用于对输送流体进行输送的个人电子输送系统的制作方法

用于对输送流体进行输送的个人电子输送系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及用于对输送流体进行输送的个人电子输送系统。一种用于将输送流体输送到个人的个人电子输送系统，包括：壳体，其具有带有入口的第一端和带有出口的第二端；流体路径，其实质上在入口和出口之间延伸；用于保持输送流体的缓冲物和被配置成将输送流体传送到流体路径的连接装置；以及加热器，其被设置在流体路径中、处或附近，被配置成用于加热输送流体，使得输送流体的至少一部分在流体路径中雾化和/或汽化，以及被配置成用于向加热器提供能量的能量源，其中加热器包括导体和被配置以控制雾化和/或汽化的多孔陶瓷层。
【专利说明】
用于对输送流体进行输送的个人电子输送系统
技术领域
[0001] 本实用新型设及能够将输送流体输送到个人的个人电子输送系统。运样的系统包 括所谓的电子香烟。
【背景技术】
[0002] 输送系统(例如电子香烟)是已知的，并包括具有入口和出口的被成形为接口管的 吸入设备。电子香烟还包括电池和被提供有来自电池的能量的加热器。加热器缠绕在充当 缓冲物的所谓的忍吸材料周围，其中例如使用位于入口中的流检测器来接通和关断加热 器。缓冲物包括输送流体(例如所谓的电子液体），其通常是丙二醇、甘油、尼古下和调味品 的混合物。加热器使电子液体汽化和雾化W实现液体的吸入。
[0003] 常规电子香烟的问题是当加热器在使用中时对加热器溫度的不充分的控制。运导 致具有相对大的溫度变化的电子液体的汽化和/或雾化，使得在电子液体中的组分不是仅 仅被加热，而是相反被燃烧。运提供了可能造成与人的健康有关的问题的在吸入的流体中 的不希望有的组分。此外，大部分常规电子香烟具有被体现为包括电子液体的一种类型的 织物的缓冲物。此外，燃烧运个缓冲物材料可导致不希望有的组分被使用电子香烟的人吸 入。此外，使用常规电子香烟可导致重金属的释放。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型为了它的目的必须提供个人电子输送系统一一特别是包括电子香烟， 其实现更可控制的雾化和/或汽化，从而减少和/或防止健康问题。
[0005] 运个目的使用根据本实用新型的个人电子输送系统来实现，该系统包括：
[0006] -壳体，其具有带有入口的第一端和带有出口的第二端；
[0007] -流体路径，其实质上在入口和出口之间延伸；
[000引-用于保持输送流体的缓冲物和配置成将输送流体传送到流体路径的连接装置； W及
[0009] -加热器，其设置在流体路径中、处或其附近，被配置用于加热输送流体，使得输送 流体的至少一部分在流体路径中雾化和/或汽化，W及被配置用于提供能量到加热器的能 量源，
[0010] 其中，加热器包括导体和被配置成控制雾化和/或汽化的多孔陶瓷层。
[0011] 提供优选地体现为接口管的从入口到出口的流体路径例如实现在出口处吸入W 抽入/吸进周围空气。运提供个人电子输送系统，例如也包括所谓的电子雪茄的电子香烟。 当加热器被接通时，包括在系统中的加热器使输送流体雾化和/或汽化。例如可W借助于靠 近入口的流控制器来实现加热器的接通。能量由例如(可再充电的）电池的能量源提供到加 热器。输送流体可与液体和/或固体的混合物(包括可包含丙二醇、甘油、尼古下和调味品的 混合物的所谓的电子液体)有关。将理解的是，其它成分也可被应用和/或尼古下可从混合 物中省略。
[0012] 加热器元件包括可被成形为板、线、锥、管、泡沫、棒或任何其它适当的形状的导 体，其优选地由可通过将电流施加到加热器元件的导体来加热的所谓的电阻加热材料制 成。导体可由适当的材料(包括侣、FeAl、NiC JeCrAl (铭侣钻耐热钢）、铁及其合金)制成。
[0013] 设置在导体上或相邻于导体的陶瓷层实现对加热器溫度的有效控制，从而防止燃 烧在输送流体中的组分和/或系统的其它元件(例如缓冲材料）。运通过防止不希望有的组 分存在于吸入的流体中而提高了吸入的流体的质量。
[0014] 作为另一效果，陶瓷层向导体提供结构和稳定性，从而总体上增加加热器的强度 和稳定性。如果系统被应用为电子香烟，则运是特别相关的。运样的电子香烟受到很多运 动、振动和/或其它冲击。例如，增加的稳定性防止发生故障和/或防止加热器与系统的其它 部件(包括例如浸泡在电子液体中的织物的缓冲材料)的接触。运防止部件的不希望有的燃 烧。此外，陶瓷层防止重金属的释放。
