技术领域
[0001] 本
发明总体上涉及用于消耗例如烟草等
植物材料的
蒸发器的领域，并且更具体地涉及用于使用一种便携式自含的蒸发器的设备和方法，该蒸发器足以在无燃烧的情况下释放挥发性成分。
背景技术
[0002] 烟草通常是通过点燃烟草来消耗，因此需要消费者吸入所存在的燃烧产物以及任何挥发性化合物，例如尼古丁。由于燃烧产物可能是有害的，因此燃烧的烟草的吸入可以产生不希望的健康影响。
[0003] 避免吸入燃烧产物的一种方法是在无燃烧的情况下将烟草加热到足以驱出它的挥发性化合物的
温度。经常称为“蒸发器”的
现有技术装置通常采用一个连续的加热源，例如
丁烷驱动的火焰、丁烷驱动的催化
燃烧器或
电阻式加热器。在许多此类装置中的热源是与烟草或含有烟草的容器成传导
接触的。这可能产生高温，从而导致热源附近的烟草的烧焦和炭化。
[0004] 此外，许多现有技术蒸发器需要几分钟的加热时间，因为它们需要将烟草的
质量以及材料的收纳器两者加热到希望的温度，然后它们才可以提取挥发性蒸气。
[0005] 此外，由于加热通常是连续的而不是按需加热，因此许多现存的蒸发器低效地使用它们的功率，因为它们经常提供热来维持升高温度的稳定状态，这并不对应于使用者间歇性吸入所产生蒸气的既定工作循环。发明的披露
[0006] 本发明的一个
实施例通过提供一种完全容纳将消耗的材料的蒸发器而克服了现有技术的缺点。
[0007] 本发明的另一实施例通过提供一种蒸发器而克服了现有技术的缺点，该蒸发器具有一个上部部分，该上部部分可以用可移除方式放置在一个用来容纳烟草的下部部分上。在一个实施例中，该上部部分和下部部分通过磁体保持在适当
位置。
[0008] 本发明的又一个实施例通过提供一种具有一个用于查看容纳于其中的烟草的窗口的封闭式蒸发器而克服了现有技术的缺点。在一个实施例中，该窗口还允许查看所提取蒸气和来自一个加热元件的发光。
[0009] 本发明的一个实施例通过提供一种封闭式蒸发器而克服了现有技术的缺点，该封闭式蒸发器允许还通过一个空气入口查看来自一个加热元件的发光。
[0010] 本发明的另一实施例通过提供一种蒸发器而克服现有技术的缺点，该蒸发器具有悬置于一个透明加热腔室中的一个加热元件，该透明加热腔室允许由该装置的加热元件产生的光的透射。
[0011] 本发明的又一实施例通过提供一种封闭式蒸发器而克服现有技术的缺点，该封闭式蒸发器具有悬置于一个透明加热腔室中的一个加热元件，该透明加热腔室与材料腔室整合在一起并且同心。
[0012] 本发明的一个实施例包括一种计算机控制的温度调节系统，该系统允许适当的蒸发温度。
[0013] 本发明的另一实施例包括一种蒸发器，该蒸发器具有可以由使用者移除的可再充电
电池。
[0014] 本发明的一个方面是提供蒸发器以为使用者提供来自一种植物材料的蒸气，该植物材料可以是烟草。该蒸发器包括：一个
外壳；一个加热器，实质上在该外壳内，包括一个
电能储存装置、一个使用者可操作的
开关、一个加热元件以及包含该电能储存装置、该使用者可操作的开关以及该加热元件的一个
电路，其中该电路被适配成当该使用者可操作的开关被致动时从该电能储存装置向该加热元件提供
能量。该蒸发器进一步包括与该外壳的一个通路，该通路包括一个空气入口、用来提供与该加热器内的空气和该加热元件的热接触的一个加热器区段、用于容纳烟草的一个容器，以及一个空气出口。该使用者因此可以致动该使用者可操作的开关并且通过该出口进行吸入以吸取该蒸发器外部的空气，从而按顺序地将与该加热元件接触的空气加热到一个受热空气温度，用该受热空气至少部分地对该植物材料进行蒸发，随后将该蒸发的烟草的至少一部分通过该出口提供给该使用者。
[0015] 本发明的另一方面是提供一种使用一个蒸发器来提供一种植物材料的蒸气的方法。该方法包括：手动地致动该蒸发器，其中该蒸发器包括储存的电能、用于容纳该植物材料的一个容器，以及一个流动通路，该流动通路从一个入口延伸通过用来接受该储存的电能并加热空气的一个可手动致动的加热器、通过该容器到达一个出口；并且通过该出口进行吸入。因此将该蒸发器外部的空气吸入到该通路中，并且按顺序地在该加热器中使空气温度增加，加热该植物材料并从该植物材料提取一种蒸气，并且将该蒸气提供给该使用者。
