CN114845580A - 包括供应元件的气溶胶生成器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器(100)，气溶胶生成器(100)包括表面声波雾化器(102)和供应元件(104)。表面声波雾化器(102)包括基板(106)，所述基板包括限定至少一个雾化区(116)的活性表面(110)。表面声波雾化器(102)还包括至少一个换能器(108)，所述至少一个换能器定位于基板(106)的活性表面(110)上以用于在基板(106)的活性表面(110)上生成表面声波。供应元件(104)布置成将液体气溶胶形成基质供应到表面声波雾化器(102)的至少一个雾化区(116)。供应元件(104)包括在用于接收液体气溶胶形成基质的供应的入口(120)与定位在基板(106)的活性表面(110)的至少一个雾化区(116)内的出口(124)之间延伸穿过基板(106)的通道(118)。通道(118)具有以下至少一个：在从入口(120)到出口(124)的方向上变化的横截面积，以及相对于活性表面(110)在非垂直方向上延伸的部分。

Description

包括供应元件的气溶胶生成器

技术领域

本公开涉及用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，气溶胶生成器各自包括表面声波雾化器和供应元件。本公开还涉及一种包括气溶胶生成器的气溶胶生成装置。

背景技术

其中的气溶胶形成基质被加热而不燃烧的气溶胶生成系统是本领域中已知的。通常，在此类气溶胶生成系统中，通过从气溶胶生成装置的气溶胶生成器到气溶胶形成基质的能量转移来生成气溶胶。例如，已知的气溶胶生成装置包括加热器，所述加热器布置成加热和蒸发液体气溶胶形成基质。

期望为气溶胶生成装置的用户提供一致的用户体验。然而，已知的气溶胶生成装置可能对将液体气溶胶形成基质供应到气溶胶生成器(如加热器)的速率提供不充分的控制。已知的气溶胶生成装置还可能对气溶胶生成器蒸发液体气溶胶形成基质的速率提供不充分的控制。已知气溶胶生成装置的这两个缺点都可能导致不一致的用户体验。

期望提供用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，其提供对液体气溶胶形成基质供应到气溶胶生成器的雾化区的速率的改进控制。

期望提供用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，其提供对液体气溶胶形成基质从气溶胶生成器的雾化区雾化的速率的改进控制。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，气溶胶生成器包括表面声波雾化器和供应元件。表面声波雾化器包括基板，所述基板包括限定至少一个雾化区的活性表面。表面声波雾化器还包括至少一个换能器，所述至少一个换能器定位于基板的活性表面上以用于在基板的活性表面上生成表面声波。供应元件布置成将液体气溶胶形成基质供应到表面声波雾化器的至少一个雾化区。供应元件包括通道，所述通道在用于接收液体气溶胶形成基质的供应的入口与定位在基板的活性表面的至少一个雾化区内的出口之间延伸穿过基板。通道具有以下的至少一个：在从入口到出口的方向上变化的横截面积，以及相对于活性表面在非垂直方向上延伸的部分。

术语“表面声波”在本文中用于包括瑞利(Rayleigh)波、兰姆(Lamb)波和洛夫(Love)波。

有利地，当与诸如电加热器的其它已知气溶胶生成器相比时，使用表面声波雾化器雾化液体气溶胶形成基质提供了对雾化过程的改进控制。换句话说，根据本公开的气溶胶生成器的表面声波雾化器提供可靠并且一致量的雾化液体气溶胶形成基质。

有利地，用于使液体气溶胶形成基质雾化的表面声波雾化器所需的功率小于使用诸如电加热器的已知气溶胶生成器来使相同量的液体气溶胶形成基质雾化所需的功率。

有利地，根据本公开的气溶胶生成器的供应元件的通道便于改进对液体气溶胶形成基质供应到表面声波雾化器的至少一个雾化区的速率的控制。具体而言，当与已知液体转移元件(如毛细管芯)相比时，供应元件的通道便于对液体气溶胶形成基质的流动速率的改进控制。例如，通道的一个或多个尺寸可选择成提供液体气溶胶形成基质通过通道的期望体积流速。

有利地，通道的可变横截面积可以便于既提供穿过通道的液体气溶胶形成基质的期望流速，又提供定位于至少一个雾化区内的出口处的通道的期望大小和形状中的至少一个。出口处的通道的期望大小或形状可选择成增加或优化由表面声波雾化器生成的表面声波到至少一个雾化区处的液体气溶胶形成基质的能量转移。

有利地，相对于活性表面在非垂直方向上延伸的通道的一部分可以在出口处提供增加的基板机械稳定性。

通道的至少一部分可具有基本上线性的横截面形状。在其中通道具有相对于活性表面在非垂直方向上延伸的一部分的实施例中，优选地，通道的基本上线性部分相对于活性表面在非垂直方向上延伸。优选地，通道的基本上线性部分朝向至少一个换能器倾斜。

在其中通道具有在从入口到出口的方向上变化的横截面积的实施例中，优选地，通道的至少一部分具有在从入口到出口的方向上增加的横截面积。有利地，在具有在从入口到出口的方向上增加的横截面积的通道可以增加或优化从表面声波到至少一个雾化区处的液体气溶胶形成基质的能量转移。优选地，具有在从入口到出口的方向上增加的横截面积的通道的至少一部分在出口附近。

通道可包括第一部分，所述第一部分限定通道的最小横截面积以确定通过通道的液体气溶胶形成基质的流动速率。优选地，第一部分从入口延伸。通道可包括具有与第一部分相比不同的横截面积的第二部分。优选地，第二部分具有比第一部分更大的横截面积。优选地，第二部分在第一部分与出口之间延伸。优选地，第二部分具有在从入口到出口的方向上增加的横截面积。

