Электростатический распылитель и термовентилятор с таким распылителем - RU2401164C2
Код документа: RU2401164C2
Чертежи
Описание
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
Эта заявка основана и претендует на преимущество приоритета заявки на патент Японии № 07-245170, поданной 21 сентября 2007 г., содержимое которой полностью включено в данный документ путем ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается электростатического распылителя, который вырабатывает заряженные частицы жидкости, а также термовентилятора, снабженного электростатическим распылителем, и блока нагнетания воздуха, который нагнетает нагретый воздух.
Уровень техники
В качестве традиционных устройств этого вида известно устройство, раскрытое в выложенной заявке на патент Японии № 11-300975. Согласно технологии, принятой для распылителя жидкости, раскрытого в заявке на патент, распылитель жидкости имеет электрод-эмиттер, погруженный в жидкость, и противоэлектрод, установленный напротив электрода-эмиттера вне жидкости, а подача импульсного напряжения, имеющего регулируемую ширину импульса, на электрод-эмиттер и последующая активация распылителя жидкости обеспечивают возможность управления процессом вырабатывания мелкодисперсных частиц, каждая из которых имеет размер, отличный от других частиц, для каждой частицы, позволяющая вырабатывать мельчайшие частицы с незначительными отклонениями по размеру с очень высокой плотностью при низком напряжении.
В этом традиционном распылителе жидкости одного регулирования ширины импульса и регулирования импульсного напряжения недостаточно для повышения производительности электростатического распыления в электрическом поле высокой напряженности, и поэтому необходимыми условиями дополнительного повышения производительности электростатического распыления являются увеличение электростатического заряда на каждой частице и уменьшение размера частиц.
Кроме того, в этом традиционном распылителе для генерации импульсного напряжения, прикладываемого к электроду-эмиттеру, используется импульс, подаваемый от блока подачи импульсов на контроллер активации электрода. Поэтому возникает необходимость в блоке подачи импульсов, что в предпочтительном варианте изобретения приводит к увеличению числа элементов схемы и усложнению ее структуры.
Настоящее изобретение было выполнено в свете этих проблем, и задачей изобретения является предоставить электростатический распылитель, который дополнительно позволяет уменьшить размер заряженных частиц жидкости и таким образом обеспечить повышение производительности и имеет уменьшенные размеры, а также упрощение конструкции. Другой задачей изобретения является создание термовентилятора, который может нагнетать нагретый воздух и испускать мелкодисперсные заряженные частицы жидкости.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для выполнения вышеупомянутых задач в настоящем изобретении предлагается электростатический распылитель, который осуществляет электростатическое распыление жидкости, подаваемой к разрядному электроду в результате электрического разряда, возбуждаемого электрическим полем, формируемым под действием напряжения, прикладываемого к разрядному электроду. Электростатический распылитель содержит блок генерации напряжения, генерирующий импульсное напряжение, которое должно быть приложено к разрядному электроду, и включающий в себя преобразователь, который преобразует входной сигнал переменного тока в импульсный сигнал, и цепь поджига, которая усиливает импульсный сигнал, полученный с помощью преобразователя, до величины импульсного напряжения, которое должно быть приложено к разрядному электроду.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Более полное представление о примерах изобретения можно получить из следующего ниже описания, ведущегося со ссылками на прилагаемые чертежи, и приведенной формулы изобретения. Следует понимать, что эти чертежи являются исключительно иллюстрациями примеров, и поэтому их нельзя рассматривать в качестве ограничивающих объем изобретения, описание примеров изобретения будет вестись с дополнительной спецификой и детализацией путем использования прилагаемых чертежей, на которых:
фиг.1 - схема электростатического распылителя согласно первому примеру осуществления настоящего изобретения;
фиг.2 - временная диаграмма напряжения электростатического распылителя;
фиг.3 - структуры цепи регулирования высокого напряжения и цепи сглаживания/выпрямления;
фиг.4 - зависимость между напряженностью электрического поля и числом мелкодисперсных частиц жидкости при электростатическом распылении;
фиг.5 - временная диаграмма напряжения, прикладываемого к разрядному электроду;
фиг.6 - зависимость между напряжением, прикладываемым к разрядному электроду, и током разряда в процессе электрического разряда;
фиг.7 - схема электростатического распылителя согласно второму примеру осуществления настоящего изобретения; и
фиг.8 - конструкция термовентилятора, снабженного электростатическим распылителем, согласно третьему примеру осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Ниже приводится описание предпочтительных примеров осуществления настоящего изобретения, ведущегося со ссылками на чертежи.
