CN113286527A - 雾化器和包括雾化器的气溶胶生成系统 - Google Patents

Abstract

一种用于电加热气溶胶生成系统的雾化器，其包括：雾化器壳体(31)，其限定空气入口(16)和空气出口(28)；贮存器部分，其用于容纳为凝结形式的气溶胶形成基质；气流通路(22)，其在所述空气入口与所述空气出口之间在纵向方向上延伸，所述雾化器壳体限定所述贮存器部分和所述气流通路；以及定位在气流通路与贮存器之间的平面流体可渗透加热元件(32)，使得平面流体可渗透加热元件的一侧与气流通路流体连通，且平面流体可渗透加热元件的相对侧与贮存器(45)中的液体流体连通，其中所述平面流体可渗透加热元件在所述纵向方向上延伸。

Description

雾化器和包括雾化器的气溶胶生成系统

本发明涉及电加热气溶胶生成系统。特别地，本发明涉及加热气溶胶生成系统，其产生用于用户吸入的气溶胶，紧凑且易于制造，但提供有效的气溶胶产生。

一种类型的气溶胶生成系统是生成气溶胶以供用户吸入的电加热吸烟系统。电加热吸烟系统有各种形式。一种流行的电吸烟系统类型是使液体基质蒸发以形成气溶胶的电子烟。电子烟最早的设计使用绕在烟芯周围的线圈加热器。较近期的设计使用网格加热元件，所述网格加热元件允许蒸发基质穿过网格。

WO2015/117702A描述了加热液体基质以形成气溶胶的气溶胶生成系统。使用加热细丝的网格来实现加热。液体通过在网格的一侧上的毛细管材料从液体贮存器输送到网格。气流通道在网格的另一侧上。蒸发的液体气溶胶形成基质穿过网格进入气流通道。

然而，当前网格加热元件设计相对体积大且制造复杂。已发现消费者更喜欢更紧凑的装置，其尺寸更接近常规香烟。需要提供坚固且紧凑的气溶胶生成装置，其制造简单但仍能够产生足够的气溶胶体积以满足用户。

在第一方面中，提供用于电加热气溶胶生成系统的雾化器，其包括：

雾化器壳体，所述雾化器壳体限定空气入口和空气出口，

贮存器部分，所述贮存器部分用于容纳为凝结形式的气溶胶形成基质，

气流通路，所述气流通路在所述空气入口与所述空气出口之间沿纵向方向延伸，所述雾化器壳体限定所述贮存器部分和所述气流通路，以及

平面流体可渗透加热元件，所述平面流体可渗透加热元件定位在所述气流通路与所述贮存器之间，使得所述平面流体可渗透加热元件的一侧与所述气流通路流体连通，并且所述平面流体可渗透加热元件的相对侧与所述贮存器中的液体流体连通，其中所述平面流体可渗透加热元件沿所述纵向方向延伸。

所述气流通路的至少一部分可限定在所述平面流体可渗透加热元件与所述雾化器壳体之间。

在此上下文中，凝结形式意指液体、固体、凝胶或其它非气态形式。在一些实施例中，气溶胶形成基质包括液体混合物。

在此上下文中，平面意指在两个维度上的延伸显著大于在第三维度上的延伸。特别地，平面流体可渗透加热元件在长度和宽度方向上的延伸显著大于在厚度方向上的延伸。平面流体可渗透加热元件可具有是其厚度至少5倍大的长度和宽度。平面流体可渗透加热元件的长度可平行于纵向方向。优选地，平面流体可渗透加热元件是平坦的。

雾化器壳体可具有长度、宽度和厚度，并且可具有明显小于其长度和宽度的厚度。雾化器壳体的厚度方向可以与加热元件的厚度方向相同。

本发明的该方面的布置具有允许针对给定大小的加热元件制造小尺寸的雾化器的优点。特别地，雾化器可以在一个维度上制得薄，从而允许雾化器和潜在的整个气溶胶生成系统容易地配合到用户的口袋中。这一点在用户中非常流行。

气溶胶形成基质在室温下可为液体。气溶胶形成基质在室温下可以是固体，或在室温下可以呈另一种凝结形式，例如凝胶。

通过加热元件加热气溶胶形成基质可以从气溶胶形成基质中以蒸汽形式释放挥发性化合物。然后，蒸汽可在气流通路内冷却以形成气溶胶。

加热元件可配置成通过电阻加热来操作。换句话说，加热元件可被配置成当电流通过加热元件时产生热。

加热元件可配置成通过感应加热来操作。换句话说，加热元件可包括感受器，所述感受器在操作中由在感受器中感应的涡流加热。滞后性损失也可能促成感应加热。

该加热元件可布置成通过传导来加热气溶胶形成基质。加热元件可以与气溶胶形成基质流体连通，例如直接或间接接触。

加热元件是流体可渗透的。加热元件可以允许来自气溶胶形成基质的蒸汽穿过加热元件并进入气流通道中。加热元件的一侧可与气流通路流体连通，且加热元件的相对侧可与气溶胶形成基质流体连通。

加热元件可以是网格、穿孔板或穿孔箔。

加热元件可包括由多个导电细丝形成的网格。导电细丝可限定细丝之间的空隙，这些空隙可具有介于10μm和100μm之间的宽度。优选地，所述细丝在空隙中引起毛细管作用，使得在使用中，待蒸发的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与液体之间的接触面积。

导电细丝可形成大小在160到600Mesh US(+/-10％)之间即，每英寸的细丝介于160和600之间(+/-10％)的网格。空隙的宽度优选地在75μm与25μm之间。作为空隙的面积与网格的总面积的比率，网格的开口面积的百分比优选地在25％到56％之间。网格可以使用不同类型的编织或网格结构来形成。替代地，导电细丝由彼此平行布置的细丝的阵列组成。

