CN100586580C - 微喷雾***共振频率调变方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微喷雾***共振频率调变方法及其装置，用于解决雾化工作时共振频率飘移的问题，本发明的装置包括：储液单元；微喷雾单元，以震动方式将储液单元内的液体雾化以及共振频率调整单元，具有一共振频率调整元件，通过施加给微喷雾单元不同压力来调整其共振频率。本发明主要是解决致动器使用时共振频率飘移问题，并使微喷雾***避免受环境因子的影响而导致其共振频率飘移，从而增加***的稳定性，进而保持最大与固定的喷雾流量与喷雾面积，故可提供稳定的微喷雾***与较佳的工作效率，并且通过简易的调整机构与控制，简化控制共振频率的难度，相对已克服现有技术存在的问题。

Description

微喷雾***共振频率调变方法及其装置

技术领域

本发明是关于一种喷雾***共振频率调变技术，特别是关于一种微喷雾***共振频率调变方法及其装置。

背景技术

喷雾***的应用早已实行多年，早期的喷雾***大多用气体加压将液体雾化做为主要技术与应用，伴随着科技的日益进步，科技工程***逐渐趋向以微小化及节能为主，努力做到较高的效率与较低的空间占有率，因此用压电材料制成的致动器用于雾化的微喷雾***也应运而生，目前压电微喷雾***因为其微小化与节能的特性，应用的领域非常广泛，这项压电微喷雾技术已应用在微冷却器(Micro-cooling)，使用于计算机散热、冷却领域。因为计算机速度与功能不断的提升，相对的中央运算处理器的工作速度也需要相对的提升，因此中央处理器具有更大功率同时也伴随着产生更高的热量，使用微喷雾冷却***用于计算机散热领域，替代原有的风扇散热***以提高冷却效率；此外如生物科技医药领域的药物雾化器(Nebulizer)也利用压电式微喷雾***将药物达到微米化的效果，使得药物能够经由口鼻吸入后更容易由肺部吸收，以上都是微喷雾***应用在工程上的例子。

然而，压电式微喷雾***大多在共振频率下操作，在共振频率下操作时因为共振模态的影响具有较高的震动能量，因此相对具有较大的流量以及较大的喷雾面积，因此应用在冷却***时有较大的散热量，用于药物雾化***则有较大的药物雾化量，相对的在共振频率时材料阻抗也较低，所需电流量也相对较少也较为节省能源。但是，因为压电片共振频率会受到环境(如温度等因素)或边界条件变化或者是封装制程的影响，使共振频率会有不相同或者漂移的现象产生，如此会影响***的工作效率且降低其***稳定性。

美国专利第6,422,080号将所述的压电致动器用于光驱(DiscDrive)驱动***会受到弹簧负载或者是涂胶制程影响，使得共振频率产生变化，由于光驱***应避免其结构共振，以确保数据存取的正确性与稳定性，就提出利用旋紧枢轴的松紧度以实现最小的震动与共振，或使共振点无法产生以实现抑制共振的效果。

美国专利第5,805,028号所述***会受到环境温度变化影响导致共振频率变化的现象，但共振频率偏移会导致工作效率降低与增加耗电量以及材料发热的问题，美国专利5,805,028号提出用电路控制方式改变输出参数，输出温度补偿后的操作电压与操作频率，除此之外，美国专利6,819,027号案用电路控制方式检测共振频率与利用控制电路维持***在共振频率下操作，美国专利6,569,109号案以检测电压相位电路随时检测电压相位差，配合共振频率计算电路与起始共振频率值可得知环境变化后应输出的共振频率以解决频率飘移的问题。

然而，目前的解决方法无论是电路控制方式改变输出参数，或用电路控制与回授方式检测共振频率与利用控制电路输出并锁住共振频率范围，以实现控制***运行于共振频率下，或是检测电压相位差，配合共振频率计算电路与起始共振频率值得知环境变化后应输出的共振频率的操作方式，都是经由复杂的电路设计去改善共振频率飘移的问题，已经不只是通过简单的校正实现共振频率调变的技术。

上述专利大多利用控制电路方式使***能够在共振频率下操作，但其共振频率运行前后并不相同，因此可能运用在微喷雾***上会有不同的流量表现或是其它变化与影响，因此也提高了***工作的不确定性。

