蒸气产生系统的制作方法

本公开总体上涉及一种蒸气产生系统，更具体地涉及一种用于产生供使用者吸入的蒸气或气溶胶的蒸气产生系统。本公开的实施例还涉及一种蒸气产生装置。

背景技术：

将蒸气产生材料加热而不是燃烧来产生供吸入的蒸气的装置近年来受到消费者的欢迎。这种装置可以使用多种不同途径中的一种途径来为蒸气产生材料提供热量。

一种途径是提供采用电阻式加热系统的蒸气产生装置。在这种装置中，提供电阻式加热元件来加热蒸气产生材料，并且在蒸气产生材料被加热元件所传递的热量加热时，产生蒸气。

另一种途径是提供采用感应加热系统的蒸气产生装置。在这种装置中，对该装置提供感应线圈并且典型地对蒸气产生材料提供感受器。当使用者启用该装置时，感应线圈被提供电能，该感应线圈进而产生交变电磁场。该感受器与电磁场耦合并且产生热量，该热量例如通过传导被传递给蒸气产生材料，并且在蒸气产生材料被加热时，产生蒸气。

无论使用哪种途径来加热蒸气产生材料，都需要控制蒸气产生装置内的热量水平，并且本公开力图解决这种需要。

技术实现要素：

根据本公开的第一方面，提供了一种蒸气产生系统，该蒸气产生系统包括：

蒸气产生空间，该蒸气产生空间用于包含蒸气产生材料；

加热器，该加热器用于加热该蒸气产生材料以产生第一蒸气；

空气入口、空气出口、以及经由该蒸气产生空间连接该空气入口和该空气出口的气流通道；

外表面；以及

冷却腔室，该冷却腔室包括能够汽化以形成第二蒸气的液体；

其中，该冷却腔室定位在该加热器与该外表面之间和/或在该气流通道与该外表面之间。

根据本公开的第二方面，提供了一种蒸气产生装置，该蒸气产生装置包括：

蒸气产生空间，该蒸气产生空间用于容纳蒸气产生材料；

感应线圈，该感应线圈用于加热该蒸气产生材料以产生第一蒸气；

空气入口、空气出口、以及经由该蒸气产生空间连接该空气入口和该空气出口的气流通道；

外表面；

冷却腔室，该冷却腔室包括能够汽化以形成第二蒸气的液体；

其中，该冷却腔室定位在该感应线圈与该外表面之间和/或在该气流通道与该外表面之间。

根据本公开的第三方面，提供了一种蒸气产生装置，该蒸气产生装置包括：

蒸气产生空间，该蒸气产生空间用于容纳蒸气产生材料；

电阻式加热器，该电阻式加热器用于加热该蒸气产生材料以产生第一蒸气；

空气入口、空气出口、以及经由该蒸气产生空间连接该空气入口和该空气出口的气流通道；

外表面；

冷却腔室，该冷却腔室包括能够汽化以形成第二蒸气的液体；

其中，该冷却腔室定位在该电阻式加热器与该外表面之间和/或在该气流通道与该外表面之间。

蒸气产生系统/装置被适配用于加热蒸气产生材料、而不是使蒸气产生材料燃烧，以使蒸气产生材料中的至少一种成分挥发并且由此产生供蒸气产生系统/装置的使用者吸入的蒸气。

在通常意义上，蒸气是在低于其临界温度的温度下为气相的物质，这意味着在不降低温度的情况下该蒸气可以通过增加其压力而冷凝成液体，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，应注意的是，术语‘气溶胶’和‘蒸气’在本说明书中可以互换使用，尤其是关于所产生的供使用者吸入的可吸入介质的形式而言。

冷却腔室提供了一种有效的方式来从蒸气产生系统/装置中去除热量，并且因此控制系统/装置内的热量水平，因为冷却腔室中的液体在使用系统/装置时被汽化。特别地，当冷却腔室中的液体从系统/装置内吸收热量时，例如，从系统/装置的零部件(例如加热器)和/或从流动通过气流通道的已加热的蒸气中吸收热量时，冷却腔室中的液体蒸发以形成第二蒸气。热量从第二蒸气传递到周围的环境空气中，并且随着第二蒸气冷却，该第二蒸气冷凝回液体，使得该液体可以再次从系统/装置内吸收热量。由于通过冷却腔室中的第二蒸气以受控且均匀的方式从蒸气产生系统/装置中去除热量，因此避免了外表面上的热区和冷区，并且由于外表面温度均匀，在操作系统/装置时提高了使用者舒适度。