导电细丝可具有8μm与100μm之间、优选地在8μm与50μm之间且更优选地在8μm与39μm之间的直径。

导电细丝的网格、阵列或织物的面积可以在10与100mm²之间，例如在10与30mm²之间，或例如在30与100mm²之间。导电细丝的网格、阵列或织物可以例如为矩形并且具有10mm乘5mm的尺寸。

导电细丝可包括任何合适的导电材料。合适的材料包括但不限于：诸如掺杂陶瓷、电“导电”陶瓷(诸如二硅化钼)的半导体，碳，石墨，金属，金属合金和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无掺杂的陶瓷。合适的掺杂陶瓷的例子包括掺杂碳化硅。合适的金属的实例包含钛、锆、钽和铂族金属。合适金属合金的实例包括不锈钢；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。

是钛金属公司的注册商标。细丝可以涂覆有一个或多个绝缘体。用于导电细丝的优选材料为304、316、304L和316L不锈钢，以及石墨。

加热器元件的导电细丝的网格、阵列或织物的电阻优选地在0.3与4欧姆之间。更优选地，导电细丝的网格、阵列或织物的电阻在0.3与3欧姆之间，且更优选地在约0.5与1欧姆之间，或者为约0.55欧姆。

雾化器可包括固定到加热元件的电触头部分。电流可通过电触头部分传递至加热元件和从加热元件传递。导电细丝的网格、阵列或织物的电阻比电触头部分的电阻大优选地至少一个数量级，且更优选地至少两个数量级。这确保热量由加热元件而不是电触头产生。

雾化器可包括加热器安装部分，所述平面流体可渗透加热元件支撑在所述加热器安装部分上，所述加热器安装部分接收在所述雾化器壳体中且定位在所述贮存器与所述气流通路之间，使得流体可以从贮存器穿过所述平面流体可渗透加热元件传递到所述气流通路。流体可以在平面流体可渗透加热元件的厚度方向上从贮存器传递到气流通路。加热器安装部分可以支撑电触头部分。

加热器安装部分可以压配合到雾化器壳体以将贮存器部分与气流通路分隔开。加热器安装部分可包括支撑所述平面流体可渗透加热元件的端面和从所述端面延伸的至少一个侧壁。所述至少一个侧壁和端面可以一起提供端部开口腔。端部开口腔可以形成贮存器部分的全部或部分。

加热器安装部分可以在正交于纵向轴线的方向上压配合到雾化器壳体。加热器安装部分的至少一个侧壁可以接合雾化器壳体以提供液密密封。

雾化器可包括定位在雾化器的空气入口端处且可从雾化器壳体的外部接近的多个电触头元件，所述电触头元件电连接或可电连接到平面流体可渗透加热元件。

雾化器壳体可包括加热器安装部分可穿过的孔。雾化器壳体可包括被配置成密封孔的盖。盖可以压配合到孔以提供与孔的气密密封。在操作中，盖可以由用户按压以确保至少一个电触头部分与对应电触头元件的电连接。

气溶胶形成基质室可包括毛细管材料或其它液体保持材料，其被配置成确保将气溶胶形成基质供应到加热元件。毛细管材料或其它液体保持材料可保持在加热器安装座内。

毛细管材料可以具有纤维状或海绵状结构。毛细管材料优选地包括毛细管束。例如，毛细材料可以包括多个纤维或线或其他细孔管。纤维或线可以大体上对准以将液体输送到加热器。另选地，毛细管材料可以包括海绵状或泡沫状材料。毛细管材料的结构形成复数个小孔或管，液体可以由毛细管作用输送通过所述小孔或管。毛细管材料可以包括任何合适的材料或材料的组合。合适材料的示例是海绵或泡沫材料，呈纤维或烧结粉末的形式的陶瓷或石墨基质料，泡沫金属或塑料材料，例如由纺制或挤出纤维制造的纤维状材料，如醋酸纤维素、聚酯或粘合聚烯烃、聚乙烯、涤纶或聚丙烯纤维、尼龙纤维或陶瓷。

毛细管材料可与加热元件的导电细丝流体联通，例如直接或间接接触。毛细管材料可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。

壳体可含有两个或更多个不同毛细管材料，其中与加热元件接触的第一毛细管材料具有较高的热分解温度，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的热分解温度。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在其热分解温度以上的温度。如本文中所使用，“热分解温度”意思是在所述温度下材料开始分解且通过生成气态副产物损失质量的温度。第二毛细管材料可比第一毛细管材料有利于占据更大体积且可比第一毛细管材料容纳更多气溶胶形成基质。第二毛细管材料可具有比第一毛细管材料更好的毛细管作用性能。第二毛细管材料可比第一毛细管材料更廉价或具有更高的填充能力。第二毛细管材料可为聚丙烯。

雾化器可以是可用气溶胶形成基质再填充的。可以在雾化器壳体或外部壳体中提供贮存器再填充端口。贮存器填充端口可通过贮存器帽封闭。贮存器部分可具有约1mL的容量。气溶胶形成基质在室温下可为液体。气溶胶形成基质在室温下可为凝胶或可为固体。气溶胶形成基质可以以胶囊或片剂的形式提供，或可以以颗粒形式提供。

