CN102333598B - 静电雾化装置 - Google Patents

Abstract

一种静电雾化装置(4)，包括放电电极(1)和液体供给装置(2)，所述液体供给装置向所述供电电极供给液体。高压施加装置(3)向所述放电电极施加高压，以使得供给至所述放电电极的液体经受静电雾化。放电优化单元电连接至所述高压施加装置，以在所述放电电极处形成这样的电位，即，静电雾化以非周期性的方式进行并且放电不停止。

Description

静电雾化装置

技术领域

本发明涉及一种静电雾化装置，其进行静电雾化以生成纳米尺寸的带电荷水微粒，并且将水微粒提供至雾化区。

技术背景

静电雾化装置冷却雾化电极并且使得空气中的水分冷凝，从而向雾化电极提供冷凝水。高压电源电路向提供至雾化电极的冷凝水施加高压。这导致可生成纳米尺寸的带电荷水微粒的静电雾化。第2005-131549号日本专利申请公开描述了这种静电雾化装置。

该静电雾化装置向雾化电极施加初始电压以开始静电雾化。当向静电电极施加电压时，库仑力作用在雾化电极的末端部处形成的水上。从而，水平面局部上升而形成为锥形(泰勒锥)。泰勒锥的末端部处的电荷浓度使这一部分的电场密度增大。这使得在末端部处生成的库仑力增大，从而泰勒锥进一步增长。当泰勒锥末端部的电荷密度增大时，泰勒锥末端部的水接收超过表面张力的能量(高密度电荷的斥力)。这使得泰勒锥末端部的水发生破碎和分散(瑞利分裂)，并且生成纳米尺寸的带电荷水微粒。

当静电雾化发生时，高密度电荷的斥力使得泰勒锥末端部的水发生破碎和分散时会产生噪声。当水发生破碎和分散时，特里切尔脉冲频率变化变小，并且静电雾化循环发生。从而，某一频率的噪声变得突出，从而产生不适宜的噪声。

发明内容

本发明提供了一种静电雾化装置，其在减小令人不舒服的噪声的同时适当地生成带电荷的水微粒。

本发明还提供了一种静电雾化装置，其在减小令人不舒服的噪声的同时以较小的功耗适当地生成带电荷的水微粒。

本发明的一个方面为一种包括放电电极的静电雾化装置。液体供给装置向所述放电电极供给液体。高压施加装置向所述放电电极施加高压，以使得供给至所述放电电极的液体经受静电雾化。放电优化单元电连接至所述高压施加装置，以在所述放电电极处形成这样的电位，即，静电雾化以非周期性的方式进行并且不会使得放电停止。这一结构减小了特定频率的噪声，并且降低了令人不舒服的噪声。此外，放电时间为合适的值。由此以较低功耗持续生成带电荷的水微粒。

较佳地，所述放电优化单元包括串联至所述高压施加装置的电阻。所述电阻的电阻值为40MΩ～150MΩ，以使静电雾化发生时的特里切尔脉冲频率变化大于等于0.17kHz。这一结构减小了某一特定频率的噪声，并且降低了令人不舒服的噪声。此外，放电时间设为合适的值。由此，以较低功耗持续生成带电荷的水微粒。

较佳地，所述放电优化单元串联在所述放电电极与所述高压施加单元之间。由此，以简单结构实现放电。

附图说明

结合附图，参考下文描述的本发明现时较佳实施例，可最好地理解本发明及其目的和优点，其中：

图1为示出根据本发明的静电雾化装置的示意图；

图2示出了电阻值和峰电流值的关系；

图3示出了电阻值和频率(特里切尔脉冲)的关系；

图4示出了电阻值和频率变化(特里切尔脉冲频率变化)的关系；

图5A示出了表1所包括的实例1的放电电流波形；

图5B示出了表1所包括的实例3的放电电流波形；

图6示出了表1的实例1和3之电阻值的声压频率特性；

图7A示出了连接75MΩ电阻R时放电电极处的电压变化；

图7B示出了连接170MΩ电阻时放电电极处的电压变化。

具体实施方式

现参考附图描述本发明的一个实施例。图1为示出静电雾化装置4的示意图。静电雾化装置4包括放电电极1、液体供给装置2，以及高压施加装置3。液体供给装置2向所述放电电极供给液体。高压施加装置3向供给至放电电极1的液体施加高压。

图1所述的实施例中，液体供给装置2例如可为冷却装置。冷却装置冷却放电电极，以使得空气中的水分冷凝在放电电极1上。这就向放电电极1供给了水。冷却装置，或液体供给装置2，例如包括珀耳帖单元6。

珀耳帖单元6包括两块珀耳帖电路板10和多个设置在两块珀耳帖电路板10之间的热电元件11。各珀耳帖电路板10包括绝缘板和设在绝缘板一侧的电路单元。绝缘板由氧化铝或氮化铝制成，并具有高导热性。热电元件11保持在两块珀耳帖电路板10的电路单元之间，所述电路单元彼此面对面以电连接相邻的热电元件11。当电流经由珀耳帖输入线12流入热电元件11时，热量从一块珀耳帖电路板10传送到另一块珀耳帖电路板10。

