CN103717312A - 静电雾化器，和通过使用其进行静电雾化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一个目的是提供排列和构造可变同时成本低和结构简单的静电雾化器。静电雾化器包括喷雾位点、可与喷雾位点电连接的喷雾电极、参比电极(2)，和用于在喷雾电极(1)和参比电极(2)之间施加电压的电源(4)。参比电极(2)被布置使得当在喷雾电极(1)和参比电极(2)之间施加电压时，待静电雾化的物质从喷雾位点雾化。电源(4)监测喷雾位点的电性质，并且根据监测的喷雾位点的电性质和预定的特征调节施加在喷雾电极(1)和参比电极(2)之间的电压。喷雾电极(1)和参比电极(2)被布置使得待从喷雾位点雾化的物质的电荷被在参比电极(2)产生的至少等量的相反电荷抵消。

Description

静电雾化器,和通过使用其进行静电雾化的方法
技术领域
本发明涉及静电雾化器和使用静电雾化器的方法。具体地，但不唯一地，其涉及具有用于给静电喷雾供应电能的电源的静电雾化器。
背景技术
静电喷雾是一种通过将待雾化的物质置于适合的电场而使该物质分散的技术，该物质通常被分散作为来自液体的液滴的细小烟流。将电压施加到邻近待雾化的物质的电极(喷雾电极)和在喷雾电极邻近的至少一个其他电极之间。在适合的条件下，在电场中的液体被打碎成基本单分散粒子的喷雾。当液体弯液面经历这样的电场时，弯液面扭曲为泰勒(Taylor)锥形，由该泰勒锥形发射液滴流。
在本领域中的静电雾化的常规形式包括所谓的“点-到-面”静电雾化，其中待雾化的靶目标被充电到液体的相反极性并且成为对电极或放电电极本身。这种构造，在US7，150，412中例示，其使得被雾化以作为静电雾化的带电液滴到达并覆盖靶标的所有或大部分液体遵循在这两个电极之间产生的电场的途径。按照相同的原则，待雾化的靶标可以替代性地被接通地面或接地，如在US4,801,086和US3,735,925中公开。
备选地，构造可以包括三个以上的电极并且这些电极被布置使得在喷雾装置本身内的两个以上的电极之间产生电场。尽管由于在对电极的邻近被雾化的液体存在一定程度的部分放电，但是大部分的带电液滴将离开所述装置，并且到达未预先确定的靶标，例如在US6,302,331中。
从静电雾化器雾化的液滴的大小、电荷和流速部分由待雾化的物质的物理性质所确定，并且也由在雾化位置的电场强度所确定。当待雾化的物质，尤其是液体，具有适合的导电性、粘性和表面张力的物理性质时，对于在第一电极和第二电极之间存在的具体电场，可以获得具有基本均一的电荷分布和大小的粒子的喷雾。具体的电场典型地通过在第一和第二电极之间施加的具体电压获得。
由于电场特别随电极的几何形状等而变化，所以特定的电压将取决于电极之间的间隔(即，在物质从喷雾装置的发射点(其可以是喷雾电极)和第二电极(参比电极)的距离)。例如，当配制液体组合物以使其具有适合的物理性质时，特定的电压可能需要改变，以补偿喷雾电极和参比电极的几何排列的变化，例如由于在加工误差内的变化所导致的几何排列的变化。
备选地，如果在待雾化的液体的加工误差存在变化，如可能在液体的物理性质上出现批次与批次之间的差异，或在各种药物原材料的物理性质上出现批次与批次之间的差异，则可能需要调节具体的电压以获得适合的喷雾。
因此需要能够监测任何静电雾化器的状态和性能，从而尽管在喷雾元件的几何排列上存在变化，在待雾化的材料的配制和批次之间存在差异和在可能影响待雾化的材料的性质的环境条件上出现变化，也可以从所述装置获得适合的材料的产量。
进一步，关于材料的喷雾，如果静电雾化器包括用于贮存和将材料递送到喷雾位点的储存器，则需要能够确定储存器中的材料的水平，并且尤其是当储存器是空的或是基本上空的时候也是这样。以这种方法，装置的使用者可以发现必须提供替代储存器的时机并且当没有剩余的待雾化物质时，不会在试图喷雾物质上浪费能量。
关于这些监测喷雾状态的需要，已经在现有技术中公开了许多方案。例如，WO2005／097339的装置提供包括电压和电流监测电路的装置，所述电压和电流监测电路监测在发射(或喷雾)电极和放电“相反”电极之间施加的电压和流动的电流。在US2009／0134249中公开的装置，测量在雾化电极和对电极之间的放电电流，从而确定在电极之间施加了适合的电压以使在雾化电极上的冷凝水通过静电雾化分散。WO2007／144649的电源监测流经该装置的第一电极和第二电极的放电电流，从而调节在电极之间施加的电压。WO2008／072770的静电雾化器通过适应自激振荡型DC／DC变流器的方式监测雾化电极的“上游”电压。
用于监测电流并且响应于装置中的变化或周围环境条件变化调节喷雾状态的这些和其他设备具有不利之处，因为它们通过测量在放电电极的电流来检测在第一电极(其通常是喷雾电极)和第二电极(其通常是放电电极)之间的放电电流。在所述情形中，必要的是，在喷雾电极产生的全部粒子或部分粒子被在电极之间施加的电场引导到放电电极。在一些情形中，使用一个或多个附加电极或其他设备引导雾化的粒子从而使大部分不污染放电电极并且避免过度浪费材料。
通过测量在放电电极上的放电电流来推理监测静电雾化是不准确的，因为这样的监测依赖于关于在静电喷雾位置发出的带电物质到达放电电极的代表性量的假设。该量特别容易受装置几何形状变化等的影响，不管是否存在待雾化的物质，待雾化物质的物理性质，和周围环境条件。
另一方面，在喷雾电极上流动的电流的测量结果反映了由带电粒子所带走的电流的精确值，然而对于静电雾化器这是不可行的，因为它需要精确检测在高电压信号(典型地几kV)上携带的非常低的电流水平(典型地由高电压喷雾电极流出的1-100μA)。
通常，包含待雾化的物质的储存器被隐藏，而不被静电雾化器的使用者所发现并且关于所述储存器的填充量也不是一目了然的，特别是如果静电雾化器已经使用了一段时间更是如此。用于检测、监测或测量液位的各种装置和方法，不管是否与静电雾化器相关，都是本领域已知的。例如，在US5,627,522中，通过周期性地将移液器探针降低到液体中并且检测在液体中的探针和在空气中的探针之间的容量的变化来感知储存器中的液位。在EP0887658中公开了另一种已知方法，其中将反映储存器中的液体的表面的电磁波的相移与对照比较，由此提供关于其中留下的液位的信息。储存器的填充量可以通过计算剂量进行推断，如在US6,796,303中公开，直到已经达到目前的剂量数并且装置指示空的容器。如果剂量的量根据装置的性能的变化而变化，例如由于周围环境条件的变化而变化，则所述系统是不适合的。类似的技术在US4,817,822中公开。另一种监测储存器的间接方法可以是通过使用流动测量装置。例如，在WO2008／142393A1中，所述装置测量在一对以隔开的压力传感器之间的压降。
引文清单
专利文献
专利文献1
美国专利号7150412
专利文献2
美国专利号4801086
专利文献3
美国专利号3735925
专利文献4
美国专利号6302331
专利文献5
国际公开号WO2005／097339
专利文献6
美国专利申请公开号2009／0134249
专利文献7
国际公开号WO2007／144649
专利文献8
国际公开号WO2008／072770
专利文献9
美国专利号5627522
专利文献10
欧洲专利号0887658
专利文献11
美国专利号6796303
专利文献12
美国专利号4817822
专利文献13
国际公开号WO2008／142393A1
发明概述
技术问题
上述技术都是令人不满意的，因为它们需要另外的电子或机械元件，所述另外的电子或机械元件因为相关的复杂性，能量消耗使它们通常不适合于大量生产，尤其不适合消费者或低成本的商业市场并且在制造或使用过程中容易破碎或污染的情况。
鉴于上述问题开发了本发明，本发明的一个目的是提供这样的静电雾化器，其具有简单的构造，能够在静电雾化器外部稳定发射待静电雾化的物质。而且，本发明的第二目的是提供例如静电雾化器，该静电雾化器能够根据周围环境条件和静电雾化本身的状态调节静电喷雾输出量。
问题的解决方案
