CN101184556A - 静电雾化设备及使用此设备的送风机 - Google Patents

Abstract

一种静电雾化设备，所述静电雾化设备能够增加细雾的生成，同时抑制异常放电和生成臭氧。所述静电雾化设备包括：许多雾化电极，由单独的高压发生电路把高电压施加到所述雾化电极；反电极，所述反电极布置成相对于所述雾化电极；向每一雾化电极传送液体(例如，水)的装置。所述许多雾化电极并联到所述单独的高压发生电路，并且抑制放电电流的电阻器插在所述单独的高压发生电路和每一个雾化电极之间。

Description

静电雾化设备及使用此设备的送风机

技术领域

本发明涉及一种通过使用高电压来雾化液体的静电雾化设备，特别是涉及一种用于产生具有毫微米级粒子尺寸的带电微粒子雾的静电雾化设备。

背景技术

作为一种静电雾化设备，它能够利用所施加的高电压而引起的雷利分裂来雾化液体，例如，公开在日本专利早期公开5-345156中的静电雾化设备。这种静电雾化设备主要由储存液体的箱体、安装在箱体中的毛细管以及用于把高电压输出施加到箱体中的液体的高电压发电机组成。从设置在毛细管顶端处雾气出口把所述液体通过静电喷洒为微粒子雾。

顺便提及的是，当把这种静电雾化设备用作空气净化器等时，在需要进行空气净化的房间变大时就需要增加雾的产生量。例如，作为增加雾产生量的最简单方法，考虑使用许多的静电雾化设备。然而，从总体上看这会增大空气净化器的尺寸和成本。另一方面，当确保液体的供应量充足时，通过施加高电压(即增大放电电流)就能增加雾的生成量。然而，会存在另一个问题比如发生异常放电或增加臭氧生成。

发明内容

鉴于以上问题，本发明主要关心的是提供一种能够增加液体(例如水)微粒子雾生成的静电雾化设备，同时抑制异常放电和生成臭氧。

本发明的静电雾化设备包含高压发生电路；雾化电极，通过高压发生电路将高电压施加到所述雾化电极；反电极，所述反电极布置在面向雾化电极的位置；液体传送装置，所述液体传送装置配置成将液体传送到雾化电极，并且特征在于高压发生电路是单独的高压发生电路，许多雾化电极被并联到所述单独的高压发生电路，抑制放电电流的电阻元件被插在所述单独的高压发生电路和每一个雾化电极之间。

据以上配置，根据每一个雾化电极和反电极之间的距离的不同和雾化电极的形状，即使当电场集聚的变化发生在雾化电极的顶端，那么插在每一雾化电极和高电压发生电路之间的电阻元件会引起电压降以调整每一个雾化电极和反电极之间的极间电压，从而使静电雾化放电状态均匀稳定。因此，就可能增加每一雾化电极和反电极之间的细雾的生成量，同时抑制发生异常放电(例如金属放电)和生成臭氧。

在以上所述的静电雾化设备中，优选每一个雾化电极在其顶端具有凸曲线表面的电极。这对于减小雾化电极顶端处的电场集聚是有效的。另外，即使当供给所述雾化电极的液体量减少时，也可抑制放电电流的增加。结果，就能防止臭氧生成量的增加。

另外优选的是，插在所述单独的高压发生电路和距所述反电极最远的雾化电极之间的电阻元件具有的电阻值小于插在所述单独的高压发生电路和其他雾化电极之间的电阻元件的电阻值。在此情况下，根据距离的不同，通过插入每一个雾化电极和高压发生电路之间的具有适当电阻值的电阻元件，就能在稳定放电情况下实现静电雾化。

在以上所述的静电雾化设备中，优选所述电阻元件包含可变电阻器。在此情况下，就能灵活地对静电雾化条件的改变做出反应，并能容易地控制静电雾化条件。

另外，优选的是，所述静电雾化设备包含针形电极以便生成离子，其中所述针形电极被连接到所述独立的高压发生电路；第二电阻元件，所述第二电阻元件插在独立的高压发生电路和针形电极之间，且所述第二电阻元件具有的电阻值大于插在独立的高压发生电路和雾化电极之间的电阻元件的电阻值。据这种配置，就能同时提供由静电雾化而生成的细雾和离子(例如负离子)。

另外优选的是，以上所述的静电雾化设备包含箱体，所述箱体用于储存要被雾化的液体；液体传送装置，所述液体传送设备由柔性材料形成并在其一端被连接到一个雾化电极，在其另一端被连接到所述箱体。在此情况下，就能增加其中具有所述静电雾化设备的电气设备(例如送风机诸如电吹风或空气净化器)中的箱体的布局设计的自由度。结果，能实现减小电气设备尺寸的优点。另外，当所述液体传送装置用毛细现象来传送所述液体时，通过利用液体的压头(head pressure)就能有效和稳定地把液体传送至所述雾化电极。

