CN100434189C - 静电雾化装置及使用该装置的空气净化机 - Google Patents

静电雾化装置及使用该装置的空气净化机 Download PDF

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Abstract

一种静电雾化装置，包括一液体存储装置，一第一电极，一第二电极，一电压电源，一载体，一容纳上述部件的外壳，设置在外壳中的液体容器装置中所容纳的液体被供应到所述载体，并且通过在所述载体的放电端和相对电极之间施加的高压排出带电的微小液体粒子。所述液体容器装置的至少一部分可从所述外壳上拆卸下来，以便于补充液体。

Description

静电雾化装置及使用该装置的空气净化机
技术领域
本发明涉及一种静电雾化装置以及使用该装置的空气净化机，该静电雾化装置用于喷出呈微小的电离粒子(particle)形式的液体。
背景技术
日本专利申请2002-203657公开了现有的一种静电雾化装置。该静电雾化装置包括向排放室(compartment)内滴落或喷出水的喷嘴以及与该喷嘴相对设置的电极。在喷嘴和电极之间施加高压，以便从喷嘴顶端喷出带正电的水粒子。从安装在排放室外部的容器内供应水。为了在长时间使用的情况下保证静电雾化，需要规律地向容器补水，因而产生令人烦恼的维护问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述问题，并且提供一种静电雾化装置以及使用该装置的空气净化机，该装置可在长时间使用的情况下保持稳定的静电雾化。
根据本发明的雾化装置包括承载待雾化液体的载体以及存储液体的液体存储装置。该载体具有一液体收集端和与所述液体收集端相对的一放电端，所述液体收集端浸入到液体中，以便将液体供给到所述放电端。所述装置包括使所述液体带电的一第一电极，与所述放电端相对的一第二电极，以及一电压电源。所述电压电源在所述第一和第二电极之间施加电压，由此在所述放电端使所述液体带电，并且以微小的电离粒子形式排出所述液体。所述液体存储装置与所述载体、所述第一电极、所述第二电极以及所述电压电源一起容纳在一外壳中。本发明的特征在于可从所述外壳拆除所述液体存储装置的至少一部分。由此，所述液体存储装置的可从所述外壳拆除的部分可用于补充液体，而无需费力。
在一优选实施例中，所述液体存储装置包括容纳在所述外壳中的一储液器和用于向所述储液器供应液体的一补液容器。可从所述储液器拆除所述补液容器，并且使用该补液容器使得补充液体简便化。
优选地，所述外壳中形成一凹座，所述储液器、所述载体、所述第一电极、所述第二电极和所述补液容器容纳于其中。所述外壳具有覆盖所述凹座的一盖体，以及在打开所述盖体时停止从所述电压电源施加高压的一开关。由此，当打开盖体补充液体时，没有对所述储液器中的液体施加高压。因此，当误接触液体或电极时，保护人体不接触高压，保证安全补充液体。
在一优选实施例中，所述第一电极和第二电极分别可拆卸地连接到与所述电压电源一起容纳在所述外壳中的所述第一触点和第二触点。所述储液器与所述载体、所述第一电极和所述第二电极一起容纳在一壳体中，所述壳体可从所述外壳拆除。由此，当需要清洁储液器和载体时，可将壳体从所述外壳拆除以便进行所需的处理。
在这种情况下，优选地，所述外壳具有用于容纳所述壳体的一凹座和覆盖所述凹座的一盖体，并且设置一开关用于在打开所述盖体时停止从所述电压电源施加高压。所述凹座优选与所述外壳的内部密封隔绝，以避免液体泄漏，保护外壳内的电压电源不受液体影响。
所述载体与所述第一和第二电极一起安装到一筒体中。所述第一和第二电极具有分别与所述电压电源的第一和第二触点压触的第一和第二端子。所述第一和第二端子优选设置在所述筒体的相对侧上，以便分别利用互相平衡的接触力接受所述第一和第二触点。利用平衡的力，第一和第二端子分别与所述第一和第二触点可靠的电接触，由此保证所述外壳中的电压电源与所述壳体中的第一和第二电极之间可靠的电连接，并且使得所述壳体可从所述外壳拆除。
由此构成的静电雾化装置优选结合于一种装置，例如空气净化机中。该空气净化机具有一外壳，该外壳设置有用于截获污染物的一过滤器和使空气循环通过所述过滤器的一风扇。所述雾化装置设置在所述外壳中的所述风扇和所述过滤器的下游。由此，从所述电离针生成的微小的电离液体粒子以及负离子可载于通过所述过滤器移去了污物的干净的空气中，由此而扩散到室内空间，在室内的宽敞的空间上产生粒子的除臭效果和/或其它环境改善效果。
