CN105334767A - 液体雾化电路及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体雾化电路及其装置，耦接于一液体雾化的雾化模块，液体雾化电路包括一转换单元、一控制单元及一电压调整单元。控制单元耦接转换单元，控制单元用以控制转换单元输出一转换电压。电压调整单元耦接于转换单元与雾化模块之间。其中，电压调整单元根据转换电压以输出一驱动电压给雾化模块，而驱动电压包括多个电解区段及多个负电平区段，各电解区段指示雾化模块进行一正向电解反应，各负电平区段指示雾化模块进行一逆向电解反应。本发明提升液体雾化装置的使用寿期。

Description

液体雾化电路及其装置

技术领域

本发明涉及一种液体雾化电路及其装置，特别涉及一种延长使用寿期的液体雾化电路及其装置。

背景技术

液体雾化装置已广泛的应用于各领域中，例如降温、加湿、消毒、镇尘及医药等方面的应用。其中，例如应用于吸入式的医疗设备，其所产生的药物粒径需在3～5μm以下才能确保药物有效到达肺泡并直接由人体吸收，以提升药物的作用效率。又例如应用于农业以温室降温的目的而言，其最佳的雾粒直径为17μm，此种雾粒所造成的微雾浓度最适中，且具有遮光的效果，因而大幅降低农作物对灌溉的需求。

目前，振动式的液体雾化装置，是以频率驱动压电片形成音波振荡而产生微雾粒。其中，液体雾化装置的雾化装置例如包括压电片。而压电片具有正极及负极，且压电片往往因接触或沉浸于液体中，以将液体雾化。然而，因接触或沉浸于液体中的压电片的正极与负极往往会产生铜绿或附着电解物质。而产生铜绿或附着电解物质的压电片将影响到液体雾化装置的使用。因此降低液体雾化装置的使用寿期。

再者，以“变压器提供驱动电压给压电片”的公知技术中，往往会消耗较大的功率。例如变压器需要350毫安培的电力，以频率驱动压电片形成音波振荡。因此造成液体雾化装置的使用的不方便。

发明内容

本发明在于提供一种液体雾化电路及其装置，是以一电压调整单元输出一包括负电平区段的驱动电压的电路设计，而使雾化模块产生一逆向电解反应，藉此提升雾化模块的使用寿期与功效。

本发明实施例提出一种液体雾化电路，耦接于一液体雾化的雾化模块，液体雾化电路包括：一转换单元、一控制单元及一电压调整单元。控制单元耦接转换单元，控制单元用以控制转换单元输出一转换电压。电压调整单元耦接于转换单元与雾化模块之间。其中，电压调整单元根据转换电压以输出一驱动电压给雾化模块，而驱动电压包括多个电解区段及多个负电平区段，各电解区段指示雾化模块进行一正向电解反应，各负电平区段指示雾化模块进行一逆向电解反应。

本发明实施例提出一种液体雾化装置，包括：一转换单元、一控制单元、一电压调整单元及一雾化模块。控制单元耦接转换单元，控制单元用以控制转换单元输出一转换电压。电压调整单元耦接于转换单元与雾化模块之间。雾化模块耦接于电压调整单元与一接地端。其中，电压调整单元根据转换电压以输出一驱动电压给雾化模块，而驱动电压包括多个电解区段及多个负电平区段，各电解区段指示雾化模块进行一正向电解反应，各负电平区段指示雾化模块进行一逆向电解反应。

本发明的具体手段为利用液体雾化电路，透过一电压调整单元的电路设计，以使雾化模块根据驱动电压的一电解区段或一负电平区段而产生一正向电解反应或一逆向电解反应，藉此达到防止电解物附着于雾化模块，以提升雾化模块的使用寿期。

以上的概述与接下来的实施例，皆是为了进一步说明本发明的技术手段与达成功效，然所叙述的实施例与附图仅提供参考说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1为本发明一实施例的液体雾化电路功能方框图。

