TW202412649A - 具有真空絕熱器的氣溶膠產生裝置 - Google Patents

Abstract

揭露了一種氣溶膠產生裝置（100），並且該氣溶膠產生裝置包括：真空絕熱器（110），該真空絕熱器包括內壁（112）和外壁（114），真空（116）被圍封在該內壁與該外壁之間；腔體（106），氣溶膠形成物質（12）可以被接納在該腔體中，該腔體被定位成鄰近該真空絕熱器的內壁並且具有開口（104）以使得用戶能夠將氣溶膠形成物質插入到該腔體中；加熱器（108），該加熱器被設置成與內壁熱接觸、被配置成藉由熱傳導加熱接納在該腔體中的氣溶膠形成物質以產生氣溶膠；以及熱橋（118），該熱橋設置在該內壁與該外壁之間，以允許熱量傳導的路徑，其中，熱橋被定位在該真空絕熱器的最靠近開口的第一端（120）與該加熱器之間的真空中，以使得熱量能夠藉由傳導從該內壁傳遞到該外壁。

Description

具有真空絕熱器的氣溶膠產生裝置

本發明關於氣溶膠產生裝置。特別地，本發明關於具有真空絕熱器的氣溶膠產生裝置。

氣溶膠產生裝置可以包括加熱器和用於將加熱器與外部環境絕熱的真空絕熱器。熱量可能從真空絕熱器的開口損失，從而降低了裝置的熱效率，並且如果開口達到足夠高的溫度，會給用戶帶來潛在的安全風險。因此，需要更安全和更有效的氣溶膠產生裝置。還需要與氣溶膠產生裝置的現有設計相容的解決方案，以及更方便和緊湊的氣溶膠產生裝置。

本發明之目的係解決該等需求。

根據本發明之一方面，提供了一種氣溶膠產生裝置，該氣溶膠產生裝置被配置成產生供用戶吸入的氣溶膠，該氣溶膠產生裝置包括：真空絕熱器，該真空絕熱器包括內壁和外壁，真空被圍封在該內壁與該外壁之間；腔體，氣溶膠形成物質可以被接納在該腔體中，該腔體被定位成鄰近該真空絕熱器的內壁並且具有開口以使得用戶能夠將該氣溶膠形成物質插入到該腔體中；加熱器，該加熱器被設置成與該內壁熱接觸、被配置成藉由熱傳導加熱接納在該腔體中的氣溶膠形成物質以產生氣溶膠；以及熱橋，該熱橋設置在該內壁與該外壁之間，以允許熱量傳導的路徑，其中，該熱橋被定位在該真空絕熱器的最靠近該開口的第一端與該加熱器之間的真空中，以使得熱量能夠藉由傳導從該內壁傳遞到該外壁。

在具有真空絕熱器的氣溶膠產生裝置中，來自加熱器的較大量的熱量可以沿著內壁朝向開口流動，消耗品可以插入到該開口中。這可能導致真空絕熱器的最靠近開口的端部達到高溫。已經發現，這使得熱量能夠從氣溶膠產生裝置中洩漏。本發明在設置在加熱器與第一端之間的真空中的真空絕熱器的內壁與外壁之間採用熱橋。以這樣的方式，熱量可以利用熱橋沿著內壁流到外壁，從而允許熱量中的一些背離第一端流動。這可以降低第一端在使用中的最大操作溫度，從而提高裝置的效率。這還可以藉由降低用戶可能意外觸摸的部件的溫度來提高裝置的安全性。在真空絕熱器內部提供熱橋也有益地避免了改變真空絕熱器的外部形狀或尺寸，使得本發明的解決方案能夠與氣溶膠產生裝置的現有設計相容。

熱橋設置在「真空中」，即在圍封真空的內壁與外壁之間的真空絕熱器內部。熱橋可以完全或基本上被真空包圍。

熱橋可以包括使得熱量能夠從內壁流到外壁的任何合適的連接結構。在一個示例中，該熱橋可以包括一個或多個剛性柱或肋。在另一示例中，該熱橋可以包括一個或多個導熱線。

較佳的是，熱橋縱向定位在內壁上、在加熱器與真空絕熱器的第一端之間。換句話說，熱橋設置在內壁上的周向位置處，該周向位置大約在加熱器的「上方」，或者與加熱器成一直線、朝向第一端。以這樣的方式，熱橋可以被定位成靠近從加熱器到第一端的沿著內壁的最直接路徑、或沿著從加熱器到第一端的沿著內壁的最直接路徑，從而實現熱量朝向外壁的更有效的重新定向。在其他實施方式中，熱橋可以設置在內壁上的其他周向位置處。

