DE112013007315T5

DE112013007315T5 - Zerstäubervorrichtung

Info

Publication number: DE112013007315T5
Application number: DE112013007315.3T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Orita; Takahiro Shirahata; Takahiro Hiramatsu; Hiroshi Kobayashi
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2016-05-19
Also published as: US10456802B2; JPWO2015019468A1; TWI532533B; CN105451891A; JP6158336B2; KR20160029839A; TW201505714A; WO2015019468A1; CN105451891B; US20160158788A1; KR101859304B1

Abstract

Eine Zerstäubervorrichtung (100) entsprechend der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Behälter (1), der eine Lösung (15) und einen Nebelgenerator (2) aufgenommen hat, der aus der Lösung (15) einen Nebel ausbildet. Ein innerer hohler Aufbau (3) liegt in dem Behälter (1). Die Zerstäubervorrichtung (100) führt ein Trägergas in einen Gaszufuhrraum (1H). Die Zerstäubervorrichtung (100) beinhaltet einen Verbindungsabschnitt (5), der darin ausgebildet ist. Der Verbindungsabschnitt (5) verbindet einen Hohlraum (3H) des inneren hohlen Aufbaus (3) und den Gaszufuhrraum (1H).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zerstäubervorrichtung, die eine Lösung in einen feinen Nebel zerstäubt (bildet eine Lösung in einen feinen Nebel aus) und den Nebel nach außen trägt.
Stand der Technik
Die Technik zum Zerstäuben einer Lösung (Ausbilden einer Lösung zu einem Nebel) mit Ultraschallwellen hat eine lange Geschichte und folglich sind verschiedene Techniken, die eine Zerstäubervorrichtung betreffen, erhältlich. Zum Beispiel ist eine Technik zum Übertragen einer zerstäubten Lösung durch Luft durch Verwenden eines Lüfters vorhanden. Vorrichtungen, die einen solchen Lüfter beinhalten, sind günstig und dazu geeignet, einfach große Mengen von Nebel nach außen abzulassen.
Alternativ werden in einigen Fällen Ultraschallzerstäubervorrichtungen in der Herstellung von elektronischen Einrichtungen verwendet. In dem Gebiet des Herstellens von elektronischen Einrichtungen bildet die Ultraschallzerstäubervorrichtung aus einer Lösung einen Nebel unter Verwendung von Ultraschallwellen aus und lässt danach die zerstäubte Lösung nach außen mit einem Trägergas ab. Die Lösung (Nebel), die nach außen getragen wird, wird auf ein Substrat gesprüht, sodass ein dünner Film zum Verwenden in der elektronischen Einrichtung auf dem Substrat deponiert wird.
Die Stand der Technik Dokumente, welche die vorliegende Erfindung betreffen, beinhalten Patentdokumente 1 bis 5.
Mit den Techniken entsprechend der Patentdokumente 1, 2 und 3 wird ein Nebel aus einem Ultraschallzerstäuber durch eine Luft extrahiert, die von einem Lüfter angetrieben wird. Mit den Techniken entsprechend den Patentdokumenten 4 und 5 wird ein Nebel aus einem Ultraschallzerstäuber extrahiert, indem ein Trägergas verwendet wird.
Stand der Technik Dokumente
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 60-162142 (1985)
Patentdokument 2: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 11-123356 (1999)
Patentdokument 3: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2009-28582
Patentdokument 4: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2008-30026
Patentdokument 5: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2011-131140

Darstellung der Erfindung
Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden
In dem Gebiet der elektronischen Einrichtung verursacht die Reaktion zwischen Feuchtigkeit in der Luft und Nebel oder das Eindringen von Staub in die Luft Probleme bei der Filmabscheidung. Folglich ist der Übertrag einer nebeligen Lösung durch die Verwendung eines Lüfters und das Durchführen des Filmabscheideprozesses mit einem solchen Nebel in dem relevanten Gebiet unerwünscht.
In Betrachtung dieser Probleme wird ein hoch-reines Gas (oder gereinigte trockene Luft, die von Staub und Feuchtigkeit gereinigt wurde) als das Trägergas für den Nebel in der oben genannten Ultraschallzerstäubervorrichtung verwendet. Um einen Film durch Sprühen eines Nebels auf ein Substrat abzuscheiden, muss mit Bezug zu der Filmabscheidungseffizienz eine größere Menge des Nebels zu dem Substrat zugeführt werden. Solche großen Mengen von Nebel können zum Beispiel durch Erhöhen der Menge des Trägergases zugeführt werden.
In einem Fall, in dem die Menge des Trägergases zum Transportieren eines Nebels erhöht ist, wird ein Stoß von Nebel auf das Substrat gesprüht. Folglich haftet der Nebel in einigen Fällen weniger effizient an dem Substrat an oder Unregelmäßigkeiten beim Abscheiden des Films werden aufgrund von Turbulenzen in dem Nebelfluss entstehen. Die Verwendung einer großen Menge von hoch-reinem Gas erhöht Kosten.
Folglich hat die vorliegende Erfindung als ein Ziel, eine Zerstäubervorrichtung bereitzustellen, die dazu geeignet ist, große Mengen von Nebel (hoch-konzentrierter Nebel) nach außen mit einer kleineren Menge Trägergas zu transportieren.
Mittel zum Lösen des Problems
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, ist die Zerstäubervorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Zerstäubervorrichtung, die aus einer Lösung einen Nebel ausbildet. Die Zerstäubervorrichtung beinhaltet einen Behälter, der eine Lösung aufnimmt, einen Nebelgenerator, der aus der Lösung einen Nebel ausbildet, und eine innere hohle Struktur, die in dem Behälter liegt und einen hohlen Innenraum aufweist. Die Zerstäubervorrichtung beinhaltet ferner eine Gaszufuhreinheit und einen Verbindungsabschnitt. Die Gaszufuhreinheit liegt in dem Behälter und führt ein Gas zu einem Gaszufuhrraum zu, der durch eine innere Oberfläche des Behälters und eine äußere Oberfläche des hohlen Aufbaus eingeschlossen ist. Der Verbindungsabschnitt verbindet das Hohle des inneren hohlen Aufbaus und den Gaszufuhrraum.
Effekte der Erfindung
Die Zerstäubervorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung beinhaltet den inneren hohlen Aufbau, der in dem Behälter liegt. Die Zerstäubervorrichtung führt ein Gas in den Gaszufuhrraum. Die Zerstäubervorrichtung beinhaltet den Verbindungsabschnitt, der darin ausgebildet ist. Der Verbindungsabschnitt verbindet das Hohle des inneren hohlen Aufbaus und den Gaszufuhrraum.
Folglich füllt das Gas, das in den Gaszufuhrraum zugeführt wird, den Gaszufuhrraum und bewegt sich danach in das Hohle des inneren hohlen Aufbaus durch den Verbindungsabschnitt. Sogar wenn das Gas relativ langsam zu dem Gaszufuhrraum ausgegeben wird, wird das Gas rasend von dem Verbindungsabschnitt ausgegeben. Das heißt, dass die Zerstäubervorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung dazu geeignet ist, eine große Menge einer vernebelten Lösung aus der Zerstäubervorrichtung mit einer kleineren Menge von Gas, das in den Behälter zugeführt wird, auszutragen.
Diese und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detailliete Beschreibung der vorliegenden Erfindung deutlicher, wenn diese zusammen mit den begleitenden Figuren betrachtet werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine Querschnittsansicht, welche die Konfiguration einer Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend einer Ausführungsform darstellt.
2 ist eine Seitenansicht, die eine beispielhafte Konfiguration eines Verbindungsabschnitts 5 darstellt, der einen Nebelherstellungsraum 3H und einen Gaszufuhrraum 1H verbindet.
3 ist eine Seitenansicht, die eine beispielhafte Konfiguration des Verbindungsabschnitts 5 darstellt, der den Nebelherstellungsraum 3H und den Gaszufuhrraum 1H verbindet.
