CN108778001A - 具有多个加热元件的电子烟装置 - Google Patents

Abstract

一种电子烟装置(10)，包括电源部(12)和雾化器/液体储存器部(14)，电源部(12)包括电源(18)，雾化器/液体储存器部(14)包括以自由浮动方式储存液体(30)的液体储存器(48)以及适于在由电源(18)操作时使储存在液体储存器(14)中的液体(30)雾化的雾化器(28)。雾化器(28)包括在不同的位阶(h_a、h_b、h_c、h_d、h_e)处布置在液体储存器(48)内部的多个加热元件(36a、36b、36c、36d、36e)。

Description

具有多个加热元件的电子烟装置

技术领域

本发明总地涉及电子烟装置。

背景技术

诸如电子水烟或电子香烟的电子烟装置通常具有壳体，壳体容纳电源(例如，单次使用电池或可充电电池、电插头或其他动力源)，以及可电操作的雾化器。雾化器使从储存器供应的液体气化或雾化，并提供气化或雾化的液体作为气溶胶。控制电子设备控制雾化器的激活。在一些电子烟装置中，气流传感器设置在电子烟装置内，其检测使用者抽吸该装置(例如，通过检测负压或通过装置的气流模式)。气流传感器向控制电子设备指示或以信号告知所述抽吸，以使装置通电并产生蒸汽。在其他电子烟装置中，使用开关来使电子烟装置通电以产生一股蒸汽。

为了确保电子烟装置的恒定可操作性，雾化器必须可靠地供应有待气化的液体。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种电子烟装置，其包括包括电源的电源部和雾化器/液体储存器部，所述雾化器/液体储存器部包括以自由浮动方式储存液体的液体储存器和雾化器。雾化器适于在由电源操作时使储存在液体储存器中的液体雾化。雾化器包括在不同的位阶(level)处布置在液体储存器内部的多个加热元件。

结合参照附图解释的示例性实施例的以下描述，本发明的特性、特征和优点以及如上所述获得它们的方式将变得更加明显并且更加清楚地被理解。

附图说明

在附图中，相同的元件编号在每个图中表示相同的元件：

图1是根据第一实施例的示例性电子烟装置的示意性截面图；

图2是根据第二实施例的示例性电子烟装置的示意性截面图。

图3是根据第三实施例的示例性电子烟装置的示意性截面图。

图4是根据第四实施例的示例性电子烟装置的示意性截面图。

具体实施方式

在下文中，将参照电子水烟(e-shisha)示例性地描述电子烟装置10。然而，电子烟装置10可以是任何使液体气化的电子吸入装置，诸如电子香烟。

如图1所示，电子烟装置10通常具有壳体，壳体包括具有渐缩顶部16的柱形中空管。柱形中空管可以是单件式或多件式管。在图1中，柱形中空管示出为两件式结构，其具有作为一个部件的电源部12和与渐缩端部16一起作为第二部件的雾化器/液体储存器部14。

渐缩端部16也可以设置为单独的部件，其可以具有不同的几何形状，例如半球形。电源部12可以设置在端部16中。壳体的尺寸以及中空管部分的具体几何形状也可以不同。通常，壳体的直径为约50至200mm，总高度为约150至500mm。

电源部12和雾化器/液体储存器部14通常由例如钢或铝的金属、陶瓷、玻璃或耐磨塑料制成并与渐缩端部16一起起作用以提供容纳电子烟装置10的部件的壳体。电源部12和雾化器/液体储存器部14可以构造为通过摩擦推入配合、卡扣配合或卡口附接、磁性配合或螺纹而配合在一起。

电池18和控制电子设备20设置在柱形中空管电源部12内。可选的气流传感器24在渐缩端部16的顶端处的开口54附近设置在壳体中。电池18电连接至控制电子设备20，控制电子设备20电连接至气流传感器24。

气流传感器24用作检测使用者抽吸或吮吸柔性管58的吸口59的抽吸检测器，所述柔性管58布置在电子烟装置10的雾化器/液体储存器部14的顶端。借助于柔性管58，设置了用于使用者的空气吸入口56。合适的空气吸入口56也可以直接设置在开口54处，即柔性管58是可选的(参见图4)。气流传感器24可以是用于检测气流或气压变化的任何合适的传感器，诸如包括可变形膜的麦克风开关，其中气压变化可导致该可变形膜移动。可替换地，传感器可以是霍尔元件或机电传感器。

