專利名稱：用壓電振蕩器霧化液體的控制系統(tǒng)的制作方法
相關申請的交叉引證本申請是1999年3月5日提交的第60/124,155號臨時申請的接續(xù)申請。
本發(fā)明的背景技術本發(fā)明涉及利用壓電振蕩器進行液體的霧化作用，更確切地講是涉及以經(jīng)濟、有效的方式控制該霧化作用的新的方法和裝置。
本發(fā)明還涉及利用壓電裝置、使液體活性材料例如香水、空氣清新劑、殺蟲劑組分或者其它材料以細小液滴的形式分配而進行良好噴射的裝置。特別要指出的是，本發(fā)明直接涉及一種利用機電或者電波致動器生成液滴或者液體懸浮物的壓電液體傳送系統(tǒng)。尤其要指出的是，本發(fā)明涉及一種和這種裝置一起使用的改進的控制電路。
相關技術的描述利用壓電振蕩器霧化液體是公知技術，在美國專利5,164,740號和4,632,311和4,533,734號專利中對這種裝置已舉例說明。通常，這些裝置向壓電件施加一交變電壓，使該壓電件膨脹和收縮。壓電件與多孔孔板連接，該多孔孔板順序與液體源接觸。
壓電件的膨脹和收縮使孔板上下振動，驅動液體穿過孔板上的穿孔，然后，以細密的成煙霧狀散開的液滴形式向上噴射。
希望提供一種驅動壓電致動器的電池，這種電池工作時間長，而其性能不會降低，同時可以使用廉價的堿性電池，這種堿性電池的輸出電壓在電池的整個使用壽命上減小是公知的。
經(jīng)濟地驅動壓電致動器的一種方法是在由睡眠周期間隔開的驅動周期內控制壓電致動器的操作，因此，使液體在驅動周期內以連續(xù)短噴吹方式霧化。但是，在兩次噴吹之間的睡眠周期內，液體聚積在孔板上；為了開始下一個驅動周期的連續(xù)噴吹操作，必須以大振幅驅動孔板。
電池操作壓電噴霧器、使其能經(jīng)濟地操作的另一種方法是在該振動系統(tǒng)的諧振頻率下驅動壓電噴霧器，該振動系統(tǒng)包含孔板、壓電件和在孔板和元件之間的任一機械連接件。但是，這樣就產生一個問題，因為從裝置到裝置的諧振頻率會有點變化，因此，每個裝置都必須設定不同的驅動頻率。
通過細密的噴射或者霧化的形式實現(xiàn)液體的擴散是公知的。實現(xiàn)這種擴散的一種方法是利用超聲波壓電振蕩器產生聲振動而霧化液體。這種方法的示例在美國專利4,702,418號中表示出來，其中公開了一種氣霧劑分配器，該分配器包含一容納被分配液體的噴嘴腔和一至少構成噴嘴腔一部分的隔膜。其中設置一氣霧劑分配噴嘴，帶有將液體從容器引導到噴嘴的節(jié)流通道。一個與低壓電源連接的脈沖發(fā)生器用于驅動一壓電彎曲模膛，該壓電彎曲模膛迫使液體從容器穿過噴嘴產生氣霧劑噴射。
在美國專利5,518,179號中表示了另一種霧化器噴射裝置，該裝置教導了一種液滴產生裝置，包含一孔板，該孔板通過帶有組合薄壁結構的致動器進行振動，同時該孔板設計成以彎曲模式操作。液體被直接供應到孔板的表面，并且液體在孔板的振動下形成細密的液滴而噴射出來。
美國專利5,297,734和5,657,926號教導的超聲波霧化裝置包含壓電振蕩器，該壓電振蕩器帶有與其連接的振動板。
在美國專利5,297,734中，所描述的振動板帶有大量的供液體通過的微小的孔。
在另外一些專利中公開的通過超聲波霧化作用進行液體擴散或者有時間間隔地擴散的方法中，它們僅在對例如香水這種材料進行有效的霧化作用中取得了中等進步。這一點見美國專利3,543,122、3,615,041、4,479,609、4,533,082和4,790,479。前面述及的已公開的這些專利以及所有其它的本文引用的出版物，在此引入，作為參考。
這種霧化器沒有提供一種便攜式的操作分配器(采用了一個與壓電件機械連接的孔板)的電池，該電池在只有一點或者沒有振動時，可以長時間使用。而且，由于霧化器壓電泵元件的加工工藝不同，因此這些霧化器的效率不通。因此，產生了對使活性液體例如芳香劑和殺蟲劑擴散的霧化器或者分配器進行改進的需求，這種霧化器高效、節(jié)能且能夠提供寬的液體分配范圍。
發(fā)明概述本發(fā)明從各個方面克服了上述問題。
一方面，本發(fā)明涉及一種操作振動液體霧化器的新方法，其中，在該液體霧化器內，提供被霧化液體的孔板振動，而從其表面以細密的懸浮的液滴形式驅動液體。這種新方法的步驟有開始以相對高的振幅振動孔板，使液體開始霧化；然后，以相對較低的足以保持霧化作用的振幅振動孔板。
另一方面，本發(fā)明涉及一種操作壓電振動液體霧化器的新方法，其中，利用交變電壓激勵壓電致動件，使該壓電致動件膨脹和收縮，從而振動孔板，由此供應被霧化的液體，因此，孔板的振動使所說液體霧化并使所說液體以細密的懸浮液滴形式從孔板噴射出來。這種新方法的步驟有首先向所說壓電致動件施加一個相對高的交變電壓，使其以高振幅振動孔板，使液體開始霧化；然后，向壓電致動件施加一個相對較低的交變電壓，保持霧化作用。
再一方面，本發(fā)明涉及一種新的振動液體霧化器，其包含一孔板；一液體管道，向孔板供應將被霧化的液體；以及一振動致動器，其首先在驅動周期、以相對高的振幅振動孔板，使液體開始霧化，然后，在同一驅動周期內，以相對較低的足以保持霧化作用的振幅振動孔板。
再一方面，本發(fā)明涉及一種新的振動液體霧化器，其包含一安裝好的可振動的孔板；一液體供應管道，向正在振動的孔板供應液體；一壓電件，其與孔板連接，在壓電件膨脹和收縮時使該孔板振動；以及一供電系統(tǒng)，該供電系統(tǒng)在驅動周期內向致動件供應交變電壓，使致動件膨脹和收縮，從而振動孔板，使液體霧化并以細密的懸浮液滴形式噴射出來。供電系統(tǒng)包含電路，該電路首先向所說壓電致動件供應一高的交變電壓，使壓電致動件以相對高的振幅振動孔板，從而使液體進行開始霧化，然后，向壓電致動件施加一個相對較低的交變電壓，保持霧化作用。
本發(fā)明的主要目的是提供一種分配例如香水、空氣清新劑或者其它液體的高效的方法。其它液體包括家用清潔材料、衛(wèi)生消毒劑、消毒劑、防護劑、殺蟲劑、芳香劑(aromatherapy formulations)、藥物、治療液或者其它液體或者霧化使用更有利的液體懸浮物。這些組合物可以是水狀的或者是包含各種溶劑的。
本發(fā)明的目的是提供改進的控制電路，該控制電路使用時便于攜帶、電池操作分配器，分配器采用了與壓電件機械連接的半球形孔板。壓電泵能夠在低壓電池上有效地工作數(shù)月，同時在整個工作期間保持恒定的輸送操作。壓電霧化器可以使用的電源有9伏的電池，例如“A”、“AA”、“AAA”、“C”等傳統(tǒng)的干電池和“D”電池、鈕扣電池、手表電池和太陽能電池。本發(fā)明使用的能源最好是“AA”和“AAA”電池。