通道的至少一部分可具有漏斗形状、圆锥形状或楔形形状。优选地，具有漏斗形状、圆锥形状或楔形形状的通道的至少一部分在出口附近。

在其中通道的至少一部分具有漏斗形状的实施例中，漏斗形状可包括从入口延伸的具有基本上恒定的横截面积的第一部分和在第一部分与出口之间延伸的第二部分，其中第二部分具有在从入口到出口的方向上增加的横截面积。第二部分可具有圆锥形状。第二部分可具有截头圆锥形状。第二部分的圆锥形状可以是直边圆锥形状。第二部分的圆锥形状可以是曲边圆锥形状。

在其中通道的至少一部分具有圆锥形状的实施例中，圆锥形状可以是截头圆锥形状。圆锥形状的截头端可以限定入口。圆锥形状可以是直边圆锥形状。圆锥形状可以是曲边圆锥形状。

优选地，通道的至少一部分是弯曲的。有利地，通道的弯曲部分可以便于从表面声波到至少一个雾化区处的液体气溶胶形成基质的能量转移。

优选地，在出口处的通道的至少一部分是弯曲的，以形成在通道与基板的活性表面之间的连续过渡。

优选地，在出口处的通道的至少一部分相对于基板的活性表面切向地延伸。有利地，在出口处的通道的切向地延伸的部分可以便于在基板的活性表面处的至少一个雾化区中形成液体气溶胶形成基质的薄膜。有利地，液体气溶胶形成基质的薄膜便于由表面声波雾化器生成的表面声波对液体气溶胶形成基质的气溶胶化。

出口可包括第一侧和与第一侧相对的第二侧，其中第一侧定位于第二侧与至少一个换能器之间。通道可包括在出口的第一侧处的第一出口部分和在出口的第二侧处的第二出口部分，其中第一出口部分相对于活性表面切向地延伸，并且其中第二出口部分相对于活性表面垂直地延伸。

有利地，相对于活性表面切向地延伸的第一出口部分可以增加或优化从表面声波到至少一个雾化区处的液体气溶胶形成基质的能量转移。

有利地，相对于活性表面切向地延伸的第一出口部分可以便于在基板的活性表面处的至少一个雾化区中形成液体气溶胶形成基质的薄膜。有利地，液体气溶胶形成基质的薄膜便于由表面声波雾化器生成的表面声波对液体气溶胶形成基质的气溶胶化。

有利地，相对于活性表面垂直地延伸的第二出口部分可以充当反射器以朝向至少一个雾化区反射表面声波。有利地，朝向至少一个雾化区反射表面声波可以减少或最小化至少一个换能器的所需功率输入。换句话说，使用反射器朝向至少一个雾化区反射表面声波可以提高表面声波雾化器的效率。

基板可在基板的活性表面处限定凹部。优选地，凹部在至少一个换能器与出口之间延伸。优选地，至少一个换能器和出口均定位在凹部内。基板可包括至少部分地限定凹部的壁，其中壁相对于活性表面垂直地延伸。优选地，壁定位成将来自至少一个换能器的表面声波朝向出口反射。

优选地，通道具有最小横截面积。术语“最小横截面积”在本文中用于指通道的最窄部分。通道的最小横截面积至少部分地确定沿着通道的液体气溶胶形成基质的流动速率。优选地，通道具有至少约8×10^-3平方毫米的最小横截面积。

供应元件可包括单个通道。换句话说，通道可以是供应元件的唯一通道。

供应元件可包括多个通道。通道可以是第一通道，其中供应元件包括延伸穿过基板的至少一个附加通道。

入口可以是第一入口，并且出口可以是第一出口，其中供应元件包括用于接收液体气溶胶形成基质的供应的至少一个附加入口和定位于基板的活性表面的至少一个雾化区内的至少一个附加出口。优选地，至少一个附加通道中的每一个在附加入口中的一个与附加出口中的一个之间延伸。优选地，至少一个附加通道中的每一个具有在从相应附加入口到相应附加出口的方向上变化的横截面积。

至少一个附加通道中的每一个可包括本文关于第一通道描述的任选和优选特征中的任一个。

通道、入口和出口中的每一个可以使用任何合适的制造工艺形成于基板中。合适的工艺包括机械钻孔、机械研磨(例如，使用沙和水中的至少一种的喷磨)、激光烧蚀、激光钻孔、蚀刻(例如，反应性离子蚀刻)以及它们的组合。

根据本公开的第二方面，提供了一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，气溶胶生成器包括表面声波雾化器和供应元件。表面声波雾化器包括基板，所述基板包括限定至少一个雾化区的活性表面。表面声波雾化器还包括至少一个换能器，所述至少一个换能器定位于基板的活性表面上以用于在基板的活性表面上生成表面声波。供应元件布置成将液体气溶胶形成基质供应到表面声波雾化器的至少一个雾化区。供应元件包括多个互连通道，所述多个互连通道在用于接收至少一种液体气溶胶形成基质的供应的至少一个入口与定位在基板的活性表面的至少一个雾化区内的至少一个出口之间延伸穿过基板。

有利地，当与诸如电加热器的其它已知气溶胶生成器相比时，使用表面声波雾化器雾化液体气溶胶形成基质提供了对雾化过程的改进控制。换句话说，根据本公开的气溶胶生成器的表面声波雾化器提供可靠并且一致量的雾化液体气溶胶形成基质。

有利地，用于使液体气溶胶形成基质雾化的表面声波雾化器所需的功率小于使用诸如电加热器的已知气溶胶生成器来使相同量的液体气溶胶形成基质雾化所需的功率。

有利地，根据本公开的气溶胶生成器的供应元件的多个互连通道便于改进对液体气溶胶形成基质供应到表面声波雾化器的至少一个雾化区的速率的控制。具体而言，当与已知液体转移元件(如毛细管芯)相比时，供应元件的多个互连通道便于对液体气溶胶形成基质的流动速率的改进控制。例如，多个互连通道的一个或多个尺寸可选择成提供液体气溶胶形成基质通过多个互连通道的期望体积流速。

