CN101346187A - 静电喷雾设备和设有该静电喷雾设备的食品容器 - Google Patents

Abstract

对供应到设置在液体运送件末端处的发射电极的液体施加高压用以使液体带电，由此从发射电极发射出纳米级的带电微粒的雾。通过向供应到发射电极的液体施加压力，能够同时发射出微米级的带电微粒的雾。包含在纳米级的带电微粒的雾中的自由基可杀菌、除异味以及分解空间中令人厌恶或有害的物质，并且同时发射的微米级的带电微粒的雾可有效为空间加湿。

Description

静电喷雾设备和设有该静电喷雾设备的食品容器

技术领域

本发明涉及一种具有有效加湿的功能以及杀菌、除异味和有效分解有害物质的功能的静电喷雾设备，以及一种结合有该静电喷雾设备的食品容器。

背景技术

日本专利申请No.2005-131549A公开了一种静电喷雾设备，该静电喷雾设备通过通电使水雾化的方法而产生带电水微粒的雾。该静电喷雾设备引起发射电极处的水的雷利分裂(Rayleigh breakup)，通过雷利分裂使水雾化，然后产生纳米级的带电水微粒的雾。该带电水微粒的雾包括自由基，能够在很长的时间内在空气中漂浮，并且能够大量地扩散到空气中。带电水微粒的雾附着到空间中的物质上，在所述物质处，带电水微粒的雾放电、渗透进该物质中并随后对该物质进行杀菌和除异味。带电水微粒的雾能够为空间加湿。然而，带电水微粒的雾具有纳米级的直径。即使在静电喷雾设备产生大量纳米级的带电水微粒的雾之后，静电喷雾设备仅释放出少量的水。该静电喷雾设备不能充分地为空间加湿。在需要加湿的空间中使用静电喷雾设备的情况下，静电喷雾设备通常与产生水蒸气的传统加湿器一同使用。

发明内容

考虑到以上问题，本发明致力于提供一种静电喷雾设备，该静电喷雾设备能够为空间加湿，以及能够分解有害物质、对物质进行杀菌和为空间中的物质除异味，并且还致力于提供一种结合有该静电喷雾设备的食品容器。

根据本发明的静电喷雾设备包括：液体运送件，在其一个端部形成有发射电极；对置电极，其与发射电极以对置的关系设置；液体供应装置，用于向液体运送件供应液体；以及高压电源，其构造成用以在发射电极和对置电极之间施加高压，使得供给到发射电极末端的液体带电，用以从发射电极的末端释放出带电水微粒的雾。液体供应装置包括加压装置，其构造成用以向发射电极上的液体施加压力，用以从发射电极的末端释放出尺寸处于从3nm到100nm的纳米级至0.1μm到10μm的微米级的宽范围内的带电水微粒的雾。高压电源在发射电极的末端处施加高压。发射电极末端的高压形成泰勒锥(Taylor cone)，泰勒锥通过表面张力形成在发射电极的末端。发射电极末端的高压导致电荷在泰勒锥的末端处集中并且导致水分裂。因此，主要产生并释放纳米级的带电水微粒的雾。另外，通过表面张力形成的泰勒锥通过加压装置而受到压力。该压力打乱了通过表面张力形成的泰勒锥的形式的平衡。为此，除了泰勒锥末端的其它一些部分的液体也发生分裂。于是，从除了泰勒锥末端的其它一些部分产生带电水微粒的雾。带电电荷很难集中到泰勒锥的末端。因此，液体具有很少的用于分裂的能量。由此，从除了泰勒锥末端的其它一些部分产生微米级的带电微粒的雾。在这种情况下，静电喷雾设备能够通过与微米级的带电水微粒的雾同时释放的纳米级的带电水微粒的雾来为空间加湿以及能够分解空间中的有害物质，并且能够通过纳米级的带电水微粒的雾对空间中的物质进行杀菌和除异味。

