CN116322390A - 用于气溶胶产生装置的加热腔室 - Google Patents

Abstract

一种用于气溶胶产生装置(1)的加热腔室(11)，该加热腔室(11)包括：压缩元件(111)，该压缩元件包括热活性材料；以及反作用表面(112)，其中，加热腔室(11)适于在压缩元件(111)和反作用表面(112)之间接收气溶胶基质(2)，并且压缩元件(111)被配置为将气溶胶基质(2)压靠在反作用表面(112)上，其中，压缩元件(111)被配置为根据加热腔室(11)的温度和热活性材料的磁特性的热响应特性而发生移位。

Description

用于气溶胶产生装置的加热腔室

技术领域

本发明涉及一种气溶胶产生装置。本披露尤其适用于一种便携式气溶胶产生装置，该装置可以是自含式的且低温的。这种装置可以通过传导、对流和/或辐射来对烟草或其他合适的气溶胶基质材料进行加热而不是灼烧，以产生供吸入的气溶胶。

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(也被称为汽化器)的普及和使用快速增长，这有助于帮助想要戒掉使用比如香烟、雪茄、小雪茄和卷烟等传统的烟草产品的习惯性吸烟者。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。

常用的、风险被降低或风险被修正的装置是受热基质式气溶胶产生装置或加热不灼烧式(HNB)装置。这种类型的装置通过以下方式来产生气溶胶或蒸气：将通常包括潮湿烟叶或其他适合的可气溶胶化材料的气溶胶基质(即，消耗品)加热至通常在150℃至300℃的范围内的温度。加热但不燃烧或灼烧气溶胶基质会释放气溶胶，这种气溶胶包括用户所寻求的组分但不包括燃烧和灼烧产生的毒性致癌副产物。此外，通过加热烟草或其他可气溶胶化的材料而产生的气溶胶通常不包括可能由燃烧产生的对于使用者来说可能不愉快的焦味或苦味。

然而，在这种装置内，已知气溶胶基质在加热过程中失去结构完整性，并且气溶胶基质可能收缩和/或开始释放可气溶胶化的材料。这可能导致气溶胶基质的加热不一致并对装置的气溶胶产生特性产生不利影响。

此外，如果使用者在加热操作期间从装置移除气溶胶基质，则存在使用者接触气溶胶基质的热部分的风险。

因此，本发明的目的是解决这些问题中的一个或多个问题。

发明内容

根据第一方面，本披露提供了一种用于气溶胶产生装置的加热腔室，该加热腔室包括：压缩元件，该压缩元件包括热活性材料；以及反作用表面，其中，加热腔室适于在压缩元件和反作用表面之间接收气溶胶基质，并且压缩元件被配置为将气溶胶基质压靠在反作用表面上，其中，压缩元件被配置为根据加热腔室的温度和热活性材料的磁特性的热响应特性而发生移位。

根据加热腔室的温度向气溶胶基质施加压缩能够实现一致的加热并且能够防止气溶胶基质在热的时候被移除。另外，气溶胶基质在加热时的压缩改善了气溶胶的产生。此外，磁特性的热响应特性是被动响应，并且不需要控制电路系统来控制移位。

可选地，加热腔室进一步包括加热元件，加热元件布置在压缩元件上或后面、或包括在压缩元件内。可选地，加热腔室进一步包括加热元件，加热元件布置在反作用表面上或后面、或包括在反作用表面内。通过在压缩元件和/或反作用表面上、后面或内提供加热元件，加热元件在任何移位和压缩的整个过程中都保持靠近气溶胶基质，从而进一步提高加热的一致性。

可选地，反作用表面是被配置为根据加热腔室的温度发生移位的第二压缩元件。通过由两个相对的元件提供压缩，可以改进气溶胶基质中的压缩均匀性。另外，与单个压缩元件示例相比，每个压缩元件的运动范围可以减半。在运动范围减小的情况下，可以使用具有减小的最大磁场强度的热活性材料，或者可以减少热活性材料的量。

