(57)【要約】  電子タバコの液体供給装置及び液体供給方法であって、この電子タバコの液体供給装置は、圧電基板（１）と、絶縁膜（２）と、第１すだれ状変換器（３１）及び第２すだれ状変換器（３２）と、液体リザーバ（４）と、流路（５）と、液体排出口（７）とを含む。この電子タバコの液体供給装置は、小型であり、タバコリキッドの供給速度が一定で安定していると共に制御可能である。【選択図】図１
2021510494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子タバコの液体供給装置であって、圧電基板（１）と、前記圧電基板（１）上を覆う絶縁膜（２）と、第１すだれ状変換器（３１）及び第２すだれ状変換器（３２）と、液体リザーバ（４）と、流路（５）と、液体排出口（７）とを含み、
前記液体リザーバ（４）には液体注入口（６）が設けられ、前記流路（５）の一端と前記液体リザーバ（４）とは密封式に連通しており、前記流路（５）の他端が前記液体排出口（７）になっており、
前記第１すだれ状変換器（３１）及び前記第２すだれ状変換器（３２）は、前記圧電基板（１）の表面に接合して、かつ前記圧電基板（１）と前記絶縁膜（２）との間に配置され、前記液体リザーバ（４）、前記流路（５）、及び前記液体排出口（７）は、前記絶縁膜（２）の外上面に配置され、
前記第１すだれ状変換器（３１）は、前記流路５の流れ方向とは反対側の前記液体リザーバ（４）の近傍に位置しており、かつ、前記液体リザーバ（４）とは接触しておらず、前記第２すだれ状変換器（３２）は、前記液体リザーバ（４）と前記液体排出口（７）との間の、前記流路（５）の下に位置している、
ことを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記第１すだれ状変換器（３１）と、前記液体リザーバ（４）と、前記第２すだれ状変換器（３２）と、前記流路（５）と、前記液体排出口（７）とが同一直線上にある、
ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記絶縁膜（２）の厚さが２００ｎｍ〜４００ｎｍであり、前記流路（５）の幅が、前記第１すだれ状変換器（３１）及び前記第２すだれ状変換器（３２）の表面弾性波の波長の５〜１１倍であり、前記流路（５）の深さが、表面弾性波の波長の２〜５倍であり、前記液体排出口（７）の幅が１ｍｍ〜１０ｍｍであり、高さが０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである、
ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１すだれ状変換器（３１）と前記第２すだれ状変換器（３２）によって使用される入力信号が同一の周波数であり、前記周波数の範囲は１００ＭＨｚ〜４００ＭＨｚである、
ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１すだれ状変換器（３１）及び前記第２すだれ状変換器（３２）が、２層の金属薄膜をスパッタリングして形成されたゲート電極であり、第１の層の金属薄膜の材料はチタン又はクロムであり、前記第１の層の厚さは３０ｎｍ〜１００ｎｍであり、第２の層の金属薄膜の材料はアルミニウム又は金であり、前記第２の層の厚さは１００ｎｍ〜３００ｎｍである、
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記圧電基板（１）が、石英、酸化亜鉛の薄膜でコーティングされたシリコンウエハ、圧電セラミック、ニオブ酸リチウム、又はタンタル酸リチウムのうちの一又は複数であり、前記圧電基板（１）の厚さは０．３ｍｍ〜１．５ｍｍであり、温度係数は−１００×１０−７／℃〜−３０×１０−６／℃であり、電気機械結合係数は３．５％〜８．５％であり、前記圧電基板（１）における表面弾性波の伝搬速度は３９５０ｍ／ｓ〜４００５ｍ／ｓである、
ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記液体リザーバ（４）及び前記流路の材料がジメチコンである、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項８】