图1的实施例中，珀耳帖单元6一侧的珀耳帖电路板10用作冷却侧。冷却绝缘板13连接到冷却珀耳帖电路板10的外侧。冷却绝缘板13具有高导热性和耐高压的特性，并由氧化铝或氮化铝等制成。冷却珀耳帖电路板10的绝缘板和冷却绝缘板13构成冷却部7。另一块珀耳帖电路板15用作热辐射侧。具有高导热性并由铝之类的金属制成的热辐射部14连接至热辐射侧珀耳帖电路板10的外侧。

壳体8由聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂，聚碳酸酯，或聚苯硫醚(PPS)树脂之类的绝缘材料制成。壳体8包括带有开口(图1中的右侧和左侧)的管状壁。此外，壳体8包括中间部，在所述中间部隔板15将壳体8分隔成容纳腔9和放电腔16。容纳腔9具有带开口的后侧(从图1看为下侧)，以及从该带开口后侧的整个圆周延伸出来并连接到热辐射单元14的凸缘22。放电腔16具有带开口的前侧(从图1看为上侧)。环形相对电极17设置在该带开口的前侧。

珀耳帖单元6容纳于容纳腔9中，并且热辐射部14位于容纳腔9的外侧。在这一状态下，热辐射单元14的周部固定于凸缘22以将珀耳帖单元6容纳入壳体8之中。

当壳体8连接至珀耳帖单元6时，放电电极1配合入穿通隔板15的孔18中。放电电极1包括设在容纳腔9中的底部(大直径部)。放电电极1的其余部分设在放电腔16之中。放电电极1的底部(大直径部)保持在壳体8的隔板15与珀耳帖单元6的冷却部7之间。这使得放电电极1处于压靠于珀耳帖单元6的冷却部7的状态。可通过具有优良热导性的粘合剂将超热珀耳帖单元6的冷却部7和放电电极1的底部粘合在一起。可由密封件19对放电电极1配合入其中的孔18进行密封。

连接至珀耳帖单元6的冷却部7的放电电极1一般为棒状，并且由具有高导热性形和导电性的材料制成。当被珀耳帖单元6冷却时，放电电极1产生冷凝水。环形相对电极17的中心位于从放电电极1的末端部延伸出去的位置。

如图1所示，穿过壳体8的高压施加板5设在放电腔16中。高压施加板5具有连接至放电电极1靠近底部处的第一端部，以及穿出壳体8的第二端部。高压施加板5的第一端部位于放电腔16中。高压施加板5的第二端部通过高压导线21连接至高压施加装置3。高压施加装置3向放电电极1施加高电压。图1所示的实施例中，相对电极17也连接至高压施加装置3。高压施加装置3在放电电极1和相对电极17之间施加高压。

此外，图1的实施例中，向放电电极1施加高压的电路还串联有40MΩ～150MΩ的电阻R。电阻R用作放电优化单元。此处，“向放电电极1施加高压的电路”系指图1实例中的高压施加装置3。这一情况下，电阻R设在连接高压施加装置3和高压施加板5的导线21上。即，电阻R设在用于向放电电极1施加高压的路径上。电阻R可为相互串联的两个或两个以上的电阻。

在静电雾化装置4中，当电流流到热电元件11时，各个热电元件11沿同一方向(如图1所示从上侧至下侧)传送热量。这冷却了珀耳帖单元6的冷却部7，而冷却部7随之又冷却连接于冷却部7的放电电极1。从而，放电电极1周围的空气得以冷却，并且气中的水分发生冷凝和液化。这在放电电极1的末端部上形成冷凝水。

控制单元(未示)控制高压施加装置3的高压施加以及流至珀耳帖单元6的电流流动。

在放电电极1被冷却且在放电电极1的末端部上形成冷凝水的状态下，高压施加装置3向放电电极1的末端部上的水施加高压。所述高压使得放电电极1的末端部上水带上电荷，并且库仑力作用在带电荷的水上。从而，所述水的水平面局部升高并形成为锥形(泰勒锥)。锥形水的末端处的电荷浓度增加了在所述末端处的电荷密度。高密度电荷的斥力使水破碎和分散(瑞利分裂)。以这种形式进行静电雾化，从而产生具有纳米尺寸并包含自由基的带电荷水微粒(负离子雾)。

如前所述，40MΩ～150MΩ的电阻R串联至向放电电极1施加高压的电路，或者说是高压施加装置3。如下所述，表1列出了随电阻R值变化而测得的声压、放电电极1的峰电流值、频率(特里切尔脉冲频率)、及频率变化(特里切尔脉冲频率变化)。表1中，电阻R的值表示为串联的放电电极侧电阻和接地侧电阻的电阻和。

表1

图2示出了基于表1测量结果的电阻值和峰电流值的关系。图3示出了基于表1测量结果的电阻值和频率(特里切尔脉冲)的关系。图4示出了基于表1测量结果的电阻值和频率变化(特里切尔脉冲频率变化)的关系。

