專利名稱：靜電霧化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)由電子裝置產(chǎn)生液體高比表面面積來(lái)實(shí)現(xiàn)藥劑霧化的簡(jiǎn)單、耐用裝置。
背景技術(shù)：
在自然界中，在地球天然電場(chǎng)所產(chǎn)生電勢(shì)的影響下，會(huì)發(fā)生相似的過(guò)程，并在大氣擾動(dòng)期間現(xiàn)象會(huì)加強(qiáng)，從而，電場(chǎng)集中會(huì)促使液體進(jìn)入周圍空氣，如在植物上帶電灑水或芳香劑(fragranceglands)。
WO92/15339描述了如何能夠使用人工高壓來(lái)霧化或汽化液體，其主要方式與自然界中所發(fā)生的現(xiàn)象相同。這種技術(shù)稱為電噴霧或電流體動(dòng)力(EHD，electrohydrodynamic)噴霧。然而，由于它形成了受電場(chǎng)所驅(qū)動(dòng)朝裝置附近接地環(huán)境運(yùn)動(dòng)的液體帶電粒子，即使用電扇試圖將液滴吹得更遠(yuǎn)時(shí)，而液體帶電粒子還是收集在其局部附近區(qū)域，因此，諸如此類的裝置具有明顯缺點(diǎn)。此外，該裝置體積較大，限制其在某些場(chǎng)合的應(yīng)用，例如對(duì)于便攜式設(shè)備。
在以后的專利US5337963中基于相同的原理描述了相似的裝置，該專利僅講述到可使用毛細(xì)管從儲(chǔ)液器中汲取液體。盡管該裝置無(wú)疑會(huì)比上一示例更小，然而要承受相同的對(duì)裝置周圍任何接地表面導(dǎo)致沉積的問(wèn)題。
對(duì)于例如用于分散香味的霧化裝置而言，這樣的沉積物可造成嚴(yán)重問(wèn)題。芳香油(aromatic oils)通常會(huì)腐蝕塑料制品，漆面及其他性質(zhì)的罩面漆，并可導(dǎo)致材料表面的軟化，開(kāi)裂和/或褪色。對(duì)于工業(yè)裝置來(lái)講，這并非總是重要問(wèn)題，例如，將裝置放置在金屬導(dǎo)管中。然而，在家居環(huán)境中，這可對(duì)表面在裝置使用壽命期內(nèi)造成長(zhǎng)時(shí)間損壞。此外，沉積在裝置周圍的液體不會(huì)像在空氣傳播中那樣效率地汽化，從而這些裝置的效率比想象中的要差。另外，由于在關(guān)閉裝置之后，所沉積的材料在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)繼續(xù)分散香味，從而難于控制香味的分散。
這種電導(dǎo)致的沉積物嚴(yán)重降低了裝置的效率，如果該沉積物導(dǎo)致與裝置所釋放的活性助劑或藥品失控的接觸，可能會(huì)造成健康危險(xiǎn)。
最簡(jiǎn)單的解決辦法是使用相反極性的離子使液霧放電，如GB-A-2018627所述。然而，已發(fā)現(xiàn)該方法具有多種缺點(diǎn)。具體來(lái)講，霧很快污染放電電極使其效率降低，并導(dǎo)致液體聚集(build-up)而滴落。從而，該方法在多種實(shí)際應(yīng)用中不能得以使用。
解決該問(wèn)題的一種方法是使用第三電極，例如在WO0064590和GB2327895中所述。然而，電極的放置對(duì)0.5mm量級(jí)的變化敏感，必須設(shè)定電極電勢(shì)差具有5％量級(jí)的精度。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種霧化裝置，包括a)導(dǎo)管，包含有在使用中所要霧化的液體；b)噴霧電極；和c)放電電極；每個(gè)電極與電介質(zhì)相鄰，其中，將電極連接在電路中，以使施加在噴霧電極和放電電極之間的電勢(shì)差能夠?qū)⒁后w霧化，并在噴霧電極附近產(chǎn)生第一極性的電荷載體，以及在放電電極附近產(chǎn)生第二極性離子，且其中，一些第一極性電荷載體在噴霧電極附近的電介質(zhì)上沉積，一些第二極性離子在放電電極附近的電介質(zhì)上沉積，以便使霧化液從噴霧電極附近的電介質(zhì)上去除，并通過(guò)從放電電極附近電介質(zhì)所去除的第二極性離子進(jìn)行放電。
因此，通過(guò)對(duì)材料以及電極的仔細(xì)設(shè)置，可構(gòu)建克服所有這些問(wèn)題并具有其他多個(gè)有用特征的耐用裝置。
此外，使用所述結(jié)構(gòu)，電極電勢(shì)差可變化30％或更多，電極可移動(dòng)距離1至2mm。這意味著，除具有在現(xiàn)有技術(shù)中通常描述作為該類裝置基本特征的所有組成(formulation)特性(如電導(dǎo)率，電容率，表面張力和粘度)外，該裝置制造公差更低，更經(jīng)得起環(huán)境條件變化(如溫度和濕度)的影響。