[0015] 此外，陶瓷层实现吸收和/或在陶瓷层的孔中的电子液体的吸收。
[0016] 在根据本实用新型的当前优选的实施方式中，陶瓷层具有在5-300μπι、优选地10- 200μπι、更优选地15-150WI1的范围内的厚度并且最优选地，厚度是约lOOwii。
[0017] 通过给陶瓷层提供足够的厚度，提高了加热器的稳定性和强度。此外，增加了绝 缘，实现热传递和/或热产生的控制。陶瓷层的厚度可适于电子液体的类型和/或特定的系 统和/或期望的特性。运个灵活性提供根据本实用新型的系统的另一优点。
[0018] 优选地，使用等离子体氧化将陶瓷层设置在导体上或导体处。加热器元件优选地 由铁材料或其它适当的材料制成，使用等离子体电解氧化多孔金属氧化物层(例如氧化铁） 在所述材料上生长。等离子体电解氧化使相对厚的铁层能够通过将铁(其部分)氧化成氧化 铁而从铁(〉130μπι)生长。因而产生的层是多孔的、柔性的和弹性的氧化铁陶瓷。与标准阳极 氧化（15-21V)比较，等离子体电解氧化O350-550V)需要高得多的电压。在运个高电压下， 微放电电弧出现在铁或其它材料的表面上，并引起厚(铁)氧化物层的生长。其它金属(例如 侣或儀铭合金)也可用于根据本实用新型的系统的加热器元件。例如，结果表明，可在具有 柔性和弹性陶瓷层的大约13μπι厚度的侣锥上实现陶瓷层。使用等离子体氧化来提供陶瓷层 的有利效果之一是，由于在氧化期间该层从金属生长，所W陶瓷层到金属的粘附是极好的。
[0019] 在当前优选的实施方式中，加热元件的结构包括铁、侣或任何其它阀金属的细线。 运样的阀金属能够形成氧化物层，其在它的表面上形成保护层并接着使它停止进一步氧 化。在当前优选的实施方式中，铁用于加热元件，考虑到它的相对高的电阻，实现相对快的 加热过程。线通过等离子体氧化覆盖在另一侧上。通过将铁线放置在电解液中来完成等离 子体氧化。例如，电解液包括15g/l (NaP〇3)6和8g^ ^2Si〇3.5出0。通过冷却将电解液维持在 25°C的溫度。线用作阳极并放置在包含电解液的容器中。不诱钢阴极位于线周围。约0.15A/ cm2的电流密度被维持在线和阴极之间。W大约lOOOHz的脉冲模式施加电流。在线和阴极之 间的电势快速增加到约500伏。运创建在阳极线上的等离子体氧化过程并创建陶瓷层。因为 线是小尺寸的（100微米），所W它具有相对高的电阻61化m/m。通过将电流施加到线，线变 热。将理解的是，过程参数可取决于加热元件的结构和/或其尺寸。
[0020] 在可选的实施方式中，例如使用等离子体氧化将金属(例如侣、铁或其它阀金属） 板覆盖在具有陶瓷层的至少一侧上。由于金属板电阻，所W它的溫度在电流被施加时增加。 此外，结构可被蚀刻到金属内，提供具有相对高的电阻的金属的金属条。例如可W使用电化 学加工来执行蚀刻。
[0021] 加热器元件的可选的制造方法包括烧结或火花等离子体烧结、通过在富氧环境中 加热而进行的金属的表面层的氧化、阳极氧化和等离子体喷涂。此外，可能例如使用喷涂来 沉积覆盖在加热器元件的导体上的侣或其它材料，并使用等离子体电解氧化将所沉积的材 料氧化成氧化物。
[0022] 在根据本实用新型的当前优选的实施方式中，加热器包括作为导体的螺旋形金属 线，其中线被提供有陶瓷层。
[0023] 提供具有螺旋形金属线的加热器，可实现输送流体的有效雾化和/或汽化。螺旋形 金属线优选地设置在流体路径中。运实现电子流体的有效加热。
[0024] 在线配置中的加热器的可选配置包括直线、单层或多层螺线管线、环形线圈单层 或多层W及扁平线圈。在锥或板配置中的加热器的可选配置包括扁平、圆形、矩形形状、螺 旋缠绕的和折叠配置。在管配置中的加热器的另一可选配置包括具有覆盖的多孔陶瓷层和 可选地设置有(静态)混合结构或螺旋结构、管形的锥/板和螺旋缠绕式锥/板的金属管。在 泡沫配置中的加热器的又一可选配置包括海绵结构。
[0025] 在根据本实用新型的实施方式中，螺旋形金属线的中屯、轴或纵向方向定位成实质 上横向于在流体路径中的主流体流动方向。
