CN203598991U - 一种压电陶瓷雾化器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种压电陶瓷雾化器，由相连接的金属膜片和压电陶瓷环片组成，所述的压电陶瓷环片表面覆盖有导电介质层，所述的压电陶瓷环片中间为通孔，金属膜片与通孔相对应的区域设有一组雾化孔，所述的金属膜片朝向压电陶瓷环片一面设有雾化孔的区域内设有至少一个第一凸出区域，所述的第一凸出区域表面呈外凸型封闭曲线。本实用新型的雾化器采用了微孔区双面各设有凸出区域的金属膜片，由于该特殊结构的凸出体的凸出量与金属膜片工作时的变形量、振幅变化关系相吻合，故金属膜片各个区域的变形量、振幅得到合理有效的补偿。降低了金属膜片的疲劳损坏，提高了雾化器的使用寿命，提升了金属膜片的变形量及振幅，增强了雾化器的雾化效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于将液体进行雾化的雾化器，特别是一种利压电陶瓷进行雾化的雾化器。
背景技术
雾化器常用于日常生活中加湿、临床药物的雾化，现有技术中雾化器通常由设有雾化微孔的金属膜片与压电陶瓷环粘结。雾化器加电后，压电陶瓷环径向伸缩振动带动金属膜片做弯曲振动，金属膜片的弯曲振动改变了锥型雾化孔的形状，形成一个相对的压缩和舒张过程，带动液体的传输，并在锥形孔的小径端不断有微细的小液滴产生，实现液体流体驱动、搬运及液体的雾化。
现有技术中雾化器常采用如图1所示的锥形雾化孔，所述锥形雾化孔夹角为θ。现假设液体从微孔大径端d2流向小径端d1时的流阻系数为ξ1；液体从微孔小径端d1流向大径端d2时的流阻系数为ξ2。图2为锥形孔流阻系数ξ1、ξ2与锥形微孔夹角θ的关系曲线，从图中可得锥形雾化微孔存在一个雾化死区，其夹角θ1范围大致为(200<θ1<300)，锥形雾化孔夹角小于死区夹角θ1时，流阻系数ξ1大于ξ2；微孔夹角大于雾化死区夹角θ1时，流阻系数ξ1大于ξ2。本发明中采用微孔夹角大于雾化死区夹角θ1的锥形雾化孔，即大径端面d2为液体进口，大径端面d1为雾化喷出面。
图3为专利号为201120400121.7、名称为《一种金属雾化片》的中国实用新型专利揭示的雾化片剖面结构示意图，包括金属膜片31、压电陶瓷片32附着在压电陶瓷表面上易导电的金属层34。其特征在于：所述的压电陶瓷片32设计成环状体，所述的金属膜片31安装于压电陶瓷片32的下部面积大于压电陶瓷片32的面积，所述的金属膜片31的厚度为0.02mm～0.06mm，金属膜片31中心位置设有微型孔区。该结构的雾化片采用平面金属膜片31与压电陶瓷片32粘结，工作性能上尚存在一定的缺陷。首先，这种结构的金属膜片31在高频振动(沿径向或沿周向伸缩振动)工况下，平面金属膜片31因压电陶瓷片32的拉压而产生***与塌陷变形，为了克服金属因变形而产生的阻力，金属膜片的变形与振幅是会有一定程度的减小。第二，金属膜片微孔区中心区域的变形量及振幅量最大呈向边缘区域递减的趋势，振动波产生的能量会大量的集中于中心区域，导致仅中心区域的一部分微孔正常工作，而边缘区域的微孔处于半工作状态。通过边缘区域微孔雾化的液体由于得不到充足的传输能量，故液体不能远距离的往外喷射而停滞于金属膜片表面上形成液滴，阻碍后续液体的雾化，减小雾化片的实际雾 化面积，影响雾化片的雾化性能。