無線周波数信号生成装置（８）を更に含み、前記無線周波数信号生成装置（８）が無線周波数電源であり、前記無線周波数信号生成装置（８）の周波数範囲は１００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚであり、電力範囲は０．１Ｗ〜１．５Ｗである、
ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記圧電基板（１）の外縁部に配置された２組の給電ポート（９）を更に含み、前記給電ポート（９）が無線周波数信号生成装置（８）を連結するために使用され、前記給電ポート（９）のうちの一方の組の給電ポート（９）は、ワイヤ（１０）を通じて前記第１すだれ状変換器（３１）と相互連結され、他方の組の給電ポート（９）は、前記ワイヤ（１０）を通じて前記第２すだれ状変換器（３２）と相互連結される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
電子タバコの液体供給方法であって、請求項１から９のいずれか一項に記載の電子タバコの液体供給装置を使用して、
第２すだれ状変換器を作動させ、無線周波数信号により駆動されている状態で圧電基板の上面に進行波モードの表面弾性波を生成し、液体リザーバ内のタバコリキッドが液体排出口に向かって流れることを阻止してから、液体注入口から前記液体リザーバ内にタバコリキッドを注入し、タバコリキッドの注入が完了してから、第１すだれ状変換器を作動させ、無線周波数信号により駆動されている状態で前記圧電基板の上面に進行波モードの表面弾性波を生成し、前記液体リザーバ内のタバコリキッドを前記液体排出口の方向に向けて押し流し、前記第１すだれ状変換器及び前記第２すだれ状変換器の出力容量を調整して、前記液体リザーバ内のタバコリキッドを前記液体排出口の方向に均一速度で流し、吸引者が吸引を行うことを可能にするステップと、
前記第１すだれ状変換器の動作を停止させ、前記第２すだれ状変換器の動作は継続させて、まだ動作している前記第２すだれ状変換器が、前記第２すだれ状変換器と前記液体リザーバとの間の流路内のタバコリキッドを、前記液体リザーバに向けて押し流し、前記第２すだれ状変換器と前記液体排出口との間の前記流路内のタバコリキッドが流出し、完全にエアロゾル化された後、前記第２すだれ状変換器の動作を停止させ、吸引を終了させるステップとを含む、
ことを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子タバコの技術分野に関し、特に電子タバコの液体供給装置及び液体供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子タバコは、旧来の巻きタバコを代替しうる、新たに発展しつつある製品として、非常に有望な市場展望を有している。しかし、小さく精密で携帯至便であり、タバコエアロゾル量が多く、かつ吸引感覚が向上しているといった要件を満たすには、電子タバコ自体に、解決が必要な問題がまだ数多くあり、中でも重要なのは、電子タバコのエアロゾル化とタバコリキッド供給の問題である。電子タバコのエアロゾル化技術は、近年目覚ましい進歩を遂げているものの、狭い空間において、どのようにして電子タバコのエアロゾル化のために適切な量のタバコリキッドを供給するかということは、依然として課題であり、このことは本質的に、マイクロポンプの設計の問題に帰結する可能性がある。
【０００３】
圧電マイクロポンプや電磁マイクロポンプといった既存の液体供給装置は、ほとんどの場合、大型の外付け設備であり、体積がとても大きい上に制御システムが複雑であるため、応用の場面が非常に限定される。電子タバコは、携帯を便利にするという目的を達成するために一般に小型であるため、既存のマイクロポンプの液体供給装置は、小型の電子タバコでの使用には適さない。更に、旧来の電子タバコは、綿芯の毛細管現象に依拠して、エアロゾル化中に必要とされるタバコリキッドを提供しており、タバコリキッドの供給が不均一であるか又は不足することにより綿芯が炭化するという問題がしばしば起こり、ひいては、ＣＯなどの有害物質が発生することもあるので、危険性が比較的大きい。綿芯の毛細管現象に依拠して受動的な液体伝導を実現すると、速度は制御不可かつ不安定になる。液体伝導速度がエアロゾル化速度よりも遅い場合、不十分なエアロゾル化が引き起こされやすく、ひいては吸引感覚に影響を与える。アルデヒドなどの有害成分を発生させることすらあるので、潜在的な健康リスクがある。液体伝導速度がエアロゾル化速度よりも速い場合、エアロゾル化されないタバコオイルが装置を汚染することになりやすく、吸引者に不快感を与えるだけでなく、電子タバコの耐用期間を縮めることになる。
