CN211932569U - 一种烟雾粒径可调节的声表面波电子烟 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟雾粒径可调节的声表面波电子烟，所述电子烟的雾化器(13)中有雾化芯片(133)，所述雾化芯片(133)上设置有多组叉指换能器(1332)，每组叉指换能器(1332)由宽度不同的金属叉指电极相互交叉放置而成。本实用新型的电子烟能够实现烟油雾化烟雾粒径的有效调节。

Description

一种烟雾粒径可调节的声表面波电子烟

技术领域

本实用新型属于电子烟技术领域，特别涉及一种烟雾粒径可调节的声表面波电子烟。

背景技术

近年来，将药液或香味液体微粒化(也称为雾化)的装置已经可以广泛应用在民用、工业和医学领域。液体微粒化技术不断发展和进步，如为了能让用户享受与香烟类似的气味，并降低健康风险，中国药剂师韩力发明了电子烟。常见的电子烟的雾化方式主要包括电加热雾化方式和超声波雾化方式。电加热式雾化方式高温作用下容易产生甲醛、一氧化碳等有害物质，既存在安全健康隐患，又使抽吸口感大打折扣；超声波雾化方式容易出现烟油堆积进而导致电子烟在使用过程中烟雾量时大时小，影响抽吸体验。

为解决上述问题，申请人设计了采用声表面波实现烟油雾化的电子烟系统(见中国专利ZL201810076941.1)，该电子烟系统有效地解决了电加热雾化方式和超声波雾化方式的技术缺陷；但该系统烟油雾化后的烟雾粒径基本确定、无法任意调节。

为解决上述问题提出了本实用新型。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提供了一种烟雾粒径可调节的声表面波电子烟，具体技术方案如下：

一种烟雾粒径可调节的声表面波电子烟，所述电子烟的雾化器13中有雾化芯片133，所述雾化芯片133上设置有多组叉指换能器1332，每组叉指换能器1332由宽度不同的金属叉指电极相互交叉放置而成。

优选地，所述叉指换能器1332为三组，每组金属叉指电极为10对，金属叉指电极为长方体状；其中第一组叉指换能器13321的金属叉指电极的宽度为32.4μm，且金属叉指电极之间的间隙宽度也为32.4μm；第二组叉指换能器13322的金属叉指电极的宽度为16.2μm，且金属叉指电极之间的间隙宽度也为16.2μm；第三组叉指换能器13323的金属叉指电极的宽度为10.8μm，且金属叉指电极之间的间隙宽度也为10.8μm。

优选地，所述雾化芯片133包括：散热片1334和其上方的压电单晶基体层1331、以及散热片1334和压电单晶基体层1331之间的馈电PCB电路板1333，所述叉指换能器1332设置于所述压电单晶基体层1331的表面。

优选地，所述电子烟还包括以下部件：

--雾化装置1，包括储油部件11、导油部件12、雾化器13和吸嘴14；所述储油部件11通过所述导油部件12与所述雾化器13连接；所述雾化器13内有所述雾化芯片133和电路连接件132，所述雾化芯片133表面的上方为烟雾通道143的一个端口，烟雾通道143的另一个端口与所述吸嘴14的吸嘴口142连通连接；所述雾化芯片133安装在底座131上，所述底座131底部设有通气口1311和风道1312；所述电路连接件132通过顶针1321和弹簧1322与所述雾化芯片133电连接；所述雾化装置1布置在吸嘴壳141内；

--驱动电路单元3，包括驱动电路板32，所述驱动电路板32上有开关电路321、调频电路322、驱动电路323和充电电路324；其中：开关电路321连接开关按钮21，调频电路322连接调频旋钮22；驱动电路323与所述电路连接件132电连接；所述充电电路324连接电池4和充电接口33；所述驱动电路单元3布置在外壳2内；

所述雾化装置1和驱动电路单元3通过磁吸件5以可拆卸方式固定在一起。

优选地，所述导油部件12为微孔陶瓷片；所述微孔陶瓷片贴合在所述雾化芯片133上表面。

优选地，所述储油部件11包括：油仓112，其安装在油仓架111上，所述油仓112上有注油孔1131和与注油孔1131适配的注油塞113。

优选地，所述吸嘴壳141与所述外壳2以拆卸方式连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的烟雾粒径可调节的声表面波电子烟，通过设置多组叉指换能器的雾化器，其中不同叉指换能器的金属叉指电极宽度不同且金属叉指电极之间的间隙宽度也不同；将不同频率的射频信号加载给雾化器，以便控制雾化器中的雾化芯片产生不同波长的声表面波，从而实现对雾化芯片上烟油雾化烟雾粒径的控制，实现烟油雾化粒径的调节，并使烟油雾化充分，以提升电子烟的抽吸品质。

