CN113766840A - 电子气溶胶供应系统 - Google Patents

Abstract

一种气溶胶供应系统，包括：储存器，用于容纳气溶胶前体材料；入口端口和出口端口，入口端口和出口端口二者均流体连接到储存器；以及控制单元，配置成经由入口端口向储存器供应加压流体，以相对于储存器外部的压力增加储存器内的压力，从而迫使气溶胶前体材料经由出口端口离开储存器。

Description

电子气溶胶供应系统

技术领域

本公开涉及电子气溶胶供应系统，例如电子烟等。

背景技术

诸如电子烟(电子香烟)之类的电子气溶胶供应系统通常包含源液体的储存器，源液体含有通常包括尼古丁的制剂，蒸汽例如通过热汽化从该储存器产生。因此，气溶胶供应系统的蒸汽源可以包括加热器，该加热器具有芯吸元件，该芯吸元件布置成例如通过芯吸/毛细作用从储存器接收源液体。当用户在系统上吸气时，加热元件被供电以汽化加热元件附近的源液体，从而产生供用户吸入的蒸汽。这种系统通常设有一个或多个远离系统嘴件端的进气孔。当用户吮吸连接至系统嘴件端的嘴件时，空气通过进气孔被吸入并通过蒸汽源。蒸汽源与嘴件上的开口之间连接有流动路径，使得被抽吸通过蒸汽源的空气继续沿着流动路径到达嘴件开口，同时携带来自蒸汽源的一些气溶胶形式的蒸汽。气溶胶通过嘴件开口离开气溶胶供应系统，供用户吸入。

在这种系统中，蒸汽源和加热元件可以设置在一次性“雾化烟弹”中，该雾化烟弹是包括用于容纳源液体的储存器和加热元件的组件。使用时，雾化烟弹耦接到可重复使用的部分(有时称为“装置”部分)，该部分包括可用于操作气溶胶供应系统的各种电子组件，例如控制电路和电池。加热元件经由雾化烟弹和可重复使用装置部分之间的电连接由电池供电。一旦雾化烟弹中的源液体用完(即，基本上所有的源液体都被汽化和吸入)，用户可更换雾化烟弹并安装新的雾化烟弹来继续产生和吸入汽化液体。

在上述电子气溶胶供应系统中，源液体通常容纳在储存器中，但是在一些情况下可以通过芯吸元件(其通常是与储存器流体连通的纤维材料)离开储存器。芯吸元件利用毛细效应从储存器中输送液体。源液体可以通过液体的毛细力或表面张力在一定程度上保留在芯吸元件中，但是在某些情况下仍然会发生源液体泄漏。这可能给气溶胶供应系统的用户带来多种问题，包括源液体从系统中泄漏(并泄漏到用户的附件或衣服上)和系统中的液体聚集(即汇集)，这会影响形成的整体气溶胶，导致不太协调或不太愉快的体验。此外，当更换雾化烟弹的组件时，源液体的泄漏也可能发生(这可能固有地通过用户移动雾化烟弹而将机械力传递给保持在芯吸元件中的液体)。

描述了试图帮助解决其中一些问题的各种方法。

发明内容

根据某些实施例的第一方面，提供了一种气溶胶供应系统，包括：储存器，用于容纳气溶胶前体材料；入口端口和出口端口，均流体连接到储存器；以及控制单元，配置成经由入口端口向储存器供应加压流体，以相对于储存器外部的压力增加储存器内的压力，从而迫使气溶胶前体材料经由出口端口离开储存器。

根据某些实施例的第二方面，提供了一种气溶胶供应装置，包括控制单元，该控制单元配置成允许加压流体经由流体连接到储存器的入口端口进入用于容纳气溶胶前体材料的储存器，以相对于储存器外部的压力增加储存器内的压力，从而迫使气溶胶前体材料经由流体连接到储存器的出口端口离开储存器。

根据某些实施例的第三方面，提供了一种烟弹，该烟弹包括：用于容纳气溶胶前体材料的储存器，以及用于接收加压流体的入口端口和出口端口，入口端口和出口端口均流体连接到储存器，其中该烟弹配置成当储存器中的压力超过阈值时允许气溶胶前体材料从出口端口释放。

根据某些实施例的第四方面，提供了一种从储存器分配气溶胶前体材料的方法，该储存器包括流体连接到储存器的入口端口和出口端口，该方法包括允许加压流体经由入口端口进入储存器，以相对于储存器外部的压力增加储存器内的压力，以及响应于压力增加迫使气溶胶前体材料经由出口端口离开储存器，从储存器分配气溶胶前体材料。

根据某些实施例的第五方面，提供了一种从储存器分配气溶胶前体材料的方法，该方法包括将储存器内的压力增加到大于或等于阈值的值，高于该阈值时允许气溶胶前体材料离开储存器，低于该阈值时不允许气溶胶前体材料离开储存器。

应当理解，以上描述的与本发明的第一方面和其他方面相关的本发明的特征和方面同样适用于根据本发明的其他方面的本发明的实施方式，并且可以适当地与本发明的实施方式相结合，而不仅仅是以上述的特定组合。

附图说明

现在将参考附图，仅通过实例描述本发明的实施例，其中：

图1示意性地示出了根据本发明原理的气溶胶供应系统，该系统包括具有加压流体发生器的装置部分，该加压流体发生器用于使用所产生的加压流体来控制液体或其他合适的气溶胶前体材料从烟弹部分(cartridge part)的储存器流动；

图2更详细地示意性示出了图1的气溶胶供应系统的烟弹部分，具体为剖视图；

图3更详细地示意性示出了图1的气溶胶供应系统的可重复使用装置部分，具体而言无烟弹部分；

图4示出了图1的气溶胶供应系统的实例操作方法的流程图；

图5a至5d示意性地示出了在图1的气溶胶供应系统操作期间气溶胶供应系统的在不同时间的烟弹部分；

图6示出了在图1的气溶胶供应系统操作期间，气溶胶供应系统的烟弹部分的储存器内的压力值(y轴)相对于时间(x轴)的曲线图；以及

图7示意性地示出了根据本公开原理的气溶胶供应系统的替代实施方式，该系统包括具有加压流体源的装置部分，该装置部分用于利用加压流体源控制液体或其他合适的气溶胶前体材料从烟弹部分的储存器流动。

