CN1211940A - 静电喷雾装置 - Google Patents

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Abstract

一种静电喷雾装置,包括高压产生回路,其由低压回路供给电力,低压回路包括一个或多个辐射敏感元件及电荷存储装置。

Description

静电喷雾装置
本发明涉及静电喷雾。
本发明特别应用于静电喷雾装置，这些静电喷雾装置用于空气清新、空气净化、杀虫剂喷雾、个人护理/卫生产品(如除臭剂、化妆品和香水)、诸如鼻和呼吸道喷雾剂的医药及准医药产品。
适于这些应用的装置的实例在我们的在先申请EP-A-120633，441501,468735、468736、482814、486198、501725、503766及607182,PCT-A-WO94/13063，及国际专利申请PCT/GB94/01829、PCT/GB95/00915、PCT/GB95/02218中公开，这里全部引用作为参考。
这些装置总是带有用于产生千伏范围的电压的高压发生器，将电压施加在待喷散的物料上。高压发生器由低压电源供给动力，在现有技术中，低压电源包括一个或多个一次性电池。
本发明旨在简化低压电源，而无需更换电池(电池的更换对环境来说是不利的)。本发明还可以减少装置的整体尺寸，特别是在尺寸非常重要的场合。
根据本发明，提供了一种静电喷雾装置，包括：用于容纳一定量的适于静电喷雾的物料的壳体；喷射物料的出口；向物料提供高压的高压发生器，其特征在于，发生器包括在照射下能够产生电流的一个或多个元件的形式的低压电源和储存所述元件产生的电荷的电荷存储装置。
电荷存储装置最好包括一个或多个电容器。
或者，电荷存储装置可以包括一个或多个可充电型电池。
静电喷雾装置最好为这种类型，即在物料从出口放出之前高压施加在要喷出的物料上。
高压发生器产生的电压通常高达35ky,如从3到35kv，更普遍的是在3到20kv，最好是5到20kv。
低压电源产生的输出电压通常至少比发生器产生的输出电压的值低两个数量级，例如在1.5到24伏。
所述元件位于装置上以便暴露在环境光线下。元件一般是长期暴露的，但可以设置成元件在环境光线下遮蔽或掩盖直至使用该装置时，而在后一种情况下，在喷雾开始之前必须使所述元件暴露在环境光线下以使所述低压电源产生足够的电力。
该装置在用于向人喷散物料时其尺寸设计成适合手持使用。当该装置用作向房间喷散物料而用于空气清新、空气净化等时，最好设计成只用一只手的便携式。
所述元件的位置根据该装置使用的方式进行选择。在诸如该装置用于向空气喷散液体喷雾时，如为了清新或净化空气，该装置通常设计成放置在诸如窗台的水平表面上。在这种情况下，元件的位置要保证无论该装置竖立在水平表面上的方位如何都有足够的阳光落在元件上。当装置设计成在喷雾(如个人护理/卫生用品的喷雾)时手持的情况下，元件的位置为在喷雾时元件不会被处于装置的通常手持位置的手遮蔽-尽管这并不是必须的，因为通常在该装置不喷雾时会进行充电。
元件可以位于装置的外表面或位于装置的本体内而通过设置在装置壳体上的窗口部分暴露在环境光线下。
通常会是所述元件的阵列，阵列(或是采用的单个元件)最好当该装置工作并产生物料的静电充电喷雾时，其辐射敏感区域是高压发生器产生的高压输出的每kv不超过5cm2(通常不超过3cm2，有时不超过2.5cm2)。
根据本发明的装置特别适合应用于在该装置用于或需要开始工作时，喷雾操作只需要维持较短的时间，及在喷雾过程中电压发生器传输的功率输出小于5mW，通常小于2mW并且更一般的是1mW。这些是用于例如空气清新的装置的典型情况，其在较短的时间内喷雾以一定的间隔发生。该装置也适用于使用不是很频繁的场合(诸如香水和医药及准医药喷雾)，在这种情况下，该装置的功率输出略大，如大至20mW。
根据本发明的装置通常平均时间的功耗不大于500mW/hr。
该装置的工作周期取决于所述元件的辐射敏感区域及低压电源的电荷存储装置的电容。通常的设置是这样的，当所述的元件暴露在1.0kW/m2水平的环境光线下(等于全目光)，该装置的工作周期为至少5％，最好至少10％，更优选的是至少30％。然而，对于一些应用场合，工作周期可以小于5％，如用于香水和医药，其使用频率较低。
