DE69519588T2 - Vorrichtung zur erzeugung eines sprays oder eines strahls von elektrisch geladenen partikeln - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Sprühnebels oder eines Stromes von elektrisch geladenen Teilchen, insbesondere wo die Erzeugung von Hochspannungen erforderlich ist, jedoch der Stromverbrauch gering ist. Eine solche Anwendung ist das elektrostatische Versprühen von Material, bei welchem der Spannungsbedarf über 1 kV liegt, wogegen der Strombedarf in der Größenordnung von Mikroampere oder sogar Nanoampere sein kann.
• In unseren früheren europäischen Patentanmeldungen, die sich auf das elektrostatische Versprühen von Materialien beziehen (z. B. EP-A-120633, 441501, 468735, 468736, 482814, 486198, 503766 und 607182 und PCT-A-WO94/13063), sind zahlreiche Vorrichtungen beschrieben, die alle einen von einer Batterieversorgung gespeisten Hochspannungsgenerator verwenden. Eine Form von Spannungsgenerator, der zur Verwendung bei solchen Vorrichtungen geeignet ist, ist in der EP-A-163390 beschrieben. Spannungsgeneratoren dieser Art sind kostspielig in der Herstellung und verhältnismäßig sperrig, insbesondere zur Verwendung in elektrostatischen Sprühvorrichtungen, die kompakte Größe haben sollen, z. B. Sprühspender für Kosmetika und Parfums. Darüber hinaus muß das zur Stromversorgung notwendige Batteriepack im Inneren des Gehäuses der Sprühvorrichtung aufgenommen werden und ein häufiger Austausch oder ein häufiges Aufladen der Batterie ist notwendig.
• Die EP-A-0 110 069 offenbart eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Diese Vorrichtung verwendet jedoch einen sperrigen Schaltkreis mit einem Batteriepack und einem Transformator als Hauptstromversorgung und viele einzelne Komponenten zum Erzeugen der Hochspannung.
• Die vorliegende Erfindung trachtet danach, eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Sprühnebels oder Stromes von elektrisch geladenen Teilchen zu schaffen, die eine alternative Form von Hochspannungsgenerator enthält, bei welchem diese Nachteile weitgehend überwunden sind.
• Dieses Ziel wird durch die Erfindung erreicht, die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 beansprucht ist.
• Bevorzugt ist der Generator eine Festkörpervorrichtung mit hunderten oder sogar tausenden von einzelnen spannungserzeugenden Elementen, die in Serie geschaltet sind, so daß sie gemeinsam eine Ausgangshochspannung erzeugen.
• Eine Form der Erfindung umfaßt eine elektrostatische Sprühvorrichtung mit einem Auslaß, aus dem das elektrostatisch zu versprühende Material aufgebracht werden kann, wobei der Auslaß dem genannten Ort zugeordnet ist und die Gruppe von Elementen untereinander verbunden ist, um eine Hochspannung zu erzeugen, die ausreicht, um das elektrostatische Versprühen von Material aus der Vorrichtung zu bewirken.
• Typischerweise ist der Stromausgang des Generators so, daß die Leistung des Generators 100 mW oder weniger beträgt, üblicherweise 50 mW oder weniger. Beispielsweise kann für eine Farbsprühvorrichtung die Spannung über 25 kV sein und der Strom in der Größenordnung von 1 mW liegen (30 mW Leistung), während für einen Raumduftspray die Leistungen in der Größenordnung von 0,5 bis 2,0 mW sein kann, typischerweise 1,2 mW (z. B. 100 nA Strom und 12 kV Spannung).
• Der Hochspannungsgenerator umfaßt geeigneterweise eine Gruppe von photosensitiven Elementen, die so angeordnet sind, daß sie eine Ausgangsspannung von zumindest 1 kV erzeugen.
• Bevorzugt ist die Gruppe von photosensitiven Elementen so angeordnet, daß sie eine Ausgangsspannung von zumindest 4 kV, typischerweise zumindest 5 kV und noch stärker bevorzugt über 8 kV erzeugt.
• Die Festkörpervorrichtung kann ein photovoltaisches Material umfassen (z. B. geeignet mit polykristallinem Silizium dotiert wie jenem, das bei der Herstellung von Solarzellen und Solarpanelen verwendet wird), und das entsprechend in diskrete Abschnitte unterteilt ist, z. B. durch Ätz- und/oder Lasergraviertechniken, die häufig bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet werden, um eine große Gruppe von diskreten photovoltaischen Elementen zu bilden, die so untereinander verbunden sind, daß sie gemeinsam eine Ausgangshochspannung in der genannten Größenordnung erzeugen, wenn sie bestrahlt werden.
• Eine Zelle aus einem photovoltaischen Material, wie Silizium, das mit Bor dotiert ist, um ein reines Gitter aus p-Typ- Material zu bilden, kann eine verhältnismäßig geringe Ausgangsspannung erzeugen (typischerweise in der Größenordnung von 0,45 V), wenn sie mit Licht bestrahlt wird, und zwar abhängig von der Lichtintensität und der Last, jedoch unabhängig von der Größe der Oberfläche. Der Ausgangsstrom hängt jedoch sowohl mit der Lichtintensität als auch der Oberflächengröße der Zelle zusammen. Für die Art von elektrostatischen Sprühanwendungen, mit denen sich die vorliegende Erfindung hauptsächlich befaßt, ist der Stromverbrauch sehr gering (Mikroampere oder sogar Nanoampere), und folglich ist es durch Serienschalten einer ausreichend großen Anzahl von photovoltaischen Elementen mit geringer Ausgangsspannung entsprechend der zu gewährleistenden Hochspannung (z. B. einigen kV oder mehr) möglich, ausreichende Hochspannungen für elektrostatische Sprühanwendungen zu erzielen ohne jene großen Oberflächenbereiche zu benötigen, die üblicherweise mit Solarpanelen verbunden sind.
• Typischerweise enthält die Sprühvorrichtung ein Gehäuse mit einem Abteil, in dem das zu versprühende Material gespeichert werden kann oder das zur Aufnahme eines das Material enthaltenden Behälters dient, wobei das Material solche Eigenschaften, z. B. spezifischen Widerstand, hat, die für ein elektrostatisches Versprühen geeignet sind.
