JP6670956B2 - コットンフリー型超音波アトマイザー及び電子タバコ - Google Patents

Description

本発明はコットンフリー型超音波アトマイザー及び電子タバコに関し、電子タバコ製品の分野に属する。

従来の高周波超音波アトマイザーは主にコットンウィックでリキッドをガイドするため、リキッド供給速度が速すぎることによる霧化シートのリキッド浸漬現象やリキッド供給不足、すなわちリキッド供給速度を制御しにくいという問題が発生しやすかった。その結果、超音波高周波霧化シートは正常に動作できなくなり、たとえば霧化シートによる煙霧化が出来なくなり、最適な霧化効果を発揮しにくく、リキッド制御速度が適切であっても、霧化煙を吸収するのにリキッド吸収コットンを通過させる必要があるが、煙がリキッド吸収コットンを通過するときに粒子が大きくなり且つ煙が減少するという悪影響があった。さらに、連続的に喫煙する場合、霧化シートへのリキッド供給が不足すると、コットンが焼ける現象が生じやすく、煙の味わいに悪影響を与え、同時に、コットンウィックの空焼きによる焦げ臭さ又は異臭、または有害物質を発生させて、ユーザの健康を損なうことがあった。さらに、コットンウィックにより大量の熱を吸収するため、タバコ本体の温度上昇、温度効率低下、霧化起動速度低下などの不良な現象を引き起こしていた。

電子タバコでは、霧化シートはリキッドを煙にするもので、一般的に圧電セラミックを材料とする。

中国特許出願番号ＣＮ２０１６１０１４５８８１．５において、電子タバコのアトマイザー及び電子タバコが開示されており、アトマイザーは、マウスピースとリキッドカップを含み、前記リキッドカップと前記マウスピースは、その間に霧化キャビティが設置されることで接続され、霧化キャビティは上カバーと下カバーを合わせて形成され、霧化キャビティ内に第１発熱体が固定され、第１発熱体はリキッド貯蔵シートに接触し、リキッド貯蔵シートはリキッドカップ内におけるリキッドガイド構造の頂端に接触し、上カバーにはマウスピースのキャビティに連通する少なくとも１つの排気孔が開口している。第１発熱体は、作動すると、液体を霧化させて煙を形成すると同時に、霧化キャビティ内の空気も第１発熱体で加熱されて、霧化キャビティ内の空気が熱で膨張することにより、霧化キャビティの内部が高温高圧キャビティとなり、それにより、煙と加熱した空気とが霧化キャビティで混合され、次に煙排出通路から自動的に噴出される。霧化キャビティ内にある煙が加熱した空気と混合して霧化されるものであるため、煙の香喫味が優れる。

中国特許出願番号ＣＮ２０１６１０１６０２１６．３において、超音波アトマイザー及び電子タバコが開示されており、超音波アトマイザーは、霧化シートと、液体を前記霧化シートの上表面に導入する導液構造とを備え、前記導液構造は貯液キャビティに連通し、前記霧化シートの上表面は気流通路に連通し、前記霧化シートは圧電セラミック層と前記圧電セラミック層の振動を駆動するための導電体とを含む。該霧化シートには霧化気体を噴出する微孔を設置する必要がないため、霧化気体の粒子が大きいことによる微孔の目詰りに起因して霧化気体が噴出できないという状況がなく、同時に、アトマイザーからの液体漏れを効果的に防止できる。

上記２つの特許出願は出願人の初期段階の研究成果であるが、コットンウィックへのリキッド供給過不足の弊害を解決できていない。

本発明の目的は、コットンフリー型超音波アトマイザー及び電子タバコを提供することであり、該アトマイザーは、第１霧化シートで供給されるリキッドを噴霧させた後、第２霧化シートでリキッドを霧化させ、両方の組み合わせにより従来のコットンウィックに存在するリキッドの供給過不足の弊害を解決する。

