CZ110697A3 - Zařízení pro získání postřiku nebo proudu elektricky nabitých částic - Google Patents

Description

Zařízení pro získání postřiku nebo proudu elektricky nabitých částic

Oblast techniky

Vynález se týká výroby vysokého napětí pro aplikace, při kterých je žádoucí nízký proud. Mezi tyto aplikace patří elektrostatické rozprašování materiálu, při kterém může být žádoucí napětí větší než lkV, zatímco proud řádově μΑ nebo dokonce i nA.

Dosavadní stav techniky

V oblasti dosavadního stavu techniky se elektrostatického rozprašování materiálů tykají předměty následujících evropských patentových přihlášek, např. EP-A-120633, 441501,

468735, 468736, 482814,486198, 503766 a 607182 a PCT-A-WO94/13063), ve kterých jsou popsány zařízení, které používají generátory vysokého napětí napájené elektrickou energií z bateriového zdroje. Výroba těchto generátorů je však drahá a jejich velikost je poměrně značná zejména pro použití v zařízeních pro elektrostatické rozprašování, u kterých je žádoucí kompaktní konstrukce, jakými jsou např. rozprašovače kosmetických a parfémovaných prostředků. Kromě toho baterie jako zdroj elektrické energie musí být uspořádána uvnitř krytu rozprašovače, přičemž je nutná častá výměna baterie nebo její znovu nabití.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je zařízení pro získání postřiku nebo proudu elektricky nabitých částic, které obsahuje prostředek pro vymezení místa, ze kterého je uvedený postřik nebo proud získán, a generátor napětí pro výrobu vysokého napětí mezi uvedeným místem a okolím, jehož podstata spočívá v tom, že generátor obsahuje početnou celistvou řadu samostatných prvků vyrábějících napětí, které jsou vzájemně propojeny pro výrobu vysokého napětí.

Výhodně je generátor kompaktním zařízením, které obsahuje stovky nebo dokonce i tisíce samostatných prvků vyrábějících napětí (dále pouze napěťových prvků), přičemž tyto prvky jsou zapojeny do série tak, že společně vyrábějí vysoké výstupní napětí.

Jedno provedení vynálezu zahrnuje zařízení pro elektrostatické rozprašování obsahující výstup, z kterého může materiál, který má být elektrostaticky rozprášen, vystupovat, přičemž tento výstup je spřažen s uvedeným místem a řadou prvků, které jsou zapojeny tak, že vyrábějí vysoké napětí dostatečné pro provedení elektrostatického rozprašováni materiálu z tohoto zařízení.

Typicky výstupní proud generátoru je takový, aby jmenovitý výkon generátoru byl 100 mW nebo menší, obvykleji 50 mW nebo menší. Např. v případě zařízení pro rozprašování barev může být napětí větší než 25 kV a proud řádově 1 μΑ (jmenovitý výkon 3 0 mW) , zatímco v případě rozprašovače pokojových vůní může být jmenovitý výkon řádově od 0,5 mW do 2,0 mW, typicky 1,2 mW (např. proud 100 nA a napětí 12 kV).

Generátor vysokého napětí vhodně obsahuje řadu fotosenzitivních prvků uspořádaných tak, že v případě, že jsou ozářeny, vyrábějí výstupní napětí alespoň 1 kV.

Výhodně tato řada fotosenzitivních prvků je uspořádána tak, že vyrábí výstupní napětí alespoň 4 kV, typicky alespoň 5 kV a výhodněji až do 8kV.

Tento generátor má vhodně formu elektronického kompaktního zařízení, které obsahuje početnou řadu fotosenzitivních prvků. Např. toto kompaktní zařízení může obsahovat fotovoltaický materiál (např. vhodně dopovaný čj.žT-M polykrystalickým křemíkem, který je použit při výrobě solárních článků a solárních panelů) vhodně rozdělený do samostatných sekcí, např. leptáním a/nebo technikami laserového záznamu používanými při výrobě polovodičových zařízení, za účelem vytvoření početné řady fotovoltaických prvků zapojených tak, že v případě, že jsou ozářeny, společně vyrábějí vysoké výstupní napětí uvedeného řádu.

V rámci dalšího předmětu vynálezu je poskytnut generátor vysokého napětí ve formě integrovaného kompaktního zařízení obsahujícího početnou řadu vzájemně propojených prvků záření, např. fotovoltaických prvků, přičemž případě, že je ozářena, je schopná vyrábět citlivých na tato řada v výstupní napětí alespoň 1 kV.

Článek z fotovoltaickěho materiálu, např. křemíku dopovaného borem za účelem vytvoření čisté mřížky z materiálu typu p, může mít v případě, že je ozářen, poměrně nízké výstupní napětí (typicky řádově 0,45 V), přičemž velikost tohoto napětí závisí na intenzitě dopadajícího záření a na zatížení tohoto článku, avšak nezávisí na ploše povrchu tohoto článku. Naproti tomu výstupní proud tohoto článku závisí jak na intenzitě dopadajícího záření tak i na ploše povrchu článku. Pro určité druhy elektrostatického rozprašování, kterých se vynález hlavně týká, je žádoucí velmi nízký proud, (řádově μΑ a dokonce i nA) a v důsledku toho sériovým spojením fotovoltaických prvků s nízkým výstupním napětím do dostatečně početné řady článků mající vysoké výstupní napětí, které má být zajištěno (např. řádově několik kV a vyšší) , je možné dosáhnout pro uvedené druhy elektrostatického rozprašování dostatečně vysoké napětí, aniž by byla nutná velká plocha článků, která je obvykle žádoucí u solárních panelů.

