CN111343876B - 用于生成液体气溶胶的系统 - Google Patents

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Abstract

一种气溶胶生成系统(10)包括：限定出气流出口(16)的壳体(12)；液体气溶胶形成基质(21)；配置成从液体气溶胶形成基质(21)生成气溶胶的气溶胶生成器(22)；布置在气溶胶生成器(22)和气流出口(16)之间的穿孔板(24)，穿孔板(24)限定延伸通过穿孔板(24)的多个孔(54)；和布置在气溶胶生成器(22)和穿孔板(24)之间的电极(62)，其中穿孔板(24)是导电的，并且其中气溶胶生成系统(10)配置成在电极(62)和穿孔板(24)之间生成电势差。

Description

用于生成液体气溶胶的系统
技术领域
本发明涉及一种气溶胶生成系统，其包括布置在气溶胶生成器和气流出口之间的穿孔板。本发明还涉及一种气溶胶生成系统，其包括气溶胶充电电路，所述气溶胶充电电路包括布置成与气溶胶流体连通的电极。
背景技术
用于生成供用户吸入的气溶胶的装置在本领域中是已知的。这样的系统通常加热液体以蒸发液体并产生气溶胶。这样的装置通常包括用于容纳液体气溶胶形成基质或“电子液体”的供给的液体储存部分或储存器，以及用于加热电子液体以生成气溶胶的加热器。这样的装置还包括与加热器连通的气流路径，使得气溶胶可以沿着气流路径传送并输送到用户。
可以使用许多不同的因素来评估由已知装置生成的气溶胶的质量。因素可以包括生成的气溶胶的量、气溶胶内液滴的密度、气溶胶的温度以及气溶胶的输送速度。
期望提供一种气溶胶生成系统，其促进气溶胶的输送，从而可以提供改善的用户体验。期望提供一种气溶胶生成系统，其促进气溶胶的一致输送。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种气溶胶生成系统，其包括限定气流出口的壳体，以及液体气溶胶形成基质。所述系统还包括配置成从所述液体气溶胶形成基质形成气溶胶的气溶胶生成器，以及布置在所述气溶胶生成器和所述气流出口之间的穿孔板。所述穿孔板限定延伸通过所述穿孔板的多个孔。
如本文所使用的，术语‘气溶胶形成基质’涉及能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物的基质。这样的挥发性化合物可以通过加热气溶胶形成基质或其他气溶胶化手段来释放。合适的基质可以是液体形式，例如电子液体。
本发明人已认识到可以影响用户体验的气溶胶的性质是气溶胶的平均液滴尺寸。特别地，本发明人已认识到具有太大平均液滴尺寸的气溶胶会不利地影响用户体验。
根据本发明的气溶胶生成系统包括在气溶胶生成器和气流出口之间的穿孔板。因此，在使用期间，由气溶胶生成器产生的气溶胶必须先穿过穿孔板，然后才能被吸入。有利地，阻止了大于穿孔板中的孔的任何气溶胶液滴穿过穿孔板。因此，有利地，穿孔板可以配置成限制输送到用户的气溶胶的最大液滴尺寸。例如，大于穿孔板中的孔的气溶胶的液滴可以被限定每个孔的板阻挡。
有利地，控制由气溶胶生成系统生成的气溶胶的最大液滴尺寸允许穿孔板促进气溶胶向用户的一致输送。由根据本发明的气溶胶生成系统输送的气溶胶的一致的液滴尺寸提供了一致的用户体验。
穿孔板可以包括片材，所述片材包括延伸通过所述片材的多个孔。片材可以是单个元件。可以使用任何合适的工艺在片材中形成多个孔。可以使用钻孔、冲孔、激光穿孔和电子放电加工中的至少一种来形成多个孔。
穿孔板可以包括由多个元件形成的复合结构，所述多个元件一起限定延伸通过所述结构的多个开口，其中所述多个开口形成所述多个孔。穿孔板可以包括多个细长元件，所述细长元件连接以形成平面复合结构。穿孔板可以包括细丝或线的阵列，其中多个孔的每一个由限定在连续细丝或线之间的开口形成。
细丝的阵列可以由在其间限定细长孔的多个平行细丝形成。如本文所使用的，术语“平行”表示在正负10度内，优选在正负5度内大致平行。优选地，细丝的阵列由第一多个平行细丝和第二多个平行细丝形成，第一多个细丝正交于第二多个细丝。多个孔可以是孔的网格。优选地，第一多个平行细丝和第二多个平行细丝位于单个平面内。