优选地，液体运送件为包括主管以及从主管延伸并限定发射电极的毛细管的管状构造。主管具有与毛细管的内径相比足够大的内径以使其不会引起毛细作用。主管在其后端部设有加压罐，加压罐限定液体供应装置从而使存储在加压罐中的液体向毛细管末端处的液体施加压力。因此，静电喷雾设备的发射电极产生纳米级的带电水微粒的雾和微米级的带电水微粒的雾。利用这种设置，加压罐能够对通过毛细作用供应到发射电极并保持在发射电极末端的液体施加适当的压力。从而，静电喷雾设备的发射电极能够产生纳米级和微米级的带电水微粒的雾。

在构造加压罐用以向毛细管末端处的液体施加存储液体的水头压力的情况下，优选地，补给罐耦联到加压罐，而且水平传感器构造成用以检测加压罐中的液体的液位，而且补给装置构造成将液体从补给罐添加到加压罐从而使得由水平传感器检测的液位保持在恒定水平。在这种情况下，加压罐能够向发射电极末端处的液体施加恒定的水头压力。因此，静电喷雾设备的发射电极能够产生具有稳定的微粒尺寸分布的纳米级和微米级的带电水微粒的雾。

此外，优选地，加压罐包括用于为液体加压的活塞。在这种情况下，无需使用补给罐，加压罐能够通过利用活塞来向液体施加压力。从而，静电喷雾设备的发射电极能够产生具有稳定的颗粒尺寸分布的带电水微粒的雾。

优选地，尺寸在纳米级的带电水微粒的雾呈现出具有峰值处于3nm到50nm的微粒尺寸分布，且尺寸在微米级的带电水微粒的雾呈现出具有峰值处于0.5μm到1.5μm的微粒尺寸分布。具有前述的颗粒尺寸分布的纳米级和微米级的带电水微粒的雾能够充分地为空间加湿，并且能够分解有害物质、对物质进行杀菌和为空间中的物质除异味。特别地，在使用本发明的静电喷雾设备用于容器的蔬菜隔间时，具有上述微粒尺寸分布的微米级的带电水微粒的雾通过100-200μm长、10μm宽的蔬菜气孔进入蔬菜内部，为蔬菜供应水分并保持蔬菜新鲜。此外，纳米级的带电水微粒的雾分解例如附着到蔬菜的农用化肥的有害物质，对蔬菜进行杀菌并且为蔬菜除异味。另外，具有0.5μm到1.5μm的微粒尺寸分布峰值的微米级的带电水微粒的雾能够向不同的蔬菜有效地供应水分。上述的微粒尺寸分布能够通过改变压力进行调节。因此，优选地，设置压力调节装置用以调节通过加压装置施加到液体的压力。

此外，优选地，液体运送件包括构造成用以截获包含在液体中的矿物质的过滤器。在使用自来水作为该液体时，过滤器截获例如Ca和Mg的矿物质，并且防止矿物质沉积到发射电极。因此，发射电极能够静电喷雾。

优选地，静电喷雾设备设置在食品容器中。上述的食品容器能够为食品容器内的食品加湿，并且能够通过微米级的带电水微粒的雾来保持食品新鲜，以及能够通过纳米级的带电水微粒的雾分解有害物质、对食品进行杀菌、和为食品容器中的食品除异味。

附图说明

图1示出根据本发明实施方式的静电喷雾设备的示意图，

图2示出上述静电喷雾设备的立体图，

图3示出上述静电喷雾设备在取下盖子的状态下的立体图，

图4示出根据本发明另一实施方式的静电喷雾设备的示意图，

图5示出设有根据本发明的静电喷雾设备的食品容器的示意图，和

图6示出用于解释使用了根据本发明的静电喷雾设备的叶菜类蔬菜的新鲜度保持的图表。

具体实施方式

现在参照附图来解释根据本发明一个实施方式的静电喷雾设备。如图1所示，静电喷雾设备包括：在其一个端部形成有发射电极20的液体运送件10、对置电极30、高压电源60、以及控制器70。对置电极30是以与发射电极20对置的关系设置。设置高压电源60以便在发射电极20和对置电极30之间施加高压。控制器70构造成用以控制施加的高压的高压值。液体运送件10具有后端部，该后端部连接到加压罐40。加压罐40通过液体运送件10向发射电极的一个端部供应存储在加压罐中的例如水的液体。加压罐40限定用于将液体供应到液体运送件10的液体供应装置以及用于向液体施加压力的加压装置。通过使用水作为液体来解释本实施方式的静电喷雾设备。然而，本发明的静电喷雾设备能够使用除了水以外的其它液体。

