CN109315024A - 用于气溶胶生成系统的加热器组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气溶胶生成系统的加热器组件，所述加热器组件包括穿孔玻璃基板(10)和加热器元件(12、14、16)，其中所述加热器元件(12、14、16)设置在所述玻璃基板(10)中或上。

Description

用于气溶胶生成系统的加热器组件

技术领域

本发明涉及一种用于气溶胶生成系统的加热器组件和一种包括所述加热器组件的气溶胶生成系统。

背景技术

手持式电动操作的气溶胶生成系统是已知的，它们由以下组成：包括电池和电路的装置部分；包括被装纳在液体储存部分中的液体气溶胶形成基质的供应的料筒；以及电动操作的蒸发器。网状加热器可以用作蒸发器。这样的网状加热器公开于例如WO 2015/117702 A1中，其中所述网状加热器是由多个导电金属丝提供的。这种常规的网状加热器连同料筒中的液体储存部分一起提供。所述料筒常常作为一次性使用的料筒提供，一旦被装纳在所述液体储存部分中的气溶胶形成基质被耗尽，所述料筒就连同所述液体储存部分和所述网状加热器一起被弃置。因此，会产生不期望的浪费。此外，在重复使用期间在网状加热器的表面上可能会产生燃烧残留物，这在网状加热器的后续使用中可能不期望被燃烧。

期望提供一种加热器组件，所述加热器组件容易清洁和可重复使用，从而降低料筒的成本。此外，期望提供一种加热器组件，所述加热器组件能降低产生不期望的产物的风险并且不会随温度而降解。此外，期望实现更一致的料筒与料筒之间的性能。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种用于气溶胶生成系统的加热器组件，所述加热器组件包括穿孔玻璃基板和加热器元件，其中所述加热器元件设置在所述玻璃基板中或所述玻璃基板上。

提供由玻璃制成的穿孔基板具有许多优势。玻璃有利地具有高耐热性。因此，当与玻璃基板相邻的加热器元件被加热并且蒸发液体气溶胶形成基质时，防止了不期望的加热产物。换句话说，所述玻璃基板中或所述玻璃基板上的加热器元件可以被加热到相对高的温度而不会损伤玻璃基板并且不会在玻璃基板上由于基质或燃烧残留物的燃烧而产生不期望的加热产物。

作为另一个优势，玻璃是温度稳定的以使得多次加热和后续的冷却过程可以由所述加热器元件进行而不会发生玻璃基板降解。因此，在重复使用所述加热器组件期间，在蒸发液体气溶胶形成基质期间由所述加热器组件生成的气溶胶的质量可以维持在一致的高质量。

由于玻璃的有利的表面特征，因此所述穿孔玻璃基板和优选地所述加热器元件可以容易地清洁。更详细地说，玻璃可以具有光滑和坚硬的表面，以使在清洁所述玻璃基板期间，所述玻璃基板不会被损伤或损坏。燃烧残留物和污染物可以容易地从玻璃基板的表面上清除。

提供所述穿孔玻璃基板以使得所述液体气溶胶形成基质能够流过所述玻璃基板并且由所述加热器组件的加热器元件蒸发。所述玻璃基板因此设置有穿孔，所述穿孔具有允许所述液体气溶胶形成基质流过所述玻璃基板的直径。

所述玻璃基板是具有允许它并入手持式系统中的任何合适的尺寸和形状的大体平坦元件。所述玻璃基板的面积可以很小，优选地小于或等于40平方毫米、30平方毫米或20平方毫米。所述玻璃基板的厚度可以等于或小于2毫米、1毫米或0.5毫米。

所述玻璃基板可以具有矩形或圆形形状。优选的是，所述玻璃基板的形状适于气溶胶生成系统的液体储存部分的尺寸。

在一些实施方案中，玻璃基板的穿孔具有1微米至500微米，优选地5微米至250微米，并且最优选地10微米至150微米的宽度。

通过在玻璃基板中提供具有这样的宽度的穿孔，适量的液体气溶胶形成基质可以流过所述玻璃基板。选择可以流过所述玻璃基板的液体气溶胶形成基质的量以使得当使用者使用所述气溶胶生成系统时由所述加热器组件生成足够的气溶胶。

