CN101309756A - 静电雾化装置与静电雾化系统 - Google Patents
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Abstract
在雾化筒内的发射电极与由雾化筒支撑的相对电极之间施加高电压，以将供应于发射电极的液体静电雾化为带电微小颗粒雾。雾化筒的前端附连了消音管以减小产生带电微小颗粒雾时所带来的噪声。从而，消音管能吸收发射电极和相对电极周围及其下游处的声音以有效地降低噪音。
Description
技术领域
本发明涉及一种静电雾化装置，其在施加于发射电极和反向电极间的高电压作用下从供应至发射电极的水中产生带电微小液滴喷雾，本发明还涉及一种利用该静电雾化装置的静电雾化系统。
背景技术
日本专利NO.2005-131549A中披露了现有技术的一种静电雾化装置。它包括发射电极、相对电极、用于将水供应给发射电极的液体供应装置、以及给发射电极和相对电极间提供高电压的高压电源，其用于将供应到发射电极的水雾化为带电微小颗粒雾，从发射电极吹向相对电极的离子风载着该带电微小颗粒雾流动，并排放到外部。如此构造的静电雾化装置在生成带电微小水颗粒雾时将产生噪音。因此，有必要降低噪音。
发明内容
考虑到上述问题，本发明提供了一种能降低操作噪音的静电雾化装置，并且允许排放带电微小颗粒雾而不会引起带电微小颗粒雾的流动障碍。
据本发明的静电雾化装置包括：发射电极，用于将液体供应给发射电极的液体供应装置，与发射电极相对布置的相对电极，用于围绕发射电极并支撑相对电极的雾化筒，给发射电极和相对电极间提供高电压的高压电源。通过施加高电压，供应于发射电极的液体在发射电极顶端静电雾化成带电微小颗粒雾，带电微小颗粒雾从发射电极的顶端排放以通过相对电极而流出雾化筒的前端。本发明的特征在于，为了将带电微小颗粒雾通过消音管排出，带有吸音部的消音管置于雾化筒的前端。由于这个结果，发射电极和相对电极间产生的噪音能通过雾化筒紧下游处的消音管吸收，并由此可以有效降低噪音。此外，消音管本身将带电微小颗粒雾导出，从而引导微小颗粒雾按照预定方向排放，而不会引起不合理散射。
优选地，雾化筒具有引入外部空气的入口，消音管以雾化筒可拆卸的附件形式备用。空气入口选在喷雾单元的合适位置，以引入外部空气用于生成空气流以便携带带电微小水颗粒雾向外流动。由于消音管对雾化筒来说是可拆卸的，所以其结构不用太局限于雾化筒的结构限制而是注重表现更高的噪音吸收性能，并可期望表现出高效的噪音吸收性能。
消音管优选包括外管和带孔的内管，在外管和内管之间的吸音体构成吸音部。
优选地，吸音体内部具有声音反射体。反射体延长内管和外管间的声音传播路径，以增加声音吸收的机率，从而在有限的空间内改善噪音吸收效果。
优选地，消音管相对于雾化筒的轴线倾斜。在这种情况下，消音管可以吸收并抑制高指向性(directivity)的噪音成分的向外泄漏，以改善消音效果。
此外，吸音体布置成在其与外管或内管的界面处留有空腔。此空腔的存在，使得声波在界面处重复地反射吸收，因此有效降低噪音，并改善消音效果。
优选地，空腔包括沿消音管的轴线延伸并绕消音管的轴线周向布置的多个开槽。为改善消音效果，开槽像这样沿圆周方向布置在与内管或外管的交界处，使得能成功诱捕从内管径向放射的噪音。空腔也可以形成吸音体内部的空隙。
例如，吸音体可以用一片或几片卷绕成管状的吸音片制成。
此外，吸音体优选由第一吸音体和第二吸音体构成，以吸收不同频率范围的噪音。利用这种结构，能够降低较宽频率范围的噪音。
此外，消音管的一部分与雾化筒的周缘重叠。在这种情况下，能够限制消音管从雾化筒前端突出的长度，给静电雾化装置一紧凑的结构。
