专利名称：超声波雾化设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过超声波振动雾化诸如水或化学液体的液体的超声波雾化设备。
背景技术：
传统地，作为用于在超声波雾化装置中使用的超声波雾化设备，已知一种设备，该设备具有其中包括压电振动器和安装到压电振动器的振动板的雾化构件由壳体通过由弹性材料形成的弹性构件弹性夹持和保持的结构(例如，参见专利文献I)。图5是显示专利文献I中所述的超声波雾化设备的示例的剖视图，而图6是超声波雾化设备的分解透视图。超声波雾化设备包括:包括压电振动器101和安装到压电振动器101的振动板102的雾化构件100，其中所述压电振动器101在其中心部分处具有开口IOla ;一对弹性构件103，所述一对弹性构件103被布置成分别沿着雾化构件100的两个表面延伸；和作为保持构件的壳体104，所述壳体内容纳雾化构件100和弹性构件103。压电振动器101由圆形薄板状压电陶瓷形成。当将高频电压施加到设置在压电振动器101的上表面和下表面上的电极IOlb时,超声波振动发生,使得压电振动器101在该压电振动器101的径向方向上膨胀和收缩。另外，振动板102由圆形薄板状金属形成，并安装到压电振动器101的下表面以覆盖压电振动器101的开口 101a。振动板102具有形成在所述振动板102的面对开口 IOla的部分中的大量微孔102a。一对弹性构件103由环形平板状橡胶形成，并且分别附于雾化构件100的两个表面以与所述表面进行面接触。另外，壳体104具有中空圆板形状，并且通过一对弹性构件103将雾化构件100弹性夹持并保持在该壳体104中，其中所述中空圆板形状或该壳体104的中心部分处具有一开口。壳体104被分成彼此可分离的上部分和下部分两部分。根据以上传统的超声波雾化设备，高频电压被施加到压电振动器101以超声波的方式使压电振动器101振动，从而以超声波的方式使振动板102振动，藉此供应给振动板102的微孔102a部的液体可以被雾化和喷洒。专利文献I还公开了一种超声波雾化设备，其中代替薄板状弹性构件103，使用具有橡皮圈形的一对第一弹性构件105和具有大于第一弹性构件105的外径的外径的一对第二弹性构件106，并且弹性构件105和弹性构件106被布置成分别沿着雾化构件100的两个表面的外周边边缘和开口边缘延伸(参见图7)。引用列表[专利文献][专利文献I]日本公开待审专利公开第2006-281170号(图12-14)
发明内容
技术问题基于雾化液体的类型和使用环境，传统的超声波雾化设备可能需要更远地喷洒液体的微细颗粒。在这种情况下，施加到压电振动器101的电压大大增加或使用鼓风机，从而更远地喷洒液体的微细颗粒。然而，当施加到压电振动器101的电压大大增加时，存在使用于生成高频电压的驱动电路的尺寸较大，振动板102的振幅增加并因此振动板102的寿命减小的问题。另外，当使用鼓风机时，存在液体的微细颗粒过度撒布并且使装置的尺寸较大的问题。考虑到以上问题形成本发明，并且本发明的目的是提供一种可以在不需要大大地增加施加到压电振动器的电压和使用风扇的情况下更远地喷洒液体的微细颗粒的超声波雾化设备。技术方案根据本发明的超声波雾化设备包括:雾化构件，所述雾化构件包括圆形薄板状压电振动器和振动板，所述压电振动器在该压电振动器的中心部分处具有开口，所述振动板具有在所述振动板的厚度方向上延伸通过所述振动板的多个微孔，并且所述振动板被布置成面对所述开口并沿着压电振动器的一个表面延伸，雾化构件通过压电振动器以超声波的方式使振动板振动，从而雾化液体；一对环形弹性构件，所述一对环形弹性构件被布置成分别沿着雾化构件的两个表面延伸并与雾化构件同心；和保持构件，所述保持构件通过一对弹性构件弹性夹持并保持所述雾化构件。从雾化构件的中心的径向方向的一侧的每一个环形弹性构件与雾化构件的一个表面之间在径向方向上的最大面对宽度是从压电振动器的中心的径向方向的一侧的压电振动器的径向方向宽度的40 %。根据具有这种结构的超声波雾化设备，由于每一个环形弹性构件与雾化构件的一个表面之间在径向方向上的最大面对宽度是压电振动器的径向方向宽度的40%，因此可以防止雾化构件的振动受到抑制。因此，可以将被雾化构件雾化的液体的微细颗粒喷洒得更远。换句话说，本申请的发明人全面地进行了传统的超声波雾化设备不能更远地喷洒雾化液体的微细颗粒的原 因的研究。结果，发明人发现原因在于由于在传统的超声波雾化设备中沿其径向方向具有大宽度尺寸的环形平板状弹性构件被布置成在雾化构件的两个表面的整个表面上延伸，或者两对橡皮圈状弹性构件被布置成沿着压电振动器的两个表面的开口边缘和外周边边缘延伸，因此压电振动器(雾化构件)的振动被弹性构件部分抑制。发明人基于这种发现完成了本申请的创造。在所述超声波雾化设备中，振动板的中心部分处可以具有朝向喷洒侧突出的凸起部分或与喷洒侧相反地突出的凹入部。优选地，在凸起部分的基端部的直径由Rl表示并且压电振动器的中心部分处的开口的直径由R2表示的情况下，Rl与R2之间的关系为:Rl 彡(4/5).R2.
