NL2035668B1

NL2035668B1 - Atomizer device

Info

Publication number: NL2035668B1
Application number: NL2035668A
Authority: NL
Inventors: Nijdam Wietze; Joseph Van Egmond Henri; Johannes Maria Van Rijn Cornelis
Original assignee: Medspray B V
Priority date: 2023-08-24
Filing date: 2023-08-24
Publication date: 2025-03-06
Also published as: WO2025041096A1

Abstract

-12- Verstuiverinrichting Een verstuiverinrichting omvat een verstuiverlichaam (30,32) met ten minste één doorgaande verstuiveropening (35) die zich uitstrekt tussen een inlaatzijde van het verstuiverlichaam en een vlakke afgiftezijde daarvan. De verstuiveropening (35) ontvangt een te vernevelen vloeistof en opent om van de vloeistof een nevel in de vorm van een nevelstraal van minuscule vloeistofdruppels af te geven. Conform de uitvinding wordt de verstuiveropening (35) stroomafwaarts, althans in een orthogonale projectie buiten een baan van een daardoor af te geven nevelstraal, geflankeerd door afvangmiddelen (40,50) waardoor de vloeistof initieel wordt ontvangen. Fig. 2-12- Atomizing device An atomizing device comprises an atomizing body (30,32) with at least one through-going atomizing opening (35) extending between an inlet side of the atomizing body and a flat delivery side thereof. The atomizing opening (35) receives a liquid to be atomized and opens to deliver a mist of the liquid in the form of a mist jet of minuscule liquid droplets. In accordance with the invention, the atomizing opening (35) is flanked downstream, at least in an orthogonal projection outside a path of a mist jet to be delivered thereby, by catching means (40,50) through which the liquid is initially received. Fig. 2

Description

VerstuiverinrichtingAtomizer device

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een verstuiverinrichting, omvattende een verstuiverlichaam met ten minste één doorgaande verstuiveropening die zich uitstrekt tussen een inlaatzijde van het verstuiverlichaam en een vlakke afgiftezijde daarvan, waarbij de ten minste ene verstuiveropening bestemd en ingericht is om een te vernevelen vloeistof aan de inlaatzijde onder verhoogde druk te ontvangen, en waarbij de ten minste ene verstuiveropening aan de afgiftezijde opent om van de vloeistof een nevel in de vorm van één of meer nevelstralen van minuscule vloeistofdruppels af te geven, corresponderend met de ten minste ene verstuiveropening.The present invention relates to an atomizing device comprising an atomizing body with at least one through-going atomizing opening extending between an inlet side of the atomizing body and a flat dispensing side thereof, wherein the at least one atomizing opening is intended and arranged to receive a liquid to be atomized on the inlet side under increased pressure, and wherein the at least one atomizing opening opens on the dispensing side to dispense a mist of the liquid in the form of one or more mist jets of minuscule liquid droplets, corresponding to the at least one atomizing opening.

Een dergelijke verstuiverinrichting is bijvoorbeeld bekend uit EP3383548 en berust op zogenaamde Plateau-Rayleigh-instabiliteit van een vloeistofstroom die door een dun kanaal wordt geleid, ook wel aangeduid als Rayleigh opbreking. Dit kanaal wordt in de onderhavige inrichting geboden door een verstuiveropening van de ten minste ene verstuiveropening. Het gaat hierbij om een fenomeen in de vloeistofdynamica waarbij een cilindervormige vloeistofkolom onder bepaalde omstandigheden instabiel wordt en zich splitst in een reeks kleinere druppels. De drijvende kracht daarachter is de oppervlaktespanning van de vloeistof die ernaar streeft om de vloeistofkolom te minimaliseren en daarvan telkens druppels van circa gelijke grootte af te scheiden. Die grootte wordt op zijn beurt, gegeven de constante viscositeit van de vloeistof, voornamelijk bepaald door de fysieke dimensies van de verstuiveropening die in de constructie vastliggen. Aldus kan met een dergelijke inrichting een nagenoeg monodisperse nevel worden gerealiseerd die is samengesteld uit louter druppels van circa identieke grootte.Such an atomizing device is known from EP3383548, for example, and is based on so-called Plateau-Rayleigh instability of a liquid flow that is guided through a thin channel, also referred to as Rayleigh breakup. In the present device, this channel is provided by an atomizer opening of the at least one atomizer opening. This concerns a phenomenon in fluid dynamics in which a cylindrical liquid column becomes unstable under certain conditions and splits into a series of smaller droplets. The driving force behind this is the surface tension of the liquid, which strives to minimize the liquid column and to separate droplets of approximately the same size from it each time. That size is in turn, given the constant viscosity of the liquid, mainly determined by the physical dimensions of the atomizer opening that are fixed in the construction. In this way, such a device can realize a virtually monodisperse mist that is composed only of droplets of approximately identical size.