Первый пример осуществления
На фиг.1 представлена схема электростатического распылителя согласно первому примеру осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг.1, электростатический распылитель имеет выпрямительную схему 1, схему 2 генерации высокого напряжения, разрядный блок 3, блок 4 подачи воды, конденсатор 5 (5a, 5b) и резистор 6 (6a, 6b).
Выпрямительная схема 1 осуществляет выпрямление переменного тока, подаваемого от сетевого источника 7 питания переменного тока, в результате двухполупериодного выпрямления или однополупериодного выпрямления, и в случае двухполупериодного выпрямления выпрямительная схема 1 подает на схему 2 генерации высокого напряжения выпрямленный сигнал типа представленного в виде V1 на временной диаграмме напряжения на фиг.2.
Схема 2 генерации высокого напряжения включает в себя цепь 21 регулирования высокого напряжения, действующую как повышающий трансформатор, воспламенитель 22, цепь 23 сглаживания/выпрямления и усиливает выпрямленное напряжение V1, подаваемое от выпрямительной схемы 1, для генерации импульсного сигнала высокого напряжения.
При поступлении выпрямленного сигнала от выпрямительной схемы 1 цепь 21 регулирования высокого напряжения генерирует на основе этого выпрямленного сигнала сигнал импульсной формы, который имеет частоту выше, чем частота коммерческого напряжения переменного тока, и может быть использован в качестве входного сигнала воспламенитель 22, т.е. может быть использован для обеспечения усилительного действия цепи 22 поджига. Этот сигнал импульсной формы представляет собой, например, импульсный сигнал, представленный в виде V2 на временной диаграмме напряжения на фиг.2. Генерированный импульсный сигнал подается на воспламенитель 22.
Воспламенитель 22 имеет катушку первичной обмотки, подключенную к цепи 21 регулирования высокого напряжения, и катушку вторичной обмотки, подключенную к цепи 23 сглаживания/выпрямления, и усиливает импульсное напряжение, подаваемое от цепи 21 регулирования высокого напряжения, для обеспечения генерации положительного или отрицательного высокого импульсного напряжения приблизительно -3 кВ - -4 кВ, заданного предварительно на катушке вторичной обмотки. Генерированное импульсное напряжение подается на цепь 23 сглаживания/выпрямления.
При поступлении повышенного импульсного напряжения, имеющего более высокую частоту, чем источник 7 питания переменного тока, цепь 23 сглаживания/выпрямления, подключенная к катушке вторичной обмотки воспламенителя 22, сглаживает и выпрямляет импульсное напряжение для обеспечения генерации импульсного сигнала, частота которого понижена приблизительно до частоты источника 7 питания переменного тока, например импульсного сигнала отрицательного напряжения типа, представленного в виде V3 на временной диаграмме напряжения на фиг.2. Генерированный импульсный сигнал подается на разрядный блок 3.
Разрядный блок 3 имеет разрядный электрод 31 и противоэлектрод-коллектор, вырабатывающий электрическое поле высокой напряженности в зазоре, который он образует с разрядным электродом 31, и представляющий собой, например, заземляющий электрод 32. В результате электрического разряда в электрическом поле высокой напряженности образуется заряженный (например, отрицательно заряженный) водный аэрозоль (ионизированный туман, называемый ниже просто как ионный туман) и заряженные (например, отрицательно заряженные) ионы и таким образом достигается электростатическое распыление.
В первом примере осуществления и других примерах осуществления, рассматриваемых ниже, воду подвергают обработке как жидкость, которая должна быть распылена, но эта жидкость не ограничивается водой и может представлять собой, например, жидкость, полученную путем добавления другого вещества в воду и их взаимного смешивания.
Разрядный электрод 31 подключен к контакту со стороны вывода высокого напряжения цепи 23 сглаживания/выпрямления, и высокое импульсное напряжение, получаемое с помощью цепи 23 сглаживания/выпрямления, прикладывается к этому разрядному электроду 31. Заземляющий электрод 32 размещен на определенном расстоянии от разрядного электрода 31, и на него подается потенциал заземления. Заземляющий электрод 31 и разрядный электрод 32 создают электрическое поле высокой напряженности, обеспечивающее возбуждение электрического разряда.
