CN109982589A - 具有筒和旁路空气入口的气溶胶生成系统 - Google Patents
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Abstract
提供一种气溶胶生成系统(10)，其包括筒(18)、液体气溶胶形成基质(58)和气溶胶生成装置(12)。所述筒(18)包括筒壳体(28)和定位在所述筒壳体(28)内的固体气溶胶形成基质(38)。所述气溶胶生成装置(12)包括用于收纳所述筒(18)的至少一部分的腔(26)、气流入口(46)和定位在所述气流入口(46)与所述腔(26)之间的气流传感器(51)，所述气流传感器(51)与所述气流入口(46)和所述腔(26)流体连通。所述气溶胶生成装置(12)进一步包括与所述腔(26)流体连通的旁路空气入口(19)、被配置成加热所述液体气溶胶形成基质(58)的电加热器(64)、电源(50)和控制器(48)。所述控制器(48)被配置成响应于来自所述气流传感器(51)的指示气流穿过所述气流传感器(51)的信号而控制从所述电源(50)到所述电加热器(64)的电功率供应。所述气溶胶生成系统(10)被配置成使得当所述筒(18)被收纳在所述腔(26)内时，所述筒壳体(28)基本上防止气流通过所述旁路空气入口(19)。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有筒和气溶胶生成装置的气溶胶生成系统，所述气溶胶生成装置具有用于收纳所述筒和旁路空气入口的腔。本发明尤其用作电操作吸烟系统。
背景技术
一种类型的气溶胶生成系统是电操作吸烟系统。已知的手持型电操作吸烟系统通常包括气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包括电池、控制电子装置和用于加热气溶胶形成基质的电加热器。气溶胶生成装置的部分内可含有气溶胶形成基质。举例来说，气溶胶生成装置可包括液体存储区段，其中存储有液体气溶胶形成基质，例如尼古丁溶液。此类装置，常常被称为“电子香烟(e-cigarette)”，通常含有足够的液体气溶胶形成基质，以提供与消耗多根传统香烟相当的抽吸次数。
为了向电子香烟用户提供更接近地模拟体验消耗传统香烟的体验，一些装置已尝试将电子香烟配置与基于烟草的基质组合以将烟草味道赋予用户所吸入的气溶胶。基于烟草的基质可以提供在可移除的筒中。然而，在这种装置中，用户可能使用没有插入筒的装置，这可能导致用户体验降低。
需要提供一种缓解或消除已知装置的这些问题中的至少一些问题的气溶胶生成系统。
发明内容
根据本发明，提供一种包括筒、液体气溶胶形成基质和气溶胶生成装置的气溶胶生成系统。所述筒包括筒壳体和定位在所述筒壳体内的固体气溶胶形成基质。所述气溶胶生成装置包括：腔，其用于收纳所述筒的至少一部分；气流入口；和气流传感器，其定位在所述气流入口与所述腔之间，所述气流传感器与所述气流入口和所述腔流体连通。所述气溶胶生成装置进一步包括：旁路空气入口，其与所述腔流体连通；电加热器，其被配置成加热所述液体气溶胶形成基质；电源；和控制器。所述控制器被配置成响应于来自所述气流传感器的指示气流穿过所述气流传感器的信号而控制从所述电源到所述电加热器的电功率供应。所述气溶胶生成系统被配置成使得当所述筒被收纳在所述腔内时，所述筒壳体基本上防止气流通过所述旁路空气入口。
所述液体气溶胶形成基质可形成所述筒的部分或所述气溶胶生成装置的部分。
如本文中所使用，术语“气溶胶形成基质”用于描述能够释放挥发性化合物的基质，其可形成气溶胶。由根据本发明的气溶胶生成系统的气溶胶形成基质生成的气溶胶可以是可见的或不可见的，并可包含蒸气(例如，呈气态的物质的细颗粒，其在室温下通常为液体或固体)以及冷凝蒸气的气体和液滴。
有利地，当用户在筒未被插入到腔中的情况下在气溶胶生成装置上抽吸时，空气经由旁路空气入口被抽吸到气溶胶生成装置中。在此情况下，穿过气流传感器的气流不足以触发气流传感器。因此，有利地，当用户在筒未被插入到腔中的情况下在气溶胶生成装置上抽吸时，控制器不激活电加热器。
有利地，当筒被收纳在腔内时，旁路空气入口被筒壳体阻挡。因此，当用户在筒被插入到腔中的情况下在气溶胶生成装置上抽吸时，空气可仅经由气流入口流入气溶胶生成装置中。在此情况下，穿过气流传感器的气流足以触发气流传感器。因此，有利地，当用户在筒被插入到腔中的情况下在气溶胶生成装置上抽吸时，控制器会激活电加热器。