Rozprašovací zařízení typicky zahrnuje kryt obsahující oddělení, ve kterém může být uložen materiál, který má být rozprášen, nebo zásobník, obsahující tento materiál, přičemž tento materiál má vlastnosti, např. vhodný odpor, pro elektrostatické rozprašování.

Rozprašovací zařízení múze být uzpůsobeno pro ruční držení, např. má formu jednotky s vlastním napájením, která má vhodné rozměry pro ruční zacházení s touto jednotkou.

Generátor podle vynálezu může byt začleněn do libovolných provedení rozprašovacího zařízení popsaných v následujících dokumentech EP-A-120633, 441501, 468735, 468736, 482814, 486198, 501725, 503766 a 607182, PCT-A-WO94/13063 a PCT/GB94/01829. Generátor může být rovněž zařazen do zařízení pro rozprašování částicového materiálu popsaného v související patentové přihlášce UK 9419988.2.

Generátory v zařízeních popsaných ve výše uvedených patentových přihláškách mohou být nahrazeny generátorem podle vynálezu a tyto rozprašovací zařízení mohou být uzpůsobeny pro použití ze široké oblasti rozprašovacích aplikací zahrnující např. rozprašování barvících a jim příbuzných formulací, rozprašování kosmetiky, parfémů, deodorantů a jiných prostředků osobní hygieny, rozprašování insecticidentů a pesticidů, a vypouštění léčebných a pseudo-léčebných formulací, jakými jsou např. oční, ústní a nosní formulace a činidla upravující pokožku.

V jednom provedení mohou být napěúové prvky tvořeny prvky citlivými na světlo, např. fotovoltaickými prvky, které jsou spojeny do řady, která je uspořádána takovým způsobem, že je ozářena světlem z okolního prostředí.. V tomto provedení tato řada může být umístěna na vnější části rozprašovacího zařízení obsahujícího generátor tak, že je vystavena okolnímu prostředí. Toto provedení rozprašovacího zařízení může být použitelné pro rozprašování vůní v obytných místnostech, poněvadž uvedený generátor může být v provozu v případě, že uvedená řada je osvětlena denním světlem (a v nočních hodinách, jestliže je osvětlena světlem ze zapnutého svítidla), avšak je mimo provoz v nočních hodinách, kdy je svítidlo v místnosti vypnuté a na uvedenou řadu tudíž nedopadá žádné světlo.

V rámci vynálezu mohou být poskytnuty prostředky pro selektivní vystavení uvedené řady záření/světlu z okolního prostředí nebo pro selektivní odstínění před zářením/světlem z okolního prostředí, a to podle toho, zda-li je žádoucí vysoké výstupní napětí nebo není. Např. kryt generátoru nebo rozprašovacího zařízení může být opatřen štítem nebo jiným zařízením pro odstínění uvedené řady od záření, přičemž tento štít je pohyblivý mezi polohou, ve které je uvedená řada štítem zakryta, a polohou, při které je tato řada vystavena světlu z okolního prostředí. Tento štít může mít alternativně formu vyjímatelného krytu, který v případě, že je připevněn ke generátoru, zabraňuje záření proniknout k uvedené řadě, nebo v případě, že je z generátoru vyjmut, potom tato řada může být vystavena působení záření z okolního prostředí.

Uvedený štít nebo kryt může být nastavitelný za účelem regulace míry expozice a tudíž např. za účelem řízení rychlosti rozprašování.

V případě, že rozprašovací zařízení je upraveno pro ruční držení, např. u pistole pro stříkání barev, nebo u aplikátorů kosmetiky a prostředků osobní hygieny, apod., potom toto zařízení může obsahovat část, která je určena pro ruční držení, jakou je např. rukověť, a část, která pro tento účel při použití tohoto zařízení není určena, přičemž řada fotosenzitivních prvků je uspořádán na uvedené druhé části za účelem exponování této řady zářením/světlem z okolního prostředí.

V případě, že uvedená řada je uspořádána na určité části rozprašovacího zařízení tak, aby mohla být při použití tohoto zařízení exponována okolním světlem, potom tato řada může být chráněna před poškozením vícevrstvou fólií, která je alespoň částečně transparentní pro záření/světlo.

V jiném provedení vynálezu uvedené napěúové prvky jsou tvořeny prvky citlivými na záření spojenými tak, že mohou být ozářeny zdrojem zářením, který je součástí rozprašovacího zařízení. Tento zdroj napětí může být tvořen jediným nebo primárním zdrojem záření pro uvedenou řadu nebo může doplňovat uvedené záření/světlo z okolního prostředí. Např. tímto zdrojem záření může být prvek emitující záření, např. kompaktní prvek emitující světlo (např. světelná emisní dioda), žhavící vlákno (např. žárovka), které emituje světlo v případě, že jím prochází elektrický proud, nebo zářivka. Zapnutí nebo vypnutí generátoru v tomto případě může být regulováno zapnutím nebo vypnutím prvku emitujícího záření, přičemž spínací zařízení v tomto případě může být tvořeno pouze nízko napěčovým spínačem, který reguluje vysoké výstupní napětí. Zapnutí nebo vypnutí generátoru může být provedeno selektivní expozicí uvedené řady prvkem emitujícím záření resp. odstíněním této řady od prvku emitujícího záření, přičemž selektivní expozice a odstínění je uskutečněny pomocí prostředku, kterým může uživatel rozprašovacího zařízení pohybovat mezi polohou, při které je uvedená řada exponována zářením, a polohou, při které je tato řada odstíněna od záření.

V případě, že rozprašovací zařízení obsahuje uvedený zdroj záření, potom tento zdroj může být připojen na koncový vývod, ke kterému je možné připojit zdroj elektrické energie (např. baterii nízkého napětí). V tomto případě kryt rozprašovacího zařízení výhodně obsahuje oddělení pro umístění uvedeného zdroje elektrické energie, přičemž, je-li to žádoucí, uvedený zdroj záření a generátor vysokého napětí mohou být umístěny uvnitř tohoto krytu. Zapnutí nebo vypnutí generátoru může být provedeno spínačem řízeným uživatelem, který je součástí elektrického obvodu obsahujícího koncový vývod a zdroj energie.

