本分案申请是基于申请号为201780029099.x，申请日为2017年05月25日，发明名称为“具有一体式加热器组件的气溶胶生成装置”的中国专利申请的分案申请。该中国专利申请为国际申请号为pct/ep2017/062723的国际申请的中国国家阶段。
本发明涉及一种与可消耗筒一起使用的气溶胶生成装置。具体地说，本发明涉及一种与具有内部通道且含有气溶胶形成基质的可消耗筒一起使用的电加热气溶胶生成装置。本公开还涉及与气溶胶生成装置一起使用的可消耗筒，涉及包括电加热气溶胶生成装置和可消耗筒的电加热气溶胶生成系统，且涉及用于包括电加热气溶胶生成装置和多个可消耗筒的电加热气溶胶生成系统的套组。
背景技术：
所属领域中已知手持的且通过加热气溶胶生成制品或筒中的气溶胶形成基质来操作的电加热吸烟系统。举例来说，wo2009/132793描述了一种电加热吸烟系统，其包括外壳和可更换的衔嘴。外壳包括电源和电路。衔嘴包括液体存储部分以及具有第一端和第二端的毛细管芯。芯的第一端延伸到液体存储部分中以与其中的液体接触。衔嘴还包括用于加热毛细管芯的第二端的加热元件、空气出口以及在毛细管芯的第二端与空气出口之间的气溶胶形成室。芯和加热元件形成加热器组件，气溶胶形成基质通过所述加热器组件进行加热。加热元件通常是缠绕着芯的电线线圈。当外壳与衔嘴接合时，加热元件与电源通过电路电连接，且限定从至少一个空气入口通过气溶胶形成室到空气出口的空气流动路线。在使用时，液体通过芯中的毛细管作用从液体存储部分朝向加热元件传递。毛细管芯的第二端处的液体通过加热元件被汽化。所产生的过饱和蒸气混合在气流中，并在气流中从至少一个空气入口携带到气溶胶形成室。在气溶胶形成室中，蒸气冷凝以形成气溶胶，所述气溶胶朝向空气出口被携带到用户口中。
加热器组件的特定特性对于实现所需的功能性能来说较重要。因此，能够准确且一致地生产加热器组件对于维持相同类型的不同气溶胶生成系统之间的一致性能来说较重要。举例来说，在具有加热器线圈的加热器组件中，应生产具有相同尺寸的加热器线圈以减小产品之间的变化性。在已知系统中，加热器组件的制造可能需要大量制造步骤，其中的一些步骤例如在加热器线圈需要通过焊合连接到电触点的情况下可能需要熟练的操作者手动执行。
技术实现要素：
根据本发明的第一方面，提供一种与可消耗筒一起使用的电加热气溶胶生成装置，所述可消耗筒包括含有气溶胶形成基质的存储部分，所述存储部分具有包围端部开放的通道的流体可渗透内表面，所述端部开放的通道延伸穿过所述筒，所述装置包括：壳体，其具有用于收纳所述筒的至少一部分的腔；以及定位在腔中的加热器组件，所述加热器组件包括：导电中空轴部分，其连接到壳体且限定形成通过所述装置的气流路径的部分的气流通道，所述中空轴部分被布置成延伸到收纳在所述腔中的筒的端部开放的通道中，以及至少一个电加热器，其沿着所述中空轴部分定位，所述电加热器包括用于加热收纳在所述腔中的筒的气溶胶形成基质的至少一个加热元件，其中所述中空轴部分包括多个孔口，且其中所述至少一个加热元件由所述中空轴部分的邻近孔口之间的一个或多个狭窄区域形成。
有利的是，具有带有一个或多个一体式电加热器的加热器组件可能需要更少制造步骤，且允许加热器组件在自动化装配线上进行制造。这可允许更快速、简单且可高度重复以及一致地制造根据本发明的气溶胶生成装置。与其中加热器组件包括复杂和潜在脆弱连接的装置相比，根据本发明的气溶胶生成装置可得以简化、更便宜且更稳健。另外，与包含电加热器的筒相比，通过将电加热器提供为装置的部分，可使与装置一起使用的筒简化、更便宜且更稳健。因此，即使需要更贵的装置，但对于制造商和消费者来说，降低筒的成本可形成显著的成本节省。
中空轴部分具有内部气流通道，其形成通过装置的气流路径的部分。在这种布置下，中空轴部分可为至少一个电加热器提供支撑以及提供气流通道。这允许装置紧凑且促进低本高效的大量制造。在中空轴部分内具有气流通道可帮助最小化装置的热损失，且允许装置的壳体易于维持在握持舒适的温度。此外，穿过中空轴部分的气流中的汽化气溶胶形成基质可在气流通道内开始冷却以形成气溶胶，从而允许减小装置的总长度。
在形成中空轴部分之后，可例如通过冲压、钻孔、铣削、腐蚀、电腐蚀、切割或激光切割在中空轴部分中形成孔口。例如通过浇铸或模制带有孔口的中空轴部分或通过在电沉积等沉积工艺中形成带有孔口的中空轴部分，可在形成中空轴部分时与中空轴部分一体地形成所述孔口。
如本文所使用，“导电”是指由具有1×10-4ωm或更小电阻率的材料形成。如本文所使用，“电绝缘”是指由具有1×104ωm或更大电阻率的材料形成。
至少一个电加热器可以任何合适方式布置在中空轴部分上。所述至少一个电加热器可包围所述中空轴部分。相对于其中所述至少一个电加热器不包围中空轴部分的装置，这可允许更均匀地加热筒中的气溶胶形成基质。所述至少一个电加热器可连续地包围所述中空轴部分。所述至少一个电加热器可以在中空轴部分的周向方向上间隔开的多个电加热器的形式不连续地包围中空轴部分。在其它实施例中，所述至少一个电加热器可仅围绕中空轴部分的部分周界延伸。