Voor tal van toepassingen is een hoogwaardige nevel gewenst die is samengesteld uit minuscule druppels van circa gelijke grootte. De hierboven beschreven inrichting leent zich daarvoor bij uitstek, maar vereist daarvoor relatief nauwe verstuiveropeningen en een relatief hoge vloeistofdruk om de weerstand daarvan te overbinlaatgen. Een veel voorkomend verschijnsel is daarbij dat tijdens een startfase de drukopbouw nog onvoldoende is om uit de vloeistof een fijne nevel te vormen. In plaats daarvan vormt zich aan het oppervlak van de verstuiver een macroscopische vloeistofdruppel die als zodanig van het oppervlak ontwijkt.For many applications, a high-quality mist is desired that is composed of minuscule droplets of approximately the same size. The device described above is ideally suited for this, but requires relatively narrow atomizer openings and a relatively high liquid pressure to overcome the resistance thereof. A common phenomenon is that during a starting phase, the pressure build-up is still insufficient to form a fine mist from the liquid. Instead, a macroscopic liquid droplet forms on the surface of the atomizer and escapes from the surface as such.

Een verkeerde en niet bedoelde initiële depositie van de vloeistof is hiervan het gevolg.This results in incorrect and unintended initial deposition of the liquid.

Het bezwaar hiervan kan variëren van ongemak, bijvoorbeeld in het oog van een oogspray, tot materiaalvlekken of verminderde werkzaamheid als gevolg van een depositie van een dergelijke startdruppel in plaats van een fijne spray. Ook is de startdruk van de inrichting hoger dan strikt genomen noodzakelijk, hetgeen vanwege uiteenlopende redenen onwenselijk is.The objection to this can vary from discomfort, for example in the eye from an eye spray, to material stains or reduced effectiveness as a result of a deposition of such a starting droplet instead of a fine spray. Also, the starting pressure of the device is higher than strictly necessary, which is undesirable for various reasons.

Met de onderhavige uitvinding wordt onder meer beoogd om een dergelijk weglekken van de initiële vloeistof, ook wel aangeduid als drooling, in een verstuiverinrichting tegen te gaan.The present invention aims, among other things, to prevent such leakage of the initial liquid, also referred to as drooling, in an atomizing device.

Om het beoogde doel te bereiken heeft een verstuiverinrichting van de in de aanhef beschreven soort volgens de uitvinding als kenmerk dat de ten minste ene verstuiveropening stroomafwaarts, althans in een orthogonale projectie buiten een baan van een daardoor af te geven nevelstraal van de vloeistof, wordt geflankeerd door afvangmiddelen waardoor de vloeistof initieel wordt ontvangen. Aldus voorziet de verstuiverinrichting in een afvang van de initiële vloeistof door het zuigende lichaamsdeel waarin of waarop de vloeistof kan worden verzameld in plaats van weg te lopen en uit de inrichting te lekken. Deze opvang bevindt zich buiten de baan van de te genereren nevelstraal zodat het normale bedrijf van de verstuiverinrichting daardoor niet zal worden beïnvloed.In order to achieve the intended purpose, an atomizing device of the type described in the preamble according to the invention has the feature that the at least one atomizing opening is flanked downstream, at least in an orthogonal projection outside a path of a mist jet of the liquid to be emitted thereby, by catching means through which the liquid is initially received. The atomizing device thus provides for a catching of the initial liquid by the sucking body part in or on which the liquid can be collected instead of running away and leaking from the device. This catching is located outside the path of the mist jet to be generated so that the normal operation of the atomizing device will not be affected by it.

Op zichzelf kan de initiële vloeistof op velerlei wijze worden opgevangen en verzameld om deze voor een verdere druppelvorming en weglekken te behoeden. In een bijzondere uitvoeringsvorm is de verstuiverinrichting in dat verband gekenmerkt doordat de afvangmiddelen een zuigend oppervlak van het verstuiverlichaam omvat. De afvangmiddelen worden aldus door het verstuiverlichaam zelf gevormd. Het zuigende oppervlak daarvan trekt de groeiende druppel aan die zich daarbij over het oppervlak verspreid, weg van de verstuiveropening. De initiële vloeistof verstopt de verstuiveropening aldus niet, maar wordt daarvan juist verdreven, zodat een minimale energie (druk) volstaat om een "droge" nevelstraal te genereren die opbreekt in opeenvolgende minuscule druppeltjes. De vloeistof die nog op het zuigende oppervlak ligt, zal uiteindelijk verdampen, waarna het oppervlak andermaal gereed is voor een volgende start van de inrichting.In itself, the initial liquid can be collected and collected in many ways to prevent it from further droplet formation and leakage. In a special embodiment, the atomizing device is characterized in this respect in that the catching means comprise a suction surface of the atomizing body. The catching means are thus formed by the atomizing body itself. The suction surface thereof attracts the growing droplet, which spreads over the surface, away from the atomizing opening. The initial liquid does not clog the atomizing opening in this way, but is actually expelled from it, so that a minimum of energy (pressure) is sufficient to generate a "dry" mist jet that breaks up into successive minuscule droplets. The liquid that is still on the suction surface will eventually evaporate, after which the surface is once again ready for a new start of the device.