4 ist eine Seitenansicht, die eine beispielhafte Konfiguration des Verbindungsabschnitts 5 darstellt, der den Nebelherstellungsraum 3H und den Gaszufuhrraum 1H verbindet.
5 ist eine Seitenansicht, die eine beispielhafte Konfiguration des Verbindungsabschnitts 5 darstellt, der den Nebelherstellungsraum 3H und den Gaszufuhrraum 1H verbindet.
6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Zustand darstellt, in dem eine Vibrationsebene (Vibrationsplatte) 2p eines Ultraschalloszillators 2 geneigt ist.
7 ist eine Aufsicht, die mehrere Ultraschalloszillatoren 2 darstellt, die in einer ringförmigen Form angeordnet sind.
8 ist eine Ansicht, die experimentelle Daten zum Beschreiben von Effekten der Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der Ausführungsform darstellt.
9 ist eine Querschnittsansicht zum Darstellen der Konfiguration einer Zerstäubervorrichtung 200 eines Zielvergleichs.
10 ist eine Ansicht, die experimentelle Daten für beschreibende Effekte der vorliegenden Erfindung darstellt, die durch Beinhalten der mehreren Ultraschalloszillatoren 2 erhalten wurden.
Beschreibung der Ausführungsform
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zerstäubervorrichtung, die aus einer Lösung einen Nebel ausbildet.
In der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Zerstäubervorrichtung einen Behälter, der eine Lösung aufnimmt und einen Nebelgenerator, der aus der Lösung einen Nebel ausbildet. Die Zerstäubervorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung beinhaltet ferner einen inneren hohlen Aufbau, der in dem Behälter in einer solchen Weise liegt, dass der innere hohle Aufbau in den Behälter eingesetzt ist und einen hohlen Innenraum aufweist. Der innere hohle Aufbau liegt in dem Behälter und entsprechend sind zwei Räume in dem Behälter ausgebildet.
Das heißt, dass der Innenraum des Behälters in einen Hohlraum (Nebelherstellungsraum) des inneren hohlen Aufbaus und einen Raum (Gaszufuhrraum), der durch die innere Oberfläche des Behälters und die äußere Oberfläche des inneren hohlen Aufbaus umgeben ist, geteilt ist. Diese zwei Räume (der Nebelherstellungsraum und der Gaszufuhrraum) sind durch einen Verbindungsabschnitt verbunden, der ein schmaler Durchgang ist.
Die Zerstäubervorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung beinhaltet ferner eine Gaszufuhreinheit, die in dem Behälter liegt. Die Gaszufuhreinheit führt dem Gaszufuhrraum das Gas zu.
Der Nebel, der durch die Zerstäubervorrichtung zerstäubt wurde, wird zu dem Äußeren der Zerstäubervorrichtung ausgegeben, und in anderen Vorrichtungen zum Beispiel als ein Material in der Filmabscheideverarbeitung für elektronische Einrichtungen verwendet (wie FPDs, Solarzellen, LEDs und Monitore mit Touch-Funktion).
Das Folgende beschreibt die Zerstäubervorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den Figuren detailliert.
<Ausführungsform>
1 ist eine Querschnittsansicht, welche die Querschnittskonfiguration der Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet die Zerstäubervorrichtung 100 einen Behälter 1, einen Nebelgenerator 2, einen hohlen inneren Aufbau 3 und eine Gaszufuhreinheit 4. Die Zerstäubervorrichtung 100, die in 1 dargestellt ist, beinhaltet ferner einen Trenner 8, einen Positionsbestimmungssensor 10 für eine Flüssigkeitsoberfläche und eine Lösungszufuhreinheit 11.
Der Behälter 1 kann eine beliebige Form aufweisen, die darin einen Raum ausgebildet aufweist. In der Zerstäubervorrichtung 100, die in 1 dargestellt ist, ist der Behälter 1 im Wesentlichen zylindrisch und ein Raum, der durch die innere umfängliche Seitenoberfläche umgeben ist, ist in dem Behälter 1 ausgebildet. Wie im Folgenden beschrieben, ist eine Lösung in dem Behälter 1 aufgenommen.
In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Nebelgenerator 2 ein Ultraschalloszillator 2, der Ultraschallwellen auf die Lösung in dem Behälter 1 aufbringt, um aus der Lösung einen Nebel auszubilden (Zerstäubung der Lösung). Der Ultraschalloszillator 2 liegt an der unteren Oberfläche des Behälters 1. Ein Ultraschalloszillator 2 kann bereitgestellt sein. Alternativ können zwei oder mehrere Ultraschalloszillatoren 2 bereitgestellt sein. Mit Bezug zu der Beispielkonfiguration in 1 liegen mehrere Ultraschalloszillatoren 2 an der unteren Oberfläche des Behälters 1.
Der innere hohle Aufbau 3 ist der Aufbau, der einen hohlen Innenraum aufweist. Der obere Oberflächenabschnitt des Behälters 1 weist eine Öffnung darin ausgebildet auf. Wie in 1 gezeigt, liegt der innere hohle Aufbau 3 in dem Behälter 1 in einer solchen Weise, dass der innere hohle Aufbau 3 in den Behälter durch die Öffnung eingesetzt ist. Mit dem inneren hohlen Aufbau, der in die Öffnung eingesetzt ist, ist der Abschnitt zwischen dem inneren hohlen Aufbau 3 und dem Behälter luftdicht. Das heißt, dass der Abschnitt zwischen dem inneren hohlen Aufbau 3 und dem Behälter 1 abgedichtet ist.
Der innere hohle Aufbau 3 kann eine beliebige Form aufweisen, die einen hohlen Innenraum ausgebildet aufweist. Mit Bezug zu der Beispielkonfiguration in 1 ist der innere Aufbau 3 tassenförmig und weist keine untere Oberfläche auf. Genauer gesagt beinhaltet der innere hohle Aufbau 3, der in 1 gezeigt ist, einen röhrenförmigen Abschnitt 3A, einen abgeschnittenen Kegelabschnitt 3B und einen zylindrischen Abschnitt 3C.
Der röhrenförmige Abschnitt 3A ist der Durchgangsabschnitt, der eine zylindrische Form aufweist. Der röhrenförmige Abschnitt 3A erstreckt sich von dem Äußeren des Behälters 1 zu dem Inneren des Behälters 1 in einer solchen Weise, dass der röhrenförmige Abschnitt 3A von der oberen Oberfläche des Behälters 1 eingesetzt ist. Genauer gesagt ist der röhrenförmige Abschnitt 3A in einen oberen röhrenförmigen Abschnitt, der außerhalb des Behälters 1 liegt und einen unteren röhrenförmigen Abschnitt, der in dem Behälter 1 liegt, geteilt. Der obere röhrenförmige Abschnitt ist von der äußeren Seite der oberen Oberfläche des Behälters 1 fixiert und der untere röhrenförmige Abschnitt ist von der Innenseite der oberen Oberfläche des Behälters 1 fixiert. Während diese fixiert sind, sind der obere röhrenförmige Abschnitt und der untere röhrenförmige Abschnitt miteinander durch die Öffnung verbunden, die in der oberen Oberfläche des Behälters 1 bereitgestellt ist. Ein Ende des röhrenförmigen Abschnitts 3A ist zum Beispiel mit dem Innenraum einer Abscheidevorrichtung für einen dünnen Film, die außerhalb des Behälters 1 liegt, verbunden. Das andere Ende des röhrenförmigen Abschnitts 3A ist mit der oberen Endseite des abgeschnittenen Kegelabschnitts 3B in dem Behälter 1 verbunden.
