CN113145376A - 横波式高频雾化方法和横波雾化结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了横波式高频雾化方法和横波雾化结构。方法包括以下步骤：S1.使待雾化的液体沿输送管的轴向流动，流量不小于雾化量所需；S2.沿输送管的径向，向输送管的管壁施加高频机械振动，使输送管内的液体分子呈横波运动；S3.在输送管的输出端口，呈横波运动的液体分子摆脱输送管束缚，散发为雾状，形成液雾；S4.向输送管的输出端口提供定向气流，将形成的液雾定向吹散到空气中。本发明实施例采用横波雾化方案，对输送管径向传导高频机械振动，使输送管内的液体呈横波运动，在输送管的输出端口处产生雾化。该方案可避免液体飞溅，减小雾化颗粒，使雾化效果更好。

Description

横波式高频雾化方法和横波雾化结构

技术领域

本发明涉及香薰和雾化技术领域，具体涉及一种横波式高频雾化方法和横波雾化结构。

背景技术

精油香薰是一个将液态香料雾化，然后散发到周围空气中的过程。

目前，精油香薰有两种模式，一种是稀释连续雾化扩散模式，一种是纯精油断续雾化扩散模式。

采用稀释连续雾化扩散模式的机型，一般称作香薰加湿器，是将精油滴入水中，然后对携带精油的水进行雾化，并将雾气吹散到周围空气中。

采用纯精油断续雾化扩散模式的机型，则一般称作扩香仪。传统的扩香仪是用高速气流产生负压，用负压将精油输送到高速气流中，由高速气流将液态精油冲散，成为散布在高速气流中的分子团。携带精油分子团的高速气流吹入周围空气的过程，就是散发精油的过程，称作扩香。由于扩香仪散发的是纯精油，连续散发势必造成周围的精油浓度过高，精油消耗过大，于是，扩香仪一般设计成间断工作模式。

扩香仪的任务是将微量纯精油雾化，并吹散到空气中。而由于精油具有一定的腐蚀性，特别是纯精油，纯精油直接接触超声雾化片及其密封装置时，会大大缩短超声雾化片和/或密封装置的寿命。另一方面，传统超声雾化时，精油分子团呈纵波运动——直观上，精油团成飞溅状态。对于单位时间内用量很小的纯精油，纵波运动造成的沸腾式飞溅，会使得精油被瞬间激飞，雾化效果差。这也是超声雾化片在扩香仪中无法得到使用的原因。

经过十多年的技术改进，超声雾化片在雾化应用中，技术越来越成熟，工作频率越来越高，激发出来的分子团越来越细——雾化效果越来越好。但由于上述原因，超声雾化片在扩香仪中的应用受到限制。

发明内容

本发明的主要目的是，提供一种横波式高频雾化方法和横波雾化结构，用于解决现有技术的问题，实现对细小流量液体的高频雾化，减小雾化颗粒，提高雾化效果。

为实现上述发明目的，本发明第一方面提供一种横波式高频雾化方法，包括以下步骤：

S1.使待雾化的液体沿输送管的轴向流动，流量不小于雾化量所需；

S2.沿输送管的径向，向输送管的管壁施加高频机械振动，使输送管内的液体分子呈横波运动；

S3.在输送管的输出端口，呈横波运动的液体分子摆脱输送管束缚，散发为雾状，形成液雾；

S4.向输送管的输出端口提供定向气流，将形成的液雾定向吹散到空气中。

可选的，步骤S3中形成的液雾通过输出管的输出端口向斜上方喷发，输出管的输出端口呈斜面。

本发明第二方面，提供一种横波雾化结构，包括输送管和振动器件；所述输送管，用于输送待液化的液体；所述振动器件，用于沿输送管的径向，向输送管的管壁施加高频机械振动，使输送管内的液体分子呈横波运动，并在输送管的输出端口摆脱输送管束缚，散发为雾状，形成液雾。

可选的，所述振动器件采用电磁振动器、超声换能器、电场振动器或压电陶瓷片。

一种实现方式中，所述横波雾化结构还包括：支撑架和雾化腔；所述输送管的两端分别通过第一缓冲密封模块和第二缓冲密封模块架设于所述支撑架和所述雾化腔，所述输送管的输出端口插入所述雾化腔内；所述振动器件包括固定于所述支撑架的电磁振动器和固定于所述输送管的振动接受块；所述雾化腔设有气流输入口和气雾输出口。

可选的，所述输送管的输出端口呈斜面，以使形成的液雾通过该斜面向斜上方喷发。

可选的，所述雾化腔的底部还设有残液回收口，用于收集未雾化的残液。

另一种实现方式中，所述横波雾化结构还包括：还包括：围合形成内腔的支撑体和压装片；所述输送管和所述振动器件设置在所述内腔中，所述输送管有一条以上，所述振动器件为超声换能器，所述超声换能器的两侧通过缓冲结构安装于所述支撑体和所述压装片之间，所述超声换能器的中部与所述输送管紧密接触。