相对电极为与发射电极顶端的放电端同轴的环形，发射电极的顶端和相对电极沿雾化筒的轴线布置，使得从放电端排放出的带电微小颗粒雾在出口通道内流动，出口通道沿雾化筒的轴线限定并通过相对电极的内部。消音管可以具有与出口通道相交的排放通道。在这种情况下，带电微小颗粒雾在消音管内能沿倾斜方向被引导，由此保证有效降低高指向性的噪音。
此外，可以采用一种结构，在这种结构中，消音管的后端具有入口，入口的直径大于雾化筒的内径，位于消音管的前端的出口的内径小于入口的内径。同样鉴于此，由于如此连续的内径改变，期望改善消音效果。
作为吸音体的替代或作为增加的构造，消音管长度的中部可以形成膨胀腔或谐振腔作为吸音部的构造。
本发明进一步披露了包括上述静电雾化装置的静电雾化系统。该系统包括壳体，该壳体容纳产生强制空气流的风扇并形成导向强制空气流的直的气流通道。静电雾化装置放置于此气流通道中。消音管具有用于流动带电微粒的直的排放通道，排放通道相对于气流通道倾斜。因而，从消音管泄漏的噪音能够被引导向与带电微小颗粒雾排放方向不同的方向，由此，减小噪音向利用带电微小颗粒雾的环境中泄漏。
此外，为减小噪音向环境的泄漏，可以使消音管的排放通道倾斜于强制空气流的气流通道。
附图说明
图1是根据本发明实施方式的静电雾化装置分解立体图；
图2是上述静电雾化装置的局部分解剖视图；
图3是上述静电雾化装置的前视图；
图4是上述静电雾化装置的俯视图；
图5是上述静电雾化装置的垂直剖视图；
图6是图5所示的上述静电雾化装置的沿线6-6的横截面视图；
图7是包括上述静电雾化装置的静电雾化系统的示意图；
图8是示出上述静电雾化系统中消音管相对于气流通道方向的倾斜角度与噪音水平降低之间对应关系的曲线图；
图9是上述静电雾化系统另一种变型示意图；
图10是用于上述静电雾化系统的消音管的第一种变型的纵断面视图；
图11是上述消音管的剖视侧视图；
图12是用上述消音管第二种变型的纵断面视图；
图13是上述消音管的剖视侧视图；
图14是上述消音管第三种变型的剖视侧视图；
图15是上述消音管第四种变型的剖视侧视图；
图16是上述消音管第五种变型的纵断面视图；
图17是上述消音管的剖视侧视图；
图18是上述消音管第六种变型的纵断面视图；
图19是上述消音管的剖视侧视图；
图20是上述消音管第七种变型的纵断面视图；
图21是上述消音管的剖视侧视图；
图22是上述消音管第八种变型的纵断面视图；
图23是上述消音管的剖视侧视图；
图24是上述消音管第九种变型的纵断面视图；
图25是上述消音管的剖视侧视图；
图26是上述消音管第十种变型的纵断面视图；
图27是上述消音管的剖视侧视图；
图28是上述消音管第十一种变型的纵断面视图；
图29是上述消音管的剖视侧视图；
图30是上述消音管第十二种变型的纵断面视图；
图31是上述消音管的剖视侧视图；
图32是用于上述消音管的吸音片的立体图；
图33是上述消音管第十三种变型的纵断面视图；
图34是上述消音管的纵断面视图；以及
图35(A)(B)(C)(D)是上述消音管的另外变型示意图。
具体实施方式
现在，参考附图来说明依照本发明的一种实施方式的静电雾化装置。如图1至图4所示，静电雾化装置包括静电雾化单元10和可拆卸地附连于静电雾化单元10的消音管100。静电雾化单元10包括雾化筒50，雾化筒50保持着发射电极20、相对电极30和热交换器60。发射电极20布置在雾化筒50的中心轴线上，其末端固定在热交换器60的上部，其顶端突伸入雾化筒50内。相对电极30做成环形以便具有圆形窗口32。相对电极30固定在雾化筒50的前端，并使圆形窗口的中心与雾化筒50的中心轴线对齐。相对电极30沿雾化筒50的轴线方向布置，与发射电极的放电端隔开，并布置成与发射电极20相对的关系。圆形窗口32在雾化筒50的前端限定了排放口52。发射电极20和相对电极30分别经由电极端子21和接地端子31与外部高压电源90相连接。高压电源90包括变压器并且设计用于在发射电极20和相对电极30间施加预定电压。高压电源90施加高电压(比如-4.6kV)于发射电极20，并在发射电极20的放电端与接地的相对电极30的圆形窗口的内周边缘之间产生高压电场。并且如以下所述，高压电源90通过静电作用给输送到发射电极20的水充电，并从放电端22排放带电微小水颗粒雾。
