CN217218160U - 电子烟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子烟装置,包括超声雾化片及具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的且在雾化过程中和在被雾化液体中基本稳定地保持原有形态的多孔体,该超声雾化片包括压电陶瓷板,该压电陶瓷板的相对的两表面上或/和相对的两表面之间设置有相对的电极作为压电活性区,或者该压电陶瓷板的表面上或/和表面下层内设置有相邻的叉指电极成为压电活性区,(该电极间施加交流电可使该超声雾化片以其厚度方向振动,上述振动可使该多孔体中的液体雾化)。该雾化器及电子烟装置雾化效率较高;雾化性能稳定,基本不受体位影响;其雾化时温度上升幅度下降,噪音降低,不易受损,提高其安全性等优势。
Description
本申请为原申请2020214390935(超声雾化器,申请日2020-07-18)的分案申请。
【技术领域】
本发明涉及一种超声雾化器及电子烟装置。更具体地,本发明涉及一种性能改善的多用途超声雾化器及电子烟装置。
【背景技术】
现在的超声雾化器或超声雾化片典型地具有一种结构,其中通过将圆形的金属板粘结到圆形的压电陶瓷板的一个表面而形成振动片,其中压电陶瓷板的外围部分被支撑在金属板圆形壁内,其中压电陶瓷板中心有一通孔,其中金属板中心有一内有众多上下贯通的微孔雾化区,该微孔区与上述通孔相对。但是,这种超声雾化器或超声雾化片具有不少缺点,如其存在有效振动位移量小,难以得到较强的振动,有效能量转换效率低,雾化区域面积占比小,雾化能力不高,特别是难以用于小型化便携式装置。
其他的雾化装置如中国专利CN102219511A在其实施例中图2(说明书0069段)中揭示了长方或长条形的“压电元件10(试验片)”,其包括“7mm×4.5mm”的“压电基板11”及其表面上的“振动电极12、13”,并在说明书0058段指出“本发明的压电陶瓷组合物(压电元件),除振荡器之外,也可以使用在……雾化器用振动器……”。
在其之后,中国专利CN209002936U揭示了一种类似的超声波雾化片,其“包括片状压电基体(101)、贴覆于压电基体(101)一侧表面的表面电极(102)、贴覆于压电基体(101)另一侧表面的驱动电极(103),其特征在于,所述压电基体(101)为长条形”。
此外,中国专利CN206079025U及CN107752129A也揭示了一种超声雾化片或超声雾化器,其“包括超声雾化片,所述超声雾化片上表面设有烟油吸附层而形成压电陶瓷组件(10),该超声雾化片与烟油吸附层形成一体化整体式结构,该烟油吸附层用于吸附及导输烟油”,上述烟油吸附层有陶瓷浆层、棉花、无纺布。
此外,中国专利CN2611051Y利用两个压电片分别驱动组成供液腔的振动膜片和雾化膜片,圆形压电片与振动膜片粘合后组成压电换能器,在液体喷出方向提供高速纵向压力波以使液体经微喷孔处高速喷出。
类似的还有中国专利CN1359733A揭示一种雾化后输入人体内的方法及装置,该装置包括一面带微喷孔的弹性腔模、安装在弹性腔模另一面的压电陶瓷片、与弹性腔模相连并为弹性模腔提供液体的供液管,由电信号驱动弹性腔模振动,形成的压力波将液体从微喷孔处挤出形成雾化液滴给药。
上述所列超声雾化装置或超声雾化器也有不足:
1)、目前雾化片使用的压电陶瓷基本上采用长度-宽度方向或者径向非厚度方向的驱动方式,这种长度-宽度方向或者径向非厚度方向伸缩振动使该发明中的超声雾化片或超声雾化器雾化效率很低,并使该超声雾化片中心振动过大,发热严重,噪音大,并可能使其受损;此外,长度-宽度方向非厚度方向伸缩振动还可能使CN206079025U及CN107752129A中的超声雾化片上的烟油吸附层因被动伸缩运动(二者不同步运动)而被挤压引起受损,如开裂、脱落,还有,其中的多孔结构,其孔易堵死且不易更换;
2)、和/或者液体雾化后的雾滴(雾化颗粒)粒径不受控制,不使用多孔体,或使用多孔体但在雾化过程中和在雾化液体中难以稳定地保持原有形态时,如使用在液中不能保持原有形态的多孔体如棉花变形 (收缩,形态不稳定),或使用一段时间后因超声振动多孔体出现破损、碎裂如陶瓷浆层(因其制作时水分含量高使其孔隙率太高,机械强度太低),雾滴(雾化颗粒)粒径不再受控制,从而使雾滴(雾化颗粒) 粒径过大或分布过宽,其中较大粒子较多,此外,碎裂的粒子或碎片可能伤害使用者,因此其用途受限,如不适合供医药用,特别是吸入肺部,如电子烟;
3)、和/或者超声雾化器中的多孔体,如激光、机械、化学溶蚀、热熔、先交织后热熔或热压等方式获得的多孔板或无纺布(其中微孔基本上为贯穿孔)等,基本上是厚度方向的通导能力,基本上无长度或/ 和宽度方向或径向方向的通导能力,使其导液或输液能力不强,特别是长度或/和宽度方向或径向方向导液或输液能力不强,且无贮存液体的能力,从而使其雾化效率不强,需要一个较大的贮液池,液体得与微孔直接相通;
4)、装置在其供液腔液体未满时,其直立、平放、不同角度的斜放甚至多孔板面向上方或下方时,其中多孔板与液体接触的面积不一样,其中部分贯穿孔不能与液体接触,从而失去部分雾化作用,雾化性能变得不稳定,受其体位影响(如CN2611051Y、CN1359733A中的)。
因此,现实中,上述发明中的超声雾化片或超声雾化器有进一步改进的需要。
【实用新型内容】
本发明的目的就是提供一种超声雾化片或超声雾化器,其可用于微小型化便携式装置,减少尺寸,轻薄化,便于携带。
本发明的目的就是提供一种超声雾化片或超声雾化器,其雾化效率较高。
本发明的目的就是提供一种超声雾化片或超声雾化器,其雾化性能稳定,基本不受体位影响。
本发明的另一目的就是提供一种超声雾化片或超声雾化器,其雾化时温度上升幅度下降。
本发明的另一目的就是提供一种超声雾化片或超声雾化器,其雾化时噪音降低。
本发明的另一目的就是提供一种超声雾化片或超声雾化器,其雾化时不易受损或/和提高其安全性。
本发明的另一目的就是提供一种超声雾化片或超声雾化器,其雾化的雾滴(雾化颗粒)粒径分布范围较窄,其中较大粒子较少。
本发明的另一目的就是提供一种超声雾化片或超声雾化器,其中易堵的多孔结构在其孔堵死后易更换。
本发明的另一目的就是提供一种超声雾化片或超声雾化器,其用途较多,特别适合医药用,改善临床效果。
本发明的另一目的就是提供一种超声雾化片或超声雾化器,其适用于肺部吸入,特别是用于电子烟。
本发明人出人意料地发现,超声雾化器中采用具有厚度方向及长度或/和宽度方向或厚度方向及径向方向通导能力的多孔体辅助上述超声雾化器雾化,并有较好的贮液、导液或输液功能,可显著提高雾化能力、雾化效率,改善雾化效果,可使雾滴(雾化颗粒)粒径分布范围较窄,其中较大粒子较少,有利于减少超声雾化器尺寸,可有多种用途。
本发明人出人意料地还发现,超声雾化器采用如下的超声雾化片(特别是方形),该超声雾化片包括 (特别是方形的、无通孔的)压电陶瓷板(或压电元件)及(特别是方形的)振动板(如金属板),该压电陶瓷板(或压电元件)安装固定在该振动板上,该压电陶瓷板(或压电元件)正表面和背表面上设置有电极,电极间施加交流信号可以厚度方向弯曲振动,有利于减少其尺寸,特别是宽度和/或厚度上的尺寸,适用于微小型化便携式装置,有利于增加有效振动位移量,获得到较强的有效振动,增加有效能量转换效率,增加雾化区域面积,大幅提高雾化能力、雾化效率,改善雾化效果,并可使该超声雾化片发热较轻,温度上升幅度不高,噪音降低,不易受损。
基于上述发现,可达到部分或全部本发明的上述目的,从而完成了本发明。
本发明涉及一种超声雾化器,包括超声雾化片及具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导(即连通并引导流体流动)能力的且在雾化过程中和在被雾化液体中基本稳定地保持其形态的多孔体,该超声雾化片包括(无通孔的)压电陶瓷板(或压电元件),该压电陶瓷板(或压电元件)的相对的两表面上或/和相对的两表面之间(如表层内)设置有相对的电极作为压电活性区,或者该压电陶瓷板(或压电元件)的表面上或/和表面下层内设置有相邻(next to/adjacent to)的叉指电极成为压电活性区,(该电极间施加交流(/或交变)电(信号)可使该超声雾化片以其厚度方向(弯曲或/和扭转)振动,(该多孔体可感受该超声雾化片的上述振动,)(上述振动可使该多孔体中(的微孔中)的液体雾化))。
上述术语“基本稳定地保持其形态”是指累计(雾化)工作1小时以上,较佳地,10小时以上,更佳地50小时以上,更佳地100小时以上,更佳地500小时以上,更佳地1000小时以上,更佳地2000小时以上,最佳地5000小时以上,能基本地保持其形态。
上述术语“基本保持其形态”是指形态基本不发生不可逆的变化(如基本不溶化(解)、基本不熔化、不可逆的变形、基本不破损如破碎、开裂等),尺寸变化幅度不超过10%,较佳地不超过5%,更佳地不超过2%,更佳地不超过1%,更佳地不超过0.5%,最佳地不超过0.1%;或/和(原有)功能基本保持,不出现根本性的改变,如上述超声雾化器的雾化量,或/和雾化粒子平均粒径,或/和雾化粒子粒径分布状态等重要性能指标不出现较大幅度的改变,通常其变化幅度应不超过20%,较佳地不超过10%,更佳地不超过 5%,更佳地不超过2%,更佳地不超过1%,更佳地不超过0.5%,最佳地不超过0.1%。
较佳地,上述压电陶瓷板是无通孔的,无通孔的相对于(中心区)有通孔的有利于提高雾化性能,因通孔减少了雾化面积,而且,中心区雾化能力最强,离中心区越近雾化能力越强。
较佳地,上述多孔体设置在上述超声雾化片表面上或离其垂直距离0至10mm内,更佳地0至6mm内,更佳地0至3mm内,最佳地0至1mm内。
较佳地,上述多孔体设置在上述超声雾化片表面上(较佳地,且从厚度方向观察,该多孔体有微孔的区域至少有部分面积区域(如30%以上的面积区域,较佳地,50%以上的面积区域,更佳地,70%以上的面积区域,最佳地,90%以上的面积区域)与该超声雾化片上述的压电活性区相重合,或者该超声雾化片上述的压电活性区至少有部分面积区域(如30%以上的面积区域,较佳地,50%以上的面积区域,更佳地70%以上的面积区域,最佳地,90%以上的面积区域)与该多孔体有微孔的区域相重合(相互重叠面积越多,越有利于提高雾化性能)。
较佳地,上述一种超声雾化器还包括容器,上述多孔体设置成上述容器的壁体的一部分或全部或设置在容器外表面上,上述超声雾化片设置在上述容器内或设置在容器表面上或设置成上述容器壁体的一部分。
较佳地,上述超声雾化片还包括振动板,该压电陶瓷板(或压电元件)设置(安装或固定)在该振动板(表面)上,较佳地,从厚度方向观察,该压电陶瓷板(或压电元件)与该振动板之间有重叠的区域,较佳地,该区域面积至少占该压电陶瓷板(或压电元件)或该振动板中包含该重叠的区域的一面的整体面积的20%以上(更佳地30%以上,更佳地50%以上,更佳地70%以上,最佳地90%以上)(上述重叠的区域面积占比越大,厚度方向振动越大,平面收缩-扩张式振动越小,越有利于提高雾化性能)。较佳地,至少在该压电陶瓷板(或压电元件)的上述重叠区域内相对的两表面上或/和相对的两表面之间(如表层内)设置有相对的电极作为压电活性区。
较佳地,上述超声雾化片中的压电陶瓷板(或压电元件)基本或总体上是方形体,其至少一对相对的两个边被固定于上述振动板,更佳地,至少相对较短的两个边被固定于上述振动板,最佳地,其至少四个拐角(边角)被固定于上述振动板,以利于最大范围内的厚度方向振动。
上述超声雾化片中的压电陶瓷板(或压电元件)位于振动板的一侧(具有单面结构),或其两侧(具有双面结构,即夹心式结构),共同构成一超声雾化片;或者上述压电陶瓷板(或压电元件)被上述振动板夹持于或包裹于其中。
上述超声雾化片优选为夹心式结构,其基本上(或主要)由两个压电陶瓷板(或压电元件)和一个振动板贴合固定组成,振动板固定夹持于两个压电陶瓷板(或压电元件)之间。上述两个压电陶瓷板(或压电元件)(上的电极)串联连接,且两压电陶瓷板(或压电元件)相对面电极极性相同(两压电陶瓷板相反方向极化),或者两个压电陶瓷板(或压电元件)(上的电极)并联连接,且两压电陶瓷板(或压电元件) 相对面电极极性相反(两压电陶瓷板同一方向极化),实现弯曲振动。较佳地,上述振动板边缘伸出两压电陶瓷板(或压电元件)周边;较佳地,上述超声雾化片的两压电陶瓷板(或压电元件)周边外设有焊盘,更佳地焊盘相连于振动板。
较佳地,上述压电陶瓷板(或压电元件)或/和上述振动板或/和上述多孔体基本(或总体)上为方形 (方形(相对于圆形扁平体)有利于提高雾化性能或/和减少空间占用比)。
上述叉指电极的(指条)宽度(a)或相邻叉指电极(指条)间的距离(b)通常分别为10nm~1mm,较佳地为20nm~500μm,更佳地为40nm~200μm,最佳地为80nm~100μm。上述叉指电极(指条)的压电活性有效长度(w)(或称上述相邻叉指电极对组成的叉指换能器的孔径)通常不受限制,一般为0.5mm~ 30mm,较佳地为1mm~20mm,较佳地为3mm~15mm。上述叉指电极的(指条)宽度(a)与相邻叉指电极 (指条)间的距离(b)较佳地基本相等,此时其所激励出的表面声波波长入基本是其指条宽度a的四倍。相邻叉指电极对组成的叉指换能器的周期长度可用p表示,p=2a+2b。上述叉指电极优选栅栏电极。相同极性(正极或负极)的上述叉指电极(指条)与同一汇流条相连或相通,另一极性(负极或正极)的上述叉指电极(指条)则与另一汇流条相连或相通,当上述两条汇流条分别与交流电的两端(正极或负极)相连或相通,使其设置在的压电陶瓷板(或压电元件)表面上产生表面波,并可以其厚度方向(弯曲或/和扭转)振动,该振动可被该压电陶瓷板上固定的振动板强化。
较佳地,上述压电陶瓷板(或压电元件)的相对的两表面上或/和相对的两表面下层内设置有上述的叉指电极。更佳地,使上述的上表面上的第一叉指电极的极性与下表面上的第一叉指电极的极性相反,上述的上、下表面上的叉指电极均从上述压电陶瓷板同一端开始计数。更佳地,上述压电陶瓷板(或压电元件)的相对的两表面上或/和相对的两表面下层内基本对称地设置有上述的叉指电极。
【附图说明】
图1为两个压电陶瓷片(反向极化)串联时弯曲振动示意图。
图2为两个压电陶瓷片(同向极化)并联时弯曲振动示意图。
图3示出实施例1的超声雾化器的截面图(对照例多孔体仅具有厚度方向,不具有长度或/和宽度方向通导能力的微孔;实施例多孔体不仅具有厚度方向,也具有长度或/和宽度方向通导能力的微孔)。
图4示出实施例2的超声雾化器的一个例子的截面图(对照例多孔体仅具有厚度方向,不具有长度或 /和宽度方向通导能力的微孔;实施例多孔体不仅具有厚度方向,也具有长度或/和宽度方向通导能力的微孔)。
图5示出实施例3的超声雾化器的一个例子的截面图(对照例多孔体仅具有厚度方向,不具有长度或 /和宽度方向通导能力的微孔;实施例多孔体不仅具有厚度方向,也具有长度或/和宽度方向通导能力的微孔)。
图6示出实施例4的超声雾化器的一个例子的截面图(对照例多孔体仅具有厚度方向,不具有径方向通导能力的微孔;实施例多孔体不仅具有厚度方向,也具有径方向通导能力的微孔)。
图7示出实施例5的超声雾化器的分解透视图。
图8示出沿图7中线(v-v的)截面图,表明超声雾化器的组装状态。
图9是沿图7中线VI-VI的截面图。
图10是图7所示的一部分超声雾化器的放大截面图。
图11是图7所示的超声雾化器的雾化量-时间的图。
图12示出实施例6的超声雾化器的分解立体图。
图13是将图12所示的超声雾化器的多孔体及密封粘合剂除去的状态平面图。
图14是图13中A-A线处的局部剖面图。
图15是实施例6中的附着振动板(树脂胶片)的超声雾化片的立体图。
图16是实施例6中的附着振动板(树脂胶片)的超声雾化片的分解立体图。
图17是实施例6中的压电元件的放大立体图。
图18是图17中的B-B线处的局部剖面图。
图19是实施例7-1所涉及的压电陶瓷板11(层叠型压电致动器)的正面剖视图。
图20是实施例7-2所涉及的压电陶瓷板11(层叠型压电致动器)的立体图。
图21是实施例7-2所涉及的压电陶瓷板11(层叠型压电致动器)的侧面剖视图。
图22是实施例7-2所涉及的压电陶瓷板11(层叠型压电致动器)的中的电极设置方式的分解立体图。
图23是实施例9所涉及的超声雾化片10的侧面(v-v的)剖视图。
图24是实施例10-1所涉及的压电元件的透视图。
图25是实施例10-1所涉及的压电元件的侧面剖视图。
图26是实施例11-1所涉及的压电元件的侧面剖视图。
图27是实施例10-2所涉及的压电元件的侧面剖视图。
图28是实施例11-2所涉及的压电元件的侧面剖视图。
图29是实施例10所涉及的压电元件的侧面剖视图。
图30是实施例12中压电雾化器所用压电振动片的透视图。
图31是沿图30中的C-C线取的截面图。
图32A是沿图33中的B-B线取的截面图,B是图A中划有圆圈部分的放大视图。
图33是实施例12中所用压电雾化器(图35)在去除多孔体和弹性密封材料情况下的平面视图。
图34A是沿图33中的A-A线取的截面图,B和C是图A中划有圆圈部分的放大视图。
图35是实施例12中压电雾化器的分解透视图。
图36A和B是实施例12中接线端的透视图。
图37是表示实施例12中一个接线端相对于外壳移动方式的平面视图。
图38是表示实施例12中接线端的另一种举例的平面图。
图39是表示实施例12中一个接线端相对于外壳移动方式的透视图。
图40A-C表示实施例12中通过夹物模压在容器中形成弯曲接线端的过程。
图41是实施例13中压电雾化器中所用压电振动片的透视图。
图42是沿图41中压电振动片的A-A线的截面图。
图43是实施例13中所用压电雾化器的分解透视图。
图44是实施例13中压电雾化器中所用压电振动片的弯曲的截面图。
图45是实施例13中压电雾化器外壳中支撑的压电振动片在涂覆第二弹性粘合剂(弹性粘结(/合) 体)之前情况下的平面图。
图46是实施例13中压电雾化器外壳拐角部分的放大透视图。
图47是沿图45中B-B线所取外壳中支撑的压电振动片的放大截面图。
图48是沿图45中C-C线所取外壳中支撑的压电振动片的放大截面图。
图49表示实施例13中使用弯曲压电振动片之压电雾化器的结构图。
图50表示实施例13中压电振动片表面弯曲模式的波节位置。
图51示出实施例14对在四侧支撑压电振动片(压电元件)和在其边角处支撑隔膜片之间振动波节的比较。
图52是实施例14-1中的压电雾化器的外壳的透视图。
图53是图52所示压电雾化器的平面视图,图中已去掉多孔体和弹性密封剂。
图54为沿图53中A-A线的截面图。
图55是实施例14-2中的压电雾化器的平面视图,图中已去掉多孔体和弹性密封剂。
图56为沿图55的C-C线的截面图。
图57为图55所示压电雾化器中所包括的外壳的透视图。
图58实施例14-3中的压电雾化器的透视图,图中已去掉多孔体。
图59是图58所示容器和压电振动片(压电元件)的装配示意图。
图60为实施例14中的压电雾化器所用压电振动片(压电元件)的透视图。
图61为沿图60的B-B线的阶梯剖面图。
图62是示出实施例15中的压电雾化器的分解透视图。
图63是示出实施例15中的压电雾化器中的支撑在盒体上的压电雾化片1(在涂敷弹性黏合剂之前)的平面图。
图64是图63所示III-III线的放大横截面图。
图65是63所示IV-IV线的放大横截面图。
图66是示出用于图62所示的实施例15中的压电雾化器的盒体10的平面图。
图67A是图66所示VI-VI线的横截面图,B是图66所示VII-VII线的横截面图。
图68是示出图66所示盒体左下角的放大透视图。
图69是示出实施例15中的压电雾化器中的压电雾化片1中的压电元件3的透视图。
图70是图69所示X-X线的横截面图。
图71示出实施例16-1的超声雾化器/片的透视图。
图72示出实施例16-1的超声雾化器/片的沿宽度方向(A)及长度方向(B)的横截面图。
图73A示出实施例16-2的超声雾化器的沿长度-宽度方向的横截面图;B示出实施例1-2的超声雾化器的沿长度-高度方向的横截面图。
图74示出实施例16-2的超声雾化器的沿高度-宽度方向的横截面图。
图75示出实施例17的超声雾化片的沿宽度方向(A)及长度方向(B)的横截面图。
图76示出实施例17的超声雾化器下部的沿高度-宽度方向的横截面图。
图77示出实施例17的超声雾化器上部的沿高度-宽度方向的横截面图。
图78示出实施例17的超声雾化器的沿长度-宽度方向的横截面图。
图79示出实施例17的超声雾化器的沿长度-高度方向的横截面图。
图80示出实施例18的超声雾化器的沿长度-高度方向的横截面图。
图81示出实施例18的超声雾化器下部的沿高度-宽度方向的横截面图。
图82示出实施例18的超声雾化器上部的沿高度-宽度方向的横截面图。
图83示出实施例20的超声雾化器(未含多孔体)的沿高度-宽度方向的横截面图。
图84示出实施例20的超声雾化器(未含多孔体)的从高度方向投影长度-宽度平面的投影图。
图85示出实施例21、22的超声雾化器中叉指电极的平面示意图,图中a表示叉指换电极的(指条) 宽度,b表示相邻叉指电极(指条)间的距离,p表示相邻叉指电极对组成的叉指换能器的周期长度,w表示叉指换电极的(指条)的压电活性有效长度(或上述叉指换能器的孔径)。
【具体实施方式】
压电陶瓷板(或压电元件)
本发明涉及的超声雾化片或超声雾化器中的压电陶瓷板(或压电元件),可以是单个压电陶瓷片,也可以是基本上(或主要)由两个或三个或更多个压电陶瓷片/层形成的层叠体,其中,其中相对的两表面上或/和相对的两表面之间(如表层内)设置有相对的电极,该电极间施加交流(/或交变)电(信号)可使该超声雾化片以其厚度方向(弯曲或/和扭转)振动。
本发明涉及的超声雾化片或超声雾化器中的压电陶瓷板(或压电元件)优选基本上(或主要)由两个压电陶瓷片/层形成的层叠体,两压电陶瓷片/层间设有一内电极,两个外侧面设有两个外侧电极且相通,该内电极与两个外侧电极绝缘,该内电极与外侧电极间施加交流(/或交变)电(信号)可使该超声雾化片以其厚度方向(弯曲或/和扭转)振动。较佳地,该内电极引出至外侧面,与外侧电极并列设置(二者间预设了间隔)。
本发明涉及的超声雾化片或超声雾化器中的压电陶瓷板(或压电元件)另一优选例,包括层叠两个或三个压电陶瓷层形成的层叠体;各形成在上述层叠体的上表面和下表面上的主表面电极;和形成在上述相邻的两个压电陶瓷层之间的内部电极,其中,所有上述陶瓷层相对于厚度方向沿相同方向极化;并且通过横跨上述主表面电极和上述内部电极施加交流电(信号),上述层叠体在其整体中以其厚度方向产生(弯曲或/和扭转)振动。较佳地,上述压电陶瓷板(或压电元件)包括三个层叠的压电陶瓷层,并且中间陶瓷层的厚度在上述层叠体的整个厚度的百分之50到百分之80之间。在这三个层叠的层叠体中,由于在两个内部电极之间没有电位差,故中间层不对弯曲振动作贡献,但其较厚的厚度增加了压电陶瓷板(或压电元件)的机械强度,此外,两个较薄的外层增加了位移量,增大了雾化量(压电陶瓷板(或压电元件)越薄,位移量越大,雾化能力越强)。
上述层叠体型的压电陶瓷板(或压电元件)又一优选例,包括至少将两个压电陶瓷层层叠起来的叠层体、设置在叠层体的正表面和背表面上的主表面电极、位于每个陶瓷层之间的内部电极,这里所有陶瓷层在沿厚度方向的相同方向上极化,叠层体响应于主表面电极与内部电极之间所施加的(交变信号)交流(/ 或交变)电(信号)以弯曲模式整个地振动。
本发明涉及的超声雾化片或超声雾化器中的压电陶瓷板(或压电元件)又一优选例,包括多个压电陶瓷层,被层叠以确定一层叠体;主表面电极,设置在上述层叠体的前后主表面上;内部电极,设置在各个上述陶瓷层之间,并且所有陶瓷层沿其厚度方向的同一方向极化;上述压电陶瓷板(或压电元件)响应于在主表面电极和内部电极之间施加的(交变信号)交流(/或交变)电(信号)而产生弯曲振动;和树脂层,设置得覆盖基本上层叠体的全部的前后表面(以保护其上的电极,并可提高抗碎强度及雾化能力)。
上述层叠体型的压电陶瓷板(或压电元件)又一具体例,包括:
至少三个片状压电陶瓷烧结体,具有上表面、下表面以及相对置的第1端面、第2端面;
上表面电极形成在位于最上部的上述陶瓷烧结体的上表面上;
下表面电极形成在位于最下部的上述陶瓷烧结体的下表面上;
第1外部电极,其形成在上述陶瓷烧结体的第1端面;
第2外部电极,其形成在上述陶瓷烧结体的第2端面;
至少一个第1内部电极,形成在相邻的上述陶瓷烧结体间,并且被引出到第1外部电极;
以及至少一个第2内部电极,形成在相邻的上述陶瓷烧结体间,并且被引出到第2外部电极;
上述陶瓷烧结体与上述第1内部电极以及上述第2内部电极一起层叠;
上述第1内部电极与第2外部电极绝缘,上述第2内部电极与第1外部电极绝缘;
上述上表面电极和位于最上部的上述第1内部电极、上述第1内部电极和上述第2内部电极及上述下表面电极和位于最下部的上述第2内部电极隔着上述陶瓷烧结体相对置,其中一部分陶瓷层夹在上述上表面电极与位于最上部的上述第1内部电极之间、上述第1内部电极与第2内部电极之间及上述下表面电极与位于最下部的上述第2内部电极之间作为活性层,具有至少三个活性层;
当上述陶瓷烧结体总数为奇数时,第1外部电极引出与下表面电极相通,第2外部电极引出与上表面电极相通,上表面电极与下表面电极间绝缘(较佳地,上述表面电极引出至同一表面,与形成在其上的表面电极并列设置,但与该表面电极间绝缘(二者间预设了间隔));
当上述陶瓷烧结体总数为偶数时,第1外部电极与上表面电极及下表面电极绝缘(但较佳地第1外部电极引出至上表面和/或下表面,与形成在其上的表面电极并列设置,但与该表面电极间绝缘(二者间预设了间隔)),第2外部电极引出与上表面电极及下表面电极相通;
通过将(交变信号)交流(/或交变)电(信号)施加到第1外部电极及第2外部电极可使该雾化片在厚度方向弯曲振动。
上述层叠体型的压电陶瓷板(或压电元件)另一具体例,包括
陶瓷烧结体,其由压电陶瓷构成,并且具有上表面、下表面以及相对置的第1端面、第2端面;
上表面电极形成在上述陶瓷烧结体的上表面上;
下表面电极形成在上述陶瓷烧结体的下表面上;
第1外部电极,其形成在上述陶瓷烧结体的第1端面;
第2外部电极,其形成在上述陶瓷烧结体的第2端面;
至少一个第1内部电极,形成在上述陶瓷烧结体内,并且被引出到上述第1端面;
至少一个第2内部电极,形成在上述陶瓷烧结体内,并且被引出到上述第2端面;
以及至少三个陶瓷层,形成在上述陶瓷烧结体内,并且与上述第1内部电极以及上述第2内部电极一起层叠;
上述第1内部电极与第2外部电极绝缘,上述第2内部电极与第1外部电极绝缘;
