CN108095197A - 一种具有mems微泵的电子烟 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有MEMS微泵的电子烟，包括：电池(307)；雾化室(302)，所述雾化室(302)的顶部与吸嘴(301)连接，所述雾化室(302)的底部设置有气溶胶喷雾装置(308)和发热器(309)，所述发热器(309)通过微泵出口(202)与微泵(305)流体导通连接，所述微泵(305)包括由泵膜(102)、入口泵阀(104A)和出口泵阀104B围成的泵腔(103)；所述泵膜(102)外侧设置有驱动器(101)；微电脑控制系统(306)，其通过电极端子(313)与所述微泵(305)电连接。本发明的导油件与发热件没有直接接触，不存在传统电子烟因导油介质自身伸缩性以及与发热元件紧密接触所致的导油介质受热不均的问题，且本发明能实现定量化主动式供应烟油。
Description
技术领域
本发明涉及电子烟技术领域，具体涉及一种基于MEMS(微机电系统)微泵的电子烟。
背景技术
电子烟是将液态烟油转变为雾状气溶胶而被抽吸者吸入的装置。现有市售电子烟主要采用电加热方式将液态烟油加热雾化为雾状气溶胶。电加热雾化方式具有加热速率快、雾化效率高等优点，但多数电加热型电子烟需要导油介质如玻纤棉、有机棉、多孔陶瓷等将储油件中的烟油导入发热元件，而且导油介质与发热元件直接接触(如发热丝缠绕在导油棉外或发热丝嵌入多孔陶瓷中)，导油介质的使用以及与发热元件之间的结构布局会导致以下问题或缺陷：一是导油介质依赖毛细作用进行被动导油，因此导油的速率不可控、不稳定且与发热件的雾化速率难以匹配，当导油速率过快时，会因雾化不及而产生烟雾量过小、延迟雾化甚至不雾化等现象，当导油速率过慢时，会因供油不足而发生干烧现象，直接影响抽吸感官。二是导油介质(特别是棉花和玻纤)与发热线圈因为紧密接触，当棉芯中的棉花或玻纤被烟油润湿后因收缩而变薄，以致不能填满线圈，造成发热线圈与棉芯之间不能均匀接触，高温的发热线圈遇到局部冷却的烟油时会引起炸油现象；当棉芯中的棉花或玻纤吸油量不足时，又会因蓬松而变厚，容易造成局部过热，出现“糊芯”或“干烧”现象。三是现有雾化芯所用玻纤棉、有机棉或陶瓷等材料在经过高温加热后，其存在性状变化(如变脆、粉化)产生粉尘或释放出高温分解产物的可能性，而这些释放物的吸入安全性尚不确定或仍存争议，另外，金属发热元件长期浸泡在烟油中并经历反复的高温加热，其中所含重金属(如铬、镍)存在溶出进入烟油并随雾化气溶胶被吸入的安全风险。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的问题。本发明提供了一种具有MEMS微泵的电子烟，其包括：
电池307；
雾化室302，所述雾化室302的顶部与吸嘴301连接，所述雾化室302的底部设置有气溶胶喷雾装置308和发热器309，所述发热器309通过微泵出口202与微泵305流体导通连接，所述微泵305通过微泵入口201与储油仓304流体导通连接；所述微泵305包括由泵膜102、入口泵阀104A和出口泵阀104B围成的泵腔103；所述泵膜102外侧设置有驱动器101；
微电脑控制系统306，其通过电极端子313与所述微泵305电连接。
本发明优选的实施方案中，所述发热器309与所述气溶胶喷雾装置308一体化封装或组合式安装。
本发明优选的实施方案中，所述发热器309为片状或薄膜状发热器，以利于与微泵305的连接和泵入烟油的均匀分布。
本发明优选的实施方案中，所述微泵305上的泵膜102为弹性膜，其能在驱动器101驱动下发生周期性振动。
