CN101300079A - 静电雾化设备 - Google Patents

Abstract

一种静电雾化器，其包括外壳和容置在外壳内的静电雾化单元。静电雾化单元包括发射电极和热交换器。热交换器通过冷却发射电极来生成冷凝水。将高电压施加到发射电极并且以静电方式在发射电极的顶端处雾化冷凝水从而产生微小的带电粒子水雾。外壳中容置有风扇和高压电源，该风扇产生用于加速热交换器的散热的空气流；该高压电源产生施加到发射电极的高电压，同时热交换器的散热侧暴露到空气流的空气供应通道。静电雾化单元中形成有用于引入空气流的进气口，并且微小的带电粒子水雾在运载于该空气流上的情况下排放。静电雾化单元和高压电源布置在该空气流通道的相对两侧。用于将风扇产生的空气流供应到静电雾化单元侧的第一进气口和用于将该空气流供应到高压电源侧的第三进气口设置在第二进气口的上游，第二进气口用于将强制空气流引入空气供应通道。

Description

静电雾化设备

技术领域

本发明涉及一种静电雾化设备，该静电雾化设备以静电方式将水雾化为纳米尺寸的微小带电水粒子雾。

背景技术

如国际专利公报WO 2005/097339所示，该专利公报公开了一种静电雾化设备，其以静电方式将水雾化以便产生纳米尺寸的带电的微小粒子雾。所述静电雾化设备具有：发射电极；供水装置，其用于向发射电极供水；雾化桶，其在内部限定了雾化空间并将发射电极保持在该空间中；以及高电压施加部分，其将高电压施加到发射电极。通过施加到发射电极的高电压将供应到发射电极上的水以静电方式雾化，以便产生纳米尺寸的带电的微小粒子雾。

在所述静电雾化设备中，供水装置由具有制冷部分和散热器部分的热交换器限定。制冷部分配置成冷却发射电极以允许水凝结在发射电极上。风扇设置成提供空气流，以便加快散热器部分的散热以及在该空气流上运载雾化空间内生成的纳米尺寸的离子从而将其向外排出。

但是，我们发现现有的静电雾化设备难以单独地或以彼此独立的方式向热交换器的散热器部分和静电雾化单元供应风扇的空气流。此外，鉴于这种类型的静电雾化单元需要集成有负责产生施加到发射电极的高电压的高压电源，根据高压电源所在位置其可能因自身热量作用而降低散热效果，或者甚至可能使发射电极变暖。因此，高压电源也需要有效地冷却。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的完成给出了一种解决方案，从而获得了一种静电雾化设备，其中集成有静电雾化单元以及热交换器、冷却风扇和高压电源，以便获得有效的散热从而有效地排出带电的微小水粒子雾。

根据本发明的静电雾化设备包括外壳和容置在外壳内的静电雾化单元。静电雾化单元包括：发射电极；相对电极，其布置成与发射电极相对的关系；供水装置，其配置成向发射电极供水；雾化桶，其环绕发射电极并在其一个轴向端处形成有暴露到外壳外部的排出口。高压电源布置在外壳内并配置成在发射电极与相对电极之间施加高电压，以便以静电方式雾化供应到发射电极的水从而产生带电的微小水粒子并将带电的微小水粒子通过相对电极从排出口排出。供水装置包括具有制冷部分和散热器部分的热交换器。发射电极由制冷部分冷却以便在发射电极上生成冷凝水。外壳包括风扇和直的气流通道，该风扇配置成产生用于冷却散热器部分的强制空气流；该直的气流通道配置成为强制空气流导向并使散热器部分暴露在其中。静电雾化单元的雾化桶形成有进气口，该进气口配置成引入空气流，以便在该空气流上运载带电的微小水粒子雾并将该带电的微小水粒子雾释放到外壳的外部。静电雾化单元和高压电源布置在气流通道的相对两侧。第一进气口设置成将风扇产生的强制空气流馈送到静电雾化单元内，而第二进气口设置成将该强制空气流馈送到气流通道内。第三进气口设置成将所述强制空气流馈送到高压电源。第一进气口和第三进气口位于第二进气口的上游。因为静电雾化单元和高压电源定位在用于冷却热交换器的散热器部分的空气的气流通道的相对两侧，并且因为由风扇产生的空气流分别通过位于气流通道上游的第一和第三进气口供应到静电雾化单元和高压电源，所以实现了将未进行热交换的新鲜空气供应到静电雾化单元，另外还具有促进热交换器的散热以及冷却高压电源的效果，高压电源是包括在外壳中的热源，从而保证在不减弱发射电极的制冷效果的情况下稳定此产生带电的微小水粒子雾。