Met het oog op de aanzuigende werking kan het betreffende lichaamsdeel volledig uit een daarop afgestemd materiaal zijn vervaardigd. Een verder bijzondere uitvoeringsvorm van de verstuiverinrichting heeft evenwel volgens de uitvinding als kenmerk dat het zuigende oppervlak uitgaat van een hydrofiele, hydrofobe of amphifiele coating die aan de afgiftezijde ten minste ter plaatse op het verstuiverlichaam is aangebracht en is afgestemd op de aard van de te vernevelen vloeistof. Aldus kan het oppervlak van het verstuiverlichaam terzijde van de verstuiveropening van de coating worden voorzien terwijl de opening zelf daarvan blijft gevrijwaard. Dit bevordert eveneens een droge en vrije doorgang van de te vormen nevelstraal.With a view to the suction effect, the body part in question can be made entirely of a material adapted to it. However, a further special embodiment of the atomizing device has the feature according to the invention that the suction surface is based on a hydrophilic, hydrophobic or amphiphilic coating that is applied at least locally to the atomizing body on the delivery side and is adapted to the nature of the liquid to be atomized. In this way, the surface of the atomizing body can be provided with the coating on the side of the atomizing opening while the opening itself remains free from it. This also promotes a dry and free passage of the mist jet to be formed.

Het zuigende oppervlak dat de initiële vloeistof wegneemt kan behalve van het verstuiverlichaam ook van een ander deel van de verstuiverinrichting uitgaan. In dat opzicht heeft een bijzondere uitvoeringsvorm van de verstuiverinrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat de afvangmiddelen een verdieping omvatten in een houder waarin het verstuiverlichaam verdiept is aangebracht, dat een bodem van de verdieping het verstuiverlichaam omvat en een wanddeel van de verdieping het verstuiverlichaam zijdelings flankeert, in het bijzonder omringt, en dat het genoemde wanddeel een aantrekkend oppervlak voor de vloeistof verschaft.The suction surface that removes the initial liquid can originate not only from the atomizer body but also from another part of the atomizer device. In this respect, a special embodiment of the atomizer device according to the invention is characterized in that the catching means comprise a recess in a holder in which the atomizer body is arranged recessed, that a bottom of the recess comprises the atomizer body and a wall part of the recess flanks the atomizer body laterally, in particular surrounds it, and that the said wall part provides an attractive surface for the liquid.

Ook hierbij kan het materiaal van de houder volledig uit een materiaal zijn samengesteld dat een aanzuigende werking op de initiële vloeistof uitoefent of kan een coating al of niet lokaal daarop zijn aangebracht om daaraan de beoogde aanzuigendeHere too, the material of the container may be composed entirely of a material that exerts a suction effect on the initial liquid, or a coating may be applied locally or otherwise to it in order to impart the intended suction effect.

A- werking te verschaffen, in het bijzonder een hydrofiele, hydrofobe of amfifiele coating, afgestemd op de te vernevelen vloeistof. Het verstuiverlichaam kan in beide gevallen als standaard bulk-product worden verschaft, terwijl de houder eenvoudigweg qua materiaal kan worden afgestemd op de aard van de te vervelen vloeistof met het oog op de aanzuigende werking die daarvan uit dient te gaan.A- operation, in particular a hydrophilic, hydrophobic or amphiphilic coating, tailored to the liquid to be atomized. The atomizer body can be provided in both cases as a standard bulk product, while the holder can simply be tailored in material to the nature of the liquid to be atomized with a view to the suction effect that should emanate from it.

Om een verdrijving van de initiële vloeistof weg van de verstuiveropening te bevorderen wordt deze met voordeel asymmetrisch aangetrokken om aldus een onbalans te creëren die tot een meer richtingsgerichte verdrijving leidt. Met het oog daarop heeft een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van de verstuiverinrichting als kenmerk dat de ten minste ene verstuiveropening excentrisch in de verdieping is aangebracht. Het verstuiverlichaam kan hierbij off-center in de houder zijn aangebracht, ofwel ligt de ten minste enen verstuiveropening niet gecentreerd in het verstuiverlichaam. In beide gevallen ligt de ten minste ene verstuiveropening dichter bij het wanddeel dan bij een overig deel van de wand van de verdieping, waardoor de initiële vloeistof daardoor effectiever zal worden aangetrokken. De initieel vloeistof bouwt zich op tot aan asymmetrische druppel. Zodra de energie van de vloeistof hoog genoeg is, wordt de druppel weggeschoten van het verstuiveroppervlak en laat een "droge" druppelstraal achter.In order to promote the expulsion of the initial liquid away from the atomizer opening, it is advantageously attracted asymmetrically in order to thus create an imbalance that leads to a more directional expulsion. With this in mind, a further special embodiment of the atomizer device has the feature that the at least one atomizer opening is arranged eccentrically in the recess. The atomizer body can be arranged off-center in the holder, or the at least one atomizer opening is not centered in the atomizer body. In both cases, the at least one atomizer opening is closer to the wall section than to another part of the wall of the recess, whereby the initial liquid will thereby be attracted more effectively. The initial liquid builds up to an asymmetrical droplet. As soon as the energy of the liquid is high enough, the droplet is shot away from the atomizer surface and leaves behind a "dry" droplet jet.

