CN108430554A - 汽化总成及蒸汽产生装置 - Google Patents

Abstract

公开一种用于汽化装置的加热器总成、一种含有加热器总成的汽化装置、以及一种对由喷射头喷射的流体进行汽化的方法。用于汽化装置的加热器总成包括：蒸汽入口端及蒸汽出口端、与汽化加热器上的正加热器端子及负加热器端子接触的正电极及负电极、设置在正电极与负电极之间的绝缘体、以及芯子，所述芯子设置在绝缘体与汽化加热器之间以对将被汽化加热器汽化的液体进行分散并对汽化装置进行背压控制。

Description

汽化总成及蒸汽产生装置

相关申请

本申请主张在2016年1月22号提出申请的临时申请第62/281,804号的优先权。

技术领域

微流体喷射装置的一种应用是将溶液喷到可在其中执行辅助功能的另一装置上。一般的辅助功能是利用加热器将溶液汽化，使得溶液的内容可被汽化以递送作为气体物质的溶液。此种技术的应用包括但不限于用于电子香烟、汽疗、气体药物递送、微实验室(micro-lab)的汽相反应等的计量及汽化装置。此文献公开一种用于将流体递送及汽化机制整合到单个微流体装置中的方法，用于进一步小型化、更高精度的蒸汽递送及成本减低以及操作效率等目的。

背景技术及发明内容

在将流体喷到经加热的表面上时，使100％的流体汽化使得液体不被从汽化装置排放出是高度可取的。问题在于：汽化加热器必须足够小以极其快速的升温，但具有足够的表面面积以俘获被喷射到上面的所有流体及流体小滴。在传统的汽化装置中，将使用流体芯子，所述流体芯子将被设置在流体贮存器中位于其一端上同时接触位于其远端上的加热器，以使从流体贮存器芯吸(wicked)的流体汽化。芯子方法(wick method)对流体的汽化量没有控制。因此，被汽化的流体的量可根据施加到汽化装置的负压力的大小而变化。如果使用用于汽化流体的传统加热器配置来提供所喷出的流体，那么整个芯子被加热到高温度。对整个芯子进行加热需要大量的能量且可导致芯子随时间劣化。

传统汽化装置的另一个问题是在汽化装置中优选具有标准背压范围，以防止液体从喷射头流淌。每平方米约7到约12千牛顿的背压是可取的。然而，如果流体的传统喷出装置被暴露到负压力，那么喷射头将开始流淌流体并不准确地从其喷出流体。因此，需要一种提供对于蒸汽应用来说足够的背压还提供受控的将被汽化的液体量的流体汽化总成。

鉴于上述内容，本公开的一个实施例提供一种用于汽化装置的加热器总成、一种含有所述加热器总成的汽化装置以及一种对由喷射头喷射的流体进行汽化的方法。用于汽化装置的加热器总成包括：蒸汽入口端及蒸汽出口端、与汽化加热器上的正加热器端子及负加热器端子接触的正电极及负电极、用于在所述正加热器端子与所述负加热器端子之间进行电绝缘的绝缘体、以及芯子，所述芯子设置在所述绝缘体与所述汽化加热器之间以对将被所述汽化加热器汽化的液体进行分散并对所述汽化装置进行背压控制。

本公开的另一实施例提供一种汽化装置，所述汽化装置包括壳体本体、附装到所述壳体本体的嘴件、设置在所述嘴件中以对从喷射头喷射的流体进行汽化的加热器总成、以及附装到所述嘴件的可移除流体喷射总成。所述流体喷射总成包括与所述喷射头流体连通的流体容器。所述加热器总成包括加热器元件，所述加热器元件具有流体收集侧及与所述流体收集侧相对的第二侧、以及邻近所述加热器元件的所述第二侧的多孔的芯子。

本公开的再一实施例提供一种对由喷射头喷射的流体进行汽化以使由所述喷射头喷射的所述流体实质上全部被汽化的方法。所述方法包括：提供用于吸入由带小孔的汽化加热器产生的蒸汽的嘴件，在所述嘴件中邻近所述汽化加热器设置多孔的芯子，其中所述芯子设置在所述汽化加热器的与所述汽化加热器的面对所述喷射头的侧相对的侧上，使得所述芯子被所述汽化加热器加热并对通过所述带小孔的汽化加热器的任何流体进行收集及汽化。

在一些实施例中，所述嘴件中具有：用于所述加热器总成的空腔；蒸汽出口端口，邻近所述加热器总成的所述蒸汽出口端设置；以及一个或多个空气吸入端口，邻近所述加热器总成的所述蒸汽入口端设置，其中周围空气通过所述汽化加热器及所述芯子被吸入。