这里所用的工作周期指的是在维持喷雾过程的时间间隔与再充满足够同一期间的下一喷雾间隔的低压电源的电荷存储装置所需的时间的比率，表示为百分比。
在一些应用中，在用户的控制下，工作周期可以是不同的。例如，用于房间清新时，最好是周期性的喷雾而不是连续持久的喷雾以避免嗅觉“疲劳”。用户对工作周期的选择的装置设置可以允许用户根据自己的喜好调整喷射的周期。这些装置包括诸如遮蔽结构，如可动的盖，以改变所述元件暴露的程度。
辐射敏感元件可以由无定形或多晶光电材料，最好是多晶异性的，因为这种材料具有更高的光/电转换效率。这种材料被广泛采用，通常用于诸如太阳能电子装置，如电子手持计算器。
低压电源最好包括控制从电荷存储装置向高压发生器供应的电流的装置，使向电压发生器的电流供应直到电荷存储装置存储的电荷的量达到预定的上限才开始，并且电流供应在存储的电荷降到预定的下限时结束，直到所述上限由于辐射感应电荷再充电而再一次达到时电流供应才恢复。
这种控制形式被发现特别适合于与如下类型的电压发生器一起应用，即需要比在稳定工作状态期间控制电压发生器所需的维持电流更高的瞬时启动电流以激发初始动作。该类型的电压发生器在我们以前的欧洲专利申请NO.441501中进行公开，即该类型的电压发生器包括将来自直流电源的低压转换为相对较低的交流电压的装置，存储所述交流电压能量的装置，反复使能量存储装置放电以产生较低值的高频率衰减振荡电压的装置，用于将所述高频电压转换为大值的衰减振荡电压(通常为至少5kv)的高增益变压装置，及用于整流所述大值电压以提供单极性的高压输出的装置。
对于至少一些诸如除臭剂、化妆品等个人卫生用品喷雾和医药及准医药用品喷雾的应用场合，该装置最好包括待机机构，用于指示用户该装置是否做好使用准备。该信号可以采用任何合适的形式，包括可听的和能触知的，但通常都有视觉上的特点。例如，当足够的电荷储存在低压电源中而可进行喷雾时，设置在该装置上的诸如液晶显示器的低电流消耗信号源指示操作准备已妥。在另一实施例中，视觉信号通过由电荷存储装置供应电流的电阻染料颜色变化产生。
电压发生器的操作及随后喷雾的开始都由某种形式的用户启动开关来控制。该开关可以是简单的机械开关，电子开关(如场效应晶体管)或光学开关，例如包括通过手指或手的其它部分阻断光线通过的孔而中断光线。
在设置待机机构的情况下，它可以有效地比用户启动开关占有优先，也就是说只有在低压电源处于备妥状态时，用户启动开关的控制才有效。
可以设置一些形式的定时机构以限制或控制装置在任何情况下操作的时间。
该装置包括指示由于电荷存储装置中的电荷耗尽而紧急中断的装置。因此，这种指示机构可以设置成监测所述电荷存储装置中存储的电荷量并产生输出，用来指示在预定时间间隔内将要发生中断，及/或提供显示电荷递减的功能。
在喷雾装置带有指示操作备妥装置和指示喷雾紧急中断装置的情况下，指示机构具有这两种功能。例如，喷雾备妥将由如液晶装置等低电流消耗装置指示，一旦达到备妥状态，该装置产生信号指示该装置处于准备喷雾状态，并随后产生输出，指示喷雾中断迫近(例如，通过指示剩余时间的显示，直到喷雾结束将至时)。
待喷雾的物料可以是液体制剂(可能有固体悬浮其中)或粉末。当喷雾物料包括液体制剂时，在喷雾操作过程中物料主动或被动地进入其将喷出的喷嘴。液体向喷嘴主动或被动进给的各种形式在前述参考的专利中进行了公开。当喷射的物料包括粉末时，该装置通常为我们以前的PCT/GB95/02218示出的形式，这里引用其全部公开内容。
本发明将参照附图描述实例，其中：
图1为根据本发明的空气净化、空气清新和/或杀虫剂喷雾装置的外部轮廓图；
图2为示出图1中装置的内部分布的电路示意图；
图3为适用于图1和2中装置的低功率电压回路的原理图；
图4为在图3中以方框形式示出的某些元件的实际实施的电路图。