• Die Sprühvorrichtung kann für den Handgebrauch geeignet sein oder tragbar sein, d. h. eine solche Größe haben, daß sie als autarke Einheit mit einer Hand getragen werden kann.
• Der Generator der vorliegenden Erfindung kann in jeder beliebigen Form von zahlreichen verschiedenen Formen von Sprühvorrichtungen verkörpert sein, die in irgendeiner der Schriften EP-A-120633, 441501, 468735, 468736, 482814, 486198, 501725, 503766 und 607182, PCT-A-WO/94/13063 und der internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/GB94/01829 offenbart und/oder beansprucht sind, deren gesamte Offenbarungen hier durch Bezugnahme aufgenommen werden. Der Generator kann auch in einer Teilchenmaterialsprühvorrichtung verkörpert sein, wie sie in unserer gleichzeitig anhängigen GB-Patentanmeldung 9419988.2 offenbart ist, deren gesamter Inhalt hier aufgenommen wird.
• Der Generator von solchen Vorrichtungen, wie sie in den oben genannten Patentschriften offenbart sind, wird durch einen Generator der vorliegenden Erfindung ersetzt, und diese Sprühvorrichtungen können zur Verwendung in einer Vielzahl verschiedener Sprühanwendungen ausgelegt sein, wie das Versprühen von Farben und damit zusammenhängenden Formulierungen, das Versprühen von Kosmetika, Parfums, Deodorants und anderen Körperpflege- und -hygieneformulierungen, das Versprühen von Insektiziden und Pestiziden, die Abgabe von medizinischen und pseudo-medizinischen Formulierungen wie okularen, oralen und nasalen Formulierungen und Hautbehandlungsmitteln.
• In einer Ausführungsform der Erfindung werden die spannungserzeugenden Elemente durch photovoltaische Elemente gebildet, die in einer Gruppe zusammengeschaltet sind, welche so angeordnet ist, daß sie von Umgebungslicht bestrahlt werden kann. In diesem Fall kann die Gruppe auf einem Außenteil des Gehäuses des Generators oder einer den Generator verkörpernden Sprühvorrichtung angeordnet sein, so daß sie der Umgebung ausgesetzt ist. Diese Ausführungsform kann beispielsweise für das Versprühen eines Raumparfums nützlich sein, weil der Generator aktiv sein kann, wenn die Gruppe bei Tageslicht beleuchtet ist (und in der Nacht, wenn die Raumbeleuchtung eingeschaltet ist), jedoch in der Finsternis deaktiviert ist, wenn die Raumbeleuchtung abgeschaltet ist.
• Mittel können vorgesehen werden, um die Gruppe der umgebenden Strahlung bzw. dem Umgebungslicht selektiv auszusetzen und davor abzuschirmen, je nach dem, ob eine Ausgangshochspannung gefordert wird. Beispielsweise kann das Gehäuse des Generators oder der Sprühvorrichtung mit einer Umhüllung oder einer anderen strahlungsabschirmenden Einrichtung versehen sein, die zwischen Stellungen beweglich ist, in denen sie die Gruppe entweder gegenüber der Umgebung verbirgt oder dieser aussetzt. Die Abschirmung kann alternativ in Form einer entfernbaren Abdeckung sein, welche, wenn sie auf dem Generator oder der Sprühvorrichtung montiert oder befestigt wird, eine Bestrahlung der Gruppe verhindert, jedoch bei Entfernung eine Bestrahlung ermöglicht, wodurch eine Schaltwirkung durch Entfernen und Wiederaufsetzen der Abdeckung bewirkt wird.
• Die Abschirmung/Abdeckung kann einstellbar sein, um das Ausmaß an Exponierung der Gruppe und dadurch beispielsweise die Sprührate zu variieren.
• Wenn die Sprühvorrichtung für den Handgebrauch ausgelegt ist, z. B. eine Farbsprühpistole oder ein Applikator für Körperpflege- oder -hygieneformulierungen od. dgl., kann die Vorrichtung einen Abschnitt aufweisen, der dazu bestimmt ist, in der Hand gehalten zu werden, z. B. einen Handgriff, und einen Abschnitt, welcher normalerweise beim Gebrauch der Vorrichtung von der Hand nicht umschlossen wird, wobei die Gruppe von photosensitiven Elementen auf letzterem Abschnitt angeordnet wird, so daß sie der Umgebungsstrahlung bzw. dem Umgebungslicht ausgesetzt wird.
• Wenn die Gruppe auf einem Abschnitt der Vorrichtung so angeordnet ist, daß sie im Gebrauch exponiert ist, kann die Gruppe vor Beschädigung durch eine darüberliegende Schicht oder Abdeckung aus einem Material geschützt werden, welches zumindest teilweise für Strahlung bzw. Licht durchlässig ist.
• In einer anderen Ausführungsform sind die strahlungsempfindlichen spannungserzeugenden Elemente in einer Gruppe zusammengeschaltet, welche so angeordnet ist, daß sie von einer Strahlungsquelle bestrahlt wird, die einen Teil des Generators und/oder (je nachdem) der Sprühvorrichtung bildet. Die Strahlungsquelle kann die einzige oder Hauptquelle der Strahlung für die Gruppe sein, oder sie kann als Ergänzung der Umgebungsstrahlung bzw. des Umgebungslichtes dienen. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle ein strahlungsemittierendes Element sein, wie ein lichtemittierendes Festkörperelement (z. B. eine Leuchtdiode), ein Draht (z. B. Glühbirne), welcher Licht aussendet, wenn Strom durch den Draht hindurchgeleitet wird, oder eine Leuchtstoffröhre. Das Ein- und Ausschalten des Generators kann in diesem Fall durch Ein- und Ausschalten des strahlungsemittierenden Elementes gesteuert werden, in welchem Fall die Schaltvorrichtung nur ein Niederspannungsschalter sein muß, welcher letztlich aber eine Ausgangshochspannung steuert. Alternativ kann das Ein- und Ausschalten des Generators durch Mittel bewirkt werden, die die Gruppe selektiv dem strahlungsemittierenden Element aussetzen bzw. diesem gegenüber abschirmen, und solche Mittel können durch den Benutzer zwischen der Exponierungsstellung und der Abschirmungsstellung relativ zu der Gruppe bewegbar sein.