【０００４】
上述の問題を解決するために、本発明を提示する。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、電子タバコの液体供給装置であって、小型で携帯するのに便利な電子タバコに適合しており、タバコリキッドの供給速度が一定で安定していると共に制御可能であり、エアロゾル化効果を確実にする、装置を開示している。
【０００６】
本発明の技術的解決策を以下に示す。
本発明の第１態様は、電子タバコの液体供給装置を開示している。この液体供給装置は、
圧電基板１と、圧電基板１上を覆う絶縁膜２と、第１すだれ状変換器３１及び第２すだれ状変換器３２と、液体リザーバ４と、流路５と、液体排出口７とを含み、
液体リザーバ４には液体注入口６が設けられ、流路５の一端と液体リザーバ４とは密封式に連通しており、流路５の他端が液体排出口７になっており、
第１すだれ状変換器３１及び第２すだれ状変換器３２は、圧電基板１の表面に接合して、かつ圧電基板１と絶縁膜２との間に配置され、液体リザーバ４、流路５、及び液体排出口７は、絶縁膜２の外上面に配置され、
第１すだれ状変換器３１は、流路５の流れ方向とは反対側の液体リザーバ４の近傍に位置しており、かつ、液体リザーバ４とは接触しておらず、第２すだれ状変換器３２は、液体リザーバ４と液体排出口７との間の、流路５の下に位置している。
【０００７】
好ましくは、第１すだれ状変換器３１と、液体リザーバ４と、第２すだれ状変換器３２と、流路５と、液体排出口７とは、同一直線上にある。
【０００８】
好ましくは、絶縁膜２の厚さは２００ｎｍ〜４００ｎｍであり、流路５の幅は、第１すだれ状変換器３１及び第２すだれ状変換器３２の表面弾性波（声表面波）の波長の５〜１１倍であり、流路５の深さは、表面弾性波の波長の２〜５倍であり、液体排出口７の幅は１ｍｍ〜１０ｍｍであり、高さは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである。
【０００９】
好ましくは、第１すだれ状変換器３１と第２すだれ状変換器３２によって使用される入力信号は同一の周波数であり、その周波数範囲は１００ＭＨｚ〜４００ＭＨｚであり、第１すだれ状変換器３１の容量は、第２すだれ状変換器３２の容量を下回ることはない。
【００１０】
好ましくは、第１すだれ状変換器３１及び第２すだれ状変換器３２は、２層の金属薄膜をスパッタリングして形成されたゲート電極であり、第１の層の金属薄膜の材料はチタン又はクロムであり、その厚さは３０ｎｍ〜１００ｎｍであり、第２の層の金属薄膜の材料はアルミニウム又は金であり、その厚さは１００ｎｍ〜３００ｎｍである。
【００１１】
好ましくは、圧電基板１は、石英、酸化亜鉛の薄膜でコーティングされたシリコンウエハ、圧電セラミック、ニオブ酸リチウム、又はタンタル酸リチウムのうちの一又は複数であり、圧電基板１の厚さは０．３ｍｍ〜１．５ｍｍであり、温度係数は−１００×１０−７／℃〜−３０×１０−６／℃であり、電気機械結合係数は３．５％〜８．５％であり、圧電基板１における表面弾性波の伝搬速度は３９５０ｍ／ｓ〜４００５ｍ／ｓであり、更に好ましくは、圧電基板１は、ＹカットＸ１２８．６８°の方向の材料であり、厚さが０．５ｍｍ、１ｍｍ、又は１．５ｍｍであり、電気機械結合係数は５．５％であり、温度係数は−７２×１０−６／℃であり、圧電基板１における表面弾性波の伝播速度は３９８５ｍ／ｓである。
【００１２】
好ましくは、液体リザーバ４及び流路の材料はジメチコンである。
【００１３】