气溶胶形成基质为能够释放可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基质料。气溶胶形成基质可以包括烟草。气溶胶形成基质可以包含含有烟草的材料，材料包含挥发性烟草风味化合物，其在加热时从气溶胶形成基质释放。替代地，气溶胶形成基质可包括不含烟草的材料。气溶胶形成基质可以包括均化的植物基质料。气溶胶形成基质可以包含均化的烟草材料。气溶胶形成基质可以包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂为任何合适的已知化合物或化合物的混合物，在使用中，所述化合物有利于气溶胶形成，并且在系统的操作温度下对热降解基本上具有抗性。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，例如三甘醇、1,3-丁二醇和最优选的甘油。气溶胶形成基质可包括其他添加剂和成分，诸如香料和水。

雾化器壳体可以是单件式部件。特别地，雾化器壳体可以是单件式模制件。这允许系统的简单组装。雾化器可以包括外部壳体。雾化器壳体可以压配合或卡扣配合到外部壳体，雾化器壳体和外部壳体一起包围用于容纳气溶胶形成基质的贮存器。雾化器壳体可以在纵向方向上压配合或卡扣配合到外部壳体。这允许平滑且连续的外部壳体。

外部壳体可包括在使用中放置在用户口中的衔嘴。用户可以在衔嘴上抽吸以通过衔嘴吸取由雾化器产生的气溶胶。衔嘴可以在雾化器的沿纵向方向与电触头元件的暴露部分的相对端处。可替换的衔嘴元件可以放置在外部壳体的衔嘴上方。可更换的衔嘴可由比外部壳体更软的材料制成。

气流通路可以在空气入口与空气出口之间以直线延伸。这允许简单的构造和组装，并且降低了凝结物在气流路径内的特定位置处聚集的可能性。此外，直线气流路径使加热元件附近的湍流最小化，从而产生具有一致液滴大小的均匀气溶胶。

雾化器可具有正交于纵向方向的矩形横截面。这可以允许用户容易地保持和操纵雾化器。

平面流体可渗透加热元件可以是长形的并且具有长度和宽度和厚度，长度在纵向方向上并且大于宽度，并且宽度大于厚度。具有在雾化器的纵向方向上长形的加热元件允许具有相对大的表面积的加热元件容纳在细长雾化器内。用于加热元件的大表面积允许生成相对较大体积的气溶胶。

雾化器可形成筒的一部分，所述筒容纳气溶胶形成基质。或者，可以将含有气溶胶形成基质的筒作为单独的部件提供到雾化器。

在第二方面，提供一种筒，所述筒包括根据第一方面的雾化器和气溶胶形成基质。气溶胶形成基质可以至少部分地容纳在贮存器部分中。

在第三方面，提供一种电加热气溶胶生成系统，其包括：

根据所述第一方面的雾化器，以及装置部分，

其中所述装置部分包括电源和连接到所述电源的控制电路，并且与所述雾化器接合以允许从所述电源到所述平面流体可渗透加热元件的功率供应。

所述装置部分可以具有与所述纵向方向对准的纵向轴线。

所述系统可以包括衔嘴，用户可以在所述衔嘴上抽吸以通过所述空气出口吸取由所述雾化器产生的气溶胶或蒸汽。衔嘴可以与雾化器成一体，可以作为单独部件提供。

所述装置部分可被配置成根据特定加热策略向所述加热元件供应功率。所述控制电路可包括被配置成检测系统上的用户抽吸的抽吸传感器。所述控制电路可以被配置成根据来自所述抽吸传感器的输出来控制对所述加热元件的功率供应。控制电路可被配置成在检测到用户抽吸之后向加热元件供应功率。控制电路可被配置成在检测到每次用户抽吸之后向加热元件供应功率预定时间段。

所述装置部分且特别地所述控制电路可以配置为在用户抽吸之间向所述加热元件供应第一非零功率，或供应足以将所述加热元件维持在第一温度或第一温度范围内的功率。所述装置部分且特别地所述控制电路可以配置为在用户抽吸期间向所述加热元件供应第二功率，其中所述第二功率大于所述第一功率。

在用户抽吸之间向加热元件供应功率可以有利地增加由系统产生的气溶胶的体积。结合具有相对较大表面积的加热元件，这允许在紧凑装置中以及在加热元件的中等温度下产生高体积的气溶胶。

控制电路可包括可为可编程微处理器的微处理器、微控制器或专用集成芯片(ASIC)或能够提供控制的其它电子电路。控制电路系统可包括其他电子部件。控制电路可被配置为调节对加热元件的功率供应。功率可以在激活系统之后持续地供应到加热元件，或者可以间歇地供应，诸如在逐次抽吸的基础上。可以以电流脉冲的形式将功率供应给加热元件。

所述系统可以是电加热吸烟系统。所述系统可以是尼古丁递送系统。贮存器部分可以容纳包含尼古丁的气溶胶形成基质。

系统可以是手持式气溶胶生成系统。气溶胶生成系统可具有与常规雪茄或香烟相当的尺寸。吸烟系统可具有介于约30mm和约150mm之间的总长度。吸烟系统可具有介于约10mm和50mm之间的宽度。吸烟系统可具有介于约3mm和约10mm之间的厚度。

所述电源可以是电池，诸如磷酸铁锂电池。作为备选，电源可以是另一形式的电荷存储装置，诸如电容器。电源可以需要再充电并且可以具有允许存储足够用于一次或多次吸烟体验的能量的容量。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数量或不连续的加热器的抽吸或启动。

