用于使液體汽化的裝置和方法
【專利說(shuō)明】用于使液體汽化的裝置和方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)信息
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年11月5日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?3/668,987的優(yōu)先權(quán)，其全 文通過(guò)引用納入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]電子香煙（electronic cigarette)，或電子煙，是通過(guò)產(chǎn)生吸入的蒸汽來(lái)模擬吸 食煙草的效果的裝置，所述蒸汽具有吸食煙草煙的外觀、味道和感覺。相較于吸食煙草，電 子煙通過(guò)減少煙草點(diǎn)燃時(shí)出現(xiàn)的燃燒過(guò)程而提供明顯更安全的"吸煙"體驗(yàn)，產(chǎn)生較少的毒 素和致癌物。這通過(guò)利用加熱來(lái)使液體溶液汽化成可吸入的霧來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0004] 典型的電子煙包含用可蒸發(fā)的液體浸透的一沓纖維。當(dāng)用戶通過(guò)電子煙吸氣時(shí)， 利用加熱元件來(lái)對(duì)液體浸透的纖維加熱，使所述液體汽化，隨后遞送蒸汽。然而，當(dāng)液體耗 盡且纖維干燥時(shí)，它們會(huì)燃燒或點(diǎn)燃，使用戶感到灼燒口感并釋放毒性化學(xué)物質(zhì)。因此，需 要改進(jìn)的汽化技術(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0005] 圖1顯示根據(jù)公開的實(shí)施方式的示例性汽化裝置的外視圖。
[0006] 圖2顯示根據(jù)公開的實(shí)施方式的圖1的汽化裝置的截面圖。
[0007] 圖3顯示根據(jù)公開的實(shí)施方式的圖1和2的汽化裝置的第三透視圖。
[0008] 圖4顯示根據(jù)公開的實(shí)施方式的汽化裝置的變化形式。
[0009] 圖5顯示根據(jù)公開的實(shí)施方式的汽化裝置的變化形式。
[0010] 圖6顯示根據(jù)公開的實(shí)施方式的示例性汽化裝置的芯元件支持物的分隔部分的 截面圖。
[0011] 圖7顯示用于根據(jù)公開的實(shí)施方式的汽化裝置的斷熱體特性的示例性電路。
[0012] 圖8顯示根據(jù)公開的實(shí)施方式的汽化裝置的示例性操作方法。
[0013] 圖9說(shuō)明根據(jù)公開的實(shí)施方式的陶瓷的示例性孔徑。
[0014] 圖10說(shuō)明根據(jù)公開的實(shí)施方式的陶瓷的示例性孔徑。
[0015] 圖11顯示根據(jù)公開的實(shí)施方式的包含筒匣（cartridge)構(gòu)件和電池構(gòu)件的示例 性汽化裝置的外視圖。
[0016] 圖12顯示根據(jù)公開的實(shí)施方式的示例性汽化裝置中的雙儲(chǔ)液庫(kù)的內(nèi)視圖。
[0017] 圖13顯示根據(jù)公開的實(shí)施方式的示例性汽化裝置中的四儲(chǔ)液庫(kù)的內(nèi)視圖。
[0018] 發(fā)明詳述
[0019] 盡管本文通過(guò)示例和實(shí)施方式來(lái)描述裝置和方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解用于汽 化的裝置和方法并不限于所述的實(shí)施方式或附圖。應(yīng)理解，附圖和說(shuō)明并不意在限制至公 開的具體形式。而是意在涵蓋落在所附權(quán)利要求精神和范圍內(nèi)的所有修飾形式、等同形式 和替代形式。本文所用的任何標(biāo)題均僅出于歸納目的，而不意在限制本說(shuō)明書或權(quán)利要求 書的范圍。如本文所用，詞語(yǔ)"可"用于許可涵義（即，表示具有可能性）而非強(qiáng)制涵義（即， 表示必須）。類似地，詞語(yǔ)"包括"、"包含"和"含有"表示包括（包含/含有），但不限于。
