CN113475770A - 一种雾化器导液装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电子烟的雾化器导液装置,所述雾化器导液装置的主体(1)由第一介质构成,所述主体在内部设置有一个或多个被所述第一介质包围的腔室(2),所述腔室(2)内填充有第二介质,所述第二介质的孔隙率大于第一介质的孔隙率,提高了导液和锁油能力,并降低了热导率和漏液风险。
Description
技术领域
本发明设计一种导液装置,尤其是一种电子烟雾化器的导液装置。
背景技术
电子雾化装置的核心部件是导液体和发热体。导液体将烟油/烟液均匀传导至发热体,由发热体将烟油/烟液蒸发为可抽吸的气溶胶。现有的导液体多为无纺布或多孔陶瓷,微观结构皆为连续的多孔介质。这种连续的多孔介质的主要缺点有三个:1)难以平衡导油与锁油能力;2)微观孔隙结构较难控制;3)热导率难以进一步降低,导致热损失较大。
如图1所示,现有技术中的导液装置基体由连续多孔介质组成。烟液3向发热面B传导的同时,气泡4向储液面A反向传导。当气泡4的直径大于孔喉直径时,气泡4会滞留在气孔中并堵塞气孔,导致烟液3无法传导。孔喉直径的分布取决于多孔介质的厚度。越厚的介质越容易出现小的孔喉,反之亦然。
因此,为了提高控油能力、品控和降低热导率,需要开发一种全新的雾化器导液装置。
发明内容
本发明目的是为了提高控油能力、品控和降低热导率,提供一种全新的雾化器导液装置。
为解决上述技术问题,本发明采用下述技术方案:
一种用于电子烟的雾化器导液装置,所述雾化器导液装置的主体由第一介质构成,所述主体在内部设置有一个或多个被所述第一介质包围的腔室,所述腔室内填充有第二介质,所述第二介质的孔隙率大于第一介质的孔隙率。
进一步地,所述雾化器导液装置的平均孔隙率为所述第一介质基体的孔隙率的1.1~2倍。
进一步地,所述第一介质为多孔介质。
进一步地,所述第一介质为纤维纺织品、多孔金属、多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔泡沫和多孔凝胶中的一种或多种的组合。
进一步地,所述第二介质为纤维纺织品、多孔金属、多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔泡沫或多孔凝胶中的一种或多种的组合。
进一步地,所述第二介质为空气。
进一步地,所述主体在内部设置有第一腔室和第二腔室,所述第一腔室和所述第二腔室沿导液方向在垂直于导液方向的平面上的重叠投影面积与所述第一腔室和所述第二腔室沿导液方向在垂直于导液方向的平面上的总投影面积的比为0.5:1~1:1。
进一步地,所有所述腔室沿导液方向在垂直于导液方向的平面上的投影面积与所述主体沿导液方向在垂直于导液方向的平面上的投影面积的比为为0.2:1~0.8:1。
进一步地,所述腔室呈N行×M列的矩阵排列。
进一步地,其特征在于,1≤N≤15。
一种上述雾化器导液装置的制作方法,包括步骤:
步骤A:铺设所述第一介质以形成第1层;
步骤B:在所述第1层上方铺设所述第一介质以形成第2层,在所述第2层中设有一个或多个所述腔室;
步骤C:铺设所述第一介质以形成第3层,所述第1层和所述第3层包围所述腔室。
进一步地,所述步骤B还包括在所述腔室中填充第二介质。
一种电子烟雾化器,包括上述雾化器导液装置。
本发明通过设计一种新型雾化器导液装置,分离了导液和回气路径,并实现分段储液和分段导液,提高了导液和锁油能力,并降低了热导率和漏液风险。
附图说明
本发明的以上技术内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是,附图仅作为所请求保护的技术方案的示例。在附图中,相同的附图标记代表相同或类似的元素。
图1是现有技术中的雾化器导液装置中被堵塞毛细孔的剖视图;
图2是本发明一实施例雾化器导液装置(优选方案一)的剖视图;
图3是本发明一实施例雾化器导液装置(优选方案二)的剖视图;
图4是本发明一实施例雾化器导液装置(优选方案二)导液回气路径的示意图;
图5是本发明一实施例雾化器导液装置(优选方案三)的剖视图;
图6是现有技术中的雾化器导液装置的漏油区域的示意图;
图7是本发明一实施例雾化器导液装置(优选方案二)的漏油区域的示意图;
图8是本发明一实施例雾化器导液装置(优选方案四)的渗透率根据腔室层数量变化的折线图;
图9是本发明一实施例雾化器导液装置(优选方案四)的锁液天数根据腔室层数量变化的折线图;
图10是本发明一实施例雾化器导液装置(优选方案四)的导热率根据腔室层数量变化的折线图。
其中,附图标记说明如下:
1 主体
2 腔室
3 烟液
4 气泡
5 导液路径
6 回气路径
7 高漏液风险区
A 储液面
B 发热面
具体实施方式
以下在具体实施方式中叙述本发明的详细特征以及优点,其内容足以使本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施,且根据本说明书、权利要求及附图,本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
为了便于理解,各部件的相对位置关系,如:上、下、左、右等的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的,并不对本专利的结构起限定作用。