所述至少一个电加热器可仅沿着中空轴部分的部分长度延伸。以此方式，所述至少一个电加热器仅占据中空轴部分的一部分长度。所述至少一个电加热器可沿着中空轴部分的基本上整个长度而延伸。相对于其中所述至少一个电加热器仅沿着中空轴部分的部分长度延伸的装置，此布置可允许更均匀地加热筒中的气溶胶形成基质。这还可允许装置加热原本不会被其中所述至少一个电加热器仅沿着中空轴部分的部分长度延伸的装置加热的筒的部分，由此使每个筒中更多的气溶胶形成基质能够汽化，从而减少浪费。所述至少一个电加热器可沿着中空轴部分的基本上整个长度连续延伸。所述至少一个电加热器可以在中空轴部分的纵向方向上间隔开的多个电加热器的形式沿着中空轴部分的基本上整个长度而延伸。
所述至少一个电加热器可包围中空轴部分且沿着中空轴部分的基本上整个长度延伸。
加热器组件可包括单个电加热器，其包括至少一个加热元件来用于加热收纳在腔中的筒的气溶胶形成基质。优选的是，加热器组件包括沿着中空轴部分的长度间隔开的用于加热收纳在腔中的筒的气溶胶形成基质的多个电加热器。
有利的是，相对于其中仅提供一个电加热器或其中提供多个电加热器但所述多个电加热器并未沿着中空轴部分的长度间隔开的装置，此布置可允许更均匀地加热筒中的气溶胶形成基质。这还可允许装置加热原本不会被仅具有单个加热器的装置加热的筒的部分，由此使每个筒中更多的气溶胶形成基质能够汽化，从而减少浪费。另外，当结合具有分开存储的多种不同气溶胶形成基质的筒使用时，多个纵向间隔开的电加热器可允许单独加热不同气溶胶形成基质以产生具有尤为期待的特性的气溶胶。
在加热器组件包括沿着中空轴部分的长度间隔开的多个电加热器的情况下，电加热器中的一个或多个可在中空轴部分的纵向方向上对齐。举例来说，所述多个电加热器可包括在中空轴部分的纵向方向上对齐的第一行电加热器，以及围绕中空轴部分的周界次之、在中空轴部分的纵向方向上对齐且与第一行间隔开的另外的一行或多行电加热器。
在加热器组件包括沿着中空轴部分的长度间隔开的多个电加热器的情况下，电加热器可围绕中空轴部分的周界彼此偏移。
优选的是，所述多个电加热器彼此电隔离，使得每个电加热器可独立加热。在这种布置下，加热器组件可允许每个电加热器的电力供应例如根据哪个电加热器处于以最有效方式生成气溶胶的最佳状态而变化。这可帮助最小化因筒内的气溶胶形成基质的分布的变化所致的气溶胶特性的变化。这还可通过允许以最有效方式选择电加热器的能量汲取来降低装置的总能耗。通过电隔离所述多个电加热器中的每个电加热器以使得可独立加热每个电加热器，可通过选择性地减小一个或多个电加热器的电力供应来减小因过度加热所致的一个或多个电加热器的损坏风险。
所述至少一个电加热器可以任何合适方式联接到电源。举例来说，加热器组件可包括沿着中空轴部分的长度延伸以将至少电加热器连接到电源的多个电导体。所述多个电导体可包括多个电线，或例如通过沉积、打印或通过与中空轴部分一起层压为层压箔而附着于中空轴部分的多个导电材料条。层压箔可接着定形或折叠以形成中空轴部分。
优选的是，中空轴部分至少部分地分成多个电隔离区段以将所述至少一个电加热器连接到电源，其中电隔离区段通过形成于中空轴部分中的一个或多个隔离空隙与彼此电隔离。在加热器组件包括多个电加热器的情况下，优选的是，中空轴部分至少部分地分成多个电隔离区段以将所述多个电加热器联接到电源，其中电隔离区段通过形成于中空轴部分中的一个或多个隔离空隙与彼此电隔离。因此，所述至少一个电加热器或所述多个电加热器和用于将所述至少电加热器联接到电源的装置与中空轴部分成一体。在这种布置下，中空轴部分可执行将所述至少一个电加热器联接到电源的额外功能而无需额外制造步骤来将额外传导性部件附着于加热器组件。
隔离空隙可以是气隙。即，隔离空隙可以是邻近电隔离区段之间的简单间隔。在其它实例中，隔离空隙中的一个或多个可用电绝缘材料填充或部分填充。
在中空轴部分形成之后，隔离空隙可例如通过冲压、钻孔、铣削、腐蚀、电腐蚀、切割或激光切割形成于中空轴部分中以至少部分地将中空轴部分分成多个电隔离区段。例如通过浇铸或模制带有隔离空隙的中空轴部分或通过使用电沉积等沉积工艺形成中空轴部分，可在形成中空轴部分时与中空轴部分一体地形成所述隔离空隙。
优选的是，中空轴部分在其远端具有刺破表面。这允许中空轴部分在筒的插入期间例如通过刺破筒端部处的易碎密封件来方便和容易地刺破插入腔中的筒的端部。因此，中空轴部分可充当细长刺破构件。为了有助于刺破筒或筒的一部分，例如易碎密封件，刺破表面所在的中空轴部分的远端的横截面积优选小于中空轴部分紧靠刺破表面的区域的横截面积。优选的是，中空轴部分的横截面积朝向中空轴部分的远端处的锥形尖端缩小。中空轴部分的横截面积可朝向中空轴部分的远端处的点缩小。
加热器组件可由数个独立部件形成，所述独立部件组装在一起形成加热器组件。优选的是，加热器组件是单个整体部件。有利的是，这可比其中加热器组件由多个独立部件形成的现有系统需要更少制造步骤。这还可允许在自动化装配线上制造所述加热器组件，因此可更快速且高度重复地制造此类装置。
优选的是，装置包括连接到加热器组件的电源。举例来说，电源可以是磷酸锂铁电池等电池或电容器等另一形式的电荷存储装置。优选的是，电源位于壳体内。电源可能需要再充电，且可具有允许存储用于一次或多次吸烟体验的足够能量的容量。举例来说，电源可具有足够的容量以允许连续生成气溶胶达约六分钟的时间，这对应于抽一支常规香烟所消耗的典型时间，或达六分钟的数倍时间。在另一实例中，电源可具有足够的容量以允许预定次数的抽吸或不连续的启用。