附图说明

图1为本实用新型烟雾粒径可调节的声表面波电子烟的整体结构示意图。

图2为本实用新型烟雾粒径可调节的声表面波电子烟的结构爆炸图。

图3为本实用新型烟雾粒径可调节的声表面波电子烟的雾化装置的剖面图。

图4为本实用新型烟雾粒径可调节的声表面波电子烟的雾化装置的爆炸图。

图5为本实用新型烟雾粒径可调节的声表面波电子烟的雾化芯片的结构示意图。

图6为本实用新型烟雾粒径可调节的声表面波电子烟的叉指换能器的结构示意图。

附图标记：1、雾化装置；11、储油部件；111、油仓架；112、油仓；1121、油仓主体；1122、油仓盖；113、注油塞；1131、注油孔；12、导油部件；13、雾化器；131、底座；1311、通气口；1312、风道；132、电路连接件；1321、顶针；1322、弹簧；133、雾化芯片；1331、压电单晶基体层；1332、叉指换能器；13321、第一组叉指换能器；13322、第二组叉指换能器；13323、第三组叉指换能器；1333、馈电PCB电路板；1334、散热片；14、吸嘴；141、吸嘴壳；142、吸嘴口；143、烟雾通道；2、外壳；21、开关按钮；22、调频旋钮；3、驱动电路单元；31、支架；32、驱动电路板；321、开关电路；322、调频电路；323、驱动电路；324、充电电路；33、充电接口；34、散热件；4、电池；5、磁吸件。

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。

为了解决现有技术中存在的电子烟不能控制雾化烟雾粒径大小，影响口感和抽吸品质的问题，本实用新型提供了一种烟雾粒径可调节的声表面波电子烟，其能够实现电子烟烟油雾化烟雾粒径的调节。下面通过具体实施例进行详细描述。

本实用新型实施例提供的声表面波电子烟，其整体结构示意图如图1所示，结构爆炸图如图2所示，雾化装置的剖面图如图3所示，雾化装置的结构爆炸图如图4所示。该电子烟包括：雾化装置1、外壳2、驱动电路单元3和电池4。其中：外壳2上设置开关按钮21和调频旋钮22；位于壳体2内的驱动电路单元3，用于在调频旋钮22控制下产生不同频率的射频信号并加载给雾化装置1。

位于壳体2一端的雾化装置1如图3和图4所示。雾化装置1包括储油部件11、导油部件12、雾化器13和吸嘴14。其中，储油部件12用于储存烟油并通过导油部件12将烟油导出给雾化器13；雾化器13用于在射频信号控制下在雾化芯片133上产生声表面波，将导出的烟油雾化；吸嘴14用于将烟雾导出；位于壳体2另一端的电池4，用于为驱动电路单元3和雾化装置1供电。

在一个可选的实施例中，储油部件11，包括：油仓架111，可固定安装在外壳2上；油仓112，安装在油仓架111上，用于储存烟油；注油塞113，与注油孔1131匹配，可塞入注油孔1131中起密封作用。储油部件11中包括的油仓112可以设计为一体式和分体式，当设置为分体式时油仓112包括油仓主体1121和油仓盖1122；通过注油孔1131向油仓112中注入烟油，注入烟油后注油塞113密封油仓112中的烟油。在一个可选的实施例中，导油部件12，可以采用导油棉或微孔陶瓷片，如图3和图4中所示的导油部件12为微孔陶瓷片；采用导油棉时，导油棉一端连接所述油仓112，另一端贴合到雾化器13中的雾化芯片133表面，用于将油仓112中的烟油导入到雾化芯片133的压电单晶基体层表面；采用微孔陶瓷片时，微孔陶瓷片一端连接所述油仓112，另一端贴合到雾化器13中的雾化芯片表面，用于将油仓中的烟油导入到雾化芯片133的压电单晶基体层表面。微孔陶瓷片可以是一种硅酸盐制品，使用的原料为贫瘠黏土、废矿渣以及电厂粉煤灰、玻璃厂下脚料等，这将对保护环境、节约资源起到重要作用；微孔陶瓷是一种高效、可再生的过滤材料，具备通过毛细作用向压电单晶基体层表面源源不断提供烟油的能力，且能够使烟油更均匀的分布在压电单晶基体层表面；本实施例选用微孔陶瓷片。