优选地，形成穿孔板的每个细丝具有在约10微米至约500微米之间的最大厚度。有利地，提供具有在该范围内的最大厚度的细丝可以阻挡大的气溶胶液滴。
穿孔板可以包括网。
气溶胶生成器可以包括加热器。在使用期间，加热器使液体气溶胶形成基质汽化。优选地，加热器是电加热器。
加热器可以是电阻加热器。
加热器可以是感应加热器。气溶胶生成器还可以包括感受器，其中感应加热器配置成在使用期间感应加热感受器。感应加热器可以围绕感受器的一部分定位。
气溶胶生成系统可以包括包含液体气溶胶形成基质的储存器。储存器可以布置在壳体内。
气溶胶生成器可以定位在储存器的出口处。气溶胶生成系统可以包括液体转移元件，所述液体转移元件布置成将液体气溶胶形成基质从储存器转移到气溶胶生成器。液体转移元件可以包括芯或毛细管中的至少一种。
气溶胶生成器可以包括喷嘴组件。在使用期间，来自储存器的液体气溶胶形成基质的液滴通过喷嘴喷射。气溶胶生成器可以包括压电部件。在使用期间，压电部件通过喷嘴喷射液体气溶胶形成基质的液滴。喷嘴与储存器流体连通。喷嘴可以形成储存器的一部分。压电部件可以定位在储存器内部。气溶胶生成器可以包括覆盖喷嘴的出口的网。在使用期间，当液体气溶胶形成基质的液滴从喷嘴出口喷射时，液体气溶胶形成基质穿过网。
优选地，穿孔板的每个孔在由穿孔板限定的平面内具有最大宽度。优选地，每个孔的最大宽度在约10微米至约100微米之间。有利地，直径大于约100微米的气溶胶液滴可以通过最大宽度小于约100微米的孔去除或尺寸改变成较小的液滴。有利地，最大宽度大于约10微米的孔可以促进足够的气流通过穿孔板以减少或最小化气溶胶液滴在穿孔板上的凝结。
每个孔可以为大致正方形或大致矩形。
优选地，壳体限定在气溶胶生成器和气流出口之间延伸的气流通道。优选地，穿孔板延伸横越气流通道。有利地，穿孔板确保在使用期间，在经由气流出口吸入气溶胶之前由气溶胶生成器生成的气溶胶穿过穿孔板。优选地，穿孔板限定平面，其中所述平面相对于气流通道的纵向轴线正交地延伸。优选地，所述平面在使用期间相对于通过气流通道的气流的方向正交地延伸。
优选地，气溶胶生成器布置成朝向穿孔板引导由气溶胶生成器生成的气溶胶。有利地，在穿孔板处直接引导生成的气溶胶可以在气溶胶液滴到达穿孔板时使气溶胶液滴的速度最大化。有利地，当液滴遇到穿孔板时使液滴的速度最大化可以促进较大液滴在穿过穿孔板中的孔时被阻挡。有利地，使液滴的速度最大化可以减少或最小化穿孔板上的液滴的收集和积累。有利地，使液滴的速度最大化可以减少或最小化清洁气溶胶生成系统的需要。
穿孔板可以由任何合适的材料构造。穿孔板可以由聚合物材料形成。优选地，穿孔板由金属形成。合适的金属包括钢。优选地，穿孔板由不锈钢形成。
气溶胶生成系统还可以包括布置在气溶胶生成器和穿孔板之间的电极，电极配置成使气溶胶带静电。优选地，当提供电极时，穿孔板是导电的，其中气溶胶生成系统配置成在电极和穿孔板之间生成电势差。替代地，当提供电极时，穿孔板可以是电绝缘的。
有利地，由气溶胶生成器生成的气溶胶的液滴可以由电极带静电，使得气溶胶的液滴被静电吸引到穿孔板。有利地，静电吸引力朝向穿孔板加速液滴。有利地，朝向穿孔板加速气溶胶液滴可以增加穿过穿孔板的液滴的速度。有利地，液滴的该增加速度可以促进较大液滴在通过穿孔板时被阻挡。有利地，较大液滴的该阻挡可以减少或最小化穿孔板上的液滴的收集和积累。有利地，这些减少或最小化的液滴的收集和积累可以减少或最小化清洁气溶胶生成系统的需要。
优选地，气溶胶生成系统配置成在电极和穿孔板之间产生约0.5千伏至约50千伏之间、更优选地约5千伏至约15千伏之间、最优选地约10千伏的电势差。有利地，在气溶胶生成系统的典型尺寸下，低于约50千伏的电势差不足以导致系统内空气的击穿。有利地，高于0.5千伏的电势差可以足够强以使气溶胶的带电液滴朝向穿孔板充分加速。可以通过在气溶胶生成系统内使用变压器来提供电势差。可以通过使用至少一个升压转换器来提供电势差。
优选地，电极和穿孔板之间的间隔在约1毫米至约50毫米之间，更优选地在约3毫米至约10毫米之间。有利地，在这些范围内的间隔可以减小或最小化系统内空气的电击穿的风险，特别是当与本文限定的电势差的优选范围组合时。有利地，在约3毫米至约10毫米之间的优选范围内的间隔可以允许以更接近于传统香烟的尺寸构造气溶胶生成系统。有利地，具有与传统香烟的尺寸相似的尺寸的气溶胶生成系统可以允许以类似于传统香烟的方式容易地储存或运输气溶胶生成系统。
