气溶胶生成装置的制作方法

气溶胶生成装置
1.本技术是申请日为2016年12月12日、申请号为201680082099.1(国际申请号为pct/ep2016/080604)、发明名称为“气溶胶生成装置”的申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种用于加热材料以释放可吸入蒸气的气溶胶生成装置。


背景技术：

3.从液体生成蒸气的气溶胶生成装置(比如电子香烟)是相对公知的并且变得越来越流行。另一种类型的气溶胶生成装置使用受控的温度加热，由此可点燃抽吸材料(例如烟草)被充分加热以释放蒸气，但不会将加热温度增加到使材料燃烧的水平。由此，这种装置具有在无需使材料燃烧的情况下生成可吸入蒸气的优点。
4.现有技术装置通常包括经由吸入通道连接到吸嘴的受控温度加热腔室，其中加热腔室被构造为接纳可点燃抽吸材料的可更换盒体。使用者将一盒材料放入腔室中并在致动加热器的同时在吸嘴处吸气，所述蒸气在腔室中生成并通过吸嘴用于吸入。然而，这种传统装置具有几个持续存在的问题。
5.与这种装置相关的一个问题是生成的蒸气以升高的温度离开装置，这意味着吸入蒸气可能是次优的。尽管一些现有技术装置提供了空气入口，环境空气可以通过该空气入口混合并由此冷却所生成的蒸气，但是这种构造意味着所生成的蒸气被严重稀释，这对于使用者来说可能并不令人满意。此外，将环境空气引入腔室的冷却效果可能不足以使蒸气冷却到用于吸入的最佳温度。
6.与冷却生成的蒸气相关的一个难题是，这容易在装置的内部通道内产生冷凝物。如果冷凝物保留在装置内，在持续使用之后，这可能导致装置的内部部件的劣化增加或对味道或卫生具有不利影响。
7.相应地存在一种在不燃烧气溶胶生成装置的情况下加热的需要，其中生成的蒸气特性得到显著改善。特别地，需要提供这样的装置，其中生成的蒸气在生成之后被吸入之前被显著冷却。还存在用于避免装置内产生的冷凝物的不利影响的相关需要。


技术实现要素：

8.本发明寻求提供一种温度受控的气溶胶生成装置，其被构造为在不使材料燃烧的情况下加热，这可为使用者提供冷蒸气，同时使冷凝效果最小化，从而克服了现有技术的问题。
9.根据本发明，提供了一种气溶胶生成装置，其包括：吸入出口；腔室，其用于容纳材料，该材料在被加热时能够生成蒸气；加热器，其用于加热保持在腔室中的材料；空气入口，其通过空气入口通道连接到该腔室；蒸气冷却模块，其在腔室与吸入出口之间提供流体连接，模块被构造为冷却从其穿过的蒸气；其中，在使用中，在吸入出口处的抽吸导致空气经由空气入口进入腔室，从而将腔室中生成的蒸气通过蒸气冷却模块传送到吸入出口，使得
通过吸入出口离开装置的蒸气的温度显著地低于腔室中生成的蒸气的温度。
10.通过根据本发明的气溶胶生成装置，能够提供一种装置，其中在腔室中生成的蒸气在从腔室通过吸嘴传送到使用者期间被显著地冷却。由于这种机构不依赖于经由空气入口添加环境空气来冷却蒸气，因此与现有技术的装置不同，蒸气的温度可以不依赖于蒸气的浓度而降低。
11.本发明的实施例还提供了模块化蒸气冷却部件，其可以增强装置内冷凝液滴的收集，并且可以以简单的方式清洗或更换，从而使得冷凝物的不利影响被降低了。
附图说明
12.现在将参考附图描述本发明的一个示例，在附图中：
13.图1a和图1b示出了根据本发明的气溶胶生成装置的横截面；
14.图2示出了根据本发明的蒸气冷却模块和气溶胶生成装置的连接方式；
15.图3示出了通过根据本发明的气溶胶生成装置的空气和蒸气的流动。
16.图4a示出了根据本发明的蒸气冷却模块的侧视图；
17.图4b示出了根据本发明的蒸气冷却模块的横截面；
18.图4c示出了根据本发明的蒸气冷却模块的端部部段；
