CN108430242B - 用于吸气装置的加热系统和加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于诸如电子烟或个人汽化器装置的吸气装置(30)的加热系统(1)，以用于通过待加热液体(L)生成气溶胶或蒸气。该系统包括：至少一个供应通道(3)，其用于在该至少一个通道(3)内的毛细作用或表面张力的作用下输送来自供应存储器(4)的待加热液体；以及加热装置(10)，其设置在至少一个供应通道(3)的出口(6)处并且被构造为在物质从至少一个通道(3)的出口排出时加热该物质。加热装置(10)优选包括至少一个加热元件(11)，其延伸跨过供应通道(3)的宽度或出口开口(8)并且通常被限制在供应通道的出口(6)中。

Description

用于吸气装置的加热系统和加热方法

技术领域

本发明涉及一种吸气装置，例如电子烟(e-cigarette)、个人汽化器或电子蒸气输送系统。更具体而言，本发明涉及一种用于这样的吸气装置的加热系统以及一种用于通过这样的装置中的待加热物质生成气溶胶或蒸气的加热方法。

背景技术

上述类型的吸气装置(即，电子烟和个人汽化器以及电子蒸气输送系统)作为传统的烟制品(例如，香烟、小雪茄、雪茄等)的替代物而提出。通常，这些吸气装置被设计成加热液体溶液或凝胶，以产生或生成被使用者吸入的气溶胶和/或蒸气。这种液体或凝胶通常是丙二醇(PG)溶液和/或植物甘油(VG)溶液，并且通常含有调味剂或一种或多种浓缩香料。

尽管对这些吸气装置的需求日益增加并且市场在增大，但是仍需要努力改进这些装置的性能，目的在于提供更有效的和改进的产品。例如，这些努力针对改进的气溶胶和/或蒸气生成、改进的气溶胶和/或蒸气输送以及为了改善能耗(例如提高装置的电池寿命)而在气溶胶和/或蒸气生成时更有效地利用能量。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种新的且改进的吸气装置，特别是电子烟，并且更具体而言提供一种用于通过这样的吸气装置中的物质生成气溶胶和/或蒸气的新的且改进的加热系统和方法。

因此，根据一个方面，本发明提供一种加热系统，其用于吸气装置，例如电子烟或个人汽化器，以用于通过待加热的物质生成气溶胶或蒸气。该系统包括：至少一个供应通道，其用于在该至少一个通道内的毛细作用或表面张力的作用下输送来自供应存储器的待加热的物质；以及加热装置，其设置在至少一个供应通道的出口处并且被构造为当物质从至少一个通道的出口排出时加热该物质。

在优选的实施方式中，加热装置局限于或限制在供应通道的出口区域中。加热装置通常包括至少一个加热元件，并且该至少一个加热元件优选延伸跨过供应通道的宽度，特别是跨过供应通道的出口开口。在这方面，加热装置可以至少部分地、可选地完全地设置在供应通道的外部。

在优选的实施方式中，至少一个加热元件包括一个或多个导电丝、导电带、导电箔或导电涂层。例如，导电箔或导电涂层可以设置成供应通道的出口开口周围的层或涂层。丝、带、箔或涂层的材料将由本领域技术人员从已知的导电材料中选择。

在优选的实施方式中，加热系统包括用于在毛细作用或表面张力的作用下输送待加热的物质的多个供应通道。加热装置设置在每个供应通道的出口处，并且被构造为在物质从每个通道的出口排出时加热该物质。加热装置通常包括至少一个加热元件，并且该至少一个加热元件优选延伸跨过每个供应通道的宽度，特别是跨过每个供应通道的出口开口。在这方面，加热装置可以至少部分地设置、可选地完全地设置在每个供应通道的外部。多个供应通道可以设置成至少一个阵列，例如至少一排，并且至少一个加热元件可以包括延伸跨过该阵列中的每个供应通道的出口开口的细长元件。

