超音波噴霧技術 概論-

輕柔、流速低、不會過度噴霧、能有效節省原料及精確的控制

相較於其它的噴霧方式，超音波噴嘴 不同於壓力式噴嘴的是其能夠提供輕柔、低流速的霧化，流速約為3~5 inches/sec，而其它常見的噴霧方式，以壓力霧化 時，流速通常會是超音波噴嘴的100倍以上，二者間流速的明顯差異，具有其重要的意義。

• 在塗裝應用上，低流速的霧化方式，霧化的塗料液滴能夠安定的落在基材表面，不會因壓力過大而反彈，不僅能有效降低原料的消耗及免除噴塗 過量，更能減少對於環境的影響。
• 噴霧的形狀是透過調整輔助氣流來控制，經由特殊設計的『噴幅成形裝置』的幫助，噴塗範圍小可到0.070”，寬可到1-2ft的噴幅寬度。

超低流量

因為超音波噴嘴霧化過程不依賴壓力，所以，噴霧量 是經由精密的液體輸送系統控制而輸送至噴嘴。SONOTEK系列超音波噴嘴，噴量範圍可從數Micronliters/Sec的超微量，到6 Gallons/Hr之多。取決於不同的噴嘴特性及不同的液體輸送系統(齒輪幫浦、注射幫浦、壓力桶、蠕動幫浦、重力式進料桶)。 此種技術可以滿足多種不同的流量及噴霧需求。

選擇噴霧粒子徑

一般而言，超音波噴嘴的 粒子徑大小分佈相對較小，平均粒子徑範圍18-68 microns，取決於不同的噴嘴型式及振盪頻率，舉例來說，一個平均粒 子徑40 microns的超音波噴嘴的話，99.9%的霧化液滴大小會在5-200 micron直徑大小的範圍內。

超音波霧化

超音波霧化現象的起源可回溯到19世紀後期的聲波研究，又以凱爾文男爵的研究較為著名。

單純地使置於光滑表面的靜止液體振動，振動方向會垂直於液體表面，液體會吸收部份振盪的能量並轉換為 穩定的波，若從二個成直角的方向加入規律的振盪，液體表面會產生格狀的波，如下圖所示。

當下方的振幅增大時，波的振幅也會隨著增大，因此， 波峰會變的更高，波谷也會變的更深，最困難的並非能夠產生多高的波，而是維持它的穩定度，最後的結果是波崩塌，並從衰退的波頂噴出 許多細小的液滴，如同超音波噴嘴的霧化區。

舉一個日常生活中常見的例子來說明， 波浪拍岸的過程中，波浪在大海中保持穩定的振盪，當接觸到海岸時，振盪會從穩定轉變成為不穩定，這個不穩定的顯然 是來自波型受到破壞。

讓波浪產生不穩定的原因是接觸到海岸， 波浪的波谷與海底接觸，受摩擦力影響而衰減，同時，波峰不受阻礙的繼續前進，最終結果是波浪崩塌，在這個破壞的過程中，許多微小的液滴會從海浪表面噴出，雖然人工產生的波浪與 海浪有所不同，結果是相似的。

超音波噴嘴

如同它們的名字一般，超音波噴嘴使用超過人類聽覺範圍的高頻率音波。碟片型的 陶瓷壓電轉換器將電能轉換成機械能，壓電轉換器從能量超音波產生器接收高頻率的電子信號，以相同頻率轉換成振動，然後透過二個鈦金屬材質的噴嘴本體，將振幅放大後傳送至噴 頭表面。

噴嘴是靠壓電石英的作用與利用噴嘴長度產出一個穩定的波。超音波能量來自噴嘴本體中的石英，經過能量的轉換及放大後，沿著噴嘴長度橫向傳遞 一個穩定的波。

超音波噴嘴的設計(如下圖)，我們將振幅的結點(Node)安排在二片石英中間，為了讓超音波能量能夠有效產生霧化，噴嘴的霧化表面(噴頭)需在振幅的波腹(Anti-Node)，波腹是振盪最大的位置，而噴嘴長度必須剛好是正弦波一半波長的整數倍。波長取決於操作頻率，所以噴嘴的尺寸也就取決於操作頻率，一般來說，高頻率的噴嘴比低頻率的噴嘴尺寸較小、產生的霧化液滴較細、但其最大流量也較小。

噴嘴本體採用鈦合金材質(Ti-6Al-4V)，因為這種材質具有極佳的 音波傳輸特性、強度及耐化性。

液體經由一個大內徑、不堵塞的液體 供料管送至霧化表面，傳送過程中液體會吸收部份的振盪能量，並在噴嘴表面產生波動，霧化液體時，必須小心的控制噴嘴霧化表面。以下 又稱『嚴格的波幅要求』，是指不適合用來霧化液體的能量，振盪如果過大，液體會如同撕扯般的分開，並噴出粗大的液滴，這樣的狀況稱為『氣穴現象』。唯有提供規定範圍的 能量，才能讓噴嘴發揮理想的特質、產生細緻，低流速的噴霧效果。

有別於其它的超音波設備，如：超音波焊接機、超音波乳化機、超音波清洗機等，這些必須提供數百瓦或數千瓦電源來產生『氣穴現象』的設備。超音波霧化設備，電源通常低於15瓦， 能量是藉由調整電源供應器的輸出來控制。

因為霧化只能作用於傳送至霧化表面的液體，因此可霧化液體的量只受傳輸液體到霧化表面的速度所影響。因此，每個超音波噴嘴都有固定的噴量範圍，理論上來說，流量比(Turn- Down Ratio，最大流量與最小流量的比值)是無限大的，但受限於設計極限，所以實際上的流量比約為5:1。

對於許多的工業上及研發的噴霧應用需求，Sono-Tek都能提供您需要的 解決方案。