所述玻璃基板的穿孔之间的距离是1微米至1000微米，优选地是5微米至750微米，并且最优选地是10微米至500微米。

通过在穿孔之间提供这样的距离，提供了玻璃基板的尺寸稳定性以使得所述玻璃基板在使用和清洁期间不易于破裂并且不容易变形。此外，通过提供穿孔之间的距离和具有上述宽度的玻璃基板的穿孔，增大了玻璃基板的表面积，同时提供了所述玻璃基板和所述加热器组件的相对高的尺寸稳定性。

所述加热器组件的玻璃基板的15％至70％，更优选地20％至60％并且最优选地25％至55％可以是流体可渗透的。

足够量的液体气溶胶形成基质因此可以渗透穿过加热器组件以被蒸发，而所述加热器组件在尺寸上是稳定的。通过以网或阵列的形式提供加热器组件的加热器元件，可以优化可以被用于蒸发液体气溶胶形成基质的表面积。

提供所述加热器元件以蒸发所述液体气溶胶形成基质。蒸发的液体气溶胶形成基质形成气溶胶，其可以由气溶胶生成系统的使用者吸入。优选的是，所述加热器元件是电阻加热器，其可以由电流加热。优选的是，所述加热器元件由导电材料，如铝或铜制成。此外，任何其它合适的导电材料可以用作用于加热器元件的材料。

加热器元件可以设置在玻璃基板的表面上。优选的是，加热器元件直接设置在玻璃基板的表面上。所述加热器元件可以作为涂层或薄膜提供，优选地是金属涂层或金属薄膜。

加热器元件可以设置在玻璃基板中。所述加热器元件可以被并入所述玻璃基板中以使得所述加热器元件由所述玻璃基板封装或包围。所述加热器元件可以作为夹在两层玻璃基板之间的金属涂层或薄金属箔提供。通过将加热器元件封装在玻璃基板中或通过将加热器元件夹在两层玻璃基板之间，基本上保护所述加热器元件防止其与环境接触，特别是与液体气溶胶形成基质接触。由于液体气溶胶形成基质不与热的加热器元件直接接触，而是仅与玻璃基板接触，因此在蒸发液体气溶胶形成基质期间或之后，液体气溶胶形成基质的燃烧残留物不太可能在加热器元件上产生。

此外，金属薄膜的分层是通常观测到的问题，特别是对于涂覆的陶瓷加热器元件来说。通过将金属加热器薄膜夹在两层玻璃基板之间，可以有效地防止金属薄膜的分层。

加热器元件可以在玻璃基板的整个宽度上延伸。加热元件还可以作为线性加热条的阵列提供或可以形成加热条的网。所述加热元件也可以替代地或另外地设置在玻璃基板的穿孔内。

在其中加热器元件仅设置在穿孔内的实施方案中，所述加热器元件可以各自具有接触部分以使得电流可以流过所述加热器元件并且加热所述加热器元件。如果加热器元件仅设置在穿孔中，那么液体在通过所述穿孔时被直接加热。在这些实施方案中，不需要将整个玻璃基板加热到高温。而是每次只有被吸入到穿孔中的有限量的液体被加热。因此，预期在蒸发液体气溶胶形成基质时需要显著更少的能量。

所述加热器组件可以设置有导电接触区以用于接触设置在所述玻璃基板中或所述玻璃基板上的加热元件。所述接触区可以设置在玻璃基板的外周区域中并且可以被适配成与气溶胶生成系统的控制单元和电源建立电接触。

根据本发明的第二个方面，提供了一种气溶胶生成系统，其具有主体和如上文所述的加热器组件。在一些实施方案中，所述主体可以包括所述加热器组件。所述主体还可以包括电池、电路、以及吸嘴。此外，所述气溶胶生成系统可以被适配成容纳可更换的或可再填充的液体储存部分。所述液体储存部分可以被设置为可与主体附接的。所述主体可以包括传感器，优选地是流量传感器，以检测使用者何时在气溶胶生成系统上吸气。在该检测之后，电路控制从电池通过加热器元件的电流流动。

