本申请要求保护于2015年1月2日提交的新加坡专利申请第10201500012R号的权益，通过引用将其全部内容结合于此。
技术领域
本发明广义上涉及用于将离子注入空气流的设备和方法，尤其是负离子。
背景技术：
可以使用离子发生器(例如空气离子发生器)将负离子释放至空气，其可为暴露于具有负离子的空气的人类提供积极作用。
US3943407公开了一种离子生成器，该离子生成器具有加热元件以在气流穿过离子发生器室期间加热气流从而增加离子化。
US4783716公开了一种具有电阻加热元件的离子生成器，该电阻加热元件被用于加热用于产生离子的介电构件的暴露的表面，从而移除暴露的表面上的可吸收的物质(诸如水份)。
本发明的实施方式致力于至少提供一种用于提供稳定的离子产量的可替换解决方案。
技术实现要素：
根据本发明的第一方面，提供了一种用于将离子注入空气流的设备，包括：壳体；电路，在壳体内部；导电元件，耦接至电路用于发射离子，至少一部分导电元件暴露于至少一部分空气流，用于将离子注入空气流；以及加热元件，布置在壳体内部，用于加热电路的一个或多个电路元件。
根据本发明的第二方面，提供了一种将离子注入空气流的方法，包括：设置壳体；将电路设置在壳体内部；设置耦接至电路的导电元件，用于发射离子，至少一部分导电元件暴露于至少一部分空气流，用于将离子注入空气流；以及将加热元件布置在壳体内部，用于加热电路的一个或多个电路元件。
附图说明
仅通过举例的方式，本领域的普通技术人员从以下写入的描述且结合附图将更好地理解本发明的实施方式并且对于他们来说显而易见，在附图中：
图1a示出了根据示例性实施方式的用于将离子注入空气流的设备的示意图。
图1b示出了图1a的设备的示意性截面图。
图2示出了布置在图1的设备壳体内部的电路的示意性电路图。
图3示出了图2的电路的一个示例性实施方式的电路图。
图4示出了根据示例性实施方式的设备的应用例的示意图。
图5示出了根据示例性实施方式的设备的另一个应用例的示意图。
图6示出了根据一个实施方式的将离子注入空气流的方法的流程图。
具体实施方式
本发明的实施方式涉及用于将离子注入空气流的设备和方法，空气流用于提供离子的稳定产生。
图la示出了的根据示例性实施方式的用于将离子注入空气流110的设备100。设备包括基本上成环形的壳体102。电路板104和加热元件105布置在壳体102内部。
图1b示出了在加热元件105的区域中的环形壳体102的示意性截面图。加热元件105布置在形成在电路板104中的开口或狭槽107内。泡沫型双面胶带101被用于在加热元件105上方的区域中安装压电变压器103，用于热耦接从而控制压电变压器103的温度。
返回图la，采用一根电缆或一束电缆106形式的导电性元件耦接至电路104用于发射离子，电缆在一端具有或形成末端部108。末端部108布置在具有格栅状开口111的壳体102的室109内，用于将离子注入空气流110。例如，格栅状开口111包括形成在壳体102的材料中的狭缝113，用于将末端部108暴露于空气流110的至少一部分。应当理解，为了使得离子能够注入空气流110，可设置不同设计类型的开口。在示例性实施方式中，格栅状开口111形成在设备100的一侧上，设备100在使用中相对于空气流110面向上游。发明人发现，空气流110可能引起紊流模式，除了一部分空气流110进入室109之外，紊流模式也促进空气通过格栅状开口111再次从室109中抽出，因此促进离子112有效注入空气流110。
