CN101557878A - 用于在温度调节设备中使用的静电雾化单元 - Google Patents

Abstract

一种静电雾化单元，该静电雾化单元用于在温度调节设备中使用以增添生成用于温度调节空间的除臭和/或杀菌的带电水微粒雾的功能。该设备具有冷空间，该冷空间中的空气被冷却装置冷却，并被馈送以冷却通过隔离物从冷空间中划分的温度调节空间。雾化单元具有发射电极，该发射电极被配置用于凝结来自周围空气中的水。高电压源将高电压施加到发射电极，以将凝结的水雾化为带电水微粒子，该带电水微粒子被从发射电极排放到温度调节空间中。发射电极具有冷却耦合器，该冷却耦合器通过隔离物与冷空间建立热传递关系，以通过使用该设备固有的冷却装置来冷却发射电极。

Description

用于在温度调节设备中使用的静电雾化单元

技术领域

本发明涉及静电雾化单元，该静电雾化单元用于在诸如冰箱、空调或类似设备之类的温度调节设备中使用，以增添生成带电水微粒雾的功能。

背景技术

日本专利公开2006-68711公开了一种能够生成带电水微粒雾的静电雾化单元。该单元具体被配置用于使来自大气中的水凝结并将凝结的水雾化成带电水微粒雾。为此，雾化单元包括对发射电极进行冷却以使发射电极上的水凝结的冷却装置，该冷却装置消除了提供保存水的水箱和将水从水箱馈送到发射电极的机构的需要。在这点上，现有的雾化单元可以被成功地并入到设备或交通工具中，以增添具有除臭和/或杀菌的伴随效果的生成雾的功能。然而，由于该单元必需例如由珀耳帖(Peltier)效应模块实现的冷却模块来使水凝结并将水提供给发射电极，因此当该单元被并入到设备中时，特别是当该单元被并入到固有地装配有可用于冷却发射电极的冷却装置的诸如冰箱或空调等的设备中时，该冷却模块自身给该设备增加了额外的体积。

发明内容

鉴于以上问题，本发明被实现以提供一种静电雾化单元，该静电雾化单元可以被并入温度调节设备中，以便以最小的空间和成本要求增添生成带电水微粒雾的功能。该设备包括被配置成具有通过隔离物划分的温度调节空间和冷空间的壳体，并且包括冷却装置，该冷却装置用于相对于温度调节空间而冷却冷空间以提供温度调节空间与冷空间之间的温差，以便通过来自冷空间的冷空气来调节温度调节空间的温度。雾化单元包括发射电极，该发射电极被配置用于在被冷却时使来自周围空气中的水被凝结在该发射电极中。雾化单元包括高电压源，该高电压源被配置用于将高电压施加到发射电极上的水以对该水进行静电充电，并在发射电极的前端处将该水雾化为带电水微粒雾。发射电极被配置成使其前端暴露于温度调节空间并使其相对的后端通过隔离物而保持与冷空间之间的热传递关系，以便被冷空间冷却，以使发射电极上的水凝结。利用这种布置，雾化单元可以利用冷空间中的冷空气来使发射电极上的水凝结，可以无需使能给设备添加生成雾的功能的专用冷却系统，并且具有最小的结构和空间要求。

优选地，雾化单元包括被配置成容纳发射电极和高电压源的壳体。该壳体具有相互隔开的前壁和后壁，并且在后壁与隔离物相接触的情况下被安装在该隔离物上。前壁形成有用于从温度调节空间引入空气和将雾排放到温度调节空间中的出口。发射电极具有穿过后壁而突出到隔离物中的冷却耦合器。冷却耦合器可以提供用于有效地冷却发射电极从而足以使发射电极上的水凝结的、从冷空间到发射电极的热桥。因此，雾化单元可以简单地通过被安装在隔离物上而被容易地并入该设备中，并且最佳地使用了该设备中的冷空气来冷却发射电极。

隔离物可以被部分地形成为具有容纳冷却耦合器的突出端的厚度减小的部分。在这种情况下，冷却耦合器可以使其突出端接近于冷空间，以用于有效地冷却发射电极。厚度减小的部分可以通过形成在隔离物的表面中的凹部来实现，使得该凹部可以被适当地利用以将雾化单元定位在隔离物上，以用于容易的安装。

最为优选地，雾化单元包括保持与发射电极的前端相对的对置电极且被连接以接收高电压，并且发射电极被连接到与对置电极相比更接近于地电位的电位。因此，温度调节设备的隔离物或壳体可以免受高电压，以避免高电压危险。

此外，雾化单元可以附加地包括保持与发射电极之间的热传递关系的加热夹套，并被配置用于加热发射电极。在这种连接中，雾化单元包括控制器，该控制器被配置用于检测冷空间和温度调节空间之间的温差且仅当该温差超过临界水平时才启动加热夹套。因此，防止了发射电极被过冷却，并且因此防止了发射电极上水的冻结，使能持续生成雾。

