CN102985190A

CN102985190A - 雾化装置

Info

Publication number: CN102985190A
Application number: CN2011800315595A
Authority: CN
Inventors: 佐野昌隆
Original assignee: SAILEFUTE CO Ltd
Current assignee: SAILEFUTE CO Ltd
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2013-03-20
Also published as: KR20130139752A; WO2012063374A1; JP4799687B2; JP2011121050A

Abstract

本发明提供一种雾化装置，可使大量且均匀的雾气雾化，同时抑制因表面声波所发生的能量损失等，所产生的发热现象。本发明的雾化装置，具备由压电材料制作的基体1、直接接触该基体1并供给液体至该基体的表面的保水材料3、设置于该基体的表面的表面声波产生部2、及连接该保水材料3对该保水材料3供给液体的液体贮藏部5。基体1对于与表面声波进行方向呈直交的方位作倾斜切割，且于基体1设置散热板11。又，将回转机构8设置于基体1，经由操作回转控制机制9，可使基体1于保水材料3的周围回转。

Description

雾化装置

技术领域

本发明是关于一种利用表面声波将液体雾化的雾化装置。

背景技术

公知已开发有一种雾化装置，是利用传导表面声波的压电材料将规定的液体雾化。经此雾化装置的雾化过程中，为进行稳定的雾化，将液体薄层扩散成膜状以稳定供给液体，是其重要事项。

例如专利文献1（特开2008-104974号公报）中记载有表面声波的传导面设置具有细微空隙的保水材料（膜形成元件），藉于此空隙供给液体使其雾化的技术内容。

又，专利文献2（特开平7-116574号公报）记载一种超音波雾化装置，将供给予振动板的液体，通过振动板上所设置的孔洞而雾化。

先行技术文献

专利文献1：日本专利特开2008-104974号公报

专利文献2：日本专利特开平7-116574号公报

发明内容

然而，专利文献1的雾化装置是基体与保水材料为分离形式，其有从基体被雾化的雾气的量少等问题。又，为将液体供给为膜状，必须设置细微空隙，因此必须是要求准确精度的元件或精巧的技术，根据雾化面的配置倾向，也有无法稳定供给液体的问题。

此外，根据基体的振动能量，会有基体发热而于表面声波产生部造成故障之虞。

又，专利文献2的装置是通过振动板所设置的孔洞而雾化，故需要孔洞的加工，有增加成本之虞。

本发明是为解决上述公知课题所完成者，目的是提供一种简单构造的雾化装置，可使大量且均匀的雾气雾化。

又，本发明的另一目的是提供一种雾化装置，抑制因表面声波所发生的能量损失等，所产生的发热现象。

另，本发明的再一目的是提供一种雾化装置，可使含有具特定机能的成分的雾气雾化。

（1）本发明的雾化装置，其特征在于，具备由压电材料制作的基体、直接接触该基体并供给液体至该基体的表面的保水材料、设置于该基体的表面的表面声波产生部、及连接该保水材料对该保水材料供给液体的液体贮藏部。

