专利名称：喷雾装置的制作方法
技术领域：
本发明关于一种液体的雾化技术，尤指一种喷雾装置。
背景技术：
随着科技的日新月异，利用雾化系统进行液体雾化的技术的应用领域越来越广泛，从生物医学的药物给药系统喷雾装置、提供引擎燃烧所需要的燃油喷射雾化系统、乃至于藉由液体相变化所达到的散热冷却系统等需要充分雾化的领域，皆使用雾化原理。相关的专利例如包括美国专利公告第4,465,234号案、美国专利公告第4,605,167号案、美国专利公告第6,089,698号案、美国专利公告第6,235,177号案、美国专利公告第6,629,646号案、台湾专利公告第407529号案、台湾专利公告第449486号案、台湾专利公告第503129号案、台湾专利公告第506855号案、台湾专利公告第562704号案、以及台湾专利证书号第I222899号案等技术。
如图7所示，目前的喷雾装置多利用压电致动器10作为振动器并搭配具多个喷孔201的本体(Nozzle plate)20，令该本体20直接与待雾化的液体3接触，藉由已施加电压的压电致动器10振荡该液体3经该等喷孔201而喷射脱离该本体20，借此产生雾化效果。举例来说，美国专利公告第6,629,646号案即披露一种利用压电致动器的喷雾装置的基本结构。
但，如第8a至图8c所示，现有喷雾装置的本体20的喷孔201多设计为对称的几何形状，装置中的液体3系以垂直于该本体20表面的方向脱离，使得喷雾面积会受限于喷孔开孔位置及开孔范围；换言之，雾化效果涵盖范围仅止于该等喷孔201所对应的区域。如此一来，将使雾化范围过于狭窄，以致于影响雾化效果。
而且，由于雾化范围太狭窄，使得雾化液滴(Droplet)彼此互相撞击累积，不仅增加雾化液滴的尺寸，更令雾化效果不好。此外，若要变化雾化范围，必须相对地改变喷孔分布范围或调整驱动频率，如此势必增加系统体积，且在进行大面积驱动时需更高共振模态，亦较消耗能源。
由于能源有限、且现今各类型产品皆追求轻薄短小之故，在有限的体积内以最少的能量达到最大的雾化效果为势在必行的趋势。因此，前述技术必须消耗较多能量，且因体积较大而不符合轻薄化产品的需求，实无法满足实际实施时的需要。
美国专利公告第4,465,234号案中披露一种冀藉由改变本体的几何形状来增加雾化面积的喷雾装置，该喷雾装置系包括具有凹部供容纳液体的本体、设于该本体并与该凹部连通的本体、设于该本体并可周期性地加压该液体的电动振动器、注入及保持该液体于该凹部中的注入工具、施加交流电至该电动振动器的工具、以及结合该注入工具以进行液体传送的工具。当该凹部中的液体经加压而呈雾状微滴喷出时，藉由具有圆弧形喷孔的本体可增加雾化范围。惟，该专利的本体的制造过程复杂，连带使得所需成本居高不下，故而不具量产竞争性，以致无法符合市场需求。
美国专利公告第4,605,167号案中系提出一种超音波喷雾装置，该喷雾装置系藉由扩大喷孔的喷射范围来加大雾化范围。然而，利用此种现有技术虽然可加大雾化范围，但喷孔的喷射范围越大，势必需要不同的压电操作频率，如此亦相对增加驱动装置时所需能量的消耗量，并造成体积过大的缺点，且仍无法改善雾化液滴堆积的问题。
美国专利公告第6,089,698号案中提出一种形成喷孔的方法及装置，该方法系利用雷射的高能量光束朝本体表面进行喷孔制作，冀借此控制液滴的喷出方向。然而，以雷射加工方式制造喷孔的程序复杂，不利于产业应用；而且，应用此技术会限制液滴垂直飞行，仍存在雾化范围狭窄、雾化效果不佳的问题。
美国专利公告第6,235,177号案中则揭示一种喷雾装置的制法，藉由形成上表面与下表面均为渐缩形状的喷孔，使得液滴可沿着该等喷孔的中心轴向快速地喷射出来。惟，该现有技术系将该喷雾装置中的喷孔设计成对称结构，仍将令喷雾面积受限于喷孔开孔位置及开孔范围。如此，亦存在前述专利中的缺失，以致于造成雾化效果不佳。
