專利名稱:微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種噴霧系統(tǒng)共振頻率調變技術，特別是關于一種微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法及其裝置。
背景技術：
噴霧系統(tǒng)的應用早已實行多年，早期的噴霧系統(tǒng)大多用氣體加壓將液體霧化做為主要技術與應用，伴隨著科技的日益進步，科技工程系統(tǒng)逐漸趨向以微小化及節(jié)能為主，努力做到較高的效率與較低的空間占有率，因此用壓電材料制成的致動器用于霧化的微噴霧系統(tǒng)也應運而生，目前壓電微噴霧系統(tǒng)因為其微小化與節(jié)能的特性，應用的領域非常廣泛，這項壓電微噴霧技術已應用在微冷卻器(Micro-cooling)，使用于計算機散熱、冷卻領域。因為計算機速度與功能不斷的提升，相對的中央運算處理器的工作速度也需要相對的提升，因此中央處理器具有更大功率同時也伴隨著產生更高的熱量，使用微噴霧冷卻系統(tǒng)用于計算機散熱領域，替代原有的風扇散熱系統(tǒng)以提高冷卻效率；此外如生物科技醫(yī)藥領域的藥物霧化器(Nebulizer)也利用壓電式微噴霧系統(tǒng)將藥物達到微米化的效果，使得藥物能夠經由口鼻吸入后更容易由肺部吸收，以上都是微噴霧系統(tǒng)應用在工程上的例子。
然而，壓電式微噴霧系統(tǒng)大多在共振頻率下操作，在共振頻率下操作時因為共振模態(tài)的影響具有較高的震動能量，因此相對具有較大的流量以及較大的噴霧面積，因此應用在冷卻系統(tǒng)時有較大的散熱量，用于藥物霧化系統(tǒng)則有較大的藥物霧化量，相對的在共振頻率時材料阻抗也較低，所需電流量也相對較少也較為節(jié)省能源。但是，因為壓電片共振頻率會受到環(huán)境(如溫度等因素)或邊界條件變化或者是封裝制程的影響，使共振頻率會有不相同或者漂移的現(xiàn)象產生，如此會影響系統(tǒng)的工作效率且降低其系統(tǒng)穩(wěn)定性。
美國專利第6,422,080號將所述的壓電致動器用于光驅(DiscDrive)驅動系統(tǒng)會受到彈簧負載或者是涂膠制程影響，使得共振頻率產生變化，由于光驅系統(tǒng)應避免其結構共振，以確保數(shù)據(jù)存取的正確性與穩(wěn)定性，就提出利用旋緊樞軸的松緊度以實現(xiàn)最小的震動與共振，或使共振點無法產生以實現(xiàn)抑制共振的效果。
美國專利第5,805,028號所述系統(tǒng)會受到環(huán)境溫度變化影響導致共振頻率變化的現(xiàn)象，但共振頻率偏移會導致工作效率降低與增加耗電量以及材料發(fā)熱的問題，美國專利5,805,028號提出用電路控制方式改變輸出參數(shù)，輸出溫度補償后的操作電壓與操作頻率，除此之外，美國專利6,819,027號案用電路控制方式檢測共振頻率與利用控制電路維持系統(tǒng)在共振頻率下操作，美國專利6,569,109號案以檢測電壓相位電路隨時檢測電壓相位差，配合共振頻率計算電路與起始共振頻率值可得知環(huán)境變化后應輸出的共振頻率以解決頻率飄移的問題。
然而，目前的解決方法無論是電路控制方式改變輸出參數(shù)，或用電路控制與回授方式檢測共振頻率與利用控制電路輸出并鎖住共振頻率范圍，以實現(xiàn)控制系統(tǒng)運行于共振頻率下，或是檢測電壓相位差，配合共振頻率計算電路與起始共振頻率值得知環(huán)境變化后應輸出的共振頻率的操作方式，都是經由復雜的電路設計去改善共振頻率飄移的問題，已經不只是通過簡單的校正實現(xiàn)共振頻率調變的技術。
上述專利大多利用控制電路方式使系統(tǒng)能夠在共振頻率下操作，但其共振頻率運行前后并不相同，因此可能運用在微噴霧系統(tǒng)上會有不同的流量表現(xiàn)或是其它變化與影響，因此也提高了系統(tǒng)工作的不確定性。
因此，有效解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，并開發(fā)出一可在使用前進行控制頻率校正，并且在系統(tǒng)使用中可進行共振頻率調變的微噴霧系統(tǒng)，增加噴霧流量、提升噴霧面積及避免環(huán)境因子的影響，正是目前微噴霧系統(tǒng)亟待解決的課題。

發(fā)明內容為克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的主要目的在于提供一種微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法及其裝置，用以實時調整共振頻率。
