TWI779347B - 氣溶膠產生裝置及其加熱腔體 - Google Patents

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Abstract

提供了一種用於氣溶膠產生裝置100的加熱腔體108。該加熱腔體108包括第一開口端110，包含氣溶膠基質134的基質載體132可在沿著加熱腔體108之長度的方向上穿過該第一開口端110插入。該加熱腔體108進一步包括側壁114、和用於接觸該基質載體132並向其提供熱量的多個熱接合元件120。該加熱腔體108進一步包括與該等熱接合元件120沿著該側壁114之長度間隔開的多個抓握元件122，每個抓握元件122在圍繞該側壁114的不同位置處、從該側壁114的內表面向內延伸到該內部體積中，其中，該等抓握元件122的位置比該等熱接合元件120更靠近該第一開口端110。

Description

氣溶膠產生裝置及其加熱腔體
本揭露關於一種氣溶膠產生裝置及其加熱腔體。本揭露尤其適用於一種可擕式氣溶膠產生裝置，該裝置可以是自含式的且低溫的。此類裝置可以藉由傳導、對流和/或輻射來加熱而不是灼燒煙草或其他合適材料，以產生供吸入的氣溶膠。
在過去幾年裡，風險被降低或風險被修正裝置(也稱為汽化器)之普及和使用快速增長，這有助於幫助想要戒煙之習慣性吸煙者戒掉如香煙、雪茄、小雪茄和捲煙等傳統煙草產品。可利用對可氣溶膠化的物質進行加熱或加溫、與在傳統煙草產品中點燃煙草完全不同的各種裝置和系統。
常用的、風險降低或風險改進的裝置係受熱基質之氣溶膠產生裝置或加熱不點燃式裝置。這種類型的裝置藉由將氣溶膠基質加熱到通常在100℃到300℃範圍內的溫度來產生氣溶膠或蒸氣，該氣溶膠基質通常包括潮濕的煙葉或其他合適可氣溶膠化之材料。加熱但不燃燒或灼燒氣溶膠基質會釋放出包含使用者尋求的組分但不包含或包含較少的燃燒和灼燒產生的致癌副產物之氣溶膠。
在通常意義上，期望將氣溶膠基質快速加熱到可以從中釋放氣溶膠而不灼燒之溫度，並且將氣溶膠基質維持在該溫度。顯然，在加熱腔體中從氣溶膠基質釋放之氣溶膠在有氣流經過氣溶膠基質時被遞送給使用者。
這種類型氣溶膠產生裝置係可擕式裝置，因此能耗係一個重要設計考慮因素。本發明旨在解決現有裝置之問題，並且提供一種改進的氣溶膠產生裝置及其加熱腔體。
根據本揭露之第一方面，提供了一種用於氣溶膠產生裝置之加熱腔體，該加熱腔體包括：第一開口端，包含氣溶膠基質的基質載體可在沿著該加熱腔體的長度的方向上穿過該第一開口端插入；限定該加熱腔體的內部體積的側壁；用於接觸該基質載體並向其提供熱量的多個熱接合元件，每個熱接合元件在圍繞該側壁的不同位置處、從該側壁的內表面向內延伸到該內部體積中；以及與該等熱接合元件沿著該側壁之長度間隔開的多個抓握元件，每個抓握元件在圍繞該側壁之不同位置處、從該側壁的內表面向內延伸到該內部體積中；其中，該等抓握元件之位置比該等熱接合元件更靠近該第一開口端。
已經發現，隨著氣溶膠基質被加熱，氣溶膠基質背離熱接合元件收縮，並且用於將基質載體維持在加熱腔體中並且防止其掉出的壓縮力不再是最佳的。因此，設置了該多個抓握元件來減輕這個問題並提供對基質載體之額外抓握。
視需要，該等熱接合元件和/或該等抓握元件包括該側壁之變形部分。
視需要，該等熱接合元件和/或該等抓握元件包括該側壁的壓紋部分。
視需要，該側壁、該等熱接合元件、和該等抓握元件被形成為單一一體部分。
視需要，該側壁具有基本上恒定之厚度，該厚度小於1.2mm、較佳的是為1.0mm或更小、最較佳的是在0.9(+/-0.01)與0.7(+/-0.01)mm之間。
視需要，該側壁由金屬形成。
視需要，該加熱腔體具有中心軸線，該基質載體可沿該中心軸線插入；並且其中，每個抓握元件具有用於接觸該基質載體的最內部分，其中，該等最內部分全都位於距該中心軸線基本上相同的徑向距離處。
視需要，該加熱腔體具有中心軸線，該基質載體可沿該中心軸線插入；其中，該等抓握元件各自具有用於抓握該基質載體的、位於距該中心軸線為第一徑向距離處的最內部分；並且該等熱接合元件各自具有用於接觸該基質載體的、位於距該中心軸線為第二徑向距離處的最內部分；該第一徑向距離大於該第二徑向距離。
換言之，該等抓握元件和該等熱接合元件可以分別限定該加熱腔體的第一限制直徑和第二限制直徑；該第一限制直徑大於該第二限制直徑。特別地，由該等抓握元件限定的第一限制直徑比由該等熱接合元件限定的限制直徑大了至少0.05mm、較佳的是大了0.1與0.5mm之間、最較佳的是大了0.1與0.3mm之間。例如，第一限制直徑為6.4(+/-0.05)mm並且第二限制直徑為6.2(+/-0.05)mm。這樣的限制直徑差異補償了基質載體在該等元件與基質載體接合之處的區域中之剛度差異。特別地，該等熱接合元件較佳的是被定位在該基質載體的、存在氣溶膠基質、例如基於煙草的基質之區域中。在這個區域中，基質載體由於氣溶膠基質之可壓縮性具有非常容易變形能力。該等抓握元件被定位 在基質載體的不包含氣溶膠基質的更加剛性區域中，例如抵靠基質載體之管或過濾器。由於這個區中的材料的剛度，基質載體較不易變形，並且因此抓握元件的大小較佳的是被設計為提供足夠的抓握而不會對基質載體造成太大的阻力或使之變形。
換言之，視需要，第一徑向距離比第二徑向距離大了至少0.05mm、較佳的是大了0.1與0.5mm之間、最較佳的是大了0.1與0.3mm之間。
視需要，該等熱接合元件總體上具有沿著加熱腔體之軸向長度延伸的長形形狀。該等熱接合元件較佳的是具有彼此相同的形狀。該等長形的熱接合元件較佳的是在加熱腔體的內表面上形成長形脊、並且在加熱腔體的外表面上形成與長形脊對應的互補凹槽。視需要，該等熱接合元件在平行於該加熱腔體的長度的平面內之輪廓不同於該等抓握元件在平行於該加熱腔體的長度的平面內之輪廓。
視需要，該等熱接合元件在平行於加熱腔體的長度的平面中之輪廓係基於具有多個直邊緣的多邊形，其中相鄰的直邊緣在拐角處相交。視需要，該等熱接合元件的一個或多個拐角係修圓形的。
視需要，該等抓握元件總體上具有彼此相同之形狀。
視需要，該等抓握元件的形狀與熱接合元件之形狀不同。
視需要，該等熱接合元件之數量與該等抓握元件之數量相同。
視需要，該等熱接合元件沿著該側壁之長度延伸第一距離，並且該等抓握元件沿著該側壁之長度延伸第二距離，其中，該第一距離大於該第二距離。
較佳的是，該等抓握元件之長度比該等熱接合元件之長度更短。該長度係沿著加熱腔體的側壁的長度之軸向範圍。
較佳的是，該等抓握元件具有基本上等於其長度的寬度。該寬度係圍繞該側壁的內表面的範圍。對於圓形側壁，寬度可以被稱為周向寬度。寬度橫向於長度。
該等熱接合元件較佳的是係長形的，以能夠獲得擴大的表面積來進行熱傳輸，而該等抓握元件僅需要機械地抓在基質載體上並且因此可以比熱接合元件更短。如果抓握元件太長，則可能經由抓握元件向基質載體的、較佳的是由於接近使用者的嘴而不被加熱的區提供一些熱量。
視需要，該等熱接合元件之長度係其在圍繞側壁的橫向方向上的範圍之至少3倍。如本文所使用的，橫向方向係圍繞側壁的寬度。較佳的是，該等熱接合元件之長度係其在圍繞側壁的橫向方向上的範圍(即，寬度)的20與30倍之間。例如，該等熱接合元件之長度為8與15mm之間、比如12.5mm，而寬度為0.3mm與1mm之間、比如0.5mm。
視需要，該等抓握元件之長度小於其在圍繞側壁的橫向方向上的範圍之2倍。例如，該等抓握元件之長度基本上與其在圍繞側壁的橫向方向上的範圍(即，寬度)一樣長。例如，該等抓握元件之長度為0.3與1mm之間、比如0.5mm，而寬度為0.3mm與1mm之間、比如0.5mm。這樣的尺寸提供了對基質載體的充分抓握，同時避免了在插入或移除期間的太大阻力、並且減少了從被加熱的側壁到基質載體的更靠近基質載體嘴口端的上部區之熱傳遞。
視需要，該等熱接合元件和/或該等抓握元件在平行於加熱腔體的長度的平面內具有凸形之輪廓。
視需要，該等抓握元件中的至少一個抓握元件具有向內伸到該內部體積中的尖形或修圓形輪廓，較佳的是其中，該尖形輪廓係三角形的，或者該修圓形輪廓係球之一部分。
視需要，該等抓握元件具有面朝第一開口端的表面，該表面背離第一開口端朝向加熱腔體的中心軸線傾斜。
該等抓握元件可以被形成為形成在加熱腔體的外壁中的壓紋紋痕。這樣的設計提供了有限的熱傳遞、但是牢固的抓握作用。該等抓握紋痕可以是在圓周處連接側壁的彎曲的最內部分，其係基本上圓形、橢圓形、方形或矩形的。抓握元件的尖端(最內內部分)較佳的是係修圓形或平坦的，以避免戳破基質載體的表面(例如，接裝紙)。例如，紋痕可以在平行於加熱腔體的長度的平面內、在其最內部分處形成部分橢圓形、半球形、或梯形的輪廓。該等紋痕形成在加熱腔體的外表面中、並且可以具有空腔，該空腔包括基本上半球形的最內部分和連接管狀側壁的環形最外部分。該環形最外部分可以藉由略微彎曲之部分(例如，具有大約0.1mm的半徑)連接至側壁。例如，最外部分的直徑可以在0.3與1mm之間、較佳的是在0.4與0.7mm之間、例如0.6mm，而球形最內部分的半徑可以為例如約0.15mm。
視需要，熱接合元件具有被成形用於獲得分散式壓縮的平坦化輪廓、較佳的是梯形輪廓。特別地，熱接合元件具有被適配用於藉由將接觸表面積最大化而實現到基質載體的熱傳遞之表面。例如，該接觸表面可以與基質載體之形狀互補。該接觸表面可以是熱接合元件的向加熱腔體的內部體積中延伸得最遠的表面。
視需要，相對於側壁，熱接合元件向加熱腔體的內部體積中突出第三距離，並且抓握元件向加熱腔體的內部體積中延伸第四距離。較佳的是，第三距離大於第四距離。以此方式，與抓握元件相比，該等熱接合元件向加熱腔體的內部體積中突出更遠。
視需要，為了獲得均勻的熱量分佈，該多個熱接合元件圍繞側壁彼此等距地間隔開。為了實現對基質載體的均勻抓握力分佈和使基質載體在加熱腔體中居中地軸向對準，該多個抓握元件也可以圍繞側壁彼此等距地間隔開。
視需要，該加熱腔體進一步包括被佈置用於向該基質載體提供熱量之熱量發生器。
視需要，該熱量發生器係加熱器。視需要，該熱量發生器係電加熱器。較佳的是，該熱量發生器係電阻式電加熱器、比如在背襯膜上具有金屬加熱軌道之薄膜加熱器。
視需要，該熱量發生器係在電絕緣背襯層上包括金屬加熱軌道之電熱量發生器。
視需要，該熱量發生器被定位在該側壁的外表面的一部分上。
視需要，該熱量發生器被定位成沿著該側壁延伸第五距離，使得該熱量發生器的至少一部分被定位成鄰近於該側壁的、與該等熱接合元件的位置相對應的部分的至少一部分。
視需要，該熱量發生器被定位成使得該熱量發生器不是鄰近於該側壁的、與該等抓握元件的位置相對應的部分定位之任何部分。
視需要，該熱量發生器沿著側壁的僅一部分延伸。
視需要，該熱量發生器沿著該側壁的與第一開口端間隔開的一部分延伸。
視需要，該熱量發生器與第一開口端間隔開第六距離、並且與同第一開口端相反的第二端間隔開第七距離，其中第六距離和第七距離不同。
視需要，該加熱腔體進一步包括在熱量發生器與側壁之間之金屬層。
視需要，該金屬層比熱量發生器沿著加熱腔體之長度延伸得更遠。
視需要，該金屬層係電鍍層、較佳的是電鍍銅層。
視需要，該熱量發生器包括具有金屬軌道和電絕緣背襯層之電熱量發生器。
視需要，該熱量發生器在張力下被熱量收縮層抵靠側壁壓縮。
