga equilibrada, se o local de pulverização não produzir partículas carregadas, a corrente equivalente no eletrodo de referência também cairá para zero, o que pode ser detectado através do circuito de monitoramento de corrente mencionado acima. Em oura modalidade, um eletrodo de "monitoramento" separado é imerso no reservatório líquido e o nível de voltagem é monitorado, por exemplo, pela medição da voltagem na junção de dois resistores formando um divisor em potencial conectado entre o eletrodo de monitoramento e o eletrodo de referência. Com um eletrodo de monitoramento de formato adequado, o nível de voltagem variará dependendo de se o eletrodo de monitoramento está em ou acima do nível de líquido. Em outra modalidade, o nível de líquido no reservatório pode ser monitorado, por exemplo, por um sensor ótico ou um sensor capacitivo.

Efeitos Vantajosos da Invenção

[00056] Um atomizador eletrostático da presente invenção é configurado para compreender: um local de pulverização para atomizar eletrostaticamente a matéria afetando eletricamente a matéria; um eletrodo de pulverização eletricamente conectável ao local de pulverização; um eletrodo de referência sendo disposto de modo que quando uma voltagem é aplicada entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência, a matéria a ser atomizada eletrostaticamente é atomizada a partir do local de pulverização; e um suprimento de energia aplicando uma voltagem entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência, monitorando uma propriedade elétrica do local de pulverização, e ajustando a voltagem a ser aplicada entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência de acordo com uma propriedade elétrica monitorada do local de pulverização, onde o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência são dispostos adicionalmente visto que uma carga elétrica da matéria a ser atomizada a partir do local de pulverização é contrabalançada por pelo menos uma quantidade igual de carga elétrica oposta no eletrodo de referência.

[00057] Adicionalmente, um atomizador eletrostático da presente invenção é configurado para compreender: um primeiro local de pulverização e um segundo local de pulverização a partir de cada um dos quais a matéria deve ser atomizada; um primeiro eletrodo eletricamente conectado ao primeiro local de pulverização; um segundo eletrodo conectado eletricamente ao segundo local de pulverização; e um suprimento de energia para aplicação de uma voltagem entre o primeiro eletrodo e o segundo eletrodo, o primeiro local de pulverização e o segundo local de pulverização sendo dispostos para, durante a atomização, afetar eletricamente a matéria a ser atomizada, que é armazenada em primeiro e segundo reservatórios respectivos, quando uma voltagem é aplicada entre o primeiro eletrodo e o segundo eletrodo, a matéria armazenada no primeiro reservatório sendo atomizada a partir do primeiro local de pulverização, e a matéria armazenada no segundo reservatório sendo atomizada a partir do segundo local de pulverização, e o primeiro eletrodo e segundo eletrodo sendo dispostos de modo que uma carga elétrica da matéria a ser atomizada a partir do primeiro local de pulverização ou segundo local de pulverização seja contrabalançada por pelo menos uma quantidade igual de carga elétrica oposta a ser produzida no primeiro local de pulverização ou segundo local de pulverização, respectivamente.

[00058] Um atomizador eletrostático da presente invenção é configurado para compreender: um local de pulverização para atomização da matéria e, durante a atomização, afetando eletricamente a matéria a ser atomizada eletrostaticamente; um eletrodo de pulverização eletricamente conectado ao local de pulverização; um eletrodo de referência sendo disposto de modo que quando uma voltagem é aplicado entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência, a matéria sendo atomizada eletrostaticamente é atomizada a partir do local de pulverização; e um suprimento de energia para aplicar uma voltagem entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência, monitorando indiretamente a corrente de pulverização no local de pulverização, e detectando quando a corrente de pulverização cai abaixo de um valor limite, onde o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência são adicionalmente dispostos de modo que uma carga elétrica da matéria a ser atomizada a partir do local de pulverização seja contrabalançada por pelo menos uma quantidade igual de carga elétrica oposta a ser produzida pelo eletrodo de referência.

Breve Descrição de Desenhos

[00059] As modalidades da invenção serão agora descritas com referência aos desenhos em anexo:

[00060] A figura 1 ilustra um atomizador eletrostático de carga equilibrada de acordo com uma modalidade da invenção;

[00061] A figura 2 ilustra ume exemplo de um suprimento de energia de acordo com uma modalidade da invenção;

[00062] A figura 3 ilustra um exemplo alternativo do primeiro eletrodo, segundo eletrodo, cavidade e suprimento de energia de acordo com uma modalidade da invenção;

[00063] A figura 4 ilustra outro exemplo alternativo do primeiro eletrodo, segundo eletrodo, cavidade e suprimento de energia de acordo com uma modalidade da invenção;

[00064] A figura 5 ilustra outro exemplo alternativo de um atomizador eletrostático de acordo com uma modalidade da invenção;

[00065] A figura 6 ilustra um atomizador eletrostático alternativo de acordo com uma modalidade da invenção, compreendendo duas cavidades, dois eletrodos e dois locais de pulverização, onde o eletrodo de pulverização para um local de pulverização também é o eletrodo de referência para o outro local de pulverização e vice-versa.

Descrição das Modalidades

[00066] As figuras 1(a), 1(b), 1(c), e 1(d) ilustram uma primeira modalidade de um atomizador eletrostático de acordo com a invenção. Um primeiro eletrodo 1 e um segundo eletrodo 2 são separados por uma dielétrica 3 de modo que não haja linha de visão direta entre o primeiro eletrodo 1 e o segundo eletrodo 2. O primeiro eletrodo 1 e o segundo eletrodo 2 são operacionalmente conectados a um suprimento de energia 4. Nessa modalidade, o primeiro eletrodo (eletrodo de pulverização) 1 compreende um local de pulverização eletrostática 5 de onde a matéria (matéria a ser atomizada) é atomizada e pode ser descrito como um eletrodo de pulverização 1. O eletrodo de pulverização 1 é eletricamente conectável ao local de pulverização eletrostática 5. De forma similar, o segundo eletrodo 2 pode ser descrito como um eletrodo de referência 2, e compreende uma ponta 6.

[00067] A figura 1(a) ilustra em operação, o suprimento de energia 4 fornece uma alta voltagem que é aplicada entre o eletrodo de pulverização 1 e o eletrodo de referência 2. Nesse exemplo, o eletrodo de pulverização 1 compreende um conduto condutor tal como um capilar metálico (isto é, um capilar de aço inoxidável, por exemplo, um capilar de aço 304), e a matéria a ser atomizada, isto é, um líquido adequado. O eletrodo de referência 2 compreende uma haste condutora tal como um pino metálico (um pino de aço inoxidável, por exemplo, um pino de aço 304). Preferivelmente, a dielétrica 3 é não condutora, isto é, é constituída de materiais não condutores, e compreende uma borda dianteira 7. Materiais adequados para a dielétrica 3 incluem náilon, e polipropileno. A dielétrica 3 é proximal ao eletrodo de pulverização 1 e o eletrodo de referência 2.

[00068] A figura 1(b) ilustra o atomizador eletrostático quando uma alta voltagem, por exemplo, entre 1 a 30 kV (por exemplo, de 3 até 7 kV) é aplicada entre o eletrodo de pulverização 1 e o eletrodo de referência 2. Nesse caso, um campo elétrico é estabelecido entre os eletrodos e um polo duplo é induzido na dielétrica 3. Nesse exemplo não limitador, o eletrodo de pulverização 1 é carregado positivamente e o eletrodo de referência 2 é carregado negativamente, apesar de o inverso também ser possível. Um polo duplo negativo é estabelecido na superfície da dielétrica mais proximal ao eletrodo de pulverização positivo 1 e um polo duplo positivo é estabelecido na superfície da dielétrica 3 mais proximal do segundo eletrodo negativo 2. Espécies de matéria e gás carregadas são emitidas pelo eletrodo de pulverização 1 e o eletrodo de referência 2.

[00069] Pelo menos as cargas elétricas equivalentes às cargas elétricas da matéria a ser atomizada a partir do local de pulverização eletrostático 5 do eletrodo de pulverização 1 são geradas pelo eletrodo de referência 2. As cargas elétricas geradas pelo eletrodo de referência 2 possuem uma polaridade oposta à da matéria a ser atomizada. Portanto, as cargas elétricas da matéria a ser atomizada são equilibradas com as cargas elétricas geradas pelo eletrodo de referência 2.