本發(fā)明的次一目的在于提供一種微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法及其裝置，使微噴霧系統(tǒng)不受環(huán)境因子影響操作效能，增加噴霧流量與提升噴霧面積。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法及其裝置，可以通過簡易的調整機構與控制，簡化控制共振頻率的難度。
為達上述目的以及其它目的，本發(fā)明提供一種微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置包括一儲液單元；一微噴霧單元，以震動方式將儲液單元內的液體霧化；以及一共振頻率調整單元，具有一共振頻率調整元件，通過施加給微噴霧單元不同壓力來調整其共振頻率。
上述裝置中，該微噴霧單元可包括一微噴霧器致動元件、一微噴孔片、一噴霧器上蓋以及一噴霧器底座，該微噴霧單元還可包括多個微噴霧器致動元件，以增加所需的噴霧流量與噴霧面積。該微噴霧器致動元件可包括一致動器、一致動器上電極以及一致動器下電極，其中，該致動器可使用壓電陶瓷材料或電致伸縮材料。該共振頻率調整單元可包括一共振頻率調整元件，該共振頻率調整單元還可包括一彈性體，用以壓制微噴霧單元，并可借該共振頻率調整單元調節(jié)不同壓縮量以調整微噴霧單元的共振頻率與節(jié)點；一共振頻率監(jiān)控電路及一控制馬達，以自動檢測與控制共振頻率的方式，實現(xiàn)微噴霧系統(tǒng)使用前與使用中共振頻率的一致性與系統(tǒng)穩(wěn)定性，實現(xiàn)共振頻率微調的功效。
此外，上述本發(fā)明的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置還可包括多個共振頻率監(jiān)控電路及多個控制馬達，該共振頻率監(jiān)控電路可用以實時檢測微噴霧系統(tǒng)共振頻率的大小，并驅動對應的控制馬達調變微噴霧器致動元件，以實現(xiàn)在微噴霧系統(tǒng)中控制與校正共振頻率的目的。
為達上述目的以及其它目的，本發(fā)明還提供一種微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法，用于解決致動器使用時共振頻率飄移的問題，該微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法至少包括以下步驟(1)測量微噴霧系統(tǒng)并調整共振頻率調整單元，使霧化工作時的工作頻率與系統(tǒng)共振頻率一致；(2)驅動微噴霧單元進行霧化；以及(3)實時檢測微噴霧系統(tǒng)在霧化工作中的共振頻率，并于檢測出的共振頻率超出微噴霧系統(tǒng)的工作頻率狀態(tài)下，調變該共振頻率調整單元，使共振頻率調整單元與微噴霧系統(tǒng)共振頻率一致。
上述方法中，該步驟(1)是利用一儲液單元進行容置并調整其微噴霧系統(tǒng)整體工作頻率，使系統(tǒng)運行時有最大霧化效果及節(jié)能。該步驟(2)是利用驅動微噴霧器致動元件進行霧化，其中，該微噴霧器致動元件可包括一致動器、一致動器上電極以及一致動器下電極。
該步驟(3)是利用共振頻率監(jiān)控電路實時監(jiān)控微噴霧系統(tǒng)共振頻率，并驅動控制馬達調整共振頻率調整單元中的共振頻率調整元件，通過共振頻率調整元件施加給微噴霧單元不同的壓力調整其共振頻率。本發(fā)明中可增設一彈性體，借調整該彈性體對微噴霧單元的微噴孔片施以壓制，進行共振頻率與節(jié)點位置調變；該共振頻率調整單元可包括多個共振頻率監(jiān)控電路及控制馬達。
本發(fā)明提出的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法及其裝置，主要是由微噴霧器致動元件、共振頻率調整機構、共振頻率監(jiān)控電路及控制馬達組成，并將共振頻率監(jiān)控電路取得的數(shù)據(jù)加以分析判斷，在微噴霧系統(tǒng)使用中，同時進行控制與校正共振頻率，并且通過實時的重復性測量與修正，確保使用時的工作頻率不會飄移出一定的工作頻率范圍，故可增加噴霧流量、提升噴霧面積，并且避免環(huán)境因子的影響，解決了現(xiàn)有技術存在的問題。
