CN112741371A - 气溶胶生成系统和用于在电加热气溶胶生成系统内部引导气流的方法 - Google Patents

Abstract

一种气溶胶生成系统，包括：液体存储部分，其包括容纳液体气溶胶形成基质并且界定开口的容器；和加热器组件，其沿横向平面延伸穿过所述开口。所述加热器组件包括至少一个电操作加热元件，并且第一通道界定使环境空气冲击所述加热器组件的第一流动路径。在一个实施例中，所述第一通道的一部分正交于所述横向平面布置，以使所述第一通道的至少一部分引导来自所述系统外部的环境空气垂直地冲击所述加热元件的表面部分，随后将所述环境空气输送到下游端。

Description

气溶胶生成系统和用于在电加热气溶胶生成系统内部引导气 流的方法

本申请是申请日为2015年12月14日、国际申请号为PCT/EP2015/079623、国家申请号为201580064009.1、名称为“气溶胶生成系统和用于在电加热气溶胶生成系统内部引导气流的方法”的进入中国国家阶段的国际申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及如电加热吸烟系统的电加热气溶胶生成系统和用于在所述系统内部引导气流的方法。

背景技术

一些气溶胶生成系统可以包括电池和控制电子元件、包括气溶胶形成基质供给的筒和电操作汽化器。物质例如通过加热器从气溶胶形成基质汽化。当使用者在嘴端处吸入(例如，“抽吸”)时，使气流穿过加热器以夹带汽化的液体并且引导其通过烟嘴到达烟嘴的嘴端。

需要管理流动空气，使得在每次抽吸期间携载尽可能多的通过加热器汽化的液体远离加热区域以供吸入。将进一步需要管理流动，以最小化介于所需可吸入范围之外的液滴形成。

发明内容

根据第一方面，提供一种用于生成气溶胶的电加热吸烟系统。加热吸烟系统使用相对于气流系统定位的加热器，所述气流系统具有下游端和用于抽吸环境空气的一个或多个通道。一个或多个通道中的每一个均界定相应流动路径。由第一通道界定的第一流动路径引导来自系统外部的空气，以便在将环境空气输送到下游端之前使空气冲击加热器的一个或多个电加热元件。可以在不预加热的情况下于加热器处将沿每一第一流动路径携载的空气作为环境空气来引导，或可以在使其逆着并且沿着加热器冲击之前使其经受预加热步骤。

在一些实施例中，第一流动路径使空气沿基本与布置加热器的电加热元件的平面正交的路径进行初次冲击。所述布置是有利的，因为已经发现针对加热器的几何中心的垂直冲击角度促进蒸汽的有效夹带。在使用多个通道时，可以在沿共同正交路径的某处或某处之前组合各别气流。或者，可以任何角度使一个或多个气流冲击加热器组件，以使气流逆着并且沿着经过一个或多个加热元件的共同平面冲击。

加热器区域中的蒸汽由一个或多个通道中流动的空气收集并且输送到气流系统的下游端。随着蒸汽在流动空气内冷凝，形成液滴，进而产生气溶胶。已经发现，以90度角度冲击加热元件的环境气流高效并且有效地夹带蒸汽，从而可以将其引向系统的下游“嘴”端。环境气流撞击加热元件越猛烈，蒸汽的夹带和排出效率越高。确切地说，如果环境空气以与加热组件的几何中心正交的角度冲击加热组件的表面，那么可以沿径向朝外方向提供加热元件内的均匀气流。

经过第一和任何其它通道并且垂直冲击加热元件的环境空气的体积可以改变并且适于例如所应用的加热元件的种类或可用的汽化液体的量。举例来说，冲击加热元件的环境空气的体积可以适于通过加热元件有效加热的总面积。

在实施例中，离开加热器区域的含有蒸汽的加热空气经过冷却区域，所述区域交叉邻近于筒内存储气溶胶形成基质的位置。因为此区域中筒表面的温度比含有蒸汽的空气低，所以所述邻近关系具有显著的冷却效果。当空气经过薄通道(设定其尺寸并且将其布置成用于使筒表面内的气流相互作用最大化)时，此效果尤其明显。结果造成空气中汽化液体的过饱和的快速冷却反过来促进较小气溶胶液滴的形成。在一些实施例中，优选的是在蒸汽冷凝期间将液滴大小保持在0.5到1微米的可吸入范围内。

