中银解读｜电子烟专利战之美国337调查涉及的陶瓷雾化芯专利

一、雾化技术背景

（一）雾化原理

雾化是指通过利用流体机械将液体雾化（气溶胶）的方法，主要有压力雾化、旋转雾化、气流雾化及超声波雾化等类型。在电子烟领域，代替传统的燃烧烟草吸食的方法是将含有烟草精华的烟油雾化后吸食，而市面上常见的烟油雾化方法是加热雾化。本节对加热雾化技术和超声雾化技术进行简要介绍。

（二）加热雾化与超声雾化：技术也分“甜咸党”

1.加热雾化原理

加热雾化的技术原理，以电子烟油为例子，可拆分为三个过程：

油仓、油杯为雾化液的源头，烟具为能量的源头，两者在陶瓷芯处汇合，雾化液吸收热量气化①，雾化液成分吸附于气化后的甘油分子，形成气溶胶悬浮于空气中②，再进入口腔③。

①处效果表现其还原度的优劣；②处效果表现其细腻度的差异；③处效果表现其口腔感触到的形态。

2.加热雾化的优、劣势

（1）优势

如前述，加热雾化中核心就是雾化液和热量的交互过程，两者搭配达到最优解时就能完全发挥出雾化液的所有效果。

A.烟油是通过多孔陶瓷达到雾化位置，烟油和陶瓷芯的结合更加紧密，两者可以配合到最优，不论烟油做何种改变，陶瓷芯都能对应做调整以达到最优；

B.陶瓷芯孔型非固定孔径的孔，不同孔径以及离发热丝位置距离的影响，同一批陶瓷孔径有一个范围，烟油雾化效果会出现轻微差异，而这种差异会让各类香精都表现出效果，烟的层次感更强；

C.加热雾化直接由电能转换为热能，无其他复杂步骤，能量利用效率更高，稳定性更好；

D.加热雾化最大的优点是已经过长期迭代，技术成熟，产品质量一目了然，识别、判断不需要过多技术含量；

E.更新换代更加容易，周期短。

（2）劣势

A.因导油、锁油以及陶瓷与发热丝搭配等原因，难以做到一种陶瓷芯搭配所有的烟油；

B.只有当热量、内外压差、导油速率等达到最优配合时，烟油还原效果才最好，所以需要套件间形成的间隙控制在一定范围内才能达到较好效果，无形中增加了使用难度；

C.因发热丝与陶瓷芯搭配方式，目前两者间搭配并不是十分的牢靠，轻微偏差就会导致口感、抽吸不良；

D.准入门槛过低，市面良莠不齐，较为混乱。

3.超声雾化原理

超声雾化是利用超声波定向压强，使液体表面隆起，在隆起的液面周围发生空化作用，使液体雾化成小分子的气雾。

若以烟油为例，则是通过超声波在烟油层形成一个具有一定方向性的超声波声场，烟油在超声波声场中会根据声场的频率波动做定向的微观位移，同时烟油表面张力迅速降低同时在烟油内部产生巨大能量的空化反应，使得烟油被分散成纳米级的小分子颗粒，通过声场的方向突破烟油表面，形成雾化。

4.超声雾化的优、劣势

（1）优势

A.超声雾化的具有极高的电—势能量转化比，有效地保证了电量和机械能的转化率；

B.超声雾化对于雾化颗粒大小及雾化量有着非常强的控制力和应变力，可通过参数的调整来及时实现雾化效果的改变；

C.超声雾化对于脂溶性液可实现低温雾化，在不破坏被雾化液体自身结构的同时，拥有更好的还原度。在草本类、医疗类的雾化中，加热雾化容易破坏油液的有效成分，超声雾化具有明显优势。

（2）劣势

A.超声雾化的启动功率较高；

B.超声雾化的生产成本较高。

二、麦克韦尔加热陶瓷雾化芯主要专利布局进程

麦克韦尔的电子烟产品，主要采用陶瓷雾化芯加热技术来实现烟油精华的雾化过程，以“陶瓷”、“ceramic”为关键词，通过incoPat检索麦克韦尔近年来涉多孔陶瓷及电子烟陶瓷雾化芯等专利的授权情况，可以发现麦克韦尔已经分别在中国、美国、欧洲申请了相关专利，及时进行了核心专利布局。

