CN105934169A - 包括装置及筒且所述装置确保与所述筒电接触的气溶胶生成系统 - Google Patents

Abstract

一种电操作的气溶胶生成系统，其包括装置(10)和可移除的筒(20)，所述可移除的筒包括气溶胶形成基质、电操作蒸发器以及连接到所述蒸发器的第一电触头，所述装置包括限定用于收纳所述筒的腔(18)的主体(11)、电源、连接到所述电源(14)的第二电触头(19)，以及烟嘴部分，其中处于关闭位置的所述烟嘴部分(12)保持所述筒上的所述第一电触头与所述装置上的所述第二电触头接触。通过提供基于装置和筒的系统，其中所述装置包括主体和烟嘴部分，与之前的纸筒型筒相比，可简化所述筒的组件。使用所述烟嘴部分保持所述筒上的所述电触头与所述装置上的对应触头相接触允许所述筒插入所述装置和所述筒从所述装置移除的方式变得极为简单，同时所述筒上不需要复杂的机械固定。

Description

包括装置及筒且所述装置确保与所述筒电接触的气溶胶生成 系统

技术领域

本发明涉及包括装置及筒的气溶胶生成系统，其中所述装置确保与所述筒电接触。特别地，本发明涉及一种气溶胶生成系统，其配置为允许使用包括气溶胶形成基质源和电操作蒸发器的稳固的低成本筒。

背景技术

一类气溶胶生成系统是电操作吸烟系统。已知手持式电操作吸烟系统，其由装置部分和筒部分组成，所述装置部分包括电池和控制电子装置，且所述筒部分包括气溶胶形成基质源和电操作的蒸发器。包括气溶胶形成基质源及蒸发器这两者的筒有时被称为“雾化筒(cartomiser)”。蒸发器通常包括缠绕浸入液体气溶胶形成基质中的伸长芯子的加热器线圈。筒部分通常不仅包括气溶胶形成基质源和电操作蒸发器，而且还包括烟嘴，用户在使用过程中吮吸所述烟嘴以将气溶胶抽吸到其口中。

然而，这种结构的缺陷是筒的生产成本相对昂贵。这是因为难以制造芯子和线圈组件。此外，在制造期间必须谨慎处理加热器线圈与电流通过其从装置部分递送的电接触元件之间的电接触。此外，这些筒包含烟嘴部分以便在运输期间保护易碎的芯子及线圈组件。但在每一个筒中包含完整且稳固的烟嘴表示每一个筒具有高材料成本。

将需要能够生产包括装置部分和筒部分的气溶胶生成系统，其允许使用稳固的、便宜的以及可靠的筒，所述筒相较于之前的筒使用较少材料且操作可靠。

发明内容

在第一方面中，提供一种电操作的气溶胶生成系统，其包括装置和可移除的筒，所述可移除的筒包括气溶胶形成基质、电操作蒸发器以及连接到所述蒸发器的第一电触头，所述装置包括限定用于容纳筒的腔的主体、电源、连接到所述电源的第二电触头，以及烟嘴部分，其中处于关闭位置的烟嘴部分保持筒上的第一电触头与装置上的第二电触头接触。

通过提供基于装置和筒的系统，其中装置包括主体和烟嘴部分，与之前的雾化筒型筒相比，可简化所述筒的组件。使用烟嘴部分保持筒上的电触头与装置(主体或者烟嘴部分)上的对应触头相接触允许筒插入装置和筒从装置移除的方式变得极为简单，同时筒上不需要复杂的机械固定。这减小了筒的制造成本。由于筒是以比装置大得多的量生产，所以这是重要的。如本文中所使用，筒从装置“可移除”表示筒和装置可彼此联接并解除联接而不会明显损坏装置或者筒。

烟嘴部分可通过铰接连接到装置的主体。这确保了烟嘴部分和主体在一起，从而减小了用户丢失烟嘴部分或主体中的一个的可能性。这也提供了将筒简单插入到装置中和从装置移除筒。烟嘴部分可通过夹扣机构保持在关闭位置。夹扣机构可包括释放按钮并可配置为在释放按钮被按压时释放烟嘴部分。烟嘴部分可通过其它机构(例如磁封)或通过使用双稳态铰链机构保持在关闭位置。然而，可能有其它将烟嘴部分连接到主体的手段，例如螺旋接合或咬合。

烟嘴部分可以包括空气入口和空气出口，并可配置为允许用户在空气出口上进行吮吸，以通过烟嘴部分将空气从入口抽吸到出口。烟嘴部分可以包括挡板，所述挡板配置为引导通过烟嘴部分从入口抽吸到出口的空气经过筒中的蒸发器。通过将所有气流保持在烟嘴部分内，可使主体的设计极为简单。这也表示装置只有烟嘴部分在长期使用后需要清洁或更换。然而，应该清楚的是，可能有其它气流模式且筒在装置内可能有其它取向。

所述装置可以是电操作吸烟系统。优选的是，所述系统是手持式的。所述系统可以具有相当于传统雪茄或卷烟的尺寸。所述系统可以具有大约30mm到大约150mm之间的总长度。所述系统可以具有大约5mm到大约30mm之间的外径。