上記目的を達成するために、本発明が採用する技術案は以下のとおりである。

コットンフリー型超音波アトマイザーであって、リキッドカップ、吸気通路、煙排出通路及び霧化ユニットを備え、前記霧化ユニットは、第１霧化シートと第２霧化シートを含み、前記第１霧化シートと第２霧化シートの間に霧化キャビティが形成され、且つ該第１霧化シートの噴出端が第２霧化シートの霧化表面に正対し、前記第１霧化シートはリキッドカップのリキッド吐出口に連通し、前記吸気通路は前記霧化キャビティに連通し、該霧化キャビティは前記煙排出通路に連通し、前記第１霧化シートに孔が形成され、第２霧化シートは中実霧化シートである、ことを特徴とする。

好ましくは、第１霧化シートにおける孔は微小孔である。

それによって、本発明は、第１霧化シート（最適には超音波霧化シート）を用いて所定量のリキッドを微小孔から噴出して供給し、次に第２霧化シートを用いて適量のリキッドを霧化させる。このような構造は、リキッド供給速度を正確に制御でき、さらに該アトマイザーでは、コットンウィックをリキッド貯蔵又はリキッドガイドとして用いないため、リキッド供給不足又はリキッド供給速度が速すぎることによるコットン焼け又はリキッド浸漬現象を防止し、従来のようにコットンウィックによるリキッドガイドに起因するマイナス効果を解消する。

本発明の実施例によれば、本発明をさらに最適化させてもよく、以下は、最適化させた技術案である。

好ましくは、前記第１霧化シートは、リキッドに対して第一振動霧化を行うことに用いられ、前記第２霧化シートはリキッドに対して第二振動霧化を行う。

本発明の２つの実施例では、好ましくは、前記第１霧化シートと第２霧化シートはリキッドカップの内側に設置される。

１つの固定形態として、前記第１霧化シートと第２霧化シートはシリコンベースの中空キャビティ内に固定され、前記霧化キャビティはシリコンベースの内壁面を第１霧化シート及び第２霧化シートが取り囲んでなり、前記シリコンベースの側壁に吸気通路に連通する通気トレンチと煙排出通路に連通する煙排出孔が開けられる。

前記リキッドカップの頂部に環状上ベースにより上カバーが固定され、該上カバーの上端にマウスピースが取り付けられ、前記上カバーの下端にはリキッドカップ内に位置する第１管と第１管内に挿設された第２管とが取り付けられ、前記第１管と第２管の間の隙間に霧化キャビティに連通する吸気通路が形成され、該上カバーの側壁に該吸気通路に連通する通気孔溝が開けられ、前記第２管の管内通路はマウスピースに連通して霧化キャビティに連通する煙排出通路を構成する。

リキッドカップを容易に分解してリキッドを注入するために、前記上ベースと上カバーはねじ接続される。

好ましくは、前記第１管と第２管の底端のいずれも固定ベースに固定され、該固定ベース内に第１霧化シートと第２霧化シートを固定するためのシリコンベースが固定され、リキッドカップ内に位置する該固定ベースの側壁に吸気通路に連通する吸気孔と煙排出通路に連通する煙排出孔が開けられる。

前記固定ベースの下端に外電極リング、及び絶縁リングを介して外電極リングの内側に取り付けられる内電極リングが取り付けられ、前記リキッドカップの底端に下ベースが固定され、該下ベースの内側に接続絶縁リングを介して接続電極リングが取り付けられ、該接続電極リングは前記内電極リングに電気的に接続され、前記内電極リングはワイヤを介してそれぞれ前記第１霧化シートと第２霧化シートに電気的に接続される。

本発明の一実施例によれば、前記第１霧化シートは第２霧化シートの上方に位置し、前記固定ベースは内筒と外筒を含み、該外筒の壁面上部にリキッド導入孔が開けられ、該リキッド導入孔は第１霧化シートの上端面に連通している。

本発明の別の実施例によれば、前記第１霧化シートは第２霧化シートの下方に位置し、外電極リングの側壁にリキッド導入孔が開けられ、該リキッド導入孔は前記第１霧化シートの下端面に連通している。それによって、第１霧化シートはリキッドを第２霧化シートの霧化表面へ噴霧させて、第２霧化シートは霧化された後にも、大粒子のリキッド霧が存在するとき、大粒子のリキッド霧が自身の重力の作用で、第１霧化シートに滴下して、第１霧化シートでさらに第２霧化シートの霧化表面に噴霧されて三回目の霧化を行う。

