CN108514158B - 带起雾器的电子烟 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带起雾器的电子烟，包括烟嘴、带气孔的烟管、起雾器和储油室；所述带气孔的烟管设置在烟嘴和起雾器之间，该带气孔的烟管包括两层带有相同尺寸圆孔的壳体，其中一层壳体可旋转，以改变圆孔重合部分而改变气流大小；所述起雾器包括微通道管束，所述微通道管束包括多个微通道加热器，所述微通道管束底部置于储油室内；每个微通道加热器中间形成毛细管，毛细管的管壁上溅射薄膜微加热器。本发明将原有的电阻丝和棉花结合的结构用微加热器和微通道结合的结构作为代替，通过微通道的毛细现象可以使烟油液滴均匀充分的浸润微加热器，阵列式的微加热器可以让烟油充分的、均匀的加热，使烟油的雾化效果更好，烟油的利用率更充分。

Description

带起雾器的电子烟

技术领域

本发明涉及MEMS工艺的微纳米级铂膜微加热领域，尤其涉及一种带起雾器的电子烟。

背景技术

具不完全统计截止2016年来中国烟民数量大致在3.5亿，随着中国禁烟令的下发，公共场合吸烟人数在日趋减少，为了紧跟这一利国利民的政策的步伐，大部分烟民开始尝试应用电子烟这一辅助戒烟设备来降低吸烟数量，较传统香烟比较电子烟利用加热雾化电子烟油的作用不仅让用户体会吸烟时“吞云吐雾”的快感，同时可以在烟油中加入不同的植物烟油或者中草药精油等，不仅让用户体会到不同的口感，还具有一定的保健的功效，在用户达到需要口感感觉时将对人体的伤害降到最小，同时电子烟用户所呼出的“二手烟”的“干净度”也不似传统烟草可比，因此近年来电子烟也越来越饱受吸烟人群的追捧。

根据电子烟用户使用体验报告我们得知现在市面上的电子烟还存在许多不尽人意之处，普遍用户反馈电子烟在起雾器上存在寿命短的特点同时影响烟油的耗损量的因素也非常的多，根据现有市面上存在的几种电子烟起雾器的分析，得到其存在的问题还不仅仅如此，例如，现有起雾器中通过棉花吸油会导致各部受热不均匀从而产成对人体有害的物质；棉花局部碳化会影响棉花对烟油的棉吸想象的降低；电阻丝和棉花接触部分的受热不均匀会导致电阻丝的局部结焦现象等等。这些原因恰恰导致了起雾器寿命不长以及烟油的未得到合理性的利用的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种加热均匀、提高烟油的利用率、降低能耗的带起雾器的电子烟。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种带起雾器的电子烟，包括烟嘴、带气孔的烟管、起雾器和储油室；

所述带气孔的烟管设置在烟嘴和起雾器之间，该带气孔的烟管包括两层带有相同尺寸圆孔的壳体，其中一层壳体可旋转，以改变圆孔重合部分而改变气流大小；

所述起雾器包括微通道管束，所述微通道管束包括多个微通道加热器，所述微通道管束底部置于储油室内；每个微通道加热器中间形成毛细管，毛细管的管壁上溅射薄膜微加热器。

接上述技术方案，每个微通道加热器包括键合的两层硅衬基底，其中一层硅衬基底的键合所在面上刻蚀凹槽，凹槽内壁溅射薄膜微加热器。

接上述技术方案，每个微通道加热器包括键合的两层硅衬基底，其中一个硅衬基底的键合所在面上刻蚀凹槽，另一硅衬底的键合所在面上溅射薄膜微加热器。

接上述技术方案，上层硅衬基底和下层硅衬基底表面均淀积二氧化硅层。

接上述技术方案，所述凹槽的截面为梯形。

接上述技术方案，多个微通道加热器呈阵列式排布。

接上述技术方案，溅射薄膜微加热器的硅衬基底上设有与薄膜微加热器连接的导电孔，导电孔内填充导电材料，导电孔两端与电源连接。

接上述技术方案，薄膜微加热器为MEMS铂膜。

本发明还提供了一种基于上述带起雾器的电子烟的电子烟起雾方法，包括以下步骤：

储油室中的烟油通过毛细现象进入微通道管束中；

微通道管束中的薄膜微加热器通电加热烟油，加热后的烟油产生雾化现象。

本发明产生的有益效果是：本发明将原有的电阻丝和棉花结合的结构用微加热器和微通道结合的结构作为代替，通过微通道的毛细现象可以使烟油液滴均匀充分的浸润微加热器，阵列式的微加热器可以让烟油充分的、均匀的加热，使烟油的雾化效果更好，烟油的利用率更充分，同时微加热器的使用寿命更长；解决了棉花碳化后和烟油在加热反应时容易产生有害物质的问题。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例带起雾器的电子烟的结构示意图；