較佳的是，熱橋設置在內壁上在朝向第一端與加熱器間隔1 mm或更多的位置處。以這樣的方式，熱橋可以避免允許過多的熱量流到外壁，這可以降低裝置的熱效率。熱橋可以與加熱器間隔1 mm、1.5 mm、2 mm、5 mm或任何其他合適的距離。

較佳的是，選擇熱橋在內壁上的位置，以在加熱器在使用中時，將氣溶膠產生裝置的鄰近真空絕熱器的第一端的外表面保持在48°C或以下。以這樣的方式，氣溶膠產生裝置的鄰近第一端的外表面可以被保持在安全且熱有效的溫度下。外表面可以是被配置成容納和保護氣溶膠產生裝置的部件的殼體或外殼。在加熱器開啟和在使用中時，熱橋可以基於與加熱器的不同間距的測試來定位。內壁上的具體定位可以取決於氣溶膠產生裝置的具體設計和操作參數。熟悉該項技術者將理解，熱橋的定位、長度、厚度、材料和/或結構可以以各種方式調節，以在加熱器在使用中時保持48°C的溫度。

較佳的是，該加熱器設置在真空中、在該內壁上。以這樣的方式，加熱器可以更有效地與外部環境絕熱。替代性地，加熱器可以設置在真空的外部在內壁上（例如，在內壁的內表面上）。

較佳的是，該熱橋包括比如不銹鋼等金屬。在其他實施方式中，熱橋可以包括任何其他合適的導熱材料，比如銅或陶瓷。

較佳的是，該熱橋為該內壁和該外壁提供結構支撐。因此，熱橋可以包括剛性結構。以這樣的方式，真空絕熱器可以製造得更加穩健。這種額外的穩健性可以使得內壁和外壁變得更薄，這已經被示出用於提高加熱效率和氣溶膠產生物質達到最優溫度的速度。較薄的內壁和外壁也使得真空絕熱器更加緊湊，這提高了該裝置對用戶的便利性。

在一些實施方式中，該熱橋包括設置在該內壁上的周向間隔的位置處的一個或多個肋。例如，該熱橋可以包括圍繞內壁均勻或不規則間隔的兩個、三個、四個或更多個肋或柱。

在一些實施方式中，該熱橋被配置成將該真空的第一部分與該真空的第二部分分離。例如，熱橋可以包括這樣的表面，該表面在該表面的兩個面附近定位有真空，使得該表面將真空的兩個部分彼此完全隔離。以這樣的方式，可以改善第一端的熱隔離。在一個示例中，該熱橋可以包括環形連接表面。

較佳的是，氣溶膠產生裝置進一步包括多個加熱器和多個熱橋，其中，每個熱橋縱向定位在相應的加熱器與真空絕熱器的第一端之間。以這樣的方式，在使用中使用多個熱橋降低第一端的最高溫度時，可以實現氣溶膠形成物質的更均勻加熱。

較佳的是，該真空絕熱器包括與該第一端相反的封閉的第二端。與敞開的第一端相比，封閉的第二端在將氣溶膠產生裝置的其餘部件與加熱器隔離方面可以更加有效。在這種情況下在第一端與加熱器之間提供熱橋可以最有效地定位熱橋。在一個示例中，內壁和外壁可以各自具有僅在第一端處接合在一起的基本上U形截面。

在其他實施方式中，第一端和第二端可以兩者皆為敞開的，使得真空絕熱器基本上是管狀的。

圖1係本發明之實施方式中的氣溶膠產生裝置之截面示意圖。提供了一種氣溶膠產生裝置100，並且該氣溶膠產生裝置包括用於容納氣溶膠產生裝置100的內部部件的外殼102。外殼102包括通向腔體106的開口104，該腔體被配置成接納消耗品10。消耗品10包括煙草12和過濾器14，該煙草和該過濾器這兩者可以藉由接裝包裹物16保持在一起。提供真空絕熱器110，並且該真空絕熱器具有帶內壁112和外壁114的環形圓柱形狀，真空116被圍封在該內壁與該外壁之間。加熱器108被設置在真空116中、在內壁114的外表面上，並且被配置成當消耗品10被接納在腔體106中時向該消耗品提供加熱以產生氣溶膠。熱橋118被設置在加熱器108與真空絕熱器110的最靠近開口104的第一端120之間的真空116中。熱橋118提供了熱量從內壁112流到外壁114的路徑，以在使用中降低真空絕熱器110的第一端120的溫度。