控制电子设备20还连接到雾化器28。在图1所示的示例中，无芯的雾化器28包括多个加热元件36a、36b、36c、36d、36e。加热元件36a、36b、36c、36d、36e在相对于储存在液体储存器中的液体30的液位h的不同的位阶h_a、h_b、h_c、h_d、h_e处布置在液体储存器48中。取决于当前液位h，至少一些加热元件36a、36b、36c被液体30围绕，因为它们各自的位阶低于当前液位h。如图1所示，相邻位阶之间的高度差可以基本上是恒定的，或者可以根据液体储存器48的几何形状而变化。

在图1所示的示例中，加热元件36a、36b、36c、36d、36e由加热丝形成。雾化器28可以可替换地使用其他形式的加热元件36，诸如陶瓷加热器、或纤维或网状材料加热器。诸如声波和压电的非阻抗加热元件也可以代替加热丝在雾化器28中使用。

加热元件36a、36b、36c、36d、36e根据具有多排的阵列布置。阵列的每一排位于不同的位阶h_a、h_b、h_c、h_d、h_e中的一个处，即每排代表不同的位阶h_a、h_b、h_c、h_d、h_e中的一个。

通常，加热元件36a、36b、36c、36d、36e由导电材料形成，该导电材料选择性地沉积在合适的基底32上。加热元件36a、36b、36c、36d、36e尤其可以由金属或金属材料形成，如加热丝36a、36b、36c、36d、36e的情况。基底32至少部分地浸没在液体储存器48中的液体30中。因此，如上所述，取决于液体储存器48中的液体30的当前液位h，至少一些加热元件36a、36b、36c被液体30围绕。

在图1所示的示例中，基底32是片状硅基基底。可以使用替代材料以形成基底，只要相应的材料足够抵抗由加热元件36a、36b、36c、36d、36e产生的温度即可。形成加热元件36a、36b、36c、36d、36e的导电材料优选地印刷在基底32上。这样，雾化器28可以以低成本生产。可以使用替代的沉积方法以将形成加热元件的导电结构沉积在基底上。

如上所述，空气吸入口56设置在柔性管58的端部，柔性管58在开口54的区域中连接到雾化器/液体储存器部14的顶端。

在使用时，使用者吮吸电子烟装置10，即吮吸空气吸入口56。这使得空气经由一个或多个空气入口(诸如设置在雾化器/液体储存器部14的侧壁中的空气入口60)被吸入电子烟装置10中，然后朝向空气吸入口56被吸引穿过雾化室50。产生的气压变化被气流传感器24检测到，气流传感器24产生电信号，该信号被传递到控制电子设备20。响应于该信号，控制电子设备20激活加热丝36，这使得存在于加热丝36周围的液体气化，从而在雾化室50内产生气溶胶(其可包括气体和液体成分)。当使用者继续吮吸电子烟装置10的吸口59时，该气溶胶被吸引穿过柔性管58并被使用者吸入。由于加热元件36a、36b、36c、36d、36e在液体储存器48中布置在不同的位阶h_a、h_b、h_c、h_d、h_e处，因此加热元件36a、36b、36c中的至少一个与液体储存器48中的液体30接触，并且可始终有液体30通过加热丝36的相继激活而被转换成气溶胶。

优选地，控制电子设备20配置成选择性地操作多个加热元件36a、36b、36c、36d、36e中的一个或多个单独的加热元件。就根据图1的实施例而言，控制电子设备可以例如配置成独立地操作加热丝36a、36b、36c、36d、36e中的每个。

电子烟装置10还可包括连接到控制电子设备20的液位感测元件。控制电子设备20则配置成借助于液位感测元件来确定储存在液体储存器48中的液体30的当前液位h。根据一个实施例，液位感测可以经由在液体储存器顶部上浮动的浮动开关机械地完成。

