CN113924011A - 气溶胶生成系统和具有改进的加热组件的气溶胶生成系统的筒 - Google Patents

Abstract

一种蒸气生成系统可包括保持气溶胶生成基质的贮存器，以及加热组件。所述加热组件可包括加热元件和陶瓷元件。陶瓷元件可包括孔隙。陶瓷元件的一侧可与贮存器流体连通，使得孔隙由毛细管作用从贮存器接收气溶胶生成基质。陶瓷元件的相对侧可与加热元件热连通。所述加热组件配置成以便抑制所述加热元件与所述气溶胶生成基质之间的流体连通。所述加热元件配置成加热其中具有所述气溶胶生成基质的所述陶瓷元件以生成蒸气。

Description

气溶胶生成系统和具有改进的加热组件的气溶胶生成系统 的筒

技术领域

本发明涉及一种气溶胶生成系统和用于气溶胶生成系统的筒，所述气溶胶生成系统配置成加热可流动气溶胶形成基质以生成气溶胶。具体而言，本发明涉及一种手持式气溶胶生成系统，所述手持式气溶胶生成系统配置成生成以供用户吸入的气溶胶。

背景技术

用于某些气溶胶生成系统中的可流动气溶胶形成基质可以含有不同组分的混合物。例如，用于电子烟的液体气溶胶形成基质可包括尼古丁和一种或多种气溶胶形成剂的混合物，以及可选的用于调整用户对气溶胶的感官感知的香味或酸性物质。

在由液体气溶胶形成基质生成气溶胶的一些手持式气溶胶生成系统中，可能存在输送基质而与气溶胶生成元件流体连通以用于气溶胶化，并且还以便补充已经由气溶胶生成元件气溶胶化的基质的一些装置。因而，在使用和储存期间，气溶胶形成基质可与气溶胶生成元件流体连通(例如，可直接接触)。取决于基质和气溶胶生成元件的相应组合物，相互作用(如化学反应)可由于此类流体连通而发生。

期望提供一种用于气溶胶生成系统的布置，其中在气溶胶形成基质与气溶胶生成元件之间的流体连通并且因此相互作用(如化学反应)被抑制。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供了一种蒸气生成系统，其包括：

贮存器，所述贮存器保持气溶胶生成基质；以及

加热组件，所述加热组件包括：

加热元件；以及

陶瓷元件，所述陶瓷元件包括孔隙，所述陶瓷元件的一侧与所述贮存器流体连通，使得所述孔隙由毛细管作用从所述贮存器接收所述气溶胶生成基质，所述陶瓷元件的相对侧与所述加热元件热连通，

其中所述加热组件配置成以便抑制所述加热元件与所述气溶胶生成基质之间的流体连通，并且

其中所述加热元件配置成加热其中具有所述气溶胶生成基质的所述陶瓷元件以生成蒸气。

在系统的合适的一个或多个部分内，蒸气可冷凝成气溶胶以供用户吸入。

可选地，陶瓷元件是平面的。附加地或备选地，加热元件可选地包括电阻加热元件。附加地或备选地，加热组件可选地进一步包括不可渗透材料。可选地，不可渗透材料基本上包围电阻加热元件，并且抑制电阻加热元件与气溶胶生成基质之间的流体连通。在一些配置中，可选地，不可渗透材料包括陶瓷或玻璃，但应认识到，可使用任何合适的不可渗透材料。在一个配置中，不渗透材料可选地可以包括Al₂O₃或AlN。附加地或备选地，不可渗透材料可选地与陶瓷元件流体连通。附加地或备选地，不可渗透材料可选地接触陶瓷元件。附加地或备选地，电阻加热元件可选地包括金属。附加地或备选地，加热元件可选地结合到陶瓷元件。应当认识到，可以提供任何此类不可渗透材料以包围任何其它合适的加热元件，如感应加热元件，并且抑制此类加热元件与气溶胶生成基质之间的流体连通。

有利地，在加热元件包括气溶胶生成基质可以与之相互作用的金属或其它元件的非限制性配置中，不可渗透材料可以抑制金属与气溶胶生成基质之间的流体连通(例如，直接接触)，并且因此可以抑制金属与气溶胶生成基质的一个或多个部件之间的相互作用(例如，化学反应)。例如，用于电子烟中的金属加热元件可以由高电阻率复合合金制成或可以包括高电阻率复合合金，以便达到与装置电子器件相容的目标电阻。在此类系统中，取决于基质的组分(如尼古丁、香料或酸性添加剂)的相应浓度，气溶胶生成基质的pH可在宽范围内变化，例如pH6至pH9。金属加热元件与气溶胶生成基质(具体是酸性或碱性的基质)之间的流体连通可引起金属溶解在基质中或与基质的一个或多个组分化学反应，这可改变基质的特性。附加地或备选地，金属加热元件与气溶胶生成基质之间的流体连通可以允许基质在金属加热元件的表面上扩散，基质可经由所述表面到达电连接器，从而可能损坏此类连接器并且可能使它们不可使用。在一个示例性配置中，气溶胶生成基质(例如，液体或凝胶)可以是酸性的，例如可以具有低于7.0的pH。