Expozice uvedené řady (např. za účelem řízení zapnutí a vypnutí generátoru) může být řízena spouští ovládanou uživatelem. V tomto případě může spoušť, sloužit k řízení dodávky částicového materiálu na výstup rozprašovacího zařízeni a může být rovněž spřažena s pohyblivým maskovacím prvkem tak, že za účelem výroby vysokého napětí, který má být přiveden do materiálu, a tudíž za účelem dodávky postřiku elektricky nabitého materiálu, je uvedená řada obnažena v důsledku přivedení materiálu na rozprašovací výstup. V typickém provedení vynálezu rozprašovací zařízeni obsahuje spoušť ovládanou uživatelem, která slouží pro přivedení tlaku do elektrostaticky rozprášitelného materiálu obsaženého v zásobníku (např. ve formě pístu, válcovitého zařízeni nebo ve formě stlačitelného zásobníku) za účelem provedeni dodávky tohoto materiálu na rozprašovací výstup, přičemž tato spoušť je spřažena s maskovacím prvkem, který je uveden do pohybu (posuvného či rotačního) vzhledem k řadě napěťových prvků za účelem expozice nebo zvýšení expozice řady napěťových prvků zářením z okolního prostředí nebo zářením z přidruženého zdroje záření. Alternativně může být maskovací prvek vynechán a uvedením spouště do činnosti je na zdroj záření přivedeno napětí, čímž je v průběhu činnosti spouště řada napěťových prvků exponována za účelem dodávky materiálu na rozprašovací výstup.

Uvedený zdroj záření v případě, že je v rozprašovacím zařízení použit, může sloužit ke dvou účelům, a to, jednak pro vytvoření světla pro ozářeni řady fotosensitivnich prvků a jednak pro vytvoření světla pro osvětlení cílového objektu, na který má být nanesen rozprášený materiál. Kromě toho může tento zdroj záření sloužit k indikaci toho, zda-li je či není generátor vysokého napětí v provozu.

Jak je to popsáno v patentových dokumentech EP-A-468735 a 468736 a PCT-A-WO94/13063, je žádoucí při některých aplikacích poskytnout dvoupólový výstup vysokého napětí, např. za účelem rázového potlačení a/nebo pro umožnění nanesení rozprášeného materiálu na elektricky nevodivý materiál, např. na plastickou hmotu, lidské vlasy apod., na který je jinak obtížné nanést rozprášený materiál. Při těchto aplikacích generátor vysokého napětí zařízení podle vynálezu může být uspořádán tak, že poskytuje dvoupólový výstup, např. výstup vysokého napětí s frekvenčním výstupem, jak je to popsáno v patentovém dokumentu EP-A-468735 a 468736. Např. výstup vysokého napětí generátoru může být elektronicky zapnut při požadované frekvenci (která může být regulována uživatelem) pomocí elektrického obvodu přidruženého ke generátoru za účelem vytvoření dvoupólového výstupu, např. použitím takové zapínací sestavy vysokého napětí, která je popsána v patentovém dokumentu PCT-A-WO94/13063. Alternativně může generátor podle vynálezu obsahovat dvě řady fotosenzitivních prvků, přičemž tyto řady jsou uspořádány tak, aby vytvářely kladné a záporné výstupní vysoké napětí a pro střídavé ozáření těchto řad (buď zářením/světlem z okolního prostředí nebo zářením/světlem z přidruženého zdroje záření nebo zdrojů záření) je poskytnut řídící prostředek tak, že napětí na složeném výstupu se střídá mezi kladnou a zápornou hodnotou při frekvenci stanovenou řídícím prostředkem.

V konkrétním provedení rozprašovací zařízení může obsahovat dva výše uvedené kompaktní generátory vysokého napětí opatřené spínacím prostředkem citlivým na záření, který je popsán v mezinárodní přihlášce WO94/13063, přičemž tento spínací prostředek střídavě zapíná generátory takovým způsobem, že do místa, z kterého má být generován proud iontů, je přivedeno bipolární napětí, přičemž kladné napětí je odvozené z jednoho generátoru a záporné napětí z druhého generátoru. Např. každý generátor může být k uvedenému místu spřažen prostřednictvím příslušného spínacího prostředku citlivého na záření, pro jehož činnost je poskytnut řídící obvod, který řízením zdroje záření přidruženého ke každému spínacímu prostředku reguluje spínací prostředek ve střídavém režimu s pevnou periodou.

Rozsah vynálezu není omezen na generátory použité v rozprašovacích a ionizačních zařízeních. Vynález může být jiných zařízeních, které vyžadují vysoké avšak nízký proud. V případe zařízení iontů, např. pokojového ionizátoru, rovněž použit v výstupní napětí, vyrábějící proud generátor může být uzpůsoben pro dodávku vysokého napětí na jeden vývod nebo více vývodů, jakými jsou např. hrotové vývody, takže vyrábí jeden nebo více proudů elektricky nabitých iontů. Řada prvků vyrábějících napětí může být např. uspořádána na krytu, který je určen k umístění na horizontální ploše, např. polici, stole, apod., přičemž tato řada může být spojena se zemí, přes základnu krytu, a s vývodem, při kterém je vytvářen proud iontů. Uvedený vývod může být uspořádán při vrcholu krytu nebo jinak zašpičatělé části krytu, přičemž může mít formu elektrody s malým průměrem. V jiném provedení ionizátoru může být tato řada připojena ke dvěma vývodům a uspořádána tak, že vyrábí proudy opačně nabitých iontů nebo mohou být poskytnuty dvě řady připojené k příslušným vývodům a uspořádané tak, že jeden vývod vyrábí pozitivně nabité ionty, zatímco druhý záporně nabité ionty.

