CN112074202A - 用于气溶胶产生装置的消耗品烟弹 - Google Patents

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Abstract

披露了一种用于气溶胶产生装置的消耗品烟弹(10)。该消耗品烟弹(10)包括外壳(12)、设置在该外壳(12)内的加热元件(14)、以及设置在该外壳(12)内的固体或半固体气溶胶形成材料(16)，该固体或半固体气溶胶形成材料在加热时形成气溶胶。

Description

用于气溶胶产生装置的消耗品烟弹
本发明涉及一种与气溶胶产生装置一起使用的消耗品烟弹。
已经引入了许多新一代吸烟装置，以寻求提供传统香烟的替代品。在EP2772148A2中描述了一种此类装置。在这种布置中，吸烟装置设置有吸嘴、外壳、电加热器、以及电池。消耗品烟弹可以被安装在吸烟装置中的加热器附近的装置中。消耗品烟弹具有包绕烟草材料的外壳。加热器可以加热烟弹的外壳，使得被包含在其中的烟草加热而不燃烧，从而释放出气溶胶。接着使用者可以通过吸嘴吸入此气溶胶或蒸气。
如上所述，本领域中已知的消耗品烟弹通常加热外壳，该外壳进而加热外壳内的气溶胶形成材料。期望的是最大化传递到烟草材料的热量以便更有效且高效地使用吸烟装置和消耗品，并提供一种可以更容易处理的外壳。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于气溶胶产生装置的消耗品烟弹，该消耗品烟弹包括：外壳；设置在该外壳内的加热元件，该加热元件被布置成通过从该气溶胶产生装置接收能量而被加热，其中，该加热元件包括多根导热或导电的电线和/或纤维；以及设置在该外壳内的固体或半固体气溶胶形成材料，该固体或半固体气溶胶形成材料适于在从该加热元件接收热量时形成气溶胶。
以此方式，可以在包含诸如烟草等气溶胶形成材料的外壳内产生热量。烟弹可以具有带有圆形截面的大致圆柱形的形状。可以处理外壳，并使气溶胶形成材料易于输送。外壳可以由诸如玻璃等绝缘材料制成，以允许使用者看到外壳的内部。外壳也可以由其他材料制成，诸如纸、硬纸板、陶瓷或金属。多根导热或导电的电线和/或纤维可以由诸如钢等金属制成。在外壳内设置加热元件意味着加热元件可以靠近气溶胶形成材料，从而可以将热量高效地供应给气溶胶形成材料。因此，通过设置外壳和单独的加热元件，由加热元件产生的热量可以直接加热气溶胶形成材料。进一步地，通过将多根金属线的组合用于加热器材料，加热器具有已经以低廉的成本提供的大外表面(即，用于有效地将热量传递到气溶胶形成材料)。
优选地，该加热元件包括多根纤维，并且其中，每根纤维与至少另外一根纤维接触。这些纤维可以互锁和/或重叠，并且从而互锁/重叠后的纤维比外壳更长。以此方式，多根纤维可以提供互连的纤维网或纤维束。这些纤维可以从圆柱形外壳的一端延伸到另一端，使得加热元件在外壳内在外壳的整个长度上提供热量。这些纤维可以由诸如钢丝绒等导热材料制成。因此，各个纤维之间的接触允许诸如热能或电能等能量在整个互连的纤维网中有效传播并加热气溶胶形成材料。
优选地，该多根纤维的平均纤维长度小于该外壳的长度。以此方式，从气溶胶产生装置接收的能量可以通过多根纤维更有效地分布。这意味着，为了实现其目的，将多根纤维用作加热元件优于仅加热多根纤维的一小部分。可能存在长度比外壳的长度更长的各个纤维，并且较长的各个纤维呈折叠或弯曲布置以提供互连纤维的更密集的分布。
该气溶胶形成材料可以被布置在该外壳与该加热元件之间。以此方式，由加热元件提供的大部分热量可以被传递到气溶胶形成材料。例如，气溶胶形成材料包裹在加热元件上，使得来自加热元件的热量必须在到达外壳之前穿过气溶胶形成材料。外壳的内表面可以由绝缘材料和/或热反射材料制成，以将热量保持在外壳内。气溶胶形成材料可以呈被布置在外壳与加热元件之间的多于两个片材的形式。这些片材可以相对于彼此层叠，并且在很大程度上覆盖外壳的内部圆柱形表面。