因而，减少或抑制气溶胶生成基质与气溶胶生成元件(如加热元件，所述加热元件包括气溶胶生成基质可与其相互作用的金属或其它元件)之间的流体连通以及因此任何相互作用可能是有用的。在本文提供的一些配置中，在使用和储存期间，例如通过将此类金属或其它元件包封在不可渗透材料内，与气溶胶生成基质可相互作用的气溶胶生成元件的金属或其它元件就与气溶胶生成基质完全流体地隔离。在其它配置中，加热元件包括激光器。有利地，激光器可用于加热气溶胶生成基质而不流体地接触基质，因此抑制激光器的元件与基质之间的潜在相互作用。说明性地，作为一个选项，激光器可以配置成使用激光加热陶瓷元件，引起生成蒸气。激光器可具有任何合适的配置以充分加热陶瓷元件来由其中的气溶胶生成基质生成蒸气。例如，可选地，激光可具有在约1W与10W之间的功率。附加地或备选地，激光可选地可具有在约450纳米与650纳米之间的波长。无论气溶胶生成元件(例如，加热元件(如电阻加热元件或激光器))的特定配置如何，本发明的配置都可以抑制气溶胶生成基质与气溶胶生成加热元件之间的相互作用，因此抑制基质特性的改变，并且抑制原本可能由于与基质接触而产生的对气溶胶生成元件的任何部件(如金属部件)或系统的其它部件的损坏。因而，可以改进装置的用户体验或使用寿命。当气溶胶生成基质(例如，液体或凝胶)为酸性时，本发明可特别有益。

如上所述，加热组件还可包括包含孔隙的陶瓷元件。有利地，陶瓷元件可以充当毛细管材料，其从贮存器接收气溶胶形成基质，并且可以由气溶胶生成元件加热以便形成蒸气。陶瓷元件可包括由毛细管作用将可流动的气溶胶形成基质抽吸到陶瓷元件中的间隙或孔口。例如，陶瓷元件的结构可形成或包括多个小孔隙或小管，气溶胶形成基质可由毛细管作用输送通过所述多个小孔隙或小管。说明性地，孔隙可选地可包括互连的孔隙网络，所述孔隙可选地具有约1微米至约2微米的平均直径。附加地或备选地，孔隙可选地包括限定在陶瓷元件内的孔口。附加地或备选地，陶瓷元件可选地具有约40％至60％的孔隙度。

陶瓷元件可以包括任何合适的陶瓷材料或材料组合(其中至少一种材料是陶瓷材料或包括陶瓷材料)。可与陶瓷材料组合来用于陶瓷元件的适合材料的实例包括海绵或泡沫材料、呈纤维或烧结粉末的形式的陶瓷或石墨基材料、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，或尼龙纤维。例如，陶瓷元件的陶瓷材料可包括呈纤维或烧结粉末形式的基于陶瓷的材料。在一个配置中，陶瓷元件可选地可以包括Al₂O₃或AlN。

陶瓷材料可以具有任何合适的毛细管作用和孔隙度，以便与具有彼此不同的物理或化学性质的可流动气溶胶生成基质一起使用。气溶胶形成基质的物理性质可包括但不限于允许可流动气溶胶形成基质由毛细管作用输送进入和穿过陶瓷材料的粘度、表面张力、密度、热导率、沸点和蒸气压力。

备选地或附加地，保持气溶胶生成基质的贮存器可包含用于保持气溶胶形成基质的载体材料。载体材料可选地可以是或可包括泡沫、海绵或纤维集合。载体材料可选地可以由聚合物或共聚物形成。在一个实施例中，载体材料是或包括纺丝聚合物。在使用期间可以将气溶胶形成基质释放到陶瓷元件中。例如，气溶胶形成基质可以设在可以流体地联接到陶瓷元件的胶囊中。

在一些配置中，本蒸气生成系统可选地进一步包括筒和可联接到筒的烟嘴，筒包括贮存器和加热组件中的至少一个。附加地或备选地，本蒸气生成系统可选地进一步包括壳体，所述壳体包括空气入口、空气出口和在空气入口与空气出口之间延伸的气流通路，其中蒸气在气流通路内至少部分地冷凝成气溶胶。

例如，在本文提供的各种配置中，筒可包括壳体，所述壳体具有连接端和远离连接端的口端，所述连接端配置成连接到气溶胶生成系统的控制本体。加热组件可完全位于筒内，或完全位于控制本体内，或可部分地位于筒内并且部分地位于控制本体内。例如，加热元件(气溶胶生成元件)可以位于筒内，或可以位于控制本体内，并且陶瓷元件可以独立地位于筒内，或可以位于控制本体内。可选地，陶瓷元件的处于流体连通的一侧也可以与气流通路流体连通。附加地或备选地，陶瓷元件的处于流体连通的一侧可直接面向口端开口。平面气溶胶生成元件的这种定向允许在制造期间简单地组装筒。

电力可以通过壳体的连接端从被连接的控制本体递送到气溶胶生成元件。在一些配置中，气溶胶生成元件可选地更靠近连接端而不是靠近口端开口。这允许控制本体中的电源与气溶胶生成元件之间的简单并且短的电连接路径。

