1343279 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種用以產生奈米尺寸的霧滴之靜 電霧化裝置。 【先前技術】 已知有一種靜電霧化裝置，被設計以在供應液體（例 如水）至放電電極上時，在放電電極及相對電極（counter electrode)之間施加一高電壓以在其間引起放電，以通過 在液體中發生的雷利分裂（Ray 1 e i gh breakup)霧化被保持 在放電電極上的液體’以產生奈米尺寸的充電細微水滴 (亦即，奈米尺寸霧滴）。 充電細微水滴特徵上包含根部及霧狀態之較長的持 續期間’使得它們可大量地散佈在標的空間上以有效地作 用在被依附於例如壁面 '衣物、及房間中的窗帘上的惡臭 物質’並且發揮除臭的效果。 在一種類型的靜電霧化裝置中，其中，儲存於水缸的 水係利用毛細管現象被供應至放電電極，使用者每次在水 紅變空時必須執行再次將水裝滿水缸的操作。做為能夠消 除再裝滿操作之需求的另一種類型，已知有一種靜電霧化 裝置’其配備有適於將空氣冷卻以產生水的熱交換區段， 其中’由熱交換機產生的水（亦即，凝結水）被供應至充電 電極上。在此種類型的靜電霧化裝置中，必須在由熱交換 器產生的凝結水被送至放電電極之前假定至少約數分鐘 5 2014-9308-PF3 1343279 之較長的時間。 本申請案之申請人提出一種靜電霧化裝置，其包括： 冷部器’其適於冷卻放電電極以基於空氣中的濕氣使得凝 結水被產生在充電電極的表面上；及控制器，適於檢測在 放電電極及相對電極之間流動的放電電流並且以將放電 電流維持在預定值的方式控制冷卻器（參閱下面的專利文 獻1)。 做為使得此種類型的靜電霧化裝置可穩定地產生霧 滴的一種方法，有一種將高電壓輸出電路的輸出安定化的 概念。考慮經由直接檢測將被施加在放電及相對電極之間 的一高電壓並且根據檢測的電壓調整高電壓輸出電路的 輸出以使得高電壓輸出電路的輸出變成等於一目標值而 實現此概念。不過，此種直接檢測高電壓輸出電路的輸出 電壓以可調整地將高電壓輸出電路的輸出電壓安定化的 技術本來就需要以構成使用能夠抵抗高電壓的電路組件 (亦即’高而ί壓電路組件）之檢測電路。$牽涉到關於電路 結構複雜性的問題’其導致靜電霧化裝置的成本及尺寸的 增加。 [專利文獻1 ]曰本夫蜜杳直士丨二丨^^ 令木畨笪專利刊物第2006 1 2281 9 號 有鑑於上述傳統問題’本發明之目的即在於提供一 靜電霧化裝置，其可安定地產生夺 ’、 玍不木尺寸的霧滴，同時 2014-9308-PF3 6 1343279 化電路結構。 為了達成上述目的，根據本發明之特徵，一種靜電霧 化裝置包括：高電壓產生器，谪於 _ 座王益適於鈀加一高電壓至被供應 有將被靜電霧化的液體之放電電極，以便導致放電，·及輸 出安定器’適於將高電壓產生器的輸出電壓安定化。在靜 電霧化裝置中，高電壓產生器包括：自我振盈型隊轉 換器，其被提供有變壓1 义4益其具有初級繞組、次級繞組及 控制繞組；及切換元件，缚ώM + ^ 、&由初級繞組在DC電源供應的 相對極間被串聯連接且通過其控制終端適於被施加在控 制繞組中產生的感應電壓。自我振盈型Dc/Dc轉換器係可 操作以根據切才奐元件的切換動作輸出在次級繞組中產生 的感應電壓至放電電極。基於在切換元件白"n狀態期間 在控制繞組中感應的電壓，“安定器係可操作以調整切 換元件的ON狀態的時段。 