可选的，所述缓冲结构包括连接于所述支撑体的缓冲支撑片和连接于所述压装片的缓冲压片，所述缓冲支撑片和所述缓冲压片均采用弹性材质制成，所述超声换能器被夹持在所述缓冲支撑片和所述缓冲压片之间。

可选的，所述支撑体的两侧分别设有固定下螺柱，所述压装片的两侧对应设置有固定上螺柱，所述支撑体和所述压装片通过拧入所述固定上螺柱、所述固定下螺柱的螺丝连接为一体。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

采用横波雾化方案，即：利用刚性的输送管输送待雾化的液体，同时对输送管径向传导高频机械振动，使输送管内的液体呈横波运动，在输送管的输出端口处产生雾化。该方案可避免液体飞溅，减小雾化颗粒，使雾化效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明实施例采用横波雾化结构实施横波式高频雾化方法的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种横波雾化结构的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种横波雾化结构的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种横波雾化结构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面通过具体实施例，分别进行详细的说明。

【实施例1】

本实施例提供一种横波式高频雾化方法，该方法包括以下步骤：

S1.使待雾化的液体沿输送管的轴向流动，流量不小于雾化量所需；其中，输送管为刚性管道，例如刚性金属管道；待雾化的液体例如为精油。

S2.沿输送液体的输送管的径向，向输送管的管壁施加往复的高频机械振动，使输送管内的液体分子(/团)呈横波运动；

S3.在输送管的输出端口，呈横波运动的液体分子(/团)摆脱输送管束缚，散发为雾状，形成液雾；

S4.向输送管的输出端口提供定向气流，将形成的液雾定向吹散到空气中。

其中，所述高频机械振动的振动频率不小于40KHz赫兹，例如可以是110KHZ、1700KHz、2400KHz等。

可选的，输送管的输出端口呈斜面，步骤S3中形成的液雾通过呈斜面的输出端口向斜上方喷发。

请参考图1，是用于实施上述方法的横波雾化结构在实施过程中的示意图。图中，10为输送管，11为输送待雾化液体的输送管的管壁，12为输送管的内腔，13为液体中的某个分子或分子团。

如图1所示，待雾化的液体自输送管左侧端口向右输送，如箭头14所示；管壁11被施加高频机械振动后，产生往复振动如虚线15所示；机械振动直接传递到输送管内腔12中的液体，其中的某个分子或分子团13沿曲线16所示意的路径向右移动；在输送管的输出端口，分子或分子团13脱离管壁11的束缚，以最后一个振动周期的速度和方向向外冲击，脱离液面，成为独立的分子或分子团，即液雾颗粒17。也就是说：在输送管的输出端口，液体呈散射中向散发成为雾状。此时对雾状散发的分子或分子团施加定向的气流(图中未予画出)，即可使气流携带液雾，定向进入周围空气中，如箭头18所示，完成对液体的雾化。

【实施例2】

本实施例提供一种用于实施如上文所述的横波式高频雾化方法的横波雾化结构。

如图2所示，是本实施例的横波雾化结构的示意图。

该横波雾化结构的核心部分由输送待液化液体的输送管21、支撑架22、电磁振动器23、振动接受块24、雾化腔25等构成。输送管21由耐腐蚀的刚性材料制成，例如不锈钢管或其它金属管道。支撑架22用于固定液体输送管21和电磁振荡器23。雾化腔25和支撑架22可以一体成型。雾化腔25设有残液回收口26、气流输入口27、气雾输出口28，以及用于液体输送管21的探入口。输送管21具有输入端口29和输出端口210，输出端口210自雾化腔25的探入口插入雾化腔25内。

输送管21的两端分别架设在支撑架22和雾化腔25的立壁上，并分别设有第一缓冲密封块211和第二缓冲密封块212，两个缓冲密封块211、212由耐腐蚀的柔性橡胶制成，作用有：①固定输送管21：增加输送管21与支撑架22/雾化腔25的立壁之间的摩擦力，使输送管21不致在振动中发生横向错位；②减震：缓冲输送管21的高频机械振动，阻止该振动向支撑架22和雾化腔25的立壁传递，使输送管21具有一定的自由振动空间；③密封：防止雾化腔内的液雾(气雾)向设有电磁振荡器23所在的空间渗透、扩散，造成整个结构内外“爬油”。

