CN104039184B - 具有毛细管连接体的浮质产生装置 - Google Patents

具有毛细管连接体的浮质产生装置 Download PDF

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Abstract

提供一种浮质产生装置，其包括用于存储浮质形成基质(115，505)的存储部分(113，501)。所述装置包括：蒸发器(119，509)，其用于加热浮质形成基质(115，505)；毛细管材料(117，507)，其用于通过毛细管作用将液体浮质形成基质(115，505)从存储部分(113，501)朝向蒸发器(119，509)运送；和多孔材料(201，301，405，511)，其位于毛细管材料(117，507)和蒸发器(119，509)之间。

Description

具有毛细管连接体的浮质产生装置
技术领域
本发明涉及一种用于加热浮质形成基质的浮质产生装置。特别但非排外地，本发明涉及一种用于加热液体浮质形成基质的电操作的浮质产生装置。
背景技术
WO-A-2009/132793公开了一种电加热的发烟系统。液体存储在液体存储部分中，并且毛细吸液芯具有：第一端部，所述第一端部延伸到液体存储部分中，用于与存储在存储部分中的液体相接触；和第二端部，所述第二端部从液体存储部分延伸出来。加热元件加热毛细吸液芯的第二端部。加热元件呈螺旋卷绕的电加热元件的形式，所述电加热元件与电源电连接，并且包围毛细吸液芯的第二端部。在使用过程中，用户可以接通电源以启动加热元件。用户抽吸衔嘴致使空气被吸入到电加热的发烟系统中、经过毛细吸液芯和加热元件并随后进入用户口中。
发明内容
本发明的目的是更好地在浮质产生装置或系统中产生浮质。
根据本发明的一个方面，提供了一种浮质产生装置，所述浮质产生装置包括：存储部分，所述存储部分用于存储浮质形成基质；蒸发器，所述蒸发器用于加热浮质形成基质；毛细管材料，所述毛细管材料用于通过毛细管作用将浮质形成基质从存储部分朝向蒸发器运送；和多孔材料，所述多孔材料位于毛细管材料和蒸发器之间。
根据本发明的另一个方面，提供了一种盒，所述盒包括：存储部分，所述存储部分用于存储浮质形成基质；蒸发器，所述蒸发器用于加热浮质形成基质；毛细管材料，所述毛细管材料用于通过毛细管作用将浮质形成基质从存储部分朝向蒸发器运送；和多孔材料，所述多孔材料位于毛细管材料和蒸发器之间。
浮质产生装置和盒配合，以提供用于蒸发浮质形成基质的浮质产生系统。盒或装置可以包括用于存储浮质形成基质的存储部分。蒸发器、毛细管材料和多孔材料可以被容纳在浮质产生装置中。蒸发器、毛细管材料和多孔材料也可以被容纳在盒中。
根据本发明的另一个方面，提供了一种浮质产生系统，所述浮质产生系统包括：与盒配合的浮质产生装置，所述盒或者浮质产生装置包括用于存储浮质形成基质的存储部分；其中，盒或者浮质产生装置包括蒸发器，用于加热浮质形成基质，以形成浮质；其中，盒或者浮质产生装置包括毛细管材料，用于通过毛细管作用将浮质形成基质从存储部分朝向蒸发器运送；并且其中，盒或者浮质产生装置包括位于毛细管材料和蒸发器之间的多孔材料。
对于本发明的所有方面，存储部分可以是液体存储部分。对于本发明的所有方面，浮质形成基质可以是液体浮质形成基质。
浮质形成基质可以替代地是任何其它种类的基质，例如气体基质或者凝胶基质或者多种类型的基质的组合。
浮质产生装置或者系统布置成蒸发浮质形成基质以形成浮质。盒或者浮质产生装置可以包括浮质形成基质，或者可以适于接收浮质形成基质。如本领域中的技术人员所公知的那样，浮质是固体颗粒或液滴在气体(例如空气)中的悬浮物。
优选地，毛细管材料布置成与存储部分中的浮质形成基质相接触。在一个实施例中，通过加热器蒸发毛细管材料中的液体，以形成过饱和蒸汽。过饱和蒸汽与气流混合并且被携带在所述气流中。在流动期间，蒸汽凝结以形成浮质，并且浮质被朝向用户嘴部运送。液体浮质形成基质具有包括表面张力和粘度的适当的物理特性，所述适当的物理特性允许通过毛细管作用运送液体通过毛细管材料。
本发明提供了多个优势。首先，多孔材料可以为毛细管材料提供结构支撑，以防止毛细管材料被损坏(例如被分离、弯曲或压扁)。在毛细管材料是挠性材料并且多孔材料是刚性材料的情况下，尤为如此。如果保护毛细管材料以防止毛细管材料损坏，则在即使多次使用浮质产生装置的情况下，更有可能一致地形成浮质。其次，由于毛细管材料可以是简单且相对便宜的材料，所以可以降低制造成本。多孔材料可以包括更坚固且昂贵的材料。因此，更为昂贵的材料只需要用于仅小的多孔材料，而相对便宜的材料能够用于装置的绝大部分。
毛细管材料可以包括能够朝向蒸发器运送浮质形成基质的任何适当的材料或者多种材料的组合。毛细管材料优选地是多孔材料，但是并不必须是多孔材料。毛细管材料可以具有纤维或海绵结构。毛细管材料优选地包括一束毛细管。例如，毛细管材料可以包括多条纤维或线或其它细孔径管。替代地，毛细管材料可以包括海绵状或者泡沫状材料。毛细管材料的结构形成多个小孔或管，通过所述小孔或管，能够通过毛细管作用将浮质形成基质从存储部分运送向蒸发器。特别优选的一种或多种毛细管材料将取决于浮质形成基质的物理性质。适当的毛细管材料的示例包括海绵或泡沫材料、纤维或者烧结粉末形式的陶瓷基或石墨基材料、泡沫金属或塑料材料、纤维材料(例如由初纺纤维或者压纺纤维(例如醋酸纤维素纤维、聚酯纤维、或粘合的(bonded)聚烯烃纤维、聚乙烯纤维、涤纶纤维或聚丙烯纤维、尼龙纤维)制成)或者陶瓷。毛细管材料可以具有任何适当的毛细管作用，以便与不同的液体物理性质一起使用。液体具有允许通过毛细管材料运送液体的物理性质，这些物理性质包括但不限于粘度、表面张力、密度、热导率、沸点和蒸汽压力。
