一种气液交换元件和气雾弹的制作方法

1.本实用新型涉及一种气液交换元件和使用该气液交换元件的气雾弹，特别涉及用于电子烟和药物溶液雾化等应用领域中的气液交换元件和使用该气液交换元件的气雾弹。


背景技术：

2.通过超声波或电加热来雾化或气化液体的技术被广泛用于电子烟等领域。电子雾化烟中常见的技术是加热与烟油直接连通的雾化芯，使尼古丁与溶剂一起雾化，这种技术通常由于对烟油导出缺乏精密控制，产品之间个体差异大，并且容易发生液体泄漏，消费体验较差。


技术实现要素：

3.为解决现有技术中存在的问题，本实用新型一种气液交换元件，所述气液交换元件包括气液交换元件本体、至少部分包覆所述气液交换元件本体的气液交换元件套筒、和设置在所述气液交换元件本体的外周壁与所述气液交换元件套筒的内周壁之间并轴向贯穿所述气液交换元件的气液交换元件毛细孔，所述气液交换元件套筒的下端面靠近所述气液交换元件本体的下端面或者与所述气液交换元件本体的下端面平齐，所述气液交换元件本体由纤维粘结制成。
4.进一步，所述气液交换元件毛细孔的最小横截面的最大内切圆直径为0.05mm到2.0mm。
5.进一步，所述纤维为皮芯结构的双组分纤维。
6.进一步，所述双组分纤维的芯层的熔点比皮层的熔点高20℃以上。
7.进一步，所述双组分纤维的皮层为聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、低熔点共聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物、聚酰胺中的一种。
8.本实用新型还提供一种气雾弹，所述气雾弹至少包括本实用新型任一项所述的气液交换元件。
9.进一步，所述气雾弹还包括储液元件和雾化芯，所述雾化芯包括雾化芯导液元件和发热体。
10.进一步，至少一个所述气液交换元件连接所述储液元件和所述雾化芯导液元件。
11.进一步，至少一个所述气液交换元件毛细孔连通所述储液元件和所述雾化芯导液元件。
12.进一步，所述气液交换元件毛细孔连通所述雾化芯导液元件的端部开口被所述雾化芯导液元件封堵，使得外部空气不能直接进入所述气液交换元件毛细孔。
13.进一步，所述气雾弹还包括中继导液元件，所述中继导液元件连接所述气液交换元件和所述雾化芯导液元件。
14.进一步，所述气液交换元件毛细孔连通所述中继导液元件，所述气液交换元件毛
细孔的一个端部的开口被所述中继导液元件封堵，使得外部空气不能直接进入所述气液交换元件毛细孔。
15.本实用新型的气液交换元件体积小、结构简单，非常适合空间小巧的气雾弹中使用。采用气液交换元件的气雾弹适合于各种液体的雾化或气化，比如电子烟烟液的雾化，药物溶液的雾化等。本实用新型的具有气液交换元件的气雾弹结构简单、成本低、容易自动化组装，并且防漏性好、能有效地控制液体释放，提高产品性能的一致性。为让本实用新型的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明。
附图说明
16.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
17.图1a为根据本实用新型第一实施例的气液交换元件的横截面示意图；
18.图1b为根据本实用新型第一实施例的双组分纤维的一种横截面放大示意图；
19.图1c为根据本实用新型第一实施例的双组分纤维的另一种横截面放大示意图；
20.图1d为根据本实用新型第一实施例的具有气液交换元件的气雾弹的一种结构示意图；
21.图1e为根据本实用新型第一实施例的具有气液交换元件的气雾弹的另一种结构示意图；
22.图2a为根据本实用新型第二实施例的气液交换元件的横截面示意图；
23.图2b为根据本实用新型第二实施例的具有气液交换元件的气雾弹的结构示意图；
24.图2c为根据本实用新型第二实施例的气液交换元件的另一种横截面示意图。
具体实施方式
25.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