[0026] 在根据本实用新型的当前优选的实施方式中，螺旋形加热器具有实质上设置在流 体路径的纵向方向上的中屯、轴。甚至更优选地，流体路径被设计成使得吸入的流体在纵向 方向上穿过螺旋形线。运增强雾化和/或汽化，从而提高对运些过程的控制和/或减小执行 运些过程所需的能量的量。运提高了根据本实用新型的系统的寿命。
[0027] 在当前优选的实施方式中，提供具有孔隙率的陶瓷层，使得输送流体被从缓冲物 传送到导体的附近区域。
[0028] 通过提供多孔陶瓷层，可能配置陶瓷层，使得输送流体穿过或沿着陶瓷层被传送， 使输送流体能够从缓冲物传送到导体。运防止提供单独的缓冲物(例如缓冲织物)的需要。
[0029] 优选地，陶瓷层具有在10-80 %、优选地在15-50 %、更优选地在20-30 %的范围内 的孔隙率、且最优选地具有大约25%的孔隙率。已证明，特别是在20-30%的范围内的孔隙 率提供在特别是陶瓷层和加热器作为整体的性能中的最佳状态。此外，已证明，使用等离子 体氧化来提供陶瓷层是有益的，因为它实现对所产生的层的孔隙率的控制。
[0030] 在根据本实用新型的当前优选的实施方式中，缓冲物实质上围绕加热器，其中缓 冲物设置有被配置成用于将输送流体传送到加热器的开口。
[0031] 优选地，当用户吸气且空气流动开始时，电子液体/输送流体通过文氏管效应被从 缓冲物被运输到加热器。运消除了假发或类似元件的需要。
[0032] 提供实质上在加热器周围的缓冲物使能够输送流体通过在缓冲物隔间的内表面 (区域）中的多个小开口，缓冲物隔间通过电子液体/输送流体的毛细作用而填充有液体。具 有多孔陶瓷层的加热元件位于开口的另一侧上。液体通过毛细作用被传送到加热元件。如 果加热元件由电流加热，则液体从陶瓷层蒸发且在开口中的液体由元件加热。由于由加热 元件引起的较高溫度，所W粘度降低且液体通过开口或孔在陶瓷层上被吸收。优选地在金 属管中制造孔，因为运经得起热量。运向加热器提供输送流体的鲁棒供应。
[0033] 与常规系统比较，加热元件实现提高的溫度控制。运提供最佳溫度，从而维持在它 的期望值周围的电子液体/输送流体的粘度。运提高了蒸发过程。
[0034] 在根据本实用新型的当前优选的实施方式中，系统还包括配置用于当加热器被接 通时提供功率增加的功率和/或电流增加电路。
[0035] 通过提供功率和/或电流增加电路，当接通加热器时，功率可暂时增加。运样的电 路可包括多个电容器和/或多个线圈，其中数量是一个或多个。电路增强加热器的效果和/ 或降低对电源的要求。
[0036] 在当前优选的实施方式中，电容器(优选地所谓的超级电容器)被包括在提供峰值 电流(优选地当电子香烟的用户开始吸气时）的电路中。当激活加热器W雾化和/或汽化流 体时，加热器溫度必须增加。通过提供(超级）电容器，可W更快地和几乎即时地执行运个溫 度增加。运使设备(例如电子香烟）能够在它的出口处几乎直接提供包括雾化和/或汽化的 输送流体的流体。当激活加热器元件时的电流增加/峰值导致在用于雾化和/或汽化输送流 体的加热的加热器元件中的热形成。根据本实用新型的加热器元件包括优选地能够吸收 和/或吸收输送流体的多孔陶瓷层。运使加热器元件能够直接W雾化和/或汽化开始。作为 另一有利的效果，当激活加热器元件时，不需要电池来提供峰值电流。运使得能够提供较小 的电池，从而能够依照例如常规香烟的尺寸形成电子香烟的尺寸。此外，在额外的电路包括 (超级）电容器的情况下，电池不受到峰值要求且因此可在更恒定的水平下操作。运提高电 池的寿命。在加热器元件被去激活之后，电容器可由电池充电。在有利的实施方式中，加热 器元件由具有在低溫(例如20°C)下的相对低的电阻和在高溫下的高电阻的铁材料制成。运 使得能够在激活加热器元件时向加热器元件提供较高的电流，而在加热器元件到达其最佳 操作溫度之后，所施加的电流较低。事实上，在汽化和/或雾化溫度下的铁的电阻对于电池 是最佳的。在使用(超级）电容器的情况下，电池不再限制加热器元件的(最小）电阻，从而实 现加热器元件和包括运个加热器元件的设备的改进的设计。特别是，超级电容器与铁线导 体的组合看起来是有益的。
[0037] 在根据本实用新型的当前优选的实施方式之一中，超级电容器被连接到充电连接 器，其配置成用于将超级电容器连接到用于给超级电容器充电的外部电源。运实现超级电 容器的外部充电，而不需要电池供应对超级电容器进行充电的电能。在另一优选的实施方 式中，系统不包括电池。在运个实施方式中，超级电容器供应所有所需的能量并且被从外部 电源被充电。优选地，超级电容器具有12法拉第或更多的电容。运减小系统的部件的数量， 减小系统重量并立即提供用于汽化/雾化的能量。可选地，例如使用可再充电电池在香烟盒 中对系统进行充电。
