雾化装置及其雾化元件的制作方法

1.本发明涉及一种雾化装置及其雾化元件。


背景技术：

2.传统香烟在携带上非常占空间而且容易变形损坏，使用者常常费心携带，而且长时间外出时还要烦恼补充购置的问题。传统香烟在使用上需要火源来点燃，而且会制造烟灰与烟蒂的废弃物，因此需要烟灰缸或专用的垃圾桶来丢弃，以免造成环境污染或甚至发生火灾意外。
3.为解决以上问题，过去十年诸如电子烟等个人雾化装置已日渐普及，成为香烟、雪茄等传统烟具的另一种替代品。尤其电子烟制作精美，年轻人喜欢使用以凸显其格调。此种雾化装置的设计与构型仍在持续开发中，期能提高其效能与可靠度，同时降低其制造困难度与制造成本。
4.电子烟通常使用一种多孔陶瓷材料吸附烟油，并搭配发热器加热烟油来进行雾化。该多孔陶瓷材料必须能够在短时间内快速吸附烟油，故孔径不能太小。但在孔径比较大的情况下，又容易出现泄漏烟油的情形，而造成使用上的两难局面。另外，传统多孔陶瓷材料常有烟量不足及浓度淡的缺点，而无法满足使用者的要求，亟需进一步改善。