在优选的实施方式中，至少一个供应通道形成在主体构件中，该主体构件被构造为从供应存储器延伸到吸气装置中的腔室，从该腔室吸取气溶胶和/或蒸气。在这方面，主体构件优选由玻璃或陶瓷构成。主体构件优选在每个供应通道的出口区域处包括用于容纳至少一个加热元件的凹槽或凹部。凹槽或凹部优选在供应通道的纵向范围的横向延伸。在这方面，至少一个加热元件优选放置在或容纳在每个供应通道的出口区域处的凹槽或凹部中。具体而言，至少一个加热元件可与其中形成有至少一个供应通道的主体构件的材料(例如，玻璃或陶瓷)熔合或结合，其中至少一个加热元件优选横向于或跨过供应通道的纵向范围延伸。通过这种方式，汽化可以直接发生在每个供应通道的出口或排出口处。

在优选的实施方式中，每个供应通道都形成为毛细管或毛细槽。在毛细管的情况下，主体构件因此可以包括限定穿过其中的毛细通道的管状构件。在毛细槽的情况下，主体构件可以包括限定槽状供应通道的至少一个、优选一对板元件。在这方面，主体构件优选包括一对板元件，它们大体平行地设置并且通过在它们之间限定槽状供应通道的间隔开的关系彼此面对。

在优选的实施方式中，至少一个供应通道的长度在2至20mm范围内，更优选在5至10mm范围内。

在优选的实施方式中，至少一个供应通道的内径在0.1至3.0mm的范围内，更优选在0.5至1.0mm的范围内。

在优选的实施方式中，加热系统与用于吸气装置或电子烟的存储盒或存储器组件组合或并入其中。通过这种方式，可以将其中形成有用于输送来自存储器的待加热液体的至少一个供应通道的主体构件附接至或并入形成用于储存或保持液体的存储器的存储盒或存储器组件的壳体。

在优选的实施方式中，加热系统包括沿着至少一个供应通道设置的、用于检测或感测液体的存在的液体传感器，例如电容传感器。例如，传感器可以设置在供应通道的出口处或直接位于供应通道的出口上游。通过这种方式，当传感器检测或感测到液体时，可以控制系统来启动加热元件。因此，这可以帮助优化能耗，使加热元件仅在出口处存在供汽化的液体时才被启动。系统还可以被构造为在传感器在预定的时间内没有检测到供汽化的液体到达出口时生成信号。这可以指示存储器中的液位低。

根据另一个方面，本发明提供一种吸气装置，例如电子烟或个人汽化器，其用于通过待加热的物质、特别是液体或凝胶产生气溶胶和/或蒸气，其中吸气装置包括根据上述任一个实施方式所述的加热系统。

在优选的实施方式中，吸气装置的一个或多个进气口被定位为靠近吸气装置中用于吸取气溶胶和/或蒸气的腔室中每个供应通道(例如，每个毛细管或毛细槽)的出口。通过这种方式，进入吸气装置的蒸气腔中的气流靠近或紧邻加热系统，蒸气在此处生成以被使用者吸入。吸气装置的一个或多个进气口优选被构造为和/或设置为引导气流跨过供应通道的出口。

根据另外的方面，本发明提供一种加热吸气装置(例如，电子烟或个人汽化器)中的物质(尤其是液体或凝胶)的方法，所述方法包括：

通过毛细作用或表面张力穿过至少一个供应通道输送来自供应存储器的待加热的物质；以及

当物质从供应通道的出口排出时，在至少一个供应通道的出口处加热该物质。

在优选的实施方式中，加热物质的步骤通过一个或多个电加热元件来进行，该一个或多个电加热元件延伸跨过供应通道的宽度，特别是跨过供应通道的出口开口。在这方面，加热装置可以至少部分地、可选地完全地设置在供应通道的外部。电加热元件通常局限于或限制在供应通道的出口区域中和/或设置在供应通道的外部。在优选的实施方式中，加热物质的步骤在周期性或间歇性的基础上进行，例如理想地通过脉冲或交替的方式进行。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，在后续描述中参照附图更详细地解释本发明的示例性实施方式，在附图中相同的附图标记表示相同的部件，并且其中：

