发电装置及自发电电子烟的制作方法

2021-01-07 14:01:14|

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本发明涉及吸烟者用品技术领域，特别涉及一种发电装置及自发电电子烟。

背景技术：

随着全球控烟力度的持续增大，新型烟草制品以其可降低有害成分释放量的优势逐渐成为烟草制品的重要发展方向和研发热点，尤其是电子烟，目前已经成为全球新型烟草制品的热点之一。电子烟是通过电子加热手段向呼吸系统传送烟碱(尼古丁)的电子装置，通常由雾化装置、供电装置等部分组成。

中国专利(授权公告号为：cn203762294u；授权公告日为：2014.08.13)公开了一种自发电电子烟，包括雾化装置以及用于给该雾化装置供电的供电装置，供电装置包括一套管以及设置于该套管内的蓄能单元和电能生成组件，该电能生成组件产生的电能存储于蓄能单元中，电能生成组件包括导电线圈以及可相对导电线圈运动的磁体,手摇电子烟，在该磁体运动过程中，导电线圈中的至少一部分导线切割磁体产生的磁感线而产生感应电流，经过整流稳压产生的电能存储于蓄能单元中，使其在缺乏充电条件的情况下也能使用，尤其适应在野外和旅途中使用。

上述的电子烟自发电结构存在不足：给电子烟充电的时候，吸烟者需要用手摇动电子烟进行发电，由于电子烟运动幅度过大，吸烟者无法在发电的同时吸烟，造成不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种发电装置及自发电电子烟，解决电子烟在自发电时用户无法吸烟的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种发电装置，用于给电子烟供电，包括基座、动力元件、用于靠压力生成电能的压力电能生成单元和用于存储所述压力电能生成单元产生的电能的蓄能单元；

所述基座内设置有与大气连通的第一进气通道；

所述动力元件能够活动地设置在所述第一进气通道内，用于受流入所述第一进气通道内的气流驱动而运动；其中，所述动力元件运动的机械能能够传递至所述压力电能生成单元，以使所述压力电能生成单元受到压力而生成电能。

优选地，所述压力电能生成单元包括压电材料层，所述压电材料层与所述蓄能单元电性连接，所述压电材料层至少部分伸入到所述第一进气通道内。

优选地，所述动力元件为球体结构。

优选地，还包括弹性支架，所述压力电能生成单元包括压电材料层，所述压电材料层与所述蓄能单元电性连接；

所述弹性支架的一端固定在所述第一进气通道的内壁上，另一端与为自由端，所述压电材料层固定在所述弹性支架的自由端上；

所述动力元件为能够转动地设置在所述第一进气通道内的扇叶，所述扇叶在转动时能够撞击所述压电材料层。

优选地，还包括用于将所述动力元件运动的机械能传递至所述压力电能生成单元的传动机构；

所述基座包括内壳体和围合在所述内壳体外周的外壳体，所述内壳体的内腔形成所述第一进气通道，所述内壳体和所述外壳体之间形成容纳腔；

所述压力电能生成单元包括压电材料层，所述压电材料层与所述蓄能单元电性连接，所述压电材料层设置在所述容纳腔内；

所述传动机构包括能够转动的杠杆，所述杠杆的阻力臂位于容纳腔，所述杠杆的动力臂穿过所述内壳体伸入到所述第一进气通道内，所述杠杆在转动时，其阻力臂能够撞击所述压电材料层。

优选地，所述动力臂与所述阻力臂的长度之比大于1。

优选地，所述动力元件为球体结构，所述球体结构位于所述动力臂远离所述第一进气通道的第一进气口的一侧；所述动力臂与形成所述第一进气通道的内壳体的内侧壁之间的间隙不大于所述球体结构的直径。

优选地，所述的传动机构的数量至少为两个，所述动力元件的数量与所述传动机构的数量相匹配；

至少两个所述传动机构沿所述内壳体的轴向依次设置在所述基座上，并且在所述第一进气通道中，相邻两杠杆之间仅设置有一个所述动力元件。

第二方面，本发明实施例提供一种自发电电子烟，包括烟嘴、雾化装置、以及上述第一方面中任一项实施例所述的发电装置，所述发电装置用于给所述电子烟供电；

所述雾化装置包括用于容纳烟雾的雾化腔，所述烟嘴依次与所述雾化腔、所述发电装置第一进气通道的第一出气口连通。

优选地，所述电子烟还包括壳本体，所述雾化装置、发电装置均设置在所述壳本体内，所述烟嘴与所述壳本体可拆卸连接，所述壳本体上开设有第二进气通道，所述第二进气通道的第二出气口与所述雾化腔连通，所述第二进气通道的第二进气口位于所述壳本体的表面并具有可以插拔的调节塞。

