CN109862795A - 用于吸入器的蒸发器单元和用于控制蒸发器单元的方法 - Google Patents

Abstract

用于吸入器的蒸发器单元（20），包括由能导电的基体（63）制成的蒸发体（60），该基体具有入口侧（61）、出口侧（64）和多个微通道（62）并且具有用于蒸发通过所述微通道（62）输送的液体的电阻加热元件（65），所述微通道分别从所述入口侧向所述出口侧穿过所述基体延伸。所述电阻加热元件（65）由所述基体（63）形成。

Description

用于吸入器的蒸发器单元和用于控制蒸发器单元的方法

技术领域

本发明涉及一种用于吸入器的蒸发器单元，具有蒸发体，该蒸发体具有入口侧、出口侧、多个微通道、基体和用于蒸发通过微通道输送的液体的电阻加热元件。

背景技术

当前基于灯芯-线圈原理（Docht-Wendel-Prinzip）构造的电子香烟，例如US2016/0021930 A1中描述的电子香烟，具有各种缺点。第一是液体蒸发和液体配量没有彼此分隔开。第二是蒸发量和加热器温度处于直接的关联中，也就是说，高的蒸发量引起高的加热功率或者说蒸发器温度。第三是会导致在蒸发器范围处/内不均匀的温度区，伴随着局部流体过热和有害物质产生的危险。第四是在蒸发器区域中施加在灯芯-线圈表面上的温度与灯芯中的核心温度有偏差，由此会出现在每个单独的蒸发过程或喷烟或抽动期间液体成分的浓度改变。该浓度改变此外导致仍处于液体存储器中的流体组分的改变，也就是说，释放出的作用物质量也不是均匀的且从一次抽动到下一次抽动地改变。

从US 2016/0262454 A1已知的蒸发器单元具有蒸发体，该蒸发体由基体形成，该基体由在基体中一部分构造的且另一部分由具有微穿孔的盖子遮盖的毛细管微通道以及设置在基体中的液体存储器和设置在基体中的蒸发器空间形成，在蒸发器空间中布置了平坦的面式延伸的基于MEMS的加热器。在液体存储器和蒸发器空间之间延伸的以薄膜覆层方法构建的毛细管微通道设有阀门作为传送元件并且平行于薄膜覆层或者说平行于基体的纵向延伸部布置。在使用中将流体在毛细管力作用下从液体存储器通过毛细管微通道向蒸发器空间的入口侧输送，在基于MEMS的加热器的蒸发器空间中蒸发并且在蒸发器空间的出口侧通过具有微穿孔的盖子被放出。平坦面式延伸的基于MEMS的加热器能够仅受限地蒸发流体，因此利用该加热器可实现的蒸发功率相对低。在基体中具有液体存储器和蒸发器空间的构造是复杂的并且需要相对大的结构空间。部分地在基体中构造的毛细管微通道利用盖子的遮盖带来了密封性问题，也有在毛细管微通道之间的密封性问题，以及提高的制造费用。

从US 2016/0007653A1已知的蒸发器单元由具有印制电路的电路板、布置在电路板上的构造成MEMS蒸发器芯片的蒸发器体以及壳体件组装成，承载MEMS蒸发器芯片的电路板在保留了用于流体的储备空间的情况下利用一个端部在一壳体棱边上插入到壳体件中。MEMS蒸发器芯片从硅基体出发多层地以薄膜覆层技术构造，具有毛细管的由薄膜遮盖的微通道系统、电阻加热器和电子温度传感器，电阻加热器和电子温度传感器布置在薄膜的背离微通道系统的一侧上并且跨接微通道系统的一个区段。微通道系统的微通道以它们的纵轴线平行于薄膜覆层布置并且一部分在硅基体中且另一部分通过薄膜形式的盖子构造成。在微通道系统的两个端部处分别构造一空穴，其中一个空穴作为蒸发出口空间并且另一个空穴在与壳体件的内壁的共同作用中用作用于流体的储备空间或液体存储器。在使用中流体在毛细管力作用下被连续地输送到微通道系统中并且借助于电阻加热器被蒸发，由此使得流体输送和流体蒸发无法彼此分开地被影响，而是彼此相关，这加大了流体蒸发的更准确的控制或调节的难度。跨接的、与通道内部和流体间隔开的外侧地布置在薄膜上的电阻加热器能够仅受限地蒸发液体，由此使得利用该加热器可实现的蒸发功率相对低。该结构是热惰性的并且具有大量覆层因而是复杂的。部分地构造在基体中的、首先向上敞开的、槽形地制造的微通道利用薄膜的遮盖带来了密封性问题，也有在微通道之间的密封性问题，以及提高的制造费用。