图2为本发明另一实施例的液体雾化电路示意图。

图3A为本发明另一实施例的液体雾化电路的雾化模块示意图。

图3B为根据图2的本发明另一实施例的电压调整单元的输入电压波形示意图。

图3C为根据图2的本发明另一实施例的电压调整单元的输出电压波形示意图。

图4为本发明另一实施例的液体雾化电路示意图。

图5A为根据图4的本发明另一实施例的电压调整单元的输入电压波形示意图。

图5B为根据图4的本发明另一实施例的电压调整单元的输出电压波形示意图。

图6为本发明另一实施例的电压调整单元的电路示意图。

图7A为根据图6的本发明另一实施例的电压调整单元的输入电压波形示意图。

图7B为根据图6的本发明另一实施例的电压调整单元的输出电压波形示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、1a、1b：液体雾化电路

10：控制单元

12：升压单元

14、14a：转换单元

16、16a、16b、16c：电压调整单元

18、18a：雾化模块

181：第一极

182：第二极

183：压电致动元件

185：喷孔元件

C1：第一控制信号

C2：第二控制信号

L1：第一电感

L2：第二电感

D1：单向导通元件

D2：二极管

C0：电容

161：第一侧

162：第二侧

G1：第一开关

G2：第二开关

B1：偏压源

GND：接地端

N1～N4：节点

ES：电解区段

NS：负电平区段

R：电阻

VCC：电压源

具体实施方式

图1为本发明一实施例的液体雾化电路功能方框图。请参阅图1。一种液体雾化电路1，包括：一控制单元10、一升压单元12、一转换单元14、一电压调整单元16及一雾化模块18。在实务上，控制单元10耦接升压单元12及转换单元14。电压调整单元16耦接于转换单元14及雾化模块18之间。其中，雾化模块18因接触或沉浸于液体中，于本发明的电压调整单元16提供一驱动电压给雾化模块18时，雾化模块18根据驱动电压的一电解区段而产生一正向电解反应。以及雾化模块18根据驱动电压的一负电平区段而产生一逆向电解反应。

进一步来说，雾化模块18包括一第一极与一第二极。其中，雾化模块18的第一极与第二极会根据驱动电压的电解区段而将液体解离。第一极例如为正极，而第二极例如为负极。所以，自液体解离的阴离子或分子会游向第一极，而自液体解离的阳离子或分子会游向第二极。接着，雾化模块18的第一极与第二极会根据驱动电压的一负电平区段而将液体解离，其中负电平区段是指“转变为负极的第一极，以及转变为正极的第二极”。所以，自液体解离的阴离子或分子会游向第二极，而自液体解离的阳离子或分子会游向第一极。

简单来说，本发明的液体雾化电路1可使雾化模块18产生正向电解反应及逆向电解反应。其中，正向电解反应及逆向电解反应简称为可逆的电解反应。因此，本发明的雾化模块18不会只单向的电解而产生电解物质，例如铜绿或其他电解物质。而本发明的液体雾化电路1可使雾化模块18减缓电解物质的产生。所以，本发明可减缓电解物质产生及附着于雾化模块18的第一极与第二极，藉此延长雾化模块18的使用寿期。当然，本发明的液体雾化装置用于频率振动下驱动而将具药物的液体化，以确保人体肺泡可直接吸收具药物粒径在3～5μm以下的雾。

控制单元10例如为控制芯片、微控制芯片或PWM控制芯片，本实施例不限制控制单元10的态样。其中，控制单元10内建多个可输出脉冲调变信号的连接端口，其频率调整范围例如为10Hz～1MHz，而责任周期(DutyCycle)调整范围例如为10％～90％。在实务上，控制单元10可输出一第一控制信号C1及一第二控制信号C2，其中第一控制信号C1用以控制升压单元12及/或转换单元14，而第二控制信号C2用以控制转换单元14。

升压单元12例如为可调整式升压电路或固定式升压电路。其中，可调整式升压电路例如为Linear型号LTC3426的电路。而固定式升压电路例如为HOLTEK型号HT77XXA系列的电路。简单来说，升压单元12用以将电压升压以输出给转换单元14。本实施例不限制升压单元12的态样。

