CN112218550B - 使用喷射分配筒的电子蒸汽烟装置和操作电子蒸汽烟装置的方法 - Google Patents

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Abstract

电子蒸汽烟装置(10)包括壳体(16)和在所述壳体(16)内的汽化加热器(40)。所述装置内的筒(30)限定容纳蒸汽前调配物的贮存器(21a)。在筒(30)的端部上的芯片(41)限定与贮存器(21a)流体连通的通孔(41a)。芯片(41)包括与通孔(41a)流体连通的喷射器(41c)，所述喷射器(41c)被构造成朝向所述汽化加热器(40)喷射所述蒸汽前调配物的液滴。制造所述装置(10)的方法包括将芯片(41)连接到所述筒(30)的端部，所述喷射器(41c)朝向所述汽化加热器(40)喷射所述蒸汽前调配物的液滴。操作所述装置(10)的方法包括向所述汽化加热器(40)供应第一电流以使所述汽化加热器(40)通电，以及向所述喷射器(41c)供应第二电流以使所述喷射器(41c)通电，并将所述蒸汽前调配物的液滴从所述喷射器(41c)朝向所述汽化加热器(40)喷射。

Description

使用喷射分配筒的电子蒸汽烟装置和操作电子蒸汽烟装置的 方法
技术领域
示例性实施方案总体上涉及一种使用喷射分配筒的电子蒸汽烟(e-vaping)装置。
背景技术
电子蒸汽烟(e-vaping)装置通常用于加热并汽化蒸汽前调配物。这些装置通常依靠芯来将蒸汽前调配物从贮存器输送到加热器，在该处加热器可加热并随后汽化可能夹带在装置内的空气流中的蒸汽前调配物。
发明内容
至少一个示例性实施方案涉及一种电子蒸汽烟装置。
在一个实施方案中，电子蒸汽烟装置包括：装置壳体；在装置壳体内的汽化加热器；在装置壳体内的筒，所述筒限定被构造成容纳蒸汽前调配物的贮存器；以及在筒的第一端上的芯片，所述芯片限定与贮存器流体连通的至少一个通孔，所述芯片包括至少一个第一喷射器，所述至少一个第一喷射器与所述至少一个通孔流体连通，所述至少一个第一喷射器被构造成朝向汽化加热器喷射蒸汽前调配物的液滴，所述汽化加热器被构造成汽化蒸汽前调配物的液滴。
在一个实施方案中，电子蒸汽烟装置还包括：在芯片上的至少一个基板加热器，所述至少一个基板加热器被配置为加热芯片；电源；以及电连接到电源的控制电路，所述控制电路被配置为控制从电源到至少一个第一喷射器、汽化加热器和至少一个基板加热器的电力供应，以便使汽化加热器通电，使所述至少一个基板加热器通电以将芯片加热至第一温度，并且一旦芯片达到第一温度，就使所述至少一个第一喷射器通电以将蒸汽前调配物的液滴朝向汽化加热器喷射。
在一个实施方案中，控制电路还被配置为，首先将汽化加热器加热至第二温度，所述第二温度是约100-200摄氏度的预热温度，并且其次将汽化加热器加热至第三温度，所述第三温度是约200-400摄氏度的目标喷射温度，一旦芯片达到第一温度并且汽化加热器达到第三温度，就完成了所述至少一个第一喷射器的通电。
在一个实施方案中，筒可从装置壳体拆卸。
在一个实施方案中，所述至少一个第一喷射器包括以矩阵形式定位成邻近所述至少一个通孔的多个喷射器，所述多个喷射器中的每一个包括：由芯片上的表面限定的喷嘴，与喷嘴和所述至少一个通孔流体连通的腔室结构，在腔室的表面上的喷射加热器，所述喷射加热器被配置为加热并部分汽化蒸汽前调配物，以形成通过喷嘴并朝向汽化加热器喷射的液滴。
在一个实施方案中，多个喷射器被构造成喷射蒸汽前调配物的液滴，所述液滴的尺寸为直径约25至29微米，并且所述装置被配置为在约5秒的抽吸持续时间内以约6至16毫克每次抽吸的产生速率产生蒸汽，蒸汽颗粒的尺寸为直径约0.4至5微米。
在一个实施方案中，所述至少一个通孔包括由芯片限定的第一通孔和第二通孔。
在一个实施方案中，蒸汽前调配物的粘度为约40厘泊至100厘泊，并且第一温度为约50至80摄氏度。
在一个实施方案中，筒还包括：筒壳体；在筒壳体内的突出部，所述突出部限定通道；将芯片保持在筒的第一端上的基板，所述基板邻接通道；以及在贮存器内的多孔结构，所述多孔结构被构造成保持蒸汽前调配物。
在一个实施方案中，芯片可与筒的第一端分离，并且所述装置被构造成在将筒从装置壳体拆卸的情况下保持芯片。
在一个实施方案中，电子蒸汽烟装置还包括在装置壳体内的夹钳，所述夹钳被构造成夹住汽化加热器的端部，以将汽化加热器悬挂在所述至少一个第一喷射器附近，所述至少一个第一喷射器被配置为在汽化加热器处或横跨汽化加热器喷射蒸汽前调配物的液滴。
至少另一个示例性实施方案涉及一种操作电子蒸汽烟装置的方法。
在一个实施方案中，操作电子蒸汽烟装置的方法包括提供电子蒸汽烟装置，所述电子蒸汽烟装置包括：在第一壳体内的汽化加热器，在第一壳体内的筒，所述筒限定被构造成容纳蒸汽前调配物的贮存器，在筒的第一端上的芯片，所述芯片包括至少一个第一喷射器，在芯片内的至少一个通孔，所述至少一个通孔与贮存器流体连通，所述至少一个第一喷射器与所述至少一个通孔流体连通，电连接到所述至少一个第一喷射器和汽化加热器的电源；从电源向汽化加热器供应第一电流，以使汽化加热器通电；以及从电源向所述至少一个第一喷射器供应第二电流，以使所述至少一个第一喷射器通电，并将蒸汽前调配物的液滴从所述至少一个第一喷射器朝向汽化加热器喷射。
在一个实施方案中，提供包括提供电子蒸汽烟装置，使得电子蒸汽烟装置包括连接到芯片的至少一个基板加热器，所述方法还包括从电源向至少一个基板加热器供应第三电流，以使所述至少一个基板加热器通电并将芯片加热至第一温度，第三电流在供应第一电流之后供应。
在一个实施方案中，一旦芯片达到第一温度，就发生第二电流的供应。
在一个实施方案中，向汽化加热器供应第一电流使汽化加热器通电至第二温度，所述第二温度是约100-200摄氏度的预热温度，所述方法还包括从电源向汽化加热器供应第四电流，以使汽化加热器通电至第三温度，所述第三温度为约200-400摄氏度，第四电流在汽化加热器达到第二温度之后供应，其中一旦芯片达到第一温度并且汽化加热器达到第三温度，就发生第二电流的供应，所述第一温度为约50至80摄氏度。
附图说明
图1是根据示例性实施方案的具有喷射分配筒的电子蒸汽烟装置的透视图的图示；
图2是根据示例性实施方案的图1的电子蒸汽烟装置的俯视图的图示；
图3是根据示例性实施方案的图1的电子蒸汽烟装置的剖视图的图示；
图4是根据示例性实施方案的用于图1的装置的喷射分配筒的侧视图的图示；
图5是根据示例性实施方案的图4的喷射分配筒的前视图的图示；
图6是根据示例性实施方案的图4的喷射分配筒的仰视图的图示；
图7是根据示例性实施方案的在图6的PCB基板内的分配芯片的底表面的图示；
图8是根据示例性实施方案的图7的喷射器的剖视图的图示；
图9是根据示例性实施方案的图4的喷射分配筒的PCB基板的顶表面的图示；
图10是根据示例性实施方案的图4的喷射分配筒的剖视图的图示；
图11是根据示例性实施方案的图4的喷射分配筒的分解图的图示；
图12是根据示例性实施方案的图4的喷射分配筒的俯视图的图示；
图13是根据示例性实施方案的图4的喷射分配筒的分解剖视图的图示；
图14是根据示例性实施方案的图1的电子蒸汽烟装置的分解图的图示；
图15是根据示例性实施方案的图1的电子蒸汽烟装置的另一个侧视图的图示；
图16是根据示例性实施方案的图1的电子蒸汽烟装置的前视图的图示；
图17是根据示例性实施方案的图1的电子蒸汽烟装置的后视图的图示；
图18A是根据示例性实施方案的具有喷射分配筒的电子蒸汽烟装置的时间图的图示；
图18B是根据示例性实施方案的以连续顺序被通电的分配芯片的喷射加热器的实例的图示；
图19A是根据示例性实施方案的图3所示装置的替代实施方案的剖视图的图示；
图19B是根据示例性实施方案的图3所示装置的另一个替代实施方案的剖视图的图示；并且
图20是根据示例性实施方案的用于电子蒸汽烟装置的筒的另一个替代实施方案的图示。
具体实施方式
