CN220143060U - 微液滴生成装置及应用设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种微液滴生成装置及应用设备，微液滴生成装置包括：容器，所述容器内容置有工作液体；气泡生成装置，至少部分浸没在所述工作液体中，用于在所述工作液体中生成气泡，所述气泡用于在其上浮至所述工作液体的液面上且无法被支撑时破裂而生成微液滴；粒径调节装置，用于通过调整所述工作液体的温度、所述工作液体的种类之中的至少一种，来调整生成的所述气泡的粒径，以通过调整所述气泡的粒径来调整生成的所述微液滴的粒径。本申请提供的微液滴生成装置及应用设备，通过生成的气泡破裂而生成微液滴，能够采用单一液体工作介质稳定生成粒径相对可控的微液滴。

Description

微液滴生成装置及应用设备

技术领域

本实用新型涉及微液滴生成技术领域，尤其涉及一种微液滴生成装置及应用设备。

背景技术

相关技术中，有使用微流控技术来生成微液滴的方案，也有使用常规喷头来生成微液滴的方案。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

使用微流控技术来生成微液滴的方案，需要采用两种互不相溶的液体工作介质才能生成微液滴，无法采用单一液体工作介质来生成微液滴；

使用常规喷头来生成微液滴的方案，需要利用压力推动例如单一液体工作介质之类的流体运动生成液柱，由液柱生成微液滴；虽然液柱可以生成微液滴，但是由液柱生成微液滴是一个随机过程，因此生成的微液滴的粒径不可控且不稳定。

综上所述，如何实现采用单一液体工作介质稳定生成粒径相对可控的微液滴，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种微液滴生成装置及应用设备，能够采用单一液体工作介质稳定生成粒径相对可控的微液滴。

第一方面，本申请提供一种微液滴生成装置，所述微液滴生成装置包括：

容器，所述容器内容置有工作液体；

气泡生成装置，至少部分浸没在所述工作液体中，用于在所述工作液体中生成气泡，所述气泡用于在其上浮至所述工作液体的液面上且无法被支撑时破裂而生成微液滴；

粒径调节装置，用于通过调整所述工作液体的温度、所述工作液体的种类之中的至少一种，来调整生成的所述气泡的粒径，以通过调整所述气泡的粒径来调整生成的所述微液滴的粒径。

由上可知，本申请提供的微液滴生成装置至少具有以下优点：

本申请提供的微液滴生成装置可采用单一液体工作介质稳定生成粒径相对可控的微液滴。具体的，本申请提供的微液滴生成装置中，通过气泡生成装置在工作液体中生成气泡，气泡可上浮至工作液体的液面上，当气泡无法被支撑时，气泡会在工作液体的液面上破裂，从而生成微液滴，并且至少可通过调整工作液体的温度和/或种类来调整生成的气泡的粒径，进而可通过调整气泡的粒径来调整生成的微液滴的粒径，如此，控制气泡的粒径，即可稳定生成粒径相对可控的微液滴，实现采用单一液体工作介质稳定生成粒径相对可控的微液滴。

另一方面，本申请提供的微液滴生成装置中，由于生成的气泡在无法被支撑时会在工作液体的液面上破裂而生成微液滴，因此生成的微液滴不是在液相中，而是在气相中，更加易于获取。

在一种可能的设计中，所述气泡生成装置包括：

气泡发生器，浸没在所述工作液体中，所述气泡发生器设有至少一条排气通道；

气源，设置于所述容器外，所述气源与所述排气通道接通，所述气源用于向所述排气通道内输送不凝性气体。

在一种可能的设计中，所述气泡生成装置还包括流量调节装置，所述流量调节装置分别与所述气源和所述排气通道接通，所述流量控制装置用于调节所述气源向所述排气通道输送的气体流量。

在一种可能的设计中，所述排气通道的内径为0.2-2000μm。

在一种可能的设计中，所述排气通道沿第一方向延伸设置。

在一种可能的设计中，所述气泡生成装置包括发热件，所述发热件至少部分浸没在所述工作液体中，所述发热件用于加热所述工作液体，以在所述工作液体中产生所述气泡。

第二方面，本申请提供一种应用设备，所述应用设备包括第一方面任一项所述的微液滴生成装置。

由于本申请提供的应用设备包含所述的微液滴生成装置，因此本申请提供的应用设备具有与所述的微液滴生成装置相同的优点，在此不再累述。

本申请实施例的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请实施例的目的和其他优点在说明书以及附图所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1为本申请一实施例提供的微液滴生成方法的流程示意图；

图2为本申请一实施例提供的微液滴生成装置的结构示意图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为本申请一实施例提供的气泡发生器的结构示意图。