在優(yōu)選實(shí)施例中，霧化裝置還包括由電介質(zhì)材料制成的外殼，并限定在各凹槽中均安置電極。通常，電極基本與凹槽頂端齊平。
一般而言，導(dǎo)管作為噴霧電極，它可由導(dǎo)電塑料制成。
霧化裝置的運(yùn)作與兩個(gè)電極的相對(duì)極性無(wú)關(guān)。不過(guò)，第一極性通常為正極，而第二極性通常為負(fù)極。
霧化裝置需要有所要霧化液體的供應(yīng)，這可由與導(dǎo)管相連的儲(chǔ)液器來(lái)提供，儲(chǔ)液器用于容納所要霧化的液體。在此情形，可通過(guò)多種方式將所要霧化的液體從儲(chǔ)液器輸送到導(dǎo)管。例如，可使用泵，通過(guò)毛細(xì)作用或重力作用，將所要霧化的液體從儲(chǔ)液器輸送到導(dǎo)管。
在一個(gè)實(shí)施例中，霧化裝置可包括多個(gè)儲(chǔ)液器，每個(gè)儲(chǔ)液器連接各自的泵，通過(guò)泵將所要霧化的液體從各自的儲(chǔ)液器輸送到導(dǎo)管。
本發(fā)明的另一實(shí)施例為包括多個(gè)導(dǎo)管和噴霧電極的霧化裝置，在此情形中，霧化裝置還可包括多個(gè)儲(chǔ)液器，每個(gè)儲(chǔ)液器與相應(yīng)的導(dǎo)管相連。
選擇電介質(zhì)材料，以使得慢速率地泄漏電荷，確保電介質(zhì)保留極少的與相鄰電極同極性的電荷。通常，電介質(zhì)材料的表面電阻在104至1014Ω的范圍內(nèi)，體電阻率在105至1015Ωm的范圍內(nèi)。
電介質(zhì)可由多種材料制成，電介質(zhì)材料通常為尼龍6，尼龍11，尼龍12，尼龍66或聚乙酰聚四氟乙烯混合物。
在根據(jù)本發(fā)明的霧化裝置中通過(guò)處理(treating)電介質(zhì)材料使其表面電阻在104至1014歐姆的范圍內(nèi)，使該電介質(zhì)材料可適于使用。
在某些場(chǎng)合，需要控制液流通過(guò)導(dǎo)管的流速，因此，霧化裝置可還包括用于測(cè)量液體流過(guò)導(dǎo)管流速的測(cè)量系統(tǒng)，和與測(cè)量系統(tǒng)相連用于通過(guò)調(diào)節(jié)施加在噴霧電極和放電電極之間電勢(shì)差的占空比(dutycycle)來(lái)控制流速的占空比調(diào)制器。
在此情形，測(cè)量系統(tǒng)可包括設(shè)置用于測(cè)量至噴霧電極的電流的電流監(jiān)控器。
為將霧化液導(dǎo)向至預(yù)定的區(qū)域，可對(duì)霧化裝置安置一蓋體。從而，可出于以機(jī)械或人工分析，或人體或個(gè)人呼吸吸入，對(duì)房間遠(yuǎn)距離添加香味或熏蒸的目的，將霧化液定向。
蓋體可具有渦流翼，以攪動(dòng)霧化液。當(dāng)對(duì)具有多個(gè)霧化導(dǎo)管的霧化裝置安裝此蓋體時(shí)，由于它有助于霧化液的混合，因此會(huì)起到特殊的效用。
霧化裝置可具有廣泛應(yīng)用，具體來(lái)說(shuō)，可將其應(yīng)用于霧化芳香油，農(nóng)藥制劑，藥品和蟲(chóng)害控制或殺蟲(chóng)劑。
霧化裝置的其他用途是將霧化液噴到真實(shí)或人造鼻用于分析和人體吸入，以及用于對(duì)房間遠(yuǎn)距離添加香味或熏蒸。
由該裝置霧化的液體將根據(jù)其在其他因素之中的汽化壓汽化，從而該裝置的另一用途是通過(guò)將液體霧化來(lái)實(shí)現(xiàn)其汽化。
下面將參照附圖，通過(guò)示例，描述本發(fā)明。


圖1顯示出體現(xiàn)本發(fā)明的霧化裝置示例；圖2顯示適合用于操作如圖1所示霧化裝置的驅(qū)動(dòng)電路示例。
圖3示意性說(shuō)明本發(fā)明的一種可能結(jié)構(gòu)。
圖4示意性說(shuō)明本發(fā)明第二種可能結(jié)構(gòu)。
圖5示意性說(shuō)明本發(fā)明第三種可能結(jié)構(gòu)。
圖6示意性說(shuō)明本發(fā)明第四種可能結(jié)構(gòu)。
圖7示意性說(shuō)明具有多個(gè)噴霧電極作為本發(fā)明其他結(jié)構(gòu)的霧化裝置。
圖8顯示出對(duì)于使用如圖7所示具有多噴霧電極結(jié)構(gòu)的混合噴嘴。
具體實(shí)施例方式
圖1說(shuō)明了本發(fā)明的一種可能結(jié)構(gòu)，其中，在噴霧凹槽2內(nèi)部安置噴霧電極1，在放電凹槽4內(nèi)部安置放電電極3。在此示例中的噴霧電極1包括27-gauge，金屬或?qū)щ娝芰厦?xì)管，放電電極3包括尖形的0.6mm直徑的不銹鋼針。