当在发射电极20与相对电极30间施加高压时，在库仑力的作用下在水面上局部地形成泰勒锥(Taylor cone)，其中库仑力产生于保持在发射电极20的放电端22顶端上的水与相对电极30之间。于是，由于电荷集中到泰勒锥的顶端，使得电场强度增大。产生于泰勒锥顶端的库仑力越大，泰勒锥就变得越大。当库仑力大于水的表面张力时，泰勒锥的重复裂变(Rayleigh破碎)将产生大量的纳米级尺寸的带电微小水颗粒雾。水雾与空气流一起通过相对电极30从出口52排放出，其中，空气流由从发射电极20流向相对电极30的离子风产生。在雾化筒50后端的外围壁上设有多个空气入口54。该多个空气入口54吸入空气并保持上述空气流。
雾化筒底部设置了隔热件51。隔热件附着于包括珀尔帖效应热电模块的热交换器60。热交换器60的冷却侧与发射电极20联接，将发射电极20的温度控制在露点或露点以下。冷却后的发射电极20将周围空气中的水分冷凝成水，并附在发射电极20上。热交换器60限定了用来向发射电极20供应水的流体供应装置。热交换器60包括一对传导电路板和多个串联于电路板间的热电元件，并以一定的速率冷却发射电极20，该速率由外部冷却能源80施加的可变电压确定。其中的一个传导电路板为冷却侧而与发射电极20后端的凸缘24热耦合，另一个传导电路板为散热部件而与散热板68热耦合。散热板68固定在雾化筒50的后端，并将热交换器60保持在散热板68与放置在雾化筒50底部的隔热件51之间。散热板68具有散热片69以促进散热。冷却能源80根据环境温度和湿度控制热交换器60以将发射电极20维持在合适的温度。也就是说，为了能冷凝足够量的水到发射电极20上，冷却能源80控制热交换器60以将发射电极20维持在合适的温度。
消音管100是附连于静电雾化单元10的顶端的附件，其排放带电微小水颗粒雾，并减小产生带电微小水颗粒雾时所带来的噪音。消音管100包括轴向两端都设有开口的内管110、围绕内管的外管120、以及吸音体。吸音体130布置在内管110和外管120之间。内管110的周壁上具有多个开孔113。该多个开孔113通向吸音体130，并将声波引向吸音体130。内管110具有从后端凸伸的连接管114。连接管114具有许多开槽116。而雾化筒50前端形成凸棱56。凸棱56可拆卸地装配在连接管114的开槽116内。通过将凸棱56装配在连接管114的开槽116内，消音管100与雾化筒50同轴地连在一起。内管110前端的开口作为排放口102，排放口102具有与雾化筒50出口几乎相同的直径。排放口102排放带电微小水颗粒。前壁121和后壁111分别封闭外管120和内管110之间空间的前端面和后端面。
如图5和图6所示，吸音体130内部可以设有沿消音管100轴向布置的多条反射体134。反射体134绕着消音管100的轴线沿圆周方向等间隔地布置在内层和外层中。内层反射体和外层反射体交替布置。这样，借助于吸音体130内部的多条反射体134，为吸音体提供了长的噪音传播路径。所以，消音管100加速了声波的衰减，表现出了高的降低噪音性能。由聚碳酸酯和聚氨酯树脂制成的反射体可以用作反射体134。作为如图所示条形反射体的替代，各种形状比如球形、针形、鳞片状的反射体都能使用。