本文公开了一些详细的示例实施方案。然而，出于描述示例实施方案的目的，本文中公开的具体结构和功能细节仅为代表性的。然而，示例实施方案可以以许多替代形式来体现，并且不应被解释为仅限于本文阐述的实施方案。
因此，尽管示例实施方案能够进行各种修改并具有替代形式，但是在附图中通过示例示出了其实施方案，并且在此将对其进行详细描述。然而，应理解，并不意图将示例实施方案限于所公开的特定形式，恰恰相反，示例实施方案将涵盖属于示例实施方案的范围内的所有修改、等效物和替代方案。贯穿图的描述，相似编号指相似元件。
应当理解，当一个元件或一层被称为在另一元件或另一层“上”，“连接至”、“耦合至”另一元件或另一层或“覆盖”另一元件或另一层时，其可以直接在另一元件或另一层上，连接至、耦合至另一元件或另一层，或覆盖另一元件或另一层，或存在中间元件或中间层。相比之下，当元件被称作“直接”在另一个元件或层“上”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，不存在中间元件或层。贯穿本说明书，相似编号是指相似元件。
应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层或部分，但是这些元件、部件、区域、层或部分不应受这些术语的限制。这些词语仅用于区分一个元件、组件、区域、层或区段与另一区域、层或区段。因此，在不脱离示例实施方案的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
当在本说明书中使用与数值有关的词语“约”时，其意指相关数值包括围绕所述数值±10％的允许误差。此外，当在本说明书中提及百分比时，其意指那些百分比基于重量，即重量百分比。
为易于描述，本文可使用空间相对术语(例如“底下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等等)来描述如图所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。应理解，除了图中描绘的定向之外，预期所述空间相对术语涵盖装置在使用或操作时的不同定向。举例来说，如果图中的装置翻转，那么描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将定向在其他元件或特征“上方”。因此，术语“在……下方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种朝向。装置可能以其他方式定向(旋转90度或处于其他定向)，且本文中所用的空间相对描述词可进行相应解释。
本文所使用的术语仅出于描述各种实施方案的目的，而无意于限制示例实施方案。如本文中所使用，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一”和“所述”还旨在包括复数形式。还将理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和“包含”时，其指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件或部件，但是，不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件或其组。
本文中参考截面图示描述了示例实施方案，所述截面图示是示例实施方案的理想化实施方案(和中间结构)的示意性图示。如此，例如由于制造技术或公差而导致的图示形状的变化是可以预期的。因此，示例实施方案不应被解释为限于本文所示的区域的形状，而应包括例如由制造引起的形状偏差。因此，图中所示的区域本质上是示意性的，并且它们的形状并不旨在示出装置的区域的实际形状，也不旨在限制示例实施方案的范围。
除非另有定义，否则本文中所用的所有术语(包含技术和科学术语)具有与示例实施方案所属领域的一般技术人员通常所理解的相同的含义。应进一步理解，例如包含常用词典中所定义的那些术语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意义一致的意义，且除非在文中明确如此定义，否则将不按理想化或过度形式意义来解释。
通用方法：
示例性实施方案利用可精确地控制蒸汽前调配物的高速液滴并将其均匀地分布到加热元件上的喷射分配以便准确地控制电子蒸汽烟装置内的蒸汽产生。与温度控制加热元件(与喷射分配的时间同步)结合使用喷射分配，可以提供几个益处，包括：1)电子蒸汽烟装置内的蒸汽前调配物的有效传送，2)精确的蒸汽前调配物喷射，以用于一致的蒸汽产生，3)改进了“低蒸汽前调配物水平”的检测，4)消除了储存和不使用电子蒸汽烟装置期间蒸汽前调配物与加热元件之间的接触，5)允许使用加热元件的纹理化加热表面，以便减少蒸汽前调配物的飞溅(其进一步控制装置内蒸汽产生的准确度)，6)允许使用易于与电子蒸汽烟装置分离的可更换筒，以及7)允许使用高粘度、高密度的蒸汽前调配物，这可能需要相对于由电子蒸汽烟装置产生的蒸汽量的低体积量的蒸汽前调配物。
示例性结构实施方案：
图1是根据示例性实施方案的具有喷射分配筒30(参见图3)的电子蒸汽烟装置10的透视图的图示。装置10包括壳体12。在壳体12的一个侧面上，可以包括电源开关18，其中电源开关18能够打开和关闭装置(如下文更详细地描述的)。热激活开关20也可以包括在壳体12上。
装置10包括筒壳体16，其中筒壳体16可以覆盖筒30(参见图3)。堆叠15从筒壳体16伸出。烟嘴14可以连接到壳体堆叠15，其中烟嘴14的基座14a通过摩擦配合而装配到堆叠15上(或替代地，基座14a通过螺纹、搭扣配合连接、卡口式连接或其他类似结构而装配到堆叠15上)。筒壳体16通过安装螺钉26连接到装置壳体12，或替代地，筒壳体16可以通过其他结构(诸如摩擦配合、搭扣配合连接等)连接到装置壳体12。在一个实施方案中，筒壳体16可以容易地从装置10的主壳体12拆卸，以便接近筒30的位置(在下文更详细地描述)。
电源连接器22、通用串行总线(USB)连接器24或两者可以可拆卸地连接到装置10的背面(在图3中更详细地示出，并且在下文描述)。
图2是根据示例性实施方案的图1的电子蒸汽烟装置10的俯视图的图示。沿线III-III的装置10的剖视图在图3中示出(在下文描述)。
图3是根据示例性实施方案的图1的电子蒸汽烟装置10的剖视图(沿图2的线III-III)的图示。容纳有包含蒸汽前调配物21的泡沫内部插入物43的筒30位于筒壳体16中。如下文更详细描述的(特别是关于图4至图13)，在一个实施方案中，筒30是喷射分配筒。具体地，喷射分配筒30能够通过孔49在排放方向30z上将蒸汽前调配物21的液滴排放到容纳在加热器壳体(烟管)48内的加热器40的上表面上，使得蒸汽前调配物21在装置10的加热元件(加热器)40的表面上均匀地分布并加热。通气孔42定位在加热器壳体48的下表面上，在该处通气孔42允许环境空气进入装置10，并与由加热器40在加热器壳体48内产生的汽化的蒸汽前调配物混合。在一个实施方案中，加热器40可以具有主表面(即，顶表面和底表面)，所述主表面可以分别大致垂直于从筒30喷射的蒸汽前调配物21的预期方向，并且大致垂直于从通气孔42进入装置10的气流的预期方向。气流盖72可以覆盖通气孔42。气流盖72可以沿着装置10的底部手动滑动，以便在装置10需要环境空气进入加热器壳体48的时间段期间暴露出通气孔42，以便使加热器40能够汽化蒸汽前调配物21。在该文件中，加热器40被称为“汽化加热器”。
加热器40通过加热器夹钳44保持在适当的位置(在孔49与加热器壳体48内的通气孔42之间)，其中夹钳44帮助将加热器40电连接到加热器电源连接器64。特别地，夹钳44从加热器保持器46伸出，其中导电加热器连接器54将加热器保持器46的夹钳44电连接到加热器电源连接器64。在一个实施方案中，夹钳44仅夹住加热器40的端部，以便将加热器40的所有表面(除了加热器40的接触夹钳44的接触表面之外)悬挂在由烟管48限定的开放空间内。电源28(图14所示)的电极28a电连接到加热器电源连接器64，其中加热器电源连接器64电连接到加热器连接器54。
