CN113893985A - 一种超声雾化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超声雾化装置，包括壳体和雾化筒，雾化筒位于壳体内部，超声换能器位于雾化筒内部，壳体内部还设有多个储液瓶，储液瓶分别连接有液体泵，液体泵的出液口连接有针管，针管贯穿雾化筒的内部伸入到雾化筒的内部，雾化筒的顶部开设有雾化孔，雾化孔内安装有锥孔雾化片，壳体的顶部开设有开口。本发明采用多个液体泵输送多种液体，使液体逐滴滴落在超声换能器的工作表面进行第一次雾化并充满雾化筒，不同液体差动滴落先雾化后混合，多种液体雾化后在雾化筒中形成多相混合的雾滴群，再通过锥孔雾化片进行二次雾化打出。可有效保证喷出雾滴的粒径细腻、均匀、稳定，雾滴质量降低，在空中停留时间加长，有效提高了药物的效率。

Description

一种超声雾化装置

技术领域

本发明涉及雾化器技术领域，尤其是涉及一种超声雾化装置。

背景技术

雾化器是利用高速气流或者超声波的方法，使得被作用液体分散为细小液滴的装置。雾化器的使用范围十分广泛，生活中我们常见的雾化器有用于清新空气的扩香仪，用于治疗呼吸道疾病的医用雾化器等等。近几年来，人们开始用雾化器来对药物进行雾化并喷射到周围环境中，以达到杀菌消毒、或者是净化空气的目的。

现有的对药物进行雾化的方法，先是将浓缩药液跟水一定比例稀释后，再使用普通的锥孔雾化片或者射流式雾化喷嘴将稀释液雾化到空气中。这种方法存在的问题是：浓缩药液与水先混合后雾化，因分子间的作用力以及液体的表面张力的存在，会使被雾化器打出的药物分子表面附着有大量水分子，形成一层水膜，药物分子不能直接与周围空气的接触，影响了药物的作用效果。但如果不加稀释就将高浓度的药液雾化打出，无疑会对人体产生相当程度上的危害。其次是雾化颗粒的粒径对药效产生影响，现有的对药物的雾化装置，其雾化粒径较大，大粒径意味着质量大，雾滴在控制停留时间较短便掉落到地面上，降低了药物的利用率。综上所述，现有的对药物进行雾化的方法，存在先稀释后雾化从而降低药效、雾化颗粒大在空中停留时间短导致的药物利用率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声雾化装置，不但可以保证喷出药物的浓度不至于危害人体，还能保证药物的作用效果不会降低。

根据本发明的一个目的，本发明提供一种超声雾化装置，包括壳体、雾化筒和超声换能器，所述雾化筒位于所述壳体内部，所述超声换能器位于所述雾化筒内部，所述壳体内部还设有多个用于存储不同雾化液的储液瓶，所述储液瓶分别连接有液体泵，所述液体泵的出液口连接有针管，所述针管贯穿所述雾化筒的内部伸入到所述雾化筒的内部，所述雾化筒的顶部开设有雾化孔，所述雾化孔内安装有锥孔雾化片，所述壳体的顶部开设有用于所述锥孔雾化片与大气连通的开口。

进一步地，所述壳体的底部设有中间连接板，所述壳体通过所述中间连接板固定设置在底座的上方，所述中间连接板与所述雾化筒之间，以及所述锥孔雾化片与所述雾化筒之间均为密封连接。

进一步地，所述底座的内部安装有风扇，所述风扇安装在所述中间连接板的底部，所述中间连接板的上方设有用于安装所述超声换能器的凹槽。

进一步地，所述壳体的上表面开设有多个第一通孔，所述中间连接板上开设有若干第二通孔，所述底座上加工有用于所述风扇进气的进气孔。

进一步地，所述雾化筒的内径大于或等于所述超声换能器的外径，所述雾化筒的高度大于所述超声换能器的高度。

进一步地，所述超声换能器包括金属基底和压电陶瓷，所述金属基底和所述压电陶瓷通过胶层粘贴，所述金属基底形状为圆筒状，所述压电陶瓷粘接于所述金属圆筒的内部上壁面，所述金属基底的上表面设有凹坑。

