本發(fā)明屬于電子煙技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種聲表面波霧化器。

背景技術(shù)：

迄今為止，電加熱方式仍然是市售電子煙加熱霧化煙油的主要方式，其中，霧化器作為電子煙的核心部件，基本上由儲油元件、導(dǎo)油元件和電熱元件組成。儲油元件中的煙油通過導(dǎo)油件輸送至電熱元件上，通電抽吸時，電熱元件的高溫使其上的煙油蒸發(fā)霧化，形成的霧化蒸汽隨載氣(空氣)一起被抽吸者吸入。

煙油在電熱元件上經(jīng)歷了高溫加熱的過程，在抽吸時，電熱元件的高溫不僅可能導(dǎo)致煙油中所含的一些致香成分在高溫下發(fā)生分解變質(zhì)，造成抽吸異味或香氣變化，從而直接影響抽吸品質(zhì)；還可能導(dǎo)致制造電熱元件和導(dǎo)油元件的材料發(fā)生裂解、脫落、碳化或溶出，使得抽吸感官品質(zhì)下降并存在潛在的健康隱患。

現(xiàn)有電子煙霧化技術(shù)除了主流的電熱霧化外，超聲波霧化也是一大趨勢。最新的電子煙超聲波霧化技術(shù)主要包括兩類：一類仍需采用發(fā)熱元件先加熱煙油，然后再用超聲霧化裝置霧化加熱后的煙油(如《超聲波振動式電子煙霧化裝置及電子煙》CN201610007620.7，《一種電子煙霧化器及電子煙》CN201510423239.4)；另一類是采用包括壓電陶瓷層和用于驅(qū)動其振動的導(dǎo)電體構(gòu)成的霧化片超聲霧化煙油，該技術(shù)不需發(fā)熱元件，所用霧化片的壓電陶瓷層的上下表面分別需要設(shè)置兩個與之接觸的導(dǎo)電層，另外還需要多孔導(dǎo)油結(jié)構(gòu)(《一種超聲波霧化器及電子煙》CN201610160216.3)。超聲波霧化器往往體積較大，使得電子煙難以小型化。

因此，人們希望開發(fā)除了電加熱霧化和超聲波霧化之外的新型霧化方式，且對應(yīng)的霧化設(shè)備最好能夠小型化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種聲表面波霧化器，該霧化屬于非電熱霧化，無需電熱元件和/或?qū)в驮朔藗鹘y(tǒng)電加熱霧化帶來的感官品質(zhì)不佳或不穩(wěn)定、存在健康隱患等缺陷，結(jié)構(gòu)簡單，可以采用直接滴油式霧化，也可與儲油件集成。

滴油式霧化器包括底座1、霧化倉2和吸嘴3。其中，底座1開設(shè)進(jìn)氣孔4和主機(jī)連接頭5。所述進(jìn)氣孔4與霧化倉內(nèi)部貫通。所述連接頭5與主機(jī)電連接。所述霧化倉2包括聲表面波霧化芯片6和固定槽。霧化倉一端與底座連接，另一端與吸嘴連接。所述霧化倉內(nèi)部低端開有固定槽，用于將聲表面波霧化芯片固定在霧化倉中。所述聲表面波霧化芯片6包括壓電基片6-1、叉指換能器6-2和吸聲材料6-3。其中，用于所述壓電基片材料可為壓電單晶、壓電薄膜和壓電陶瓷，比如石英、鈮酸鋰。優(yōu)選Y切X 128.68°方向的鈮酸鋰(LiNbO₃)壓電基片。壓電基片經(jīng)表面拋光后，在其上濺鍍沉積一層金屬(如鋁)膜，通過光刻工藝制成具有能量轉(zhuǎn)換功能的交叉指形金屬電極(叉指換能器6-2)。叉指換能器6-2通過設(shè)在壓電基片外側(cè)的引線腳7與主機(jī)實現(xiàn)電連接。吸聲材料6-3設(shè)置在壓電基片兩端的端面上，是為了抑制聲表面波在兩個端面間來回反射。

主機(jī)中包含用于驅(qū)動叉指換能器6-2工作的信號發(fā)生裝置8。所述主機(jī)信號發(fā)生裝置8包括信號發(fā)生器8-1和功率放大器8-2，信號發(fā)生器對聲表面波霧化芯片施加交流信號，而功率放大器則將信號放大，施加的信號頻率設(shè)定為器件的工作頻率，在經(jīng)過放大后加載到叉指換能器6-2上，用以激發(fā)聲表面波。聲表面波攜帶的能量會以漏聲表面波的模式向液體傳遞能量并產(chǎn)生形變，從而對液體的自由表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動，當(dāng)液體表面自身的表面張力不足以保持其幾何形態(tài)的穩(wěn)定時，霧化便開始發(fā)生。