图4为专利号为201110040361.5、名称为《喷雾孔及使用其的雾化组件》的中国发明专利揭示的雾化片的平面示意图。该结构的雾化组件针对现有技术所存在的缺陷发明了一种新型喷孔片。其特征在于：喷孔片单面设有多个***部44及多个雾化微孔45，多个***部44呈非圆形且朝向该压电环片42的方向***凸伸，而形成一特定几何造型图案的辐射状或环状排列的多曲面结构。虽然该发明的喷孔片可以扩大雾化区域，降低喷孔片的疲劳损坏率，但是喷孔片采用呈菱形、椭圆形、三角形、砂漏型、弯月形或心形的***部44，该种结构的***部形状奇异与金属膜片41振动时的变形量、振幅变化关系相违背。因此，金属膜片41上变形量大的区域得不到充分的变形补偿，变形量小的区域由于过度变形补偿而导致局部变形量过大，该种结构的***部44没有合理的对金属膜片进行变形补偿，进一步加快喷孔片的疲劳损坏，降低雾化的使用寿命。其次，该结构的喷孔片仅在金属膜片1单面设有***部44，故喷孔片周期变形时只有半个工作周期得到***部44的变形补偿，而另外半个周期由于得到不到变形补偿，导致需要耗费更多的能量克服金属膜片的变形，影响雾化片的雾化性能。
现有技术中的雾化片常采用单面设有***部的金属膜片与压电陶瓷环粘结，该结构的喷孔片设有***部的结构形态与金属膜片振动时的变形量、振幅变化关系不相吻合，变形补偿分布不均。同时，金属膜片仅单面设有***部，不能保证金属膜片整个变形周期得到变形补偿，需要更多的能量参与雾化器的实际雾化作用。故现阶段使用的雾化器，其雾化器极易疲劳损坏、能量利用率低、雾化器的雾化性能差。
发明内容
技术问题
本实用新型要解决的技术问题是提供一种压电陶瓷雾化器，该雾化器采用特殊结构的金属膜片，提高雾化器的使用寿命，提升雾化器的雾化效果。
技术方案
为了解决上述的技术问题，本实用新型提供的一种方案的压电陶瓷雾化器由相连接的金属膜片和压电陶瓷环片组成，所述的压电陶瓷环片表面覆盖有导电介质层，所述的附着在压电陶瓷表面上导电层可以为金、银、铜等易导电介质；所述的压电陶瓷环片中间为通孔，金属膜片与通孔相对应的区域设有一组雾化孔，所述的雾化孔为锥形孔，所述的金属膜片朝向压电陶瓷环片一面设有雾化孔的区域内设有至少一个第一凸出区域，所述的第一凸出区域表面呈外凸型封闭曲线。
更进一步地，所述的金属膜片背离压电陶瓷环片一面设有雾化孔的区域内设有至少一个第二凸出区域，所述的第二凸出区域表面呈外凸型封闭曲线。
更进一步地，所述的至少一个第一凸出区域和至少一个第二凸出区域呈中心轴对称结构。
更进一步地，述的至少一个第一凸出区域和至少一个第二凸出区域以金属膜片设有雾化孔区域的中心呈环形阵列分布。
更进一步地，所述的雾化孔为锥形雾化孔。
一般地，所述的压电陶瓷环片内通孔的面积大于金属膜片具有雾化微孔区面积，并且雾化微孔区处于通孔涵盖的范围内，以有利于雾化液体的喷出。
所述的凸出区域表面呈外凸型封闭曲线使得凸出区域的外形类似于雨滴、油滴、液滴半剖形，所述的凸出区域凸出量最大端布置于雾化孔的区域中变形量及振幅最大的区域，凸出量最小端布置于雾化孔的区域中变形量及振幅最小的区域，最大凸出量对最大变形量处进行补偿，最小凸出量对最小变形量处进行补偿。
所述的金属膜片亦可采用双面设有凸出区域的方案，当金属膜片由锥形孔微孔小径端面向大径端面***变形时，得到向锥形孔微孔大径端面上凸出区域的变形补偿；当金属膜片由锥形孔微孔大径端面向小径端面***变形时，得到来自向锥形孔微孔小径端面上凸出区域的变形补偿。
更进一步地，在不影响雾化器的结构及工作性能的条件下，所述的微孔区双面设有的凸出区域的个数应尽可能多且为至少大于或等于2的自然数，当然也可以依据现实情况的而定。
本实用新型亦提供了另一种类似方案的压电陶瓷雾化器，其由相连接的金属膜片和压电陶瓷环片组成，所述的压电陶瓷环片表面覆盖有导电介质层，所述的压电陶瓷环片中间为通孔，金属膜片与通孔相对应的区域设有一组雾化孔，所述的雾化孔为锥形孔，所述的金属膜片朝向压电陶瓷环片一面设有雾化孔的区域内设有至少一个第一凸出单元，所述的第一凸出单元由呈环形阵列分布的一组凸出区域组成，所述的凸出区域表面呈外凸型封闭曲线。所述的凸出区域表面呈外凸型封闭曲线使得凸出区域的外形类似于雨滴、油滴、液滴半剖形。
有益效果
