TW506855B - A vibratory atomizer and a refill container used therefor - Google Patents

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A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1 ) 本發明係有關於一種分配活性流體物質，如香水，空 氣，月U，殺她劑，或其他小顆粒或滴狀形式之物質，藉 由壓電裝置以噴霧式喷出。尤其是，本發明係有關於一種 壓電流體輸送系統，藉由一電機或聲電起動器製造滴狀流 體或机體懸〉予物。尤其是，本發明係有關於使用與一壓 電70件相通之一孔板的一電池操作分配器。藉由適當地選 擇自谷盗中傳遞流體至孔板的裝置，可備置分配流體的一 改良方法。 藉由細密喷霧或霧化而形成流體之分配為習知的。一 種分配的方法為藉由以一超聲波壓電振動器而產生的聲音 振動而霧化流體。此種習知方法的一例揭露於美國專利第 4,702,418唬中，該專利揭露包括裝載流體的一喷孔室的 液化氣體分配器，以及形成室的至少一部份之一薄膜。 一液化氣體分配喷孔配置於其上，附一限制通道，以使儲 存至之流體注入喷孔中。與一低電壓電源相結合的一脈衝 生產器用來驅動一壓電折彎器，它驅動來自儲存室之流體 通過喷孔以產生液化氣體噴霧。 頒給Humberstone等人之美國專利第5,518179號所揭 路的另一霧化喷霧裝置教示一滴狀流體產生裝置，包括被 一起動器振動的一薄膜，它具有一合成薄壁構造體，且配 置成可以一彎曲形狀操作。流體直接供應至薄膜的一表面 ，並在薄膜振動時以小滴之形狀噴出。 頒給Toda之美國專利第5,297,734及5,657,926號教示 起聲波務化裝置，它包括以一振動面板連接的壓電振動器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 -------------------Γ l·-------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7

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506855 •五、發明說明（2 ) 。在美國專利第5,297,734號中所揭露的振動面板具有大 量數目的小孔，用以使流體通過，且與譬如一海棉的一流 體保存器作實質的接觸。 在頒給Eck之美國專利第4,3〇丨，〇93號中揭露使用彈性 材料的一芯子，它壓靠著振動霧化器元件，並以多多少少 壓抑的振動幅度共同振動。一芯子管圍繞著芯子幾乎至與 振動元件的接觸點。

IrH等之美國專利第5,586,55〇號揭露輸送醫療流體的 裝置，它包括具有錐形孔之一可振動非平面元件，流體藉 由擠壓一流體儲存室而直接輸送至表面上，使得所有的流 體藉由表面張力輸送至可振動元件上。一壓電元件接合至 一振動懸臂桿，以備置振動至與非平面元件接觸的面板以 將與其接觸的流體霧化。 曰本專利第06320083A號揭露一超聲波霧化器，其中 一強力流體儲存材料（譬如一海棉）輸送流體至一穿孔膜， 該膜回應壓電振動而振動。流體儲存材料靠著薄膜的接觸 壓力藉由彈簧張力裝置而保持固定。 數件專利揭露以超聲波霧化，或間隙性地分配流體的 裝置只部份地成功。如美國專利第3,543,122、4,479 609 、4,533,082及4,790,479。這些專利及其他上述專利均加 入此說明書中作為參考。 然而，此種霧化器以及/或分配器未備置一系統，藉 由它流體可驅散至振動機構/表面而不造成壓電振動頻率 之壓抑。此外，習知技藝人士未備置一易攜帶，以電池操 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I— --------^-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 506855 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（3 ) 作，連續動作的分配器，它運用與一壓電元件作機械連接 的一孔面板，可長時間使用，而造成輸送時不振動或僅作 稍許振動。於是，需要-種改良霧化器或分配器，用以輸 送活性流體，如芳香劑及除蟲劑，它具有供應分配流體至 振動孔表面的改良裝置。 本發明的一目的為備置一高效率，均勻及可靠的流體 分配器，用以分配流體活性材料，本發明之分配器運用一 孔板與一壓電元件作機械性連接。流體活性物質指香水、 空氣芳香劑、家庭清潔劑、熱塑流體、或其他可霧化以使 用之流體或流體懸浮物◊此種組合物可為含水的或包括不 同的溶劑。在本發明的-較佳實施例中，壓電流體輸送系 統易於攜帶，以電池操作，且可再填充一不同的活性流體 本發明的另—目的是備置一壓電i，它可有效地以低 電壓電池操作數月，而仍能保持輸送時的均勻度。此目的 為備置一壓電霧化器，它可以9伏特電池，習知乾電池， 如“A”、“AA”、“AAA”、“c”及“D，，電池，鈕釦電池、手錶 電池、太陽能電池之電源或太陽能操作。树明㈣佳能 源為“AA”及“AAA”電池。 本發明的另一目的是備置一流體輸送系統，它可在長 時間下霧化香油或除蟲劑，而能從輸送的第一天至最後一 天均能維持板同的特性/組合物，亦即組合物不依時間而 改變或分開，且每次起動系統時分配之流體量均不會改變 。此一單一的電子配置最好是可程式的，且可用以設定一 本紙張尺細^國家標準規格⑽x 297公爱） 6