有利地，多个互连通道可便于将单一液体气溶胶形成基质供应到至少一个雾化区内的多个出口。

有利地，多个互连通道可便于由供应元件混合两种或更多种液体气溶胶形成基质。有利地，通过供应元件混合两种或更多种液体气溶胶形成基质使得能够将混合液体气溶胶形成基质提供到至少一个雾化区。有利地，由供应元件混合两种或更多种液体气溶胶形成基质便于分开储存两种或更多种液体气溶胶形成基质，并且仅在使用期间混合两种或更多种液体气溶胶形成基质。

至少一个入口可包括单个入口，并且至少一个出口可包括多个出口，其中多个互连通道提供入口与多个出口中的每一个之间的流体连通。有利地，单个入口和多个出口可以便于将单一液体气溶胶形成基质供应到至少一个雾化区内的多个位置。有利地，多个出口可以便于液体气溶胶形成基质跨越至少一个雾化区的均匀分布。

多个出口可包括至少两个出口、至少三个出口、至少四个出口或至少五个出口。

多个出口可包括20个或更少的出口、18个或更少的出口、16个或更少的出口、14个或更少的出口、十二个或更少的出口，或十个或更少的出口。

多个出口可以采用任何合适的布置定位在至少一个雾化区中。

多个出口可以随机地定位在至少一个雾化区内。

多个出口可以一定图案布置在至少一个雾化区内。多个出口可以对称地布置在至少一个雾化区内。多个出口可以布置成一条或多条线。多个出口可以布置成网格、螺旋和一个或多个同心圆中的至少一个。

至少一个出口可包括单个出口，并且至少一个入口可包括多个入口，其中多个互连通道提供出口与多个入口中的每一个之间的流体连通。有利地，单个出口和多个入口可以便于通过多个互连通道混合两种或更多种液体气溶胶形成基质。

多个入口可包括至少两个入口、至少三个入口、至少四个入口或至少五个入口。

多个入口可包括20个或更少的入口、18个或更少的入口、16个或更少的入口、14个或更少的入口、十二个或更少的入口，或十个或更少的入口。

多个入口可采用任何合适的布置定位在基板的表面上。

多个入口可以随机地定位在基板的表面上。

多个入口可以一定图案布置在基板的表面上。多个入口可以对称地布置在基板的表面上。多个入口可以布置成一条或多条线。多个入口可以布置成网格、螺旋和一个或多个同心圆中的至少一个。

优选地，至少一个入口中的每一个具有至少约8×10^-3平方毫米的横截面积。

至少一个入口、至少一个出口和多个互连通道中的每一个可使用任何合适的制造工艺形成于基板中。合适的工艺包括机械钻孔、机械研磨、激光烧蚀、激光钻孔、蚀刻(例如，反应性离子蚀刻)以及它们的组合。

根据本公开的第三方面，提供了一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，气溶胶生成器包括表面声波雾化器和供应元件。表面声波雾化器包括基板，所述基板包括限定至少一个雾化区的活性表面。表面声波雾化器还包括至少一个换能器，所述至少一个换能器定位于基板的活性表面上以用于在基板的活性表面上生成表面声波。供应元件布置成将液体气溶胶形成基质供应到表面声波雾化器的至少一个雾化区。供应元件包括至少一个通道，所述至少一个通道在用于接收液体气溶胶形成基质的供应的至少一个入口与定位在基板的活性表面的至少一个雾化区内的至少一个出口之间延伸穿过基板。基板是包括多层基板材料的层压材料。基板材料的层中的至少一层限定至少一个出口，基板材料的层中的至少一层限定至少一个入口，并且基板材料的层中的至少一层限定至少一个通道。

有利地，由限定至少一个入口、至少一个出口和至少一个通道的多层基板材料形成基板可便于具有非线性形状的通道的形成。

优选地，基板材料的层中的至少两层限定至少一个通道。有利地，用多层基板材料限定至少一个通道可进一步便于具有非线性形状的通道的形成。优选地，至少两层基板材料包括限定至少一个通道的第一部分的第一层基板材料和限定至少一个通道的第二部分的第二层基板材料。

多层基板材料可通过粘结、夹持和一种或多种粘合剂中的至少一者固定在一起。

根据本公开的第三方面的气溶胶生成器可以是根据本公开的第一方面或本公开的第二方面的气溶胶生成器。

气溶胶生成器的以下优选特征和任选特征可应用于根据本公开的第一方面、第二方面和第三方面的气溶胶生成器。

至少一个换能器可包括叉指式换能器，其包括多个电极。优选地，多个电极基本上彼此平行。优选地，叉指式换能器包括第一电极阵列和与第一电极阵列交错的第二电极阵列。优选地，第一电极阵列与第二电极阵列基本平行。

换能器可配置成生成具有基本线性波前的表面声波。在其中换能器是包括多个电极的叉指式换能器的实施例中，每个电极可以是基本上线性的。

换能器可配置成生成具有弯曲波前的表面声波。在其中换能器是包括多个电极的叉指式换能器的实施例中，每个电极可以是弯曲的。换能器可配置成生成具有凸波前的表面声波。优选地，换能器可配置成生成具有凹波前的表面声波。有利地，凹波前可提供聚焦效应。换句话说，凹波前可以朝向小于换能器的雾化区聚焦所生成的表面声波。有利地，聚焦所生成的表面声波可以增加能量递送到雾化区中的液体气溶胶形成基质的速率。

