CN101410187B - 静电雾化设备 - Google Patents

Abstract

向位于雾化嘴的顶端处的发射电极供应的液体接收高电压并且被充电。从发射电极生成纳米尺寸的带电水微粒雾。压力调节装置调节向在发射电极的顶端上的液体施加的压力。因此选择用于生成纳米尺寸的带电水微粒雾的模式或者用于生成纳米和微米尺寸的带电水微粒雾的模式。

Description

静电雾化设备

技术领域

本发明涉及一种能够生成在必要时与微米尺寸的带电微粒雾混合的纳米尺寸的带电微粒雾的静电雾化设备。

背景技术

日本专利申请第H5-345156号公开了一种配置用以使水静电雾化以生成带电水微粒雾的静电雾化设备。静电雾化设备被配置用以使向发射电极供应的水生成瑞利分裂以使水雾化，由此生成纳米尺寸的带电水微粒雾。带电水微粒雾包括基团(radical)并且能够在室内漂浮多个小时。带电水微粒雾能够扩散到室内并且能够在雾扩散的室内粘附和渗透物质，由此有效地对物质杀菌和除臭。带电水微粒雾能够湿润室内。然而，带电水微粒雾具有纳米尺寸的直径。也就是说，即使大量雾带电，纳米尺寸的带电水微粒雾仍不能充分地湿润室内。在这样的方式下，当需要湿润时，静电雾化设备一般与生成水汽的传统加湿器一起使用。

发明内容

鉴于上述问题，实现本发明以提供一种具有分解有害物质、对物质杀菌和对物质除臭的功能并且具有在必要时添加加湿功能的静电雾化设备。

根据本发明的静电雾化设备包括管状雾化嘴、供给箱和高电压源。管状雾化嘴在它的顶端具有发射电极。供给箱被配置用以容纳液体并且配置用以向雾化嘴供应液体。高电压源被配置用以向发射电极施加高电压以对于向发射电极供应的液体静电充电从而从发射电极的顶端生成带电液体微粒雾。

向发射电极供应的水通过表面张力在发射电极的顶端形成为水球。高电压源向发射电极的顶端施加高电压、在保持于发射电极的顶端处的水球形成泰勒圆锥、然后使电荷集中于泰勒圆锥的顶端。泰勒圆锥的顶端被充电、然后分裂，使得泰勒圆锥的顶端生成纳米尺寸为3nm至100nm的带电水微粒雾、然后扩散。这时，供给箱中的水向泰勒圆锥施加水头压力并且使表面张力的平衡倾斜。因而，除泰勒圆锥的顶端以外的部分分裂。除泰勒圆锥的顶端以外的部分集中少量电荷。因此，除泰勒圆锥的顶端以外的部分具有很少的分裂能量，由此主要生成0.1μm至10μm的微米尺寸的带电水微粒雾。纳米尺寸的带电水微粒雾具有基团并且能够通过基团来分解有害物质、对空间杀菌和对空间除臭。微米尺寸的带电水微粒雾能够有效地湿润空间。

本发明的特征在于静电雾化设备包括配置用以调节向在雾化嘴的顶端处的液体施加的压力的压力调节装置。利用这一配置，通过调节向水，即泰勒圆锥，的顶端施加的压力，有可能获得以下静电雾化设备，该静电雾化设备具有用以仅在泰勒圆锥的顶端生成分裂的模式并且具有用以在除泰勒圆锥的顶端之外的部分生成分裂以及也在泰勒圆锥的顶端生成分裂的另一个模式。因而，静电雾化设备被配置用以主要生成纳米尺寸的带电水微粒雾。另外，静电雾化设备也被配置用以生成纳米尺寸的带电水微粒雾以及生成微米尺寸的带电水微粒雾。结果，静电雾化设备能够有选择地切换这两种操作。因此，静电雾化设备具有通过纳米尺寸的带电水微粒雾所具有的大量基团来分解有害物质、杀菌和除臭的功能。此外，静电雾化设备具有湿润室内的功能以及具有通过纳米尺寸的带电水微粒雾所具有的大量基团来分解有害物质、除菌和除臭的功能。结果，静电雾化设备能够根据情形来操作任一上述功能。

