具有非直线性空气流动通道的气溶胶产生装置的制作方法

1.本发明总体上涉及一种气溶胶产生装置。更具体地，本发明涉及一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括具有非直线性空气流动通道的空气流动导通组件。


背景技术：

2.通常用于从气溶胶产生基质产生气溶胶的气溶胶产生装置通常采用传导加热、对流加热或两者的组合。此外，气溶胶产生装置通常包括用于接纳气溶胶产生基质的腔室和用于将气流递送到该腔室的器件。为了加热腔室以及递送到腔室的空气两者，一些构型采用加热单元来加热腔室，并且采用另一个加热单元来加热用于递送空气的器件，使得经加热的空气被递送至腔室。然而，由于气溶胶产生装置理想地需要足够小以便于手持，用于加热递送至腔室的空气的气溶胶产生装置的加热性能通常很差。这是因为空气在用于向腔室递送空气的加热装置内的停留时间较短，因为尺寸要求导致空气在用于递送空气的加热器件内或通过该加热器件的行进距离较短，从而导致向空气的热传递有限。此外，采用两个加热单元使得气溶胶产生装置的制造和设计更加复杂和昂贵，并进一步导致装置的尺寸要求增加。
3.因此，本发明的目的是提供一种气溶胶产生装置，其允许以简单、节省空间和有成本效益的方式有效地加热递送至该装置的腔室的空气。


技术实现要素：

4.由独立权利要求的特征所限定的本发明解决了上述目的。本发明的优选实施例由从属权利要求的子特征限定。
5.在第一方面，本发明提供了一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括：腔室，该腔室被配置成接纳经加热的空气并将其供应至气溶胶产生基质；空气流动导通组件，该空气流动导通组件被配置成将外部空气递送到该腔室中，该空气流动导通组件包括多个非直线性空气流动通道，其中，每个空气流动通道沿该腔室的侧壁从朝向该装置的外部而开口的入口延伸至用于将递送的空气排放到该腔室的出口；以及加热单元，该加热单元被配置成将热量施加至这些空气流动通道。此方面的第一个优点是，与直线性的空气流动通道相比，通过具有非直线性的空气流动通道，空气在空气流动通道内的停留时间增加，导致空气的加热增加。作为又另一个优点，通过提供多个空气流动通道，可以在不需要扩大单个通道的情况下增大总的空气流速，并且可以通过增大空气流动通道的非直线性或通过改变空气流动通道的数量来分别容易地调节加热性能或空气流速。最后，多个空气流动通道本身可以有效地成为隔热层，使得它们移除了向装置的外部传播的热量，并且可以需要较少的隔热。
6.在第一优选实施例中，根据本发明的第一方面，多个非直线性空气流动通道由多个管形成。由管形成空气流动通道是具有成本效益的，并且允许空气流动通道容易形成和配置。
7.在根据本发明的前一实施例的第二优选实施例中，该多个管被布置为n元螺旋，数量n与管的数量相匹配。以n元螺旋的螺旋方式布置多个空气流动通道确保了每个管的同质特性，并提供了多个管的几何高效布置。
8.在根据本发明的前一实施例的第三优选实施例中，该n元螺旋包括至少两个全等螺旋。
9.在根据本发明的第二或第三优选实施例中的任一个实施例的第四优选实施例中，该多个螺旋中的每一个螺旋内的缠绕在该n元螺旋的缠绕轴线方向上均匀间隔开；和/或在该n元螺旋的缠绕轴线方向上，这些螺旋中的一个螺旋的缠绕与这些螺旋中的另一个螺旋的相邻缠绕之间的距离至多为2mm、优选至多为1mm、更优选至多为0.5mm、并且最优选大致为0。如果例如第一螺旋布置得太靠近第二螺旋，则将螺旋均匀间隔开为空气流动通道提供了均匀的加热，并且防止了热点。不同螺旋的相邻缠绕之间只有非常小的距离，或者缠绕之间基本上没有间隙，这提供了紧密的隔热层，所有向外传播的热量都被螺旋吸收。
10.在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第五优选实施例中，空气流动通道的数量是两个。已经发现，在典型的气溶胶产生装置的几何约束下，具有两个非直线性空气流动通道在加热性能与空气流速之间呈现出平衡的折衷。