该加热元件可以被布置在该外壳与该气溶胶形成材料之间。以此方式，可以将气溶胶形成材料包含在加热元件内。外壳的内表面可以由绝缘材料和/或热反射材料制成，以进一步将热量保持在外壳内。
该气溶胶形成材料和该加热元件可以包括散布在单个束中的多根相应纤维。以此方式，可以更均匀地加热气溶胶形成材料。围绕单根纤维的空间可以填充有气溶胶形成材料，而不是邻近的纤维和/或空气。例如，气溶胶形成材料可以散布在多个加热元件纤维内或周围。气溶胶形成材料可以分布在每根纤维的大部分周围，使得来自每根纤维的热量可以用于加热气溶胶形成材料。气溶胶形成材料可以呈条带形式和/或研磨颗粒形式，以便可以被插入多根纤维中和/或散布在多根纤维上。气溶胶形成材料相对于加热元件的分布以更随机的布置提供。因此，在不存在气溶胶形成材料的多根纤维之间的加热空间中浪费的热量将更少。用于将气溶胶形成材料结合到加热元件的替代性方法包括在松散的烟草颗粒床上压制或卷制多块钢丝绒。
该气溶胶形成材料和该加热元件可以被卷制在一起。以此方式，可以提供加热元件的更大的表面积以加热气溶胶形成材料。例如，气溶胶形成材料可以相对于加热元件层叠(例如，在加热元件片材的上方或下方层叠)，使得气溶胶形成材料层和加热元件层被卷制成螺旋形布置以设置在外壳内。也可以通过用气溶胶形成材料将加热元件的相邻层分离以使得加热元件的相邻层之间不存在连接从而提高加热效率。气溶胶形成材料也可以设置在加热元件与外壳之间，使得气溶胶形成材料通过将由加热元件产生的热量保持在烟弹内而起到隔热作用。
用于在消耗品烟弹的外壳内布置气溶胶形成材料和加热元件的替代性构型包括气溶胶形成材料和加热元件的网的交替同心层，或产生在一定体积的气溶胶形成材料中设置的网片材的三维网格。
优选地，该消耗品烟弹进一步包括两个电极，其中，该两个电极被配置为从该气溶胶产生装置接收电能，并且其中，该两个电极将该电能提供给该加热元件。以此方式，加热元件用作电阻器，并且通过电阻加热产生热量，其中，这些纤维在烟弹的与加热元件接触的正电极与负电极之间提供电阻。这些纤维的电阻可以通过纤维重量来调节，其中，较高的纤维重量提供较低的电阻。作为示例，气溶胶产生装置可以与包括纤维量为100mg的多根纤维的烟弹一起很好地工作，该纤维量提供大约为0.5Ω的电阻。
正电极和负电极可以定位在烟弹的两端，并且被配置为从气溶胶产生装置中的电池接收电能。在另一示例中，该多根纤维可以被扭转，并且这些电极可以定位在烟弹的同一端。
优选地，该加热元件的外表面被氧化。以此方式，加热元件的表面不是导电的，并且热量通过传导经由被氧化的外层从加热元件传递到气溶胶形成材料。通过提供稳定的外表面，减轻了气溶胶形成材料燃烧的可能性。例如，在实现期望的纤维布置之后，可以使多根纤维的外表面氧化。在另一示例中，使网的被引导朝向气溶胶形成材料的一个或多个表面氧化。
该加热元件可以包括网。
网规格和网尺寸可以适当地被选择为使得气溶胶形成材料可以基本上包含在加热元件内。替代性地，网尺寸和网规格可以被选择为使得气溶胶形成材料中的松散颗粒可以落在外壳与加热元件之间。
网片材加热元件可以是不锈钢网，该不锈钢网被配置为通过电阻加热来进行加热，其中，该网连接烟弹的正电极和负电极。网的电阻可以通过网片的宽度来调节，其中，较宽的网片提供较低的电阻。作为示例，气溶胶产生装置可以与包括长度为65mm且宽度为10mm的网片材加热元件的烟弹一起很好地工作，该网片材加热元件提供大约小于0.65Ω的电阻。
替代性地，可以在气溶胶产生装置中设置一个或多个加热器，并且烟弹进一步包括一个或多个接触点，该一个或多个接触点被布置成与该一个或多个加热器接触，使得加热元件(即，纤维和/或电线)通过传导加热。该一个或多个接触点可以定位在烟弹的一端或两端，这取决于加热器在气溶胶产生装置上的布置。
