WO2024021914A1 - 电子雾化装置及其雾化器、雾化芯和雾化芯的制造方法 - Google Patents
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Abstract
电子雾化装置及其雾化器、雾化芯(1)和雾化芯(1)的制造方法，其中雾化芯(1)包括：多孔体(11)，包括一个非平面的雾化面(13)；以及发热体(12)，结合于雾化面(13)上，并具备与雾化面(13)相适配的非平面式构造；通过构造非平面结构的雾化面(13)，从而增加雾化面积，提高供液效果和雾化量；同时，非平面的设计可使得雾化面(13)对发热体(12)的供液更为充分，尤其在发热温度最集中的中心区域；除此之外，还可以进一步地提高口感和使用寿命。
Description
本发明涉及电子雾化领域，尤其涉及电子雾化装置及其雾化器、雾化芯和雾化芯的制造方法。
相关技术中，用于吸食气溶胶的电子雾化装置包括雾化芯，雾化芯包括用于吸液的多孔体以及结合于该多孔体表面用于加热雾化的发热体。
其中，发热体为平面结构，多采用丝印工序进行，但随着气溶胶生成基质逐渐导入，和客户对烟雾量和口感的需求，相关技术中的发热体因雾化面提供的雾化面积的限制，出现一些技术瓶颈。
本发明要解决的技术问题在于，提供一种电子雾化装置及其雾化器、雾化芯和雾化芯的制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种雾化芯，用于电子雾化装置，所述雾化芯包括：
多孔体，包括一个非平面的雾化面；以及，
发热体，结合于所述雾化面上，并具备与所述雾化面相适配的非平面式构造。
优选地，所述雾化面包括内凹面；所述发热体结合于所述内凹面上，并具备与所述内凹面相适配的内凹式构造。
优选地，所述雾化面包括内凹的圆弧面；所述发热体结合于所述圆弧面上，并具备与所述圆弧面相适配的圆弧型构造。
优选地，所述圆弧面的曲率半径的为5-12mm。
优选地，所述圆弧面包括圆弧线段，所述圆弧线段两端的相距距离为8-14mm。
优选地，所述多孔体包括多孔基体层以及多孔固定层；
所述多孔基体层包括一个非平面的基体表面，所述多孔固定层叠置于所述基体表面上，并具备与所述基体表面相适配的非平面式构造；所述雾化面形成于所述多孔固定层中相背于所述多孔基体层的表面上。
优选地，所述多孔基体层与所述多孔固定层的制造材料相同或不相同。
优选地，所述多孔基体层与所述多孔固定层的成分、孔隙率、孔隙平均孔径和孔隙D50中的至少一个参数不相同。
优选地，所述多孔固定层的厚度均匀。
优选地，所述发热体丝印于所述多孔固定层中相背于所述多孔基体层的表面上。
本发明还构造一种雾化器，包括储液仓、气流通道和雾化腔，所述雾化腔位于所述气流通道的路径上，所述储液仓用于储存气溶胶生成基质，包括上述的雾化芯，所述雾化芯设在所述雾化腔，以雾化来自所述储液仓的气溶胶生成基质。
本发明还构造一种电子雾化装置，包括电源和控制电路，包括上述的雾化器，所述电源与所述雾化器的发热体电连接，所述控制电路控制所述电源给所述发热体提供电能。
本发明还构造一种雾化芯的制造方法，该雾化芯用于电子雾化装置，所述制造方法包括以下步骤：
步骤S1：提供一个多孔基体，所述多孔基体包括一个非平面的基体表面；
步骤S2：提供一个柔性的第一组合体，所述第一组合体包括一个发热层坯体；
步骤S3：将所述发热层坯体相背于所述发热层，并将所述第一组合体叠置于所述基体表面上，形成第二组合体；
步骤S4：对所述第二组合体进行烧结。
优选地，所述步骤S2包括以下步骤：
步骤S21：提供一个柔性的膜带，所述膜带包括结合面和与所述结合面相背的叠置面；
步骤S22：在所述膜带的所述结合面上形成所述发热层胚体，形成第一组合体。
优选地，在所述步骤S1中，所述基体表面包括内凹面；所述第一组合体结合于所述内凹面上。
优选地，在所述步骤S1中，所述基体表面包括内凹的圆弧面；所述第一组合体结合于所述内凹的圆弧面上。
