CN107734984A - 包含具有凹入外壳层的加热器结构的电子蒸汽装置 - Google Patents

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Abstract

一种电子蒸汽装置(60)包含蒸汽前区和被布置成与所述蒸汽前区热接触的加热器结构(114)。所述蒸汽前区被配置成保持和施配蒸汽前调配物。所述加热器结构(114)包含基础线材(123)和包覆所述基础线材(123)的外壳层(119)。所述基础线材(123)与所述外壳层(119)隔离。所述外壳层(119)包含第一未凹入部分(120a)与第二未凹入部分(120b)之间的至少一个凹入部分(122)。所述至少一个凹入部分(122)是所述外壳层(119)的较薄区段，所述较薄区段被配置成汽化所述蒸汽前调配物以产生蒸汽。

Description

包含具有凹入外壳层的加热器结构的电子蒸汽装置
技术领域
本发明涉及电子蒸汽装置和用于此类装置的加热器结构。
背景技术
电子化蒸汽装置是电动制品，其被配置成对蒸汽前调配物进行汽化以便产生在施加负压时，例如当用户在吸蒸汽烟期间抽吸或啜吸所述装置时，通过装置的出口抽吸的蒸汽。电子化蒸汽装置也可称为电子蒸汽装置或电子蒸汽烟装置。电子蒸汽装置包含被配置成保持蒸汽前调配物的贮存器、被布置成与蒸汽前调配物连通的芯体、被布置成与芯体热接近的加热元件以及被配置成将电供应到加热元件的电源。加热元件可呈相对细的围绕芯体卷曲多次的线材形式。因此，当电流在电子蒸汽装置的操作期间供应到加热元件时，线材经历电阻加热以汽化芯体中的蒸汽前调配物以产生在施加负压时通过装置的出口抽吸的蒸汽。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种电子蒸汽装置，其包括蒸汽前区和被布置成与所述蒸汽前区热接触的加热器结构。所述蒸汽前区被配置成保持和施配蒸汽前调配物。所述加热器结构包含基础线材和包覆所述基础线材的外壳层。基础线材与外壳层隔离。外壳层可包含第一未凹入部分与第二未凹入部分之间的至少一个凹入部分。所述至少一个凹入部分是外壳层的较薄区段，所述较薄区段被配置成汽化蒸汽前调配物以产生蒸汽。
所述蒸汽前区可包含贮存器和施配接口。
外壳层的至少一个凹入部分可被布置成抵压着蒸汽前区的施配接口。所述加热器结构可具有介于约50到约600兆帕的范围内的屈服强度。
所述加热器结构的基础线材可以是阳极化线材。阳极化线材可以是涂布有阳极层的目标线材。目标线材可以是铝线、钛线、锌线、镁线、铌线、锆线、铪线或钽线。阳极层可具有至少150伏的介电强度。阳极层可具有介于约500到约10,000纳米范围内的厚度。
或者，基础线材可以是涂布有釉瓷的过渡金属基线材。所述过渡金属基线材可以是镍线、镍铬线或不锈钢线。
第一未凹入部分可通过外壳层的至少一个凹入部分与第二未凹入部分分开。所述至少一个凹入部分可被配置成在电流流动通过外壳层时达到至少是第一和第二未凹入部分的温度的两倍的温度。外壳层的至少一个凹入部分的厚度可在约0.01到约1微米的范围内。外壳层的第一和第二未凹入部分的厚度可在约10到约100微米的范围内。外壳层的第一和第二未凹入部分可连接到电源的相对的端子。外壳层的至少一个凹入部分可具有介于约0.02到约0.2微欧·米范围内的电阻率。外壳层可由铂或金形成。
所述至少一个凹入部分可呈第一凹入部分和第二凹入部分的形式。第一和第二凹入部分可在第一和第二未凹入部分的相对侧之间。第一和第二凹入部分可卷绕基础线材。
所述至少一个凹入部分的至少部分可沿着大体上在某一平面内的曲线路径延伸。所述曲线路径可界定圆形、椭圆、卵形和蜿蜒路径中的至少一个。所述至少一个凹入部分可以是单个凹入部分。第一和第二未凹入部分中的每一个的至少部分可相对于所述平面成角度地延伸。第一和第二未凹入部分中的每一个的至少部分可相对于所述平面大体上垂直地延伸。第一未凹入部分可从所述至少一个凹入部分的第一端部延伸，且第二未凹入部分可从所述至少一个凹入部分的第二端部延伸。蒸汽前区可包括施配接口。所述施配接口大体上可为平面的，其中所述至少一个凹入部分的沿着平面内的曲线路径延伸的部分抵靠着所述施配接口偏置。
根据本发明的第二方面，提供一种产生用于电子蒸汽装置的蒸汽的方法，所述方法包括使电子蒸汽装置内的蒸汽前区与加热器结构热接触。所述加热器结构可包含基础线材和包覆所述基础线材的外壳层。基础线材与外壳层隔离。外壳层可包含第一未凹入部分与第二未凹入部分之间的至少一个凹入部分。
所述热接触可包含利用外壳层的至少一个凹入部分加热蒸汽前区的蒸汽前调配物以产生蒸汽。
所述电子蒸汽装置可以是根据本发明的第一方面的根据本文中所描述的实施例中的任一个的电子蒸汽装置。
附图说明
在结合附图查看具体实施方式后，可更易于理解本文非限制性实施例的各种特征和优势。附图仅出于说明目的而提供，且不应解释为限制权利要求书的范围。除非明确地示出，否则不应将附图视为按比例绘制。为清楚起见，可能对附图的各种维度进行了放大。
图1A是根据实例实施例的具有含有凹入部分的外壳层的加热器结构的局部透视图。
图1B是图1A的加热器结构的横截面图。
图2A是根据实例实施例的具有含有第一凹入部分和第二凹入部分的外壳层的加热器结构的局部透视图。
图2B是图2A的加热器结构的侧视图。
图2C是图2A的加热器结构的横截面图。
图3是根据实例实施例的包含加热器结构的电子蒸汽装置的横截面图。
图4是电子蒸汽装置中包含图3的加热器结构的部分的放大视图。
图5是根据实例实施例的具有环状形状和在相反方向上延伸的未凹入部分的加热器结构的透视图。
图6是根据实例实施例的具有环状形状和在相同方向上延伸的未凹入部分的加热器结构的透视图。
