CN114554881A - 气溶胶产生装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于从消耗品产生气溶胶的气溶胶产生装置(20)，该消耗品包括多个相邻层，该多个相邻层包括包含导电材料的加热器层以及在该加热器层的每一侧上并附接到该导电材料的气溶胶基质层。该装置包括壳体和多个电触点(23)。该壳体包括被适配成保持该消耗品的腔室(22)。该多个电触点被布置成穿过该消耗品的该多个相邻层中的一个或两个外层向保持在该腔室中的该消耗品的加热器层供电。

Description

气溶胶产生装置
技术领域
本披露涉及气溶胶产生装置以及用于气溶胶产生装置的消耗品。消耗品可以包括要被加热而不是灼烧以产生供吸入的气溶胶的烟草或其他合适的气溶胶基质材料。
背景技术
在过去的几年里，风险被降低或风险被修正的装置(也称为汽化器)的普及和使用快速增长，这有助于帮助想要戒烟的习惯性吸烟者戒掉如香烟、雪茄、小雪茄和卷烟等传统的烟草产品。可获得与在传统的烟草产品中灼烧烟草不同的、加热或加温可气溶胶化的物质的各种装置和系统。
通常可获得的风险被降低或风险被修正的装置是被加热基质的气溶胶产生装置或加热但不灼烧的装置。这种类型的装置通过将气溶胶基质加热到通常在150℃到350℃范围内的温度来产生气溶胶或蒸气，气溶胶基质通常包括潮湿的烟叶或其他合适的可气溶胶化的材料。加热但并不燃烧或灼烧气溶胶基质释放出气溶胶，这种气溶胶包括用户寻求的组分但不包括燃烧和灼烧产生的有毒和致癌副产物。此外，通过加热烟草或其他可气溶胶化的材料产生的气溶胶通常不包括由燃烧和灼烧产生的可能对于用户来说不愉快的烧焦味或苦味，因此，基质不需要糖和其他添加剂，这些糖和添加剂通常添加到此类材料以使烟雾和/或蒸气对于用户来说更美味。
期望提供一种消耗品或气溶胶产生装置，该消耗品或气溶胶产生装置可以产生气溶胶，并且能量效率得以改善或加热时间减少。
发明内容
在本披露的第一方面中，提供了一种用于从消耗品产生气溶胶的气溶胶产生装置，该消耗品包括多个相邻层，该多个相邻层包括包含导电材料的加热器层以及在该加热器层的每一侧上并附接到该导电材料的气溶胶基质层。该装置包括壳体和多个电触点。该壳体包括被适配成保持该消耗品的腔室。该多个电触点被布置成穿过该消耗品的该多个相邻层中的一个或两个外层向保持在该腔室中的该消耗品的加热器层供电。
可选地，该腔室被适配成使得当插入该消耗品时，该消耗品被定位以便这些电触点向该加热器层供电。
可选地，该腔室包括开口，能够通过该开口插入和移除该消耗品，并且该气溶胶产生装置进一步包括盖件，该盖件被布置成在该开口打开的打开位置与该开口关闭的关闭位置之间移动。
可选地，该盖件通过铰链附接到该壳体。
可选地，该装置进一步包括刺穿元件，该刺穿元件包括该气溶胶产生装置的该多个电触点中的刺穿电触点，该刺穿元件被适配成刺穿该消耗品并在该刺穿电触点与该加热器层之间形成电连接。
可选地，该刺穿元件具有针型、冠型、刀片型或冲头型端头。
可选地，该刺穿元件包括该气溶胶产生装置的该多个电触点中的多个刺穿电触点，该多个刺穿电触点被布置成与该加热器层形成多个电连接。
可选地，该盖件被布置成当该盖件移动到该关闭位置时将该刺穿元件推入该消耗品中。
可选地，该装置进一步包括致动器，该致动器被布置成将该刺穿元件驱动到该消耗品中。
可选地，该气溶胶产生装置的该多个电触点中的电触点被布置成与该消耗品的相应电触点形成电连接，该相应电触点连接在该消耗品中、在该多个相邻层中的该加热器层与外层之间。