本发明优选的实施方案中，所述微泵305的数量为一个或多个，当为多个时，各微泵并联连接，每个微泵上游连接各自对应的储油仓，下游连接到烟油混合腔。
本发明优选的实施方案中，所述微泵305的驱动方式包括压力驱动、压电驱动、蠕动驱动、液压驱动、电热驱动、气动驱动、静电驱动或电磁驱动。
本发明优选的实施方案中，所述电子烟外部壳体上还设置有电源开关311和流量调节键312。
本发明微泵305的工作原理为：通过控制驱动器101使得弹性泵膜102发生周期性变形，使得泵腔103的体积周期性地扩大和缩小。当扩大时，将烟油从储油仓304抽吸到泵腔103内，当缩小时，将烟油从泵腔103泵送到微泵出口202流出，由此周期往复，实现对烟油的定量泵送。
本发明电子烟可为整体不可拆卸式、模块化组合式，烟油填充方式可为预填充烟油式、可重复注油式等。其中，在模块化组合形式中，可包括多个即连即用模块，典型地如吸嘴模块(含进气量调节装置)、雾化器模块(含分离或合并的发热器和喷雾装置)、储油及泵油模块(含分离或合并的储油仓和微泵)、控制模块(含流量控制单元或微电脑控制系统)、电源模块。
本发明的有益结果：
1、本发明采用主动流量控制型MEMS微泵代替现有的被动型导油介质(如玻纤和有机棉)，可根据抽吸者自身的需要，主动控制烟油泵送流量，实现烟油精准泵送，同时可采用一定的控制算法精确计算烟油泵速速率和发热芯片雾化速率，使它们形成合适的匹配，减少能耗和烟油的无谓消耗。而且消费者可以自行调节烟油消耗量和雾化量，消费体验更加便捷、人性化更佳。
2、本发明的导油件(MEMS微泵)与发热件(发热器)没有直接接触，不存在传统电子烟中常见的因导油介质自身的伸缩性以及与发热元件紧密接触所致的导油介质受热不均的问题。
3、本发明的MEMS微泵不经受高温，避免了现有电子烟中导油介质高温受热引起的抽吸异味和释放出有毒有害物质的风险。
4、MEMS微泵的烟油输入口和输出口均有泵阀结构，电子烟工作时，通过控制泵阀的开启和关闭，可精确控制烟油吸入泵腔内和泵出泵腔外；由于微泵具有较好的密封性，当电子烟不工作时，微泵的入口微阀和出口微阀均处于关闭状态，泵腔中的烟油不会泄漏，解决了现有电子烟导油介质因不能控制吸油量而引起的炸油、漏油(吸油量过大)或干烧(吸油量不足)现象。
5、本发明采用多泵模式可使消费者自主选择不同口味烟油并在电子烟内部进行在线实时定量混合雾化，获取个人定制的烟油口味，满足个性化需求。
6、由于微泵和发热器等部件的小型化和集成化，利于电子烟结构的模块化设计，大大增强用户体验感。
附图说明
图1为本发明中的MEMS微泵的示意图；
图2为本发明中的MEMS微泵吸入烟油的示意图。
图3为本发明中的MEMS微泵泵出烟油的示意图；
图4为本发明的采用单泵微泵泵送烟油的电子烟的结构示意图；
图5为本发明的采用双泵微泵泵送烟油的电子烟的结构示意图；
图6为本发明的具有微泵电子烟的外观示意图；
附图标记为：驱动器101，泵膜102，泵腔103，入口泵阀104A，出口泵阀104B，微泵入口201，微泵出口202，吸嘴301，雾化室302，烟油注油口303，储油仓304，微泵305，微电脑控制系统306，电池307，气溶胶喷雾装置308，发热器309，烟油混合腔310，电源开关311，流量调节键312，电极端子313。
具体实施方式