至少一个换能器可以是单个换能器。至少一个换能器可以是多个换能器。在其中表面声波雾化器包括多个换能器的实施例中，优选地，每个换能器布置在基板的活性表面上，使得由换能器生成的表面声波朝向至少一个雾化区行进。

表面声波雾化器可包括至少一个反射器。优选地，至少一个反射器定位于基板的活性表面上。优选地，至少一个反射器布置成将来自至少一个换能器的表面声波朝向至少一个雾化区反射。有利地，布置成朝向至少一个雾化区反射表面声波的反射器可以增大或最大化表面声波雾化器的效率。

至少一个反射器可包括一个或多个电极。

至少一个反射器可包括定位于基板的活性表面上的金属的一个或多个部分。金属的每个部分可具有线性形状。金属的每个部分可具有弯曲形状。至少一个反射器可包括金属的多个部分。多个金属部分可以以一定图案布置在基板的活性表面上。优选地，金属的每个部分基本上平行于形成至少一个反射器的金属的相邻部分。

基板的一部分可形成至少一个反射器的至少一部分。基板可限定至少一个突出部，其中至少一个突出部形成所述至少一个反射器的至少一部分。基板可限定至少一个凹部，其中至少一个凹部形成至少一个反射器的至少一部分。

至少一个雾化区可以定位于至少一个换能器与至少一个反射器之间。

至少一个反射器可以是单个反射器。至少一个反射器可以是多个反射器。

在其中表面声波雾化器包括多个换能器的实施例中，至少一个反射器可以是多个反射器。换能器中的每一个可以定位成与反射器中的一个相对，使得至少一个雾化区定位在换能器与对应反射器之间。

基板由基板材料形成。基板可以是压电材料。基板材料可包括单晶材料。基板材料可包括多晶材料。基板材料可以包括石英、陶瓷、钛酸锂(BaTiO₃)和二氧化锂(LiNbO₃)中的至少一种。陶瓷可包括锆钛酸铅(PZT)。陶瓷可包括掺杂材料，例如，Ni、Bi、La、Nd或Nb离子。基板材料可以是极化的。基板材料可以非极化的。基板材料可包括极化材料和非极化材料两者。

基板可包括表面处理。表面处理可施加到基板的活性表面。表面处理可包括涂层。涂层可包括疏水性材料。涂层可包括亲水性材料。涂层可包括疏油材料。涂层可包括亲油材料。

根据本公开的第四方面，提供了一种气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包括根据本公开的第一方面、本公开的第二方面或本公开的第三方面的气溶胶生成器。气溶胶生成装置还包括用于控制至少一个换能器的控制器、电源和用于接收液体气溶胶形成基质的至少一个液体储存部分，其中供应元件布置成将液体气溶胶形成基质从至少一个液体储存部分供应到至少一个雾化区。

至少一个液体储存部分可以是可再使用的。换句话说，至少一个液体储存部分可由用户再填充以补充至少一个液体储存部分中的液体气溶胶形成基质。至少一个液体储存部分可包括用于将液体气溶胶形成基质插入液体储存部分的再填充孔口。至少一个液体储存部分可包括在再填充孔口与至少一个液体储存部分之间的再填充阀。有利地，再填充阀可以允许液体气溶胶形成基质流过再填充孔口进入至少一个液体储存部分。有利地，再填充阀可以防止液体气溶胶形成基质通过再填充孔口流出至少一个液体储存部分。

至少一个液体储存部分可以是可更换的。至少一个液体储存部分可从气溶胶生成装置移除。气溶胶生成装置可包括筒，其中筒可从所述气溶胶生成装置移除，并且其中筒包括至少一个液体储存部分。

气溶胶生成装置可包括容纳在至少一个液体储存部分内的液体气溶胶形成基质。

液体气溶胶形成基质可包括尼古丁。含有液体气溶胶形成基质的尼古丁可以是尼古丁盐基质。液体气溶胶形成基质可包括植物类材料。液体气溶胶形成基质可包括烟草。液体气溶胶形成基质可以包括均质化的烟草材料。液体气溶胶形成基质可包括不含烟草的材料。液体气溶胶形成基质可包括均质化的植物类材料。

液体气溶胶形成基质可包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂是在使用中有助于形成稠密稳定的气溶胶的任何合适的已知化合物或化合物的混合物。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。气溶胶形成剂可为多元醇或其混合物，例如，二缩三乙二醇、1,3-丁二醇和丙三醇。液体气溶胶形成基质可以包括其它添加剂和成分，例如香料。

液体气溶胶形成基质可包括水。

液体气溶胶形成基质可包括尼古丁和至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂可包括丙三醇。气溶胶形成剂可包括丙二醇。气溶胶形成剂可包括丙三醇和丙二醇两者。液体气溶胶形成基质可以具有在约0.1％与约10％之间的尼古丁浓度。

在其中供应元件的入口包括多个入口的实施例中，至少一个液体储存部分可包括第一液体储存部分和第二液体储存部分。第一液体储存部分用于接收第一液体气溶胶形成基质，其中第一液体储存部分与多个入口中的第一入口流体连通。第二液体储存部分用于接收第二液体气溶胶形成基质，其中第二液体储存部分与多个入口中的第二入口流体连通。

气溶胶生成装置可包括流动控制元件，所述流动控制元件布置成控制液体气溶胶形成基质从至少一个液体储存部分到供应元件的通道的流动速率。

流动控制元件可包括至少一个被动元件。至少一个被动元件可包括毛细管和毛细管芯中的至少一个。

流动控制元件可包括至少一个主动元件。至少一个主动元件可包括微型泵、注射器泵、活塞泵和电光泵中的至少一个。优选地，控制器布置成向至少一个主动元件提供控制信号以控制液体气溶胶形成基质从至少一个液体储存部分到供应元件的通道的流动速率。