气溶胶生成系统可包括气流出口。当筒被收纳在腔内时，气溶胶生成系统包括通过气溶胶生成系统从气流入口延伸到气流出口的气流路径。
旁路空气入口可定位在腔的侧壁上。腔的侧壁是当筒插入到腔中时筒壳体滑动所沿着的壁。有利地，将旁路空气入口设置在腔的侧壁上可有助于当筒被收纳在腔内时通过筒壳体阻塞旁路空气入口。
旁路空气入口可包括多个旁路空气入口，其中所述气溶胶生成系统被配置成使得当所述筒被收纳在所述腔内时，所述筒壳体基本上防止气流通过所述旁路空气入口中的每一个。有利地，当筒未收纳在腔内时，提供多个旁路空气入口可以增大通过旁路空气入口的气流与通过气流入口的气流的比率。因此，有利地，当用户在筒未被收纳在腔内的情况下在气溶胶生成系统上抽吸时，此布置可进一步减少穿过气流传感器的气流。
所述气溶胶生成装置可包括液体存储区段，其中所述液体气溶胶形成基质定位在所述液体存储区段内。优选地，所述气溶胶生成装置包括电源区段，所述电源区段包括所述电源和所述控制器，其中所述液体存储区段被配置成可移除地附接到所述电源区段。
所述液体存储区段可包括多孔承载材料，其中所述液体气溶胶形成基质设置在所述多孔承载材料上。有利地，将液体气溶胶形成基质设置在多孔承载材料上可降低液体气溶胶形成基质从液体存储区段泄漏的风险。
气溶胶生成系统可以进一步包括液体输送元件，所述液体输送元件被配置成使得在使用中，液体气溶胶形成基质沿着液体输送元件通过毛细管作用从液体存储区段运送到电加热器。在液体存储区段包括多孔承载材料的实施例中，液体输送元件被配置成将液体气溶胶形成基质从多孔承载材料运送到电加热器。
电加热器可以与液体存储区段和电源区段中的一个或两个分开地提供。优选地，液体存储区段、电加热器和在存在的情况下的液体输送元件一起设置在汽化器区段中。优选地，汽化器区段包括形成装置壳体的部分的汽化器壳体，其中汽化器壳体包括被配置成用于连接到电源区段的上游端和限定被配置成收纳筒组件的腔的下游端。有利地，将液体存储区段、电加热器和在存在的情况下的液体输送元件设置在与电源区段分开的单个汽化器区段中可有助于更换汽化器区段(例如，当液体气溶胶形成基质已耗尽时)，而无需更换电源区段。
所述筒可包括定位在所述筒壳体内的所述液体气溶胶形成基质。
所述筒可包括多孔承载材料，其中所述液体气溶胶形成基质设置在所述多孔承载材料上。有利地，将液体气溶胶形成基质设置在多孔承载材料上可以降低液体气溶胶形成基质从筒泄漏的风险。
气溶胶生成装置可包括液体输送元件，所述液体输送元件被配置成当筒被收纳在腔内时将液体气溶胶形成基质从筒输送到电加热器。在筒包括多孔承载材料的实施例中，液体输送元件被配置成将液体气溶胶形成基质从多孔承载材料运送到电加热器。
筒可包括密封件。密封件可以是可移除密封件或易碎密封。有利地，密封件可防止来自固体气溶胶形成基质和液体气溶胶形成基质中的一或两者的挥发性化合物的损失。筒可以包括跨越筒壳体的第一端延伸的密封件。优选地，第一端是筒壳体的上游端。密封件可围绕密封件的外围紧固到筒壳体。密封件可通过粘合剂和焊接(例如，超声波焊接)中的至少一个紧固到筒壳体。密封件优选地由薄片材料形成。薄片材料可包括聚合物膜和金属箔中的至少一个。在密封件是可移除密封件的实施例中，可移除密封件可被配置成用于在使筒与气溶胶生成装置组合之前由用户从筒移除。可移除密封件可包括拉片以促进密封件的移除。
在密封件是易碎密封件的实施例中，优选地，气溶胶生成装置包括穿刺元件，其被配置成当气溶胶生成装置收纳筒时刺穿易碎密封件。有利地，当气溶胶生成装置和加热器区段与筒组合时，穿刺元件可自动刺穿易碎密封件。
电加热器的至少一部分可形成穿刺元件。电加热器可呈被配置成刺穿易碎密封件的加热器叶片的形式。
穿刺元件可与电加热器分开形成。穿刺元件可包括中空轴部分和在中空轴部分的端部处的穿刺部分。有利地，中空轴部分可以允许气流在气溶胶生成系统的使用期间通过中空轴部分。穿刺部分可包括气流孔隙，其延伸穿过穿刺部分且与中空轴部分的内部流体连通。中空轴部分的内部的至少一部分可限定沿着中空轴部分的至少一部分延伸的气流通路。气流通路与气流入口、气流传感器和腔流体连通。气流传感器可定位在气流通路的上游。气流传感器可定位在气流通路的下游。
