TWI380854B

TWI380854B - 噴霧嘴以及使液體霧化噴入大氣的裝置及方法

Info

Publication number: TWI380854B
Application number: TW093127503A
Authority: TW
Inventors: Henry-Louis Schwal; David Kassar
Original assignee: Gloster Sante Europ
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2013-01-01
Also published as: WO2005025757A2; CA2553614C; EP1682279A2; TW200523032A; FR2859650B1; CA2553614A1; CN1871073A; CN100441309C; US20070125882A1; AU2004271762A1; NO20061588L; FR2859650A1; WO2005025757A3

Description

噴霧嘴以及使液體霧化噴入大氣的裝置及方法

本發明係關於一種用於噴出使用於房舍的區域及表面的處理之液體組成物之裝置以及裝於其中之配備。

受到環境中所存在或由外界帶入的細菌所污染之房舍危機將連累到人，且，尤其是，諸如小孩、老人或殘障之易受影響的人，以及可能置於房舍中的傢俱及配備。例如，所有需要嚴格衛生的場所都涉及到，不管這些場所是醫院、養老院、牙科診所、食品加工廠或其它房舍。

已經確定，可觀且永久的交換存在於表面與大氣之間。大氣中的懸浮污染物附著在表面上，細菌沉積在以手動方法傳輸的地方。相反地，空氣中傳播的污染起因於存在於表面上的微生物的周遭空氣中之懸浮粒。交叉污染的危機體認及在衛生防止與消毒事物上更嚴格的法規之採用需要新的解決手段。

目前，尤其在醫院中，用於消毒房間的過程係藉由蒸發消毒劑於空氣中所產生的。然而，蒸發水滴的尺寸太大而無法分解於房舍的整個區域及在牆壁上。因為於此，牆壁、傢俱及裝有儀器的房舍未被處理，且，這造成需要以擦拭的方式將消毒劑擦在表面上。

液體的霧化的蒸發使液體物質粉碎化成為液體射入大氣中的許多細微滴。通過包括窄化的橫截面之管路(稱為文氏管(Venturi))造成液體流速之增加，以及靜態壓力在該窄化位準之局部減小。低壓具有在窄化的出口造成膨脹之功效。這就是文氏管效應。因此，由橫切文氏管的氣態流承載之液體進行膨脹，其使分餾成為細微滴。蒸發器通常使用此原理。空氣及液體混合物產生於內室中，然後混合物係經由具有文氏管的形式之調整器而在壓力下射出。或者，氣體或液體係在壓力下分開地射出於文氏管的低壓區域。

所產生的細微滴的尺寸係相當大(約80至200μm直徑之間)，傳送速度在每分鐘3至5ml之間，且，因為重力，大部份配置於裝置的最接近周圍，然而，小部份藉由分解而分散於空氣中。不僅最遠區域未被處理，而且最接近表面接收以異類方式分散之滴，其具有熔解一起的傾向而不會覆蓋整個表面。

各種不同的裝置已被建議，以尋求霧化滴推力之增大，尤其是藉由混合在霧化噴射的位準或將處理的整個房舍中之空氣。然而，滴的尺寸保持相當大，且，溼膜係形成於裝置的附近。

藉由低壓壓縮空氣的噴霧裝置亦是共知的，且允許細霧被傳送，其係由小滴(0.5μm或更小的等級)所形成。此裝置僅正確地作用於2ml/小時的等級之傳送，且，這是完全不足以確定房舍的有效消毒。經由實例，依據目前標準，諸如手術室的醫學房舍需要1至4ml之間的液體消毒劑(每立方米)。

本發明提議來克服這些缺點，且藉由一種噴霧裝置來提供，此裝置(稱為噴霧器)從含有諸如消毒劑的作用產品之液體組成物以增強的效率來產生乾霧。此裝置允許以單一的操作完全且快速地處理房舍，事實上還有大氣以及牆壁與配備。處理可以在減少作用產品的消耗量下於非常短的時間內完成，且，這具有非常可觀的經濟效益。

以上所述可藉由本發明的標的之裝置予以達成，且，本發明的噴霧嘴能夠使大體積的液體霧化成具有2μm與20μm之間的直徑的液滴(平均值7至15μm之間)，這些液滴分散於所有周圍空間之均勻懸浮粒中而不會凝結。所形成液滴的細微度使得當液滴與表面接觸時，它們附著在表面上而不會相互結合以形成極薄的連續膜，表面保持著乾燥的外觀。這是為什麼依據本發明的裝置所產生的霧稱為”乾霧(dry mist)”。