• Wenn der Generator und/oder die Sprühvorrichtung eine solche Strahlungsquelle enthält, kann die Quelle an Anschlußmittel angeschlossen sein, an welche eine elektrische Energieversorgung (wie eine Batterie geringer Spannung) anschließbar ist. In diesem Fall enthält das Gehäuse der Sprühvorrichtung bevorzugt ein Abteil zum Einsetzen der Stromversorgung und, falls gewünscht, können die Strahlungsquelle und der Hochspannungsgenerator im Inneren des Gehäuses aufgenommen werden. Die Aktivierung und Deaktivierung des Generators kann mit Hilfe eines benutzersteuerbaren Schalters bewirkt werden, der einen Teil eines elektrischen Schaltkreises bildet, welcher die Anschlußmittel und die Stromversorgung (im Gebrauch) enthält.
• Die Exponierung der Gruppe (beispielsweise zum Steuern des Ein- und Ausschaltens des Generators) kann mit Hilfe eines benutzersteuerbaren Bedienungselementes gesteuert werden. Im Falle einer Sprühvorrichtung kann das Bedienungselement dazu dienen, die Zufuhr von Material zum Auslaß der Vorrichtung zu steuern, und kann auch mit einem beweglichen Maskierelement gekoppelt sein, so daß die Gruppe in Reaktion auf eine Zufuhr von Material zum Sprühauslaß exponiert wird, um Hochspannung zur Anlegung an das Material zu erzeugen und dadurch einen Sprühnebel von elektrisch aufgeladenem Material abzugeben. In einer typischen Ausführungsform umfaßt die Sprühvorrichtung einen benutzerbetätigbaren Auslöser zum Aufbringen von Druck auf das elektrostatisch versprühbare Material, das in einem Vorratsbehälter oder sonstigen Behälter enthalten ist (z. B. in Form einer Einrichtung vom Kolben- und Zylindertyp oder in Form eines komprimierbaren Behälters), um die Zufuhr von Material zum Sprühauslaß zu bewirken, und der Auslöser ist mit einem Maskierelement gekoppelt, welches relativ zu der Gruppe (translatorisch oder rotierend) bewegt wird, um die Gruppe der Umgebungsstrahlung oder der Strahlung aus einer zugeordneten Strahlungsquelle auszusetzen bzw. vermehrt auszusetzen. Alternativ kann das Maskierelement weggelassen und die Strahlungsquelle in Reaktion auf eine Betätigung des Auslösers eingeschaltet werden, wodurch die Gruppe beim Betätigen des Auslösers zwecks Materialzufuhr zum Sprühauslaß bestrahlt wird.
• Falls die Strahlungsquelle verwendet wird, kann sie einem zweifachen Zweck dienen, und zwar der Erzeugung von Licht zur Bestrahlung der photosensitiven Gruppe und zum Erzeugen von Licht zum Beleuchten des zu besprühenden Objektes bzw. Zieles. Zusätzlich kann die Strahlungsquelle dazu dienen anzuzeigen, ob die Vorrichtung in Betrieb ist oder nicht.
• Wie in der EP-A-468735 und 468736 und der PCT-A-WO94/13063 offenbart, ist es bei manchen Anwendungen wünschenswert, eine bipolare Ausgangshochspannung zu erzeugen, beispielsweise zum Unterdrücken von elektrischen Schlägen und/oder um das Sprühen von elektrisch isolierenden Materialien wie Kunststoffen, menschlichem Haar usw. zu ermöglichen, die sonst schwierig zu besprühen sind. Der Generator kann bei solchen Anwendungen zur Erzeugung eines bipolaren Ausganges ausgebildet sein, z. B. mit einer Ausgangsfrequenz wie in der EP-A-468735 und 468736 offenbart. Beispielsweise kann der Hochspannungsausgang des Generators mit einer gewünschten Frequenz (die benutzergesteuert sein kann) mit Hilfe einer elektrischen Schaltung elektronisch geschaltet werden, die dem Generator zum Erzeugen eines bipolaren Ausganges zugeordnet ist, z. B. unter Verwendung von Hochspannungsschaltanordnungen, wie sie in der PCT-A- WO94/13063 offenbart sind. Alternativ kann der Generator zwei Gruppen von photosensitiven Elementen aufweisen, wobei die Gruppen so konfiguriert sind, daß sie eine jeweilige positive und negative Ausgangshochspannung erzeugen, und Steuermittel können vorgesehen werden, welche die Gruppen abwechselnd bestrahlen (entweder mit Umgebungsstrahlung/Umgebungslicht oder mit Strahlung/Licht, die bzw. das von einer oder mehrerer zugeordneter Strahlungsquellen erzeugt wird), so daß der zusammengesetzte Ausgang zwischen positiven und negativen Werten mit einer Frequenz hin und her wechselt, die von den Steuermitteln bestimmt wird.
• In einer speziellen Ausführungsform kann die Sprüh- oder Ionisiervorrichtung zwei Hochspannungsgeneratoren von dem oben erörterten Festkörpertyp mit strahlungsempfindlichen Schaltmitteln von der in der internationalen Anmeldung Nr. WO94/13063 offenbarten Art aufweisen, die zum Umschalten des Generators so angeordnet sind, daß eine bipolare Spannung an den Ort oder die Stelle angelegt wird, von welcher ein Sprühnebel oder Strahl von Ionen aus erzeugt werden soll, wobei die positive Spannung von dem einem Generator und die negative Spannung von dem anderen Generator abgeleitet wird. Beispielsweise kann jeder Generator an den genannten Ort über jeweilige strahlungsempfindliche Schaltmittel angeschlossen sein und ein Steuerschaltkreis kann vorgesehen sein, um die Schaltmittel abwechselnd mit einer vorgegebenen Periodizität zu betreiben, indem die jedem einzelnen Schaltmittel zugeordneten Strahlungsquellen gesteuert werden.