图1是根据本发明的实施方式的加热系统的示意性立体图；

图2是图1所示的加热系统的部分在箭头II-II的方向上截取的剖视图；

图3是根据本发明的另一个实施方式的加热系统的部分的示意性立体图；

图4是图3所示的加热系统的部分在箭头IV-IV的方向上截取的剖视图；

图5是图4所示的加热系统的部分在箭头V-V的方向上截取的剖视图；

图6是根据本发明的另外的实施方式的加热系统的示意性平面图；

图7是图6所示的加热系统在箭头VII-VII的方向上截取的剖视图；

图8a是具有根据图6和图7的实施方式的加热系统的、电子烟装置的存储盒或存储器组件的示意性立体图；

图8b是图8a所示的存储盒或存储器组件的示意性侧视图；

图8c是图8a所示的存储盒或存储器组件的局部剖视的示意性立体图；

图9是根据本发明的实施方式并且包括图8a所示的存储盒或存储器组件的吸气装置、尤其是电子烟的示意性立体图；

图10是根据本发明的简单实施方式的加热系统的剖视图；

图11是并入吸气装置的存储器组件中的根据本发明的加热系统的示意性立体图；并且

图12是示意性表示根据本发明的实施方式的方法的流程图。

附图被包含在内从而提供对本发明的进一步理解，并且附图被并入本说明书的一部分中且构成本说明书的一部分。附图示出本发明的特定实施方式，并且与说明书一起解释本发明的原理。本发明的其他实施方式及随之而来的本发明的许多优点将更容易被领会，因为它们在参照后续具体实施方式的情况下变得更好理解。

应理解的是，为了方便实施方式的更抽象的表示，不一定描绘出在商业上可行的实施方式中可能是有利的或必要的那些常规的和/或众所周知的元件。附图中的元件不一定彼此成比例示出。应进一步理解的是，方法的实施方式中特定的动作和/或步骤可以按特定的发生顺序来描述或描绘，但是本领域技术人员将理解实际上不需要关于顺序的这种特定性。还应理解的是，除了本文中另外阐述的具体含义之外，本说明书中所使用的术语和语句具有与该词语和语句相对于它们对应的各自的调查和研究领域一致的一般含义。

具体实施方式

参照附图的图1和图2，示意性示出了用于通过吸气装置、特别是电子烟(没有示出)中的待加热液体生成蒸气的加热系统1的一种实施方式。液体可以包括丙二醇、植物甘油和/或一种或多种香料的溶液。加热系统1包括主体构件2，在该主体构件2中设置或形成有多个供应通道3，以在通道3内的毛细作用或表面张力的作用下输送来自与主体构件2相邻的供应存储器4的待加热液体。在这种情况下，每个供应通道3都包括毛细管，并且多个供应通道3被设置成直的一列或一排，以将待加热液体从主体构件2的入口侧或入口区域5输送到出口侧或出口区域6。在这方面，每个供应通道或毛细管3都具有约0.5至0.8mm的内径，并且都在入口侧5处的入口开口7与出口侧6处的出口开口8之间延伸。

在主体构件2的出口侧6形成的细长的凹槽或凹部9，其延伸跨过每个供应通道3的出口开口8并且与它们连通或互连。为了使通过毛细管3输送的、来自存储器4的液体汽化，设置加热装置10，其包括一个或多个定位或设置在凹槽9中的细长的加热元件11，例如丝或线。在这方面，例如，加热元件11可以包括直径在0.05mm至0.3mm(例如，约0.1mm)范围内并且对于在约1至1.5安培范围内的电流电阻在1至5欧姆范围内的丝(例如，镍铬合金丝或KanthalTM丝)。凹槽9具有宽度D，该宽度D可以略大于毛细管3的出口开口8的直径d。加热丝11的相对的端部12、13被构造和设置为连接至电子烟(没有示出)中的电源，以进行电阻加热。因此，加热装置10设置在并被限制在每个供应通道3的出口区域6中，并且被构造为在液体从每个毛细管3的出口开口8排出时加热该液体并且使其汽化。