[0038] 在当前优选的实施方式中，加热器元件的导体由NiCr(并且优选地由铁）制成。与 Ni化相比，铁的电阻随着溫度更快地增加。
[0039] 根据本实用新型的系统提供将输送流体输送到人的有效装置，例如W提供吸烟的 感觉，而不通过燃烧输送流体和/或系统中的组分而增加健康问题。
[0040] 优选地，加热器包括具有陶瓷层的导体。更优选地，使用等离子体氧化来提供陶瓷 层。等离子体氧化优选地被使用，因为它实现对陶瓷层的孔隙率和/或厚度的控制。
[0041] 优选地，在使用中，加热器达到在150-750°C、优选地在200-500°C且更优选在250- 400°C的范围内的溫度。如所示，在运些溫度下，可实现输送流体的良好雾化和/或汽化。
【附图说明】
[0042] 本实用新型的另外的优点、特征和细节在其优选实施方式的基础上被阐明，其中 参考了附图，在附图中：
[0043] -图1根据本实用新型示出了电子香烟；
[0044] -图2A-V根据本实用新型示出了加热器元件的配置；
[0045] -图3A-B示出产生图2的加热器元件的等离子体氧化室的设置；W及
[0046] -图4示出在图3的室内的加热器元件的制造中随着时间的变化的电压；
[0047] -图5根据本实用新型示出加热器元件；
[0048] -图6A-B示出功率/电流增加电路的实施方式；
[0049] -图7示出与铁和Ni化的溫度有关的电加热器元件的电阻；
[0050] -图8示出根据本实用新型的电子香烟的可选实施方式；W及
[0051] -图9-10示出根据本实用新型的另一优选实施方式。
【具体实施方式】
[0052] 电子香烟2(图1)包括电池组件4和雾化器组件6。在所示实施方式中，雾化器组件6 是一次性的。将理解的是，本实用新型也可应用于具有它配置的系统，W及所示实施方式仅 为了示例性目的。技术人员从常规电子香烟已知的、包括部件之间的连接的细节已经被从 图示中省略W减少附图的复杂性。
[0053] 电池组件4包括壳体8、具有空气入口 12的化抓)指示器10、空气流传感器14、电路 16和电池18。使用空气路径20将来自入口 12的空气提供到传感器14。电路16包括连接到系 统2的相关部件的电子电路板。电池18可W是包括实现再充电所需的连接的可再充电电池。 电池组件4具有空气入口 22和将电池组件连接到雾化器组件6的连接器24。
[0054] 雾化器组件6包括具有被围绕有包括电子液体(例如甘油、丙二醇、尼古下的混合 物）的缓冲物30的空气路径28的壳体26。缓冲物材料可包括忍吸材料(例如娃石、棉花等）， 或缓冲物30可由其它缓冲物装置提供。在所示实施方式中，加热器元件32被设置在空气路 径28的周边处或其周边周围。在优选实施方式之一中，加热器元件32包括金属铁忍34的线， 其中陶瓷铁氧化物层36在金属忍34周围。电子液体被吸收和/或吸收在多孔陶瓷层中。通过 使电流穿过金属铁忍34来加热线32。线32被加热，且电子液体被蒸发和/或雾化。混合物在 接口管40处被提供到空气路径28的出口 38。
[0055] 加热器32实现提高的溫度控制和通过改变多孔陶瓷层36的特性(例如厚度、孔的 尺寸和孔隙率)而在时间上控制电子液体蒸发量的能力。
[0056] 当在出口 38处吸气时，实现了在空气路径20、28中的负压。空气穿过入口 12、22被 吸入。传感器14检测空气流，且电路板16将指示信号发送到指示器10。电池18向加热器32提 供电力，其加热从缓冲物30供应的电子液体并汽化和/或雾化液体使得用户可吸入其中的 期望组分。
[0057] 在所示实施方式中，加热器28的纵轴实质上平行于空气路径28。将理解的是，根据 本实用新型，其它配置也是可能的。
[0058] 可选地，加热器28由缓冲物30围绕。缓冲物30的表面区域优选地设置有(小)开口， 其填充有来自缓冲物的电子液体。毛细作用将液体从开口传送到加热器元件30。开口优选 地在缓冲物30的金属管状表面中被制成W防止燃烧。