De druppel zal voor het wegschieten nog tijdelijk aan het verstuiveroppervlak blijven hangen, maar krijgt dankzij de asymmetrische ligging van de verstuiveropening een zijwaartse snelheidscomponent. Zodra de druppel wordt afgeschoten buigt de druppel daardoor af. Dit biedt een mogelijkheid om de druppel buiten het schootsveld van de "droge" druppelstraal op te vangen. Hiervoor leent zich een bijzondere uitvoeringsvorm van de verstuiverinrichting volgens de uitvinding, gekenmerkt doordat de afvangmiddelen ruimtelijk gescheiden van het verstuiverlichaam zijn voorzien. De initiële vloeistof blijft in de afvangmiddelen gevangen of verdampt daaruit langzamerhand.Before being shot, the drop will temporarily remain on the atomizer surface, but due to the asymmetrical position of the atomizer opening it will have a lateral velocity component. As soon as the drop is shot, the drop will deflect. This offers a possibility to catch the drop outside the field of fire of the "dry" droplet jet. A special embodiment of the atomizer device according to the invention is suitable for this, characterized in that the catching means are provided spatially separated from the atomizer body. The initial liquid remains captured in the catching means or evaporates from them gradually.

in een eerste bijzondere uitvoeringsvorm heeft de verstuiverinrichting daartoe als kenmerk dat de afvangmiddelen een poreus lichaam omvatten dat binnen een initiële druppelgrootte vanaf het verstuiverlichaam is aangebracht, waarbij in een verdere uitvoeringsvorm het verstuiverlichaam is gekenmerkt doordat het poreuze lichaam is gevormd uit een aanzuigend materiaal, in het bijzonder een hydrofiel, hydrofoob of amfifiel materiaal, afgestemd op de te vernevelen vloeistof. Aldus bevindt een poreus lichaam zich in de nabijheid van de verstuiveropening dat een weg vrijlaat voor de "droge" nevelstraal.in a first particular embodiment, the atomizing device is characterized in that the capture means comprise a porous body that is arranged within an initial droplet size from the atomizing body, whereby in a further embodiment the atomizing body is characterized in that the porous body is formed from an attractive material, in particular a hydrophilic, hydrophobic or amphiphilic material, adapted to the liquid to be atomized. Thus, a porous body is located in the vicinity of the atomizing opening that leaves a path free for the "dry" mist jet.

Aanvankelijk bouwt zich druk op in de vloeistof, maar deze is nog niet hoog genoeg om de vloeistof tot een druppelstraal om te vormen. In plaats daarvan vormt zich een druppel aan het oppervlak. Deze druppel groeit totdat het poreuze materiaal wordt geraakt. De druppel wordt vervolgens door het poreuze materiaal opgezogen. De oppervlaktespanning van de vloeistof zorgt ervoor dat de druppel volledig door het poreuze materiaal wordt opgenomen. Zodra de druk toereikend is voor Rayleigh opbreking van de vloeistofstraal, vormt zich een droge jet die het poreuze materiaal ontwijkt. In het poreuze lichaam zit bijvoorbeeld een opening waardoorheen de jet kan ontwijken om de beoogde aerosol te vromen. De ingevangen druppel zal langzamerhand ongemerkt verdampen. in een tweede bijzonder uitvoeringsvorm heeft de verstuiverinrichting volgens de uitvinding als kenmerk dat de vloeistof afvangmiddelen een reservoir omvatten waarin een initiële vloeistofdruppel ontvangbaar is. Het reservoir wordt bijvoorbeeld gevormd door een kapje dat nabij de verstuiveropening is aangebracht, maar een doorgang laat voor de uiteindelijke "droge" nevelstraal. Een vloeistofdruppel die zich initieel onverhoopt aan het oppervlak heeft gevormd kan daarin worden afgevangen om vervolgens daarin gevangen te blijven of daaruit te verdampen.Initially, pressure builds up in the liquid, but this is not yet high enough to transform the liquid into a droplet jet. Instead, a droplet forms on the surface. This droplet grows until it hits the porous material. The droplet is then absorbed by the porous material. The surface tension of the liquid ensures that the droplet is completely absorbed by the porous material. As soon as the pressure is sufficient for Rayleigh breaking up of the liquid jet, a dry jet is formed that escapes the porous material. For example, there is an opening in the porous body through which the jet can escape to form the intended aerosol. The captured droplet will gradually evaporate unnoticed. In a second particular embodiment, the atomizing device according to the invention has the feature that the liquid capturing means comprise a reservoir in which an initial liquid droplet can be received. The reservoir is formed, for example, by a cap that is arranged near the atomizer opening, but leaves a passage for the final "dry" mist jet. A liquid droplet that initially formed unexpectedly on the surface can be captured there and subsequently remain trapped there or evaporate from it.