[00070] A figura 1(c) ilustra um exemplo no qual, as espécies carregadas positivamente que surgem do eletrodo de pulverização positivo 1 são depositadas na superfície da dielétrica 3 proximal ao eletrodo de pulverização 1. De forma similar, as espécies carregadas negativamente surgindo do eletrodo de referência negativo 2 são depositadas na superfície (superfície lateral) da dielétrica 3 proximal ao eletrodo de referência 2. Como consequência dessa deposição de carga, o campo elétrico como ilustrado na figura 1(d) é reformatado, e espécies carregadas positivamente surgindo do eletrodo de pulverização carregado positivamente 1 são repelidas para longe do local de pulverização eletrostática 5 e a superfície da dielétrica 3 proximal ao eletrodo de pulverização 1 e por fim para longe do atomizador eletrostático. Portanto, a dielétrica 3 funciona como um dispositivo de direcionamento para direcionar a matéria a ser atomizada do local de pulverização eletrostático 5 para longe do atomizador eletrostático de modo que pelo menos uma parte das partículas de carga elétrica não alcance o eletrodo de referência 2.

[00071] As espécies carregadas surgindo do eletrodo de pulverização compreendem tipicamente espécies particuladas e gasosas carregadas. As espécies gasosas carregadas são geradas no eletrodo de pulverização e as espécies particuladas carregadas são geradas no local de pulverização eletrostática 5. De forma similar, as espécies carregadas surgindo do eletrodo de referência carregado negativamente 2 são repelidas para longe da superfície da dielétrica 3 proximal ao eletrodo de referência 2 e por fim para longe do atomizador eletrostático. Dessa forma, não há ou existe pouco fluxo de espécies carregadas de um eletrodo para outro. Nesse exemplo, o eletrodo de pulverização 1 e o eletrodo de referência 2 são dispostos de modo que o foco do campo elétrico estabelecido mediante aplicação de alta voltagem entre os eletrodos seja focado no local de pulverização eletrostática 5 e a ponta 6 do eletrodo de referência 2.

[00072] A utilização da dielétrica possibilita a geração mais barata do fluxo de partículas carregadas em uma direção para longe do atomizador eletrostático. Enquanto isso, outros meios podem ser empregados. Por exemplo, o fluxo de partículas carregadas pode ser gerado em uma direção desejada pela aplicação de um campo magnético pelo uso de um gerador de campo magnético (dispositivo de direcionamento) que desvia um movimento das partículas carregadas. Alternativamente, para obtenção de um efeito similar, o fluxo de partículas carregadas pode ser gerado pelo fluxo de ar gerado por um gerador de fluxo de ar (dispositivo de geração de fluxo de ar) tal como um ventilador. Alternativamente, as técnicas acima podem ser adequadamente combinadas de modo a alcançar um desempenho de pulverização ideal.

[00073] O suprimento de energia 4 pode mudar periodicamente uma polaridade de voltagem a ser aplicada entre o eletrodo de pulverização 1 e o eletrodo de referência 2 de modo que a matéria possuindo uma carga elétrica positiva, e a matéria possuindo uma carga elétrica negativa sejam atomizadas alternadamente a partir do local de pulverização 5.

[00074] Na figura 1, uma separação adequada entre o local de pulverização eletrostática 5 e a ponta 6 do eletrodo de referência 2 é de cerca de 8 mm. O local de pulverização eletrostática 5 e a ponta 6 do eletrodo de referência 2 são tipicamente formados com recessos aproximadamente 1 mm atrás da borda dianteira 7 da dielétrica 3. Outros materiais condutores e formas são adequados para os eletrodos, incluindo metais tal como titânio, ouro, prata e outros metais, e materiais semicondutores também são possíveis.

[00075] A figura 2 fornece um diagrama em bloco ilustrativo de um suprimento de energia 4 de acordo com uma modalidade da invenção. O suprimento de energia 4 compreende uma fonte de energia 21, um gerador de alta voltagem 22 com um valor de saída, um circuito de monitoramento (dispositivo de monitoramento de voltagem) 23 adaptado para monitorar a corrente de um eletrodo de referência 262 e voltagem de saída em um eletrodo de pulverização 261, e um circuito de controle (dispositivo de controle) 24 adaptado para controlar o gerador de alta voltagem 22 de modo que a voltagem de saída do gerador de alta voltagem 22 possua um valor desejado. Para muitas aplicações práticas, o circuito de controle 24 pode compreender um microprocessador 241, o microprocessador adaptado para permitir o ajuste adicional de voltagem de saída e tempo de pulverização com base em outra informação de retorno 25 tal como condição ambiental (temperatura, umidade e/ou pressão atmosférica), conteúdo de líquido, nível de líquido e configuração de usuário ideal.

[00076] A fonte de energia 21 é conhecida da técnica. A fonte de energia 21 inclui uma fonte de energia principal ou pelo menos uma bateria. A fonte de energia 21 é um suprimento de baixa voltagem, e uma fonte de energia de corrente direta (CC). Por exemplo, uma ou mais células voltaicas podem ser combinadas para criar uma bateria. Uma bateria adequada inclui uma ou mais baterias de célula AA ou D. O número de baterias é determinado pelo nível de voltagem necessário e energia de consumo da fonte de energia. Descobriu-se que as baterias 2AA suprindo 3 V podem fornecer nível de voltagem suficiente para a operação de microprocessador e podem fornecer energia suficiente para rodar o atomizador eletrostático em 0,8 uA de corrente de pulverização e 5,5 kV de voltagem de saída (valores típicos) por até 2 meses em um ciclo de tarefa de pulverização de 12,5%.

[00077] O gerador de alta voltagem 22 compreende tipicamente um circuito auto-oscilante 221 que converte CC em CA, um transformador 222 que aciona por CA, e um circuito conversor 223 conectado ao transformador 222. Descobriu-se que um circuito acionador de transformador econômico e muito eficiente em termos de energia é uma topologia de impulsão e retração alimentada por corrente com um limite de corrente aplicado. O limite de corrente do circuito de acionamento é fornecido a fim de evitar a saturação do transformador. O circuito conversor compreende tipicamente uma bomba de carga, e um circuito retificador. O circuito conversor gera a voltagem desejada e converte CA de volta em CC. Um circuito conversor típico é um gerador Cockcroft-Walton.

[00078] O circuito de monitoramento 23 compreende um circuito de retorno de corrente 231 e também pode compreender um circuito de retorno de voltagem 232 dependendo da aplicação. O circuito de retorno de corrente 231 mede a corrente elétrica no eletrodo de referência 262. Visto que o atomizador eletrostático é equilibrado em termos de carga, a medição referencial dessa corrente fornece um monitoramento preciso da corrente no local de pulverização eletrostática 5. Tal método elimina a necessidade de (i) um dispositivo de medição de interrupção, complexo ou caro ser fornecido no local de pulverização eletrostática 5 e (ii) a contribuição de uma corrente de descarga para a corrente medida ser estimada. O circuito de retorno de corrente 231 pode compreender qualquer um dos aparelhos de medição de corrente convencionais, por exemplo, um transformador de corrente.

[00079] Em uma modalidade preferida, a corrente no eletrodo de referência é medida pela medição da voltagem através de um resistor (resistor de retorno) que está em série com o eletrodo de referência. Em uma modalidade, a voltagem medida através do resistor é lida utilizando um conversor de analógico para digital (A/D), que é tipicamente parte do microprocessador. Um microprocessador adequado com o conversor A/D é um microprocessador da família PIC16F18** produzido pela Microchip. A informação digital é processada pelo microprocessador para fornecer uma saída para o circuito de controle 24.

[00080] Uma desvantagem do circuito conversor A/D é que a conversão A/d pode introduzir um retardo na resposta de controle devido ao tempo de conversão A/D. Adicionalmente, frequentemente o nível atual de processo de atomização eletrostática é muito baixo (alguns poucos microamperes) e a amplificação adicional da corrente é necessária a fim de se suprir uma corrente suficiente para a conversão A/D. Isso pode ser alcançado pelo uso de um amplificador operacional, que pode aumentar o custo e consumo total de corrente do suprimento de energia.

