电子雾化装置及其雾化器和发热组件
技术领域
本实用新型涉及吸烟者用品领域，更具体地说，涉及一种电子雾化装置及其雾化器和发热组件。
背景技术
电子烟又名虚拟香烟、电子雾化装置。电子烟作为替代香烟用品，多用于戒烟。电子烟具有与香烟相似的外观和味道，但一般不含香烟中的焦油、悬浮微粒等其他有害成分。
电子烟主要由雾化器和电源装置构成，雾化器一般包括通电后加热雾化烟液的发热组件，发热组件一般包括一个用于导液的多孔结构及与该多孔结构配合的发热体。现有的发热组件，其供油面积通常都大于雾化面积，在换气通畅的情况下，容易发生漏液，即烟液泄露，导致烟液浪费，用户体验差，甚至会出现烟液污染电子元器件，从而导致电子元器件失灵的情况。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种改进的电子雾化装置及其雾化器和发热组件。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种发热组件，用于雾化器，包括用于吸取液态介质的多孔体以及用于对吸附到所述多孔体中的液态介质进行加热雾化的发热体，所述多孔体包括相对设置的第一面和第二面，所述第一面为用于安装所述发热体的雾化面；
所述第二面向内凹陷形成一用于容置导液元件的导液孔，所述导液孔具有一底面，所述导液孔的底面在所述雾化面的投影区为核心雾化区域，所述核心雾化区域为所述发热体的集中分布区。
在一些实施例中，所述第一平均温度为120-200℃，所述第一平均温度高于所述第二平均温度20℃以上。
在一些实施例中，所述发热体沿延伸方向的宽度一致，所述核心雾化区域位于所述雾化面的中心位置。
在一些实施例中，所述雾化面具有一第一宽度L1，所述核心雾化区域沿所述第一宽度L1的延伸方向具有一第二宽度L2，所述第二宽度L2为所述第一宽度L1的30％-85％。
在一些实施例中，所述第二宽度L2为所述第一宽度L1的63％-70％。
在一些实施例中，所述发热体的40-90％分布在所述核心雾化区域内。
在一些实施例中，所述多孔体包括呈阶梯型的第一基体和第二基体，所述第一基体的横截面积大于所述第二基体的横截面积，所述第一基体远离所述第二基体的一侧面形成所述雾化面。
在一些实施例中，所述发热组件还包括分别连接在所述发热体两端的第一电极和第二电极，所述第一电极、第二电极呈对角设置在所述雾化面上。
在一些实施例中，所述发热体相对于所述雾化面的中心点对称设置，所述发热体包括第一平直段、第二平直段、以及将所述第一平直段和所述第二平直段串联的连接段，所述第一平直段与所述第二平直段平行；
所述连接段包括与所述第一平直段连接的第一圆弧段、与所述第二平直段连接的第二圆弧段、以及将所述第一圆弧段和所述第二圆弧段串联的第一斜直段，所述第一圆弧段与所述第二圆弧段位于同一圆周上，且所述第一圆弧段、第二圆弧段接近或位于所述核心雾化区域的边缘。
在一些实施例中，所述发热体相对于所述雾化面的中心点对称设置，所述发热体包括第一平直段、第二平直段、以及将所述第一平直段和所述第二平直段串联的连接段，所述第一平直段与所述第二平直段平行；
所述连接段包括至少一个第三平直段以及与该至少一个第三平直段串联的至少一个第一弯曲段，所述第三平直段垂直于所述第一平直段。
在一些实施例中，所述发热体相对于所述雾化面的中心点对称设置，所述发热体包括第一平直段、第二平直段、以及将所述第一平直段和所述第二平直段串联的连接段，所述第一平直段与所述第二平直段平行；
所述连接段包括至少一个第二斜直段、至少一个第三斜直段、以及将所述至少一个第二斜直段和所述至少一个第三斜直段串联的至少一个第四平直段，所述第四平直段与所述第一平直段平行，所述第二斜直段和所述第三斜直段交错设置，且所述第二斜直段、第三斜直段与所述第四平直段之间的夹角相等。
本实用新型还提供一种雾化器，包括如上述任一项所述的发热组件、用于存储液态介质的储液腔、以及连接所述储液腔和所述发热组件的导液元件。
本实用新型还提供一种电子雾化装置，包括电源装置、以及如上述所述的雾化器，所述电源装置与所述雾化器电性连接。
实施本实用新型至少具有以下有益效果：本实用新型中的发热组件在加热的时候，由于发热组件集中分布在核心雾化区域，使得核心雾化区域的温度较高，液态介质挥发的较快，从而可使核心雾化区域外的液态介质流向核心雾化区域，向核心雾化区域聚集，从而可避免漏液的情况，用户吸雾的时候不会吸入液滴，提升了用户体验。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是现有技术一些实施例中发热组件的立体结构示意图；