这是因为当Rl与R2之间的关系为Rl > (4/5) *R2时，振动板的面对压电振动器的中心部分处的开口的部分的平坦部的径向方向尺寸过度小，并因此平坦部分难以通过压电振动器的超声波振动以弯曲方式变形，并且雾化液体的微细颗粒不能更加有效地被喷洒得更远。在超声波雾化设备中，优选地，振动板不是平板型，而是在振动板的中心部分处具有朝向喷洒侧突出的凸起部分。
在这种情况下，与振动板没有凸起部分的情况相比较，被雾化构件雾化的液体的微细颗粒可以更加有效地被喷洒得更远。在超声波雾化设备中，优选地，环形弹性构件为O型环。在这种情况下，由于O型环与雾化构件进行线接触，因此可以更加有效地防止雾化构件的振动受到抑制。因此，被雾化构件雾化的液体的微细颗粒可以被喷洒得更远。优选地，O型环的横截面直径在0.5-2.0mm的范围内。在这种情况下，被雾化构件雾化的液体的微细颗粒可以被喷洒得更远。在超声波雾化设备中，优选地，从雾化构件的中心的径向方向的一侧的每一环形弹性构件与雾化构件的一个表面之间在径向方向上的最小面对宽度是从压电振动器的中心的径向方向的一侧的压电振动器的径向方向宽度的5%。在这种情况下，由于面对宽度比值等于或大于5%，因此雾化构件可以稳定地被弹性构件支撑。因此，可以稳定地雾化液体。进一步地，在超声波雾化设备中，优选地，压电振动器具有0.1-4.0mm的厚度和6-60mm的外径，振动板具有0.02-2.0mm的厚度和6_60mm的外径，并且微孔具有3-150 μ m的孔径尺寸。根据超声波雾化设备，具有相对较小尺寸的雾化构件雾化的液体的微细颗粒可以被喷洒得更远。优选地，每一个环形弹性构件具有20-90IRHD的硬度。在这种情况下，雾化构件可以有效地被保持，并因此可以更加稳定地雾化液体。应该注意的是本申请中的IRHD值是基于国际橡胶硬度M方法的值。技术效果根据本发明的超声波雾化设备可以在不需要大大地增加施加到压电振动器的电压和使用风扇的情况下更远地喷洒液体的微细颗粒。
图1是显示根据本发明的超声波雾化设备的一个实施例的剖视图；图2是超声波雾化设备的分解透视图；图3是超声波雾化设备的主要部分的剖视图；图4是显示另一个实施例的示意性剖视图；图5是显示传统的超声波雾化设备的剖视图；图6是传统的示例的分解透视图；以及图7是显示另一个传统的示例的剖视图。
具体实施例方式在下文中，参照附图描述根据本发明的超声波雾化设备的实施例。图1是显示根据本发明的超声波雾化设备的一个实施例的剖视图。超声波雾化设备包括:雾化构件1，所述雾化构件I通过压电振动器11以超声波的方式使振动板12振动以雾化诸如水或化学液体的液体；作为环形弹性构件的一对弹性环2，所述环形弹性构件被布置成分别沿着雾化构件I的两个表面延伸；和作为保持构件的壳体3，所述保持构件通过一对弹性环2弹性夹持并保持雾化构件I。用于将诸如化学试剂的液体供应给振动板12的液体吸收芯体4被设置成与振动板12接触或与振动板12相邻。雾化构件I的压电振动器11包括圆形薄板状压电陶瓷，所述压电陶瓷的中心部分处形成有开口 11a。压电振动器11沿其厚度方向被极化。当将高频电压施加到形成在压电振动器11的两个表面上并且未示出的电极时，在径向方向上发生微振动。作为压电振动器11，例如，选择厚度为0.1-4.0mm并且外径为6_60mm的小尺寸以及高频电压的频率(驱动频率)为30-500KHZ的压电振动器。振动板12例如由镍形成并具有圆形薄板形状。在图1中，振动板12连接(固定)到压电振动器11的下表面以覆盖压电振动器11的开口 Ila并与压电振动器11同心。