用于电子烟的蒸气产生系统的制作方法

1.本披露总体上涉及电子烟，且具体地涉及一种用于电子烟的蒸气产生系统。


背景技术：

2.术语“电子烟或电子香烟”通常应用于模拟吸传统香烟中的烟草的感觉或体验的手持电子装置。常见的电子香烟通过将气溶胶产生液体加热以产生蒸气而工作，该蒸气冷却并且冷凝形成气溶胶，该气溶胶然后被用户吸入。
3.因此，使用电子香烟有时也被称为“吸用(vaping)”。电子烟中的气溶胶产生液体通常包括尼古丁、丙二醇、丙三醇和香料。气溶胶产生液体有时也被标示为“电子烟液”或简称为“液体”。
4.典型的电子香烟汽化器(即，用于将液体汽化的系统或子系统)利用棉质芯吸件和加热元件来由储存在囊体或储槽中的液体产生蒸气。当用户操作电子香烟时，浸泡在芯吸件中的液体被加热元件加热，从而产生蒸气，该蒸气冷却并且冷凝形成气溶胶，该气溶胶然后可以被吸入。
5.电子烟是电池操作的装置，其需要频繁的再充电。典型的用户需要每2天至3天对电子烟再充电。
6.典型地，在已知的现有技术汽化器中，提供了液体储存器，并且液体通过芯吸件被传递到汽化器。芯吸件连续地将液体供应到汽化器(其常常是加热元件)。因此，芯吸件在液体储存器与加热元件之间建立恒定的流体连接。因此，到达液体储存器的漫射热存在问题。
7.鉴于上文提到的缺陷，本披露的目的是提供一种具有改进的能效的电子烟。


技术实现要素：

8.根据本披露的第一方面，提供了一种用于电子烟的蒸气产生系统，该蒸气产生系统包括：
9.主液体储存器，其被配置成容纳要汽化的液体；
10.定剂量给送腔室，其被配置成接收来自主液体储存器的液体；
11.液体调节设备，其中，该液体调节设备被配置成将计量剂量的液体从主液体储存器传递到定剂量给送腔室；以及
12.汽化单元，其被配置成将所述计量剂量的液体转化为蒸气。
13.通过将计量和预定剂量的液体从主液体储存器递送到定剂量给送腔室，得以消除液体储存器与汽化单元之间的恒定的流体连接。这进而减少了从汽化单元到主液体储存器和其他部件的不希望的热传递，但这不足以将液体汽化。这改进了电子烟的能效并降低了能耗。能效也得到了改进，因为单独的定剂量给送腔室与汽化单元热接触，而主液体储存器可以与汽化单元热隔离。
14.如本文所使用的，术语“电子烟”可以包括被配置成将气溶胶递送到用户的电子烟，气溶胶包括用于吸烟的气溶胶。用于吸烟的气溶胶可以是指颗粒大小为0.5μm至10μm的
气溶胶。颗粒大小可以小于10μm或7μm。电子烟可以是便携式的。
15.在通常意义上，蒸气是在低于其临界温度的温度下为气相的物质，这意味着在不降低温度的情况下蒸气可以通过增大其压力而冷凝成液体，而气溶胶是微细固体颗粒或液滴在空气或另一种气体中的悬浮物。然而，应注意的是，术语
‘
气溶胶’和
‘
蒸气’在本说明书中可以可互换地使用，特别是关于所产生的供用户吸入的可吸入介质的形式而言。
16.汽化单元可以位于定剂量给送腔室内部。这种布置可以促进将计量剂量的液体转化为蒸气。
17.定剂量给送腔室可以位于主液体储存器内部。这种布置可以促进通过液体调节设备将计量剂量的液体从主液体储存器传递到定剂量给送腔室，和/或可以简化蒸气产生系统的结构。
18.汽化单元可以位于定剂量给送腔室的底部处，并且可以形成定剂量给送腔室的底壁。由此保证了计量剂量的液体与汽化单元之间的接触。
19.汽化单元可以包括加热器。加热器可以是平坦的。加热器可以包括多孔材料，并且可以被配置成吸收液体。加热器的使用对于将计量剂量的液体转化为蒸气可能是特别方便的。
20.主液体储存器可以包括液体出口，定剂量给送腔室可以包括液体入口。由此保证了主液体储存器与定剂量给送腔室之间的流体连通。
21.主液体储存器和定剂量给送腔室可以布置在可更换烟弹中，例如，其中主液体储存器不能再填充的密封型烟弹或者其中电子烟的用户可以再填充主液体储存器的可再填充烟弹。因此，包含液体的部件有利地被提供作为单独的部件。
22.烟弹可以是可连接至电子烟的烟弹座体的，并且只有当烟弹连接至烟弹座体时才可以建立主液体储存器与定剂量给送腔室之间的流体连接。因此，在将可更换烟弹连接至烟弹座体之前，液体被牢固地保留在主液体储存器中。