提供这样的静电雾化器是理想的，其能够以低成本和复杂性容忍由于不严格的制造公差造成的几何形状和配置(formulation)变化并且能够响应于周围环境条件和静电雾化本身的条件改变静电雾化输出量。
在本发明的第一方面，提供静电雾化器，其包括：通过用电影响物质进行静电雾化物质的喷雾位点；
可与所述喷雾位点电连接的喷雾电极；参比电极，该参比电极被布置使得当在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加电压时，待静电雾化的物质从所述喷雾位点进行雾化；和电源，所述电源在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加电压，监测所述喷雾位点的电性质，并且根据监测的所述喷雾位点的电性质调节待施加到所述喷雾电极和参比电极之间的电压，其中所述喷雾电极和所述参比电极进一步被布置使得待从所述喷雾位点雾化的物质的电荷被在所述参比电极上的至少等量的相反电荷所抵消。
所述电荷的抵消提供电荷平衡静电喷雾系统。对于电荷-平衡系统(其中电荷被抵消的系统)，为了产生远离静电雾化器的静电雾化的带电物种的稳定流动，优选通过参比电极产生等量的相反电荷并且用于电荷的抵消。
待静电雾化的物质可以是一种或多种液体，气体或固体，或其组合。
典型地，参比电极适应于通过电离空气粒子，例如通过具有用于在参比电极的附近产生强电场的已知的尖缘或点，而容易地产生相反电荷的粒子。从所述喷雾电极和参比电极释放的带相反电荷的粒子可以彼此部分或完全放电，然而从静电雾化器的角度来看这个方面是不相关的。在喷雾位点产生的带电粒子的一部分到达参比电极，并且被参比电极放电。这是电荷平衡系统的原理。在该情形中，仅未到达参比电极的带电粒子被电离的相反电荷的空气粒子抵消。然而，对于带电粒子的节能型生产，理想的是确保在参比电极的粒子不会发生部分放电。
当装置被隔离或流动时，即未电连接于大的电荷储存器如主电源时，可以获得电荷-平衡系统。对于电池供电的装置，当整个装置被隔离时，达到电荷平衡。对于电离操纵装置，重要的是确保（例如，通过足够的电绝缘)到主要输出口的静电荷流是零。
对于电荷-平衡系统，粒子电荷的类型是不相关的，因为装置可以正好等价地产生被带负电的空气离子抵消的带正电粒子以及被带正电的空气离子抵消的带负电粒子，这取决于施加的高电压的极性。然而，典型地，电场需要通过施加适合的电压或改变电极和／或电介质几何形状来调节，以获得相反带电粒子的有效电荷平衡操作。
根据第一个方面的喷雾器的电荷平衡原理具有许多优势。因为喷雾电流通过释放带相反电荷离子来反映，因此在参比电极上精确测量喷雾电流是可能的。此外，通过静电喷雾产生的带电粒子的数量会受到适当造型的参比电极的限制，因为系统可以仅产生与可以被参比电极抵消的一样多的静电雾化的带电粒子，从而导致稳定的静电雾化。因为在参比电极上的电流代表由喷雾电极释放的总电流，所以重要的是确保由于除静电雾化之外的因素导致的电荷损失在喷雾电极上被保持最少。例如，通过在喷雾电极的电化学反应可以发生电荷损失。
在本发明的第二个方面，提供一种静电雾化器，其包括：
第一喷雾位点和第二喷雾位点，物质从各个所述喷雾位点被雾化；与所述第一喷雾位点电连接的第一电极；与所述第二喷雾位点电连接的第二电极；和用于在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压的电源，所述第一喷雾位点和所述第二喷雾位点被布置使得在雾化过程中电影响储存在相应第一和第二储存器中的待雾化的物质，当在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压时，在所述第一储存器中贮存的物质从所述第一喷雾位点雾化，而在所述第二储存器中贮存的物质从所述第二喷雾位点雾化，并且所述第一电极和第二电极被布置使得从所述第一喷雾位点或所述第二喷雾位点雾化的物质的电荷分别被在所述第一喷雾位点或所述第二喷雾位点产生的至少等量的相反电荷抵消。所述电源监测所述第一喷雾位点或所述第二喷雾位点的电性质，并且根据(i)监测的所述第一喷雾位点或所述第二喷雾位点的电性质和(ii)预先确定的特征调节施加在所述第一电极和所述第二电极之间的第一电压或第二电压。在一个优选的实施方案中，所述电源通过分别测量在所述第一电极或所述第二电极的电流来监测在所述第一喷雾位点或所述第二喷雾位点的电流。
在本发明的第三个方面中，提供静电雾化器，其包括：用于雾化物质，并且在雾化过程中，电影响待静电雾化的物质的喷雾位点；与所述喷雾位点电连接的喷雾电极；参比电极，该参比电极被布置使得当在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加电压时，待静电雾化的物质从所述喷雾位点雾化；和电源，其在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加电压，间接监测在所述喷雾位点的喷雾电流，并且检测什么时候所述喷雾电流降到低于阈值，其中所述喷雾电极和所述参比电极进一步被布置使得待从所述喷雾位点雾化的物质的电荷被待通过所述参比电极产生的至少等量的相反电荷所抵消。
因此，在本发明的第三个方面中，电源适应于监测终点(end-of-life)，即当液体的储存器是空的时候。在一个实施方案中，通过测量在参比电极的电流来监测喷雾电流，从而检测终点的状态。基于电荷平衡原则，如果喷雾位点没有产生带电粒子，在参比电极上的等价电流也将降到零，这可以通过上述电流监测电路检测。在另一个实施方案中，将单独的“监测”电极浸没在液体储存器中，并且例如通过测量连接在监测电极和参比电极之间的形成分压器的两个电阻器的连接处的电压来监测电压水平。在适当造型的监测电极的情况下，电压水平将取决于监测电极是在液位中还是在液位上来改变。在再另一个实施方案中，在储存器中的液位可以例如通过光学传感器或电容传感器进行监测。
发明的有益效果
本发明的静电雾化器被构造成包括：通过电影响物质而进行静电雾化该物质的喷雾位点；可与所述喷雾位点电连接的喷雾电极；参比电极，所述参比电极被布置使得当在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加电压时，待静电雾化的物质从所述喷雾位点进行雾化；和电源，其在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加电压，监测所述喷雾位点的电性质，并且根据监测的所述喷雾位点的电性质调节施加到所述喷雾电极和参比电极之间的电压，其中所述喷雾电极和所述参比电极进一步被布置使得待从所述喷雾位点雾化的物质的电荷被在所述参比电极上的至少等量的相反电荷所抵消。
进一步，本发明的静电雾化器被构造成包括：第一喷雾位点和第二喷雾位点，物质待从所述第一喷雾位点和第二喷雾位点中的每一个雾化；与所述第一喷雾位点电连接的第一电极；与所述第二喷雾位点电连接的第二电极；和用于在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压的电源，所述第一喷雾位点和所述第二喷雾位点被布置使得在雾化过程中电影响储存在相应第一和第二储存器中的待雾化的物质，当在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压时，在所述第一储存器中贮存的物质从所述第一喷雾位点雾化，而在所述第二储存器中贮存的物质从所述第二喷雾位点雾化，并且所述第一电极和第二电极被布置使得待从所述第一喷雾位点或所述第二喷雾位点雾化的物质的电荷分别被在所述第一喷雾位点或所述第二喷雾位点产生的至少等量的相反电荷抵消。
本发明的静电雾化器被构造成包括：用于雾化物质并且在雾化过程中电影响待静电雾化的物质的喷雾位点；与所述喷雾位点电连接的喷雾电极；参比电极，所述参比电极被布置使得当在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加电压时，待静电雾化的物质从所述喷雾位点进行雾化；和电源，其在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加电压，间接监测在所述喷雾位点的喷雾电流，并且检测什么时候所述喷雾电流降到低于阈值，其中所述喷雾电极和所述参比电极进一步被布置使得待从所述喷雾位点雾化的物质的电荷被所述参比电极产生的至少等量的相反电荷所抵消。
