CN110720670A - 一种控制雾化汽香味的方法、装置及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于雾化技术领域，具体涉及一种控制雾化汽香味的方法、装置及应用。该方法为，雾化液内含有热裂解温度不同的至少一种香气前体，且各香气前体的热裂解温度不同于雾化液；在从低至高依次升高的雾化液与各香气前体的热裂解温度间选择设置依次升高的加热温度，各加热温度高于相邻的低热裂解温度并低于相邻高热裂解温度，并设置高于最高热裂解温度的最高加热温度。并设计一种便于该方法实施的雾化装置，及由该雾化装置制备的电子烟***、加湿器、熏香器、或者用于吸入式芳香治疗的医用雾化器。解决雾化过程中无法实现有香与无香气之间的切换以及多种不同香气的切换的技术缺陷。方法简便，结构简单，易操作，易调控。
Description
技术领域
本发明属于雾化技术领域，具体涉及一种控制雾化汽香味的方法、装置及应用。
背景技术
雾化器***在众多的生活场景中被广泛应用。例如，加热雾化器是电子烟的核心部件，电子烟油通过雾化器雾化后产生蒸汽物供吸烟者吸食。其与传统香烟制品相比，通过雾化器方式，烟草成分不经过燃烧，这使得传统烟草燃烧过程产生的焦油等有害成分大幅降低，通过雾化器方式降低了烟草的危害。电子烟中的雾化器通常均是采用加热雾化方式，其原理是通过电池盖控制板及雾化器提供电源，雾化器中的核心部件发热丝(或发热芯)在电路控制下加热，使得烟油挥发，形成烟雾。另外，雾化器也被应用于医用雾化装置，主要用于呼吸道治疗或给药的雾化吸入器，在医用雾化装置中雾化通常通过超声波雾化方式雾化，所谓超声雾化方式是利用电子高频震荡(振荡频率为1.7MHz或2.4MHz，超过人的听觉范围，该电子振荡对人体及动物绝无伤害)，通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态水分子间的分子键作用力打散而产生自然飘逸的水雾。超声雾化后雾化器通常为室温状态，但部分超声波雾化装置通过加装换热装置或加热装置对雾化前的溶液或者雾化后的雾化汽进行加热使得雾化蒸汽具备所需的温度。例如专利超声波加热雾化器(CN2385809Y)中公开的超声雾化装置由超声波发生器、换能器、冷水箱和散热筒、热水箱和加热器及控温器组成，其雾化是由超声波雾化实现的，加热则是由加热器实现的。另外，雾化器也被用于室内加湿器内水汽雾化，目前多数室内加湿器采用超声雾化，但也有部分采用加热雾化方式。
在诸多雾化器应用场景中香气是非常重要的。例如，电子烟中雾化汽体的香气决定了电子烟的口味，通常其香气是由调配好的香成分溶解于合适的溶剂中制成相应的电子烟油，电子烟的加热雾化器通过雾化电子烟油产生带有香气的雾化汽体以供给吸食者吸食。现有的电子烟雾化器通常只有一种口味，要想体验不同口味的电子烟，需要清洗并更换内部的烟油，操作不便，给用户带来的体验感较差。一种多口味可按键切换口味电子烟(CN110313650A)提供了一种解决方案，即在同一个电子烟中包含了两套互相独立的雾化***，每套***包含独立的储油室、雾化芯、驱动模块、气流通道，因此在其独立的两个储油室内可以分别加入两种不同口味的电子烟油，通过触摸开关来实现两个雾化***间的切换，继而实现两种不同口味的烟汽切换。在一些其他的雾化器应用场景中如空气加湿器中，芳香精油或液体香料常被与水汽一同雾化，从而实现加湿和熏香功能。例如雾化底座、熏香器及加湿器(CN110068093A)中熏香器及加湿器功能可通过同样的雾化底座实现。然而，与电子烟中类似的是，香气的更换仍然需要更换清洗加湿器(或熏香器)储水箱内的液体香料或加香的水，并无法实现不同香气间的自由切换或者有香或无香之间的切换。另外，由于加湿器(或熏香器)的水箱的液体是长期存放的，存放期间也存在着易挥发的的香气成分或精油挥发逃逸的问题，造成香气的不稳定不均一等问题。