同时，消音管100，既有衰减噪音的功能，又具有通过整流排放带电微小水颗粒雾的功能。确切地，从发射电极20经过相对电极30向消音管100吹离子风，并对内管110和吸音体130静电充电，消音管100沿其轴线方向整流带电微小水颗粒雾，并顺利地将带电微小水颗粒雾排放到外部，而不会在消音管100中留下带电微小水颗粒雾。
图7所示为结合上述静电雾化装置的静电雾化系统。在这个系统中，静电雾化装置与风扇200、上述高压电源90以及上述冷却电源80结合在壳体70中。静电雾化装置排放带电微小水颗粒雾到气流通道72，并将带电微小水颗粒雾供应到壳体70外部的环境中，其中，气流通道72是用于由风扇200产生的强制空气流的通道。在这种情况下，如图所示，静电雾化装置的消音管100被布置成使其轴向与气流通道中的空气流相交。所以，静电式系统减小了不能被消音管100吸收的高指向性噪音向环境的泄漏。风扇200的下游具有防尘滤210。防尘滤210产生清洁空气流并将其供应给静电雾化装置。以上所提到的静电雾化系统用作空气净化器。
图8所示为消音管100的轴向倾斜角度与噪音水平降低之间对应关系的曲线图。消音管100包括内管110、外管120和吸音体130。内管110的直径和长度均为20mm，而且具有开孔113。外管120的直径为40mm，长度为20mm。吸音体130由三元乙丙橡胶系列连续式树脂制成。噪音水平降低量(dB(A))在距离消音管100排放口102间隔为30cm的位置测量。结果，通过将消音管100布置成倾斜角度为40到90度的范围，能提高噪音水平降低的效果。在包括上述静电雾化装置的静电雾化系统中，通过将消音管100布置成使其轴向方向相对于强制空气流的方向倾斜40到90度，消音管100能将噪音减弱到使用环境的水平，其中，强制空气流从风扇200流向使用环境。
图9所示为静电雾化系统另一种变型的示意图。在图9中，静电雾化装置包括相对于雾化筒50的轴向倾斜的消音管100，静电雾化装置放置在强制空气流的气流通道中，并使它的轴向与强制空气流的气流方向对齐。上述倾斜角度通过图9所示的静电雾化系统获得。
图10和图11示出了倾斜的消音管100的第一种变型。内管110和外管120的轴向相对于雾化筒50的轴向倾斜10度到20度的范围。其它零部件与上述实施方式相同。
图12和图13所示为消音管100的第二种变型，吸音体130具有多个开槽132。开槽132形成在内管和吸音体130之间的界面，并沿圆周方向连续形成。消音管100通过开槽132增加了噪音吸收能力。开槽132具有三角形截面并轴向延伸贯穿整个长度。
图14和图15分别示出了消音管100的第三和第四种变型。吸音体130具有多个开槽132。开槽132形成于外管120和吸音体130之间的界面，并沿圆周方向连续形成。在图14所示变型中，开槽132具有三角形截面。在图15所示变型中，吸音体130与外管相接触的部分形成曲面。开槽132的深度基于噪音频率决定。在用于减弱频率为1kHz或更高的噪音时，优选6mm或更深的开槽132。
图16和图17所示为消音管100的第五种变型。吸音体130在径向的中间部分具有环形空腔132。空腔132贯穿整个轴向长度并把吸音体130分成内部件和外部件。空腔132与吸音体130之间的界面反射声波恒量，并吸收声波。另外，通过采用分别具有不同吸收频率范围的内部件和外部件，能减小较宽频率范围的噪音。
图18和图19所示为消音管100的第六种变型。吸音体130具有多个空腔132。多个空腔132在吸音体内部沿圆周方向等间隔形成，并延伸贯穿消音管100的整个轴向长度。
图20和图21所示为消音管100的第七种变型。吸音体130具有多个空腔132。空腔132形成于吸音体130内部并沿消音管100的径向延伸。