根据本发明的装置可包括连接到加热器组件和电源的电路。电路可包括可以是可编程微处理器的微处理器、微控制器或专用集成芯片(asic)或能够提供控制的其它电子电路。电路可包括另外的电子部件。电路可配置成调节供应到加热器组件的电流。电流可在装置启用之后连续地供应到加热器组件，或可例如基于逐次抽吸而间歇地供应。有利地，电路可包括dc/ac逆变器，其可包括d类或e类功率放大器。
装置可包括连接到加热器组件的电源以及连接到电源和加热器组件的电路。
在加热器组件包括沿着中空轴部分的长度间隔开的多个电加热器的情况下，优选的是，电路配置成测量所述多个电加热器的一个或多个电参数，且基于测量的电参数计算收纳在腔中的筒里的气溶胶形成基质的估计剩余量，或筒中的气溶胶形成基质的估计分布。
如本文所使用，术语“电参数”用于描述可通过测量量化的电学特性、值或属性，例如电阻率、导电率、阻抗、电容、电流、电压和电阻。
有利的是，在这种布置下，电加热器可具有双重功能：加热和感测。这可允许装置在任何时间确定筒中剩余的气溶胶形成基质的状态的估计值。由此，装置可通过电路以不同方式操作以维持所要气溶胶特性，或可告知用户气溶胶形成基质的当前状态以允许用户采取适当措施，例如改变筒或装置的定向以避免对气溶胶特性的不良影响。
在此类实施例中，电路可配置成分别测量所述多个电加热器中的每个电加热器的一个或多个电参数，且基于测得的所述多个电加热器中的两个或更多个电加热器的电力参数的不同来计算估计剩余量或估计分布，或估计剩余量和估计分布。
在装置包括连接到加热器组件的电源以及连接到电源和加热器组件的电路的情况下，优选的是装置还包括连接到电源的用户指示器。电路可配置成响应于估计剩余量或估计分布而操作用户指示器。用户指示器可具有任何适合配置，举例来说，用户指示器可以是例如显示器、音频输出、触觉输出或其任何组合。这可允许装置将关于筒中的液体气溶胶形成基质的估计剩余量或估计分布或这两者的信息传达给用户。
电路可配置成在估计剩余量低于阈值时操作用户指示器以提醒用户且提示用户更换筒。控制电路还可配置成当估计分布表明装置在特定角度保持过长时间时操作用户指示器，使得可提示用户至少暂时更改装置的定向，从而使得气溶胶形成基质可在存储部分中重新分布。
控制电路可配置成通过与智能电话、智能手表、平板电脑、台式计算机或类似装置等单独装置的通信链路将估计剩余量或估计分布告知用户。
在装置包括连接到电源且配置成测量多个电加热器的一个或多个电参数并计算估计剩余量或估计分布的电路的情况下，电路还可配置成响应于所述估计剩余量或估计分布而分别控制所述多个电加热器中的一个或多个的电力供应。
有利的是，这可允许装置确定哪个电加热器处于以最有效方式生成气溶胶的最佳状态，且相应地变化电力供应。这可帮助最小化因筒内的气溶胶形成基质的分布的变化所致的气溶胶特性的变化。这还可通过允许以最有效方式选择电加热器的能量汲取来降低装置的总能耗。电路可配置成响应于估计剩余量或估计分布而增大多个电加热器中的一个或多个的电力供应。
电路可配置成响应于估计剩余量或估计分布而减小多个电加热器中的一个或多个的电力供应。
有利的是，这例如在估计剩余量或估计分布指示特定电加热器并未很好放置以生成气溶胶的情况下，可允许选择性地降低电加热器中的一个或多个的能耗。举例来说，在使用液体气溶胶形成基质且电参数指示电加热器中的一个或多个干燥或部分干燥的情况下，这还可降低因过度加热对电加热器造成损坏的风险。
电路可配置成响应于估计剩余量或估计分布而减小或增大多个电加热器中的一个或多个的电力供应。电路可配置成响应于估计剩余量或估计分布而减小多个电加热器中的一个或多个的电力供应，同时增大多个电加热器中不同的一个或多个的电力供应。
如本文所使用，术语“气溶胶生成装置”是指与可消耗筒等气溶胶生成制品相互作用以生成气溶胶的装置。
优选的是，气溶胶生成装置为便携式。气溶胶生成装置可具有与常规雪茄或香烟相当的大小。气溶胶生成装置可具有大约30mm与大约150mm之间的总长度。气溶胶生成装置可具有大约5mm与大约30mm之间的外径。
加热器组件可固定到装置的壳体或与壳体成一体。在其它实施例中，加热器组件可以可移除方式紧固到壳体。这可允许加热器组件至少部分地从装置移除以例如用于维护或清洁或实现加热器组件的更换。加热器组件可通过一个或多个电气和机械连接装置以可移除方式联接到壳体。
加热器组件包括一个或多个电加热器。举例来说，加热器组件可包括布置在中空轴部分中的一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多个电加热器。在加热器组件包括多个电加热器的情况下，电加热器可沿着中空轴部分的长度间隔开。每个电加热器包括至少一个加热元件。每个电加热器可包括多于一个加热元件，例如两个或三个或四个或五个或六个或更多个加热元件。加热元件或多个加热元件可适当布置以最有效地加热插入主壳体腔中的筒的气溶胶形成基质。