圓柱形凹槽2和4的兩個(gè)縱軸與噴霧出口表面5垂直，噴霧出口表面由電介質(zhì)材料制成。在此示例中，材料選用尼龍，且噴霧出口表面5為平面。不過(guò)，也可選用在噴霧出口表面5有足夠電荷保持力以使液霧和電荷載體遠(yuǎn)離設(shè)備和電極的其他材料和曲面。
使用與驅(qū)動(dòng)電路相連的導(dǎo)電螺釘(未顯示出)，通過(guò)螺孔6和7構(gòu)成電路連接，如圖2所示。
在帶有螺扣的玻璃瓶8中裝有所要霧化的液體，通過(guò)較小的入氣孔9將空氣饋入玻璃瓶8中以取代液體。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路給該裝置加電時(shí)，自玻璃瓶8的液體以非常精細(xì)的形式從噴霧電極1噴出，從而根據(jù)其汽化壓力以及在設(shè)備附近的周圍環(huán)境條件快速汽化。
圖2示意性表示用于驅(qū)動(dòng)如圖1所示霧化裝置的一種可能的驅(qū)動(dòng)電路10。低壓電源20，如電池，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)21與高壓轉(zhuǎn)換器22的輸入相連接。轉(zhuǎn)化器22的輸出終端與如圖1所示裝置的電導(dǎo)管6和7相連。
適合用于該裝置的轉(zhuǎn)換器為EMCO High Voltage Corporation公司(11126 Ridge Road，Sutter Creek CA 95685，USA)制造的Q101-5。電源20可在2.5至4V的范圍內(nèi)設(shè)置輸入電勢(shì)差。任何能夠在約10μA或更低時(shí)將電勢(shì)差從1KV轉(zhuǎn)換至30KV的轉(zhuǎn)換器都適合于操作該裝置。也可以使用更高功率的轉(zhuǎn)換器，不過(guò)并不會(huì)帶來(lái)更多好處，而且通常需要更多的安全管理。低功率裝置，如壓電晶體，較為理想，而且具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，如減少尺寸以及提高安全性。
應(yīng)注意的是，在圖2所示中，沒(méi)有任何接地。這樣做是由于在電路中可完全省略接地或?qū)⒔拥貞?yīng)用于任何點(diǎn)。高壓輸出的極性也并非重要，例如，Q101-5轉(zhuǎn)換器可用Q101N-5代替，其電極負(fù)向?qū)?yīng)，該裝置仍發(fā)揮作用。
當(dāng)一旦有可能人身接觸電極時(shí)，必須提供防護(hù)措施，以避免電擊。這可通過(guò)可選的電阻器23和24來(lái)實(shí)現(xiàn)，可將電阻器23和24分別連接在高壓轉(zhuǎn)換器22與電極連接6和7之間。電阻器23的適宜值為1GΩ，電阻器24的適宜值為100MΩ，但也可使用能阻止電擊發(fā)生并能使裝置正常工作的任何值。
由于可使用低壓電源為如圖2所示的電路供電，該電路兼容任何低壓電子裝置或控制電路。從而，控制開(kāi)關(guān)21可以是能夠用于遠(yuǎn)距離驅(qū)動(dòng)裝置或調(diào)整其占空比或一般應(yīng)用的那種電子裝置和控制電路。
一個(gè)示例是周期性釋放衛(wèi)生保健制品，如減充血?jiǎng)?decongestant)，或嗅覺(jué)刺激物，抑制劑(repressants)，引誘劑或用于人或其他動(dòng)物的分散劑。在此情形中，控制開(kāi)關(guān)21可為定時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置釋放保健制品的定時(shí)電路。
另一示例為對(duì)占空比進(jìn)行控制以補(bǔ)償液體流速變化的情形。在該示例中，控制開(kāi)關(guān)21可為電子控制開(kāi)關(guān)，如場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。可使用微處理器，脈寬調(diào)制器和其他方式開(kāi)關(guān)FET，以調(diào)節(jié)裝置的占空比。
在此描述了兩種用于調(diào)節(jié)占空比的方法，不過(guò)也可使用其他可選方法，如監(jiān)控壓力頭，因此，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將很明白調(diào)節(jié)占空比。
第一種方法是，簡(jiǎn)單地測(cè)量在第一次啟動(dòng)設(shè)備且玻璃瓶8為滿一直到玻璃瓶8為空的期間中，流速Q(mào)如何作為作用時(shí)間(runningtime)t的函數(shù)。由此提供函數(shù)Q(t)。然后，可將作為時(shí)間函數(shù)的占空比Ψ(t)設(shè)置為Ψ(t)＝(Ψ[t＝0]×Q[t＝0])/Q(t)，其中，Q[t＝0]和Ψ[t＝0]表示在設(shè)備第一次啟動(dòng)時(shí)刻的Q(t)和Ψ(t)，以使藥劑輸出大致恒定。
