CN105142443A - 电子吸烟器具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子吸烟器具，所述电子吸烟器具包括：沿纵向方向延伸的外壳体；用于保持液体材料的毛细芯；微型泵系统，其构造为将包含在液体供应容器内的液体材料泵送通过供应容器的出口，到达毛细芯；加热机构，其可操作用于将毛细芯的至少一部分加热至足以使保持在毛细芯内的液体材料至少开始挥发的温度；功率供应器，其可操作用于向微型泵气室施加电压以产生气体将液体材料从液体供应容器泵送至毛细芯内；至少一个进气口；并由此使空气与挥发的材料混合以形成气溶胶。

Description

电子吸烟器具

相关申请

本申请依据美国法典第35卷第119条要求于2013年3月22日提交的美国临时申请No.61/804,304的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

发明内容

本文的教导提供了新型吸烟器具的实施例，例如电子香烟/雪茄以及气溶胶形成器。这些器件可以包括被设计成将液体材料从液体容器输送至加热器的毛细芯。通过消费者在吸烟器具的吸嘴端部上吮吸可启动该器件以将气溶胶输送给使用者。该教导包括在基于气溶胶的烟雾输送器件中应用基于气室的微型泵作为液体输送器件。

根据一示例性实施例，公开了一种电子吸烟器具，该电子吸烟器具包括：沿纵向方向延伸的外壳体；用于保持液体材料的毛细芯；微型泵系统，其构造为将包含在液体供应容器内的液体材料泵送通过供应容器的出口，到达毛细芯；加热机构，其可操作用于将毛细芯的至少一部分加热至足以使保持在毛细芯内的液体材料至少开始挥发的温度；功率供应器，其可操作用于向微型泵气室施加电压以产生气体，从而将液体材料从液体供应容器泵送至毛细芯内；至少一个进气口；并由此使空气与挥发的材料混合以形成气溶胶。

根据一示例性实施例，公开了一种电子吸烟器具，该电子吸烟器具包括包含有液体材料的液体供应容器以及微型泵系统，该微型泵系统包括：可膨胀气腔，其包括可膨胀气腔的可移动壁部以及液体供应容器的壁部；微型泵气室，其用于产生气体并且将气体引导至可膨胀气腔以使可膨胀气腔膨胀；以及毛细芯，其中可膨胀气腔的膨胀运动使壁部移动以将液体材料从液体供应容器配送至该毛细芯。

根据一示例性实施例，公开了一种从电子吸烟器具制造气溶胶的方法，该方法包括：使用微型泵系统将将液体材料连通至所述毛细芯，以便将液体材料从液体容器泵送至毛细芯；并且，将电功率从功率源传递给作用在至少一部分毛细芯上的加热器，其中所述毛细芯将连通到该毛细芯的、处于至少部分挥发条件下的液体排放到混合腔中。

根据一示例性实施例，公开了一种改善从电子吸烟器具的容器中抽取液体的方法，该方法包括：将液体保留在具有纤维块的容器中；并且通过将气室微型泵的输出物与所述容器的柔性壁相连通来挤压所述纤维块。

附图说明

以下将参照附图中显示的示例性实施例对本发明进行说明。在附图中：

图1是根据示例性实施例的电子吸烟器具的剖视图；并且

图2是根据示例性实施例的具有微型泵系统和毛细芯的电子吸烟器具的一部分的剖视图。

具体实施方式

根据一示例性实施例，例如电子香烟或电子雪茄的电子吸烟器具包括能推动一柱液体液体材料贯通至毛细芯的微型泵系统。根据一示例性实施例，该微型泵系统包括电池形式的功率源以及能产生气体的微型泵气室，当该气体排放时会推动活塞或可移动结构以恒定的流速将液体材料驱出液体容器、到达毛细芯。

图1显示了根据一示例性实施例的电子香烟100。如图1所示，电子香烟100包括具有吸嘴端部112和主体端部114的壳体110。在主体端部114中，设置有电池120形式的电功率供应器、电路122形式的电子电路，以及抽吸检测系统130。香烟100包括将液体材料242(图2)从液体供应容器(或流体容器)240输送至毛细芯210的微型泵系统200，该毛细芯构造为对液体材料进行保存。在一实施例中，毛细芯210的至少一部分相邻于加热器144(或被加热器144包围)。根据一示例性实施例，毛细芯210的一个端部与微型泵系统200的流体容器240连通。毛细芯210的另一个端部通过加热器144来加热。加热器144通过连接部(未显示)与电子电路122相连。壳体110还包括进气口160、位于吸嘴端部112处的出气口162，以及气溶胶形成腔170。