上述上表面电极和位于最上部的上述第1内部电极、上述第1内部电极和上述第2内部电极及上述下表面电极和位于最下部的上述第2内部电极在陶瓷烧结体内隔着上述陶瓷层相对置,其中一部分陶瓷层夹在上述上表面电极与位于最上部的上述第1内部电极之间、上述第1内部电极与第2内部电极之间及上述下表面电极与位于最下部的上述第2内部电极之间作为活性层,具有至少三个活性层;
当上述陶瓷层层数为奇数时,第1外部电极引出与下表面电极相通,第2外部电极引出与上表面电极相通,上表面电极与下表面电极间绝缘(较佳地,上述表面电极引出至同一表面,与形成在其上的表面电极并列设置,但与该表面电极间绝缘(二者间预设了间隔));
当上述陶瓷层层数为偶数时,第1外部电极与上表面电极及下表面电极绝缘(但较佳地第1外部电极引出至上表面和/或下表面,与形成在其上的表面电极并列设置,但与该表面电极间绝缘(二者间预设了间隔)),第2外部电极引出与上表面电极及下表面电极相通;
通过将(交变信号)交流(/或交变)电(信号)施加到第1外部电极及第2外部电极可使该雾化片在厚度方向弯曲振动。
较佳地,在上述陶瓷烧结体内,上述多个第1内部电极、第2内部电极中的位于最上部的内部电极与陶瓷烧结体的上表面之间的陶瓷层设为第1不活泼层(即不设上表面电极,或上述上表面电极和位于最上部的上述内部电极在陶瓷烧结体内隔着上述陶瓷层不相对置,其中没有陶瓷层夹在上述上表面电极与位于最上部的上述内部电极之间之间作为活性层),上述多个第1内部电极、第2内部电极中的位于最下部的内部电极与陶瓷烧结体的下表面之间的陶瓷层设为第2不活泼层(即不设下表面电极,或上述下表面电极和位于最下部的上述内部电极在陶瓷烧结体内隔着上述陶瓷层不相对置,其中没有陶瓷层夹在上述下表面电极与位于最下部的上述内部电极之间之间作为活性层),在设为上述不活泼层的陶瓷层的厚度比作为上述活性层的陶瓷层的厚度薄,
并且将第1内部电极或者第2内部电极的长度设为从引出该第1内部电极或者第2内部电极的第1端面或者第2端面到该第1内部电极或者第2内部电极的顶端的距离时,位于上述最上部的内部电极以及位于最下部的内部电极的长度的至少一方比其他内部电极的长度短,
在上述陶瓷烧结体的层叠方向上俯视时,上述第1外部电极、第2外部电极形成为隔着不活泼层而与最上部以及最下部的上述内部电极中的连接于不同的电位的内部电极不重叠。
如此可提供一种层叠型压电致动器和具备该层叠型压电致动器的压电振动装置,即使将最外层的陶瓷层设为不活泼层,通过使该不活泼层的厚度变薄从而提高了位移量,也难以产生陶瓷烧结体中的破坏。
本发明涉及的超声雾化片或超声雾化器中的压电陶瓷板(或压电元件)上的电极的形状可以是基本为矩形的,或圆形的,或其他任意形状,不受限制。
上述压电陶瓷板(或压电元件)压电活性区的(固有)振动频率或/和上述交流(/或交变)电(信号) 频率范围通常为10kHz-500MHz,优选20kHz-100MHz,更优选为80k~200kHz或者160k~260kHz或者1MHZ~ 3MHZ,或3.5MHZ~50MHZ。优选上述压电陶瓷板(或压电元件)振动频率与上述交流(/或交变)电(信号) 频率基本相同。
上述压电陶瓷板(或压电元件)的形态为基本上为扁平状的方形体(如正方形,长方形,长条形)、菱形、三角形、梯形、多边形、圆形、椭圆形或其他扁平形体,优选方形(如正方形,长方形,长条形) 体形状。较佳地,上述压电陶瓷板(或压电元件)中心或中部部位是实心的,较佳地,中心或中部部位是任意弹性固体材料实心的,用以缓冲中心机械能,减少中心损害,特别是弹性固体材料实心的,可以把聚集在中心或中部的势能回弹回去,减少能量损耗,提高能量利用率,上述弹性固体材料可以是温度高于其玻璃化转变温度处于高弹态呈现弹性的固体高分子材料(聚合物),弹性固体材料实例包括但不限于橡胶、硫化橡胶、硅(橡)胶、泡沫(或多孔)塑料、聚氨酯弹性体(TPU)材料、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)、PVC、PU(聚氨酯、发泡聚氨基甲酸酯)、EVA(乙烯一醋酸乙烯共聚橡胶制品)、CR(氯丁橡胶)、 PEF(聚乙烯化学交联高发泡材料)、EPS(发泡聚苯乙烯)、EPE(发泡聚乙烯)、EPP(发泡聚丙烯)、酚醛泡沫、EPDM(三元乙丙烯人造橡胶,俗称多孔橡胶)等。
上述压电陶瓷板(或压电元件)材料,即压电陶瓷,在其组成或其他方面并没有特别限制。任一种和每一种压电陶瓷都可用于此处。只要显示压电性的陶瓷均可以在本发明使用,具体来说,可以使用的例子有,Bi层状化合物、钨青铜构造物质、Nb酸碱性化合物的钙钛矿构造化合物、镁铌酸铅(PMN系)、镍铌酸铅(PNN系)、含有Pb的锆酸钛酸铅(PZT系)、含有钛酸铅或钡等的物质(参见CN1502469A)。
在这些当中,为了较高压电性能,优选至少含有Pb的钙钛矿型化合物。含有Pb的钙钛矿型化合物的例子可以举出镁铌酸铅(PMN系)、镍铌酸铅(PNN系)、含有Pb的锆酸钛酸铅(PZT系)、含有钛酸铅等的物质。通过采用这样的组成,可以获得具有高压电常数的压电振动的压电陶瓷片。在这些当中,含有Pb的锆酸钛酸铅或钛酸铅由于具有更大的位移而更为适用。
上述压电陶瓷片的电极具有使其具备导电性并且不妨碍位移的厚度是必要的,其厚度优选0.1μ~500 μm,更优选0.5~50μm,最优选1~5μm。特别是内部电极的厚度优选1~3μm程度,表面电极的厚度优选0.2~0.5μm。
振动板
本发明涉及的超声雾化片或超声雾化器中的振动板可使被其固定的压电陶瓷板(或压电元件)由原平直方向的伸缩振动(如长度方向扩张-收缩振动、面积方向扩张-收缩振动)转换为厚度方向的(弯曲或/ 和扭转)振动,从而可增加有效振动位移量,获得到较强的有效振动,增加有效能量转换效率,并可增加雾化区域面积,大幅提高雾化能力、雾化效率,改善雾化效果,并可使该超声雾化片发热较轻,并使其不易受损。
上述超声雾化片或超声雾化器的振动板中的至少一端或一边被固定,较佳地,基本或总体上是方形体,至少其中相对较短的两个边被固定,更佳地,至少其中四个拐角(边角)被固定。
当两个相邻且平直方向伸缩振动相反的压电陶瓷板(或压电元件)固定一起时,其中一个压电陶瓷板 (或压电元件)可相互看作是另一个压电陶瓷板(或压电元件)的振动板,故上述作用更强。
在本发明,可作为振动板的实例包括但不限于(方形的)金属板、陶瓷板(含压电陶瓷板)、玻璃板、树脂或塑料板及其复合板,木板、竹板也可作于本发明。
上述金属板及陶瓷板(含玻璃板)可采用下文“多孔体”所列举的金属及陶瓷原材料实例,这里不另述。
上述树脂或塑料板的原材料可以选用环氧树脂类、丙烯基类、聚酰亚胺类、聚酰胺亚胺类等的固化状态下的弹性模量为500MPa~1500MPa的材料,如聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)等丙烯酸树脂、聚亚酰胺 (Polyimide)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚(对苯二甲酸环己烷二甲醇酯)(PCT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚四氟乙烯(PTFE)、膨体聚四氟乙烯(ePTFE)及聚醚醚酮(Polyetheretherketone,PEEK)或任一高阶工程塑胶等非金属材料其中之一的。
上述振动板和上述压电陶瓷板(或压电元件)基本为方形体(如正方形,长方形,长条形)、菱形、三角形、梯形、多边形、圆形、椭圆形或其他扁平形体,优选矩形体(圆形或其他形态的也可用于本发明),其长度和/或宽度和/或厚度基本相同,也可不同。上述振动板的尺寸大于、等于或小于上述压电陶瓷板(或压电元件)的尺寸,较佳地大于上述压电陶瓷板(或压电元件)的尺寸。
上述振动板具有一定的刚性及弹性。上述振动板的杨氏模量、热膨胀系数等有利参数与上述压电板的杨氏模量基本相同或±50%(较佳地±30%)范围内。
为了增加有效振动位移量,获得到较强的有效振动,在不大幅(30%或以下)降低其刚性热膨胀系数等有利参数基础上,使上述振动板尽量轻量化,减少其重量及厚度(30%或以上)。振动板,越是轻量,其每单位能量的雾化能力越高。适度的刚性是有必要的,在上述压电陶瓷板(或压电元件)的厚度为5~2000 μm(优选10~1000μm,更优选10~500μm,更优选10~200μm,最优选20~100μm)左右时,以上述振动板(如42#合金为原材料)的厚度为为10~2000μm(优选20~1000μm,更优选20~500μm,更优选20~ 200μm,最优选50~100μm)上下。过薄,该振动板的刚性变低,这将难以可靠地支持压电元件,或者使得难以将压电元件的形状歪变充分地转换为振幅运动。过厚,该振动板的刚性将显著增大,这将涉及压电元件的形状歪变造成的变形难以传递到振动板上,振动板的振幅得不到,以及雾化能力降低的后果。
上述压电陶瓷板(或压电元件)的固有振动模式的频率与上述振动板的固有振动模式的频率设置为互不相同,但较佳地,基本相同。
将上述压电陶瓷板(或压电元件)和上述振动板结合为一体而形成的上述超声雾化片的机械品质因数 Qm满足:Qm≤5.0。
较佳地,上述振动板为金属板,其长度大于上述压电陶瓷板(或压电元件)的长度并被电连接至压电板的背表面电极。上述振动板为厚度为10μm至300μm的金属板。
较佳地,上述压电陶瓷板(或压电元件)在偏离振动板的长度方向的位置上固定于上述振动板的第一表面,在振动板的第二表面处振动板有一露出部分(不超过振动板原长的50%,较佳地30%,少量超出可减少部分噪声,但超出过多,其平直方向的伸缩振动为主,厚度方向的(弯曲或/和扭转)振动大幅减弱或消失,其作用大幅下降或消失,)。
较佳地,上述压电陶瓷板(或压电元件)的面积Ap和上述振动板的面积Am之间的关系满足:1.1≤ Am/Ap≤10。
较佳地,上述振动板外形大于上述压电陶瓷板(或压电元件),并且在其表面的大致中央部上贴合上述压电陶瓷板(或压电元件)。较佳地,上述振动板为树脂胶片。较佳地,上述压电陶瓷板(或压电元件) 的面积是上述振动板(较佳地,树脂胶片)的面积的40~70%,上述振动板(较佳地,树脂胶片)比上述压电陶瓷板(或压电元件)薄。较佳地,上述振动板(较佳地,树脂胶片)是由弹性模量为500MPa~1500MPa 的材料所形成。
较佳地,上述振动板,通过将相互不同的原材料接合成层状,以其断面形成夹层构造的金属(外)包层材料构成,不使压电雾化片的振动板的刚性及表面的热膨胀系数降低的振动板的轻量化,上述振动板因被构架部支持固定,可使其形成线性振幅的减震部,从而可获得雾化特性(量)提高的压电雾化器。
上述振动板一具体实例,包括构成采用第1原材料的金属包层材料的两表面的2层表面层,以及在采用与上述第1原材料不同的第2原材料的上述2层表面层间,其两面分别与上述表面层接合构成的弹性强于上述金属包层材料的弹性材料层。上述第1原材料具有的热膨胀系数,数值上与安装固定其上的压电元件(上述压电陶瓷板)具有的热膨胀系数接近(±50%(较佳地±30%,最佳地±10%)范围内),上述第2原材料的密度比上述第1原材料的密度小。上述表面层的厚度比上述弹性材料层(磁心层)的厚度薄。上述第1及第2原材料,分别选择金属及高分子树脂薄板之一构成。上述第1原材料是以42#合金不锈钢为原材料的金属薄板,上述第2原材料是选择与42#合金不锈钢不同的金属及高分子树脂薄板之一构成。上述第2原材料是以铝为基础成分(原料)制成的原材料的金属薄板。上述高分子树脂薄板,例如,可使用由苯乙烯丁二烯橡胶(SBR),丁二烯橡胶(BR),丙烯腈丁二烯橡胶(NBR),乙烯丙烯橡胶(EPM),乙烯丙烯二烯橡胶(EPDM)等橡胶,或它们的化合物构成的橡胶系高分子树脂胶片。作为织布或不织布的原材料,例如,可便用聚氨酯纤维。如一实例,振动板材料采用厚度10μm的42#合金或304不锈钢作表面材料,用厚度 30μm的铝、镁或钛等轻质软性金属作弹性(磁心)材料,合计厚度为50μm构成时,可接近整体以厚度 50μm的42#合金或304不锈钢构成的原材料的弯曲刚性。弹性(磁心)材料取厚度30-60μm。又一实例,以铝构成弹性(磁心)材料,另一实例如,作为弹性(磁心)材料,采用内部损失好的锰铜合金,轻量化好的镁或钛等金属胶片构成也行。再如,作为弹性(磁心)材料,也可采用聚乙烯对苯二甲,聚乙烯,聚丙烯,聚氨酯,聚酰胺,聚亚胺等塑料原材料,或者,苯乙烯丁乙烯系橡胶,丁二烯系橡胶,丁基橡胶,乙烯丙烯系橡胶,或它们的化合物等的橡胶高分子树脂及合成橡胶等高分子树脂胶片。
通常工作交流电频率在低于或高于其固有振动模式的频率时,压电元件雾化能力大幅下降,偏离越远,下降越多,但下列优选实施例,工作交流电频率在低于或高于安装(固定)于上述膜状体上的压电陶瓷板 (或压电元件)的固有振动模式的频率时,特别是在超过100KHz的超高频下,也能够使雾化能力维持得高,并且能够减少大的峰谷(饺低的雾化能力)的产生。
故优选上述振动板为膜状体,上述压电陶瓷板(或压电元件)安装(固定)其上,上述膜状体在被施加了张力的状态下固定于设置在该膜状体的外周部的框构件上。
或者,上述振动板为膜状体,该膜状体设在上述压电陶瓷板(或压电元件)的周围并弹性地保持上述压电陶瓷板(或压电元件);该振动板的尺寸比上述压电陶瓷板(或压电元件)大,上述压电陶瓷板(或压电元件)安装(固定)于其大致中央部位。
较佳地,上述膜状体具有疏密部,该疏密部具有能在外周方向成为峰部和/或谷部的在物性上稀疏的部分,该膜状体与呈同心环状形成腹部和节部的同相模式的固有频率对应地配置。
较佳地,上述膜状体由设在上述压电陶瓷板(或压电元件)的周围以保持上述压电陶瓷板(或压电元件)、且在外周方向具有峰部和/或谷部并弹性地保持上述压电陶瓷板(或压电元件)的蛇腹结构的膜状体构成。
较佳地,上述膜状体的蛇腹结构如下构成:蛇腹的腹部与上述固有频率的同相模式的振动模式的腹部的顶点一致。
较佳地,在上述振动模式的节部的位置不存在蛇腹、即峰部和谷部。
较佳地,作为上述膜状体的蛇腹结构,蛇腹和上述振动模式的腹部以一对一的方式对应,蛇腹的腹部的顶点与振动模式的腹部的顶点一致。
较佳地,上述膜状体的边缘由弹性体保持。
较佳地,上述弹性体为聚氨酯泡沫塑料或是热塑性弹性材料。
上述板状体为金属板。
较佳地,上述膜状体为树脂膜。
较佳地,固有频率为20kHz~400kHz之间的共振点
较佳地,上述金属板以及上述压电体为大致矩形板状,上述金属板与上述压电体的长及宽之比大体为 10∶4。
多孔体
本发明涉及的多孔体,可显著提高雾化能力、雾化效率,改善雾化效果,可使雾滴(雾化颗粒)粒径分布范围较窄,其中较大粒子较少,其应有均衡的辅助雾化性能、导液吸液性能、贮液能力及机械性能,应具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力,且在雾化过程中和在雾化液体中基本稳定地保持原有形态,如不溶化(解)、不熔化、不变形(如收缩)、不破损如破碎、开裂等。
本发明涉及的多孔体,其平均孔径通常少于100或50μm,但为了均衡的辅助雾化性能、导液吸液性能、贮液能力及机械性能,其平均孔径为0.05~30μm,较佳地为0.1~20μm,更佳地为0.5~10μm,更佳地为0.5~5μm,最佳地为1~3μm。孔径过大,雾化效果不好,特别是用于肺部给药,如电子烟,过小,则易于被不溶物堵死。上述多孔体应是包含孔隙率为至少10%(以体积计,下同)的固体多孔载体材料,较佳地,上述固体多孔载体材料的孔隙率为约20%至约80%,更佳地为约30%至约60%,最佳地为约35%至约50%。孔隙率过高,多孔体机能性能下降,易损坏,过低,则使雾化效率及贮液能力大幅降低。
本发明涉及的多孔体,通常位于该超声雾化片表面上或其表面之外可感受该超声雾化片的上述振动范围内,二者间垂直距离通常为0至500倍该超声雾化片的厚度,较佳地为0至200倍该超声雾化片的厚度,更佳地为0至100倍该超声雾化片的厚度,更佳地为0至50倍该超声雾化片的厚度,更佳地为0至20倍该超声雾化片的厚度,更佳地为0至10倍该超声雾化片的厚度,更佳地为0至5倍该超声雾化片的厚度,最佳地为0至2倍该超声雾化片的厚度。
上述多孔体的形态通常但不限于为基本上扁平状的任意形状,包括基本上为方形体(如正方形,长方形,长条形)、菱形(体)、三角形(体)、梯形(体)、多边形(体)、圆形(体)、椭圆形(体)或其他扁平形体,优选方形体,上述形态基本上为扁平状多孔体的最大截面积通常不大于上述超声雾化片的最大截面积,其投影区通常不超出上述超声雾化片,但在一些实施例中,其最大截面积可大于上述超声雾化片的最大截面积,其投影区可超出上述超声雾化片。
上述多孔体的厚度通常为0.01mm~5mm,较佳地0.05mm~2mm,更佳地0.05mm~1mm,最佳地0.1mm~ 0.5mm。
上述多孔体的与上述超声雾化片形成一体式或分体式结构,如上述多孔体的表面可以整个与上述超声雾化片的表面贴合一起,也可以部分表面与上述超声雾化片的表面周边区域贴合一起,而中心或中部区域未贴合一起,较佳地上述超声雾化片的表面周边区域有一部分未贴合一起,中心或中部区域未贴合一起,其他表面周边区域贴合一起,这种未一体化或整体化结构有利于多孔体堵死后易于更换。
上述多孔体的部分表面也可与上述容器壁体的表面贴合一起,从而上述多孔体与上述容器壁体及上述超声雾化片共同形成一个或多个有容积的容器。同样,这种多孔体未与上述超声雾化片一体化或整体化的结构有利于多孔体堵死后易于更换。
上述多孔体一个特别实例是具有多孔的微孔超声雾化片,通常但不限于包括中部区域有微孔的金属片,贴合固定在该金属片上的中心有通孔的环形压电陶瓷片,该环形压电陶瓷片相对两面有相对的两电极,该金属片有微孔的中部区域与该环形压电陶瓷片的通孔相对,形成雾化功能区。
上述多孔体可含有一种或多种载体材料,或其中不同区域具有不同平均孔径的载体材料,该载体材料不溶于上述超声雾化器(/超声雾化片)将要雾化的液体。
在优选实施例中,上述多孔体载体材料基于(包括但不限于)一种或多种陶瓷、地聚合物材料(无机高分子材料)、金属、玻璃、不溶性硅酸盐、沸石及炭素等不溶性无机材料或一种或多种塑料(即不溶性固体(有机)高分子材料(聚合物)),特别优选塑料(即不溶性固体(有机)高分子材料(聚合物)),因其弹性、韧性等性能优于其他材料,不易在振动中受损,更重要的是能把聚集势能回弹回去,减少能量损耗,提高能量利用率。上述“不溶性”是指不溶于上述超声雾化器(/超声雾化片)将要雾化的液体。
上述容器壁体材料应是无孔的。
容器壁体及容器
本发明涉及的超声雾化器可以不包含容器(壁体),但较佳地还包含容器(壁体)。上述容器壁体自行或与上述超声雾化片或/和上述多孔体共同形成一个或多个有容积的容器,上述容器与上述多孔体相通,上述容器可容纳液体和/或液体吸收体。上述容器有(包括)4或3个侧壁,及一个顶壁、一个底壁,上述侧壁主要由容器壁体形成,上述顶壁或底壁主要由容器壁体形成或者主要由容器壁体及上述超声雾化片或 /和上述多孔体共同形成或者分别主要由上述超声雾化片或上述多孔体单独形成。上述容器有(包括)4个侧壁(6侧面封闭)时,上述容器(在其侧壁或/和顶壁或/和底壁上)还有一个或多个开口,如用于添加或传输液体,或者与空气相通,该开口可与管道相连或由可打开的盖子封上;上述容器有(包括)3个侧壁时(5侧面封闭,一侧面未封闭),上述容器中较佳含有液体吸收体,用于吸收及传输液体。上述容器壁体表面较佳地为绝缘体。较佳地,上述容器基本(或总体)上为方形,更佳地,上述多孔体基本(或总体) 上为方形。
上述超声雾化器一些优选实施例如下:
该超声雾化器I不包含容器壁体,上述多孔体部分或全部设置在上述超声雾化片表面上;或者
该超声雾化器II还包含容器壁体,上述容器壁体基本(或总体)上自行形成有容积的容器,上述超声雾化片及上述多孔体基本(或总体)上不介于容器形成,上述超声雾化片部分或全部设置在容器外侧,上述多孔体部分或全部设置在上述超声雾化片向容器外侧的表面上,上述多孔体与该容器相通,上述超声雾化片和/或上述多孔体被或不被该容器壁体夹持;或者
该超声雾化器III还包含容器壁体,上述容器壁体基本(或总体)上与上述超声雾化片共同形成有容积的容器,上述超声雾化片为容器器壁的一部分,上述多孔体基本(或总体)上不介于容器形成,上述多孔体部分或全部设置在上述超声雾化片向容器外侧的表面上,上述多孔体与该容器相通(如通过上述超声雾化片的振动板上的及容器壁体上的孔相通或者上述多孔体一部分延伸至该容器中);或者
该超声雾化器IV还包含容器壁体,上述容器壁体基本(或总体)上与上述多孔体共同形成有容积的容器,上述多孔体为容器器壁的一部分,上述超声雾化片基本(或总体)上不介于容器形成,上述超声雾化片部分或全部设置该容器内及不设在上述多孔体的表面上,二者间有距离,从厚度方向观察,上述多孔体部分或全部区域与上述超声雾化片相重合,或者上述超声雾化片部分或全部设置在该容器内及上述多孔体向容器内侧的表面上,上述多孔体与该容器相通;或者
该超声雾化器V还包含容器壁体,上述容器壁体基本(或总体)上与上述超声雾化片及上述多孔体共同形成有容积的容器,上述超声雾化片部分设置在上述多孔体表面上或上述多孔体部分设置在上述超声雾化片表面上,上述超声雾化片与上述多孔体间均有部分表面未重叠一起,上述超声雾化片及上述多孔体共同成为容器器壁的一部分,上述超声雾化片与上述多孔体表面重叠的部分为该容器内侧表面,上述多孔体与上述超声雾化片表面重叠的部分为该容器外侧表面,或者上述超声雾化片及上述多孔体分别为容器器壁的一部分,上述超声雾化片不设在上述多孔体的表面上,二者间有距离,从厚度方向观察,上述多孔体部分或全部区域与上述超声雾化片相重合。
为了实现稳定的雾化性能,即使在高温条件下雾化性能变化也很小,上述超声雾化片或压电陶瓷板(或压电元件)和上述容器结构成使之满足关系式fcav<fo,其中,fo是上述超声雾化片(压电振动元件) 的谐振频率,fcav是上述容器谐振腔的谐振频率。
上述容器壁体(其侧壁或/和顶壁或/和底壁)设有支撑(承)部件,用以支撑上述超声雾化片或/和上述多孔体。上述容器壁体包括置于上述壁体内圈上的支撑部分或者上述支撑部件设在彼此相对的壁体之间内部,上述支撑部分支撑上述超声雾化片或/和上述多孔体的外圈或周边部分;或者上述超声雾化片或/ 和上述多孔体通过上述支撑部件的夹持在两面得以支承。
上述支撑(承)部件与被其支撑(承)的上述超声雾化片或/和上述多孔体的部分或其周边部分,进一步被安排的弹性粘合剂(弹性粘结(/合)体)固定或加固。
上述支撑(承)部件其中包括弹性材料,上述弹性材料如玻璃环氧(FR-4)、复合材料(CEM-3)、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚酯、氨基甲酸乙酯胶、聚丙烯系、硅系树脂、聚氨酯系、橡胶系等树脂,优选固化后杨氏模量为3.7×106Pa的氨基甲酸乙酯胶。
上述弹性粘合剂(弹性粘结(/合)体)可以使用环氧系树脂、硅系树脂、聚酯系树脂等公知的粘接剂。作为用作粘接剂的树脂的硬化方法,使用热固性、光固性、厌气性硬化等中的哪一种都能够制造振动体。
上述设有支撑(承)部件的容器壁体(其侧壁或/和顶壁或/和底壁)优选实施例如下所列:
如上述容器壁体包括多个支承部件,以在上述超声雾化片或/和上述多孔体的至少两个相对侧或者在上述超声雾化片或/和上述多孔体的边角处支承上述超声雾化片或/和上述多孔体。
如上述容器壁体主体内圈表面在其高度方向的中间位置形成一个台阶部分,上述超声雾化片或/和上述多孔体从其下面接触该台阶部分,从而得以支承。
如上述容器壁体包含支撑上述超声雾化片或/和上述多孔体背(下)侧外边缘部分的支撑部分,在容器壁体内边缘部分中的四个位置处设置支撑部分,以便支撑上述超声雾化片或/和上述多孔体的四个拐角部分。上述设在上述容器壁体中的支撑部件是突起,它们被布置成对上述超声雾化片或/和上述多孔体四个边角附近的点支撑。
较佳地,上述容器壁体包含设在上述支撑部分附近的平台,将上述平台设置成低于上述支撑部分的上表面,使该平台上表面与上述超声雾化片或/和上述多孔体的背(下)侧表面之间形成间隙。在上述平台上表面与上述背(下)侧表面之间提供弹性粘合剂(弹性粘结(/合)体)。
更佳地,上述容器包括四个侧壁和按环形布局设置在四个侧壁的内周上的阶梯。上述容器还包括内端部和用于各内端部的内连接。上述各内端部的内连接具有位于上述超声雾化片边角内的分叉结构。上述各支撑部件位于各阶梯内的上述超声雾化片的四个边角处,并设在比上述各阶梯低的位置。上述超声雾化片的上部表面基本与各内端部的内连接的上部表面高度一致。上述各支撑部件按平面视图基本呈三角形,并且上述各支撑部件被设在同一圆周上。
再如上述容器的四个边角处设有多个底座,并且在各底座的上部表面设置突起,以使其自其上突出。上述超声雾化片或/和上述多孔体的边角的底部表面基本上由上述各突起点支撑。
再如上述容器包括安排成支承上述超声雾化片或/和上述多孔体的周边部分从而使其周边部分固定于支承部分的支承部分、和设置在上述支承部分上的支承表面,上述支承表面具有弓形截面,上述支承表面的曲率中心位于上述超声雾化片或/和上述多孔体的周边部分的下表面附近。
再如突出于上述容器壁体向内的一侧,上述超声雾化片或/和上述多孔体如此支承,使之插入于支承部分与壁体之间并被保持。
再如上述容器壁体包括环形突起,上述超声雾化片或/和上述多孔体的支承部分包括外突的安装凸缘且其外径大于上述环形突起的内径,由此当上述超声雾化片或/和上述多孔体插入上述壁体主体时,上述超声雾化片或/和上述多孔体的安装凸缘在环形突起上受力,使得该安装凸缘定位于上述壁体主体内。
上述诸设置,可使上述超声雾化片的振动的障碍减至最小,防止雾化器雾化能力的下降,提高对上述超声雾化片或/和上述多孔体的固定强度及抗损性能,并提高雾化器的耐冲击性,且有利于实现小型化。
下列特优选的超声雾化器实例不仅具有上述实例的优势,还可大幅提高其雾化能力。
特优选超声雾化器例1,具有:膜体;框式容器壁体,其设置于该膜体的外周部;上述压电陶瓷板,其设置在该框式容器壁体的框内的上述膜体上,与该膜体共同形成超声雾化片;上述多孔体,其以覆盖该压电元件的方式设置在上述框构件的框内,上述膜体在被施加了张力的状态下固定于上述框构件。上述框构件由比上述多孔体难以变形的材质构成,上述多孔体与上述框构件接合。上述多孔体由具有1MPa~1GPa 的杨氏模量的树脂构成。上述多孔体由丙烯系树脂构成。上述膜体由树脂构成。上述框构件具有第一框构件和第二框构件,上述膜体的外周部被上述第一框构件和第二框构件夹持。上述树脂可以使用例如丙烯系树脂、硅系树脂或橡胶等,优选杨氏模量在1MPa~1GPa的范围内,更优选杨氏模量为1MPa~850MPa。