26.现在参考附图介绍本实用新型的示例性实施方式，然而，本实用新型可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本实用新型，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本实用新型的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本实用新型的限定。在附图中，相同的单元 /元件使用相同的附图标记。
27.除非另有说明，此处使用的术语包括科技术语对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
28.第一实施例
29.图1a为根据本实用新型第一实施例的气液交换元件的横截面示意图。
30.如图1a所示，根据本实用新型的气液交换元件290包括气液交换元件本体2900、至少部分包覆气液交换元件本体2900的气液交换元件套筒2905、和设置在气液交换元件本体2900的外周壁与气液交换元件套筒2905内周壁之间并轴向贯穿气液交换元件290的气液交
换元件毛细孔2904，气液交换元件套筒2905的下端面靠近气液交换元件本体2900的下端面或者与气液交换元件本体2900的下端面平齐，气液交换元件本体2900由纤维粘结制成。
31.在本实用新型中，气液交换元件290的下端面是指气液交换元件290与雾化芯导液元件932接触的端面。气液交换元件套筒2905的下端面靠近气液交换元件本体2900的下端面是指：气液交换元件套筒2905的下端面与气液交换元件本体2900的下端面在气液交换元件本体2900的轴向方向上的距离差不超过气液交换元件本体2900的高度的五分之一。
32.在本实施例中，优选气液交换元件套筒2905的下端面与气液交换元件本体2900的下端面平齐。
33.气液交换元件290优选为具有轴向贯穿的气液交换元件毛细孔2904的柱状体，例如圆柱体、椭圆柱体、方柱体等柱状体。优选，气液交换元件毛细孔2904与柱状体的中轴线平行设置。气液交换元件毛细孔2904优选在气液交换元件本体2900的外周壁上形成毛细凹槽或凸起，或者在气液交换元件套筒2905的内周壁形成毛细凹槽或凸起，两者装配后形成气液交换元件毛细孔2904。气液交换元件本体2900的外周壁上形成的毛细凹槽的横截面也可以为各种几何形状，如半圆形、长方形、半椭圆形等。
34.在本实施例中，气液交换元件290包括横截面为圆形的气液交换元件本体2900、包覆气液交换元件本体2900的气液交换元件套筒2905和设置在气液交换元件本体2900的外周壁与气液交换元件套筒2905内周壁之间并轴向贯穿气液交换元件290的气液交换元件毛细孔2904，气液交换元件毛细孔2904由在气液交换元件本体2900的外周壁上形成的毛细凹槽和气液交换元件套筒2905的内周壁限定的空间构成，在气液交换元件本体2900的外周壁上形成的毛细凹槽的横截面为半圆形。
35.气液交换元件毛细孔2904的空间被气液交换元件本体2900和气液交换元件套筒2905 限定，由气液交换元件本体2900和气液交换元件套筒2905限定的气液交换元件毛细孔 2904的最小横截面的最大内切圆直径为0.05mm到2.0mm，如0.05、0.1mm、0.2mm、0.3mm、 0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm等，优选为 0.2mm到1.2mm。较小的气液交换元件毛细孔2904横截面适合于粘度较小的被雾化液体，或雾化量较小的应用；较大的气液交换元件毛细孔2904横截面适合于粘度较高的被雾化液体，或雾化量较大的应用。当气液交换元件毛细孔2904的最小横截面的最大内切圆直径小于0.05mm时，加工困难，性价比过差。当气液交换元件毛细孔2904的最小横截面的最大内切圆直径大于2.0mm时，毛细孔太大，难以保证良好的气液交换效果，并且气液交换元件毛细孔2904太大会导致气液交换元件290太大，难以在体积小巧的气雾弹中使用。
