CN116348005A - 蒸气产生系统 - Google Patents

Abstract

一种蒸气产生系统(1)包括基部(10)和烟弹(12)，该基部包括至少一个加热元件(18)，该烟弹可释放地连接到该基部(10)。该烟弹(12)包括：液体储存器(32)，该液体储存器用于储存蒸气产生液体，该液体储存器(32)包括液体出口(50)；汽化腔室(48)，该汽化腔室与该液体出口(50)连通以用于接纳来自该液体储存器(32)的蒸气产生液体；以及传热单元(42)，该传热单元被配置成将热量从该加热元件(18)传递到该汽化腔室(48)，以使该汽化腔室(48)中的蒸气产生液体汽化。该传热单元(42)包括与该基部(10)的加热元件(18)接触的柔韧传热表面(60)。

Description

蒸气产生系统

技术领域

本披露内容总体上涉及一种蒸气产生系统，该蒸气产生系统被配置成对蒸气产生液体进行加热以产生蒸气，该蒸气冷却并冷凝以形成供该系统的使用者吸入的气溶胶。本披露内容的实施例特别地涉及一种蒸气产生系统，该蒸气产生系统包括可重复使用的基部以及被配置成与可重复使用的基部一起使用的烟弹。

背景技术

术语“蒸气产生系统”(或更常见的“电子烟”或“电子香烟”)是指旨在模拟传统香烟中吸烟的感觉或体验的手持式电子装置。电子烟通过对蒸气产生液体进行加热以产生蒸气来工作，该蒸气冷却并冷凝以形成随后被使用者吸入的气溶胶。相应地，使用电子香烟有时也被称为“吸用”。蒸气产生液体通常包括尼古丁、丙二醇、丙三醇以及香料。

典型的电子香烟汽化单元(即用于将蒸气产生液体汽化的系统或子系统)使用棉质芯吸件和加热元件来由囊体或储槽中储存的液体产生蒸气。当使用者操作电子香烟时，浸泡在芯吸件中的液体被加热元件加热，从而产生蒸气，该蒸气冷却并冷凝以形成可以随后被吸入的气溶胶。为了利于电子香烟的使用便利性，通常使用烟弹。这些烟弹通常被配置为“雾化烟弹”，其是指由液体储存器(储器)、液体传递元件(例如，芯吸件)以及加热器形成的集成部件。还可以提供电连接器以在加热元件与电源之间建立电连接。这样的烟弹可以是可抛弃式的，即，不旨在在储器中的液体供应已被耗尽之后能够重复使用。替代性地，它们可以是可重复使用的、设置有允许用新的蒸气产生液体供应来重新填充储器的装置。特别是在可抛弃式烟弹的情况下，期望减少其部件的数量和复杂性，由此减少浪费并使制造过程更简单和更便宜。

因此，已提出提供一种蒸气产生系统，其中加热元件集成到可重复使用的基部中，并且其中含有蒸气产生液体的可抛弃式烟弹可释放地连接到基部，使得蒸气产生液体可以被基部中的加热元件加热。将加热元件集成到可重复使用的基部中允许简化烟弹结构。然而，需要使从可重复使用的基部中的加热元件到烟弹中的蒸气产生液体的传热最大化，并且本披露内容寻求解决这种需要。

发明内容

根据本披露内容的第一方面，提供了一种蒸气产生系统，该蒸气产生系统包括：

基部，该基部包括至少一个加热元件；

烟弹，该烟弹可释放地连接到基部，该烟弹包括：

液体储存器，该液体储存器用于储存蒸气产生液体，该液体储存器包括液体出口；

汽化腔室，该汽化腔室与液体出口连通以用于接纳来自液体储存器的蒸气产生液体；

传热单元，该传热单元被配置成将热量从加热元件传递到汽化腔室，以使汽化腔室中的蒸气产生液体汽化；

其中，传热单元包括与基部的加热元件接触的柔韧传热表面。

基部可以包括连接到加热元件的供电单元(例如电池)。在操作中，在启用蒸气产生系统时，供电单元对基部的加热元件进行电加热，然后该加热元件通过传导将其热量提供给烟弹的传热单元。传热单元进而向汽化腔室提供热量，从而导致蒸气产生液体汽化。在此过程期间产生的蒸气从汽化腔室经由烟弹中的蒸气出口通道传递，使得蒸气产生系统的使用者可以吸入蒸气。