附图标记：

100、微液滴生成装置；

110、气泡；

120、微液滴；

1、容器；

11、工作液体；

2、气泡生成装置；

21、气源；

22、气泡发生器；

221、排气通道。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“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”“轴向”“径向”“周向”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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

微液滴指的是粒径在微米级别的液滴，目前，微液滴在生化实验、疾病检测、喷墨打印、纳米电路印刷、3D打印、微电子器件制备、液滴定向输运、喷雾系统、冷却系统、燃烧引擎、热传导、医学分析、药物制备等领域中具有广泛的应用。

其中：

现有技术中有使用微流控(Microfluidics)技术来生成微液滴的方案，微流控技术需要使用微流芯片(或称为微流控芯片)，微流芯片中设置有直径为数十到数百微米的微流控通道。具体的，当两种互不相溶的液体在微流芯片中两条相连通的微流控通道的交界处中流动时，在液界面张力和剪切力的作用下，其中一相流体会形成高度均一的间断流，即微液滴。但是，这种微液滴生成方案需要采用两种互不相溶的液体工作介质才能生成微液滴，无法采用单一液体工作介质来生成微液滴，而且生成的微液滴是在液相中，而不是在气相中，也不利于获取。

现有技术中也有使用常规喷头(如压电喷头)来生成微液滴的方案，这种方案是使用常规喷头利用压力推动流体(例如单一液体工作介质)运动来生成微液滴。具体的，使用常规喷头利用压力推动流体(例如单一液体工作介质)运动，会生成液柱，生成的液柱的顶端又会生成微液滴，如此，实现生成微液滴。但是，由液柱生成微液滴是一个随机过程，造成液柱顶端生成的微液滴的粒径不可控且不稳定，因此这种微液滴生成方案会存在生成的微液滴粒径不可控且不稳定的问题。

因此，现有技术中存在无法采用单一液体工作介质稳定生成粒径相对可控的微液滴的问题。

基于此，本申请提供一种微液滴生成方法、微液滴生成装置及应用设备，能够采用单一液体工作介质稳定生成粒径相对可控的微液滴。

下面对微液滴生成方法、微液滴生成装置及应用设备的具体实施例进行说明。

第一方面，本申请实施例提供一种微液滴生成方法，请参阅图1，微液滴生成方法包括如下步骤：

S1：提供一种微液滴生成装置，该微液滴生成装置包括：容置有工作液体的容器，至少部分浸没在工作液体中的气泡生成装置；

S2：通过气泡生成装置在工作液体中生成气泡；

S3：气泡至少因浮力作用而上浮至工作液体的液面上；

S4：气泡在无法被支撑时，在工作液体的液面上破裂而生成微液滴；

其中：可通过调整工作液体的温度、工作液体的种类之中的至少一种，来调整生成的气泡的粒径，以通过调整气泡的粒径来调整生成的微液滴的粒径。

需要说明的是，通过气泡生成装置在工作液体中生成的气泡，会具有初始运动速度，这个初始运动速度可能为零，也可能不为零，并且气泡还会受到浮力的作用，因此气泡至少会因浮力作用而上浮至工作液体的液面上，并可在液面上漂浮，当气泡在无法被支撑时，例如当气泡内部的压强与气泡外部的压强一致时，气泡周围形成褶皱，导致结构不稳定，这种情况下气泡将无法被支撑，气泡会在工作液体的液面上破裂，气泡破裂生成微液滴。由于微液滴是气泡破裂而生成的，在气泡的粒径确定的情况下，由气泡破裂而生成的微液滴的粒径也是确定的(例如通过大量实验的数据建立气泡的粒径与生成微液滴的粒径之间的对应关系表，如此，可根据气泡的粒径查表确定微液滴的粒径)，因此改变气泡的粒径，就可改变微液滴的粒径。具体的，由于在工作液体中生成的气泡的粒径会受工作液体的温度影响，以水为例：在水沸腾时生成的气泡的粒径会大于在水未达到沸腾时(例如水温为80℃时)生成的气泡的粒径，因此通过气泡生成装置在不同温度的工作液体中生成气泡的粒径会不相同。并且，在工作液体中生成的气泡的粒径也会受工作液体本身性质影响，以水和液态金属为例：相同温度下，在水中生成的气泡的粒径与在液态金属中生成的气泡的粒径不相同，因此通过气泡生成装置在不同种类的工作液体中生成气泡的粒径会不相同。也就是说，本申请可以通过调整工作液体的温度和/或种类，来调整在工作液体中生成气泡的粒径，从而通过调整气泡的粒径实现调整生成微液滴的粒径。