• Im Falle einer ionenstromerzeugenden Vorrichtung, wie einem Raumionisierer, kann der Generator zur Zufuhr von Hochspannung zu einem oder mehreren Anschlüssen ausgelegt sein, z. B. spitzen Elektroden, um einen oder mehrere Ströme von elektrisch geladenen Ionen zu erzeugen. Beispielsweise kann die Gruppe von spannungserzeugenden Elementen auf einem Gehäuse vorgesehen werden, das zur Anordnung auf einer horizontalen Oberfläche wie einem Sims, Tisch od. dgl. bestimmt ist, und die Gruppe kann zwischen Erde (über die Basis des Gehäuses) und einen Anschluß geschaltet sein, an welchem der Strom von Ionen erzeugt wird. Der Anschluß kann an einem Scheitel oder einem zugespitzten Ort des Gehäuses angeordnet und in Form einer kleindurchmessrigen Elektrode sein. In einer anderen Ausführungsform eines Ionisierers kann die Gruppe zwischen zwei Anschlüssen angeschlossen und zur Erzeugung von Strömen von gegensätzlich geladenen Ionen ausgebildet sein, oder es können zwei Gruppen an jeweilige Anschlüsse angeschlossen und so angeordnet sein, daß ein Anschluß positiv geladenen Ionen erzeugt, während der andere negativ geladene Ionen erzeugt.
• Die Erfindung wird nun anhand eines Beispieles unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 eine schematische Ansicht einer elektrostatischen Lufterfrischungs- und -reinigungsvorrichtung ist;
• Fig. 2 eine schematische Ansicht einer autarken Sprühvorrichtung für den Handgebrauch zur Verwendung beispielsweise beim Versprühen von Körperpflege- und -hygieneprodukten wie Parfums, Deodorants usw. ist;
• Fig. 3 eine schematische Ansicht ist, welche einen Spannungsgenerator mit einer Gruppe von in Serie geschalteten spannungserzeugenden Einrichtungen ist;
• Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 ist, die jedoch eine unterschiedliche Schaltanordnung zeigt;
• Fig. 5 eine schematische Ansicht eines Teiles einer Gruppe von spannungserzeugenden Elementen ist, welche ein Herstellungsverfahren veranschaulicht;
• Fig. 6 eine Ansicht ähnlich Fig. 5 ist, welche eine Konfiguration der Gruppe zeigt, bei welcher der Spannungsausgang der Gruppe maximiert ist;
• Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 5 ist, welche eine alternative Konfiguration der Gruppe zeigt, die eine geringere Ausgangsspannung, jedoch einen höheren Ausgangsstrom im Vergleich zu der Konfiguration von Fig. 6 erzeugt; und
• Fig. 8 eine schematische Ansicht einer bipolaren Form von Spannungsgenerator ist.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist die Lufterfrischungs- und -reinigungsvorrichtung allgemein von der Form, die in der veröffentlichten internationalen Patentanmeldung Nr. WO95/06521 beschrieben ist, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen wird. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 10 auf, dessen Bodenwand 12 dazu bestimmt ist, in Gebrauch auf einer allgemeinen horizontalen Oberfläche abgestellt zu werden, wie einer Tischplatte, einem Sims od. dgl. Das Gehäuse 10 ist mit einem Abteil 14 ausgestattet, zu welchem Zugang durch Entfernen einer Abdeckung 15 erlangt werden kann, so daß eine die zu versprühende Flüssigkeit enthaltende Patrone 16 in das Abteil eingesetzt werden kann. Die Flüssigkeit ist eine solche, die zum elektrostatischen Versprühen geeignet ist, und wird so gewählt, daß sie Eigenschaften hat, die für den beabsichtigten Gebrauch der Vorrichtung geeignet sind, d. h. in diesem Fall hat die Flüssigkeit aromatisierende und/oder luftreinigende Eigenschaften. Die Patrone 16 ist im Inneren eines Abteils aufgenommen, welches von Seitenwänden 17 und einer Bodenwand 19 definiert wird. Eine Kapillarstruktur 22, die in Form eines Rohres sein kann (jedoch alternativ ein Dochtmaterial, z. B. ein Schaummaterial, wie es in der internationalen Patentanmeldung Nr. WO93/06937 offenbart ist, oder ein fasriges Material oder Kunststoffmaterial, wie es in der EP-A-120633 offenbart ist, sein kann), ist im Inneren der Patrone so montiert, daß sie allgemein vertikal ist (d. h. allgemein senkrecht zur horizontalen Bodenwand 18 der Patrone), und ihr unteres Ende ist nahe der Bodenwand 18 angeordnet, um die Flüssigkeitszufuhr zum Rohr 22 aufrechtzuerhalten, wenn der Flüssigkeitspegel sich der Bodenwand 18 nähert. Das obere Ende des Kapillarrohres 22 ragt durch eine Kappe 24 der Patrone und durch eine Öffnung 25 in der Abdeckung 15 vor.
• Die Patrone 16 ist dafür ausgelegt, eine Verbindung der darin enthaltenden Flüssigkeit mit dem Hochspannungsausgang eines Hochspannungsgenerators 28 herzustellen. Die Verbindung kann auf viele Arten erreicht werden, wie in der EP-A-486198 erörtert; bei der dargestellten Ausführungsform ist die Patrone aus einem elektrisch isolierenden Material wie Nylon gebildet und mit einem elektrischen Kontakt 30 versehen. Der Kontakt 30 ist so angeordnet, daß, wenn die Patrone richtig in das von den Wänden 17 begrenzte Abteil eingesetzt ist, der Kontakt 30 mit einem Anschluß 32 ausgerichtet ist, welcher an den Hochspannungsausgang des Generators 28 angeschlossen ist.