本实用新型的雾化器采用了微孔区双面各设有凸出区域的金属膜片，由于该特殊结构的凸出体的凸出量与金属膜片工作时的变形量、振幅变化关系相吻合，故金属膜片各个区域的变形量、振幅得到合理有效的补偿。因此增大了边缘区域微孔的变形量、振幅，使边缘区域部分微孔正常工作，增大了雾化器的实际雾化面积。同时，微孔区双面等间距的交替均匀排列若干个外凸型封闭曲线凸出体，保证了金属膜片整个振动周期都会得到来自凸出体的变形补偿。在雾化器输入总能量不变的前提下，使更多的能量参加了实际雾化作用。本发明中雾化器降低了 金属膜片的疲劳损坏，提高了雾化器的使用寿命，提升了金属膜片的变形量及振幅，增强了雾化器的雾化效果。
附图说明
图1为现有技术雾化器的雾化微孔剖面结构示意图；
图2为现有技术雾化器雾化孔与微孔夹角的关系示意图；
图3为现有技术中一种雾化器的剖面结构示意图；
图4为现有技术中另外一种雾化器的剖面结构示意图；
图5为本实用新型一个实施例的压电陶瓷雾化器结构示意图，采用的外凸型封闭曲线凸出体的平面示意图；
图6具有凸出区域任意位置的剖面示意图；
图7为本实用新型的压电陶瓷雾化器的整体结构示意图；
图8为本实用新型压电陶瓷雾化器的第二实施例示意图；
图9为本实用新型压电陶瓷雾化器的第三实施例示意图；
图10为本实用新型压电陶瓷雾化器的第四实施例示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行进一步描述。
实施例一：
如图5、图6和图7所示，本实施例的压电陶瓷雾化器由相连接的金属膜片71和压电陶瓷环片72组成，所述的压电陶瓷环片72表面覆盖有导电介质层78，所述的压电陶瓷环片72中间为通孔77，金属膜片71与通孔77相对应的区域设有一组雾化孔，所述的金属膜片71朝向压电陶瓷环片72一面设有雾化孔的区域77，所述的微孔区73设有若干个向锥形孔微孔76，所述的设有雾化孔的区域77内设有至少一个第一凸出区域75，所述的第一凸出区域表面呈外凸型封闭曲线。如图7所示，所述的金属膜片71背离压电陶瓷环片72的一面设有雾化孔的区域内设有至少个第二凸出区域74，所述的第二凸出区域表面呈外凸型封闭曲线，即所述的微孔区73设有若干个向锥形孔微孔76的小径端面731的外凸型封闭曲线凸出体75及设有若干个向锥形孔微孔76的大径端面732的外凸型封闭曲线凸出体74。所述的导电介质层78的导电介质可以为金、银、铜等易导电介质。
如图5所示，所述的第一凸出区域75和第二凸出区域74的形状同为外凸型封闭曲线组成的没有尖锐过度的凸出体51，其表面平滑光顺、几何形状、尺寸不发生突变且关于y轴对称，当然也可以为关于x轴对称的对称体，外形类似于雨滴、油滴、液滴半剖形，其任意位置的剖面示意图如图6所述。所述的凸出体 51的凸出量由y1端向y2端逐渐增大，凸出体51最大轮廓高度h与金属膜片(71)的厚度t及最大振幅Amax之间有如下关系：
其中，外凸型封闭曲线凸出体51凸出量最大端(y2端)布置于微孔区变形量及振幅最大区域，凸出量最小端(y1端)布置于微孔区变形量及振幅最小区域，分布姿态应与雾化器振动时的变形量及应力幅变化趋势相一致。
其中，本实施例中的压电陶瓷雾化器采用夹角为θ(400<θ<500)的锥形雾化孔76，锥形孔76小端直径d1为(5um<d1<10um)，锥形孔雾化孔76大端直径d2为(45um<d2<70um)，微孔区73直径D为(4.0mm<D<6.0mm)，金属膜片1上雾化微孔区73厚度t为(50um<t<70um)，微孔区73设有2000～3000个锥形雾化孔76，微孔区73上所有的锥形微孔76大径端总面积占微孔区73面积的30％～40％，其中金属膜片71采用铜、铝等塑性好的材料。当然，也可以依据现实雾化需要改变锥形雾化孔76的结构参数及微孔区73上雾化孔76的数量。
实施例二：
