用于使液体汽化的装置和方法
【专利说明】用于使液体汽化的装置和方法
[0001] 相关申请信息
[0002] 本申请要求2012年11月5日提交的美国专利申请号13/668,987的优先权，其全 文通过引用纳入本文。
【背景技术】
[0003]电子香烟（electronic cigarette)，或电子烟，是通过产生吸入的蒸汽来模拟吸 食烟草的效果的装置，所述蒸汽具有吸食烟草烟的外观、味道和感觉。相较于吸食烟草，电 子烟通过减少烟草点燃时出现的燃烧过程而提供明显更安全的"吸烟"体验，产生较少的毒 素和致癌物。这通过利用加热来使液体溶液汽化成可吸入的雾来实现。
[0004] 典型的电子烟包含用可蒸发的液体浸透的一沓纤维。当用户通过电子烟吸气时， 利用加热元件来对液体浸透的纤维加热，使所述液体汽化，随后递送蒸汽。然而，当液体耗 尽且纤维干燥时，它们会燃烧或点燃，使用户感到灼烧口感并释放毒性化学物质。因此，需 要改进的汽化技术。
【附图说明】
[0005] 图1显示根据公开的实施方式的示例性汽化装置的外视图。
[0006] 图2显示根据公开的实施方式的图1的汽化装置的截面图。
[0007] 图3显示根据公开的实施方式的图1和2的汽化装置的第三透视图。
[0008] 图4显示根据公开的实施方式的汽化装置的变化形式。
[0009] 图5显示根据公开的实施方式的汽化装置的变化形式。
[0010] 图6显示根据公开的实施方式的示例性汽化装置的芯元件支持物的分隔部分的 截面图。
[0011] 图7显示用于根据公开的实施方式的汽化装置的断热体特性的示例性电路。
[0012] 图8显示根据公开的实施方式的汽化装置的示例性操作方法。
[0013] 图9说明根据公开的实施方式的陶瓷的示例性孔径。
[0014] 图10说明根据公开的实施方式的陶瓷的示例性孔径。
[0015] 图11显示根据公开的实施方式的包含筒匣（cartridge)构件和电池构件的示例 性汽化装置的外视图。
[0016] 图12显示根据公开的实施方式的示例性汽化装置中的双储液库的内视图。
[0017] 图13显示根据公开的实施方式的示例性汽化装置中的四储液库的内视图。
[0018] 发明详述
[0019] 尽管本文通过示例和实施方式来描述装置和方法，本领域技术人员应理解用于汽 化的装置和方法并不限于所述的实施方式或附图。应理解，附图和说明并不意在限制至公 开的具体形式。而是意在涵盖落在所附权利要求精神和范围内的所有修饰形式、等同形式 和替代形式。本文所用的任何标题均仅出于归纳目的，而不意在限制本说明书或权利要求 书的范围。如本文所用，词语"可"用于许可涵义（即，表示具有可能性）而非强制涵义（即， 表示必须）。类似地，词语"包括"、"包含"和"含有"表示包括（包含/含有），但不限于。
[0020] 公开的实施方式提供用于使液体汽化的装置和方法。所述实施方式通过优选将储 液库和汽化室分离来改进汽化工艺。可通过一个或多个芯元件将储液库中的液体递送至汽 化室。在下文中，辅以附图对用于实践本发明的不同的实施方式做更细致的描述。
[0021] 汽化装置结构概况
[0022] 图1说明根据公开的实施方式的用于汽化装置如电子烟的示例性液体筒匣。该筒 匣可称为烟弹（cartomizer)或雾化器。液体筒匣，100,能适于在一端101与电源（如电池 构件）親合。另一端102是出口，如入嘴部分（mouthpiece)，用户通过该出口吸入所述装置 产生的蒸汽。储液库104装载可蒸发的液体，而芯元件106用于从所述储液库104输送液 体至汽化室103。液体进入汽化室103后被汽化，蒸汽经过导管105到达位于筒匣102的另 一端的用户口腔。
[0023] 图2显示根据公开的实施方式的图1的汽化装置的截面图。如图2所示，储液库 104和汽化室103可被芯元件支持物107隔开，芯元件支持物107优选用于支持固定芯元件 106,并且用作储液库104和汽化室103之间的分隔。如图2所示，可将储液库104定位，使 其同轴环绕蒸汽导管105,并且防止储液库104中的液体通过芯支持物107形成的分隔泄漏 出来。储液库104和蒸汽导管105的特定位置安排可变化，只要实现所述功能即可。