电加热器的至少一部分可定位在中空轴部分内部。电加热器的至少一部分可横跨气流通路的一部分延伸。优选地，电加热器和中空轴部分被配置成使得，在使用期间，通过气流通路的气流横穿电加热器的定位在中空轴部分内部的部分。
在气溶胶生成装置包括液体输送元件的实施例中，液体输送元件的第一部分可定位在中空轴部分内部。液体输送元件的第一部分可横跨气流通路的一部分延伸。优选地，液体输送元件和中空轴部分被配置成使得，在使用期间，通过气流通路的气流横穿液体输送元件的第一部分。
电加热器可以包括电阻加热线圈。优选地，电阻加热线圈至少部分缠绕在液体输送元件的第一部分周围。
液体输送元件可延伸穿过中空轴部分中的第一孔隙，其中液体输送元件的第二部分覆盖于中空轴部分的外表面上。液体输送元件的第二部分优选地为液体输送元件的第一端。液体输送元件可延伸穿过中空轴部分中的第二孔隙，其中液体输送元件的第三部分覆盖于中空轴部分的外表面上。所述第二孔隙优选地与所述第一孔隙相对。液体输送元件的第三部分优选地为液体输送元件的第二端。液体输送元件的第一部分优选地为液体输送元件的在第二部分和第三部分之间的中间部分。
气溶胶生成系统可包括定位在中空轴部分的一部分周围的紧固环，其中液体输送元件的第二部分的至少一部分定位于紧固环和中空轴部分之间。在液体输送元件包括覆盖于中空轴部分的外表面上的第三部分的那些实施例中，优选地，液体输送元件的第三部分的至少一部分定位于紧固环和中空轴部分之间。
在筒包括多孔承载材料的实施例中，多孔承载材料可以具有限定通过多孔承载材料的通路的环形形状。当筒被收纳在腔内时，通过多孔承载材料限定的通路可形成通过气溶胶生成系统的气流路径的一部分。
优选地，气溶胶生成系统被配置成使得，当气溶胶生成装置收纳筒时，穿刺元件至少部分收纳在通路内。优选地，气溶胶生成系统被配置成使得，当穿刺部分至少部分收纳在通路内时，液体输送元件的第二部分接触多孔承载材料的内表面。在液体输送元件包括第三部分的实施例中，优选地，气溶胶生成系统被配置成使得，当穿刺部分至少部分收纳在通路内时，液体输送元件的第三部分接触多孔承载材料的内表面。
优选地，所述穿刺部分为锥形且在穿刺部分的邻近中空轴部分的第一端处包括最大直径。优选地，穿刺部分在穿刺部分的第二端处包括最小直径。穿刺部分的第二端被配置成刺穿筒的易碎密封件。
优选地，中空轴部分在穿刺部分的所述第一端附近具有第一直径，其中中空轴部分的所述第一直径小于穿刺部分的最大直径。在气溶胶生成装置包括具有覆盖于中空轴部分的外表面上的第二部分的液体输送元件的实施例中，优选地，液体输送元件的第二部分的最大厚度等于或小于所述最大直径和所述第一直径之间的差。在液体输送元件具有覆盖于中空轴部分的外表面上的第三部分的实施例中，优选地，液体输送元件的第二部分和第三部分的最大组合厚度等于或小于所述最大直径和所述第一直径之间的差。有利地，此类布置可在筒与气溶胶生成装置组合时减小液体输送元件上的应力，尤其是在穿刺元件收纳在延伸穿过多孔承载材料的通路内的实施例中。
在筒包括多孔承载材料的实施例中，筒可包括定位于多孔承载材料和筒壳体之间的气流通道。优选地，气流通道的下游端与固体气溶胶形成基质流体连通。气流通道可作为延伸穿过多孔承载材料的通路的补充或替代。
筒壳体优选地为管状且包括第一上游端和第二下游端。优选地，固体气溶胶形成基质定位在下游端内。优选地，液体气溶胶形成基质定位在上游端内。
在筒包括上面定位有液体气溶胶形成基质的多孔承载材料的实施例中，多孔承载材料可直接定位在筒壳体内。优选地，多孔承载材料通过过盈配合保持在筒壳体内。
多孔承载材料可定位在液体存储壳体内，其中液体存储壳体定位在筒壳体内。优选地，液体存储壳体通过过盈配合保持在筒壳体内。
在筒包括定位在多孔承载材料与筒壳体之间的气流通道的实施例中，当液体存储壳体收纳在筒壳体内时液体存储壳体的外表面可成形为限定筒壳体与液体存储壳体之间的气流通道。液体存储壳体的外表面可包括凹槽以在液体存储壳体被收纳在筒壳体内时限定气流通道。
液体存储壳体可为管状。在筒包括可移除密封件或易碎密封件的实施例中，密封件可跨越液体存储壳体的上游端延伸。优选地，密封件紧固到液体存储壳体，而非筒壳体。
管状液体存储壳体可具有开放上游端和封闭下游端。在筒包括可移除密封件或易碎密封件的实施例中，密封件可跨越液体存储壳体的上游端延伸，以使得多孔承载材料定位在密封件和闭合端之间。