附图简述
本发明的实施方案将参考附图进行描述。
图1
图1显示根据本发明的一个实施方案的电荷-平衡的静电雾化器。
图2
图2显示根据本发明的一个实施方案的电源的一个实例。
图3
图3显示根据本发明的一个实施方案的第一电极，第二电极，腔室和电源的备选实例。
图4
图4显示根据本发明的一个实施方案的第一电极，第二电极，腔室和电源的另一备选实例。
图5
图5显示根据本发明的一个实施方案的静电雾化器的另一备选实例。
图6
图6显示根据本发明的一个实施方案的备选静电雾化器，其包括两个腔室、两个电极和两个喷雾位点，其中关于一个喷雾位点的喷雾电极也是关于另一个喷雾位点的参比电极，并且反之亦然。
实施方案描述
图1(a)、1(b)、1(c)和1(d)显示根据本发明的静电雾化器的第一个实施方案。第一电极1和第二电极2被电介质3分隔，从而使在所述第一电极1和所述第二电极2之间不存在直接的视线。所述第一电极1和第二电极2操作性地连接于电源4。在这个实施方案中，第一电极(喷雾电极)1包括物质(待雾化的物质)从其中被雾化的静电喷雾位点5，并且可以描述为喷雾电极1。喷雾电极1可与静电喷雾位点5电连接。类似地，所述第二电极2可以描述为参比电极2，并且包括端部6。
图1(a)显示在操作中，电源4提供在喷雾电极1和参比电极2之间施加的高电压。在该实例中，喷雾电极1包括导电电路如金属毛细管(即，不锈钢毛细管，例如304钢毛细管)，和待雾化的物质，即适合的液体。参比电极2包括导电棒如金属针(不锈钢针，例如304钢针)。优选地，电介质3是不导电的，即由不导电的材料构成，并且包括前缘7。用于电介质3的适合材料包括尼龙，聚丙烯。电介质3最接近于喷雾电极1和参比电极2。
图1(b)显示当在喷雾电极1和参比电极2之间施加高电压，例如在1-30kV之间（例如3-7kV)的电压时的静电雾化器。在该情形中，在电极之间设立电场并且在电介质3中诱导偶极。在这个非限制性的实例中，喷雾电极1带正电荷，而参比电极2带负电荷，但是反之也是可以的。在最接近带正电的喷雾电极1的电介质表面设立带负电的偶极，并且在最接近带负电的第二电极2的电介质3表面设立带正电的偶极。带电的气体和物质由喷雾电极1和参比电极2发射。
由参比电极2产生至少等价于将从喷雾电极1的静电喷雾位点5雾化的物质的电荷的电荷。由参比电极2产生的电荷具有与待雾化的物质相反的极性。因此，待雾化的物质的电荷被由参比电极2产生的电荷所抵消。
图1(c)显示这样的实例，其中将来自带正电的喷雾电极1的带正电荷的种类沉积在喷雾电极1近侧的电介质3表面。类似地，将来自带负电参比电极2的带负电荷的种类沉积在参比电极2近侧的电介质3的表面(侧面)上。作为这种电荷沉积的结果，重新形成在图1(d)中显示的电场，并将来自带正电荷的喷雾电极1的带正电荷的种类排斥远离静电喷雾位点5和喷雾电极1近侧的电介质3的表面，并最终远离静电雾化器。因此，电介质3起到将从静电喷雾位点5雾化的物质引导远离静电雾化器的引导装置的作用，从而使至少一部分的带电粒子不能到达参比电极2。
来自喷雾电极的带电物种典型地包括带电荷的气体和粒状物种。在喷雾电极产生带电的气体物种并且在静电喷雾位点5产生带电的粒状物种。类似地，将来自带负电荷的参比电极2的带电物种排斥远离参比电极2近侧的电介质3表面并最终远离静电雾化器。以这种方式，不存在或极少存在带电物种从一个电极到另一个电极的流动。在该实例中，喷雾电极1和参比电极2被布置使得在电极之间施加的高电压后设立的电场的焦点集中在静电喷雾位点5和参比电极2的端部6。
电介质的应用使最经济地在离开静电雾化器的方向产生带电粒子的流动成为可能。同时，可以应用其他装置。例如，可以通过使用使带电粒子的运动转向的磁场发生器(引导装置)施加磁场以需要的方向产生带电粒子的流动。备选地，为了获得类似的效果，可以通过气流发生器(气流产生装置)如风扇产生气流来产生带电粒子的流动。备选地，可以适当地组合上述技术从而获得最佳的喷雾性能。
电源4可以周期性地改变在喷雾电极1和参比电极2之间施加的电压的极性，从而使具有正电荷的物质和具有负电荷的物质交替从喷雾位点5雾化。
在图1中，在静电喷雾位点5和参比电极2的端部6之间的适当距离是约8mm。静电喷雾位点5和参比电极2的端部6在电介质3的前缘7后面典型地凹进约1mm。其他导电材料和形状适合用于电极，包括金属，如钛、金、银和其他金属，并且半导电材料也是可以的。
图2提供根据本发明一个实施方案的电源4的示例性框图。电源4包括功率源21，具有输出值的高压发生器22，适应于监测参比电极262的电流和在喷雾电极261的输出电压的监测电路(电压监测装置)23，和适应于控制高压发生器22从而使高压发生器22的输出电压具有需要值的控制电路(控制装置)24。对于许多实践应用，控制电路24可以包括微处理器241，所述微处理器适应于能够进一步基于其他反馈信息25如环境条件(温度，湿度和／或气压)，液体含量，液位和任选的使用者设置来调节输出电压和喷雾时间。
功率源21是本领域已知的。功率源21包括主功率源或至少一个电池组。功率源21是低压电源，和直流电(DC)功率源。例如，可以组合一个或多个伏打电池形成电池组。适合的电池组包括一个或多个AA-或D-电池电池组。电池组的数量由需要的电压水平和功率源的消耗功率确定。我们已经发现提供3V的2AA电池组可以提供用于微处理器操作的充足电压水平并且可以提供足够的功率，从而使静电雾化器在0.8uA喷雾电流和5.5kV输出电压(典型值)，在12.5％喷雾负载循环(spray duty cycle)下运行至多2个月。
高压发生器22典型地包括将DC转化为AC的自激振荡电路221，由AC驱动的变压器222，和与变压器222连接的转换器电路223。我们已经发现非常节省功率的成本有效的变压器驱动电路是具有施加电流限制的电流馈电推拉拓扑结构。提供驱动电路的电流限制从而避免变压器饱和。转换器电路典型地包括进料泵和整流器电路。转换器电路产生需要的电压并将AC转化回DC。典型的转换器电路是Cockcroft-Walton发生器。
监测电路23包括电流反馈电路231，并且取决于应用也可以包括电压反馈电路232。电流反馈电路231测量在参比电极262的电流。因为静电雾化器是电荷平衡的，这种电流的参比测量提供在静电喷雾位点5的电流的精确监控。所述方法消除了下述必要性：(i)在静电喷雾位点5提供昂贵、复杂或破坏性的测量装置和(ii)估计放电电流对测量的电流的贡献。电流反馈电路231可以包括任何常规的电流测量装置，例如变流器。
在一个优选的实施方案中，通过测量在与参比电极串联的定位电阻器(反馈电阻器)两端的电压来测量在参比电极上的电流。在一个实施方案中，使用模拟数字(A／D)转换器读出穿过定位电阻器测量的电压，所述模拟数字(A／D)转换器典型地是微处理器的一部分。具有A／D转换器的适合的微处理器是由Microchip(微芯片)生产的PIC16F18**家族的微处理器。由微处理器处理数字信息，从而提供关于控制电路24的输出。
A／D转换器电路的不利之处在于A／D转换可能由于A／D转换时间而在控制响应中引入延迟。此外，通常静电雾化过程的电流水平非常低(几微安)并且需要进一步放大电流以供应对于A／D转换充足的电流。这可以通过使用操作放大器来实现，其可以增加电源的成本和总的消耗电流。
在一个优选的实施方案中，通过使用比较器，针对预定的恒定基准电压水平来比较在定位电阻器两端测量的电压。比较器需要非常低的电流输入(典型地毫微安或更少）和快响应，并且通常微处理器为此目的提供组合的比较器。例如，上述微芯片家族的PIC16F1824提供具有非常低电流输入和恒定基准电压的适合比较器。可以通过使用也包括在该微处理器中的D／A转换器来设定针对比较器的基准电压水平，提供32个可选择的基准电压水平。在典型的操作中，这种电路能够检测测量的电流是低于还是高于通过基准电压和反馈电阻器的幅度所确定的请求水平并且将信息馈送到控制电路。