优选地，穿孔板相对于电极接地。将穿孔板接地可以允许已由电极充电的气溶胶液滴将其电荷释放到穿孔板。将穿孔板接地可以允许输送到用户的气溶胶液滴呈中性或不带电荷。
穿孔板可以不相对于电极接地，使得气溶胶液滴在穿过穿孔板中的孔时保留其电荷，并且带电荷的气溶胶液滴被输送到用户进行吸入。
优选地，气溶胶生成系统还包括控制电路。
在气溶胶生成器包括电加热器和压电部件中的至少一个的实施例中，优选地，控制电路配置成控制向电加热器、压电部件或两者的电力供应。
在气溶胶生成系统包括电极的实施例中，优选地，控制电路配置成控制向电极的电力供应以在电极和穿孔板之间生成电势差。控制电路可以配置成控制向穿孔板的电力供应以促进电极和穿孔板之间的电势差的生成。优选地，控制电路连接到穿孔板，并且配置成在使用期间测量穿孔板中的电流。有利地，测量穿孔板中的电流可以提供通过穿孔板的气溶胶的流速的指示。换句话说，入射在穿孔板上的气溶胶的带电荷液滴可以在穿孔板内生成电流。带电荷液滴穿过阵列的速率将改变在穿孔板中测量的电流。有利地，在使用期间测量穿孔板内的电流可以允许控制电路估计输送到用户的气溶胶的量。有利地，输送到用户的气溶胶量的估计可以允许监测气溶胶生成系统随时间的操作和效率。例如，输送到用户的气溶胶量的估计可以用于估计在气溶胶生成系统中剩余的液体气溶胶形成基质的量。
液体气溶胶形成基质可包括水。
液体气溶胶形成基质可以包括气溶胶形成剂。如本文所使用，术语“气溶胶形成剂”是指在使用时有助于形成浓密且稳定的气溶胶的任何合适的已知化合物或化合物的混合物。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元醇或其混合物，例如三乙二醇、1,3-丁二醇和最优选的丙三醇或聚乙二醇。
液体气溶胶形成基质可以包括尼古丁或烟草产品中的至少一种。附加地或替代地，液体气溶胶形成基质可以包括用于输送到用户的另一种目标化合物。在液体气溶胶形成基质包括尼古丁的实施例中，尼古丁可以与气溶胶形成剂一起包括在液体气溶胶形成基质中。
优选地，气溶胶生成系统包括气流入口。优选地，气流入口与气溶胶生成器流体连通。在使用期间，空气通过气流入口进入气溶胶生成系统，并且通过气流出口离开气溶胶生成系统。
优选地，气溶胶生成系统包括至少一个电源。在气溶胶生成器包括电加热器和压电部件中的至少一个的实施例中，优选地，至少一个电源配置成向电加热器、压电部件或两者提供电力供应。
在气溶胶生成系统包括电极的实施例中，优选地，至少一个电源配置成向电极提供电力供应以在电极和穿孔板之间生成电势差。至少一个电源可以配置成向穿孔板提供电力供应以促进电极和穿孔板之间的电势差的生成。
至少一个电源可以包括配置成向气溶胶生成器提供电力供应的第一电源和配置成向电极提供电力供应的第二电源。
在气溶胶生成系统包括控制电路的实施例中，优选地，控制电路配置成控制从至少一个电源到气溶胶生成器、电极和穿孔板中的至少一个的电力供应。
至少一个电源可以包括电池，例如可再充电锂离子电池。至少一个电源可以包括另一种形式的电荷存储装置，例如电容器。至少一个电源可能需要再充电。至少一个电源可以具有允许储存足够的能量以用于气溶胶生成系统的一次或多次使用的容量。例如，至少一个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，至少一个电源可具有足够的容量以允许预定次数的抽吸或离散启用。
气溶胶生成系统的一些方面或部件可以是可分离的、可移除的、或一次性的和用后可弃的。如本文进一步描述的，系统配置成用于在完全组装时产生可吸入的气溶胶。气溶胶生成系统可以包括电源部段和配置成用于附接到电源部段的气溶胶生成部段。在气溶胶生成系统包括电源和控制电路中的至少一个的实施例中，优选地，电源和控制电路定位在电源部段中。优选地，液体气溶胶形成基质和气流出口设置在气溶胶生成部段中。气溶胶生成器和穿孔板均可以形成电源部段或气溶胶生成部段的一部分。