（2）于上述（1）的雾化装置，其特征在于，该基体是对于与表面声波进行方向呈直交的方位作倾斜切割。

（3）于上述（1）或（2）的雾化装置，其特征在于，于该基体设置散热板。

（4）又于上述（1）～（3）的任一的雾化装置，其特征在于，将回转机构设置于该基体，经由操作回转控制机制，使该基体于该保水材料的周围回转。

根据本发明，吸收液体的保水材料配置直接接触基体的表面，故可使液体大量且均匀雾化，喷出微细的雾气。

又，本发明可使液体保留在保水材料，因此无关基体的方位，可向上、向下、或横向的方式配置。

附图说明

图1为本发明的实施型态的雾化装置的整体构成图。

图2为表示本发明的实施型态的雾化装置所运用的保水材料非长边方向的形状范例的断面图。

图3为本发明的实施型态的雾化装置的第一变形例的说明图。

图4为本发明的实施型态的雾化装置的第二变形例的说明图。

图5为本发明的实施型态的雾化装置的第三变形例的说明图，（a）为保水材料配置于基体上侧的情形，（b）为配置于侧面的情形，（c）为配置于下侧的情形。

图6为本发明的实施型态的雾化装置的基体的说明图，（a）为前端部并无倾斜切断的基体，（b）为前端部已倾斜切断的基体。

图7为表示本发明的实施型态的雾化装置的基体的发热评价结果的模式图，（a）为前端部倾斜切断者，（b）为前端部并无倾斜切断的矩形者。

图8为本发明的实施型态的雾化装置的第四变形例的说明图。

图9为本发明的实施型态的雾化装置安装于散热板11的态样说明图。

图10为本发明的实施型态的雾化装置安装于散热板11的其他态样说明图。

主要元件符号说明

1基体

2梳状电极（表面声波产生部）

3保水材料

4输液元件

5液体贮藏部

6第二保水材料

7亲液范围

8回转机构

9回转控制机制

11散热板

12嵌缝件

13固定用突起物

21高周波电源

22进行方向

22b反进行方向

23与表面声波进行方向22直交的方向

24进行方向

25进行方向

101基体前端部

102与表面声波进行方向22呈直交之线

α与表面声波进行方向22直交之线102间所形成的角度

θ对于与表面声波进行方向22直交方向23，倾斜切断的基体前端部所形成的角度

具体实施方式

本发明较佳的实施型态，是通过由压电材料制作的基体（substrate）、设置于该基体表面的表面声波产生部（surface acoustic wave-generating part）、供给液体至基体表面的保水材料（water-retaining material），及连接保水材料的液体贮藏部（liquid-storing part），组成雾化装置；借由表面声波产生部于基体表面产生的表面声波，进而使保水材料所供给的液体进行雾化程序。

雾化的液体依其目的不同，可列举以下数种，并无特殊限制，例如：蒸馏水，或后述的含有机能性成分的溶液。

基体是由形成梳状电极（Interdigital Transducers）的压电材料的振动传送，使与其保水材料内所含有的液体雾化的振动板直接接触；使用平面的长方形压电陶瓷材质较佳。

另基体的形状虽是矩形，亦可将表面声波的进行方向的前端部作倾斜切割。

经由倾斜切割前端部，推进的表面声波于该前端部反射时，并非使表面声波的进行方向折回原本的进行方向，而是借由将基体内表面声波的进行方向分散往各个方向前进，进而抑制达到抑制表面声波衰减的效果。

再者，借由前端部倾斜切割的形状不同，传导至同一方向的表面声波到达前端部的时间可形成时间差，且可抑制因基体前端部的表面声波反射时发生的能量损失，所产生的发热现象。

形成基体的压电材料材质并无特别限制，例如：铌酸锂（LiNbO₃）或钽酸锂（LiTaO₃）、钛酸钡（BaTiO₃）基陶瓷材料或锆钛酸铅（PZT）、聚氟化二乙烯（PVDF）等各种公知材料皆可适用。

此外，基体是因吸收振动能量而产生高温，具有散热性质；对于保水材料而言，使用具有较佳的润滑性（不会磨耗保水材料者），或对于液体较具有耐蚀性者等，其表面已镀膜者较佳。可满足前开要求的材料者，例如：类钻碳DLC（diamond-like carbon）镀膜等。

另外，于基体表面中，针对保水材料供给液体的部进行亲液处理较佳。

借由亲液处理，由保水材料供给的液体可更易于基体表面薄层扩散，进而可实施较安定的雾化作业。

所谓的亲液处理，可适用Teflon（登录商标）树脂是镀膜，或玻璃纤维（被膜）是镀膜等公知的亲液镀膜。

此外，基体下方部设置散热板较佳。其目的是为使基体产生的热量释放，并解除表面声波产生部的误动作；例如，使用铝板等金属板。

表面声波产生部是设置于由压电材料制作的基体表面，产生于基体表面传导的表面声波的组件；例如：经由网版印刷（screen printing）制作的梳状电极等，且其与高周波电源连接。

另后述具备使保水材料振动的功能者，可适用其他公知的SAW装置（Surface Acoustic wave device，表面声波装置）结构。

保水材料是指，由具有吸水性及保水性的孔隙材质材料构成的组件；其素材可由一种或两种以上的陶瓷材料、合成树脂材料、金属材料等孔隙材质（porous medium）或纤维成形体（例如：将玻璃纤维、碳纤维、金属纤维等捆扎成束者）配合制成。

此外，经由变更上述保水材料的材质或断面面积，可同时改变液体的供给量，进而得控制雾化量。

至有关与基体表面直接接触的态样部分，虽可将其与保水材料于点、线或面直接接触，但由后述的实验结果可知，与基体以线状态样直接接触者，因可使大量的雾气雾化，故较佳。

再者，保水材料须与基体表面直接接触，并接受基体的表面声波的振动后，使保存的溶液雾化，因此，使用可承受与振动的基体接触后所产生的摩擦损耗者较佳。

此外，保水材料可与表面声波进行方向不相直交，而以α角度（例如：约

）配置。

借由与表面声波进行方向不相直交，而以α角度配置的方式，可将表面声波到达保水材料的时间设置间隔，进而可就保水材料的雾化时间点作成时间差。

易言之，使表面声波较早抵达保水材料的部分的液体先行雾化，而表面声波较晚到达的部分于其后进行雾化程序；且将贮存于保水材料的液体沿着长边方向的顺序进行雾化程序，可产生微细的雾气。