由上可知，本申请提供的微液滴生成方法，可采用单一液体工作介质稳定生成粒径相对可控的微液滴。具体的，本申请提供的微液滴生成方法中，可通过气泡生成装置在工作液体(单一液体工作介质)中生成气泡，气泡可上浮至工作液体的液面上，当气泡无法被支撑时，气泡会在工作液体的液面上发生破裂而生成微液滴，并且至少可通过调整工作液体的温度和/或种类来调整生成的气泡的粒径，进而可通过调整气泡的粒径来调整生成的微液滴的粒径，如此，控制气泡的粒径，即可稳定生成粒径相对可控的微液滴，实现采用单一液体工作介质稳定生成粒径相对可控的微液滴。

另一方面，本申请提供的微液滴生成方法，由于生成的气泡在无法被支撑时会在工作液体的液面上破裂而生成微液滴，因此生成的微液滴不是在液相中，而是在气相中，更加易于获取。

在其中一个实施例中，请参阅图1和图2，在步骤S1提供的微液滴生成装置中，容器可以是箱体、桶体等结构，即，可采用箱体、桶体等结构作为容器来容置工作液体，具体可根据实际需求而定，并且，容器内容置的工作液体的成分可以根据场景的不同灵活选择，例如：工作液体可以采用水、液态金属、有机溶剂、去离子水、R134a(四氟乙烷)等单一液体工作介质或包含上述成分中任意一项的混合液体工作介质等。

在其中一个实施例中，请参阅图1和图2，在步骤S2中，可以通过能够向工作液体中输送气体的气泡生成装置在工作液体中生成气泡。具体的，气泡生成装置包括能够向工作液体中输送气体的结构，进一步地气泡生成装置包括能够向工作液体中输送不凝性气体的结构。这里的不凝性气体指的是：在临界温度以上时，其不能通过等温压缩液化的气体，不凝性气体通入工作液体中后不会被压缩，以保障生成的气泡的稳定性。前述不凝性气体可以采用过滤后的空气、氮气或氩气等惰性气体。

进一步地，该气泡生成装置可以设置流量调节装置，以调节气体流量。

气泡生成装置输送的不凝性气体通入工作液体中后，能够在工作液体内部生成气泡，气泡的粒径及生成频率等参数可以通过调整气泡生成装置的气体流量来调节。在工作液体中生成的气泡，至少会因浮力作用而上浮至工作液体的液面上，示例性的，当气泡内部的压强与气泡外部的压强一致时，气泡会在液面上发生破裂，从而生成微液滴。需要注意的是，单个气泡破裂时生成的微液滴可以是单滴，也可以是多滴，如此，可以对气泡的粒径、工作液体的液体表面张力等因素进行调节来控制生成微液滴的数量及溅射方向。

在其中一个实施例中，在步骤S2中，通过气泡生成装置在工作液体中生成气泡，包括：

通过气泡生成装置向工作液体中输送不凝性气体，以在工作液体中生成气泡。

进一步地，通过气泡生成装置向工作液体中输送不凝性气体，以在工作液体中生成气泡，包括：

通过外部气源向气泡生成装置输送不凝性气体，使得气泡生成装置在工作液体中生成至少一个气泡；

其中：

通过外部气源向气泡生成装置输送不凝性气体，包括：

调节外部气源向气泡生成装置输送的气体流量，使得气泡生成装置连续地生成多个气泡或间隔地生成单个气泡。

具体的，气泡生成装置包括气泡发生器，该气泡发生器浸没在工作液体中，该气泡发生器设有至少一条排气通道，且排气通道可与外部气源接通。如此，可通过外部气源向排气通道内输送不凝性气体，使得气泡发生器在工作液体中生成气泡，由于气泡发生器设有至少一条排气通道，因此气泡发生器一次可以在工作液体中生成至少一个气泡。

也就是说，所述的通过外部气源向气泡生成装置输送不凝性气体，使得气泡生成装置在工作液体中生成至少一个气泡，包括：

通过外部气源向气泡发生器的排气通道内输送不凝性气体，使得气泡发生器在工作液体中生成至少一个气泡。其中，可通过调整排气通道的内径、工作液体的温度、工作液体的种类之中的至少一种，来调整气泡的粒径。

需要说明的是，在工作液体中设置具有排气通道的气泡发生器，气泡发生器可以是仅设有一条排气通道的针管结构，例如由石英玻璃、陶瓷或金属等材料制成的微针头等；气泡发生器也可以是设有多条排气通道的结构，例如喷头阵列、与空腔连接的多孔板结构等。将气泡发生器的排气通道与外部气源接通，由外部气源向气泡发生器的排气通道内输送不凝性气体，以在排气通道的输出端部形成气泡，从而可使得气泡发生器在工作液体中生成至少一个气泡。

需要说明的是，气泡发生器的可以是一个，也可以是两个或者两个以上，具体根据实际需求进行选择，本申请并不做限定，如此，可根据需求灵活调整气泡发生器的数量，方便于调节单位时间内气泡的生成数量以及生成效率。