• Der Spannungsgenerator 28 ist eine Festkörpervorrichtung mit einer großen Gruppe von einzelnen photovoltaischen Elementen, die in Serie geschalten sind, um eine hohe Ausgangshochspannung als Reaktion auf eine Bestrahlung mit Licht oder einer anderen elektromagnetischen Strahlung, wie Infrarot, zu erzeugen. Die Bestrahlung wird mit Hilfe einer strahlungserzeugenden Einrichtung, wie einer Leuchtdiode (LED) 40, erreicht, die Teil eines Niederspannungsschaltkreises ist, der einen benutzerbetätigbaren Schalter 44 und eine Niederspannungsquelle 41 enthält, z. B. eine oder mehrere Niederspannungsbatterien (welche aufladbar sein können). Der Niederspannungsschaltkreis und der Generator 28 sind über die Bodenwand 12 des Gehäuses geerdet. Das Schließen und Öffnen des Schalters 44 bewirkt ein Ein- und Ausschalten der LED 40, wodurch die Bestrahlung der photovoltaischen Elemente des Generators 28 gesteuert wird. Somit dient ein Schließen des Schalters dazu, den Generator zu bestrahlen und eine Schwachstrom-Ausgangshochspannung, typischerweise in der Größenordnung von 5 bis 15 kV, zu erzeugen, und im Betrieb wird diese Spannung an den Flüssigkeitsinhalt der Patrone 16 angelegt, um das elektrostatische Versprühen der Flüssigkeit aus dem Rohr 22 zu bewirken. Falls notwendig, kann eine optische Einrichtung, wie eine Linse, der LED 40 zugeordnet werden, um zu gewährleisten, daß die Strahlung gleichmäßig über die Gruppe von spannungserzeugenden Elementen verteilt wird.
• Das Kapillarrohr 22 ist dafür ausgebildet, einen ausreichenden Kapillaranstieg zu liefern, wenn es vertikal angeordnet wird, um Flüssigkeit von der Patrone zu seiner obersten Spitze zu fördern, unabhängig von dem Flüssigkeitsniveau in der Patrone. Dies kann durch entsprechendes Dimensionieren des Kapillarrohres und Auswahl des Materials, aus dem es gefertigt ist, erreicht werden. Ein geeignetes Material ist ein Polymermaterial wie Nylon, Polyolefine, Polyacetal, Polyetheretherketone oder PTFE, welches durch die zu versprühende Formulierung entsprechend benetzt wird, d. h. der Kontaktwinkel sollte im wesentlichen Null sein. Das Rohr 22 wird im allgemeinen eine enge Bohrung haben, die einen runden oder sonstigen Querschnitt haben kann, und eine verhältnismäßig dünne Wand. Im Betrieb wird die Flüssigkeit ausschließlich durch die Kapillarwirkung des Rohres zur obersten Spitze des Rohres befördert, wo sie durch die an die Flüssigkeit angelegte Hochspannung zu Strömungsfäden gezogen wird, welche von der Spitze des Rohres austreten und zu elektrisch geladenen Tröpfchen aufbrechen, wobei die Tröpfchen von der Rohrspitze weg und hin zu Gegenständen und Strukturen in der Umgebung gezogen werden, die sich auf Erdpotential befinden. Typischerweise wird die Vorrichtung in Räumen verwendet und die Wände, die Decke und der Boden werden daher verhältnismäßig weit entfernte Ziele bilden, gegen welche die Teilchen gezogen werden.
• Obwohl in Fig. 1 die Hochspannung am oberen offenen Ende des Rohres 22 durch die Flüssigkeit hindurchgeleitet wird, kann sie in einer alternativen Ausführungsform an die Flüssigkeit an oder nahe dem oberen Ende des Rohres 22 über eine gesonderte elektrische Leitung oder eine leitfähige Bahn angelegt werden, anstelle über die Flüssigkeit in der Patrone 16 und im Rohr 22 selbst.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 2 weist die gezeigte Vorrichtung eine Haupteinheit 70 auf, die geeignet dimensioniert ist, um in der Hand gehalten werden zu können. Die Einheit 70 umfaßt eine Düse 72, welcher das zu versprühende Material beispielsweise durch passive Zufuhr zugeführt wird, wobei die Düse in Form eines Dochtmaterials ist, wie es beispielsweise in der EP-A- 120633 oder der EP-A-607182 offenbart ist, und zwar von einem Vorrat an Flüssigkeit, der im Inneren der Haupteinheit enthalten ist. Die Einheit 70 ist mit einer entfernbaren Kappe 73 versehen. Hochspannung, z. B. 8 kV oder mehr, wird an die Flüssigkeit im Betrieb in Reaktion auf ein Niederdrücken eines Druckknopfes 74 angelegt, wodurch die Abgabe der Flüssigkeit als Sprühnebel auf die in der EP-A-120633 oder EP-A-607182 offenbarten Art bewirkt wird. Die Hochspannung wird von einem Festkörper-Hochspannungsgenerator erzeugt, der eine Gruppe 78 aus einzelnen photovoltaischen Elementen umfaßt, wobei die Gruppe auf einer Oberfläche der Einheit 70 montiert ist, die gegenüber dem Umgebungslicht abgeschirmt ist, bis die Kappe 73 entfernt wird. Das Entfernen der Kappe 78 dient dazu, die Gruppe 73 dem Umgebungslicht auszusetzen, wodurch - oder die Notwendigkeit einer Stromversorgung - Hochspannung zum Anlegen an die Flüssigkeit erzeugt wird, wenn oder bevor diese an der Spitze der Düse austritt. Der Sprühvorgang kann eingeleitet werden, indem der Druckknopf niedergedrückt wird, was dazu dient, einen Schaltkreis zu schließen, welcher das Anlegen der Hochspannung an die Flüssigkeit ermöglicht. Alternativ ist es vorstellbar, daß der Druckknopfschalter überhaupt weggelassen wird, in welchem Fall das Sprühen direkt als Folge des Entfernens der Kappe zur Exponierung der Gruppe 78 eingeleitet wird. Das Sprühen kann dann beendet werden, indem die Kappe 73 wieder aufgesetzt wird, um die Gruppe 73 vor dem Umgebungslicht zu verbergen.