多孔材料可以包括浮质形成基质能够渗透并且允许浮质形成基质从毛细管材料迁移到蒸发器的任何适当的材料或者多种材料的组合。材料或者多种材料的组合相对于浮质形成基质是惰性的。多孔材料可以是毛细管材料，或者可以不是毛细管材料。多孔材料可以包括亲水材料，以改进浮质形成基质的分布和扩散。这可以有助于一致地形成浮质。特别优选的一种或多种材料将取决于浮质形成基质的物理性质。适当的材料的示例是毛细管材料，例如海绵或泡沫材料、纤维或者烧结粉末形式的陶瓷基或石墨基材料、泡沫金属或塑料材料、纤维材料(例如由初纺纤维或者压纺纤维(例如醋酸纤维素纤维、聚酯纤维、或粘合的(bonded)聚烯烃纤维、聚乙烯纤维、涤纶纤维或聚丙烯纤维、尼龙纤维)制成)或者陶瓷。多孔材料可以具有任何适当的孔隙率，以便与不同的液体物理性质一起使用。
多孔材料和毛细管材料优选地包括不同的材料。优选地，毛细管材料和多孔材料相互接触，因为这能够实现液体的良好转移。
存储部分可以使浮质形成基质不受环境空气的影响(因为空气通常不能进入液体存储部分)。存储部分可以使浮质形成基质不受光的影响，使得浮质形成基质劣化的风险显著降低。此外，能够保持较高的卫生程度。存储部分可以不是能够重复填充的。因此，当存储部分中的浮质形成基质已经用完时，更换盒。替代地，存储部分可以是能够重复填充的。在这种情况下，可以在重复填充存储部分一定次数之后更换盒。优选地，存储部分布置成保持用于预定抽吸次数的浮质形成基质。
在优选实施例中，浮质产生装置是电操作的，并且蒸发器包括电加热器，用于加热浮质形成基质。
电加热器可以包括单个加热元件。替代地，电加热器可以包括多于一个的加热元件，例如包括两个、或三个或四个或五个或六个或更多个加热元件。一个或多个加热元件可以适当地布置成最有效地加热浮质形成基质。
至少一个电加热元件优选地包括电阻材料。适当的电阻材料包括但不限于：诸如掺杂陶瓷的半导体、“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。这些复合材料可以包括掺杂陶瓷或者未掺杂陶瓷。适当的掺杂陶瓷的示例包括掺杂碳化硅。适当的金属的示例包括钛、锆、钽以及铂族金属。适当的金属合金的示例包括不锈钢、康铜、含镍合金、含钴合金、含铬合金、含铝合金、含钛合金、含锆合金、含铪合金、含铌合金、含钼合金、含钽合金、含钨合金、含锡合金、含镓合金、含锰合金和含铁合金以及基于镍、铁、钴、不锈钢的超合金、铁铝基合金以及铁锰铝基合金。是科罗拉多州丹佛市的1999Broadway Suite4300的Titanium Metals Corporation的注册商标。在复合材料中，基于能量传递动力学以及所需的外部物理化学特性，电阻材料可以任选地被嵌入、封装在绝缘材料中或者被绝缘材料所覆盖，反之亦然。加热元件可以包括在两层惰性材料之间绝缘的金属蚀刻箔。在这种情况下，惰性材料可以包括全聚酰亚胺或者云母箔。是美国19898特拉华州威明顿市Market Street1007的E.I.duPont de Nemours and Company的注册商标。
替代地，至少一个电加热元件可以包括红外加热元件、光子源或者感应加热元件。
至少一个电加热元件可以采用任何适当的形式。例如，至少一个电加热元件可以采用加热片(heating blade)的形式。替代地，至少一个电加热元件可以采用具有不同的导电部分的壳体或者基底的形式，或者采用电阻金属管的形式。替代地，至少一个电加热元件可以是盘式(端部)加热器或者盘式加热器与加热针或加热棒的组合。替代地，至少一个电加热元件可以包括柔性材料片。其它替代方案包括电热丝或者加热单丝(例如，镍-铬丝、铂丝、钨丝或者合金丝)或者加热板。任选地，加热元件可以沉积在刚性载体材料中或者沉积在刚性载体材料上。
至少一个电加热元件可以包括散热器或者储热器，所述散热器或者储热器包括能够吸收并存储热量并且随后在一定时间段内释放热量以加热浮质形成基质的材料。散热器可以由任何适当的材料形成，例如由适当的金属或者陶瓷材料形成。优选地，所述材料具有高热容(显热存储材料)，或者是能够吸收并且随后经由可逆过程(例如高温相变)释放热量的材料。适当的显热存储材料包括硅胶、氧化铝、碳、玻璃毡、玻璃纤维、矿石、诸如铝、银或铅的金属或合金、以及纤维素材料。经可逆相变释放热量的其它适当材料包括石蜡、乙酸钠、萘、腊、聚氧化乙烯、金属、金属盐、共晶盐的混合物或合金。
散热器可以布置成使得它直接与从存储部分运送的浮质形成基质相接触，并且能够将存储的热量直接传递到浮质形成基质。替代地，存储在散热器或者储热器中的热量可以由导热体(例如金属管)传递到浮质形成基质。
至少一个加热元件可以通过传导加热浮质形成基质。加热元件可以至少部分地与浮质形成基质相接触。替代地，可以通过导热体将来自加热元件的热量传导到浮质形成基质。
替代地，至少一个加热元件可以将热量传递到在使用过程中被抽吸通过浮质产生装置的环境空气，所述环境空气又通过对流加热浮质形成基质。可以在环境空气通过浮质形成基质之前加热环境空气。替代地，可以首先抽吸环境空气通过浮质形成基质，然后加热环境空气。