参照附图的图3至图5，示意性示出了用于通过电子烟(没有示出)中的待加热液体生成蒸气的加热系统1的另一种实施方式。在这个例子中，结构原理基本保持不变，但是用于替代构造中。特别地，主体构件2包括中间输送通道14，其用于将待加热液体从存储器4输送到多个供应通道3，该多个供应通道3又形成内径d为约0.5至0.8mm的毛细管。每个供应通道或毛细管3都在输送通道14处的入口开口7与主体构件的出口侧6处的出口开口8之间延伸。在本实施方式中，供应通道3设置成径向阵列，使得每个毛细管3的出口开口8都位于主体构件2的半圆形外周上。再一次地，在主体构件2的出口区域6中形成凹槽或凹部9，并且该凹槽或凹部9延伸跨过每个供应通道3的出口开口8并且与它们连通或互连。同样再一次地，设置加热装置10，其包括一个或多个定位或设置在凹槽9中的细长的加热元件11，例如丝或线。通过这种方式，加热丝11被设置并构造为在液体从每个毛细管3的出口开口8排出时加热该液体并且使其汽化。可以在输送通道14的端部中设置或提供通气帽或通气塞15。帽或塞15可以是气体可渗透的，以允许与存储器4进行气体交换，从而增强穿过毛细管3的液流，但是仍可以防止液体泄漏。

现在参照附图的图6和图7，示意性示出了用于通过电子烟中的待加热液体生成蒸气的加热系统1的另外的实施方式。在本实施方式中，前述实施方式中的多个毛细管用构造成毛细槽的供应通道3来替换。更具体而言，主体构件2包括一对板元件16，它们大体平行地设置并且通过在它们之间限定槽状供应通道3的间隔开的关系彼此面对。主体构件2的板元件16从入口区域或入口端部5延伸到出口区域或出口端部6，其中板元件16的侧部17被封闭或密封。每个板元件16在槽状供应通道3的出口区域或出口端部6处的边缘18都是朝向出口开口8斜切的或渐细的，以减小板元件16在出口端部6处所提供的表面积。这起到的作用是减小板元件16在出口区域6处的相面对的端部表面收集或积聚过量的待加热液体的趋势。

再一次地，图6和图7的加热系统1包括设置在液体供应通道3的出口区域6处的加热装置10。在这方面，蛇形加热元件11(例如，电阻加热丝)在毛细槽3的横向延伸跨过出口开口8。如上面所描述的两个实施方式中那样，加热元件11的相对的端部12、13被构造并设置为连接至电子烟(没有示出)中的电源，以进行电阻加热。为了这个原因，在加热元件11的相对的端部12、13中的每一个处都设置电连接器19。因此，加热装置10再次设置在并被限制在供应通道3的出口区域6中，以在液体从供应通道3的出口开口8排出时使该液体汽化。

参照附图的图8a-8c和图9，提供了可以如何使图6和图7所示的加热系统1被包含在电子烟30的存储盒(cartridge)或存储器组件20中的例子。在图9中可以看出，电子烟30具有大体柱状的外壳31，该外壳31的第一部分32容纳或包围电池单元形式的电源33。外壳31的第一部分32连接至外壳的第二部分34，该第二部分34容纳或包围存储盒或存储器组件20。在图8a-8c中可以看出，存储盒20包括壳体21，该壳体21包围用于保持或储存一定量的液体L的桶状存储器或罐体4，该液体L在电子烟30的使用期间被汽化并吸入。图6和图7的加热系统1包含在存储盒20中，使得板元件16伸入存储器4中，其中入口区域或入口端部5固定在浸没在液体L下面和/或被液体L覆盖的、壳体21的底壁22处。板元件16以倾斜角度向上伸出到壳体21的端壁23外部，使得出口区域或出口端部6和加热装置10位于外壳的第二部分34的蒸气腔35内。存储盒壳体21的上侧部或上壁24包括通过弹性插塞构件25封闭和密封的补充开口。此外，壳体21的上侧部或上壁24包括通气帽或通气阀26，其可以包括气体可渗透膜，以允许与存储器4进行气体交换，从而增强穿过毛细槽3的液流，但是仍防止液体从其中泄漏。

