ПРИБОР ДЛЯ УХОДА ЗА ВОЛОСАМИ С ИОНИЗАЦИОННЫМ УСТРОЙСТВОМ
INSTRUMENT FOR HAIR CARE WITH IONISATION DEVICE

Настоящее изобретение относится к прибору для ухода за волосами по меньшей мере с одним ионизационным устройством для снятия с волос электростатического заряда.
Уровень техники
При расчесывании волос щеткой или гребнем, а также при их сушке они получают нежелательный электростатический заряд, мешающий, в частности, целенаправленной стрижке и укладке. В добавок к неудобствам для данного лица на наэлектризованных волосах происходит усиленное отложение частиц пыли, что может дополнительно вызвать их более быстрое загрязнение.
Из уровня техники, например, из DE 8018566 U1, известны ионизационные устройства к фенам, с помощью которых электрические заряды могут быть нейтрализованы. При этом ионизационное устройство содержит контур высокого напряжения, образованный схемой импульсного генератора, питающего ионизирующий электрод, установленный на концевом участке воздуховода горячего воздуха.
Кроме того, из DE 10351265 А1 известно ионизационное устройство, в котором ионизирующий электрод выполнен за одно целое с электрическим проводом, соединяющим ионизационное устройство с источником высокого напряжения в качестве проводника.
Кроме того, в US 5612849 А описана сушилка для волос с ионным источником, добавляющим ионы в поток воздуха, выходящий из канала для выпуска воздуха. При этом точечный ионный источник, как, например, игла, устанавливается поблизости от центра или в самом центре канала для выпуска воздуха. Последний содержит концентрические направляющие и вогнутый рефлектор, установленный позади ионного источника.
Наконец, в DE 20 2004 003 593 U1 описано средство для накручивания бигуди с электродом, эмитирующим ионы, который в части расположения своего конца, эмитирующего ионы, выполнен с расчетом на ионную эмиссию непосредственно на волосы, накрученные на бигуди, удерживаемые с помощью этого средства.
У вышеупомянутых приборов для ухода за волосами, выполненных с ионизационным устройством, имеется общая проблема, заключающаяся в том, что требуется постоянный носитель, например, поток воздуха, для подачи ионов на нейтрализуемые волосы. Это обстоятельство заставляет располагать ионизационное устройство в потоке воздуха или в непосредственной близости от него. Это, с одной стороны, ограничивает свободу выбора формы прибора для ухода за волосами, а с другой - область применения таких ионизационных устройств теми из них, которые создают поток воздуха.
Кроме того, вследствие завихрений, неизменно создаваемых в потоке воздуха, целенаправленная и контролируемая эмиссия ионов в направлении волос возможна лишь в недостаточной степени. В частности, в результате неизбежного и трудно контролируемого завихрения воздуха в канале для выпуска воздуха немалая часть ионов вообще не достигает нейтрализуемых волос.
Кроме того, в ионизационных устройствах, известных из уровня техники, ионизирующие острия обычно выполняются из игл или изогнутых экранов из жести, которые имеют острия не только в направлении потока ионов, но и во многих других направлениях, которые оказывают концентрирующее воздействие на электрическое поле.
Только за счет электрической связи ионизирующего острия с кабелем высокого напряжения, находящимся под высоким напряжением, а также за счет расположения острия появляются параллельные емкости и сопротивления, проводящие при работе ионизационного устройства параллельные токи, что заметно снижает напряжение на ионизирующем острие.
Однако для того, чтобы высокое напряжение на ионизирующем острие оказалось достаточным для ионизации, источник высокого напряжения в таких устройствах должен иметь соответствующие размеры.
Ионизационное устройство, известное из DE 20 2004 003 593 U1, выполнено специально для ионной эмиссии непосредственно на волосы, накрученные на бигуди. При этом ионизируемые волосы или пряди волос должны находиться в непосредственной близости от электрода, эмитирующего ионы.
Задача изобретения
В этой связи задачей настоящего изобретения является создание прибора для ухода за волосами с усовершенствованным ионизационным устройством в отношении эффективности, коэффициента полезного действия, производственных издержек и расхода материала. Кроме того, целью изобретения является расширение области применения источников ионизации. В частности, должны быть обеспечены эффективное распространение ионов с большим радиусом действия без помощи какого бы то ни было носителя или потока воздуха, а также применение источников высокого напряжения с малыми габаритами и малым потреблением энергии.