进一步地，所述雾化孔的直径大于或等于锥孔雾化片锥孔区域的包围直径。

进一步地，所述液体泵的进口通过进液管与所述储液瓶连接，所述液体泵的出液口通过排液管与所述针管连接。

进一步地，所述雾化筒的侧壁上设有穿刺孔，所述针管贯穿所述穿刺孔安装在所述雾化筒上，且所述针管的出液口与所述凹坑对应设置。

进一步地，所述液体泵为蠕动泵、转子泵或压电泵的一种。

本发明的技术方案采用多个液体泵输送多种液体，使液体逐滴滴落在超声换能器的工作表面进行第一次雾化并充满雾化筒，不同液体差动滴落先雾化后混合，多种液体雾化后在雾化筒中形成多相混合的雾滴群，再通过锥孔雾化片进行二次雾化打出。不但可以保证喷出药物的浓度不至于危害人体，还能保证药物的作用效果不会降低。液体经过超声换能器的一次雾化、再由锥孔雾化片对雾化筒内的混合雾滴群进行二次雾化，可有效保证喷出雾滴的粒径细腻、均匀、稳定，雾滴质量降低，在空中停留时间加长，有效提高了药物的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所述超声雾化装置的剖视图；

图2是本发明实施例所述超声雾化装置的剖视图的局部视图；

图3是本发明实施例所述超声换能器的结构示意图；

图中，1、壳体；101、第一通孔；2、锥孔雾化片；201、环形压电陶瓷；202、锥孔；203、锥孔金属薄片；3、雾化筒；301、雾化筒孔；302、穿刺孔；4、针管；5、排液管；6、液体泵；7、进液管；8、储液瓶；9、超声换能器；901、凹坑；902、金属基底；903、胶层；904、压电陶瓷；10、中间连接板；1001、第二通孔；1002、凹槽；11、风扇；12、底座；1201、进气孔。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1-图3所示：

一种超声雾化装置，包括壳体1、锥孔雾化片2、雾化筒3、针管4、排液管5、液体泵6、进液管7、储液瓶8、超声换能器9、中间连接板10、风扇11和底座12；

壳体1的底部设有中间连接板10，壳体1通过中间连接板10固定设置在底座12的上方，雾化筒3设置在壳体1内部，超声换能器9固定设置在雾化筒3的内部。雾化筒3为一个具有一定高度的空心圆柱体，其内径大于或等于超声换能器9的最大直径，雾化筒3的一面与底座连接，连接后将超声换能器9完全罩住。

如图2所示，锥孔雾化片2包括环形压电陶瓷201和锥孔金属薄片203，位于锥孔金属薄片203的中心区域内加工有若干个锥孔202，一般采用的加工方法是激光加工，但不局限于此一种方法。所采取的加工方式应当保证锥孔202的直径误差控制在一定范围内。锥孔金属薄片203的材料可以是任意具有足够弹性模量的金属，如不锈钢、黄铜等，如若选择本身不具备防锈特性的金属，则在锥孔金属薄片203加工完后还应进行防锈处理。

如图3所示，超声换能器9包括金属基底902以及压电陶瓷904，金属基底902和压电陶瓷904通过胶层903粘贴，金属基底902形状为圆筒状，压电陶瓷904粘接于金属圆筒内的上壁面，超声换能器9的工作表面位于金属基底902的外部圆面，在金属基底902的上表面即工作表面上加工有一个凹坑901，凹坑901的轮廓可以是任意形状的曲线，凹坑901的作用是防止待雾化液体滴落后，因超声雾化装置的摆放不平从而使得液滴滑落到底座或是其他位置上。

雾化筒3的顶部开设有雾化孔301，雾化孔301上安装有锥孔雾化片2，壳体1的顶部开设有用于锥孔雾化片2与大气连通的开口。雾化孔301的直径大于或等于锥孔雾化片2锥孔区域的包围直径，将锥孔雾化片2的锥孔区域对准雾化筒上的雾化孔301，安装好锥孔雾化片2，锥孔雾化片2与外部电路连接，作为超声雾化装置第二次雾化的动力源。

雾化筒3是由粉末材料压制而成，可以选用聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯等材料，压制加工出来的雾化筒，在其内部颗粒与颗粒之间存在着极其微小的空间，具有一定的吸附液体的能力，在雾化过程中能够及时吸收附着在内壁上的液体。在吸附液体后，雾化筒3本身能保持原有的形状，基本不发生明显的变形，不影响整体的雾化装置结构。雾化筒的高度需保证在罩住超声换能器后，内部有足够空间满足雾滴群停留。