在第四方面，提供一种电加热气溶胶生成系统，用户可以在其上抽吸以抽取气溶胶，其包括：

雾化器和装置部分，

其中所述雾化器包括：

雾化器壳体，所述雾化器壳体限定空气入口和空气出口，

贮存器部分，所述贮存器部分用于容纳液体气溶胶形成基质，

气流通路，所述气流通路在所述空气入口与所述空气出口之间沿纵向方向延伸，以及

平面流体可渗透加热元件，所述平面流体可渗透加热元件定位在所述气流通路与所述贮存器之间，使得所述平面流体可渗透加热元件的一侧与所述气流通路流体连通(例如，直接或间接接触)，并且所述平面流体可渗透加热元件的相对侧与所述贮存器中的液体流体连通(例如，直接或间接接触)，其中所述平面流体可渗透加热元件是长形的并且具有长度和宽度和厚度，所述长度在所述纵向方向上并且大于所述宽度，并且所述宽度大于所述厚度；以及

其中所述装置部分包括电源和连接到所述电源的控制电路，并且与所述雾化器接合以允许从所述电源到所述平面流体可渗透加热元件的功率供应，并且其中装置部分配置为在用户抽吸之间向所述加热元件供应功率以向所述加热元件供应第一功率，或者供应足以将所述加热元件至少维持在第一温度或在第一温度范围内的功率。

所述装置部分可以配置为在用户抽吸期间向所述加热元件供应第二功率，其中所述第二功率大于所述第一功率。

系统可进一步包括连接到加热器元件且连接到电源的控制电路，所述控制电路配置成监测加热元件或加热元件的一个或多个细丝的电阻，且配置成根据加热元件的电阻或特别是一个或多个细丝的电阻来控制从电源到加热元件的功率供给。

控制电路可包括可为可编程微处理器的微处理器、微控制器或专用集成芯片(ASIC)或能够提供控制的其它电子电路。控制电路系统可包括其他电子部件。控制电路可被配置为调节对加热元件的功率供应。功率可以在激活系统之后持续地供应到加热元件，或者可以间歇地供应，诸如在逐次抽吸的基础上。可以以电流脉冲的形式将功率供应给加热元件。

所述电源可以是电池，诸如磷酸铁锂电池，处于壳体的主体内。作为备选，电源可以是另一形式的电荷存储装置，诸如电容器。电源可以需要再充电并且可以具有允许存储足够用于一次或多次吸烟体验的能量的容量。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。

系统可以是手持式气溶胶生成系统。气溶胶生成系统可具有与常规雪茄或香烟相当的尺寸。吸烟系统可具有介于约30mm和约150mm之间的总长度。吸烟系统可具有介于约10mm和50mm之间的宽度。吸烟系统可具有介于约3mm和约10mm之间的厚度。

在本发明的第五方面，提供一种用于气溶胶生成系统的筒，其包括：

筒壳体，所述筒壳体限定空气入口和空气出口，

气溶胶形成基质，

气流通路，所述气流通路在所述空气入口与所述空气出口之间沿纵向方向延伸，以及

加热器组件，所述加热器组件包括定位在所述气流通路与所述气溶胶形成基质之间的平面流体可渗透加热元件，使得所述平面流体可渗透加热元件的一侧与所述气流通路流体连通(例如，直接或间接接触)，并且所述平面流体可渗透加热元件的相对侧与所述气溶胶形成基质流体连通(例如，直接或间接接触)，并且其中所述筒壳体包括在所述纵向方向上延伸的壁，并且包括所述壁中的孔，所述加热器组件通过所述孔被接收。

筒可进一步包括被配置成接收在孔中并覆盖加热器组件的盖。所述气流通路的一部分可限定在所述加热元件与所述盖之间。盖可被配置成充当按钮。特别地，筒可进一步包括定位在加热器组件与盖之间的一个或多个电触头元件。用户可以推动盖以将电触头元件推压成与加热器组件接触。在操作中，可以通过电触头元件将电功率提供至加热器组件。当向加热元件供应电功率时，其可充分加热以使气溶胶形成基质中的挥发性化合物蒸发，该挥发性化合物随后形成气溶胶。加热元件可以如关于第一方面所描述的。

盖可以压配合到筒壳体以提供气密密封。盖可以通过机械互锁或通过卡口配合保持在筒壳体中。盖可以是可移除的，以允许用气溶胶形成基质再填充筒或允许更换加热器组件。筒壳体可以是外部壳体，在使用中，所述外部壳体被用户抓握。

这种布置为直观的用户界面提供了简单的构造。用户必须按压盖以将功率输送到加热元件，以便产生气溶胶。

应该清楚的是，关于本发明的一个方面描述的特征可适用于本发明的其他方面。例如，可以在本发明的每个方面提供软的、可更换的衔嘴元件。

所描述的本发明的方面允许构建紧凑且稳固的气溶胶生成系统。特别地，长形的且在厚度方向上具有低轮廓的系统是可能的。所述系统可产生足以满足电吸烟系统用户的大量气溶胶。所述系统可以简单地使用自动化过程制造。

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的气溶胶生成系统的示意性图示；

图2是通过根据本公开的实施例的筒的横截面；

图3是图2的筒的分解图；

图4是根据本公开的第二实施例的筒的透视图；

图5a是通过图4的筒的第一横截面；

图5b是通过图4的筒的第二横截面；

图6是根据本公开的第三实施例的筒的透视图；

图7是图6的筒的透视、部分透明视图；

图8是通过图6的筒的横截面；以及

图9是图6的筒的分解图。

图1是根据本发明的气溶胶生成系统的示意性图示。气溶胶生成系统是配置成生成供用户吸入的气溶胶的手持式吸烟系统。特别地，图1中所示的系统是生成含有尼古丁和调味化合物的气溶胶的吸烟系统。