气溶胶形成材料或可汽化物质(例如，烟草)可以是能够形成蒸气的任何合适的物质。该物质可以是固体或半固体物质。该物质可以包括植物衍生材料，并且特别地，该物质可以包括烟草。典型地，可汽化物质是固体或半固体烟草物质。示例性类型的蒸气产生固体包括粉末、微粒、球粒、碎片、线、多孔材料、泡沫或片材。
优选地，该可汽化物质可以包括气溶胶形成剂或载体材料。气溶胶形成剂的示例包括多元醇及其混合物，诸如丙三醇或丙二醇。典型地，可汽化物质可以包括在大约5％到大约50％(基于干重)之间的气溶胶形成剂含量。优选地，可汽化物质可以包括大约15％(基于干重)的气溶胶形成剂含量。气溶胶形成材料还可以包括其他材料，诸如香料和水等。
根据本发明的另一方面，提供了一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括：电池；以及如前述权利要求中任一项所述的消耗品烟弹，其中，该气溶胶形成材料可以在接收由该加热元件从该电池接收的能量所形成的热量时形成气溶胶。
该气溶胶产生装置可以具有烟弹保持器部分和控制器区段。烟弹保持器部分可以具有出口，气溶胶产生装置的使用者可以通过该出口吸入气溶胶。烟弹保持器部分还可以具有可将烟弹插入其中的空腔。烟弹保持器部分还可以具有正电极连接，该正电极连接用于将烟弹的正电极连接至电池的正极端子。
电池可以定位在控制器区段中。电池还可以具有负极端子，该负极端子被配置为直接连接至烟弹的负电极。控制器区段可以具有入口，空气可以通过该入口流入构造的气溶胶产生装置中。气溶胶产生装置可以允许气流通过，空气通过该气流经由入口进入气溶胶产生装置，并且其中，空气经由烟弹中的孔或穿孔流入并流过烟弹，并且其中，来自烟弹的空气和气溶胶经由出口排出气溶胶产生装置。
根据本发明的另一方面，提供了一种产生气溶胶的方法，该方法包括：将包括外壳、加热元件和气溶胶形成材料的消耗品烟弹插入气溶胶产生装置的腔室中，其中，该加热元件和该气溶胶形成材料设置在该外壳内；从该气溶胶产生装置提供能量以加热该加热元件；以及加热该消耗品烟弹中的气溶胶形成材料。
现在将参照附图通过示例的方式来描述本发明的实施例，在附图中：
图1是本发明的实施例中的烟弹的截面视图；
图2是本发明的另一实施例中的烟弹的截面视图；
图3是本发明的另一实施例中的烟弹的截面视图；
图4是本发明的另一实施例中的烟弹的截面视图；
图5是本发明的实施例中的包括两个电极的烟弹的侧视图；并且
图6A和图6B是在气溶胶产生装置中的、图5中描绘的烟弹的分解侧视图和构造侧视图。
图1示出了本发明的第一实施例中的烟弹10。烟弹10具有带有圆形截面的大致圆柱形的形状。烟弹10具有外壳12，该外壳内容纳加热元件14和气溶胶形成材料16，诸如烟草。如本领域技术人员将理解的，许多其他产品和配料可以设置在外壳12内。
外壳12可以由诸如玻璃等绝缘材料制成，以允许使用者看到外壳12的内部。外壳12也可以由其他材料制成，诸如纸、陶瓷或金属。
加热元件14包括多根纤维，其中，每根纤维与另一根纤维接触以形成互连的纤维网或纤维束。这些纤维从圆柱形外壳12的一端延伸到另一端，使得加热元件14在外壳12内在外壳12的整个长度上提供热量。这些纤维可以由诸如钢丝绒等导热材料制成。如本领域技术人员将理解的，许多其他导热材料可以用于加热元件14。
加热元件14被配置为通过电阻加热来进行加热，其中，这些纤维在烟弹10的与加热元件14接触的正电极与负电极(未示出)之间提供电阻。这些纤维的电阻可以通过纤维重量来调节，其中，较高的纤维重量提供较低的电阻。例如，气溶胶产生装置可以与包括纤维量为100mg的多根纤维的烟弹10一起很好地工作，该纤维量提供大约为0.5Ω的电阻。
正电极和负电极可以定位在烟弹10的两端，并且被配置为从气溶胶产生装置中的电池接收电能。替代性地，该多根纤维可以被扭转，并且这些电极可以定位在烟弹10的同一端。