在一些实施例中，容纳液体基质的筒部分周围气溶胶流的急剧弯曲(例如，约90度)起补充的液滴过滤功能，其中超过可吸入范围的液滴在流动路径的拐角中冷凝，使其并不递送到下游端。

一般说来，每当术语‘约’与本申请案中的特定值结合使用时，应理解为术语‘约’之后的值由于技术考虑不一定正好是所述特定值。然而，与特定值结合使用的术语‘约’始终理解为包括并且还明确地披露术语‘约’之后的特定值。

关于加热器相对于含有气溶胶生成液体的容器中开口的定向和位置，术语“穿过”打算指代一种布置，其中共同平面(例如，横切于容器开口的平面)所穿过的一个或多个加热元件位于开口的至少一部分上方或穿过开口的至少一部分。在一些实施例中，举例来说，加热器可以完全覆盖容器开口，而在其它实施例中，加热器可以仅部分覆盖容器开口。在又其它实施例中，加热器可以安置于开口内，以使其延伸穿过所有侧面上的全部开口，而在又其它实施例中，可以安置加热器以使其延伸穿过开口的第一对相对侧部分并且不穿过开口的第二对相对侧部分。

术语‘上游’和‘下游’鉴于气流在系统中的方向而在本文中使用。系统的上游和下游端相对于当使用者在气溶胶生成吸烟制品的近端或嘴端上抽吸时的气流而界定。空气在上游端处抽吸到系统中，向下游穿过系统并且在近端或下游端处离开系统。如本文所用，术语‘近’和‘远’是指元件相对于其到使用者或远离使用者的定向的位置。因此，气溶胶生成系统的烟嘴的近端对应于烟嘴的嘴端。相应地，筒壳体的远端开口对应于布置于背对使用者的筒壳体中的开口的位置。

符合本发明的实施例用于吸烟系统的加热器可以例如是包括一个或多个导电加热元件的流体可渗透加热组件。设定一个或多个导电加热元件的尺寸并且将其布置成用于在向其施加电流时产生热量。流体可渗透加热组件适用于汽化筒的不同种类的液体。举例来说，如液体气溶胶形成基质，筒可以含有液体，或含有例如毛细管材料的输送材料的液体。所述输送材料和毛细管材料主动地输送液体，并且优选的是在筒中定向以将液体输送到加热元件。在实施例中，一个或多个导电加热元件是接近液体或接近含有液体的毛细管材料布置的产热丝，以使由加热元件产生的热量汽化液体。优选的是，布置丝和气溶胶形成基质使得液体可以通过毛细管作用流入丝结构的空隙中。丝结构也可以与毛细管材料物理接触。

在实施例中，流体可渗透加热组件包括共同平面所穿过的一个或多个加热元件，以使加热器具有基本平坦的定向。所述加热元件可以例如是嵌入于多孔陶瓷或网格加热器中的平坦线圈，其中网格或另一丝结构布置在加热器中的开口上方。流体可渗透加热组件可以例如包括印刷于耐热载片上的导电网格或线圈图案。载片可以例如是陶瓷、聚醚醚酮(PEEK)或在低于200℃的温度下并且优选的是在低于150℃的温度下不会热分解且释放挥发性元素的其它耐热陶瓷和聚合物。