冷却腔室是密封的冷却腔室，并且液体在冷却腔室内可汽化，以形成第二蒸气。冷却腔室中的液体，无论是处于其液体形式还是蒸气形式，都被锁定在冷却腔室中。因此，冷却腔室是密封部件，并且为系统/装置提供可靠的冷却。

该冷却腔室可以包括芯吸件，以将该液体从该冷却腔室中的第一位置转移至该冷却腔室中的第二位置。芯吸件帮助控制液体在冷却腔室中的移动，因此可以优化系统/装置的热量传递和冷却。

该冷却腔室中的第一位置可以比该冷却腔室中的第二位置更靠近该外表面。因此，液体可以通过芯吸件从更靠近外表面的第一位置转移到第二位置，该第二位置典型地更靠近系统/装置内的(多个)热源，例如加热器和/或气流通道。这确保了冷却腔室可以以最佳方式运行并且对系统/装置提供最佳的冷却。

冷却腔室中的液体的沸点可以小于约60℃。沸点可以小于约50℃。沸点可以小于约40℃。如果液体的沸点如上所限定，则外表面的温度受到冷却腔室中第二蒸气的温度的影响，并且外表面的温度可以保持在对于使用者而言更舒适的水平。液体可以包含水或乙醇。理想地选择液体，使得其不会引起芯吸件的任何劣化。

芯吸件可以包括网状结构。

该加热器可以包括电阻式加热器。电阻式加热器可以包括电阻式加热元件。

加热器可以包括感应加热感受器，并且蒸气产生系统可以包括感应线圈，该感应线圈布置成产生交变电磁场以感应加热感应加热感受器。冷却腔室可以定位在感应线圈与外表面之间。这种布置提供了一种使用感应加热来加热蒸气产生材料的特别方便的方式。由于感应线圈的操作，冷却腔室提供了对装置内产生的热量的有效去除。

感应线圈可以包括利兹(litz)电线或利兹电缆。然而，应理解的是，可以使用其他材料。感应线圈可以是基本上螺旋形的，并且可以围绕蒸气产生空间延伸。

螺旋感应线圈的圆形截面可以有助于将蒸气产生材料或例如含有蒸气产生材料的蒸气产生制品以及可选地一个或多个所述感应加热感受器插入到蒸气产生空间中，并且确保蒸气产生材料的均匀加热。

感应加热感受器可以包括但不限于铝、铁、镍、不锈钢及其合金(例如镍铬或镍铜合金)中的一种或多种。通过在其附近施加电磁场，感受器由于涡电流和磁滞损耗而可以产生热量，从而引起电磁能到热能的转换。

感应线圈可以布置成在使用时通过波动的电磁场来进行操作，该波动的电磁场具有在大约20mt与最高集中度点的大约2.0t之间的磁通量密度。

蒸气产生系统/装置可以包括电源和电路系统，该电源和电路系统可以被配置用于在高频下进行操作。电源和电路系统可以被配置为在大约80khz到500khz之间、可能是在大约150khz到250khz之间、并且可能是大约200khz的频率下进行操作。取决于所使用的感应加热感受器的类型，电源和电路系统可以被配置为在更高的频率、例如mhz范围的频率下进行操作。

该芯吸件可以包括导电材料，并且可以布置成提供用于该感应线圈的电磁屏蔽件。电磁屏蔽件的提供有利地帮助减少由感应线圈产生的电磁场泄漏。由于芯吸件用作电磁屏蔽件，因此不需要单独的屏蔽件，从而减少了部件数量并且简化了系统/装置的制造/结构，并且导致提供了更紧凑的系统/装置。

芯吸件可以包括金属。合适的金属的示例包括但不局限于铝和铜。

该芯吸件可以基本上跨过该感应线圈的至少一侧延伸。芯吸件有效地移动液体。此外，如果芯吸件包括金属并且系统/装置基于感应加热原理进行操作，则屏蔽效果由此得以最大化。

该系统/装置可以进一步包括定位在芯吸件与感应线圈之间的非导电铁磁材料。该非导电铁磁材料可以基本上跨过该感应线圈的至少一侧延伸。合适的非导电铁磁材料的示例包括但不局限于铁氧体、镍锌铁氧体以及高导磁合金。非导电铁磁材料进一步有助于电磁屏蔽性能，并且与芯吸件的导电材料结合以为感应线圈提供特别有效的电磁屏蔽件。