19.图5a和5b示出了根据本发明的蒸气冷却模块的分解图；以及
20.图6示出了根据本发明的另一蒸气冷却模块的分解图。
具体实施方式
21.参照图1，根据本发明的气溶胶生成装置100的示例包括具有第一端111和第二端112的细长本体110。气溶胶生成装置100进一步包括腔室120和加热器130，该加热器构造为加热保持在腔室120中的材料。加热器130优选地被构造为将腔室中的材料加热到足以释放蒸气的温度，但是限制超过材料燃烧的温度。吸入出口140位于装置100的第一端111附近，蒸气冷却模块150位于腔室120与吸入出口140之间。蒸气冷却通道160延伸穿过蒸气冷却模块150，从而在腔室120与吸入出口140之间提供流体连接。
22.在图1的示例性装置中，通过利用具有足够长度的蒸气冷却通道160来提供蒸气冷却模块150的冷却功能，使得在蒸气通过蒸气冷却通道160期间被显著地冷却，这将在下面更详细地讨论。在该示例中，延伸的蒸气冷却通道160具有两个部分，第一部分161在沿着装置的细长轴线的方向上在腔室与蒸气冷却模块150的端部部分151之间延伸。蒸气冷却通道的第二部分162在基本上正交于装置的细长轴线的平面中盘绕在蒸气冷却模块的平面部段151中。如将详细讨论的，这种布置具有以下优点：允许基本上更长的蒸气冷却通道160而没有显著地延长装置100的所需长度。
23.图1还示出了空气入口170，在该示例中定位在蒸气冷却模块150上，经由空气入口通道171连接到腔室120。该示例的空气入口通道171、172具有两个部分，第一部分171基本上平行于蒸气通道161的第一部分延伸到腔室中。空气入口通道的第二部分172基本垂直于与空气入口170连接的第一部分延伸。
24.该示例的加热器130由加热板形成，该加热板基本上在除了与蒸气冷却模块150的蒸气通道161连接的侧面之外的所有侧面上围绕腔室。这种布置允许对腔室120的表面积的
很大一部分进行加热，促进均匀恒定的加热，并由此有助于保持腔室120中的受控温度，该受控温度必要地用于将其中包含的材料加热到特定温度而不使材料燃烧。替代地，腔室可以由导电壳体形成，该导电壳体被加热以提供所需的均匀加热。该示例的加热器是由电池131供电的电加热器，该电池朝向第二端112布置在装置的下部部分中。如图1所示，加热器130可以由使用者执行的加热按钮132致动，或者由其他触发装置致动，比如在吸入出口140处通过使用者吸入进行致动的流量传感器。
25.如图1所示，蒸气冷却模块150可以定位在装置100的第一近侧端部111处，其中吸入出口140设置在模块150的顶端表面142上。在这样的布置中，蒸气冷却模块150本身可以用作吸嘴，而不需要构造与模块150连接的附加的吸嘴单元，使用者可以在吸嘴上抽吸以吸入蒸气。然而，在其他示例中，吸嘴单元可以连接到蒸气冷却模块150的顶侧111以提供这种功能。在蒸气冷却模块150自身提供吸嘴的情况下，端表面142的边缘可以向上弯曲到吸入出口141布置在其上的向外突出部141中，以便实现更符合人体工程学的形状从而允许使用者用其嘴唇围绕装置以形成更紧密的密封，并促进蒸气的吸入。
26.如图1b的示例性装置所示，蒸气冷却模块150可以形成装置本体110的可拆卸部分。这种布置允许移除蒸气冷却模块，以使开口121暴露于腔室120。以这种方式，使用者可以填充、更换或补充保持在腔室120内的材料。再填充可以是以盒体的形式。图1b进一步示出了该示例性装置的腔室连接突出部155。该突出部155从蒸气冷却模块延伸，从而使得模块与通向腔室的开口接触致使突出部延伸到腔室120中。如图1b清楚所示，蒸气冷却通道160的第一部分161和空气入口通道的第一部分171设置在突出部155内，从而使环境空气能够进入腔室中并使生成的蒸气离开腔室。
