CN208657980U - 一种用于电子烟的微波谐振腔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于电子烟的微波谐振腔(221)，其为圆筒状，其内轴向设有圆筒状的第二导油件(223)；所述微波谐振腔(221)的侧壁上有耦合孔(225)。本实用新型的微波谐振腔(221)用于电子烟中，具有加热即时且效率高、热均匀性好、非接触雾化、可实现烟油低温灭菌等优点。

Description

一种用于电子烟的微波谐振腔

技术领域

本实用新型属于电子烟技术领域，具体涉及一种用于电子烟的微波谐振腔。

背景技术

近年来，在全球控烟和公众健康舆论的双重压力下，传统卷烟的发展受到越来越多地制约，电子烟作为一类极具发展潜力的非燃烧性卷烟替代品，在世界范围内掀起了健康消费的热潮。

目前，国内外市售主流的电子烟一般采用电热式雾化。该方式基于热传导原理，通过气流传感器或机械按键等触发电子烟工作，导通电路给金属发热丝或陶瓷发热片等发热组件供电，加热烟油雾化产生气溶胶并供用户享用。尽管电热式雾化方式工作原理简单、技术应用较为成熟，但却普遍存在如下问题：1、雾化技术核心专利由帝国烟草公司掌控，具有较大知识产权侵权风险；2、电子烟连续抽吸过程中，发热组件持续升温可高达500℃以上，存在潜在安全风险的同时，烟油高温热解会释放醛类等有害成分，抽吸者存在健康隐患；3、属于接触式雾化，烟油容易在发热组件表面烧结粘附并产生积碳，进而热解释放CO等有害成分、发出焦糊味或影响发热组件工作性能和使用寿命；4、烟油与发热组件长期接触，重金属会浸出并转移至气溶胶也存在健康隐患。鉴于电热式雾化方式存在的诸多技术缺陷，本实用新型提出一种用于电子烟的微波谐振腔。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的不足，本实用新型基于微波谐振特性和烟油吸波生热效应，提供一种雾化机理完全有别于电热式电子烟的微波谐振致雾化电子烟抽吸装置，该装置可大大降低烟油高温热解释放醛类等有害成分的可能性，有效解决电热接触雾化的技术缺陷，且加热速度快、雾化效率高、热均匀性好、烟雾量大、可实现烟油低温灭菌。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种微波谐振致雾化的电子烟1，包括：

主壳体14，位于所述主壳体14内的电池11、控制器12、微波发生器13、用于放置所述微波谐振雾化器2的容纳腔16；所述主壳体14外壁上设置有可进行微波功率强度调节的档位开关141、主控开关142、显示屏143和充电接口144，外壁底部开设有进气孔145。

所述微波谐振雾化器2包括储油单元21、雾化单元22、上盖板23、吸嘴24和将所述微波谐振雾化器2固定于所述容纳腔16内的底座25；所述微波谐振雾化器2可以通过底座25以磁吸、螺纹或卡扣方式固定所述容纳腔16内。所述微波谐振雾化器2被可拆卸的副壳体15所包裹。

优选地，所述储油单元21，大致为圆筒状，位于所述微波谐振雾化器2的上部；其内部空间构成油仓211，所述油仓211内轴向设有圆筒状的第一导油件213，所述第一导油件213外侧套有第一套管212，所述第一套管212壁上有若干孔；

所述雾化单元22，大致为圆筒状，位于所述微波谐振雾化器2的下部；其内部空间构成微波谐振腔221；所述微波谐振腔221的侧壁上有耦合孔225，具有耦合孔225的谐振腔221的外侧壁被能量耦合器224所覆盖，所述能量耦合器224通过微波传输线131与微波发生器13连接；所述微波发生器13由所述控制器12控制；所述微波谐振腔221轴向设有设有圆筒状的第二导油件223，所述第二导油件223外套有第二套管222，所述第二导油件223与所述第一导油件213相接触；所述第二导油件223与所述第一导油件213内部形成气流通道。