根据本发明的第二方面，提供了一种气溶胶生成系统，其包括限定气流出口的壳体；液体气溶胶形成基质；电源；控制器；气溶胶生成器，所述气溶胶生成器配置成从所述液体气溶胶形成基质生成气溶胶；以及气溶胶充电电路，所述气溶胶充电电路包括电路接地和布置成与由所述气溶胶生成器生成的气溶胶流体连通的电极，其中所述控制器配置成控制从所述电源到所述电极的电力供应以将所述电极充电至相对于所述电路接地约0.5千伏至约30千伏之间的电势差。优选地，所述控制器配置成将所述电极充电至相对于所述电路接地约5千伏至约15千伏之间，最优选约10千伏的电势差。
有利地，在使用期间，电极使由气溶胶生成器生成的气溶胶的液滴带电荷或电离。一旦液滴带电荷，在带电荷的液滴内生成排斥力。每个液滴内的每个电子液体粒子的静电荷相互排斥，并且作用在每个液滴的外表面上的表面张力将液滴保持在一起。液滴越大，液滴内包含的电子液体粒子越多，一旦液滴带电荷，液滴内的排斥静电力就越大。在所谓的瑞利极限(Rayleigh Limit)下，内部斥力克服表面张力并且液滴分裂成多个较小的液滴。该过程被称为库仑(Coulomb)裂变。本发明人已认识到，使生成的气溶胶的液滴带电荷，使得超过最大预定尺寸的液滴达到其瑞利极限并分裂成较小的液滴提供了可靠且一致的机制来限制气溶胶液滴的最大尺寸并提供用户更喜欢吸入的更均匀的气溶胶。可以为特定的液体气溶胶形成基质选择液滴带电荷的精确值。有利地，在气溶胶生成系统的典型尺寸下，低于约30千伏的电势差不足以导致系统内空气的击穿。
本发明人已经认识到，当气溶胶的最大液滴尺寸等于或小于约2微米时，用户体验可能是特别有利的。本发明人进一步认识到，对于典型的液体气溶胶形成基质，至少约0.5千伏的电势差足以将尺寸大于约2微米的液滴充电到超过瑞利极限的电荷。
可以通过在气溶胶生成系统内使用变压器来提供电势差。可以通过使用至少一个升压转换器来提供电势差。
电源可以是单个电源，并且控制器可以配置成控制从单个电源到气溶胶生成器和气溶胶充电电路的电力供应。电源可以包括第一电源和第二电源，其中控制器配置成控制从第一电源到气溶胶生成器的电力供应，并且控制从第二电源到气溶胶充电电路的电力供应。
气溶胶生成器可以包括加热器。在使用期间，加热器使液体气溶胶形成基质汽化。优选地，加热器是电加热器。
加热器可以是电阻加热器。
加热器可以是感应加热器。气溶胶生成器还可以包括感受器，其中感应加热器配置成在使用期间感应加热感受器。感应加热器可以围绕感受器的一部分定位。
气溶胶生成系统可以包括包含液体气溶胶形成基质的储存器。储存器可以布置在壳体内。
气溶胶生成器可以定位在储存器的出口处。气溶胶生成系统可以包括液体转移元件，所述液体转移元件布置成将液体气溶胶形成基质从储存器转移到气溶胶生成器。液体转移元件可以包括芯或毛细管中的至少一种。
气溶胶生成器可以包括喷嘴组件。在使用期间，来自储存器的液体气溶胶形成基质的液滴通过喷嘴喷射。气溶胶生成器可以包括压电部件。在使用期间，压电部件通过喷嘴喷射液体气溶胶形成基质的液滴。喷嘴与储存器流体连通。喷嘴可以形成储存器的一部分。压电部件可以定位在储存器内部。气溶胶生成器可以包括覆盖喷嘴的出口的网。在使用期间，当液体气溶胶形成基质的液滴从喷嘴出口喷射时，液体气溶胶形成基质穿过网。
气溶胶生成系统可以包括与气溶胶生成器流体连通的内部气流通道。优选地，内部气流通道在气流入口和气流出口之间延伸。在使用期间，穿过气流通道的气流可能会在气流通过气溶胶生成器时拾取生成的气溶胶。包含生成的气溶胶的气流可以从气流出口穿出以被用户吸入。基于气流入口和气流出口的定位，本发明的气溶胶生成系统内的元件的相对定位可以根据它们在其他元件的上游还是下游来限定。气流入口在气流出口的上游。气溶胶生成器在气流入口的下游，并且在电极的上游。
优选地，电极位于气溶胶生成器的下游和气流出口的上游。电极可以包括环形电极和网状电极中的至少一种。优选地，在使用期间，由气溶胶生成器生成的气溶胶穿过电极。
电极可以是配置成将气溶胶引导到气流出口的喷嘴。优选地，喷嘴限定喷嘴出口，气溶胶通过所述喷嘴出口流动到气流出口。带电荷的喷嘴可以在周围区域中产生电场。特别地，喷嘴电极可以在喷嘴出口中产生电场。在使用期间，生成的气溶胶穿过喷嘴出口，此时气溶胶的液滴被电离。有利地，用于电极的喷嘴配置确保气溶胶的所有液滴必须靠近电极并因此通过电场。有利地，喷嘴配置提供了有效的电离组件。在气溶胶生成器包括喷嘴组件的实施例中，气溶胶生成器喷嘴和电极喷嘴可以是相同的喷嘴。