优选地，所述膜带与所述多孔基体的制造材料相同或不相同。
优选地，所述多孔基体与所述膜带的成分、孔隙率、孔隙平均孔径和孔隙D50中的至少一个参数不相同。
优选地，在所述步骤S2中，所述膜带采用流延工艺制成。
优选地，所述发热层坯体通过丝印的方式形成于所述膜带上。
优选地，在所述步骤S3中，所述第一组合体通过粘合剂叠置于所述基体表面上。
优选地，所述粘合剂包括玻璃粘接相。
优选地，在所述步骤S4中，对所述第二组合体进行烧结的方式为真空烧结。
优选地，对所述第二组合体进行烧结的温度范围为950℃-1050℃。
优选地，所述步骤S1包括以下步骤：
步骤S11：通过注塑成型的方式形成所述多孔体的坯体，所述坯体包括一个非平面的表面；
步骤S12：对所述坯体进行烧结。
优选地，在所述步骤S12中，对所述坯体进行烧结的方式为空气气氛烧结。
优选地，在所述步骤S12中，对所述坯体进行烧结的温度范围为750℃-850℃。
实施本发明具有以下有益效果：本发明通过构造非平面结构的雾化面，从而增加雾化面积，提高供液效果和雾化量；同时，非平面的设计可使得雾化面对发热体的供液更为充分，尤其在发热温度最集中的中心区域；除此之外，还可以进一步地提高口感和使用寿命。
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是本发明电子雾化装置在一些实施例中的纵向剖视图；
图2是本发明雾化芯在一些实施例中的结构示意图；
图3是图2所示的雾化芯在另一角度的结构示意图；
图4是本发明雾化芯的制造方法中第一组合体与多孔基体的结构示意图。
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。
参阅图1-图4，本发明构造了一种雾化芯1，应用于电子雾化装置，可吸收液态气溶胶生成基质并对液态气溶胶生成基质进行加热雾化，从而生成气溶胶。该气溶胶可被用户所吸食或者吸入。
雾化芯1包括多孔体11以及设于多孔体11上的发热体12。多孔体11为多孔结构，具有大量的毛细孔，使得多孔体11能够产生毛细作用而吸收和传导液态气溶胶生成基质，即多孔体11能够对液态气溶胶生成基质产生一定的缓存和传导作用。发热体12用于对吸收至多孔体11中的液态气溶胶生成基质进行加热，使得液态气溶胶生成基质雾化并产生气溶胶。
多孔体11在一些实施例中可为多孔陶瓷体，参阅图2，多孔体11包括一个雾化面13和一个与雾化面13相背的吸液面14。通过多孔体11的毛细作用，该吸液面14可将存于储液腔（未图示）内的液态气溶胶生成基质吸入至多孔体11中，并传导至雾化面13中。发热体12设于雾化面13上，传导至雾化面13的液态气溶胶生成基质经发热体12加热后可雾化为气溶胶。
雾化面13呈非平面结构，以增加雾化面积，提高供液效果和雾化量；同时，非平面的设计可使得雾化面13对发热体12的供液更为充分，尤其在发热温度最集中的中心区域；除此之外，还可以进一步地提高口感和使用寿命。发热体12结合于雾化面13上，并具备与该呈非平面的雾化面13相适配的非平面式构造。
在本发明雾化芯1的一些实施例中，多孔体11包括多孔基体层111以及多孔固定层112。多孔基体层111包括一个朝向多孔固定层112的基体表面1111以及与该基体表面1111相背的第一表面1112；该基体表面1111为内凹的凹面结构，沿第一表面1112方向处凹陷成形，用于供多孔固定层112叠置于其上；第一表面1112作为吸液面14，用于吸收液态气溶胶生成基质。
多孔固定层112作为发热体12的载体，能够将发热体12可靠地设置于多孔体11上。多孔固定层112为与所述基体表面1111相适配的内凹面构造，其厚度均匀，包括结合面1121、以及相背于结合面1121的叠置面1122。
该结合面1121为内凹面，沿吸液面14的方向凹陷成形；其作为雾化面13，发热体12可结合于该结合面1121上。