好ましくは、無線周波数信号生成装置８が更に含まれ、無線周波数信号生成装置８は、無線周波数電源であり、その周波数範囲は１００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚであり、電力範囲は０．１Ｗ〜１．５Ｗである。
【００１４】
好ましくは、圧電基板１の外縁部に配置された２組の給電ポート９が更に含まれ、給電ポート９は、無線周波数信号生成装置８を連結するために使用され、給電ポート９のうちの一方の給電ポート９は、ワイヤ１０を通じて第１すだれ状変換器３１と相互連結され、他方の組の給電ポート９は、ワイヤ１０を通じて第２すだれ状変換器３２と相互連結される。
【００１５】
本発明の第２態様は、上述した電子タバコの液体供給装置を用いる電子タバコの液体供給方法を開示している。この方法は、
第２すだれ状変換器を作動させ、無線周波数信号により駆動されている状態で圧電基板の上面に進行波モードの表面弾性波を生成し、液体リザーバ内のタバコリキッドが液体排出口に向かって流れることを阻止してから、液体注入口から液体リザーバ内にタバコリキッドを注入し、
タバコリキッドの注入が完了してから、第１すだれ状変換器を作動させ、無線周波数信号により駆動されている状態で圧電基板の上面に進行波モードの表面弾性波を生成し、液体リザーバ内のタバコリキッドを液体排出口の方向に向けて押し流し、第１すだれ状変換器及び第２すだれ状変換器の出力容量を調節して、液体リザーバ内のタバコリキッドを液体排出口の方向に均一速度で流し、吸引者が吸引を行うことを可能にするステップと、
第１すだれ状変換器の動作を停止させ、第２すだれ状変換器の動作は継続させて、まだ動作している第２すだれ状変換器が、第２すだれ状変換器と液体リザーバとの間の流路内のタバコリキッドを、液体リザーバに向けて押し流し、
第２すだれ状変換器と液体排出口との間の流路内のタバコリキッドが流出し、完全にエアロゾル化された後、第２すだれ状変換器の動作を停止させ、吸引を終了させるステップとを、含む。
【００１６】
本発明の有益な効果は、以下の通りである。
１．本発明の電子タバコの液体供給装置は、チップ（芯片）設計を採用しており、小型であると共に消費電力が少なく高効率であり、小型で携帯するのに便利な電子タバコに適合している。絶縁膜がすだれ状変換器と液体供給されるタバコリキッドとを隔離していることにより、液体供給の安全が確保され、回路が短絡するリスクが低減するので、この装置は比較的高い安全率を備え、信頼性も高い。
２．本発明の電子タバコの液体供給装置は、圧電基板上の第１すだれ状変換器を利用して、液体リザーバ内のタバコリキッド液体に対する能動ポンピングを実現すると共に、第２すだれ状変換器を通じてタバコリキッドの流動方向及び流動速度を制御する。これにより、電子タバコの液体供給プロセスにおける液体伝導速度の制御可能性及び安定性が保証され、更に、必要に応じて、すだれ状変換器の容量を調節して、液体供給量の制御を実現することが可能になり、タバコリキッドの正確な供給が確保され、タバコリキッドのエアロゾル化効果がより良好になり、エアロゾル化品質が向上する。
３．本発明の電子タバコの液体供給装置は、すだれ状変換器が生成する進行波モードの表面弾性波によりタバコリキッドを駆動させる。必要とされる駆動電力は小さく、それが有する発熱量も少ないので長時間動作しても熱量が蓄積することはない。これにより、高温熱分解の可能性が低くなり、ＣＯやアルデヒドといった有害成分の発生もなくなる。
【００１７】
添付図面は、本発明についての更なる理解を提供するために使用され、かつ明細書の一部を構成しており、本発明の実施例と共に、本発明を解説するために使用されるが、本発明についての限定をなすものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例における、電子タバコの液体供給装置の構造の概略図である。
【図２】本発明の実施例における、すだれ状変換器の構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、添付図面及び実施例を通じて、本発明の技術的解決策について、更に詳細に記述する。
【００２０】
実施例