发明内容
本发明的主要应用场景为使用雾化器产生带有香气的雾化汽的应用领域，例如电子烟***、加湿器(或熏香器)、或者用于吸入式芳香治疗的医用雾化器。
加热雾化器由雾化液储仓(或储罐)、雾化液、加热元件、雾化芯(常见的雾化芯类型包括棉芯、陶瓷芯、导液棒等多种类型)、控制电路、电源组成。其中，加热元件通常设置在雾化芯表面或雾化芯内部，通过加热使得雾化芯中吸附的雾化液雾化从而实现雾化产汽的过程。雾化芯则起到将雾化液储仓内的雾化液不断吸收转运至加热元件表面从而加热雾化，常见的雾化芯有棉芯(例如CN209473601U一种雾化器和电子烟)、多孔陶瓷芯(例如CN208837112U一种横装式电子烟雾化器)等。
现有雾化***无法控制和改变雾化汽的香气，雾化汽的香气完全取决于初始时加入雾化液内的香气分子，无法在不更换雾化液的情况下控制或改变香气。
针对现有技术的不足，本发明提供一种控制雾化汽香味的方法，解决雾化过程中无法实现有香与无香气之间的切换以及多种不同香气的切换的技术缺陷。
本发明的技术方案为，一种控制雾化汽香味的方法，雾化液内含有热裂解温度不同的至少一种香气前体，且各香气前体的热裂解温度不同于雾化液；在从低至高依次升高的雾化液与各香气前体的热裂解温度间选择设置依次升高的加热温度，各加热温度高于相邻的低热裂解温度并低于相邻高热裂解温度，并设置高于最高热裂解温度的最高加热温度。
所述香气前体为香气分子的糖苷衍生物或糖酯类衍生物，具体包含β-苯乙醇葡萄糖苷、丁香酚葡萄糖苷、β-芳樟醇葡萄糖苷、香兰素-β-葡萄糖苷或檀香醇葡萄糖苷中任意一种或多种。
所述雾化液根据使用需要可以为水或烟油等。
所述雾化液内含有至少两种的热裂解温度不同的香气前体，即香气前体的种类可以是2、3、4、5、6、7、8或更多种，根据实际需要调节适用。
作为实施例，雾化液内含有的热裂解温度不同的至少一种香气前体，各香气前体的热裂解温度均高于雾化液。
为保证控制雾化汽香味方法的实施，本发明还提供一种控制雾化汽香味的雾化装置，包含雾化仓及雾化仓内设置的至少一个可控温的加热元件，雾化仓内可添加含有热裂解温度不同且均不同于雾化液的至少一种香气前体的雾化液，可控温的加热元件设置的加热温度从低至高依次身高，并介于从低至高依次升高的雾化液与各香气前体的热裂解温度间，且最高加热温度高于最高热裂解温度。
该雾化装置还包含通过控制电路与加热元件电连接的电源。
所述加热元件为加热丝、加热芯、发热片或加热棒等。
本发明在雾化液内加入热稳定的香气前体，并采用加热雾化方式对雾化液体雾化。所述的加热雾化器的加热元件(加热丝、加热芯、发热片或加热棒)的温度是可控的，且温度的调整范围(或档位)内至少有个一温度低于香气前体的热裂解温度且至少有一个温度高于香气前体的热裂解温度。当加热元件的温度高于香气前体的热解温度时，香气前体热解释放出香气分子，当温度低于香气前体的热解温度时，香气前体保持稳定，香气分子不释放。在实施例中，作为香气前体的香气分子的糖苷衍生物的糖苷键热解温度通常介于150℃至350℃之间，故加热元件的温度调节范围为150℃-350℃。
