阅读说明：本技术 用于个人蒸发器的电子液体输送系统 (Electronic liquid delivery system for personal vaporizer ) 是由 V·安吉里卡 R·罗杰斯 M·阿萨亚德 于 2019-06-18 设计创作，主要内容包括：本申请涉及用于个人蒸发器的电子液体输送系统。个人蒸发器具有在主体内部内的蒸发室、设置在蒸发室内的蒸发加热元件、从壳体壁中的一个或多个进气口到蒸发室的空气流动通道、以及从蒸发室到出口端口的蒸发混合物流动通道。个人蒸发器还具有液体贮存器和液体传输装置,以用于将可蒸发液体从液体贮存器传输到蒸发室。液体传输装置具有压电泵和从贮存器出口端口延伸的液体流动管道。压电泵可操作地连接到液体流动管道,以用于通过液体流动管道从贮存器抽吸可蒸发液体并通过喷嘴进入蒸发室,使得离开喷嘴的液体被蒸发加热表面加热。(The present application relates to electronic liquid delivery systems for personal vaporizers. The personal vaporizer has a vaporization chamber within the interior of the body, a vaporization heating element disposed within the vaporization chamber, an air flow passage from one or more air inlets in the housing wall to the vaporization chamber, and a vaporization mixture flow passage from the vaporization chamber to the outlet port. The personal vaporizer also has a liquid reservoir and a liquid transfer device for transferring vaporizable liquid from the liquid reservoir to the vaporization chamber. The liquid transfer device has a piezoelectric pump and a liquid flow conduit extending from the reservoir outlet port. A piezoelectric pump is operatively connected to the liquid flow conduit for drawing vaporizable liquid from the reservoir through the liquid flow conduit and into the vaporization chamber through the nozzle such that liquid exiting the nozzle is heated by the vaporization heating surface.)

用于个人蒸发器的电子液体输送系统

本申请要求2018年6月21日提交的美国临时专利申请62/687,883的优先权，其全部公开内容通过引用结合在此。

技术领域

本发明总体涉及微蒸发器，并且更具体地涉及用于个人微蒸发器的无芯液体输送系统。

背景技术

微蒸发器是这样一种设备，其中可蒸发液体(有时称为“电子液体”)从存储贮存器抽吸到腔室中，在腔室中通过加热元件将其加热至蒸发温度。然后从腔室抽吸蒸发的液体或强制使蒸发的液体离开腔室。在诸如电子香烟(也称为电子香烟或个人蒸发器)的产品中，蒸发的液体通过吸嘴(mouthpiece)从腔室抽吸并由用户吸入。在其他产品中，蒸发的液体分散到大气中。

使用微蒸发器的设备的一般目的是使用蒸发的液体分配一种或多种活性物质。在大气分配器中，这些物质可以包括诸如除臭剂、香料和驱虫剂的材料。在个人蒸发器的情况下，活性物质通常包括食用香料(即调味剂或材料)和尼古丁。可以选择食用香料和尼古丁水平以模仿吸烟的体验。

发明内容

本发明的说明性方面提供一种个人蒸发器，其包括限定主体内部的环形主体、主体内部内的蒸发室、以及设置在蒸发室内的蒸发加热元件。蒸发加热元件具有蒸发加热表面。个人蒸发器还包括从壳体壁中的一个或多个进气口到蒸发室的空气流动通道和从蒸发室延伸到出口端口的蒸发混合物流动通道。个人蒸发器还包括液体贮存器和液体传输装置，以用于将可蒸发液体从液体贮存器传输到蒸发室。液体贮存器被配置用于储存可蒸发液体并具有贮存器出口端口。液体传输装置包括压电泵和从贮存器出口端口延伸的第一液体流动管道。压电泵可操作地连接到第一液体流动管道，以用于通过液体流动管道从贮存器抽吸可蒸发液体，并通过与蒸发加热元件相邻或接触定位的喷嘴进入蒸发室，使得离开喷嘴的液体由蒸发加热表面加热。