可选地，加热腔室进一步包括磁性相互作用元件，该磁性相互作用元件包括第一磁性材料，其中：热活性材料包括第二磁性材料，压缩元件响应于第一磁性材料和第二磁性材料之间的磁力变化而移位，第一磁性材料和第二磁性材料中的至少一者具有阈值温度，在该阈值温度下，该材料发生磁性相变，并且加热腔室被配置为在气溶胶产生期间将加热腔室的温度升高到高于阈值温度的气溶胶产生温度。通过提供被配置为与热活性材料相互作用的磁性相互作用元件，并且通过将热活性材料设计成发生磁性相变，压缩元件可以被配置为在气溶胶基质可以从加热腔室移除的打开位置和施加压缩力以固持气溶胶基质的关闭位置之间明显地移动。

可选地，压缩元件布置在磁性相互作用元件和反作用表面之间，第一磁性材料和第二磁性材料中的一者在高达低于气溶胶产生温度的居里(Curie)温度时是铁磁性的，并且第一磁性材料和第二磁性材料中的另一者在高于居里温度时是顺磁性的。在此构型中，磁力使压缩元件在低温状态(低于居里温度)下保持打开，并且压缩元件不阻止在低温状态下添加或移除气溶胶基质。

可选地，磁性相互作用元件布置在反作用表面上或后面、或包括在反作用表面中，并且第一磁性材料和第二磁性材料中的一者在高达低于气溶胶产生温度的奈尔(Néel)温度时是反铁磁性的，并且第一磁性材料和第二磁性材料中的另一者在气溶胶产生温度下是铁磁性的。在此构型中，磁力使压缩元件在高温状态(高于奈尔温度)下保持关闭。

可选地，磁性相互作用元件布置在反作用表面上或后面、或包括在反作用表面中，并且第一磁性材料和第二磁性材料中的一者在高达低于气溶胶产生温度的居里温度时是铁磁性的，并且第一磁性材料和第二磁性材料中的另一者是抗磁性的。在此构型中，磁力使压缩元件在低温状态(低于居里温度)下保持打开。

可选地，加热腔室进一步包括弹性元件，该弹性元件被配置为将压缩元件朝向或背离反作用表面偏置。弹性元件可以被配置为抵抗由于热活性材料的磁特性而施加的力，以便根据加热腔室中的温度在两个不同方向上偏置压缩元件。

根据第二方面，本披露提供了一种包括如上所述的加热腔室的气溶胶产生装置。

根据第三方面，本披露提供了一种气溶胶产生系统，该气溶胶产生系统包括如上所述的加热腔室、以及布置在压缩元件和反作用表面之间的气溶胶基质。

根据第四方面，本披露提供了一种产生气溶胶的方法，该方法包括：在如上所述的加热腔室的压缩元件和反作用表面之间提供气溶胶基质；操作该加热腔室以将该加热腔室的温度升高到气溶胶产生温度；从该加热腔室抽取气溶胶；操作该加热腔室以将该加热腔室的温度降低到气溶胶基质释放温度；以及从该加热腔室移除气溶胶基质。

附图说明

图1是已经接收消耗品的气溶胶产生装置的示意性截面；

图2A和图2B是根据第一实施例的包含气溶胶基质的加热腔室的示意性截面；

图3是根据第二实施例的包含气溶胶基质的加热腔室的示意性截面；

图4是根据第三实施例的包含气溶胶基质的加热腔室的示意性截面；

图5是已接收消耗品的替代性气溶胶产生装置的示意性截面；

图6是包括空气流动通道的加热腔室的示意性截面。

具体实施方式

图1是根据本披露的并入了加热腔室的气溶胶产生装置的示意性截面。

气溶胶产生装置1包括加热腔室11、电源12和控制电路系统13。控制电路系统13控制从电源12到加热腔室11的电力供应，以便加热已经接收在加热腔室11中的消耗品2。