• In einer Modifikation kann anstelle der Notwendigkeit, die Kappe 73 zu entfernen, um die Gruppe 78 zu bestrahlen, die Kappe drehbar auf der Einheit 70 montiert und mit einer Öffnung oder einem Fenster ausgestattet sein, welches bei einer entsprechenden Verdrehung der Kappe in Ausrichtung mit der Gruppe 78 gebracht wird, wodurch die Gruppe dem Licht ausgesetzt wird. Bei einer solchen Modifikation kann der Schalter 74 (falls erforderlich) an einem anderen Ort angeordnet werden, damit er zugänglich ist.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 3 weist eine Form von Spannungsgenerator, der zur Verwendung bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 geeignet ist, eine große Gruppe von photovoltaischen Elementen 100 auf einem Substrat (nicht gezeigt) auf. Die Elemente 100 können als höchstintegrierte Gruppe (VLSI) mit Hilfe herkömmlicher Techniken erzeugt werden, die bei der Herstellung von elektronischen Mikrochips verwendet werden. Sie sind in Spalten und Zeilen verteilt und wie gezeigt in Serie geschaltet, so daß sie gemeinsam eine Ausgangshochspannung an Anschlüssen 102, 104 erzeugen. Bei dieser Ausführungsform steuert ein Schaltelement 106 den Hochspannungsausgang. Das Schaltelement kann beispielsweise eine lichtempfindliche Hochspannungsdiode umfassen, wie in der internationalen Patentanmeldung Nr. WO94/13063 beschrieben. In diesem Fall kann das Schaltelement 106 durch Ein- und Ausschalten einer Strahlungsquelle gesteuert werden, wie einer Leuchtdiode 108, die mit der Hochspannungsdiode 106 auf die in der internationalen Patentanmeldung Nr. WO94/13063 offenbarten Weise verkapselt ist. Die Strahlungsquelle bildet einen Teil eines Niederspannungsschaltkreises, der eine Batterie 110 und einen benutzerbetätigbaren Schalter 112 enthält.
• So kann beispielsweise in dem Fall, wo die photovoltaischen Zellen 100 dazu bestimmt sind, dem Umgebungslicht ausgesetzt zu werden, falls notwendig die Schaltdiode 106 gegenüber dem Umgebungslicht (oder einer anderen Lichtquelle, die zum Bestrahlen der Gruppe verwendet wird) abgeschirmt werden, so daß die Diode 106 nur von der durch die Quelle 108 ausgesandten Strahlung beeinflußt ist. Die Gruppe kann dem Umgebungslicht kontinuierlich ausgesetzt sein, oder eine Abdeckung oder eine andere Art von Abschirmanordnung kann vorgesehen sein, so daß die Gruppe nur bei einem Entfernen oder Verschieben der Abdeckung oder Abschirmung exponiert ist. In beiden Fällen wird die Hochspannung nur dann an den Anschluß angelegt, wenn das Schaltelement 106 durch Betrieb des benutzerbetätigbaren Schalters 112 in den leitenden Zustand versetzt wird. In einer Modifikation kann das Hochspannungsschaltelement 106 durch eine andere Form von elektronischer Schalteinrichtung gebildet werden, wie einem Feldeffekttransistor. Obwohl das Schaltelement 106 zwischen der Gruppe und dem Hochspannungsausgangsanschluß 102 angeschlossen gezeigt ist, kann es stattdessen zwischen der Gruppe und dem Niederspannungsanschluß 104 angeschlossen werden. Auch können, obwohl nur ein Schaltelement gezeigt ist, davon mehrere in Serie geschaltet und so angeordnet sein, daß sie im wesentlichen gleichzeitig in den leitenden Zustand versetzt werden, z. B. durch Strahlung aus einer gemeinsamen Lichtquelle.
• Fig. 4 zeigt eine Modifikation, bei welcher die Gruppe in Unter-Sätze 118 von spannungserzeugenden Elementen 100 unterteilt ist, wobei jeder Unter-Satz ein zugeordnetes Schaltelement 120 hat, die alle so angeordnet sind, daß sie im wesentlichen gleichzeitig leitend gemacht werden können. Jeder Unter-Satz 118 ist über die Schaltelemente 120 mit dem nächsten in Serie geschaltet. Somit dient jedes Schaltelement 120 im Effekt dazu, einen Anteil der Gesamtspannung hinein- oder herauszuschalten. Beispielsweise kann jeder Unter-Satz 118 ausreichende spannungserzeugende Elemente 100 umfassen, um beispielsweise 100 V zum Gesamtspannungsausgang beizutragen.
• Die Schaltelemente 120 können auf dem selben Substrat wie die spannungserzeugenden Elemente 100 ausgebildet und strahlungsempfindlich sein, z. B. in Form von photovoltaischen Schaltern, die durch Strahlung von jeweiligen Lichtquellen (z. B. LEDs) oder einer gemeinsamen Lichtquelle in den leitenden Zustand versetzt werden. Wenn sie auf dem selben Substrat ausgebildet sind, können entsprechende Abschirmmittel erforderlich sein, und die Schaltelemente 120 gegenüber dem Lichtabzuschirmen, welchem die photovoltaischen Zellen ausgesetzt sind, wenn letztere beispielsweise dem Umgebungslicht ausgesetzt werden. Alternativ können die Schaltelemente 120 andere Formen einnehmen, wie die von Feldeffekttransistoren (z. B. MOSFETs), deren Gatespannungen optoelektronisch gesteuert und/oder von Abgreifspannungen geeigneter Größe aus der Gruppe abgeleitet werden können.