與現(xiàn)有超聲波霧化技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢：

聲表面波是一種只能在固體表面?zhèn)鞑サ膹椥月暡ǎ淠芰看蟛糠旨性诒砻嬉韵律疃燃s為幾個波長范圍內(nèi)。聲表面波霧化是通過衍射進(jìn)入液體的聲能產(chǎn)生的聲流對液體表面產(chǎn)生的表面張力波的擾動引起的，而超聲波霧化現(xiàn)象是由壓電基片的往復(fù)活塞運動產(chǎn)生的擾動產(chǎn)生的。聲表面波霧化器的操作頻率通常為10-500MHz，比傳統(tǒng)超聲波霧化器(20kHz-3MHz)高一個數(shù)量級。因此，聲表面波霧化器的尺寸更小，結(jié)構(gòu)更緊湊也更加便攜。

作為一種高頻聲波霧化方法，具有比超聲波霧化技術(shù)更高的頻率，可以實現(xiàn)煙油霧化氣溶膠的單分散性與連續(xù)穩(wěn)定性。同時，高頻率便于粘度較大的煙油的霧化。

體聲波能量在整個裝置基片中傳播，而聲表面波把其多數(shù)能量限定在壓電基片的表面，需要功率比體聲波低。

聲表面波是沿壓電基底淺表層傳播的一種機(jī)械波，具有能量集中的優(yōu)點。容易與集成電路、微裝置、感應(yīng)和微流控技術(shù)結(jié)合，便于小型化，集成化。

聲表面波裝置中使用的聲波功率強(qiáng)度和頻率和用于孕期健康檢查的范圍相似，安全性高。

與現(xiàn)有電加熱霧化技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢：

消除了因使用高溫電熱元件引起的煙油化學(xué)成分變化、干燒等導(dǎo)致的感官品質(zhì)變化和健康風(fēng)險等缺陷。

滴油式裝置結(jié)構(gòu)簡單，具有微流控裝置的儲油式裝置通過對微通道的設(shè)計可以定量控制煙油霧化量，從而保證感官一致性及改善用戶體驗。

具有導(dǎo)油芯的儲油式裝置相比具有微流控裝置的儲油式裝置，結(jié)構(gòu)更為簡單，制造成本更低，紙質(zhì)導(dǎo)油芯安全環(huán)保，可拆卸式設(shè)計大大方便了霧化倉和聲表面波霧化芯片的清洗。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的聲表面波霧化器示意圖；

圖2為本發(fā)明的滴油式聲表面波霧化芯片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的具有微流控裝置的儲油式聲表面波霧化芯片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的具有導(dǎo)油芯的儲油式聲表面波霧化器剖面圖；

圖5為本發(fā)明的具有導(dǎo)油芯的儲油式聲表面波霧化芯片示意圖。

附圖標(biāo)記為：1：底座；2：霧化倉；3：吸嘴；4：進(jìn)氣孔；5：主機(jī)連接頭；6：聲表面波霧化芯片；6-1：壓電基片；6-2：叉指換能器；6-3：吸聲材料；6-4：微通道；7：引線腳；8：主機(jī)信號發(fā)生裝置；8-1：信號發(fā)生器；8-2：功率放大器；9：煙油液滴；10：儲油倉；10-1：儲油倉端蓋；101：煙油入口端；102：煙油出口端；103：毛細(xì)管；104：導(dǎo)油芯。

具體實施方式

滴油式霧化器的使用方法：

組裝底座1、霧化倉2和主機(jī)，將煙油滴加在聲表面波霧化芯片6上，裝上吸嘴3。啟動主機(jī)電源，信號發(fā)生裝置8工作，叉指換能器6-2獲得交流電信號而被激勵，壓電基片6-1表面振動，通過逆壓電效應(yīng)在基片內(nèi)激發(fā)相應(yīng)的彈性聲場，將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘枺纬膳c外加信號同頻率并沿基片表面?zhèn)鞑サ穆暠砻娌ǎ暠砻娌ㄑ貕弘娀砻鎮(zhèn)鞑ィ?dāng)遇到位于聲表面波傳播路徑上的煙油液滴9時，液滴發(fā)生霧化形成氣溶膠并被從霧化器底座進(jìn)氣孔4進(jìn)入的空氣帶入吸嘴端而被吸入。如圖1和圖2所示。