优选的是，加热元件具有0.10与0.15mm之间且优选大约0.125mm的直径。优选的是，中空轴部分由904或301不锈钢等电阻金属形成。其它合适的金属的实例包含钛、锆、钽和铂族金属。其它合适的金属合金的实例包含康铜、含镍合金、含钴合金、含铬合金、含铝合金、含钛合金、含锆合金、含铪合金、含铌合金、含钼合金、含钽合金、含钨合金、含锡合金、含镓合金、含锰合金和含铁合金，以及基于镍、铁、钴的超级合金、不锈钢、
至少一个加热元件可通过电阻加热而操作。换句话说，可选择加热元件的材料和尺寸，使得当特定电流通过加热元件时，加热元件的温度上升到所要温度。通过加热元件的电流可通过从电池传导而施加，或可通过在加热元件周围施加可变磁场而在加热元件中感生。
在根据本发明的装置中，每个电加热器的至少一个加热元件由中空轴部分中的邻近孔口之间的中空轴部分的一个或多个狭窄区域形成。优选的是，孔口的宽度从约10微米到约100微米，优选从约10微米到约60微米。优选的是，孔口引起毛细管作用，使得在使用时，待汽化的液体等材料被吸入孔口中，从而增大电加热器与液体之间的接触面积。如本文所使用，术语“孔口的长度”是指孔口沿着其纵向方向的尺寸。即，在其最大尺寸的方向。术语“孔口的宽度”是指孔口在横向于其长度的方向上的尺寸。
中空轴部分可由单个管状主体形成。在一些实施例中，中空轴部分可由固定到壳体、沿着相同纵向轴线延伸且在接合区会合的第一和第二中空轴部分形成。在此类实施例中，壳体可包括其中形成腔的主壳体和布置成与主壳体接合以封闭所述腔的封闭主体，其中第一中空轴部分连接到主壳体且第二中空轴部分连接到封闭主体。封闭主体可简单地充当封闭腔的盖。优选的是，封闭主体形成衔嘴部分，空气可通过所述衔嘴部分被抽吸通过气溶胶生成装置的气流路径。
第一和第二中空轴部分在其相应远端处可具有第一和第二刺破表面。这可允许第一和第二中空轴部分例如通过在筒的插入期间刺破筒的任一端处的易碎密封件而方便且容易地刺破插入腔中的筒的一端。因此，中空轴部分可充当细长刺破构件。为了有助于刺破筒或筒的一部分，例如易碎密封件，刺破表面所处于的第一和第二中空轴部分的远端的横截面积优选小于相应中空轴部分紧靠刺破表面的区域的横截面积。在尤其优选的实施例中，每个中空轴部分的横截面积朝向其远端处的锥形尖端缩小。每个中空轴部分的横截面积可朝向其远端处的点缩小。
有利的是，具有带有刺破表面的两件式中空轴部分可允许用户更容易地破开筒任一端处的密封件。在不希望受理论束缚的情况下，相信通过朝向筒中心破开密封件会防止密封件移离中空轴部分，且由第一和第二刺破表面施加的应力较高，从而使得密封件更易于破开。
在第一和第二中空轴部分大小设定成在接合区会合的情况下，优选的是，第一和第二中空轴部分的远端协作定形，使得密封件围绕接合区形成。在这种布置下，气流可基本上被限制于穿过细长刺破组件的内部气流通道，而非穿入筒的存储部分中，由此有助于递送一致的气溶胶。第一和第二中空轴部分的远端可具有任何合适、协作的刺破形状。优选的是，第一和第二中空轴部分中的一个的远端具有朝内逐渐变窄的外表面，且第一和第二中空轴部分中的另一个的远端具有朝外逐渐变窄的内表面，所述内表面和外表面定形成使得朝内逐渐变窄的外表面配合在朝外逐渐变窄的内表面内以在封闭主体与主壳体接合时形成密封。这可允许第一和第二中空轴部分容易地配合。举例来说，第一中空轴部分的远端可具有朝内逐渐变窄的外表面，且第二中空轴部分的远端可具有朝外逐渐变窄的内表面，所述内表面和外表面定形成使得朝内逐渐变窄的外表面配合在朝外逐渐变窄的内表面内以在封闭主体与主壳体接合时形成密封。
壳体可以是细长的。壳体可包括任何合适材料或材料组合。合适材料的实例包含金属、合金、塑料或含有一种或多种那些材料的复合材料，或适用于食品或医药应用的热塑性材料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(peek)和聚乙烯。优选的是，材料较轻且不易碎。
壳体可包括衔嘴。衔嘴可包括至少一个空气入口和至少一个空气出口。衔嘴可包括多于一个空气入口。空气入口中的一个或多个可在气溶胶递送到用户之前降低气溶胶的温度，且可在气溶胶传递到用户之前降低气溶胶的浓度。如本文中所使用，术语“衔嘴”是指气溶胶生成装置的一部分，所述部分置于用户口中以便直接吸入由气溶胶生成装置从收纳在壳体的腔中的气溶胶生成制品生成的气溶胶。
根据本发明的第二方面，提供一种电加热气溶胶生成系统，其包括根据任一上述实施例的气溶胶生成装置，以及包括含有气溶胶形成基质的存储部分的可消耗筒，所述存储部分具有包围端部开放的通道的流体可渗透内表面，所述端部开放的通道延伸穿过所述筒。
如本文所使用，术语“流体可渗透表面”是指允许液体或气体自其渗透通过的表面。内表面可具有形成于其中的多个开口以允许流体自其渗透通过。
所述系统包括可消耗筒。可消耗筒可以可移除方式联接到气溶胶生成装置。如本文所使用，术语‘以可移除方式联接’用以意指筒与装置可在不显著损坏装置或筒的情况下相互联接和解除联接。当气溶胶形成基质已耗尽时，可将筒从气溶胶生成装置移除。筒可以是一次性的。筒可重复使用。筒可用气溶胶形成基质再填充。筒在气溶胶生成装置中可更换。
气溶胶生成系统可包括气溶胶形成室，其中气溶胶由过饱和蒸气形成且随后被携带到用户口中。空气入口、空气出口和室优选布置以便限定从空气入口通过气溶胶形成室到空气出口的气流路线，从而将气溶胶传送到空气出口并进入用户口中。气溶胶形成室可由筒和气溶胶生成装置中的一者或两者限定。
