TWI378829B - Electrostatic atomization apparatus - Google Patents

Description

A、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種靜電霧化裝置，其執行靜電霧化以產生 奈米尺寸的荷電微粒水並供給微粒水至霧化區域。 【先前技術】 加高電壓。 案第2005- 靜電霧化裝置冷卻霧化電極並凝結空氣中的水分以供給凝 結水至霧化電極，高電壓供給電路則對供給至霧化電極的水施 如此造成靜電霧化產生荷電微粒水。日本專利公開 >、第2005-131549號就描述了這樣的靜電霧化裝置。 靜電霧化裝置對霧化電極施加起始電壓，藉叫始進行霧 化§電馳加至霧化電極時’庫倫力作用於形成於霧化電極 的末端部分的水’使得水的表面水平局部上升而形成圓雜狀 (泰勒錐，Taylorcone)。贿於泰勒錐的末端部分的集中增 加了該部分的電場密度。藉此增加於末端部分所產生的庫命 使得泰勒錐進步成長。當泰勒錐末端部分的電荷密度增 =’泰_末端部分的水接受的能量超過表面張力（高密度 2的排斥力），藉此切碎並分散泰勒錐末端部分的水（雷利 刀’Rayleigh flsslQn)以產生奈权寸的荷電微粒水。

胍既Unchel pulse)的頻率變化不大， 性的方式發生。因此特^頻率㈣ •聊切碎並分散時，托里徹 大’且靜電霧化是以週期 變得明顯並因而產生令人 不適的噪音。 【發明内容】 ▲本發版供—種靜電霧化裝置在減少令人不適的噪音的 别提下適當地產生荷電微粒水。 明還提供一種靜電霧化裝置，在減少令人不適的噪音 的則提下啸低的辨消耗適#地產线電微粒水。 本發月的個態樣是—種包含放電電極的靜電霧化裝置。 液體供給裝置供應液體至放電電極。高電壓施加裝置施加高電· 壓至放電電極’使供給至放電電極的液體受到靜電霧化。放電· 優化單元電性連接於高電馳加裝置，而使放電電極的電位成. 爲使得靜電霧化以非週期的方式發生而不停止放電。此結構可 減少特定頻率的噪音’並進而減少令人不適的噪音。再者，停 ' 止放電的狀況會獅止。如此適當地產生荷電微粒水。 較佳地，放電優化單元包含串聯於高電壓施加裝置的電 阻。電阻具有電阻值為備〇至1S_，使得當靜電霧化發生鲁 時，托里徹脈波（Trichel pulse)的頻率變化差大於或等於 0· 17千赫玆(kHz)。此結構可減少特定頻率的噪音，並進而減 少令人不適的噪音。此外，充電時間設定為合適的值，而得以 連續地以較低的功率消耗產生荷電微粒水。 較佳地，放電優化單元串聯於放電電極與高電壓施加裝置 之間，使得放電能以簡單的結構來完成。 【實施方式】 現將參照圖式來探論本發明的一個實施例。圖1是表示靜 電霧化裝置4的示意圖。靜電霧化裝置4包含放電電極卜液 體供給裝置2、及高電壓施加裝置3。賴供給裝置2供應液 體至放料極卜高施加裝置3對供給至放電電極 體施加高電壓。 、在圖1所示的實施例中，液體供給裝置2例如為冷卻裝置。 =卻裝置冷卻放電電極1而在放電電極1上凝結空氣中的水 分’藉以提供水至放電電極卜此冷卻裝 包含例如帕耳帖（Peltier)單元6。 ^ 帕耳帖單元6包含兩_耳帖電路板1()以及設置於兩個帕 耳帖電路板10之間的複數個熱電元件u。每個帕耳帖電路板 忉包含絕緣板及位於絕緣板一侧的電路部份。絕緣板由氧化 鋁或氮化鋁製成，具有高導熱性。熱電元件u位於兩個相面 對而電性連接於鄰接的熱電元件11之間的帕耳帖電路板10的 電路部份之間。當電流流經帕耳帖輸入線12而到達熱電元件 u時，熱能從其中一個帕耳帖電路板10傳遞到另一個帕耳帖 電路板10。 在圖1所示的實施例中，位於帕耳帖單元6的其中一侧上 的帕耳帖電路板10是作為冷卻側。隔冷板13連接於冷卻帕耳 帖電路板10的外側。隔冷板13具有高導熱性且能抵抗高電 壓’可採用氧化鋁或氮化鋁等材質所形成。冷卻帕耳帖電路板 10的纟巴緣板與隔冷板13形成冷卻部7。另一個帕耳帖電路板 1〇則作為熱輻射侧。具有高導熱性的熱輻射部14連接於熱輕 射侧帕耳帖電路板1 〇的外側，採用例如鋁的金屬材質所形成。 1378829 殼體8採用例如聚對苯二甲酸丁二酯（polybutylene terephthalate，PBT)樹脂、聚礙酸醋（polycarbonate)、或聚 苯硫醚(polyphenylene sulfide, PPS)樹脂的絕緣材質所形 成。殼體8包含具有開口的管狀壁（圖1中的左側及右側）。此 外，殼體8包含中央部，其中隔板15將殼體8分隔為容納腔 室9及放電腔室16。