有益效果：上述的发电装置及自发电电子烟，用于给电子烟供电，包括基座、动力元件、用于靠压力生成电能的压力电能生成单元和用于存储所述压力电能生成单元产生的电能的蓄能单元；所述基座内设置有与大气连通的第一进气通道；所述动力元件能够活动地设置在所述第一进气通道内，用于受流入所述第一进气通道内的气流驱动而运动；其中，所述动力元件运动的机械能能够传递至所述压力电能生成单元，以使所述压力电能生成单元受到压力而生成电能。本发明至少具有以下有益效果：

1.通过将发电装置设置在电子烟上，用于给电子烟供电，解决在野外或户外等不方便获取市电环境下，给电子烟充电的技术问题。

2.利用压电效应发电，相较于现有技术中电磁感应发电，结构更简洁，利于电子烟小型化，便于用户携带。

3.利用吸烟者吸烟时嘴部产生的气流，驱动动力元件运动并作用于压力电能生成单元以产生电能，可以实现在用户吸烟时自然而然给电子烟充电，实现充电、吸烟互不干扰。

4.由于动力元件能够活动地设置在第一进气通道内，因此除了在吸烟时通过嘴部产生的气流使得动力元件动作实现充电，也可以在吸烟者不吸烟时通过摇动电子烟迫使动力元件运动而给电子烟充电，同时提供了两种充电方式，提升了电子烟充电的效率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1为一个实施例中自发电电子烟的整体结构示意图。

图2为一个实施例中自发电电子烟的剖面结构示意图。

图3为第一个实施例中发电装置的局部剖面图。

图4为第二个实施例中发电装置的局部剖面图。

图5为第三个实施例中发电装置的局部剖面图。

图6为第四个实施例中发电装置的局部剖面图。

图7为第五个实施例中发电装置的局部剖面图。

附图标记：

100、烟嘴；110、导气通道；120、出烟孔；130、凹槽；140、螺纹；

200、壳本体；210、容纳腔；

300、雾化装置；310、储液盒；311、储液腔；320、吸液杆；330、电热丝；340、雾化盒；341、雾化腔；350、凸台；

410、蓄电池；420、电路板；

510、第二进气通道；511、第二进气口；512、第二出气口；520、调节塞；

600、发电装置；610、球体结构；620、内壳体；621、通孔；630、第一进气通道；631、第一进气口；632、第一出气口；641、杠杆；642、铰接支架；650、压电材料层；660、隔板；670、筒体；680、固定支架；681、扇叶；690、弹性支架。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面，将通过几个具体的实施例对本发明实施例提供的发电装置和自发电电子烟进行详细介绍和说明。

需要说明的是，附图中带箭头的虚线表示气流在自发电电子烟中流动的方向。

为了便于整体理解本发明实施例提供的发电装置的技术方案，有必要首先对应用该发电装置的电子烟的整体结构做出必要的说明。

参照图1和图2，本发明实施例提供一种自发电电子烟，包括烟嘴100和壳本体200，壳本体200内设置有雾化装置300、以及用于给电子烟供电的发电装置600。其中，烟嘴100通过螺纹140与壳本体200可拆卸连接，可以理解的是，烟嘴100可以通过卡扣连接、磁性连接等方式与壳本体200可拆卸的连接。

参照图2，本实施例中的雾化装置300包括储液盒310、吸液杆320、电热丝330及雾化盒340，储液盒310呈环状，其内部形成用于容纳烟油的储液腔311；雾化盒340呈圆筒状，其内部形成用于容纳烟雾的雾化腔341。其中，储液盒310环绕在雾化盒340的外周，吸液杆320由吸油材料制成，架设在雾化腔341内，吸油杆的两端均分别穿过雾化盒340的侧壁以及储液盒310的侧壁伸入到储液腔311内，以吸取储液腔311内的烟油。电热丝330缠绕在吸液杆320上，电热丝330两端分别与蓄电池410的正负极电性连接。当电热丝330通电后，会加热吸液杆320将雾化杆中的烟油加热雾化成烟雾，形成的烟雾滞留在雾化腔341中。

参照图2，本实施例中的烟嘴100沿轴向开设有导气通道110，导气通道110的上端为出烟孔120，下端形成一凹槽130，雾化盒340的上端形成与凹槽130匹配的凸台350，通过将凸台350插入到凹槽130内，再通过螺纹140实现烟嘴100与壳本体200的连接。具体的，在用户吸烟时，用户的嘴部靠近出烟孔120，用户通过吸气给导气通道110内形成负压，以驱使雾化腔341中的烟雾进入导气通道110，再流经出烟孔120进入到用户口中。