Das äußere Erscheinen (die Seitenwandoberfläche) des abgeschnittenen Kegelabschnitts 3B weist eine abgeschnittene Kegelform auf. Der abgeschnittene Kegelabschnitt 3B hat einen Hohlraum in sich ausgebildet. Der abgeschnittene Kegelabschnitt 3B weist eine offene obere Oberfläche und eine offene untere Oberfläche (oder äquivalent weist keine obere Oberfläche und keine untere Oberfläche auf, die den Hohlraum, der innen ausgebildet ist, umgibt). Der abgeschnittene Kegelabschnitt 3B liegt in dem Behälter 1. Wie oben gesagt ist die obere Endseite des abgeschnittenen Kegelabschnitts 3B mit dem anderen Ende des röhrenförmigen Abschnitts 3A verbunden und der untere Endseitenteil des abgeschnittenen Kegelabschnitts 3B ist an der oberen Endseite des zylindrischen Abschnitts 3C verbunden.
Der abgeschnittene Kegelabschnitt 3B hat eine Querschnittsform, die sich von der oberen Endseite zu der unteren Endseite erweitert. Folglich weist die Seitenwand des abgeschnittenen Kegelabschnitts 3B an der oberen Endseite den kleinsten Durchmesser auf (gleich dem Durchmesser des röhrenförmigen Abschnitts 3A). Die Seitenwand des abgeschnittenen Kegelabschnitts 3B an der unteren Endseite weist den größten Durchmesser auf (gleich dem Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 3C). Der Durchmesser der Seitenwand des abgeschnittenen Kegelabschnitts 3B erhöht sich sanft von der oberen Endseite zu der unteren Endseite.
Der zylindrische Abschnitt 3C ist der Abschnitt, der eine zylindrische Form aufweist. Der zylindrische Abschnitt 3C weist eine Höhe auf, die kleiner als die Höhe des abgeschnittenen Kegelabschnitts 3B ist. Wie oben gesagt ist die obere Endseite des zylindrischen Abschnitts 3C in Verbindung mit der unteren Endseite des abgeschnittenen Kegelabschnitts 3B und die untere Endseite des zylindrischen Abschnitts 3C ist der unteren Oberfläche des Behälters 1 zugewandt. Mit Bezug zu der Beispielkonfiguration in 1 ist der zylindrische Abschnitt 3C an der unteren Endseite offengelassen (oder äquivalent weist keine Bodenoberfläche auf).
Mit Bezug zu dem Konfigurationsbeispiel in 1 stimmt die zentrale Achse des inneren hohlen Aufbaus 3, der sich von dem röhrenförmigen Abschnitt 3A durch den abgeschnittenen Kegelabschnitt 3B zu dem zylindrischen Abschnitt 3C erstreckt, mit der zentralen Achse der zylindrischen Form des Behälters 1 überein. Der innere hohle Aufbau 3 kann einen integrierten Aufbau beinhalten. Alternativ, wie in 1 gezeigt, kann der innere hohle Aufbau 3 eine Kombination von Elementen sein, die den oberen röhrenförmigen Abschnitt, der ein Teil des röhrenförmigen Abschnitts 3A ist, den unteren röhrenförmigen Abschnitt, der der überbleibende Teil des röhrenförmigen Abschnitts 3A ist, den abgeschnittenen Kegelabschnitt 3B und den röhrenförmigen Abschnitt 3C beinhalten. Mit Bezug zu der Beispielkonfiguration in 1 ist der untere Endteil des oberen röhrenförmigen Abschnitts mit der äußeren oberen Oberfläche des Behälters 1 verbunden, der oberen Endteil des unteren röhrenförmigen Abschnitts ist mit der inneren oberen Oberfläche des Behälters 1 verbunden und das Element, das den abgeschnittenen Kegelabschnitt 3B und den zylindrischen Abschnitt 3C beinhaltet, ist mit dem unteren Endteil des unteren röhrenförmigen Abschnitts verbunden, das den inneren hohlen Aufbau 3, der durch die mehreren Elemente ausgebildet ist, bereitstellt.
Der innere hohle Aufbau 3, der die oben genannte Form aufweist, liegt in dem Behälter 1 in einer solchen Weise, dass der innere Aufbau 3 in den Behälter 1 eingesetzt ist, und folglich ist das Innere des Behälters 1 in zwei Räume geteilt. Das heißt, dass das Innere des Behälters 1 in den hohlen Abschnitt (der Raum, der durch die innere Seitenoberfläche des inneren hohlen Aufbaus 3 umgeben ist, und im Folgenden als Nebelherstellungsraum 3H bezeichnet wird), der in dem inneren hohlen Aufbau 3 ausgebildet ist, und den Raum (im Folgenden als Gaszufuhrraum 1H bezeichnet), der durch die innere Oberfläche des Behälters 1 und der äußeren Seitenoberfläche des inneren hohlen Aufbaus 3 gebildet wird, aufgeteilt ist.
Ein Verbindungsabschnitt 5, welcher der Freiraum ist, der den Nebelherstellungsraum 3H und den Gaszufuhrraum 1H verbindet, ist ausgebildet. Mit Bezug zu der Beispielkonfiguration in 1 liegt der Verbindungsabschnitt 5 an der unteren Endseite des inneren hohlen Aufbaus 3. Das heißt, mit Bezug zu dem Konfigurationsbeispiel in 1, dass der Verbindungsabschnitt 5 durch den unteren Endabschnitt des inneren hohlen Aufbaus 3 gebildet wird und ein Teil des oberen Abschnitts des Trenners 8 gebildet wird, der später beschrieben wird. Der Verbindungsabschnitt hat eine Öffnungsausdehnung von 0,1 mm bis 10 mm.
Der Verbindungsabschnitt 5, der den Nebelherstellungsraum 3H und den Gaszufuhrraum 1H verbindet, kann verschiedene Konfigurationen aufweisen (siehe 2 bis 5, die Seitenansichten sind). Der Verbindungsabschnitt 5 kann durch Bohren von kleinen Löchern 3f (die eine Öffnungsausdehnung von ungefähr 0,1 mm bis 10 mm aufweisen) in der Seitenoberfläche des inneren hohlen Aufbaus 3 (2) ausgebildet sein. Im Gegensatz zum Konfigurationsbeispiel in 2 kann eine solche Konfiguration das Ausbilden der unteren Oberfläche des inneren hohlen Aufbaus 3 beinhalten, sodass die untere Oberfläche als ein Trenner 8 fungiert, der später beschrieben wird. Die Löcher 3f, die in der Seitenoberfläche des inneren hohlen Aufbaus 3 bereitgestellt sein können, sind vorzugsweise an der Seite bereitgestellt, die näher an der unteren Oberfläche des Behälters 1 ist. Die Löcher 3f können einzeln und gleichmäßig in der Seitenoberfläche des inneren hohlen Aufbaus 3 gebohrt sein. Der Verbindungsabschnitt 5 kann durch Bohren eines ringförmigen Schlitzes in der Seitenoberfläche des inneren hohlen Aufbaus 3 ausgebildet sein.
Mit Bezug zu der Beispielkonfiguration in 1, wie in der Seitenansicht in 3 gezeigt, ist der Verbindungsabschnitt 5 ein ringförmiger Schlitz, der zwischen dem unteren Endabschnitt des inneren hohlen Aufbaus 3 und dem oberen Endabschnitt des Trenners 8 ausgebildet ist. Wie in 4 und 5 gezeigt, kann der Verbindungsabschnitt 5 durch Bohren kleiner Ausschnitte 3g (die eine Öffnungsausdehnung von 0,1 mm bis 10 mm aufweisen) in der Seitenoberfläche des unteren Endabschnitts des inneren hohlen Aufbaus 3 ausgebildet sein. Mit Bezug zu der Konfiguration in 4 liegt der untere Endabschnitt des inneren hohlen Aufbaus 3 oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche 15A. Mit Bezug zu der Konfiguration in 5 ist der untere Endabschnitt des inneren hohlen Aufbaus 3 in eine Lösung 15 eingetaucht. Ein Teil der Ausschnitte 3g liegt in der Lösung 15. Der überbleibende Teil der Ausschnitte 3g liegt oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche 15A (der überbleibende Teil der Ausschnitte 3g dient als der Verbindungsabschnitt 5). Die Ausschnitte 3g in 4 und 5 sind getrennt und gleichmäßig in der Seitenoberfläche des unteren Endabschnitts in dem inneren hohlen Aufbau 3 ausgebildet.