• In Fig. 4 dienen die Schaltelemente 120, wenn sie leitend sind, dazu, alle Unter-Sätze in Serie zu schalten, um einen Hochspannungsausgang am Anschluß 102 zu erzeugen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, mehr als einen Ausgangsanschluß zu haben und die Schaltelemente selektiv zu betreiben, so daß alle oder nur bestimmte Kombinationen von Unter-Sätzen gemäß der Art des auszuführenden Sprühvorganges in Betrieb gesetzt werden. Die Auswahl kann unter der Steuerung des Benutzers erfolgen (z. B. mit Hilfe einer auf der Vorrichtung entsprechend positionierten Steuerung), wenn der Benutzer beispielsweise Kontrolle über die Entfernung zwischen der Vorrichtung und einem Ziel haben muß, ab welcher ein Sprühvorgang beginnen kann. Alternativ kann die Auswahl voreingestellt sein, so daß ein einheitliches Design des Spannungsgenerators bei Verschiedenen Vorrichtungen verwendet werden kann, die für verschiedene Anwendungen bestimmt sind, welche unterschiedliche Ausgangsspannungen benötigen. Beispielsweise können wie in Fig. 4 dargestellt andere Schaltelemente 120 zwischen der Gruppe und Ausgangsanschlüssen, wie 102A... usw., angeschlossen sein. Auf diese Weise kann, wenn beispielsweise das Element 120, welches dem Anschluß 102 zugeordnet ist, nicht bestrahlt oder sonstwie in seinen leitenden Zustand geschaltet ist, eine geringere Spannung über den Anschluß 102A usw. von der Gruppe abgenommen werden.
• Wie oben angegeben, werden unterschiedliche Anwendungen Spannungsgeneratoren mit unterschiedlichen Ausgangsspannungen erfordern. Zwecks einfacher und wirtschaftlicher Herstellung kann die Gruppe von spannungserzeugenden Elementen oder Zellen zunächst gemäß einem gemeinsamen Design gefertigt und anschließend gemäß der geforderten Ausgangsspannungs- und -stromcharakteristik kundenspezifisch angepaßt werden. So kann beispielsweise, wie in Fig. 5 gezeigt, die Gruppe zunächst auf einem Substrat mit m Zeilen und n Spalten von spannungserzeugenden Elementen 100 gefertigt werden, wobei leitfähige Bahnen 15CR und 150C jedes Element mit seinen unmittelbaren zeilen- und spaltenweisen Nachbarn Verbindet. In Fig. 5 bilden die Elemente auf der linken und der rechten Seite die Endspalten der Gruppe. Bevor die Gruppe von Fig. 5 Verwendet werden kann, muß sie durch Eliminieren bestimmter leitender Bahnen 150R und/oder 150C entsprechend konfiguriert werden. Die Entfernung kann mit jeder geeigneten Technik bewirkt werden, wie einem Ätzen, und kann in einem Schritt durch Verwendung einer Maske bewirkt werden, die jene leitender Bahnen schützt, welche intakt bleiben sollen. Die Gruppe wird während der anfänglichen Fertigung oder anschließend auch mit Ausgangsanschlüssen, wie den Anschlüssen 102, 104, die in Fig. 3 gezeigt sind, ausgestattet.
• Fig. 6 zeigt eine Konfiguration, welche jener der Fig. 3 und 4 entspricht. In diesem Fall wurde das Ätz- oder sonstige Entfernungsverfahren dazu verwendet, alle Elemente 100 in einer Serienschaltung anzuordnen, indem die meisten, aber nicht alle der spaltenweise leitenden Verbindungen 150C entfernt wurden. Nur jene Bahnen 150C, die notwendig sind, um aufeinanderfolgende Zeilen seriell miteinander zu verbinden, wurden intakt gelassen. So ist in einer Gruppe, welche m · n Elemente enthält, die jeweils ein Spannungsausgangsvermögen von 0,45 V haben, die aus der Gruppe erzielbare Gesamtspannung bei dieser Konfiguration 0,45 mn Volt.
• Fig. 7 zeigt eine alternative Konfiguration, bei welcher zumindest einige der spannungserzeugenden Elemente parallel zueinander gruppiert sind. So können, wie gezeigt, aufeinanderfolgende Zeilenpaare miteinander verbunden sein, indem die entsprechenden spaltenweisen leitender Bahnen 105C intakt gelassen werden, und jedes Zeilenpaar 152K, 152L, 152M.... ist in Serie mit den anderen geschaltet. In einer Gruppe, welche m · n Elemente umfaßt, von denen jedes ein Spannungsausgangsvermögen von 0,45 V hat, ist die aus der Gruppe mit der Konfiguration von Fig. 7 erzielbare Gesamtspannung 0,45 mn/2 Volt, d. h. weniger als jene von Fig. 6, jedoch mit einem höheren Ausgangsstrom.
• Es versteht sich, daß die Fig. 6 und 7 lediglich Beispiele von verschiedensten Konfigurationen sind, die eingenommen werden können. In einigen Fällen kann beispielsweise die Eliminierung von leitenden Bahnen dazu führen, daß einige der Elemente 100 vom Rest der Gruppe isoliert sind, so daß sie überhaupt nicht zu der aus der Gruppe erzielten Ausgangsspannung beitragen. Auch kann anstelle eines anfänglichen Fertigens der Gruppe in einer Form, in der alle Elemente 100 elektrisch mit ihren Nachbarn verbunden sind, wie in Fig. 5 gezeigt, in einem alternativen Herstellungsverfahren die Gruppe anfänglich so erzeugt werden, daß alle Elemente 100 voneinander isoliert sind, und die gewünschte Konfiguration von Serien- oder Serien/Parallel-Verbindungen kann anschließend durch Ablagern oder sonstiges Aufbringen von leitfähigen Verbindungen auf das Substrat an Orten zwischen jenen Elementen 100 aufgebracht werden, die in Serie und/oder parallel verbunden werden sollen.
• Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen erzeugt der Spannungsgenerator einen einpoligen Ausgang. Wie früher erörtert, kann es in einigen Fällen wünschenswert sein, einen bipolaren Ausgang zu erzeugen - z. B. aus Gründen der Unterdrückung von elektrischen Schlägen und/oder für das Besprühen von Zielen isolierender Natur, wie in der EP-A-468735 und 468736 offenbart.