可选地，该多个电触点被布置成在该腔室内延伸，以穿过该消耗品的该多个相邻层中的一个或两个外层向保持在该腔室中的该消耗品的加热器层供电。该多个电触点可以被布置成沿横向于该腔室的纵向方向的方向延伸。该多个电触点可以沿着该腔室的横向尺寸的至少30％、优选地至少40％、最优选地至少50％延伸。该多个电触点可以包括沿着纵向方向纵向地隔开的至少两个触点。该两个触点至少相隔在纵向方向上该腔室的长度的至少50％、优选地至少70％、最优选地至少90％的距离。
在本披露的第二方面中，提供了一种用于产生气溶胶的系统，该系统包括如前所述的气溶胶产生装置、以及消耗品，该消耗品包括多个相邻层，该多个相邻层包括加热器层和在该加热器层的每一侧上的气溶胶基质层。
可选地，该消耗品的至少一个气溶胶基质层被布置成被该气溶胶产生装置的刺穿元件刺穿。
附图说明
图1示意性地展示了消耗品的截面；
图2A和图2B示意性地展示了在没有和有消耗品的情况下，根据本发明的气溶胶产生装置的截面；
图3示意性地展示了消耗品的平面图；
图4A和图4B示意性地展示了另一个消耗品以及可以与该另一个消耗品相关联的工具的截面；
图5示意性地展示了另一个消耗品的截面；
图6示意性地展示了可以用于根据本发明的气溶胶产生装置中的不同类型的刺穿元件；
图7示意性地展示了另一个消耗品的截面；
图8A和图8B示意性地展示了在没有和有消耗品的情况下，根据本发明的另一个气溶胶产生装置的截面；
具体实施方式
本发明提供用于分层消耗品的气溶胶产生装置，其基本原理可以参考图1、图2A和图2B来理解。
图1示意性地展示了包括多个相邻层的消耗品10的截面。相邻层包括包含导电材料的加热器层11。相邻层另外包括在加热器层11的每一侧上并附接到加热器层11的气溶胶基质层12。
图2A示意性地展示了可以在其中接收消耗品10的气溶胶产生装置20的截面，而图2B示意性地展示了装有消耗品10的气溶胶产生装置20的截面。如图2A和图2B所示，气溶胶产生装置包括电触点23，这些电触点被布置成穿过消耗品的多个相邻层中的一个或两个外层(换言之，穿过多个相邻层中第一层和最后一层中的一者或两者，第一层和最后一层在这种情况下是气溶胶基质层12)向消耗品的加热器层11供电。因此气溶胶产生装置20可以向加热器层11的导电材料供电，以便加热气溶胶基质层12并由此产生气溶胶。
消耗品10的相邻层的夹层状布置具有的效果是，加热器层11被气溶胶基质层12电绝缘和热绝缘。这允许消耗品10的简单设计，同时降低了加热器层11会损坏气溶胶产生装置20的风险。另外，这消除了对单独的诸如聚酰亚胺的电绝缘层的需要。通过将气溶胶基质附接到加热器层而无需任何中间绝缘层，可以更快且更高效地进行加热。
更具体地说，在第一示例中，消耗品适合于其中这些电触点是形成刺穿元件23的一部分的刺穿电触点的气溶胶产生装置20。刺穿元件被适配成穿过气溶胶基质层12中的一者或多者来刺穿消耗品10，并在刺穿电触点与加热器层11之间形成电连接。
再次参考图2A，在与消耗品的第一示例兼容的气溶胶产生装置的第一实施例中，气溶胶产生装置20包括壳体21，该壳体包括被适配成接收消耗品10的腔室22。腔室22包括开口，可以通过该开口插入和移除消耗品，并且气溶胶产生装置20进一步包括盖件24，该盖件被布置成在开口打开的打开位置(图2A中示出)与开口关闭的关闭位置(图2B中示出)之间移动。盖件24通过铰链25附接到壳体21。
更具体地说，腔室22被适配成使得当插入消耗品时，消耗品被正确定位以便电触点向加热器层供电。腔室22可以被设定尺寸来确保消耗品以正确的取向插入以供刺穿元件穿过气溶胶基质层12中的一者或多者刺穿，从而与加热器层11进行电触点。另外，腔室22可以被设定尺寸以便消耗品具有紧密配合(snug fit)，或者消耗品的加热器层可以被设计成容许电触点的不同定位。例如，加热器层可以是均匀的材料，使得不需要特定地定位电触点来向加热器层供电。
