專利名稱：靜電霧化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生帶電的微小液體粒子霧的靜電霧化裝置。
背景技術(shù)：
過(guò)去，如在日本已公開(kāi)的專利公報(bào)第2005-131549號(hào)中所公開(kāi)的，已知存在靜電 霧化裝置。上述日本已公開(kāi)的專利公報(bào)中披露的靜電霧化裝置包括放電電極；與放電電 極隔開(kāi)的相對(duì)電極；輸水器(液體供應(yīng)部件)，該輸水器被配置用于向放電電極供應(yīng)用于霧 化的液體；以及高壓施加單元(高壓施加部件)，該高壓施加單元被配置用于在放電電極和 相對(duì)電極之間施加高壓。在所述靜電霧化裝置中，高壓施加單元在相對(duì)電極和放電電極之 間產(chǎn)生電場(chǎng)，以使負(fù)電荷集中于放電電極所保持的液體上，從而產(chǎn)生靜電霧化現(xiàn)象，其中， 液體被反復(fù)地分解和擴(kuò)散(瑞利分解，Rayleigh disintegration)。這種靜電霧化現(xiàn)象會(huì) 產(chǎn)生包含原子團(tuán)(活性種，active species)的、納米尺寸的帶電微小水粒子霧。帶電微小 水粒子霧由離子風(fēng)引起的氣流攜帶著而被排出。這樣，所述靜電霧化裝置會(huì)產(chǎn)生諸如高保 濕行為、除臭效果和對(duì)過(guò)敏原(例如扁虱和花粉)的滅活效應(yīng)等。上述靜電霧化裝置的相對(duì)電極被成形為環(huán)狀，在其中心設(shè)置有孔(發(fā)射器端口)。 這個(gè)相對(duì)電極被布置成使得放電電極的端部被暴露在所述孔中。因此，高壓施加單元產(chǎn)生 的電場(chǎng)在相對(duì)電極的內(nèi)表面和放電電極的端部之間延伸，并且該電場(chǎng)僅在放電電極的端部 和發(fā)射器端口的周邊之間的狹窄區(qū)域變強(qiáng)。因此，放電電極的端部上的電場(chǎng)的集中度較低。 這樣，難于產(chǎn)生和排放大量的、包含原子團(tuán)的帶電微小水粒子。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述不足，本發(fā)明旨在提出一種靜電霧化裝置，該靜電霧化裝置能夠在放電 電極和相對(duì)電極之間產(chǎn)生電場(chǎng)，同時(shí)加強(qiáng)放電電極的端部處的電場(chǎng)集中度，由此產(chǎn)生并排 放大量的、包含原子團(tuán)的帶電微小液體粒子霧。根據(jù)本發(fā)明的靜電霧化裝置包括放電電極；與所述放電電極隔開(kāi)的相對(duì)電極； 液體供應(yīng)部件，該液體供應(yīng)部件被配置用于向所述放電電極的端部供應(yīng)液體；以及電壓施 加部件，該電壓施加部件被配置用于在所述放電電極的端部和所述相對(duì)電極之間施加電 壓，以從向所述放電電極的端部供應(yīng)的液體中產(chǎn)生帶電微小液體粒子霧。所述相對(duì)電極被 設(shè)置有用于通過(guò)其向外排出帶電微小液體粒子霧的孔。所述相對(duì)電極被成形為具有凹陷的 表面，所述凹陷的表面與所述放電電極相對(duì)，并且包圍所述發(fā)電電極的端部。所述相對(duì)電極 被設(shè)置有筒狀電極，該筒狀電極從所述孔的周邊開(kāi)始遠(yuǎn)離所述放電電極地延伸。根據(jù)本發(fā)明，在所述放電電極的端部和所述相對(duì)電極的位于所述放電電極側(cè)的表 面之間產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)，以覆蓋寬泛的范圍。另外，在所述筒狀電極的內(nèi)圓周和所述放電電極的 端部之間的空隙中也產(chǎn)生電場(chǎng)。因此，放電電極的端部處的電場(chǎng)集中度會(huì)大大提高。結(jié)果， 電荷會(huì)有效地集中于放電電極上所承載的液體上。由此，能夠產(chǎn)生大量的、包含原子團(tuán)的帶 電微小液體粒子的霧。另外，如同被吸引向所述筒狀電極的內(nèi)圓周，帶電微小液體粒子霧進(jìn)入所述相對(duì)電極的孔。其后，帶電微小液體粒子霧通過(guò)所述筒狀電極，然后通過(guò)所述排放端 口而被排出。