CN107809921B - 具有增强气流管理的气溶胶生成系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气溶胶生成系统，所述气溶胶生成系统包括：液体储存部分，所述液体储存部分包括容纳液体气溶胶形成基材和毛细介质(22)的壳体，所述壳体具有开口；流体可渗透加热器组件，所述流体可渗透加热器组件包括被布置成限定基本上非平面的空气冲击表面的导电细丝装置(30)，其中所述流体可渗透加热器组件延伸横跨所述壳体的所述开口，其中所述毛细介质(22)被设置成与所述加热器组件接触，其中所述液体气溶胶形成基材经由所述毛细介质(22)被吸至所述导电细丝装置(30)，并且其中所述毛细介质(22)包括允许气流(42)穿过所述毛细介质(22)的毛细介质开口(28)。本发明还涉及一种制造用于气溶胶生成系统的盒的方法。

Description

具有增强气流管理的气溶胶生成系统

技术领域

本发明涉及气溶胶生成系统，其包括适用于使从毛细介质浸泡的液体蒸发的加热器组件。特别地，本发明涉及手持式气溶胶生成系统，诸如电操作吸烟系统。

背景技术

一种类型的气溶胶生成系统是电操作吸烟系统。已知由下列项组成的手持式电操作吸烟系统：包括电池和控制电子器件的装置部分，包括气溶胶形成基材供应源和电操作蒸发器的盒部分。包含气溶胶形成基材和蒸发器的供应源的盒有时被称为“烟弹”。蒸发器通常包括缠绕在浸泡于液体气溶胶形成基材中的细长芯周围的加热丝线线圈。盒部分通常不仅包括气溶胶形成基材的供应源和电操作蒸发器，而且还包括吸嘴，用户在使用时吮吸吸嘴以将气溶胶吸入他们的嘴中。

发明内容

本发明涉及一种气溶胶生成系统，其提供了改进的气溶胶化和更好的气溶胶液滴生长，并且其避免了发生热点，特别是在加热器组件的中间部分。

希望提供一种气溶胶生成系统，其改善加热器组件表面上的气流以促进挥发的蒸气的混合。

还希望提供一种气溶胶生成系统，其加速气溶胶从加热器组件向吸嘴的气流，由此通过更快地冷却挥发的蒸气来进一步改善气溶胶化。在一些实施方案中，通过引入湍流和涡旋来实现气流的增强的混合和加速。

根据本发明，提供了一种气溶胶生成系统，其包括液体储存部分，该液体储存部分包括容纳液体气溶胶形成基材和毛细材料的壳体。壳体具有开口。流体可渗透加热器组件包括被布置成限定非平面空气冲击表面的导电细丝的布置，其中流体可渗透加热器组件与壳体的开口对齐，使得加热器组件延伸横跨壳体的开口。毛细介质以此方式设置在液体储存部分中，使得毛细介质直接接触加热器组件。液体气溶胶形成基材经由毛细介质被吸至导电细丝装置。毛细介质限定了允许气流穿过毛细介质的开口。

本发明还涉及一种制造用于电操作气溶胶生成系统的盒的方法，其包括以下步骤：提供包括具有开口的壳体的液体储存部分，在液体储存部分内提供毛细材料，用液体气溶胶形成基材填充液体储存部分，以及提供流体可渗透加热器组件，该流体可渗透加热器组件包括被布置成限定基本上非平面空气冲击表面的导电细丝装置，其中流体可渗透加热器组件延伸横跨壳体的开口，其中毛细介质被设置成与加热器组件接触，并且其中毛细介质包括允许气流穿过毛细介质的毛细介质开口。

提供延伸横跨液体储存部分的开口的加热器组件允许相对容易制造的鲁棒构造。这种布置允许加热器组件与液体气溶胶形成基材之间的大的接触面积。壳体可以是刚性壳体。如本文中所使用，“刚性壳体”是指自支撑的壳体。液体储存部分的刚性壳体优选地为加热器组件提供机械支撑。

加热器组件可以是由基本平坦的构造成形，从而允许制造简单。如本文所使用的，“基本平坦”意味着初始形成在单个平面中，而不是缠绕或以其他方式顺应以适合弯曲或其他非平面形状。在几何上，术语“基本平坦”导电细丝装置被用来指代呈大致二维拓扑轮廓或外形形式的导电细丝装置。因此，基本平坦的导电细丝装置沿着表面基本上在比第三维度大的两个维度上延伸。特别地，表面内的两个维度中的基本平坦的细丝装置的尺寸至少比在垂直于表面的第三维度大5倍。基本平坦的细丝装置的实例是两个基本上假想的平行表面之间的结构，其中这两个假想表面之间的距离显著小于表面内的延伸。

初始基本平坦的细丝装置被变形、成形或以其他方式修改，以限定细丝装置，该细丝装置限定非平面空气冲击表面。在一个实施方案中，初始基本平坦的细丝装置被形成为使得其沿着一个或多个维度弯曲，例如形成凸形或“圆顶”形状、凹形、桥形、或旋风器或“漏斗”形状。在一个实施方案中，细丝装置限定了凹形表面，其面向到达并冲击细丝装置的气流。细丝装置的非平面形状考虑到在达到细丝装置的气流上引入湍流和涡旋。细丝装置的位置和形状被布置成使得被引导到细丝装置的空气冲击表面的气流围绕空气冲击表面旋转。

本说明书使用的术语“细丝”是指布置在两个电触点之间的电路径。细丝可以任意地分叉并分别分成若干路径或细丝，或者可以从几个电路径汇聚成一个路径。细丝可以具有圆形、正方形、扁平或任何其他形式的横截面。细丝可以以直线或弯曲的方式布置。

短语“细丝装置”或“由细丝构成的装置”在整个说明书中可互换使用以意指多个细丝构成的部件。细丝装置可以是细丝阵列，例如彼此平行排列。细丝可以形成网。网可以是织造或非织造的。在整个说明书中，与气流接触的细丝装置的表面也被称为细丝装置的“空气冲击表面”。

导电细丝可以限定细丝之间的间隙，并且间隙可以具有10微米与100微米之间的宽度。优选地，细丝在间隙中产生毛细管作用，使得在使用中待被汽化的液体被吸入间隙中，增加加热器组件与液体之间的接触面积。

通过提供具有多个间隙以允许流体通过细丝装置的细丝装置，细丝装置是流体可渗透的。这意味着以气相和可能的液相形式的气溶胶形成基材可以容易地穿过细丝装置并因此穿过加热器组件。

细丝装置被配置成定制围绕空气冲击表面的气流。这是通过引入湍流和涡漩来完成的，这些涡漩和涡漩促使挥发的蒸气混合并导致增强的气溶胶化。

在本发明的一些实施方案中，细丝装置限定允许气流通过的细丝开口，并且其中毛细介质开口延伸细丝开口以形成穿过毛细介质的空气管道。细丝装置、细丝开口以及毛细介质开口的位置和形状经制定尺寸且被布置成使得被引导到细丝装置的空气冲击表面的气流围绕空气冲击表面旋转。

细丝装置的细丝开口基本上大于细丝装置的细丝之间的间隙。基本上大于是指细丝开口覆盖的面积比两个细丝之间的间隙面积大至少5倍、或者至少10倍、或者至少50倍、或者至少100倍。细丝开口的面积与包括细丝开口的细丝装置的横截面积的关系可以是至少1％、或者至少2％、或者至少3％、或者至少4％、或者至少5％、或者至少10％、或者至少25％。

细丝开口的位置基本上可以匹配毛细介质开口的位置。细丝开口的横截面的形状和尺寸可以是毛细介质开口的横截面的形状和尺寸。

加热器组件和毛细介质可以以此方式布置在气溶胶生成系统中，使得到达细丝装置的空气冲击表面的气流的至少一部分被引导通过由毛细介质开口限定的通过毛细介质的空气管道。通过空气管道的抽吸加速了通过空气管道的气流，从而通过更快地冷却挥发的蒸气来改善气溶胶化。

替代性地，加热器组件和毛细介质可以以此方式布置在气溶胶生成系统中，使得到达细丝装置的空气冲击表面的气流被引导通过由毛细介质开口限定的通过毛细介质的空气管道。

导电细丝可形成大小在160与600美国筛目数(+/-10％)之间(即在每英寸160与600个细丝之间(+/-10％))的网。间隙的宽度优选地在75微米与25微米之间。网的开口面积的百分比，其是间隙的面积与网的总面积的比率，优选地在25％与56％之间。网可以使用不同类型的编织或网格结构来形成。或者，导电细丝由彼此平行布置的细丝阵列组成。如在本领域中是很好理解的，导电细丝的网、阵列或织物的特征还在于其保留液体的能力。

导电细丝可具有10微米与100微米之间的直径，优选地在8微米与50微米之间，且更优选地在8微米与39微米之间。细丝可以具有圆形的横截面或者可以具有平坦的横截面。

导电细丝的网、阵列或织物的面积可较小，优选地小于或等于25平方毫米，从而允许其并入到手持式系统中。导电细丝的网、阵列或织物可以例如是直径为3毫米至10毫米的圆形，优选地为5毫米。网也可以是矩形的，并且例如具有5毫米乘2毫米的尺寸。优选地，导电细丝的网或阵列覆盖加热器组件的面积的10％至50％之间的区域。更优选地，导电细丝的网或阵列覆盖加热器组件的面积的15％至25％之间的区域。将导电细丝的网、阵列或织物的大小设定在面积的10％至50％或小于或等于25平方毫米，减少了加热导电细丝的网、阵列或织物所需的总功率量，同时仍确保导电细丝的网、阵列或织物充分地接触到一个或多个毛细介质提供的待挥发的液体。