从下面结合附图对优选实施例的详细说明中可显见上述及其它目的和优点。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的静电雾化装置的垂直截面图。
图2是描述上述装置的操作的示意图。
图3是在上述装置中使用的电极板的俯视图。
图4是包括上述装置的空气净化机的横截面图。
图5是上述装置的部分分解透视图。
图6是根据本发明另一实施例的静电雾化装置的横截面图。
具体实施方式
根据本发明一实施例的静电雾化装置M用于电离例如微粒水，以便生成纳米级的电离水粒子。如图1所示，雾化单元M包括：支撑多个毛细管载体20的基板10，围绕所述基板10的顶部的筒体(barrel)30，装配到筒体30的顶部开口中的电极板40，以及联接到基板10的下侧的储液器50。基板10和储液器50与可从储液器50拆除的补液容器80一起容纳在壳体90中。壳体90容纳在形成于空气净化机100的外壳101中的凹座120中，如图4所示。在本实施例中，储液器50和补液容器80共同限定了用于存储待供应到毛细管载体20中的液体的液体存储装置。凹座120与外壳101的内部密封隔绝，由此在水泄漏到凹座120的情况下，保护高压电源70不与水接触。
每个毛细管载体20由多孔陶瓷制成，形成为直径大约为5mm并且长度大约为70mm的多孔杆状物并且延伸穿过基板10。载体20在它的突出于基板10的顶部的部分的尖端处形成放电端21，而在它的突出于基板10的下侧的部分处形成液体收集端22。液体收集端22浸入储液器50的水中，以便利用毛细作用吸取水并将其供应到放电端21。基板10由导电塑性材料制成，并且用作向每个毛细管载体20施加负电势的第一电极。为此，基板10在它的周围形成用于连接高压电源70的负电压侧的第一端子12。
高压电源70设置成在例如基板10和电极板40之间施加电场强度为500V/mm的高压，由此在位于毛细管载体20的远端的放电端21和限定与该放电端相对的第二电极的电极板40之间产生静电雾化，因而从放电端21向电极板40排出微小的电离水粒子。也就是说，所述高压导致对从放电端排出的水进行瑞利分解(Rayleigh disintegration)，由此生成带负电的水粒子，并且喷出微小的电离水粒子雾。在本实施例中，电极板40连接到地电势，以便相对于施加到基板10的负电势具有一预定电势差。高压电源70在电极板40和基板10之间施加连续或者脉冲高压。
电极板40由导电树脂模制而成，并且形成为具有圆形的外周，且带有具有星形(star-shaped)开口周缘41的中部开口。以与每个载体20的放电端21接近的相对关系保持该开口周缘，以便在开口周缘41和放电端21之间产生放电。电极板40在其外周形成用于与高压电源70的正电压侧连接的第二端子48。第一端子12和第二端子48设置成分别与各自连接到电源70的正电压侧和负电压侧的第一和第二触点71和72压触。
筒体30在它的外壁上形成多个窗体32，通过该窗体32引入空气而形成流向电极板40的中部开口的外部的气流。该气流中载有在放电端21和电极板40之间生成的负离子化的微小的水粒子，以便以雾的形式喷出到宽阔的空间中。如图4所示，由于静电雾化装置M结合到空气净化机100中，在空气净化机100中产生的强制气流最有利地在宽阔的范围上分散微小的电离水粒子。空气净化机100的外壳101具有空气入口102和空气出口104。卷入灰尘和其它污物的风扇110和过滤器112容纳在外壳101中，以便吸入外部空气使其通过过滤器112并且从空气出口104流出干净的空气。静电雾化装置M设置在风扇110和过滤器112的下游并与空气出口104相邻。
基板10在它的中部支撑电离针(needle)60，该电离针具有从基板向上突出的顶端，该顶端与毛细管载体20的放电端对准并且被充电至与毛细管载体20相同的电势。毛细管载体20以与电离针60成同心圆的形式均匀间隔开来。电极板40的开口周缘41由多个弯曲的边缘42限定，其中所述电极板40的开口周缘41限定了与毛细管载体20和电离针60共同相对的电极。每个弯曲边缘是围绕每个对应的毛细管载体20的放电端21并且与该放电端21间隔一恒定距离的半圆形的边缘。相邻的弯曲边缘42之间限定了第二边缘44，所述第二边缘44与电离针60相对且在两者之间引发电晕放电，由此使得空气中的例如氧、氧化物或者氮化物等分子带负电而生成负离子，并且防止生成臭氧。设置第二边缘和电离针60之间的距离R2大于第一弯曲边缘42和放电端21之间的距离R1，以便可分别在优化的条件下进行放电端21处的液体雾化和电离针60处的负离子发生。