好ましくは、前記第１霧化シートの孔径は４０μｍ〜１００μｍ、好ましくは４５μｍ〜６０μｍである。

同一発明の構想に基づいて、本発明はさらに電子タバコを提供し、バッテリパック装置と超音波アトマイザーとを備え、前記超音波アトマイザーは上記コットンフリー型超音波アトマイザーであり、前記バッテリパック装置は前記コットンフリー型超音波アトマイザーの第１霧化シートと第２霧化シートをそれぞれに給電する。

上記構造によれば、本発明は、第１超音波霧化シートの霧化原理を利用して、リキッドを霧として第２霧化シート表面に噴出させるものである。第１霧化シートから噴出した煙が大粒子煙であり、昇温霧化により生じた煙ではないので、微小孔で霧化された煙では従来の電子タバコによる霧化時の香喫味を実現できず、従来の電子タバコによる霧化効果を実現するには、高周波超音波霧化シートで大粒子リキッドを霧化して微細な小粒子煙にする必要がある。また、空気路を両霧化シートの中間に設置することで、霧化させた煙を排出することができ、且つ、このように第１霧化シートで噴霧することでリキッドを供給する場合、リキッド供給量を効果的に制御することができ、一吸いごとの供給量を一致させることができる。

従来技術に比べて、本発明の有益な効果は以下のとおりである。

１．霧化起動速度が速く、霧化効果が十分であり、煙量が多い。

ｐｕｆｆは、喫煙回数、すなわち同一時間内で霧化させるリキッドの重量である。

以上のグラフから分かるように、本発明の技術案である第１霧化シート＋第２霧化シートは、霧化起動時間が最も短い。煙量とは、単位喫煙回数において霧化可能なリキッドの重量であり、すなわち本発明の第１霧化シート＋第２霧化シートの組合せ形態で霧化するリキッド量は最も大きく、煙量は最大である。

２．第１霧化シート＋発熱線の従来の形態に比べて、本発明のアトマイザーは、温度効率が高く、熱損失が小さく、省エネルギー・節電が可能である。第１霧化シートでは発熱線を用いてリキッドを加熱するため、リキッドは温度上昇につれて流動性が高くなり、リキッドの温度が所定温度（臨界温度）に上昇するときにのみ、第１霧化シートはリキッドを霧化して煙を形成するのに対して、本発明の第１霧化シート＋第２霧化シートの組合せ形態では、まず第１霧化シートでリキッドを液滴として定量的に第２霧化シートへ噴霧し、次に第２霧化シートでこれら液滴を霧化させて煙を構成することによって、より十分に霧化でき、煙量がより多くなり、且つリキッドや電力をより節約できる。

３．霧化過程にはコットンを必要としないため、焦げ臭さや異臭がなく、味わいがよくなる。

４．本発明のアトマイザーでは、プロセスにおいてコットンを使用しないため、リキッドの保存期間が長くなり、煙の香喫味がよくなる。

本発明の実施例１の分解模式図である。 図１中の霧化コアの構造原理図である。 図１中のリキッドカップユニットの構造原理図である。 実施例１の外観図である。 実施例１の吸気方向に沿った断面図である。 図５のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施例２の分解模式図である。 図７中の霧化コアの構造原理図である。 図７中のリキッドカップユニットの構造原理図である。 実施例２の吸気方向に沿った断面図である。

以下、図面を参照しながら、実施例にて本発明について詳細に説明する。なお、矛盾しない限り、本発明における実施例及び実施例の特徴は互いに組み合わせてもよい。説明の便宜上、以下、「上」、「下」、「左」、「右」のような用語は、図面自体の上、下、左、右方向と合致し、構造を限定するものではない。