本发明的另一个说明性方面提供了一种在个人蒸发器中蒸发可蒸发液体的方法，该个人蒸发器具有包含可蒸发液体的液体贮存器、蒸发室和设置在蒸发室内的蒸发加热元件。该方法包括使用内部泵送机构从液体贮存器抽吸可蒸发液体，并通过第一加热元件将可蒸发液体预热至预定温度范围内的温度。预热的可蒸发液体通过喷嘴进入与蒸发加热元件相邻的蒸发室。该方法还包括通过第二加热元件将可蒸发液体加热到高于蒸发温度，从而产生蒸气产物。

附图说明

通过阅读以下详细描述和附图可以更全面地理解本发明，其中相同的附图标记用于表示相同的元件，并且其中：

图1是现有技术的个人蒸发器的横截面视图；

图2是根据本发明的实施例的个人蒸发器的横截面视图；

图3是根据本发明的实施例的包含液体预热的蒸发器系统的框图表示；

图4是根据本发明的实施例的个人蒸发器的横截面视图；以及

图5是根据本发明的实施例的流体传输装置的横截面视图。

具体实施方式

将使用主要针对个人蒸发器的示例和实施例来描述本发明。然而，应该理解，本发明的方法不限于这些应用，并且可以应用于任何微蒸发器设备。

参考图1，典型的个人蒸发器10包括具有远端21和近端22的柱形壳体20。在其近端22处，壳体20形成为具有通道26的吸嘴24，该通道26提供大气和壳体20内部的出口室27之间的流体连通。壳体20还具有一个或多个空气孔28，以在吸嘴通道26处(例如，通过设备用户的吸入)施加相对真空时允许空气从大气流入壳体20内的蒸发室30中。通过(一个或多个)空气孔28吸入的空气穿过过滤器70，过滤器70将蒸发室30和出口室27分开。

个人蒸发器10还包括流体贮存器40，其中设置有可蒸发液体42。流体贮存器40可以被配置成其中设置有液体42的简单罐。在一些实施例中，贮存器40可以是或包括保持可蒸发液体42的容纳式、或非容纳吸附式、或吸附式材料或结构。流体传输结构50被配置和定位成与贮存器40中的液体42接触，并且用于将液体42抽出贮存器40并进入蒸发室30。流体传输结构50可以进一步被配置成使抽出的液体42被带入到与加热元件60紧密相邻或接触。加热元件60可以被配置成通过任何传导、对流和/或辐射传热机构加热可蒸发液体。在典型的蒸发器中，加热元件60是或包括呈线圈形式的电阻元件。在一些情况下，电阻元件容纳在导热壳体内。

说明性个人蒸发器10还包括用于为加热元件和控制单元90供电的电池80。应当理解，个人蒸发器10的部件的配置和相对定位可以广泛变化，并且可以包括附加部件(例如，用于调节通过孔28的空气流量的气流控制器)。

可蒸发液体42通常包括活性材料或物质。如本文所用的，术语“活性材料”是指可控制地改变或添加到设备的蒸发产物的任何材料。取决于应用，活性材料可包括但不限于植物材料、矿物质、除臭剂、芳香剂、驱虫剂、药物和消毒剂以及包含或掺入任何前述材料的任何材料或结构。在个人蒸发器的具体实例中，活性材料可以包括增加可蒸发液体风味的食用香料物质。

为了使用个人蒸发器10，用户激活加热元件60并通过吸嘴吸入空气通过该设备。腔室30中的可蒸发液体42通过加热元件60被加热到其蒸发点。所产生的蒸气与通过空气孔28吸入的空气混合，并且混合物被抽吸通过过滤器70和出口室27并通过吸嘴通道26被抽出。

个人蒸发器10的流体传输结构50通常包括芯吸物或芯吸材料的集合，其用于从贮存器40抽吸液体42。当被加热元件60加热时，通过芯吸物下游端的液体蒸发来维持通过芯吸物的流动势。

芯吸材料作为流体传输机构的使用具有固有的局限性。与本发明有关的特别令人感兴趣的是不能主动控制液体的流速，并且因此不能控制液体在蒸发室内输送和蒸发的速率。芯吸物的使用也导致泄漏问题，部分原因是来自贮存器的流动路径始终是打开的。

已经尝试用机械泵和/或加压输送机构替换芯吸物，但是这种机构具有其自身的局限性并且可能太大或太重而不能用于个人蒸发器。

本发明的一个方面通过使用压电(PZE)泵作为流体传输机构解决了该问题。压电泵是紧凑型隔膜泵，其可以提供连续或可变的流速。它们已经用于需要可靠计量液体和气体的各种应用中，包括例如喷墨打印机中的墨输送系统。

