便携式液体汽化器的制作方法

本发明属于汽化器领域。更具体地，本发明涉及一种便携式液体汽化器(vaporizer)，其包括用于容纳待汽化液体的容器，用于汽化待汽化液体的加热器，用于吸出蒸汽的吸嘴，以及贯穿汽化器的空气通道。空气通道包括沿着加热器延伸的加热段。在正常操作期间，使用者将其嘴唇放置在吸嘴上并通过该装置吸气。

背景技术：

1、空气通道是指空气和蒸汽必须通过汽化器的路径，即位于装置的入口和出口(＝吸嘴)之间。在液体汽化器中，该空气通道通常在10-15mm，因为烟弹(pod)/加热器被设置在装置的顶部(邻近吸嘴)。

2、例如,在中国实用新型cn204217916中公开了这种汽化器。其中公开的电子烟包括筒状壳体，雾化组件安装座，雾化组件，储液件，电源组件，端盖和烟嘴盖。烟嘴盖和端盖分别封盖于筒状壳体的两端部；雾化组件安装座、雾化组件、储液件以及电源组件均安装于筒状壳体的内部，雾化组件安装座设置于筒状壳体内的中部位置，雾化组件设置于雾化组件安装座上，并介于雾化组件安装座和烟嘴盖之间；储液件设置于雾化组件外围，电源组件设置于雾化组件安装座和端盖之间，并与雾化组件电性连接；雾化组件包括导液体以及缠绕在该导液体上的发热元件，发热元件包括细长主体以及至少一个凸起，至少一个凸起设置于该细长主体上，并至少局部地嵌入到导液体中。

3、如在cn204217916u中公开的电子烟那样将加热器(雾化组件)放置在顶部的好处是成本低和复杂性小。虽然经济上可取，但是这种结构也有缺点，即当蒸汽与用户嘴唇接触时，蒸汽可能仍然很热，并伴随有部分待汽化液体的较大液滴被同时吸入，这可能会降低用户体验，甚至导致烧伤。

技术实现思路

1、因此，本发明所要解决的问题是提供一种汽化器，以克服上述缺点，尤其是确保蒸汽在与用户嘴唇接触时具有舒适的温度。

2、本文所公开的包含冷却段的上述类型的汽化器可以解决这一问题。

3、从下面的描述，特别是从所描述的优点中，进一步的目的变得显而易见。

4、根据本发明的第一方面，前述类型的汽化器包括从加热器直接向下游延伸至吸嘴的冷却段。冷却段是空气通道的一部分，并且从加热器直接向下游延伸至吸嘴。短语“直接向下游”(directly downstream)意味着冷却段紧接着加热器/加热段之后开始，此处所示的位置信息对应的是蒸汽流过汽化器的方向(在正常使用期间)。也就是说，y位置在x位置的下游，意味着蒸汽在通过x位置之后再通过y位置；即蒸汽首先经过x位置，然后再经过y位置。容器、加热器和空气通道(包括冷却段)以及汽化器中的其他部件(如果有)，优选装在壳体内部。壳体可由铝制成并围绕部件周向延伸，限定出具有顶端开口和底端开口的内腔，顶端开口由吸嘴封闭，底端开口由底盖封闭。吸嘴和底盖最好由塑料制成。

5、壳体还可以包括至少一个窗口，优选两个窗口，分别位于壳体的相对两侧。窗口用来供用户估算容器中液体的余量和颜色。液体的颜色可以作为衡量液体质量的一个指标。壳体还可以包括led阵列(an array of leds)，led阵列可以用作与用户交流信息的工具。

6、优选地，冷却段的有效长度足以使蒸汽冷却并且使吸出吸嘴的蒸汽温度在40℃或低于前述环境温度(less above environmental temperature)，优选35℃或低于前述环境温度，更优选30℃或低于前述环境温度，最优选20℃或低于前述环境温度。环境温度是使用汽化器时周围环境的温度。由于蒸汽温度受环境影响，所以冷却能力相对于环境温度而定。优选地，当在20℃的环境温度下测定时，冷却段具有如上限定的有效长度。

7、本发明创新的第一方面即使用延长的空气通道的冷却段将待吸出的蒸汽冷却至舒适温度。在此情况下，发明人发现延长的空气通道兼具了良好的性能特征。延长的空气通道可以很容易制造，并且可以以低成本的方式将其集成到汽化器中。不像散热片等类似部件一样需要额外安装。而且，通过延长空气通道，没必要再增加空气通道的表面积/体积比。这意味着，可以选择空气通道的大小(直径)以更好的匹配用户体验。