蒸发器可以是加热器组件。筒可以包括：液体存储部分，其包括容纳液体气溶胶形成基质的壳体，所述壳体具有开口；及流体可渗透加热器组件，其包括多个导电丝，其中流体可渗透加热器组件跨越液体存储部分的壳体的开口延伸。加热器组件可以是基本平坦的。如本文中所使用，“基本平坦”表示形成在单一平面中且不卷绕或另外符合弯曲或其它非平面形状。平坦的加热器组件可容易在制造期间加以处理并提供稳固的构造。

第一电触头可形成加热器组件的部分。

导电丝可限定丝之间的空隙，且空隙可具有10μm到100μm之间的宽度。优选的是，丝引起空隙中的毛细管作用，使得在使用中，待蒸发的液体被抽吸到空隙中，从而增加加热器组件与液体之间的接触面积。

导电丝可以形成尺寸在160到600目的US(+/-10％)之间(即，在每英寸160到600个丝(+/-10％)之间)的网格。间隙的宽度优选地在75μm到25μm之间。网格的开口面积的百分比优选的是在25％到56％之间，所述百分比是空隙的面积与网格的总面积的比。网格可以使用不同类型的编织或格子结构形成。替代地，导电丝由彼此平行布置的丝的阵列组成。

导电丝的网格、阵列或织物的特征也可以在于其保持液体的能力，如在本领域中众所周知的。

导电丝的直径可以介于10μm到100μm之间、优选的是介于8μm到50μm之间，并且更优选的是介于8μm到39μm之间。丝可具有圆形横截面或可具有平整的横截面。加热器丝可通过蚀刻例如箔的片材而形成。当加热器组件包括平行丝阵列时，此可为特别有利的。如果加热器组件包括丝的网格或织物，那么丝可单独形成且针织在一起。

可提供导电丝作为网格、阵列或织物。导电丝的网格、阵列或织物的面积可以较小，优选的是，小于或等于25mm²，从而允许其合并到手持式系统中。导电丝的网格、阵列或织物可以(例如)为矩形并且具有5mm乘2mm的尺寸。优选的是，导电丝的网格或阵列覆盖的面积在加热器组件的面积的10％到50％之间。更优选的是，导电丝的网格或阵列覆盖的面积在加热器组件的面积的15％到25％之间。

液体存储部分的壳体可以含有毛细管材料。毛细管材料可以在壳体中取向以将液体输送到蒸发器。

毛细管材料可以具有纤维性或海绵状结构。优选的是，毛细管材料包括毛细管束。例如，毛细管材料可以包括复数个纤维或线或其它细孔管。纤维或线可以大体上对准以将液体传送到加热器。替代地，毛细管材料可以包括海绵状或泡沫状材料。毛细管材料的结构形成复数个小孔或管，液体可以由毛细作用输送通过所述小孔或管。毛细管材料可以包括任何合适的材料或材料的组合。合适材料的实例是海绵或泡沫材料、呈纤维或烧结粉末的形式的陶瓷或石墨基材料、泡沫金属或塑料材料、例如由纺制或挤出纤维制成的纤维性材料，例如醋酸纤维素、聚酯或粘合聚烯烃、聚乙烯、涤纶或聚丙烯纤维、尼龙纤维或陶瓷。毛细管材料可以具有任何合适的毛细作用和孔隙度从而与不同的液体物理性质一起使用。液体具有物理性质，包括但不限于粘度、表面张力、密度、导热性、沸点和蒸汽压力，其允许液体通过毛细管作用输送通过毛细管装置。

毛细管材料可与加热器组件直接接触。毛细管材料可延伸到丝之间的空隙中。加热器组件可通过毛细管作用将液体气溶胶形成基质抽吸到空隙中。

壳体可含有两种或两种以上不同的毛细管材料，其中与加热器接触的第一毛细管材料具有高热分解温度，且第二毛细管材料具有较低的热分解温度，所述第二毛细管材料与第一毛细管材料接触但不与加热器接触。第一毛细管材料的热分解温度优选的是至少160℃，且优选的是至少250℃。如本文中所使用，“热分解温度”表示材料开始分解且通过生成气态副产物损失质量的温度。第二毛细管材料可比第一毛细管材料有利于占据更大体积且可比第一毛细管材料保持更多气溶胶形成基质。第二毛细管材料可具有比第一毛细管材料好的毛细作用性能。第二毛细管材料可比第一毛细管材料更便宜。第二毛细管材料可为聚丙烯。

第一毛细管材料可将加热器组件与第二毛细管材料分开至少1.5mm，且优选的是1.5mm到2mm之间的距离，以提供跨越第一毛细管材料的足够温降。

第一电触头优选的是各自与复数个丝接触，或与复数个丝一体地形成。

加热器组件可在横向平面中延伸，且第一电触头可横向地延伸到液体存储部分的壳体之外。在一个实施例中，液体存储部分的壳体是基本圆柱体的，且开口在圆柱体的一个端部处。腔配置为通过在与侧向平面正交的方向上移动液体存储部分来容纳液体存储部分。在完全插入位置中，横向延伸到液体存储部分的壳体之外的触头可与装置的主体中的第二触头相接触。处于关闭位置的烟嘴部分对第一电触头的后侧起作用，促使所述触头朝向第二电触头。替代地，第一电触头可取向为面向烟嘴部分，且第二电触头可在烟嘴部分中。

