CN106413439A - 用于气溶胶生成系统的加热器组件 - Google Patents

Abstract

一种气溶胶生成系统包括筒(20)，所述筒包括：液体存储部分，其包括用于容纳液体气溶胶形成基质的壳体(24)，所述壳体具有开口；和加热器组件(30)，其包括固定到所述壳体且跨越所述壳体的所述开口延伸的至少一个加热器元件(36)，其中所述加热器组件的所述至少一个加热器元件的宽度小于所述壳体的宽度。在实例中，所述加热器元件与所述开口的外周间隔，导致加热及气溶胶生成更有效率。

Description

用于气溶胶生成系统的加热器组件

技术领域

本发明涉及气溶胶生成系统，且涉及一种用于包括适合于蒸发液体的加热器组件的气溶胶生成系统的筒。特别地，本发明涉及手持式气溶胶生成系统，例如电操作吸烟系统。本发明的一方面涉及一种用于气溶胶生成系统的加热器元件。

背景技术

一种类型的气溶胶生成系统是电操作吸烟系统。由包括电池和控制电子元件的装置部分、包括气溶胶形成基质供给的筒部分和电操作蒸发器组成的手持式电操作吸烟系统为已知的。包括气溶胶形成基质供给和蒸发器的筒有时被称作“雾化筒”。蒸发器通常包括缠绕于浸泡在液体气溶胶形成基质中的伸长的芯子周围的加热器线的线圈。筒部分通常不仅包括气溶胶形成基质供给和电操作蒸发器，而且还包括烟嘴，吸烟者在使用时吮吸所述烟嘴以将气溶胶抽吸到他们的口中。

因此，通过加热来蒸发液体以形成气溶胶的电操作吸烟系统通常包括缠绕在容纳液体的毛细管材料周围的电线的线圈。通过电线的电流导致电线的电阻加热，此蒸发毛细管材料中的液体。毛细管材料通常保持在气流路径内，使得空气经抽吸经过芯子且夹带蒸汽。蒸汽随后冷却以形成气溶胶。

此类型的系统在生成气溶胶上可为有效的，但以低成本且可重复方式制造还是一件具有挑战的事情。此外，芯子和线圈组件以及相关的电连接可为易碎的且很难处置。

替代地，例如US 204/020454中已经提出的系统，所述系统使用具有包含一体成型的芯子的片材状复合材料以及加热元件的矩形筒。此类系统需要通过洞填充筒。将芯子和加热元件一体成型将额外复杂性引入到制造过程中。此外，由于此将额外复杂性引入到完整的筒的制造，因此尽可能克服通过洞填充矩形形状筒的需要。

将尽可能提供一种适合于更廉价制造且稳固的气溶胶生成系统(例如手持式电操作吸烟系统)的加热器组件。将进一步尽可能提供一种与之前气溶胶生成系统中的加热器组件一样有效率或比其更有效率的加热器组件。

发明内容

在一个方面中，提供一种用于电操作气溶胶生成系统的筒，所述筒包括：液体存储部分，其包括用于容纳液体气溶胶形成基质的壳体，所述壳体具有开口；及和加热器组件，其包括固定到壳体且跨越壳体的开口延伸的至少一个加热器元件，其中加热器组件的至少一个加热器元件的宽度小于壳体的宽度。

筒的开口具有宽度和长度尺寸。至少一个加热器元件跨越壳体的开口延伸的完整长度尺寸。宽度尺寸为垂直于开口的平面中的长度尺寸的尺寸。优选的是，加热器组件的至少一个加热器元件的宽度小于壳体开口的宽度。

优选的是，加热器元件的一部分与开口的周边间隔开。其中加热器元件包括在每一端部处附接到壳体的条，优选地条的边并不接触壳体。优选的是，条的边与开口的周边之间存在间隔。

加热器元件的宽度可能小于开口的至少一个区域中的开口的宽度。加热器元件的宽度可能小于完整开口中的开口的宽度。

加热器组件的至少一个加热器元件的宽度可小于壳体的开口的宽度的90％，例如小于其50％、例如小于其30％、例如小于其25％。

加热器元件的面积可小于壳体的开口的面积的90％，例如小于其50％、例如小于其30％、例如小于其25％。加热器组件的加热器元件的面积可例如在开口的面积的10％与50％之间，优选地在开口的面积的15％与25％之间。

加热器元件优选地支承于电绝缘基板上。绝缘基板优选地具有限定壳体的开口的开孔。开口可为任何适当的形状。举例来说，开口可具有圆形、正方形或矩形形状。开口的面积可较小，优选地小于或等于约25mm²。

至少一个加热器元件优选地以如下方式布置：与其中加热器组件的加热器元件围绕开口的外周接触的情况相比较，与基板物理接触的面积减小。至少一个加热器元件优选地并不与开口的周边窗边直接接触。以此方式，与基板的热接触减小且到达基板和气溶胶生成系统的进一步邻近的的元件的热损失减少。