特优选超声雾化器例2,其包括超声雾化片,具有其外形大于上述压电振动板(压电陶瓷板),并且在其表面的大致中央部上贴合上述压电振动板(压电陶瓷板)的振动板(较佳地为金属薄片,更佳地为树脂胶片);上述多孔体;及收容上述超声雾化片的框式容器壁体;该多孔体可感受该超声雾化片的上述振动,从厚度方向观察,该多孔体有微孔的区域至少有30%的面积与该压电振动板的压电活性区相重合或者该压电振动板的压电活性区至少有30%的面积与该多孔体有微孔的区域相重合,上述振动可使该多孔体中的微孔中的液体雾化。较佳地,上述的压电振动板(压电陶瓷板)的面积是树脂胶片的面积的40~70%,在上述框式容器壁体内周部上设置比压电振动板(压电陶瓷板)外形大的框形支撑部,上述树脂胶片的未贴合压电振动板(压电陶瓷板)上的外周部被上述框式容器壁体的支撑部所支撑。上述树脂胶片比上述压电振动板薄,并且是由弹性模量为500MPa~1500MPa的材料所形成。上述树脂胶片具有300℃以上的耐热性。
其他优选超声雾化器实例具体结构示于图3至图5中。
图3示出这样安排的超声雾化器,通过弹性粘合剂(弹性粘结(/合)体)(如硅粘合剂)3将超声雾化片1(从厚度方向观察,其边离容器侧壁有距离,保证其正面背面两侧是相通的)的背侧表面节点部分固定于从容器壁体2凸起的支承部分2a(其长度必于侧壁间的距离,保证其前后或左右两侧是相通的)上。多孔体4(图中示例性说明了其中2种孔径不同的微孔,较小孔径的数量较多,用于辅助雾化,较大孔径的数量较少,用于排出雾化时可能产生的气泡)闭合容器壁体2(其上有与外相通的小开口,此开口也开于侧壁上)。
图4示出这样安排的超声雾化器,上述超声雾化片1(从厚度方向观察,其较长的边离容器侧壁有距离,保证其正面背面两侧是相通的)的两短边部分通过弹性粘合剂(弹性粘结(/合)体)(如硅粘合剂) 3固定到壁体2的支承部分2b上。多孔体4(图中示例性说明了其中2种孔径不同的微孔,较小孔径的数量较多,用于辅助雾化,较大孔径的数量较少,用于排出雾化时可能产生的气泡)闭合容器壁体2(其上有与外相通的小开口,此开口也开于侧壁上)。
图5示出这样安排的超声雾化器,其中锥形槽部分2c和4a位于壁体2,上述超声雾化片1(从厚度方向观察,其较长的边离容器侧壁有距离,保证其正面背面两侧是相通的)的两短边周边部分插入到槽部分2c和4a中并用弹性粘合剂(弹性粘结(/合)体)(如硅粘合剂)3固定。膜状多孔体5被固定于容器壁体4上闭合容器壁体2(其上有与外相通的小开口,此开口也开于侧壁上)。
本发明涉及的超声雾化器还包括弹性密封剂,其中上述超声雾化片或/和上述多孔体的外周与上述容器壁体的内周之间的间隙用该弹性密封剂密封,该弹性密封剂可用上述弹性粘合剂(弹性粘结(/合)体) 材料。
液体储存容器可由基本上透明的材料形成,例如医用树脂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),ChevronPhillips 苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC),Arkema特殊性能聚合物和Clear、DOW(Health+TM)低密度聚乙烯(LDPE)、 DOWTMLDPE91003、DOWTMLDPE91020(MFI2.0;密度923)、ExxonMobilTM聚丙烯(PP)PP1013H1、PP1014H1和 PP9074MED、TrinseoCALIBRETM聚碳酸酯(PC)2060系列。
液体储存容器可以被模制,例如通过注塑工艺。优选地,液体储存容器包括液体储存容器中的出口,用于从液体储存容器递送液体气溶胶形成基质。上述出口可以设置在液体储存容器的端部。
上述容器壁体材料通常没有特别限制,除了上述容器壁体材料应是无孔的,及不溶于所容纳的液体。上述容器壁体材质可与多孔体载体材质类同,故在优选实施例中,上述容器壁体材质包括但不限于一种或多种陶瓷、地聚合物材料(无机高分子材料)、金属、玻璃、硅酸盐、沸石及炭素等无机材料或一种或多种塑料(即(水/醇)不溶性固体(有机)高分子材料(聚合物)),特别优选金属及塑料(即(水/醇)不溶性固体(有机)高分子材料(聚合物)),因其机械性能优于其他材料,不易在振动等过程中受损。
弹性粘结(/合)体
较佳地,本发明涉及的超声雾化器还包括弹性粘结(/合)体,其介于上述超声雾化片中的上述压电元件(或压电陶瓷板)发生弯曲的一个表面即第1表面与上述振动板的一个主面之间,并将上述压电元件 (或压电陶瓷板)的上述第1表面与上述振动板的上述一个主面相接合,且至少一部分由能变形的粘弹性体构成;和/或者,介于上述超声雾化片与上述多孔体之间;和/或者介于它们与上述容器壁体及容器之间。
上述弹性粘结(/合)体比振动板柔软且易于变形,相比振动板,杨氏模量(Young′smodulus)、刚性率、体积弹性率等弹性率和刚性较小。即,上述弹性粘结(/合)体能够变形,在施加相同的力时,相比振动板,产生较大变形。
上述弹性粘结(/合)体的厚度大于上述压电元件(或压电陶瓷板)的弯曲振动的振幅。
上述弹性粘结(/合)体至少具有基部层和由上述粘弹性体构成的粘着层。
上述弹性粘结(/合)体具有由2层上述粘着层与配置于该2层粘着层之间的上述基部层构成的3层构造。上述基部层由无纺布和进入到该无纺布的纤维之间的上述粘弹性体构成。
上述弹性粘结(/合)体在上述压电元件(或压电陶瓷板)侧的表面与上述振动板侧的表面之间的所有的剖面中都存在上述粘弹性体。
上述振动板经由至少一部分由粘弹性体构成的第2弹性粘结(/合)体而被固定于其支撑体。
上述弹性粘结(/合)体通过例如玻璃环氧(FR-4)、复合材料(CEM-3)、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚酯、丙烯系、硅系、聚氨酯系、橡胶系等树脂、不锈钢、铝及其合金等金属,被设为例如厚度50~200μm。
上述粘着层由粘弹性体构成,其厚度例如设定为10~30μm程度。作为构成粘着层的粘弹性体,例如,能够适当使用利用丙烯系、硅系、聚氨酯系、橡胶系等的高分子材料而形成的已知的粘弹性体。上述基部层具有比粘着层高的刚性,其厚度例如,设定为50~200μm程度。基部层最好通过构成粘着层的粘弹性体以及无纺布来构成。即,最好通过浸渍有构成粘着层的粘弹性体的无纺布(构成粘着层的粘弹性体进入到无纺布的纤维之间)来构成基部层。由此,能够得到遍及厚度方向的整体至少一部分由粘弹性体构成的上述弹性粘结(/合)体,即,在上述压电元件(或压电陶瓷板)侧的表面与振动板侧的表面之间的所有的剖面中都存在粘弹性体的上述弹性粘结(/合)体。另外,作为用于无纺布的纤维,能够例示天然纤维、化学纤维、玻璃纤维、金属纤维等。此外,基部层132例如也可以使用树脂来形成。作为该树脂,能够例示聚酯、聚乙烯、聚氨酯、丙烯等。此外,也可以是由这些树脂构成的泡沫体。
液体吸收体
本发明涉及的容器可容纳液体和/或液体吸收体。上述液体吸收体用于存贮和输导液体,也用于吸附或过滤液体中不溶性微粒,防止上述多孔体被堵塞或堵死,其包括但不限于纤维(如天然或人造纤维,有机或无机纤维)、多孔材料(如软质或硬质多孔材料,有机或无机多孔材料,可与与上述多孔体材料一样,较佳地液体吸收体中孔径较上述多孔体的孔径大,这有利于液体快速输导至上述多孔体)。
保护性涂层(保护膜)
保护性涂层(保护膜)可与本发明公开的超声雾化片或超声雾化器中的上述超声雾化片和/或上述多孔体和/或上述容器壁体和/或上述液体吸收体上结合使用。
接线端
本发明涉及的超声雾化器还包括一对接线端和/或导电胶(导电黏合剂),该接线端用于上述超声雾化片中的压电振动片的两电极的内电连接和/或其外电连接,该导电胶用于上述内电连接和/或外电连接的固定及电连接。
本发明还涉及一种电子烟装置,其特征在于包括上述的超声雾化器。较佳地,其还包括加热组件,该加热组件对上述的超声雾化器雾化出的烟雾加热,以克服超声雾化器雾化出的烟雾温度较低,对烟雾吸入者有冷刺激。较佳地,上述超声雾化器雾化出的烟雾加热至40~100℃,更佳地加热至40~80℃,最佳地加热至50~70℃。较佳地,上述加热组件设置在上述装置的吸嘴中或其附近,更佳地,设置在上述装置的吸嘴中烟雾出口的附近或其周围。
优选的技术方案:
1.一种超声雾化器,包括超声雾化片及具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的且在雾化过程中和在被雾化液体中基本稳定地保持其形态的多孔体,
该超声雾化片包括压电陶瓷板,该压电陶瓷板(I)的相对的两表面上或/和相对的两表面之间设置有相对的电极作为压电活性区,或者该压电陶瓷板(II)的表面上或/和表面下层内设置有相邻的叉指电极成为压电活性区(,该电极间施加交流电可使该超声雾化片以其厚度方向振动,上述振动可使该多孔体中的液体雾化)。
2.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体在雾化过程中和在被雾化液体中累计10 小时以上能基本稳定地保持其形态。
3.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体在雾化过程中和在被雾化液体中累计50 小时以上能基本稳定地保持其形态。
4.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体在雾化过程中和在被雾化液体中累计100 小时以上基本稳定地保持原有形态。
5.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体在雾化过程中和在被雾化液体中累计500 小时以上能基本稳定地保持其形态。
6.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体在雾化过程中和在被雾化液体中累计 1000小时以上能基本稳定地保持其形态。
7.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体在雾化过程中和在被雾化液体中其形态基本不发生不可逆的变化,其尺寸变化幅度不超过10%;或/和其功能基本保持,不出现根本性的改变,所述超声雾化器的性能指标变化幅度不超过20%。
8.根据技术方案7所述的超声雾化器,其特征在于所述性能指标包括雾化量,或/和雾化粒子平均粒径,或/和雾化粒子粒径分布状态。
9.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷板是无通孔的。
10.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)是单个压电陶瓷片,或者是基本上或主要由两个或三个或更多个压电陶瓷片/层形成的层叠体。
11.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)包括至少将两个压电陶瓷层层叠起来的叠层体、设置在叠层体的正表面和背表面上的主表面电极、位于每个陶瓷层之间的内部电极,这里所有陶瓷层在沿厚度方向的相同方向上极化,叠层体响应于主表面电极与内部电极之间所施加的交流电以弯曲模式整个地振动。
12.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)为基本上或主要由两个压电陶瓷片/层形成的层叠体,两压电陶瓷片/层间设有一内电极,两个外侧面设有两个外侧电极且相通,该内电极与两个外侧电极绝缘,该内电极与外侧电极间施加交流电可使其以其厚度方向振动。
13.根据技术方案12所述的超声雾化器,其特征在于所述内电极引出至外侧面,与外侧电极并列设置。
14.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)包括层叠两个或三个压电陶瓷层形成的层叠体;各形成在所述层叠体的上表面和下表面上的主表面电极;和形成在所述相邻的两个压电陶瓷层之间的内部电极,其中,所有所述陶瓷层相对于厚度方向沿相同方向极化;并且通过横跨所述主表面电极和所述内部电极施加交流电,所述层叠体在其整体中以其厚度方向产生振动。
15.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)包括三个层叠的压电陶瓷层,并且中间陶瓷层的厚度在所述层叠体的整个厚度的百分之50到百分之80之间。
16.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)包括多个压电陶瓷层,被层叠以确定一层叠体;主表面电极,设置在所述层叠体的前后主表面上;内部电极,设置在各个所述陶瓷层之间,并且所有陶瓷层沿其厚度方向的同一方向极化;所述的压电陶瓷板(I)响应于在主表面电极和内部电极之间施加的交流电而产生弯曲振动。
17.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体设置在所述超声雾化片表面上。
18.根据技术方案17所述的超声雾化器,其特征在于从厚度方向观察,所述多孔体有微孔的区域至少有部分面积区域与所述超声雾化片的压电活性区相重合,或者所述超声雾化片的压电活性区至少有部分面积区域与所述多孔体有微孔的区域相重合。
19.根据技术方案18所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体有微孔的区域有30%以上的面积区域与所述超声雾化片的压电活性区相重合,或者所述超声雾化片的压电活性区有30%以上的面积区域与该多孔体有微孔的区域相重合。
20.根据技术方案18所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体有微孔的区域有50%以上的面积区域与所述超声雾化片的压电活性区相重合,或者所述超声雾化片的压电活性区有50%以上的面积区域与该多孔体有微孔的区域相重合。
21.根据技术方案18所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体有微孔的区域有70%以上的面积区域与所述超声雾化片的压电活性区相重合,或者所述超声雾化片的压电活性区有70%以上的面积区域与该多孔体有微孔的区域相重合。
22.根据技术方案18所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体有微孔的区域有90%以上的面积区域与所述超声雾化片的压电活性区相重合,或者所述超声雾化片的压电活性区有90%以上的面积区域与该多孔体有微孔的区域相重合。
23.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体设置在离所述超声雾化片表面垂直距离0至10mm内。
24.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体设置在离所述超声雾化片表面垂直距离0至6mm内。
25.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体设置在离所述超声雾化片表面垂直距离0至3mm内。
26.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于其还包括容器,所述多孔体设置成上述容器的壁体的一部分或全部或设置在容器外表面上,所述超声雾化片设置在上述容器内或设置在容器表面上或设置成上述容器壁体的一部分。
27.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体位于所述超声雾化片表面上或其表面之外可感受所述超声雾化片的所述振动范围内,二者间垂直距离为0至50倍该超声雾化片的厚度。
28.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体位于所述超声雾化片表面上或其表面之外可感受所述超声雾化片的所述振动范围内,二者间垂直距离为0至10倍该超声雾化片的厚度。
29.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体的平均孔径少于100μm。
30.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体的平均孔径0.05μm~30μm。
31.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体的平均孔径0.5μm~10μm。
32.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体的孔隙率为20%至80%。
33.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体的厚度为0.01mm~5mm。
34.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体材料选自一种或多种陶瓷、地聚合物、金属、玻璃、沸石、炭素或塑料材料,及其复合材料。
35.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体的与所述超声雾化片形成一体式或分体式结构。
36.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体基本或总体上为方形体、菱形体、三角形体、梯形体、多边形体、圆形体、椭圆形体或其他扁平形体。
37.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片还包括振动板,所述压电陶瓷板设置在该振动板上。
38.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于从厚度方向观察,所述压电陶瓷板与所述振动板之间有重叠的区域。
39.根据技术方案38所述的超声雾化器,其特征在于所述重叠的区域面积至少占该压电陶瓷板或该振动板中包含该重叠的区域的一面的整体面积的30%以上。
40.根据技术方案38所述的超声雾化器,其特征在于所述重叠的区域面积至少占该压电陶瓷板或该振动板中包含该重叠的区域的一面的整体面积的50%以上。
41.根据技术方案38所述的超声雾化器,其特征在于所述重叠的区域面积至少占该压电陶瓷板或该振动板中包含该重叠的区域的一面的整体面积的70%以上。
42.根据技术方案38所述的超声雾化器,其特征在于所述重叠的区域面积至少占该压电陶瓷板或该振动板中包含该重叠的区域的一面的整体面积的90%以上。
43.根据技术方案38所述的超声雾化器,其特征在于至少在所述的压电陶瓷板(I)所述的重叠区域内相对的两表面上或/和相对的两表面之间设置有相对的电极作为压电活性区。
44.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片中的压电陶瓷板基本或总体上是方形体,其至少一对相对的两个边被固定于所述振动板。
45.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片中的压电陶瓷板基本或总体上是方形体,其至少相对较短的两个边被固定于所述振动板。
46.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片中的压电陶瓷板基本或总体上是方形体,其至少四个拐角被固定于所述振动板。
47.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片中的压电陶瓷板位于振动板的一侧,或其两侧;或者所述压电陶瓷板被所述振动板夹持于或包裹于其中。
48.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片为夹心式结构,其基本上或主要由两个压电陶瓷板和一个振动板贴合固定组成,振动板固定夹持于两个压电陶瓷板之间,上述两个压电陶瓷板串联连接,且两压电陶瓷板相反方向极化,或者两个压电陶瓷板并联连接,且两压电陶瓷板同一方向极化,以实现弯曲振动。
49.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)中的压电活性区内相对电极间的距离小于所述振动板的厚度的一半。
50.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)中的压电活性区内相对电极间的距离小于所述振动板的厚度的十分之一。
51.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)中的压电活性区内相对电极间的距离小于所述振动板的厚度的百分之一。
52.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)中的压电活性区内相对电极间的距离小于所述振动板的厚度的一千分之一。
53.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)中的压电活性区内相对电极间的距离为0.1μ~500μm。
54.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)中的压电活性区内相对电极间的距离为0.5μm~50μm。
55.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)中的压电活性区内相对电极间的距离为0.5μm~5μm。
56.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)中的内部电极压电活性区内相对电极间的距离为1μm~3μm,表面电极的厚度为0.2μm~0.5μm。
57.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片的振动板其中至少一端或一边被固定。
58.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片的振动板基本或总体上是方形体,至少其中相对较短的两个边被固定。
59.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片的振动板基本或总体上是方形体,至少其中四个拐角被固定。
60.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板选自金属板、树脂或塑料板及其复合板。
61.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板选自固化状态下的弹性模量为 500MPa~1500MPa的树脂或塑料板。
62.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板的厚度为为10~2000μm。
63.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于将所述压电陶瓷板和所述振动板结合为一体而形成的所述超声雾化片的机械品质因数Qm满足:Qm≤5.0。
64.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板为金属板,其长度大于所述压电陶瓷板的长度并被电连接至压电板的背表面电极。
65.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板为厚度为10μm至300μm的金属板。
66.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷板在偏离振动板的长度方向的位置上固定于所述振动板的第一表面,在振动板的第二表面处振动板有一露出部分。
67.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板的面积Am和所述压电陶瓷板的面积 Ap之间的关系满足:1.1≤Am/Ap≤10。
68.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板外形大于所述压电陶瓷板,并且在其表面的大致中央部上贴合所述压电陶瓷板。
69.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板外形大于所述压电陶瓷板,并且在其表面的大致中央部上贴合所述压电陶瓷板,所述振动板为树脂胶片,所述压电陶瓷板的面积是所述振动板的面积的40~70%,所述振动板比所述压电陶瓷板的总厚度薄。
70.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板,通过将相互不同的原材料接合成层状,以其断面形成夹层构造的金属包层材料构成。
71.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板包括构成采用第1原材料的金属包层材料的两表面的2层表面层,以及在采用与所述第1原材料不同的第2原材料的上述2层表面层间,其两面分别与上述表面层接合构成的弹性强于所述金属包层材料的弹性材料层。
72.根据技术方案71所述的超声雾化器,其特征在于所述第1原材料具有的热膨胀系数,数值上与安装固定其上的压电陶瓷板具有的热膨胀系数位于其±50%范围内,所述第2原材料的密度比所述第1原材料的密度小。
73.根据技术方案71所述的超声雾化器,其特征在于所述表面层的厚度比所述弹性材料层的厚度薄。
74.根据技术方案71所述的超声雾化器,其特征在于所述第1及第2原材料,分别选择金属及高分子树脂或轻质软性金属或其合金薄板之一构成。
75.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板为膜状体,所述压电陶瓷板安装其上,上述膜状体在被施加了张力的状态下固定于设置在该膜状体的外周部的框构件上。
76.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板为膜状体,该膜状体设在所述压电陶瓷板的周围并弹性地保持所述压电陶瓷板;该振动板的尺寸比所述压电陶瓷板大,所述压电陶瓷板安装于其大致中央部位。
77.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷板或/和所述多孔体基本或总体上为方形体。