27.蒸气冷却模块150的连接突出部155也用于辅助目的。在现有技术中已知通过利用包含材料的盒体来促进可点燃抽吸的材料在腔室120中的更换。这种盒体可以具有围绕可点燃抽吸材料(比如烟草)的压缩块的外包装物。因此，可以首先将盒体布置在腔室120中，伴随蒸气冷却模块150被移除，之后将模块150重新连接到装置100。使模块150与装置的本体110中的暴露开口121连接的动作将随后使突出部与盒体接触，从而刺穿盒体的包装物并形成进入盒体的环境空气通道以及离开盒体进入蒸气冷却模块的蒸气通道。
28.如图2所示，可以由“扭转和锁定”机构提供可释放附接。如将参照图6所讨论的，它可以进一步由磁体提供。该机构由围绕通向腔室120的开口121的套环部分122中的轴向对准的凹部115提供。这些凹部115可以与蒸气冷却模块突出部155的横截面形状匹配，由此仅允许突出部155在围绕装置的细长轴线的特定旋转取向上进入腔室开口121。一旦蒸气冷却模块以正确的旋转取向达至装置的本体上，则模块可以旋转(如图2b所示)以使装置的本体中的内部突出部113与模块内部的相对应的互锁凹部114接触，从而将模块锁定在模块与装置的本体对准的位置的适当位置中，如图2c所示。
29.在图3中示出了根据本发明的气溶胶生成装置100的操作期间的空气和蒸气的流动。当加热器130被致动时，加热板的温度上升到足以将腔室120内的材料加热到一定水平的温度，从而材料释放蒸气而不燃烧。在空气吸入出口处吸入时，环境空气通过空气入口170进入并沿空气入口通道的第二部分172横向地进入装置。然后，环境空气沿着空气入口通道的第一部分171通过，该第一部分171沿着装置的细长轴线运送环境空气，通过模块突出部155直接进入腔室120。以这种方式对准空气入口通道的腔室连接部分171确保环境空
气更深地穿入到腔室120中，从而增强蒸气的取出。环境空气与由腔室120中的材料生成的蒸气混合，并且该混合物沿着蒸气冷却通道160行进到腔室120之外以通过吸入出口140吸入。因此，离开装置的气溶胶(也称为蒸气)由此是在加热材料生成的蒸气混合以通过空气入口132引入的环境空气的组合。
30.可以通过在空气入口通道171与蒸气冷却通道160之间提供延伸的分隔件156来进一步改善蒸气的取出，所述分隔件延伸超出开口达到通道，更深入地进入到腔室120中。使用这种布置，来自空气入口通道的环境空气在通过蒸气冷却通道160离开之前必须更深入地进入到腔室中。
31.蒸气冷却通道160必须具有足够的长度，使得在腔室中生成的相对热的蒸气的温度沿着蒸气冷却通道在通过期间可以降低到用于在出口处吸入的最佳水平。为达成此所需的精确长度将取决于许多因素，比如用于构造部件的材料、蒸气通道的直径、加热温度和空气入口170的尺寸。然而，对于这些因素的任何特定值，都可以通过常规实验以简单的方式确定所需的长度。对于约4.5mm的蒸气冷却通道直径和适于在不燃烧情形下从烟草中释放蒸气的加热温度而言，需要90mm或更大的蒸气冷却通道长度以将蒸气充分冷却至最佳温度。如果腔室与吸入出口之间的蒸气冷却通道显著长于空气入口通道，则吸入蒸气的特性得到改善。
32.如将讨论的，蒸气冷却通道150可以采用多种构造中的一种，只要它们适合于提供冷却所生成的蒸气的基本功能即可。如图3所示，蒸气冷却通道160可以沿着装置的细长轴线在腔室120和吸入出口140之间简单线性地延伸。然而，由于这可能使装置的长度延伸超出使用者可接受的尺寸，因此存在许多其他构造，所述其他构造可以更有效地利用模块内的空间来提供被约束到更可接受的尺寸的延伸的蒸气冷却通道。