技术实现要素：

5.本发明公开一种雾化装置及其雾化元件，其中的吸附件包括至少二种不同孔径的孔隙，藉此吸附件可快速吸附待雾化材料，且兼具良好的机械强度，特别适合例如在电子烟上的应用，且具有烟量大及味道浓的特点。
6.根据本发明的第一方面，公开一种雾化元件，其包括吸附件及发热元件。该吸附件用于吸附待雾化材料，包括多个孔径大于等于100nm至小于等于500nm的第一孔隙以及多个孔径大于等于20nm至小于100nm的第二孔隙，单位面积中该第二孔隙的数目n2和第一孔隙的数目n1的比值n2/n1＝10～50％。该发热元件加热该吸附件内的该待雾化材料进行雾化。
7.一实施例中，该吸附件的孔隙率为45～75％。
8.一实施例中，该吸附件包括第一材料及第二材料，该第一材料选自氧化铝、碳化硅、硅酸钠、铁氧体或其组合，该第二材料选自活性碳、高岭土、禾乐石、蒙脱石、磷酸钙、沸石、蛭石、硅藻土、坡缕石、海泡石、珍珠岩或其组合。
9.一实施例中，该第一材料的体积百分比为15～35％，该第二材料的体积百分比为15～35％。
10.一实施例中，该第二材料的体积百分比大于第一材料的体积百分比。
11.一实施例中，该发热元件于加热2秒时的温度为200～250℃。
12.一实施例中，该吸附件吸收该待雾化材料的时间为1～8秒。
13.一实施例中，该吸附件吸收该待雾化材料的接触角(contact angle)为0～10度。
14.一实施例中，该吸附件的机械强度大于15n。
15.一实施例中，该吸附件包括体积百分比1～10％的铁氧体。
16.根据本发明的第二方面，公开一种雾化装置，其包括壳体、吸附件、发热元件及电池。该壳体封围出用以储存待雾化材料的贮槽。该吸附件用于吸附该待雾化材料，包括多个孔径大于等于100nm至小于等于500nm的第一孔隙以及多个孔径大于等于20nm至小于100nm的第二孔隙，单位面积中该第二孔隙的数目n2和第一孔隙的数目n1的比值n2/n1＝10～50％。该发热元件加热该吸附件内的待雾化材料进行雾化。该电池提供该发热元件的电源。
17.本发明的雾化装置及其雾化元件中包括吸附件以吸附待雾化材料。以电子烟为例，本发明利用吸附件中大小孔隙比例的适当调整，可以迅速吸附作为待雾化材料的烟油，而且靠近发热元件的表面也没有泄漏烟油的问题。另外，在实测方面可达到烟量大及味道浓的特性，从而提供现阶段电子烟有效的解决方案。
附图说明
18.图1显示本发明一实施例的雾化装置示意图。
19.图2显示本发明一实施例的雾化元件侧面示意图。
20.图3显示图2所示雾化元件的底部示意图。
21.图4显示本发明一实施例雾化元件的剖面放大示意图。
22.其中，附图标记说明如下：
23.10 雾化装置
24.20 吸嘴部分
25.21 出气孔
26.22 贮槽
27.23 烟道
28.24 隔离件
29.25 液体通道
30.26 电极固定座
31.27 壳体
32.28 进气孔
33.30 雾化元件
34.31 吸附件
35.32 发热元件
36.33 第一表面
37.34 第二表面
38.35 第一孔隙
39.36 第二孔隙
40.40 供电部分
41.41 控制电路
42.42 电池
43.43 空腔
44.44 壳体
具体实施方式
45.为让本发明的上述和其他技术内容、特征和优点能更明显易懂，下文特举出相关实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
46.图1显示一雾化装置10，其构型系设计为可供例如电子烟使用。雾化装置10可为例如扁平式、圆柱式或其他型式，包括吸嘴部分20和供电部分40。供电部分40有一个空腔43，可以容纳吸嘴部分20的主体，并可以与吸嘴部分20结合。藉此，吸嘴部分20可做为替换式卡匣的形式。
47.吸嘴部分20包括出气孔21、贮槽22、烟道23、隔离件24、液体通道25、电极固定座26、壳体27和进气孔28。贮槽22储存例如为烟油的待雾化材料或待雾化液体。大致而言，贮槽22可为一由壳体27和隔离件24形成的容器或空间，用以直接盛装待雾化材料或待雾化液体。隔离件24中有二个液体通道25，连接贮槽22和雾化元件30。待雾化材料可通过该液体通道25流至及接触该雾化元件30来进行雾化。电极固定座26提供加热雾化元件30电源的导电通道。电极固定座26中包括进气孔28，用于供气流通过。供电部分40包括控制电路41、电池42和壳体44。壳体44形成可容纳该吸嘴部分20的对应空腔43。控制电路41控制电池42何时启动提供加热电源给雾化元件30。
48.图2为根据本发明一实施例的雾化元件30的侧面示意图，图3为雾化元件30的底部示意图。雾化元件30包括吸附件31和发热元件32。吸附件31包括第一表面33及第二表面34，该第一表面33位于该第二表面34的相对侧。一实施例中，待雾化材料物理接触该第一表面33，且发热元件32物理接触该第二表面34，例如电阻式发热元件。发热元件32可选用陶瓷芯来制作，而陶瓷芯发热并非随时间呈线性变化。发热元件32可包含银(ag)、钌(ru)、银钯(agpd)、镍铬(nicr)、铜镍(cuni)等合金材料。因为一般使用者吸烟时间大概约2秒左右，所以本发明以发热元件32于加热2秒时的温度来定义其发热效率。