替代性地，发射电极可以被配置成使其后端穿过后壁突出到隔离物中，以通过该隔离物而建立与冷空间之间的热传递关系，以用于有效地冷却发射电极以使发射电极上的水凝结。在这种情况下，发射电极优选地被冷却夹套围绕，该冷却夹套具有比发射电极更大的容积以用作蓄热器，以便保持在期望温度处冷却发射电极，以用于连续地和稳定地使水凝结。

当结合附图时，从下面对优选实施例的描述来看，本发明的这些和其它的有益特征将变得更为明显。

附图说明

图1是冰箱的示意性截面图，该冰箱是一种典型的并入有本发明的静电雾化单元的温度调节设备；

图2是在上述的温度调节设备中利用的静电雾化单元的截面图；

图3是示出了雾化单元的一部分的截面图；

图4是示出了由雾化单元生成的带电水微粒雾的示意图；

图5是示出了变型的雾化单元的一部分的截面图；以及

图6是示出了根据本发明的另一实施例的雾化单元的一部分的截面图。

具体实施方式

现在参考图1至3，示出了一种温度调节设备，该温度调节设备并入有根据本发明的优选实施例的生成带电水微粒雾的静电雾化单元50。在所示出的实施例中，冰箱10被示出作为固有地装配有生成冷空气的冷却装置的设备的典型示例。本发明不限于用于该特定示例，并且可以被用于装配有冷却装置和关联结构的空调设备等，其中该关联结构具有通过冷却装置冷却的冷空间和与该冷空间具有热传递关系的至少一个温度调节空间。

如图1所示，冰箱10包括被划分为冷空间30和多个温度调节空间的外壳20，该多个温度调节空间即为冷冻室22、蔬菜储存室24和保鲜室26。这些室分别被隔离物42、44和46与冷空间30相隔离，将在冷却装置32处生成且由风扇34吹动的冷空气提供给冷空间30。例如，所产生的在冷空间30中流动的冷空气被维持在-20℃的温度。冷空气经由有限的开孔43、45和47而被分别馈送到独立的室中以冷却该室，例如，将蔬菜室24冷却到+5℃的温度，将冷冻室22和保鲜室26分别冷却到-15℃和+7℃的温度。在这个意义上，每个室均可被称为温度调节空间。雾化单元50被安装在将蔬菜室24从冷空间30分离以将雾排放到蔬菜室24中的隔离物44上，以用于对蔬菜室24和储存在其中的内容物进行除臭和/或杀菌。

如图2所示，雾化单元50包括平坦的矩形壳体60，矩形壳体60具有彼此隔开的前壁61和后壁62，以将雾室70和驱动器室72限定在前壁61和后壁62之间，其中驱动器室72是通过分隔壁71从雾室70隔离的密封地封闭的室。底壁62具有用于可折卸地容纳框架80的开口65，框架80承载朝向在前壁61中形成的出口64而突出到雾室70中的发射电极52。环形的对置电极54被支撑到在发射电极52的前端相对的出口64周围的前壁61处。壳体60和框架80由绝缘塑性材料制成，而发射电极52和对置电极54由导电金属材料制成。如图3中最佳地示出地，发射电极52具有其连接到冷却耦合器90并被冷却耦合器90围绕的后端，该后端由具有良好导热性的金属制成为配合在框架80的中心内的圆柱形。冷却耦合器90在其前端处形成有空腔92，穿过空腔92的发射电极52在中间部分与空腔92的侧壁相隔开的情况下以其后端突出嵌入到冷却耦合器90中。冷却耦合器90具有其后端，该后端突出穿过壳体60的后壁62以建立冷空间30和发射电极52之间的热桥，以利用在冷空间30中流动的冷空气来冷却发射电极52，由此使来自周围空气中的水凝结，以恒定地提供发射电极52上的水。

雾化单元50包括高电压源74，该高电压源74在发射电极52和对置电极54之间施加高电压，以将发射电极52上的水雾化为带电的水微粒子，并由此生成从发射电极52的前端朝向对置电极54且经过对置电极54的所述粒子的雾，由此将该雾经由出口64排放到壳体60外进入蔬菜室24中。高电压源74由控制器76控制，以便以受控的方式施加高电压，以用于生成雾并将该雾连续地或以可变时间间隔地排放到蔬菜室24中。在这种连接中，发射电极52与空腔92的底部上的端子53相配合，以用于与高电压源74之间的电连接，而对置电极54在其外围上被设置有用于与高电压源74电连接的端子55。高电压源74和控制器76被容纳在与雾室70相隔离的驱动器室72中。