Изобретение и его предпочтительный эффект
Задача, положенная в основу изобретения, решается с помощью прибора для ухода за волосами с признаками п.1 формулы изобретения. Другие предпочтительные формы выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Прибор для ухода за волосами содержит по меньшей мере одно ионизационное устройство для ионизации воздуха и источник высокого напряжения, соединенный с ионизационным устройством с помощью по меньшей мере одного электрического проводника. Свободный конец проводника выполнен в виде ионизирующего электрода и имеет для этого остроконечный участок.
В частности, изобретение отличается тем, что ионизирующий электрод установлен внутри трубчатой ионизационной камеры, открытой с одной стороны.
Открытая сторона или участок ионизационной камеры, выполненный в виде отверстия, обеспечивает беспрепятственный выход ионов, образующихся внутри ионизационной камеры. При этом, в частности, имеет значение тот факт, что в конструктивном плане отверстие ионизационной камеры не закрывается никакими предметами как, то: изоляционная или защитная сетка.
Так, например, во время работы прибора для ухода за волосами, или ионизационного устройства, предусмотрено, чтобы ионы, эмитируемые ионизирующим электродом, покидали ионизационную камеру только под действием электростатики и распространялись, предпочтительно, с образованием большого объемного ионного облака.
Ионизационное устройство согласно изобретению обеспечивает автоматический выход ионного облака на большой площади, может обходиться без потока воздуха в качестве носителя эмитированных ионов, благодаря чему ионизационное устройство в целом может быть использовано более разносторонним и универсальным образом.
Таким образом, прибор для ухода за волосами охватывает все приборы для сушки и укладки волос как, то: устройство для выпрямления волос (Straightener) или для завивки волос (Curler), и не ограничивается приборами, генерирующими поток воздуха.
Согласно первой форме выполнения изобретения на некотором расстоянии от ионизирующего электрода предусмотрен противоэлектрод. Благодаря этому противоэлектроду ионное облако, покидающее ионизационную камеру, подвергается направленному воздействию и управляется. С помощью заданного градиента потенциала между ионизирующим электродом и противоэлектродом могут контролироваться и управляться как количество и направление распростанения, так и скорость распоространения ионов, эмитируемых внутри ионизационной камеры.
Кроме того, предусмотрено, чтобы противоэлектрод устанавливался за пределами ионизационной камеры. При этом противоэлектрод, предпочтительно, располагается с открытой стороны ионизационной камеры, так что ионы, эмитируемые ионизирующим острием, после выхода из ионизационной камеры движутся в направлении противоэлектрода.
Предпочтительно также, чтобы противоэлектрод имел в основном пластинчатую геометрию или в основном прямолинейную форму. Оба электрода, противоэлектрод и ионизирующий электрод, в частности, выполнены симметричными. Ионизирующий электрод, предпочтительно, имеет радиус кривизны 3 мм и, в частности, круглое или цилиндрическое сечение, в то время как противоэлектрод является пластинчатым, плоским и/или имеет радиус кривизны более 1 см. Благодаря такому устройству обоих электродов, в частности, происходят коронные разряды, при которых, предпочтительно, в воздушном промежутке между обоими электродами за счет эмитируемых ионов в качестве носителей заряда имеет место устойчивое протекание тока.
Согласно другой форме выполнения предусмотрено, чтобы противоэлектрод в отношении геометрии ионизационной камеры был установлен с радиальным и/или аксиальным смещением относительно ионизирующего электрода. Относительное позиционирование, противоположная направленность и расстояние между обоими электродами, в частности, между ионизирующим электродом и противоэлектродом, имеют большое значение для создания ионного облака и эффективности работы всего ионизационного устройства.
Параметры, относящиеся к геометрии ионизационной камеры, относительная ориентация и расположение электродов, предпочтительно, оптимизируются и согласуются друг с другом таким образом, что при заданной величине напряжения между ионизирующим электродом и противоэлектродом эмитировалось максимальное количество ионов.