本发明该控制雾化汽香味的雾化装置可用于制备电子烟***、加湿器、熏香器、或者用于吸入式芳香治疗的医用雾化器等。
作为本发明一个实施例的电子烟***，含有本发明控制雾化汽香味的雾化装置。具体地，该电子烟***包含主机(10)、雾化仓(3)及烟油仓(2)，主机(10)内设置有电源、控制芯片及温度控制电路、及控制元件(9)，雾化仓(3)的壳体内设置有加热元件与导油芯，雾化仓(3)的壳体上设置有进气道(6)、导油口(7)及吸嘴(1)，加热元件固定在导油芯上，导油芯固定在导油口(7)上，导油口(7)连通烟油仓(2)，进气道(6)连通空气，在进气方向上，导油芯位于进气道(6)的前端，吸嘴(1)位于导油芯的前端，控制元件9电连接加热元件。
具体地，烟油仓(2)包裹雾化仓(3)，雾化仓(3)壳体上设置的吸嘴(1)穿过烟油仓(2)。
控制元件(9)通过顶针(8)电连接加热元件。
所述加热元件为加热丝、加热芯、发热片或加热棒等。
所述导油芯为棉芯、陶瓷芯或导液棒等。
所述电源为电池或充电插头。
所述烟油仓内的烟油中含有热裂解温度不同且均不同于烟油的至少一种香气前体。
作为本发明一个实施例的加湿器，含有本发明控制雾化汽香味的雾化装置。具体地，该加湿器包含基座(12)、蒸汽道(17)及水箱(11)，水箱(11)位于基座(12)的上部，基座(12)内设置有电源、控制板及温度控制电路，基座(12)的壳体上固定温控旋钮(18)和进气口(22)，温控旋钮(18)调控电源与控制板及温度控制电路间的通断，进气口(22)上设置有风扇，风扇电连接控制板及温度控制电路；
蒸汽道(17)位于水箱(11)内并独立于水箱(11)，蒸汽道(17)内设置有加热元件(14)和雾化芯，蒸汽道(17)的壳体上设置有进气道(23)和进液口(16)，加热元件(14)固定在雾化芯上，雾化芯固定在进液口(16)上，进液口(16)连通水箱(11)，进气道(23)通过与其连通的进气口(22)向蒸汽道(17)内输入空气，在进气方向上，雾化芯位于进气道(23)的前端，控制板及温度控制电路电连接加热元件(14)，并通过温控旋钮(18)调控加热元件(14)的温度。
所述控制板及温度控制电路通过顶针(15)电连接加热元件(14)。
所述加热元件(14)为加热丝、加热芯、发热片或加热棒等。
所述雾化芯为棉芯、陶瓷芯或导液棒等。
所述电源为电池或充电插头。
所述基座(12)的底部还设置有底座(20)。
所述水箱(11)上还设置有水箱盖(19)。
所述水箱内的水中含有热裂解温度不同且均不同于烟油的至少一种香气前体。
附图说明
图1为实施例1电子烟结构示意图。
图2为实施例2香兰素葡萄糖苷分子式。
图3为实施例2香兰素-β-葡萄糖苷的热失重速率曲线。
图4为实施例3电子烟中雾化器温度调控电路。
图5为实施例4加湿器的结构示意图。
图6为实施例4加湿器的温度控制电路。
图7为实施例4檀香醇葡萄糖苷分子式。
具体实施方式
实施例1变香味电子烟烟草本香与玫瑰花香的切换
附图1为电子烟结构图，其包括吸嘴1，烟油仓2，雾化仓3，加热丝4，导油棉芯5，进气道6，导油口7，顶针8，控制元件9，主机10，其加热雾化器部分为(1)至(7)所含部分，主机10内设有电子烟的电池、控制芯片及温度控制电路、充电接口、控制元件9，主机与雾化器部分通过顶针8实现电流输入连通。其在工作时，烟油仓(2)内储存的含有香精、烟碱及其它组分的烟油经由导油口7渗入雾化仓3内，由导油棉芯5的毛细浸润作用吸至加热丝4处。使用者在吸气时，空气气流经由进气道6进入雾化仓3的同时气流激活咪头开关(附图1中未标出)，使得主机内的控制芯片控制电路给加热丝通电使得加热丝加热，使得烟油雾化。