所述上盖板23，覆盖在所述微波谐振雾化器2上端口，其上开有注油孔231；所述吸嘴24位于所述微波谐振雾化器2的上部且穿出所述上盖板23和所述主壳体14。所述第二导油件223与所述第一导油件213内部形成的气流通道与吸嘴24内部的气流通道连通。

优选地，所述第二套管222为聚四氟乙烯、玻璃或陶瓷制成的管。

优选地，所述微波谐振腔221的圆筒内壁有一金属银层，如镀银层以增加微波反射效率。

优选地，所述第一套管212壁上的若干孔的布置方式为平行排列或交错排列。

优选地，所述微波谐振腔221的上部和下部分别设有圆环状的第一下盖板2271和第二下盖板2272；所述第一下盖板2271和第二下盖板2272中部分别设有多孔状的第一微波吸收膜2261和第二微波吸收膜2262。

优选地，所述微波谐振腔221的振荡模式为横磁振荡模式TM₀₁₀，即横磁振荡模式TM₀₁₀圆柱形金属腔。与横电振荡模式TE₀₁₁或TE₁₁₁圆柱形谐振腔相比，TM₀₁₀谐振腔电场存在方式较为简单，只存在轴向电场，且强度主要集中在腔体中心周边区域，有利于烟油雾化。

优选地，当所述微波谐振腔221发生谐振时，其内部的电磁场分布满足如下条件：E_r＝0，H_z＝0，其中E_r、E_z分别为圆柱坐标系下点处的径向、切向和轴向电场；H_r、H_z分别为圆柱坐标系下点处的径向、切向和轴向磁场；E₀为电场幅值，其值由轴向的波过程决定；J₀为零阶贝塞尔函数；J₀′是零阶贝塞尔函数的一阶导函数；μ、ε分别为微波谐振腔221中气体介质的磁导率和电导率；v₀₁为零阶贝塞尔函数的第1个根植；R是微波谐振腔221的半径；r为点与z轴的垂直距离。

优选地，为了确保所述微波谐振腔221具有最佳的谐振效果，腔体的谐振频率f_r与馈入微波频率f_k之间满足如下关系：其中μ、ε分别为微波谐振腔221中气体介质的磁导率和电导率；v₀₁为零阶贝塞尔函数的第1个根值；r为点与z轴的垂直距离。

本实用新型的微波谐振致雾化电子烟工作过程描述如下：开机状态下，通过调节档位开关141设置微波功率强度并直观显示于所述显示屏143中。长按主控开关142，所述微波发生器13在所述控制器12作用下产生微波，经微波传输线131传递给能量耦合器224，并通过所述耦合孔225馈入谐振腔221使其发生谐振，进而使所述第二导油件223中的烟油吸波生热，当热量足够高时，即可雾化形成气溶胶；产生的气溶胶通过第二导油件223与第一导油件213内部形成气流通道，然后进入吸嘴24内部的气流通道进入抽吸者口中。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的微波谐振致雾化电子烟利用谐振型微波与烟油分子相互作用产生的热效应，使烟油在不同深度同时升温生热并雾化形成气溶胶。而电热式雾化基于热传导原理，总是由表及里的传递热量，导油件中的烟油不可避免地存在温度梯度，烟油受热不均匀，甚至会出现局部过热现象，影响抽吸品质。两种方式雾化机理完全不同，故本实用新型的电子烟抽吸装置可有效规避专利侵权的风险。

2、本实用新型的微波谐振致雾化电子烟采用横磁振荡模式TM₀₁₀谐振腔发生谐振，电磁场的叠加会使得谐振腔中心周边区域的电场比较强，加之微波谐振致雾化的“体加热”作用，因此本实用新型的电子烟抽吸装置还具有能量密度大且较集中、加热效率高、热均匀性好、在单位时间内能够产生足够大的烟雾量等优点。

