[实用新型]具有声子栅阵微结构的雾化装置

说明书

本实用新型公开一种具有声子栅阵微结构的雾化装置，包括压电基底、设置在压电基底表面的叉指换能器和声子栅阵微结构，声子栅阵微结构设于叉指换能器发出的声表面波传播方向的正前方，声子栅阵微结构包括栅阵微单元，栅阵微单元沿着声表面波传播方向进行横向均匀排列，栅阵微单元设为条形凹槽或条形凸台，栅阵微单元由可渗液材料构成，相邻的栅阵微单元之间间隔距离的设置可使声表面波传播到各栅阵微单元时分别产生谐振，谐振使栅阵微单元的表面形成液膜并进一步将液膜雾化。其有益效果是，声表面波到达声子栅阵微结构时，在其内部多次同相反射干涉加强形成谐振，并将谐振的能量集中于栅阵微单元上，使得声表面波能量更高效地耦合到雾化液中。

技术领域

本实用新型涉及雾化液的雾化装置技术领域，更具体的说，本实用新型涉及一种具有声子栅阵微结构的雾化装置。

背景技术

雾化设备可将其内部储存的雾化液雾化成为气溶胶即气雾、蒸汽、或烟雾供使用者吸入。现有的雾化设备一般包括相互连接的电源组件和雾化装置，其中电源组件内设有给雾化装置供应电源的电池或电源适配器和控制电路。雾化设备的应用包括电子烟、药液雾化器、加湿器等等，雾化液包括电子烟烟液、药液、草本植物精华液、其它物质溶解液等。

目前，电子烟的应用方面，市场主流的电子烟雾化装置，绝大多数以电热式雾化为主，少数采用超声波式雾化。电热式雾化基于热传导原理，通过气流传感器、机械按键或触控按键触发电子烟工作，导通电路给发热丝或发热片(由镍铬合金、不锈钢合金、镍200合金或钛合金绕制而成)供电，加热烟液雾化形成气溶胶供用户吸入。虽然电热式雾化导热速率快、雾化效率高，但材料本身和结构设计等方面仍然存在许多不足，主要表现如下：(1)容易干烧或碳化而产生异味，严重影响抽吸品质和感官体验；(2)连续抽吸过程中，发热组件持续升温可高达500-600℃，存在潜在安全风险；(3)烟液与发热组件长期接触，重金属浸出并转移至气溶胶，以及高温热解会释放醛类等有害成分，带来健康隐患。

此外，超声波雾化式电子烟利用换能器的高频震荡引起雾化片高频谐振，进而产生超声波定向压强，使烟液表面隆起，在隆起的液面周围发生空化作用，使烟液雾化产生气溶胶。与电热式雾化电子烟相比，超声波雾化发热量小，有害物质释放量低，干烧或碳化现象不明显，但超声波是一种体声波，能量在传播过程中不可控的向四周扩散，使得烟液雾化所需功耗高、速率低、效率低，难以稳定地产生粒径分布均匀的气溶胶，且较难雾化高粘度的烟液。

鉴于目前常见雾化设备存在的诸多问题，因此探索新型雾化装置在电子烟或烟液雾化器中的应用具有十分重要的意义。

声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)是一种沿弹性介质表面上传播的机械波，能量主要集中在介质表面，且随深度呈指数衰减。20世纪60年代，由于半导体平面工艺以及激光技术的发展，大量人造压电材料的出现才为SAW技术的发展提供了必要的物质和技术基础。1965年，美国的White和Voltmer实用新型了能在压电基底材料表面激励SAW的金属叉指换能器(Inter-digital Tranducer，IDT)。

声表面波在雾化技术领域的应用，SAW雾化凭借驱动功率小、激励频率高、能量定向集中、发热量小等特点在雾化技术领域具有十分广阔的应用前景。但现有技术的提升发展和存在的缺点主要体现在以下方面：

第一，叉指换能器的设计和改进，如中国公开号为CN111165886A、名称为一种可变频声表面波电子烟的专利申请文件，公开了一种扇形结构的单向结构SPUDT，利用孔径方向上IDT周期变化来实现该区域内产生不同的声表面波，从而实现不同雾化粒径的控制，并且能使得声表面波从一个方向激发，减少双向损耗。但是这种方案的最多改善3dB的双向损耗，对雾化效率提升有限制。