本發明提供一種使液體霧化噴入大氣中的噴霧嘴，其特徵在於包含：次噴口102，其連接至用於供應該液體的機構200，且包括用於實施該液體的第一分餾之機構1及膨脹室2；主噴口101，其連接至用於產生氣態流之機構300，其包括用於產生該液體的第二分餾之機構3及對大氣之出口孔口4；及用於連接該次噴口至該主噴口之機構5，其連接膨脹室2及用於產生該液體的第二分餾之機構3。

用於產生氣態流之機構300包含在壓力之下的氣體的壓縮空氣供源301(壓縮空氣壓縮機)及輸送噴霧嘴的氣體所需的導管303。

用於供應液體之機構200包含至少一個容器201、用於蒸發且含有諸如消毒劑的作用物質之溶液、及輸送此溶液至噴霧嘴所需之導管203及204。

以有利的方式，次噴口102具有圓柱的形式，次噴口102的中心部係由主噴口101所佔有，主噴口101亦具有圓柱形架構，因此產生的環形橫截面空間形成膨脹室2。因此，界定依附於主噴口101的圓柱形導管24之壁25就是同時在該主噴口及該膨脹室間的分隔。

液體的第一分餾及液體的第二分餾可藉由具有文氏管的形式的導管而產生的，其原理已在先前說明。

用於產生第一分餾之機構包含：包括錐形部件8及校準圓柱部9之第一文氏管6。校準圓柱部9形成窄化部，將被霧化的液體係經由窄化部導入膨脹室2。校準圓柱部9的橫截面必須足夠地窄，以使液體通過錐形部件8以進行加速然後膨脹於膨脹室。例如，校準圓柱部9的直徑將固定在0.1至1.2 mm之間的值。

另一方面，已被確定，錐形部件8的架構具有分餾的品質之特定重要性。以習知方式，此錐形部件具有錐形態，其一端逐漸縮小一直到具有如校準圓柱部9的相同直徑。依據較佳實施例，其亦可具有截形錐的形式，其最小端具有比校準圓柱部9的直徑更大的直徑，且適於穿過軸承27的中間部，以使供應導管203及校準圓柱部9間的縮小橫截面是不連續的。

較佳地，為了改善第一分餾，校準圓柱部9以相對於該膨脹室的外壁的凹陷方式而終止於膨脹室2。此液體供應導管203可藉由界定膨脹室之外壁26而固定噴霧嘴。然後較佳地插入設於該壁的孔，至小於該壁的厚度之深度，以使液體供應導管203的端係相對於膨脹室的外壁26的內表面而凹入。

用於產生第二分餾之機構包含：包括錐形部件10及圓柱部11之第二文氏管7，圓柱部11穿過出口孔口4而終止於大氣。通過導管24之在壓力下的氣態流於第二文氏管7的錐形部件10進一步增強其壓力，且進行相當大的加速在圓柱部11的位準，然後降低壓力在出口孔口4。低壓具有產生吸力在連接主噴口101至次噴口102的連接機構5上的補充功效。因為此，位於膨脹室2中在分餾之前之液體被吸入第二文氏管7，且形成與氣體混合之流體。因為混合的氣體及液體流穿透進入低壓區域，該液體然後進行第二分餾。

連接機構5包含至少一個連接導管12，連接導管12連接膨脹室2及第二文氏管7的圓柱部11。以有利方式，該連接機構5包含數個相對於第二文氏管7的圓柱部11徑向配置之連接導管12。例如，4個連接導管可終止於圓柱部11。當然，為了液體流的較佳流動，連接導管12較佳地以對稱分佈的方式而終止於圓柱部11。均質的氣體及液體混合物因此產生，而不會阻礙結合液體的氣態流。

依據本發明之噴霧嘴的另一特徵相對於膨脹室的架構。事實上，明顯地，該室的幾何形狀影響所形成液滴的細微度及其均質性，此現象係歸因於與由”以樓梯階形成的”構造所引起的渦流相關聯之空穴效應的假設。這是為什麼膨脹室2較佳地具有沿著縱向軸之厚度突變。例如，4個厚度可被提供，自數個十分之一毫米至數個毫米，較大的厚度係位於膨脹室2的中心區。以特別有利的方式，該室具有較小厚度於連接導管12的附近。