如图8所示，本实施例的雾化器由压电陶瓷环片82和金属膜片81组成，其中雾化器微孔区83设有六个外凸型封闭曲线凸出体，其中三个外凸型封闭曲线凸出体84分布于微孔区83向锥形微孔86小径端面，另外三个外凸型封闭曲线凸出体85分布于微孔区83向锥形微孔86大径端面。所述的微孔区83向锥形微孔86小径端面沿圆周方向均匀分布三个外凸型封闭曲线凸出体84，圆周方向旋转一定角度在所述的微孔区83向锥形微孔86大径端面沿圆周方向均匀分布三个外凸型封闭曲线凸出体85。所述的外凸型封闭曲线凸出体84与外凸型封闭曲线凸出体85沿圆周方向等间隔交替均匀排列。也可以采用微孔区83的向锥形微孔86小径端面及向锥形微孔86大径端面间隔两个或者更多数量的外凸型封闭曲线凸出体，等间距的交替均匀排列若干个外凸型封闭曲线凸出体。
实施例三：
如图9所示，本实施例的雾化器由压电陶瓷环片92和金属膜片91组成，在雾化器微孔区93中向锥形微孔96小径端面设有四个凸出单元，所述的凸出单元由呈环形阵列分布的三个凸出体94组成，所述的凸出体表面呈外凸型封闭曲线。与实施二的结构相类似，在相应的凸出单元内，在微孔区93向锥形微孔96大径端面内，设有与三个凸出体94间隔排列的三个凸出体95，各凸出体亦为等间隔排列。
实施例四：
如图10所示，本实施例的雾化器由压电陶瓷环片102和金属膜片101组成，在雾化器微孔区103内为锥形雾化孔106，在雾化器微孔区103内沿圆心等间距排列三圈外凸型封闭曲线凸出体104，第一圈包含六个按照第一实施例中的分布 姿态排列的外凸型封闭曲线凸出体；第二圈包含十二个沿圆周方向等间距交替均匀排列的外凸型封闭曲线凸出体；第三圈包含十八个沿圆周方向等间距交替均匀排列的外凸型封闭曲线凸出体105。也可以根据现实情况，改变雾化器微孔区上外凸型封闭曲线凸出体的圈数及每圈外凸型封闭曲线凸出体的个数。
Claims (9)
1.一种压电陶瓷雾化器，由相连接的金属膜片和压电陶瓷环片组成，所述的压电陶瓷环片表面覆盖有导电介质层，所述的压电陶瓷环片中间为通孔，金属膜片与通孔相对应的区域设有一组雾化孔，其特征在于，所述的金属膜片朝向压电陶瓷环片一面设有雾化孔的区域内设有至少一个第一凸出区域，所述的第一凸出区域表面呈外凸型封闭曲线。
2.如权利要求1所述的压电陶瓷雾化器，其特征在于，所述的至少一个第一凸出区域呈中心轴对称结构。
3.如权利要求1所述的压电陶瓷雾化器，其特征在于，所述的至少一个第一凸出区域以金属膜片设有雾化孔区域的中心呈环形阵列分布。
4.如权利要求1所述的压电陶瓷雾化器，其特征在于，所述的凸出区域凸出量最大端布置于雾化孔的区域中变形量及振幅最大的区域，凸出量最小端布置于雾化孔的区域中变形量及振幅最小的区域。
5.如权利要求1所述的压电陶瓷雾化器，其特征在于，所述的金属膜片背离压电陶瓷环片一面设有雾化孔的区域内设有至少一个第二凸出区域，所述的第二凸出区域表面呈外凸型封闭曲线。
6.如权利要求5所述的压电陶瓷雾化器，其特征在于，所述的至少一个第二凸出区域呈中心轴对称结构。
7.如权利要求5述的压电陶瓷雾化器，其特征在于，所述的至少一个第二凸出区域以金属膜片设有雾化孔区域的中心呈环形阵列分布。
8.如权利要求1所述的压电陶瓷雾化器，其特征在于，所述的雾化孔为锥形雾化孔。
9.一种压电陶瓷雾化器，由相连接的金属膜片和压电陶瓷环片组成，所述的压电陶瓷环片表面覆盖有导电介质层，所述的压电陶瓷环片中间为通孔，金属膜片与通孔相对应的区域设有一组雾化孔，所述的雾化孔为锥形孔，其特征在于，所述的金属膜片朝向压电陶瓷环片一面设有雾化孔的区域内设有至少一个第一凸出单元，所述的第一凸出单元由呈环形阵列分布的一组凸出区域组成，所述的凸出区域表面呈外凸型封闭曲线。
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