图1的系统包括两个部分，装置部分10和筒20。在使用中，筒20附接到装置部分10。

装置部分10包括保持可再充电电池12和电控制电路14的装置壳体18。可再充电电池12为磷酸铁锂电池。控制电路14包括可编程微处理器和气流传感器。

筒20包括筒壳体34，所述筒壳体通过卡口配合连接附接到装置壳体18。筒壳体34保持气溶胶生成元件，所述气溶胶生成元件在此实例中是加热元件32。加热元件32是电阻加热元件。在控制电路的控制下，向加热元件提供来自电池12的功率，如将描述的。筒还将气溶胶形成基质保持在基质室30内。在此实例中，气溶胶形成基质在室温下是液体混合物，并且包含尼古丁、香料、气溶胶前剂(如甘油或丙二醇)和水。毛细管材料33设置在基质室30中，并且被布置成促进气溶胶形成基质到加热元件的递送，而与系统相对于重力的取向无关。

气流通路22限定为通过系统。在此实例中，气流通路的一部分通过筒20，且气流通路的一部分通过装置部分10。包括在控制电路中的气流传感器被定位成检测穿过气流通路的在装置部分中的部分的气流。气流通路从空气入口16延伸到空气出口28。空气出口28在筒的衔嘴端中。当用户在筒的衔嘴端上抽吸时，空气从空气入口16通过气流通路22吸取到空气出口28。

气流通路的一部分形成雾化室23。加热元件32定位在雾化室中。加热元件32是长形不锈钢网格加热元件。加热元件32大体上是平面的，其中一侧与基质室30中的液体流体连通，例如直接或间接接触，且相对侧与通过雾化室23的空气流体连通，例如直接或间接接触。在操作中，使由加热元件加热的液体气溶胶形成基质蒸发以形成蒸汽。蒸汽可以穿过网格加热元件进入雾化室。蒸汽夹带在流过雾化室23的空气中，并且在通过空气出口28离开系统之前冷却以形成气溶胶。加热元件32在平行于气流通路的范围的方向上是长形的。

入口过滤器24设置在加热元件的上游侧上的气流通路中。出口过滤器26设置在加热元件的下游侧上的气流通路中。在此上下文中，上游和下游通过参考在以预期方式使用装置期间通过气流通路22的气流方向来定义。雾化室定位在入口过滤器与出口过滤器之间。

入口过滤器24包括网格。网格防止直径大于特定直径的液体液滴通过空气入口24离开雾化室23。类似地，出口过滤器26包括网格。出口过滤器网格防止直径大于特定直径的液体液滴通过空气出口26离开雾化室23。入口过滤器的网格可与出口过滤器的网格相同或不同。参考图2和3详细描述特定实例。

在此实例中由装置部分和筒组成的系统是长形的，具有明显大于其宽度或其厚度的长度。衔嘴端位于系统长度的一端处。当使用系统时，这种形状允许系统由用户单手舒适地保持。系统的长度可以说是在纵向方向上延伸。气流通路在纵向方向上延伸通过流体可渗透加热元件32。流体可渗透加热元件大体上是平面的并且平行于纵向方向延伸。加热元件也可以是长形的，其长度在纵向方向上延伸。该布置允许将具有相对大的表面积的加热元件容纳在细长的易于保持的系统中。

在操作中，加热元件可仅在用户抽吸期间激活，或可在装置打开之后连续地激活。在第一种情况下，当流动传感器检测到通过气流通路的气流在阈值气流速率以上时，检测到用户抽吸。响应于流动传感器的输出，控制电路向加热元件供应功率。在检测到用户抽吸之后，可向加热元件提供预定时间段的功率供应，或可基于来自流动传感器的信号和/或基于由控制电路接收的其它输入，例如加热元件温度或电阻的量度，来控制对加热元件的功率供应，直到满足关断条件。在一个实例中，在检测到用户抽吸之后，向加热元件供应6瓦的功率3秒钟。当向加热元件供应功率时，其加热。当其足够热时，使邻近加热元件的液体气溶胶形成基质蒸发。

在第二种情况下，在系统激活之后，在操作期间连续地为加热元件供应功率。激活可以基于对系统的用户输入，例如按下按钮。在一个实施例中，在激活装置之后，向加热元件供应3.3瓦的功率，而不管用户抽吸。再次，这可基于控制电路的其它输入来调节，例如测量的加热元件温度或电阻。系统可在激活后的预定时间之后或基于另一用户输入而关断。

所生成的蒸汽穿过网格加热元件进入雾化室，在雾化室中，该蒸汽夹带在通过气流通路的气流中。蒸汽在气流内冷却，以形成气溶胶。气溶胶穿过出口过滤器26并进入用户的口腔。

通过加热元件蒸发的液体离开毛细管材料33。该液体被仍然保留在基质室30中的液体替换，使得在加热元件附近存在液体，以备下一次用户抽吸。

并非所有蒸发的气溶胶形成基质都能够通过用户抽吸而被从系统中吸出。在这种情况下，气溶胶形成基质可以凝结以在雾化室23内形成大液滴。在系统使用期间或在系统使用之间，一些液体还可以在不蒸发的情况下穿过加热元件。入口过滤器24防止雾化腔室内的任何大液滴朝向空气入口16逸出。因此，入口过滤器保护用户以及装置部分内的电子部件和电池均免于来自筒的液体泄漏。

出口过滤器类似地防止大的液体液滴朝向空气出口28逸出雾化室。大液滴如果到达用户的口中，可能为用户提供令人不快的体验。

入口过滤器可包括多于一层的网格。这些层可以具有不同的大小。入口过滤器可包括比出口过滤器更细的网格或多个网格，因为出口过滤器必须允许形成的气溶胶中的一些液体液滴通过，而期望基本上防止所有液体液滴进入空气入口，条件是入口过滤器允许足够的气流从空气入口进入到雾化室中。