[0059] 将示出根据本实用新型的加热器元件的几个实施方式。加热器42(图2A)包括作为 导体的电阻加热材料44a和多孔陶瓷层44b。加热器46(图2B)被缠绕为螺线管48(图2C)，其 类似于如图1中所示的加热器28。在可选的配置中，加热器50被配置为例如环形线圈（图2D) 或扁绕线圈51(图2E)或扁平螺旋线52(图2F)。
[0060] 在系统2的所示实施方式中，缓冲物30被设置在空气路径28和加热器32(也见图 2G)周围。在可选的实施方式中，液体储器54被设置在加热器56(图2H)的螺线管内部。
[0061] 另外的可选配置包括被缠绕为环形线圈结构(其中液体在环形线圈结构内且空气 流在环形结构周围）的加热器58(图21)和作为扁绕线圈的加热器60(图2J)。此外，加热器62 (图2K)可包括作为在覆盖的多孔陶瓷层66上的导体的电阻加热材料64的路径层，或可选 地，加热器68可包括导体层70,其中，其上设置有覆盖的多孔陶瓷元件或斑72(图化）。可选 地，加热器74包括导体层76和陶瓷层78(图2M)和可选地包括额外的陶瓷斑80(图2N)。另一 实施方式包括具有螺旋配置缠绕的导体84的多孔陶瓷层82(图20)。
[0062] 其它实施方式包括具有被覆盖有陶瓷层88的静态混合形式86a的导体管86(图2P 和2Q)。作为另一可选形式，导体90是具有陶瓷层92的管（图2R)。管90a可W在内部填充有液 体并且在外面具有空气流（图2S)，或管90b在内部具有空气流并且在外部具有液体缓冲物 (图2T)。可选地，陶瓷层设置在管90的内部和外部。此外，管90可包括具有电阻加热材料和 陶瓷材料的多个较小的管或线94(图2U)。另一可选的配置(图2V)设及覆盖有多孔陶瓷材料 98的电阻加热金属泡沫或海绵96。
[0063] 加热器32的所公开的实施方式提供可应用于系统2的根据实用新型的加热器的例 子。
[0064] 优选地使用等离子体电解氧化来制造根据本实用新型的加热器元件。作为例子， 仅为了说明性原因，下面将公开关于根据本实用新型的加热器元件的一些可能的配置的一 些制造方法。
[0065] 在加热器元件的第一实施方式中，执行直接连接到阳极的铁线的等离子体电解氧 化。
[0066] 对于等离子体电解氧化，使用了等离子体电解室102(图3A)。工件104连接到阳极 106。工件104夹/固定在两个螺钉或夹具108之间，两个螺钉或夹具108连接到电源的接地 端/地线（阳极104)。在所示实施方式中，阴极110包括不诱钢蜂窝电极112,其在使用中被放 置在工件104之上的近距离处。电解液114在电极112和阳极106之间流动，并连同所产生的 氧气和氨气一起有效地向上流动穿过蜂窝电极112。电解液流出物116连同氨气和氧气一起 然后被冷却并可选地返回到室102。在所示实施方式中，电解液114的溫度从进入等离子体 氧化室102的大约1 rC增加到离开室102的25 °C，并接着使用热交换器(未示出）来冷却。
[0067] 在所示室102中，两个电源(Munk PSP系列）串联连接:一个是350伏特和40安培，而 第二个是400伏特和7安培，导致750伏特和7安培的最大值，因而产生的最大功率是5.25kW。 电源可直接连接到阳极106和阴极110,导致等离子体的直流(DC)操作。可选地添加的开关 电路提供使用DC脉冲操作等离子体的选项。脉冲的频率可设置在DC和IkHz之间，且不同的 波形(块、正弦或Ξ角形）可被选择。优选地在脉冲电流模式中W大约1000化的频率(接通- 关断）、优选地w设置在固定值的电流执行等离子体氧化，且作为多孔氧化物层的生长的结 果，电压在时间上增加。在1和7安培之间的电流可用于产生陶瓷层。
[0068] 为了产生根据本实用新型的加热器元件，在室102中，铁线202(图3B)被作为工件 104放置在连接到不诱钢阳极的铁板204的顶部上。可选地，阳极直接连接到线202。电解液 包括8g^ ^Si03巧出0和15g/l(NaP03)6。使用由具有0.5mm的直径和60cm的长度的第1级铁 制成的铁线。线被卷成圈并连接到阳极。高于500伏特的电势施加在阳极和阴极之间，导致 在铁线的表面上的微电弧放电。在线的表面上，金属铁在添加有来自电解液的娃酸盐和憐 酸盐的情况下被氧化成氧化铁。金属层转换成包含氧化铁、憐酸盐和娃酸盐的多孔陶瓷层。 运导致根据本实用新型的加热器元件302(图5)。