固体气溶胶形成基质可通过过盈配合保持在筒壳体中。
筒可包括定位于固体气溶胶形成基质下游的过滤器。过滤器可包括定位在筒壳体的下游端内的过滤材料的滤嘴段。过滤材料的滤嘴段可通过过盈配合保持在筒壳体内。过滤器可包括跨越筒壳体的下游开口延伸的薄片材料。薄片材料可包括网。薄片材料可通过粘合剂和焊接(例如，超声波焊接)中的至少一个紧固到筒壳体。过滤器可将固体气溶胶形成基质保持在筒壳体中。
所述气溶胶生成系统可包括衔嘴。在气溶胶生成系统包括至少一个气流出口的实施例中，优选地，衔嘴包括所述至少一个气流出口。所述衔嘴可形成所述筒的一部分。衔嘴可形成气溶胶生成装置的一部分。衔嘴可与筒和气溶胶生成装置分开形成，其中筒和气溶胶生成装置中的至少一个被配置成收纳衔嘴。
所述固体气溶胶形成基质可包括烟草。所述固体气溶胶形成基质可包括含烟草材料，所述含烟草材料含有在加热后就从所述基质释放的挥发性烟草香味化合物。
所述固体气溶胶形成基质可包括含有去质子化的尼古丁的烟草。对烟草内的尼古丁去质子化可有利地增加所述尼古丁的挥发性。可通过使所述烟草经受碱化处理来对尼古丁去质子化。
所述固体气溶胶形成基质可包括非烟草材料。所述固体气溶胶形成基质可包括含烟草材料和不含烟草材料。
所述固体气溶胶形成基质可包含至少一种气溶胶形成剂。如本文中所使用，术语‘气溶胶形成剂’用于描述任何合适的已知化合物或化合物混合物，其在使用时有助于形成气溶胶。合适的气溶胶形成剂包含但不限于：多元醇，例如丙二醇、三乙二醇、1,3-丁二醇和丙三醇；多元醇的酯，例如甘油单、二或三乙酸酯；和单、二或多元羧酸的脂族酯，例如十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。
优选的气溶胶形成剂是多元醇或其混合物，例如丙二醇、三乙二醇、1,3-丁二醇，且最优选丙三醇。
所述固体气溶胶形成基质可包括单种气溶胶形成剂。或者，所述固体气溶胶形成基质可包括两种或更多种气溶胶形成剂的组合。
所述固体气溶胶形成基质可具有以干重计大于5％的气溶胶形成剂含量。
所述固体气溶胶形成基质可具有以干重计介于约5％和约30％之间的气溶胶形成剂含量。
所述固体气溶胶形成基质可具有以干重计为约20％的气溶胶形成剂含量。
所述液体气溶胶形成基质可包括含烟草材料，所述含烟草材料包括在加热后就从液体释放的挥发性烟草香味化合物。所述液体气溶胶形成基质可包括非烟草材料。所述液体气溶胶形成基质可包含水、溶剂、乙醇、植物提取物和天然或人工调味剂。优选的是，所述液体气溶胶形成基质包括气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂包含多元醇或其混合物，如丙二醇、三乙二醇、1,3-丁二醇和甘油。
所述液体气溶胶形成基质可包括尼古丁。
所述液体气溶胶形成基质可以不含尼古丁。在此类实施例中，所述汽化的液体气溶胶形成基质可在使用期间被抽吸穿过所述固体气溶胶形成基质，以从所述固体气溶胶形成基质中汽提一种或多种挥发性化合物。所述汽化的液体气溶胶形成基质可从所述固体气溶胶形成基质中汽提尼古丁。包括含有去质子化的尼古丁的烟草的固体气溶胶形成基质可特别适于所述液体气溶胶形成基质不含尼古丁的实施例。
电加热器可以包括电阻加热线圈。气溶胶生成装置可包括加热器支撑件，其中所述电阻加热线圈至少部分缠绕在加热器支撑件周围。
所述电加热器可包括电阻加热网格。
所述电阻加热网格可包括多个导电细丝。所述导电细丝可以是基本上平坦的。如本文中所使用，“基本上平坦的”意味着形成在单个平面中且不卷绕或另外符合弯曲或其它非平面形状。平坦加热网格可在制造期间易于处理，并提供稳固的构造。
所述导电细丝可限定所述细丝之间的空隙，且所述空隙可具有介于约10微米和约100微米之间的宽度。优选的是，所述细丝在所述空隙中引起毛细管作用，使得在使用中，液体气溶胶形成基质被抽吸到所述空隙中，从而增加加热器组件和液体之间的接触面积。
所述导电细丝可形成尺寸介于约160美国目(Mesh US)和约600美国目(+/-10％)之间(即，介于每英寸约160和约600个细丝之间(+/-10％))的网格。所述空隙的宽度优选地介于约75微米和约25微米之间。所述网格的开放区域的百分比，即，所述空隙的面积对所述网格的总面积的比率，优选地介于约25％和约56％之间。所述网格可使用不同类型的编织或格型结构来形成。所述导电细丝可以是彼此平行布置的细丝的阵列。