控制器可包括连接到电源和至少一个换能器的电路。电路可包括微处理器。微处理器可以是可编程微处理器、微控制器或专用集成芯片(ASIC)或能够提供控制的其它电路。电路可包括另外的电子部件。电路可配置成调节从电源到至少一个换能器的电力供应。控制器可以配置成在气溶胶生成装置激活之后连续地向至少一个换能器供应电力。控制器可配置成间歇地向至少一个换能器供应电力。控制器可配置成逐次抽吸地向至少一个换能器供应电力。

优选地，控制器和电源配置成向至少一个换能器提供交变电压。优选地，交变电压是射频交变电压。优选地，交变电压具有至少约20兆赫兹的频率。优选地，交变电压具有在约20兆赫兹与约100兆赫兹之间，更优选地在约20兆赫兹与约80兆赫兹之间的频率。有利地，在这些范围内的交变电压可以提供期望气溶胶生成速率和期望液滴尺寸中的至少一个。

电源可以是任何合适类型的电源。电源可以是DC电源。在一些优选实施例中，电源是电池，如可再充电的锂离子电池。电源可以是另一形式的电荷存储装置，如电容器。电源可能需要再充电。电源可以具有允许存储足够能量用于装置的一次或多次使用的容量。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，或者持续是六分钟的倍数的时间。在另一实例中，电源可以具有足够的容量以允许装置的预定次数的使用或不连续启用。在一个实施例中，电源是具有约2.5伏至约4.5伏范围内的直流电源电压和约1安培至约10安培范围内的直流电源电流的直流电源(对应于在约2.5瓦至约45瓦之间的直流电源)。

气溶胶生成装置可以有利地包括DC/AC逆变器，该逆变器可以包括C类、D类或E类功率放大器。DC/AC逆变器可布置在电源与至少一个换能器之间。

气溶胶生成装置可进一步包括在电源与DC/AC逆变器之间的DC/DC转换器。

气溶胶生成装置可以包括装置壳体。装置壳体可以是细长的。装置壳体可以包括任何合适材料或材料的组合。合适的材料的示例包括金属、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。优选地，材料轻质并且无脆性。

装置壳体可以限定空气入口。空气入口可以构造成使环境空气能够进入装置壳体。空气入口可以与气溶胶生成器的至少一个雾化区流体连通。装置可以包括任何数目的空气入口。装置可以包括多个空气入口。

装置壳体可以包括空气出口。空气出口可以构造成使空气能够离开装置壳体以递送给用户。空气出口可以与气溶胶生成器的至少一个雾化区流体连通。气溶胶生成装置可包括烟嘴。烟嘴可以包括空气出口。装置可以包括任何合适数目的空气出口。装置可以包括多个空气出口。

附图说明

将参考附图仅通过举例方式进一步描述本发明，在附图中：

图1示出了根据本公开的第一实施例的气溶胶生成器的顶部视图；

图2示出了沿线1-1截取的图1的气溶胶生成器的横截面视图；

图3示出了图1的气溶胶生成器的通道的透视图；

图4示出了根据本公开的第二实施例的气溶胶生成器的顶部视图；

图5示出了沿线4-4截取的图4的气溶胶生成器的横截面视图；

图6示出了图4的气溶胶生成器的通道的透视图；

图7示出了根据本公开的第三实施例的气溶胶生成器的顶部视图；

图8示出了沿线7-7截取的图7的气溶胶生成器的横截面视图；

图9示出了图7的气溶胶生成器的通道的透视图；

图10示出了图8的气溶胶生成器的第一变型；

图11示出了图8的气溶胶生成器的第二变型；

图12示出了根据本公开的第四实施例的气溶胶生成器的顶部视图；

图13示出了沿线10-10截取的图12的气溶胶生成器的横截面视图；

图14示出了图12的气溶胶生成器的透视图；

图15示出了根据本公开的第五实施例的气溶胶生成器的顶部视图；

图16示出了沿线13-13截取的图15的气溶胶生成器的横截面视图；

图17示出了图15的气溶胶生成器的基板的分解透视图；

图18示出了包括图15的气溶胶生成器的气溶胶生成装置的横截面视图；

图19示出了根据本公开的第六实施例的气溶胶生成器的横截面视图；

图20示出了图19的气溶胶生成器的基板的分解透视图；以及

图21示出了包括图19的气溶胶生成器的气溶胶生成装置的横截面视图。

具体实施方式

图1和2示出了根据本公开的第一实施例的气溶胶生成器100。气溶胶生成器100包括表面声波雾化器102和供应元件104，供应元件用于将液体气溶胶形成基质供应到表面声波雾化器102。

表面声波雾化器102包括：包括压电材料片的基板106，以及布置在基板106的活性表面110上的换能器108。换能器108包括第一电极阵列112和与第一电极阵列112交错的第二电极阵列114。第一电极阵列112和第二电极阵列114弯曲并且彼此平行。在使用期间，换能器108在基板106的活性表面110上生成表面声波。第一电极阵列112和第二电极阵列114的弯曲形状导致表面声波具有朝向基板106的活性表面110上的雾化区116聚焦的凹波前。

供应元件104包括通道118，所述通道在基板106的钝性表面122处的入口120与基板106的活性表面110处的出口124之间延伸穿过基板106。出口124定位在雾化区116内。在使用期间，液体气溶胶形成基质通过通道118供应到雾化区116，在所述雾化区，其由换能器108生成的表面声波雾化。

如示出通道118的透视图的图3所示，通道118具有在从入口120到出口124的方向上变化的横截面积。具体而言，通道118具有漏斗形状，使得通道118的横截面积在从入口120到出口124的方向上增加。通道118在入口120处的较小横截面积便于控制液体气溶胶形成基质进入通道118中的流动速率。出口124处的通道118的较大横截面积在雾化区116处提供液体气溶胶形成基质的较大表面积，以便于液体气溶胶形成基质的雾化。活性表面110与通道118之间的在入口120处的弯曲过渡便于从表面声波到液体气溶胶形成基质的能量转移。

