CN105307519B - 电子烟 - Google Patents

Abstract

公开了用于电子吸烟器具(100)的烟弹雾化器(120)、能够不燃烧烟草而提供吸烟体验的电子吸烟器具(100)，以及不燃烧烟草而获得吸烟体验的方法。该烟弹雾化器(120)可包括环形流体容器(180)，其内具有空气流道(190)；位于流体容器(180)内的液体材料(182)；以及加热器(170)，其围绕该流体容器(180)且可操作用于加热流体容器(180)至足以使流体容器(180)内包含的液体材料(182)至少开始挥发以在该空气流道(190)内形成饱和蒸汽的温度。

Description

电子烟

相关申请

本申请依据美国法典第35卷第119条要求享有于2013年3月15日提交的美国临时申请61/799,499的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

工作环境

电子吸烟器具、例如电子烟和电子雪茄可包括加热的毛细管气雾发生器和手动操作装置，以在毛细管被加热时将液体从液体供应部传送到毛细管。加热的毛细管例如通过美国专利5,743,251(其全部内容通过引用并入本文)所教示的方式来使液体挥发。烟弹雾化器(cartomizer)在一个一次性烟弹中将气雾发生器和液体供应结合起来。

发明内容

根据一个示例性的实施例，公开了一种用于电子吸烟器具的烟弹雾化器，该烟弹雾化器包括：其内具有空气流道的环形流体容器、在流体容器内的液体材料以及加热器，该加热器围绕该流体容器且可操作用于加热流体容器至足以使流体容器内所容纳的液体材料至少开始挥发以在该空气流道内形成饱和蒸汽的温度。

根据一个示例性的实施例，公开了一种能够不燃烧烟草而提供吸烟体验的电子吸烟器具，该电子吸烟器具包括：电源；烟弹雾化器，其包括其内具有空气流道的流体容器；位于流体容器内的液体材料；以及加热器，该加热器围绕该流体容器且可操作用于加热流体容器至足以使流体容器内所容纳的液体材料至少开始挥发以在该空气流道内形成饱和蒸汽的温度；以及位于烟弹雾化器下游端的冷凝室，并且其中穿过空气流道的空气被液体材料内的香味溶液的组分所饱和，并且在空气和挥发的液体材料离开空气流道而进入冷凝室时凝结形成像烟一样的气雾。

根据一个示例性的实施例，公开了一种不燃烧烟草而获得吸烟体验的方法，该方法包括：利用加热器加热流体容器内的液体材料，该加热器围绕该流体容器且可操作用于加热流体容器至足以使流体容器内所包含的液体材料至少开始挥发的温度；使至少开始挥发的液体材料和空气流在空气流道内结合，该空气流道被流体容器所围绕以形成饱和蒸汽；以及在与空气流道连通的冷凝室内冷凝饱和蒸汽，以形成气雾。

根据一个示例性的实施例，该电子吸烟器具也可包括与冷凝室流体连通的吸嘴端插入件，以便传送气雾给吸烟者。

附图说明

下面将参照附图中所示的示例性实施例来描述本发明，在附图中：

图1是根据一个示例性实施例的电子烟的剖视图；以及

图2是根据一个示例性实施例的烟弹雾化器的剖视图。

具体实施方式

图1是电子吸烟器具100、例如根据一个示例性实施例的电子烟的剖视图。如图1所示，电子吸烟器具100包括可重复使用的夹持件(或第一部分)110和可替换的烟弹雾化器部分(或第二烟弹雾化器部分)120，这两部分在螺纹接头(未示出)处连接在一起，或通过例如紧配合、扣合、棘爪、夹钳和/或钩子等其他方便的部件连接。

根据一个示例性的实施例，第一部分110可容置优选为电池的电源112和控制电路115。当第一部分110的螺纹部118没有连接到第一部分110上以供使用时，可将第一部分110的螺纹部分118连接到电池充电器上，以便给电池充电。根据一个示例性的实施例，可替换的烟弹雾化器部分120可包括连接器部130、烟弹雾化器140、冷凝室150，以及吸嘴端插入件160。