根据优选实施例，液位感测元件可以由多个加热元件36a、36b、36c、36d、36e形成。在这种情况下，控制电子设备20配置成确定出特定的加热元件36a、36b、36c、36d、36e当前是否浸没在液体30中，并且基于该信息和液体储存器48内部的相应加热元件的位置来确定当前液位h。

有几种方法可以做到这一点。根据第一变型，将一些小百分比的水添加到液体中，使得具有足够的电导率来感测跨越两个导电点(即两个加热元件)的水的存在。根据第二变型，可以激活加热元件并且可以测量由于使其升温而导致的电阻变化。如果加热元件未浸没，则加热元件将非常快地升温，而在加热元件周围存在液体的情况下，即在浸没状态下，会更慢地升温。利用这种变型，可以在不同的位阶处使用一个或多个优选地小的专用加热元件，例如，在相应的加热元件阵列的每一排中。可替换地，可以使用由具有可测量的温度-电阻关系的材料制成的加热元件。在这种情况下，加热元件的具体尺寸和形状不是限制性特征。

一旦确定了当前液位h，控制电子设备20就可以基于一个或多个单独的加热元件36a、36b、36c、36d、36e相对于储存在液体储存器中的液体30的当前液位h的位置来操作它们。特别地，可以避免操作不再被液体30围绕的加热元件36d、36e。因此，与操作所有加热元件的情况相比，所需的能量更少。

此外，为了产生足够的蒸汽，一般仅操作加热元件36c就足够了，加热元件36c一方面仍然被液体30围绕，另一方面其靠近液体30的表面52。也就是说，一般不需要还操作在液体表面52下方深处布置的加热元件36a、36b。在图1所示的示例中，加热元件36c被液体30围绕同时且靠近液体表面52上方的雾化室50。因此，与在液体表面52下方深处设置的加热元件36a、36b产生的气溶胶相比，通过操作加热元件36c而产生的气溶胶不会如此快地冷却。因此，在仅操作加热元件36c的情况下，可以产生足够的蒸汽并需要更少的能量。此外，根据上述方法，独立于当前液位h，雾化器28的每次操作产生的蒸汽量可以保持基本恒定。

通常，电池18是可充电的并且液体储存器48是可再填充的。在其他实施例中，电子烟装置10的雾化器/液体储存器部14是从电源部12可拆卸的，并且新的雾化器/液体储存器部14可装配有新的液体储存器48，从而补充液体供应。在一些情况下，更换液体储存器48可能涉及连同更换液体储存器48一起更换雾化器28。根据优选实施例，雾化器28与液体储存器48分开设置并且如果需要独立于液体储存器48的重新填充或更换而更换。

当然，除了对典型电子烟装置10的结构和功能的以上描述之外，同样存在变型。气流传感器24可以放置在蒸汽室50内的某处，例如，靠近空气入口60处。气流传感器24可以用开关或按钮代替，该开关或按钮使使用者能够手动地激活电子烟装置，而不是响应于检测到气流或气压的变化。

在图2中，示出了根据第二实施例的电子烟装置110。与参照图1讨论的实施例相比，在雾化器128中，不仅一个，而是多个加热元件136a₁、136a₂布置在阵列的每一排中，该多个加热元件根据该阵列布置在基底32上。在图2所示的实施例中，每排的加热元件的数量是恒定的。然而，也可以在不同的排中设置不同数量的加热元件。同样，加热元件中的每个可以由控制电子设备20选择性地操作。具体地，控制电子设备配置成同时激活给定排中的可变数量的加热元件。代替加热丝，可以使用上述可替换的加热元件类型中的一个或多个来形成加热元件136。根据该实施例，在液体储存器的不同的位阶处具有加热元件，而不管液体储存器的具体或预定取向如何。