本発明の実施例は、従来技術において存在する、タバコリキッドの供給が制御不可能かつ不安定であることで、有害物質の発生が増大し、吸引感覚や品質などに影響を与えるという問題を解決するために、表面弾性波（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ，ＳＡＷ）によって非接触でタバコリキッドの能動ポンピングを実現する、タバコリキッドをポンピングする装置及び方法であって、ポンピング量の制御及び調節が可能であり、安定的かつ制御可能なタバコリキッドの供給、有害物質の減少、品質の向上、及びより良好な吸引感覚の獲得を実現可能な、装置及び方法を提供する。
【００２１】
本発明の実施例は電子タバコの液体供給装置（その構造を図１に示している）を提供する。この装置は、
圧電基板１と、絶縁膜２と、圧電基板１と絶縁膜２との間に配置された第１すだれ状変換器３１及び第２すだれ状変換器３２と、絶縁膜２の外上面に配置された液体リザーバ４及び流路５とを含み、
液体リザーバ４には液体注入口６が設けられ、流路５の一端と液体リザーバ４とは密封式に連通しており、流路５の他端が液体排出口７になっており、
第１すだれ状変換器３１及び第２すだれ状変換器３２は、圧電基板１の表面に接合して、圧電基板１と絶縁膜２との間に配置され、液体リザーバ４、流路５、及び液体排出口７は、絶縁膜２の外上面に配置され、
第１すだれ状変換器３１は、液体リザーバ４及び流路５とは反対側の外縁部に位置しており、液体リザーバ４とは接触しておらず、第２すだれ状変換器３２は、液体リザーバ４と液体排出口７との間の、流路５の下に位置している。
【００２２】
第１すだれ状変換器３１と第２すだれ状変換器３２は、無線周波数信号により駆動されている状態で進行波モードの表面弾性波を生成し、液体リザーバ４内のタバコリキッドを、流路５に向けて、液体排出口７の方向に押し流すか、又は液体リザーバ４内に滞留させる。
【００２３】
第１すだれ状変換器３１と第２すだれ状変換器３２は圧電基板と絶縁膜２との間に配置され、絶縁膜２は圧電基板１の表面を覆っている。具体的には、第１すだれ状変換器３１と第２すだれ状変換器３２は、微細加工技術により、表面研磨処理を経た後の圧電基板１の上に、手指を組み合わせたような形状を有する金属薄膜をスパッタリングしたものである。
【００２４】
第１すだれ状変換器３１により励起される進行波モードの表面弾性波は、液体リザーバ４内に貯蔵されたタバコリキッドを能動ポンピングして、流路５内に送る。第２すだれ状変換器３２により励起される進行波モードの表面弾性波は、分かれて流路５の両端に向かって伝播して、液体リザーバ４内のタバコリキッドが流路に流入することを阻止しつつ、流路５内のタバコリキッドを液体排出口７にポンピングする。第１すだれ状変換器３１及び第２すだれ状変換器３２の動作状態を制御することにより、タバコリキッドを制御して、液体リザーバ４内に滞留させること、又は、流路５内に向けて流して液体排出口７から流出させることが実現される。
【００２５】
第１すだれ状変換器３１、第２すだれ状変換器３２、液体リザーバ４、及び流路５の中心線は、同一直線上にある。
第１すだれ状変換器３１、第２すだれ状変換器３２、液体リザーバ４、及び流路５は、圧電基板の表面と垂直方向に密着して接合される。
【００２６】
圧電基板１は圧電効果を有する圧電材料であり、圧電基板１の材料は、
石英、酸化亜鉛の薄膜でコーティングされたシリコンウエハ、圧電セラミック、ニオブ酸リチウム、及びタンタル酸リチウムのうちの、少なくとも１つである。圧電基板１の厚さは０．３ｍｍ〜１．５ｍｍであり、温度係数は−１００×１０−７／℃〜−３０×１０−６／℃であり、電気機械結合係数は３．５％〜８．５％であり、圧電基板１における表面弾性波の伝播速度は３９５０ｍ／ｓ〜４００５ｍ／ｓである。
【００２７】
比較的一般的に使用される圧電基板１の厚さサイズには、１．５ｍｍ、１ｍｍ、及び０．５ｍｍがあり、比較的一般的に使用される電気機械結合係数には、４．５％、５．０％、６．０％、７．０％、７．５％などがあり、比較的一般的に使用される温度係数には−７２×１０−７／℃、−３６×１０−７／℃、−３６×１０−６／℃、−７２×１０−６／℃などがあり、比較的一般的に使用される伝播速度には、３９６０ｍ／ｓ、３９７５ｍ／ｓ、３９８５ｍ／ｓ、４０００ｍ／ｓなどがある。
【００２８】