压力调节装置包括补给装置、控制器和操作选择开关。补给装置用于向供给箱补给液体。控制器用于激励补给装置以控制向供给箱的液体补给量。操作选择开关用于有选择地以第一操作模式和第二操作模式之一来操作控制器。控制器被配置用以在第一操作模式中将供给箱的液位保持于第一液位。控制器被配置用以在第二操作模式中将供给箱的液位保持于第二液位。供给箱的第二液位高于供给箱的第一液位。利用这些配置，第一液位被配置用以减少供给箱中的水头压力以便仅在泰勒圆锥的顶端造成分裂。第二液位被配置用以相对地增加供给箱中的水头压力以便在除泰勒圆锥的顶端以外的部分以及在泰勒圆锥的顶端造成分裂。为此，静电雾化设备能够在第一操作模式中主要生成纳米尺寸的带电水微粒雾。静电雾化设备能够在第二操作模式中生成纳米尺寸和微米尺寸混合的带电水微粒雾。

优选的是供给箱包括第一液位传感器和第二液位传感器。在这一情况下，控制器被配置用以在第一操作模式中操作补给装置以便将供给箱的液位保持于由第一液位传感器确定的液位。控制器被配置用以在第二操作模式中操作补给装置以便将供给箱的液位保持于由第二液位传感器确定的液位。因此，静电雾化设备有可能具有对于向在雾化嘴的顶端的液体施加的水头压力的双重调节。

优选的是补给装置包括补给箱和泵。补给箱被配置用以容纳液体并且连接到供给箱。泵被配置用以将液体从补给箱供应到供给箱。

优选的是雾化嘴包括主管和毛细管。毛细管从主管连续延伸并且限定发射电极。主管的内径充分地大于毛细管的内径以便免于毛细作用。主管的后端连接到供给箱。利用这一配置，有可能经过主管向保持于毛细管的顶端处的水施加供给箱中的水头压力。在第二模式中，在供给箱中保持于第二水位的高水头压力向保持于毛细管的顶端处的水施加。因此，静电雾化设备有可能同时生成纳米尺寸和微米尺寸的带电水微粒雾。

优选的是毛细管与主管同轴。雾化嘴固定到壳，而雾化嘴的轴在水平方向上定向。供给箱具有沿着与主管的轴垂直的方向的高度。第一液位位于最低位置用于将液体从所述供给箱供应到主管和毛细管。在第一液位的这一情况下，有可能通过调节以使对于向雾化嘴供应的液体施加的水头压力最小化来有效地仅生成纳米尺寸的带电水微粒雾。

附图说明

图1示出了根据实施例的以第一操作模式操作的静电雾化设备的示意图；

图2示出了上述实施例的以第二操作模式操作的静电雾化设备的示意图；

图3示出了上述实施例的静电雾化设备的透视图；

图4示出了上述实施例在去除盖的状态下的静电雾化设备的透视图；以及

图5示出了具有上述实施例的静电雾化设备的食物储藏室的示意图。

具体实施方式

参照附图中的图1和图2来说明根据本发明的实施例的静电雾化设备。静电雾化设备包括雾化嘴10、相对电极30、高电压源60、控制器70和操作选择开关80。雾化嘴10在它的顶端具有发射电极20。相对电极30与发射电极20成相对关系来设置。高电压源60用于在发射电极20与相对电极30之间施加高电压。操作选择开关80被配置可在第一操作模式与第二操作模式之间选择以便有选择地以第一操作模式和第二操作模式之一来操作控制器。在第一操作模式中，静电雾化设备被配置用以仅生成3nm至100nm的纳米尺寸的带电微粒雾。在第二工作模式中，静电雾化设备被配置用以生成纳米尺寸的带电微粒雾以及0.1μm至10μm的微米尺寸的带电微粒雾。操作选择开关80向控制器70施加信号以便以第一操作模式或者第二操作模式来操作静电雾化设备。如后文提到的，控制器70被配置用以根据对第一操作模式和第二操作模式的选择来激励对于向雾化嘴10的顶端供应的液体施加的压力。此外，控制器70被配置用以激励高电压值。