对于本领域技术人员来说，将容易想到对加热元件14进行加热的替代性方法或系统。例如，可以在气溶胶产生装置中设置一个或多个加热器，并且烟弹10进一步包括一个或多个接触点(未示出)，该一个或多个接触点被布置成与该一个或多个加热器接触，使得加热元件14通过传导加热。该一个或多个接触点可以定位在烟弹10的一端或两端，这取决于加热器在气溶胶产生装置上的布置。
气溶胶形成材料16呈被布置在外壳12与加热元件14之间的两个片材的形式。这些片材相对于彼此层叠，并且在很大程度上覆盖外壳12的内部圆柱形表面。如本领域技术人员将理解的，气溶胶形成材料可以由不同数量的片材组成或采用其他形式，诸如条带或研磨烟草颗粒。
图2示出了本发明的第二实施例中的烟弹110。烟弹110具有外壳112，该外壳内容纳加热元件114和气溶胶形成材料116。
在这种布置中，加热元件114被布置在外壳112与气溶胶形成材料116之间。加热元件114呈网片材形式。气溶胶形成材料116呈条带形式或松散颗粒形式。如本领域技术人员将理解的，气溶胶形成材料可以采用其他形式，诸如片材。
网规格和网尺寸被适当地选择为使得气溶胶形成材料116可以基本上包含在加热元件114内。替代性地，网尺寸和网规格可以被选择为使得气溶胶形成材料116中的松散颗粒可以落在外壳112与加热元件114之间。
网片材加热元件116可以是不锈钢网，该不锈钢网被配置为通过电阻加热来进行加热，其中，该网连接烟弹110的正电极和负电极。网的电阻可以通过网片的宽度来调节，其中，较宽的网片提供较低的电阻。作为示例，气溶胶产生装置可以与包括长度为65mm且宽度为10mm的网片材加热元件116的烟弹110一起很好地工作，该网片材加热元件提供大约0.65Ω或更小的电阻。
替代性地，可以使用气溶胶产生装置中的一个或多个加热器通过传导加热来加热网片材，并且烟弹110进一步包括被布置成与该一个或多个加热器接触的一个或多个接触点(未示出)。
图3示出了本发明的第三实施例中的烟弹210。烟弹210具有外壳212，该外壳内容纳加热元件214和气溶胶形成材料216。
在这种布置中，加热元件214包括多根纤维，诸如钢丝绒，并且气溶胶形成材料216散布在加热元件214中以形成单个纤维束。气溶胶形成材料216呈条带形式和/或研磨颗粒形式，以便可以被插入多根纤维中和/或散布在多根纤维上。气溶胶形成材料216相对于加热元件214的分布以更随机的布置提供。对于本领域技术人员来说，将容易想到用于将气溶胶形成材料216结合到加热元件214的替代性方法，诸如在松散的烟草颗粒床上压制或卷制多块钢丝绒。加热元件214可以被布置成通过如上所述的电阻加热或传导加热来进行加热。
图4示出了本发明的第四实施例中的烟弹310。烟弹310具有外壳312，该外壳内容纳加热元件314和气溶胶形成材料316。
在这种布置中，气溶胶形成材料316可以呈片材形式、条带形式或松散颗粒形式，该气溶胶形成材料层叠在加热元件314的片材的上方或下方，使得当加热元件314的片材被卷起时，气溶胶形成材料316在加热元件314内卷制。为了实现高效加热，气溶胶形成材料316将加热元件314的相邻层分离以使得加热元件314的相邻层之间不存在连接。气溶胶形成材料316也可以设置在加热元件314与外壳312之间，使得气溶胶形成材料316通过将由加热元件314产生的热量保持在烟弹310内而起到隔热作用。对于本领域技术人员来说，将容易想到用于形成螺旋布置或“瑞士蛋糕卷(Swiss roll cake)”或肉卷布置的替代性方法。加热元件314可以被布置成通过如上所述的电阻加热或传导加热来进行加热。
对于本领域技术人员来说，将容易想到用于在消耗品烟弹的外壳内布置气溶胶形成材料和加热元件的替代性构型，诸如气溶胶形成材料和加热元件的网的交替同心层，或产生在一定体积的气溶胶形成材料中设置的网片材的三维网格。