本実施例の圧電基板には、ＹカットＸ１２８．６８°の方向のニオブ酸リチウムであり、厚さが１ｍｍであり、電気機械結合係数が５．５％であり、温度係数が−７２×１０−６／℃であり、圧電基板における表面弾性波の伝播速度が３９８５ｍ／ｓであるものが選択される。
【００２９】
本実施例の絶縁膜２の材料は二酸化シリコンであり、絶縁膜の厚さは２５０ｎｍである。絶縁膜２は、圧電基板１の表面全体を完全に覆い、第１すだれ状変換器３１と第２すだれ状変換器３２の表面も覆っている。絶縁膜２は２つの作用を有している。１つは、流路５内でのタバコリキッドポンピングプロセスに加わる摩擦抵抗を最小にすることであり、もう１つは、すだれ状変換器と管路内のタバコリキッドとが接触して、短絡が引き起こされるのを防止することである。
【００３０】
第１すだれ状変換器３１及び第２すだれ状変換器３２は、２層の金属薄膜をスパッタリングして形成されたゲート電極を含み、第１の層の金属薄膜は、材料がチタンであり、厚さが５０ｎｍであり、第２の層の金属薄膜は、材料がアルミニウムであり、厚さが２００ｎｍである。
【００３１】
第１すだれ状変換器３１及び第２すだれ状変換器３２の共振周波数範囲は、１００ＭＨｚ〜４００ＭＨｚである。本実施例の第１すだれ状変換器３１及び第２すだれ状変換器３２が使用する入力信号は、同一の周波数であり、１００ＭＨｚである。
【００３２】
液体リザーバ４の上側には液体注入口６が設けられ、流路５には液体排出口７が設けられる。液体注入口６は、液体リザーバ４の上側に設けられた小さな穴であってよく、液体排出口７は幅狭のスリットであり、スリットの幅は５ｍｍ、高さは０．５ｍｍである。
【００３３】
液体リザーバ４と流路５は、独立した構造であって、後に圧電基板１に接合されても、圧電基板１と一体型構造のものであってもよい。本実施例では、液体リザーバ４は密封されたタバコリキッド貯留空間を有し、流路５は密封されたタバコリキッドチャネルを有しており、液体リザーバ４と流路５とは、圧電基板の表面に接合するように取り付けられ、密封式に連通して、密封されたタバコリキッドチャネルを形成する。
【００３４】
液体リザーバ４及び流路の材料は、ジメチコンである。
【００３５】
流路の幅については、すだれ状変換器の周波数又は表面弾性波の波長に応じて設計されることが可能であるので、より良好な導流効果が得られる。多数の実験及び研究によると、流路を設計する際の良好な設計サイズは、流路５の幅が表面弾性波の波長の５〜１１倍であり、流路５の深さが表面弾性波の２〜５倍である。本実施例では、すだれ状変換器の周波数が１００ＭＨｚであり、表面弾性波に４０００ｍ／ｓという波速度が採用されている状況に対応する場合、流路５の幅が２８０μｍ、深さは８０μｍであれば、比較的良好な導流効果を得ることができる。
【００３６】
上述した装置は、第１すだれ状変換器３１及び第２すだれ状変換器３２に無線周波数信号をローディングするために使用される、少なくとも１つの無線周波数信号生成装置８を更に含む。
【００３７】
無線周波数信号生成装置８は無線周波数電源であり、高周波信号源と高周波信号源に連結されたパワーアンプとを含むこともある。高周波信号源の周波数範囲は１００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚであり、電力範囲は０．１Ｗ〜１．５Ｗである。
【００３８】
無線周波数生成装置８は、第１すだれ状変換器３１に信号を送信して、進行波モードの表面弾性波を励起し、液体リザーバ４内に貯蔵されたタバコリキッドを、流路５内へと能動ポンピングする。無線周波数信号生成装置８は、第２すだれ状変換器３２にも信号を送信して、進行波モードの表面弾性波を励起し、流路５の両端にそれぞれ向かうように伝搬させ、液体リザーバ４内のタバコリキッドが流路に流入するのを阻止すると共に、流路５内のタバコリキッドを液体排出口７へとポンピングする。無線周波数信号生成装置８が第１すだれ状変換器３１への信号の送信を停止すると、信号は第２すだれ状変換器３２だけに送信される。第２すだれ状変換器３２より生成され、液体リザーバ４に向けて伝搬する表面弾性波は、液体リザーバ４内のタバコリキッドが流路５内へと継続的に流れるのを阻止する。第２すだれ状変換器３２より生成され、液体排出口７に向けて伝播する表面弾性波は、流路内のタバコリキッド全てを駆動し、液体排出口７から流出させる。