Согласно еще одной предпочтительной форме выполнения изобретения ионизирующий электрод устанавливается приблизительно в центре внутри ионизационной камеры.
Кроме того, предусмотрено, чтобы остроконечный участок ионизирующего электрода в основном располагался в аксиальном направлении ионизационной камеры. Предпочтительно, чтобы ионизирующий электрод или, по меньшей мере, его свободный остроконечный конец устанавливались параллельно направлению возникающего ионного тока или направлению распространения ионного облака.
Согласно еще одной предпочтительной форме выполнения изобретения ионизирующий электрод располагается в аксиальном направлении ионизационной камеры в области ее отверстия. В качестве аксиальной области для размещения ионизирующего электрода в соответствии с очередной формой выполнения изобретения рассматривается такая установка ионизирующего электрода, при которой его свободный конец выступает за край ионизационной камеры.
Согласно еще одной форме выполнения изобретения предусмотрено, чтобы свободный конец ионизирующего электрода внутри ионизационной камеры был отодвинут назад от ее края. Возможны также промежуточные формы выполнения, как например, установка ионизирующего электрода заподлицо с краем ионизационной камеры.
Аксиальная установка ионизирующего электрода относительно геометрии ионизационной камеры имеет важное значение для образования возможно большего ионного облака.
Кроме того, предусмотрено, чтобы ионизационная камера была выполнена цилиндрической.
Альтернативная форма выполнения ионизационной камеры имеет эллиптическое сечение с двумя осями симметрии. Такая симметричная геометрия ионизационной камеры, как и ее цилиндрическая форма, предпочтительны для образования однородного облака ионизированных молекул воздуха.
Согласно еще одной предпочтительной форме выполнения изобретения предусмотрено, чтобы электрический проводник между источником высокого напряжения и ионизационным устройством, или ионизирующий электрод, был выполнен в виде сплошного и изолированного кабеля высокого напряжения.
Если прибор для ухода за волосами содержит несколько ионизационных камер, например, пространственно отделенных друг от друга, то для каждого ионизирующего электрода предусмотрен отдельный кабель высокого напряжения, так что вплоть до разветвления можно обойтись без кабелей высокого напряжения между источником высокого напряжения и ионизационными устройствами.
Электроды ионизационных устройств электрически соединены с источником высокого напряжения непосредственно без каких-либо других средств связи. Границы, ступени и т.п., которые должны были бы присутствовать при переходе от отдельного металлического электрода к соединительному кабелю, при установлении непрерывного соединения отпадают. Концентрации полей, связанные с наличием таких границ или ступней, а тем самым и связанное с этим падение эффективности ионной эмиссии в результате исключаются простейшим образом.
Согласно еще одной предпочтительной форме выполнения изобретения остроконечный участок ионизирующего электрода образуется путем обрезки. Для этого, в частности, предусмотрен косой срез свободного конца электрического проводника, соединенного с источником высокого напряжения. Таким образом, может быть получен остроконечный участок ионизирующего электрода с острыми кромками, на котором происходит высокая концентрация поля, являющаяся предпочтительной для эффективной ионной эмиссии.
Косой срез проводника осуществляется просто и, кроме того, способствует выходу ионов, эмитируемых электродом. Помимо этого, предусмотрено, чтобы электрический проводник был выполнен в виде многожильного кабеля, а ионизирующий электрод содержал несколько остроконечных участков, установленных с интервалом между собой и/или расположенных веером. Последние в этом случае выполняются в виде концов жил или проводов. Таким образом может быть увеличен выход электронов. При этом концы жил или проводов могут быть смещены относительно друг друга как в радиальном, так и в аксиальном направлениях.
Косой срез для заострения ионизирующего электрода обычно производится, предпочтительно, под углом 30-70°, более предпочтительно, примерно под углом 45-60° к направлению провода, так что острие ионизирующего электрода оказывается под углом примерно 20-60°, предпочтительно, под углом примерно 30-45° к направлению провода.
Согласно еще одной предпочтительной форме выполнения изобретения источник высокого напряжения имеет напряжение холостого хода от 2 до 7 кВ, причем его внутреннее сопротивление равно примерно 5-30 МОм, в частности 10 МОм. Такое большое внутреннее сопротивление обеспечивает достаточно малый ток короткого замыкания.