容納腔室9具有開放後端（圖1中的下半 部）以及連接於熱輻射部14並自開放後端的整個周緣延伸出 的凸緣22。放電腔室16具有開放前端（圖1中的上半部）。環 形相對電極17設置於開放前端。 帕耳帖單元6容納於容納腔室9内，熱輻射部14則位於容 納腔室9外。在此情況下，熱輻射部14的周邊部分固定於凸 緣22以將帕耳帖單元6容納於殼體8中。 當殼體8連接於帕耳帖單元6時，放電電極丨係裝入孔18 中延伸過隔板15 〇放電電極！包含設置於容納腔室9中的基 部（大直徑部分）。放電電極1的其餘部分設置於放電腔室16 中。放電極1的基部（大直徑部分）位於殼體8的隔板15 ’、帕耳帖^^ 6的冷卻部7之間，藉此將放電電極1保持於朝 ，帕耳帖單1° 2的冷卻部1壓抵的狀態。帕耳帖單it 6的冷卻 (^、放電電極！的基部可以藉由具有優越導熱性的黏著劑來 —供放電電極丨裝人於其_的孔丨8可以藉由密封劑Μ來 ίτ 〇 6 1 v卻時會產生凝結水環形相對電極17的中心位在沿 2 _卩$ 1的放電1極1通常為棒狀， 單亓fi 、&及〶導電性的材質製成。放電電極1被帕耳帖 著玫電電極1末端部分的延伸。 如圖1所示’純壓施加板5延伸穿過殼體8而設置於放 電腔至16中。高電壓施加板5具有連接於放電電極丨靠近基 部的第-端部以及延伸出殼體8的第二端部。高電馳加板5 =第一端部位於放電腔室16中。高電壓施加板5的第二端部 稭由高壓導線21連接高電壓施加裴置3。高電壓施加裝置3 施加高電壓於放電電極卜在圖1所示的實施财，環狀相對 電極17亦連接於高電壓施加裝置3 ^高電壓施加裝置3在放 電電極1與被狀相對電極17之間施加高電壓。 此外，在圖1所示的實施例中，電阻值為40MΩ至150MΩ 的電阻R串聯至施加高電壓至放電電極丨的電路。電阻R是作 為放電優解元。這撕謂的，，施加高龍至放電電極丨的電 路”是圖1的例子中的高電壓施加裝置3。在此例中，電阻R 設置於連接高電壓施加裝置3及高電壓施加板5之導線21。 換句話說’電㈣設置洲祕加高電駐放電電極丨的路徑 中。電阻R可以是兩個或更多個互相串聯的電阻器。 在靜電霧化裝置4中，當電流流至熱電元件u時，每個熱 電元件11都朝同一個方向導熱(從圖！較高的一侧到較低的一 側），藉此冷卻帕耳帖單元6的冷卻部7，並進而冷卻連接於冷 卻部7的放電電極1。因而使得放電電極i周遭的空氣被冷卻， 進而使空氣中的水氣被凝結並液化，藉此在放電電極1末端部 分形成凝結水。 控制單元（圖未示）控制對高電壓施加裝置3施加的高電 塵以及流至帕耳帖單元6的電流。 1378829 在放電電極1被冷卻而且冷凝水形成於放電電極丨的末端 部分的情況下，高電壓施加裝置3施加高電壓於放電電極】的 末端部分上的水。高f壓使放電電極1的末端部分上的水荷 電’且使得庫命力作用於荷電的水。因而使水的表面水平局部 上升而形成圓錐狀（泰勒錐）。電荷於圓錐狀水的末端部分的 =中增加了末端部分的電場密度。高密度電荷的排斥力切碎並 分散^錐末端部分的水（#齡裂）。靜電霧化藉此完成而 產生包含自由基(radieal)的奈紋寸的荷電微粒水離子 霧）。 ' 古如前所述’電阻值為碰〇至150ΜΩ的電阻R串聯至施加 冋電壓至放電電極丨的電路或高電壓施加裝置3。如下所述， 表出當改變電阻R的值時所量測的聲壓、放電電極工的峰 值電流、鱗（托里舰波醉）、及鮮變化（托里徹脈波 頻率變化）。在表1中，電阻W值表示了串聯連接的放電電 極側電阻及接地側電阻的電阻總合。 樣 本 號 放電電 極側電 阻（ΜΩ) 接地侧 電阻（Μ Ω) 表1 聲壓 (dB(A)) ----—--- 托里徹脈波 峰值電流 (M) 頻率 (Hz) 頻率變 化 1 75 13 43.5 203.2 1209 289 3 —---- J3^_ 42J 183.3 1151 100 3 3 0 41.3 175.6 1152 126 j4_ 75 ---- 0 42.4 208.6 1217 238 5 13 75 44.0 202.6 1251 221 __ 8 1378829 圖2為表示表1的量測結果中的電阻值與電流峰值的關係 圖。圖3為表示表1的量測結果中的電阻值與頻率（托里徹脈 波頻率）的關係圖。此外，圖4為表示表1的量測結果中的電 阻值與頻錢化（托里紐賴率變化）賴係圖。 由圖2、圖3及圖4可知’當電阻值增加時，峰值電流、托 里徹脈波解及托里徹脈波頻率變倾著增加。此外，由表工 可知，當電阻值增加時，聲壓隨著增加，且托里徹脈波頻率變 寬。