36.气液交换元件本体2900由纤维粘结制成，具有良好的导液性能。纤维可以为长丝或短纤。制成气液交换元件2900的纤维可以为单组分纤维或双组分纤维或两者的混合物。气液交换元件本体2900可以由单组分纤维用粘结剂或增塑剂粘结制成，也可以用皮芯结构或并列结构的双组分纤维粘结制成。气液交换元件本体2900优选由皮芯结构的双组分纤维2经热粘结制成，由于热粘结时不需要添加粘结剂或增塑剂，有利于获得纯净的产品并降低成本。制作气液交换元件本体2900的纤维的纤度为1旦到30旦，优选2旦至10 旦的纤维。
37.图1b为根据本实用新型第一实施例的双组分纤维的一种横截面放大示意图。如图1b 所示，皮层21和芯层22为同心结构。图1c为根据本实用新型第一实施例的双组分纤维的另一种横截面放大示意图。如图1c所示，皮层21和芯层22为偏心结构。双组分纤维2 为长丝
封堵与其连通的气液交换元件毛细孔2904的端部开口，使得外部空气不能直接进入气液交换元件毛细孔2904。
50.本实施例中，储液元件100的底部设置有与雾化室934之间隔开的底部隔板103，底部隔板103上设置一个或者多个连通雾化室934和储液元件100的贯穿底部隔板103的隔板通孔9341。安装时可以将液体从隔板通孔9341注入储液元件100，然后将气液交换元件290安装到隔板通孔9341中，再安装雾化芯 930、支撑部件935和壳体底座112等部件。气液交换元件290可以大部分位于雾化室934中，如图1d所示；气液交换元件290也可以大部分位于储液元件100中，如图1e所示。如图1d所示，本实施例中可以使用两个气液交换元件290，分别与雾化芯导液元件932的两端连接；也可以如图1e所示，使用一个气液交换元件290和一个由纤维粘结制成的普通导液元件200，分别与雾化芯导液元件932的两端连接，普通导液元件200不含气液交换元件毛细孔2904，制作方便，成本较低。
51.在一种变形实施例中，可以将隔板通孔9341的内周壁兼作为气液交换元件套筒 2905，在这种情况下，只需将气液交换元件本体2900插入隔板通孔9341中，使得隔板通孔9341的下端面靠近气液交换元件本体2900的下端面即可，无需单独设置独立成型的气液交换元件套筒。
52.气雾弹800组装完成后，由于气液交换元件本体2900和雾化芯导液元件932的毛细作用，储液元件100中的液体经气液交换元件290传导至雾化芯导液元件932，随着储液元件100中的液体导出，储液元件100内与外界形成负压差。当储液元件100内与外界的负压差足够高时，外界空气可以通过气液交换元件290的气液交换元件毛细孔2904进入储液元件100，但由于雾化芯导液元件932封堵与之连通的气液交换元件290的气液交换元件毛细孔2904的端部开口使得外部空气不能直接进入气液交换元件毛细孔2904，外界空气必须穿过雾化芯导液元件932才能进入气液交换元件290的气液交换元件毛细孔2904，并最终进入储液元件100。雾化芯导液元件932的毛细力随着其中的液体含量增加而减小，直到与储液元件100与外界的负压差达到平衡状态。平衡状态时雾化芯导液元件932处在不饱和状态，因此具有进一步吸收液体的能力，同时也减少了雾化时因雾化芯导液元件932中液体含量过高而产生的爆油的风险。
53.当雾化芯导液元件932中的液体被雾化消耗时，雾化芯导液元件932的毛细力升高，雾化芯导液元件932通过气液交换元件290与储液元件100进行气液交换，直到重新达到平衡状态。
54.当环境温度升高或外界气压减小时，储液元件100中的空气膨胀，储液元件100中的液体向外导出，处于不饱和状态的雾化芯导液元件932能通过气液交换元件290从储液元件100吸收液体，从而减少气雾弹800因环境温度升高或外界压力减小而漏液的风险。如果环境温度或外界气压恢复至原先的状态，由于雾化芯导液元件932封堵与之连通的气液交换元件290的气液交换元件毛细孔2904的端部开口，使得外部空气不能直接进入气液交换元件毛细孔 2904，雾化芯导液元件932中的部分液体优先于外界的空气通过气液交换元件290进入储液元件100。这样有利于环境温度或压力变化时液体往返于储液元件100和雾化芯导液元件932之间，从而减少气雾弹800在日常使用过程中的漏液风险。为减少气雾弹长期储存和运输过程中的漏液风险，可以将气雾弹的气雾出口1301和进气口1121密封，如安装硅胶塞。