[0016] 本发明的又一个方面是提供一种蒸发器以为使用者提供来自一种植物材料的蒸气。该蒸发器包括一个加热元件，以及一个通路，该通路包括一个空气入口；一个加热器区段，用来提供与该加热器内的空气和该加热元件的热接触；一个容器，用于容纳一种植物材料；一个窗口，用来从该加热器区段向该使用者传递热
辐射；以及一个空气出口。该使用者得到吸入的空气可以被加热到足以对该植物材料进行蒸发的一个温度的一个视觉线索。
[0017] 本发明的一个方面是提供一种使用一个蒸发器来提供一种植物材料的蒸气的方法，其中该方法包括：手动地致动该蒸发器，其中该蒸发器包括用于容纳该植物材料的一个容器，以及一个流动通路，该流动通路从一个入口延伸通过用来加热空气的一个加热器、通过该容器到达一个出口，以及一个窗口，用来允许一个使用者查看来自所述加热器的热辐射；并且当一个使用者通过该窗口
感知到来自该加热器的发光时，通过该出口进行吸入。因此该使用者得到吸入的空气可以被加热到足以对该植物材料进行蒸发的一个温度的一个视觉线索。
[0018] 这些特征连同本领域的普通技术人员从以下详细说明将了解的各种辅助规定和特征一起是通过本发明的蒸发器来得到，本发明的优选实施例是仅借助实例而参考
附图来示出，其中：附图的简要说明
[0019] 图1是一个蒸发器的一个实施例的俯视透视图；
[0020] 图2是图1的蒸发器的俯视图；
[0021] 图3是图1的蒸发器的左侧视图；
[0022] 图4是图1的蒸发器的远端视图；
[0023] 图5是图1的蒸发器的近端视图；
[0024] 图6是图1的蒸发器的俯视透视图，其中上部部分已从下部部分移除；
[0025] 图7是图2的截面图7-7；
[0026] 图8是图3的截面图8-8；
[0027] 图9是一个加热器
块的一个实施例的分解视图；
[0028] 图10是一个部分地组装的加热器块的透视图；
[0029] 图11是图6的视图，图示了通过蒸发器的空气流动；
[0030] 图12是图11的实施例的一个剖视透视截面图；以及
[0031] 图13是蒸发器内的
电子元件的一个实施例的示意图。
[0032] 在图式中使用参考符号来指示本文示出的某些部件、方面或特征，其中一个以上图式所共同的参考符号指示本文示出的相同部件、方面或特征。发明的实施方式
[0033] 图1是一个手持式蒸发器100的一个实施例的俯视透视图，并且图2、3、4和5分别是该蒸发器的顶侧106、左侧202、远端104和近端102的视图。
[0034] 蒸发器100包括一个外壳101，该外壳具有：在近端102处的一个口承103，该口承具有进入蒸发器的开口311；在远端104处的一个空气入口105；以及在顶侧106上的一个窗口107，通过该窗口可以看见放置于蒸发器内的材料；以及在右侧108上的一个按钮开关109。左侧202包括一个电
力开关201、一个电力连接器305、多个指示灯307以及一个凹口
309。将蒸发的形式的材料可以是但不限于植物材料，例如烟草，并且在本文涉及烟草但并不限于烟草。
[0035] 外壳101是由一种刚性材料形成，并且可以包括一个或多个金属或塑料片或层。因此举例来说，侧108、202以及端102、104包括一个壳体207和一个可移除式底部面板
303，并且顶侧106包括一个细长部分205和一个带槽框203，该带槽框在窗口107上方突出并围绕窗口107。
[0036] 窗口107优选地是一种对可见光透明的耐刮材料，并且可以是例如并且不限于玻璃，例如
硼硅玻璃或者结晶
石英或熔融石英材料。
[0037] 蒸发器100优选地被设定大小为手持式的，并且可以具有如下尺寸：从20到30mm的高度H，例如25mm的高度H；从110到170mm的长度L，例如140mm的长度L；以及从40mm到60mm的宽度W，例如50mm的宽度。