加热腔室11包括压缩元件111和反作用表面112。消耗品2被接收在压缩元件111与反作用表面112之间，压缩元件111被配置为发生移位以将消耗品2压靠在反作用表面112上。

具体地，该消耗品至少包括气溶胶基质21，该气溶胶基质布置在加热腔室11中用于气溶胶产生。消耗品可以例如采取香烟的形式，其中气溶胶基质包含在包裹物中。香烟可以另外包括吸嘴22，该吸嘴包括过滤器。在此构型中，气溶胶基质21被加热以产生气溶胶，并且使用者可以通过吸嘴22吸入气溶胶。

为了有助于气溶胶的吸入，气溶胶产生装置可以包括在气溶胶产生装置的壳体上的不同点处具有入口和出口的空气流动通道，其中该空气流动通道延伸穿过加热腔室11。

特别地，气溶胶产生装置可以包括开口，该开口能够接收消耗品2并且还被配置为空气流动通道的出口。在消耗品2不包括吸嘴22的实施例中，气溶胶产生装置可以包括吸嘴，该吸嘴与用于将消耗品2插入加热腔室11中的开口组合或分离。例如，用于插入消耗品2的开口可以具有包括吸嘴的翻盖。

电源12可以例如是电池，或者可以是到外部电源的连接。

控制电路系统13可以包括用于控制加热腔室11的通用可编程电路系统或硬编码逻辑电路系统。

控制电路系统13还可以包括用于确定加热腔室11的温度的温度传感器。替代地，控制电路系统13可以基于其最近如何控制加热腔室11来估计加热腔室11的温度。

控制电路系统13还可以包括用户接口(比如按钮或滑块)，用户接口用于启用加热腔室中的气溶胶产生或用于控制气溶胶产生的特性，比如气溶胶产生环节的时间长度，或消耗品2被多快加热的温度曲线或消耗品2被加热到的峰值温度。

在使用中，气溶胶产生装置1可以通过以下方式操作：

·在加热腔室11中、在压缩元件111和反作用表面112之间提供消耗品2。这可以由气溶胶产生装置的使用者执行。

·操作加热腔室11以将加热腔室11的温度升高到气溶胶产生温度，该温度至少足够热以使气溶胶从消耗品2的气溶胶基质21释放。热量可以由加热腔室11中包括的一个或多个加热元件115供应。

·从加热腔室11抽取气溶胶。例如，使用者可以从吸嘴22吸入。

·操作加热腔室11以将加热腔室11的温度降低至气溶胶基质释放温度。这可以通过停止向加热腔室11供热来被动地实现。

·从加热腔室11移除消耗品2。这可以在消耗品2已被释放之后由使用者执行。

在本发明的实施例中，压缩元件111包括热活性材料，该热活性材料被配置成使得压缩元件111的移位的至少一部分根据加热腔室11的温度和热活性材料的热响应特性而被动地发生。在一些实施例中，该被动移位可以与主动控制的移位(比如由致动器驱动的移位)进行组合，但这不是必需的。

特别地，压缩元件111包括根据材料的温度发生磁特性变化的材料。例如，如将参考具体实施例示出的，磁特性的这种变化可以是两种类型的磁性行为(包括铁磁、顺磁、反铁磁和抗磁行为)之间的相变。在本说明书中，“铁磁”包括铁磁和铁磁行为两者。替代地(虽然不太优选)，磁特性的变化可以是场强的连续变化而没有相变。相变是优选的，因为相变可以提供相对高的瞬时力，使得压缩元件的移位可以克服例如摩擦或与气溶胶产生的副产物相关的任何粘性。

图2A和图2B是加热腔室11的示意性截面，示出了第一实施例中的压缩元件111和反作用表面112的额外细节。如图1所示，截面在沿着消耗品2的“长”方向观察的平面中延伸。