33.如参考图1所讨论的，一种可能的蒸气冷却模块150布置构造利用盘绕的蒸气冷却通道使位于模块的基本上平面部段内的通道的长度最大化。在图4中示出了这种盘绕的通道布置。图4a示出了示例性蒸气冷却模块的外侧视图，其具有指示的平面部段和侧面部段，图4b和图4c中相应地示出了其相对应的视图。
34.如图4b所示，通过蒸气冷却模块的顶部部分151的平面部段，清楚地示出了蒸气冷却通道160的盘绕布置。在这种布置中，蒸气冷却通道160的一部分162围绕其自身盘绕，盘绕路径位于垂直于装置的细长轴线的平面内，限于模块的顶部平面部段151。这种布置明显最有效地利用了可用空间，填充了顶部部段的横截面区域，以最大化蒸气冷却通道160的长度，同时最小化模块自身在长度上所需的延伸。图4c示出了空气如何通过延伸通过模块的连接突出部155的初始笔直第一部分161进入通道162的盘绕部段。该第一部分161在模块的中部处与盘绕的第二部分162流体连接。然后，第二部分162围绕其自身盘绕，在模块150的径向末端处达到吸入出口140之前盘绕路径限于模块的顶部部分151的平面。
35.如上所述，在蒸气冷却模块150的平面部段151内提供的弯曲路径部分162具有超出最有效利用空间的优点的进一步优点，使得装置的总长度可以最小化。顶部平面部段151可以形成为可以被更换或清洗的可移除部件。如下所述，这对于防止可能对装置性能和蒸气味道具有不利影响的冷凝物的积聚特别重要。与弯曲路径部分在模块的长度上延伸的示例相比，通过提供其中定位弯曲通道的蒸气冷却模块的部段，优选地顶部部段，可以以更简单的方式执行清洗。这进一步意味着如果需要在一定使用量之后更换该部分，则这可以实
现，同时保持蒸气冷却模块的可以对劣化更稳健并且具有更长寿命的几个部件。
36.蒸气冷却通道160的盘绕部分162的精确布置可以采用许多不同的构造。在图1、图2和图4的示例中，其中模块的横截面形状是圆角矩形，增加的纵横比意味着在回转自身并沿弯曲的顺时针路径达到吸入出口140之前，通过路径首先逆时针盘绕而更有效地填充空间。然而，在其他示例中，例如在具有圆形横截面或具有接近1的纵横比的装置中，对于通道的盘绕部段更有效的是遵循螺旋形状，从而在与吸入出口140相交之前，围绕中心点以逐渐变宽的曲线围绕中心点缠绕。
37.如图4b所示，蒸气冷却通道的内表面可以隆起有周期性排列的突出部163。蒸气冷却通道的横截面积的这种变化用于改变通过模块的空气流动特性，并在蒸气通过时增强蒸气的温度降低。这些还可以增强冷凝液滴的收集，冷凝液滴可以随后从蒸气冷却通道清除。
38.图5示出了根据本发明的示例性蒸气冷却模块150的分解图。如图5b所示，盖部分151提供模块的外部壳体并保持包含蒸气冷却通道160的弯曲部分162的平面部段151。盖部分151中的开口定位为与吸入出口140和空气入口170的位置相对应。在该示例中，盖部分151还用作吸嘴，并且盖部分的上表面142可以向外弯曲到如上所述的围绕吸入出口140的突出唇缘。
39.在该示例中，连接部分154与盖部分152适配以将模块封闭在腔室接口侧上，该腔室接口侧在使用中与装置的其余本体连接。它在装置的本体中进一步提供了具有开口121的连接机构，并容纳空气入口通道171、172和空气冷却通道的第一部分161。连接部分可以被构造为通过设置在连接部分154的外表面和盖部分151的内表面上的配合固定装置157紧密适配在盖部分151内。如图5b中清楚所示，腔室连接突出部155从连接部分的底表面延伸。该图还示出了延伸的通道分隔件156，其将蒸气冷却通道160的第一部分161与突出部155内的空气入口的一部分分开。延伸通道分隔件156可以延伸到使其能够刺穿腔室120内的盒体的包装物的点。如图5a中最佳所示，蒸气冷却通道161的第一部分从突出部中的开口向上延伸到模块150中。空气入口通道沿与空气入口170垂直的路径延伸，当装配时该空气入口170与盖部分151中的开口相对应。