因此，有效解决上述现有技术存在的问题，并开发出一可在使用前进行控制频率校正，并且在***使用中可进行共振频率调变的微喷雾***，增加喷雾流量、提升喷雾面积及避免环境因子的影响，正是目前微喷雾***亟待解决的课题。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种微喷雾***共振频率调变方法及其装置，用以实时调整共振频率。

本发明的次一目的在于提供一种微喷雾***共振频率调变方法及其装置，使微喷雾***不受环境因子影响操作效能，增加喷雾流量与提升喷雾面积。

本发明的另一目的在于提供一种微喷雾***共振频率调变方法及其装置，可以通过简易的调整机构与控制，简化控制共振频率的难度。

为达上述目的以及其它目的，本发明提供一种微喷雾***共振频率调变装置包括：一储液单元；一微喷雾单元，以震动方式将储液单元内的液体雾化；以及一共振频率调整单元，具有一共振频率调整元件，通过施加给微喷雾单元不同压力来调整其共振频率。

上述装置中，该微喷雾单元可包括一微喷雾器致动元件、一微喷孔片、一喷雾器上盖以及一喷雾器底座，该微喷雾单元还可包括多个微喷雾器致动元件，以增加所需的喷雾流量与喷雾面积。该微喷雾器致动元件可包括一致动器、一致动器上电极以及一致动器下电极，其中，该致动器可使用压电陶瓷材料或电致伸缩材料。该共振频率调整单元可包括一共振频率调整元件，该共振频率调整单元还可包括一弹性体，用以压制微喷雾单元，并可借该共振频率调整单元调节不同压缩量以调整微喷雾单元的共振频率与节点；一共振频率监控电路及一控制马达，以自动检测与控制共振频率的方式，实现微喷雾***使用前与使用中共振频率的一致性与***稳定性，实现共振频率微调的功效。

此外，上述本发明的微喷雾***共振频率调变装置还可包括多个共振频率监控电路及多个控制马达，该共振频率监控电路可用以实时检测微喷雾***共振频率的大小，并驱动对应的控制马达调变微喷雾器致动元件，以实现在微喷雾***中控制与校正共振频率的目的。

为达上述目的以及其它目的，本发明还提供一种微喷雾***共振频率调变方法，用于解决致动器使用时共振频率飘移的问题，该微喷雾***共振频率调变方法至少包括以下步骤：(1)测量微喷雾***并调整共振频率调整单元，使雾化工作时的工作频率与***共振频率一致；(2)驱动微喷雾单元进行雾化；以及(3)实时检测微喷雾***在雾化工作中的共振频率，并于检测出的共振频率超出微喷雾***的工作频率状态下，调变该共振频率调整单元，使共振频率调整单元与微喷雾***共振频率一致。

上述方法中，该步骤(1)是利用一储液单元进行容置并调整其微喷雾***整体工作频率，使***运行时有最大雾化效果及节能。该步骤(2)是利用驱动微喷雾器致动元件进行雾化，其中，该微喷雾器致动元件可包括一致动器、一致动器上电极以及一致动器下电极。

该步骤(3)是利用共振频率监控电路实时监控微喷雾***共振频率，并驱动控制马达调整共振频率调整单元中的共振频率调整元件，通过共振频率调整元件施加给微喷雾单元不同的压力调整其共振频率。本发明中可增设一弹性体，借调整该弹性体对微喷雾单元的微喷孔片施以压制，进行共振频率与节点位置调变；该共振频率调整单元可包括多个共振频率监控电路及控制马达。

本发明提出的微喷雾***共振频率调变方法及其装置，主要是由微喷雾器致动元件、共振频率调整机构、共振频率监控电路及控制马达组成，并将共振频率监控电路取得的数据加以分析判断，在微喷雾***使用中，同时进行控制与校正共振频率，并且通过实时的重复性测量与修正，确保使用时的工作频率不会飘移出一定的工作频率范围，故可增加喷雾流量、提升喷雾面积，并且避免环境因子的影响，解决了现有技术存在的问题。