在一个具体的实施例中，请参阅2和图4，本实施例在工作液体中设置了仅设有一条排气通道的气泡发生器，该气泡发生器可以是由石英玻璃、陶瓷或金属等材料制成的微针头。外部气源与该气泡发生器的排气通道的一端连接并可向排气通道内输送不凝性气体，即，外部气源与该气泡发生器的排气通道的一端接通，该气泡发生器的排气通道的内径可以是0.2-200μm，当外部气源向排气通道内输送气体时，在排气通道的输出端部上(即排气通道不与外部气源连接的一端)会生成气泡。气泡发生器可以通过固定件(附图中未示出)稳定地设置在工作液体内，因为气泡发生器可以稳定地设置于工作液体内，所以气泡的生成位置可以被限定在一定范围，当气泡从排气通道的输出端部脱离，即，当气泡从气泡发生器上脱离后，由于气泡具有初始运动速度，并且气泡受浮力作用，气泡会上浮至工作液体的液面上，因为气泡可以在同一位置生成，所以气泡上浮后也会在液面的一定范围内发生破裂，如此，气泡破裂时生成的微液滴也会溅射在预定范围内。本实施例通过设置仅设有一条排气通道的气泡发生器，提高了气泡生成位置的可控性，间接提高了微液滴位置的可控性，并且微液滴能够以一定速度向上脱离工作液体的液面，即生成的微液滴不是在液相中，而是在气相中，进而提高了微液滴收集过程的便利性。

在另一个具体的实施例中，本实施例在工作液体中设置了设有多条排气通道的气泡发生器，该气泡发生器可以采用喷头阵列。具体的，喷头阵列具有多个排气通道，排气通道的内径在微米级别，排气通道的内径可以是0.2-200μm。通过外部气源向喷头阵列的所有排气通道输送气体，喷头阵列上各个排气通道的输出端部均能生成气泡，如此，可一次在工作液体中生成多个气泡。本实施例通过设置设有多条排气通道的气泡发生器，提升了气泡的生成效率，进而提高微液滴的生成效率。

在其中一个实施例中，所述的通过外部气源向气泡发生器的排气通道内输送不凝性气体，包括：

调节外部气源向排气通道内输送的气体流量，使得排气通道连续地生成多个气泡或间隔地生成单个气泡。

需要说明的是，外部气源可以通过电动阀门等流量调节装置来调整向气泡发生器的排气通道输送的气体流量。当需要间隔地生成单个气泡时，可以利用流量调节装置控制外部气源向气泡发生器的其中一个排气通道内输送产生一个气泡所需要的气体量，随后即停止输送气体，当气泡从气泡发生器脱离后，再重新向气泡发生器输送气体；当需要连续地生成多个气泡时，可以利用流量调节装置控制外部气源向气泡发生器以稳定的流量持续输送气体，从而使得气泡发生器的排气通道连续地生成多个气泡。

本实施例通过调节外部气源向气泡发生器的排气通道输送的气体流量，来控制单位时间内生成气泡的数量，以及控制生成的气泡的初始运动速度，进而控制微液滴的生成速率和生成数量，进一步提高了微液滴的可控性。可以理解的是，在气体流量大的情况下生成的气泡的初始运动速度会大于在气体流量小的情况下生成的气泡的初始运动速度。

在其中一个实施例中，可以通过调节工作液体的温度，来改变气泡的运动速度，从而控制微液滴的生成速率和生成数量。可以理解的是，在另一些实施例中，可以通过改变工作液体的气液界面的界面性质，即，改变工作液体的液体表面张力，例如采用不同种类的工作液体，来控制微液滴的生成速率和生成数量。

在其中一个实施例中，在步骤S2中，通过气泡生成装置在工作液体中生成气泡，包括：

通过气泡生成装置加热工作液体，以在工作液体中生成气泡。

通过气泡生成装置加热工作液体，可以使溶解在工作液体中的气体析出，析出的气体能够在工作液体中形成气泡，从而实现在工作液体中生成气泡。具体的，气泡生成装置包括发热件，发热件至少部分浸没在工作液体中。也就是说，所述的通过气泡生成装置加热工作液体，以在工作液体中生成气泡，包括：

通过发热件加热工作液体，以在工作液体中生成气泡。

其中，可通过调整工作液体的温度、工作液体的种类之中的至少一种，来调整气泡的粒径。

在其中一个实施例中，气泡的粒径为30-5000μm，即，在工作液体中生成的气泡的粒径为30-5000μm。

需要说明的是，气泡的粒径可以为30μm、100μm、500μm、1000μm、2000μm、3000μm、4000μm、5000μm等，具体可根据需要调整排气通道的内径或工作液体的温度或工作液体的种类等参数，来生成所需粒径的气泡。示例性的，通过调整排气通道的内径或对气泡发生器进行浸润性处理，可以调节气泡的粒径，进而灵活调控生成微液滴的粒径。