气流通道可以定位在该感应线圈与该外表面之间。这种布置可以辅助来自感应线圈的热量的传递，并且因此可以辅助感应线圈的冷却。

冷却腔室可以包括靠近感应线圈的内壁，并且内壁可以包括金属。内壁有利地包括具有良好的导热性和电磁屏蔽性能的金属。合适金属的示例是铜。金属内壁能够吸收来自感应线圈的热量，并且因此辅助来自感应线圈的热量传递，从而冷却感应线圈。金属内壁还可以用作感应线圈的电磁屏蔽件，因此有助于减少电磁泄漏。

冷却腔室可以定位在该外表面与将该蒸气产生空间连接至该空气出口的气流通道的一部分之间。来自流动通过气流通道的第一蒸气的热量传递至冷却腔室，因此随着已加热的第一蒸气流动通过气流通道而辅助对已加热的第一蒸气进行冷却。

蒸气产生材料可以是任何类型的固体或半固体材料。蒸气产生固体的示例性类型包括粉末、微粒、球粒、碎片、线、颗粒、凝胶、条、散叶、切碎的填料、多孔材料、泡沫材料或片材。蒸气产生材料可以包括植物衍生材料，尤其可以包括烟草。

该蒸气产生材料可以包括气溶胶形成剂。气溶胶形成剂的示例包括多元醇及其混合物，例如丙三醇或丙二醇。典型地，蒸气产生材料可以包括在大约5％与大约50％(基于干燥重量)之间的气溶胶形成剂含量。在一些实施例中，蒸气产生材料可以包括大约15％(基于干重)的气溶胶形成剂含量。

蒸气产生制品可以包括包含蒸气产生材料的透气性壳体。透气性壳体可以包括电绝缘且非磁性的透气性材料。该材料可以具有高透气性，以允许空气流过具有耐高温性的材料。合适的透气性材料的示例包括纤维素纤维、纸、棉以及丝绸。透气性材料还可以用作过滤器。替代性地，蒸气产生制品可以包括包裹在纸中的蒸气产生物质。替代性地，蒸气产生材料可以被包含在不透气的但是包括合适的穿孔或开口以允许空气流动的材料内部。蒸气产生材料可以基本上呈棒的形状形成。

附图说明

图1是根据本公开的第一实施例的蒸气产生系统的一部分的图解分解视图；

图2是图1所展示的蒸气产生系统的组装好后的图解视图；

图3是沿图1中的线a-a的截面视图；

图4是图1所标识的冷却腔室的放大视图；

图5是沿图2中的线b-b的截面视图；

图6是根据本公开的第二实施例的蒸气产生系统的图解视图；以及

图7是根据本公开的第三实施例的蒸气产生系统的图解视图。

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公开的实施例。

首先参考图1至图3，图解地示出了蒸气产生系统1的第一实施例。蒸气产生系统1包括蒸气产生装置10和蒸气产生制品24。蒸气产生装置10具有近端12和远端14，并且包括装置本体16和控制器20，该装置本体包括电源18，该控制器可以被配置成在高频下进行操作。电源18典型地包括例如能够进行感应再充电的一个或多个电池。

蒸气产生装置10是总体上圆柱形的、并且包括总体上圆柱形的蒸气产生空间22，该蒸气产生空间在蒸气产生装置10的近端12处在装置本体16中形成为腔体。圆柱形蒸气产生空间22布置成容纳蒸气产生材料26。在所展示的实施例中，圆柱形蒸气产生空间22布置成容纳对应形状的总体上圆柱形的蒸气产生制品24，该蒸气产生制品包含蒸气产生材料26以及呈一个或多个感应加热感受器28形式的加热器。蒸气产生制品24典型地包括非金属的圆柱形外壳24a以及在近端和远端处的透气层或透气膜24b，24c，以包含蒸气产生材料26并且允许空气流过蒸气产生制品24。蒸气产生制品24是可抛弃式制品，该可抛弃式制品可以例如包含烟草作为蒸气产生材料26。