发明内容

本发明的任务在于，在各种方面改善已知的蒸发器单元，尤其是提高蒸发器功率、减小结构的复杂性、实现更小的结构空间和/或减少密封性问题，以及提出一种简单的、可靠的且可复制地工作的用于吸入器的蒸发器单元，该蒸发器单元克服了上述缺点并且能够具有期望的特性、如量和组分的蒸发量，以及提出一种相应的控制方法。

本发明利用独立权利要求的特征解决该任务。

根据本发明由基体形成电阻加热元件，从而加热电流直接通过基体本身流动。与现有技术不同，加热电压施加到基体本身上。被加热的基体可以直接蒸发包含在微通道中的液体。到液体上的直接的热传递比已知的借助于分开的金属性加热元件的加热要有效得多并且快得多。

优选地，微通道分别由基体沿着周向方向包围。以这种方式可以以紧凑的结构方式保证有效的蒸发。微通道可以以简单的方式和方法在一定程度上设有优化的可操控的全罩加热并且避免了造成密封性问题的遮盖件，如在已知的蒸发体中使用的遮盖件。

优选地，在基体的入口侧设置一控制通过微通道的液体流量的流量控制装置。这实现了待蒸发的液体到蒸发器的微通道中的精确的配量。此外，可以保证针对每次抽动都保持相同的气溶胶品质、尤其是蒸发组分和液滴谱并且很大程度地防止由于不均匀的成分蒸发所导致的对于液体存储器的返回作用。微通道可以以准确测定的液体份额来填充。该份额可以防回流地保持在微通道中并且提供用于份额准确的完全蒸发。流量控制装置可以例如以一个或多个泵和/或一个或多个阀门的形式构造。

在一种有利的实施方式中，流量控制装置是流量控制覆层，其具有穿过流量控制覆层延伸的贯通孔。特别有利的是，在此在液体和一个或每个贯通孔的内壁之间的接触角可通过施加一借助于电压源可产生的电压、或者说由电压产生的电场而改变。由此有利的是，穿过贯通孔的流量是可改变的，尤其是可停止的，和/或尤其是可通过减小或关断电压来释放。以这种方式可以实现微通道中的流体份额的准确的输送和测定以及防回流以及份额准确和完全的蒸发。在此情况下优选地利用电润湿（electro wetting）的效应。

有利的是，在流量控制覆层和基体之间设置一绝缘覆层，其具有穿过该绝缘覆层延伸的贯通开口。由此可以在蒸发期间有效地防止在液体存储器中或者说在流量控制覆层中的液体的不希望的蒸发。同样避免了到液体存储器中的不希望的热转移。换句话说，可以优化到基体中的热输入并且可靠地避免在置于基体之前的、含有液体的区段中的不希望的加热或甚至蒸发。

特别有利的是，在数据存储器中存储与所使用的液体混合物相适配的电压曲线Uh（t）。加热电压走势Uh（t）是与所使用的液体混合物相适配地预先给定的并且基体的加热温度可以根据相应的液体混合物的准确已知的蒸发动力学随着时间在蒸发过程中被控制。以这种方式可以保证液体的与其成分相适配的最佳蒸发并且可靠地避免不希望的分解产物的产生。

加热温度可以随着时间在蒸发过程中被高频地控制或调节。

根据本发明的另一方面，提出一种用于控制前面描述的蒸发器单元的方法。有利地，在此与所使用的流体混合物相适配地预先给定加热电压走势Uh（t）且因此根据相应的液体混合物的蒸发动力学随着时间在蒸发过程中控制基体的加热温度。以这种方式可以保证液体的与其成分相适配的最佳蒸发并且可靠地避免不希望的分解产物的产生。利用这样设计的蒸发可以优化从基体到液体中的热输入。可以可靠地减少在液体和微通道的壁部之间的形式为蒸发气泡的边界层的构建，该边界层会阻碍热通过或表现出局部过热的危险。