雾化器导液装置与烟油接触的一面为储液面A,所述雾化器导液装置与发热装置接触的一面为发热面B。由储液面A至发热面B为导液方向,烟液沿导液方向传导,烟液所经过路径为导液路径5。由发热面B至储液面A为回气方向,空气沿回气方向传导,空气所经过路径为回气路径6。
为了解决该现有技术的缺陷,本发明公开了一实施例雾化器导液装置,主体1由第一介质构成,主体1在内部设置有一个或多个被第一介质包围的腔室2,腔室2内填充有第二介质。腔室2的形状、数量、排列方式不限。
第一介质为多孔介质,具体为纤维纺织品(织造或非织造)、多孔金属(泡沫金属或金属纤维制品)、多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔泡沫和多孔凝胶中的一种或多种的组合。
第二介质为孔隙率大于第一介质的多孔介质或者空气。当第二介质为多孔介质时,具体为纤维纺织品(织造或非织造)、多孔金属(泡沫金属或金属纤维制品)、多孔陶瓷或多孔玻璃、多孔泡沫或多孔凝胶中的一种或多种的组合。
优选的,雾化器导液装置的平均孔隙率为第一介质基体的孔隙率的1.1~2倍。可通过实验验证,雾化器导液装置的平均孔隙率大于或等于第一介质基体的孔隙率的1.1倍时,雾化器导液装置可获得较为显著的锁油能力并降低热导率;在小于或等于2倍的范围内,雾化器导液装置可以保障导油能力;某些实施方式中,可根据烟液/烟油、介质材料和尺寸的特点选择相应的倍数,例如1.1倍、1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、1.9倍或2倍,更为平衡的范围包括1.2~1.9倍、1.3~1.8倍、1.4~1.7倍或1.5~1.6倍。优选的,雾化器导液装置的平均孔隙率为第一介质基体的孔隙率的1.5倍。平均孔隙率可由组成导液装置的各种介质的孔隙率按体积加权平均计算获得。
如图2所示,优选方案一中腔室在主体内为随机分布。
如图3所示,优选方案二中腔室在主体内规律分布。主体在内部设置有第一腔室和第二腔室,第一腔室和第二腔室沿导液方向在垂直于导液方向的平面上的重叠投影面积与第一腔室和第二腔室沿导液方向在垂直于导液方向的平面上的总投影面积的比为0.5:1~1:1。优选的,腔室以长方形呈N行×M列矩阵型排列。N优选为大于等于1小于等于15的自然数,可根据烟液/烟油、介质材料和尺寸具体选择1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15,以平衡锁油能力、热导率和导油能力。优选的,N为7。M优选为大于等于1小于等于15的自然数,可根据烟液/烟油、介质材料和尺寸具体选择1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15。
如图4所示,以优选方案二为例,通过增加腔室,减小了部分路径上的小孔喉出现的概率。气泡4更容易通过腔室所在的路径进行反向传递形成独立的回气路径6,从而避免堵塞导液路径5上的孔隙。由此,雾化器导液装置将导液路径5和回气路径6分开,克服了现有技术中导液回气路径混合从而导致导液路径5堵塞的缺陷。
如图5所示,优选方案三中腔室垂直于导液方向平行分布。在动态导液时(抽吸状态),导液的主要驱动力是毛细孔中的表面张力。增加的腔室减小了第一介质基体的实际总厚度,增大了内部通孔比例,减小了孔道的迂曲度,进而增强了毛细力,加快了导液速度。同时腔室的储液功能也增强了抽吸时的供液能力。
如图6-7所示,以现有技术中的多孔导液装置(无腔室)和优选方案二为例,在静态导液时(非抽吸状态),烟液的重力与表面张力达到一个平衡,从而实现锁液。腔室的存在增加了固体与空气的界面数量,进而增强了整体的表面张力,降低了漏液的风险。现有技术中的多孔导液装置整个底面都为高漏液风险区7。而优选方案二中仅有导液路径为高漏液风险区7。优选的,所有腔室沿导液方向在垂直于导液方向的平面上的投影面积与主体沿导液方向在垂直于导液方向的平面上的投影面积的比为为0.2:1~0.8:1。
优选方案四中雾化器导液装置厚度为3mm。主体为流延成型的氧化硅多孔陶瓷叠层烧结制得,第二介质为空气。流延膜的厚度根据层数的增加相应减小,雾化器导液装置的平均孔隙率为52%。腔室为大小2×2mm的正方形,均匀分布,间距(边距)2mm。优选方案四中使用不同的设置有腔室的层数(下称腔室层),测量腔室层对液体渗透率、锁液天数和热导率的影响。
图8所示为优选方案四的液体渗透率,测试的参考标准为《多孔陶瓷渗透率试验方法(GB/T 1969-1996)》。图9所示为优选方案四的锁液天数,使用自制的测试设备和内部测试标准。图10所示为优选方案四的热导率数据,测试参考ASTM C201标准。
以下为对比例和具体实施例:
对比例1:7层70gsm棉无纺布重叠形成导液体。
实施例1:7层70gsm棉无纺布重叠形成导液体,其中第2、4、6层为均匀打孔的结构,孔直径4mm,孔间距(圆心间距)6mm。
对比例2:厚度为3mm的氧化硅多孔平板,平均孔隙率为52%。
实施例2:厚度为3mm的氧化硅多孔平板,使用流延成型的氧化硅多孔陶瓷叠层烧结制得(无腔室层与腔室层交替),共七层,其中第2、4、6层为腔室层。基体的平均孔隙率为55%。腔室层的腔室为大小2×2mm的正方形,均匀分布,间距(边距)2mm。
