用于气溶胶生成系统的蒸发器组件的制作方法

用于气溶胶生成系统的蒸发器组件
1.本技术是国家申请号为201780032690.0、国际申请号为pct/ep2017/064045、申请日为2017年6月8日、发明名称为“用于气溶胶生成系统的蒸发器组件”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种用于气溶胶生成系统的蒸发器组件以及具有所述蒸发器组件的气溶胶生成系统。


背景技术：

3.已知手持式电操作气溶胶生成系统，其由装置部分和单独的烟弹组成，所述装置部分包括电池和控制电子器件，所述单独的烟弹包括保持在液体储存部分中的液体气溶胶形成基质供应和电操作蒸发器或加热器元件。液体储存部分可包括毛细管材料，液体气溶胶形成基质被吸收在毛细管材料中。毛细管材料与加热器元件接触并确保液体被传送到加热器元件，从而允许产生蒸汽。蒸汽随后冷却形成气溶胶。例如从wo 2015/117702 a1中已知，毛细管材料可具有纤维状或海绵状结构。毛细管材料可以是将液体从液体储存部分传送到加热器元件的多孔材料。毛细管材料和加热器元件与液体储存部分一起设置在烟弹中。烟弹设置为一次性烟弹，一旦保持在液体储存部分中的液体气溶胶形成基质耗尽就丢弃该烟弹。毛细管材料和加热器元件因此与烟弹一起丢弃，并且每个新的烟弹需要新的毛细管材料和新的加热器元件。此外，在使用过程中，在毛细管材料的表面上会形成不需要的燃烧残留物。
4.希望提供一种蒸发器组件，其易于清洁且可重复使用，从而降低消耗品的成本。此外，希望提供一种蒸发器组件，其具有增加的耐热性并且其避免或至少降低在高温下操作时发出不希望的产物的风险。


技术实现要素：

5.根据本发明的第一方面，提供了一种用于气溶胶生成系统的蒸发器组件，其包括毛细管元件，所述毛细管元件包含多孔玻璃。所述毛细管元件具有第一端和第二端。所述蒸发器组件还包括加热器元件。所述毛细管元件的第一端被配置成流体连接到液体储存部分，并且所述加热器元件设置在所述毛细管元件的第二端。毛细管元件的孔径被配置成允许来自液体储存部分的液体气溶胶形成基质通过毛细作用从毛细管元件的第一端传送到毛细管元件的第二端。毛细管元件的平均孔径有变化，从毛细管元件的第一端处的大孔到毛细管元件的第二端处的小孔，因此提供从毛细管元件的第一端到毛细管元件的第二端的孔径梯度。
6.由于毛细管元件由玻璃制成，加热器元件可以直接设置在毛细管元件上。在这方面，毛细管元件的多孔玻璃的优点是玻璃具有增加的耐热性。因此，即使加热器元件直接设置在毛细管元件上或毛细管元件的附近，毛细管元件也不会因加热过程中加热元件的温度
升高而受损或损坏。
7.毛细管元件的增加的耐热性还导致在通过加热器元件加热液体气溶胶形成基质期间，发出不期望产物的风险降低的效果。
8.此外，由于毛细管元件由多孔玻璃制成，毛细管元件可以容易地清洁。当使用者替换可更换的液体储存部分时，使用者可以手动清洁毛细管元件。此外或另外，毛细管元件可在毛细管元件插入到新液体储存部分中期间被清洁。
9.通过在毛细管元件中提供多孔玻璃，改进的清洁和耐热性协同地改善了蒸发器组件的可重复使用性。由于改进的耐热性，在加热期间毛细管元件上的不需要的残留物和因此不希望的产物得以避免或减少。加热器元件也可以直接设置在毛细管元件上或毛细管元件的附近。同时，毛细管元件上的不需要的残留物可以容易地清洁。
10.此外，玻璃是一种非常稳定的材料，其不会随着温度而降解。因此，在毛细管元件必须更换之前，可以使用多个可更换的液体储存部分。
11.每次更换液体储存部分时，可以使用液体储存部分而无需提供新的毛细管元件和新的加热器元件。毛细管元件以及加热器元件可用于多个可更换的液体存储部分。因此，可更换液体储存部分的成本降低。