电源连接器22可以可拆卸地连接到装置10的背面，以便向装置10的印刷电路板(PCB)61提供电源，其中PCB 61的微控制器(MCU)63或现场可编程门阵列(FPGA)68将该电流分配到板上电压调节器(未示出)。然后，电压调节器可以通过电池(电源)输入端66对电源28再充电，或者MCU 63/FPGA 68可以将电流直接分配到PCB连接器62和加热器电源连接器64(如下文更详细描述的)。在一个实施方案中，电源连接器22电连接到加热器电源连接器64，其中电源连接器22用于将电流供应直接发送到加热器电源连接器64，从而绕过电源28。在一个实施方案中，电源连接器22包括连接到壁式充电器22c的电缆22b。可选地，通用串行总线(USB)连接器24可连接到装置10的背面(或者，包括USB连接器24，其代替电源连接器22)，其中连接器24将D/C电流提供到PCB 61。USB电缆24b可以连接到壁式充电器24c，或者可选地电缆24b可以连接到移动装置(未示出)，以便将电流提供到PCB 61。
喷射分配筒30可以部分地由于筒30的下部上的PCB接口34而被保持在适当的位置(在图4、图7、图9、图10、图11和图12中更详细地示出)，其中PCB接口34的远端被装配到印刷电路板(PCB)边缘母连接器58中，以便抵靠中继板壳体50牢固地保持在适当位置。一行输入/输出(I/O)焊盘34a(图9所示)被包括在PCB接口34的远端上，其中I/O焊盘34a将PCB接口34电连接到PCB母连接器58。PCB母连接器58容纳在中继板壳体50中，其中壳体50保护并覆盖中继板56。中继板56为PCB母连接器58和PCB公连接器60提供物理安装位置。PCB公连接器60安装在中继板56的表面上，其中PCB母连接器62搭扣到PCB公连接器60上，以便电连接两个连接器60/62。PCB公连接器60电连接到电源28，其中PCB公连接器60通过中继板56和PCB母连接器62将电流从电源28供应到PCB边缘连接器58(如下文更详细描述的)。
在一个实施方案中，筒30可从主壳体12拆卸，其中由于从装置10的主壳体12移除了筒壳体16，所以可容易地接近筒30。这允许筒30是装置10的可更换元件，从而允许将用废的(例如，用过的)筒30从装置10移除，并用完全填充有蒸汽前调配物21的贮存器21a的筒30更换。
PCB 61定位在壳体12内(也参见图14)。PCB 61包括MCU 63和FPGA 68(其中MCU 63和FPGA 68统称为“控制电路”)。MCU 63具有三个基本功能：1)提供到可通过USB插座24a(图3)访问的控制和配置应用程序的接口，这可允许成年蒸汽烟使用者设置装置参数(诸如喷射频率、脉冲持续时间、系统电压、预热温度、汽化温度等)，2)为电源开关18和热激活开关20提供输入，以便控制装置的基本操作，以及3)激活控制参数并将其传输到FPGA 68。在一个实施方案中，MCU 63可以是通用的低成本控制器，其可以生成纳秒分辨率内的精确脉冲，以便控制装置10的功能，例如向筒30提供电力(如下所述)。同时，FPGA 68可以是直接与分配芯片41对接的控制元件。特别地，FPGA 68产生在10纳秒至50纳秒的定时分辨率内的喷射脉冲，以精确控制分配芯片41(如下文详细描述的)。可选地，MCU 63和FPGA 68可以是单个处理器/控制器，而不是两个单独的元件。
电源连接器22、USB连接器24或两者都可以插入装置10的背面，其中连接器22/24电连接到PCB 61上包括的电源输入端66。具体地，电源输入插座22a或USB插座用于部分地形成该电连接，其中电源输入端66电连接到电源28。在电源28是可充电的(用于在电源28最初耗尽后装置10的继续使用)情况下，电源输入端66允许电源连接器22或USB连接器24为电源28充电。
电源28可以是电池。特别地，电源28可以是锂离子电池或其变型(例如，锂离子聚合物电池)中的一种。替代地，电池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。在一个实施方案中，电子蒸汽烟装置10是可用的，直到电源28中的能量耗尽。替代地，装置10可以是可再充电的并且可重复使用的，使得电源28可通过电源连接器22或USB连接器24充电。
在一个实施方案中，电源开关18连接到PCB 61，其中电源开关18将装置10“接通”和“关断”。具体地，当按下电源开关18以“接通”装置10时，PCB 61上的MCU 63/FPGA 68使得电流从电源连接器22、USB连接器24或电源28发送到PCB连接器62。PCB连接器62通过PCB连接器60、中继板56、通过PCB边缘连接器58将电流发送到PCB接口34，以便为筒30的分配芯片41(参见图7和图9)供电(如下文更详细描述的)。当电源开关18“接通”时，PCB 61上的MCU63/FPGA 68还将电流从电源连接器22、USB连接器24或电源28发送到加热器电源连接器64。加热器电源连接器64通过加热器连接器54、加热器夹钳44将电流发送到加热器40。当按下电源开关18以“关断”装置10时，PCB 61停止向PCB连接器62和加热器电源连接器64发送电流。
在一个实施方案中，热激活开关20也连接到PCB 61，其中热激活开关20控制筒30和加热器40的功能。具体地，一旦装置10处于“接通”构型(如上所述)，MCU 63/FPGA 68就被构造成允许按下热激活开关20，以便使筒30同时排放出蒸汽前调配物21(如下文关于筒30的功能更详细地描述)，同时还电激活加热器40，以便使加热器40加热并汽化从筒30喷射到加热器40上的蒸汽前调配物21。在一个实施方案中，MCU 63/FPGA 68被构造成电激活筒30和加热器40(由按下热激活开关20引起)，其中该电激活持续限定的时间段，诸如10秒的时间段(或者另一个这样的时间段，该时间段可足以允许蒸汽前调配物21从筒30排放，以及蒸汽前调配物21被加热器40汽化)。
可选地，不是将热激活开关20连接到PCB 61，而是在PCB 61上包括传感器80和控制电路82，以便一旦通过电源开关18接通装置10，就自动激活筒30和加热器40。具体地，由于在加热器壳体48的后壁上存在一个或多个通孔81，因此传感器80与加热器壳体48的内腔室流体连通，其中传感器80检测“汽化条件”(下文讨论)。一旦传感器80检测到汽化条件，电路82就将电流从电源28提供到筒30(通过连接器60/62)和加热器40(通过加热器连接器54)，以便引起筒30将蒸汽前调配物21排放到加热器40上，使得加热器40然后汽化蒸汽前调配物21。
传感器80被构造成生成表示气流(流动通过加热器壳体48)的大小和方向的输出，其中电路82接收传感器80的输出，并确定是否存在以下“汽化条件”：(1)气流的方向表示在烟嘴14处有抽吸(相对于通过烟嘴14吹气)，以及(2)气流的量值超过阈值。如果满足装置10的这些内部汽化条件，则电路82将电源28电连接到筒30和加热器40，从而激活筒30和加热器40。在替代实施方案中，传感器80生成表示壳体12内的压降的输出(这是由抽吸通过通气孔42进入加热器壳体48并且通过烟嘴14离开装置10的空气引起的)，于是电路82响应于此而激活筒30和加热器40。传感器80可以是在2015年7月7日提交的美国专利申请号14/793,453“Electronic Smoke Apparatus”中公开的传感器，或者是在2015年7月7日颁发的美国专利9,072,321“Electronic Smoke”中公开的传感器，这两篇文献中的每一篇据此以引用方式整体并入本文。