参照图1和2，简要示出的静电喷雾装置具有我们以前的EP-A-486198，607182或WO-A-95/06521中公开的形式，这里引用它们的全部公开内容作为参考。该装置包括壳体10，带有喷雾物料流出的分散出口12。喷雾物料可以是包含清新油的制剂并且/或者包括适于有效地净化空气的制剂，如以喷雾的形式捕捉如灰尘颗粒的空气中的介质的制剂。在说明的实施例中，分散出口为毛细管，其插入用于存储喷雾制剂的储存器14，储存器14和毛细管12可以是国际专利申请No.WO 95/06521或EP-A-486198中描述的形式，并且以可更换的盒的形式方便地实现，壳体10设计成可以为了更换而允许盒的拆卸。管12的上端与壳体10的开口16对准，用于以国际专利申请No.WO 95/06521或EP-A-486198中描述的液滴的细小喷雾的形式喷出制剂。所述实施例的管12的喷射头在壳体10的边界内；在另一备选结构中，管12通过开口16突出并超出壳体10。
在制剂从毛细管12喷出之前由高压发生器18向制剂施以高压，高压发生器的输出以任一合适的方式，如国际专利申请No.WO 95/06521或EP-A-486198中描述的方式作用于存储器内的液体或管12内的液体。发生器18由低压回路20提供动力，低压回路20包括一个或多个电容器和可充电的电池等形式的电荷存储装置，其电荷由安装在喷雾装置上以便暴露(或者至少选择性地暴露)在环境光线下的光电池的阵列22供应。在图1中，阵列22示为安装在喷雾装置的外表面以便长期暴露在环境光线下。然而，应该明白，阵列可以诸如位于壳体10的内部，并且通过壳体10上形成的开口或窗口暴露在环境光线下，这种暴露可以是选择性的或长期的。在选择性暴露的情况下，喷雾装置设有一些如根据用户的控制而在阵列全部暴露在环境光线下的位置和阵列部分或全部遮蔽的位置之间可动的遮蔽结构。开关(未示出)设置在喷雾装置上，以控制高压发生器的操作，例如开关可以形成低压源的一部分，并且其位置便于用户使用。
应该明白，在电荷存储装置存储的电荷足以支持电压发生器18的操作时，该装置的正常喷雾操作可以进行。然而，实际上，喷雾操作需要维持足够长的时间以产生所需的效果，特别是在空气清新和/或空气净化装置的情况下。电荷存储装置内存储的电荷量必需是足够的以允许该装置在所需的时间间隔操作。此外，一旦进行喷雾操作，在下一次操作循环开始之前需要足够的时间来给电荷存储装置重新充电。满足这些要求的合适结构将参照图3进行说明。
图3的低压电路包括阵列22，其通过二极管26与电荷存储装置24相连。阵列22通常包括多个光敏元件，由无定形的或多晶的光电材料构成，阵列中的元件数量应使得供应给电荷存储装置的电荷足以发出该装置喷雾方式操作时供应发生器所需的电力。电荷存储装置24通过开关28和30与电压发生器18相连，电压发生器18的输出端与储存器14相连。开关30为用户控制开关，并且在空气清新或净化装置的情况下是可选择的。开关28由电压感测回路32控制，该回路通过检测电荷存储装置之间的电压而检测后者存储的电荷量。开关28最好具有很低的电流泄漏特性，如场效应晶体管。
一旦传感器32检测到合适的存储电荷量(并假设用户已经操作开关30而使其可以工作)，开关28启动而使电荷存储装置24连接发生器18的输出端，并且开关28保持在其工作状态，直至传感器32检测到的电压低于预定的值，此时开关28将发生器18和电荷存储装置24断开，从而停止喷雾。
通常传感器32在存储的电荷量达到预定的上限(如大约12伏)时触发开关28的动作，直到电荷量降至低于预定下限(如大约8伏)以前喷雾操作都是有效的。随后禁止进一步的喷雾，以使电荷存储装置重新充电，直到存储的电荷量再次达到上限。这样，在给定“开”和“关”周期完成一个工作周期，并且可以根据所需进行删减。例如，在空气清新时，开关次数的比例可以选择以避免嗅觉疲劳。当阵列22设有一些可调整的遮蔽结构时，用户可以通过调整遮蔽的程度而随之调整电荷存储装置24充电的速率而调整周期。如果需要，可以设置定时装置以预设并/或调整开关次数；例如，电压感测回路32可以带有定时器，借助于该定时器确定喷雾循环的“开”部分，从而使定时器的计时结束喷雾就终止，但是可以在使电荷重新充电至足以用于下一预置的“开”的间隔的预置“关”的间隔之后重新开始。根据需要，用户可以调整或预置定时器。
与传感器32相连的是指示装置34，适宜的为安装在壳体上的可视显示器，用来为用户提供关于电荷存储装置24状态的信息并因而提供关于该喷雾装置对应开关30的闭合是否足够充电而能开始喷雾。