在使用中，壳体中的开口可有利地定位在壳体中最靠近烟嘴部分的端部处。装置中的所有气流路径随后可以在烟嘴部分内。然而，可使用其它配置。

加热器可以包括其上支撑丝和第一接触元件的电绝缘基板，所述丝跨越基板中形成的开孔而延伸。

筒有利地包括两个第一电触头，其彼此定位在开孔的相对侧上，且装置有利地包括两个第二电触头，其彼此定位在腔的相对侧上。

装置可以包括一个或多个弹性元件，其配置为在烟嘴部分处于关闭位置时变形以促使第一电触头与第二电触头相接合。

系统可进一步包括连接到加热器组件且连接到电源的电路，配置成监测加热器组件或加热器组件的一个或多个丝的电阻，且控制到达加热器组件的电力供给的电路取决于加热器组件或一个或多个丝的电阻。

电路可包括微处理器，所述微处理器可为可编程微处理器。电路可以还包括电子部件。电路可配置成调节到达加热器组件的电力供给。在启动系统之后功率可连续地供应到加热器组件或可在逐抽吸的基础上间歇地供应。功率可以电流脉冲的形式供应到加热器组件。

系统有利于包括在壳体的主体内的电源，典型地是电池。作为替代，电源可以是另一形式的电荷存储装置，如电容器。电源可以需要再充电并且可以具有允许存储足够用于一次或多次吸烟体验的能量的容量。例如，电源可以具有足够的容量以允许连续生成气溶胶持续大约六分钟的时间，对应于抽一支常规卷烟所耗费的典型时间，或者持续多个六分钟的时间。在另一实例中，电源可以具有足够的容量以允许预定的抽吸次数或蒸发器的间断启动。

导电丝可以包括任何合适的导电材料。合适的材料包括但不限于：例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。此类复合材料可包括掺杂或无掺杂的陶瓷。合适的掺杂陶瓷的例子包括掺杂碳化硅。合适金属的例子包括钛、锆、钽和铂族金属。合适金属合金的实例包括不锈钢；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、钴的超级合金，不锈钢，基于铁铝的合金以及基于铁锰铝的合金。是Titanium Metals Corporation的注册商标。丝可由一种或多种绝缘体涂覆。导电丝的优选材料为304、316、304L、316L不锈钢，以及石墨。

加热器元件的导电丝的网格、阵列或织物的电阻优选的是在0.3欧姆到4欧姆之间。更优选的是，导电丝的网格、阵列或织物的电阻优选的是在0.5欧姆到3欧姆之间，且更优选的是约1欧姆。导电丝的网格、阵列或织物的电阻优选的是比接触部分的电阻大至少一个数量级，且更优选的是大至少两个数量级。这确保通过使电流通过加热器元件而生成的热量集中到导电丝的网格或阵列。如果系统由电池供电，那么对于加热器元件来说，具有较低的总电阻是有利的。低电阻高电流系统允许高功率递送到加热器元件。这允许加热器元件将导电丝快速加热到所需温度。

第一导电接触部分和第二导电接触部分可直接固定到导电丝。接触部分可定位在导电丝与电绝缘基板之间。例如，接触部分可由镀敷到绝缘基板上的铜箔形成。接触部分也可比绝缘基板更容易与丝粘合。

替代地，第一导电接触部分和第二导电接触部分可与导电丝成整体。例如，可通过蚀刻导电片材以在两个接触部分之间提供多个丝而形成加热器元件。

加热器组件可包括由第一材料制成的至少一个丝和由不同于第一材料的第二材料制成的至少一个丝。此可有益于电或机械原因。例如，丝中的一个或多个可由电阻随温度显著变化的材料(例如铁铝合金)形成。此允许丝的电阻的测量值用于确定温度或温度的变化。此可用在抽吸检测系统中，并用于控制加热器温度以使其保持在所需温度范围内。突然的温度变化也可用作检测起因于用户对系统的抽吸而经过加热器组件的气流的变化的手段。可采用其它类型的气流传感器，例如麦克风。

气溶胶形成基质是能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物的基质。可以通过加热气溶胶形成基质释放挥发性化合物。

气溶胶形成基质可以包括植物性材料。气溶胶形成基质可以包括烟草。气溶胶形成基质可以包括包括挥发性烟草风味化合物的含烟草材料，当加热时所述挥发性烟草风味化合物从气溶胶形成基质释放。气溶胶形成基质可替代地可包括不含烟草的材料。气溶胶形成基质可包括均质基于植物的材料。气溶胶形成基质可包括均质烟草材料。气溶胶形成基质可以包括至少一种烟雾形成剂。气溶胶形成基质可包括其他添加剂和成分，例如香料。

在本发明的第二方面中，提供一种电操作的气溶胶生成系统，其包括装置和可移除筒，所述可移除筒包括气溶胶形成基质、电操作蒸发器以及连接到蒸发器的第一电触头，所述装置包括限定用于收纳筒的腔的主体、电源、连接到电源的第二电触头以及烟嘴部分，其中烟嘴部分通过铰接连接到装置的主体。

关于一个方面描述的特征可以等同地适用于本发明的其它方面。

如本文中所使用，“导电”表示由具有1×10^-4Ωm或更小的电阻率的材料形成。如本文中所使用，“电绝缘”表示由具有1×10⁴Ωm或更大的电阻率的材料形成。如本文中所使用，关于加热器组件的“流体可渗透”表示处于气相且可能处于液相的气溶胶形成基质可易于通过加热器组件。

