全文摘要
本实用新型公开一种按压式MEMS射流雾化健康烟，包括：专用电源；柔性储液囊；MEMS射流雾化器，包括进液口、第一微喷孔板、第二微喷孔板和第三微喷孔板和出液口，所述第一微喷孔板、第二微喷孔板和第三微喷孔板上均具有微孔阵列，在微孔阵列上设置微孔开关；所述进液口与柔性储液囊连通，所述出液口与吸嘴连通；电路控制模块，与MEMS射流雾化器电连接，控制MEMS射流雾化器的形变；所述专用电源、柔性储液囊、MEME射流雾化器和电路控制模块容纳在外壳中，所述外壳上设置有人机交互模块、弹性按压部、注液口和吸嘴，所述人机交互模块与电路控制模块连接，所述弹性按压部设置在柔性储液囊外围，用于按压柔性储液囊。
主设计要求
1.一种按压式MEMS射流雾化健康烟，其特征在于，包括：专用电源；柔性储液囊；MEMS射流雾化器，包括进液口、第一微喷孔板、第二微喷孔板和第三微喷孔板和出液口，所述第一微喷孔板、第二微喷孔板和第三微喷孔板上均具有微孔阵列，在微孔阵列上设置微孔开关；所述第一微喷孔板和第二微喷孔板之间形成第一液体腔，所述第二微喷孔板和第三微喷孔板之间形成第二液体腔，所述进液口与柔性储液囊连通，所述出液口与吸嘴连通；电路控制模块，与MEMS射流雾化器电连接，控制MEMS射流雾化器；所述专用电源、柔性储液囊、MEME射流雾化器和电路控制模块容纳在外壳中，所述外壳上设置有人机交互模块、弹性按压部、注液口和吸嘴，所述人机交互模块与电路控制模块连接，所述注液口连通柔性储液囊，所述弹性按压部设置在柔性储液囊外围，用于按压柔性储液囊。
设计方案
1.一种按压式MEMS射流雾化健康烟，其特征在于，包括：
专用电源；
柔性储液囊；
MEMS射流雾化器，包括进液口、第一微喷孔板、第二微喷孔板和第三微喷孔板和出液口，所述第一微喷孔板、第二微喷孔板和第三微喷孔板上均具有微孔阵列，在微孔阵列上设置微孔开关；所述第一微喷孔板和第二微喷孔板之间形成第一液体腔，所述第二微喷孔板和第三微喷孔板之间形成第二液体腔，所述进液口与柔性储液囊连通，所述出液口与吸嘴连通；
电路控制模块，与MEMS射流雾化器电连接，控制MEMS射流雾化器；
所述专用电源、柔性储液囊、MEME射流雾化器和电路控制模块容纳在外壳中，所述外壳上设置有人机交互模块、弹性按压部、注液口和吸嘴，所述人机交互模块与电路控制模块连接，所述注液口连通柔性储液囊，所述弹性按压部设置在柔性储液囊外围，用于按压柔性储液囊。
2.根据权利要求1所述的一种按压式MEMS射流雾化健康烟，其特征在于：所述第二微喷孔板采用压电材料制作而成，电路控制模块通过施加电压控制第二微喷孔板的形变实现液体的吸入和喷出。
3.根据权利要求1所述的一种按压式MEMS射流雾化健康烟，其特征在于：所述第一微喷孔板、第二微喷孔板和第三微喷孔板均采用压电材料制作而成，电路控制模块通过施加电压控制第一微喷孔板、第二微喷孔板和第三微喷孔板的形变实现液体的吸入和喷出。
4.根据权利要求1所述的一种按压式MEMS射流雾化健康烟，其特征在于：所述专用电源是可更换电池或充电电池。
5.根据权利要求1所述的一种按压式MEMS射流雾化健康烟，其特征在于：所述电路控制模块包括驱动电路、控制电路、保护电路和流量控制电路。
6.根据权利要求1所述的一种按压式MEMS射流雾化健康烟，其特征在于：所述人机交互模块包括电源开关和流量控制开关。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种按压式MEMS射流雾化健康烟，其特征在于：在所述吸嘴上设置有金属加热装置。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种按压式MEMS射流雾化健康烟，其特征在于：在所述吸嘴上设置有可更换的感官稳流装置。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及电子烟技术领域，特别涉及一种按压式MEMS射流雾化健康烟。