壓電泵帶有對泵元件總的機械加工偏差予以補償?shù)恼麢C電路。這一整機電路的電力是可以是程序控制的，并可以設定一個精確的輸送率(以毫克每小時表示，此后用mg/hr表示)。另一方面，整機電路可以使消費者按照個人的愛好、效能或者房間大小而調整其強度或者效果。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的這些和其它目的可以通過霧化器對芳香劑、殺蟲劑和前面提到的其它液體進行霧化而實現(xiàn)，其中，霧化系統(tǒng)包含一容納將被分配的液體的腔室；從所說腔室向分配液體的孔板供應液體的裝置；一壓電件；一電源；以及改進的驅動和控制壓電件的整機電路。可以看到，通過控制驅動壓電件的信號的振幅和頻率，可以得到優(yōu)良的結果。因此，本發(fā)明提供了一種在整個分配周期使被分配的液體更均勻霧化的裝置，因此，在分配開始時單位時間的分配量不會比分配接近結束或結束時的分配量有很大的變化。本發(fā)明的這些或者其它的目的或者優(yōu)點從下面的說明書，即僅僅是優(yōu)選實施例中可以清楚地看出來。因此，應該對權利要求書給予重視，以更好的理解本發(fā)明的整個范圍。
本發(fā)明還涉及下面將講到的其它的特殊特征；這些特征與前面的特征結合，就可以提供附加的特征。


圖1是可以使用的本發(fā)明霧化裝置的縱剖圖；圖2是本發(fā)明圖1所示裝置的工作過程的時間圖；圖3是本發(fā)明控制系統(tǒng)的元件設置的簡化方框圖；圖4是適用于本發(fā)明優(yōu)選實施例中壓電霧化器內的電路板的局部立體圖；圖5是適于將液體送到孔板表面的液體容器和液體輸送裝置的立體圖；圖6是表示在組裝在一起后，液體容器、送液裝置和壓電件關系的剖視圖；圖7是圖6中封閉在環(huán)形內的區(qū)域的放大圖；圖8是優(yōu)選實施例中的壓電件和安裝在支架上的印制電路板的頂視圖；圖9表示適用于本發(fā)明優(yōu)選實施例中的壓電泵組件的更簡單的剖視圖；圖10是用于驅動壓電件的優(yōu)選控制電路的方框圖；圖11表示圖10中的控制機械的細節(jié)圖；圖12是控制電路輸出信號的調制說明圖。
具體實施例方式
圖1表示一種可以按照本發(fā)明操作的振動霧化裝置。這種裝置包含一圓環(huán)形的設有一中心孔12的壓電致動器10；一圓形孔板14，該孔板14橫過孔12在致動器下面延伸并和致動器的內部區(qū)域15稍微重疊?？装?4在重疊區(qū)域15內與致動器10下面固定。可以采用任何適用的粘結方法使元件14與壓電件10固定；但是，一旦裝置用于霧化腐蝕性或者侵害性的液體時，就會有溶解和軟化使孔板與壓電致動器粘固的材料的趨勢，較可取的方法是利用錫鉛或者銀焊料將孔板焊到壓電件上。
壓電致動器10可以由任何具有壓電特性的材料制成，該壓電特性使壓電致動件沿與施加電場方向垂直的方向產生尺寸變化。因此，如圖所示實施例，當橫跨壓電致動器的上和下表面施加電場時，壓電致動器10應該沿徑向膨脹或者收縮。壓電致動器10例如可以是由鋯鈦酸鉛(PNT)或者偏鈮酸鉛(PN)制成的陶瓷材料。在本實施例中，壓電致動器的外徑大約0.382英寸、厚度大約0.025英寸。中心孔直徑大約0.177英寸。這些尺寸并非關鍵數(shù)字，只是舉例說明。
本實施例中，孔板的直徑大約0.250英寸、厚度大約0.002英寸。孔板14由略呈圓頂形的中心區(qū)域16和環(huán)繞的撓性凸緣區(qū)域18構成，該凸緣區(qū)域在圓頂形中心區(qū)域16和孔板與致動器固定的區(qū)域之間延伸。圓頂形中心區(qū)域16的直徑是大約0.103英寸，其伸出孔板平面外大約0.0065英寸。圓頂形中心區(qū)域包含數(shù)個(例如85個)小射孔20，這些小射孔的直徑大約是0.000236英寸、它們彼此間隔是大約0.005英寸。在凸緣區(qū)域18內形成一對沿直徑方向相對的孔22。這對孔的直徑大約是0.029英寸。
再者，這些尺寸并不是關鍵數(shù)字，只是為了說明特殊實施例。
應該注意到，中心區(qū)域16的圓頂包含射孔20，使該區(qū)域不易彎曲，所以該區(qū)域在操作期間不彎曲，而包含孔22的凸緣區(qū)域18保持柔軟性，因此，在操作期間該凸緣區(qū)域彎曲。圓頂形中心區(qū)域可以是球形結構，還可以采用能夠保持不彎曲的任何結構。例如，中心區(qū)域16可以是拋物形的或者弓形的結構。
孔板14最好通過電鑄工藝形成，在電鑄過程中形成射孔20和孔22。但是，孔板也可以用其它的方法例如軋制而形成，射孔和孔可以單獨形成。為了便于加工，在孔板內形成射孔18后，再使中心區(qū)域16變成圓頂形。
孔板最好用鎳制成(也可以用其它的材料)，以使孔板具有足夠的強度和撓性，從而使其在受到彎曲力作用時能保持孔板的形狀?？梢圆捎玫暮辖鹩墟団捄玩団Z合金。
壓電致動器可以用任何適用的方式支承，這種方式可以將壓電致動器夾持在給定位置而不會干擾其振動。因此，致動器可以由墊圈式安裝方式(未示出)支承。涂層可以由其它的導電材料例如銀和鎳形成。
壓電件10的上、下表面涂有例如鋁的導電材料。如圖所示，電接線柱26和28焊接到致動器10的上、下表面的導電涂層上。這些接線柱從交變電壓源(未示出)延伸。
一容納將被霧化的液體31的液體容器30安裝在致動器10和孔板14的下面。一芯子32從容器內向孔板14的下側面延伸，其在中心區(qū)域16與孔板輕微接觸并與射孔20接觸。但是，芯子不會與孔22接觸，這些孔與芯子橫向偏離。芯子32可以由多孔的柔軟材料制成，對容器30內的液體起到良好的毛細管作用，因而能將液體吸引到孔板14的下側面上。同時，芯子應該足夠柔軟，以致芯子不能向孔板施加干擾孔板振動的壓力。在滿足這些條件下，芯子32可以用任何材料例如紙、尼龍、棉織物、聚丙烯、玻璃絲等制成。芯子32的優(yōu)選形式是尼龍繩絨線，在芯子接觸到孔板的位置，芯子自己彎回。這就使很薄的一根纖維伸向孔板表面。這些很薄的纖維能夠產生毛細管作用，將液體帶到孔板上；但是，這些薄的纖維不會在孔板上施加任何明顯的干擾孔板振動運動的力。
在霧化器的操作當中，從外部電源來的交變電壓通過接線柱26和28施加到致動器10的上、下表面的導電涂層上。由此在致動器材料內產生壓電作用，使致動器沿徑向膨脹和收縮。這樣產生的結果是，中心孔12的直徑根據(jù)這些交變電壓的作用而增大和減小。直徑內產生的這些變化就象在孔板14上施加了徑向力；結果，凸緣區(qū)域18彎曲并推動圓頂形中心區(qū)域16上下運動。這樣，就在由芯子32帶到中心區(qū)域16下側面上的液體上產生了泵送作用。由于芯子的毛細管作用，使在孔板14下側面上的液體壓力比孔板上面的大氣壓力稍微高一點。結果，就迫使液體31穿過射孔20，并從孔板的上表面以細微的成煙霧狀的液滴形式噴射到大氣中。
圖2表示本發(fā)明中壓電致動件的驅動順序。如圖2所示，驅動順序分為交替的持續(xù)5.5毫秒的驅動周期和持續(xù)9到18秒的睡眠周期。
在5.5毫秒的驅動周期內，用于驅動壓電致動件10的電壓按指數(shù)降低，從3.3伏下降到大約1伏。因此，壓電致動件10以高幅度開始驅動，這樣就從壓電致動件的表面上清除液體并開始霧化；然后，以明顯較低的幅度驅動，這一振幅足以保持驅動作用，但只是消耗最少量的驅動能量?？梢岳斫?，本發(fā)明在特定的驅動周期內，不僅僅局限于高和低幅度的一個循環(huán)過程，事實上，如果是維持霧化作用的需要，高和低幅度順序可以重復數(shù)次。