圖1A是本發(fā)明微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置的微噴霧器致動元件與噴霧系統(tǒng)底座示意圖；圖1B是本發(fā)明微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置的組裝側視圖；圖2是本發(fā)明微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置的實施例爆炸圖；圖3是本發(fā)明微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置的裝配示意圖；圖4是本發(fā)明微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置的另一裝配示意圖；以及圖5是本發(fā)明微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法的流程圖。
具體實施方式實施例請參閱圖1A及圖1B，它們分別顯示本發(fā)明的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置的微噴霧器致動元件與噴霧系統(tǒng)底座示意圖及組裝側視圖。用于產生較為細致綿密霧滴有助于增加噴霧流量、提升噴霧面積的噴霧系統(tǒng)，該微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置包括一微噴霧單元1，以震動方式實現(xiàn)將液體霧化；一共振頻率調整單元3，可控制微噴霧器致動元件10的共振頻率；以及一儲液單元13，儲存要霧化的液體。
該微噴霧單元1可包括一微噴霧器致動元件10、一微噴孔片104、一噴霧器上蓋15及一噴霧器底座17，較佳地，該微噴霧單元1還可以是包括多個微噴霧器致動元件10。如圖2所示，它是本發(fā)明微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置實施例的爆炸圖，用于增加所需的噴霧流量與噴霧面積。該微噴霧器致動元件10可包括一致動器101、一致動器上電極102以及一致動器下電極103，其中，該致動器101可使用壓電陶瓷材料或電致伸縮材料，要霧化的液體是經由微噴霧器致動元件10中的致動器101，致動微噴孔片104以高頻震動的方式將要霧化液體由微噴孔105噴出，形成粒徑微小的霧滴。
請參閱圖3，它是本發(fā)明微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置的裝配示意圖，是用于解決致動器使用時共振頻率飄移的問題，該共振頻率調整單元3可包括一共振頻率調整元件31，共振頻率調整元件31可以是一螺絲，借由旋轉鎖入噴霧器上蓋15，用以增減施加在微噴霧器致動元件10表面的壓力，調整微噴霧系統(tǒng)共振頻率與調變微噴霧器致動元件10的節(jié)點。如圖4所示，它是本發(fā)明微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置的另一裝配示意圖，該共振頻率調整單元3還可包括一彈性體32、一共振頻率監(jiān)控電路33及一控制馬達35，其中，該彈性體32是增加共振頻率調整元件31施加在微噴霧器致動元件10表面壓力的微調能力與緩沖能力；另在共振頻率調整元件31的頂端面設一凹部，與控制馬達35的軸心端面設置的凸部接合，以自動檢測系統(tǒng)的共振頻率并驅動控制馬達35調整共振頻率調整元件31的方式，實現(xiàn)微噴霧系統(tǒng)使用前與使用中共振頻率的一致性與系統(tǒng)穩(wěn)定性。
其中，該共振頻率調整單元3可包括多個共振頻率調整元件31，該共振頻率調整單元3也可包括多個共振頻率監(jiān)控電路33以及多個控制馬達35。該共振頻率監(jiān)控電路33可用以實時檢測微噴霧系統(tǒng)共振頻率的大小，并驅動對應的控制馬達35調變微噴霧器致動元件，以實現(xiàn)在微噴霧系統(tǒng)中控制與校正共振頻率的目的請參閱圖5，它是本發(fā)明微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法的流程圖。本發(fā)明的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法應用在解決致動器使用時共振頻率飄移的問題，該微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法至少包括測量微噴霧系統(tǒng)并調整共振頻率調整單元，使霧化工作時的工作頻率與系統(tǒng)共振頻率一致；驅動微噴霧單元進行霧化工作；以及實時檢測微噴霧系統(tǒng)在霧化工作中的共振頻率，并在檢測出共振頻率超出微噴霧系統(tǒng)的工作頻率時，則調變該共振頻率控制單元，使共振頻率調整單元與微噴霧系統(tǒng)共振頻率一致為止。