Stručný popis obrázků

Vynález nyní bude popsán pomocí příkladných provedení s odkazy na připojené výkresy, na kterých obr. 1 schématicky zobrazuje zařízení pro elektrostatické osvěžení nebo čištění vzduchu, obr. 2 schématicky zobrazuje rozprašovací zařízení se samostatným napájením a určené pro ruční držení, přičemž toto zařízení je vhodné např. pro rozprašování kosmetických produktů nebo produktů osobní hygieny, např. parfémů, deodorantů, atd. , obr. 3 schématicky zobrazuje generátor napětí obsahující řadu zařízení vyrábějících napětí, které jsou zapojeny do série, obr. 4 schématicky zobrazuje stejnou řadu jako na obr. 3, avšak s rozdílným uspořádáním spínacího obvodu, obr. 5 schématicky zobrazuje část řady prvků vyrábějících napětí, přičemž tato řada ilustruje jeden způsob výroby napětí, obr. β schématicky zobrazuje stejnou řadu jako na obr. 5, avšak ilustruje uspořádání řady, ve kterém je napěťový výstup této řady maximalizován, obr. 7 schématicky zobrazuje stejnou řadu jako na obr. 5, avšak ilustruje alternativní uspořádání řady, ve kterém řada vyrábí nízké výstupní napětí, avšak vyšší výstupní proud vzhledem k uspořádání řady na obr. 6.

Zařízení pro osvěžení nebo čištění vzduchu zobrazené na obr. 1 má obvykle formu popsanou ve zveřejněné mezinárodní patentové přihlášce WO95/06521. Toto zařízení obsahuje kryt 10 a spodní stěnu 12 určenou k nesení zařízení při jeho použití na obvykle horizontální, ploše, např. horní desce stolu, polici, apod.. Kryt 10 je opatřen oddělením 14, ke kterému je umožněn přístup vyjmutím krytu 15 tak, že do tohoto oddělení může být vložena patrona 16 obsahující kapalinu, která má být rozprášena. Tato kapalina je tvořena kapalinou vhodnou pro elektrostatické rozprašování, přičemž je zvolena kapalina, která má vlastnosti vhodné pro určené použití zařízení, např. v tomto případě kapalina má aromatické a/nebo čistící vlastnosti. Uvedená patrona 16 je uložena uvnitř oddělení definovaného bočními stěnami 17 a spodní stěnou 19 . Uvnitř této patrony se nachází kapilární struktura 22 , která může mít formu trubice (avšak může být alternativně tvořena knotovým materiálem, např. pěnovým materiálem, jaký je . např. popsán v mezinárodní patentové přihlášce WO93/O6937, vláknitým materiálem nebo plastickým materiálem, jaký je popsán v dokumentu EP-A-120633), přičemž tato kapilární struktura je uspořádána tak, že je obvykle vertikální (tzn. obvykle kolmá k horizontální spodní stěně 18 uvedené patrony) a její dolní konec se nalézá v blízkosti spodní stěny 18 za účelem umožnění dodávky kapaliny, která má být udržována, do trubice 22 v případě, že se hladina kapaliny přiblíží ke spodní stěně 18. Horní konec kapilární trubice 22 probíhá skrze čepičku 24 patrony a skrze otvor 25. v krytu 15.

Uvedená patrona. 16 je uzpůsobena pro poskytnutí spojení mezi kapalinou uvnitř této patrony a výstupem vysokého napětí generátoru 28 vysokého napětí. Tohoto spojení může být dosaženo různými způsoby, jaké jsou popsány v dokumentu EP-A-486198, přičemž v tomto zobrazeném provedení je patrona zhotovena z elektricky izolačního materiálu, jakým je např. nylon a je opatřena elektrickým kontaktem 30 . Tento kontakt 30 je uspořádán tak, že v případě, že uvedená patrona je správně vložena do oddělení vymezeného stěnami 17., potom je tento kontakt 30 vyrovnán s vývodem 32 připojeným k vývodu vysokého napětí generátoru 28.

Generátor 28 napětí je tvořen kompaktním zařízením obsahujícím početnou řadu samostatných prvků vyrábějících napětí, např. fotovoltaických prvků, přičemž tyto prvky jsou zapojeny do série tak, že při ozáření světlem nebo jiným elektromagnetickým zářením, např. infračerveným zářením, společně vyrábějí vysoké výstupní napětí. Toto záření může být poskytnuto zařízením vyrábějícím záření, jakým je např. světelná emisní dioda (LED) 40, která je součástí nízko-napěťového obvodu, který obsahuje vypínač 44 ovládaný uživatelem a zdroj 41 nízkého napětí, jakým je např. jedna nebo více nízko-napěťových baterií (které mohou být znovu nabijitelné). Tento nízko-napěťový obvod a generátor 28 jsou uzemněny skrze spodní stěnu 12 krytu. Zapnutím nebo vypnutím vypínače 44 je provedena dodávka elektrické energie resp. přerušena dodávka elektrické energie do světelné emisní diody (LED) 40, čímž se reguluje ozáření fotovoltaických prvků generátoru 28.. Zapnutí vypínače tudíž slouží k ozáření generátoru a k výrobě nízkého výstupního proudu a vysokého výstupního napětí, typicky řádově od 4kV do 15 kV, přičemž při použití uvedeného zařízení je toto napětí přivedeno do kapalinové náplně patrony IS za účelem provedení elektrostatického rozprašování kapaliny z trubice 22. Jestliže je to žádoucí, potom k světelné emisní diodě (LED) 40 může být přidruženo optické zařízení, např. čočka za účelem zajištění toho, že emitované záření je stejnoměrně distribuováno přes řadu prvků vyrábějících napětí.