图7是根据实例实施例的具有类似于多边形形状的弯绕形式的加热器结构的透视图。
图8是根据实例实施例的具有类似于圆形形状的弯绕形式的加热器结构的透视图。
具体实施方式
应理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”、“联接到”、“连接到”或“覆盖”所述另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上、联接到、连接到或覆盖所述另一元件或层，或可存在中间元件或层。相比之下，当元件被称作“直接”在另一个元件或层“上”、“直接联接到”或“直接连接到”另一元件或层时，不存在中间元件或层。在整个说明书中，相同编号指代相同元件。
应理解，尽管词语第一、第二、第三等在本文中可用于描述各种元件、部件、区域、层或区段，以及其组合，但这些元件、部件、区域、层和区段不应受到这些词语限制。这些词语仅用于区分一个元件、部件、区域、层或区段与另一区域、层或区段。因此，在不脱离实例实施例的教示的情况下，下文所论述的第一元件、部件、区域、层或区段可称为第二元件、部件、区域、层或区段。
空间相关词语(例如，“底下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等等)在本文中可为了描述的方便而用于描述如图所示的一个元件或特征与另外一个(多个)元件或特征的关系。应理解，除了图中描绘的定向之外，预期所述空间相关词语涵盖装置在使用或操作中的不同定向。举例来说，如果图中的装置翻转，描述为在其它元件或特征“下方”或“底下”的元件则将定向在其它元件或特征“上方”。因此，词语“下方”可涵盖上方和下方两个定向。装置可能以其它方式定向(旋转90度或处于其它定向)，且本文中所用的空间相关描述词可进行相应解释。
本文中使用的术语仅用于描述各种实施例的目的，而不希望限制实例实施例。如本文所使用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一”和“所述”预期还包含复数形式。应进一步理解，词语“包含”和/或“包括”在用于本说明书中时指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件以及其组合的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。
本文中参考横截面图解描述了实例实施例，所述横截面图解是实例实施例的理想化实施例(和中间结构)的示意性说明。由此，预期图解的形状将因例如制造技术或公差而有变化。
除非另外定义，否则本文所用的所有词语(包含技术和科学术语)都具有与实例实施例所属的领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。应进一步理解，包含常用词典中所定义的那些的术语应解释为具有与所述术语在相关技术的上下文中的含义一致的含义，且除非在文中明确如此定义，否则将不在理想化或过度正式意义上进行解释。
图1A是根据实例实施例的具有含有凹入部分的外壳层的加热器结构的局部透视图。参考图1A，加热器结构114是复合布置，因为加热器结构114是由至少两个不同组成部分构成。由于所述加热器设计，加热器结构114比所属领域的其它相关加热器更硬且更稳固，因此允许其实施方案的更多选择方案。另外，因为图1A仅是加热器结构114的局部视图，所以应理解，加热器结构114在实施用于其既定目的时可具有各种长度和形式。
可在电子蒸汽装置中利用加热器结构114。确切地说，可布置加热器结构114以便与电子蒸汽装置的蒸汽前区热接触，其中所述蒸汽前区被配置成保持和施配蒸汽前调配物。蒸汽前调配物是可转化为蒸汽的材料或材料组合。举例来说，蒸汽前调配物可以是包括液体、固体或凝胶中的至少一种的调配物，所述调配物包含但不限于水、珠粒、溶剂、活性成分、醇、植物提取物、天然或人工香料、丙三醇和丙二醇等蒸汽形成剂，以及其组合。在实例实施例中，蒸汽前调配物可以是由液体区保持和施配的电子烟液。在电子蒸汽装置的操作期间，加热器结构114被配置成汽化蒸汽前调配物以产生(例如，响应于负压的施加而)通过装置的出口抽吸的蒸汽。
如图1A中所示，加热器结构114包含基础线材123和包覆基础线材123的外壳层119。外壳层119由相对非反应性且能够进行电阻加热以汽化蒸汽前调配物的材料形成。举例来说，外壳层119可由铂(Pt)或金(Au)形成，但实例实施例不限于此。基础线材123与外壳层119隔离。外壳层119包含第一未凹入部分120a与第二未凹入部分120b之间的凹入部分122。在实例实施例中，第一未凹入部分120a通过外壳层119的凹入部分122与第二未凹入部分120b分开。凹入部分122是外壳层119的较薄区段，所述较薄区段被配置成汽化蒸汽前调配物以产生蒸汽。外壳层119的凹入部分122的厚度可在约0.01到约1微米的范围内，而外壳层119的第一未凹入部分120a和第二未凹入部分120b的厚度可在约10到约100微米的范围内。外壳层119可通过溅镀沉积，且凹入部分122可利用掩模图案而形成，但实例实施例不限于此。
为了操作加热器结构114，外壳层119的第一未凹入部分120a和第二未凹入部分120b连接到电源(例如，电池)的相对端子。举例来说，外壳层119的第一未凹入部分120a可连接到电源的正极端子，而外壳层119的第二未凹入部分120b可连接到电源的负极端子。相反，外壳层119的第一未凹入部分120a可连接到电源的负极端子，而外壳层119的第二未凹入部分120b可连接到电源的正极端子。