12.毛细管元件可具有圆柱形式或适于插入到可更换液体储存部分中的不同形式。毛细管元件在第一端具有第一表面并且在第二端具有第二表面。加热器元件设置在毛细管元件的第二端表面上。第一表面和第二表面可具有圆形或椭圆形形状。此外，第一表面和第二表面可具有矩形形状或多边形形状。此外，第一表面和第二表面可以是基本上平坦的或弯曲的。侧表面设置在毛细管元件的第一端与第二端之间的圆周处。第一表面和第二表面的直径可以在1毫米至15毫米之间，优选在2毫米至10毫米之间，更优选在3毫米至7毫米之间，更优选在4毫米至6毫米之间，最优选约5毫米。第一表面和第二表面的表面积可以小于60平方毫米，优选小于50平方毫米，优选小于40平方毫米，并且最优选约30平方毫米。毛细管元件的长度可以在1毫米至7.5厘米之间，优选在5毫米至3厘米之间，并且更优选约1厘米。毛细管元件的液体容量使得它可以容纳足够30至40次抽吸、更优选约32次抽吸的液体气溶胶形成基质。3秒抽吸可包括1毫克至4毫克的液体，优选3毫克至4毫克的液体。毛细管元件的容量可以在30毫克至160毫克之间，优选在60毫克至150毫克之间，更优选在90毫克至140毫克之间，最优选约130毫克。
13.毛细管元件由多孔玻璃制成。所述玻璃具有允许液体从毛细管元件的第一端传送到毛细管元件的第二端的内部结构。更详细地，多孔玻璃包括使得液体能够穿过毛细管元件的孔。
14.在这方面，设置在毛细管元件中的孔能够实现液体气溶胶形成基质与毛细管元件的周围玻璃材料之间的分子间力的作用。孔的尺寸和优选地直径被配置成使得液体气溶胶形成基质与毛细管元件的周围玻璃材料之间的表面张力和粘合力的组合导致液体传送通过毛细管元件。
15.术语“多孔的”应该以宽泛含义理解。毛细管元件的孔互连并且可具有纤维状结构。毛细管元件优选包括一束毛细管。例如，毛细管元件通过组装和压缩玻璃颗粒来制造，类似于陶瓷的制造。在此过程中产生的孔的大小取决于压缩期间施加的力。孔径可沿圆柱体变化。孔可以大致对齐以将液体气溶胶形成基质传送到加热器元件。毛细管元件的结构
形成多个小孔，液体可以通过毛细作用输送穿过所述小孔。毛细管元件可具有任何合适的毛细管作用和孔隙率，以便与不同的液体物理性质一起使用。液体具有以下物理性质，包括但不限于粘度、表面张力、密度、热导率、沸点和蒸气压，其允许液体通过毛细作用输送穿过毛细管元件。
16.毛细管元件可包含多种材料，其中这些材料之一是多孔玻璃。毛细管元件也可以完全由多孔玻璃制成。而且，可以彼此相邻地设置多个毛细管元件，其中一个或多个上述毛细管元件可以组合。
17.毛细管元件可具有这样的形式，即当毛细管元件插入到液体储存部分中时，液体储存部分中存在的液体不能流过毛细管元件的外周。因此，液体只能通过毛细管元件从液体储存部分中传送出来。当液体储存部分连接到毛细管元件时，可以在毛细管元件与液体储存部分之间提供压配合(press
‑
fit)，使得来自液体储存部分的液体可以仅通过毛细管元件从液体储存部分流出。通过液体储存部分防止液体流过毛细管元件的侧表面。更详细地，毛细管元件与液体储存部分之间的压配合防止液体流过毛细管元件的侧表面。
18.可选地，设置在毛细管元件中的孔沿纵向设置在毛细管元件的第一端与第二端之间，使得液体仅可以从毛细管元件的第一端通过毛细管元件流到毛细管元件的第二端。毛细管元件可包括流体不可渗透的外表面，例如流体不可渗透的涂层。可以将流体不可渗透的涂层施加到毛细管元件的外表面上以防止泄漏。可选地，毛细管元件可以插入到流体不可渗透的管例如玻璃管中。液体不能在毛细管元件的侧表面处流过毛细管元件，因为在毛细管元件的侧表面处没有设置孔。