转换单元14用以接收控制单元10输出的第一及第二控制信号C1、C2与升压单元12输出的电压。在实务上，转换单元14例如包括多个开关、电感与二极管D2。本实施例不限制转换单元14的态样。其中，转换单元14用以放大升压单元12所输出的电压。例如，转换单元14接收第一控制信号C1，以放大升压单元12所输出的电压。简单来说，转换单元14根据第一及第二控制信号C1、C2以输出频率振动的一转换电压给电压调整单元16。

电压调整单元16例如为一电解电容、一积层电容、一钽质电容、一箝位电路或一具偏压的箝位电路。本实施例不限制电压调整单元16的态样。在实务上，电压调整单元16用以调整转换电压，以输出驱动电压。其中驱动电压包括多个电解区段与多个负电平区段。其中，雾化模块18根据驱动电压的一电解区段以进行正向电解反应。以及雾化模块18根据驱动电压的一负电平区段以进行逆向电解反应。

举例来说，一般液体雾化电路并不具有转换单元14及/或电压调整单元16。所以，一般雾化模块会接收到大于零伏特的电解区段的驱动电压。因此，经常使用一般液体雾化装置后，则一般的雾化模块将于第一极与第二极产生电解物质，而这些电解物质将日积月累地附着于一般雾化模块的第一极与第二极，藉此降低液体雾化装置的使用寿期。例如，一般雾化模块将于第一极与第二极产生铜绿或其他电解物质。

然而，本发明的液体雾化电路1可调整转换电压，以输出具有负电平区段的驱动电压。其中，负电平区段的驱动电压可使雾化模块18产生逆向电解反应。藉此减缓雾化模块18的第一极与第二极产生电解物质的速率。因此，雾化模块18于第一极与第二极将减缓附着电解物质的机会，藉此提升液体雾化装置的使用寿期。

值得注意的是，驱动电压例如为脉冲方波电压、脉冲三角波电压或脉冲弦波电压。其中，驱动电压包括多个电解区段与多个负电平区段。本实施例不限制驱动电压的态样。在实务上，各电解区段指示雾化模块18进行一正向电解反应，各负电平区段指示雾化模块18进行一逆向电解反应。其中，电解区段是指“沉浸于液体中的雾化模块18的第一极及第二极之间产生短路现象”。具体来说，于雾化模块18的第一极及第二极产生短路时，第一极及第二极之间将产生电解电流。藉此液体中的电解物质被解离。所以，电解物质将附着于第一极及第二极。

另外，雾化模块18例如包括一喷孔元件及一压电致动元件。其中，喷孔元件配置于压电致动元件。喷孔元件例如为具有多个微细穿孔的振动片。压电致动元件例如为频率振动的压电片。其中，喷孔元件及压电致动元件可为一体设计或组合设计。本实施例不限制雾化模块18的态样。

接下来，进一步说明液体雾化电路的细部电路与运作。

图2为本发明另一实施例的液体雾化电路示意图。请参阅图2。为了方便说明，本实施例的电压调整单元16a例如为电容。其中，电容用以将转换电压调整为驱动电压。例如电容将0伏特以上的转换电压位移至0伏特以下的具负电平区段的驱动电压。

接下来，转换单元14包括一第一开关G1、一第二开关G2及一第一电感L1、一第二电感L2、一单向导通元件D1及一电压源VCC。在实务上，第一开关G1的控制端耦接控制单元10。第一开关G1的第一端例如为源极端，以耦接第一电感L1及电压源。第一开关G1的第二端例如为漏极端，以耦接一接地端GND。第一电感L1耦接例如为二极管D2的单向导通元件D1的阳极。单向导通元件D1的阴极耦接第二电感L2、升压单元12及第二开关G2的第一端。第二电感L2耦接电压调整单元16a。而第二开关G2的控制端耦接控制单元10。第二开关G2的第一端例如为源极端，以耦接第二电感L2。第二开关G2的第二端例如为漏极端，以耦接接地端GND。

