CN114585268B - 用于气溶胶产生装置的消耗品、用于制造消耗品的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于气溶胶产生装置的消耗品(8100)、用于制造消耗品的方法和系统、以及使用消耗品的方法。该消耗品包括：气溶胶产生基质的柱状部分(110)；以及加热元件(120)，该加热元件嵌入该柱状部分中。该加热元件包括基部部分和从该基部部分沿该柱状部分延伸的多个长形部分(122a，122b)。该加热元件被适配用于通过施加到该基部部分的力被驱动朝向该柱状部分。

Description

用于气溶胶产生装置的消耗品、用于制造消耗品的系统和 方法

技术领域

本披露涉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用于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式装置。这种类型的装置通过将气溶胶基质加热到通常在150℃到300℃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，该消耗品能够以改善的能量效率产生气溶胶并且能够简单地制造。

发明内容

根据第一方面，本公开提供一种用于气溶胶产生装置的消耗品，该消耗品包括：气溶胶产生基质的柱状部分；和加热元件，该加热元件嵌入该柱状部分中，该加热元件包括基部部分和从该基部部分沿该柱状部分延伸的多个长形部分，该加热元件被适配用于通过施加到该基部部分的力被驱动朝向该柱状部分。

可选地，该加热元件是感应式加热元件。

可选地，该加热元件包括两个长形部分，该两个长形部分布置在该基部部分的相应端部处以形成U形。

可选地，该加热元件在整个该基部部分和该多个长形部分具有基本相似的截面。

可选地，该加热元件是经弯曲以形成该基部部分和该多个长形部分的线材。

可选地，该气溶胶产生基质是固体材料或通过围绕该柱状部分的包裹物保持的松散材料，并且该加热元件嵌入该气溶胶产生基质中。

可选地，该基部部分布置在该柱状部分的开口端处。

根据第二方面，本披露提供一种用于制造如上文描述的消耗品的系统，该系统包括：保持器件，该保持器件被适配用于接收包括柱状部分的消耗品；以及加热元件驱动器，该加热元件驱动器布置成面向该保持器件，该加热元件驱动器被构造用于将加热元件向该柱状部分的端部驱动。

可选地，该系统包括：滚筒，该滚筒包括布置在围绕该滚筒的相应分度位置处的多个保持器件，每个保持器件被适配用于接收相应的消耗品，该滚筒被构造用于进行分度旋转，其中加热元件驱动器布置成面向围绕该滚筒的第一分度位置，该加热元件驱动器被构造用于将加热元件向在该第一分度位置处的该保持器件中的消耗品的柱状部分的端部驱动。

可选地，该系统进一步包括料斗，该料斗布置成存放气溶胶产生基质的多个柱状部分，并且向围绕该滚筒的第二分度位置给送该多个柱状部分。

可选地，该第一分度位置和该第二分度位置是不同的位置。

可选地，该滚筒布置成围绕基本水平的轴线旋转，并且该第二分度位置是顶部位置。

可选地，该保持器件被适配用于从该相应柱状部分布置在该第二分度位置处的该保持器件中时起，该滚筒已经旋转经过预定数量的分度位置后，将该相应柱状部分掉落。

可选地，该加热元件驱动器是钉枪。

根据第三方面，本披露提供一种制造如上文描述的消耗品的方法，该方法包括：将气溶胶产生基质的柱状部分的一端部布置成面向加热元件驱动器；以及使用该加热元件驱动器将加热元件向该柱状部分的该端部驱动。

根据第四方面，本披露提供一种产生可吸入的气溶胶的方法，该方法包括：将如上文描述的消耗品插入加热腔室中，该加热腔室包括被构造用于驱动该加热元件的驱动元件；以及使用该加热元件加热气溶胶产生基质的该柱状部分以产生该可吸入的气溶胶。