在一个可选的实施例中，雾化器13，包括：底座131，可固定安装在外壳2上；电路连接件132，用于连接驱动电路单元3和雾化芯片133；安装在底座131上的雾化芯片133，通过电路连接件132连接驱动电路单元3，用于在驱动电路单元3产生的射频信号的控制下产生声表面波，将导油棉或微孔陶瓷片从油仓112中导出的烟油雾化。上述底座131上开设有通气口1311，并设置有风道1312，实现抽吸过程中雾化室中的烟雾循环。可选的，底座131的内部底端开设有固定槽，雾化芯片133可以固定在固定槽中。通气口1311处还可以设置气流调节结构，用于调节通气口1311的气流大小，实现调节吸入的烟雾量大小。

上述电路连接件132设置有驱动电路连接头，用于连接驱动电路单元3，实现电导通，如图3所示，电路连接件132中设有顶针1321和弹簧1322，通过顶针1321和弹簧1322实现与雾化芯片133的电连接，使连接不会断开。

如图5所示雾化芯片133，包括：压电单晶基体层1331；设置于压电单晶基体层1331表面的叉指换能器1332，用于在射频信号的控制下产生声表面波，将导油棉或微孔陶瓷片从油仓中导出的烟油雾化；馈电PCB电路板1333，设置在压电单晶基体层1331下表面，用于将驱动电路单元3产生的射频信号导通至叉指换能器1332；散热片1334，位于压电单晶基体层1331下方，用于雾化芯片工作时的散热。本实施例的叉指换能器1332可以采用光刻的方式光刻于压电单晶基体层1331上表面，散热片1334固定贴合在压电单晶基体层1331下表面，馈电PCB电路板1333设置在散热片1334表面。本实施例的叉指换能器1332为三组，当然也可以为三组以上。

在实际应用中，压电单晶基体层1331的基体材料可以为铌酸锂、钽酸锂或四硼酸锂等。在本结构设计中，择优选取Y切X128.68°方向的铌酸锂(LiNbO₃)压电基片，其厚度、机电耦合系数、温度系数和声表面波的传播速度分别为0.5mm、7.5％、-72x10-6/℃和3985m/s。本实施例的叉指换能器1332主要为铝膜与钛膜，采用微加工工艺将金属钛和铝溅射在压电单晶基体层表面，相应光刻镀膜厚度为150nm、30nm等，也可以选取其他厚度。可选的，还可以通过绝缘膜保护叉指换能器以避免接触到烟油引起短路，绝缘膜采用二氧化硅，厚度可以是150nm或其他厚度。

在一个可选的实施例中，吸嘴14，包括：吸嘴壳141，可与外壳2接插；吸嘴口142，位于吸嘴外壳141的一端，作为烟雾的出口；烟雾通道143，一端连通吸嘴口141，另一端位于雾化芯片133表面上方，用于将烟油雾化后的烟雾导出至吸嘴口141。

在一个可选的实施例中，壳体2可以是一个整体的截面为长方形的筒状结构，也可以是分体的，由上壳体和下壳体组成，上下壳体可以卡合连接，也可以通过螺纹连接的方式实现固定连接，散热片1334可以位于下壳体上，比如在下外壳上设置条形阵列孔用于散热。

在一个可选的实施例中，驱动电路单元3，包括：支架31，可固定在壳体2上；驱动电路板32，固定在支架31上，包括：开关电路321、调频电路322和驱动电路323；其中：开关电路321，连接开关按钮21，用于控制驱动电路单元3电连接的开启和/或关闭；调频电路322，连接调频旋钮22和驱动电路单元3，并将调频旋钮22的控制操作转化为电信号发送给驱动电路；驱动电路323，用于在调频电路发送的电信号控制下产生不同频率的射频信号并加载给雾化器13。上述驱动电路单元3可以实现不同频段的射频信号输出，例如输出范围从10MHz-100MHz的正弦波信号，较优的可以选择30MHz-90MHz的正弦波信号。

驱动电路单元3还包括：充电接口33，用于连接外接充电装置；驱动电路板32还包括充电电路324，用于连接充电接口33和电池4。驱动电路单元3还包括散热件34，用于驱动电路单元3工作时散热。