在不希望受任何特定原理约束的情况下，应认为通过将加热器元件与壳体开口间隔开，较少热传输到壳体，因此加热的效率增大且因此气溶胶生成的效率增大。还应认为，当加热元件接近于开口的外周或与所述外周接触时，远离开口的液体得到加热。应认为此加热导致效率低，因为远离开口的此加热液体并不能够以气溶胶的形式利用。通过将加热元件与壳体中的开口的外周间隔开，可能能够获得更有效率的液体加热，或气溶胶生成。

优选地标出加热器元件与开口外周之间的间隔的尺寸，使得热接触显著减小。加热器元件与开口外周之间的间隔可在25与40微米之间。

气溶胶生成系统可为电操作吸烟系统。

基板优选地包括用于接触至少一个加热器元件的至少第一和第二导电接触部分，第一和第二导电接触部分相互定位于开口的相对侧上，其中第一和第二导电接触部分配置成允许与外部电源接触。

加热器组件可包括串联电连接的复数个加热器元件。可布置第一和第二导电接触部分，使得第一接触部分接触第一加热器元件且第二接触部分接触串联连接的加热器元件中的最后一个加热器元件。额外接触部分设置在加热器组件处以考虑到所有加热器元件的串联连接。优选的是，这些额外接触部分设置在基板的开口的每一侧上。

优选的是，其中加热器组件包含复数个加热器元件，所述加热器元件在空间上彼此基本平行地布置。优选的是，加热器元件与彼此间隔开。在不希望受任何特定原理约束的情况下，应认为将加热器元件与彼此间隔开可提供更有效率的加热。通过加热器元件的适当间隔，例如，与例如使用具有相同面积的单一加热元件的情况相比较，可获得跨越开口的面积的更均匀的加热。

在特别优选的实施例中，加热器组件包括奇数个加热器元件，优选地三个或五个加热器元件，且第一和第二接触部分位于基板的开孔的相对侧上。此布置具有优势，第一和第二接触部分布置在开孔的相对侧上。

加热器组件替代地包括偶数个加热器元件，优选地两个或四个加热器元件。在此实施例中，接触部分优选地位于筒的同一侧上。通过此布置，加热器组件到电源的电连接可以实现相当紧凑的设计。

至少一个加热器元件可各自由复数个导电丝形成，所述导电丝可形成网格或丝阵列或可包括交织或非交织织物。加热器元件可为流体可渗透的。

在一些实例中个，至少一个加热器元件具有固定到电绝缘基板的第一面，且第一和第二导电接触部分配置成允许与外部电源接触，所述电源在加热器元件与第一面相对的第二面上。

系统可进一步包括液体存储部分，所述液体存储部分包括含有液体气溶胶形成基质的壳体，其中加热器组件固定到液体存储部分的壳体。壳体可为刚性壳体且为流体不可渗透的。如本文中所使用，“刚性壳体”表示自支撑的壳体。液体存储部分的刚性壳体优选地将机械支承提供到加热器组件。

液体存储部分可包括配置成将液体气溶胶形成基质输送到加热器组件的毛细管材料。

气溶胶生成系统中的此类型的加热器组件的设置具有优于传统芯子和线圈布置的若干优点。包括网格或丝阵列的加热器元件允许加热器的更大面积与正在蒸发的液体接触。加热器组件可使用容易获得的材料且使用批量生产技术廉价地生产。加热器组件较稳固，允许其在制造期间处理或固定到气溶胶生成系统的其它部分，且尤其形成可移除的筒的部分。形成加热器元件的部分的导电接触部分的设置允许加热器组件到电源的可靠且简单的连接。

导电丝可为基本平坦。如本文中所使用，“基本平坦”优选地意味形成在单一平面中且例如未缠绕或其它符合曲面或其它非平面形状。平坦加热器组件可在制造期间易于处置且提供稳固的结构。

加热器元件或加热器组件可基本平坦。

至少一个加热器元件可包括具有所述导电丝之间的空隙的网格。

在此布置中，优选地加热器元件的至少一部分与开口的外周间隔开一定距离，所述距离大于加热器元件的部分的空隙的尺寸。

导电丝可限定丝之间的空隙，且空隙可具有10μm与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所述空隙中，从而增加加热器组件与液体之间的接触面积。

导电丝可形成大小在160到600Mesh US(+/-10％)之间(即，每英寸160与600个丝之间(+/-10％))的网格。空隙的宽度优选地在75μm与25μm之间。作为空隙的面积与网格的总面积的比率的网格的开口面积的百分比优选地在25％到56％之间。网格可以使用不同类型的交织或格子结构形成。替代地，导电丝由彼此平行布置的细丝的阵列组成。