具体实施方式

本文讨论/描述了某些实例和实施方式的方面和特征。某些实例和实施方式的一些方面和特征可以常规地实现，并且为了简洁起见，没有对这些方面和特征进行详细讨论/描述。因此，应当理解，本文所讨论的但未详细描述的设备和方法的方面和特征可以根据用于实现这些方面和特征的任何常规技术来实现。

本公开涉及气溶胶供应系统，其也可以称为蒸汽供应系统，例如电子烟。在以下描述中，有时会使用术语“电子烟”或“电子香烟”；然而，应当理解，该术语可以与气溶胶供应系统和电子气溶胶供应系统互换使用。本公开适用于配置成例如通过加热来雾化源液体以产生气溶胶的系统，该源液体可以包含或不包含尼古丁。然而，本公开还适用于配置成通过加热而不是燃烧固体/无定形固体基质材料来释放化合物的系统。基质材料可以是例如烟草或其他非烟草产品，其可以含有或不含有尼古丁。在一些系统中，除了液体基质材料之外，还提供了固体/无定形固体材料，使得本公开还适用于配置成从基质材料的组合产生气溶胶的混合系统。更一般地，基质材料可以包括例如固体、液体或无定形固体，所有这些物质都可以含有或不含有尼古丁。混合系统可以包括液体、无定形固体和固体基质材料的任何组合。本文使用的术语“可雾化基质材料”或“气溶胶前体材料”是指可以通过加热或通过一些其它方式形成气溶胶的基质材料。此外，如技术领域中常见的，术语“蒸汽”和“气溶胶”以及相关术语如“汽化”、“挥发”和“形成气溶胶”，也可以互换使用。

气溶胶供应系统(电子烟)通常(但不总是)包括模块化总成，该模块化总成包括可重复使用的部分(控制单元部分)和可更换(一次性)烟弹部分。通常，可更换的烟弹部分将包括气溶胶前体材料和雾化器组件(atomiser assembly)，控制单元部分将包括电源(例如可再充电电池)和控制电路。应当理解，根据功能，这些不同的部分可以包括更多的元件。例如，控制单元部分可以包括用于接收用户输入并显示操作状态特征的用户嘴件。烟弹部分机械地耦接到控制单元部分以便使用，例如使用螺纹、闩锁或卡口固定。当烟弹部分中的气溶胶前体材料耗尽时，或者用户希望切换为具有不同气溶胶前体材料的不同烟弹部分时，可将烟弹部分从控制单元移除，并将替换烟弹部分附接在其位置。符合这种两部分模块化构造的装置通常可以称为两部分装置。电子烟通常也具有细长形状。为了提供一个具体实例，将认为本文描述的本公开的某些实施方式包括这种采用一次性烟弹部分的通常细长的两部分装置。然而，应当理解，本文描述的基本原理同样可以用于不同的电子烟构造，例如单部分装置或包括两个以上部分的模块化装置、可再填充装置和仅使用一次的一次性装置，以及符合其他整体形状的装置，例如基于通常具有更像盒子形状的所谓盒型高性能装置。

本发明涉及一种气溶胶供应系统和装置，其中通过施加流体对包含气溶胶前体材料的储存器选择性地加压，以迫使至少一部分气溶胶前体材料例如通过耦接到储存器的出口端口从储存器中流出。气溶胶前体材料以防止或显著减少气溶胶前体材料自行离开储存器的机会的方式储存在储存器内，或者换句话说，储存器配置成延长气溶胶前体材料在储存器内的停留。例如，储存器可以包括出口阀，在施加足够的力或压力的情况下，该出口阀被致动到打开位置。在一种实施方式中，储存器设置有入口和出口阀，当无流体施加到储存器时，该入口和出口阀用于封闭储存器的内部容积，从而将液体更大程度地保留在储存器内。本公开呈现了如下实施方式，其中可充分防止气溶胶前体材料离开储存器，从而为操作该装置的用户和微生物生长提供了改善卫生状况的潜在益处，并且减少了因气溶胶前体材料未雾化或未完全雾化从而影响所产生的气溶胶而导致存在异味等问题。

图1至图3是图示根据本公开的各方面的气溶胶供应系统10的各方面的示意图。气溶胶供应系统10包括气溶胶供应装置部分20(为简洁起见，在本文中称为装置部分20)和烟弹部分30(在图2中看得更清楚)。装置部分20在本文也可以称为“控制单元”或“可重复使用部分”，并且认为这些术语可以与本文的“装置部分”互换。烟弹部分30设置成可移除地耦接到装置部分20，如下面更详细所描述。

图1示出了耦接到装置部分20的烟弹部分30的示意性剖视图，在该构造中，用户通常使用气溶胶供应系统10来产生气溶胶。图2示意性地示出了与装置部分20分离的烟弹部分30的剖视图。图3示出了装置部分20的一部分的透视图，其中烟弹部分30与装置部分20脱离。应注意，为了清楚起见，图1至图3中省略了各个组件和细节，例如布线和更复杂的成形。

烟弹部分30包括容纳气溶胶前体材料的储存器32。在该具体实施方式中，气溶胶前体材料是液体气溶胶前体材料(有时称为源液体)。源液体可以含有尼古丁和/或其他活性成分，和/或一种或多种调味剂。如本文所用，术语“调味剂”和“香味剂”指的是在当地法规允许的情况下，可用于在成人消费者在产品中产生所需味道或香味的材料。源液体还可以包括其他组分，例如丙二醇或甘油。应当理解，烟弹部分30容纳将被雾化以供用户吸入的源液体。

装置部分20包括外壳21、嘴件22、接收器23、电源24、控制电路25、加压流体发生器26和雾化器27，其中产生的气溶胶可以通过嘴件22离开装置部分20，接收器23用于容置烟弹部分30。