雾化嘴10的后端与供给箱40连接。供给箱40中包含的液体如水被供应到发射电极20的顶端。本发明的静电雾化设备能够使用除水之外的各种液体。但是这一实施例说明了使用水作为液体的静电雾化设备。

向发射电极20供应的水通过表面张力发展成水球。高电压源被配置用以将高电压如-8kV施加到发射电极20以便在发射电极20的顶端处的发射末端与相对电极30之间生成高电压电场。高电压电场通过静电使水球静电充电并且随后使水球生成带电微粒雾M。在发射电极20与相对电极30之间的高电压造成在相对电极30与保持于发射电极20的顶端处的水之间生成库仑力。因此，高电压将水拉向相对电极30并且在水的表面局部地形成泰勒圆锥。在泰勒圆锥TC的顶端处的电荷集中造成发射电极20的发射末端与相对电极之间较大的电场强度，并且造成较大的库仑力。这样，高电压电场进一步形成泰勒圆锥。随后，库仑力变得大于水W的表面张力，由此重复泰勒圆锥的分裂并且生成大量纳米尺寸的带电水微粒雾。从发射电极20流向并且流过相对电极30的离子风所造成的气流使纳米尺寸的带电水微粒雾放电。

通过泵52从补给箱50向供给箱40补充水。供给箱40具有水位传感器41、42、43，这些水位传感器布置于不同高度水平并且配置用以将供给箱40中的水位信号输出到控制器70。控制器70根据操作选择开关80被选择的操作模式来控制泵52以便将水位保持于第一水平传感器41或者第二水位传感器42。操作选择开关80与补给箱50、泵52和控制器70配合以构成压力调节装置，该压力调节装置被配置用以调节向在雾化嘴10的发射电极20的顶端处供应的水施加的压力。

雾化嘴10被形成为管状配置并且包括主管12和从主管连续地延伸的毛细管。毛细管18与主管12同轴。毛细管18限定发射电极20。主管12具有沿着从供给箱40到发射电极20的顶端的长度延伸的内径。该内径具有充分大的直径以免生成毛细作用并且被配置用以向发射电极20的顶端上的水球施加水头压力。主管12具有朝着毛细管18逐渐变细的内径。向发射电极20、毛细管18供应的水通过表面张力发展成水球。第一水位传感器41、第二水位传感器42和第三水位传感器43被布置用以向水球施加供给箱中水的水头压力而不破坏通过表面张力形成的水球。供给箱40中的水向通过由高电压源施加的高电压而形成的泰勒圆锥TC施加水头压力。

雾化嘴10被固定到壳并且被设置为使它的中心轴与水平方向对准。供给箱40具有沿着垂直方向的高度并且与雾化嘴10的后端连接。供给箱40具有沿着与主管12的轴垂直的方向的高度。如图1中所示，第一水位传感器41位于最低位置用于将水填充到雾化嘴10。当供给箱的水位对应于第一水位传感器41的位置时，供给箱中的水向泰勒圆锥TC施加最小水头压力。第二水位传感器42位于第一水位传感器41以上。如图2中所示，当供给箱40容纳的水的水位等于或者低于第二水位传感器42而高于第一水位传感器41时，水具有高于最小水头压力的预定水头压力并向泰勒圆锥TC施加该预定水头压力。第三水位传感器43确定供给箱40中容纳的水所生成的水头压力的最大值。泰勒圆锥接收最小水头压力、在它的顶端生成分裂、并且在它的顶端生成纳米尺寸的带电水微粒雾。泰勒圆锥TC接收预定水头压力、在泰勒圆锥的顶端和除泰勒圆锥的顶端之外的部分生成分裂、并且生成纳米尺寸的带电水微粒雾和微米尺寸的带电水微粒雾。补给箱50还通过泵52向供给箱40供水，然后供给箱40包含更多水量。最后，控制器70被配置用以在水位达到第三水位传感器43时停止泵52。

