CN110037348A - 用作液体储存器和汽化器的多孔烧结体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液体储存器，其包括由玻璃或玻璃陶瓷制成的烧结体(7)，其中该烧结体(7)的开口孔隙率在10％至90％的范围内，并且该烧结体(7)形成具有至少两个通道(8)的成型体，其中这些通道(8)完全或部分地被烧结体(7)的材料围绕。本发明还涉及一种用于热应用的汽化器(1)，特别是应用于电子香烟和/或药物的给药装置和/或香料的加热蒸发器，该汽化器包括作为液体储存器的烧结体(7)和加热元件。

Description

用作液体储存器和汽化器的多孔烧结体
技术领域
本发明基本上涉及一种用于储存液体和/或汽化液体的多孔烧结体。具体而言，本发明涉及一种液体储存器以及一种包括液体储存器和用于储存并可控释放能汽化物质的加热单元的汽化器单元或汽化器。这里，汽化器单元尤其可以用于电子香烟、药物的给药装置、室内加湿器和/或将物质(如香料或驱虫剂)释放到室内空气的可加热蒸发器中。同样，这种汽化器还可以用于喷雾机或汽雾机。
背景技术
电子香烟(下文也称为电子烟)日益被用作烟草卷烟的替代品。通常，电子香烟包括吸嘴和汽化器单元以及可操作连接到汽化器单元的电源。汽化器单元具有与加热元件连接的液体储存器。
某些药物、特别是用于呼吸道和/或口腔和/或鼻粘膜治疗、用于疼痛与心理治疗和/或用于癫痫和免疫缺陷综合征治疗的药物，有利地以汽化形式给药，例如用作气雾剂。根据本发明的汽化器可以用于储存和释放这种药物，特别用于这种药物的给药装置中。
可加热蒸发器日益用于提供香料和/或所谓的喷雾或汽雾的氛围。这类氛围尤其可以是酒吧、酒店大堂、聚会场所和剧院、训练设施(例如用于防火)和/或车辆内部(例如机动车、特别是客车的内部)。在此时使用的汽化器单元中，液体储存器也与加热元件连接。液体储存器含有液体，该液体通常是载液、例如丙二醇和/或丙三醇、添加剂(如香料和芳香剂和/或尼古丁和/或药物)，借助相应的溶剂(如水和/或醇)，其溶解和/或基本上包含在载液中。载液通过吸附过程结合到液体储存器的内表面上。可选地，设置单独的液体储存器来向液体储存器供应液体。
一般而言，储存在液体储存器中的液体通过加热元件的加温而汽化，从液体储存器的湿润表面脱附，并可供使用者吸入和/或提供到空间内。这里，可以达到超过200℃的温度。
因此，液体储存器须具有高度吸收能力和高度吸附效果，但同时须使液体在高温下快速释放。
现有技术中已揭示液体储存器和汽化器单元，其中液体储存器由多孔玻璃或陶瓷组成。由于这种液体储存器的高温稳定性，因此总体上能够实现汽化器以及电子香烟的紧凑构型。
在实践中，通过将低压与高温相关联，可以实现局部汽化。在电子香烟中，例如通过在消费期间拉动电子香烟时的吸入压力，消费者就能进行压力调节，从而实现低压。由加热单元产生在液体储存器中进行汽化所需的温度。这里，通常达到超过200℃的温度来确保快速汽化。
就此而言，DE 10 2015 113 124.2描述一种开孔烧结玻璃作为电子香烟的液体储存器。它们可以设有导电层，用作汽化器头中的加热元件。汽化空间由烧结体的孔隙形成，因此受到限制。由于汽化量有限，最大蒸汽量也受到限制。
EP2764783A1同样描述了包括多孔烧结体的电子香烟的液体储存器。它连同加热线圈一起用作汽化器。
由电池或蓄电池电力驱动的加热线圈提供大部分加热功率。在此情形下，所需的加热功率取决于待汽化的体积和加热的效率。为免由于温度过高而引起液体分解，应通过无接触的辐射实现从加热线圈到液体的热传递。为此，加热线圈尽可能安装在汽化表面的附近，但优选不与其接触。反之，如果线圈触及表面，则液体通常过热并分解。
如果操作中需要大量蒸汽并且液体输送到汽化器表面的速度不够快，就会出现这种情况。这样来自加热元件的能量供应就无法消耗用于汽化，表面干燥，并且局部可能加热到远高于汽化温度的温度和/或超过液体储存器的温度稳定性。因此，必然需要准确的温度调节和/或温度控制。但其缺陷在于，由此所得的电子香烟结构复杂，这尤其表现出很高的生产成本。此外，必要时的温度调节还会减少蒸汽的产生，因而降低最大可能的蒸汽强度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用作液体储存器的多孔烧结体，其形状最佳地适用于各种应用并提供各种设计选择。本发明的另一目的是提供一种用于热应用的汽化器单元，其包括液体储存器和加热器并具有相比现有技术有所提高的效率。具体而言，本发明的目的是在较低加热功率下产生大量蒸汽。
本发明用以达成上述目的的解决方案为独立权利要求的主题。本发明的有利实施方式和改进方案参阅从属权利要求的主题。
根据本发明的液体储存器包括玻璃或玻璃陶瓷制成的烧结体，其中该烧结体的开口孔隙率在10％至90％的范围内。液体储存器或汽化器单元也可以包括多孔陶瓷形式的烧结体。
在多孔汽化器中，通过吸附相互作用储存载液，该载液例如可以包含香料和芳香剂和/或药物，包括溶解在合适液体中的活性成分和/或尼古丁。如果液体储存器用于汽化装置或作为汽化装置的一部分，则储存的液体汽化，从汽化器的湿润表面脱附，并且蒸汽可供使用者吸入。