視需要，該加熱腔體進一步在第一開口端處包括凸緣。
視需要，該加熱腔體進一步在側壁的與第一開口端相反的第二端處包括底部。該底部還可以被稱為基部。
視需要，該側壁具有第一厚度，並且該底部具有第二厚度，其中第二厚度大於第一厚度。
視需要，該底部包括從底部的內表面、從底部的一部分朝向第一開口端延伸的平臺。
視需要，該平臺由底部的一部分形成。
視需要，該平臺包括底部的變形部分。
視需要，該側壁係管狀側壁。視需要，該側壁係圓柱形側壁。
視需要，該加熱腔體進一步包括該基質載體，該基質載體具有第一部分和第二部分，其中，該第一部分被定位成在該基質載體插入該加熱腔體中時比該第二部分離該第一開口端更遠，並且其中，該第一部分包括氣溶膠基質。
較佳的是，該等熱接合元件被佈置用於接觸該基質載體的第一部分。因此，熱量可以經由與熱接合元件的接觸而朝向第一部分中包含的氣溶膠基質集中。由於該等元件與載體的第一部分的局部接合，在相鄰熱接合元件與 基質載體之間提供了氣隙，以允許空氣從加熱腔體的第一開口端朝向第二端或底端抽吸。
視需要，該等抓握元件被佈置用於抓握該基質載體的第二部分。
該基質載體的第二部分較佳的是不包括氣溶膠基質。
視需要，該基質載體的第二部分係中空管。
該基質載體的第二部分可以是過濾器和/或冷卻管。該過濾器和/或冷卻管可以用紙和/或膜(例如，卷裝置、接裝紙、和/或金屬化或金屬膜)包裹。
視需要，當基質載體插入加熱腔體中時，熱接合元件的最靠近第一開口端的縱向端同基質載體的第一部分與第二部分之間的邊界對準。
視需要，該等熱接合元件延伸到該內部體積中以在基質載體插入加熱腔體中時接觸基質載體。
視需要，該等抓握元件延伸到該內部體積中以在基質載體插入加熱腔體中時抓握基質載體。
根據本揭露之第二方面，提供了一種氣溶膠產生裝置，該氣溶膠產生裝置包括：電源；如本文揭露的加熱腔體；被佈置用於向該加熱腔體提供熱量之熱量發生器；控制電路系統，該控制電路系統被配置為控制從該電源到該熱量發生器的電功率供應；以及包封該電源、該加熱腔體、該熱量發生器、以及該控制電路系統的外殼體，其中，該外殼體具有在其中形成的、用於觸及該加熱腔體的內部體積之孔口。
視需要，該氣溶膠產生裝置進一步包括環繞該加熱腔體的隔熱構件。
視需要，該隔熱構件係真空隔熱構件。例如，該真空隔熱構件包括雙壁式金屬管或杯，其具有包含在壁之間的真空。
視需要，該隔熱構件包括絕熱材料。例如，絕熱材料包括橡膠(比如矽酮、矽酮泡沫、聚胺酯泡沫等)、氣凝膠、或玻璃纖維絕緣體。
現在將僅藉由舉例方式並且參考附圖來描述本揭露之實施方式。
100:氣溶膠產生裝置
102:外殼
104:第一端
106:第二端
108:加熱腔體
110:開口端
112:基部
114:側壁
116:凸緣
118:平臺
120:熱接合元件
122:抓握元件
124:開口
125:關閉件
126:電源
128:控制電路系統
130:熱量發生器
132:基質載體
134:氣溶膠基質
136:氣溶膠收集區域
138:第一端
140:第二端
142:外層
146:隔熱構件
150:上部支撐構件
152:下部支撐構件
154:背襯層
156:加熱元件
A:箭頭
B:箭頭
E:中心軸線
P:部分
R1:徑向距離
R2:徑向距離
圖1係根據本揭露之氣溶膠產生裝置之示意性透視圖，其中所示的是包含氣溶膠基質的基質載體正被裝入氣溶膠產生裝置中。
圖2係圖1的氣溶膠產生裝置從側面之示意性截面視圖，其中所示的是包含氣溶膠基質的基質載體正被裝入氣溶膠產生裝置中。
圖3係圖1的氣溶膠產生裝置之示意性透視圖，其中所示的是包含氣溶膠基質的基質載體已被裝入氣溶膠產生裝置中。
圖4係圖1的氣溶膠產生裝置從側面之示意性截面視圖，其中所示的是包含氣溶膠基質的基質載體已被裝入氣溶膠產生裝置中。
圖5A係根據本揭露之加熱腔體、以及隔熱構件和上部支撐構件和下部支撐構件之透視截面視圖。
圖5B係根據本揭露之加熱腔體從側面之示意性截面視圖。
圖6A係圖5B的加熱腔體從上方之示意性平面視圖。
圖6B係圖5B的加熱腔體的平面B-B內之截面視圖。
圖6C係圖5B的加熱腔體的平面A-A內之截面視圖。
圖6D係圖6B的部分P的視圖的細節，示出了加熱腔體之抓握元件。
圖7係圖5B的加熱腔體之透視圖。
圖8係圖5B的加熱腔體從側面之示意性截面視圖，其中所示的是包含氣溶膠基質的基質載體已被裝入加熱腔體中。
圖9係圖5B的加熱腔體之透視圖，其中所示的是熱量發生器附接至加熱腔體的外表面上。
圖10係根據本揭露之替代性加熱腔體之透視圖，其中抓握元件未與熱接合元件對準。
圖11係圖10的加熱腔體從上方之示意性平面視圖。
圖12係穿過根據本揭露之另一替代性加熱腔體中的抓握元件之示意性截面視圖，其中抓握元件具有三角形橫向輪廓。
參見圖1至圖4，提供了一種氣溶膠產生裝置100。氣溶膠產生裝置100被佈置用於接納包含氣溶膠基質134的基質載體132、並且被配置用於加熱被插入其中的氣溶膠基質134以形成供使用者吸入的氣溶膠。氣溶膠產生裝置100可以被描述為個人用吸入器裝置、電子香煙(或電子煙)、汽化器、或吸用裝置。在所展示的示例中，氣溶膠產生裝置100係加熱但不灼燒(HnB)的裝置。然而，如與常規煙草產品中灼燒煙草相反，本揭露中設想的氣溶膠產生裝置100更經常地加熱或煽動可氣溶膠化的物質以產生供吸入的氣溶膠。
參見圖1，氣溶膠產生裝置100包括外殼102，該外殼102容納氣溶膠產生裝置100的多個不同部件。外殼102可以由任何合適的材料或者甚至材料層形成。例如，金屬內層可以被塑膠的或具有低熱導率的其他材料的外層環繞。這使得外殼102可以讓使用者愉快地握住。
在所示的示例中，長形氣溶膠產生裝置100具有第一端104和與第一端104相反的第二端106。為方便起見，第一端104(示出為朝向圖1至圖4的底部)被描述為氣溶膠產生裝置100的底部、基部或下端。為方便起見，第二端106(示出為朝向圖1至圖4的頂部)被描述為氣溶膠產生裝置100的頂部或上端。在使用中，使用者通常將氣溶膠產生裝置100定向成第一端104朝下和/或相對於使用者的嘴處於遠側位置，並且第二端106朝上和/或相對於使用者的嘴處於近側位置。
外殼102具有開口124，用於接納穿其而過、有待在外殼102內的加熱腔體中被加熱的基質載體132。在這個示例中，開口124被示為朝向第二端106。氣溶膠產生裝置100具有用於覆蓋開口124的關閉件125。關閉件125可以被認為係開口124的門。關閉件125被配置用於選擇性地覆蓋和露出開口124，使得取決於關閉件125的位置，開口124被基本上關閉和打開。在關閉構型中，這可以防止灰塵和濕氣進入開口124中。圖1示出了處於打開構型的關閉件125，暴露了開口124以便將基質載體132插入。關閉件125還可以用作使用者可操作按鈕。關閉件125在打開構型時可壓下，以激活氣溶膠產生裝置100加熱該加熱腔體108內的氣溶膠基質134來產生氣溶膠。
參見圖2，氣溶膠產生裝置100包括朝向氣溶膠產生裝置100的第二端106定位的加熱腔體108。加熱腔體108被佈置成朝向氣溶膠產生裝置100中的開口124、鄰近於第二端106。在其他示例中，加熱腔體108定位在氣溶膠產生裝置100內的其他地方。加熱腔體108被佈置在氣溶膠產生裝置100內，使得它被外殼102包封。
加熱腔體108大致係杯形形狀。加熱腔體108沿著中心軸線E延伸，使得加熱腔體108的軸向長度基本上與中心軸線E對準。加熱腔體108包括開口端110，該開口端110被佈置成朝向氣溶膠產生裝置100的第二端106。在圖1 中，開口端110與氣溶膠產生裝置100的第二端106處的開口124對準。加熱腔體108在與開口端110相反的這端處係關閉的。換言之，加熱腔體108包括與開口端110相反的基部112。基部112還可以被稱為加熱腔體108的底部。
加熱腔體108還包括側壁114。側壁114被佈置為薄壁式的、較佳的是具有80-100μm的厚度。在該示例中，側壁114係管狀的、並且具有大致圓形的截面。在此方面，側壁114可以總體上被稱為加熱腔體108的管狀壁。因此，加熱腔體108為大致圓柱形。然而，設想了其他形狀，並且加熱腔體108可以具有例如橢圓形或多邊形截面的寬管狀形狀。在其他示例中，側壁114沿著其長度漸縮，使得由側壁114垂直於其長度限定的截面積在開口端110處與在基部112處不同。加熱腔體108具有基本上與氣溶膠產生裝置100的軸向長度對準的大致管狀形狀。
在這個示例中，中心軸線E與側壁114的圓形截面的形心對準、並且是圓柱形側壁114的幾何中心軸線。側壁114之長度平行於中心軸線E。側壁114之長度被限定為基部112與開口端110之間的尺寸。
如本文使用的，「直徑」係指寬度，並且在側壁114不具有圓形截面的情況下，應理解的是，「直徑」係指截面的寬度，尤其是截面的、經過截面的形心(即，經過中心軸線E)的最小寬度。例如，在側壁114具有方形截面的情況下，側壁114的寬度為該方形的兩個相對的面之間的距離(垂直於這兩個相對的面測得)。
如本文使用的，「圓周」係指周長，並且在側壁114不具有圓形截面的情況下，應理解的是，「圓周」係指截面的外周長。
基部112形成圓柱形加熱腔體108的端面。加熱腔體108具有由側壁114和基部112限定的內部體積。側壁114將基部112與開口端110相連而形成加熱腔體108的杯形形狀。在其他示例中，加熱腔體108具有一個或多個孔、或者 以其他方式在基部112處穿孔。在又另外的示例中，加熱腔體108可以不設有基部112，而是兩端開放的管。在這種情況下，加熱腔體108之長度係沿著側壁114在該等開口端之間的最短距離。
加熱腔體108還包括在開口端110處的凸緣116、以及在基部112中的平臺118。側壁114包括多個熱接合元件120和分開的多個抓握元件122。下文參見圖5至圖9來更詳細地描述加熱腔體108。
加熱腔體108被佈置用於接納包含氣溶膠基質134的基質載體132。例如，氣溶膠基質134可以包含煙草與濕潤劑的混合物。加熱腔體108被配置用於加熱基質載體132內的氣溶膠基質134，以產生供吸入的氣溶膠，如下文描述的。
參見圖2，氣溶膠產生裝置100包括電源126。因此，氣溶膠產生裝置100係電動的。即，氣溶膠產生裝置被佈置用於使用電功率來加熱氣溶膠基質134。在這個示例中，電源126係電池。電源126聯接至控制電路系統128。控制電路系統128進而聯接至熱量發生器130。例如，熱量發生器130可以是電熱量發生器。更具體地，熱量發生器130可以是電阻式電熱量發生器，其在背襯膜上具有呈金屬軌道形式的加熱元件。例如，熱量發生器130可以是薄膜加熱器，比如被包裹在電絕緣膜、比如聚醯亞胺中的電阻式加熱軌道。當電流經過加熱元件時，加熱元件發熱並且溫度升高。在另一個示例中，熱量發生器130可以是感應加熱器。在這種情況下，熱量發生器130可以是指感應加熱源、感受器或這兩者。
關閉件125的使用者可操作按鈕被佈置用於經由控制電路系統128將電源126與熱量發生器130聯接和斷開。在其他示例中，加熱腔體108以其他方式被加熱，例如藉由燃燒可燃氣體。