附图说明

现在只通过示例参照附图描述本发明的实施例，附图中：

图1a至图1d是根据本发明的实施例的合并了筒的系统的示意图；

图2是用于图1的系统的烟嘴部分的夹扣机构的示意图；

图3是图1a至图1d的筒的分解图；

图4是适用于如图1a至图1d中所示的系统的替代性筒的分解图；

图5a是图2的筒的底侧透视图；

图5b是图2的移除了盖的筒的顶侧透视图；

图6是在图2中所示的筒中使用的加热器组件的详细视图；

图7是可以在图2中所示的筒中使用的替代性加热器组件的详细视图；

图8是可以在图2中所示的筒中使用的另一替代性加热器组件的详细视图；

图9是可以在图2中所示的筒中使用的又另一替代性加热器组件的详细视图；

图10是用于进行装置与加热器组件之间的电接触的替代机构的详细视图；

图11a及图11b示出可用于确保筒在装置中恰当对准的一些筒壳体形状。

图12a是加热器的丝的详细视图，展示丝之间的液体气溶胶形成基质的弯月面(meniscus)。

图12b是加热器的丝的详细视图，展示丝与在丝之间延伸的毛细管材料之间的液体气溶胶形成基质的弯月面。

图13a、图13b以及图13c示出用于根据本发明的加热器组件的替代性制造方法；以及

图14示出包括加热器组件的液体存储部分的替代设计。

图15a及图15b示出合并了加热器组件的液体存储部分的额外替代实施例。

图16示出利用气溶胶生成装置的气流及筒定向的替代性实施例。

具体实施方式

图1a至图1d是根据本发明的实施例的包括筒的气溶胶生成系统的示意图。图1a是一起形成气溶胶生成系统的气溶胶生成装置10和单独的筒20的示意图。在此实例中，气溶胶生成系统是电操作吸烟系统。

筒20含有气溶胶形成基质并在装置内配置为收纳在腔18中。当提供在筒20中的气溶胶形成基质耗尽时，所述筒应可由用户更换。图1a展示刚好在插入装置之前的筒20，其中图1a中的箭头1表明筒的插入方向。

气溶胶生成装置10是便携的，并且具有相当于传统雪茄或卷烟的尺寸。装置10包括主体11和烟嘴部分12。主体11含有电池14(例如磷酸铁锂蓄电池)、控制电子装置16以及腔18。烟嘴部分12通过铰接21连接到主体11，并可在如图1中所示的打开位置与图1d中所示的关闭位置之间移动。如将加以描述的，将烟嘴部分12放置在打开位置以允许插入和移除筒20，且当系统将用于生成气溶胶时将烟嘴部分12放置在关闭位置。烟嘴部分包括多个空气入口13和出口15。在使用中，用户在出口上吮吸或抽吸以穿过烟嘴部分将空气从空气入口13抽吸到出口15，并随后进入用户的口或肺部中。如将加以描述的，提供内部挡板17以迫使流经烟嘴部分12的空气经过筒。

腔18具有圆形横截面并调整尺寸为收纳筒20的壳体24。在腔18的侧面处提供电连接器19，以提供控制电子装置16和电池14与筒20上的对应电触头之间的电连接。

图1b展示了图1a的筒插入腔18中且移除了盖26的系统。在此位置中，电连接器倚靠在筒上的电触头之上，如将加以描述的。

图1c展示了图1b的完全移除了盖26且烟嘴部分12移动到关闭位置的系统。

图1d展示了图1c的烟嘴部分12处于关闭位置的系统。烟嘴部分12通过夹扣机构保持在关闭位置，如图2中示意性地示出。图2示出通过铰接21连接的主体11和烟嘴部分12。烟嘴部分12包括向内延伸的齿8。当烟嘴部分处于关闭位置时，齿8在装置的主体上接合夹扣6。夹扣6通过偏压弹簧5偏压以接合齿8。按钮4固定到夹扣6。按钮4可由用户抵抗偏压弹簧5的作用来按压，以从夹扣6释放齿8，从而允许烟嘴部分移动到打开位置。现将对所属领域的一般技术人员显而易见的是，可使用其它用于将烟嘴保持在关闭位置的合适机构，例如咬合件或磁封。

处于关闭位置的烟嘴部分12保持筒与电连接器19相接触，以使得无论系统的定向如何都维持良好的电连接的使用。烟嘴部分12可以包括环形弹性体元件，其与筒的表面接合并在烟嘴部分12处于关闭位置时压缩在刚性的烟嘴壳体元件与筒之间。这确保了不管制造公差如何都维持了良好的电连接。

当然，可替代地或另外采用用于维持筒与装置之间的良好电连接的其它结构。例如，筒20的壳体24可具备螺纹或凹槽(未图示)，所述螺纹或凹槽与腔18的壁中所形成的对应凹槽或螺纹(未图示)接合。筒与装置之间的螺纹接合可用于确保正确的旋转对准以及将筒保持在腔中，并确保良好的电连接。螺纹连接可延伸达筒的匝数的仅一半或更小，或可延伸若干匝。替代地或另外，电连接器19可偏压为与筒上的触头相接触，如将参考图8所描述。