加热器汽化来自包括气溶胶形成基质的筒或筒壳体的液体。气溶胶形成基质是能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物的基质。可以通过加热气溶胶形成基质释放挥发性化合物。气溶胶形成基质可以包括植物类材料。气溶胶形成基质可以包括烟草。气溶胶形成基质可以包括含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，当加热时所述材料从气溶胶形成基质释放。或者，气溶胶形成基质可以包括非含烟草材料。气溶胶形成基质可以包括均质植物类材料。气溶胶形成基质可以包括均质烟草材料。气溶胶形成基质可以包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂是任何适合的已知化合物或化合物的混合物，在使用中，所述化合物有助于形成浓稠且稳定的气溶胶，并且在系统操作的操作温度下对热降解基本上具有抗性。适合的气溶胶形成剂是所属领域中众所周知的，并且包含(但不限于)：多元醇，如三乙二醇、1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，如甘油单、二或三乙酸酯；和单、二或聚羧酸的脂族酯，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，如三乙二醇、1,3-丁二醇，并且最优选是甘油。气溶胶形成基质可以包括其它添加剂和成分，如香料。

气溶胶形成基质可以经由与加热元件接触或邻近的毛细管材料输送到加热元件。毛细管材料可以具有纤维状或海绵状结构。优选的是，毛细管材料包括毛细管束。举例来说，毛细管材料可以包括多个纤维或线或其它细孔管。纤维或线可以总体上对准以将液体输送到加热元件。或者，毛细管材料可以包括海绵类或泡沫类材料。毛细管材料的结构形成多个小孔或小管，液体可以通过毛细管作用输送通过所述小孔或小管。毛细管材料可以包括任何适合的材料或材料的组合。适合材料的实例是海绵或泡沫材料；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；例如由纺织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。毛细管材料可以具有任何适合的毛细性和孔隙度，以便与不同的液体物理特性一起使用。液体具有物理特性，其包含(但不限于)粘度、表面张力、密度、导热性、沸点和蒸汽压，所述物理特性使液体通过毛细管作用输送通过毛细管装置。

毛细管材料可以与加热器的导电丝接触。毛细管材料可以延伸到丝之间的空隙中。加热元件可以通过毛细管作用将液体气溶胶形成基质抽吸到空隙中。毛细管材料可以在加热元件中的开孔的基本整个范围内与导电丝接触。

加热元件可以设置于包含支撑元件的加热组件中。加热组件可以含有两种或更多种不同的毛细管材料，其中与加热元件接触的第一毛细管材料具有较高热分解温度，并且与第一毛细管材料接触但不与加热元件接触的第二毛细管材料具有较低热分解温度。第一毛细管材料有效地充当使加热元件与第二毛细管材料分离的间隔件，使得第二毛细管材料不暴露于高于其热分解温度的温度。如本文所用，‘热分解温度’意指在所述温度下材料开始分解并且通过生成气态副产物损失质量的温度。有利地，第二毛细管材料可以比第一毛细管材料占据更大体积并且可以比第一毛细管材料容纳更多气溶胶形成基质。第二毛细管材料可以具有比第一毛细管材料更好的灯芯作用性能。第二毛细管材料可以比第一毛细管材料更便宜或具有更高填充能力。第二毛细管材料可以是聚丙烯。

可以选择流动路径以达成所需结果，例如预定体积的空气经过一个或多个通道并且冲击加热器表面。举例来说，可以改变通道的长度或直径，例如还达成预定抽吸阻力(RTD)。还根据气溶胶生成吸烟系统的构建以及吸烟系统的个别组件的布置和特征来选择流动路径。举例来说，气溶胶可以在含有气溶胶形成基质的筒壳体的近端处或远端处产生。取决于筒在气溶胶生成吸烟系统中的定向，筒壳体的开口端布置成面向烟嘴或布置成背对烟嘴。因此，用于加热气溶胶形成基质的加热元件布置在壳体的近端或远端处。优选的是，液体在烟嘴的开口远端处汽化，并且加热元件布置在筒与烟嘴之间。

在一些实施例中，一个或多个加热元件布置在筒壳体的开口近端处，例如以覆盖筒(最高版本)的近端。在所述实施例中，第一流动路径和第一通道可以完全布置于吸烟系统的烟嘴中，第一空气入口布置于烟嘴的侧壁中，并且第一通道的一个或几个出口布置于烟嘴的近端或嘴端中。任选地，其它流动路径和通道界定于烟嘴中。根据吸烟系统的加热元件的位置来布置第一通道和任何其它通道。在实施例中，举例来说，如果加热元件布置在筒壳体的开口近端处，例如以覆盖筒(最高版本)的近端，那么通道也可以完全布置于烟嘴中。