背景技术
电子烟是将液态烟油变为雾状气溶胶而被抽吸者吸入的装置。目前，主流电子烟多采用电加热方式雾化烟油，即采用电热元件将电能转化为热能并将热量传递给烟油使其雾化。
电加热方式虽然可以快速加热雾化烟油形成气溶胶，但多数电加热型电子烟需要导油介质如玻纤棉、有机棉、多孔陶瓷等将储油件中的烟油导入发热元件，并且导油介质与发热元件直接接触，这种结构、材料和加热方式使得电子烟存在诸多问题，包括：1）高温导致异味和有害物质，电子烟内部组件，包括发热元件、导油介质等长期处于150~400℃高温环境中，发热丝和导油材料容易出现干烧产生异味，另外，发热丝中的金属成分和\/或导油材料高温脱落的碎屑和粉尘可能会被烟液溶出，抽吸过程中被烟液雾化形成的气溶胶携带而被吸入，造成潜在的健康危害；2）雾化颗粒大小和雾化流量不可控，导油介质依赖毛细作用进行被动导油，使得烟油的雾化量不可控、不稳定，无法随意调解雾化流量；另外，这种加热方式产生气溶胶的粒径无法精确控制，粒径过大会在口腔、咽喉和肺部长时间附着产生腻、干燥和其他不适感，如果粒径过小，会造成延误在口腔等部位的停留时间过短，从而影响用户的感官体验；3）功耗大，电加热型电子烟为了保证大烟雾量，通常需要低电阻和大功率雾化器，不仅功耗大，而且存在烟雾烫嘴的缺陷。总之，上述缺陷使得电加热型电子烟无法满足更好的应用需求，亟待改进。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种按压式MEMS射流雾化健康烟，通过创新的结构设计和制造工艺的改进解决上述问题。
本实用新型采用的技术方案为：一种按压式MEMS射流雾化健康烟，包括：专用电源；柔性储液囊；MEMS射流雾化器，包括进液口、第一微喷孔板、第二微喷孔板和第三微喷孔板和出液口，所述第一微喷孔板、第二微喷孔板和第三微喷孔板上均具有微孔阵列，在微孔阵列上设置微孔开关；所述第一微喷孔板和第二微喷孔板之间形成第一液体腔，所述第二微喷孔板和第三微喷孔板之间形成第二液体腔，所述进液口与柔性储液囊连通，所述出液口与吸嘴连通；电路控制模块，与MEMS射流雾化器电连接，控制MEMS射流雾化器；所述专用电源、柔性储液囊、MEME射流雾化器和电路控制模块容纳在外壳中，所述外壳上设置有人机交互模块、弹性按压部、注液口和吸嘴，所述人机交互模块与电路控制模块连接，所述弹性按压部设置在柔性储液囊外围，用于按压柔性储液囊。
优选地，所述第二微喷孔板采用压电材料制作而成，电路控制模块通过施加电压控制第二微喷孔板的形变来实现液体的吸入和喷出。
优选地，所述第一微喷孔板、第二微喷孔板和第三微喷孔板均采用压电材料制作而成，电路控制模块通过施加电压控制第一微喷孔板、第二微喷孔板和第三微喷孔板的形变实现液体的吸入和喷出。
优选地，所述专用电源是可更换电池或充电电池。
优选地，所述电路控制模块包括驱动电路、控制电路、保护电路和流量控制电路。
优选地，所述人机交互模块包括电源开关和流量控制开关。
优选地，在所述吸嘴上设置有金属加热装置。
优选地，在所述吸嘴上设置有可更换的感官稳流装置。
与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：
1）采用MEMS射流雾化器代替现有的电热元件来雾化烟油，不使用传统玻纤或有机棉等导油材料，从根本上解决了内部高温环境导致的异味以及健康隐患问题；