19.作为另一替代方案，毛细管元件中的孔，在毛细管元件的侧表面处，具有防止液体从毛细管元件的侧表面泄漏出来的尺寸。换句话说，设置在毛细管元件的侧表面处的孔的直径或尺寸如此小，以致于液体不能流过毛细管元件的侧表面处的这些孔。
20.在每种情况下，液体可以在毛细管元件的第一端处进入毛细管元件并且在毛细管元件的第二端的方向上传送穿过毛细管元件。
21.设置在多孔玻璃中的孔的平均孔径有变化，从毛细管元件的第一端处的大孔到毛细管元件的第二端处的小孔。以这种方式，提供从毛细管元件的第一端到毛细管元件的第二端的孔径梯度。
22.较小的孔产生较大的毛细力或作用。因此，在毛细管元件的第二端处设置较小的孔确保了来自液体储存部分的液体气溶胶形成基质从毛细管元件的第一端朝向第二端被抽出。孔径被配置以优化流速。较小的孔还可以防止液体从毛细管元件中泄漏出来。只有蒸汽可以流过小孔，以便随后能够形成气溶胶。小孔的孔径可以在0.3至250微米之间或在0.5至100微米之间或在1至20微米之间或在2至8微米之间或为约4微米。
23.毛细管元件的第一端处的孔的平均孔径大于毛细管元件的第二端处的孔的平均孔径。平均孔径是毛细管元件区域的平均孔径。以这种方式可以看出，液体气溶胶形成基质被更有效地传送到加热器元件。大孔的孔径可以在5至500微米之间或在10至250微米之间或在15至100微米之间或在20至50微米之间。
24.通过在毛细管元件中提供孔径梯度，优选线性梯度，实现了这样的效果：呈液体形式的气溶胶形成基质可以有效地且相对大量地从毛细管元件的第一端处的液体储存部分传送到毛细管元件的第二端，该第二端与加热器元件相邻。然后，液体可以通过靠近毛细管
元件的第二端的加热器元件蒸发。
25.加热器元件设置在毛细管元件的第二端处，使得通过毛细管元件从第一端传送到第二端的液体可以被加热器元件蒸发。加热器元件可以直接设置在毛细管元件的第二端上，使得加热器元件直接接触毛细管元件的第二端。可选地，加热器元件可以设置在毛细管元件的第二端附近。在后一种情况下，设置加热器元件以加热毛细管元件的第二端。加热器元件可以设置在毛细管元件的与毛细管元件的第二端相邻的圆周处。
26.通过在毛细管元件的与毛细管元件的第二端相邻的圆周处设置加热器元件，可以提供包括毛细管元件和加热器元件的紧凑蒸发器组件。而且，可以提供从毛细管元件的第一端传送到毛细管元件的第二端的液体的有效蒸发。通过在毛细管元件的与毛细管元件的第二端相邻的圆周处设置加热器元件，由于毛细管元件的第二端表面不被加热元件阻挡，毛细管元件可以容易地清洁。
27.在一些实施方案中，加热器元件是电阻加热器。加热器元件包含导电材料。导电材料可以通过流过导电材料的电流加热。导电材料可以设置在加热器元件的电绝缘基板上。
28.加热器元件还可包含玻璃材料，使得毛细管元件和加热器元件各自包含玻璃材料。加热器元件的导电材料可以设置在加热器元件中或加热器元件上。
29.加热器元件的电阻应该设置为使得在毛细管元件的第二端表面处提供气溶胶形成基质的充分加热。在这方面，加热器元件的导电材料的电阻可以在2欧姆至5欧姆之间，优选在3欧姆至4欧姆之间，并且最优选为约3.5欧姆。
30.在一些实施方案中，加热器元件可以设置为金属涂层或薄膜或网状加热器或线圈。当加热器元件设置为金属涂层时，加热器元件可以直接设置在毛细管元件的第二端表面上。更详细地，毛细管元件的第二端表面可以设置有导电涂层，其可以被加热以在毛细管元件的第二端表面上蒸发液体。
31.加热器元件也可以设置为网状加热器，其包括多个导电细丝。这允许加热器元件的更大区域与被蒸发的液体接触。导电细丝可以是基本上扁平的。
32.加热器元件可以设置为由导电线制成的加热线圈。线圈可以缠绕在毛细管元件周围，并且在加热器元件设置在毛细管元件的与毛细管元件的第二端相邻的圆周处的情况下是有利的。