当电流供应到外壳层119时，(由于自其穿过的电流的通行)通过焦耳加热来产生热，所述焦耳加热在所属领域还称为欧姆加热或电阻加热。确切地说，穿过外壳层119的电流遇到与自其穿过的电流的通行相反的电阻，因此产生对外壳层119的加热，尤其是在凹入部分122处。举例来说，凹入部分122可被配置成在电流流动通过外壳层119时达到至少是第一未凹入部分120a和第二未凹入部分120b的温度的两倍的温度，但实例实施例不限于此。
给定目标的电阻主要取决于目标的材料和形状。对于给定材料，电阻与横截面面积成反比。举例来说，特定金属粗线将具有比所述相同金属细线低的电阻。另外，对于给定材料，电阻与长度成正比。因此，特定金属短线将具有比所述相同金属长线低的电阻。
具有均匀横截面的导体的电阻R可表达为
其中ρ是电阻率(欧姆·米)，L是导体的长度(米)，且A是导体的横截面面积(平方米)。上述方程式还可根据电阻率ρ重排且表达，其中
电阻率ρ是给定材料抵抗电流流动的能力的量度且随温度而变化。不同于电阻R，电阻率ρ是本征性质。确切地说，给定材料的线材(无关于其形状和大小)将具有大致相同的电阻率，但所述给定材料的长细线材将具有比所述相同材料的粗短线材大很多的电阻。每种材料具有其自身的特性电阻率。因此，在给定温度下的线材的电阻率仅取决于用于形成所述线材的材料，而不取决于线材的几何形状。
图1A到1B中的外壳层119的凹入部分122可具有约0.02到约0.2微欧姆·米(例如，约0.08到约0.14微欧姆·米或约0.1微欧姆·米)的电阻率。另外，外壳层119的凹入部分122可具有约1到约10欧姆(例如约3到约8欧姆)的电阻。因此，当电流从第一未凹入部分120a流动通过外壳层119到第二未凹入部分120b(或反之亦然)时，将因外壳层119的较薄凹入部分122相对于较厚第一未凹入部分120a和第二未凹入部分120b的较高电阻而在凹入部分122中产生热。因此，蒸汽前调配物将通过外壳层119的凹入部分122(而非第一未凹入部分120a和第二未凹入部分120b)汽化。
基础线材123与外壳层119隔离。因此，可减小或防止供应的电流从外壳层119到基础线材123的损耗以及产生的热从所述外壳层的凹入部分122到所述基础线材的耗散。为了实现与外壳层119的相关隔离，基础线材123可以是阳极化线材。在实例实施例中，阳极化线材是涂布有阳极层126(例如氧化物层)的目标线材124。目标线材124可具有至多约400微米(例如约100到约400微米)的直径。另外，目标线材124可以是铝线、钛线、锌线、镁线、铌线、锆线、铪线或钽线。然而，应理解，目标线材124可由能够被阳极化以使其上的阳极层126生长的其它合适的金属形成。阳极层126具有至少约500纳米(例如，至少约1000纳米)的厚度。另外，阳极层126可具有至多约10,000纳米的厚度。为促进减小或防止上文所提到的供应的电流从外壳层119到基础线材123的损耗以及产生的热从所述外壳层的凹入部分122到所述基础线材的耗散，阳极层126可进行生长以便具有至少约150伏的介电强度。
或者，为了实现与外壳层119的相关隔离，基础线材123可以是涂布有釉瓷126的过渡金属基线材124。过渡金属基线材可以是镍线、镍铬线或不锈钢线，但实例实施例不限于此。
应理解，加热器结构114可以各种形状、大小和形式实施。举例来说，在电子蒸汽装置中，加热器结构114可以是环形、圈形或C形以允许使用细长形式的芯体(例如，绳线)。在此类实例中，芯体将延伸穿过环形、圈形或C形加热器结构，同时还被布置成与贮存器流体连通。另外，芯体可比相关技术中的芯体粗，由此减少或防止堵塞的可能性。此外，加热器结构114更强和更稳固的性质允许此结构将芯体挤压到所属领域中的其它相关加热器远不可能达到的程度。
或者，可布置加热器结构114以便对蒸汽前区的施配接口施加弹簧力。施配接口可包含呈平面形式(例如，垫)且与贮存器流体连通的芯体。在此类实例中，加热器结构114(例如，外壳层119的凹入部分122)将抵压着蒸汽前区的施配接口。举例来说，加热器结构114可具有约50到约600兆帕的屈服强度以允许所要量的压力施加于施配接口。基础线材123可主要负责加热器结构114的屈服强度。此外，为了增大与施配接口的接触面积，加热器结构114可具有弯绕图案。
一种产生用于电子蒸汽装置的蒸汽的方法可包含使电子蒸汽装置内的蒸汽前区与加热器结构热接触。所述蒸汽前区包含贮存器和施配接口。施配接口可呈吸收性材料的形式，其被布置成与贮存器和加热器结构流体连通。确切地说，蒸汽前区内的蒸汽前调配物可直接接触加热器结构。所述加热器结构包含基础线材和包覆所述基础线材的外壳层。基础线材与外壳层隔离。在实例实施例中，基础线材与外壳层电隔离(但非热隔离)。外壳层包含第一未凹入部分与第二未凹入部分之间的凹入部分。热接触步骤可包含利用外壳层的凹入部分加热蒸汽前区的蒸汽前调配物以产生蒸汽。
图1B是图1A的加热器结构的横截面图。参考图1B，目标线材124通过阳极层126与外壳层119电隔离。因此，即使当目标线材124和外壳层119为导体时，也可通过阳极层126减少或阻止电流从外壳层119到目标线材124的损耗。另外，尽管图1A到1B中的加热器结构114呈现为粗短的圆柱形结构(凭借其局部视图)，但应理解，加热器结构114可相对较长，且下面的基础线材123可变形以提供各种基本形状和形式以供外壳层119包覆。在实例实施例中，凹入部分122的长度(例如，20毫米)可比第一未凹入部分120a和第二未凹入部分120b(例如，各自为2毫米)的组合长度长约五倍或更多。此外，外壳层119质量的大部分(例如，90％或更多)可在第一未凹入部分120a和第二未凹入部分120b中。