所述导电细丝可具有介于约8微米和约100微米之间，优选地介于约8微米和约50微米之间，且更优选地介于约8微米和约39微米之间的直径。
所述电阻加热网格可覆盖小于或等于约25平方毫米的面积。所述电阻加热网格可以是矩形。所述电阻加热网格可以是正方形。所述电阻加热网格可具有约5毫米乘约2毫米的尺寸。
所述导电细丝可包括任何合适的导电材料。合适的材料包含但不限于：半导体，例如掺杂陶瓷、“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未掺杂的陶瓷。合适的掺杂陶瓷的实例包含掺杂碳化硅。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。所述细丝可被涂覆有一种或多种绝缘体。所述导电细丝的优选材料是304、316、304L和316L不锈钢以及石墨。
所述电阻加热网格的电阻优选地介于约0.3和约4欧姆之间。更优选的是，所述网格的电阻介于约0.5和约3欧姆之间，且更优选地为约1欧姆。
在所述电加热器包括电阻加热线圈的实施例中，所述线圈的间距优选地介于约0.5毫米和约1.5毫米之间，且最优选地为约1.5毫米。所述线圈的间距意指邻近的线圈匝之间的间隔。所述线圈可包括少于六匝，且优选地具有少于五匝。所述线圈可由直径介于约0.10毫米和约0.15毫米之间且优选地为约0.125毫米的电阻线形成。所述电阻线优选地由904或301不锈钢形成。其它合适的金属的实例包含钛、锆、钽和铂族金属。其它合适的金属合金的实例包含康铜、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。所述电阻加热线圈还可包括以带状物的形式提供的金属箔，例如铝箔。
在气溶胶生成系统包括多孔承载材料的实施例中，多孔承载材料可包括可使所述液体气溶胶形成基质透过并允许所述液体气溶胶形成基质迁移穿过所述多孔承载材料的任何合适的材料或材料组合。优选的是，所述材料或材料组合相对于所述液体气溶胶形成基质是惰性的。所述多孔承载材料可以是或不是毛细管材料。所述多孔承载材料可包括亲水材料以改善所述液体气溶胶形成基质的分布和散布。这可有助于形成一致的气溶胶。特别优选的材料将取决于所述液体气溶胶形成基质的物理性质。合适的材料的实例是毛细管材料，例如海绵或泡沫材料、呈纤维或烧结粉末形式的陶瓷或石墨类材料、泡沫金属或塑料材料，例如由纺制或挤出纤维制成的纤维状材料，如乙酸纤维素、聚酯或粘结聚烯烃、聚乙烯、涤纶或聚丙烯纤维、尼龙纤维或陶瓷。所述多孔承载材料可具有任何合适的孔隙度，以便与不同的液体物理性质一起使用。
在气溶胶生成系统包括液体输送元件的实施例中，液体输送元件可包括能够沿其长度传送液体气溶胶形成基质的任何合适的材料或材料组合。液体输送元件可以由多孔材料形成，但无需如此。液体输送元件可由具有纤维状或海绵状结构的材料形成。液体输送元件优选地包括一束毛细管。举例来说，液体输送元件可包括多个纤维或细丝，或其它细孔管。液体输送元件可包括海绵状或泡沫状材料。优选地，液体输送元件的结构形成多个小孔或管，液体气溶胶形成基质可穿过所述多个小孔或管通过毛细管作用来运送。特别优选的材料将取决于所述液体气溶胶形成基质的物理性质。合适的毛细管材料的实例包含海绵或泡沫材料、采用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状材料，例如乙酸纤维素、聚酯或粘合聚烯烃、聚乙烯、涤纶或聚丙烯纤维、尼龙纤维、陶瓷、玻璃纤维、硅石玻璃纤维、碳纤维、例如奥氏体316不锈钢以及马氏体440和420不锈钢等医用级不锈钢合金的金属纤维。液体输送元件可具有任何合适的毛细性，以便与不同的液体物理性质一起使用。液体气溶胶形成基质具有物理性质，包含但不限于黏度、表面张力、密度、热导率、沸点和蒸汽压，其允许液体气溶胶形成基质经由液体输送元件运送。液体输送元件可由耐热性材料形成。液体输送元件可包括多个纤维股线。所述多个纤维股线可沿着液体输送元件的长度基本上对准。
在气溶胶生成系统包括多孔承载材料和液体输送元件的实施例中，多孔承载材料和液体输送元件可包括相同材料。优选地，多孔承载材料和液体输送元件包括不同材料。