23.主液体储存器和定剂量给送腔室均可以包括可刺穿膜，该可刺穿膜可以被配置成由液体调节设备刺开。
24.液体调节设备可以包括阀。该阀可以响应于来自控制器的信号被电控制而打开。当阀响应于来自控制器的信号而被打开时，液体从主液体储存器到定剂量给送腔室的流动可以是自由流动。阀的使用允许以简单的方式将计量剂量的液体从主液体储存器供应到定剂量给送腔室。
25.液体调节设备可以包括泵。液体传递导管可以从主液体储存器延伸到定剂量给送腔室，并且泵可以布置在液体传递导管上。泵的使用可以允许经由液体传递导管将准确计量剂量的液体从主液体储存器供应到定剂量给送腔室。
26.液体传递导管可以布置成将液体喷射到位于竖直下方的汽化单元上。这种布置确保计量剂量的液体与汽化单元接触。
27.计量剂量可以对应于一次吸入。由此使电子烟的能效最大化，且同时可以仔细控制由汽化单元产生并递送到用户的气溶胶量。
28.蒸气产生系统可以进一步包括控制器，该控制器可以被配置成响应于电子烟的启用来启用液体调节设备。因此，液体调节设备可操作，以只有当电子烟被启用时才将计量剂量的液体从主液体储存器传递到定剂量给送腔室。
29.蒸气产生系统可以进一步包括吸入传感器，该吸入传感器可以被配置成检测吸入的存在并启用汽化单元。替代性地，电子烟可以包括按钮以启用汽化单元。无论哪种方式，汽化单元都仅在必要时才操作，从而促成改进电子烟的能效。
30.控制器可以被配置成在检测到第一次启用电子烟时在将第一计量剂量的所述液体从主液体储存器供应到定剂量给送腔室与启用汽化单元之间提供延迟。这确保了在第一次使用电子烟时汽化单元被起动并产生足够量的气溶胶，由此避免“干抽吸(dry puff)”。第一次启用可以是第一次抽吸或者用户启用按钮。
31.控制器可以被配置成确定随时间的推移所递送的剂量。这可以允许用户跟踪他们的消耗量。
32.控制器可以进一步被配置成检测主液体储存器的耗尽，例如通过从包含在主液体储存器中的初始和已知液体体积中扣除传递到定剂量给送腔室的每个计量剂量的液体体积。控制器可以被配置成在检测到主液体储存器耗尽时产生用户警报和/或停用液体调节设备(例如，泵或阀)和/或汽化单元。因此，可以防止对电子烟的进一步使用，例如直到更换用烟弹连接至电子烟的烟弹座体为止。
33.蒸气产生系统可以进一步包括控制接口，用户可以经由该控制接口来选择和改变预定剂量。这可以允许用户优化蒸气的特性并由此提供增强的用户体验。
附图说明
34.图1a是根据披露的实施例的包括汽化单元的电子烟的示意性截面图；
35.图1b是根据本披露的另一个实施例的电子烟的示意图；
36.图2a和图2b是类似于图1a的示意性截面图，其示出了根据本披露的汽化单元的不同实施例；
37.图3是呈阀形式的液体调节设备的示例性实施例；以及
38.图4是示例性液体递送构件的示意性截面图。
具体实施方式
39.现在将仅通过举例方式并且参考附图来描述本披露的实施例，在附图中，相似的特征使用相同的附图标记来表示。
40.参考图1a，展示了根据本披露的实施例的电子烟1。电子烟1包括吸嘴部分2、供电部分4和外部壳体5。供电部分4也可以称为电子烟1的主体4，该主体有利地被配置为可重复使用的单元，并且包括供电单元7和控制电路系统9以操作电子烟1。
41.电子烟1进一步包括主液体储存器10和汽化单元12。汽化单元12被配置成接收来自主液体储存器10的液体并将液体加热到发生汽化的温度(典型地在约190℃与290℃之间)。
42.如图1a和图1b中所展示的，主液体储存器10可以包含在一次性烟弹14中。主体4包括被配置成接收烟弹14的烟弹座体16。如图1a中所展示的，烟弹14包括蒸气出口6，并且可以进一步包括吸嘴8。
43.如图1b中所展示的，电子烟1可以包括可移除地可连接至主体壳体5b的吸嘴部分壳体5a、以及位于吸嘴部分壳体5a上的单独的吸嘴8。当主体壳体5b和吸嘴部分壳体5a连接
时，烟弹14可以围封在电子烟1的壳体5内。