[0020] 公開的實(shí)施方式提供用于使液體汽化的裝置和方法。所述實(shí)施方式通過(guò)優(yōu)選將儲(chǔ) 液庫(kù)和汽化室分離來(lái)改進(jìn)汽化工藝?？赏ㄟ^(guò)一個(gè)或多個(gè)芯元件將儲(chǔ)液庫(kù)中的液體遞送至汽 化室。在下文中，輔以附圖對(duì)用于實(shí)踐本發(fā)明的不同的實(shí)施方式做更細(xì)致的描述。
[0021] 汽化裝置結(jié)構(gòu)概況
[0022] 圖1說(shuō)明根據(jù)公開的實(shí)施方式的用于汽化裝置如電子煙的示例性液體筒匣。該筒 匣可稱為煙彈（cartomizer)或霧化器。液體筒匣，100,能適于在一端101與電源（如電池 構(gòu)件）親合。另一端102是出口，如入嘴部分（mouthpiece)，用戶通過(guò)該出口吸入所述裝置 產(chǎn)生的蒸汽。儲(chǔ)液庫(kù)104裝載可蒸發(fā)的液體，而芯元件106用于從所述儲(chǔ)液庫(kù)104輸送液 體至汽化室103。液體進(jìn)入汽化室103后被汽化，蒸汽經(jīng)過(guò)導(dǎo)管105到達(dá)位于筒匣102的另 一端的用戶口腔。
[0023] 圖2顯示根據(jù)公開的實(shí)施方式的圖1的汽化裝置的截面圖。如圖2所示，儲(chǔ)液庫(kù) 104和汽化室103可被芯元件支持物107隔開，芯元件支持物107優(yōu)選用于支持固定芯元件 106,并且用作儲(chǔ)液庫(kù)104和汽化室103之間的分隔。如圖2所示，可將儲(chǔ)液庫(kù)104定位，使 其同軸環(huán)繞蒸汽導(dǎo)管105,并且防止儲(chǔ)液庫(kù)104中的液體通過(guò)芯支持物107形成的分隔泄漏 出來(lái)。儲(chǔ)液庫(kù)104和蒸汽導(dǎo)管105的特定位置安排可變化，只要實(shí)現(xiàn)所述功能即可。
[0024] 圖3中顯示圖1-2的汽化裝置的另一個(gè)視圖。所述汽化裝置的一端101的外殼在 圖中顯示為透明，從而可描述其中的構(gòu)件。圖3說(shuō)明了加熱元件109,顯示其設(shè)置為圍繞芯 元件106。加熱元件109可以是熱線圈（heated coil)或任何其它合適的加熱元件。當(dāng)用 戶（例如，通過(guò)吸氣）激活連接至末端101的電源時(shí)，加熱元件109升溫，使芯元件106中 存在的液體被汽化。然后，蒸汽通過(guò)導(dǎo)管105被運(yùn)至末端102,其在此處被用戶吸入。
[0025]圖4說(shuō)明圖1-3的筒匣100的另一個(gè)截面圖，其中末端101適于與電池構(gòu)件耦合， 且末端102被用戶用于吸氣。如圖1-3中所討論，盤狀分隔芯支持物107,將儲(chǔ)液庫(kù)104與 汽化室103封閉隔開，并連接蒸汽導(dǎo)管105,同時(shí)在支持固定芯106。加熱元件109用于使 通過(guò)芯元件106輸入汽化室103的液體汽化。
[0026] 圖5說(shuō)明圖1-4中說(shuō)明的設(shè)計(jì)的變化形式。圖5顯示液體筒匣500,其中包含加熱 元件509的汽化室503延伸通過(guò)分隔507進(jìn)入儲(chǔ)液庫(kù)區(qū)域504。在該筒匣中，芯506被支持 固定在汽化室503中，其被保護(hù)防止通過(guò)環(huán)繞汽化室的電池510直接接觸儲(chǔ)液庫(kù)。