附图说明

图1A是根据本发明的消耗品的示意图；

图1B和图1C是加热元件的示例的示意图；

图1D和图1E是具有加热元件的不同示例的消耗品的端部的示意图；

图2是制造消耗品的方法的示意图；

图3是用于制造消耗品的系统的示意图。

图4A和图4B是在气溶胶产生装置的示例中处于使用中的消耗品的示意图。

具体实施方式

图1A示意性地展示了根据本发明的实施例的消耗品。

参考图1A，消耗品100包括气溶胶产生基质的柱状部分110。总体而言，用于气溶胶产生装置的消耗品在一个方向(图1A中标记为z方向)相对较长、具有垂直于“长”方向的相对较小的截面。在这类消耗品中，“柱状”部分是指沿“长”方向延伸的部分。尽管参考这类消耗品便于解释本发明，但本发明同样适用于可能无法辨别这种“长”方向的消耗品，在该情况下，“柱状”部分可以是气溶胶产生基质的任何部分。

柱状部分例如可以包括固体气溶胶基质材料，或由围绕柱状部分的包裹物保持的松散气溶胶基质材料。气溶胶基质例如可以包括各种形式的烟草材料，诸如碎烟草和粒状烟草，并且/或者烟草材料可以包括烟叶和/或再造烟草。包裹物例如可以包括纸和/或其他纺织材料。包裹物还可以包括各种有机材料和/或无机材料。

加热元件120嵌入柱状部分110中。加热元件120优选地嵌入气溶胶产生基质本身中，但可以替代地与气溶胶产生基质相邻。例如，加热元件120可以定位在气溶胶产生基质与包裹物之间。加热元件120例如可以是感应式加热元件(也称为感受器)，该感应式加热元件被构造用于通过电磁感应接收能量并且耗散接收到的能量以执行加热。替代地，加热元件120可以是被构造用于通过电流接收能量的导电加热元件。加热元件典型地可以包括导电材料，导电材料包括诸如铝、铁、合金钢、铜等的金属材料和/或诸如石墨、碳化硅等的非金属材料。

如图1A所示，消耗品100可以进一步包括在过滤器130与柱状部分110之间的管段140。管段可以用于允许产生的气溶胶在到达消耗品的嘴口端之前冷却。

加热元件120的第一示例的细节在图1B中示出。

参考图1B，加热元件120包括基部部分121和从基部部分120延伸的多个长形部分122a、122b。当嵌入柱状部分110中时，长形部分布置成沿柱状部分延伸。也就是说，长形部分布置成沿柱状部分的“长”方向延伸。

利用长形部分的这种布置，可以方便地通过用螺线管包围柱状部分来给感应式加热元件供电。利用这种布置，螺线管的磁场可以平行于长形部分，从而在它们的表面区域的周围感应出电流。此外，即使加热元件不是感应式加热元件，将长形部分沿柱状部分布置也提高了气溶胶基质的加热均匀性。

基部部分和多个长形部分的这种布置也意味着加热元件被适配用于通过施加到基部部分121的力被驱动朝向柱状部分110(如图2所示，稍后描述)。具体地说，基部部分121提供用于驱动的表面，而长形部分122a、122b布置成以低于基部部分121的阻力穿过柱状部分110。

在图1B的示例中，加热元件120具有两个长形部分122a、122b，它们布置在基部部分121的相应端部处以形成U形。使用沿基部部分散布尽可能远的至少两个长形部分具有当将加热元件120驱动到柱状部分110中时稳定加热元件的效果，并且增加长形部分122的数量会增加加热元件120所需的材料量。因此，U形平衡了驱动加热元件时的稳定性与减少加热元件所需的材料量的要求。

加热元件120在整个基部部分和多个长形部分可以有利地具有基本相似的截面。这通过准许使用具有基本均匀截面的长材料来形成加热元件而简化了加热元件120的制造。另外，基部部分和长形部分的基本相似的截面意味着电流在长形部分的表面上基本均匀，并且来自加热元件的热量分布的均匀性得以增加。

更优选地，加热元件120可以由经弯曲以形成基部部分和多个长形部分的线材形成。例如，图1C示出了加热元件120的第二示例，该加热元件具有由线材形成的三个长形部分。线材的两端部形成中间长形部分122b，并且线材的中间部分经弯曲以形成外部长形部分122a和122c以及基部部分121。弯曲线材避免了将基部部分和长形部分中的任一者附接在一起的需要，因此进一步简化了加热元件120的制造。

图1D是从图1A的z方向延伸到页面中的端部透视图来看的图1A的消耗品的旋转视图。图1D展示了加热元件的基部部分121跨柱状部分110的端部延伸，而长形部分(未示出)从基部部分延伸到柱状部分110中。