在一个或多个加热元件布置在筒壳体的开口远端的替代性实施例中，流动路径通常始于吸烟系统中的另一远端位置，例如位于筒壳体的远端区域中。为此目的，每一通道的空气入口和第一部分可以布置于吸烟系统的主要区段中以界定与烟嘴中所界定的相应通道部分流体连通第一通道部分。环境空气随后引入系统中，经过筒的远端处的加热元件并且夹带通过加热筒中的气溶胶形成基质而产生的蒸汽。可以随后沿筒在筒壳体与主要壳体之间将含有气溶胶的空气引向系统的下游端，其在所述下游端与来自第一流动路径的环境空气混合(在到达下游端之前或之后)。

单一通道可以分散成加热元件下游的几个通道部分，并且加热元件上游的几个通道部分可以汇聚成单一通道，随后使其正交地冲击加热器的几何中心。另外，第一通道可以由几个第一部分通道组成，并且第二通道可以由几个第二部分通道组成。

流动路径可以提供多个变体以向加热元件供应环境空气，并且输送气溶胶远离加热元件且输送到系统的下游端。举例来说，环境空气的径向供应优选的是与大型中心抽取组合。环境空气的中心供应优选的是与空气在整个加热元件表面上的径向分布组合，其中含有气溶胶的空气向下游端的输送具有周向性。在所述实施例中，合并流动路径以引导环境空气冲击加热元件，例如垂直于加热元件，优选的是冲击加热元件的中心。

在与以大于0并且小于90度的角度冲击表面的气流相比时，就较小粒子大小和存在于气溶胶流中的较高量的总颗粒物质来说，垂直于加热元件的中心部分引导的气流展现改良的气溶胶化。此可能由于在加热器元件和气流界面处形成的较低层级的涡流、通过最大化整个加热器(例如，加热器元件的中心部分外部的部分促进额外或较高量的气溶胶)而改良的气溶胶生产，或由于基于穿过加热元件的较大体积的空气的较高灯芯作用。

一种用于在电加热吸烟系统中引导气流以生成气溶胶的方法，其包括垂直于加热元件引导来自系统外部的环境空气，并且输送含有蒸汽的加热空气以促进通过加热液体而产生的蒸汽的过饱和。

附图说明

参照通过以下图式说明的实施例进一步描述本发明，其中：

图1显示根据符合本发明的实施例使用空气流的气溶胶生成系统；

图2显示根据符合本发明的其它实施例使用环境空气流和夹带蒸汽的空气流的气溶胶生成系统；

图3A显示根据符合本发明的另一实施例使用环境空气流和夹带蒸汽的空气流的气溶胶生成系统的组装形式(呈截面)；

图3B显示图3A实施例的分解或未组装形式(呈截面)；

图4显示不同加热元件上不同空气流的冷却效果；

图5显示基于例示性流动冲击模式和形成网格加热器的电动加热丝的基本平面结构的温度曲线；

图6显示烟嘴出口处的温度曲线；

图7显示烟嘴出口处的平均蒸汽饱和度曲线；

图8显示在相同加热器配置和施加的电力下，图1和图2的空气流几何形状在烟嘴出口处的液滴直径比；

图9a、9b显示可以用于根据本发明的吸烟系统的加热元件。

具体实施方式

图1中显示用于气溶胶生成吸烟系统的筒4和烟嘴1实施例。伸长主要壳体5容纳具有含有气溶胶形成基质(例如，含有毛细管材料41的液体)的管状容器4的筒。容器4具有开口近端42。布置加热器30以覆盖容器4的开口近端。在一些实施例中，加热器30是具有基本平坦轮廓的流体可渗透加热器。在一实施例中，加热器30是电加热丝的基本平坦网格结构。加热器30的丝或其它加热元件可能或可能不与气溶胶形成基质41直接物理接触。具有基本管状伸长主体15的烟嘴1与主要壳体、容器4和加热器30对准。伸长主体15具有面向加热器30的开口远端。