由图2、3、及4可知，电阻值增大时，峰电流值、特里切尔脉冲频率、及特里切尔脉冲频率变化增大。此外，由表1可知，电阻值增大时，声压增大，特里切尔脉冲频率特征变宽。

图5A和5B分别示出了表1所包括的实例1和3的放电电流波形。更具体地，图5A示出了串联至高压施加装置3的电阻R包括75MΩ放电电极侧电阻和13MΩ接地侧电阻时的放电电流波形。图5B示出来串联至高压施加装置3的电阻R仅包括3MΩ放电电极侧电阻(无接地侧电阻)时的放电电流波形。由图5A和5B所示，随着串联至高压施加装置3的电阻R的电阻值增大，放电电流波形变为非周期性。

图6示出了实例1和3之电阻值的声压频率特性。如图6所示，当电阻值小时(实例3)，特定频率处的噪声增大。当电阻值大时(实例1)，特定频率处的噪声减小。

根据图4，可相信串联至向放电电极1高压施加装置3的电阻R的电阻值增大，使得特里切尔脉冲频率变化增大，理由如下。

当电阻R串联至高压施加装置3时，电阻R的电阻值的增大缩短了累积放电所需电荷的时间(充电时间)。因此，通过增大电阻R的电阻值的增大来缩短充电时间，即使在泰勒锥未生成至某一长度(泰勒锥的末端到相对电极17之间的距离较长)时，放电所需的电荷已累积并且使得能够进行放电。即，使得能够进行由放电导致的静电雾化。换言之，当泰勒锥处于生长阶段时，电荷电位可达到引起在泰勒锥的末端处放电的电位，从而发生瑞利分裂。因此，即使泰勒仍然在生长，当电荷电位达到能够进行放电的状态时，发生静电雾化。这样，当累积了放电所需电荷时，在泰勒锥的任何生长阶段都能发生放电。由此，当放电开始时，泰勒锥的尺寸发生变化，并且泰勒锥以非周期性的方式作用。即，当静电雾化发生时，放电电流波形为非周期性。

这样，非周期性的静电雾化减小特定频率的噪声。这减小了使人不舒服的噪声。

只要特里切尔脉冲频率变化大于等于0.17kHz，当静电雾化发生时以某一频率产生的噪声得以减小，籍此减小了使人不舒服的噪声。参考图4，串联至高压施加装置3的电阻R必须为大于等于40MΩ，以使得特里切尔脉冲频率变化大于等于0.17kHz。

当串联至高压施加装置的电阻R增大以缩短充电时间，当泰勒锥还未生长至能够使得静电雾化发生的水平时，可发生空放电。另一方面，当在已生成较大泰勒锥的状态下发生放电时，拉动泰勒锥的力太强。这可使得放电即刻停止，并且阻碍继续生成带电荷的水微粒。

图7A示出了联接75MΩ电阻R时放电电极1处的电压变化。图7B示出了联接170MΩ电阻R时放电电极1处的电压变化。图7A和7B中，纵轴代表电压，横轴代表时间。

由图7可知，当联接170MΩ电阻R时，拉动泰勒锥的力太强，放电瞬间停止。

这样，使得放电瞬间停止的电阻R为大于等于150MΩ。

因此，较佳实施例中，为了在放电电极1处形成这样的电位，即，静电雾化以非周期性的方式进行并且不会使得放电停止，可将40MΩ～150MΩ的电阻R串联至高压施加装置3，以使静电雾化发生时的特里切尔脉冲频率变化大于等于0.17kHz。这一结构中，静电雾化为非周期性。这减小了特定频率的噪声，并且减小令人不舒服的噪声。此外，放电时间设为合适的值。这减小了功耗。再者，避免了泰勒锥的消除(即，放电停止)。这样连续不断地生成带电荷的水微粒。

上述实施例的静电雾化装置4中，很明显可剔除相对电极17。

本领域的技术人员应理解，本发明可不脱离本发明精神和范围的情况下以许多其它具体形式实现。因此，在此的实施例和实施方式应当认为是说明性的而非限制性的，并且本发明不限于在此给出的细节，而可以在所附的权利要求的范围内及其等同范围内作修改。

Claims (2)

1.一种静电雾化装置，包括：

放电电极；

液体供给装置，其向所述放电电极供给液体；

高压施加装置，其向所述放电电极施加高压，以使得供给至所述放电电极的液体经受静电雾化；及

放电优化单元，其电连接至所述高压施加装置，以在所述放电电极处形成这样的电位，即，使得静电雾化以非周期性的方式进行并且不会使放电停止，其中所述放电优化单元包括串联至所述高压施加装置的电阻，并且所述电阻的电阻值为40MΩ～150MΩ，以使静电雾化发生时的特里切尔脉冲频率变化大于等于0.17kHz。

2.如权利要求1所述的静电雾化装置，其中所述放电优化单元串联在所述放电电极与所述高压施加装置之间。

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