优选地，外壳形成有隔板，隔板将外壳的内部空间分为第一空间和第二空间。第一空间将静电雾化单元和风扇容纳在其中并配置为形成气流通道，而第二空间将高压电源、用于控制所述风扇的转动速度的转动控制电路、以及用于控制所述热交换器的制冷温度的温度控制电路容纳在其中。第三进气口形成于隔板上。因此，转动控制电路和温度控制电路能够具有改善的散热效果从而保证稳定的运行。

此外，优选的是，外壳具有排出口，该排出口与所述第三进气口协同作用从而限定位于第二空间内的空气通道，并且集成有转动控制电路和温度控制电路的控制模块沿空气通道设置在高压电源的上游。以这样的布置方式，就可以使转动控制电路和温度控制电路免于受到大热容量的高压电源的热影响，从而保证更稳定的运行。

另外，隔板优选地形成有孔，将高压电源连接到静电雾化单元的导线穿过该孔。

附图说明

图1为根据本发明实施方式的静电雾化设备的竖直截面图；

图2为上述静电雾化设备中使用的静电雾化单元的横截面图；

图3为上述静电雾化设备的局部剖视俯视图；

图4为上述静电雾化设备的外部视图，图4(A)为主视图，图4(B)为右视图，以及图4(C)为仰视图；

图5为说明在上述静电雾化设备的发射电极处生成的泰勒锥的型式的示意图；以及

图6(A)、(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(G)、(H)、(I)为分别示出了上述静电雾化设备中所使用的发射电极的示例的局部剖视主视图。

具体实施方式

现在，参照附图说明根据本发明实施方式的静电雾化设备。如图1所示，静电雾化设备包括静电雾化单元10和容置静电雾化单元10的外壳100。如图4所示，外壳100由箱体101和封闭箱体101的一个表面的箱盖102组成。

如图2中最好地示出的，静电雾化单元10包括：雾化桶50，其配置成保持发射电极20；相对电极30；以及热交换器40。发射电极20布置在雾化桶50的中心轴线上以将其后端固定到雾化桶50的底壁51并将其顶端突伸到雾化桶50内。相对电极30构形为具有中央圆形窗口的环状并以与发射电极的发射端存在轴向间隔的方式固定到雾化桶50的前端，同时圆形窗口52的中心对准雾化桶50的中心轴线。圆形窗口在雾化桶50的前端限定了排出口。发射电极20和相对电极30分别通过电极端子21和接地端子31连接到高压电源90。高压电源90通过变压器在发射电极20和接地的相对电极30之间施加预定的高电压。向发射电极20施加负电压(例如，-4.6kV)以便在发射电极20的发射端22和相对电极30的圆形窗口32的内周之间生成高压电场，从而以静电方式使供应到发射电极20的水带电，如稍后将说明的，并从发射端22放出带电微小水粒子的雾。

在该示例中，施加在发射电极20和相对电极30之间的高电压在保持于发射电极20的发射端22处的水W和相对电极30之间生成库仑力，如图5所示，从而形成泰勒锥T。随后，电荷聚集到泰勒锥T的顶端以增强电场强度并因此增大库仑力，从而进一步增大泰勒锥T。当库仑力超过水W的表面张力时，使泰勒锥T反复解体(Rayleigh解体)从而产生大量的包含纳米尺寸的带电微小水粒子的水雾。水雾向相对电极30行进并通过排出口52向外排出。多个进气口54布置在雾化桶50的周向壁上以便引入加压空气，使得水雾由空气运载以便排出到排出口52外面。