78.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板基本或总体上为方形体。
79.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片总体上是长条形体。
80.根据技术方案79所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片总体上是长条形体,其长度与宽度比不低于1.5,但不超过8。
81.根据技术方案79所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片总体上是长条形,其长度与宽度比不低于2,但不超过6。
82.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于还包括容器壁体,所述容器壁体基本或总体上自行形成有容积的容器,所述超声雾化片及所述多孔体基本或总体上不介于容器形成,所述超声雾化片部分或全部设置在容器外侧,所述多孔体部分或全部设置在所述超声雾化片向容器外侧的表面上,所述多孔体与该容器相通,所述超声雾化片和/或所述多孔体被或不被该容器壁体夹持。
83.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于还包括容器壁体,所述容器壁体基本或总体上与所述超声雾化片共同形成有容积的容器,所述超声雾化片为容器器壁的一部分,所述多孔体基本或总体上不介于容器形成,所述多孔体部分或全部设置在所述超声雾化片向容器外侧的表面上,所述多孔体与该容器相通。
84.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于还包括容器壁体,所述容器壁体基本或总体上与所述多孔体共同形成有容积的容器,所述多孔体为容器器壁的一部分,所述超声雾化片基本或总体上不介于容器形成,所述超声雾化片部分或全部设置该容器内及不设在所述多孔体的表面上,二者间有距离,从厚度方向观察,所述多孔体部分或全部区域与所述超声雾化片相重合,或者所述超声雾化片部分或全部设置在该容器内及所述多孔体向容器内侧的表面上,所述多孔体与该容器相通。
85.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于还包括容器壁体,所述容器壁体基本或总体上与所述超声雾化片及所述多孔体共同形成有容积的容器,所述超声雾化片部分设置在所述多孔体表面上或所述多孔体部分设置在所述超声雾化片表面上,所述超声雾化片与所述多孔体间均有部分表面未重叠一起,所述超声雾化片及所述多孔体共同成为容器器壁的一部分,所述超声雾化片与所述多孔体表面重叠的部分为该容器内侧表面,所述多孔体与所述超声雾化片表面重叠的部分为该容器外侧表面,或者所述超声雾化片及所述多孔体分别为容器器壁的一部分,所述超声雾化片不设在所述多孔体的表面上,二者间有距离,从厚度方向观察,所述多孔体部分或全部区域与所述超声雾化片相重合。
86.根据技术方案11、82至85所述的超声雾化器,其特征在于所述超声雾化片或压电陶瓷板和所述容器结构成使之满足关系式fcav<fo,其中,fo是所述超声雾化片或压电陶瓷板的谐振频率,fcav是所述容器谐振腔的谐振频率。
87.根据技术方案11、82至85所述的超声雾化器,其特征在于所述容器壁体设有支撑部件,用以支撑所述超声雾化片或/和所述多孔体。
88.根据技术方案87所述的超声雾化器,其特征在于所述容器壁体包括置于所述壁体内圈上的支撑部分或者所述支撑部件设在彼此相对的壁体之间内部,所述支撑部分支撑所述超声雾化片或/和所述多孔体的外圈或周边部分;或者所述超声雾化片或/和所述多孔体通过所述支撑部件的夹持在两面得以支承。
89.根据技术方案87所述的超声雾化器,其特征在于所述支撑部件与被其支撑的所述超声雾化片或/ 和所述多孔体的部分或其周边部分,进一步被安排的弹性粘合剂固定或加固。
90.根据技术方案87所述的超声雾化器,其特征在于所述容器壁体包括多个支承部件,以在所述超声雾化片或/和所述多孔体的至少两个相对侧或者在所述超声雾化片或/和所述多孔体的边角处支承所述超声雾化片或/和所述多孔体。
91.根据技术方案87所述的超声雾化器,其特征在于所述容器壁体主体内圈表面在其高度方向的中间位置形成一个台阶部分,所述超声雾化片或/和所述多孔体从其下面接触该台阶部分,从而得以支承。
92.根据技术方案87所述的超声雾化器,其特征在于所述容器壁体包含支撑所述超声雾化片或/和所述多孔体背侧外边缘部分的支撑部分,在容器壁体内边缘部分中的四个位置处设置支撑部分,以便支撑所述超声雾化片或/和所述多孔体的四个拐角部分。
93.根据技术方案87所述的超声雾化器,其特征在于所述设在所述容器壁体中的支撑部件是突起,它们被布置成对所述超声雾化片或/和所述多孔体四个边角附近的点支撑。
94.根据技术方案87所述的超声雾化器,其特征在于所述容器壁体包含设在所述支撑部分附近的平台,将上述平台设置成低于所述支撑部分的上表面,使该平台上表面与所述超声雾化片或/和所述多孔体的背侧表面之间形成间隙,在上述平台上表面与上述背侧表面之间提供弹性粘合剂。
95.根据技术方案87所述的超声雾化器,其特征在于所述容器包括四个侧壁和按环形布局设置在四个侧壁的内周上的阶梯,所述容器还包括内端部和用于各内端部的内连接,上述各内端部的内连接具有位于所述超声雾化片边角内的分叉结构,所述各支撑部件位于各阶梯内的所述超声雾化片的四个边角处,并设在比所述各阶梯低的位置,所述超声雾化片的上部表面基本与各内端部的内连接的上部表面高度一致。
96.根据技术方案95所述的超声雾化器,其特征在于所述各支撑部件按平面视图基本呈三角形,并且所述各支撑部件被设在同一圆周上。
97.根据技术方案11、82至85所述的超声雾化器,其特征在于所述容器的四个边角处设有多个底座,并且在各底座的上部表面设置突起,以使其自其上突出,所述超声雾化片或/和所述多孔体的边角的底部表面基本上由所述各突起点支撑。
98.根据技术方案11、82至85所述的超声雾化器,其特征在于所述容器包括安排成支承所述超声雾化片或/和所述多孔体的周边部分从而使其周边部分固定于支承部分的支承部分、和设置在所述支承部分上的支承表面,所述支承表面具有弓形截面,所述支承表面的曲率中心位于所述超声雾化片或/和所述多孔体的周边部分的下表面附近。
99.根据技术方案11、82至85所述的超声雾化器,其特征在于突出于所述容器壁体向内的一侧,所述超声雾化片或/和所述多孔体如此支承,使之插入于支承部分与壁体之间并被保持。
100.根据技术方案11、82至85所述的超声雾化器,其特征在于所述容器壁体包括环形突起,所述超声雾化片或/和所述多孔体的支承部分包括外突的安装凸缘且其外径大于所述环形突起的内径,由此当所述超声雾化片或/和所述多孔体插入所述壁体主体时,所述超声雾化片或/和所述多孔体的安装凸缘在环形突起上受力,使得该安装凸缘定位于所述壁体主体内。
i01.根据技术方案11、82至85所述的超声雾化器,其特征在于突出于所述容器基本或总体上为方形体。
102.根据技术方案1至101所述的超声雾化器,其特征在于该超声雾化片还包含弹性粘结体,其介于该超声雾化片中所述压电陶瓷板发生弯曲的一个表面即第1表面与所述振动板的一个主面之间,并将所述压电陶瓷板的上述第1表面与所述振动板的上述一个主面相接合,且至少一部分由能变形的粘弹性体构成。
103.根据技术方案102所述的超声雾化器,其特征在于所述弹性粘结体比所述振动板柔软且易于变形,相比所述振动板,弹性率和刚性较小。
104.根据技术方案102所述的超声雾化器,其特征在于所述弹性粘结体的厚度大于所述压电陶瓷板的弯曲振动的振幅。
105.根据技术方案102所述的超声雾化器,其特征在于所述弹性粘结体至少具有基部层和由所述粘弹性体构成的粘着层。
106.根据技术方案102所述的超声雾化器,其特征在于所述弹性粘结体具有由2层所述粘着层与配置于该2层粘着层之间的所述基部层构成的3层构造。
107.根据技术方案105所述的超声雾化器,其特征在于所述基部层由无纺布和进入到该无纺布的纤维之间的所述粘弹性体构成。
108.根据技术方案102所述的超声雾化器,其特征在于所述弹性粘结体在所述压电陶瓷板侧的表面与所述振动板侧的表面之间的所有的剖面中都存在所述粘弹性体。
109.根据技术方案102所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板经由至少一部分由粘弹性体构成的第2弹性粘结体而被固定于其支撑体。
110.根据技术方案11、82至85所述的超声雾化器,其特征在于该超声雾化器还包含弹性粘结体,其介于所述超声雾化片中所述压电陶瓷板发生弯曲的一个表面即第1表面与所述振动板的一个主面之间,并将所述压电陶瓷板的上述第1表面与所述振动板的上述一个主面相接合,且至少一部分由能变形的粘弹性体构成;和/或者,介于所述超声雾化片与所述多孔体之间;和/或者介于它们与所述容器壁体及容器之间。
111.根据技术方案1至101所述的超声雾化器,其特征在于该超声雾化片还与保护性涂层结合使用。
112.根据技术方案1至101所述的超声雾化器,其特征在于该超声雾化片还包含一对接线端和/或导电黏合剂,该接线端用于该超声雾化片中的压电振动片的两电极的内电连接和/或其外电连接,该导电胶用于上述内电连接和/或外电连接的固定及电连接。
113.根据技术方案112所述的超声雾化器,其特征在于所述内连接具有位于所述压电振动片边角内的分叉结构。
114.根据技术方案112所述的超声雾化器,其特征在于所述接线端包括导电部件,分别用导电胶使之与所述超声雾化片中的压电振动片的两电极电连接。
115.根据技术方案11、82至85所述的超声雾化器,其特征在于其中超声雾化片还包含一对接线端和/或导电黏合剂,该接线端用于该超声雾化片中的压电振动片的两电极的内电连接和/或其外电连接,该导电胶用于上述内电连接和/或外电连接的固定及电连接,该接线端设在该超声雾化器容器壁体所包含的支撑部件或靠近该支撑部分的位置处。
116.根据技术方案11、82至85所述的超声雾化器,其特征在于该超声雾化器还包括一对接线端,它具有露出于所述容器壁体的支撑部件附近的内连接和露出于所述容器壁体外表面并与所述内连接电连接的外连接;以及导电胶;其中所述超声雾化片中的压电振动片的两电极分别和该接线端的内连接由导电胶电连接在一起。
117.根据技术方案11、82至85所述的超声雾化器,其特征在于该超声雾化器包括一对接线端,具有露出于所述超声雾化器容器壁体的支撑部件附近的内连接和露出于该容器壁体外表面并与内连接电连接的外连接;第一胶层,加在连接所述超声雾化片中的压电振动片与内连接的最短路径上,所述最短路径位于所述超声雾化片中的外周与内连接之间,从而将所述超声雾化片中与容器固定;导电胶层,用于电连接所述超声雾化片中的压电振动片的电极和接线端的内连接,经由第一胶层的上表面通过绕过所述超声雾化片中的压电振动片和内连接之间的最短连接路径将所述导电胶层加在所述超声雾化片中的压电振动片的电极与内连接之间;以及第二胶层,用于密封所述超声雾化片的外周和容器内周之间的缝隙,其中第一和第二胶层固化后的杨氏模量比导电胶的小。
118.根据技术方案117所述的超声雾化器,其特征在于所述第一胶层在固化前的粘度比第二胶层的高。
119.根据技术方案117所述的超声雾化器,其特征在于所述第一胶层被部分地加到超声雾化片的四个边角处附近。
120.根据技术方案119所述的超声雾化器,其特征在于所述导电胶被加在压电隔膜片的四个边角的至少两个的附近。
121.根据技术方案11、82至85所述的超声雾化器,其特征在于该超声雾化器还包括一对接线端,固定在所述容器壁体上使内部连接部分在所述容器壁体的内圈上显露;以及导电胶,涂敷并凝固在所述超声雾化片中的压电振动片的电极和接线端的内部连接部分之间,从而所述导电胶将所述引导电极电连接到所述接线端的内部连接部分,其中,所述导电胶之一涂敷并凝固在所述接线端第一端的内部连接部分和所述超声雾化片中的压电振动片一角附近的电极之一之间,以及另一导电胶涂敷并凝固在所述接线端第二端的内部连接部分和所述超声雾化片中的压电振动片另一角附近的另一电极之间,所述另一角与所述超声雾化片中的压电振动片的一角相邻。
122.根据技术方案121所述的超声雾化器,其特征在于所述导电胶的涂敷位置隔着所述超声雾化片中的压电振动片,面对另一导电胶的涂敷位置。
123.根据技术方案121所述的超声雾化器,其特征在于所述导电胶之一的涂敷位置以及另一导电胶的涂敷位置都在所述超声雾化片中的压电振动片的一侧,并且靠近所述一侧两端上的两角。
124.根据技术方案121所述的超声雾化器,其特征在于还包括弹性黏合剂,所述弹性黏合剂涂敷在所述超声雾化片中的压电振动片和所述端之间,以及所述导电胶涂敷在所述弹性黏合剂之上。
125.一种超声雾化器,其特征在于包括超声雾化片,具有其外形大于压电陶瓷板,并且在其表面的大致中央部上贴合上述压电陶瓷板的振动板,该压电陶瓷板的相对的两表面上或/和相对的两表面之间设置有相对的电极作为压电活性区,或者该压电陶瓷板的表面上或/和表面下层内设置有相邻的叉指电极成为压电活性区(,该电极间施加交流电可使该超声雾化片以其厚度方向振动,上述振动可使下述多孔体中的液体雾化);具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的且在雾化过程中和在被雾化液体中基本稳定地保持其形态的多孔体;及收容上述超声雾化片的框式容器壁体;从厚度方向观察,该多孔体有微孔的区域至少有30%的面积与该压电振动板的压电活性区相重合或者该压电振动板的压电活性区至少有30%的面积与该多孔体有微孔的区域相重合。
126.根据技术方案125所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷板的面积是所述振动板的面积的 40~70%。
127.根据技术方案125所述的超声雾化器,其特征在于所述框式容器壁体内周部上设置比压电陶瓷板外形大的框形支撑部,所述振动板的未贴合压电陶瓷板上的外周部被所述框式容器壁体的支撑部所支撑。
128.根据技术方案125所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板为金属薄片。
129.根据技术方案125所述的超声雾化器,其特征在于所述振动板为树脂胶片。
130.一种超声雾化器,其特征在于具有:膜体;框式容器壁体,其设置于该膜体的外周部;压电陶瓷板,其设置在该框式容器壁体的框内的上述膜体上,与该膜体共同形成超声雾化片,该压电陶瓷板的相对的两表面上或/和相对的两表面之间设置有相对的电极作为压电活性区,或者该压电陶瓷板的表面上或/和表面下层内设置有相邻的叉指电极成为压电活性区(,该电极间施加交流电可使该超声雾化片以其厚度方向振动,上述振动可使下述多孔体中的液体雾化);具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的且在雾化过程中和在被雾化液体中基本稳定地保持其形态的多孔体,其以覆盖该压电陶瓷板的方式设置在上述框构件的框内,上述膜体在被施加了张力的状态下固定于上述框构件。
131.根据技术方案130所述的超声雾化器,其特征在于所述框构件由比所述多孔体难以变形的材质构成,所述多孔体与所述框构件接合。
132.根据技术方案130所述的超声雾化器,其特征在于所述多孔体由具有1MPa~1GPa的杨氏模量的树脂构成。
133.根据技术方案130所述的超声雾化器,其特征在于所述膜体由树脂构成。
134.根据技术方案133所述的超声雾化器,其特征在于所述树脂的杨氏模量在1MPa~1GPa的范围内。
135.根据技术方案130所述的超声雾化器,其特征在于所述框构件具有第一框构件和第二框构件,所述膜体的外周部被上述第一框构件和第二框构件夹持。
136.根据技术方案25所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷板还包括树脂层,其设置得覆盖基本上层叠体的全部的前后表面。
137.根据技术方案37所述的超声雾化器,其特征在于所述的压电陶瓷板(I)中的压电活性区内相对电极间的距离小于所述振动板的厚度的一万分之一。
138.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述叉指电极的指条宽度或相邻叉指电极指条间的距离分别为10nm~1mm。
139.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述叉指电极的指条宽度或相邻叉指电极指条间的距离分别为20nm~500μm。
140.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述叉指电极的指条宽度或相邻叉指电极指条间的距离分别为40nm~200μm。
141.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述叉指电极的指条宽度或相邻叉指电极指条间的距离分别为80nm~100μm。
142.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述叉指电极指条的压电活性有效长度为0.5mm~ 30mm。
143.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述叉指电极的指条宽度与所述相邻叉指电极指条间的距离基本相等。
144.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述叉指电极选自栅栏电极。
145.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于相同极性的所述叉指电极指条与同一汇流条相连或相通,另一极性的所述叉指电极(指条)则与另一汇流条相连或相通。
146.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷板的相对的两表面上或/和相对的两表面下层内设置有所述的叉指电极。
147.根据技术方案149所述的超声雾化器,其特征在于使所述的上表面上的第一叉指电极的极性与下表面上的第一叉指电极的极性相反,上述的上、下表面上的叉指电极均从所述压电陶瓷板同一端开始计数。
148.根据技术方案149所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷板的相对的两表面上或/和相对的两表面下层内基本对称地设置有所述的叉指电极。
149.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述交流电的频率范围为10kHz-500MHz。
150.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述交流电的频率范围为20kHz-100MHz。
151.根据技术方案1所述的超声雾化器,其特征在于所述压电陶瓷板压电活性区的固有振动频率与所述交流电频率基本相同。
152.一种电子烟装置,其特征在于包括根据技术方案1至151所述的超声雾化器。
153.一种根据技术方案152所述的电子烟装置,其特征在于还包括加热组件,该加热组件对所述的超声雾化器雾化出的烟雾加热。
实施例
实施例1及其对照例
制备方法:
依图3所示的装置制作,通过弹性粘合剂(如硅粘合剂)3将超声雾化片1(从厚度方向观察,其边离容器侧壁有空隙距离,保证其正面背面两侧是相通的,参见图9)的背侧表面节点部分固定于从容器壁体2凸起的4个锥形支承部分2a(其长度应小于侧壁间的距离,保证其前后或左右两侧是相通的)上。多孔体4闭合容器壁体2(其上有与外相通的小开口,此开口也开于侧壁上)。
实施例多孔体为具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的多孔体(氟塑料海绵体,平均孔径为2.0μm,表面孔隙率50%,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于2000小时,尺寸变化幅度小于5%)。
实施例2及其对照例
制备方法:
依图4所示的装置制作,其中超声雾化片1(从厚度方向观察,其较长的边离容器侧壁有空隙距离,保证其正面背面两侧是相通的,参见图9)的两短边部分通过弹性粘合剂(如硅粘合剂)3固定到壁体2 的支承部分2b上。多孔体4闭合容器壁体2(其上有与外相通的小开口,此开口也开于侧壁上)。
实施例多孔体为具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的多孔体(地聚合物海绵体,平均孔径为25.0μm,表面孔隙率30%,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于600小时,尺寸变化幅度小于1%)。
实施例3及其对照例
依图5所示的装置制作,其中锥形槽部分2c和4a位于壁体2,上述超声雾化片1(从厚度方向观察,其较长的边离容器侧壁有空隙距离,保证其正面背面两侧是相通的,参见图9)的两短边周边部分插入到槽部分2c和4a中并用弹性粘合剂(如硅粘合剂)3固定。膜状多孔体5被固定于容器壁体4上闭合容器壁体2(其上有与外相通的小开口,此开口也开于侧壁上)。
实施例多孔体为具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的多孔体(钛合金海绵体,平均孔径为15.0μm,表面孔隙率80%,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于5000小时,尺寸变化幅度小于0.1%)。
对照例1~3-1除以下不同外,其他均与其对应的实施例相同:
对照例多孔体为仅具有厚度方向,不具有长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的多孔体(即孔为厚度方向的贯穿孔(如图6中11b所示),材质、尺寸、平均(表面)孔径及表面孔隙率等与对应实施例相同)。
对照例1~3-2除以下不同外,其他均与与其对应的实施例相同:
超声雾化片1只含压电陶瓷板11,不含振动板12,且对照例2~3中压电陶瓷板11的长度与对应实施例中的振动板12一样(为了固定,稍有延长,性能较原压电陶瓷板11略有增加),其宽度、厚度与对应实施例中的压电陶瓷板11一样。
注:
实施例1~3中的超声雾化片1制备方法为:
1)制作压电陶瓷板11(如长25mm宽15mm厚1mm的锆酸钛酸铅或其他任意压电材料),在其面积最大的相对的两表面上涂满金属银作表面电极112,并有两电极上分别焊接导线/引线111,得元件1;
2)把上述制成的压电元件1安装(固定)在振动板12的大致中央部上(通过粘合剂粘合),得元件2,如该板为长30mm宽20mm厚1mm的金属片(如304不锈钢或其他金属材料)或塑料板;
实施例1~3中的超声雾化片1上的焊接导线/引线111通过如图77、79所示的内连接51、外连接52 的方式或图7、8所示的方式连接到容器壁体2外部。
说明:
(表面)孔径含义:多孔体与外界接触的表面上微孔的孔径大小,本文中含义均同此。
表面孔隙率含义:多孔体与外界接触的表面上微孔总面积与该表面整体面积之比,本文中含义均同此。
实施例4及其对照例
实施例4-1制备方法:
依图6所示的装置制作,其中,弹性腔模是由左、右两片圆形弹性腔模组成,其中8代表左圆形弹性腔模硅片,9代表圆形压电陶瓷片(通过圆周边四个可连成正方形的点固定),10代表右圆形弹性腔模硅片,11代表圆形硅橡胶海绵状多孔体(平均孔径如1μm及表面孔隙率如50%,不仅具有厚度方向,也具有径向方向的通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于2000小时,尺寸变化幅度小于5%),12为左圆形弹性腔模硅片8与右圆形弹性腔模硅片10形成的圆形弹性模腔,13为供液管,14为电极引线。
实施例4-2制备方法:
依图6所示的装置制作,其中,弹性腔模是由左、右两片方形弹性腔模组成,其中8代表左方形弹性腔模硅片,9代表方形压电陶瓷片(四个拐角处固定),10代表右方形弹性腔模硅片,11代表方形硅橡胶海绵状多孔体(平均孔径如1μm及表面孔隙率如50%,不仅具有厚度方向,也具有径向方向的通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于2000小时,尺寸变化幅度小于5%),12为左方形弹性腔模硅片8与右方形弹性腔模硅片10形成的方形弹性模腔,13 为供液管,14为电极引线。
上述编号方形组件为正方形,其边长与实施例4-1中对应编号(相同编号)的圆形组件直径相等,其他相互对应部位尺寸均相等。
对照例制备方法:
依图6所示的装置制作,其中,弹性腔模是由左、右两片圆形弹性腔模组成,其中8代表左圆形弹性腔模硅片,9代表圆形压电陶瓷片,10代表右圆形弹性腔模硅片,11b代表在右圆形弹性腔模硅片10加工出的微圆形贯穿孔(表面孔隙率及其平均(表面)孔径与实施例4-1一样,仅具有厚度方向,不具有径向或长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力),12为左弹性腔模硅片8与右弹性腔模硅片10形成的圆形弹性模腔,13为供液管,14为电极引线。
互为对应编号的组件直径与实施例4-1相等,其他相互对应部位尺寸均相等。
实施例5及其对照例
实施例制备方法:根据图7、8、9、10所示制备,其中超声雾化片10(较佳地)通过将基本为矩形的压电陶瓷板11粘合到基本为矩形的金属板12的表面上而构成的。在压电陶瓷板11的正面和背面上分别有电极11a和11b,在厚度方向上极化,金属板12(较佳地)基本为矩形形状,其宽度基本上与压电陶瓷板11的宽度相同(但少于箱体内部宽度,从而使超声雾化片10的正面和背面上限定储液空间25和26相通),长度略长于压电陶瓷板11的长度,与压电板11的背面电极11b电连接,对于金属板12,(较佳地) 采用具有优良电导率和弹簧弹性的材料,具体地说,杨氏模量(较佳地)接近于压电陶瓷板11的杨氏模量。因此,金属板12较佳地由磷铜42Ni或304不锈钢或其它合适材料制成,顺便说,如果金属板12由 42Ni或304不锈钢制成,热膨胀系数接近于陶瓷(如PZT)的热膨胀系数,那么,金属板12可实现较高的可靠性。在这实施例中,压电陶瓷板11在金属板12的长度方向上偏位的位置上被粘合于一个表面上,金属板12有一露出部分12a,通过在其长度方向上将金属板12露出于其它表面而限定。