Obwohl der Verbindungsabschnitt 5 eine beliebige Form aufweisen kann und an einer beliebigen Position liegen kann, ist der Verbindungsabschnitt 5 vorzugsweise oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche 15A der Lösung 15 gelegen und ist vorzugsweise in einer Position gelegen, die näher an der Flüssigkeitsoberfläche 15A ist.
Mit Bezug zu der Beispielkonfiguration in 1 ist es von der Form des inneren hohlen Aufbaus 3 und der Form des Behälters 1 einleuchtend, dass der Gaszufuhrraum 1H die größte Breite an der oberen Abschnittsseite des Behälters 1 aufweist und sich fortschreitend zu der unteren Seite des Behälters 1 verengt. Das heißt, dass der Gaszufuhrraum 1H, der durch die äußere Seitenoberfläche des röhrenförmigen Abschnitts 3A umgeben ist, und die innere Seitenoberfläche des Behälters 1 die größte Breite aufweist, während der Gaszufuhrraum 1H, der durch die äußeren Seitenoberfläche des zylindrischen Abschnitts 3C und die innere Seitenoberfläche des Behälters 1 umgeben ist, die kleinste Breite aufweisen.
Die Gaszufuhreinheit 4 liegt an der oberen Oberfläche des Behälters 1. Die Gaszufuhreinheit 4 führt ein Trägergas zu, das eine Lösung trägt, die zu einem Nebel durch die Ultraschalloszillatoren 2 ausgebildet wurde, nach außen durch den röhrenförmigen Abschnitt 3A des inneren hohlen Aufbaus 3. Das Trägergas ist zum Beispiel ein hoch-konzentriertes Inertgas. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet die Gaszufuhreinheit 4 eine Zufuhröffnung 4a. Folglich ist das Trägergas in dem Gaszufuhrraum 1H des Behälters 1 durch die Zufuhröffnung 4a zugeführt, die in dem Behälter 1 liegt.
Das Trägergas, das durch die Gaszufuhreinheit 4 zugeführt wird, wird in dem Gaszufuhrraum 1H zugeführt. Das Trägergas füllt den Gaszufuhrraum 1H und wird danach in den Nebelherstellungsraum 3H durch die Verbindungsöffnung 5 eingeführt. Nach dem Füllen des Gaszufuhrraums 1H wird das Trägergas in den Nebelherstellungsraum 3H durch die Verbindungsöffnung 5 zugeführt, die eng ist. Folglich ist die Geschwindigkeit des Trägergases, das von der Verbindungsöffnung 5 ausgegeben wird, größer als die Gasgeschwindigkeit des Trägergases, das von der Zufuhröffnung 4a ausgegeben wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, sogar wenn das Trägergas langsam von der Zufuhröffnung 4a ausgegeben wird, stößt das Gas in den Nebelherstellungsraum 3H von dem Verbindungsabschnitt 5. Die folgende Konfiguration ist vorzugsweise angewendet, um einen solchen Fluss des Trägergases herauszustellen.
Zum Beispiel ist die Öffnungsfläche der Öffnung des Verbindungsabschnitts 5 vorzugsweise kleiner als die Öffnungsfläche der Zufuhröffnung 4a der Gaszufuhreinheit 4. Die Ausdehnung zwischen der inneren Wandoberfläche des Behälters 1 und der äußeren Wandoberfläche des inneren hohlen Aufbaus 3 in dem Gaszufuhrraum 1H um den Verbindungsabschnitt 5 ist vorzugsweise kleiner als die Ausdehnung zwischen der inneren Wandoberfläche des Behälters 1 und der äußeren Wandoberfläche des inneren hohlen Aufbaus 3 in dem Gaszufuhrraum 1H um die Gaszufuhreinheit 4 (die Zufuhröffnung 4a). Es ist bevorzugt, dass die Zufuhröffnung 4a der Gaszufuhreinheit 4 nicht direkt der Gaszufuhrraumseite 1H zugewandt ist, die dem Verbindungsabschluss 5 zugewandt ist. Zum Beispiel mit Bezug zu der Beispielkonfiguration in 1 liegt die Zufuhröffnung 4a der Gaszufuhreinheit 4 in der Vorne-Hinten-Richtung des Blatts von 1 und folglich ist es nicht zu dem Gaszufuhrraum 1H gerichtet, das sich zu dem Verbindungsabschnitt 5 richtet (der Gaszufuhrraum 1H in dem Bereich, der durch die innere Wand des Behälters und die äußere Wand des zylindrischen Abschnitts 3C des inneren hohlen Aufbaus 3).
Die Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet den Trenner 8, der zwischen der unteren Oberfläche des Behälters 1 und dem unteren Endabschnitt des inneren hohlen Aufbaus 3 liegt. Wie in 1 gezeigt, ist der Trenner 8 tassenförmig. Das heißt, dass der Trenner 8 einen vertieften Abschnitte 8A und einen flachen Kantenabschnitt 8B beinhaltet, der an dem oberen Endteil des vertieften Abschnitts 8A angebracht ist.
Wie in 1 gezeigt, ist der flache Kantenabschnitt 8B des Trenners 8 der ringförmige Kantenabschnitt, der sich von dem oberen Endteil des vertieften Abschnitts 8A zu der inneren Wand des Behälters 1 erstreckt. Die untere Oberfläche des flachen Kantenabschnitts 8B ist an einem vorspringenden Abschnitt 1D des Behälters 1 fixiert, der in dem Behälter 1 liegt. Mit Bezug zu der Beispielkonfiguration in 1 ist der Verbindungsabschnitt 5 zwischen dem flachen Kantenabschnitt 8B und dem unteren Endabschnitt des inneren hohlen Aufbaus 3 ausgebildet.
Wie in 1 gezeigt, ist die untere Oberfläche des vertieften Abschnitts 8A des Trenners 8 sanft von dem Seitenoberflächenteil des vertieften Abschnitts 8A zu dem Zentrum des vertieften Abschnitts 8A geneigt. Genauer gesagt ist die Ausdehnung zwischen der unteren Oberfläche des vertieften Abschnitts 8A und die untere Oberfläche des Behälters 1 allmählich von der Seitenoberfläche des vertieften Abschnitts 8A zu dem zentralen Teil des vertieften Abschnitts 8A abnehmend.
Der Raum, der zwischen der unteren Oberfläche des Behälters 1 und der unteren Oberfläche des Trenners 8 ausgebildet ist, ist mit einem ultraschallübertragenden Medium 9 gefüllt. Das ultraschallwellenübertragende Medium 9 weist die Funktion des Übertragens von Ultraschalloszillation zu dem Trenner 8 auf, die durch die Ultraschalloszillatoren 2, die an der unteren Oberfläche des Behälters 1 liegen, generiert wird. Folglich ist, um die Oszillationsenergie an den Trenner 8 zu übertragen, das ultraschallwellenübertragende Medium 9 in dem Raum aufgenommen, der zwischen der unteren Oberfläche des Behälters 1 und der unteren Oberfläche des Trenners 8 ausgebildet ist. Um effektiv die Ultraschalloszillation zu dem Trenner 8 zu übertragen, ist das ultraschallwellenübertragende Medium 9 vorzugsweise eine Flüssigkeit wie Wasser.
Die Lösung 15, die in einen Nebel auszubilden ist, ist an der unteren Oberfläche des vertieften Abschnitts 8A des Trenners aufgenommen. Die Flüssigkeitsoberfläche 15A der Lösung 15 ist unterhalb der Position, in welcher der Verbindungsabschnitt 5 liegt (siehe 1).