在这个示例性实施方式中，加热元件105和压电变压器103远离室109而布置，从而优选地最小化或防止与空气流110进行热交换。末端部108可具有暴露于空气流110的一个或多个鳍部或一个或多个电缆端部，使得离子可经由一个或多个鳍部或一个或多个电缆端部发射到空气流110。鳍部或电缆端部可由导电材料制成。例如，可设置多个鳍部或电缆端部(例如20个鳍部或电缆端部)。具有多个鳍部或电缆端部的末端部108可具有刷子形状。多个鳍部或电缆端部可布置成扇形散开的形式。末端部108可发射负离子112以便注入空气流110。
如图1所示，壳体102被配置以便限定用于空气流的通道，在此实施方式中，通道通过基本上成环形的壳体102的中空中心114而设置。
电极118被设置为反电极，以便从末端部108发射离子。在此实施方式中的电极118基本上与末端部108完全对置且面向中空中心114而布置。如虚线107所示，电极118电连接至压电变压器103的接地脚。如本领域的技术人员所理解的，在反电极118和末端部108之间的电场在操作中促进离子112注入空气流110。
设备100进一步包括采用夹子120形式的耦接元件，耦接元件用于将设备100耦接至生成空气流的外部气流设备(未示出)。在此实施方式中的夹子120布置在壳体的壁122上，所述壁122面向与由壳体102的中空中心114限定的平面基本上垂直的方向并且相对于空气流110面向上游。夹子120可附接至壳体102，或至少部分地与壳体102整体地形成。在此实施方式中的夹子120包括基部124和夹紧部126。夹紧部126可相对于基部124旋转，用于将设备100可调整地耦接至外部气流设备。
图2示出了形成在布置于壳体102(图1)内部的电路板104上的电路201的示意性电路图。在这个实施方式中，电路201包括用于提供约5V输入电源的直流(DC)电源200。直流(DC)电源200可包括或可以是电池和/或可充电电池(例如汽车电池)和/或发电机和/或光伏电池和/或燃料电池和/或氢燃料电池和/或电源插座(例如被配置为经由中介设备或直接耦接至公共电力网或局部电力网(例如汽车或机动车中的低电压电源插座))
电路201也包括压电驱动电路202，用于提供连续的信号以驱动压电高电压发电机或变压器103。压电变压器103可以由具有高介电常数的陶瓷材料制成，用于生成高压。反馈电路206被设置从而以希望电平维持高电压的输出。
如本领域的技术人员所理解的，在示例性实施方式中使用的压电变压器是一类AC电压倍增器。与在输入和输出之间使用磁耦合的传统变压器不同，压电变压器使用声耦合。在例如压电陶瓷材料条的短长度的两端施加输入电压，通过反压电效应在压电陶瓷材料条中产生交变应力并且引起整个压电陶瓷材料条振动。振动频率被选为模块的谐振频率。然后，通过压电效应在压电陶瓷材料条的另一个截面两端生成较高的输出电压。压电效应被理解为在机械状态和电状态之间的线性机电交互。
电路201还包括交流(AC)至DC倍增器208，用于将来自压电变压器103的高AC功率转换为负的DC高电压(HV)。负HV输出210被设置从而耦接至采用一根电缆或一束电缆106(图1)的形式的导电元件，从而在末端部108(图1)将离子注入空气流110(图1)。
在这个实施方式中，加热电路212包括加热元件105，用于在/靠近压电变压器103处维持希望温度，即，与改变设备100(图1)受到的环境温度无关。在一个实施方式中，加热元件105被实现为电阻加热器并且被耦接至用于在电阻加热器中控制温度的加热器驱动电路214。驱动电路214可被配置为基于来自温度传感器216的反馈接通/断开在电阻加热器中的操作电流，用于维持壳体102(图1)内部的电路板104上的电路201的一个或多个部件的希望操作温度。例如，温度传感器216可被实现为用作传感器的热敏电阻，即，具有取决于其所经受温度的电阻值。如上所述，温度传感器216为加热器驱动电路214提供反馈。
加热电路212可耦接至电源200，和/或在不同的实施方式中可设置有单独的电源。