优选地，筒被配置成通过过盈配合保持在腔内。筒和腔中的每一个可具有任何合适的横截面形状。优选的是，筒的横截面形状与腔的横截面形状基本上相同。合适的横截面包含圆形、半圆形、多边形，诸如矩形，包含方形和不规则形状。
筒壳体可以由任何合适材料或材料组合形成。合适材料包含但不限于铝、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(例如)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、氟化乙丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲醛(POM)、环氧树脂、聚氨酯树脂、乙烯基树脂、液晶聚合物(LCP)和改性LCP，例如具有石墨或玻璃纤维的LCP。
所述电源可包括电池。举例来说，所述电源可以是镍金属氢化物电池、镍镉电池或锂基电池，例如锂钴、磷酸锂铁或锂聚合物电池。或者，所述电源可以是另一形式的电荷存储装置，例如电容器。所述电源可能需要再充电，并可具有允许存储足够的能量以供气溶胶生成装置和多于一个筒使用的容量。
附图说明
参考附图仅通过举例来进一步描述本发明，在附图中：
图1示出根据本发明的第一实施例的气溶胶生成系统的透视图；
图2示出图1的气溶胶生成系统的横截面图，其中筒被收纳在腔内；
图3示出图2的气溶胶生成装置，其中筒未插入到腔中；
图4示出根据本发明的第二实施例的气溶胶生成装置的横截面图；
图5示出根据本发明的第三实施例的气溶胶生成系统的横截面图，其中筒与气溶胶生成装置分开；
图6示出图5的气溶胶生成系统的横截面图，其中筒被收纳在腔内；并且
图7示出图5的气溶胶生成系统的加热器区段的替代布置。
具体实施方式
图1示出根据本发明的第一实施例的气溶胶生成系统10的透视图。气溶胶生成系统10包括气溶胶生成装置12，所述气溶胶生成装置包括电源区段14和汽化器区段16。气溶胶生成系统10进一步包括筒18和形成筒18的部分的衔嘴20。汽化器区段16包括形成装置壳体24的一部分的汽化器壳体22。汽化器壳体22的下游端限定用于收纳筒18的腔26。汽化器壳体22还限定与腔26流体连通的旁路空气入口19。
图2示出气溶胶生成系统10的横截面图，其中筒18被收纳在腔26内。筒18包括筒壳体28和定位在筒壳体28内的固体气溶胶形成基质38。固体气溶胶形成基质38的下游端与由衔嘴20限定的气流出口21流体连通。
电源区段14包括系统空气入口46以容许空气进入电源区段14。控制器48、电源50和气流传感器51定位在电源区段14内。气流传感器51被配置成当穿过气流传感器51的气流超出预定阈值时，将信号提供到控制器48。
汽化器区段16包括用于从电源区段14接收空气的汽化器空气入口52、在汽化器空气入口52的上游端处与汽化器空气入口52流体连通的气流通路54，以及在气流通路54的下游端与腔26之间提供流体连通的腔空气入口56。
汽化器区段16进一步包括液体存储区段57，所述液体存储区段包括液体气溶胶形成基质58，所述液体气溶胶形成基质被吸附到定位在气流通路54外部的环形多孔承载材料60中。包括毛细管芯的液体输送元件62具有被定位成与多孔承载材料60接触的第一端和第二端，以及定位在气流通路54内的中心部分。液体气溶胶形成基质58通过毛细管作用沿着毛细管芯从多孔承载材料60芯吸到毛细管芯的中心部分。
汽化器区段16还包括电加热器64，所述电加热器包括缠绕在毛细管芯的中心部分周围的电阻加热线圈。在气溶胶生成系统10的操作期间，控制器48控制从电源50到电加热器64的电能供应，以从毛细管芯的中心部分加热和汽化液体气溶胶形成基质58。
当筒18被收纳在腔26内时，如图2所示，筒壳体28阻塞旁路空气入口19以防止气流经由旁路空气入口19进入腔26中。在此配置中，当用户在衔嘴20上进行抽吸时，空气通过系统空气入口46被抽吸到系统中。当气流通过气流入口46进入电源区段14时，穿过气流传感器51的气流激活气流传感器51。激活的气流传感器51向控制器48提供信号，以指示经由气流入口46穿过气溶胶生成系统10的气流。在从气流传感器51接收信号后，控制器48控制从电源50到电加热器64的电能供应，以从液体输送元件62汽化液体气溶胶形成基质58。来自电源区段14的气流流动通过汽化器空气入口52并进入气流通路54中，其中汽化的液体气溶胶形成基质58被夹带在气流中。气流随后流动通过腔空气入口56，进入腔26和筒18中，其中来自筒气溶胶形成基质38的挥发性化合物被夹带在气流中。气流接着通过空气出口21从筒18和气溶胶生成系统10中流出，以向用户递送汽化的液体气溶胶形成基质58和来自筒气溶胶形成基质38的挥发性化合物。