图1E是针对加热元件120的另一示例的从与图1D相同的透视图来看的视图。在这个示例中，基部部分121具有交叉形状，并且长形部分(未示出)从交叉形状的四个端部中的每一个延伸。在这个示例中，交叉形状略微变形，因为这表示交叉形状是通过多次弯曲具有基本均匀的截面的长材料以形成长形部分和基部部分而形成。通过提供可以支持长形部分的二维布置的基部部分，提高了将加热元件驱动到柱状部分中时加热元件的稳定性，并且提高了对柱状部分的热量传递的均匀性。

返回参考图1A，基部部分121优选地布置在柱状部分110的开口端处。在常见的消耗品设计中，消耗品包括在消耗品的嘴口端处的过滤器130。在这样的设计中，开口端与嘴口端相反。加热元件120的这种布置意味着加热元件120可以最后添加到几乎完整的消耗品。

更具体地说，在图1A中，基部部分121接近于但实际上未嵌入柱状部分110的开口端中，而长形部分是几乎完全嵌入。替代地，加热元件120可以完全嵌入柱状部分110中，以提高对气溶胶产生基质的热量传递效率。

此外，如果在组装消耗品的任何其他元件(诸如过滤器130)之前将加热元件120添加到柱状部分110，则可以将基部部分121驱动到柱状部分110中并布置在柱状部分的、一旦全部制造完成最终将更接近于消耗品的嘴口端的端部处。

在其他消耗品中，消耗品不包括过滤器，并且“开口端”可以是柱状部分的任一端部。

图2展示了用于制造如上文描述的消耗品的方法。

如图2所示，将柱状部分110(其可能已经是包括过滤器130的消耗品的一部分)布置成一端部面向加热元件驱动器200。然后使用加热元件驱动器200将加热元件120向柱状部分110的该端部驱动。

加热元件驱动器200可以类似于常规的钉枪或射钉枪，被适配用于保持和驱动如上文描述的加热元件120。

柱状部分110可以布置成紧邻加热元件驱动器200，使得加热元件120在被驱动到柱状部分中时可以由加热元件驱动器200保持。替代地，柱状部分110可以布置成与加热元件驱动器200有一定距离，使得加热元件驱动器200通过以施加到基部部分121的、足以使加热元件120在受冲击时被驱动到柱形部分中的力击发加热元件，来将加热元件120向柱状部分驱动。

在简单的实施例中，可以通过使用手持式加热元件驱动器200和/或通过保持柱状部分110面向加热元件驱动器200来手动执行这种方法。

替代地，可以由包括加热元件驱动器200和保持器件的系统来执行该方法，该保持器件布置成面向保持器件并被适配用于接收柱状部分110或包括柱状部分110的消耗品100。图3示意性地展示了这种系统的示例。

在图3的示例中，该系统包括滚筒300。滚筒具有多个保持器件310a、310b、310c，这些保持器件布置在围绕滚筒的相应分度位置处，其中每个保持器件被适配用于保持相应的柱状部分110(柱状部分可能已经是消耗品的一部分)。保持器件例如可以是在滚筒的外表面中的凹口或凹槽。在这个示例中，提供了至少与柱状部分110的“长”方向(图1中的z方向)一样长的凹槽，并且柱状部分110被沿凹槽保持。保持器件可以各自可选地具有用于主动保持和释放柱状部分110的致动器。

加热元件驱动器200静态布置成面向滚筒300的第一分度位置。滚筒300被构造用于进行分度旋转，使得在滚筒300的每次旋转时，将新的保持器件(以及因此新的柱状部分)布置在第一位置中以面向加热元件驱动器200。

例如，图3中展示的滚筒300具有十二个等距隔开的保持器件310a、310b、310c。在这个示例中，滚筒的每个分度旋转是完整旋转的十二分之一。更一般地说，滚筒可以具有任何数量的保持器件，并且保持器件不必围绕滚筒等距隔开，只要根据保持器件的位置控制滚筒的旋转即可。

利用这个系统，可以通过在以下步骤之间交替来制造根据本发明的多个消耗品：滚筒300旋转一个位置；加热元件驱动器200将加热元件120向当前处于第一位置中的柱状部分110驱动。

