CN111053300A - 电磁感应涡流加热的电子烟油雾化器及电子烟 - Google Patents

Abstract

一种电磁感应涡流加热的电子烟油雾化器及电子烟，该电子烟油雾化器包括底座，其底部设有通孔；设置在底座上的电磁感应单元，其内部设有雾化空腔；设置于雾化空腔内的多孔金属发热体和导油结构，导油结构设置在多孔金属发热体和雾化空腔侧壁之间；所述多孔金属发热体和电磁感应单元作用发热后加热导油结构中的烟油产生雾化效果。本发明的多孔金属发热体、导油结构、烟油仓组成的一个整体结构，采用了非接触式是的电磁感应加热原理，解决了现有技术加热电路或发热雾化器必须要和电子烟电路进行电气硬连接，而导致的电极氧化、受到腐蚀而造成的接触不良的隐患，导致产品体验度差的问题。

Description

电磁感应涡流加热的电子烟油雾化器及电子烟

技术领域

本发明属于电子烟领域，具体涉及一种电磁感应涡流加热的电子烟油雾化器及电子烟。

背景技术

自2003年韩力发明电子烟以来，电子烟经历了三代改进。电子烟内的核心部件雾化器结构也在不断改进，类似于电子烟心脏地位的雾化芯同样经历了三次迭代，最早是玻纤绳，后来出现了棉芯，再后来是微孔陶瓷芯(孔径大小约10um-60um之间)。这三种材料都可以吸附烟油，然后通过发热部件加热后雾化。目前是市场上售卖的电子烟基本上采用棉芯和微孔陶瓷芯。而发热部件也由传统电阻丝和厚膜印刷电路主导。棉芯雾化器是单丝发热或多股同型号发热丝缠绕在棉芯上制得。而微孔陶瓷芯雾化器是在微孔陶瓷的表面采用厚膜印刷工艺、或者在微孔陶瓷体浅表面埋入(金属发热丝、金属薄片制成的发热电路)而形成电子烟发热电路。

发热部件不管是传统的发热丝还是厚膜印刷的发热电路，与烟油的接触面积都比较小。工作时发热部件是靠电流驱动发热，温度升高非常快，迅速超过烟油的沸点，由于莱顿弗罗斯特效应(莱顿弗罗斯特效应是指当液体在接触一块远超其沸点的物件上，液体表面产生出一层有隔热作用的蒸气，令液体沸腾的速度大大减慢的现象。)会迅速使发热部件和烟油接触的微局部温度升高，发烟。而由于发热部件和导油部件接触面积小，供油不充分容易造成温度过高引发糊芯问题，而一旦烟油被烧焦，会产生有毒成分。再者，发热电路是实心体，电子烟油只能在外边面接触到发热电路，通电后发热体迅速升温，快速雾化电子烟油，经过毛细作用供油速度远小于雾化所消耗的烟油，发热体不能有效的雾化降温，只能将多出的热量向导油部件扩散，导致形成了在以实际温度远高于电子烟油所需雾化温度的发热体为热源中心向外扩散的热力梯度，造成大部分热量扩散到导油部件、烟油、容器壁等无效作用体上，整体热效率低下。另外，烟油蒸发雾化和烟油裂解是一对竞争热量的过程。当烟油供给不足，发热电路累计热量产生过高温，会使电子烟烟油中的丙二醇、甘油等物质裂解产生有害物质。

目前陶瓷雾化芯采用的单一材质的多孔、微孔绝缘陶瓷整体强度低，稍微施加压力即会开裂、碎掉。轻轻刮擦还会掉粉，在加热过程中，其材质可能会产生微颗粒，一旦被人体吸入，对身体可能会有潜在危害。多孔陶瓷的造孔烧结工艺不能完全有效的控制导油微孔直径及分布密度。经过多次吸食后，在发热电路的高温加热下使电子烟烟油中的碳氢化合物裂解产生有害物质，或者烧焦碳化堵塞微孔而形成盲孔。最终导致雾化时烟油流道不畅，而形成“糊弹”，改变口感。