图4和5示出了根据本公开的第二实施例的气溶胶生成器200。气溶胶生成器200包括表面声波雾化器202和供应元件204，供应元件用于将液体气溶胶形成基质供应到表面声波雾化器202。

表面声波雾化器202包括：包括压电材料片的基板206，以及布置在基板206的活性表面210上的换能器208。换能器208包括第一电极阵列212和与第一电极阵列212交错的第二电极阵列214。第一电极阵列212和第二电极阵列214是线性的并且彼此平行。在使用期间，换能器208在基板206的活性表面210上生成表面声波。第一电极阵列212和第二电极阵列214的线性形状导致表面声波具有朝向基板206的活性表面210上的雾化区216引导的线性波前。

供应元件204包括通道218，所述通道在基板206的钝性表面222处的入口220与基板206的活性表面210处的出口224之间延伸穿过基板206。出口224定位在雾化区216内。在使用期间，液体气溶胶形成基质通过通道218供应到雾化区216，在所述雾化区，其由换能器208生成的表面声波雾化。

如示出通道218的透视图的图6所示，通道218具有在从入口220到出口224的方向上变化的横截面积。具体而言，通道218具有楔形形状，使得通道218的横截面积在从入口220到出口224的方向上增加。通道218在入口220处的较小横截面积便于控制液体气溶胶形成基质进入通道218中的流动速率。出口224处的通道218的较大横截面积在雾化区216处提供液体气溶胶形成基质的较大表面积，以便于液体气溶胶形成基质的雾化。

图7和8示出了根据本公开的第三实施例的气溶胶生成器300。气溶胶生成器300包括表面声波雾化器302和供应元件304，供应元件用于将液体气溶胶形成基质供应到表面声波雾化器302。

表面声波雾化器302包括：包括压电材料片的基板306，以及布置在基板306的活性表面310上的换能器308。换能器308包括第一电极阵列312和与第一电极阵列312交错的第二电极阵列314。第一电极阵列312和第二电极阵列314是线性的并且彼此平行。在使用期间，换能器308在基板306的活性表面310上生成表面声波。第一电极阵列312和第二电极阵列314的线性形状导致表面声波具有朝向基板306的活性表面310上的雾化区316引导的线性波前。

表面声波雾化器302还包括定位在基板306的活性表面310上的反射器330，使得雾化区316定位在换能器308与反射器330之间。反射器330包括反射器电极阵列332，其各自具有线性形状，并且与彼此以及换能器308的第一电极阵列312和第二电极阵列314平行地布置。在使用期间，由换能器308生成的一些表面声波可以完全传输穿过雾化区316。反射器330用来将任何传输表面声波反射回到雾化区316。

供应元件304包括通道318，所述通道在基板306的钝性表面322处的入口320与基板306的活性表面310处的出口324之间延伸穿过基板306。出口324定位在雾化区316内。在使用期间，液体气溶胶形成基质通过通道318供应到雾化区316，在所述雾化区，其由换能器308生成的表面声波雾化。

如示出通道318的透视图的图9所示，通道318具有在从入口320到出口324的方向上变化的横截面积。具体而言，通道318具有弯曲楔形形状，使得通道318的横截面积在从入口320到出口324的方向上增加。通道318在入口320处的较小横截面积便于控制液体气溶胶形成基质进入通道318中的流动速率。出口324处的通道318的较大横截面积在雾化区316处提供液体气溶胶形成基质的较大表面积，以便于液体气溶胶形成基质的雾化。在通道318的最接近换能器308的一侧处，活性表面310与通道318之间的在入口320处的弯曲过渡便于从表面声波到液体气溶胶形成基质的能量转移。

图10示出了图7和图8的气溶胶生成器300的第一变型。在图10所示的第一变型中，通道318具有在从入口320到出口324的方向上减小的横截面形状。

图11示出了图7和图8的气溶胶生成器300的第二变型。在图11所示的第二变型中，通道318相对于活性表面310在非垂直方向上延伸。具体而言，通道318具有基本线性的横截面形状并且朝向换能器308倾斜。有利地，将通道318朝向换能器308倾斜便于从表面声波到液体气溶胶形成基质的能量转移，并且在出口324处增加了基板306的机械稳定性。

图12、13和14示出了根据本公开的第四实施例的气溶胶生成器400。气溶胶生成器400包括表面声波雾化器402和供应元件404，供应元件用于将液体气溶胶形成基质供应到表面声波雾化器402。

表面声波雾化器402包括：包括压电材料片的基板406，以及换能器408。基板406包括在基板406的表面中限定凹部440的多个壁442。换能器408在凹部440内布置于基板406的活性表面410上。

换能器408包括第一电极阵列412和与第一电极阵列412交错的第二电极阵列414。第一电极阵列412和第二电极阵列414是线性的并且彼此平行。在使用期间，换能器408在基板406的活性表面410上生成表面声波。第一电极阵列412和第二电极阵列414的线性形状导致表面声波具有朝向基板406的活性表面410上的雾化区416引导的线性波前。

供应元件404包括通道418，所述通道在基板406的钝性表面422处的入口420与基板406的活性表面410处的出口424之间延伸穿过基板406。出口424定位在凹部440和雾化区416内。在使用期间，液体气溶胶形成基质通过通道418供应到雾化区416，在所述雾化区，其由换能器408生成的表面声波雾化。