参考图2，根据本发明的代表性实施例的个人蒸发器100在大多数方面类似于图1的个人蒸发器10。蒸发器100包括具有远端121和近端122的柱形壳体120。在其近端122处，壳体120形成为具有通道126的吸嘴124。壳体120还具有一个或多个空气孔128，以允许空气从大气流入蒸发室130中，可以通过过滤器170将蒸发室130与出口室127分开。个人蒸发器100还包括流体贮存器140，其中设置有可蒸发液体142。流体贮存器140可以被配置成简单罐或可以是或包括保持可蒸发液体142的容纳式、或非容纳吸附式、或吸附式材料或结构。在任一情况下，贮存器140具有近侧贮存器出口端口144。加热元件160定位在蒸发室130内。个人蒸发器100还包括电池180和控制单元190。

个人蒸发器100与蒸发器10的不同之处在于它具有流体传输结构150，该流体传输结构150包括PZE泵154和从贮存器出口端口144向近侧延伸的导管152。导管152和PZE泵154被配置用于从贮存器140抽吸液体142并控制液体142’通过导管152的流动。导管152终止于喷嘴端153，喷嘴端153定位成与加热元件160紧密相邻或接触，加热元件160被配置成加热和蒸发离开喷嘴端153的液体142”。如前所述，加热元件160可以被配置成通过任何传导、对流和/或辐射传热机构加热可蒸发液体142”。喷嘴端153可以被配置成以特定的支出模式引导液体142”以增强蒸发性能。

可以通过使用控制器192来控制PZE泵154的操作，控制器192可以是控制单元190的一部分。PZE泵154和控制器192可以被配置成控制液体142’的流速，并且因此控制输送到蒸发室130的液体142”的量。PZE泵154还可以被配置成选择性地关闭导管152，以防止液体142不希望地从贮存器140流出。在一些实施例中，控制单元190可以与允许用户输入或选择期望的液体流速的用户输入设备(未示出)通信。

应当理解，个人蒸发器100的部件的配置和相对定位可以广泛变化。在一些实施例中，例如，导管152可以包括一个或多个柔性管，柔性管的使用将允许出口端口144的可变定位。

个人蒸发器100的使用基本上类似于现有技术的蒸发器10的使用，除了加热元件160的激活同样激活泵154，使得液体142从贮存器142抽入蒸发室130中，在蒸发室130中通过加热元件160将液体142加热到其蒸发点。所产生的蒸气与通过空气孔128吸入的空气混合，并且混合物被抽吸通过过滤器170和出口室127并通过吸嘴通道126抽出。在一些实施例中，可以由用户操纵与泵控制器192通信的外部开关或其他用户输入设备(未示出)以改变液体142的流速，这有效地改变了液体142”的蒸发量和吸入的蒸发产物中活性材料的输送速率。

已经发现，可控地泵送可蒸发液体的能力可以受其粘度的显著影响。在一些应用中，可能希望降低可蒸发液体的粘度以增强其流动属性并实现向蒸发室的精确、可重复的输送速率。在许多情况下，这可以通过在微型泵的上游预热可蒸发液体来实现。图3是具有预热装置的通用蒸发器系统200的框图。如框图所示，诸如PZE泵的微型泵250用于从贮存器240抽吸液体并将液体抽吸到与蒸发室230中的蒸发加热元件260接触。然而，在液体通过泵250之前，液体通过预热室255，在预热室中液体经历温度调节。通过预热，使液体达到选择的温度以产生期望粘度，这进而适用于允许通过泵250并进入蒸发室230的液体的精确计量的流量控制。在一些实施例中并且对于典型的电子液体，期望温度可以在75-95℉的范围内。在特定的实施例中，期望温度可以在78-82℉的范围内并且优选为约80℉。预热室255、泵250和主加热元件260都可通过设备的主控制单元290的控制模块292控制。预热室255和加热元件260的温度控制可以通过使用温度调节式开关294来完成。