使从基部中的加热元件到烟弹中的传热单元的传热最大化，这是因为柔韧传热表面确保了加热元件与传热单元之间有最佳接触。由此，提高了蒸气产生系统的能量效率。

一般地说，蒸气是在低于其临界温度的温度下为气相的物质，这意味着可以在不降低温度的情况下通过增加其压力而将蒸气冷凝成液体，而气溶胶是微细固体颗粒或液滴在空气或另一种气体中的悬浮物。然而，应注意到，术语“气溶胶”和“蒸气”在本说明书中可以互换地使用，特别是关于所产生的供使用者吸入的可吸入介质的形式而言。

柔韧传热表面可以由施加到传热单元的柔性层形成。柔性层可以被施加以作为涂层。由此，容易形成柔韧传热表面，因此提高了传热单元的可制造性。

柔性层可以包括导热材料。由此，导热柔性层促进了从加热元件到汽化腔室的传热，由此提高了蒸气产生系统的能量效率。

传热单元可以包括基本位于第一平面中的多个第一部分，并且可以包括从第一平面成阶梯伸出并基本位于第二平面中的多个第二部分。第二平面可以位于第一平面的下方，并且可以与第一平面基本平行。该多个第二部分可以在接触区中接触吸附构件。热量主要通过从传热单元的第二部分传导到吸附构件而从传热单元传递到接触区中的吸附构件。这进一步提高能量效率并减少蒸气产生系统的能量消耗。

传热单元可以是基本圆形的传热单元。第一部分可以围绕传热单元周向间隔开，并且第二部分可以围绕传热单元周向间隔开。第二部分可以周向布置在第一部分之间。传热单元可以相对容易地制造。

第一部分和第二部分可以是基本平面的，并且可以具有对应的第一柔韧传热表面和第二柔韧传热表面。

在第一示例中，加热元件可以包括与第一柔韧传热表面接触的基本平面的加热表面。由于第一柔韧传热表面与平面传热表面之间的接触，传热单元的第一部分被加热，其中第二部分由从第一部分传递的热量间接加热。此布置可以允许使用具有简单几何形状的加热元件。

在第二示例中，加热元件可以包括可以至少接触第二柔韧传热表面的非平面加热表面。因此，由于第二柔韧传热表面与加热元件的非平面加热表面之间的接触，传热单元的第二部分被直接加热。由此，对不与吸附构件接触的第一部分的加热被最小化，这意味着热量在接触区中从传热单元更高效地传递到吸附构件。这进而减少了能量消耗。还可以降低传热单元的温度，并且特别是第一部分的温度。这进而减少了到烟弹和蒸气产生系统的其他部分的传热，由此进一步减少了能量消耗，并可能降低蒸气产生系统的外表面的温度，这可以提高使用者的舒适度。

蒸气产生系统可以进一步包括吸附构件，该吸附构件至少部分地设置在汽化腔室内，以用于经由液体出口吸收来自液体储存器的蒸气产生液体。传热单元可以接触吸附构件以对吸附构件进行加热并使所吸收的蒸气产生液体汽化。这是连续过程，其中来自液体储存器的蒸气产生液体被吸附构件连续吸收。如上所述，在此过程期间产生的蒸气从汽化腔室经由烟弹中的蒸气出口通道传递，使得蒸气产生系统的使用者可以吸入蒸气。

蒸气产生液体可以包括多元醇及其混合物，比如丙三醇或丙二醇。蒸气产生液体可以含有尼古丁，并且因此可以被称为含尼古丁的液体。蒸气产生液体可以含有一种或多种添加剂，比如香料。

吸附构件可以由能够执行另一种材料的吸附和/或吸收的任何材料或材料的组合制成，并且可以由例如以下材料中的一种或多种制成：纤维、玻璃、铝、棉、陶瓷、纤维素、玻璃纤维芯、不锈钢网、聚乙烯(PE)、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸环己二甲酯(PCT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚四氟乙烯(PTFE)、膨体聚四氟乙烯(ePTFE)、以及

等。

传热单元可以包括导热材料，例如金属(比如铝、铜等)。

加热元件可以包括电阻性材料。加热元件可以包括陶瓷材料，例如钨及其合金。陶瓷材料的使用方便地有助于加热元件的硬化。加热元件可以至少部分地封装在保护材料中，或者涂布有保护材料，该保护材料比如为玻璃。