储液器50为水平细长形的，以便在筒体30的侧部延伸体的顶部中形成连接口52，由此可拆除地接收补液容器80的管口82。管口82包括阀体84，该阀体随着管口82插入到连接口52中而开放，由此从容器80中向储液器50中补水。
承载毛细管载体20的基板10和围绕基板10顶部的筒体30与储液器50一体形成，并且与壳体90内的补液容器80保持在一起。外壳101的用于可拆除地接收壳体90的凹座120设置有盖体130。当盖体130打开时，除了壳体90联接到凹座120或与其脱开联接以外，另有补液容器80联接到储液器50或与其脱开联接。盖体130由多孔板制成，由此限定空气出口104。一近程开关(proximity switch)140设置在凹座120外周附近，该开关响应盖体130的打开而停止高压电源70或者中断高压电源70与第一和/或第二端子71和72的电连接。由此，不能向毛细管载体20和与之接触的水施加高压，保证了补液容器80或壳体90的联接和拆卸安全，或是保证了对装置内部安全检查。
第一触点71和第二触点72各自形成金属簧片，以便通过弹簧压力而分别与第一端子12和第二端子48电连接。如图5所示，第一触点71和第二触点72的接触区域各自为矩形的，并且其宽度(W1)大于第一端子12和第二端子48的宽度(W2)。因而，防止联接或者拆除雾化装置M时簧片的边缘刮擦由导电塑性材料制成的第一端子12和第二端子48，保持可靠地电连接。
各个毛细管载体20由粒子大小为2-500μm的多孔陶瓷材料制成，并且孔隙率为10-70％，以便利用毛细作用经由陶瓷中微细的通路将水供应到放电端21。可选择的陶瓷包括氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化硅和氧化镁中的一种或者任意组合，并且选择为等电位点的PH值低于使用的水的PH值。选择的依据是与所使用的水中可能含有的例如Mg和Ca等矿物成分有关的。限制水中所含的矿物成分进入到毛细管载体20的放电端，由此限制该矿物成分与空气中的CO2发生反应而沉淀例如MgO或者CaCO3等可能妨碍静电雾化效果的物质。也就是说，可最有效地利用毛细管载体20中的电渗流，从而防止水中分散的Mg或者Ca离子进入到放电端21。
当通过静电雾化作用，利用顶端直径小于或等于0.5mm的毛细管载体20在大于或等于500V/mm的电场强度下以0.02ml/m的速率生成微小的电离水粒子雾时，该雾中含有纳米粒子大小为3-100nm的非常微小的电离粒子，该电离粒子与空气中的氧发生反应，由此得到各种基，例如羟基、过氧化物、一氧化氮基和氧基(oxygen radical)。这样微小的电离水粒子雾在释放到室内时可对空气中所含的或者粘附到壁面上的物质进行除臭。下面是上述基和各种臭气之间的反应式。
氨：        2NH3+6·OH→N2+6H2O
乙醛：      CH3CHO+6·OH+O2→2CO2+5H2O
乙酸：      CH3COOH+4·OH+O2→2CO2+4H2O
甲烷气体：  CH4+4·OH+O2→CO2+H2O
一氧化碳：  CO+2·OH→CO2+4H2O
一氧化氮：  2NO+4·OH→N2+2O2+2H2O
甲醛：      HCHO+4·OH→CO2+3H2O
图6示出了本发明的另一实施例，该实施例与上述实施例基本相同，除了第一端子12和第二端子48设置于沿直径相对的端部，由此大致平衡弹簧力，一个弹簧力由第一触点71作用于第一端子12，另一个弹簧力由第二触点72作用于第二端子48。由此，在各个连接处可获得足够的接触压力，使得高压电源70到基板10和电极板40之间的电连接可靠。相似的部件由相似的附图标记指代。
虽然上述实施例中描述了利用水生成微小的电离水粒子雾的情况，但是本发明不限于此，其可应用于除了水以外的其它各种液体。可用的液体包括含有有用成分(例如维C、氨基酸、如香精油或芳香剂等除臭剂)的水，并且包括胶体溶液，例如化妆液。