在第一实施例中，压缩元件111与磁性相互作用元件113磁性地相互作用。磁性相互作用元件113可以例如是附接到加热腔室11内部的第一磁性材料的一个或多个部分，使得压缩元件111布置在磁性相互作用元件113和反作用表面112之间。

在此构型中，压缩元件111的热活性材料包括第二磁性材料，第二磁性材料可以与磁性相互作用元件113的第一磁性材料相同或不同。在气溶胶产生环节期间，加热腔室11的温度升高到气溶胶产生温度，在该温度下从消耗品2产生气溶胶。当在气溶胶产生环节期间加热腔室11内的温度升高时，第一磁性材料和第二磁性材料中的至少一者发生磁特性变化，并且压缩元件111与磁性相互作用113之间的相互作用力发生变化。

在第一实施例的具体构型中，当加热腔室11处于图2A所展示的低温状态时，第一磁性材料和第二磁性材料中的至少一者是铁磁性，而第一磁性材料和第二磁性材料中的另一者可以是铁磁性或顺磁性。结果是，压缩元件111和磁性相互作用元件113经历使压缩元件111背离反作用表面112偏置的吸引力。

另一方面，当加热腔室11在气溶胶产生腔室中处于高温状态时，如图2A所展示，第一磁性材料和第二磁性材料均为顺磁性，压缩元件111和磁性相互作用元件113之间没有明显的吸引力。为了实现这一点，磁性材料必须被选择为使得，如果磁性材料具有顺磁性温度范围，则该范围的上限(居里温度)低于气溶胶产生温度。

当加热腔室11冷却到低于居里温度(气溶胶基质释放温度)时，磁特性恢复到磁特性的低温状态，压缩元件111和磁性相互作用元件113再次受到吸引力使压缩元件111返回到打开位置，在该位置可以插入和移除消耗品2。

如图2A和图2B进一步展示的，当磁性相互作用在高于居里温度的高温下消除时，施加第二力以引起压缩元件111的移位。例如，可以邻近于磁性相互作用元件113布置弹性元件114(比如弹簧)以提供与磁性相互作用元件113和压缩元件111之间的吸引相反的力，从而将压缩元件111背离反作用表面112偏置。当移除磁性吸引时，弹性元件114使压缩元件111朝向反作用表面112移位，从而引起气溶胶基质21的压缩。

如图2A和图2B进一步所示，可以提供一个或多个加热元件115以将热量供应到腔室11中。加热元件115可以是任何已知类型的加热元件，比如可燃加热元件或电子电阻加热元件。

加热元件(多个)115可以布置在加热腔室11周围的各个位置。例如，加热元件115可以布置在压缩元件111处(在压缩元件111的表面上或包含在压缩元件内)。在这种情况下，因为压缩元件111被配置为发生移位，所以可能需要向加热元件115提供柔性或滑动的燃料/电力供应。然而，因为压缩元件111被配置为压缩气溶胶基质21，所以这种定位可以具有的益处是改进热接触和更高效地加热基质。

替代地或附加地，加热元件115可以设置在固定位置，比如加热腔室的壁，例如在压缩元件111的后面(即，压缩元件在加热元件和反作用表面之间)，或在反作用表面112处(位于反作用表面112上或嵌入反作用表面112内)。

图3展示了加热腔室11的第二实施例，作为图2A和图2B所示的第一实施例的变体。第二实施例与第一实施例的不同之处在于：反作用表面不是固定表面，并且也被配置为发生类似于先前针对压缩元件所描述的移位。换句话说，反作用表面112可以被配置为第二压缩元件，该第二压缩元件被配置为根据加热腔室的温度发生移位。在简单的情况下，加热腔室11是基本对称的，第二压缩元件112的移位被配置为以与第一压缩元件111相同的方式起作用。

