TWI504444B - Pneumatic atomization mixer - Google Patents

Description

氣動式霧化混合器

本發明是有關於一種混合器，特別是有關於一種氣動式霧化混合器。

目前，現行產業上最常見到之混合裝置係液體之混合裝置，大部分係將具旋轉軸之攪拌器設置於混合槽內，並將多種欲混合之液體置入此混合槽中，以具旋轉軸之攪拌器進行動態攪拌，並於液體互相混合後，形成已混合溶液。將此已混合溶液霧化後形成微小液滴或細微粉末，並將其應用於農業、印刷、電子、醫美等各種領域。然，具旋轉軸之攪拌器大多係呈旋轉攪拌(如偏心式、中心式或傾斜式之旋轉軸)，一旦欲進行兩種不互溶之液體或二種以上之不同溶液混合時，會因比重之差異、反應之不同以及攪拌程度不均之影響，使溶液分子間之混合、交換及互溶行為難以達到有效且均勻完整之混合效果，進而造成溶液間成分比重不勻甚至是形成晶體析出之問題。故，傳統式之液體混合裝置，於實務運用上，乃存有缺失。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種氣動式霧化混合器，以解決不同溶液間因溶解度不同而難以形成互溶或因溶液成分比重不勻造成晶體析出之問題，並使溶液之混合達 到均勻完整之效果。

根據本發明之目的，提出一種氣動式霧化混合器，包含：相互連通之預混槽、音波震盪混合室以及出料緩衝槽。其中，本發明之氣動式霧化混合器之預混槽上具有至少二個設置角度之入料口，用以輸入至少二種已霧化原料，藉以使得此些已霧化原料進入預混槽之方向為交互錯開，而產生氣旋之攪動效果，形成預混合原料後再輸入至音波震盪混合室。

此外，音波震盪混合室之一端係連通預混槽之一端，且音波震盪混合室之截面小於與預混槽之截面。由於音波震盪混合室之截面之截面積小於與預混槽之截面之截面積，因此當預混合原料進入音波震盪混合室後，預混合原料之振動現象以及壓力將會增加。

其中，位於音波震盪混合室內之預混合原料符合震盪頻率之公式，其中f為位於音 波震盪混合室內之預混合原料之震盪頻率、V為音波震盪混合室之體積、L為音波震盪混合室之長度、A為音波震盪混合室之截面積以及k為相關於氣體密度、氣體壓力以及氣體比熱之係數。並藉由連接音波震盪混合室之一側之活動件，調整音波震盪混合室之長度，進而將位於音波震盪混合室內之預混合原料產生震盪現象，使預混合原料產生更均勻之混合效果而形成已混合原料。

較佳者，本發明之氣動式霧化混合器之出料緩衝槽之一端係連接音波震盪混合室之另一端。當於音波震盪混合室之已混合原料輸 入至出料緩衝槽時，由於出料緩衝槽之截面之截面積大於音波震盪混合室之截面之截面積，因此已混合原料之流速將會變慢，藉以經由出料口輸出已混合原料並維持穩定之出料流速。