图2是本发明实施例微通道加热器的结构示意图；

图3是本发明实施例阵列式微通道加热器的局部视图；

图4是本发明实施例硅衬基底的结构示意图；

图5是本发明实施例溅射了阵列式微加热器的硅衬基底结构示意图；

图6是本发明实施例溅射了阵列式微加热器的硅衬基底结构的一个截面示意图；

图7是本发明实施例形成微通道管束的多个微通道的加热器示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的带起雾器的电子烟包括烟嘴1、带气孔的烟管2、起雾器3和储油室5。

所述带气孔的烟管2设置在烟嘴1和起雾器3之间，该带气孔的烟管2包括两层带有相同尺寸圆孔的壳体，其中一层壳体可旋转，以改变圆孔重合部分而改变气流大小。

起雾器3包括微通道管束，所述微通道管束包括多个微通道加热器，所述微通道管束底部置于储油室内；每个微通道加热器中间形成毛细管，毛细管的管壁上溅射薄膜微加热器。多个微通道加热器可呈阵列式排布。

本发明的一个实施例中，如图2所示，每个微通道加热器包括键合的两层硅衬基底41、42，硅衬基底上有一层二氧化硅层45，其中在硅衬基底的键合所在面硅衬基底42上刻蚀凹槽44，凹槽内壁溅射薄膜微加热器43。如图4所示，在硅衬基底42上运用湿法刻蚀技术刻蚀出尺寸在100微米——1000微米范围内的凹槽44，此凹槽的剖面图为梯形的“扁平”结构，此“扁平”结构的设计可以使得通过毛细现象进入微通道中的烟油可以很好地浸润微通道内侧壁面。为了防止通电微加热器和基底硅产生短路现象，需要在两层硅衬基底键合所在面淀积一层二氧化硅45(如图4所示)，厚度在10微米——50微米范围内，主要起绝热绝缘作用。

本发明的另一实施例中，其中在一个硅衬基底的键合所在面上刻蚀凹槽，另一硅衬基底的键合所在面上溅射薄膜微加热器43。即只要薄膜微加热器置于两层硅衬基底所形成的毛细管内壁就可以了。

如图5所示，应用MEMS工艺将Pt(铂)膜微加热器(即微电阻加热器)溅射在二氧化硅层上，然后在二氧化硅层和硅衬基底左阵列式微加热器43右两端开出两个导电通孔46，以便阵列式微电阻加热器电流的接入。

如图6所示，为图5的剖视图，导电通孔46内壁面同样需要做绝缘处理，导电通孔46中可填充导电材料(如铜)，阵列式微电阻加热器的通电两极分别和导电通孔46连接。

如图7所示，将处理完的两个硅衬基底41、42对应键合在一起就形成了微通道与阵列式微电阻加热器结合的结构，两个硅衬基地均可通过标准的MEMS硅——硅直接键合工艺连接成一个整体。

可以通过物理或者化学的方法对每个微通道的尺寸、形状等进行所需设计，以保证烟油能通过表面张力自驱力，达到浸润整个微通道的目的。

同时凹槽的截面可为梯形，即形成的毛细管截面为梯形，即微通道设计为扁平状结构，可以让烟油覆盖在微加热器上形成薄薄的一层。本发明中不需要棉花吸油，因此可以避免吸油的棉花和电阻丝接触部分不均匀，而导致的电阻丝容易形成结焦现象。本发明的扁平状微通道结构使得烟油可以持续均匀的加热，在合理利用烟油的同时还可以避免棉花持续碳化过程中和烟油的加热反应产生的有害气体。

本发明将微通道与阵列式微电阻加热器的组合结构，其中阵列式的微电阻加热器是应用MEMS技术集成在基底上的，其中微电阻加热器通过导电通孔接通正负极形成电流，同时微通道结构通过毛吸现象可以使储油室中的烟油完全浸润微通道管壁内侧壁面。当电流接通时，微电阻加热器会发热产生热量，将浸润在管壁的烟油雾化。