图2是本实用新型一些实施例中发热组件的立体结构示意图；
图3是本实用新型一些实施例中发热组件另一角度的立体结构示意图；
图4是本实用新型一些实施例中发热组件的俯视图；
图5是图4所示发热组件的温度场分布图；
图6是图4所示发热组件的发热体的第一个替代方案的结构示意图；
图7是图6所示发热组件的温度场分布图；
图8是图4所示发热组件的发热体的第二个替代方案的结构示意图；
图9是图8所示发热组件的温度场分布图；
图10是图4所示发热组件的发热体的第三个替代方案的结构示意图；
图11是图1、图4、图10所示发热组件的应力对比图；
图12是图1、图4、图10所示发热组件的位移量对比图；
图13是本实用新型一些实施例中电子烟的结构示意图；
图14是本实用新型一些实施例中发热组件、导液元件、储液罐的剖视结构示意图；
图15是本实用新型一些实施例中发热组件、导液元件的结构示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
图2-4所示为本实用新型一些实施例中的发热组件10，该发热组件10可应用于雾化器中对烟液、药液等液态介质进行加热雾化，其可包括用于吸取液态介质的多孔体11以及用于对吸附到多孔体11中的液态介质进行加热雾化的发热体12a。该多孔体11包括相对设置的第一面和第二面1121。其中，该第一面为用于安装发热体12a的雾化面1111，第二面1121向内凹陷形成一用于容置导液元件20(参见图15)的导液孔1122。该导液孔1122的形状不限于圆孔，也可以是方孔、长方形孔等其他形状。
多孔体11在一些实施例中可包括呈阶梯型的第一基体111和第二基体 112，且第一基体111的横截面积大于第二基体112的横截面积，以使第一基体111与第二基体112之间形成有定位的台阶，方便发热组件10的安装定位。优选地，第一基体111远离第二基体112的一侧面形成雾化面1111，从而可使得发热组件10占据空间不变的情况下，增加雾化面1111的面积。
第一基体111、第二基体112在本实施例中均大致呈长方体状，雾化面1111 形成在第一基体111的长方形表面上。进一步地，第一基体111的长度可大于第二基体112的长度，第一基体111的宽度可与第二基体112的宽度相当。在其他实施例中，第一基体111、第二基体112的截面也可以为圆形、椭圆形、菱形、方形等其他形状。
导液孔1122具有一底面1123，导液孔1122的底面1123在雾化面1111 的投影区为核心雾化区域A，该核心雾化区域A为发热体12a的集中分布区。正常工作时，在发热体12a加热预设时间后，核心雾化区域A的第一平均温度高于整个雾化面1111的第二平均温度。
雾化面1111通常可包括核心雾化区域A以及位于核心雾化区域A外的边缘雾化区域B，核心雾化区域A通常可位于雾化面1111的中心位置。导液元件将雾化器储液腔中的液态介质导到多孔体11，以导液孔1122的底面1123 为中心，液体向外扩散，雾化面1111对应底面1123形成一个核心雾化区域A，而液体外扩形成边缘雾化区域B。发热组件10在加热的时候，因为核心雾化区域A的温度较高，液态介质挥发的较快，除了导液元件的液态介质，边缘雾化区域B的部分液态介质也会流向核心雾化区域A，向核心雾化区域A聚集，因此边缘雾化区域B会限定在一定范围内，从而可避免漏液的情况，用户吸雾的时候不会吸入液滴，提升了用户体验。
在一些实施例中，第一平均温度与第二平均温度的温度差可被配置成能够使边缘雾化区域B的部分液态介质流向核心雾化区域A。优选地，第一平均温度可以为120-200℃，第一平均温度可高于第二平均温度20℃以上。
通常，发热体12a沿延伸方向的宽度一致，发热体12a在核心雾化区域A 中的分布密度大于在核心雾化区域A外的边缘雾化区域B的分布密度。该分布密度在一些实施例中可以为，发热体12a在核心雾化区域A(或边缘雾化区域B)所占的面积与该核心雾化区域A(或边缘雾化区域B)的面积的比值。
通常，发热体12a的40-90％分布在核心雾化区域A内。雾化面1111具有一第一宽度L1，核心雾化区域A沿第一宽度L1的延伸方向具有一第二宽度 L2，第二宽度L2可以为第一宽度L1的30％-85％。优选地，第二宽度L2为第一宽度L1的2/3左右，通常其可以在63％-70％之间进行选择。
发热体12a的两端可分别设置有第一电极141、第二电极142，用于分别与电池装置的正负极电性连接。通常，边缘雾化区域B位于第一电极141、第二电极142所界定的空间内。