为了在总体上实现这种效果，提供一种包括沿着至少两个不同的空间方向(例如水平方向和竖直方向)以规则或不规则的间隔布置的多个加热元件的雾化器就足够了。

如下所述，该特征与特定的抽吸传感器124组合，可用于使每次抽吸产生的蒸汽量适应抽吸强度。为此，气流传感器124配置成检测电子烟装置110中的压降并向控制电子设备20提供压降信号，该压降信号包括指明压降强度的强度信息。控制电子设备20继而配置成基于接收到的压降信号来确定压降的强度，并基于压降的强度确定将被同时操作的多个加热元件。压降信号可以例如通过对由抽吸传感器检测的流速的数字转换进行模拟而作为模拟信号获得。在图2所示的示例中，响应于引起抽吸传感器124发送指明低压降的压降信号的轻微抽吸，控制电子设备20将例如仅激活c排中的加热元件中的一个，例如加热元件136c₁。然而，响应于引起相当大的压降的重度抽吸，抽吸传感器124将向控制电子设备20发送指明重度压降的相应压降信号，这将操作例如加热元件136c₁、136c₂、136c₃、136c₄中的三个或四个，以产生足够量的蒸汽。以这种方式，可以防止羰基化合物的不期望的产生。羰基化合物是在电子烟装置产生的气溶胶中发现的不期望的副产物，其通过液体的热降解形成。羰基化合物归因于由于液体进料不足而导致的过分加热正在被气化的液体的小部分并因此导致能量/温度过量。输送到加热元件的能量越大，气溶胶中预期的羰基化合物就越多。对于具有可变蒸汽产量(通常称为可变电压/瓦特装置)和单个加热元件(例如单线圈或双线圈)的电子烟装置，通过增加供应至加热元件的能量来增加蒸汽产量通常会导致增加羰基化合物形成。为了在不增加羰基化合物形成的情况下增加蒸汽产量，优选地通过适度地向这些加热元件供应能量而不是增加输送到单个加热元件的能量来激活多个加热元件，因为从而基本上液体被保持在相同的温度范围内。在图3中，示出了根据第三实施例的电子烟装置210。该实施例在加热元件的阵列方面类似于图1的实施例。同样，多个加热元件36a、36b、36c、36d、36e设置在不同的位阶处，并且加热元件形成为沉积在片状基底132上的金属加热丝36a、36b、36c、36d、36e。

与图1的实施例相比，除了承载加热元件之外，根据图3的基底132构造成形成空气流动通道的至少一部分，通过该空气流动通道，由雾化器228的加热元件36a、36b、36c、36d、36e产生的气溶胶可以由电子烟装置210的使用者抽出。换句话说，例如通过适当地卷起片状基底132而使基底132可以例如在液体储存器48内形成某种圆顶或管。在这种情况下，加热元件36a、36b、36c、36d、36e布置在基底132的内表面上，使得通过操作加热元件而产生的蒸汽基本上保留在由基底132形成的圆顶或管的内部，该圆顶或管形成空气流动通道的一部分，因此该蒸汽可以容易地通过柔性管58抽出并由使用者吸入。为了允许足够的空气通过由基底132形成的空气流动通道被吸入，基底132可以被开孔和/或设置有空气入口38，使得待通过外部空气入口60吸入的空气可以进入空气流动通道。另外，在根据图3的实施例中，空气入口38还用作液体入口，该液体入口允许液体30进入液体储存器48中的被基底132围绕或环绕的区域。附加地或可替换地，基底132的各个开孔区域可以允许液体进入。可替换地，空气入口38可以仅设置在基底132的位于液位h上方的上部中，并且基底132的下部可以形成储存液体30的液体储存器。

无需多言，根据图3的基底132也可以承载如参照图2所述的加热元件阵列。

在图4中，示出了电子烟装置310的第四实施例。电子烟装置310的几何形状基本上是杆状的，与图1、2和3中的电子烟装置10、110、210的几何形状略有不同，因为电子烟装置310旨在由一只手使用，即通过仅使用一只手。在雾化器/液体储存器部14的顶端没有柔性管58，提供吸入口56的相应的吸口159直接位于该顶端。然而，当使用者抽吸电子烟装置时，该设计选择不影响相应电子烟装置310的总体功能，该功能已经参照图1和2详细描述。

与参照图1至图3描述的实施例相比，根据图4，多个加热元件236未设置在片状基底上，而是使用网格状基底232来支撑加热元件236。各个网格可以以一维、二维或三维延伸。网格可以是规则的，如图4所示，或者是不规则的。提供网格状支撑结构的优点在于液体30基本上完全围绕加热元件236。显然，包括网格状基底232的雾化器328也可以用于具有图1至3中的一个实施例的设计和几何形状的电子烟装置的情况中。