在外壳20的底壁上形成一个或多个导液孔21,将多孔体30(地聚合物类海绵体,具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的多孔体,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于200小时,尺寸变化幅度小于0.5%,实施例5-1平均孔径为5.0μm,实施例5-2平均孔径为25.0μm,孔隙率均为50%)密封并附着于外壳20的上表面上的开口。在多孔体30 上己形成众多个雾化用微孔31。在外壳20的两个短边的内表面上设置阶梯形的彼此面对面的支承部分22a 和22b。将超声雾化片10放置在支承部分22a和22b上,使得金属板12面向下,金属板12的两个短边通过诸如硅粘合剂的弹性粘含剂23而固定。超声雾化片10的两个长边与外壳20之间的空间24不密封,结果,在超声雾化片10的正面和背面上限定上下相通的储液空间25和26(为了更好的发挥超声雾化片10 的功率或性能,多孔体30与超声雾化片10的相距1mm~2mm以内为了较大的储液空间(26),超声雾化片 10与外壳20的内壁相距2~8mm)。
引线13和14通过焊接或其它合适方法分别连接至金属板12的露出部分12a和压电陶瓷板11的正表面电极11a,通过外壳20和多孔体30之间的空间引导到外侧。当将交流电压施加在引线13与14之间时,通过将超声雾化片10长度方向上的两个端部定位于支承部分上,超声雾化片10弯曲并以厚度弯曲模式振荡,弯曲振荡引起正面和背面上的储液空间25和26谐振,由此从雾化用微孔31雾化液体。
图10详细示出作为外壳20的一个支承部分的支承部分22b。注意限定外壳20的另一个支承部分的支承部分22a较佳地具有与支承部分22b的相同的结构,因此省略对其描述。
在支承部分22b的顶部支承表面27基本上为弓形截面,以致于支承表面27的曲率中心O位于超声雾化片10的周边的下表面附近。参考图10,参考符号A表示支承宽度(用以涂覆超声雾化片的粘合剂的涂覆宽度),参考符号B表示外壳20与超声雾化片10之间的间隙。
较佳地,按照以下关系表达式设定支承表面27的曲率半径r
如果r约在0.3mm≤r≤1.0mm的范围内,在振荡特性和支承上可实现合适的雾化结果。
图11示出在利用平表面作为支承表面(根据常规例子:对照例5-5/实施例5-4)的情况中以及在利用曲面作为支承表面(根据本发明的较佳实施例)的情况中,当在金属板12与正面电极11a之间输入1Vrms 的正弦波信号时,雾化器的雾化量。
对照例除以下不同外,其他均与实施例5-1相同:
对照例5-1/实施例5-3,多孔体的平均孔径分别为50μm;
对照例5-2,多孔体为陶瓷类海绵体(孔隙率约80-85%,超声振动中破损出现裂缝,形态不稳定,累计稳定地保持其(原有)形态时间小于1小时),尺寸变化幅度大于50%;
对照例5-3,超声雾化片10不含金属板12(压电陶瓷板11长度与实施例中的金属板12基本相等(为了固定,稍有延长,性能较原压电陶瓷板11略有增加),宽度、厚度与实施例中的压电陶瓷板11基本相等);
对照例5-4,其中多孔体为仅具有厚度方向,不具有长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的多孔体(即孔为厚度方向的贯穿孔(如图6中11b所示),尺寸、材质、平均(表面)孔径及表面孔隙率等与实施例相同);
对照例5-5/实施例5-4,支承表面为平面。
实施例6及其对照例
实施例制备方法:如图12~18所示,具有叠层结构的压电元件1和树脂胶片(振动板)10和壳体体 20和多孔体30(具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的陶瓷海绵体,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于200小时,尺寸变化幅度小于1%,平均孔径为4.0μm,表面孔隙率50%)。在这里由壳体体20和多孔体30构成框架体。
压电元件1如图15~图18所示,是将2层的压电陶瓷层1a、1b进行叠层,在压电元件1的表里主面上形成主面电极2、3,在陶瓷层1a、1b之间形成内部电极4。两个陶瓷层1a、1b在如粗线箭头所示,在厚度方向上被极化为同一方向。表面侧的主面电极2和里面侧的主面电极3比压电元件1的边长稍微短,其一端连接在压电元件1的一侧端面上形成的端面电极5上。因此,表里主面电极2、3是相互连接的。内部电极4是和主面电极2、3大致形成对称形状,内部电极4的一端和所述的端面电极5分离,另一端和压电元件1的另一个端面上形成的端面电极6连接。压电元件1的另一端部的表里面上形成了和端面电极6相导通的辅助电极7。这个实施例的辅助电极7只是把与后述的树脂层8、9的缺口部8b、9b处相对应的部位的部分作为电极,但也可以是沿着压电元件1的另一端延伸一定宽度的带状电极。
在压电元件1的表里面上形成由覆盖主面电极2、3的树脂层8、9。这个树脂层8、9具有防止由落下冲击而使压电元件1破裂的保护层的作用,根据需要来设计的。表里面的树脂层8、9上在压电元件1的对角的直角部附近上形成了露出主面电极2、3的缺口部8a、9a,和露出辅助电极7的缺口部8b、9b。在这个实施例中,由从表面侧的树脂层8的缺口部8a、8b露出的主面电极2的一部分和辅助电极7构成电极的引出部。并且,缺口部8a、8b、9a、9b可以只设置在表里面的一方,但在这个例子中是设置在表里面上的。
在这里,作为陶瓷层1a、1b是使用边长为约3~8mm、一层厚度为15μm的正方形形状的PZT类的陶瓷,作为树脂层8、9可使用厚度为5~10μm的聚酰胺亚胺类的树脂。
压电元件1是在比这个压电元件1外形大的树脂胶片10的表面的大致中央部上通过环氧树脂类的粘合剂粘接在一起的。
树脂胶片10比压电元件1薄,其上开有2个透液孔10-1,且使用弹性模量为500MPa~1500MPa的树脂材料所形成。最好是具有300℃以上的耐热性的树脂。具体地是可以使用环氧树脂类、丙烯基类、聚酰亚胺类、聚酰胺亚胺类的树脂材料。在这里是使用边长为10mm、厚度是7.5μm、弹性模量是3400MPa的正方形形状的聚酰胺亚胺胶片。为了得到良好雾化特性,压电元件1做成(适度调整表面积)树脂胶片10 的40~70%的面积(实施例6-1中,压电元件1与树脂胶片10面积比50%,实施例6-2、3中该比分别为25%、70%)。
壳体20是用陶瓷、树脂、玻璃环氧树脂等的绝缘性材料形成为具有底壁部20a和4个侧壁部20b~20e 所构成的四角形(较佳长方形)的箱型。壳体20在由树脂构成时,为了可以耐热熔焊,希望是LCP(液晶高聚物)、SPS(间规聚苯乙烯)、PPS(聚苯硫醚)、环氧树脂等的耐热性的树脂。在4个侧壁部20b~20e的内周部上设置了比压电元件1外形大的环状支撑部20f,在相对的2个侧壁部20b、20d的内侧支撑部20f 的附近,露出一对端子21、22的内部连接部21a、22a。端子21、22被插入在壳体20上,突出在壳体20 外部上的外部连接部21b、22b是沿着侧壁部20b、20d的外面向壳体20的底面侧弯曲折入的。在这个实施例中,端子21、22的内部连接部21a、22a被分成二股形状,这些二股形状的内部连接部21a、22a位于壳体20的直角部附近位置。
在支撑部20f的外侧、4个侧壁部20b~20e的内侧上设置了为将树脂胶片10的外周部导向的导向部 20g。导向部20g的内侧面上形成了面向下方逐渐向内侧倾斜的倾斜面,树脂胶片10由于这个倾斜面的导向,被正确地载置在支撑部20f上。并且,支撑部20f的形成是比端子21、22的内部连接部21a、22a更低一些,因此,在支撑部20f上载置树脂胶片10后,压电元件1的顶面和端子21、22的内部连接部21a、 22a的上面就大致被设置为同一高度。
并且,在侧壁部20c侧的底部20a上形成有加液孔20h,液体通过该孔进入壳体20内,进一步通过树脂胶片10上的透液孔10-1可达多孔体30内。
把附着树脂胶片10的压电元件1装入在壳体20中,树脂胶片10的周围载置在壳体20的支撑部20f 上。并且,在位于对角位置的缺口部8a上露出的主面电极2和端子21的内部连接部21a之间、以及缺口部8b上露出的辅助电极7和端子22的内部连接部22a之间将导电性粘合剂13以带状形状涂敷。作为导电性粘合剂13,可以使用在固化状态下的弹性模量高的导电性粘合剂,但因为不约束树脂胶片10的变位,例如也可以使用固化后的弹性模量低的导电糊。在这里,使用固化后的弹性模量为0.3×109Pa的氨基甲酸乙酯类的导电糊。涂敷导电性粘合剂13后,将其加热固化后,主面电极2和端子21的内部连接部21a 及辅助电极7和端子22的内部连接部22a分别进行电连接。
并且,在位于主面电极2和内部连接部21a之间、以及辅助电极7和内部连接部22a之间的树脂胶片 10上,也可以用比导电性粘合剂13的弹性模量更低的覆盖剂预先进行涂敷并使其固化,然后在其上跨过导电性粘合剂13进行涂敷。这样,能够减弱导电性粘合剂13对树脂胶片10的约束力。
把压电元件1和端子21、22的内部连接电极21a、22a连接后,通过粘合剂14把树脂胶片10的全周与支撑部20f粘接,使树脂胶片10与壳体20之间形成粘牢。作为粘合剂14,可以使用环氧树脂类等的在固化状态下弹性模量高的导电性粘合剂,但因为允许树脂胶片10的变位,也可以使用弹性模量低的弹性粘合剂14。在这里,使用的是固化后的弹性模量为0.3×105Pa的硅酮类粘合剂。
如上所述将附着树脂胶片10的压电元件1支撑在壳体20上后,在壳体20的上面开口部上通过粘合剂31和多孔体30粘接在一起(为了更好的发挥压电元件1(或其与树脂胶片10共同构成的超声雾化片) 的性能,多孔体30与压电元件1的相距2mm以内,最佳1mm以内)。多孔体30和壳体20是用不一样(也可一样)的材料形成的,将多孔体30粘接上后,在多孔体30和压电元件1之间形成一定空间。在多孔体 30上形成众多雾化微孔32。
对照例除以下不同外,其他均与实施例6-1相同:
对照例6-1,多孔体为聚酯类海绵体(平均孔径为4.0μm,孔隙率约96-98%,液中立刻变形,且雾化过程中出现破损,尺寸变化幅度大于30%,难以保持原有形态);
对照例6-2,(超声雾化片)不含树脂胶片10,仅有压电元件1,压电元件1长宽与实施例中的树脂胶片10基本相等(为了固定,稍有延长,性能较原压电陶瓷板略有增加),厚度、宽度与实施例中的压电元件1/压电陶瓷板基本相等);
对照例6-3,其中多孔体为仅具有厚度方向,不具有长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的多孔体(即孔为厚度方向的贯穿孔(如图6中11b所示),尺寸、材质、平均(表面)孔径及表面孔隙率等与实施例相同);
对照例6-4、对照例6-5,其中压电元件1与树脂胶片10面积比为10%、90%。
实施例7及其对照例
实施例7-1、2依实施例5-1的方法及样式,其中,实施例7-1把实施例5-1中超声雾化片10中的压电陶瓷板11更换成图19中的压电陶瓷板11(层叠型压电致动器),实施例7-2把其更换成图20~22中的压电陶瓷板11(层叠型压电致动器),其长度及宽度与实施例5-1一样,厚度是实施例5-1的三倍,其他也均与实施例5-1一样。
在实施例7-1中的压电陶瓷板11中,第1、第2外部电极5、6仅具有端面部5a、6a。这种第1、第 2外部电极5、6能够通过导电糊的涂敷/烧接、蒸镀法或者镀覆法或者溅射法等适当的方法形成。
陶瓷烧结体2具有长方体状的形状,具有上表面2a、下表面2b、第1端面2c和第2端面2d。在陶瓷烧结体2内,配置有包括陶瓷层2e、2f、2g的多个陶瓷层。在陶瓷烧结体2内,与上表面2a以及下表面 2b平行地配置有多个第1内部电极3a~3d和多个第2内部电极4a~4d。多个第1内部电极3a~3d被引出到陶瓷烧结体2的第1端面2c。多个第2内部电极4a~4d被引出到陶瓷烧结体2的与第1端面2c对置的第2端面2d。在陶瓷烧结体2内,层叠了多个陶瓷层、多个第1内部电极3a~3d和多个第2内部电极 4a~4d。在陶瓷烧结体2中,在层叠方向上,即在连结上表面2a和下表面2b的方向上交替地配置了第1 内部电极3a~3d和第2内部电极4a~4d。
在第1端面2c处形成了第1外部电极5。在第2端面2d处形成了第2外部电极6。在本实施方式中,第1外部电极5具有位于第1端面2c处的端面部5a。第2外部电极6具有位于第2端面2d处的端面部 6a。
第1、第2内部电极3a~3d、4a~4d由AgPd构成。当然,第1、第2内部电极3a~3d、4a~4d也可以由Ag、Au、Cu、Ni或者它们的合金等适当的金属材料形成。
具有上述第1、第2内部电极3a~3d、4a~4d的陶瓷烧结体2是能够通过公知的陶瓷一体烧成技术获得的层叠型陶瓷烧结体。
第1、第2外部电极5、6通过导电糊的涂敷/烧接而形成。当然,也可以通过蒸镀法或者溅射法或者镀覆法等形成。在本实施方式中,第1、第2外部电极5、6通过溅射法形成。第1、第2外部电极5、6 能够由适当的金属或者合金形成。在陶瓷烧结体2中,第1内部电极3a~3d中的任意一个与第2内部电极4a~4d中的任意一个之间夹着的部分作为活性层发挥功能。这里,所谓活性层,是指在施加了电场时通过压电效果而进行伸缩的部分。在陶瓷烧结体2中,相邻的活性层在层叠方向上按相反方向被进行极化处理。
驱动层叠型压电致动器1时,在第1、第2外部电极5、6间施加电压。其结果,对由第1内部电极 3a~3d与第2内部电极4a~4d夹着的多个陶瓷层2e施加电场。因此,施加上述电场时,层叠型压电致动器1在连结第1、第2端面2c、2d的方向中央,呈现中央向上方突出的姿态和中央向下方突出的姿态。即,以弯曲模式进行位移。
在实施例7-1中,在陶瓷层2f、2g中难以进一步施加高电场。因此,难以产生绝缘破坏。
如图20~22所示,实施例7-2中的压电陶瓷板11(层叠型压电致动器)包括层叠坯体3,该层叠坯体3具有层叠的多个压电陶瓷层1、以及设置成隔着压电陶瓷层1彼此相向且有助于发现压电特性的多个第一有效内部电极2a和多个第二有效内部电极2b。
第一有效内部电极2a和第二有效内部电极2b隔着压电陶瓷层1而相向的区域构成实际驱动区域Q。
图20~22中压电陶瓷层1所带的各个箭头表示压电陶瓷层1的极化方向。这一表示对于表示本实施例的压电层叠体的其它图都是一样的。
第一有效内部电极2a引出到层叠坯体3的第一侧面3a,第二有效内部电极2b引出到第二侧面3b。
层叠坯体3的第一侧面3a和第二侧面3b上,设置有与引出到第一侧面3a的第一有效内部电极2a电连接的第一侧面电极4a、和与引出到第二侧面3b的第二有效内部电极2b电连接的第二侧面电极4b。
而且,层叠坯体3的上侧(正侧)的主面3c与下侧(反侧)的主面3d中,在上侧的主面3c设置有与第一侧面电极4a电连接的第一主面电极5a1、和与第二侧面电极4b电连接的第二主面电极5b1,在下侧的主面3d设置有与第一侧面电极4a电连接的第一反侧主面电极5a2、和与第二侧面电极4b电连接的第二反侧主面电极5b2。
上述第一主面电极5a1具有在极化工序、确认特性工序、运送层叠坯体工序、施加驱动电压用的连接加工工序的任一工序中被施加应力的区域(应力施加区域)Ra,第二主面电极5b1也具有在上述任一工序中被施加应力的区域(应力施加区域)Rb。
而且,从层叠方向观察,在层叠坯体3的与第一主面电极5a1被施加应力的区域Ra对应的区域3Ra 中,设置有对发现压电特性无贡献的第一虚拟电极6a,在层叠坯体3的与第二主面电极5b1被施加应力的区域Rb对应的区域3Rb中,设置有对发现压电特性无贡献的第二虚拟电极6b。
第一虚拟电极6a与第二有效内部电极2b形成在同一平面上,第一虚拟电极6a的层数与第二有效内部电极2b的层数相同。而第二虚拟电极6b与第一有效内部电极2a形成在同一平面上,第二虚拟电极6b 的层数与第一有效内部电极2a的层数相同。
实施例7-2中,第一侧面电极与第二侧面电极设置在层叠坯体的彼此相向的一对侧面上,但也可以采用第一侧面电极与第二侧面电极设置在相邻侧面的结构、或者设置在同一侧面的结构。
对该压电陶瓷板11(层叠型压电致动器)的制造方法采用公知技术。
对照例7同实施例5-1。
实施例8及其对照例
依实施例6-1的方法及样式,其中超声雾化片中的树脂胶片(振动板)10更换成如下所述的膜体10,压电元件1固定在膜体10的大致中央部,压电元件1的表面积适度调整为在膜体10的表面积25%(实施例8-1)、或45%(实施例8-2)、或70%(实施例8-3),并如下所述的方式固定,其他均与实施例6-1一样。
上述膜体为厚度25μm的由聚酰亚胺树脂构成的膜体,在施加有张力的状态下将该膜体固定在壳体20 (框构件)上,在固定后的膜体的主面中央局部上涂敷粘接剂粘合压电元件1,并在120℃、空气中使粘接剂进行1小时硬化。壳体20(框构件)内的膜体的尺寸设定为纵向38mm,横向31mm,与壳体尺寸相适配。
对照例8-1、2,除压电元件1的表面积适度调整分别为在膜体10的表面积10%、90%外,其他均与实施例8-1一样。
实施例9及其对照例
实施例9-1、2依实施例5-2的方法及样式,其中,把其中超声雾化片10更换成图23中的超声雾化片10,其中仅振动板12结构层如图改变,即振动板12中间层被弹性材料取代形成一个弹性材料层夹层 12-2及两个表面层12-1,振动板12的尺寸、整体厚度和实施例5-2一样,表面层(金属板)12-1由磷铜 42Ni或304不锈钢材料制成,其他也均与实施例5-2一样。
在图23中,实施例9-1:夹层弹性材料层12-2为橡胶弹性的树脂薄片,作为上述薄膜胶片,例如,可使用由苯乙烯丁二烯橡胶(SBR),丁二烯橡胶(BR),丙烯腈丁二烯橡胶(NBR),乙烯丙烯橡胶(EPM),乙烯丙烯二烯橡胶(EPDM)等橡胶,或它们的化合物构成的橡胶系高分子树脂胶薄片;实施例9-2:夹层弹性材料层12-2为以铝或镁或钛或其合金为原材料的金属薄板。
对照例9与实施例5-2一样。
实施例10及其对照例
实施例10-1~2依实施例2的方法及样式,其中,实施例10-1把其中超声雾化片1中的压电元件更换成图24~25中及下述的压电元件30(其长度、宽度及厚度与实施例2一样),实施例10-2把其更换成图27中及下述的压电元件50(其长度、宽度及厚度与实施例2一样),其他均与实施例2一样。
对照例10与实施例2一样。
实施例11及其对照例
实施例11-1~2依实施例3的方法及样式,其中,实施例11-1把其更换成图26中及下述的压电元件 30′(其长度、宽度及厚度与实施例3一样),实施例11-2把其更换成图28中及下述的压电元件50′(其长度、宽度及厚度与实施例3一样),其他均与实施例3一样。
对照例11与实施例3一样。
如图24和25所示,在实施例10-1中的压电元件30是通过层叠两个压电陶瓷层31和32得到的。主表面电极33和34分别形成在压电元件30的上表面和下表面上,并且内部电极35形成在陶瓷层31和32 之间。这两个陶瓷层31和32相对于由图25中的粗体的箭头示出的厚度方向,沿相同的方向极化。在该实施例中,形成上主表面电极33和底主表面电极34,从而它们的宽度都等于压电元件30的较短侧,并且其长度都比压电元件30的长侧稍短。将上下主表面电极33和34中各自的一端连接到形成在压电元件30 的一个较短侧的端面上的端电极36。由此,上下主表面电极33和34相连。形成内部电极35,以便具有与主表面电极33和34基本上对称的形状。内部电极35的一端和端电极36分开,而另一端连接到形成在压电元件30的另一个较短侧的端面上的端电极37。与端面电极37连接的窄的辅助电极38形成在压电元件30的另一个较短侧上的端部的上下表面上。
图26示出了实施例11-1中的压电元件,它是图25所示的变形。图25中,内部电极35是部分电极,但是,在图26中,内部电极35是整个的电极。在这种情况下,由于整个电极35延伸到端面电极36,存在内部电极与端面电极36连接的危险。为了避免这种危险,在压电元件30′的端面上形成绝缘层39,然后,在绝缘层39上形成连接主表面电极33和34的端面电极36。由此,即使当内部电极35是整个的电极,内部电极35可以可靠地与主表面电极33和34绝缘。
图27示出实施例10-2中的压电元件。本实施例中的压电元件50是通过层叠三个压电陶瓷层51到53 得到的。在该压电元件50中,分别在压电元件50的上表面和下表面上形成主表面电极54和55,并且在陶瓷层51和52之间,以及陶瓷层52和53之间分别形成内部电极56和57。这三个陶瓷层沿着由图27中的粗体箭头示出的厚度方向以相同方向极化。在该实施例中,通过如图25所示的相同的方法,形成主表面电极54和55,从而其宽度都等于压电元件50的较短侧的宽度,并且其长度都比压电元件50的较长侧的短。将上下主表面电极54和55的各自的一端连接到形成在压电元件50的一个较短侧上的端面上。由此,将上下主表面电极54和55相互连接。内部电极56和57中每一个的一端与端电极58分开,并且其另一端连接到形成在压电元件50的另一个较短侧上的端面上的端面电极59。由此,内部电极56和57也相互连接。与端面电极59连接的窄的辅助电极59a形成在压电元件50的另一个较短侧上的端部的上下表面上。
例如,当分别将负电压和正电压施加给端面电极58和59时,沿由图27中的细体的箭头示出的方向产生电场。此时,由于位于中间陶瓷层52的相对侧上的内部电极56和57具有相等的电位,故它们不产生电场。由于极化方向和上陶瓷层51的电场方向相同,故陶瓷上层51沿平面方向收缩,而由于极化方向和陶瓷下层53的电场方向相反,故下陶瓷层53沿平面方向扩展。中间陶瓷层52既不扩展也不收缩。相应地,压电元件50弯曲以致向下凸出。将交变电压加到端面电极58和59之间,就能以弯曲模式使压电元件周期性地振动,并由此产生高雾化量。
图27中,将部分电极用作内部电极56和57,但是可以如图26所示使用整个电极。
具有三层结构的上述压电元件50的制造方法与图29中示出的两层压电元件1相同。即,通过在处于母板状态的陶瓷生片的表面上进行印刷等方式,使电极薄膜形成为预定图案,三个这种陶瓷生片层叠,并压接。接着,该层叠体被压印或切割成对应于压电元件50的形状。然后,将已经压印或切割的层叠体同时烧制为烧结的层叠体。接着,在烧结的层叠体的上下主表面上形成主表面电极54和55,并通过横跨这些主表面电极施加极化电压,使构成层叠体的所有陶瓷层52到53都对于厚度方向沿相同方向极化。此后,端面电极58和59等形成,由此实现了压电元件50。还有在这种情况下,当进行极化时,不需要在内部电极56和57之间,和主表面电极54和55之间相连。可以通过仅仅横跨主表面电极54和55施加电压执行极化。这使极化处理简单。
图28示出实施例11-2中的压电元件。图27所示的实施例是具有这种结构的压电元件,其中所有的陶瓷层51到53的厚度基本上相同。另一方面,如图28所示的实施例是具有这种结构的压电元件,其中中间陶瓷层52比陶瓷层51和53更厚。较好地,中间陶瓷层52的厚度占压电元件50′的整个厚度的百分之50到80。这里,由于压电元件50′的结构与如图27所示的压电元件50的厚度相同,故将省略其描述。
实施例12及其对照例
实施例制备方法:
根据图30~40所示制备,实施例中压电雾化器包括具有层压结构的压电振动片1、容器10和多孔体 20(化学键合陶瓷类海绵体,具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的多孔体,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于200小时,尺寸变化幅度小于0.5%,平均孔径为2.5μm,孔隙率均为50%)。容器10和多孔体20的结合给出该压电雾化器的外壳。
如图30和31所示,首选以两个压电陶瓷层1a和1b层压形成振动片1。在振动片1的顶表面和底表面处,在其主面上设置两个主面电极2和3,还在陶瓷层1a和1b之间设置内部电极4。如图30和31的粗箭头所示,两个压电陶瓷层1a和1b在其厚度方向上沿着同样的方向被极化。顶表面的主面电极2和底表面的主面电极3的长度略短于振动片1的侧面长度,而且它们与设在振动片1的一个端部表面处的端面电极5连接。于是,使顶表面和底表面的主面电极2和3彼此连接。内电极4的形状基本上与主面电极2 和3对称。内电极4的一端与端面电极5分开,而其另一端连接至设在与端面电极5相对的端部的端面电极6处。在振动片1的顶表面和底表面上设置辅助电极7,从而辅助电极7与端面电极6电连接。振动片 1大致中央部(或靠边缘部)形成一导液孔16,使容器被振动片1隔开的空间相通。
另外,在振动片1的顶表面和底表面处设有树脂层8和9,以覆盖主面电极2和3。设置树脂层8和9,以防止因突然落下时的冲击力而导致破裂。在顶表面的树脂层8的靠近振动片1的两个相对边角的位置处设有缺口8a和8b,在底表面的树脂层9的靠近振动片1的另两个相对边角的位置处设有缺口9a和9b。主面电极2和3分别通过缺口8a和9a面朝外侧,而辅助电极7通过缺口8b和9b面朝外侧。
这种结构也可以只在振动片1的顶表面或底表面之一上形成所述缺口。但在本优选实施方案中,在振动片1的顶表面和底表面上都形成缺口,以避免方向性。
另外,辅助电极7也不必是具有恒定宽度的带状,该辅助电极7的形状可以使得辅助电极7只在与缺口8b和9b相对应的区域之上延伸。
在本实施方案中,陶瓷层1a和1b优选由PZT陶瓷形成,其尺寸比如大致为10mm×10mm×40μm,树脂层8和9优选由聚酰胺酰亚胺树脂形成,其厚度最好约为3-10μm。
容器10最好由树脂材料制成,最好基本为矩形盒状,具有底壁10a和四个侧壁10b-10e。用于形成容器10的树脂材料最好是耐热树脂,如液晶聚合物(LCP)、间同聚苯乙烯(SPS)、聚苯硫醚(PPS)和环氧树脂。容器10设有阶梯部分10f,它沿着四个侧壁10b-10e延伸,在阶梯部分10f上在两个相对侧壁10b和10d 内的位置设置一对接线端11和12的内部部分11a和12a。最好通过夹物模压而在容器10中形成接线端 11和12;分别设有外部部分11b和12b,它们沿着侧壁10b和10d的外表面朝向容器10的底表面弯曲。