在针对已知的蒸发体已知的具有在蒸发过程中一次性调整的恒定温度的运行中，对于最高沸点成分的蒸发的温度是恒定地预先给定和调整的，用以保证液体的完全蒸发，因为假设当施加最高温度时，低沸点成分无论如何都会蒸发。已知的运行方式带来了如下危险，即由多个成分组成的液体的低沸点成分形成蒸发气泡且由此在液体和微通道的壁部之间构造出边界层且因此会阻碍热输入。与该已知的方式相反，利用所提出的方法可以控制蒸发器单元的温度，尤其是在其另外的设计方案中，实现边界层形成的最小化且实现最佳的热输入。

在此，在不同的温度和/或液体的各个份额的各个成分蒸发的情况下将各个蒸发步骤的持续时间保持得这样短和/或利用操控频率有节奏地进行，使得消费者感受不到逐步的蒸发且尽管如此还能够保证尽可能匀质的、口感一致的、可重复精确的气溶胶形成。尤其是有利地首先在第一蒸发时间段中以第一温度A进行液体的低沸点成分的蒸发且随后在第二蒸发时间段中以高于温度A的第二温度B进行高沸点成分的蒸发。

优选地，分级地以1Hz至50kHz的范围中、优选30Hz至30kHz的范围中、特别优选100Hz至25kHz的范围中的基体63的加热的操控频率来进行输送到蒸发体60中的液体份额的蒸发。

附图说明

下面借助优选的实施方式参照附图阐述本发明。其中：

图1 在本发明的一种实施方式中示出了电子香烟制品的横截面示图；

图2 示出了用于电子香烟制品的仓盒的横截面示图；

图3 示出了蒸发器单元的立体截面示图；以及

图4A-4E 示出了在蒸发过程的不同状态下根据图3的蒸发器单元。

具体实施方式

电子的香烟制品10包括基本上棒形或柱体形的壳体11。在壳体11中在至少一个空气入口开口31和香烟制品10的嘴端部32之间设置空气通道30。香烟制品10的嘴端部32在此表示如下端部，在该端部处消费者为了吸入目的而抽动且由此以负压加载香烟制品10并且在空气通道30中产生空气流34。至少一个空气入口开口31可以布置在壳体11的罩面侧上。附加地或替选地可以将至少一个空气入口开口31A布置在香烟制品10的远端部33处。香烟制品10的远端部33表示香烟制品10的与嘴端部32相反的端部。

在一个或两个空气入口31、31A之后可以在空气流34的流动路程中有利地布置空气加热装置37，用于加热或预热进入的空气。由此可以优化气溶胶形成。空气加热装置37可以例如与能量供给单元14相邻地布置和/或沿着周向方向围绕壳体11的罩内侧延伸。

通过入口开口31抽吸的空气在空气通道30中必要时经由界面或分隔面57被导向蒸发器单元20。蒸发器单元20将来自液体存储器18的液体50作为添加物40以小液滴的形式作为烟雾/气溶胶和/或气态地作为蒸汽添加到空气流34中。液体存储器18的有利的容积处在0.1ml和5ml之间，优选在0.5ml和3ml之间，进一步优选在0.7ml和2ml或1.5ml之间的范围中。

香烟制品10有利地在香烟制品10的远端部33包括电子能量供给单元12，其具有电能存储器14和电气/电子单元15。能量储存器14可以尤其是电化学的一次性电池或可充电的电化学蓄电池，例如锂离子蓄电池。此外，香烟制品10有利地在香烟制品10的嘴端部32处包括消耗单元17，其具有液体存储器18、电气单元19和蒸发器单元20。

代替分隔开的电气/电子单元15、19，也可以设置统一的电气/电子单元，其要么可以布置在能量供给单元12中要么可以布置在消耗单元17中。香烟制品10的电气/电子单元的整体在下文中被叫做控制系统29。