加热器组件可以作为主体的整体部分提供。气溶胶生成系统被配置成使得在组装状态下，加热器组件位于液体储存部分附近并且与液体储存部分处于流体连通。

所述液体储存部分可以包括具有开口的壳体，在使用之前，所述开口可以由合适的密封元件密封。所述密封元件可以是箔，其可以在将液体储存部分插入到气溶胶生成系统中之前或之后由使用者去除。所述液体储存部分还包括液体气溶胶形成基质，其可以完全或部分被吸收在液体储存部分内所设置的毛细管元件中。所述毛细管元件优选地被设置在液体储存部分内与液体储存部分的壳体的开口直接相邻。

当插入气溶胶生成系统中时，液体储存部分的开口位于加热器组件附近，以使得液体储存部分的毛细管元件与加热器组件直接接触。以这种方式，确保液体气溶胶形成基质可以从液体储存部分通过毛细管元件朝向加热器组件输送。因此，所述加热器元件被液体气溶胶形成基质润湿。

合适的毛细管材料可以具有海绵状或纤维状结构，这允许液体气溶胶形成基质通过毛细管作用从液体储存部分输送到加热器组件。所述毛细管材料可以防止液体气溶胶形成基质从液体储存部分中漏出。

所述液体储存部分可以是料筒的一部分，其中所述料筒包括液体储存部分和吸嘴。所述料筒可以作为一次性使用的料筒提供，当所述液体储存部分中的液体气溶胶形成基质被耗尽时，所述一次性使用的料筒被弃置。或者，所述液体储存部分可以是可再填充的液体储存部分。

吸嘴部分可以通过铰接连接与装置的主体连接。这确保了吸嘴部分和主体保持在一起，从而减少了使用者丢失吸嘴部分或主体之一的可能性。它还使得能够简单地将液体储存部分插入到装置中和从装置中取出料筒。吸嘴部分可以通过夹扣机构保持在闭合位置。夹扣机构可以包括释放按钮并且可以被配置为在释放按钮被按压时释放吸嘴部分。所述吸嘴部分可以通过其它机构(如磁封)或通过使用双稳态铰链机构保持在闭合位置。然而，将吸嘴部分连接到主体的其它手段是可能的，如螺纹配合或卡扣配合。

吸嘴部分可以包括空气入口和空气出口，并且可以被配置为允许使用者在空气出口上进行吮吸，以通过吸嘴部分将空气从入口吸到出口。吸嘴部分可以包括导流板，所述导流板被配置成引导经由吸嘴部分从入口吸到出口的空气通过料筒中的蒸发器。通过将所有空气流保持在吸嘴部分内，可以使主体的设计极为简单。这也意味着只有装置的吸嘴部分在长期使用后需要清洁或更换。然而，应当清楚的是，其它空气流模式是可能的并且装置内液体储存部分的其它取向是可能的。

加热器元件可以被设置在主体的吸嘴中。通过将加热器元件设置在主体的吸嘴中，当液体储存部分连接到主体时，所述加热器元件被设置成与液体储存部分直接相邻。来自液体储存部分的液体气溶胶形成基质然后可以容易地从液体储存部分输送到加热器元件，并且随后由使用者经由吸嘴吸入。

根据本发明的第三个方面，提供了一种用于制造用于气溶胶生成系统的加热器组件的方法。所述方法包括以下步骤：提供穿孔玻璃基板以及在所述玻璃基板中或所述玻璃基板上提供加热器元件。

所述穿孔玻璃基板可以通过相分离工艺、烧结工艺或溶胶-凝胶工艺来制造并且从而提供。

当将加热器元件设置在玻璃基板上时，所述加热器元件可以作为导电薄膜提供。因此，将玻璃基板用加热器元件涂覆以使得所述加热器元件直接设置在玻璃基板的表面上。因此，所述加热器元件可以具有与玻璃基板基本上相同的尺寸。换句话说，所述加热器元件可以包括穿孔，所述穿孔具有与上文关于玻璃基板所述的尺寸基本上相同的尺寸。此外，所述加热器元件可以是流体可渗透的，如上文关于玻璃基板所述的那样。

