CN100400174C - 静电雾化装置 - Google Patents

Abstract

存储于水箱中的水供至毛细输送器，并通过施加到位于毛细输送器的起始边缘的喷射端和其相对电极之间的电压，带电的水微粒子从该喷射端喷出。设置阳离子交换器，以从沿毛细输送器输送的水中或从将供至毛细输送器的水箱中的水中去除诸如Ca²⁺和Mg²⁺的矿物质，由此避免这些矿物质离子同空气中的CO₂反应，导致在毛细输送器的喷射端沉淀CaCO₃或MgO，因此确保了长期使用中的可靠的静电雾化效果。

Description

静电雾化装置

技术领域

本发明涉及一种用于以微小的电离粒子的形式喷射水的静电雾化装置。

背景技术

日本特开JP 2001-286546号公报揭示了一种现有的静电雾化装置。该装置包括用于雾化水的喷嘴，靠近喷嘴端附近设置的电极，以在该喷嘴和该电极之间施加高电压，从而将水转换成微小的电离水粒子。该装置需要雾化机构，用于从喷嘴喷射水。

日本特开JP 3260150号公报揭示了另一种现有的静电雾化装置。该雾化装置利用由金属、玻璃或合成树脂制成的毛细管结构作为水输送器(watercarrier)取代雾化结构，以通过毛细管作用将水朝向输送器的喷射端供应。在喷射端施加高电压，以使水带电，并以电离粒子的形式将水从喷射端喷出。当水中包括诸如Ca或Mg等矿物质时，矿物质会提升到毛细管结构的远端并与空气中的CO₂反应，形成如CaCO₃或MgO的沉淀物，这将阻碍静电雾化。因此，存在需要经常进行去除沉淀物的维护的问题。

发明内容

[本发明解决的问题]

本发明在于克服上述问题，并提供一种静电雾化装置，其利用毛细管结构作为水输送器，但是能够避免矿物质在输送器的喷射端沉淀，由此能够获得长期使用中的稳定的静电雾化。

[解决问题的手段]

本发明的静电雾化装置包括：毛细输送器，其具有水收集端和与所述水收集端相对的喷射端，所述水收集端收集水，并用于将所收集的水供至所述喷射端。该静电雾化装置包括在喷射端使所述水带电的第一电极、以及与所述喷射端相对的第二电极。所述第一电极和所述第二电极连接到电压源，该电压源在所述第一电极和第二电极之间施加电压，以使在所述喷射端的所述水带电，并将所述水以微小的电离粒子的形式喷射。本发明的特征在于提供了阳离子交换器，其构造成从向喷射端供应的水中去除矿物质离子。因此，当水包含诸如Ca或Mg的矿物质时，水可以通过毛细管作用供至喷射端，同时去除了矿物质，防止矿物质在喷射端沉淀。因此，可以避免频繁地清洁喷射端，以在长期使用中保持稳定的静电雾化。

优选地，该毛细输送器由阳离子交换材料制成，以将所述毛细输送器本身限定为所述阳离子交换器。因此，不需要附加阳离子交换器，降低了组件的数量以提高生产率。

当给毛细输送器上附加阳离子交换器时，优选是安装到所述喷射端的上游部分的所述毛细输送器的周围。通过此设置，易于去除通过毛细输送器从水收集端提升至喷射端的水中的不需要的矿物质，由此有效地防止矿物质提升至喷射端。

此外，还可以将阳离子交换器设置在水箱一侧。辅助容器连接到该水箱，以容置与水接触的阳离子交换器。在这种情况下，该阳离子交换器可以制备成下述形式；离子交换材料的多个颗粒、离子交换材料的叠层、或离子交换材料的螺旋层。

从结合附图对实施例的下述描述中，本发明的这些和其他有益特征将更加显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的静电雾化装置的立体图；