另一種可選且更精確的方法涉及，監(jiān)控在噴霧電極處的電流i并調(diào)節(jié)占空比，以使i2Ψ保持恒定。例如，通過(guò)測(cè)量與電阻器23相串聯(lián)的電阻器25的電勢(shì)差，可監(jiān)控電流。
再一種電路改進(jìn)如圖2所示，可用電容器或可再充電電池以及另一種供電單元，如太陽(yáng)能電池，代替電源20。諸如此類的可更換電源為多種實(shí)際操作條件，如家居環(huán)境，提供了不受限制的動(dòng)力，用戶無(wú)需為更換電池付費(fèi)，減少了維修成本。
圖3顯示出如圖1所示霧化裝置的出口表面34的部分截面示意圖，該圖示意性說(shuō)明了包括一軟袋30的可選儲(chǔ)液器。
該軟袋30可由柔軟且不滲液的任何材料制成，液體包括溶劑或其他如Ultimet Films Limited公司(16 Maurice Gaymer Road，Attleborough Norfolk，NR17 2QZ，UK)生產(chǎn)的將對(duì)其提供金屬鍍層的腐蝕性材料。
在該示例中，通過(guò)諸如在US5876187中所述的泵31將液體抽取到噴霧電極32。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)泵31啟動(dòng)到噴霧電極1的輸送與液體的特性和軟袋30中所剩余的液體重量無(wú)關(guān)。泵31還可定期或不定期地輸送多個(gè)預(yù)定容量液體的噴霧，對(duì)藥劑或藥劑混合的劑量進(jìn)行控制，諸如用于蟲(chóng)害控制或用于人或動(dòng)物的其他應(yīng)用。
噴霧電極1和放電電極3分別安置在圓柱形凹槽2和4內(nèi)。凹槽2和4的直徑分別為10mm和6mm。出口平面5為平面，在這種情況下，電極1和3均距出口表面5為0.5mm的距離，并向后靠在裝置內(nèi)部。兩個(gè)電極1和3之間的距離為10mm，且電極1和3均沿其各自凹槽2和4的縱軸。由驅(qū)動(dòng)電路10來(lái)供電，驅(qū)動(dòng)電路10如參照附圖2所述。
當(dāng)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路10時(shí)，在兩個(gè)電極1和3之間建立起電勢(shì)差。例如，如果噴霧電極1相對(duì)于放電電極3為正極，則放電電極3將負(fù)極性離子噴到電介質(zhì)凹槽4上，并在一定程度上噴到貼近凹槽4的出口表面5上。由此產(chǎn)生的表面電荷不會(huì)即刻散失或流失，從而產(chǎn)生電場(chǎng)，偏移其他負(fù)離子離開(kāi)噴霧表面5并進(jìn)入周圍空氣。
與此同時(shí)，產(chǎn)生電噴霧，(在該示例中)帶正電的液滴僅在噴霧電極1之外產(chǎn)生空間電荷。離開(kāi)噴霧表面5的負(fù)離子與液滴相比較數(shù)量更多且移動(dòng)性強(qiáng)。負(fù)離子在電場(chǎng)的作用下移動(dòng)并使帶電的液滴放電。然后，它們(已不再帶電)漂離噴霧表面5，并根據(jù)其汽化壓力或其多種成分的汽化壓力汽化。噴霧電極1還可產(chǎn)生很少的某些正離子，它們可落在凹槽2上或貼近凹槽2的噴霧表面5上。它們將建立起阻止正電荷載體(包括離子或帶電液滴)更多地沉積的電場(chǎng)。從而，就大容量輸送和能量消耗而言，構(gòu)建起高效的霧化裝置。
圖4顯示出體現(xiàn)出本發(fā)明的可選噴霧表面的另一個(gè)部分截面示意圖。這里，儲(chǔ)液器經(jīng)由小的入氣孔41向空氣開(kāi)口，以使由儲(chǔ)液器蒸發(fā)的散出最小。在重力的作用下，液體從儲(chǔ)液器流向噴霧電極42。在此情形，噴霧電極42的尺寸(這里所示如不銹鋼毛細(xì)管)必須具有小的外部直徑，以便當(dāng)裝置不運(yùn)行時(shí)液體表面張力能起到作用。
放電電極43為直徑為0.6mm的尖形不銹鋼針，處在沿僅2mm直徑的圓柱形凹槽46的縱軸上，并稍稍突出(近似為0.5mm)出口表面44，出口表面44由Delrin制成(一種乙酰-PTFE混合物)。
噴霧電極42處在沿6mm直徑的圓柱形凹槽45的縱軸上，并與出口表面齊平。在此示例中，出口表面44為水平面，且朝下噴射，這將適合于衛(wèi)生間凈化器或驅(qū)蟲(chóng)器。
該實(shí)施例通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路10加電，驅(qū)動(dòng)電路10連在兩個(gè)電極42和43之間，如同參照?qǐng)D2所示的描述。此實(shí)施例具有與如圖3所示裝置相比尺寸稍小的優(yōu)點(diǎn)，在電極之間的距離僅為6mm，從而說(shuō)明可將裝置制得非常小。