如本文所使用，术语“气溶胶形成基质”涉及能够释放可形成气溶胶的挥发性化合物的基质。可通过加热气溶胶形成基质释放此类挥发性化合物。气溶胶形成基质可适宜地作为筒等气溶胶生成制品或吸烟制品的部分。
气溶胶形成基质优选是气溶胶形成液体。如本文所使用，术语“气溶胶形成液体”和“液体气溶胶形成基质”是可互换的。优选的是，存储部分包括毛细管芯，其形成用于将液体气溶胶形成基质从存储部分输送到加热器组件的部分或全部内表面。
存储部分可含有单一气溶胶形成基质。存储部分可含有分开存储的两种或更多种气溶胶形成基质。举例来说，存储部分可含有分开存储的三种气溶胶形成基质、分开存储的四种气溶胶形成基质、分开存储的五种气溶胶形成基质或分开存储的六种或更多种气溶胶形成基质。在存储部分含有分开存储的两种或更多种气溶胶形成基质的情况下，优选的是，加热器组件包括沿着细长刺破组件的长度间隔开的多个电加热器，所述多个电加热器包含用于每种气溶胶形成基质的至少一个电加热器，每个电加热器配置成加热其对应的气溶胶形成基质。这可允许独立地加热气溶胶形成基质。
可消耗筒的存储部分可含有分开存储的第一和第二气溶胶形成基质，且加热器组件包括沿着细长刺破组件的长度间隔开的多个电加热器，所述多个电加热器包括用于加热第一气溶胶形成基质以形成第一气溶胶的第一电加热器和用于加热第二气溶胶形成基质以形成第二气溶胶的第二电加热器。
在根据本发明的气溶胶生成系统中，优选的是，存储部分可压缩，且延伸穿过筒的端部开放的通道的直径小于中空轴部分的外径。在这种布置下，存储部分可由加热器组件径向压缩以确保筒与中空轴部分之间的紧配合。这可促进电加热器与存储部分中的气溶胶形成基质之间的接触以允许一致的气溶胶特性。这还可限制或消除筒与中空轴部分的外部之间的气流，由此有助于递送一致的气溶胶。
优选的是，气溶胶形成基质是气溶胶形成液体。
在气溶胶形成基质是气溶胶形成液体的情况下，优选的是，存储部分包括用于将气溶胶形成液体输送到加热器组件的毛细管芯，毛细管芯形成全部或部分内表面。
筒的上游端和下游端可由易碎的密封件封盖。筒还可在端部开放的通路的上游端和下游端中的一个或两个处包含密封环。
筒可包括：第一密封隔室，其包括第一气溶胶形成基质；以及第二密封隔室，其包括第二气溶胶形成基质。优选的是，第一隔室和第二隔室从筒的上游端到下游端串联布置。即，第二隔室在第一隔室的下游。优选的是，第一隔室和第二隔室中的每一个在每一端处包括易碎的屏障。优选的是，每个易碎的屏障由金属膜制成，且更优选由铝膜制成。筒的第一隔室和第二隔室可彼此抵靠。第一隔室和第二隔室可间隔开。第一隔室和第二隔室的容积可相同或不同。优选的是，第二隔室的容积大于第一隔室的容积。
存储部分可形成包围内部端部开放的通道的环形空间。筒可具有大体圆柱形形状，且可具有任何所要横截面，例如圆形、六边形、八边形或十边形。存储部分可包括其中吸收液体气溶胶形成基质的管状多孔元件。优选的是，存储部分包括毛细管芯和含有液体气溶胶形成基质的毛细管材料。毛细管芯可限定包围端部开放的通道的内表面。毛细管材料是主动地将液体从材料的一端传送到另一端的材料。有利地，毛细管材料可在存储部分中定向以将液体气溶胶形成基质传送到端部开放的通道。毛细管材料可具有纤维结构。毛细管材料可具有海绵状结构。毛细管材料可包括毛细管束。毛细管材料可包括多个纤维。毛细管材料可包括多个丝线。毛细管材料可包括细孔管。毛细管材料可包括纤维、丝线与细孔管的组合。纤维、丝线和细孔管可大体上对齐以将液体传送到电加热器。毛细管材料可包括海绵状材料。毛细管材料可包括泡沫状材料。毛细管材料的结构可形成多个小孔或小管，液体可通过毛细管作用输送通过所述小孔或小管。
毛细管材料可包括任何合适的材料或材料组合。合适材料的实例是：海绵或泡沫材料；呈纤维或烧结粉末形式的基于陶瓷或石墨的材料；泡沫金属或塑料材料；例如由纺成纤维或挤出纤维制成的纤维材料，例如醋酸纤维素、聚酯或粘结聚烯烃、聚乙烯、涤纶或聚丙烯纤维、尼龙纤维或陶瓷。毛细管材料可由聚合化合物制成，包含医用级聚合物，例如
在根据本发明的气溶胶生成系统中，气溶胶形成基质可以是气溶胶形成液体。在此类实施例中，优选的是，存储部分是用于存储气溶胶形成液体的液体存储部分。
液体气溶胶形成基质可包括尼古丁。含尼古丁液体气溶胶形成基质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包括含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，所述香味化合物在加热之后从气溶胶形成基质中释放。液体气溶胶形成基质可包括均质烟草材料。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。气溶胶形成剂是任何合适的已知化合物或化合物的混合物，其在使用时有助于形成浓稠且稳定的气溶胶，并且在系统的操作温度下基本上对热降解具有抗性。合适的气溶胶形成剂在所属领域中众所周知，且包含但不限于：多元醇，例如二缩三乙二醇、1,3-丁二醇和丙三醇；多元醇的酯，如甘油单、二或三乙酸酯；和单、二或聚羧酸的脂族酯，例如十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。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包括其它添加剂和成分，例如香料。