依據另一特徵，依據本發明之噴霧嘴另包含用於產生將被蒸發的液體的第三分餾之機構。此第三分餾較佳地係由音波振動所產生的。依據本發明之噴霧嘴然後設有超音波共振器21及共振室22，該共振器及該共振室係連接至位於主噴口101的軸之出口孔口4。自出口孔口4射出之混合流體因此受到超音波場，其致使液體顆粒的新碎化，尤其是最大的顆粒，成為更細的顆粒。以此方式，霧化的霧被產生，其中液滴具有更均勻的尺寸。

較佳地，由依據本發明之噴霧嘴所輸送之產品可被傳送在各種傳送速度以噴出更大或更小量的產品，而不會增加處理時間且操作者不必實施專門及複雜的調整。現在，主噴口中的氣態流的增大將不會導致蒸發輸送的增大，因為太高的壓力將使提供液體的吸入在第二文氏管7的位準無法作用。這是為什麼較佳地作用在進入噴霧嘴的液體的輸送上，例如，在用於產生第一分餾之機構的位準。於藉由文氏管6所產生的第一分餾的例子中，該文氏管的校準圓柱部9的直徑必須依據想要的輸送而不同。為此，兩個噴霧嘴可被使用，此兩噴霧嘴的校準圓柱部9將具有不同直徑。且，於有利方式中，包括數個不同直徑的校準圓柱部之單一噴霧嘴可被使用。

因此，依據本發明的一特別實施例，噴霧嘴包括兩個文氏管6、6’，其分別地包含錐形部件8及8’以及終止於膨脹室2之校準圓柱部9及9’，該校準圓柱部具有不同直徑。例如，第一校準圓柱部將具有0.4 mm的直徑，而，第二校準圓柱部將具有0.9 mm的直徑。並且，第一文氏管6及6’係分別地由導管203及204分開地連接至液體供應機構200，以使液體可輪流地經由其中一者導入。該第一文氏管係較佳地以相稱地配置在膨脹室2的各側上。

瞭解到，於本說明中，噴霧嘴的液體供應機構無關重要地包含一個或兩個第一文氏管，其能夠應用在其中一者，亦同樣地應用在另一者。並且，包括超過兩個第一文氏管之一個噴霧嘴，例如，3或4或更多可同樣地被使用。

雖然在本案中未詳述，此種噴霧嘴可容易由熟習此項技藝者依據本說明及所解說實例的特徵所生產的。

依據本發明之噴霧嘴預期整合於供應液體且完成其它功能之裝置，諸如在房舍的處理中檢查與調整置換或其它功能。因此，本發明亦提供一種使液體霧化噴入大氣的裝置，其特徵在於包含：噴霧嘴100，依據申請專利範圍任一項；用於供應在壓力下的氣體之機構300，該機構係連接至主噴口101；用於供應液體之機構200，該機構包括裝有該液體之容器201，機構200的孔口202係連接至次噴口102；及用於檢查及調整該流體之機構400。

於有利方式中，於依據本發明之裝置，容器201係配置在該容器的孔口202小於噴霧嘴100之位準。液體的供應然後藉由吸入而產生。為了以近似恆定力而產生液體的吸入，依據本發明之裝置較佳地包含在使用中檢查及調整容器201中的液體的位準之機構。

於一般方式中，確定供應液體及氣體至噴霧嘴之各種氣動與液壓電路可裝於在裝置的操作中而檢查壓力及傳送之系統，此系統最好是自動化的。此種系統係有利地設計來控制流體參數的調整以確定裝置的線性操作。

本發明亦提供一種使液體霧化噴入大氣的方法，該方法包含以下步驟：經由導管203、204而藉由吸入產生該液體的第一分餾，導管203、204分別具有終止於膨脹室2之第一文氏管6、6’，膨脹室2受到負壓；及經由用於連接膨脹室2至第二文氏管7之機構5而藉由吸入產生該液體的第二分餾，在壓力下的氣態流而供應給機構5。

依據有利特徵，第二文氏管7的氣體供應壓力被調節以使存在於該第二文氏管的出口4之壓力低於存在於膨脹室2之壓力。

依據本發明的噴霧的方法較佳地藉由諸如先前所述的噴霧嘴所產生的。尤其，第一及第二蒸餾係藉由一噴霧嘴所產生的，其包含：次噴口102，其連接至用於供應該液體的機構200，且包括用於實施該液體的第一分餾之機構1及膨脹室2；主噴口101，其連接至用於產生氣態流之機構300，其包括用於產生該液體的第二分餾之機構3及對大氣之出口孔口4；及用於連接該次噴口至該主噴口之機構5，其連接膨脹室2及用於產生該液體的第二分餾之機構3。

