CN116528701A - 蒸气产生系统 - Google Patents

Abstract

一种蒸气产生系统(2)包括基部(210)和烟弹(212)，该基部包括加热元件(18)，该烟弹可释放地连接到该基部。该烟弹(212)包括：液体储存器(32)，该液体储存器用于储存蒸气产生液体；汽化腔室(48)，该汽化腔室与该液体储存器(32)的液体出口(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；以及该连接器(54)，该连接器用于可释放地连接该基部和该烟弹。该连接器(54)被配置成在该基部与该烟弹之间施加连接力以促使该加热元件(18)和该传热单元(42)相互接触。该连接器(54)包括烟弹上的第一连接元件(56)和基部上的第二连接元件(60)。该汽化腔室(48)从该烟弹的一端(26)突出，并且被接纳在该基部中的对应加热器腔体(70)中。

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。因此，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，该蒸气冷却并且冷凝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，并且其中可抛弃式烟弹可释放地连接到基部，使得储器中的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储器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；

连接器，该连接器用于可释放地连接基部和烟弹，该连接器被配置成在基部与烟弹之间施加连接力以促使至少一个加热元件和传热单元相互接触。

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，这是因为由连接器施加的连接力促使加热元件和传热单元相互接触。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，这意味着蒸气可以在不降低温度的情况下通过增加其压力而冷凝成液体，而气溶胶是细固体微粒或液体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。

连接器可以被配置成在基本上与蒸气产生系统的纵向轴线平行的方向上施加连接力。这增强了加热元件与传热单元之间的接触，由此确保从加热元件到传热单元的传热被最大化并由此使能量效率最大化。

连接器可以包括在基部和烟弹中的一个上的第一连接元件以及在基部和烟弹中的另一个上的第二连接元件。基部和烟弹可以通过第一连接元件和第二连接元件而可靠地相互连接。

第一连接元件和第二连接元件协作以在基部与烟弹之间提供可释放的连接。可释放的连接可以是可释放的卡扣配合连接、可释放的推入配合连接或可释放的压配合连接。可释放的连接使烟弹能够在液体储存器中的液体耗尽后容易地与基部分离。

第一连接元件可以包括至少一个突出部，并且第二连接元件包括至少一个凹部。在一个示例中，该至少一个突出部可以从基部延伸，并且该至少一个凹部可以形成在烟弹的表面中。该至少一个突出部可以包括弹性卡扣钩。因此，可以在基部和烟弹的制造期间容易地形成连接器。

连接器可以包括相对于蒸气产生系统的纵向轴线相对地定位的两个所述第一连接元件，并且可以包括相对于所述纵向轴线相对地定位的两个所述第二连接元件。这种布置可以帮助确保在基部与烟弹之间施加均匀的连接力，并进而帮助确保加热元件与传热单元之间的接触被优化。

汽化腔室可以从烟弹的一端(例如烟弹的远端)突出，并且可以被接纳在基部中的对应加热器腔体中。突出的汽化腔室构成第一连接元件，并且凹部构成第二连接元件。例如，汽化腔室可以是圆顶形或圆锥形的。汽化腔室可以包括被截顶的圆顶(即，可以是截头圆顶的)或者可以包括被截顶的圆锥(即，可以是截头圆锥的)。第一连接元件可以包括脊，并且第二连接元件可以包括凹部。脊可以是环形脊，并且凹部可以是环形凹部。然而，其他形状也是可能的。例如，脊和凹部可以是多边形的，比如正方形的或矩形的，或者可以是椭圆形的。因此，汽化腔室和传热单元在烟弹的一端定位在“外部”。这可以允许液体储存器的容积被最大化，并且液体储存器内部的轮廓更干净/更平坦，这降低了蒸气产生液体被截留的可能性。这也可以确保从传热单元和/或基部的加热元件到液体储存器中的蒸气产生液体的传热被最小化，这是因为这些部件被定位成更远离液体储存器。由此，进一步提高能量效率，这是因为液体储存器中的蒸气产生液体不会受到来自传热单元和/或加热元件的杂散热的过度加热。

环形脊可以围绕汽化腔室的外表面延伸，并且环形凹部可以围绕加热器腔体的内表面延伸。这可以帮助确保在基部与烟弹之间施加均匀的连接力，因此确保加热元件与传热单元之间的接触被优化。

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，或者涂覆有保护材料，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。吸嘴端可以被配置成向使用者提供经汽化的液体。传热单元可以设置在远端处。传热单元可以基本上垂直于蒸气出口通道。

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。

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是蒸气产生系统的侧视图，该蒸气产生系统包括基部和连接到基部的图2和图3所示的烟弹；

图5是烟弹的第二示例的立体图；以及

图6是蒸气产生系统的侧视图，该蒸气产生系统包括基部和连接到基部的烟弹的第三示例。

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供应。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，该液体储存器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32a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和图4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。

