專利名稱：用于在溫度調節設備中使用的靜電霧化單元的制作方法
技術領域：
本發明涉及靜電霧化單元，該靜電霧化單元用于在諸如冰箱、空調或 類似設備之類的溫度調節設備中使用，以增添生成帶電7|<^ 霧的功能。
背景技術：
日本專利公開2006-68711公開了一種能夠生成帶電7jC^霧的靜電 霧化單元。該單元具體被配置用于使來自大氣中的水凝結并將凝結的水霧 化成帶電^粒霧。為此，霧化單元包括對發射電極進行冷卻以佳發射電 極上的水疑結的冷卻裝置，該冷卻裝置消除了提皿存水的水箱和將水從 水箱饋送到發射電極的機構的需要。在這點上，現有的霧化單元可以被成 功地并入到設備或交通工具中，以增添具有除臭和/或殺菌的伴隨效果的 生成霧的功能。然而，由于該單元必需例如由珀耳帖(Peltier)效應模塊 實現的冷卻模塊來使7m結并將^l:供給發射電極，因此當該單元被并入 到設備中時，特別是當該單元被并入到固有地裝配有可用于冷卻發射電極 的冷卻裝置的諸如冰箱或空調等的設備中時，該冷卻模塊自身給該設備增 加了額外的體積。
發明內容
鑒于以上問題，本發明被實現以提供一種靜電霧化單元，該靜電霧化 單元可以被并入溫度調節設備中，以便以最小的空間和成本要求增添生成 帶電g粒霧的功能。該設備包M配置成具有通過隔離物劃分的溫度調 節空間和冷空間的殼體，并且包括冷卻裝置，該冷卻裝置用于相對于溫度 調節空間而冷卻冷空間以提供溫度調節空間與冷空間之間的溫差，以便通 過來自冷空間的冷空氣來調節溫度調節空間的溫度。霧化單元包括發射電 極，該發射電極被配置用于在被冷卻時使來自周圍空氣中的7M^凝結在該 發射電極中。霧化單元包括高電壓源，該高電壓源被配置用于將高電壓施 加到發射電極上的水以對該水進行靜電充電，并在發射電極的前端處將該 水霧化為帶電水微粒霧。發射電極被配置成使其前端暴露于溫度調節空間并使其相對的后端通過隔離物而保持與冷空間之間的熱傳遞關系，以便被
冷空間冷卻，以^iL射電極上的水凝結。利用這種布置，霧化單元可以利 用冷空間中的冷空氣來^il射電極上的水凝結，可以無需使能給設備添加 生成霧的功能的專用冷卻系統，并且具有最小的結構和空間要求。
優選地，霧化單元包括被配置成容納發射電極和高電壓源的殼體。該 殼體具有相互隔開的前壁和后壁，并且在后壁與隔離物相接觸的情況下被
安裝在該隔離物上。前壁形成有用于從溫度調節空間$ 1入空氣和將^#放 到溫度調節空間中的出口 。發射電極具有穿過后壁而突出到隔離物中的冷 卻耦合器。冷卻耦合器可以提供用于有效地冷卻發射電極從而足以使發射 電極上的水凝結的、從冷空間到發射電極的熱橋。因此，霧化單元可以簡 單地通過被安裝在隔離物上而被容易地并入該設備中，并且最佳地使用了 該設備中的冷空氣來冷卻發射電極。
隔離物可以被部分地形成為具有容納冷卻耦合器的突出端的厚度減 小的部分。在這種情況下，冷卻耦合器可以使其突出端接近于冷空間，以 用于有效地冷卻發射電極。厚度減小的部分可以通過形成在隔離物的表面 中的凹部來實現，使得該凹部可以被適當地利用以將霧化單元定位在隔離
物上，以用于容易的安裝。
最為優選地，霧化單元包括保持與發射電極的前端相對的對置電極且 被連接以接收高電壓，并JJL射電極被連接到與對置電^目比更接近于地 電位的電位。因此，溫度調節設備的隔離物或殼體可以免受高電壓，以避 免高電壓危險。
此外，霧化單元可以附加地包括保持與發射電極之間的熱傳遞關系的 加熱夾套，并被配置用于加熱發射電極。在這種連接中，霧化單元包括控 制器，該控制器被配置用于檢測冷空間和溫度調節空間之間的溫差且僅當
該溫差超過臨界7JC平時才啟動加熱夾套。因此，防止了發射電極被過冷卻，
并且因此防止了發射電極上水的凍結，使能持續生成霧。
替代性地，發射電極可以被配置成使其后端穿過后壁突出到隔離物 中，以通過該隔離物而建立與冷空間之間的熱傳遞關系，以用于有效地冷 卻發射電極以佳發射電極上的水凝結。在這種情況下，發射電極優選地被 冷卻夾套圍繞，該冷卻夾套具有比發射電極更大的容積以用作蓄熱器，以 便保持在期望溫度處冷卻發射電極，以用于連續地和穩定地使水凝結.