实施例3:厚度为3mm的氧化硅多孔平板,使用流延成型的氧化硅多孔陶瓷叠层烧结制得(无腔室层与腔室层交替),共七层,其中第2、4、6层为腔室层。基体的平均孔隙率为55%。腔室层的腔室为大小2×2mm的正方形,均匀分布,间距(边距)2mm,腔室中填充孔隙率为80%的氧化硅多孔陶瓷。
实施例4:厚度为3mm的氧化硅多孔平板,使用干压法制得,在粉体中加入10%石灰石作为发泡剂制得随机分布的腔室结构,腔室的平均孔径为100微米。
表一:对比例1-2和对比例1-4的性能参数对比
渗透率(μm<sup>2</sup>) | 锁液天数(天) | 热导率(W/mK) | |
对比例1 | N/A | 3 | 0.4 |
实施例1 | N/A | 4 | 0.3 |
对比例2 | 0.9 | 5 | 1.1 |
实施例2 | 2.0 | 7 | 0.9 |
实施例3 | 2.2 | 7 | 0.9 |
实施例4 | 4.5 | 5 | 0.5 |
本发明还公开了一种雾化器导液装置的制作方法,包括步骤:
步骤A:铺设第一介质以形成第1层。
步骤B:在第1层上方铺设第一介质以形成第2层,在第2层中设有一个或多个腔室;具体的,可以使用多孔材料(低孔隙率)流延成型后冲孔制得腔室。优选的,第二介质为多孔材料时在腔室中填充第二介质;具体的,可以使用丝网在腔室中填充多孔材料(高孔隙率)浆料。
步骤C:铺设第一介质以形成第3层,第1层和第3层包围腔室。
重复步骤B-C以增加腔室层。
本发明还公开了一种包括该雾化器导液装置的电子烟雾化器。
这里基于的术语和表述方式只是用于描述,本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征,应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的,权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
同样,需要指出的是,虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述,但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本发明,在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换,因此,只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书的范围内。
Claims (13)
1.一种用于电子烟的雾化器导液装置,其特征在于,所述雾化器导液装置的主体(1)由第一介质构成,所述主体在内部设置有一个或多个被所述第一介质包围的腔室(2),所述腔室(2)内填充有第二介质,所述第二介质的孔隙率大于第一介质的孔隙率。
2.根据权利要求1所述的雾化器导液装置,其特征在于,所述雾化器导液装置的平均孔隙率为所述第一介质基体的孔隙率的1.1~2倍。
3.根据权利要求1所述的雾化器导液装置,其特征在于,所述第一介质为多孔介质。
4.根据权利要求1所述的雾化器导液装置,其特征在于,所述第一介质为纤维纺织品、多孔金属、多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔泡沫和多孔凝胶中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的雾化器导液装置,其特征在于,所述第二介质为纤维纺织品、多孔金属、多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔泡沫或多孔凝胶中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的雾化器导液装置,其特征在于,所述第二介质为空气。
7.根据权利要求1所述的雾化器导液装置,其特征在于,所述主体在内部设置有第一腔室和第二腔室,所述第一腔室和所述第二腔室沿导液方向在垂直于导液方向的平面上的重叠投影面积与所述第一腔室和所述第二腔室沿导液方向在垂直于导液方向的平面上的总投影面积的比为0.5:1~1:1。
8.根据权利要求1所述的雾化器导液装置,其特征在于,所有所述腔室(2)沿导液方向在垂直于导液方向的平面上的投影面积与所述主体沿导液方向在垂直于导液方向的平面上的投影面积的比为为0.2:1~0.8:1。
9.根据权利要求1所述的雾化器导液装置,其特征在于,所述腔室(2)呈N行×M列的矩阵排列。
10.根据权利要求9所述的雾化器导液装置,其特征在于,1≤N≤15。
11.一种权利要求1-10所述的雾化器导液装置的制作方法,其特征在于,包括步骤:
步骤A:铺设所述第一介质以形成第1层;
步骤B:在所述第1层上方铺设所述第一介质以形成第2层,在所述第2层中设有一个或多个所述腔室(2);
步骤C:铺设所述第一介质以形成第3层,所述第1层和所述第3层包围所述腔室。
12.根据权利要求11所述的雾化器导液装置的制作方法,其特征在于,
所述步骤B还包括在所述腔室中填充第二介质。
13.一种电子烟雾化器,其特征在于,包括权利要求1-10所述的雾化器导液装置。
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