55.第二实施例
56.图2a为根据本实用新型第二实施例的气液交换元件的横截面示意图；图2b为根据本实用新型第二实施例的具有气液交换元件的气雾弹的结构示意图；图2c为根据本实用新型第二实施例的气液交换元件的另一种横截面示意图。本实施例与第一实施例结构相似，与第一实施例相同的部分在本实施例的描述中不再赘述。
57.如图2a所示，根据本实用新型的气液交换元件290包括气液交换元件本体2900、至少部分包覆气液交换元件本体2900的气液交换元件套筒2905、和设置在气液交换元件本体2900的外周壁与气液交换元件套筒2905内周壁之间并轴向贯穿气液交换元件290的气液交换元件毛细孔2904，气液交换元件套筒2905的下端面靠近气液交换元件本体2900的下端面或者与气液交换元件本体2900的下端面平齐，气液交换元件本体2900由纤维粘结制成。
58.如图2a所示，在本实施例中，气液交换元件290包括横截面为椭圆形的气液交换元件本体2900和轴向贯穿气液交换元件290的气液交换元件毛细孔2904，气液交换元件毛细孔2904由在气液交换元件本体2900的外周壁上形成的毛细凹槽和气液交换元件套筒 2905的内周壁限定的空间构成，在气液交换元件本体2900的外周壁上形成的毛细凹槽的横截面为半圆形。
59.气液交换元件毛细孔2904的最小横截面的最大内切圆直径为0.05mm到2.0mm，如 0.05、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、 1.5mm、2.0mm等，优选为0.2mm到1.2mm。
60.气液交换元件本体2900由纤维粘结制成，具有良好的导液性能。纤维可以为长丝或短纤。本实施例中气液交换元件本体2900优选由皮芯结构的双组分纤维2经热粘结制成，纤维的纤度优选2旦至10旦。皮芯结构的双组分纤维2的芯层22的熔点比皮层21的熔点高20℃以上，可以使芯层22在热粘结时保持较好的刚性，有利于气液交换元件本体2900 成型。皮芯结构的双组分纤维2的皮层21可以为常见的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯(简称pbs)、低熔点共聚酯(简称co-pet)、聚对苯二甲酸乙二酯(简称pet)、聚对苯二甲酸丙二酯(简称ptt)、聚对苯二甲酸丁二酯(简称pbt)、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物(简称pbat)、聚酰胺等，优选容易在自然界中降解的聚乳酸、pbs或pbat。
61.如图2b所示，根据本实用新型第二实施例的具有气液交换元件290的气雾弹800，气雾弹800包括储液元件100、雾化芯930和气液交换元件290，雾化芯930包括雾化芯导液元件932和发热体931。
62.在本实施例中，气雾弹800还包括中继导液元件939，中继导液元件939连接气液交换元件290和雾化芯导液元件932。气液交换元件毛细孔2904连通中继导液元件939，气液交换元件毛细孔2904的一个端部的开口被中继导液元件939封堵，使得外部空气不能直接进入气液交换元件毛细孔2904。
63.至少一个气液交换元件290连接储液元件100和中继导液元件939。中继导液元件939 连接气液交换元件290和雾化芯导液元件932，储液元件100中的液体通过气液交换元件 290和中继导液元件939传递给雾化芯导液元件932。至少一个气液交换元件290的气液交换元件毛细孔2904连通储液元件100和中继导液元件939，并且气液交换元件毛细孔 2904连通中继导液元件939的端部开口被中继导液元件939封堵，使得外部空气不能直接进
入气液交换元件毛细孔2904。中继导液元件939可以为聚合物制成的多孔材料，容易制成平整的表面，能更好地封堵与之连通的气液交换元件290的气液交换元件毛细孔2904 端部开口，因此可以提高气雾弹800的防漏性能。