3、本实用新型的微波谐振致雾化电子烟抽吸装置热惯性小、加热即时且可在几秒时间内迅速地将微波功率适配至预设的数值，利于雾化过程的自动化精确控制。

4、本实用新型的微波谐振致雾化电子烟烟油通过吸收微波进而使其自身发热，因此即便连续抽吸，雾化温度也不会超过烟油的共沸点(通常低于300℃)，大大降低了烟油高温热解释放醛类等有害物质的可能性。

5、本实用新型的微波谐振致雾化电子烟基于微波谐振特性和烟油吸波生热效应实现雾化，烟油与微波谐振腔不直接接触，不存在烟油在微波谐振腔上烧结粘附及重金属浸出的问题，抽吸者无健康安全隐患；此外，电子烟的非接触雾化特性，使得烟油成分中也可适当添加含糖量高的天然香原料，进而可丰富烟油口味，赋予烟油有别于常见市售产品的独特香韵，进一步提高抽吸品质。

6、本实用新型的微波谐振致雾化电子烟抽吸装置自带低温灭菌功能，其利用微波热效应和生物效应双重杀菌作用，可在保证烟油有效成分无破坏、无流失的情况下，将烟油中因唾液残留和/或潮湿环境而滋生的细菌杀死，进而可延缓烟油变质过程，提升烟油品质的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的微波谐振致雾化电子烟的结构示意图；

图2为本实用新型的微波谐振雾化器的结构示意图；

图3为本实用新型的储油单元的结构示意图；

图4为本实用新型的雾化单元的结构示意图。

附图标记说明：1.电子烟主体，11.电池，12.控制器，13.微波发生器，131.微波传输线，14.主壳体，141.档位开关，142.主控开关，143.显示屏，144.充电接口，145.进气孔，15.副壳体，2.微波谐振雾化器，21.储油单元，211.油仓，212.第一套管，213.第一导油件，22.雾化单元，221.微波谐振腔，222.第二套管，223.第二导油件，224.能量耦合器，225.耦合孔，2261.第一微波吸收膜，2262.第二微波吸收膜，2271.第一下盖板，2272.第二下盖板，23.上盖板，231.注油孔，24.吸嘴，25.底座。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

实施例

图1为本实用新型实施例的微波谐振致雾化电子烟的结构示意图。

所述电子烟主体1包括电池11、控制器12、微波发生器13、主壳体14、副壳体15和容纳腔16。所述电池11为可充电型锂电池、燃料电池或超级电容电池。所述微波发生器13优选工作频率为915MHz或2450MHz的磁控管，由所述电池11供电，并在所述控制器12作用下产生微波。所述主壳体14上部设置有可进行微波功率强度调节的档位开关141，侧部设置有主控开关142、显示屏143和充电接口144，底部开设有进气孔145。所述副壳体15由金属或非金属材料构成，为可拆卸部件，便于微波谐振雾化器2的取出与更换。所述容纳腔16用于放置所述微波谐振雾化器2。