在壳体11中有利地布置传感器，例如压力传感器或压力开关或流体开关，其中，控制系统可基于由传感器输出的传感器信号确认香烟制品10的运行状态，在该运行状态中消费者在香烟制品10的嘴端部32处抽动，用以吸入。在该运行状态中控制系统29操控蒸发器单元20，用以将来自液体存储器18的液体50作为添加物40以小液滴的形式作为烟雾/气溶胶和/或气态地作为蒸汽添加到空气流34中。

在液体存储器18中存储的、待配量的液体（即液态的成分混合物）例如是由1,2-丙二醇、甘油和/或水组成的混合物，该混合物可以被混入一种或多种芳香剂（香料）和/或作用物质、例如尼古丁。

消耗单元17有利地实施成可由消费者更换的仓盒21，即实施成一次性部件。香烟制品10的尤其包含能量存储器14的剩余部分有利地实施成可由消费者重复使用的基础部件56，即实施成多次使用部件。仓盒21构造成可由消费者与基础部件56连接并且可从基础部件56上松开。在仓盒21和可重复使用的基础部件56之间因此形成分隔面或者说界面57。仓盒壳体58可以形成香烟制品10的壳体11的一部分。

在其他实施方式中，参见图2，消耗单元17实施成仓盒21，其可通过消费者插入到香烟制品10的可重复使用的基础部件56中并且可以从中取出。仓盒壳体58在该情况下是独立于香烟制品10的壳体11的壳体。

仓盒21包括至少液体存储器18。仓盒21如在图2中所示可以包括电气/电子单元19。在其他实施方式中，电气/电子单元19完全地或部分地是基础部件56的固定的组成部分。同样地，蒸发器单元20可以是仓盒21的一部分或者布置在基础部件56中。仓盒21因此可以在一些实施方式中基本上仅由液体存储器18以及必要时仓盒壳体58构成，其中，仓盒壳体58替选地可由液体存储器18的壳体形成，从而单独的仓盒壳体58可以是多余的。

除了在棒形的香烟制品10中使用之外，仓盒21也可以插入到其他吸入器中，例如在电子口哨、水烟、其他热不燃制品或医用吸入器中使用。能量存储器14通常不是仓盒21的一部分，而是可重复使用的基础部件56的一部分。

消耗单元17或仓盒21有利地包括非易失性信息存储器53（参见图1），用于存储涉及消耗单元17或仓盒21的信息或参数，例如以EEPROM、RFID或其他适当的形式实施。信息存储器53可以是电气/电子单元19的一部分或与其分开地构造。在信息存储器53中存储的有利的是关于内容物的信息、也就是说关于在液体存储器18中存储的液体的组分的信息；关于过程方针、尤其是功率/温度控制的信息；用于状态监控或系统检查、例如密封性检查的数据；涉及防拷贝和防伪的数据，尤其是包括用于明确标记消耗单元17或仓盒21的ID；序列号、制造日期和/或失效日期；和/或抽动次数（通过消费者吸入抽动的次数）或使用期。数据存储器53有利地经由触头和/或管线与基础部件56的控制装置15连接或可连接。

根据本发明的蒸发器单元20的一种有利的实施方式在图3中示出。蒸发器单元20包括蒸发体60，该蒸发体具有块形的基体63，该基体由导电材料、优选硅、经掺杂的陶瓷、金属陶瓷、过滤器陶瓷、半导体、尤其是锗、石墨、半金属和/或金属制成。基体63设有多个微通道62，这些微通道将基体63的入口侧61与出口侧64以导引液体的方式连接起来。入口侧61以导引液体的方式与液体存储器18连接。这将在下文中更加详细地阐述。

微通道62的平均直径优选处于5µm和100µm之间的范围中，进一步优选处于10µm和50µm之间的范围中，更进一步优选处于20µm和40µm之间的范围中且例如是30µm。基于这些尺寸设定有利地产生毛细管作用，从而在入口侧61进入到微通道62中的液体通过微通道62向上升起，直至微通道62被液体填充。