在每個驅動周期之后，系統(tǒng)進入從9到18秒的睡眠周期。在每個睡眠周期的前4秒中，系統(tǒng)充電到3.3伏，這一電壓保持到下一驅動周期中使用。還可以理解的是，對于一些應用方式而言，連續(xù)的高和低振幅驅動可以連續(xù)重復地進行，而無需插入睡眠周期。
可以注意到，當致動件10在供電電壓僅為1.5伏被驅動時，致動件10能夠以足夠的振幅驅動孔板14而使液體31霧化；但是，為了實現(xiàn)開始的霧化作用，壓電件10必須用較高的供電電壓例如3.3伏驅動，以使孔板14在足夠大的振幅下振動，清除在前面的睡眠周期中聚積到孔板外表面上的液體薄膜。因此，孔板14以高電力開始驅動，而產生開始進行霧化作用的高振動幅度；但是，一旦霧化作用開始，必須采用一個很低的振動幅度來保持霧化作用。由于驅動電壓以指數(shù)速率從3.3伏下降到1伏，被消耗能量的總量就會減少，因此明顯地延長了電池的壽命。
在每個5.5毫秒的驅動周期結束后，系統(tǒng)進入一個從9秒到18秒的“睡眠周期”。該睡眠周期的長度可以利用下面將講到的轉換開關設定為9秒、13.5秒或者18秒。
每個睡眠周期的前4秒用于將驅動系統(tǒng)從1伏到3.3充電。因此，當下一個連續(xù)的驅動周期開始時，孔板14將會在3.3的驅動電壓下以高振幅開始被驅動。
孔板14的振幅不僅取決于用于產生振動的電壓，還取決于用于驅動孔板的頻率。這是因為包含孔板14、壓電驅動致動器10以及這些元件之間的各連接件的振動系統(tǒng)具有一個固有的諧振頻率。當在其固有諧振頻率下驅動該系統(tǒng)時，孔板的振幅最大，同時驅動力最小。但是，由于存在制造公差，因此孔板和致動系統(tǒng)的諧振頻率彼此不同。
為了解決這個問題，驅動頻率可以在包含孔板和致動系統(tǒng)的諧振頻率的諧波的范圍上變化和擺動。因此，驅動頻率應該在基本固有諧振頻率的范圍上或者一些高于孔板和致動系統(tǒng)的固有諧振頻率的諧波的范圍上擺動。因此，即使不知道特定系統(tǒng)的專有諧振頻率，通過在整個頻率范圍上驅動該系統(tǒng)，該系統(tǒng)也會在該頻率范圍內的某一點產生諧振。如圖2所示，驅動頻率在120到160千赫的預定頻率范圍上擺動。在每個5.5毫秒的驅動期間內，頻率范圍前后至少擺動11次。與前面與關于驅動振幅的解釋相似，頻率還可以連續(xù)地進行擺動而無需插入睡眠周期。
圖3是說明可以用于驅動本發(fā)明的壓電致動件10的電路結構的簡化方框圖。為了達到說明的目的，該電路結構通過用虛線畫出的功能單元組進行說明。這些功能單元如下(a)一操作供電單元40；(b)一驅動電壓模式控制單元42；(c)一驅動信號放大單元44；(d)壓電致動件10；(e)一睡眠周期控制單元46；(f)一頻率模式控制單元48；以及(g)一低電池檢測和控制單元50。
這些單元中一部分在同一個集成電路52(用點劃線表示)內形成，其它部分與集成電路52一起固定在印制電路板(未示出)上，對此下面將詳細說明。
圖3所示的電路結構的操作過程，首先描述功能單元40、42、44、46、48和50的總體操作過程開始，然后再分別描述每個功能單元的各個操作過程。
功能單元的整個說明操作供電單元40將1.5伏“AA”堿性電池54的輸出電壓轉化為3.3伏的工作電壓。3.3伏的工作電壓給系統(tǒng)中包含驅動電壓模式控制單元42的其它電路供電。
在圖2所示的連續(xù)的5.5毫秒驅動周期內，驅動電壓模式控制單元42使工作電壓一般按照指數(shù)率從3.3伏下降到1伏?？梢钥吹?，此處的指數(shù)率下降在本發(fā)明中不是關鍵性的。實際上，一旦霧化作用在每個驅動周期開始時啟動，只要能夠保持霧化功能，電壓就可以盡可能快地下降，以節(jié)約電池能源。
從驅動電壓模式控制單元42來的電壓，被供應到驅動信號放大控制單元44，該驅動信號放大控制單元將電壓放大和轉換為用于激勵壓電致動件10的擺動頻率電壓輸出。
睡眠周期控制單元46控制圖2所示的睡眠周期的持續(xù)時間。在圖中所示的實施例中，這些睡眠周期被設定為9、13.5或者18秒。睡眠周期還可以設定為其它的持續(xù)時間，只要它們長到足以允許操作供電單元40將驅動電壓模式控制單元42帶回其在下一個驅動周期的3.3伏的水平即可。在本實施例中，充電到3.3伏大約需要4.5秒。
頻率模式控制單元48產生一個頻率在120和160千赫之間擺動的交變電壓信號。該信號被施加到驅動信號放大和頻率控制單元44上，該驅動信號放大和頻率控制單元在這一頻率和下降的振幅下順序驅動壓電致動件10，其中下降的振幅與通過驅動電壓模式控制單元42設定的驅動周期電壓模式對應。
低電池檢測和控制單元50感應電池54的電壓輸出值；當該電壓輸出值下降到電池不能可靠工作的預定電壓值時，檢測和控制單元50阻止系統(tǒng)再進行操作。同時，單元50使電池54放電到某一值，這樣，電池就不能有足夠的使霧化裝置偶爾進行不規(guī)則操作的輸出電壓。
操作供電單元操作供電單元40包含除了電池54外，還有一泵送線圈56、一穩(wěn)壓二極管58和一存儲電容器60。電池54連接在地和泵送線圈56之間，電池的負極接地，另一端連接泵送線圈。線圈56的另一端與穩(wěn)壓二極管58的正極相連，同時二極管的負極與存儲電容器60的一側連接。電容器62的另一側接地。一電壓控制開關62的一側連接在線圈56和二極管58之間，開關62的另一側接地。開關62在由200千赫泵送振蕩器64的輸出的200千赫下交替地打開和關閉。一電壓檢測器66感應在穩(wěn)壓二極管58和存儲電容器60之間的點上的電壓。電壓檢測器66具有一個高感測電壓輸出端66a和一個低感測電壓輸出端66b。這些輸出端分別與泵送振蕩器的停止和開始輸入端64a和64b連接。
泵送振蕩器64的開始輸入端64b還直接接收電池54輸出的1.5伏電壓。因此，電壓檢測器的低感測電壓端66b和電池54的輸出端通過OR門68與泵送振蕩器64的開始端連接。
當首先安裝上電池54時，其1.5伏的電壓輸出就通過OR門68施加到泵送振蕩器64的開始輸出端，而使振蕩器開始操作。振蕩器輸出使開關在200千赫打開和關閉。當開關關閉時，從電池54來的電流穿過泵送線圈56流到地面。然后，當開關62打開時，電流突然被中斷，同時泵送線圈的電感使其感受一個突然的電壓升高，這就使電流通過穩(wěn)壓二極管58而進入存儲電容器60。當開關62再次打開時，泵送線圈的電壓下降，但是因為二極管的作用，電流不再流回去穿過線圈56。當振蕩器64連續(xù)操作時，在存儲電容器60上的電壓增大，直到其電壓升至3.3伏。
利用電壓檢測器66直接檢測到在存儲電容器60上的電壓，當電壓剛剛在3.3伏之上時，在高感測電壓輸出端66a處產生一個信號。該信號被輸送到振蕩器64的停止端64a，使振蕩器停止振蕩，同時開關62處于打開狀態(tài)。結果，當電流從存儲電容器流出時，其電壓下降到直至電壓檢測器66在其低感測電壓端66b處產生一個信號。
將低感測電壓施加到振蕩器64的開始端64a，該振蕩器使開關62進行轉換動作，繼續(xù)并開始再向存儲電容器60輸送電流。