熱量發生器130附接至加熱腔體108的外表面上並且與側壁114的外表面處於熱接觸，以允許熱量從熱量發生器130良好地傳遞至加熱腔體108。熱量發生器130圍繞加熱腔體108延伸。特別地，熱量發生器130與側壁114的外表面接觸。更詳細而言，熱量發生器130圍繞側壁114、但不圍繞基部112延伸。
如下文更詳細描述的，加熱腔體108包括多個熱接合元件120，被示為圖2的側壁114中的凹痕。如本文使用的，當熱量發生器130被描述為圍繞整個側壁114接觸時，應理解的是，這意味著熱量發生器130圍繞側壁114的整個周長延伸，但是它可能不是在所有點處、尤其在熱接合元件120的凹痕內側與側壁114完全接觸。
在圖1中，熱量發生器130在側壁114的長度的一部分上延伸。熱量發生器130可以不在整個側壁114之長度上延伸，但是熱量發生器130較佳的是圍繞側壁114一直延伸。在此背景下，長度係從基部112到開口端110。熱量發生器130可以不必延伸至側壁114的一端或多個端。特別地，熱量發生器130可以不延伸至側壁114的鄰近於開口端110的這端，和/或熱量發生器130不延伸至側壁114的鄰近於基部112的這端。在這個示例中，熱量發生器130沿著側壁114的高度總體上居中地安裝。即，熱量發生器130不延伸至側壁114的任一端。換言之，熱量發生器130與側壁114的鄰近於開口端110的這端間隔開、並且與側壁114的鄰近於基部112的這端間隔開。
當基質載體132插入加熱腔體108中時，熱量發生器130被佈置為與氣溶膠基質134的區域基本上重疊。較佳的是，氣溶膠基質134完全插入加熱腔體108中，使得加熱腔體108的朝向開口端110的頂部被佈置為與插入時基質載體132的不包含氣溶膠基質134的這部分重疊。換言之，基質載體132的不包含氣溶膠基質134的這部分與開口端110對準。較佳的是藉由將熱量集中在氣溶膠基質134上來限制對該等部件加熱以改善加熱效率。藉由不使熱量發生器130與側 壁114的朝向開口端110的這部分重疊，使得熱量發生器130產生的熱量被集中。側壁114較佳的是非常薄(典型地小於100μm)，以藉由限制沿著薄側壁114的熱傳輸來實現該目標。這可以減少熱量傳遞到未被熱量發生器130覆蓋的部分。另外，藉由抑制朝向基部112加熱，這防止了灼燒基質載體132的尖端。以此方式，在熱接合元件120和抓握元件122提供的作用之間進行進一步區分。更具體地，熱接合元件120被佈置用於接收由熱量發生器130產生的熱量並且將熱量傳遞到氣溶膠基質134中。因此，加熱腔體108整體被佈置用於藉由熱量發生器130的定位、抓握元件122的形狀(例如被佈置為與基質載體132具有小的接觸面積)、以及側壁114的薄設計(防止沿著加熱腔體108的熱傳遞)的組合效果，來抑制熱量流到抓握元件122、和/或此後流到抓握元件122的區域中的氣溶膠基質134。在一些示例中，可以設置額外的特徵、比如金屬(例如銅)層，用於將要被加熱的面積(例如，熱接合元件120，其可以塗覆有銅)與不旨在被加熱的面積(例如，抓握元件122，其不應被塗覆)標記區分。以此方式，本文描述的加熱腔體108的各個特徵單獨地或組合地起作用來對熱接合元件120和抓握元件122提供其不同的功能。
在替代性示例中，熱量發生器130可以在側壁114的整個長度上延伸。
為了提高加熱腔體108的隔熱，加熱腔體108被隔熱物環繞。在這個示例中，隔熱構件146係隔熱管。隔熱構件146可以是雙壁式的，具有藉由內部空間分隔的內壁和外壁。隔熱構件146的管的頂部和底部被密封以連接內壁和外壁，使得在隔熱構件146內包封出內部空間。隔熱構件146包括在內部空間內的真空以進一步改善隔熱、並且在其他實施方式中可以包括隔熱材料、比如水凝膠或泡沫。
在這個示例中，加熱腔體108藉由凸緣116緊固至氣溶膠產生裝置100上。加熱腔體108藉由至少一個支撐構件150、152安裝至氣溶膠產生裝置100上。在圖2中，氣溶膠產生裝置100包括上部支撐構件150和下部支撐構件152。參見圖5A，更詳細地示出了安裝好的加熱腔體108。上部支撐構件150被配置用於緊固至加熱腔體108的凸緣116上。在替代性實施方式中，例如在沒有設置凸緣116的示例中，上部支撐構件150環繞側壁114的朝向開口端110的外表面。上部支撐構件150接合在加熱腔體108與隔熱構件146之間。下部支撐構件152被配置用於緊固至加熱腔體108的基部112上。加熱腔體108因此在每端處被固持並且相對於隔熱構件146被固定在位。較佳的是，支撐構件150、152由隔熱材料製成，以改善加熱腔體108與隔熱構件146之間的隔熱。藉由支撐構件150、152聯接的加熱腔體108與隔熱構件146的元件接著例如藉由附接至包封在外殼102內的框架而安裝在氣溶膠產生裝置100中。
這種佈置意味著從氣溶膠產生裝置100的加熱腔體108到外殼102的熱傳導受到支撐構件150、152的隔熱特性的限制。提供僅通過支撐構件150、152附接的加熱腔體108提供了供熱量行進的良好隔熱的熱傳導路徑，來代替例如允許熱量從與外殼102接觸的側壁114直接逸出。這有助於將外殼102保持在對使用者舒適的溫度下並且提高了加熱效率。
在一些示例中，熱量發生器130從外部被固持到加熱腔體108上。即，熱量發生器130從熱量發生器130的外部而不是從熱量發生器130與加熱腔體108之間固持到加熱腔體108上。例如，這避免了在熱量發生器130與加熱腔體108的側壁114的外表面之間使用黏合劑。移除熱量發生器130與加熱腔體108之間的層可以改善熱傳遞並且改善加熱效率。
在一些示例中，熱量發生器130可以被熱收縮材料環繞，該材料向內對熱量發生器130的外表面施加壓力並且施加到加熱腔體108上。這使熱量 發生器130壓縮到加熱腔體108的外表面上並且促進熱接觸。熱收縮材料可以包裹在熱量發生器130上並且被加熱以提供壓縮力。
氣溶膠產生裝置100的加熱腔體108被佈置用於接納基質載體132。典型地，基質載體132包含氣溶膠基質134，比如煙草或能夠被加熱來產生供吸入的氣溶膠的另一種合適的可氣溶膠化的材料。在這個示例中，加熱腔體108的尺寸被確定成接納單一份量的呈基質載體132形式的氣溶膠基質134(也稱為「消耗品」)，例如圖1至圖4所示。然而，這不是必須的，並且在其他示例中，加熱腔體108被佈置用於接納其他形式的氣溶膠基質134，比如鬆散的煙草或以其他方式包裝的煙草。
基質載體132係大致管狀且長形的形狀。在這個示例中，基質載體132係圓柱形的並且模擬煙的形狀。在這個示例中，基質載體132具有55mm之長度。基質載體132具有7mm的直徑。基質載體132包括氣溶膠基質區域134、和鄰近於氣溶膠基質134區域的氣溶膠收集區域136。氣溶膠收集區域136可以是紙管或紙板管，其比氣溶膠基質134不易壓縮。基質載體132具有第一端138和與第一端138相反的第二端140。第一端138和第二端140限定了基質載體132的長形圓柱形形狀的兩端。氣溶膠基質134朝向第一端138佈置。第一端138被配置為插入加熱腔體108中。第二端140被配置為吸嘴，用於讓使用者插入其嘴，從而吸入藉由加熱氣溶膠基質134產生的氣溶膠。
總體上，氣溶膠基質134佈置在第一端138處、並且沿著基質載體132的第一端138與第二端140之間之長度部分地延伸。在這個示例中，氣溶膠基質134具有20mm之長度。氣溶膠收集區域136抵接氣溶膠基質134、並且佈置在氣溶膠基質134與第二端140之間。在這個示例中，氣溶膠收集區域136不是一路延伸至第二端140。
如果設置了過濾器，則其典型地朝向第二端140設置。氣溶膠收集區域136之長度為約20mm。氣溶膠基質之長度也為約20mm。基質載體132進一步包括包裹基質載體132的部件的外層146。例如，外層146係紙(例如，基重為約40-100gsm)。
參見圖1和圖2，示出了在被裝入氣溶膠產生裝置100中之前的基質載體132。當使用者想要使用氣溶膠產生裝置100時，使用者首先為氣溶膠產生裝置100載入基質載體132。這涉及將基質載體132插入加熱腔體108中。基質載體132在插入加熱腔體108中時被定向成使得基質載體132的第一端138進入加熱腔體108。因此，基質載體132以第一端138朝向基部112的情況被插入加熱腔體108中。基質載體132插入到直至其第一端138抵接基部112、尤其抵接高於基部112的平臺118，如圖4所示。
從圖3和圖4中可以看到，當基質載體132已經被插入加熱腔體108中能達到的最遠處時，基質載體132之長度的僅一部分在加熱腔體108內。特別地，整個氣溶膠基質134和大部分氣溶膠收集區域136被定位在加熱腔體108內。基質載體132之長度的其餘部分從加熱腔體108突出並且超過氣溶膠產生裝置100的第二端106。這為使用者提供了將其嘴放在基質載體132上來吸入氣溶膠的位置。
熱量發生器130致使熱量被傳導穿過加熱腔體108以加熱基質載體132的氣溶膠基質134。加熱腔體108的側壁114的至少一部分被佈置成與基質載體132相接觸，以使得熱量能夠從加熱腔體108傳導至基質載體132，如下文參見圖5至圖9更詳細描述的，例如熱量被傳導穿過熱接合構件120。按照慣例，熱量還藉由加熱周圍的空氣來傳遞，空氣隨後被抽吸到基質載體132中。
熱量發生器130將氣溶膠基質134加熱至可以開始釋放蒸氣的溫度。一旦加熱至可以開始釋放蒸氣的溫度，使用者就沿著基質載體132之長度抽 吸蒸氣以在使用者的嘴處吸入。圖4中用箭頭A指示了氣溶膠穿過基質載體132的流動方向。
應當理解，當使用者沿著圖4中箭頭A的方向吸吮空氣和/或蒸氣時，空氣或空氣與蒸氣的混合物從加熱腔體108中的氣溶膠基質134附近流動穿過基質載體132。這個動作還將環境空氣從氣溶膠產生裝置100周圍的環境並且從基質載體132與側壁114之間抽吸到加熱腔體108(經由圖4中的箭頭B指示的流動路徑)。被抽吸到加熱腔體108中的空氣接著被加熱並且被抽吸到基質載體132中。經加熱的空氣將氣溶膠基質134加熱以產生氣溶膠。更具體地，在這個示例中，空氣穿過設置在加熱腔體108的側壁114與基質載體132的外層146之間的空間進入加熱腔體108中。為此目的，基質載體132的外直徑小於加熱腔體108的內直徑。更具體地，在這個示例中，加熱腔體108的內直徑為10mm或更小、較佳的是為8mm或更小、並且最較佳的是為大致7.6mm。這允許基質載體132具有大致7.0mm(±0.1mm)的直徑。這對應於基質載體132的外圓周為21mm至22mm。換言之，基質載體132與加熱腔體108的側壁114之間的空間最較佳的是為大約0.3mm。在其他變體中，該空間係至少0.2mm，並且在一些示例中最高達0.4mm。
現在將參見圖5至圖9來更詳細地描述加熱腔體108加熱氣溶膠基質134以產生氣溶膠的操作。
參見圖5至圖9，詳細地示出了與本揭露之氣溶膠產生裝置100一起使用的加熱腔體108。例如，圖5至圖9的加熱腔體108可以設置在上文關於圖1至圖4描述的氣溶膠產生裝置100中。如上文提及的，加熱腔體108總體上被設置用於將熱量從佈置在加熱腔體108的外表面上的熱量發生器130傳遞至被接納在加熱腔體108中的基質載體134，以產生供吸入的氣溶膠。