蒸气产生装置10包括螺旋感应线圈30，该螺旋感应线圈具有圆形截面并且围绕圆柱形蒸气产生空间22延伸。可以通过电源18和控制器20对感应线圈30通电。控制器20除其他电子部件外尤其包括逆变器，该逆变器布置成将来自电源18的直流转换成用于感应线圈30的交变高频电流。

蒸气产生装置10包括环形气流通道32，该环形气流通道包围感应线圈30、并且定位在感应线圈30与密封的环形冷却腔室34之间。环形气流通道32与蒸气产生空间22连通。

参照图2和图5，蒸气产生装置10包括盖体36，该盖体能够在近端12处可移除地安装在装置本体16上。盖体36包括将空气输送到蒸气产生空间22中的、更具体地通过透气膜24b将空气输送到蒸气产生制品24中的径向延伸空气入口38和中央气流通道40。盖体32还包括多个周向隔开的纵向气流通道42，这些纵向气流通道将在装置10使用期间产生的第一蒸气从环形气流通道32输送到空气出口44，使用者可以在该空气出口处吸入第一蒸气。

本领域普通技术人员应理解，当感应线圈30通电时，产生交变且时变的电磁场。该交变且时变的电磁场与该一个或多个感应加热感受器28耦合，并且在该一个或多个感应加热感受器28中产生涡电流和/或磁滞损耗，从而使其发热。然后，热量例如通过传导、辐射和对流从该一个或多个感应加热感受器28传递至蒸气产生材料26。

(多个)感应加热感受器28可以与蒸气产生材料26直接或间接地接触，使得当(多个)感受器28被感应线圈30感应加热时，热量从(多个)感受器28传递至蒸气产生材料26以加热该蒸气产生材料26并且由此产生第一蒸气。通过空气入口38添加来自周围环境的空气利于蒸气产生材料26的汽化。通过加热蒸气产生材料26产生的第一蒸气经由环形气流通道32离开蒸气产生空间22，并且沿着纵向气流通道42流动到空气出口44，装置10的使用者可以在该空气出口处吸入第一蒸气。可以通过使用者从装置10的空气出口44侧抽吸空气所产生的负压帮助空气流动通过蒸气产生空间22(即从空气入口38，通过蒸气产生空间22和环形气流通道32，并且沿着盖体36中的纵向气流通道42然后从空气出口44流出)，并且由图2中的箭头图解地示出这种空气流动。

特别参照图1、图3和图4，密封的环形冷却腔室34定位在感应线圈30与蒸气产生装置10的外表面46之间。冷却腔室34包括比如水或乙醇等液体，该液体可在冷却腔室34内汽化以形成第二蒸气，并且该液体以液体和蒸气两种形式被锁定在冷却腔室34中。更特别地，冷却腔室34中的液体特别地通过冷却腔室34的内壁52吸收来自流动通过环形气流通道32的已加热的第一蒸气的热量和来自装置10的其他零部件、例如感应线圈30和(多个)感应加热感受器28的热量，由此从装置10去除热量，如图4中的箭头47图解地示出的。为了促进冷却腔室34中液体对热量的吸收，内壁52典型地包括具有良好导热性能的材料，例如金属(例如铜)。

随着冷却腔室34中的液体吸收热量并且其温度升高到其沸点以上时，液体汽化(即，蒸发)以形成第二蒸气。热量藉由装置10的外表面46从第二蒸气传递到周围的环境空气，从而导致第二蒸气冷却。随着第二蒸气冷却，它冷凝回到液体形式，使得液体可以再次从已加热的第一蒸气和装置10的其他零部件吸收热量。来自第二蒸气的热量的传递发生在冷却腔室34中靠近外表面46的第一位置处，并且第二蒸气在冷却腔室34内的流动由箭头48图解地展示。随着第二蒸气冷却并且冷凝从而返回其液体形式，液体从第一位置流动至冷却腔室34中的靠近内壁52的第二位置，如箭头50图解地展示。

为了促进冷却腔室34中的冷凝液体从靠近外表面46的第一位置到靠近内壁52的第二位置的流动，冷却腔室34包括圆柱形芯吸件54，该圆柱形芯吸件径向地定位在内壁52外面并且与其邻近。在一些实施例中，芯吸件54包括导电的铜网(在附图中通过虚线54示意性地展示)，并且有利地还用作感应线圈30的电磁屏蔽件。应当注意的是，内壁52还可以根据其制造材料来用作感应线圈30的电磁屏蔽件。如上所述，内壁52可以包括铜，该铜是用于电磁屏蔽目的的优异材料并且具有优异的导热性。