49.图4为吸附件31的剖面放大示意图。吸附件31包括孔径大小不同的第一孔隙35和第二孔隙36，其中该第一孔隙35为孔径大于等于100nm至小于等于500nm的较大孔隙，第二孔隙为孔径大于等于20nm至小于100nm的较小孔隙。较大孔隙的制作可依需求于陶瓷粉中填入成孔剂，调整成孔剂尺寸及体积占比(vol％)，以取得适当的孔隙率或孔隙比例。之后，经压合及烧结，成孔剂因高温挥发后即留下孔隙。另外，本发明使用微孔材料用来产生较小孔隙，相关材质将详述于后。本发明通过第一孔隙和第二孔隙的孔径和比例的适当选择或调整，可达到快速吸油且避免漏油的效果，且在电子烟的应用时兼具烟量大和味道浓的特点。
50.以下表1显示本发明雾化元件实施例e1～e5及比较例c1～c5的主材质(第一材料)及微孔材料(第二材料)体积百分比、成孔剂尺寸/比例、单位面积大小孔隙数目比例、孔隙率、吸油速度、机械强度和发热效率等测试数据。另外，测试员将雾化元件吸附烟油(待雾化材料)来进行测试，并以视觉及嗅觉来评估烟量及味道。实施例e1～e5及比较例c1～c5的主材质都是使用氧化铝(al2o3)，此外也可以选用碳化硅(sic)、硅酸钠(na2sio3)、铁氧体(ferrite)或其他陶瓷材料。微孔材料可以选用活性碳、高岭土、禾乐石、蒙脱石、磷酸钙、沸石、蛭石、硅藻土、坡缕石、海泡石、珍珠岩或其组合。e1～e5中，主材质的体积百分比为15～35％，微孔材料的体积百分比为15～35％。一实施例中，该微孔材料的体积百分比略大于主材质的体积百分比。参比较例c1～c4，当主材质体积百分比高于微孔材料时，吸油效果会明
显不佳。e1～e5中成孔剂的体积百分比为35～70％，c1～c5中成孔剂的体积百分比为30～70％。成孔剂可使用碳黑、淀粉、短碳纤维或塑胶材料。塑胶材料例如聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚乙烯醇(pva)、聚乙烯醇缩丁醛(pvb)等。e1～e5中，孔隙率为45～75％，孔隙率的量测可根据astm c20或astm c373规范。由吸附件剖面来看，在单位面积下第一孔隙的数目为n1且第二孔隙的数目为n2，该比值n2/n1＝10～50％。本实施例中，n1和n2的量测是以20倍的放大倍率量测0.44mm
×
0.32mm面积内的孔数做为基准，从而获得每平方毫米(mm2)的孔隙数。孔径的量测是基于20倍的放大倍率来量测其平均直径。在进行烟油测试时，e1～e5可以兼顾吸油速度及机械强度，且不致漏油。e1～e5中吸附件的吸油时间为2～8秒，且烟油的接触角(contact angle)小于等于10度，吸附件的机械强度大于15n。接触角越大表示烟油产生表面张力不易吸附，接触角越小表示吸油速率较快。c1～c3没有添加微孔材料，因此有较大的第一孔隙但没有较小的第二孔隙，所以n2/n1＝0，此时接触角为40～60度，吸油时间大幅增加为12～20秒。c4的n2/n1＝7.53％，c5的n2/n1＝77.92％，不在10～50％范围内，不是过大就是过小。c4和c5的接触角都大于等于20度，吸油时间都大于等于8秒，明显吸油速率不及实施例e1～e5。在c5中，第二孔隙的比例过大，造成机械强度弱化至只有8n。在雾化元件吸附烟油测试中，e1～e5和c1～c5发热元件于加热2秒时的温度为200～250℃，烟量分为大、中、小三个等级，味道则分为浓、中、淡三个等级。测试时由同一人进行感官测试，以降低不同人所产生的误差。e1～e5都显示烟量大及味道浓的效果，c1～c5中只有c5维持烟量大，其余烟量为中或小，味道则在中或淡的等级。
51.表1
[0052][0053]
由表1的可知，本发明的雾化元件加入微孔材料并选用适当比例及调整n2/n1的值，可以在不漏油的情况下得到良好的吸油速度及机械强度。当应用在例如电子烟的雾化装置，可因应电子烟需要且达到烟量大及味道浓的高规格要求，这是使用传统成孔剂形成单一孔径的孔隙所无法达到的。
[0054]
此外，因陶瓷多孔性无法真空吸取，使得雾化元件自动化组装有其困难。为解决此问题，本发明尝试制作具磁性的雾化元件，以了解利用磁性吸取进行自动化组装的可行性。参照以下表2，实施例e6～e10的雾化元件的吸附件中添加1～10％的体积百分比的铁氧体，并以磁铁测试其吸取状况。表2中铁氧体使用镍铜锌(nicuzn)铁氧体，其他包括锰锌(mnzn)铁氧体、镍锌(nizn)铁氧体或镍铜锌(nicuzn)铁氧体也可以使用。实施例e6～e10的雾化元件都可以被磁铁吸取，显示其具有足够的磁性强度，而得以作为自动化组装上的应用。实施例e6～e10是分别根据实施例e1～e5略修改比例来添加铁氧体，其吸油时间、接触角、实抽的烟量和味道都类似于实施例e1～e5，其中吸收时间同样为1～8秒、接触角为0～10度、机械强度大于15n，以及发热元件于加热2秒时的温度为200～250℃。比较例c6和c7分别添加0.5％的0.3％体积百分比的铁氧体，然而因铁氧体含量不足，并不足以产生足以被磁铁吸取的磁性。比较例c8～c10都没有添加铁氧体，自然无法被磁铁吸取。
[0055]
表2
[0056][0057]
由以上表2可知，添加铁氧体后的雾化元件可以在不漏油的情况下得到良好的吸油速度并兼顾烟量及味道，且因具磁性可被吸取以进行自动化组装，故可大幅增加生产效率，进而降低生产成本。
[0058]
本发明的技术内容及技术特点已公开如上，然而本领域普通技术人员仍可能基于本发明之教示及公开而作种种不背离本发明精神之替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所公开者，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为以下的权利要求所涵盖。