图1中显示的实施例包括第一通道10，所述通道界定烟嘴1中的第一流动路径。进入的环境空气20经由入口100进入第一流动路径并且沿着由第一通道10界定的流动路径而行。此流动路径使环境空气冲击加热器30的中心。优选的是，冲击出现在加热器的几何中心处并且出现在九十度或接近九十度的角度处(即，流动基本上与含有加热器30的加热表面的平面正交)。由加热器30产生的汽化液体作为气溶胶由气流20夹带，并且空气从那里递送到烟嘴1的近端或嘴端处的出口12，当使用者抽吸时将被吸入。在一些实施例中，在每次抽吸时，如第一通道10的单个通道单独地就足以抽吸所需量的环境空气。在其它实施例中，可能需要包含两个或更多个入口和相连的通道。举例来说，可以提供第二通道(未显示)以抽吸额外空气，使得环境空气流在冲击加热器30之前合并。

在图1的实施例中，通向第一流动路径的入口100是烟嘴1中位于烟嘴1的伸长主体15的远端一半处的开口或钻孔。上游第二通道部分101中的第一流动路径在伸长主体中平行于伸长主体的外周延伸到烟嘴的近端。在第一通道10的径向朝内引导部分102中，将第一气流20引导到伸长主体的中心，并且在第一通道的居中布置部分103中，将第一气流20引导到加热器30以冲击加热器30的中心31。第一气流20经过加热器30并且径向朝外扩散到第一通道10的几个纵向端部分104。纵向端部分104沿伸长主体内的外周有规律地布置。

在此实施例中，流动路径和相应通道完全布置于气溶胶生成系统的烟嘴1内。可以在烟嘴中界定例如由对称布置的通道界定的一个或多个其它流动路径，以便在环境空气到达居中布置部分103时气流合并。

图2中说明筒4的实施例，其中加热器30布置在覆盖容器41的开口远端43的筒的底部处。在此实施例中，第一入口100A布置于主要壳体5中，并且在第一通道的径向朝内引导部分102A中将环境空气20A直接引向主要壳体的中心。另外，第二入口100B布置于主要壳体5中，并且在径向朝内引导第二通道102B中将环境空气20B直接引向主要壳体5的中心。第一和第二通道合并形成第一通道的居中布置部分103内的单一气流，并且引导合并的气流来垂直冲击加热器30。空气随后经过加热器30，夹带通过加热器30加热气溶胶形成基质41中的液体所产生的气溶胶。在将含有气溶胶的空气引向筒4的近端之前，含有气溶胶的空气进入九十度弯曲部分到第一通道10的几个伸长纵向部分105中的一个中，所述伸长纵向部分沿筒4布置于筒4与主要壳体5的内表面之间。

在那里，将含有气溶胶的气流引向并且引离主要壳体5中的单一居中布置开口52。烟嘴(未显示)可以邻近主要壳体布置并且与主要壳体对准。优选的是，烟嘴随后还具有居中布置开口和第一通道10的端部分104以接收含有气溶胶的气流并且将其引向烟嘴1的近端中的单一出口开口12。

图3A和3B描绘说明系统8的额外实施例，所述系统包含筒4，其中加热器30布置在筒的底部，覆盖筒壳体41的开口远端43。在此实施例中，第一入口100A布置于主要壳体5中，并且在第一通道的径向朝内引导部分102A中将环境空气20A直接引向主要壳体的中心。另外，第二入口100B布置于主要壳体5中，并且在径向朝内引导第二通道102B中将环境空气20B直接引向主要壳体5的中心。第一和第二通道合并形成第一通道的居中布置部分103内的单一气流，并且引导合并的气流来垂直冲击加热器30。与位于主要壳体5内的电源(未显示)电联接的导电触点60与加热器30的相应触点电接触并且向加热器供应电流。

