用于吸入器的蒸发器单元和用于控制蒸发器单元的方法技术

用于吸入器的蒸发器单元（20），包括由能导电的基体（63）制成的蒸发体（60），该基体具有入口侧（61）、出口侧（64）和多个微通道（62）并且具有用于蒸发通过所述微通道（62）输送的液体的电阻加热元件（65），所述微通道分别从所述入口侧向所述出口侧穿过所述基体延伸。所述电阻加热元件（65）由所述基体（63）形成。

Evaporator units for inhalers and methods for controlling evaporator units

An evaporator unit (20) for an inhaler includes an evaporator (60) made of an electrically conductive substrate (63), which has an inlet side (61), an outlet side (64) and multiple microchannels (62) and a resistance heating element (65) for evaporating liquid transported through the microchannel (62), which passes through the inlet side to the outlet side, respectively. The matrix extends. The resistance heating element (65) is formed from the matrix (63).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于吸入器的蒸发器单元和用于控制蒸发器单元的方法
本专利技术涉及一种用于吸入器的蒸发器单元，具有蒸发体，该蒸发体具有入口侧、出口侧、多个微通道、基体和用于蒸发通过微通道输送的液体的电阻加热元件。
技术介绍
当前基于灯芯-线圈原理（Docht-Wendel-Prinzip）构造的电子香烟，例如US2016/0021930A1中描述的电子香烟，具有各种缺点。第一是液体蒸发和液体配量没有彼此分隔开。第二是蒸发量和加热器温度处于直接的关联中，也就是说，高的蒸发量引起高的加热功率或者说蒸发器温度。第三是会导致在蒸发器范围处/内不均匀的温度区，伴随着局部流体过热和有害物质产生的危险。第四是在蒸发器区域中施加在灯芯-线圈表面上的温度与灯芯中的核心温度有偏差，由此会出现在每个单独的蒸发过程或喷烟或抽动期间液体成分的浓度改变。该浓度改变此外导致仍处于液体存储器中的流体组分的改变，也就是说，释放出的作用物质量也不是均匀的且从一次抽动到下一次抽动地改变。从US2016/0262454A1已知的蒸发器单元具有蒸发体，该蒸发体由基体形成，该基体由在基体中一部分构造的且另一部分由具有微穿孔的盖子遮盖的毛细管微通道以及设置在基体中的液体存储器和设置在基体中的蒸发器空间形成，在蒸发器空间中布置了平坦的面式延伸的基于MEMS的加热器。在液体存储器和蒸发器空间之间延伸的以薄膜覆层方法构建的毛细管微通道设有阀门作为传送元件并且平行于薄膜覆层或者说平行于基体的纵向延伸部布置。在使用中将流体在毛细管力作用下从液体存储器通过毛细管微通道向蒸发器空间的入口侧输送，在基于MEMS的加热器的蒸发器空间中蒸发并且在蒸发器空间的出口侧通过具有微穿孔的盖子被放出。平坦面式延伸的基于MEMS的加热器能够仅受限地蒸发流体，因此利用该加热器可实现的蒸发功率相对低。在基体中具有液体存储器和蒸发器空间的构造是复杂的并且需要相对大的结构空间。部分地在基体中构造的毛细管微通道利用盖子的遮盖带来了密封性问题，也有在毛细管微通道之间的密封性问题，以及提高的制造费用。从US2016/0007653A1已知的蒸发器单元由具有印制电路的电路板、布置在电路板上的构造成MEMS蒸发器芯片的蒸发器体以及壳体件组装成，承载MEMS蒸发器芯片的电路板在保留了用于流体的储备空间的情况下利用一个端部在一壳体棱边上插入到壳体件中。MEMS蒸发器芯片从硅基体出发多层地以薄膜覆层技术构造，具有毛细管的由薄膜遮盖的微通道系统、电阻加热器和电子温度传感器，电阻加热器和电子温度传感器布置在薄膜的背离微通道系统的一侧上并且跨接微通道系统的一个区段。