CN117981914A - 气溶胶产生装置及其微波加热组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气溶胶产生装置及其微波加热组件；其中微波加热组件包括：外导体单元，呈筒状，其具有一个开口端和一个封闭端；内导体单元，设置于外导体单元中，其包括：第一固定端，连接于封闭端上；以及第一自由端，向开口端延伸，且其朝向开口端的一个表面上形成有向封闭端方向凹陷的凹槽，凹槽用于调整外导体单元内的能量场；可实现对外导体单元内部能量场分布的调整，增大出雾量。

Description

气溶胶产生装置及其微波加热组件

技术领域

本发明涉及电子雾化领域，尤其涉及气溶胶产生装置及其微波加热组件。

背景技术

气溶胶产生装置可以通过微波加热的方式为气溶胶生成制品加热雾化。该气溶胶产生装置一般包括一个微波加热组件，该微波加热组件可形成一个微波互作用区，能够将微波能量传递给气溶胶生成制品；在这个过程中，微波能量分布场决定着微波加热的效果。

相关技术中，微波加热组件采用探针结构插设于气溶胶生成制品，来实现为气溶胶生成制品加热。然而在加热时，微波能量按照固有的分布加热气溶胶生成制品，该能量利用效率不高或能量过于分散，导致存在气溶胶生成制品的出雾量小或出雾速度慢的可能性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改进的气溶胶产生装置及其微波加热组件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种微波加热组件，用于气溶胶产生装置，包括：

外导体单元，呈筒状，其具有一个开口端和一个封闭端；

内导体单元，设置于所述外导体单元中，其包括：

第一固定端，连接于所述封闭端上；以及

第一自由端，向所述开口端延伸，且其朝向所述开口端的一个表面上形成有向所述封闭端方向凹陷的凹槽，所述凹槽用于调整所述外导体单元内的能量场。

在一些实施例中，所述凹槽呈圆柱形。

在一些实施例中，所述凹槽的深度在1mm-5mm之间。

在一些实施例中，所述内导体单元包括：

导体柱，其包括第二固定端以及与所述第二固定端相对的第二自由端，所述第二固定端固定于所述封闭端上；

导体盘，其结合于所述第二自由端上，所述凹槽形成于所述导体盘与所述第二固定端相背的表面上。

在一些实施例中，所述导体盘一体结合于所述导体柱；或者，所述导体盘与所述导体柱欧姆接触。

在一些实施例中，所述导体柱呈圆柱状；所述导体盘呈圆盘状，其的直径大于所述导体柱的直径，且小于所述外导体单元的内径。

在一些实施例中，所述凹槽、所述导体盘、所述导体柱以及所述外导体单元共轴。

在一些实施例中，所述导体盘采用金属材料制成；或者，所述导体盘的表面覆有导电涂层。

在一些实施例中，所述金属材料包括铝合金或者铜。

在一些实施例中，所述导电涂层包括银涂层或者金涂层。

在一些实施例中，所述微波加热组件还包括设置于所述外导体单元中的探针装置；

所述探针装置呈纵长形，其一端穿过所述导体盘嵌置于所述导体柱上，并与所述导体柱欧姆接触，其另一端向所述开口端延伸。

在一些实施例中，所述微波加热组件还包括安装于所述开口端上的收容座，所述收容座包括用于收容气溶胶生成制品的收容部，所述收容部设置于所述所述外导体单元内，且所述收容部邻近所述导体盘的一端伸入并设于所述凹槽中。