[0038] 指示灯307可以包括一个灯或几个不同
颜色灯（例如红、绿和/或蓝），用来指示是否蒸发器100正在被供电、温度设定和/或蒸发器中剩余的电池电力。
[0039] 总体上，使用者可以利用凹口309和窗口107下方的烟草打开外壳101，抓住壳体207，并推动按钮开关109。在某些实施例中，在推动按钮开关109的几秒之内，蒸发器100内的一个加热器（随后描述）通过窗口107并通过空气入口105发出可见光，以指示已经达到一个适当的蒸发温度，并且使用者应当通过口承103中的开口311进行吸入。吸入动作造成通过空气入口105吸引空气进入，其中空气在加热器中首先被加热并且随后对烟草进行蒸发，蒸发的蒸气由使用者通过口承吸入。另外，电力开关201可以包括若干设定，例如断电设定、低电力设定以及用于控制蒸发器100的温度的高温设定，并且电力连接器305允许对一个内部电池进行再充电。
[0040] 图6是蒸发器100的俯视透视图，图示了蒸发器包括一个上部部分210和一个下部部分220。上部部分210包括细长部分205、带槽框203和窗口107。另外，细长部分205形成多个表面611、唇部613、凹口615，并且包括多个磁体621以及一个窗口夹具631。窗口夹具631进一步包括多个平坦表面633和多个凹槽635，并且用多个螺钉637固定到细长部分205上，如图7中更详细示出。
[0041] 下部部分220包括壳体207、底部面板303、口承103、空气入口105、按钮开关109、电力开关201、电力连接器305、指示灯307以及凹口309。如图7中所示，空气入口105是由一个格栅703和一个金属丝网705形成，该格栅可以与壳体207分离，该金属丝网用来防止污染物进入蒸发器100。另外，下部部分220包括一个表面601和一个突出部603。表面601包括进入外壳内部的多个开口，并且特定来说是暴露一个凹入碗状物640的一个第一开口607和一个第二开口605，该凹入碗状物具有一个上部表面604，该上部表面与表面601和一个底部网717是连续的。
[0042] 表面601是或者包括一种材料，该材料被吸引到磁体621。当如图1中那样上部部分210放置于下部部分220上时，磁体621被吸引到顶部601，使得唇部613接触突出部603，表面611接触表面601，表面601和604接触表面633，并且凹口615和凹槽635不接触表面601或604，从而提供一个间隙，该间隙提供开口605与607之间的空气流动。
[0043] 图7和图8中说明性地示出上部部分210和下部部分220的一个实施例的更详细说明，图7是图2的截面图7-7，图8是图3的截面图8-8。
[0044] 上部部分210包括窗口夹具631，该窗口夹具通过多个螺钉637附接到细长部分205。窗口夹具也可以包括多个
垫片或O形环，用来为窗口107提供气密密封。
[0045] 下部部分220的表面601使用多个螺钉701固定到壳体207上。形成空气入口105的格栅703附接到壳体207上，并且一个金属丝网705抵靠格栅703放置并放置于蒸发器100内，用来防止污染物进入蒸发器。
[0046] 下部部分220还包括一个加热器区段710、控制电子元件720，以及一个能量储存区段730。加热器区段710进一步包括一个加热器块711，该加热器块包括一个下部芯702和上部芯704，这些芯形成具有一个通路713，该通路包括一个加热元件715，以及碗状物640，该碗状物具有一个网717底部、碗状物侧719、开口605、一个温度
传感器，如图示和随后所讨论。
[0047] 在一个实施例中，加热元件715是一个电阻线圈，例如镍铬
合金，例如NICHROMETM、TM TMINCONEL 或FeCrAl合金，例如KANTHAL ，并且芯702和704对可见光是透明的，并且可以例如由硼硅玻璃、结晶石英或熔融石英构成。因此，当电力在加热元件715内耗散时，通过窗口107和/或空气入口105可以看见发光。