图5示出了本发明的实施例中的烟弹。烟弹410具有外壳412，该外壳容纳加热元件(未示出)和气溶胶形成材料(未示出)。烟弹412具有带有圆形截面的大致圆柱形的形状，并且烟弹412在两端具有正电极414和负电极416，其中，电极414和416被配置为从电池(未示出)接收电能。
图6A示出了在气溶胶产生装置500中的在本发明的第五实施例中描绘的烟弹。气溶胶产生装置500具有烟弹保持器部分510和控制器区段512。
烟弹保持器部分512具有出口514(或吸嘴)，气溶胶产生装置的使用者可以通过该出口吸入气溶胶。烟弹保持器部分512还具有可将烟弹410插入其中的空腔516。如本领域技术人员将理解的，烟弹保持器部分512可以由许多材料制成，诸如玻璃或塑料。
烟弹保持器部分512还具有正电极连接518，该正电极连接用于将烟弹410的正电极414连接至电池522的正极端子520。电池522定位在控制器区段512中。电池522还具有负极端子524，该负极端子被配置为直接连接至烟弹410的负电极416。图6B示出了呈其构造形式的气溶胶产生装置500，以及电池522的正极端子520和负极端子524如何连接至烟弹410的正电极414和负电极416。
控制器区段512具有入口526，空气可以通过该入口流入构造的气溶胶产生装置500中。图6B示出了气流528的通过，其中，空气经由入口526进入气溶胶产生装置500，并且其中，空气经由烟弹410中的孔或穿孔(未示出)流入并流过烟弹410，并且其中，来自烟弹410的空气和气溶胶经由出口514排出气溶胶产生装置500。
对于本领域技术人员来说，将容易想到提供消耗品烟弹上的电池与电极之间的电极连接的替代性构型。

Claims (12)

1.一种用于气溶胶产生装置的消耗品烟弹，该消耗品烟弹包括：
外壳；
设置在该外壳内的加热元件，该加热元件被布置成通过从该气溶胶产生装置接收能量而被加热，其中，该加热元件包括多根导热或导电的电线和/或纤维；以及
设置在该外壳内的固体或半固体气溶胶形成材料，该固体或半固体气溶胶形成材料适于在从该加热元件接收热量时形成气溶胶。
2.如权利要求1所述的消耗品烟弹，其中，该加热元件包括多根纤维，并且其中，每根纤维与至少另外一根纤维接触。
3.如权利要求2所述的消耗品烟弹，其中，该多根纤维的平均纤维长度小于该外壳的长度。
4.如前述权利要求中任一项所述的消耗品烟弹，其中，该气溶胶形成材料被布置在该外壳与该加热元件之间。
5.如权利要求1、2或3所述的消耗品烟弹，其中，该加热元件被布置在该外壳与该气溶胶形成材料之间。
6.如权利要求1、2或3所述的消耗品烟弹，其中，该气溶胶形成材料和该加热元件包括散布在单个束中的多根相应纤维。
7.如权利要求1、2或3所述的消耗品烟弹，其中，该气溶胶形成材料和该加热元件被卷制在一起。
8.如前述权利要求中任一项所述的消耗品烟弹，进一步包括两个电极，其中，该两个电极被配置为从该气溶胶产生装置接收电能，并且其中，该两个电极将该电能提供给该加热元件。
9.如权利要求8所述的消耗品烟弹，其中，该加热元件的外表面被氧化。
10.如前述权利要求中任一项所述的消耗品烟弹，其中，该加热元件包括网。
11.一种气溶胶产生装置，包括：
电池；以及
如前述权利要求中任一项所述的消耗品烟弹，其中，该气溶胶形成材料可以在接收由该加热元件从该电池接收的能量所形成的热量时形成气溶胶。
12.一种产生气溶胶的方法，该方法包括：
将包括外壳、加热元件和固体或半固体气溶胶形成材料的消耗品烟弹插入气溶胶产生装置的腔室中，其中，该加热元件和该气溶胶形成材料设置在该外壳内，并且其中，该加热元件包括多根热或电的电线和/或纤维；
从该气溶胶产生装置提供能量以加热该加热元件；以及
加热该消耗品中的气溶胶形成材料。
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