刺穿元件23附接到盖件24。盖件24被布置成使得当用户将消耗品10插入腔室22中并将盖件24移动到关闭位置时，将刺穿元件23推入消耗品10中，从而形成如图2B所示的构型。如图2B所示，腔室22在关闭时是有边界的，并且对应的边界在图2A中使用在腔室的开口处的虚线展示。
刺穿元件23被布置成在腔室的内部延伸足以接触加热器层或甚至横穿它的距离。刺穿元件可以在腔室的横向方向上沿着横向方向的至少40％、优选地至少50％(诸如70％或80％)的距离延伸。刺穿元件还优选地彼此隔开足够的纵向距离，该纵向距离是在腔室的纵向方向上腔室的长度的优选地至少50％、更优选地至少70％、最优选地至少90％。
气溶胶产生装置20进一步包括吸嘴26，在吸嘴处气溶胶产生装置将产生的气溶胶提供给用户。吸嘴26例如可以通过管道(未示出)连接到腔室22。
另外，气溶胶产生装置20进一步包括对电触点的供电装置(power supply)和供用户控制加热器层加热的装置。
消耗品的第一示例和气溶胶产生装置的第一实施例还具有各种变体和可选特征，其非限制性示例在下文中解释。
在消耗品的第一示例中，导电材料可以包括金属、碳、或金属和碳的混合物。另外，在消耗品的第一示例中，加热器层可以是柔性的或可变形的，以帮助制造消耗品并且潜在地使消耗品更容易供用户处理并插入气溶胶产生装置中。这些特征例如可以通过使用薄的实心导电层或导电纤维网络来实现。加热器层例如可以由烧结金属、金属丝绒、网状物、非织造材料、膜、带或曲折轨道中的一者或多者形成。加热器层可以是具有高于10欧姆、优选地高于20欧姆(例如大约30欧姆)的电阻的导电层。因此，与金属加热器不同，加热器层需要更高的电压但更低的电流来加热。加热器可以是碳带或薄膜。加热器层例如可以包括
Figure BDA0003590432890000051
碳材料。
加热器层11可能不会在气溶胶基质层12之间形成完全的屏障(例如在加热器层由轨道形成的情况下)，并且气溶胶基质层12可以部分地彼此接触。另外，尽管将加热器层11的加热部分与气溶胶基质层12直接接触具有上文提到的益处，但加热器层11可以在内部包括绝缘体。
在消耗品的第一示例中，气溶胶基质采用被挤出成层的泡沫的形式。泡沫中的泡沫结构没有特别限制，并且例如可以包括截留的气泡。它可以提供为具有大表面积的开放结构，使得热量和气溶胶能够在泡沫中循环，特别是在加热期间，从而提供均匀的加热、高质量的气溶胶以及气溶胶的极其有效的提取。
泡沫包含可吸入剂，当被加热时，可吸入剂产生或释放由气溶胶产生装置产生的气溶胶的组分。可吸入剂例如可以是烟草成分。另外，泡沫包含气溶胶形成剂、泡沫形成剂和泡沫稳定剂。当形成(例如搅打的)泡沫时，泡沫形成剂通常可以截留气泡，并且泡沫稳定剂可以减少并且甚至防止泡沫破裂。可吸入剂可以被配置成当与气溶胶形成剂一起加热时得以释放。
泡沫形成剂没有特别限制。泡沫形成剂例如可以包括琼脂、结冷胶、卵磷脂、脂肪酸酯和/或它们的混合物，但不限于此。此外，气溶胶形成剂没有特别限制。气溶胶形成剂例如可以包括丙三醇、诸如丙二醇的二醇衍生物、癸二酸酯和/或它们的混合物，但不限于此。
在这个实施例中，可吸入剂为泡沫的0.1重量％至33重量％，并且气溶胶形成剂为泡沫的10重量％至80重量％。更优选地，气溶胶形成剂为泡沫的40重量％至70重量％。气溶胶基质层例如可以是再造烟草片材。作为泡沫的替代物，气溶胶基质可以从面团、浆液或摩丝中挤出。
在具体示例中，可以通过挤出包含约1重量％至约7重量％羧甲基纤维素(CMC)、约10重量％至约35重量％甘油和粒径为约20μm至300μm的烟草粉末(tobacco power)的混合物来产生气溶胶基质。