[00081] Em uma modalidade preferida, a voltagem medida através do resistor é comparada com um nível de voltagem de referência constante predeterminado pela utilização de um comparador. Os comparadores exigem uma entrada de corrente muito baixa (tipicamente nanoampère ou menos) e uma resposta rápida e frequentemente o microprocessador fornece comparadores embutidos para tal finalidade. Por exemplo, PIC16F1824 da família de microchip mencionada acima fornece um comparador adequado com uma entrada de corrente muito baixa e voltagem de referência constante. O nível de voltagem de referência para o comparador pode ser configurado pelo uso de um conversor D/A também compreendido nesse microprocessador, fornecendo 22 níveis de voltagem de referência selecionáveis. Na operação típica, esse circuito pode detectar se a corrente medida está abaixo ou acima de um nível solicitado determinado pela magnitude da voltagem de referência e resistor de retorno e alimentação da informação para o circuito de controle.

[00082] Em aplicações onde o conhecimento do valor de voltagem preciso é necessário, o circuito de monitoramento 23 também compreende um circuito de retorno de voltagem 232, medindo a voltagem aplicada ao eletrodo de pulverização 261. Tipicamente, a voltagem aplicada é monitorada diretamente pela medição da voltagem na junção de dois resistores formando um divisor em potencial conectado entre os primeiro e segundo eletrodos. Alternativamente, a voltagem aplicada pode ser monitorada pela medição da voltagem desenvolvida em um nó dentro do gerador Crockcroft-Walton utilizando o mesmo princípio de divisor em potencial. De forma similar, quanto ao retorno de corrente, a informação de retorno pode ser processada através de um conversor A/D ou pela comparação do sinal de retorno contra um valor de voltagem de referência utilizando um comparador.

[00083] O circuito de controle 24 controla a voltagem de saída do gerador de alta voltagem 22 pelo controle de uma magnitude, uma frequência, ou um ciclo de tarefa de oscilação no oscilador 211, ou o tempo de liga/desliga de uma voltagem (ou combinações dos mesmos). Nesse exemplo, o circuito de controle 24 controla a voltagem de saída do gerador de voltagem alta 22 pelo direcionamento do oscilador 221 para produzir rajadas de corrente alternada em uma frequência predeterminada onde a duração e/ou ciclo de tarefa de rajadas de corrente alternada determina a voltagem de saída. O circuito de controle 24 recebe um sinal indicando a corrente monitorada do local de pulverização eletrostática 5 como uma saída de um comparador e ajusta a duração e/ou ciclo de tarefa das rajadas de CA para variar o valor de saída do gerador de alta voltagem para um valor desejado de acordo com uma característica predeterminada. O circuito de controle 24 pode ser adaptado para uso de um esquema de modulação de largura de pulso (PWM) (uso de um sinal modulado de largura de pulso) a fim de fornecer um limite ajustável para a voltagem de saída do gerador de alta voltagem pela configuração de um valor limite para o ciclo de tarefa PWM. Tipicamente, o circuito de controle 24 é uma porta de saída do microprocessador 241, capaz de fornecer um sinal PWM. O ciclo de tarefa de pulverização e o período de pulverização também podem ser controlados através da mesma porta de saída PWM. Durante a atomização, o sinal PWM é aplicado. A voltagem pode ser ajustada pela alteração do ciclo de tarefa do sinal PWM ou ligando-se e desligando- se rapidamente o sinal PWM com base na informação de retorno. A implementação de firmware do circuito de controle 24 depende do esquema de compensação necessário. Por exemplo, um simples controle de retorno, onde a voltagem de saída precisa ser ajustada a fim de manter a corrente de pulverização constante, pode ser realizada apenas pela configuração do desligamento automático e reinicialização automática do sinal PWM com base na saída do comparador do retorno de corrente. Esse tipo de configuração é fornecido no microcontrolador PIC16F1824 mencionado acima.

[00084] Onde o controle de alta precisão de uma voltagem de saída mínima Vm do gerador de alta voltagem não é necessário, o circuito de controle 24 pode ser adaptado para configurar Vm, por exemplo, pelo monitoramento da energia suprida para o gerador de alta voltagem 22 pela medição da corrente suprida para o gerador de alta voltagem 22. Vantajosamente, pelo controle da voltagem dessa forma, a duração média de uma rajada de CA pode ser empregada como um indicador de consumo de energia pelo gerador de alta voltagem 22. Por exemplo, uma redução de 10% no consumo de energia pode ser considerada como representando uma redução de 10% a resistência entre o eletrodo de pulverização 261 e o eletrodo de referência 262, que pode ser compensada pelo aumento da corrente de retorno por aproximadamente 10% de modo a sustentar a saída do gerador de alta voltagem 22 em um nível desejado. Um limite mínimo de voltagem para Vm pode, portanto, ser fornecido sem a necessidade de monitoramento da voltagem de saída do gerador de alta voltagem 22, que, do contrário, exigiria componentes caros e/ou consumo de energia adicional. A desvantagem da medição de consumo de energia é que sua precisão é afetada pelas perdas de energia no circuito de alta voltagem.

[00085] Adicionalmente, as entradas 25 para o microprocessador 241 podem ser fornecidas com base na necessidade de compensação de período de pulverização/ciclo de tarefa ou voltagem com base na temperatura ambiente, umidade, pressão atmosférica, conteúdo líquido de matéria a ser atomizada, e nível de líquido da matéria a ser atomizada. A informação pode ser fornecida na forma de informação analógica ou digital, e é processada pelo microprocessador. Tipicamente, a conversão A/D é fornecida para sinal analógico e porta de comunicação dependendo do tipo de dados (por exemplo, 12C) é fornecida para a informação digital. O microprocessador pode fornecer compensação a fim de fornecer qualidade e estabilidade de pulverização com base na informação de entrada utilizando um esquema predeterminado através da porta de saída PWM mencionada acima pela alteração do período de pulverização, pulverização a tempo ou voltagem aplicada.

[00086] Como um exemplo, o suprimento de energia pode compreender um elemento de percepção de temperatura (um sensor de temperatura), tal como um termistor utilizado para compensação de temperatura. Em uma modalidade, o suprimento de energia é adaptado para variar o período de pulverização de acordo com a variação na temperatura percebida pelo elemento de sensor de temperatura. O período de pulverização é a soma de vezes de ligar e desligar do suprimento de energia. Por exemplo, em um caso de um período de pulverização periódica, no qual o suprimento de energia é ligado por um período de pulverização cíclica de 35 segundos (durante esse tempo o suprimento de energia aplica uma alta voltagem entre os primeiro e segundo eletrodos) e é desligado por 145 segundos (tempo durante o qual o suprimento de energia não aplica alta voltagem como acima), o período de pulverização é de 35 + 145 = 180 segundos. O período de pulverização pode variar por software embutido no microprocessador do suprimento de energia de modo que o período de pulverização seja aumentado à medida que a temperatura aumenta e o período de pulverização é reduzido à medida que a temperatura diminui de um ponto de determinação. Preferivelmente, o aumento e redução no período de pulverização ocorrem de acordo com uma característica predeterminada, característica que pode ser determinada pelas propriedades da matéria a ser atomizada. De forma conveniente, a variação de compensação do período de pulverização pode ser limitada de modo que o período de pulverização varie apenas entre 0 e 60 graus C (por exemplo, de 10 a 45 graus C), assumindo, assim, que temperaturas extremas registradas pelo elemento de sensor de temperatura são falhas e são descontadas enquanto ainda fornecem um período de pulverização não otimizado, porém aceitável para condições de alta e baixa temperaturas. Alternativamente, os tempos de ligar e desligar do período de pulverização podem ser ajustados de modo a manter o período de pulverização constante, mas para aumentar ou reduzir o tempo de pulverização dentro do período à medida que a temperatura diminui ou aumenta.

[00087] O suprimento de energia 4 pode incluir adicionalmente um circuito de inspeção para detecção de uma propriedade da matéria a ser atomizada, e determinando a informação referente à propriedade da matéria a ser atomizada. A informação, referente à propriedade da matéria a ser atomizada, que foi determinada pelo circuito de inspeção é fornecida para o circuito de controle 24. O circuito de controle 24 utiliza a informação para compensar pelo menos um sinal de controle de voltagem. O sinal de controle de voltagem é um sinal gerado de acordo com um resultado obtido pela detecção de condições ambientais (tal como temperatura, umidade e/ou pressão atmosférica, e/ou conteúdo de pulverização) e um sinal para ajuste de uma voltagem de saída ou período de pulverização. O suprimento de energia 4 pode incluir um sensor de pressão para o monitoramento da pressão ambiente (pressão atmosférica).