加热元件可以使用在温度与电阻率之间具有限定关系的金属来形成。在这样的实施例中，金属可以形成为两层合适的绝缘材料之间的轨道。以此方式形成的加热元件可以用作加热器和温度传感器两者。

加热元件可以包括嵌入其中或附接至其上的温度传感器。

供电单元(例如电池)可以是DC电压源。例如，供电单元可以是镍-金属氢化物电池、镍镉电池、或锂基电池(例如锂-钴电池、锂-铁-磷酸盐电池、锂离子或锂-聚合物电池)。

基部可以进一步包括与蒸气产生系统的电气部件(包括电池)相关联的处理器。

烟弹可以进一步包括：烟弹壳体，该烟弹壳体至少部分地包括液体储存器和汽化腔室；以及沿着烟弹壳体延伸并与汽化腔室流体连通的蒸气出口通道。烟弹壳体可以具有被配置为吸嘴端的近端和与传热单元相关联的远端，吸嘴端经由蒸气出口通道与汽化腔室流体连通。吸嘴端可以被配置用于向使用者提供经汽化的液体。传热单元可以设置在远端处。传热单元可以与蒸气出口通道基本垂直。

液体储存器可以与在汽化腔室和吸嘴端之间延伸的蒸气出口通道并置。液体储存器可以围绕蒸气出口通道设置。

烟弹壳体可以由以下材料中的一种或多种制成：铝、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(比如

)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、氟化乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、环氧树脂、聚氨酯树脂以及乙烯基树脂。

根据本披露内容的第二方面，提供了一种用于制造上文限定的传热单元的方法，该方法包括：

将柔性层施加到传热单元以形成柔韧传热表面。

根据本披露内容的第三方面，提供了一种用于制造上文限定的蒸气产生系统的方法，该方法包括：

将柔性层施加到传热单元以形成柔韧传热表面。

施加柔性层的步骤可以包括将涂层施加到传热单元。如上所述，柔性层可以以简单方式施加，由此提高了传热单元的可制造性。

附图说明

图1是蒸气产生系统的示意图，该蒸气产生系统包括基部和烟弹；

图2是烟弹的第一示例的立体图；

图3是图2所示的烟弹的截面图；

图4和图5分别是从烟弹的传热单元的上方和下方看的示意性立体图；以及

图6和图7是基部的加热元件的示例性实施例的示意性立体图。

具体实施方式

现在将仅通过举例方式并且参考附图来描述本披露内容的实施例。

首先参考图1，示意性地示出了蒸气产生系统1，该蒸气产生系统用于使蒸气产生液体汽化以产生蒸气(或气溶胶)供系统1的使用者吸入。蒸气产生系统1包括基部10和热连接到基部10的烟弹12。基部10因此是蒸气产生系统1的主体部分，并且优选地可重复使用。

基部12包括壳体14，该壳体容纳电池16形式的供电单元，该电池连接到位于壳体14的第一端14a处的电阻性加热元件18。壳体14的第一端14a具有接口15，该接口被配置用于与烟弹12的对应接口相匹配。电池16被配置用于向加热元件18提供用于其操作所必需的电力，从而允许加热元件加热到所需的温度。电池16还连接到处理器20，从而为处理器的操作提供所需的电力。处理器20连接到加热元件18并控制其操作。

另外参考图2和图3，在第一示例中，烟弹12包括具有近端24和远端26的烟弹壳体22。近端24可以构成被配置用于直接引入使用者的嘴中的吸嘴端，并因此也可以被指定为嘴端24。在一些实施例中，吸嘴25可以装配到近端24，如图2所示。

烟弹12包括基部部分28和液体储存部分30。液体储存部分30包括液体储存器32和蒸气出口通道34，该储器被被配置用于在其中容纳蒸气产生液体。蒸气产生液体可以包括比如丙二醇和/或甘油等气溶胶形成物质，并且可以含有比如尼古丁和酸类等其他物质。蒸气产生液体还可以包括香料，例如烟草、薄荷醇或水果风味物质。液体储存器32可以大体上在近端24与远端26之间延伸，但是与远端26间隔开。液体储存器32可以包围蒸气出口通道34并与其共同延伸。