在气溶胶生成系统包括用于存储液体气溶胶形成基质的储存器的实施例中，储存器可以是第一储存器。气溶胶生成系统还可以包括用于可电离液体的第二储存器。第二储存器可以包含可电离液体。可能更适合吸入的一些液体气溶胶形成基质可能不容易被电离。可电离液体可以比给定的液体气溶胶形成基质更容易被电离。可电离液体可以以比给定的液体气溶胶形成基质低的电势差被电离。可电离液体在给定的电势差下可以以比在相同电势差下给定的液体气溶胶形成基质的比例更大的比例被电离。有利地，可电离液体可以促进液体气溶胶形成基质的电离。优选地，气溶胶生成系统配置成将来自第二储存器的可电离液体与来自第一储存器的液体气溶胶形成基质组合。气溶胶生成系统可以配置成在液体气溶胶形成基质的气溶胶化之前将电离液体和液体气溶胶形成基质组合。气溶胶生成系统可以配置成在液体气溶胶形成基质的气溶胶化之后并且在电极的上游将电离液体和液体气溶胶形成基质组合。可电离液体可以是可气溶胶化和挥发性中的至少一种。合适的可电离液体可以包括乙醇。
在气溶胶生成器包括喷嘴组件的实施例中，喷嘴组件的喷嘴可以由两个同轴喷嘴形成。两个同轴喷嘴可以包括配置成从第一储存器喷射液体气溶胶形成基质的第一喷嘴和配置成从第二储存器喷射可电离液体的第二喷嘴。有利地，两个同轴喷嘴产生液体气溶胶形成基质和可电离液体的同轴流，一个在另一个内。有利地，这可以促进液体气溶胶形成基质和可电离液体的混合。有利地，这可以导致液体气溶胶形成基质和可电离液体的更均匀的混合物，这可以促进液滴气溶胶被电极充电。
优选地，控制器配置成控制向第一喷嘴和第二喷嘴中的至少一个的电力供应。控制器可以配置成控制向第一喷嘴和第二喷嘴的相同电力供应以将第一喷嘴和第二喷嘴充电至相对于电路接地的相同电势差。控制器可以配置成控制向第一喷嘴和第二喷嘴的不同电力供应以将第一喷嘴和第二喷嘴充电至相对于电路接地的不同电势差。控制器可以配置成控制向第一喷嘴和第二喷嘴中的仅一个的电力供应。
气溶胶生成系统还可以包括定位在电极和气流出口之间的导电穿孔板。穿孔板限定延伸通过穿孔板的多个孔。在可以吸入气溶胶之前，由气溶胶生成器和电极产生的带电荷气溶胶必须穿过穿孔板。有利地，防止大于在穿孔板内限定的孔的任何气溶胶液滴穿过穿孔板。因此，有利地，穿孔板可以配置成限制输送到用户的气溶胶的最大液滴尺寸。
穿孔板可以包括本文关于本发明的第一方面描述的穿孔板的任何可选或优选特征。
优选地，气溶胶生成系统配置成使得当电极被充电以在电极和电路接地之间生成电势差时，在电极和穿孔板之间也生成电势差。有利地，在使用期间，由电极带静电荷的气溶胶的液滴被静电吸引到穿孔板。有利地，静电吸引力朝向穿孔板加速液滴。有利地，朝向穿孔板加速气溶胶液滴可以增加穿过穿孔板的液滴的速度。有利地，加速气溶胶的液滴可以促进在较大液滴穿过穿孔板时阻塞它们。有利地，加速气溶胶的液滴可以减少或最小化穿孔板上的液滴的收集和积累。有利地，加速气溶胶的液滴可以减少或最小化清洁气溶胶生成系统的需要。
控制器可以配置成控制向穿孔板的电力供应以促进电极和穿孔板之间的电势差的生成。
穿孔板可以连接到气溶胶充电电路的电路接地或形成其一部分。
优选地，电极和穿孔板之间的间隔在约1毫米至约50毫米之间，更优选地在约3毫米至约10毫米之间。有利地，在这些范围内的间隔可以减小或最小化系统内空气的电击穿的风险，特别是当与根据本发明的第二方面的电势差的范围组合时。有利地，在约3毫米至约10毫米之间的优选范围内的间隔可以允许以更接近于传统香烟的尺寸构造气溶胶生成系统。有利地，具有与传统香烟的尺寸相似的尺寸的气溶胶生成系统可以允许以类似于传统香烟的方式容易地储存或运输气溶胶生成系统。
优选地，控制器连接到穿孔板，并且配置成在使用期间测量穿孔板中的电流。有利地，测量穿孔板中的电流可以提供通过穿孔板的气溶胶的流速的指示。换句话说，入射在穿孔板上的气溶胶的带电荷液滴可以在穿孔板内生成电流。带电荷液滴穿过穿孔板的速率将改变在穿孔板中测量的电流。有利地，在使用期间测量穿孔板内的电流可以允许控制电路估计输送到用户的气溶胶的量。有利地，输送到用户的气溶胶量的估计可以允许监测气溶胶生成系统随时间的操作和效率。例如，输送到用户的气溶胶量的估计可以用于估计在气溶胶生成系统中剩余的液体气溶胶形成基质的量。