如图1所示，在使用中，液体材料242被微型泵系统200从流体容器240驱动至毛细芯210。当使用者在出气口162处吮吸电子香烟100时，通过进气口160吸入环境空气。根据一示例性实施例，电子香烟100可以包括抽吸检测系统130，其检测抽吸动作并且启动微型泵系统200和加热器114。电池120给加热器144提供能量脉冲以加热与加热器144相邻的毛细芯210端部。在毛细芯210中的液体材料242被加热器144蒸发，以制造过饱和蒸气。与此同时，在微型泵系统200的泵送作用下(响应于泵送作用)，蒸发的液体材料242被沿着毛细芯210移动的附加液体材料242所替代。

根据一示例性实施例，所产生的过饱和蒸气混合并夹带在来自进气口160的空气流中。在气溶胶形成腔170中，蒸气冷凝，形成了可吸入的气溶胶，在抽吸过程中该气溶胶经由电子吸烟器具的出气口162被吸出。如图1所示，电路122以及抽吸检测传感器130优选地可进行编程。根据一示例性实施例，电路122和抽吸检测传感器130可用于管理电子吸烟器具110的操作。根据一示例性实施例，将微型泵系统200与电子香烟100的物理设计相结合能够辅助控制气溶胶中的颗粒尺寸。

在使用中，一旦毛细芯210受热，则使包含和/或保持在毛细芯210的受热部分中的液体材料挥发并与空气混合，并且在混合腔170中形成气溶胶。电子香烟100还包括可操作用于将空气输送至混合腔170的至少一个进气口160。通到混合腔170的进气口160可设置在毛细芯210的下游，以便使沿着毛细芯吸入的空气最少，并由此避免在加热周期期间冷却毛细芯210。在示例性实施例中，至少一个进气口160包括一个或两个进气口160。备选地，进气口160可以是三个、四个或者五个或更多。根据一示例性实施例，进气口160的尺寸和数量也可以帮助建立电子香烟100的吸气阻力。

电池120可以是锂离子电池或者其变体中的一种，例如是锂离子聚合物电池。备选地，电池120可以是镍基金属氢化物电池、镍镉电池、锂锰电池、锂钴电池或燃料电池。根据一示例性实施例，电子香烟100可被吸烟者使用到直至功率供应器中的能量耗尽为止。备选地，电池120可重复充电并且包括允许通过外接充电设备来给电池充电的电路(未显示)。例如，电路在充好电时可为预定次数的抽吸动作提供功率，此后电路必须再次连接到外接充电设备上。

电子香烟100还包括可位于印刷电路板上的控制电路122。一旦按动开关180，则功率供应器启动并向微型泵系统200和加热器144供应功率。控制电路122还可以包括用于当加热器144启动时发光的加热器启动灯(未显示)。控制电路122还可以包括计时器，其可操作用于限制向微型泵系统200和加热器144供应功率的时间。供给微型泵系统200和加热器144的电流的时间段可以根据所期望蒸发的液体的量来预先设置。例如，可以对电路122进行编程以达到该目的。

根据一示例性实施例，当启用时，加热器144以少于约10秒的时长对一部分毛细芯210加热，更优选地少于约7秒。因此，功率周期(或最大抽吸时长)处于约1秒至约10秒的时段范围内。

图2是根据示例性实施例的具有微型泵系统200的电子香烟100的一部分的剖视图。如图2所示，微型泵系统200可以包括微型泵气室220、活塞230、液体供应容器240以及毛细芯210。根据一示例性实施例，微型泵系统200构造为从液体供应容器240泵送液体材料242通过出口244，到达毛细芯210。在一实施例中，毛细芯210经由出口244延伸进入到液体供应容器中。

根据一示例性实施例，电池120形式的功率供应器可操作用于向加热器144两端施加电压，用于将毛细芯210加热至足以使包含在毛细芯210内的液体材料242至少开始挥发的温度。功率供应器还可操作用于向微型泵气室220施加电压以产生气体224。产生的气体224的压力沿着微型泵系统200内的线形路径来移动活塞230，以将液体材料242驱动或泵送出液体供应容器240，进入到毛细芯210中。