本发明另外关心的是提供一种使用以上所述静电雾化设备的送风机。也就是说，本发明的送风机包含以上所述的具有可变电阻器的静电雾化设备；送风机装置；以及开关，所述开关构造成切换所述送风机装置的送风量，所述送风机的特征在于所述可变电阻器的电阻值随开关操作而被切换。

根据这种送风机，存在这样的优点，即可根据送风条件自动获得适当的静电雾化状态。

从以下具体实施方式中，将完全理解本发明的另外的特征和因此而产生的优点。

附图说明

图1是据本发明优选实施例的静电雾化设备的示意图；

图2A和2B是用在静电雾化设备中的雾化电极的侧面和端部视图；

图3A是所述静电雾化设备的示意性电路图，和

图3B是表示放电电流和所施加电压之间的关系的曲线图；

图4是表示放电电流和所施加电压之间的关系的曲线图；

图5是表示所施加电压和极间电压之间的关系的曲线图；

图6是表示多个雾化电极和反电极的位置关系的平面图；和

图7是据本发明优选实施例的具有用来生成离子的针形电极的静电雾化设备的示意性电路图；

图8是据本发明优选实施例的具有可变电阻器的静电雾化设备的示意性电路图；和

图9是使用据本发明的优选实施例的所述静电雾化设备的送风机的示意性电路图。

具体实施方式

据优选的实施例，下面详细地解释本发明的静电雾化设备以及使用此静电雾化设备的送风机。

如图1所示，本实施例中的静电雾化设备形成有高压发生电路1；许多雾化电极2(图中有两个雾化电极)，所述雾化电极2被并联到所述高压发生电路1；反电极3，所述反电极3设置在面向每一个雾化电极的位置；箱体40，所述箱体40用于储存液体例如水；液体传送部件21，所述液体传送部件21用于把所述液体传送到每一个雾化电极；电阻元件R，所述电阻元件R被连接在每一个雾化电极2和所述高压发生电路1之间。在本实施例中，例如，可使用能够产生几个KV的负电压的高压发生电路。图1中，数字41指示液体的补偿口用于把液体补充到所述箱体40。

如图2A和图2B所示，本发明所用的每一个雾化电极2形成中空结构并具有在其顶端具有光滑的凸曲线表面。另外，在顶端形成有许多小孔20以便与雾化电极2的内部空间连通。雾化电极2的相反端穿过所述液体传送部件21被连接到所述箱体40。所述雾化电极2优选由具有防锈属性的金属材料例如不锈钢制成。

另一方面，所述反电极3构造成环形并连接到地线。穿过所述环形的内部开口把所产生的带电微粒子雾喷洒到外部。从防电击的立场看，优选在所述反电极的内部开口处布置网格形状的盖子(未示出)。在此情况下，为了防止所述盖子被所述带电微粒子雾所充电，优选所述盖子由抗静电材料例如硅材料、有机硼化合物以及高分子树脂合成物所制成。可在所述反电极3上施加比施加在所述雾化电极2的电压足够小的电压。

被用作液体供给部分的箱体40可不用所述液体传送部件21而直接连接到每一个雾化电极2。在此情况下，所述箱体40起液体传送装置的作用。要是把所述静电雾化设备安装在电气设备中，当通过具有挠性的液体传送部件21把所述雾化电极2连接到所述箱体40时，可以增加所述箱体40的布置的自由度。另外，当使用许多的液体传送部件21把所述液体从单独的箱体供给到所述雾化电极2时，就具有这样的优点，即可实现总体上缩减静电雾化设备尺寸，并可容易地把所述液体补充到所述箱体40中或可容易地检查所述箱体40中液体的剩余量。

另外，当把所述箱体40设置在比所述雾化电极2高的位置时，那么在所述液体压头的帮助下就能稳定地把所述液体供给到所述雾化电极2。为了给放电空间供给适当量的液体，并防止液体从雾化电极2处渗漏，优选所述孔20的直径确定为使所述孔20处的液体(例如水)表面张力大于由装满所述液体的箱体40中的液体而施加到孔20的液体压头(例如水压头)。例如，当所述液体是水时，优选圆孔的直径不大于0.5mm，所述箱体40相对于所述雾化电极2的垂直距离不大于60mm(更优选不大于55mm)。还可优选在所述箱体40中形成有阀门以便内部压力相对于大气压力具有稍微的负压。