总之，在一个方面中，电子烟装置具有包括电源的电源部，雾化器/液体储存器部，所述雾化器/液体储存器部包括以自由浮动方式储存液体的液体储存器，和适于在由电源操作时使储存在液体储存器中的液体雾化的雾化器。为了使液体雾化，雾化器包括在不同的位阶处布置在液体储存器内部的多个加热元件。

根据一个实施例，加热元件根据具有多排的阵列布置。每排可以位于不同的位阶中的一个处。根据一个变型，多个加热元件可以布置在阵列的一排中。每排的加热元件的数量可以不同。

根据一个实施例，加热元件由导电材料形成，该导电材料选择性地沉积在基底上。基底至少部分地浸没到液体储存器中的液体中。也就是说，取决于当前的液位，至少一些加热元件被液体围绕。

根据一个变型，加热元件由金属或金属材料形成。

根据一个变型，基底是硅基基底。

根据一个变型，导电材料印刷在基底上。

根据一个变型，基底构造成形成空气流动通道的至少一部分，通过空气流动通道由雾化器产生的气溶胶可以被电子烟装置的使用者抽出。

根据一个实施例，电子烟装置还包括控制雾化器的操作的控制电子设备。控制电子设备配置成选择性地操作多个加热元件中的一个或多个单独的加热元件。

根据一个实施例，电子烟装置还包括连接到控制电子设备的液位感测元件。控制电子设备配置成借助于液位感测元件来确定储存在液体储存器中的液体的液位。根据一个变型，液体感测元件由多个加热元件形成。

根据一个实施例，控制电子设备配置成基于一个或多个单独的加热元件相对于储存在液体储存器中的液体的当前液位的位置来操作一个或多个单独的加热元件。

根据一个实施例，电子烟装置还包括连接到控制电子设备的气流传感器。气流传感器配置成检测电子烟装置中的压降并向控制电子设备提供压降信号，该压降信号包括指明压降强度的强度信息。控制电子设备配置成基于压降信号确定压降的强度，并基于压降的强度确定将被同时操作的多个加热元件。

根据第二方面，提供了一种用于电子烟装置的雾化器/液体储存器部，其包括以自由浮动方式储存液体的液体储存器和适于在由电子烟装置的电源操作时使储存在液体储存器中的液体雾化的雾化器。为了使液体雾化，雾化器包括在不同的位阶处布置在液体储存器内部的多个加热元件。

根据一个变型，多个加热元件根据具有多排的阵列布置，其中多个加热元件可以布置在阵列的一排中。

根据一个实施例，加热元件由导电材料形成，该导电材料选择性地沉积在基底上，该基底至少部分地浸没到液体储存器中的液体中。

虽然已经结合了目前被认为是实用的示例性实施例描述了本发明，但是应该理解的是，本发明并不限于所公开的实施例，相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求书的范围内的各种变型和等同布置。

附图标记列表

10、110、210、310、41 电子烟装置

12 电源部

14 雾化器/液体储存器部

16 渐缩端部

18 电池

20 控制电子设备

24、124 气流传感器

28、128、228、328 雾化器

30 液体

32、132、232 基底

36a、36b、36c、36d、36e，

136a₁、136a₂、136a₃，

136e1、136e2，

136c₁、136c₂、136c₃、136c₄，

236a₁、236a₂、236a₃，

236d₁、236d₂、236d₃ 加热元件

38 空气/液体入口

48 液体储存器

50 雾化室

52 液体表面

54 开口

56 空气吸入口

58 柔性管

59、159 吸口

60 空气入口

h 液位

h_a、h_b、h_c、h_d 不同的位阶

Claims (15)

1.一种电子烟装置(10；110；210；310)，包括：

包括电源(18)的电源部(12)和雾化器/液体储存器部(14)，所述雾化器/液体储存器部(14)包括以自由浮动方式储存液体(30)的液体储存器(48)以及适于在由所述电源(18)操作时使储存在所述液体储存器(48)中的所述液体(30)雾化的雾化器(28；128；228；328)，