2）MEMS射流雾化器采用MEMS工艺制造，能够精确控制微喷孔板上微孔阵列的孔径，实现0.5~5um的超微孔径，逐级设置在液体通路中可实现液体的层层雾化，最终获得期望的雾化颗粒尺寸；同时，通过控制微喷孔板的形变振动频率可以精确调节雾化流量，实现超1ml \/min的稳定流量，显著提高用户体验；
3）不加热的雾化方式和超微的雾化孔径使得健康烟实现保健功能成为可能，只需在健康烟储液囊中加入治疗、保健药物，经过雾化即可使药物直达病灶，实现治疗和保健效果；
4）储液囊采用柔性材质，例如聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等有机材料制作而成，通过弹性按压部即可瞬时增大储液囊内部的液体压力，实现随意控制出雾量的目的，满足用户个性化需求；
5）MEMS射流雾化器采用MEMS工艺一体化制作，结构简单、体积小巧，集成度显著提高，使得健康烟体积和重量显著降低，便于携带；另外，无需进行加热、超声等措施，运行功耗也显著降低，在相同电池容量前提下显著提高健康烟的续航能力。
附图说明
图1是本实用新型MEMS射流雾化健康烟的结构示意图1；
图2是图1中MEMS射流雾化器的结构示意图；
图3a是图2中微喷孔板的俯视结构示意图1；
图3b是图2中微喷孔板的俯视结构示意图2；
图3c是图2中微喷孔板的俯视结构示意图3；
图3d是图2中微喷孔板的俯视结构示意图4；
图4是本实用新型MEMS射流雾化健康烟的电路控制原理示意图；
图5是图2中MEMS射流雾化器形变实现液体吸入示意图1；
图6是图2中MEMS射流雾化器形变实现液体喷出示意图1；
图7是图2中MEMS射流雾化器形变实现液体吸入示意图2；
图8是图2中MEMS射流雾化器形变实现液体吸入示意图2；
图9是本实用新型MEMS射流雾化健康烟的结构示意图2；
图10是本实用新型MEMS射流雾化健康烟的结构示意图3；
图11是本实用新型MEMS射流雾化健康烟的结构示意图4；
图12是本实用新型MEMS射流雾化健康烟的结构示意图5；
图13是本实用新型MEMS射流雾化健康烟的结构示意图6。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
参见图1至图3，一种按压式MEMS射流雾化健康烟100，包括：专用电源10，用于供电，具体可以是可更换电池或充电电池；柔性储液囊20，采用柔性材料制作而成，具体可以是聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等有机材料，用于储存烟油、药液或其他功能性液体。
本实用新型的关键在于：MEMS射流雾化器30，包括进液口31、第一微喷孔板31、第二微喷孔板32、第三微喷孔板33和出液口，所述进液口和出液口形成具有固定液体流向的液体通路，所述第一微喷孔板31、第二微喷孔板32和第三微喷孔板33依次设置在液体通路上，且其上均具有微孔阵列311、321、331，在微孔阵列上还设置有微孔开关312、322、332，通过微孔开关实现液体的流通；所述第一微喷孔板31和第二微喷孔板32之间形成第一液体腔34，所述第二微喷孔板32和第三微喷孔板33之间形成第二液体腔35，所述第一微喷孔板31的孔径、第二微喷孔板32的孔径和第三微喷孔板33的孔径依次递减，以实现逐层雾化的功能。这里，第一微喷孔板的微孔孔径优选为8μm ~12μm，第二微喷孔板的微孔孔径优选为3μm~7μm，第三微喷孔板的微孔孔径优选为0.1μm~0.5μm，具体可根据健康烟用户对烟油雾化直径的使用需求进行设计和制造。所述进液口36与柔性储液囊20的出液口连通，所述出液口37与吸嘴55连通。