Блок 4 подачи воды подает воду, используемую для электростатического распыления, выполняемого с помощью разрядного блока 3. Блок 4 подачи воды имеет емкость для хранения, например воды, и подает воду, хранимую в емкости, к разрядному электроду 31. В другом варианте изобретения блок 4 подачи воды имеет, например, модуль Пельтье, как блок охлаждения, который охлаждает разрядный электрод 31 до температуры ниже точки росы для получения конденсированной воды на разрядном электроде 31.
Как указывается выше, в случае использования для электростатического распыления жидкости, отличной от воды, в емкости может храниться не вода, а эта жидкость, подготовленная заранее.
Конденсатор 5 состоит из двух конденсаторов 5a и 5b, включенных последовательно между контактом со стороны вывода низкого напряжения цепи 23 сглаживания/выпрямления и источником 7 питания переменного тока. Конденсатор 5 служит высокочастотным элементом с низким импедансом для соединения контакта со стороны вывода низкого напряжения цепи 23 сглаживания/выпрямления и источника 7 питания переменного тока.
Резистор 6 состоит из двух резисторов 6a и 6b, включенных последовательно между контактом со стороны вывода низкого напряжения цепи 23 сглаживания/выпрямления и источником 7 питания переменного тока. Резистор 6 служит элементом, который обеспечивает устойчивую работу цепи и соединяет контакт со стороны вывода низкого напряжения цепи 23 сглаживания/выпрямления и источник 7 питания переменного тока.
Цепь 21 регулирования высокого напряжения и цепь 23 сглаживания/выпрямления, представленные на фиг.1, имеют структуру, например, показанную на фиг.3.
Как показано на фиг.3, цепь 21 регулирования высокого напряжения имеет резистор 211, переключательный элемент 212 типа SIDAC, который переключается при достижении заданного опорного напряжения, и конденсатор 213. Цепь 23 сглаживания/выпрямления имеет диод 231 и конденсатор 232. При поступлении на вход цепи 21 регулирования высокого напряжения выпрямленного сигнала от выпрямительной схемы 1 начинается зарядка конденсатора 213 через резистор 211, и когда напряжение зарядки достигает опорного напряжения, переключательный элемент 212 переключается из закрытого состояния в открытое и, следовательно, начинает пропускать ток. Напряжение зарядки конденсатора 213 прикладывается через переключательный элемент 212 воспламенителю 22, и через некоторое время напряжение конденсатора 213 падает до уровня ниже опорного напряжения, после чего переключательный элемент 212 переключается в закрытое состояние. Этот процесс повторяется и таким образом генерируется импульсный сигнал, представленный в виде V2 на фиг.2, который был рассмотрен выше.
При такой структуре напряжение импульсного сигнала, генерированного схемой 2 генерации высокого напряжения, задается равным высокому напряжению (напряжению эмиссии ионного тумана), при котором в результате электрического разряда разрядного блока 3 вырабатывается ионный туман и при подаче которого на разрядный электрод 31 не возникает утечки, причем это напряжение составляет, например, приблизительно -3,3 кВ, однако его величина меняется в зависимости от продолжительности приложения напряжения.
При приложении этого высокого напряжения к разрядному электроду 31 между разрядным электродом 31 и заземляющим электродом 32 возникает электрическое поле высокой напряженности. Из блока 4 подачи воды к разрядному электроду 31 подается вода. В этом состоянии в процессе приложения импульсного сигнала к разрядному электроду 31 вода, подаваемая к разрядному электроду 31, подвергается электростатическому распылению под действием электрического поля высокой напряженности, возбужденного между разрядным электродом 31 и заземляющим электродом 32, как описывается выше, и, следовательно, вырабатывается ионный туман. Вырабатываемый ионный туман несет на себе электростатические заряды и поэтому мигрирует от разрядного электрода 31 к заземляющему электроду 32, т. к. между ними существует электрическое поле высокой напряженности. Эффективная эмиссия этого мигрирующего ионного тумана обеспечивается благодаря потоку воздуха от блока нагнетания воздуха типа вентилятора. Отметим, что эмиссия вырабатываемого ионного тумана может осуществляться и без блока нагнетания воздуха, но его использование позволяет повысить эффективность эмиссии.
Как описывается выше, согласно первому примеру осуществления приложение импульсного сигнала к разрядному электроду 31 позволяет создавать между разрядным электродом 31 и заземляющим электродом 32 электрическое поле высокой напряженности без возникновения тока утечки во время циклов электрического разряда. Создание электрического поля высокой напряженности обеспечивает повышение энергии разряда, приходящейся на каждую эмитируемую частицу, и электростатическое распыление в условиях электрического поля высокой напряженности позволяет также увеличить электростатический заряд на ионном тумане. Кроме того, зависимость между напряженностью электрического поля во время циклов разряда и числом частиц с уменьшенным до определенного значения весьма малым размером имеет вид характеристики, представленной на фиг.4, которая означает, что повышение напряженности электрического поля приводит к увеличению числа частиц ионного тумана уменьшенного размера, доведенного до определенного значения, составляющего приблизительно 5 нм.