为了把所述液体提供给所述雾化电极2，可使用冷却所述雾化电极2的冷却装置例如Peltier设备以便使空气中的水气凝结在所述雾化电极上。在此情况下，所述冷却装置起液体传送装置的作用。由于可减小所述箱体的尺寸或可省却所述箱体，那么就可有效地进一步减小安装所述静电雾化设备的电气设备的尺寸。

在以上所述的静电雾化设备中，当给每一个雾化电极2施加高电压时，从所述箱体40供给到所述雾化电极2内部的液体穿过形成在所述雾化电极2的顶端的孔20到达所述雾化电极2顶端部分的外表面，如图2A所示，因此，在邻近所述雾化电极2处就形成泰勒锥(Taylor cone)T。在泰勒锥T的顶部，由于所述液体自身的高电荷密度，所述液体发生破裂并被雾化成微小的雾滴而穿过所述环形反电极3的内部开口飞散。也就是说，所述雾化电极2就变为负电极，使得电荷就聚集在所述雾化电极2的顶端附近。另一方面，通过所述液体传送装置21的毛细现象而从所述箱体传送的液体穿过所述雾化电极2的孔20，暴露在所述雾化电极2和所述反电极3之间的放电空间。在此条件下，所述泰勒锥T形成在所述雾化电极2的顶端。在所述泰勒锥T中，所述液体被暴露在高电场中，就反复的引起瑞利分裂以产生液体(例如水)的带电微粒子雾，其中所述微粒子雾(例如水)具有例如3nm到100nm的粒子尺寸。所产生的雾穿过所述反电极3的内部开口而被喷洒到外部。

顺便提及地是，所述雾化电极2和所述反电极3之间的距离相互之间绝对相等的情况是很少的。在正常情况下，会发生一定程度的极间距离的变化。另外，即使当所述雾化电极2和所述反电极3之间的距离相互之间绝对相等，那么也存在这样的情况，即在其中一个雾化电极2处比在其他雾化电极处容易发生放电。这意味着电场集聚2的变化发生在所述雾化电极的顶端。

然而，在本发明中，既然所述电阻元件R被连接在每一个雾化电极2和所述高压发生电路1之间，那么就能抑制发生以上所述的变化。也就是说，如图3A和图3B所示，当每一个电阻元件(R1、R2)具有高于几个MΩ的高电阻值时，例如10到600MΩ，可通过由这些所存在的电阻元件(R1、R2)引起的电压降来调整所述雾化电极2和所述反电极3之间的极间电压(V1、V2)以便保持均匀和稳定的放电状态。另外，既然抑制了放电电流，那么就能抑制生成臭氧。图3B表示所述电阻元件(R1、R2)具有100MΩ的电阻值的情况。另外，图3B中的“V0”表示所述高压发生电路的电压。

另外，图4表示不同情况下施加的电压和放电电流之间的关系。在这个图中，C1指示在不存在所述电阻元件而存在所述液体情况下施加的电压和放电电流之间的关系。C2指示在不存在所述电阻元件和所述液体情况下施加的电压和放电电流之间的关系。C3指示在存在50MΩ的电阻元件和所述液体情况下施加的电压和放电电流之间的关系。C4指示在不存在所述液体而存在50MΩ的电阻元件情况下施加的电压和放电电流之间的关系。另外，图5表示关于所述电阻元件(R1、R2)的不同电阻值的施加的电压和极间电压之间的关系。

如上所述，在本实施例中，既然所述雾化电极2在其顶端具有光滑的凸曲线表面，那么由电极之间的距离的不同或在所述雾化电极2的顶端处存在或不存在所述液体的不同而引起的放电电流值的不同会变得很小。结果，通过插入所述电阻元件而获得的效果就非常显著。

如图6所示，当普通的反电极3构造成环形以便具有圆形开口30时，四个雾化电极(2a、2b、2c、2d)如此布置以便所述雾化电极2a位于所述电路开口30的中心，剩余的三个雾化电极(2b、2c、2d)位于圆形开口30的同心圆上时，则所述雾化电极2a和所述反电极3之间的距离d1比其他雾化电极(2b、2c、2d)和所述反电极3之间的距离d2要大。在此情况下，为了实现所述液体的均匀静电雾化，优选插在所述雾化电极2a和高压发生电路1之间的电阻元件的电阻值小于插在其他雾化电极(2b、2c、2d)和高压发生电路1之间的电阻元件的电阻值。另外，既然所述反电极3由雾化电极所共享，那么就可有效地进一步减小安装所述静电雾化设备的电气设备的尺寸。