一旦装置通过电源开关18被接通，电源28就可以电连接到传感器80和电路82，以便自动地控制装置10的操作。在一个实施方案中，仅通过传感器80和电路82自动地电激活装置10，使得不需要电源开关18来接通和关断装置10。在一个实施方案中，电路82包括时间长度限制器。可以根据期望被汽化的蒸汽前调配物21的量来设置或预设供应到筒30和加热器40的电流的时间长度。
即使在装置10中不包括可选的传感器80和电路82的情况下，装置10仍然可以可选地包括一个或多个通孔81(其可以可选地邻近加热器保持器46)，以便允许空气从壳体12内部进入烟管48。通孔81向烟管48补充供应空气，以便补充通过通气孔42引入烟管48中的空气。在替代实施方案中，设置通孔81代替通气孔42，使得通孔81可以可选地是在装置10的操作使用期间引入烟管48中的唯一空气来源。在装置10中包括通孔81的情况下，壳体12不应是气密的，以允许空气进入壳体12，而不会大大增加装置10的必要的吸阻(RTD)。
通过将蒸汽前调配物21喷射到加热器40上，筒30将蒸汽前调配物21一致且可靠地分布到加热器40上(如下文详细描述的)。筒30的使用确保装置10不需要蒸汽前调配物21或任何结构与加热器40连续或直接接触，尤其是在长时间储存或不使用电子蒸汽烟装置10期间。
蒸汽前调配物：
装置10的喷射分配筒30容纳并排放蒸汽前调配物21。在一个实施方案中，蒸汽前调配物21是相对高粘度、高密度的调配物，其是转化成蒸汽的材料或材料的组合。例如，蒸汽前调配物21可以是液体、固体或凝胶调配物中的至少一种，包括但不限于水、珠、溶剂、活性成分、乙醇、植物提取物、天然或人工香料或蒸汽形成剂，例如甘油和丙二醇，及其组合。在一个实施方案中，蒸汽前调配物21具有在约1厘泊至100厘泊(或优选地40厘泊至100厘泊，或更优选地40厘泊至80厘泊)范围内的粘度，以及在约1.0g/mm3至1.3g/mm3范围内的密度(在25摄氏度的温度下)。
在一个实施方案中，蒸汽前调配物21包括挥发性烟草香料化合物，其在加热时释放。蒸汽前调配物21还可包括散布在整个调配物16中的烟草元件。当将烟草元件分散在蒸汽前调配物21中时，保持了烟草元件的物理完整性。例如，在蒸汽前调配物21中，烟草元件按重量计为2％-30％。可替代地，蒸汽前调配物21可以用除了烟草香料之外的其他香料来调味。
在一个实施方案中，蒸汽前调配物21的至少一种蒸汽形成剂可以选自包括二醇(诸如丙二醇、1,3-丙二醇或两者)、甘油及其组合的组。包含的至少一种蒸汽形成剂的量在基于蒸汽前调配物21的重量的约20重量％至基于蒸汽前调配物21的重量的约90重量％的范围内(例如，蒸汽形成剂在约50％至约80％的范围内，更优选在约55％至75％的范围内、或最优选在约60％至70％的范围内)。此外，在一个实施方案中，蒸汽前调配物21包含重量比在约1:4至4:1范围内的二醇和甘油，其中二醇是丙二醇或1,3-丙二醇或其组合。该比率优选为约3:2。
蒸汽前调配物21还包含水。包含的水的量在基于蒸汽前配调配物21的重量的约5重量％至基于蒸汽前配调配物21的重量的约40重量％的范围内，并且更优选在基于蒸汽前调配物21的重量的约10重量％至基于蒸汽前调配物21的重量的约15重量％的范围内。在一个实施方案中，蒸汽前调配物21的不是水(和尼古丁或香料化合物)的其余部分是蒸汽形成剂(上文所述)，其中蒸汽形成剂是30重量％至70重量％的丙二醇，且蒸汽形成剂的其余部分是甘油。
蒸汽前调配物21可选地可包含至少一种香料，其量在约0.2重量％至约15重量％的范围内(例如，香料可在约1％至12％的范围内，更优选地在约2％至10％的范围内，并且最优选地在约5％至8％的范围内)。至少一种香料可以是天然香料或人造香料。例如，至少一种香料可以选自包括烟草香料、薄荷醇、冬青、薄荷、药草香料、水果香料、坚果香料、酒香料、烘烤过的香料、薄荷味香料、香薄荷味香料、肉桂、丁香及其组合的组。
在一个实施方案中，蒸汽前调配物21包含尼古丁。蒸汽前调配物21中包含的尼古丁的量在约1重量％至约10重量％的范围内(例如，尼古丁的量在约2重量％至9重量％的范围内，或更优选地在约2重量％至8重量％的范围内，或最优选地在2重量％至6重量％的范围内)。在一个实施方案中，蒸汽前调配物21的不是尼古丁或香料的部分包括10重量％-15重量％的水，其中调配物的非尼古丁和非香料部分的其余部分是重量比范围为60:40至40:60的丙二醇和蒸汽形成剂的混合物。
加热器：
在一个实施方案中，加热器40具有主表面或主轴，该主表面或主轴被定位成大致垂直于从筒30中排放的蒸汽前调配物21的排放方向30z(图3所示)。加热器40可以是平面体或陶瓷体的形式。在替代实施方案中，加热器40还可以是线圈、单根线、电阻丝笼或被构造成使蒸汽前调配物21汽化的任何其他合适的形式。在一个实施方案中，加热器40具有粗糙表面或纹理化表面，其提供加热器40与由筒30散布在加热器40的上表面上的分散的蒸汽前调配物21之间的较大接触表面。在一个实施方案中，加热器40是平面加热器，诸如以下专利申请中公开的加热器：2017年3月13日提交的美国专利申请号15/457,917“Three-PieceElectronic Vaping Device with Planar Heater”，该专利的全部内容据此以引用方式整体并入本文。在另一个实施方案中，加热器40具有非平坦表面，其中加热器40例如是在柔性基板上的印刷加热器。
在至少一个示例实施方案中，加热器40由任何合适的电阻材料形成。合适电阻材料的实例包括但不限于铜、钛、锆、钽和来自铂族的金属。合适的金属合金的实例包含但不限于不锈钢、含镍、含钴、含铬、含铝-钛-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、不锈钢的超合金。例如，加热器14可以由铝化镍，表面上具有氧化铝层的材料，铝化铁和其他复合材料形成，可以可选地嵌入电阻材料，封装或涂覆有绝缘材料，或者反之亦然，这取决于能量转移的动力学和所需的外部物理化学性质。加热器40可包括选自由不锈钢、铜、铜合金、镍铬合金、超合金及其组合组成的组中的至少一种材料。在示例性实施方案中，加热器40可以由氮化铝、陶瓷、镍铬合金或铁铬合金形成。在一个实施方案中，加热器40可以是陶瓷加热器，该陶瓷加热器在加热器40的内表面、加热器40的外表面或两者上具有电阻层。
在另一个实施方案中，加热器40由铝化铁(例如，FeAl或Fe3Al)构成。铝化铁的使用可以是有利的，因为它们表现出高电阻率。FeAl表现出约180微欧的电阻率，而不锈钢表现出约50至91微欧。较高的电阻率会降低为加热器40通电所需的电流。
加热器40或加热元件达到并维持用于汽化沉积在加热器40上的蒸汽前调配物21的温度。最佳温度根据蒸汽前调配物21的化学性质和组成而变化。在一个实施方案中，用于汽化蒸汽前调配物21的优选温度范围在约220至360摄氏度之间。在另一个实施方案中，使用闭环控制机构(如下文所述，在本文的“电子蒸汽烟装置的操作使用”部分中)将加热器40维持在用于汽化蒸汽前调配物21的优选温度范围。
喷射分配筒—示例性结构实施方案：
喷射分配筒30(在图4至图13中详细示出，并且在下文进行描述)使用喷射分配将蒸汽前调配物21的小液滴喷射到加热器40上(参见图3)。具体地，筒30使用蒸汽前调配物21的“气泡喷射”分配来产生小液滴，其中筒30加热并汽化蒸汽前调配物21以产生小气泡，并且其中气泡的膨胀产生从筒30喷射的液滴。特别地，筒30可以被认为是“按需热滴落、气泡喷射筒”，其中蒸汽前调配物21被热激发以产生形成气泡的蒸汽前调配物21的快速汽化，并且随后使用较大压力增加(由于气泡的形成)来排放从筒30排出的蒸汽前调配物21的高速液滴。在一个实施方案中，筒30使用相对较高粘度的蒸汽前调配物21，作为蒸汽前调配物21的高表面张力(由蒸汽前调配物21的高粘性质产生)以及与筒30中的经汽化的气泡的冷凝和由此产生的收缩相关联的力起作用以拉动蒸汽前调配物21的装料穿过与蒸汽前调配物贮存器21a(在筒30内)连通的一个或多个通孔41a(参见图7至图9)，以便将液滴准确且可靠地喷射到加热器40的表面上。