[0048] 控制电子元件720包括一个
电路板723，上面安装了一个可编程处理器725、一个电力
控制器727，以及用于控制蒸发器100和为蒸发器100供电的其他数字和/或模拟电路，例如电力开关201、电力连接器305和指示灯307。另外，其他开关、按钮和传感器，例如温度传感器，可以散布遍及蒸发器100，并且可以连线到控制电子元件720中。能量储存区段730包括一个电池框733，该电池框附接到壳体207和电池731上。
[0049] 在一个实施例中，电池731是7.4V，800mAh电池，放电速率为7C。
[0050] 图9是加热器块711的分解视图，该加热器块包括一个底部热传递垫910、一个下部芯920、一个中间热传递垫930、多个电力和控制部件940、一个上部芯950，以及一个顶部热传递垫960。下部芯920和上部芯950可以分别是例如并且不限于下部芯702和上部芯704。
[0051] 下部垫910包括一个开口911和一个狭槽913。下部芯920包括一个
定位于狭槽913上方的开口921、一个凹槽922、一个加热元件
支撑件923、一个具有中心网支撑件925的圆形凹口934、一个温度传感器容器927，以及围绕容器926的元件，以及一个加热元件电力容器928。中间热传递垫930包括一个外部部分931和一个对网717进行支撑的内部部分935。
[0052] 电力和控制部件940包括加热元件715和一个温度传感器942，该加热元件附接到一个连接到地线947上的压缩配件945上，并且附接到一个连接到电力引线949上的压缩配件943上。上部芯950包括开口605和碗状物侧719。顶部热传递垫960包括一个开口961。
[0053] 垫910、930和950优选地是由一种高温
食品安全级硅
酮橡胶形成。下部芯920和上部芯950优选地是由硼硅玻璃或石英晶体形成。网717优选地是由不锈
钢形成。温度传感器942优选地是一个涂覆有玻璃的热敏
电阻器，例如由弗吉尼亚州汉普顿的精量电子（Measurement Specialties）公司制造的G100K4000C1型号。
[0054] 图10是一个部分地组装的加热器块711的透视图。如图10所示，上部芯950还包括一个凹槽1001、一个加热元件支撑件1003、一个加热元件电力容器1005、一个加热元件接地容器1003，以及一个温度传感器容器1009。加热元件715通过凹槽922和1001放置，并且由加热元件支撑件923和1003在中部支撑，压缩配件945夹在容器926与1007之间，并且压缩配件943夹在容器928与1005之间。当组装时，通路713是由配合的凹槽922与1001形成。另外，温度传感器942夹在温度传感器容器927与1009之间，使得在网717附近可以感测一种气体的温度。
[0055] 现在将参见图11、图12和图13讨论蒸发器100的操作，图11是图6的视图，图示了通过蒸发器的空气流动，图12是图1的实施例的剖视透视截面图，图13是蒸发器内的电子元件的一个实施例的示意图。
[0056] 图11和12图示了烟草M在碗状物640内的放置，以及空气和蒸气通过蒸发器100的流动。特定来说，图11示出了从下部部分220移除的上部部分210。此配置使得能够接近碗状物640以进行清洁和放置新鲜烟草M，以及另外清洁内部表面601和611、凹口615和窗口夹具631。
[0057] 当如图1那样组装上部部分210和下部部分220时，凹口615和635形成碗状物640与开口607之间的一个空气通道。特定来说，图11图示了表面601和604的与表面611和633接触的部分（图示为601a），限制或抑制了空气流动，同时表面601和604的其他部分不接触凹口615或635（图示为表面601b）并且因此提供一个空气流动通道。因此，如用箭头图示，示出了空气流进入空气入口105，向上移动通过碗状物640和开口605，沿着表面