圖5顯示出體現(xiàn)本發(fā)明的可選噴霧表面的又一個(gè)部分截面示意圖。這里，噴霧表面54仍在水平方位，不過(guò)朝上噴射，適合于必須將裝置放置在表面上，例如，桌面或床邊的裝置。液體保持在朝上的諸如玻璃采樣瓶的剛性瓶50中。少量的液體充滿僅在玻璃瓶50下端的通道51(還用作置換液體的饋氣點(diǎn))，然后進(jìn)入噴霧電極52。在此示例中，噴霧電極52的內(nèi)部導(dǎo)管必須具有毛細(xì)管尺寸，在此中僅通過(guò)表面張力必須能將液體從通道51汲取到出口。例如，如果電極52為圓柱形管，若噴霧電極的出口在通道51之上20mm，則電極52適宜的內(nèi)部直徑為150μm。不過(guò)，通過(guò)下式，可選擇任何適宜的導(dǎo)管尺寸dd<4γρgh]]>其中，γ為液體的表面張力，ρ為液體密度，g為重力加速度，h為從通道51至噴霧電極52最高點(diǎn)的垂直高度，在此情形中，噴霧電極52的最高點(diǎn)為其出口58。
在該示例中，放電電極53是直徑為1mm的導(dǎo)電塑料在尖端形成點(diǎn)。它處在沿直徑為4mm的凹槽56的縱軸上，并與出口表面54齊平。噴霧電極52處在沿直徑大致為8mm的另一凹槽55的縱軸上，并突出出口表面54為0.5mm。無(wú)論兩個(gè)電極尖端之間的直接路徑如何，由于在放電電極53周圍所包圍的更大面積電介質(zhì)更加分隔兩個(gè)電極52，53，使裝置運(yùn)作良好。在該示例中，電極內(nèi)部間隔為16mm。
在該示例中，兩個(gè)凹槽55，56并不封閉，而是空氣自由地徑直通過(guò)它們。這有助于阻止在出口表面54附近的空氣流產(chǎn)生旋渦，并有利于增大擴(kuò)散液體制劑的擴(kuò)散距離。通過(guò)在噴霧表面54的任何空氣通道都可獲得相似的效果，從而在電極凹槽55，56中并非必須提供此需要。
在兩個(gè)電極52和53之間所連接的驅(qū)動(dòng)電路10如參照?qǐng)D2的描述。
圖6顯示出體現(xiàn)本發(fā)明的可選噴霧表面64的再一個(gè)部分截面示意圖。這里，儲(chǔ)液器為用于容納較小液體重量的簡(jiǎn)單管道60，不過(guò)管道60可無(wú)限定地延長(zhǎng)和彎曲或呈螺旋形，從而占用更少的空間。管道60直接與噴霧電極62相連，若可能的話，可將此僅僅視為導(dǎo)管60的延伸。
此實(shí)施例特別適用于釋放特定重量的液體。例如，需要精確的香味或藥劑或藥劑混合的劑量，該方法對(duì)于如圖3所示泵31提供了更為簡(jiǎn)單的可選方案。
該示例的出口表面64彎曲成具有突起的外形。在該示例中，噴霧電極62和放電電極63分別處在半球形凹槽65和66中，所示兩個(gè)電極與出口表面64齊平。然而，如前圖所示，兩個(gè)電極62和63可突出或縮進(jìn)出口表面64，以提供足夠的電荷保持力以改變局部電場(chǎng)，并保持如參照?qǐng)D3所述的穩(wěn)定布置。
在兩個(gè)電極62和63之間連接如參照?qǐng)D2所述的驅(qū)動(dòng)電路10。
圖7表示體現(xiàn)本發(fā)明可選裝置的出口表面和電極。這里，在單個(gè)放電電極71周圍間隔放置多個(gè)噴霧電極72。這里所示的出口表面70為平面，但可采用保持足夠電荷以使局部電場(chǎng)變形并保持如參照?qǐng)D3所述穩(wěn)定布置的任何所需的或出于美觀考慮的形式。
在如圖2所述驅(qū)動(dòng)電路和放電電極71以及任何需要起作用的噴霧電極72之間設(shè)置電路連接。其他噴霧電極72在電路上不固定，并獲得其自身的電位。以此方式，本發(fā)明提供了汽化一個(gè)或多個(gè)多種不同液體，其散出的汽化制劑將在周圍空氣中混合的裝置。這種裝置理想用于以汽相形式構(gòu)成香味混合。此外，可控制每個(gè)噴霧電極72的釋放率(例如，通過(guò)微處理器代替驅(qū)動(dòng)電路的開(kāi)關(guān)21)，以便能精確調(diào)節(jié)每種香味的相對(duì)濃度，直到獲得所需的效果。該裝置在香味工業(yè)中有很好的應(yīng)用。
該布置可重新定向，以提供噴霧電極的線形陣列，且每個(gè)噴霧電極都有其各自的放電電極，最好這樣做有時(shí)是出于控制每個(gè)電極對(duì)之間的電勢(shì)差以及簡(jiǎn)單地出于美觀考慮。
或者，通過(guò)提供多個(gè)儲(chǔ)液器，通過(guò)各自的泵將每個(gè)儲(chǔ)液器與單個(gè)導(dǎo)管連接，可混合數(shù)種液體。