图2A是根据实例实施例的具有含有第一凹入部分和第二凹入部分的外壳层的加热器结构的局部透视图。参考图2A，加热器结构214包含基础线材223和包覆基础线材223的外壳层219。基础线材223可以是阳极化线材。在实例实施例中，阳极化线材是涂布有阳极层226的目标线材224。目标线材224可通过阳极层226与外壳层219隔离。基础线材223与图1A到1B的基础线材123相对应。此外，结合图1A到1B的外壳层119的上述方面和考虑因素也可适用于外壳层219。
外壳层219包含第一凹入部分222a和第二凹入部分222b。第一凹入部分222a和第二凹入部分222b可起源于外壳层219的相对表面，且卷绕基础线材223以便形成交替布置的螺旋凹槽(例如，双螺旋布置)。因此，第一未凹入部分220a和第二未凹入部分220b通过第一凹入部分222a和第二凹入部分222b彼此分开。确切地说，第一凹入部分222a和第二凹入部分222b在第一未凹入部分220a和第二未凹入部分220b的相对侧之间。尽管图2A示出加热器结构214的相对紧密卷曲布置，但应理解，所述布置可以更稀疏，使得凹入部分的大小增大以便减小其中的卷曲圈数。
为了操作加热器结构214，外壳层219的第一未凹入部分220a和第二未凹入部分220b连接到电源(例如，电池)的相对端子。当电流从第一未凹入部分220a流到第二未凹入部分220b(或反之亦然)时，在其间的第一凹入部分222a和第二凹入部分222b经历电阻加热以促进蒸汽的产生。在实例实施例中，一个或多个芯体可被布置成与蒸汽前区流体连通，且还缠绕加热器结构214以便安放于第一凹入部分222a、第二凹入部分222b、或第一凹入部分222a和第二凹入部分222b这两者内。在此类实施例中，第一凹入部分222a和第二凹入部分222b的大小可根据需要修改以容纳所述一个或多个芯体(或反之亦然)。芯体还可呈一条吸收性材料的形式以促进其在第一凹入部分222a、第二凹入部分222b、或第一凹入部分222a和第二凹入部分222b这两者内的定位。此外，加热器结构214端部中的一个可成角度以便形成穿孔装置，所述穿孔装置被设计成刺入蒸汽前调配物的容器(例如，胶囊件)且因此将一个或多个芯体置于与蒸汽前调配物流体连通。
图2B是图2A的加热器结构的侧视图。图2C是图2A的加热器结构的横截面图。参考图2B到2C，未凹入部分沿着加热器结构214的长度在第一未凹入部分220a与第二未凹入部分220b之间交替。类似地，凹入部分沿着加热器结构214的长度在第一凹入部分222a与第二凹入部分222b之间交替。
图3是根据实例实施例的包含加热器结构的电子蒸汽装置的横截面图。参考图3，电子蒸汽装置60包含通过螺纹连接205连接到第二区段72的第一区段70。第一区段70可以是可更换的筒，且第二区段72可以是可重复使用的固定件，但实例实施例不限于此。螺纹连接205可以是第一区段70上的公螺纹构件和第二区段72上的母螺纹接收件的组合(或反之亦然)。或者，螺纹连接205可呈其它合适的结构形式，例如紧贴配合、止动件、夹具、扣合布置以及其组合。第一区段70包含在纵向方向上延伸的外管6(或壳体)和外管6内的内管62。内管62可同轴地定位于外管6内。第二区段72也可包含在纵向方向上延伸的外管6(或壳体)。在替代实施例中，外管6可以是容纳第一区段70和第二区段72两者的单个管，且整个电子蒸汽装置60可以是一次性的。
电子蒸汽装置60包含部分地由内管62和上游密封件15界定的中心空气通道20。另外，电子蒸汽装置60包含贮存器22。贮存器22被配置成保持蒸汽前调配物以及视需要保持存储媒介，所述存储媒介可操作以将蒸汽前调配物存储于其中。在实例实施例中，贮存器22含于外管6与内管62之间的外部环道中。所述外部环道在上游端被密封件15密封且在下游端被止挡件10密封，以便防止蒸汽前调配物从贮存器22泄漏。
加热器结构14含于内管62中，所述内管在由密封件15界定的中心空气通道20部分的下游且与所述部分成间隔开关系。加热器结构14可如结合图1A到1B中的加热器结构114所描述且可呈环的形式，但实例实施例不限于此。芯体28与贮存器22中的蒸汽前调配物连通且与加热器结构14连通，使得芯体28施配与加热器结构14成接近关系的蒸汽前调配物。因此，芯体28可视为用于蒸汽前调配物的施配接口。至少贮存器22和施配接口(例如芯体28)的组合可视为蒸汽前区。
芯体28可由纤维状柔性材料构造。确切地说，芯体28可包含具有将蒸汽前调配物汲取到芯体28中的能力的至少一个丝。举例来说，芯体28可包含一束丝，例如玻璃(或陶瓷)丝。在另一例子中，芯体28可包含丝束，其包括一组玻璃丝弯绕(例如，三个此类弯绕)，所有这些布置能够通过丝之间的缝隙间隔所致的毛细管作用将蒸汽前调配物汲取到芯体28中。第二区段72中的电源1以可操作方式连接到加热器结构14以施加跨越加热器结构14的电压。电子蒸汽装置60还包含至少一个空气入口44，其可操作以递送空气到中心空气通道20、内管62的其它部分或这两者。
电子蒸汽装置60进一步包含具有至少两个离轴分散出口24的口端插入件8。口端插入件8通过内管62的内部和延伸穿过止挡件10的中心通道63与中心空气通道20流体连通。加热器结构14被配置成将蒸汽前调配物加热到足以汽化蒸汽前调配物且形成蒸汽的温度。涵盖加热器结构14(除图中所示的定向外)的其它定向。举例来说，尽管加热器结构14示为在内管62内居中布置，但应理解，加热器结构14还可被布置成邻近内管62的内表面。
芯体28、贮存器22和口端插入件8含于第一区段70中，且电源1含于第二区段72中。在实例实施例中，第一区段(例如筒)70是一次性的，且第二区段(例如固定件)72可重复使用。第一区段70和第二区段72可通过螺纹连接205附接，由此可在贮存器22中的蒸汽前调配物耗尽时更换第一区段70。具有分开的第一区段70和第二区段72会提供多个优势。首先，在第一区段70含有加热器结构14、贮存器22和芯体28的情况下，在更换第一区段70时弃置可能与蒸汽前调配物接触的所有元件。因此，不同口端插入件8之间(例如，在使用不同蒸汽前调配物时)将不存在交叉污染。另外，如果以合适的间隔更换第一区段70，加热器结构14较少有机会被蒸汽前调配物堵塞。视需要，第一区段70和第二区段72可被布置成在接合时以可释放方式锁定在一起。