优选地，作为开口孔隙，存在至少90％、特别是至少95％的总空隙体积。在此情形下，可以使用按照DIN EN ISO 1183和DIN 66133的测量方法来确定开口孔隙率。
根据本发明的一种实施方式，烧结体的开口孔隙率在至少20％、优选20％至90％、特别优选50至80％、特别是60至80％的范围内。根据本发明的开口孔隙率确保烧结体的高度吸附能力。根据一种实施方式，烧结体就可以在20℃的温度下和3小时的吸附时间内吸收其开口空隙体积的至少50％的丙二醇。同时，烧结体具有良好的机械稳定性。特别地，开口孔隙率较低的烧结体表现出较高的机械稳定性，这可特别有利于某些应用。
根据另一种实施方式，开口孔隙率为20至50％。
根据本发明的一种实施方式，孔隙的平均孔径为1μm至5000μm。优选地，烧结体的开口孔隙的孔径在50至500μm的范围中，优选在50至1000μm的范围中，更优选在100至800μm的范围内，最优选在200至600μm的范围内。根据一个实施例，空隙具有的平均空隙大小为至少50μm。具有相应大小孔隙的优势在于，这些孔隙小到产生足够大的毛细吸力，因此特别是当液体储存器用作汽化器时，确保待汽化液体的补给，同时这些孔隙大到能够顺畅释放蒸汽。
烧结体形成具有至少两个通道的成型体。根据一种实施方式，通道延伸经过成型体的整个长度l。借此，通道与成型体长度相等或者与成型体在平行或至少基本平行于通道的方向上的延伸长度相等。借此，通道在成型体的至少两个侧面露出，即通道末端开口。开口通道优势特别在于，蒸汽能从通道逸出，即为汽化通道。
作为替代方案，通道中的至少一个可以具有通道长度lk，该通道长度短于成型体的长度l。根据一个或多个相应通道的布置，通道可以具有封闭的通道末端。这些通道也能具有开口的通道末端和封闭的通道末端。相应的通道尤其充当用于供应待汽化液体的入流通道。这样液体就能通过开口的通道末端流入烧结体。同时，通过封闭的通道末端，防止液体泄漏和/或防止或至少最小化液体侵入到汽化通道中。
通过通道，烧结体的表面增大，使得液体储存器具有用于吸收液体的大接触面积。由此能够快速吸收液体。同时，当在汽化器中使用液体储存器时，增大蒸汽通过通道的逸出面。
通道由烧结体围绕其的材料形成。在此情形下，通道可以沿其纵轴完全被烧结体的材料围绕。根据一种实施方式，通道是烧结体内的穿孔或狭槽。
作为替代或补充方案，烧结体可以具有仅部分被烧结体的材料围绕的通道。根据这种实施方式，通道特别是可以构建为烧结体的一个或多个侧表面或外表面上的沟槽。
本发明的一种实施方式提出，至少一个通道构建为穿孔，优选构建为圆形或椭圆形的穿孔或狭槽。根据汽化器造型的应用或设计规格，可以设想穿孔、沟槽和狭槽的其他几何构型，例如具有多边形横截面，但在某些情况下制造这类构型可能更为复杂。
根据用途，烧结体可以具有不同的形状。基于烧结体的机械稳定性以及烧结过程后的机械加工、例如可能存在的磨削、切割或钻孔工序，可以通过烧结前的生坯形状来确定各个形状。
烧结体可以一体成型。另一种实施方式提出，烧结体由至少两个能彼此连接的单独部分构成。作为替代方案，烧结体的单独部分可以彼此分开，即，无需彼此间力接合、形状接合或材料接合也能例如用于汽化器中。
根据本发明的一种改进方案，烧结体构建为具有长度l的圆柱体。在这种实施方式中，通道平行或至少基本平行。在此情形下，通道中的一个由圆柱体的内侧表面形成。在下文中，该通道也称为第一通道。在此情形下，液体储存器具有至少一个另外的第二通道。
一种实施方式提出，液体储存器具有至少两个第二通道，优选至少三个第二通道，更优选至少四个第二通道。优选地，第二通道关于第一通道对称地布置。
根据一种实施方式，第二通道具有由烧结体的材料形成的封闭侧表面。
一种改进方案提出，第二通道不具有由烧结体的材料形成的封闭侧表面。借此，这些第二通道位于空心圆柱体的外侧表面上并沿其纵轴线具有开口。
优选地，这种改进方案的烧结体具有星形或星状的形状。这里，由第二通道的数目和横截面形状确定星形翼片的数目和形状。根据一种实施方式，烧结体具有2至20个、优选4至10个星形翼片。
在此情形下，第二通道可以具有圆形或椭圆形的横截面。作为替代方案，第二通道可以具有三角形或基本三角形的横截面。作为替代方案，第二通道也可以具有其他多边形形状。在空心圆柱体的周边区域内也可以具有螺旋状通道或环切槽形式的通道。根据结构、材料和/或制造，星形翼片的角或边可以构建为倒圆形或不具锐边。
这里，通道的侧表面包括由星形翼片形成的烧结体的两个侧面。这里，相应星形翼片的中线之间的角x为10°至180°，优选15°至90°，特别优选30°至60°。根据本发明的一种实施方式，由第二通道形成的星形翼片的截面自内向外减小。
在优选实施方式中，星形烧结体具有至少五个、更优选至少六个、最优选至少八个第二通道。角x在此优选为40°至75°。
对于烧结体的所有第二通道，角x皆相同。这样第二通道由此能对称地布置。但在多种实施方式中，第二通道也可以具有不同的角x和/或周边区域并未完全占满相同或不同角距的翼片。
根据另一种改进方案，烧结体以长方体形状存在。这里，通道可以平行或垂直于边长最长的长方体边定向。
一种实施方式提出长方体形烧结体，其通道平行或基本平行于边长最长的长方体边定位。通过这种布置，可以利用超长的通道实现液体储存器。