当将加热器元件设置在玻璃基板中时，优选的是，提供所述玻璃基板的第一部分。然后，将所述加热器元件设置在所述玻璃基板的第一部分上，优选地作为薄膜。随后，将所述玻璃基板的第二部分设置在第一部分和加热器元件上。因此，所述玻璃基板的第一部分和第二部分共同封装或包围所述加热器元件。优选的是，只有所述加热器元件的接触部分不被所述玻璃基板封装。换句话说，所述加热器元件可以被夹在玻璃基板的第一部分与第二部分之间。在玻璃基板的穿孔中，可以暴露加热器元件以使得液体气溶胶形成基质可以在穿孔中蒸发。更详细地说，所述加热器元件可以被夹在玻璃基板的第一部分与第二部分之间以使得所述加热器元件仅与穿孔内的液体气溶胶形成基质直接接触。因此，所述加热器元件可以直接暴露于穿孔内的液体气溶胶形成基质，而所述加热器元件的其余部分由玻璃基板的第一部分和第二部分与液体气溶胶形成基质隔离。

关于一个方面描述的特征可以同等地应用于本发明的其它方面。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式对本发明的实施方案进行描述，在所述附图中：

图1示出了本发明的加热器组件的三个实施方案；

图2示出了本发明的加热器组件的一个实施方案的穿孔；

图3示出了具有液体储存部分的本发明的加热器组件的一个实施方案的剖视图；以及

图4是根据本发明的气溶胶生成系统的一个实施方案的剖视图。

具体实施方式

图1示出了本发明的加热器组件的三个实施方案。所述加热器组件包括穿孔玻璃基板10和加热器元件12、14、16。

玻璃基板10大体上是平坦矩形元件，其具有5×5平方毫米的尺寸和1毫米的厚度。小通孔或穿孔18以规则的图案设置在玻璃基板10的表面区域上。穿孔18具有50微米的宽度并且彼此间隔50微米。

加热元件12、14、16设置在穿孔18之间。在图1a中，加热元件12、14、16是作为导电金属薄膜的平行条16提供的，这些平行条设置在交替排的穿孔18之间。

在图1b中，加热元件12、14、16是以导电金属薄膜的平行条和横向条14的形式提供的，它们形成加热网或加热格，其中该网的每一个单元包括一个穿孔18。

在图1c中，加热元件12、14、16是以在玻璃基板10的表面区域上围绕穿孔18设置的均匀薄膜12的形式提供的。

图2是单个穿孔18的放大视图。如图2中所示，金属加热薄膜也可以在穿孔18的外周内延伸。

在图1和图2中，加热器元件12、14、16设置于玻璃基板10的表面上。或者，加热器元件12、14、16也可以设置在玻璃基板10内。将加热器元件12、14、16设置在玻璃基板10内的一种方式是将加热器元件12、14、16夹在两层玻璃基板10、10a之间。在其中加热器元件12、14、16不完全延伸到穿孔18的外周的实施方案中，所述加热器组件可以被配置成使得可以避免或至少基本上减少加热器元件12、14、16与液体气溶胶形成基质之间的接触。

在使用中，穿孔加热器组件与液体储存部分20接触，如图3中所示。液体储存部分20可以包括毛细管材料，所述毛细管材料接触加热器组件，从而确保液体气溶胶形成基质从液体储存部分20通过毛细管元件朝向加热器组件输送。因此，加热器元件12、14、16在任何时间被液体气溶胶形成基质润湿。在向加热器元件12、14、16施加电力时，加热器组件被加热并且液体气溶胶形成基质被蒸发，从而最终形成可以由使用者吸入的气溶胶。

图4示出了气溶胶生成系统，其包括主体22。主体22包括电路24和电池26。此外，主体22包括如上文所述的加热器组件。电池26借助于加热器元件12、14、16的接触部分与加热器元件12、14、16进行电连接。电路24控制从电池26到加热器元件12、14、16的电流流动以使得当使用者启动气溶胶生成系统时加热器元件12、14、16被加热。为了启动气溶胶生成系统，所述气溶胶生成系统可以包括流量传感器，其检测使用者何时在气溶胶生成系统上吸气。

在图4中，加热器元件12、14、16被设置在吸嘴28中。吸嘴28被设置为主体22的一部分。吸嘴28通过铰接连接与主体22连接并且可以在打开位置与闭合位置之间移动，如图4中所示。吸嘴部分28被放置在打开位置以允许插入和取出液体储存部分20并且当要使用所述系统来生成气溶胶时被放置在闭合位置。吸嘴28包括多个空气入口30和出口32。在使用中，使用者在出口32上吮吸或抽吸以将空气从空气入口30通过吸嘴28吸到出口32，并且之后吸入使用者的口腔或肺中。提供内部导流板34以迫使流过吸嘴28的空气通过液体储存部分20。与吸嘴28的外壁整体模制的内部导流板34确保了在空气从入口30被吸到出口32时，它流过加热器组件，其中液体气溶胶形成基质正在被蒸发。在空气通过加热器组件时，蒸发的基质夹带在空气流中并且冷却以在离开出口32之前形成气溶胶。因此，在使用中，气溶胶形成基质通过在它被蒸发时通过玻璃基板10和加热器元件12、14、16中的穿孔18而通过加热器组件。