在需要了解精确电压值的应用中，监测电路23还包括电压反馈电路232，测量对喷雾电极261的施加电压。典型地，通过测量连接在第一和第二电极之间的形成分压器的两个电阻器的连接处的电压直接监测所施加的电压。备选地，可以通过使用相同的分压器原理测量在Cockcroft-Walton发生器内的节点处形成的电压来监测所施加的电压。类似地，关于电流反馈，可以通过A／D转换器或通过使用比较器比较针对基准电压值的反馈信号来处理反馈信息。
控制电路24通过控制振荡器211中的幅度、频率或振荡的负载循环或电压(或这些的组合)的开／关时间来控制高压发生器22的输出电压。在该实例中，控制电路24通过引导振荡器221以预定的频率产生交流电的瞬时脉冲群来控制高压发生器22的输出电压，由此交流电瞬时脉冲群的持续时间和／或负载循环确定输出电压。控制电路24收到指示静电喷雾位点5的监测的电流(作为来自比较器的输出)的信号并且调节AC的瞬时脉冲群的持续时间和／或负载循环，从而根据预定的特征将高压发生器的输出值改变到需要的值。控制电路24可以适应于使用脉冲宽度调制(PWM)方案(使用脉冲宽度变调的信号)，为了通过设定对于PWM负载循环的极限值来提供关于高压发生器的输出电压的可调极限。典型地，控制电路24是微处理器241的输出端，能够提供PWM信号。喷雾负载循环和喷雾周期也可以通过相同的PWM输出端控制。在雾化过程中，应用PWM信号。通过改变PWM信号的负载循环或通过基于反馈信息来迅速开关PWM信号，可以调节电压。控制电路24的固件执行(firmware implementation)取决于需要的补偿方案。例如，在需要调节输出电压从而保持喷雾电流恒定的情况下，简单的反馈控制可以仅通过基于电流反馈的比较器输出配置PWM信号的自动关闭和自动重启来实现。在上述PIC16F1824微控制器中提供这种类型的配置。
如果不需要高度精确地控制高压发生器的最少输出电压Vm，则控制电路24可以例如通过测量供应给高压发生器22的电流来监测供应给高压发生器22的功率从而适应于设置Vm。有利地，通过以这种方式控制电压，可以将AC瞬时脉冲群的平均持续时间用作高压发生器22的功率消耗的指示。例如，可以取功率消耗的10％减少表示在喷雾电极261和参比电极262之间的电阻的10％减少，这可以通过增加反馈电流约10％从而维持高压发生器22的输出在需要的水平来得到补偿。因此，可以在不需要监测高压发生器22的输出电压的情况下提供关于Vm的最低电压极限，否则这将需要成本高的元件和／或另外的功率消耗。功率消耗测量的不利之处是其精确性受到在高电压电路中的功率损失的影响。
此外，可以基于电压或负载循环／喷雾周期补偿的必要性提供对微处理器241的输入25，所述补偿基于环境温度、湿度、气压、待雾化的物质的液体含量和待雾化的物质的液位进行。信息可以以模拟或数字信息的形式提供，并且由微处理器处理。典型地，对模拟信号提供A／D转换，而对数字信息提供取决于数据类型的通信端口（例如，I2C)。为了基于输入信息、使用预定的方案、经由上述PWM输出端口，通过改变喷雾周期、喷雾时间或施加的电压来提供喷雾质量和稳定性，微处理器可以提供补偿。
作为实例，电源可以包括温度-传感元件(温度传感器)，如用于温度补偿的热敏电阻。在一个实施方案中，电源适应于根据由温度-传感元件感觉的温度的变化来改变喷雾周期。喷雾周期是电源的开关时间的总和。例如，在周期性喷雾周期的情形中，其中关于循环喷雾周期，电源开35秒(在此过程中，电源在第一电极和第二电极之间施加高电压)，并且关145秒(在此过程中，电源不施加如上所述的高电压)，所述喷雾周期是35+145=180秒。喷雾周期可以通过装入在电源的微处理器中的软件改变，从而使喷雾周期随温度从设定点升高而增加，喷雾周期随温度从设定点降低而减少。优选地，喷雾周期的增加和减少与预定的特征一致，所述特征可以由待雾化的物质的性质确定。方便地，可以限制喷雾周期的补偿性变化，从而使喷雾周期仅在0-60℃（例如，10-45℃)之间变化，由此假定由温度传感器元件记录的极端温度是故障并且不考虑，尽管仍旧提供对于低温和高温条件的可接受但非最佳化的喷雾周期。备选地，可以调节喷雾周期的开和关的时间从而保持喷雾周期恒定，但是当温度降低或升高时在周期内增加或减少喷雾时间。
电源4可以进一步包括用于检测待雾化物质的性质并且确定与待雾化物质的性质相关的信息的检查电路。将已经由检查电路确定的与待雾化物质的性质相关的信息提供给所述控制电路24。控制电路24利用所述信息来补偿至少一个电压控制信号。电压控制信号是根据通过检测周围环境条件(如温度，湿度和／或气压，和／或喷雾含量)获得的结果产生的信号，和用于调节输出电压或喷雾周期的信号。电源4可以包括用于监测环境压力(大气压)的压力传感器。
在许多应用中，理想的是当液体储存器是空的时候警告使用者。适合的警报可以是视觉信号如LED或LCD屏的形式，或听觉信号如蜂鸣器或扬声器形式。可以通过上述液位传感器提供关于液位的信息。发明人已经发现节省成本的方案是使用现有的电流反馈信息。当液体储存器是空的时候，静电雾化过程将停止并且随后，电流将减少到零。在检测到零电流条件后，微处理器可以基于预定的方案反应，例如终止高电压信号并且触发如上所述的使用者警报。
例如，电源还可以包括监测电路，其能够通过测量在参比电极2的电流来监测在液体储存器中的待雾化物质残留量的阈值。
尽管所述方案是简单和节省成本的，但其使用性取决于环境条件和电极构造。发明人已经发现电极构造(如产生强电场的具有尖缘的两个电极)和环境条件(如高湿度)的某些组合可以导致从两个电极产生大气离子，此时液体不能供静电雾化工艺使用。基于电荷平衡原理，系统将产生等量的带正电和带负电的大气离子，并且这将导致电流在反馈电路中的存在。因此，该系统将不能检测到储存器是空的。为了克服这个问题，可以引入第二监测系统。节省成本的第二系统包括浸没在液体储存器中的单独的“监测”电极。例如通过测量连接监测电极和参比电极之间的形成分压器的两个电阻器的连接处的电压来监测在所述电极上的电压水平，并且通过微处理器馈送和处理信息。当将监测电极浸没在液体中时，其将处于与喷雾电极相同的电势上。另一方面，当监测电极在液体外部时，电势将变低，实际值取决于在监测电极和液体之间的空气的导电性。理想的是，监测电极的端部是圆形的，并且尺寸足够小以减少可能的离子产生诱导不稳定性对系统的作用。因为分压器电路可能消耗与静电雾化过程比较相当的功率，因此优选地，设计使得监测电极可以在开始喷雾过程时被连接以确认液位，并且接着在剩余的喷雾时间是不连接的。这样的连接典型地通过适合的继电器实现。
方便地，监测电极和喷雾电极可以是一致的，如关于图3所描述的。即，喷雾电极1也可以用作监测电极。图3显示根据本发明的静电雾化器的第二个实施方案。该静电雾化器包括第一电极1和第二电极2，它们是导电的，并且彼此隔离，条件是在第一电极1和第二电极2的任何部分之间没有视线。第一电极1和第二电极2由电介质3分隔。方便地，第一电极1和第二电极2中的至少一个包括棒。优选地，第二电极2包括针，并且是针状电极。在该实例中，针状电极是尖的不锈钢针，如304不锈钢针，直径0.6mm。针状电极是第一电极1和第二电极2中的另一个的参比电极，其是喷雾电极。喷雾电极1电影响储存在腔室9中的待雾化的物质8。如果待雾化的物质8是液体，则喷雾电极1通过液体电连接于储存液体的腔室9。