Mit Bezug zu dem Konfigurationsbeispiel in 1 kann der Trenner 8 und das ultraschallwellenübertragende Medium 9 ausgelassen werden. Falls das der Fall ist, ist die Lösung 15 direkt an der unteren Oberfläche des Behälters 1 aufgenommen. In diesem Fall ist die Flüssigkeitsoberfläche 15A der Lösung 15 auch unterhalb der Position, in welcher der Verbindungsabschnitt 5 liegt.
In einem Fall, in dem die Lösung 15, aus der ein Nebel auszubilden ist, zum Beispiel eine Flüssigkeit ist, die eine starke Alkalinität aufweist oder eine starke Säure ist, welche die Ultraschalloszillatoren 2, die an der unteren Oberfläche des Behälters 1 liegen, nachteilig beeinflussen würde, sind der Trenner 8 und das ultraschallwellenübertragende Medium 9 vorzugsweise, wie in 1 gezeigt, beinhaltet. Falls das der Fall ist, ist der Trenner 8 aus einem Material hergestellt, das frei von (weniger anfällig für) dem Effekt der Lösung 15 mit starker Alkalinität oder Säure ist.
Die Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet den Detektionssensor 10 für eine Flüssigkeitsoberflächenposition und die Lösungszufuhreinheit 11.
Die Lösungszufuhreinheit 11 durchdringt den Behälter 1 und den inneren hohlen Aufbau 3 und beinhaltet eine Lösungszufuhröffnung, die an der unteren Oberflächenseite des Behälters 1 liegt. Ein Tank, der mit der Lösung 15 gefüllt ist, ist außerhalb der Zerstäubervorrichtung 100 bereitgestellt. Die Lösungszufuhreinheit 11 führt die Lösung 15 von dem Tank zu dem Trenner 8 zu (oder die Bodenoberfläche des Behälters 1, in einem Fall, in dem der Trenner 8 nicht bereitgestellt ist).
In einem Fall, in dem die Lösung 15 zu einem Nebel durch die Ultraschalloszillatoren 2 ausgebildet ist, wird die Effizienz der Nebelherstellung maximiert, während die Flüssigkeitsoberfläche 15A an einer bestimmten Position liegt (die Lösung 15 hat eine bestimmte Tiefe). Folglich mit Bezug zu der Konfiguration in 1 ist zusätzlich zu der Lösungszufuhreinheit 11 der Detektionssensor 10 für die Flüssigkeitsoberflächenposition bereitgestellt, sodass die Flüssigkeitsoberfläche 15A an einer bestimmten Position gehalten wird, um die Effizienz der Nebelherstellung zu maximieren.
Der Detektionssensor 10 für die Flüssigkeitsoberflächenposition ist der Sensor, der dazu in der Lage ist, den Stand der Flüssigkeitsoberfläche der Lösung 15 zu detektieren. Der Detektionssensor 10 für die Flüssigkeitsoberflächenposition durchdringt den Behälter 1 und den inneren hohlen Aufbau 3. Ein Teil des Sensors 10 ist in die Lösung 15 eingetaucht. Der Detektionssensor 10 für die Flüssigkeitsoberflächenposition bestimmt die Position der Flüssigkeitsoberfläche 15A der Lösung 15. Wenn die Lösung 15 zu einem Nebel ausgebildet ist und aus der Zerstäubervorrichtung 100 ausgetragen wird, fällt die Flüssigkeitsoberfläche 15A der Lösung 15 ab. Folglich füllt die Lösungszufuhreinheit 11 (führt zu) den Behälter 1 mit der Lösung 15 auf, sodass das Detektionsergebnis, das durch den Detektionssensor 10 für die Flüssigkeitsoberflächenposition erhalten wurde, die Position zum Maximieren der oben genannten Effizienz des Ausbildens der Lösung zu einem Nebel erreicht.
Das heißt, dass der Detektionssensor 10 und die Lösungszufuhreinheit 11 so bereitgestellt sind, dass die Flüssigkeitsoberfläche 15A der Lösung 15 auf einem Stand für ein Maximieren der Effizienz der Nebelherstellung gehalten wird. Die Position der Flüssigkeitsoberfläche 15A zum Maximieren der Effizienz der Nebelherstellung wurde schon zum Beispiel durch Experimente gefunden und ist vorher als der Einstellwert für die Zerstäubervorrichtung 100 gesetzt. Die Zerstäubervorrichtung 100 passt die Zufuhr der Lösung 15 von der Lösungszufuhreinheit 11 auf der Basis des gesetzten Werts und des Detektionsergebnisses an, das durch den Detektionssensor 10 für die Flüssigkeitsoberflächenposition erhalten wurde.
In einigen Fällen während der Betätigung des Zerstäubens der Lösung 15 erhöht sich eine Flüssigkeitssäule 6 von der Flüssigkeitsoberfläche und folglich schwingt die Flüssigkeitsoberfläche 15, was es schwierig macht, die genaue Position der Flüssigkeitsoberfläche zu detektieren. Folglich ist eine Abdeckung bevorzugt, die um den Detektionssensor 10 für die Flüssigkeitsoberflächenposition liegt, um zu verhindern, dass die Flüssigkeitsoberfläche 15A um den Detektionssensor 10 für die Flüssigkeitsoberflächenposition schwingt.
Die Lösung 15 in dem Behälter wird fein durch die Ultraschalloszillatoren 2 zerstäubt und danach füllt eine nebelförmige Lösung 7 den Nebelherstellungsraum 3A in dem inneren hohlen Aufbau 3. Die nebelförmige Lösung 7 wird durch das Trägergas, das von dem Verbindungsabschnitt 5 durch den röhrenförmigen Abschnitt 3A des inneren hohlen Aufbaus 3 ausgegeben wird, getragen und wird danach zu dem Äußeren der Zerstäubervorrichtung 100 ausgegeben.
Mit Bezug zu der Beispielkonfiguration in 1 prägen die Ultraschalloszillatoren 2 eine Ultraschalloszillation auf die Lösung 15 durch das ultraschallübertragende Medium 9 und den Trenner 8 auf. Dadurch, wie in 1 gezeigt, erhöht sich die Flüssigkeitssäule 6 von der Flüssigkeitsoberfläche 15A und danach wird die Lösung 15 in Flüssigkeitspartikel und einen Nebel umgewandelt. Falls die Flüssigkeitssäule 6 sich in der Richtung erhöht, die vertikal zu der Flüssigkeitsoberfläche ist, und diese Flüssigkeitssäule 6 auf die Oszillatoren 2 fällt, verringert sich die Effizienz der Nebelherstellung.
Folglich sind die Oszillationsebenen (piezoelektrische Elemente) der Ultraschalloszillatoren 2 geneigt (siehe Querschnittsansicht in 6). 6 stellt die schematische Konfiguration des Ultraschalloszillators 2 dar. Wie in 6 gezeigt, ist eine Oszillatorebene (Oszillatorplatte) 2p geneigt. Das heißt, dass die Flüssigkeitsoberfläche 15A und die Oszillatorebene (Oszillatorplatte) 2p nicht parallel zueinander sind. Mit anderen Worten ausgedrückt, liegt der Ultraschalloszillator 2 in einer solchen Weise in dem Behälter 1, dass die Oszillationsenergie, die durch den Ultraschalloszillator 2 generiert wird, in einer Richtung propagiert, die nicht vertikal zu der Flüssigkeitsoberfläche 15 ist.
Die Effizienz der Nebelherstellung ist durch ein Erhöhen der Anzahl der Ultraschalloszillatoren 2 verbessert. In einem Fall, in dem die mehreren Ultraschalloszillatoren 2 an der unteren Oberfläche des Behälters 1 liegen, sind diese vorzugsweise in der folgenden Weise angeordnet, um die Verringerung der Effizienz der Nebelherstellung zu verringern.