水被供应到发射电极并且通过表面张力在发射电极的末端处形成水珠。高压电源将例如-8kV的高压施加到发射电极20，并且在对置电极30和发射电极的放电端部之间产生高压电场。该高压电场通过静电电荷而使水带电，并导致发射电极20释放出带电水微粒的雾。施加在发射电极20和对置电极30之间的高压在对置电极30和保持在发射电极20的一个端部处的水之间产生库仑力，由此形成从水珠表面突出的泰勒锥TC。随后，电荷集中到泰勒锥TC的末端。泰勒锥末端的电场密度变大。由于泰勒锥末端的电场密度变大，所以泰勒锥末端的库仑力变大，由此发展成大的泰勒锥TC。当库仑力变得大于水的表面张力W时，泰勒锥反复分裂(雷利分裂)。从而，产生大量纳米级的带电水微粒的雾。该纳米级的带电水微粒的雾通过从发射电极20向对置电极30流动的离子风所产生的气流运送，并通过对置电极30释放。

加压罐40通过泵52被供以来自补给罐50的水。加压罐40的水位始终控制在相同的水位。维持在能够保持相同水位的加压罐向发射电极20的一个端部施加恒定的水头压力。为此，加压罐40设有水平传感器42。泵52通过压力调节装置72来控制，由此使得由水平传感器42检测的水位保持为恒定的水位。压力调节装置72构成控制器70并控制泵52用以产生压力值，即，由压力设定装置80设置的水头压力。

液体运送件10为管状构造。液体运送件10在其一个端部形成有发射电极20，该发射电极20形成为毛细管。横跨加压罐40和发射电极20的液体运送件10的部分形成具有不会发生毛细作用的内径。因此，水头压力施加到形成在发射电极20处的水珠上。液体运送件10的内径朝向其一个端部逐渐地变小，该端部为所述毛细管。水通过毛细管供应到发射电极的末端，并通过表面张力在发射电极的末端处形成水珠。控制水头压力使其不会阻止表面张力形成水珠。水头压力施加到由高压形成的泰勒锥TC。

水头压力施加到具有由表面张力保持着形式的泰勒锥TC。通过施加高压，除了泰勒锥表面的末端以外的电荷集中的一些部分也产生分裂。除了泰勒锥末端以外的所述一些部分的电荷量少于泰勒锥末端处的电荷量。除了泰勒锥末端以外的所述一些部分具有很少的用来分裂水的能量。因此，认为主要产生了微米级的带电水微粒的雾。从而，通过向保持在发射电极20末端并受到压力的水施加高压，从泰勒锥TC的末端产生纳米级的带电水微粒的雾。并且，从除了泰勒锥TC末端以外的一些部分产生微米级的带电水微粒的雾。纳米级和微米级的带电水微粒的雾以散布的状态释放到空间。发射电极20通过压力继续被供水，并连续地产生带电水微粒的雾。

纳米级的带电水微粒的雾包括自由基。自由基分解有害物质，对空间中的物质进行杀菌，并且为空间中的物质除异味。微米级的带电水微粒的雾散布到空间中并为空间加湿。

压力调节装置72改变用于施加到发射电极20的压力，由此来调节颗粒尺寸分布以及纳米级和微米级的带电水微粒的雾的产生量。即，根据由压力设定装置80设置的压力，能够选择颗粒尺寸分布和产生量的比例。当使用时发射电极20能够产生包括最佳数量的纳米级和微米级的带电水微粒的雾的混合雾。