微通道62的数量优选处于四和100之间的范围中。以这种方式可以优化从基体到微通道62中的热输入并且实现确保高的蒸发功率和足够大的蒸汽出口面积。

微通道62以方形、矩形、多边形、圆形、椭圆形或其他成形的阵列的形式布置，如在图3中可见。阵列可以以具有s列和z行的矩阵的形式构造，其中，s有利地处于2和50之间的范围中且进一步有利地处于3和20之间的范围中和/或z有利地处于2和50之间的范围中且进一步有利地处于3和20之间的范围中。以这种方式可以以确保高的蒸发功率实现有效的且能够以简单的方式制造的微通道62的系统。

微通道62的横截面可以是方形、矩形、多边形、圆形、椭圆形或其他方式成形的，和/或沿着纵向方向区段式地改变，尤其是变大，变小或保持恒定。

一个或每个微通道62的长度优选处于100µm和500µm之间的范围中，进一步优选处于150µm和400µm之间的范围中，更进一步优选处于180µm和370µm之间的范围中且例如是300µm。以这种方式可以在从基体63到微通道62中的足够好的热输入的情况下实现优化的液体摄入和份额形成。

两个微通道62的间距优选至少为一个微通道62的水力直径的1.3倍，其中，该间距涉及两个微通道62的中轴线。该间距可以是微通道62的水力直径的优选1.5至5倍，进一步优选2至4倍。以这种方式可以实现从基体到微通道中的优化的热输入以及足够稳定的微通道的系统和壁厚。

蒸发器单元20具有优选可由控制单元19控制的加热电压源71，其经由电极72在基体63的相对置的侧面上与基体连接，从而由加热电压源71产生的电压Uh引起通过基体63的电流。由于基体63的欧姆电阻，该电流导致基体63的加热且因此导致包含在微通道62中的液体的蒸发。以这种方式产生的蒸汽和/或气溶胶朝出口侧64从微通道62逸出并且作为蒸汽添加物40混入空气流34，参见图1。更准确地说，在确认了通过消费者抽动所引起的通过空气通道30的空气流34的情况下，控制系统29操控加热电压源71，其中，通过自发加热，处于微通道62中的液体以蒸汽和/或气溶胶40的形式从微通道62被驱出。所产生的蒸汽或气溶胶40被输送给可选地预热的空气流34，方式为，空气流在外部经过在蒸发体60的出口开口76流动，参见图1和3。

优选地，在仓盒21的数据存储器53中或在基础部件56的数据存储器59中保存与所使用的液体混合物相适配的电压曲线Uh（t）。这实现了，与所使用的流体相适配地预先给定电压走势Uh（t），从而块或者说基体63的加热温度且因此还有毛细管微通道62的温度可以根据相应的流体的准确已知的蒸发动力学随着时间在蒸发过程中得到控制，由此可实现优化的蒸发结果。蒸发温度优选地处在100℃和400℃之间的范围中，进一步优选处在150℃和350℃之间的范围中，更进一步优选处在190℃和290℃之间的范围中。

在基体60的入口侧61设置一控制通过微通道62的液体流量的流量控制装置66。流量控制装置66在一种有利的实施方式中是流量控制覆层69，其具有穿过流量控制覆层69延伸的贯通孔68。

特别有利的是，在流量控制覆层66中可将电场施加到液体上，用于影响液体和贯通孔68的内壁之间的接触角，其中，优选地利用电润湿（electro wetting）效应。为此目的，蒸发器单元20具有优选可由控制单元19控制的EW（电润湿）电压源74，其经由电极75在流量控制覆层69的相对置的侧面上与其连接，从而由EW电压源74产生的电压Uew导致液体中的电荷载体到贯通孔68中的移动。以这种方式可以在亲水（施加适当的电压）和疏水（没有电压）之间改变液体和贯通孔68的内壁之间的接触角。如果贯通孔68中的接触角被调整到亲水，则液体从液体存储器18被毛细管地输送到贯通孔68中且可以由于毛细管输送作用上升到贯通开口67中且继续上升到微通道62中。如果贯通孔68中的接触角被调整到疏水，则液体从液体存储器18穿过贯通孔68到贯通开口67以及到微通道62中的上升被阻断。由于不产生毛细管输送作用，液体保留在液体存储器18中。流量控制覆层69的功能因此在于，实现在穿过贯通孔68的自由的液体通过和穿过贯通孔68的液体通过的阻断之间的切换。流量控制覆层69因此也可以被叫做切换覆层。根据上面所述，流量控制覆层69用于控制蒸发体60中的微通道62的填充过程。