如示出气溶胶生成器400的透视图的图9所示，通道418具有在从入口420到出口424的方向上变化的横截面积。具体而言，通道418具有弯曲楔形形状，使得通道418的横截面积在从入口420到出口424的方向上增加。通道418在入口420处的较小横截面积便于控制液体气溶胶形成基质进入通道418中的流动速率。出口424处的通道418的较大横截面积在雾化区416处提供液体气溶胶形成基质的较大表面积，以便于液体气溶胶形成基质的雾化。在通道418的最接近换能器408的一侧处，活性表面410与通道418之间的在入口420处的弯曲过渡便于从表面声波到液体气溶胶形成基质的能量转移。

限定凹部440的多个壁442包括一对成角度的壁444，所述成角度的壁布置成将由换能器408生成的表面声波朝向雾化区416反射。多个壁442还包括后壁446，所述后壁布置成将在远离雾化区416的方向上从换能器408传播的任何表面声波朝雾化区416反射回。多个壁442还包括前壁448，所述前壁部分地限定入口424，并且还布置成将完全传输穿过雾化区416的任何表面声波反射回到雾化区416中。有利地，壁444、446和448增大或最大化从表面声波到雾化区416中的液体气溶胶形成基质的能量转移。

图15和16示出根据本公开的第五实施例的气溶胶生成器500。气溶胶生成器500包括表面声波雾化器502和供应元件504，供应元件用于将液体气溶胶形成基质供应到表面声波雾化器502。

表面声波雾化器502包括：包括压电材料片的基板506、第一换能器508和第二换能器509。第一换能器508和第二换能器509布置在基板506的活性表面510上。

第一换能器508和第二换能器509中的每一个包括如关于图1的换能器108所述的第一电极阵列和第二电极阵列。第一换能器508和第二换能器509中的每一个的第一电极阵列和第二电极阵列是弯曲的并且彼此平行。在使用期间，第一换能器508和第二换能器509中的每一个在基板506的活性表面510上生成表面声波。第一换能器508的第一电极阵列和第二电极阵列的弯曲形状导致表面声波具有朝向基板506的活性表面510上的第一雾化区516聚焦的凹波前。第二换能器509的第一电极阵列和第二电极阵列的弯曲形状导致表面声波具有朝向基板506的活性表面510上的第二雾化区517聚焦的凹波前。

供应元件504包括在基板506的钝性表面522处的入口520与基板506的活性表面510处的第一出口524和第二出口525之间延伸穿过基板506的多个互连通道。第一出口524定位在第一雾化区516内，并且第二出口525定位在第二雾化区517内。

多个互连通道包括入口通道523、横向通道521、第一出口通道518和第二出口通道519。入口通道523从入口520延伸。横向通道521与入口通道523流体连通。第一出口通道518在横向通道521的第一端与第一出口524之间延伸。第二出口通道519在横向通道521的第二端与第二出口525之间延伸。在使用期间，液体气溶胶形成基质通过多个互连通道供应到第一雾化区516和第二雾化区517，在所述第一雾化区和第二雾化区，其由第一换能器508和第二换能器509生成的表面声波雾化。

如示出基板506的分解透视图的图17所示，基板506由多层基板材料形成，以便于多个互连通道的形成。具体而言，基板506包括基板材料的第一层550、第二层552和第三层554。基板材料的第一层550限定第一出口通道518和第二出口通道519。基板材料的第二层552限定横向通道521。基板材料的第三层554限定入口通道523。基板材料的第一层550、第二层522和第三层524粘附在一起以形成基板506。

图18示出了包括气溶胶生成器500的气溶胶生成装置600的横截面视图。气溶胶生成装置600还包括含有液体气溶胶形成基质604的液体储存部分602，以及包括微型泵的流动控制元件606。微型泵布置成将液体气溶胶形成基质604从液体储存部分602供应到气溶胶生成器500的入口520。

气溶胶生成装置600还包括电源608和控制器610，所述电源包括可再充电电池。控制器610配置成向流动控制元件606提供控制信号以控制液体气溶胶形成基质604从液体储存部分602到气溶胶生成器500的入口520的流动速率。控制器610还配置成将电流从电源608供应到气溶胶生成器500以驱动第一换能器508和第二换能器509。

气溶胶生成装置600还包括壳体612，其中气溶胶生成器500、液体储存部分602、流动控制元件606、电源608和控制器610包括在壳体中。壳体612限定空气入口614、烟嘴616和空气出口618。在使用期间，用户在烟嘴616上抽吸以通过壳体612将空气从空气入口614抽到空气出口618。由气溶胶生成器500生成的气溶胶夹带在通过壳体612的气流中以递送给用户。

图19示出根据本公开的第六实施例的气溶胶生成器700的横截面视图。气溶胶生成器700包括表面声波雾化器702和供应元件704，供应元件用于将液体气溶胶形成基质供应到表面声波雾化器702。

表面声波雾化器702包括：包括压电材料片的基板706，以及布置在基板706的活性表面710上的换能器708。换能器708与参照图1描述的换能器108相同。

供应元件704包括在基板706的钝性表面722处的第一入口720和第二入口721与在基板706的活性表面710处的出口724之间延伸穿过基板706的多个互连通道。

多个互连通道包括第一入口通道723、第二入口通道727、横向通道721和出口通道718。第一入口通道723从第一入口720延伸。第二入口通道727从第二入口721延伸。横向通道721与第一入口通道723和第二入口通道727流体连通。出口通道718在横向通道721与出口724之间延伸。有利地，第一液体气溶胶形成基质可以供应到第一入口720，并且第二液体气溶胶形成基质可以供应到第二入口721。有利地，在使用期间，第一液体气溶胶形成基质和第二液体气溶胶形成基质可在多个互连通道中混合以形成混合液体气溶胶形成基质。在使用期间，混合液体气溶胶形成基质通过多个互连通道供应到出口724，以供由换能器708生成的表面声波雾化。