在一些实施例中，所述收容部的外壁面与所述凹槽的内壁面之间具有间距。

在一些实施例中，所述微波加热组件还包括微波馈入单元；所述微波馈入单元包括：

外导体，装于所述外导体单元上，并与所述外导体单元欧姆接触；

内导体，设置于所述外导体中，与所述外导体单元的内侧或者所述内导体单元欧姆接触；

介质层，位于所述外导体与所述内导体之间。

在一些实施例中，所述所述外导体单元的外周侧壁上设有将所述外导体单元的内部与外界相连通的馈入孔；

所述外导体嵌置于所述馈入孔中，且与所述馈入孔的内壁面欧姆接触；

所述内导体穿过所述馈入孔伸入所述外导体单元内。

本发明还构造一种气溶胶产生装置，包括微波发生装置，还包括上述的微波加热组件，所述微波加热组件与所述微波发生装置相连接。

实施本发明具有以下有益效果：本发明通过在内导体单元的第一自由端的相应位置开设凹槽，可以实现对外导体单元内部能量场分布的调整，使得微波能量集中，增大出雾量。

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是本发明一个实施例中的微波加热组件的外部结构示意图；

图2是图1所示微波加热组件的纵向结构剖视图；

图3是图1所示微波加热组件在分解状态下的纵向结构剖视图；

图4是本发明一个实施例中探针装置与内导体单元相配合的结构示意图；

图5是根据本发明微波加热组件测试获得的能量分布图；

图6是作为对比实验，根据本发明微波加热组件的结构，在取消凹槽的情况下测试获得的能量分布图。

附图标记：微波加热组件100；外导体单元11；内导体单元12；收容座13；探针装置14；微波馈入装置2；封闭端111；开口端112；导体侧壁113；导体端壁114；馈入孔115；安装孔116；导体柱121；插孔122；导体盘123；螺杆124；凹槽1231；收容部131；固定部132；定位筋133；支撑筋134；收容腔1311；通孔1321；外导体21；内导体22；介质层23；连接端221；馈入端222。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本发明构造了一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置可利用微波加热气溶胶生成制品，以雾化产生气溶胶，从而供使用者吸食或吸入。在一些实施例中，该气溶胶生成制品为诸如经过处理的植物叶类制品等固态的气溶胶生成制品。可以理解地，在另一些实施例中，该气溶胶生成制品也可以为液态气溶胶生成制品。

该气溶胶产生装置可包括微波发生装置(未图示)以及微波加热组件100。微波发生装置可产生微波；微波加热组件100通过与该微波发生装置连接以接入微波，在自身腔体内形成一个微波场，该微波场可作用于气溶胶生成制品，对其实现微波加热。

如图1所示，该微波加热组件100的整体形状在一些实施例中大致呈圆柱状，当然，微波加热组件100并不局限于圆柱状，其也可呈方柱、椭圆柱状等其他形状。

如图2所示，微波加热组件100可包括一个外导体单元11、一个内导体单元12、一个探针装置14、一个收容座13以及一个微波馈入单元2。

其中，该外导体单元11呈筒状，其具有一个封闭端111和与该封闭端111相对的开口端112，并可界定出一个半封闭式的腔体，该腔体呈圆柱状。

内导体单元12用于调节腔体中的谐振频率及微波分布，其共轴地设置在外导体单元11的腔体中，且一端连接于外导体单元11的封闭端111，与封闭端111的端壁欧姆接触，形成该微波加热组件100的短路端；该内导体单元12的另一端朝外导体单元11的开口端112延伸，并不与外导体单元11接触，形成该微波加热组件100的开路端。

收容座13用于装载气溶胶生成制品，其固定地或可拆卸地安装于外导体单元11的开口端112处；当气溶胶生成制品插设于收容座13时，其可处于微波场主要形成的区域。

探针装置14用于调节微波场分布和微波馈入频率，其共轴地设置在腔体中。该探针装置14可作为独立结构，其一端从内导体单元12朝外导体单元11的开口端112延伸的一端，共轴地嵌置于内导体单元12上；探针装置14的另一端伸入收容座13内部，以穿设入气溶胶生成制品的内部。

微波馈入单元2用于将微波发生装置产生的微波馈入至腔体内(馈入的方式可包括电馈入方式或磁馈入方式；优选电馈入方式)，该微波馈入单元2可拆卸地安装于外导体单元11的外周壁。

如图3所示，外导体单元11在一些实施例中可包括导电的导体侧壁113和导体端壁114。导体侧壁113可呈圆筒状，其包括相对设置的两端。导体端壁114封闭于该导体侧壁113的第一端上，形成上述的封闭端111；导体侧壁113的第二端为开口结构，形成上述的开口端112，可供收容座13安装于其中。此外，该导体侧壁113靠近导体端壁114处设有一个径向贯通的馈入孔115，该馈入孔115可供微波馈入装置2插设至外导体单元11的内部。该馈入孔115的孔径与微波馈入装置2的外导体21的外径相适配。在导体端壁114的中心位置还设有一个轴向贯通的安装孔116，该安装孔116用于供内导体单元12装于其上，以将内导体单元12的一端固定在导体端壁114上。

在一些实施例中，外导体单元11可采用可导电的金属材料一体制成，金属材料优选铝合金或铜。可以理解地，外导体单元11并不局限于采用导电材料一体制成，其也可以通过在非导电筒体的内壁面镀覆第一导电涂层的方式实现。制成第一导电涂层的材料可包括金、银或者导电金属氧化物等等。优选，第一导电涂层为银涂层或者金涂层。