流量控制覆层69也可以有利地或者额外地实施成EWOD（电介质上的电润湿）覆层，其中，贯通孔68的内壁的表面以合适的电介体覆层。这种电介体可以有利地构造成自组装单层膜（SAM），利用其可以进一步地或附加地影响液体和贯通孔68的内壁之间的接触角。

在流量控制覆层69和基体63之间有利地设置由绝缘材料、例如玻璃或陶瓷制成的绝缘覆层70，其具有穿过绝缘覆层70延伸的贯通开口67。绝缘覆层70用于将蒸发体60与液体存储器18热隔离，尤其是为了防止在蒸发期间液体存储器18中的液体的不希望的高的加热和/或蒸汽形成。绝缘覆层79也可以用于将基体63与流量控制覆层69电绝缘，由此能够将蒸发和/或加热与流量控制脱离。贯通开口67优选与微通道62和/或与贯通开口68相对应，从而形成从液体存储器18直至基体63的出口侧64的出口开口76的贯通的微通道。

微通道62、贯通开口67和/或贯通孔68优选以它们的纵轴线横向于覆层69、70布置。一般来说，如果通过基体63和流量控制覆层69和/或绝缘覆层70和/或至少一个其他层形成层序列，则微通道62以它们的纵轴线有利地横向于该层序列布置。以这种方式可以实现从基体63到微通道62中的优化的热输入并且使微通道62很大程度地远离密封性问题。此外，层序列的多个或所有的层有利地具有不同的或相同的层厚，确切地说，进一步优选尤其是分别具有小于或等于500μm的层厚。以这种方式可以实现从基体63到微通道62中的优化的热输入并且使微通道62很大程度地远离密封性问题。蒸发体60可以在此有利地由具有薄膜层技术的晶圆的部分块制成，该晶圆具有常见的层厚。

微通道62、贯通开口67和/或贯通孔68可以具有相同的或彼此不同的穿行横截面。微通道62的数量K1、贯通开口67的数量K2和/或贯通孔68的数量K3可以彼此不同。尤其是K1可以大于K2和/或大于K3。K2可以大于K3。尤其是具有小于或等于K1的组数量G1的一组微通道62可以配属于唯一一个贯通开口67和/或唯一一个贯通孔68，该贯通开口或该贯通孔以其横截面适配、尤其是相应于或超过该组微通道62的横截面，。以这种方式可以选择性地阻断和/或释放具有较少数量的贯通开口67的一组较多的微通道62并且可以实现更简单的制造。以这种方式可以实现利用液体供给具有较少数量的贯通孔68的一组较多的微通道62并且可以实现更简单的制造。与图3中所示的实施例不同，可以例如具有组数量G1为3至10的一组微通道62配属有共同的贯通开口67和/或共同的贯通孔68。该贯通开口67和/或该贯通孔68在此跨接3至10个微通道62。

代替使用电润湿效应，也可以在流量控制覆层69中或更普遍地在流量控制装置66中设置其他的控制流量的元件，例如一个或多个节流装置和/或一个或多个可控的（微）阀门。如果微通道62、贯通开口67和/或贯通孔68的毛细作用不足以用于将足够的液体量从液体存储器18输送到蒸发体60中，则可以设置额外的或替选的输送机构，例如通过压力加载，一个或多个（微型）泵或其他输送机构。

蒸发单元29这样调整，即针对消费者的每次抽动，配量1µl和20µl之间、进一步优选2µl和10µl之间、更进一步优选3µl和5µl之间的范围中、典型地为4µl的有利的液体量。优选地，蒸发单元29可以在液体量方面针对每次抽动进行调整。

配量器/蒸发器组合可以有利地这样调整，使得产生具有在0.05µm和5µm之间、优选在0.1µm和3µm之间的范围中的直径的占多数的液滴。在0.05和5MMAD（mass medianaerodynamic diameter，质量中位数空气动力学直径）之间、优选在0.1和3MMAD之间、进一步优选在0.5和2MMAD之间、更进一步优选在0.7和1.5MMAD之间的范围中、例如大约为1MMAD的滴大小可以是优化的。MMAD相应于EU标准并且以µm表示。