然而，如果通道垂直或基本垂直于边长最长的长方体边定向，则能获得许多通道长度较短的通道。
这时，通道可以构建为具有封闭侧表面的通道，即，通道位于长方体形烧结体的内部。这种实施方式中具有液体储存器的汽化器可以因长通道以及大汽化表面而具有很高的蒸汽效率。
作为替代或补充方案，烧结体可以具有开口通道。这里，例如第一通道与第二通道可以成角度布置。特别地，第一通道与第二通道可以彼此正交布置。通过一个或多个第二通道可以使烧结体通风。借此，烧结体的各个区域可以设有空气通道。
本发明的另一目的是一种用于热应用的汽化器单元，其包括根据本发明的作为液体储存器的烧结体。该汽化器特别适合应用于电子香烟、药物的给药装置或用于香料的加热蒸发器。此外，用于所谓的喷雾机时可以产生更大量的蒸汽。汽化器单元包括加热元件。在此情形下，加热元件优选直接布置在烧结体的表面上。
加热元件直接布置在烧结体上的优势在于，直接布置在液体储存器上的加热元件仅需较少的能量来进行汽化。这样就会保护例如电子香烟的电池。此外，可以实现更佳的温度控制。此外，直接接触在设计选择方面也十分有利，例如在电子香烟中。
此外，烧结体可以成型为使得汽化器能够适应于电子香烟的几何要求。而且，电子香烟可以有许多设计选择，其不再受限于汽化器的几何形状。因此，例如扁平的汽化器可以例如呈多边形或盘形。
此外，电子香烟可以具有更紧凑的构型，或者电子香烟内可用的额外空间能供其他功能使用。此外，可以经由加热元件的几何形状和尺寸影响加热功率。
一种实施方式提出，施加和/或涂覆金属箔、金属丝或优选导电涂层形式的加热元件。由于烧结体的高温稳定性，可以将其定位在非常靠近加热元件的位置。
当施加电压时，汽化器中的导电涂层产生高温，使得载液可以汽化，从汽化器的湿润表面脱附，并且供使用者吸入或释放到空间内。
根据本发明的一种改进方案提出导电涂层形式的加热元件，该加热元件与烧结体的表面连接，优选以材料接合的方式连接。这里，不仅多孔烧结体侧表面上的孔隙而且烧结体内部中的孔隙皆可设有导电涂层。这样就能在具有导电涂层的烧结体的整个体积上设置开口孔隙。结果，当向根据本发明的涂层烧结体施加电压时，电流流经烧结体的整个体积，这样就能在烧结体的整个体积中将其加热。因此，导电涂层沉积在烧结体的表面上并与烧结体的表面连接，其中导电涂层内衬孔隙，这些孔隙位于烧结体的内部，以便当至少部分或局部地电接触烧结体并且通有电流时，该电流至少部分地流经烧结体的内部并加热烧结体的内部。
借此，在本发明的该改进方案中，将烧结体的整个载流体积加热并在烧结体的整个体积中汽化待汽化的液体。借此，不仅局部在烧结体中形成其侧表面的表面上形成蒸汽，而且还在烧结体的内部形成蒸汽。导电涂层至少部分和/或局部地施加到烧结体的表面上并形成其多孔表面的至少一部分。
另外，在具有局部加热装置的汽化器中，例如仅在烧结体的侧表面上具有加热线圈或导电涂层，无需毛细传输到烧结体的表面。这会防止汽化器的干燥运转，否则毛细作用过小，进而局部过热。这有利于汽化器单元的使用寿命。此外，汽化器的局部过热会导致待汽化液体出现分解过程。这样可能存在的问题是，例如减少待汽化药物的活性成分含量。另外，分解产物还被使用者吸入，这可能造成健康风险。与此相比，使用这种汽化器就不存在这种风险。
导电涂层尤其可以是例如银、金、铂或铬等金属或者由金属氧化物形成。在本发明的一种实施方式中，金属氧化物是选自掺铟氧化锡(ITO)、掺铝氧化锌(AZO)、掺氟氧化锡(FTO)或掺锑氧化锡(ATO)的金属氧化物。特别有利的是，金属氧化物尤其由于在玻璃上的良好粘附性和待汽化液体在金属氧化物上的良好润湿性。此外，上述金属氧化物(特别是ITO)具有很高的化学稳定性和机械稳定性而难溶于水和醇，因此这些金属氧化物对待汽化液体的溶剂呈惰性。此外，上述金属氧化物在高达2000℃的温度下也稳定。优选地，涂层包含ITO和/或是ITO涂层。
根据一种实施方式，烧结体被构建为具有长度l和至少两个通道的空心圆柱体。通道平行于空心圆柱体或涂层烧结体的长度l延伸。
一种实施方式提出，涂层烧结体连接至电流源和/或电压源，使得电流从一个端侧经过圆柱体流到另一个端侧。这样就能在空心圆柱体的端侧发生电接触，并且可以例如通过与两个金属接触板机械接触(力接合方式)或通过熔焊或钎焊触点(材料接合方式)来发生电接触。在某些情况下，可以通过使用导电浆料来支持或制备电接触。为了改良与电触点的连接性，还可以在待电接触的烧结体部位上涂覆第二导电层，例如导电层和/或焊料层或浆料。
两个端侧彼此平行，因此电流均匀地流过圆柱体，从而在汽化器内产生均匀的加热功率。
通道用作液体从通道的侧表面溢出并汽化的汽化空间。可生产的蒸汽量取决于侧表面的大小并随着表面积增大而增加。
可以通过通道的直径以及通道的长度来调节吸入压力和流量。这样就能通过小直径和/或长通道实现高吸入压力。随着直径增大和通道长度缩短，体积流量也相应增加。
在只有一个布置于中心的通道的空心圆柱体中，该空心圆柱体的壁厚决定待汽化液体到逸出面的传输路径，从而也决定汽化器的效率。在此情形下，随着汽化器的壁厚增厚，到逸出面的传输路径就会增长，并且汽化器的效率下降。尤其是在大型汽化器中，存在相应很厚的壁厚，因此可能存在问题。