具体地，所述微喷孔版（31、32、33）的形状可以是方形（如图3a和3c所示）或者圆形（如图3b和3d所示）。所述微喷孔版上微孔阵列的排布规则可以是均匀排布（如图3a和3b所示）或者是非均匀排布（如图3c和3d所示），所述非均匀排布方式是指微孔分布密度自微喷孔板中心向四周递减，相对于均匀排布的微孔阵列，这种非均匀排布的微孔阵列能够提高驱动喷雾的效率。当然，所述微孔阵列还可以按照其他方式排布，并不限定于此。
参见图4，还包括电路控制模块40，与MEMS射流雾化器30电连接，用于控制MEMS射流雾化器的形变。优选地，所述电路控制模块包括驱动电路、控制电路、保护电路和流量控制电路，实现驱动、控制、保护和流量控制功能。这里，电路控制模块40是通过控制MEMS射流雾化器30的形变来实现液体的吸入和喷出，具体驱动方式主要有两种：
方案1：参见图5和图6，所述第二微喷孔板32采用压电材料制作而成，电路控制模块40通过施加电压控制第二微喷孔板32的形变来实现液体的吸入和喷出。
具体工作流程是：a.在未工作状态下，所述第一微喷孔板31、第二微喷孔板32和第三微喷孔板33均保持水平状态，各微孔开关闭合；b.柔性储液囊向雾化器中通入液体，第一微喷孔板的微孔开关受力打开，液体进入第一液体腔34；c.电路控制模块对第二微喷孔板32施加电压控制其向下形变，第二微喷孔板32的微孔开关322受力打开，将液体吸入第二液体腔35，此时第三微喷孔板33的微孔开关332保持闭合状态；d. 电路控制模块对第二微喷孔板32施加电压控制其向上形变，第二液体腔35的体积压缩，压力增大，第二微喷孔板32的微孔开关322受力闭合，同时第三微喷孔板33的微孔开关332受力打开，将液体通过孔径最小的微孔阵列331射出，实现超微液体的喷射。
方案2：参见图7和图8，所述第一微喷孔板31、第二微喷孔板32和第三微喷孔板33均采用压电材料制作而成，电路控制模块40通过施加电压同时控制第一微喷孔板31、第二微喷孔板32和第三微喷孔板33的形变来实现液体的吸入和喷出。
具体工作流程是：a.在未工作状态下，所述第一微喷孔板10、第二微喷孔板20和第三微喷孔板30均保持水平状态，各微孔开关闭合；b. 柔性储液囊向雾化器中通入液体，第一微喷孔板10的微孔开关12受力打开，液体进入第一液体腔40；c.电路控制模块对第二微喷孔板20施加电压控制其向下形变，同时对第一微喷孔板和第三微喷孔板施加电压控制其向上形变，第二微喷孔板20的微孔开关22受力打开，将液体吸入第二液体腔50，此时第三微喷孔板30的微孔开关32保持闭合状态；d. 电路控制模块对第二微喷孔板20施加电压控制其向上形变，同时对第一微喷孔板10和第三微喷孔板30施加电压控制其向下形变，第二液体腔50的体积急剧压缩，压力显著增大，第二微喷孔板20的微孔开关22受力闭合，同时第三微喷孔板30的微孔开关32受力打开，将液体通过孔径最小的微孔阵列31射出，实现超微液体的喷射。
可以看出，相对于仅控制第二微喷孔板形变的方案1来说，方案2能够更快速有力的实现液体的吸入和喷出，进一步提高雾化效率。此外，本实用新型优选采用压电驱动方式，但电路控制模块对于微喷孔板的驱动还可改采其他方式，只要能够实现对微喷孔板的电力控制即可。
所述专用电源10、柔性储液囊20、MEMS射流雾化器30和电路控制模块40均容纳在外壳内部，在所述健康烟的外壳上设置有人机交互模块、弹性按压部53、注液口54和吸嘴55。所述人机交互模块包括电源开关51和流量控制旋钮52，与电路控制模块40连接，其中，流量控制旋钮52使得用户可根据自身需求来控制健康烟的出烟流量，提高用户感官体验,进一步的，若专用电源为充电电池，则人机交互模块还包括充电接口，更进一步的，所述人机交互模块还可包括指示灯，用以提示专用电源电量，提醒用户充电或更换电池；所述弹性按压部53设置在柔性储液囊20外围，用于按压柔性储液囊，通过弹性按压部即可瞬时增大储液囊内部的液体压力，实现随意控制出雾量的目的，满足用户个性化需求。