在其中一个实施例中，微液滴的粒径为10-500μm，即，通过气泡破裂而生成的微液滴的粒径为10-500μm。

需要说明的是，微液滴的粒径可以为10μm、50μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm等。根据需求的不同可以调整气泡的粒径、工作液体的种类等参数来获得不同粒径的微液滴。

在其中一个实施例中，工作液体为单一液体工作介质，示例性的，如水、液态金属、有机溶剂、去离子水、R134a(四氟乙烷)等。可以理解的是，在另一些实施例中，工作液体可以为混合液体工作介质，示例性的，如包含水、液态金属、有机溶剂、去离子水、R134a(四氟乙烷)等成分中任意一项的混合液体。

第二方面，本申请实施例提供一种微液滴生成装置100，微液滴生成装置100包括：

容器1，容器1内容置有工作液体11；

气泡生成装置2，气泡生成装置2至少部分浸没在工作液体11；

其中：气泡生成装置2用于在工作液体11中生成气泡110，气泡110用于在其上浮至工作液体11的液面上且无法被支撑时破裂而生成微液滴120；

可通过调整工作液体11的温度、工作液体11的种类之中的至少一种，来调整生成的气泡110的粒径，以通过调整气泡110的粒径来调整生成的微液滴120的粒径；

进一步地，微液滴生成装置100还包括粒径调节装置(附图中未示出)，用于通过调整所述工作液体的温度、所述工作液体的种类之中的至少一种，来调整生成的所述气泡的粒径，以通过调整所述气泡的粒径来调整生成的所述微液滴的粒径。

需要说明的是，本申请提供的微液滴生成装置100，将气泡生成装置2至少部分地设置于一容置有工作液体11的容器1内，并且使气泡生成装置2至少部分地浸没在工作液体11中，如此，可通过操作气泡生成装置2，实现在工作液体11中生成气泡110，并且生成的气泡110会具有初始运动速度，这个初始运动速度可能为零，也可能不为零，由于气泡110具有初始运动速度，并且气泡110受浮力作用，因此气泡110至少会因浮力作用而从工作液体11内部上浮至工作液体11的液面上，并可在液面上漂浮，当气泡110在无法被支撑时，例如当气泡110内部的压强与气泡110外部的压强一致时，气泡110周围形成褶皱，导致结构不稳定，这种情况下气泡110无法被支撑，气泡110会在工作液体11的液面上破裂，气泡110破裂生成微液滴120。由于微液滴120是气泡110破裂而生成的，在气泡110的粒径确定的情况下，由气泡110破裂而生成的微液滴120的粒径也是确定的(例如通过大量实验的数据建立气泡110的粒径与生成微液滴120的粒径之间的对应关系表，如此，可根据气泡110的粒径查表确定微液滴120的粒径)，因此改变气泡110的粒径，就可改变微液滴120的粒径。具体的，由于在工作液体11中生成的气泡110的粒径会受工作液体11的温度影响，以水为例：在水沸腾时生成的气泡的粒径会大于在水未达到沸腾时(例如水温为80℃时)生成的气泡的粒径，因此通过气泡生成装置2在不同温度的工作液体11中生成气泡110的粒径会不相同。并且，在工作液体11中生成的气泡110的粒径也会受工作液体11本身性质影响，以水和液态金属为例：相同温度下，在水中生成的气泡的粒径与在液态金属中生成的气泡的粒径不相同，因此通过气泡生成装置2在不同种类的工作液体11中生成气泡110的粒径会不相同。也就是说，本申请可以通过调整工作液体11的温度和/或种类，来调整在工作液体11中生成气泡110的粒径，从而通过调整气泡110的粒径实现调整生成微液滴120的粒径。

需要说明的是，在一些实施例中，粒径调节装置可采用加热件，该加热件至少部分浸没在工作液体中，通过加热件对工作液体进行加热，以调整工作液体的温度，可通过气泡生成装置2在不同温度的工作液体11中生成不同粒径的气泡110，从而能够通过工作液体11的温度，实现调整生成的气泡110的粒径。在另一些实施例中，粒径调节装置可采用液体切换装置，通过液体切换装置调整容器内的工作液体11的种类；示例性的，该液体切换装置可以包括喷淋清洗组件、液体排出组件、液体输送组件，喷淋清洗组件用于清洗容器1的内部，以避免在调整工作液体11的种类时，前后两种不同的工作液体11发生混合，液体排出组件可采用水泵、管路、接液器件连接构成，在调整工作液体11的种类时，可通过液体排出组件抽干容器1内的要被替换的工作液体11，液体输送组件可采用水泵、管路、储液器件连接构成，在调整工作液体11的种类时，可通过液体输送组件将新的工作液体11输送至容器1内，具体的，调整工作液体11的种类的过程可以是：通过液体排出组件抽干容器1内的工作液体11，再通过喷淋清洗组件清洗容器1的内部，待容器1干燥后，通过液体输送组件将新的工作液体11输送至容器1内，如此，即可完成一次工作液体11的种类调整。