然而，本发明并不局限于电加热器式的蒸发器，而是可以用在浮质产生装置和系统中，在所述浮质产生装置和系统中，通过机械蒸发器(mechanical vaporizer)产生蒸汽以及所形成的浮质，所述机械蒸发器例如是但不限于压电蒸发器或使用加压液体的喷雾器。
如果蒸发器包括电加热器，则优选地，多孔材料包括耐热材料。优选地，电能被供应到一个或多个加热元件，直到一个或多个加热元件达到介于约200℃和440℃之间的温度。这与传统的香烟形成对比，在传统的香烟中，烟草和卷烟纸的燃烧可以达到800℃。因此，本说明书中的术语“耐热”指的是这样材料，所述材料能够承受高于约200℃、更加优选地高于约250℃、或者更为优选地高达约440℃的温度而不会发生明显的劣化。适当材料的示例是陶瓷。
因此，本发明的这个实施例的其它优势在于，多孔材料能够防止对毛细管材料造成热损坏。多孔材料还可以提供改进的均匀的热分布。这可以有助于一致地形成浮质。适当的耐热材料可能比较昂贵。但是，毛细管材料仅需要承受毛细管-多孔接触面处的温度，原因在于多孔材料在毛细管材料和电加热器之间形成了耐热屏障。这些温度低于一个或多个加热元件处的温度。因此，可以使用更少量的可能比较昂贵的耐热材料。这降低了制造成本。耐热材料在加热器和毛细管材料之间提供了隔热。
优选地，多孔材料包括电绝缘材料。如果蒸发器包括电加热器，则这防止加热元件发生任何短路。
在一个实施例中，多孔材料仅包括位于蒸发器和毛细管材料之间的一层多孔材料。在替代实施例中，多孔材料包括覆盖在蒸发器上的多孔材料涂层。在替代实施例中，蒸发器位于多孔构件内，所述多孔构件包括多孔材料。因此，蒸发器位于多孔构件内部，并且多孔构件的位于蒸发器和毛细管材料之间的部分形成多孔材料。蒸发器和多孔构件可以一体地形成。术语“一体地形成”指的是蒸发器和多孔构件两者一起制造成为一体。
在特别优选的实施例中，浮质产生装置是电操作的，蒸发器包括用于加热浮质形成基质的电加热器，并且电加热和包括多孔材料的多孔构件一体地形成。在一种布置方案中，电加热器位于多孔构件内部，使得当多孔构件毗邻毛细管材料时，多孔构件的位于电加热器和毛细管材料之间的部分形成多孔材料。在这个实施例中，多孔构件包括耐热材料。
在一个实施例中，毛细管材料包括细长毛细管体，用于将液体浮质形成基质从液体存储部分朝向蒸发器运送，毛细管体具有：第一端部，所述第一端部延伸到液体存储部分中；和与第一端部相对的第二端部，其中，蒸发器布置成蒸发毛细管体的第二端部中的液体浮质形成基质。
在这个实施例中，在使用过程中，通过毛细管作用将液体从液体存储部分从毛细管体的第一端部朝向毛细管体的第二端部传送。多孔材料设置在毛细管体的第二端部和蒸发器之间。毛细管体的第二端部和多孔材料中的液体被蒸发，以形成过饱和蒸汽。毛细管体可以呈吸液芯的形式。毛细管体可以包括纤维或者线，所述纤维或线大致沿着浮质产生装置或系统的纵向方向排列。替代地，毛细管体可以包括形成为棒状的海绵或泡沫状材料。棒状可以沿着浮质产生装置或系统的纵向方向延伸。
在优选的实施例中，毛细管材料包括细长毛细管体，用于从液体存储部分运送液体浮质形成基质，所述毛细管体具有延伸到液体存储部分中的第一端部和与第一端部相对的第二端部，并且蒸发器包括电加热器，所述电加热器布置成加热毛细管体的第二端部中的液体浮质形成基质。多孔材料设置在毛细管体的第二端部和电加热器之间。当启动加热器时，加热器蒸发毛细管体的第二端部处和多孔材料中的液体，以形成过饱和蒸汽。
在一个实施例中，多孔材料包括多孔材料套筒，所述多孔材料套筒基本包围毛细管体的第二端部。
多孔材料套筒可以充分地包围毛细管体的第二端部，使得毛细管体不与蒸发器相接触。这在蒸发器包括电加热器时是尤为重要的，因为毛细管材料可能是不耐热的。多孔材料套筒可以为毛细管体提供保护和支撑。多孔套筒不需要包围整个毛细管体，只要多孔套筒防止毛细管体和蒸发器之间发生任何接触即可，毛细管体和蒸发器之间的任何结构都可能会损坏毛细管体。
替代地或者附加地，多孔材料可以包括多孔材料盖，所述多孔材料盖基本覆盖毛细管体的第二端部。
多孔材料盖可以充分地覆盖毛细管体的第二端部，使得毛细管体不与蒸发器相接触。这在蒸发器包括电加热器时是尤为重要的，原因在于毛细管材料可能是不耐热的。多孔材料盖可以为毛细管体提供保护和支撑。例如，如果毛细管体包括多条纤维或线，则多孔材料盖可以降低毛细管体分离或者断裂的可能性。多孔盖不必覆盖整个毛细管体，只要多孔盖防止毛细管体和蒸发器之间发生任何接触即可，毛细管体和蒸发器之间的任何接触都可能会损坏毛细管体。
在一个尤为优选的实施例中，盒包括衔嘴(mouthpiece)；电源和电路布置在装置中；毛细管材料包括细长毛细管体，用于从液体存储部分运送浮质形成基质，所述毛细管体具有延伸到存储部分中的第一端部和与第一端部相对的第二端部；蒸发器包括电加热器，所述电加热器能够连接到电源，用于加热毛细管体的第二端部中的浮质形成基质；并且存储部分、毛细管体和电加热器布置在盒中。
存储部分以及任选地毛细管体和加热器可以作为单个部件从浮质产生系统移除。
在一个实施例中，存储部分包括内部通道，蒸发器延伸通过存储部分中的内部通道的至少一部分，并且毛细管材料包括毛细管连接体，所述毛细管连接体至少部分衬接于内部通道。
在这个实施例中，在使用过程中，通过衬接于内部通道的毛细管连接体经由毛细管作用从液体存储部分转移液体。毛细管连接体的内表面优选地与液体存储部分中的液体浮质形成基质相接触。多孔材料设置在毛细管连接体的外表面和蒸发器之间。毛细管连接体的外表面附近的液体和多孔材料中的液体被蒸发以形成过饱和蒸汽。毛细管连接体可以包括形成管状的任何适当的毛细管材料。毛细管材料管可以沿着液体存储部分中的内部通道的全部长度或长度的一部分延伸。