如图2所示，微型泵系统200构造为从液体供应容器240泵送液体材料242通过出口244，到达毛细芯210。根据一示例性实施例，液体供应容器240包括液体材料242，当受热时该液体材料242挥发并形成气溶胶。

根据一示例性实施例，电池120形式的功率供应器可操作用于向加热器144两端施加电压，用于将毛细芯210加热至足以使包含在毛细芯210内的液体材料242至少开始挥发的温度。电池120还可操作用于向微型泵气室220施加电压以产生气体224。产生的气体224的压力在沿着微型泵系统200内的线形路径的前进方向上移动活塞230，以将液体材料242驱动出液体供应容器240。

替代或附加于活塞230，容器240可以包括柔性的壁或囊，在这种情况下微型泵气室220的输出物将挤压柔性的壁或囊以从容器泵送流体。

根据一示例性实施例，微型泵气室220形成可膨胀气腔222的第一壁部，并且可移动活塞230形成可膨胀气腔222的第二壁部。活塞230还形成了流体容器240的可移动壁。在使用中，微型泵气室在需要时产生气体224并且将气体224引导到可膨胀气腔222中以使可膨胀气腔222膨胀，其中可膨胀气腔222的膨胀可以在沿着线形路径的前进的方向上移动活塞230，以减小流体容器240的体积，这使得液体材料242从液体容器240配送或推动至毛细芯210。

与将液体材料242输送至毛细芯210同步的是，启动功率供应器120并且加热毛细芯210以形成能使液体材料242挥发的受热区域。

根据一示例性实施例，毛细芯210可以由各种纤维多孔材料或毛细材料制成，并优选地具有已知的、预先定义的毛细作用。例子包括纤维形式或烧结粉末形式的陶瓷基或石墨基材料。可使用毛细作用不同的芯部来适应不同的液体物理特性，比如密度、粘度、表面张力和蒸气压力。根据一个示例性实施例，芯部210可被设计成能将所需量的液体材料242输送至加热器144。

在一示例性实施例中，电子香烟100和普通香烟的尺寸大致相同。在某些实施例中，电子香烟100的长度约为80mm至88mm，直径约为7mm至8mm。例如，在一示例性实施例中，电子香烟100的长度约为84mm，并具有约7.8mm的直径。

电子香烟100的外圆柱形壳体110可以由任何适当的材料或材料的组合物构成。适当材料的例子包括金属、合金、塑料，或者含有一种或多种上述材料的复合材料，或者可用于食品应用或医药应用的热塑性塑料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(PEEK)、陶瓷和聚乙烯。

在一示例性实施例中，如本文所述那样地形成的挥发材料可以至少部分地凝结以形成包含颗粒的气溶胶。包含在蒸气和/或气溶胶中的颗粒的尺寸范围可以是约0.5微米至约4微米，例如约1微米至约4微米。在一示例性实施例中，蒸气和/或气溶胶具有约3.3微米或更小的颗粒尺寸。此外，颗粒可大体均匀地遍布在蒸气和/或气溶胶中。

根据一示例性实施例，液体材料242包括含烟草的材料，该材料中包含有在加热时从液体中释放出的可挥发烟草香料复合物。液体材料242也可以是含有烟草香料的材料或者含有尼古丁的材料。作为替代或附加，液体材料242可以包括不含尼古丁材料。例如，液体材料242可以包括水、溶剂、乙醇、植物提取物以及天然或人造香料。优选地，液体材料还包括气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂的例子有丙二醇和丙三醇。

加热器144优选地包括电加热元件。加热器144优选地包括电阻性材料。合适的电阻性材料包括但不限于：半导体(例如掺杂陶瓷)、电“导”陶瓷(例如二硅化钼)、碳、石墨、金属、金属合金以及由陶瓷材料和金属材料制成的复合材料。这种复合材料可以包括掺杂陶瓷或未掺杂陶瓷。

合适的掺杂陶瓷的例子包括掺杂的碳化硅。合适的金属的例子包括钛、锆、钽和来自铂族元素的金属。合适的金属合金的例子包括：不锈钢，康铜，含镍、钴、铬、铝、钛、锆、铪、铌、钼、钽、钨、锡、镓、锰和铁的合金，以及基于镍、铁、钴、不锈钢的超级合金，和铁-锰-铝基合金。是钛金属公司(1999BroadwaySuite4110,Denver,Colorado)的注册商标。依据能量传递动力学及所需外部物理化学特性，在复合材料中，可在电阻性材料中任选地嵌入、封装或涂覆有绝缘材料，反之亦然。

