CN103418520A - 一种中频超声雾化器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声雾化器，特指一种中频超声雾化器。该雾化器包括雾化室，压电振子，上下水箱，水槽；上水箱的出水端从雾化室上壁伸入到雾化室内，位于水槽内部中间，水槽四周包裹一层海绵为上海绵，水槽下部设有压电振子、水槽外层的海绵和压电振子上的上金属端帽接触，雾化室两侧分别开有进风口和出风口，下水箱与雾化室下壁固定连接，出水端朝上，雾化室下壁内端固定有第五支座，第五支座上两侧开有进水口通道，第五支座上方与下海绵粘接，同时下海绵与压电振子的下金属端帽接触，在压电振子径向振动的作用下，产生水雾。在进风口气流的带动下，从出风口扩散出去。

Description

一种中频超声雾化器

技术领域

本发明涉及超声雾化器，特指一种中频超声雾化器。

背景技术

超声雾化器结构简单，雾滴分布均匀，并且可以实现对营养液的超声灭菌作用,是一种前景广阔的雾化器。

高频雾化器一般指工作频率大于1Mhz的雾化器，其结构尺寸一般较小，雾滴细，但工作可靠性差，功率小，雾滴大小难以控制，工况稳定性差，其缺点限制了其在气雾化技术中的应用。

低频超声波雾化(工作频率在20 kHz和80 kHz之间)有稳定的雾化量，可靠性高 ,但由于它的雾滴偏大，雾滴直径在30μm和100μm之间，雾滴尺寸很难调节，驱动电路复杂，仍然不能满足气雾栽培的需要。

不管低频还是高频超声雾化都是通过压电陶瓷厚度方向的超声振动或者通过压电陶瓷厚度方向振动驱动换能器振动来进行雾化，这些雾化方式存在以下缺点：

（1）驱动压电陶瓷厚度方向振动所需的驱动电路功率大；

（2）驱动电路极其复杂，所需驱动电压高（24v-240v），电路可靠性低，安全性差；

（3）系统发热严重，电路和换能器（喷嘴）的发热消耗了系统的大多数能量，导致喷头工作效率极低；

（4）雾化器以及驱动电路设计制造成本高。

发明内容

鉴于目前超声雾化器上述不足，申请人提出一种中频超声雾化器，其工作频率在80K赫兹到500K赫兹之间。本发明的工作原理如下：

在对压电陶瓷施加高频交流时，压电陶瓷径向收缩，在金属端帽的法向方向产生一个放大的位移；从正压电效应来说，压电振子把金属端帽作为机械转换器，去转换金属端帽上所受到的力，从而综合利用纵向和横向压电作用；在金属端帽上受到压缩应力时，使其转换分解成压电陶瓷上轴向压缩应力和径向扩张应力两部分，这样，压电振子就可综合利用纵向形变和径向伸缩，使其绝对值相加而不是相减，获得了高的有效值，导致了大的雾化量的输出；从逆压电效应看，复合体在电极间外电场作用下，轴向形变来源于两个不同方向，一个是压电陶瓷自身通过纵向形变，另一个是由于压电陶瓷通过径向伸缩而产生金属端帽弯曲拉伸运动，两方面的形变叠加起来能产生比原先得压电振子大得多的形变，从而使雾化量增大。

本发明的技术方案是以压电振子为核心装置的中频超声雾化器，本发明包括雾化室，压电振子，上下水箱，水槽；上水箱的出水端从雾化室上壁伸入到雾化室内，位于水槽内部中间，水槽四周包裹一层海绵为上海绵，水槽下部设有压电振子、水槽外层的海绵和压电振子上的上金属端帽接触，通过压电振子的径向振动产生水雾，雾化室两侧分别开有进风口和出风口，雾化室两侧内壁分别固定有正对着进风口和出风口的第一支座和第二支座，第一支座上两侧开有进风口通道，第二支座上两侧开有出风口通道，第一支座和第二支座靠近雾化室中心的一侧分别固定有第三支座和第四支座，压电振子的两侧分别固定在第三支座和第四支座里，下水箱与雾化室下壁固定连接，出水端朝上，雾化室下壁内端固定有第五支座，第五支座上两侧开有进水口通道，第五支座上方与下海绵粘接，同时下海绵与压电振子的下金属端帽接触，在压电振子径向振动的作用下，产生水雾。

所述的上水箱为T形，雾化室上壁上设有凸起的圆柱形腔体，圆柱形腔体一方面起支撑上水箱的作用，另一方面，圆柱形腔体的高度应能保证上水箱的出水端从圆柱形腔体内插入，其末端应能位于水槽内部中间并不与水槽底部接触。

所述的下水箱为倒T形，其出水端末端设有向外张开的圆柱形直角卡槽，直角卡槽一方面用于将下水箱与雾化室连接固定，另一方面在圆柱形直角卡槽上安装第五支座。

所述的压电振子由上下对称布置的锥心凸面状的金属端帽和位于金属端帽之间的压电陶瓷组成，压电振子的两侧分别固定在第三支座和第四支座里，应是从上至下依次安装金属端帽、压电陶瓷、金属端帽，从而构成压电振子，直流电源的正负极分别连接压电陶瓷和金属端帽。