而棉芯电子烟雾化器，是单股或多股电阻丝缠绕在导油棉芯上。工作时，电阻丝发热，热量传递给导油棉中的烟油加热蒸发雾化。功率不适当时普遍存在烟油接触到过热的电阻丝会出现炸油，影响口感或烫嘴，电阻丝接触的导油棉存在有烧焦的现象。

市场上一次性电子烟普遍存在漏油现象，添加外套钳形玻纤管，可有效阻止烟油漏到中心玻纤管，从而很好的防止将烟油吸到人嘴里。但是玻纤管组成是玻璃纤维，玻璃纤维长时间在高温蒸汽中会脆化，产生有害物质，对人体的危害存在不确定性。

要解决现有雾化芯雾化效率和“糊弹”问题，必须要从发热体材料设计和供油储油方案入手。

现在市场上的电子烟雾化器的发热电路都是依附于微孔陶瓷、有机纤维、无机纤维等非导体的多孔材料之上，需要由这些多孔材料完成存储烟油，并经过材料内部的微孔产生的毛细力向雾化烟油的发热体工作区域输送烟油。

因为金属发热丝、金属薄片或厚膜印刷电路制成的发热电路都是实心发热体，发热体的比表面积小，仅仅在发热电路最外表面与烟油接触，在微观角度看，发热电路体内部都没有与电子烟油充分接触，并且在外表面发热体接触烟油面积小，工作时所产生的大部分热量会传导到多孔材料之上，再由多孔材料发热雾化烟油，热量经过了2次传递，损失了大部分，产生较多的无用功，导致雾化效率低。

目前微孔陶瓷芯所采用的微孔陶瓷烧结温度低，力学强度不高，在雾化器工作的冷热温度冲击下，其材质会变脆可能会产生微颗粒，一旦被人体吸入，对身体产生潜在危害。

棉芯雾化器的棉芯人工揉捏，棉芯大小和发热丝缠绕的松紧对导油速率影响很大，质量一致性不好控制。在既定功率下，要使雾化器的导油速率和发热雾化速率达到均衡，不产生干烧或炸油就比较困难。

结合现有的电磁感应加热不燃烧烟具结构，和多孔金属雾化电子烟油的高效率的优势，我们针对性的设计出了在一种电磁感应加热方案可以实现：既可以雾化烟油型电子烟产品、也可以做加热不燃烧电子雾化的专利方案，这是目前市场前所未有的设计。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种电磁感应涡流加热的电子烟油雾化器及电子烟，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种电磁感应涡流加热的电子烟油雾化器，包括：

底座，其底部设有通孔；

设置在底座上的电磁感应单元，其内部设有雾化空腔；以及

设置于雾化空腔内的多孔金属发热体和导油结构，导油结构设置在多孔金属发热体和雾化空腔侧壁之间；所述多孔金属发热体和电磁感应单元作用发热后加热导油结构中的烟油产生雾化效果。

作为本发明的另一个方面，提供了一种电子烟，内含有如上所述的电子烟油雾化器。

基于上述技术方案可知，本发明的电磁感应涡流加热的电子烟油雾化器及电子烟相对于现有技术至少具有以下优势之一：

(1)本发明的多孔金属发热体、导油结构、烟油仓组成的一个整体结构，采用了非接触式是的电磁感应加热原理，解决了现有技术加热电路或发热雾化器必须要和电子烟电路进行电气硬连接，而导致的电极氧化、受到腐蚀而造成的接触不良的隐患，导致产品体验度差的问题；

(2)本发明的多孔金属发热体、导油结构是一个整体结构，属于一次性即抛型设计，不存在长时间使用残留炭黑、焦油等影响口感物质的问题。

附图说明

图1为本发明实施例中电子烟的结构示意图。

附图标记说明：

1-底座；2-电磁感应单元；3-电磁感应线圈；4-多孔金属发热体；5-导油结构；6-烟道空腔；7-烟油仓；8-烟道；9-导烟结构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明公开了一种电子烟油雾化器，包括：