在优选实施例中，液体存储部分具有内部通道，蒸发器包括电加热器，所述电加热器延伸通过液体存储部分中的内部通道的至少一部分，并且毛细管材料包括至少部分地衬接于内部通道的毛细管连接体，其中，电加热器布置成加热毛细管连接体的外表面附近的液体浮质形成基质。多孔材料设置在毛细管连接体的外表面和电加热器之间。当启动加热器时，加热器蒸发毛细管连接体的外表面附近的液体，以形成过饱和蒸汽。
在这个实施例中，优选地，多孔材料包括位于毛细管连接体内部的多孔材料管，所述多孔材料管衬接于或部分地衬接于液体存储部分的内部通道。
多孔材料管可以定位成使得毛细管连接体的外表面不与蒸发器接触。这在蒸发器包括电加热器时是尤为重要的，原因在于毛细管连接体的毛细管材料可能是不耐热的。多孔材料仅需要在蒸发器附近用作屏障。
在一个尤为优选的实施例中，盒包括衔嘴；电源和电路布置在装置中；液体存储部分具有内部通道；蒸发器包括电加热器，用于加热液体浮质形成基质，所述电加热器能够连接到电源并且延伸通过液体存储部分中的内部通道的至少一部分；毛细管材料包括至少部分地衬接于内部通道的毛细管连接体；并且液体存储部分、毛细管连接体和电加热器布置在盒中。
液体存储部分以及任选地毛细管连接体和加热器可以作为单个部件从浮质产生系统移除。
液体浮质形成基质优选地具有适于在装置、盒或者系统中使用的物理性质(例如沸点和蒸汽压力)。如果沸点过高，则可能无法蒸发液体，但是如果沸点过低，则液体可能太易于蒸发。液体优选地包括包含烟草的材料，所述含烟草的材料包括能够在加热时从液体释放的挥发性烟草香味化合物。替代或者附加地，液体可以包括非烟草材料。液体可以包括水溶液、非水溶剂(例如乙醇)、植物提取物、尼古丁、天然或者人造香味剂或者它们的任意组合。优选地，液体还包括浮质形成物。适当的浮质形成物的示例是丙三醇和丙二醇。
浮质产生装置或者盒可以包括至少一个进气口。浮质产生装置或者盒可以包括至少一个排气口。浮质产生装置或者盒可以包括位于进气口和排气口之间的浮质形成室，以便限定从进气口经由浮质形成室至排气口的气流路径，从而将浮质运送到排气口并运送到用户嘴中。在液体存储部分包括内部通道的实施例中，优选地从进气口至排气口的气流路径通过内部通道。浮质形成室仅仅有助于或者促进产生浮质。
浮质产生装置可以是电操作的，并且还可以包括电源。浮质产生装置还可以包括电路。在一个实施例中，电路包括传感器，以检测代表用户抽吸的气流。在这种情况下，优选地，电路布置成在传感器感测到用户抽吸时向蒸发器提供电流脉冲。优选地，根据期望蒸发的液体量预先设定电流脉冲的时间周期。为此，电路优选地是可编程的。替代地，电路可以包括供用户启动抽吸的可手动操作的开关。优选地根据期望蒸发的液体量预先设定电流脉冲的时间周期。为此，电路优选地是可编程的。
优选地，装置或者盒或者系统包括壳体。优选地，壳体是细长的。如果浮质产生装置或者盒包括细长毛细管体，则毛细管体的纵向轴线和壳体的纵向轴线可以基本平行。在一个实施例中，壳体包括可移除的插入件，所述插入件包括液体存储部分、毛细管体和加热器。在这个实施例中，这些元件可以作为单个部件从壳体中移除。例如，这对于再填充或者更换存储部分是有益的。
壳体可以包括任何适当的材料或者多种材料的组合。适当材料的示例包括金属、合金、塑料或者包含这些材料中的一种或多种的复合材料、或者是适于食品或者药物用途的热塑性塑料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(PEEK)和聚乙烯。优选地，材料是轻质的且不易破碎。
优选地，浮质产生装置和盒都是便携的，并且浮质产生装置和盒在相互配合时也是便携的。优选地，浮质产生装置可以被用户重复使用。优选地，例如，当液体存储部分中没有液体时，用户可以丢弃盒。浮质产生装置和盒可以配合以形成浮质产生系统，所述浮质产生系统是发烟系统并且可以具有与传统雪茄或者香烟相当的尺寸。发烟系统可以具有介于约30mm和约150m之间的总长。发烟系统可以具有介于约5mm和约30mm之间的外径。
优选地，浮质产生系统是电操作的发烟系统。
根据本发明，还提供了一种浮质产生系统，其包括：用于存储浮质形成基质的存储部分；蒸发器，其用于加热浮质形成基质，以形成浮质；毛细管材料，其用于通过毛细管作用将浮质形成基质从存储部分朝向蒸发器运送；和位于毛细管材料和蒸发器之间的多孔材料。在这个实施例中，浮质产生系统不包括单独的装置和盒。
在特别优选的实施例中，毛细管材料包括聚丙烯，多孔材料包括陶瓷材料，例如氧化铝(刚玉)。
关于本发明的一个方面描述的特征可以应用于本发明的另一个方面。
附图说明
参照附图仅通过示例的方式进一步描述本发明，其中：
图1示出了浮质产生系统的一个示例；
图2是用于与浮质产生装置一起使用以形成如图1中示出的浮质产生系统的盒的第一实施例的示意性剖视图；
图3是用于与浮质产生装置一起使用以形成如图1中示出的浮质产生系统的盒的第二实施例的示意性剖视图；
图4是用于与浮质产生装置一起使用以形成如图1中示出的浮质产生系统的盒的第三实施例的示意性剖视图；
图5是用于与浮质产生装置一起使用以形成如图1中示出的浮质产生系统的盒的第四实施例的示意性剖视图；和
图6是浮质产生系统的三种构造的加热时间和温度的曲线图。
具体实施方式