气溶胶形成基质可包括尼古丁和至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂可以是丙三醇。气溶胶形成剂可以是丙二醇。气溶胶形成剂可包括丙三醇和丙二醇两者。气溶胶形成基质可具有介于约2％与约10％之间的尼古丁浓度。
尽管以上参考液体气溶胶形成基质，但所属领域的技术人员应清楚，其它形式的气溶胶形成基质可与其它实施例一起使用。举例来说，气溶胶形成基质可以是固体气溶胶形成基质。气溶胶形成基质可包括固体组分和液体组分两种。气溶胶形成基质可包括含烟草材料，所述含烟草材料含有在加热后从所述基质释放的挥发性烟草香味化合物。气溶胶形成基质可包括非烟草材料。气溶胶形成基质还可包括气溶胶形成剂。适合的气溶胶形成剂的实例是丙三醇和丙二醇。
如果气溶胶形成基质是固体气溶胶形成基质，那么所述固体气溶胶形成基质可包括例如以下中的一种或多种：粉末、细粒、颗粒、细片、细条、条或薄片，所述材料含有草本植物叶、烟草叶、烟草肋料、复原烟草、均质烟草、挤出烟草、铸叶烟草(castleaftobacco)和膨胀烟草中的一种或多种。固体气溶胶形成基质可呈松散形式，或可提供于合适的容器或筒中。视需要，固体气溶胶形成基质可含有在加热基质后释放的额外烟草或非烟草挥发性香味化合物。固体气溶胶形成基质还可含有例如包含额外烟草或非烟草挥发性香味化合物的封壳，且此类封壳可在固体气溶胶形成基质的加热期间熔化。
如本文所使用，均质烟草是指通过使颗粒烟草聚结而形成的材料。均质烟草可呈薄片的形式。均质烟草材料可具有以干重计大于5％的气溶胶形成剂含量。均质烟草材料或者可具有以干重计介于5重量％与30重量％之间的气溶胶形成剂含量。均质烟草材料的薄片可通过聚结颗粒烟草来形成，所述颗粒烟草通过研磨或以其它方式粉碎烟草叶片和烟草叶梗中的一种或两种而获得。替代地或另外，均质烟草材料的薄片可包括在例如烟草的处理、处置和运送期间形成的烟草尘、碎烟和其它颗粒烟草副产品中的一种或多种。均质烟草材料的薄片可包括作为烟草内生粘合剂的一种或多种固有粘合剂、作为烟草外生粘合剂的一种或多种外来粘合剂或其组合，以帮助聚结颗粒烟草；替代地或另外，均质烟草材料的薄片可包括其它添加剂，包含但不限于烟草和非烟草纤维、气溶胶形成剂、保湿剂、增塑剂、香料、填充剂、水性溶剂和非水性溶剂以及其组合。
视需要，固体气溶胶形成基质可提供于热稳定载体上或内嵌于其中。载体可呈粉末、细粒、颗粒、细片、细条、条或薄片形式。或者，载体可以是管状载体，其内表面或其外表面上或其内外表面两者上沉积有固体基质薄层。此类管状载体可由例如纸或纸样材料、无纺碳纤维垫、低质量开网金属丝网(lowmassopenmeshmetallicscreen)或带孔金属箔或任何其它热稳定聚合物基质形成。
固体气溶胶形成基质可以例如薄片、泡沫、凝胶或浆料的形式沉积在载体的表面上。固体气溶胶形成基质可沉积在载体的整个表面上，或替代地，可沉积为图案以便在使用期间提供不均匀的香味递送。
根据本发明的第三方面，提供一种用于电加热气溶胶生成系统的套组，所述套组包括根据任一上述实施例的气溶胶生成装置以及用在所述气溶胶生成装置中的多个可消耗筒，每个筒包括存储部分，所述存储部分含有气溶胶形成基质且具有包围端部开放的通道的流体可渗透内表面，所述通道延伸穿过所述筒。
如本文所使用，术语‘上游’和‘下游’用于描述根据本发明的筒、气溶胶生成装置和气溶胶生成系统的部件或部件的部分在其使用期间相对于被抽吸通过筒、气溶胶生成装置和气溶胶生成系统的空气的方向的相对位置。术语‘远端’和‘近端’用于描述气溶胶生成装置和气溶胶生成系统的部件相对于其与装置的连接的相对位置，使得部件的近端在连接到装置的‘固定’端处，且远端在与近端相对的‘自由’端处。在部件在部件下游端处连接到装置的情况下，下游端可被视为“近”端，且反之亦然。
如本文中所使用，术语“纵向”和“长度”是指筒、装置或装置的部件的相对端之间的方向，例如其下游端或近端与相对的上游端或远端之间的方向。术语“横向”用于描述垂直于所述纵向方向的方向。
当用户抽吸气溶胶生成装置的口端时，相对于气流限定筒和气溶胶生成装置的上游端和下游端。空气在筒或装置的上游端处被抽吸到筒或装置中，向下游穿过筒或装置且在其下游端处离开筒或装置。
如本文所使用，术语“空气入口”用于描述一个或多个孔口，可通过所述孔口将空气抽吸到气溶胶生成系统中。
如本文所使用，术语“空气出口”用于描述一个或多个孔口，可通过所述孔口将空气抽出气溶胶生成系统。
关于一个或多个方面而描述的特征可同样适用于本发明的其它方面。具体地说，相对于第一方面的气溶胶生成装置所描述的特征可同样适用于第二方面的气溶胶生成系统以及第四方面的套组，且反之亦然。
附图说明
将参考附图仅通过举例进一步描述本发明，在附图中：
图1示出根据第一实施例的气溶胶生成系统的纵向横截面；
图2示出与图1的气溶胶生成系统一起使用的可消耗筒的纵向横截面；
图3a示出用于图1的气溶胶生成系统的加热器组件的第一实施例的透视图；
图3b示出图3a的加热器组件的放大局部侧视图；