在靜電霧化裝置中，基於在切換元件的〇N狀態期間 在控制繞組中感應的電壓’輸出安定器係可操作以調整切 換兀件的ON I態的時段，以便將高電壓產生器的輸出電 壓安定化。從而’與檢測高電壓產生電路的輸出電壓以可 調整地將高電壓產生電路的輸出電壓安定化的上述傳統 技術相比r=j屯壓產生器的輸出電壓可使用較低耐壓的電 路組件被女疋化，且不需要在高電壓產生器（變壓器）的初 級與次級側間t氣絕.緣。這使其可安定地產生奈米尺寸的 霧滴’同時簡化電路結構。 2014-9308-PF3 7 【實施方式】 參閱圖式，現在將根據其實施例具體說明本發明。 [第一實施例] 如圖2所不，根據本發明之第一實施例的靜電霧化裝 置包括：放電電極1;相對電極2，與放電電極】的末端 相對被設置且其間具有一給定的距離並且被形成以具有 做為實質電極的圓形内側邊緣；高電壓產生電路3,適於 在放電及相對電極i、2間施加—高電壓，以便在其間放 電，及輸出安定電路6,適於將高電壓產生電路3的輸出 電壓女疋化。在第一實施例中，在靜電霧化裝置中提供的 相對電極2被接地。在放電操作中，高的負或正電壓（例 如數千伏特的負電壓）被施加至放電電極】。同時，液體 (例如，水）係通過傳統的供應器（例如，在，，先前技術” 中提及的水虹或冷卻器’未顯示)被供應至放電電極ι上。 當放電電壓係在水（例如，凝結水）被依附在放電電極 1的情況下被施加在放電電極1及相對電極2之間時，在 放電電極1上的水被拉向相對電極2以具有一形狀，稱 為泰勒錐” tc’且通過在泰勒錐Tc的頂端發生的雷利 分裂被形成為奈来；^ + ^尺寸的充電細微水滴，以便實現液㉟ (水）的霧化。在此程序的期間，若放電電壓（亦即， 壓產生電43的輸出電壓)變動，將被產生的充 穂疋地增減。從而，在高電壓產生電路3 f出電壓的安定化對於安定將被產生的充電細微水滴的 量係必要的。為了符合此要求，根據第一實施例的靜電霧 2014-9308-PF3 8 1343279 化裝置被提供有輸出安定電路6，其適於將高電壓產生電 路3的輸出電壓安定化。 圖1係顯示根據第一實施例的靜電霧化裝置之一具體 的電路結構的電路圖。 问電壓產生電路3包括傳統的振鈴扼流變換器3A及 多級（在說明的實施例中係3級）倍壓整流電路3B。振鈐扼 流變換益3A包括：變壓器T，其具有初級繞組L1、磁耦 接至初級繞組L1的次級繞組L2、及控制繞組L3 ;及串聯 電路’其係由變壓器T的初級繞組L1、包含npn型雙極性 電晶體的切換元件Q卜及電阻器R4形成，且被連接至DC 電源供應器（平流電容器CO)的相對極。倍壓整流電路3B 被提供有三個二極體D11、D12、d13及三個電容器cii、 C12、C13’且被連接至振鈐扼流變換器3a的次級繞組[2。 在振鈴扼流變換器3A中，變壓器τ的控制繞組L3的一終 端係通過由電容器C1及電阻器R2形成的串聯電路被連接 至切換7L件Q1的控制終端（基極）。振鈐扼流變換器3A更 包括.電阻器R1，其被插入在平流電容器c〇的正終端（亦 即，正極）及切換元件Q1的基極之間；及切換元件Q2，其 包含NPN型雙極性電晶體，並且具有通過電阻器R3被連 接至切換70件Q1的射極之基極、被連接至切換元件Q1的 基極之集極、及被連接至連接電阻器R4及控制繞組L3的 連接點之射極。 下面將簡要說明高電壓產生電路3的基本操作。