本发明的一个实施例中MEMS铂膜微加热器加工过程如下：

如图2、3所示，是微通道与微加热器结合的部分，图2列举出一个微通道的水平面剖视图，通过湿法刻蚀技术可以在硅衬底片42上刻蚀出如图所示的凹槽44，然后采用双面抛光硅片。硅片先用标准的清洗工艺清洗，然后采用淀积工艺在硅片有凹槽的表面上生成一层二氧化硅(SiO2)，在生成二氧化硅(SiO2)的硅片表面，采用铂(Pt)溅射和剥离(lift-off)等一系列的工艺达到在硅片凹槽下底面平铺阵列微加热器43的构造(如图2)，同时用一块同样淀积二氧化硅的表面完好的硅41压合一起构成图2的结构。图3为微通道束整体结构的水平面剖视图。

本发明的原理是通过微通道结构将烟油从储油室里吸入微通道中，通过微通道内壁侧中微加热器的加热作用从而达到雾化的效果。微通道尺寸很小，插入烟油中的微通道因为液体中的分子效应产生的毛细现象可以浸润微通道的一部分，而液面上升高度根据不同烟油的浓度以及微通道尺寸不同上升的高度不同，因此此款起雾器微通道尺寸的设定应该根据生产电子烟尺寸大小来进行设计(尺寸参数受限于烟油和起雾器部分的整体尺寸控制，所以根据要求来设计，这里只是提出一种可以实施的理念)液面上升高度h＝2γcosθ/(ρgr)，γ＝表面张力；θ＝接触角；ρ＝液体密度；g＝重力加速度；r＝细管半径。微通道主要是把烟油吸上来润湿微通道管壁的作用。

基于上述实施例的带起雾器的电子烟，本发明电子烟起雾方法，包括以下步骤：

储油室中的烟油通过毛细现象进入微通道管束中；

微通道管束中的薄膜微加热器通电加热烟油，加热后的烟油产生雾化现象。

综上，本发明的微通道的吸油方式可以使烟油液滴均匀充分的通过微加热器，阵列式的微加热器可以让烟油充分的、均匀的加热，使烟油的雾化效果更好，烟油的利用率更充分，同时微加热器的使用寿命更长，电池能源的消耗更小；解决了棉花碳化后和烟油反应容易产生有害物质的问题。同时根据微加热器和感温传感器等相关微电子的结合可以将使用调制成可以定时、定温、定烟量等特点，该结构的应用具有提升起雾器整体的使用寿命，提高烟油的利用率，降低能耗等显著优点。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种带起雾器的电子烟，其特征在于，包括烟嘴、带气孔的烟管、起雾器和储油室；

所述带气孔的烟管设置在烟嘴和起雾器之间，该带气孔的烟管包括两层带有相同尺寸圆孔的壳体，其中一层壳体可旋转，以改变圆孔重合部分而改变气流大小；

所述起雾器包括微通道管束，所述微通道管束包括多个微通道加热器，所述微通道管束底部置于储油室内；每个微通道加热器中间形成毛细管，毛细管的管壁上溅射薄膜微加热器；

每个微通道加热器包括键合的两层硅衬基底，所述两层硅衬基底的表面均淀积二氧化硅层；其中一层硅衬基底的键合所在面上刻蚀凹槽，凹槽内壁溅射薄膜微加热或者其中一个硅衬基底的键合所在面上刻蚀凹槽，另一硅衬底的键合所在面上溅射薄膜微加热器；此凹槽的剖面图为梯形的“扁平”结构，该“扁平”结构使得通过毛细现象进入微通道中的烟油可以很好地浸润微通道内侧壁面。

2.根据权利要求1所述的带起雾器的电子烟，其特征在于，所述凹槽的截面为梯形。

3.根据权利要求1所述的带起雾器的电子烟，其特征在于，多个微通道加热器呈阵列式排布。

4.根据权利要求1所述的带起雾器的电子烟，其特征在于，溅射薄膜微加热器的硅衬基底上设有与薄膜微加热器连接的导电孔，导电孔内填充导电材料，导电孔两端与电源连接。

5.根据权利要求1所述的带起雾器的电子烟，其特征在于，薄膜微加热器为MEMS铂膜。

6.一种基于权利要求1所述的带起雾器的电子烟的起雾方法，其特征在于，包括以下步骤：

储油室中的烟油通过毛细现象进入微通道管束中；

微通道管束中的薄膜微加热器通电加热烟油，加热后的烟油产生雾化现象。