如示出基板706的分解透视图的图20所示，基板706由多层基板材料形成，以便于多个互连通道的形成。具体而言，基板706包括基板材料的第一层750、第二层752和第三层754。基板材料的第一层750限定出口通道718。基板材料的第二层752限定横向通道721。基板材料的第三层754限定第一入口通道723和第二入口通道727。基板材料的第一层750、第二层722和第三层724粘附在一起以形成基板706。

图21示出了包括气溶胶生成器700的气溶胶生成装置800的横截面视图。气溶胶生成装置800还包括含有第一液体气溶胶形成基质804的第一液体储存部分802、含有第二液体气溶胶形成基质805的第二液体储存部分803以及分别包括微型泵的第一流动控制元件806和第二流动控制元件807。第一流动控制元件806布置成将第一液体气溶胶形成基质804从第一液体储存部分802供应到气溶胶生成器700的第一入口720。第二流动控制元件807布置成将第二液体气溶胶形成基质805从第二液体储存部分803供应到气溶胶生成器700的第二入口721。

气溶胶生成装置800还包括电源808和控制器810，所述电源包括可再充电电池。控制器810配置成将控制信号提供到第一流动控制元件806和第二流动控制元件807以控制第一液体气溶胶形成基质804和第二液体气溶胶形成基质到气溶胶生成器700的第一入口720和第二入口721的流动速率。控制器810还配置成将电流从电源808供应到气溶胶生成器700以驱动换能器708。

气溶胶生成装置800还包括壳体812，气溶胶生成器700、第一液体储存部分802和第二液体储存部分803、第一流动控制元件806和第二流动控制元件807、电源808和控制器810容纳在壳体中。壳体812限定空气入口814、烟嘴816和空气出口818。在使用期间，用户在烟嘴816上抽吸以通过壳体812将空气从空气入口814抽到空气出口818。由气溶胶生成器700生成的气溶胶夹带在通过壳体812的气流中以递送给用户。

Claims (14)

1.一种用于气溶胶生成装置的气溶胶生成器，所述气溶胶生成器包括：

表面声波雾化器，所述表面声波雾化器包括：

基板，所述基板包括限定至少一个雾化区的活性表面；以及

至少一个换能器，所述至少一个换能器定位于所述基板的活性表面上以用于在所述基板的活性表面上生成表面声波；以及

供应元件，所述供应元件布置成将液体气溶胶形成基质供应到所述至少一个雾化区，其中所述供应元件包括通道，所述通道在用于接收液体气溶胶形成基质的供应的入口与定位于所述基板的活性表面的至少一个雾化区内的出口之间延伸穿过所述基板，并且其中所述通道具有以下的至少一个：在从所述入口到所述出口的方向上变化的横截面积，以及相对于所述活性表面在非垂直方向上延伸的部分。

2.根据权利要求1所述的气溶胶生成器，其中所述通道的至少一部分具有在从所述入口到所述出口的所述方向上增加的横截面积。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的气溶胶生成器，其中所述通道的至少一部分具有漏斗形状、圆锥形状或楔形形状。

4.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成器，其中所述通道的至少一部分是弯曲的。

5.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成器，其中所述出口处的所述通道的至少一部分是弯曲的，以形成所述通道与所述基板的活性表面之间的连续过渡。

6.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成器，其中所述出口处的所述通道的至少一部分相对于所述活性表面切向地延伸。

7.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成器，其中所述出口包括第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，其中所述第一侧定位于所述第二侧与所述至少一个换能器之间，其中所述通道包括在所述出口的第一侧处的第一出口部分和在所述出口的第二侧处的第二出口部分，其中所述第一出口部分相对于所述活性表面切向地延伸，并且其中所述第二出口部分相对于所述活性表面垂直地延伸。

8.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成器，其中所述基板在所述活性表面处限定凹部，其中所述凹部在所述至少一个换能器与所述出口之间延伸，其中所述基板包括至少部分地限定所述凹部的壁，其中所述壁相对于所述活性表面垂直地延伸，并且其中所述壁定位成将来自所述至少一个换能器的表面声波朝向所述出口反射。

9.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成器，其中所述通道包括在所述入口与所述出口之间延伸穿过所述基板的多个互连通道。

10.根据权利要求9所述的气溶胶生成器，其中所述入口包括单个入口，其中所述出口包括多个出口，并且其中所述多个互连通道提供所述入口与所述多个出口中的每一个出口之间的流体连通。

11.根据权利要求9所述的气溶胶生成器，其中所述出口包括单个出口，其中所述入口包括多个入口，并且其中所述多个互连通道提供所述出口与所述多个入口中的每一个入口之间的流体连通。

12.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成器，其中所述基板是包括多层基板材料的层压材料，其中所述基板材料的层中的至少一层限定所述出口，其中所述基板材料的层中的至少一层限定所述入口，并且其中所述基板材料的层中的至少一层限定所述通道。

13.一种气溶胶生成装置，包括：

根据权利要求11所述的气溶胶生成器；

控制器，所述控制器用于控制所述至少一个换能器；

电源；

第一液体储存部分，所述第一液体储存部分用于接收第一液体气溶胶形成基质，其中所述第一液体储存部分与所述多个入口中的第一入口流体连通；以及

第二液体储存部分，所述第二液体储存部分用于接收第二液体气溶胶形成基质，其中所述第二液体储存部分与所述多个入口中的第二入口流体连通。

14.一种气溶胶生成装置，包括：

根据权利要求1至权利要求12中任一项所述的气溶胶生成器；

控制器，所述控制器用于控制所述至少一个换能器；

电源；以及

液体储存部分，所述液体储存部分用于接收液体气溶胶形成基质，其中所述供应元件布置成将液体气溶胶形成基质从所述液体储存部分供应到所述至少一个雾化区。

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