参考图4，蒸气产生系统1包括用于可释放地连接基部10和烟弹12的连接器54。在所展示的示例中，连接器54包括呈弹性卡扣钩58形式的成对第一连接元件56、以及呈凹部62形式的成对第二连接元件60，弹性卡扣钩与基部10一体地形成，凹部形成在烟弹壳体22的朝向远端26的侧表面64中。当基部10和烟弹12如图4所示连接时，弹性卡扣钩58与凹部62之间的协作在基本上与蒸气产生系统1的纵向轴线平行的方向上在基部10与烟弹12之间施加连接力。该连接力具有足够的大小，以促使(即，在物理上拉动)基部10和烟弹12在一起，并由此促使加热元件18和传热单元42相互接触。由弹性卡扣钩58和凹部62提供的基部10与烟弹12之间的连接是可释放的，在这种意义上，弹性卡扣钩58可以在使用者适当操纵时从凹部62释放。因此，可以移除用过的烟弹12(其中蒸气产生液体已从液体储存器32耗尽)，以允许将替换烟弹12连接到基部10。

图5展示了烟弹112的第二示例，该烟弹类似于上述烟弹12，并且其中对应部件使用相同的附图标记来标识。在烟弹112的第二示例中，凹部62(即，第二连接元件60)形成在烟弹壳体22的朝向远端26的主表面66中，并且被配置用于与基部10上的适当定位的弹性卡扣钩58(即，第一连接元件56)接合。在所有其他方面，烟弹112与上述烟弹12相同。

现在参考图6，示出了蒸气产生系统2，该蒸气产生系统包括烟弹212的第三示例，该烟弹连接到基部210。烟弹212和基部210类似于上文参考图1至图4描述的烟弹12和基部10，并且对应部件使用相同的附图标记来标识。

烟弹212被配置成使得含有吸附构件38和传热单元42这两者(两者在图6中都不可见)的汽化腔室48从烟弹212的远端26突出。环形脊68围绕汽化腔室48的外表面延伸，并构成第一连接元件56。基部210包括加热器腔体70，当基部210和烟弹212连接时，汽化腔室48被接纳在该加热器腔体中，并且构成第二连接元件60的环形凹部72围绕加热器腔体70的内表面延伸。当烟弹212连接到基部210时，环形脊68与环形凹部72协作，以在烟弹212与基部210之间提供牢固连接，并在基本上与蒸气产生系统2的纵向轴线的平行方向上在基部210与烟弹212之间施加连接力。如上文所讨论，连接力具有足够的大小，以促使加热元件18和传热单元42相互接触。

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 (13)

1.一种蒸气产生系统(2)，该蒸气产生系统包括：

基部(210)，该基部包括至少一个加热元件(18)；

烟弹(212)，该烟弹可释放地连接到该基部，该烟弹包括：

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；

连接器(54)，该连接器用于可释放地连接该基部和该烟弹，该连接器(54)被配置成在该基部与该烟弹之间施加连接力以促使该至少一个加热元件(18)和该传热单元(42)相互接触；

其中，该连接器(54)包括该烟弹上的第一连接元件(56)和该基部上的第二连接元件(60)，并且该汽化腔室(48)从该烟弹的一端(26)突出，并被接纳在该基部中的对应加热器腔体(70)中。

2.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其中，该连接器(54)被配置成在基本上与该蒸气产生系统(2)的纵向轴线平行的方向上施加该连接力。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的蒸气产生系统，其中，该第一连接元件和该第二连接元件(56，60)协作以在该基部与该烟弹之间提供可释放的连接。

4.根据任一前述权利要求所述的蒸气产生系统，其中，环形脊(68)围绕该汽化腔室(48)的外表面延伸，并且环形凹部(72)围绕该加热器腔体(70)的内表面延伸。

5.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。

6.根据任一前述权利要求所述的蒸气产生系统，其中，该第一连接元件(56)包括脊(68)，并且该第二连接元件(60)包括凹部(72)。

7.根据权利要求6所述的蒸气产生系统，其中，该脊是环形脊(68)，并且该凹部是环形凹部(72)。

8.根据任一前述权利要求所述的蒸气产生系统，其中，该基部(210)包括连接到该加热元件(18)的供电单元(16)。

9.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)包括导热材料。

10.根据任一前述权利要求所述的蒸气产生系统，其中，该烟弹进一步包括烟弹壳体(22)，该烟弹壳体至少部分地包括该液体储存器(32)和该汽化腔室(48)；以及沿着该烟弹壳体延伸并与该汽化腔室(48)流体连通的蒸气出口通道(34)。

11.根据权利要求10所述的蒸气产生系统，其中，该烟弹壳体(22)具有被配置为吸嘴端的近端(24)和与该传热单元(42)相关联的远端(26)，该吸嘴端经由该蒸气出口通道(34)与该汽化腔室(48)流体连通。

12.根据权利要求11所述的蒸气产生系统，其中，该传热单元(42)设置在该远端(26)处且基本上垂直于该蒸气出口通道(34)。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的蒸气产生系统，其中，该液体储存器(32)围绕该蒸气出口通道(34)设置。