气溶胶生成元件(例如，加热元件)的第一侧和第二侧可以是基本上平面的。气溶胶生成元件可包括基本上平坦的加热元件，以允许简单的制造。几何学上，术语“基本上平坦的”加热元件用于指呈基本上二维拓扑歧管形式的加热元件。因此，基本上平坦的加热元件基本上沿着表面在两个维度上而非在第三维度上延伸。特别地，基本上平坦的加热元件在表面内两个维度上的尺寸比垂直于所述表面的第三维度上的尺寸大至少五倍。基本上平坦的加热元件的实例为两个基本上平行的假想表面之间的结构，其中这两个假想表面之间的距离显著小于平面内的延伸部分。在一些实施例中，基本上平坦的加热元件为平面的。在其它实施例中，基本上平坦的加热元件沿一个或多个维度弯曲，例如形成圆顶形状或桥形状。

加热元件可包括一条或多条导电丝。术语“丝”是指布置于两个电触点之间的电路径。丝可以任意地分叉并分别分成若干路径或丝，或者可以从几个电路径汇聚成一个路径。丝可以具有圆形、正方形、扁平或任何其它形式的横截面。丝可以以直线或弯曲的方式布置。

加热元件可以是或可包括丝或线的阵列，例如彼此平行布置。在一些配置中，丝或线可形成网。网可以是织造或非织造的。网可以使用不同类型的编织或网格结构来形成。例如，基本上平坦的加热元件可以由形成为线网的线构成。可选地，网具有平纹编织设计。可选地，加热元件包括由网带制成的线格栅。然而，应认识到，可使用任何合适配置和材料的电阻加热元件。

例如，加热元件可包括或可由具有合适的电性质的任何材料形成。合适的材料包括但不限于：诸如掺杂陶瓷、“导电”陶瓷(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。合适的掺杂陶瓷的实例包括掺杂碳化硅。合适的金属的实例包括钛、锆、钽和铂族金属。合适的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。示例性材料是不锈钢和石墨，更优选的是比如AISI 304、316、304L、316L等300系列不锈钢。另外，加热元件可以包括上述材料的组合。例如，可以使用材料的组合来改善对加热元件的电阻的控制。例如，具有高固有电阻的材料可以与具有低固有电阻的材料组合。如果其中一种材料更有利于其他方面，例如价格、可加工性或其他物理和化学参数，则这可能是有利的。有利的是，具有增加电阻的基本平坦的丝布置减少了寄生损耗。有利的是，高电阻率加热器允许更有效地使用电池能量。

在一个非限制性配置中，加热元件包括线或由线制成。更优选地，线由金属制成，最优选地由不锈钢制成。加热元件的导电丝的网、阵列或织物的电阻可以在0.3欧姆与4欧姆之间。可选地，电阻等于或大于0.5欧姆。可选地，导电丝的网、阵列或织物的电阻在0.6欧姆与0.8欧姆之间，例如约0.68欧姆。导电丝的网、阵列或织物的电阻可选地比导电接触区域的电阻大至少一个数量级，并且可选地大至少两个数量级。这确保了通过使电流通过加热元件而生成的热集中到导电丝的网或阵列。如果系统由电池供电，那么加热元件具有较低总电阻是有利的。低电阻高电流系统允许向加热元件递送高功率。这允许加热元件快速地将导电丝加热到所要温度。

加热器组件还可包括电连接到加热元件的电接触部分。电接触部分可以是或可包括两个导电接触垫。导电接触垫可以位于加热元件的边缘区域处。说明性地，所述至少两个导电接触垫可以位于加热元件的端部上。导电接触垫可以直接固定到加热元件的导电丝上。导电接触垫可包括锡贴片。备选地，导电接触垫可以与加热元件成一体。

在包括壳体的配置中，接触部分可通过壳体的连接端露出以允许与控制本体中的电接触引脚接触。

贮存器可包括贮存器壳体。加热组件或其任何合适的部件可以固定到贮存器壳体。贮存器壳体可以包括模制部件或安装件，模制部件或安装件在加热组件上方模制成型。模制部件或安装件可以覆盖加热组件的全部或一部分，并且可以部分或完全地将电接触部分与气流通路和气溶胶形成基质中的一个或两个隔离。模制部件或安装件可包括形成贮存器壳体的一部分的至少一个壁。模制部件或安装件可限定从贮存器到陶瓷元件的流动路径。

壳体可以由可模制的塑料材料形成，所述塑料材料例如是聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。壳体可以形成贮存器的壁的部分或全部。壳体和贮存器可以一体地形成。备选地，贮存器可以与壳体分开形成，并组装到壳体上。

在本系统包括筒的配置中，筒可包括可移除的烟嘴，用户可通过所述烟嘴吸入气溶胶。可移除烟嘴可覆盖口端开口。备选地，筒可构造成允许用户直接在口端开口上进行抽吸。

筒可以是可用可流动气溶胶形成基质再填充的。备选地，筒可以设计成当贮存器中的可流动气溶胶形成基质变空时弃置。

在本系统进一步包括控制本体的配置中，控制本体可包括至少一个电接触元件，所述至少一个电接触元件配置成当控制本体连接到筒时提供与气溶胶生成元件的电连接。电接触元件可选地可以是细长的。电接触元件可选地可以是弹簧加载的。电接触元件可选地可以接触筒中的电接触垫。可选地，控制本体可包括用于与筒的连接端接合的连接部分。可选地，控制本体可包括电源。可选地，控制本体可包括控制电路，所述控制电路配置成控制从电源向气溶胶生成元件的供电。