图4是根据示例性实施方案的用于图1的装置的喷射分配筒30的侧视图的图示。筒30包括壳体31，其中鼻部36密封筒30的端部。PCB接口34从壳体31的底部部分突出。尽管在图4中示出了圆柱形壳体31，但是应当理解，壳体31可以采用其他形状，包括但不限于立方体形状、矩形形状、正方形形状等。
图5是根据示例性实施方案的图4的喷射分配筒30的前视图的图示。筒30的鼻部36包括从壳体31的底部部分延伸的凸起唇缘36a，以便保护和遮蔽PCB接口34以及PCB基板32的其余部分(如至少图6、9和11所示)。
图6是根据示例性实施方案的图4的喷射分配筒30的下部视图或仰视图的图示。PCB基板32保持在筒30的端部，其中芯片41上的喷射器41c的喷嘴41c2(参见图7和图8)面向下，以便将蒸汽前调配物21的气泡(即，固体液滴)喷射离开筒30(如本文更详细地描述)。也就是说，在一个实施方案中，喷嘴41c被定位在筒30的下方，以使得筒30可选地在大致平行于筒30的纵向长度的方向上(如图3所示，根据筒30的排放方向30z)喷射蒸汽前调配物21的气泡。
PCB基板32保持在筒30的鼻部36的凸起唇缘36a的保护范围内，其中唇缘36a上的短管36c与基板32的凹口32a配合，以便将基板32保持在筒30的底部上的固定方位内。此外，基板32通过可以包括粘合剂(例如基于硅胶的粘合剂)、焊接、螺钉、棘爪、物理挡块或任何其他合适的结构、粘合剂物质或两者的任何熟知的方法固定在筒30的底部，在唇缘36a的范围内。沿线X-X的筒30的剖视图在图10中示出(在下文描述)。
图7是根据示例性实施方案的保持在图6的PCB基板32内的分配芯片41的底表面(有源元件侧面41g)的图示。芯片41可以包括一行I/O焊盘41b，其将喷射加热器41c1(图8)、基板加热器41d(图8)和芯片41的电路(即，I/O控制逻辑41e，以及热控制41f，在图7中示出)电连接到PCB基板32的I/O焊盘34a(图9)。芯片41包括一个或多个喷射器41c(也在图8中示出)，所述一个或多个喷射器通过喷嘴41c2并且朝向加热器40排放蒸汽前调配物21的气泡。喷射器41c以及喷射器41c的通孔41a可以通过以下专利中描述的方法形成：美国专利号6,902,867“Ink Jet Printheads and Methods Therefor”和美国专利号7,041,226“Methodsfor Improving Flow Through Fluidic Channels”，这两篇专利中的每一篇的全部内容以引用方式整体并入本文。在一个实施方案中，芯片41包括两个通孔41a，其中通孔41a被定位成使得通孔41a的纵向长度在芯片41上彼此平行。应当理解，除了上述示例性方法之外，还可以采用在芯片41上形成通孔41a的任何熟知方法。
多行喷射器41c沿着通孔41a的纵向长度排列在通孔41a的侧面。喷射器阵列41c从筒的贮存器21a热激发并快速汽化蒸汽前调配物21，以形成气泡，随后较大的压力增加(由于气泡的形成和生长)迫使蒸汽前调配物21从通道33进入喷射加热器41c1的喷射器流体腔室41c3(参见图8)，以便从喷嘴41c2并朝向加热器40排放蒸汽前调配物21的高速液滴。响应于该气泡的形成和排出，通过正位移力将另外的蒸汽前调配物21抽吸通过通道33。在一个实施方案中，一行32个喷射器41c排列在每个通孔41a的两侧(使得在芯片41上存在128个喷射器41c)，其中对于每个通孔41a，可以同时给总共8个喷射加热器41c1通电(喷射频率为2kHz)，从而使所有128个喷射器41c组合起来以喷射高达约10微升/秒的蒸汽前调配物21，或优选约3-6微升/秒的蒸汽前调配物21，或最优选约3.2微升/秒的蒸汽前调配物21。在一个实施方案中，喷射加热器41c1(也在图8中示出)提供快速加热，其中喷射加热器41c1在不到1微秒内达到约320摄氏度的温度。基于喷射器41c对蒸汽前调配物21的汽化，由电子蒸汽烟装置10的加热器40产生的蒸汽质量是从装置10的每次蒸汽烟抽吸的约2至3毫克。
在一个实施方案中，芯片41的有源元件侧面41g的上表面的显著部分被喷嘴板102(也在图8中示出)覆盖，使得I/O焊盘41b和喷嘴孔41c2(喷射器41c中的)是仅暴露在芯片41的有源元件侧面41g上的元件。
在一个实施方案中，喷射器41c(图8)和加热器40(图3)为装置10(在烟嘴14处)产生约100 C的蒸汽出口温度。喷射器41c可以通过以下专利中描述的方法形成：美国专利号6,951,384“Ink Jet Heater Chip and Method Therefor”和美国专利号7,080,896“Micro-Fluid Ejection Device having High Resistance Heater Film”，这两篇专利的全部内容据此以引用方式整体并入。喷射器41c的喷嘴41c2(可以称为“微喷嘴”)可以通过以下专利中描述的方法形成：美国专利号7,364,268“Nozzle Members,Compositions andMethods for Micro-Fluid Ejection Heads”、美国专利号8,109,608“Micro-FluidEjection Head and Stress Relieved Orifice Plate therefor”、美国专利号8,292,402“Photoimageable Dry Film Formulation”和美国专利号7,954,926“Hydrophobic NozzlePlate Structures for Micro-Fluid Ejection Heads”，这些专利的全部内容据此以引用方式整体并入。在一个实施方案中，每个喷射器41c包括一个喷嘴41c2。应当理解，除了上述示例性方法之外，还可以采用在气泡喷射芯片41上形成喷射器41c以及在喷射器41c内形成微喷嘴41c2的任何熟知的方法。
分配芯片41还包括一个或多个基板加热器41d。刚好在喷射加热器41c1的激活和使用之前或期间的时段，基板加热器41d用于加热分配芯片41。在一个实施方案中，四个基板加热器41d包括在芯片41上，其中基板加热器41d在芯片41上彼此稍微间隔开。芯片41还可以包括I/O控制逻辑41e，该I/O控制逻辑控制芯片41的整体操作，包括控制加热器41c1/41d的激活，以及控制芯片41的I/O焊盘41b与PCB基板32的I/O焊盘之间的控制信号的发送和接收。分配芯片41还可以包括热控制电路41f，其在芯片41的启动和操作使用期间主动控制基板加热器41d的温度。应当理解，气泡喷射分配芯片的任何熟知的配置都可以与图7所示且如上所述的分配芯片41结合使用或代替它使用。
图8是根据示例性实施方案的图7的喷射器41c中的两个的剖视图的图示。喷射器41c在芯片41上，其中喷射器41c中的每一个包括：喷射加热器41c1、喷射器流体腔室41c3和喷嘴41c2。喷射器流体腔室41c3是由喷嘴板102、厚膜层100和芯片41的有源元素侧面41g限定的腔室结构。腔室41c3与通孔41a流体连通，其中通孔41a与筒30的通道33流体连通(参见图10)。喷射器41c被构造成引起通过通孔41a被吸入并进入喷射器流体腔室41c3的蒸汽前调配物21的快速汽化，其中汽化是由喷射器加热器41c1引起的。蒸汽前调配物21在喷射器流体腔室41c3内的快速汽化使得蒸汽前调配物21的固体气泡在腔室41c3内形成，并且随后通过喷嘴41c2喷射，从而通过蒸汽前调配物21的正位移将另外的蒸汽前调配物21抽吸通过通孔41a并进入喷射器流体腔室41c3。在一个实施方案中，喷嘴41c2具有圆锥形的排放端(如图8所示)，该圆锥形的排放端使排放端逐渐变细。在另一个实施方案中，喷嘴41c2的排放端具有直喷嘴壁(即，喷嘴41c2具有均匀的孔径)，从而使得喷嘴41c2的排放端不逐渐变细。