由于流量控制装置66的电压源74和蒸发体60的电压源71分开地与控制系统29电连接并且彼此分开地被操控，因此实现了在一方面输送/配量且另一方面蒸发之间的有利的功能上的分隔。

下面参照图4A至4E阐述蒸发过程的流程。

在图4A中所示的起始状态中针对填充过程的电压源74是无电压的，液体和贯通孔68的内壁之间的接触角是疏水的，因此没有液体能够穿过贯通孔68到达。

图4B示出了填充过程。针对填充过程的电压源74被激活，液体和贯通孔68的内壁之间的接触角变成亲水的，从而液体以毛细管方式穿过贯通孔68以及贯通开口流入到蒸发器60的微通道62中。

当所有的微通道62被填充直至蒸发器60的出口侧64时，填充过程结束（图4C）。在填充好的状态下结束输送效应，因为随着出口侧64的到达不再有毛细管输送力施加。微通道62通过有目的性地操控流量控制覆层69也仅可以被部分地填充。

因此，各待蒸发的量可以通过几何尺寸、尤其是微通道62的长度或基体63的厚度和/或通过操控流量控制覆层69来预先给定。一般地，微通道62的长度比其平均直径大，尤其是以至少为3的系数更大，例如以在3和30之间、优选在5和20之间的范围中的系数，例如以系数10更大。由此本发明相对于已知的栅格或栅格网（所谓的网眼）划清界限。

可以设想，在一个或不同的吸入器中插入或操控具有不同厚度的基体63的蒸发体60，用以针对每次蒸发过程/抽动产生更多或更少的蒸汽。

接在填充过程之后，激活针对蒸发体60的电压源71（加热过程，图4D）。电压Uh在此这样引导，即在基体63上的、也就是说在微通道62中的蒸发温度这样调整，使得其与所使用的液体混合物的个别的蒸发行为相适配。即便通道内壁的用于流体的大的表面，这也防止了局部过热的危险且由此防止了有害物质产生的危险。

一旦所有液体被蒸发，则加热电压源71被去除激活。由于流体特性和流体量有利地被准确已知，因此可以特别准确地控制时间点。这种蒸发单元20的能量摄入可以因此相对于已知的方法被减少，因为所需的蒸发能量被大量地配量且因此可以更准确地被加入。

由于在蒸发过程期间流量控制覆层69被去除激活，因此不发生具有在液体存储器18中的剩余流体的返回效应，也就是说在液体存储器18中不出现浓度改变。蒸发或作用物质配量因此在所有次的抽动上很大程度地相同，因为始终蒸发相同组分的流体。

在加热过程结束（图4E）后，微通道62被排空。在绝缘覆层70中的贯通开口67中的可能剩余的流体余量可以在设计上通过层63、69、70的厚度比例被减少或者说基于每次抽动所蒸发的流体量而是可忽略的。由此可以以限定的、保持相同的流体组分在图4A中重新开始下一蒸发过程。

电压源71、74有利地利用典型地在Hz或kHz范围中的以及例如在1Hz和50kHz之间、优选在30Hz和30kHz之间、特别优选在100Hz和25kHz之间的范围中的合适的操控频率来电操控。在一替选的设计方案中，针对电压源74的操控频率可以处在5Hz和50Hz之间、优选在10Hz和40Hz之间的范围中。

蒸发器单元20优选基于MEMS技术来制造且因此有利地是微机电系统。

Claims (25)

1.用于吸入器的蒸发器单元（20），具有蒸发体（60），该蒸发体具有入口侧（61）、出口侧（64）、多个微通道（62）、基体（63）和电阻加热元件（65），该电阻加热元件用于蒸发通过所述微通道（62）输送的液体，其特征在于，

-所述微通道（62）分别从所述入口侧（61）向所述出口侧（64）穿过所述基体（63）延伸，

-所述基体（63）是能导电的，以及

-所述电阻加热元件（65）由所述基体（63）形成。

2.根据权利要求1所述的蒸发器单元，其特征在于，所述微通道（62）分别由所述基体（63）沿着周向方向包围。

3.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，在所述基体（63）的入口侧（61）设置一控制通过所述微通道（62）的液体的流量的流量控制装置（66）。