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，此在本领域中是众所周知的。

导电丝可具有8μm与100μm之间、优选地在8μm与50μm之间且更优选地在8μm与39μm之间的直径。丝可具有圆形横截面或具有例如扁平横截面。

单一加热器元件的导电丝的网格、阵列或织物的面积可较小，优选地小于或等于25mm²，允许其合并到手持系统中。加热器元件可为例如矩形且具有约5mm的长度和2mm的宽度。在一些实例中，宽度在2mm以下，例如宽度为约1mm。加热器元件的宽度越小，越多的加热器元件可串联连接在本发明的加热器组件中。使用串联连接的较小宽度的加热器元件的优点在于，加热器元件组合的电阻增大。

加热器元件可覆盖加热器组件面积的10％与50％之间的面积。导电丝的网格或阵列覆盖加热器组件面积的15％与25％之间的面积。

导电丝可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造的复合材料。此类复合材料可包含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。用于导电丝的优选材料为304、316、304L和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地在0.3与4欧姆之间。更优选的是，导电丝的网格、阵列或织物的电阻在0.5与3欧姆之间，且更优选地约1欧姆。导电丝网格、阵列或织物的电阻比接触部分的电阻大优选地至少一个数量级，且更优选地至少两个数量级。此确保通过使电流通过加热器元件而产生的热集中到导电丝的网格或阵列。如果系统由电池提供电力，那么对于加热器元件具有较低的总电阻通常是有利的。将电接触与网格或丝之间的寄生损失降至最低也能够将寄生功率损失降至最低。低电阻高电流系统允许高功率递送至加热器元件。此允许加热器元件快速将导电丝加热到所要温度。

导电接触部分可直接固定到导电丝。接触部分定位于导电丝与电绝缘基板之间。举例来说，接触部分可由电镀到绝缘基板上的铜箔形成。与绝缘基板相比，接触部分可更容易地与丝结合。

替代地，导电接触部分可与加热器元件的导电丝成整体。举例来说，加热器元件可通过蚀刻导电片材而形成，以将复数个丝提供在两个接触部分之间。

加热器组件的至少一个加热器元件可包括由第一材料制造的至少一个丝和由不同于第一材料的第二材料制造的至少一个丝。此可有益于电或机械原因。举例来说，丝中的一个或多个可由具有随温度显著变化的电阻的材料(例如铁铝合金)形成。此允许将丝的电阻的测量值用于确定温度或温度的变化。此可用于抽吸检测系统中且可用于控制加热器温度以使其保持在所要温度范围内。

电绝缘基板可包括任何合适的材料，且优选的是一种能够耐高温(超过300摄氏度)和温度急速变化的材料。合适材料的实例为聚酰亚胺薄膜，例如

气溶胶形成基质为能够释放可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来释放挥发性化合物。

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含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植物性材料。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气溶胶形成剂。气溶胶形成剂为任何合适的已知化合物或化合物的混合物，在使用中，所述化合物有利于气溶胶形成，并且在系统的操作温度下对热降解基本上具有抗性。合适的气溶胶形成剂是本领域众所周知的，并且包括但不限于：多元醇，例如三甘醇，1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，例如甘油单、二或三乙酸酯；和一元、二元或多元羧酸的脂肪酸酯，例如二甲基十二烷二酸酯和二甲基十四烷二酸酯。优选的气溶胶形成剂是多羟基醇或其混合物，如三甘醇、1,3-丁二醇和最优选地甘油。气溶胶形成基质可包括其它添加剂和成分，例如香料。

液体存储部分的壳体可含有毛细管材料且毛细管材料延伸到丝之间的空隙中。

毛细管材料可以具有纤维状或海绵状结构。毛细管材料优选地包括毛细管束。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输送到加热器。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，液体可以由毛细管作用运输通过所述小孔或管。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造的纤维状材料，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管作用和孔隙度毛细管作用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，其允许液体由毛细管作用输送通过毛细管装置。

毛细管材料可与导电丝接触。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。毛细管材料可在开孔的基本整个范围上方与导电丝接触。

壳体可含有两个或两个以上不同毛细管材料，其种与加热器元件接触的第一毛细管材料具有较高的热分解温度，且与第一毛细管材料接触但不与加热器元件接触的第二毛细管材料具有较低的热分解温度。第一毛细管材料有效地用作将加热器元件与第二毛细管材料分离的间隔件，使得第二毛细管材料不暴露于高于其热分解温度的温度。如本文中所使用，“热分解温度”意思是在所述温度下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容纳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更好的毛细管作用性能。第二毛细管材料可比第一毛细管材料更廉价或具有更高的填充能力。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，且优选地在1.5mm与2mm之间的距离，以提供跨越第一毛细管材料的足够温降。

液体存储部分可定位在导电丝的第一侧上且可为定位在导电丝相对侧上到液体存储部分的气流通道使得经过导电丝的气流带走蒸发的液体气溶胶形成基质。

系统可进一步包括连接到加热器元件且连接到电源的电路，所述电路配置成监测加热器元件或加热器元件的一个或过个丝的电阻，且配置成根据加热器元件的电阻或特别是一个或多个丝的电阻来控制从电源到加热器元件的电力供给。

电路可包括可以是可编程微处理器的微处理器、微控制器或专用集成芯片(ASIC)或能够提供控制的其它电子电路。电路可以还包括电子部件。电路可配置成调节到达加热器的电力供给。电力在启动系统之后可连续地供给到加热器元件或可在例如逐抽吸的基础上间歇地供给。电力可以电流脉冲的形式供给到加热器元件。

系统有利地包括在壳体的主体内的电源，通常为电池，例如磷酸锂铁电池。作为替代，电源可以是另一形式的电荷存储装置，例如电容器。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，电源可具有足够的容量以允许预定数量或不连续的加热器的抽吸或启动。

系统可包括主要单元和可移除地联接到所述主要单元的筒，其中液体存储部分和加热器组件设置在筒与包含电源的主要单元中。如本文中所使用，筒“可移除地联接”到装置意味筒和装置可在不明显损坏装置或筒的情况下相互联接或分离。

系统可以是电操作吸烟系统。系统可以是手持式气溶胶生成系统。气溶胶生成系统可以具有相当于常规雪茄或卷烟的尺寸。吸烟系统可以具有大约30mm到大约150mm之间的总长度。吸烟系统可以具有大约5mm到大约30mm之间的外径。

电绝缘基板可为弹性片材。导电接触部分和导电丝可互相一体成型。

如本文中所使用，“导电”意味用具有1x10^-4Ωm或更小的电阻率的材料形成。如本文中所使用，“电绝缘”意味用具有1x10⁴Ωm或更大的电阻率的材料形成。

本发明还针对一种包括根据本发明的筒的气溶胶生成系统，优选地电操作吸烟系统。

气溶胶生成系统进一步包括主要单元，筒可移除地联接到所述主要单元。液体存储部分和加热器组件设置在筒中且主要单元包括电源。不同的布置是可能的。

筒可在消耗之后更换。由于筒容纳热体和加热器组件，因此还定期更换加热器组件，使得即使在长时间使用主要单元之后也保持最佳蒸发条件。

气溶胶生成系统优选地进一步包括连接到加热器组件且连接到电源的电路。电路配置成监测加热器组件或加热器组件的加热器元件的一个或多个丝的电阻，且配置成根据加热器组件或一个或多个丝的电阻控制从电源到加热器组件的电力供给。通过监测加热器元件的温度，系统可防止加热器组件的过热或欠热且确保提供最佳蒸发条件。

本发明还针对一种制造用于气溶胶生成系统(例如电操作气溶胶生成系统)中的筒的方法，所述方法包括以下步骤：为具有开口的壳体提供液体存储部分；用液体气溶胶形成基质填充液体存储部分；及提供包括跨越壳体的开口延伸的至少一个加热器元件的加热器组件，其中加热器元件小于开口。加热器组件的至少一个加热器元件的宽度可小于壳体的开口宽度的90％，优选地小于其50％、进一步优选地小于其30％、最优选地小于其25％。

加热器组件和一个或多个加热器元件优选地为流体可渗透的。如本文中所使用，关于加热器组件的“流体可渗透”意味呈气相或可能呈液相的气溶胶形成基质可容易地穿过加热器组件或加热器元件。

术语“基本平坦”细丝结构用于指优选地呈基本二维拓扑歧管形式的丝结构。因此，基本平坦丝结构沿表面在两个维度上而非在第三维度上延伸。特别地，基本平坦丝结构在表面内两个维度上的尺寸为垂直于所述表面的第三维度上尺寸的至少5倍。基本平坦丝结构的实例为两个基本平行表面之间的结构，其中这两个表面之间的距离基本上小于所述表面内的延伸。在一些实施例中，基本平坦丝结构为平面的。在其它实施例中，基本平坦丝结构沿一个或多个维度弯曲，例如形成圆顶形状或桥形状。

术语“丝”优选地用于指代布置于两个电接触部分之间的电路径。丝可分别任意地分支及分叉为若干路径或丝，或可从若干电路径聚集为一个路径。丝可具有圆形、正方形、平坦形或任何其它形式的横截面。丝可以笔直或弯曲方式布置。

术语“丝结构”优选地用于指代一个丝或优选地复数个丝的结构。丝结构可为(例如)平行于彼此布置的丝阵列。优选的是，丝可形成网格。网格可为交织或非交织。

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到1d为根据本发明的实施例的包括筒的系统的示意图；

图2为图1中所展示的系统的实例筒的分解图；

图3展示具有三个加热器元件的加热器组件；

图4展示具有四个加热器元件的加热器组件；及

图5为展示不同几何结构加热器的TPM产量；

具体实施方式

图1a到1d为包含根据本发明的实施例的筒的气溶胶生成系统的示意图。图1a为共同形成气溶胶生成系统的气溶胶生成装置10及分离筒20的示意图。在此实例中，气溶胶生成系统为电操作吸烟系统。

筒20含有气溶胶形成基质且配置成容纳在装置内的腔18中。当设置在筒20中的气溶胶形成基质耗尽时，所述筒应可由使用者替换。图1a展示在插入装置中之前的筒20，其中图1a中的箭头1指示筒的插入方向。

气溶胶生成装置10便于携带且具有与传统雪茄或香烟相差无几的尺寸。装置10包括主体11和烟嘴部分12。主体11含有电池14(例如锂铁磷酸电池)、控制电子元件16和腔18。烟嘴部分12通过铰链连接21连接到主体11且可在如图1中所展示的打开位置与如图1d中所展示的关闭位置之间移动。烟嘴部分12放置在打开位置中以允许筒20的插入和移除，且当系统将用于产生气溶胶时放置在关闭位置中，如下文所述。烟嘴部分包括复数个空气入口13和出口15.在使用中，使用者吮吸或抽吸出口以将空气入口13的空气从烟嘴部分抽吸到出口15，并且将进入使用者的口中或肺中。提供内部挡板17以迫使空气经过筒流经烟嘴部分12，如下文所述。

腔18具有圆形横截面且经制定大小以容纳筒20的壳体24。电连接件19设置在腔18的侧面处以提供控制电子元件16与电池14之间的电连接及筒20上的对应电接触部分。

图1b展示图1a的系统，其中筒插入腔18中，且正在移除盖板26。在此位置中，电连接件抵靠筒上的电接触部分，如下文所述。

图1c展示图1b的系统，其中完全移除盖板26且烟嘴部分12正在移动到关闭位置。

图1d展示图1c的系统，其中烟嘴部分12在关闭位置中。烟嘴部分12通过扣钩机制保持在关闭位置中，如图2中示意性地说明。图2说明主体11和通过铰链连接21连接的烟嘴部分12。烟嘴部分12包括向内延伸的齿8。当烟嘴部分在关闭位置中时，齿8接合装置的主体上的扣钩6。扣钩6通过偏置弹簧5而偏置以接合齿8。按钮4固定到扣钩6。按钮4可由使用者逆着偏置弹簧5的动作而压下以将齿8从扣钩6释放，允许烟嘴部分移动到打开位置。可使用用于将烟嘴保持在关闭位置中的其它合适的机制(例如卡扣或磁性封闭)对于本领域的技术人员现在将是显而易见的。

关闭位置中的烟嘴部分12保持筒与电连接件19电接触，使得无论系统的定向如何，在使用中维持良好的电连接。烟嘴部分12可包含接合筒的表面且当烟嘴部分12处于关闭位置中时在刚性烟嘴壳体元件与筒之间压缩的环形弹性元件。这确保维持良好的电连接而不制造误差。

当然，替代地或另外可采用用于维持筒与装置之间良好的电连接的其它机制。举例来说，筒20的壳体24可设置有接合形成于腔18的壁中的对应凹槽或螺纹的螺纹或凹槽(图中未说明)。筒与装置之间的螺纹接合可用于确保正确转动对准以及将筒保持在腔中且确保良好的电连接。螺纹连接可延伸筒的仅半圈或小于半圈，或可延伸若干圈。替代地或另外，电连接件19可偏置为与筒上的接触部分接触。

图2为适用于气溶胶生成系统(例如，图1的类型的气溶胶生成系统)的筒20的分解图。筒20包括大体圆柱形的壳体24，所述壳体具有所选择的大小和形状以容纳到气溶胶生成系统的对应腔中，或以恰当方式与所述系统的其它元件安装在一起，例如图1的系统的腔18。壳体22含有浸泡在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％的水和香料，和2重量％的尼古丁。毛细管材料为主动将液体从一个端部输送到另一端部且可由合适的材料制成的材料。在此实例中，毛细管材料由聚酯纤维形成。

壳体22具有开口端，加热器组件30固定到所述开口端。加热器组件30包括：基板34，所述基板具有形成于其中的开孔35；一对电接触部分32，其固定到基板且通过间隙33与彼此分离；和加热器元件36，其由导电加热器丝的网格形成，跨越开孔35并固定到开孔35的相对侧上的电接触部分32。