图4示出用于图1的气溶胶生成系统的加热器组件的第二实施例的放大局部透视图；
图5a和5b示出将可消耗筒插入图1的气溶胶生成系统的气溶胶生成装置中的方法；以及
图5c示出图5a和5b的系统的筒和加热器组件的纵向横截面，其中系统保持在倾斜位置。
具体实施方式
图1是根据本发明的第一实施例的气溶胶生成系统10的示意性图解，所述气溶胶生成系统包括气溶胶生成装置100和呈可消耗筒200形式的气溶胶生成制品。
装置100包括含有电池104和控制电子件106的主壳体102。壳体102还限定腔108，筒200收纳于所述腔中。装置100另外包含衔嘴部分110，所述衔嘴部分包含出口112。在此实例中，衔嘴部分110通过螺钉配合连接到主壳体102，但可使用任何合适类别的连接，例如铰接连接或搭扣配合。装置100另外包含加热器组件300，所述加热器组件包括呈连接到壳体102的中空轴部分304形式的细长刺破构件302和沿着中空轴部分304的长度间隔开的多个电加热器350。加热器组件300居中定位在装置100的腔108内，且沿着腔108的纵向轴线延伸。中空轴部分304限定气流通道306。空气入口114在加热器组件300的上游提供于主壳体102中，且通过气流通道306与出口112流体连通。
如最佳在图2中所见，筒200包括存储部分202，其包含由含有液体气溶胶形成基质的管状毛细管材料206包围的管状毛细管芯204。筒200具有中空圆柱形形状，内部通路208从中延伸通过。毛细管芯204包围内部通路208，使得内部通路208至少部分地由毛细管芯204的内表面限定。筒200的上游端和下游端由易碎的密封件210、212封盖。筒200另外包含内部通路208的上游端和下游端中的每一端处的密封环214、216。
如最佳在图3a和3b中所见，加热器组件300的中空轴部分304在其远端或下游端处具有刺破表面308。在此实例中，刺破表面308由中空轴部分304的远端处的尖端形成。中空轴部分304包括多个孔口310，且部分地分成彼此分隔开隔离空隙320的多个电隔离区段318。所述多个孔口布置成沿着中空轴部分的长度间隔开的多个孔口群组。在此实例中，所述孔口布置成朝向中空轴部分304的近端的第一群组312和朝向中空轴部分304的远端的第二群组314。每个孔口群组限定电加热器350。如图3b所示，每个电加热器350包括由邻近孔口310之间的中空轴部分的狭窄区域限定的多个加热元件352。加热元件352具有宽度354，且孔口具有宽度356。优选的是，选择孔口的宽度尺寸356以使得当在使用时，液体气溶胶形成基质借助毛细管作用通过孔口310抽吸到电加热器350。在图3a中示出的实例中，孔口310的第一和第二群组围绕中空轴部分304的周界偏移。在其它实例中，孔口310的两个或更多个群组可围绕中空轴部分304的周界对齐。
中空轴部分304至少部分地分成电连接到装置中的电池的多个电隔离区段318。加热元件352在一端连接到一个电隔离区段318且在另一端连接到不同的一个电隔离区段。以此方式，电加热器350电连接到装置。电隔离区段318可通过隔离空隙320彼此电隔离。因此，电加热器350可彼此电隔离以允许单独的操作、控制或监测而无需用于每个加热器的单独电气布线。在此实例中，空隙320是气隙。即，空隙320不含有隔离材料。在其它实例中，一个或多个空隙320可用电绝缘材料填充或部分填充。
图4示出根据本发明的第二实施例的加热器组件400的局部视图。如同加热器组件300，加热器组件400包括呈中空轴部分404形式的细长刺破构件，所述中空轴部分限定气流通道406且沿着其长度具有多个孔口410。然而，不同于加热器组件300，加热器组件400包括沿着中空轴部分404的基本上整个长度延伸且包围中空轴部分404的单个电加热器450。电加热器450同样包括由邻近孔口410之间的中空轴部分404的狭窄区域限定的多个加热元件452。然而，在加热器组件400的情况下，加热元件452呈网格图案。
参考图5a和5b，现将描述将筒200插入系统10的装置100中。
为了将筒200插入装置100中且由此装配系统10，第一步骤是从装置100的主壳体102移除衔嘴部分110以及将制品200插入装置100的腔108中，如图5a中所示。在将筒200插入腔108中的期间，刺破构件302的远端处的刺破表面308使筒200的上游端处的易碎密封件破开。当筒200进一步插入腔108中且刺破构件302进一步延伸到筒的内部通路208中时，刺破表面308与筒200的下游端处的易碎密封件接合并使其破裂，以在易碎密封件中产生孔。
筒200接着完全插入腔108中，且衔嘴部分110放回到到主壳体102上且与其接合以围封腔108内的筒200，如图5b中所示。当筒200完全插入腔108中时，在筒200的上游端和下游端处的易碎密封件中的孔各自具有大约等于中空轴部分304的外径的直径。筒200的上游端和下游端处的密封环围绕中空轴部分304形成密封。这与易碎密封件一起减少或防止液体气溶胶形成基质从筒200以及从系统10中泄漏。在衔嘴部分110放回到主壳体102上之前，筒200可由用户完全按压到腔108中。另一选择为，筒200可部分地插入腔108中，且衔嘴部分110用于将筒200推入腔108中，直到其完全插入为止。这对于用户来说更为方便。