构成保水材料的孔隙材质或纤维成形体的陶瓷材料为：氧化硅（silica）、氧化铝（aluminium oxide）、氧化镁（magnesia）、二氧化钛（titania）的单一氧化物，或多铝红柱石（mullite）、沸石（zeolite）、澎润土（bentonite）、海泡石（sepiolite）、凹凸棒石（Attapulgite）、硅线石（sillimanite）、高岭土（kaolin）、绢云母（sericite）、硅藻土、长石、蛙目粘土（gairome clay）、硅酸盐化合物（珍珠岩（Perlite）、蛭石（expanded vermiculite）、绢云母等）；天然纤维材料有纸浆纤维（pulp fiber）、棉、羊毛纤维、麻纤维等；合成树脂材料有聚酯纤维（Polyester）、尼龙或嫘萦（rayon）、氨基钾酸酯（urethane，含有聚氨酯（polyurethane））、丙烯酸（acrylic）、聚丙烯（polypropylene）等；金属材料有不锈钢、铜、钛（titanium）、锡（Tin）、白金（Platinum）、金、银。此外，亦可使用碳纤维。

至于孔隙材质或纤维成形体的各种形状，可举出蜂巢结构或瓦楞结构（corrugated structure）等，亦可为管状、片状或打褶状等。

作为保水材料者的必要条件是须具有优异的吸水力及保水力。

至于有关保水材料的形状部分，其非长边方向的断面形状可为圆形、半圆形、四角形或三角形等多样化的形状，并无特别限制。

此外，借由将这些形状的保水材料与基体以线状直接接触，由保水材料产生的雾气的雾化数量将更多且更均匀，故较佳。

保水材料可于基体表面以多个并列进行配置。例如，于相对表面声波进行方向，将2个保水材料并排配置，可提高雾化量。

又，可溶解于水的机能性成分或呈胶状分散的机能性成份，可预先于保水材料进行含浸（impregnation）处理。

预先使后述的液体贮藏部含有这些机能性成份，可将含有预先于保水材料进行含浸处理的机能性成份的雾气，进行雾化程序，此外，于供给的液体中，并无使其含有机能性成份的必要，故只供给水分，即可将机能性成份雾化。

再者，预先于液体含有的机能性成份，或于保水材料进行含浸处理的机能性成份，可为各种维他命、胺基酸、茶果抽出物【儿茶素（catechin）、单宁(tannin）、皂素(saponin)、茶胺酸（theanine）、咖啡因（caffeine）】等、玻尿酸（hyaluronic acid）、胶原蛋白（collagen）、熏香精油、咖啡豆、茶果、山葵、桧木醇（hinokitiol）、甲壳素（chitin）、几丁胺醣(chitosan)、蜂胶（propolis）等有机可溶性成份，或其他无机物（无机可溶性成份），包括银或食盐；可呈胶状分散的机能性成份者，如奈米白金粒子等。

此处所称的机能性，是指于使生活环境更为舒适，并可改善健康的良性、消臭性（除臭、分解等）、抗微生物性（抗菌性、杀菌性、抑菌性、抗霉性、抗病毒性等）、松弛性（芳疗性aromatherapy）、保湿性、抗氧化性、害虫忌避性、抑制静电性、防尘性等特性中，至少具有一种以上者。

液体贮藏部是指，于容纳将进行雾化作业的液体同时，利用毛细管现象，成为随时对保水材料直接或间接供给液体的容器。

且容器内的底部，亦可设置液体量测的感应器。借由前开配置，例如，液体量测的感应器因容器内已无液体而发出信号，进而可完成液体的补充。

另外，液体贮藏部可与保水材料直接连接，亦可通过输液元件与其间接连接。

输液元件是由与保水材料或液体贮藏部相同，可经由毛细管现象而进行液体的吸水、输液的材料所组成。

且其与保水材料相同，可由纤维、树脂、陶瓷等所构成的零件组成，且可通过变更其材质或断面面积而改变液体的供给量。

再者，于输液元件或液体贮藏部的内部，亦可预先将上述可溶解于水或呈胶状分散的机能性成份进行含浸处理。经由前开程序，可获得高浓度的机能性成份，或可于相对较长的时间，使机能性成份散布于其中。