可选地，控制电路可包括微控制器。微控制器优选地是可编程微控制器。控制电路可包括其他电子部件。控制电路可以被配置为调节向气溶胶生成元件的电力供应。电力可以在激活系统之后持续地供应到气溶胶生成元件，或者可以例如在逐口抽吸的基础上间歇地供应。电力可以以电流脉冲的形式供应到气溶胶生成元件。

控制本体可包括布置成向控制系统和气溶胶生成元件中的至少一个供应电力的电源。气溶胶生成元件可包括独立电源。气溶胶生成系统可包括布置成向控制电路系统供应电力的第一电源和配置成向气溶胶生成元件供应电力的第二电源。

电源可以是或可以包括DC电源。电源可以是或可包括电池。电池可以是或可包括基于锂的电池，例如锂钴、锂铁磷酸盐、钛酸锂或锂聚合物电池。电池可以是或可包括镍金属氢化物电池或镍镉电池。电源可以是或可包括另一形式的电荷存储装置，例如，电容器。可选地，电源可能需要再充电，并且针对许多充放电循环而配置。电源可具有能够存储足以用于一次或多次用户体验的能量的容量；例如，电源可具有足够的容量，以允许在大约六分钟的时段内或在六分钟的倍数的时段内连续生成气溶胶，六分钟对应于吸常规香烟所花费的典型时间。在另一实例中，电源可具有足够的容量以允许预定数量的抽吸或加热组件的不连续启动。

气溶胶生成系统可以是或可以包括手持式气溶胶生成系统。手持式气溶胶生成系统可被配置成允许用户在衔嘴上吮吸以通过口端开口抽吸气溶胶。气溶胶生成系统可具有与常规雪茄或香烟相当的尺寸。气溶胶生成系统可选地可具有在约30mm与约150mm之间的总长度。气溶胶生成系统可具有在约5mm与约30mm之间的外径。

可选地，壳体可为细长的。壳体可包括任何合适材料或材料的组合。合适的材料的实例包括金属、合金、塑料或含有那些材料中的一种或多种的复合材料，或适用于食物或药物应用的热塑性材料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(PEEK)和聚乙烯。材料可以是轻的且不易碎的。

筒、控制本体或气溶胶生成系统可包括与控制电路系统连通的抽吸检测器。抽吸检测器可以配置成检测用户何时通过气流通路进行抽吸。附加地或备选地，筒、控制本体或气溶胶生成系统可包括与控制电路连通的温度传感器。筒、控制本体或气溶胶生成系统可包括用户输入，例如，开关或按钮。用户输入可使得用户能够打开和关闭系统。附加地或备选地，筒、控制本体或气溶胶生成系统可选地可包括用于向用户指示保持在贮存器中的可流动气溶胶形成基质的确定量的指示装置。控制电路可以配置成在确定保持在贮存器中的可流动气溶胶形成基质的量之后激活指示装置。所述指示装置可选地可包括以下各项中的一者或多者：如发光二极管(LED)的灯、诸如LCD显示器的显示器、诸如扩音器或蜂鸣器的可听指示装置以及振动装置。控制电路可配置成点亮所述灯中的一个或多个，在显示器上显示量，经由扩音器或蜂鸣器发出声音，及振动振动装置。

贮存器可以保持可流动气溶胶形成基质，如液体或凝胶。如本文所使用，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。通过加热气溶胶形成基质形成蒸气来释放挥发性化合物。蒸气可冷凝以形成气溶胶。可流动气溶胶形成基质在室温下可以是或可以包括液体。可流动气溶胶形成基质可包括液体组分和固体组分两者。可流动气溶胶形成基质可包括尼古丁。含尼古丁的可流动气溶胶形成基质可以是或可以包括尼古丁盐基质。可流动气溶胶形成基质可以包括基于植物的材料。可流动液体气溶胶形成基质可包括烟草。可流动液体气溶胶形成基质可包括含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，所述材料在加热后即从气溶胶形成基质释放。可流动气溶胶形成基质可包括均质化烟草材料。可流动气溶胶形成基质可包括不含烟草的材料。可流动气溶胶形成基质可包括均质化的基于植物的材料。

可流动气溶胶形成基质可包括一种或多种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂是任何合适的已知化合物或化合物的混合物，该化合物在使用中有利于形成致密且稳定的气溶胶并且在系统的操作温度下基本上耐热降解。合适的气溶胶形成剂的实例包括丙三醇和丙二醇。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。可流动气溶胶形成基质可包括水、溶剂、乙醇、植物提取物和天然或人工调味剂。

可流动气溶胶形成基质可包括尼古丁和至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂可以是丙三醇或丙二醇。气溶胶形成剂可包括丙三醇和丙二醇两者。可流动气溶胶形成基质可具有在约0.5％到约10％之间，例如约为2％的尼古丁浓度。