加熱腔體108包括位於開口端110處的凸緣116。凸緣116背離加熱腔體108的側壁114向外延伸大約1mm的距離，形成環形結構。在這個示例中， 凸緣116垂直於側壁114的高度延伸，使得在加熱腔體108豎直地佈置時凸緣116水平地延伸。在替代性示例中，凸緣116可以以一定角度延伸，例如提供偏斜的、張開的或傾斜的凸緣116。在一些示例中，凸緣116僅繞側壁114的邊沿的一部分定位，而不是環形的。
加熱腔體108的基部112包括平臺118，該平臺相對於基部112的其餘部分朝向開口端110升高。平臺118不在整個基部112上延伸。平臺118朝向基部112的中心佈置、並且圍繞平臺118在平臺118與側壁114之間提供空間。平臺118被配置用於在基質載體132被接納在加熱腔體108中時將基質載體132與基部112的一部分間隔開。這減少了加熱腔體108與基質載體132的第一端138的接觸面積，從而防止灼燒。另外，藉由暴露基質載體132的第一端138的一部分，這促進空氣流到基質載體132的第一端138中。
在這個示例中，平臺118大致上係圓形的，從而在平臺118與側壁114之間朝向基部112提供環形空間。這允許均勻的空氣流到基質載體132中，這可以對氣溶膠基質134提供均勻的加熱，從而提供更有效的加熱和對使用者而言更愉快的體驗。此外，平臺118與側壁114之間的空間提供了可以收集從基質載體132的第一端138處掉出的任何氣溶膠基質134的區域。在該示例中，平臺118係圓形的並且具有大致4mm的直徑。在這個示例中，平臺118高出基部112的其餘部分大致1mm。
側壁114被佈置成薄壁的。典型地，側壁114小於100μm厚，例如大約90μm，或者甚至大約80μm厚。在一些情況下，側壁114可能為大約50μm厚。總體上，50μm至100μm的範圍通常是最佳的。製造公差為大約±10μm。
藉由使側壁114具有這樣的厚度，加熱腔體108的熱特性顯著地改變。穿過側壁114的厚度的熱傳輸受到的阻力可忽略不計，因為側壁114太薄了，從而獲得從熱量發生器130到待加熱基質載體132的改善熱傳導。然而，沿著側 壁114(即，沿著側壁114的平行於中心軸線E之長度或繞側壁114的圓周)的熱傳輸具有薄通道，沿該薄通道可能發生傳導，並且因此由位於加熱腔體108的外表面上的熱量發生器130所產生的熱量在開口端110處沿從側壁114徑向向外的方向保持集中在熱量發生器130附近，但是快速導致加熱腔體108的內表面發熱。另外，薄的側壁114有助於減小加熱腔體108的熱品質，進而提高氣溶膠產生裝置100的整體效率，因為用於加熱該側壁114的能量更少。
在一些示例中，加熱腔體108由如上所述之允許熱量集中的材料形成。例如，加熱腔體108、具體地加熱腔體108的側壁114包括熱導率為50W/mK或更低的材料。在這個示例中，加熱腔體108係金屬，較佳的是係不銹鋼。不銹鋼的熱導率在大約15W/mK到40W/mK之間，精確值取決於具體的合金。作為另一示例，適用於此用途的300系列不銹鋼的熱導率為大約16W/mK。合適的示例包括304、316和321不銹鋼，此類不銹鋼已經被批准用於醫療用途、強度大、並且具有足夠低而能允許本文描述的熱量集中的熱導率。
在這個示例中，使用深拉工藝來提供深度大於寬度的杯形加熱腔體108。這係形成具有非常薄的側壁114的加熱腔體108的一種非常有效的方法。深拉過程涉及用沖切工具壓制金屬板坯以迫使其進入成形模口中。藉由使用一系列逐漸變小的沖切工具和模口，形成管狀結構，該管狀結構在一端具有基部112，並且提供比跨管的距離更深的管(這係指管之長度相對大於其寬度，這就引出了術語「深拉」)。由於是以這種方式形成，以這種方式形成的管的側壁114與原始金屬板的厚度相同。類似地，以這種方式形成的基部112與初始金屬板坯的厚度相同。凸緣116、熱接合元件120、和抓握元件122可以藉由液壓成型來形成。該操作可以包括初步退火步驟，用於降低金屬的硬度並且促進變形。該液壓成型操作可以藉由在高壓下將水注入管狀杯中以抵靠外部模具形成側壁114來操作。可以在模具的環形凹槽中形成凸緣116，然後將其切割成其最終形 狀。可以藉由提供設置在外部模具的表面上的互補突出部來形成熱接合元件120和抓握元件122。該模具可以由若干零件形成，以允許其在進行成型階段後打開，使得加熱腔體108可以從模具中移除。
可以藉由加熱腔體108的開口端110處的凸緣116來提供另外的結構支撐。凸緣116抵抗側壁114上的彎曲力和剪切力。在這個示例中，凸緣116與側壁114的厚度相同，但是在其他示例中，凸緣116比側壁114更厚，以提高抗變形能力。具體部分為了強度而增加的任何厚度與所引入的增加的熱品質相權衡，以使氣溶膠產生裝置100整體保持魯棒而高效。
具體地，在這個示例中，加熱腔體108具有大約31mm之長度。即，側壁114具有大約31mm之長度。加熱腔體108具有大約7.6mm的內直徑，其大小被確定為接納直徑大約7mm的基質載體132。側壁114為80μm厚，但是基部為0.4mm厚以提供額外的支撐。
容易設想適合的替代性尺寸，以提供本文描述的用於接納基質載體的功能。
加熱腔體108包括多個熱接合元件120。熱接合元件120係在側壁114的內表面上形成的突出部。實際上，術語「熱接合元件」和「突出部」在本文中可以互換使用。熱接合元件120的圍繞側壁114周長的寬度相對於其平行於側壁114長度之長度而言小。在這個示例中，存在四個熱接合元件120。
在這個示例中，該等熱接合元件120被形成為側壁114中的凹痕。抓握元件122可以以相同的方式形成為凹痕。該等係藉由使側壁114朝向一側變形以在側壁114的內表面上形成凹痕並且在側壁114的外表面上形成凹陷來形成。因此，術語「凹痕」也與術語「突出部」可互換使用。藉由對側壁114製造凹痕而形成熱接合元件120具有的優勢係，該等凹痕與側壁114係一體的，因此對熱量流動的影響最小。另外，凹痕式熱接合元件120和抓握元件122沒有增加 任何熱品質，如果對加熱腔體108的側壁114的內表面增加額外元件，將會增加熱品質。最後，如所描述的對側壁114製造凹痕藉由引入橫向於側壁114延伸的部分而增加了側壁114的強度，因此對側壁114的彎曲提供阻力。
熱接合元件120被設置用於促進從熱量發生器130到氣溶膠基質134中的熱傳遞。氣溶膠產生裝置100藉由從熱接合元件120的、接合在基質載體132的外層142上的表面傳導熱量來工作。這樣，側壁114的內表面上的熱接合元件120在基質載體132插入加熱腔體108中時接合該基質載體。這致使氣溶膠基質134藉由傳導被加熱。因此，如本文使用的，熱接合元件120可以被稱為「熱傳遞元件」或「傳導元件」。
氣溶膠產生裝置100還藉由加熱側壁114的內表面與基質載體132的外層142之間的氣隙中的空氣來工作。即，當使用者吸吮氣溶膠產生裝置100時，由於被加熱的空氣被抽吸穿過氣溶膠基質134，所以存在氣溶膠基質134的對流加熱。寬度和高度(即，每個熱接合元件120沿著加熱腔體108延伸的距離)增加了將熱量傳到空氣的側壁114表面積，因此允許氣溶膠產生裝置100更快地達到有效溫度。此外，由於熱接合元件120延伸到內部體積中以接觸基質載體132，因此在相鄰的熱接合元件120之間限定了多條空氣流動路徑。隨著空氣在開口端110處進入加熱腔體108中，它穿過側壁114與基質載體134之間並且被迫經過相鄰的熱接合元件120之間。熱接合元件120之數量和大小必須被選擇成確保提供適當的空氣供應以確保充分且均已的加熱和抽吸阻力。已經發現四個熱接合元件120係適合的，以提供對氣溶膠基質134的充分均勻加熱並且提供適當大小的空氣流動通道。
顯然，為了將熱量傳導到氣溶膠基質134中，熱接合元件120的表面必須與基質載體132的外層142相互接合。然而，製造公差可能導致基質載體132的直徑存在微小變化。另外，由於基質載體132的外層142和保持在其中的氣 溶膠基質134的相對柔軟且可壓縮的性質，對基質載體132的任何損壞或粗暴搬運都可能導致在外層142旨在與熱接合元件120的表面相互接合的區域中直徑被減小或形狀改變成卵形或橢圓形截面。相應地，基質載體132直徑的任何變化都可能導致基質載體132的外層142與熱接合元件120的表面之間的熱接合減少，這不利地影響熱量從熱接合元件120穿過基質載體132的外層142進入氣溶膠基質134中的傳導。為了減輕由於製造公差或損壞導致的基質載體132的任何直徑變化的影響，熱接合元件120的尺寸較佳的是被確定成向加熱腔體108中延伸足夠遠，以引起基質載體132的壓縮，並且由此確保熱接合元件120的表面與基質載體132的外層142之間的過盈配合。基質載體132的這種壓縮也可能引起基質載體132的外層142的縱向標記並且提供視覺指示表明基質載體132已經被使用。此外，熱接合元件120的壓縮還可以減小氣溶膠基質134的任何密度變化、並且提供氣溶膠基質134跨基質載體132的寬度的更一致且均勻的分佈。這可以提供更有效且均勻的加熱。
由於設置了熱接合元件120來將熱量傳導至氣溶膠基質134，因此較佳的是，當基質載體132插入加熱腔體108中時，熱接合元件120與基質載體132的包含氣溶膠基質134的區域對準。如圖8所示，熱接合元件120與氣溶膠基質134對準。
較佳的是設置均勻間隔開的、一定數量和佈置的多個熱接合元件120，使得加熱效果均勻地分佈。這具有在基質載體132上提供朝向中心軸線E的居中力的附加效果。例如，在該示例中，這四個熱接合元件120、以及提供加熱效果還提供了一定的居中效果來保持基質載體132居中地位於加熱腔體108內。這還可以改善基質載體132周圍的空氣流的均勻性，從而進一步改善加熱均勻性。
已經發現，隨著氣溶膠基質134被加熱，氣溶膠基質134背離熱接合元件120收縮，並且用於將基質載體132維持在加熱腔體108中並且防止其掉出的壓縮力不再是最佳的。因此，根據本揭露設置了多個抓握元件122，如下文更詳細地描述的。
在這個示例中，側壁114的內直徑為7.6mm。由於加熱腔體108被適配為與7.0mm直徑的基質載體132一起使用，因此這提供了基質載體132的每側與側壁114為大約0.3mm的空隙。每個熱接合元件120延伸到內部體積中大約0.6mm，從而接觸基質載體132內的氣溶膠基質134並且將其在每側壓縮大約0.3mm。
為了確信熱接合元件120接觸到基質載體132(接觸係引起氣溶膠基質的傳導加熱、壓縮和變形所必需的)，考慮了以下每一者的製造公差：熱接合元件120、加熱腔體108和基質載體132。例如，加熱腔體108的內直徑可以是7.6±0.1mm，基質載體132可以具有7.0±0.1mm的外直徑，並且熱接合元件120可以具有±0.1mm的製造公差。在這個示例中，假設基質載體132居中安裝在加熱腔體108中(即，繞基質載體132的外側留下均勻的間隙)，則每個熱接合元件120為了與基質載體132接觸而必須跨越的間隙範圍為0.2mm到0.4mm。換言之，由於每個熱接合元件120跨越了徑向距離，所以本示例之最低可能值係最小可能的加熱腔體108直徑與最大可能的基質載體132直徑之間的差值的一半，或者[(7.6-0.1)-(7.0+0.1)]/2=0.2mm。本示例的範圍的上端係(出於類似的原因)最大可能的加熱腔體108直徑與最小可能的基質載體132直徑之間的差值的一半，或者[(7.6+0.1)-(7.0-0.1)]/2=0.4mm。為了確保熱接合元件120一定與基質載體132接觸，顯然在本示例中熱接合元件必須各自向加熱腔體108中延伸至少0.4mm。然而，這並沒有考慮熱接合元件120本身的製造公差。當期望0.4mm的熱接合元件120時，實際生產的範圍係0.4±0.1mm或者在0.3mm與0.5mm 之間變化。其中一些突出物不會跨越加熱腔體108與基質載體132之間的最大可能間隙。因此，本示例的熱接合元件120應生產為具有0.5mm的標稱突出距離，這得到0.4mm與0.6mm之間的值範圍。這足以確保熱接合元件120將始終與基質載體132接觸。