De verstuiverinrichting kan met een uitermate hoge graad van precisie worden vervaardigd, waarbij met voordeel gebruik wordt gemaakt van hedendaagse fotolithografische halfgeleidertechnieken. Een verdere bijzondere uitvoeringsvorm van de verstuiverinrichting heeft daartoe als kenmerk dat het verstuiverlichaam een dragerlichaam omvat van een eerste materiaal, in het bijzonder een halfgeleidermateriaal zoals silicium, dat is bedekt met een relatief dunne laag van een tweede materiaal, in het bijzonder van siliciumnitride, waarbij de het dragerlichaam ten minste één doorgaande holte omvat die zich vanaf een rugzijde van het dragerlichaam tot de laag van het tweede materiaal uitstrekt, welke aldaar de ten minste en verstuiveropening omvat.The atomizing device can be manufactured with an extremely high degree of precision, whereby advantageous use is made of modern photolithographic semiconductor techniques. A further special embodiment of the atomizing device has the feature that the atomizing body comprises a carrier body of a first material, in particular a semiconductor material such as silicon, which is covered with a relatively thin layer of a second material, in particular silicon nitride, whereby the carrier body comprises at least one through-hole which extends from a back side of the carrier body to the layer of the second material, which there comprises the at least one atomizing opening.

De uitvinding zal navolgend nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en een bijbehorende tekening. In de tekening toont:The invention will be further explained below by means of an exemplary embodiment and an accompanying drawing. The drawing shows:

Figuur 1 een uitvoeringsvoorbeeld van een eerste uitvoeringsvoorbeeld van de verstuiverinrichting volgens uitvinding;Figure 1 shows an exemplary embodiment of a first exemplary embodiment of the atomizing device according to the invention;

Figuur 2 een uitvoeringsvoorbeeld van een tweede uitvoeringsvoorbeeld van de verstuiverinrichting volgens uitvinding in een eerste stadium;Figure 2 shows an exemplary embodiment of a second exemplary embodiment of the atomizing device according to the invention in a first stage;

Figuur 3 een uitvoeringsvoorbeeld van het tweede uitvoeringsvoorbeeld van de verstuiverinrichting volgens uitvinding in een tweede stadium; enFigure 3 shows an exemplary embodiment of the second exemplary embodiment of the atomizing device according to the invention in a second stage; and

Figuur 4 een uitvoeringsvoorbeeld van een derde uitvoeringsvoorbeeld van de verstuiverinrichting volgens uitvinding.Figure 4 shows an exemplary embodiment of a third exemplary embodiment of the atomizing device according to the invention.

Overigens zij daarbij opgemerkt dat de figuren zuiver schematisch en niet steeds op (eenzelfde) schaal zijn getekend. Met name kunnen terwille van de duidelijkheid sommige dimensies in meer of mindere mate overdreven zijn weergegeven.It should be noted that the figures are purely schematic and not always drawn to (the same) scale. In particular, for the sake of clarity, some dimensions may be exaggerated to a greater or lesser extent.

Overeenkomstige delen zijn in de figuren met eenzelfde verwijzingscijfer aangeduid.Corresponding parts are indicated in the figures with the same reference number.

De in figuur 1 getoonde inrichting omvat een kunststof houder 10 waarin een verstuiverlichaam 30 verdiept is aangebracht. Het verstuiverlichaam 30 vormt aldus een bodem van een komvormige verdieping 15 in de houder 10. Aan een tegenoverliggende zijde biedt de houder 10 een aanvoerholte 12 voor een vloeistof onder verhoogde druk. in de aanvoerholte 12 kunnen desgewenst één of meer filter worden geplaatst om eventuele vaste deeltjes in de vloeistof, die ander het verstuiverlichaam zouden kunnen verstoppen of anderszins nadelig beïnvloeden, tegen te houden.The device shown in figure 1 comprises a plastic holder 10 in which an atomiser body 30 is recessed. The atomiser body 30 thus forms a bottom of a bowl-shaped recess 15 in the holder 10. On an opposite side the holder 10 offers a supply cavity 12 for a liquid under increased pressure. in the supply cavity 12 one or more filters can be placed if desired to retain any solid particles in the liquid, which could otherwise block the atomiser body or otherwise adversely affect it.