11.在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第六优选实施例中，该气溶胶产生装置的外壁和/或该腔室的侧壁不形成该气溶胶产生装置内的空气流动通道的限制物理边界的一部分。这降低了制造的复杂性，并增加了制造的灵活性，因为f腔室和/或壳体可以独立于空气流动通道进行配置和制造。
12.在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第七优选实施例中，该空气流动通道由导热材料形成。这是有利的，因为导热材料更好地将热量从加热单元传递到空气流动通道中的空气，从而提高加热性能。
13.在根据本发明的前一实施例的第八优选实施例中，该导热材料包括热导率等于或大于优选更优选甚至更优选甚至更优选甚至更优选甚至更优选最优选大于的材料。这是有利的，因为热导率越高，加热性能越好。
14.在根据本发明的第七或第八优选实施例中的任一个实施例的第九优选实施例中，该导热材料是或包括铜、铝、铜镍、不锈钢、哈氏合金、铬镍铁合金和/或钛。这些材料是有利的，因为它们导热以及耐用并且适合加热。
15.在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第十优选实施例中，气溶胶产生装置包括加热单元，该加热单元被配置成加热该腔室的侧壁，被配置成加热该腔室的侧壁的该加热单元优选地是被配置成将热量施加至这些空气流动通道的加热单元。通过加热该腔室的侧壁，除了空气之外，还可以加热至少部分接纳在腔室中的气溶胶产生基质以产生气溶胶。通过将加热单元组合成单个加热单元，可以降低制造成本和复杂性以及气溶胶产生装置的整体尺寸。
16.在根据本发明的前一实施例的第十一优选实施例中，被配置成加热侧壁的加热单元布置在腔室的侧壁的至少一部分上。
17.在根据本发明的前一实施例的第十二优选实施例中，被配置成加热侧壁的加热单元布置在腔室的侧壁与多个空气流动通道之间。这是有利的，因为它允许腔室和空气流动通道被更均匀地加热并且同时被加热。
18.在根据本发明的第十至第十二优选实施例中的任一个实施例的第十三优选实施例中，多个空气流动通道被布置成至少部分地邻接被配置成加热侧壁的加热单元和/或被配置成将热量施加至空气流动通道的加热单元。这种构型增大了加热单元与空气流动通道之间的热传递，从而提高了加热性能。
19.在根据本发明的第十至第十三优选实施例中的任一个实施例的第十四优选实施例中，被配置成加热该侧壁的该加热单元和/或被配置成将热量施加至这些空气流动通道的该加热单元是或包括薄膜加热器。薄膜加热器是有利的，因为它可以与腔室的侧壁一致，从而确保提高加热效率和性能。此外，薄膜加热器可以具有最小的空间要求。
20.在根据本发明的前一实施例的第十五优选实施例中，薄膜加热器包括树脂，该树脂包括聚酰亚胺、硅树脂和/或聚醚醚酮(peek)。
21.在根据本发明的前一实施例的第十六优选实施例中，该腔室具有大致圆柱形的形状，包括被配置成允许将气溶胶产生基质至少部分地或完全插入到腔室中的开口。
22.在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第十七优选实施例中，该多个空气流动通道的空气入口和/或空气出口的位置分别在与该腔室的中心轴线大致垂直的相同平面中。
23.在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第十八优选实施例中，该多个空气流动通道的空气入口和/或空气出口分别布置成围绕腔室的中心轴线彼此成相差大致360
°
除以空气流动通道的数量n的旋转角度。
24.在根据前述实施例中任一个实施例的第十九优选实施例中，该腔室包括位于腔室的底部处的开口，该开口与多个空气出口中的每一个空气出口连通。
25.在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第二十优选实施例中，气溶胶产生装置包括扩散元件，该扩散元件布置在这些空气出口处，使得离开这些空气出口的空气穿过该扩散器。扩散元件是有利的，因为通过扩散从空气出口排出的热空气，热量在空间上分布，导致腔室和/或至少部分接纳在腔室中的任何气溶胶产生基质的更均匀的加热。