液体储存部分20容纳液体气溶胶形成基质。液体储存部分20是可更换的。一旦液体储存部分20中的液体气溶胶形成基质被耗尽，就更换液体储存部分20。

气溶胶生成系统可以通过主体22中的传感器启动，所述传感器感测由于使用者在吸嘴28上吸气而产生的负压。然后，电路24控制从电池26到加热器组件的加热器元件12、14、16的电流流动。

液体储存部分20包括密封箔36，其在将液体储存部分20插入到主体22中之前被去除。在将液体储存部分20完全插入主体22中并且将吸嘴28枢转回闭合位置之前，密封箔36防止液体气溶胶形成基质从液体储存部分20中漏出。

上文所描述的示例性实施方案具说明性而非限制性。鉴于上文论述的示例性实施方案，与上述示例性实施方案一致的其它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。

附图标记

10、10a 玻璃基板

12、14、16 加热器元件

18 穿孔

20 液体储存部分

22 主体

24 电路

26 电池

28 吸嘴

30 空气入口

32 空气出口

34 内部导流板

36 密封箔

Claims (15)

1.一种用于气溶胶生成系统的加热器组件，所述加热器组件包括穿孔玻璃基板和加热器元件，其中所述加热器元件设置在所述玻璃基板中或所述玻璃基板上。

2.根据权利要求1所述的加热器组件，其中所述穿孔具有1微米至500微米，优选地5微米至250微米，并且最优选地10微米至150微米的宽度。

3.根据权利要求2所述的加热器组件，其中所述玻璃基板的穿孔之间的距离是1微米至1000微米，优选地是5微米至750微米，并且最优选地是10微米至500微米。

4.根据前述权利要求中任一项所述的加热器组件，其中所述加热器元件或所述玻璃基板的穿孔或所述加热器元件和所述玻璃基板的穿孔被布置成网或阵列。

5.根据权利要求4所述的加热器组件，其中所述网或阵列的面积小于或等于25平方毫米，优选地是15平方毫米。

6.根据权利要求4或5所述的加热器组件，其中所述网或阵列的表面积的25％至56％是流体能够渗透的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的加热器组件，其中所述加热器组件的长度是3毫米并且所述加热器组件的宽度是5毫米。

8.根据前述权利要求中任一项所述的加热器组件，其中所述加热器元件作为薄膜设置在所述玻璃基板上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的加热器组件，其中所述加热器元件被设置成并入所述玻璃基板中以使得所述加热器元件与相邻的气溶胶形成基质隔离。

10.根据前述权利要求中任一项所述的加热器组件，其中所述加热器元件设置在所述穿孔内。

11.根据前述权利要求中任一项所述的加热器组件，其中所述加热器组件元件包括两个穿孔玻璃基板并且其中所述加热器元件设置在所述两个穿孔玻璃基板之间。

12.一种气溶胶生成系统，所述气溶胶生成系统包括：

主体，所述主体具有电池、电路以及优选的吸嘴；以及

可更换的或可再填充的液体储存部分，其中所述液体储存部分被设置为能够与所述主体附接，

其中所述主体还包括根据前述权利要求中任一项所述的加热器组件。

13.根据权利要求12所述的气溶胶生成系统，其中当将所述液体储存部分与所述主体附接时，所述加热器元件被设置成与所述液体储存部分相邻，以使得能够通过加热所述加热器元件来蒸发所述液体储存部分中的所述气溶胶形成基质。

14.根据权利要求12或13中任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述加热器元件被设置在所述主体的吸嘴中。

15.一种用于制造用于气溶胶生成系统的加热器组件的方法，所述方法包括以下步骤：

提供穿孔玻璃基板；以及

在所述玻璃基板中或所述玻璃基板上提供加热器元件。