优选地，穿孔板电连接到电路接地。
液体气溶胶形成基质可包括水。
液体气溶胶形成基质可以包括气溶胶形成剂。如本文所使用，术语“气溶胶形成剂”是指在使用时有助于形成浓密且稳定的气溶胶的任何合适的已知化合物或化合物的混合物。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元醇或其混合物，例如三乙二醇、1,3-丁二醇和最优选的丙三醇或聚乙二醇。
液体气溶胶形成基质可以包括尼古丁或烟草产品中的至少一种。附加地或替代地，液体气溶胶形成基质可以包括用于输送到用户的另一种目标化合物。在液体气溶胶形成基质包括尼古丁的实施例中，尼古丁可以与气溶胶形成剂一起包括在液体气溶胶形成基质中。
电源可以包括配置成向气溶胶生成器提供电力供应的第一电源和配置成向电极提供电力供应的第二电源。
电源可以包括电池，例如可再充电锂离子电池。电源可以包括另一种形式的电荷存储装置，例如电容器。电源可能需要再充电。电源可以具有允许储存足够的能量以用于气溶胶生成系统的一次或多次使用的容量。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次数的抽吸或离散启用。
气溶胶生成系统的一些方面或部件可以是可分离的、可移除的、或一次性的和用后可弃的。如本文进一步描述的，系统配置成用于在完全组装时产生可吸入的气溶胶。气溶胶生成系统可以包括电源部段和配置成用于附接到电源部段的气溶胶生成部段。优选地，电源和控制器定位在电源部段中。优选地，液体气溶胶形成基质和气流出口设置在气溶胶生成部段中。气溶胶生成器和电极均可以形成电源部段或气溶胶生成部段的一部分。
附图说明
关于一个方面或实施例描述的特征也可以适用于其他方面和实施例。现在将参考附图仅通过举例的方式来描述特定实施例，其中：
图1示出了根据本发明的气溶胶生成系统的第一实施例的示意图；
图2和3示出了用于本发明的气溶胶生成器布置；
图4示出了用于本发明的加热器布置；
图5示出了根据本发明的穿孔板；
图6示出了根据本发明的气溶胶生成系统的第二实施例的示意图；
图7示出了具有替代电极结构的第二实施例的示意图；
图8和9示出了根据本发明的气溶胶生成系统的第三实施例的示意图；
图10示出了根据本发明的气溶胶生成系统的第三实施例的具体配置的示意图；以及
图11示出了图10的气溶胶生成系统的喷嘴配置的示意图。
具体实施方式
图1示出了气溶胶生成系统10的示意图。气溶胶生成系统10包括具有气流入口14和气流出口16的壳体12。在壳体12内是电源13和控制单元18、液体气溶胶形成基质21的储存器20、气溶胶生成器22和穿孔板24。
处于第一配置的气溶胶生成器22是与储存器20分离但与储存器20流体连通的罐26，使得液体气溶胶形成基质21可以从储存器20流动到罐26以被气溶胶化。罐26包括压电部件28和网30。压电部件28和网30一起配置成将罐26内的液体气溶胶形成基质气溶胶化。如图2中所示，当压电部件28未被激励时，来自储存器20的液体气溶胶形成基质21可以通过单向阀32进入罐26。如图3中所示，当压电部件28被激励时，压电部件28振动并压缩罐26中的液体气溶胶形成基质。压电部件28通过使交流电穿过压电部件28而被激励。电流由电源13和控制单元18提供。当被激励时，压电部件28弯曲或挠曲并且罐26中的压力增加。单向阀32阻碍或阻止液体气溶胶形成基质通过单向阀32流回，因此罐26内的压力迫使液体气溶胶形成基质通过网30，并且作为气溶胶液滴通过喷嘴34流出。以该方式使液体气溶胶形成基质21气溶胶化。
处于第二配置的气溶胶生成器22是加热器组件36，其配置成加热液体气溶胶形成基质21以使液体气溶胶形成基质21汽化并形成气溶胶。在图4中示出了示例性的加热器组件36。加热器组件36包括芯38和加热器线圈40。芯38延伸到储存器20中以将液体气溶胶形成基质从储存器20芯吸到加热器线圈40。芯38可以是一定长度的吸收材料或毛细管以通过毛细作用来输送液体气溶胶形成基质。加热器线圈40由电源13和控制单元18供电。加热器线圈40是电阻材料(优选为金属)的线圈，当电流穿过加热器线圈40时所述电阻材料被电阻加热。电源13和控制单元18使电流穿过加热器线圈40以加热并汽化芯38中的气溶胶形成基质。
