體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化,其皆不脫離本案的範圍,且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用,而非用以限制本案。
請參閱第2A圖、第2B圖及第2C圖所示,本案之電子香煙包括殼體1、電源裝置2、傳感器3、霧化部件4、液體存儲部件5、流體輸送裝置6及吸嘴9。其中殼體1可由一第一殼體1a及一第二殼體1b可相互對接組裝而成,形成可更換第二殼體1b新替品之電子香煙的元件,而第一殼體1a及第二殼體1b可為一薄壁金屬管,例如不鏽鋼,具有類似於傳統煙草香煙的長度與直徑。電源裝置2及傳感器3安裝於第一殼體1a內,以及第一殼體1a上設置至少一進氣口1c於靠近傳感器3的區域。
又如第3圖所示,電源裝置2包括一電源模組21、一控制模組22、一加熱器模組23及一發光二極體24,電源模組21是可以是可充電電池或一次性電池的電池控制模組,提供控制模組22、加熱器模組23及傳感器3之驅動電源,控制模組22提供加熱器模組23之控制訊號,以及提供該流體輸送裝置6之驅動電源及控制訊號,而加熱器模組23提供霧化部件4之霧化加熱之電能,而發光二極體24設置於第一殼體1a 的前端,受控制模組22之控制提供電子香煙操作訊息警示之用,也可提供吸煙者抽吸霧化煙氣流流通強弱之提示作用。
請參閱第2A圖、第2B圖及第2C圖所示,傳感器3設置於電源裝置2之前端,中間並間隔一氣流腔室1d,供使外部空氣可由至少一進氣口1c進入再經過傳感器3形成一氣流迴路,傳感器3可為一空氣壓力傳感器或氣流傳感器。在一實施例中,使用氣流傳感器,提供訊號給控制模組22,可根據通過氣流,以打開或關閉電源裝置2整個電性連接,亦即打開或關閉控制模組22之驅動電源及控制信號及加熱器模組23之驅動電源;又,第一殼體1a內也組設一進氣及電連接部件10位在傳感器3前方,供電源裝置2之電連接至霧化部件4及流體輸送裝置6,以及提供傳感器3之氣流通道連通到第二殼體1b中。
如第2A圖、第2C圖至第2F圖所示,霧化部件4和液體存儲部件5安裝於第二殼體1b內,霧化部件4由一支架7做固定支撐,霧化部件4包括電加熱器41、液體滲透部件42及一導液環座44。其中電加熱器41為中空結構,電加熱器41的兩個引線(未圖示)透過進氣及電連接部件10連接至電源裝置2和傳感器3實現電連接,並根據傳感器3檢測到的流動情況控制電加熱器41開始加熱或停止加熱,液體滲透部件42為吸收液體之部件,可為一發泡材料,例如泡棉,或者為纖維材料,例如不織布,液體滲透部件42組裝在電加熱器41上,而電加熱器41及液體滲透部件42整個組裝在導液環座44之中心空部,而導液環座44具有一內導液環部441,且內導液環部441之內層上設有複數個通孔442,供與液體滲透部件42接觸導接,以及導液環座44具有一輸入口443,連通內導液環部441。
如第2A圖及第2C圖所示,液體儲存部件5安裝於第二殼體1b內,在內部具有一氣體流過的通道51及一儲液容器52,儲液容器52內部儲置香煙液體,並與流體輸送裝置6之輸入通道6a連通,以流體輸送裝置6做作為一閥開關輸送儲液容器52上的香煙液體,而流體輸送裝置6透過一支撐座1e支撐定位安裝於第二殼體1b內,且該支撐座1e具有一氣體通道1f,以及流體輸送裝置6之輸出通道6b連通至霧化部件4之導液環座44之輸入口443,因此,儲液容器52上的香煙液體可被流體輸送裝置6輸送至導液環座44之內導液環部441,再透過複數個通孔442滲透至液體滲透部件42中,實施霧化作用,而液體儲存部件5之通道51透過氣體通道1f而與進氣及電連接部件10連通,使外部空氣可由至少一進氣口1c進入經過傳感器3再經過霧化部件4之電加熱器41而導入液體儲存部件5之通道51內。