氣溶膠產生裝置100還包括用於控制氣溶膠產生裝置100的操作的控制器（未示出）、用於接收來自用戶的指令的按鈕（未示出）、與腔體106流體連通的空氣入口（未示出）以及為氣溶膠產生裝置100供電的電池（未示出）。控制器和電池藉由線（未示出）與按鈕和加熱器108電子連通。

外殼102可以包括本領域已知的任何合適的材料，比如金屬或塑膠。如圖1所示，氣溶膠產生裝置100、真空絕熱器110和腔體106沿縱向方向可以是長形的。

在圖1的實施方式中，加熱器108設置在真空116內部、在內壁112的周向相對部分上的兩個分離的位置處。加熱器108包括兩個電阻膜加熱器，該兩個電阻膜加熱器被配置成當被提供有電流時產生熱量。膜加熱器係彎曲的，以匹配內壁112的曲率，從而實現與內壁112的良好熱接觸。在替代性實施方式中，加熱器108可以被設置為能夠加熱腔體106內的消耗品10以產生氣溶膠的任何合適的加熱器。在其他示例中，加熱器108可以設置在真空116的外部，比如在腔體106的周邊處。加熱器108可以被設置為圍繞內壁112的圓周延伸的一個或多個彎曲的加熱膜或軌道。替代性地，加熱器108可以被設置為設置在內壁周圍的間隔位置處的一個或多個加熱膜或軌道。

加熱器108被配置成藉由傳導來加熱內壁112，以將腔體106中的空氣溫度升高到氣溶膠產生溫度。消耗品10可以具有與腔體106的圓周基本匹配的圓周，使得消耗品10在其被用戶放置到腔體106內時與內壁112接觸。加熱器108將腔體106的內容物加熱到足以使用消耗品10內部的煙草12產生氣溶膠的溫度。加熱器108可以被配置成將腔體106的內容物加熱到低於煙草12的燃燒溫度的溫度，從而使得氣溶膠產生裝置100能夠作為所謂的「加熱不燃燒」氣溶膠產生裝置起作用。

在其他實施方式中，腔體106和加熱器108可以被配置成分別接納和加熱本領域已知的其他形式的消耗品。例如，腔體106可以被配置成接納消耗品煙彈，該消耗品煙彈包括含有氣溶膠產生流體的貯存器，並且加熱器108可以被配置成當消耗品被接納在腔體106中時向該消耗品提供加熱。在這種情況下，真空絕熱器110和腔體106可以被適當地成形成使得煙彈可以被接納在腔體106內以便由加熱器108加熱並由真空絕熱器110絕熱。

圖1的真空絕熱器110具有帶有圓形截面的環形圓柱形狀。真空絕熱器110係中空的，並且在彎曲內壁112、彎曲外壁114與連接內壁112和內壁114的兩個平坦表面115之間圍封真空116。在其他實施方式中，真空絕熱器110可以具有其他形狀。例如，真空絕熱器110可以具有正方形或多邊形截面、或者任何其他合適的截面形狀。圖1的真空絕熱器110具有帶有兩個敞開端部的管狀形狀；然而，真空絕熱器110也可以具有只有一個敞開端部的杯形截面。在另一示例中，外壁114可以直接接合到內壁112，而在真空絕熱器110的第一端120處沒有連接平坦表面115，如圖3所示。真空絕熱器110可以藉由一個或多個機械聯接器（未示出）機械地附接到外殼102。真空絕熱器110可以包括不銹鋼、比如PEEK等耐熱塑膠、或任何其他合適的材料。

控制器可以容納在外殼102內，並且包括記憶體和處理器，用於存儲和執行指令以控制氣溶膠產生裝置100的各種操作。空氣入口可以被設置為外殼102中的朝向氣溶膠產生裝置100的第二端122的開口，以使得用戶能夠經由過濾器14通過腔體106抽吸空氣。按鈕也可以被設置在外殼102的外表面上，用於接納來自用戶的輸入。替代性地，可以提供比如指紋或氣流感測器等任何其他輸入機構，用於接收來自用戶的輸入。

在圖1至圖3的實施方式中，熱橋118包括連接內壁112和外壁114的兩個直的剛性肋或柱，每個肋或柱直接被定位在加熱器108的相應加熱板與真空絕熱器110的第一端120之間。圖2中示出了從第一端120上方觀察的真空絕熱器110的平面圖，示出了在內壁112上具有相對周向位置的兩個肋。在其他實施方式中，肋可以被定位在內壁112上的其他周向位置處。肋的剛性可以為內壁112和外壁114提供結構支撐。