在一个实施方式中，与图1b比较，加热元件105被定位在电路板104的开口107内部。加热电路212的其他部件(诸如加热驱动器214和传感器216)形成在电路板104上，传感器216靠近压电变压器103定位。
图3示出了电路201的一个非限制性示例性实施方式的电路图，该电路图具有如上参考图2所述的那样各自起作用的用于电源200、压电驱动电路202、压电变压器103、反馈电路206、AC至DC倍增器208、负HV输出210、加热元件105、加热器驱动电路214以及温度传感器216的相应电路部分。
图4示出了根据示例性实施方式的设备100的一个应用例的示意图。在本申请实施例中的设备100耦接至汽车402的空调单元(未示出)的出口管400。设备100通过夹子(被隐藏)可调整地耦接至出口管400，允许基本上成环形的壳体102的横向运动和旋转运动，从而最佳地布置中空中心114或使中空中心114相对于出口管400和/或相对于汽车402的内部处于希望的布置。
来自出口管400的处理过的空气流至少部分地被引导穿过中空中心114，用于将负离子注入处理过的空气流。已经发现，由于偏离了设备100的一个或多个电路部件的希望操作温度，注入离子的效率可能会受到不利的影响。
有利地，通过将加热器设置在壳体102内部并且以近距靠近/热耦接至用于控制设备100的一个或多个电路部件温度的一个或多个电路部件而设置所述加热器，可控制一个或多个电路部件的温度而不直接影响在设备100周围的环境温度，优选地导致降低或基本上没有热影响施加在处理过的穿过用于注入离子的设备100的中空中心114的空气流。例如，这可有利地避免或降低在空调单元的希望冷却效果上的不利影响。壳体102可具体地被配置为热绝缘的，诸如通过选择一种或多种材料、涂层和/或线路层等。在示例性实施方式中，加热器和相关的一个或多个电路部件远离室109(图1)布置，从而优选地进一步最小化或防止与空气流进行热交换。
如上所述，设备100通过夹子(被隐藏)可调整地耦接至出口管400，允许基本上成环形的壳体102的横向运动和旋转运动，从而最佳地布置中空中心114或使中空中心114相对于出口管400和/或相对于汽车402的内部处于希望的布置。这可有利地使得调整注入离子的空气流的希望方向和/或强度(例如朝向汽车402内部的一个或多个人)变得容易。
图5示出了根据示例性实施方式的设备100的另一个应用例的示意图。在本申请实施例中的设备100耦接至房间502内的空调单元501的出口管500。设备100通过夹子(被隐藏)可调整地耦接至出口管500，允许基本上成环形的壳体102的横向运动和旋转运动，从而最佳地布置中空中心114或使中空中心114相对于出口管500和/或相对于房间502的内部处于希望的布置。
来自出口管500的处理过的空气流至少部分地被引导穿过中空中心114，用于将负离子注入处理过的空气流。如上所述，已经发现，由于偏离了设备100的一个或多个电路部件的希望操作温度，注入离子的效率可能会受到不利的影响。
有利地，通过将加热器设置在壳体102内部，并且以近距靠近/热耦接至用于控制设备100的一个或多个电路部件温度的一个或多个电路部件而设置所述加热器，可控制一个或多个电路元件的温度而不直接影响在设备100周围的环境温度，优选地导致降低或基本上没有热影响施加在处理过的穿过用于注入离子的设备100的中空中心114的空气流。例如，这可有利地避免或降低在空调单元的希望冷却效果上的不利影响。壳体102可具体地被配置为热绝缘的，诸如通过选择一种或多种材料、涂层和/或线路层等。在示例性实施方式中，加热器和相关的一个或多个电路部件远离室109(图1)布置，从而优选地进一步最小化或防止与空气流进行热交换。