64.雾化室934底部可以设置支撑部件935，支撑部件935可以用诸如硅胶的材料制成，以加强气液交换元件290、中继导液元件939和雾化芯导液元件932的接触连通。并有利于中继导液元件939封堵与其连通的气液交换元件290气液交换元件毛细孔2904的端部开口。
65.本实施例中，储液元件100的底部设置有与雾化室934之间隔开的底部隔板103，底部隔板103上设置一个或者多个连通雾化室934和储液元件100的贯穿底部隔板103的隔板通孔9341。安装时可以将液体从隔板通孔9341注入储液元件100，然后将气液交换元件290安装到隔板通孔9341中，再安装雾化芯 930、中继导液元件939、支撑部件935和壳体底座112等部件。
66.在本实施例中，气液交换元件套筒2905仅包覆气液交换元件本体2900 的从底部隔板103至气液交换元件本体2900下端面之间的部分。
67.安装完成后，由于气液交换元件290、中继导液元件939和雾化芯导液元件932的毛细作用，储液元件100中的液体经气液交换元件290和中继导液元件939传导至雾化芯导液元件932，随着储液元件100中的液体导出，储液元件100内与外界形成负压差。当储液元件100内与外界的负压差足够高时，外界空气可以通过气液交换元件290的气液交换元件毛细孔2904进入储液元件100，但由于中继导液元件939封堵与之连通的气液交换元件290 的气液交换元件毛细孔2904的端部开口，外界空气必须穿过中继导液元件 939才能进入气液交换元件290的气液交换元件毛细孔2904，并最终进入储液元件100。雾化芯导液元件932的毛细力随着其中的液体含量增加而减小，直到与储液元件100与外界的负压差达到平衡状态。平衡状态时雾化芯导液元件932处在不饱和状态，因此具有进一步吸收液体的能力，同时也减少了雾化时因雾化芯导液元件932中液体含量过高而产生的爆油的风险。
68.当雾化芯导液元件932中的液体被雾化消耗时，雾化芯导液元件932的毛细力升高，雾化芯导液元件932通过中继导液元件939和气液交换元件290 与储液元件100进行气液交换，直到重新达到平衡状态。
69.当环境温度升高或外界气压减小时，储液元件100中的空气膨胀，储液元件100中的液体向外导出，处于不饱和状态的雾化芯导液元件932能通过中继导液元件939和气液交换元件290从储液元件100吸收液体，从而减少气雾弹800因环境温度升高或外界压力减小而漏液的风险。如果环境温度或外界气压恢复至原先的状态，由于中继导液元件939封堵与之连通的气液交换元件290的气液交换元件毛细孔2904的端部开口，中继导液元件939和雾化芯导液元件932中的部分液体优先于外界的空气通过气液交换元件290 进入储液元件100。这样有利于环境温度或压力变化时液体往返于储液元件 100和中继导液元件939及雾化芯导液元件932之间，从而减少气雾弹800 在日常使用过程中的漏液风险。
70.图2c为根据本实用新型第二实施例的气液交换元件的另一种横截面示意图。如图2c 所示，气液交换元件毛细孔2904由气液交换元件本体2900和气液交换元件套筒2905之间的圆环分隔成多个轴向的腔道构成。通过此种方式形成的气液交换元件毛细孔2904，加工和组装更为便利。
71.综上，本实用新型的气液交换元件290结构简单，适合在体积小巧的气雾弹800或
雾化装置中使用。使用气液交换元件290的气雾弹800适用于电子烟等应用，也可以在医疗领域中用于吸入型药液的定量雾化。使用气液交换元件290的气雾弹800结构紧凑、防漏性好，并能均匀地控制液体释放。如果在外部控制装置中设置气流传感器，可以根据气流来控制液体的雾化，使用更加方便。
72.此外，本实用新型上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何本领域技术人员皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，本领域技术人员在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。