在另一实施例中，支撑壳体附装到所述嘴件。所述支撑壳体包括流体贮存器、喷射头及逻辑控制元件，所述逻辑控制元件用于对喷射到所述汽化加热器的流体的量进行计量并激活所述汽化加热器。

在又一实施例中，提供一种用于容纳用于所述汽化装置的所述支撑壳体、电源电路系统及电源的汽化装置壳体。

在一些实施例中，所述芯子是选自陶瓷、烧结金属、金属/陶瓷复合材料、金属丝网、钢丝绒、玻璃纤维、及类似材料的弹性多孔材料。所述芯子被选择成为所述汽化装置提供预定的负压力。

在一些实施例中，所述多孔的芯子设置在所述加热器元件与用于所述加热器元件的加热器端子的绝缘体之间。

在一些实施例中，所述流体容器是可移除的流体容器及喷射头总成。

在一些实施例中，所述汽化装置的所述壳体本体包括电源开关、蒸汽激活按钮及通用串行总线端口。

在一些实施例中，通过在所述嘴件中提供空气吸入端口以在所述喷射头与所述汽化加热器之间提供空气流来减小所述喷射头附近的负压力的大小。

附图说明

通过参照以下详细说明、附图及权利要求，本发明的其他特征及优点可显而易见，其中：

图1A到图1B是根据本公开的汽化装置的不按比例绘制的立体图；

图2是图1所示汽化装置的不按比例绘制的分解立体图，其示出包括壳体本体及可移除蒸汽喷射总成的两个主要零件；

图3是图1所示汽化装置的不按比例绘制的剖视图；

图4是图2所示壳体本体的内部组件的不按比例绘制的分解立体图；

图5是可移除蒸汽喷射总成及用于所述总成的可移除的流体容器的不按比例绘制的立体图；

图6是图5所示可移除蒸汽喷射总成的不按比例绘制的剖视图；

图7是图5所示可移除蒸汽喷射总成的不按比例绘制的分解立体图；

图8是图5所示可移除蒸汽喷射总成的可移除的嘴件的不按比例绘制的剖视图；以及

图9是汽化装置的设置在图8所示的嘴件中包括汽化加热器、芯子、电极及陶瓷绝缘体的加热器总成组件的不按比例绘制的分解立体图。

具体实施方式

本公开涉及一种如图1所示的汽化装置10及其如图2所示的组件。此种装置10可用于其中如在下文将更详细地阐述的将液体喷射到汽化加热器上以提供蒸汽流的各种应用。此种装置10通过是手持式装置，例如具有用于吸入由装置10产生的蒸汽的嘴件12的电子香烟。嘴件12可包括用于使蒸汽流出装置10的蒸汽离开导管14。装置10的主要组件包括壳体本体16及可移除蒸汽喷射总成18(图2)。汽化装置10通常包括电源开关20、蒸汽激活按钮22及替代通用串行总线连接24。

汽化装置10的嘴件12以及本体16可由包括塑料、金属、玻璃、陶瓷及类似材料在内的各种材料制成，条件是所述材料能够与将由装置10喷射并汽化的流体兼容。特别适当的材料可选自聚氯乙烯、高密度聚乙烯、聚碳酸酯、不锈钢、医学钢材、镀镍钢材及类似材料。包括嘴件12及本体16在内的与流体及蒸汽接触的所有部件可由塑料制成。蒸汽离开导管14可由金属(例如，不锈钢)或对由装置产生的热及蒸汽具有耐受性的其他材料制成。

装置10的剖视图示出于图3中，且壳体本体16分解图示出于图4中。如图3及图4所示，壳体本体16可包括用于为汽化加热器及喷射头(以下更详细地进行阐述)提供逻辑电路系统的电路板26。电路板26与蒸汽喷射总成18、电源开关20及通用串行总线连接24电连通。例如可充电电池28等电源也可容纳在壳体本体16中。电触头30(图4)可设置在电路板26上用于与可移除蒸汽喷射总成18电连通。通用串行总线连接24可用于对电池28进行再充电，并针对喷射头及汽化加热器改变程序设定。

汽化装置的重要组件是在图5及图6中更详细地示出的可移除喷射总成18。可移除蒸汽喷射总成18包括可移除的流体容器32，可移除的流体容器32供应将被蒸汽喷射总成18的组件喷出及汽化的流体。喷射头34包括在可移除喷射总成18中且可设置在流体容器32上或可邻近蒸汽喷射总成18的加热器总成36组件设置。喷射头34与提供将由喷射头34喷射的流体的流体容器32流体连通。在可移除蒸汽喷射总成18上设置电连接器38，用于电连接到设置在壳体本体16中用于向喷射头34提供电力的电路板26。