更一般地，压缩元件的数量不受限制。例如，腔室11可以具有三角形构型，三角形构型被布置为在围绕消耗品2以120度间隔布置的三个压缩元件之间接收消耗品2。在这种情况下，每个压缩元件的“反作用表面”功能在其他两个压缩元件之间分配。

图4展示了作为第一实施例的变体的第三实施例中的替代布置。

在第三实施例中，磁性相互作用元件113布置成跨过加热腔室11面对压缩元件111，使得消耗品2被接收在磁性相互作用元件113和压缩元件111之间。在这种情况下，磁性相互作用元件113可以邻近于反作用表面112或与反作用表面进行组合(例如，位于反作用表面上、反作用表面内或反作用表面后面)。

在第三实施例中，可以使用多种类型的磁性构型。

在第一种情况下，压缩元件111和磁性相互作用元件113可以被配置为在低温下不经历磁力并且在气溶胶产生温度下经历磁性吸引力。这可以通过以下方式实现：通过在压缩元件111和磁性相互作用元件113中的一者中使用在低于气溶胶产生温度的奈尔温度以下的温度下为反铁磁性的磁性材料，以及通过在压缩元件111和磁性相互作用元件113中的另一者中使用在气溶胶产生温度下为铁磁性的磁性材料。

同时，在第一种情况下，弹性元件114可以被配置为将压缩元件111朝向打开位置偏置，在打开位置，消耗品2被释放。这样，当加热腔室11处于低温(例如接近室温)时，可以插入和移除消耗品2。替代地，由于在此构型中在低温下没有磁力，所以可以省略弹性元件114，并且可以留给气溶胶产生装置的使用者来施加最小的力来将压缩元件111移动至可以插入和移除消耗品2的打开位置。

在第二种情况下，压缩元件111和磁性相互作用元件113可以被配置为在低温下经历磁斥力，并且在气溶胶产生温度下不经历磁力。

这可以通过将两种铁磁材料布置成在排斥构型下彼此相对来实现。更具体地，压缩元件111可以布置成具有沿第一方向对齐的磁场，并且磁性相互作用元件113可以布置成具有沿第一方向的相反方向对齐的磁场。如果磁性相互作用元件113中使用的第一磁性材料和压缩元件111中使用的第二磁性材料中的至少一者具有低于气溶胶产生温度的居里温度，则在加热腔室11处于气溶胶产生温度时不存在磁斥力。

替代地并且更优选地，第二种情况可以通过使用铁磁材料和强抗磁材料来实现，使得不需要使场对齐。更具体地，无论铁磁材料的磁场取向如何，抗磁材料将产生相反的场，并且铁磁材料和抗磁材料将相互排斥。如果铁磁材料具有低于气溶胶产生温度的居里温度，则在气溶胶产生温度下将不存在排斥力。

在第二种情况下，弹性元件114可以如第一实施例中那样配置，具有使压缩元件111朝向反作用表面112移位的偏置。

图5是已接收消耗品2的替代性气溶胶产生装置1的示意性截面。气溶胶产生装置1和消耗品2与参照图1描述的特征在很大程度上相似，这里仅描述不同之处。

在图1中，空气流动通道在入口和单独的出口之间延伸穿过气溶胶产生装置1。但是，如图5所示，空气流动通道的入口和出口也可以代替地为气溶胶产生装置的壳体上的相同点，加热腔室11可以具有只有一个开口的罐型构型。在此构型中，空气通过开口的一部分被抽吸到气溶胶基质21中并且通过开口的另一部分被抽吸到气溶胶基质21之外。

空气流动通道的这种差异可能需要改变加热腔室11，如图6所展示。

更具体地，如图6所示，加热腔室11可以包括一个或多个突起116，这些突起被配置为在消耗品2和加热腔室11的壁之间保持空间，使得空气可以在消耗品2周围流动。突起可以例如是沿加热腔室11延伸的肋。突起(多个)116必须被配置成避免干扰压缩元件111的移位。然而，突起(多个)116可以通过限制加热腔室11可被消耗品2占据的截面来提供辅助压缩的协同益处。