圖8顯示出蓋體80的截面示意圖?？蓪⑺仓迷谌鐖D7所示多噴霧電極結(jié)構(gòu)霧化裝置的出口表面。它具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，如果與電極可能存在損壞性物理接觸，其中，這樣的蓋體可阻止任何不希望的干擾。此外，蓋體80還提供將組合的藥劑定向至具體空間或位置的方法。例如，對(duì)于將香味混合物或其他藥劑或藥劑混合物噴向真實(shí)或人造鼻，其中，真實(shí)或人造鼻的位置可較接近或在出口83之上，此方法會(huì)很有用。
蓋體80還提供了可選裝置，通過(guò)在蓋體80內(nèi)部安置渦流翼82，以攪動(dòng)由裝置所噴射的多種制劑。例如當(dāng)以汽相構(gòu)成香味混合時(shí)，這些翼可確保制劑在出口83處更好得混合。
蓋體80還可安置到單個(gè)如參照?qǐng)D1所示描述的霧化裝置，其中，諸如對(duì)于對(duì)房間的遠(yuǎn)距離添加香味或熏蒸，對(duì)于散布程度的機(jī)械或人工分析，或?qū)τ谥破返娜梭w或個(gè)人吸入，需要保護(hù)電極，或藥劑的輸出需定向至具體空間或位置。
選擇用于制造噴霧表面的電介質(zhì)材料，以使慢速率地泄漏電荷，從而以離子或帶電粒子沉積的任何電荷不會(huì)即刻遷移和消失。這確保電介質(zhì)凹槽保留較少與其所在電極相同極性的電荷。這會(huì)明顯改變局部電場(chǎng)形狀，并確保阻止更多的沉積，最顯著的是不需要如在WO00/64590中所述的額外電極。
又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，該裝置具有極性獨(dú)立性。換而言之，噴霧電極可為任何電勢(shì)差(正或負(fù))，而放電電極具有僅足以產(chǎn)生在第一實(shí)例中霧化效果的任何其他電勢(shì)差。
在工作樣機(jī)上所完成的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，可使用的電勢(shì)差范圍取決于兩個(gè)電極的距離，電極從出口表面凹進(jìn)的深度和凹槽自身的尺寸。電勢(shì)差的范圍從1-2KV直至30kV或更多，在相對(duì)極性上電勢(shì)差可正可負(fù)。
選擇噴霧表面結(jié)構(gòu)，以使出口表面的電介質(zhì)材料將一個(gè)電極對(duì)于其他電極電屏蔽。由于期望在該噴霧表面上沉積電荷以影響局部電場(chǎng)，從而選擇噴霧表面結(jié)構(gòu)非常重要。這意味著，如果凹槽較大，(即在電極尖端與出口表面之間有很大的空氣間隙)，電極應(yīng)恰當(dāng)?shù)匕歼M(jìn)，如以1mm或更多。但如果在出口表面接近電極的地方，在實(shí)際上電極可稍稍突出外殼。
選擇材料非常重要，它取決于多個(gè)不同的因素。意圖是使得在裝置的出口表面上和在電極凹槽中積累電荷，而不達(dá)到屏蔽電極本身的程度。從而，中等范圍電阻系數(shù)的塑料或其他電介質(zhì)最適宜。
還應(yīng)注意的是，表面電阻和體電阻率非常重要。例如，具有很高體電阻率的塑料可改變表面使其具有低表面電阻，在此情形中，表面電阻對(duì)于電荷泄漏將成為主要途徑。因此，在選擇材料以及設(shè)計(jì)出口表面時(shí)，必須考慮兩種途徑(表面和體)。
對(duì)于適合本發(fā)明的材料不完備地列舉如下丙烯酸，丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)，陶瓷和陶瓷混合物，玻璃/礦物/云母增強(qiáng)聚乙烯對(duì)苯二酸鹽(PET)，尼龍(6，11，12，和66)，聚乙烯乙醚+苯乙烯-丁二烯混合物，聚乙酰聚四氟乙烯(PTFE)混合物，聚對(duì)苯二甲酸丁二酸酯(PBT)和玻璃/礦物/云母混合物，聚碳酸酯和ABS混合物，ABS和玻璃混合物，聚醚酰亞胺，聚乙烯，聚酮，聚苯撐硫醚和玻璃混合物，聚酞酰脲，聚丙烯，聚苯乙烯，聚砜和玻璃混合物，聚偏氟乙烯(PVDF)，苯乙烯丙烯腈，以及其中相互之間或與玻璃，有機(jī)分子和礦物(諸如用于改變塑料顏色)之間的混合物。
這些材料表面電阻的范圍近似從104至1014Ω，體電阻率的范圍從105至1015Ωm，多種材料無(wú)需作改動(dòng)即可使用。
若選擇具有很高體電阻率的材料時(shí)，可改變其表面以減少電阻使其更適于使用?；蛘撸稍诒又惺褂酶箅娮璧牟牧蟻?lái)覆蓋導(dǎo)電材料。這具有當(dāng)所霧化的液體具有化學(xué)腐蝕性時(shí)，可在更導(dǎo)電的塑料例如，尼龍，之上使用PET薄層作為保護(hù)層。