图1示出了浮质(aerosol)产生系统的一个示例。尽管在图1中没有明确示出，但是浮质产生系统包括与盒相配合的浮质产生装置，所述浮质产生装置优选地为可重复使用的，所述盒优选地为一次性的。在图1中，系统是电操作的发烟系统。图1的发烟系统100包括壳体101，所述壳体101具有第一端部和第二端部，所述第一端部是盒103，所述第二端部是装置105。在装置中，提供了电池107形式的电源和硬件109和抽吸检测系统111形式的电路。在盒中，设置有：容纳液体115的存储部分113；细长毛细管体117形式的毛细管材料；和加热器119形式的蒸发器。需要注意的是，仅在图1中示意性示出了加热器。在图1中示出的示例性实施例中，毛细管体117的一个端部延伸到液体存储部分113中，并且加热器119包围毛细管体117的另一个端部。加热器经由连接件121连接到电路，所述连接件121可以沿着液体存储部分113的外侧行进(图1中未示出)。壳体101还包括进气口123、位于盒端部处的排气口125和浮质形成室127。
在使用过程中，操作如下。通过毛细管作用将液体115从液体存储部分113从毛细管体117的延伸到液体存储部分中的端部运送到毛细管体的由加热器119包围的另一个端部。当用户抽吸排气口125时，环境空气被抽吸通过进气口123。在图1中示出的布置方案中，抽吸(puff)检测系统111感测抽吸并启动加热器119。电池107将电能供应到加热器119，以加热毛细管体117的由加热器包围的端部。加热器119使毛细管体117的该端部中的液体蒸发，以产生过饱和蒸汽。同时，蒸发的液体被通过毛细管作用沿着毛细管体117运动的其它液体替换。(有时候，这被称作“泵送作用”)。产生的过饱和蒸汽与从进气口123进入的气流混合并且被携带在所述气流中。在浮质形成室127中，蒸汽凝结以形成可吸入浮质，所述可吸入浮质被朝向排气口125运送并且被运送到用户口中。
在图1中示出的实施例中，硬件109和抽吸检测系统111优选地是可编程的。硬件109和抽吸检测系统111能够用于管理浮质产生操作。
图1示出了根据本发明的浮质产生系统的一个示例。然而，很多其它示例也是可行的。浮质产生系统仅需要包括或接收：容纳在存储部分中的浮质形成基质；用于加热液体浮质形成基质的蒸发器；用于朝向蒸发器运送液体浮质形成基质的毛细管材料；和位于毛细管材料和蒸发器之间的某种多孔材料(将参照附图2至6在下文描述)。例如，系统不必是电操作的。例如，系统不必是发烟系统。另外，系统可以不包括加热器，在这种情况下，可以包括用于蒸发液体浮质形成基质的另一种装置。例如，毛细管材料的构造可以不同。例如，不必提供抽吸检测系统。替代地，能够通过手动启动来操作系统，例如，用户在进行抽吸时操作开关。例如，可以改变壳体的整体形状和尺寸。
如上所述，根据本发明，在毛细管材料和蒸发器之间设置有多孔材料。现在将参照图2至图6描述包括多孔材料的本发明的实施例。尽管这些实施例可以应用于其它实施例，但是这些实施例基于图1中示出的示例。需要注意的是，图1至图5本质上是示意性的。特别地，示出的部件单独或相对于彼此均不必成比例。
图2是用于与浮质产生装置一起使用以形成如图1中示出的浮质产生系统的盒的第一实施例的示意图。盒200包括存储部分113、毛细管体117和加热器119。液体存储部分113容纳有液体浮质形成基质115。在图2中，加热器119呈加热线圈的形式，所述加热线圈经由电连接件121连接到电路(未示出)。在图2中示意性示出了加热器119和电连接件121，并且尽管在图2中未示出，但是电连接件可以沿着液体存储部分113的外侧行进。还提供了一种多孔套筒201形式的多孔材料，所述多孔套筒201包围毛细管体117的从液体存储部分113伸出的端部。
多孔套筒201为毛细管体117提供结构支撑。优选地，多孔套筒201包括刚性材料。因此，多孔套筒201防止毛细管体117被损坏(例如被分离、弯曲或压扁)或者降低毛细管体117被损坏(例如被分离、弯曲或压扁)的可能性。当盒与浮质产生装置组装在一起时，通过将多孔套筒201插入到壳体中或浮质产生装置或盒的另一个部分中而将多孔套筒201保持在合适位置。多孔套筒201优选地包括耐热材料，所述耐热材料能够保护毛细管体117以防止毛细管体117受到加热器引起的潜在的热损坏。因此，多孔套筒作为热屏障。多孔套筒201还可以改进热量分布。当浮质产生系统的温度升高时，多孔套筒201可以在液体转移方面更为有效。在图2中，多孔套筒201的尺寸比毛细管体117的尺寸小。因此，仅需要少量耐热材料。由于耐热材料可能会比较昂贵，所以这可以降低制造成本。在这个实施例中，多孔套筒201包括电绝缘材料，使得不会在加热器线圈中引发短路。
在图2中，多孔套筒201没有覆盖毛细管体117的末端。虽然在图2中多孔套筒201包围毛细管体的从液体存储部分113伸出的整个端部，但是多孔套筒可以仅在加热器119附近覆盖毛细管体，以防止对毛细管体117造成热损坏。多孔套筒201的所需直径将取决于毛细管体117和液体存储部分113的尺寸。多孔套筒201的所需长度将取决于加热器119的尺寸，所述加热器119的尺寸又将取决于期望蒸发的液体量。多孔套筒201的所需厚度将取决于所需的绝缘特性和孔隙率。