通常，將加熱腔體108的內直徑寫成H±δH，將基質載體132的外直徑寫成S±δS，並且將熱接合元件120向加熱腔體108中延伸的距離寫成T±δT，則熱接合元件120旨在向加熱腔體108中延伸的距離應被選擇為：
Figure 109130464-A0305-02-0029-1
其中，|δH|係指加熱腔體108的內直徑的製造公差的大小，|δS|係指基質載體132的外直徑的製造公差的大小，並且|δT|係指熱接合元件120向加熱腔體108中延伸的距離的製造公差的大小。為了避免疑義，在加熱腔體108的內直徑為H±δH=7.6±0.1mm的情況下，則|δH|=0.1mm。
在一些示例中，可以應用額外的擴展來確保熱接合元件122不僅接觸基質載體132，而且確保它們對基質載體132提供一定程度的壓縮以牢固地固持它，並且甚至在例如氣溶膠基質134被加熱時收縮的情況下也保持接觸，收縮可以由以下等式中的△表示：
Figure 109130464-A0305-02-0029-2
顯然，可以適合地應用△的相加，並且在以上示例中可以對應於大約0.1mm的距離。例如，為了確保至少0.1mm的壓縮，抓握元件122可以被生產為具有標稱深度0.6mm，從而獲得0.5mm至0.7mm的範圍。清楚的是，該距離可以被選擇成確保期望的壓縮，並且因此確保熱接合元件的接觸，甚至在加熱時氣溶膠基質收縮也是如此。
此外，製造公差可能導致氣溶膠基質134在基質載體132內的密度出現微小的變化。氣溶膠基質134的密度的這種變化可能在單一基質載體132內在軸向和徑向兩個方向上存在，或者在同一批次製造的不同基質載體132之間存在。因此，同樣很顯然，為了確保在特定的基質載體132內的氣溶膠基質134內的熱傳導相對均勻，重要的是確保氣溶膠基質134的密度也相對一致。為了減輕氣溶膠基質134的密度的任何不一致的影響，熱接合元件120之尺寸可以被確定成向加熱腔體108中延伸足夠遠，以使基質載體132內的氣溶膠基質134壓縮，這可以藉由消除氣隙來改善穿過氣溶膠基質134的熱傳導。在所展示的示例中，熱接合元件120向加熱腔體108中延伸大約0.4mm係合適的。在其他示例中，熱接合元件120向加熱腔體108中延伸的距離可以定義為跨加熱腔體108的距離的百分比。例如，熱接合元件120可以延伸在跨加熱腔體108距離的3%到7%之間、例如大約5%的距離。
關於熱接合元件140，寬度對應於繞側壁126的周長的距離。類似地，其長度方向橫向於此，大體上從加熱腔體108的基部112延伸至開口端或者延伸至凸緣138，並且其深度對應於熱接合元件140從側壁126延伸的距離。應注意，相鄰熱接合元件120、側壁126以及基質載體132的外層142之間的空間限定了可供空氣流動的面積。其結果係，相鄰熱接合元件120之間之距離和/或熱接合元件120的深度(即，熱接合元件120向加熱腔體108中延伸的距離)越小，使用者要將空氣抽吸穿過氣溶膠產生裝置100而必須吸吮的難度就越大(被稱為增加的吸阻)。顯然，(假設熱接合元件120正接觸基質載體132的外層142)，限定側壁114與基質載體132之間的空氣流動通道的減小的正係熱接合元件120的寬度。
相反，(同樣假設熱接合元件120正接觸基質載體132的外層142)，增加熱接合元件120之長度導致對氣溶膠基質134的更多壓縮，這消除了氣溶膠基質134中的氣隙並且也增加了吸阻。
這兩個參數可以調整到給出令人滿意的吸阻，既不太低也不太高。加熱腔體108也可以做得更大，以增加側壁114與基質載體132之間的空氣流動通道，但是在熱量發生器130由於間隙太大而開始失效之前存在實際之極限。典型地，繞基質載體132的外表面為0.2mm至0.3mm的間隙係一種很好的折衷，這允許藉由改變熱接合元件120的尺寸而在可接受的值之內微調吸阻。
繞基質載體132的外側的氣隙還可以藉由改變熱接合元件120之數量而改變。任何數量的熱接合元件120(從一個往上)提供了本文闡述的至少其中一些優點(增加加熱面積、提供壓縮、提供氣溶膠基質134的傳導加熱、調整氣隙等)。四個係可靠地保持基質載體132與加熱腔體108居中(即，同軸)對準的最低數量。少於四個熱接合元件120的設計傾向於允許以下情形：基質載體132在兩個熱接合元件120之間被壓靠在側壁114的一部分上。很顯然，對於有限的空間，提供非常大量的熱接合元件120(例如，三十個或更多)傾向於以下情形：它們之間的間隙極小或沒有間隙，這可以完全封閉基質載體132的外表面與側壁114的內表面之間的空氣流動路徑，由此大大降低氣溶膠產生裝置100提供對流加熱的能力。然而，結合在基部112的中心設置孔來限定空氣流動通道的可能性，這種設計仍然可以使用。通常，熱接合元件120繞側壁126的周長均勻地間隔開，這可以有助於提供均勻的壓縮和加熱，但一些變體可以具有不對稱的放置，這取決於所期望的確切效果。
顯然，熱接合元件120的大小和數量也允許調整傳導加熱與對流加熱之間的平衡。藉由增加接觸基質載體132的熱接合元件120的寬度(熱接合元件120繞側壁114的周長延伸的距離)，側壁114的充當空氣流動通道的可用周 長被減少，因此減少了氣溶膠產生裝置100所提供的對流加熱。然而，由於更寬的熱接合元件120在周長的更大部分上與基質載體132接觸，這增加了氣溶膠產生裝置100所提供的傳導加熱。如果添加更多的熱接合元件120，就會看到類似的效果，因為側壁114的可用於對流的周長減少，同時藉由增加熱接合元件120與基質載體132之間的總接觸表面積而增加了傳導通道。應注意，增加熱接合元件120之長度還會減少加熱腔體108中的被熱量發生器130加熱的空氣體積並且減少對流加熱，同時增加熱接合元件120與基質載體132之間的接觸表面積並且增加傳導加熱。增加每個熱接合元件120向加熱腔體108中延伸的距離可以在不顯著降低對流加熱的情況下改善傳導加熱。
因此，氣溶膠產生裝置100可以被設計成藉由改變熱接合元件120之數量和大小來平衡傳導加熱類型和對流加熱類型，如上所述。由於相對薄的側壁114和使用相對低熱導率的材料(例如，不銹鋼)而產生的熱量集中效應確保了傳導加熱係向基質載體132並且隨後向氣溶膠基質134傳遞熱量的適當方式，因為側壁114的被加熱的部分可以大體上對應於熱接合元件120的位置，這意味著產生的熱量被熱接合元件120傳導到基質載體132，而不是從這裡被傳導走。在被加熱但不與熱接合元件120相對應的位置，側壁114的加熱產生了對流加熱。
在該示例中，熱接合元件120係長形的，這就是說，熱接合元件延伸之長度大於其寬度。在一些情況下，熱接合元件120具有的長度可以是其寬度的五倍、十倍或甚至二十五倍。例如，如上所述，熱接合元件120可以向加熱腔體108中延伸0.4mm，並且在一個示例中可以進一步係0.5mm寬和12mm長。該等尺寸適合於長度在30mm與40mm之間、較佳的是31mm的加熱腔體108。熱接合元件120沒有延伸加熱腔體108的整個長度、並且長度小於側壁114之長度。因此，熱接合元件120各自具有頂邊緣和底邊緣。頂邊緣係熱接合元件120的最 接近加熱腔體108的開口端110、並且也最接近凸緣116的那部分。底邊緣係熱接合元件120的最接近基部112的那一端。在頂邊緣上方(比頂邊緣更接近開口端)和底邊緣下方(比底邊緣更接近基部112)，可以看到側壁114沒有熱接合元件120。在一些示例中，熱接合元件120更長、並且一路延伸至側壁114的底部、鄰近於基部112。事實上在這樣的情況下，甚至可能不存在底邊緣。熱接合元件120沒有延伸至開口端110，而是與開口端110間隔開。如下文更詳細描述的，多個抓握元件122定位在熱接合元件120與開口端110之間。較佳的是，在熱接合元件120與抓握元件122之間不存在凹痕，如圖5B所示。
在上端處，熱接合元件120的頂邊緣可以用作指示器，讓使用者確保他們不將基質載體132向氣溶膠產生裝置100中插入太遠。類似地，在基質載體132的被插入加熱腔體108中的第一端138處氣溶膠基質134的壓縮可能導致一些氣溶膠基質134從基質載體132中掉出並且弄髒加熱腔體108。因此，可以有利地將熱接合元件120的下邊緣置於距基部112比基質載體132的第一端138的預期位置更遠的位置。
在一些示例中，熱接合元件120不是長形的，並且具有與其長度大致相同的寬度。例如，突出物的寬度可以跟高度一樣(例如，在徑向方向上看具有方形或圓形輪廓)，或者突出物之長度可以是寬度的兩倍到五倍。應注意，甚至在熱接合元件120不是長形的情況下，熱接合元件120所提供的居中效果也是可以實現的。然而，為了實現本文期望的熱接合功能，較佳的是，熱接合元件120提供與基質載體132的大的接觸表面積以促進熱傳遞。這最佳地藉由將熱接合元件120形成為長形形狀來提供。
在側視圖中，如圖5B所示，熱接合元件120被示為具有梯形輪廓。也就是說，上邊緣係大體上平面的、並且漸縮而朝向加熱腔體108的開口端110與側壁114合併。換言之，上邊緣的輪廓為斜切形狀。類似地，下邊緣係大體上 平面的、並且漸縮而在接近加熱腔體108的基部112處與側壁114合併。也就是說，下邊緣的輪廓為斜切形狀。在其他示例中，上邊緣和/或下邊緣不朝向側壁114漸縮，而是相對於側壁114以大約90°之角度延伸。在又其他示例中，上邊緣和/或下邊緣具有彎曲或圓化形狀。橋接上邊緣和下邊緣的是大體上平面的區域，該區域接觸和/或壓縮基質載體132。平面的接觸部分可以有助於提供均勻壓縮和傳導加熱。在其他示例中，該平面部分可以替代地是彎曲部分，該部分向外彎以接觸基質載體，例如具有多邊形或彎曲的輪廓(例如，圓的一部分)。
熱接合元件120的上邊緣可以起作用來防止基質載體132被過度插入。如圖4最清楚所示，基質載體132具有包含氣溶膠基質134的下部，該下部沿著基質載體132在半路結束。氣溶膠基質134通常比基質載體132的其他區域、比如氣溶膠收集區域136更可壓縮。因此，由於基質載體132的其他區域的壓縮性減小，插入基質載體132的使用者在熱接合元件120的上邊緣與氣溶膠基質134的邊界對準時感覺到阻力增加。為了實現這點，基質載體132所接觸的基部112的平臺118與熱接合元件120的頂邊緣相隔的距離應與氣溶膠基質134所佔據的基質載體132長度相同。在一些示例中，氣溶膠基質134佔據約20mm的基質載體132，使得當基質載體132插入加熱腔體108時，熱接合元件120的頂邊緣與基質載體所接觸的基部部分之間的間距也約為20mm。上邊緣可以是傾斜的以輔助基質載體132的插入並且防止在其插入時對其造成損壞，並且防止戳破典型地由紙製成的外層142。