图2是上述装置的垂直剖视图；

图3是示出上述装置的操作的示意图；

图4是上述装置中采用的电极板的俯视图；

图5是上述装置中使用的改型的毛细输送器的主视图；

图6是根据本发明的另一实施例的静电雾化装置的垂直剖视图；

图7是上述装置中使用的包含阳离子交换器的辅助容器的剖视图；

图8是上述装置中使用的包含于该辅助容器中的另一阳离子交换器的剖视图；以及

图9是上述装置中使用的包含于该辅助容器中的再一阳离子交换器的立体图。

具体实施方式

根据本发明的一个实施例的静电雾化装置设计成使粒子水电离，以产生纳米尺寸的电离水粒子。如图1至图3所示，静电雾化装置包括：基底10，其安装有多个毛细输送器(carrier)20；桶状物(barrel)30，其围绕该基底10的顶部；电极板40，其安装在该桶状物30的顶部开口；以及水箱(tank)50，其可拆卸地连接到基底10的下端。每一毛细输送器20制备成直径为5mm、长度为70mm的多孔棒(bar)的形式，并延伸穿过基底10。突出于基底10上方的毛细输送器20的顶端被削尖，以限定喷射(emitter)端21，而位于基底10下方的部分限定水收集端22。水收集端22浸入水箱50中的水中，以通过毛细管作用吸收水并将所吸收的水供至喷射端21。

基底10由导电的合成树脂模制而成，以限定第一电极，该第一电极给每一毛细输送器20一定的电势。基底10在其一个外周部形成端子12，用于与高压源70连接。电极管14从基底10的下侧延伸，以使水带有与毛细输送器20相同的电势。

高压源70构造成施加高电压，以便例如在基底10和电极板40之间给出500V/mm的电场强度，在毛细输送器20的喷射端21和限定第二电极的电极板40之间产生静电雾化，使得微小的电离水粒子从喷射端21朝向电极板40喷射。也就是说，高压引起了从喷射端21喷射的水的瑞利分解(Rayleighdisintegration)，由此产生了带负电的水粒子，并喷射微小的电离水粒子雾。

电极板40由导电合成树脂模制而成，具有圆形外周，并具有带周缘41的中心开口。周缘41与每一毛细输送器20的喷射端21邻近，以便在周缘41和喷射端21之间放电。电极板40的外周部形成有端子48，用于连接高压源。高压源在电极板40和基底10之间施加连续高压或脉冲高压。

基底10的中心支撑有电离针60，其具有突出于基底10的上方以与毛细输送器20的喷射端具有相同高度的尖端，并带电以具有与毛细输送器20相同的电势。如图4所示，在与电离针60同心的圆周上，毛细输送器20均匀地分隔开。电极板40的周缘41构造成具有多个连续弧形边缘42，其中，该电极板限定了毛细输送器20和电离针60的公共的相对电极(opposedelectrode)。每一弧形边缘42弯曲成以每一毛细输送器20的喷射端21为中心的半圆形边缘，以便以固定的距离与喷射端分隔开。相邻的弧形边缘42之间限定了第二边缘44，其以最短的距离与电离针60相对，以在第二边缘44和电离针60之间引起电晕放电，由此使空气中的诸如氧、氧化物或氮化物等分子带负电，用于产生带负电的离子，并抑制臭氧的产生。也就是说，使第二边缘44和电离针60之间的距离R2大于第一弧形边缘42和喷射端21之间的距离R1，当给电离针60和毛细输送器20的喷射端21共同施加相同的高负电压时，在优化条件下，分别使得在喷射端21处产生雾化以及在电离针60处产生带负电的离子。

毛细输送器20由树脂制成，该树脂为一种具有阳离子交换能力的纤维树脂，其形状为具有10-70％孔隙度的多孔体，以便通过毛细管作用利用微小的内部通道将水朝向喷射端21供应。具有阳离子交换能力的纤维树脂由钠离子交换型的离子交换树脂或氢离子交换型的离子交换树脂制成。当采用钠离子交换型时，包含在水中的Ca²⁺和Mg²⁺与Na⁺交换并被吸附。当采用氢离子交换型时，Ca²⁺和Mg²⁺与H⁺交换并被吸附。此时，毛细输送器20本身限定阳离子交换器80，使得水从收集端22供至喷射端21时，可以去除包含于水中的矿物质。因此，可以彻底地防止矿物质到达毛细输送器20的喷射端21，由此不与周围空气中的CO₂反应，并因此避免阻碍静电雾化的MgO或CaCO₃沉淀。

当采用氢离子交换器型的阳离子交换器时，优选是结合使用阴离子交换器，以便平衡水的pH值。在这种情况下，阴离子交换器可以由纤维制成，以构成毛细输送器20的一部分，或者独立于毛细输送器20设置，以放置在水箱50内。当阴离子交换器构成毛细输送器20的一部分时，其位于喷射端21一侧。