实施例

以下将就适用本发明的雾化装置的实施例，参照图示进行详细说明。

如图1所示，实施例的雾化装置，是在铌酸锂（LiNbO₃）压电材料所构成的基体1的表面，设置作为表面声波产生装置的梳状电极2。

梳状电极2已接续高周波电源21，操作者经由操作本图并无表示的输入方式，将电流经由高周波电源21传递至梳状电极2，于梳状电极间产生规定的电压，藉此使基体1产生微小的振动。

且基体1的前端部101，是于角度θ以倾斜方式切断。

此外，由梳状电极2产生的表面声波进行方向前方，将由孔隙材质的纤维所构成的保水材料3，进行与基体1表面直接接触的配置作业。

断面圆形状的保水材料3较长边一侧的边缘部，是与由具有透水性的陶瓷材料所构成的输液元件4连接；并经由该输液元件4，间接地接受由液体贮藏部5所供给的液体。

再者，因液体贮藏部5中已预先贮存液体，借由毛细管现象，即可随时将液体供给至保水材料3。

又，于基体1的表面，以与保水材料3接触的范围为中心，于规定的范围内形成亲液区域7。至于形成亲液区域7的亲液处理作业，则以Teflon（登录商标）的镀膜程序为之。

经由上开作业，于基体1的表面，与保水材料3直接接触的范围因已进行亲液处理，可使保水材料3所供给的液体，于基体表面薄层扩散，进而可令基体1振动，并使液体均匀雾化。

另外，借由将界面活性剂加入保水材料3的方式，可使其保有亲液性，进而获得与上述同样的效果。

图2所示是保水材料3非长边方向的断面形状范例。

图1所示是使用断面形状为圆形的保水材料3的情形，惟如同图2所示，其断面形状可为（a）圆形、（b）椭圆形、（c）半圆形、（d）倒三角形、（e）钻石形、（f）四角形等形状。

（c）半圆形的圆弧侧与基体1直接接触者较佳；至于（d）倒三角形的断面形状配置，可将三角形倒置，并使其中一角与基体1接触者较佳。

惟如同后述，若由产生大量的雾气或抑制基体1的发热的观点来看，将保水材料3与基体1直接接触的态样中，以“面”接触不如以“线”接触的方式进行配置较佳。易言之，于（a）圆形、（b）椭圆形、（c）半圆形、（d）倒三角形、（e）钻石形中，其接触部是与基体1以“线”接触的配置方式较佳。

图3所示是实施例的第一变形例。于第一变形例中，与前述保水材料3相同，第二保水材料6是以与基体1直接接触的态样，于表面声波进行方向，与保水材料3并列配置，并借由输液元件4，与液体贮藏部5连接。

第一变形例的雾化装置，是以多个的保水材料，使液体进行雾化程序，因此可产生更大量的雾气。

图4所示是实施例的第二变形例。于第二变形例中，保水材料3是以与基体1的前端部接触的方式进行配置。因该前端部最容易接受基体1的振动能量，故可均匀且大量地进行保水材料3的雾化作业。

图5所示是实施例的第三变形例。第三变形例中，将回转机构（rotatingmechanism）8设置于基体1，经由操作PC等回转控制机制（rotation controlmeans）9，进而可使基体1于保水材料的周围回转。

经由上开配置，于保水材料3配置于基体1上侧的情形（a）、保水材料3配置于基体1的侧面的情形（b）与保水材料配置于基体1下侧的情形（c）等，可使保水材料3与基体1的配置方式更为多样化，进而更可自由设定雾气的喷雾方向。

再者，上开配置方式，针对作业途中如欲将雾气的喷雾方向切换至其他方向时，亦可适当地进行对应处理。

另外，以手动方式进行回转机构8的操作时，亦可省略回转控制机制9。

至输液元件4介于两者之间时，若使该当输液元件4具有可伸缩的结构，即可随同基体1进行回转。

以下以图6说明将前端部倾斜切断的基体的作用。

图6（a）是前端部并无倾斜切断的基体，（b）则是前端部已倾斜切断的基体。

如（a）所示，基体1的前端部101与表面声波进行方向22呈直交的情形，由表面声波产生部2所送出的表面声波的进行方向22，传导至基体1的前端部101后，于前端部101反射后，其进行方向将呈180度回转，继续朝反进行方向22b进行传导作业。

上述的表面声波的反转现象，具有引发基体1的共振，使雾化的雾气体积增加，以及产生基体1的发热现象的问题。

与前述的状况相对者，如（b）所示，在以倾斜（相对表面声波产生部方向的角度θ）切断的基体1的前端部101中，对于与表面声波进行方向22直交的方位23，朝着进行方向22进行的表面声波，到达该基体1的前端部101后，将朝着与反进行方向22b不同的进行方向24反射；进行方向24的反射表面声波，于基体1的其他边缘反射后，将朝进行方向25推进。