在本发明的第二方面中，提供了一种用于生成蒸气的方法，所述方法包括：

由贮存器保持气溶胶生成基质；

抑制加热元件与所述气溶胶生成基质之间的流体连通；

通过与所述贮存器流体连通并且与所述加热元件热连通的陶瓷元件的孔隙，由毛细管作用接收所述气溶胶生成基质；

由所述加热元件加热所述陶瓷元件以生成蒸气，所述陶瓷元件在所述陶瓷元件的孔隙内具有所述气溶胶生成基质。

本发明的第一方面的系统的特征可应用于本发明的第二方面。

附图说明

现在将参考附图仅通过举例来详细地描述本发明的配置，在附图中：

图1A是根据本发明的气溶胶生成系统的示意图；

图1B是根据本发明的另一个气溶胶生成系统的示意图；

图2A是根据本发明的筒的第一横截面的示意图；

图2B是根据本发明的筒的第二横截面的示意图；

图3A和3B示出了根据本发明的示例性加热组件的视图；

图3C示出了根据本发明的多孔陶瓷元件的各种构造的特性的图；

图4A和4B示出了根据本发明的其它示例性加热组件的视图；

图5A-5D示出了根据本发明的另一些其它示例性加热组件的视图；以及

图6示出了根据本发明的示例性方法中的操作流程。

具体实施方式

图1A是根据本发明的气溶胶生成系统(蒸气生成系统)100的示意图。系统100包括两个主要部件：筒20和控制本体10。筒20的连接端2可移除地连接到控制本体10的对应连接端1。控制本体10含有电池12和控制电路13，所述电池在此实例中是可充电锂离子电池。气溶胶生成系统100是便携式的，并且可以具有相当于常规雪茄或香烟的尺寸。

筒20包括壳体21，所述壳体容纳加热组件30和贮存器24。可流动气溶胶形成基质保持在贮存器24中。贮存器24的上部部分连接到图1A中所示的贮存器24的下部部分。加热组件30从贮存器24接收基质并且加热基质以生成蒸气。更确切地说，加热组件30包括包含孔隙的陶瓷元件31，以及加热元件32。陶瓷元件31的一侧与贮存器24流体连通(例如，经由流体通道28)，使得孔隙由毛细管作用从贮存器24接收气溶胶生成基质。陶瓷元件31的相对侧与加热元件32热连通。可选地，陶瓷元件31是平面的。加热组件30配置成以便抑制加热元件32与气溶胶生成基质之间的流体连通。加热元件32配置成加热其中具有气溶胶生成基质的陶瓷元件31以生成蒸气。

在所示配置中，气流通路23从空气入口29延伸穿过筒20，经过加热组件30，通过通路23通过贮存器24到达筒壳体21中的口端开口22。系统100配置成使得用户可在筒20的口端开口22抽吸或吸入以将气溶胶吸入到其口中。在操作中，当用户在口端开口22上抽吸时，空气如图1A中的虚线箭头所示从空气入口29并且经过加热组件30抽吸到气流通路23中并且通过气流路径，并且抽吸到口端开口22。当系统被激活时，控制电路13经由联接到电互连件34(在筒20中)的电互连件15(在控制本体10中)控制从电池12到筒20的电力供应。这又控制加热组件30产生的蒸气的量和性质。控制电路13可包括气流传感器，并且当由气流传感器检测到筒20上的用户抽吸时，控制电路13可向加热组件30供应电力。这一类型的控制布置在例如吸入器和电子烟等气溶胶生成系统中沿用已久。因此，当用户在筒20的口端开口22上吸入时，加热组件30被激活，并且生成夹带在穿过气流通路23的气流中的蒸气。蒸气在气流通路23内至少部分地冷却以形成气溶胶，该气溶胶然后通过口端开口22而吸入到用户的口中。

在一些配置中，加热器32可选地包括电阻加热元件和不可渗透材料。不可渗透材料可基本上包围电阻加热元件，并且可抑制电阻加热元件与气溶胶生成基质之间的流体连通。例如，不可渗透材料可以抑制电阻加热元件与气溶胶生成基质之间的直接接触，并且因此抑制电阻加热元件与气溶胶生成元件之间的相互作用(如化学反应)。包括陶瓷元件、电阻加热元件和不可渗透材料的加热组件的示例性配置在本文中其它地方例如参考图3A-5D描述。例如，可选地，不可渗透材料可包括陶瓷或玻璃。附加地或备选地，电阻加热元件可选地可包括网。附加地或备选地，不可渗透材料可以与陶瓷元件31流体连通，并且可选地可以接触陶瓷元件31。附加地或备选地，加热元件32可选地可结合到陶瓷元件31。

备选地，图1B是包括备选加热组件30’的另一气溶胶生成系统100’的示意图，所述备选加热组件包括陶瓷元件31和备选加热元件32’。在图1B所示的配置中，加热元件32’包括激光器，所述激光器加热陶瓷元件31，以便由陶瓷元件内的气溶胶生成基质生成蒸气。优选地，激光器生成波长和功率足以使陶瓷元件内的气溶胶生成基质蒸发的激光，例如约1W与10W之间的功率或约450纳米与650纳米之间的波长。激光器可生成的特定示例性波长为532纳米、450纳米或650纳米。备选系统100’的其它部分可以与本文其它地方描述的类似地配置。