图3是筒20的分解图。筒20包括大体圆柱形的壳体24，所述壳体具有选定为收纳到腔18中的尺寸和形状。壳体含有浸入液体气溶胶形成基质中的毛细管材料22。在此实例中，气溶胶形成基质包括39重量％的甘油、39重量％的丙二醇、20重量％的水和调味料，以及2重量％的尼古丁。毛细管材料是一种主动地将液体从一个端部输送到另一个端部的材料，并可由任何合适材料制成。在此实例中，毛细管材料由聚酯形成。

壳体具有加热器组件30所固定到的开口端。加热器组件30包括其中形成有开孔35的基板34、固定到基板并通过间隙33彼此分离的一对电触头32，以及多个导电加热器丝36，所述导电加热器丝36跨越开孔并固定到开孔35的相对侧上的电触头。

加热器组件30由可移除盖26覆盖。盖包括液体不可渗透的塑料片材，所述液体不可渗透的塑料片材胶合到加热器组件，但可以容易剥掉。凸台提供在盖的侧面上以允许用户在剥掉凸台时抓住盖。现将对所属领域的一般技术人员显而易见的是，虽然将胶合描述为将不可渗透的塑料片材紧固到加热器组件的方法，但只要盖可容易由消费者移除，就也可以使用所属领域的技术人员所熟悉的其它方法，包括加热密封或超声波焊接。

图4是替代性示例性筒的分解图。图4的筒具有与图3的筒相同的尺寸和形状并且具有相同的壳体和加热器组件。然而，图4的筒内的毛细管材料不同于图3的毛细管材料。在图4的筒中有两个独立的毛细管材料27、28。第一毛细管材料27的圆盘被提供为在使用中接触加热器元件36、32。第二毛细管材料28的较大主体提供在第一毛细管材料27的加热器组件的相对侧上。第一毛细管材料和第二毛细管材料两者保持液体气溶胶形成基质。接触加热器元件的第一毛细管材料27具有比第二毛细管材料28较高的热分解温度(至少160℃或更高，如大约250℃)。第一毛细管材料27有效地用作将加热器元件36、32与第二毛细管材料28分离的间隔件，使得第二毛细管材料不暴露于高于其热分解温度的温度。第一毛细管材料上的热梯度使得第二毛细管材料暴露于低于其热分解温度的温度。第二毛细管材料28可以被选择为具有比第一毛细管材料27优越的毛细作用性能，可以保持比第一毛细管材料更多的每单位体积的液体并且可以比第一毛细管材料更便宜。在此实例中，第一毛细管材料是耐热材料，例如纤维玻璃或含有纤维玻璃的材料，且第二毛细管材料是聚合物，例如合适的毛细管材料。示例性合适的毛细管材料包括本文所论述的毛细管材料，且在替代实施例中，可以包括高密度聚乙烯(HDPE)或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。

图5a是图3的筒的底侧透视图。从图5a中可见，加热器组件在侧向平面中延伸并侧向延伸到壳体24之外，以使得加热器组件形成围绕壳体24的顶部的边缘。电触头32的暴露部分面向筒的插入方向，以使得当筒完全插入腔18中时，触头32的暴露部分接触电连接器19。可以清楚看见凸台，所述凸台提供在盖26的侧面上以允许用户在剥掉凸台时抓住盖。图5a也示出了形成在筒的基底上以用于确保筒在装置的腔中正确定向的定位部分25。定位部分25是注射模制的壳体24的一部分，并配置为收纳在腔18的基底中的对应槽(未图示)中。当定位部分25收纳在腔中的槽中时，触头32与连接器19对准。

图5b是图3的移除了盖的筒的顶侧透视图。加热器丝36通过基板34中的开孔35暴露，以使得蒸发的气溶胶形成基质可逸入经过加热器组件的气流中。

壳体24由热塑性材料(例如聚丙烯)形成。在此实例中，加热器组件30胶合到壳体24。然而，有数种可能的装配和填充筒的方式。

筒壳体可以通过注射模制形成。可以通过从长的毛细管纤维条切割合适长度的毛细管材料来形成毛细管材料22、27、28。可使用参考图13a、图13b和图13c所描述的工艺来装配加热器组件。在一个实施例中，通过首先将一个或多个毛细管材料22、27、28插入壳体24中来装配筒。接着将预定体积的液体气溶胶形成基质引入壳体24中，从而浸透毛细管材料。接着将加热器组件30推动到壳体的开口端并通过胶合、焊接、热密封、超声波焊接或现将对所属领域的一般技术人员显而易见的其它方法固定到壳体24。在任何密封操作期间，优选的是使壳体的温度保持低于160℃，以防止气溶胶形成基质的不必要挥发。可按一长度切割毛细管材料，以使得其延伸到壳体24的开口端之外，直到其由加热器组件压缩为止。这促进了在使用中将气溶胶形成基质运输到加热器元件的空隙中。

在另一实施例中，替代将加热器组件30压制在壳体24上并接着密封，可首先快速加热加热器组件和壳体的开口端，并随后压制在一起以将加热器组件30粘合到壳体24。

也有可能在用气溶胶形成基质填充壳体之前并在将气溶胶形成基质引入壳体24中之后，将加热器组件30装配到壳体24。在这种情况下，可使用所述方法中的任一个来将加热器组件固定到筒。随后使用中空针和注入毛细管材料22、27、28中的气溶胶形成基质来穿透加热器组件或壳体。接着通过热密封或通过使用密封带来密封由中空针所制成的任何开口。