（実施例１）

コットンフリー型超音波アトマイザーは、図１〜３に示されるように、リキッドカップ１４を備え、該リキッドカップ１４の頂部には環状上ベース１２により上カバー２が固定され、該上カバー２にマウスピース１が取り付けられ、前記上ベース１２と上カバー２はねじ接続され、上ベース１２とリキッドカップ１４の頂端の間にシールリング１３が設けられる。前記上カバー２の下端にはリキッドカップ１４内に位置する第１管３と第１管３内に挿設される第２管４とが取り付けられ、前記第１管３と第２管４の間のクリアランスは吸気通路を形成し、該上カバー２の側壁に該吸気通路に連通する通気孔溝１９が開けられ、前記第２管４の管内通路は、マウスピース１に連通して、マウスピース１に連通する煙排出通路を形成する。

図２と図３に示されるように、本発明の霧化ユニットは、リキッドに対して第一振動霧化を行うための第１霧化シート７と、リキッドに対して第二振動霧化を行うための第２霧化シート６とを含み、前記第１霧化シート７と第２霧化シート６はシリコンベース８の中空キャビティ内に固定され、前記シリコンベース８は中空構造であり、内壁には第２霧化シート固定スロット２３と第１霧化シート固定スロット２４が開けられる。前記シリコンベース８の内壁面を第１霧化シート７及び第２霧化シート６が取り囲んで霧化キャビティを構成する。前記シリコンベース８の側壁に吸気通路に連通する通気トレンチ２２と煙排出通路に連通する煙排出孔とが開けられる。前記上ベース１２と上カバー２はねじ接続される。前記第１霧化シート７と第２霧化シート６はリキッドカップ１４の中心位置に設置され、前記吸気通路は前記霧化キャビティに連通し、該霧化キャビティは前記煙排出通路に連通している。

前記第１霧化シート７の噴出端は第２霧化シート６の霧化表面に正対し、前記第１霧化シート７はリキッドカップ１４のリキッド吐出口に連通している。

図４に示されるように、マウスピース１の側壁に前記上カバー２の通気孔溝１９に連通する通気口２７が開けられる。

図２に示されるように、前記第１管３と第２管４の底端のいずれも固定ベース５に固定され、該固定ベース５内に第１霧化シート７と第２霧化シート６を固定するためのシリコンベース８が固定され、リキッドカップ１４内に位置する該固定ベース５の側壁に吸気通路に連通する吸気孔２０と煙排出通路に連通する煙排出孔２１が開けられる。前記固定ベース５の下端に外電極リング９、及び絶縁リング１０により外電極リング９の内側に取り付けられた内電極リング１１が取り付けられ、前記リキッドカップ１４の底端に下ベース１６が固定され、下ベース１６とリキッドカップ１４の底端の間にシールリング１５が設けられる。前記下ベース１６の内側に接続絶縁リング１７によって接続電極リング１８が取り付けられ、該接続電極リング１８は前記内電極リング１１に電気的に接続され、前記内電極リング１１はワイヤを介してそれぞれ前記第１霧化シート７と第２霧化シート６に電気的に接続される。

本実施例では、前記第１霧化シート７は第２霧化シート６の上方に位置し、前記固定ベース５は内筒と外筒を含み、該外筒の壁面上部にリキッド導入孔２８が開けられ、該リキッド導入孔２８は第１霧化シート７の上端面に連通している。

本実施例では、前記第１霧化シート７の孔径は４０μｍ〜１００μｍであり、リキッド２６は第１霧化シート７の振動霧化により５０μｍ〜１２０μｍの大粒子リキッド霧を形成し、リキッド霧は高周波霧化シート６の霧化表面に噴霧されて、高周波霧化シート６の振動霧化により７０ｎｍ〜１３０ｎｍの小粒子リキッド霧となる。

電子タバコであって、バッテリパック装置と超音波アトマイザーとを備え、前記超音波アトマイザーは上記コットンフリー型超音波アトマイザーであり、前記バッテリパック装置はそれぞれ前記コットンフリー型超音波アトマイザーの第１霧化シート７と第２霧化シート６に給電する。