经由第一通道部分103到达的空气经过加热器30并且夹带通过加热器30加热气溶胶形成基质41中的液体所产生的蒸汽和冷凝液滴。在将如此产生的气溶胶引向筒4的近端之前，气溶胶进入九十度弯曲部分45a、45b到第一通道10的几个伸长纵向部分105中的一个中，所述伸长纵向部分布置于筒4之间并沿筒4布置。此后，将气溶胶引向并且引离烟嘴1的近端中的居中布置出口开口12。

图3B经过分解以更详细地显示系统8。可以看出，包括区段4A和4B的筒壳体4容纳含有高保持材料或高释放材料(HRM)41的液体，所述筒壳体充当液体储存器并且将液体引向加热器30以在加热器处蒸发。毛细管盘44(例如纤维盘)布置于HRM 41与加热器30之间。毛细管盘44的材料可能比HRM 41更耐热，因为其接近加热器30以便提供隔热并且保护HRM本身不受分解。毛细管盘44因HRM的气溶胶形成液体而保持湿润，以确保在启动加热器时提供用于汽化的液体。

图4中显示的数据表明空气流速与网格加热器的冷却之间的关系。使用不同网格加热器测量冷却速率：Reking(45微米/180每英寸)、Haver(25微米/200每英寸)和3条Warrington(25微米/250每英寸)。Reking加热器的测量数据由叉号指示，Haver加热器的测量数据由圆圈指示，并且3条Warrington加热器的测量数据由三角形指示。所有加热器均在三瓦处操作。用联接到加热器的热电偶测量温度。如x轴上以升/分钟[L/min]为单位指示的流动速率提高，导致网格加热器上的较低测量温度。气溶胶生成系统中气流的典型大小可以通过标准吸烟方案(例如，加拿大卫生部吸烟方案)粗略估计，其使加热器有效冷却。如加拿大卫生部的例示性吸烟方案在2秒内抽吸55ml的空气与蒸汽的混合物。替代性方案是3秒内55ml。例示性吸烟方案皆不精确模仿行为，但实际上充当普通使用者将抽吸的内容的代表。为了弥补与气流的高速率和空气在加热器30表面上的垂直冲击相关的更高冷却速率，可能必须向其加热元件供应提高水平的电流。

图5的图示中显示在一次抽吸期间加热器处的平均温度与时间。曲线60表示加热器的参考温度数据，其中将总气流引向加热器。对于参考数据，用5瓦加热加热器。

图6显示沿含有液体存储部分41的筒壳体4的部分引导夹带蒸汽的气流对一次抽吸期间烟嘴出口处携载气溶胶的气流的温度的影响。数据是指如下实施例：经由主要壳体中的出口引入环境气流，使其垂直冲击基本平面加热器的表面，所述加热器沿横向平面布置穿过烟嘴吸入端的筒开口远端，并且在下游流动通道周围弯曲以将气流载向烟嘴的吸入端，如图2和图3A中所示。温度曲线61表示以5瓦供电的加热器的出口空气温度，其中总气流根据图1中所示的布置冲击加热器并离开。温度曲线71表示同样以5瓦供电的加热器的出口空气温度，但其中气流紧靠着液体存储部分传送以促进冷却，如图2和图3A中所示。因为热量转移到接近液体存储部分的筒壳体区域，所以图2和图3A布置中主要壳体5和烟嘴1的近端出口处携载气溶胶的气流的温度明显较低。典型地，混合到携载气溶胶的气流中的‘新鲜’空气为室温。

显著差异还可以见于在一次抽吸期间烟嘴出口处的蒸汽压与甘油溶液的饱和压力(P蒸汽/P饱和)的比。此比显示于图7中。曲线72是指以5瓦供电的加热器的出口处的压力数据，其中根据图2和图3A的布置将总气流引向加热器。曲线62是指以5瓦供电的加热器的出口处的压力数据，其中总气流根据图1的布置冲击加热器。此表示甘油溶液较大程度的过饱和，其有利于较小液滴的气溶胶化。模拟清楚地预测相比于非分离或总气流实施例的蒸汽，分离气流实施例的冷却器蒸汽的较小液滴大小。针对在烟嘴出口处抽吸一次的这些模拟数据67显示于图8中。Y轴表示分离气流与总气流系统的液滴直径比。在气溶胶生成系统上抽吸一次期间，所述比计算并显示为d_分离/d_参考＝T*Ln(S)参考/T*Ln(S)分离(相对于时间，以秒为单位)，其中T是以绝对温度表示的温度，并且S是作为Pv和