该叠置面1122为凸面，朝向基体表面1111凸起；其与基体表面1111相对，贴合在基体表面1111上，并通过烧结的方式一体结合于基体表面1111上。该叠置面1122的曲率与基体表面1111的相适配。
在一些实施例中，多孔基体层111与多孔固定层112的制造材料相同，以提高它们之间的结合力，得到更好的结合效果。
在一些实施例中，多孔基体层111与多孔固定层112的材质相同或不相同。其中，材质包括成分和微观结构特征；微观结构特征包括孔隙率、孔隙平均孔径和孔隙D50等等的参数。在一些实施例中，多孔基体层111与多孔固定层112的成分、孔隙率、孔隙平均孔径和孔隙D50中的至少一个参数不相同，以获得不同的特性。
在一些实施例中，多孔基体层111与多孔固定层112的热膨胀系数不同。可以理解，雾化芯需要在热冲击的环境中使用，不断快速变化的温度对于雾化芯的寿命有关键的影响。多孔基体层111与多孔固定层112的热膨胀系数不同能缓冲多孔基体层111与发热体12的热膨胀系数的差异，减小不同热膨胀系数带来的不良影响，避免发热体12出现断裂的情况，提高其使用寿命。优选的，多孔固定层112的热膨胀系数介于多孔基体层111和发热体12之间。其好处在可以使得发热体12、多孔固定层112和多孔基体层111三者之间的热膨胀系数梯度过渡，特别是当结合面或叠置面为曲面或弧面的情形下可以进一步提高雾化芯的使用寿命。
在一些实施例中，多孔基体层111与多孔固定层112的成分不同。可以理解，如上所述，热膨胀系数等参数与成分及陶瓷微观结构等参数的具有关联；其中，成分可以有效的调整上述关联参数。进一步的，发热层12可以采用钛、锆、钛铝合金、钛锆合金、钛钼合金、钛铌合金、铁铝合金、钽铝合金、不锈钢、铁镍、镍铬合金等材质制成。多孔基体层111和多孔固定层112可以为多孔氧化铝陶瓷、多孔堇青石陶瓷、多孔硅藻土陶瓷和多孔碳化硅陶瓷中的至少一种。
在一些实施例中，多孔基体层111与多孔固定层112的孔隙率不同，以获得不同的传导速度。可以理解地，液态气溶胶生成基质在多孔体11内部的传导速度与孔隙率成正相关，故可以通过改变多孔体11的孔隙率以改变传导速度。
该发热体12在一些实施例中可为发热膜，由镍铬合金等等发热材料的材料制成。该发热膜可采用印刷的方式形成于雾化面13，形成与雾化面13相适配的内凹式构造。
发热体12在一些实施例中可包括第一电极连接部121、第二电极连接部122以及设置于该第一电极连接部121和第二电极连接部122之间的发热部123。发热部123具有较大的电阻，电流通过时能够发热。第一电极连接部121和第二电极连接部122具有较小的电阻，主要用于电连接。发热部123在一些实施例中可呈长条状，并多次弯曲转向以尽可能均匀分布于多孔体11的底面，从而实现热量的均匀分布，如图2所示。
如图2、图3所示，图2、图3示出了本发明另一些实施例的雾化芯1，该雾化芯1可作为上述雾化芯1的一个替代。
多孔体11包括多孔基体层111以及多孔固定层112。多孔基体层111包括一个朝向多孔固定层112的基体表面1111以及与该基体表面1111相背的第一表面1112；该基体表面1111为内凹的圆弧结构，沿第一表面1112方向处凹陷成形，用于供多孔固定层112结合于其上；第一表面1112作为吸液面14，用于吸收液态气溶胶生成基质。多孔固定层112作为发热体12的载体，将发热体12可靠地设置于多孔体11上。多孔固定层112为与所述基体表面1111相适配的圆弧型构造，厚度均匀；其包括结合面1121、以及相背于结合面1121的叠置面1122。
该结合面1121为圆弧面，沿吸液面14的方向凹陷成形；其作为雾化面13，发热体12可结合于该结合面1121上。
该叠置面1122为凸面，朝向基体表面1111凸起；其与基体表面1111相对，贴合在基体表面1111上，并通过烧结的方式一体结合于基体表面1111上。该叠置面1122的曲率与基体表面1111的曲率相适配。可以理解地，基体表面1111除了可以是圆弧面等的内凹面结构，还可以是平面、凸面等等。叠置面1122的形状与基体表面1111的形状相适配，以将多孔固定层112结合于多孔基体层111即可。