如在图3中最佳可见的，烟弹12的基部部分28可以被配置成密封地封闭烟弹12的远端26。基部部分28包括具有第一插塞构件36a和第二插塞构件36b的插塞组件36、具有定位在中心的孔40的环状吸附构件38、以及传热单元42，插塞组件、环状吸附构件和传热单元全部被定位在烟弹壳体22的远端26处，并且更特别地，定位在液体储存器32与远端26之间形成的空间中。插塞组件36、更具体地说第一插塞构件36a封闭烟弹壳体22的远端26，并由此将蒸气产生液体保持在液体储存器32中。

第一插塞构件36a设置有与液体储存器32的内周向表面接触的周向表面46。第一插塞构件36a可以由具有弹性的材料形成，当周向表面46接触液体储存器32的内周向表面时，该弹性提供密封效果。例如，第一插塞构件36a可以包括橡胶或硅树脂。替代性地，第一插塞构件36a可以包括热塑性材料，该热塑性材料使得第一插塞构件36a和液体储存器32能够通过例如超声波焊接结合在一起。第一插塞构件36a包括连接部分44，该连接部分被配置成密封地连接到蒸气出口通道34的远端34a，如图3所示。

烟弹12包括限定在第一插塞构件36a与传热单元42之间的汽化腔室48。吸附构件38定位在汽化腔室48中。第一插塞构件36a包括多个周向间隔开的液体出口50，这些液体出口提供了蒸气产生液体从液体储存器32到吸附构件38的受控流动，该吸附构件邻近液体出口50定位在汽化腔室48中。

吸附构件38在液体出口50与传热单元42之间定位在汽化腔室48中。吸附构件38被配置成：一方面，用于将来自液体储存器32的一些蒸气产生液体吸收在吸附构件中；并且另一方面，用于被传热单元42加热，由此允许吸附构件中吸收的蒸气产生液体在汽化腔室48中汽化。

当基部10和烟弹12如图1示意性所示组装在一起时，基部10的加热元件18接触烟弹12的传热单元42，使得烟弹12热连接到基部10。在操作中，加热元件18被来自电池16的电力电阻性地加热，并经由传导将其热量提供给传热单元42。来自传热单元42的热量接着主要通过传导传递到吸附构件38。因此，吸附构件38被传热单元42间接加热，而不是被基部10的加热元件18直接加热。基部12中的加热元件18理想地需要达到约500℃的温度，以便传递足够的热量，使得吸附构件38与传热单元42之间的界面达到发生汽化的温度(典型地在200℃与250℃之间)。由于吸附构件38的加热，从液体储存器32吸收到吸附构件中的蒸气产生液体在汽化腔室48中汽化，并且当使用者在烟弹12的近端(嘴端)24上吮吸时，蒸气经由蒸气出口通道34从汽化腔室48逸出。当蒸气流过蒸气出口通道34时，蒸气冷却并冷凝，以形成可以由使用者经由近端(嘴端)24吸入的气溶胶。

烟弹12包括空气入口52，以在蒸气产生系统1的使用期间，当使用者如上所述在烟弹12的近端(嘴端)24上吮吸时，允许空气流动到汽化腔室48。在所展示的示例中，空气入口52形成在第二插塞构件36b中，并允许空气沿着形成在第一插塞构件36a与第二插塞构件36b之间的路径流动到汽化腔室48，如图3所示。然而，其他配置完全在本披露内容的范围内。

另外参考图4和图5，传热单元42是基本圆形的或盘状的，并且包括基本位于第一平面中的多个第一部分54、以及位于与第一平面基本平行的第二平面中在第一部分54下方的多个第二部分56。第一部分54和第二部分56围绕传热单元42交替且周向间隔开，即，第二部分56周向布置在第一部分54之间。第一部分54与吸附构件38间隔开，而第二部分56接触吸附构件38(参见图3)，使得吸附构件36和传热单元40仅部分接触。因此，可以看到，传热单元42在与吸附构件38接触的一侧设有脊58b(参见图5)，并且在面对加热元件20的一侧设有凹槽58a(参见图4)。

传热单元42包括柔韧传热表面60，当基部10和烟弹12组装在一起时，该柔韧传热表面接触加热元件18。在所展示的实施例中，第一部分54中的每一个具有第一柔韧传热表面60a，并且第二部分56中的每一个具有第二柔韧传热表面60b。如从图4显而易见的是，第一柔韧传热表面60a和第二柔韧传热表面60b设置在传热单元42的与基部10的加热元件18接触的上侧上。