圖5A及圖5B分別表示表i中的樣本j與樣本3的放電電 流波形。更確切魏，圖5A表示㈣至㈣馳减置3的 電阻R包含75MΩ的放電電極側電阻及j3ΜΩ的接地侧電阻時 的放電電流波形，圖5Β表示串聯至轉壓施加裝置3的電阻 R只包含3ΜΩ的放電電極側電阻時的放電電流波形（此時沒有 接地側電阻）。如圖5Α及圖5Β所示，當串聯於高電壓施加装 置3的電阻R的值增加時，放電電流波形會變成非週期性的。

圖6為表示樣本1與樣本3的電阻值下的聲壓辭的特性 圖。如圖6所示’當電阻值小時（樣本3),特定頻率的哔音 隨著增加。而當電阻值大時（樣本η，駄頻率的嗓音隨著 從圖4所表示的關係中，可以得知㈣於高電壓施加裝置3 的電阻請電喊增加會使得托脈波喊 盆 理由如下所述。 〃 當電阻R串聯於高電壓施加裝置3時，電阻r 加縮短了累積放電⑽電荷所需㈣嶋電時間）。因此^ 9 1378829 “加電阻R的電阻值來縮短充電時間，使得即使泰勒錐沒有 到特疋南度（從泰勒錐的末端到相對電極17的距離很長）， 放電所需㈣荷也會_而使放電發生。也就是說，放電所造 f的靜電霧·而發生。換句話說，由於充電時間縮短了，使 得泰勒錐财成長的時，充電電健可能_可以造成泰 勒錐的末端放電的電位，而使得雷利分裂發生i此，即使泰 勒錐仍然在成長中，當充電電位達到可以放電的狀態時，靜電 霧化仍然會發生。據此，當累積了放電所f的電荷時，放電可 以發生於泰絲成長雜何階段。因此，當開始放電時，泰勒 錐的尺寸會改變，且泰勒錐財週躺方式飾^也就是說， 當靜電霧化發生時，放電電流的波形是非週期性的。 據此，非週期性的靜電霧化藉此減少特定頻率的嗓音，並 進而減少令人不適的噪音。 只要托里徹脈波頻率變化大於或等於〇· 17千赫兹（kHz), 靜電霧化發生時所產㈣令人稍_定鮮噪音會因而減 少。參考圖4 ’爲了使托里徹脈波頻率變化大於或等於〇. 17 千赫兹’串聯於高電塵施加裝置3的電阻R的電阻值必須大於 或等於40ΜΩ。 當充電時間由於串聯於高電壓施加裝置的電阻㈣電阻值 增加而減少時，空白放電（blank discharging)可能會在泰 勒錐還沒成長到足以使靜電霧化發生的程度時發生。另一方 面，當放電發生於泰勒錐已經長得很大的狀態時，對泰勒錐的 拉力會太強’此時可能會使放電立刻暫停而阻礙荷電微粒水的 連續產生。 10 圖7A表示當連接75ΜΩ的電阻R時放電電極i的電壓變 化。圖7β表不當連接17嶋的電阻R時放電電極1的電壓變 化。在圖7Α及圖7Β巾，垂直軸表示電壓，水平軸表示時間。 由圖7可以看出，當連接17_的電阻㈣，對泰勒錐的 拉力會太強而使放電立刻暫停。 據此，使得放電立刻暫停的電阻R為大於或等於15_。 