如果需要大量蒸汽和/或高体积流量，则在具有一个通道的空心圆柱体中，通常能够增大汽化器的体积和蒸汽的逸出面。但通道的侧表面(即空心圆柱体的内表面)增大，使吸入压力降低。这可能导致空心圆柱体内部有少量蒸汽与大量空气不利混合，这可能对待汽化液体的均匀释放产生不利影响。
汽化器延长同样引起蒸汽量增加，但还因为电阻延长而使电功率降低。
因此，根据本发明的汽化器具有至少两个通道。根据一种实施方式，涂层空心圆柱体具有至少一个第一通道和至少一个第二通道，它们具有封闭的侧表面。通道就位于烧结体内并在空心圆柱体的端侧上具有开口。优选地，空心圆柱体的内侧表面由第一通道形成。借此，第一通道优选形成空心圆柱体的中心。
第二通道优选相对于第一通道对称或至少基本对称地布置。与只有一个通道的相应圆柱体相比，通过第二通道增大汽化表面，而不必增加空心圆柱体的总直径。据此，液体的输送路径保持很短，这样附加的通道就不会对汽化器的效率产生不利影响。确切而言，附加的通道缩短液体从通道的外侧表面到外壳表面的传输路径。由此增加蒸汽逸出量，进而降低汽化器的效率并减少能量消耗。
此外，不必增大圆柱体的长度，因此汽化器的比电功率保持不变。吸入压力可以通过通道数目和通道直径来调节。
另一种实施方式提供汽化器的不同电接触。这里，电极或电触点(例如正极)定位于第一通道中，而圆柱体的外侧表面则形成另一电极(例如加热元件的负极)。当与第一通道中的正极电接触时，电流从圆柱体的中心流向外部。第二通道继续充当蒸汽的逸出部位。根据一种改进方案，烧结体可以另外至少在部分表面上具有第二导电层，用于改良接触。
在负极定位在外侧表面时，有利的是，壳体通常与电流源或电压源的负极连接，因此涂层烧结体接触汽化器的壳体。因此，无需电绝缘层，这有别于通过端侧的电接触。
特别是在电子香烟中，在壳体与加热元件(即涂层汽化器)之间，使用由电绝缘材料制成的中间层作为电绝缘层，所述电绝缘材料例如非织造材料或纤维材料，如棉花(Baumwolle)、玻璃棉(Glaswolle)、纤维素(Cellulose)或绒(Wolle)。但这在形状上并不稳定，从而可能存在加热元件与壳体的无意接触。当使用非常大型的加热元件时，情况更是如此。在端侧接触的圆柱体的情况下，加热元件与壳体的接触导致短路。
借此，如上所述利用从圆柱体内部到外侧表面的电流进行电接触特别适用于具有大型加热元件的汽化器。
这种接触的另一优势在于，加热元件中的电流与圆柱体的长度无关。借此，可以通过延长圆柱体来增大汽化体积，而不会由此增大比电阻。从而即使在空心体延长的情况下，比热功率也保持恒定。这样就能提供小直径且高蒸汽产率的极长汽化器。
在上述电接触中，比热功率与汽化器的直径成反比。例如汽化器用于电子香烟时具有小直径，这种汽化器在该接触中具有极高的加热功率。加热功率又可以由导电涂层的厚度来确定并与层厚成正比。用于电子香烟的小型汽化器的典型加热功率在8至80W的范围内，这样其仅需相对较薄的导电涂层。特别是，当使用如ITO的价格高的涂层材料时，这就具备经济优势。
通过将电极或者电连接件或电触点以及特别是正极中的一个定位于第一通道中来进行电接触的另一优势在于，可以导向涂层烧结体内的电流。借此，有别于在圆柱体的端侧与端侧接触，电流也可不均匀分布。
这时，特别是可以通过第二通道的位置和第二通道的横截面形状来导向电流。同样通过定位第二电极、例如负极，可以在空间上导向电流。
在仅具有第一通道而没有其他通道并且由圆柱体的整个外侧表面形成负极的圆柱体中，从内向外的电流在各个方向上相同。通常，汽化器中的电流强度以及加热功率自内向外减小。但反向功率分布(即加热功率自内向外增大)则更有利于汽化。原因是，需要更多的液体在外部流动，进而外部区域中需要更高的汽化热。
例如，实现这一点的具体方式，将负极仅定位在圆柱体的外侧表面与第二通道相距较短距离的区域内。这就使得烧结体在第二通道周围区域内的电流以及加热功率具有最大强度。
将加热功率集中到第二通道周围区域的优势在于，此处需要更高的加热功率来进行大量汽化。在此情形下，涂层烧结体的其余区域具有较低的温度。
除了定位负极外，第二通道的横截面形状还会对涂层烧结体中的电流强度分布产生影响。因此，在负极方向上具有细长或椭圆形横截面的通道同样引起电流集中到邻接第二通道的烧结体区域内。
一种改进方案提出，第二通道仅部分地被烧结体的材料围绕。借此，第二通道不具有任何封闭的侧表面，而是在至少一侧开口。优选地，第二通道具有朝向圆柱体的中心渐细的横截面形状。在这种实施方式中，第二通道就会在烧结体的外侧表面的方向上变宽。
就电流在烧结体中的流向而言，特别有利的是，第二通道具有V形或基本V形的横截面。这里，V形横截面尤指三角形或基本三角形的横截面。开口通道的两侧由烧结体的材料形成。由相应两个星形翼片的中线形成的角x优选小于45°。
根据本发明的一种改进方案，该角x在30°至60°的范围内。
根据这些星形翼片的数目、定位和横截面，烧结体就能具有星形或部分星形的横截面形状。在此情形下，每两个第二通道形成一个星形翼片。特别有利的是，烧结体具有至少4个、优选至少6个、特别优选至少8个第二通道。
在本发明的一种实施方式中，选择第二通道的横截面，使得星形翼片的截面面积随着距第一通道的距离而减小。