在图9中看出，在外壳31的第二部分34的端部处设置有或连接有吸嘴36，以便使用者抽吸电子烟30并吸入存储盒20中通过加热系统1产生的蒸气。在这方面，在外壳的第二部分34中设置有一排进气口37，其用于在使用者抽吸吸嘴36时将空气引进或吸入蒸气腔35中。通过蒸气腔35中的供应通道3的出口6处的加热装置10使液体L汽化，并且蒸气被夹带在空气流中并经由蒸气引导部38和吸嘴36传输给使用者。

现在参照附图的图10，示意性示出了用于通过吸气装置(例如，电子烟)中的待加热液体生成蒸气的加热系统1的简单实施方式。加热系统1包括管(例如，玻璃管)形式的主体构件2，其限定毛细通道3，该毛细通道3用于在毛细作用下输送来自与主体构件2相邻的供应存储器4的待加热液体。在这种情况下，毛细通道3具有约1.0mm的内径，并且从供应存储器4延伸到出口侧6处的出口开口8。在出口开口8处的管2的端部中形成有凹槽或凹部9，并且细长的加热元件11(例如，丝或线)定位或设置且熔合在凹槽9中、与管状主体构件2连接，其中加热丝11横向地延伸跨过出口开口8的中部。

现在参照图11，示意性示出了存储盒或存储器组件20的另一种实施方式。在该实施方式中，加热系统1包括盘状主体构件2，其限定两个分离且不同的毛细通道3，以在毛细作用下输送来自与主体构件2相邻的供应存储器4的待加热液体。在本实施方式中，用于输送来自存储器4的液体的每个毛细供应通道3都具有其自己的加热元件11，例如丝或线。沿箭头A的方向截取的每个管3的截面都基本上可以对应于图10所示的例子。每个加热元件11都通过用于共同控制和供电的电连接器或电源导线19相互连接。每个加热元件11都可以具有圆形截面或替代地具有扁平截面，以用于为从每个通道3的出口开口8排出的液体提供较大的表面积。此外，每个通道3的出口开口8都可以形成有发散的锥形表面8’，其形成用于积聚液体的小井孔并且为每个相应的加热元件11提供较大的表面积。

最后，参照附图的图12，示出了流程图，该流程图示意性示出了加热根据上面关于图1至图11所描述的本发明的任何实施方式的吸气装置30(例如，电子烟)中的物质(尤其是液体L)的方法的步骤。在这方面，图12的第一个框i表示通过毛细作用或表面张力穿过至少一个供应通道3、可选地穿过多个供应通道3输送来自供应存储器4的待加热液体的步骤。然后，第二个框ii表示在液体从供应通道3的出口6排出时仅在每个供应通道3的出口6处加热液体L以使液体汽化的步骤。第三个框iii表示根据使用者对吸气装置30的使用来控制加热步骤的启动的步骤。附图的图12中的最后一个框iv表示在周期性或间歇性的基础上、尤其是通过脉冲的方式进行液体的加热的可选步骤。

尽管本文示出并描述了本发明的特定实施方式，但是本领域普通技术人员将理解的是存在各种替代和/或等同的实现方式。应理解的是，一个或多个示例性实施方式仅仅是例子，并且不以任何方式限制范围、应用性或构造。相反，前述发明内容和具体实施方式将为本领域技术人员提供用于实现至少一个示例性实施方式的便利的路线图，应理解可以在不脱离所附权利要求及其法律等同物给出的范围的情况下在示例性实施方式中所述的元件的功能和设置上进行各种变化。总体而言，这种应用覆盖本文所述的特定实施方式的任何调整或变型。

附图标记列表

1 加热系统

2 主体构件

3 供应通道或毛细管或毛细槽

4 存储器

5 入口侧或入口区域

6 出口侧或出口区域

7 入口开口

8 出口开口

8’ 锥形表面

9 凹槽或凹部

10 加热装置

11 加热元件或加热丝

12 加热元件的端部

13 加热元件的端部

14 输送通道

15 通气帽或通气塞

16 板元件

17 板元件的侧部

18 板元件的斜切或渐细的边缘

19 电连接器

20 存储盒或存储器组件

21 存储盒壳体

22 壳体的底壁

23 壳体的端壁

24 壳体的上侧部或上壁

25 插塞构件

26 通气帽或通气阀

30 电子烟

31 外壳

32 外壳的第一部分

33 电源或电池单元

34 外壳的第二部分

35 蒸气腔

36 吸嘴

37 进气口

38 夹紧环或蒸气引导部

D 凹槽或凹部的宽度

d 出口开口的直径

L 待加热液体

Claims (15)