如图3所示，内导体单元12在一些实施例中可包括导体柱121以及设于导体柱121上方的导体盘123。优选地，导体柱121、导体盘123与外导体单元11的轴线相互重合。

导体柱121可呈圆柱状，其远离外导体单元11的开口端112的一端(底端)为固定端，共轴地固定在外导体单元11的导体端壁114上，其靠近开口端112的一端(顶端)为自由端，向外导体单元11的开口端112延伸。导体柱121的直径小于外导体单元11的内径。可以理解地，导体柱121并不局限于呈圆柱状，其也可以呈方柱状、椭圆柱状、阶梯柱状、不规则柱状等其他形状。此外，导体柱121的底端还设有一个轴向延伸的螺杆124，该螺杆124可以一体结合于导体柱121，其用于安装在位于外导体单元11的导体端壁114上的安装孔116，以将导体柱121固定在导体端壁114上，使得导体柱121与外导体单元11之间形成可靠的欧姆接触。

在一些实施例中，导体柱121可采用导电的金属材料一体制成，优选铝合金或铜。可以理解地，导体柱121并不局限于采用导电材料一体制成，其也可以通过在非导电体的外表面镀覆第二导电涂层的方式实现。第二导电涂层优选镀覆银涂层或者金涂层。

该导体柱121上还设有一个相对于馈入孔115的插孔122，该插孔122用于与微波馈入装置2相配合，实现微波的传导。该插孔122为盲孔，呈直圆柱形通道，沿导体柱121的外周壁径向导体柱121的内部延伸。优选地，插孔122的孔径与微波馈入装置2的内导体22的直径相适配。

导体盘123用于微波传导，还可以增加自身电感和电容，以及降低谐振频率，从而利于腔体尺寸的进一步变小。该导体盘123可呈圆盘状，其直径大于导体柱121的直径，且共轴地设置在导体柱121的顶端上。该导体盘123可一体结合于导体柱121上，也可以与导体柱121欧姆接触。

在一些实施例中，导体盘123可采用导电的金属材料一体制成，优选铝合金或铜。可以理解地，导体盘123并不局限于采用导电材料一体制成，其也可以通过在非导电体的外表面镀覆第三导电涂层的方式实现。第三导电涂层优选镀覆银涂层或者金涂层。

参阅图4所示，导体盘123上设有一个沿其背离导体柱121的盘面凹陷的凹槽1231；该凹槽1231用于调整能量场分布。在装配时，收容座13的下部可伸入至凹槽1231中，且收容座13的下部与凹槽1231之间存在间距。

在一些实施例中，该凹槽1231呈圆柱形，与导体盘123共轴；该凹槽1231的直径大于收容座13下部的外径，其深度可以在1mm-5mm之间。

可以理解地，通过设置凹槽1231，并调整凹槽1231的深度，可以调整能量场的分布，使得微波能量向气溶胶生成制品中的上方区域聚焦，利于在能量有限的情况下快速出烟；同时，调整能量场分布后也可以解决/缓解烟支烧焦、出烟速度以及烟雾量的矛盾。其次，由于在导体盘123上开槽，收容座13的部分结构能够容置于导体盘123，使得整个微波加热组件100的高度相应降低，从而缩小了微波加热组件100的尺寸。

如图3和图4所示，探针装置14可包括纵长的探针；探针的下端穿过导体盘122，从导体柱121的顶端共轴地嵌置于导体柱121中，与导体柱121形成良好的欧姆接触；探针的上端向上延伸至收容座13中。可以理解地，当气溶胶生成制品伸入收容座13内，可套设在探针上端的外周；此时当有微波馈入微波加热组件100时，探针装置14伸入收容座13的部分结构周边会形成微波场，从而对气溶胶生成制品微波加热。

该探针装置14还可包括设于探针内的测温元件(未图示)，该测温元件用于监测插入收容座13的气溶胶生成基质的内部温度，以方便控制温度。可以理解地，当不需要测温时，探针可以是实心结构；而当需要测温时，探针可以是中空探针。

可选地，探针上端端部的形状可包括平面、球形、椭球形、圆锥形或者圆台形中的一种；优选圆台形，因为该可起到增强局部场强的作用，继而加快气溶胶生成介质的雾化速度。

在一些实施例中，探针可采用导电的金属材料一体制成，优选不锈钢、铝合金或铜。可以理解地，探针并不局限于采用导电材料一体制成，其也可以通过在非导电体的外表面镀覆第四导电涂层的方式实现。第四导电涂层优选镀覆银涂层或者金涂层。