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五、發明說明（4 ) 精確的輸送率（譬如每小時之毫克，或mg/hr)或可允許消 費者调整密度或效能至配合個人的喜好程度或房間的大小 〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明的另一目的是備置小水滴狀的純香水或殺蟲劑 ，匕們間隙地自單元中驅散以形成一小“雲朵，，或“棉絮，，狀 ，該水滴快速地驅散，並通過氣流上的一大區域。已發現 小粒子及通過相對大比例的表面區會造成水滴狀流體快速 且不均勻地蒸發。在較佳實施例中，該輸送系統可以單一 L5伏特“AA，，電池以一線性輸送率操作數月，而在輸送器 的使用期間輸送出大體上相同尺寸的水滴量。 '經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的此種及其他目的可藉由香水、殺蟲劑或其他 刖述流體之霧化器達成，其中霧化系統包括擬分配流體的 一室’自該室供應流體至一孔板以驅散流體的裝置，一壓 電元件’ 一能源，以及驅動並控制壓電元件的電路。香水 或殺蟲劑經由輸送流體至孔板的一毛細注入系統供應至孔 板的背面，但不會施加足夠的壓力靠著孔板以藉由壓電元 件壓抑面板承受的振動頻率。壓電元件可由一小電池充電 的電路所驅動，它可驅動元件以強迫流體通過孔板，而孔 板在垂直於其表面上備置多個小錐形孔，該孔之出口直徑 大約為1至大約25微米，最妤大約為4至10微米，而至佳為 大約5至7微米。定時電路用來備置一間隙的刺激於壓電元 件以配合時間驅散小水滴狀的流體^使用一高配合度的芯 子材料具有維持與孔板接觸而不抑制振動的能力會使流體 作最佳傳遞至孔板，而造成最佳的操作。 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（5 ) 本發明的這些及其他目的和優點將由以下說明而更加 明顯。然而，所附申請專利範圍為本發明之範圍。 第1圖為適合用於依據本發明之一較佳實施例的 電霧化器之一電路板的一部份概略圖； 第2圖為適合將流體帶至孔板之表面上的一流體容器 及流體輸送裝置之一概略圖； 第3圖為顯示流體容器，注入裝置及壓電元件之關係 的一橫截面； 第4圖為在圓圈内的第3圖之區的放大細節； 第5圖為壓電元件及架設在一較佳實施例的底盤上之 印刷電路板的一頂視圖； 第6圖為適合用於本發明之一較佳實施例的一壓電泵 總成之一簡化横截面圖。 須瞭解圖示及下文均為本發明之較佳實施例，但本發 明較實施例為大。尤其是，本發明適用於其他形成的壓電 霧化’譬如使用懸臂桿以及/或放大板，以及以習知電源 ，即壁插頭，非電池所驅動。 第1圖而顯示印刷電路板間的一般關係，而壓電元 件2定位於其中。為易於瞭解本發明，所顯示的電路板1未 加電路及與其相連的電池。亦須瞭解的是使用時，電路板 可連接於一分配器的底盤，該底盤依次置放於一裝飾性似 殼狀殼體或容器（未顯示）中。底盤板1丨顯示於第5圖之頂 視圖中’而殼體未顯示。裝飾性容器或殼體可為任何適於 維持及保護分配器元件的形式及形狀以備置一外觀外形， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Aw ------- ------- C請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 五、 B7 發明說明（6 “許机體以喷霧升）式，自分配器通過至大氣中。如此， 刀配器设體可以任何適於與擬分配流體接觸之材料作快速 模壓方式製成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 壓電元件2可架設於電路板丨上，以金屬孔眼或任何不 抑制元件振動的類似適當裝置定位。環形壓電元件2定位 成與孔板3共中心，且連接於孔板突緣，以與其作振動相 通。壓電70件大體上包括一壓電陶瓷材料，如錘鈦酸鉛 (PZT)或偏泥酸鉛（PN)，但可為任何材料抑制壓電特性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 孔板包括任何習知適合的材料，但最好包括形成於一 阻光基質上形成的一電鍍鎳鈷組合物，其後該基質以習知 方法移開以留下鎳鈷製的一均勻孔構造體，其厚度大約自 10至100微米，最好為2〇至8〇微米，而至佳是大約5〇微米 孔板亦了使用其他適合的材料，如鎳，镁鋅合金，其他 金屬，金屬合金，混合物，或塑膠，以及其組合物。可使 用其他具有適當顆粒大小及潤濕性能的材料。藉由以電鍍 方式形成鎳鈷，可產生具有阻光基質輪廓的一穿孔構造體 ，其中藉由在出口側上具有大約6微米直徑的錐形孔，以 及進口側上具有一較大直徑的形成而獲得可滲透性。孔板 可為平面的’但最好呈圓頂的，亦即中間突出，但可為扁 平，拋物面，弧形半圓形，或任何改加強其外觀的形狀。 板必須具有相當高的彎曲硬度，以確保其上的孔可大體上 承受相同的振動幅度，以同時喷出尺寸均勻的水滴狀流體 圖示中顯示圍繞一孔板或孔的一共中心陶究壓電元件 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 506855 /¾ ‘ // 五、發明說明（7 ) ’但本發明亦適於使用包括一振動器及與一薄膜，喷孔或 適於分配水滴狀流體或霧的孔板接觸之一懸臂桿的一習知 壓電元件。 如第2圖所示，用以儲存及備置香水，空氣清新劑， 液態殺蟲劑或其他擬分配的流體容器5。如圖所示，容器 被一封件8所關上。圖中亦顯示卡口夹6，它們用以支持一 可移開的未顯示之頂封件，或蓋，用以輸送及儲存容器， 且可容易地移除，以便容器置於分配器中，並允許其内容 物之使用。流體供應裝置7，一環形芯子或圓頂流體注入 介質通過封件8自瓶口 9突出。為方便起見，流體供應裝置 稱為芯子，但它亦可包括數種不同形狀及材料，自堅硬毛 細系統至柔軟多孔芯子或長條布。芯子的功能為自容器5 輸送流體至與孔板接觸的一位置。因此，芯子不應被輸送 流體影響，且為多孔的，並允許與孔板之配合。任何構形 的心子之多孔性必須通過芯子的可撓性足以備置一均勻的 流體流動。為最佳地輸送流體至孔表的表面，須要使芯子 本身與面板直接接觸以傳遞流體至孔板。流體最好以大體 上使所有被輸送之流體均藉由表面張力傳遞至面板表面上 的方法輸送至面板上。在適當的芯子材料中，已發現最好 使用如紙，或棉織品，尼龍，聚丙烯，俄維玻璃等材料。 最好芯子包括具有多孔性及類似過濾紙或織物的一高多孔 材料。已發現一較佳材料包括春天工業公司製造的一丨〇〇% 棉化纖維布芯子，它為以68><68線紗織成的寬幅織布，密 度為每100平方英吋7·2克（大約每平方呎大約93.2克或3.3 • — IIIIIIII — - — — — III— ·*1 I I I I I I I . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