雾化仓3的壳体内设置有加热丝4与导油棉芯5，雾化仓3的壳体上设置有进气道6、导油口7及吸嘴1，吸嘴1穿过烟油仓2，加热丝4固定在导油棉芯5上，导油棉芯5固定在导油口7上，导油口7连通烟油仓2，进气道6连通空气，在进气方向上，加热丝4位于进气道6的前端，吸嘴1位于导油棉芯5的前端，控制元件9通过顶针8电连接加热元件。
在本实施例中，加热丝4设有两档温度调节档位，第一档位加热丝加热温度为160±5℃，第二档位加热丝加热稳定为230±5℃。
本实施例烟油的主要组成如表1所示，其中以烟碱基液、烟草浸膏(含有β-紫罗兰酮、巨豆三烯酮、新植二烯等烟香组成)构成烟油的基础香气。而以热稳定的香气前体β-苯乙醇葡萄糖苷、丁香酚葡萄糖苷、β-芳樟醇葡萄糖苷组成烟油的第二香气组成。β-苯乙醇葡萄糖苷、丁香酚葡萄糖苷、β-芳樟醇葡萄糖苷三种热稳定性的香气前体，其挥发度极低，且本身不具备香气，仅当其在受热热解糖苷键断裂的时，释放出具有香气的苯乙醇、丁香酚、芳樟醇时才具有可识别的香气。其中β-苯乙醇葡萄糖苷、丁香酚葡萄糖苷、β-芳樟醇葡萄糖苷分子的热裂解温度分别为201℃、196℃、187℃，因此三者温度均低于第二档温度(230±5℃)，而高于第一档加热温度160℃。
因此当电子烟在使用第一档温度(160±5℃)进行吸食时，β-苯乙醇葡萄糖苷、丁香酚葡萄糖苷、β-芳樟醇葡萄糖苷均呈现稳定、低挥发的糖苷态、同时并不会裂解释放香气分子。而基础香气组分β-紫罗兰酮、巨豆三烯酮、新植二烯、烟碱等随着雾化过程呈现出烟草本香，使用第一档温度吸食时，电子烟呈现浓郁的烟草本香，但无玫瑰花香或其他花香感。
之后，将电热丝加热至第二档位(230±5℃)时，此刻电子烟内除了烟草香气外，烟汽中内还含有一种悠扬清淡的玫瑰香气。这是由于在该加热温度下β-苯乙醇葡萄糖苷、丁香酚葡萄糖苷、β-芳樟醇葡萄糖苷热裂解释放出相应的苯乙醇、丁香酚、芳樟醇成分，这些成分组成的玫瑰花花香的香芬，使得吸食者感受到了玫瑰花的香气。
之后，再将电热丝调回第一档位(160±5℃)时，此刻随着加热丝的温度逐渐降低，烟汽中的玫瑰香气逐步减弱，逐步恢复至纯正的烟草本香。这是由于当加热丝温度降低后，β-苯乙醇葡萄糖苷、丁香酚葡萄糖苷、β-芳樟醇葡萄糖无法继续热裂解释放香气成分。
表1.变香味电子烟主要成分配方表
实施例2水果与香草口味的电子烟口味切换
以力圣潜水者系列电子烟油(甜美西瓜口味，深圳市力圣科技有限公司生产)为基础烟油，并在此基础上在电子烟油内添加2％香兰素-β-葡萄糖苷(分子结构如图2)。以热重分析仪测试(升温速率10℃/min，空气氛，TG 209F3德国耐施)香兰素-β-葡萄糖苷的热解温度，其热失重速率曲线如图3所示，从该图可知，香兰素-β-葡萄糖苷的热解起始温度为208℃，318℃达到最大分解速率。
因此，电子烟加热元件第一档设置温度为190±5℃，低于香兰素-β-葡萄糖苷的热解温度，第二档设置为230±5℃高于香兰素-β-葡萄糖苷的热解温度。将加入香兰素-β-葡萄糖苷的电子烟油注入到含有程序温控程序的电子烟内，调至190±5℃。电子烟温度设定为190±5℃时，香兰素-β-葡萄糖苷未能热解，同时香兰素-β-葡萄糖苷本身不具备香气，因此电子烟汽呈现圣潜水者系列电子烟油本身的水果香气，当温度调至230℃档位时，香兰素-β-葡萄糖的糖苷键断裂，释放出香兰素分子，使得烟汽具有浓烈的香草香气。