601b在上部部分210与下部部分220之间移动，向下移动通过开口607，并且随后通过开口
501。
[0058] 图12图示了从空气入口105通过碗状物640的空气流动。吸入空气通过开口911，沿着狭槽913向上通过开口921，通过通路713，在此处空气通过与加热元件715而被加热，向上通过网717进入碗状物640，沿着表面601到达开口607并通过口承103的开口311。
[0059] 图13是图示了蒸发器100的控制电子元件720的示意图1300。因此，例如并且不限制，示意图1300示出了电力开关201、按钮开关109、指示灯307、电池731、可编程处理器725、电力控制器727、温度传感器942与加热元件715之间的连接。
[0060] 除了为对烟草进行蒸发的过程提供
温度控制，控制电子元件720还可以防止蒸发器主体和内部部件
过热并损坏电池、计算机或其他内部部件。
[0061] 处理器725是从电池731供电的，并且被编程为接受来自电力开关201、按钮开关109和温度传感器942的输入，对一个或多个指示灯307提供电力，并且对电力控制器727提供一个
信号。电力控制器727接受来自处理器725的命令信号以从电池731向加热元件
715提供电力。
[0062] 电力开关201可以具有2个或多个设定，例如“断开”设定以及“接通”设定，或“断开”设定、“低温”设定和“高温”设定。在电力开关201处于“断开”设定的情况下，蒸发器100中的所有电子元件都被断电。在电力开关201处于“接通”、“低温”或“高温”设定的情况下，处理器725具有相应存储的接通温度（TON）、低温（TL）或高温（TH），这些温度是用于控制由温度传感器942测量的温度的目标温度。如上文描述，温度传感器942恰好在受热空气流过碗状物640之前测量空气温度。
[0063] 指示灯307可以包括被编程为提供蒸发器100的操作的指示的灯。因此，举例来说并且不限制，指示灯307可以包括：一个暗绿色灯，被供电以指示蒸发器100在低温设定中通电；一个鲜绿色灯，被供电以指示蒸发器在高温设定中被供电；闪烁的蓝色灯，用来指示蒸发器正在充电；一个红色灯，用来指示电池电力较低；以及一个全红色灯，用来指示装置过热并且已经自动关断。
[0064] 另外，在电力开关201处于“接通”、“低温”或“高温”设定并且按钮开关109被按压的情况下，处理器725对电力控制器727提供信号以从电池731向加热元件715提供电力。在某些实施例中，处理器725使
用例如PID控制
算法等控制算法来对加热元件715供电，使得由温度传感器942测量的温度T维持在由电力开关201指示的温度。
[0065] 应了解，可以根据希望的蒸发温度来优化蒸发器100的操作。因此，温度传感器942的目标温度被选择成用来从烟草或所关注的其他植物材料有效地驱出挥发性物质。虽然并非有意限制本发明的使用，但表I含有某些植物材料的有效蒸发温度，被分组为具有低蒸发温度、中蒸发温度或高蒸发温度。这些组是仅用于参考，并且见到每一种材料可以具有一个范围的蒸发温度，它可以跨越不同的组。因此举例来说，由于存在于烟草中的挥发性物质的数目和类型，烟草跨越低范围、中范围和高范围。蒸发器100允许使用者控制着如何根据蒸发器100的温度设定来对
生物材料进行蒸发。
表I.常见植物材料的蒸发温度
[0066] 总体上，由温度传感器942测量的目标温度在从145℃到205℃的范围内，并且可以是例如并且不限于大约145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、195℃、200℃或205℃。对于多个温度设定，例如“低温”和“高温”，低温设定可能适合于对例如烟草等低温挥发性物质进行蒸发，并且具有在从150℃到165℃的范围内的温度，具有的值例如是150℃、155℃、160℃或165℃。高温设定可能适合于对例如人参等较高温挥发性物质进行蒸发，并且具有190℃到205℃的温度，具有的值例如是190℃、195℃、200℃或