在本申请中，纳米级限定在等于或大于3nm并且等于或小于100nm的范围内。微米级限定在超过0.1μm并且等于或小于10μm的范围内。

构成静电喷雾设备的上述部件结合在图2和图3所示的外壳100中。外壳100包括基部110和覆盖基部110的盖120。基部110保持与加压罐40整合为一体的液体运送件10、补给罐50和泵52。盖120保持对置电极30。发射电极20和对置电极30设置在外壳100的外表面。外壳100与构成高压电源60、控制器70和压力设定装置80的电气部件相结合。盖120设有窗口122。设置窗口122以便检查由透明材料制成的补给罐50的水位。补给罐50设有帽54，并且根据需要向补给罐50供水。

在根据本发明的静电喷雾设备中，液体运送件10设有过滤器12，该过滤器12截获例如Ca和Mg的矿物质。因此，当静电喷雾设备使用自来水时，过滤器12防止矿物质沉积在发射电极20上。

图4示出结合到食品容器90中的静电喷雾设备，食品容器90存储诸如蔬菜等食品。该食品容器90能够通过纳米级的带电水微粒的雾来分解例如农用化肥的有害物质、对食品进行杀菌和为食品除异味。该食品容器90能够通过微米级的带电水微粒的雾来保持食品容器90的内部空间中的适当湿度。特别地，在食品容器中存储蔬菜的情况下，大量的微米级的带电水微粒的雾通过蔬菜的气孔供应到蔬菜组织。因此，食品容器能够保持蔬菜新鲜。

食品容器设有用于保持预定温度的温度调节器92。温度调节器92的外表面设置有电源按钮94和温度调节钮95。静电喷雾设备M由电源按钮94操作并将纳米级和微米级的带电水微粒的雾释放到容器91中。

已知叶菜类蔬菜不能仅通过向叶子表面供水来保持其新鲜，但是能够通过经过叶子的气孔将水供应给叶子的组织来保持其新鲜。叶菜类蔬菜的叶子的气孔大约100-200μm长、10μm宽。因为纳米级的带电水微粒的雾具有极小的颗粒直径，所以纳米级的带电水微粒的雾可通过叶子的气孔进入叶子的组织中，但是无法向叶菜类蔬菜供应用于保持叶菜类蔬菜新鲜所必需的水。然而，与纳米级的带电水微粒的雾相比，微米级的带电水微粒的雾具有大量的水。微米级的带电水微粒能够通过叶子的气孔进入叶子的组织，能够向叶菜类蔬菜的组织供应足够量的水，并能够保持叶菜类蔬菜的新鲜。为此，将结合到食品容器中的静电喷雾设备调节到适当的压力以及调节到适当的施加电压，以产生具有在等于或小于10μm(优选地，等于或大于0.5μm并且等于或小于1.5μm)的范围内的颗粒尺寸分布峰值的微米级的带电水微粒的雾。

此外，纳米级的带电水微粒的雾能够通过气孔进入叶菜类蔬菜的组织中，能够分解进入叶菜类蔬菜组织内部的例如农用化肥的有害物质、能够对叶菜类蔬菜的组织内部进行杀菌和除异味，以及能够分解附着到叶菜类蔬菜的有害物质、能够对叶菜类蔬菜进行杀菌和能够为叶菜类蔬菜除异味。在这种情况下，调节压力和施加电压以产生具有在等于或大于3nm并且等于或小于50nm的范围内的颗粒尺寸分布的纳米级的带电水微粒的雾。

图5示出在结合有上述静电喷雾设备的食品容器中的叶菜类蔬菜的保鲜效果(活性效果)。在这个实验中，准备萎蔫的芹菜杆作为样本并放入具有30升容量的容器91中。容器91的内部由蓝色的发光二极管照亮以作为模拟阳光，保持在5摄氏度，并且保持在99％的湿度。通过在发射电极20和对置电极30之间施加8kV使得静电喷雾设备M向容器91释放出纳米级和微米级的带电水微粒的雾。带电水微粒的雾的产生量为每小时2g。图5中的曲线X示出放在容器91中三天的萎蔫的芹菜杆的重量变化率。萎蔫的芹菜杆的重量变化率增加到102％。并且保持了芹菜的新鲜。同时，图5中的曲线Y示出了在不驱动静电喷雾设备的情况下使用上述食品容器90的过程。在这种情况下，三天后，芹菜的重量变化率下降到89％，而且芹菜变得更加萎蔫并不再新鲜。