加熱腔體108包括多個抓握元件122。抓握元件122係在側壁114的內表面上形成。抓握元件122從側壁114的內表面朝向中心軸線E向內延伸到加熱腔體108的內部體積中。抓握元件122被佈置用於在基質載體132插入加熱腔體108中時抓握基質載體132。
抓握元件122執行與熱接合元件120不同的功能。當熱接合元件120接觸基質載體132以將熱量傳導至氣溶膠基質134時，抓握元件122被設置用於抓握基質載體132、並且其尺寸和形狀被設計為減小對基質載體的熱傳遞效果。
抓握元件122充分延伸到加熱腔體108中以在基質載體132插入加熱腔體108中時與之相接觸並且較佳的是將其抓握。如上文提及的，熱接合元件120延伸到內部體積中以在包含氣溶膠基質134的區域處壓縮基質載體132。這提供了良好的熱接觸，以將熱量從熱量發生器130傳導至氣溶膠基質134中。然而，發明人已經發現，隨著氣溶膠基質134被加熱，氣溶膠基質134趨於在基質載體132中收縮。特別地，氣溶膠基質134背離側壁114收縮並且有效地減小其直徑。這可能使得與熱接合元件120的接觸不太均勻且不太牢固。初始地，熱接合元件120可以被佈置為延伸到內部體積中並且壓縮氣溶膠基質134以維持充分的接觸，從而促進熱傳遞。然而，氣溶膠基質134的收縮可能降低這種接合的有效性，使得基質載體132不是最佳地被固持在位。例如，如果氣溶膠產生裝置100被上下顛倒地握住，或者如果基質載體黏在使用者的嘴唇上，這可能允許基質載體132被無意地移除，或者使氣溶膠基質134變得與加熱部件不對準。
將熱接合元件120設置成進一步延伸到內部體積中以對此進行補償不是較佳的，因為它進一步限制空氣流到加熱腔體108中並且還減小了在加熱和收縮之前用於插入基質載體132的面積。因此，較佳的是對熱接合元件122向加熱腔體108的內部體積中的延伸量進行限制，以確保空氣流不被限制。此外，當以這種構型插入基質載體132時，氣溶膠基質134被壓縮至由延伸的熱接合元件120所設定的減小的直徑並且一旦被加熱將再次進一步收縮。應避免氣溶膠基質134被過度壓縮以允許空氣流經氣溶膠基質134。
已經發現，藉由設置多個根據本揭露之分開的抓握元件122，基質載體132可以獨立於熱接合元件120被牢固地固持在位。特別地，抓握元件122提供額外的抓握而不妨礙空氣流。如下文描述的，當抓握元件122被佈置為與基質載體132的、係熱穩定的並且在基質載體132被加熱時不收縮的區域重疊時，尤其實現這種效果。抓握元件122在加熱腔體108中的確切位置不是關鍵的，只要它們與基質載體132的、係熱穩定的並且不收縮的部分(例如氣溶膠收集區域136)對準即可。
在這個示例中，側壁114具有31mm之長度。抓握元件122與加熱腔體108的開口端110沿著側壁114之長度間隔開4mm的距離。抓握元件122與熱接合元件120間隔開大約5mm。由於薄的側壁114和抓握元件的小接觸面積，沿著側壁114的熱傳遞被限制，這意味著極少的熱量朝向開口端110傳遞至抓握元件122。這減少了藉由抓握元件122進行的熱傳遞，從而減少了對抓握元件122的不期望加熱，該等抓握元件典型地與基質載體132的不包含氣溶膠基質134的部分接觸。
抓握元件122之長度平行於側壁114之長度，大致在從加熱腔體108的基部112至開口端110的方向上。抓握元件122具有圍繞側壁114的周長的寬度。抓握元件122的深度係它們徑向地向內延伸到加熱腔體108的內部體積中的程度。
抓握元件122延伸到加熱腔體108的內部體積中。與熱接合元件120相比，抓握元件122向內部體積中延伸得更少。這係為了適應在該等元件所擠壓的不同區域中該基質載體的剛度差異。
從圖5B中可以看到，每個熱接合元件120的最內部分被定位成距中心軸線E為徑向距離R2。類似地，每個抓握元件122被定位成距中心軸線E為徑 向距離R1。在這個示例中，與熱接合元件120相比，抓握元件122延伸到內部體積中的徑向距離更短。換言之，R1>R2。
另一種看待方式係考慮加熱腔體108的圓周(即，垂直於中心軸線E的平面內的周長)。加熱腔體108在不存在抓握元件122或熱接合元件120的區域內的圓周用作基線圓周。基線圓周具有特徵尺寸(在此被稱為直徑)，該特徵尺寸係延伸經過中心軸線E、跨加熱腔體108的最短距離。對於圓柱形加熱腔體108，圓周係圓，並且直徑具有關於圓的通常含義。對於具有橢圓形截面的加熱腔體108，直徑係半短軸的兩倍。對於具有方形或矩形截面的加熱腔體108，直徑係跨加熱腔體108的、垂直於側壁114在相對(最長)的邊之間之距離。其他形狀係可能的並且具有與該描述一致的圓周和直徑定義。
在側壁114已經向內變形以產生抓握元件122或熱接合元件120的情況下，圍繞壁的圓周不再是簡單的形狀、並且由於變形所引入的曲率通常還變得更長。然而，第一限制圓周可以被定義為與基線圓周相似的最大形狀(即，相同的形狀和取向，但是大小不同)，該形狀可以沿著長度、在與抓握元件122對準的區域中匹配到加熱腔體108中，使得第一限制圓周正好觸碰抓握元件122的最內部分。圖6B中以虛線示出了這樣的第一限制圓周。類似地，第二限制圓周可以被定義為與基線圓周相似的最大形狀(即，相同的形狀和取向，但是大小不同)，該形狀可以沿著長度在與熱接合元件120對準的區域中匹配到加熱腔體108中，使得第二限制圓周正好觸碰熱接合元件120的最內部分。圖6C中以虛線示出了這樣的第二限制圓周。
第一和第二限制圓周具有對應的第一和第二限制直徑，其定義類似於關於上文闡述的基線圓周的直徑。因此，圓柱形加熱腔體108具有圓形的第一和第二限制圓周以及關於圓的通常含義的第一和第二限制直徑。對於具有橢圓形截面的加熱腔體108，第一和第二限制直徑也是橢圓形(具有相同偏心度)， 並且第一和第二限制直徑係其相應橢圓的半短軸的兩倍的直徑。對於具有方形或矩形截面的加熱腔體108，每個限制圓周也(相應地)係具有相同相對邊長和取向之方形或矩形。第一和第二限制直徑係針對其相應的限制圓周而言、跨加熱腔體108的、垂直於側壁114在相對(最長)的邊之間之距離。可以看到其他形狀符合此一般模式。
在圖5B、圖6B和圖6C中示出了示例，其中基線直徑簡單地是例如在熱接合元件120下方(或在熱接合元件120與抓握元件122之間)的跨加熱腔體108的距離。中心軸線E與抓握元件122的最內部分之間的徑向距離R1對應於第一限制直徑的一半。換言之，第一限制直徑為2 x R1。類似地，看到中心軸線E與熱接合元件122的最內部分之間的徑向距離R2對應於第二限制直徑的一半。換言之，第二限制直徑為2 x R2。
在這個示例中，由於加熱腔體108係圓柱形，因此基線圓周以及第一和第二限制圓周皆為圓。後兩個圓的半徑分別為R1和R2。如上文討論的，與抓握元件122相比，熱接合元件120向加熱腔體108的內部體積中延伸更遠。這意味著，第一限制直徑大於第二限制直徑。換言之，第一限制圓周係比第二限制圓周的圓更大的圓(周長更長且包封更大的面積)。將看到，對於各種各樣截面形狀的管狀加熱腔體108，其中與熱接合元件120相比，抓握元件122向加熱腔體108的內部體積中延伸更少，該等觀察結果仍然是正確的。
理想地，與抓握元件122相比，熱接合元件120向加熱腔體108的內部體積延伸的距離遠了約0.1mm至0.2mm。另一種看待方式係，第一限制直徑可以為64mm，而基質載體132具有70mm的外直徑，因此抓握元件122將基質載體的每一側壓縮了3mm。相比之下，對於70mm的基質載體132外直徑，第二限制直徑可以為62mm，使得每一側被熱接合元件壓縮了4mm。這種增大的壓 縮可以幫助在氣溶膠基質134被加熱時收縮的情況下，保持熱接合元件120與基質載體132的外表面之間的接觸。
這意味著抓握元件122不限制加熱腔體108的截面，並且因此不會比熱接合元件120更多地限制空氣流。在一些情況下，阻擋內部體積的一部分的抓握元件122在垂直於側壁114長度的平面內的輪廓等於熱接合元件120的輪廓。換言之，每個抓握元件122具有用於接觸基質載體132的最內部分，並且該等最內部分全都位於距加熱腔體108的中心軸線E相同的半徑距離處。
由於抓握元件122較佳的是被佈置為與基質載體132的不是氣溶膠基質134的部件(比如呈紙板管形式的氣溶膠收集區域136)對準，因此抓握元件122與比氣溶膠基質134更堅固且不易壓縮並且在加熱期間不收縮的部件相接觸。因此，可以維持更好的接觸，並且抓握元件122不必向內部體積中延伸得與熱接合元件120一樣遠。在一些示例中，氣溶膠收集區域136可以包括適合凹口，用於接合抓握元件122以幫助使用者例如藉由敲擊就位來將基質載體132定位在加熱腔體108內。
使用具有7.0mm直徑的基質載體132以及7.6mm的側壁內直徑的上述示例，基質載體132的每一側到側壁114的間隙為約0.3mm。為了接觸基質載體132，抓握元件122的深度被選擇為至少0.3mm。即，抓握元件122朝向中心軸線E延伸到內部體積中至少0.3mm。
與熱接合元件120一樣，應考慮製造公差的量。例如，加熱腔體108之內直徑可以是7.6±0.1mm，基質載體132可以具有7.0±0.1mm的外直徑，並且熱接合元件120可以具有±0.1mm的製造公差。以與上文相同的方式，抓握元件122的深度的最小值為0.2mm，並且最大值為0.4mm。因此，當考慮加熱腔體108和基質載體132的變化時，抓握元件122的深度必須為至少0.4mm以保證接觸。當考慮抓握元件122本身的公差時，範圍為0.4mm±0.1mm(即，0.3mm至 0.5mm)。為了確保接觸，抓握元件122必須被生產為具有標稱深度0.5mm，從而獲得0.4mm與0.6mm之間之值範圍。這足以確保抓握元件122將始終與基質載體132接觸。
如上所述，將加熱腔體108的內直徑寫成H±δH，將基質載體132的外直徑寫成S±δS，並且將抓握元件122向加熱腔體108中延伸的距離寫成G±δG，則抓握元件122旨在向加熱腔體108中延伸的距離應被選擇為：
Figure 109130464-A0305-02-0040-20
其中，|δH|係指加熱腔體108的內直徑的製造公差的大小，|δS|係指基質載體132的外直徑的製造公差的大小，並且|δG|係指抓握元件122向加熱腔體108中延伸的距離的製造公差的大小。為了避免疑義，在加熱腔體108的內直徑為H±δH=7.6±0.1mm的情況下，則|δH|=0.1mm。
抓握元件122具有沿著側壁114之長度延伸之長度，其小於5mm、較佳的是小於3mm、更較佳的是小於2mm、還更較佳的是小於1mm。與側壁114之長度相比，抓握元件122之長度較佳的是小於側壁114之長度的20%、更較佳的是小於10%、還更較佳的是小於5%。總體上，抓握元件122被佈置用於抓握、但是不將熱量傳遞至基質載體132的不需要加熱的部分。這用較小的抓握元件最佳地實現，以將接觸表面積最小化。
該等抓握元件122可以被形成為形成在加熱腔體108的外壁中的壓紋紋痕。圖6D示出了這樣的抓握元件122之詳細視圖，其在圖6B中突顯為部分P。這種設計提供了有限的熱傳遞、但是牢固的抓握作用。該等抓握元件122可以是在圓周處連接側壁的彎曲的最內部分，其係基本上圓形、橢圓形、方形或矩形的。抓握元件的尖端(最內內部分)較佳的是係修圓形或平坦的，以避免戳破基質載體的表面(例如，接裝紙)。例如，紋痕122可以在平行於加熱腔體的長度的平面內、在其最內部分處形成部分橢圓形、半球形、或梯形的輪廓。 該等紋痕122形成在加熱腔體之外表面中、並且可以具有空腔，該空腔包括基本上半球形的最內部分和連接管狀側壁的環形最外部分。該環形最外部分可以藉由略微彎曲的部分(例如，具有大約0.1mm的半徑)連接至側壁。例如，最外部分的直徑可以在0.3與1mm之間、較佳的是在0.4與0.7mm之間、例如0.6mm，而球形最內部分的半徑可以為例如約0.15mm。
熱接合元件120之長度大於抓握元件122之長度。特別地，熱接合元件120之長度為抓握元件122之長度的至少兩倍、較佳的是至少三倍、更較佳的是至少五倍、還更較佳的是至少十倍。較佳的是熱接合元件120更長，以具有與氣溶膠基質134相接觸的更長表面以促進到氣溶膠基質134的熱傳遞，並且較佳的是減小抓握元件122與基質載體132相接觸之表面以減小到不包含氣溶膠基質134的區域之熱傳遞。
參見圖5B、圖6A和圖6B，抓握元件122被佈置成圍繞側壁114的周長。該多個抓握元件122被佈置成使得各個抓握元件122圍繞側壁114的周長位於不同位置處。參見圖6A和圖6B，示出了四個抓握元件122，但是設想了其他適合數量的抓握元件122。這四個抓握元件122圍繞側壁114的周長等距地間隔開。這允許基質載體132被抓握元件122牢固地固持在加熱腔體108內。設置等距間隔開的抓握元件122還可以尤其在抓握元件122彼此具有相同大小和形狀時幫助將基質載體132在加熱腔體108內居中。類似於熱接合元件120之居中效果，四個抓握元件122係將基質載體132可靠地固持成與加熱腔體108居中(即，同軸)對準的最小數量。少於四個抓握元件122之設計趨於允許以下情形：基質載體132壓靠在側壁114的在兩個相鄰抓握元件122之間的這部分上，並且這可能將基質載體132朝向其中一些熱接合元件120並且背離其他熱接合元件擠壓，從而導致不均勻加熱且不均勻空氣流動路徑。在其他情況下，提供兩個抓握元件122可能就 足夠了，但是這取決於為了輔助將基質載體132支撐在位而與熱接合元件120的接觸程度。
抓握元件122各自沿著側壁114的內周長部分地延伸。在這個示例中，由於側壁114係圓形的，因此抓握元件122各自沿著側壁114的內圓周部分地延伸。參見圖6A和圖6B，每個抓握元件122圍繞側壁114僅延伸了小區段。特別地，每個抓握元件122圍繞側壁114的圓周延伸了大約1mm。在這個示例中，對於7.6mm的加熱腔體108內直徑，四個抓握元件122沿著23.9mm圓周總共重疊4mm。較佳的是，抓握元件122所覆蓋的周長總比例不超過20%、更較佳的是不超過10%。這防止了抓握元件122過度地限制空氣流到基質載體132與側壁114之間的加熱腔體108中。在一些示例中，抓握元件122具有與其高度大致相同長度。在任何情況下，抓握元件122的圓周範圍不應大於熱接合元件120的圓周範圍，從而抓握元件122對空氣流的限制不超過熱接合元件120已經限制的程度。因此，抓握元件122較佳的是與熱接合元件120成角度地對準並且具有相同寬度。
較佳的是，抓握元件122圍繞側壁114的周長均勻地間隔開，這可以將基質載體132居中地定位在加熱腔體108內並且允許均勻地圍繞基質載體132獲得空氣流動路徑。
在這個示例中，抓握元件122與熱接合元件120沿著側壁114之長度對準。抓握元件122被佈置在與熱接合元件120對準的位置處、但是與熱接合元件120沿著側壁114之長度間隔開。抓握元件122向內部體積中延伸的量不超過熱接合元件120之量。另外，抓握元件122圍繞周長延伸之量不超過熱接合元件120的量。這意味著抓握元件122與熱接合元件120相比不向內部體積中突出更遠、並且不干擾空氣流到加熱腔體108中。
在替代性示例中，如圖10所示，抓握元件122可以不與熱接合元件120沿著側壁114之長度對準以迫使空氣流過熱接合元件120。
然而，在一些示例中，較佳的是具有不同的輪廓來將每組元件根據其特定功能來訂制。例如，在這個示例中，抓握元件122在垂直於側壁114長度的平面內具有修圓形輪廓以抓握基質載體132，而熱接合元件120具有梯形形狀，其中面向最內的平坦化表面在內部體積中朝向中心軸線E，以呈現用於接觸基質載體132的更大表面積。
抓握元件122在垂直於側壁114的長度的截面中具有凸形輪廓。換言之，抓握元件122從側壁114延伸到內部體積中，以減小加熱腔體108的有效截面積。
廣義上，抓握元件122朝向加熱腔體108內部體積具有面積減小的部分。即，抓握元件122從側壁114朝向內部體積、朝向中心軸線E變窄。在這個示例中，抓握元件122在垂直於側壁114的長度之平面內具有大致修圓形截面。如圖6A和圖6B所示，抓握元件122具有從側壁114延伸的修圓形輪廓。此外，在這個示例中，抓握元件122在平行於側壁114的長度之平面內具有大致圓形截面，如圖5B所示。即，這個示例的抓握元件122形成球的一部分、並且尤其是從側壁114延伸的半球形。在這種情況下，抓握元件122向加熱腔體108的內部體積中延伸的距離基本上與其沿著側壁114長度之長度相同、並且與其圍繞側壁114周長之寬度相同。應瞭解的是，其他形狀係可能的，並且長度不必與寬度相同，並且長度或寬度都不必與深度相同。
該球形形狀提供了到內部體積中的對於抓握基質載體132而言必需的延伸量、但是減小了朝向內部體積的面積以確保不存在過多表面積，從而降低了到基質載體132的任何不希望熱傳遞之可能性。這樣，較佳的是，抓握元件122在抓握元件122的最內點處(該最內點係抓握元件122的面向內部體積並且被配置用於接觸基質載體132的部分)具有修圓形邊緣。在替代性示例中，抓握 元件122可以具有尖形邊緣以進一步減小接觸面積、並且更加提供夾緊效果，如圖12所示。
抓握元件122提供面向開口端110的上表面，該上表面從側壁114朝向中心軸線E傾斜。換言之，抓握元件122從最靠近開口端110的側壁114朝向內部體積漸縮。這意味著，抓握元件122沿著從開口端110朝向基部112的方向有效地減小了側壁114的直徑。這提供了基質載體132在加熱腔體108內首先接觸的斜坡並且可以使得使用者更容易插入基質載體132、並且防止基質載體132被損壞或戳破。在這個示例中，斜坡由抓握元件122的球形表面提供。應瞭解的是，斜坡可以具備其他形狀，比如三角形、梯形、或其他傾斜或修圓形形狀。
抓握元件122還可以用於幫助使用者將基質載體132定位在加熱腔體108內。考慮圖8所示的示例，在氣溶膠基質134和氣溶膠收集區域136的邊界與熱接合元件120的上邊緣對準的情況下，當使用者插入基質載體132時，氣溶膠基質134總體上比氣溶膠收集區域136更加可壓縮並且圍繞抓握元件122變形。隨著基質載體132進一步插入，使用者感覺到氣溶膠收集區域136抵接抓握元件122的阻力。抓握元件122的上表面的斜坡幫助引導插入，同時向使用者提供切實阻力。使用者可以繼續插入基質載體132，直至氣溶膠收集區域136抵接熱接合元件120的上邊緣，此時使用者感覺到第二阻力。這告知使用者：基質載體132完全插入而不能抵靠基部112或平臺118太用力地推動，這可以幫助防止損壞。
抓握元件122總體上彼此形狀相同，因為這可以幫助提供對基質載體132之均勻抓握以及其在加熱腔體108內的居中。然而，應瞭解的是，可以設置不同形狀的抓握元件122，並且可以在同一加熱腔體108中使用不同形狀的單獨抓握元件122。另外，抓握元件122可以是總體上彼此大小相同。例如，每個抓握元件122可以具有相同長度和/或寬度和/或深度。
在這個示例中，存在與熱接合元件120之數量相同數量的抓握元件122(即，四個)。在其他示例中，可以存在與熱接合元件120之數量不同數量的抓握元件122。
在一些示例中，抓握元件122可以設有上文關於熱接合元件120提及的任何特徵。特別地，由於抓握元件122可以以與熱接合元件120相同的方式由側壁114變形，因此可以提供類似的形狀，但是如所提及的，由於不同功能，較佳的是具有不同的大小。作為另外的示例，抓握元件122之上邊緣可以以與上文關於熱接合元件120描述的相同方式用於引導基質載體132之插入。
抓握元件122由側壁114的一部分形成。換言之，抓握元件122與加熱腔體108的側壁114成一體。在這個示例中，抓握元件122由側壁114的變形部分形成。例如，抓握元件122可以由側壁114壓紋而成。抓握元件122係藉由使側壁114的一部分向加熱腔體108的內部體積變形而形成的凹痕。因此，抓握元件較佳的是不是由附接至側壁114上的額外元件形成。因此，沒有對側壁114增加不必要的厚度。這提供了抓握元件122的期望功能，而不增大加熱腔體108的熱品質。如果熱接合元件120也以相同方式變形，則這個過程可以在相同步驟中或以多個相鄰步驟來執行。
轉向圖8，更詳細地示出了抓握元件122相對於基質載體132之佈置。在這個示例中，抓握元件122被配置為與基質載體132的不包含氣溶膠基質134的部分對準。特別地，當插入基質載體132時，抓握元件122與氣溶膠收集區域136對準。氣溶膠收集區域136典型地是由紙板或醋酸酯等材料製成的中空管。氣溶膠收集區域136提供了一種區域，一旦氣溶膠從氣溶膠基質134中釋放，該區域就允許氣溶膠彙集並且允許蒸氣在被使用者吸入之前冷卻並與空氣混合。氣溶膠收集區域136典型地比氣溶膠基質134更不易壓縮，並且因此抓握元 件122可以提供比抵靠氣溶膠基質134更大的抓握力。此外，由於氣溶膠收集區域136在加熱期間不收縮，因此甚至在加熱之後，抓握元件122可以維持抓握。
參見圖9，加熱腔體108被示為有熱量發生器130包裹在其上。在這個示例中，熱量發生器130係電熱量發生器。熱量發生器130呈電絕緣背襯層154、例如聚醯亞胺膜的形式，具有導電加熱元件156、比如銅軌道。加熱元件156的材料可以被選擇為具有期望的電阻並且因此具有期望的功率輸出。如本文使用的，「熱量發生器」、例如熱量發生器130係指整個加熱部件(加熱元件156和背襯層154)，而「熱量發生器」係指加熱軌道或加熱元件156。如本文描述的，熱量發生器130被佈置為與側壁114的中心部分重疊、並且在朝向開口端110的這端和朝向基部112的這端處不重疊。特別地，熱量發生器130被佈置為與熱接合元件120的整個長度重疊。這直接對加熱腔體108的在熱接合元件120附近的側壁114提供熱量。因此，熱接合元件120可以將熱量有效地傳導至氣溶膠基質132。
熱量發生器130被佈置為不與抓握元件122重疊。換言之，熱量發生器130沒有佈置在側壁114的佈置了抓握元件122的位置上。即，沿著側壁114之長度、在抓握元件122的位置與熱量發生器130所佈置在的位置之間存在間隙。因此，抓握元件122不與熱量發生器130接觸。如上文提及的，這確保了熱量被引導至熱接合元件120以將熱量傳導至氣溶膠基質134、並且防止抓握元件120被加熱從而改善加熱效率。