图3是用于与浮质产生装置一起使用以形成如图1中示出的浮质产生系统的盒的第二实施例的示意图。盒300包括存储部分113、毛细管体117和加热器119。液体存储部分113容纳有液体浮质形成基质115。与图2中一样，在图3中，加热器119呈加热线圈的形式，所述加热线圈经由电连接件121连接到电路(未示出)。在图3中示意性示出了加热器119和电连接件121，并且虽然没有示出，但是这些电连接件可以沿着液体存储部分113的外侧行进。还提供了多孔盖301形式的多孔材料，所述多孔盖301包围毛细管体117的从液体存储部分113伸出的端部并且覆盖毛细管体117的末端。
多孔盖301为毛细管体117提供结构支撑。优选地，多孔盖301包括刚性材料。因此，多孔盖301防止毛细管体117被损坏(例如被分离、弯曲或压扁)或者降低毛细管体117被损坏(例如被分离、弯曲或压扁)的可能性。特别地，因为毛细管体117的末端被覆盖，所以显著降低了毛细管材料被分离的可能性。当盒与浮质产生装置组装在一起时，可以通过将多孔盖301插入到壳体中或者插入到浮质产生装置或盒的另一个部分中而将多孔盖301保持在合适位置。多孔盖301优选地包括耐热材料，所述耐热材料能够保护毛细管体117以便防止毛细管体117受到加热器引起的潜在的热损坏。因此，多孔盖用作热屏障。多孔盖301还可以改进热量分布。当浮质产生系统的温度升高时，多孔盖301可以在液体转移方面变得更为有效。在图3中，多孔盖301的尺寸比毛细管体117的尺寸小。因此，仅需要少量耐热材料。由于耐热材料可能会比较昂贵，所以这可以降低制造成本。在这个实施例中，多孔盖301包括电绝缘材料，以便不会在加热器线圈中引发短路。
在图3中，多孔盖301包围毛细管体的从液体存储部分113伸出的整个端部并且还覆盖毛细管体117的末端。然而，多孔盖可以仅在加热器119附近覆盖毛细管体，以便防止对毛细管体117造成热损坏。多孔盖301的所需直径将取决于毛细管体117和液体存储部分113的尺寸。多孔盖301的所需长度将取决于加热器119的尺寸，所述加热器119的尺寸又将取决于期望蒸发的液体量。多孔盖301的所需厚度将取决于所需的绝缘特性和孔隙率。
图4是用于与浮质产生装置一起使用以形成如图1中示出的浮质产生系统的盒的第三实施例的示意图。盒400包括液体存储部分113和毛细管体117，并且与图2和图3中一样，液体存储部分113容纳有液体浮质形成基质115。还设置有包围毛细管体117的从液体存储部分113伸出的端部的多孔构件401。一个或多个加热片403位于多孔构件401内。多孔构件401的位于一个或多个加热片403和毛细管体117之间的部分形成多孔材料405。加热片403经由电连接件121连接到电路(未示出)。在图4中示意性示出了加热片403和电连接件121，并且，尽管没有示出，但是电连接件沿着液体存储部分113的外侧行进。
多孔构件401为毛细管体117提供结构支撑。优选地，多孔构件401包括刚性材料。因此，多孔构件401防止毛细管体17被损坏(例如被分离、弯曲或压扁)或者降低毛细管体17被损坏(例如被分离、弯曲或压扁)的可能性。当盒与浮质产生装置组装在一起时，可以通过将多孔构件401插入到壳体中或者插入到浮质产生装置或盒的另一个部分中而将多孔构件401保持在合适位置。多孔构件401优选地包括耐热材料，所述耐热材料能够保护毛细管体117以便防止毛细管体117受到一个或多个加热片403引起的潜在的热损坏。因此，多孔构件401的位于加热片403和毛细管体117之间的部分405用作热屏障。多孔构件401还可以改进热量分布。当浮质产生系统的温度升高时，多孔构件401可以在液体转移方面变得更为有效。在图4中，多孔构件401的尺寸比毛细管体117的尺寸小。因此，仅需要少量耐热材料。由于耐热材料可能比较昂贵，所以这可以降低制造成本。在这个实施例中，多孔构件401包括电绝缘材料，使得不会在一个或多个加热片中引发短路。
在图4中，多孔构件401包围毛细管体的从液体存储部分113伸出的整个端部。然而，多孔构件401可以比毛细管体的露出的部分短。在图4中，多孔构件401没有覆盖毛细管体117的末端，虽然多孔构件401可以如图3中示出的实施例那样覆盖毛细管体117的末端。加热片403可以采取任何适于加热毛细管体117和多孔构件401中的液体浮质形成基质的形式。多孔构件401的所需直径将取决于毛细管体117和液体存储部分113的尺寸。多孔构件401的所需长度将取决于加热片的尺寸和形状，所述加热片的尺寸和形状又将取决于期望蒸发的液体量。多孔构件401(特别地多孔材料405)的所需厚度将取决于所需的绝缘特性和孔隙率。优选地，加热片403和多孔构件401一体地形成，即一起制造成为一体。这简化了制造过程。
图5是用于与浮质产生装置一起使用以形成如图1中示出的浮质产生系统的盒的第四实施例的示意图。然而，图5中示出的实施例的形式显著不同于图1至图4示出的盒。在图5中，盒500包括存储部分501，所述存储部分501呈具有内部通道503的容器的形式。在图5中，液体存储部分501容纳液体浮质形成基质505。优选地，盒与液体浮质产生装置紧贴地配合，并且内部通道503形成流入到一个或多个进气口123(见图1)的空气朝向排气口125(见图1)流动的空气流动路径的一部分。内部通道503衬有或者部分地衬有毛细管连接体(interface)507形式的毛细管材料。加热器509延伸通过内部通道503。在图5中，加热器509呈加热线圈的形式。加热线圈经由电连接件(未示出)连接到电路(也未示出)。还设置有多孔管511形式的多孔材料，所述多孔管511衬接或部分地衬接于内部通道503，并且在加热器509和毛细管连接体507之间提供屏障。优选地，加热器509与多孔管511接触，并且优选地多孔管511与毛细管连接体507相接触。这确保将液体浮质形成基质从液体存储部分501良好地朝向加热器509转移。