熱橋118可以包括用於使得熱量能夠從內壁112流到外壁114的任何合適的材料，比如不銹鋼、銅、其他金屬或非金屬材料。在本發明的其他實施方式中，可以設置附加的肋或更少的肋。肋或柱可以放置在內壁112上相等間隔的位置處或不規則的位置處。熱橋118還可以包括適於藉由從內壁112到外壁114的傳導實現熱量流動的其他類型的結構。

現在將參照圖1描述氣溶膠產生裝置100的示例使用。在使用中，用戶可以通過開口104將消耗品10插入到腔體106中。內壁112藉由摩擦將消耗品10保持在腔體106內的適當位置。內壁112與消耗品10之間的這種接觸也增加了熱量被遞送到消耗品10內的煙草12的效率。當用戶準備開始汽化時，用戶可以按下按鈕，這進而觸發控制器打開加熱器108。加熱器108向腔體106的內容物（包括消耗品10）提供加熱，同時真空絕熱器110內的真空116抑制熱量藉由傳導和對流從腔體106逸出。因此，腔體106、加熱器108和真空絕熱器110形成烤箱，在該烤箱中，消耗品10內的煙草12可以被加熱到期望的溫度。控制器可以被配置成指令加熱器108將煙草12加熱到低於煙草的燃燒溫度的溫度。在煙草12被加熱時，在腔體106內部產生氣溶膠。用戶可以經由過濾器14通過空氣入口抽吸空氣以產生穿過腔體106的氣流來吸入氣溶膠，該氣流將氣溶膠帶給用戶。

已經發現，在類似的已知氣溶膠產生裝置中，在氣溶膠產生裝置的使用期間，真空絕熱器的最靠近通向腔體的開口的端部可能不期望地達到高溫。該端部與腔體中的空氣接觸，該空氣被真空絕熱器的熱壁加熱。經加熱的空氣可以藉由由用戶引起的氣流或經過開口的空氣帶出腔體。這可以將熱量帶出腔體，從而降低氣溶膠產生裝置的效率。真空絕熱器的暴露端的高溫也可以將外殼102的外表面加熱到高溫，這可能存在安全風險。

本發明的氣溶膠產生裝置100利用熱橋118來減輕該等問題。圖3示出了加熱器108處於操作中時，真空絕熱器110的截面的部分之示意圖。圖3示出了示意性的箭頭1-5，該等箭頭指示真空絕熱器110中藉由傳導引起的熱量流動。在加熱器108開啟時，熱量的第一部分1從加熱器108沿著內壁112流向第一端120。熱量的第二部分2（其作為第一部分1的一部分）沿著熱橋118流到外壁114。第一部分1的剩餘部分3流向第一端120。第二部分2到達外壁114並擴散穿過外壁114的表面，從而作為至少熱量的第四部分4和第五部分5在不同的方向上散開。如所示的那樣，至少第四部分4被背離第一端120轉移，從而在使用期間降低真空絕熱器110的第一端120的操作溫度。

對於熱量的第五部分5，藉由熱橋118增加了從加熱器108到真空絕熱器110的第一端120的傳導路徑長度。增加傳導路徑長度為藉由輻射或其他過程背離第一端120帶走熱量提供了更多的時間。因此，增加熱量到第一端120的路徑長度減少了藉由傳導到達第一端120的熱量的量。

在使用期間，內壁112的溫度在更靠近加熱器108的情況下增加。由於第二部分2係第一部分1的一部分，熱橋118因此可以根據其與加熱器108的接近度將或更多或更少的熱量轉移到外壁114。已經發現，朝向第一端120與加熱器108具有1 mm或更大的間距有利地避免了使外壁114過熱。從第一端120轉移的熱量的量通常將取決於真空絕熱器110的材料和幾何形狀以及其它因素，比如加熱器108的操作溫度。對於特定的實施方式，可以測試一定範圍的間距，以確定熱橋118距加熱器108的必要間距，從而保持真空絕熱器110的鄰近第一端120的外表面的溫度等於或小於48°C。這對於安全性和效率兩者係有利的。熱橋118在縱向方向上的截面面積、或熱橋的長度也可以變化，以便保持這個最高溫度。