[0027] 圖6中顯示圖1-4的示例性分隔部分和芯元件支持物107的截面圖。圖3-4中所 示的芯元件106延伸通過(guò)分隔部分中的開口 IlOA和110B。此外，圖3-4中所示的蒸汽導(dǎo)管 105延伸通過(guò)中間的開口 111。
[0028] 芯元件形狀和分隔形狀
[0029] 盡管圖1-5中所示的芯元件被描述和說(shuō)明為U型，并且圖6中的分隔部分包含供 于芯元件的兩個(gè)開口，根據(jù)公開的實(shí)施方式的裝置并不限于所述安排。所述芯元件可以是 通過(guò)分隔中的單一開口延伸進(jìn)入汽化室和儲(chǔ)液庫(kù)的直線。所述芯元件也可以是L型、多叉 或甚至是通過(guò)分隔中的環(huán)形開口的中空柱。所述芯可以被整個(gè)包含在分隔的開口中，并且 不向外延伸進(jìn)入儲(chǔ)液庫(kù)或汽化室。能夠使芯元件從儲(chǔ)液庫(kù)向汽化室傳送液體的任何設(shè)計(jì)均 可被采用，并且可大幅改變芯元件和分隔開口的相對(duì)位置。所述汽化裝置不限于本文公開 的實(shí)施方式。
[0030] 斷熱體
[0031] 根據(jù)公開的實(shí)施方式的汽化裝置還可包含斷熱體（thermal cutoff)，其也可稱作 熱調(diào)節(jié)器。斷熱體可被設(shè)置為：當(dāng)加熱元件達(dá)到某一溫度時(shí)使其脫離，從而防止對(duì)所述汽化 裝置的部分過(guò)度加熱或燃燒。當(dāng)儲(chǔ)液庫(kù)排空或當(dāng)汽化裝置中所含的纖維或芯元件干燥時(shí)， 可能會(huì)出現(xiàn)所述過(guò)度加熱。
[0032] 所述熱調(diào)節(jié)器可以是完全獨(dú)立的單元，其可向后契入任何汽化裝置而不改變電池 中的電子學(xué)，對(duì)電池組件中的微控制器添加傳感器輸入，或改變固件。熱調(diào)節(jié)器優(yōu)選采用無(wú) 源電路且不直接供電，而從加熱線圈驅(qū)動(dòng)器本身收獲能量?？刹捎萌魏魏线m的斷熱體或熱 調(diào)節(jié)器。
[0033] 現(xiàn)參照?qǐng)D7描述所述電路的操作。當(dāng)用戶在電子煙上抽吸時(shí)，電池的V+和V-以 DC定壓通電，或施加125Hz的方波脈沖串。初始時(shí)，可通過(guò)電阻器Rl向門施加低電壓來(lái)接 通晶體管Ql (其可以是N-通道FET)，然后電流從V+通過(guò)加熱線圈線圈1，通過(guò)Q1，接地。 此時(shí)，二極管Dl正偏，并且傳導(dǎo)電流來(lái)自電池且虹吸小量的電荷，其將Cl充電至V+的最大 偏移電壓（通常是3. 7-4. IV，Li-離子電池電壓）。因此，Cl作為L(zhǎng)i-離子電池電勢(shì)處的 低功率DC源。隨后如下操作所述電路活動(dòng)：隨著線圈1升溫，其將遵循由冷至熱的一條曲 線，當(dāng)用戶開始抽吸時(shí)維持在高溫，然后在用戶釋放香煙時(shí)冷卻。在常規(guī)條件下，所述線圈 及其發(fā)出的光和熱的量將達(dá)到平衡并落在當(dāng)液體可供給時(shí)的"范圍"內(nèi)。然而，一旦液體供 給減少，線圈1將達(dá)到更高的溫度，并將發(fā)出更多光和熱。這樣，傳感器Sl (其可以是NTC、 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器，或光電二極管）將響應(yīng)高線圈溫度而改變電阻。此時(shí)，將有更多電 流從Cl流出，且Ql門處將形成更高電壓。在一些時(shí)間點(diǎn)，該電壓將夾斷FET通道并不允許 導(dǎo)電，本質(zhì)上關(guān)閉線圈并起負(fù)反饋環(huán)的作用。
[0034] 因此，通過(guò)選擇Sl、Rl的值和傳感器布置本身的位置