[0069] 电流增加电路402(图6A)包括电池404、变压器（trafo)406、加热器元件408和（超 级）电容器410。电路402中的其它部件包括二极管412、电阻414、响应于吸气的开关416、晶 体管418。将理解的是，电路402中的部件可W被用其它部件来代替和/或额外的部件可被应 用。例如，可选的电路420(图6B)包括电池422、加热器元件424、电容器426、开关428、电阻器 430和二极管432。
[0070] 当开始吸气时，电容器410、426将额外的电流供应到加热器元件408、424W加速加 热器元件408、424的溫度增加并紧接着开始雾化和/或汽化。优选地，加热器元件由展示在 室溫下的相对低的电阻和在增加的溫度下的较高电阻的铁材料制成，从而实现对激活信号 的快速响应时间。
[0071] 在当前优选的实施方式中，加热器元件的导体由NiCr(并且优选地由铁）制成。与 NiCr相比，铁(图7)的电阻随着溫度更快地增加。与定义在特定溫度下的所测量的电阻的线 性关系的铁的线性关系（y = 0.0104x+1.5567)相比，运用NiCr的线性关系（y = 0.0011x+ 2.164)示出。
[0072] 在电子香烟502(图8)的另一实施方式中，通过连接器504从超级电容器506对加热 器32提供能量。经由外部连接器508对电容器506充电。电容器506可被(半)直接和/或间接 地充电。可结合具有香烟存储隔间512和带有电池516的电池隔间514的香烟盒510来执行运 样的间接充电。在充电状态中，充电连接器518接触连接器508,且超级电容器506被充电。在 所示实施方式中，电池516通过连接器520是可再充电的。
[0073] 在根据本实用新型的前述优选实施方式中，电子香烟包括两个主要部分，第一部 分具有带有空气流开关的电池和用于电子香烟的正确操作的电子控制设备，且第二部分具 有能够包含电子液体的盒、加热元件和用于将电子液体运输到加热元件上的部分。盒602 (图9-10)包括在所示实施方式中由不诱钢制成的金属管604,其具有位于距离管的起始A大 约2.75mm处的大约0.25mm直径的八个孔606,其在使用中最接近电子香烟的接口管。在所示 实施方式中，管604在长度上是大约29.1mm，其具有大约4mm的外径和大约0.3mm的壁厚。优 选地由氧化错制成的陶瓷管608在离开口大约2.5mm的位置处被设置在金属管604内部，陶 瓷管608具有大约22mm的长度、大约3.4mm的外径和大约0.35mm的壁厚。
[0074] 陶瓷覆盖的铁加热元件610被放置在具有孔606的金属管604中。加热元件610优选 地由被覆盖有陶瓷层并被缠绕为螺线管的铁线(第1级）制成。具有陶瓷层的铁线的直径是 大约0.25mm，在加热元件中使用的线的总长度是大约90mm，其具有大约10个紧密间隔开的 具有大约2.2mm的直径的绕组612,且加热元件610的总长度是大约1.4mm。加热元件610被放 置在金属管604内部，使得第一绕组位于陶瓷管608中，防止加热元件610接触金属管604。
[0075] 具有孔606的金属管604在侧面A上被压成具有连接器(未示出）W及电绝缘器618 的螺帽并在另一侧上被压成端帽（未示出）。金属壳体614(优选地由不诱钢制成的管)在螺 帽和端帽之间延伸，其中管具有大约3.8mm的长度、大约9.2mm的直径和大约0.2mm的壁厚。 在外部金属管614和具有孔606的内部金属管604之间的空间、室或隔间616可填充有电子液 体。例如，电子液体包括大约60 %的蔬菜甘油、大约30 %的丙二醇W及大约10 %含有尼古 下、调味品和水。尼古下、调味品和水之间的比率可被调节到优选的数量。
[0076] 盒602的螺帽连接到电子香烟的电池，从而将电池的正极和负极连接到加热元件 610的正和负连接器。运使电流能够穿过铁线从正极流到负极W通过焦耳加热来增加铁线 的溫度。电流由用户所激活的流开关控制。在使用中，空气流经具有孔606的金属管604,且 电子液体被运输朝向加热元件610。通过增加加热元件610的溫度，电子液体在空气流中蒸 发且蒸发的电子液体被运输到用户。
[0077] 在可选的实施方式中，盒620(图10)设置有类似的部件，其中例外的是，孔606被设 置在凹槽622中。
[0078] 将理解的是，在另外的实施方式中，可组合盒602、620的部件。可在电子香烟2、502 及它的其它实施方式中使用盒602、620和可选的实施方式。