圖4係本發明之替代性實施方式中的真空絕熱器110的一部分之示意圖。虛線示出了外壁114的位置，該外壁已經從視圖中移除，使得可以觀察到內壁112和熱橋218。在圖4的實施方式中，熱橋218被設置為環形環，該環形環也可以為內壁112和外壁114提供結構支撐。熱橋218將真空116分離為第一部分116a和第二部分116b，這可以改善第一端120的熱隔離。與熱橋118相比，由於熱橋218的（沿縱向方向截取的）更大截面面積，熱橋218可以被配置成將更大量的熱量轉移到外壁114。

在其他實施方式中，熱橋218可以具有任何其他合適的形狀，並且可以或可以不將真空116分隔成不同的被隔離部分。例如，熱橋118可以在圍繞內壁112的圓周的間隔位置處設置為多個環形弧。

100:氣溶膠產生裝置 102:外殼 104:開口 106:腔體 108:加熱器 110:真空絕熱器 112:內壁 114:外壁 115:平坦表面 116:真空 116a:第一部分 116b:第二部分 118、218:熱橋 120:第一端 122:第二端 10:消耗品 12:煙草 14:過濾器 16:包裹物 1:熱量的第一部分 2:熱量的第二部分 3:剩餘部分 4:熱量的第四部分 5:熱量的第五部分

現在將參照附圖藉由示例的方式來描述本發明之實施方式，在附圖中：

[圖1]係本發明之實施方式中的氣溶膠產生裝置之截面示意圖；

[圖2]係本發明之實施方式中的真空絕熱器之平面圖；

[圖3]係本發明之實施方式中的真空絕熱器的一部分之截面示意圖；以及

[圖4]係本發明之實施方式中的真空絕熱器的一部分之示意圖。

100:氣溶膠產生裝置

102:外殼

104:開口

106:腔體

108:加熱器

110:真空絕熱器

112:內壁

114:外壁

115:平坦表面

116:真空

118:熱橋

120:第一端

122:第二端

10:消耗品

12:煙草

14:過濾器

16:包裹物

Claims (10)

1. 一種氣溶膠產生裝置，該氣溶膠產生裝置被配置成產生供用戶吸入的氣溶膠，該氣溶膠產生裝置包括： 真空絕熱器，該真空絕熱器包括內壁和外壁，真空被圍封在該內壁與該外壁之間； 腔體，氣溶膠形成物質能夠被接納在該腔體中，該腔體被定位成鄰近該真空絕熱器的內壁並且具有開口以使得用戶能夠將該氣溶膠形成物質插入到該腔體中； 加熱器，該加熱器被設置成與該內壁熱接觸、被配置成藉由熱傳導加熱接納在該腔體中的氣溶膠形成物質以產生氣溶膠；以及 熱橋，該熱橋設置在該內壁與該外壁之間，以允許熱量傳導的路徑，其中，該熱橋被定位在該真空絕熱器的最靠近該開口的第一端與該加熱器之間的真空中，以使得熱量能夠藉由傳導從該內壁傳遞到該外壁； 其中，該熱橋縱向定位在該內壁上、在該加熱器與該真空絕熱器的第一端之間。
2. 如請求項1所述之氣溶膠產生裝置，其中，該熱橋設置在該內壁上在朝向該第一端與該加熱器間隔1 mm或更多的位置處。
3. 如請求項2所述之氣溶膠產生裝置，其中，選擇該熱橋在該內壁上的位置，以在該加熱器在使用中時，將該氣溶膠產生裝置的鄰近該真空絕熱器的第一端的外表面保持在48°C或以下。
4. 如前述請求項中任一項所述之氣溶膠產生裝置，其中，該加熱器設置在該真空中、在該內壁上。
5. 如前述請求項中任一項所述之氣溶膠產生裝置，其中，該熱橋包括比如不銹鋼等金屬。
6. 如前述請求項中任一項所述之氣溶膠產生裝置，其中，該熱橋為該內壁和該外壁提供結構支撐。
7. 如前述請求項中任一項所述之氣溶膠產生裝置，其中，該熱橋包括設置在該內壁上的周向間隔的位置處的一個或多個肋。
8. 如請求項1至6中任一項所述之氣溶膠產生裝置，其中，該熱橋被配置成將該真空的第一部分與該真空的第二部分分離。
9. 如請求項1所述之氣溶膠產生裝置，進一步包括多個加熱器和多個熱橋，其中，每個熱橋縱向定位在相應的加熱器與該真空絕熱器的第一端之間。
10. 如前述請求項中任一項所述之氣溶膠產生裝置，其中，該真空絕熱器包括與該第一端相反的封閉的第二端。