实施例3电子烟中雾化器温度调控电路
本实施例提供一种电子烟中温度调控电路。由于采取以热稳定香气前体通过控制温度方式切换电子烟中雾化器的香气，因此所需的雾化器需要至少能够提供两个不同的雾化温度(温度分别为高于和低于香气前体热解温度)，结合本实施例说明控温电路的调控方式。
电路通过电源与驱动单元连接，驱动单元负责整个加热及温度控制***的供电，驱动单元由电源开关和咪头开关控制，电源开关控制驱动单元的连通与中断。在电源开关连通状态下，当电子烟使用者吸收电子烟时会触发咪头开关，咪头开关连通驱动单元接通电路对加热及温度控制***供电；否则，咪头开关处于断开状态，驱动单元断开电路不对加热及温度控制***的供电。加热及温度控制***由温度控制器、温度传感器、加热器组成。温度控制器控制加热器的供电电压，温度传感器反馈加热器的温度信号给温度控制器。在本实施例中温度传感器为热敏电阻其反馈数据即为该热敏电阻的阻值(恒电压下由温度控制器接收的反馈电流大小测得)。温度控制器内储存有该热敏电阻的温度与电阻阻值的关系，从而确定与该反馈数据对应的热器温温度，同时温度控制器根据该目标温度控制该供电的开启和关闭。
实施例4加热雾化器在加湿器应用中的香气控制的应用实例
本实施例采取加湿器结构如图5所示，本加湿器的采用加热雾化方式产生水汽以达到加湿目的。加湿器包括水箱11、基座12、陶瓷雾化芯13、加热元件14、顶针15、进液口16、蒸汽道17、温控旋钮18、水箱盖19、底座20、输入电源插头21、进气口22、进气道23、雾化液24。水箱11位于基座12的上部，基座12内设置有电源、控制板及温度控制电路，基座12的壳体上固定温控旋钮18和进气口22，温控旋钮18调控电源与控制板及温度控制电路间的通断，进气口22上设置有风扇，风扇电连接控制板及温度控制电路；
蒸汽道17位于水箱11内并独立于水箱11，蒸汽道17内设置有加热元件14和陶瓷雾化芯13，蒸汽道17的壳体上设置有进气道23和进液口16，加热元件14固定在陶瓷雾化芯13上，陶瓷雾化芯13固定在进液口16上，进液口16连通水箱11，进气道23通过与其连通的进气口22向蒸汽道17内输入空气，在进气方向上，陶瓷雾化芯13位于进气道23的前端，控制板及温度控制电路通过顶针15电连接加热元件14，并通过温控旋钮18调控加热元件14的温度。
其中陶瓷雾化芯13利用浸润和毛细作用将储存于水箱11内的雾化液24吸至加热元件14处。在本实施例中，加热元件14为环绕于陶瓷雾化芯13周围的镍铬合金发热丝线。该加湿器的工作过程为当电源接通工作状态时，发热丝通电加热升温使得陶瓷雾化芯13内的雾化液24雾化。同时在加湿器基座12设有进气口22，内设有风扇(示意图中未画出)，其在加湿器工作时产生气流经由进气口22通过进气道23到加热元件14周围，将雾化后的汽体经由蒸汽道17吹送至加湿器外，产生加湿效果。温控旋钮18为控制加热元件14的旋钮。本实施例中，加热控制电路实现方式如图6所示，温控旋钮18连接有一个控制板发送的驱动脉冲信号，经过小功率NPN型硅管三级管Q1放大后，控制双向可控硅的导通时间，即控制流过镍铬合金丝(加热元件)的电流大小，达到调温的目的。本实施例中加热丝的加热温度可控制在100℃至350℃。