尽管未示出，但外管6可包含由透明材料形成的明净(透明)窗，以便允许用户查看贮存器22中剩余的蒸汽前调配物的量。明净窗可延伸第一区段70长度的至少一部分，且可完全或部分地围绕第一区段70的外周延伸。在另一实例实施例中，外管6可至少部分地由透明材料形成，以便允许用户查看贮存器22中剩余的蒸汽前调配物的量。
至少一个空气入口44可包含一个、二个、三个、四个、五个或更多个空气入口。如果存在多于一个的空气入口，那么所述空气入口可沿着电子蒸汽装置60位于不同位置。举例来说，空气入口44a可定位在电子蒸汽装置60上游端邻近抽吸传感器16处，使得抽吸传感器16在感测到用户所施加的负压后促进电力供应到加热器结构14。空气入口44a与口端插入件8连通，使得对口端插入件8的抽吸将激活抽吸传感器16。在用户的抽吸期间，来自空气入口44a的空气将沿着电源1(例如电池)流动到密封件15中的中心空气通道20、内管62的其它部分和外管6中的至少一个。所述至少一个空气入口可邻近且在密封件15的上游定位或位于任何其它合乎需要的位置。更改空气入口的大小和数目也可辅助建立电子蒸汽装置60的所要抽吸阻力(RTD)。
加热器结构14被布置成与芯体28连通且将含于芯体28中的蒸汽前调配物加热到足以汽化蒸汽前调配物且形成蒸汽的温度。加热器结构14可以是包围芯体28的环型布置。合适用于加热器结构14的电阻材料实例包含钛、锆、钽和来自铂族的金属。合适的金属合金的实例包含不锈钢、含镍、含钴、含铬、含铝、含钛、含锆、含铪、含铌、含钼、含钽、含钨、含锡、含镓、含锰和含铁合金以及基于镍、铁、钴和不锈钢的超合金。举例来说，加热器结构14可包含镍铝化物、铁铝化物和其它复合材料，所述镍铝化物是在表面有一层氧化铝的材料。电阻材料可视需要内嵌于绝缘材料中、用绝缘材料封装或涂布，或反之亦然，这取决于能量转移的动力学和所需的外部物理化学特性。在非限制性实施例中，加热器结构14包括选自由不锈钢、铜、铜合金、镍铬合金、超合金以及其组合组成的组的至少一种材料。在另一非限制性实施例中，加热器结构14包含镍铬合金或铁铬合金。此外，加热器结构14可包含陶瓷部分，所述陶瓷部分在其外部表面上具有电阻层。加热器结构14的较高电阻率降低了电源(电池)1上的电流汲取或负载。
加热器结构14可通过热传导加热芯体28中的蒸汽前调配物。或者，来自加热器结构14的热可借助于导热元件传导到蒸汽前调配物，或加热器结构14可将热转移到在使用期间通过电子蒸汽装置60抽吸的传入环境空气，所述传入环境空气继而通过对流加热蒸汽前调配物。
芯体28延伸穿过内管62中的相对开口，使得芯体28的端部部分31与贮存器22中的蒸汽前调配物接触。芯体28的丝可在横向于电子蒸汽装置60的纵向方向的方向上大体对齐，但实例实施例不限于此。在电子蒸汽装置60的操作期间，芯体28通过芯体28的丝之间的缝隙间隔所致的毛细管作用将蒸汽前调配物从贮存器22汲取到加热器结构14。芯体28可包含具有大体上为十字形、三叶草形、Y形或任何其它合适的形状的横截面的丝。结合蒸汽前调配物的性质，芯体28的毛细管性质可定制以确保芯体28在加热器结构14区域中将是湿的，从而避免过热。芯体28和(贮存器22的)任选的纤维状存储媒介可由氧化铝陶瓷构成。或者，芯体28可包含玻璃纤维，且任选的纤维状存储媒介可包含纤维素材料或聚对苯二甲酸乙二酯。
电源1可包含布置在电子蒸汽装置60中以使得阳极在阴极下游的电池。电池阳极连接器4接触电池的下游端。加热器结构14通过两个间隔开的电引线连接到电池。加热器结构14的端部部分27和27'与电引线之间的连接高度导电且耐高温，而加热器结构14为高电阻性，使得主要沿着加热器结构14而非接触处发生热产生。
电池可以是锂离子电池或其变型中的一种(例如，锂离子聚合物电池)。电池还可以是镍-金属氢化物电池、镍镉电池、锂-锰电池、锂-钴电池或燃料电池。电子蒸汽装置60在电源1中的能量耗尽之前都可使用，此后将需要更换电源1。或者，电源1可以是可再充电式且包含允许电池可通过外部充电装置充电的电路系统。在此可再充电实施例中，电路系统在充电时为所要或预定次数的负压施加提供电力，此后电路系统必须重新连接到外部充电装置。
电子蒸汽装置60还包含控制电路系统，所述控制电路系统包含抽吸传感器16。抽吸传感器16可操作以感测空气压降且开始将电压从电源1施加到加热器结构14。控制电路系统包含加热器激活灯48，其可操作以在加热器结构14激活时发光。加热器激活灯48可包含LED且可布置在电子蒸汽装置60的上游端处，使得加热器激活灯48在负压的施加期间呈现燃煤的外观。或者，加热器激活灯48可布置在电子蒸汽装置60的侧边，以便对于用户更直观。加热器激活灯48可具有各种形状、大小、数量和配置。举例来说，加热器激活灯48可具有圆形、椭圆或多边形形状(针对一个或多个此类灯)。在另一例子中，加热器激活灯48可具有连续或分段的线性或环形形式。举例来说，加热器激活灯可提供为沿着电子蒸汽装置60的主体延伸的细长条。在另一实例中，加热器激活灯48可提供为围绕电子蒸汽装置60的主体延伸的环。所述环可在第一区段70或第二区段72中(例如，邻近上游端)。应理解，加热器激活灯48可布置在电子蒸汽装置60的端部和侧边中的至少一个上。此外，加热器激活灯48可用于电子蒸汽系统诊断。加热器激活灯48还可被配置成使得用户可出于私密性而激活、解除激活、或激活和解除激活加热器激活灯48，使得必要时，加热器激活灯48将不在吸蒸汽烟期间激活。