在步驟S1中，首先將要霧化的液體置于微噴霧系統(tǒng)儲液空間內并進行測量微噴霧系統(tǒng)共振頻率，這是為求得容置液體后系統(tǒng)的共振頻率，再將所測量得到的共振頻率做為調整共振頻率控制機構的參考數(shù)據(jù)，使致動器霧化時的共振頻率與微噴霧系統(tǒng)一致，接著進到步驟S2。
在步驟S2中，根據(jù)該調整后的共振頻率設定工作頻率范圍，并驅動微噴霧單元使液滴霧化，在本實施例中，使微噴霧單元工作時的共振頻率與系統(tǒng)的共振頻率近乎一致，以確保致動器起始時即為最佳的工作頻率與最佳的效率，接著進到步驟S3。
在步驟S3中，以共振頻率監(jiān)控電路實時檢測微噴霧系統(tǒng)的共振頻率，并借由系統(tǒng)設定的共振頻率范圍，動態(tài)驅動共振頻率調整單元，調變共振頻率調整元件及彈性體，并以彈性體壓制微噴霧器致動元件調變微噴霧系統(tǒng)共振頻率與調變微噴霧器致動元件的節(jié)點，直至微噴霧器致動元件共振頻率與微噴霧系統(tǒng)共振頻率近乎一致為止，即可動態(tài)調控致動器的工作頻率，保持系統(tǒng)的工作頻率。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提出的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法及其裝置，主要是解決致動器使用時共振頻率飄移問題，并使微噴霧系統(tǒng)避免受環(huán)境因子的影響而導致其共振頻率飄移，從而增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進而保持最大與固定的噴霧流量與噴霧面積，故可提供穩(wěn)定的微噴霧系統(tǒng)與較佳的工作效率，并且通過簡易的調整機構與控制，簡化控制共振頻率的難度，相對已克服現(xiàn)有技術存在的問題。
權利要求
1.一種微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置，其特征在于，該微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置包括一儲液單元；一微噴霧單元，以震動方式將儲液單元內的液體霧化；以及一共振頻率調整單元，具有一共振頻率調整元件，通過施加給微噴霧單元不同壓力來調整其共振頻率。
2.如權利要求
1所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置，其特征在于，該共振頻率調整單元還包括一彈性體，用于壓制微噴霧單元，并可通過該共振頻率調整單元調節(jié)不同壓縮量，以調整微噴霧單元的共振頻率與節(jié)點。
3.如權利要求
1所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置，其特征在于，該微噴霧單元包括一微噴霧器致動元件、一微噴孔片、一噴霧器上蓋以及一噴霧器底座。
4.如權利要求
3所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置，其特征在于，該微噴霧器致動元件包括一致動器、一致動器上電極以及一致動器下電極。
5.如權利要求
4所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置，其特征在于，該致動器是選自壓電陶瓷材料或電致伸縮材料。
6.如權利要求
3所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置，其特征在于，該微噴霧單元包括多個微噴霧器致動元件。
7.如權利要求
1所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置，其特征在于，該共振頻率調整元件是螺絲，用于調整負載壓力或節(jié)點變化。
8.如權利要求
1所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置，其特征在于，該共振頻率調整單元包括多個共振頻率調整元件。
9.如權利要求
1所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置，其特征在于，該共振頻率調整單元還包括一共振頻率監(jiān)控電路及一控制馬達。