加热器144可以采取任何合适的形式。例如，加热器144可以采取加热片的形式。备选地，加热器144可以采取具有不同的导电部分的套管或基片，或者电阻性金属管。备选地，加热器144可以是盘状(端部)加热器或者是盘状加热器与加热针或加热棒的结合体。备选地，加热器144可采取在两层惰性材料之间绝缘的金属蚀刻箔的形式。在这种情况下，惰性材料可以包括Kapton，完全的聚酰亚胺箔或云母箔。备选地，加热器144可以采取绕着毛细芯的至少一部分卷绕的片材的形式。备选地，加热器144可采取围绕毛细芯的至少一部分弯折的蚀刻箔的形式。蚀刻箔可以包括用激光切割或用电化学工艺切割的金属片材。片材可以由任何合适的材料制成，例如，铁-铝基合金，铁-锰-铝基合金或片材可以是矩形形状，或者是图案化的形状，当片材围绕毛细芯卷绕时这些形状会形成线圈状结构。其他备选物包括加热导线或加热丝，例如镍-铬(镍铬)、铂、钨或合金的导线。

在一示例性实施例中，加热器144包括至少部分地围绕毛细芯210的导线线圈。在一示例性实施例中，加热器144是金属导线和/或金属合金导线。加热器144可以是能完全或部分地沿着毛细芯210的长度延伸的线圈。线圈可以完全地或部分地围绕毛细芯210的周向延伸。在另一实施例中，线圈不与毛细芯210接触，这允许加热线圈加热毛细芯210的同时不会蒸发超出必要的液体，从而减少损耗。这还减少了内侧壁上凝结的液体的量，由此减少了清洁的必要。

电子香烟100可以包括用于指示加热器144何时被启动的抽吸指示器(未显示)。在那种电子电路包括有抽吸传感器的实施例中，指示器可以在传感器感应到指示使用者进行了抽吸动作的空气流时启动。在电子电路包括手动操作开关的实施例中，指示器可由该开关来启动。

根据一示例性实施例，电子香烟100具有如图1和2所示的可构造为以约1至5微升/秒的恒定流速来输送液体材料242的微型泵系统200。根据一示例性实施例，微型泵系统200构造为在系统的寿命期间各个周期间保持一致地置换共约0.5至2.0微升的液体材料242。例如，具有微型泵系统200的电子香烟100可具有约250个周期的寿命，并且周期持续时间长达约5秒，并且周期之间的时间为约1秒或更长。根据一示例性实施例，微型泵系统200的外直径可以关联地基于容积和尺寸，例如在一示例性实施例中，外直径小于8mm。此外，微型泵系统200优选地与液体材料242和外部环境隔离。

关于合适的气室微型泵的更多细节披露在美国专利号8,113,390和8,353,426，其全部内容通过引用并入本文。

还可以预期，液体供应容器240可包括纤维块或纱布以保持液体，并且气室泵被操作用于移动容器的可移动壁以便挤压纱布。这种构造可在必要时采用，以确保更完全和一致地从纱布中抽出液体。

本文的教导适用于所有形式的电子吸烟器具，例如电子香烟、雪茄、烟斗、水烟袋及其他，无论其大小或形状如何。

在本文中，当用语“约”与一个数值连用时，其意指相关的数值包括有在该既定数值的周围的±10％的公差。

而且，当用语“大致”和“基本上”和几何形状连用时，其意指并不要求几何形状的精密度，但其形状的界限是在所披露的范围之内。当使用几何术语时，“大致”和“基本上”意欲不仅包括符合严格规定的特征，还包括相当地接近此严格规定的特征。

现在可以清楚的是，在本说明书中描述了一种新型的、改进的、非显而易见的电子香烟，其中披露了足够的细节以能够被本领域的普通技术人员所理解。而且，对于本领域的技术人员来说显然的是，对于电子香烟的特征来说存在有未实质性偏离本发明的精神和范围的许多修改、变化、替代物和等效物。因此，可以明确地表示，所有这些落入所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的修改、变化、替代物和等效物都包含在所附权利要求书内。