壳体1内部位于雾化筒3的两侧还分别设有液体泵6和储液瓶8，液体泵6的进口通过进液管7与储液瓶8连接，储液瓶8用于存放待雾化液体。液体泵6作为供给液体的动力元器件。液体泵6的进液口通过进液管7与储液瓶8内的待雾化液体连通，液体泵6的出液口通过排液管5与针管4连接，针管4贯穿雾化筒3的侧壁伸入到雾化筒3内部，且针管4的出液口与超声换能器的凹坑901对应设置。

中间连接板10与雾化筒3的连接，锥孔雾化片2与雾化筒3的连接，要充分保证连接的密封性，可以直接使用硅酮密封胶、环氧密封胶、pvc密封胶等直接粘贴，也可以先涂密封胶，再采用螺栓连接、螺钉连接等机械连接方式。在雾化筒3的壁面上，有数个直径较小的穿刺孔302，针管4贯穿穿刺孔302安装在雾化筒3上，针管4的一端用于液滴的滴落，针管4另一端通过排液管5与液体泵6的出口连接。

针管4贯穿插入雾化筒3壁面上的穿刺孔302，并采取胶接或者其他形式固定，针管4插入的深度取决于液滴能否顺利滴落入超声换能器9的凹坑901中。针管4的安装角度可以是水平安装，也可以是呈任意角度安装，但无论呈什么样的形式安装，都不能阻碍液滴的滴落。针管的4数量可以是一根、两根、多根甚至于无数根，但这受限于雾化筒3上的安装空间。相应的，液体泵6、排液管5、进液管7、储液瓶8的数量也要与针管4的数量一一对应，将针管4、液体泵6、排液管5、进液管7、储液瓶8称为超声雾化装置的给液系统，当拥有多套给液系统时，则可以满足多种液体混合雾化。

液体泵6的类型可以是蠕动泵、转子泵、压电泵等的其中一种，但不受限于这几种形式。液体泵应满足有稳定的输出流量与压力，通过调节某些输入参数，能够改变其输出的流量，不但满足液滴能够逐滴滴落到超声换能器9上的凹坑901中，而且可以通过控制不同液体的滴落速度，从而控制不同液体之间的混合比例。液体的滴落应当是逐滴滴落，一次雾化完一滴后再滴落下一滴，以确保是先经过一次雾化再混合而不是混合后再雾化。

底座12的内部安装有风扇11，风扇11安装在中间连接板10的底部，风扇11安装后用底座12罩住；中间连接板10的上方设有用于安装超声换能器9的凹槽1002，超声换能器9与外部电路连接，作为超声雾化装置第一次雾化的动力源。壳体1与中间连接板10上下相对设置，形成一个腔体，腔体内用于安装零部件。壳体1的上表面开设有多个第一通孔101，中间连接板10上开设有若干第二通孔1001，底座12上加工有风扇11的进气孔1201，以上多组气孔的加工有利于促进腔内的空气流通。

上述实施例中，超声换能器9的输入为一高频交流信号，锥孔雾化片2的输入为一中高频的交流信号，在一定范围内，有效值越高，振幅越大，雾化效果越好，但超过了这个范围，电能转化为内能的比例增加，产生不利的效果。锥孔雾化片2的输入电压频率低于超声波换能器9的输入电压频率。

金属基底902的材料为具有一定导电性能的金属材料、可以是304不锈钢、黄铜等的其中一种，但不局限于这两种材料，如选择本身不具备防锈能力的金属时，则在金属基底902加工完成后，应加工上防锈层。金属的加工方式一般为先采用车、铣等方式加工出技术基底基本的轮廓形状，再通过打磨抛光或者是电镀等方式降低其表面粗糙度。降低表面粗糙度的原因是由于水滴在光滑表面上其接触角为锐角，故其亲水性较佳，表面张力小，而在粗糙表面上接触角为钝角，故其疏水性强，表面张力大。对于表面张力较大的液体，在雾化时，其耗散的功较大，从而消耗了过多的雾化能，使得液体雾化破碎的能量相对变少，从而不足以形成细小的雾滴。因此，对于工作表面的表面粗糙度应严格控制在一定的范围以内。

本发明一种超声雾化装置适用于中低粘度的液体雾化，被雾化的液体粘度首先不能超过超声换能器9的工作能力，液体经超声换能器9的第一次雾化后充满整个雾化筒3，锥孔雾化片2将混合雾滴群进行二次雾化打出，在二次雾化的作用下，雾滴粒径再次变小、质量降低且更加均匀。