當DC 電壓係被產生穿過做為Dc電源供應器的平流電容器 2014-9308'PF3 9 1343279 時，驅動電流係通過電阻器Ri被供應至切換元件qi的基 極以將切換元件Q1切換至其ON狀態，以便開始通過切換 元件Q1供應電流至變壓器T的初級繞組L1 (在此狀態中， 次級繞組L2具有與初級繞組L1相反的極性，從而磁能被 累積在初級繞組L1中）。然後，當穿過電阻器R4的一電 壓隨著電流的增加被增加至一預定值，切換元件Q2被切 換至其ON狀態。如此，切換元件Q1的基極通過切換元件 Q2被連接至地’從而切換元件q 1被切換至其狀態。 回應於將切換元件Q1切換至其OFF狀態，由於被供應至 電阻器R4的電流的開斷，切換元件Q2被切換至其〇FF狀 態，且反電動勢被產生在初級繞組L1中以使得被累積在 初級繞組L1中的磁能可被釋放至次級繞組L2，以便在次 級繞組L2中感應一電壓。被累積在初級繞組L丨中的磁能 也被釋放至控制繞組L3以在控制繞組L3令感應一電壓， 使得驅動電流被供應至切換元件Q1的基極^將切換元件 Q1切換至其ON狀態。以此方式，自我振盪操作將被重覆 地執行。在切換元件Q1的0吓狀態的期間在次級繞組L2 中感應的電壓被倍壓整流㈣3β整流並提高，然後被施 加在放電電極1及相對電極2之間以做為高電壓產生電路 3的輸出電壓。在上面的操作中，當將切換元 :=叫(亦即，將切換卿切換至⑽狀態的時 ^被更大料，在次級繞組u中㈣ :較：，且當將切換元件以切換至_狀態的時序(亦 即，將切換元件Q2切換至〇N狀態的時序)被更大量地超 2014-9308-PF3 10 1343279 如時變得較低。也絲s ^ έ ，疋，间電壓產生電路3的輸出電壓可
經由控制切換元件Q1 J 被調整。 的切換時序(亦即’ ON狀態的時段) 下面將具體說明輪出安定電路6。輸出安定電 括做為整流元件的―、平流電容器C2、做為控;; 開關7L件Q3的電晶體Q3、二分壓電阻器R6、R7、及齊納 ::體ZD。二極體D1具有被連接至連接控制繞組L3及電 奋益Π的連接點之陰極，且平流電容器C2被插入至二極 體D1的陽極及地之間。電晶體Q3包含NPN型雙極性電晶 體，亚且具有被連接至切換元件Q1的基極之集極、被連 接至一極體D1的陽極之射極及被連接至齊納二極體π的 陽極之基極。分壓電阻器R6被插入在齊納二極體邡的陰 極及地之間，分壓電阻器R7被插入在齊納二極體zd的陰 極及电日日體Q3的射極之間。從而，當經由以分壓電阻器 Μ、R7劃分穿過平流電容器C2的電壓獲得的電壓（做為參 考電壓）變得高於合成電壓（做為臨界電壓）時，其中合成 電壓係齊納二極體ZD的齊納電壓及電晶體Q3的基極一射 極電壓的總和，電晶體Q3被切換至其on狀態，從而切換 元件Q1的基極電壓被降低以使得切換元件Q1可被切換至 OFF狀態。 下面將更具體地說明輪出安定電路6的操作。當切換 元件Q1在振鈴扼流變換器3A的自我振盪操作期間被切換 至OFF狀態時，反電動勢係以圖1中的實線箭頭指示的方 向被產生在初級繞組L1，如上所述，從而具有與反電動勢 2014-9308-PF3 1343279 相同的極性之感應電壓被產生在控制繞組L 3以通過電容 器C1及電阻器R2供應一驅動電流至切換元件Q1 ,以便將 切換元件Q1切換至ON狀態。在此程序期間，二極體D1 被維持在非導通狀態以阻止電流流經輸出安定電路6。