由于前述雾化液体的技术有着造成液体垂直本体脱离喷射雾化、令雾化面积受限于喷孔区域、集中喷射造成颗粒堆积、体积较大、且制造过程复杂等种种缺失，以致令雾化效果不佳、能源浪费、难以将产品微小化、且不利于产业利用。
因此，如何有效解决前揭先前技术所存在的问题，乃成为目前业界亟待克服的课题。
发明内容
鉴于以上所述先前技术的缺点，本发明的目的即在于提供一种可扩大雾化面积的喷雾装置。
本发明的另一目的在于提供一种可获得较均匀的雾化液滴的喷雾装置。
本发明的再一目的在于提供一种可使产品微小化的喷雾装置。
本发明的又一目的在于提供一种不需额外消耗能量的喷雾装置。
本发明的又另一目的在于提供一种可简化制造过程的喷雾装置。
为达成上揭目的及其它目的，本发明提供一种喷雾装置，该喷雾装置系应用于雾化液体，且该喷雾装置至少包括本体，设有多个喷孔，各该喷孔具有供该液体进入的入口端以及供该液体脱离的出口端，且至少一喷孔的入口端与出口端呈非对称结构，用以控制该液体倾斜预定角度而脱离；以及致动器，系结合于该本体，用以驱动该液体雾化。
较佳地，该本体系可为电铸本体或金属本体又或非金属本体。于一较佳实施例中，该入口端与出口端呈非对称结构的喷孔(第一喷孔)呈数组分布；于另一较佳实施例中，该喷孔系可选择呈环状分布。当然，于其它实施例中，该喷孔可采混合数组分布与环状分布者，所属技术领域中具有通常知识者可依实际实施的需要加以变化，而非以数组分布或环状分布者为限。
同时，该入口端呈火山锥状，该出口端则呈弯月状。于一较佳实施例中，该出口端的尖端系朝向本体的内侧；于另一较佳实施例中，该出口端的尖端系朝向本体的外侧。
该喷雾装置的本体还可包括入口端与出口端呈对称结构的至少一喷孔(第二喷孔)，用以供该液体垂直脱离。其中，该入口端与该出口端均呈火山锥状。于一较佳实施例中，该喷孔呈数组分布；于另一较佳实施例中，该喷孔呈环状分布。当然，于其它实施例中，该喷孔亦可采混合数组分布与环状分布者，而非以数组分布或环状分布者为限。
该致动器可为例如压电致动器，其中，该压电致动器可选择为压电环。
相较于现有技术，本发明提出一种喷雾装置，该喷雾装置具有平面式本体，将该本体一个以上的喷孔的出口端的几何形状系设计成可使液体倾斜预定角度脱离该喷孔的薄片，并利用该本体的喷孔的几何形状设计与分布，在致动组件的驱动下，达到分散喷射的效果，且可控制液体雾化后的液滴的飞行方向，使液滴集中或向外扩大喷雾范围。如此，便可解决现有技术造成液体垂直本体脱离喷射雾化、令雾化面积受限于喷孔区域、且集中喷射使颗粒堆积造成雾化效果不佳等缺失，俾应用于生医雾化造粒系统，藉由减少雾化液滴堆积以改善雾化液滴的均匀性，并可用于微冷却系统，藉由增加雾化面积，有效的进行均匀的散热冷却机制，且亦可应用于诸如药物输送系统、燃油供应系统或其它需要充分雾化的领域。
同时，应用本发明可在相同面积下扩大雾化范围以于有限体积内以最少的能量达到最大的雾化效果。如此，便可避免现有技术必须相对地改变喷孔分布范围或调整驱动频率来变化雾化范围，而造成系统体积增加、进行大面积驱动时需更高共振模态、且较消耗能源的问题。而且，由于本发明的喷孔制造过程简单，故可解决现有技术的制造过程复杂使得成本较高而不具量产竞争性的缺失，且本发明的喷雾装置符合市场需求。
由上可知，藉由本发明的喷雾装置所设计的喷孔的几何形状，搭配整体喷孔分布，可达到扩大雾化面积、获得较均匀的雾化液滴、使产品微小化、不需额外消耗能量、且可简化制造过程的功效，相对已克服先前技术所存在的问题。