在图6所示的一个实施例中，基部10的加热元件18可以包括基本平面的传热表面18a，并且可以例如包括圆形或盘状的加热元件18，该加热元件仅接触第一部分54的上表面。在这种情况下，可以仅需要第一部分54具有对应的第一柔韧传热表面60a。在图7所示的另一实施例中，加热元件18可以包括多个突起的传热表面18b，这些突起的传热表面可以具有可以进入传热单元42的凹槽58a中的形状和形式。在这种情况下，可以优选的是，第一部分54和第二部分56两者都具有如上所述的对应的第一柔韧传热表面60a和第二柔韧传热表面60b，以优化加热元件18的非平面加热表面与传热单元42之间的接触。

柔韧传热表面60可以包括施加到传热单元42的上表面的柔性层。柔性层典型地包括导热材料以促进从传热单元42到吸附构件38的传热，并且柔性层可以例如通过微凹版涂布工艺或本领域普通技术人员显而易见的任何其他适当工艺被施加到传热单元42以作为薄膜涂层。

虽然在前述段落中已经描述了示例性实施例，但是应当理解，在不背离所附权利要求的范围的情况下可以对这些实施例做出各种修改。因此，权利要求的广度和范围不应当局限于以上描述的示例性实施例。

除非本文另外指出或上下文明显矛盾，否则本披露内容涵盖了上述特征的所有可能变体的任何组合。

除非上下文另外清楚地要求，否则遍及说明书和权利要求书，词语“包括”、“包含”等应以包括而非排他或穷尽的意义来解释；也就是说，以“包括但不限于”的意义来解释。

Claims (12)

1.一种蒸气产生系统(1)，该蒸气产生系统包括：

基部(10)，该基部包括至少一个加热元件(18)；

烟弹(12)，该烟弹可释放地连接到该基部(10)，该烟弹(12)包括：

液体储存器(32)，该液体储存器用于储存蒸气产生液体，该液体储存器(32)包括液体出口(50)；

汽化腔室(48)，该汽化腔室与该液体出口(50)连通以用于接纳来自该液体储存器(32)的蒸气产生液体；

传热单元(42)，该传热单元被配置成将热量从该加热元件(18)传递到该汽化腔室(48)，以使该汽化腔室(48)中的蒸气产生液体汽化；

其中，该传热单元(42)包括与该基部(10)的加热元件(18)接触的柔韧传热表面(60)。

2.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其中，该柔韧传热表面(60)由施加到该传热单元(42)的柔性层形成。

3.根据权利要求2所述的蒸气产生系统，其中，该柔性层包括导热材料。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的蒸气产生系统，其中，该柔性层被施加以作为涂层。

5.根据任一前述权利要求所述的蒸气产生系统，其中，该传热单元(42)包括基本位于第一平面中的多个第一部分(54)、以及从该第一平面成阶梯伸出并位于与该第一平面基本平行的第二平面中在该第一平面下方的多个第二部分(56)。

6.根据权利要求5所述的蒸气产生系统，其中，该传热单元(42)是基本圆形的传热单元，这些第一部分(54)围绕该传热单元(42)周向间隔开，这些第二部分(56)围绕该传热单元(42)周向间隔开，并且这些第二部分(56)周向布置在这些第一部分(54)之间。

7.根据权利要求6所述的蒸气产生系统，其中，这些第一部分和这些第二部分(54，56)是基本平面的，并且具有对应的第一柔韧传热表面和第二柔韧传热表面(60a，60b)。

8.根据权利要求7所述的蒸气产生系统，其中，该加热元件(18)包括与该第一柔韧传热表面(60a)接触的基本平面的加热表面(18a)。

9.根据权利要求7所述的蒸气产生系统，其中，该加热元件(18)包括至少与该第二柔韧传热表面(60b)接触的非平面加热表面(18b)。

10.根据任一前述权利要求所述的蒸气产生系统，进一步包括吸附构件(38)，该吸附构件至少部分地设置在该汽化腔室(48)内，以用于经由该液体出口(50)吸收来自该液体储存器(32)的蒸气产生液体，其中，该传热单元(42)接触该吸附构件(38)以使所吸收的蒸气产生液体汽化。

11.一种用于制造根据权利要求1所述的蒸气产生系统的方法，该方法包括：

将柔性层施加到该传热单元(42)以形成该柔韧传热表面(60)。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，施加该柔性层的步骤包括将涂层施加到该传热单元(42)。

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