装置部分20包括外壳21，外壳可以由例如塑料或金属材料形成。外壳21具有大致为圆柱形的形状，沿着由虚线LA表示的纵向轴线延伸，并且当沿着纵向轴线LA观察时，相应地具有大致为圆形的截面形状。烟弹部分30也具有沿着烟弹部分的中心轴线(未示出)延伸的大致为圆柱形的形状。然而，应当理解，在其他实施方式中，装置部分20和/或烟弹部分30的形状和/或截面形状可以不同，根据需要具有诸如椭圆形、正方形、矩形、六边形或一些其他规则或不规则的形状。

外壳21包括位于装置部分20的一端的嘴件22，嘴件22还包括开口22a，用户可以通过开口22a吸入产生的气溶胶。嘴件22与装置部分20的外壳21一体成形，然而在其他实施方式中，嘴件22可以通过合适的机构，例如螺纹或压配合可拆卸地耦接到外壳21，以允许由于卫生原因更换嘴件。嘴件22限定了装置部分20的在系统10正常使用过程中插入或贴近用户的嘴的一端。装置部分20的嘴件端也可以称为近端。相应地，与近端相对的端部可以称为装置部分20的远端。外壳21还包括位于装置部分20的近端和远端之间的侧表面，在正常使用中，该侧表面例如是用户用手握住的表面。

装置部分20通常包括工作寿命比可更换烟弹部分30的预期寿命更长的组件，可更换烟弹部分30的预期寿命可由储存器32中存在的源液体的量来限定。装置部分20旨在与多个烟弹部分30一起使用，因此将装置部分20称为是可重复使用的。参照图1和图3，外壳21包括接收器23，接收器23的尺寸适于容纳烟弹部分30。该接收器限定了烟弹部分30耦接到装置部分20的位置。接收器23位于装置部分20的远端和近端之间。在图1中，为了清楚起见，突出了烟弹部分30和接收器23的内壁之间的间隙，然而在实际实施方式中，接收器23/烟弹部分30的尺寸使得烟弹部分30紧密适配在接收器23中。通过在大致垂直于纵向轴线LA的方向上将烟弹部分30拉出装置部分20，可重复使用的装置部分20和烟弹部分30可彼此分离/拆卸。当烟弹部分30耦接到装置部分20时，如图1所示，烟弹部分30的中心轴线与装置部分20的纵向轴线LA对齐，然而在其他实施方式中，所述轴线可以彼此偏移。

如图3所示，本实施方式的接收器23可以大体上看作是半圆柱形切口(即无任何外壳部分的半圆柱形部分)，其下方设置有延伸到装置部分20中的半圆柱形凹部。这两个半圆柱形部分提供了托架构造，并限定了圆柱形烟弹部分30可以放置在其中的基本上为圆柱形的容积。在该实施方式中，圆柱形烟弹部分30的一半装配到半圆柱形凹部中，并由外壳21覆盖，而烟弹部分30的另一半暴露。接收器23和/或烟弹部分30可以成形为使得烟弹部分30的外表面与外壳21的外表面大致对齐。

通过在朝向纵向轴线LA的方向上推动烟弹部分30，可将烟弹部分30插入接收器23中，并且通过在远离纵向轴线LA的方向上拉动烟弹部分30，可将烟弹部分30从接收器23中移除。为了便于移除烟弹部分30，烟弹部分30和/或外壳21可以具有使得用户能够抓握烟弹部分30的特征。例如，烟弹部分30的外表面上可以设置突起或凹部。外壳21和/或烟弹部分30还可以设置有锁定机构(未示出)，该锁定机构可用于将烟弹部分30保持或帮助将烟弹部分30保持在接收器23中。替代地或附加地，铰接在装置部分20上的盖子可用于覆盖烟弹部分30的暴露部分，从而将烟弹部分30保持或帮助将烟弹部分30保持在接收器23内。

当源液体的供应耗尽或者如果用户希望改变源液体的味道/类型时，将烟弹部分30从可重复使用的装置部分20上拆下，以更换烟弹部分30，并且如果需要，更换为其它烟弹部分30。

可重复使用的装置部分20还包括电源24，例如电池或电池单元(例如锂离子电池)，以向气溶胶供应系统10供电。电池可以是可再充电电池和/或可更换电池。应当理解，可重复使用的装置部分20内可以安装任何合适的电池。

控制电路25包括电路板，以例如通过提供(微)控制器、处理器、ASIC或类似形式的控制芯片来为气溶胶供应设备提供控制功能。控制电路25可以设置成控制与系统10相关的任何功能，包括雾化器27和加压流体发生器26的操作，下面更详细地对此进行解释。然而，控制电路25还可以控制电池24的充电或再充电、与装置部分20的操作状态/状况相关联的视觉指示器(例如，LED)/显示器、或者用于与外部设备通信的通信功能等。控制电路25可以包括印刷电路板(PCB)。还应注意，控制电路25提供的功能可以分布于多个电路板和/或未安装于PCB的组件上，并且这些附加组件和/或PCB可以适当地位于气溶胶供应装置内。例如，控制电路25用于控制电池24的(再)充电的功能可以与用于控制放电的功能分开提供(例如，位于不同的PCB上)。

加压流体发生器26是能够从初始流体产生加压流体的组件。换句话说，加压流体发生器26能够将第一压力下的流体压力增加到第二压力。在所描述的实施方式中，加压流体发生器26是空气压缩机26，因此能够产生加压空气。空气压缩机26经由一个或多个空气压缩机入口26b与装置部分20外部的环境流体连通，空气压缩机入口26b可以是位于外壳21上的孔，并且流体耦接到空气压缩机26的入口。操作时，空气压缩机26能够经由入口26b从装置部分20的外部吸入空气，并产生压力大于环境空气的加压流体(更具体地，加压空气)。虽然加压流体发生器26在图1中示为处于特定位置，但是应当理解，发生器26可以位于装置部分20内的任何合适的位置，并且可以使用管道等将发生器适当地连接到烟弹部分30(下面将更详细地进行描述)。

根据本公开的原理，可以使用任何合适的空气压缩机26。例如，在一个实施例中，空气压缩机26是压电泵。在不同的实施方式中，根据烟弹部分30的特性，空气压缩机26对空气压力的提升可以不同(以下将更详细地进行讨论)。在所描述的实施方式中，从空气压缩机输出的加压空气的压力在100到600mBar之间，然而该值可取决于压电泵的工作频率和期望的输出流速。