在星形加热元件中，就加热功率在加热元件内的空间分布而言，特别有利的是，将一个电极(例如正极)定位到中央的第一通道中。在这种实施方式中，可选地，将另一电极定位在这些第二通道中的每第二个第二通道处，使得相应的第二通道在空间上被该另一电极封闭。这样通道就具有封闭的侧表面。优选地，正极定位于第一通道中。在该实施例中，相应通道的侧表面的一部分由涂层烧结体的材料形成且一部分由负极的材料形成。由此产生的封闭的第二通道就在空间上与液体容器中的液体分隔并用作汽化室。开口的第二通道使得烧结体与液体大表面接触。这种实施方式能够使得液体通过涂层烧结体快速吸收，并且通过大蒸汽逸出面快速释放，从而相应的汽化器具有很高的效率。通过定位电极，还将加热功率集中到星形翼片中。其优势在于，汽化室附近的加热功率最大。
本发明的一种改进方案提出，汽化器具有至少一个第三通道。第三通道横向于、优选至少垂直于第一通道延伸穿过烧结体，并且该第三通道的直径或横截面积优选小于第一通道和第二通道的直径或横横截面积。特别是，第三通道用作液体储存器中的流体入口。第三通道可以特别是构建成狭槽形或圆形。通过第三通道，改良了液体吸收以及将液体转移到汽化器中。这里，第三通道优选不与任何第一通道和第二通道连接并朝向汽化空间封闭。
根据本发明的改进方案，汽化器可以具有由不同电极形成的多个加热区。这些电极可以单独电连接，从而可以单独控制加热区。因此，各个加热区可以在不同的加热功率下操作。在加热区的布置中，例如在圆柱体形状的汽化器的外侧表面的不同位置处，可以在汽化器中实现温度梯度。此外，通过有针对性地接通或断开各个加热区来进行控制，即，能够增大或减小加热功率，从而增加活性成分的蒸汽量或剂量。
根据本发明的另一种改进方案，涂层烧结体是长方体形或至少基本长方体形或者具有多边形横截面。该长方体具有边a、b和c，并且这些通道平行于边a。这些通道具有由涂层烧结体的材料形成的封闭侧表面。这些就是封闭的通道。通道可以平行或垂直于边长最长的长方体边进行定向。
一种实施方式提出长方体形的涂层烧结体，其通道平行或基本平行于边长最长的长方体边进行定位。通过这种布置，可以利用超长的通道实现液体储存器。
另一方面，如果通道垂直或基本垂直于边长最长的长方体边定向，则能获得许多通道长度较短的通道。
这时，通道可以构建为具有封闭侧表面的通道，即，通道位于长方体形汽化器的内部。这种实施方式中具有液体储存器的汽化器可以因长通道以及大汽化表面而具有很高的蒸汽产率。
作为替代或补充方案，涂覆烧结体可以具有开口通道。这里，例如第一通道与第二通道可以成角度布置。特别地，第一通道与第二通道可以彼此正交布置。借此，烧结体的各个区域可以设有空气通道。
可以通过长方体的两个平行于通道延伸的相对侧面进行电接触。因此，这两个侧面就用作正极或负极。
作为替代方案，长方体的两个相对侧面用作负极。在这种实施方式中，正极位于烧结体内。通道用作汽化室并优选与第一通道等距布置。
另一种实施方式提供一种涂层烧结体，其通道具有封闭的侧表面，并且该侧表面由涂层烧结体的材料形成。极触点定位成当施加电压时，烧结体中的电流局部限制到烧结体中具有通道的那些区域。其优势在于，加热功率能集中到发生汽化的区域中，而烧结体的其余区域则具有较低的温度。通过触点在烧结体上或烧结体中的位置，烧结体中就能产生具有更高加热功率并因此具有温度更高的区域，从而优选在此进行汽化。这里优选为烧结体的通道，这些通道提供很大的蒸汽逸出面。烧结体的其他区域不被加热或者仅微弱或较弱地加热。这些区域充当储液区域。这样就能在材料接合的烧结体中实现液体储存器和汽化器。相应的汽化器组合不但构型紧凑，而且还能防漏。
通道可以围绕汽化器区域布置。在优选实施方式中，烧结体具有至少四个通道。这些通道在烧结体中布置成至少两排，其中极触点定位成使得电流流经烧结体围绕通道的区域，并且这两排通道之间的区域内不存在电流或仅存在弱电流，其中仅在烧结体的载流区域内发生汽化。作为替代方案，通道可以围绕汽化器区域呈环形布置。
本发明的一种改进方案提供一种烧结体，其中仅在通道周围的区域设有导电涂层。借此，仅涂层区域导电并可加热，而烧结体的其余区域用作储液区域。
附图说明
下面结合附图和实施例详细说明本发明。在附图中：
图1示出电子香烟的汽化器单元的示意图；
图2示出烧结体用作液体储存器的实施例的示意图；
图3示出汽化器具有圆柱形烧结体的实施例的示意图；
图4和图5示出具有星形烧结体的其他实施例；
图6和6a示出电子香烟中的长方体形汽化器的示意图；
图7示出烧结体的另一实施例；
图8示出图7所示的烧结体用作电子香烟中的汽化装置的组成部分；
图9至图12示出具有不同电接触的长方体汽化器；
图13和图14示出具有多个加热区的本发明的改进方案；
图15示出星形液体储存器的两个翼片之间的张角；以及
图16示出图14所示实施方式的变型方案。
具体实施方式
图1示出具有汽化器1的电子香烟的汽化器头22的示意性结构。这里，汽化器1构建为具有通道的圆柱体并与待汽化的液体2在接触。通道构建为穿孔，即构建为包围(umschlossener)的通道。通过与两个由金属制成的接触板接触或者通过与线材焊接，形成与电源的电接触。在焊接期间，除锡焊料之外，端面上例如由银浆制成的薄银层也有助于电线和汽化器之间的稳定接触。这些表面彼此平行，因此电流均匀地流过圆柱体并在整个汽化器中产生均匀的加热功率。当将汽化器1安装到汽化室5中时，其直径应等于标准螺线/芯体的长度(5至7mm)，以便汽化器良好地接触绝缘棉4。在此情形下，通过吸入期间的吸入压力和毛细吸力，将液体经由绝缘棉与汽化器间的接触面(圆柱体的外侧表面)吸入并送出汽化器。通过棉层4，实现汽化器1与壳体11的电绝缘。汽化器的通道充当汽化区。产生的蒸汽可以供使用者通过吸嘴6吸入。每当通电时，汽化器都受热，汽化储存在其体内的液体量被并补充液体。蒸汽剂量可以通过汽化器的大小和孔隙率来调节。借此，汽化器1通过储存液体形成根据本发明的液体储存器100。