所述微波谐振雾化器2的结构示意图如图2所示，包括储油单元21、雾化单元22、上盖板23、吸嘴24和底座25。所述储油单元21的结构示意图见图3所示，其由油仓211、第一套管212和第一导油件213构成，所述油仓211通过所述上盖板23上开设的注油孔231注入烟油，其组成材料为玻璃、不锈钢或亚克力等树脂。所述第一套管212紧套于所述中空状第一导油件213的外侧，其上开设有孔，孔的布置方式为平行排列或交错排列。所述雾化单元22结构示意图如图4所示，其包括微波谐振腔221、第二套管222、第二导油件223、能量耦合器224、耦合孔225，耦合孔225的外侧壁被能量耦合器224所覆盖，微波谐振腔221的上部和下部分别设有圆环状的第一下盖板2271和第二下盖板2272；所述第一下盖板2271和第二下盖板2272中部分别设有多孔状的第一微波吸收膜2261和第二微波吸收膜2262。所述微波谐振腔221为横磁振荡模式TM₀₁₀圆柱形金属腔，腔体内部电磁场表达式为：E_r＝0，E_z＝E₀J₀(v₀₁r/R)，H_r＝0，H_z＝0，其中E_r、E_z分别为圆柱坐标系下点处的径向、切向和轴向电场；H_r、H_z分别为圆柱坐标系下点处的径向、切向和轴向磁场；E₀为电场幅值，其值由轴向的波过程决定；J₀为零阶贝塞尔函数；J₀′是零阶贝塞尔函数的一阶导函数；μ、ε分别为谐振腔221中气体介质的磁导率和电导率；v₀₁为零阶贝塞尔函数的第1个根值；R是谐振腔221的半径；r为点与z轴的垂直距离。与横电振荡模式TE₀₁₁或TE₁₁₁圆柱形谐振腔相比，TM₀₁₀谐振腔电场存在方式较为简单，只存在轴向电场，且强度主要集中在腔体中心周边区域，有利于烟油雾化。为了增加所述微波谐振腔221的微波反射效率，使其具有较高的品质因数和较低的导体损耗，腔体内表面镀有银。此外，为了确保最佳的谐振效果，所述微波谐振腔221的谐振频率f_r设置为与馈入微波频率f_k相匹配，且满足所述第二套管222紧套于所述中空状第二导油件223的外侧，作为其支撑件，材料为几乎能完全透过微波且无能量损耗的聚四氟乙烯、玻璃或陶瓷。所述能量耦合器224的外端与微波传输线131连接，另一端与所述微波谐振腔221圆柱壁的耦合孔225连通。所述第一微波吸收膜2261和第二微波吸收膜2262为多孔状结构材料，可有效防止微波泄露的同时，便于气流流通。

所述微波谐振雾化器2注好烟油后，通过所述底座25以磁吸、螺纹或卡扣方式固定于所述容纳腔16中。所述储油单元21油仓211内存放的烟油因受内仓负压失衡和重力作用影响，会通过第一套管212上的孔自动导向第一导油件213，并进而递送至所述雾化单元22的第二导油件223。

本实用新型的微波谐振致雾化电子烟工作过程描述如下：开机状态下，通过调节档位开关141设置微波功率强度并直观显示于所述显示屏143中。长按主控开关142，所述微波发生器13在所述控制器12作用下产生微波，经微波传输线131传递给能量耦合器224，并通过所述耦合孔225馈入谐振腔221使其发生谐振，进而使所述第二导油件223中的烟油吸波生热，当热量足够高时，即可雾化形成气溶胶；产生的气溶胶通过第二导油件223与第一导油件213内部形成气流通道，然后进入吸嘴24内部的气流通道进入抽吸者口中。

以上所述仅为本实用新型的优先实施例，并非用于限制本实用新型。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，凡根据本实用新型揭露的技术方案或技术特征所作的任何修改、等同替换和改进等，皆应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于电子烟的微波谐振腔，其特征在于，其为圆筒状，其内轴向设有圆筒状的第二导油件(223)；所述微波谐振腔(221)的侧壁上有耦合孔(225)。

2.根据权利要求1所述的用于电子烟的微波谐振腔，其特征在于，所述微波谐振腔(221)的上部和下部分别设有圆环状的第一下盖板(2271)和第二下盖板(2272)；所述第一下盖板(2271)和第二下盖板(2272)的中部分别设有多孔状的第一微波吸收膜(2261)和第二微波吸收膜(2262)。

3.根据权利要求1所述的用于电子烟的微波谐振腔，其特征在于，所述第二导油件(223)外套有第二套管(222)。

4.根据权利要求3所述的用于电子烟的微波谐振腔，其特征在于，所述第二套管(222)为聚四氟乙烯、玻璃或陶瓷制成的管。

5.根据权利要求1所述的用于电子烟的微波谐振腔，其特征在于，所述微波谐振腔(221)的圆筒内壁有一金属银层。

6.根据权利要求1所述的用于电子烟的微波谐振腔，其特征在于，具有耦合孔(225)的谐振腔(221)的外侧壁被能量耦合器(224)所覆盖；所述能量耦合器(224)通过微波传输线(131)与微波发生器(13)连接。