在一个实施例中，压缩元件111本身可以被配置为以与突起116相同的方式维持消耗品2周围的空气流动通道。即，压缩元件111可以布置在加热腔室11的流入部分和腔室11的消耗品接收部分之间。因此，当压缩元件111被移位以压缩消耗品2时，这具有增加通道的供空气流入加热腔室11的截面的次要效果。在这样的实施例中，可以使用罐型加热腔室11而不提供与压缩元件111分开的突起116。

Claims (11)

1.一种用于气溶胶产生装置的加热腔室，该加热腔室包括：

压缩元件，该压缩元件包括热活性材料；以及

反作用表面，

其中，该加热腔室适于在该压缩元件和该反作用表面之间接收气溶胶基质，并且该压缩元件被配置为将该气溶胶基质压靠在该反作用表面上，

其中，该压缩元件被配置为根据该加热腔室的温度和该热活性材料的磁特性的热响应特性而发生移位，

该加热腔室进一步包括磁性相互作用元件，该磁性相互作用元件包括第一磁性材料，其中：

该热活性材料包括第二磁性材料，

该压缩元件响应于该第一磁性材料和该第二磁性材料之间的磁力变化而移位，

该第一磁性材料和该第二磁性材料中的至少一者具有阈值温度，在该阈值温度下，该材料发生磁性相变，并且

该加热腔室被配置为在气溶胶产生期间将该加热腔室的温度升高到高于该阈值温度的气溶胶产生温度。

2.根据权利要求1所述的加热腔室，进一步包括布置在该压缩元件处的加热元件。

3.根据任一前述权利要求所述的加热腔室，进一步包括布置在该反作用表面处的加热元件。

4.根据任一前述权利要求所述的加热腔室，其中，该反作用表面是被配置为根据该加热腔室的温度发生移位的第二压缩元件。

5.根据权利要求1所述的加热腔室，其中，

该压缩元件布置在该磁性相互作用元件和该反作用表面之间，并且

该第一磁性材料和该第二磁性材料中的一者在高达低于该气溶胶产生温度的居里温度时是铁磁性的，该第一磁性材料和该第二磁性材料中的另一者在高于该居里温度时是顺磁性的。

6.根据权利要求1所述的加热腔室，其中，

该磁性相互作用元件布置在该反作用表面处，并且

该第一磁性材料和该第二磁性材料中的一者在高达低于该气溶胶产生温度的奈尔温度时是反铁磁性的，该第一磁性材料和该第二磁性材料中的另一者在该气溶胶产生温度下是铁磁性的。

7.根据权利要求1所述的加热腔室，其中，

该磁性相互作用元件布置在该反作用表面处，并且

该第一磁性材料和该第二磁性材料中的一者在高达低于该气溶胶产生温度的居里温度时是铁磁性的，该第一磁性材料和该第二磁性材料中的另一者是抗磁性的。

8.根据任一前述权利要求所述的加热腔室，进一步包括弹性元件，该弹性元件被配置为将该压缩元件朝向或背离该反作用表面偏置。

9.一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括根据任一前述权利要求所述的加热腔室。

10.一种气溶胶产生系统，该气溶胶产生系统包括根据权利要求1至8中任一项所述的加热腔室和布置在该压缩元件与该反作用表面之间的气溶胶基质。

11.一种产生气溶胶的方法，该方法包括：

在根据权利要求1至8中任一项所述的加热腔室的压缩元件和反作用表面之间提供气溶胶基质；

操作该加热腔室以将该加热腔室的温度升高到气溶胶产生温度；

从该加热腔室抽取气溶胶；

操作该加热腔室以将该加热腔室的温度降低到气溶胶基质释放温度；以及

从该加热腔室移除该气溶胶基质。

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