图5中示出的实施例的操作与图1至图4示出的实施例的操作类似。在使用过程中，通过毛细管作用将液体浮质形成基质505从液体存储部分501从毛细管连接体507的与液体相接触的侧运送到毛细管连接体507的与多孔管511相接触的侧。当用户抽吸排气口时，环境空气被抽吸通过内部通道503，并且加热器509被启动。加热器509加热毛细管连接体507和多孔管511中的液体浮质形成基质505，并且多孔管511保护毛细管连接体507以防止毛细管连接体507受到热损坏。加热器蒸发液体，以形成过饱和蒸汽，并且同时，蒸发的液体被运动通过毛细管连接体507并进入多孔管511的其它液体替换。过饱和蒸汽与流动通过内部通道且进入用户口中的气流相混合并且被携带在所述气流中。
多孔管511为毛细管连接体507提供结构支撑。优选地，多孔管511包括刚性材料。因此，多孔管501防止毛细管连接体507被损坏(例如被分离、弯曲或压扁)或者降低毛细管连接体507被损坏(例如被分离、弯曲或压扁)的可能性。多孔管511还有助于确保毛细管连接体507处于合适位置，从而衬接于内部通道503。多孔管511优选地包括耐热材料，所述耐热材料能够保护毛细管连接体507以防止毛细管连接体507受到加热器509引起的潜在的热损坏。因此，多孔管511用作热屏障。多孔管511还可以改进热量分布。当浮质产生系统的温度升高时，多孔管511可以在液体转移方面变得更为有效。在图5中，多孔管511的长度比毛细管连接体507的长度小。因此，仅需要少量耐热材料。由于耐热材料比较昂贵，所以这可以降低制造成本。在这个实施例中，多孔管511可以包括电绝缘材料，以便不会在加热器线圈中引发短路。
在图5中，多孔管511没有沿着液体存储部分501和毛细管连接体507的长度延伸，尽管这是可行的。多孔管511可以沿着液体存储部分501和毛细管连接体507的任何长度延伸，只要它在加热器509附近为毛细管连接体507提供屏障即可。多孔管511的所需直径将取决于液体存储部分501的内部通道503的尺寸。多孔管511的所需长度将取决于加热器509的尺寸，所述加热器509的尺寸又取决于期望蒸发的液体量。多孔管511的所需厚度将取决于绝缘特性和所需的孔隙率。
图2至图5中示出的实施例包括毛细管材料和多孔材料。毛细管材料可以包括能够朝向加热器运送液体浮质形成基质的任何适当的材料和多种材料的组合。适当的毛细管材料的示例包括海绵或泡沫材料、纤维或烧结粉末形式的陶瓷基或石墨基材料、泡沫金属或塑料材料、纤维材料(例如由初纺纤维或者压纺纤维(例如醋酸纤维素纤维、聚酯纤维、粘合的聚烯烃纤维、聚乙烯纤维、涤纶纤维或聚丙烯纤维、尼龙纤维)制成)或者陶瓷。毛细管材料可以具有任何适当的毛细管作用，以便与不同的液体物理特性一起使用。
多孔材料可以包括液体浮质形成基质能够渗透且允许液体浮质形成基质从毛细管材料迁移到加热器的任何适当的材料或多种材料的组合。多孔材料可以包括本身就是多孔的材料，例如诸如氧化铝(刚玉)的陶瓷材料。替代地，多孔材料可以包括具有多个制造出的小孔的材料，以允许液体浮质形成基质迁移到蒸发器。多孔材料可以包括亲水材料，以提高液体浮质形成基质的分布和扩散。尤为优选的一种或多种材料将取决于液体浮质形成基质的物理性质。适当材料的示例是毛细管材料，例如海绵或泡沫材料、纤维或烧结粉末形式的陶瓷基或石墨基材料、泡沫金属或塑料材料、纤维材料(例如由初纺纤维或者压纺纤维(例如醋酸纤维素纤维、聚酯纤维、粘合的聚烯烃纤维、聚乙烯纤维、涤纶纤维或聚丙烯纤维、尼龙纤维)制成)或者陶瓷。多孔材料可以具有任何适当的孔隙率，以便与不同的液体物理性质一起使用。在图2至图5中示出的实施例中，多孔材料是单独的部件。然而，可以想到多孔材料的其它形式。例如，多孔材料可以包括覆盖在加热器上或加热器的一部分上的多孔涂层。其它实施例也是可行的。
图2至图5示出了与根据本发明的浮质产生装置一起使用的盒的示例。其它示例也是可行的。优选地，盒是一次性的，并且盒布置成与能够重复使用的浮质产生装置配合。在液体用完时，能够再填充盒或更换盒。因此，当盒中的液体浮质形成基质已经用完时，可以丢弃盒并更换为新的盒，或者可以再填充空盒。然而，浮质产生装置可以不设计成与单独的盒配合操作。替代地，浮质产生装置可以在存储部分中包括或接收液体浮质形成基质，并且包括用于加热液体浮质形成基质的蒸发器、用于朝向蒸发器输送液体浮质形成基质的毛细管材料和位于蒸发器和毛细管材料之间的多孔材料。即，浮质产生装置可以包括关于盒描述的所有部件。另外，浮质产生装置可以包括电源和电路。
在图1至图5中，蒸发器包括电加热器，并且多孔材料保护毛细管材料以防止毛细管材料受到热损坏。多孔材料还改进了热量分布，这使得能够更一致地形成浮质。在一个优选实施例中，毛细管材料包括聚丙烯，并且多孔材料包括陶瓷。本发明的发明人已经将横过聚丙烯毛细管材料和陶瓷屏障的热量分布与没有多孔材料的布置方案中的热量分布模式进行了比较。如果毛细管材料是聚丙烯并且没有设置多孔材料，已经发现仅在加热2秒之后，毛细管材料的温度便已经超过了聚丙烯的熔融温度。温度是不均匀的，并且具有较陡的温度梯度和热点。因此，尽管聚丙烯是用于毛细管材料的一种方便(并且相对便宜)的材料，但是却不能使用聚丙烯(在没有多孔材料的情况下)，原因在于聚丙烯将会熔融。另一方面，如果毛细管材料是陶瓷并且没有设置多孔材料，已经发现在加热2秒之后，毛细管材料的温度没有超过陶瓷的熔融温度(陶瓷的熔融温度远高于聚丙烯的熔融温度)。因此，陶瓷将是毛细管材料的理想材料，但是其相对昂贵。根据本发明的一个实施例，毛细管材料包括聚丙烯，并且提供了陶瓷多孔材料。在这个实施例中，已经发现聚丙烯毛细管材料的温度显著低于仅设置有聚丙烯毛细管材料的情况下的温度，原因在于陶瓷屏障保护毛细管材料。还已经发现温度相当均匀。因此，所需材料的绝大部分可以是(相对便宜的)聚丙烯，而且能够通过陶瓷屏障保护聚丙烯以防止聚丙烯达到高于其熔点的温度。