图5示出了一种改型，其中，阳离子交换器70A独立于毛细输送器20A设置。在这种情况下，毛细输送器20A由多孔陶瓷制成，以具有多个内部微通道，水通过毛细管作用经过所述多个内部微通道朝向喷射端供应。陶瓷可从氧化铝、氧化钛、氧化锆、二氧化硅及氧化镁中的一个或任意组合中选择。阳离子交换器70A由纤维树脂形成，并制成圆筒形状，以在喷射端21A的上游部分紧密缠绕在毛细输送器20A的周围。因此，进行离子交换，以去除从水收集端22A提升至喷射端21A的水中所含的矿物质。

桶状物30的周壁上形成有引入空气的多个开口32，，以使气流从电极板40的中心开口排出，使得微小的电离水粒子在喷射端21和电极板40之间产生，并由气流携带，以雾的形式分散到广阔空间中。

当利用尖端直径是0.5mm或更小的毛细输送器20、在500V/mm或更大的电场强度内产生速度为0.02ml/m的由静电雾化引起的微小的电离水粒子雾时，该雾包含具有纳米粒子尺寸为3nm至100nm的非常细小的电离粒子，其与空气中的氧反应，以提供诸如羟基、过氧化物、一氧化氮基及氧基等基团。当微小的电离水粒子雾释放到房间中时，可以使包含于空气中或附着于墙壁上的物质除臭。

图6示出了另一实施例，其中，辅助容器52设置在水箱50的下端，以容置阳离子交换器70B，而其他结构与上述实施例相同，这样相同的部件采用相同的附图标记，并且，此处不再进行重复描述。辅助容器52具有顶部开口，其可拆卸地容置水箱50B的下端，以接收通过水箱50B底部的多个孔51的这部分水。如图7所示，阳离子交换器70B制备成由离子交换树脂制成的多个颗粒的形式，以与辅助容器52中的水接触。因此，阳离子交换器70B吸附包含于水箱内的水中的矿物质，阻止矿物质供至毛细输送器20，并因此有效地防止CaCO₃或MgO在喷射端21沉淀。

阳离子交换器可以设置成如图8所示的多个层70C的叠层，或者如图9所示的螺旋卷绕层70D，以容置于辅助容器52内。在这种情况下，离子交换树脂的纤维用于制造多孔层，其具有增加的与水接触的表面区域，以提高离子交换能力。

从本实施例可以看出，阳离子交换器设置于水箱50B一侧，毛细输送器20不一定要制成为具有阳离子交换能力，并可以由多孔陶瓷模制而成。

当使用可拆卸的辅助容器52时，通过将水箱50B与该辅助容器分离，可以容易地回收阳离子交换器。此外，由于水箱50B可与基底10分离，阳离子交换器也可以容置于水箱50B中，与水箱内的水接触，而不依赖于辅助容器。在这种情况下，阳离子交换器优选是放置于网状袋子中，以便易于从水箱中取出。

对上述实施例和改型的描述仅用于恰当地揭示本发明，此处揭示的特征的任意组合应当解释为在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种静电雾化装置，其包括：

水箱，其容置一定量的水；

毛细输送器，其构造成具有水收集端和与所述水收集端相对的喷射端，所述水收集端收集水，并用于将所收集的水通过所述毛细输送器供至所述喷射端；

第一电极，其在所述喷射端使所述水带电；

第二电极，其与所述喷射端相对，

所述第一电极和所述第二电极构造成连接到电压源，所述电压源在所述第一电极和第二电极之间施加电压，以由此在所述喷射端使所述水带静电，并将所述水以微小的电离粒子的形式喷射；

所述静电雾化装置包括阳离子交换器，其构造成从所述水中去除矿物质离子。

2.如权利要求1所述的静电雾化装置，其中，所述毛细输送器由阳离子交换材料制成，以使所述毛细输送器本身限定为所述阳离子交换器。

3.如权利要求1所述的静电雾化装置，其中，所述阳离子交换器安装到位于所述喷射端的上游部分的所述毛细输送器的周围。

4.如权利要求1所述的静电雾化装置，其中，该静电雾化装置包括：辅助容器，其连接至所述水箱，且该辅助容器构造成包括与所述水接触的所述阳离子交换器。

5.如权利要求4所述的静电雾化装置，其中，所述阳离子交换器为由阳离子交换材料制成的多个颗粒。

6.如权利要求4所述的静电雾化装置，其中，所述阳离子交换器为由阳离子交换材料制成的多个层的叠层。

7.如权利要求4所述的静电雾化装置，其中，所述阳离子交换器为由阳离子交换材料制成的螺旋层。

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