檀香是熏香器常用的香氛，但是在日常使用时，存在香气释放无法控制、香气过重的情况，现有技术已知熏香器或雾化器其香气已经由雾化液中所添加的香料或精油决定，无法控制对雾化汽体的香气。本实施例提供的技术方案，解决对雾化汽体的香气的控制，包括实现雾化汽体有香和无香的控制，香气强弱的控制。其控制方案如下：
(1)加湿器雾化液为水，同时添加2％w/v的香气前体檀香醇葡萄糖苷(分子结构见图7)，檀香醇葡萄糖苷本身几乎没有香气，其最小热裂解温度为208℃，305℃达到最大热解速率。
(2)将含有香气前体檀香醇葡萄糖苷的雾化液加入加湿器内，并接通电源，旋动加热旋钮升温至180±5℃，此时未达到檀香醇葡萄糖苷最小热分解温度。此时，加湿器所产生的雾化汽几乎不具备香气。继续提升加热丝温度至220±5℃，此时雾化器内雾化液中檀香醇葡萄糖苷开始热解，同时释放出檀香醇分子，使得雾化汽的具有檀香气味，继续提升加热丝温度至270±5℃，此刻，檀香醇葡萄糖苷的热解速率明显加快，使得檀香香气浓烈程度明显高于温度为220±5℃时。之后，旋转加热旋钮降低加热功率，使得温度重新低于190±5℃，雾化汽内的香气开始迅速变淡直到完全消失。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种控制雾化汽香味的方法，其特征在于，雾化液内含有热裂解温度不同的至少一种香气前体，且各香气前体的热裂解温度不同于雾化液；在从低至高依次升高的雾化液与各香气前体的热裂解温度间选择设置依次升高的加热温度，各加热温度高于相邻的低热裂解温度并低于相邻高热裂解温度，并设置高于最高热裂解温度的最高加热温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，雾化液内含有的热裂解温度不同的至少一种香气前体，各香气前体的热裂解温度均高于雾化液。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述香气前体为香气分子的糖苷衍生物或糖酯类衍生物，所述雾化液为水或烟油。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述香气分子的糖苷衍生物包含β-苯乙醇葡萄糖苷、丁香酚葡萄糖苷、β-芳樟醇葡萄糖苷、香兰素-β-葡萄糖苷或檀香醇葡萄糖苷中任意一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述雾化液内含有至少两种的热裂解温度不同的香气前体。
6.采用权利要求1-5任一项所述方法的雾化装置，其特征在于，包含雾化仓及雾化仓内设置的至少一个可控温的加热元件，雾化仓内可添加含有热裂解温度不同且均不同于雾化液的至少一种香气前体的雾化液，可控温的加热元件设置的加热温度从低至高依次身高，并介于从低至高依次升高的雾化液与各香气前体的热裂解温度间，且最高加热温度高于最高热裂解温度。
7.根据权利要求6所述的雾化装置，其特征在于，该雾化装置还包含通过控制电路与加热元件电连接的电源；所述加热元件为加热丝、加热芯、发热片或加热棒。
8.权利要求6或7所述的雾化装置用于制备电子烟***、加湿器、熏香器、或者用于吸入式芳香治疗的医用雾化器。
9.一种电子烟***，其特征在于，含有权利要求6或7所述的雾化装置。
10.一种加湿器/熏香器/医用雾化器，其特征在于，含有权利要求6或7所述的雾化装置。
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