以下系藉由特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可藉由其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不脱离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1系显示应用本发明的第一实施例的喷雾装置的示意图；图2a及2b系显示第一实施例的喷雾装置的部分喷孔的示意图，其中图2b系图2a的局部放大示意图；图3a至3c图系显示液体脱离喷孔的飞行方向示意图，其中，图3a系显示致动器使液体产生共振而雾化该液体的示意图，图3b系显示该液体倾斜一定角度脱离该喷孔的示意图，第3c图则系显示该喷孔分布的示意图；图4系显示图1的喷孔分布的局部示意图；图5系显示应用本发明的第二实施例的喷雾装置的示意图；图6系显示应用本发明的第三实施例的喷雾装置的示意图；图7系显示现有喷雾装置的示意图；以及图8a至8c图系显示图7的液体脱离喷孔的飞行方向示意图，其中，图8a系显示致动器使液体产生共振而雾化该液体的示意图，图8b系显示该液体垂直脱离该喷孔的示意图，图8c则系显示该喷孔分布的示意图。
具体实施例方式
以下的实施例系进一步详细说明本发明的观点，但并非以任何观点限制本发明的范畴。应注意的是，于下列实施例中仅就喷雾装置的基本结构进行说明，该喷雾装置可视所应用的雾化系统，诸如药物给药系统喷雾装置、燃油喷射雾化系统、散热冷却系统、或其它需要充分雾化的雾化系统的架构而增加其它组件，而非以实施例中所述者为限。
同时，此处须注意的一点是，该些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本架构。因此，该些附图仅显示与本发明有关的构成，且所显示的结构并非依实际实施时的数目、形状、及尺寸比例绘制，实际实施时的规格尺寸实为一种选择性的设计，且其组件布局形态可能更为复杂，合先叙明。
第一实施例图1至图4系依本发明的喷雾装置的第一实施例所绘制的附图。
请参阅图1，系显示应用本发明的喷雾装置1的示意图，如图所示的喷雾装置1系应用于雾化液体3，该喷雾装置1至少包括本体11以及致动器13，该待雾化的液体3则由容器5的液体储存室(Chamber)51所保持，且该喷雾装置1系可设置于该液体储存室51一侧。应注意的是，本发明的喷雾装置可视所应用的雾化系统而改变配置方式及/或增加其它组件，而非以本实施例中所述者为限。
如图1所示，该本体11系设有多个第一喷孔111。如第2a及图2b所示，各该第一喷孔111具有供该液体3进入的入口端1111以及供该液体3脱离的出口端1113，且各该第一喷孔111的入口端1111与出口端1113呈非对称结构，用以控制该液体3倾斜预定角度而脱离。于本实施例中，该第一喷孔111呈环状分布，该入口端1111呈火山锥状，亦即渐缩状的开口结构，该出口端1113则呈弯月状，且令该弯月状出口端1113的尖端朝向本体11的内侧，如此便可使液滴向外喷出。
举例来说，该本体11系可为电铸本体，例如以黄光制造过程定义图案，并以电铸方式形成，借此将该本体11设计成具有弯月状出口的第一喷孔111，亦即，于该出口端1113设计弯月状薄片，而供该液体3进入的入口端1113则仍然维持火山锥状，以迫使该液体3脱离该第一喷孔111时，会朝向弯月状指向处飞行。如此，便可藉由将现有技术中原本出口端为圆形的喷孔增加一凸出的平版结构，亦即，令出口端呈弯月状，借此影响雾化液滴飞行方向；而液体的入口端仍然制作成火山锥状，以利液体流动。
当然，本发明的本体11的制法并非以此为限，亦可为采例如机械加工制成的金属本体或其它制造过程简单的适当方式制成的本体，以借此简化制造过程。同时，由于前述制法皆属现有技术，故于此不再多作说明。
该致动器13系结合于该本体11，用以驱动该液体3雾化。于本实施例中，该致动器13系可为例如具有优良压电特性(Piezoelectricproperties)的诸如锆钛酸铅(Lead Zirconate Titanate，PZT)固溶液(Solid-solution)材料所制成的压电致动器。提供电源予该致动器13，即可藉由压电效应产生振荡动能。由于压电致动器的压电效应为所属技术领域中具有通常知识者所能轻易理解的原理，且亦非本发明的创作特色，故于此不再赘述。