較佳者，預混槽更設置有第一溫度控制器調節此預混槽內之溫度。

較佳者，音波震盪混合室更設置有第二溫度控制器，調節此音波震盪混合室內之溫度。

較佳者，出料緩衝槽更設置有第三溫度控制器，用以調節出料緩衝槽內之溫度。

承上所述，依本發明之氣動式霧化混合器，其可具有一或多個下述優點：

(1)此氣動式霧化混合器係分別將兩種以上之原料霧化後，以氣旋以及震盪之方式使此些已霧化原料達到均勻混合之效果。

(2)此氣動式霧化混合器可解決習知之不同溶液間因溶解度不同，而難以形成互溶或因溶液成分比重不勻造成晶體析出之問題。

10‧‧‧入料口

20‧‧‧預混槽

22‧‧‧預混槽之一端

30‧‧‧音波震盪混合室

32‧‧‧音波震盪混合室之一端

34‧‧‧音波震盪混合室之另一端

35‧‧‧長度

36‧‧‧音波震盪混合室之截面

38‧‧‧預混槽之截面

40‧‧‧活動件

50‧‧‧橫向通道

60‧‧‧出料緩衝槽

62‧‧‧出料緩衝槽之一端

63‧‧‧出料緩衝槽之截面

64‧‧‧出料緩衝槽之另一端

70‧‧‧出料口

80‧‧‧第一角度

82‧‧‧水平線

90‧‧‧第二角度

100‧‧‧密合件

200‧‧‧第一溫度控制器

300‧‧‧第二溫度控制器

400‧‧‧第三溫度控制器

第1圖係為本發明之氣動式霧化混合器之第一側視示意圖。

第2圖係為本發明之氣動式霧化混合器之俯視圖。

第3圖係為本發明之氣動式霧化混合器之第二側視示意圖。

第4圖係為本發明之氣動式霧化混合器之音波震盪混合室之長度為40mm時之電腦模擬圖。

第5圖係為本發明之氣動式霧化混合器之音波震盪混合室之長度為50mm時之電腦模擬圖。

第6圖係為本發明之氣動式霧化混合器之音波震盪混合室之長度為60mm時之電腦模擬圖。

請參閱第1圖以及第2圖，其係分別為本發明之氣動式霧化混合器之第一側視示意圖以及本發明之氣動式霧化混合器之俯視圖。如圖所示，氣動式霧化混合器係包含相互連通之預混槽20、音波震盪混合室30以及出料緩衝槽60。其中，本發明之氣動式霧化混合器之預混槽20係例如為中空圓柱狀，且預混槽20具有至少二個設置角度之入料口10，用以輸入至少二種已霧化原料，藉以使得此些已霧化原料進入預混槽20之方向為交互錯開而形成氣旋之攪動效果而形成預混合原料。其中，預混槽20之入料口10與水平線82間之夾角可分別為第一角度80以及第二角度90。其中，第一角度80和第二角度90可為相等或不相等之角度。舉例而言，第一角度80例如為30度至60度，第二角度90例如為30度至60度。

此外，由於已霧化原料於預混槽20中形成氣旋之攪動效果時將使預混槽20之溫度上升，因此本發明更可於預混槽20上裝設第一溫度控制器200，用以控制預混槽20之溫度。

再者，預混槽20之一端22係例如為圓錐或其他形狀之噴嘴，且連通音波震盪混合室30之一端32，用以將預混合原料導入至音波震盪混合室30。

本發明之氣動式霧化混合器之音波震盪混合室30係例如為中空圓 柱狀。其中，音波震盪混合室30之截面36之截面積小於預混槽20之截面38之截面積。舉例而言，音波震盪混合室30之截面36與預混槽20之截面38之截面積比例如為1：3或1：2。此外，由於已霧化原料於霧化時即具備振動現象，因此預混合原料亦具有振動現象。因此，當預混合原料進入音波震盪混合室30時，預混合原料之振動及流速將會增加，藉此可藉由音波效果來進一步霧化並細化預混合原料之液滴，並達到更均勻之混合效果。

再者，位於音波震盪混合室30內之預混合原料更符合震盪頻率之公式，其中f為位於音波震盪混合室30內之預混合原料之震盪頻率、V為音波震盪混合室30之體積、L為音波震盪混合室30之長度、A為音波震盪混合室30之截面36之截面積以及k為相關於氣體密度、氣體壓力以及氣體比熱之係數。

請一併參閱第3圖至第6圖，其中第3圖、第4圖、第5圖、第6圖分別係本發明之氣動式霧化混合器之第二側視示意圖、本發明之氣動式霧化混合器之音波震盪混合室之長度為40mm時之電腦模擬圖、本發明之氣動式霧化混合器之音波震盪混合室之長度為50mm時之電腦模擬圖以及本發明之氣動式霧化混合器之音波震盪混合室之長度為60mm時之電腦模擬圖。詳言之，本發明亦可藉由連接音波震盪混合室30之一側之活動件40，以螺旋或活塞的方式調整音波震盪混合室30之長度35(如第3圖所示)。其中，活動件 40例如為螺桿，藉以利用螺旋方式於音波震盪混合室30中作動，而調整音波震盪混合室30之長度35，進而使位於音波震盪混合室30內之預混合原料產生震盪現象，使預混合原料產生更均勻之混合效果，形成已混合原料。

其中，活動件40亦可例如為活塞，藉以利用活塞方式於音波震盪混合室30中作動，而調整音波震盪混合室30之長度35，進而使位於音波震盪混合室30內之預混合原料產生震盪現象，使預混合原料產生更均勻之混合效果，形成已混合原料。

其中，第4圖、第5圖以及第6圖係分別將音波震盪混合室30之長度35調整為40mm、50mm及60mm時，以不同流量之已霧化原料之電腦模擬圖。由圖可知，本發明之氣動式霧化混合器確實可使音波震盪混合室30中之預混合原料之振動及流速增加，且使得出料緩衝槽60中已混合原料之流速變慢並維持穩定之出料流速。此電腦模擬過程係模擬在氮氣(N2)環境下，導入入料口10之已霧化原料係硝酸鋅(Zn(NO3)2)溶液以及六甲基二矽氧烷(hexamethyldisiloxane，HMDSO)。然而，於實際應用時，本發明導入入料口10之已霧化原料可為任何原料。