如上文提及的，視需要，在側壁114的外表面與熱量發生器130之間可以存在金屬層。例如，這可以是高熱導率金屬(比如銅)的電鍍層，用於改善熱傳輸效率。
在一些示例中，與加熱元件156相比，背襯層154可以延伸更大的面積。例如，熱量發生器130可以沿著側壁佈置成使得加熱元件156顯著地覆蓋 熱接合元件120之長度，但是背襯層154延伸更遠並且實際上可以與抓握元件122重疊。這不提供對抓握元件122的顯著加熱效果，並且不應被視為熱量發生器130與抓握元件122重疊的情況。換言之，當熱量發生器130被佈置為不與抓握元件122重疊時，這意味著，加熱元件156與抓握元件122間隔開，但是在一些情況下，熱量發生器130的背襯層154可以與抓握元件122重疊。在功能上，期望抓握元件122不被熱量發生器130加熱，從而改善加熱效率。
在替代性示例中，熱量發生器130可以至少部分地與抓握元件122重疊。例如，熱量發生器元件156可以覆蓋抓握元件122。這在一些情形下可以是有利的，因為這可以藉由抓握元件122來向氣溶膠收集區域136提供加熱效果。這種熱傳遞可以防止氣溶膠在氣溶膠收集區域136中冷凝。在一些示例中，它不僅可以用於加熱基質載體132的含有氣溶膠基質134的區域，還可以用於加熱其他區域。這係因為一旦產生氣溶膠，保持其溫度高(高於室溫，但並不高到灼傷使用者)以防止重新冷凝係有利的，重新冷凝反過來將降低用戶體驗。
轉向圖8，當基質載體132插入加熱腔體108中時，基質載體132與熱接合元件120接觸。熱接合元件120主要提供加熱腔體108與基質載體132之間的熱接觸、並且被配置用於將熱量從熱量發生器130有效地傳導至基質載體132。為此，較佳的是熱接合元件120與基質載體132內的氣溶膠基質132的至少一部分基本上對準。例如，參見圖8，當基質載體132插入加熱腔體108中時，基質載體132的包含氣溶膠基質134的部分與熱接合元件120接觸。
在其他示例中，在基質載體132的第一端138處、鄰近於基部112的氣溶膠基質134的部分可以不與熱接合元件120對準，以減少或抑制第一端138處的基質被加熱。基質載體132藉由擱置在加熱腔體108的基部112中的平臺118上而支撐在第一端138處。如上文描述的，平臺118在基部112上方在中心區域中 升高，從而圍繞平臺118提供了使基質載體132與基部112間隔開的空間。這減少了對第一端138的直接加熱。這還促進了空氣流到第一端138中。
在這個示例中，當基質載體132插入時，氣溶膠基質134與氣溶膠收集區域136之間的邊界被佈置為與熱接合元件120的上表面基本上對準。這可以提供密封，以保留熱量和蒸氣，並且防止不產生氣溶膠的氣溶膠收集區域106被加熱。
當基質載體132插入加熱腔體108中時，抓握元件122被配置為在氣溶膠基質134與第二端140之間的某個點處接觸基質載體132。換言之，抓握元件122被定位成在不與氣溶膠基質134重疊的位置處接觸基質載體132。在這個示例中，抓握元件122被佈置為在氣溶膠收集區域136處接觸基質載體132。以此方式，抓握元件122可以在不干擾氣溶膠基質134的加熱的位置處抓握氣溶膠基質134。此外，隨著氣溶膠基質134被加熱，它開始收縮並且減少與熱接合元件120的接觸。這對熱接合元件120加熱氣溶膠基質134的能力沒有顯著影響，並且經由對流的熱量在任何情況下不受阻礙，但是它可能導致熱接合元件120與氣溶膠基質134之間的不夠牢固的接合，因為氣溶膠基質134背離熱接合元件120收縮。因此，藉由將抓握元件122設置在遠離氣溶膠基質134之位置處，基質載體132可以緊固在位，而與氣溶膠基質134在加熱期間的任何收縮無關。
因此認識到，提供了一種用於氣溶膠產生裝置100的加熱腔體108，加熱腔體108包括：第一開口端110，包含氣溶膠基質134的基質載體132可在沿著加熱腔體108的長度之方向上穿過第一開口端插入；限定加熱腔體108的內部體積的側壁114；用於接觸基質載體132並向其提供熱量的多個熱接合元件120，每個熱接合元件120在圍繞側壁114的不同位置處、從側壁114之內表面向內延伸到內部體積中；以及與該等熱接合元件120沿著該側壁114之長度間隔開的多個抓握元件122，每個抓握元件122在圍繞該側壁114的不同位置處、從該側 壁114的內表面向內延伸到該內部體積中，其中，該等抓握元件122之位置比該等熱接合元件120更靠近該第一開口端110。
參見圖10和圖11，示出了加熱腔體108之另一個示例，其中抓握元件122未與熱接合元件120沿著側壁114之長度對準。應瞭解的是，以此方式來佈置抓握元件122和熱接合元件120的取向仍然獲得功能良好之裝置100。
參見圖12，用穿過抓握元件122的截面視圖示出了加熱腔體108的另外的示例。在此，抓握元件122被示為在垂直於側壁114的長度之平面內具有三角形輪廓。該輪廓可以特別被適配用於抓握基質載體132，以防止基質載體132與裝置100之間之相對移動。在此所示的抓握元件122由側壁114的變形而形成、並且因此具有與側壁114相同之厚度。
108:加熱腔體
112:基部
114:側壁
116:凸緣
118:平臺
120:熱接合元件
122:抓握元件
132:基質載體
134:氣溶膠基質
136:氣溶膠收集區域
138:第一端
140:第二端
142:外層
E:中心軸線

Claims (26)

  1. 一種用於氣溶膠產生裝置(100)之加熱腔體(108)，該加熱腔體(108)包括：第一開口端(110)，包含氣溶膠基質(134)的基質載體(132)可在沿著該加熱腔體(108)的長度的方向上穿過該第一開口端(110)插入；限定該加熱腔體(108)的內部體積的側壁(114)；用於接觸該基質載體(132)並向其提供熱量的多個熱接合元件(120)，每個熱接合元件(120)在圍繞該側壁(114)的不同位置處及從該側壁(114)的內表面向內延伸到該內部體積中；以及與該等熱接合元件(120)沿著該側壁(114)之長度間隔開的多個抓握元件(122)，每個抓握元件(122)在圍繞該側壁(114)的不同位置處及從該側壁(114)的內表面向內延伸到該內部體積中；其中，該等抓握元件(122)的位置比該等熱接合元件(120)更靠近該第一開口端(110)。
  2. 如請求項1所述之加熱腔體，其中，該等熱接合元件(120)包括該側壁(114)的變形部分。
  3. 如請求項1或2所述之加熱腔體，其中，該側壁(114)具有基本上恒定的厚度。
  4. 如請求項3所述之加熱腔體，其中，該基本上恒定的厚度小於1.2mm。
  5. 如請求項1所述之加熱腔體，其中，該側壁(114)由金屬形成。
  6. 如請求項1所述之加熱腔體，其中，該等熱接合元件(120)包括該側壁(114)的壓紋部分。
  7. 如請求項1所述之加熱腔體，其中，該加熱腔體(108)具有中心軸線(E)，該基質載體(132)可沿該中心軸線(E)插入；其中，該等抓握元件(122)各自具有用於抓握該基質載體(132)及位於距該中心軸線(E)為第一徑向距離(R1)處的最內部分；並且該等熱接合元件(120)各自具有用於接觸該基質載體(132)及位於距該中心軸線(E)為第二徑向距離(R2)處的最內部分；該第一徑向距離(R1)大於該第二徑向距離(R2)。
  8. 如請求項7所述之加熱腔體，其中，該第一徑向距離(R1)比該第二徑向距離(R2)大了至少0.05mm。
  9. 如請求項8所述之加熱腔體，其中，該第一徑向距離(R1)比該第二徑向距離(R2)大了0.1mm與0.5mm之間。
  10. 如請求項1所述之加熱腔體(108)，其中，該等熱接合元件(120)和該等抓握元件(122)被形成為該側壁(114)之單一一體部分。
  11. 如請求項1所述之加熱腔體(108)，其中，該等熱接合元件(120)在平行於該加熱腔體(108)的長度的平面內之輪廓不同於該等抓握元件(122)在平行於該加熱腔體(108)的長度的平面內的之輪廓。
  12. 如請求項1所述之加熱腔體(108)，其中，該等熱接合元件(120)具有彼此相同的形狀。
  13. 如請求項1所述之加熱腔體(108)，其中，該等抓握元件(122)具有彼此相同的形狀。
  14. 如請求項1所述之加熱腔體(108)，其中，該等熱接合元件(120)之數量與該等抓握元件(122)之數量相同。
  15. 如請求項1所述之加熱腔體(108)，其中，該等熱接合元件(120)沿著該側壁(114)之長度延伸第一距離，並且該等抓握元件(122)沿著該側壁(114)之長度延伸第二距離，其中，該第一距離大於該第二距離。
  16. 如請求項1所述之加熱腔體(108)，其中，該等抓握元件(122)中的至少一個抓握元件具有向內伸到該內部體積中的尖形或修圓形輪廓。
  17. 如請求項16所述之加熱腔體(108)，其中，該尖形輪廓係三角形的，或者該修圓形輪廓係球的一部分。
  18. 如請求項1所述之加熱腔體(108)，進一步包括被佈置用於向該基質載體(132)提供熱量之熱量發生器。
  19. 如請求項18所述之加熱腔體(108)，其中，該熱量發生器被定位成沿著該側壁(114)延伸第五距離，使得該熱量發生器的至少一部分被定位成鄰近於與該等熱接合元件(120)的位置相對應的該側壁(114)的部分的至少一部分。
  20. 如請求項19所述之加熱腔體(108)，其中，該熱量發生器被定位成使得該熱量發生器不是鄰近於與該等抓握元件(122)的位置相對應的該側壁(114)的部分的任何一部分。
  21. 如請求項1所述之加熱腔體(108)，進一步包括在該側壁(114)的與該第一開口端(110)相反的第二端處的底部(112)。
  22. 如請求項1所述之加熱腔體(108)，進一步包括該基質載體(132)，該基質載體(132)具有第一部分和第二部分，其中，該第一部分被定位成在該基質載體(132)插入該加熱腔體(108)中時比該第二部分離該第一開口端(110)更遠，並且其中，該第一部分包括氣溶膠基質(134)。
  23. 如請求項22所述之加熱腔體(108)，其中，該等熱接合元件(120)被佈置用於接觸該基質載體(132)的第一部分。
  24. 如請求項22所述之加熱腔體(108)，其中，該等抓握元件(122)被佈置用於抓握該基質載體(132)的第二部分。
  25. 如請求項22所述之加熱腔體(108)，其中，該第二部分不包含氣溶膠基質(134)。
  26. 一種氣溶膠產生裝置(100)，包括：電源(126)；如請求項1所述之加熱腔體(108)；被佈置用於向該加熱腔體(108)提供熱量之熱量發生器(130)；控制電路系統(128)，該控制電路系統(128)被配置用於控制從該電源(126)到該熱量發生器(130)的電功率供應；以及包封該電源(126)、該加熱腔體(108)、該熱量發生器(130)以及該控制電路系統(128)的外殼體(102)，其中，該外殼體(102)具有在其中形成及用於觸及該加熱腔體(108)的內部體積之孔口。
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