205℃。
蒸发器的使用的实例
[0067] 下文是蒸发器100的使用者的实例。参见图1和3，在电力开关201处于“断开位置”的情况下，使用者用一只手抓住下部部分220，并且将拇指放置在凹口309中以移除上部部分210。参见图6，使用者可以随后清洁各个内部表面和碗状物640，并且将一种植物材料的新鲜样本放置在碗状物中。随后可以将上部部分210紧固地放置于下部部分220上。
[0068] 如图6和7中所示，使用者可以在任何时间观看窗口107来检验植物材料的存在。
[0069] 接着，使用者将电力开关201切换到适当的非“断开”设定（例如，“接通”、“低温”或“高温”）。
[0070] 接着，使用者按压按钮开关109。在几秒内，控制电子元件720已经提供足够电力来使温度传感器942附近的空气升高到例如存储在处理器725内的目标温度。使用者通过窗口107和/或通过空气入口105可以看见来自加热元件715的发光。对于某些植物材料，也可通过窗口107观看提取的蒸气。
[0071] 在适当温度的可见指示的情况下，使用者可以随后通过口承103进行吸入。随后将空气吸入空气入口105，通过通路713，通过碗状物640中的植物材料，到凹槽635与表面601之间，沿着表面601进入开口607中，并且随后通过开口311到达使用者的嘴。
[0072] 提供到加热元件715的大部分电力使通路713内的空气加热，并且因此在热空气流动通过植物材料时以
对流方式对碗状物640内的植物材料进行蒸发。
[0073] 在受热空气在表面601与上部部分210之间流动时与受热空气接触的表面将用作“
散热器”，从而使得气体从加热元件715的高温冷却到大约室温。在吸入之后，使用者随后释放按钮开关109，这减少通过加热元件715的电力。
[0074] 将了解，本文描述的设备包括但不限于某些数字和模拟部件。将了解，本发明不限于任何具体实现方式、编程技术或者模拟或数字部件的组合，并且本发明可以使用用于实施本文描述的功能性的任何适当装置或技术来实施。
[0075] 贯穿本
说明书对“一个实施例”、“一实施例”或“某些实施例”的参考意味着结合该实施例描述的一个具体特征、结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”或“在某些实施例中”贯穿本说明书在各处的出现不一定全部涉及同一个实施例。此外，如本领域的普通技术人员将了解，在一个或多个实施例中，这些具体特征、结构或特性可以任何合适方式组合。
[0076] 应当了解，本发明包括本文体现的所有不同组合。贯穿本说明书，术语“包含”应当与“包括”、“含有”或“特征在于”同义，是包含性或开放式的，并且不排除额外未提到的元件或方法步骤。“包含”是技术术语，它意味着
指定的元件是基本的，但可以添加其他元件，并且仍形成该陈述的范围内的构造。“包含”对于包括甚至主要量的未指定成分来说也保持为开放式的。
[0077] 类似地，应当了解，在本发明的示例性实施例的以上说明中，为了使本披露流畅并且帮助理解一个或多个各种发明性方面的目的，有时在本发明的单个实施例、图式或说明中将本发明的各种特征分组在一起。然而，这种披露方法不应被解释为反映所要求的发明需要比每项
权利要求中所明确叙述的特征多的特征的意图。而是，如以下权利要求书所反映的，本发明的各方面不在于单个前面披露的实施例的所有特征。因此，跟随详细说明的权利要求书在此明确地并入此详细说明中，其中每项权利要求作为本发明的单独的实施例而独立存在。
[0078] 因此，虽然已经描述据信是本发明的优选实施例的内容，但本领域的普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神的情况下可以对它做出其他和另外的
修改，并且意图是要求属于本发明的范围内的所有此类改动和修改。