[00088] Em muitas aplicações, é desejável se avisar a um usuário quando o reservatório de líquido está vazio. Um aviso adequado pode ser na forma de um sinal visual tal como uma tela LED ou LCD, ou um sinal de áudio tal como uma campainha ou um alto falante. A informação sobre o nível de líquido pode ser fornecida através do sensor de nível de líquido mencionado acima. Os inventores descobriram que uma solução econômica é o uso de informação de retorno de corrente existente. Quando o reservatório de líquido está vazio, o processo de atomização eletrostática irá parar e, consequentemente, a corrente será reduzida para zero. Após a detecção de uma condição de corrente zero, microprocessador pode reagir com base em um esquema predeterminado, por exemplo, parar o sinal de alta voltagem e acionar um aviso de usuário como descrito acima.

[00089] Por exemplo, o suprimento de energia pode incluir adicionalmente um circuito de monitoramento capaz de monitorar um limite de quantidade residual de matéria a ser atomizada no reservatório de líquido pela medição da corrente no eletrodo de referência 2.

[00090] Apesar de tal esquema ser simples e econômico, sua utilização depende das condições ambientais e configuração de eletrodo. Os inventores descobriram que determinadas combinações de configuração de eletrodo (tal como ambos os eletrodos com bordas afiadas criando um campo elétrico forte) e condições ambientais (tal como alta umidade) podem resultar na produção de íon de ar a partir de ambos os eletrodos quando o líquido não está disponível para o processo de atomização eletrostática. Com base no princípio de equilíbrio de carga, o sistema produzirá a mesma quantidade de íons de ar positivos e negativos, e isso resultará na presença de corrente elétrica no circuito de retorno. Consequentemente, o sistema será incapaz de detectar que o reservatório está vazio. Para se superar esse problema, um sistema de monitoramento secundário pode ser introduzido. Um sistema de secundário econômico inclui um eletrodo de "monitoramento" separado, imerso no reservatório de líquido. O nível de voltagem no eletrodo é monitorado, por exemplo, pela medição da voltagem na junção dos dois resistores formando um divisor potencial conectado entre o eletrodo de monitoramento e o eletrodo de referência, e a informação é alimentada para e é processada pelo microprocessador. Quando o eletrodo de monitoramento é imerso em líquido, o mesmo estará no mesmo potencial que o eletrodo de pulverização. Por outro lado, quando o eletrodo de monitoramento está fora do líquido, o potencial será menor, o valor real dependendo da condutividade do ar entre eletrodo de monitoramento e o líquido. De forma ideal, a ponta do eletrodo de monitoramento é um formato arredondado e suficientemente pequeno tamanho de modo a reduzir o efeito de uma possível geração de íon induzindo instabilidades no sistema. Visto que o conjunto de circuitos de divisor potencial pode consumir uma energia considerável em comparação com o processo de atomização eletrostática, preferivelmente, é projetado de modo que o eletrodo de monitoramento possa ser conectado no começo do processo de pulverização para confirmar o nível de líquido e então desconectado pelo resto de tempo de pulverização. Tal conexão é tipicamente realizada através de um retransmissor adequado.

[00091] De forma conveniente, o eletrodo de monitoramento e o eletrodo de pulverização podem ser coincidentes, como descrito com referência à figura 3. Isto é, o eletrodo de pulverização 1 pode servir também como eletrodo de monitoramento. A figura 3 ilustra uma segunda modalidade de um atomizador eletrostático de acordo com a invenção. O atomizador eletrostático compreende um primeiro eletrodo 1 e um segundo eletrodo 2 que são condutores e isolados um do outro visto que não existe linha de visão entre qualquer parte do primeiro eletrodo 1 e o segundo eletrodo 2. O primeiro eletrodo 1 e o segundo eletrodo 2 são separados por um dielétrico 3. De forma conveniente, pelo menos um dentre o primeiro eletrodo 1 e o segundo eletrodo 2 compreende uma haste. Preferivelmente, o segundo eletrodo 2 compreende um pino e é um eletrodo de pino. Nesse exemplo, o eletrodo de pino é um pino de aço inoxidável pontudo, tal como um pino de aço inoxidável 304 de 0,6 mm de diâmetro. O eletrodo de pino é um eletrodo de referência para o outro dentre o primeiro eletrodo 1 e o segundo eletrodo 2, que é um eletrodo de pulverização. O eletrodo de pulverização 1 afeta eletricamente a matéria 8 a ser atomizada armazenada em uma cavidade 9. Onde a matéria 8 a ser atomizada é um líquido, o eletrodo de pulverização 1 é eletricamente conectado através do líquido à cavidade 9 armazenando o líquido.

[00092] Nessa modalidade, o eletrodo de pulverização 1 é disposto dentro da cavidade 9. O eletrodo de pulverização 1 é um pino de aço inoxidável, tal como um pino de aço inoxidável 304 de 0,6 mm de diâmetro. Outros materiais e formatos do eletrodo de pulverização 1 são possíveis, desde que pelo menos uma parte condutora do eletrodo de pulverização 1 seja localizada dentro da cavidade 9. Nesse exemplo, parte do eletrodo de pulverização 1 é localizada dentro da cavidade 9 de modo que pelo menos uma parte condutora exposta do eletrodo de pulverização 1 seja imersa em um líquido 8 para ser atomizada quando a cavidade 9 é preenchida com o líquido e o dispositivo está operacional. O eletrodo de pulverização 1 passa através de uma parede da cavidade 9 e uma parte do eletrodo de pulverização 1 fora da cavidade 9 é conectada deforma condutora a um suprimento de energia de alta voltagem 4. Nesse exemplo, a parte do eletrodo de pulverização 1 localizada na cavidade 9 compreende uma ponta afiada que se projeta para dentro do volume da cavidade 9. Outras geometrias da ponta do eletrodo de pulverização localizado na cavidade 9 são possíveis, incluindo uma ponta cega que se projeta para dentro da cavidade 9 ou uma ponta cega que é nivelada com uma parede interna 10 da cavidade 9. Em uma modalidade, a área de superfície de pelo menos uma superfície condutora exposta é maior do que o diâmetro do eletrodo de pulverização, por exemplo, a superfície condutora compreende uma placa, a placa é conectada de forma condutora à parte do eletrodo de pulverização conectada de forma condutora à parte do eletrodo de pulverização passando através da parede da cavidade 9. De forma conveniente, a placa pode ser embutida na parede interna 10 da cavidade 9. Em outra modalidade, o eletrodo de pulverização pode ter uma parte que é horizontalmente disposta ao longo da parede interna 10 da cavidade 9. A parte compreende adicionalmente pelo menos uma parte, preferivelmente muitas partes, mais preferivelmente toda a sua superfície voltada para a cavidade, que é condutora e é exposta ao volume interno da cavidade 9. A parte disposta dessa forma pode formar uma banda inteira ou parcial na parede interna 10 da cavidade 9. Dessa forma, o líquido 8 na cavidade 9 é exposto a uma parte condutora do eletrodo de pulverização 1 quando a cavidade 9 do atomizador eletrostático não é localizada de forma ideal para estar reta, isto é, em um ângulo.

[00093] Nessa modalidade, a cavidade 9 pode suprir fluido para fora da cavidade 9 através de uma abertura 11. A abertura 11 possui um tamanho determinado de modo que quando não estiver em uso, qualquer líquido na cavidade 9 que esteja em comunicação com a abertura 11 é retida na abertura 11 pela tensão de superfície do líquido. Nesse exemplo, a abertura 11 compreende um conduto estreito 12, tal como um bocal estreito. O conduto estreito 12 é moldado a partir do mesmo material que a cavidade 9, por exemplo, a partir de polipropileno, tereftalato de polietileno (PET) ou outros materiais resistentes à química. A abertura 11 pode assumir outras formas, incluindo um conduto curto ou um capilar ou um orifício. Preferivelmente, o local de onde o líquido é atomizado (o local de pulverização) é colocalizado com a abertura 11. Preferivelmente, o local de pulverização é separado do eletrodo de referência 2 pela dielétrica 3. Particularmente preferivelmente, o local de pulverização também não está em linha de visão com o eletrodo de referência 2.

[00094] A parede interna 10 da cavidade 9 não exige um tratamento em particular, no entanto, pode ser desejável se tratar a parede interna 10 da cavidade 9 com um tratamento oleofóbico se um líquido substancialmente não aquoso for atomizado, ou um tratamento hidrofóbico se um líquido substancialmente aquoso for atomizado. Em tais casos, o eletrodo de pulverização 1 também pode ser tratado desde que uma parte condutora do eletrodo de pulverização 1 permaneça exposta.