加热器组件30由可移除的盖板26覆盖。盖板26包括胶粘到加热器组件但不可轻易剥落的液体不可渗透塑料片。凸台设置在盖板26的侧面上以允许使用者在将其剥落时抓住盖板。现在这对本领域的普通技术人员是显而易见的，尽管将胶粘描述为将不可渗透塑料片固定到加热器组件30的方法，但也可使用本领域的那些技术人员熟悉的其它方法，所述方法包含热封或超声波焊接，只要盖板26可由消费者轻松地移除。

应了解，其它筒设计是可能的。举例来说，毛细管材料与筒可包括两种或多种不同毛细管材料，或筒可包括用于容纳自由液体的储存器的箱。

加热器丝36穿过基板34中的开孔暴露出来，使得蒸发的气溶胶形成基质可经过加热器组件逸入气流中。

在使用中，筒20放置在气溶胶生成系统中，且加热器组件30连接到包括在气溶胶生成系统中的电源中。设置电路以为加热器元件36提供电力且使气溶胶生成基质挥发。

在图3中，描绘本发明的加热器组件30的实例，其中三个基本平行的加热器元件36a、36b、36c串联地电连接。加热器组件30包括电绝缘基板34，所述电绝缘基板具有形成于其中的正方形开孔35。在此实例中，开孔的大小为5mm×5mm，然而应理解，根据加热器的特定应用，可适当使用开孔的其它形状和大小。第一电接触部分32a和第二电接触部分32b设置在开孔35的相对侧处且基本平行于开孔35的侧边缘35a、35b延伸。两个额外接触部分32c、32d设置在开孔35的相对侧边缘35c、35d的邻近部分。第一加热器元件连接在第一接触部分32a与额外接触部分32c之间。第二加热器元件36b连接在额外接触部分32c与额外接触部分32d之间。第三加热器元件36c连接在额外接触部分32c与第二接触部分32b之间。在此实施例中，加热器组件30包括奇数个加热器元件36，即三个加热器元件，且第一接触部分32a和第二接触部分32b位于基板34的开孔35的相对侧上。加热器元件36a和36c与开孔的侧边缘35a、35c间隔，使得在这些加热器元件36a、36c与绝缘基板34之间不存在直接实体接触。在不希望受任何特定原理约束的情况下，应认为此布置可减少到达绝缘基板34的热传输，且可允许液体气溶胶生成基质有效的蒸发。

在图4中，描绘本发明的加热器组件20的其它实例，其中四个加热器元件36a、36b、36c、36d串联地电连接。加热器组件30包括电绝缘基板34，所述电绝缘基板具有形成于其中的正方形开孔35。开孔的大小为5mm×5mm。第一接触部分32a和第二接触部分32b相应地邻近开孔35的同一侧边缘35b的上部部分和下部部分而设置。设置三个额外接触部分32c、32d、32e，其中两个接触部分邻近相对侧边缘35a的部分而设置，且一个接触部分平行于第一接触部分32a和第二接触部分32b之间的侧边缘35b而设置。四个加热器元件36a、36b、36c、36d串联连接在如图4中所说明的这五个接触部分32a、32c、32d、32e、32b之间。此外，加热器元件的长侧边缘中没有一个与开孔的侧边缘中的任何一个实体接触，又使得到达绝缘基板的热传输减少。

在此实施例中，加热器组件30包括偶数个加热器元件36，即四个加热器元件36a、36b、36c、36d，且第一接触部分32a和第二接触部分32b位于基板34的开孔35的同一侧上。

在例如图3和4所展示的布置中，加热器元件的布置可为如此使得邻近的加热器元件之间的间隙基本相同。举例来说，加热器元件可在开孔35的宽度上有规律地间隔。在其它布置中，加热器元件之间的不同间距可用于(例如)获得所要加热曲线。可使用开孔或加热器元件的其它形状。

加热器组件可包括由304L不锈钢形成的网格，其中网格大小为约400Mesh US(每英寸约400个丝)。丝具有大约16μm的直径。网格连接到电接触部分32，所述电接触部分通过间隔与彼此分离且由具有厚度大约30μm的铜箔形成。电接触部分32设置在具有约120μm的厚度的聚酰亚胺基板34上。形成网格的丝限定丝之间的空隙。此实例中的空隙具有大约37μm的宽度，尽管可使用较大或较小的空隙。使用这些概略尺寸的网格允许气溶胶形成基质的弯液面形成于空隙中，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，即空隙的面积与网格的总面积的比率有利地在25％与56％之间。加热器组件的总电阻为大约1欧姆。网格提供此电阻的绝大部分使得大部分的热由网格产生。在此实例中，网格的电阻是电接触部分32的100倍。

基板34电绝缘，且在此实例中由具有约120μm厚度的聚酰亚胺片材形成。基板为圆形且具有8mm的直径。网格为矩形，且在一些实例中具有5mm与2mm的边长。这些尺寸允许制造具有与传统香烟或雪茄类似的大小和形状的完整系统。法相有效的尺寸的另一实例为直径5mm和1mm×4mm的矩形网格的圆形基板。