Claims (14)

1.一种电子吸烟器具，所述电子吸烟器具包括：

沿纵向方向延伸的外壳体；

用于保持液体材料的毛细芯；

微型泵系统，其构造为将包含在液体供应容器内的液体材料泵送通过所述液体供应容器的出口，到达所述毛细芯；

加热机构，其可操作用于将所述毛细芯的至少一部分加热至足以使保持在所述毛细芯内的液体材料至少开始挥发的温度；

功率供应器，其可操作用于向所述微型泵气室施加电压以产生气体，从而将所述液体材料从所述液体供应容器泵送至所述毛细芯内；

至少一个进气口；并且

由此，使空气与挥发的材料混合以形成气溶胶。

2.根据权利要求1所述的电子吸烟器具，包括：

位于所述毛细芯下游的混合腔；

具有至少一个出口的吸嘴端部，其中所述吸嘴端部与所述混合腔流体连通以便将气溶胶输送给吸烟者。

3.根据权利要求1所述的电子吸烟器具，其特征在于，所述微型泵包括：

可膨胀气腔，其包括能形成所述可膨胀气腔的壁部并沿着线形路径移动的活塞，并且其中所述活塞形成所述液体供应容器的壁部；以及

微型泵气室，其产生气体并且将所述气体引导至所述可膨胀气腔以使所述可膨胀气腔膨胀，其中所述可膨胀气腔的膨胀在沿着所述线形路径的前进方向上移动所述活塞以减小所述液体供应容器的体积，从而将所述液体材料从所述液体供应容器配送至所述毛细芯中。

4.根据权利要求3所述的电子吸烟器具，包括：

连接到所述微型泵气室的功率源；以及

耦接到所述功率源的开关，所述开关构造为启动所述微型泵气室，并且其中所述微型泵气室构造为以约0.5微升/秒至2.0微升/秒的恒定流速来输送液体材料。

5.根据权利要求1所述的电子吸烟器具，其特征在于，所述功率源包括电池。

6.根据权利要求1所述的电子吸烟器具，还包括可操作用于控制向所述加热机构的加热器的功率供应的控制电路。

7.根据权利要求1所述的电子吸烟器具，其特征在于，所述至少一个进气口位于所述毛细芯的下游。

8.根据权利要求1所述的电子吸烟器具，还包括开关，其中在向所述开关施加压力的同时启动所述加热机构的加热器和微型泵系统，以便将液体材料从所述液体供应容器泵送至所述毛细芯。

9.一种电子吸烟器具，所述电子吸烟器具包括：

包含有液体材料的液体供应容器；和

微型泵系统，其包括：

可膨胀气腔，其包括所述可膨胀气腔的可移动壁以及所述液体供应容器的壁部；

微型泵气室，其产生气体并且将所述气体引导至所述可膨胀气腔以使所述可膨胀气腔膨胀，其中所述可膨胀气腔的膨胀运动使所述壁移动以便从所述液体供应容器配送所述液体材料；以及

毛细芯，其用于与所述液体供应容器流体连通地保持液体材料。

10.根据权利要求9所述的电子吸烟器具，还包括：

与所述微型泵气室相连的功率源。

11.根据权利要求10所述的电子吸烟器具，包括：

连接到所述功率源的开关，所述开关构造为启动所述微型泵气室，其中所述微型泵气室构造为以约0.5微升/秒至2.0微升/秒的恒定流速来输送液体材料。

12.一种从电子吸烟器具产生气溶胶的方法，所述方法包括：

使用微型泵系统将液体材料连通至毛细芯，以将液体材料从液体供应容器泵送至毛细芯；并且

将电功率从功率源传递给作用在至少一部分毛细芯上的加热器，其中所述毛细芯将与所述毛细芯连通的、处于至少部分挥发状态的液体排放至混合腔中。

13.根据权利要求12所述的方法，包括：

使用微型泵气室来产生气体；并且

将产生的气体与所述液体供应容器连通，以将所述液体材料从所述液体供应容器配送至所述毛细芯。

14.一种改善从电子吸烟器具的容器中抽取液体的方法，所述方法包括：

将液体保留在具有纤维块的容器中；并且

通过将气室微型泵的输出物与所述容器的柔性壁相连通来挤压所述纤维块。