33.还提供了一种用于气溶胶生成系统的蒸发器组件，其包括包含多孔玻璃的毛细管元件。所述毛细管元件具有第一端和第二端。所述蒸发器组件还包括加热器元件。所述毛细管元件的第一端被配置成流体连接到液体储存部分，并且所述加热器元件设置在所述毛细管元件的第二端。毛细管元件的孔径被配置成允许来自液体储存部分的液体气溶胶形成基质通过毛细作用从毛细管元件的第一端传送到毛细管元件的第二端。
34.根据本发明的第二方面，提供了一种气溶胶生成系统，其包括主体。所述主体包括壳体、电源、电路和如上面详细描述的蒸发器组件。
35.气溶胶生成系统可包括可更换或可再填充的液体储存部分。液体储存部分可拆卸地连接到主体。当液体储存部分连接到主体上时，蒸发器组件的毛细管元件的第一端插入到液体储存部分中，使得毛细管元件与储存在液体储存部分中的液体气溶胶形成基质流体连通。
36.液体储存部分可包括另外的毛细管元件。另外的毛细管元件可以设置在液体储存
部分中。在这种情况下，蒸发器的玻璃毛细管元件可以是薄的，以防止加热器元件烧毁设置在液体储存部分中的另外的毛细管元件。玻璃毛细管元件的厚度可以是至少1毫米，优选至少2毫米，并且更优选至少3毫米。蒸发器组件的玻璃毛细管元件可以仍然包括小孔，使得液体气溶胶形成基质不会通过毛细管元件泄漏，但是蒸汽可以流过毛细管元件以形成气溶胶。另外的毛细管元件可以由具有海绵状或纤维状结构的常规多孔材料提供。蒸发器组件的玻璃毛细管元件可以是可重复使用的，而另外的毛细管元件可以与液体储存部分一起设置。因此，可以利用玻璃的有利特性，而在蒸发器中仅需要薄的玻璃毛细管元件。
37.电源可以电连接到蒸发器组件的加热器元件，以便能够加热加热器元件。电路控制电流从电源到加热器元件的流动。当气溶胶生成装置由使用者致动时，电路使得电流能够从电源流到蒸发器组件的加热器元件，从而使来自液体存储部分的气溶胶形成基质蒸发并产生气溶胶。可以设置传感器例如流量传感器以检测使用者在系统上抽吸。
38.在一些实施方案中，密封箔可以设置在液体储存部分的开口上。在将毛细管元件插入到液体储存部分中期间或之前，优选除去密封箔。气溶胶生成系统优选还包括密封膜，其设置在密封箔下方。当除去密封箔并将毛细管元件插入液体储存部分中时，密封膜可能破裂并在毛细管元件的圆周与可更换的液体储存部分之间受压。设置密封膜以防止液体气溶胶形成基质不期望地从液体储存部分泄漏。换句话说，当毛细管元件插入液体储存部分中时，液体气溶胶形成基质可以流过毛细管元件但不会流过毛细管元件的外周。
39.根据本发明的第三方面，提供了一种用于气溶胶生成系统的蒸发器组件的制造方法。所述方法包括以下步骤：提供由多孔玻璃制成的毛细管元件，所述毛细管元件具有第一端和第二端，并提供加热器元件。所述毛细管元件的所述第一端被配置成流体连接到液体储存部分，其中所述加热器元件设置在所述毛细管元件的所述第二端。所述毛细管元件的孔径设置成允许来自液体储存部分的液体气溶胶形成基质通过毛细作用从毛细管元件的第一端传送到毛细管元件的第二端。毛细管元件的平均孔径有变化，从毛细管元件的第一端处的大孔到毛细管元件的第二端处的小孔，使得提供从毛细管元件的第一端到毛细管元件的第二端的孔径梯度。
40.在一些实施方案中，毛细管元件通过相分离工艺、烧结工艺或溶胶
‑
凝胶工艺制造。这些工艺使毛细管元件具有孔，所述孔又使得液体气溶胶形成基质能够通过毛细管元件传送。此外，这些工艺使得能够制造具有不同尺寸的孔并且具有从毛细管元件的第一端到毛细管元件的第二端的孔径梯度的毛细管元件。
41.关于一个方面描述的特征可以同等地应用于本发明的其它方面。
附图说明
42.现将参考附图仅借助于实施例描述本发明的实施方案，在所述附图中：