Kapilární trubice 22 je v případě, že je uspořádána ve vertikálním směru, uzpůsobena pro poskytnutí dostatečného kapilárního zvýšení za účelem dodávky kapaliny z patrony do nejvyššího konce této trubice bez ohledu na výšce kapaliny uvnitř patrony. Toho může být dosaženo vhodným dimenzováním kapilární trubice a volbou materiálu, z kterého je zhotovena. Vhodným materiálem je polymerní materiál, jakým je např. nylon, polyolefin, polyacetal, polyetheretherketon nebo PTFE, přičemž tento materiál je přiměřeně zvlhčen formulací, která má být rozprášena, tzn. že úhel styku může být v podstatě nulový. Tato trubice 22 má obvykle malou světlost a její průřez může být kruhový nebo jiný, přičemž má relativně tenkou stěnu. Při použití uvedeného zařízení je pouze vzlínáním kapalina vedena do nejvyššího konce trubice, kde je vysokým napětím přivedena do proudů kapaliny, které vystupují z tohoto konce trubice a jsou rozptýleny do elektricky nabitých kapiček, které jsou vedeny z tohoto vrcholu trubice směrem k cílovému objektu v okolí, který má zemní potenciál. Uvedené zařízení bude typicky použito v místnostech, přičemž stěny strop, a podlaha představují poměrně vzdáleně cílové objekty, ke kterým jsou vedeny částice.

Ačkoliv v provedení zobrazeném na obr. 1 je vysoké napětí vedeno k hornímu otevřenému konci trubice 22 skrze kapalinu, v alternativním provedením může být přivedeno do kapaliny při tomto horním konci trubice 22 nebo v místě přilehlém k tomuto konci skrze samostatné elektrické vedení (nikoliv skrze kapalinu v patroně 16 a trubici 22.) .

Jak je to zřejmé z obr. 2, zobrazené zařízení obsahuje hlavní jednotku 70, která je vhodně dimenzována pro ruční držení. Tato jednotka 70 obsahuje hubici 72, do které je ze zásoby kapaliny obsažené uvnitř této jednotky přiveden materiál, který má být rozprášen, např. pasivním způsobem, při kterém hubice má formu knotového materiálu, jak je to popsáno v dokumentu EP-A-120633 nebo EP-A-607182. Jednotka 70 je opatřena odejímatelným víčkem 73 . Stlačením tlačítka 74 je při provozu zařízení přivedeno do kapaliny vysoké napětí, např. 8 kV nebo větší, čímž je započata dodávka kapaliny ve formě postřiku způsobem popsaným v dokumentu EP-A-120633 nebo EP-A-607182. Vysoké napětí je vyráběno kompaktním generátorem vysokého napětí, který obsahuje řadu 78 samostatných prvků vyrábějících napětí, např. fotovoltaických prvků. Tato řada je uspořádána na povrchu jednotky 70, přičemž je odstíněna od světla z okolí, dokud není čepička 73 odejmuta. Vyjmutí čepičky 73 slouží pro vystavení řady 78 okolnímu světlu, a tudíž pro výrobu (aniž by byla potřeba zdroje napětí) vysokého napětí za účelem jeho přivedení do kapaliny v okamžiku, kdy kapalina dosáhne konce hubice, nebo před tímto okamžikem. Rozprašování může být započato stlačením tlačítka, které slouží k uzavření obvodu umožňujícího přivedení vysokého napětí do kapaliny. Alternativně je možně tlačítkový vypínač úplně vynechat. V tomto případě rozprašování může být započato přímo v důsledku vyjmutí čepičky za účelem obnažení řady 78 . Toto rozprašování může být potom ukončeno znovu nasazením čepičky 73 za účelem odstínění řady 78 od okolního světla.

V modifikovaném provedení může být vyjímatelná čepička 73 nahrazena čepičkou, která je otočně uložena na jednotce 70 a opatřena otvorem, který je při vhodném otočení této čepičky uveden do polohy, ve které je vyrovnán s řadou 78., čímž je řada vystavena světlu. V tomto provedení, může být vypínač 74, je-li žádoucí, uspořádán na odlišném místě tak, aby byl přístupný.

Jak je to zřejmé z obr. 3, jedna forma generátoru napětí vhodného pro použití v provedeních zobrazených na obr. 1 a 2 obsahuje početnou řadu prvků 100 vyrábějících napětí, např. fotovoltaických prvků, uspořádaných na vhodné základně (není zobrazena. Prvky 100 začleněné do početné řady mohou být vyrobeny konvenčními technikami, jaké jsou používány při výrobě elektronických mikročipů. Tyto prvky jsou rozděleny do sloupců a řad, přičemž jsou zapojeny do série, jak je to zřetelné z obrázku, tak, že dohromady vyrábějí vysoké napětí na výstupu generátoru tvořeného vývody 102 a 104. V tomto provedení spínací prvek 106 řídí výstup vysokého napětí. Tento spínací prvek může např. obsahovat vysoko-napěbovou diodu citlivou na světlo, jak je to popsáno v mezinárodní patentové přihlášce WO94/13063. V tomto případě může být spínací prvek 106 řízen uvedením/neuvedením zdroje záření pod napětí, přičemž zdrojem záření může být např. světelná emisní dioda 108, která je zapouzdřena spolu s uvedenou vysokonapěúovou diodou 106 způsobem patentové přihlášce WO94/13063.

součástí nízko-napěúového obvodu, který obsahuje baterii 110 a vypínač 112 ovládaný uživatelem.