請參閱第4圖、第5A圖、第5B圖、第6A圖、第6B圖、第7A圖及第7B圖所示,閥本體63及閥腔體座65為本案流體輸送裝置6中導引流體進出之主要結構。其中閥本體63具有一個入口通道631以及一個出口通道632分別貫穿第一表面633及第二表面634之間,而入口通道631於第二表面634上連通一入口開口6311,且第二表面634具有環繞入口開口6311之凹槽6341,以及具有環繞入口開口6311突起之凸部結構6343,而出口通道632於第二表面634上連通一出口開口6321,且第二表面634具有環繞出口開口6321之凹槽6342,另外在閥本體63之第二表面634上設置數個卡榫槽63b。
閥腔體座65於第三表面655上設置數個卡榫65a,可對應套入閥本體63之卡榫槽63b中,以使閥本體63與閥腔體座65可相互結合堆疊定位。閥腔體座65上具有貫穿第三表面655至第四表面656之入口閥門通道651及出口閥門通道652,以及於第三表面655上具有環繞入口閥門通道651之凹槽653,且第三表面655上具有環繞出口閥門通道652突起之凸部結構6521,以及具有環繞出口閥門通道652之凹槽654,另外,於第四表面656上凹置一壓力腔室657,分別與入口閥門通道651及出口閥門通道652連通,且第四表面656於壓力腔室657外部具有段差槽658。
請參閱第5A圖、第5B圖及第8圖所示,閥膜片64主要材質為聚亞醯胺(Polyimide, PI)高分子材料時,其製造方法主要利用反應離子氣體乾蝕刻(reactive ion etching, RIE)之方法,以感光性光阻塗佈於閥門結構之上,並曝光顯影出閥門結構圖案後,再以進行蝕刻,由於有光阻覆蓋處會保護聚亞醯胺(Polyimide, PI)片不被蝕刻,因而可蝕刻出閥膜片64上之閥門結構。閥膜片64為一平坦薄片結構。如第8圖所示,閥膜片64在兩個貫穿區域64a、64b中各保留有厚度相同之兩閥門片641a、641b,且環繞閥門片641a、641b週邊各設置複數個延伸支架642a、642b作以彈性支撐,並使每個延伸支架642a、642b相鄰之間各形成一鏤空孔643a、643b,如此厚度相同之一閥門片641a、641b可受作用力在閥膜片64上藉由延伸支架642a、642b彈性支撐而凸伸變形一位移量形成閥門開關結構。閥門片641a、641b可為圓型、長方型、正方形或各種幾何圖型,但不以此為限。 又,閥膜片64上設有複數個定位孔64c,可套入閥腔體座65於第三表面655之卡榫65a中,以定位閥膜片64承載於閥腔體座65上,供閥門片641a、641b分別封蓋閥腔體座65之入口閥門通道651及出口閥門通道652(如第8圖所示),於本實施例中,卡榫65a數量為2,因此定位孔64c數量為2個,但不以此為限,可依卡榫65a數量而設置。
請參閱第11圖所示,閥本體63與閥腔體座65相互結合堆疊時,閥本體63之凹槽6341、6342分別供一密封環68a、68b套入其上,而閥腔體座65之凹槽653、654分別供一密封環68c、68d套入其上,閥本體63與閥腔體座65之間相互結合堆疊,可利用密封環68a、68b、68c、68d之設置,以對周邊防止流體滲漏,如此閥本體63之入口通道631對應閥腔體座65之入口閥門通道651,並以閥膜片64之閥門片641a之啟閉入口通道631與入口閥門通道651之間連通,以及閥本體63之出口通道632對應閥腔體座65之出口閥門通道652,並以閥膜片64之閥門片641b之啟閉出口通道632與出口閥門通道652之間連通,而當閥膜片64之閥門片641a之開啟時,入口通道631導入流體即可經過入口閥門通道651而注入匯流於壓力腔室657中,而當閥膜片64之閥門片641b之開啟時,注入壓力腔室657流體即可經過出口閥門通道652而由出口通道632排出於外。