参照图2，本发明实施例提供一种发电装置600，用于给电子烟供电，包括基座、动力元件、用于靠压力生成电能的压力电能生成单元和用于存储压力电能生成单元产生的电能的蓄能单元；基座内设置有与大气连通的第一进气通道630；动力元件能够活动地设置在第一进气通道630内，用于受流入第一进气通道630内的气流驱动而运动；其中，动力元件运动的机械能能够传递至压力电能生成单元，以使压力电能生成单元受到压力而生成电能。

可以理解的是，用户在使用电子烟进行吸烟动作的时候，需要进行吸气动作并给雾化装置300的雾化腔341造成负压，引起大气中的气流进入到电子烟中。本发明实施例利用用户吸烟时产生气流携带的动能，驱动动力元件运动并通过动力元件将运动的机械能传递给压力电能生成单元转换为电能，向电子烟充电，实现充电、吸烟互不干扰。

参照图2和图3，在一个实施例中，发电装置600还包括用于将动力元件运动的机械能传递至压力电能生成单元的传动机构；基座的作用是形成第一进气通道630，基座包括内壳体620和围合在内壳体620外周的外壳体，内壳体620的内腔形成第一进气通道630，第一进气通道630的第一出气口632与雾化腔341连通，内壳体620和外壳体之间形成容纳腔210，本实施例中，外壳体就是壳本体200。压力电能生成单元包括压电材料层650，压电材料层650与蓄能单元电性连接，压电材料层650设置在容纳腔210内；传动机构包括能够转动的杠杆641，杠杆641的阻力臂位于容纳腔210，杠杆641的动力臂穿过内壳体620伸入到第一进气通道630内，杠杆641在转动时，其阻力臂能够撞击压电材料层650。

可以理解的是，动力元件为轻质的塑料小球，当用户吸烟时，大气的气流从第一进气通道630的第一进气口631流入到内壳体620的内腔中，在流经塑料小球时，驱动塑料小球运动。塑料小球在运动的过程中撞击到动力臂，迫使杠杆641转动，转动的杠杆641的阻力臂撞击到压电材料层650，实现将动力元件运动的机械能传递至压力电能生成单元。

本实施例中，在外壳体的内侧面固定压电材料层650，并将铰接支架642固定在压电材料层650的下方，杠杆641选用轻质的塑料杆，塑料杆与铰接支架642铰接。铰接方式属于本领域公知常识，此处不再赘述。压电材料层650可以选用压电陶瓷制成，压电陶瓷具有压电效应，压电陶瓷在机械应力的作用下发生形变，引发带电粒子偏离平衡位置，从而使压电陶瓷的两个相对表面出现正负相反的电荷。在压电陶瓷表面粘接有一层金属片，金属片起到保护压电材料层650的作用，也可以将导线连接在金属片上，将积聚在压电陶瓷表面的电荷经过设置在电路板420上的整流电路和稳压电路后给蓄电池410充电，实现电能在储能单元上的存储。具体的，储能单元可以是蓄电池410也可以是超级电容器。

可以理解的是，为了增加动力元件通过传动机构传递给压电材料层650的机械能，需要增加杠杆641阻力臂作用于压电材料层650的压力，因此将动力臂与阻力臂的长度之比设置为大于1。具体的，可以是动力臂与阻力臂的长度之比为3比1或4比1。

作为一个示例，由于电子烟呈细长形状，第一进气通道630的一端(即第一进气口631)位于电子烟的最下方，而另一端(即第一出气口632)需要延伸至于雾化腔341连通的位置。为了节省第一进气通道630的占用空间，第一进气通道630用于容纳动力元件运动的位置空间设置较为宽敞，便于增加动力元件活动范围，提升动力元件的动能，以增加发电效率；第一进气通道630另外的部分设置为细管形状，延伸至雾化腔341，利用节省电子烟内部空间，利于电子烟小型化。

进一步的，由于第一进气通道630在内壳体620的内腔处为大直径，其他部分为细管段，为了防止用户在持续吸烟使得第一进气通道630长时间保持负压，而造成塑料小球堵塞住细管入口，影响用户吸烟体验。本实施例在内壳体620的内腔中设置了隔板660阻挡在塑料小球和细管入口之间，避免了堵塞细管的发生，提升了用户的吸烟体验。