[00095] Opcionalmente, a cavidade 9 está em comunicação por fluido com um reservatório 13 de modo que, em uso, o reservatório 13 esvazie dentro da cavidade 9 à medida que o líquido é atomizado a partir do atomizador eletrostático. Por exemplo, o reservatório 13 e a cavidade 9 podem ser dispostos de modo que a matéria restante no reservatório 13 seja adicionada à cavidade 9 pela quantidade de matéria atomizada em uma atomização eletrostática. A cavidade 9 pode ser uma adaptação do reservatório 13. À medida que o liquido é atomizado a partir do atomizador eletrostático, a menos que a cavidade 9 e o reservatório opcionalmente fornecido 13 sejam diretamente abertos para o ar, então uma bomba, um reservatório desmontável (tal como um reservatório desmontável do pedido de patente U.S. 11/582.674), pavio ou sistema de sangria de ar são necessários para compensar o volume de líquido consumido e evitar que uma força de vácuo evite a atomização de longo termo de líquido a partir do dispositivo, por exemplo, para atomização contínua por não menos do que 1 hora. Os sistemas para substituição de volumes deslocados de líquido são conhecidos na técnica.

[00096] Como ilustrado na figura 3, o reservatório 13 é localizado verticalmente acima da cavidade 9 em um caso no qual um usuário mantém o atomizador eletrostático em uso. Portanto, a matéria a ser atomizada move do reservatório 13 para a cavidade 9 pela ação da gravidade durante a atomização.

[00097] O atomizador eletrostático pode adicionalmente incluir meios de alimentação de bomba para alimentar a matéria a ser atomizada a partir do reservatório 13 para a cavidade 9. O dispositivo de alimentação por bomba é preferivelmente eletricamente energizado, por exemplo, uma bomba elétrica.

[00098] A figura 4 ilustra uma terceira modalidade da invenção. Na terceira modalidade da invenção, o primeiro eletrodo 1 penetra uma parede da cavidade 9. O primeiro eletrodo 1 possui (i) pelo menos uma parte que é disposta dentro da cavidade 9 e exposta de forma condutiva ao líquido 8 na cavidade 9, (ii) uma parte que é disposta fora da cavidade 9 e adjacente ao local de pulverização 5, e (iii) uma parte disposta fora da cavidade 9 que é conectada de forma condutora para o suprimento de energia 4. O local de pulverização 5 é caracterizado pelo fato de ser localizado na abertura externa da cavidade 9. Nesse exemplo, a abertura da cavidade 9 é formada como uma extrusão da cavidade 9. O primeiro eletrodo 1 é um eletrodo de pulverização, e o segundo eletrodo 2 é um eletrodo de referência. O eletrodo de pulverização 1 e o eletrodo de referência 2 são tais que são isolados um do outro, isto é, não estão em linha de visão um do outro.

[00099] A figura 5 ilustra uma quarta modalidade do atomizador eletrostático da invenção, e ilustra um eletrodo de pulverização (um primeiro eletrodo) 1, um eletrodo de referência (um segundo eletrodo) 2, uma cavidade 9 e um suprimento de energia 4. Nesse exemplo, o eletrodo de pulverização 1 compreende um capilar. O capilar do eletrodo de pulverização 1 é condutor, e afeta eletricamente, através de um fluido (um líquido), a matéria a ser atomizada armazenada na cavidade 9. O capilar do eletrodo de pulverização 1 e o eletrodo de referência 2 são conectados de forma condutora ao suprimento de energia 4.

[000100] A matéria a ser atomizada é movida para a ponta do capilar (o local de pulverização 5) por um fenômeno capilar, e atomizada eletrostaticamente a partir da ponta da mesma forma com o princípio descrito acima.

[000101] A figura 6 ilustra uma quinta modalidade do atomizador eletrostático da invenção. Nessa modalidade, o primeiro eletrodo 1 está em comunicação com uma primeira cavidade (um primeiro reservatório) 9a, o segundo eletrodo 2 está em comunicação com uma segunda cavidade (um segundo reservatório) 9b. O primeiro eletrodo 1 e o segundo eletrodo 2 foram conectados de forma condutora ao suprimento de energia 4. A primeira cavidade 9a compreende uma abertura 11a compreendendo um conduto possuindo uma parte de extremidade externa. O conduto da primeira cavidade 9a compreende um local de pulverização 5a (um primeiro local de pulverização). A segunda cavidade 9b compreende de forma similar uma abertura 11b compreendendo um conduto possuindo uma parte de extremidade externa. O conduto da segunda cavidade 9b compreende um local de pulverização 5b (um segundo local de pulverização). Em uso (durante a atomização), a primeira cavidade 9a ou a segunda cavidade 9b armazena a matéria (primeira matéria) a ser atomizada, apesar de ambas a primeira cavidade 9a e a segunda cavidade 9b poderem armazenar a mesma matéria ou matéria diferente (segunda matéria) a ser atomizada. Preferivelmente, pelo menos uma dentre a primeira cavidade 9a e a segunda cavidade 9b armazena um líquido como a matéria a ser atomizada.

[000102] Isto é, o primeiro eletrodo 1 é eletricamente conectado ao primeiro local de pulverização 5a através da matéria (líquido) a ser atomizada, matéria essa que é armazenada na primeira cavidade (primeiro reservatório) 9a, e o primeiro eletrodo 1 e o primeiro local de pulverização 5a afetam eletricamente a matéria a ser atomizada. De forma similar, o segundo eletrodo 2 é eletricamente conectado ao segundo local de pulverização 5b através da segunda matéria a ser atomizada, segunda matéria essa que é armazenada na segunda cavidade (segundo reservatório) 9b, e o segundo eletrodo 2 e o segundo local de pulverização 5b afetam eletricamente a segunda matéria a ser atomizada.

[000103] Um dispositivo de carga equilibrada de acordo com a figura 6, mede uma propriedade elétrica do primeiro eletrodo 1 ou do segundo eletrodo 2, e monitora o local de pulverização 5a ou o local de pulverização 5b. Por exemplo, a corrente no primeiro eletrodo 1 ou no segundo eletrodo 2 pode ser medida, e a corrente de pulverização no local de pulverização 5a ou no local de pulverização 5b é monitorada. Na prática, no entanto, a corrente no primeiro eletrodo 1 e no segundo eletrodo 2, que está no potencial mais próximo ao terra do suprimento de energia do microprocessador, é medido. Dessa forma o ruído na medição de uma corrente baixa em um sinal de alta voltagem será evitado.

[000104] O primeiro eletrodo 1 e o segundo eletrodo 2 podem ser eletricamente orientados por uma única fonte de energia.

[000105] Os inventores atomizaram com sucesso a fórmula de fragrância de Lavanda Francesa de Atrium Innovation Ltd (Pipe House, Lupton Road, Wallingford, Reino Unido) por um período de 30 dias, com o atomizador eletrostático de acordo com a invenção configurada para fornecer uma alta voltagem de aproximadamente 5,2 kV +/- 0,2 kV entre o primeiro eletrodo 1 e o segundo eletrodo 2 de acordo com um ciclo de tarefa de 12,5% do tempo de LIGA/DESLIGA. Será apreciado que outros valores podem ser utilizados para realizar a atomização eletrostática com um dispositivo de acordo com as modalidades da presente invenção onde os valores utilizados dependerão, por exemplo, de fatores ambientais, configuração de dispositivo e da matéria a ser atomizada. Outros líquidos adequados incluem líquidos adaptados para ter uma resistividade a 20 C na faixa de 1 x 103 a 1 x 106 Q • m, e uma tensão de superfície na faixa de 20 a 40 mN.mA

[000106] A matéria a ser atomizada pode compreender um ingrediente ativo, tal como uma fragrância, um inseticida, um medicamento ou uma combinação desses ingredientes ativos.

[000107] Note-se que a presente invenção pode ser descrita como abaixo. Isto é, um dispositivo de eletropulverização da presente invenção inclui: um local de pulverização de onde a matéria a ser pulverizada disposta, durante o uso, em comunicação com a matéria para eletropulverização; um eletrodo de pulverização em comunicação com o local de pulverização, e um eletrodo de referência disposto de modo que quando uma voltagem é aplicada entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência, a matéria para eletropulverização seja pulverizada a partir do local de pulverização; e um suprimento de energia que opera para: aplicar uma voltagem entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência; monitorar uma propriedade elétrica do local de pulverização; e ajustar a voltagem aplicada entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência de acordo com a propriedade elétrica monitorada do local de pulverização e uma característica predeterminada; onde o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência são adicionalmente dispostos de modo que a carga elétrica da matéria pulverizada a partir do local de pulverização seja contrabalançada ela produção de pelo menos uma quantidade igual de carga elétrica oposta no eletrodo de referência.