如 此，不產生參考電壓。 不同地’當切換元件Q1係位於〇N狀態時，將在控制 繞組L3中被產生的感應電壓的極性被反轉，從而二極體 D1被置入導通狀態中。如此，在被二極體D1整流時，通 過平流電容器C2，控制繞組L3的感應電壓被施加至由分 壓電阻器R6、R7形成的_聯電路，並且形成為參考電壓。 在此程序中，參考電壓係非例外地被形成為負電壓，因為 平流電容器C2的接地側電極具有較高的電位。此參考電 壓係比例於將在次級繞組L2中產生的感應電壓。具體而 言’參考電壓係回應於將在次級繞組L2中產生的感應電 壓的上升（亦即，將在高電壓產生電路3中產生的輸出電 壓的上升)而增加，且回應於將在次級繞組L2中產生的感 應電壓的下降（亦即’將在高電壓產生電路3中產生的輸 出電壓的下降)而降低。也就是，當將在高電厂堅產生電路3 中產生的輸出電壓上升時，參考電壓的增加率變得較高以 推進將切換元件即切換至其⑽狀態的時序。如此，切換 的GN狀態的時段被減小以容許將在高電壓產生電 生的輸出電壓的下降。相反地，當將在高電壓產 生電路3中產生的輸出 输出下降時，參考電壓的增加率變 付較低以延遲將切換 、兀•件Q3切換至其〇Ν狀態的時序。如 2014-9308-PF3 12 1343279 :換7L件Q1的〇N狀態的時段被增加以容許將在高電 產生電路3中產生的輸出電壓的上升。以此方式，基於 上面輸出女疋電路6的回饋控制’高電壓產生電路3 出電壓可被可調整地安定化。 _在叹有輸出安定電路6的傳統靜電霧化裝置中，切換 兀件Q1的ON狀態的時段已被切換元件Q2調整。在此情 況中’切換切換元件q2的時序係取決於切換元件⑽的基 極電壓1而由於溫度變化而大幅地變動，其導致由於溫 度變化之高電壓產生電路3的輸出電壓的變動。並且，因 為切換元件Q1的GN狀態的時段係基於切換元件qi的射 極電流（流經變壓器T的初級繞組U的電流）被調整，其 難以適當地回應負載變動。 相對地，根據第-實施例的靜電霧化裝置被提供有輸 出安定電路6 ’其係可操作以基於在切換元件的⑽狀 態期間在控制繞組L3中感應的參考電壓調整切換元件Qi 的ON狀態的時段，以便使高電麗產生電路3的輸出電壓 安定化。如此，與檢測高電壓產生電路3的輸出電壓之傳 統技術相比’高電壓產生電路3的輸出電壓可使用較低耐 壓的電路組件被安定化，並且不需要在高電壓產生電路 3 (變壓器T)的初級與次級側間電氣絕緣。這使其可安定地 產生奈米尺寸的霧滴，同時簡化電路結構。此外，參考電 壓具有一極性，其與在切換元件Q1的〇FF狀態期間將在 該控制繞組L3中產生的感應電壓之極性相反。如此，與 具有跟在切換元件Q1的OFF狀態期間將在該控制繞組u 2014-9308-PF3 13 丄: 中產生的感應電壓之極性相π ^ 牲性相同的極性（亦即，具有一正極 性）的參考電壓相比，將妯 被％加至切換元件Q 1的控制終端 (基極）之控制電壓（其搞（φ面 (暴柽電壓）的可調整的範圍可被擴 展。這提供可輕易地且安定从a田& 女疋地5周整切換元件Q1的ON狀態 的時段之優點。再者，輸出安定電路6可由電晶體、電阻 器、二極體及電容器構成，以便使得與使用微電腦及/或 A/D變換器的電路姓★甚虹α ^ 硌、、°構相比，電路結構的簡化變得容易。 [第二實施例] 如圖3所不，根據本發明之第二實施例的靜電霧化裝 置包括放電電極1、相對電極 j电炫ζ回電壓產生電路3及輸 出安疋電路6，如同第一實施例的靜電霧化褒置。