Кроме того, большое внутреннее сопротивление источника высокого напряжения предпочтительно также для открытой с одной стороны формы ионизационной камеры и свободно расположенного в ней ионизирующего электрода тем более, что распространению ионного облака не должны препятствовать никакие конструктивные защитные меры, как, например, сетка.
Согласно еще одной форме выполнения изобретения предусмотрено, чтобы источник высокого напряжения, электрод и электрический проводник были выполнены таким образом, чтобы отрицательное напряжение на электроде при сопротивлении измерительного прибора 1 гигаОм составляло 2,5-6 кВ. При этом, в частности, предусмотрено, чтобы электрический проводник, подключенный к источнику высокого напряжения, и ионизирующий электрод имели большое полное сопротивление, параллельное внутреннему сопротивлению источника высокого напряжения.
Дело в том, что небольшое параллельное полное сопротивление имело бы недостаток, заключающийся в том, что оно образовывало бы с внутренним сопротивлением источника высокого напряжения делитель напряжения. Следствием этого стало бы большое падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника высокого напряжения, бесполезное для ионизации. Полезным напряжением на электроде является напряжение порядка напряжения холостого хода, обеспечиваемое выполнением электрода согласно изобретению.
Напряжения холостого хода меньше 6 кВ возможны при высоком коэффициенте полезного действия и большом внутреннем сопротивлении, например, 10 МОм. Таким образом, сравнительно низкое напряжение позволяет использовать для источника высокого напряжения недорогой трансформатор.
Согласно еще одной предпочтительной форме выполнения изобретения диаметр ионизационной камеры находится в диапазоне между 3 и 10 мм. Ионизирующий электрод устанавливается в диапазоне, при котором он выступает вперед за край ионизационной камеры на расстояние до 2 мм или отводится назад от края ионизационной камеры на расстояние до 6 мм.
Диаметр жил кабеля может достигать от 2,5 до 0,05 мм. Предпочтительно, он располагается между 0,15 и 0,3 мм. Сам электрический проводник может быть изготовлен из меди, нейзильбера или из других сопоставимых проводящих сплавов или металлов. Кроме того, могут быть использованы углеродные волокна, имеющие диаметр жил в области более чем 3 мкм.
Кроме того, предусмотрено, чтобы противоэлектрод в аксиальном направлении отстоял от ионизирующего электрода на расстояние между 5 и 20 мм.
Все указания абсолютных размеров служат лишь примером и относятся лишь к относительным расстояниям и размерам отдельных компонентов, а не к абсолютным габаритным размерам отдельных элементов ионизационного устройства.
Изобретение не ограничивается одним отдельным прибором для ухода за волосами, а может быть универсальным образом использовано в множестве различных приборов для ухода за волосами, например бигуди, устройство для выпрямления волос (Staighttner) или устройство для завивки волос (Curler). Другими областями применения являются, например, устройство для укладки волос (Haarstyler), щетки для волос, а также сушильные аппараты для волос или фены. В принципе возможно также их применение в кондиционерах, увлажнителях воздуха, установках для кондиционирования воздуха и т.п. Источник высокого напряжения может питаться от аккумулятора.
Примеры осуществления изобретения
Другие цели, преимущества, признаки и предпочтительные возможности применения данного изобретения вытекают из нижеприведенного описания примера осуществления на основе чертежей. При этом все описанные и/или представленные на чертежах признаки являются предметом изобретения даже независимо от пунктов формулы изобретения или их взаимосвязи.
Фиг.1 - схематический продольный разрез ионизационного устройства,
фиг.2 - прибор для ухода за волосами с ионизационным устройством,
фиг.3 - прибор для ухода за волосами фиг.2 с еще одним ионизационным устройством,
фиг.4 - схематическое поперечное сечение ионизационного устройства фиг.1,
фиг.5 - поперечное сечение эллиптической ионизационной камеры,
фиг.6 - электрод, фиг.7-11 - варианты выполнения электрода,
фиг.12 - участок среза электрода и
фиг.13 - схема ионизационного устройства с параллельной емкостью и параллельным сопротивлением, причем дополнительно показан неэффективный поток ионов (стрелка, направленная вверх).