可以看出，在電容器60處的電壓會在取決于電壓檢測器66設定的高和低電壓上、略高于或略低于3.3伏之間顫抖。在電容器60上的3.3伏的電壓由輸出供電端70供應到其余元件，使這些元件操作。
驅動電壓模板控制單元驅動電壓模板控制單元42包含一電阻72，其一端與操作供電單元40內的存儲電容器60的一端連接。電阻72的另一端與電壓模式控制電容器74的一側連接。該電容器的另一側接地。電阻72和電容器74構成一個標準的RC計時電路；當連接一限定的阻抗時，電阻和電容器之間相交點處的電壓以一指數(shù)比率下降。在本實施例中，相交點76處的電壓在大約5.5千赫內從3.3伏下降到1伏。
驅動信號放大單元驅動信號放大單元44包含一自耦變壓器78和一滑動線圈80，它們順序連接在驅動電壓模式控制單元42內的相交點76和壓電致動件10的一側之間。而且，還設有場效應晶體管82，其連接在沿自耦變壓器78的點78a和地之間。場效應晶體管82起開關作用，當其從頻率模式控制單元48接收到一個正電壓時，該晶體管導電并將點78a接地。
點78a設置在接近自耦變壓器78的上端、最接近驅動電壓模式控制單元42的位置，因此，只有自耦變壓器線圈的一小部分在點78a和驅動電壓模式控制單元42之間。當電78a與地斷開時，自耦變壓器起作用，在其接近致動件10的端部產生一個很高的電壓，并使致動件膨脹和收縮。從自耦變壓器來的電壓信號首先通過滑動線圈80，轉化為一個與更接近致動件10振動模式對應的模式。
睡眠周期控制單元睡眠周期控制單元46包含一個三位轉換開關84，其公共端接地，三個開關端中的兩個通過時間控制電阻86和88連接到取樣開關90。開關90順序地與3.3伏的供電電壓連接。第三個開關端不連通。
電阻86和88根據(jù)接地的特定開關端，向睡眠周期邏輯電路92提供不同的電壓。邏輯電路92包含從電阻86和88接收的電壓；同時，其輸出在輸出端92a處輸出三個不同電壓中的一個。該電壓供應到作計時器使用的睡眠工作循環(huán)94，在收到從邏輯電路92來的一個信號后，該計時器在輸出端94a產生9、13.5或者18秒的輸出值。
系統(tǒng)中設置有在2千赫數(shù)值時提供時鐘信號的系統(tǒng)計時表96。這些時鐘信號用在包含工作循環(huán)電路94的裝置中的所有計時電路和讀表電路。
當工作循環(huán)電路94到達其已經(jīng)設定的9、13.5或18秒的間隔時，該循環(huán)在輸出端94a產生一個供應到頻率模式控制單元48的信號，從而開始驅動壓電致動件10。其動作方式在下面接合對頻率模式控制單元48的說明進行描述。
在睡眠工作循環(huán)的輸出端94a的信號，還供應到驅動計時器98，該計時器設定壓電致動件10的驅動時間周期。在說明性的示例中，該驅動時間周期為5.5毫秒。在該時間周期的最后，驅動計時器98從輸出端98a輸出一個信號。該信號被傳輸?shù)筋l率模式控制單元48，而中斷對壓電致動件10的驅動。
從驅動計時器的輸出端98a來的信號還被傳送到取樣開關90，而使取樣開關暫時關閉。由此，在橫跨過由轉換開關84的設定選擇的電阻86或88上產生一個壓降。如果轉換開關設定在其不連接端，就不會產生壓降。因此，產生的或者是一個零電壓、第一電壓或者第二電壓，每次取樣開關90都被關閉。該電壓被施加到睡眠時間選擇邏輯單元92上，啟動一個與睡眠轉換開關84的位置對應的睡眠時間周期。因此，在壓電致動件10的每個驅動周期的最后，就啟動了一個新的睡眠周期；該睡眠周期的長度取決于睡眠周期開始時轉換開關的位置。
頻率模式控制單元頻率模式控制單元48包含一擺頻振蕩器100，在本示例中，該振蕩器產生一個頻率在130和160千赫之間擺動的三角波形輸出值。該輸出值被施加到驅動周期打開和關閉開關102上。開關102利用從睡眠工作循環(huán)電路94的輸出端94a來的信號將其關閉，利用從驅動計時器98的輸出端98a來的信號打開。因此，從振蕩器100來的可變頻率輸出值只有在壓電致動器10的5.5毫秒驅動周期內，才通過驅動周期打開和關閉開關102。
將通過開關102的可變頻率輸出值施加到波臨界電壓檢測器104。該裝置在從擺頻振蕩器100的每個輸出循環(huán)的一個特殊點處、在輸出端104a產生一個輸出信號，換句話說，是指在振蕩器達到一預定臨界值的輸出電壓時，每個循環(huán)的點。
將從波臨界電壓檢測器104來的該輸出信號施加到驅動開關106上，使該開關關閉。當開關關閉時，驅動開關106將例如3.3伏電源的正極與場效應晶體管82的柵端子連接，而使其導電。
從臨界電壓檢測器104輸出的信號還施加到波分段控制計時器108。該計時器在經(jīng)過小于擺頻振蕩器100一個循環(huán)的持續(xù)時間的一固定周期之后，產生一個輸出信號。
將從計時器108來的輸出信號施加到驅動器開關106并使其打開。驅動器開關106打開，使場效應晶體管82不能導電，因而電流不再從自耦變壓器78的上部流到地面。在這段時間內，自耦變壓器產生一個非常大的電壓，施加到壓電致動器10上。
從前面的描述可以看出，在擺頻振蕩器100的每個輸出循環(huán)中，驅動控制開關106關閉一個固定周期，產生一固定量驅動壓電致動件10的能量。同時，這些固定周期的連續(xù)周期之間的時間間隔，根據(jù)可變頻率振蕩器100的頻率變換。每個驅動循環(huán)的該固定驅動周期內，在可變頻率下驅動壓電致動器10，同時保持驅動能量獨立于頻率。因此，驅動壓電致動器10的驅動能量或者幅度，僅取決于驅動電壓模式控制單元42內的電容74和電阻72之間的相交點76處的任一特定時間的電壓。結果，在每個驅動周期內，使壓電致動器10在變化的頻率、下降的幅度下被驅動。值得注意的是，該頻率在每個驅動周期內、130和160千赫之間大約擺動11次，同時驅動幅度下降一次。
低電池檢測和控制單元低電池檢測和控制單元50的操作是保持系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，只要電池54在一預定的時間段內(即在每個睡眠周期的第一個4秒內)能夠充電到3.3伏的電壓值。單元50包含一低電池計時器110，該計時器從操作供電單元40內的電壓檢測電路66的低壓輸出端66b接收一開始計時輸出信號，并從電壓檢測電路66的高電壓輸出端66a接收一停止計時信號。因此，無論何時開始使供電電壓充壓到3.3伏的操作，低電池計時器110的計時操作就開始。
如果充壓操作在計時器設定的例如4秒內完成，從電壓檢測器66的高電壓極來的信號將停止計時操作。但是，如果充電操作持續(xù)較長的時間段，當電池情況變壞時，低電池計時器110在輸出端110a產生一個信號。
從低壓電池計時器110a來的信號，施加到驅動開關106的關閉端106a，保持開關關閉。這就將場效應晶體管82的柵端子鎖定為3.3伏供電電壓，而使晶體管保持在導電狀態(tài)。結果，在電容60和74上的電壓被放掉，電流從電池54通過場效應晶體管82被引到地面。該操作迫使電池排出殘余電壓，從而防止發(fā)生在電池損壞時常出現(xiàn)的由于電池恢復了少量電壓而無規(guī)則地操作壓電致動器10的情況。