所述的雾化室由上下两部分组成，通过六角螺栓、六角螺母和弹簧垫片联接。

本发明与同类雾化器相比，具有以下的优势：

1、  压电振子上的锥形凸面代替了原有的圆形凸面，增大了雾化量，也使调节的频率范围增大，使装置更具有实用性；

2、  在雾化器工作的过程中，现有的雾化器在金属和驱动电路会消耗大量的能量，工作效率低，而本发明的能量转化率极高，驱动电路和压电振子几乎不发热，所有能量几乎都用在雾化液体。

3、  消耗功率较小，可提高工作效率，延长雾化时间。

4、  本发明设计简单，可降低成本，正常工作时所需要的启动电压小（5-12V），驱动电路设计简单。

5、  设备的安全性（电压在5-12V）可靠性极高。

附图说明

图1是基于径向中频超声振动的雾化器结构原理图；

图2是图1的B-B剖视图；

图3是图1的A-A剖视图；

图4基于径向中频超声振动的雾化器工作过程示意图；

图中，1、上水箱；2、螺母；3、水槽；4、上海绵；5、进风口；6、第一支座；

7、第三支座；8、压电振子；9、进水口通道；10、下水箱；11、出风口通道；12、第二支座；13、出风口；14、第四支座；15、下海绵；16、第五支座；17、雾化室；18、压电陶瓷；19、金属端帽；20、拉伸后的压电振子；21、收缩后的压电振子。

具体实施方式

结合图1、图4(a)、(b)、(c)，压电振子8通过压电陶瓷18径向拉伸和收缩，使金属端帽19的纵向弹性运动，在法向于金属端帽19的方向产生一个放大的位移d1和d2，从而在压电振子纵向产生较大的应变。

结合图1、图2、图3、图4，本发明的工作过程是：上水箱1的水在自身重力的作用下，流入水槽3，由于水槽3外面包裹一层上海绵4，使上海绵4充满水，在上水箱1内压强的作用下，水不会溢出水槽3，此时上海绵4与压电振子8之间形成一层薄薄的水膜，系统通电后，压电陶瓷18径向振动，带动金属端帽19的纵向振动，振动导致上海绵4的水转化为大量的水雾；而下水箱10由水泵提供动力，将水通过进水口通道9流向下海绵15，通过金属端帽19的纵向振动在雾化室17中产生水雾；同时风扇通过进水口9向雾化室17吹入空气，使雾化室17中大量的雾随气流通过出风口13释放到雾化室17外面。 

Claims (7)

1.一种中频超声雾化器，其特征在于：所述中频超声雾化器包括雾化室，压电振子，上下水箱，水槽；上水箱的出水端从雾化室上壁伸入到雾化室内，位于水槽内部中间，水槽四周包裹一层海绵为上海绵，水槽下部设有压电振子、水槽外层的海绵和压电振子上的上金属端帽接触，通过压电振子的径向振动产生水雾，雾化室两侧分别开有进风口和出风口，雾化室两侧内壁分别固定有正对着进风口和出风口的第一支座和第二支座，第一支座上两侧开有进风口通道，第二支座上两侧开有出风口通道，第一支座和第二支座靠近雾化室中心的一侧分别固定有第三支座和第四支座，压电振子的两侧分别固定在第三支座和第四支座里，下水箱与雾化室下壁固定连接，出水端朝上，雾化室下壁内端固定有第五支座，第五支座上两侧开有进水口通道，第五支座上方与下海绵粘接，同时下海绵与压电振子的下金属端帽接触，在压电振子径向振动的作用下，产生水雾。

2.如权利要求1所述的一种中频超声雾化器，其特征在于：所述的上水箱为T形，雾化室上壁上设有凸起的圆柱形腔体，圆柱形腔体一方面起支撑上水箱的作用，另一方面，圆柱形腔体的高度应能保证上水箱的出水端从圆柱形腔体内插入，其末端应能位于水槽内部中间并不与水槽底部接触。

3.如权利要求1所述的一种中频超声雾化器，其特征在于：所述的下水箱为倒T形，其出水端末端设有向外张开的圆柱形直角卡槽，直角卡槽一方面用于将下水箱与雾化室连接固定，另一方面在圆柱形直角卡槽上安装第五支座。

4.如权利要求1所述的一种中频超声雾化器，其特征在于：所述的压电振子由上下对称布置的锥心凸面状的金属端帽和位于金属端帽之间的压电陶瓷组成，压电振子的两侧分别固定在第三支座和第四支座里，应是从上至下依次安装金属端帽、压电陶瓷、金属端帽，从而构成压电振子，直流电源的正负极分别连接压电陶瓷和金属端帽。

5.如权利要求1所述的一种中频超声雾化器，其特征在于：所述的雾化室由上下两部分组成，通过六角螺栓、六角螺母和弹簧垫片联接。

6.如权利要求1所述的一种中频超声雾化器，其特征在于：所述的中频雾化器的频率范围在80K赫兹到500K赫兹之间。

7.如权利要求4所述的一种中频超声雾化器，其特征在于：所述直流电源的电压在5-12V。

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