与抽吸传感器16集成的控制电路系统可例如利用最大时间段限制器而响应于抽吸传感器16来自动供电到加热器结构14。或者，控制电路系统可包含可手动操作的开关以供用户开始吸蒸汽烟。可取决于所要汽化的蒸汽前调配物的来预设电流供应到加热器结构14的时间段。控制电路系统可为此目的而编程。只要抽吸传感器16检测到压降，控制电路系统就可供电到加热器结构14。
当激活时，加热器结构14对由加热器结构14包围的芯体28的一部分加热低于约10秒(例如，低于约7秒)。因此，电力循环(或负压的连续施加的最大长度)可以在约2秒到约10秒范围内(例如，约3秒到约9秒、约4秒到约8秒，或约5秒到约7秒)。
贮存器22可至少部分地包围中心空气通道20，且加热器结构14和芯体28可在贮存器22的各部分之间延伸。贮存器22内的任选存储媒介可以是纤维材料，包含棉、聚乙烯、聚酯、人造丝以及其组合。所述纤维可具有大小范围在约6微米到约15微米(例如，约8微米到约12微米，或约9微米到约11微米)的直径。另外，纤维可设定大小以不适于空气吸入，且可具有Y形、十字形、三叶草形或任何其它合适的形状的横截面。替代纤维，任选存储媒介可以是烧结的多孔或泡沫材料。此外，应理解，贮存器22可以仅是不具有纤维状存储媒介的填充槽。
蒸汽前调配物具有适合用在电子蒸汽装置60中的沸点。如果沸点过高，加热器结构14可能不能够充分汽化芯体28中的蒸汽前调配物。相反，如果沸点过低，蒸汽前调配物可能在加热器结构14甚至未被激活的情况下过早地汽化。
蒸汽前调配物可以是包含挥发性烟草香料化合物的含烟草材料，所述挥发性烟草香料化合物在加热后从蒸汽前调配物释放出来。蒸汽前调配物还可以是含烟草香料材料或含尼古丁材料。替代地或除此之外，蒸汽前调配物可包含非烟草材料。举例来说，蒸汽前调配物可包含水、溶剂、活性成分、醇、植物提取物，以及天然或人工香料。蒸汽前调配物可进一步包含蒸汽形成剂。合适的蒸汽形成剂的实例是丙三醇、丙二醇等。
在吸蒸汽烟期间，蒸汽前调配物通过芯体28利用毛细管作用从贮存器22传递到加热器结构14附近。芯体28具有第一端部部分和相对的第二端部部分31。第一端部部分和第二端部部分31延伸到贮存器22的相对侧以接触其中含有的蒸汽前调配物。加热器结构14包围芯体28的至少一部分，使得在加热器结构14激活时，芯体28的所述部分(例如，中心部分)中的蒸汽前调配物通过加热器结构14汽化以形成蒸汽。
贮存器22可被配置成防止其中的蒸汽前调配物氧化，使得蒸汽前调配物的劣化风险显著减小。另外，外管6可被配置成防止蒸汽前调配物受到光照，使得蒸汽前调配物的劣化风险显著减小。
口端插入件8包含至少两个分散出口24(例如，3、4、5或更多个)。口端插入件8的出口24位于离轴通道的端部且相对于电子蒸汽装置60的纵向方向向外成角度。如本文所使用，术语“离轴”指示与电子蒸汽装置的纵向方向成角度。另外，口端插入件(或流导引件)8可包含围绕口端插入件8均匀分布以便在吸蒸汽烟期间将蒸汽大体上均匀地分配在用户口中的出口。因此，与具有将蒸汽引导到用户口中的单个位置的轴上单孔的电子蒸汽装置相比，随着蒸汽传送到用户口中，蒸汽在不同方向上移动以便提供满口感觉。
出口24和离轴通道被布置成使得未汽化的蒸汽前调配物液滴(承载于口端插入件8处的蒸汽冲击内部表面81和离轴通道的内部表面中的至少一个中)被除去或分化。口端插入件8的出口24位于离轴通道的端部，且可相对于外管6的中心轴成约5到约60度角以便除去未汽化的蒸汽前调配物液滴且在吸蒸汽烟期间将蒸汽更完全地分配在用户的整个口中。每个出口24可具有约0.015英寸到约0.090英寸(例如，约0.020英寸到约0.040英寸，或约0.028英寸到约0.038英寸)的直径。可选择出口24和离轴通道的大小以及出口24的数目以在必要时调整电子蒸汽装置60的抽吸阻力(RTD)。
口端插入件8的内部表面81可为大体上圆顶形表面。或者，口端插入件8的内部表面81可为具有平面端表面的大体上圆柱形或截头圆锥形。内部表面81在其表面上可大体上是均匀的，或围绕口端插入件8的纵向轴线对称。然而，另一选择为，内部表面81可能不规则或具有其它形状。
口端插入件8可一体地附着于第一区段70的外管6内。口端插入件8可由选自以下组成的组的聚合物形成：低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯，聚醚醚酮(PEEK)，以及其组合。口端插入件8还可在必要时进行着色。
电子蒸汽装置60还可包含空气流分流器。空气流分流器可操作以管理加热器结构14处或周围的空气流以便减轻抽吸的空气冷却加热器结构14的趋势，否则可能导致减弱的蒸汽输出。在实例实施例中，空气流分流器可包含在密封件15中的中心空气通道20的下游端处的不可渗透塞。中心空气通道20是密封件15和内管62中轴向延伸的中心通道。密封件15密封外管6与内管62之间的环道的上游端。空气流分流器可包含至少一个径向风道以将空气从中心空气通道20向外朝向内管62引导且进入密封件15的下游端部分的外周边与内管62的内壁之间所界定的外部空气通道9。
中心空气通道20的孔径可大体上与所述至少一个径向风道的直径相同。中心空气通道20和所述至少一个径向风道的孔径可在约1.5毫米到约3.5毫米(例如，约2.0毫米到约3.0毫米)的范围内。视需要，可调整中心空气通道20和所述至少一个径向风道的孔径以控制电子蒸汽装置60的抽吸阻力(RTD)。在吸蒸汽烟期间，空气流入中心空气通道20的孔中、穿过所述至少一个径向风道且进入外部空气通道9，使得空气流的较小一部分被引导于加热器结构14的中心部分处，以便使空气流在加热循环期间对加热器结构14的冷却影响减小或最小化。因此，传入空气被引导远离加热器结构14的中心，且相比于当空气流动通过密封件15中与加热器结构14的中间部分直接成一直线定向的中心开口时，经过加热器结构14的空气流速减小。