微通道系统的微通道以它们的纵轴线平行于薄膜覆层布置并且一部分在硅基体中且另一部分通过薄膜形式的盖子构造成。在微通道系统的两个端部处分别构造一空穴，其中一个空穴作为蒸发出口空间并且另一个空穴在与壳体件的内壁的共同作用中用作用于流体的储备空间或液体存储器。在使用中流体在毛细管力作用下被连续地输送到微通道系统中并且借助于电阻加热器被蒸发，由此使得流体输送和流体蒸发无法彼此分开地被影响，而是彼此相关，这加大了流体蒸发的更准确的控制或调节的难度。跨接的、与通道内部和流体间隔开的外侧地布置在薄膜上的电阻加热器能够仅受限地蒸发液体，由此使得利用该加热器可实现的蒸发功率相对低。该结构是热惰性的并且具有大量覆层因而是复杂的。部分地构造在基体中的、首先向上敞开的、槽形地制造的微通道利用薄膜的遮盖带来了密封性问题，也有在微通道之间的密封性问题，以及提高的制造费用。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，在各种方面改善已知的蒸发器单元，尤其是提高蒸发器功率、减小结构的复杂性、实现更小的结构空间和/或减少密封性问题，以及提出一种简单的、可靠的且可复制地工作的用于吸入器的蒸发器单元，该蒸发器单元克服了上述缺点并且能够具有期望的特性、如量和组分的蒸发量，以及提出一种相应的控制方法。本专利技术利用独立权利要求的特征解决该任务。根据本专利技术由基体形成电阻加热元件，从而加热电流直接通过基体本身流动。与现有技术不同，加热电压施加到基体本身上。被加热的基体可以直接蒸发包含在微通道中的液体。到液体上的直接的热传递比已知的借助于分开的金属性加热元件的加热要有效得多并且快得多。优选地，微通道分别由基体沿着周向方向包围。以这种方式可以以紧凑的结构方式保证有效的蒸发。微通道可以以简单的方式和方法在一定程度上设有优化的可操控的全罩加热并且避免了造成密封性问题的遮盖件，如在已知的蒸发体中使用的遮盖件。优选地，在基体的入口侧设置一控制通过微通道的液体流量的流量控制装置。这实现了待蒸发的液体到蒸发器的微通道中的精确的配量。此外，可以保证针对每次抽动都保持相同的气溶胶品质、尤其是蒸发组分和液滴谱并且很大程度地防止由于不均匀的成分蒸发所导致的对于液体存储器的返回作用。微通道可以以准确测定的液体份额来填充。该份额可以防回流地保持在微通道中并且提供用于份额准确的完全蒸发。流量控制装置可以例如以一个或多个泵和/或一个或多个阀门的形式构造。在一种有利的实施方式中，流量控制装置是流量控制覆层，其具有穿过流量控制覆层延伸的贯通孔。特别有利的是，在此在液体和一个或每个贯通孔的内壁之间的接触角可通过施加一借助于电压源可产生的电压、或者说由电压产生的电场而改变。由此有利的是，穿过贯通孔的流量是可改变的，尤其是可停止的，和/或尤其是可通过减小或关断电压来释放。以这种方式可以实现微通道中的流体份额的准确的输送和测定以及防回流以及份额准确和完全的蒸发。在此情况下优选地利用电润湿（electrowetting）的效应。有利的是，在流量控制覆层和基体之间设置一绝缘覆层，其具有穿过该绝缘覆层延伸的贯通开口。由此可以在蒸发期间有效地防止在液体存储器中或者说在流量控制覆层中的液体的不希望的蒸发。同样避免了到液体存储器中的不希望的热转移。换句话说，可以优化到基体中的热输入并且可靠地避免在置于基体之前的、含有液体的区段中的不希望的加热或甚至蒸发。特别有利的是，在数据存储器中存储与所使用的液体混合物相适配的电压曲线Uh（t）。加热电压走势Uh（t）是与所使用的液体混合物相适配地预先给定的并且基体的加热温度可以根据相应的液体混合物的准确已知的蒸发动力学随着时间在蒸发过程中被控制。以这种方式可以保证液体的与其成分相适配的最佳蒸发并且可靠地避免不希望的分解产物的产生。加热温度可以随着时间在蒸发过程中被高频地控制或调节。根据本专利技术的另一方面，提出一种用于控制前面描述的蒸发器单元的方法。有利地，在此与所使用的流体混合物相适配地预先给定加热电压走势Uh（t）且因此根据相应的液体混合物的蒸发动力学随着时间在蒸发过程中控制基体的加热温度。以这种方式可以保证液体的与其成分相适配的最佳蒸发并且可靠地避免不希望的分解产物的产生。利用这样设计的蒸发可以优化从基体到液体中的热输入。可以可靠地减少在液体和微通道的壁部之间的形式为蒸发气泡的边界层的构建，该边界层会阻碍热通过或表现出局部过热的危险。