Wie oben beschrieben, sind die Oszillatorebenen der einzelnen Ultraschalloszillatoren 2 zu der Flüssigkeitsoberfläche 15A der Flüssigkeit 15 geneigt, um die Flüssigkeitssäulen 6 daran zu hindern, in der Richtung vertikal zu der Flüssigkeitsoberfläche 15A zu steigen. Es ist bevorzugt, dass jeder der Ultraschalloszillatoren 2 nicht an der unteren Position liegt, an welcher die Flüssigkeitstropfen von der Flüssigkeitssäule 6 der Lösung 15 durch einen anderen der Ultraschalloszillatoren 2 fallen. Folglich werden Tropfen von den einzelnen Flüssigkeitssäulen 6 hauptsächlich daran gehindert, auf die Stellen oberhalb der Ultraschalloszillatoren 2 zu fallen, wodurch das Abfallen in der Effizienz der Nebelherstellung gesteuert werden kann.
In einem Fall, in dem die mehreren Ultraschalloszillatoren 2 bereitgestellt sind, sind die einzelnen Ultraschalloszillatoren 2 zum Beispiel wie im Folgenden angeordnet, um das Abfallen der Effizienz der Nebelherstellung zu steuern. Das heißt, dass unterhalb der Lösung 15 die einzelnen Ultraschalloszillatoren 2 gleichmäßig an der unteren Oberfläche des Behälters 1 in einer Ringform liegen. Der Durchmesser der Ringform ist vorzugsweise zu einem Maximum erhöht. Zum Beispiel, wie in der Aufsicht in 7 gezeigt, welche die Anordnung der Ultraschalloszillatoren 2 darstellt, ist es bevorzugt, dass einzelne Ultraschalloszillatoren 2 einzeln in einer ringförmigen Form entlang der äußeren Umgebung des vertieften Abschnitts 8A des Trenners 8 liegen. Die Oszillatorebenen 2p der einzelnen Ultraschalloszillatoren 2 sind zu dem Zentrum der ringförmigen Form (oder äquivalent zu dem Zentrum des Behälters 1) geneigt. Die Pfeile, die in 7 gezeigt sind, deuten die Flüssigkeitssäulen 6 an.
Der Behälter 1 ist aus einer Kombination von mehreren Elementen ausgebildet. Einige Elemente durchdringen den Behälter 1 oder liegen in dem Behälter 1. Zum Beispiel ist ein Behälter 1, der eine solche Konfiguration aufweist, abgedichtet, sodass die Luftdichtigkeit in dem Behälter 1 sichergestellt ist.
Als nächstes wird eine Betätigung der Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Zuerst führt die Lösungszufuhreinheit 11 die Lösung 15 in den Trenner von dem Äußeren zu, sodass das Detektionsergebnis, das durch den Detektionssensor 10 für die Flüssigkeitsoberflächenposition erhalten wird, die vorbestimmte Position der Flüssigkeitsoberfläche erreicht, die vorher ausgewählt wurde. Danach erreicht das Detektionsergebnis, das durch den Detektionssensor 10 für die Flüssigkeitsoberfläche erhalten wurde, die vorbestimmte Position der Flüssigkeitsoberfläche. Darauf folgend führt die Zerstäubervorrichtung 100 eine Hoch-Frequenz-Leistung zu den Ultraschalloszillatoren 2. Dies verursacht, dass die Oszillationsebenen der Ultraschalloszillatoren 2 oszillieren.
Die Oszillationsenergie, die durch die Oszillation der Oszillationsebenen generiert wird, wird zu der Lösung 16 durch das ultraschallwellenübertragende Wasser und den Trenner 8 propagiert. Danach erreicht die Oszillationsenergie die Flüssigkeitsoberfläche 15A der Lösung 15. Die Ultraschallwellen propagieren nicht einfach durch Gas. Folglich erhöht die Oszillationsenergie, welche die Flüssigkeitsoberfläche 15A erreicht hat, die Flüssigkeitsoberfläche 15A der Lösung 15, wodurch die Flüssigkeitssäule 6 ausgebildet wird. Die Spitzenabschnitte der Flüssigkeitssäule 6 werden gezogen und in feine Stücke gebrochen, um einen Nebel in der Form einer großen Anzahl feiner Partikel herzustellen (siehe nebelförmige Lösung 7 in 1).
Während der Nebelherstellungsraum 3H mit der nebelförmigen Lösung 2 gefüllt ist, führt in der Zwischenzeit die Gaszufuhreinheit 6 das Trägergas in den Gaszufuhrraum 1H von dem Äußeren ein. Nach dem Füllen des Gaszufuhrraums 1H bewegt sich das Trägergas, das von der Zufuhröffnung 4a zugeführt wurde, zu dem Nebelherstellungsraum 3H durch den Verbindungsabschnitt 5, der eine enge Öffnung ist.
Nach dem Füllen des Gaszufuhrraums 1H wird das Trägergas zu dem Nebelherstellungsraum 3H durch den Verbindungsabschnitt 5, der eng ist, ausgegeben. Folglich, sogar wenn das Gas relativ langsam von der Zufuhröffnung 4a ausgegeben wird, wird das Gas rasend von der Verbindungsöffnung 5 ausgegeben.
Mit Bezug zu 1 hebt das Trägergas, das von dem Verbindungsabschnitt 5 ausgegeben wurde, die nebelförmige Lösung von unten nach oben und füllt den Nebelherstellungsraum 3H. Die nebelförmige Lösung 7 wird durch das Trägergas durch den rohrförmigen Abschnitt 3A des inneren hohlen Aufbaus 3 getragen und danach zu dem Äußeren der Zerstäubervorrichtung 100 ausgegeben. Wie oben erwähnt, beinhaltet die Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform den inneren hohlen Aufbau, der in einer solchen Weise in dem Behälter 1 liegt, dass der innere hohle Aufbau in den Behälter 1 eingesetzt ist. Folglich sind der Gaszufuhrraum 1H und der Nebelherstellungsraum 3H in dem Behälter 1 ausgebildet und der Gaszufuhrraum 1H und der Nebelherstellungsraum 3H sind durch den Verbindungsabschnitt 5, der eng ist, verbunden.
Folglich füllt das Trägergas, das in den Gaszufuhrraum 1H gefüllt wurde, den Gaszufuhrraum 1H und bewegt sich danach in den Nebelherstellungsraum 3H durch den Verbindungsabschnitt 5, der eng ist. Folglich wird das Trägergas, sogar falls das Trägergas relativ langsam von der Zufuhröffnung 4a ausgegeben wird, rasend von dem Verbindungsabschnitt 5 ausgegeben. Das heißt für die Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, dass eine große Menge von der nebeligen Lösung 7 (ein hoch-konzentrierter Nebel) aus der Zerstäubervorrichtung 100 durch eine kleinere Menge von Trägergas, das in den Behälter 1 zugeführt wird, ausgetragen werden kann.
Es war unmöglich, große Mengen von Nebel nach außen mit einer kleineren Menge Trägergas auszugeben. Inzwischen ist die Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform dazu geeignet, effizient die nebelförmige Lösung 7 aus der Zerstäubervorrichtung 100 auszugeben.
Ein Experiment wurde durchgeführt, um die Effekte der Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform zu verifizieren. Die Ergebnisse des Experiments sind in 8 gezeigt.
8 zeigt die experimentellen Ergebnisse, die eine Relation zwischen der Flussrate des Trägergases und der Menge der nebelförmigen Lösung 7 darstellen (im Folgenden als Nebel bezeichnet). Die vertikale Achse in 8 zeigt die durchschnittliche Menge des Zerstäubens (g (Gramm)/min (Minute)) und die horizontale Achse in 8 zeigt die Flussrate des Trägergases (L (Liter)/min (Minute)). Mit Bezug zu 8 zeigen die schwarzen rautenförmigen Markierungen die Ergebnisse bei Verwendung der Zerstäubervorrichtung 100 und die schwarzen Quadratmarkierungen zeigen die Ergebnisse bei Verwendung der Vergleichsziel-Zerstäubervorrichtung 200.