图4是电子蒸汽装置中包含图3的加热器结构的部分的放大视图。参考图3到4，加热器结构14是环型布置，且芯体28自其穿过而延伸。图3到4中的加热器结构14的原理可如结合图1A到1B中的加热器结构114所描述。确切地说，图3到4中的加热器结构14的基础线材和外壳层分别与图1A到1B中的加热器结构114的基础线材123和外壳层119相对应。值得注意的是，图1A到1B中的基础线材123被配置为图3到4中的环。另外，图1A到1B中的外壳层119围绕图3到4的环包覆。此外，如图3到4中所示，一个未凹入部分向上延伸以通过电引线连接到电源1的正极(或负极)端子，而相对的未凹入部分向下延伸以通过另一电引线连接到电源1的负极(或正极)端子。
如图3到4中所示，芯体28延伸穿过加热器结构14的环型布置的开口。芯体28的端部部分31也延伸穿过内管62以便与贮存器22中的蒸汽前调配物流体连通。因此，当电流从电源1供应到加热器结构14时，外壳层的凹入部分将经历电阻加热，且汽化芯体28中的蒸汽前调配物以产生在施加负压时通过装置的出口抽吸的蒸汽。或者，应理解，图2A到2B的加热器结构214也可用在电子蒸汽装置60中。
图5是根据实例实施例的具有环状形状和在相反方向上延伸的未凹入部分的加热器结构的透视图。参考图5，加热器结构1114可与图3到4中的加热器结构14相对应。另外，图5的第一未凹入部分1120a、凹入部分1122和第二未凹入部分1120b可与图1A到1B的第一未凹入部分120a、凹入部分122和第二未凹入部分120b相对应。由凹入部分1122界定的开口预期接纳具有细长形式的芯体。尽管未在图5中示出，但第一未凹入部分1120a和第二未凹入部分1120b将连接到电源(例如通过电引线)。另外，应理解，第一未凹入部分1120a和第二未凹入部分1120b可基于电引线的位置而定向于各种方向(例如，均向上、均向下)。此外，基于顶视图或底视图，凹入部分1122可为环形或卵形。当凹入部分1122为环形时，内径可等于或小于预期自其穿过而延伸的芯体的直径。或者，应理解，图2A到2B的加热器结构214也可应用于图5的非限制性实施例。
图6是根据实例实施例的具有环状形状和在相同方向上延伸的未凹入部分的加热器结构的透视图。参考图6，加热器结构314被配置成抵压着电子蒸汽装置的蒸汽前区的施配接口330。图6的第一未凹入部分320a、凹入部分322和第二未凹入部分320b可与图1A到1B的第一未凹入部分120a、凹入部分122和第二未凹入部分120b相对应。尽管凹入部分322示为形成环形，但应了解，可操控凹入部分322以继续在其自身内盘绕以形成螺旋形状，这将提供与施配接口330更大的接触面积。
施配接口330可以是具有平面形式的芯体。在电子蒸汽装置中，施配界面330可安置在通向贮存器的(例如内管62中的)开口中或围绕所述开口安置。施配接口330的形状和与所述施配接口接触的加热器结构314可对应于通向贮存器的(例如内管62中的)开口的形状。因此，如果开口具有圆形形状，则施配接口330和加热器结构314也可具有圆形形状。另外，因为加热器结构314可被配置成(例如，通过第一未凹入部分320a和第二未凹入部分320b)使未与施配接口330接触的凹入部分322的量最小化，所以可减少浪费的热量。
第一未凹入部分320a和第二未凹入部分320b可充当柄部和用于对施配接口330施加弹簧力的机构中的至少一个。举例来说，为了对施配接口330施加弹簧力，可弯曲或折弯第一未凹入部分320a和第二未凹入部分320b以允许下面的基础线材的回弹力将凹入部分322按压到施配接口330中。此外，尽管未在图6中示出，但第一未凹入部分320a和第二未凹入部分320b将连接到电源(例如通过电引线)。在吸蒸汽烟期间，加热器结构314将汽化施配接口330中的蒸汽前调配物以形成在施加负压时通过装置的出口抽吸的蒸汽。或者，应理解，图2A到2B的加热器结构214也可应用于图6的非限制性实施例。
图7是根据实例实施例的具有类似于多边形形状的弯绕形式的加热器结构的透视图。参考图7，加热器结构414被配置成抵压着电子蒸汽装置的蒸汽前区的施配接口430。图7的第一未凹入部分420a、凹入部分422和第二未凹入部分420b可与图1A到1B的第一未凹入部分120a、凹入部分122和第二未凹入部分120b相对应。如图7中所示，加热器结构414具有类似于多边形形状(例如，正方形或矩形)的弯绕形式。施配接口430可以是具有平面形式的芯体。在电子蒸汽装置中，施配接口430可安置在通向贮存器的(例如内管62中的)开口中或围绕所述开口安置。第一未凹入部分420a和第二未凹入部分420b可充当柄部和用于对施配接口430施加弹簧力的机构中的至少一个。此外，尽管未在图7中示出，但第一未凹入部分420a和第二未凹入部分420b将连接到电源(例如通过电引线)。在吸蒸汽烟期间，加热器结构414将汽化施配接口430中的蒸汽前调配物以形成在施加负压时通过装置的出口抽吸的蒸汽。或者，应理解，图2A到2B的加热器结构214也可应用于图7的非限制性实施例。