在这个实施方案中，将喷雾电极1设置在腔室9中。喷雾电极1是不锈钢针，如304不锈钢针，0.6mm直径。喷雾电极1的其他材料和形状也是可以的，条件是至少喷雾电极1的导电部分位于腔室9内。在这个实例中，喷雾电极1的一部分位于腔室9内，从而使喷雾电极1的至少一个暴露的导电部分浸没在待雾化的液体8中，此时腔室9充满液体并且装置是运转的。喷雾电极1通过腔室9的壁并且在腔室9外部的喷雾电极1的一部分导电性连接于高压电源4。在这个实例中，位于腔室9中的喷雾电极1的部分包括向腔室9的容积内突出的尖端。位于腔室9中的喷雾电极的端部的其他几何形状是可能的，包括向腔室9中突出的钝端或嵌入腔室9的内壁10的钝端。在一个实施方案中，至少一个暴露的导电表面的表面积大于喷雾电极的直径，例如导电表面包括板，所述板导电性连接于通过腔室9的壁的喷雾电极的部分。方便地，所述板可以包埋在腔室9的内壁10中。在另一个实施方案中，喷雾电极可以具有沿着腔室9的内壁10水平设置的部分。所述部分还包括至少一个部分，优选地包括许多部分，最优选地包括其整个面对腔室的表面，其是导电的并且暴露于腔室9的内容积。这样设置的部分可以在腔室9的内壁10上形成完整的或部分的带。以这种方式，腔室9中的液体8暴露于喷雾电极1的导电部分，此时静电雾化器的腔室9理想地不是垂直放置，即以一定角度放置。
在该实施方案中，腔室9可以通过开口11在腔室9外提供流体。开口11具有确定的尺寸，以使得当其不在应用时，在与开口11连通的腔室9中的任何液体都通过液体的表面张力保留在开口11中。在这个实例中，开口11包括窄的导管12，如窄的喷嘴。窄的导管12由与腔室9相同的材料模塑，例如由聚丙烯，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其他耐化学品材料模塑。开口11可以采取其他形式，包括短导管或毛细管或孔的形式。优选地，将液体从其中雾化的位点(喷雾位点)与开口11一起放置。优选地，喷雾位点通过电介质3与参比电极2分隔。特别优选地，喷雾位点与参比电极2也不处于视线上。
腔室9的内壁10不需要特定的处理，然而如果待雾化的是基本非水性的液体，则用疏油处理处理腔室9的内壁10可能是理想的，或如果待雾化的是基本水性的液体，则疏水处理可能是理想的。在所述情形中，如果喷雾电极1的导电部分保持暴露，那么喷雾电极1也可以进行处理。
任选地，腔室9与储存器13流体连通，从而在应用中，当液体从静电雾化器雾化时，将储存器13倒空到腔室9中。例如，储存器13和腔室9可以被布置使得在储存器13中留下的物质加入腔室9中的量是一次静电雾化时雾化的物质的量。腔室9可以适应于储存器13。当液体从静电雾化器雾化时，除非腔室9和任选提供的储存器13直接开口于空气，否则需要泵、压缩用储存器（比如美国专利申请11／582674的可压缩储存器)、芯或漏气系统以补偿消耗的液体的体积和避免真空力，防止液体从装置长期雾化，例如持续雾化不少于1小时。用于取代液体的移位体积的系统是本领域已知的。
如在图3中举例说明的，在使用者保持静电雾化器处于应用的情形中，将储存器13垂直位于腔室9上方。因此，在雾化过程中，待雾化的物质通过重力从储存器13移动到腔室9中。
静电雾化器可以进一步包括将待雾化的物质从储存器13进料到腔室9中的泵进料装置。泵进料装置优选地是电力动力的，例如电泵。
图4显示本发明的第三个实施方案。在第三个实施方案中，第一电极1穿入腔室9的壁。第一电极1具有(i)设置在腔室9中并且导电性暴露于腔室9中的液体8的至少一个部分，(ii)设置在腔室9外部并且邻近喷雾位点5的部分，和(iii)设置在腔室9外部并与电源4导电性连接的部分。喷雾位点5的特征在于其位于在腔室9的外部开口。在该实例中，腔室9的开口作为腔室9的挤出件形成。第一电极1是喷雾电极，第二电极2是参比电极。喷雾电极1和参比电极2是这样的：它们彼此隔离，即它们不在彼此的视线中。
图5显示本发明的静电雾化器的第四个实施方案，并且显示喷雾电极(第一电极)1，参比电极(第二电极)2，腔室9和电源4。在该实例中，喷雾电极1包括毛细管。喷雾电极1的毛细管是导电的，并且通过流体(液体)，电影响贮存在腔室9中的待雾化的物质。喷雾电极1和参比电极2的毛细管导电性连接于电源4。
待雾化的物质通过毛细现象移动到毛细管的端部(喷雾位点5)，并且以与上述原理相同的方式从端部静电雾化。
图6显示本发明的静电雾化器的第五个实施方案。在该实施方案中，第一电极1与第一腔室(第一储存器)9a连通，第二电极2与第二腔室(第二储存器)9b连通。第一电极1和第二电极2导电性连接于电源4。第一腔室9a包括开口11a，该开口包括具有外端部的导管。第一腔室9a的导管包括喷雾位点5a(第一喷雾位点)。第二腔室9b类似地包括开口11b，该开口包括具有外端部的导管。第二腔室9b的导管包括喷雾位点5b(第二喷雾位点)。在应用中(雾化过程中)，第一腔室9a或第二腔室9b贮存待雾化的物质(第一物质)，尽管第一腔室9a和第二腔室9b可以储存相同或不同的待雾化物质(第二物质)。优选地，第一腔室9a和第二腔室9b中的至少一个贮存作为待雾化的物质的液体。
即，第一电极1通过待雾化的物质(液体)电连接于第一喷雾位点5a，所述物质贮存在第一腔室(第一储存器)9a中，并且第一电极1和第一喷雾位点5a电影响待雾化的物质。类似地，第二电极2通过待雾化的第二物质电连接于第二喷雾位点5b，所述第二物质贮存在第二腔室(第二储存器)9b中，并且第二电极2和第二喷雾位点5b电影响待雾化的第二物质。
根据图6的电荷-平衡装置，测量第一电极1或第二电极2的电性质，并且监测喷雾位点5a或喷雾位点5b。例如，可以测量在第一电极1或第二电极2的电流，并且监测在喷雾位点5a或喷雾位点5b的喷雾电流。然而，在实践中，测量在处于最接近微处理器的电源的接地的电势的第一电极1和第二电极2的电流。以这种方式，将避免在高电压信号上的低电流测量中的噪音。
第一电极1和第二电极2可以由单一功率源进行电偏转。
本发明人成功地在30天的时间内，雾化了Atrium Innovation Ltd(PipeHouse，Lupton Road，Wallingford，英国)的French Lavender芳香制剂，其中根据本发明的静电雾化器被构造成根据开关时间的12.5％的负载循环在第一电极1和第二电极2之间提供约5.2kV+／-0.2kV的高电压。要理解的是，可以使用其它的值来执行采用根据本发明实施方案的装置的静电雾化，其中使用的值将取决于例如环境因素、装置构造和待雾化的物质。其它适合的液体包括适被改变成在20℃具有1×103到1×106Ω·m范围内的电阻率和在20到40mN.m-1范围内的表面张力的液体。
待雾化的物质可以包括活性成分，如香料、杀虫剂、药物或这些活性成分的组合。
注意本发明可以描述如下。即，本发明的电喷雾装置包括：在应用中被布置与进行电喷雾的物质连通的喷雾位点，物质从所述喷雾位点喷雾；与喷雾位点连通的喷雾电极，和参比电极，所述参比电极被布置使得当在喷雾电极和参比电极之间施加电压时，进行电喷雾的物质从所述喷雾位点喷雾；和电源，所述电源可操作用于在喷雾电极和参比电极之间施加电压，监测喷雾位点的电性质，和根据监测的喷雾位点的电性质和预定的特征调节在喷雾电极和参比电极之间施加的电压；其中喷雾电极和参比电极进一步被布置使得待从所述喷雾位点喷射的物质的电荷被在参比电极产生的至少等量的相反电荷抵消。
本发明的电喷雾装置还包括：第二喷雾位点，所述第二喷雾位点用于喷雾带有与在第一喷雾位点喷雾的物质极性相反极性的电荷的物质；并且参比电极是与所述第二喷雾位点连通的其他电极；其中第一喷雾位点被喷雾电极充电到第一极性，而第二喷雾位点被其他电极充电到与第一极性相反的极性，并且喷雾电极和其他电极由单一功率源进行电偏转。
本发明的电喷雾装置还包括：从其中喷雾另一种物质的第二喷雾位点，所述第二喷雾位点在应用中被布置成与待喷雾的另一种物质连通，其中参比电极被布置成与第二喷雾位点连通并且以使得当在应用中在参比电极和喷雾电极之间施加电压时，物质从第一喷雾位点喷雾，而另一种物质从第二喷雾位点喷雾。
本发明的电喷雾装置还包括容纳有待喷雾物质的第一储存器和容纳有待喷雾的另一种物质的第二储存器；其中所述喷雾电极和喷雾位点与包含在所述第一储存器中的待喷雾的物质流体连通，并且所述参比电极和所述第二喷雾位点与容纳在第二储存器中的待喷雾的另一种物质流体连通。
