产品结构设计·电子烟一次性雾化器设计参考

 一次性雾化器分类 

• 电热丝的阻值分：普通电阻（3.0±0.2欧姆），低电阻（ 2.6±0.2欧姆）；
• 雾化器的直径分：现公司有∮9.2mm， ∮ 8.5mm， ∮ 8.0mm和∮ 7.2mm等四种；
• 内部组装结构上分：YW工艺（焊接工艺） ，NW工艺（弹簧镍铬丝+无焊接工艺）和TW工艺（机绕电热丝+无焊接工艺）；
• 其它分类：软吸嘴盖（硅胶吸嘴盖）和硬吸嘴盖，螺纹规格（M8,M7）,内螺纹和外螺纹。

 一次性雾化器特点 

•  一次性，使用完后即废弃；
• 使用方便，和电池使用螺纹配合，拧上即可使用；
• 性能可靠，口感好，口味纯正；
• 价格便宜实惠，性价比高； 
• 种类多，不同直径，不同口数，并可根据客户需求设计不同口味。

 一次性雾化器的结构 

	一次性雾化器结构如左图所示。 螺纹套和电极环用于连接电池正负极，他们分别接上电热丝的两端，当电池开关打开时，电热丝开始加热，使玻纤芯上的烟油雾化，产生跟真烟相似的烟雾，这就是雾化器的工作原理。

 一次性雾化器的设计 

电热丝的设计及选择

• 电热丝组件包括镍铬丝和玻纤芯两部分。玻纤芯为导油部件，可为发热丝提供烟油，镍铬丝为发热部件， 加热时即可将烟油雾化形成烟雾。
• 一次性雾化器现在采用的电热丝组件主要有弹簧镍铬丝工艺（NW工艺），机绕电热丝工艺（TW工艺）两种。
• 弹簧镍铬丝是先将镍铬丝做成弹簧，再将玻纤芯穿过弹簧内孔，组成电热丝组件；由于玻纤芯直径公差较大，玻纤芯和镍铬丝接触不够紧密，因此该工艺雾化器烟雾量不够大，口味不够纯正。针对该问题，我司开发了机绕电热丝工艺（TW工艺），该工艺机绕电热丝是将镍铬丝用机器绕在玻纤芯上，镍铬丝不受玻纤芯公差限制，和玻纤芯接触充分，热量利用率高，相同的电阻下烟雾量更大，口味更纯正。

• 常用镍铬丝有￠0.10，￠0.12，￠0.14，￠0.15几种常用规格；

  R=ρ*L/S

• 电阻与导体的横截面积成反比，因此镍铬丝线径越小，镍铬丝的单位长度阻值越高，在相同电流通过时，其发热效率也越高，产生的烟雾量也越大；
• TW系列雾化器采用0.12线径镍铬丝，而NW系列为0.15线径镍铬丝。因此TW系列3.0欧电阻的雾化器也比NW系列2.5欧电阻的雾化器烟雾量大。其原因是电热丝发热效率高，热量集中，能量利用率高，烟雾量大；
• 常用的玻纤芯有￠1.0, ￠1.5, ￠2.0和￠2.5几种常用规格；
• 电热丝的发热功率：P=U2 / R；
• 电阻越低，电热丝的功率越大，电热丝提供的热量也越多，烟雾量越大；
• 为满足不同客户需求，雾化器有高电阻和低电阻两种规格。TW系列有3.0±0.2欧和2.6±0.2欧两种规格，NW系列有2.3±0.2欧和2.5±0.2欧两种。

注油量的设计

• 烟油注油量，依雾化器的长度和直径大小的不同目前我司的一次性雾化器注油量分别有：0.4ml--1.3ml等；
• 有效吸食口数=烟油注油量/每口所耗用的烟油量（口）；
• 依经验人工每吸食一口所耗用的烟油量为0.003～0.004ml， 高电阻为每口0.003ml左右， 低电阻为每口0.004ml左右；
• 根据经验值和客户需求进行雾化器的注油量设计。