雾化器27是能够由气溶胶前体材料产生气溶胶的任何组件。雾化器27可以包括电阻加热元件、感应加热元件、振动网、辐射热源、化学物质等。雾化器27的选择和适用性可取决于待雾化的气溶胶前体材料。作为具体实例，在所描述的实施方式中，雾化器是加热元件27，其包括非导电基底(例如陶瓷)和导电材料(例如镍铬合金)，当电流通过该导电材料时，该材料被加热。加热元件27采用(矩形)平板的形式。导电材料被电阻式加热(例如，通过施加来自电池24的电力)。加热元件27适于达到能够使源液体汽化以产生气溶胶的温度，例如在150至350℃的范围内。

在某些实施方式中，还可以将加热元件27的温度控制为达到和/或保持一定的温度。虽然图1中未示出，但是装置部分30可以可选地包括加热元件温度传感器，例如电阻温度检测器(RTD)，配置成感测加热元件27的温度。在这些实施方式中，控制电路25能够基于感测到的加热元件27的温度来控制提供给加热元件27的电力，以达到或保持一定的温度。然而，在其他实施方式中，可以在不使用单独的温度传感器的情况下获得加热元件27的温度，例如，经由配置成确定加热元件27的电阻的控制电路25。

参考图1和图2，烟弹部分30包括外壳31、由外壳31的内表面限定的储存器32、储存器32内的源液体33、入口端口34和出口端口35。

烟弹部分30的外壳31布置成使得外壳31内存在中空区域。该中空区域限定了筒的储存器32，并且提供了容积，该容积构造成存储一定量的源液体33，例如高达2ml的源液体。在所描述的实施方式中，源液体33设置为自由的，这意味着源液体33主要仅由外壳31的内表面保持，并且可以在储存器32内自由移动。然而，在其他实施方式中，储存器32可以包括例如浸泡在源液体33中的棉花或泡沫。

入口端口34和出口端口35限定了烟弹部分30的入口和出口。入口端口和出口端口34、35流体耦接到储存器32，从而分别提供储存器32的入口和出口。入口端口34布置成使得当烟弹部分30耦接到装置部分20时，即当放置在接收器23中时，入口端口34另外经由加压流体通道26a与空气压缩机26流体连通。加压流体通道26a是将空气压缩机26的出口与接收器23(以及当烟弹部分30安装在接收器23中时的入口端口34)流体耦接的通道。因此，空气压缩机26产生的加压空气能够经由加压流体通道26a传递到烟弹部分30的入口端口34。

当加压流体通道26a和烟弹部分30耦接在一起时(即，当烟弹部分30插入接收器23中时)，加压空气沿着流体通道26a被引导至入口端口34。就此而言，加压流体通道26a和烟弹部分30(或者更确切地说，加压流体通道26a和烟弹部分30之间的配合)构造成防止或减少加压空气从加压流体通道26a泄漏。换句话说，加压流体通道26a与烟弹部分30和/或入口端口34接合，以形成气密(或基本气密)密封。在图1所示的实施方式中，在图2和图3中更明显，加压流体通道26a略微延伸到接收器23中。加压流体通道26a的延伸部分布置成装配在烟弹部分30的凹陷部段34a内，从而形成密封。凹陷部段34a和/或加压流体通道26a的暴露部分可以可选地包括密封元件，例如O形环等，以帮助形成气密密封。为了便于将加压流体通道26a的暴露部分插入凹陷部段34a，加压流体通道26a和凹陷部段34a之一或二者均由柔性材料(例如弹性体)形成，和/或接收器23的尺寸略长于烟弹部分30的长度，以使用户能够将烟弹部分30插入接收器23中，然后将烟弹部分30的凹陷部段34a(在沿纵向轴线LA的方向上)推到加压流体通道26a的暴露部分上。应当理解，这是如何实现烟弹部分30和加压流体通道26a之间的气密或基本气密配合的一个实例。在其他实施方式中，可以形成在接收器23中凹部，并且入口端口34可以布置成延伸到接收器23的凹部中。替代地，烟弹部分30可以设置有另一耦接机构，例如螺纹等，用于耦接到装置部分20中的相应螺纹。

当烟弹部分30耦接到装置部分20时，出口端口35布置在加热元件27附近。源液体33能够从出口端口35(如下面更详细描述)流向加热元件27。这样，源液体33能够在离开烟弹部分30之后被加热，并且随后与在空气入口28处进入装置的空气一起形成气溶胶。尽管未示出，但是可以提供引导元件(例如中空圆柱形管)来帮助将从烟弹部分30喷射的源液体33朝向加热元件27引导。

所述实施方式的入口端口和出口端口34、35各自包括阀，如图3中更清楚地所示。这些阀配置成偏置到关闭/密封(至少液密)构造，并且因此设置成响应于施加到相应阀的特定阈值压力而打开。严格地说，阀设置成打开的阈值压力实际上是相对于储存器32外部的环境压力的阈值压力差。因此，当从装置部分20移除烟弹部分30时，烟弹部分30是液密的，因此意味着源液体33从烟弹部分30泄漏的机会很低。

然而，应当理解，在其他实施方式中，不存在一个或多个入口阀和出口阀，而是入口端口34和出口端口35可以总是打开的。在这些实施方式中，通过仔细考虑入口端口或出口端口相对于源液体33的孔径大小(即直径)来提供液密密封构造，由此源液体33的表面张力用于防止源液体33在低于某一阈值压力的情况下离开烟弹部分30。在这种情况下，当压力超过表面张力无法再保持液体的点时，液体从出口端口35喷出。

再次参考图1，烟弹部分30以及装置部分20的组件的布置使得由压缩机26产生的压缩空气被压入烟弹部分30的储存器32的最靠近嘴件22的一侧。也就是说，入口端口34通常比出口端口35更靠近嘴件22。一般来说，在气溶胶供应系统10的正常使用过程中，用户握住该系统，使得嘴件22位于用户的嘴中或非常接近用户的嘴，而远端(即，与嘴件22相对的端部)保持比嘴件端略低。也就是说，在正常使用时，该装置保持倾斜，同时嘴件端高于远端。这意味着储存器32中的液体倾向于位于更靠近出口端口35的位置。随后，该布置有助于减少空气被压出出口端口35的机会，因为在正常使用时，有一定体积的液体与出口端口35接触。应当理解，出口端口35和入口端口34可以位于烟弹部分30内的不同位置(例如，在轴向方向上偏移)以帮助改善这种效果。