由上可知，本申请提供的微液滴生成装置100，可采用单一液体工作介质稳定生成粒径相对可控的微液滴。具体的，本申请提供的微液滴生成装置100中，通过气泡生成装置2在工作液体11(单一液体工作介质)中生成气泡110，气泡110可上浮至工作液体11的液面上，当气泡110无法被支撑时，气泡110会在工作液体11的液面上发生破裂而生成微液滴120，并且至少可通过调整工作液体11的温度和/或种类来调整生成的气泡110的粒径，进而可通过调整气泡110的粒径来调整生成的微液滴120的粒径，如此，控制气泡110的粒径，即可稳定生成粒径相对可控的微液滴120，实现采用单一液体工作介质稳定生成粒径相对可控的微液滴。

另一方面，本申请提供的微液滴生成装置100，由于生成的气泡110在无法被支撑时会在工作液体11的液面上破裂而生成微液滴120，因此生成的微液滴120不是在液相中，而是在气相中，更加易于获取。

在其中一个实施例中，请参阅图2及图3，容器1可以是箱体、桶体等结构，即，可采用箱体、桶体等结构作为容器来容置工作液体11，具体可根据实际需求而定，并且，容器1内容置的工作液体11的成分可以根据场景的不同灵活选择，例如：工作液体11可以采用水、液态金属、有机溶剂、去离子水、R134a(四氟乙烷)等单一液体工作介质或包含上述成分中任意一项的混合液体工作介质等。

在其中一个实施例中，气泡生成装置2包括：

气泡发生器22，浸没在工作液体11中，气泡发生器11设有至少一条排气通道221；

气源21，设置于容器1外，气源21与排气通道221接通，气源21用于向排气通道221输送不凝性气体。

具体的，气源21包括气泵、注射泵等能输出气体的装置。示例性的，将气泵与排气通道221接通，通过气泵向排气通道221内输送不凝性气体，以使得气泡发生器22在工作液体11中生成气泡110。

需要说明的是，这里的不凝性气体指的是：在临界温度以上时，其不能通过等温压缩液化的气体，不凝性气体通入工作液体11中后不会被压缩，以保障生成的气泡110的稳定性。前述不凝性气体可以采用过滤后的空气、氮气或氩气等惰性气体。气源21输送的气体经排气通道221通入工作液体11中，并在工作液体11中产生气泡110，气泡110的粒径及生成频率等参数可以通过调整气体发生装置的出气流量来调节。工作液体11内的气泡110具有初始运动速度，并且气泡110受浮力作用，气泡110会上升至工作液体11的液面上，并在液面上破裂而生成微液滴120

需要说明的是，气泡发生器22的可以是一个，也可以是两个或者两个以上，具体根据实际需求进行选择，本申请并不做限定，如此，可根据需求灵活调整气泡发生器22的数量，方便于调节单位时间内气泡110的生成数量以及生成效率。

本申请提供的微液滴生成装置100，能在工作液体11内产生气泡110，工作液体11可以采用单一液体工作介质，也可以采用混合液体工作介质，气泡110上浮至工作液体的液面上发生破裂而生成微液滴120。相比于现有的使用常规喷头生成微液滴的微液滴生成装置，本申请提供的微液滴生成装置100只需控制气泡110的粒径，就可以稳定生成与喷头的孔径相当或更小的微液滴120，稳定性与可控性更好，且降低了微液滴的生成难度，并且本申请提供的微液滴生成装置100所用的设备简便，可以降低微液滴生成成本。

在一个具体的实施例中，请参阅图2和图4，气泡发生器22采用仅设有一条排气通道221的微针头，气源21与微针头的排气通道221的一端连接并可向排气通道221内输送不凝性气体，即，气源21与排气通道221的一端接通，当气源21向排气通道221内输送气体时，在排气通道221的输出端部上(即排气通道221不与气源21连接的一端)会生成气泡110。微针头可以通过固定件(附图中未示出)稳定地设置在工作液体11内，因为微针头可以稳定地设置于工作液体11内，所以气泡110的生成位置可以被限定在一定范围，当气泡110从排气通道221的输出端部脱离，由于气泡110具有初始运动速度，并且气泡110受浮力作用，气泡110会上浮至工作液体11的液面上，因为气泡110可以在同一位置生成，所以气泡110上浮后也会在液面的一定范围内破裂，如此，气泡110破裂时生成的微液滴120也会溅射在预定范围内。本实施例通过设置仅设有一条排气通道221的气泡发生器22，提高了气泡110生成位置的可控性，间接提高了微液滴120位置的可控性，并且微液滴120能够以一定速度向上脱离工作液体11的液面，即生成的微液滴120不是在液相中，而是在气相中，进而提高了微液滴120收集过程的便利性。