值得注意的是，采用本發(fā)明的驅動系統(tǒng)，可以利用廉價的低壓堿性電池驅動壓電致動器；同時，即使電池本身開始損壞，致動器的操作也能保持不變。當電池變壞到一預定水平時，裝置會斷然停止，而不會留有任何的操作拖尾現(xiàn)象。
可以理解，圖和此文的說明部分直接述及本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是，發(fā)明本身比所給出的說明性示例范圍寬。特別需要指出的是，本發(fā)明同樣可以應用在其它型式的壓電噴霧裝置中，例如用在懸臂梁和/或放大板中，驅動霧化器可以使用傳統(tǒng)的電源即墻壁插頭，而不是利用電池供電。
值得注意的是，在此所表示的特殊的電路圖不是本發(fā)明的極限狀態(tài)，本領域的技術人員可以容易地對其進行改型。在此所提出的電路方案僅用于清楚地解釋和說明本發(fā)明的重要概念。
圖4表示印制電路板201和置于其中的壓電件202二者之間的大概關系。可以理解，在使用中可以將電路板固定在分配器的底板上，該底板可以順序地放在裝飾的殼體狀外殼或者容器(未示出)內。圖8表示出底板211的頂視圖，未表示出外殼。裝飾的容器或者外殼可以是滿足對分配器的元件進行保存和保護目的的任何型式或形狀，同時其外表令顧客賞心悅目，在噴射狀態(tài)時，液體能從分配器噴射到能大氣中。而且，分配器外殼通過對所使用的材料進行高速模壓制成，該外殼與被分配的液體接觸。
如圖所示壓電件202可以由墊板204或者采用任何不抑制元件振動的相似的適當方法固緊在電路板201內。環(huán)狀壓電件202與孔板203環(huán)形固定，并與孔板凸緣粘結，從而使該壓電件處于振動傳輸狀態(tài)。壓電件通常是一壓電陶制材料，例如鋯鈦酸鉛(PTZ)或者偏鈮酸鉛(PN)，還可以是表現(xiàn)出壓電特性的任何材料。
孔板可以由能夠實現(xiàn)目的的任何傳統(tǒng)材料制成，但最好由在感光性樹脂層上形成電鍍鎳鈷混合物制成，其形式方式是隨后將感光性樹脂層以傳統(tǒng)方式移開，形成帶有均勻孔結構的鎳鈷混合物，該鎳鈷混合物的厚度大約從10到100微米，較好的是大約20到80微米，最好是大約50微米。孔板還可以使用其它材料，例如鎳、鎂鋯合金等各種金屬、金屬合金、復合材料或者塑料以及組合物。通過電鍍形成鎳鈷層，可以生產出具有感光性樹脂層輪廓的多孔結構，其穿透性是通過在出口側形成直徑大約為6微米的圓錐孔而得到的，該圓錐孔的入口側直徑較大?？装遄詈檬菆A頂形的，即在中心部分升高一點，還可以是從平面起來的拋物線形或者半球形，或者是其它能夠提高性能的適當?shù)男螤??？装鍛摼哂邢鄬Ω叩膹澢鷦偠龋员ＷC其中的小孔基本能受到相同振幅的振動，從而同時噴射出沿直徑均勻形成的液滴。
圖中表示出環(huán)形陶瓷壓電件環(huán)繞著孔板或者孔，本發(fā)明還可以使用傳統(tǒng)的包含振動器和與隔膜接觸的懸臂梁、噴嘴或者適合液滴或液霧噴射的孔板的壓電件。
圖6表示儲存和提供被噴射的香味劑、空氣清新劑、殺蟲劑或者其它材料的液體容器205。如圖所示，用封蓋208封閉容器。如圖所示，卡圈206固緊可移動封蓋或蓋子(未示出)，該卡圈便于容器的運輸和儲存，當希望將容器置于噴射器內并允許使用容器中的物質時，可以將卡圈很容易地移開。從瓶口209、穿過封蓋208，伸出燈芯狀或圓頂形液體輸送介質的液體供應裝置207，為方便起見，我們寧愿使用燈芯狀液體供應裝置，盡管其包含數(shù)種不同形狀的從硬毛細管系統(tǒng)到軟的多孔芯子的材料。芯子的作用是從容器205向與孔板接觸的位置傳送液體。因此，芯子應該不受被傳輸液體、小孔的影響，并且能與孔板配合。芯子的多孔結構，應該能在芯子的整個柔性范圍和任何形狀上提供足夠的均勻液流。將液體傳輸?shù)娇装灞砻娴淖詈玫姆椒ㄊ?，實際上芯子本身必需與孔板接觸，將液體傳輸?shù)娇装?。液體傳輸?shù)娇装宓妮^好的方法是所有被傳輸?shù)囊后w都應通過表面張力粘附和傳輸?shù)娇装灞砻?。在適用的芯子材料中，較可取的是采用例如紙或尼龍纖維、棉、聚丙烯、玻璃纖維等材料。芯子最好呈與孔板的表面相符的形狀并與其并置，芯子由位于液體容器205的封蓋208的瓶口209內的芯子夾持器或固定器210固緊在適當?shù)奈恢蒙?。由于液體的粘性和張力的作用，液體就迅速地從芯子流到孔板。可以注意到，芯子是液體再供應裝置的必要部分，該液體再供應裝置包含容器、液體、瓶蓋、芯子和芯子夾持器或固定器，以及密封儲存和裝運裝置的頂蓋。該裝置包含一個用于分配器的補充瓶，在消費者方便時置于分配器內。最后，液體容器205可以帶有固定裝置201，瓶蓋208插入底板211內的適當接收裝置中，在將頂蓋或蓋子移開口，使瓶蓋鎖定在適當?shù)牟僮魑恢谩?br> 圖6表示本發(fā)明優(yōu)選實施例中的液體容器205、芯子207、壓電件202和孔板203之間組裝后關系的橫斷面圖。壓電件202例如通過墊板204或者任何不限制壓電件振動的適當裝置定位在印制電路板201內。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，圍繞孔板203的環(huán)形壓電件采用機械連接方式。孔板順序地與芯子207接觸，將液體從容器205散布到孔板，這一傳輸操作通過表面張力接觸產生。圖中未示出的分配器的底板珠，在適當?shù)奈恢脢A持著電路板和液體容器，使芯子207與孔板203并置。芯子207通過芯子夾持器210夾持在封蓋208的開口處，其能夠保持柔性芯子207的自由程度，調整其范圍，同時能確保芯子的尾部215在容器205的全部液體內得到充分的利用。該自由度使芯子可相對孔板的表面進行自身調整，以彌補由于制造中不可預測的變化而引起的位置變化，并且能夠順應輸送裝置，將液體從容器輸送到孔板的表面。顯然，對于本領域的技術人員來講，如圖6和7所示，可以通過調整芯子高度而改變液體縫隙214，如圖7所示，表示出芯子和孔板之間適當?shù)慕佑|程度。圖中更詳細地表示出芯子和孔板之間的關系，這一點從圖6的局部放大圖——圖7中能夠直接看到，圖中表示出環(huán)形芯子207，其與圓頂形孔板203并置，因而產生一液體縫隙214，其中，被傳輸?shù)囊后w與孔板表面張力接觸。如圖7所示，芯子和孔板沒有真正地接觸，可以理解該縫隙僅作說明之用，孔板203實際上與已芯子207接觸，以傳輸液體。如圖所示，穿過封蓋元件208內的開口209的芯子207分段，由芯子夾持器/固定器210控制。圖7中還表示出壓電件202的安裝墊板204、孔板203和孔板凸緣212以及將可移動蓋(未示出)固緊在瓶蓋208上的卡圈206。
圖8是表示電路板201、壓電件202、孔板203、安裝墊板204和底板211之間關系的頂視圖。如前所述，與孔板203呈環(huán)形關系的壓電件202，由墊板204在某一位置固緊在電路板201內。電路板以傳統(tǒng)的方式安裝在底板211上，例如利用卡圈217和固定支架218。