热交换器60安装在雾化桶50的底壁后侧，热交换器60包括具有制冷侧的珀尔帖效应热电模块，该制冷侧耦联到发射电极20以便将发射电极20冷却到低于水的露点温度，用于将周围空气里的水分凝结到发射电极上。在此意义下，热交换器60限定了向发射电极20供水的供水装置。热交换器60包括并联在一对导电电路板之间的多个热电元件62并以容置在外壳中的控制模块200提供的可变电压确定的制冷率工作以冷却发射电极20。位于制冷侧的其中一块导电电路板通过介电构件63和65热耦联到发射电极20后端的凸缘24，同时位于散热器侧的另一块导电电路板通过介电构件66热耦联到散热板68。散热板68固定到雾化桶50的后端以将热交换器60保持在散热板和雾化桶50的底壁51之间。散热板68可设置有散热片用于加速散热。控制模块200配置成控制热交换器60以便根据环境温度和湿度使电极保持在适当的温度，即，使充足数量的水凝结在发射电极上的温度。

如图1所示，具有上述配置的静电雾化单元10布置在外壳100的前端部(图1中的上端)的中央-在此位置结合设置有风扇120，以便将位于雾化桶50前端的排出口52与形成于外壳100前端的开口对准。外壳100设置有前隔板壁112和后隔板壁114。前隔板壁112联结到雾化桶50的后端，同时也联结到散热板68，从而形成环绕雾化桶50的气压室70，用于将风扇120产生的加压空气引入到气压室70内。气压室70配置为仅从布置在风扇120附近的第一进气口72吸入加压空气，并且气压室70与外壳100内的其它部分隔离以便不通过其它部分吸入空气。风扇120通过位于外壳100一侧的进气口116吸入空气以通过第一进气口72将加压空气供应到气压室70内。加压空气通过静电雾化单元10的进气口54引入到雾化桶50中并产生从雾化桶50的排出口52排出的空气流。因此，水雾由空气流运载而被排出外壳100。

线性气流通道80形成于前隔板壁112、散热板68和后隔板壁114之间，以便通过位于气流通道80一端的第二进气口82从风扇120吸入空气并通过位于气流通道80另一端的开口以及向外通过形成于外壳100的侧面上的出口118将其排出。后隔板壁114形成为在外壳100的整个横向长度上延伸，从而限定出后隔板壁前方的第一空间并限定出隔板114后方的第二空间，该第一空间用于容置静电雾化单元10、风扇120、气压室70、以及气流通道80，该第二空间用于容置高压电源90。因此，静电雾化单元10和高压电源90以彼此隔离的方式布置在线性气流通道80的相对两侧，即，位于线性气流通道80的相对两侧的前部第一空间和后部第二空间内。

在形成于后隔板壁114后方的空间内，除高压电源90外，另外还容置有控制模块200，其通过热交换器60来控制发射电极20的冷却温度并控制由风扇120产生的气流。控制模块200配置成集成有温度控制电路和转动控制电路。温度控制电路根据环境温度和湿度控制热交换器60的冷却侧的温度，以便允许水凝结在发射电极20上，而转动控制电路根据发射电极20的温度控制风扇120的转动速度。这些控制电路基于设置在外壳100内的温度传感器和湿度传感器发出控制信号以便控制热交换器60和风扇120。第三进气口92形成在后隔板壁114上以便从风扇120吸入空气流并加速散发该空间内产生的热量。引入该空间内的空气通过布置于外壳100侧面上的排出口115向外排出。第一进气口72和第三进气口92设置在气流通道80的第二进气口82的上游从而向静电雾化单元10以及高压电源90和控制模块200提供新鲜空气。

控制模块200设置在位于从第三进气口92延伸到出口115的气流通道内的高压电源90的上游，使得其免于受到大热容量的高压电源90的热量的影响，从而保证稳定的控制性能。槽口形式的孔117设置在后隔板壁114的与外壳100的设置有出口115的一端相对应的一端处。通过孔117和位于前隔板壁112一端的孔119布置从高压电源200延伸的导线202，用于与静电雾化单元10连接。