26.在根据本发明的前一实施例的第二十一优选实施例中，该扩散元件包括多孔材料。这是有利的，因为多孔材料有效地扩散空气。
27.在根据本发明的前一实施例的第二十二优选实施例中，多孔材料包括多孔陶瓷、多孔树脂、多孔玻璃和/或多孔金属。
28.在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第二十三优选实施例中，气溶胶产生装置包括隔热构件，该隔热构件被配置成至少部分地包围空气流动导通组件。隔热构件改善了气溶胶产生装置的隔热性，尤其是关于从加热单元发出的热量，并用于减少向气溶胶产生装置的外部或向使用气溶胶产生装置的使用者的热传递。
29.在根据本发明的前一实施例的第二十四优选实施例中，隔热构件具有圆柱形的形状，并且大致与腔室同心。
30.在根据本发明的第二十三或第二十四优选实施例中的任一个实施例的第二十五优选实施例中，空气流动导通组件至少部分地嵌入隔热构件中。
31.在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第二十六优选实施例中，一个或多个热导管的总内部体积在55
±
25ml的范围内、更优选55
±
20ml、甚至更优选55
±
15ml、甚至更优选55
±
10ml、甚至更优选55
±
5ml、并且最优选55
±
1ml。体积在大约55ml的范围内是有利的，因为单次气溶胶抽吸平均包含大约55ml的体积。这允许在一次抽吸期间吸入的几乎所有空气都被加热。
32.在根据本发明的前述实施例中任一个实施例的第二十七优选实施例中，这些非直线性空气流动通道的长度的至少50％、优选地60％、更优选地70％、甚至更优选地80％、甚至更优选地90％、最优选地100％沿该侧壁延伸。这是有利的，因为沿腔室长度延伸的非直线性空气流动通道的长度部分越大，用于容纳多个非直线性空气流动通道的气溶胶产生装置内部空间的使用就越优化。作为另外的结果，通过非直线性空气流动通道，加热腔室到气溶胶产生装置外部的隔热增大。
附图说明
33.图1展示了根据本发明的实施例的气溶胶产生装置的示意性截面视图；
34.图2a、图2b和图2c分别展示了根据本发明的实施例的气溶胶产生装置的具有加热单元和非直线性空气流动通道的腔室的示意性透视图、侧视图和俯视图。
具体实施方式
35.下文结合附图描述本发明的优选实施例。
36.如在图1中所展示的，气溶胶产生装置100包括壳体110。壳体110被配置成使得其可以容纳腔室200，该腔室能够至少部分地接纳用于腔室120中的产生气溶胶的气溶胶产生基质105。腔室120向气溶胶产生装置100的一侧开口，使得气溶胶产生基质105可以至少部分地插入到腔室120中。气溶胶产生基质105可以是适合基于e-蒸气或t-蒸气的气溶胶的任何基质。气溶胶产生基质105可以包括各种形式的烟草材料(比如烟丝和颗粒状烟草)，和/或烟草材料可以包括烟叶和/或再造烟草(如果其适合于t蒸气)。
37.腔室200可以被配置成使得腔室的侧壁210与壳体110的相应侧壁间隔开，从而形成足够的空间230。虽然腔室200在图2a至图2c中被示出为具有大致圆柱形的基部，但是该基部可以是任何合适的形状，例如矩形、椭圆形、多边形或不规则形状。
38.第一非直线性空气流动通道300和第二非直线性空气流动通道310可以设置在空间230内。第一非直线性空气流动通道300可以沿着腔室的侧壁从通向气溶胶产生装置的外部的空气入口300a延伸到朝向腔室200开口的空气出口300b。第二非直线性空气流动通道310可以沿着腔室的侧壁从朝向气溶胶产生装置100的外部开口的空气入口310a延伸到用于将空气排放到腔室200的空气出口310b。尽管理想地优选的是，第一空气流动通道300和/或第二空气流动通道310的整个长度沿着腔室的侧壁延伸，这取决于空间构型和气溶胶产生装置内部的变化的空间要求，但这并不总是可能的。为了降低非直线性空气流动通道的空间要求并增大非直线性空气流动通道300、310的任何隔热性能，以提供加热腔室120与气溶胶产生装置100的外部的隔热，优选地，非直线性空气流动通道300、310的长度的至少50％、优选地60％、更优选地70％、甚至更优选地80％、甚至更优选地90％、最优选地100％沿加热腔室120的侧壁延伸。