芯片41的有源元件侧面41g可以被厚膜层100显著覆盖，然后喷嘴板102被厚膜层100覆盖。喷嘴板102和厚膜层100共同帮助限定喷射器流体腔室41c3、喷嘴41c2或两者。在一个实施方案中，喷射器41c的构造可以根据2007年1月23日颁发的美国专利号7,165,831“Micro-Fluid Ejection Devices”的公开内容来制造，该专利的全部内容据此以引用方式整体并入本文。
图9是根据示例性实施方案的喷射分配筒30的PCB基板32的顶表面和芯片41的非有源元件侧面41h(也参见图7)的图示。PCB基板32可以包括在基板32的PCB接口34的远端上的I/O焊盘34a。I/O焊盘34a将筒30电连接到中继板壳体50内的连接器58，其中IO控制逻辑41e使得焊盘34a还将信息和命令传递到分配芯片41FPGA 68/从该分配芯片和FPGA传递，以便协调筒30和加热器40的功能，如本文所述。
分配芯片41保持在基板32的芯片窗口37内。特别地，在筒30的组装期间，基板32被附接到筒的鼻部36(也参见图6和图11)，于是芯片41被插入芯片窗口37中，并通过粘合剂(密封剂)37a保持在适当位置。粘合剂37a可以是基于硅胶的粘合剂，或者是施加在芯片窗口37与分配芯片41之间的接合处的至少一部分之间的任何其他合适的液体不可渗透的密封剂。粘合剂37a还可用于将芯片41的顶表面粘合地连接到鼻部36的底部部分。分配芯片41(在图7中更详细地示出)包括喷射器41c，其在激活筒30时从贮存器21a排放蒸汽前调配物21。
图10是根据示例性实施方案的图6的喷射分配筒30(沿图6的线X-X)的剖视图的图示。贮存器21a由筒30的壳体31限定，其中泡沫插入物43定位在贮存器21a内。泡沫插入物43可以是包含蒸汽前调配物21的低密度泡沫。泡沫插入物43可以是包括间隙空间的多孔结构，该间隙空间产生毛细作用力以提供背压，该背压有利于稳定地供应从贮存器21a排放到分配芯片41的蒸汽前调配物21(参见至少上文所述的图7和图9)。应当理解，其他结构(诸如贮存器21a内的微流体通道)可以与泡沫插入物43结合使用或代替泡沫插入物使用。在贮存器21a的底部与鼻部36的顶部之间存在通道33。喷射器41c(图7和图8所示)布置成阵列，其中喷射器41c从通道33喷射蒸汽前调配物21，以便朝向加热器40喷射蒸汽前调配物21的气泡，如下文更详细描述的。
图11是根据示例性实施方案的图4的喷射分配筒30的分解图的图示。为了简便起见，在此不再描述先前描述的筒30的元件。筒30包括具有通气孔35a的盖35，该盖密封筒30的顶端。通气孔35a提供单向通气，以允许在从筒30分配蒸汽前调配物21时环境空气进入贮存器21a。鼻部36的顶部部分包括圆柱形突出部36b，该圆柱形突出部限定邻接贮存器21a的下部部分的通道33(图10)。过滤器39可以存在于鼻部36与贮存器21a之间，其中过滤器39可以是高效过滤器，其适合于在蒸汽前调配物21从筒30喷射时精细地过滤蒸汽前调配物21内的杂质。
在一个实施方案中，PCB基板32限定芯片窗口37，其中芯片窗口37保持分配芯片41。分配芯片41装配到芯片窗口中，使得图9中详细示出的非有源元件侧面41h面向上(即，朝向贮存器21a)，并且图7中详细示出的有源元件侧面41g面向下(即，远离筒30)。
虽然图4至图11的喷射筒30可将蒸汽前调配物贮存器21a和分配芯片41集成在单个筒单元内，但在替代实施方案中，贮存器21a和分配芯片41可以分开，以便允许多个贮存器21a与单个分配芯片41一起使用(例如如图20所示)。也就是说，在装置10内，筒30的贮存器21a和壳体31中的至少一个可以从装置10拆卸，其中贮存器21a和壳体31中的至少一个可以是可更换和可再充电中的至少一个。贮存器21a和壳体31中的至少一个可插入到装置10中，以便与分配芯片41接触以及一起工作(其中分配芯片41永久地或半永久地固定在装置10内)。
图12是根据示例性实施方案的图4的喷射分配筒30的俯视图的图示。如上所述，筒30的盖35包括通气孔35a。单向通气孔35a允许环境空气进入筒30的壳体31，以便置换在从筒30排放蒸汽前调配物21期间从贮存器21a中耗尽的一定体积的流体。
图13是根据示例性实施方案的图4的喷射分配筒30的分解剖视图的图示。为了简便起见，在此不再讨论上文讨论的筒30的元件。高效过滤器39的宽度可以比筒30的鼻部36的圆柱形突出部36b的宽度稍宽，以便过滤器39覆盖部分由圆柱形突出部36b限定的通道33。当组装筒30时，PCB基板32装配在鼻部36下方，使得鼻部36的凸起唇缘36a在PCB基板32的下表面下方延伸，并且在分配芯片41的下表面下方延伸，从而凸起唇缘36a保护基板32和芯片41的下表面(如图10所示)。
图14是根据示例性实施方案的图1和图3的电子蒸汽烟装置10的分解图的图示。为了简便起见，在此不再讨论关于图3讨论的装置10的元件。在一个实施方案中，装置10包括中继板壳体50，其中壳体50包括开口53。加热器壳体48的近端48b可以通过开口53装配，以便在组装装置10时允许加热器壳体48的近端48b接触烟嘴14的远端。筒壳体密封件(垫圈)51围绕中继板壳体50的外周装配，以便允许筒壳体16向上压靠垫圈51，从而在筒壳体16与中继板壳体50之间提供液密密封。中继板壳体50还包括插槽55。当筒30安装在筒壳体16内时，插槽55接纳筒30的PCB接口34的远端。中继板56包括PCB边缘母连接器58，其中PCB边缘母连接器58邻接中继板壳体50的插槽55，从而允许PCB接口34装配在PCB边缘连接器58内。因此，当筒30安装在筒壳体16内时，PCB边缘连接器58牢固地保持筒30的PCB接口34，以便将筒30保持抵靠中继板壳体50。
液体端口(孔)49由加热器壳体48的顶表面限定。端口49允许筒30将蒸汽前调配物21排放到加热器壳体48内的加热器40上。加热器壳体48的远端48a包括可与加热器壳体基座52的内表面上的螺纹配合的螺纹。加热器连接器54可插入加热器壳体基座52中，以便允许加热器保持器46的远端接触加热器连接器54并保持在该加热器连接器内。加热器连接器54是导电的，以便通过电触点70从加热器电源连接器64将电流提供到加热器保持器46。来自加热器保持器46的电流穿过加热器夹钳44到达加热器40，以便电激活加热器40，从而允许加热器40汽化蒸汽前调配物21(如下文更详细描述的)。
图15是根据示例性实施方案的图1的电子蒸汽烟装置10的侧视图的图示。具体地，图15描绘了装置10的总体布局，其中烟嘴14、烟嘴堆叠15和筒壳体16定位在装置10的一端，并且两个电源输入端(电源连接器22和USB连接器24)位于装置10的另一端。
图16是根据示例性实施方案的图1的电子蒸汽烟装置10的前视图的图示。具体地，图16示出了装置10的端部的布局，其中烟嘴14从筒壳体16的下端伸出。安装螺钉26可以用于将筒壳体16连接到装置10的壳体12。
图17是根据示例性实施方案的图1的电子蒸汽烟装置10的后视图的图示。具体地，图17示出了装置10的另一端的布局，其中电源输入端(电源连接器22和USB连接器24)定位在装置10的端部的顶部附近。
电子蒸汽烟装置的操作使用：
图18A是根据示例性实施方案的具有喷射分配筒30的电子蒸汽烟装置10的时间图的图示。尽管关于图1的装置10描述了该时间图(下文)，但是应当理解，该时间图、排放速率、温度以及结合图18描述的其他参数同样适用于也在本文中描述的其他电子烟实施方案。
关于图18A的时间图，如步骤S100所示，通过按下电源开关18来使装置10通电。一旦装置10开启，就认为装置10处于“待机”模式。在待机模式下，MCU 63/FPGA 68使电流从电源28通过加热器电源连接器64、加热器连接器54和夹钳44传输到加热器40，于是加热器40以“高功率”设置通电约3至5秒的“预热”时段(在步骤S102中)。