如上所述，设备100通过夹子(被隐藏)可调整地耦接至出口管500，允许基本上成环形的壳体102的横向运动和旋转运动，从而最佳地布置中空中心114或使中空中心114相对于出口管500和/或相对于房间502的内部处于希望的布置。这可有利地使得调整注入离子的空气流的希望方向和/或强度(例如朝向房间502内部的一个或多个人)变得容易。
在一个实施方式中，用于将离子注入空气流的设备包括：壳体；电路，在壳体内部；导电元件，耦接至电路用于发射离子，至少一部分导电元件暴露于至少一部分空气流用于将离子注入空气流；以及加热元件，布置在壳体内部用于加热电路的一个或多个电路元件。
设备可以进一步包括温度传感器，布置在壳体内部并且被配置为在一个或多个电路元件处或靠近一个或多个电路元件处感测温度。设备可以包括反馈电路，用于响应于通过温度传感器感测到的温度而控制加热元件。
壳体可以被配置为限定用于空气流的通道。壳体可以是基本上成环形的，其中，通过基本上成环形的壳体的中空的中心部分提供通道。一部分导电元件可布置在壳体的与通道相邻的室内部，用于将离子注入空气流。室可包括用于将一部分导电元件暴露于一部分空气流的开口。
一个或多个电路元件可包括压电变压器。加热元件可与压电变压器布置在堆叠布置中。
设备可以进一步包括耦接元件，用于将设备耦接至用于生成空气流的气流设备。耦接元件可被配置为将设备可调整地耦接至气流设备。
导电元件可耦接至电路用于发射负离子。
壳体可被配置为热绝缘的，诸如通过选择一种或多种材料、涂层和/或线路层。
图6示出了根据一个实施方式的将离子注入空气流的方法的流程图600。在步骤602，设置壳体。在步骤604，将电路设置在壳体内部。在步骤606，设置耦接至电路的导电元件用于发射离子，至少一部分导电元件暴露于至少一部分空气流，用于将离子注入空气流。在步骤608，将加热元件布置在壳体内部，用于加热电路的一个或多个电路元件。
该方法可进一步包括将温度传感器布置在壳体内部，温度传感器被配置为在一个或多个电路元件处或靠近一个或多个电路元件处感测温度。该方法可包括设置反馈电路，用于响应于通过温度传感器感测到的温度控制加热元件。
壳体可被配置为限定用于空气流的通道。壳体可是基本上成环形的，其中，通过基本上成环形的壳体的中空的中心部分提供通道。该方法可包括将一部分导电元件布置在壳体的与通道相邻的室的内部，用于将离子注入空气流。室可包括用于将一部分导电元件暴露于一部分空气流的开口。
一个或多个电路元件可包括压电变压器。该方法可包括将加热元件与压电变压器布置在堆叠布置中。
该方法可进一步包括将壳体耦接至用于生成空气流的气流设备。壳体可调整地耦接至气流设备。
该方法可包括将导电元件耦接至电路用于发射负离子。
壳体可被配置为热绝缘的，诸如通过选择一种或多种材料、涂层和/或线路层等。
本领域的技术人员将理解，在不偏离如广义上描述的本发明的精神或范围的前提下，可对如具体实施方式中所示出的本发明进行许多变形和/或修改。本实施方式因此被认为在所有方面是说明性的而不是限制性的。另外，即使在本专利权利要求或本实施方式中未明确指定特征或特征的组合，但是本发明包括特征的任何组合，尤其是在本专利权利要求中特征的任何组合。
虽然在所描述的示例性实施方式中已经了具有具体形状和相对尺寸的设备(具体地为壳体)，但是应当理解，设备在不同实施方式中可具有其他形状和/或尺寸。
另外，虽然实例应用示出了设备用于外部耦接至气流设备，但是设备可布置在气流设备内部。
此外，虽然在实例应用中已经描述了空调单元，但是可利用不同的气流设备使用设备。
另外，虽然在示例性实施方式中已经描述了压电变压器操作温度的控制，但是在不同实施方式中可替换地或额外地控制一个或多个其他部件的操作温度。