可移除蒸汽喷射总成18的一些部分的分解图更详细地示出在图7中。通过与流体容器32的插座42电力连通的电路板40向流体容器32上的喷射头34提供电力。提供电连接器41用于将电路板40连接到壳体本体16中的电源。电路板40也可将来自电池28的电力提供到加热器总成36中的汽化加热器。提供支撑壳体44以保持蒸汽喷射总成18的组件。蒸汽离开导管14可由耐蒸汽材料(例如，不锈钢)制成，且可具有管状以引导由喷射头产生的蒸汽通过嘴件12。

如图7及图8所示，蒸汽喷射总成18可包括可移除地附装到支撑壳体44的嘴件12。嘴件12可容纳流体离开导管14、以及包括汽化加热器48、用于加热器的电接触端子50、电极52、芯子56及绝缘体58的加热器总成36。嘴件12也可在其中包括空气吸入端口54，用于在喷射头34上保持预定的背压。喷射头34将来自流体容器32的流体喷射到加热器总成36的汽化加热器48上。汽化装置10内的逻辑电路系统被配置成在蒸汽激活开关22被按下时将预定量的流体喷出到汽化加热器48上。

图9提供作为汽化装置10的重要组件的加热器总成36的详细分解图。如图9所示，加热器总成是由五个主要组件构成，所述五个主要组件分别是具有正电接触端子及负电接触端子50的汽化加热器48、芯子56、绝缘体58、正电极及负电极52、以及加热器壳体60。正电引线及负电引线62连接到电极52用于将电力提供到汽化加热器48。汽化加热器48是带小孔的加热元件或穿孔加热元件，其使得流体能够从喷射头34喷出到汽化加热器48的表面上并通过汽化加热器48到达芯子56的面对加热器48的表面上。汽化加热器48通常是不锈钢加热元件，所述不锈钢加热元件具有正电接触端子及负电接触端子50用于电连接到壳体本体16中的电源。来自喷射头34的流体被汽化加热器48汽化，使得蒸汽通过加热器总成36的入口端经过加热器总成36流到加热器总成36的出口端并流出蒸汽离开导管14。加热器壳体60可由包括塑料、陶瓷、玻璃及对热及蒸汽具有耐受性的类似材料等在内的各种材料制成。加热器壳体60的适当材料可为聚碳酸酯材料或高密度聚乙烯材料。

芯子56是在以下更详细阐述的多孔材料，其在汽化装置10的运行中提供重要功能。芯子56与嘴件12中的空气吸入端口54相组合使得汽化装置10能够运行，而不在喷射头34的流体排放侧附近施加负压力。为了防止从喷射头34排放过量液体，避免喷射头34附近的负压力是重要的。因此，将多孔的芯子56正确地放置在加热器总成36中是重要的，且多孔的芯子56必须正确放置在空气吸入端口54的下游。如果将多孔的芯子56定位成与喷射头34接触，那么将导致液体从喷射头34流淌出，且空气吸入端口54对于在喷射头34的排放侧附近保持大气压力来说将为无效的。因此，来自喷射头34的流体的流动适当地跨越喷射头34与加热器48之间的空气间隙，其中引入周围空气以在喷射头34的排放侧附近保持大气压力，而不管由用户通过多孔的芯子56及汽化加热器48施加到蒸汽离开导管14上的负压力如何。

同样通过将汽化加热器48放置在喷射头34与多孔的芯子56之间，从喷射头34喷射的不冲击汽化加热器48的表面的流体将设置在多孔的芯子56的邻近加热器48的表面上。由于多孔的芯子56与汽化加热器48接触，因此芯子56的表面上的流体也将被汽化，使得不通过蒸汽离开导管14排放液体。由蒸汽离开导管14施加的所有压力下降因此通过多孔的芯子56，而不在喷射头34的排放侧附近施加负压力。在一个实施例中，通过芯子的压力下降可介于约10厘米水柱到约100厘米水柱。

芯子56可由包括陶瓷、烧结金属、复合陶瓷及金属材料、金属丝网、钢丝绒、玻璃纤维、及类似材料等在内的多种弹性材料制成。如图9所示，芯子56设置在汽化加热器48与绝缘体58之间，其中绝缘体58可为陶瓷或玻璃绝缘体。为了捕获可能穿过汽化加热器48的液体，芯子56可取地与汽化加热器48具有相同的大小或直径。芯子56的厚度可根据为芯子56所选的材料而变化，使得获得通过芯子56的期望的压力下降。由于芯子56充当天然绝缘体以及芯吸(wicking)装置，因此仅面对喷射头34的外表面变热且蒸汽在离开汽化装置10之前穿过芯子56到达芯子56的陶瓷绝缘体侧。位于芯子56的蒸汽离开侧上的绝缘体58为穿过芯子56的蒸汽起始冷却循环。芯子材料及配置可被选择成使得芯子密度可用以在汽化装置中建立负压力，而不影响向汽化加热器48递送流体的喷射头34附近的压力。