如图36、37、39所示,所述接线端11和12的内部部分11a和12a分别包括:基本与外部部分11b和12b同宽的主体部分11c和12c;从主体部分11c和12c两侧向靠近容器10的边角的位置延伸的翼部分 11d和12d。尽管主体部分11c和12c固定在容器10的侧壁10b和10d的内侧,但是可以在主体部分11c 和12c中形成孔11e和12e,用于可使树脂流入,以确保固定强度。如图39所示,翼部分11d和12d的内表面面朝容器10的内侧,在主体部分11c和12c以及翼部分11d和12d之间设置应力消除部分11f和12f。于是,翼部分11d和12d能够沿着图36A、B箭头所示方向移动。如图36A所示,翼部分11d的端面11g 是斜的,从而端面11g之间的距离朝着容器10内侧的方向而增加。同样如图36B所示,翼部分12d的端面12g是斜的,从而端面12g之间的距离朝着容器10内侧的方向而增加。因此树脂形成的容器10不会妨碍翼部分11d和12d的移动。
如图35所示,用于在振动片的两个相对侧支撑该振动片的支撑部分10g被设置在阶梯部分10f中,该部分上设有接线端11和12的。支撑部分10g的高度比阶梯部分10f低,从而当振动片1设置在支撑部分10g上时,振动片1的顶表面以及接线端11和12的内部部分11a和12a的顶表面是齐平的。
在底壁10a中形成一与外界相通的加液孔10h。
当通过夹物模压形成接线端11和12时,所述外部部分11b和12b在容器10的外侧水平延伸,如图 40A所示。如图40B所示,接线端11和12的外部部分11b和12b在靠近其中心的位置向下弯曲。此时,外部部分11b和12b的弯曲最好大于90°。如图40C所示,接线端11和12的外部部分11b和12b再被弯曲,从而个接线端11和12沿着容器10的侧表面延伸。在这种情况下,所述外部部分11b和12b的端部被装配在容器10的底表面中所形成的沟槽10I内。由于在图40B中外部部分11b和12b弯曲大于90°,因此就能防止所述外部部分11b和12b的端部被从容器10的底表面上抬高。
将振动片1安装在容器10中,并用弹性抑制材料13在四个位置被固定于所述接线端11和12的翼部分11d和12d。具体地说,将弹性抑制材料13加于通过缺口8a而面向外侧的主面电极2以及接线端11的一个翼部分11d之间,同时也加于通过缺口8b而面向外侧的辅助电极7以及接线端12的一个翼部分12d 之间。另外,还将弹性抑制材料13加在彼此相对的其余两个边角处。尽管在本优选实施方案中首选弹性抑制材料13具有椭圆形,但是弹性抑制材料13的形状不限于此。比如优选使用固化后杨氏模量大致为 3.7×106Pa的氨基甲酸乙酯胶作为弹性抑制材料13。由于该弹性抑制材料13在固化前的粘度高(如 50-120dPa·s),并且抗渗性高,因此它不会在振动片1与容器10之间向下流至支撑部分10g。在加给弹性抑制材料13之后,对其加热并使固化。
在已将振动片1安装在容器10之后,可以利用分配器或其他适合的设备加给所述弹性抑制材料13,或者可以在施加了弹性抑制材料13之后,再将振动片1安装在容器10中。
在使弹性抑制材料13固化之后,通过以基本为椭圆形的方式加给导电胶14,使与弹性抑制材料13相交,而将主面电极2连接至接线端11的一个翼部分11d,并将辅助电极7连接至接线端11的一个翼部分12d,其中所述弹性抑制材料13也是以基本为椭圆形的方式来加给的。譬如,优选使用固化后杨氏模量大致为0.3×109Pa的氨基甲酸乙酯胶作为导电胶14。在加给导电胶14之后,对其加热并使之固化。加给导电胶14的形状不限于基本为椭圆形的方式,只要在弹性抑制材料13之上,能够将主面电极2连接至接线端11的一个翼部分11d并且将辅助电极7连接至接线端11的一个翼部分12d即可。
在加给导电胶14并使之固化之后,在振动片1的外周表面和容器10内表面之间加给弹性密封材料15,并进一步强化。在加给弹性密封材料15之后,对其加热并使之固化。譬如,优选使用固化后杨氏模量大致为3.0×105Pa的有机硅粘合剂作为弹性密封材料15。
如图32B所示,可在侧壁10c和10e的内侧,在比支撑部分10g低的位置处形成流动阻止槽10j,用以阻止弹性密封材料15的流动。在这种情况下,可以防止弹性密封材料15向下流至底壁10a。
在将振动片1固定于容器10之后,利用粘胶21将多孔体20固定于容器10上,以封闭容器10上表面处的开口表面。最好用相同的材料形成容器10和多孔体20。利用连接多孔体20,在振动片1与多孔体 20之间限定一个储液空间。在多孔体20中有己形成的众多雾化用微孔22。由此完成了表面安装的压电雾化器。
按照本实施方案的压电雾化器,当在所述接线端11和12之间加给预定的交变电流时,振动片1开始按照弯曲振动模式振动。由于沿与电场相同的方向被极化的一个压电陶瓷层收缩,而沿与电场相反的方向被极化的压电陶瓷层膨胀,从而使所述层压体在厚度方向弯曲。
在本优选实施方案中,振动片1具有层压结构,并由陶瓷形成,而且沿厚度方向对准的两个振动区域 (陶瓷层)沿相反方向振动。因而,与单压电晶片型振动片相比,这种振动片弯曲量大,由此得到较大的雾化力。
当把本实施方案的压电雾化器表面安装在印刷版等的上面时,在回流焊接过程中,因加热而使得容器 10膨胀。由于由陶瓷制成的振动片1的热膨胀系数比树脂形成的容器10的低,因此,振动片1受到拉伸应力。于是,所存在的危险在于会使振动片1的特性改变,或者会使振动片1破裂。
然而,由于在容器10中通过夹物模压形成的接线端11和12的翼部分11d和12d能够朝着容器10的内侧移动,如图37所示那样,因此,会使加在振动片1上的拉伸应力被减缓。因此,振动片1的特性不会改变,防止了振动片1的破裂。
图38表示本发明另一种优选实施方案的接线端的改进。由于首选使接线端11和12具有相同的结构,因此图38中只示出端部11。
在这种优选实施方案的接线端11和12中,在主体部分11c和12c以及翼部分11d和12d之间设置曲柄形部分11h和12h,它确定了所述消除应力的部分。在这种情况下,与本发明第一实施方案中由一个窄的部分11f和12f来限定应力消除部分的情况相比,能够更容易地使翼部分11d和12d移动。
对照例除以下不同外,其他均与实施例12相同:
对照例12-1
除把振动片1中内部电极4去掉(即使陶瓷层1a和1b合二为一成单层陶瓷层1),使两个主面电极2 和3断开,并分别与端面电极5处相连及设在与端面电极5相对的端部的端面电极6处相连(端面电极5、 6间也是断开的)外,其他与实施例一样;
对照例12-2
其中多孔体为仅具有厚度方向,不具有长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的多孔体(即孔为厚度方向的贯穿孔(如图6中11b所示),尺寸、材质、平均(表面)孔径及表面孔隙率等与实施例相同);
对照例12-3,多孔体的平均孔径为50μm。
实施例13及其对照例
实施例制备方法:
根据图41~50所示制备,实施例中适用于工作频率范围较宽的压电雾化器,特别是低频下仍有较高的雾化能力,该雾化器具有层叠结构的压电振动片1、盒体10和多孔体20(具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的金属海绵体,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于2000小时,尺寸变化幅度小于0.1%,平均孔径为2.0μm(实施例13-1) 或30.0μm(实施例13-2),表面孔隙率约75%)。盒体10和多孔体20限定一个盒子。
如图41和42所示,最好通过将两个压电陶瓷层1a与1b彼此重叠而制成振动片1。振动片1的前侧和后侧主表面上,分别设置主面电极2和3。陶瓷层1a与1b之间设置内电极4。如图41中的粗线所示,两个陶瓷层1a与1b沿板1的同一厚度方向被极化。设在前侧的主面电极2的边长和设在后侧的主面电极 3的边长分别稍小于振动片1的边长,主面电极2和3一侧的末端与设在振动片1一侧端面上的端面电极 5相连。从而,使主面电极2和3彼此连接。将内电极4设置成使主面电极2与3实质上关于所述内电极 4为对称的。内电极4的一端与端面电极5分隔开。内电极4的另一端与设在振动片1另一端面上的端面电极6相连。此外,在振动片1前侧和后侧另一端部分上设置辅助电极7,与端面电极6相连。振动片1 大致中央部(或靠边缘部)形成一导液孔16,使容器被振动片1隔开的空间相通。
上述振动片1实际上为正方形,各陶瓷层1a和1b的一个边长最好为比如大约10mm,并且层厚最好为例如大约20μm(总共约为40μm),并由PZT型陶瓷制成。
在振动片1的前侧和后侧表面上设置保护膜8和9,以便基本复盖整个相应的主面电极2和3。保护膜8和9用于防止跌落时振动片1发生破裂。通过涂覆聚酰胺酰亚胺型糊状树脂,形成薄膜,并且热固化该树脂,形成保护膜8和9。最好使覆盖振动片1后侧主表面上主面电极3的保护膜9具有比覆盖前侧主面电极2的保护膜8更厚。从而,如图44中所示,由于热固化时产生的前侧与后侧表面上保护膜8和9 的收缩应力差,使振动片1弯曲,沿向上方向凸起,即向上弯曲。例如,对于其中前侧保护膜8厚度大约 7μm、后侧保护膜9厚度大约15μm、一边长度约为10mm的振动片1,弯曲量ΔC约为0.1mm。
作为保护膜8和9,也可以使用公知的热固化型粘合片或粘合膜。
前侧和后侧表面上的保护膜8和9最好具有断口8a和9a及8b和9b,并且断口处于振动片1沿对角线方向的中心附近。通过断口8a和9a使主面电极2和3露出。通过断口8b和9b使辅助电极7露出。断口8a,8b,9a和9b设置在振动片1的前侧和后侧其中之一上。在本例中,在振动片1的前侧和后侧形成断口8a,8b,9a和9b,从而振动片1的前侧和后侧表现出相同的性质。
此外,并非必须把辅助电极7设计成具有相同宽度的条带形图样,并且可以分别仅设在与断口8b和 9b相应的部位。
盒体10最好为基本上呈矩形的盒形,并包含由树脂材料制成的底壁10a和四个侧壁10b至10e,如图 45至48中所示。作为树脂材料,优选使用诸如LCP(液晶聚合物)、SPS(间同立构聚苯乙烯)、PPS(聚苯硫 -polyphenylenesulfide)、环氧树脂等耐热树脂,或者其他适宜的树脂材料。在四个侧壁10b至10e的两个相对侧壁10b和10d的内侧,分别形成接线端11的分叉内连接部分11a和11a,以及接线端12的分叉内连接部分12a和12a。通过插入模注,在盒体10中形成接线端11和12。接线端11和12的外连接部分 11b和12b露出于盒体10的外面,沿着侧壁10b和10d的外表面上延伸,并分别弯曲到盒体10的底面上。
盒体10内侧的四个拐角设置支撑部分10f,用借助支撑振动片1下表面的各拐角部来支撑振动片1。将支撑部分10f设置成各自都比接线端11和12的内连接部分11a和12a的露出的表面低。从而,当振动片1放置于支撑部分11f上时,使振动片1的上表面分别稍低于接线端11和12的内连接部分11a和12a 的上表面。
在支撑部分10f附近设置平台10g。平台10g比支撑部分10f的上表面低,从而分别在平台的上表面与振动片1的下表面之间形成所需的间隙D1。具体地说,把每个平台10g的上表面与振动片1的下表面(即各支撑部分10f的上表面)之间的间隙D1的尺寸设定为,因下面将要述及之第一弹性粘合剂的表面张力作用,而能防止第一弹性粘合剂13通过该间隙流出。本优选实施例中,最好将间隙D1比如设定为约0.15mm。
此外,在盒体10的底壁10a周围形成凹槽10h,凹槽10h中填充有第二弹性粘合剂15。沿着凹槽10h,在其内侧形成阻流壁10i。阻流壁10i防止第二弹性粘合剂15流到底面10a上。设定每个阻流壁10i之上表面与振动片1之下表面(支撑部分10f的上表面)之间的间隙D2的尺寸,使得因第二弹性粘合剂15的表面张力,而可防止第二弹性粘合剂15流出。本优选实施例中,比如将间隙D2设定为约0.20mm。
在本实施例中,各凹槽10h的底面低于底壁10a的上表面。凹槽10h的深度足够小,可以用比较少量的第二弹性粘合剂15填充凹槽10h,并且可使树脂15快速扩展到振动片1的外围。具体而言,从凹槽10h 的底面到振动片1的下表面(即支撑部分10f的上表面)的高度D3为比如大约0.30mm。所述凹槽10h和壁10i被设在底壁10a中除平台10g以外的外边缘部分中。最好在底壁10a的整个外边缘部分中连续形成所述凹槽10h和壁10i,并在内侧上沿平台10g的外围延伸。
在盒体10的侧壁10b至10e的内表面上形成多个锥形突起10j。这些突起10j导引压电振动片1的四个侧边。为每个侧壁10b至10e设置两个突起10j。
在盒体10的侧壁10b至10e的内表面的上边缘中,形成凹进部分10k。凹进部分10k防止第二弹性粘合剂沿壁表面爬升。
此外,最好在底壁10a中靠近侧壁10e的位置处形成一与外界相通的加液孔10l。
在盒体10的侧壁10b至10e的拐角的项部表面上设置基本呈L型的定位凸起10m。这些凸起10m与多孔体20的拐角部分配合,固定多孔体20。在各凸起10m的内表面上分别形成锥形表面10n,用以导引多孔体20。
把振动片1放入盒体10中,并由支撑部分10f支撑振动片1的拐角部分。如上所述,振动片1沿向上的方向弯曲成突起。因此,当把振动片1放在支撑部分10f上时,振动片1各拐角部分的外边缘与支撑部分10f接触。从而,支撑点之间的距离增大。表示表面弯曲模式波节的圆的直径增大。从而,使共振频率减小,极大提高了低频范围内的雾化能力。在把振动片1放入盒体10中之后,在图45中所示的四个位置处涂覆第一弹性粘合剂13。于是,就使振动片1被固定于接线端11的内连接部分11a和接线端12的内连接部分12a上。具体来说,第一弹性粘合剂13涂覆在通过断口8a露出于外的主面电极2与接线端11 的一个内连接部分11a之间,以及通过断口8b露出于外的辅助电极7与接线端12的一个内连接部分12a 之间的位置处,其中断口8a和8b处于振动片1的一条对角线上。同样,在另一条对角线方向中的其余两个相对位置处,也涂覆第一弹性粘合剂13。在这种情况下,第一弹性粘合剂13被涂覆成分别沿盒体10的侧面10b和10d延伸的椭圆形图样。不过,所述涂层的图样并不限于上述椭圆形。对于第一弹性粘合剂13 而言,比如,可以使用固化后杨氏模量(Young′smodulus)较低小粘合剂,比如杨氏模量约为3.7×106Pa 的氨基甲酸乙酯类粘合剂。涂覆之后,对第一弹性粘合剂13加热,使之固化。
在第一弹性粘合剂13固化之后,在第一弹性粘合剂13上,把导电粘合剂14涂覆成椭圆形图案或者细长图样,分别与第一弹性粘合剂的图样交叉。对导电粘合剂14的类型并无特别的限制。在本优选实施例中,首优使用固化后杨氏模量约为0.3×109Pa的氨基甲酸乙酯类导电糊。涂覆之后,加热导电粘合剂 14,使之固化。从而,主面电极2与接线端11的内连接部分11a相连,辅助电极7与接线端12的内连接电极12a相连。导电粘合剂14的涂层图样不限于上述椭圆形。涂层图案可以具有任何适当分布,只要该图案可以通过第一粘合剂13的上表面将主面电极2与内连接部分11a相连,并且也通过第一弹性粘合剂 13的上表面将辅助电极7与内连接部分12a相连即可。第一弹性粘合剂形成拱形图样。从而,导电粘合剂14呈拱形。因此,导电粘合剂4避免主面电极2与内连接部分11a之间的路径过短(参见图47)。因此,由于存在第一弹性粘合剂13,使导电粘合剂14固化时所产生的收缩应力得到缓和。从而,减小了收缩应力对压电振动片1的影响。
在涂覆导电粘合剂14并固化之后,也可涂覆第二弹性粘合剂15,以填充振动片1的外边缘与盒体10 内边缘之间的缝隙,并进一步强化。把第二弹性粘合剂15涂覆成环形图样,并且加热使之固化。优选使用固化后杨氏模量较小(比如约为3.0×105Pa)的热固性粘合剂作为第二弹性粘合剂15。本实施例中,最好使用硅树脂类粘合剂。
在涂覆第二弹性粘合剂15时,一部分粘合剂可以沿外壳19的侧壁10b至10e向上爬升,粘结侧壁的顶部表面。在第二弹性粘合剂15是具有脱模(releasing)性质的密封剂,如硅树脂类粘合剂的情况下,则在随后步骤中把多孔体20粘结到所述顶部表面上时多孔体20与侧壁10b至10e的顶部表面之间产生的粘结强度降低。不过,在本实施例中,在侧壁10b至10c的内表面上边缘上设置防止第二弹性粘合剂15向上爬升的凹进部分10k。因此,防止第二弹性粘合剂15粘结侧壁10b至10e的顶部表面。
如上所述,在把振动片1固定到盒体10上之后,通过粘合剂21将多孔体20粘结到盒体10侧壁的顶部表面。多孔体20实际上为平板形,并且由与盒体10相同的材料制成。多孔体20的外边缘与设置在盒体10侧壁顶部表面上的定位凸起10m的锥形内表面10n啮合。因此,多孔体20被准确地定位。通过粘结多孔体20与盒体10,在多孔体20与振动片1之间形成储液空间。在多孔体20中形成众多雾化微孔22。
于是,制得表面安装的压电雾化器。
本实施例的压电雾化器,在接线端11与12之间加给交变电压(AC信号或矩形波信号),使振动片1发生表面弯曲振动。极化方向与电场方向相同的压电陶瓷层在平面方向上收缩。极化方向与电场方向彼此相反的压电陶瓷层在平面方向上膨胀。总之,振动片1沿厚度方向弯曲。
本实施例中,振动片1是陶瓷制成的层叠结构。沿厚度方向连续设置的两种模式区域(陶瓷层)沿相反方向振动。因此,与单压电晶片型振动片相比,位移增大,也就是雾化能力增大。
如上所述,由于前侧与后侧表面上的保护膜8和9,振动片1相对支撑部分20f向上弯曲。因而,振动片1的外边缘与支撑部分20f接触。从而,在表面弯曲模式期间,振动片1自由移动的面积(表示表面弯曲模式波节的圆的直径)保持不变。此外,支撑点之间的距离保持相对较大。从而,共振频率减小,极大增大了低频范围内的雾化能力。因此,可大大减小雾化能力(特性)的发散。
本发明不限于上述优选实施例。在不偏离本发明精神和范围的条件下,可以对其进行多种改变和变型。
在上述优选实施例中,在振动片1的前侧和后侧表面上设置保护膜8和9,并且后侧保护膜9的厚度大于前侧保护膜8的厚度。因此,振动片1产生向上弯曲。可以只设置后侧表面的保护膜9,而不包括前侧表面的保护膜8。
此外,可将保护膜8和9设在振动片1的前侧和后侧表面上,其中后侧保护膜9的固化收缩应力大于前侧保护膜8的固化收缩应力。从而,振动片1产生向上弯曲。例如,可以使用彼此不同的材料作为前侧和后侧表面上的保护膜8和9。也就是说,可以使用线胀系数约为1.0×10-5[1/K]的材料作为前侧保护膜 8,使用线性膨胀系数为大约1.0×10-4[1/K]的材料作为后侧保护膜9。此外,比如前侧保护膜8的固化温度可为大约60℃,后侧保护膜9的固化温度为大约110℃。
通过层叠两个压电陶瓷层形成上述优选实施例的压电振动片1。可以层叠三层以上压电陶瓷层形成振动片1。
本发明的盒体不限于包括具有凹进横截面的盒体10,以及粘结到盒体10多孔体20用来覆盖盒体10 上表面上开口的这样一种盒体。本发明优选实施例的盒体可以包括在底面上具有开口的呈帽盖形外壳和粘结到外壳下表面的底板。振动片1设置在所述外壳内部。
对照例除以下不同外,其他均与实施例13-1相同:
对照例13-1
除把振动片1中内部电极4去掉(即使陶瓷层1a和1b合二为一成单层陶瓷层1),使两个主面电极2 和3断开,并分别与端面电极5处相连及设在与端面电极5相对的端部的端面电极6处相连(端面电极5、 6间是断开的)外,其他与实施例一样;
对照例13-2
其中多孔体为仅具有厚度方向,不具有长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的多孔体(即孔为厚度方向的贯穿孔(如图6中11b所示),尺寸、材质、平均(表面)孔径及表面孔隙率等与实施例相同);
对照例13-3
其中多孔体为陶瓷多孔体(孔隙率约75%,超声雾化(振动)中破损,出现裂缝,形态不稳定,累计稳定地保持其(原有)形态时间小于2小时,尺寸变化幅度大于30%)。
实施例14及其对照例
实施例制备方法:
以实施例13-1为基础,仅盒体(容器)10、压电振动片(压电元件)1及其固定方式作如图52~54 (实施例14-1)或图55~57(实施例14-2)或图58~59(实施例14-3)及图60~61所示的改变,其他均不变。
如图60和61所示,最好通过沉积两个压电陶瓷层1a和1b制成所述压电振动片(压电元件)1,并且包括设在两个主平面上的主平面电极2和3,以及设在陶瓷层1a和1b之间的内电极4。如图中粗线所示,这两个陶瓷层1a和1b沿着一个厚度方向被极化。最好使上部主表面电极2和底部主表面电极3比压电振动片(压电元件)1的侧面长度略小,它们的一个端部连接到设在压电振动片(压电元件)1的一个端面上的端面电极5。从而使两个主平面电极2和3彼此连接。内电极4基本与主平面电极2和3对称,内电极4的一端与端面电极5分开,而其另一端连接至设在压电振动片(压电元件)1的另一端面上的端面电极6。另外,在压电振动片(压电元件)1的另一端的两个表面上,设置宽度较小的辅助电极7,用于电连接至端面电极6。压电振动片1大致中央部(或靠边缘部)形成一导液孔16,使容器被振动片1隔开的空间相通。
在压电振动片(压电元件)1的上表面和底表面上,设置树脂层8和9,分别用以覆盖主平面电极2 和3。提供树脂层8和9,用以提高破损的强度。在上部和底部树脂层8和9上,在压电振动片(压电元件)1的沿对角线彼此相对的边角的附近,设置露出主平面电极2和3的断口8a和9a和露出辅助电极7 的断口8b和9b。
另外,可以只将断口8a、8b、9a和9b设在上部表面和底部表面之一上。但是,为了避免顶部和底部的方向性,按照本实施例,是将断口8a、8b、9a和9b设在两个表面上。
辅助电极7不必是具有预定宽度的带电极,它可以只设置在与断口8b和9b对应的位置处。
按照本实施例,最好用尺寸约为10mm×10mm×20μm的PZT陶瓷层作为陶瓷层1a和1b,最好用厚度约为5μm-10μm的聚酰胺酰亚胺树脂作为树脂层8和9。
最好使由绝缘材料,如陶瓷和树脂制成的容器10基本成矩形的盒状,它有底壁10a和四个侧壁 10b-10e。在形成树脂容器10时,可以首选使用耐热树脂,如LCP(液晶聚合物)、SPS(间同聚苯乙烯)、PPS(聚苯硫醚)和环氧树脂。在四个侧壁10b-10e的内周中,案环形布局形成阶梯10f。在两个相对的侧壁10b和 10d内的阶梯10f上,露出一对端部11和12的内连接11a和12a。通过夹物模压在容器10中给出端部11 和12,其中突出在容器10外面的外连接11b和12b被沿着侧壁10b和10d的外表面朝向容器10的底壁 10a弯曲。按照本实施例,端部11和12的内连接11a和12a最好分别是分叉状的。这些分叉状的内连接 11a和12a位于容器10的边角附近。
(实施例14-1)如图53和54所示,阶梯10f中的四个边角设有支撑部件10g,这种支撑部件设在比阶梯10f低一个阶梯的位置上,用于支撑压电振动片(压电元件)1的四个边角。因此,当将压电振动片 (压电元件)1放置在支撑部件10g上时,压电振动片(压电元件)1的上表面基本与端部11和12的内连接11a和12a的上表面高度一致。其中支撑部件10g从平面看基本上呈三角形,并在同一圈上设置四个支撑部件10g。
另外,底壁10a设有布置于其中的与外界相通的加液孔10h。
将压电振动片(压电元件)1装入到容器10内,从而用弹性支撑材料13在四个位置处固定于支撑部件10g或其附近。即将弹性支撑材料13加至在断口8a中露出的主电极2与端部11的内连接11a之间,以及露出在与断口8a沿对角线相对的断口8b中的辅助电极7和端部12的内连接12a之间。剩下的彼此沿对角线相对的两个位置也被涂布有弹性支撑材料13。另外,按照纵向对准的基本成椭圆形状加给弹性支撑材料13。但是该涂布形状不限于基本为椭圆形。作为弹性支撑材料13,譬如可以使用固化后杨氏模量为3.7×106Pa的氨基甲酸乙酯胶。由于该弹性支撑材料13在固化前的粘度高(比如为50-120dPa·s),从而使得弹性支撑材料13非常难以铺展,而且,当其施加之后,弹性支撑材料13也难以通过压电振动片(压电元件)1和容器10之间的间隙向下流至底壁10a。在加给弹性支撑材料13之后,将其加热并固化。
另外,作为固定压电振动片(压电元件)1的方法,可在将压电振动片(压电元件)1装入容器10内之后,利用分配器等加给弹性支撑材料13,或者可以在压电振动片(压电元件)1已经提前涂布了弹性支撑材料13的情况下,将压电振动片(压电元件)1装入容器10内。
弹性支撑材料13的涂布位置可以首选尽可能靠近支撑部件10g。图53中的弹性支撑材料13被加在与支撑部件10g稍微分开的位置处。这是因为导电胶14的位置是横靠着弹性支撑材料13的。因此,当把压电振动片(压电元件)1的电极和内连接11a以及12a设在容器10的边角处时,也可使弹性支撑材料13 的涂布位置在支撑部件10g处。
在弹性支撑材料13固化之后,最好在以基本为椭圆形加给的弹性支撑材料13上按照基本为椭圆形加给导电胶14,使之与弹性支撑材料13相交,以使主平面电极2和端部11的内连接11a连接在一起,并且也使辅助电极7和端部12的内连接12a连接在一起。作为导电胶14,比如可以使用固化后杨氏模量约为 0.3×109Pa的氨基甲酸乙酯导电糊。施加给导电胶14之后,对其进行加热和固化。导电胶14的形状不限于基本为椭圆形的。所述涂布形状可以是能够足以通过位于与弹性支撑材料13横靠的位置而使主平面电极2和内连接11a、以及辅助电极7和内连接12a之间进行连接的任何形状。
在加给并固化了导电胶14之后,在压电振动片(压电元件)1的整个外周以及容器10的内周之间的空隙涂布弹性密封剂15,并进一步强化。在按照环形布局施加了弹性密封剂15之后,对其进行加热和固化。作为弹性密封剂15,例如使用固化后的杨氏模量为3.0×105Pa的硅酮胶。
在如上述那样将压电振动片(压电元件)1固定于容器10之后,将多孔体20用胶21粘接在容器10 的上开口上。多孔体20最好由与容器10相同的材料制成。通过粘接多孔体20,就在多孔体20与压电振动片(压电元件)1之间形成储液空间。多孔体20中形成有众多雾化孔22。
按照上述方式,就完成表面安装型的压电雾化器。
在本实施例的压电雾化器中,当将预定的交变电压加于端部11和12之间时,压电振动片(压电元件) 1按照面积弯曲模式振动。在与电场同方向被极化的压电陶瓷层在平面方向收缩,而在与电场相反方向被极化的压电陶瓷层在平面方向膨胀,从而整个结构沿厚度方向弯曲。
按照本实施例,由于压电雾化片30是沉积的陶瓷结构,并且沿厚度方向顺次设置的两个振动区域(陶瓷层)沿彼此相反的方向振动,从而与单压电晶片型压电振动片(压电元件)相比,可以获得较大的位移,即较大的雾化量。
图56~57表示实施例14-2的压电雾化器。根据这个实施例,在容器的四个边角处设置底座10i,在底座10i的上部表面上设置自其上突出的突起10j,从而使压电振动片(压电元件)1的边角的底部表面基本被突起10j点支撑。