這樣，能夠排出大量的、包含原子團(tuán)的帶電微小液體粒子霧。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，凹陷的表面包括以所述放電電極的端部為中心并且具有恒 定的半徑的球形表面。根據(jù)本發(fā)明，能夠在所述放電電極的端部和所述表面的至少一部分之間產(chǎn)生強(qiáng)電 場(chǎng)，以覆蓋寬泛的范圍。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述筒狀電極的軸方向與所述球形表面的通過(guò)所述孔的中 心的徑向?qū)R。根據(jù)本發(fā)明，能夠通過(guò)所述孔來(lái)釋放帶電微小液體粒子霧，同時(shí)使得盡可能少的 帶電微小液體粒子霧保留在相對(duì)電極的內(nèi)表面上。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述靜電霧化裝置滿足關(guān)系式0. 1 <D/2R< 1，其中，D是 所述筒狀電極的內(nèi)直徑，并且R是所述球形表面的半徑。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⒂行Х秶鷥?nèi)的原子團(tuán)的數(shù)量保持為有保證的性能范圍。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的靜電霧化裝置的示意性截面圖，圖2A是示出在相對(duì)電極未被設(shè)置筒狀電極的情況下放電電極和相對(duì)電極之間的 電場(chǎng)的說(shuō)明性視圖，圖2B是示出在相對(duì)電極被設(shè)置有筒狀電極的情況下放電電極和相對(duì)電極之間的 電場(chǎng)的說(shuō)明性視圖，圖3A是示出上述靜電霧化裝置的放電電極和相對(duì)電極之間的尺度關(guān)系的示意性 側(cè)視圖，圖3B是示出原子團(tuán)的數(shù)量相對(duì)于圖3A中所示的尺度關(guān)系的依賴關(guān)系的圖，圖4A是示出上述靜電霧化裝置的一個(gè)變型的示意性側(cè)視圖，圖4B是示出上述靜電霧化裝置的一個(gè)變型的示意性側(cè)視圖，圖5是示出上述靜電霧化裝置的一個(gè)變型的尺度關(guān)系的示意性側(cè)視圖，以及圖6是示出上述靜電霧化裝置的一個(gè)變型中的相對(duì)電極的透視圖。
具體實(shí)施例方式圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的靜電霧化裝置10的示意圖。本實(shí)施例的 靜電霧化裝置10包括放電電極20、相對(duì)電極30、液體供應(yīng)裝置(液體供應(yīng)部件)40和電壓 施加裝置(高壓施加部件)50。放電電極20被成形為桿狀。另外，放電電極20的端部21被成形為球形。相對(duì)比 地，放電電極20的基座22被成形為板狀。另外，放電電極20由金屬中具有高導(dǎo)熱率的材 料(例如鋁)來(lái)制成。注意，放電電極20的端部21可以不是球形，而是尖銳的形狀。電壓施加裝置50電連接到放電電極20和相對(duì)電極30中的每一個(gè)，并且被配置用 于在放電電極20和相對(duì)電極30之間施加電壓。電壓施加裝置50被配置用于在放電電極 20和相對(duì)電極30之間施加足夠的電壓，以從放電電極20的端部上承載的液體中產(chǎn)生帶電 微小液體粒子霧。而且，電壓施加裝置50被配置用于在放電電極20和相對(duì)電極30施加電壓，使得放電電極20的端部21作為負(fù)電極，從而使得電荷集中在放電電極20的端部21上。液體供應(yīng)裝置40被配置用于向放電電極20的端部21供應(yīng)用于靜電霧化的液體 (未示出)。在本實(shí)施例中，將水用作用于靜電霧化的液體。液體供應(yīng)裝置40是通過(guò)利用 放電電極20和珀?duì)栙N單元(peltier unit)41來(lái)實(shí)現(xiàn)的。珀?duì)栙N單元41的冷卻部分42與 放電電極20的基座22接觸。換句話說(shuō)，冷卻部分42熱耦合到放電電極20的基座22。