详细来说，控制单元10可输出一第一控制信号C1及一第二控制信号C2。其中，第一控制信号C1用以控制第一开关G1的导通或截止。而第二控制信号C2用以控制第二开关G2的导通或截止。第一开关G1及第二开关G2例如分别为金属氧化物半导体场效晶体管、双极性晶体管(BJT)、功率晶体管或栅极晶体管(MOSFET)。其中，栅极晶体管例如为NXP型号PMV213SN的晶体管。而双极性晶体管例如为ST型号TIP33C的晶体管。本实施例不限制第一开关G1及第二开关G2的态样。

值得一提的是，本实例的升压单元12可与转换单元14中的第一电感L1和单向导通元件D1形成一升压电路。所属技术领域的技术人员应知道将转换单元14中的第一开关G1、第一电感L1和单向导通元件D1进行简单变换，以形成一可取代升压单元12的升压电路。因此，控制单元10可控制第一开关G1的导通或截止，以使第一电感L1充电或放电。另外，控制单元10可输出第二控制信号C2，以控制第二开关G2的导通或截止，以使第二电感L2放电或是使升压单元12的电压对电容充电。本实施例不限制液体雾化电路1a的运作态样。

图3A为本发明另一实施例的液体雾化电路的雾化模块示意图。图3B为根据图2的本发明另一实施例的电压调整单元的输入电压波形示意图。图3C为根据图2的本发明另一实施例的电压调整单元的输出电压波形示意图。请参阅图3A、图3B、图3C及图2。

图3A所绘示为一雾化模块18a，而雾化模块18a例如包括一压电致动元件183与一喷孔元件185。其中，第一极181及第二极182例如焊接于压电致动元件183的同一面上，并因接触或沉浸于液体中。于雾化模块18a接收到的驱动电压，雾化模块18a根据驱动电压以与液体产生电解反应。

图3B所绘示电压调整单元16a的输入电压波形亦为转换单元14a所输出的一转换电压的电压波形。其中，转换电压的电压波形例如为脉冲三角波电压，且转换电压的电压波形均为大于0伏特的电压。

图3C所绘示电压调整单元16a的输出电压波形亦为电压调整单元16a所输出的一驱动电压的电压波形。其中，驱动电压的电压波形包括多个负电平区段NS及多个电解区段ES。而压电致动元件183根据电解区段ES的驱动电压以与液体产生正向电解反应。以及压电致动元件183根据负电平区段NS的驱动电压以与液体产生逆向电解反应。另外，压电致动元件183根据驱动电压以形成音波振荡而产生液体雾化的功效。

值得一提的，图3C所绘示驱动电压的电压波形例如为-6伏特～17伏特的脉冲三角波电压。频率约为102KHZ。电流约为210毫安培。其中，正电平的绝对值为17。负电平的绝对值为6。而负电平的绝对值小于正电平的绝对值。正电平的绝对值约为负电平的绝对值的三倍。简单来说，本发明的液体雾化电路透过较小的电力以频率驱动雾化模块18a形成音波振荡。

图4为本发明另一实施例的液体雾化电路示意图。请参阅图4。本实施例的液体雾化电路1b与前述实施例的液体雾化电路1a相似，例如液体雾化电路1b也能输出具有负电平区段的驱动电压给雾化模块18。然而，本实施例与前述实施例的液体雾化电路1b、1a之间仍存有差异，其在于：本实施例的液体雾化电路1b的电压调整单元16b为一箝位电路。

详细来说，箝位电路包括一电容C0、一电阻R与一二极管D2，电容C0具有一第一侧161与一第二侧162。第一侧161耦接转换单元14，第二侧162耦接电阻R与二极管D2的阳极。而电阻R与二极管D2并联，二极管D2的阴极耦接电阻R与一接地端GND，如图4所绘示。

当然，箝位电路用以将转换电压调整为驱动电压，以使雾化模块18根据驱动电压产生可逆的电解反应。除上述差异之外，所属技术领域的技术人员应当知道，本实施例的操作部分与上述实施例实质上等效，所属技术领域的技术人员参考上述实施例以及上述差异后，应当可以轻易推知，故在此不予赘述。

图5A为根据图4的本发明另一实施例的电压调整单元的输入电压波形示意图。图5B为根据图4的本发明另一实施例的电压调整单元的输出电压波形示意图。请参阅图5A、图5B及图4。