发热体12为发热膜，采用印刷的方式形成于该圆弧面上，从而形成与圆弧面相适配的圆弧型构造。
该圆弧面包括相对且平行的两条圆弧线段11211、以及相对且平行的两条直线线段11212。该两条圆弧线段11211各自的两端分别通过上述一条直线线段11212相连，形成圆弧面；两条直线线段11212平行于吸液面14，且相对于吸液面14位于同一高度。该两条圆弧线段11211设置在多孔体11的长度方向L的两侧，该两条直线线段11212设置在多孔体11的长度方向L的两端。
在一些实施例中，圆弧线段11211的曲率半径优选在5-12mm之间。
在一些实施例中，圆弧线段11211的两端相距距离优选在8-14mm之间。
在一些实施例中，圆弧线段11211的端点与该端点对应的圆心形成的第一线段，和该圆弧线段11211的中点与该中点对应的圆心形成的第二线段连接，形成夹角α。该夹角α的角度范围在20°-40°之间。
可以理解地，虽然随着夹角α的增加，能够有效的雾化面积呈增加趋势，供液效果也随之增加，但在夹角α增加的同时，发热体12的总线长随之变大，温度排布也会随之变得更加分散；而且，在夹角α过大时，意味着雾化面13更加地凹，使得液态气溶胶生成基质在雾化面13处的供液效果过大，容易出现漏液的现象。
以下通过控制变量法的方式，以雾化面的曲率为变量，得到在不同曲率下的雾化量、口感、使用寿命以及温度分布变化的实验数据。具体请参阅位于下一页中的表格1。
表格 1
参阅图1所示，本发明还构造一种雾化器，包括储液仓、气流通道和雾化腔，雾化腔位于气流通道的路径上，储液仓用于储存气溶胶生成基质，包括上述的雾化芯1，雾化芯1设在雾化腔，以雾化来自储液仓的气溶胶生成基质。
本发明还构造一种电子雾化装置，包括电源和控制电路，包括上述的雾化器，电源与雾化器的发热体12电连接，控制电路控制电源给发热体12提供电能。
本发明中还构造一种雾化芯的制造方法，包括以下步骤：
S1：提供一个多孔基体，多孔基体包括一个非平面的基体表面1111；该基体表面1111可包括圆弧面等的内凹面；
步骤S2：提供一个柔性的第一组合体，所述第一组合体包括一个发热层坯体；
步骤S3：将所述发热层坯体相背于所述发热层，并将所述第一组合体叠置于所述基体表面1111上，形成第二组合体；
步骤S4：对所述第二组合体进行烧结。
可以理解地，在第二组合体烧结后形成雾化芯1。
在一些实施例中，步骤S1包括以下步骤：
S11：通过注塑成型的方式形成多孔体11的坯体，坯体包括一个非平面的表面；
S12：对坯体进行空气气氛烧结。
可以理解地，在坯体烧结后形成多孔体11。
可选地，制成坯体的材料包括多孔陶瓷材料。坯体的烧结温度范围为750℃-850℃；优选800℃。
在一些实施例中，步骤S2包括以下步骤：
步骤S21：提供一个柔性的膜带，膜带包括结合面1121和与结合面1121相背的叠置面1122；
步骤S22：在膜带的结合面1121上形成发热层胚体，形成第一组合体。
在一些实施例中，膜带采用流延工艺制成。膜带的材质与多孔基体的材质相同，以提高它们之间的结合力，得到更好的结合效果。需要注意的是，膜带在未烧结前为柔性。
发热层坯体在一些实施例中通过丝印的方式形成于膜带上。可选地，将镍铬合金作为发热材料，印刷于膜带上以形成发热层坯体。
可以理解地，本发明通过在膜带上丝印形成发热层胚体，再将膜带结合于基体表面1111上的方式，克服了丝印在非平面结构上无法很好地形成发热层胚体的缺陷。
在一些实施例中，膜带与多孔基体的制造材料相同或不相同。在该两者的制造材料相同时，可获得更好的结合力。
在一些实施例中，膜带与多孔基体的材质不相同，以获得不同的特性。在一些实施例中，多孔基体层111与多孔固定层112的成分、孔隙率、孔隙平均孔径和孔隙D50中的至少一个参数不相同。