的函数的饱和比。

图9a是第一加热器30的图示。加热器30是加热元件的流体可渗透组件并且包括由304L不锈钢形成的网格36，其中网格大小为约400Mesh US(每英寸约400个丝)。丝具有约16微米的直径。网格连接到电触点32，所述电触点通过间隙33彼此分隔并且由厚度约30微米的铜箔或锡箔形成。电触点32设置在厚度约120微米的聚酰亚胺基板34上。形成网格的丝界定丝之间的空隙。此实例中的空隙具有约37微米的宽度，不过可以使用更大或更小的空隙。使用这些粗略尺寸的网格允许气溶胶形成基质的弯液面形成于空隙中，并且允许加热元件的网格通过毛细管作用抽吸气溶胶形成基质。网格的开口面积，即空隙的面积与网格的总面积的比有利地介于25％与56％之间。加热元件的总电阻为约1欧姆。网格提供此电阻的绝大部分以使网格产生大部分热量。在此实例中，网格具有比电触点32高超过100倍的电阻。

基板34是电绝缘的，并且在此实例中由厚度约120微米的聚酰亚胺片材形成。基板是圆形并且具有8毫米的直径。网格是矩形并且具有5毫米和2毫米的边长。这些尺寸允许制造大小和形状类似于常规香烟或雪茄的完整系统。已经发现有效的尺寸的另一实例是直径5毫米的圆形基板和1毫米×4毫米的矩形网格。

图9b是替代性加热器组件的图示。在图9b的加热元件中，导电产热丝37直接结合到基板34，并且触点32随后结合到丝上。触点32如前所述通过绝缘间隙33彼此分隔并且由厚度约30微米的铜箔形成。基板丝和触点的相同结构可以用于如图9a中所示的网格型加热器。将触点作为最外层可以有益于提供与电源的可靠电接触。

回到图1到图3B，毛细管材料41有利地定向于壳体4中以将液体输送到加热器30。当组装筒时，加热器丝36、37、38可以与毛细管材料41接触，并且可以将气溶胶形成基质直接输送到网格加热器。

在使用中，加热元件通过电阻加热操作。电流在控制电子元件(未显示)的控制下穿过丝36、37、38，将丝加热到所需温度范围内。丝的网格或阵列具有显著高于电触点32、35和电连接件(未显示)的电阻，以使高温局限于所述丝。系统可以配置成响应于使用者抽吸而通过向加热元件提供电流来产生热量，或可以配置成在装置处于“开启”状态时连续地产生热量。

用于丝的不同材料可以适用于不同的系统。举例来说，在连续加热系统中，因为石墨丝具有相对较低的比热容并且与低电流加热相容，所以石墨丝是适合的。在使用高电流脉冲在短时间内产生热量的抽吸驱动系统中，具有高比热容的不锈钢丝可能更为适合。

在如图1到图3B中所描述的上文筒系统中，除了如图1中所描述的筒壳体之外，筒壳体4还可以是单独的筒容器。特别是，含有液体的筒是预制产品，可以把它插入到设置于气溶胶生成系统中用于容纳预制筒的筒壳体中。

Claims (22)

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用于容纳液体气溶胶形成基质并且界定开口的容器；

加热器组件，其中所述加热器组件沿横向平面延伸横跨所述开口并且包括电操作的至少一个加热元件；以及

界定第一流动路径的第一通道，其中所述第一通道的一部分相对于所述横向平面布置，使得所述第一通道的至少一部分引导源自所述气溶胶生成系统外部的空气冲击所述至少一个加热元件的中心部分并且横跨所述至少一个加热元件的表面部分以在径向向外方向上在所述加热元件上提供气流，其中，所述第一通道的、引导空气冲击并且横跨所述至少一个加热元件的所述表面部分的所述部分与所述横向平面正交，