参照图4，在一个实施例中，动力元件为球体结构610，球体结构610位于动力臂远离第一进气通道630的第一进气口631的一侧；动力臂与形成第一进气通道630的内壳体620的内侧壁之间的间隙不大于球体结构610的直径。由于用户在不进行吸气动作时，塑料小球受到重力作用向下掉落，此时设置动力臂与形成第一进气通道630的内壳体620的内侧壁之间的间隙不大于球体结构610的直径，可以阻挡小球掉落。

参照图2和图3所示，在一个实施例中，传动机构的数量至少为两个，动力元件的数量与传动机构的数量相匹配；至少两个传动机构沿内壳体620的轴向依次设置在基座上，并且在第一进气通道630中，相邻两杠杆641之间仅设置有一个动力元件。将动力元件的数量增加，可以更充分利用用户抽烟吸气时能量，提升充电效率。可以理解的是，动力元件和传动机构的数量可以是如附图3所示的两个，也可以是三个或四个，此处示例说明的数量，不作为对本发明保护范围的限制。

在一个实施例中，基座是一塑料材质的筒体670，基座安装在壳本体200内，压力电能生成单元包括压电材料层650，压电材料层650与蓄能单元电性连接，压电材料层650至少部分伸入到第一进气通道630内。例如，参照图5，压电材料层650部分穿过筒体670伸入到第一进气通道630内，而另一部分位于筒体670外。动力元件为一塑料小球，当气流通过时，塑料小球直接撞击在压电材料层650表面，通过压电效应进行充电。又例如，参照图6，压电材料层650粘贴在筒体670内侧表面，动力元件为一塑料小球，当气流通过时，塑料小球直接撞击在压电材料层650表面，通过压电效应进行充电。

参照图7，本发明实施例还提供了一种发电装置600，本实施例中，发电装置600还包括弹性支架690，压力电能生成单元包括压电材料层650，压电材料层650与蓄能单元电性连接；弹性支架690的一端固定在第一进气通道630的内壁上，另一端为自由端，压电材料层650固定在弹性支架690的自由端上；动力元件为能够转动地设置在第一进气通道630内的扇叶681，扇叶681在转动时能够撞击压电材料层650。

可以理解的是，弹性支架690可以是弹簧或弹片或具有弹性的橡胶块。以弹片举例，弹片的一端粘贴在塑料材质的筒体670的内侧壁，弹片另一端为自由端，压电材料层650粘接在弹片的自由端上。固定支架680的两端粘接在筒体670的内侧壁并位于弹片上方，扇叶681通过转轴转动连接在固定支架680上。当用户吸烟时，气流带动扇叶681转动，压电材料层650位于扇叶681转动的轨迹上，压电材料层650受到扇叶681的撞击实现为电子烟充电。利用扇叶681结构作为动力元件，在平时携带电子烟时不会发出异响。

参照图2，本发明实施例还提供了一种自发电电子烟，包括烟嘴100、雾化装置300以及上述任一项实施例的发电装置600，发电装置600用于给电子烟供电；雾化装置300包括用于容纳烟雾的雾化腔341，烟嘴100依次与雾化腔341、发电装置600第一进气通道630的第一出气口632连通。本发明实施例利用用户吸烟时产生气流携带的动能，驱动动力元件运动并通过动力元件将运动的机械能传递给压力电能生成单元转换为电能，向电子烟充电，实现充电、吸烟互不干扰。

在一个实施例中，电子烟还包括壳本体200，雾化装置300、发电装置600均设置在壳本体200内，烟嘴100与壳本体200可拆卸连接，壳本体200上开设有第二进气通道510，第二进气通道510的第二出气口512与雾化腔341连通，第二进气通道510的第二进气口511位于壳本体200的表面并具有可以插拔的调节塞520。其中，调节塞520可以选用橡胶或硅胶材质制成，以提升密封性能。

可以理解的是，由于第一进气通道630中设置了动力元件有可能影响气流的流量，造成用户吸烟过程不顺畅，通过设置第二进气通道510，并配合调节塞520可以方便用户实时调节进气气流大小，提升用户体验。

可以理解的是，为了便于理解本发明，上述实施例提供了具体的雾化装置300、烟嘴100的实现方式，但是本发明的雾化装置300及烟嘴100不限于上述结构实现，现有技术中的雾化装置300及烟嘴100结构，在不需要本领域技术人员付出创造性劳动的情况下，只要能够与本发明实施例提供的发电装置600配合，将气流引入到发电装置的第一进气通道630中驱动动力元件运动，均认为落入本发明的保护范围。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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