8、空气通道的冷却段是否具有如本文所限定的有效长度可以使用以下测试程序进行常规确定：在汽化器的吸嘴内插入一个热电偶，将真空泵越过热电偶连接到汽化器的吸嘴上，可选地，测试组件是否泄漏。如果可以，将汽化器调整到最大输出档位。静置组件直到热电偶和环境温度达到平衡。将真空泵设定为80ml/s。使用真空泵，抽气10秒，然后静置30秒。重复该步骤10次。对于每次抽气，测量温度并记录每次抽气的温度峰值。平均温度峰值定义为蒸汽离开吸嘴的温度。

9、在本发明的一个优选实施例中，冷却段的有效长度至少为汽化器长度的50％，优选至少60％，更优选至少70％，最优选至少80％。汽化器的长度限定了冷却段的最大延伸。冷却段通过占据汽化器相对较长的长度，可以有效地冷却蒸汽，同时使装置保持紧凑。优选地，冷却段的有效长度，至少为50mm，优选至少60mm，更优选至少65mm，最优选至少70mm。

10、在本发明的另一个优选实施例中，当吸嘴限定在顶端时，加热器位于汽化器的下半部，优选地，位于下三分之一处，更优选位于下四分之一处。因此，加热段和吸嘴之间的距离，即冷却段的长度相对较长。采用这样的结构，可以不必为了满足足够的长度而将冷却段布置成蛇形或类似形状。

11、在本发明的另一个优选实施例中，电源设置在加热段和吸嘴之间。这意味着，电源将加热段和吸嘴间隔开，从而限定了冷却段的最小长度。作为这种结构的一个优点，汽化器可以做得很小，并仍能提供一个很长的冷却段。特别是，无需使用外部延长装置，如管道。

12、本发明的另一个实施例中，冷却段的纵向延伸部分偏离汽化器的纵向轴线。当电源位于加热器和吸嘴之间时，电源会占据一个很大体积。像这样，冷却段沿着壳体并靠近壳体布置是有利的。而且，在吸嘴处，空气通道优选地与汽化器纵向同轴延伸。由于冷却段一部分偏离汽化器的纵向轴线，一部分与汽化器纵向同轴延伸，实现了冷却段的附加长度增加。

13、根据本发明的另一个实施例，空气通道从汽化器的底部延伸至汽化器顶部的吸嘴。而且，空气通道优选地在加热段的直接上游与来自容器的液体接触。

14、本发明的第二方面涉及一种便携式液体汽化器，优选地，如上所述的便携式液体汽化器，包括用于容纳待汽化液体的容器，用于汽化待汽化液体的加热器，用于吸出蒸汽的吸嘴，以及贯穿(extending through)汽化器的空气通道，空气通道包括加热段和冷却段，其中加热段沿加热器延伸，冷却段从加热器直接向下游延伸至吸嘴，其中冷却段包括用于吸收热量，过滤蒸汽，捕集液滴和/或调味蒸汽的插入件。

15、在各个实施例中，插入件是可拆卸的(与永久安装相反)。示例性的可拆卸的插入件包括网状体或海绵状体，网状体或海绵状体装配在空气通道中，以使蒸汽从中通过。以这种方式，蒸汽可以被过滤，并且液滴可以被前述物体捕获。而且，在一些实施例中，优选的，该网状体或海绵状体是可以调味的。这样，除了上述作用外，还可以将前述插入件中包含的味道转移到通过的蒸汽中，从而使得用户获得更好的体验。

16、在其它实施例中，插入件可能是永久安装的。这方面的一个例子是，插入件被配置为引导蒸汽螺旋式通过冷却段的装置，这样可以增加冷却段的长度。

17、本发明的第三方面涉及一种便携式液体汽化器，优选地，如本文所述的便携式液体汽化器，其包括用于容纳待汽化液体的容器，用于汽化待汽化液体的加热器，用于吸出蒸汽的吸嘴，以及延伸通过汽化器的空气通道，所述的空气通道包括加热段和冷却段，其中加热段沿着加热器延伸，冷却段从加热器直接向下游延伸至吸嘴，用于控制加热器的控制单元，以及一个或多个，优选地，一个或两个用于监测冷却段中的汽化液体温度的温度传感器，其中，当温度传感器监测的温度超过预定阈值时，控制单元被配置为降低或停止加热器的加热功率。