开关28在足够维持喷雾的时间间隔保持工作，无须耗尽电荷存储装置而达到其不能维持喷雾的情况。指示装置通常由电荷存储装置24供电，并具有非常低的功耗，如液晶显示装置。
图4示出典型的电路元件，用于实施图3的某些元件，特别是元件24、28和32。图4采用的电路元件如下：
SA由串联连接的八个阵列构成的太阳能阵列，取自Canon LS-24H电子计算器(RS 819-589)
R1,R2,R3 1Mohm,0.25W金属膜电阻(RS 149-228)
VR1   500Kohm,0.5W,10匝电位计(RS160-146)
VR2   1Mohm,0.5W,10匝电位计(RS160-152)
C1    220μF,25V电解电容器(RS107-038)
C2    0.1μF,63V陶瓷电容器(RS126-556)
C3    2200μF,25V电解电容器(RS107-066)
D1    14V,500mW齐纳二极管(RS183-8250)
D2    信号二极管(RS109-258)
D3    信号二极管BAT85(RS300-978)
IC1   MAX700CPA电源监视器(RS297-535)
TR1   ZVP2106A FET晶体管(RS655-565)
用其RS产品目录号标识的上述元件可以从RS Components Lrd.,PO Box99,Corby,Northants,NN17 9RS,England得到。

Claims (15)

1.一种静电喷雾装置，包括：用于容纳一定量的适于静电喷雾的物料的壳体；物料喷出的出口；向物料施加高压的高压发生器，其特征在于，发生器包括在照射下能产生电流的一个或多个元件的低压电源和储存所述元件产生的电荷的电荷存储装置。
2．如权利要求1所述的静电喷雾装置，其中，电荷存储装置包括一个或多个电容器。
3．如权利要求1所述的静电喷雾装置，其中，电荷存储装置包括一个或多个电池。
4．如权利要求1至3之一所述的静电喷雾装置，其中，在物料从出口放出之前高压施加在要喷出的物料上。
5．如权利要求1至4之一所述的静电喷雾装置，其中，低压电源产生的输出电压至少比发生器产生的输出电压的值低两个数量级。
6．如前述任一权利要求所述的静电喷雾装置，包括选择性地遮蔽所述元件的装置。
7．如前述任一权利要求所述的静电喷雾装置，包括指示机构，用于指示所述电荷存储装置的状态是否支持喷雾操作。
8．如前述任一权利要求所述的静电喷雾装置，其中，所述元件位于该静电喷雾装置上以便暴露在环境光线下。
9．如前述任一权利要求所述的静电喷雾装置，其中，设置所述元件的阵列。
10．如前述任一权利要求所述的静电喷雾装置，其中，当喷雾装置工作并产生物料的静电放电喷雾时，所述元件辐射敏感区域对于高压发生器产生的高压输出每kv不超过5cm2(最好不超过3cm2)。
11．如前述任一权利要求所述的静电喷雾装置，其中，设置控制从电荷存储装置向高压发生器供应的电流的装置，采用这样的方式，即向电压发生器的电流供应直到电荷存储装置存储的电荷的量达到预定的上限才开始，并且电流供应在存储的电荷降到预定的下限时结束，直到由于辐射感应电荷再充电而再一次达到所述上限时电流供应才恢复。
12．如前述任一权利要求所述的静电喷雾装置，包括指示由于电荷存储装置中的电荷耗尽而紧急中断的装置。
13．如权利要求12所述的静电喷雾装置，其中，电荷耗尽指示机构可以设置成监测所述电荷存储装置中存储的电荷量并产生输出，用来指示在预定时间间隔内将要发生中断，及/或提供显示电荷递减的功能。
14．如权利要求1所述的静电喷雾装置，其中，高压发生器包括将来自直流电源的低压转换为较低的交流电压的装置，存储所述交流电压能量的装置，反复使能量存储装置放电以产生较低值的高频率衰减振荡电压的装置，用于将所述高频电压转换为大值的衰减振荡电压的高增益变压装置，及用于整流所述大值电压以提供单极性的高压输出的装置。
15．如权利要求1所述的静电喷雾装置，包括定时机构以控制喷雾装置在任何情况下用于喷雾操作的时间。
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