適合于該裝置的液體在物理特性上可具有相當(dāng)大的差異。使用該方法，可將任何從導(dǎo)電電極噴出形成穩(wěn)定噴霧且服從強(qiáng)電場(chǎng)的液體汽化。在對(duì)于香味的情形中，這些油類可與諸如乙醇之類的溶劑混合，并利用該方法將其汽化。其他溶劑包括，乙二醇乙醚，丙烯乙二醇，聚乙烯乙二醇，3-甲氧基-3-甲基丁醇，異十二烷，鄰苯二甲酸二乙酯，異丙基肉豆蔻酸酯以及其混合物。
還應(yīng)注意的是，通過(guò)混合以或懸浮于揮發(fā)性溶劑中的方式，可噴發(fā)低揮發(fā)性或無(wú)揮發(fā)性藥劑。
可將實(shí)施例設(shè)計(jì)成能放置于表面上，如咖啡桌；貼于墻上，如在浴室中；懸掛于諸如衣廚中；或攜帶于人身上。相同的構(gòu)造可作用于所有這些方面，使設(shè)計(jì)相當(dāng)靈活。
便于獲得這樣的靈活性，部分是由于出口表面電介質(zhì)材料的功能，這有助于產(chǎn)生對(duì)帶電粒子形成電勢(shì)差使其離開(kāi)出口表面，而無(wú)論其方位，而且還由于具有較寬的能使液體輸送到噴霧電極的流速范圍。
試驗(yàn)結(jié)果表明，液體在噴霧電極的壓力頭可變化約±30mm。顯然，壓力頭的變化影響著所要釋放的揮發(fā)性液體的流速，從而在多種應(yīng)用中，最好保持壓力頭盡可能一致。然而，由于裝置由電驅(qū)動(dòng)，有可能調(diào)節(jié)占空比來(lái)彌補(bǔ)這樣的變化。
可使裝置本身實(shí)現(xiàn)小型化，以便能方便人身攜帶，并從而可將其用于不連續(xù)噴發(fā)，而無(wú)論任何所需要的藥劑或藥劑組合。
顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到其他應(yīng)用和變形。
權(quán)利要求
1.一種霧化裝置，包括a)導(dǎo)管，在使用中所述導(dǎo)管包含所要霧化的液體；b)噴霧電極；和c)放電電極；每個(gè)電極與電介質(zhì)相鄰，其中，將電極連接在電路中，以使施加在噴霧電極和放電電極之間的電勢(shì)差能夠?qū)⒁后w霧化，并在噴霧電極附近產(chǎn)生第一極性的電荷載體，以及在放電電極附近產(chǎn)生第二極性的離子，并且其中，一些第一極性電荷載體在噴霧電極附近的電介質(zhì)上沉積，一些第二極性離子在放電電極附近的電介質(zhì)上沉積，以便使霧化液被從噴霧電極附近的電介質(zhì)排斥，并通過(guò)被放電電極附近電介質(zhì)排斥的第二極性離子進(jìn)行放電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的霧化裝置，其中，該霧化裝置還包括由電介質(zhì)材料制成的外殼，其限定各個(gè)電極安置于其中的各凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的霧化裝置，其中，電極基本與凹槽頂部齊平。
4.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，其中，導(dǎo)管作為噴霧電極。
5.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，其中，導(dǎo)管由導(dǎo)電塑料制成。
6.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，其中，第一極性為正極，而第二極性為負(fù)極。
7.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，其中，該霧化裝置還包括與導(dǎo)管相連的儲(chǔ)液器，儲(chǔ)液器用于容納所要霧化的液體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的霧化裝置，其中，該霧化裝置還包括用于將所要霧化的液體從儲(chǔ)液器輸送到導(dǎo)管的泵。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的霧化裝置，其中，導(dǎo)管為毛細(xì)管，以便將所要霧化的液體通過(guò)毛細(xì)作用從儲(chǔ)液器輸送到導(dǎo)管。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的霧化裝置，其中，相對(duì)于導(dǎo)管設(shè)置儲(chǔ)液器，以便在重力的作用下使所要霧化的液體從儲(chǔ)液器輸送到導(dǎo)管。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，其中，該霧化裝置包括多個(gè)儲(chǔ)液器，每個(gè)儲(chǔ)液器連接各自的泵，通過(guò)泵將所要霧化的液體從各儲(chǔ)液器輸送到導(dǎo)管。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，其中，霧化裝置包括多個(gè)導(dǎo)管和噴霧電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的霧化裝置，其中，霧化裝置還包括多個(gè)儲(chǔ)液器，每個(gè)儲(chǔ)液器與相應(yīng)的導(dǎo)管相連。