如此一来，经由将基体1的前端部101以角度θ倾斜切断的作业，表面声波将可朝各个进行方向分散，进而可使将雾化的雾气均匀化或由基体1的共振，而达到抑制发热的效果。

此外，因角度θ须将前端部101反射的表面声波进行方向，朝反进行方向22b反射；因此，角度θ的范围虽可在0度以上、未满90度的范围内，但依据后述的实验结果，以5度～60度较佳。

图7所示，是将基体1的前端部101倾斜切断的基体发热评价结果。

将前端部101倾斜切断者（a）及矩形者（b），两种类的基体1安装于散热板11的铝板上，并以测温法（thermography）测量负载外加电压50Vp-p时的基体1的表面温度。

依据测量后的结果，发现以角度θ进行倾斜切断的基体1（a）具有抑制发热的效果，而矩形状的（b）即呈现发热现象。具体的数据如后段的表1所示。

图8所示为实施例的第四变形例。

图8所示的第四变形例，是将保水材料3以倾斜的角度α配置于基体。

角度α为，与表面声波进行方向22直交的线102间所呈现的角度。

此时，由贮存于表面声波较早到达的保水材料3部分中的液体，进行雾化程序，贮存于表面声波较晚到达保水材料3部分的液体，将较晚进行雾化程序。因此，雾化作业的时间点可分出时间差，进而可获得抑制基体1发热现象的效果。

表1所示为，于图6（a）中，改变基体1的倾斜切断角度θ，断面形状由3种类的保水材料组成的情形，经由雾化装置的雾气产生量及测量基体1发热温度的实验结果。又，外加电压则为50vp-p。

表1（a）所示，是将保水材料与基体1直接接触（附表中记载为表面距离＝0）后，进行实验的情形；表1（b）则为，保水材料与基体1并无直接接触，而以分隔0.5mm的距离配置（附表中记载为表面距离＝0.5）进行实验的情形。

此外，附表中的雾气量，是测量液体贮藏部5的减少量，单位为ml/h的数值。又，发热现象则以热写法测量基体1的表面温度。

再者，保水材料的种类，是使用断面形状为圆形【图2（a）】、四角形【图2（f）】、倒三角形【图2（d）】等三种。

为三角形者，是将断面形状为倒三角形的其中一角与基体1接触的方式进行配置。因此，即呈现三角的棱线与基体1接触的态样。

表1（a）的结果可知，保水材料的断面形状为圆形、倒三角形者，其倾斜角度θ，雾气量较多，且发热温度亦较低。惟断面形状为四角形者，其雾气量较少，故较无实用价值。

另据表1（b）的结果，将基体1与保水材料3分隔配置，不论属何种断面形状的保水材料，其雾气量较少，故较无实用价值。

[表一]

图9为将实施型态的雾化装置安装于铝制散热板11的态样说明图。

如图9所示，将散热板11两侧的一部分向内切割，再如同将基体1两侧环抱般，将已切断的部分往内折形成嵌缝件12，进而可将基体1安装于散热板11。

图10是将实施型态的雾化装置安装于散热板的其他态样说明图。

如图10所示，将散热板11两侧的一部分向内切割，将切断的部分往内折至设置于基体1两侧的固定用突起物13，即可完成将基体1安装于散热板11的作业。

此外，于图9、10中，设置于基体的梳状电极虽是外露，实务上亦可将其以外壳包覆。

产业上利用的可能性

本发明的雾化装置，是使用可吸收液体的保水材料，借由使其吸收液体后，并与基体表面直接接触的配置方式，使液体大量且均匀雾化，进而得形成细微的雾气，并进行喷雾作业；本装置可适用于雾气产生装置、空气净化装置、冷气等产业上的机器。

此外，本雾化装置不受基体所面向的方向的影响，可配置于朝上、下或水平方向，于产业上具有极高的运用性。

Claims

1.一种雾化装置，其特征在于，具备

由压电材料制作的基体、

直接接触该基体并供给液体至该基体的表面的保水材料、

设置于该基体的表面的表面声波产生部、

及连接该保水材料对该保水材料供给液体的液体贮藏部。

2.如权利要求1所述的雾化装置，其特征在于，该基体对于与表面声波进行方向呈直交的方位作倾斜切割。

3.如权利要求1或2所述的雾化装置，其特征在于，于该基体设置散热板。

4.如权利要求1至3任一所述的雾化装置，其特征在于，将回转机构设置于该基体，经由操作回转控制机制，使该基体于该保水材料的周围回转。