popsaným v Tento zdroj mezinárodní záření je

V případech, ve kterých prvky 100 vyrábějící napětí obsahují fotovoltaické články uspořádané tak, že jsou vystaveny působení okolního světla, může být, je-li to žádoucí, uvedená spínací dioda 106 odstíněna od tohoto okolního světla (nebo zdroje světla použitého pro ozáření řady), takže tato dioda 106 je pouze ovlivněna zářením emitovaným ze zdroje 108. Řada prvků 100 může být kontinuálně vystavena okolnímu světlu nebo v modifikovaném provedení může být poskytnut kryt nebo jiný krycí prostředek tak, že tato řada je vystavena okolnímu světlu pouze při vyjmutí tohoto krytu nebo Štítu. V obou případech je vysoké napětí přivedeno na vývody generátoru pouze za podmínky, že je zapnutím vypínače 112 ovládaným uživatelem sepnut spínací prvek 106. V modifikovaném provedení může být vysoko-napěfový spínací prvek 106 tvořen jinou formou elektronického spínacího zařízení, jako je např. tranzistor řízený polem. Ačkoliv spínací prvek 106 je v zobrazeném provedení zapojen mezi řadu prvků 100 a vývod 102, může být tento prvek v modifikovaném provedení zapojen mezi řadu prvků 100 a vývod 104. Rovněž zatímco v zobrazeném provedení je pouze jeden spínací prvek, může být v modifikovaném provedení uspořádána množina spínacích prvků zapojených do série a uspořádaných tak, že jsou současně sepnuty, např. zářením ze společného světelného zdroje.

Obr. 4 zobrazuje modifikované provedení, ve kterém je řada prvků 100 rozdělena do podmnožin 118 prvků 100 vyrábějících napětí, přičemž ke každé podmnožině je připojen spínací prvek 120 a všechny tyto spínací prvky jsou uspořádány tak, že jsou sepnuty v podstatě současně. Každá podmnožina 118 je zapojena do série s následující podmnožinou pomocí spínacího prvku 120. Tudíž ve skutečnosti každý spínací prvek 120 slouží k zapnutí nebo vypnutí určité části celkového napětí. Např. každá podmnožina 118 může obsahovat prvky 100 vyrábějící napětí, které dostatečně přispívají, pokud se týče napětí, např. 100 V, k celkovému výstupnímu napětí.

Uvedené spínací prvky 120 mohou být uspořádány na stejné podložce jako prvky 100 vyrábějící napětí a mohou být citlivé na záření, např. mohou být tvořeny fotovoltaickými spínači, které lze sepnout zářením z jednotlivých světelných zdrojů (např. světelně emisních diod) nebo ze společného světelného zdroje. V případě, že uvedené spínací prvky jsou uspořádány na stejné podložce jako prvky 100, potom může být žádoucí poskytnout vhodný stínící prostředek pro odstínění těchto spínacích prvků 120 od světla, kterému jsou vystaveny prvky 100 vyrábějící napětí v případě, že tyto prvky 100 jsou tvořeny fotovoltaickými články exponovanými světlem z okolního prostředí. Alternativně tyto. spínací prvky 120 mohou být tvořeny jinými spínacími zařízeními, např. polem ovládanými tranzistory (např. typu MOSFET), přičemž napětí řídících elektrod těchto tranzistorů může být opto-elektronicky regulováno a/nebo odvozeno z vhodné velikosti napětí na odbočení vytvořeného ze řady.prvků 100.

V provedení na obr. 4 spínací prvky 120 v případě, že jsou sepnuty, slouží k zapojení všech podmnožin 118 do série za účelem výroby vysoké výstupního napětí při vývodu 102. Avšak v alternativním provedeni může být poskytnuta množina vývodů výstupního napětí a selektivně řízené spínací prvky, takže mohou být uvedeny do činnosti všechny podmnožiny 118 nebo jen jistá kombinace těchto podmnožin, a to v závislosti na podmínkách rozprašování, které má být provedeno. Volba kombinace uvedených podmnožin může být řízena uživatelem (např. prostřednictvím ovládače vhodně umístěného na zařízením) , přičemž v tomto případě může uživatel regulovat vzdálenost mezi zařízením a cílovým objektem, pokud jde o dosah postřiku, před zahájením rozprašování. Alternativně může být uvedená volba předem zvolena, takže toto provedení generátoru napětí může být použito v zařízeních určených pro rozdílné aplikace vyžadující rozdílné výstupní napětí. Např., jak je to zřejmé z obr. 4, další spínací prvek 120 může být zapojen mezi řadu prvků 100 a výstupní vývod, např. 120A, apod.. Tímto způsobem v případě, že např. spínací prvek 120 přidružený k vývodu 102 není ozářen a tudíž není sepnut, potom může být ze řady prvků 100 vyvedeno nízké napětí skrze vývod 102A, atd..

Jak to bylo výše uvedeno, různé aplikace zařízení mají sklon požadovat generátory napětí, které mají rozdílná výstupní napětí. Pro jednoduchost a hospodárnost výroby jsou řady prvků nebo článků vyrábějících napětí nejprve vyrobeny tak, že všechny vyrobené řady mají stejnou formu, a potom jsou tyto řady uzpůsobeny na objednávku podle požadavku na výstupní napětí a proud. Např., jak.je to zřejmé z obr. 5, řada je zpočátku vyrobena na podložce, přičemž obsahuje m řad a n sloupců prvků 100 vyrábějících napětí a vodivé cesty 150R a 150C, které spojují každý prvek s jeho bezprostředním sousedem v řadě a ve sloupci. Jak je to zřetelné z obr. 5, uvedené prvky na pravé a levé straně tvoří konce sloupců řady. Před tím než je řada z obr. 5 použita, musí být vhodně uspořádána odstraněním určitých vodivých cest 150R a/nebo 150C. Toto odstranění může být provedeno libovolnou vhodnou technikou, např. leptáním, přičemž může být uskutečněno v jednom zpracovatelském stupni použitím masky, která chrání ty vodivé cesty, které mají zůstat nedotčeny. Tato řada rovněž může opatřena výstupními vývody, např. vývody 102 zobrazenými na obr. 3, a to, bud' během počáteční výroby, nebo v následující.