當結合附圖時，從下面對優選實施例的描述來看，本發明的這些和其
5它的有益特征將變得更為明顯。
圖l是冰箱的示意性截面圖，該冰箱是一種典型的并入有本發明的靜
電霧化單元的溫度調節設備；
圖2是在上述的溫度調節設備中利用的靜電霧化單元的截面圖3是示出了霧化單元的一部分的截面圖4是示出了由霧化單元生成的帶電:d^b險霧的示意圖5是示出了變型的霧化單元的一部分的截面圖；以及
圖6是示出了根據本發明的另一實施例的霧化單元的一部分的截面圖。
具體實施例方式
現在參考圖1至3，示出了一種溫度調節設備，該溫度調節設備并入 有根據本發明的優選實施例的生成帶電7jc微粒霧的靜電霧化單元50。在 所示出的實施例中，水箱IO被示出作為固有地裝配有生成冷空氣的冷卻 裝置的該:備的典型示例。本發明不限于用于該特定示例，并且可以被用于 裝配有冷卻裝置和關聯結構的空調設備等，其中該關聯結構具有通過冷卻 裝置冷卻的冷空間和與該冷空間具有熱傳遞關系的至少 一個溫度調節空 間。
如圖1所示，水箱10包括被劃分為冷空間30和多個溫度調節空間的 外殼20,該多個溫度調節空間即為冷凍室22、蔬菜儲存室24和保鮮室 26。這些室分別被隔離物42、 44和46與冷空間30相隔離，將在冷卻裝 置32處生成且由風扇34吹動的冷空氣提供給冷空間30。例如，所產生 的在冷空間30中流動的冷空氣被維持在-20lC的溫度。冷空氣經由有限的 開孔43、 45和47而被分別饋送到獨立的室中以冷卻該室，例如，將蔬菜 室24冷卻到+5lC的溫度，將冷凍室22和保鮮室26分別冷卻到-15n和+7 C的溫度。在這個意義上，每個室均可被稱為溫度調節空間。霧化單元 50被安裝在將蔬菜室24從冷空間30分離以將霧排放到蔬菜室24中的隔 離物44上，以用于對蔬菜室24和儲存在其中的內容物進行除臭和/或殺 菌。如圖2所示，霧化單元50包括平坦的矩形殼體60，矩形殼體60具 有彼此隔開的前壁61和后壁62，以將霧室70和驅動器室72限定在前壁 61和后壁62之間，其中驅動器室72是通過分隔壁71從霧室70隔離的 密封地封閉的室。底壁62具有用于可折卸地容納框架80的開口 65，框 架80承載朝向在前壁61中形成的出口 64而突出到霧室70中的發射電極 52。環形的對置電極54被支撐到在發射電極52的前端相對的出口 64周 圍的前壁61處。殼體60和框架80由絕緣塑性材料制成，而發射電極52 和對置電極54由導電金屬材料制成。如圖3中最佳地示出地，發射電極 52具有其連接到冷卻耦合器90并被冷卻耦合器90圍繞的后端，該后端 由具有良好導熱性的金屬制成為配合在框架80的中心內的圓柱形。冷卻 耦合器90在其前端處形成有空腔92，穿過空腔92的發射電極52在中間 部分與空腔92的側壁相隔開的情況下以其后端突出^yV到冷卻耦合器90 中。冷卻耦合器90具有其后端，該后端突出穿過殼體60的后壁62以建 立冷空間30和發射電極52之間的熱橋，以利用在冷空間30中流動的冷 空氣來冷卻發射電極52，由此使來自周圍空氣中的水凝結，以恒定地提 供發射電極52上的水。