发热组件10可采取侧边进气或底部进气等进气方式。当发热组件10为侧边进气时，第一电极141、第二电极142可分别设置在雾化面1111的对角上，以优化侧边进气时烟雾的输送效果，有效防止第一电极141、第二电极142对气流的阻碍，避免烟雾滞留在雾化腔内，提高烟雾流动效率。
发热体12a可以为发热膜或发热丝，其材质可以为金属。发热体12a的两端分别可设置有用于安装第一电极141、第二电极142的焊盘13。优选地，发热体12a为发热膜，其可采用电子浆料印刷在多孔体11的雾化面1111上。当多孔体11为烧结式结构时，发热体12a可通过烧结的方式与多孔体11一体成型。
在一些实施例中，该发热膜可包括依次形成在雾化面1111上的第一覆盖膜和第二覆盖膜。第一覆盖膜、第二覆盖膜均可以为多孔膜。第一覆盖膜的材质可以为钛、锆、钛铝合金、钛锆合金、钛钼合金、钛铌合金、铁铝合金或钽铝合金等，第二覆盖膜的材质可以为铂、钯、钯铜合金、金银铂合金、金银合金、钯银合金或金铂合金等。优选地，第一覆盖膜为钛锆合金膜，第二覆盖膜为金银合金膜。
多孔体11可由多孔陶瓷、多孔玻璃陶瓷、多孔玻璃等硬质毛细结构制成。优选地，多孔体11由多孔陶瓷制成。多孔陶瓷耐高温，化学性质稳定，不会与烟液发生化学反应，且多孔陶瓷为绝缘体，不会与其上设置的发热体12a电连接而发生短路等问题，方便制造、成本低。
在一些实施例中，多孔陶瓷上的微孔的孔径范围可为1μm至100μm。多孔陶瓷的平均孔径可为10-35μm。优选地，多孔陶瓷的平均孔径为20-25 μm。
优选地，多孔陶瓷上的孔径为5μm至30μm的微孔的体积，占多孔陶瓷上的所有微孔体积的60％以上。多孔陶瓷中孔径为10-15μm的微孔的体积占多孔陶瓷上的所有微孔体积的20％以上，多孔陶瓷中孔径为30-50μm的微孔的体积占多孔陶瓷上的所有微孔体积的30％左右。
多孔陶瓷的孔隙率可为30％至70％，孔隙率是指多孔介质内的微小空隙的总体积与该多孔介质的总体积的比值。孔隙率的大小可以根据烟液的成分来调整，例如烟液的粘稠度大的，孔隙率则可以高一些，以保证导液效果。优选地，多孔陶瓷的孔隙率为50-60％。
发热体12a可相对于雾化面1111的中心点对称设置。在本实施例中，雾化面1111大致呈长方形，核心雾化区域A呈圆形。
发热体12a可包括第一平直段121a、第二平直段122a、以及将第一平直段121a和第二平直段122a串联的连接段。第一平直段121a与第二平直段122a 平行，并可沿雾化面1111的纵长方向设置。
该连接段可包括与第一平直段121a连接的第一圆弧段123a、与第二平直段122a连接的第二圆弧段125a、以及将第一圆弧段123a和第二圆弧段125a 串联的第一斜直段124a。第一圆弧段123a与第二圆弧段125a位于同一圆周上，且第一圆弧段123a、第二圆弧段125a可接近或位于核心雾化区域A的边缘。第一斜直段124a的两端与第一圆弧段123a、第二圆弧段125a之间可通过直线连接或弧线连接。
图6示出了本实用新型一些实施例中的发热体12b，作为上述发热组件10 的发热体12a的一个替代方案。该发热体12b可包括第一平直段121b、第二平直段122b、以及将第一平直段121b和第二平直段122b串联的连接段，第一平直段121b与第二平直段122b平行，并可沿雾化面1111的纵长方向设置。
该连接段可包括至少一个第三平直段123b以及与该至少一个第三平直段 123b串联的至少一个第一弯曲段124b，第三平直段123b可垂直于第一平直段 121b。该连接段的绝大部分可设置在核心雾化区域A中，该连接段沿雾化面 1111的长度方向或宽度方向的距离可与核心雾化区域A的直径相当或大致相当。
图8示出了本实用新型一些实施例中的发热体12c，作为上述发热组件10 的发热体12a的一个替代方案。该发热体12c可包括第一平直段121c、第二平直段122c、以及将第一平直段121c和第二平直段122c串联的连接段，第一平直段121c与第二平直段122c平行，并可沿雾化面1111的纵长方向设置。
该连接段可包括至少一个第二斜直段123c、至少一个第三斜直段125c、以及将至少一个第二斜直段123c和至少一个第三斜直段125c串联的至少一个第四平直段124c。第四平直段124c可与第一平直段121c平行，第二斜直段 123c和第三斜直段125c交错设置，且第二斜直段123c、第三斜直段125c与所述第四平直段124c之间的夹角相等，位于该连接段最外围的第二斜直段123c、第三斜直段125c分别与两个焊盘13连接。该连接段的绝大部分可设置在核心雾化区域A中，该连接段沿雾化面1111的长度方向或宽度方向的距离可与核心雾化区域A的直径相当或大致相当。