請再參閱第5A圖及第5B圖所示,致動器66由振動板661以及壓電元件662組裝而成,其中壓電元件662貼附固定於振動板661之表面。於本實施例中,振動板661為金屬材質,壓電元件662可採用高壓電數之鋯鈦酸鉛(PZT)系列的壓電粉末製造而成,以貼附固定於振動板661上,以供施加電壓驅動壓電元件662產生形變,致使振動板661亦隨之產生做垂直向往復振動形變,用以驅動流體輸送裝置6之作動。而致動器66之振動板661為組設於閥腔體座65之第四表面656上以封蓋壓力腔室657,且第四表面656於壓力腔室657外部之段差槽658,供一密封環68e套置其中,以對壓力腔室657周邊防止流體滲漏。
由上述說明可知,閥本體63、閥膜片64、閥腔體座65、致動器66可構成流體輸送裝置6之輸送流體導引進出之主要結構。但如此堆疊結合的結構要如何定位,而且無須以鎖付元件(例如:螺絲、螺帽、螺栓等)去鎖付定位組裝,是本發明所要實施之主要課題。因此以下就採用閥門蓋體62及外筒67之設計,將閥本體63、閥膜片64、閥腔體座65、致動器66依序層疊於外筒67之內部,再以閥門蓋體62直接緊配合於外筒67之內部定位組裝而成進行說明。
請參閱第5A圖、第5B圖及第9圖所示,外筒67為金屬材質,具有內壁671圍繞一中空空間,且外筒67之內壁671底部具有凸環結構672。再請參閱第10A圖及第10B圖所示,閥門蓋體62也為一金屬材質,具有第一貫穿孔621及第二貫穿孔622,分別可供與閥本體63之入口通道631及出口通道632相對應套置入,以及閥門蓋體62之底緣具有一倒角623,且閥門蓋體62之外徑尺寸為略大於外筒67之內壁671尺寸。
因此參閱第5A、第5B圖所示,閥本體63、閥膜片64、閥腔體座65、致動器66依序層疊後置入於外筒67之內壁671中,讓整個層疊結構承載於外筒67之凸環結構672上,促使閥門蓋體62以外徑尺寸略大於外筒67之內壁671尺寸之設計,利用倒角623可順利導入外筒67之內壁671中,而相互緊配合組接結合定位閥本體63、閥膜片64、閥腔體座65、致動器66依序層疊形成流體輸送裝置6,而致動器66也可於外筒67之內壁671中空空間中,壓電元件662受施加電壓而驅動振動板661做垂直往復運動而形變共振,達成無須以鎖付元件(例如:螺絲、螺帽、螺栓等)去鎖付定位組裝之流體輸送裝置6。
如第11圖所示,本案所構成流體輸送裝置6,閥腔體座65之入口閥門通道651與閥本體63之入口開口6311相對應設置,其間並以閥膜片64之閥門片641a來封閉做閥門結構之作用,且閥門片641a封蓋閥本體63之入口開口6311,同時貼合閥本體63之凸部結構6343而產生一預力(Preforce)作用,有助於產生更大之預蓋緊效果,以防止逆流,而出口閥門通道652與閥本體63之出口開口6321相對應設置,其間並以閥膜片64之閥門片641b來封閉做閥門結構之作用,且閥膜片64之閥門片641b封蓋閥腔體座65之出口閥門通道652,同時貼合閥腔體座65之凸部結構6521而產生一預力(Preforce)作用,有助於產生更大之預蓋緊效果,以防止逆流壓力腔室657,故本案所構成流體輸送裝置6在不作動之情況下,閥本體63之入口通道631以及出口通道632之間不會產逆流作用。
由上述說明可知,本案流體輸送裝置6在具體實施流體傳輸的操作,如第12A圖所示,當致動器66之壓電元件662受施加電壓而致動使振動板661下凹變形,此時壓力腔室657之體積會增加,因而產生吸力,使閥膜片64之閥門片641a承受一吸力迅速開啟,使流體可大量地自閥本體63上之入口通道631被吸取進來,並流經閥本體63之入口開口6311、閥膜片64之鏤空孔643a、閥腔體座65之入口閥門通道651流至壓力腔室657內暫存,同時出口閥門通道652內也受到吸力,閥膜片64之閥門片641b受此吸力作用,藉由延伸支架642b的支撐而產生整個向下平貼緊靠於凸部結構6521呈現關閉狀態。