在这种情况下,大大减小了压电振动片(压电元件)1与突起10j之间的接触面积,从而不会使振动衰减,从而使雾化特性(量)得到改善。
另外,图57中省去侧壁10c和10e中的阶梯10f。
按照实施例14-2,多孔体20可以在底部表面上设有突起,并与容器10的突起10j相对,从而在这些突起之间从上和下方向夹住所述压电振动片(压电元件)。
图58和59表示实施例14-3的压电雾化器(为了很好地显示内部结构,容器口上方的多孔体20未标示出)。
按照本实施例,尽管沿着外壳内侧整个周边设置阶梯10k,但是在阶梯10k的四个边角处设置向内延伸的支撑部件101。阶梯10k和支撑部件101高度相同。压电振动片(压电元件)1粘接在比该压电振动片(压电元件)1尺寸大的膜体30上(压电振动片(压电元件)1+膜体)。压电振动片(压电元件)1的四个边角放置在支撑部件101上,同时,不将其四侧设置成被安装在阶梯10k上。对于膜体30而言,可以使用不妨碍压电振动片(压电元件)1弯曲振动的弹性薄膜,比如可以使用聚酰亚胺。膜体30的整个周边粘接或熔融在阶梯10k以及容器10的支撑部件101上。
在这种情况下,由于膜体30起到将压电振动片(压电元件)1固定于容器10并且密封固定容器10的作用,可以省去弹性支撑材料13或导电胶14。而且不会因为涂布过多的弹性密封剂15而使压电振动片(压电元件)1的振动受到衰减,增加雾化量。
另外,膜体30也不限于被粘接在压电振动片(压电元件)1整个表面上的基本矩形,它可以是只粘接在压电振动片(压电元件)1的周边的框形。膜体30也不限于只粘接在压电振动片(压电元件)1的底部表面上,它可以粘接在上部表面或者两个表面上。
按照本实施例,为了稳定和可靠地支撑压电振动片(压电元件)1的四个边角,可以在多孔体20的底部表面上形成凸形部件,从而可由这个凸形部件将压电振动片(压电元件)1的边角顶向各支撑部件10l。
尽管图58和59中省去设在容器10中的端部,但它们基本与图52或图57相同。在这种情况下,可能也需要只用导电胶连接各端部的内连接和压电振动片(压电元件)1的各电极。
本发明不限于上述实施例,可以在本发明的精神和范围内进行改进。
通过沉积两个压电陶瓷层而制造各优选实施例的压电雾化片30;或者可以通过沉积三个或多个压电陶瓷层来制造各压电压电振动片(压电元件)。
再有,所述压电压电振动片(压电元件)也不限于多层压电陶瓷层的沉积结构。可以使用将压电板在金属板的一个表面或两个表面上粘接制成的压电振动片(压电元件)。
将电振动片(压电元件)1的四侧支撑在外壳上时,以及按照本实施例当使电振动片(压电元件)1 的四个边角支撑在其上时,在这两种情况下,所述电振动片(压电元件)1都是按照面积弯曲模式振动。但是如图51a和51b所示,振动波节是不同的。也就是在如图51a所示那样支撑电振动片(压电元件)1的四侧时,电振动片(压电元件)1以内切圆为波节振动,而在如图51b所示那样支撑电振动片(压电元件) 1的四个边角时,所述电振动片(压电元件)1以基本外接于该电振动片(压电元件)1的圆为波节振动。因此,与前者相比,后者在圆中心处的位移最大,可获得更大的雾化量(能力)。而且,与前者相比,后者的电振动片(压电元件)1位移面积更大,从而后者的振动频率更低,于是,即使在相同外部尺寸的电振动片(压电元件)1中也能够实现发热较轻,温度(上升幅度)更低,噪音更低,更不易受损。
图51a和51b示出以上述不同的方式支撑电振动片(压电元件)1的四侧的比较。即使与支撑电振动片(压电元件)1两侧的情况比较,在本优选实施例的支撑结构中,也极大地减小对电振动片(压电元件) 1的约束力,从而可以实现实现上述诸多优点。
对照例除以下不同外,其他均与实施例14-1相同:
对照例14-1
除把振动片1中内部电极4去掉(即使陶瓷层1a和1b合二为一成单层陶瓷层1),使两个主面电极2 和3断开,并分别与端面电极5处相连及设在与端面电极5相对的端部的端面电极6处相连(端面电极5、 6间是断开的)外,其他与实施例一样;
对照例14-2
其中多孔体为仅具有厚度方向,不具有长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的多孔体(即孔为厚度方向的贯穿孔(如图6中11b所示),尺寸、材质、平均(表面)孔径及表面孔隙率等与实施例相同);
对照例14-3,多孔体为聚酯类海绵体(平均孔径为2.0μm,孔隙率约90-95%,液中立刻变形,且雾化过程中出现破损,尺寸变化幅度大于30%,难以保持原有形态);
对照例14-4
压电振动片(压电元件)1在盒体(容器)10中的固定方式由四个边角固定(支撑)改为四个整边固定(支撑)。
实施例15及其对照例
实施例制备方法:
根据图62~70所示制备,实施例中适用于:雾化能力受温度变化影响很小的压电雾化器。该雾化器主要包括压电雾化1、盒体10以及多孔体20(具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的陶瓷海绵体,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于50小时,尺寸变化幅度小于1%,平均孔径为0.5μm,表面孔隙率70%)。此处,外壳包括盒体10和多孔体20。
参照图63,根据实施例15的压电雾化片1包括方形金属盘片2(金属盘片2上形成一导液孔16,使容器被压电雾化1隔开的空间相通。)以及粘合在金属盘片2的顶表面一角附近的位置上的压电元件3。该压电元件3形成为矩形。但是,压电元件3可以是正方形的。
压电元件3由例如PZT的压电陶瓷制成。压电元件3的前和后表面整体地具有电极3a和3b(在后表面上的电极3b未示出)。在前和后表面上的电极3a和3b之间施加有交变信号,使得压电元件3在平面方向伸展或收缩。较佳地,金属盘片2具有良好的导电性和弹性。例如,金属盘片2可以由磷青铜或42Ni或 304不锈钢制成。此处,金属盘片2是由42Ni制成,具有与在垂直、水平、厚度方向上尺寸分别为7.6mm, 7.6mm,0.03mm的陶瓷(例如,PZT)近似的热膨胀系数。此外,压电元件3是由在垂直、水平、厚度方向上尺寸分别为6.8mm,5.6mm,0.04mm的PZT盘片制成的。
盒体10是具有底壁10a,四个侧壁10b到10e的方盒形状,并且是由树脂材料制成,如图66到68所示。较佳地,该树脂材料是耐热树脂,例如LCP(液晶聚合体)、SPS(间规聚苯乙烯)、PPS(硫化聚苯醚)、或环氧。四个侧壁10b到10e之中,在相对侧壁10b和10d中的角附近的两个地方,显露出端11和12的分叉内部连接部分11a和12a。在盒体10中插入并模制端11和12。显露在盒体10外部的外部连接部分 11b和12b沿着端11和12的侧壁10b和10d外部表面弯曲至盒体10的底表面。(参照图67-B)。
在盒体10的四个内部角中,形成用于支撑角底表面的支撑部分10f。所形成的支撑部分10f比端11 和12的内部连接部分11a和12a的显露部分低一台阶。因此,当压电雾化片1置于支撑部分10f上时,压电雾化片1的顶表面具有与端11和12的内部连接表面11a和12a相同的高度,或者是压电雾化片1的顶表面具有稍低于端11和12的内部连接表面11a和12a的高度。
在支撑部分10f附近,端11和12的内部连接部分11a和12a的内圈上,形成有聚氨酯承接台阶10g,高度低于支撑部分10f,与压电雾化片1的底表面有预定的间隔。聚氨酯承接台阶10g的顶表面和压电雾化片1的底表面(支撑部分10f的顶表面)之间的间隔可设置成利用弹性黏合剂13的表面张力来抑制弹性黏合剂13流出的尺寸,稍后将对其进行描述。
此外,在盒体10的底壁10a的周围,放置了用于装填弹性密封材料15的凹槽10h,稍后将对其进行描述。在凹槽10h中,放置了低于支撑部分10f的用于放置流出的壁10i。用于防止流出的壁10i限制弹性密封材料15流出到底壁10a上。壁10i的顶表面和压电雾化片1底表面(支撑部分10f的顶表面)之间的间隔设置成利用弹性密封材料15的表面张力来防止其流出的尺寸。
根据实施例15,凹槽10h形成具有较浅的深度,使得凹槽10h的底表面是在高于底壁10a的定表面的位置上,并且凹槽10h可填充有少量的密封材料15,以坚固地围住外圈。凹槽10h和壁10i置于不包括聚氨酯承接台阶10g的底壁10a的周围。或者凹槽10h和壁10i可以通过聚氨酯承接台阶10g的内圈,连续地置于整个底壁10a上。此外,与支撑部分10f和聚氨酯承接台阶10g相接触的凹槽10h的端部分(四角) 可形成较之其它部分更宽。因此,多余的黏合剂15被较宽部分所容纳,并且防止黏合剂15流到压电雾化片1上。
在压电雾化片1(而非支撑部分10f)的中央附近的两邻角的两个位置上,用于使压电雾化片的振动在预定量内、防止其过振幅的承接基底10p从盒体的底壁10a中整体伸出。
在盒体的侧壁10b到10d的内部表面中,放置了用于引导压电雾化片1的四边的条状凸出部分10j。两个凸出部分10j分别置于侧壁10b到10e上。
在盒体10侧壁10b到10e的顶边缘的内部表面中,形成有用于放置弹性粘合材料15上升的开口部分 10k。
此外,在侧壁10e附近的底壁10a上,设置有一与外界相通的加液孔101。
在盒体10侧壁10b到10e的角的定表面上,形成有用于支撑并固定多孔体20的四角的L状定位凸出部分。在凸出部分10m的内部表面,形成有用于引导多孔体20的条状表面10n。
此处,描述具有上述结构的压电雾化器的组装方法。
首先,压电雾化片1置于盒体10内,从而金属盘片2面对底壁,并且压电雾化片1的四角由支撑部分10f支撑。在该情形中,压电雾化片1的周围由置于盒体10侧壁10b到10e的内部表面上的条状凸出部分10j所引导。因此,压电雾化片1的各角精确地放置在支撑部分10f上。
在将压电雾化片1置于盒体10中之后,弹性黏合剂13涂敷到压电雾化片1的邻角附件的两个部分上,借此将压电雾化片1(金属盘片2)暂时地固定在盒体10上。具体地,金属盘片2涂有一种弹性黏合剂13,如图64所示。涂敷在弹性黏合剂13上的导电黏合剂防止对金属盘片2的接触状态。当需要增强暂时固定压电雾化片1的强度时,弹性黏合剂13可涂敷在压电雾化片1的邻角附近的两个剩余部分上。此处,弹性黏合剂13是直线地涂敷到压电雾化片1的外部侧表面。但是涂敷形状不限于此。作为弹性黏合剂13,较佳地,可使用在凝固之后具有等于或小于500×106Pa杨氏模量的黏合剂。根据优选实施方案,使用具有3.7×106Pa杨氏模量的聚氨酯系黏合剂。在将弹性黏合剂13涂敷之后,再执行加热和凝固处理。
在将弹性黏合剂13涂敷之后,弹性黏合剂13可能通过压电雾化片1和端11或12之间的间距流动并落入到底壁10a上。但是,如图64所示,聚氨酯承接台阶10g放置在涂敷有弹性黏合剂13的区域中的压电雾化片1的下部分上。聚氨酯承接台阶10g和压电雾化片1之间的间距设置得很窄。因此,借助弹性黏合剂13的表面张力来防止弹性黏合剂13的流动,从而防止流出到底壁部分10a上。此外,由于牢固地装填该间距,多余的弹性黏合剂13在压电雾化片1和端11或12之间形成为一凸出部分。弹性黏合剂13的层存在于聚氨酯承接台阶10g和压电雾化片1之间。因此,压电雾化片1不会被限制在非必要的水平上。
在将弹性黏合剂13凝固之后,导电黏合剂14涂敷到弹性黏合剂13的上部分。可使用各种导电黏合剂。根据优选实施方案,在凝固之后使用具有0.3×109Pa杨氏模量的聚氨酯系导电涂膏。在涂敷导电黏合剂14之后,将导电黏合剂14加热并凝固,借此将金属盘片2电连接到端11的内部连接部分11a,并将压电元件3的表面电极3a电连接到端12的内部连接部分12a。具体地,因为压电元件3处在金属盘片2 一角附近的位置上,所以将压电元件3的表面电极3a电连接到端12的内部连接部分12a的导电黏合剂14 的涂敷长度可变得短一些。然后,在导电黏合剂14之下,存在有涂敷金属盘片2的弹性黏合剂13,借此防止导电黏合剂14与金属盘片2直接接触。导电黏合剂14的涂敷形状不限,并且通过弹性黏合剂13的定表面,将金属盘片2或压电元件3的表面电极3a连接到端11的内部连接部分11a或者端12的内部连接部分12a。弹性黏合剂13凸出,并且因此导电黏合剂14类似弧形地涂敷在弹性黏合剂13的顶表面上,即所涂敷的导电黏合剂14并非最短路线。因此,导电黏合剂14的凝固收缩应力由弹性黏合剂13减小,借此抑制其对压电雾化片1的影响。
在涂敷并凝固导电黏合剂14之后,弹性密封材料15涂敷到压电雾化片1的整个周围和盒体10的内圈之间的空间中。在环绕涂敷弹性密封材料15之后,加热并凝固弹性密封材料15。可使用在凝固之后具有等于或小于30×106Pa杨氏模量、并且在凝固之前具有低度粘滞性的热凝固黏合剂。此处,硅系黏合剂用作弹性密封材料15。在盒体10的内圈面对压电雾化片1的周围的情形中,凹槽10h被放置以装填弹性密封材料15。在凹槽10h中,放置了用于防止流动的壁10i。弹性密封材料15进入凹槽10h,并且向四周扩散。在压电雾化片1和用于防止流动的壁10i之间,形成有利用弹性密封材料的表面张力来防止其流动的间距。防止弹性密封材料15流到底壁10a上。在壁10i和压电雾化片1之间,存在有一层弹性密封材料15。因此,可防止对压电雾化片1振动的抑制。
如上所述,在将压电雾化片1附着在盒体10之后,用黏合剂21将多孔体20粘合到盒体10的侧壁的顶表面上。用与盒体相同的材料形成类似于平面的多孔体20。多孔体20的周围与伸到盒体10的侧壁顶表面上的定位凸出部分10m的内部条状表面10n相啮合,借此实现精确的定位。多孔体20粘合到盒体10上,从而在多孔体20和压电雾化片1之间形成液体空间。多孔体20具有众多雾化孔22。
如上所述,可组装出表贴压电雾化器。
根据实施例15,在端11和12之间施加有预定的交变信号(AC信号或方波信号),从而在平面方向伸展和收缩压电元件3,而金属盘片2没有伸展和收缩。因此,压电雾化片1作为一个整体而弯曲振动。弹性密封材料15将压电雾化片1的前侧和后侧之间的间隔密封住。因此,通过雾化孔22可产生液体雾化。
实施例15-1、2、3、4中,从厚度方向观察,且从厚度方向观察,多孔体20有微孔的区域有10%、30%、 50%、80%的面积与超声雾化片1(中压电元件3的表面积被调整)上的压电活性区相重合。
对照例除以下不同外,其他均与实施例15-2相同:
对照例15,其中多孔体为仅具有厚度方向,不具有长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的多孔体(即孔为厚度方向的贯穿孔(如图6中11b所示),尺寸、材质、平均(表面)孔径及表面孔隙率等与实施例相同);
实施例16及其对照例
实施例16-1(如图71-1、2所示)制备方法:
1)制作压电陶瓷板1(如长20mm宽10mm厚1mm的锆酸钛酸铅或其他任意压电材料),在其面积最大的相对的两表面上涂满金属银作表面电极11(图中未标示,位于多孔体3下方),并在两电极上分别焊接导线/引线4,得元件1;
2)把上述制成的压电元件1安装(固定)在振动板2上(通过粘合剂粘合,压电陶瓷板的三个边离该振动板的边缘距离如为1mm),得元件2,如该板为长60mm宽12mm厚1mm的金属片(如304不锈钢或其他金属材料);
3)把具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的多孔体3(如长20mm宽10mm厚0.5mm陶瓷类海绵体,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于100小时,尺寸变化幅度小于5%,平均孔径为4.5μm,孔隙率60%),安装(固定)在上述元件 2中压电元件1表面上(通过粘合剂粘合,多孔体的各边离该压电元件的边缘距离如约为0mm),得元件3,即实施例16-1;
实施例16-2(如图71-3、4所示,图中50表示方盒5的壳壁体,51表示固定用的弹性粘合剂)制备方法:
4)在上述制成的元件3中的振动板未覆盖压电陶瓷板的部分中临靠该陶瓷板的约一半中间开一槽 21(如2mm宽的,使盒被振动板隔开的两边空间相通),再把该元件沿长度方向(利用两长横侧面上卡槽及粘合胶,附图4或5中所例示的卡槽方式)安装(固定)在方盒5(如外长55mm外宽15mm外高15mm壁厚 2mm)的正中间,多孔体大部分(如15mm长)暴露在盒外部,一小部分(如3mm长)密封夹持在盒内,盒夹持多孔体的(如15mm×15mm)一侧面为底部,相对的另一侧面(如15mm×15mm)为顶部,顶部有开口,可从开口添加液体,底部及侧面不漏液,上述焊接导线/引线主体在盒外部,两电极间施加交流(/或交变) 电(信号)可使该超声雾化片以其厚度方向弯曲或/和扭转振动,从而得实施例16-2。
实施例16-3~5及对照例制备方法:
除以下不同外,其他均与实施例16-2相同,
实施例16-3多孔体平均孔径为0.5μm;
实施例16-4多孔体平均孔径为2.5μm;
实施例16-5多孔体平均孔径为15μmL;
实施例16-6多孔体平均孔径为25μm;
实施例16-7多孔体平均孔径为50μm;
对照例16-1
不包含振动板上,多孔体直接粘合在压电元件上,两电极间施加交流(/或交变)电(信号)基本上不使超声雾化片以其厚度方向弯曲或/和扭转振动;
对照例16-2
多孔体为仅具有厚度方向,不具有长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的多孔体(即孔为厚度方向的贯穿孔(如图6中11b所示),尺寸、材质、平均(表面)孔径及表面孔隙率等与实施例16-2相同);
对照例16-3
多孔体为仅具有长度或/和宽度方向或/和径向方向但不具有厚度方向通导能力的陶瓷多孔体(陶瓷体表面有表面平行的凹凹凸的沟槽,尺寸、材质与实施例16-2多孔体相同,沟槽宽度与该多孔体平均孔径相同);
对照例16-4
多孔体为陶瓷浆层((表面)孔隙率约85-95%,超声振动中破损、碎裂,形态不稳定,累计稳定地保持其(原有)形态时间小于0.5小时,尺寸变化幅度大于50%)(多孔体尺寸、平均(表面)孔径等与实施例16-2相同);
对照例16-5
多孔体为无纺布(基本为厚度方向的通导能力)(多孔体尺寸、平均(表面)孔径、表面孔隙率等与实施例16-2相同);
对照例16-6
多孔体为棉花(液中立刻变形,难以保持原有形态,尺寸变化幅度大于20%,形态极不稳定)。
实施例17及其对照例
实施例17-1(如图75~79所示)制备方法:
1)制作压电陶瓷板1(如长30mm宽10mm厚0.2mm的铌酸(钛酸)钾钠锂或其他任意压电材料)2片,在其面积最大的相对的两表面上涂满金属银作表面电极12(图中未标示),并有两电极上分别焊接导线/ 引线11,得元件1;
2)把上述制成的2个元件1分别安装(固定)在振动板2上(通过粘合剂粘合,压电陶瓷板的三个边离该振动板的边缘距离如为0.5mm)的两侧,一侧1个,(两压电陶瓷板同一方向极化)得元件2,如该板为长38mm宽11mm厚1mm的树脂板(硬塑料板),其中两个内侧电极(实心标示电极)共连一电极1,另两个外侧电极(空心标示电极)共连另一电极2,电极1、2间施加交流(/或交变)电(信号)可使元件2 以其厚度方向弯曲或/和扭转振动(如图75A、B所示);
3)把上述制成的元件2沿长度方向(利用两长横侧面、底侧面的壁体32上卡槽及弹性粘合胶4,附图4或5中所例示的卡槽方式)安装(固定)在方盒3(如外长40mm外宽12mm外高12mm壁厚1mm的)的正中间,把盒分割成相互不相通的两个室,盒的底侧面(上有卡槽的,如12mm×12mm)为底部,另一侧面 (如12mm×12mm)有开口为顶部,可从开口添加液体,盒的与上述压电元件平行相对的两长横侧面(如 40mm×12mm)为具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的多孔体31(如长40mm宽12mm厚2mm聚酰胺类/或聚酯/或聚乙烯类海绵体,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于1000小时,尺寸变化幅度小于5%,平均孔径为5.0μm,表面孔隙率40%),盒的另外的两长横侧面(如40mm×12mm)为无孔的实体,底部及侧面不漏液;上述焊接导线/引线11通过内连接51、外连接52连接到盒3外部,两电极间施加交流(/或交变)电(信号)可使该超声雾化片以其厚度方向弯曲或/和扭转振动(如图76、77、78、79所示);从而,得到两个并列同时运行可雾化两种不同液体的超声雾化器。
实施例17-2~7及其对照例制备方法:
除以下不同外,其他均与实施例17-1相同,
实施例17-2多孔体平均孔径为0.5μm;
实施例17-3多孔体平均孔径为2.5μm;
实施例17-4多孔体平均孔径为25μm;
实施例17-5多孔体平均孔径为50μm;
实施例17-6多孔体平均孔径为100μm;
实施例17-7
两压电陶瓷板1相反方向极化(相对面电极极性相同),两个内侧电极接在一起,两个外侧电极分别接在交流(/或交变)电(信号)的两端(如图1所示);
对照例17-1
多孔体为仅具有厚度方向,不具有长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的无纺布多孔体(即孔为厚度方向的贯穿孔(如图6中11b所示),其他如尺寸、材质、平均(表面)孔径及表面孔隙率等与实施例17-1相同)。
对照例17-2
仅两压电陶瓷板相反方向极化改变(其相对面电极极性相同,电极连接仍为并联);
对照例17-3
仅电极连接(从原并联)改为串联(即两个内侧电极接在一起,两个外侧电极分别接在交流(/或交变) 电(信号)的两端)(两压电陶瓷板仍同一方向极化,或其相对面电极极性相反)。
实施例18及其对照例
实施例(如图80~82所示)制备方法:
1)制作压电元件1(如长25mm宽12mm厚0.3mm的,其中两层压电陶瓷板(Nb酸碱性化合物的钙钛矿构造化合物或其他任意压电材料)同一方向极化),其内部有1内部(如70%银30%钯合金的)电极11,其面积最大的相对的两表面上涂满金属银作外部电极12,内部、外部电极分别焊接引线13(其中两个外部电极接在一起,与内部电极分别接在交流(/或交变)电(信号)的两端),引线有绝缘外皮;
2)把金属薄片2(如长约80mm宽约15mm厚0.2mm的)冲压成片状箱体3(如长40mm外宽12.5mm(内宽12mm)厚0.7mm(内高0.3mm)的),其中表面积最少的一侧面开口31,其他五面封闭,把上述元件1 (用弹性粘合剂4)安装(固定)在上述片状箱体中(元件1与箱体表面积最少的未开口一侧面相接),引线13从箱体的开口31引出(上述引线主体在箱外部,内部、外部电极间施加交流(/或交变)电(信号) 可使该超声雾化片以其厚度方向弯曲或/和扭转振动),箱体3中多余空间用弹性粘合剂4填实,得振动板把压电元件围起来的元件2;
3)把具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的多孔体5(如长25mm宽10mm厚2mm连长15mm宽10mm厚6mm的环氧树脂类或丙烯基类或聚酰亚胺类海绵体,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于500小时,尺寸变化幅度小于5%,平均孔径为2.5μm,孔隙率70%),安装(固定)在上述元件2表面积最大的相对的两表面(中心部位)上(通过弹性粘合剂4粘合),得所需元件。
对照例18-1、18-2
除多孔体的平均孔径分别为50μm、100μm外,其他均与实施例相同;
对照例18-3
除压电元件1不含内部电极,且面积最大的相对的两表面上涂履金属银分别作两电极外,其他均与实施例相同;
对照例18-4
不含片状箱体,多孔体安装(固定)压电元件1面积最大的相对的两电极表面上(通过粘合剂粘合),其他均与实施例相同;
对照例18-5
其中多孔体为仅具有厚度方向,不具有长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的多孔体(即孔为厚度方向的贯穿孔(如图6中11b所示),尺寸、材质、平均(表面)孔径及表面孔隙率等与实施例相同),其他均与实施例相同。
实施例19
以实施例16-2为基础,把其中各种组件(如所列示的尺寸)等比例的缩小一半,构造一个更小的超声雾化器,除上述变化外,还有下列改变,其他不变:
实施例19-1
把多孔体3从压电元件1表面上移到振动板2的背面(即无压电元件1的一面),从厚度方向观察,多孔体3与压电元件1基本重合;
实施例19-2
把多孔体3从压电元件1表面上移到振动板2有压电元件1的一侧的另一端,多孔体3与压电元件1 在振动板2上以其中轴左右对称,组装盒时除多孔体3代替压电元件1原来的位置而压电元件1固定在方盒5内(即该超声雾化片的位置以其中心为原点旋转180度),振动板2上开槽21适当缩短开口至多孔体 3及压电元件1的边缘处(如开口离其距离1mm)并全部位于方盒5内(不漏液为准),其他不变;
实施例19-3
在振动板2的背面(即无压电元件1的一面),同法左右对称设置另一相同的压电元件1(极化方向相同,或压电元件相对面电极极性相反)及多孔体3(其中两个外侧电极接在一起,两个内侧电极接在一起,外侧电极、内侧电极分别接在交流(/或交变)电(信号)的两端,如实施例17-1一样或如图2所示),使其成为双压电元件双多孔体的超声雾化器,组装盒时不在振动板2上开槽,并把振动板2适当延长至方盒 5开口处(与该处盒壳体沿口平齐),使盒被振动板隔开的两边空间不相通,形成两个独立的储液容器,从而得到两个并列同时运行可雾化两种不同液体的超声雾化器;
实施例19-4
在振动板2的背面(即无压电元件1的一面),同法左右对称设置与原压电元件1极化方向相反的压电元件1′(即压电元件相对面电极极性相同,其中两个内侧电极接在一起,两个外侧电极分别接在交流(/ 或交变)电(信号)的两端,如图1所示)及多孔体3,使其成为双压电元件双多孔体的超声雾化器,其他与实施例19-3;
实施例19-5
以实施例16-2为基础,把其中各种组件(如所列示的尺寸)等比例的缩小一半构造的超声雾化器。
对照例19-1
仅两压电陶瓷板相反方向极化改变(其相对面电极极性相同,电极连接仍为并联),其他与实施例19-3;
对照例19-2
仅两压电陶瓷板极化方向相同(或其相对面电极极性相反),电极连接为串联(即两个内侧电极接在一起,两个外侧电极分别接在交流(/或交变)电(信号)的两端),其他与实施例19-4。
实施例20