电池4可以采用软包聚合物电池，比如：输出电压12V，电流总量为1000mA或2000mA。当然也可以采用其他电压和电流值的电池，根据实际需要选取。

在一个可选的实施例中，上述电子烟还包括：磁吸件5，固定在驱动电路单元3或雾化装置1上，用于通过磁力吸附的方式将驱动电路单元3和雾化装置1以可拆卸方式固定在一起。

上述电子烟，叉指换能器1332在射频信号驱动下，利用压电材料本身的逆压电效应，将电信号转变成声波信号，在压电单晶基体层上表面产生声表面波，声表面波在压电单晶基体层上表面传播，在接触烟油时，声表面波携带的能量会以一定的角度衍射纵波进入液体内部产生循环流，由于粘性耗散即表现为声流，随着输入功率加大使烟油产生形变，对烟油的自由表面产生强烈扰动，继而发生烟油雾化现象。

上述电子烟中包括的雾化芯片133上可以设置多组不同宽度的金属叉指电极，本实施例设置三组，见附图6，每组金属叉指电极为10对，金属叉指电极为长方体状；其中第一组叉指换能器13321的金属叉指电极的宽度为32.4μm，且金属叉指电极之间的间隙宽度也为32.4μm；第二组叉指换能器13322的金属叉指电极的宽度为16.2μm，且金属叉指电极之间的间隙宽度也为16.2μm；第三组叉指换能器13323的金属叉指电极的宽度为10.8μm，且金属叉指电极之间的间隙宽度也为10.8μm，这样可使得其波长为132μm、66μm、44μm，根据f＝c/λ，可得所需相应共振频率为30MHz、60MHz、90MHz。根据烟油雾化烟雾粒径与驱动频率的关系式

(其中，d为烟雾粒径，γ为烟油表面张力，ρ为烟油密度，f为驱动频率)可知，烟油雾化产生的烟雾粒径与叉指换能器的驱动频率成反比，所以驱动频率越大，产生的烟雾粒径就越小，利用驱动电路输出30MHz、60MHz、90MHz的信号给雾化芯片，可以产生三种不同粒径的烟雾，以满足用户对抽吸品质和口感的选择。

本实用新型的烟雾粒径可调节的声表面波电子烟的使用方法，步骤包括：驱动电路单元3根据调频按钮22的调频操作产生相应频率的射频信号；雾化器13中的雾化芯片133在射频信号的控制下产生声表面波，将导出的烟油雾化为具有相应粒径的烟雾，并通过吸嘴14将烟雾导出。在声表面波雾化芯片133上的叉指换能器1332是构成声表面波器件的基本元件，由压电基底材料上相互交叉放置的金属叉指电极组成，金属叉指电极两端由两条汇流条链接在一起，主要用于声表面波的激励和检测，其特性是影响和决定期间性能的重要因素，其典型的基本结构如图6所示。其性能由其几何参数决定，a表示金属叉指电极宽度，b表示金属叉指电极间隙宽度，p为金属叉指电极的间距即p＝a+b，N为叉指对数，W为孔径即交叉电极重叠的有效长度，η＝a/p称为金属化率。对于a、p、w都为常数，金属化率η＝0.5的叉指换能器称为均匀叉指换能器，而a、p、w随坐标变换的叉指换能器称为加权换能器。以均匀换能器为例，叉指换能器激励声表面波的基本原理为：将交变电压通过汇流条加于一组换能器上，就会产生以一对叉指间隔2p为周期的电场分布，由于逆压电效应，在压电单晶基体层表面附近会产生相应的弹性形变，从而引起固体质点的振动，并以伴有电场分布的弹性波形式从叉指换能器末端传播出去。叉指换能器激励声波时，表现在一列超声波源，每对金属叉指电极激励的声波会相互叠加，根据波的干涉原理，只有当金属叉指电极间距p等于声表面波半波长的整数倍时，声波同时叠加，叉指换能器激励的声表面波最强。也就是说，只有当外加激励电信号频率与叉指换能器结构决定的声波频率f＝c/λ相等时，叉指换能器发射的声波最强。因此，根据p＝a+b，改变a和b的宽度就可以改变叉指换能器的中心频率，在假设压电基体表面的声表面波(比如瑞利波)的速度为3890m/s，令a＝b，本实施例设置三组让其值分别取32.4μm、16.2μm、10.8μm，每组叉指电极做10对，可使其波长为132μm、66μm、44μm，根据f＝c/λ，可得所需相应驱动频率为30MHz、60MHz和90MHz。较佳的，烟油雾化烟雾粒径与频率可以满足关系式