在另一具体示例中，每个气溶胶基质层的厚度为80μm至2mm，并且优选地为1.40mm。水分含量可以是10重量％至15重量％，并且优选地12.5重量％。本文中的“水分含量”仅指水，并且不包括可能存在的任何湿润剂。
如图3所示，消耗品10可以通过穿过包括相邻层的片材或带材进行切割、冲压或冲孔而形成为具有多种平面视图形状。换言之，消耗品可以被成形为具有在每一层中相同的截面。例如，消耗品可以具有矩形形状30A，或更具体地sim卡形状。消耗品可以替代性地具有曲折形状或蛇形轨道形状30B或30C。此外，消耗品可以具有三角形形状30D或圆形形状30E。不同的形状可以用于跨消耗品提供不同的热量分布。消耗品10的平面视图形状可以被形成为具有任何合适的尺寸。在一个具体示例中，消耗品10被形成为具有长宽尺寸为18mm×12mm的矩形形状30A。
如图4A所示，消耗品10的每一层不需要具有相同的截面。例如，在形状的边缘，气溶胶基质层12可以延伸超过加热器层11，使得加热器层11在边缘处被气溶胶基质层12包围。这还具有使加热器层11的边缘绝缘的效果。这可能是消耗品形状被切割、冲压或冲孔的方式的结果。例如，可以使用具有弯曲刀片的切割工具40从带材切割消耗品10，如图4B所示。此外，加热器层11可以在它的所有边缘处被气溶胶基质层12包围。
另外，如图5所示，消耗品50可以包括多个加热器层11。在每个加热器层11的每一侧上都有一层气溶胶基质层12。在此类情况下，可能需要对应气溶胶产生装置的刺穿元件23来刺穿多个加热器层11，或者可以包括另外的刺穿元件以确保向消耗品50的所有加热器层11供电。通过增加加热器层的数量，增加了加热器层与气溶胶基质层之间的接触面积。另外，当消耗品接收电力时，该电阻(electrical resistance)的总电阻可能会降低。
在图5中，消耗品50的多个相邻层包括交替的加热器层11和气溶胶基质层12。在此类实施例中，气溶胶基质层12的厚度可以变化。例如，图5中示出的中间气溶胶基质层12b的厚度可以是外部气溶胶基质层12a、12c的厚度的两倍，以便在气溶胶基质层12a、12b、12c被加热器层11加热时提高热分布的均匀性。
在气溶胶产生装置的第一实施例中，存在两个刺穿元件23，它们各自具有相应的电触点。然而，可以仅存在一个刺穿元件，该刺穿元件具有被布置成向加热器层供电的多个电触点。例如，单个刺穿元件可以沿着消耗品延伸并且可以在刺穿元件的每一端处具有电触点。替代性地，可以存在超过两个刺穿元件，它们各自具有被布置成向加热器层供电的零个或多个电触点。当刺穿元件具有零个电触点时，它仅用于保持消耗品。此外，刺穿元件23中的每一个可以附接到盖件24或壳体21。
如图6所示，消耗品可以接收具有用于刺穿消耗品的材料的任何合适形状的刺穿元件23。刺穿元件23例如可以各自具有圆形截面60A或薄刀片截面60E。刺穿元件23可以各自具有针型端头60B、冠型端头60C、冲头型端头60D或刀片型端头60F。刺穿元件23可以是实心的或中空的。
在气溶胶产生装置的第一实施例中，盖件24通过铰链25附接到壳体21。然而，铰链可以替代地被替换成用于将盖件24附接到壳体21的另一装置。此外，盖件24可以是与壳体21完全分开的。
在气溶胶产生装置的第一实施例中，盖件24被布置成当用户将盖件移动到关闭位置时，将刺穿元件推入消耗品中。然而，另外或替代性地，气溶胶产生装置可以包括被布置成将刺穿元件驱动到消耗品中的致动器。这例如可以是电控致动器，当盖件处于关闭位置时，该电控致动器自动地响应于盖件的关闭或基于用户按下按钮而激活。