Obr. 6 zobrazuje jedno uspořádání řady, které odpovídá uspořádání z obr. 3 a 4. V tomto případě byla použita leptací technika nebo jiná technika pro odstranění vodivých cest za účelem uvedení všech prvků 100 do sériového spojení eliminací většiny, avšak ne všech vodivých cest 150C orientovaných ve směrech sloupců. Zůstaly nedotčeny pouze vodivé cesty 150C nutné pro sériové spojení řad, které na sebe navazují. Celkové napětí dosažené touto řadou obsahující m x n prvků, kde každý prvek je schopný vyrobit napětí 0,45 V, je rovné 0,45.m.n V.

Obr. 7 zobrazuje alternativní uspořádání prvků vyrábějících napětí, ve kterém jsou alespoň některé prvky vyrábějící napětí vzájemně paralelně zapojeny. Jak je to zřejmé z tohoto obrázku, následné dvojice řad 152K, 152L, 152M ... mohou být zapojeny do série tak, že se jedna vhodně zvolená vodivá cesta 150C ve sloupcovém směru ponechá nedotčená. Celkové napětí dosažené řadou uspořádanou podle obr. 7 a obsahující m x n prvků, kde každý je schopný vyrobit napětí 0,45 V, je rovné 0,45.m.n/2 V, což je menší napětí než napětí dosažené řadou z obr. 6,. avšak řada s tímto uspořádáním je schopná vyrobit větší výstupní proud.

Je samozřejmé, že uspořádání na obr. 6 a 7 představují pouze příkladná provedení z množiny různých uspořádání, která mohou být použita. V některých případech eliminace vodivých cest může vést k některým prvkům 100, které jsou izolovány od zbytku řady tak, že se nepodílejí na výstupním napětí dosaženém touto řadou. Rovněž na místo počáteční výroby řady se všemi prvky 100 elektricky spojenými s jejich sousedními prvky, jak je to zobrazeno na obr. 5, může být zpočátku při alternativním způsobu výroby vyrobena řada se všemi prvky 100 vzájemné izolovanými, přičemž požadovaného uspořádání, ve kterém jsou tyto prvky zapojeny sériově nebo sériově/paralelně, může být dosaženo následným uložením vodivých spojení na podložku do míst mezi těmito prvky 100, které mají být zapojeny sériově a/nebo paralelně.

Ve výše uvedených provedení generátor napětí poskytuje jednopólový výstup. Jak již bylo uvedeno, za některých okolností může být žádoucí poskytnout dvoupólový výstup, např. za účelem rázového potlačení a/nebo pro rozprašování k cílovým objektům z izolačních materiálů, jak je to popsáno v dokumentech EP-A-468735 a 468736.

Obr. 8 zobrazuje jedno provedení bipolárního generátoru vysokého napětí podle vynálezu. Tento generátor obsahuje dvě řady 300A a 300B prvků vyrábějících napětí, jakými jsou např. fotovoltaické články, které jsou uspořádány tak, že řada 300B vyrábí kladné vysoké napětí na vedení 302, zatímco řada 300B vyrábí záporné vysoké napětí na vedení 304. Tato napětí jsou spřažena s výstupním vývodem 306 generátoru pomocí příslušných vysoko-napěťových spínačů 308A, 308B. Tyto spínače mohou mít libovolnou vhodnou formu, např. takovou, která byla výše uvedena, avšak pro ilustraci jsou tyto spínače zobrazeny ve formě spínačů citlivých na záření, které mají spřažený zdroj 310A a 310B záření, např. světelně emisní diodu. Každý zdroj 310A, 310B záření je řízen řídící jednotkou 312 tak, že tyto zdroje zapínají a vypínají spínače 308A, 308B ve střídavém režimu, čímž střídavě přivádějí na výstupní vývod 306 kladné a záporné vysoké napětí řad 300A, 300B. Frekvence střídavého napětí přiváděného na vývod 306 je určena řídící jednotkou 312 a může být zvolena podle popisu uvedeném v dokumentu EP-A-468735 a 468736.

Ačkoliv řady 300A a 300B jsou zobrazeny samostatně, mohou být neseny na společné podložce a mohou být tvořeny podmnožinami početné řady, která je vhodně uspořádána, obvykle podle způsobu popsaném v souvislosti s obr. 5 až 7.

Claims (24)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro získání postřiku nebo proudu elektricky nabitých částic, které obsahuje prostředek pro vymezení místa, ze kterého je uvedený postřik nebo proud získán, a generátor napětí pro výrobu vysokého napětí mezi uvedeným místem a okolím, vyznačené tím, že generátor obsahuje početnou celistvou řadu samostatných prvků vyrábějících napětí, které jsou vzájemně propojeny pro výrobu vysokého napětí.
2. 2. Zařízení podle nároků 1, vyznačené tím, že má formu zařízení pro elektrostatické rozprašování, které obsahuje výstup, z kterého může materiál, který má být elektrostaticky rozprášen, vystupovat, přičemž tento výstup je připojen k uvedenému místu, a řadu prvků vzájemně propojených pro výrobu vysokého napětí dostatečného pro provedení elektrostatického rozprašování materiálu z tohoto zařízení.
3. 3. Zařízení podle nároků 1 nebo 2, vyznačené tím, že uvedené prvky jsou vzájemně propojeny tak, že vyrábějí výstupní napětí alespoň 1 kV.
4. 4. Zařízení podle některého z nároků 1 až 3, vyznačené tím, že je vhodné pro ruční držení nebo má formu jednotky se samostatným napájením, která je dimenzována pro držení jednou rukou.