作为振动板12，例如，适当地选择厚度为0.02-2.0mm并且外径为6_60mm的振动板，其中所述振动板的外径大于压电振动器11的开口 Ila的内径尺寸，并且所述振动板的尺寸对应于压电振动器11的尺寸。振动板12具有形成在所述振动板12的面对开口 Ila的一部分中的大量微孔13a,所述微孔13a在所述振动板12的厚度方向上延伸通过所述振动板12。微孔13a的孔径尺寸为3-150 μ m.另外，振动板12在其中心部分处具有凸起部分13，所述凸起部分13形成有从所述凸起部分的顶部朝向所述凸起部分的底部的弯曲表面。凸起部分13是向上(在液体喷洒的方向上)突出的穹顶形部分。通过压电振动器11沿径向方向的膨胀和收缩(振动)，凸起部分13的一部分以超声波的方式在垂直方向上振动。在作为凸起部分13的上升部分的基端部的直径由Rl表示，而压电振动器11的中心部分处的开口 Ila的直径(内径)由R2表示的情况下，Rl与R2之间的关系为:Rl ( (4/5).R2由此，凸起部分13周围的平坦部分可以通过压电振动器11的超声波振动以弯曲方式容易变形。因此，雾化液体的微细颗粒可以被喷洒得更远。仅设置一对弹性环2。所述一对弹性环2与雾化构件I的上表面和下表面接触以分别在壳体3与雾化构件I的上表面之间以及壳体3与雾化构件I的下表面之间弹性变形，并且与雾化构件I同心。适当地使用具有0.5-3mm的横截面直径并且更优选地具有0.5-2.0mm的横截面直径的O型环作为每一个弹性环2。当使用具有这种横截面直径的O型环时，弹性环2可以与雾化构件I进行细线接触。因此，可以更加有效地将雾化液体的微细颗粒喷洒得更远。每一个弹性环2的硬度是20-90IRHD，更加优选地为30-90IRHD。由此，雾化构件I可以被适当的弹力保持，并且可以有效地抑制雾化构件I的过度振动。因此，可以更加稳定地雾化液体。与雾化构件I的上表面接触的弹性环2和与雾化构件I的下表面接触的弹性环2优选地在平均直径[(内径+外径)/2]、横截面直径、硬度等方面是相同的，并且特别优选地在平均直径方面是相同的。如图3所示，在从雾化构件I的中心的径向方向的一侧，每一个弹性环2与雾化构件I的一个表面之间沿径向方向的面对宽度(facing width)Ll (在下文中，称为“弹性环2与雾化构件I之间的面对宽度LI”)被设定成等于或小于在从压电振动器11的中心的径向方向的一侧的压电振动器11的径向方向宽度L2(在下文中，称为“压电振动器11的径向方向宽度L2”)的40%并且更优选地等于或小于径向方向宽度L2的35%。由此，可以有效地防止雾化构件I的振动受到抑制。弹性环2与雾化构件I之间的面对宽度LI对应于弹性环2向雾化构件I的投影宽度。当弹性环2是O型环时，面对宽度LI等于O型环的横截面直径。当弹性环2是方形环时，面对宽度LI等于所述弹性环2的径向方向宽度。例如以具有相同尺寸的压电振动器11，通过减小弹性环2的横截面直径或增加弹性环2的横截面直径，可以容易地设定弹性环2与雾化构件I之间的面对宽度LI与压电振动器11的径向方向宽度L2的比值[(L1/L2).100(% )]0在雾化构件I可以稳定地被支撑的范围内适当地选择弹性环2与雾化构件I之间的面对宽度LI与压电振动器11的径向方向宽度L2的比值[(L1/L2).100(% )]的下限。所述比值等于或高于5 %，并且更优选地等于或高于10%。在这种情况下，雾化构件I可以由一对弹性环2稳定地支撑，并因此可以稳定地雾化液体。弹性环2的材料的示例包括丁腈橡胶、碳氟橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶、丙烯酸橡胶和氢化丁腈橡胶。壳体3具有被分成可彼此分离的上部和下部两个部分的中空环形形状，并且整个由合成树脂形成。