即烟雾粒径反比于驱动频率的2/3次方。与超声波雾化方式相比，本实用新型的声表面波雾化产生的烟雾粒径更小且烟雾粒径可调节，不易在口腔粘膜或舌面上残留，抽吸舒适性更强，香气也更加醇正细腻。

本实用新型实施例提供的烟雾粒径可调节的声表面波电子烟利用产生的声表面波在压电单晶基体层上传播，在接触烟油时，声表面波携带的能量会以漏声表面波的模式以特定角度衍射进入烟油并使其产生形变，对烟油的自由表面产生强烈扰动，从而发生雾化，使烟油的雾化更均匀，且粒径可调节。采用微孔陶瓷片的毛细作用持续供给烟油，极大程度地克服了高温导致的纸或纤维棉碳化所存在的安全隐患，改善了用户抽吸体验。相比较于超声波雾化方式，声表面波雾化芯片结构简单、功耗低、集成度高、体积小(通常为几个厘米大小)，雾化产生的烟雾粒径可以达到μm级及以下的程度，雾化烟雾更加均匀且粒径可调节。

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 (7)

1.一种烟雾粒径可调节的声表面波电子烟，其特征在于，所述电子烟的雾化器(13)中有雾化芯片(133)，所述雾化芯片(133)上设置有多组叉指换能器(1332)，每组叉指换能器(1332)由宽度不同的金属叉指电极相互交叉放置而成。

2.根据权利要求1所述的烟雾粒径可调节的声表面波电子烟，其特征在于，所述叉指换能器(1332)为三组，每组金属叉指电极为10对，金属叉指电极为长方体状；其中第一组叉指换能器(13321)的金属叉指电极的宽度为32.4μm，且金属叉指电极之间的间隙宽度也为32.4μm；第二组叉指换能器(13322)的金属叉指电极的宽度为16.2μm，且金属叉指电极之间的间隙宽度也为16.2μm；第三组叉指换能器(13323)的金属叉指电极的宽度为10.8μm，且金属叉指电极之间的间隙宽度也为10.8μm。

3.根据权利要求1所述的烟雾粒径可调节的声表面波电子烟，其特征在于，所述雾化芯片(133)包括：散热片(1334)和其上方的压电单晶基体层(1331)、以及散热片(1334)和压电单晶基体层(1331)之间的馈电PCB电路板(1333)，所述叉指换能器(1332)设置于所述压电单晶基体层(1331)的表面。

4.根据权利要求1所述的烟雾粒径可调节的声表面波电子烟，其特征在于，所述电子烟还包括以下部件：

雾化装置(1)，包括储油部件(11)、导油部件(12)、所述雾化器(13)和吸嘴(14)；所述储油部件(11)通过所述导油部件(12)与所述雾化器(13)连接；所述雾化器(13)内有所述雾化芯片(133)和电路连接件(132)，所述雾化芯片(133)表面的上方为烟雾通道(143)的一个端口，烟雾通道(143)的另一个端口与所述吸嘴(14)的吸嘴口(142)连通连接；所述雾化芯片(133)安装在底座(131)上，所述底座(131)底部设有通气口(1311)和风道(1312)；所述电路连接件(132)通过顶针(1321)和弹簧(1322)与所述雾化芯片(133)电连接；所述雾化装置(1)布置在吸嘴壳(141)内；

驱动电路单元(3)，包括驱动电路板(32)，所述驱动电路板(32)上有开关电路(321)、调频电路(322)、驱动电路(323)和充电电路(324)；其中：开关电路(321)连接开关按钮(21)，调频电路(322)连接调频旋钮(22)；驱动电路(323)与所述电路连接件(132)电连接；所述充电电路(324)连接电池(4)和充电接口(33)；所述驱动电路单元(3)布置在外壳(2)内；

所述雾化装置(1)和所述驱动电路单元(3)通过磁吸件(5)以可拆卸方式固定在一起。

5.根据权利要求4所述的烟雾粒径可调节的声表面波电子烟，其特征在于，所述导油部件(12)为微孔陶瓷片；所述微孔陶瓷片贴合在所述雾化芯片(133)上表面。

6.根据权利要求4所述的烟雾粒径可调节的声表面波电子烟，其特征在于，所述储油部件(11)包括：油仓(112)，其安装在油仓架(111)上，所述油仓(112)上有注油孔(1131)和与注油孔(1131)适配的注油塞(113)。

7.根据权利要求4所述的烟雾粒径可调节的声表面波电子烟，其特征在于，所述吸嘴壳(141)与所述外壳(2)以可拆卸方式连接。

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