其中所述雾化器(28；128；228；328)包括在不同的位阶(h_a、h_b、h_c、h_d、h_e)处布置在所述液体储存器(48)内部的多个加热元件(36a、36b、36c、36d、36e)。

2.根据权利要求1所述的电子烟装置(10；110)，其中所述加热元件(36a、36b、36c、36d、36e；136c₁；136c₂；136c₃；136c₄)根据具有多排的阵列布置。

3.根据权利要求2所述的电子烟装置(110)，其中多个加热元件(136c₁；136c₂；136c₃；136c₄)布置在所述阵列的一排中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电子烟装置(10；210)，其中所述加热元件(36a、36b、36c、36d、36e)由导电材料形成，所述导电材料选择性地沉积在基底(32；132；232)上，所述基底至少部分地浸没到所述液体储存器(48)中的所述液体(30)中。

5.根据权利要求4所述的电子烟装置(10)，其中所述加热元件(36a、36b、36c、36d、36e)由金属或金属材料形成。

6.根据权利要求4或5所述的电子烟装置(10)，其中所述基底(32)是硅基基底。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的电子烟装置(10)，其中所述导电材料印刷在所述基底(32)上。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的电子烟装置(210)，其中所述基底(232)构造成形成空气流动通道的至少一部分，通过所述空气流动通道由所述雾化器(228)产生的气溶胶能够被抽出。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电子烟装置(10；110)，还包括控制雾化器(28；128)的操作的控制电子设备(20)，其中所述控制电子设备(20)配置成选择性地操作所述多个加热元件中的一个或多个单独的加热元件(36a、36b、36c、36d、36e；136c₁；136c₂；136c₃；136c₄)。

10.根据权利要求9所述的电子烟装置(10；110)，还包括连接到所述控制电子设备(20)的液位感测元件，其中所述控制电子设备(20)配置成借助于所述液位感测元件来确定储存在所述液体储存器(48)中的所述液体(30)的液位(h)。

11.根据权利要求10所述的电子烟装置(10；110)，其中所述液体感测元件由所述多个加热元件(36a、36b、36c、36d、36e；136c₁；136c₂；136c₃；136c₄)形成。

12.根据权利要求10或11所述的电子烟装置(110)，其中，所述控制电子设备(20)配置成基于一个或多个单独的加热元件(36a、36b、36c、36d、36e；136c₁；136c₂；136c₃；136c₄)相对于储存在所述液体储存器(48)中的所述液体(30)的当前液位(h)的位置来操作所述一个或多个单独的加热元件。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的电子烟装置(110)，还包括连接到所述控制电子设备(20)的气流传感器(124)，其中所述气流传感器(124)配置成检测所述电子烟装置(110)中的压降并向所述控制电子设备(20)提供压降信号，所述压降信号包括所述压降的强度的强度信息，并且其中所述控制电子设备(20)配置成基于所述压降信号来确定所述压降的强度并基于所述压降的所述强度来确定将被同时操作的多个加热元件(136c₁；136c₂；136c₃；136c₄)。

14.一种用于电子烟装置(10；110；210；310)的雾化器/液体储存器部(14)，包括：

以自由浮动方式储存液体(30)的液体储存器(48)，和适于在由所述电子烟装置(10；110；210；310)的电源(18)操作时使储存在所述液体储存器(48)中的所述液体(30)雾化的雾化器(28；128；228；328)，

其中所述雾化器(28；128；228；328)包括在不同的位阶(h_a、h_b、h_c、h_d、h_e)处布置在所述液体储存器内部的多个加热元件(36a、36b、36c、36d、36e；136a₁、136a₂,136c₁、136c₂、136c₃、136c₄)，所述多个加热元件(36a、36b、36c、36d、36e；136a₁、136a₂,136c₁、136c₂、136c₃、136c₄)优选地根据具有多排的阵列布置，其中多个加热元件(136c₁、136c₂、136c₃、136c₄)可以布置在所述阵列的一排中。

15.根据权利要求14所述的雾化器/液体储存器部(14)，其中所述加热元件(36a、36b、36c、36d、36e)由导电材料形成，所述导电材料选择性地沉积在基底(32)上，所述基底(32)至少部分地浸没到所述液体储存器(48)中的所述液体(30)中。