底座，其底部设有通孔；

设置在底座上的电磁感应单元，其内部设有雾化空腔；以及

设置于雾化空腔内的多孔金属发热体和导油结构，导油结构设置在多孔金属发热体和雾化空腔侧壁之间；所述多孔金属发热体和电磁感应单元作用发热后加热导油结构中的烟油产生雾化效果。

在本发明的一些实施例中，所述多孔金属发热体和导油结构为一体成型结构；

在本发明的一些实施例中，所述多孔金属发热体采用的材料包括多孔金属纤维毡。

在本发明的一些实施例中，所述多孔金属发热体中间设有用于排出烟雾的烟道空腔；

在本发明的一些实施例中，所述多孔金属发热体的结构为管状。

在本发明的一些实施例中，所述导油结构为管状，所述导油结构套装在多孔金属发热体上。

在本发明的一些实施例中，所述电磁感应单元的侧壁形状包括管状或杯状。

在本发明的一些实施例中，所述电磁感应单元包括外壁和环设于外壁内部的一个或多个电磁线圈。

在本发明的一些实施例中，每个所述电磁线圈单独与电路连接，实现分段加热和输出功率控制。

在本发明的一些实施例中，所述电磁线圈沿所述雾化空腔周向环绕分布。

本发明还公开了一种电子烟，内含有如上所述的电子烟油雾化器。

在本发明的一些实施例中，所述电子烟还包括烟油仓和烟道，所述烟油仓与导油结构连接，所述烟道与烟道空腔连通；

在本发明的一些实施例中，所述电子烟还包括便于烟雾输出的导烟结构，所述导烟结构与烟道和烟道空腔连接；

在本发明的一些实施例中，所述金属发热体、导油结构烟油仓为一体成型结构。

以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示为本实施例的电子烟结构，包括电子烟油雾化器、烟油仓7、烟道8，所述电子烟雾化器包括底座1、电磁感应单元2、多孔金属发热体4、导油结构5、烟道空腔6。

底座1是陶瓷材料或耐高温塑料，但不限于陶瓷材料、只要耐高温、耐温度冲击、耐化学腐蚀、符合食品接触的硬质可加工绝缘材料都适用。

所述的电磁感应单元2是陶瓷管状或杯状，陶瓷管状或杯状壁内固封着一个或多个电磁感应线圈3，电磁感应单元2中间为雾化空腔。

所述的电磁感应单元2包含一个或多个电磁感应线圈3，所述电磁感应线圈3均是由一平面线圈弯曲形成弧形片用陶瓷固封在陶瓷管壁内部，外观如管状或杯装。所述多个电磁感应线圈3沿着雾化空腔外围圆周方向均匀分布，且每个电磁感应线圈均单独连接电路部分。

陶瓷或耐高温塑料固封的电磁感应线圈3固定在底座1上，与供电线路连接。底座上的通孔与烟道空腔6相通。

电磁感应单元2采用的材料是陶瓷材料或耐高温塑料。但不限于这些材料，只要耐高温、耐温度冲击、耐化学腐蚀、符合食品接触的硬质可加工绝缘材料都适用。

多孔金属发热体4和导油结构5设置于电磁感应单元2的雾化空腔内，多孔金属发热体4和导油结构5为圆筒管状，其外管径小于电磁感应单元的内管径，多孔金属发热体4套装在导油结构5上，导油结构5紧贴雾化空腔内壁，多孔金属发热体4紧贴导油结构5，多孔金属发热体4的管状空腔为烟道空腔6，用于排出产生的烟气；导油结构5与烟油仓7连通。

孔金属发热体4是由多孔金属纤维毡制成，金属纤维毡主材料是金属纤维组成(包括但不仅限于：不锈钢金属纤维、铁铬铝金属纤维、钛镍金属纤维、镍金属纤维、哈氏合金纤维、其他导电金属纤维等)。金属纤维经过短切、铺装、层压、高温烧结工艺而形成的多孔金属纤维毡。所形成的孔隙都是微孔、且都为通孔。金属纤维毡多孔，比表面积大，吸附能力强。该金属多孔金属纤维毡还具有良好的渗透性能、密度小、比表面积大及良好的抗冲击性能和抗高温性能等优点，还具有容液量大、柔性可折叠、孔结构可任意设计等一系列优点。