图7展示了消耗品70的第二示例的截面。除了以下细节之外，第二示例与第一示例相同，并且上文描述的第一示例的变体和修改也适用于第二示例。
如图7所示，消耗品70设置有连接到加热器层的多个电触点73。这些预先设置的触点通过提供外部触点向加热器层11供电，消除了对于对应气溶胶产生装置中的刺穿元件的需要。
更具体地说，电触点73嵌入穿过消耗品的多个相邻层12、11、12的相应孔中。每个孔可以替代地仅延伸穿过加热器层11、和气溶胶基质层12之一。这些孔对应于原本在第一示例中将由刺穿元件产生的孔。
与第一示例类似，还可以提供嵌入单个孔中并被布置成向加热器层供电的多个电触点。例如，单个长孔可以具有嵌入在孔的每一端处的电触点。
图8A和图8B展示了适合与第二示例的消耗品一起使用的气溶胶产生装置80的第二实施例的截面。除了以下细节之外，第二实施例与第一实施例相同，并且上文描述的第一实施例的变体和修改也适用于第二实施例。
如图8A所示，第一实施例的刺穿元件23被替换成更短的电触点83。每个电触点83被布置成与消耗品70的相应电触点73形成电连接，电触点73连接在消耗品中、在消耗品的多个相邻层中的加热器层11与外层12之间。
第一示例和第二示例以及第一实施例和第二实施例的组合和中间版本是可能的。
例如，消耗品可以设置有被适配成接收如第二示例中所述的电触点的孔，但实际上不包括这些电触点。在这种情况下，第一实施例的气溶胶产生装置可以与该消耗品一起使用，并且相较于将刺穿元件23驱动到第一示例的无孔消耗品中，需要更小的力将刺穿元件23驱动到消耗品的预先布置的孔中。
另外，消耗品可以设置有如第二示例中所述的仅一个电触点73，并且可以与具有如第一实施例中所述的刺穿元件23和如第二实施例中所述的触点83两者的气溶胶产生装置一起使用。这将提高安全性，因为将该装置与不是被设计用于它的消耗品一起使用会更加困难，反之亦然。
除了上文的披露内容，另外的消耗品是可能的。
例如，在上文描述中，多种消耗品与气溶胶产生装置一起使用，该气溶胶产生装置具有在其中产生气溶胶的腔室22和用户从其中获得气溶胶的吸嘴26。然而，消耗品本身可以提供腔室和/或吸嘴。例如，具有附接到加热器层的每一侧的气溶胶基质层的分层片材可以被卷起、绕线(bobbinized)或密封以形成中空的管。在这种情况下，管的内部可以提供腔室，并且管的一端可以用作吸嘴。因此，对应的气溶胶产生装置仅需要使用例如上文描述的电触点类型之一来提供供电装置。在气溶胶产生装置具有刺穿元件的情况下，这些刺穿元件还将起到将消耗品相对于该装置保持到位的功能。
上文描述的消耗品和装置可以分开配送，或者可以作为用于产生气溶胶的系统一起供应。
在一些示例中，系统的气溶胶产生装置本身可以是一次性的并且可以具有位于其中的有限消耗品，从而具有上文描述的速度和效率优势。在此类示例中，可移动的盖件对于气溶胶产生装置是不必要的。如果气溶胶产生装置具有用于刺穿元件的致动器，则消耗品可以被布置在气溶胶产生装置中，使得至少一个气溶胶基质层被布置成被刺穿元件刺穿。

Claims (17)

1.一种用于从消耗品产生气溶胶的气溶胶产生装置，该消耗品包括多个相邻层，该多个相邻层包括包含导电材料的加热器层以及在该加热器层的每一侧上并附接到该导电材料的气溶胶基质层，该装置包括：
壳体，该壳体包括被适配成保持该消耗品的腔室；
多个电触点，该多个电触点被布置成穿过该消耗品的该多个相邻层中的一个或两个外层向保持在该腔室中的该消耗品的加热器层供电。
2.根据任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置，其中，该腔室被适配成使得当插入该消耗品时，该消耗品被定位以便这些电触点向该加热器层供电。