在另一个具体的实施例中，气泡发生器22采用设有多条排气通道221的气泡发生器，例如喷头阵列，气源21与喷头阵列的排气通道221接通，通过气源21向喷头阵列的各个有排气通道221输送气体，喷头阵列上各个排气通道221的输出端部均能生成气泡110，如此，可一次在工作液体11中生成多个气泡110。本实施例通过设置设有多条排气通道221的气泡发生器，提高了单位时间内气泡110的生成数量和生成效率，进而提高了单位时间内微液滴120的生成数量和生成效率。

在其中一个实施例中，气泡生成装置2还包括流量控制装置，流量调节装置分别与气源21和排气通道221接通，流量控制装置用于调节气源21向气泡发生器22的排气通道221输送的气体流量。

以下给出流量控制装置的具体结构示例：流量控制装置包括控制单元及与控制单元分别连接的比例阀和质量流量传感器。流量控制装置通过采用质量流量传感器实时测量气源21向工作液体11内通入的气体的流量，并使控制单元对流量信息进行处理后向安装在气源21上的比例阀发出控制命令，由比例阀对气体的流量进行调节。

本实施例通过流量控制装置调节气源21向工作液体11输送的气体流量，从而控制单位时间内生成气泡110的数量，以及控制生成的气泡110的初始运动速度，进而控制微液滴120的生成速率和生成数量，提高了微液滴120的可控性。

在其中一个实施例中，气泡发生器22设置有至少一个排气通道221，排气通道221的一端与气源21接通，排气通道221的另一端浸没在工作液体11中，气源21输出的气体可经排气通道221输入工作液体11中，以在工作液体11中生成气泡110。

请参阅图4，当气泡发生器22仅设置单个排气通道221时，气泡发生器22可以设置为针管结构，例如微针头，气源21与排气通道221的一端连接并可向排气通道221内输送不凝性气体，即，气源21与排气通道221的一端接通，输入排气通道221的气体，可从排气通道221的另一端排出，并可在工作液体11中生成气泡110。气泡发生器22可以通过固定件(附图中未示出)稳定地设置在工作液体11中，因为气泡发生器22可以稳定地设置于工作液体11中，所以气泡110的生成位置可以被限定，因此本申请的气泡110可以只在一个位置生成，气泡110的位置可控性较高，当气泡发生器22固定安装好后，从气泡发生器22上脱离的气泡110至少受浮力作用，气泡110会上浮至工作液体11的液面上，当气泡110在无法被支撑时，例如当气泡110内部的压强与气泡110外部的压强一致时，气泡110周围会形成褶皱，导致气泡110的结构不稳定，这种情况下气泡110将无法被支撑，气泡110会在工作液体11的液面上破裂而生成微液滴120，因为气泡110可以在同一位置生成，所以气泡110上浮后是在液面的一定范围内发生破裂，如此，气泡110破裂时生成的微液滴120也是在一个预定的范围内，微液滴120的生成位置可控性更高，并且由气泡110破裂而生成的微液滴120能够以一定速度向上脱离工作液体11的液面，从而有利于收集微液滴120，进而提高了微液滴120收集过程的便利性。

当气泡发生器22设置有多个排气通道时，发泡件22可以设置为类似于莲蓬头的结构，例如气泡发生器22采用喷头阵列，气源21与喷头阵列连接，并可向喷头阵列的各个排气通道221内输送不凝性气体，即，气源21与各个排气通道221接通，气源21输送到排气通道221的气体，可从排气通道221的输出端部排出并在工作液体11中生成气泡110，本方案中可在多个位置生成气泡110，气泡110的生成效率较高，有利于在单位时间内提高微液滴120的生成数量和生成效率。

在其中一个实施例中，排气通道221的内径为0.2-2000μm。

需要说明的是，排气通道221的内径可以为0.2μm、1μm、10μm、50μm、100μm、150μm、200μm、500μm、800μm、1000μm、1500μm、2000μm等，通过调整排气通道221的内径可以控制气泡发生器22生成的气泡110的粒径，且排气通道221的内径与气泡110的粒径正相关。

在其中一个实施例中，排气通道221均沿第一方向延伸设置。请参阅图2，图示实施例中，气泡发生器22及排气通道221均沿竖直方向延伸设置，即第一方向可以是竖直方向。在另一些实施例中，第一方向还可以是与竖直方向形成一定夹角(如1°、5°等夹角)的倾斜方向等，具体本申请不做赘述及特别限定。