加热器细丝可通过蚀刻诸如箔的片材而形成。当加热器组件包括平行细丝阵列时，这可能是特别有利的。如果加热器组件包括网或者细丝织物，则细丝可以被单独地形成并编织在一起。或者，加热细丝可以由导电箔冲压而成，例如不锈钢。

加热器组件的细丝可由具有合适的电特性的任何材料形成。合适的材料包括但不限于：诸如掺杂陶瓷、电“导电”陶瓷(诸如二硅化钼)的半导体，碳，石墨，金属，金属合金和由陶瓷材料和金属材料制成的复合材料。这种复合材料可以包含掺杂或未掺杂的陶瓷。合适的掺杂陶瓷的实例包括掺杂的碳化硅。合适的金属的实例包括钛、锆、钽和铂族金属。适合的金属合金的实例包含不锈钢、康铜、含镍合金、含钴合金、含铬合金、含铝-钛-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、含金和含铁合金、以及基于镍、铁、钴、不锈钢的超合金、

铁-铝基合金、和铁-锰-铝基合金。

是钛金属公司的注册商标。细丝可以涂覆有一个或多个绝缘体。用于导电细丝的优选材料是304、316、304L、316L不锈钢和石墨。另外，导电细丝装置可以包括上述材料的组合。可以使用材料的组合来改善对基本平坦的细丝装置的阻力的控制。例如，具有高固有电阻的材料可以与具有低固有电阻的材料组合。如果其中一种材料更有利于其他方面，例如价格、可加工性或其他物理和化学参数，则这可能是有利的。有利的是，具有增加电阻的基本平坦的细丝装置减少了寄生损耗。有利的是，高电阻率加热器允许更有效地使用电池能量。电池能量在印刷电路板和触点上的能量损失和传递给导电细丝装置的能量之间按比例分配。因此，可用于加热器中的导电细丝装置的能量越高，导电细丝装置的电阻越高。

替代性地，导电细丝装置可由碳线纺织品物形成。碳线纺织品具有的优点是其通常比具有高电阻率的金属加热器更具成本效益。此外，碳线纺织品通常比金属网更柔韧。另一个优点是，在流体可渗透加热器组件的构造期间，可以很好地保持碳线纺织品和类似高释放材料的输送介质之间的接触。

流体可渗透加热器组件与输送介质(例如毛细输送介质，诸如由纤维或多孔陶瓷材料制成的芯)之间的可靠接触改善流体可渗透加热器组件的恒定润湿。这有利地降低了导电细丝装置的过热和液体的无意热分解的风险。

加热器组件可包括其上支撑细丝的电绝缘基材。电绝缘基材可以包括任何合适的材料，并且优选地是能够耐受高温(超过300摄氏度)和快速温度变化的材料。合适的材料的实例是聚酰亚胺膜，诸如

电绝缘基材可以具有形成在其中的孔，其中导电细丝延伸穿过孔。加热器组件可以包括连接到导电细丝的电触点。例如，电触点可以胶合、熔接或机械地夹紧到导电细丝装置。替代性地，可以将导电细丝装置印刷在电绝缘基材上，例如使用金属墨水。在此类布置中，优选地，电绝缘基材是多孔材料，使得导电细丝装置可以直接施加到多孔材料的表面。优选地，在此类实施方案中，基材的孔隙度用作电绝缘基材的“开口”，通过其可以将液体抽向导电细丝装置。

细丝装置的导电细丝的网、阵列或织物的电阻优选地在0.3欧姆到4欧姆之间。更优选地，导电细丝的网、阵列或织物的电阻在0.5欧姆和3欧姆之间，并且更优选地为约1欧姆。导电细丝的网、阵列或织物的电阻优选地比接触部分的电阻大至少一个数量级，更优选地大至少两个数量级。这确保通过使电流经过细丝装置而生成的热量局限于导电细丝的网或阵列。如果系统由电池供电，则细丝装置具有较低的总阻力是有利的。低电阻的高电流系统允许向细丝装置输送高功率。这允许细丝装置将导电细丝快速加热到期望的温度。

第一和第二导电接触部分可直接固定到导电细丝。接触部分可以位于导电细丝和电绝缘基材之间。例如，接触部分可以由电镀在绝缘基材上的铜箔形成。接触部分也可以比绝缘基材更容易地与细丝结合。

在细丝装置具有细丝开口的实施方案中，第一导电接触部分可以位于细丝装置与细丝开口的内部边界线处。第一导电接触部分可以被引导通过毛细介质开口。第二导电接触部分可以位于细丝装置的外部边界线处。

替代性地或另外地，第一和第二导电接触部分可与导电细丝成一体。例如，可以通过蚀刻导电片以在两个接触部分之间提供多个细丝来形成细丝装置。

液体储存部分的壳体包含毛细介质。毛细介质是主动将液体从材料的一端输送到另一端的材料。毛细介质有利地定向在壳体中以将液体输送到加热器组件。

毛细介质可以具有纤维状或海绵状结构。毛细介质优选包括毛细管束。例如，毛细介质可以包括多个纤维或线或其他细孔管。纤维或线可以大致对齐以将液体输送到加热器。或者，毛细介质可以包括海绵状或泡沫状材料。毛细介质的结构形成多个小孔或管，通过该多个小孔或管可以利用毛细作用输送液体。毛细介质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、纤维或烧结粉末形式的陶瓷或石墨基材料、发泡金属或塑料材料、纤维材料，例如由纺丝或挤出纤维制成，诸如乙酸纤维素、聚酯或粘合的聚烯烃、聚乙烯、涤纶或聚丙烯纤维、尼龙纤维或陶瓷。毛细介质可以具有任何合适的毛细管作用和多孔性，以用于不同的液体物理性质。液体具有物理性质，包括但不限于，粘度、表面张力、密度、导热率、沸点和蒸汽压力，其允许液体通过毛细作用被输送通过毛细装置。

毛细介质与导电细丝接触。毛细介质可以延伸到细丝之间的间隙中。加热器组件可以通过毛细作用将液体气溶胶形成基材吸至间隙中。毛细介质可以基本上在孔的整个延伸上方与导电细丝接触。在一个实施方案中，与导电细丝装置接触的毛细介质可以是细丝芯。

有利的是，加热器组件和毛细介质可大小设计成具有大约相同的面积。如此处所使用的，大约意味着加热器组件可以比毛细介质大0-15％。加热器组件的形状也可以类似于毛细介质的形状，使得组件和材料基本重叠。当组件和材料的尺寸和形状基本相似时，可以简化制造，并提高制造过程的鲁棒性。如下面所讨论的，毛细介质可以包括两种或更多种毛细介质，其包括与加热器组件的导电细丝的网、阵列或织物直接接触的毛细介质的一个或多个层，以促进气溶胶的生成。毛细介质可以包括本文所述的材料。

至少一个毛细介质可具有足够的体积，以便确保最小量的液体存在于所述毛细介质中以防止“干加热”，该干加热在不充足的液体被提供到与导电细丝的网、阵列或织物接触的毛细管材料时发生。可以提供最小体积的所述毛细介质以允许用户进行20-40次抽吸。在1-4秒的抽吸长度中挥发的液体的平均体积典型地在1-4毫克的液体之间。因此，提供具有保持20-160毫克的包含液体形成基材的液体的体积的至少一个毛细介质可以防止干加热。

壳体可以含有两种或更多种不同的材料作为毛细介质，其中与细丝装置接触的第一毛细介质具有较高的热分解温度，并且与第一毛细介质接触但不与细丝装置接触的第二毛细介质具有较低的热分解温度。第一毛细介质有效地用作将细丝装置与第二毛细介质分开的间隔件，使得第二毛细介质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”是指材料通过产生气体副产物而开始分解和失去质量的温度。有利地，第二毛细介质可以比第一毛细介质占据更大的体积，并且可以比第一毛细介质容纳更多的气溶胶形成基材。第二毛细介质可以具有优于第一毛细介质的芯吸性能。第二毛细介质可以比第一毛细介质便宜。第二毛细介质可以是聚丙烯。

第一毛细介质可以将加热器组件与第二毛细介质分开至少1.5毫米的距离，并且优选地，在1.5毫米与2毫米之间的距离，以便在第一毛细介质上提供足够的温降。

毛细介质开口的大小和位置可以基于气溶胶生成系统的气流特性或加热器组件的温度曲线或两者来选择。毛细介质开口的位置和形状被布置成使得被引导到细丝装置的空气冲击表面的气流围绕空气冲击表面旋转。在一些实施方案中，毛细介质开口可以朝向毛细介质的横截面的中心定位。优选地，毛细介质开口位于毛细介质的横截面的中心。优选地，毛细介质是圆柱形形状的。优选地，穿过毛细介质开口的空气管道是圆柱形形状的。