本发明的电喷雾装置包括：从其中喷雾物质的第一喷雾位点和第二喷雾位点被布置成在应用中与容纳在相应第一容器和第二容器中的用于电喷雾的物质流体连通；与第一喷雾位点连通的第一电极和与第二喷雾位点连通的第二电极被构造使得当在第一电极和第二电极之间施加电压时，在第一容器中用于电喷雾的物质从第一喷雾位点喷雾，而在第二容器中进行电喷雾的物质从第二喷雾位点喷雾；并且电源可操作用于：在所述第一电极和第二电极之间施加电压；其中所述第一电极和第二电极被布置使得待从所述第一或第二喷雾位点喷雾的物质的电荷分别被在第一或第二喷雾位点产生的至少等量的相反电荷抵消。
本发明的一些实施方案公开了这样的静电雾化器，其中优选地，电源可操作用于通过测量在参比电极的电流而监测在喷雾位点的电流。在一个实施方案中，电源可操作用于通过变流器测量在参比电极的电流。在另一个实施方案中，电源可操作用于通过测量与参比电极串联连接的电阻器两端的电压来测量在参比电极的电流。
优选地，电源包括施加电压的：(i)主电源或(ii)包括一个或多个电池组的电源。
此外，优选电源还包括用于将由电源施加的电压提供在喷雾电极和参比电极之间的高压发生器。在一个实施方案中，高压发生器包括振荡器、转换器和整流器电路。在另一个实施方案中，电源还包括用于控制在振荡器电路中振荡的幅度、频率或负载循环的控制装置，从而调节待施加的电压。
本发明的一些实施方案公开了这样的静电雾化器，其中电源导致振荡器电路以预定的频率产生交流电的瞬时脉冲群，从而调节待施加的电压，并且交流电的瞬时脉冲群的持续时间和／或负载循环确定待施加的电压值。优选地，通过使用由微处理器提供的脉冲宽度调制的信号来控制施加瞬时脉冲群的持续时间，所述微处理器通过模拟-数字转换器测量电流和电压。以这种方式，对于反馈信息的预定输出电压响应可以是微处理器固件的部分，并且如果需要的话，可以在不需要电源电路硬件改变的情况下改变。
本发明的一些实施方案公开这样的静电雾化器，其中静电雾化器还包括用于引导装置，所述引导装置引导待从喷雾位点雾化的物质远离静电雾化器，以使得使带电粒子的至少一部分不到达参比电极。优选地，引导装置包括靠近喷雾位点布置的电介质，从而在雾化过程中，在电介质的一侧(所述侧接近喷雾位点)上聚集与待雾化的物质相同极性的电荷，并且电荷引导待从喷雾位点雾化的物质远离静电雾化器。优选地，电介质被布置在喷雾电极和参比电极之间。在一个实施方案中，电介质进一步被布置使得中断在所述喷雾位点和所述参比电极之间的线段。
因此，在本发明的实施方案中，可以在第一电极和第二电极周围，尤其是在第一电极和第二电极之间使用电介质材料来实现在第一电极和第二电极之间产生的电场的形状的改进。电介质材料将吸引带电粒子，进而改变在第一电极和第二电极之间存在的电场。在特别理想的电极和电介质的布置中，调节电场形状，以在与喷雾电极平行的方向（即，远离静电雾化器)产生施加在带电液滴上的强作用力。理想地，通过静电雾化从静电雾化器雾化的带电物质获得的动量将足以克服针对参比电极的吸引力，并且获得静电雾化带电粒子的稳定流。
尽管发现上述电介质材料的应用是产生被引导离开静电雾化器的带电粒子流的最节省成本的方式，但是也可以使用其他方式。在一个实施方案中，施加磁场来使带电粒子的运动发生偏转，并在需要的方向上产生带电粒子流。例如，在接近喷雾电极处适当布置磁体，从而引导带电粒子远离静电雾化器。在另一个实施方案中，将气流(例如，由风扇产生)用于实现所述效果。在又一个实施方案中，将上述技术的适当组合用于获得最佳喷雾性能。例如，将这样的气流发生器沿着喷雾电极布置，从而引导带电粒子远离静电雾化器。
因此，在一个其他实施方案中，所述引导装置包括磁场发生器，所述磁场发生器用于产生具有适合性质的磁场以使从所述喷雾位点雾化的带电物质的运动发生偏转。
本发明的一些实施方案公开这样的静电雾化器，其中，所述引导装置包括气流发生装置，所述气流发生装置用于产生气流以使从所述喷雾位点雾化的带电物质的运动发生偏转。
本发明的一些实施方案公开这样的静电雾化器，其中所述电源周期性地改变施加到所述喷雾电极和所述参比电极之间的电压的极性，从而使带有正电荷的物质和带有负电荷的物质交替从所述喷雾位点雾化。例如，可以通过使用能够产生具有正极性的高电压和具有负极性的高电压的适合高压发生器来获得所述电极中极性的改变。
本发明的一些实施方案公开这样的静电雾化器，其中，待雾化的物质是液体，并且所述喷雾位点被构造成具有这样的尺寸：当在所述喷雾电极和所述参比电极之间没有施加的电压时，至少一部分待雾化的物质通过所述液体的表面张力被保留在所述喷雾位点。
本发明的一些实施方案公开这样的静电雾化器，其中所述喷雾电极不位于所述喷雾位点并且不邻近于所述喷雾位点。例如，在一个实施方案中，静电雾化器还包括用于容纳待雾化的物质的腔室，其中所述喷雾电极被布置使得其至少部分位于所述腔室内。优选地，所述喷雾位点是所述腔室的伸出部，并且所述伸出部包括毛细管、喷嘴或具有开口的导管。在一个实施方案中，所述喷雾电极与所述喷雾位点通过待雾化的物质进行电连接。
本发明的一些实施方案公开这样的静电雾化器，其中所述喷雾电极通过位于所述喷雾位点或邻近所述喷雾位点而与所述喷雾位点电连接。在一个实施方案中，所述喷雾电极包括具有外端部的导管，并且所述喷雾位点包括在所述外端部的尖端。优选地，所述导管与腔室连通，所述腔室被布置成与储存器连通，在雾化过程中，待雾化的物质从所述储存器传送到所述腔室。优选地，所述储存器被布置使得在雾化过程中，待雾化的物质通过重力传送到所述腔室。例如，所述储存器被设置在腔室的上方，并且在所述储存器和腔室之间形成流动途径。在一个实施方案中，所述储存器和腔室被布置使得在静电雾化的一次活动中雾化的物质的体积在腔室中被在储存器中剩余的物质所取代。在另一个实施方案中，静电雾化器还包括泵进料装置，其优选地是电动的，用于将待雾化的物质从储存器中进料到所述腔室中。例如，在储存器和腔室之间提供泵。
本发明的一些实施方案公开这样的静电雾化器，其中所述电源还包括用于监测在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加的电压的电压监测装置。在一个实施方案中，静电雾化器还包括形成分压器的两个电阻器，所述两个电阻器连接在所述喷雾电极和所述参比电极之间，其中所述电压监测装置测量在所述两个电阻器连接处的电压。在又一个实施方案中，电源还包括用于在喷雾电极和参比电极之间施加电压的高压发生器，并且电压监测装置测量在高电压发生器电路中的节点处形成的电压。在另一个实施方案中，电压监测装置通过监测在所述喷雾位点的喷雾电流以及关于来自高压发生器电路的功率消耗的数据来间接监测电压。该实施方案特别适合用于低成本应用。使用喷雾电流反馈信息与关于高压发生器电路的功率消耗的信息间接监测输出电压。然而，间接监测输出电压可能引入大量的误差，并因此在高电压输出的精确值不是关键的条件下才使用。
本发明的一些实施方案公开这样的静电雾化器，其中电源还包括控制电路，所述控制电路包括用于提供至少一个电压控制信号的微处理器，所述电压控制信号确定由所述电源施加在所述喷雾电极和所述参比电极之间的电压的特征，并且所述微处理器通过处理由电源监测的电流或电压的值而提供电压控制信号。在一个实施方案中，所述控制电路适应于补偿至少所述一个关于周围环境条件(包括温度，湿度和／或大气压)，和／或喷雾含量的电压控制信号。在一个实施方案中，所述电源还包括用于监测周围温度的温度传感器，并且关于周围温度的信息被提供给所述控制电路，并且被用于补偿至少所述一个电压控制信号。在另一个实施方案中，电源还包括用于监测周围湿度的湿度传感器，并且关于周围湿度的信息被提供给所述控制电路，并且被用于补偿至少所述一个电压控制信号。在另一个实施方案中，电源还包括用于监测周围压力的压力传感器，并且关于周围压力的信息被提供给所述控制电路，并且被用于补偿至少所述一个电压控制信号。
典型地，检查电路由电气标识器如RF标签，非易失性存储器(NVM)或微处理器构成，其通过使用例如(i)用于RF标签的RFID电路或(ii)电路如读取非易失性存储器(NVM)的传输协议来检测鉴别器。优选的是，电气标识器与腔室或贮存液体的储存器连接，并且布置在充分靠近于相配的电路，并且可以通过相配的电路检测和鉴别。在该情形中，相配的电路可以传递电气标识器的身份，并且因此可以将关于待雾化的物质的信息传递给电源的控制电路。