39.第一非直线性空气流动通道300的空气入口300a和第二非直线性空气流动通道的空气入口310a可以被定位在相同的高度处，即在与腔室200的中心轴线垂直的相同平面中；或者在不同的高度处，即在与腔室200的中心轴线垂直的不同的平行平面中。此外，第一非直线性空气流动通道300的空气出口300b和第二非直线性空气流动通道的空气出口310b可以被定位在相同的高度处，即在与腔室200的中心轴线垂直的相同平面中；或者在不同的高度处，即在与腔室200的中心轴线垂直的不同的平行平面中。虽然空气入口300a和310a被展示为围绕腔室200的中心轴线相对于彼此以大致180
°
的旋转角度定位，但是它们可以相对于彼此以任何合适的旋转角度定位。此外，虽然空气出口300b和310b被展示为围绕腔室200的中心轴线相对于彼此以大致180
°
的旋转角度定位，但是它们可以相对于彼此以任何合适的旋转角度定位。
40.第一非直线性空气流动通道300和/或第二非直线性空气流动通道310可以由第一管和第二管形成，该第一管和第二管可以形成为第一螺旋和第二螺旋。此外，第一螺旋和第二螺旋可以彼此一致。第一螺旋和第二螺旋可以布置成双螺旋。双螺旋的缠绕轴线应该与在腔室200的长度方向上延伸的腔室200的中心轴线大致平行。此外，第一螺旋和第二螺旋中的每一个螺旋的缠绕可以在螺旋的缠绕轴线的方向上均匀地间隔开。优选地，在n元螺旋的缠绕轴线方向上，一个螺旋的缠绕和另一个螺旋的相邻缠绕之间的距离至多为2mm、优选至多为1mm、更优选至多为0.5mm、并且最优选大致为0(图中未示出)。
41.第一空气流动通道300和/或第二空气流动通道310可以由导热材料形成。导热是指该材料或材料组合的热导率可以等于或大于优选优选更优选甚至更优选甚至更优选甚至更优选最优选
42.导热材料可以是或可以包括铜、铝、铜镍、不锈钢、哈氏合金、铬镍铁合金、钛和/或任何合适的热交换器材料。
43.在设置在腔室侧壁210与壳体110侧壁之间的空间230中，可以设置加热单元220，该加热单元被配置成加热第一非直线性空气流动通道300和第二非直线性空气流动通道310。此外，可以设置被配置成加热腔室200的附加的加热单元。虽然配置成加热腔室200的加热单元和配置成加热第一非直线性空气流动通道300和第二非直线性空气流动通道310的加热单元可以是彼此分离的不同加热单元，但是被配置成加热腔室200的加热单元也可以配置成加热第一非直线性空气流动通道300和第二非直线性空气流动通道310。为了实现这一点，加热单元220可以沿着腔室200的侧壁210设置。加热单元220可以设置在腔室200的侧壁210的内表面的至少一部分上和/或该腔室的侧壁210的外表面的至少一部分上。当加热单元设置在腔室200的侧壁210的外表面的至少一部分上时，加热单元220设置在腔室的侧壁210与第一非直线性空气流动通道300和第二非直线性空气流动通道310之间，使得第一非直线性空气流动通道300和第二非直线性空气流动通道310可以邻接加热单元220。此外，加热单元可以包括设置在侧壁210的至少一部分上的一个或多个薄膜加热器。一个或多个薄膜加热器可以包括树脂，该树脂包括聚酰亚胺、硅树脂和/或聚醚醚酮(peek)。另外地或替代性地，加热单元220可以包括设置在侧壁210的至少一部分上的一个或多个加热带或加热丝。加热带和/或加热丝可以设置在侧壁210的至少一部分上，使得加热带和/或加热丝
的位置与第一和/或第二非直线性空气流动通道300和/或310的缠绕的位置相对应。
44.空间230可以设置有隔热构件(未示出)。隔热构件可以覆盖壳体的至少一部分或全部内表面，并且在相对于腔室200的中心轴线的轴向方向上围绕非直线性空气流动通道300和310以及腔室200。另外地或替代性地，也可以设置隔热构件，使得第一非直线性空气流动通道和第二非直线性空气流动通道至少部分地嵌入隔热材料内。此外，当将第一非直线性空气流动通道300和第二非直线性空气流动通道310嵌入隔热材料中时，隔热构件可以占据腔室侧壁210与壳体110的侧壁之间的整个空间230。