随着空气通过蒸汽离开导管14被抽出，空气也通过位于汽化加热器48的上游的空气吸入端口54被吸入，使得喷出的流体集中在汽化加热器48上而不扰乱喷出的流体流动。由于由箭头64及66(图8)指示的通过汽化加热器48及芯子56的空气流的方向，来自喷射头34的所有流体都被喷出到汽化加热器48和/或芯子56上。

因此，汽化加热器48、芯子56及空气吸入端口54的上述配置彼此相结合地运作，以提高来自喷射头34的流体的汽化效率并减少或消除从喷射头34流淌出任意液体。

尽管已阐述了特定实施例，但申请人或所属领域中的其他技术人员可想到目前没有预见或无法预见的替代、修改、变化、改进及实质等效形式。因此，所提出申请的随附权利要求及可进行修订后的随附权利要求旨在涵盖所有此类替代、修改、变化、改进及实质等效形式。

Claims (15)

1.一种用于汽化装置的加热器总成，包括蒸汽入口端及蒸汽出口端、与汽化加热器上的正加热器端子及负加热器端子接触的正电极及负电极、用于在所述正加热器端子与所述负加热器端子之间进行电绝缘的绝缘体、以及芯子，所述芯子设置在所述绝缘体与所述汽化加热器之间以对将被所述汽化加热器汽化的液体进行分散并对所述汽化装置进行背压控制。

2.根据权利要求1所述的加热器总成，还包括用于所述汽化装置的嘴件，所述嘴件中具有：用于所述加热器总成的空腔；蒸汽出口端口，邻近所述加热器总成的所述蒸汽出口端设置；以及一个或多个空气吸入端口，邻近所述加热器总成的所述蒸汽入口端设置，其中周围空气通过所述汽化加热器及所述芯子被吸入。

3.根据权利要求1或2所述的加热器总成，还包括附装到所述嘴件的支撑壳体，所述支撑壳体包括流体贮存器、喷射头及逻辑控制元件，所述逻辑控制元件用于对喷射到所述汽化加热器的流体的量进行计量并激活所述汽化加热器。

4.根据权利要求3所述的加热器总成，还包括用于容纳所述支撑壳体、电源电路系统及电源的汽化装置壳体。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的加热器总成，其中所述芯子被选择成为所述汽化装置提供预定的负压力。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的加热器总成，其中所述芯子包括选自由陶瓷、烧结金属、金属/陶瓷复合材料、金属丝网、钢丝绒、玻璃纤维、及类似材料组成的群组的弹性多孔材料。

7.一种汽化装置，包括根据权利要求1至6中任一项所述的加热器总成。

8.一种汽化装置，包括壳体本体、附装到所述壳体本体的嘴件、设置在所述嘴件中以对从喷射头喷射的流体进行汽化的加热器总成、以及附装到所述嘴件的可移除流体喷射总成，其中流体喷射总成包括与所述喷射头流体连通的流体容器，且其中所述加热器总成包括加热器元件，所述加热器元件具有流体收集侧及与所述流体收集侧相对的第二侧、以及邻近所述加热器元件的所述第二侧的多孔的芯子。

9.根据权利要求8所述的汽化装置，其中所述多孔的芯子设置在所述加热器元件与绝缘体之间所述绝缘体隔绝电引线与所述加热器组件。

10.根据权利要求8或9所述的汽化装置，其中所述嘴件还包括用于在所述喷射头附近及所述喷射头与所述加热器元件之间提供空气的空气吸入端口。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的汽化装置，其中所述流体容器包括可移除流体容器及喷射头总成。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的汽化装置，其中所述壳体本体还包括电源开关、蒸汽激活按钮及通用串行总线端口。

13.一种对由喷射头喷射的流体进行汽化以使由所述喷射头喷射的所述流体实质上全部被汽化的方法，包括：

提供用于吸入由带小孔的汽化加热器产生的蒸汽的嘴件，

在所述嘴件中邻近所述汽化加热器设置多孔的芯子，

其中所述芯子设置在所述汽化加热器的与所述汽化加热器的面对所述喷射头的侧相对的侧上，使得所述芯子被所述汽化加热器加热并对通过所述带小孔的汽化加热器的任何流体进行收集及汽化。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括通过在所述嘴件中提供空气吸入端口，以在所述喷射头与所述汽化加热器之间提供空气流，来减小所述喷射头附近的负压力的大小。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中所述芯子包括选自由陶瓷、烧结金属、金属/陶瓷复合材料、金属丝网、钢丝绒、玻璃纤维、及类似材料组成的群组的弹性多孔材料。