第二實 施例的靜電霧化農置的特點在於其更包括適於通過：對 電極2檢測在放電及相對電極1、2間流動的放電電流之 放電電流檢測電路4，及適;^ Μ Λ ' 過於根據放電電流檢測電路4的 檢測結果，以維持要求的放電狀態的方式，控制高電壓產 生電路3的輸出之控制電路5，其中，控制電路5的操作 電力係由參考電壓獲得。 圖4係顯示根據第-本& & & 像弟—只鈿例的靜電霧化裝置之一具體 的電路結構的電路圖。在圖4中 /、 你圃4肀，円電壓產生電路3及 出安定電路6對於第一及第二實施例是共同的。因此，其 中各共同的元件或組件係由相同的參考碼定義，並且省略 其說明。控制電路5係可操作以執行回饋控制，其 放電電流檢測電路4輪出的檢測電壓輸出(亦即 二 放電電流的DC電塵)及預定的參考電塵，並且以當檢測電 2014-9308-PF3 1343279.. • M變成大於參考值時切換元件Q2被切換至λ 0N狀態以減 少切換元件Q1的⑽狀態的時段，以便減少放電電流，並 且古檢測電壓變成等於於小於參考值時切換元件Q2被切 換至其〇FF狀態以增加切換元件Q1的ON狀態的時段，以 便i曰加放電電流的方式調整放電電流。輸出安定電路6的 平μ電谷器C2被連接至控制電路5，使得在變壓器τ的控 制電路L3中產生的感應電流被二極體Μ整流以使得直流 (參考電壓）可通過平流電容器C2被供應至控制電路5並 且被使用做為操作電力。 .在第一只她例中，控制電路5的操作電力係由參考電 壓獲付。這使其可消除個別地對控制電路5提供電源供應 電路的需求，以使得成本容易降低。 如上所述，發明的靜電霧化裝置包括：放電電極，被 提供有將被靜電霧化的液體；相對電極，與放電電極相對 地被設置；高電壓產生器，適於在放電電極及相對電極間 施加一高電壓；及輸出安定電路，適於將高電壓產生器的 輸出電壓安定化。在靜電霧化裝置令，高電壓產生器包括 自我振盪型DC/DC轉換器，其被提供有變壓器，其具有初 級繞組、次級繞組及控制繞組，及切換元件，經由初級繞 組在DC電源供應的相對極間被串聯連接且適於通過其控 制終端被施加在控制繞組令產生的感應電壓。自我振盪型 DC/DC轉換器係可操作以根據切換元件的切換動作輸出在 次級繞組中產生的感應電壓至放電電極。基於在切換元件 的ON狀態期間在控制繞組中感應的電壓，輸出安定器係 2014-9308-ΡΓ3 15 。刼作=調整切換元件的⑽狀態的時段。 在㈣结電務化裝置中，基於在切換元件的0N狀態期間 整:換感應的參考電壓，輸出安定器係可操作以調 電路的：件的0N狀態的時段。如此，與檢測高電壓產生 出=傳：::調整地安定化高電壓產 低耐壓電路生’高電壓產生器的輪出電壓可使用 (绺【 ，、且件被安定化，並且不需要在高電壓產生哭 的初級與次級制電氣絕緣。這使其可安定㈣ T ^尺寸的霧滴，同時簡化電路結構。 最好’在靜電霧化裝置中，輸出安定器係可操作以比 。又控制繞組中感應的參考電壓及預定的臨界電壓，並且 口應於在參考電壓及臨界電壓間的大小關係的改變，將切 件切換至其0FF狀態。根據此特點，輸出安定器可不 使用微電腦等而以簡化的電路結構被實現。 “最好，參考電壓具有一極十生，其與在切換元件的0FF 狀態期間將在控制繞組中被感應的電壓之極性相反。根據 此特點’參考電壓的極性可被設定為與在切換元件的OFF 狀態期間將在控制繞組t被感應的電麼之極性相反。