蒸气产生装置10还包括电磁屏蔽层56，该电磁屏蔽层被布置在感应线圈30外面、在感应线圈30与芯吸件54之间。屏蔽层56由比如铁氧体、镍锌铁氧体或高导磁合金等非导电铁磁材料形成。在图1和图2所展示的实施例中，电磁屏蔽层56包括基本上圆柱形的套筒，该套筒径向地定位在螺旋感应线圈30外面，以便围绕感应线圈30周向地延伸。

现在参照图6，示出了与图1至图5所展示的蒸气产生系统1类似的蒸气产生系统2的第二实施例，并且其中使用相同的附图标记表示对应的元件。

蒸气产生系统2包括蒸气产生装置60，该蒸气产生装置具有将空气输送到蒸气产生空间22中、更具体地通过透气膜24c将空气输送到蒸气产生制品24中的空气入口62。蒸气产生装置60进一步包括盖体64，该盖体能够在近端12处可移除地安装在装置本体16上。盖体64包括气流通道66，该气流通道将在装置60使用期间产生的第一蒸气从蒸气产生空间22输送到空气出口44，使用者可以在该空气出口处吸入第一蒸气。

蒸气产生系统2以与以上参照图1至图5描述的蒸气产生系统1相同的方式操作，以加热蒸气产生材料26，由此产生供使用者吸入的第一蒸气。

现在参照图7，示出了蒸气产生系统3的第三实施例。蒸气产生系统3具有与以上参照图1至图6描述的蒸气产生系统1、2共同的一些特征，并且使用相同的附图标记表示对应的元件。

蒸气产生系统3包括蒸气产生装置70，该蒸气产生装置在装置70的近端12处具有整体形成的吸嘴72，并且其中圆柱形蒸气产生空间22位于装置70的远端14处。用于蒸气产生空间22的盖体74能够在远端14处可移除地安装在装置本体16上。盖体74包括空气入口76，该空气进口允许空气流入蒸气产生空间22。

蒸气产生空间22布置成容纳蒸气产生材料26。在所展示的实施例中，圆柱形蒸气产生空间22布置成容纳对应形状的总体上圆柱形的蒸气产生制品24，该蒸气产生制品包含蒸气产生材料26。蒸气产生制品24典型地包括非金属的圆柱形外壳24a以及在近端和远端处的透气层或透气膜24b，24c，以包含蒸气产生材料26并且允许空气流过蒸气产生制品24。蒸气产生制品24是可抛弃式制品，该可抛弃式制品可以例如包含烟草作为蒸气产生材料26。

蒸气产生装置70包括电阻式加热器78，例如包括电阻式加热元件，该电阻式加热器径向地定位在蒸气产生空间22外面并且围绕蒸气产生空间22延伸。

在蒸气产生系统3的操作期间，电流被供应至电阻式加热器78，从而使其发热。来自电阻式加热器78的热量例如通过传导、辐射和对流传递至蒸气产生材料26，以加热蒸气产生材料26，并且由此产生第一蒸气。通过空气入口76添加来自周围环境的空气利于蒸气产生材料26的汽化。

通过加热蒸汽产生材料26产生的第一蒸气然后通过透气层24b离开蒸气产生空间22，沿着气流通道80流动并且通过空气出口44，在该空气出口处装置70的使用者通过吸嘴72吸入该第一蒸气。可以理解的是，通过使用者使用吸嘴72从装置70的出口侧抽吸空气所产生的负压可以帮助空气流动通过蒸气产生空间22。

蒸气产生装置70包括密封的环形冷却腔室34，该环形冷却腔室定位在气流通道80与蒸气产生装置70的外表面46之间。在所展示的实施例中，环形冷却腔室34基本上沿着气流通道80的整个长度纵向地延伸，然而在其他实施例中，该环形冷却腔室可以仅沿着气流通道80的一部分延伸。在装置70的操作期间随着已加热的第一蒸气沿着气流通道80流动，冷却腔室34中的液体通过内壁52从第一蒸气吸收热量，由此以上文参照图1至图6所述的方式冷却第一蒸气，并且确保经由空气出口44输送到使用者口中的第一蒸气具有最佳特性。

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，否则本公开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”等应以包含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。

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