На фиг.1 схематически изображено ионизационное устройство 17 в продольном сечении. Цилиндрическая ионизационная камера 34 может быть встроена в корпус прибора 10 для ухода за волосами почти любым способом. Так, например, в частности, предусмотрено, чтобы открытый участок ионизационной камеры 34 располагался заподлицо со стенками корпуса.
Электрод 12, заостренный в результате косого среза электрического проводника 15, установлен в центре внутри ионизационной камеры 34. Кабель 13 высокого напряжения установлен в опоре 16, которая может быть выполнена, например, в виде алюминиевой втулки или же из изоляционного материала, например, в виде силиконовой трубки, или в виде пластмассовой втулки. При этом в качестве пластмасс могут быть использованы, в частности РВТ (полибутадиен), полиамид, полиуретан, ABS (акрилонитрилостирол) и РС (поликарбонат).
Противоэлектрод 20 выполнен асимметрично по отношению к ионизирующему электроду 12 и поэтому имеет пластинчатую, но, по меньшей мере, в основном прямоугольную геометрию. Он установливается как за пределами ионизационной камеры 34, так и с радиальным и аксиальным смещением относительно последней.
Для максимально эффективной эмиссии ионов, или возникновения коронарного разряда между электродами 12 и 20, большое значение имеют размеры отдельных элементов, а также их ориентация и расположение. Диаметр 28 канала для выхода ионов должен лежать в диапазоне от 3 до 10 мм.
Расстояние 22 между свободным концом противоэлектрода 20 и заостренным концом ионизирующего электрода 12 должно выбираться в интервале между 5 и 20 мм. Выступающая часть 24 изолированного участка 13 электрического проводника 15 относительно опоры 16 также должна располагаться в интервале 0,5-5 мм.
Аксиальная протяженность зачищенного участка 32 свободного конца 15 проводника составляет 1-5 мм. Расстояние 30 от конца ионизирующего электрода 12 до края ионизационной камеры 34 составляет от - 2 до 6 мм. Отрицательный знак означает, что острие ионизирующего электрода 12 может не только располагаться внутри ионизационной камеры 34, но и слегка выступать за ее край.
Радиальное расстояние 26 между ионизирующим электродом 12 и внутренней стенкой ионизационной камеры 34 в этом примере осуществления находится в интервале от 0,5 до 6 мм.
Все приведенные здесь абсолютные значения размеров ни в коей мере не должны восприниматься как абсолютные величины, они служат лишь для точного представления соотношений размеров отдельных элементов и расстояний между ними. Само собой разумеется, что ионизационное устройство 17 может быть также реализовано в соответствующем большем или меньшем масштабе.
В соответствии со схематическим изображением прибора 10 для ухода за волосами на фиг.2 источник 11 высокого напряжения с помощью сплошного кабеля 13 высокого напряжения электрически соединен с ионизационным устройством. Источник высокого напряжения, который, в частности, может быть выполнен в виде трансформатора, выполнен для создания, предпочтительно, отрицательного высокого напряжения минимум 2 кВ и менее 6 кВ, в частности, менее 5 кВ (измеренного на конце электрода при сопротивлении измерительного прибора 1 гигаОм). Такая величина напряжения источника высокого напряжения обеспечивается за счет выполнения электрода 12 и электрического проводника 15 за одно целое.
Если в приборе 10 для ухода за волосами предусмотрено, например, несколько ионизационных устройств, как это показано на фиг.3, то они, предпочтительно, электрически соединяются с источником 11 высокого напряжения посредством отдельных кабелей 13 или со специальной отпайкой с высоким напряжением. Этот вид соединения служит для исключения прочих ответвлений кабеля 13 высокого напряжения, так что электрический провод по большому счету не имеет никаких мест пайки, заклепочных или каких бы то ни было аналогичных мест соединений, которые из-за наличия кромок или ступеней могли бы привести к концентрации поля.