电磁振动器23和振动接受块24组成振动器件，用于向输送管的管壁施加高频机械振动，使输送管内的液体分子呈横波运动，并在输送管的输出端口摆脱输送管束缚，散发为雾状，形成液雾(气雾)。

电磁振动器23刚性固定在支撑架22上，图中未予详细画出。电磁振动器23设有磁芯和环绕磁芯的线圈，当线圈内通以高频电流时，线圈周围就会产生相同频率的变动磁场，磁芯将该高频磁场集中到磁芯的两端。

振动接受块24与输送管21刚性连接固定，振动接受块24为永磁体或软铁。振动接受块24处于电磁振动器23的磁芯端头处，与磁芯存在一定的间隙。高频电流流经电磁振动器23的线圈时，电磁振动器23的磁芯端头处产生高频磁场，振动接受块24在此高频磁场作用下，沿输送管21径向产生高频机械振动，并将振动通过刚性连接传导给输送管21，使输送管21的管壁产生同样的高频机械振动。

当待雾化的液体从液体输送管21的输入端口29流向输出端口210时，源自电磁振动器23的高频机械振动，通过振动接受块24、输送管21，激发输送管21内部的液体，使液体呈横波运动并在输出端口210被释放，散发为雾状，形成液雾。此时，来自气流输入口27的气流，裹挟输出端口210附近的液雾，从气雾输出口28吹出，进入周围空气。

可选的，输送管21的输出端口210呈斜面，迫使从该处释放的液雾向斜上方喷发，有利于来自气流输入口27的气流更好地将液雾带出雾化腔25。而由于可能存在雾化不充分，或雾滴附着到雾化腔25内部并逐渐累积，致使雾化腔25可能内会存有未雾化的残液，该残液由雾化腔收集后汇流到雾化腔25底部，经残液回收口26回收。回收的残液可重新自输入端口29注入输送管21内。

值得说明的是，在其它一些实施方式中，本实施例中的电磁振动器23也可由其它可控的振动器件替代，可控的振动器件包括但不限于压电超声换能器、电场振动器等，根据压电超声换能器、电场振动器等的出力、工作方式，对应调整振动器件的安装方式，决定是否需要相应设置振动接受块24。

【实施例3】

本实施例提供另一种用于实施如上文所述的横波式高频雾化方法的横波雾化结构。

如图3所示，是本实施例的横波雾化结构的示意图。该横波雾化结构使用压电超声换能器作为振动器件。

本实施例的横波雾化结构，主要由超声换能器31、输送管32、缓冲压片33、压装片34、支撑体35、缓冲支撑片310等构成。

其中，支撑体35和压装片34连接为一体，两者之间围合形成内腔，振动器件即超声换能器31和输送管32设置在该内腔中。缓冲压片33和缓冲支撑片310构成缓冲结构，将超声换能器31的两侧安装于支撑体35和压装片34之间。

可选的，支撑体35的两侧分别设有固定下螺柱36，固定下螺柱36与支撑体35可以为一体成型；压装片34的两侧对应设置有固定上螺柱311，固定上螺柱311与压装片34可以为一体成型；通过将螺丝39拧入固定上螺柱311和固定下螺柱36，使支撑体35和压装片34连接为一体。

可选的，缓冲支撑片310通过卯榫结构37插装到支撑体35上，缓冲压片33通过卯榫结构38插装到压装片34上。超声换能器31被夹持在缓冲支撑片310和缓冲压片38之间。缓冲支撑片310和缓冲压片33均以弹性橡胶材质或者其它弹性材质制成，二者以很小的接触面积，将超声换能器31夹装在中间，而超声换能器31的中部紧压在输送管32上。即超声换能器31外围仅被两处很小的接触面积所固定，中央位置与输送管32接触，大部分面积呈悬空、自由状态。

当超声换能器31被高频交变电流驱动时，超声换能器31发生高频机械振动，由于与之接触的缓冲支撑片310和缓冲压片33均为弹性材质，该振动在该两处被缓冲——阻止振动向外传导到支撑体35和压装片34，而与超声换能器31中央位置接触的输送管32为刚性管道如刚性金属管道，能较好地接收超声换能器31的振动——超声换能器31的振动传导到输送管32上，使输送管32的管壁产生高频机械振动。

当输送管32内流动着精油等液体时，该液体即能被高频机械振动激发，形成横波运动，呈横波运动的液体分子在输送管32的输出端口摆脱束缚，散发为雾状，形成液雾。液雾可以由定向气流带到周围空气中，完成雾化。定向气流可以由设置在输送管的输出端口处的送风装置产生。由于雾状精油是通过横波运动产生的，具有可避免精油液体飞溅，雾化颗粒小，雾化效果好的优点。