图2是通过根据本发明的一个实施例的筒的透视横截面。图3示出呈分解形式的图3的筒的部件。

筒包括外部壳体34。外部壳体34内是内部壳体31，也称为雾化器壳体。内部壳体保持加热器组件。加热器组件包括支撑网格加热元件32的加热器安装座39。毛细管材料(未示出)保持在加热器安装座39内，以与加热元件32流体连通，例如直接或间接接触。筒还包括电触头元件37，所述电触头元件在筒的装置部分端部处(与衔嘴端相对)在网格加热元件与筒的外表面之间延伸。电触头元件37与系统的装置部分上的对应电触头接口连接，以允许向加热元件32供应功率。入口过滤器24由夹持环36夹紧到内部壳体31的入口端。出口过滤器26夹紧在内部壳体31与外部壳体34之间。气流通路通过内部壳体和外部壳体限定并且穿过两个过滤器24、26。内部壳体限定雾化室。提供弹性体密封元件35以在内部壳体31与外部壳体34之间提供液密密封。

在此实例中，入口过滤器和出口过滤器26由相同的网格形成。入口过滤器的网格由直径约50μm的不锈钢线材制成。网格的孔口具有约100μm的直径。网格涂覆有碳化硅。

加热元件32的网格也由不锈钢形成，并且其网格尺寸为约400Mesh US(每英寸约400个细丝)。细丝具有大约16μm的直径。形成网格的丝限定丝之间的空隙。此实例中的空隙具有大约37μm的宽度，尽管可使用较大或较小的空隙。使用这些概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，且允许加热器组件的网格通过毛细管作用抽吸气溶胶形成基质。加热元件网格的开口面积，即空隙的面积与网格的总面积的比率，有利地在25％与56％之间。加热器组件的总电阻为大约1欧姆。

内部壳体和外部壳体可由金属或坚固塑料材料形成。类似地，加热器安装座可以由耐热塑料材料形成。

图2和图3的筒易于组装，坚固且便宜。内部壳体31、加热器组件、入口过滤器24、夹持环36、出口过滤器26和密封元件35的组件可描述为雾化器组件。首先制作加热器组件。然后，将加热器组件推入内部壳体31中的孔中。加热器安装座推入配合到内部壳体，并与内部壳体31形成液密密封。然后组装雾化器组件的其余部件。雾化器组件接着被推入外部壳体34中。内部壳体上的一对突起卡入外部壳体上的对应孔口中，以将内部壳体固定到外部壳体。保持气溶胶形成基质的室30由内部和外部壳体两者限定。在附接雾化器组件之前，外部壳体34可含有液体(或另一凝结相)气溶胶形成基质。替代地，在雾化器组件通过由盖封闭的填充端口(未示出)附接到外部壳体之后，可以填充气溶胶形成基质室。

图2和3的筒以关于图1描述的方式操作。

图4是根据本发明的第二实施例的含有雾化器的筒的透视图。图5a是通过图4的筒的第一横截面。图5b是通过图4的筒的第二横截面，正交于图5a的横截面。

图4的筒包括外部壳体40。外部壳体40内是内部壳体42，也称为雾化器壳体。筒的内部在图5a和5b中最佳地示出。雾化器壳体具有气流通路43，该气流通路在空气入口47和空气出口48之间延伸。空气出口48在筒的衔嘴端处，并且在使用中放置在用户的口中。此实施例中不包括气流通路内的入口和出口过滤器，但可在需要时提供。

气流通路通过加热元件44。加热元件是流体可渗透不锈钢网格，如关于图1所述。加热元件是长形的，其最长尺寸平行于气流通路延伸。这允许具有大表面积的加热元件容纳在细长筒中。在此实施例中，网格加热元件的表面积为67.5mm²。通过电触头49向加热元件提供功率，所述电触头与包含电源的装置部分上的对应触头接口连接，如参考图1所述。

雾化器壳体还限定贮存器45，所述贮存器容纳液体气溶胶形成基质，如先前所描述。贮存器可以包含毛细管材料或其它液体保持材料，例如玻璃纤维垫。贮存器可通过由塞46密封的填充端口再填充。贮存器具有大约1mL的容积。

图4的筒适合于连续加热方案，其中在用户抽吸期间和用户抽吸之间将功率供应到加热元件。混合功率供应方案是特别有利的，其中，例如3.3瓦的较低功率在用户抽吸之间供应到加热元件，但在检测到每次用户抽吸之后例如7瓦的较高功率供应2秒钟。这导致产生大量气溶胶，而不需要加热元件达到非常高的温度。这是有利的，因为它意指接近加热元件的筒的其它部件不需要能够承受此类高温，并且因为产生的气溶胶在进入用户的口中之前不需要非常冷却。通常，在连续加热方案的情况下，挑战在于有效地耗散热量以阻止壳体或系统的其它部件变得太热。较大的加热元件允许使用更大的功率，而不会产生过度的温度。例如，约7瓦的功率可以将加热元件加热到约220℃的温度。