[000108] O dispositivo de eletropulverização da presente invenção inclui adicionalmente: um segundo local de pulverização para pulverizar a matéria possuindo carga de uma polaridade oposta à da matéria pulverizada no primeiro local de pulverização; e o eletrodo de referencia é um eletrodo adicional em comunicação com o segundo local de pulverização; onde o primeiro local de pulverização é carregado pelo eletrodo de pulverização para uma primeira polaridade e o segundo local de pulverização é carregado pelo eletrodo adicional para uma polaridade oposta à primeira polaridade e o eletrodo de pulverização e o eletrodo adicional são eletricamente orientados por uma única fonte de energia.

[000109] O dispositivo de eletropulverização da presente invenção inclui adicionalmente: um segundo local de pulverização de onde a matéria adicional deve ser pulverizada disposto, em uso, para estar em comunicação com a matéria adicional a ser pulverizada, onde o eletrodo de referência é disposto de modo a estar em comunicação com o segundo local de pulverização e de modo que quando uma voltagem é aplicada entre o eletrodo de referência e o eletrodo de pulverização, em uso, a matéria seja pulverizada a partir do primeiro local de pulverização e a matéria adicional é pulverizada a partir do segundo local de pulverização.

[000110] O dispositivo de eletropulverização da presente invenção inclui adicionalmente um primeiro reservatório contendo a matéria a ser pulverizada e um segundo reservatório contendo a matéria adiciona a ser pulverizada; onde o eletrodo de pulverização e o local de pulverização estão em comunicação por fluido com a matéria a ser pulverizada contida no primeiro reservatório e o eletrodo de referência e o segundo local de pulverização estão em comunicação por fluido com a matéria adicional a ser pulverizada contida no segundo reservatório.

[000111] O dispositivo de eletropulverização da presente invenção inclui: um primeiro local de pulverização e um segundo local de pulverização de onde a matéria deve ser pulverizada disposto, em uso, para estar em comunicação com a matéria para a eletropulverização contida nos respectivos primeiro e segundo recipientes; um primeiro eletrodo em comunicação com o primeiro local de pulverização e um segundo eletrodo em comunicação com o segundo local de pulverização disposto de modo que quando uma voltagem é aplicada entre o primeiro e o segundo eletrodos, a matéria para eletropulverização no primeiro recipiente seja pulverizada a partir do primeiro local de pulverização e a matéria para eletropulverização no segundo recipiente seja pulverizada a partir do segundo local de pulverização; e um suprimento de energia operado para: aplicar uma voltagem entre o primeiro eletrodo e o segundo eletrodo; onde o primeiro eletrodo e o segundo eletrodo são dispostos de modo que a carga elétrica da matéria pulverizada a partir dos primeiro ou segundo locais de pulverização seja contrabalançada pela produção de pelo menos uma quantidade igual de carga elétrica oposta no primeiro ou segundo locais de pulverização, respectivamente.

[000112] Algumas modalidades da presente invenção descrevem um atomizador eletrostático no qual, preferivelmente, o suprimento de energia opera para monitorar a corrente no local de pulverização pela medição da corrente elétrica no eletrodo de referência. Em uma modalidade, o suprimento de energia opera para medir a corrente elétrica no eletrodo de referência por meio de um transformador de corrente. Em uma modalidade adicional, o suprimento de energia opera para medir a corrente no eletrodo de referência pela medição de voltagem através de um resistor conectado em série com o eletrodo de referencia.

[000113] Preferivelmente, o suprimento de energia inclui (i) um suprimento de energia principal ou (ii) um suprimento de energia incluindo uma ou mais baterias, de onde uma voltagem deve ser aplicada.

[000114] Adicionalmente, é preferível que o suprimento de energia compreenda adicionalmente um gerador de alta voltagem para fornecimento de voltagem a ser aplicada pelo suprimento de energia entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência. Em uma modalidade, o gerador de alta voltagem compreende um oscilador, um conversor e um circuito retificador. Em uma modalidade adicional, o suprimento de energia compreende adicionalmente meios de controle para controlar uma magnitude, uma frequência ou um ciclo de tarefa de oscilação no circuito oscilador de modo a ajustar uma voltagem a ser aplicada.

[000115] Algumas modalidades da presente invenção descrevem um atomizador eletrostático no qual, o suprimento de energia faz com que o circuito oscilador produza rajadas de corrente alternada em uma frequência predeterminada de modo a ajustar a voltagem a ser aplicada, e a duração e/ou o ciclo de tarefa das rajadas de corrente alternada determina um valor de voltagem a ser aplicada. Preferivelmente, a duração para a qual as rajadas são aplicadas é controlada pela utilização de um sinal modulado de largura de pulso fornecido por um microprocessador, o microprocessador medindo a corrente e uma voltagem através de um conversor de analógico para digital. Dessa forma, a resposta de voltagem de saída predeterminada para a informação de retorno pode ser parte do firmware de microprocessador, e pode ser facilmente alterada, se necessário, sem se alterar o hardware de circuito de suprimento de energia.

[000116] Algumas modalidades da presente invenção descrevem um atomizador eletrostático no qual, o atomizador eletrostático compreende adicionalmente meios de direcionamento para direcionar a matéria a ser atomizada a partir do local de pulverização para longe do atomizador eletrostático de modo que pelo menos uma parte das partículas carregadas não alcance o eletrodo de referência. Preferivelmente, o dispositivo de direcionamento compreende uma dielétrica disposta perto do local de pulverização de modo que, durante a atomização, uma carga elétrica possuindo uma polaridade idêntica à da matéria a ser atomizada seja acumulada em um lado da dielétrica, lado esse que é próximo ao local de pulverização, e a carga elétrica direciona a matéria a ser atomizada do local de pulverização para longe do atomizador eletrostático. Preferivelmente, a dielétrica é disposta entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência. Em uma modalidade, a dielétrica é adicionalmente disposta de modo a bloquear um segmento de linha entre o local de pulverização e o eletrodo de referência.

[000117] Dessa forma, nas modalidades da invenção, a modificação do formato do campo elétrico criado entre o primeiro eletrodo e o segundo eletrodo pode ser alcançada utilizando-se o material dielétrico em torno de e em particular entre o primeiro eletrodo e o segundo eletrodo. O material dielétrico atrairá as partículas carregadas, que, por sua vez, mudam o campo elétrico presente entre o primeiro eletrodo e o segundo eletrodo. Em uma disposição particularmente desejada dos eletrodos e dielétrica, o campo elétrico é formatado a fim de produzir uma força grande exercida nas gotículas carregadas na direção paralela ao eletrodo de pulverização (isto é, para longe do atomizador eletrostático). De forma ideal, o impulso obtido pela matéria carregada atomizada a partir do atomizador eletrostático pela atomização eletrostática será suficiente para superar uma força de atração na direção do eletrodo de referência e uma sequência estável de partículas carregadas atomizadas eletrostaticamente é obtida.

[000118] Apesar de a utilização mencionada acima do material dielétrico ter sido considerada a forma mais econômica de produção de uma sequência de partículas carregadas direcionadas para longe do atomizador eletrostático, outros meios também podem ser utilizados. Em uma modalidade, um campo magnético é aplicado para desviar o movimento das partículas carregadas, e produzir uma corrente de partículas carregadas na direção desejada. Por exemplo, um ímã é disposto aproximadamente perto do eletrodo de pulverização de modo a direcionar as partículas carregadas para longe do atomizador eletrostático. Em outra modalidade, uma corrente de ar (por exemplo, criada por um ventilador) é utilizada para alcançar o mesmo efeito. Em outra modalidade, uma combinação adequada das técnicas acima é utilizada para alcançar o desempenho de pulverização mais ideal. Por exemplo, tal gerador de corrente de ar é disposto ao longo do eletrodo de pulverização de modo a direcionar as partículas carregadas para longe do atomizador eletrostático.

[000119] Dessa forma, em uma modalidade adicional, o dispositivo de direcionamento compreende um gerador de campo magnético para geração de um campo magnético possuindo propriedades adequadas para deformar um movimento de matéria carregada atomizada a partir do local de pulverização.