应认识到，加热元件和陶瓷元件可分别并且独立地位于系统100或系统100’的任何合适部分中和相对于彼此的任何合适位置。例如，在如图1A中所示的配置中，加热元件32可以与陶瓷元件31直接接触，而在如图1B中所示的配置中，加热元件32’可以与陶瓷元件31间隔开。作为另一实例，在如图1A中所示的配置中，加热元件32和陶瓷元件31两者可位于筒20内，而在如图1B中所示的配置中，加热元件32’可位于控制本体10’内，并且陶瓷元件31可位于筒20’内。在另外的其它配置(未具体示出)中，加热元件和陶瓷元件两者都可以位于控制本体内，或加热元件可以位于筒内，并且陶瓷元件可以位于控制本体内。独立于陶瓷元件和加热器所在的系统的相应部分，陶瓷元件和加热器可适当地彼此直接接触或可彼此间隔开。

图2A是根据本发明的实施例的筒的第一横截面。图2B是正交于图2a的横截面的第二横截面。图2A-2B中所示的筒适合可以用作图1A中所示的筒20，并且适合可以修改为用作图1B中所示的筒20’。

图2A-2B的筒220包括外部壳体221，其具有带口端开口222的口端和与所述口端相对的连接端202。在壳体221内是保持可流动气溶胶形成基质的贮存器(例如，液体贮存器)224。加热器组件230保持在加热器安装件203中。包括孔隙的陶瓷元件(多孔陶瓷芯)231在加热器组件230的中心区域中邻接加热元件，所述加热元件包括加热轨道233和不可渗透陶瓷封闭件232。陶瓷元件231定向成将可流动气溶胶生成基质输送到加热元件232、233。可选地，加热轨道233包括由多条丝形成的网状加热器元件。例如，这种类型的加热器元件构造的细节可参见WO2015/117702。气流通路(气流室)223从空气入口229、经过陶瓷元件231(在该陶瓷元件处，蒸气夹带在气流内)延伸，并且通过贮存器224。

加热元件232、233和陶瓷元件231各自大体上是平面的。陶瓷元件231的第一面面向贮存器224，并且经由流体通道228与贮存器流体连通。陶瓷元件231的第二面接触并且可选地结合到不可渗透陶瓷封闭件232。可选地，加热器组件230更靠近连接端202，使得加热器组件230与电源的电连接可以容易并且稳健地实现。

图3A-3B示出了例如可以包括在图1A所示的系统100中或在图2A-2B所示的筒220中的示例性加热组件330的视图。加热组件330包括包含孔隙的陶瓷元件331、加热轨道(电阻加热元件)333、基本上包围加热轨道333的不可渗透材料332以及电互连件334，所述电互连件配置成以如图1A-1B中所示的方式连接到控制本体10内的电互连件15。另外，不可渗透材料332基本上包围电互连件334的端部，在该处，它们接触加热轨道333。在图3A-3B所示的配置中，陶瓷元件331接触并且结合到不可渗透材料332。在使用期间，陶瓷元件331的孔隙由毛细管作用从贮存器24或224接收可流动气溶胶生成基质，并且不可渗透材料332抑制加热轨道333与气溶胶生成基质之间的流体连通，因此抑制加热轨道333的任何材料与基质的任何组分之间的相互作用。响应于经由电互连件334从控制本体10接收的电力，加热轨道333加热不可渗透材料332，所述不可渗透材料继而经由直接热接触加热陶瓷元件331，从而由陶瓷元件331的孔隙内的气溶胶生成基质生成蒸气。

陶瓷元件331、不可渗透材料332、加热轨道333和电互连件可独立地包括任何合适的材料或材料组合和任何合适的配置，以便允许加热轨道333充分加热陶瓷元件331以生成蒸气，同时抑制加热轨道333与气溶胶生成基质之间的流体连通。例如，陶瓷元件331可选地可以包括多孔陶瓷，如Al₂O₃或AlN。附加地或备选地，陶瓷元件331可选地可具有40-60％的孔隙度。附加地或备选地，陶瓷元件331可选地可具有1-2微米的平均孔隙直径。附加地或备选地，不可渗透材料332可包括无孔陶瓷，如Al₂O₃或AlN。附加地或备选地，不可渗透材料332可包括玻璃。在一个示例性配置中，不可渗透材料332包括包封加热轨道333的无孔陶瓷，以及包封电气触点334的端部的玻璃。附加地或备选地，加热轨道333可包括金属，如钨(W)。在一些配置中，陶瓷元件331和不可渗透材料332可以使用耐热无机化合物结合在一起(例如胶合到彼此)，耐热无机化合物包括Al₂O₃、基于Zr的添加剂、SiO₂和Si盐中的一种或多种或由其组成。

另外，陶瓷元件331的孔隙可具有任何合适的配置。例如，孔隙可选地可包括互连孔隙的网络，或者可包括限定在陶瓷元件内的孔口，或者可包括此类网络和此类孔口两者。图3C示出了由Al₂O₃组成的多孔陶瓷元件的各种构造的特性的图。例如，图3C示出了随孔隙直径和孔径分布而变的陶瓷元件331的累积容积和相对孔隙容积的图。