同时，该压电致动器系可选择为例如压电环、压电片或由压电材料(Piezoelectric Material)所制成的组件。由于具有机电转换力的压电材料可提供质轻、体积小、反应快等特性，并能在低输入电压的驱动下有较高的位移输出，因而适用于作为致动器，但应知本发明并非局限于此。
当欲雾化该液体3时，该致动器13可使该液体3产生共振而雾化该液体3，如图3a所示；并且，如图3b所示，此时可迫使该液体3于脱离该第一喷孔111时倾斜角度α脱离该第一喷孔111，亦即，如第3c图所示，使该液体3朝向弯月状指向处飞行。如此，便可使液滴向外喷出，借此扩大喷雾范围。应注意的是，本实施例中的角度α系沿着轴心及液体圆心作为计算依据，可为例如45度角，但并非以此限制本发明，所属技术领域中具有通常知识者可依实际需要或设计加以改变，以借此改变液滴向外喷出的角度。
如图4所示，该本体11还可设有入口端(未图标)与出口端1133呈对称结构的第二喷孔113，亦即，于本实施例中，该入口端呈火山锥状，该出口端1133则呈圆孔状。如此，便可使液滴垂直喷出。应注意的是，虽于本实施例中，该第一喷孔111及第二喷孔113均呈环状分布，但于其它实施例中，所属技术领域中具有通常知识者可有其它的配置方式，而非局限于本实施例中所述者。
由本实施例的喷雾装置1可知，由于本发明的喷雾装置1系设计平面式本体11，该本体11具有一个以上的第一喷孔111及第二喷孔113，利用该第一喷孔111及第二喷孔113的几何形状的设计与分布，在该致动器13的驱动下，可使该部分经雾化的液体3倾斜一定角度脱离该第一喷孔111，并使该部分经雾化的液体3垂直脱离该第二喷孔113，达到分散喷射的效果。如此，便可达到扩大雾化面积的效果，并可获得较均匀的雾化液滴。同时，本发明的喷雾装置1可相同的喷孔分布面积下达到扩大喷雾范围的效果，不仅可使产品微小化，更不需额外消耗能量，而有利于节约能源。
相较于现有技术将本体的喷孔制作成对称结构，本发明利用液体脱离喷孔时，其飞行方向系受限于喷孔几何形状的影响，作为控制液体雾化飞行方向的依据，同时设计环状分布的喷孔，即可控制雾化范围，使液滴集中或向外扩大喷雾范围，并借此增加雾化范围，且进而大幅减少雾化液滴互相撞击的情况。因此，本发明的喷雾装置制造过程简单而可有效增加雾化范围、降低雾化液滴互相撞击，且不需额外增加体积，亦不需额外消耗能量，实已解决先前技术所存在的问题。
第二实施例图5为依照本发明的喷雾装置的第二实施例所绘制的附图。其中，与第一实施例相同或近似的组件系以相同或近似的组件符号表示，并省略详细的叙述，以使本案的说明更清楚易懂。
第二实施例与第一实施例最大不同之处在于该喷雾装置系可使液体以倾斜的角度脱离喷孔。
如图5所示的喷雾装置1系至少包括本体11以及致动器13，与第一实施例不同的是，该本体11仅设有多个第一喷孔111；亦即，所有的第一喷孔111的入口端1111与出口端1113皆呈非对称结构。而且，本实施例系令该第一喷孔111朝同一方向配置；亦即，该第一喷孔111呈数组分布，而非第一实施例中的环状分布。换言之，于本实施例中，可迫使该液体3于脱离该第一喷孔111时均以倾斜的角度脱离该第一喷孔111。其中，该第一喷孔111的配置系可例如为第3c图所示者，故于此不再多作说明。
由此可知，应用本发明的喷雾装置可控制液体雾化的飞行方向，借此可有效控制雾化范围。
第三实施例图6为依照本发明的喷雾装置的第三实施例所绘制的附图。其中，与前述实施例相同或近似的组件系以相同或近似的组件符号表示，并省略详细的叙述，以使本案的说明更清楚易懂。
第三实施例与第一实施例及第二实施例最大不同之处在于该喷雾装置系可使液体集中喷出。
如图6所示的喷雾装置1亦至少包括本体11以及致动器13，与第一实施例不同的是，该本体11仅设有多个第一喷孔111，即，所有的第一喷孔111的入口端1111与出口端1113皆呈非对称结构；而且，与第一及第二实施例不同的是，该弯月状出口端1113的尖端系朝向本体的外侧。如此，便可使液滴向内集中喷出。