[000120] Algumas modalidades da presente invenção descrevem um atomizador eletrostático no qual, o dispositivo de direcionamento compreende meios de geração de corrente de ar para geração de uma corrente de ar para desviar um movimento de material carregada atomizada a partir do local de pulverização.

[000121] Algumas modalidades da presente invenção descrevem um atomizador eletrostático no qual, o suprimento de energia muda periodicamente uma polaridade de voltagem a ser aplicada entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência de modo que a matéria possuindo uma carga elétrica positiva, e matéria possuindo uma carga elétrica negativa sejam alternadamente atomizadas a partir do local de pulverização. Por exemplo, tal mudança na polaridade dos eletrodos pode ser obtida pelo uso de um gerador de alta voltagem adequado capaz de gerar uma alta voltagem possuindo uma polaridade positiva e uma alta voltagem possuindo uma polaridade negativa.

[000122] Algumas modalidades da presente invenção descrevem um atomizador eletrostático no qual a matéria a ser atomizada é um líquido, e o local de pulverização é configurado para ter uma dimensão que quando não há voltagem aplicada entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência, pelo menos uma parte da matéria a ser atomizada é retida no local de pulverização pela tensão de superfície do líquido.

[000123] Algumas modalidades da presente invenção descrevem um atomizador eletrostático no qual, o eletrodo de pulverização não é localizado em e adjacente ao local de pulverização. Por exemplo, em uma modalidade, o atomizador eletrostático compreende adicionalmente uma cavidade para reter matéria a ser atomizada, onde o eletrodo de pulverização é disposto de modo que esteja pelo menos parcialmente localizado dentro da cavidade. Preferivelmente, o local de pulverização é uma extrusão da cavidade, e a extrusão compreende um capilar, um bocal ou um conduto compreendendo uma abertura. Em uma modalidade, o eletrodo de pulverização é eletricamente conectado ao local de pulverização através da matéria a ser atomizada.

[000124] Algumas modalidades da presente invenção descrevem um atomizador eletrostático no qual, o eletrodo de pulverização é eletricamente conectado ao local de pulverização sendo localizado em ou adjacente ao local de pulverização. Em uma modalidade, o eletrodo de pulverização compreende um conduto possuindo uma parte de extremidade externa, e o local de pulverização compreende uma ponta na parte de extremidade externa. Preferivelmente, o conduto está em comunicação com uma cavidade, a cavidade é disposta de modo a estar em comunicação com um reservatório a partir do qual, durante a atomização, a matéria a ser atomizada é passada para a cavidade. Preferivelmente, o reservatório é disposto de modo que, durante a atomização, a matéria a ser atomizada seja passada para a cavidade pela gravidade. Por exemplo, o reservatório é fornecido acima da cavidade e um percurso de fluxo é formado entre o reservatório e a cavidade. Em uma modalidade, o reservatório e a cavidade são dispostos de modo que um volume de matéria atomizada em um único acionamento da atomização eletrostática sejam substituídos na cavidade pela matéria restando no reservatório. Em outra modalidade, o atomizador eletrostático compreende adicionalmente meios de alimentação por bomba, que são preferivelmente eletricamente energizados, para alimentação da matéria a ser atomizada a partir do reservatório para a cavidade. Por exemplo, uma bomba é fornecida entre o reservatório e a cavidade.

[000125] Algumas modalidades da presente invenção descrevem um atomizador eletrostático no qual, o suprimento de energia compreende adicionalmente meios de monitoramento de voltagem para o monitoramento da voltagem a ser aplicada entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência. Em uma modalidade, o atomizador eletrostático compreende adicionalmente dois resistores, formando um divisor de potencial que são conectados entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência, onde o dispositivo de monitoramento de voltagem mede uma voltagem em uma junção de dois resistores. Em uma modalidade adicional, o suprimento de energia compreende adicionalmente um gerador de alta voltagem para aplicação de uma voltagem entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência, e o dispositivo de monitoramento de voltagem mede uma voltagem desenvolvida em um nó dentro de um circuito de gerador de alta voltagem. Em outra modalidade, o dispositivo de monitoramento de voltagem monitora indiretamente a voltagem pelo monitoramento da corrente de pulverização no local de pulverização juntamente com dados sobre o consumo de energia de um circuito gerador de alta voltagem. Essa modalidade é particularmente adequada para aplicações de baixo custo. A voltagem de saída é indiretamente monitorada utilizando informação de retorno de corrente de pulverização juntamente com a informação sobre o consumo de energia no circuito gerador de alta voltagem. No entanto, o monitoramento indireto da voltagem de saída pode introduzir uma imprecisão substancial e é, portanto, útil se o valor preciso da saída de alta voltagem não for crítico.

[000126] Algumas modalidades da presente invenção descrevem um atomizador eletrostático no qual, o suprimento de energia compreende adicionalmente um circuito de controle, o circuito de controle inclui um microprocessador para fornecimento de pelo menos um sinal de controle de voltagem, o sinal de controle de voltagem determina uma característica da voltagem a ser aplicada pelo suprimento de energia entre o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência, e o microprocessador fornece o sinal de controle de voltagem pelo processamento de um valor de corrente ou uma voltagem monitorada pelo suprimento de energia. Em uma modalidade, o circuito de controle é adaptado para compensar pelo menos um sinal de controle de voltagem para condições ambientais incluindo temperatura, umidade e/ou pressão atmosférica, e/ou conteúdo de pulverização. Em uma modalidade, o suprimento de energia compreende adicionalmente um sensor de temperatura para monitorar a temperatura ambiente, e informação sobre a temperatura ambiente é fornecida para o circuito de controle, e utilizada para compensar pelo menos um sinal de controle de voltagem. Em outra modalidade, o suprimento de energia compreende adicionalmente um sensor de umidade para monitoramento da umidade ambiente, e informação sobre a umidade ambiente é fornecida para o circuito de controle, e utilizada para compensar pelo menos um sinal de controle de voltagem. Em uma modalidade adicional, o suprimento de energia compreende adicionalmente um sensor de pressão para o monitoramento da pressão ambiente, e a informação sobre a pressão ambiente é fornecida para o circuito de controle, e utilizada para compensar pelo menos um sinal de controle de voltagem.

[000127] Tipicamente, um circuito de inspeção é constituído por um identificador elétrico, tal como um indicador de RF, uma memória não volátil (NVM) ou um microprocessador, que detecta um identificador pelo uso, por exemplo, de (i) um circuito RFID para um indicador de RF ou (ii) um circuito tal como um protocolo de transmissão que é a memória não volátil (NVM). É preferível que o identificador elétrico seja conectado à cavidade, ou reservatório armazenando um líquido e fornecido em uma proximidade suficiente de um circuito adequado, e pode ser detectado e identificado pelo circuito adequado. Nesse caso, o circuito adequado pode transmitir a identidade do identificador elétrico, e, portanto, pode transmitir, para o circuito de controle do suprimento de energia, a informação sobre a matéria a ser atomizada.

[000128] Algumas modalidades da presente invenção descrevem um atomizador eletrostático no qual, o suprimento de energia compreende adicionalmente um circuito de inspeção para detecção de uma propriedade da matéria a ser atomizada, e determinando a informação referente à propriedade da matéria a ser atomizada, e a informação, referente à propriedade da matéria a ser atomizada, que foi determinada é fornecida para o circuito de controle, e utilizada para compensar pelo menos um sinal de controle de voltagem.

[000129] Preferivelmente, o circuito de controle opera para fornecer compensação pela alteração de qualquer um ou uma combinação de um período, um ciclo de tarefa, uma amplitude, ou um tempo de ligar e desligar da voltagem a ser aplicada pelo suprimento de energia.

[000130] O circuito de controle é, portanto, vantajoso visto que pode processar os sinais de retorno ambiental e fornecer compensação com base em uma característica predeterminada, a fim de fornecer uma taxa de fluxo estabilizada de espécies carregadas. Preferivelmente, um microprocessador processará a informação de entrada, e fornecerá a compensação com base em uma característica predeterminada, a fim de fornecer uma quantidade estável de espécies carregadas. A compensação pode, dessa forma, ser realizada pelo ajuste de uma voltagem de saída, ajustando um período de pulverização e um ciclo de tarefa, ou uma combinação dos mesmos. Em uma modalidade preferida, a característica predeterminada é uma parte de firmware do microprocessador, e o ajuste é realizado através de uma porta de saída do microprocessador mencionado acima. O ajuste do período e sinal modulado de largura de pulso modificará a voltagem de saída. Por outro lado, o ajuste do tempo de LIGA-DESLIGA do sinal modulado de largura de pulso modificará o período de pulverização e o ciclo de tarefa.