图6是根据本发明的第一加热器组件30的图解。加热器组件包括由304L不锈钢形成的网格，其具有约400目US(约每英寸400个丝)的网格尺寸。丝具有约16μm的直径。网格连接到电触头32，所述电触头32通过间隙33彼此分离并由厚度约30μm的铜箔形成。电触头32提供在厚度约120μm的聚酰亚胺基板34上。形成网格的丝限定丝之间的空隙。在此实例中，空隙的宽度约37μm，但可使用更大或更小的空隙。使用具有这些大致尺寸的网格允许气溶胶形成基质的弯月面形成在空隙中，且允许加热器组件的网格通过毛细管作用抽吸气溶胶形成基质。网格的开口面积有利地在25％到56％之间，所述开口面积是空隙的面积与网格的总面积的比。加热器组件的总电阻为约1欧姆。网格提供所述电阻的绝大部分，以使得大部分热量由网格产生。在此实例中，网格的电阻比电触头32高100倍以上。

基板34是电绝缘的，且在此实例中由厚度约120μm的聚酰亚胺片材形成。基板是圆形的且直径为8mm。网格是矩形的且边长为5mm到2mm。这些尺寸允许制作尺寸和形状类似于传统卷烟或雪茄的完整系统。已发现是有效的尺寸的另一实例是直径为5mm的圆形基板和1mm×4mm的矩形网格。

图7是根据本发明的替代的示例性加热器组件的图解。图7的加热器组件与图6中所示的加热器组件相同，但网格36由平行的导电丝37的阵列替换。丝37的阵列由304L不锈钢形成并具有约16μm的直径。基板34和铜触头32是如参考图6来描述的。

图8是根据本发明的另一替代加热器组件的图解。图8的加热器组件与图7中所示的加热器组件相同，但在图8的组件中，丝37直接粘合到基板34且触头32接着粘合到丝。触头32仍旧通过绝缘间隙33彼此分离，且由厚度大约30μm的铜箔形成。基板丝和触头的相同结构可用于如图6中所示的网格型加热器。使触头作为最外层可有益于提供与电源的可靠的电接触。

图9是根据本发明的替代加热器组件的图解。图9的加热器组件包括与电传触头39一体形成的多个加热器丝38。丝和电触头两者由被蚀刻以限定丝38的不锈钢箔形成。除了当由丝38接合时，触头39通过间隙33分离。不锈钢箔提供在聚酰亚胺基板34上。此外，丝38提供所述电阻的绝大部分，以使得大部分热量由丝产生。在此实例中，丝38的电阻比电触头39高100倍以上。

在图3、图4及图5中所示的筒中，触头32和丝36、38位于基板层34与壳体24之间。然而，有可能从另一个方向向上将加热器组件安装到筒壳体，以使得聚酰亚胺基板紧邻于壳体24。图10示出这种类型的结构。图10展示包括固定到铜箔触头52的不锈钢网格56的加热器组件。铜触头52固定到聚酰亚胺基板54。开孔55形成于聚酰亚胺基板54中。聚酰亚胺基板焊接到筒的壳体24。浸入气溶胶形成基质中的毛细管材料22填充壳体并延伸穿过开孔以接触网格55。筒展示为收纳于装置的主体11中并保持在电连接器59与烟嘴部分12之间。在此实施例中，为了使电连接器59进行与触头52的电连接，连接器59适于穿透聚酰亚胺基板54，如图所示。将电连接器制作为具有尖锐的端部，并通过弹簧57激励电连接器与加热器组件接触。聚酰亚胺基板可预刻痕以确保进行良好的电接触，或聚酰亚胺基板可甚至具备开孔，以使得不必穿透基板。弹簧57也确保了无论系统相对于重力的定向如何都维持触头52与连接器59之间的良好电接触。

已参考图5a和图5b描述一种用于确保筒20在装置的腔18中正确定向的手段。定位部分25可形成为模制的筒壳体24的一部分以确保正确定向。然而，将显而易见的是，确保筒的正确定向的其它方式是可能的。尤其，如果壳体是注射模制的，那么筒的形状有几乎无限的可能。一旦选择了筒的所需内部体积，就可修改筒形状以适合任何腔。图11a是一个可能的筒壳体70的基本视图，所述筒壳体70允许筒定向在两个可能的定向中。筒壳体70包括两个对称布置的凹槽72。凹槽可部分地或完全地从壳体70的侧面向上延伸。对应的肋状物(未图示)可形成于装置的腔的壁上，以使得筒可在仅两个可能的取向上收纳在腔中。在图11a的实施例中，有可能在腔中仅具有单个肋状物，以使得凹槽72中的一个未由肋状物填充且可用作装置内的气流通道。当然有可能通过在壳体中仅提供单个凹槽来将筒限制到腔内的单个定向。图11b中示出了这种情况，展示了具有单个凹槽76的筒壳体74。

虽然所述实施例具有筒，所述筒具有壳体，所述壳体具有基本圆形横截面，但当然有可能形成具有其它形状(例如，矩形横截面或三角形横截面)的筒壳体。这些壳体形状将确保在对应成形的腔内的所需定向，以确保装置与筒之间的电连接。