系统200可以可选地包括与控制单元290电连通的用户输入装置或设备280。用户输入装置280可以被配置用于接收与蒸发器系统200的操作有关的来自设备用户的输入。特别地，用户输入装置280可以布置成接收期望的液体流速，该期望的液体流速可以被传送到泵250的控制模块292。用户输入装置280可以是或包括用于接收输入的任何机构。在一些实施例中，输入装置可以包括无线通信模块，该无线通信模块被配置成从单独的无线通信设备(例如，移动电话、智能平板或计算机)接收用户命令。

个人蒸发器存在可以用于实施本发明的预热方法的许多可能的配置。图4示出了结合该方法的个人蒸发器300的说明性实施例。蒸发器300包括具有远端321和近端322的柱形壳体320。在其近端322处，壳体320形成为具有通道326的吸嘴324。壳体320还具有一个或多个空气孔328，以允许空气从大气流入蒸发室330，该蒸发室330可以通过过滤器370与出口室327分开。个人蒸发器300还包括流体贮存器340，其中设置有可蒸发液体342。流体贮存器340可以被配置成简单罐，或可以是或包括保持可蒸发液体342的容纳式、或非容纳吸附式、或吸附式材料或结构。在任一情况下，贮存器340具有近侧贮存器出口端口344。加热元件360位于蒸发室330内。个人蒸发器300还包括电池380和控制单元390。

个人蒸发器300具有流体传输装置350，该流体传输装置350包括通过第一流体导管351流体连接到贮存器340的预热室355。预热室355被配置成允许液体342’从入口端口356流动通过腔室355并通过其下游侧(近侧)的出口端口357流出。流体传输结构350还包括第二导管352和PZE泵354。导管352从预热室355的出口端口357向近侧延伸。导管352终止于喷嘴端353，喷嘴端353被定位成与加热元件360紧密相邻或接触，加热元件360被配置成加热和蒸发离开喷嘴端353的液体342”。PZE泵354被配置用于从贮存器340抽吸液体342并通过预热室355，并用于控制液体342’流动通过导管352以输送到蒸发室330中。PZE泵354可以由控制单元390内的泵控制器392控制。

在预热室内设置一个或多个预热元件359。这些预热元件359可以类似于主加热元件360，但具有较低的加热速率，其被设计用于将液体的温度升高到期望温度，以在PZE泵354的上游建立期望流动属性。预热元件359可以被配置成与流过预热室的可蒸发液体342’直接接触或完全浸没在其中。

图5示出了可以用于个人蒸发器300中的可替代的流体传输装置450。在该实施例中，流体传输装置450具有从贮存器出口344延伸并通过预热室455到达PZE泵454的单个流体传输导管452。在预热室455内，线圈式加热元件459定位成围绕导管452。加热元件459可以与导管452分开、接触或结合到导管452中，并且加热元件459被配置成加热通过导管452的液体342’，以便在PZE泵的上游建立期望流动属性。PZE泵453和喷嘴端453基本类似于前述实施例的PZE泵和喷嘴端。

虽然导管452被示为穿过预热室455的直管，但是应该理解的是，导管452可以被配置成弯曲的以增加其长度，并且因此增加液体342’在预热室455内的停留时间。

在上述两个实施例中，加热元件359、459可以通过个人蒸发器300的控制单元390内的控制器元件来控制。在本发明的所有各种实施例中，各种加热元件的控制可以包括温度传感器和/或温度调节式控制元件。在用于预热可蒸发液体的加热元件的情况下，可以使用温度调节式开关来帮助可再现地实现在期望限度内的流动粘度并且避免液体的过度稀释。温度调节式开关也可以用于主加热元件，以避免液体过热，液体过热可导致形成不希望的化合物。

在本文公开的所有实施例中，包括图1的现有技术的蒸发器10，各种加热元件(特别是那些可能与可蒸发液体直接接触的加热元件)可以用由石墨/碳纤维形成的元件代替。由这种纤维形成的元件的优点是它们在蒸发本发明的蒸发器中使用的可蒸发液体所需的高温下不会反应或分解。这在个人蒸发器中尤为重要，因为它几乎没有或根本没有机会通过界面热反应或化学浸出到电子液体或蒸气中而将不期望的成分(例如重金属)贡献给设备的蒸发产物。

虽然前面说明和描述了本发明的示例性实施例，但是应该理解，本发明不限于本文公开的构造。在不脱离本发明的精神或基本属性的情况下，可以以其他特定形式实施本发明。