可以使用料斗400将缺少加热元件120的柱状部分110添加到滚筒300。更具体地说，料斗400可以布置成存放多个柱状部分110，并且向围绕滚筒300的第二分度位置给送该多个柱状部分110。在这个实施例中，这些柱状部分110在每个相应的保持器件处在与料斗400相邻的第二位置时，被逐一地给送到相应的保持器件310a、310b、310c中。

第二位置可以同于与加热元件驱动器200相关联的第一位置。但是，第二位置优选地不同于第一位置。通过将加热元件驱动器200和料斗400布置成与不同的分度位置相邻，在施加加热元件120之前，柱状部分110有更多时间来安置在相应的保持器件310a、310b、310c中。这降低了用于控制料斗400操作和加热元件驱动器200操作的时机所需的精度。

可以利用重力将每个柱状部分110添加到滚筒。这可以通过将滚筒300布置成围绕基本水平的轴线旋转并且将料斗400布置成将柱状部分110向第二位置给送来实现，第二位置位于围绕滚筒300的顶部位置或附近。每个柱状部分110在第二位置处通过保持器件中的开口进入相应的保持器件310。在这个示例中，料斗400布置成给送每个柱状部分110，使得柱状部分110垂直于柱状部分110的“长”方向(图1中的z方向)进入相应的保持器件310。

在添加加热元件120后，可以类似地利用重力将每个柱状部分110(或完整的消耗品)从滚筒300移除。这可以通过将每个保持器件310中的开口适配成使得保持器件310在滚筒300从相应柱状部分110布置在第二分度位置处的保持器件310中时起旋转经过预定数量的分度位置(即，从图3中的竖直位置起预定数量的位置)的同时，支撑柱状部分110，并且然后允许柱状部分通过该开口从保持器件310中掉回来实现。例如，保持器件可以被动成形或主动控制，使得柱状部分稳定地保持在保持器件中达到从竖直位置旋转最多120°，并且当保持器件围绕滚筒与竖直位置超过120°时，柱状部分将从保持器件中掉出。

在另一示例中，改进的滚筒300'可以布置成在基本竖直的轴线上旋转，并且在重力下给料和/或排空。在这个示例中，柱状部分110(或完整的消耗品)可以平行于柱状部分110的“长”方向(图1中的z方向)进入和/或离开滚筒300'。例如，改进的给料器400'可以定位在第二分度位置的上方，并且被构造用于在竖直取向上供应柱状部分110，使得每个柱状部分110平行于“长”方向进入滚筒300。类似地，滚筒300'可以被适配用于在第三分度位置从相应的保持器件310释放柱状部分110。这可以通过在滚筒300’的下方提供实心板来实现，该实心板不旋转并且在第三分度位置处具有孔，以允许柱状部分110在重力下从保持器件310中掉出。

该系统可以进一步包括电子控制器，该电子控制器被构造用于自动控制加热元件驱动器200、滚筒300和料斗400中的一个或多个。该系统可以进一步包括一个或多个传感器，该一个或多个传感器被构造用于检测，例如，柱状部分110是否存在于当前布置在第一位置中的保持器件中，和/或检测保持器件中的柱状部分110是否已经具有嵌入其中的加热元件120。该系统可以替代地由人类操作员操作。

在该系统的其他实施例中，滚筒300可以替换成包括多个保持器件的传送带。该系统在其他方面可以是类似的，其中加热元件驱动器200布置成面向沿着传送带的第一位置，并且料斗400布置成向沿着传送带的第二位置给送柱状部分110。

此外，在其他实施例中，通过将一个或多个加热元件驱动器200附接到滚筒300(或传送带)，该系统可以被适配用于连续操作而无步进式运动。

图4A和图4B示出了使用如上文描述的消耗品以产生气溶胶的示例。

图4A示意性地展示了气溶胶产生装置500中的消耗品100。

气溶胶产生装置500包括加热腔室510，该加热腔室包括被构造用于驱动消耗品100的加热元件120的驱动元件520。在这个示例中，驱动元件520是布置成在加热腔室510中产生磁场的螺线管线圈。磁场在加热元件120中感应出电流以对气溶胶基质的柱状部分110执行加热。