本发明的一些实施方案公开这样的静电雾化器，其中电源还包括用于检测待雾化的物质的性质，并且确定与待雾化的物质的性质相关的信息的检查电路，并且将已经确定的与待雾化物质的性质相关的信息提供给所述控制电路，并用于补偿至少所述一个电压控制信号。
优选地，所述控制电路可操作用于通过改变由所述电源施加的电压的周期、负载循环、幅度或开关时间中的任一个或组合来提供补偿。
因此控制电路是有利的，因为其能够处理环境反馈信号并且基于预定的特征提供补偿，从而提供带电物种的稳定流速。优选地，微处理器将处理输入信息，并且基于预定的特征提供补偿，从而提供稳定量的带电物种。因此，可以通过调节输出电压，调节喷雾周期和负载循环或其组合来进行补偿。在一个优选的实施方案中，预定的特征是微处理器的固件的部分，并且通过上述微处理器的输出端口进行调节。调节周期和脉冲宽度调制的信号将改变输出电压。另一方面，调节脉冲宽度调制的信号的开关时间将改变喷雾周期和负载循环。
本发明的一些实施方案公开这样的静电雾化器，其中电源还包括监测电路，其能够通过测量在所述参比电极的电流来监测待雾化的物质的残余量的阈值。静电雾化的电流通过例如监测当待静电雾化的残余物质低于阈值时电流的减少来监测。根据本发明，微处理器可以通过使用电流反馈电路响应。
本发明的一些实施方案公开这样的静电雾化器，其中静电雾化器还包括第二喷雾位点，所述第二喷雾位点用于雾化具有极性与从所述第一喷雾位点雾化的物质极性相反的电荷的物质，与所述第二喷雾位点电连接的参比电极，被所述喷雾电极充电至第一极性的第一喷雾位点，和被所述参比电极充电到与所述第一极性相反极性的第二喷雾位点，并且所述喷雾电极和所述参比电极通过单一电源被电偏压。
本发明的一些实施方案公开这样的静电雾化器，其中静电雾化器还包括第二喷雾位点，所述第二喷雾位点用于通过电影响所述第二物质来静电雾化将被静电雾化的第二物质，其中所述参比电极被布置使得其可与所述第二喷雾位点电连接，从而在雾化过程中，当在所述参比电极和所述喷雾电极之间施加电压时，物质从所述第一喷雾位点雾化，而所述第二物质从所述第二喷雾位点雾化。
静电雾化器还包括：用于贮存待雾化的物质的第一储存器；和用于储存待雾化的第二物质的第二储存器，其中所述喷雾电极和所述喷雾位点经由流体电影响贮存在所述第一储存器中的待雾化的物质，并且所述参比电极和所述第二喷雾位点经由流体电影响贮存在所述第二储存器中的待雾化的第二物质。
在本发明的又一个方面中，提供通过使用静电雾化器进行静电喷雾的方法，所述方法包括监测喷雾位点的电性质；和调节在喷雾电极或第一电极与参比电极或第二电极之间施加的电压。
由此已经描述了本发明，显而易见的是相同的方式可以以许多方式进行改进。所述改进并不被视为背离本发明的精神和范围，并且所有这些对于本领域技术人员而言显而易见的改进意欲被包括在下述权利要求的范围内。

Claims (54)

1.一种静电雾化器，所述静电雾化器包括：
喷雾位点，所述喷雾位点通过电影响物质而使该物质静电雾化；
喷雾电极，所述喷雾电极可与所述喷雾位点电连接；
参比电极，所述参比电极被布置使得当在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加电压时，待静电雾化的物质从所述喷雾位点雾化；和
电源，所述电源在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加电压，监测所述喷雾位点的电性质，并且根据监测的所述喷雾位点的电性质调节待施加在所述喷雾电极和所述参比电极之间的电压，
其中所述喷雾电极和所述参比电极进一步被布置使得待从所述喷雾位点雾化的物质的电荷被至少等量的在所述参比电极上的相反电荷所抵消。
2.根据权利要求1所述的静电雾化器，其中所述电源通过测量在所述参比电极的电流来监测在所述喷雾位点的电流。
3.根据权利要求2所述的静电雾化器，其中所述电源通过变流器测量在所述参比电极的电流。
4.根据权利要求2所述的静电雾化器，其中所述电源通过测量与所述参比电极串联连接的电阻器两端的电压来测量在所述参比电极的电流。
5.根据任一在前权利要求所述的静电雾化器，其中所述电源包括(i)主电源或(ii)包含一个或多个电池组的电源，电压将从这些电源施加。
6.根据任一在前权利要求所述的静电雾化器，其中所述电源还包括高压发生器，所述高压发生器用于提供待由所述电源施加在所述喷雾电极和所述参比电极之间的电压。
7.根据权利要求6所述的静电雾化器，其中所述高压发生器包括振荡电路、转换器和整流电路。
8.根据权利要求7所述的静电雾化器，其中所述电源还包括控制装置，所述控制装置用于控制所述振荡电路中振荡的幅度、频率或负载循环以调节待施加的电压。
9.根据权利要求7或8所述的静电雾化器，其中所述电源导致所述振荡电路以预定的频率产生交流电的瞬时脉冲群从而调节待施加的电压，并且交流电的瞬时脉冲群的持续时间和／或负载循环确定待施加的电压的值。
10.根据权利要求9所述的静电雾化器，其中施加瞬时脉冲群的持续时间通过使用由微处理器提供的脉冲宽度调节的信号进行控制，所述微处理器通过模拟-数字转换器测量电流和电压。
11.根据任一在前权利要求所述的静电雾化器，所述静电雾化器还包括引导装置，所述引导装置用于引导待从所述喷雾位点雾化的物质远离所述静电雾化器，以使得至少一部分的带电粒子不到达所述参比电极。
12.根据权利要求11所述的静电雾化器，其中所述引导装置包括电介质，所述电介质被布置在所述喷雾位点附近，以使得在雾化过程中，具有与待雾化物质的极性相同的极性的电荷聚集在所述电介质的一侧，该侧邻近所述喷雾位点，并且所述电荷引导待从所述喷雾位点雾化的物质远离所述静电雾化器。
13.根据权利要求12所述的静电雾化器，其中所述电介质被布置在所述喷雾电极和所述参比电极之间。
14.根据权利要求12或13所述的静电雾化器，其中所述电介质被进一步布置，以中断在所述喷雾位点和所述参比电极之间的线段。
15.根据权利要求11所述的静电雾化器，其中所述引导装置包括磁场发生器，所述磁场发生器用于产生具有适合性质的磁场从而使从所述喷雾位点雾化的带电物质的运动发生偏转。
16.根据权利要求11所述的静电雾化器，其中所述引导装置包括气流发生装置，所述气流发生装置用于产生气流从而使从所述喷雾位点雾化的带电物质的运动发生偏转。
17.根据任一在前权利要求所述的静电雾化器，其中所述电源周期性地改变待施加在所述喷雾电极和所述参比电极之间的电压的极性，从而使带有正电荷的物质和带有负电荷的物质交替从所述喷雾位点雾化。
18.根据任一在前权利要求所述的静电雾化器，其中待雾化的物质是液体，并且
所述喷雾位点被构造成具有这样的尺寸，该尺寸使得当没有在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加电压时，至少一部分待雾化的物质通过所述液体的表面张力被保留在所述喷雾位点。
19.根据任一在前权利要求所述的静电雾化器，其中所述喷雾电极不位于所述喷雾位点并且不邻近于所述喷雾位点。
20.根据权利要求19所述的静电雾化器，所述静电雾化器还包括用于容纳待雾化的物质的腔室，其中所述喷雾电极被布置使得其至少部分位于所述腔室内。
21.根据权利要求20所述的静电雾化器，其中所述喷雾位点是所述腔室的伸出部，并且所述伸出部包括毛细管、喷嘴或具有开口的导管。
22.根据权利要求19-21中任一项所述的静电雾化器，其中所述喷雾电极与所述喷雾位点经由待雾化的物质电连接。
23.根据权利要求1-18中任一项所述的静电雾化器，其中所述喷雾电极通过位于所述喷雾位点或邻近于所述喷雾位点而与所述喷雾位点电连接。
24.根据权利要求23所述的静电雾化器，其中所述喷雾电极包括具有外端部的导管，并且所述喷雾位点具有所述外端部的尖端。
25.根据权利要求24所述的静电雾化器，其中所述导管与腔室连通，所述腔室被布置使得与储存器连通，在雾化过程中，待雾化的物质从所述储存器递送到所述腔室。