具有微流控裝置的儲油式霧化器使用方法：

儲油式霧化器包括底座、霧化倉、儲油倉和吸嘴。其中，底座與所述滴油式霧化器相同。霧化倉包括聲表面波霧化芯片和固定槽，霧化倉一端與底座連接，另一端與儲油倉連接。所述霧化倉內(nèi)部低端開有固定槽，用于將聲表面波霧化芯片固定在霧化倉中。所述聲表面波霧化芯片6包括壓電基片6-1、叉指換能器6-2、吸聲材料6-3和煙油微通道6-4。其中，煙油微通道6-4采用微加工技術(shù)在聚二甲基硅氧烷(PDMS)上制造，PDMS微通道中煙油輸送方向與壓電基片上的叉指換能器產(chǎn)生的聲表面波傳播方向相互垂直。微通道上表面固定在儲油倉底部并通過煙油入口端101與儲油倉連接，微通道下表面固定在壓電基片上并設(shè)有煙油出口端102。儲油倉中的煙油可采用不同的驅(qū)動方式通過微通道入口端經(jīng)微通道輸送至出口端，而且儲油倉與微通道入口端可設(shè)計各種微泵或微閥并通過主機(jī)控制系統(tǒng)控制儲油倉與微通道之間的連通和關(guān)斷。上述煙油微通道和與儲油倉連接的微泵或微閥等共同構(gòu)成了微流控裝置。壓電基片上除微通道外的其他部件的結(jié)構(gòu)、布置及制造方法與所述滴油式霧化器聲表面波霧化芯片相同。

連接霧化器底座與主機(jī)，連接霧化倉與儲油倉，向儲油倉中加注煙油，蓋上吸嘴。啟動主機(jī)電源，主機(jī)控制系統(tǒng)和信號發(fā)生裝置工作，控制系統(tǒng)控制儲油倉中的煙油通過微通道煙油入口端101經(jīng)微通道6-4輸送至煙油出口端102后滴在壓電基片表面，信號發(fā)生裝置8則觸發(fā)沿壓電基片表面?zhèn)鞑サ穆暠砻娌ǎ?dāng)聲表面波遇到位于其傳播路徑上的煙油液滴9時，液滴發(fā)生霧化形成氣溶膠并被從霧化器底座進(jìn)氣孔進(jìn)入的空氣帶入吸嘴端而被吸入。如圖1和圖3所示。

具有導(dǎo)油芯的儲油式霧化器使用方法：

儲油式霧化器包括底座1、霧化倉2、儲油倉10和吸嘴端3。霧化倉2與底座1之間設(shè)有固定槽11用于固定聲表面波霧化芯片6。底座側(cè)壁設(shè)有空氣進(jìn)氣孔4并與霧化倉內(nèi)部連通。儲油倉10上部近吸嘴端設(shè)有端蓋10-1可以打開注油。儲油倉10的一側(cè)腔壁上開有小孔及與之連通并固設(shè)在倉壁上的中空毛細(xì)管103。儲油倉10與霧化倉2的位置關(guān)系不同于常見電子煙霧化器沿徑向的并排布置，而是沿軸向的并排布置。所述毛細(xì)管103與聲表面波霧化芯片6的壓電基片6-1表面緊密貼合。所述毛細(xì)管103中嵌入導(dǎo)油芯104，且該導(dǎo)油芯一端延伸至儲油倉腔體內(nèi)，另一端延伸至毛細(xì)管端部外并與壓電基片6-1表面接觸。所述霧化倉2為一側(cè)敞開的C型結(jié)構(gòu)，其敞開端正好能與儲油倉10的一側(cè)外壁緊密結(jié)合。霧化倉2與底座1固定連接。所述儲油倉10與霧化倉2之間為可拆卸式結(jié)構(gòu)，便于更換導(dǎo)油芯104和清洗霧化倉2及聲表面波霧化芯片6。所述儲油倉10和霧化倉2均可采用透明材質(zhì)制成，以便實時觀察煙油消耗及煙油霧化情況。所述導(dǎo)油芯104可采用纖維素聚酯紙過濾芯，也可采用其他安全環(huán)保的多孔材料。所述導(dǎo)油芯104從儲油倉10中虹吸煙油，通過導(dǎo)油芯中產(chǎn)生的毛細(xì)管壓可連續(xù)輸送煙油至霧化芯片6上。

抽吸前，將導(dǎo)油芯104嵌入毛細(xì)管103中并使一端延伸至儲油倉中，另一端延伸至毛細(xì)管端部外。將儲油倉與霧化倉進(jìn)而與底座連接。向儲油倉中加入煙油，直至煙油液面高于毛細(xì)管端面。關(guān)閉儲油倉10上部端蓋。連接霧化器和主機(jī)，蓋上吸嘴。啟動主機(jī)電源，主機(jī)信號發(fā)生裝置8工作，叉指換能器6-2獲得交流電信號而被激勵，壓電基片6-1表面振動，通過逆壓電效應(yīng)在基片內(nèi)激發(fā)相應(yīng)的彈性聲場，將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘枺纬膳c外加信號同頻率并沿基片表面?zhèn)鞑サ穆暠砻娌ǎ暠砻娌ㄑ貕弘娀砻鎮(zhèn)鞑ィ?dāng)聲表面波遇到位于其傳播路徑上且位于導(dǎo)油芯前端的煙油液膜9時，聲波能量漏入液膜中，膜的自由面變得不穩(wěn)定，液膜破裂形成氣溶膠并被從霧化器底座進(jìn)氣孔進(jìn)入的空氣帶入吸嘴端而被吸入。如圖1和圖4、及圖5所示。