现在参照图4描述这种气溶胶供应系统10的操作。首先，如果用户尚未将包含源液体33的烟弹部分30安装在装置部分20的接收器23中，则用户将包含源液体33的烟弹部分30安装在装置部分20的接收器23中(步骤S1)。如上所述，在所描述的实施方式中，这包括通过朝着装置部分20的轴线LA推动烟弹部分30来插入烟弹部分30，使得烟弹部分30的轴线与装置部分20的轴线LA对齐。

然后，在步骤S2，用户打开气溶胶供应系统10。就此而言，外壳21包括用于将装置部分20从关闭模式转换到打开模式的按钮或其他致动机构，此时，来自电源24的电力被提供给控制电路25。应注意，在一些实施方式中，即使当装置部分20关闭时，也有可能会向控制电路25提供少量电力；然而，在步骤S2，提供了更多电力，使得能够为控制电路25的更多功能提供电力。

在步骤S3，装置部分20监视用户动作。用户动作表示用户想要吸入气溶胶。例如，该动作可以是启动外壳21表面上的按钮等。例如，用户可以按下按钮，然后将嘴件22置于其嘴唇上并开始吸气。替代地，该动作可以基于用户实际在嘴件22上吸气。例如，装置部分20可以包括配置成检测用户何时在装置部分20上吸气的压力或气流传感器(未示出)。如果检测到任何上述用户动作，该方法前进到步骤S4，否则装置部分20继续监视用户动作。

一旦在步骤S3检测到用户动作，则在步骤S4，控制电路25向空气压缩机26供电以开始产生加压流体(空气)。就此而言，控制电路25例如通过从电池24供应一定的电力来控制空气压缩机26的电机，以产生压缩空气。在步骤S5，产生的空气经由加压流体通道26a施加(或供应)到烟弹部分30的入口端口34。当对入口端口施加加压空气，并且当压力足以克服入口端口34的阀的阈值时，入口端口34的阀打开(并且因此暴露储存器32)。

应当理解，尽管将步骤S4和S5示为单独的步骤，但是这两个步骤实际上可以基本上同时实现。空气压缩机的工作原理是将空气压入一个封闭的容积，并逐渐增加该容积内的空气压力。封闭容积可以是单独的存储容积(例如，形成为空气压缩机26的一部分)，或者可以是由压缩流体通道26a和(关闭的)入口端口34形成的容积。

因此，在压缩空气储存在压缩机26内或与通道26a分离的情况下，可以控制压缩空气的释放(例如，通过控制电路25)。例如，一旦存储容积内的压力达到某个极限，控制电路25可以配置成通过打开阀来释放压缩空气(该压缩空气随后沿着通道26行进)。替代地，空气压缩机26可以连续地向通道26a供应空气，这逐渐增加了通道26a内的压力，因此步骤S4和S5基本上同时发生。在这种情况下，通道26a内的空气压力可以逐渐增加，直至入口端口34的阀打开时(并且此时压缩空气可以进入储存器32)。

应理解，空气压缩机26可以具有某些操作参数，这些操作参数可以确定储存器内的压力如何变化。例如，空气压缩机26的特征在于输出流速，例如每秒X毫升空气。根据X的值、入口端口34的阀的压力阈值以及由储存器限定的附加“空”容积的压力阈值，入口端口34的阀可以有效地保持打开或者可以关闭(直到压力累积到足以迫使入口端口34的阀再次打开时)。为了提供一个具体的实例，在本实施方式中假设入口端口34的阀保持打开。

转到图5和图6，现在解释当向包含源液体33的储存器32施加压缩流体(即压缩空气)时会发生什么。图5(a)至5(d)示出了在向储存器32施加压力的循环中不同阶段的烟弹部分30(具体为出口端口35)的剖面，图6是以y轴表示储存器32中的压力P和以x轴表示时间t的曲线图。

图5(a)示出了当无加压流体施加到储存器32时的烟弹部分30。在这种状态下，出口端口35的阀关闭。储存器32内的压力处于第一压力P1。如图6所示，这种状态从t＝0持续到t＝t₁，示出了储存器32内的恒定压力P1。如上所述，这是入口端口34的阀打开之前的状态，因此应当理解，空气压缩机26可以在t₁之前的时间段内运行，并且可以在t₀和t₁之间向入口端口34的阀施加压缩流体。

在时间t₁，来自空气压缩机26的压缩流体(空气)使入口端口34的入口阀打开。此时，压缩空气可以开始进入储存器32，如图5(b)中的箭头所示。在时间t₁，储存器内的压力开始增加(如图6中t₁之后的斜线所示)。

在某个时间点t₂，储存器32内的压力大到足以使出口端口35的出口阀打开。换句话说，储存器内部与出口端口35的阀的外部环境之间存在压差，使得出口端口35的阀打开。在图6中，这表示为压力P2。因此，当储存器32内的压力达到压力P2时，出口端口35的出口阀打开，这样，储存器32的一部分内容物(例如，一部分源液体33)被允许从储存器32中溢出。图5(c)示出了源液体33的液滴从储存器32中溢出(离开)的情况。

此时，储存器32内的压力降低。在假设空气作为理想气体、空气的温度在该过程中不变且源液体33不可压缩的情况下，可以使用理想气体方程PV＝nRT对此进行合理化。在理想气体方程中，P代表压力，V代表理想气体占储存器的体积，n代表理想气体的摩尔数，R是气体常数，T是理想气体的温度。在上述假设下，应该清楚RT为常数。在源液体从储存器32中喷射出来之前不久和之后不久，我们可以假设储存器内空气的摩尔数合理地恒定(换句话说，n是恒定的)。这意味着PV等于一个常数值。如上所述，一些源液体33从储存器32中喷出。该喷射的源液体具有一定体积。当源液体被喷射时，空气可在储存器32内占据的体积已经增加(增加的量与喷射的源液体的体积成比例——假设源液体相对不可压缩，增加的量等于源液体的体积)。这意味着储存器32内的压力降低，以便保持恒定值nRT。