图5A所绘示电压调整单元16b的输入电压波形亦为转换单元14a所输出的一转换电压的电压波形。其中，转换电压的电压波形例如为脉冲方波电压，且转换电压的电压波形例如为2V伏特的电压。

图5B所绘示电压调整单元16b的输出电压波形亦为电压调整单元16b所输出的一驱动电压的电压波形。其中，驱动电压的电压波形包括多个负电平区段NS及多个电解区段ES。驱动电压的电压波形例如为-V～V伏特的脉冲方波电压。而压电致动元件根据电解区段ES的驱动电压以与液体产生正向电解反应。以及压电致动元件根据负电平区段NS的驱动电压以与液体产生逆向电解反应。另外，压电致动元件根据驱动电压以形成音波振荡而产生液体雾化的功效。

另外，图5B所绘示驱动电压的电压波形例如为-V伏特～V伏特的脉冲方波电压。其中，正电平的绝对值为V。负电平的绝对值为V。而负电平的绝对值等于正电平的绝对值。而电压波峰至电压波谷的电压仍为2V。简单来说，本发明的液体雾化电路1b不会降低频率振幅，以驱动雾化模块18形成音波振荡。

图6为本发明另一实施例的电压调整单元的电路示意图。请参阅图6。本实施例的电压调整单元16c与前述实施例的电压调整单元16b相似，例如电压调整单元16c也能输出具有负电平区段的驱动电压给雾化模块18。然而，本实施例与前述实施例的电压调整单元16c、16b之间仍存有差异，其在于：本实施例的电压调整单元16c为一具偏压源B1的箝位电路。

详细来说，具偏压源B1的箝位电路的节点N1耦接转换单元14。节点N3耦接雾化模块18。而节点N2、N4耦接一接地端GND。在实务上，具偏压源B1的箝位电路包括一偏压源B1、一电容C0、一电阻R与一二极管D2。其中，偏压源B1例如透过电池或蓄电池来实现。偏压源B1的负极耦接二极管D2的阴极，偏压源B1的正极耦接电阻R。而电容C0具有一第一侧161与一第二侧162。第一侧161耦接转换单元14，第二侧162耦接电阻R与二极管D2的阳极。而电阻R与二极管D2并联，二极管D2的阴极耦接电阻R与一接地端GND，如图6所绘示。

当然，具偏压源B1的箝位电路用以将转换电压调整为驱动电压，以使雾化模块18根据驱动电压产生可逆的电解反应。除上述差异之外，所属技术领域的技术人员应当知道，本实施例的操作部分与上述实施例实质上等效，所属技术领域的技术人员参考上述实施例以及上述差异后，应当可以轻易推知，故在此不予赘述。

图7A为根据图6的本发明另一实施例的电压调整单元的输入电压波形示意图。图7B为根据图6的本发明另一实施例的电压调整单元的输出电压波形示意图。请参阅图7A、图7B及图6。

图7A所绘示电压调整单元16c的输入电压波形亦为转换单元14a所输出的一转换电压的电压波形。其中，转换电压的电压波形例如为脉冲方波电压，且转换电压的电压波形例如为2V伏特的电压。

图7B所绘示电压调整单元16c的输出电压波形亦为电压调整单元16c所输出的一驱动电压的电压波形。其中，驱动电压的电压波形包括多个负电平区段NS及多个电解区段ES。驱动电压的电压波形例如为-V～V伏特的脉冲方波电压。而压电致动元件根据电解区段ES的驱动电压以与液体产生正向电解反应。以及压电致动元件根据负电平区段NS的驱动电压以与液体产生逆向电解反应。另外，压电致动元件根据驱动电压以形成音波振荡而产生液体雾化的功效。

另外，图7B所绘示驱动电压的电压波形例如为-V伏特～V伏特的脉冲方波电压。其中，正电平的绝对值为V。负电平的绝对值为V。而负电平的绝对值等于正电平的绝对值。而电压波峰至电压波谷的电压仍为2V。简单来说，本发明的液体雾化电路不会降低频率振幅，以驱动雾化模块18形成音波振荡。