在一些实施例中，第一组合体通过粘合剂粘接于基体表面1111上。可选地，粘合剂包括玻璃粘接相。
在一些实施例中，通过真空烧结的方式对第二组合体烧结。优选真空烧结的温度范围为950℃-1050℃；更优选为1000℃。
可以理解地，在第二组合体烧结后形成雾化芯1，多孔基体形成多孔基体层111；膜带形成多孔固定层112，发热层胚体形成发热体12。
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 (13)
- 一种雾化芯，用于电子雾化装置，其特征在于，所述雾化芯包括：多孔体（11），包括一个非平面的雾化面（13）；以及，发热体（12），结合于所述雾化面（13）上，并具备与所述雾化面（13）相适配的非平面式构造。
- 根据权利要求1所述的雾化芯，其特征在于，所述雾化面（13）包括内凹面；所述发热体（12）结合于所述内凹面上，并具备与所述内凹面相适配的内凹式构造。
- 根据权利要求1所述的雾化芯，其特征在于，所述雾化面（13）包括内凹的圆弧面；所述发热体（12）结合于所述圆弧面上，并具备与所述圆弧面相适配的圆弧型构造。
- 根据权利要求3所述的雾化芯，其特征在于，所述圆弧面的曲率半径的为5-12mm。
- 根据权利要求3所述的雾化芯，其特征在于，所述圆弧面包括圆弧线段（11211），所述圆弧线段（11211）两端的相距距离为8-14mm。
- 根据权利要求1所述的雾化芯，其特征在于，所述多孔体（11）包括多孔基体层（111）以及多孔固定层（112）；所述多孔基体层（111）包括一个非平面的基体表面（1111），所述多孔固定层（112）叠置于所述基体表面（1111）上，并具备与所述基体表面（1111）相适配的非平面式构造；所述雾化面（13）形成于所述多孔固定层（112）中相背于所述多孔基体层（111）的表面上。
- 根据权利要求6所述的雾化芯，其特征在于，所述多孔基体层（111）与所述多孔固定层（112）的成分、热膨胀系数、孔隙率、孔隙平均孔径和孔隙D50中的至少一种参数不相同。
- 根据权利要求6所述的雾化芯，其特征在于，所述多孔固定层（112）的厚度均匀。
- 根据权利要求6所述的雾化芯，其特征在于，所述发热体（12）丝印于所述多孔固定层（112）中相背于所述多孔基体层（111）的表面上。
- 一种雾化器，包括储液仓、气流通道和雾化腔，所述雾化腔位于所述气流通道的路径上，所述储液仓用于储存气溶胶生成基质，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的雾化芯，所述雾化芯设在所述雾化腔，以雾化来自所述储液仓的气溶胶生成基质。
- 一种电子雾化装置，包括电源和控制电路，其特征在于，包括权利要求10所述的雾化器，所述电源与所述雾化器的发热体（12）电连接，所述控制电路控制所述电源给所述发热体（12）提供电能。
- 一种雾化芯的制造方法，该雾化芯用于电子雾化装置，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：步骤S1：提供一个多孔基体，所述多孔基体包括一个非平面的基体表面（1111）；步骤S2：提供一个柔性的第一组合体，所述第一组合体包括一个发热层坯体；步骤S3：将所述发热层坯体相背于所述基体表面（1111），并将所述第一组合体叠置于所述基体表面（1111）上，形成第二组合体；步骤S4：对所述第二组合体进行烧结。
- 根据权利要求12所述的雾化芯的制造方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：步骤S21：提供一个柔性的膜带，所述膜带包括结合面（1121）和与所述结合面（1121）相背的叠置面（1122）；步骤S22：在所述膜带的所述结合面（1121）上形成所述发热层胚体，形成第一组合体。
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