当筒18未被收纳在腔26内时，如图3所示，旁路空气入口19不受阻。因此，在此配置中，当用户尝试在气溶胶生成装置的下游端上抽吸时，气流经由旁路空气入口19进入腔26。因而，通过气流入口46抽吸到电源区段14中的气流不足以激活气流传感器51。因此，当筒18未被收纳在腔26中时，用户无法通过在气溶胶生成装置12的下游端上抽吸来激活电加热器64。
图4示出根据本发明的第二实施例的气溶胶生成装置112。气溶胶生成装置112与图1到3所示的气溶胶生成装置12基本上相同，且类似参考标号用于指定类似部件。气溶胶生成装置112的不同之处在于添加了第二旁路空气入口19。当筒18未被收纳在腔26内时，提供额外旁路空气入口19可以增大通过旁路空气入口19的气流与通过气流入口46的气流的比率。因此，有利地，当用户在筒18未被收纳在腔26内的情况下在气溶胶生成装置112上抽吸时，此布置可进一步减少穿过气流传感器51的气流。
图4示出根据本发明的第三实施例的气溶胶生成系统200。气溶胶生成系统200与图1到3所示的气溶胶生成系统10基本上相同，且类似参考标号用于指定类似部件。
气溶胶生成系统200的不同之处在于液体气溶胶形成基质58的位置，所述液体气溶胶形成基质定位在筒218内。
筒218包括筒壳体28，以及均定位在筒壳体36内的固体气溶胶形成基质38和液体气溶胶形成基质58。固体气溶胶形成基质38包括定位在筒壳体28的下游端内的烟草滤嘴段。
液体气溶胶形成基质58设置在多孔承载材料260上，所述多孔承载材料定位在筒壳体28的上游端内。第一易碎密封件248跨越多孔承载材料260的上游端延伸，并且第二易碎密封件250跨越多孔承载材料260的下游端延伸。多孔承载材料260具有环形形状且限定穿过多孔承载材料260的通路254，通路254在第一易碎密封件248与第二易碎密封件250之间延伸。
气溶胶生成装置212包括容纳控制器48、电源50和气流传感器51的电源区段，如关于图1到3的气溶胶生成系统10所描述。装置壳体214限定用于收纳筒218的腔26。
气溶胶生成装置212进一步包括定位在腔26的上游端处的加热器区段263。加热器区段263包括呈电阻加热线圈形式的电加热器64。在使用期间，控制器48控制从电源50到电加热器64的电功率供应。加热器区段26进一步包括呈毛细管芯的形式的液体输送元件62，且电阻加热线圈缠绕在液体输送元件62的第一部分周围。
电加热器64和液体输送元件62由从腔26的上游端壁延伸的穿刺元件支撑。穿刺元件包括中空轴部分232和穿刺部分234。电加热器64和液体输送元件62的第一部分定位在形成于中空轴部分232内的气流通路中。液体输送元件62的第二部分和第三部分延伸穿过中空轴部分232中的孔隙，所述第二部分和第三部分折叠90度角度使得其覆盖于中空轴部分232的外表面上。
图6示出在筒218已插入到气溶胶生成装置212的腔26中之后气溶胶生成系统200的横截面图。当筒218插入到腔26中时，穿刺元件的穿刺部分234刺穿第一易碎密封件248和第二易碎密封件250。加热器区段263收纳在穿过多孔承载材料260限定的通路254内，使得液体输送元件62的第二部分和第三部分接触多孔承载材料260的内表面。液体气溶胶形成基质58沿着液体输送元件62被芯吸到电加热器64。
气溶胶生成系统200的操作与参考图1到3所描述的气溶胶生成系统10的操作相同。也就是说，当筒218未被收纳在腔26内时，当用户在气溶胶生成装置212的下游端上抽吸时，空气通过旁路空气入口19流入腔26中。当用户在筒218被收纳在腔26内的情况下在气溶胶生成系统200的下游端上抽吸时，气流通过气流入口46进入气溶胶生成系统200并穿过气流传感器51流动以激活气溶胶生成系统200。
图7示出图5和6的气溶胶生成系统200的加热器区段363的替代布置。加热器区段363在构造上类似于参考图5和6所描述的加热器区段263，且类似参考标号用于指定类似部件。