储油棉的设计

• 雾化器的储油部件主要为储油棉，在储油棉和玻纤管之间还有一块棉布。
  
• 棉布的吸油能力很强，既可以将储油棉的油吸过来传导到玻纤芯上，同时可以阻止储油棉多余的油过快的向外渗透，导致漏油，因此棉布既有导油的作用，又有阻油的作用。
• 储油棉为一种纤维网状多孔材料，我们利用它的毛细管效应将油吸在储油棉内部而不会漏到雾化器外部去。它是主要的储油部件。
• 根据我司测试人员长期验证结果显示，一次性雾化器的注油量为储油棉体积的75%以内，不会出现漏油现象，如果超过上限，漏油概率会增加。一次性雾化器产品的储油能力计算公式如下：

   注油量=S棉横截面 x  L棉长度x 75%=π(R钢管半径²- R玻纤管半径²) x L棉长度x75%

• 注：储油棉体积是指棉布卷绕在雾化套内部被压缩后的体积，即雾化套和玻纤管之间的体积，而不是棉展开时的体积。

举例：TW4234的储油能力计算

注油量= S棉横截面 x  L棉长度x 75%

     =π(R钢管半径² - R玻纤管半径² ) x L棉长度x 75%

     =3.14x(4.4 ² -1.5 ² ) x 75% ÷1000 x 25

     =0.0403 x25

     =1.0ml

我们也可以根据注油量反算棉长度：

L棉长度=1.0÷0.0403 =25mm

 雾化套的设计 

雾化套材质选择

• 雾化套材质可以是304不锈钢管或PC,PP塑胶管；
• 钢管壁厚可以做到很薄，为0.2mm，且结构坚固可靠，这样可以提供更多的注油空间，使产品更精简；
• 塑胶管的优点是材质更轻，且有弹性，和真烟手感更相似。塑胶管壁厚一般在0.3-0.6mm，壁厚要比钢管厚一些。此外塑胶管容易变形，和螺纹套配合长度要比钢管的长且不牢固，造成部分空间的浪费，降低注油量；
• 在设计时我们需要根据客户及设计要求选择不同的材质。目前我司现有一次性雾化器绝大部分使用的是不锈钢管雾化套。

雾化套长度设计

左图为雾化器内部结构示意图。 雾化套长度=A+B+C+D=吸嘴盖配合尺寸+棉和吸嘴盖间隙+储油棉长度+螺纹套配合尺寸

• 吸嘴盖配合尺寸：吸嘴盖有软吸嘴盖（硅胶材质）和硬吸嘴盖（ABS材质） ，软吸嘴盖配合尺寸为4mm，硬吸嘴盖配合尺寸为2.5mm；
• 棉和吸嘴盖间隙：储油棉和吸嘴盖之间必须留有一定间隙，防止储油棉中的油直接吸入嘴中。一般这个间隙为2-5mm；
• 储油棉长度：该长度是根据注油量计算得出。玻纤管则要求比储油棉高出0-1mm；
• 螺纹套配合尺寸：外螺纹套的配合尺寸一般为3-3.5mm，内螺纹套的配合尺寸一般为5.6mm左右。

 包装方式的设计 

烟油很容易吸水，因此雾化器在出货前还需要密封包装，防止烟油吸水导致漏油。常用的包装有以下几种：

• 需要放入烟盒的雾化器：吸嘴盖封口贴纸+密封套M2，密封套M1+密封套S等；

• 使用PE袋或者热塑膜包装的雾化器：硅胶套Y/4237硅胶套C/4237硅胶套B等。

 常见不良现象及原因 

雾化器常见的不良现象有：

• 漏油：注油比例过高、储油棉尺寸异常、注油动作操作不当等；
• 异味：物料不干净、员工手中带有味道等；
• 糊味：导油能力差、电流过高等；
• 电阻电流异常：来料异常、发热丝装配过高或过低等。

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原文始发于微信公众号（一加一学院Creo与Proe产品设计）