26.根据权利要求25所述的静电雾化器，其中所述储存器被布置使得在雾化过程中，待雾化的物质通过重力递送到所述腔室。
27.根据权利要求26所述的静电雾化器，其中所述储存器和所述腔室被布置使得留在所述储存器中的物质以一次静电雾化所雾化的物质的量加入到所述腔室中。
28.根据权利要求26所述的静电雾化器，所述静电雾化器还包括泵进料装置，所述泵进料装置用于将待雾化的物质从所述储存器进料到所述腔室。
29.根据任一在前权利要求所述的静电雾化器，其中所述电源还包括电压监测装置，所述电压监测装置用于监测待施加在所述喷雾电极和所述参比电极之间的电压。
30.根据权利要求29所述的静电雾化器，所述静电雾化器还包括形成分压器的两个电阻器，所述两个电阻器被连接在所述喷雾电极和所述参比电极之间，
其中所述电压监测装置测量在所述两个电阻器连接处的电压。
31.根据权利要求29所述的静电雾化器，其中所述电源还包括高压发生器，所述高压发生器用于在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加电压，并且所述电压监测装置测量在高压发生器电路中的节点形成的电压。
32.根据权利要求29所述的静电雾化器，其中所述电压监测装置通过监测在所述喷雾位点的喷雾电流以及关于来自高压发生器电路的功率消耗的数据来间接监测电压。
33.根据任一在前权利要求所述的静电雾化器，其中所述电源还包括控制电路，
所述控制电路包括微处理器，所述微处理器用于提供至少一个电压控制信号，
所述电压控制信号确定由所述电源待施加在所述喷雾电极和所述参比电极之间的电压的特征，并且
所述微处理器通过处理由电源监测的电流或电压的值而提供所述电压控制信号。
34.根据权利要求33所述的静电雾化器，其中所述控制电路适应于补偿关于包括温度、湿度和／或大气压在内的周围环境条件和／或喷雾含量的至少所述一个电压控制信号。
35.根据权利要求34所述的静电雾化器，其中所述电源还包括用于监测周围温度的温度传感器，并且
关于周围温度的信息被提供给所述控制电路，并且被用于补偿至少所述一个电压控制信号。
36.根据权利要求34或35所述的静电雾化器，其中所述电源还包括用于监测周围湿度的湿度传感器，并且
关于周围湿度的信息被提供给所述控制电路，并且被用于补偿至少所述一个电压控制信号。
37.根据权利要求34-36中任一项所述的静电雾化器，其中所述电源还包括用于监测周围压力的压力传感器，并且
关于周围压力的信息被提供给所述控制电路，并且被用于补偿至少所述一个电压控制信号。
38.根据权利要求34-37中任一项所述的静电雾化器，其中所述电源还包括检查电路，所述检查电路用于检测待雾化的物质的性质和确定与待雾化的物质的性质相关的信息，并且
已经确定的与待雾化物质的性质相关的信息被提供给所述控制电路，并用于补偿至少所述一个电压控制信号。
39.根据权利要求34-38中任一项所述的静电雾化器，其中所述控制电路能够通过改变待由所述电源施加的电压的周期、负载循环、幅度或开关时间中的任一个或组合来提供补偿。
40.根据任一在前权利要求所述的静电雾化器，其中所述电源还包括监测电路，所述监测电路能够通过测量在所述参比电极的电流来监测待雾化的物质的残余量的阈值。
41.根据任一在前权利要求所述的静电雾化器，所述静电雾化器还包括：
第二喷雾位点，其用于雾化具有这样的电荷的物质，所述电荷的极性与待从所述第一喷雾位点雾化的物质的极性相反，
所述参比电极与所述第二喷雾位点电连接，
所述第一喷雾位点被所述喷雾电极充电至第一极性，并且所述第二喷雾位点被所述参比电极充电到与所述第一极性相反的极性，和
所述喷雾电极和所述参比电极通过单一电源被电偏压。
42.根据权利要求1-40中任一项所述的静电雾化器，所述静电雾化器还包括：
第二喷雾位点，其用于通过电影响待静电雾化的第二物质而静电雾化所述第二物质，
其中所述参比电极被布置成可与所述第二喷雾位点电连接，以使得在雾化过程中，当在所述参比电极和所述喷雾电极之间施加电压时，物质从所述第一喷雾位点雾化，而所述第二物质从所述第二喷雾位点雾化。
43.根据权利要求42所述的静电雾化器，所述静电雾化器还包括：用于贮存待雾化的物质的第一储存器；和用于储存待雾化的第二物质的第二储存器，
其中所述喷雾电极和所述喷雾位点通过流体电影响贮存在所述第一储存器中的待雾化的物质，和
所述参比电极和所述第二喷雾位点通过流体电影响贮存在所述第二储存器中的待雾化的第二物质。
44.一种静电雾化器，所述静电雾化器包括：
第一喷雾位点和第二喷雾位点，物质将从所述第一喷雾位点和第二喷雾位点中的每一个雾化；
第一电极，所述第一电极与所述第一喷雾位点电连接；
第二电极，所述第二电极与所述第二喷雾位点电连接；和
电源，所述电源用于在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压，
所述第一喷雾位点和所述第二喷雾位点被布置使得，在雾化过程中，电影响储存在相应第一和第二储存器中的待雾化的物质，
当在所述第一电极和所述第二电极之间施加电压时，在所述第一储存器中贮存的物质从所述第一喷雾位点雾化，而在所述第二储存器中贮存的物质从所述第二喷雾位点雾化；并且
所述第一电极和第二电极被布置使得，待从所述第一喷雾位点或所述第二喷雾位点雾化的物质的电荷分别被至少等量的待在所述第一喷雾位点或所述第二喷雾位点产生的相反电荷抵消。
45.根据权利要求44所述的静电雾化器，其中所述电源监测所述第一喷雾位点或所述第二喷雾位点的电性质，并且根据(i)监测的所述第一喷雾位点或所述第二喷雾位点的电性质和(ii)预先确定的特征，调节待施加在所述第一电极和所述第二电极之间的第一电压或第二电压。
46.根据权利要求44或45所述的静电雾化器，其中所述电源分别通过测量在所述第一电极或所述第二电极的电流来监测在所述第一喷雾位点或所述第二喷雾位点的电流。
47.一种静电雾化器，所述静电雾化器包括：
喷雾位点，所述喷雾位点用于雾化物质并且在雾化过程中电影响待静电雾化的物质；
喷雾电极，所述喷雾电极与所述喷雾位点电连接；
参比电极，所述参比电极被布置使得当在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加电压时，待静电雾化的物质从所述喷雾位点雾化；和
电源，所述电源用于在所述喷雾电极和所述参比电极之间施加电压，间接监测在所述喷雾位点的喷雾电流，并且检测什么时候所述喷雾电流降到低于阈值，
其中所述喷雾电极和所述参比电极被进一步布置使得，待从所述喷雾位点雾化的物质的电荷被待通过所述参比电极产生的至少等量的相反电荷所抵消。
48.根据权利要求47所述的静电雾化器，其中通过测量所述参比电极的电流来间接监测在所述喷雾位点的喷雾电流。
49.根据权利要求47所述的静电雾化器，所述静电雾化器还包括监测电极，所述监测电极在应用时至少部分浸入在待雾化的物质中，其中所述喷雾电流通过测量所述监测电极的电压来间接监测。
50.根据权利要求49所述的静电雾化器，所述静电雾化器还包括形成分压器的两个电阻器，所述两个电阻器连接在所述监测电极和所述参比电极之间，其中所述监测电极的电压通过测量在所述两个电阻器的连接处的电压来测量。
51.根据权利要求49或50所述的静电雾化器，其中所述监测电极被构造使得电压水平将根据所述监测电极是浸入待雾化的物质中还是在待雾化的物质上方而变化。
52.根据权利要求47-51中任一项所述的静电雾化器，其中所述电源根据间接监测的所述喷雾位点的电性质和预先确定的特征来调节待施加在所述喷雾电极和所述参比电极之间的电压。
53.一种通过使用根据权利要求1-52中任一项所述的静电雾化器进行静电雾化的方法。
54.根据权利要求53所述的方法，所述方法包括：
监测喷雾位点的电性质；和
调节待施加在喷雾电极或第一电极与参比电极或第二电极之间的电压。
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