基于如图3所示的横波雾化结构，作为进一步的方案，图4示出了单个振动器件驱动两条输送管，以雾化两种液体的方案。如图4所示，内腔中可并列平行布置两条输送管32，即第一输送管321和第二输送管322。在复方香薰应用中，该方案可以实现在精油不混合的条件下，按设定比例进行雾化。工作时，两条输送管分别输送不同品种的精油，通过控制两条输送管中精油的输送流量，可实现两种精油间的雾化配比，实现复方香熏。具体的，可通过控制输送机构的运转速度，或输送机构的工作/停止占空比来调节输送流量。更进一步的方案中，该横波雾化结构不限于采用两条输送管，也可以采用三条甚至更多条输送管与超声换能器紧密接触，此时可以实现三种乃至更多种精油复合的复方香薰。

以上，通过多个实施例，对比本申请公开的横波式高频雾化方法和横波雾化结构进行了详细说明。

本申请技术方案的核心理念在于采用横波雾化方案，关键特点包括：

1.采用横波雾化方案，即：使用刚性的输送管输送待雾化的液体，同时对输送管径向传导高频机械振动，使输送管内的液体呈横波运动，在输送管的输出端口产生雾化。该方案可避免液体飞溅，减小雾化颗粒，使雾化效果更好。

2.向金属管道传导的径向高频机械振动，包括但不限于电磁振动、压电超声换能器产生的振动等等。

3.进一步的，可采用两条或更多条输送管。且可采用单个振动器件向多条输送管传导高频机械振动。工作时，至少两条输送管可以分别输送不同品种的精油，通过控制不同输送管中精油的输送流量和/或输送时间，可以实现不同种类液体间的雾化配比，实现复方香薰。

4.本申请技术方案简化了雾化结构，产品容易实现。

以上，通过具体实施例对本发明的技术方案进行了详细说明。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

应当理解，上述各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员，可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和保护范围。

Claims (10)

1.一种横波式高频雾化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.使待雾化的液体沿输送管的轴向流动，流量不小于雾化量所需；

S2.沿输送管的径向，向输送管的管壁施加高频机械振动，使输送管内的液体分子呈横波运动；

S3.在输送管的输出端口，呈横波运动的液体分子摆脱输送管束缚，散发为雾状，形成液雾；

S4.向输送管的输出端口提供定向气流，将形成的液雾定向吹散到空气中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

步骤S3中形成的液雾通过输出管的输出端口向斜上方喷发，输出管的输出端口呈斜面。

3.一种横波雾化结构，其特征在于，包括输送管和振动器件；

所述输送管，用于输送待液化的液体；

所述振动器件，用于沿输送管的径向，向输送管的管壁施加高频机械振动，使输送管内的液体分子呈横波运动，并在输送管的输出端口摆脱输送管束缚，散发为雾状，形成液雾。

4.根据权利要求3所述的横波雾化结构，其特征在于，

所述振动器件采用电磁振动器、超声换能器、电场振动器或压电陶瓷片。

5.根据权利要求3所述的横波雾化结构，其特征在于，

还包括：支撑架和雾化腔；

所述输送管的两端分别通过第一缓冲密封模块和第二缓冲密封模块架设于所述支撑架和所述雾化腔，所述输送管的输出端口插入所述雾化腔内；

所述振动器件包括固定于所述支撑架的电磁振动器和固定于所述输送管的振动接受块；所述雾化腔设有气流输入口和气雾输出口。

6.根据权利要求5所述的横波雾化结构，其特征在于，

所述输送管的输出端口呈斜面，以使形成的液雾通过该斜面向斜上方喷发。

7.根据权利要求5所述的横波雾化结构，其特征在于，

所述雾化腔的底部还设有残液回收口，用于收集未雾化的残液。

8.根据权利要求3所述的横波雾化结构，其特征在于，

还包括：围合形成内腔的支撑体和压装片；

所述输送管和所述振动器件设置在所述内腔中，所述输送管有一条以上，所述振动器件为超声换能器，所述超声换能器的两侧通过缓冲结构安装于所述支撑体和所述压装片之间，所述超声换能器的中部与所述输送管紧密接触。

9.根据权利要求8所述的横波雾化结构，其特征在于，

所述缓冲结构包括连接于所述支撑体的缓冲支撑片和连接于所述压装片的缓冲压片，所述缓冲支撑片和所述缓冲压片均采用弹性材质制成，所述超声换能器被夹持在所述缓冲支撑片和所述缓冲压片之间。

10.根据权利要求8所述的横波雾化结构，其特征在于，

所述支撑体的两侧分别设有固定下螺柱，所述压装片的两侧对应设置有固定上螺柱，所述支撑体和所述压装片通过拧入所述固定上螺柱、所述固定下螺柱的螺丝连接为一体。

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