替代地，加热器组件36可以是处于替代配置的电阻加热器，例如电阻网在一个端部处或沿着芯的长度定位。替代地，加热器组件36可以是突出到储存器20中的杆或叶片形式的电阻加热器。替代地，加热器组件36可以是与芯热接触或突出到储存器20中的感受器和配置成感应加热感受器的感应器线圈的组合。
当用户通过气流出口16抽吸空气时，由气溶胶生成器22生成的气溶胶由通过气溶胶生成系统10的气流拾取。气溶胶生成器22可以被控制和供电，使得仅当用户在气溶胶生成系统10上抽吸时才生成气溶胶。压力传感器可以结合到控制单元18中以确定用户何时在气溶胶生成系统10上抽吸。
图2至4中所示的气溶胶生成器22的两种配置可以产生生成的气溶胶内的液滴尺寸的大范围。为了通过去除或尺寸调整大于期望最大尺寸的液滴来使生成的气溶胶内的液滴尺寸均匀化，在本发明的该第一实施例中，气溶胶生成系统还包括在气溶胶生成器22和气流出口16之间的穿孔板24。在使用期间，由气溶胶生成器22生成的气溶胶朝向穿孔板24流动。穿孔板24包括延伸通过穿孔板24的多个孔54。孔54的直径约为10微米。穿孔板24配置成去除或尺寸调整直径超过10微米的液滴。在图5所示的实施例中，穿孔板24包括多个对准的细丝51。细丝51可以由不锈钢形成。细丝51连接到壳体12的内壁，使得它们跨越在气流入口14和气流出口16之间延伸的内部气流通道的整个宽度。在本实施例中，穿孔板24包括第一排对准的细丝52和正交于第一排的第二排对准的细丝53以在细丝51之间提供正方形孔54的网格。换句话说，穿孔板24由限定多个孔54的网形成。
由气溶胶生成器22生成的气溶胶流动通过穿孔板24。大于孔54的气溶胶内的液滴被细丝51阻挡。以该方式，离开气流出口16的气溶胶不包括大于孔54的任何液滴。
图6示出了气溶胶生成系统60的第二实施例的示意图。第二实施例包括与第一实施例相同的许多元件，例如具有气流入口14和气流出口16的壳体12。使用类似参考标号指示类似零件。在壳体12内是电源13和控制单元18、液体气溶胶形成基质21的储存器20和气溶胶生成器22。在本发明的该第二实施例中可以使用图2至4中所示的气溶胶生成器22的任一配置。气溶胶生成系统60的第二实施例还包括电极62。当气溶胶的液滴朝向气流出口16流动并且气溶胶的液滴由电极62电离或充电时，由气溶胶生成器22生成的气溶胶经过电极62。电极62可以包括具有气溶胶可以穿过的中心孔的网、环或板中的至少一种。在该配置中，通过当用户在系统上抽吸时产生的气流通过电极62抽吸气溶胶。当气溶胶的液滴穿过由电极62产生的电场时，液滴被电离。如本文所述，直径大于2微米的液滴被充电至超过其瑞利极限。这确保当内部静电力克服表面张力时直径大于2微米的液滴会破裂。
在如图7所示的替代布置中，电极可以是喷嘴64。由气溶胶生成器22生成的所有气溶胶必须穿过带电荷的喷嘴64。因此气溶胶的所有液滴将穿过由电极64产生的电场的中心。喷嘴64将带电荷的气溶胶朝向气流出口16引导以被吸入。将生成的气溶胶的液滴充电至取决于所使用的液体气溶胶形成基质选择并被称为瑞利极限的预定电荷确保当内部静电排斥力克服表面张力时，超过预定最大尺寸的液滴会破裂。仅小于最大预定尺寸的液滴通过气流出口16离开以被吸入。
在第三实施例中，第一和第二实施例的特征被组合。图8和9示出了气溶胶生成系统70的第三实施例的替代方案的示意图。在该第三实施例中，气溶胶由电极62(图8)或电极64(图9)充电并且在被吸入之前也穿过穿孔板24。穿孔板24相对于电极62或64电接地。因此由电极62或64带电的液滴被静电吸引到穿孔板24并朝向穿孔板24加速。
选择电极62或64和穿孔板24之间的电势差以及电极62或64和穿孔板之间的距离以提供电场，所述电场不足以导致电极62或64和穿孔板24之间的空气的电击穿，但强度足以允许直径超过2微米的液滴被充电至瑞利极限以上。