图22和图23所示为消音管100的第八种变型。消音管100内填充球形吸音体130，并且在球形吸音体130之间设有间隙132。绒毛状金属、玻璃丝、聚乙烯聚氨酯类材料均适合作为球形吸音体130。
图24和图25所示为消音管100的第九种变型。内管110做成锥形，以增加减小噪音的效果。内管110后端与雾化筒50前端相连。内管110的后端的直径大于出口52的直径。内管110的内径向着排放口102逐渐减小。内管110的倾斜角度为20度到30度。排放口102的直径与出口52前端的直径几乎相同。
图26和图27所示为消音管100的第十种变型。消音管110设有沿消音管100轴向布置的不同类型的吸音体130A和130B。吸音体130A和130B具有不同的噪音吸收性能，并吸收不同频率范围的噪音。
图28和图29所示为消音管100的第十一种变型。不同类型的吸音体130A和130B沿径向布置。就使用不同类型的吸音体而言，考虑到根据静电雾化作用产生的臭氧，应优选地将吸音体布置到合适位置。就内层吸音体130A来说，它由对臭氧有较好的抵抗性的树脂材料制成，优选的是像三元乙丙橡胶系列连续式树脂这样的材料。就外层吸音体130B而言，它由对臭氧没有较好的抵抗性的树脂材料制成，但其具有较好的噪音吸收能力，优选的是像氨基申酸乙酯系列连续式树脂这样的材料。对臭氧有较好抵抗性的吸音体的示例包括仿毛金属和玻璃丝。然而，考虑到要暴露于带电微小水颗粒雾，优选采用由具有较好的防水能力的材料制成的吸音体作为内层吸收器130A。具有好的防水效果的吸音体的示例包括仿毛金属、玻璃丝、聚醚系列氨基申酸乙酯和具有湿度调节性能的硅藻土。通过上述吸音体的结合和布置，能够防止臭氧损害吸音体的问题，并防止带电微小水颗粒雾恶化水解的问题。另外，通过在内层吸音体130A采用具有分解性能的催化剂，消音管100可以吸收噪音并减小臭氧产生的量。
图30和图31所示为消音管100的第十二种变型。消音管100包括内管110、外管120和如图32所示的吸音片130。吸音片130卷绕成管状，保持在内管110和外管120之间以填充内管110和外管120之间的间隙。吸音片130具有多个穿孔。多个穿孔一致地布置在内管110和外管120之间，以增加噪音减弱的效果。包括层叠在一起的多个吸音片130的吸音体也能用作上述吸音体。
图33和图34所示为消音管100的第十三种变型。消音管100的后端与雾化筒50的圆周重叠，由此增加了噪音减小的效果。在这种情况下，通过将内管100的后端制成连接管作为雾化筒50前端的插入部分，通过用除空气入口54以外的雾化筒50的后端环绕外管120，通过用填充在内管110和外管120之间的吸音体覆盖雾化筒，以及通过用吸音体130整个地包裹从发射电极和相对电极产生噪声源的部分，噪音将显著减小。很多吸音体的示例中包括了上述变型所用的元件。在这种配置下，能够通过减小雾化筒50前端的突出量来达到静电雾化装置的缩小化，同时显示出较好的降噪效果。
吸音体100的示例既包括上述构造还包括图35(A)、(B)、(C)、(D)所示的构造。图35(A)中所示消音管100弯折90度，将其后端构造形成连接管114以连接雾化筒50，将其前端构造形成排放口102。吸音体130放置在弯折部分。图35(B)所示的消音管100的中间部分构造形成膨胀腔104，膨胀腔的直径大于连接管114的后端直径，也大于排放口的前端直径。膨胀腔104限定了具有降噪效果的吸音部。图35(C)所示消音管100包括内部有吸音体130的膨胀腔104，并改善了降噪效果。图35(D)所示消音管100构造成使其中部形成谐振腔106以降噪。而且，通过结合上述元件，消音管100表现出极好的降噪效果。