在图6中，从时间t₂到时间t₃，压力从压力P2下降到P1。为了清楚起见，图6中放大显示了t₂和t₃之间的周期。在实际应用中，t₃可能与t₂很接近。还应当理解，虽然图6示出了在时间t₃压力到达P1，但未必一定是这种情况，因为根据空气压缩机26的输出流速(即，摩尔气体进入储存器的速率)，压力可能略高于P1。

由于储存器32内的压力降低，出口端口35的出口阀被偏压到关闭位置，从而阻止额外的源液体33流出储存器32，如图5(d)所示。

因此，可以看出，本公开的烟弹部分30内的压力开始为第一压力，之后由于储存器32中存在加压流体而增加到第二压力，最后一旦储存器32的一部分内容物已经从储存器32中喷射出，就回落到较低压力。

该循环可以重复多次。根据在每个循环中流出储存器32的源液体33的量，上述每个循环可能适合于在装置部分20上进行一次抽吸/一次吸入，或者一次抽吸可能需要多个循环。后一种情况可以更好地控制每次抽吸产生的气溶胶的量。换句话说，系统10可以设置成控制每秒从烟弹部分30喷射的气溶胶产生材料的量。还应当理解，前一种或后一种情况可以通过改变装置部分20和烟弹部分30的组件的参数来实现。流出烟弹部分30的源液体的体积可以取决于多种参数，包括出口端口的几何形状、阀的特性、储存器的特性等。此外，每秒喷射的源液体33的量取决于空气压缩机的输出流速，并且在一些实施方式中，控制电路25配置成通过调节空气压缩机26的输出流速(或者更一般地，进入储存器32的加压流体的流速)来控制离开烟弹部分30的液体量。可以基于用户输入，例如提供一定量的气溶胶产生材料的指令，或者响应于用户的吸入特性来调节流速。

回到图4，在步骤S4和S5之后，该方法进行到步骤S6，在步骤S6控制电路25向雾化器27供电。更具体地，控制电路25向加热元件27的电阻元件供电，导致电阻元件发热。控制电路25配置成使加热元件27达到适于使离开储存器32的源液体33汽化的温度。如上所述，该温度可以在150℃至350℃的范围内，这取决于待汽化的源液体33。已经离开储存器32的源液体33随后被加热元件27汽化。

应当理解，虽然步骤S4、S5和S6是按顺序描述的，但是这些步骤可以以任何顺序实现。在一些情况下，可以在从储存器32中喷出源液体33之前向加热元件27供电。如果加热元件27需要一定的时间来达到工作温度(换句话说，适应热滞后)，则可能是这种情况。同样，如果空气压缩机26和加热元件27都需要一定的时间来达到工作状态，则可以在步骤S6之后执行步骤S5。

当用户在装置部分20的嘴件22吸气时，空气通过位于装置部分外壳21上的空气入口28被吸入装置部分20。空气路径布置成经过加热元件27。在图1中，空气路径通过从入口28开始的一系列箭头示出。因此，当源液体33如上所述被加热元件27汽化时，空气与加热元件27产生的蒸汽混合形成气溶胶。用户的抽吸动作意味着气溶胶随后通过装置部分20到达嘴件22的开口22a，然后气溶胶从开口22a到达用户的嘴/肺。

在步骤S7，控制电路25继续监控是否存在步骤S3检测到的用户动作。如果该动作保持，则该过程如上所述继续(其可以包括执行如上所述的步骤S4到S6的另一个循环)。在用户动作未保持的情况下，该方法进行到步骤S8，在步骤S8，可以停止对空气压缩机26和/或加热元件27之一供电。然后，该方法前进到步骤S3，并且对于后续的用户动作重复该循环。

应当理解，图4所示的方法仅仅是示例性的，并且该设备可以根据由图4所示的方法改进而得的方法来操作，如上所述。因此，根据当前的应用、装置中使用的组件和/或用户的偏好，可以相应地配置或设置装置。

更一般地，如上所述的加压流体发生器26可以称为加压流体源。也就是说，认为本文使用的“加压流体源”不仅包括由如上所述的初始(非加压或低加压)流体产生加压流体的机构，还包括储存的预加压(即，已经加压的)流体源，例如为压缩空气罐等的形式。

图7示出了包括加压流体存储装置的气溶胶供应系统110的示意性剖视图。图7的系统110包括许多与参考图1描述的组件相似或相同的组件。这些组件用与图1中相同的附图标记表示，因此为了简洁，本文不再重复描述这些组件。

气溶胶供应系统110的装置部分120与图1的气溶胶供应系统10的装置部分20的不同之处在于，其包括加压流体的存储装置126和适于控制向烟弹部分30(其与图1中描述的烟弹部分30基本相同)释放加压流体的控制电路125，这与空气压缩机26和控制电路25相反。

更具体地，装置部分120包括加压流体存储装置126，在该实例中，加压流体存储装置126包括压缩空气罐。然而，应当理解，根据本公开的原理，可以使用任何合适的容器来容纳任何描述的加压流体。在将加压流体的存储装置安装在装置部分120中之前，先对其进行预加压，例如使用已知的技术来填充用于容纳加压流体的容器。因此，加压流体的储存装置在本文也可以称为预加压流体储存装置。该预加压流体储存装置可以与装置部分120分离，其方式类似于烟弹部分30与装置部分120的分离方式。因此，在加压流体耗尽或压力变得太低而不能致动入口端口34的入口阀的情况下，可移除预加压储存装置并更换为另一预加压储存装置。控制电路125可以具有识别预加压储存装置何时压力变低的功能，例如通过使用合适的传感器(未示出)监控从预加压储存装置释放的流体压力或者通过记录预加压储存装置的使用情况来进行识别。