以实施例18为基础,把其中各种组件(如所列示的尺寸)均等比例的缩小一半,构造一个更小的超声雾化器,除上述变化外,还有如下所列包括固定方式在内的改变,其他不变:
按图83、84在原元件2的基础上制作新的元件2′,即在原元件2的两侧的大约上、中、下部位及底部用弹性粘合剂4粘合4个U形卡槽组件6,元件2与多孔体结合的面上粘附弹性体7,U形卡槽内侧也粘附弹性体7,卡槽内宽d1与元件2及两个多孔体5的厚度和的差大于0但略小于元件2上的弹性体7及 U形卡槽内侧上的弹性体7的厚度和,卡槽与元件2间的内宽d2与多孔体5的厚度的差大于0但略小于元件2上的弹性体7及U形卡槽内侧上的弹性体7的厚度和,从而可稳定地固定多孔体5但又不强力约束元件2′及多孔体5(利于其振动雾化),卡槽d0的长度小于元件2的长度的三分之一大于其十分之一或者小于元件2的宽度的四分之三大于其四分之一,卡槽的深度d3小于元件2的宽度的十分之一大于其二十分之一(不过多覆盖多孔体5的表面,以免影响其雾化功能,又能稳定地固定多孔体5);
把长方体的多孔体5(具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的多孔体聚丙烯类熔喷体,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于1000 小时,尺寸变化幅度小于9%,实施例20-1平均孔径为4.5μm,实施例20-2平均孔径为15μm,孔隙率 50%,其长度、宽度及厚度与元件2′基本相同)插入元件2′上述卡槽内固定(多孔体5可方便地插入上述卡槽内或从中取出,从而方便地更换多孔体5,如损坏时、需更换其他孔径时)。
对照例除以下不同外,其他均与实施例20-2相同,
对照例20-1
多孔体为陶瓷浆层(孔隙率约90-98%,超声振动中破损、碎裂,形态不稳定,累计稳定地保持其(原有)形态时间小于0.5小时,尺寸变化幅度大于50%)(多孔体尺寸、平均(表面)孔径等与实施例20-2 相同);
对照例20-2
多孔体为无纺布(聚丙烯类,基本为厚度方向的通导能力)(多孔体尺寸、平均(表面)孔径、表面孔隙率等与实施例20-2相同);
对照例20-3
多孔体为棉花(同一批次中不同产品分别计数)(液中立刻变形,尺寸变化幅度大于20%,难以保持原有形态,形态极不稳定)。
实施例21
制备方法为:
1)制作超声雾化片1:在压电陶瓷板11(如长25mm宽15mm厚1mm的锆酸钛酸铅或其他任意压电材料)面积最大的一表面上涂满金属银(厚度约2μm),按图85中方式,在其中央区域(长约20mm,宽约 10mm)用激光刻制叉指电极,四条边各留离边2.5mm宽的留边区,其中a=b=200μm,w=8mm,p=2a+2b=4a,两汇流条分别焊接导线/引线111,最后该元件表面喷涂聚酯类涂料,形成致密的保护膜将整个元件包裹,得元件1;
2)把上述制成的元件1无叉指电极的一面贴合安装(固定)在振动板12的大致中央部上(通过粘合剂粘合),得元件2,如该板为长30mm宽20mm厚1mm的硬树脂板;
3)把长方体的多孔体5(具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的多孔体聚酯类熔喷体,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于1000 小时,尺寸变化幅度小于5%,平均孔径为15μm,孔隙率50%,其长度、宽度及厚度与压电陶瓷板11基本相同)分别贴合安装(固定)在上述元件1或2上有叉指电极的一面上,得实施例21-1或21-2。
对照例除以下不同外,其他均与实施例21-2(含振动板)相同,
对照例21-1
多孔体为聚酯类烯类海绵体(孔隙率约96-98%,液中立刻变形,尺寸变化幅度大于30%,难以保持原有形态);
对照例21-2
多孔体为无纺布(聚丙烯类,平均孔径为15μm,基本为厚度方向的通导能力);
对照例21-3
多孔体为陶瓷浆层(孔隙率约85-95%,超声振动中破损、碎裂,形态不稳定,累计稳定地保持其(原有)形态时间小于0.5小时,尺寸变化幅度大于50%)。
实施例22
制备方法为:
1)制作超声雾化片1:在压电陶瓷板11(如长25mm宽15mm厚15μm的镍铌酸铅或其他任意压电材料)面积最大的一表面上涂满金属银(厚度约1μm),按图85中方式,在其中央区域(长约20mm,宽约10mm)用光刻机刻制叉指电极,四条边各留离边2.5mm宽的留边区,其中a=b=50nm,w=8mm,p=2a+2b=4a,两汇流条分别焊接导线/引线111,最后该元件表面喷涂聚四氟乙烯涂料,形成致密的保护膜将整个元件包裹,得元件1;
2)把上述制成的元件1无叉指电极的一面贴合安装(固定)在振动板12的大致中央部上(通过粘合剂粘合),得元件2,如该板为长30mm宽20mm厚200μm的金属片(如304不锈钢或其他金属材料);
3)把长方体的多孔体5(具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的多孔体聚四氟乙烯海绵体,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于 1000小时,尺寸变化幅度小于5%,平均孔径为5μm,孔隙率50%,其长度、宽度及厚度与压电陶瓷板11 基本相同)分别贴合安装(固定)在上述元件1或2上有叉指电极的一面上,得实施例22-1或22-2。
对照例除以下不同外,其他均与实施例22-2(含振动板)相同,
对照例22-1
多孔体为聚四氟乙烯海绵体(孔隙率约97-99%,液中立刻变形,尺寸变化幅度大于30%,难以保持原有形态);
对照例22-2
多孔体为陶瓷浆层(孔隙率约85-95%,超声振动中破损、碎裂,形态不稳定,累计稳定地保持其(原有)形态时间小于0.5小时,尺寸变化幅度大于50%)。
对照例22-3
多孔体为无纺布(聚四氟乙烯类,平均孔径为5μm,基本为厚度方向的通导能力)。
实施例23及其对照例
依实施例6-1的方法及样式,压电元件1作如下的改变,多孔体30与压电元件1的相距0.5mm以内,其他均与实施例6-1样。
上述压电元件1为:在压电陶瓷板(边长约7mm、厚度约为30μm的正方形形状的PZT类的陶瓷)面积最大的一表面上涂满金属银(厚度约2μm),按图85中方式,在其中央区域(边长约5mm)用光刻机刻制叉指电极,四条边各留离边约1mm宽的留边区,其中a=20μm,b=10μm,w=4mm,p=2a+2b=60μm,两汇流条分别将用导电性粘合剂13以带状形状涂敷,最后该元件表面喷涂厚度为5~10μm的聚酰胺亚胺类的树脂,形成致密的保护膜将整个元件包裹(用以涂敷带状的导电性粘合剂13的区域除外)。
对照例除以下不同外,其他均与实施例23(含振动板)相同,
对照例23-1
多孔体为陶瓷浆层(孔隙率约85-95%,超声振动中破损、碎裂,形态不稳定,累计稳定地保持其(原有)形态时间小于0.5小时,尺寸变化幅度大于50%)。
对照例23-2
多孔体为无纺布(平均孔径为4μm,基本为厚度方向的通导能力)。
对照例23-3
多孔体为棉花(液中立刻变形,尺寸变化幅度大于20%,难以保持原有形态,形态极不稳定)。
实施例24
制备方法为:
1)制作超声雾化片1:在压电陶瓷板11(如长25mm宽15mm厚0.5mm的锆酸钛酸铅或其他任意压电材料)面积最大的相对的两表面上涂满金属银(厚度约2μm),按图85中方式,在其中央区域(长约20mm,宽约10mm)用激光刻制叉指电极,四条边各留离边2.5mm宽的留边区,其中a=b=20μm,w=8mm,p=2a+2b=4a,两汇流条分别焊接导线/引线111,上述焊接导线/引线分别与交流电的两端连接,且使上表面上的第一叉指电极的极性与下表面上的第一叉指电极(上、下表面上的叉指电极均从同一端开始计数)的极性相反(如串联模式,即压电陶瓷板11一端上、下表面两个汇流条电连接在一起,其另一端上、下表面两个汇流条分别电连接在交流(/或交变)电(信号)的两端),最后该元件表面喷涂聚酯类涂料,形成致密的保护膜将整个元件包裹,得元件1;
2)把长方体的多孔体5(具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态的多孔体聚酯类熔喷体,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于1000 小时,尺寸变化幅度小于5%,平均孔径为15μm,孔隙率50%,其长度、宽度及厚度与压电陶瓷板11基本相同)分别贴合安装(固定)在上述元件1上有叉指电极的两面上,得实施例24。
对照例
对照例中上述导线/引线分别与交流电的两端连接,且使上表面上的第一叉指电极的极性与下表面上的第一叉指电极(上、下表面上的叉指电极均从同一端开始计数)的极性相同(如并联模式),除此外,其他均与实施例24相同。
实施例25及其对照例
实施例制备方法:
依图6所示的装置制作,其中,弹性腔模是由左、右两片矩形弹性腔模组成,其中8代表左矩形弹性腔模硅片,9代表矩形压电陶瓷片(四个拐角处固定),10代表右矩形弹性腔模硅片,11代表矩形硅橡胶海绵状多孔体(平均孔径如1μm及表面孔隙率如50%,不仅具有厚度方向,也具有径向方向的通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于2000小时,尺寸变化幅度小于5%),12为左矩形弹性腔模硅片8与右矩形弹性腔模硅片10形成的矩形弹性模腔,13 为供液管,14为电极引线。
对照例制备方法:
依图6所示的装置制作,其中,弹性腔模是由左、右两片圆形弹性腔模组成,其中8代表左圆形弹性腔模硅片,9代表圆形压电陶瓷片(圆周边四个可连成正方形的点固定),10代表右圆形弹性腔模硅片, 11代表圆形硅橡胶海绵状多孔体(平均孔径如1μm及表面孔隙率如50%,不仅具有厚度方向,也具有径向方向的通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于2000小时,尺寸变化幅度小于5%),12为左圆形弹性腔模硅片8与右圆形弹性腔模硅片10形成的圆形弹性模腔,13为供液管,14为电极引线。
实施例上述编号矩形组件,其长边与对照例中对应编号(相同编号)的圆形组件直径相等,但宽度为对照例中对应编号(相同编号)的圆形组件直径的一半,其他相互对应部位尺寸均相等,实施例及其对照例的多孔体材质、平均(表面)孔径及表面孔隙率等相同。
实施例26及其对照例
(如图71所示)制备方法:
1)制作压电陶瓷板1(如长25mm宽15mm厚0.05mm的镍铌酸铅或其他任意压电材料),在其面积最大的相对的两表面上涂满金属银作表面电极12(图中未标示),并有两电极上分别焊接导线/引线4,得元件 1;
2)把上述制成的压电元件1安装(固定)在振动板2上(通过粘合剂粘合,压电陶瓷板的三个边离该振动板的边缘距离如为1mm),得元件2,如该板为长60mm宽17mm厚0.3mm的金属片(如304不锈钢或其他材料);
3)把多孔体3(如长25mm宽15mm厚0.5mm不溶性硅酸盐,平均孔径为0.5μm,孔隙率65%,具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力且在雾化过程中及在雾化液体中基本保持原有形态,累计稳定地保持其(原有)形态时间大于50小时,尺寸变化幅度小于10%),安装(固定)在上述元件2 中振动板2无压电元件1的一侧表面上(通过粘合剂粘合,多孔体的三个边离该振动板的边缘距离如为 1mm),得元件3,即实施例26。
对照例26制备方法:
除压电陶瓷板1的几何中心处设置一长方形通孔,其边长分别为压电陶瓷板1边长的20%外,其他均同实施例26。
测试例
测试例1雾化性能试验
向斜放(与水平方向夹角45°,有多孔体的一面向上)的各实施例或其对照例超声雾化器中的容器(无容器的实施例及其对照例事先按实施例16-2的方式固定容器中,且其雾化器的上部(无压电陶瓷的部分) 全部及约10%的多孔体没入容器内)注入一定量的待雾化液体(如水或水性溶液),在恒温恒湿环境(如温度25℃,相对湿度75%)下接通交流(/或交变)电(信号),使该液体雾化,持续雾化一定时间(如30秒) (若有较大未雾化液滴从雾化器上跌落,则停止该试验,不计雾化量)。精密测定雾化前后雾化器的重量 (含其中液体),计算二者的差得单位时间内雾化液体的量;
测定雾化时距雾化器10cm处(同一方向或角度)的噪音;
测定运行相同时间(如0.5~1小时)雾化后雾化器(同一位置)表面温度相对雾化前的升温值即温差。
用1360支实施例或对照例雾化器按上述方法重复1000次或直至损坏(1000次前),统计并计算重复 1000次前雾化器的损坏率。
以上实验结果见表1(其中,对照例5-2、对照例6-1、对照例13-3、对照例14-3、对照例16-4、对照例20-1、对照例21-1、对照例21-3、对照例22-1、对照例22-2、对照例23-1,因多孔体雾化过程中出现破损、收缩等原因,有较大未雾化液滴从雾化器上跌落,停止了试验,不计算雾化量)。
雾化后雾气立即导入不高于温度-40℃的封闭低容器中速冻成固态粒子,在温度-5℃以下的低温环境中测定该固态粒子的粒径r,计算平均粒径(平均r′)并统计粒径分布。实验结果,见表2。
表1-1实施例及其对照例性能测试结果
实例1 | 对例1-1 | 对例1-2 | 实例2 | 对例2-1 | 对例2-2 | |
雾化量g/min | 3.56 | 2.08 | 1.65 | 2.85 | 1.63 | 1.27 |
噪音db | 29 | 36 | 29 | 35 | ||
升温值℃ | 4 | 9 | 5 | 10 | ||
损坏率% | 0.92 | 4.3 | 1.2 | 5.6 |
说明:上述实例代指实施例,上述对例代指对照例,下同。
表1-2实施例及其对照例性能测试结果
实例3 | 对例3-1 | 对例3-2 | 实例4-1 | 实例4-2 | 对例4 | |
雾化量g/min | 3.85 | 2.31 | 1.68 | 2.63 | 3.70 | 1.25 |
噪音db | 28 | 35 | ||||
升温值℃ | 5 | 11 | ||||
损坏率% | 1.4 | 6.3 |
表1-3实施例及其对照例性能测试结果
说明:对照例5-5也作实施例5-4。
表1-4实施例及其对照例性能测试结果
实例6-3 | 对例6-2 | 对例6-3 | 对例6-4 | 对例6-5 | 实例7-1 | |
雾化量g/min | 2.63 | 1.02 | 1.56 | 1.35 | 1.95 | 25.3 |
噪音db | 35 | |||||
升温值℃ | 13 | |||||
损坏率% | 8.5 |
表1-5实施例及具对照例性能测试结果
实例7-2 | 对例7 | 实例8-1 | 实例8-2 | 实例8-3 | 对例8-1 | |
雾化量g/min | 23.8 | 3.52 | 2.52 | 5.21 | 3.63 | 1.03 |
表1-6实施例及其对照例性能测试结果
对例8-2 | 实例9-1 | 实例9-2 | 对例9 | 实例10-1 | 实例10-2 | |
雾化量g/min | 1.88 | 14.2 | 10.9 | 5.78 | 6.31 | 10.4 |
噪音db | 24 | 26 | 30 | |||
升温值℃ | 2 | 4 | 6 | |||
损坏率% | 1.0 | 1.6 | 2.8 |
表1-7实施例及其对照例性能测试结果
对例10 | 实例11-1 | 实例11-2 | 对例11 | 实例12 | 对例12-1 | |
雾化量g/min | 2.68 | 7.24 | 13.5 | 3.37 | 4.52 | 1.47 |
表1-8实施例及其对照例性能测试结果
对例12-2 | 实例13-1 | 对例13-1 | 对例13-2 | 对例13-3 | 实例14-1 | |
雾化量g/mln | 1.93 | 6.73 | 1.87 | 4.08 | 滴液停止 | 8.69 |
表1-9实施例及具对照例性能测试结果
实例14-2 | 实例14-3 | 对例14-1 | 对例14-2 | 对例14-4 | 实例15-1 | |
雾化量g/min | 7.17 | 6.43 | 2.31 | 4.04 | 3.85 | 2.35 |
表1-10实施例及其对照例性能测试结果
实例15-2 | 实例15-3 | 实例15-4 | 对例15 | 实例16-2 | 对例16-1 | |
雾化量g/min | 3.32 | 5.05 | 3.79 | 1.45 | 3.63 | 1.17 |
升温值℃ | 6 | 12 | ||||
损坏率% | 1.3 | 9.7 |
表1-11实施例及其对照例性能测试结果
对例16-2 | 对例16-3 | 对例16-4 | 对例16-5 | 对例16-6 | 实例17-1 | |
雾化量g/min | 0.35 | 2.13 | 滴液停止 | 0.72 | 2.41 | 10.2 |
表1-12实施例及具对照例性能测试结果
实例17-7 | 对例17-1 | 对例17-2 | 对例17-3 | 实例18 | 对例18-3 | |
雾化量g/min | 8.23 | 3.63 | 0.56 | 0.82 | 8.46 | 0.85 |
损坏率% | 1.2 |
表1-13实施例及其对照例性能测试结果
对例18-4 | 对例18-5 | 实例19-1 | 实例19-2 | 实例19-3 | 实例19-4 | |
雾化量g/min | 3.89 | 0.33 | 4.56 | 2.02 | 11.1 | 8.46 |
损坏率% | 4.6 |
表1-14实施例及其对照例性能测试结果
实例19-5 | 对例19-1 | 对例19-2 | 实例20-2 | 对例20-1 | 对例20-2 | |
雾化量g/min | 3.23 | 0.61 | 0.82 | 5.73 | 滴液停止 | 0.96 |
表1-15实施例及具对照例性能测试结果
实例21-1 | 实例21-2 | 对例21-2 | 实例22-1 | 实例22-2 | 对例22-3 | |
雾化量g/min | 1.25 | 2.08 | 0.31 | 13.6 | 21.5 | 3.82 |
损坏率% | 11.8 | 3.22 | 18.6 | 5.23 |
表1-16实施例及其对照例性能测试结果
实例23 | 对例23-2 | 实例24 | 对例24 | 实例25 | 对例25 | |
雾化量g/min | 6.76 | 1.27 | 20.6 | 2.12 | 1.85 | 1.53 |
表1-17实施例及其对照例性能测试结果
实例26 | 对例26 | |||||
雾化量g/mln | 13.5 | 8.95 |
表2-1实施例及其对照例性能(II)测试结果
实例5-2 | 对例5-1 | 对例5-2 | 实例6-1 | 对例6-1 | 实例12 | |
平均r′(μm) | 27.5 | 57.9 | 95.6 | 4.7 | 96.3 | 3.6 |
r≤5μm | 11.3 | 6.8 | 4.6 | 72.3 | 2.4 | 80.1 |
5<r≤10μm | 15.7 | 8.1 | 8.4 | 12.6 | 6.4 | 9.3 |
10<r≤30μm | 36.8 | 16.3 | 13.9 | 8.4 | 13.7 | 5.4 |
30<r≤50μm | 19.3 | 32.8 | 21.6 | 3.1 | 20.8 | 2.6 |
50<r≤100μm | 11.6 | 22.7 | 34.3 | 2.2 | 23.9 | 1.8 |
r>100μm | 5.3 | 13.3 | 17.2 | 1.4 | 32.8 | 0.8 |
表2-2实施例及其对照例性能(II)测试结果
对例12-3 | 实例13-1 | 实例13-2 | 对例13-3 | 实例14-1 | 对例14-3 | |
平均r′(μm) | 47.8 | 3.1 | 36.7 | 69.3 | 2.8 | 83.6 |
r≤5μm | 7.5 | 85.4 | 11.6 | 7.2 | 81.7 | 7.7 |
5<r≤10μm | 10.2 | 7.6 | 18.5 | 8.4 | 8.8 | 8.6 |
10<r≤30μm | 16.4 | 3.1 | 34.2 | 18.5 | 4.7 | 10.9 |
30<r≤50μm | 34.6 | 1.8 | 20.7 | 34.3 | 2.5 | 20.2 |
50<r≤100μm | 19.2 | 1.2 | 11.6 | 20.4 | 1.6 | 33.8 |
r>100μm | 12.1 | 0.9 | 3.4 | 11.2 | 0.7 | 18.8 |
表2-3实施例及其对照例性能(II)测试结果
实例16-2 | 实例16-5 | 实例16-6 | 实例16-7 | 对例16-3 | 对例16-4 | |
平均r′(μm) | 5.3 | 18.6 | 28.4 | 57.7 | 115.2 | 112.2 |
r≤5μm | 61.7 | 15.9 | 11.8 | 7.4 | 1.2 | 1.4 |
5<r≤10μm | 20.6 | 23.7 | 19.7 | 11.8 | 4.2 | 4.8 |
10<r≤30μm | 9.6 | 32.8 | 34.5 | 18.6 | 7.6 | 8.4 |
30<r≤50μm | 4.8 | 16.7 | 20.2 | 28.5 | 15.7 | 16.7 |
50<r≤100μm | 2.5 | 8.4 | 9.6 | 23.6 | 25.8 | 28.6 |
r>100μm | 0.8 | 2.5 | 4.2 | 10.2 | 45.5 | 40.1 |
表2-4实施例及其对照例性能(II)测试结果
对例16-6 | 实例17-4 | 实例17-5 | 实例17-6 | 实例20-1 | |
平均r′(μm) | 89.6 | 28.7 | 56.3 | 108.9 | 5.1 |
r≤5μm | 2.7 | 9.7 | 4.5 | 2.6 | 56.6 |
5<r≤10μm | 6.4 | 18.3 | 9.4 | 5.2 | 26.2 |
10<r≤30μm | 11.6 | 36.7 | 20.5 | 14.7 | 10.9 |
30<r≤50μm | 23.9 | 21.6 | 31.8 | 23.8 | 3.8 |
50<r≤100μm | 37.8 | 9.6 | 23.6 | 32.8 | 1.8 |
r>100μm | 17.6 | 4.1 | 10.2 | 20.9 | 0.7 |
表2-4实施例及其对照例性能(II)测试结果
对例20-3-1 | 对例20-3-2 | 对例20-3-3 | 对例20-3-4 | 对例20-3-5 | |
平均r′(μm) | 71.7 | 114.9 | 92.3 | 104.6 | 86.5 |
r≤5μm | 4.1 | 3.1 | 3.2 | 2.8 | 3.8 |
5<r≤10μm | 7.4 | 7.4 | 8.1 | 6.7 | 8.7 |
10<r≤30μm | 18.2 | 13.3 | 15.7 | 11.7 | 17.8 |
30<r≤50μm | 33.2 | 21.5 | 23.2 | 21.6 | 26.3 |
50<r≤100μm | 25.7 | 30.8 | 33.7 | 38.0 | 28.5 |
r>100μm | 11.4 | 23.9 | 16.1 | 19.2 | 14.9 |
表2-5实施例及其对照例性能(II)测试结果
实例21-2 | 对例21-1 | 对例21-3 | 实例22-2 | |
平均r′(μm) | 18.9 | 53.7 | 116.2 | 8.2 |
表2-6实施例及具对照例性能(II)测试结果
对例22-1 | 对例22-2 | 实例23 | 对例23-1 | 对例23-3 | |
平均r′(μm) | 42.8 | 108.3 | 6.3 | 113.8 | 92.5 |
Claims (8)
1.一种电子烟装置,其特征在于包括一种超声雾化器,该雾化器包括超声雾化片及具有厚度方向及长度或/和宽度方向或/和径向方向通导能力的且在雾化过程中和在被雾化液体中基本稳定地保持其形态的多孔体,
该超声雾化片包括压电陶瓷板,该压电陶瓷板的相对的两表面上或/和相对的两表面之间设置有相对的电极作为压电活性区,或者该压电陶瓷板的表面上或/和表面下层内设置有相邻的叉指电极成为压电活性区。
2.根据权利要求1所述的电子烟装置,其特征在于所述电极间施加交流电可使所述超声雾化片以其厚度方向振动。
3.根据权利要求1所述的电子烟装置,其特征在于所述的压电陶瓷板是单个压电陶瓷片,或者是由两个或三个或更多个压电陶瓷片/层形成的层叠体。
4.根据权利要求1所述的电子烟装置,其特征在于所述的压电陶瓷板包括至少将两个压电陶瓷层层叠起来的叠层体、设置在叠层体的正表面和背表面上的主表面电极、位于每个陶瓷层之间的内部电极,这里所有陶瓷层在沿厚度方向的相同方向上极化,叠层体响应于主表面电极与内部电极之间所施加的交流电以弯曲模式整个地振动。
5.根据权利要求1所述的电子烟装置,其特征在于所述的压电陶瓷板为主要由两个压电陶瓷片/层形成的层叠体,两压电陶瓷片/层间设有一内电极,两个外侧面设有两个外侧电极且相通,该内电极与两个外侧电极绝缘,该内电极与外侧电极间施加交流电可使其以其厚度方向振动。
6.根据权利要求1所述的电子烟装置,其特征在于所述多孔体设置在所述超声雾化片表面上。
7.根据权利要求1所述的电子烟装置,其特征在于还包括容器壁体,所述容器壁体自行形成有容积的容器,所述超声雾化片及所述多孔体不介于容器形成,所述超声雾化片部分或全部设置在容器外侧,所述多孔体部分或全部设置在所述超声雾化片向容器外侧的表面上,所述多孔体与该容器相通,所述超声雾化片和/或所述多孔体被或不被该容器壁体夹持。
8.根据权利要求1至7任意之一所述的电子烟装置,其特征在于该电子烟装置还包括加热组件,该加热组件对所述的超声雾化器雾化出的烟雾加热。
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2020
- 2020-07-18 CN CN202121784380.4U patent/CN217218160U/zh active Active
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