40.在该示例中，内部背板152用作连接部分154与盖部分151内的蒸气冷却通道160的盘绕部分162之间的垫圈。背板中的开口153定位成与蒸气冷却通道160的第一笔直部分161和第二盘绕部分162的开口相对应，从而提供必要的流体连接。
41.图5的示例示出了用于促进与装置的本体的其余部分的可移除附接的替代连接机构。在该示例中，磁体158通过蒸气冷却模块150保持，所述磁体定位为与在装置的其余本体部分中的腔室120的开口121周围的对应的磁性材料对准。这些磁体158提供足够的力以将蒸气冷却模块150牢固地保持在适当位置，但允许使用者在必要时施加力以移除模块150。
42.在该装置的一些示例中，蒸气冷却模块150的顶部吸嘴表面142可以是可移除的，以促进蒸气冷却通道的清洗。
43.装置的与蒸气接触的部件可以由易于接受来自蒸气的热量的材料构造，以便加速冷却过程。
44.除了上述盘绕路径和线性延伸路径的示例之外，可以使用蒸气冷却模块150和蒸气冷却通道160的许多其他修改和变型，以便在腔室120与吸入出口140之间在输送期间提供显著冷却蒸气的主要技术效果。
45.在一种这样的替代构造中，蒸气冷却通道150可以具有多个弯曲部分或盘绕部分162，例如图4b中所示类型中的每个。在这样的布置中，蒸气冷却通道的第二部分162由多个盘绕部分形成，每个盘绕部分的盘绕路径基本上限于正交于细长轴线的相邻平面，并且每个盘绕部分与相邻的盘绕部分或弯曲部分流体连通。这种布置将允许通过增加另一盘绕部分来显著延长蒸气冷却通道的长度，同时将装置的长度仅延伸图4c中所示的厚度151。
46.在图6中示出了蒸气冷却模块150的替代构造。在这种布置中，螺旋部件159保持在蒸气冷却模块的内部腔体中，当连接在一起时，由盖部分151与连接部分154限定腔体。螺旋部件159紧密地(即以气密方式)适配在腔体内，以便在蒸气冷却通道的第一部分161与吸入出口140之间提供流体连通。螺旋部件可以与装置的纵向轴线轴向地对准，与腔体结合，以限定蒸气冷却通道160的螺旋形第二部分162。因此，这种布置提供了延伸蒸气冷却通道而不显著地延长模块本身的替代装置，这对于制造和装配是简单的。此外，如下面进一步讨论的，可以移除并清洗螺旋部件159以移除冷凝物。
47.在另一示例中，通过准确构造空气入口170和吸入出口140的尺寸，进一步改善了所生成的蒸气的特性。较大的空气入口170可通过从腔室中取出增加比例的蒸气来增加蒸气的味道特性，同时也提供了更佳的吸入体验。此外，如果吸入出口的直径大于空气入口的直径，则可以产生改善的冷却结果。在其他示例中，空气入口的尺寸(或直径)可以大于吸入出口的尺寸(或直径)。此外，可以提供用于调节空气入口和吸入出口的直径的装置，使得使用者可以通过适当的控制装置通过调节入口和出口的尺寸来选择优选的蒸气特性。在其他示例中，蒸气冷却通道的直径选择为改善最佳冷却效果。发现具有基本上圆形横截面和4.5mm直径的通道(或具有相同尺寸的替代形状以提供类似的横截面面积)提供了对通过的蒸气的增加的冷却速率。
48.蒸气冷却通道的总容积也可以被构造为优化冷却。如果蒸气冷却通道的总容积大于600mm3或更优选大于1000mm3或更优选大于1800mm3，则本发明的实施例可提供显著的冷却。由于蒸气冷却模块可以是可移除的，因此可以提供替代的蒸气冷却模块，每个蒸气冷却模块具有不同尺寸的蒸气冷却通道。这将允许使用者选择蒸气冷却模块的特定变化以适合他或她的口味或适合所使用的特定材料。