装置部分120还包括加压流体通道126a，该通道与图1中描述的流体通道26a非常相似。然而，该实例中的流体通道126a还包括释放元件126c。释放元件126c是可致动构件，其构造成选择性地阻塞流体通道126a。释放元件126c可以被偏压到阻塞位置。释放元件126c可由控制电路125控制。更具体地，当在图4的步骤S3检测到用户动作时，控制电路125配置成致动释放元件126c，使得通道126a打开。在阻塞状态下，释放元件126c防止(或大大减少)预加压流体从存储装置126流向入口端口34。然而，在打开状态下，预加压流体能够从存储装置126中溢出并一路流至入口端口34。释放元件126c可采用可用于选择性地允许流体(例如压缩空气)离开另外密封的容器(例如用于加压除臭剂或油漆罐的致动器)的任何合适的技术。应当理解，释放元件126c可以位于装置中(例如，作为流体通道126a的一部分，如上所述)，或者作为形成存储装置126的容器的一部分(例如，作为容器上的喷嘴或阀的一部分)。在后一种情况下，存储装置126和/或装置部分120可以包括接合机构，该接合机构使得释放元件126c能够与装置部分120接合并由装置部分120致动。

在一些实施方式中，控制电路125可以配置成基于不同程度地致动释放元件126c来控制流体流向入口端口34(从而流向储存器32)。例如，通过仅部分打开致动器可以实现较低的流速。如此，控制电路125可以配置成定量控制提供给加热元件27的源液体33。

还应当注意，装置部分120的外壳121在很大程度上类似于关于图1描述的外壳21。然而，由于装置部分120包括预加压流体存储装置120，所以不需要如关于图1所述的空气入口26b，因为预加压流体存储装置不会从装置部分120的外部产生加压流体。

如此，已描述了一种气溶胶供应系统，包括：储存器，用于容纳气溶胶前体材料；入口端口和出口端口，二者均流体连接到储存器；以及控制单元，配置成经由入口端口向储存器供应加压流体，以相对于储存器外部的压力增大储存器内的压力，从而迫使气溶胶前体材料经由出口端口离开储存器。

尽管上面已经描述了装置部分20、120构造成向烟弹部分30的入口端口34供应加压空气，但是应当理解，可以向烟弹部分30供应其他加压流体。例如，可以对其他气体进行加压并供应给烟弹部分30。替代地，也可以向烟弹部分30供应其它液体，例如水或油。在烟弹部分30包含液体(例如源液体33)的实施方式中，待供应的液体优选不与源液体33混溶(或不混溶)。以这种方式，不混溶的液体用于将源液体33从烟弹部分30中排出。根据装置部分20、120在正常使用期间如何定向，流体可以比源液体33轻或重，以确保源液体从烟弹部分30喷出。

尽管上面已经描述了包括加压流体发生器(例如空气压缩机26)的装置部分20另外还包括用于经由入口26b从装置部分20外部吸入空气的空气入口26b，但并非总是必须如此。在一些实施方式中，加压流体发生器26配置成对诸如水的液体或非空气的气体加压。在这些实施方式中，待加压的水或气体置于存储装置/容器中，该存储装置/容器可以与装置部分20一体成形或者可插入到装置部分20中(以类似于存储装置126的方式)。然而，在这些实施方式中，加压流体发生器26配置成响应于用户输入对储存在容器中的流体加压。这可以是有利的，因为在使用前不需要对容器加压(如在装置部分120的情况下)，因此在某些情况下用户可以更容易地重新填充或更换。

上文还描述了烟弹部分30包括液体储存器，该液体储存器中装有用作蒸汽/气溶胶前体的源液体。然而，在其他实施方式中，烟弹部分30可以装有其他形式的气溶胶前体材料，例如烟叶、磨碎的烟草、再造烟草、凝胶等。根据本文所述的本公开的原理，虽然当烟弹部分30不处于正常定向时，更多的固体/凝胶型气溶胶前体材料可离开烟弹部分30的程度可能相对较小，但是本公开仍然适用于任何形式的气溶胶前体材料。也就是说，本公开涉及不可燃气溶胶供应系统，例如在不燃烧基质材料的情况下从基质材料释放化合物的加热产品，例如电子烟、烟草加热产品，其从基质材料释放化合物而不燃烧基质材料，例如电子烟、烟草加热产品，以及从基质材料的组合产生气溶胶的混合系统。基质材料(有时在本文中称为气溶胶前体材料或可气雾化的材料)可以包括液体、凝胶或固体基质中的任何一种。

还应当理解，烟弹部分30可以设置有气溶胶前体材料的组合。应当理解，根据本公开的方面，可以选择任何合适类型的汽化元件/加热元件，例如芯和线圈、烤箱型加热器、LED型加热器、振动器等。

上文还大致描述了烟弹部分30不包括加热元件27(或者更一般地说为汽化元件)。在一些实施方式中，烟弹部分30可以包括与烟弹部分30一体成形的加热元件27，旨在将加热元件27与烟弹部分30一起处理。在这种情况下，烟弹部分30可以包括用于将加热元件27电连接到装置部分20的电源24的电连接件。

在其他实施方式中，烟弹部分30可以省略，取而代之的是，装置部分20可以设置有气溶胶前体材料储存器，该储存器可以直接容置一定量的气溶胶前体材料。例如，装置部分可以包括具有可移除帽(例如，螺纹接合帽)的储存器，该帽使得源液体能够插入装置部分20中。(或者也可将这种实施方式视为烟弹部分30与装置部分20一体成形)。本公开也适用于这种蒸汽供应系统10。

尽管上面已经描述了接收器23形成托架状的凹部，但是应当理解，可以替代地实施用于容纳烟弹部分30的其他机构。例如，外壳21、121可以包括可以沿着纵向方向LA彼此分离的两个可分离的部分。当耦接在一起时，这两个部分限定了封闭的圆柱形接收器23，但是当分离时，这两个部分使得能够接近圆柱形接收器23。因此，在分离状态下，用户可以通过沿着纵向轴线LA的方向拉动或推动烟弹来插入或移除烟弹部分30。可选的机构可以包括可移动托架，该托架铰接到外壳21，并且例如在垂直于纵向轴线LA的方向上移动。本领域技术人员将知道能够将烟弹部分30装载到装置部分20、120中的替代方法。

虽然上述实施方式在某些方面集中于一些特定的实例气溶胶供应系统，但是应当理解，相同的原理可以应用于使用其他技术的气溶胶供应系统。也就是说，气溶胶供应系统的各个方面起作用的具体方式与本文描述的实例所基于的原理并不直接相关。