图8是根据实例实施例的具有类似于圆形形状的弯绕形式的加热器结构的透视图。参考图8，加热器结构514被配置成抵压着电子蒸汽装置的蒸汽前区的施配接口530。图8的第一未凹入部分520a、凹入部分522和第二未凹入部分520b可与图1A到1B的第一未凹入部分120a、凹入部分122和第二未凹入部分120b相对应。如图8中所示，加热器结构514具有类似于圆形形状的弯绕形式。施配接口530可以是具有平面形式的芯体。在电子蒸汽装置中，施配界面530可安置在通向贮存器的(例如内管62中的)开口中或围绕所述开口安置。第一未凹入部分520a和第二未凹入部分520b可充当柄部和用于对施配接口530施加弹簧力的机构中的至少一个。此外，尽管未在图8中示出，但第一未凹入部分520a和第二未凹入部分520b将连接到电源(例如通过电引线)。在吸蒸汽烟期间，加热器结构514将汽化施配接口530中的蒸汽前调配物以形成在施加负压时通过装置的出口抽吸的蒸汽。或者，应理解，图2A到2B的加热器结构214也可应用于图8的非限制性实施例。
除本文中论述的实例之外，加热器结构可具有类似于圆柱形形状(或甚至圆锥形状)的螺旋形式。举例来说，基础线材充当加热器结构的框架且可以是圆柱形螺旋线，其中外壳层包覆所述基础线材。加热器结构可布置在电子蒸汽装置的内管(例如内管62)内，使得螺旋形式的自由长度沿着所述内管的部分或全部与内管同轴地延伸。另外，施配接口(例如吸收层)可安置在加热器结构与内管之间。充当施配接口的一个或多个吸收层(例如丝网)可缠绕加热器结构。在此非限制性实施例中，可通过加热器结构的回弹性将充当施配接口的吸收层按压抵靠着内管的内部表面。在这点上，加热器结构的螺旋形式的外径可大致与内管的内径相对应(或者经过适当设定大小以顾及施配接口的厚度)，以便施加使充当施配接口的吸收层抵压内管的内部表面的弹簧力。此外，内管还可具有允许蒸汽前调配物通过毛细管作用从贮存器(例如贮存器22)抽吸到施配接口中的一个或多个孔。因此，当电子蒸汽装置被激活时，加热器结构将汽化施配接口中的蒸汽前调配物以形成在施加负压时通过装置的出口抽吸的蒸汽。在此配置中，贮存器可视需要呈不包含例如纤维材料的存储媒介的填充槽形式。
虽然本文已公开多个实例实施例，但应理解，可能有其它变化形式。此类变化形式不应视为脱离本发明的范围，且所属领域的普通技术人员将基于本文中的教示而了解的所有此类修改预期包含于所附权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种电子蒸汽装置，包括：
蒸汽前区，其被配置成保持和施配蒸汽前调配物；以及
加热器结构，其被布置成与所述蒸汽前区热接触，所述加热器结构包含基础线材和包覆所述基础线材的外壳层，所述基础线材与所述外壳层隔离，所述外壳层包含第一未凹入部分与第二未凹入部分之间的至少一个凹入部分，所述至少一个凹入部分是所述外壳层的较薄区段，所述较薄区段被配置成汽化所述蒸汽前调配物以产生蒸汽。
2.根据权利要求1所述的电子蒸汽装置，其中所述蒸汽前区包含贮存器和施配接口。
3.根据权利要求2所述的电子蒸汽装置，其中所述外壳层的所述至少一个凹入部分被布置成抵压着所述蒸汽前区的所述施配接口。
4.根据权利要求1、2或3所述的电子蒸汽装置，其中所述基础线材是阳极化线材。
5.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的电子蒸汽装置，其中所述基础线材是涂布有釉瓷的过渡金属基线材。
6.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的电子蒸汽装置，其中所述第一未凹入部分通过所述外壳层的所述至少一个凹入部分与所述第二未凹入部分分开，所述至少一个凹入部分被配置成在电流流动通过所述外壳层时达到所述第一和第二未凹入部分的温度的至少两倍的温度。
7.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的电子蒸汽装置，其中所述外壳层的所述至少一个凹入部分的厚度范围介于0.01微米到1微米。
8.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的电子蒸汽装置，其中所述外壳层的所述第一和第二未凹入部分的厚度范围介于10微米到100微米。
9.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的电子蒸汽装置，其中所述外壳层的所述第一和第二未凹入部分连接到电源的相对端子。
10.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的电子蒸汽装置，其中所述外壳层的所述至少一个凹入部分具有介于0.02微欧姆·米到0.2微欧姆·米范围内的电阻率。
11.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的电子蒸汽装置，其中所述至少一个凹入部分呈第一凹入部分和第二凹入部分的形式，所述第一和第二凹入部分在所述第一和第二未凹入部分的相对侧之间，所述第一和第二凹入部分卷绕所述基础线材。
12.根据权利要求1到10中任一项权利要求所述的电子蒸汽装置，其中所述至少一个凹入部分的至少部分沿着平面内的曲线路径延伸。
13.根据权利要求12所述的电子蒸汽装置，其中所述第一和第二未凹入部分中的每一个的至少部分相对于所述平面成角度地延伸。
14.一种产生用于电子蒸汽装置的蒸汽的方法，所述方法包括：
使所述电子蒸汽装置内的蒸汽前区与加热器结构热接触，所述加热器结构包含基础线材和包覆所述基础线材的外壳层，所述基础线材与所述外壳层隔离，所述外壳层包含第一未凹入部分与第二未凹入部分之间的至少一个凹入部分。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述热接触包含利用所述外壳层的所述至少一个凹入部分加热所述蒸汽前区的蒸汽前调配物以产生所述蒸汽。
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