金属纤维毡的单丝直径范围：Φ2微米-Φ50微米。

金属纤维毡的厚度范围：0.1毫米-1毫米。

金属纤维毡的孔隙大小范围：3微米-100微米。

金属纤维毡的孔隙率的范围为：50％-90％。

多孔金属纤维毡多孔，孔隙率和厚度可以设计，具有良好的渗透性能、密度小、比表面积大及良好的抗冲击性能和抗高温性能等优点，还具有容液量大、柔性可折叠、可裁剪等特性，吸附能力强，能很好的吸附烟油，烟草产香基质，金属纤维所用材料是高导磁材料，利用其具有电磁感应发热性能，使用时在外围一个或多个电磁感应线圈所形成的磁场下产生相应的涡流，从而多区域同时产生热量直接加热吸附的烟油材料快速产生蒸汽。多孔金属发热体4感应产生热量首先加热自身吸附浸入烟油，形成蒸汽，热的蒸汽通过对流会把热量迅速传导给低温区，形成高效的传热、换热机制，产出充分的雾化效果。

烟道空腔6与烟道8联通，圆台结构的导烟结构9设置在烟道空腔6与烟道8之间，方便产生的烟气在烟道空腔6与烟道8之间流通。

多孔金属发热体4、导油结构5、烟油仓7、烟道8、导烟结构9是一个整体结构，即电磁感应单元内部为一个整体结构的雾化芯，方便更换雾化芯和工业化生产。

多孔金属发热体4在一个或多个电磁感应线圈3所形成的高频磁场耦合下产生相应的电磁涡流，形成闭合电流回路，从而产生热量以加热直接加热多孔金属发热体4内所包含的液态烟油，液态烟油存储在烟油仓7内，因液态的毛细作用由导油结构5流向多孔金属发热体4。加热雾化产生的气溶胶经烟道空腔6、导烟结构9、烟道8后被吸入人体。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子烟油雾化器，其特征在于，包括：

底座，其底部设有通孔；

设置在底座上的电磁感应单元，其内部设有雾化空腔；以及

设置于雾化空腔内的多孔金属发热体和导油结构，导油结构设置在多孔金属发热体和雾化空腔侧壁之间；所述多孔金属发热体和电磁感应单元作用发热后加热导油结构中的烟油产生雾化效果。

2.根据权利要求1所述的电子烟油雾化器，其特征在于，

所述多孔金属发热体和导油结构为一体成型结构；

所述多孔金属发热体采用的材料包括多孔金属纤维毡。

3.根据权利要求1所述的电子烟油雾化器，其特征在于，

所述多孔金属发热体中间设有用于排出烟雾的烟道空腔；

所述多孔金属发热体的结构为管状。

4.根据权利要求3所述的电子烟油雾化器，其特征在于，

所述导油结构为管状，所述导油结构套装在多孔金属发热体上。

5.根据权利要求1所述的电子烟油雾化器，其特征在于，

所述电磁感应单元的侧壁形状包括管状或杯状。

6.根据权利要求1所述的电子烟油雾化器，其特征在于，

所述电磁感应单元包括外壁和环设于外壁内部的一个或多个电磁线圈。

7.根据权利要求1所述的电子烟油雾化器，其特征在于，

每个所述电磁线圈单独与电路连接，实现分段加热和输出功率控制。

8.根据权利要求1所述的电子烟油雾化器，其特征在于，

所述电磁线圈沿所述雾化空腔周向环绕分布。

9.一种电子烟，其特征在于，内含有如权利要求1至8任一项所述的电子烟油雾化器。

10.根据权利要求9所述的电子烟，其特征在于，

所述电子烟还包括烟油仓和烟道，所述烟油仓与导油结构连接，所述烟道与烟道空腔连通；

所述电子烟还包括便于烟雾输出的导烟结构，所述导烟结构与烟道和烟道空腔连接；

所述金属发热体、导油结构烟油仓为一体成型结构。

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