在加热器40的预热期间发生的加热器40“高功率”时段之后，加热器40的温度升高到约100-200摄氏度的预热温度(在步骤S102a中)，其中温度由MCU 63检测。例如，在一个实施方案中，MCU 63被配置为感测发送到加热器40的电流的大小，以便测量加热器40的电阻，其中MCU 63可以包括内部查找表，该内部查找表提供加热器40的温度，该温度由加热器40的电阻指示。替代地，可以使用任何熟知的温度感测方法或传感器。在初始的“高功率”时段之后，MCU 63减小流向加热器40的电流，使得电流保持在“中功率”范围(在步骤S104中)。应当理解，由于“待机”模式的实际持续时间可以变化，因此MCU 63通过使加热器40在“高功率”范围与“中功率”范围之间变动来继续调节流向加热器40的电流，以便将加热器40的“待机”(预热)温度保持在100-200摄氏度的期望范围内。
在步骤S106中，装置10进入“加热”模式，其中该模式可以以两种方式中的一种开始：1)可以手动接通加热器开关20，或者2)传感器80可以可选地感测通过满足“汽化条件”的装置10的空气流(上文所述)。特别地，在“加热”模式下，由于按下了加热器开关20，因此MCU 63增大了流向加热器40的电流，或者可选地，由于电路82报告了MCU 63传感器80已感测到行进通过烟管48的气流符合“汽化条件”，因此MCU 63增大了流向加热器40的电流。在使用传感器80和电路82来开始“加热”模式的情况下，传感器80被配置为帮助感测“汽化条件”(上文所述)。具体地，传感器80生成表示气流的大小和方向的输出，其中电路82接收传感器80的输出，并确定是否存在“汽化条件”。如果装置10内存在这些内部“汽化条件”，则电路82使MCU 63增大从电源28流向加热器40的电流。
一旦装置10处于“加热”模式，MCU 63增大从电源28流向加热器40的电流流动，使得加热器再次处于“高功率”设置(步骤S106a)，这使得加热器40的温度从约100-200摄氏度升高到约200-400摄氏度的目标“喷射”温度范围(在步骤S106b中)。在开始“加热”模式与开始“喷射”模式(下文所述)之间的持续时间为约3到5秒。
在步骤S108中，装置10进入“喷射”模式。由于MCU 63确定加热器40已达到200-400摄氏度的目标温度，因此开始“喷射”模式，于是MCU 63使得电源28通过连接器60/62、中继板56、连接器58和PCB接口34发送电流，以便使筒30内的基板加热器41d通电(在步骤S108a中)。特别地，电流使得筒30的控制逻辑41e使基板加热器41d通电，以使得芯片41达到约50至80摄氏度的预热温度(在步骤S108a中)，或优选的约80摄氏度的预热温度，其中该温度有助于降低将在“喷射”模式期间排放的蒸汽前调配物21的有效粘度。应当理解，当蒸汽前调配物接触并穿过芯片41中的通孔41a时，蒸汽前调配物21的粘度的降低有助于控制排放到加热器40上的蒸汽前调配物21的量的精度。一旦芯片41达到“预热”温度(由热控制器41f确认)，分配芯片41的控制逻辑41e就使得筒30在“喷射模式”的整个剩余时间内分配蒸汽前调配物21。
蒸汽前调配物21的排放是由控制逻辑41e完成的，该控制逻辑使得连续的多对喷射加热器41c1(其中在一个实施方案中，芯片41上的多达总共八个喷射加热器41c1可被一次喷射，即，在该实施方案中，对于每个通孔41a，多达四个喷射加热器41c1被一次通电)通过喷射器41c中的每一个连续地喷射蒸汽前调配物21的液滴，直到对于每个通孔41a，所有喷射器41c已排放出调配物21为止。也就是说，喷射加热器41c1可以被单独地或成组地通电，使得在重复喷射加热器41c1的喷射顺序之前，每个通孔41a的每个喷射加热器41c1被通电(喷射加热器41c1的喷射顺序响应于来自MCU 63/FPGA 68的输入信号而由控制逻辑41e控制)。
图18B是根据示例性实施方案的以连续顺序被通电的分配芯片41的喷射加热器41c1的实例的图示。在该实例中，对于每个通孔41a，两对喷射加热器41c1a被初始通电(以第一顺序首先对总共8个喷射加热器41c1通电)，随后在初始喷射加热器41c1a通电之后，另一组加热器41c1b被直接通电。在一个实施方案中，继续对喷射加热器41c1进行连续通电，直到每个喷射加热器41c1排放出调配物21为止，然后重复对喷射加热器41c1进行通电的顺序。可以使用任何熟知的喷射分配方法来实现喷射加热器41c1的精确通电定时和激活顺序。
返回图18A，在“喷射”模式的持续时间期间，MCU 63继续将加热器40保持在“高功率”设置(如步骤S108b所示)，这又使得加热器温度保持在约200-400摄氏度的目标范围内(在步骤S108c中)。在该所需的加热器40温度下，期望加热器40汽化加热器40上的蒸汽前调配物21的液滴，从而使得液滴汽化成直径为约0.4至5微米或优选地直径为约1微米的蒸汽颗粒。
在一个实施方案中，在“喷射”模式期间，筒30喷射蒸汽前调配物21液滴(即，气泡)，其中每个液滴的直径在25至29微米或体积在8至13皮升的范围内，其中这些液滴尺寸大于在常规电子蒸汽烟装置中发现的典型蒸汽颗粒尺寸(其中不使用喷射分配的常规装置通常产生直径为约1微米的蒸汽颗粒尺寸)。在单个流或喷射中，较大的蒸汽前调配物21的液滴后跟随有一系列尺寸依次减小的较小液滴。也就是说，不是连续分配喷射液滴，而是将它们脉冲化。在一个实施方案中，脉冲或喷射频率在1至4kHz的范围内，每个喷射的气泡之间间隔大约31.25μs。在一个实施方案中，在整个“喷射”模式下，蒸汽前调配物21的平均排放速率在约0.5至3.5微升每秒的范围内(其中该范围表示由筒30的分配芯片41排放的总调配物21，假定对于芯片41，有128个喷射器41c)。每个单独的喷射器41c的分配速率范围也为约3.9至27.3皮升每秒。通过装置10的烟嘴14排放的环境空气和蒸汽的蒸汽出口温度为约40至50摄氏度。
应当理解，所喷射的蒸汽前调配物21的量可能受调配物21的粘度影响，其中粘度取决于分配芯片41的温度(由基板加热器41d维持)，该温度由热控制器41f调节。特别地，热控制器41f包括温度传感器或温度指示器，该温度传感器或温度指示器被配置为向控制逻辑41e发送指示芯片41的温度的信号，以便维持闭合控制回路，该闭合控制回路被设计成确保期望的基板加热器41d温度，以及即使在喷射分配芯片41在装置10的正常或延长操作期间变热时也喷射的蒸汽前调配物21的精确且一致的量。
步骤S110开始另一“待机”模式。在“待机”下，装置再次断电(参见步骤S110a)，从而使得MCU 63切断流向加热器40的电流(参见步骤S110b)。在装置10重新通电的情况下(步骤S112)，再次重复步骤(S100至S108)，以便使得装置10从筒30中排放并汽化更多的蒸汽前调配物21。
在一个实施方案中，USB连接器24用于允许成年蒸汽烟使用者通过调整MCU 63/FPGA 68的编程来调整装置10的参数。这些可调参数包括例如喷射频率、脉冲持续时间、系统电压、预热温度、汽化温度等。在一个实施方案中，对MCU 63/FPGA 68的编程调整是通过使用移动装置或计算机(未示出)来完成的，该移动装置或计算机通过连接器24与MCU 63/FPGA 68对接，以便在可选择范围内改变这些参数。
电子蒸汽烟装置的其他性能数据：
图1的装置10(以及下文描述的其他公开的装置)具有约30至45英寸水柱的总吸阻(RTD)。在一个实施方案中，在对电源28进行再充电或更换之前，电源28具有约1200次抽吸的使用寿命。在一个实施方案中，预期的蒸汽产生量为约6-16毫克每次抽吸(其中每次抽吸持续时间持续约5秒)，装置10的预期的蒸汽前调配物21的递送速率为约0.5-4.0微升/秒。
其他结构实施方案：