18、温度传感器优选地位于冷却段中，邻近加热器和/或邻近吸嘴。与加热器相邻的温度传感器能够精确地监测加热器的温度。这确保了该装置在所用的材料会发生脱气的危险温度下不会产生蒸汽。另外，控制加热器附近的温度可以保证吸嘴处的温度更加稳定。邻近吸嘴的温度传感器可以很好的估算和控制吸入蒸汽的温度。这保证了用户将始终感受到受控的蒸汽温度，并且有助于防止用户吸入过热的蒸汽。例如，当控制单元确定由温度传感器检测的温度达到或超过预定阈值时，加热器的温度会被调低或关闭。

19、根据本发明的另一个实施例，汽化器还包括用于控制加热器的控制单元，以及用于检测用户是否通过吸嘴吸入蒸汽的流量检测器。此处的术语“流量检测器”是指能够检测汽化器中是否有蒸汽流动的检测器。通过流量检测器，在吸气时，流量检测器检测到用户通过吸嘴吸气，控制单元会开启或增加加热器的加热功率。这样，只在需要时加热器才加热液体，由此，能够降低功耗，并且能够提高电池寿命。而且，还能防止蒸汽在未经使用时逸出到环境中。另外，通过所述实施例，还可以避免长时间暴露于高温下可能产生的副作用和/或分解反应。

20、流量检测器可以选自差压传感器、电容式气流传感器、旋转风扇/涡轮机、移动挡板式传感器、温度传感器和热流量传感器。这些检测器可以容易地集成到便携式汽化器中。上述流量检测器的工作原理是本领域技术人员已知的，并在下面简要描述。

21、差压传感器：测量2个位置处压力的小传感器--这些测量结果的显著差异表示流量。输出：是否有流量和/或流量的强度。

22、电容式气流传感器：当由于流动在其一侧上的压力下降时，小膜片弯曲。几何形状的改变导致电容的改变来表示流量。输出：是否有流量。

23、旋转风扇/涡轮机：在空气通道中放置一个小风扇。使用者吸入时，风扇旋转，来表示流量。输出：是否有流量以及流量的强度。

24、移动挡板式传感器：类似于旋转风扇/涡轮机。使用者吸入时推动挡板移动，来表示流量。输出：是否有流量以及流量的强度。

25、温度传感器：只有当温度变化时才适用--初始测量值和最终测量值之间的显著温差表示流量。输出：是否有流量以及流量的强度。

26、热流传感器：一个小加热器放置于上游温度传感器和下游温度传感器之间。用户吸入时，会使下游温度传感器变热。上游传感器和下游传感器之间的温差表示流量。输出：是否有流量以及流量的强度。

27、优选地，所述流量检测器为膜片压力传感器。

28、本发明的另一个优选实施例还提供了如本文所述的汽化器，还包括用于确定通过空气通道流速的流速传感器。流速传感器可选自差压传感器、旋转风扇/涡轮机、移动挡板式传感器、温度传感器和热流传感器。流速传感器可以计算活性化合物的剂量。

29、特别地，可以基于液体中的流速、加热器温度、加热时间和液体中活性剂的含量百分比来计算剂量。因此，优选的是，控制单元还被配置为基于数学模型估算从汽化器中抽出的一种或多种活性剂的剂量。其中数学模型涉及加热时间、加热器的温度、流速和液体中的一种或多种活性剂的含量与从汽化器中吸出的一种或多种活性剂的剂量。剂量估算为剂量控制提供依据。因此，优选的是，控制单元还被配置为控制从汽化器中吸出的一种或多种活性剂的剂量。关于这方面合适的数学模型，下面解释两个。计算剂量的第一模型比第二模型更精确，但是第二模型更经济、更简单。基于这些解释，本领域普通技术人员可以容易地构造修改模型。因此，本发明不限于以下模型。

30、剂量信息的计算和显示可以体现在汽化器本身上(例如通过这里所述的led)和/或在与汽化器相关联的诸如移动app的应用上。

31、汽化器将从烟弹上接收关于所含液体的数据(用户输入或通过存储在烟弹上的数据自动输入或通过二维码/序列号从在线服务器调用)、来自靠近加热器的温度传感器的数据，以及来自抽取式(流量)传感器的数据。

32、此处所述的“烟弹”包含容纳液体的容器和加热元件。尤其是，这里公开的汽化器包含罐式(pod-based)汽化器，和盒式(cartridge-based)汽化器。两者的工作原理非常相似，含有加热元件和储存液体的容器的罐或盒与电池配合。罐式的配合表面需要与特有的电源配合，因此通常不能与普通的电源配合。盒式的配合表面可以与普通的电源配合。术语“罐式”和“盒式”用来区分上述不同的硬件格式。