图2示出根据本发明的烧结体7的实施方式的示意图。该烧结体构建为具有附加通道的空心圆柱体。这里，第一通道8形成空心圆柱体的内侧表面。第二通道9围绕第一通道8布置，优选对称或均匀分布。这些通道是封闭的通道，即它们具有由烧结体的材料形成的封闭侧表面。通过设置有导电涂层(未示出)，烧结体可以用作汽化器中的加热元件。在此，通过这些通道，增大逸出面的大小并同时减小液体从外侧表面流到通道9的传输路径。
吸入压力可以通过穿孔的数目和直径来任意设定。明显更短的传输路径会增加蒸汽的逸出量，这样就能提高效率。降低了能源消耗。
图3示出具有涂覆导电层的烧结体70的汽化器1，其中发生自内向外的电接触。为此，第一通道8充当正极。第二通道9绕第一通道8对称地布置并且具有椭圆形横截面。负极在空间上界定于第二通道9周围的区域。由箭头10表示电流。通过第二通道9并根据负极的位置，电流不再均匀流动。在所示的负极定位中，电流10围绕第二通道9的侧表面具有最大强度，从而在此具有最大加热功率。通过这种电极的几何形状和定位，可以有针对性地影响功率分布，进而影响汽化。第二通道9周围的加热功率通常略高于汽化器的其余区域，因为那里的高度汽化需要更多的能量。在此情形下，该设计中的其他区域较冷。
附加地，涂层烧结体70还具有第三通道13。该第三通道呈狭槽状并用来将液体供应到烧结体的内部区域。因此，可以更好地将待汽化的液体12吸收到由汽化器1形成的液体储存器100中。
图4和图5示出具有星形汽化器的实施例。这里，烧结体具有第一通道8，该第一通道8形成空心圆柱体的内侧表面并容纳正极。第二通道9a、9b具有V形轮廓并相对于烧结体是开口通道，即这些第二通道具有由烧结体的材料形成的不连续侧表面，而具有开口纵向侧或侧向开口。第二通道的横截面形状使涂层烧结体70呈现星形，具有星形翼片70a。星形翼片70a的截面向外减小。替代地，每个第二通道与负极14连接，使得负极14形成相应第二通道的侧表面的一部分，以便该通道具有封闭的侧表面，该侧表面部分地由烧结体70的材料形成且部分地由负极14形成。这样，负极14遮护相应的通道9b，在空间上免受待汽化液体影响。
这样通道9b就是汽化区。通过将电触点的定位与第二通道9a的横截面形状相结合，可以集中汽化器的翼片70a中的加热功率。
通道9a具有开口的V形轮廓，因此能够与液体12大面积接触。借此，图4和图5所示的汽化器既具有很大的液体接触面又具有很大的蒸汽逸出面。这样就能快速吸收和快速释放，因此显著提高汽化器的效率。
在图5所示的汽化器中，通过负触点的大小和位置减小朝向液体容器的开口的大小，使得汽化室中存在最小的液体压力，这样就能尽量减小液体泄漏的风险。
图6示出电子香烟30的汽化器头22，其具有长方体70形状的汽化器1。在电子香烟中，长方体形或块状汽化器的典型尺寸为：尺寸B×H×L＝5×5×(3至5)mm3。在图6所示的汽化器中，长度L大于宽度B。
在此情形下，根据本发明的长方体形汽化器1的形状和大小可以配合设计，使其精确地装配入标准芯体的位置，这样通过简便地更换部件就能替换原先使用的带加热线圈的芯体。在电子烟和汽化室中装配汽化器1，使得汽化器的侧面接触棉层(带液体)13并自此吸收来自棉的液体12。液体12被输送到中心，当电子烟通电时，在此加热并汽化液体12。
图6a中示出与触点或极点+Pol和-Pol的电接触。可以使用金属板或焊接金属丝作为触点。为了改良电接触，可以使用锡焊料、银浆薄层或其他金属涂层，例如采用第二导电涂层的形式。蒸汽的逸出面则是通道8的侧表面。
图7示出具有第一通道8和第二通道9的长方体70形式的涂层烧结体1。通道8、9是开口通道并具有U形的横截面形状。这里，第一通道8与第二通道9正交。由此，涂层烧结体7获得具有空气通道的底脚72。当通电流时，电流集中在底脚中并在此产生最大的加热功率。通过通道8、9，在该区域中提供较大的蒸汽逸出面。此外，空气通道用作隔热部并将热量留存在汽化器中。
烧结体7用于汽化器时位于液体容器附近的区域不具有任何通道。这使得烧结体的这一部分更加密实。其优势在于，烧结体能实现密封功能并能防止液体泄漏。此外，该区域因结构密实而具有良好的隔热性。因该区域的横截面更大，故其中的电流分布和加热功率相应下降。
图8示出图7所示的汽化器在电子香烟30中的用途。这里，汽化器70位于液体容器12的正下方。该汽化器用作液体容器12的封盖。液体流通过容器23底部的小开口流入汽化器。通过汽化器的密封功能，有利于流入汽化器而防止液体泄漏。
图9至图12示出具有不同电子接触的长方体形汽化器，并表明通过定位极触点来控制汽化器内的电流。
图9和图10所示的汽化器在全部区域内皆具有相同的导电涂层。但电流优选仅流入汽化区域24。储液区域25保持冷却，使得这些区域中的液体不会汽化，而能得以储存。