当然，所属技术领域中具有通常知识者可任意修改及变化该第一喷孔111及第二喷孔113的配置方式，以控制液体雾化的飞行方向，且由于该第一喷孔111及第二喷孔113的配置变化具弹性，例如同一本体11中各该第一喷孔111的出口端1113尖端系分别朝向本体11的外侧及内侧，而可变化多种所属技术领域中具有通常知识者可予以实施的例子，故于此不再对其他实施例多作说明。
由此可知，应用本发明的喷雾装置可任意修改及变化该第一喷孔111及第二喷孔113的配置方式，以控制液体雾化的飞行方向为集中、分散及/或倾斜特定角度，借此可有效控制及/或扩大雾化范围。
综合前述，本发明提出一种喷雾装置，系将其喷孔设计成具有一种或一种以上不同的形状的结构，依照喷孔设计及排列方式可控制液滴飞行方向，故本发明可利用喷孔结构变化，在相同喷孔分布范围下任意改变雾化区域，以符合实际需要。如此，可在不增加喷孔分布区域下，迫使液体雾化范围增加，有效达到雾化效果。
同时，藉由改变喷孔几何形状的设计及搭配整体喷孔配置分布，除了可达到扩大雾化面积的效果外，更可获得较均匀的雾化液滴。此外，本发明系在不增加喷孔分布区域下增加液体雾化范围，故可使产品微小化，且亦不需额外消耗能量。另外，由于本发明的本体可采用以黄光制造过程定义图案并以电铸方式形成，或采例如机械加工制成，故可简化制造过程。因此，本发明可藉由有效控制雾化范围而令雾化面积扩大，并避免雾化液滴堆积、体积增大、及能源浪费，可制造过程简单，相对已解决先前技术所存在的问题。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何所属技术领域中具有通常知识者均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如后述的申请专利范围所列。
权利要求
1.一种喷雾装置，其应用于雾化液体，该喷雾装置至少包括本体，设有多个喷孔，各该喷孔具有供该液体进入的入口端以及供该液体脱离的出口端，且至少一喷孔的入口端与出口端呈非对称结构，用以控制该液体倾斜预定角度而脱离；以及致动器，其结合于该本体，用以驱动该液体雾化。
2.如权利要求1所述的喷雾装置，其中，该本体为电铸本体。
3.如权利要求1所述的喷雾装置，其中，该本体为金属本体。
4.如权利要求1所述的喷雾装置，其中，该本体为非金属本体。
5.如权利要求1所述的喷雾装置，其中，该喷孔呈数组分布。
6.如权利要求1所述的喷雾装置，其中，该喷孔呈环状分布。
7.如权利要求1所述的喷雾装置，其中，该入口端呈火山锥状。
8.如权利要求1所述的喷雾装置，其中，该入口端呈火山锥状，而该出口端呈弯月状。
9.如权利要求8所述的喷雾装置，其中，该出口端的尖端朝向本体的内侧。
10.如权利要求8所述的喷雾装置，其中，该出口端的尖端朝向本体的外侧。
11.如权利要求1所述的喷雾装置，还包括入口端与出口端呈对称结构的喷孔。
12.如权利要求1所述的喷雾装置，其中，该入口端与该出口端均呈火山锥状。
13.如权利要求1所述的喷雾装置，其中，该致动器为压电致动器。
14.如权利要求13所述的喷雾装置，其中，该压电致动器为压电环。
全文摘要
一种喷雾装置，系应用于雾化液体，该喷雾装置至少包括本体以及致动器，该本体设有多个喷孔，各该喷孔具有供该液体进入的入口端以及供该液体脱离的出口端，且至少一喷孔的入口端与出口端呈非对称结构，该致动器则系结合于该本体，用以驱动该液体雾化，且藉由变化该喷孔出口端的形状可控制液体雾化飞行方向，藉以克服现有技术的缺失。
文档编号B05B1/14GK1994586SQ20051013765
公开日2007年7月11日 申请日期2005年12月31日 优先权日2005年12月31日
发明者吴周霖, 黄启明, 吕春福, 陈俊融 申请人:财团法人工业技术研究院