在针对已知的蒸发体已知的具有在蒸发过程中一次性调整的恒定温度的运行中，对于最高沸点成分的蒸发的温度是恒定地预先给定和调整的，用以保证液体的完全蒸发，因为假设当施加最高温度时，低沸点成分无论如何都会蒸发。已知本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于吸入器的蒸发器单元（20），具有蒸发体（60），该蒸发体具有入口侧（61）、出口侧（64）、多个微通道（62）、基体（63）和电阻加热元件（65），该电阻加热元件用于蒸发通过所述微通道（62）输送的液体，其特征在于，‑所述微通道（62）分别从所述入口侧（61）向所述出口侧（64）穿过所述基体（63）延伸，‑所述基体（63）是能导电的，以及‑所述电阻加热元件（65）由所述基体（63）形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.01 DE 102016120803.51.用于吸入器的蒸发器单元（20），具有蒸发体（60），该蒸发体具有入口侧（61）、出口侧（64）、多个微通道（62）、基体（63）和电阻加热元件（65），该电阻加热元件用于蒸发通过所述微通道（62）输送的液体，其特征在于，-所述微通道（62）分别从所述入口侧（61）向所述出口侧（64）穿过所述基体（63）延伸，-所述基体（63）是能导电的，以及-所述电阻加热元件（65）由所述基体（63）形成。2.根据权利要求1所述的蒸发器单元，其特征在于，所述微通道（62）分别由所述基体（63）沿着周向方向包围。3.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，在所述基体（63）的入口侧（61）设置一控制通过所述微通道（62）的液体的流量的流量控制装置（66）。4.根据权利要求3所述的蒸发器单元，其特征在于，所述流量控制装置（66）是一流量控制覆层（69），其具有穿过该流量控制覆层（69）延伸的贯通孔（68）。5.根据权利要求4所述的蒸发器单元，其特征在于，在流体和一个或每个贯通孔（68）的内壁之间的接触角能通过施加一借助于电压源能产生的电压来改变。6.根据权利要求4或5所述的蒸发器单元，其特征在于，在所述流量控制覆层（69）和所述基体（63）之间设置一绝缘覆层（70），其具有穿过所述绝缘覆层（70）延伸的贯通开口（67）。7.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，一个或每个微通道（62）的平均直径处于5µm和100µm之间、优选10µm和50µm之间、进一步优选20µm和40µm之间的范围中。8.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，所述微通道（62）的数量处于4和100之间的范围中。9.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，所述微通道（62）以阵列的形式布置，尤其是以列和行的形式布置。10.根据权利要求9所述的蒸发器单元，其特征在于，所述列的数量s处在2和50之间、优选3和20之间的范围中，和/或所述行的数量z处在2和50之间、优选3和20之间的范围中。11.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，一个或每个微通道（62）的长度处于100µm和500µm之间、优选150µm和400µm之间、特别优选180µm和370µm之间的范围中。12.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，一个或每个微通道（62）的长度相应于所述基体（63）的厚度。13.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，关于彼此相邻的微通道（62）的纵轴线的、彼此相邻的微通道（62）之间的间距处在一个微通道（...

【专利技术属性】
技术研发人员：R施密特，M克瑟勒，S博内，HK特里尔，K卡雷迪扬，
申请(专利权)人：虹霓机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE