本发明涉及一种用于电子烟的雾化器，在该电子烟中使用光源使可汽化液体汽化。
电子烟正成为越来越受欢迎的消费装置。一些电子烟设有储存可汽化液体的液体储器。提供有从液体储器至汽化器的流动路径，该汽化器有时被称为雾化器。通常，雾化器设有可以从储器吸收液体的吸收器和可以使接纳在吸收器中的液体汽化的加热线圈。这些加热线圈通常提供为围绕吸收器包裹的电阻丝。
另一种用于汽化液体的技术涉及使用激光。WO 2017/182554中描述了一种用于此的技术。在这个布置中，电池部分包括激光发射器和光引导件，该光引导件将从激光发射器投射到光引导件中的光耦合至目标。在这个示例中，目标形成在可更换烟弹内，并且包括延伸至在烟弹内形成的液体储器中的多个吸收器。
使用一段时间之后，这些电子烟可能出现问题，因为已经发现可能在光引导件上形成沉积物并且降低其有效性。另外，光引导件是易损的，需要小心处理，以防止损坏它们或损坏目标吸收器。
本发明的目的是解决和克服这些问题中的一些。
根据本发明的一方面，提供了一种用于电子烟的雾化器，该雾化器包括：壳体，该壳体包括至少一个空气入口、至少一个空气出口、以及液体入口；接纳在该壳体内的光引导件；接纳在该壳体内的光学吸收器；以及接纳在该壳体内的汽化腔室，其中设置有从该液体入口到该光学吸收器和该汽化腔室的液体流动路径，并且限定从该壳体内的空气入口到该汽化腔室的气流路径，并且其中，该光引导件被配置成将来自汽化光源的光耦合至该光学吸收器，该光学吸收器能够通过吸收来自该汽化光源的光而产生热量。
以此方式，光引导件可以设置在可更换雾化器单元内。更换雾化器导致更换光引导件，如果沉积物在其表面上形成并且阻挡、吸收或反射来自汽化光源的光，则这可能是有用的。因此，可以提供雾化器，该雾化器为消耗品或一次性用品并且包括光引导件。
光引导件可以被集成在壳体内，这意味着可以易于处理，例如在更换雾化器期间安装更换的新的雾化器时。这可以提供对易碎的光引导件的保护，防止发生损坏。可以在壳体内将光引导件和光学吸收器相对于彼此固定在适当位置，这有助于防止在处理雾化器期间或在与雾化器(例如，可更换液体储器或烟弹等)接合的部件的组装期间任何一个部件对另一个部件造成损坏。
优选地，雾化器可以在一端与电子烟的包括液体储器的第一部段接合，使得可汽化液体可以被接纳在液体入口中。优选地，雾化器可以在其另一端与包括汽化光源和电源的第二部段接合。第一部段和第二部段可以是直接与彼此可接合的，以便将可更换雾化器固定在腔体之间。
优选地，光引导件是实心棱镜。实心棱镜优选为具有大致恒定截面的实心长形主体(比如，具有大致圆形截面的杆件)，以便来自汽化光源的光可以在其中传播。以此方式，在一些实施例中，实心棱镜可以使用全内反射将来自汽化光源的光传递至光学吸收器。光引导件还可以使来自光源的光束轮廓变均匀。在替代性布置中，光引导件可以在反射表面之间的自由空气中形成。例如，光引导件可以是镜筒(mirrored tube)。优选地，光引导件具有上部联接表面和下部联接表面，其中，该下部联接表面被配置成与该光源联接，并且该上部联接表面被配置成与该吸收器联接。
优选地，该下部联接表面被配置成与该汽化光源的接纳部分接合。以此方式，每当更换雾化器时，可以在光引导件与汽化光源之间提供可靠且可重复的接合。准直光学器件(比如透镜)可以设置在激光器与光引导件之间。在一些实施例中，准直光学器件可以集成在激光器或光引导件内。
该下部联接表面可以是成角度的，使得其能够在横向方向上接纳光束并且使所述光束重新定向至轴向方向。这可以允许汽化光源在横向方向上定向并且通过下部联接表面朝向吸收器反射。这可以通过防止汽化光与使用者接触而有利地提高电子烟的安全性。在替代性布置中，光引导件可以包括柔性部分，并且可以设置有用于将光引导件弯向汽化光源的引导槽，该汽化光源被布置成在横向方向上或至少在远离吸收器定向的方向上发射辐射。
在一个布置中，光引导件联接表面可以在从壳体延伸的突出部上形成。汽化光源或包含其的包装可以包括尺寸和形状用于接纳突出部的接纳部分。因此，可以在汽化光源与光引导件之间提供插接配合来优化朝向光学吸收器的光传递。
优选地，该光引导件具有与该壳体的轴向方向重合的轴向方向。优选地，该光引导件具有长形圆柱形形状。优选地，该至少一个空气出口在该汽化腔室中位于该光学吸收器的轴向上方。
光学吸收器可以包括液体吸收器，或在光学吸收器旁边设置有液体吸收器，用于吸收接纳到液体入口中的可汽化液体。以此方式，吸收器可以被设置成从储器吸收液体，并且从汽化光源吸收光。当吸收器通过来自汽化光源的光被加热时，此液体可以被接纳在吸收器中并且被汽化。替代性地，可以设置有独立的液体吸收器和光学吸收器。
根据本发明的另一方面，提供了一种烟弹，该烟弹包括液体储存器和如先前限定的雾化器。该烟弹优选地包括提供从液体储存器至吸收器的液体流动路径的一个或多个液体入口。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括吸嘴部分和供电部分的电子烟装置，其中该吸嘴部分包括液体储存器、被配置成接纳可移除雾化器的接纳部分、以及具有蒸气出口通道的吸嘴，并且其中该供电部分包括电源和被配置成接纳来自电源的电能的汽化光源，并且其中，该光源被配置成将来自汽化光源的光耦合至位于雾化器内的光引导件。
液体储存器可以是可更换烟弹，该可更换烟弹独立于吸嘴并且可以因此以不同于吸嘴的频率(例如，如果其是一次性的，则更频繁，或者如果其是可重复填充的，则较不频繁)更换。替代性地，液体储存器可以与吸嘴一体地形成(同样，组合的吸嘴和液体储存器可以形成为可更换单元——例如，如果单元包括不可重复填充的密封的液体储存器，一旦液体储存器耗尽便将其丢弃——或者液体储存器可以是可重复填充的，使得仅很少地丢弃单元)。
光源可以容纳在接纳部分的凹陷部分内，并且光引导件可以包括被配置成接纳在凹陷部分内的突出部分。该吸嘴部分可以包括围绕该接纳部分的内圆周定位的至少一个圆形密封件。
雾化器可以被配置成与分别包括储器和汽化光源的第一部段和第二部段接合，使得雾化器被接纳在第一部段与第二部段之间。优选地，该汽化光源是激光器。
可以在空气入口与吸嘴之间提供气流通道。该雾化器可以设置在该气流通道中，使得汽化的液体可以被使用者吸入，并且该汽化光源可以在该雾化器与空气入口之间的位置处设置在该气流通道中或附近，使得该气流能够通过该汽化光源被加热。以此方式，汽化光源可以在雾化器接纳气流之前预加热该气流。这可以为汽化光源提供有利的冷却。另外，可以减少汽化可汽化液体所需的能量的量，因为降低了汽化腔室中由气流造成的冷却效果。
根据本发明的另一方面，提供了一种操作电子烟的方法，该方法包括以下步骤：提供雾化器，该雾化器包括：壳体，该壳体包括至少一个空气入口、至少一个空气出口、以及液体入口；光引导件；光学吸收器；和该壳体内的汽化腔室；提供与该雾化器分离的汽化光源和液体储器；提供从该储器流向该光学吸收器和该汽化腔室的可汽化液体；提供来自该汽化光源的汽化光；使用该光引导件将该汽化光从该汽化光源耦合至该光学吸收器；以及在该光学吸收器处吸收光，以便产生热量并且汽化该可汽化液体。优选地，该方法还包括更换该雾化器的步骤。
现在将参照附图通过示例的方式来描述本发明的实施例，在附图中：
图1是本发明的实施例中的电子烟的一部分的分解视图；
图2是组装形式的雾化器和在图1中示出的电子烟的一部分的截面视图；
图3是本发明的实施例中的液体储存器与雾化器之间的连接的示意图；
图4是本发明的实施例中的用于电子烟的雾化器的示意图。
图5是本发明的另一个实施例中的雾化器和电子烟的一部分的截面视图；
图6是本发明的另一个实施例中的雾化器和电子烟的一部分的截面视图；
图7是本发明的又一个实施例中的雾化器和电子烟的一部分的截面视图；
图8a是可更换烟弹和电子烟的供电部分的示意图；
图8b是可更换烟弹和电子烟的供电部分的另一个示意图；
图9是本发明的另一个实施例中的电子烟的一部分的分解视图；
图10a是本发明的实施例中的可更换烟弹和电子烟的一部分的截面视图；以及
图10b是本发明的另一个实施例中的可更换烟弹和电子烟的一部分的截面视图。
如本文中所使用的，术语“吸入器”或“电子烟”可以包括被配置成将气溶胶输送给使用者的电子烟，气溶胶包括用于吸烟的气溶胶。用于吸烟的气溶胶可以是指颗粒大小为0.5-7微米的气溶胶。颗粒大小可以小于10或7微米。电子烟可以是便携式的。
参考图1至图4，展示了根据本发明的实施例的电子烟2和雾化器20。电子烟2可以用作包含烟丝的常规香烟的替代品。如图所见，电子烟2设有包括吸嘴部分3a和供电部分3b4的长形主体3。可更换雾化器20设置在吸嘴部分3a与供电部分3b之间的位置处。
吸嘴部分3a包括吸嘴6和用于储存可汽化液体的储器8。可汽化液体可以包括丙二醇或甘油，该可汽化液体能够产生可见蒸气。可汽化液体可以进一步包括其他物质，比如尼古丁和香料。储器8可以具有围绕从雾化器20延伸至吸嘴6的中央气流孔9形成的环形形状。吸嘴6具有蒸气出口30并且可以具有尖部状形式以与使用者的嘴部的人类工程学相对应。
电子烟2的供电部分3b包括电源4(比如电池4)、被配置成控制电子烟2的操作的电子控制电路系统5、以及光源14。光源14例如可以是激光器14或高功率LED。光源14电连接至电池4。在实施例中，可以提供激光二极管。选择这些激光二极管是因为它们可以在紧凑的尺寸内提供高效率。典型的发射光波长范围为785nm至1064nm。多模激光器是优选的，因为它们可以提供较高的功率输出并且典型地以较低的成本可用。然而，也可以使用单模激光器。
作为激光器的替代方案，可以使用发光二极管(LED)。已知处于近红外(850nm)和紫外(405nm)处的高功率LED。与激光器相比，LED典型地要求添加用于光束整形的光学部件以应对其较宽的发射角。
雾化器20被布置成可在电子烟2内更换。在使用中，雾化器20被接纳在吸嘴部分3a中的接纳部分36中。
可更换雾化器20被成形为烟弹，该烟弹具有外部壳体26、光引导件16、吸收器10和汽化腔室12。外部壳体26优选地形成为整体部件。壳体的材料例如可以是易于成形为单个单元的金属、玻璃或塑料。
雾化器壳体26包括下部基部22和顶部24，该下部基部和顶部优选地布置成基本上垂直于雾化器20的轴向延伸部。顶部24被配置成联接至储器8。下部基部22被配置成联接至光源14。
汽化腔室12优选地靠近顶部24定位并且流体地连接至储器8。因此，当雾化器20完全插入接纳部分36中时，储器8中的液体可以流向吸收器10。可汽化液体可以被布置成通过毛细作用流向吸收器10。重力也可以促使可汽化液体的流动和/或可能存在泵(未示出)。
吸收器10设置在汽化腔室12内在光引导件16的端面18上方。吸收器10还被定位成邻近液体入口32，使得该吸收器可以接纳来自储器8的可汽化液体的流动。在这个布置中，吸收器10可以执行两个独立的功能。首先，吸收器10可以吸收来自储器8的液体。其次，吸收器10可以吸收由激光器14发射的辐射，使得吸收器10的材料被加热。热量可以从吸收器10传递至可汽化液体，从而使其汽化。比如金属网或多孔金属盘等吸收器10可以被设置为具有光吸收特性，但是不具有液体吸收特性。
如图1、图2和图4最佳所见，雾化器20进一步包括空气通道29，该空气通道在位于下部基部22中的空气入口28与位于汽化腔室12中的空气出口或孔48之间延伸。优选地，汽化腔室12中的至少一个空气出口48位于吸收器上方。空气入口28设置在雾化器20的基部22中，并且蒸气出口30被设置为雾化器12的顶部24中的中央孔。
雾化器20包括容纳光引导件16的中央孔34。光引导件16由光学透明材料(比如具有大约为1.5的折射率的玻璃)制成。光引导件16布置有从雾化器20的基部22略微延伸的突出部42。
光引导件16具有与雾化器壳体26的轴向方向重合的轴向方向。光引导件16具有上部联接表面18a和下部联接表面18b，其中下部联接表面18b被配置成与光源16联接，并且上部联接表面18a被配置成与吸收器10联接。光引导件16的上部联接表面18a有效地将汽化腔室12的基部密封在雾化器20内。优选地，光引导件16具有长形圆柱形形状。
从雾化器20的下部基部22延伸的光引导件16的突出部42被接纳在光源14的接纳部分46中，或在提供激光器14的包装中。这在激光器14与光引导件16之间产生插接配合以确保来自激光器14的所有光有效地耦合到光引导件16中。
如图1、图2和图5至图7最佳所见，电子烟2的接纳部分36具有优选地与雾化器20的周向形状相对应的形状。如果雾化器20是圆柱形的，则接纳部分36优选地是管状圆柱形的。雾化器20可以通过摩擦配合紧贴地被固持在接纳部分36内。替代性地，雾化器与接纳部分36之间的螺钉配合可以提供其间的固定附接。
电子烟2的吸嘴部分3a被布置成借助于螺纹连接、卡口连接或其他方式直接附接至供电部分3b。当吸嘴部分3a和供电部分3b连接时，雾化器20被夹在接纳部分36中。
优选地，雾化器20抵靠接纳部分36的内圆周表面密封。为此，可以提供有圆环形密封件38，并且该圆环形密封件被配置成仅使液体能够从液体储存器8流至液体入口32。环形密封件38因此防止液体泄漏到接纳部分36中并且防止液体沿着雾化器壳体26泄漏。可以在接纳部分36的内圆周上提供至少一个环形密封件38。环形密封件38可以被提供为至少一个O形环。在雾化器20上，液体入口32被设置为当雾化器20定位在电子烟2内部时在密封件38上方的位置处周向地围绕雾化器20的侧表面。优选地，液体入口32位于比雾化器20的基部22更靠近顶部表面24的位置。
内部密封件38可以被配置成还提供摩擦配合。至少一个密封O形环38设置在液体入口32下方的位置处。因此，当雾化器20完全接纳在接纳部分36中时，液体入口32可以布置成与储器8中的液体处于流体连通。在这个构型中，雾化器20的顶部24被设置为在从雾化器20延伸至吸嘴6的中央孔的基部处抵靠在抵接件40上。
气流路径设置在电子烟2中的空气入口44与吸嘴6之间。使用者可以对吸嘴6施加吸力，这可以将空气穿过空气入口44吸入装置中。气流路径延伸经过激光器14。以此方式，激光器14可以在雾化器20接纳气流之前加热气流。这可以在来自环境的空气被接纳到雾化器20中之前对其进行预加热，并且这可以减少用于汽化所需的能量的量。附加地，这可以提供用于激光器14的期望的冷却效果。
气流穿过布置在基部22中的光引导件16的突出部42周围的空气入口28而被接纳在雾化器20中。然后，空气在雾化器20内在大体上平行于光引导件16的纵向轴线的方向上流向汽化腔室12。空气孔48设置在汽化腔室12中，并且中央蒸气出口30设置在汽化腔室12的顶部中。
在使用中，由激光器14发射光。激光被接纳到透明的光引导件16内，并且朝向吸收器10传播。吸收器10吸收来自激光器10的光并且产生热量。同时，吸收器10接纳来自储器8的穿过液体入口32的可汽化液体。吸收器10中的液体由于激光产生的热量而被汽化。汽化腔室12中产生的蒸气在气流中被携带出雾化器20的中央蒸气出口30并且流向吸嘴6，使得该蒸气可以被使用者吸入。
当要更换雾化器20时，断开吸嘴部分3a和供电部分3b。然后可以手动移除用完的雾化器20。然后可以在其位置插入新的雾化器20。这个操作确保了雾化器20内的光引导件16与激光器14自动对准。吸收器10与光引导件16一起集成在雾化器20内，因此在更换操作期间，这些部件中的一个部件对另一个部件没有损坏的风险。如果吸收器10降解，则可能需要更换雾化器20。如果光引导件16的端面18被涂有影响其将来自激光器14的光耦合至吸收器10的能力的材料，则可能也需要更换雾化器20。
在相对于图1至图7描述的实施例中，光引导件16可以设有具有平的端面的圆柱形突出部42。
然而，如在图8a中展示的，还可以为光引导件16提供具有渐缩端部的突出部42。因此，在光引导件16的下端以相对于电子烟2的纵向轴线成大约45度的角度提供成角度的反射表面15。
如在图8a中展示的，光源(该光源是激光器14)位于供电部分3b中的腔体中，并且被配置成在横向于电子烟2的纵向方向的方向上发射光。供电部分3b进一步包括光束捕集器23，该光束捕集器被配置成当不存在光引导件16时吸收发射的辐射。
在使用中，由激光器14发射光。激光被接纳到透明的光引导件16内，并且被成角度的反射表面15反射到吸收器10。来自激光器14的辐射被成角度的反射表面反射以在平行于电子烟2的纵向轴线的方向上被重新定向。以此方式，光引导件16可以将由激光器14发射的辐射引向吸收器10并且汽化液体，如之前所描述的。
当雾化器20或烟弹从供电部分3b拆除时，激光器14指向被配置成吸收发射的辐射的光束捕集器23。如果在没有任何连接的烟弹20的情况下操作激光器14，则可以安全地吸收发射的辐射。没有路径会允许使用者遇到由激光器14发射的潜在有害辐射。
因此，激光器14被配置成在与电子烟2的纵向轴线不对准的方向上发射光。这有利地提高了电子烟2的安全性。在这个意义上，光引导件16可以用作使能装置，该使能装置适于在烟弹20组装至主体4时能够将来自激光器14的辐射传播至吸收器10，并且适于在从主体4拆除烟弹20时抑制来自激光器14的辐射传播至吸收器10。
附加地或替代性地，如在图8b中展示的，光引导件16可以由透明且柔性的材料制成，使得联接端部17可以被引导并且被定位在与电子烟2的轴向方向不同的方向上。例如，这可以通过在供电部分3b中提供引导槽19而实现，该引导槽被配置成引导联接端部17至激光器14，该激光器在相对于电子烟2的纵向方向的横向方向上发射光。引导槽19是弯曲的，并且可以在将柔性光引导件16的联接端部17组装至供电部分3b时引导90°。
如在图9的实施例中展示的，电子烟2的吸嘴部分3a可以排除可重复填充的液体储存器或储器8。在这个实施例中，储器(未示出)可以被集成在包括要汽化的液体的可更换烟弹60内。除了储器，可更换烟弹60包括如以上关于图1至图8所描述的雾化器20。
如在图10a和图10b中展示的，烟弹60包括封闭汽化腔室12的壳体50，如先前结合图1至图8所描述的。壳体50进一步包括被配置成抵接吸嘴部分3a的吸嘴联接端部52和被配置成与供电部分3b中的激光器14连接的激光器联接端部54。
吸嘴联接端部52使蒸气出口30能够产生从烟弹60中的汽化腔室12延伸到吸嘴6的蒸气流动通道。吸嘴联接端部52可以设有密封件来确保蒸气直接转移到吸嘴6中。
液体储器8被集成在烟弹60中，并且位于烟弹60的吸嘴联接端部52处。因此，液体储器8位于吸收器10上方，使得液体可以通过重力转移至吸收器10。烟弹60包括如先前结合图1至图8所描述的雾化器20。雾化器20因此包括接纳在壳体50内的光引导件16、接纳在壳体内的光学吸收器10、以及接纳在壳体内的汽化腔室12。设置有从优选地位于液体储器8的底部中的液体入口32并且朝向光学吸收器10的液体流动路径。也可以以与关于图2所描述的类似的布置来设置气流路径，该气流路径具有在雾化器20的基部中的空气入口28和在电子烟2的纵向轴线上延伸的气流通道29。如图10b所见，光引导件16可以设有突出部42，该突出部还可以具有成角度的联接表面15。光引导件16还可以由柔性材料提供，使得其可以被引导至光源14。
可以选择多种材料用于吸收器10。总体上，选择吸收器10的材料作为用于激光的辐射吸收器。激光可以被吸收器10中的激光吸收，并且这可以引起使可汽化液体汽化的加热。可汽化液体大体上是光学透明的。在一个示例中，如图2所示，吸收器10被设置为多孔金属盘。
图5是本发明的另一个实施例中的电子烟2的截面视图，其中吸收器形成在被设置为邻近光引导件16的端面18的玻璃板110上。玻璃板110包括涂层112，该涂层对于由激光器14发射的辐射具有光吸收性。在这个布置中，可汽化液体通过毛细液体入口32被递送至汽化腔室12。使用者在吸嘴6上的抽吸可以降低汽化腔室12中的压力以刺激液体流动。当可汽化液体到达汽化腔室12中时，该液体可以在涂层112的表面上集中，随后被来自激光器14的光加热。玻璃板110是耐热的，并且具有比可汽化液体更低的导热性，这实现了将热量从涂层112有效地传递至液体。在替代性布置中，涂层112可以直接施加在光引导件的端面18上，使得不需要单独的玻璃板110。
图6是本发明的另一个实施例中的电子烟2的截面视图，其中吸收器由芳纶纤维(Kevlar fibre)210形成。在这个布置中，芳纶纤维210延伸进入液体入口32以促进液体从储器8流动。光引导件216设置在激光器14与芳纶纤维210之间的自由空气中。光引导件216是具有反射内表面的圆柱，用于将来自激光器14的光耦合至芳纶纤维210。在这个布置中，光引导件216的中央孔也是雾化器20内的主要气流通道。因此，中央孔的基部是雾化器20的基部22中的空气入口28。芳纶纤维210可以设有集成的空气孔(未示出)，以促进空气流向吸嘴6。当芳纶纤维210被液体饱和时，这可能是有帮助的。
图7是本发明的又一实施例中的电子烟2的截面视图。这是在图5中示出的实施例的修改版本，其中玻璃板310上的涂层312被形成为微结构森林。微结构可以提供高的毛细作用力，该毛细作用力可以促进液体穿过液体入口32流向汽化腔室12。在这个实施例中，雾化器20包括在基部22中直接邻近光引导件16的空气入口28。通道被切入玻璃板310中来提供从空气入口28至汽化腔室12的必要气流。
在其他实施例中，吸收器10可以由其他吸光的多孔材料(比如棉或具有集成的吸收器的多孔陶瓷)制成。
机译： 用于光学汽化系统的电子香烟的雾化器
机译： 用于光学汽化系统的电子卷烟的雾化器
机译： 用于光学蒸发系统的电子烟的雾化器