ysys

De houder is in dit voorbeeld een spuitgietdeel dat uit een thermoplastische kunststof zoals polyethyleen of polypropyleen kan zijn vervaardigd. Het verstuiverlichaam 30 is daarin aan weerszijden door een zitting gefixeerd die onder toevoer van hitte en mechanische inwerking door een gesmolten en vervolgens gestold deel van de houderwand werd gevormd. Het verstuiverlichaam omvat in dit voorbeeld een dragerlichaam 30 van silicium waarin door middel van etsen onder maskering van een ets masker een doorgaande holte 31 is gevormd. Hiervoor kunnen uitermate nauwkeurige fotolithografische technieken worden toegepast zoals die in de hedendaagse halfgeleidertechnologie gangbaar zijn. Zowel de locatie als de grootte van de holte 31 is aldus nauwkeurig bepaald. Het dragerlichaam 30 werd door zagen, breken en/of (laser)snijden uit een gangbare silicium wafer bevrijd en heeft daarom typisch een dikte van enkele honderden micron.In this example, the holder is an injection-moulded part that can be made of a thermoplastic such as polyethylene or polypropylene. The atomiser body 30 is fixed therein on either side by a seat that was formed by a molten and subsequently solidified part of the holder wall under the supply of heat and mechanical action. In this example, the atomiser body comprises a carrier body 30 of silicon in which a through-hole 31 is formed by means of etching while masking an etching mask. For this purpose, extremely precise photolithographic techniques can be used, such as those common in contemporary semiconductor technology. Both the location and the size of the hole 31 are thus precisely determined. The carrier body 30 was freed from a common silicon wafer by sawing, breaking and/or (laser) cutting and therefore typically has a thickness of a few hundred microns.

Gebruikmakend van dezelfde technologie is op het oppervlak van het dragerlichaam 30 een relatief dunne membraanlaag 32 van siliciumnitride gedeponeerd, die eventueel door een niet nader getoonde dunne siliciumoxidelaag van het dragerlichaam 30 wordt gescheiden. In de membraanlaag 32 is een doorgaande verstuiveropening 35 geëtst waardoorheen de vloeistof kan ontwijken. De verstuiveropening 35 heeft typisch een diameter van de orden van een (deel van) een micron tot enkele micron. De nitridelaag 32 is typisch één tot enkele micron dik, hetgeen tevens een lengte van de verstuiveropening 35 bepaalt. De verstuiveropening 35 forceert de vloeistof in de vorm van een dunne cilinder die uiteindelijk als gevolg van Plateau-Rayleigh-instabiliteit in een serie opeenvolgende druppels 20 van nagenoeg gelijke grootte zal opbreken. Dit vormt een individuele nevelstraal van de met de verstuiverinrichting op te werpen spray. Het verstuiverlichaam 30 kan met één of meer van dergelijke verstuiveropeningen verspreid over een aantal holten 31 en/of per holte 31 zijn uitgevoerd om een nevel met een breder sproeibeeld en verhoogd vloeistofdebiet te bereiken.Using the same technology, a relatively thin membrane layer 32 of silicon nitride is deposited on the surface of the carrier body 30, which may be separated from the carrier body 30 by a thin silicon oxide layer (not shown). A continuous atomizer opening 35 is etched into the membrane layer 32 through which the liquid can escape. The atomizer opening 35 typically has a diameter of the orders of (part of) a micron to a few microns. The nitride layer 32 is typically one to a few microns thick, which also determines a length of the atomizer opening 35. The atomizer opening 35 forces the liquid into the shape of a thin cylinder which will eventually break up into a series of successive droplets 20 of approximately equal size as a result of Plateau-Rayleigh instability. This forms an individual mist jet of the spray to be thrown up with the atomizing device. The atomizer body 30 may be equipped with one or more such atomizer openings distributed over a number of cavities 31 and/or per cavity 31 to achieve a mist with a wider spray pattern and increased liquid flow rate.

De voor de Plateau-Rayleigh opbreking benodigde vloeistofdruk moet zich bij start van de inrichting nog opbouwen, waardoor de vloeistof aanvankelijk aan het oppervlak van het verstuiverlichaam zich slechts zal ophopen en zich daar een macroscopische druppel 25 van de vloeistof kan vormen. Om te vermijden dat deze druppel 25 in de opgeworpen spray wordt meegevoerd is de verstuiverinrichting voorzien van afvangmiddelen die een aanzuigende werking op de vloeistof hebben. In dit voorbeeld omvatten deze afvangmiddelen een coating 33 die terzijde van de verstuiveropening 35 rondom op het oppervlak is voorzien en die een aanzuigende werking op de vloeistof uitoefent. De initiële vloeistof wordt daardoor uit een baan van de nevelstraal 20 getrokken. Bij een waterige vloeistof zal hiertoe een hydrofiele coating 33 kunnen worden toegepast, terwijl voor olie-achtige en vergelijkbare vloeistoffen een hydrofobe coating 33 geschikt is. Desgewenst kan in beide gevallen ook worden uitgegaan van een amphifiele coating. De aldus buiten de baan van de nevelstraal 20 gebrachte initiële vloeistof zal uiteindelijk verdampen en van het oppervlak verdwijnen.The liquid pressure required for the Plateau-Rayleigh break-up must still build up when the device is started, so that the liquid will initially only accumulate on the surface of the atomiser body and a macroscopic droplet 25 of the liquid can form there. In order to prevent this droplet 25 from being carried along in the spray that is thrown up, the atomiser device is provided with catching means that have a suction effect on the liquid. In this example, these catching means comprise a coating 33 that is provided all around the surface at the side of the atomiser opening 35 and that has a suction effect on the liquid. The initial liquid is thereby drawn out of a path of the mist jet 20. For an aqueous liquid, a hydrophilic coating 33 can be used for this purpose, while for oily and similar liquids a hydrophobic coating 33 is suitable. If desired, an amphiphilic coating can also be used in both cases. The initial liquid thus brought outside the path of the nebula jet 20 will eventually evaporate and disappear from the surface.