較佳地，液體的第一分餾與液體的第二蒸餾係藉由具有文氏管的形式之導管所產生的，及主噴口101中的氣態流的壓力係在2.5bars及3.5bars之間，較佳地為3bars；及第一文氏管6的校準圓柱部9的直徑係在0.3 mm及1 mm之間，其致使15ml/min及40ml/min之間的液體輸送。

為了良好操作，霧化液體的密度必須是在0.95 g/cm³ 與1.05g/cm³ 間。因為諸如包含消毒劑的組成物之稀釋溶液通常具有接近水的密度，此特徵不會形成使用於依據本發明之裝置的限制因子。

使用依據本發明的裝置之方法在以上特定的條件下能夠以由小滴所形成的霧的形式每分鐘霧化15ml至40ml之間的液體，其平均直徑(平均高斯量測)在7μm及15μm之間。

為了霧化滴的更先進均質性，依據本發明之噴霧嘴的方法可另包含藉由超音波共振器產生液體的第三分餾之步驟。

如前所述，諸如上述的噴霧嘴或包括此種噴霧嘴的裝置被預期用於需要具有非常細微霧的形式之液體蒸發的各種應用。尤其，完美地適合消毒使用於醫學、藥學、食品加工或其它用途的房舍。

在閱讀實施例及圖式之後，其它特徵及優點將顯現出來。

實例1

於圖1中，用於將液體噴入大氣之裝置包含噴霧嘴100、用於供應液體之機構200、用於產生氣態流的機構300及用於檢查與調整流體之機構400。用於供應流體之機構200包含具有孔口202a及202b之容器201，孔口202a及202b藉由導管203及204分別地連接至噴霧嘴100的次噴口102。用於產生氣態流之機構300包含壓縮空氣供源301，壓縮空氣供源301具有由導管303而連接至噴霧嘴100的主噴口101之孔口302。

裝有將被霧化的液體之容器201係放置在噴霧嘴100 之下。其係由用於檢查與調整液體的位準之機構400所控制。檢查與調整機構400亦允許液體供應由導管203及204的其中一者交替地控制。壓縮空氣供源301係由空氣壓縮所確定。裝配噴霧裝置之噴霧嘴100可以是以下實例2中詳述的噴霧嘴100。

實例2

圖2解說之霧化噴霧嘴具有包含兩個液體供應導管203及204之柱體的一般架構。霧化噴霧嘴亦具有柱形架構的膨脹室2，膨脹室2具有圓柱形架構且包圍導管24。因此，界定圓柱形導管24之壁25係在相同時間與膨脹室2的分隔。

依據第一操作模式，膨脹室2僅使用供應導管203係經由第一文氏管6而供入液體，第一文氏管6包括具有軸承27之錐形部件8，終止於膨脹室2的校準圓柱部9之接著錐形部件8。圓柱部9的孔徑(直徑)係0.4 mm，且，此孔徑符合噴霧嘴的低輸送操作。此總成形成次噴口102。

供應導管203固定於噴霧嘴的外壁26，外壁26在小於外壁26的厚度之深度而界定膨脹室2，以使校準圓柱部9係相對於外壁26的內表面而凹陷。於本實例中，為最佳操作，供應導管203的端係相對於膨脹室2的外壁26的內表面而凹陷達1.5 mm至3 mm之間。

依據使用第二供應導管204的第二操作模式，膨脹室 2係經由第一文氏管6’而供入液體，第一文氏管6’包括錐形部件8’，終止於膨脹室2的校準圓柱部9’之接著錐形部件8’。圓柱部9’的孔徑(直徑)係0.9 mm，且，此孔徑符合噴霧嘴的高輸送操作。

至於供應導管203，供應導管204係固定於噴霧嘴的外壁26，外壁26界定膨脹室2，以使校準圓柱部9’係相對於膨脹室2的外壁26的內表面而凹陷達1.5 mm及3 mm之間。