泰勒圆锥TC具有通过表面张力维持的形状。高电压源60被配置用以向接收预定水头压力的泰勒圆锥TC施加高电压并且造成电荷集中处的泰勒圆锥顶端部分的分裂。此外，高电压源60造成除泰勒圆锥的顶端之外的部分分裂。然而，除泰勒圆锥的顶端之外的部分具有比泰勒圆锥的顶端更少的电荷。因此，除泰勒圆锥的顶端之外的部分具有很少的分裂能量。结果，除泰勒圆锥TC的顶端之外的部分主要生成纳米尺寸的带电水微粒雾。因此，高电压源60向在发射电极20的顶端接收水头压力的泰勒圆锥TC施加高电压，然后使得在泰勒圆锥的顶端生成纳米尺寸的带电水微粒雾。此外，高电压源使得在除泰勒圆锥的顶端之外的部分生成微米尺寸的带电水微粒雾。纳米尺寸和微米尺寸的带电水微粒雾在扩散状态下扩展到室内。供给箱40向发射电极20持续供水并且在发射电极20持续形成泰勒圆锥TC。因此，泰勒圆锥TC持续生成带电水微粒雾。

纳米尺寸的带电水微粒雾包括基团。纳米尺寸的带电水微粒雾中的基团分解有害物质、对室内物质杀菌并且对室内物质除臭。微米尺寸的带电水微粒雾扩展到室内并且湿润室内。

此外，除上述水位传感器之外，供给箱40有可能还包括另一水位传感器。在这一情况下，优选的是该另一水位传感器被配置用以检测在第一水位传感器与第三水位传感器之间的水位。利用这一配置，控制器70能够调节在第一水位传感器41与第三水位传感器43之间的水位。因此，有可能获得能够控制粒子尺寸分布和纳米尺寸的带电水微粒雾的生成比率的静电雾化设备。

图3和图4示出了壳100，该壳并入了构成静电雾化设备的部分。壳100包括基部110和覆盖基部110的盖120。基部110与供给箱40、雾化嘴10、补给箱50和泵52固定在一起。雾化嘴和供给箱40被一体地形成。相对电极30固定到盖120。发射电极20和相对电极30设置于壳外部。构成高电压源60、控制器70和压力调节装置80的电部件设置于壳100中。盖120具有用于确认供给箱的水位并且由透明材料制成的窗122。补给箱50具有帽54。有可能在必要时移开帽54向补给箱50中供水。

在图中所示这一实施例的静电雾化设备中，相对电极30设置于发射电极20的前侧并且被配置用以与发射电极20配合以便在其间生成高电压。然而并不认为本发明的静电雾化设备限于图中所示。例如，有可能使用壳100的一部分作为地。在这一情况下，高电压源被配置用以在发射电极20与壳100的一部分之间施加高电压。围绕发射电极20的空气充当地电势。空气在发射电极20周围充当地电势。发射电极20能够生成带电水微粒雾。

雾化嘴10具有过滤器14。过滤器14用于过滤水，由此从水中去除矿物质如钙和镁。在将自来水使用于本发明的静电雾化设备的情况下，过滤器14防止自来水的矿物质沉积于发射电极20的顶端。

图5示出了配置用以储藏食物如蔬菜的食物储藏室90。食物储藏室90具有静电雾化设备M。食物储藏室90允许静电雾化设备M将用于对物质除臭、对物质杀菌和分解有害物质的纳米尺寸和微米尺寸的带电水微粒雾生成到食物储藏室90的内部。此外，微米尺寸的带电水微粒雾将食物储藏室90的内部维持于适当的湿度。尤其是在食物储藏室90中容纳蔬菜的情况下，食物储藏室90能够向蔬菜供应大量微米尺寸的带电水微粒雾。因此，有可能获得能够保持蔬菜新鲜的食物储藏室。

食物储藏室90具有绝热器92、电源开关94和温度调节按钮95。绝热器92被配置用以将食物储藏室90的内部保持于预定温度。电源开关94和温度调节按钮95位于食物储藏室90的外表面。静电雾化设备M被配置用以通过电源开关94来启动。静电雾化设备M被配置用以根据操作选择开关80的所选操作模式来操作以便仅生成纳米尺寸的带电水微粒雾或者生成纳米尺寸的带电水微粒雾以及微米尺寸的带电水微粒雾。