在图中所示的实施方式中，展示了具有圆形截面的消音管100作为示例。但本发明并不局限于图中所示的示例。消音管100的形状的示例包括椭圆形和四角形。另外，与雾化筒50一体形成的消音管具有上述实施方式的通常效果。
Claims (17)
1.一种静电雾化装置，包括：
发射电极；
液体供应装置，用于向所述发射电极供应液体；
与所述发射电极相对布置的相对电极；
雾化筒，其围绕所述发射电极并支撑所述相对电极；
高压电源，构造成在所述发射电极和所述相对电极之间施加高电压，以在所述发射电极的顶端将供应于所述发射电极的液体雾化为带电微小颗粒雾，所述带电微小颗粒雾从所述发射电极的顶端排放以通过所述相对电极而流出所述雾化筒的前端；
具有吸音部的消音管，其置于所述雾化筒的前端以将带电微小颗粒雾通过所述消音管排出。
2.如权利要求1所述的静电雾化装置，其中，所述雾化筒具有用于引入外部空气的空气入口，所述消音管采用能够从所述雾化筒上拆卸的附件的形式。
3.如权利要求1或2所述的静电雾化装置，其中，所述消音管包括外管和带孔的内管，保持在所述外管和所述内管之间的吸音体限定了所述吸音部。
4.如权利要求3所述的静电雾化装置，其中，所述吸音体内部具有声音反射体。
5.如权利要求3所述的静电雾化装置，其中，所述消音管的轴线相对于所述雾化筒的轴线倾斜。
6.如权利要求3所述的静电雾化装置，其中，所述吸音体布置成在其与所述外管或所述内管的界面处留有空腔。
7.如权利要求6所述的静电雾化装置，其中，所述空腔包括沿所述消音管的轴线延伸并绕所述消音管的轴线周向布置的多个开槽。
8.如权利要求3所述的静电雾化装置，其中，所述吸音体内部具有空隙。
9.如权利要求3所述的静电雾化装置，其中，所述吸音体包括卷绕成管状的吸音片。
10.如权利要求3所述的静电雾化装置，其中，所述吸音体包括用来吸收不同频率范围的声音的第一吸音体和第二吸音体。
11.如权利要求3所述的静电雾化装置，其中，所述消音管的一部分与所述雾化筒的周缘重叠。
12.如权利要求1或2所述的静电雾化装置，其中，所述相对电极为与所述发射电极顶端的放电端同轴的环形，所述发射电极的顶端和所述相对电极沿所述雾化筒的轴线布置，使得从所述放电端排放出的带电微小颗粒雾在出口通道内流动，所述出口通道沿所述雾化筒的轴线限定并通过所述相对电极的内部，并且所述消音管具有与所述出口通道相交的排放通道。
13.如权利要求3所述的静电雾化装置，其中，所述雾化筒沿轴线方向具有一致的内径，所述消音管的后端与所述雾化筒的前端联接，所述消音管的后端具有入口，所述入口的直径大于所述雾化筒的内径，位于所述消音管的前端的出口的内径小于所述入口的内径。
14.如权利要求1或2所述的静电雾化装置，其中，所述吸音部包括在所述消音管长度的中间部分形成的大直径膨胀腔。
15.如权利要求1或2所述的静电雾化装置，其中，所述吸音部包括在所述消音管长度的中间部分形成的谐振腔。
16.一种静电雾化系统，包括：
容纳如权利要求1或2中所述的静电雾化装置的壳体，以及用于产生强制空气流的风扇，所述壳体有直的气流通道以引导所述强制空气流，所述静电雾化装置布置在所述气流通道中，所述消音管具有用于流动带电微粒的直的排放通道，所述排放通道相对于所述气流通道倾斜。
17.一种静电雾化系统，包括：
容纳如权利要求1或2中所述的静电雾化装置的壳体，以及用于产生强制空气流的风扇，所述壳体有直的气流通道以引导所述强制空气流，所述静电雾化装置布置在所述气流通道中，所述消音管具有用于流动所述带电微粒的直的排放通道，所述排放通道相对于所述气流通道倾斜并与其连通。
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