1.一种用于吸气装置(30)的加热系统(1)，其用于通过待加热的液体(L)生成气溶胶或蒸气，所述系统包括：

至少一个供应通道(3)，其用于在该至少一个供应通道(3)内的毛细作用或表面张力的作用下输送来自供应存储器(4)的待加热的液体；以及

加热装置(10)，其设置在至少一个供应通道(3)的出口(6)处，

其中加热装置(10)包括至少一个加热元件(11)，该至少一个加热元件(11)包括一个或多个导电丝，该一个或多个导电丝被设置在供应通道(3)的外部并且延伸跨过供应通道(3)的出口开口(8)，并被构造为在液体从至少一个通道(3)的出口(6)排出时加热该液体，

至少一个供应通道(3)形成或设置在主体构件(2)中，该主体构件(2)在每个供应通道(3)的出口处都包括用于容纳加热元件(11)的凹槽或凹部(9)，其中凹槽或凹部(9)横向于供应通道的纵向范围延伸。

2.根据权利要求1所述的加热系统(1)，其中，吸气装置(30)为电子烟或个人汽化器。

3.根据权利要求1所述的加热系统(1)，其包括用于在毛细作用或表面张力的作用下输送待加热液体(L)的多个供应通道(3)，其中加热装置设置在每个供应通道(3)的出口(6)处并且被构造为在液体从每个通道(3)的出口(6)排出时加热该液体。

4.根据权利要求1所述的加热系统(1)，其中，该主体构件(2)被构造为从供应存储器(4)延伸到吸气装置(30)中的蒸气腔(35)，从该蒸气腔(35)吸取气溶胶或蒸汽。

5.根据权利要求4所述的加热系统(1)，其中，每个供应通道(3)都形成为毛细管和/或毛细槽，其中形成有每个供应通道(3)的主体构件(2)由玻璃或陶瓷构成。

6.根据权利要求1所述的加热系统(1)，其中，至少一个供应通道(3)的长度在2至20mm的范围内。

7.根据权利要求6所述的加热系统(1)，其中，至少一个供应通道(3)的长度在5至10mm的范围内。

8.根据权利要求1所述的加热系统(1)，其中，至少一个供应通道(3)的内径在0.1至3.0mm的范围内。

9.根据权利要求8所述的加热系统(1)，其中，至少一个供应通道(3)的内径在0.7至2.0mm的范围内。

10.一种吸气装置(30)，其用于通过待加热的液体或凝胶产生气溶胶和/或蒸气，其中，该吸气装置包括根据权利要求1至9中任一项所述的加热系统(1)。

11.根据权利要求10所述的吸气装置(30)，其是电子烟或个人汽化器装置。

12.一种加热吸气装置(30)中的物质的方法，所述方法包括：

通过毛细作用或表面张力穿过至少一个供应通道(3)输送来自供应存储器(4)的待加热的物质；以及

当物质从供应通道(3)的出口排出时，在至少一个供应通道(3)的出口处加热该物质，以使该物质汽化，

其中加热物质的步骤通过一个或多个电加热元件(11)来进行，该一个或多个电加热元件(11)包括一个或多个导电丝，该一个或多个导电丝被设置在供应通道(3)的外部并且延伸跨过供应通道(3)的出口(6)，

至少一个供应通道(3)形成或设置在主体构件(2)中，该主体构件(2)在每个供应通道(3)的出口处都设置有用于容纳加热元件(11)的凹槽或凹部(9)，其中凹槽或凹部(9)横向于供应通道的纵向范围延伸。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，物质是液体或凝胶，并且吸气装置(30)是电子烟或个人汽化器。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，加热物质的步骤周期性或间歇性地进行。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，加热物质的步骤通过脉冲或交替的方式进行。

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