在本实施例中，高电压源74被配置用于将5kV施加到对置电极54并使发射电极52保持在地电位或0V，以在发射电极52的前端处生成具有毫微米数量级的直径的带负电的水微粒子。详细地说，如图4所示，高电压差使得在发射电极52的尖端处的水发展成为泰勒圆锥(Taylor cone，T)。随着泰勒圆锥的发展，电荷变为集中到圆锥的尖端，以由此进一步增大电场强度，这使得圆锥以在圆锥尖端处的增大的电荷浓度而进一步增长。在这种情况下，增大的能量被施加到圆锥的尖端，以使得瑞利分裂(Rayleigh disintegration)将圆锥雾化为毫微米数量级的带电的水微粒子。

虽然这种高电压差还使得发射电极52生成负离子，但是负离子固有地具有与带电的水微粒子相比更少的重量，并且可以被带正电的对置电极54容易地捕捉。如图4中示意性地示出地，利用该结果，大部分沿电通量线

移动的负离子(I)被附着在对置电极54上，只允许最小数量的负离子到达蔬菜室24和存储于其中的内容物(C)，由此防止蔬菜室和该内容物被过度充电，并由此最小化用户所经受的静电电击。另一方面，带负电的水微粒子(W)由于其相对大的质量以及由此导致的大的惯性力而被驱动以移动穿过对置电极54，由此到达并附着到蔬菜室24的壁上以及存储在蔬菜室24中的内容物(C)上，以用于有效的除臭和杀菌。

返回到图2和3，雾化单元50被安装在隔离物44上，并且雾化单元50的后壁附着到隔离物44，以将出口64与蔬菜室24的内部相连通，以用于将蔬菜室24的空气引入雾空间70中以及将雾排放到蔬菜室24中。隔离物44在其与蔬菜室24相对的表面中形成有凹部48，凹部48又在隔离物44中形成了厚度减小的部分。冷却耦合器90的后端被配合在凹部48中，并通过厚度减小的部分与冷空间30形成热传递关系，从而建立冷空间30和发射电极52之间的热桥。凹部48的深度被选择以提供冷却耦合器90和冷空间30之间的、足以冷却发射电极52且同时保持冷空间30和蔬菜室24之间的预期的热绝缘的最适宜的温差。然而，可以使冷却耦合器90的后端突出到冷空间30中，以用于使热传递关系针对冷空间30中的冷空气，其中发射电极52不会被冷空气过度冷却(即，冷却到使发射电极52上的水冻结的温度)。隔离物44由热绝缘材料制成，并且其除了在凹部48处之外被护套45覆盖。

如图3所示，冷却耦合器90被成形为具有比发射电极52更大的容积或热容量以持续冷却发射电极，以便连续地凝结发射电极上的水。水被凝结在暴露在冷却耦合器90的空腔92中的发射电极52的中间部分上以及从冷却耦合器90突出的前端上。该中间部分由与该中间部分相隔开的空腔90的侧壁所限制，并且也可以从空腔92的围壁被冷却。高电压源74和控制器76与冷却耦合器90相隔离，并被容纳在与雾室70相分离的驱动器室71内，以被保护免受雾和免于被冷却，由此成为干燥的，以用于在长的使用时段内的可靠的电操作。

图5示出了雾化单元的变型，该雾化单元附加地设有被布置在框架80的后端上以围绕隔离物44和框架80之间的冷却耦合器90的加热夹套100。其他配置与上述实施例相同。因此，用相似的附图标记表示相似的部分，在此不再赘述。加热夹套100被引入以在冷却耦合器90被过冷却到使发射电极52上的过量的水凝结或冻结的程度时加热冷却耦合器90。为此，雾化单元50包括：设于隔离物44上以用于感测冷空间30的温度的第一温度传感器101，分别设于前壁61上以用于感测蔬菜室24的温度和湿度的第二传感器102和湿度传感器103。在控制器76处接收这些传感器的输出，控制器76被配置用于：确定用于凝结足够量的水以连续地生成雾的、发射电极52被冷却的最适宜的温度，以及通过启动加热夹套100使冷却耦合器90的温度保持在该最适宜的温度附近。

在冰箱的工作期间，蔬菜室24的温度和湿度可能由于频繁的开门和/或变化的环境而变化。结果，有时可能产生冷空间30和蔬菜室24之间的相当大的温差，该温差将导致发射电极52的过度冷却，从而使过量的水凝结或甚至冻结。当这种情况发生时，即，当该温差超过临界水平时，控制器76进行响应以启动加热夹套100，以将发射电极52加热到最适宜的温度，由此使能保持持续地生成雾。考虑到冷空间30和蔬菜室24的变化的温度，以及还考虑到蔬菜室24的相对湿度，最适宜的温度和临界水平在控制器76处被不断地更新。