49.在运送期间腔室120和吸入出口140之间的蒸气的冷却的不期望的副作用是可能发生在蒸气冷却通道160内的液滴冷凝过程。如果冷凝物留在装置内，重复使用后装置的内部部件可能会开始劣化。本发明的实施例可具有旨在解决或减轻装置内冷凝物的影响的附加特征。例如，装置的顶部吸嘴表面142可以是可移除的，以允许移除蒸气冷却通道以便清洗。这可以通过在端表面的边缘上提供铰接件来实现，顶端表面可以围绕该边缘旋转以暴露内部部件，然后可以清洗内部部件。替代地，蒸气冷却通道160的盘绕部分162和顶部表面142可以形成可以(例如通过弹簧偏置推动和释放机构)从模块150释放的一体部件。
50.考虑到图4和5的实施例，例如，包含弯曲路径部分162的平面部段151可以形成方便内部通道162的清洗的可移除部件。替代地，蒸气冷却通道160的弯曲路径部分162可以单独地形成可移除部件。通道内表面上的周期性排列的脊部163也可以增强蒸气冷却通道内的冷凝液滴的收集，然后可以通过移除平面部段151来清除冷凝液滴，以促进内部通道的清洗。通过用一层材料(诸如聚合物材料)涂覆根据本发明的任何装置的蒸气冷却通道的内表面可以增强这种冷凝物收集效果，这可以增加冷凝物的吸收。
51.在旨在减少冷凝物的影响的另一替代方案中，蒸气冷却模块或其某些组成部分，诸如蒸气冷却通道的平面部段151或弯曲部分162，可以是可更换的，使得如果并且当冷凝物或相关的劣化开始对装置的操作或使用者的体验具有不利影响时可以丢弃并更换这些部分。
52.在另一个例子中，蒸气冷却通道可以包括附加的一次性冷凝物捕获部分，以便基本上防止冷凝物与装置的功能性内部部件保持接触。该部分可以采用由纤维阵列或其他替代物形成的刷状部分的形式，或者其他替代物可以是聚合物型产品，其能够捕获位于蒸气通道内的冷凝液滴以收集冷凝物。
53.另一种可能性利用可调节空气入口170和吸入出口140直径的可能的附加特征。使用者可以例如通过减小空气入口170的直径以增加穿过装置的空气或蒸气的速度来调节气流。可利用通过装置的高速气流通过入口或出口来排放装置内的任何冷凝物。
54.在根据本发明的气溶胶生成装置的另一示例中，蒸气冷却通道可以包括影响腔室内生成的蒸气的味道的附加味道部件。这可以通过在通道的部分的内表面上提供味道产生层来实现，当蒸气行进通过装置时，该味道产生层将附加的味道提供给与该层接触的蒸气。它可以替代地由设置在吸入出口处的或与上述冷凝捕获部分结合的附加过滤器部件来提供。在本发明的示例中，其中蒸气冷却模块的包含蒸气冷却通道的部分形成可移除部件，这可以允许使用者通过用包含不同味道层的替代物更换该部件来调节味道。
55.在本发明的一些示例中，蒸气冷却通道占据装置的蒸气冷却模块或吸嘴的至少10％至40％。蒸气冷却通道可以优选地位于吸嘴的顶部部分与空气出口连接，并且优选地是例如管或蛇形结构的非均匀或闭合结构。这允许生成的蒸气与吸嘴的内部容积的空的空间以及蒸气冷却通道接触。由于蒸气冷却结构的管状结构的外表面可以暴露到吸嘴的内部容积内的空气，因此与通过现有技术中已知的穿过传统蒸气通道(该传统蒸气通道可以嵌入或封闭在装置的本体内)的蒸气相比，这可能对观察到的冷凝物水平产生影响。
56.上述本发明的实施例提供了一种气溶胶生成装置，它克服了现有技术装置的几个问题。特别地，通过在加热腔室与吸入出口之间提供蒸气冷却模块，所生成的蒸气可基本上冷却到用于令人愉快吸入的可接受水平，并减轻任何刺激的影响。与使用添加的环境空气来冷却蒸气的装置不同，这允许蒸气不依赖于蒸气的稀释而被冷却。
57.本发明的示例通过使用延伸的蒸气冷却通道来冷却蒸气，与使用主动冷却部件的解决方案相比，该蒸气冷却通道提供了低成本、易于制造的冷却蒸气的装置。进一步的示例使用蒸气冷却通道的弯曲构造，以便最大化所用装置的横截面积，使得可以延长蒸气冷却通道的长度而不会延长装置的总长度。