33、烟弹将给出油的量、油的类型及其活性成分(例如大麻素分布)的百分比。

34、与加热器相邻的温度传感器将给出离开烟弹的蒸汽温度。

35、抽取式传感器将给出抽取时长。

36、所作的一个假设是每种类型的提取物(液体)汽化时在粘度、密度、比热等方面表现相似，因此最常出售的蒸馏物表现类似于普通蒸馏物，最常出售的co2油表现的类似于普通co2油，最常出售的活性树脂表现的类似于普通活性树脂等。用每种类型的液体进行测试。例如，测试5种不同的蒸馏物、5种不同的bho、5种不同的活松香等，然后计算出蒸馏物、bho、活松香的实验数据的平均值。所测试的提取物类型的数量最好能涵盖大部分准备装入烟弹中提取物的类型。

37、优选地，测试更大的样品量和这类提取物的每一批次。因为市场上销售的油通常掺有丙二醇，植物甘油或萜烯提取物，其用量未知，使提取物本身在加热和汽化过程中表现得更好，所以没有任何两种提取物表现出相同的性能。

38、值得注意的是，提取物的类型影响其剂量。因为虽然大多数用于汽化器的提取物在提取过程中是脱羧的，而也有不是脱羧的，这取决于供应商。脱羧提取物含有大量(如果不是全部)的准备蒸发和消耗的thc/cbd。没有被脱羧的提取物必须通过加热器脱羧-提取物在加热下经历的时间非常短(不到1秒)，因此不是所有的四氢大麻酚/大麻二酚(thc/cbd)含量都能被用户使用。在最理想的情况下，不仅常见提取物的不同类型需要测试，常见的脱羧/非脱梭的变体也需要测试。

39、剂量将取决于经验测试的数据表。沿x轴是高于环境温度的蒸汽温度，沿y轴是抽取时长。实施例：

40、

41、对于提取物(蒸馏物，bho，co2等)和大麻素(thc，cbd)，上表可以复制使用。

42、为了建立x轴的合理数值范围，在每个加热器功率设置下对汽化器进行测试，以确定加热器功率和蒸汽温度之间的关系。汽化器的加热器的温度可以通过导线电阻反馈来控制，但这不如直接放置在加热器上的实际热电偶准确。另外，由于加热时间相对较快，并且加热器和温度传感器之间有小的间隔距离，因此这种控制的精确度更低。

43、上表中的值还会增加附加变量。这些附加变量将进行修正，例如限制烟弹的剂量以使其不超过理论值、考虑烟弹随时间的分解作用、考虑提取物是否脱羧等。这些取决于其他条件的附加变量，也可能来源于他们自己的数据表。

44、基于每一次抽取都会使总油量等量减少的前提，可以选择一种可替代的剂量计算方法。为了简单起见，这种可替代的方法做了进一步的假设，仅要求抽取时间和平均总油量损失之间的关系。假定在某一加热器功率档位下，每秒蒸发都会使总液体量减少一定的量。该减少的量完全转化为用户吸入的蒸汽。然后，将蒸发量乘以thc/cbd的含量百分比，计算抽取的thc/cbd含量。该方法将忽略分解作用、未脱羧的提取物等，并且不需要像第一种方法那样对不同类型的液体进行广泛的测试。

45、本发明的第四方面涉及一种便携式液体汽化器，优选如本文所述的便携式液体汽化器，包括用于容纳待汽化液体的容器，用于汽化待汽化液体的加热器，用于吸出蒸汽的吸嘴，贯穿汽化器的空气通道，空气通道包括加热段和冷却段，其中加热段沿着加热器延伸，冷却段从加热器直接向下游延伸至吸嘴，其中加热器至少部分地被热稳定塑料或绝缘体包围。

46、在本发明的一个优选实施例中，热稳定塑料由聚醚醚酮(peek)或非晶型共聚酯(pctg)制成。这些塑料已经被发现能够承受加热器的温度。使用这些塑料，不需要将加热器与汽化器的塑料部件隔开的绝缘体。然而，这并不排除使用绝缘体。如果使用绝缘体，优选由陶瓷制成。

47、本发明的第五方面涉及一种便携式液体汽化器，优选如本文所述的便携式液体汽化器，其包括用于容纳待汽化液体的容器，用于汽化待汽化液体的加热器，用于吸出蒸汽的吸嘴，贯穿汽化器的空气通道，包括加热段和冷却段，其中加热段沿着加热器延伸，冷却段从加热器直接向下游延伸到吸嘴，其中汽化器被配置成防止未经授权的操作。