图5示出了根据本发明的第二实施例的雾化单元50，除了发射电极52被延长以在其后端处限定冷却耦合器90A之外，该雾化单元50与上述实施例相同。用相似的附图标记表示相似的部分，并且认为不需要赘述。发射电极52延伸穿过被保持在框架80中的冷却夹套90B，以使发射电极52的前端从框架80突出。发射电极52的后端(即，冷却耦合器90A)从冷却夹套90B和壳体60的底壁62突出到隔离物44的表面中的关联的凹部48A中，以通过隔离物44的厚度减小的部分来建立与冷空间30的热传递关系。冷却夹套90B由导热金属材料制成为在框架80或壳体60内围绕发射电极52的圆柱形。因此，发射电极52被冷空间中的冷空气冷却，以使发射电极52上的水凝结，以用于生成带电水微粒雾。在本实施例中，冷却夹套90B具有与发射电极相比更大的容积以用作蓄热器，以用于有效地冷却发射电极52。本实施例可以被变型为包括加热夹套100和如上文所述的相关的控制。

在上述的实施例和变型中，高电压源74优选地将高电压施加到对置电极54，并且发射电极52被连接到地电位或接近于地电位，以保持设备的外壳20不被施加高电压。然而，如果发射电极和设备外壳之间构成充分的电绝缘，则可以相对于对置电极54而对发射电极52施加高电压，例如，对发射电极施加+5kV并使对置电极连接到地电位。如同参考图4所讨论的那样，在此情况下，凝结的水被雾化为带正电的水微粒子，该带正电的水微粒子以雾的形式被排放到蔬菜室(即，温度调节空间)中，同时来自发射电极的正向放电通过地电位的对置电极而受阻，从而避免了静电电击。

Claims (8)

1.一种用于在装配有冷却装置的温度调节设备中使用的静电雾化单元，

所述设备被配置成具有通过隔离物划分的温度调节空间和冷空间，所述温度调节空间被配置成使所述温度调节空间的温度通过经所述冷却装置冷却的来自所述冷空间的空气而被调节，

所述雾化单元包括：

发射电极，被配置用于在被冷却时使来自周围空气中的水被凝结在所述发射电极中；

高电压源，被配置用于将高电压施加到所述发射电极上的水以对所述水进行静电充电，以用于将所述水雾化成带电水微粒雾；

其中，

所述发射电极被配置成使所述发射电极的前端暴露于所述温度调节空间，并使所述发射电极的相对的后端通过所述隔离物而保持与所述冷空间的热传递关系，以便被所述冷空间冷却，以使所述发射电极上的所述水凝结。

2.根据权利要求1所述的静电雾化单元，其中所述雾化单元包括被配置用于容纳所述发射电极和所述高电压源的壳体，所述壳体具有相互隔开的前壁和后壁，并且所述壳体在所述壳体的后壁处被安装在所述隔离物上，所述前壁被形成有用于从所述温度调节空间引入空气和将所述雾排放到所述温度调节空间中的出口，

所述发射电极具有穿过所述后壁而突出到所述隔离物中的冷却耦合器。

3.根据权利要求2所述的静电雾化单元，所述隔离物被部分地形成有容纳所述冷却耦合器的突出端的厚度减小的部分。

4.根据权利要求3所述的静电雾化单元，其中所述隔离物在所述隔离物的表面中形成有限定所述厚度减小的部分的凹部。

5.根据权利要求1所述的静电雾化单元，其中所述雾化单元包括被保持为与所述发射电极的前端相对的对置电极，

所述高电压源被连接以将所述高电压施加到所述发射电极和所述对置电极两端，并且所述发射电极被连接到与所述对置电极相比更接近于地电位的电位。

6.根据权利要求1所述的静电雾化单元，其中所述发射电极被保持与加热夹套之间的热传递关系，所述加热夹套被配置用于加热所述发射电极，

所述雾化单元包括控制器，所述控制器被配置用于检测所述冷空间和所述温度调节空间之间的温差以及仅当所述温差超过预定阈值时才启动所述加热夹套。

7.根据权利要求1所述的静电雾化单元，其中所述雾化单元包括被配置用于容纳所述发射电极和所述高电压源的壳体，所述壳体具有相互隔开的前壁和后壁，并且所述壳体在所述壳体的后壁处被安装在所述隔离物上，所述前壁被形成有用于从所述温度调节空间引入空气和将所述雾排放到所述温度调节空间中的出口，

所述发射电极被配置成使所述发射电极的后端穿过所述后壁而突出到所述隔离物中。

8.根据权利要求7所述的静电雾化单元，其中所述发射电极被冷却夹套围绕，所述冷却夹套具有比所述发射电极更大的容积且被布置在所述壳体内。

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