44.如图1a中最佳所见，烟弹14包括主液体储存器10和定剂量给送腔室18。汽化单元12和汽化腔室20位于定剂量给送腔室18内部。蒸气流管22从汽化腔室20延伸到蒸气出口6。当汽化腔室20中所产生的蒸气沿着蒸气流管22流动时，蒸气冷却并且冷凝形成气溶胶，该气溶胶经由吸嘴8递送到用户。
45.汽化单元12可以包括加热元件24。在本披露的其他(未展示)实施例中，汽化单元12可以被配置为雾化器(例如，包括振动筛网)而不是加热元件24。
46.如图2a中所见，加热元件24可以是电阻加热元件24，其位于定剂量给送腔室18内部并直接从供电单元7连接至电源电路。加热元件24利用对应的电端子26a、26b连接至电源电路，这些电端子分别位于烟弹14上和主体4的烟弹座体16中。
47.替代性地，如图2b中所展示的，加热元件24可以包括热传递元件24，该热传递元件通过从布置在主体4上的固定加热器25进行的传导而被加热。热传递元件24可以是平坦的，并且由金属片材制成，该金属片材例如由不锈钢或其合金形成。热传递元件24可以有利地形成定剂量给送腔室18的壁并且形成烟弹壳体15的外部分。这使得热传递元件24能够与固定加热器25直接接触并且与定剂量给送腔室18中的液体热接触。固定加热器25可以包括被集成在支撑衬底(比如，绝缘体(陶瓷或玻璃))中的电阻加热元件，以便提供机械稳定性。
48.定剂量给送腔室18经由液体调节设备28流体地连接至主液体储存器10。主液体储存器10设置有液体出口30，并且定剂量给送腔室18设置有液体入口32。液体调节设备28布置在液体传递导管34上，该液体传递导管在主液体储存器10的液体出口30与定剂量给送腔室18的液体入口32之间延伸。液体调节设备28被配置成控制液体在主液体储存器10与定剂量给送腔室18之间的传递，且具体地将计量剂量的液体从主液体储存器10传递到定剂量给送腔室18。该计量剂量对应于液体的预定体积。
49.如图1a中所展示的，液体调节设备28可以被配置成对液体进行加压，以便引起液体从主液体储存器10流动到定剂量给送腔室18。液体调节设备28典型地包括泵36。泵36例如可以是压电泵。泵36布置在主体4中。
50.主体4包括液体吸收构件38和液体释放构件40，这两个构件可以均由液体传递导管34形成。构件38、40被配置成在液体出口30与液体入口32之间建立流体连接。构件38、40可以设置有刺穿端42，使得它们可以打开主液体储存器10和定剂量给送腔室18。如图4中所展示的，液体释放构件40可以布置成在加热元件24竖直上方的位置处分配液体。替代性地，液体释放构件40可以被配置成将液体供应在加热元件24的下表面上，该下表面定位在液体释放构件40的竖直上方。在该实施例中，加热元件24可以包括多孔材料(比如，陶瓷)，该多孔材料使得液体能够从加热元件24的下表面向上上升到上表面，从而使得液体可以从上表面蒸发/汽化。
51.主液体储存器10的液体出口30和定剂量给送腔室18的液体入口32优选地设置有可重新闭合的膜(未示出)。膜降低了当从烟弹座体16移除烟弹14时液体从烟弹14泄漏的风险。
52.替代性地，如图3中所展示的，液体调节设备28可以包括阀46，该阀可以位于液体传递导管34上。为了进一步将液体输送成直接接近加热元件24，液体调节设备28可以流体地连接至芯吸件48，该芯吸件布置在定剂量给送腔室18内部并且与加热元件24接触。优选
地，阀46位于加热元件24上方，使得可以通过重力来提供液体传递。
53.附加地，对于阀和泵液体传递布置两者而言，所施加的来自用户吸入的动态压力可以用于进一步促成液体从主液体储存器10流动到定剂量给送腔室18。
54.可以通过按钮50(见图1b)来操作加热元件24。按钮50被配置成操作电气开关以使得能够从供电单元7供电。替代性地，可以通过吸入传感器52(比如，气流传感器)来启用加热元件24。吸入传感器52被配置成检测吸入并作为响应来启用加热元件24。液体调节设备28可以响应于来自按钮50或吸入传感器52的信号而被启用。控制电路系统9可以进一步包括存储器54和定时器56，其中，存储器54包含关于吸入传感器52、液体调节设备28和加热元件24之间的相互作用的指令。