[0079] 完成Ξ个实验：1)在15分钟期间为0.5安培，2)在15分钟期间为1安培，W及3)在15 分钟期间为2安培。在等离子体电解氧化之前和之后测量线的质量和直径。线被放置在水中 5分钟，且质量被测量为在线上吸收的水的量的指示。可在图4中看到Ξ个不同的电流设置 的随时间的变化的电压，且在表1中呈现在氧化之前和之后的某些另外的材料信息。
[0080] 表1:材料信息
[0081]
[0082] 在不同的工艺条件(包括在一小时的处理时间期间W5安培(线1)和1安培（线2)) 下制造陶瓷线。结果在表2中示出。
[0083] 表2:陶瓷层的厚度、孔隙率和两个陶瓷铁线的吸收
[0084]

[0085] 线1:在等离子体电解氧化(PEO)之前
[0086] L = 0.5m、D = 0.500mm、R=1.2Q、R臘=2.44Q/m、吸收（水）=化1
[0087] 线1:在阳0之后(在60分钟期间为5A)
[008引 L = 0.5m、D = 0.610mm、R=1.3-1.4Q、吸收(水）=21μ1、孔隙率= 44%
[0089] 线2:在阳0之前：
[0090] L = 0.5m、D = 0.500mm、V = 9.8e-8m3、m=4.299^-4kg、P = 4379kg/m3
[0091] 线2:在阳0之后(在60分钟期间为1A)
[0092] L = 0.5m、D = 0.5610mm、V = 1.236e-8m3、m = 4.512e-4kg、p = 3650kg/m3、m*ftg= 2.13e-化g、V氧版=2.56e-8m3、M没棚!細船1+= 4.452e-化g、孔隙率=50 %，所计算的吸收= 12.祉 1
[0093] 将理解的是，对于可选的线，其它条件将适用。例如，对于具有0.1mm的直径的线， 咕借=61 Ω /m。具有6.5cm的长度的运样的线将给出4 Ω的电阻。在100皿的氧化物厚度的情 况下，吸收1.化1的量。150皿给出3.化及200皿给出5.化1。
[0094] 实验示出根据本实用新型的系统的加热器元件的制造可能性。
[00M]另外的实验已经被进行W产生加热器的其它配置。在一个运样的另一实验中，金 属锥(优选地侣锥)优选地在早些时候描述的等离子体电解室中用作起始材料，其上提供有 多孔金属(侣)氧化物层。表3示出在9分钟期间使用在5安培的恒定电流进行的等离子体电 解氧化的所测量的值。13WI1厚度的侣锥被氧化，其中产生13WI1的氧化侣厚度，且表4示出过 程的再现性。运两个表都示出对于5A的恒定电流、进入等离子体氧化室中（Tin)和从等离子 体氧化室出来(Teff)的电解液的电压、电流、溫度。
[0096] 表 3
[0097]
[009引表4
[0099]
[0100] 表5示出在2A的恒定电流下的侣锥的等离子体电解氧化的电压和电流。结果是13μ m的厚氧化侣层。
[0101] 表5:使用2A的恒定电流的等离子体电解氧化的电压和电流。
[0102]
[0103] 表6示出使用5安培的IkHz的脉冲恒定电流的侣锥的等离子体电解氧化的电压和 电流。
[0104] 表6:化化的脉冲恒定电流的电压和电流。
[0105]
[0106] 在另一实验中，等离子体电解氧化用于提供在铁锥上的〉70wii的多孔的、柔性的和 弹性的陶瓷层。等离子体电解氧化使被已知为陶瓷（Ti〇2)的铁氧化物层生长。使用8g/l Na2Si〇3巧出0(五水偏娃酸钢)和15g/l (NaP03 )6 (六偏憐酸钢）的电解液。电解液被累送到反 应室内W充当电解液和充当冷却剂。使用来自第2级铁的具有124WI1的厚度的铁锥。在制造 过程中，电压随着时间的变化而增加。运个增加表示增加的电阻，并且可w可能由氧化铁 (TiOx)层的生长来解释。较厚的TiOx层充当像在金属和电解液之间的绝缘层。可在表7中看 到在时间上的因而产生的电压发展。
[0107]表7:对于使用等离子体电解氧化的在铁锥上的陶瓷层的产生的随着时间的变化 的电压和电流
[010 引