• Fig. 8 veranschaulicht eine Form von bipolarem Hochspannungsgenerator gemäß der Erfindung. Der Generator umfaßt zwei Gruppen 300A und 300B von photovoltaischen Zellen, die so angeordnet sind, daß die Gruppe 300B eine positive Hochspannung auf einer Leitung 302 erzeugt, während die Gruppe 300B eine negative Hochspannung auf einer Leitung 304 erzeugt. Diese Spannungen sind an einen Ausgangsanschluß 306 des Generators über jeweilige Hochspannungsschalter 308A, 308B gekoppelt. Diese Schalter können von jeder beliebigen geeigneten Form sein, wie z. B. die zuvor beschriebene, zwecks einfacher Darstellung sind sie jedoch als strahlungsempfindlich gezeigt, wobei jedem Schalter eine Strahlungsquelle 310A und 310B, wie eine Leuchtdiode, zugeordnet ist. Jede Quelle 310A, B wird durch einen Kontroller 312 so gesteuert, daß sie beide die Schalter 308A, B abwechselnd öffnen und schließen, wodurch sie abwechselnd den positiven und den negativen Hochspannungsausgang der Gruppen 300A, B an den Ausgangsanschluß 306 anlegen. Die Frequenz der am Anschluß 306 erzeugten Wechselspannung wird durch den Kontroller 312 bestimmt und kann gemäß den Lehren der EP-A- 468735 und 468736 gewählt werden.
• Obwohl die Gruppen 300A und 300B getrennt gezeigt sind, können sie von einem gemeinsamen Substrat getragen sein und Unter- Sätze einer größeren Gruppe sein, die entsprechend konfiguriert worden ist, und zwar im allgemeinen auf die in Zusammenhang mit den Fig. 5 bis 7 beschriebene Art und Weise.

Claims (20)

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Sprühnebels oder Stromes von elektrisch geladenen Teilchen, mit Mitteln (22 oder 72), die einen Ort definieren, von welchem der genannte Sprühnebel oder Strom aus erzeugt wird, und einem Spannungsgenerator (28 oder 78) zum Erzeugen einer Hochspannung zwischen dem genannten Ort und der Umgebung, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator eine große Festkörper-Gruppe von einzelnen strahlungsempfindlichen spannungserzeugenden Elementen (100) aufweist, die untereinander verbunden sind, um eine Hochspannung zu erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 in Form einer elektrostatischen Sprühvorrichtung mit einem Auslaß (22), aus dem elektrostatisch zu versprühendes Material abgegeben werden kann, wobei der Auslaß dem genannten Ort zugeordnet ist und die Gruppe von Elementen (100) untereinander verbunden ist, um eine Hochspannung zu erzeugen, die ausreicht, um das elektrostatische Versprühen des Materials aus der Vorrichtung zu bewirken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die genannten Elemente (100) so untereinander verbunden sind, daß sie eine Ausgangsspannung von zumindest 1 kV erzeugen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welche für einen Handgebrauch geeignet ist oder eine solche Größe hat, daß sie als autarke Einheit mit einer Hand getragen werden kann.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Gruppe so angeordnet ist, daß sie durch Umgebungsstrahlung bestrahlt wird (Fig. 2).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit Mitteln (73) zum selektiven Aussetzen und Abschirmen der Gruppe gegenüber der bzw. von der Umgebungsstrahlung.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die genannten Mittel in Form einer Strahlungsabschirmungseinrichtung (73) sind, die zwischen Stellungen beweglich ist, in welcher sie die Gruppe vor der Umgebung verbirgt oder dieser aussetzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Abschirmeinrichtung eine entfernbare Abdeckung (73) aufweist, welche, wenn sie auf der Vorrichtung befestigt oder angebracht ist, eine Bestrahlung der Gruppe verhindert, jedoch eine Bestrahlung gestattet, wenn sie entfernt ist, wobei die Schaltwirkung so durch Entfernen und Wiederaufsetzen der Abdeckung bewirkt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei welcher die Abschirmung/Abdeckung (73) einstellbar ist, um das Ausmaß an Exponierung der Gruppe gegenüber der Umgebungsstrahlung zu variieren.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Gruppe zur Bestrahlung durch eine Strahlungsquelle (40) angeordnet ist, die einen Teil der Vorrichtung bildet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei welcher das Exponieren der Gruppe mit Hilfe eines benutzersteuerbaren Betätigungselementes gesteuert wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher das Betätigungselement die Zufuhr von Material zum Auslaß der Vorrichtung steuert.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Generator (Fig. 8) zum Erzeugen eines bipolaren Ausganges ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit zwei der genannten Gruppen (300A, 300B) und Mitteln zum abwechselnden Verwenden ihrer Spannungsausgänge, um einen bipolaren Ausgang zu erzeugen.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Gruppe in eine Vielzahl von Unter- Sätzen (118) der genannten spannungserzeugenden Elemente (100) unterteilt ist, wobei jedem Unter-Satz ein jeweiliges Schaltelement (120) zugeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher die Schaltelemente (120) strahlungsempfindlich sind und Mittel zum Bestrahlen der Schalter vorgesehen sind, um sie zum Untereinanderverbinden der Unter-Sätze in Betrieb zu setzen.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der oder jeder Hochspannungsgenerator (28 oder 78) eine Festkörper-Gruppe von spannungserzeugenden Elementen (100) in einer Matrix aufweist, die m Zeilen und n Spalten aufweist, wobei leitende Pfade jedes Element in jeder Zeile mit seinen zeilenweisen Nachbarn elektrisch verbinden und die Zeilen elektrisch untereinander verbinden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei welcher die spannungserzeugenden Elemente (100) elektrisch in einer Konfiguration so zusammengeschaltet sind, daß im Betrieb die Gruppe eine Ausgangsspannung von zumindest 1 kV erzeugt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher der Spannungsgenerator eine erste große Festkörper-Gruppe (300A) von spannungserzeugenden Elementen, die untereinander verbunden sind, um eine positive Hochspannung zu erzeugen, eine zweite große Festkörper-Gruppe (300B) von spannungserzeugenden Elementen, die untereinander verbunden sind, um eine negative Hochspannung zu erzeugen, und Mittel (308A, 308B) zum Kombinieren der Spannungen aus der ersten und der zweiten Gruppe aufweist, um einen bipolaren Hochspannungsausgang (306) zu bilden.

20. Generator nach Anspruch 19, bei welchem die erste und die zweite Gruppe (300A, 300B) Unter-Sätze einer einzigen großen Gruppe von spannungserzeugenden Elementen sind, die von einem Substrat getragen sind.