Een tweede uitvoeringsvorm van de verstuiverinrichting volgens de uitvinding wordt in figuur 2 en 3 weergegeven. Ook in dit geval is een verstuiverlichaam 30,32 verdiept aangebracht in een omringende houder 10. Het opbouw van de verstuiverinrichting is op hoofdlijnen gelijk aan de van het eerste uitvoeringsvoorbeeld. In plaats een aanzuigende coating 33 is hier evenwel een poreus lichaam 40 op afstand van de verstuiveropening 35 aangebracht. De initiële vloeistof zwelt in dit voorbeeld aanvankelijk aan tot een druppel 25 die uiteindelijk het poreuze lichaam 40 zal bereiken en daardoor zal worden opgezogen, zie figuur 2. Het poreuze lichaam 40 bevindt zich buiten een baan van de te leveren nevelstraal 20 die dan ook door de aanwezigheid van het poreuze lichaam niet zal worden beïnvloed, zie figuur 3. De opgezogen druppel 25 blijft in het poreuze lichaam 40 gevangen en zal daaruit door verdamping uiteindelijk verdwijnen. Voor een verbeterde opname en retentie van de geabsorbeerde vloeistof word voor het poreuze lichaam 40 bij voorkeur een hydrofoob of hydrofiel materiaal gekozen, al naar gelang de aard van de vloeistof 25 die dient te worden geabsorbeerd.A second embodiment of the atomizing device according to the invention is shown in figures 2 and 3. In this case too, an atomizing body 30,32 is recessed in a surrounding holder 10. The structure of the atomizing device is essentially the same as that of the first embodiment. Instead of an absorbent coating 33, however, a porous body 40 is provided here at a distance from the atomizing opening 35. In this example, the initial liquid initially swells to a droplet 25 that will eventually reach the porous body 40 and will be sucked up by it, see figure 2. The porous body 40 is located outside a path of the mist jet 20 to be supplied, which will therefore not be affected by the presence of the porous body, see figure 3. The sucked up droplet 25 remains trapped in the porous body 40 and will eventually disappear from it by evaporation. For improved absorption and retention of the absorbed liquid, a hydrophobic or hydrophilic material is preferably chosen for the porous body 40, depending on the nature of the liquid 25 to be absorbed.

Een derde uitvoeringsvoorbeeld van een verstuiverinrichting volgens de uitvinding wordt getoond door figuur 4. Ook deze uitvoeringsvorm is qua opbouw grotendeels gelijk aan die van de voorgaande voorbeelden. In dit voorbeeld bevindt de verstuiveropening 35 zich echter excentrisch ten opzichte van de wand van de verdieping 15 in de houder 10. In dit geval is de verstuiveropening daartoe excentrisch in het verstuiverlichaam 32 geplaatst. Alternatief kan het verstuiverlichaam 30,32 ook excentrisch in de houder 10 worden opgenomen.A third embodiment of an atomizing device according to the invention is shown in figure 4. This embodiment is also largely identical in structure to that of the previous examples. In this example, however, the atomizing opening 35 is located eccentrically with respect to the wall of the recess 15 in the holder 10. In this case, the atomizing opening is placed eccentrically in the atomizing body 32 for this purpose. Alternatively, the atomizing body 30,32 can also be accommodated eccentrically in the holder 10.

Door deze asymmetrie zal de initiële druppel 25 een netto aantrekking naar één van beide zijden ondervinden; in het getoonde voorbeeld naar rechts. Hieraan kan verder worden bijgedragen door het materiaal van de houder 10 en/of dat van het oppervlak van het verstuiverlichaam 30,32 af te stemmen op de aard van de te vernevelen vloeistof dan wel van een daarop afgestemde coating te voorzien. De initiele druppel 25 groeit daardoor asymmetrisch; in de tekening meer naar rechts, dan naar links. Als de energie van de vloeistof hoog genoeg is, wordt de druppel 25 weggeschoten van het verstuiverlichaam 30,32 en blijft er een "droge" nevelstraal 20 over.Due to this asymmetry, the initial droplet 25 will experience a net attraction to one of the two sides; in the example shown, to the right. This can be further contributed to by matching the material of the holder 10 and/or that of the surface of the atomizer body 30,32 to the nature of the liquid to be atomized or by providing it with a coating matched to it. The initial droplet 25 will therefore grow asymmetrically; in the drawing more to the right than to the left. If the energy of the liquid is high enough, the droplet 25 will be shot away from the atomizer body 30,32 and a "dry" mist jet 20 will remain.