14.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，其中，電介質(zhì)材料的表面電阻在104Ω至1014Ω的范圍內(nèi)，體電阻率在105Ωm至1015Ωm的范圍內(nèi)。
15.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，其中，電介質(zhì)材料為尼龍6，尼龍11，尼龍12，尼龍66或聚乙酰聚四氟乙烯混合物。
16.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，其中，電介質(zhì)材料通過(guò)處理以使其表面電阻在104Ω至1014Ω的范圍內(nèi)。
17.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，其中，霧化裝置還包括用于測(cè)量液體流過(guò)導(dǎo)管的流速的測(cè)量系統(tǒng)，和與測(cè)量系統(tǒng)相連用于通過(guò)調(diào)節(jié)施加在噴霧電極和放電電極之間的電勢(shì)差的占空比來(lái)控制流速的占空比調(diào)制器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的霧化裝置，其中，測(cè)量系統(tǒng)包括設(shè)置用于測(cè)量流至噴霧電極的電流的電流監(jiān)控器。
19.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，其中，霧化裝置還包括蓋體，液體通過(guò)它而被導(dǎo)向。
20.根據(jù)前面任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，用于霧化芳香油。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，用于霧化農(nóng)藥。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，用于霧化藥物產(chǎn)品。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，用于霧化蟲(chóng)害控制或驅(qū)蟲(chóng)藥劑。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，用于將霧化液噴至真實(shí)的或人造鼻。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任何一個(gè)權(quán)利要求的霧化裝置，用于通過(guò)霧化液體而將液體汽化。
26.根據(jù)從屬于權(quán)利要求11至13中任何一個(gè)的權(quán)利要求19的霧化裝置，用于傳送至少兩種霧化液的混合物。
27.使用根據(jù)權(quán)利要求19的霧化裝置將霧化液導(dǎo)向至預(yù)定區(qū)域，以便用于諸如對(duì)房間的遠(yuǎn)距離添加香味或熏蒸，用于機(jī)械或人工分析，或用于人體或個(gè)人吸入霧化液。
全文摘要
一種霧化裝置，包括導(dǎo)管，在使用中所述導(dǎo)管包含所要霧化的液體；噴霧電極(1)；和放電電極(3)。每個(gè)電極與電介質(zhì)(5)相鄰，其中，將它們連接在電路(10)中，以使施加在它們之間的電勢(shì)差能夠?qū)⒁后w霧化，并在噴霧電極(1)附近產(chǎn)生第一極性的電荷載體，以及在放電電極(3)附近產(chǎn)生第二極性離子。一些第一極性電荷載體在噴霧電極(1)附近的電介質(zhì)上沉積，一些第二極性離子在放電電極(3)附近的電介質(zhì)(5)上沉積，以便使霧化液從噴霧電極(1)附近的電介質(zhì)(5)上推開(kāi)，并通過(guò)從放電電極(3)附近電介質(zhì)(5)推開(kāi)的第二極性離子進(jìn)行放電。
文檔編號(hào)B05B5/057GK1535183SQ02814667
公開(kāi)日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2002年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月22日
發(fā)明者阿拉斯泰爾·布魯斯·皮里, 阿拉斯泰爾 布魯斯 皮里 申請(qǐng)人:阿斯特姆技術(shù)有限公司