10.如權利要求
9所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變裝置，其特征在于，該共振頻率調整單元可包括多個共振頻率監(jiān)控電路及控制馬達。
11.一種微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法，應用在具有共振頻率控制單元及微噴霧單元的微噴霧系統(tǒng)中，其特征在于，該控制微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法至少包括以下步驟(1)測量微噴霧系統(tǒng)并調整共振頻率調整單元，使霧化工作時的工作頻率與系統(tǒng)共振頻率一致；(2)驅動微噴霧單元進行霧化；以及(3)實時檢測微噴霧系統(tǒng)在霧化工作中的共振頻率，并于檢測出的共振頻率超出微噴霧系統(tǒng)的工作頻率狀態(tài)下，調變該共振頻率調整單元，使共振頻率調整單元與微噴霧系統(tǒng)共振頻率一致。
12.如權利要求
11所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法，其特征在于，該步驟(1)是調整其微噴霧系統(tǒng)整體的工作頻率，使系統(tǒng)運行時具有最大的霧化效果及節(jié)能。
13.如權利要求
11所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法，其特征在于，該微噴霧單元包括一微噴霧器致動元件、一微噴孔片、一噴霧器上蓋以及一噴霧器底座。
14.如權利要求
11所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法，其特征在于，該步驟(2)是利用驅動微噴霧器致動元件與微噴孔片進行霧化。
15.如權利要求
13或14所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法，其特征在于，該微噴霧器致動元件包括一致動器、一致動器上電極以及一致動器下電極。
16.如權利要求
11所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法，其特征在于，該共振頻率調整單元包括一共振頻率調整元件。
17.如權利要求
11所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法，其特征在于，該共振頻率調整單元還包括一彈性體。
18.如權利要求
11所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法，其特征在于，該共振頻率調整單元還包括一共振頻率監(jiān)控電路及一控制馬達。
19.如權利要求
11所述的微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法，其特征在于，該步驟(3)是利用共振頻率監(jiān)控電路實時監(jiān)控微噴霧系統(tǒng)共振頻率，再利用共振頻率監(jiān)控電路的數(shù)據(jù)，實時驅動控制馬達調整共振頻率調整單元進行共振頻率與節(jié)點位置的調變。
專利摘要
本發(fā)明公開一種微噴霧系統(tǒng)共振頻率調變方法及其裝置，用于解決霧化工作時共振頻率飄移的問題，本發(fā)明的裝置包括儲液單元；微噴霧單元，以震動方式將儲液單元內的液體霧化以及共振頻率調整單元，具有一共振頻率調整元件，通過施加給微噴霧單元不同壓力來調整其共振頻率。本發(fā)明主要是解決致動器使用時共振頻率飄移問題，并使微噴霧系統(tǒng)避免受環(huán)境因子的影響而導致其共振頻率飄移，從而增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進而保持最大與固定的噴霧流量與噴霧面積，故可提供穩(wěn)定的微噴霧系統(tǒng)與較佳的工作效率，并且通過簡易的調整機構與控制，簡化控制共振頻率的難度，相對已克服現(xiàn)有技術存在的問題。
文檔編號B05B17/04GK1990118SQ200510097577
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日
發(fā)明者周柏甫, 黃啟明, 張恩瑋, 江宏亮 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan