CN108135259B - 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：液体存储部分，所述液体存储部分包括固持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合件，所述流体可渗透加热器组合件包括被布置成限定空气冲击表面的导电细丝布置(30)，其中所述流体可渗透加热器组合件延伸穿过所述壳体的所述开口，且其中所述细丝布置(30)限定允许气流(42)穿过的细丝开口(32)，其中所述毛细介质(22)被设置成与所述加热器组合件接触，其中所述液体气溶胶形成基材通过所述毛细介质(22)被吸入到所述导电细丝布置(30)，且其中所述毛细介质(22)包括使所述细丝开口(32)延伸通过所述毛细介质(22)的毛细介质开口(28)。本发明进一步涉及一种制造用于所述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合件。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。

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。包括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，而且还包括衔嘴，用户在使用时吸抽衔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，且其避免了发生热点，特别是在加热器组合件的中间部分。

将合乎希望的是提供一种气溶胶生成系统，其改进加热器组合件表面上的气流以促使挥发的蒸气的混合。还将合乎希望的是提供一种气溶胶生成系统，其加速气溶胶从加热器组合件向衔嘴的气流，由此通过更快地冷却挥发的蒸气来进一步改进气溶胶化。在各实施例中，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，其包括液体存储部分，所述液体存储部分包括固持液体气溶胶形成基材和毛细介质的壳体，所述壳体具有开口。包括导电细丝布置的流体可渗透加热器组合件被布置成限定空气冲击表面，其中所述流体可渗透加热器组合件延伸跨过壳体的开口，且其中所述细丝布置限定允许气流穿过的细丝开口。毛细介质被设置成与加热器组合件接触。液体气溶胶形成基材通过毛细介质被吸入到导电细丝布置。毛细介质包括毛细介质开口，所述毛细介质开口使细丝开口延伸通过毛细介质。

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存储部分，在液体存储部分内提供毛细材料，用液体气溶胶形成基材填充液体存储部分，以及提供流体可渗透加热器组合件，所述流体可渗透加热器组合件包括被布置成限定空气冲击表面的导电细丝布置，其中流体可渗透加热器组合件延伸跨过壳体的开口，且其中细丝布置限定允许气流穿过的细丝开口。毛细介质被设置成与加热器组合件接触且毛细介质包括允许气流穿过毛细介质的毛细介质开口。

提供延伸跨过液体存储部分的开口的加热器组合件允许相对容易制造的鲁棒构造。这种布置允许加热器组合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”意味着自支撑的壳体。液体存储部分的刚性壳体优选地为加热器组合件提供机械支撑。

加热器组合件可以是基本平坦的，从而允许制造简单。如本文中所使用，“基本平坦”意味着初始形成在单个平面中，而不是缠绕或以其它方式顺应以适合弯曲或其它非平面形状。在几何上，术语“基本平坦”导电细丝布置被用来指代呈基本二维拓扑轮廓或外形形式的导电细丝布置。因此，基本平坦的导电细丝布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布置的维度至少比在垂直于表面的第三维度大5倍。基本平坦的细丝布置的实例是两个基本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。

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

短语“细丝布置”或“布置细丝”在整个说明书中可互换使用以意指多个细丝的布置。细丝布置可以是细丝阵列，例如彼此平行布置。细丝可形成网。网可以是织造或非织造的。在整个说明书中，与气流接触的细丝布置的表面也被称为细丝布置的“空气冲击表面”。

导电细丝可限定细丝之间的间隙，且间隙可具有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，使得在使用中待被蒸发的液体被吸入间隙中，从而增加加热器组合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穿过细丝布置的细丝布置，细丝布置是流体可渗透的。这意味着以气相和可能的液相形式的气溶胶形成基材可容易地穿过细丝布置并因此穿过加热器组合件。

基本平坦的细丝布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例中，细丝布置可具有平面形状，从而限定平面空气冲击表面。

在本发明的一些实施例中，初始基本平坦的细丝布置被变形、成形或以其它方式修改，以限定细丝布置，所述细丝布置限定非平面空气冲击表面。在一实施例中，初始基本平坦的细丝布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。在一实施例中，细丝布置限定凹形表面，其面向到达并冲击细丝布置的气流。细丝布置的非平面形状促使在到达细丝布置的气流上引入湍流和涡旋。细丝布置的位置和形状被布置成使得被引导到细丝布置的空气冲击表面的气流围绕空气冲击表面旋转。

细丝布置限定允许气流穿过的细丝开口。毛细介质开口可使细丝开口延伸以形成通过毛细介质的空气管道。细丝布置、细丝开口以及毛细介质开口的位置和形状经制定维度且被布置成使得被引导到细丝布置的空气冲击表面的气流围绕空气冲击表面旋转。

细丝开口基本上大于细丝布置的细丝之间的间隙。基本上大于意味着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含细丝开口的细丝布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。

加热器组合件和毛细介质可以此方式布置在气溶胶生成系统中，使得到达细丝布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进气溶胶化。

或者，加热器组合件和毛细介质可以此方式布置在气溶胶生成系统中，使得到达细丝布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。

导电细丝可形成尺寸在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。细丝可具有圆形的横截面或者可具有平坦的横截面。

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、阵列或织物可例如是直径为3毫米到10毫米的圆形，优选地为5毫米。网也可以是矩形的，且例如具有5毫米乘2毫米的维度。优选地，导电细丝的网或阵列覆盖加热器组合件的面积的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合件的面积的15％至25％之间的区域。将导电细丝的网、阵列或织物的尺寸设定在面积的10％和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例如箔等片材而形成。当加热器组合件包括平行细丝阵列时，这可能是特别有利的。如果加热器组合件包括网或者细丝织物，那么细丝可被单独地形成并编织在一起。或者，加热细丝可由导电箔，例如不锈钢冲压而成。

加热器组合件的细丝可由具有合适的电性质的任何材料形成。合适的材料包含但不限于：例如掺杂陶瓷、电“导电”陶瓷(例如二硅化钼)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。这种复合材料可包括掺杂或未掺杂的陶瓷。合适的掺杂陶瓷的实例包含掺杂的碳化硅。合适的金属的实例包含钛、锆、钽和铂族金属。合适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，导电细丝布置可包括上述材料的组合。可使用材料的组合来改进对基本平坦的细丝布置的阻力的控制。例如，具有高固有电阻的材料可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它方面，例如价格、可加工性或其它物理和化学参数，那么这可能是有利的。有利的是，具有增加电阻的基本平坦的细丝布置减少了寄生损耗。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布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布置的能量越高，导电细丝布置的电阻越高。

或者，导电细丝布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。另一优点是，在流体可渗透加热器组合件的构造期间，可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合件与输送介质(例如毛细输送介质，如由纤维或多孔陶瓷材料制成的芯)之间的可靠接触改进流体可渗透加热器组合件的恒定润湿。这有利地降低了导电细丝布置的过热和液体的无意热分解的风险。

加热器组合件可包括其上支撑细丝的电绝缘基材。电绝缘基材可包括任何合适的材料，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

电绝缘基材可具有形成在其中的孔，其中导电细丝延伸跨过孔。加热器组合件可包括连接到导电细丝的电触点。例如，电触点可胶合、焊接或机械地夹紧到导电细丝布置。或者，可例如使用金属墨水将导电细丝布置印刷在电绝缘基材上。在此类布置中，优选地，电绝缘基材是多孔材料，使得导电细丝布置可直接施加到多孔材料的表面。优选地，在此类实施例中，基材的孔隙度用作电绝缘基材的“开口”，通过其可将液体吸向导电细丝布置。

细丝布置的导电细丝的网、阵列或织物的电阻优选地在0.3欧姆与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欧姆与3欧姆之间，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，且更优选地大至少两个数量级。这确保通过使电流经过细丝布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，那么细丝布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布置传递高功率。这允许细丝布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。接触部分可位于导电细丝与电绝缘基材之间。例如，接触部分可由电镀在绝缘基材上的铜箔形成。接触部分也可比绝缘基材更容易地与细丝结合。

在一些实施例中，第一导电接触部分可位于细丝布置与细丝开口的内部边界线处。第一导电接触部分可被引导通过毛细介质开口。第二导电接触部分可位于细丝布置的外部边界线处。

或者或另外，第一和第二导电接触部分可与导电细丝成一体。例如，可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布置。

液体存储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合件。

毛细介质可具有纤维状或海绵状结构。毛细介质优选地包括毛细管束。例如，毛细介质可包括多个纤维或线或其它细孔管。纤维或线可大体上对齐以将液体输送到加热器。或者，毛细介质可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，通过所述多个小孔或管可利用毛细作用输送液体。毛细介质可包括任何合适的材料或材料的组合。合适的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，例如乙酸纤维素、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，包含但不限于，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。毛细介质可延伸到细丝之间的间隙中。加热器组合件可通过毛细作用将液体气溶胶形成基材吸入到间隙中。毛细介质可基本上在孔的整个范围上方与导电细丝接触。在一个实施例中，与导电细丝布置接触的毛细介质可以是细丝芯。

有利的是，加热器组合件和毛细介质的尺寸可设计成具有大约相同的面积。如此处所使用，大约意味着加热器组合件可比毛细介质大0-15％。加热器组合件的形状也可类似于毛细介质的形状，使得组合件和材料基本重叠。当组合件和材料的尺寸和形状基本相似时，可简化制造，并改进制造过程的鲁棒性。如下面所讨论的，毛细介质可包含两种或多于两种毛细介质，包含与加热器组合件的导电细丝的网、阵列或织物直接接触的毛细介质的一个或多个层，以便促进气溶胶的生成。毛细介质可包含本文中所描述的材料。

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”，所述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。可提供最小体积的所述毛细介质以便允许用户进行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毫克的包括液体形成基材的液体的体积的至少一个毛细介质可防止干加热。

壳体可含有两种或多于两种不同的材料作为毛细介质，其中与细丝布置接触的第一毛细介质具有更高的热分解温度，且与第一毛细介质接触但不与细丝布置接触的第二毛细介质具有更低的热分解温度。第一毛细介质有效地用作将细丝布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”意味着材料通过生成气体副产物而开始分解和失去质量的温度。有利地，第二毛细介质可比第一毛细介质占据更大的体积，且可比第一毛细介质固持更多的气溶胶形成基材。第二毛细介质可具有优于第一毛细介质的芯吸性能。第二毛细介质可比第一毛细介质便宜。第二毛细介质可以是聚丙烯。

第一毛细介质可将加热器组合件与第二毛细介质分开至少1.5毫米的距离，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。

毛细介质开口的尺寸和位置可基于气溶胶生成系统的气流特性或加热器组合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布置的空气冲击表面的气流围绕空气冲击表面旋转。在一些实施例中，毛细介质开口可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，通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且具有小于毛细介质的横截面的总面积的面积。例如，中心部分可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。

细丝开口可位于细丝布置的中心部分，其中细丝开口通过毛细介质开口延伸以形成通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布置中心中穿过细丝布置。这对于其中细丝布置的中心是最重要的蒸发区域的气溶胶生成系统是有利的，例如在其中细丝布置的中心处的加热器组合件的温度更高的气溶胶生成系统中。细丝布置、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布置的空气冲击表面的气流围绕空气冲击表面旋转。

如本文中所使用，术语细丝布置的“中心部分”是指细丝布置的一部分，所述部分远离细丝布置的周边且具有小于细丝布置的总面积的面积。例如，中心部分可具有小于细丝布置的总面积的约80％、约60％、约40％或约20％的面积。

气溶胶生成系统的空气入口可布置在系统的主壳体中。环境空气被导入系统并被引导到加热组合件的空气冲击表面。到达加热器组合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合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进气溶胶化。

空气入口可设置在系统的主壳体的侧壁处，使得环境空气可相对于由毛细介质开口限定的空气管道以大约或高达90°的角度被吸向加热元件。因此，至少大部分气流基本平行地沿着加热器组合件的空气冲击表面被引导，且然后被重新引导到由毛细介质限定的空气管道中。通过本发明的具体气流路线，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，这也可增强气溶胶的形成。

环境空气也可通过空气管道被引导到加热器组合件的表面，即，与气流的优选方向相比，气流的方向被反转。同样，在此实施例中，通过空气管道引导环境空气来加速气流，由此改进气溶胶化。

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盒的近端处的替代系统中。第二流动路线不仅可通过盒的外部，而且可通过盒。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穿过阀或膜。

例如，此种单向阀可例如是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)。用于具有穿过盒的气流的盒的合适的膜是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。此类阀和膜可由适用于电加热吸烟系统中的任何材料制成。可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支持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，由此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，例如毛细介质等输送材料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平衡盒内的压力差，且由此支持朝向加热元件的无阻碍的毛细作用。

另外或或者，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。

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

电路可包括微处理器，其可以是可编程微处理器。电路可包括另外的电子部件。电路可被配置成调节对加热器组合件的供电。电力可在系统激活之后连续地供应给加热器组合件，或者可间歇地供应，例如以逐口抽吸为基础。电力可以电流脉冲的形式供应给加热器组合件。

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，例如电容器。电源可能需要充电，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，电源可具有足够的容量以允许连续生成气溶胶约六分钟的时间或六分钟的倍数的时间。在另一实例中，电源可具有足够的容量以允许加热器组合件的预定次数的抽吸或离散激活。