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五、發明說明（8 ) 盎司）。此織布做成的環用來作為長條形芯子， 約為0·1255英忖，長度大約為2·75英吁，厚度為㈣^ 。在芯子支持器上的較佳高度最好為大約⑽至015英忖 二最好大約呈0·〇7至㈣心，而至佳是大約請至〇〇9 央忖。然而，壤的兩度依據可再填充容器及霧化器之設計 及構形而定。芯子最好可塑形成配合與孔板之表面並列的 =狀，並藉由位在流體容器5之封件8瓶中9中的芯子支持 或***10定位。由於流體之黏度及表面張力，流體自 芯子流至面板。芯子為一流體再供應單元的一一體成型部 份丄它包括容器，流體，瓶封件1子及怒子支持器或定 位，’以及密封該單元以儲存及輸送的頂封件。於是，此 單/0可包括分配器的_再填充瓶，適於方便消費者定位 在刀配器中。流體容器5在瓶封件8上具有連接裝置，以 i在底盤11上的一適當容納裝置中，在頂封件或蓋移開 後將容器鎖在操作位置。芯子亦可備置成孔板，底盤的一 體成51之。卩伤，或為霧化器總成的另一部份，其備置如 芯子尾之裝置以自流體儲存室輸送流體至芯子。 第3圖顯示本發明的一較佳實施例之流體容器5，芯子 7壓電元件2，以及孔板3的關係。壓電元件2藉由金屬孔 眼4或任何不限制壓電元件之振動的適當裝置定位在印刷 電路板1上。在本發明的一較佳實施例中，共中心的壓電 元件圍％孔板3並與其作機械性的連接。孔板依次與芯子7 接觸允°午流體自容器5分配至孔板上，其中經由表面張 力的接觸而發生傳遞現象。未顯示的是分配器的底盤板” 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 506855 A7 --- B7 五、發明說明（9 ) ’它支持電路板1及流體容器於適當的位置，以帶芯子7與 孔板3並列。芯子藉由芯子***1〇定位於封件8之開口中 ’其允許芯子7具有某種程度的自由度，以允許其調整， 而芯尾15確保容器5中所有流體的完全運用。芯子相對於 孔板之表面自由程度的自行調整可補償由製造及運送而造 成的移位，並備置一配合的注入裝置以自容器傳遞流體至 孔板面。如熟習此技藝人士所熟知，如第3及4圖中所示的 芯子的咼度可調整以改變第4及6圖中所示的流體間隙14， 並確保芯子及面板間適當程度的接觸。為更清楚地瞭解怒 子及孔板間關係的詳細關係，請參看第4圖，第3圖的一部 份的放大細節，其中顯示與圓頂孔板3並列的環形芯子7 , 擬傳遞的流體與孔板作表面張力之接觸。第4圖顯示與孔 板之圓頂的整個弧形接觸的芯子及面板，須瞭解的是僅為 清楚起見，面板3事實上可僅接觸芯子7—段弧形（如第8圖 所示），以依據流體之黏度，表面張力及溫度，芯子之特 殊多孔性及可撓性，以及流體間隙14之距離而傳遞流體。 如所示，通過在封件元件8上的孔9之芯子的通過由芯子支 持器/***10控制。第4圖亦顯示壓電元件2，孔板3及孔 板突緣12之架設金屬孔眼4，以及支持可移開夾（未顯示） 至瓶封件8之夾6。 第5圖為顯示電路板1，壓電元件2，孔板3，架設金屬 孔眼4及底盤板11之關係的頂視圖。如上述，與孔板3共中 心的壓電元件2藉由金屬孔眼4定位於電路板1上。電路板 以習知方法，如夾17及定位托架18架設於底盤板11上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） 12 1 t S !丨丨丨1__ —丨 I丨丨—1.訂·丨· _線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 506855