壳体3的上表面和下表面中的开口 31的内径小于弹性环2的内径，以允许弹性环2被夹持并支撑在壳体3与雾化构件I之间。弹性环2还与壳体3的内表面接触。液体吸收芯体4由具有例如3-4.5mm的直径的无纺织物形成，并且液体吸收芯体的顶部与振动板12的凸起部分13相邻或接触。液体吸收芯体4的下部沉浸在容纳诸如芳香剂、杀菌剂或杀虫剂的化学液体的箱体(未示出)中，并且所述化学液体由于毛细现象可以被供应给凸起部分13。根据如上所述构造而成的超声波雾化设备，高频电压施加到压电振动器11以使振动板12的凸起部分13振动，藉此通过液体吸收芯体4供应给凸起部分13的化学液体由于毛细现象被引入到凸起部分13的微孔13a中并在被雾化的状态下向上喷洒。在这种情况下，由于弹性环2与雾化构件I之间的面对宽度LI等于或小于压电振动器11的径向方向宽度L2的40%，因此可以防止雾化构件I的振动受到弹性环2的抑制。因此，通过雾化构件I被雾化的化学液体的微细颗粒可以被喷洒得更远。例如，当化学液体的微细颗粒通过使用本发明的超声波雾化设备和具有凸起型振动板的传统的超声波雾化设备[(L1/L2) *100 = 100% ]在相同的条件下被向上喷洒时，确认当传统的超声波雾化设备的最大喷洒高度为10-15cm时，本发明的超声波雾化设备的最大喷洒高度是传统的超声波雾化设备的最大喷洒高度的2-3倍高。代替O型环，作为每一个环形弹性构件2，可以使用横截面形状为椭圆形、矩形、三角形、菱形等的环。另外，可以使用横截面形状为D形状、X形状、T形状等的环。进一步地，环形弹性构件无须沿圆周方向完全连续，而是可以具有在圆周方向的一个位置处形成的切口，或者可以具有在圆周方向的多个位置处间断地形成的切口。振动板12的凸起部分13不局限于顶部形成有弯曲表面的穹顶形凸起部分，而是可以具有顶部形成有平坦表面的平截头圆锥形状，并且凸起部分13的形状是任意的。进一步地，在所述实施例中，作为振动板12，举例说明了凸起部分沿喷洒方向突出的凸起型振动板。然而，振动板12可以是凹入型振动板，所述凹入型振动板具有沿与凸起部分13突出的喷洒方向相反的方向突出的凹入部分23(参见图3中的虚线)。可选地，振动板12可以是在所述振动板的中心部分处没有凸起部分并没有凹入部分的平板型振动板。在实施例中，圆形薄板形振动板12完全覆盖压电振动器11的开口 11a。然而，可以使用矩形薄板状振动板，并且矩形薄板状振动板可以被布置成在压电振动器11的开口Ila上延伸，并且可以在该振动板的两端处固定到压电振动器11的一个表面。进一步地，如图4所示，根据本发明的超声波雾化设备还可以被应用于其中从容纳化学液体的容器7化学液体在不需要使用液体吸收芯体4的情况下被直接供应给振动板12的装置并被使用。[有益效果确认测试](I)有益效果确认测试I〈示例Al 至 A12>作为示例Al至A12，制造了具有以下规格的超声波雾化设备。这些示例的超声波雾化设备具有与图1所示的超声波雾化设备的结构相同的结构。1.雾化构件压电振动器:具有15mm的外径、5mm的内径和0.4mm的厚度的压电陶瓷。振动板:凸起型振动板.凸起部的基端部的直径为3mm。.微孔的孔径尺寸为10 μ m。.厚度为0.04mm (由镍制成)。i1.环形弹性构件具有表I中所示的尺寸的O型环(硬度为50IRHD)<比较示例Al至A3〉作为比较示例Al至A3，制造了具有与示例Al至A12中的超声波雾化设备的结构相同的结构但具有与示例Al至A12中的超声波雾化设备的尺寸不同的尺寸的超声波雾化设备。这些比较示例的O型环的尺寸在表I中被示出。