霧化單元50包括高電壓源74，該高電壓源74在發射電極52和對置 電極54之間施加高電壓，以將發射電極5 2上的水霧化為帶電的水微粒子， 并由此生成M射電極52的前端朝向對置電極54且經過對置電極54的 所述粒子的霧，由此將該霧經由出口 64排放到殼體60外i^蔬菜室24 中。高電壓源74由控制器76控制，以便以受控的方式施加高電壓，以用 于生成霧并將該霧連續地或以可變時間間隔地排放到蔬菜室24中。在這 種連接中，發射電極52與空腔92的底部上的端子53相配合，以用于與 高電壓源74之間的電連接，而對置電極54在其外圍上被設置有用于與高 電壓源74電連接的端子55。高電壓源74和控制器76被容納在與霧室70 相隔離的驅動器室72中。
在本實施例中，高電壓源74被配置用于將5kV施加到對置電極54 并佳發射電極52保持在地電位或OV,以在發射電極52的前端處生成具 有毫微米數量級的直徑的帶負電的水微粒子。詳細地說，如圖4所示，高 電壓差使得在發射電極52的尖端處的水^CA成為泰勒圓錐(Taylor cone， T)。隨著泰勒圓錐的itj艮，電荷變為集中到圓錐的尖端，以由此進一步增 大電場強度，這使得圓錐以在圓錐尖端處的增大的電荷濃度而進一步增 長。在這種情況下，增大的能量被施加到圓錐的尖端，以4吏得瑞利分裂 (Rayleigh disintegration)將圓錐霧化為毫微米數量級的帶電的粒子。
雖然這種高電壓差還使得發射電極52生成負離子，但是負離子固有 地具有與帶電的 Wt粒子相比更少的重量，并且可以被帶正電的對置電極 54容易地捕捉。如圖4中示意性地示出地，利用該結果，大部分沿電通 量線(P )移動的負離子(I)被附著在對置電極54上，只允許最小數量 的負離子到itm菜室24和存儲于其中的內容物(C)，由此防止蔬菜室和 該內容物被過度充電，并由此最小化用戶所經受的靜電電擊。另一方面， 帶負電的7jc^^立子(W)由于其相對大的質量以及由此導致的大的慣性力 而被驅動以移動穿過對置電極54，由此到達并附著到蔬菜室24的壁上以 及存儲在蔬菜室24中的內容物(C)上，以用于有效的除臭和殺菌。
返回到圖2和3，霧化單元50被安^t隔離物44上，并且霧化單元 50的后壁附著到隔離物44，以將出口 64與蔬菜室24的內部相連通，以 用于將蔬菜室24的空氣引入霧空間70中以及將*#放到蔬菜室24中。 隔離物44在其與蔬菜室24相對的表面中形成有凹部48，凹部48又在隔 離物44中形成了厚度減小的部分。冷卻耦合器90的后端被配合在凹部 48中，并通過厚度減小的部分與冷空間30形成熱傳遞關系，從而建立冷 空間30和發射電極52之間的熱橋。凹部48的深度被選擇以提供冷卻耦 合器90和冷空間30之間的、足以冷卻發射電極52且同時保持冷空間30 和蔬菜室24之間的預期的熱絕緣的最適宜的溫差。然而，可以使冷卻耦 合器90的后端突出到冷空間30中，以用于使熱傳遞關系針對冷空間30 中的冷空氣，其中發射電極52不會被冷空氣過度冷卻(即，冷卻到佳發 射電極52上的水凍結的溫度)。隔離物44由熱絕緣材料制成，并且其除 了在凹部48處之外被護套45覆蓋。
如圖3所示，冷卻耦合器90被成形為具有比發射電極52更大的容積 或熱容量以持續冷卻發射電極，以便連續地凝結發射電極上的水。水被凝 結在暴露在冷卻耦合器90的空腔92中的發射電極52的中間部分上以及 從冷卻耦合器90突出的前端上。該中間部分由與該中間部分相隔開的空 腔90的側壁所限制，并且也可以從空腔92的圍壁被冷卻。高電壓源74 和控制器76與冷卻耦合器90相隔離，并被容納在與霧室70相分離的驅 動器室71內，以被保護免受霧和免于被冷卻，由此成為干燥的，以用于 在長的使用時段內的可靠的電操作。