3.根据任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置，其中，该腔室包括开口，能够通过该开口插入和移除该消耗品，并且该气溶胶产生装置进一步包括盖件，该盖件被布置成在该开口打开的打开位置与该开口关闭的关闭位置之间移动。
4.根据权利要求3所述的气溶胶产生装置，其中，该盖件通过铰链附接到该壳体。
5.根据任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置，进一步包括刺穿元件，该刺穿元件包括该气溶胶产生装置的该多个电触点中的刺穿电触点，该刺穿元件被适配成刺穿该消耗品并在该刺穿电触点与该加热器层之间形成电连接。
6.根据权利要求5所述的气溶胶产生装置，其中，该刺穿元件具有针型、冠型、刀片型或冲头型端头。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的气溶胶产生装置，其中，该刺穿元件包括该气溶胶产生装置的该多个电触点中的多个刺穿电触点，该多个刺穿电触点被布置成与该加热器层形成多个电连接。
8.根据权利要求3或权利要求4以及根据权利要求5至7中任一项所述的气溶胶产生装置，
其中，该盖件被布置成当该盖件移动到该关闭位置时将该刺穿元件推入该消耗品中。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的气溶胶产生装置，进一步包括致动器，该致动器被布置成将该刺穿元件驱动到该消耗品中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该多个电触点被布置成在该腔室内沿横向于该腔室的纵向方向的方向延伸，并且沿着该腔室的横向尺寸的至少30％延伸。
11.根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶产生装置，其中，该多个电触点包括沿着纵向方向纵向地隔开的至少两个触点，隔开的距离为在该纵向方向上该腔室的长度的至少50％。
12.根据任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置，其中，该气溶胶产生装置的该多个电触点中的电触点被布置成与该消耗品的相应电触点形成电连接，该相应电触点连接在该消耗品中、在该多个相邻层中的该加热器层与外层之间。
13.一种用于产生气溶胶的系统，该系统包括根据任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置、以及消耗品，该消耗品包括多个相邻层，该多个相邻层包括加热器层和在该加热器层的每一侧上的气溶胶基质层。
14.根据权利要求13所述的系统，包括根据权利要求5所述的气溶胶产生装置，其中，该消耗品的至少一个气溶胶基质层被布置成被该气溶胶产生装置的刺穿元件刺穿。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其中，该加热器层包含包括金属和/或碳的导电材料。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，该加热器层具有高于10欧姆的电阻。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的系统，其中，该加热器层由烧结金属、金属丝绒、网状物、膜、带、非织造材料和曲折轨道中的一者或多者形成。
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