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，五、發明說明（1〇 ) 在第6圖中顯示不同元件之整個關係的本發明之一簡 化橫截面圖。孔板3包括孔板突緣12，它們藉由適當的連 接裝置，如依次連接於壓電元件。芯子7與孔板3作部份地 接觸，製造流體間隙14，其中擬分配之流體傳遞至孔板。 芯子包括織品尾15，其延伸至未顯示的流體容器5中。 如上述，改良元件之結合以及使用分配器的方法造成 十刀良好的結果。尤其是，使用一高配合及可弯曲芯子材 料確保流體較佳地自流體容器傳遞至孔板表面。此種控制 對於所揭露的分配器裝置的較佳實施例為有利的，但已發 現它對於不同構形及元件的分配器亦有利。 已發現β子7為霧化香水，空氣芳香劑，殺蟲劑及其 他上述活性流體之流體的一重要元件。過去，芯子與孔板 之貫質接觸已確認可備置足夠的流體傳遞，但在其上具有 一負面抑制效果。亦即，通常使用的芯子材料及孔板之間 的接觸由於壓電元件振動的減弱會造成分配器之不良功能 。相反地，芯子及面板間不良的接觸已造成不足的流體輸 送及時有時無的操作。已發現芯子之可配合度對於霧化器 的功能是十分重要的。較堅硬，即較不配合的環，如重量 類似於上述較佳棉布芯子的尼龍或聚丙烯織布造成不令人 滿意的結果。尼龍及聚丙烯布已發現效果不佳，但其他形 式或重量的此種材料具有令人滿意效果。對於令人滿意之 操作及使流體注入振動孔板上的主要因素為芯子材料的配 合性。當芯子的配合性適當時，振動孔板之抑制是可疏忽 的0 本紙張尺度·㈣_家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 13 ---^--------^---I-----^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 506855 A7 B7 五、發明說明（η 本發明之霧化系統可用來在一長時間内自動地分配如 空氣清新劑，香水或殺蟲劑之流體於任何環境中，其優.點 為在以電池驅動分配器的使用壽命中均勻地分配等量流體 於大氣中。此外，該分配器可藉由再填充及替換電池而再 使用，使得消費者可改變擬驅散流體至大氣中的流體，其 附加的優點為擬驅散之流體量可改變，以配合個人喜好， 房間大小調整密度或效能。 本發明已依據較佳實施例而揭露，但須瞭解的是本發 明不限於揭露之實施例。相反地，本發明應涵蓋在所附申 請專利範圍之精神及範圍的不同之改良及同等的配置。最 寬廣解釋的申請專利範圍之範圍包括這些改良及同時配置 及功能。 元件標號對照 --------------------- 訂·』 ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 印刷電路板 2…壓電元件 6…夾 流體供應裝置 封件 9…瓶口 10…*** 11…底盤板 11…底盤 14…流體間隙 16…連接裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 14