在本实施例中，该连接段包括两个第二斜直段123c、两个第三斜直段 125c、以及将该两个第二斜直段123c和两个第三斜直段125c串联的三个第四平直段124c。
图10示出了本实用新型一些实施例中的发热体12d，作为上述发热组件 10的发热体12a的一个替代方案。该发热体12d可包括第一平直段121d、第二平直段122d、以及将第一平直段121d和第二平直段122d串联的连接段，第一平直段121d与第二平直段122d平行，并可沿雾化面1111的纵长方向设置。
该连接段可包括与第一平直段121d连接的第二弯曲段123d、与第二平直段122d连接的第三弯曲段125d、以及将第二弯曲段123d与第三弯曲段125d 串联的第五平直段124d，且第五平直段124d与第一平直段121d平行。第一平直段121d、第二弯曲段123d、第五平直段124d、第三弯曲段125d、第二平直段122d依次串联形成大致呈S型结构。
图5、7、9所示分别为图4、6、8所示的发热体加热3s后雾化面1111的温度场分布图。根据模拟实验表明，该发热体在核心雾化区域A的第一平均温度在120-200℃之间，边缘雾化区域B的在120℃以下。用户抽烟的时候，由于核心雾化区域A的温度足够高，烟液挥发的很快，从而使边缘雾化区域B 的烟液向核心雾化区域A聚集，从而可避免漏液的发生，用户吸雾的时候不会吸入液滴，提升了用户体验。
进一步地，还可通过改变发热体的形状及长度，从而有效的降低干烧状态下发热体的温度，进而降低发热体与多孔体之间的热应力，进一步减少发热体和多孔体的变形量。通常，发热体的形状可配置成使得核心雾化区域A中单位长度发热体所需要加热的区域大小基本一致，避免多孔体的局部温度过高，来降低发热体与多孔体之间的热应力，减少发热体和多孔体的变形量。
图11、图12分别示出了图1、图4、图10所示发热组件的应力对比图和位移量(变形量)对比图，图中，L11、L12、L13分别为图1、图10、图4 所示发热组件沿弧长的应力分布曲线，L21、L22、L23分别为图1、图10、图 4所示发热组件沿弧长的位移量分布曲线。其中，图1为现有技术一些实施例中的发热组件10e，该发热组件10e的发热体12e的形状与图10所示的发热体 12d的形状类似。在该模拟实验中，图1所示发热组件的整体长度为9.05mm，宽度为4.05mm；图4所示发热组件的整体长度为8mm，宽度为4mm；图10 所示发热组件的整体长度为10mm，宽度为6mm。结合图11-12可知，图1所示发热组件的应力和变形量最高，图4所示发热组件的应力和变形量最低。在模拟实验中，通过采用本实用新型中图6、图8所示的发热组件的发热体，也可以达到类似于图4所示发热体的应力和变形量的效果，实现发热组件较低的应力和变形量。
图13-15示出了本实用新型一些实施例中的电子雾化装置，该电子雾化装置可作为电子烟使用，也可作为医疗雾化器等使用。
该电子雾化装置可包括雾化器1和电池装置2，电池装置2与雾化器1电性连接。雾化器1和电池装置2在一些实施例中可以以磁吸、螺接等可拆卸的方式连接在一起。
雾化器1可包括用于收容液态介质的储液腔31、发热组件10、以及连接储液腔31和发热组件10的导液元件20。雾化器1和电池装置2组装后，电池装置2为雾化器1中的发热组件10的发热体供电，发热体发热后对液态介质加热雾化，供用户吸食。可以理解地，上述的任意一种发热体均可以适用于该电子雾化装置。
雾化器1在一些实施例中还可包括用于收容液态介质的储液罐30。储液罐30的内腔形成储液腔31。导液元件20的长度和形状可按实际需要做调整。导液元件20的一端可伸入到储液罐30中，另一端与导液孔1122的底面抵接，以将储液罐30中的液态介质导到多孔体11中，液态介质再以导液孔1122的底面为中心向外扩散。
导液元件20可采用多孔材料制成，其可包括至少一个呈蜂窝状设置的蜂窝孔21。通过控制蜂窝孔21的尺寸和数量，可以严格控制导液元件20的导液量。通常，可根据液态介质的粘性来调整蜂窝孔21的尺寸和数量，从而使得导液元件20的导液量与发热体的雾化量匹配。
可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
以上实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，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，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。