如图2和图3所示，收容座13在一些实施例中可包括收容部131以及与该收容部131一体连接的固定部132。收容部131用于收容气溶胶生成制品；固定部132用于轴向封堵于外导体单元11的开口端112上，并让收容部131伸入到腔体内。

在一些实施例中，该收容部131可呈圆筒状，且其外径可小于外导体单元11的内径。收容部131包括一个轴向的、用于收容气溶胶生成制品的收容腔1311。该固定部132可呈环形，与收容部131共轴地连接一起。固定部132可共轴地封堵于外导体单元11的开口端112处，以将收容部131共轴地设置于腔体中。其中，固定部132包括一个将收容腔1311与外部环境相连通的轴向的通孔1321，气溶胶生成制品可以经由该通孔1321插入收容腔1311中。

收容座13在一些实施例中还包括若干个纵长的定位筋133。这些定位筋133间隔均匀地设置于收容腔1311和/或通孔1321的壁面周向上。每一定位筋133均沿着平行于收容座13的轴线的方向延伸。该些定位筋133在一个方面可用于夹紧插入收容腔1311和/或通孔1321的气溶胶生成制品，在另一个方面每相邻两定位筋133之间均形成一个纵向延伸的进气通道，以方便环境空气被吸入到气溶胶生成制品的底部，再进入气溶胶生成制品中带走被微波加热产生的气溶胶。

收容座13在一些实施例中还包括若干纵长的支撑筋134；这些支撑筋134均匀间隔地呈放射状分布于收容腔1311的底面上。可以理解地，支撑筋134一个方面用于支撑气溶胶生成基质，另一个方向形成若干放射状第二进气通道。这些第二进气通道分别与这些第一进气通道相连通，以方便环境空气被吸入到气溶胶生成基质的底部，再进入气溶胶生成基质中带走被微波加热产生的气溶胶。

在一些实施例中，收容座13可采用低介电损耗的耐高温材料制成，材料可以是高分子材料(如聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)等)，也可以是陶瓷材料(如玻璃、石英玻璃、氧化铝、氧化锆等)。

如图2所示，微波馈入装置2在一些实施例中可为同轴连接器，从位于外导体单元11周侧的馈入孔115插入，并装于外导体单元11上。该微波馈入装置2包括外导体21、设于外导体21内的内导体22以及介于内导体22和外导体21之间的介质层23。

在一些实施例中，外导体21为两端为开口结构的直圆筒结构；在微波馈入装置2装于外导体单元11时，外导体21的侧壁与位于外导体单元11上的馈入孔115的内壁面欧姆接触。

内导体22呈一字型的针状结构，其一端为连接端221，位于外导体21内；其另一端为馈入端222，位于外导体21外。该连接端221用于与微波发生装置连接，以接入微波；连接的方式可以是同轴连接方式或者微带线连接方式。该馈入端222在微波馈入装置2装于外导体单元11时相对邻近内导体单元12，用于插入至位于导体柱121上的插孔122中，实现电耦合或者磁耦合，从而将微波导向内导体单元12。

在另一些实施例中，内导体22也可呈L型，其可包括一个垂直于微波加热组件100轴线的第一段和平行于微波加热组件100轴线的第二段。第一段部分位于外导体21中，其用于连接第二段的一端伸出至外导体21外。优选地，第一段与第二段是一体成型的。

在该实施例中，第二段远离第一段的一端可以与外导体单元11的导体端壁114直接欧姆接触，无需在导体柱121上设置插孔122。当然，也可以将插孔的位置改变至外导体单元11的导体端壁114；此时插孔轴向凹陷于导体端壁114。

下面通过对比实验具体说明凹槽1231所起到的作用：

首先，对设置了凹槽1231的微波加热组件与没有设置凹槽1231的微波加热组件100进行对比测试；其中，凹槽1231的深度为4mm，槽直径为9.6mm。

参阅图5和图6，通过对比两者的能量场分布图，可以得到，图6中位于探针装置14周边的深色区域在气溶胶生成制品的底部区域的占有面积明显减小，能量(深色区域)向气溶胶生成制品的上方区域(位于底部区域的上方)集中，经测试数据计算后可得，气溶胶生成制品的上方区域的能量吸收占比由61％提升到77％。

然后，将设有不同深度的凹槽1231的微波加热组件100进行对比测试，当凹槽1231的深度为2mm时，气溶胶生成制品的上方区域的能量吸收占比为68％，相对开槽深度4mm时，气溶胶生成制品的上方区域的能量吸收能量占比减少9％。