48、第五方面涉及防篡改(tamper proofing)。防篡改是指防止未经授权的操作，例如向烟弹内注油，而不会对设备的任何部分造成明显的、重大的损害，以及防止终端用户使用未经授权的烟弹。根据这方面的一个优选实施例，容器被嵌入到防篡改的烟弹中，使得在烟弹没有损坏或永久变形的情况下，容器不能被接触(be accessed)。烟弹包括容器和加热器。通过将容器嵌入防篡改烟弹中，可以防止容器被操纵和/或未经授权的重新填充。

49、根据另一个实施例，电源可以嵌入到防篡改电池部件中。防篡改电池部件防止了电池被操纵，并且避免了汽化器配备非官方的第三方电池。

50、汽化器优选地包括可更换的并且验证经认证的烟弹。优选地，这个认证基于存储在烟弹上的数据密钥来认证。因此，烟弹可以包括诸如带电可擦可编程只读存储器(eeprom)的数据存储器，并且汽化器会核查存储在数据存储器中的数据。只有当找到正确的数据时，才可以使用汽化器。以这种方式，未经授权的烟弹不能与汽化器一起使用。

51、根据本发明的另一优选实施例,汽化器包括用来控制汽化器的控制单元，特别是控制依赖存储于烟弹上数据的加热器。这意味着,汽化器/控制单元不仅可以配置为核查设备中是否包含经过认证的烟弹,还可以从烟弹中读取更多数据,例如液体数据,并将汽化器的行为调整为数据。这允许汽化器的功能(例如加热温度、加热曲线和/或加热时间)根据烟弹中的液体进行调整。烟弹上还包括其他数据，可能是商店零售商、制造商和油品罐装商(oil filler)的数据。

52、根据本发明的优选实施方案，该液体是大麻浓缩物，例如大麻油或大麻蜡。大麻是一种开花植物，通常以其“活页”(loose-leaf)或花的形式或各种液体、浓缩形式被消耗，并可以在许多国家的药房合法购买。其中有两种活性剂具有医学意义:δ-9-四氢大麻酚(“thc”)和大麻二醇(“cbd”)，属于大麻素类。thc是植物内的精神活性成分，使用时通常会导致“兴奋”。cbd是thc的一种形式，但是作为疼痛缓解剂而不是精神活性剂。thc和cbd都分别以四氢大麻酚酸(“thca”)和大麻二酚酸(“cbda”)前体形式(precursor forms)出现，并在加热时转化为它们的活性形式，称为脱羧或活化。汽化器加热液体大麻浓缩物，产生含有thc和/或cbd的蒸汽。使用者通过该装置吸气，同时吸出和消耗蒸汽。

53、大麻油是从大麻类植物的干燥花或叶中提取得到的浓缩提取物。从化学上讲，它不是一种油，而是因其粘性和油性外观而得名。大麻蜡是通过用提取溶剂提取获得的浓缩提取物。生产大麻油和大麻蜡的目的是使大麻素以高度浓缩的形式存在。通常使用的提取物是使用提取溶剂制成，如丁烷(称作“bho”)或二氧化碳(“co2油”)，或用热和压力制成(“松香”)。

54、第一、第二、第三、第四和第五方面所述的汽化器具有许多共同的特征，并且关于任何方面描述的每个特征和实施例应当理解为限定所有其它方面的相应特征和实施例。

55、本发明的第六方面涉及一种用于便携式液体汽化器的吸嘴，其中，吸嘴包括冷却段，冷却段被配置为用于延伸汽化器内部空气通道，其中冷却段根据本文所述配置。吸嘴用作没有冷却段或冷却段太短而不能实现蒸汽充分冷却的汽化器内部空气通道的延伸部分。吸嘴可以采用刚性管或柔性管的形式，刚性管或柔性管限定具有第一开口端和第二开口端的内腔，第一开口端与汽化器相连，第二开口端用于吸出蒸汽。它可以由各种材料制成，优选由玻璃或塑料制成。吸嘴可包括在第一开口端处的连接元件，使得吸嘴可牢固地连接到汽化器上。吸嘴可进一步包括位于第一开口端处的密封元件，以将所述吸嘴密封连接在汽化器上。

56、本文所披露的本发明的汽化器和吸嘴的功能可以转化为相应的用途和方法，这些用途和方法包含在本发明中。