如 此，在切換元件的切換動作的控制方面，相較於具有與在 切換元件的OFF狀態期間將在控制繞組中被感應的電壓之 極性相同的極性之參考電壓，將被施加至切換元件的控制 終端之電壓（控制電壓）的可調整範圍可被擴展。這使^可 輕易地且安定地調整切換元件的⑽狀態的時段。再者， 輸出安定電路6可由電晶體、電阻器、二極體及電容器構 2014-9308-PF3 16 1343279 ::以=得與使用微電腦及/或"d變換器的電路結構 電路結構的簡化變得容易。 平流二:：：安定器包括串聯電路’其係由整流元件及 二二成且被連接於控制繞組的相對終端之 ==關4,較當f過平流電容器的電麗大於預 起界電壓時被切換至並〇 t 的 蚁端及W 恶，其中’切換元件的控制 、.、知及由整流元件及平流 兔盗形成的串聯電路之一钦 被連接至控制繞組的終端之一，且控 、 在切換元件的控制終端广厂π ?插入 -連接…… 件及平流電容器的 ―地㈣a據此特點，可關化的結構輕易地且安 疋地，整切換元件的ON狀態的時段。 文 隶好除了輸出安定器之外，靜電霧化步署由沾 電路適於從參考電壓得^ A 〇任何 —。 其刼作電壓。根據此特點，除了 輸出女定器之外，在靜雷| ’、 静電霧化裝置中的任何電路的摔作雷 壓可從參考電壓麥彳晷w+^ ^ 獲奸以將电源供應電路最小化，以便使得 成本容易降低。 艺便传 在此說明書中，w田.、.+ 用貫現特定功能的装置的形式說 明的元件或組件並来pp金 飞。兄 仟亚禾限疋於在此說明書中說明之 功能的具體的構造、結構或排列，但可包括任何其他適人 的構造、結構或排列，諸 ° 構或組件。 4如月匕夠實現此一功能的單元、機 產業上利用性 根據本發明之特徵 南電壓從同電壓產生器 ’靜電霧化裝置係被設計以在將一 %加至被供應有將被靜電霧化的 2014-9308-PF3 17 1343279 液體之放電電極的操作期間由輸出安定器將高電壓產生 器广輸士電壓安定化’ u導致放電而靜電霧化液體。高電 壓產生器包括自我振盪型DC/DC轉換器，其具有變壓器及 切換凡件’且基於在切換元件的GN狀態期間在控制繞組
中感應的電壓’輸出安定㈣可操作以調整切換元件的〇 N 狀態的時段。此靜電霧化裝置可安定地產生奈米尺寸的霧 滴’同時簡化電路結構。 【圖式簡單說明】 之第一貫施例的靜電霧化裝置 圖0 電霧化裝置的方塊圖。 之第二實施例的靜電霧化裝置 圖1係顯示根據本發明 之具體的電路結構的電路 圖2係顯示圖1中的靜 圖3係顯示根據本發明 的方塊圖。 具體的電路結 圖4係顯示圖3 構的電路圖。 中的靜電霧化裝置之一 【主要元件符號說明】 1 :放電電極； 2 :相對電極； 3.咼電壓產生電路； 3 A .振铃扼流變換考. 3B :倍壓整流電路； 4 :放電電流檢測電路； 2014-9308-PF3 18 1343279 5 :控制電路； 6 :輸出安定電路； 電容器； 二極體； CO、C2 :平流電容器； Cl 、 Cll 、 C12 、 C13 : Dl ' Dll ' D12 ' D13 ： L1 :初級繞組； L2 :次級繞組； L 3 :控制繞組；
Ql、Q2 :切換元件； Q3 :電晶體； R1〜R4 :電阻器； R6、R7 :分壓電阻器； T :變壓器； TC :泰勒錐； ZD :齊納二極體。 19 2014-9308-PF3