Claims (1)

1. β 6 Α8 Β8 C8 D8 双面影印 範圍修正本 六、申請專利範圍 第089104076號專利申請案申請專利 修正日期：90年〇6月 1 · 一種用以分配一流體活性物 1土初負的務化裔，該霧化器包 括裝流體的一容器，在其上的一孔面板，該面板與_ 壓電元件作機械性相通的面板，供應流體至孔板的一 毛細注入機構，以及控制流體輸送之電子零件，以備 置小水滴狀流體之間隙釋出，其中毛細注入機構包括 -多孔及配合性的:¾子，可備置流體至孔板而大體上 不作壓抑。 2· —種振動霧化器，其包括： 一流體儲存室； 具有數個細孔通過的一孔板； 振動面板的一連接起動器；以及 一芯子元件自儲存室内延伸至並以不干擾其振動 的方式接觸面板， 該芯子元件包括一棉纖維布。 3·如申明專利範圍第2項的振動霧化器，其中形成的芯子 元件為一寬幅織布。 4.如申請專利範圍第3項的振動霧化器，其中芯子元件之 紗線數為大約68X68，而密度大約為每i〇Q平方英对7.2 克。 5 ·如申請專利範圍第2項的振動霧化器，其中芯子元件被 塑形成配合孔板之表面。 6·如申請專利範圍第2至5項中任一項的振動霧化器，其 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ϋ n I · ϋ n n ·1 n,·—— n 一ai灌 Me ^ βΒ I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 15 J J Φ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制取 A8 B8 C8 、申 -- 中芯子元件為環形的，它接觸孔板。 如申明專利圍第2至5項中任一項的振動霧化器，其 中起動器包括一壓電元件。 8· —種振動霧化器，其包括： 一流體儲存室； 具有數個細孔通過的一孔板； 振動面板的一連接起動器；以及 一芯子元件自儲存室内延伸至並以不干擾其振動 的方式接觸面板， 該芯子元件包括一織布並有接觸孔板的區上形成 環形。 9·如申請專利範圍第8項的振動霧化器，其中芯子元件由 棉花形成。 10·如申請專利範圍第9項的振動霧化器，其中芯子元件形 成一寬幅織布。 11 ·如申請專利範圍第1 〇項的振動霧化器，其中芯子元件 之紗線數為大約68 X 68，而密度大約為每100平方英时 7.2 克。 12.如申請專利範圍第8_n項中任一項的振動霧化器，其 中芯子元件被塑形成配合孔板之表面。 13·如申請專利範圍第s-u項中任一項的振動霧化器，其 中起動器包括一壓電元件。 14·如申請專利範圍第12項的振動霧化器，其中起動器包 括一壓電元件。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) -------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 16

   、申請專利範 種具有—孔板的振動形式霧化器的再填充容。。 =小水滴形式霧化流體至…，該再填:容: 盛裝擬霧化流體的—流體儲存室；以及 ，儲存室中延伸—芯子至儲存室之上表面上的一 位置，該芯體疊置於該位置上16 ·如申請專利範圍第i 5項的再填充容器 花形成。I7·如申請專利範圍第16項的再填充容器 一寬幅織布。 女申明專利範圍第17項的再填充容器，其中芯子的 線數為大約68 X68，而密度為每1〇〇平方英对7 2克。 19·如申請專利範圍第15_1S項中任_項的再填充容器， 中芯子具有一對延伸入儲存室中的芯尾。 其中芯子由棉 其中芯子形成 織 其 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 17