In 9 ist eine Querschnittsansicht zum Darstellen der Konfiguration der Zielvergleichs-Zerstäubervorrichtung 200 dargestellt. Die Zielvergleichs-Zerstäubervorrichtung 200 beinhaltet nicht den inneren hohlen Aufbau 3, den die Zerstäubervorrichtung 100 beinhaltet. Die Zielvergleichs-Zerstäubervorrichtung 200 beinhaltet einen rohrförmigen Abschnitt 30 zum Heraustragen der nebelförmigen Lösung 7 nach außen. Der rohrförmige Abschnitt 30 liegt an dem oberen Abschnitt des Behälters 1, um mit dem Inneren des Behälters 1 der Vergleichsziel-Zerstäubervorrichtung 200 verbunden zu sein (siehe 9).
Die Zerstäubervorrichtung 100 und die Zielvergleichs-Zerstäubervorrichtung 200 haben dieselbe Konfiguration mit der Ausnahme der oben genannten Konfiguration und arbeiten in einer ähnlicher Weise.
In dem Experiment, das in 8 gezeigt ist, wurde die Flussrate des Trägergases geändert und danach Änderungen (die Menge des Abfalls) des Gewicht des äußeren Lösungstanks für jede Flussrate des Trägergasesinnerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode gemessen. In den Zerstäubervorrichtungen 100 und 200 wurde die Position der Flüssigkeitsoberfläche der Lösung 15 durch den Detektionssensor 10 für die Flüssigkeitsoberflächenposition konstant gehalten. Folglich kann die Gewichtsänderungen des äußeren Lösungstanks als die Menge der Zerstäubung betrachtet werden. Der Wert, der durch Teilen der Menge des Gewichts des äußeren Lösungstanks durch die vorbestimmte Zeitperiode, die oben genannt wurde, erhalten wird, ist die durchschnittliche Menge von Zerstäubung (g/min), die durch die vertikale Achse in 8 beschrieben wird.
Es ist von den experimentalen Ergebnissen, die in 8 gezeigt sind, evident, dass die Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Erfindung dazu in der Lage ist, die nebelförmige Lösung 7 mit einem höheren Grad der Effizienz nach außen zu tragen, der um 20% oder mehr im Vergleich zu der Zielvergleichs-Zerstäubervorrichtung 200 erhöht ist.
Für die Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform kann ein Teil des Verbindungsabschnitts 5 durch den Endabschnitt des inneren hohlen Aufbaus 3 gebildet sein. In einer solchen Konfiguration ist, wie in 5 gezeigt, der Verbindungsabschnitt 5 der Freiraum zwischen dem unteren Endabschnitt des inneren hohlen Aufbaus 3 und dem flachen Kantenabschnitt 8B des Trenners 8.
Mit einer solchen Konfiguration des Verbindungsabschnitts 5 wird das Trägergas, das durch den Verbindungsteil 5 läuft, in die Nebelherstellungskammer 3H von der Position ausgegeben, die weiter unterhalb der nebelförmigen Lösung liegt. Folglich kann die Zerstäubervorrichtung 100 die nebelförmige Lösung 7 effizienter nach außen tragen.
Für die Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform kann die Öffnung des Verbindungsabschnitts 5 eine Öffnungsfläche haben, die kleiner als die Öffnungsfläche der Zufuhröffnung 4a der Gaszufuhreinheit 4 ist. Alternativ kann für die Zerstäubervorrichtung 100 die Ausdehnung zwischen der inneren Wandoberfläche des Behälters 1 und der äußeren Wandoberfläche des inneren hohlen Aufbaus 3 in dem Gaszufuhrraum 1H um den Verbindungsabschnitt 5 kleiner als die Ausdehnung zwischen der inneren Wandoberfläche des Behälters 1 und er äußeren Wandoberfläche des inneren hohlen Aufbaus 3 in dem Gaszufuhrraum 1H um die Gaszufuhreinheit 4 sein. Alternativ kann die Zufuhröffnung 4a der Gaszufuhreinheit 4 nicht direkt dem Gaszufuhrraum 1H zugewandt sein, der dem Verbinderabschnitt 5 zugewandt ist. Diese Konfigurationen können optional auch kombiniert werden.
Für die Zerstäubervorrichtung 100, welche die oben genannte Konfiguration aufweist, kann sogar, falls das Trägergas langsam von der Zufuhröffnung 4a ausgegeben wird, das Trägergas in den Nebelherstellungsraum 3H schneller von dem Verbindungsabschnitt 5 zugeführt werden. Das heißt, dass eine größere Menge der nebelförmigen Lösung 7 zu dem Äußeren mit einer kleineren Menge Trägergas ausgegeben werden kann.
Für die Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, sind die Ultraschalloszillatoren an der unteren Oberfläche des Behälters 1 gelegen. Der Trenner 8 kann zwischen der unteren Oberfläche des Behälters 1 und der Endabschnittsseite des inneren hohlen Aufbaus 3 sein. In einem Fall, in dem der Trenner 8 bereitgestellt ist, ist der Abschnitt zwischen dem Behälter 1 und dem Trenner mit dem ultraschallwellenübertragenden Medium 9 gefüllt, und die Lösung 15, die zu einem Nebel auszubilden ist, ist zu der oberen Oberfläche des Trenners 8 zugeführt.
Mit dieser Konfiguration des Beinhaltens des Trenners 8 und des ultraschallwellenübertragenden Mediums 9 kann, sogar falls die Lösung 15 eine starke Säure ist (oder eine starke Alkalinität aufweist) die Lösung 15 daran gehindert werden, den Ultraschalloszillatoren 2 direkt ausgesetzt zu sein, folglich ermöglicht es eine effiziente Übertragung der Oszillationsenergie zu der Lösung 15 in dem Trenner 8.
Die Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform kann die mehreren Ultraschalloszillatoren 2, die darin liegen, beinhalten. Diese Konfiguration ermöglicht, dass die Lösung 15 effizienter zu einem Nebel ausgebildet werden kann.
Ein Experiment wurde durchgeführt, um die Effekte für den Fall zu verifizieren, indem die mehreren Ultraschalloszillatoren bereitsgestellt sind. Die Ergebnisse dieses Experiments sind in 10 gezeigt.
10 zeigt die experimentellen Ergebnisse, welche die Relation zwischen der Anzahl der Ultraschalloszillatoren 2 und der Menge der nebelförmigen Lösung (im Folgenden als Nebel bezeichnet) zeigt. Die vertikale Achse in 10 zeigt die durchschnittliche Menge der Zerstäubung (g (Gramm)/min (Minute)) und die horizontale Achse in 10 zeigt die Anzahl (Einheit) der beinhalteten Ultraschalloszillatoren. Mit Bezug zu 10 zeigen die schwarzen Rautenmarkierungen das Ergebnis der verwendeten Zerstäubervorrichtung 100, die in 1 dargestellt ist und die schwarzen Quadratmarkierungen zeigen die Ergebnisse der verwendeten Zielvergleichs-Zerstäubungsvorrichtung 200, die in 9 dargestellt ist. Obwohl diese einige Unterschiede in der Konfiguration aufweisen, wie mit Bezug zu 9 beschrieben, wurden die Zerstäubervorrichtungen 100 und 200 zum Beispiel mit denselben Betätigungsbedingungen für das Implementieren der experimentellen Daten, die in 10 gezeigt sind, verwendet.
Im Experiment, das in 10 gezeigt ist, wurde die Anzahl der Ultraschalloszillatoren 2, die in den Zerstäubervorrichtungen 100 und 200 beinhaltet sind, geändert und danach die durchschnittliche Menge der Zerstäubung, wie mit Bezug zu 8 beschrieben, gemessen.