圖5示出了霧化單元的變型，該霧化單元附加地設有被布置在框架 80的后端上以圍繞隔離物44和框架80之間的冷卻耦合器90的加熱夾套100。其他配置與上述實施例相同。因此，用相似的附圖標記表示相似的 部分，在此不再贅述。加熱夾套100被引入以在冷卻耦合器90被過冷卻 到使發射電極52上的過量的水凝結或凍結的程度時加熱冷卻耦合器卯。 為此，霧化單元50包括設于隔離物44上以用于感測冷空間30的溫度 的第一溫度傳感器101，分別設于前壁61上以用于感測蔬菜室24的溫度 和濕度的第二傳感器102和濕度傳感器103。在控制器76處接收這些傳 感器的輸出，控制器76被配置用于確定用于凝結足夠量的水以連續地 生成霧的、發射電極52被冷卻的最適宜的溫度，以及通過啟動加熱夾套 100使冷卻耦合器90的溫度保持在該最適宜的溫度附近。
在冰箱的工作期間，蔬菜室24的溫度和濕度可能由于頻繁的開門和/ 或變化的環境而變化。結果，有時可能產生冷空間30和蔬菜室24之間的 相當大的溫差，該溫差將導致發射電極52的過度冷卻，從而使過量的水 凝結或甚至凍結。當這種情況發生時，即，當該溫差超過臨界水平時，控 制器76進行響應以啟動加熱夾套100，以將發射電極52加熱到最適宜的 溫度，由此使能保持持續地生成霧。考慮到冷空間30和蔬菜室24的變化 的溫度，以及還考慮到蔬菜室24的相對濕度，最適宜的溫度和臨界水平 在控制器76處被不斷地更新。
圖5示出了根據本發明的第二實施例的霧化單元50，除了發射電極 52被延長以在其后端處限定冷卻耦合器90A之外，該霧化單元50與上述 實施例相同。用相似的附圖標記表示相似的部分，并且i人為不需要贅述。 發射電極52延伸穿過被保持在框架80中的冷卻夾套90B，以4紋射電極 52的前端從框架80突出。發射電極52的后端(即，冷卻耦合器90A)從 冷卻夾套90B和殼體60的底壁62突出到隔離物44的表面中的關聯的凹 部48A中，以通過隔離物44的厚度減小的部分來建立與冷空間30的熱傳 遞關系。冷卻夾套90B由導熱金屬材料制成為在框架80或殼體60內圍繞 發射電極52的圓柱形。因此，發射電極52被冷空間中的冷空氣冷卻，以 4紋射電極52上的水疑結，以用于生成帶電7jc^^立霧。在本實施例中， 冷卻夾套90B具有與發射電;M目比更大的容積以用作蓄熱器，以用于有效 地冷卻發射電極52。本實施例可以被變型為包括加熱夾套100和如上文 所述的相關的控制。
在上述的實施例和變型中，高電壓源74優選地將高電壓施加到對置 電極54,并M射電極52被連接到地電位或接近于地電位，以保持設備 的外殼20不被施加高電壓。然而，如果發射電極和設備外殼之間構成充分的電絕緣，則可以相對于對置電極54而對發射電極52施加高電壓，例 如，對發射電極施加+5kV并使對置電極連接到地電位。如同參考圖4所 討論的那樣，在此情況下，凝結的 ;M^霧化為帶正電的;Mt粒子，該帶正 電的，險子以霧的形式被排放到蔬菜室(即，溫度調節空間)中，同時 來自發射電極的正向放電通過地電位的對置電極而受阻，從而避免了靜電 電擊。
權利要求
