[發明專利]用于霧化粘稠液體及懸浮液的超聲波噴霧裝置

無效

• 申請號: 201310383192.4
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103599867A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 咸威
• 申請（專利權）人: 咸威
• 主分類號: B05B17/06
• 分類號: B05B17/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及一種液體噴霧裝置，特別是涉及一種用于霧化粘稠度較高或含有微小固體顆粒的懸浮液的超聲波噴霧裝置，屬于超聲波霧化領域。

背景技術

液體霧化是通過對液體施加機械能而使之分散撕裂或施加熱能使之汽化成細小顆粒的過程。加熱方式的霧化裝置轉換效率普遍偏低，而且其不適合使用在某些霧化液體不能受熱的醫療或化工領域。

自20世紀70年代以來，超聲波霧化作為一種新型的液體霧化技術被廣泛應用于醫療、民用、工業、科研等各個領域。超聲波霧化是利用超聲波換能器發出的高頻振蕩將處于換能器表面的液體撕裂成微小的顆粒。該超聲波換能器通常由一個壓電陶瓷圓片構成，通過加載與壓電陶瓷諧振頻率相同的電子脈沖來驅動超聲波換能器振動。此種超聲波霧化裝置通常頻率較高，為1MHz至3MHz之間，且由于單純依靠壓電晶片的振動其工作效率較低，通常要加載10W以上的電功率才可將純水霧化，20W的電功率僅能提供300ml／h的純水霧化量。另外，霧化液體的粘度很受限制，通常不能超過1.2cps，所以此種超聲波霧化裝置只適合于霧化水、酒精或類似溶液。并且在空載(無液體)的時候，低效率的高頻振蕩換能器會瞬間升溫至200℃以上，致使換能器燒毀，所以該種超聲波霧化裝置必須完全浸在液體中工作，從而使該霧化裝置通常需要一個儲水池且只能自下而上地霧化，只有通過施加一定的導流氣體才能將液霧吹送到其他方向，這一缺陷也讓該種霧化裝置在許多實際應用中受到很大限制。

20世紀90年代末、21世紀初，一種利用微孔金屬片和壓電晶片相結合的超聲波霧化技術開始被應用。該技術利用蝕刻或激光在一薄金屬片(通常為鎳合金、不銹鋼或鈦合金)中心區域加工出許多很細的微孔，孔徑一般在幾微米到十幾微米，數量在幾千到幾萬不等，然后將環形壓電陶瓷片粘接在微孔金屬片上，通過環形壓電陶瓷片的徑向振動帶動微孔金屬片中心區域的厚度方向振動，液體流經微孔金屬片中心區域時被撕裂霧化，霧化的顆粒穿過微孔在金屬片的另一側被噴出。由于該霧化裝置使用了壓電陶瓷片的徑向頻率，超聲頻率一般在100kHz至200kHz之間。該超聲波霧化裝置由于利用的杠桿原理，使得微孔金屬片中心的振幅較單一的壓電陶瓷片有了很大提高，且整個霧化裝置的效率也大大提高，一般只需要3V至5V的驅動電壓，0.5W-1W的功率就可以將純水霧化。而且該霧化裝置不需要完全浸在水中，其基本實現對任意方向的霧化，且不需要儲水裝置。由于此種超聲波霧化裝置具有緊湊小巧和低功率的優點，其被廣泛應用于便攜式霧化器、加濕器、香薰機等領域。但是，由于微孔金屬片的金屬疲勞性、微孔容易堵塞等原因，該超聲波霧化裝置的穩定性和壽命較低，且由于不能加載較大的功率，該霧化裝置的霧化量一般較小，不超過100ml／h。并且雖然利用了杠桿原理，但金屬片的振幅依然有限，且微孔過小極易堵塞，使得該種霧化器與傳統的高頻壓電陶瓷片霧化器一樣，無法霧化粘稠度較高的液體。

由于現有的超聲波霧化裝置均無法霧化粘稠度較高或含有固體雜質的液體，且霧化量較低，使得超聲波霧化通常只能用于空氣加濕、香薰美容等領域。對于特殊液體材料的噴涂、化工制造、化學分析等領域，超聲波霧化技術一直很難被應用。

發明內容

本發明是鑒于這種問題而提出的，其目的是提供一種利用超聲波變幅桿和聲表面波霧化原理的超聲波噴霧裝置，通過超聲波變幅桿增大超聲波換能器發出的超聲波的振幅，使得粘稠度較大的液體或固體顆粒懸浮液可以被霧化，并通過施加特定走向的壓縮氣體將液霧均勻噴出。

本發明所述一種用于霧化粘稠液體及懸浮液的超聲波噴霧裝置，其包括后座、換能器、外殼、電氣端口、進液端口和進氣端口。所述的換能器連接在后座的前側，外殼罩在換能器外并與后座前側連接，后座的后側分別連接電氣端口、進液端口和進氣端口。所述外殼的內側前半部分為圓錐筒狀結構，后半部分為圓筒狀結構，外殼前端面中心位置有一圓孔出口，換能器前端的前端面位于該圓孔出口處。該超聲波噴霧裝置的超聲波諧振頻率在20kHz至300kHz之間。

所述換能器包括換能器后端、壓電振子組、電極焊片和換能器前端，壓電振子組的電極通過電極焊片引出并與電氣端口連接。壓電振子組由偶數個圓環狀壓電陶瓷片同軸羅列組成，并以并聯方式電連接，壓電振子組其中一極與換能器前端和換能器后端電連接。