圖9表示出本發(fā)明中不同元件的整個關系的簡化的橫斷面圖。圖中所示的孔板203包含孔板凸緣212，該凸緣通過適當?shù)恼掣轿镔|213例如環(huán)氧樹脂粘結劑順序地與壓電件202粘接。圖中示出的芯子207局部與孔板203接觸，產生一個液體縫隙214，通過該縫隙將被分配的液體傳輸?shù)娇装?。所表示出的芯子還包含纖維尾部215，其延伸到未表示出的液體容器205內。
壓電件202由電路板201上的控制電路控制，在整個延長的周期內提供恒定性能。參照圖10，控制電路通過采用從電池102接收電力的特殊集成電路(ASIC)完成。電池302與供給泵304連接，該供給泵與起DC-DC升壓器作用的外部元件305連接。供給泵的操作是通過控制機械306進行控制的，該控制機械從產生例如施加到供給泵304上的20兆赫茲鐘信號的振蕩器接收計時信號。控制機械還從低電池指示電路310接收指示。
控制電路、特別是控制機械306的功能度，是由向控制機械306產生輸入信號A、B、C的三位轉換開關組312決定。從轉換開關312輸入控制機械中，連有各個工作電阻313，這些工作電阻利用從控制機械306來的ENABLE信號有選擇的與正供電電壓Vcc連接。這就會使控制電路在不工作期間，電壓不與工作電阻313連接，以節(jié)省電池能。下面將要說明的是，控制機械的操作在用于驅動壓電件202的振幅和301頻率的線314上產生一個輸出信號。該在線314上的輸出信號通過輸出驅動器216，產生ASIC300輸出值。輸出驅動器216控制金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)316的導電狀態(tài)，該晶體管依次控制從供給泵304到壓電件202的電流量。
圖11是控制機械306的詳圖?？刂茩C械306的優(yōu)選實施例是在特定集成電路中利用硬連接電路，但是也可以通過另一種編程裝置例如微型計算機和相關電路來完成?？刂茩C械306具有判定邏輯320，該判定邏輯采用了選擇器輸入A、B和C。判定邏輯306還與儲存裝置322和324連接，該儲存裝置分別包含驅動壓電件202的考慮到輸出信號間隔和工作周期的數(shù)據(jù)。判定邏輯分別從儲存裝置322和324選擇適當?shù)拈g隔和工作周期值，并將它們分別傳送到頻率計數(shù)器326和幅度計算器328的預加載輸入端。這些計數(shù)器326和328從振蕩器308接收一鐘信號，并由從判定邏輯320來的信號啟動。正如下面將要說明的，當頻率計數(shù)器326下降到零時，其產生一個用PERIOD表示的脈沖到觸發(fā)電路組330上。同樣，當振幅計數(shù)器328到達零時，其產生一個作為觸發(fā)電路330的回位輸入的DUTY信號。觸發(fā)電路通過從判定邏輯320來的信號啟動，并在線314上產生輸出值。
用于壓電件202的驅動電路利用振幅和頻率調制為壓電件202充電，因而提供一個在空氣凈化劑(air trephener)或殺蟲劑應用中連續(xù)使用的便攜式電池控制的分配器。電路利用相對低電壓電池302延長操作，并提供一個成分傳遞率的范圍。電路利用斷續(xù)工作循環(huán)驅動帶有振幅和頻率調制的壓電件202。將電路編程并設定一個準確的每小時數(shù)微克的噴霧傳送率。這一操作通過允許使用者調整兩個循環(huán)之間關閉時間的轉換開關312完成，同時根據(jù)個人的愛好和房間的尺寸改變密度/效果而達到理想的水平?？梢园l(fā)現(xiàn)，分配器的性能與壓電件102的勵磁電壓直接有關。然而，還可以發(fā)現(xiàn)，隨著電壓增大，分配器利用有限電池能量的效率越低。因此，通過將勵磁電壓的幅度從高值變到低值，傳送性能能夠提高，而不會出現(xiàn)效率降低的現(xiàn)象。這一結果是由于以“高性能”模式啟動噴霧操作的瞬時高水平勵磁作用而產生的。此后，較低水平勵磁電壓僅是保持該性能水平所必須的。
本發(fā)明發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)壓電件202的最佳工作頻率從一個部件到另一部件頻率是變化的，這是因為電路和噴射元件例如壓電件202的制造工藝不同而產生的。這種現(xiàn)象可以利用貫通預定范圍的勵磁頻率的擺動而克服掉，從而補償部件-到-部件的變化。
目前的驅動電路的另一個特點是提供一個活性成分的恒定傳送量，而忽略電池帶電狀態(tài)。該電路包含積累了充足電量、使壓電件202脈動的部分318。當電池電壓下降時，電路能夠保證得到進行恒定泵操作的適當?shù)哪芰?。當電池電壓下降到電路不再提供適當?shù)哪芰康狞c時，電路將部件關閉。因此，電路提供了恒定的傳送輸出量，而忽略電池302的帶電狀態(tài)。當電池電壓下降到不能得到恒定的輸出值的點時，分配器關閉。
在分配器工作過程中，控制電路大多數(shù)時間處于低動力模式下，通常指睡眠狀態(tài)。在睡眠狀態(tài)，從振蕩器308來到信號驅動在控制機械306的判定邏輯320內的計時器。在該睡眠狀態(tài)內，在控制機械的線314上的輸出信號是一個低邏輯值，因而使壓電件102不動作。睡眠狀態(tài)的周期是通過頻率轉換開關的設定和向控制機械306輸入的A、B和C而確定的。開關設定和合成信號A、B和C之間的關系如表A所示。

表A如果頻率轉換開關312被設定使分配器斷開，或者當?shù)碗姵仉娐?40檢測到電池302的帶電量已經(jīng)下降不能正常工作的一個點時，調制程序不再執(zhí)行且分配器進入不動作狀態(tài)。
當分配器接通且控制機械306喚醒時，產生一個驅動壓電件102的短促的輸出信號。控制機械306產生一個驅動壓電件的信號，該壓電件在整個頻率范圍和振幅范圍上擺動。在優(yōu)選實施例中，在工作循環(huán)表322內儲存了19個振幅值，在周期表內儲存了40個頻率值。判定邏輯320帶有一個內部計時器，該計時器每26.2微秒在表的下一個設定位置內將振幅和頻率補償和加載在兩個計數(shù)器326和328內。因為不連續(xù)的振幅和頻率數(shù)量不同，振幅變化，因此，當給定頻率定時驅動壓電件102時，其振幅也變化。這一概念在圖12中表示出來，當頻率擺動穿過周期表322的40數(shù)值(135千赫到155千赫)時，振幅在工作循環(huán)表324的19數(shù)值擺動。由于40不能被19除盡，當頻率重復第一頻率(135千赫)擺動時，將具有一振幅值3。
這一處理過程由圖11所示的判定邏輯306啟動頻率和振幅計時器326和328而實現(xiàn)。計時器326和328控制在輸出線上的交替信號的間隔和工作周期。實際上，兩個八位預加載計數(shù)器326和328將從兩個表322和324來的值通過振蕩器308產生的20兆赫的鐘信號分割，以控制輸出信號的間隔和工作周期。頻率計時器分割20兆赫鐘信號，使改信號下降到135千赫和155千赫之間。每26.2微秒判定邏輯通過從周期表322得到的下一個頻率值并將該值通過計數(shù)線預加載到頻率計數(shù)器326內進行加載，重新設定計數(shù)器。該再加載計數(shù)器326具有適當?shù)慕档椭?。同時，從表324得到一個新的工作循環(huán)值。工作循環(huán)值在1.4微秒和5.0微秒之間改變在線314上的輸出信號的脈沖寬度。該工作循環(huán)控制輸出信號的振幅，并且較長的時間間隔給出一個較大的振幅。