此外，在上述食品容器中进行了从叶菜类蔬菜分解农用化肥的实验。在这个实验中，存放杀螟硫磷(MEP 1ppm，0.1ml)的陪替氏培养皿作为农用化肥的一个示例放置在30升容量的容器91中。容器91的内部由蓝色发光二极管照亮以作为模拟阳光。通过在发射电极20和对置电极30之间施加8kV使得静电喷雾设备M向容器91释放纳米级和微米级的带电水微粒的雾。带电水微粒的雾的产生量为每小时2g。结果，24小时后农用化肥的去除率为44％。因此，非常明显，带电水微粒的雾具有良好的去除农用化肥的效果。此外，由静电喷雾设备所产生的自由基的量为12μM/L。

图6示出根据本发明的静电喷雾设备的另一实施方式。在本实施方式中，静电喷雾设有活塞44，其用作加压装置。为此，其它的构造和操作与上述实施方式相似，并省略重复的描述。活塞44设置在形成于液体运送件10的后端部的加压罐40处。活塞44由致动器46驱动，并对从加压罐40供应到液体运送件10的水施加压力。致动器46由压力调节装置72控制，产生由压力设定装置80选择的压力，并向形成在发射电极20末端处的泰勒锥TC施加压力。在本实施方式中，加压罐40限定为液体供应装置，且活塞限定为加压装置。

Claims (10)

1.一种静电喷雾设备，包括：

液体运送件，在其一个端部形成有发射电极；

对置电极，其与所述发射电极以对置的关系设置；

液体供应装置，其用于向所述液体运送件供应液体；

高压电源，其构造成用以在所述发射电极和所述对置电极之间施加高压，以使供给到所述发射电极的末端的液体带电，用以从所述发射电极的末端释放带电微粒的雾；

其中

所述液体供应装置包括加压装置，所述加压装置构造成向所述发射电极上的液体施加压力，用以从所述发射电极的末端释放尺寸在3nm到100nm的纳米级以及0.1μm到10μm的微米级之间的宽范围内的带电微粒的雾。

2.如权利要求1所述的静电喷雾设备，其中所述液体运送件为包括主管以及从所述主管延伸并限定所述发射电极的毛细管的管状构造，所述主管具有与所述毛细管的内径相比足够大的内径，从而不会引起毛细作用；

所述主管在其后端部设有加压罐，所述加压罐限定所述液体供应装置，从而存储在所述加压罐中的液体向所述毛细管末端处的液体施加压力。

3.如权利要求2所述的静电喷雾设备，其中所述加压罐构造成用以向所述毛细管的末端处的液体施加所存储液体的水头压力。

4.如权利要求3所述的静电喷雾设备，进一步包括：

补给罐，其耦联到所述加压罐；和

水平传感器，其构造成用以检测所述加压罐中的液体的液位；以及

补给装置，其构造成用以将液体从所述补给罐添加到所述加压罐，以使得由所述水平传感器检测的液位保持在恒定水平。

5.如权利要求2所述的静电喷雾设备，其中所述加压罐包括为液体加压的活塞。

6.如权利要求1所述的静电喷雾设备，其中所述尺寸在微米级的带电微粒的雾具有峰值处于0.5μm到1.5μm的颗粒尺寸分布。

7.如权利要求1所述的静电喷雾设备，其中所述尺寸在纳米级的带电微粒的雾具有峰值处于3nm到50nm的颗粒尺寸分布，且所述尺寸为微米级的带电微粒的雾具有峰值处于0.5μm到1.5μm的颗粒尺寸分布。

8.如权利要求1所述的静电喷雾设备，其中设置有压力调节装置用以调节由所述加压装置施加到液体的压力。

9.如权利要求1所述的静电喷雾设备，其中所述液体运送件包括过滤器，所述过滤器构造成用以截获液体中包含的矿物质。

10.一种设有如权利要求1至9中任一项所述的静电喷雾设备的食品容器。

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