附图说明

图1A是本发明微喷雾***共振频率调变装置的微喷雾器致动元件与喷雾***底座示意图；

图1B是本发明微喷雾***共振频率调变装置的组装侧视图；

图2是本发明微喷雾***共振频率调变装置的实施例立体分解图；

图3是本发明微喷雾***共振频率调变装置的装配示意图；

图4是本发明微喷雾***共振频率调变装置的另一装配示意图；以及

图5是本发明微喷雾***共振频率调变方法的流程图。

具体实施方式

请参阅图1A及图1B，它们分别显示本发明的微喷雾***共振频率调变装置的微喷雾器致动元件与喷雾***底座示意图及组装侧视图。用于产生较为细致绵密雾滴有助于增加喷雾流量、提升喷雾面积的喷雾***，该微喷雾***共振频率调变装置包括：一微喷雾单元1，以震动方式实现将液体雾化；一共振频率调整单元3，可控制微喷雾器致动元件10的共振频率；以及一储液单元13，储存要雾化的液体。

该微喷雾单元1可包括一微喷雾器致动元件10、一微喷孔片104、一喷雾器上盖15及一喷雾器底座17，较佳地，该微喷雾单元1还可以是包括多个微喷雾器致动元件10。如图2所示，它是本发明微喷雾***共振频率调变装置实施例的立体分解图，用于增加所需的喷雾流量与喷雾面积。该微喷雾器致动元件10可包括一致动器101、一致动器上电极102以及一致动器下电极103，其中，该致动器101可使用压电陶瓷材料或电致伸缩材料，要雾化的液体是经由微喷雾器致动元件10中的致动器101，致动微喷孔片104以高频震动的方式将要雾化液体由微喷孔105喷出，形成粒径微小的雾滴。

请参阅图3，它是本发明微喷雾***共振频率调变装置的装配示意图，是用于解决致动器使用时共振频率飘移的问题，该共振频率调整单元3可包括一共振频率调整元件31，共振频率调整元件31可以是一螺丝，借由旋转锁入喷雾器上盖15，用以增减施加在微喷雾器致动元件10表面的压力，调整微喷雾***共振频率与调变微喷雾器致动元件10的节点。如图4所示，它是本发明微喷雾***共振频率调变装置的另一装配示意图，该共振频率调整单元3还可包括一弹性体32、一共振频率监控电路33及一控制马达35，其中，该弹性体32是增加共振频率调整元件31施加在微喷雾器致动元件10表面压力的微调能力与缓冲能力；另在共振频率调整元件31的顶端面设一凹部，与控制马达35的轴心端面设置的凸部接合，以自动检测***的共振频率并驱动控制马达35调整共振频率调整元件31的方式，实现微喷雾***使用前与使用中共振频率的一致性与***稳定性。

其中，该共振频率调整单元3可包括多个共振频率调整元件31，该共振频率调整单元3也可包括多个共振频率监控电路33以及多个控制马达35。该共振频率监控电路33可用以实时检测微喷雾***共振频率的大小，并驱动对应的控制马达35调变微喷雾器致动元件，以实现在微喷雾***中控制与校正共振频率的目的

请参阅图5，它是本发明微喷雾***共振频率调变方法的流程图。本发明的微喷雾***共振频率调变方法应用在解决致动器使用时共振频率飘移的问题，该微喷雾***共振频率调变方法至少包括：测量微喷雾***并调整共振频率调整单元，使雾化工作时的工作频率与***共振频率一致；驱动微喷雾单元进行雾化工作；以及实时检测微喷雾***在雾化工作中的共振频率，并在检测出共振频率超出微喷雾***的工作频率时，则调变该共振频率控制单元，使共振频率调整单元与微喷雾***共振频率一致为止。

在步骤S1中，首先将要雾化的液体置于微喷雾***储液空间内并进行测量微喷雾***共振频率，这是为求得容置液体后***的共振频率，再将所测量得到的共振频率做为调整共振频率控制机构的参考数据，使致动器雾化时的共振频率与微喷雾***一致，接着进到步骤S2。

在步骤S2中，根据该调整后的共振频率设定工作频率范围，并驱动微喷雾单元使液滴雾化，在本实施例中，使微喷雾单元工作时的共振频率与***的共振频率近乎一致，以确保致动器起始时即为最佳的工作频率与最佳的效率，接着进到步骤S3。

在步骤S3中，以共振频率监控电路实时检测微喷雾***的共振频率，并借由***设定的共振频率范围，动态驱动共振频率调整单元，调变共振频率调整元件及弹性体，并以弹性体压制微喷雾器致动元件调变微喷雾***共振频率与调变微喷雾器致动元件的节点，直至微喷雾器致动元件共振频率与微喷雾***共振频率近乎一致为止，即可动态调控致动器的工作频率，保持***的工作频率。