在線314上的輸出信號是施加到輸出驅動器216上的一個數(shù)字信號，該輸出驅動器控制動力MOSFET316的通電狀態(tài)。計數(shù)器326和328控制觸發(fā)電路314的操作，該觸發(fā)電路產生一個方波輸出信號，該方波輸出信號在由兩個計數(shù)器326和328確定的、圖12中340和344所表示的頻率和工作循環(huán)內變化。本發(fā)明上面描述的是優(yōu)選實施例，可以理解本發(fā)明并不局限于所公開的實施例。相反，本發(fā)明試圖覆蓋在所附的權利要求書的精神和范圍內的各種變型和等同方案。下面的書與最寬的說明一致，從而包括所有的變型和等同的組成和功能。
工業(yè)實用性本發(fā)明涉及霧化系統(tǒng)，在本申請中所描述的霧化系統(tǒng)可用于對任何給定環(huán)境、在延長的時間間隔內自動地分配例如空氣清新劑、香水或者殺蟲劑的液體，同時在驅動分配器的電池的整個使用壽命中，能夠均勻地向大氣分配等量的液體。而且，通過再充電或者更換電池，分配器可以再使用，因此，消費者可以根據(jù)需要改變噴射到大氣中的液體，另一個優(yōu)點是可以根據(jù)人們的愛好、效能或者房間大小，改變被分配液體量，以將密度和效果調整到所希望的水平。
權利要求
1.一種操作振動液體噴霧器的方法，該噴霧器通過其內的孔板供應被霧化的液體，振動孔板以驅動液體穿過其表面呈小液滴狀，所說方法包含的步驟有以相對高的振幅開始振動所說孔板，使液體開始霧化作用；以及然后，以足以維持霧化作用的相對低的振幅振動所說孔板。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是在以相對低的振幅振動孔板之后，將所說孔板的振動停止一預定時間，而后重復孔板先以較高振幅振動然后以較低振幅振動的步驟。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是振動所說孔板的所說步驟，是通過在隨時間指數(shù)降低的振幅下振動所說孔板實現(xiàn)的。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是在振動所說孔板的步驟中，振動頻率在一頻率范圍上變化，該頻率范圍包括帶有所述孔板的振動系統(tǒng)的自然共振頻率的諧波。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是在執(zhí)行所說步驟中，振動頻率在所說頻率范圍上擺動幾次。
6.一種操作壓電振動液體噴霧器的方法，其特征是壓電致動件利用交變電壓通電而膨脹和收縮從而振動孔板，由孔板供應被噴霧的液體，因此，所說孔板的振動霧化所說液體并使液體從孔板以細小的煙霧狀液滴散開，所說方法包含的步驟有首先向所說壓電致動件施加一個高交變電壓，使壓電致動件以高振幅振動所說孔板，從而使液體開始霧化作用；以及而后向壓電致動件施加一個低交變電壓，保持所說霧化作用。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征是施加一高交變電壓而后施加一低交變電壓的所說步驟是在驅動周期內完成一次，驅動周期之后是睡眠周期，所說步驟在隨后跟在所說睡眠周期之后的驅動周期中重復進行。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征是開始施加一高交變電壓而后施加一低交變電壓的所說步驟，是通過向所說壓電致動件施加一開始高而后以指數(shù)比率降低的交變電壓來完成的。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征是還包含在驅動周期內、一頻率范圍上改變所說交變電壓頻率的步驟，其中頻率范圍包括帶有所述孔板的振動系統(tǒng)的自然共振頻率的諧波。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征是改變所說交變電壓頻率的步驟，是通過在所述驅動周期內、所說頻率范圍上使所說交變電壓的頻率前后擺動幾次而完成的。
11.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征是首先施加一高交變電壓而后施加一低交變電壓的步驟，是通過在連續(xù)驅動周期之間的間隔內對一電容充電，在所說驅動周期內使所說電容放電，而在所說驅動周期內產生與橫跨所說電容的電壓對應的交變電壓，同時將所說交變電壓施加到所說壓電件上。
12.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征是向所說壓電致動件首先施加一高交變電壓而后施加一低交變電壓的步驟，是通過向其另一端與所說壓電致動件連接的線圈的一端施加一漸減的直流電壓，同時，迅速地連接和斷開所說線圈的小部分，該小部分最接近所說一端，在每個驅動周期以高速連接和離開地面。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征是所說迅速連接和斷開是在包含帶有所說孔板和所說壓電致動器的系統(tǒng)的自然共振頻率的諧波的可變速率下完成的。
14.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征是將所說線圈的所說部分接地的持續(xù)時間彼此相等，同時所說線圈的所說部分不接地的持續(xù)時間是變化的。
15.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征是首先施加一高交變電壓的步驟包含通過一線圈和一二極管使電池與電容連接，并且依次使所說線圈和所說二極管之間的點接地和不接地，而使所說電容充電到比所說電池的電壓高的穩(wěn)壓。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征是對所說電容充電所需的持續(xù)時間遠大于驅動周期。
17.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征是連接和斷開步驟跟在每個睡眠周期后開始，并延長一預定的驅動周期。
18.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征是還包含計算所說二極管與地之間連接和斷開的持續(xù)時間的步驟，對所說持續(xù)時間超過一預定值的反應是將所說電池接地，使電池放電到完全相同的情況。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征是還包含防止將與所說連接和斷開超過一預定持續(xù)時間對應的交變電壓進一步施加到所說壓電致動件上的步驟。