其中，所述气溶胶生成系统还包括与所述加热元件接触的毛细管材料，所述毛细管材料用于将所述气溶胶形成基质输送到所述加热元件。

2.根据权利要求1所述的气溶胶生成系统，其中所述毛细管材料与所述加热元件的丝结构物理接触。

3.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成系统，其中所述第一通道的、引导空气冲击并且横跨所述至少一个加热元件的所述表面部分的所述部分与所述液体存储部分位于所述加热元件的相对侧上。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述毛细管材料包括陶瓷材料。

5.根据前述权利要求中的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要单元和可移除地联接到所述主要单元的筒，其中所述液体存储部分和所述加热器组件设置于所述筒中，并且所述主要单元包括电源。

6.根据权利要求5所述的气溶胶生成系统，其中所述筒进一步界定用于从所述气溶胶生成系统外部抽吸环境空气的至少一个入口和所述第一通道的相对于所述加热器组件对应于流动路径的至少第一部分。

7.根据权利要求6所述的气溶胶生成系统，其中所述筒界定所述第一通道的与所述第一部分流体连通的第二部分。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的气溶胶生成系统，还包括烟嘴，其中所述容器的所述开口背对所述烟嘴。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述加热器组件设置在所述容器的远端。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的气溶胶生成系统，还包括筒、筒壳体和烟嘴，其中所述筒壳体的开口端布置成背对所述烟嘴，并且其中所述加热元件布置在所述壳体的远端。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述第一通道的一部分被设定尺寸并且布置成沿弯曲部分将空气输送远离所述加热器组件(30)。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的气溶胶生成系统，进一步包括界定第二流动路径的第二通道，其中所述第一流动路径与所述第二流动路径在所述第一通道的、引导空气冲击并且横跨所述至少一个加热元件的所述表面部分的所述部分之前或沿着所述第一通道的、引导空气冲击并且横跨所述至少一个加热元件的所述表面部分的所述部分合并。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述毛细管材料能够因所述液体气溶胶形成基质保持湿润。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述加热器组件是包括一个或多个导电加热元件的流体可渗透加热器组件。

15.根据权利要求14所述的气溶胶生成系统，其中所述流体可渗透加热器组件包括位于共同平面中的一个或多个加热元件，以使所述加热器组件具有基本平坦的定向。

16.根据权利要求14或15所述的气溶胶生成系统，其中所述流体可渗透加热器组件包括优选印刷于耐热载片上的导电丝图案，其中所述载片是陶瓷的。

17.根据前述权利要求中的任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述第一气流通道界定在正交于所述平面和所述毛细管材料的表面的方向上延伸的气流路径。

18.根据权利要求19所述的气溶胶生成系统，其中所述加热元件是嵌入于多孔陶瓷中的平坦线圈。

19.根据前述权利要求中的任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述第一通道由几个第一部分通道组成，并且/或者，其中所述第二通道由几个第二部分通道组成。

20.根据前述权利要求中的任一项所述的气溶胶生成系统，其中所述加热元件部分或完全覆盖所述开口。

21.根据权利要求5或6所述的气溶胶生成系统，其中所述主要单元进一步界定用于从所述气溶胶生成系统外部抽吸环境空气的至少一个入口和所述第一通道的相对于所述加热器组件对应于流动路径的至少第一部分。

22.一种用于在电操作的气溶胶生成系统中引导气流的方法，所述方法包括以下步骤：

供应气溶胶形成基质；

引导源自所述气溶胶生成系统外部的空气冲击加热元件的中心部分并且横跨所述加热元件的表面部分以在径向向外方向上在所述加热元件上提供气流，所述加热元件与含有所述气溶胶形成基质的容器中的开口对准，其中所述第一通道的、引导空气冲击并且横跨所述至少一个加热元件的所述表面部分的所述部分与所述横向平面正交；以及

将生成的气溶胶输送到所述气溶胶生成系统的下游端，

其中所述气溶胶生成系统进一步包括与所述加热元件接触的毛细管材料，所述毛细管材料用于将所述气溶胶形成基质输送到所述加热元件。

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