Возможный способ для дальнейшего повышения напряженности электрического поля по сравнению с традиционными состоит в повышении напряжения, прикладываемого к разрядному электроду, но повышение прикладываемого напряжения может сопровождаться появлением тока утечки. Для преодоления этой проблемы, как объясняется в первом примере осуществления, прикладываемое напряжение меняют с непрерывного сигнала постоянного напряжения на прерывистый импульсный сигнал, чтобы обеспечить возможность повышения прикладываемого напряжения без возникновения тока утечки.
При этом в случае, когда цепь поджига, предназначенная для подачи входного импульсного сигнала в первом примере осуществления, не используется, а для генерации импульсного сигнала используется общий повышающий трансформатор, вырабатывающий на выходе высокочастотную синусоиду, на вход этого повышающего трансформатора необходимо подавать соответствующий высокочастотный прерывистый сигнал от цепи 21 регулирования высокого напряжения. Поэтому для генерации такого сигнала требуется цепь, необходимость которой может привести к увеличению числа и размеров схемы и вызвать усложнение ее структуры.
В первом примере осуществления вместо общего повышающего трансформатора для подачи входного сигнала импульсной формы и повышения прикладываемого напряжения используется цепь поджига, которая по сравнению с общим повышающим трансформатором имеет меньшие размеры и более простую структуру. Кроме того, как показано на фиг.5, по сравнению со случаем использования общего повышающего трансформатора (способ с использованием транформатора высокого напряжения) цепь поджига позволяет сократить длительность подачи (длительность приложения) максимального напряжения, прикладываемого к разрядному электроду, без возникновения тока утечки и, следовательно, обеспечивает возможность задания большой величины прикладываемого напряжения для создания электрического поля высокой напряженности.
При непрерывном приложении постоянного напряжения к разрядному электроду прикладывалось более низкое напряжение по сравнению с случаем приложения импульсного сигнала для предотвращения тока утечки, как описывается выше. Поэтому для вырабатывания ионного тумана и обеспечения его эффективности требуется сила тока разрядки для вырабатывания ионного тумана. В предположении использования ионного тумана применительно к волосам для обеспечения его эффективности эта сила тока разрядки обозначена точкой на выходной характеристике в случае использования трансформатора (зависимость тока от напряжения при приложении постоянного напряжения), представленной на фиг.6, в которой этот ионный туман оказывает эффективное воздействие на волосы. Эта сила тока разрядки превышает силу тока, обозначенную точкой на выходной характеристике в случае использования цепи поджига (зависимость тока от напряжения при приложении импульсного напряжения), представленной также на фиг.6, в которой ионный туман оказывает эффективное воздействие на волосы, что, следовательно, вызывает увеличение потребления тока.
В первом примере осуществления возможно легко получить высокое напряжение, которое позволяет уменьшить ток разрядки, необходимый для вырабатывания ионного тумана. Поэтому возможно уменьшение потребления тока.
Второй пример осуществления
На фиг.7 представлена схема электростатического распылителя согласно второму примеру осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг.7, второй пример осуществления характеризуется наличием схемы 8 ограничения тока, например, резистора, установленного между цепью 23 сглаживания/выпрямления в составе схемы 2 генерации высокого напряжения и разрядным электродом 31 в составе разрядного блока 3 для ограничения тока сигнала высокого импульса напряжения, который вырабатывается схемой 2 генерации высокого напряжения и прикладывается через эту схему 8 ограничения тока к разрядному электроду 31.
Использование этой схемы 8 ограничения тока для ограничения тока импульсного сигнала, прикладываемого к разрядному электроду 31, обеспечивает в дополнение к преимуществам, достигнутым в первом примере осуществления, устойчивость вырабатывания ионного тумана.
Третий пример осуществления
На фиг.8 представлена принципиальная схема конструкции фена, являющегося примером термовентилятора согласно третьему примеру осуществления настоящего изобретения, снабженного электростатическим распылителем, показанным на фиг.1 или фиг.7.