此外，本發明之氣動式霧化混合器更可藉由密合件100密合音波震盪混合室30及活動件40之交界處，以避免活動件40於音波震盪混合室30中作動時產生間隙。

再者，由於音波震盪混合室30之截面36之截面積小於預混槽20之截面38之截面積。因此，當預混合原料進入音波震盪混合室30時，產生之振動及流速增加，將使音波震盪混合室30之溫度上升。 所以本發明更可於音波震盪混合室30上裝設第二溫度控制器300，用以控制音波震盪混合室30之溫度。

此外，本發明之氣動式霧化混合器之出料緩衝槽60係例如為中空圓柱狀。此音波震盪混合室30之另一端34係藉由橫向通道50而連接出料緩衝槽60之一端62。其中，出料緩衝槽60之截面63之截面積大於音波震盪混合室30之截面36之截面積，使得出料緩衝槽60內之已混合原料之流速小於音波震盪混合室30內之已混合原料之流速，藉以緩和及防止突然之突波效應，造成混合後前驅物不穩定。換言之，當已混合原料藉由橫向通道50輸入至出料緩衝槽60時，將使已混合原料之流速變慢，用以緩衝此已混合原料，並維持穩定之出料流速。其中，橫向通道50之管徑可依據實際情況而有不同之尺寸，例如小於、等於或大於音波震盪混合室30之截面之尺寸。

再者，出料緩衝槽60之另一端係設有至少一個出料口70，例如可依據實際情況而為1個、2個或多個出料口。其中，出料緩衝槽60之出料口70之形狀例如為圓錐或其他形狀，用以將已混合原料送至出料口。其中，本發明更可於出料緩衝槽60上裝設第三溫度控制器400，用以調節出料緩衝槽60內之溫度，藉此控制經由出料口70輸出之已混合原料之出料溫度。

換言之，本發明之已混合原料係微小液滴，且可經由急速冷卻或電漿處理形成微粒粉末，並應用於農業、醫藥、印刷、電子等各種領域，例如傳統半導體產業、光電產業等之空調加濕系統或是生技或製藥產業之噴霧造粒製程等。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

10‧‧‧入料口

20‧‧‧預混槽

22‧‧‧預混槽之一端

30‧‧‧音波震盪混合室

32‧‧‧音波震盪混合室之一端

34‧‧‧音波震盪混合室之另一端

40‧‧‧活動件

50‧‧‧橫向通道

60‧‧‧出料緩衝槽

62‧‧‧出料緩衝槽之一端

64‧‧‧出料緩衝槽之另一端

70‧‧‧出料口

80‧‧‧第一角度

82‧‧‧水平線

90‧‧‧第二角度

100‧‧‧密合件

200‧‧‧第一溫度控制器

300‧‧‧第二溫度控制器

400‧‧‧第三溫度控制器

Claims (8)

1. 一種氣動式霧化混合器，包含：一預混槽，該預混槽具有至少二個設置角度之入料口，以輸入至少二種已霧化原料，藉以使得該些已霧化原料產生氣旋而形成一預混合原料；一音波震盪混合室，該音波震盪混合室之一端係連通該預混槽，用以使該預混合原料產生一震盪現象，藉以使該預混合原料形成一已混合原料，其中該音波震盪混合室之一長度係可調整；以及一出料緩衝槽，該出料緩衝槽之一端係連通該音波震盪混合室之另一端，且該出料緩衝槽之另一端具有至少一個出料口，其中該出料口係用以輸出該已混合原料，且該出料緩衝槽內之該已混合原料之一流速小於該音波震盪混合室內之該已混合原料之一流速。
2. 如申請專利範圍第1項所述之氣動式霧化混合器，其中該音波震盪混合室之一側係連接一活動件以調整該音波震盪混合室之該長度。
3. 如申請專利範圍第2項所述之氣動式霧化混合器，其中該活動件係以活塞式或螺旋式作動於該音波震盪混合室中，以調整該音波震盪混合室之該長度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之氣動式霧化混合器，其中該音波震盪混合室之截面積係小於該預混槽之截面積。
5. 如申請專利範圍第1項所述之氣動式霧化混合器，其中該音波震 盪混合室係符合一計算公式以使該混合原料產生該震盪現象，該計算公式為，其中f為位於該音波震盪混合室內之該預混合原料之震盪頻率、V為該音波震盪混合室之體積、L為該音波震盪混合室之長度、A為該音波震盪混合室之截面積以及k為相關於氣體密度、氣體壓力以及氣體比熱之係數。
6. 如申請專利範圍第1項所述之氣動式霧化混合器，更包括一第一溫度控制器設於該預混槽上，用以調節該預混槽內之溫度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之氣動式霧化混合器，更包括一第二溫度控制器設於該音波震盪混合室上，用以調節該音波震盪混合室內之溫度。
8. 如申請專利範圍第1項所述之氣動式霧化混合器，更包括一第三溫度控制器設於該出料緩衝槽上用以調節該出料緩衝槽內之溫度。