43.图1是蒸发器组件的一个实施方案的截面图；和
44.图2是气溶胶生成系统的一个实施方案的截面图。
具体实施方式
45.图1示出根据本发明的一个实施方案的蒸发器组件。
46.蒸发器组件包括由多孔玻璃制成的毛细管元件2，如图1的左侧部分所示。毛细管
元件2包括优选不同尺寸的孔。毛细管元件2具有第一端4和第二端6。
47.蒸发器组件的多孔玻璃邻近加热器元件8设置。如图1所示的加热器元件8设置在多孔玻璃的与多孔玻璃的第二端6相邻的圆周上。毛细管元件2的第一端4面向液体储存部分10。
48.在毛细管元件2的第一端4处，提供平均孔径为约25微米的大孔12，如图1所示。大孔12使液体气溶胶形成基质14能够从液体储存部分10沿毛细管元件2的第二端6的方向传送通过毛细管元件2。在毛细管元件2的第二端6处，提供平均孔径为约4微米的小孔16，从而防止液体从第二端6处泄漏出来，同时使蒸汽流过第二端6。
49.图2示出根据本发明的一个实施方案的气溶胶生成系统。图2中描绘了主体18，其包括蒸发器组件的毛细管元件2，加热器元件8以及电路和电源(图2中未示出)。主体还包括空气入口20和空气出口22。当使用者吮吸烟嘴24时，环境空气被抽吸穿过空气入口20经过蒸发器组件到达空气出口22。电路控制从电源到加热器元件8的电流流动以用于加热加热器元件8。当使用者在烟嘴24上抽吸时，由于气流中的负压，流量传感器可以检测到。然后，电路控制电流从电源通过加热器元件的流动。因此，液体气溶胶形成基质14被加热器元件8蒸发，从而产生气溶胶，其随后被使用者吸入。
50.液体储存部分10设置有密封箔26，密封箔26设置在液体储存部分10上。密封箔26防止气溶胶形成基质14从液体储存部分10泄漏出来。在液体储存部分10连接到主体18之前除去密封箔26。在密封箔26下面，设置有覆盖液体储存部分10的密封膜28。如下文所述，当毛细管元件2插入到液体储存部分10中时，设置密封膜28以密封毛细管元件2的外周。
51.当液体储存部分10连接到主体18时，蒸发器组件的毛细管元件2插入到液体储存部分10中。毛细管元件2插入到液体储存部分10中，使得毛细管元件2的第一端4首先插入到液体储存部分10中。在将毛细管元件2插入到液体储存部分10中期间，密封膜28破裂并压靠在液体储存部分10的内壁上。密封膜28可以设置有预定断裂区域或预定断裂点或具有小损伤的区域以定位和促进破裂。因此，液体气溶胶形成基质14只能流过毛细管元件2，而毛细管元件2的外周被密封膜28密封。
52.然后，液体气溶胶形成基质14可以通过毛细作用在方向30上从液体储存部分10的内部穿过蒸发器组件的毛细管元件2的第一端4朝向第二端6传送到蒸发器组件的加热器元件8。
53.上述示例性实施方案是说明性而非限制性的。鉴于以上讨论的示例性实施方案，与上述示例性实施方案一致的其它实施方案对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的。
54.附图标记
[0055]2ꢀꢀꢀ
毛细管元件
[0056]4ꢀꢀꢀ
毛细管元件的第一端，毛细管元件的第一端表面
[0057]6ꢀꢀꢀ
毛细管元件的第二端，毛细管元件的第二端表面
[0058]8ꢀꢀꢀ
加热器元件
[0059]
10
ꢀꢀ
液体储存部分
[0060]
12
ꢀꢀ
大孔
[0061]
14
ꢀꢀ
液体气溶胶形成基质
[0062]
16
ꢀꢀ
小孔
[0063]
18
ꢀꢀ
主体
[0064]
20
ꢀꢀ
空气入口
[0065]
22
ꢀꢀ
空气出口
[0066]
24
ꢀꢀ
烟嘴
[0067]
26
ꢀꢀ
密封箔
[0068]
28
ꢀꢀ
密封膜
[0069]
30
ꢀꢀ
液体气溶胶形成基质的传送方向