【００３９】
装置は、無線周波数信号生成装置８を連結するために使用される、圧電基板１の外縁部に配置された２組の給電ポート９を更に含む。
そのうち、一方の組の給電ポート９は、ワイヤ１０を通じて第１すだれ状変換器３１と相互連結され、他方の組の給電ポート９は、ワイヤ１０を通じて第２すだれ状変換器３２と相互連結される。給電ポート９は、すだれ状変換器と無線周波数信号生成装置８とを連結させるポートであり、このポートを通じて、無線周波数信号生成装置８の迅速な連結が実現可能となり、不使用時にはいつでも連結を断接することができる。
【００４０】
給電ポート９は絶縁膜２の表面に配置されており、第１すだれ状変換器３１と第２すだれ状変換器３２とは、別々の給電ポート９を使用する。第１すだれ状変換器３１及び第２すだれ状変換器３２のバスバー１２の上方には、ワイヤ１０を溶接するために使用される、０．８ｍｍの正方形の上方窓部が設けられる。図２に示しているすだれ状変換器の構成例のように、すだれ状電極１１は千鳥配置され、それぞれの側のすだれ状電極が１つのバスバーで接続される。バスバーは金属薄膜の電極バーであり、電極に電気信号を収集することを可能にする。
【００４１】
ワイヤの材料は金属材料であり、損失を最小化するためにより好ましいのは、この材料に金を使用することであるが、その他の材料を使用することも可能であり、銅、アルミと鉄の合金、ニッケルと鉄の合金などといった、別の導電性材料も等しく使用可能である。本実施例では金ワイヤが使用されている。
【００４２】
上述した電子タバコの液体供給装置を使用する液体供給方法は、
第２すだれ状変換器を作動させ、無線周波数信号により駆動されている状態で圧電基板の上面に進行波モードの表面弾性波を生成し、液体リザーバ内のタバコリキッドが液体排出口に向かって流れることを阻止してから、液体注入口から液体リザーバ内にタバコリキッドを注入し、
タバコリキッドの注入が完了してから、第１すだれ状変換器を作動させ、無線周波数信号により駆動されている状態で圧電基板の上面に進行波モードの表面弾性波を生成し、液体リザーバ内のタバコリキッドを液体排出口の方向に向けて押し流し、第１すだれ状変換器及び第２すだれ状変換器の出力容量を調節して、液体リザーバ内のタバコリキッドを液体排出口の方向に均一速度で流し、吸引者が吸引を行うことを可能にするステップを、含む。具体的には、まず、無線周波数信号生成装置８をオンにし、交流電気信号を印加して第２すだれ状変換器３２を励振させる。第２すだれ状変換器３２は、入力電気信号により、逆圧電効果を通じて電極間の共振を発生させる。第２すだれ状変換器３２が液体リザーバ４に一連の表面弾性波を伝送することにより、液体リザーバ４のタバコリキッドが流路５内に流入するのを有効に防止することが可能になる。タバコリキッドは、タバコリキッドの液面の高さが液体リザーバ４内の凹型溝の縁部と水平になるまで、液体注入口６を通じて液体リザーバ４内に注入される。この時、標準大気圧のもとでは、表面弾性波の作用、タバコリキッドの表面張力、及び流路５の内壁の粘性抗力により、タバコリキッドが自然に流れることはありえない。無線周波数信号生成装置８をオンにし、第２交流電気信号を印加して第１すだれ状変換器３１を励振させ、無線周波数信号生成装置８のゲインを調節して、第１すだれ状変換器３１の出力容量と第２すだれ状変換器３２の出力容量とを同じにする。これにより、液体リザーバ４と流路５との界面部においてタバコリキッドが受ける音響流の力は平衡に到達し、タバコリキッドは流出しなくなる。タバコリキッドが液体リザーバ４から流路５内にゆっくりと流入するまで、第１すだれ状変換器３１の出力容量は漸増し、第２すだれ状変換器３２の出力容量は減少する。第１すだれ状変換器３１の出力容量が継続的に増大することにより、流路５と液体リザーバ４との界面部に圧力差が形成されて、初期の平衡圧力場は損なわれる。第１すだれ状変換器３１及び第２すだれ状変換器３２の容量を制御することによって、液体排出口でのタバコリキッドの流速を正確に制御することが可能になり、これにより、液体伝導速度の正確な制御が実現されるので、タバコリキッドの連続的かつ安定的なエアロゾル化が確実になる。