众所周知在食物中有叶蔬菜不能通过仅湿润叶表面来保持新鲜。有叶蔬菜有可能经过气孔向组织供水来保持新鲜。有叶蔬菜的叶子具有长边约100-200μm而短边约10μm的气孔。纳米尺寸的带电水微粒雾经过气孔渗入组织中。然而，纳米尺寸的带电水微粒雾具有极小的粒子尺寸。不可能通过纳米尺寸的带电水微粒雾将足够量的水经过气孔供应到有叶蔬菜的组织。另一方面，微米尺寸的带电水微粒雾包含比微米尺寸的带电水微粒雾更大量的水。因此，有可能通过微米尺寸的带电水微粒雾经过气孔保持有叶蔬菜新鲜。在将静电雾化设备并入食物储藏室90中的情况下，优选的是第二操作模式被配置用以生成粒子尺寸分布小于10微米的微米尺寸的带电水微粒雾。更优选的是第二操作模式被配置用以生成粒子尺寸分布小于1.0至3.0微米的微米尺寸的带电水微粒雾。

纳米尺寸的带电水微粒雾能够对有叶蔬菜的表面杀菌和除臭并且能够分解粘附到有叶蔬菜的有害物质如农药。此外，纳米尺寸的带电水微粒雾能够经过气孔渗入有叶蔬菜的组织中，然后能够分解先前渗入组织中的农药，对组织的内部杀菌和除臭。在这一情况下，控制压力调节装置和高电压源以生成粒子尺寸分布为15至30纳米的纳米尺寸的带电水微粒雾。

上述配置示出了并入食物储藏室90中的静电雾化设备的本发明的例子。然而，并不认为本发明限于在附图中示出和在说明书中描述的内容。静电雾化设备能够在需要纳米尺寸的带电水微粒雾的室内使用。或者具体而言，静电雾化设备能够在需要纳米尺寸的带电水微粒雾以及微米尺寸的带电水微粒雾的室内使用。

Claims (5)

1.一种静电雾化设备，包括：

管状雾化嘴，在所述管状雾化嘴的顶端具有发射电极；

供给箱，被配置用以容纳液体并且向所述雾化嘴供应所述液体；

高电压源，被配置用以向所述发射电极施加高电压以便对向所述发射电极供应的所述液体静电充电，从而从所述发射电极的顶端生成带电水微粒雾；以及

压力调节装置，被配置用以调节向在所述雾化嘴的顶端处的液体施加的压力；

其中，所述压力调节装置包括：

补给装置，用于向所述供给箱补给液体；

控制器，用于激励所述补给装置以控制向所述供给箱的液体补给量；以及

操作选择开关，用于有选择地以第一操作模式和第二操作模式之一来操作所述控制器，

所述控制器被配置用以在所述第一操作模式中将所述供给箱的液位保持于第一液位，以及

所述控制器被配置用以在所述第二操作模式中将所述供给箱的液位保持于第二液位，所述供给箱的所述第二液位高于所述供给箱的所述第一液位。

2.如权利要求1所述的静电雾化设备，其中所述供给箱包括第一液位传感器和第二液位传感器，

所述控制器被配置用以在所述第一操作模式中，操作所述补给装置以便将所述供给箱的液位保持于由所述第一液位传感器确定的液位，

所述控制器被配置用以操作所述补给装置以便将所述供给箱的液位保持于由所述第二液位传感器确定的液位。

3.如权利要求1所述的静电雾化设备，其中所述补给装置包括配置用以容纳液体并且连接到所述供给箱的补给箱和配置用以将液体从所述补给箱供应到所述供给箱的泵。

4.如权利要求1所述的静电雾化设备，其中所述雾化嘴包括主管和从所述主管连续延伸并且限定所述发射电极的毛细管，所述主管的内径充分地大于所述毛细管的内径以便免于毛细作用，并且所述主管的后端连接到所述供给箱。

5.如权利要求4所述的静电雾化设备，其中所述毛细管与所述主管同轴，

所述雾化嘴固定到壳，而所述雾化嘴的轴在水平方向上定向，

所述供给箱具有沿着与所述主管的轴垂直的方向的高度，以及

所述第一液位位于最低位置，用于将液体从所述供给箱供应到所述主管和所述毛细管。

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