1.一種用于在裝配有冷卻裝置的溫度調節設備中使用的靜電霧化單元，所述設備被配置成具有通過隔離物劃分的溫度調節空間和冷空間，所述溫度調節空間被配置成使所述溫度調節空間的溫度通過經所述冷卻裝置冷卻的來自所述冷空間的空氣而被調節，所述霧化單元包括發射電極，被配置用于在被冷卻時使來自周圍空氣中的水被凝結在所述發射電極中；高電壓源，被配置用于將高電壓施加到所述發射電極上的水以對所述水進行靜電充電，以用于將所述水霧化成帶電水微粒霧；其中，所述發射電極被配置成使所述發射電極的前端暴露于所述溫度調節空間，并使所述發射電極的相對的后端通過所述隔離物而保持與所述冷空間的熱傳遞關系，以便被所述冷空間冷卻，以使所述發射電極上的所述水凝結。
2. 根據權利要求1所述的靜電霧化單元，其中所述霧化單元包M配置用于容納所l^L射電極和所述高電壓源的殼體，所述殼體具有相互隔開的前壁和后壁，并且所述殼體在所述殼體的后壁處被安裝在所述隔離物上，所述前壁被形成有用于從所述溫度調節空間引入空氣和將所述霧排放到所述溫度調節空間中的出口 ，所述發射電極具有穿過所述后壁而突出到所述隔離物中的冷卻耦合器。
3. 根據權利要求2所述的靜電霧化單元，所述隔離物被部分地形成有容納所述冷卻耦合器的突出端的厚度減小的部分。
4. 根據權利要求3所述的靜電霧化單元，其中所述隔離物在所述隔離物的表面中形成有限定所述厚度減小的部分的凹部。
5. 根據權利要求1所述的靜電霧化單元，其中所述霧化單元包括被保持為與所iiiL射電極的前端相對的對置電極，所述高電壓源被連接以將所述高電壓施加到所述發射電極和所述對置電極兩端，并且所iOL射電極被連接到與所述對置電^目比更接近于地電位的電位。
6. 根據權利要求1所述的靜電霧化單元，其中所^C射電極被保持與加熱夾套之間的熱傳遞關系，所述加熱夾套被配置用于加熱所iOC射電極，所述霧化單元包括控制器，所述控制器被配置用于檢測所述冷空間和所述溫度調節空間之間的溫差以及僅當所述溫差超過預定閾值時才啟動所述加熱夾套。
7. 根據權利要求1所述的靜電霧化單元，其中所述霧化單元包括被配置用于容納所iiiL射電極和所述高電壓源的殼體，所述殼體具有相互隔開的前壁和后壁，并且所述殼體在所述殼體的后壁處被安裝在所述隔離物上，所述前壁被形成有用于從所述溫度調節空間引入空氣和將所述飼卜放到所述溫度調節空間中的出口 ，所述發射電極被配置成使所述發射電極的后端穿過所述后壁而突出到所述隔離物中。
8. 根據權利要求7所述的靜電霧化單元，其中所^JC射電極被冷卻夾套圍繞，所述冷卻夾套具有比所U射電極更大的容積且被布置在所述殼體內。
全文摘要
一種靜電霧化單元，該靜電霧化單元用于在溫度調節設備中使用以增添生成用于溫度調節空間的除臭和/或殺菌的帶電水微粒霧的功能。該設備具有冷空間，該冷空間中的空氣被冷卻裝置冷卻，并被饋送以冷卻通過隔離物從冷空間中劃分的溫度調節空間。霧化單元具有發射電極，該發射電極被配置用于凝結來自周圍空氣中的水。高電壓源將高電壓施加到發射電極，以將凝結的水霧化為帶電水微粒子，該帶電水微粒子被從發射電極排放到溫度調節空間中。發射電極具有冷卻耦合器，該冷卻耦合器通過隔離物與冷空間建立熱傳遞關系，以通過使用該設備固有的冷卻裝置來冷卻發射電極。
文檔編號F25D17/04GK101557878SQ20078004637
公開日2009年10月14日 申請日期2007年12月11日 優先權日2006年12月15日
發明者中田隆行, 山口友宏, 町昌治, 須田洋 申請人:松下電工株式會社