Claims (8)

1.一种静电雾化装置，其包括：
一液体存储装置，其用于存储液体；
一载体，其具有一液体收集端和与所述液体收集端相对的一放电端，所述液体收集端浸入到所述液体存储装置中的所述液体中，以便收集并且通过所述载体将液体供给到所述放电端，
一第一电极，其使所述液体带电；
一第二电极，其与所述放电端相对；
一电压电源，其横跨所述第一和第二电极施加电压，由此在所述放电端使所述液体带电，并且以微小的电离粒子形式排出所述液体，
所述液体存储装置与所述载体、所述第一电极、所述第二电极以及所述电压电源一起容纳在一外壳中，并且
所述液体存储装置的至少一部分可从所述外壳拆除。
2.如权利要求1所述的装置，其中，
所述液体存储装置包括容纳在所述外壳中的一储液器和用于向所述储液器供应液体的一补液容器，所述补液容器可从所述储液器拆除。
3.如权利要求2所述的装置，其中，
所述外壳设置有用于在其中容纳所述储液器、所述载体、所述第一电极、所述第二电极和所述补液容器的一凹座，
所述凹座由一盖体覆盖，
所述装置包括在打开所述盖体时禁用所述电压电源的一开关。
4.如权利要求2所述的装置，其中，
所述电压电源与一第一触点和一第二触点一起容纳在所述外壳中，其中所述第一触点和第二触点可分别从与其电连接的所述第一电极和第二电极脱开，
所述储液器与所述载体、所述第一电极和所述第二电极一起容纳在一壳体中，
所述壳体可从所述外壳拆除。
5.如权利要求4所述的装置，其中，
所述外壳具有用于在其中接收所述壳体的一凹座和覆盖所述凹座的一盖体，
所述装置包括在打开所述盖体时禁用所述电压电源的一开关。
6.如权利要求5所述的装置，其中，
所述凹座与容纳所述电压电源的所述外壳的内部密封隔绝。
7.如权利要求4所述的装置，其中，
所述载体与所述第一和第二电极一起安装到一筒体，所述第一和第二电极具有分别与所述电压电源的第一和第二触点压触的第一和第二端子，所述第一和第二端子设置在所述筒体的相对侧，以便分别从所述第一和第二触点接受互相平衡的接触力。
8.一种空气净化机，其包括如权利要求1中所限定的静电液体雾化装置，所述空气净化机包括：
所述外壳，其设置有用于截获污染物的一过滤器和使空气循环通过所述过滤器的一风扇，
所述装置设置在所述外壳中的所述风扇和所述过滤器的下游。
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