因此，在較佳實施例巾’爲了使放電電極丨的電位成爲使 得靜電霧化以非週期的方式發生而不暫停放電，砸Q到聰 Ω的電阻R被串聯於高壓施加裝置3，使得靜電霧化發生時 托里徹脈波頻率的變化大於或等於〇 17千赫兹。在此結構 中’靜電霧化是非週期性的^如此減少特定頻率的噪音並進 而減少令人不適的噪音。此外，充電_被設定為合適的值而 藉以減少獅消耗。再者，也防止泰勒錐的消失（亦即放電的 停止）。如此連續地產生荷電微粒水。 在上述實施例的靜電霧化裝置4中，很明顯地可 對電極17 » 對於熟悉此技藝的人而言’可以很明顯地知道本發明可以 在不違背其精神或範圍的前提下以其他很多種方式加以實 施。因此，這些例子和實施舰馳視爲示舰f 質的’而且本發明也不被這裡提供的技術細節所限制，而能夠 在所附的申請專利範圍及其均等範圍内加以變化實施。 【圖式簡單說明】 關於本發明本身以及其目的與優點，可以藉由較佳實施例 1378829 的敍述並參考相關圖式來加以了解，其中·· 圖1為表示本發明靜電霧化裝置的示意圖； 圖2為表示電阻值與電流峰值的關係圖； 圖3為表不電阻值與醉（托里徹脈波鮮）的關係圖； 圖4為表不電阻值與頻率變化（托里徹脈波頻率變化）的關係 tsi · 圖， 圖5A為表示在表1中的樣本1的電阻值下的放電電流波形的 圖表； 圖5B為表不在幻中的樣本3的電阻值下的放電電流波形的 圖表； 表不在表1 _的樣本1及3的電阻值下的聲廢頻率特性 圖7A為表不連接·Ω的電阻時放電電極的電壓變化的圖 表，以及 圖7Β為表示連接·⑽電阻雜電電極上的電壓變化_ 表0 【主要元件符號說明】 1放電電極 2液體供給裝置 3高電壓施加裴置 4靜電霧化裝置 5高電壓施加板 6帕耳帖單元 7冷卻部 1378829 9容納腔室 10帕耳帖電路板 11熱電元件 12帕耳帖輸入線 13隔冷板 14熱輻射部. 15隔板 16放電腔室 17環形相對電極 18孔 19密封劑 21南壓導線 22凸緣 R電阻

Claims (1)

1. 七 申請專利範圍： _ 1. 一種靜電霧化裝置，包含： 一放電電極； 一液體供給裝置，供給液體至該放電電極； 一南電壓施域置，施加高縣至職f電極，使供給至該放 電電極的液體受到靜電霧化；以及 電優化單元’電性連接於該南電屢施加裝置而使該放電電 i的-電位顧使得_電霧化以麵_方式發生而不停止放 J :其中微電優化單元供給該放電電極該電位以維持托里徹脈 =ΓΓ )的頻率變化大於或等於G.17千赫兹_。 .5月求項1所述的靜電霧化裝置，其愤放電優化單元包含一 =於該高電壓施加裝置’且該電阻具有一電阻值為価 至1 ΟΜΩ ’使得該靜電霧化發生時該托里徹脈波㈤ PU^e)的轉變化大於或等於〇. 17千翻(kHz)。 3·如1所述的靜電霧化裝置，其中該放電優 該放電電極與該高電壓施加裝置之間。 聯於