De druppel 25 blijft tijdens het wegschieten, mede door interactie met de wand van de houder 10, nog enigszins aan het oppervlak 32 hangen en krijgt daardoor een zijwaartse snelheidscomponent. De druppel 25 buigt hierdoor af en wordt afgevangen in daartoe voorzienen afvangmiddelen in de vorm van een collector 50. De collector omvat daartoe een inlaat in de baan van de initiële druppel 25, maar buiten de baan van de nevelstraat 20 opdat deze laatste daardoor niet wordt beïnvloed. Inwendig omvat de collector 50 een reservoir 55 waarin de druppel 25 wordt opgevangen en blijft opgesloten totdat deze langzamerhand verdampt. Desgewenst kan het reservoir 55 een sponslichaam omvatten om de vloeistof 25 beter vast te houden en over een groter oppervlak te verspreiden ter bevordering van de verdamping daarvan.During the shooting away, the droplet 25 remains somewhat attached to the surface 32, partly due to interaction with the wall of the holder 10, and as a result acquires a lateral velocity component. The droplet 25 deflects as a result and is captured in the capture means provided for this purpose in the form of a collector 50. To this end, the collector comprises an inlet in the path of the initial droplet 25, but outside the path of the mist line 20 so that the latter is not affected by it. Internally, the collector 50 comprises a reservoir 55 in which the droplet 25 is captured and remains enclosed until it gradually evaporates. If desired, the reservoir 55 can comprise a sponge body to retain the liquid 25 better and to spread it over a larger surface to promote its evaporation.

Hoewel de uitvinding hiervoor aan de hand van louter een enkele uitvoeringsvoorbeeld nader werd toegelicht, moge het duidelijk zijn dat de uitvinding daartoe geenszins is beperkt. Integendeel zijn binnen het kader van de uitvinding voor een gemiddelde vakman nog vele variaties en verschijningsvormen mogelijk.Although the invention has been explained in more detail above by means of only a single embodiment, it should be clear that the invention is by no means limited to this. On the contrary, many variations and manifestations are possible for an average skilled person within the scope of the invention.

Claims

Conclusions:

1. Atomizing device, comprising an atomizer body with at least one through-going atomizer opening extending between an inlet side of the atomizer body and a flat delivery side thereof, wherein the at least one atomizer opening is intended and arranged to receive a liquid to be atomized on the inlet side under increased pressure, and wherein the at least one atomizer opening opens on the delivery side to deliver a mist of the liquid in the form of one or more mist jets of minuscule liquid droplets, corresponding to the at least one atomizer opening, characterized in that the at least one atomizer opening is flanked downstream, at least in an orthogonal projection outside a path of a mist jet of the liquid to be delivered thereby, by catching means through which the liquid is initially received.

2. Atomizing device according to claim 1, characterized in that the capture means comprise a suction surface of the atomizing body.

3. Atomizing device according to claim 2, characterized in that the suction surface consists of a hydrophilic, hydrophobic or amphiphilic coating which is applied at least locally to the atomizing body on the dispensing side and is adapted to the nature of the liquid to be atomized.

4. Atomizing device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the capture means comprise a recess in a holder in which the atomizing body is recessed, that a bottom of the recess comprises the atomizing body and a wall part of the recess flanks the atomizing body laterally, in particular surrounds it, and that said wall part provides an attractive surface for the liquid.

5. Atomizing device according to claim 4, characterized in that the wall part is provided with a coating, in particular a hydrophilic, hydrophobic or amphiphilic coating, adapted to the liquid to be atomized.

6. Atomizer body according to claim 4 or 5, characterized in that the at least one atomizer opening is arranged eccentrically in the recess.

7. Atomizing device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the capture means are provided spatially separated from the atomizing body.

8. Atomizing device according to claim 7, characterized in that the liquid capturing means comprise a porous body disposed within an initial droplet size from the atomizing body.

9. Atomizing device according to claim 8, characterized in that the porous body is formed from an absorbent material, in particular a hydrophilic, hydrophobic or amphiphilic material, adapted to the liquid to be atomized.

10. Atomizing device according to claim 7, characterized in that the liquid capturing means comprise a reservoir in which an initial liquid droplet can be received.

11. Atomizing device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the atomizing body comprises a carrier body of a first material, in particular a semiconductor material such as silicon, which is covered with a relatively thin layer of a second material, in particular silicon nitride, wherein the carrier body comprises at least one through-hole extending from a back side of the carrier body to the layer of the second material, which there comprises the at least one atomizing opening.