本実施例では、第１霧化シート７の振動周波数は１００ＫＨＺ〜２００ＫＨＺであり、第２霧化シート６は中実構造であり、振動周波数が１ＭＨＺ〜３ＭＨＺである。

本実施例の利点は以下のとおりである。

１．第１超音波霧化シートを用いて所定量の小粒子リキッドを提供し、次に高周波超音波霧化シートを用いて小粒子リキッドを霧化させる。

２．一体型アトマイザーでは、コットン構造がないため、焦げ臭さやリキッド浸漬がなく、コットンによる煙の香喫味への影響又はリキッド劣化の問題を引き起こすことがなく、リキッドの保存期間を効果的に延長させて、煙の香喫味をよりよくする。

３．図５と図６に示されるように、２つの霧化シートを平坦構造にするとともに、霧化面を対向させ、第１霧化シートが第２霧化シートに設けられるため、リキッド室内のリキッドが迅速に第１霧化シートに供給され、下向きの第１霧化シートからリキッドを第２霧化シートの表面に噴霧し、第２霧化シートは第１霧化シートから噴出されたリキッドを霧化させる。

４．気流がマウスピースで吸気され、次に第２霧化シートを経た後に煙を第２管から排出して、ユーザが吸い込む。これによって、ユーザが第１霧化シートにおける微小なリキッドを吸い込むことを防止できる。

５．アトマイザーと電池はネジ付ロックリングでロックして押し付けて接触させることにより導電する。

６．マウスピースを緩めて、霧化コアを連動して引き抜くと、リキッドカップにリキッド２６を注入できる。

（実施例２）

コットンフリー型超音波アトマイザーでは、図７〜９に示されるように、前記第１霧化シート７は第２霧化シート６の下方に位置し、外電極リング９の側壁にリキッド導入孔２５が開けられ、該リキッド導入孔２５は前記第１霧化シート７の下端面に連通する以外、残りの構造は実施例１と同様であるため、詳細な説明を省略する。

図１０に示されるように、第２霧化シートは第１霧化シートの上方に設置され、第２霧化シートがリキッドを霧化させた後にも、粒子が比較的大きい液滴がある場合、大粒子液滴２９は第１霧化シートの表面に滴下して第１霧化シートの振動により第２霧化シートへ噴射されて霧化し、小粒子煙は気流とともに排出されて、ユーザに吸われる。

本実施例と実施例１の相違点は以下のとおりである。

１．第２超音波霧化シートは第１霧化シートの上方に設置されて、小粒子煙を排出して、ユーザに吸われ、大粒子液滴２９は第１霧化シートに滴下して高周波超音波霧化シートに噴射されて霧化する。このように煙の香喫味を向上させる。

２．外電極リングにはリキッド導入孔２５が開口しており、リキッド２６と第１霧化シート７の表面とを直接接触させる。

上記実施例の説明内容について、これら実施例は本発明をより明瞭に説明するためのものに過ぎず、本発明の範囲を制限するものではなく、本発明に基づいて、当業者が本発明に対して行う各種の等価形態の修正はいずれも本願に添付した特許請求の範囲により限定される範囲に属する。

Claims (12)