[0024] 图3中显示图1-2的汽化装置的另一个视图。所述汽化装置的一端101的外壳在 图中显示为透明，从而可描述其中的构件。图3说明了加热元件109,显示其设置为围绕芯 元件106。加热元件109可以是热线圈（heated coil)或任何其它合适的加热元件。当用 户（例如，通过吸气）激活连接至末端101的电源时，加热元件109升温，使芯元件106中 存在的液体被汽化。然后，蒸汽通过导管105被运至末端102,其在此处被用户吸入。
[0025]图4说明图1-3的筒匣100的另一个截面图，其中末端101适于与电池构件耦合， 且末端102被用户用于吸气。如图1-3中所讨论，盘状分隔芯支持物107,将储液库104与 汽化室103封闭隔开，并连接蒸汽导管105,同时在支持固定芯106。加热元件109用于使 通过芯元件106输入汽化室103的液体汽化。
[0026] 图5说明图1-4中说明的设计的变化形式。图5显示液体筒匣500,其中包含加热 元件509的汽化室503延伸通过分隔507进入储液库区域504。在该筒匣中，芯506被支持 固定在汽化室503中，其被保护防止通过环绕汽化室的电池510直接接触储液库。
[0027] 图6中显示图1-4的示例性分隔部分和芯元件支持物107的截面图。图3-4中所 示的芯元件106延伸通过分隔部分中的开口 IlOA和110B。此外，图3-4中所示的蒸汽导管 105延伸通过中间的开口 111。
[0028] 芯元件形状和分隔形状
[0029] 尽管图1-5中所示的芯元件被描述和说明为U型，并且图6中的分隔部分包含供 于芯元件的两个开口，根据公开的实施方式的装置并不限于所述安排。所述芯元件可以是 通过分隔中的单一开口延伸进入汽化室和储液库的直线。所述芯元件也可以是L型、多叉 或甚至是通过分隔中的环形开口的中空柱。所述芯可以被整个包含在分隔的开口中，并且 不向外延伸进入储液库或汽化室。能够使芯元件从储液库向汽化室传送液体的任何设计均 可被采用，并且可大幅改变芯元件和分隔开口的相对位置。所述汽化装置不限于本文公开 的实施方式。
[0030] 断热体
[0031] 根据公开的实施方式的汽化装置还可包含断热体（thermal cutoff)，其也可称作 热调节器。断热体可被设置为：当加热元件达到某一温度时使其脱离，从而防止对所述汽化 装置的部分过度加热或燃烧。当储液库排空或当汽化装置中所含的纤维或芯元件干燥时， 可能会出现所述过度加热。
[0032] 所述热调节器可以是完全独立的单元，其可向后契入任何汽化装置而不改变电池 中的电子学，对电池组件中的微控制器添加传感器输入，或改变固件。热调节器优选采用无 源电路且不直接供电，而从加热线圈驱动器本身收获能量。可采用任何合适的断热体或热 调节器。
[0033] 现参照图7描述所述电路的操作。当用户在电子烟上抽吸时，电池的V+和V-以 DC定压通电，或施加125Hz的方波脉冲串。初始时，可通过电阻器Rl向门施加低电压来接 通晶体管Ql (其可以是N-通道FET)，然后电流从V+通过加热线圈线圈1，通过Q1，接地。 此时，二极管Dl正偏，并且传导电流来自电池且虹吸小量的电荷，其将Cl充电至V+的最大 偏移电压（通常是3. 7-4. IV，Li-离子电池电压）。因此，Cl作为Li-离子电池电势处的 低功率DC源。随后如下操作所述电路活动：随着线圈1升温，其将遵循由冷至热的一条曲 线，当用户开始抽吸时维持在高温，然后在用户释放香烟时冷却。在常规条件下，所述线圈 及其发出的光和热的量将达到平衡并落在当液体可供给时的"范围"内。然而，一旦液体供 给减少，线圈1将达到更高的温度，并将发出更多光和热。这样，传感器Sl (其可以是NTC、 负温度系数热敏电阻器，或光电二极管）将响应高线圈温度而改变电阻。此时，将有更多电 流从Cl流出，且Ql门处将形成更高电压。在一些时间点，该电压将夹断FET通道并不允许 导电，本质上关闭线圈并起负反馈环的作用。
[0034] 因此，通过选择Sl、Rl的值和传感器布置本身的位置