图6是针对上述三种构造中的每个的加热时间(s)和温度(℃)的曲线图。图6示出了在加热2秒后达到的最高温度。曲线601是包括聚丙烯毛细管材料但没有多孔材料的构造的加热曲线。在加热2秒之后，毛细管材料中达到的温度接近400℃。曲线603是包括陶瓷毛细管材料但没有多孔材料的构造的加热曲线。在加热2s之后，毛细管材料中达到的温度低于100℃。曲线605是本发明的包括聚丙烯毛细管材料和陶瓷屏障的实施例的加热曲线。在加热2s之后，毛细管材料中达到的温度仅约为150℃。因此，本发明的实施例显著降低了毛细管材料中达到的最高温度，并且同时使得不再需要使用大量昂贵的陶瓷材料。
因此，根据本发明，浮质产生装置或盒或系统包括位于毛细管材料和蒸发器之间的多孔材料。多孔材料为毛细管材料提供结构支撑，可以降低制造成本，并且如果蒸发器包括加热器的话还可以保护毛细管材料以防止毛细管材料受到热损坏。已经参照图2至图6描述了多孔材料的实施例。针对一个实施例描述的特征也可以应用于另一个实施例。

Claims (15)

1.一种浮质产生装置，所述浮质产生装置包括：
存储部分，所述存储部分用于存储浮质形成基质；
蒸发器，所述蒸发器用于加热所述浮质形成基质；
毛细管材料，所述毛细管材料用于通过毛细管作用将所述浮质形成基质从所述存储部分朝向所述蒸发器运送；和
多孔材料，所述多孔材料位于所述毛细管材料和所述蒸发器之间。
2.根据权利要求1所述的浮质产生装置，其中，所述浮质产生装置是电操作的，并且所述蒸发器包括用于加热所述浮质形成基质的电加热器。
3.根据权利要求1或2所述的浮质产生装置，其中，所述多孔材料包括耐热材料。
4.根据权利要求1或2所述的浮质产生装置，其中，所述蒸发器位于多孔构件内，所述多孔构件包括所述多孔材料。
5.根据权利要求1或2所述的浮质产生装置，其中，所述毛细管材料包括细长毛细管体，用于将所述浮质形成基质从所述存储部分朝向所述蒸发器运送，所述细长毛细管体具有延伸到所述存储部分中的第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，其中，所述蒸发器布置成蒸发所述细长毛细管体的所述第二端部中的浮质形成基质。
6.根据权利要求5所述的浮质产生装置，其中，所述多孔材料包括多孔材料套筒，所述多孔材料套筒基本包围所述细长毛细管体的所述第二端部。
7.根据权利要求5所述的浮质产生装置，其中，所述多孔材料包括多孔材料盖，所述多孔材料盖基本覆盖所述细长毛细管体的所述第二端部。
8.根据权利要求1或2所述的浮质产生装置，其中，所述存储部分包括内部通道，所述蒸发器延伸通过所述存储部分中的所述内部通道的至少一部分，并且所述毛细管材料包括毛细管连接体，所述毛细管连接体至少部分地衬接于所述内部通道。
9.一种盒，所述盒包括：
存储部分，所述存储部分用于存储浮质形成基质；
蒸发器，所述蒸发器用于加热所述浮质形成基质；
毛细管材料，所述毛细管材料用于通过毛细管作用将所述浮质形成基质从所述存储部分朝向所述蒸发器运送；和
多孔材料，所述多孔材料位于所述毛细管材料和所述蒸发器之间。
10.根据权利要求9所述的盒，其中，所述蒸发器包括用于加热所述浮质形成基质的电加热器，所述电加热器能够连接到电操作的浮质产生装置中的电源。
11.根据权利要求9或10所述的盒，其中，所述多孔材料包括耐热材料。
12.根据权利要求9或10所述的盒，其中，所述蒸发器位于多孔构件内，所述多孔构件包括所述多孔材料。
13.根据权利要求9或10所述的盒，其中，所述毛细管材料包括细长毛细管体，用于将所述浮质形成基质从所述存储部分朝向所述蒸发器运送，所述细长毛细管体具有延伸到所述存储部分中的第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，其中，所述蒸发器布置成蒸发所述细长毛细管体的所述第二端部中的浮质形成基质。
14.根据权利要求9或10所述的盒，其中，所述存储部分包括内部通道，所述蒸发器延伸通过所述存储部分中的所述内部通道的至少一部分，并且所述毛细管材料包括毛细管连接体，所述毛细管连接体至少部分地衬接于所述内部通道。
15.一种浮质产生系统，所述浮质产生系统包括：
浮质产生装置，所述浮质产生装置与盒相配合，所述盒或所述浮质产生装置包括用于存储浮质形成基质的存储部分；
其中，所述盒或所述浮质产生装置包括蒸发器，用于加热所述浮质形成基质，以形成浮质；
其中，所述盒或所述浮质产生装置包括毛细管材料，用于通过毛细管作用将所述浮质形成基质从所述存储部分朝向所述蒸发器运送；并且
其中，所述盒或所述浮质产生装置包括位于所述毛细管材料和所述蒸发器之间的多孔材料。
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