45.气溶胶产生装置100可以进一步设置有位于空气出口300b和310b处的扩散元件150。根据腔室200和壳体110的构型，空气扩散元件150可以设置在腔室200中的腔室的底部，并且空气出口300b和310b朝向扩散元件150打开，使得从空气出口300b和310b排出的任何空气都穿过扩散元件。腔室的底部通常与腔室的开口相反，该开口被配置成允许将气溶胶产生基质至少部分或完全插入到腔室中。另外地或替代性地，腔室200可以设置有底部开口。扩散元件150然后可以定位在底部开口中或者在空气流动方向上位于底部开口的上游。空气出口300b和310b然后被定位成使得从空气出口300b和310b排出的任何空气在到达底部开口并进入腔室200之前穿过扩散元件150。扩散元件通常可以包括任何多孔材料，只要该材料的热稳定性和通风性能合适。
46.气溶胶产生装置100可以进一步包括移动电源130(例如电池)以用于向气溶胶产生装置供电以产生气溶胶。此外，可以提供控制电路系统140来控制用于操作和/或控制气溶胶产生装置100的任何功能。可以提供充电端口141，用于允许移动电源130通过任何合适的方式充电。另外地或替代性地，移动电源130可以是可更换的/可替换的。
47.如在图2a、图2b和图2c中所展示的，腔室200可以设置有加热单元220，该加热单元覆盖腔室200的侧壁210的外表面的至少一部分。腔室200可以是如上在图1的上下文中描述的腔室。腔室200可以具有不同的基部形状。加热单元220可以是如上文在图1的上下文中描述的加热单元。例如，加热单元220可以包括一个或多个薄膜加热器和/或加热带，并且设置在腔室侧壁210的外表面和/或内表面上。第一螺旋管300和第二螺旋管310以双螺旋的方式布置。第一螺旋管300的空气入口300a和第二螺旋管310的空气入口310a可以设置在相同的高度处，意味着在与腔室200的缠绕轴线和中心轴线垂直的相同平面中。第一螺旋管300和第二螺旋管310可以如在图1的上下文中针对第一非直线性空气流动通道和第二非直线性空气流动通道所描述的那样形成。例如，第一螺旋管300和第二螺旋管310可以由导热材料形成。包括第一螺旋管300和第二螺旋管310的双螺旋可以缠绕在设置在侧壁210的至少一部分上的加热单元220周围，使得加热单元220设置在第一螺旋管300和第二螺旋管310与腔室200的侧壁210的外表面之间。
48.对于本领域技术人员来说显而易见的是，尽管如图1、图2a、图2b和图2c中的任何一个所示的空气流动通道的数量是两个，但是在本发明的任何实施例中，可以提供任何合适的多个空气流动通道，例如三个、四个或五个空气流动通道。如果数量n与非直线性空气流动通道的数量匹配，则多个非直线性空气流动通道的空气入口和/或空气出口可以在每个位置之间以例如360/n的角度定位，而不是如在图1、图2a、图2b和图2c中的任何一个的上下文中所描述的180
°
的角度。多个空气流动通道中的每一个空气流动通道可以是如在图1、图2a、图2b和图2c中任一个的上下文中针对第一空气流动通道300和/或第二空气流动通道
310所描述的空气流动通道。
49.虽然本披露已经描述了某些实施例和通常相关联的方法，但是这些实施例和方法的改变和置换对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，示例实施例的上述描述并不限定或约束本披露。在不脱离由独立权利要求和从属权利要求限定的本披露的范围的情况下，其他改变、替换和变更也是可能的。
50.附图标记清单
51.100：气溶胶产生装置
52.105：气溶胶产生基质
53.110：壳体
54.120：腔室
55.130：电源
56.140：pcb/控制电路
57.141：充电端口
58.150：扩散元件
59.200：腔室
60.210：腔室壁
61.220：加热单元
62.230：空间
63.300/310：空气流动通道
64.300a/310a：空气入口
65.300b/310b：空气出口