根据一个示例性的实施例，如图2所示的烟弹雾化器140包括其内具有空气流道190的流体容器180和加热器170，加热器170围绕流体容器180且可操作用于加热流体容器180至足以使流体容器180内包含的液体材料182至少开始挥发且在空气流道190内形成饱和蒸汽的温度。

优选地，可重复使用的夹持件110和烟弹雾化器部分120具有沿着电子吸烟器具100的长度在纵向方向上延伸的大致为圆柱形的外壳102。根据一个示例性的实施例，电子吸烟器具100成形为使得电子烟的直径优选地沿其长度是基本上均匀的。根据一个示例性的实施例，圆柱形外壳102沿其长度可基本上是连续的且为刚性的。

根据一个示例性的实施例，可在圆柱形外壳102的外表面上设置压力激活开关(未示出)，其用来激活加热器。通过向压力开关施加手动压力，电源被激活，并且电流通过电接触部加热烟弹雾化器140内的液体材料182，以便使液体材料182挥发。例如，可在圆柱形外壳102上形成凹陷(未示出)，以提示吸烟者应该在哪里施加压力。该凹陷可绕着圆柱形外壳102的周长完全延伸或部分地延伸。

图2是根据一个示例性的实施例的烟弹雾化器140的剖视图。如图2所示，烟弹雾化器140可是由半刚性材料和/或刚性材料形成的长形管状体。烟弹雾化器140包括其内具有空气流道190的流体容器180。加热器170构造成围绕流体容器180且可操作用于加热流体容器180至足以使流体容器180内所包含的液体材料182至少开始挥发以在空气流道190内形成饱和蒸汽的温度。加热器170可以是构造成围绕流体容器180的长形管状构件。空气流道190具有入口或近端192以及出口或远端194。

根据一个示例性的实施例，流体容器180可以是纤维或多孔材料形成的，其可将液体材料182保持在间隙中或多孔材料内的多个孔中。根据一个示例性的实施例，流体容器180可由纤维材料形成，其将液体材料182保持在流体容器180中。流体容器180优选地具有呈长形管状构件形式的环形几何结构，其被加热器170所围绕。根据一个示例性的实施例，流体容器180具有位于加热器190和液体材料182之间的外壁181。此外，流体容器180可包括一对端壁183、185。根据一个示例性的实施例，流体容器180可由导电材料或半导电材料构造成，且可被用作加热元件或加热器，而不需要如附图所示的单独的加热器170。

根据一个示例性的实施例，其中穿过空气流道190的空气被流体材料182内的香味溶液的组分所饱和，并且在空气和挥发的液体材料离开空气流道190的出口194而进入到冷凝室150中时凝结形成像烟一样的气雾。空气流道190可以是具有与一个或更多个空气入口或通气孔132(如图1所示)连通的入口192以及与冷凝室150连通的出口194的环形构件。根据一个示例性的实施例，当从吸嘴端插入件160吸气时，挥发的液体材料182会被从空气流道190吸入到冷凝室150中。

根据一个示例性的实施例，烟弹雾化器140可具有约1.0cm至3.0cm的长度和约7mm至8mm的直径。环形的容器180可具有约6mm至7mm的外径和约1mm至6mm的内径。空气流道190可具有约1mm至5mm的直径。根据一个示例性的实施例，流体容器保存约0.25cc至1.0cc的液体材料182，且更优选地约0.5cc的液体材料182。根据一个示例性的实施例，可在加热器170和吸烟器具100的外壁或壳体102之间布置绝缘层(未示出)。

冷凝室150优选邻近空气流道190的出口或远端194。冷凝室150优选具有锥形构件152，其从空气流道的远端194向外延伸进入环形腔154。

根据一个示例性的实施例，冷凝室150可具有一个或多个空气入口(未示出)，且其中穿过冷凝室150的空气中有约0％至50％之间的空气是由一个或更多个入口提供的。根据一个示例性的实施例，空气入口可对来自空气流道190的饱和蒸汽提供额外的冷却，并辅助气雾的形成。根据一个示例性的实施例，来自一个或更多个入口的空气流会被朝着空气流道190引导，平行于空气流道190，或以任何希望的角度进入冷凝室150。

根据一个示例性的实施例，在对压力开关施加手动压力时，电源112被激活，且烟弹雾化器140被加热以形成加热部分，其中流体容器内的液体材料182会挥发。在从空气流道190排出时，挥发的材料会膨胀、与空气混合并形成气雾。

在使用中，流体容器180被加热，流体容器180内所包含的液体材料182会挥发并以饱和蒸汽的形式从空气流道的外端或远端194喷射出，在该处其膨胀并与来自空气流道的空气混合，并在冷凝室150内形成气雾。冷凝室150优选地具有锥形近端部分156，其朝环形远端部分158向外扩张。

优选地，电子吸烟器具100还括至少一个空气入口(或通气孔)132，其可操作用于传送空气至空气流道190。优选地，空气入口132布置在烟弹雾化器140的上游。在使用中，挥发的材料从空气流道190的出口或远端194膨胀出来并进入到冷凝室150中，在此处饱和的蒸汽形成气雾，其进而通过吸嘴端插入件160被吸出。吸嘴端插入件160优选地构造成适合位于吸烟器具100的外管壳的内部，且除了具有分散的出口的端面外，不会暴露出来。在优选实施例中，至少一个空气入口132包括一个或两个空气入口。备选地，可有三个、四个、五个或更多个的空气入口。改变空气入口132的尺寸和数量也可有助于形成电子吸烟器具100的吸气阻力。

在一个示例性的实施例中，电源112包括布置在电子吸烟器具100内的电池，使得阳极在阴极的下游。电池阳极连接器接触电池的下游端。加热器170可通过两根分隔布置的电引线或触点(未示出)连接到电池上。根据预定时间周期(例如5秒的周期)的电力循环，或者根据压力激活开关的时间长度的电力循环，电源112可操作用于在与烟弹雾化器140相关联的加热器170上施加电压，并其内包含的液体材料182挥发。

优选地，加热器170与电触头(未示出)之间的电接触部或电连接部是高度导电的且耐热的，使得热量会主要地沿着加热器170产生，而不会在触点处产生。

电源112可以是锂离子电池或者其变形之一，例如锂离子聚合物电池。可替换地，电源112可是镍氢电池、镍镉电池、锂锰电池、锂钴电池或燃料电池。在这种情况下，优选地，吸烟者可使用电子吸烟器具100直至电源的电量被耗尽。可替换地，电源112可是可充电的，且包括允许电池通过外部充电设备进行充电的电路。在这种情况下，优选地，在充电后，电路为预定数量的喷烟提供电量，在这之后电路必须重新连接到外部充电设备上。

优选地，电子吸烟器具100还包括可位于印刷电路板(未示出)上的控制电路115。一旦压力开关被按压，则电源被激活且向加热器170提供电量。控制电路115还可包括加热器激活灯116，当加热器170被激活时，加热器激活灯116可操作用于照明。优选地，加热器激活灯116包括一个LED且位于电子吸烟器具100的上游端104，以便加热器激活灯116在喷烟过程中出现燃煤一样的外观。而且，可将加热器激活灯116设置成吸烟者可见的。另外，加热器激活灯116可用于香烟系统诊断。灯116还可构造成使得吸烟者在需要时可激活和/或熄灭灯116，以便需要时可在吸烟过程中不激活灯116。

控制电路115电连接到压力开关(未示出)上并作为对按压压力开关的响应而向加热器170供电，优选地持续时长限制器(例如计时电路)的最长时间。控制电路115还可包括计时器，其可操作用于限制向加热器170提供电量的时间。

向加热器170提供电流的时长可根据想要挥发的液体量而预先设定。可基于该目的对控制电路115进行编程。控制电路可是专用集成电路(ASIC)。

在优选实施例中，流体容器180包括具有适合用于电子吸烟器具100中的沸点的液体材料182。如果沸点太高，则加热器170将不能使流体容器180中的液体材料挥发。然而，如果沸点太低，则加热器170没有被激活而液体材料182也会挥发。根据一个示例性的实施例，液体材料182的挥发可由加热器170的温度来控制。根据一个示例性的实施例，可通过电源112来控制加热器170的温度。

优选地，液体材料182包括有含烟草的材料，其含有在加热时可从液体材料182中释放的挥发性烟草香料组合物。液体材料182也可是含有烟草香料的材料和/或含有尼古丁的材料。作为替代或附加，液体材料182可包括非烟草材料和/或可以是无尼古丁的。例如，液体材料182可包括水、溶剂、乙醇、植物提取物以及天然或人造香料。优选地，液体材料还包括气雾形成剂。合适的气雾形成剂的实例为丙三醇和丙二醇。

电子吸烟器具100进一步包括吸嘴端插入件160，其与冷凝室150流体连通，并且包括至少两个分散开的出口(未示出)，例如3个、4个、5个，或优选为6个至10个，或更多个出口。优选地，吸嘴端插入件160的四个出口布置于偏离轴线的通道的端部，并且相对于电子吸烟器具100的纵向方向向外呈倾角(即分散开地)。正如在此使用的，术语“偏离轴线”表示与电子烟的纵向方向呈一角度。还优选地，吸嘴端插入件160包括绕着吸嘴端插入件160均匀分布的出口，以便于在使用过程中使气雾基本上均匀地分布在吸烟者的口中。因此，当传递到到吸烟者的口中时，气雾进入到口中，并以不同的方向移动，以便于提供饱满的口感，与之相对地，在轴线上具有单一孔的电子吸烟器具，只能将气雾导入吸烟者口中单一的位置。

在一个示例性的实施例中，电子吸烟器具100与常见的香烟具有大致相同的尺寸。在一些实施例中，电子烟60可是约80mm至约110mm长，优选约80mm至约100mm长，且直径为约7mm至约8mm。例如，在一个示例性的实施例中，电子烟为约84mm长且具有约7.8mm的直径。

电子吸烟器具100的圆柱形外壳102可由任何合适的材料或材料的组合形成。适用的材料的实例包括：金属、合金、塑料或包含这些材料中的一种或多种的复合材料，或者适用于食品或药品用途的热塑性塑料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(PEEK)、陶瓷、低密度聚乙烯(LDPE)以及高密度聚乙烯(HDPE)。优选地，该材料轻且不易碎。因此，圆柱形外壳102可由包括塑料、橡胶及其组合物的各种材料形成。在优选实施例中，圆柱形外壳102由硅树脂形成。圆柱形外壳102可是任何适合颜色的和/或可包括印刷于其上的图形或其他标记。

优选地，加热器170包括电加热元件。优选地，加热器170包括电阻材料。合适的电阻材料包括但不限于：半导体(例如掺杂陶瓷)、“导电”陶瓷(例如二硅化钼)、碳、石墨、金属、金属合金以及由陶瓷材料和金属材料制成的复合材料。此类复合材料可包括掺杂陶瓷或无掺杂陶瓷。

合适的掺杂陶瓷的实例包括掺杂碳化硅。合适的金属的实例包括钛、锆、钽以及铂系元素中的金属。合适的金属合金的实例包括不锈钢、康铜、镍合金、钴合金、铬合金、铝钛锆合金、铪合金、铌合金、钼合金、钽合金、钨合金、锡合金、镓合金、包含铁锰的合金以及基于镍、铁、钴、不锈钢、和铁锰铝基合金的超级合金。是位于美国科罗拉多州丹佛市1999百老汇套房4300的钛金属公司(Titanium Metals Corporation)的注册商标。在复合材料中，电阻材料可选择性地嵌入、封装入或涂覆绝缘材料，或者相反，这取决于能量传递的动力学及所需的外部物理化学性能。

根据一个示例性的实施例，流体容器180可由多种多孔的材料或毛细管材料制成，且优选地具有公知的预定的毛细管作用。例如，包括纤维或烧结粉末形式的陶瓷基或石墨基材料。流体容器180可具有不同的孔隙度，其可用于适应不同的液体物理性质，例如密度、粘度、表面张力和蒸汽压力。

在一个示例性的实施例中，如此处描述的那样形成的挥发的液体材料182可至少部分地凝结以形成包括颗粒的气雾。优选地，蒸汽和/或气雾中含有的颗粒的尺寸可处于约0.5微米至约4微米之间的范围内，优选为约1微米至约4微米之间。还优选地，颗粒在全部蒸汽和/或气雾中是基本上均匀的。

根据一个示例性的实施例，在大约130℃的温度下，可从约60％丙二醇/40％甘油溶液中的约4％尼古丁中获得约4.5mg的总传送量和约0.08mg的尼古丁传送量。根据一个示例性的实施例，通过提高载体溶液中的香料组合物的含量可获得更多的香料传送量。例如，表1显示了根据一个示例性实施例的如图1和图2所示的烟弹雾化器所产生的气雾的预计传送量。

表1

温度	总传送量	尼古丁传送量
			(℃)	(mg)	(mg)
100	1.2	0.02
			110	1.9	0.04
120	3.0	0.06
			130	4.5	0.08
140	6.7	0.12
			150	9.7	0.17
160	13.7	0.23
			170	19.0	0.32
180	26.1	0.42
			190	35.2	0.55
200	46.8	0.71

表1显示了由本文中所描述的烟弹雾化器系统产生的具有55ml喷烟(45％的喷烟量穿过空气流道190的)以及由40％的甘油和60％的丙二醇的溶液中的4％的尼古丁组成的香味溶液的气雾的预计传送量。需要注意的是，该计算假设蒸汽是100％饱和的，这是传送量的上限。

本文中的教导可适用于电子雪茄，并且所提及的“电子吸烟器具”意在包括电子雪茄、电子烟及其类似物。

在本文中，当用语“约”与一个数值连用时，其意指相关的数值包括有在该既定数值的周围的±10％的公差。而且，当在本说明书中提及到百分比时，其意指这些百分数是基于重量的，即重量百分比。

而且，当用语“大致”和“基本上”和几何形状连用时，其意指并不要求几何形状的精密度，但其形状的界限是在所披露的范围之内。当使用几何术语时，“大致”和“基本上”意欲不仅包括符合严格规定的特征，还包括相当地接近此严格规定的特征。

现在可清楚，在本说明书中描述了一种新的、改进的、非显而易见的电子烟，其中披露了足够的细节以能够被本领域的普通技术人员所理解。而且，对于本领域的技术人员来说显然的是，对于电子烟的特征来说存在有未实质性偏离本发明的精神和范围的许多修改、变化、替代物和等效物。因此，可明确地表示，所有这些落入所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的修改、变化、替代物和等效物都包含在所附权利要求书内。

Claims (19)

1.用于电子吸烟器具的烟弹，该烟弹包括：

外壳；

位于所述外壳内的环形容器，所述环形容器包括：

外壁，

位于所述环形容器的第一端处的第一端壁，

位于所述环形容器的第二端处的第二端壁，以及

由所述环形容器限定的空气流道，所述空气流道延伸通过所述环形容器的中心部分；

保持在所述环形容器的所述外壁、所述第一端壁和所述第二端壁之间的液体材料；以及

围绕所述环形容器的加热器，使得所述外壁位于所述液体材料和所述加热器之间，所述加热器能够操作用于加热所述环形容器至足以使所述环形容器内所容纳的液体材料至少开始挥发以在该空气流道内形成饱和蒸汽的温度，所述加热器位于所述外壳与所述环形容器的外壁之间。