为了进一步提高用户体验，可在吸嘴55处设置金属加热装置551，通过电路控制模块对加热温度进行控制，使出雾温度更符合用户需求。所述金属加热装置的结构种类繁多，具体可以是围绕吸嘴外围设置的螺旋式电热丝（如图9所示）或者是设置在吸嘴内部烟雾通道中的螺旋式电热丝（如图10所示），还可以是金属纤维组成的金属纤维片（如图11所示）。
其中，所述金属纤维可由不锈钢、碳钢、铸铁、铜、铝、镍、铁铬铝合金、高温合金、氧化铝、钛、铅等金属的一种或两种组成，且不限于上述材料，形状可为长纤维、短纤维、粗纤维、细纤维、钢绒、异型纤维等。优选地，所述金属纤维为不锈钢，或者是内芯为不锈钢，外层为铜。所述金属纤维片横截面上布置的金属纤维至少有两层，优选地，其孔隙率为80%~95%，电阻为0.5~3.0Ω，直径为5μm~10μm。
更进一步地，在所述吸嘴上还可设置可替换的感官稳流装置552。所述感官稳流装置含有（存放、包裹、涂布或吸附）感官材料，例如药物或香料等。具体地，所述药物是指某些不适合喷雾吸入或者不适合长期保存的药物成分，所述香料是指可供成年使用者吸食的味道或香味的材料，可以是合成或天然提取的单体化合物，也可以是混合物，具体可以是提取物（例如茶叶提取物、红枣提取物、薄荷提取物、柠檬酸、樱桃蜂蜜、玫瑰精油、烟草提取物等）、香味增强剂、甜味抑制剂、单一香料或其他植物源、动物源、矿物源的口气清新剂。将含有药物或香料的感官稳流装置设置在吸嘴内部的气流通道中，可以增加气流的化学成分或者对气流的香味进行补充，满足用户的个性化需求，这种补充方式的优势在于不会污染储液囊和射流雾化器；另一方面，感官稳流装置还可以调节气流，使射流雾化器喷出的气流更加温和。
感官稳流装置的结构种类繁多，设计要求是便于用户更换，具体可以是活性炭盒（如图12所示）或者是过滤嘴（如图13所示）。所述活性炭盒整体可以采用聚乙烯或者聚氯乙烯等材质制成，盛装若干吸附有药物或者香料的活性炭颗粒，其上下表面具有若干气流通孔，当气流通过活性炭盒时，活性炭中吸附的药物或者香料会随之释放，实现增加感官和稳定气流的作用；所述过滤嘴可以采用乙酸纤维素丝束、棉纺线、人造丝或者其他可吸收感官材料的纺织品或非纺织品制成，将该细丝卷曲、拉伸装配到一起即可形成具有无序的、无定形结构的多孔基质，这种多孔基质能够增大感官材料的吸附面积，同时也增大感官材料与烟雾粒子的接触面积，有效增加气流成分或香味。
当然，所述金属加热装置和感官稳流装置并不限定于此，还可以是其他任何能够实现功能的结构、材质和类型。
总之，以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非用于限定本实用新型的保护范围，在本实用新型的精神范围之内，对本实用新型所做的等同变换或修改均应包含在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920033168.0
申请日:2019-01-09
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:34(安徽)
授权编号:CN209609866U
授权时间:20191112
主分类号:A24F 47/00
专利分类号:A24F47/00
范畴分类:15P;
申请人:合肥芯福传感器技术有限公司
第一申请人:合肥芯福传感器技术有限公司
申请人地址:230031安徽省合肥市高新区创新产业园二期F1栋1405室
发明人:秦磊;赵照
第一发明人:秦磊
当前权利人:合肥芯福传感器技术有限公司
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类型名称:外观设计