第二实施例的筒坚固且易于组装。雾化器壳体可以是单个模制件。雾化器壳体可以围绕加热元件和用于加热元件的电连接件进行模制。

图6是根据本公开的第三实施例的筒的透视图。图7是图6的筒的透视、部分透明视图。图8是穿过图6的筒的横截面，图9是图6的筒的分解图。

图6的筒包括形成衔嘴的外部壳体62和雾化器壳体60。雾化器壳体通过卡扣配合固定到外部壳体。外部壳体上的一对孔口卡扣在雾化器壳体上的对应一对突起上。

如图8中最佳示出，雾化器壳体具有多个空气入口67，所述多个空气入口与通过雾化器壳体60的气流通路63连通。空气出口68在气流通路的与空气入口的相对端处。

气流通路穿过参考图2和3描述的类型的不锈钢网格加热元件。加热元件支撑在加热器安装座52上。加热器安装座52在图9中最佳地示出。其大体上是圆柱形的，具有支撑加热元件50的端面和从端面向下延伸的侧壁，以限定加热元件下方的圆柱形室。圆柱形室形成贮存器66的保持液体气溶胶形成基质的部分。未示出的毛细管材料可保持在圆柱形室内，以确保将液体可靠地供应到加热元件50。

弹性体密封元件61在外部壳体62与雾化器壳体60之间夹紧。密封元件提供液密密封以防止液体气溶胶形成基质在衔嘴端处从筒泄漏。

在加热元件的任一侧上，在加热器安装座的端面上具有一对电接触垫51。这些电接触垫51具有比加热元件50低得多的电阻，并且定位成直接或间接接触电触头元件64。

包括加热器安装座、加热元件和电接触垫的加热器组件接收在雾化器壳体中的孔69内。加热器安装座推入配合到雾化器壳体，并提供与雾化器壳体60的液密密封。如果需要，可以提供另外的密封元件，或将加热器安装座焊接或附着到雾化器壳体60。

如图7中最佳地示出，电触头元件64包括折叠的导电带例如铜带的件。每个电触头元件64的一端与加热器组件上的电接触垫重叠。每个电触头元件64的相对端可从雾化器壳体60的外部在空气入口端处接近。如关于前述实施例所述，电触头元件64与图1所示且参考图1描述的类型的气溶胶生成系统的装置部分上的对应触头接口连接。

提供盖65以覆盖孔69和加热元件。盖可以压配合到雾化器壳体60，并且任选地也可以充当按钮。气流通路的一部分限定在加热元件与盖之间。

贮存器可通过孔69再填充。替代地，第二孔或开口可以设置在雾化器壳体的相对侧上以允许再填充贮存器。第二孔可由可移除帽密封。

在操作中，筒及其附接的装置部分，如参照图1所述。为了允许将功率从装置部分供应到加热元件，盖65可以用作由用户按压以维持电接触垫51与对应电触头元件64之间的电接触的按钮。电触头元件可以远离接触垫51偏置，因此，除非按压盖以将接触元件64向下推压到接触垫51上，否则不能将功率输送到加热元件。当用户希望生成气溶胶时，他们按下盖61。同时，它们在筒的衔嘴端上抽吸以通过气流通路吸取空气。装置部分中的控制电路可以被配置成一旦装置被激活，就连续地向电触头元件64提供功率。然后，只要用户在盖61上按压，就将功率供应到加热元件。控制电路可以被配置成在预定的功率递送时间段之后停止功率供应以防止过热。控制电路可以被配置成监测加热元件的电阻或温度，并且可以停止功率供应以防止过热。

第三实施例的筒，与第一实施例的筒和第二实施例的筒一样，可以简单地组装，坚固并且制造便宜。雾化器壳体和外部壳体可以是模制的。雾化器壳体可以模制为单个模制件。加热器组件可以单独组装，然后推入配合到雾化器壳体。电触头元件可以在空气入口端处附着到雾化器壳体。入口和出口过滤器可以按照关于第一实施例描述的方式设置在气流通路内。

第三实施例的筒小且细长。其具有矩形横截面，易于保持，并且易于放入用户的口袋中。

应当清楚的是，尽管所描述的实例使用液体气溶胶形成基质，但在使用其它形式的气溶胶形成基质的系统中可以实现相同的益处。在室温下为固体或凝胶的气溶胶形成基质仍可释放在雾化室中凝结成液体形式的挥发性组分。例如，可将气溶胶形成基质设置成凝胶片。气溶胶形成基质可包含颗粒或切成的烟草。

还应该清楚的是，尽管实例描述了使用电阻性加热元件形成气溶胶，但是相同的原理和构造可以应用于使用不同类型的加热元件(例如感应加热的加热元件)来操作的系统。

Claims (22)

1.一种用于电加热气溶胶生成系统的雾化器，其包括：

雾化器壳体，所述雾化器壳体限定空气入口和空气出口，

贮存器部分，所述贮存器部分用于容纳液体气溶胶形成基质，

气流通路，所述气流通路在所述空气入口与所述空气出口之间沿纵向方向延伸，所述雾化器壳体限定所述贮存器部分和所述气流通路，

平面流体可渗透加热元件，所述平面流体可渗透加热元件定位在所述气流通路与所述贮存器之间，使得所述平面流体可渗透加热元件的一侧与所述气流通路流体连通，并且所述平面流体可渗透加热元件的相对侧与所述贮存器中的液体流体连通，其中所述平面流体可渗透加热元件沿所述纵向方向延伸；以及

加热器安装部分，所述平面流体可渗透加热元件支撑在所述加热器安装部分上，所述加热器安装部分接收在所述雾化器壳体中并且定位在所述贮存器与所述气流通路之间，使得流体能够从所述贮存器穿过所述平面流体可渗透加热元件传递到所述气流通路。

2.根据权利要求1所述的雾化器，其中所述加热器安装部分压配合到所述雾化器壳体以将所述贮存器部分与所述气流通路分隔开。

3.根据权利要求2所述的雾化器，其中所述加热器安装部分在正交于所述纵向轴线的方向上压配合到所述雾化器壳体。

4.根据权利要求1或2所述的雾化器，其中所述雾化器壳体包括加热器安装部分能够穿过的孔和配置为密封所述孔的盖。

5.根据权利要求4所述的雾化器，其中所述盖能够被按压以确保至少一个电触头与所述流体可渗透加热元件的电连接。

6.根据前述权利要求中任一项所述的雾化器，其包括定位在所述雾化器的空气入口端处并且可从所述雾化器壳体的外部接近的多个电触头，所述电触头电连接或可电连接到所述平面流体可渗透加热元件。