加热器区段363与加热器区段263的不同之处在于，添加了围绕中空轴部分232的上游端定位的紧固环367。液体输送元件62的第二部分363和第三部分365的端部紧固在紧固环367和中空轴部分232之间，以在加热器区段363插入到穿过多孔承载材料260限定的通路254中和从通路254移除期间将液体输送元件62保持在正确位置。
Claims (15)
1.一种气溶胶生成系统，包括：
筒，其包括筒壳体和定位在所述筒壳体内的固体气溶胶形成基质；
液体气溶胶形成基质；以及
气溶胶生成装置，其包括：
腔，其用于收纳所述筒的至少一部分；
气流入口；
气流传感器，其定位在所述气流入口与所述腔之间，所述气流传感器与所述气流入口和所述腔流体连通；
旁路空气入口，其与所述腔流体连通；
电加热器，其被配置成加热所述液体气溶胶形成基质；
电源；以及
控制器，其被配置成响应于来自所述气流传感器的指示气流穿过所述气流传感器的信号而控制从所述电源到所述电加热器的电功率供应；
其中所述气溶胶生成系统被配置成使得当所述筒被收纳在所述腔内时，所述筒壳体防止气流通过所述旁路空气入口。
2.根据权利要求1所述的气溶胶生成系统，其中所述旁路空气入口定位在所述腔的侧壁上。
3.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成系统，其中所述旁路空气入口包括多个旁通空气入口，且其中所述气溶胶生成系统被配置成使得当所述筒被收纳在所述腔内时，所述筒壳体防止气流通过所述旁路空气入口中的每一个。
4.根据权利要求1、2或3所述的气溶胶生成系统，其中所述气溶胶生成装置包括液体存储区段和定位在所述液体存储区段内的所述液体气溶胶形成基质。
5.根据权利要求4所述的气溶胶生成系统，其中所述液体存储区段包括多孔承载材料，且其中所述液体气溶胶形成基质设置在所述多孔承载材料上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述气溶胶生成装置进一步包括液体输送元件，所述液体输送元件被配置成在所述气溶胶生成系统的使用期间将液体气溶胶形成基质输送到所述电加热器。
7.根据权利要求1、2或3所述的气溶胶生成系统，其中所述筒包括定位在所述筒壳体内的所述液体气溶胶形成基质。
8.根据权利要求6所述的气溶胶生成系统，其中所述筒包括多孔承载材料，且其中所述液体气溶胶形成基质设置在所述多孔承载材料上。
9.根据权利要求8所述的气溶胶生成系统，其中所述气溶胶生成装置进一步包括液体输送元件，所述液体输送元件被配置成在所述气溶胶生成系统的使用期间将液体气溶胶形成基质从所述多孔承载材料输送到所述电加热器。
10.根据权利要求9所述的气溶胶生成系统，其中所述筒进一步包括易碎密封件，且其中所述气溶胶生成装置进一步包括穿刺元件，所述穿刺元件被配置成在所述气溶胶生成装置收纳所述筒时刺穿所述易碎密封件。
11.根据权利要求10所述的气溶胶生成系统，其中所述穿刺元件包括中空轴部分和在所述中空轴部分的端部处的穿刺部分，且其中所述电加热器的至少一部分定位在所述中空轴部分内部。
12.根据权利要求11所述的气溶胶生成系统，其中所述液体输送元件的第一部分定位在所述中空轴部分内部，且其中所述电加热器包括至少部分缠绕在所述液体输送元件的所述第一部分周围的电阻加热线圈。
13.根据权利要求12所述的气溶胶生成系统，其中所述液体输送元件延伸穿过所述中空轴部分中的孔隙，且其中所述液体输送元件的第二部分覆盖于所述中空轴部分的外表面上。
14.根据权利要求13所述的气溶胶生成系统，其中所述多孔承载材料具有限定穿过所述多孔承载材料的通路的环形形状，其中所述气溶胶生成系统被配置成使得当所述气溶胶生成装置收纳所述筒时所述穿刺元件至少部分收纳在所述通路内，且其中所述气溶胶生成系统被配置成使得当所述穿刺部分至少部分收纳在所述通路内时所述液体输送元件的所述第二部分接触所述多孔承载材料的内表面。
15.根据权利要求14所述的气溶胶生成系统，其中所述筒包括定位在所述多孔承载材料与所述筒壳体之间的气流通道，且其中所述气流通道的下游端与所述固体气溶胶形成基质流体连通。
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