吸引停止の準備が整うと、第１すだれ状変換器は動作を停止するが、第２すだれ状変換器は継続的に動作し、依然として動作中の第２すだれ状変換器が、第２すだれ状変換器と液体リザーバとの間の流路の中のタバコリキッドを、液体リザーバに向けて押し流し、
第２すだれ状変換器と液体排出口との間の流路内のタバコリキッドが流出し、完全にエアロゾル化された後、第２すだれ状変換器の動作を停止させ、吸引を終了させる。具体的には、第１すだれ状変換器３１の入力信号をオフにし、第２すだれ状変換器３２を継続的に動作させることで、液体リザーバ４と流路５との界面部に逆圧力差が形成され、タバコリキッドがこの界面部から流出することはできなくなる。これと共に、流路５内の余剰のタバコリキッドが液体排出口７を通って流出し、完全にエアロゾル化された後に、第２すだれ状変換器の動作を停止させ、吸引を終了させる。
【００４３】
上述した、本発明の実施例の装置及び方法は、表面弾性波技術の独自の優位性と電子タバコの機能及び特性とを有機的に結合させ、表面弾性波の音響流整合効果及びレイリー波の伝播メカニズムに基づく、電子タバコの非接触式ＳＡＷ液体供給装置を提供するものであり、綿芯が自然に吸収するタバコリキッドが不足することによって生じる急速加熱による炭化、及び不完全なエアロゾル化によって不健康な物質が生成されるリスクを有効に克服する。この電子タバコの非接触式ＳＡＷ液体供給装置は、高効率で消費電力が少なく、高集積化されており、小型で携帯至便である。また、既存の電子タバコの液体供給の能動ポンプの問題が合理的に解決されると共に、液体供給の精度がより正確になり、オイル伝導の速度は最小で１時間あたり１マイクロリットルに制御可能である。耐用年数は非常に長く、コストが大幅に削減され、安全率も高い。
【００４４】
本発明の実施例の装置及び方法は、以下に示す有益な効果を有する。
１．進行波モードの表面弾性波を発生させることにより、表面弾性波が非接触でタバコリキッドを駆動することが可能になる。駆動電力は一般に０．１Ｗ〜１．５Ｗであり、発熱量は非常に少なく、長時間動作しても熱量が蓄積することがないので、高温熱分解の可能性が低くなる。そのため、表面弾性波による駆動の安全性は良好であり、消費電力も少ない。
２．装置全体が完全にチップ化されており、１つのチップ表面に高度に集積化されている。これにより、製品のサイズが大幅に縮小され、電子タバコ製品全体としても大幅に省スペースになる。更に、流路の底部に配置される第２すだれ状変換器が、タバコリキッド供給の開閉切替全体を制御可能であり、複雑なマイクロバルブの設計が不要になる。
３．液体リザーバとスリット型の液体排出口が一体化されており、表面弾性波の音響流の整合効果に基づいて、第１すだれ状変換器が生成した進行波モードの表面弾性波がもたらす駆動力により、能動ポンピングが実現されうる。更に、駆動力を組み合わせてタバコリキッドの液体伝導速度を正確に制御することにより、タバコリキッドの持続的かつ安定的なポンピングと十分なエアロゾル化とが確保され、空焼き現象の発生が回避される。これと共に、正確な量のタバコリキッドが供給されることで、タバコリキッドのエアロゾル化効率も向上するので、吸引品質及び吸引感覚が向上する。
【００４５】
上述しているのは本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明を限定するためのものではない。当業者が創意工夫を行わないという前提のもとに、本発明が開示している技術的解決策又は技術的特徴に基づいてなされる、修正、同等の置換、及び改善などは全て、本発明の保護範囲に属するものとする。
【符号の説明】
【００４６】
１、圧電基板
２、絶縁膜
３１、第１すだれ状変換器
３２、第２すだれ状変換器
４、液体リザーバ
５、流路
６、液体注入口
７、液体排出口
８、無線周波数信号生成装置
９、給電ポート
１０、ワイヤ
１１、すだれ状電極
１２、バスバー
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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