图4A-4B和5A-5D示出了例如可以包括在图1A所示的系统100中或在图2A-2B所示的筒220中的其它示例性加热组件的视图。在图4A中，陶瓷元件431的孔隙可包括互连的孔隙网络，并且加热元件432可具有与陶瓷元件431相同的外径(在一个非限制性配置中，8mm)和比陶瓷元件431厚度(例如，2mm)更小的厚度(例如，1mm)。在图4B中，陶瓷元件431’的孔隙可包括互连的孔隙网络，并且加热元件432’可具有与陶瓷元件431’相同的外径(在一个非限制性配置中，8mm)和比陶瓷元件431’厚度(例如，2mm)更小的厚度(例如，1mm)。在图5A中，陶瓷元件531的孔隙可以包括限定在陶瓷元件中的孔口(例如，五个孔)，并且加热元件532可以具有与陶瓷元件531相同的外径(在一个非限制性配置中，8mm)和比陶瓷元件531厚度(例如，2mm)更小的厚度(例如，1mm)。在图5B中，陶瓷元件531’的孔隙可以包括限定在陶瓷元件中的孔口(例如，七个孔)，并且加热元件532’可以具有与陶瓷元件531’相同的外径(在一个非限制性配置中，8mm)和比陶瓷元件531’厚度(例如，2mm)更小的厚度(例如，1mm)。在图5C中，陶瓷元件535的孔隙可以包括限定在陶瓷元件中的孔口(例如，五个孔)，并且加热元件(图5C中未示出)可以具有比陶瓷元件535外径(例如，11mm)更小的外径(例如，8mm)和比陶瓷元件535厚度(例如，2mm)的更小的厚度(例如，1mm)。在图5D中，陶瓷元件535’的孔隙可以包括限定在陶瓷元件中的孔口(例如，七个孔)，并且加热元件(图5D中未示出)可以具有比陶瓷元件535’外径(例如，11mm)更小的外径(例如，8mm)和比陶瓷元件535’厚度(例如，2mm)更小的厚度(例如，1mm)。应认识到，本陶瓷元件和加热元件可具有任何合适大小和数目和类型的孔隙。

另外，应认识到，如参照图3A-5D描述或如本文其它地方所述的陶瓷元件，可以适当地与除由不可渗透材料包封的电阻加热元件之外的加热元件一起使用，例如可以与如参照图1B和本文其它地方描述的基于激光器的加热元件一起使用。

现将简要描述系统100、100’的示例性操作流程。系统首先使用控制本体10上的开关(图1A-1B中未示出)接通。所述系统可包括与气流通路流体连通的气流传感器，所述气流传感器可以通过抽吸激活。这意味着控制电路13配置成基于来自气流传感器的信号向加热组件30、30’供应电力。当用户希望吸入气溶胶时，用户在系统的口端开口22上进行抽吸。备选地，对加热组件30、30’的电力供应可基于用户对开关的致动。当电力供应到加热组件30、30’时，加热元件32、32’加热到处于或高于可流动气溶胶形成基质的气化温度的温度。陶瓷31的孔隙内的气溶胶形成基质由此蒸发并且散逸到气流通路23中。通过空气入口29吸入的空气和来自陶瓷31的蒸气的混合物通过气流通路23抽向口端开口22。当蒸气行进穿过气流通路23时，蒸气至少部分地冷却以形成气溶胶，然后气溶胶被吸入到用户的口中。在用户抽吸结束时或在设定的时间段之后，切断到加热组件30、30’的电力，并且加热器在下一次抽吸之前再次冷却。

图6示出了示例性方法600中的操作流程。尽管参考系统100、100’的元件来描述方法600的操作，但应认识到，所述操作可由任何其它适当配置的系统实施。

方法600包括由贮存器保持气溶胶生成基质(61)。例如，气溶胶生成基质可以是或可以包括液体或凝胶，并且可以保持在与图1A-1B中所示的贮存器24类似地配置的贮存器或与图2A-2B中所示的贮存器224类似地配置的贮存器内。

图6中所示的方法600包括抑制加热元件与气溶胶生成基质之间的流体连通(62)。例如，加热元件可基本上以如参照图1A的加热元件32、图2A-2B的加热轨道233、图3A-3B的加热轨道333或图4A-5D的加热元件描述的方式由不可渗透材料包围。或者，例如，加热元件可以与接收气溶胶生成基质的陶瓷元件适当地分离(例如，间隔开)，例如参照图1B的加热元件32’所述。

图6中所示的方法600还包括通过与所述贮存器流体连通并且与所述加热元件热连通的陶瓷元件的孔隙，由毛细管作用接收所述气溶胶生成基质(63)。例如，陶瓷元件可以以如参照图1A-1B的陶瓷元件31或31’、贮存器24和流体通道28所述的方式，或者以如参照图2A-2B的陶瓷元件231、贮存器224和流体通道228所述的方式，经由流体通道与贮存器流体连通。附加地或备选地，陶瓷元件可以以如参照图1A的陶瓷元件31和加热元件32所述的方式，或以如参照图1B的陶瓷元件31’和加热元件32’所述的方式，或以如参照图2A-2B的陶瓷元件231和加热元件232、233所述的方式，与加热元件热连通。例如参照图3A-3C、4A-4B或5A-5D所述，陶瓷元件可具有可以由毛细管作用来吸入和接收气溶胶生成基质的任何合适的孔隙构造。