图19A是根据示例性实施方案的图3所示装置10的替代实施方案的剖视图的图示。在一个实施方案中，图19A中的装置10a包括加热器40a，该加热器被取向在与图3中所示的装置10稍微不同的位置。特别地，加热器40a的主表面不垂直于喷射的蒸汽前调配物21b的进入流和入口空气42a的进入流(穿过通气孔42)中的至少一个。在一个实施方案中，加热器40a具有相对于喷射的蒸汽前调配物21b的进入流和入口空气42a的进入流中的至少一个成约45度角的主表面。离开加热器40a的夹带的蒸汽21c也相对于加热器40a的主(顶和底)表面以约45度的角度行进。在另一个实施方案中，加热器40a取向成使得加热器40a的主表面与喷射的蒸汽前调配物21b和夹带的蒸汽21c中的至少一个成除垂直(如图3所示)或45度(如图19A所示)以外的某一角度。
图19B是根据示例性实施方案的图3所示装置10的另一个替代实施方案的剖视图的图示。在一个实施方案中，装置10b包括加热器40b，该加热器被取向在与图3中所示的装置10稍微不同的位置。特别地，加热器40b的主表面大致平行于喷射的蒸汽前调配物21b的进入流和入口空气42a的进入流(穿过通气孔42)中的至少一个。离开加热器40a的夹带的蒸汽21c以平行于加热器40a的主(顶和底)表面的角度行进。
图20是根据示例性实施方案的用于电子蒸汽烟装置的筒30a的另一个替代实施方案的图示。在该实施方案中，鼻部36和分配芯片41可以与筒30a的壳体31分离。因此，在这样的实施方案中，分配芯片41(在基板32上)可以永久地或半永久地保持在电子蒸汽烟装置内，而筒30a是可更换的和可再充电中的至少一个。通过将分配芯片41与鼻部36和筒30a分离，电子蒸汽烟装置的总成本较低，因为该实施方案减少了在电子蒸汽烟装置的使用寿命期间需要生产和消耗的分配芯片41的总数。
在一个实施方案中，鼻部36和分配芯片41以这样的取向永久地保持在电子蒸汽烟装置内：当将筒30a插入并安装在电子蒸汽烟装置中时，鼻部36和芯片41接触筒30a的底部。一旦将筒30a安装在装置内，筒30a的鼻部36就确保分配芯片41相对于筒壳体31的正确取向。一旦鼻部36和芯片41连接到筒30a的壳体31，筒30a和分配芯片41就以与上述相同的方式执行喷射功能(关于描述筒30的操作功能的图18A和图18B的讨论)。
在一个实施方案中，可以根据2016年10月28日提交的美国专利申请号15/336,863“Supply Item for Vapor Generating Device”的公开内容来进行筒30a的构造以及鼻部36和芯片41与筒壳体31的分离(即，筒的“两件式构造”)，该专利的全部内容据此以引用方式整体并入本文。
因此，已经描述了示例实施方案，显而易见的是，它们可以以许多方式变化。这样的变化不应被认为脱离示例实施方案的预期范围，并且对于本领域技术人员显而易见的是，所有这样的修改都应包括在所附权利要求的范围内。

Claims (12)

1.一种电子蒸汽烟装置，包括：装置壳体；
在所述装置壳体内的汽化加热器；
在所述装置壳体内的筒，所述筒限定被构造成容纳蒸汽前调配物的贮存器；以及
在所述筒的第一端上的芯片，所述芯片限定与所述贮存器流体连通的至少一个通孔，
所述芯片包括至少一个第一喷射器，所述至少一个第一喷射器与所述至少一个通孔流体连通，所述至少一个第一喷射器被构造成朝向所述汽化加热器喷射所述蒸汽前调配物的液滴，所述汽化加热器被构造成汽化所述蒸汽前调配物的所述液滴；
在所述芯片上的至少一个基板加热器，所述至少一个基板加热器被配置为加热所述芯片；
电源；以及
电连接到所述电源的控制电路，所述控制电路被配置为控制从所述电源到所述至少一个第一喷射器、所述汽化加热器和所述至少一个基板加热器的电力供应，以便：
使所述汽化加热器通电，
使所述至少一个基板加热器通电以将所述芯片加热至第一温度，并且
一旦所述芯片达到所述第一温度，就使所述至少一个第一喷射器通电以将所述蒸汽前调配物的所述液滴朝向所述汽化加热器喷射。
2.如权利要求1所述的电子蒸汽烟装置，其中所述控制电路还被配置为：
首先将所述汽化加热器加热至第二温度，所述第二温度是100-200摄氏度的预热温度，并且
其次将所述汽化加热器加热至第三温度，所述第三温度是200-400摄氏度的目标喷射温度，
一旦所述芯片达到所述第一温度并且所述汽化加热器达到所述第三温度，就完成了所述至少一个第一喷射器的通电。
3.如权利要求1或2所述的电子蒸汽烟装置，其中所述筒能从所述装置壳体拆卸。
4.如权利要求1或2所述的电子蒸汽烟装置，其中所述至少一个第一喷射器包括以矩阵形式定位成邻近所述至少一个通孔的多个喷射器，所述多个喷射器中的每一个包括：
由所述芯片上的表面限定的喷嘴，
与所述喷嘴和所述至少一个通孔流体连通的腔室结构，
在所述腔室的表面上的喷射加热器，所述喷射加热器被配置为加热并部分汽化所述蒸汽前调配物，以形成通过所述喷嘴并朝向所述汽化加热器喷射的所述液滴。
5.如权利要求4所述的电子蒸汽烟装置，其中所述多个喷射器被构造成喷射所述蒸汽前调配物的所述液滴，所述液滴的尺寸为直径25至29微米，并且所述电子蒸汽烟装置被配置为在5秒的抽吸持续时间内以6至16毫克每次抽吸的产生速率产生蒸汽，蒸汽颗粒的尺寸为直径0.4至5微米。
6.如权利要求1或2所述的电子蒸汽烟装置，其中所述至少一个通孔包括由所述芯片限定的第一通孔和第二通孔。
7.如权利要求1或2所述的电子蒸汽烟装置，其中所述蒸汽前调配物的粘度为40厘泊至100厘泊，并且所述第一温度为50至80摄氏度。
8.如权利要求1或2所述的电子蒸汽烟装置，其中所述筒还包括：
筒壳体；
在所述筒壳体内的突出部，所述突出部限定通道；
将所述芯片保持在所述筒的所述第一端上的基板，所述基板邻接所述通道；以及
在所述贮存器内的多孔结构，所述多孔结构被构造成保持所述蒸汽前调配物。
9.如权利要求3所述的电子蒸汽烟装置，其中所述芯片能与所述筒的所述第一端分离，并且所述电子蒸汽烟装置被构造成在将所述筒从所述装置壳体拆卸的情况下保持所述芯片。
10.如权利要求1或2所述的电子蒸汽烟装置，还包括：
在所述装置壳体内的夹钳，所述夹钳被构造成夹住所述汽化加热器的端部，以将所述汽化加热器悬挂在所述至少一个第一喷射器附近，所述至少一个第一喷射器被配置为在所述汽化加热器处或横跨所述汽化加热器喷射所述蒸汽前调配物的所述液滴。
11.一种操作电子蒸汽烟装置的方法，包括：
提供电子蒸汽烟装置，所述电子蒸汽烟装置包括：
在第一壳体内的汽化加热器，
在所述第一壳体内的筒，所述筒限定被构造成容纳蒸汽前调配物的贮存器，
在所述筒的第一端上的芯片，所述芯片包括至少一个第一喷射器，
在所述芯片内的至少一个通孔，所述至少一个通孔与所述贮存器流体连通，所述至少一个第一喷射器与所述至少一个通孔流体连通，
电连接到所述至少一个第一喷射器和所述汽化加热器的电源；以及
连接到所述芯片的至少一个基板加热器，所述方法还包括：
从所述电源向所述汽化加热器供应第一电流，以使所述汽化加热器通电；
从所述电源向所述至少一个第一喷射器供应第二电流，以使所述至少一个第一喷射器通电，并将所述蒸汽前调配物的液滴从所述至少一个第一喷射器朝向所述汽化加热器喷射；以及
从所述电源向所述至少一个基板加热器供应第三电流，以使所述至少一个基板加热器通电并将所述芯片加热至第一温度，所述第三电流在供应所述第一电流之后供应，
其中一旦所述芯片达到所述第一温度，就发生所述第二电流的供应。
12.如权利要求11所述的方法，其中向所述汽化加热器供应所述第一电流使所述汽化加热器通电至第二温度，所述第二温度是100-200摄氏度的预热温度，所述方法还包括：
从所述电源向所述汽化加热器供应第四电流，以使所述汽化加热器通电至第三温度，所述第三温度为200-400摄氏度，所述第四电流在所述汽化加热器达到所述第二温度之后供应，
其中一旦所述芯片达到所述第一温度并且所述汽化加热器达到所述第三温度，就发生所述第二电流的供应，所述第一温度为50至80摄氏度。
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