7.根据前述权利要求中任一项所述的雾化器，其中所述雾化器壳体是单件式部件。

8.根据任一前述权利要求所述的雾化器，其包括外部壳体，其中所述雾化器壳体压配合或卡扣配合到所述外部壳体，所述雾化器壳体和外部壳体一起包围用于容纳液体气溶胶形成基质的贮存器。

9.根据权利要求8所述的雾化器，其中所述雾化器壳体在所述纵向方向上压配合或卡扣配合到所述外部壳体。

10.根据前述权利要求中任一项所述的雾化器，其中所述外部壳体包括衔嘴部分，用户能够在所述衔嘴部分上抽吸以通过所述空气出口吸取由所述雾化器产生的气溶胶或蒸汽。

11.根据前述权利要求中任一项所述的雾化器，其中所述气流通路在所述空气入口与所述空气出口之间以直线延伸。

12.根据前述权利要求中任一项所述的雾化器，其中所述雾化器具有正交于所述纵向方向的矩形横截面。

13.根据前述权利要求中任一项所述的雾化器，其中所述平面流体可渗透加热元件是长形的并且具有长度和宽度和厚度，所述长度在所述纵向方向上并且大于所述宽度，并且所述宽度大于所述厚度。

14.一种电加热气溶胶生成系统，其包括：

根据前述权利要求中任一项所述的雾化器，以及装置部分，

其中所述装置部分包括电源和连接到所述电源的控制电路，并且与所述雾化器接合以允许从所述电源到所述平面流体可渗透加热元件的功率供应。

15.根据权利要求14所述的电加热气溶胶生成系统，其中所述装置部分具有与所述纵向方向对准的纵向轴线。

16.根据权利要求14或15所述的电加热气溶胶生成系统，其中所述系统包括衔嘴，用户能够在所述衔嘴上抽吸以通过所述空气出口吸取由所述雾化器产生的气溶胶或蒸汽。

17.根据权利要求16所述的电加热气溶胶生成系统，其中所述装置部分配置为在用户抽吸之间向所述加热元件供应第一非零功率，或供应足以将所述加热元件维持在第一温度或第一温度范围内的功率。

18.根据权利要求17所述的电加热气溶胶生成系统，其中所述装置部分配置为在用户抽吸期间向所述加热元件供应第二功率，其中所述第二功率大于所述第一功率。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的电加热气溶胶生成系统，其中所述贮存器部分容纳包含尼古丁的气溶胶形成基质。

20.一种电加热气溶胶生成系统，用户能够在其上抽吸以抽取气溶胶，其包括：

雾化器和装置部分，

其中所述雾化器包括：

雾化器壳体，所述雾化器壳体限定空气入口和空气出口，

贮存器部分，所述贮存器部分用于容纳液体气溶胶形成基质，

气流通路，所述气流通路在所述空气入口与所述空气出口之间沿纵向方向延伸，

平面流体可渗透加热元件，所述平面流体可渗透加热元件定位在所述气流通路与所述贮存器之间，使得所述平面流体可渗透加热元件的一侧与所述气流通路流体连通，并且所述平面流体可渗透加热元件的相对侧与所述贮存器中的液体流体连通，其中所述平面流体可渗透加热元件是长形的并且具有长度和宽度和厚度，所述长度在所述纵向方向上并且大于所述宽度，并且所述宽度大于所述厚度；以及

加热器安装部分，所述平面流体可渗透加热元件支撑在所述加热器安装部分上，所述加热器安装部分接收在所述雾化器壳体中并且定位在所述贮存器与所述气流通路之间，使得流体能够从所述贮存器穿过所述平面流体可渗透加热元件传递到所述气流通路；并且

其中所述装置部分包括电源和连接到所述电源的控制电路，并且与所述雾化器接合以允许从所述电源到所述平面流体可渗透加热元件的功率供应，并且其中装置部分配置为在用户抽吸之间向所述加热元件供应功率以向所述加热元件供应第一功率，或者供应足以将所述加热元件至少维持在第一温度或在第一温度范围内的功率。

21.根据权利要求20所述的电加热气溶胶生成系统，其中所述装置部分配置为在用户抽吸期间向所述加热元件供应第二功率，其中所述第二功率大于所述第一功率。

22.一种用于气溶胶生成系统的筒，包括：

筒壳体，所述筒壳体限定空气入口和空气出口，

气溶胶形成基质，

气流通路，所述气流通路在所述空气入口与所述空气出口之间沿纵向方向延伸，以及

加热器组件，所述加热器组件包括定位在所述气流通路与所述气溶胶形成基质之间的平面流体可渗透加热元件，使得所述平面流体可渗透加热元件的一侧与所述气流通路流体连通，并且所述平面流体可渗透加热元件的相对侧与所述气溶胶形成基质流体连通；以及

加热器安装部分，所述平面流体可渗透加热元件支撑在所述加热器安装部分上，所述加热器安装部分接收在所述雾化器壳体中并且定位在所述贮存器与所述气流通路之间，使得流体能够从所述贮存器穿过所述平面流体可渗透加热元件传递到所述气流通路；并且

其中所述筒壳体包括在所述纵向方向上延伸的壁，并且包括所述壁中的孔，通过所述孔接收所述加热器组件。

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