经实验后可得到，能量的分布调整主要通过调整凹槽1231的深度，凹槽1231的直径对能量分布的影响可以忽略。当凹槽1231的深度越深，能量越向气溶胶生成制品的上方区域集中。

综上，本发明通过在内导体单元12的导体盘123上设有凹槽1231，可以实现对腔体能量场分布的调整，使得微波能量向气溶胶生成制品的上方区域聚焦，利于在能量有限的情况下快速出烟；同时，调整能量场分布后也可以解决气溶胶生成制品出雾量小或出雾速度慢的问题。

其次，由于在导体盘123上开槽，气溶胶生成制品的部分结构能够容置于导体盘123，使得整个微波加热组件100的高度相应降低，从而缩小了微波加热组件100的尺寸。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (16)

1.一种微波加热组件，用于气溶胶产生装置，其特征在于，包括：

外导体单元，呈筒状，其具有一个开口端和一个封闭端；

内导体单元，设置于所述外导体单元中，其包括：

第一固定端，连接于所述封闭端上；以及

第一自由端，向所述开口端延伸，且其朝向所述开口端的一个表面上形成有向所述封闭端方向凹陷的凹槽，所述凹槽用于调整所述外导体单元内的能量场。

2.根据权利要求1所述的微波加热组件，其特征在于，所述凹槽呈圆柱形。

3.根据权利要求1所述的微波加热组件，其特征在于，所述凹槽的深度在1mm-5mm之间。

4.根据权利要求1所述的微波加热组件，其特征在于，所述内导体单元包括：

导体柱，其包括第二固定端以及与所述第二固定端相对的第二自由端，所述第二固定端固定于所述封闭端上；

导体盘，其结合于所述第二自由端上，所述凹槽形成于所述导体盘与所述第二固定端相背的表面上。

5.根据权利要求4所述的微波加热组件，其特征在于，所述导体盘一体结合于所述导体柱；或者，所述导体盘与所述导体柱欧姆接触。

6.根据权利要求4所述的微波加热组件，其特征在于，所述导体柱呈圆柱状；所述导体盘呈圆盘状，其的直径大于所述导体柱的直径，且小于所述外导体单元的内径。

7.根据权利要求4所述的微波加热组件，其特征在于，所述凹槽、所述导体盘、所述导体柱以及所述外导体单元共轴。

8.根据权利要求4所述的微波加热组件，其特征在于，所述导体盘采用金属材料制成；或者，所述导体盘的表面覆有导电涂层。

9.根据权利要求8所述的微波加热组件，其特征在于，所述金属材料包括铝合金或者铜。

10.根据权利要求8所述的微波加热组件，其特征在于，所述导电涂层包括银涂层或者金涂层。

11.根据权利要求4所述的微波加热组件，其特征在于，所述微波加热组件还包括设置于所述外导体单元中的探针装置；

所述探针装置呈纵长形，其一端穿过所述导体盘嵌置于所述导体柱上，并与所述导体柱欧姆接触，其另一端向所述开口端延伸。

12.根据权利要求4所述的微波加热组件，其特征在于，所述微波加热组件还包括安装于所述开口端的收容座，所述收容座包括用于收容气溶胶生成制品的收容部，所述收容部设置于所述外导体单元内，且所述收容部邻近所述导体盘的一端伸入并设于所述凹槽中。

13.根据权利要求12所述的微波加热组件，其特征在于，所述收容部的外壁面与所述凹槽的内壁面之间具有间距。

14.根据权利要求1所述的微波加热组件，其特征在于，所述微波加热组件还包括微波馈入单元；所述微波馈入单元包括：

外导体，装于所述外导体单元上，并与所述外导体单元欧姆接触；

内导体，设置于所述外导体中，与所述外导体单元的内侧或者所述内导体单元欧姆接触；

介质层，位于所述外导体与所述内导体之间。

15.根据权利要求14所述的微波加热组件，其特征在于，所述所述外导体单元的外周侧壁上设有将所述外导体单元的内部与外界相连通的馈入孔；

所述外导体嵌置于所述馈入孔中，且与所述馈入孔的内壁面欧姆接触；

所述内导体穿过所述馈入孔伸入所述外导体单元内。

16.一种气溶胶产生装置，包括微波发生装置，还包括权利要求1至15任一项所述的微波加热组件，所述微波加热组件与所述微波发生装置相连接。