[0109] 产生的锥结构可W被进一步处理(设及电化学加工）。例如，可利用第2级铁的溶解 W制成完美正方形通道。在使用电化学加工化CM)的情况下，第2级铁W非常受控的方式局 部地溶解，直到达到陶瓷层。完成的结果必须是具有正方形边缘的轮廓分明的通道且在陶 瓷层的顶部上没有残渣。对具有被放置在用作阳极的铁板的顶部上的产品的反形状的阴极 使用ECM过程。电势被置于阴极和阳极之间，使阳极溶解。电解液浓度是5M化N03。电流密度 可W范围在20-1504八1112。^〉6(^八1112的电流密度实现最好的结果。^脉冲模式操作电流，其 中电流接通和断开的时间可变化。W16-80的接通/断开比和从0.05直到10ms的脉冲接通及 从1ms直到160ms的脉冲断开实现最好的结果。运个额外的处理步骤也可应用于加热器的其 它配置。
[0110] 在当前优选的实施方式中，加热器元件由铁线或较不优选地由Ni化线制成。图7示 出对于运两种材料的与溫度有关的电加热器元件的电阻。如早些时候提到的，铁的使用对 加热器元件是有益的。
[0111] 上述实验示出制造加热器元件的不同配置并在例如电子香烟中实现运样的配置 的可能性。
[0112] 本实用新型决不限于W上描述的其优选的实施方式。所寻求的权利由所附权利要 求定义，在所附权利要求的范围之内，可W设想很多修改。
【主权项】
1. 一种个人电子输送系统，包括： -壳体，其具有带有入口的第一端和带有出口的第二端； -流体路径，其实质上在所述入口和所述出口之间延伸； -用于保持输送流体的缓冲物，和被配置成将输送流体传送到所述流体路径的连接装 置；以及 -加热器以及能量源，所述加热器被设置在所述流体路径中、处或附近，且被配置成用 于加热所述输送流体，使得所述输送流体的至少一部分在所述流体路径中雾化和/或汽化， 所述能量源被配置用于向所述加热器提供能量， 其中，所述加热器包括导体和被配置成控制所述雾化和/或汽化的多孔陶瓷层。2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述陶瓷层被使用等离子体氧化设置在所述导体 上或所述导体处。3. 根据权利要求1或2所述的系统，其中所述陶瓷层具有在5-300μπι的范围内的厚度。4. 根据权利要求1或2所述的系统，其中所述陶瓷层具有在10-200μπι的范围内的厚度。5. 根据权利要求1或2所述的系统，其中所述陶瓷层具有在50-150μπι的范围内的厚度。6. 根据权利要求1或2所述的系统，其中所述陶瓷层的厚度是大约100μπι。7. 根据权利要求1所述的系统，其中所述加热器包括阀金属。8. 根据权利要求1所述的系统，其中所述加热器包括钛。9. 根据权利要求1所述的系统，其中所述加热器包括螺旋形金属线作为所述导体，其 中所述螺旋形金属线设置有所述陶瓷层。10. 根据权利要求9所述的系统，其中所述螺旋形金属线具有实质上设置在所述流体路 径的纵向方向上的中心轴。11. 根据权利要求1所述的系统，其中所述陶瓷层设置有孔隙率，使得所述输送流体被 所述陶瓷层从所述缓冲物传送到所述导体的附近区域。12. 根据权利要求1所述的系统，其中所述陶瓷层具有在10-80%的范围内的孔隙率。13. 根据权利要求1所述的系统，其中所述陶瓷层具有在15-50%的范围内的孔隙率。14. 根据权利要求1所述的系统，其中所述陶瓷层具有在20-30%的范围内的孔隙率。15. 根据权利要求1所述的系统，其中所述陶瓷层的孔隙率是大约25%。16. 根据权利要求1所述的系统，其中所述缓冲物实质上围绕所述加热器，其中所述缓 冲物设置有被配置成用于将输送流体传送到所述加热器的开口。17. 根据权利要求16所述的系统，其中所述开口被配置成实现将输送流体传送到所述 加热器的文氏管效应。18. 根据权利要求16或17所述的系统，其中所述开口被设置在凹槽中。19. 根据权利要求1所述的系统，还包括功率和/或电流增加电路，其被配置成用于当所 述加热器被接通时提供功率和/或电流增加。20. 根据权利要求19所述的系统，其中所述电路包括超级电容器。21. 根据权利要求20所述的系统，其中所述超级电容器被连接到充电连接器，所述充电 连接器被配置成用于将所述超级电容器连接到外部电源用于充电。
【文档编号】A24F47/00GK205492620SQ201520921474
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年11月18日
【发明人】西布兰杜斯·雅各布·梅茨, 格哈德·亨德里克·穆尔德, 约翰内斯·凯珀斯, 汉斯·亨德里克·沃尔特斯
【申请人】尤特维吉环球爱普公司