4.根据权利要求3所述的蒸发器单元，其特征在于，所述流量控制装置（66）是一流量控制覆层（69），其具有穿过该流量控制覆层（69）延伸的贯通孔（68）。

5.根据权利要求4所述的蒸发器单元，其特征在于，在流体和一个或每个贯通孔（68）的内壁之间的接触角能通过施加一借助于电压源能产生的电压来改变。

6.根据权利要求4或5所述的蒸发器单元，其特征在于，在所述流量控制覆层（69）和所述基体（63）之间设置一绝缘覆层（70），其具有穿过所述绝缘覆层（70）延伸的贯通开口（67）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，一个或每个微通道（62）的平均直径处于5µm和100µm之间、优选10µm和50µm之间、进一步优选20µm和40µm之间的范围中。

8.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，所述微通道（62）的数量处于4和100之间的范围中。

9.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，所述微通道（62）以阵列的形式布置，尤其是以列和行的形式布置。

10.根据权利要求9所述的蒸发器单元，其特征在于，所述列的数量s处在2和50之间、优选3和20之间的范围中，和/或所述行的数量z处在2和50之间、优选3和20之间的范围中。

11.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，一个或每个微通道（62）的长度处于100µm和500µm之间、优选150µm和400µm之间、特别优选180µm和370µm之间的范围中。

12.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，一个或每个微通道（62）的长度相应于所述基体（63）的厚度。

13.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，关于彼此相邻的微通道（62）的纵轴线的、彼此相邻的微通道（62）之间的间距处在一个微通道（62）的直径的1.3倍和5倍之间、优选1.5倍和4.5倍之间的范围中，特别优选2倍和4倍之间的范围中。

14.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，通过所述基体（63）和所述流量控制覆层（69）和/或所述绝缘覆层（70）和/或至少一个其他层形成层序列。

15.根据权利要求14所述的蒸发器单元，其特征在于，所述微通道（62）以它们的纵轴线横向于所述层序列布置。

16.根据权利要求14或15所述的蒸发器单元，其特征在于，所述层序列的多个或所有的层具有不同的或相同的层厚，优选尤其是分别具有小于或等于500μm的层厚。

17.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，具有数据存储器（53；59），其特征在于，在所述蒸发器单元（20）的数据存储器（53；59）中存储与所使用的液体混合物相适配的电压曲线Uh（t）。

18.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，所述蒸发器单元（20）是统一的微机电系统。

19.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，所述微通道（62）的数量K1、所述贯通开口（67）的数量K2和/或所述贯通孔（68）的数量K3彼此不同，和/或尤其是具有组数量G1小于或等于K1的一组微通道（62）配属有唯一一个贯通开口（67）和/或唯一一个贯通孔（68）。

20.吸入器（10），具有根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元（20）。

21.用于控制根据权利要求1至19中任一项所述的蒸发器单元（20）的方法。

22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述加热电压走势Uh（t）与所使用的液体混合物相适配地预先给定且因此所述基体（63）的加热温度根据相应的液体混合物的蒸发动力学随着时间在蒸发过程中被控制。

23.根据权利要求21或22所述的方法，其特征在于，将液体份额输送到所述蒸发体（60）中，将所述微通道（62）在它们从所述入口侧（61）向所述出口侧（64）延伸的长度上根据它们的数量以液体份额的部分份额来填充液体，在所述入口侧（61）处很大程度地被关闭并且将所述液体份额通过施加电压到所述基体（63）上进行蒸发，其中，蒸汽在所述出口侧（64）出来并且其中尤其是所述蒸发在时间上分级地并且以不同地调整的温度来进行。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，首先在第一蒸发时间段中以第一温度A蒸发液体的低沸点成分且接下来在第二蒸发时间段中以第二温度B蒸发液体的高沸点成分，所述第二温度高于所述温度A。

25.根据权利要求21至24中任一项所述的方法，其特征在于，输送到所述蒸发体（60）中的液体份额的蒸发以从1Hz至50Hz的范围中、优选从30Hz至30kHz的范围中、特别优选从100Hz至25kHz的范围中的加热所述基体（63）的操控频率分级地进行。