如图3所示，进气口54沿雾化桶50的圆周等角度地间隔开从而绕雾化桶50的轴线沿直径方向彼此相对。因此，使加压空气均匀地流向位于雾化桶50的轴线中心的发射电极20，从而抑制雾化桶50内的涡流并因此使得能够产生用于有效地将水雾从排出口52排出的空气流。此外，如该图所示，侧壁113的内表面在与第一进气口72相对的部分从静电雾化单元10处开始弯曲，以便产生与雾化桶50的外表面以大致恒定的距离间隔的弯曲表面，从而避免在限定于雾化桶50的外表面和侧壁113的弯曲表面之间的空间内产生湍流并允许加压空气通过进气口54被有效地引入雾化桶50中，并因此能够以有效方式将雾化桶50处产生的水雾向外排出。

发射电极20优选地形成有凹部28，凹部28紧接在圆形顶部的发射端22的后面。通过预设凹部，能够限制发射电极20上除发射端22之外的其它部分上凝结的水被过多地吸收到形成于发射端22处的泰勒锥内，从而保证稳定地形成具有恒定尺寸和形状的泰勒锥T以便稳定地产生纳米级减小颗粒尺寸的负离子雾。

可采用如图6(A)～(I)所示的其它形状的发射电极20。

Claims (4)

1.一种静电雾化设备，其包括外壳和容置在所述外壳内的静电雾化单元，所述静电雾化单元包括：

发射电极；

相对电极，其布置成与所述发射电极相对的关系；

供水装置，其配置成向所述发射电极供水；以及

雾化桶，其配置成环绕所述发射电极，所述雾化桶在其一个轴向端处形成有暴露到所述外壳外部的排出口；

高压电源布置在所述外壳内并配置成在所述发射电极与所述相对电极之间施加高电压，以便以静电方式雾化供应到所述发射电极的水从而产生带电的微小水粒子并将所述带电的微小水粒子通过所述相对电极从所述排出口排出；

其中，所述供水装置包括热交换器，所述热交换器具有制冷部分和散热器部分，所述制冷部分冷却所述发射电极以便在所述发射电极上生成冷凝水；所述外壳包含风扇和直的气流通道，所述风扇配置成产生用于冷却所述散热器部分的强制空气流；所述直的气流通道配置成为所述强制空气流导向并使所述散热器部分暴露于其中，

所述静电雾化单元的所述雾化桶形成有进气口，所述进气口配置成引入所述空气流，以便在所述空气流上运载带电的微小水粒子雾并将所述带电的微小水粒子雾释放到所述外壳之外，

所述静电雾化单元和所述高压电源布置在所述气流通道的相对两侧，

第一进气口设置成将由所述风扇产生的所述强制空气流馈送到所述静电雾化单元内，

第二进气口设置成将所述强制空气流馈送到所述气流通道内，

第三进气口设置成将所述强制空气流馈送到所述高压电源，并且

所述第一进气口和所述第三进气口位于所述第二进气口的上游。

2.如权利要求1所述的静电雾化设备，其中，

所述外壳形成有隔板，所述隔板将所述外壳的内部空间分为第一空间和第二空间，所述第一空间将所述静电雾化单元和所述风扇容纳在其中并形成所述气流通道，所述第二空间将所述高压电源、用于控制所述风扇的转动速度的转动控制电路、以及用于控制所述热交换器的制冷温度的温度控制电路容纳在其中，并且所述隔板形成有所述第三进气口。

3.如权利要求2所述的静电雾化设备，其中，

所述外壳具有排出口，所述排出口与所述第三进气口协同作用从而限定位于所述第二空间内的空气通道，

配置成集成有所述转动控制电路和所述温度控制电路的控制模块沿所述空气通道设置在所述高压电源的上游。

4.如权利要求2所述的静电雾化设备，其中，

所述隔板形成有孔，将所述高压电源连接到所述静电雾化单元的导线穿过所述孔。

Images