表I中所示的面对比(facing ratio) (% )是通过O型环的横截面直径(=O型环与雾化构件之间的面对宽度LI)除以压电振动器的径向方向宽度(L2)并乘以100获得的值。相同的方法应用于其它表中的O型环。<测试条件和结果>示例Al至A12和比较示例Al至A3的超声波雾化设备用于进行有益效果确认测试。在这种测试中，具有35Vp-p的电压和IlOkHz的高频率的电力被供应给压电振动器，并且当喷洒液体向上喷洒时测量这些示例和这些比较示例的最大喷洒高度。另外,作为喷洒液体,使用石油溶剂(商标“EXXSOL D110”)。表I中显示了有益效果确认测试的结果。[表 I]凸起型振动板，微孔径尺寸10 μ m
权利要求
1.一种超声波雾化设备,包括: 雾化构件，所述雾化构件包括圆形薄板状压电振动器和振动板，所述压电振动器在该压电振动器的中心部分处具有开口，所述振动板具有在所述振动板的厚度方向上通过所述振动板延伸的多个微孔，并且所述振动板被布置成面对所述开口并沿着所述压电振动器的一个表面延伸，所述雾化构件通过所述压电振动器以超声波的方式使所述振动板振动，从而使液体雾化； 一对环形弹性构件，所述一对环形弹性构件被布置成分别沿着所述雾化构件的两个表面延伸并与所述雾化构件同心；和 保持构件，所述保持构件通过所述一对弹性构件弹性夹持并保持所述雾化构件， 其中从所述雾化构件的中心的径向方向的一侧的每一个环形弹性构件与所述雾化构件的一个表面之间在径向方向上的最大面对宽度是从所述压电振动器的中心的径向方向的一侧的所述压电振动器的径向方向宽度的40 %。
2.根据权利要求1所述的超声波雾化设备，其中，所述振动板在所述振动板的中心部分处具有朝向喷洒侧突出的凸起部分。
3.根据权利要求2所述的超声波雾化设备，其中，在所述凸起部分的基端部的直径由Rl表示并且所述压电振动器的中心部分处的开口的直径由R2表示的情况下，Rl与R2之间的关系为:Rl ≤(4/5).R2。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的超声波雾化设备，其中，所述环形弹性构件为O型环。
5.根据权利要求4所述的超声波雾化设备，其中，每一个O型环的横截面直径是0.5-2.0mm。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的超声波雾化设备，其中，从所述雾化构件的中心的径向方向的一侧的每一环形弹性构件与所述雾化构件的一个表面之间在所述径向方向上的最小面对宽度是从所述压电振动器的中心的径向方向的一侧的所述压电振动器的径向方向宽度的5%。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的超声波雾化设备，其中，每一环形弹性构件都具有20-90IRHD的硬度。
全文摘要
本发明公开了一种可以在不需要大大增加施加到压电振动器的电压和使用风扇的情况下能够更远地喷洒液体的微细颗粒的超声波雾化设备。环形雾化构件(1)被设置并通过压电振动器(11)以超声波的方式使振动板(12)振动以雾化液体。雾化构件(1)通过与雾化构件(1)接触的一对环形弹性环(2)由壳体(3)弹性夹持并保持。从雾化构件(1)的中心的径向方向的一侧的每一个环形弹性构件与雾化构件(1)的一个表面之间在径向方向上的最大面对宽度是从压电振动器(11)的中心的径向方向的一侧的压电振动器(11)的径向方向宽度的40％。
文档编号B05B17/06GK103201047SQ20118005361
公开日2013年7月10日 申请日期2011年11月7日 优先权日2010年11月9日
发明者佐佐木崇, 高畠大介 申请人:住友化学株式会社