其後,第12B圖所示,當施加於壓電元件662的電場方向改變後,壓電元件662將使振動板661上凸變形,此時壓力腔室657收縮而體積減小,使壓力腔室657內流體受擠壓,而同時入口閥門通道651內受到推力,閥膜片64之閥門片641a受此推力作用,藉由延伸支架642a的支撐而產生整個向上平貼緊靠於凸部結構6343呈現關閉狀態,流體無法由入口閥門通道651逆流,而此時出口閥門通道652內也受到推力,閥膜片64之閥門片641b受此推力作用,藉由延伸支架42b的支撐而產生整個向上脫離平貼緊靠於凸部結構6521之狀態,呈現開啟狀態,流體即可由出口閥門通道652流出壓力腔室657之外,經由閥腔體座65之出口閥門通道652、閥膜片64上之鏤空孔643b、閥本體63上之出口開口6321及出口通道632而流出流體輸送裝置6之外,故完成流體傳輸之過程,重複第12A圖及第12B圖所之操作,即可持續進行流體的輸送,如此採用本案流體輸送裝置6可使流體於傳送過程中不會產生回流的情形,達到高效率之傳輸。
上述流體輸送裝置6組裝在傳感器3和霧化部件4之間,流體輸送裝置6之入口通道631連通輸入通道6a至儲液容器52,而流體輸送裝置6之出口通道632連通輸出通道6b,輸出通道6b連通至霧化部件4之導液環座44之輸入口443,因此香煙液體可被流體輸送裝置6輸送至導液環座44之內導液環部441,再透過複數個通孔442滲透至液體滲透部件42中。故流體輸送裝置6由控制模組22提供施加電壓控制驅動時,以提供香煙液體由儲液容器52定量輸送出來,並作為一開關,能夠控制儲液容器52內香煙液體供輸,讓香煙液體定量輸出,並導入導液環座44之內導液環部441中,在同一壓力下,透過複數個通孔442能均勻輸出滲透在液體滲透部件42上,以產生液滴均勻化,也使體滲透部件42含量飽滿時可控制關閉輸送,如此流體控制裝置6結合霧化部件4之設置,形成一可控制開關精準控制香煙液體滲透霧化部件4之液體滲透部件42之量,俾解決習知電子香煙技術之液滴產生不均勻煙霧口感差及滲油問題。
再參閱如第2A圖及第2C圖所示,吸嘴9組裝於第二殼體1b一端,與液體儲存部件5之通道51連通,而吸嘴9具有一濾棉91及一開孔92,該濾棉91放置封閉在液體儲存部件5之通道51一端,可使初始加熱霧化未完全之香煙液體被濾棉91阻隔,形成一防吸入之過濾保護措施。
由上述可知,本案之電子香煙之具體實施說明如下,當用戶由吸嘴9之開孔92吸入時,電子香煙內的氣體流動,此時,傳感器3接通電路,啟動電加熱器41進行加熱;當用戶由吸嘴9之開孔92停止吸氣時,氣體停止流動,並且傳感器3關閉電路,以使電加熱器41停止加熱。如此,本案流體控制裝置6結合霧化部件4之設置,形成一可控制開關精準控制香煙液體之滲透霧化部件4之液體滲透部件42之量,將香煙液體由儲液容器52經過流體控制裝置6控制而定量滲透到液體滲透部件42, 當用戶由吸嘴9之開孔92吸入空氣時,電子香煙內的氣體流動,傳感器3根據氣流打開整個電路,電源裝置2供應電源至加熱器模組23啟動電加熱器41進行加熱,並可控制香煙液體定量滲透到液體滲透部件42,且使該香煙液體定量輸送至電加熱器41而產生霧化,用戶即可由吸嘴9之開孔92吸入液體儲存部件5之通道51的霧化煙。
綜上所述,本案提供一種電子香煙,主要由流體控制裝置結合之霧化部件之導液環座之內導液環部設置,形成一可控制開關精準控制香煙液體滲透霧化部件之液體滲透部件之量,且流體控制裝置具逆流之輸送作業,以達到高效率之傳輸,俾解決習知電子香煙技術之液滴產生不均勻煙霧口感差及滲油問題。是以,本案之流體輸送裝置極具產業之價值,爰依法提出申請。
本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾,然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。