本发明一种超声雾化装置的工作原理为：

将待雾化的液体装入不同的储液瓶8中并安装到装置上，液体泵6带动储液瓶8中的液体经过进液管7、排液管5、针管4后滴落在超声换能器9的工作表面，超声换能器9将滴落的液滴进行第一次雾化。需要注意的是，液滴滴落应控制超声换能器9工作表面的液体雾化完后，再滴入下一滴，以此类推，以防止不同液体在第一次雾化前就已经出现了混合的情况，液体泵6定量给液，超声雾化装置定量雾化。不同液体分别在超声换能器9的一次雾化作用下，变成雾滴悬浮在雾化筒中，实现雾滴与雾滴之间的混合。在锥孔雾化片8的作用下，混合雾滴群被二次雾化并打出，得到了颗粒度更加细腻的雾滴。雾化筒3内少量雾滴被液化附着在内壁上，将及时被雾化筒3吸收。在雾化结束后，液体泵6反转防止多余液滴滴落，风扇11启动，加速腔内的空气流通，保持腔内干燥，以防止出现异味。

综上，本发明实施例提供的一种超声雾化装置，采用液体泵6供给待雾化液体滴落到超声换能器9的工作表面，使之进行第一次雾化，多种液体在经历第一次雾化后，雾滴在雾化筒3的腔内充分混合后再由锥孔雾化片2进行第二次雾化打出，这种先雾化后混合的方法相较于先混合后雾化的方法，在不降低药物的作用效果的情况下降低了最终喷出混合雾滴群的浓度，不仅节约药物的使用量，而且不危害人体健康。用超声换能器9作为第一次雾化的动力元件，锥孔雾化片2作为第二次雾化的动力元件，两次雾化可以达到有效降低雾滴粒径的效果，且雾滴均匀、稳定，雾滴质量地在空中停留时间增加，提高药物使用效率。液体泵定量供给，超声雾化装置定量混合并雾化，并且雾化筒3为粉末材料压制而成，可以及时吸收雾化筒壁上的水珠，在雾化结束后风扇11启动促进腔内空气流通，有效解决了液体变质甚至产生难闻气味的问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种超声雾化装置，其特征在于，包括壳体、雾化筒和超声换能器，所述雾化筒位于所述壳体内部，所述超声换能器位于所述雾化筒内部，所述壳体内部还设有多个用于存储不同雾化液的储液瓶，所述储液瓶分别连接有液体泵，所述液体泵的出液口连接有针管，所述针管贯穿所述雾化筒的内部伸入到所述雾化筒的内部，所述雾化筒的顶部开设有雾化孔，所述雾化孔内安装有锥孔雾化片，所述壳体的顶部开设有用于所述锥孔雾化片与大气连通的开口。

2.根据权利要求1所述的超声雾化装置，其特征在于，所述壳体的底部设有中间连接板，所述壳体通过所述中间连接板固定设置在底座的上方，所述中间连接板与所述雾化筒之间，以及所述锥孔雾化片与所述雾化筒之间均为密封连接。

3.根据权利要求2所述的超声雾化装置，其特征在于，所述底座的内部安装有风扇，所述风扇安装在所述中间连接板的底部，所述中间连接板的上方设有用于安装所述超声换能器的凹槽。

4.根据权利要求3所述的超声雾化装置，其特征在于，所述壳体的上表面开设有多个第一通孔，所述中间连接板上开设有若干第二通孔，所述底座上加工有用于所述风扇进气的进气孔。

5.根据权利要求1所述的超声雾化装置，其特征在于，所述雾化筒的内径大于或等于所述超声换能器的外径，所述雾化筒的高度大于所述超声换能器的高度。

6.根据权利要求1所述的超声雾化装置，其特征在于，所述超声换能器包括金属基底和压电陶瓷，所述金属基底和所述压电陶瓷通过胶层粘贴，所述金属基底形状为圆筒状，所述压电陶瓷粘接于所述金属圆筒的内部上壁面，所述金属基底的上表面设有凹坑。

7.根据权利要求1所述的超声雾化装置，其特征在于，所述雾化孔的直径大于或等于锥孔雾化片锥孔区域的包围直径。

8.根据权利要求1所述的超声雾化装置，其特征在于，所述液体泵的进口通过进液管与所述储液瓶连接，所述液体泵的出液口通过排液管与所述针管连接。

9.根据权利要求6所述的超声雾化装置，其特征在于，所述雾化筒的侧壁上设有穿刺孔，所述针管贯穿所述穿刺孔安装在所述雾化筒上，且所述针管的出液口与所述凹坑对应设置。

10.根据权利要求1所述的超声雾化装置，其特征在于，所述液体泵为蠕动泵、转子泵或压电泵的一种。

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