[000131] Algumas modalidades da presente invenção descrevem um atomizador eletrostático no qual, o suprimento de energia compreende adicionalmente um circuito de monitoramento capaz de monitorar um limite de quantidade residual de matéria a ser atomizada pela medição da corrente no eletrodo de referência. A corrente da atomização eletrostática é monitorada, por exemplo, pela redução de monitoramento na corrente quando a matéria residual a ser eletrostaticamente atomizada se torna inferior a um limite. De acordo com a presente invenção, o microprocessador pode responder pelo uso de um circuito de retorno de corrente.

[000132] Algumas modalidades da presente invenção descrevem um atomizador eletrostático no qual, o atomizador eletrostático compreende adicionalmente um segundo local de pulverização para atomização da matéria possuindo uma carga elétrica possuindo uma polaridade oposta à da matéria a ser atomizada a partir do primeiro local de pulverização, o eletrodo de referência sendo eletricamente conectado ao segundo local de pulverização, o primeiro local de pulverização sendo carregado pelo eletrodo de pulverização para uma primeira polaridade, e o segundo local de pulverização sendo carregado pelo eletrodo de referência para uma polaridade oposta à primeira polaridade, e o eletrodo de pulverização e o eletrodo de referência sendo eletricamente orientados por uma única fonte de energia.

[000133] Algumas modalidades da presente invenção descrevem um atomizador eletrostático no qual, o atomizador eletrostático compreende adicionalmente um segundo local de pulverização para atomização eletrostática da segunda matéria a ser atomizada eletrostaticamente afetando eletricamente a segunda matéria, onde o eletrodo de referência é disposto para se conectado eletricamente ao segundo local de pulverização de modo que, durante a atomização, quando uma voltagem é aplicada entre o eletrodo de referência e o eletrodo de pulverização, a matéria seja atomizada a partir do primeiro local de pulverização, e a segunda matéria seja atomizada a partir do segundo local de pulverização.

[000134] O atomizador eletrostático compreende adicionalmente: um primeiro reservatório para armazenamento da matéria a ser atomizada; e um segundo reservatório para o armazenamento da segunda matéria a ser atomizada, onde o eletrodo de pulverização e o local de pulverização afetam eletricamente, através de um fluido a matéria a ser atomizada armazenada no primeiro reservatório, e o eletrodo de referência e o segundo local de pulverização afetam eletricamente, através de um fluido, a segunda matéria a ser atomizada armazenada no segundo reservatório.

[000135] Em um aspecto adicional da presente invenção, é fornecido um método de realização de atomização eletrostática pelo uso de um atomizador eletrostático compreendendo o monitoramento de uma propriedade elétrica de um local de pulverização; e ajustando uma voltagem a ser aplicada entre um eletrodo de pulverização ou um primeiro eletrodo e um eletrodo de referência ou um segundo eletrodo.

[000136] A invenção sendo descrita dessa forma, será obvio que a mesma forma pode variar de muitos jeitos. Tais variações não são consideradas como um distanciamento do espírito e escopo da invenção, e todas as ditas modificações que serão obvias aos versados na técnica devem ser incluídas no escopo das reivindicações a seguir.

Claims

1. Atomizador eletrostático, caracterizado pelo fato de que compreende: um local de pulverização (5) para atomização eletrostática de uma matéria afetando eletricamente a matéria; um eletrodo de pulverização (1) eletricamente conectado ao local de pulverização (5); um eletrodo de referência (2) sendo disposto de modo que quando uma voltagem é aplicada entre o eletrodo de pulverização (1) e eletrodo de referência (2), a matéria a ser eletrostaticamente atomizada é atomizada a partir do local de pulverização (5), em que o eletrodo de referência (2) é adaptado para produzir partículas de carga oposta àquela atomizada do local de pulverização (5); e um suprimento de energia (4) adaptado à aplicar uma voltagem entre o eletrodo de pulverização (1) e o eletrodo de referência (2), monitorar uma propriedade elétrica do local de pulverização (5), e ajustar a voltagem a ser aplicada entre o eletrodo de pulverização (1) e o eletrodo de referência (2) de acordo com uma propriedade elétrica monitorada do local de pulverização (5), em que o eletrodo de pulverização (1) e o eletrodo de referência (2) são adicionalmente dispostos de modo que uma carga elétrica da matéria a ser atomizada a partir do local de pulverização (5) é contrabalançado por uma quantidade substancialmente igual de carga elétrica oposta nas partículas produzidas no eletrodo de referência (2); e em que o uso no suprimento de energia (4) monitora a corrente no local de pulverização (5) pela medição da corrente somente no eletrodo de referência (2), uma vez que a corrente no eletrodo de referência (2), representado pela produção de partículas de carga oposta, representa a corrente no local de pulverização (5).

2. Atomizador eletrostático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um dispositivo de direcionamento para direcionar a matéria a ser atomizada do local de pulverização (5) para longe do atomizador eletrostático de modo que pelo menos uma parte das partículas carregadas não alcancem o eletrodo de referência (2).

3. Atomizador eletrostático, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de direcionamento compreende uma dielétrica (3) disposta perto do local de pulverização (5) de modo que, durante a atomização, uma carga elétrica possuindo uma polaridade idêntica à da matéria a ser atomizada é acumulada em um lado de dielétrica, lado esse que é próximo ao local de pulverização, e a carga elétrica direciona a matéria a ser atomizada do local de pulverização (5) para longe do atomizador eletrostático, e a dielétrica é disposta entre o eletrodo de pulverização (1) e o eletrodo de referência (2).

4. Atomizador eletrostático, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o suprimento de energia (4) compreende adicionalmente um circuito de controle (24), o circuito de controle (24) inclui um microprocessador (241) para fornecimento de pelo menos um sinal de controle de voltagem; o sinal de controle de voltagem determinando uma característica da voltagem a ser aplicada pelo suprimento de energia (4) entre o eletrodo de pulverização (1) e o eletrodo de referência (2); o microprocessador (241) fornecendo o sinal de controle de voltagem pelo processamento de um valor de corrente ou uma voltagem monitorada pelo suprimento de energia (4); em que o circuito de controle (24) é adaptado para compensar pelo menos um sinal de controle de voltagem para condições ambientais incluindo a temperatura, umidade e/ou pressão atmosférica, e/ou conteúdo de pulverização, e o circuito de controle (24) é capaz de fornecer compensação pela alteração de qualquer um ou uma combinação de um período, um ciclo de tarefa, uma amplitude, ou um tempo de liga-desliga da voltagem a ser aplicada pelo suprimento de energia (4).

5. Atomizador eletrostático, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro local de pulverização (5a) e um segundo local de pulverização (5b) a partir de cada um dos quais a matéria deve ser atomizada; o primeiro eletrodo (1) conectado eletricamente ao primeiro local de pulverização (5a); um segundo eletrodo (2) eletricamente conectado ao segundo local de pulverização (5b); e um suprimento de energia (4) para aplicação de uma voltagem entre o primeiro eletrodo (1) e o segundo eletrodo (2); o primeiro local de pulverização (5a) e o segundo local de pulverização (5b) sendo dispostos, para, durante a atomização, eletricamente afetar a matéria a ser atomizada, que é armazenada nos respectivos primeiro e segundo reservatórios (9a, 9b); quando uma voltagem é aplicada entre o primeiro eletrodo (1) e o segundo eletrodo (2), a matéria armazenada no primeiro reservatório (9a) sendo atomizada a partir do primeiro local de pulverização (5a), e a matéria armazenada no segundo reservatório (9b) sendo atomizada a partir do segundo local de pulverização (5b); e o primeiro eletrodo (1) e o segundo eletrodo (2) sendo dispostos de modo que uma carga elétrica da matéria a ser atomizada a partir do primeiro local de pulverização (5a) ou do segundo local de pulverização (5b) seja contrabalançada por uma quantidade substancialmente igual de carga elétrica oposta a ser produzida no primeiro local de pulverização (5a) ou segundo local de pulverização (5b), respectivamente, e em que o suprimento de energia (4) é adaptado para uso para monitorar a corrente no primeiro local de pulverização (5a) ou no segundo local de pulverização (5b) pela medição da corrente em um de ou o primeiro eletrodo de referência (1) ou o segundo eletrodo (2).