1. リキッドカップ（１４）、吸気通路、煙排出通路及び霧化ユニットを備えるコットンフリー型超音波アトマイザーであって、
   前記霧化ユニットは、第１霧化シート（７）、第２霧化シート（６）を含み、前記第１霧化シート（７）と第２霧化シート（６）の間に霧化キャビティが形成され、且つ該第１霧化シート（７）の噴出端が第２霧化シート（６）の霧化表面に正対し、前記第１霧化シート（７）はリキッドカップ（１４）のリキッド吐出口に連通し、前記吸気通路は前記霧化キャビティに連通し、該霧化キャビティは前記煙排出通路に連通し、前記第１霧化シート（７）に孔が形成され、第２霧化シートは中実霧化シートである、ことを特徴とするコットンフリー型超音波アトマイザー。
2. 前記第１霧化シート（７）はリキッドに対して第一振動霧化を行うことに用いられ、前記第２霧化シート（６）はリキッドに対して第二振動霧化を行うことに用いられる、ことを特徴とする請求項１に記載のコットンフリー型超音波アトマイザー。
3. 前記第１霧化シート（７）と第２霧化シート（６）はリキッドカップ（１４）の内側に設置されることを特徴とする請求項１に記載のコットンフリー型超音波アトマイザー。
4. 前記第１霧化シート（７）と第２霧化シート（６）はシリコンベース（８）の中空キャビティ内に固定され、前記霧化キャビティはシリコンベース（８）の内壁面を第１霧化シート（７）及び第２霧化シート（６）が取り囲んでなり、前記シリコンベース（８）の側壁に吸気通路に連通する通気トレンチ（２２）と煙排出通路に連通する煙排出孔が開けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のコットンフリー型超音波アトマイザー。
5. 前記リキッドカップ（１４）の頂部に環状上ベース（１２）により上カバー（２）が固定され、該上カバー（２）の上端にマウスピース（１）が取り付けられ、前記上カバー（２）の下端には、リキッドカップ（１４）内に位置する第１管（３）と第１管（３）内に挿設された第２管（４）とが取り付けられ、前記第１管（３）と第２管（４）の間の隙間に霧化キャビティに連通する吸気通路が形成され、該上カバー（２）の側壁に該吸気通路に連通する通気孔溝（１９）が開けられ、前記第２管（４）の管内通路はマウスピース（１）に連通して霧化キャビティに連通する煙排出通路を構成する、ことを特徴とする請求項１に記載のコットンフリー型超音波アトマイザー。
6. 前記上ベース（１２）と上カバー（２）はねじ接続される、ことを特徴とする請求項５に記載のコットンフリー型超音波アトマイザー。
7. 前記第１管（３）と第２管（４）の底端のいずれも固定ベース（５）に固定され、該固定ベース（５）内に第１霧化シート（７）と第２霧化シート（６）を固定するためのシリコンベース（８）が固定され、リキッドカップ（１４）内に位置する該固定ベース（５）の側壁に吸気通路に連通する吸気孔（２０）と煙排出通路に連通する煙排出孔（２１）が開けられる、ことを特徴とする請求項５に記載のコットンフリー型超音波アトマイザー。
8. 前記固定ベース（５）の下端に外電極リング（９）、及び絶縁リング（１０）を介して外電極リング（９）の内側に取り付けられる内電極リング（１１）が取り付けられ、前記リキッドカップ（１４）の底端に下ベース（１６）が固定され、該下ベース（１６）の内側に接続絶縁リング（１７）を介して接続電極リング（１８）が取り付けられ、該接続電極リング（１８）は前記内電極リング（１１）に電気的に接続され、前記内電極リング（１１）はワイヤを介してそれぞれ前記第１霧化シート（７）と第２霧化シート（６）に電気的に接続される、ことを特徴とする請求項７に記載のコットンフリー型超音波アトマイザー。
9. 前記第１霧化シート（７）は第２霧化シート（６）の上方に位置し、前記固定ベース（５）は内筒と外筒を含み、該外筒の壁面上部にリキッド導入孔（２８）が開けられ、該リキッド導入孔（２８）は第１霧化シート（７）の上端面に連通している、ことを特徴とする請求項８に記載のコットンフリー型超音波アトマイザー。
10. 前記第１霧化シート（７）は第２霧化シート（６）の下方に位置し、外電極リング（９）の側壁にリキッド導入孔（２５）が開けられ、該リキッド導入孔（２５）は前記第１霧化シート（７）の下端面に連通していることを特徴とする請求項８に記載のコットンフリー型超音波アトマイザー。
11. 前記第１霧化シートの孔径は４０μｍ〜１００μｍ、好ましくは４５μｍ〜６０μｍである、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のコットンフリー型超音波アトマイザー。
12. バッテリパック装置と超音波アトマイザーとを備える電子タバコであって、
    前記超音波アトマイザーは請求項１〜１１のいずれかに記載のコットンフリー型超音波アトマイザーであり、前記バッテリパック装置は前記コットンフリー型超音波アトマイザーの第１霧化シート（７）と第２霧化シート（６）をそれぞれに給電することを特徴とする電子タバコ。

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