毛细管材料22有利地定向于壳体24中以将液体输送到加热器组件30。当装配筒时，加热器丝36、37、38可与毛细管材料22接触且因此气溶胶形成基质可直接输送到网格加热器。图12a是加热器组件的丝36的详细视图，展示加热器丝36之间的液体气溶胶形成基质的弯月面40。可见，气溶胶形成基质接触每一个丝的大部分表面，以使得由加热器组件生成的大部分热量直接传递到气溶胶形成基质中。相比之下，在传统芯子及线圈加热器组件中，只有一小部分加热器线与气溶胶形成基质相接触。图12b是类似于图12a的详细视图，展示了延伸到丝36之间的空隙中的毛细管材料27的实例。毛细管材料27是图4中所示的第一毛细管材料。可见，通过提供毛细管材料，可确保液体至丝的输送，所述毛细管材料包括延伸到丝36之间的空隙中的细纤维线。

在使用中，加热器组件通过电阻加热操作。在控制电子装置16的控制下，使电流通过丝36、37、38，以将所述丝加热到所需温度范围内。丝的网格或阵列具有显著高于电触头32和电连接器19的电阻，以使得高温集中于丝。系统可配置为通过响应于用户抽吸而提供电流到加热器组件来生成热量，或可配置为当装置处于“开启”状态时连续地生成热量。丝的不同材料可适用于不同系统。例如，在连续加热的系统中，石墨丝是适用的，是因为其具有相对较低的比热容量并与电流加热相容。在抽吸致动的系统中，其中使用高电流脉冲在短时间内生成热量，具有高比热容量的不锈钢丝可以是更合适的。

在抽吸致动的系统中，装置可以包括抽吸传感器，所述抽吸传感器配置为检测用户何时通过烟嘴部分抽吸空气。抽吸传感器(未图示)连接到控制电子装置16，且控制电子装置16配置为仅在确定用户正对装置进行抽吸时将电流供应到加热器组件30。可将任何合适的气流传感器(例如麦克风)用作抽吸传感器。

在可能的实施例中，丝36、38中的一个或多个的电阻率变化或整个加热器元件的电阻率变化可用于检测加热器元件的温度变化。这可用于调节供应到加热器元件的功率，以确保其保持在所需温度范围内。突然的温度变化也可用作检测起因于用户对系统的抽吸而经过加热器元件的气流的变化的手段。丝中的一个或多个可以是专用温度传感器且为此可由具有合适的电阻温度系数的材料形成，所述材料例如为铁铝合金、Ni-Cr、铂、钨或合金线。

图1d中示出在系统使用时穿过烟嘴部分的气流。烟嘴部分包括内部挡板17，其与烟嘴部分的外壁一体模制并确保当空气从入口13抽吸到出口15时，空气溢出正在蒸发气溶胶形成基质的筒上的加热器组件30。随着空气经过加热器组件，所蒸发的基质夹带于气流中并冷却以在退出出口15之前形成气溶胶。因此，在使用中，气溶胶形成基质通过在蒸发时穿过丝36、37、38之间的空隙来穿过加热器组件。

加热器组件的制造和材料有许多种可能性。图13a是加热器组件的第一制造方法的示意图。一卷聚酰亚胺膜80在其中具备开孔82的阵列。开孔82可通过冲压形成。将铜箔84的带镀敷到开孔之间的聚酰亚胺膜80。接着，在与铜箔带正交的方向上，将不锈钢网格86的条带包覆到在铜箔84的顶部上及在开孔82上方的聚酰亚胺膜80上。接着，可围绕每一个开孔82切割或冲压出个别的加热器组件30。每一个加热器组件30包括在开孔的相对侧上的铜箔的一部分，从而形成电触头，且一条不锈钢网格跨越从铜的一个部分到另一部分的开孔，如图6中所示。

图13b示出另一个可能的制造工艺。在图13b的工艺中，在图13a的工艺中所使用的类型的聚酰亚胺膜80包覆有不锈钢箔90。聚酰亚胺膜80在其中形成有开孔82的阵列，而这些开孔由不锈钢箔90覆盖。接着蚀刻箔90以限定跨越开孔82的丝38并使在开孔的相对侧上的接触部分分离。接着，可围绕每一个开孔82切割或冲压出个别的加热器组件92。这提供了图9中所示的类型的加热器组件。

图13c示出另一替代工艺。在图13c的工艺中，首先制备石墨基织物100。石墨基织物100包括适合用作加热器丝的电阻纤维带、邻近的相对不导电的纤维带。这些纤维带与垂直于电阻式及不导电的纤维延伸的相对导电的纤维的带交织。接着将这种织物100粘合到参考图13a和图13b所描述的类型的一层聚酰亚胺膜80，其具有开孔82的阵列。接着，可围绕每一个开孔切割或冲压出个别的加热器组件102。每一个加热器组件102包括在开孔的相对侧上的导电纤维带的一部分，且电阻纤维带跨越所述开孔。

图5a及图5b中所示的筒设计具有若干优点。然而，使用相同类型的加热器组件的替代筒设计是可能的。图14示出适合于穿过系统的气流的不同模式的替代筒设计。在图14所示的实施例中，筒108配置为在由箭头110表明的方向上插入到装置中。筒108包括壳体112，其形状像半圆柱体并在一侧开口。加热器组件114跨越开口侧提供，并胶合或焊接到壳体112。加热器组件114包括其中形成有开孔的电绝缘基板116，例如聚酰亚胺。包括不锈钢网格118和一对接触条120的加热器元件粘合到电绝缘基板116并跨越开孔。接触条120围绕壳体112弯曲以在壳体的弯曲表面上形成接触垫。电接触垫配置为接触气溶胶生成装置中的对应触头(未图示)。壳体112填充有浸入气溶胶形成基质中的毛细管材料(图14中不可见)，如参考图1a至图1d中所示的实施例所描述。