20.一種振動液體霧化器，包含一孔板；一液體管道，向所說孔板提供將被霧化的液體；以及一振動致動器，所連接的致動器首先在驅動周期內、以高振幅振動所說孔板，使液體開始霧化，而后在同一驅動周期內，以足以維持霧化作用的較低振幅振動所說孔板。
21.根據(jù)權利要求20所述的振動液體霧化器，其特征是所說振動致動器包含一控制器，在所說驅動周期之后，該控制器使所說孔板的振動停止一預定時間，而后重復以高振幅、然后以較低振幅振動孔板的步驟。
22.根據(jù)權利要求21所述的振動液體霧化器，其特征是所說控制器被構造成在所說驅動周期內、以隨時間的指數(shù)降低的振幅下振動所說孔板。
23.根據(jù)權利要求21所述的振動液體霧化器，其特征是所說控制器包含一擺頻元件，該元件使所說孔板以下列方式振動，即振動頻率在包含帶有所說孔板的振動系統(tǒng)的自然共振頻率的諧波的頻率范圍上變化。
24.根據(jù)權利要求23所述的振動液體霧化器，其特征是所說擺頻元件的結構使得在所說驅動周期內使振動頻率在所說頻率范圍內擺動幾次。
25.一種振動液體霧化器，包含一將被振動的孔板；一液體供應管道，設計成在振動時向所說孔板供應液體；一壓電致動件，與所說孔板連接，在所說元件膨脹和收縮時使孔板振動；以及一供電系統(tǒng)，在驅動周期內向所說致動件供應交變電壓，使致動件膨脹和收縮，因而振動所說孔板，使液體霧化并使液體呈細小的液滴狀噴出，所說供電系統(tǒng)包含有電路，首先向所說壓電致動件施加一高交變電壓，使壓電致動件以高振幅振動所說孔板，而使液體開始霧化，而后向所說壓電致動件施加一較低交變電壓，以維持所說霧化作用。
26.根據(jù)權利要求25所述的振動液體霧化器，其特征是所說供電系統(tǒng)包含計時器和開關，用于在隨所說驅動周期后的睡眠周期內停止向所說致動器施加交變電壓，然后在后面的驅動周期內重新向所說致動器施加交變電壓。
27.根據(jù)權利要求26所述的振動液體霧化器，其特征是所說供電系統(tǒng)包含一個能供應電壓的電壓供應電路，該電壓在驅動周期開始時高，在所說驅動周期內按指數(shù)比率降低。
28.根據(jù)權利要求25所述的振動液體霧化器，其特征是所說供電系統(tǒng)包含一個具有一頻率擺動范圍的可變頻振蕩器電路，其中的頻率擺動范圍包含帶有孔板的振動系統(tǒng)的自然共振頻率的諧波，同時所說振蕩器電路向所說致動件施加可變頻率信號。
29.根據(jù)權利要求28所述的振動液體霧化器，其特征是所說可變頻率振蕩器的頻率擺動率是在所說驅動周期內、所說交變電壓的頻率在所說頻率范圍內前后擺動幾次。
30.根據(jù)權利要求25所述的振動液體霧化器，其特征是所說供電系統(tǒng)包含一充電電容和計時電路，該計時電路在連續(xù)的驅動周期之間的時間段內對所說充電電容再充電；在所說驅動周期內，當向所說壓電致動器施加驅動電壓的同時，所說充電電容連到放電端；還包含一交變電壓產生電路，在所說驅動周期內，該電路產生與橫跨所說電容的放電電壓對應的交變電壓，并向所說壓電件施加所說交變電壓。
31.根據(jù)權利要求25所述的振動液體霧化器，其特征是所說供電系統(tǒng)包含一線圈，其一端與下降電壓源連接，另一端與所說壓電致動器連接；以及一轉換電路，該電路在每個驅動周期內迅速地連接和斷開所說線圈的小部分(與所說一端最接近的部分)，使該小部分以高速接地和不接地。
32.根據(jù)權利要求31所述的振動液體霧化器，其特征是所說連接的轉換電路利用振蕩器進行控制，所說振蕩器的頻率使得在包含帶有所說孔板和所說壓電致動器的系統(tǒng)的自然共振頻率的可變速率下實現(xiàn)快速地連接和斷開。
33.根據(jù)權利要求31所述的振動液體霧化器，其特征是所說轉換電路設計成使所說連接和斷開按下面的模式進行將所說線圈的所說部分接地的持續(xù)時間彼此相等，所說線圈的所說部分與地斷開的持續(xù)時間是變化的。
34.根據(jù)權利要求25所述的振動液體霧化器，其特征是所說供電系統(tǒng)包含彼此順序連接的一電池、一線圈、一二極管和一電容，并且將供電電流連到充電電容；一開關，其從所說線圈和所說二極管之間的點接地；以及一轉換操作電路，當在所說充電電容上的電壓下降到第一較低電壓時，該轉換操作電路依次打開和關閉所說開關，當在所說充電電容上的電壓超過第二較高電壓時，保持所說開關處于打開狀態(tài)。
35.根據(jù)權利要求34所述的振動液體霧化器，其特征是所說線圈和所說充電電容的大小是所說充電過程，延長一個大大超過所說霧化器的驅動周期的時間段。
36.根據(jù)權利要求31所述的振動液體霧化器，其特征是用于迅速地連接和斷開所說線圈的小部分的所說轉換電路，設計為跟在每個睡眠周期后開始并延長一預定驅動周期。
37.根據(jù)權利要求34所述的振動液體霧化器，其特征是所說供電系統(tǒng)還包含一計時器，該計時器測量所說開關依次打開和關閉的持續(xù)時間，并且與超過一預定量的所說持續(xù)時間對應，將所說電池接地，使放電到完全相同的情況。
38.根據(jù)權利要求37所述的振動液體霧化器，其特征是還包含另一個開關，其與超過預定量的所說開關打開和關閉的持續(xù)時間相對應，所說另一個開關接通處于工作狀態(tài)，停止向所說致動件供應交變電壓。
39.一種適于分配液體的分配器，該分配器包含一用于盛裝被分配液體的容器；一壓電件，將振動傳遞給所說液體；以及電路，用于提供驅動所說壓電件的調制過的信號。
40.根據(jù)權利要求39所述的分配器，其特征是所說信號可以是調制過的振幅。
41.根據(jù)權利要求40所述的分配器，其特征是所說信號振幅可以從高值向低值變化。
42.根據(jù)權利要求40所述的分配器，其特征是所說信號振幅可以根據(jù)預定值進行調制。
43.根據(jù)權利要求39所述的分配器，其特征是所說信號可以是調制過的頻率。
44.根據(jù)權利要求43所述的分配器，其中，所說信號頻率可以根據(jù)預定值進行調制。
45.在使液體霧化的方法中，所說方法包含提供被霧化的液體，一盛裝所說液體的容器，一振動所說液體的壓電件，改進部分是所說壓電件由調制過的信號驅動。
46.根據(jù)權利要求45所述的方法，其特征是所說信號是調制過的振幅。
47.根據(jù)權利要求45所述的方法，其特征是所說信號是調制過的頻率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池驅動霧化器,其中,將交變電壓施加到壓電致動件(10)上,使該壓電致動件膨脹和收縮并振動一使液體霧化的孔板。被控制的交變電壓在驅動周期的第一部分內產生一高振幅振動,開始進行霧化作用,而后,在驅動周期的剩余部分內產生一較低電壓,以維持霧化作用。在每個驅動周期內交變電壓的頻率都重復地擺動。
文檔編號B05B17/00GK1349438SQ00806969
公開日2002年5月15日 申請日期2000年3月6日 優(yōu)先權日1999年3月5日
發(fā)明者丹尼斯·J·登納, 加里·E·邁爾斯, 喬治·A·克拉克, 萊昂·M·黑丁斯, 埃里克·R·納文, 托德·L·詹姆斯 申請人:約翰遜父子公司