上述公开内容适用于配置成例如通过加热来雾化源液体以产生气溶胶的系统，该源液体可以包含或不包含尼古丁。然而，应当理解，本公开也适用于配置成通过加热而非燃烧固体/无定形固体基质材料来释放化合物的系统。基质材料可以是例如烟草或其他非烟草产品，其可以含有或不含有尼古丁。在一些系统中，除了源液体之外，还提供了固体/无定形固体材料，使得本公开也适用于配置成通过加热而非燃烧基质材料的组合来产生气溶胶的混合系统。其他组合，例如固体和无定形固体基质材料也落入本公开的范围内。更一般地，基质材料可以包括例如固体、液体或无定形固体，其可以包含或不包含尼古丁。

为了解决各种问题并推进本领域，本公开通过举例说明的方式示出了可以实施所要求保护的发明的各种实施例。本公开的优点和特征仅是实施例的代表性实例，而不是穷举和/或排他的，其仅用于帮助理解和教导所要求保护的发明。应当理解，本公开的优点、实施例、实例、功能、特征、结构和/或其他方面不应视为是对权利要求所限定的本公开进行限制或对权利要求的等同物进行限制，并且在不脱离权利要求的范围的情况下可以利用其他实施方式并且可以进行修改。各种实施例可以(除了本文具体描述的那些之外)适当地包括、由或基本上由所公开的元件、部件、特征、部分、步骤、装置等的各种组合组成，并且因此应当理解，从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征以除了权利要求中明确阐述的那些之外的组合来进行组合。本公开可包括目前未要求保护的、但将来可能要求保护的其他发明。

Claims (24)

1.一种气溶胶供应系统，包括：

储存器，用于容纳气溶胶前体材料；

入口端口和出口端口，所述入口端口和所述出口端口均流体连接到所述储存器；以及

控制单元，配置成经由所述入口端口向所述储存器供应加压流体，以相对于所述储存器外部的压力增加所述储存器内的压力，从而迫使所述气溶胶前体材料经由所述出口端口离开所述储存器。

2.根据权利要求1所述的气溶胶供应系统，其中，所述出口端口构造成当所述储存器内的压力大于或等于阈值压力时，允许所述气溶胶前体材料经由所述出口端口离开所述储存器。

3.根据权利要求1或2所述的气溶胶供应系统，还包括加压流体源，其中，所述加压流体源配置成能够与所述储存器的入口端口流体连通。

4.根据权利要求3所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述加压流体源是以下装置中的至少一个：用于产生加压流体的加压流体发生器和预加压流体存储装置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述控制单元还包括控制器，所述控制器配置成控制所述加压流体的流动。

6.根据权利要求5所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述控制器配置成通过控制进入所述储存器的加压流体的量来控制离开所述储存器的气溶胶前体材料的量。

7.根据权利要求6所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述控制器配置成接收输入，并基于所述输入来控制所述加压流体的流动。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述出口端口包括阀。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述入口端口包括阀。

10.根据权利要求9所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述入口端口的所述阀构造成响应于所述加压流体而打开。

11.根据权利要求9或10所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述入口端口的所述阀配置成当由所述加压流体施加的压力超过第一阈值时打开，并且其中，所述出口阀配置成当所述储存器内的压力超过第二阈值时打开。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述控制单元包括泵，所述泵配置成选择性地产生加压流体，其中，所述泵布置成与所述入口端口流体连通。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述控制单元包括预加压容器，所述预加压容器容纳所述加压流体并构造成选择性地释放所述加压流体，其中，所述预加压容器布置成与所述入口端口流体连通。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述控制单元包括外壳，所述外壳限定加压流体路径，所述加压流体路径构造成流体耦接至所述入口端口，并允许所述加压流体沿着所述加压流体路径流到所述入口端口。

15.根据权利要求14所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述外壳还限定了气溶胶前体路径，所述气溶胶前体路径构造成允许气溶胶前体材料沿着所述气溶胶前体路径通过。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述控制单元包括雾化器，并且其中，所述出口端口布置成使得经由所述出口端口离开的气溶胶前体材料被所述雾化器雾化。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述加压流体是气体。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述系统包括能与所述控制单元分离的烟弹，所述烟弹包括所述储存器、入口端口和出口端口。

19.根据权利要求18所述的电子气溶胶供应系统，其中，所述入口端口和所述出口端口都包括阀，并且其中，所述入口阀和所述出口阀配置成当将所述烟弹从所述外壳移除时关闭。

20.一种气溶胶供应装置，包括控制单元，所述控制单元配置成允许加压流体经由与用于容纳气溶胶前体材料的储存器流体连接的入口端口进入所述储存器，以相对于所述储存器外部的压力增加所述储存器内的压力，从而迫使所述气溶胶前体材料经由与所述储存器流体连接的出口端口离开所述储存器。

21.一种烟弹，包括：用于容纳气溶胶前体材料的储存器，以及用于接收加压流体的入口端口和出口端口，所述入口端口和所述出口端口均与所述储存器流体连接，其中，所述烟弹构造成当所述储存器中的压力超过阈值时允许所述气溶胶前体材料从所述出口端口释放。

22.一种从储存器分配气溶胶前体材料的方法，所述储存器包括流体耦接至所述储存器的入口端口和出口端口，所述方法包括：

允许加压流体经由所述入口端口进入所述储存器，以相对于所述储存器外部的压力增加所述储存器内的压力，以及

响应于压力增加迫使气溶胶前体材料经由所述出口端口离开所述储存器而从所述储存器分配所述气溶胶前体材料。

23.一种从储存器分配气溶胶前体材料的方法，所述方法包括：

将所述储存器内的压力增加到大于或等于阈值的值，高于所述阈值时，允许所述气溶胶前体材料离开所述储存器，而低于所述阈值时，不允许所述气溶胶前体材料离开所述储存器。

24.根据权利要求22或23所述的方法，其中，在增加所述储存器中的压力之前，所述储存器中的压力是第一值，并且其中，当所述气溶胶前体材料离开所述储存器时，在下降到第三值之前，所述储存器中的压力增加到第二值。

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