术语“朝向毛细介质的横截面的中心”是指毛细介质的横截面的中心部分，其远离毛细介质的周边并具有小于毛细介质的总面积的面积。例如，中心部分可以具有小于毛细介质的横截面的总面积的约80％、约60％、约40％或约20％的面积。

在具有细丝开口的实施方式中，细丝开口可以位于细丝装置的中心部分，其中细丝开口通过毛细介质开口延伸以形成穿过毛细介质的空气管道。在这种情况下，更多的气溶胶在细丝装置中心中通过细丝装置。这对于其中细丝装置的中心是最重要的汽化区域的气溶胶生成系统是有利的，例如在其中细丝装置的中心处的加热器组件的温度更高的气溶胶生成系统中。细丝装置、细丝开口以及毛细介质开口的位置和形状被布置成使得被引导到细丝装置的空气冲击表面的气流围绕空气冲击表面旋转。

如本文所使用的，术语细丝装置的“中心部分”是指细丝装置的此部分，其远离细丝装置的周边并且具有小于细丝装置的总面积的面积。例如，中心部分可以具有小于细丝装置的总面积的约80％、约60％、约40％或约20％的面积。

气溶胶生成系统的空气入口可以布置在系统的主壳体中。环境空气被导入系统并被引导至加热组件的空气冲击表面。到达加热器组件的空气冲击表面的气流被引导通过由毛细介质开口限定的空气管道。气流夹带由在加热器组件的表面上加热气溶胶形成基材引起的气溶胶。然后，含有空气的气溶胶可以在盒壳体和主壳体之间沿着盒被引导到系统的下游端，在那里与来自另外的流动路线的环境空气(在到达下游端之前或之后)混合。通过空气管道引导气溶胶加速气流，从而通过更快的冷却来改善气溶胶化。

空气入口可以设置在系统的主壳体的侧壁处，使得环境空气可以相对于由毛细介质开口限定的空气管道以大约或高达90°的角度被引向加热元件。因此，至少大部分气流基本平行地沿着加热器组件的空气冲击表面被引导，并然后被重新引导到由毛细介质限定的空气管道中。通过本发明的特定气流路径，在气流中产生湍流和涡漩，其有效地承载气溶胶蒸气。此外，冷却速率可能增加，这也可以增强气溶胶的形成。环境空气也可以通过空气管道被引导到加热器组件的表面，即与气流的优选方向相比，气流的方向被反转。同样，在该实施方案中，通过空气管道引导环境空气来加速气流，由此改善气溶胶化。

布置在盒壳体的远端区域中的第二通道的入口开口也可设置在其中加热元件布置在筒的近端处的替代系统中。第二流动路线不仅可以通过盒的外部，而且也可以通过盒。然后，环境空气在盒的半打开壁处进入盒，穿过盒并经过设置在盒的近端处的加热元件离开盒。由此，环境空气可以穿过气溶胶形成基材或者穿过布置在固体气溶胶形成基材中的一个或者多个通道，使得环境空气不穿过基材本身，而是在与基材相邻的通道中。

为了允许环境空气进入盒，盒壳体的壁(优选地加热元件对面的壁，优选地底壁)设置有至少一个半打开入口。半打开入口允许空气进入盒，但不允许空气或液体通过半打开入口离开盒。半打开入口可以例如是半渗透膜，其仅在一个方向上对空气可渗透，但在相反方向上气密和液密。半打开入口也可以例如是单向阀。优选地，半打开入口只有在特定条件得到满足的情况下才允许空气通过入口，例如盒中的最小凹陷或一定体积的空气通过阀或膜。

例如，此种单向阀可以为诸如用于医疗装置的市售的阀，例如LMS Mediflow单向阀、LMS SureFlow单向阀或LMS止回阀(穿过膜)。用于具有通过盒的气流的盒的合适的膜为例如用于医疗装置中的通气膜(例如Qosina Ref.11066)，带疏水性过滤器的通气盖或用于婴儿奶瓶的阀。此类阀和膜可以由适用于电加热吸烟系统中的任何材料制成。可以使用适用于医疗装置的材料和FDA批准的材料；例如在很大的温度范围内具有非常高的机械阻力和热稳定性的石墨烯。优选地，阀由柔软的弹性材料制成，以用于支撑将一个或多个阀液密地结合到容器壳体的壁中。

使环境空气穿过基材供应了气溶胶形成基材的气溶胶化。在抽吸期间，盒中出现凹陷，这可以激活半打开入口。然后，当加热元件充分加热液体时，环境空气通过盒，优选地高保留或高释放材料(HRM)或液体，并穿过加热元件，从而产生并维持液体的气溶胶化。另外，由于在抽吸过程中引起的凹陷，输送材料(诸如毛细介质)中的液体到加热元件的供应可能受到限制。通过盒的环境气流可以平衡盒内的压力差，从而支持朝向加热元件的无阻碍的毛细作用。

另外或替代地，半打开入口也可设置在盒壳体的一个或多个侧壁中。侧壁中的半打开入口提供朝向盒壳体的打开的顶端的进入盒的横向气流，其中设置有加热元件。优选地，横向气流穿过气溶胶形成基材。

该系统还可以包括连接到加热器组件和电源的电路，该电路被配置成监测加热器组件的电阻或加热器组件的一个或多个细丝的电阻，并且被配置成根据加热器组件或一个或多个细丝的电阻控制加热器组件的供电。

电路可以包括微处理器，其可以为可编程微处理器。电路可以包括另外的电子部件。电路可被配置成调节对加热器组件的供电。电力可以在系统启动之后连续地供应给加热器组件，或者可以间歇地供应，诸如以逐口抽吸为基础。电力可以以电流脉冲的形式供应给加热器组件。

有利地，系统包括在壳体的主体内的电源，典型地是电池。作为替代，电源可以是另一种形式的电荷存储装置，诸如电容器。电源可能需要充电，并且可能具有允许为一次或多次吸烟经历存储足够能量的能力；例如，电源可以具有足够的容量以允许连续产生气溶胶约六分钟的时间或六分钟的倍数的时间。在另一个实例中，电源可以具有足够的容量以允许加热器组件的预定次数的抽吸或离散激活。

优选地，气溶胶生成系统包含壳体。优选地，壳体是细长的。壳体可以包括任何适合的材料或材料组合。适合材料的实例包含金属、合金、塑料或含有一种或多种那些材料的复合材料，或适用于食物或药物应用的热塑性材料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(PEEK)和聚乙烯。优选地，材料轻质并且无脆性。

气溶胶形成基材是能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物的基材。可以通过加热气溶胶形成基材来释放挥发性化合物。气溶胶形成基材可以包含植物基材料。气溶胶形成基材可以包括烟草。气溶胶形成基材可以包含含有烟草的材料，材料包含挥发性烟草风味化合物，其在加热时从气溶胶形成基材释放。可选地，气溶胶形成基材可以包含不含烟草的材料。气溶胶形成基材可以包含均化的植物基材料。气溶胶形成基材可以包含均化的烟草材料。气溶胶形成基材可以包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成基材可以包含其他添加剂和成分，诸如香料。

气溶胶生成系统可以包括主单元和可移除地联接到主单元的盒，其中液体储存部分和加热器组件设置在盒中，并且主单元包括电源。

气溶胶生成系统可以是电操作吸烟系统。优选地，气溶胶生成系统是便携式的。气溶胶生成系统可具有与常规雪茄或香烟相当的尺寸。吸烟系统可具有约30毫米至约150毫米的总长度。吸烟系统可具有约5毫米至约30毫米的外径。

在制造用于电操作气溶胶生成系统的盒的方法中，填充液体储存部分的步骤可以在提供加热器组件的步骤之前或之后执行。加热器组件可以固定到液体储存部分的壳体。例如，固定步骤可以包括将加热器组件热密封、胶合或熔接到液体储存部分的壳体。

关于一个方面描述的特征可以等同地应用于本发明的其他方面。

如本文中所使用，“导电”意味由具有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”意味由具有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”意味着气相和可能的液相的气溶胶形成基材可以容易地穿过加热器组件。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施方案，其中：

图1是根据本发明实施方案的包括加热器组件和毛细介质的布置的顶部透视图；

图2A是包括具有中央开口的弯曲形状的细丝装置的加热器组件的顶部透视图；

图2B是包括具有中央开口的漏斗形状的细丝装置的加热器组件的顶部透视图；

图3是包括都具有中央开口的第一毛细介质和第二毛细介质的毛细介质的顶部透视图；

图4A是根据本发明实施方案的包括加热器组件和毛细介质的布置的顶部透视图；

图4B是根据本发明实施方案的包括加热器组件和毛细介质的布置的顶部透视图；

图4C是根据本发明实施方案的包括加热器组件和毛细介质的布置的顶部透视图；以及

图5是根据本发明实施方案的合并有包括加热器组件和毛细介质的盒的系统的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本公开的实施方案中的一个的细丝装置30。细丝装置30具有细丝开口32。毛细介质22与细丝装置30接触。毛细介质具有毛细介质开口28，其用作通过毛细介质22的空气管道。环境空气在气流40中被引导至细丝装置30的空气冲击表面。通过毛细介质22的空气管道的抽吸引起气流的加速，使得挥发的蒸气通过空气管道被吸入气流42中。