在下述优化方案中，通过定位极触点来控制电流。尽管全部区域皆具有相同的涂层，但电流仅流入汽化区域。储液区域保持冷却。液体不会在此汽化，而能在此之间储存。这样就能在一个多孔体中进行储液和汽化。在此情形下，两个区域可以通过用于蒸汽逸出的通道8部分地彼此分开。
图11和图12示出仅部分烧结体设有导电涂层(区域70)的实施方式。据此，只有区域70导电并可加热。外侧区域7保持冷却并用作液体储存器和隔热部。
图13示出本发明的改进方案，其中具有由负极140、141和142形成的多个加热区。这里，烧结体7涂覆有导电涂层并构建为空心圆柱体的形式。第一通道8由空心圆柱体的内侧表面形成。正极150位于此第一通道中，而第二通道9可用作汽化室。
负极140、141和142可以彼此分开通电流。举例而言，这样在操作期间就能首先仅向一个负极通电流。随后再加热烧结体的相应邻接区域。举例而言，如果在操作期间需要更高的加热功率，则同样还能向额外的负极通电流。
作为替代方案，也可以向全部负极140、141和142通电流，从而施加不同的电压。这样就能在各个负极140、141、142产生不同的加热功率。举例而言，这可以用来在汽化器内产生加热功率的梯度。
图14示出图13所示的本发明改进方案的另一种实施方式。这里，长方体形状的汽化器7具有通道8。正极151和152或负极143和144分别位于长方体的相对两侧上。而且，各个电极可以分别通有电流。
图15示出具有第一通道8和第二通道9的星形汽化器的示意图。第二通道9是开口通道并由相邻星形翼片的侧面形成。角x 27表示相应星形翼片的中线之间的角度并与星形翼片的数目相关联。如图15所示，通道9可以具有锐角并因此具有V形轮廓。在此情形下，第二通道的轮廓也可以呈倒圆形。
图16示出图14所示实施方式的变型方案。在图16的实施方式中，第一通道8在一侧开口，或者更一般地，一个或多个第一通道8具有封闭通道通路的终端80。终端80可以布置在烧结体的一个端侧上，或者如右侧所示的通道，该终端布置在通道8在端侧处的开口之间。

Claims (26)

1.一种液体储存器，其包括由玻璃或玻璃陶瓷制成的烧结体(7)，其中所述烧结体(7)的开口孔隙率在10％至90％的范围内，并且所述烧结体(7)形成具有至少两个通道(8)的成型体，
其中所述通道(8)完全或部分地被所述烧结体(7)的材料围绕。
2.根据权利要求1所述的液体储存器，其中，至少一个通道(7)构建为穿孔，优选构建为圆形、椭圆形或多边形穿孔，或者构建为狭槽；
或者其中，所述成型体具有长度l，并且所述通道延伸经过所述成型体的整个长度l。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的液体储存器，其中，所述烧结体(7)构建为具有长度l的圆柱体，并且至少一个通道基本上平行于所述圆柱体的长度l延伸；
优选地，其中，所述烧结体(7)具有第一通道(8)和至少一个第二通道(9)，其中所述第一通道(8)沿其长度lk完全被所述烧结体(7)的材料围绕并优选位于所述圆柱体的中间。
4.根据权利要求1或2所述的液体储存器，其中，所述烧结体(7)构建为长方体，并且所述通道(8)平行于其一边延伸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的液体储存器，其中，所述烧结体(7)具有至少两个第二通道(9)，并且所述第二通道(9)相对于所述第一通道(8)的位置对称或至少基本对称地布置。
6.根据权利要求3至4中任一项所述的液体储存器，其中，所述第二通道(9)完全被所述烧结体(7)的材料围绕并优选具有圆形、椭圆形或多边形的横截面；
或者其中，所述第二通道(9)仅部分地被所述烧结体(7)的材料围绕，使得所述第二通道具有开口的纵向侧。
7.根据权利要求6所述的液体储存器，其中，所述第二通道具有V形或基本V形的横截面，并且所述通道的两侧由所述烧结体(7)的材料形成，并且由所述烧结体(7)的材料形成的材料中线之间的角x优选在小于或等于180°、优选小于或等于90°的范围内和/或在15°至90°的范围内、更优选在30°至45°的范围内，并且/或者所述液体储存器具有星形的形状。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的液体储存器，其中，所述烧结体的开口孔隙率在50％至80％的范围内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的液体储存器，其中，所述烧结体的孔径在1至5000μm的范围内，优选在50至1000μm的范围内，更优选在100至800μm的范围内，最优选在200至600μm的范围内。
10.一种用于热应用、特别是应用于电子香烟和/或药物的给药装置和/或香料的加热蒸发器的汽化器(1)，包括作为液体储存器的根据权利要求1至8中任一项所述的烧结体(7)和加热元件。
11.根据权利要求10所述的汽化器(1)，其中，所述加热元件(26)直接布置在烧结体表面上或布置在所述烧结体的部位或表面上；
优选地，其中，所述加热元件以金属箔、金属丝或导电涂层的形式布置在所述烧结体上。