另外，如图7所示，所述静电雾化设备可具有离子发生部分，所述离子发生部分形成有针形电极5，而所述针形电极5被连接到所述高压发生电路1和反电极3。当所述雾化电极2和所述针形电极5被并联到所述高压发生电路1时，优选连接在所述针形电极5和所述高压发生电路1之间的电阻Ri具有比连接在所述雾化电极2和所述高压发生电路1之间的电阻值R要大的电阻值。简言之，优选使用比所述电阻值R大的电阻值Ri来抑制流入所述针形电极5的放电电流。因此，就能稳定所述针形电极5和所述反电极3之间的放电状态以及稳定所述雾化电极2和所述反电极3之间的放电状态，并有效和稳定地产生负离子和所述带电微粒子雾。

另外，如图8所示，可变电阻器Rv可以用作电阻元件。另一种选择是，可把选择性地切换许多电阻值不同的电阻元件其中之一的设备用作电阻元件。在此情况下，就能随所述液体对所述雾化电极2的供给状态以及环境温度下的湿度或温度的变化控制雾的产生量。另外，至少其中一个电阻元件由所述可变电阻器Rv形成。

接着，解释把以上所述的静电雾化设备安装在送风机中的情况。如图9所示，此送风机的特征在于切换许多电阻值不同的电阻元件(R11、R12、R13)的开关S2与改变送风机送风量的开关S1的操作互锁。在此情况下，既然极间电压的改变取决于所述电阻值，那么就能调节所述静电雾化量。也就是说，可如此控制所述静电雾化设备以便当送风量大时增加雾产生量，当送风量小时减少雾产生量。这样，如图9所示的送风机具有随送风量来自动控制雾产生量的功能。在图9中，数字60指示送风机侧的电源，数字61指示送风机的风扇驱动电路，数字62指示风扇的电动机。所述静电雾化设备希望用于所述送风机例如吹风机和空气净化器。然而，理所当然，所述静电雾化设备可用于其他的电气设备，其中所述电气设备具有有效利用由所述静电雾化设备产生的微雾的潜能。

工业实用性

如上所述，据本发明，插在每一个并联的雾化电极和单独的高压发生电路之间的电阻元件可适当调整所述雾化电极和所述反电极之间的极间电压。因此，就能防止由于所述雾化电极和所述反电极之间的距离不同以及雾化电极的形状而引起的放电变化。另外，通过抑制放电电流就能减少臭氧的生成并避免发生异常放电例如金属放电。

这样，能够在稳定放电的情况下增加微雾生成的本发明的静电雾化设备应该被用在广泛的应用领域中，典型的是送风机例如吹风机和空气净化器。

Claims (7)

1.一种静电雾化设备，包含：

高压发生电路；

雾化电极，由所述高压发生电路将高电压施加到所述雾化电极；

反电极，所述反电极布置在面向所述雾化电极的位置；和

液体传送装置，所述液体传送装置配置成把液体传送到所述雾化电极；

其中所述高压发生电路是单独的高压发生电路，

许多雾化电极并联到所述单独的高压发生电路，和

抑制放电电流的电阻元件插在所述单独的高压发生电路和每一个所述雾化电极之间；

2.如权利要求1中所述的静电雾化设备，其特征在于，每一个所述雾化电极在其顶端具有凸曲线表面；

3.如权利要求1中所述的静电雾化设备，其特征在于，插在所述单独的高压发生电路和距所述反电极最远的雾化电极之间的电阻元件具有的电阻值小于插在所述单独的高压发生电路和其他雾化电极之间的电阻元件的电阻值；

4.如权利要求1中所述的静电雾化设备，其特征在于，所述电阻元件包含可变电阻器；

5.如权利要求1中所述的静电雾化设备，包含：用于生成离子的针形电极，所述针形电极连接到所述独立的高压发生电路；第二电阻元件，所述第二电阻元件插在所述独立的高压发生电路和所述针形电极之间，

其中，所述第二电阻元件具有的电阻值大于插在所述独立的高压发生电路和所述雾化电极之间的电阻元件的电阻值。

6.如权利要求1中所述的静电雾化设备，其特征在于，所述液体传送装置由柔性材料形成，并在其一端被连接到其中一个所述雾化电极，在其相对端被连接到储存所述液体的箱体。

7.一种使用静电雾化设备的送风机，包含：

如权利要求4中所述的静电雾化设备；

送风机装置；和

开关，所述开关配置成切换所述送风机的送风量；

其中，所述可变电阻器的电阻值随所述开关的操作而被切换。

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