Es ist von den experimentalen Ergebnissen, die in 10 gezeigt sind, evident, dass die Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Erfindung die nebelförmige Lösung 7 effizienter als eine Vergleichsziel-Zerstäubervorrichtung 200 mit einer erhöhten Anzahl von Ultraschalloszillatoren 2 herstellen kann. Das Inkludieren der mehreren Ultraschalloszillatoren 2 in der Zerstäubervorrichtung 100 führt unerwarteter Weise zu einer signifikanten Verbesserung der Zerstäubervorrichtung 100 bezüglich der Effizienz der Nebelherstellung.
In einem Fall, in dem die mehreren Ultraschalloszillatoren 2 an der unteren Oberfläche des Behälters 1 liegen, sind die Oszillationsebenen der Ultraschalloszillatoren 2 zu der Flüssigkeitsoberfläche der Lösung 15 (siehe 6) geneigt. Es ist bevorzugt, dass jeder der Ultraschalloszillatoren 2 nicht in der unteren Position liegt, auf die Flüssigkeitstropfen von der Flüssigkeitssäule 6 der Lösung 15, die durch einen anderen der Ultraschalloszillatoren 2 ausgebildet werden, fallen. Zum Beispiel sind die mehreren Ultraschalloszillatoren 2 an der unteren Oberfläche des Behälters 1 in einer ringförmigen Form gelegen und die Oszillatorebenen der einzelnen Ultraschalloszillatoren 2 sind zu dem Zentrum der ringförmigen Form (siehe 7) geneigt.
Die oben genannte Konfiguration ermöglicht, dass die Zerstäubervorrichtung 100, welche die mehreren Ultraschalloszillatoren 2 beinhaltet, die Lösung 15 effizienter zu einem Nebel ausbildet.
Die Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform kann den Detektionssensor 10 für die Flüssigkeitsoberflächenposition und die Lösungszufuhreinheit 11 beinhalten. Die Lösungszufuhreinheit 11 kann die Lösung 15 in den Behälter 1 zuführen, sodass der Stand der Flüssigkeitsoberfläche 15A, die durch den Detektionssensor 10 für die Flüssigkeitsoberflächenposition detektiert wird, die vorbestimmte Position erreicht, die vorher bestimmt wurde (der Stand der Flüssigkeitsoberfläche 15A zum Maximieren der Effizienz der Nebelherstellung).
Die Konfiguration erlaubt der Zerstäubervorrichtung 100 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform die Menge der Lösung 15 zu halten (der Stand der Flüssigkeitsoberfläche 15A) die in dem Behälter 1 an der Position zum Maximieren der Effizienz der Nebelherstellung aufgenommen ist. Folglich ist die Zerstäubervorrichtung 100 dazu in der Lage, kontinuierlich einen Nebel für eine lange Zeitperiode mit der exzellenten Effizienz der Nebelherstellung herzustellen.
Während die Erfindung detailliert beschrieben und gezeigt wurde, ist die vorhergehende Beschreibung in allen Aspekten illustrierend und nicht beschränkend. Es wird darum verstanden, dass die verschiedenen Modifikationen und Variationen konstruiert werden können, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Behälter
1H: Gaszufuhrraum
2: Nebelgenerator (Ultraschalloszillator)
2p: Oszillatorebene (Oszillationsplatte)
3: innerer hohler Aufbau
3A: rohrförmiger Abschnitt
3B: abgeschnittener Kegelabschnitt
3C: zylindrischer Abschnitt
3H: Nebelherstellungsraum
3f: Loch
3g: Ausschnitt
4: Gaszufuhreinheit
4a: Zufuhröffnung
5: Verbindungsabschnitt
6: Flüssigkeitssäule
7: nebelförmige Lösung
8: Trenner
8A: vertiefter Abschnitt
8B: flacher Kantenabschnitt
9: ultraschallwellenübertragendes Medium
10: Detektionssensor für eine Flüssigkeitsoberflächenposition
11: Lösungszufuhreinheit
15: Lösung
15A: Flüssigkeitsoberfläche
100: Zerstäubervorrichtung

Claims

Zerstäubervorrichtung 100, die aus einer Lösung 15 einen Nebel ausbildet, wobei die Zerstäubervorrichtung umfasst: einen Behälter (1), der die Lösung aufnimmt; einen Nebelgenerator (2), der die Lösung in einen Nebel ausbildet; einen inneren hohlen Aufbau (3), der in dem Behälter liegt und einen hohlen (3H) Innenraum aufweist; eine Gaszufuhreinheit (4), die in dem Behälter liegt und Gas in einen Gaszufuhrraum (1H) zuführt, der ein Raum ist, der durch eine innere Oberfläche des Behälters und eine äußere Oberfläche des inneren hohlen Aufbaus umgeben ist; und einen Verbindungsabschnitt (5), der das Hohle des inneren hohlen Aufbaus und den Gaszufuhrraum verbindet.
Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsabschnitt in oder aus einem Seitenoberflächenabschnitt des inneren hohlen Aufbaus gebohrt oder ausgeschnitten ist.
Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Teil des Verbindungsabschnitts durch einen Endabschnitt des inneren hohlen Aufbaus gebildet ist.
Zerstäubervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Öffnungsfläche einer Öffnung des Verbindungsabschnitts kleiner als eine Öffnungsfläche einer Zufuhröffnung der Gaszufuhreinheit ist.
Zerstäubervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Ausdehnung zwischen einer inneren Wandoberfläche des Behälters und einer äußeren Wandoberfläche des inneren hohlen Aufbaus in dem Gaszufuhrraum um den Verbindungsabschnitt kleiner als eine Ausdehnung zwischen der inneren Wandoberfläche des Behälters und der äußeren Wandoberfläche des inneren hohlen Aufbaus in dem Gaszufuhrraum um die Gaszufuhreinheit ist.
Zerstäubervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zufuhröffnung der Gaszufuhreinheit nicht direkt dem Gaszufuhrraum zugewandt ist, der dem Verbindungsabschnitt zugewandt ist.
Zerstäubervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Nebelgenerator einen Ultraschalloszillator umfasst, der Ultraschallwellen auf die Lösung aufprägt, wobei die Ultraschalloszillatoren an einer unteren Oberfläche des Behälters liegen, die Zerstäubervorrichtung ferner umfasst: einen Trenner (8), der zwischen der unteren Oberfläche des Behälters und einer Endabschnittsseite des inneren hohlen Aufbaus liegt; und ein ultraschallwellenübertragendes Medium (9), das in einem Raum aufgenommen ist, der zwischen dem Behälter und dem Trenner ausgebildet ist, und die Lösung sich an einer oberen Oberfläche des Trenners befindet.
Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Ultraschalloszillator mehrere Ultraschalloszillatoren umfasst.
Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die mehreren Ultraschalloszillatoren an der unteren Oberfläche des Behälters liegen, Oszillatorebenen der mehreren Ultraschalloszillatoren zu einer Flüssigkeitsoberfläche der Lösung geneigt sind, und jeder der mehreren Ultraschalloszillatoren nicht in einer unteren Position liegt, auf der Flüssigkeitstropfen von einer Flüssigkeitssäule (6) der Lösung fallen, die durch einen anderen der mehreren Ultraschalloszillatoren ausgebildet werden.
Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die mehreren Ultraschalloszillatoren an der unteren Oberfläche des Behälters in einer ringförmigen Form liegen, und die Oszillatorebenen der mehreren Ultraschalloszillatoren zu einem Zentrum der ringförmigen Form geneigt sind.
Zerstäubervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ferner einen Detektionssensor (10) für eine Flüssigkeitsoberflächenposition umfassend, der einen Stand einer Flüssigkeitsoberfläche (15A) der Lösung detektiert.
Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 11, ferner eine Lösungszufuhreinheit 11 umfassend, welche die Lösung in den Behälter führt, wobei die Lösungszufuhreinheit die Lösung in den Behälter so zuführt, dass der Flüssigkeitsoberflächenpegel, der durch den Detektionssensor für die Flüssigkeitsoberflächenposition detektiert wird, eine vorbestimmte Position erreicht, die vorher bestimmt wurde.