2.根据权利要求1所述的烟弹，其特征在于，该环形容器包括：

包含多个孔的多孔材料，所述多孔材料构造成能在所述多个孔内保持液体材料，所述多孔材料容置于由所述外壁、第一端壁和第二端壁限定的空间内。

3.根据权利要求1所述的烟弹，其特征在于，该环形容器包括纤维材料，所述纤维材料保持所述环形容器内的液体材料，且所述纤维材料容置于所述外壁、第一端壁和第二端壁内。

4.根据权利要求1所述的烟弹，还包括：

位于所述空气流道与吸嘴端插入件之间的冷凝室。

5.根据权利要求1所述的烟弹，包括：

邻近该空气流道的远端的冷凝室。

6.根据权利要求5所述的烟弹，其特征在于，该冷凝室具有锥形构件，该锥形构件从空气流道的远端向外延伸进入环形腔内。

7.根据权利要求1所述的烟弹，其特征在于，该空气流道是由管状构件限定的，该管状构件具有与一个或更多个空气入口连通的入口，以及与冷凝室连通的出口。

8.根据权利要求1所述的烟弹，其特征在于，该加热器是长形管状构件。

9.一种电子吸烟器具，该电子吸烟器具包括：

电源部，所述电源部包括：

第一外壳，以及

位于所述第一外壳内的电源；以及

烟弹，包括：

第二外壳，

位于所述第二外壳内的容器，该容器包括：

外壁，

位于所述容器的第一端处的第一端壁，

位于所述容器的第二端处的第二端壁，以及

延伸通过所述容器的空气流道；

保持在所述容器的所述外壁、第一端壁和第二端壁之间的液体材料；以及

围绕所述容器的加热器，使得所述外壁位于所述液体材料与所述加热器之间，所述加热器能够操作用于加热容器至足使容器内所容纳的液体材料至少开始挥发以在该空气流道内形成饱和蒸汽的温度，所述加热器位于所述第二外壳与所述容器的外壁之间；以及

冷凝室，该冷凝室位于该烟弹的下游端。

10.根据权利要求9所述的电子吸烟器具，还包括：

吸嘴端插入件，该吸嘴端插入件与冷凝室流体连通。

11.根据权利要求9所述的电子吸烟器具，其特征在于，所述第一外壳和所述第二外壳为沿纵向方向延伸的圆柱形外壳，该第一外壳容置电路。

12.根据权利要求9所述的电子吸烟器具，其特征在于，该电源包括电池，并且该加热器通过电触头连接到电池上。

13.根据权利要求9所述的电子吸烟器具，其特征在于，该电源能够操作用于在加热器上施加电压。

14.根据权利要求9所述的电子吸烟器具，还包括：

控制电路，能够操作用于控制从电源至加热器的电力供给；

该控制电路包括加热器激活灯。

15.根据权利要求9所述的电子吸烟器具，其特征在于，该烟弹是能替换的。

16.根据权利要求9所述的电子吸烟器具，还包括：

能够操作用于传送空气至空气流道的至少一个空气入口。

17.一种形成蒸汽的方法，该方法包括：

以加热器加热容器，该加热器围绕该容器，所述加热器位于蒸发装置的外壳体和所述容器的外壁之间，所述加热器能够操作用于加热容器至足以使保持在所述容器内的液体材料至少开始挥发的温度，所述外壁位于所述加热器和所述液体材料之间；

使至少开始挥发的液体材料与空气流在空气流道内结合以形成饱和蒸汽，该空气流道被所述容器所围绕；以及

在与空气流道连通的冷凝室内凝结饱和蒸汽，以形成气雾。

18.根据权利要求17所述的方法，包括：

通过位于空气流道上游的一个或多个空气入口孔向空气流道供应空气流。

19.根据权利要求17所述的方法，包括：

通过吸嘴端插入件来供应气雾。