12.根据权利要求10所述的汽化器(1)，其中，所述加热元件以导电涂层的形式存在，其中所述导电涂层与通过开口孔隙形成的烧结体表面连接，所述导电涂层是所述汽化器(1)的加热装置的组成部分，其中所述导电涂层沉积在所述烧结体(7)的表面上并与所述烧结体(7)的表面连接，其中所述导电涂层内衬孔隙，这些孔隙位于所述烧结体的内部，以便当所述烧结体电接触并通电流时，该电流至少部分地流过所述烧结体的内部并加热所述烧结体的内部。
13.根据权利要求11所述的汽化器(1)，其中，所述烧结体构建为具有长度l的圆柱体，并且所述通道平行于所述圆柱体的长度l延伸；
优选地，其中，所述圆柱体具有至少一个第一通道和第二通道，其中所述第一通道完全被所述烧结体的材料围绕；
优选地，其中，所述第一通道形成所述圆柱体的中心，并且/或者所述第二通道相对于所述第一通道对称或至少基本对称地布置。
14.根据权利要求13所述的汽化器(1)，其中，所述第二通道完全被所述烧结体的材料围绕并优选具有圆形或椭圆形的横截面。
15.根据权利要求14所述的汽化器(1)，其中，所述导电涂层与通过开口孔隙形成的烧结体表面连接，并且所述导电涂层是所述汽化器的加热装置的组成部分，其中所述导电涂层沉积在所述烧结体的表面上并与所述烧结体的表面连接，其中所述导电涂层内衬孔隙，这些孔隙位于所述烧结体的内部，以便当所述烧结体电接触并施有电流时，该电流至少部分地流过所述烧结体的内部并加热所述烧结体的内部，其中发生电接触，使得由所述第一通道形成的表面构成所述加热元件的电极、优选正极，并且所述圆柱体的外侧表面构成所述加热元件的另一电极、优选所述加热元件的负极；
优选地，其中，所述烧结体具有至少两个、优选至少四个第二通道，并且/或者所述第二通道优选具有圆形或椭圆形横截面。
16.根据权利要求15所述的汽化器(1)，其中，除所述第一通道(8)和所述第二通道(9)之外，所述烧结体还具有至少一个第三通道(13)，其中所述第三通道(13)完全被所述烧结体(7)的材料围绕并横向地、优选垂直地延伸穿过所述圆柱体，并且所述第二通道和所述第三通道用作所述液体储存器中的流体入口；
优选地，其中，所述第三通道(13)的直径小于所述第一通道(8)的直径。
17.根据权利要求15至16中任一项所述的汽化器，其中，所述第二通道(9)仅部分地被所述烧结体(7)的材料围绕，以便所述第二通道(9)具有开口侧，且其中所述第二通道(9)优选具有三角形或基本三角形的横截面，并且所述通道两侧由所述烧结体(7)的材料形成，并且由所述烧结体的材料形成的材料中线之间的角x优选在小于或等于180°、优选在小于或等于90°的范围内和/或在15°至90°的范围内、更优选在30°至45°的范围内，并且/或者所述汽化器具有星形的形状；
优选地，其中，所述烧结体呈星形，其中每两个第二通道形成一个星形翼片，并且所述第二通道的形状这样构建，使得由所述第二通道形成的星形翼片的截面随着距所述第一通道的距离而减小。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的汽化器，其中，所述汽化器具有电触点，并且所述电触点优选包括第二导电涂层。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的汽化器，其中，所述烧结体(7)以圆柱形的形状存在，并且所述电触点设置在所述圆柱体的端侧。
20.根据权利要求12所述的汽化器，其中，所述烧结体构建成长方体形状或至少基本长方体形状，其中所述通道平行于所述长方体的一边延伸，且其中所述通道完全被所述烧结体(7)的材料围绕；
优选地，其中，所述长方体的平行于所述通道延伸的两个相对侧面用作电极；
或优选地，其中，所述长方体的两个相对侧面用作一个电极，而另一电极位于所述烧结体(7)内，并且所述通道优选到所述电极等距布置。
21.根据权利要求12所述的汽化器，其中，所述烧结体构建为长方体或圆柱体，其中所述通道完全被所述烧结体的材料围绕，其中极触点定位成在施加电压时，所述烧结体中的电流局部地限制在具有所述通道的烧结体区域；
优选地，其中，所述烧结体具有在所述烧结体中布置成至少两排的至少四个通道，其中所述极触点定位成使得电流流经所述烧结体的围绕所述通道的区域，并且两排通道之间的区域内不存在电流或仅存在弱电流，其中仅在所述烧结体的载流区域内发生汽化。
22.根据权利要求15至21中任一项所述的汽化器，其中，所述汽化器(1)具有至少两个加热区，各个加热区经由相应两个电极接触，且其中各个加热区中的电流优选能彼此分开地切换。
23.一种根据权利要求10至22中任一项所述的汽化器在电子香烟(30)、吸入器或者蒸汽机、汽雾机或喷雾机中的用途。
24.一种汽化器头(22)，其包括壳体(11)中的根据权利要求1至9中任一项所述的液体储存器(100)或根据权利要求10至22中任一项所述的汽化器(1)以及用于连接烧结体的电触点。
25.一种根据权利要求1至9中任一项所述的液体储存器(100)在电子香烟(30)、吸入器或喷雾机中的用途。
26.一种汽化器头(22)，其包括壳体(11)中的根据前述权利要求中任一项所述的烧结体以及用于连接所述烧结体的电触点。
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