图14中所示的筒配置为用于使气流在与箭头110相反的方向上经过加热器组件114。通过提供在装置的主体中的空气入口将空气抽吸到系统中，并将空气吸入以经过加热器组件114，进入装置的烟嘴部分(或筒)并进入用户口中。可(例如)通过空气入口的适当放置，在沿网格118平行的方向上引导抽吸到系统中的空气。

在图15a及图15b中示出筒108的替代实施例。图15a进一步包括接触条120，所述接触条120间隔开并延行具有网格118的面的长度。图15b进一步包括具有大致L形状的触头120。图15a和图15b中所示出的两种筒设计可用于提供甚至更大的接触面积，以进一步确保在需要时容易接触到触头19。如图15a中所示出的条120也可配置为滑动到触头19中，所述触头19以轨道配置(未图示)来配置以用于收纳条120，以进一步定位筒。由于筒的插入和移除将具有基于触头滑入滑出轨道的摩擦的清洁效果，所以这种轨道型配置可有利地提供对触头19的定期清洁。

图16示出包括流体可渗透的电加热器组件的气溶胶生成系统的又另一个实施例。图16示出加热器组件30提供在筒20的与烟嘴部分12相对的一端处的系统。气流进入空气入口1601并经过组件且沿流路1605穿过空气出口1603。触头120可放置在任何方便的位置。这种配置是有利的，因为其允许系统内的更短的电连接。

所属领域的一般技术人员现在可以想到根据本发明的合并了加热器组件的其它筒设计。例如，筒可以包括烟嘴部分，可以包括超过一个加热器组件，并且可以具有任何所需形状。此外，根据本发明的加热器组件可以用于除了已描述的那些系统以外的其它类型的系统中，例如增湿器、空气清新器和其它气溶胶生成系统。

上文描述的示例性实施例是举例说明而不是限制性的。考虑到上述的示例性实施例，现在本领域的普通技术人员将理解到与以上示例性实施例一致的其它实施例。

Claims (15)

1.一种电操作的气溶胶生成系统，其包括装置和可移除的筒，所述筒包括气溶胶形成基质、电操作蒸发器以及连接到所述蒸发器的第一电触头，所述装置包括限定用于收纳所述筒的腔的主体、电源、连接到所述电源的第二电触头，以及烟嘴部分，其中处于关闭位置的所述烟嘴部分保持所述筒上的所述第一电触头与所述装置上的所述第二电触头接触。

2.根据权利要求1所述的电操作的气溶胶生成系统，其中所述烟嘴部分通过铰接连接到所述装置的所述主体。

3.根据权利要求1所述的电操作的气溶胶生成系统，其中所述烟嘴部分包括空气入口和空气出口，并配置为允许用户在所述空气出口上进行吮吸，以通过所述烟嘴部分将空气从所述入口抽吸到所述出口。

4.根据权利要求3所述的电操作的气溶胶生成系统，其中所述烟嘴部分包括挡板，所述挡板配置为引导通过所述烟嘴部分从所述入口抽吸到所述出口的空气经过所述筒中的所述蒸发器。

5.根据任一前述权利要求所述的电操作的气溶胶生成系统，其中所述系统是电操作吸烟系统。

6.根据任一前述权利要求所述的电操作的气溶胶生成系统，其中所述蒸发器是加热器，且其中所述筒包括液体存储部分，其包括容纳液体气溶胶形成基质的壳体，所述壳体具有开口；及

流体可渗透的加热器，其包括多个导电丝，其中所述流体可渗透的加热器跨越所述液体存储部分的所述壳体的所述开口延伸。

7.根据权利要求6所述的电操作的气溶胶生成系统，其中所述加热器是基本平坦的。

8.根据权利要求6或7所述的电操作的气溶胶生成系统，其中所述液体存储部分的所述壳体含有毛细管材料。

9.根据权利要求8所述的电操作的气溶胶生成系统，其中所述毛细管材料定向于所述壳体中以将液体输送到所述加热器。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的电操作的气溶胶生成系统，其中所述第一电触头与多个所述丝相接触。

11.根据权利要求10所述的电操作的气溶胶生成系统，其中所述加热器在侧向平面中延伸且其中所述第一电触头侧向延伸到所述液体存储部分的所述壳体之外。

12.根据权利要求6至11中任一项所述的电操作的气溶胶生成系统，其中所述液体存储部分的所述壳体是基本圆柱形的，其中所述开口在所述圆柱体的一个端部处，且其中所述腔配置为收纳所述液体存储部分。

13.根据权利要求12所述的电操作的气溶胶生成系统，其中在使用中，所述开口定位在所述圆柱体中最靠近所述烟嘴部分的端部处。

14.根据权利要求6至13中任一项所述的电操作的气溶胶生成系统，其中所述加热器包括其上支撑所述丝和第一接触元件的电绝缘基板，所述丝跨越所述电绝缘基板中形成的开孔而延伸。

15.根据任一前述权利要求所述的电操作的气溶胶生成系统，其中所述装置包括一个或多个弹性元件，其配置为在所述烟嘴部分处于所述关闭位置以激励所述第一电触头与所述第二电触头相接合时变形。