综上所述，本发明为一种液体雾化电路，由控制单元控制转换单元以输出一转换电压给一电压调整单元。再由电压调整单元调整转换电压以输出一驱动电压给雾化模块，以使雾化模块根据驱动电压的一电解区段或一负电平区段而产生一正向电解反应或一逆向电解反应，藉此达到防止或减缓电解物质产生及附着于雾化模块，以提升雾化模块的使用寿期。所以，本发明的液体雾化电路确实可克服的公知雾化模块产生电解物质的问题，以及提升液体雾化装置的使用寿期。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

Claims (10)

1.一种液体雾化电路，适用于控制一液体雾化的雾化模块，其特征在于，该液体雾化电路包括：

一转换单元；

一控制单元，耦接该转换单元，该控制单元用以控制该转换单元输出一转换电压；及

一电压调整单元，耦接于该转换单元与该雾化模块之间；

其中，该电压调整单元根据该转换电压以输出一驱动电压给该雾化模块，而该驱动电压包括多个电解区段及多个负电平区段，各该电解区段指示该雾化模块进行一正向电解反应，各该负电平区段指示该雾化模块进行一逆向电解反应。

2.如权利要求1所述的液体雾化电路，其中该电压调整单元为一箝位电路，该箝位电路包括一电容、一电阻与一二极管，该电容具有一第一侧与一第二侧，该第一侧耦接该转换单元，该第二侧耦接该电阻与该二极管的阳极，而该电阻与该二极管并联。

3.如权利要求1所述的液体雾化电路，其中该箝位电路还包括一偏压源，该偏压源的负极耦接该二极管的阴极，该偏压源的正极耦接该电阻。

4.如权利要求1所述的液体雾化电路，其中该电压调整单元为一电解电容、一积层电容或一钽质电容。

5.如权利要求1所述的液体雾化电路，其中该正向电解反应是指该雾化模块的一第一极及一第二极与液体产生电解反应，自液体解离的阴离子游向该第一极，而自液体解离的阳离子游向该第二极。

6.如权利要求5所述的液体雾化电路，其中该逆向电解反应是指该雾化模块的该第一极及该第二极与液体产生电解反应，自液体解离的阴离子游向该第二极，而自液体解离的阳离子游向该第一极。

7.如权利要求5所述的液体雾化电路，还包括一升压单元，该升压单元耦接该控制单元与该转换单元，其中该控制单元用以输出一第一控制信号及一第二控制信号，该转换单元根据该第一控制信号以放大该升压单元所输出的电压，该转换单元根据该第二控制信号。

8.如权利要求1所述的液体雾化电路，其中该转换单元包括：

一第一电感；

一第二电感，该第二电感耦接该电压调整单元；

一第一开关，该第一开关的控制端耦接该控制单元及该升压单元，该第一开关的第一端耦接该第一电感及一电压源，该第一开关的第二端耦接一接地端；

一第二开关，该第二开关的控制端耦接该控制单元，该第二开关的第一端耦接该第二电感，该第二开关的第二端耦接该接地端；及

一单向导通元件，该单向导通元件的阳极耦接该第一电感，该单向导通元件的阴极耦接该第二电感、该升压单元及该第二开关的第一端。

9.一种液体雾化装置，其特征在于，包括：

一转换单元；

一控制单元，耦接该转换单元，该控制单元用以控制该转换单元输出一转换电压；

一电压调整单元，耦接于该转换单元与该雾化模块之间；及

一雾化模块，耦接于该电压调整单元与一接地端；

其中，该电压调整单元根据该转换电压以输出一驱动电压给该雾化模块，而该驱动电压包括多个电解区段及多个负电平区段，各该电解区段指示该雾化模块进行一正向电解反应，各该负电平区段指示该雾化模块进行一逆向电解反应。

10.如权利要求9所述的液体雾化装置，其中该雾化模块包括一压电致动元件，该压电致动元件根据该驱动电压的该电解区段以产生该正向电解反应，该压电致动元件根据该驱动电压的该负电平区段以产生该逆向电解反应。