   • · ·· · « • · · «· ·· • · · · · · • · · · · · · • · · · · ···« ·· ··· ···
5. 5. Zařízení podle některého z nároků 1 až 4, vyznačené t í m, že uvedené prvky jsou citlivé na záření.
6. 6. Zařízení podle některého z nároků 1 až 5, vyznačené t í m, že uvedená řada je uspořádána tak, že je ozařována okolním zářením.
7. 7. Zařízení podle některého z nároku 1 až 5, vyznačené t í m, že uvedený prostředek je obsažen pro selektivní expozici uvedené řady okolním zářením a selektivního odstínění této řady od okolního záření.
8. 8. Zařízení podle nároku 7, vyznačené tím, že uvedený prostředek má formu radiačně stínícího zařízení, které je pohyblivé mezi polohou, ve které odstiňuje uvedenou řadu od okolí, a polohou, při které vystavuje tuto řadu okolí.
9. 9. Zařízení podle nároku 8, vyznačené tím, že uvedené radiačně stínící zařízení obsahuje vyjímatelný kryt, který v případě, že je sestaven s uvedeným zařízením nebo je připevněn k tomuto zařízení, zabraňuje ozáření uvedené řady, přičemž v případě, že je odejmut z uvedeného zařízení, potom umožňuje ozáření této řady, a tudíž zapnutí nebo vypnutí uvedeného zařízení je provedeno vyjmutím tohoto krytu resp. jeho vrácením na původní místo.
10. 10. Zařízení podle nároků 8 nebo 9, vyznačené tím, že uvedený kryt je stavitelný pro regulaci intenzity expozice uvedené řady okolním zářením.
11. 11. Zařízení podle některého z nároků 6 nebo 7, vyznačené t í m, že uvedená řada je uspořádána takovým způsobem, že je ozařována ze zdroje záření, který je součástí tohoto zařízení.
12. 12. Zařízení podle některého z nároků 6 až 11, vyznačené t í m, že expozice uvedené řady je regulována pomocí spouště ovládané uživatelem.
13. 13. Zařízení podle nároku 12, vyznačené tím, že uvedená spoušť, je schopna regulovat dodávku materiálu na výstup tohoto zařízení.
14. 14. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačené tím, že uvedený generátor je uzpůsoben pro vytvoření bipolární výstupu.
15. 15. Zařízení podle některého z nároků 1 až 14, vyznačené t í m, že obsahuje dva uvedené generátory napětí a prostředek pro použití napěťových výstupů těchto generátorů ve střídavém režimu pro vytvoření bipolárního výstupu.
16. 16. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačené tím, že uvedená řada je rozdělena na podmnožiny uvedených prvků vyrábějících napětí, přičemž každá podmnožina má příslušný spínací prvek připojený k této podmnožině.
17. 17. Zařízení podle nároku 16,vyznačené tím, že uvedené spínací prvky jsou citlivé na záření a je poskytnut prostředek pro ozáření těchto spínačů pro jejich sepnutí pro vzájemné spojení uvedených podmnožin.
18. 18. Zařízení podle některého z předcházejících nároků, vyznačené tím, že uvedený generátor vysokého napětí nebo každý z uvedených generátorů vysokého napětí zahrnuje celistvou řadu prvků vyrábějících napětí uspořádaných do matice o m řádcích a n sloupcích s vodivými cestami, které elektricky spojují každý prvek v každé řádce s jeho sousedním prvkem v řádce a elektricky vzájemně spojují j ednot1ivé řádky.
19. 19. Zařízení podle nároku 18, vyznačené tím, že uvedené prvky vyrábějící napětí jsou spolu spojeny do takové konfigurace, že řada těchto prvků při použití vytváří výstupní napětí alespoň lkV.
20. 20. Zařízení podle některého nároku 1 až 13, vyznačené t ί τη, že uvedený napěřový generátor zahrnuje první početnou a celistvou řadu vzájemně spojených prvků vyrábějících napětí pro vytváření kladného vysokého napětí, druhou početnou a celistvou řadu vzájemně spojených prvků vyrábějících napětí pro vytváření záporného vysokého napětí a prostředek pro kombinování napětí z prvé a druhé řady pro vytvoření bipolárního vysokého výstupního napětí.
21. 21. Zařízení podle nároku 20, vyznačené tím, že uvedená první řada a uvedená druhá řada jsou tvořeny podmnožinami jediné početné řady prvků vyrábějících napětí, které jsou neseny na podložce.

    ·· ·
22. 22. Způsob výroby generátoru vysokého napětí, vyznačený t í m, že spočívá ve vytvoření celistvé řady prvků vyrábějících napětí v matici zahrnující m řádků a n sloupců s vodivými cestami, které elektricky spojují každý prvek v každé řádce s jeho sousedním prvkem v řádce a sousedním prvkem ve sloupci a následným odstraněním zvolených vodivých cest.
23. 23. Způsob výroby generátoru vysokého napětí, vyznačený t í m, že spočívá ve vytvoření celistvé řady prvků vyrábějících napětí a elektrickém vzájemném spojení těchto prvků do takové konfigurace, že tato řada při použití vytváří výstupní napětí alespoň lkV.
24. 24. Způsob podle nároku 23, vyznačený tím, že uvedené konfigurace je dosaženo vytvořením elektrických spojení mezi uvedenými prvky vyrábějících napětí a/nebo odstraněním již existujících elektrických spojení mezi uvedenými prvky vyrábějícími napětí po počátečním vytvoření uvedené řady.