图2A和图2B示出了细丝装置30的各种形状，每个细丝装置在细丝装置30的中心部分中具有细丝开口32。

图2A示出了沿一个维度弯曲的非平面细丝装置30。弯曲的形状引起气流40在空气冲击表面上的旋转。这种效果通过可选的细丝开口32进一步增强。

图2B示出了具有漏斗形状的非平面细丝布置30，其中漏斗形细丝装置30的底部处具有可选的细丝开口32。漏斗的形状引起气流40在空气冲击表面上的旋转。这种效果通过可选的细丝开口32进一步增强。

图3示出了用于气溶胶生成系统中的毛细介质22。使用了两个单独的毛细介质44、46。由第二毛细介质46构成的较大主体设置在第一毛细介质44的与加热器组件的细丝装置30接触的这一侧的相对侧上。第一毛细介质44和第二毛细介质46都保持液体气溶胶形成基材。接触细丝装置的第一毛细介质44具有比第二毛细介质46更高的热分解温度(至少160摄氏度或更高，诸如大约250摄氏度)。第一毛细介质44有效地用作将细丝装置30与第二毛细介质46分开的间隔件，使得第二毛细介质不暴露于高于其热分解温度的温度。第一毛细介质44是柔性的并且优选地适应加热器组件的非平面形状，使得毛细介质与加热器组件之间的接触表面最大化。

跨越第一毛细介质的热梯度使得第二毛细介质暴露于低于其热分解温度的温度中。第二毛细介质46可以被选择为具有优于第一毛细介质44的芯吸性能，可以保持比第一毛细介质更多的每单位体积的液体，并且可以比第一毛细介质便宜。毛细介质22包括毛细介质开口28，其用作通过毛细介质22的空气管道。

图4A至图4C示出了细丝装置30与两个单独的毛细介质44、46的创造性组合，该组合在气流42与细丝布置30的表面上的挥发的蒸气混合之后引导气流42通过由毛细介质开口28限定的空气管道。替代性地，气流可以在相反的方向上被引导，即环境空气可以作为气流40通过空气管道被引导到细丝装置30的表面。

图4A示出了在细丝装置30的底端处具有细丝开口32的漏斗形状的非平面细丝装置30，细丝开口32延伸了毛细介质开口28。漏斗形状产生了湍流和涡漩，其促使挥发的蒸气与环境空气混合。

图4B示出了弯曲形状的非平面细丝装置30。弯曲形状产生了湍流和涡漩，其增强挥发的蒸气与环境空气的混合。图4C的细丝装置30在很大程度上对应于图2A描绘的细丝装置30，例外的是图4B的细丝装置30不具有专用细丝开口32。由于细丝装置30中的间隙，即使在没有专用细丝开口32的情况下，细丝装置30也是流体可渗透的和气体可渗透的。因此，在毛细开口28未被细丝开口32延伸的情况下，也通过毛细介质44、46的空气管道进行抽吸的效果。

图4C对应于图4B，具有漏斗形状的细丝装置30，没有专用细丝开口32。细丝装置30的漏斗形状考虑了旋转到达细丝装置30的空气冲击表面的空气，由此产生促使挥发的蒸气与环境空气混合的湍流和涡漩。由于细丝装置30中的间隙，即使在没有专用细丝开口32的情况下，细丝装置30也是流体可渗透的和气体可渗透的。

在图4A和图4C所示的实施方案中，细丝装置30的下部部分与第二毛细介质46直接接触。当然也可以增加毛细介质44的尺寸，使得其覆盖整个细丝装置30，并且使得防止细丝装置30和第二毛细介质46之间的直接接触。

图5是气溶胶生成系统的示意图，其包括具有加热器组件的盒20，该加热器组件包括根据本公开的实施方案中的一个的细丝装置30以及根据本公开的实施方案中的一个的毛细介质22。气溶胶生成系统包括气溶胶生成装置10和单独的盒20。在这个实例中，气溶胶生成系统是电操作吸烟系统。

盒20含有气溶胶形成基材并且被配置成容纳在装置内的空腔18中。当盒20中提供的气溶胶形成基材被耗尽时，盒20应当可由用户更换。图5示出了刚好在插入装置之前的盒20，其中图5中的箭头1指示了盒20的插入方向。具有细丝装置30和毛细介质22的加热器组件位于盖26后面的盒20中。气溶胶生成装置10是便携式的，并且具有相当于常规雪茄或香烟的大小。装置10包括主体11和咬嘴部分12。主体11包含电源14(例如电池，诸如磷酸铁锂电池)、控制电子器件16和空腔18。吸嘴部分12通过铰接连接21连接到主体11，并且可以在如图5所示的打开位置和关闭位置之间移动。吸嘴部分12被放置在打开位置以允许插入和移除盒20，并且当系统将被用于产生气溶胶时被放置在关闭位置。吸嘴部分包括多个进气口13和出口15。在使用中，用户在出口处抽吸或抽吸以从进气口13抽吸空气，通过吸嘴部分和盒20到出口15，然后进入用户的口腔或肺部。提供内部挡板17以迫使流过吸嘴部分12的空气通过盒。

空腔18具有圆形横截面并且经制定大小以容纳盒20的壳体24。电连接器19设置在空腔18的侧面，以提供控制电子器件16和电池14与盒20上的相应电触点之间的电连接。

本领域的普通技术人员现在可以设想并有根据本公开的细丝装置30和根据本公开的毛细介质22的加热器组件的其他盒设计。例如，盒20可以包括吸嘴部分12，可以包括多于一个的加热器组件并且可以具有任何期望的形状。此外，根据本公开的加热器组件可以用于已经描述的那些其他类型的系统中，诸如加湿器、空气清新器和其他气溶胶生成系统。

上文描述的示例性实施方案是说明性的而不是限制性的。鉴于以上讨论的示例性实施方案，与上述示例性实施方案一致的其他实施方案现在对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。

Claims (12)

1.一种气溶胶生成系统，包括：

液体储存部分，所述液体储存部分包括容纳液体气溶胶形成基材和毛细介质(22)的壳体，所述壳体具有开口；

流体可渗透加热器组件，所述流体可渗透加热器组件包括被布置成限定非平面的空气冲击表面的导电细丝装置(30)，所述非平面的空气冲击表面是内凹型或漏斗形表面，其中所述流体可渗透加热器组件延伸横跨所述壳体的所述开口；

其中所述毛细介质(22)被设置成与所述流体可渗透加热器组件接触，且使得所述非平面的空气冲击表面面向背离所述毛细介质的方向；

其中所述液体气溶胶形成基材经由所述毛细介质(22)被吸至所述导电细丝装置(30)，并且

其中所述毛细介质(22)包括允许气流(42)穿过所述毛细介质(22)的毛细介质开口(28)。

2.根据权利要求1所述的气溶胶生成系统，其中所述导电细丝装置(30)限定允许气流(42)穿过所述空气冲击表面的细丝开口(32)，并且其中所述毛细介质开口(28)通过所述毛细介质(22)延伸至所述细丝开口(32)。

3.根据权利要求2所述的气溶胶生成系统，其中所述细丝开口(32)的位置与所述毛细介质开口(28)的位置匹配。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述毛细介质(22)为圆柱形形状，并且其中所述毛细介质开口(28)为中央开口。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述气溶胶生成系统被配置成使得在所述流体可渗透加热器组件处被汽化的液体由通过所述毛细介质开口(28)的气流(42)输送，并且其中引导所述气流(42)通过所述毛细介质开口(28)引起所述气流(42)的加速。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述导电细丝装置(30)的位置和形状经制定尺寸且被布置成使得被引导到所述导电细丝装置(30)的所述空气冲击表面的气流围绕所述空气冲击表面旋转。

7.根据权利要求2至3中任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述流体可渗透加热器组件包括位于所述导电细丝装置(30)与所述细丝开口(32)的内部边界线处的第一导电接触部分(34)和位于所述导电细丝装置(30)的外部边界线处的第二导电接触部分(36)，并且其中所述第一导电接触部分(34)被引导通过所述毛细介质开口(28)。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述气溶胶生成系统包括主单元(10)和可拆卸地联接到所述主单元(10)的盒(20)，其中所述液体储存部分和流体可渗透加热器组件设置在所述盒(20)中，并且所述主单元(10)包括电源(14)。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述气溶胶生成系统是电操作吸烟系统。

10.一种制造用于电操作气溶胶生成系统的盒的方法，包括：

提供包括壳体的液体储存部分，所述壳体具有开口；

在所述液体储存部分内提供毛细介质(22)；

用液体气溶胶形成基材填充所述液体储存部分；以及

提供流体可渗透加热器组件，所述流体可渗透加热器组件包括被布置成限定非平面的空气冲击表面的导电细丝装置(30)，所述非平面的空气冲击表面是内凹型或漏斗形表面，其中所述流体可渗透加热器组件延伸横跨所述壳体的所述开口；

其中所述毛细介质(22)被设置成与所述流体可渗透加热器组件接触，且使得所述非平面的空气冲击表面面向背离所述毛细介质的方向；并且

其中所述毛细介质(22)包括允许气流(42)穿过所述毛细介质(22)的毛细介质开口(28)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述流体可渗透加热器组件由初始平坦的细丝装置形成，所述细丝装置被变形以限定非平面的空气冲击表面。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述流体可渗透加热器组件通过热密封、胶合或焊接而被固定到所述液体储存部分的所述壳体。

Images