替代地，根据本公开内容的加热器组件、网格36可由平行导电丝的阵列替换。丝的阵列由304L不锈钢形成且具有大于16μm的直径。

丝可直接结合到基板34，接触部分32随后结合到丝上。接触部分32通过绝缘间隔与彼此分离，且由具有厚度大约30μm的铜箔形成。基板、丝和接触部分的相同布置可用于网格类型加热器。将接触部分作为最外层可有益于为电源提供可靠的电接触。

加热器组件可包括复数个加热器丝，所述丝与电接触部分形成一体。丝和电接触部分两者由经蚀刻以限定丝的不锈钢箔形成。接触部分由间隔分离，由丝结合的情况除外。不锈钢箔设置在聚酰亚胺基板34上。此外，丝提供此电阻的绝大部分，使得大部分的热由丝产生。在此实例中，丝的电阻是电接触部分的100倍。

在图3中所展示的筒中，接触部分32和丝36、38位于基板层34与壳体24之间。然而，可能以其它方式将加热器组件安装到筒壳体，使得聚酰亚胺基板直接邻近壳体24。

尽管所描述的实施例具有带有壳体(具有基本圆形的横截面)的筒，当然可能形成具有其它形状的筒壳体，例如矩形横截面或三角形横截面。这些壳体形状将确保在相应形状的腔内的所要定向，以确保装置与筒之间的电连接。

毛细管材料22在壳体24中有利地定向以将液体输送到加热器组件30。当组装筒时，加热器丝36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加热器。在本发明的实例中，气溶胶形成基质接触每一丝的大部分表面，使得由加热器组件产生的大部分热直接进气溶胶形成基质中。与此相反，在传统芯子和线圈加热器组件中，仅小部分加热器电线与气溶胶形成基质接触。毛细管材料27可延伸到丝36之间的空隙中。

在使用中，加热器组件通过电阻加热来操作。电流在控制电子元件16的控制下通过丝36，以将所述丝加热到所要温度范围内。丝的网格或阵列的电阻明显高于电接触部分32和电连接件19，使得较高温度局限于所述丝。系统可配置成响应于使用者抽吸而通过将电流提供到加热器组件来产生热，或可配置成在装置处于“开启”状态时连续产生热。用于丝的不同材料可适用于不同系统。举例来说，在连续加热的系统中，石墨丝由于具有较低比热容且与较低电流加热相容，因此是合适的。在抽吸驱动的系统中，其中使用高电流脉冲短时间内产生热，具有较高比热容的不锈钢丝可为更适合的。

在抽吸驱动的系统中，装置可包含抽吸传感器，所述抽吸传感器配置成检测使用者何时将空气抽吸通过烟嘴部分。抽吸传感器(图中未说明)连接到控制电子元件16，且控制电子元件16配置成仅当其确定使用者抽吸装置时将电流供给到加热器组件30。任何合适的气流传感器可用于抽吸传感器，例如麦克风。

在可能的实施例中，丝36中的一个或多个或加热器元件的电阻率的变化总的来说可用于检测加热器元件的温度的变化。此可用于调节供给到加热器元件的电力以确保其仍然在所要温度范围内。温度的突然变化也可用作检测起因于使用者抽吸吸系统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为专用温度传感器且就此而言可由具有合适的电阻温度系数的材料形成，例如铁铝合金、Ni-Cr、铂、钨或合金线。

图1d中说明使用系统时通过烟嘴部分的气流。烟嘴部分包含内部挡板17，所述内部挡板与烟嘴部分的外壁一体模制且确保，当空气从入口13抽吸到出口15时，其在筒上的加热器组件30上方流动，气溶胶形成基质正在所述筒中蒸发。当空气经过加热器组件时，蒸发的基质夹带在气流中，且冷却以在离开出口15前形成气溶胶。因此，在使用中，气溶胶形成基质通过在其蒸发时穿过丝36、37、38之间的空隙而穿过加热器组件。

本领域的普通技术人员现在可以想到包括根据本公开内容的加热器组件的其它筒设计。例如，筒可以包含烟嘴部分，可包含超过一个加热器组件，并且可以具有任何期望的形状。此外，根据本公开内容的加热器组件可以用于除了已经描述的那些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。