为了产生可吸入的气溶胶，用户可以将消耗品100插入加热腔室510中，并使用加热元件120加热柱状部分110以产生可吸入的气溶胶。

在这个示例中，消耗品100没有过滤器130或管段140。这种简单的消耗品例如可以用于气溶胶产生装置本身具有用户可以从其中获得所产生的气溶胶的吸嘴和过滤器(未示出)的情况下。

图4B示意性地展示了第二气溶胶产生装置600中的消耗品100。

气溶胶产生装置600也包括加热腔室610和驱动元件620。但是，在这个示例中，驱动元件620包括刺穿元件，这些刺穿元件布置成穿入柱状部分110并与加热元件120进行电接触以驱动电流通过加热元件。驱动元件620可以是可缩回的，以便允许将消耗品添加到加热腔室610和从加热腔室移除。

为了产生可吸入的气溶胶，用户可以将消耗品100插入加热腔室610中，并使用加热元件120加热柱状部分110以产生可吸入的气溶胶。

Claims (15)

1.一种用于气溶胶产生装置的消耗品，该消耗品包括：

气溶胶产生基质的柱状部分；以及

加热元件，该加热元件嵌入该柱状部分中，

该加热元件包括基部部分和从该基部部分沿该柱状部分延伸的多个长形部分，

该加热元件被适配用于通过施加到该基部部分的力被驱动朝向该柱状部分，

其中该加热元件是经弯曲以形成该基部部分和该多个长形部分的线材。

2.根据权利要求1所述的消耗品，其中，该加热元件是感应式加热元件。

3.根据权利要求1-2中的任一项所述的消耗品，其中，该加热元件包括两个长形部分，该两个长形部分布置在该基部部分的相应端部处以形成U形。

4.根据权利要求1-2中的任一项所述的消耗品，其中，该加热元件在整个该基部部分和该多个长形部分具有基本相似的截面。

5.根据权利要求1-2中的任一项所述的消耗品，其中，该气溶胶产生基质是固体材料或通过围绕该柱状部分的包裹物保持的松散材料，并且该加热元件嵌入该气溶胶产生基质中。

6.根据权利要求1-2中的任一项所述的消耗品，其中，该基部部分布置在该柱状部分的开口端处。

7.一种用于制造根据权利要求1-6中任一项所述的消耗品的系统，该系统包括：

保持器件，该保持器件被适配用于接收包括柱状部分的消耗品；以及

加热元件驱动器，该加热元件驱动器布置成面向该保持器件，该加热元件驱动器被构造用于将加热元件向该柱状部分的端部驱动。

8.根据权利要求7所述的系统，包括：

滚筒，该滚筒包括布置在围绕该滚筒的相应分度位置处的多个保持器件，每个保持器件被适配用于接收相应的消耗品，该滚筒被构造用于进行分度旋转，其中

加热元件驱动器布置成面向围绕该滚筒的第一分度位置，该加热元件驱动器被构造用于将加热元件向在该第一分度位置处的该保持器件中的消耗品的柱状部分的端部驱动。

9.根据权利要求8所述的系统，进一步包括料斗，该料斗布置成存放气溶胶产生基质的多个柱状部分，并且向围绕该滚筒的第二分度位置给送该多个柱状部分。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，该第一分度位置和该第二分度位置是不同的位置。

11.根据权利要求9所述的系统，其中，该滚筒布置成围绕基本水平的轴线旋转，并且该第二分度位置是顶部位置。

12.根据权利要求9所述的系统，其中，该保持器件被适配用于从该柱状部分布置在该第二分度位置处的该保持器件中时起，该滚筒已经旋转经过预定数量的分度位置后，将该柱状部分掉落。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的系统，其中，该加热元件驱动器是钉枪。

14.一种用于制造根据权利要求1至6中任一项所述的消耗品的方法，该方法包括：

将气溶胶产生基质的柱状部分的一端部布置成面向加热元件驱动器；以及

使用该加热元件驱动器将加热元件向该柱状部分的该端部驱动。

15.一种产生可吸入的气溶胶的方法，该方法包括：

将根据权利要求1至6中任一项所述的消耗品插入加热腔室中，该加热腔室包括被构造用于驱动该加热元件的驱动元件；以及

使用该加热元件加热气溶胶产生基质的该柱状部分以产生该可吸入的气溶胶。