优选地，气溶胶生成系统包括壳体。优选地，壳体是细长的。壳体可包括任何合适的材料或材料组合。合适的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，材料轻质且无脆性。

气溶胶形成基材是能够释放可形成气溶胶的挥发性化合物的基材。可通过加热气溶胶形成基材来释放挥发性化合物。气溶胶形成基材可包括植物基材料。气溶胶形成基材可包括烟草。气溶胶形成基材可包括含有烟草的材料，所述含有烟草的材料含有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。或者，气溶胶形成基材可包括不含烟草的材料。气溶胶形成基材可包括均化的植物基材料。气溶胶形成基材可包括均化的烟草材料。气溶胶形成基材可包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成基材可包括其它添加剂和成分，例如香料。

气溶胶生成系统可包括主单元和可移除地连接到主单元的盒，其中液体存储部分和加热器组合件设置在盒中，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。吸烟系统可具有大约30毫米与大约150毫米之间的总长度。吸烟系统可具有大约5毫米与大约30毫米之间的外径。

在制造用于电操作气溶胶生成系统的盒的方法中，填充液体存储部分的步骤可在提供加热器组合件的步骤之前或之后执行。加热器组合件可固定到液体存储部分的壳体。固定步骤可例如包括将加热器组合件热密封、胶合或焊接到液体存储部分的壳体。

关于一个方面描述的特征可等同地应用于本发明的其它方面。

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，关于加热器组合件的“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容易地穿过加热器组合件。

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例，其中：

图1是根据本发明的实施例的包括加热器组合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平面形状的细丝布置的加热器组合件的顶部透视图；

图2B是包括具有中央开口的弯曲形状的细丝布置的加热器组合件的顶部透视图；

图2C是包括具有中央开口的漏斗形状的细丝布置的加热器组合件的顶部透视图；

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是根据本发明的实施例的包括加热器组合件和毛细介质的布置的顶部透视图；

图4B是根据本发明的实施例的包括加热器组合件和毛细介质的布置的顶部透视图；

图5是根据本发明的实施例的合并有包括加热器组合件和毛细介质的盒的系统的示意图。

具体实施方式

图1示出根据本公开的实施例中的一个的细丝布置30。细丝布置具有细丝开口32。毛细介质22与细丝布置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中被引导到细丝布置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到2C示出细丝布置30的各种形状，每个细丝布置在细丝布置30的中心部分中具有细丝开口32。

图2A示出平面细丝布置30。细丝布置的空气冲击表面上的气流40的湍流和涡旋由作用为毛细介质开口28的空气管道的入口的中央开口引起。

图2B示出沿一个维度弯曲的非平面细丝布置30。弯曲形状引起气流40在空气冲击表面上的旋转。这种效果通过任选的细丝开口32进一步增强。

图2C示出具有漏斗形状的非平面灯丝布置30，其中漏斗形细丝布置30的底部处具有任选的细丝开口32。漏斗形状引起气流40在空气冲击表面上的旋转。这种效果通过任选的细丝开口32进一步增强。

图3示出用于气溶胶生成系统中的毛细介质22。有两个单独的毛细介质44、46在使用中。第二毛细介质46的更大主体设置在第一毛细介质44的相对侧上，所述相对侧与加热器组合件的细丝布置30接触。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。接触细丝布置的第一毛细介质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，例如大约250摄氏度)。第一毛细介质44有效地用作将细丝布置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是柔性的且优选地适应加热器组合件的非平面形状，使得毛细介质与加热器组合件之间的接触表面最大化。

整个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可被选择为具有优于第一毛细介质44的芯吸性能，可保持比第一毛细介质更多的每单位体积的液体，且可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和4B示出细丝布置30与两个单独的毛细介质44、46的创造性组合，毛细介质在与细丝布置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。或者，气流可在相反的方向上被引导，即，环境空气可作为气流40通过空气管道被引导到细丝布置30的表面。

图4A示出具有使毛细介质开口28延伸的细丝开口32的平面细丝布置30。通过毛细介质44、46的空气管道加速气流且改进气溶胶化。

图4B示出在细丝布置30的底端处具有细丝开口32的漏斗形状的非平面细丝布置30，细丝开口32使毛细介质开口28延伸。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。

在图4B中所描绘的实施例中，细丝布置30的下部部分与第二毛细介质46直接接触。当然也可增加毛细介质44的尺寸，使得其覆盖整个细丝布置30，且使得防止细丝布置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，其包含具有加热器组合件的盒20，所述加热器组合件包括根据本公开的实施例中的一个的细丝布置30以及根据本公开的实施例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。在此实例中，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示出刚好在插入装置之前的盒20，其中图5中的箭头1指示盒20的插入方向。具有细丝布置30和毛细介质22的加热器组合件位于盖26后面的盒20中。气溶胶生成装置10是便携式的，且具有相当于常规雪茄或香烟的尺寸。装置10包括主体11和衔嘴部分12。主体11含有电源14(例如电池，如磷酸铁锂电池)、控制电子器件16和空腔18。衔嘴部分12通过铰接连接21连接到主体11，且可在如图5中所示出的打开位置与关闭位置之间移动。衔嘴部分12被放置在打开位置以允许插入和移除盒20，且当系统将被用于生成气溶胶时被放置在关闭位置。衔嘴部分包括多个进气口13和出口15。在使用中，用户在出口处吸抽或抽吸以从进气口13吸入空气，通过衔嘴部分和盒20到出口15，然后进入用户的口腔或肺部。提供内部挡板17以迫使流过衔嘴部分12的空气通过盒。

空腔18具有圆形横截面且经制定尺寸以容纳盒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上的对应电触点之间的电连接。

本领域的普通技术人员现在可设想并有根据本公开的细丝布置30和根据本公开的毛细介质22的加热器组合件的其它盒设计。例如，盒20可包含衔嘴部分12，可包含多于一个加热器组合件且可具有任何期望的形状。此外，根据本公开的加热器组合件可用于已经描述的那些其它类型的系统中，例如加湿器、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说明性的而不是限制性的。鉴于以上论述的示例性实施例，与上述示例性实施例一致的其它实施例现在对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。

Claims (14)

1.一种气溶胶生成系统，包括：

液体存储部分，所述液体存储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合件，所述流体可渗透加热器组合件包括被布置成限定空气冲击表面的导电细丝布置(30)，其中所述流体可渗透加热器组合件延伸跨过所述壳体的所述开口，且其中所述导电细丝布置(30)限定允许气流(42)穿过的细丝开口(32)；

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合件接触；

其中所述液体气溶胶形成基材通过所述毛细介质(22)被吸入到所述导电细丝布置(30)；且

其中所述毛细介质(22)包括使所述细丝开口(32)延伸通过所述毛细介质(22)的毛细介质开口(28)，且

其中所述气溶胶生成系统包括主壳体和设置在所述主壳体的侧壁中的空气入口，使得环境空气能从所述空气入口以相对于由所述毛细介质开口(28)限定的空气管道成高达90°的角度被吸向所述流体可渗透加热器组合件。

2.根据权利要求1所述的气溶胶生成系统，其中所述导电细丝布置(30)是平面形的。

3.根据权利要求1所述的气溶胶生成系统，其中所述导电细丝布置(30)是非平面形的。

4.根据权利要求3所述的气溶胶生成系统，其中所述导电细丝布置(30)沿着一个或多个维度弯曲。

5.根据权利要求3或4所述的气溶胶生成系统，其中所述导电细丝布置(30)是漏斗形的。

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

7.根据权利要求1-4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合件处被蒸发的液体由气流(42)输送通过所述毛细介质开口(28)，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。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述导电细丝布置(30)的位置和形状经制定维度且被布置成使得被引导到所述导电细丝布置(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。

9.根据权利要求1-4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合件包括位于所述导电细丝布置(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布置(30)的外部边界线处的第二导电接触部分(36)，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)。

10.根据权利要求1-4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)和可拆卸地连接到所述主单元(10)的盒(20)，其中所述液体存储部分和所述流体可渗透加热器组合件设置在所述盒(20)中，且所述主单元(10)包括电源(14)。

11.根据权利要求1-4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。

12.一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存储部分，所述壳体具有开口；

在所述液体存储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存储部分；以及

提供流体可渗透加热器组合件，所述流体可渗透加热器组合件包括被布置成限定空气冲击表面的导电细丝布置(30)，其中所述流体可渗透加热器组合件延伸跨过所述壳体的所述开口，且其中所述导电细丝布置(30)限定允许气流(42)穿过的细丝开口(32)；

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合件接触；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)，以及

提供主壳体和所述主壳体的侧壁中的空气入口，使得环境空气能从所述空气入口以相对于由所述毛细介质开口(28)限定的空气管道成高达90°的角度被吸向所述流体可渗透加热器组合件。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述流体可渗透加热器组合件由初始平坦的导电细丝布置(30)形成，所述导电细丝布置被变形以限定非平面的空气冲击表面。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述流体可渗透加热器组合件通过热密封、胶合或焊接而被固定到所述液体存储部分的所述壳体。

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