三、337调查：麦克韦尔援引核心专利——多孔陶瓷加热雾化芯专利

根据业内人士介绍，本轮337调查中麦克韦尔援引核心专利是多孔陶瓷加热雾化芯专利。该专利属于对陶瓷雾化芯改良的专利，本文结合本所资深专利律师、业内专利人师的意见，分析如下：

1. 多孔陶瓷加热雾化芯专利的著录项目信息如下：

2. 多孔陶瓷加热雾化芯专利的保护范围及技术要点

涉案专利的权利要求1具有最大的保护范围，其具体限定内容如下：

一种电子香烟，包括:配置成储存液体的液体储存器；一种雾化组件，包括：连接到液体存储器的液体吸收元件，所述液体吸收元件由多孔陶瓷制成，并且所述液体吸收元件具有用于吸收液体的液体吸收表面和雾化表面；嵌入液体吸收元件内部的加热元件，其中加热元件的边缘与雾化表面内侧相接触，并且加热元件被配置为将由液体吸收元件吸收的液体雾化成雾化气体；以及连接到所述雾化组件的电源组件，所述电源组件被配置为向所述加热元件提供电力。

专利文献读起来往往比较晦涩，需结合说明书及说明书附图方能理解透彻。通过专利的背景技术部分的描述，我们可以看到该专利声称要解决的现有技术中所存在的问题是现有的电子烟雾化器是采用电热丝缠绕灯芯，但灯芯的面积受限，所吸附的烟油液体有限，会导致灯芯干烧而产生异味，雾化效率低。

基于上述的现有技术问题，该专利提供了一种新的雾化芯结构，我们结合说明书附图2进一步理解该专利的技术创新点。

该专利所要保护的雾化芯技术方案中，同样需要液体存储器、液体吸收元件和加热元件，液体存储器向液体吸收元件提供烟油液体，加热元件对液体吸收元件上的烟油液体加热使液体雾化成烟雾，这是电子烟工作的基本原理。该专利的创新点在于液体存储器、液体吸收元件和加热元件的结构被重新优化，各部件位置也重新调整，例如，加热元件内嵌在液体吸收元件内部，液体吸收元件采用了多孔陶瓷且分别设置了液体吸收表面和雾化表面，液体吸收表面与液体存储器连接用于吸收液体存储器内的烟油液体，加热元件与雾化表面内侧接触用于加热雾化烟油液体，多孔陶瓷制成的液体吸收元件能够充分吸收烟油液体（尤其是液体存储器内的存储介质具有毛细结构时，毛细结构能够渗入多孔陶瓷的多孔内）并被加热元件充分加热雾化，雾化效率得到大幅提升。

3. 能否采用不落入涉案专利保护范围的其他研发方向？

那么其他电子烟厂家是否可以采用不落入麦克韦尔多孔陶瓷加热雾化芯保护范围的其他研发方向呢？我们从理论上做一些分析，例如，不使用多孔陶瓷显然可以，或者仍然使用多孔陶瓷，但是加热元件不内嵌到多孔陶瓷制成的液体吸收元件内，而是将加热棒伸入到多孔陶瓷的轴向中空管道内，如下图所示即为一篇在先专利中所示出的雾化芯加热结构。

另外，以另外一条技术路线超声雾化，也是一种研发思路。

当然，理论上采取其他研发方向仅仅是理论可行，这些方案在生产实践中是否可行、是否被市场所需求则需要电子烟雾化芯生产厂商的多个部门来评估，我们在这里仅仅是提供了一个理论上的思考，抛砖引玉。一个技术方案的实用性才是具有实际意义的价值考量。

结语

可以看到，电子烟的核心技术之一在于雾化，而加热雾化领域中，麦克韦尔具有的核心专利是多孔陶瓷加热雾化芯专利，其目前发起的337调查也主要是基于陶瓷技术发起。目前来讲，要想实现较良好的加热雾化效果，多孔陶瓷加热雾化专利或许是难以绕开的技术壁垒。如不使用多孔陶瓷，超声雾化或许会成为新的技术路线。

当然，麦克韦尔（思摩尔国际）的体量较大，市场份额较高，其多孔陶瓷加热雾化芯专利的使用和维权，在中国法律项下，也需要符合反垄断、反不正当竞争等法律的规制。这或许就是麦克韦尔在国内并没有大规模维权的重要原因。

 

（感谢湖南嘉业达电子有限公司指派资深陶瓷雾化芯研发工程师对本文的协助）