请参阅图2，气源21可以与排气通道221下端的开口连接，气源21向排气通道221内输送的气体沿排气通道221流动并在排气通道221上端的开口处形成气泡110，以在工作液体11中生成气泡110。本实施例中气泡发生器22及排气通道221的设置方式能使得气体排出时更加顺畅，且使得在排气通道221端部生成的气泡110更易与气泡发生器22分离。

在其中一个实施例中，气泡生成装置2包括发热件(附图未示出)，发热件至少部分浸没在工作液体11中，发热件用于加热工作液体11，以在工作液体11中产生气泡110。

示例性的，发热件可以采用电阻丝加热装置、半导体加热片及红外加热装置等任意能对工作液体11采用接触或者非接触方式加热的装置或者结构，在此不作详述及限定。

本实施例中，发热件至少部分浸没在工作液体11中，通过发热件加热工作液体11，可是使得溶解在工作液体11中的气体析出，并在工作液体11中生成气泡110，气泡110具有初始运动速度，并且气泡110受浮力作用，气泡110可以上浮至工作液体11的液面上，并在液面处破裂而生成微液滴120。

在其中一个实施例中，可以通过调节工作液体11的温度，来改变气泡110的运动速度，从而控制微液滴120的生成速率和生成数量。可以理解的是，在另一些实施例中，可以通过改变工作液体11的气液界面的界面性质，即，改变工作液体11的液体表面张力，例如采用不同种类的工作液体11，来控制微液滴120的生成速率和生成数量。

在其中一个实施例中，微液滴生成装置100还包括与容器1连接的循环组件，循环组件用于实现工作液体11的循环利用。

循环组件包括收集口、气液分离器以及一端通入容器1内部的回流口，收集口以及回流口均通过管路与气液分离器连通。在容器1内吸热汽化的工作液体11能够从收集口沿管路进入气液分离器中，汽化的工作液体11在输送过程中能够重新液化并储存在气液分离器中，再通过回流口重新进入容器1内部，进而实现工作液体11的循环利用，降低成本。循环组件至少可以应用于两种情况：(1)闭环控制工况：通过加热工作液体使其沸腾生成气泡，这种情况下，循环组件与容器可以采用闭环连接方式，循环组件与容器连接构成一个封闭空间，不易损失工作液体；(2)开环控制工况：循环组件与容器采用开环连接方式，这种情况下，循环组件与容器并没有组合成封闭空间，在生成微液滴的全程没有相变反应发生。

第三方面，本申请提供一种应用设备，应用设备包括上述任一项的微液滴生成装置100。

应用设备可以是微量生化试剂检测设备、疾病检测设备、喷墨打印设备、纳米电路印刷设备、3D打印设备、微电子器件制备设备、液滴定向输运设备、喷雾系统设备、冷却设备、燃料供给设备、热传导设备等。在上述设备中均需要利用微液滴生成装置100将工作液体11转化为粒径在微米级别的微液滴120。应用有上述微液滴生成装置100的应用设备具有与所述的微液滴生成装置100相同的优点，在此不再累述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种微液滴生成装置，其特征在于，包括：

容器，所述容器内容置有工作液体；

气泡生成装置，至少部分浸没在所述工作液体中，用于在所述工作液体中生成气泡，所述气泡用于在其上浮至所述工作液体的液面上且无法被支撑时破裂而生成微液滴；

粒径调节装置，用于通过调整所述工作液体的温度、所述工作液体的种类之中的至少一种，来调整生成的所述气泡的粒径，以通过调整所述气泡的粒径来调整生成的所述微液滴的粒径。

2.根据权利要求1所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述气泡生成装置包括：

气泡发生器，浸没在所述工作液体中，所述气泡发生器设有至少一条排气通道；

气源，设置于所述容器外，所述气源与所述排气通道接通，所述气源用于向所述排气通道内输送不凝性气体。

3.根据权利要求2所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述气泡生成装置还包括流量调节装置，所述流量调节装置分别与所述气源和所述排气通道接通，所述流量调节装置用于调节所述气源向所述排气通道输送的气体流量。

4.根据权利要求2所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述排气通道的内径为0.2-2000μm。

5.根据权利要求2-4任一项所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述排气通道沿第一方向延伸设置。

6.根据权利要求1所述的微液滴生成装置，其特征在于，所述气泡生成装置包括发热件，所述发热件至少部分浸没在所述工作液体中，所述发热件用于加热所述工作液体，以在所述工作液体中产生所述气泡。

7.一种应用设备，其特征在于，所述应用设备包括权利要求1-6任一项所述的微液滴生成装置。