液 體供應(yīng)裝置40被配置用于通過(guò)控制珀?duì)栙N單元41來(lái)使得放電電極20冷卻到周圍空氣的 露點(diǎn)以下。即，液體供應(yīng)裝置40通過(guò)利用結(jié)露(表面凝結(jié))而向放電電極20的端部21供 水。在靜電霧化裝置10中，通過(guò)結(jié)露而存在于放電電極20的表面上的水(結(jié)露水)被用 作用于靜電霧化的液體。液體供應(yīng)裝置40并不局限于上述實(shí)例。例如，液體供應(yīng)裝置40 可以通過(guò)利用放電電極20和被配置為存儲(chǔ)液體的液體箱(未示出)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這種情況 下，放電電極20可以由具有細(xì)孔的材料或多孔材料(例如多孔陶瓷等)來(lái)制成，并且可以 被布置成使得其基座22浸于液體箱中存儲(chǔ)的液體中。相對(duì)電極30的主體33被形成為半球形盤狀，并且由金屬制成。主體33的中心設(shè) 置有孔(以下稱為“第一孔”)31，通過(guò)該孔向外排放帶電微小水粒子霧。相對(duì)電極30與放 電電極20間隔開(kāi)，其中，主體33的內(nèi)表面32面向放電電極20。簡(jiǎn)而言之，相對(duì)電極30的 內(nèi)表面32限定了相對(duì)電極的與放電電極20相對(duì)的表面。這個(gè)內(nèi)表面32是包圍放電電極20的端部21的凹陷表面(凹面)。當(dāng)在相對(duì)電極 30的與通過(guò)放電電極20的端部21的平面對(duì)應(yīng)的截面觀看時(shí)，內(nèi)表面32的輪廓是以放電電 極20的端部21為中心的圓弧，其半徑等于端部21和相對(duì)電極30之間的最短距離(即放 電距離)R。特別地，在本實(shí)施例中，相對(duì)電極30的內(nèi)表面32包括球形表面，該球形表面以放 電電極20的端部21為中心，并且具有恒定的半徑R。即，相對(duì)電極30的具有圍繞放電電極 20的端部21的內(nèi)表面32的整個(gè)主體33被限定為其中在相對(duì)電極30和放電電極20的端 部21之間的距離是最短距離R的部分。因此，在整個(gè)主體33和放電電極20的端部21之 間產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)，以覆蓋三維的寬泛范圍(參見(jiàn)圖2A中所示的箭頭)。相對(duì)電極30還具有筒狀電極34。筒狀電極34由金屬制成，并且其相對(duì)的端是開(kāi) 放的。筒狀電極34從第一孔31的周邊開(kāi)始向離開(kāi)放電電極20的方向延伸(向著圖1中 的向上方向)。筒狀電極34的內(nèi)部在第一軸端(圖1中的下端)與相對(duì)電極30的第一孔 31相通。筒狀電極34的內(nèi)部在第二軸端(圖1中的上端)與外部相通。因此，在靜電霧化 裝置10中，筒狀電極34的第二軸端處的開(kāi)口 35被用作帶電微小水粒子霧的排放端口。下 文中將開(kāi)口 35稱為“排放端口”。筒狀電極34與主體33形成為一體。因此，筒狀電極34電連接到主體33。因此， 當(dāng)電壓施加裝置50在放電電極20和相對(duì)電極30之間施加電壓時(shí)，不僅在放電電極20和 整個(gè)主體33之間施加有電壓，而且在放電電極20和筒狀電極34之間也施加有電壓。因此， 在筒狀電極34的整個(gè)內(nèi)圓周36和放電電極20的端部21之間產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)，以覆蓋三維的 廣泛范圍(參見(jiàn)圖2B中所示的箭頭)。因此，在主體33的整個(gè)內(nèi)圓周36和放電電極20的端部21之間三維地產(chǎn)生的電 場(chǎng)與在主體33的整個(gè)內(nèi)表面32和放電電極20的端部21之間三維地產(chǎn)生的電場(chǎng)相加，由 此，在相對(duì)電極30和放電電極20的端部21之間產(chǎn)生了強(qiáng)電場(chǎng)。