導管203及204係對稱地配置在膨脹室2的各側上。該導管每一者係連接至液體供源機構，以使液體供源可藉由導管203或204的其中一者而選擇性地完成，且，此允許較高或較低輸送被選擇。無論導管203或204的一者或另一者在操作中，液體分散於壁25附近的膨脹室2的整個空間，以使流體進入噴霧嘴的後續傳輸將是相同的，無論任一路徑被使用。至於說明的其餘部份，知道經由兩個導管的哪一者導引液體係無關緊要的，此論點亦適用於僅包括單一液體供應導管之噴霧嘴的例子。

並且，膨脹室2具有沿著縱軸的厚度的突變。於本實例中，4種厚度被解說，從數個十分之一毫米至數個毫米，最厚的位置係位於膨脹室2的中心區。該室具有最小厚度於連接導管12的附近，其值為0.5 mm。

經由供應導管303以壓縮空氣供應之主噴口101包含圓柱形導管24及包括錐形部件10之第二文氏管7，接著為穿過出口孔口4而終止於大氣之圓柱部11。

連接機構5經由連接導管12的組裝而連接主噴口101及次噴口102，連接導管12連接膨脹室2及第二文氏管7的圓柱部11。連接導管12係依據4的順序的對稱性相對於圓柱部11的軸而徑向配置。

在所述的噴霧嘴亦裝有超音波共振器21及共振室22。超音波共振器21及共振室22係由出口孔口4控制於主噴口101的軸。共振器的尺寸及及相關位置被決定，以使經由出口孔口4射出之混合流體的噴射受到超音波場，造成液體顆粒粉碎成更細顆粒。此類型的噴嘴頭，包含與超音波共振器結合的霧化調整器，係由諸如PNR(法國)的專業公司所經銷。

實例3

以下所述之將液體噴入大氣的方法係藉由實例1所述的裝置而實施，該裝置包含諸如實例2所述之噴霧嘴。

液體的第一分餾係經由終止於膨脹室2之第一文氏管6而藉由吸入所達成的，然後液體的第二分餾係經由連接膨脹室2及第二文氏管7的圓柱部11之連接導管12而藉由吸入所達成的。壓縮空氣供源301包含能夠輸送2.8及3.2bars之間的壓力之空氣壓縮機，該壓力在此調整為3bars。

由圓柱形導管24所引起之在壓力下的氣態流於第二文氏管7中而進行加速，然後在出口孔口4膨脹至大氣，造成佔據膨脹室2的流體經由連接導管12而吸入。因為膨脹室2係位在因此造成的低壓，液體經由第一文氏管6的吸入發生。第一文氏管6的校準圓柱部9的孔徑係固定在0.4 mm。上述狀態中之霧化液體的輸送係18ml/min。

當想要的更高輸送時，噴霧嘴係經由供應導管204而供應。液體經由第一文氏管6’的圓柱部9’而穿透進入膨脹室2。第一文氏管6’的圓柱部9’的孔徑係固定在0.9 mm。霧化液體的輸送係30ml/min。

為了使噴霧參數在使用期間實質地保持不變，檢查及調整系統400保持容器201中之液體的位準在預定範圍內。

並且，為了獲得產品的最佳散佈於所處理的房舍中，噴霧嘴的軸線具有相對於水平面之約20度及30度的傾斜。

2‧‧‧膨脹室

4‧‧‧出口孔口

5‧‧‧連接機構

6‧‧‧第一文氏管

7‧‧‧第二文氏管

8‧‧‧錐形部件

8’‧‧‧錐形部件

9‧‧‧校準圓柱部

9’‧‧‧校準圓柱部

11‧‧‧圓柱部

12‧‧‧連接導管

21‧‧‧超音波共振器

22‧‧‧共振室

24‧‧‧導管

25‧‧‧壁

27‧‧‧軸承

100‧‧‧噴霧嘴

101‧‧‧主噴口

102‧‧‧次噴口

200‧‧‧機構

201‧‧‧容器

202a‧‧‧孔口

202b‧‧‧孔口

203‧‧‧導管

204‧‧‧導管

300‧‧‧機構

301‧‧‧壓縮空氣供源

302‧‧‧孔口

303‧‧‧導管

400‧‧‧機構

圖1解說依據本發明之具有兩個入口路徑及超音波共振器的噴霧裝置的示意圖；圖2係依據本發明之具有兩個入口路徑及超音波共振器的噴霧嘴的縱向橫截面圖；及圖3係依據本發明之具有兩個入口路徑及超音波共振器的噴霧嘴的分解圖。

1‧‧‧第一分餾之機構