图6中所示的方法600还包括由所述加热元件加热所述陶瓷元件以生成蒸气，所述陶瓷元件具有在其孔隙内的所述气溶胶生成基质(64)。例如，加热元件可以以如参照图1A的陶瓷元件31和加热元件32所述的方式，或以如参照图1B的陶瓷元件31’和加热元件32’所述的方式，或以如参照图2A-2B的陶瓷元件231和加热元件232、233所述的方式，适当地加热陶瓷元件以生成蒸气。由此形成的蒸气可冷凝成气溶胶。

尽管本发明的一些配置已关于包括控制本体和单独但可连接的筒的系统进行描述，但应清楚的是，所述元件可适当地设在单件气溶胶生成系统中。

还应该清楚的是，在本发明的范围内，备选几何结构是可能的。具体而言，筒和控制本体及其任何部件可以具有不同的形状和构造。

具有所述构造的气溶胶生成系统具有若干个优点。可以通过抑制气溶胶生成基质与加热元件的材料之间的流体连通来抑制两者之间的相互作用(如化学反应)的可能性。气溶胶生成基质损坏或腐蚀系统中的材料的可能性显著降低。该构造是稳健并且廉价的，并且可以抑制气溶胶生成基质的改变或系统的退化。

Claims (18)

1.一种蒸气生成系统，包括：

贮存器，所述贮存器保持气溶胶生成基质；以及

加热组件，所述加热组件包括：

加热元件；以及

陶瓷元件，所述陶瓷元件包括孔隙，所述陶瓷元件的一侧与所述贮存器流体连通，使得所述孔隙由毛细管作用从所述贮存器接收所述气溶胶生成基质，所述陶瓷元件的相对侧与所述加热元件热连通，

其中所述加热组件的加热元件包封在不可渗透材料内，以便抑制所述加热元件与所述气溶胶生成基质之间的流体连通，并且

其中所述加热元件配置成加热其中具有所述气溶胶生成基质的所述陶瓷元件以生成蒸气。

2.根据权利要求1所述的蒸气生成系统，其中所述加热元件包括电阻加热元件。

3.根据权利要求2所述的蒸气生成系统，其中所述加热组件包括所述不可渗透材料，所述不可渗透材料基本上包围所述电阻加热元件，并且抑制所述电阻加热元件与所述气溶胶生成基质之间的流体连通。

4.根据前述权利要求中任一项所述的蒸气生成系统，其中所述不可渗透材料包括陶瓷或玻璃。

5.根据前述权利要求中任一项所述的蒸气生成系统，其中所述不可渗透材料与所述陶瓷元件流体连通。

6.根据前述权利要求中任一项所述的蒸气生成系统，其中所述不可渗透材料接触或结合到所述陶瓷元件。

7.根据权利要求2至权利要求6中任一项所述的蒸气生成系统，其中所述电阻加热元件包括金属。

8.根据权利要求1所述的蒸气生成系统，其中所述加热元件包括配置成使用激光加热所述陶瓷元件的激光器。

9.根据权利要求8所述的蒸气生成系统，其中所述激光具有约1W与10W之间的功率。

10.根据权利要求8或权利要求9中任一项所述的蒸气生成系统，其中所述激光具有在约450纳米与650纳米之间的波长。

11.根据前述权利要求中任一项所述的蒸气生成系统，其中所述孔隙包括互连孔隙网络。

12.根据前述权利要求中任一项所述的蒸气生成系统，其中所述陶瓷元件包括Al₂O₃或AlN。

13.根据前述权利要求中任一项所述的蒸气生成系统，其中所述陶瓷元件具有约40％至60％的孔隙度。

14.根据前述权利要求中任一项所述的蒸气生成系统，其中所述孔隙具有约1微米至约2微米的平均直径。

15.根据前述权利要求中任一项所述的蒸气生成系统，其中所述孔隙包括限定在所述陶瓷元件内的孔口。

16.根据前述权利要求中任一项所述的蒸气生成系统，其中所述气溶胶生成基质包括尼古丁。

17.根据前述权利要求中任一项所述的蒸气生成系统，进一步包括筒和能够联接到所述筒的烟嘴，所述筒包括所述贮存器和所述加热组件中的至少一个，并且可选地进一步包括壳体，所述壳体包括空气入口、空气出口和在所述空气入口与所述空气出口之间延伸的气流通路，其中所述蒸气在所述气流通路内至少部分地冷凝成气溶胶。

18.一种用于生成蒸气的方法，所述方法包括：

由贮存器保持气溶胶生成基质；

将加热元件包封在不可渗透材料内，以便抑制所述加热元件与所述气溶胶生成基质之间的流体连通；

通过与所述贮存器流体连通并且与所述加热元件热连通的陶瓷元件的孔隙，由毛细管作用接收所述气溶胶生成基质；

由所述加热元件加热所述陶瓷元件以生成蒸气，所述陶瓷元件在所述陶瓷元件的孔隙内具有所述气溶胶生成基质。

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