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通過(guò)切割和彎曲為諸如SUS304等的金屬的導(dǎo)電材料而將主體33和筒狀電極34 彼此形成為一體?；蛘?，主體33和筒狀電極34可以是鍍有金屬的模制品。而且，可以將導(dǎo) 電塑料用作主體33和筒狀電極34的導(dǎo)電材料。接下來(lái)，將簡(jiǎn)要描述靜電霧化裝置10產(chǎn)生帶電微小水粒子霧的操作。首先，液體 供應(yīng)裝置40向放電電極20的端部21供應(yīng)液體。由此，放電電極20在其端部21承載液體。 其后，電壓施加裝置50在放電電極20和相對(duì)電極30之間施加電壓。結(jié)果產(chǎn)生的電場(chǎng)將放 電電極20的端部21上承載的液體充電，由此在該液體處產(chǎn)生庫(kù)侖力，該庫(kù)侖力使得液體表 面成圓錐形地且局部地膨脹。然后，電荷變得集中于圓錐形液體(泰勒?qǐng)A錐，Taylor cone) 的端部以增加其電荷密度。當(dāng)電荷密度變高時(shí)，出現(xiàn)靜電霧化現(xiàn)象。在該靜電霧化現(xiàn)象中， 液體由于由高密度電荷引起的排斥力而如同爆炸那樣重復(fù)地分解和擴(kuò)散(瑞利分解)。該 靜電霧化現(xiàn)象產(chǎn)生納米尺寸并且包括原子團(tuán)(活性種)的、大量帶電微小水粒子的霧。所 產(chǎn)生的帶電微小水粒子霧被承載于由離子風(fēng)引起的氣流上而通過(guò)第一孔31進(jìn)入筒狀電極 34，并且通過(guò)開(kāi)口 35被排出靜電霧化裝置10。根據(jù)本實(shí)施例的靜電霧化裝置10，如上所述，在相對(duì)電極30和放電電極20的端部 21之間的寬泛范圍內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)。因此，電場(chǎng)非常集中于放電電極20的端部21上。由此， 電荷被有效地集中于放電電極20上承載的液體上。從而產(chǎn)生大量的帶電微小水粒子霧。另外，如同被吸引向筒狀電極34的內(nèi)圓周36那樣，帶電微小水粒子霧進(jìn)入第一孔 31。其后，帶電微小水粒子霧在被承載于由離子風(fēng)引起的氣流上而通過(guò)筒狀電極34，隨后通 過(guò)開(kāi)口 35而被排出。簡(jiǎn)而言之，根據(jù)本實(shí)施例的靜電霧化裝置10，由于筒狀電極34從主體33的第一孔 31的周邊開(kāi)始延伸，因此，電場(chǎng)可以非常集中于放電電極20的端部21上。這樣，可以產(chǎn)生 大量的、包括原子團(tuán)的帶電微小水粒子霧。而且，能夠通過(guò)第一孔31高效率地排出所產(chǎn)生 的帶電微小水粒子霧，而不在相對(duì)電極30的內(nèi)表面32上保留帶電微小水粒子霧。這樣，排 出了大量的帶電微小水粒子霧。在本實(shí)施例中，筒狀電極34的軸方向與以放電電極20的端部21為中心并且具有 最短距離R的圓弧的特定法線方向(圖1中的向上方向)對(duì)齊。在此，特定法線方向被定 義為所述圓弧的通過(guò)第一孔31的中心的法線方向。即，筒狀電極34的軸方向與球形表面 的通過(guò)第一孔31的中心的徑向?qū)R。這樣，帶電微小水粒子霧難于與筒狀電極34的內(nèi)圓周36接觸。因此，能夠在盡可 能地減少保留在筒狀電極34的內(nèi)圓周36上的帶電微小水粒子霧的量的情況下，排出被承 載于由離子風(fēng)引起的氣流上的帶電微小水粒子霧。例如，比較下述兩種情況一種情況是 靜電霧化裝置10被布置為使得筒狀電極34的軸方向相對(duì)于所述法線方向傾斜30度，另一 種情況是靜電霧化裝置10被布置成使得筒狀電極34的軸向與圖1中所示的法線方向?qū)?齊，可以看出，與后者相比，前者向外排出的帶電微小水粒子的霧的量要少得多(從前一種
裝置向外排出的帶電微小水粒子霧的量為來(lái)自后一種裝置的帶電微小水粒子霧的十分之一)。圖3B示出向外部排出的原子團(tuán)的數(shù)量與放電電極20和相對(duì)電極30的尺度之間 的關(guān)系。如圖3A所示，D[mm](毫米)表示筒狀電極34的內(nèi)徑，H[mm](毫米)表示筒狀電 極34的高度(軸長(zhǎng)度)，并且L[mm](毫米)表示相對(duì)電極30的高度。相對(duì)電極30的主體