抽吸本发明具有MEMS微泵的电子烟时，首先将烟油从烟油注入口303注入到所述储油仓304中，按压设置在电子烟壳体上的所述电源开关311，所述电池307与所述微泵305和所述发热器309电连接，所述发热器309处于预热状态，在所述微电脑控制系统306的作用下，所述驱动器101带动所述弹性泵膜302发生上下振动，当所述泵膜102向上凸起时，所述泵腔103容积增大，此时所述泵腔103内压强减小，所述微泵入口201处的所述入口泵阀104A打开，所述微泵出口202处的所述出口泵阀104B关闭，所述储油仓304内的烟油被吸入所述泵腔103内，当所述驱动器101使得所述泵膜102向下凹陷时，所述泵腔103内的压强增大，所述微泵入口201处的所述入口泵阀104A关闭，所述微泵出口202处的所述出口泵阀104B打开，烟油被精确定向定量送至所述发热器309内加热，烟油受热雾化形成的气溶胶经所述气溶胶喷雾装置308和所述雾化室302被抽吸者通过所述吸嘴301吸入。
在单泵操作模式下，所述流量调节键312可根据烟油口味、粘度或个人喜好设置不同调节档位，通过所述流量调节键312可调节烟油泵送流量，不同流量的烟油泵入所述雾化室302加热雾化。
在多泵操作模式下，可设置1个或多个所述流量调节键312，同时或分别调节不同所述储油仓304中烟油的泵送流量，不同流量的烟油首先在烟油混合腔310中混合均匀后再泵入所述雾化室302中加热雾化。
在温控操作模式下，可通过所述微电脑控制系统306使发热元件加热功率与所述微泵305的泵油量保持匹配，以使不同烟油流量下均能获得相同的加热雾化温度，保持所述发热器309温度的一致性，确保吸入口感的一致性。
上述单泵或多泵操作模式均可与温控操作模式结合，进而实现所谓的单泵泵油温控雾化或多泵泵油温控雾化。
所述驱动器101可以采用多种方式，如压力驱动、压电驱动、蠕动驱动、液压驱动、电热驱动、气动驱动、静电驱动、电磁驱动等，微泵主要依靠所述驱动器101驱使弹性泵膜发生周期性振动来实现抽吸和泵送，其优点是柔性变形较小、可以准确控制流量，另外，压力驱动的微流体受流体和管道特性的影响较小。
通过所述驱动器101驱动烟油发生定量定向雾化，实现电子烟烟油高品质雾化效果。
Claims (7)
1.一种具有MEMS微泵的电子烟，其特征在于，包括：
电池(307)；
雾化室(302)，所述雾化室(302)的顶部与吸嘴(301)连接，所述雾化室(302)的底部设置有气溶胶喷雾装置(308)和发热器(309)，所述发热器(309)通过微泵出口(202)与微泵(305)流体导通连接；
微泵(305)，其通过微泵入口(201)与储油仓(304)流体导通连接；所述微泵(305)包括由泵膜(102)、入口泵阀(104A)和出口泵阀(104B)围成的泵腔(103)；所述泵膜(102)外侧设置有驱动器(101)；
微电脑控制系统(306)，其通过电极端子(313)与所述微泵(305)电连接。
2.根据权利要求1所述的具有MEMS微泵的电子烟，其特征在于，所述发热器(309)与所述气溶胶喷雾装置(308)一体化封装或组合式安装。
3.根据权利要求1所述的具有MEMS微泵的电子烟，其特征在于，所述发热器(309)为片状或薄膜状发热器。
4.根据权利要求1所述的具有MEMS微泵的电子烟，其特征在于，所述微泵(305)上的泵膜(102)为弹性膜，其能在驱动器(101)驱动下发生周期性振动。
5.根据权利要求1所述的具有MEMS微泵的电子烟，其特征在于，所述微泵(305)的数量为一个或多个，当为多个时，各微泵并联连接，每个微泵上游连接各自对应的储油仓，下游连接到烟油混合腔。
6.根据权利要求1所述的具有MEMS微泵的电子烟，其特征在于，所述微泵(305)的驱动方式包括压力驱动、压电驱动、蠕动驱动、液压驱动、电热驱动、气动驱动、静电驱动或电磁驱动。
7.根据权利要求1所述的具有MEMS微泵的电子烟，其特征在于，所述电子烟外部壳体上还设置有电源开关(311)和流量调节键(312)。
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