在本发明的第三实施例的另一替代配置中，气溶胶生成系统80还包括布置在壳体12内的第二储存器72。该配置在图10中示出。第二储存器72包含可电离液体73。气溶胶生成器22分别通过同轴喷嘴68和65喷射液体气溶胶形成基质21和可电离液体73(在该情况下为乙醇)如图11中所示。喷嘴65、68中的至少一个形成该配置的电极，使得从喷嘴65、68喷射的可电离液体和液体气溶胶形成基质的混合物被电离。当使用在不添加可电离液体的情况下难以电离的液体气溶胶形成基质时该配置可能特别适合。
在气溶胶生成系统70、80的第三实施例的任何配置中，穿孔板24可以以这样的方式连接到控制单元18，使得可以测量穿孔板24中的任何电流。替代地，可以与控制单元18分开地设置电流测量装置或电路。当带电荷的液滴穿过穿孔板24时，液滴将其电荷传递给接地的穿孔板24，这将在穿孔板24中产生电流。因此，通过测量穿孔板24中的电流，可以确定穿过阵列的液滴的速率。
上文描述的示例性实施例并非旨在限制权利要求书的范围。与上述示例性实施例一致的其他实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。

Claims (13)

1.一种气溶胶生成系统，其包括：
限定气流出口的壳体；
液体气溶胶形成基质；
气溶胶生成器，所述气溶胶生成器配置成从所述液体气溶胶形成基质生成气溶胶；
布置在所述气溶胶生成器和所述气流出口之间的穿孔板，所述穿孔板限定延伸通过所述穿孔板的多个孔；以及
布置在所述气溶胶生成器和所述穿孔板之间的电极，其中所述穿孔板是导电的，并且其中所述气溶胶生成系统配置成在所述电极和所述穿孔板之间生成电势差。
2.根据权利要求1所述的气溶胶生成系统，其中所述穿孔板由第一多个平行细丝和第二多个平行细丝形成，所述第一多个平行细丝与所述第二多个平行细丝正交，使得所述多个孔是孔的网格。
3.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成系统，其中所述气溶胶生成系统配置成在所述电极和所述穿孔板之间生成0.5千伏至30千伏之间的电势差。
4.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成系统，其中所述电极和所述穿孔板之间的间隔在1毫米至50毫米之间。
5.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成系统，其还包括控制电路，所述控制电路连接到所述穿孔板并且配置成允许在使用期间测量在所述穿孔板中流动的电流。
6.一种气溶胶生成系统，其包括：
限定气流出口的壳体；
液体气溶胶形成基质；
电源；
控制器；
气溶胶生成器，所述气溶胶生成器配置成从所述液体气溶胶形成基质生成气溶胶；
气溶胶充电电路，所述气溶胶充电电路包括电路接地和布置成与由所述气溶胶生成器生成的气溶胶流体连通的电极，其中所述控制器配置成控制从所述电源到所述电极的电力供应，以将所述电极充电至相对于所述电路接地0.5千伏至30千伏之间的电势差；以及
布置在所述电极和所述气流出口之间的穿孔板，所述穿孔板限定延伸通过所述穿孔板的多个孔。
7.根据权利要求6所述的气溶胶生成系统，其中所述电极是配置成将气溶胶引导到所述气流出口的喷嘴。
8.根据权利要求6或7所述的气溶胶生成系统，其中所述电极和所述穿孔板之间的间隔在1毫米至50毫米之间。
9.根据权利要求6或7所述的气溶胶生成系统，其中所述穿孔板电连接到所述电路接地。
10.根据权利要求6或7所述的气溶胶生成系统，其中所述控制器连接到所述穿孔板，并且配置成允许在使用期间测量在所述穿孔板中流动的电流。
11.根据权利要求6或7所述的气溶胶生成系统，其中所述穿孔板由第一多个平行细丝和第二多个平行细丝形成，所述第一多个平行细丝与所述第二多个平行细丝正交，使得所述多个孔是孔的网格。
12.根据权利要求6或7所述的气溶胶生成系统，其还包括容纳所述液体气溶胶形成基质的第一储存器和容纳可电离液体的第二储存器。
13.根据权利要求12所述的气溶胶生成系统，其中所述电极由两个同轴喷嘴形成，所述两个同轴喷嘴包括配置成从所述第一储存器喷射液体气溶胶形成基质的第一喷嘴和配置成从所述第二储存器喷射可电离液体的第二喷嘴。
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