55.优选地，一旦液体调节设备28已将计量剂量的液体从主液体储存器10递送到定剂量给送腔室18，加热元件24才被启用。这确保了加热元件24在它被启用时提供有足够的液体。
56.存储器54可以包括程序，该程序包括要分步骤执行的一系列指令。
57.在第一步骤s1中，启用电子烟1。这将例如意味着电子烟以接通状态被启用。替代性地，可以将第一次吸入或启用按钮50检测作为启用步骤。
58.在第二步骤s2中，液体调节设备28将计量剂量的液体从主液体储存器10递送到定剂量给送腔室18。
59.在以上步骤s2之前的可选步骤中，电子烟1可以被配置成使得它通过检测到吸入来确定启用。在那种情况下，控制电路系统9可以被配置成在检测到吸入之间引入延迟(即，长于后面的吸入)，使得在启用加热元件24之前第一计量剂量的液体得以从主液体储存器10递送到定剂量给送腔室18。
60.在第三步骤s3中，启用加热元件24以将从主液体储存器10传递到定剂量给送腔室18的计量剂量的液体汽化。
61.在第四步骤s4中，控制电路系统9确定时段的结束并且例如禁用液体调节设备28。可以通过在控制接口(比如，按钮50)上禁用装置来确定该时段的结束。替代性地，吸入传感器52可以提供吸入已结束的信号，并且可以停用液体调节设备28。仍在另一个实施例中，控制电路系统9可以通过定义在某个时间阈值之后何时没有检测到吸入或加热元件24启用来检测不活动。
62.在时段结束时，漫射热仍然留在加热元件24上，这可以使得加热元件24上的剩余液体能够蒸发。
63.本披露的另一个优点是可以由用户控制用量(dosage)。本电子烟1可以提供可变的蒸气体积。可以由液体调节设备28改变供应速率(体积流量)。这可以通过将泵36配置成供应可变剂量(例如，可以修改泵的速度)来完成。这也可以通过改变启用液体调节设备28的时间量来完成。替代性地，也可以改变阀46被打开的打开量和持续时间。
64.控制电路系统9可以进一步包括控制器11，该控制器被配置成响应于液体量来控制加热元件24。控制器11可以改变加热元件24的温度或者启用持续时间、或两者的组合。从主液体储存器10递送到定剂量给送腔室18中的加热元件24的计量剂量越大，冷却效果就越大。这使提高加热元件24的温度成为一个优点。仅修改加热元件24的启用时间可以是有利的，因为这将比修改对加热元件24的供电更简单。
65.存储器54可以包括用量方案的至少一个程序。该程序可以对频率和所递送的剂量设定限制。如先前所讨论的，根据本披露的电子烟1提供了对以计量方式递送的实际剂量的非常精确的控制。在液体是包含尼古丁的液体的实施例中，该程序可以包括用以随时间的推移来减少所递送的尼古丁含量的用量方案。替代性地，该程序可以测量液体的消耗量并随着时间的推移设定限制以避免过度使用。该程序还可以包括不同的递送方案，例如，早上的尼古丁递送量较高，而晚上的尼古丁递送量较低。
66.因此，本电子烟1的用量控制不受现有技术的芯吸型汽化器的缺点的限制，并且提供了对所递送的液体量的明显更准确的测量。这是因为，现有技术的芯吸件的固有毛细流动特性具有在液体储存器与加热元件之间的恒定和开放的流体连接、以及在不同的环境温度和大气压下的可变的液体供应。
67.电子烟1可以进一步包括通信单元58，该通信单元使得能够连接至远程计算装置(比如，计算机或移动电话)。通信单元58被配置成接收指令并将指令传递到控制器11。然后，控制器11可以根据接收到的指令来修改存储器中的程序。这些指令可以包括用量方案。
68.技术人员将认识到，本披露决不限于所描述的示例性实施例。在互不相同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。此外，表达“包括”不排除其他元件或步骤。其他非限制性表达包括“一”或“一个”不排除多个，并且单个单元可以实现几个器件的功能。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制范围。最后，尽管在附图和前述描述中已经详细地说明了本披露，但是这种说明和描述被认为是说明性或示例性的而非限制性的；本披露不限于所披露的实施例。