Как показано на фиг.8, фен имеет корпус 81, который образует основной блок, и также имеет рукоятку 82, выполненную заодно с корпусом 81 на нижней стенке корпуса 81 с выступанием вниз. В корпусе 81 размещены вентилятор 84 для всасывания воздуха из воздухозаборного отверстия 87 и электродвигатель 83 для вращения вентилятора 84. За электродвигателем 83 находится нагревательный элемент 85, на котором размещен нагреватель 86, используемый для регулируемого нагрева воздуха, нагнетаемого вентилятором 84, и вырабатывания теплого воздуха, осуществляемого в случае регулируемой подачи электропитания на нагреватель 86, и выходное отверстие 88, через которое вырабатываемый теплый воздух выдувается наружу.
На рукоятке 82 установлен переключатель 89, используемый для включения и выключения электродвигателя 83, нагревателя 86 и электростатического распылителя, а также для переключения других функций фена.
На переднем участке верхней стенки корпуса 81 размещены схема 2 генерации высокого напряжения, разрядный блок 3 и блок 4 подачи воды, которые вместе с выпрямительной схемой 1 (не показана) образуют электростатический распылитель, представленный на фиг.1 или фиг.7. Эмиссия ионного тумана, вырабатываемого с помощью разрядного блока 3, осуществляется в одном направлении с воздухом, выдуваемым из выходного отверстия 88, под действием воздушного потока, вырабатываемого вентилятором 84 и вводимого затем в канал 90 эмиссии.
На верхней стенке внутри корпуса 81 между воздухозаборным отверстием 87 и вентилятором 84 размещен конденсатор 5, соединенный со схемой 2 генерации высокого напряжения проводом (не показан).
Как описывается выше, установка электростатического распылителя согласно первому примеру осуществления, представленного на фиг.1, или электростатического распылителя согласно второму примеру осуществления, представленного на фиг.7, на фене, используемом в качестве термовентилятора, позволяет уменьшить размер частиц ионного тумана, эмитируемых феном, до размера мелкодисперсных частиц, увеличить электростатический заряд на ионном тумане, а также увеличить объем ионного тумана, частицы которого имеют размер мелкодисперсных частиц. Это улучшает просачиваемость ионного тумана в волосы и повышает эффективность увлажнения волос.
Кроме того, задание амплитуды напряжения импульсного сигнала, прикладываемого к разрядному электроду 31, в диапазоне между напряжением эмиссии заряженных ионов и напряжением эмиссии ионного тумана позволяет обеспечить эффективность работы фена в одном или обоих режимах, т.е. эмиссия ионов, обеспечивающих эффект укладки волос феном, и ионного тумана, обеспечивающего эффект увлажнения, может осуществляться в течение всего периода работы электростатического распылителя.
Настоящее изобретение, авторами которого являются настоящие изобретатели, было описано со ссылками на пример его осуществления, однако формулировка и чертежи, составляющие часть описания настоящего изобретения, не должны рассматриваться как факторы ограничения объема настоящего изобретения. Таким образом, различные альтернативные примеры осуществления, примеры и способы эксплуатации, предложенные специалистами в данной области техники на основе приведенного примера осуществления, разумеется, не выходят за пределы объема настоящего изобретения.
Реферат
Изобретение относится к электростатическому распылителю, который вырабатывает заряженные частицы жидкости, а также к термовентилятору, снабженному электростатическим распылителем и блоком нагнетания воздуха, который нагнетает нагретый воздух. Задачей изобретения является предоставить электростатический распылитель, который позволяет уменьшить размер заряженных частиц, обеспечить повышение производительности и имеет уменьшенные размеры, а также упрощение конструкции. Для этого электростатический распылитель содержит блок генерации напряжения, генерирующий импульсное напряжение, которое должно быть приложено к разрядному электроду, и воспламенитель. Блок генерации напряжения включает в себя преобразователь, который преобразует входной сигнал переменного тока в импульсный сигнал. Воспламенитель усиливает импульсный сигнал, полученный с помощью преобразователя, до величины импульсного напряжения, которое должно быть приложено к разрядному электроду. Амплитуда напряжения импульсного сигнала, прикладываемого к разрядному электроду, установлена между напряжением эмиссии заряженных ионов и напряжением эмиссии ионного тумана. Техническим результатом изобретения является уменьшение размера частиц ионного тумана, эмитируемых феном, до размера мелкодисперсных, увеличение электростатического заряда на ионном тумане, увеличение объема ионного тумана, улучшение просачиваемости ионного тумана в волосы и повышение эффективности увлажнения волос. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 8 ил.