На фиг.4 и 5 показаны примеры выполнения ионизационной камеры 34, 38 в поперечном разрезе. В примере выполнения на фиг.4 ионизационная камера 34 имеет радиально симметричное поперечное сечение и тем самым цилиндрическую геометрию, в то время как на фиг.5 ионизационная камера 38 имеет эллиптическое поперечное сечение. В обоих вариантах осуществления ионизирующий электрод 12 расположен в центре ионизационной камеры 34, 38, благодаря чему должно достигаться максимально однородное распространение эмитируемого ионного облака.
На фиг.6 наглядно изображено исполнение ионизирующего электрода 12 за одно целое с электрическим проводником 15. Свободный зачищенный конец кабеля 13 сам является электродом 12. Электрод 12 непосредственно и предпочтительно удерживается только за счет кабеля 13. Последний согласно фиг.1 своим изолированным участком крепится на трубчатом держателе 16 внутри ионизационной камеры 34.
Для повышения выхода ионов проводник 15 срезается под углом, так что острие 18 образует угол, предпочтительно, около 20-60°, более предпочтительно, около 30-45°. Провод может также обрезаться многократно с нескольких сторон, так чтобы острие 18 оказалось в центре провода. Поперечное сечение электрода 12 в зачищенном виде составляет, предпочтительно, около 0,8-2 мм.
Проводник 15, или электрод 12, может состоять из одной жилы, как показано на фиг.7, или из многожильного провода с несколькими жилами, как это наглядно показано на фиг.8. Для получения электрода 12 могут быть использованы также многожильный кабель с несколькими изолированными проводами или даже многожильный кабель (см. фиг.9-11).
Конец провода может быть веерообразно развернут наружу в радиальном направлении, как показано на фиг.9, или, например, срезан под углом и изогнут в предпочтительном направлении, как показано на фиг.10. Отдельные концы жил, предпочтительно, выполненных в виде многожильного провода, располагаются в этом случае последовательно и параллельно. Предпочтительно, чтобы имелось несколько остроконечных участков 18а, 18b, 18с. Предпочтительно также, чтобы острия устанавливались в направлении действия на волосы или в направлении выхода ионов.
Особенно благоприятны отдельные заусенцы 21, возникающие при обрезке, показанные на фиг.12. Они, в свою очередь, образуют дополнительные остроконечные участки 21а, 21b и т.д. или множество ионизирующих остриев и острых кромок, тем самым они усиливают действие электрода.
Особенно предпочтительно, чтобы высвобождалось не только острие 18 электрода 12, а высвобождался весь электрод 12 и/или чтобы острие 18 было направлено прямо в отверстие ионизационной камеры, как это наглядно показано на фиг.1. Внутреннее сопротивление Ri источника высокого напряжения почти не оказывает влияния на напряжение на эмиттере электрода 12. Напряжение Uah, как показано на фиг.13, примерно соответствует напряжению Uaw.
Таким образом, предотвращается возникновение параллельных полных сопротивлений или параллельных емкостей, уменьшающих в результате деления напряжений напряжение Uaw и снижающих тем самым ионизирующее действие. Наличие таких параллельных полных сопротивлений, в частности, становится заметным при большом внутреннем сопротивлении Ri генератора и, кроме того, оно зависит от формы напряжения. В частности, при крутых импульсах или на высоких частотах такая параллельная емкость действует как короткое замыкание, так что ионная эмиссия прекращается почти полностью.
Благодаря цельному исполнению электрода по меньшей мере на участке ионизирующего электрода между электродом и кабелем исключаются электрические и механические места соединений, которые, в свою очередь, могут способствовать появлению таких нежелательных параллельных полных сопротивлений.
Благодаря схеме с малой емкостью и предусмотренному в этом случае электроду может быть использован маломощный генератор высокого напряжения с небольшим напряжением и/или с меньшим током. Таким образом, в частности, предусмотрено, чтобы внутреннее сопротивление источника высокого напряжения или сопротивление всей схемы удовлетворяли требованиям изоляции для защиты согласно IEC (МЭК) 335.
Кроме того, возможно, чтобы острие 18 ионизирующего электрода формировалось с помощью ультразвуковой сварки или электроискровой эрозии. Конец проводника, или электрод, могут быть также сформированы путем обжатия, вытяжки или путем преднамеренного излома, так что точки концентрации поля могут создаваться желательным образом.