与现有技术相比，本发明提出的微喷雾***共振频率调变方法及其装置，主要是解决致动器使用时共振频率飘移问题，并使微喷雾***避免受环境因子的影响而导致其共振频率飘移，从而增加***的稳定性，进而保持最大与固定的喷雾流量与喷雾面积，故可提供稳定的微喷雾***与较佳的工作效率，并且通过简易的调整机构与控制，简化控制共振频率的难度，相对已克服现有技术存在的问题。

Claims (18)

1.一种微喷雾***共振频率调变装置，其特征在于，该微喷雾***共振频率调变装置包括：

一储液单元；

一微喷雾单元，以震动方式将储液单元内的液体雾化；以及

一共振频率调整单元，具有一共振频率监控电路、一控制马达及一共振频率调整元件，通过该共振频率监控电路以自动检测该微喷雾***的共振频率，并驱动该控制马达调整该共振频率调整元件以对该微喷雾单元施加不同压力来调整其共振频率，使该共振频率调整单元与该微喷雾***的共振频率一致。

2.如权利要求1所述的微喷雾***共振频率调变装置，其特征在于，该共振频率调整单元还包括一弹性体，用于压制微喷雾单元，并可通过该共振频率调整单元调节不同压缩量，以调整微喷雾单元的共振频率与节点。

3.如权利要求1所述的微喷雾***共振频率调变装置，其特征在于，该微喷雾单元包括一微喷雾器致动元件、一微喷孔片、一喷雾器上盖以及一喷雾器底座。

4.如权利要求3所述的微喷雾***共振频率调变装置，其特征在于，该微喷雾器致动元件包括一致动器、一致动器上电极以及一致动器下电极。

5.如权利要求4所述的微喷雾***共振频率调变装置，其特征在于，该致动器是选自压电陶瓷材料或电致伸缩材料。

6.如权利要求3所述的微喷雾***共振频率调变装置，其特征在于，该微喷雾单元包括多个微喷雾器致动元件。

7.如权利要求1所述的微喷雾***共振频率调变装置，其特征在于，该共振频率调整元件是螺丝，用于调整负载压力或节点变化。

8.如权利要求1所述的微喷雾***共振频率调变装置，其特征在于，该共振频率调整单元包括多个共振频率调整元件。

9.如权利要求1所述的微喷雾***共振频率调变装置，其特征在于，该共振频率调整单元可包括多个共振频率监控电路及控制马达。

10.一种微喷雾***共振频率调变方法，应用在具有共振频率调整单元及微喷雾单元的微喷雾***中，其特征在于，该控制微喷雾***共振频率调变方法至少包括以下步骤：

(1)测量微喷雾***并调整共振频率调整单元，使雾化工作时的工作频率与***共振频率一致；

(2)驱动微喷雾单元进行雾化；以及

(3)实时检测微喷雾***在雾化工作中的共振频率，并于检测出的共振频率超出微喷雾***的工作频率状态下，调变该共振频率调整单元，使共振频率调整单元与微喷雾***共振频率一致。

11.如权利要求10所述的微喷雾***共振频率调变方法，其特征在于，该步骤(1)是调整其微喷雾***整体的工作频率，使***运行时具有最大的雾化效果及节能。

12.如权利要求10所述的微喷雾***共振频率调变方法，其特征在于，该微喷雾单元包括一微喷雾器致动元件、一微喷孔片、一喷雾器上盖以及一喷雾器底座。

13.如权利要求10所述的微喷雾***共振频率调变方法，其特征在于，该步骤(2)是利用驱动微喷雾器致动元件与微喷孔片进行雾化。

14.如权利要求12或13所述的微喷雾***共振频率调变方法，其特征在于，该微喷雾器致动元件包括一致动器、一致动器上电极以及一致动器下电极。

15.如权利要求10所述的微喷雾***共振频率调变方法，其特征在于，该共振频率调整单元包括一共振频率调整元件。

16.如权利要求10所述的微喷雾***共振频率调变方法，其特征在于，该共振频率调整单元还包括一弹性体。

17.如权利要求10所述的微喷雾***共振频率调变方法，其特征在于，该共振频率调整单元还包括一共振频率监控电路及一控制马达。

18.如权利要求10所述的微喷雾***共振频率调变方法，其特征在于，该步骤(3)是利用共振频率监控电路实时监控微喷雾***共振频率，再利用共振频率监控电路的数据，实时驱动控制马达调整共振频率调整单元进行共振频率与节点位置的调变。

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