图5展示指示在测试中加热器元件的三种不同配置的性能以测量由实例加热元件提供的总颗粒物(TPM)产出的图。

所测试的加热元件如下：

加热器A–开孔5mm×5mm。关于图3所布置的三个加热器元件–每一个具有1mm的宽度。近似加热器面积15mm²。

电阻大于1.2欧姆。功率消耗6W。

加热器B–开孔大约3mm×3mm。一个加热器元件覆盖整个开孔。近似加热器面积10mm²电阻大约0.5欧姆。功率消耗6W。

加热器C–开孔5mm×5mm。关于图2所布置的一个加热器元件–具有2mm的宽度。近似加热器面积10mm²。电阻大约0.8欧姆。功率消耗4W。

含液体的毛细管材料邻近加热器而安装。按重量计，液体包括39％的丙二醇、39％的甘油、20％的水、2％的尼古丁。

包括每3秒55ml的气流的一口烟在加热期间越过加热器且夹带在气流中的产生的气溶胶截留在玻璃纤维过滤器盘(坎布里奇垫(Cambridge Pad))上。在45口烟的测试运行之后，使用乙醇溶液以已知方式从玻璃纤维过滤器盘提取气溶胶组分，以确定所述测试运行的总颗粒物(TPM)。每口烟TPM经计算且展示于图5中。

证明包括覆盖整个开孔的加热器元件的加热器B具有每口烟仅1.1毫克的最低TPM产量(总颗粒物)。加热器组件具有6瓦特的功率消耗。

包含仅一个10mm²加热器元件的加热器C获得较高TPM。通过此加热器组件，得到每口烟约2.2毫克的TPM产量，而与此同时功率消耗仅总计4瓦特。因此，更高TPM可见于与加热器B类似大小的加热器元件，即使在较低功率下。

在不希望受任何特定原理束缚的情况下，应认为对于加热器C(其中所述加热器的边缘与开孔边缘间隔)，到达基板元件的热传输较少。又，应认为对于加热器B，一些热加热基板元件下面的液体且所述液体不能够通过开孔释放，因此导致较低效率地使用来自加热器元件的热。

对于包含三个加热器条的加热器A，TPM也大于加热器B的TPM。在不希望受任何特定原理束缚的情况下，加热器A的TPM低于加热器C，因为三个1mm条与加热器C的单一2mm条相比与开孔的边缘具有更大的接触长度，此可导致更多的热传输到基板或基板下面的液体的更多无效的加热。

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)

1.一种用于气溶胶生成系统的筒，其包括：

液体存储部分，其包括用于容纳液体气溶胶形成基质的壳体，所述壳体具有开口；和

加热器组件，其包括固定到所述壳体且跨越所述壳体的所述开口延伸的至少一个加热器元件，

其中所述加热器组件的所述至少一个加热器元件的宽度小于所述壳体开口的宽度。

2.根据权利要求1所述的筒，其中所述至少一个加热器元件的所述宽度小于所述壳体的所述开口的所述宽度的90％、优选地小于其50％、优选地小于其30％、优选地小于其25％。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的筒，其中所述加热器组件的所述加热器元件的面积小于所述壳体的所述开口的面积的90％、优选地在其10％与50％之间、优选地在其15％与25％之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的筒，其中所述加热器组件具有超过1欧姆、优选地在1与4欧姆之间且最优选地约1.5欧姆的总电阻。

5.根据前述权利要求中一项所述的筒，其中所述加热器组件包括串联连接的复数个加热器元件。

6.根据权利要求5所述的筒，其中所述加热器组件的所述加热器元件基本平行于彼此而布置。

7.根据前述权利要求中一项所述的筒，其中所述加热器组件基本平坦。

8.根据前述权利要求中任一项所述的筒，其中所述加热器元件为流体可渗透的且包括复数个导电丝。

9.根据权利要求8所述的筒，其中所述至少一个加热器元件包括具有所述导电丝之间的空隙的网格。

10.根据权利要求9所述的筒，其中所述加热器元件的至少一部分与所述开口的周边间隔开一定距离，所述距离大于所述加热器元件的所述部分的所述空隙的尺寸。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的筒，其中所述液体存储部分的所述壳体含有毛细管材料且其中所述毛细管材料延伸到所述丝之间的空隙中。

12.一种制造用于气溶胶生成系统的筒的方法，其包括：

提供包括具有开口的壳体的液体存储部分；

用液体气溶胶形成基质填充所述液体存储部分；及

提供加热器组件，所述加热器组件包括跨越所述壳体的所述开口延伸的至少一个加热器元件，

其中所述加热器组件的所述至少一个加热器元件小于所述壳体的所述开口。

13.一种气溶胶生成系统，其包括

主要单元，和

根据权利要求1至11中任一项所述的筒，所述筒可移除地联接到所述主要单元，

其中所述液体存储部分和加热器组件设置在所述筒中且所述主要单元包括电源。

14.根据权利要求13所述的气溶胶生成系统，其进一步包括连接到所述加热器组件且连接到电源的电路，所述电路配置成监测所述加热器组件或所述加热器组件的一个或多个丝的电阻，且根据所述加热器组件或所述一个或多个丝的所述电阻控制从所述电源到所述加热器组件的电力供给。

15.根据权利要求1或11中任一项所述的包括筒的气溶胶生成系统，其中所述系统为电操作吸烟系统。