633在放電電極20的側(cè)具有孔(以下稱為“第二孔”)37。相對(duì)電極30的高度被定義為從主 體33的第二孔37到筒狀電極34的排放端口 35的長(zhǎng)度。注意R單位為[mm](毫米)。另 外，在圖3A所示的實(shí)例中，放電電極20的端部21與相對(duì)電極30的第二孔37位于同一水 平。因此，在圖3A的實(shí)例中，滿足關(guān)系式(L-H)2+(D/2)2 = R2。在此，如果D是可變的，而L保持在7毫米且R保持在5毫米，則通過(guò)上述關(guān)系式 來(lái)根據(jù)D確定H。如圖3B中所示，所排出的原子團(tuán)的數(shù)量依賴于D與2R的比(S卩，D/2R) 是可變的。如圖3B中所示，其中以最高效率產(chǎn)生和排放原子團(tuán)的原子團(tuán)峰值在0. 4 < D/2R <0.5的范圍中。這表示，為了將原子團(tuán)的數(shù)量保持為不小于在原子團(tuán)峰值處產(chǎn)生的原子 團(tuán)數(shù)量的50%，D/2與R的比需要滿足關(guān)系式0. 1 < D/2R < 1，以提供有保證的性能范圍。下面的表1示出除了改變“H”之外在相同條件下原子團(tuán)的數(shù)量的結(jié)果。表1說(shuō)明 筒狀電極34的高度H最好滿足關(guān)系式H > 3 [毫米]。在表1中，H = 0 [毫米]的實(shí)例表 示相對(duì)電極30不具有筒狀電極34。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明，通過(guò)向相對(duì)電極30提供筒狀電極34， 大大提高了原子團(tuán)的數(shù)量。[表 1]
權(quán)利要求
一種靜電霧化裝置，包括放電電極；與所述放電電極隔開(kāi)的相對(duì)電極；液體供應(yīng)部件，該液體供應(yīng)部件被配置用于向所述放電電極的端部供應(yīng)液體；以及電壓施加部件，該電壓施加部件被配置用于在所述放電電極的所述端部和所述相對(duì)電極之間施加電壓，以從向所述放電電極的端部供應(yīng)的液體中產(chǎn)生帶電的微小液體粒子霧，其中，所述相對(duì)電極被設(shè)置有孔，通過(guò)所述孔向外排放所述帶電的微小液體粒子霧，所述相對(duì)電極被成形為具有凹陷的表面，所述凹陷的表面與所述放電電極相對(duì)，并且包圍所述放電電極的所述端部，以及所述相對(duì)電極被設(shè)置有從所述孔的周邊開(kāi)始向離開(kāi)所述放電電極的方向延伸的筒狀電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電霧化裝置，其中所述凹陷的表面包括以所述放電電極的所述端部為中心并且具有恒定的半徑的球形表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電霧化裝置，其中，所述筒狀電極的軸方向與所述球形表面的通過(guò)所述孔的中心的徑向?qū)R。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電霧化裝置，其中 所述靜電霧化裝置滿足關(guān)系式0. 1 < D/2R < 1，其中，D是所述筒狀電極的內(nèi)直徑，并且R是所述球形表面的半徑。
全文摘要
靜電霧化裝置包括放電電極(20)、相對(duì)電極(30)、用于在放電電極(20)和相對(duì)電極(30)之間施加電壓的電壓施加裝置(50)以及用于使得放電電極(20)保持液體的液體供給裝置(40)。相對(duì)電極(30)包括包圍放電電極(20)的、具有開(kāi)口(31)的球形表面(32)和從開(kāi)口(31)延伸的筒狀部分(34)。該靜電霧化裝置使得電場(chǎng)能夠集中于放電電極的端部(21)上，從而產(chǎn)生大量的帶電粒子液，并且還能夠使得所產(chǎn)生的在筒狀部分(34)的內(nèi)周表面上的帶電粒子液被吸走，并從排放端口(35)排放出去。
文檔編號(hào)H01T23/00GK101959609SQ200980106330
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者桝田幸廣 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社