如图5b中所示，当筒200完全插入气溶胶生成装置100的腔108中时，形成由图5b中的箭头所示的穿过气溶胶生成系统10的气流路径。气流路径从空气入口114通过筒200中的内部通路208和加热器组件300中的气流通道306延伸到出口112。还如图5b中所示，当筒200完全插入时，电加热器350与筒200的存储部分202在内部通路208的内表面处流体连通。
在使用时，液体气溶胶形成基质从存储部分202传递到电加热器350，且可通过毛细管作用保持在每个电加热器350的孔口中。在此实例中，中空轴部分304的外径大于筒200的内部通路208的内径，使得筒200的存储部分202被中空轴部分304压缩。这确保电加热器350与存储部分202之间的直接接触以帮助将液体气溶胶形成基质传递到电加热器350。电池供应电能到每个电加热器350的加热元件。加热元件加热以汽化毛细管芯204中的液体基质来产生过饱和蒸气。同时，汽化的液体被通过毛细管作用沿着液体存储部分202的毛细管芯204移动的另外的液体取代。(这有时被称作“泵吸动作”。)当用户抽吸衔嘴部分110时，空气被抽吸通过空气入口114、通过中空轴部分304的气流通道、穿过电加热器350到衔嘴部分110中并从出口112离开。汽化的气溶胶形成基质夹带在流动通过中空轴部分304的气流通道的空气中，且在衔嘴部分110内冷凝以形成可吸入气溶胶，所述气溶胶被朝向出口112携带并进入用户口中。
可通过装置100上的用户操作开关(未示出)操作装置。替代地或另外，装置可包含用于检测用户抽吸的传感器。当传感器检测到抽吸时，控制电子件控制电能从电池到电加热器350的供应。传感器可包括一个或多个单独部件。在一些实例中，通过加热器和芯组件的加热元件执行抽吸感测功能。举例来说，通过利用控制电子件测量加热元件的一个或多个电参数并检测指示抽吸的所测电参数的特定改变。
在系统的使用期间，液体气溶胶形成基质在筒中的分布可能改变。举例来说，当在使用期间耗尽存储部分中的液体气溶胶形成基质时，或系统在某一角度保持足够时间段的情况下。液体气溶胶形成基质的分布的此改变可导致每个电加热器的毛细管主体中的液体量不同，且因此，导致每个电加热器的加热元件的温度不同。下文相对于图5c论述这一点。
图5c示出在系统已在倾斜位置保持一段时间之后的气溶胶生成系统的筒200和加热器组件300的纵向横截面。如所示，筒200中的剩余液体203已与加热器组件300成角度地静置在存储部分202中。由于电加热器沿着筒200的长度间隔开，因此在存储部分202邻近电加热器的区域中的液体气溶胶形成基质的量并不均匀。具体地说，存储部分202在筒的上游端处邻近第一对电加热器360的区域的液体气溶胶形成基质饱和，而存储部分202在沿着加热器组件300的长度的中间位置邻近第二对电加热器370的区域仅部分被液体气溶胶形成基质湿润，且存储部分202在加热器组件300下游端处邻近第三对电加热器380的区域是干的。因此，可使电加热器360、370、380以不同温度运作。由于每个电加热器的电参数，例如加热元件的电阻率，可随温度而变，因此液体气溶胶形成基质的分布或液体气溶胶形成基质的剩余量可由控制电路通过测量每个电加热器的电参数进行估计。控制电子件配置成在使用期间分别测量每个电加热器的一个或多个电参数，且基于从电加热器测得的电参数的不同来计算筒中的液体气溶胶形成基质的估计剩余量或估计分布。因此，电加热器充当加热器和传感器两者。
装置包含连接到控制电路的用户指示器(未示出)，例如显示器或音频或触觉输出，所述用户指示器可用于将关于筒200中的液体气溶胶形成基质的估计剩余量的信息传达给用户。当估计剩余量低于阈值水平时，电路还可配置成操作用户指示器以警示用户和提示用户更换需要改变的筒。控制电路还可配置成基于从电加热器测得的电参数的不同来估计筒中的液体气溶胶形成基质的分布，且当估计的分布表明系统在特定角度保持过久时操作用户指示器以警示用户应至少暂时变更装置100的定向，从而允许液体气溶胶形成基质在存储部分中重新分布。在此或其它实例中，控制电路可配置成通过与智能电话、智能手表、平板电脑、台式计算机或类似装置等单独装置的通信链路来向用户警示估计剩余量或估计分布。
除了检测电加热器中的电参数的不同和计算筒200中的液体气溶胶形成基质的估计剩余量或估计分布之外，控制电路106还配置成响应于所述估计剩余量或估计分布而控制每个电加热器的电力供应。具体地说，在所测量电参数指示一个或多个电加热器是部分干燥的情况下，控制电子件106配置成减少此电加热器的电能供应。这允许系统10确定哪一电加热器处于以最有效方式生成气溶胶的最佳状态。这允许最小化因跨越电加热器的湿润度和温度的变化所致的由系统10生成的气溶胶的特性的不利改变。这还可减小系统10的能耗，且降低因过度加热损坏电加热器的风险。在电参数指示一个或多个电加热器是干燥的情况下，控制电子件106配置成将此电加热器的电能供应减小到零。
上述具体实施例和实例说明但不限制本发明。应理解，可作出本发明的其它实施例，且本文所述的具体实施例和实例并非是详尽的。
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
