气溶胶生成系统的热扩散器的制作方法
本发明涉及一种与气溶胶生成装置一起使用的热扩散器，涉及一种包含热扩散器的气溶胶生成制品，且涉及一种包括气溶胶生成制品和气溶胶生成装置的气溶胶生成系统。
背景技术：
一种类型的气溶胶生成系统是电操作气溶胶生成系统。已知的手持型电操作气溶胶生成系统典型地包括气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包括电池、控制电子器件以及电加热器，所述电加热器用于加热为了与气溶胶生成装置一起使用而专门设计的气溶胶生成制品。在一些实例中，气溶胶生成制品包括气溶胶形成基质，例如烟丝条或烟草柱，且在气溶胶生成制品插入到气溶胶生成装置中时，气溶胶生成装置内所含有的加热器插入到气溶胶形成基质中或插入在气溶胶形成基质周围。
在现有系统中，利用电加热器可能难以均匀地加热气溶胶形成基质。这可能会导致一些区域的气溶胶形成基质被过度加热，还可能会导致一些区域的气溶胶形成基质加热不足。这两种情况可能使得保持一致的气溶胶特性较为困难。这可能是其中气溶胶形成基质是液体气溶胶形成基质的气溶胶生成制品的特定问题，因为气溶胶形成基质的耗尽可使气溶胶生成制品的一个或多个部分过热。
将合乎希望的是提供用于促进气溶胶生成制品中的气溶胶形成基质的均匀加热的构件。
技术实现要素：
根据本发明的第一方面，提供一种与电操作气溶胶生成装置一起使用的热扩散器，所述热扩散器被配置成能够可移除联接到气溶胶生成装置且包括用于从电加热元件吸收热的不可燃多孔体，其中所述多孔体是导热的，使得在使用时，被抽吸通过多孔体的空气被由多孔体吸收的热加热。
有利的是，在使用时，热扩散器从加热元件吸收热并将热传递到被抽吸通过热扩散器的空气，使得空气可以主要通过对流来加热在热扩散器下游的气溶胶形成基质。相对于其中主要通过从加热元件的传导来加热气溶胶形成基质的现有系统，这可提供更均匀的气溶胶形成基质的加热。例如，它可减少或防止可以其它方式由传导性加热造成的局部高温的区域或“热点”出现在气溶胶形成基质中。当热扩散器与其中气溶胶形成基质是液体气溶胶形成基质的气溶胶生成制品一起使用时，这可具有特定益处，因为它可有助于防止出现可能以其它方式由气溶胶形成基质的耗尽引起的过热。例如，在气溶胶形成基质包括装纳在液体保持介质中的液体气溶胶形成基质时，热扩散器可有助于减少或防止气溶胶形成基质或液体保持介质的过热，甚至在热扩散器较为干燥时也如此。
如本文中所使用，术语“多孔”意图涵盖本质上是多孔的材料以及通过设置多个孔而变成多孔或可渗透的基本上无孔材料。多孔体可由例如金属泡沫的多孔材料栓柱形成。或者，多孔体可由其间设置多个开孔的多个固体元件形成。例如，多孔体可包括纤维束或互连长丝栅格。多孔材料必须具有大小足以使空气可以穿过其而被抽吸通过多孔体的孔。例如，多孔体中的孔的平均横向尺寸可小于约3.0mm，更优选的是小于约1.0mm，最优选的是小于约0.5mm。或者或另外，孔的平均横向尺寸可大于约0.01mm。例如，孔的平均横向尺寸可在约0.01mm和约3.0mm之间，更优选的是在约0.01mm和约1.0mm之间，并且最优选的是在约0.01mm和约0.5mm之间。
如本文所使用，术语“孔”与多孔物品中不含材料的区域有关。例如，多孔体的横向区域将包括具有形成主体的材料的多个部分和为在这多个材料部分之间的空隙的多个部分。
通过取每一个孔的最小横向尺寸的平均值来计算孔的平均横向尺寸。孔径沿着多孔体的长度可为基本恒定的。或者，孔径可沿着多孔体的长度发生变化。
如本文所使用，术语“横向尺寸”是指在基本上垂直于多孔体的纵向方向的方向上的尺寸。
多孔体的孔隙度分布可为基本一致的。也就是说，多孔体内的孔可基本均匀地分布在多孔体的横向区域上。孔隙度在多孔体的横向区域上的分布可为不同的。也就是说，横向区域的一个或多个子区域中的局部孔隙度可大于横向区域的一个或多个其它子区域中的局部孔隙度。例如，横向区域的一个或多个子区域中的局部孔隙度可比横向区域的一个或多个其它子区域中的局部孔隙度大5％到80％。这可使得通过多孔体的空气流动能够
如本文所使用，术语“横向区域”与多孔体中在大体上垂直于多孔体的纵向尺寸的平面中的区域有关。例如，多孔体可为条，且横向区域可为在沿着条的任一长度处截得的条的横截面，或横向区域可为条的端面。
如本文中所使用，术语“孔隙度”是指空隙空间在多孔物品中的体积分数。如本文中所使用，术语“局部孔隙度”是指孔在多孔体的子区域内的分数。
通过使孔隙度分布变化，可按需要更改通过多孔体的气流，例如以提供改进的气溶胶特性。例如，此孔隙度分布可根据气溶胶生成系统的气流特性或加热元件的温度分布来变化，热扩散器打算与所述气溶胶生成系统或所述加热元件一起使用。
在一些实例中，局部孔隙度可朝向多孔体的中心部分越来越低。通过这种布置，通过多孔体的中心部分的气流相对于多孔体的外周减少。取决于加热元件的温度分布或气溶胶生成系统的气流特性，这可为有利的，热扩散器打算与所述加热元件或所述气溶胶生成系统一起使用。例如，当与在使用时朝向热扩散器的中心部分定位的内部加热元件一起使用时，这种布置可具有特定益处，因为它可实现增加的从加热元件到多孔体的热传递。
在其它实例中，局部孔隙度可朝向多孔体的中心部分越来越大。此布置可使得通过多孔体的中心的气流增加，且取决于加热元件的温度分布或气溶胶生成系统的气流特性而可为有利的，热扩散器打算与所述加热元件或所述气溶胶生成系统一起使用。例如，当与在使用时围绕热扩散器的外周定位的外部加热元件一起使用时，这种布置可具有特定益处，因为它可实现增加的从加热元件到多孔体的热传递。
因为多孔体具有较高的表面积与体积比，所以热扩散器可允许对被抽吸通过多孔体的空气进行快速且高效的加热。这可允许被抽吸通过多孔体的空气的均匀加热，并且因此允许在热扩散器下游的气溶胶形成基质的更均匀加热。
在优选实施例中，多孔体的表面积与体积比是至少20比1，优选的是至少100比1，更优选的是至少500比1。有利的是，这可提供紧凑的热扩散器，同时允许热能特别高效地从加热元件传递到被抽吸通过多孔体的空气。这可引起被抽吸通过多孔体的空气的更快速且均匀的加热，并且因此引起相对于具有较低表面积与体积比的多孔体在热扩散器下游的气溶胶形成基质的更均匀加热。
在优选实施例中，多孔体具有较高比表面积。这是体每单位质量的总表面积的度量。有利的是，这可提供具有较大表面积的低质量热扩散器，从而使得热能高效地从加热元件传递到被抽吸通过多孔体的空气。例如，多孔体的比表面积可为至少每克0.01m2，优选的是至少每克0.05m2，更优选的是至少每克0.1m2，最优选的是至少每克0.5m2。
优选的是，多孔体的开孔孔隙度在约60％的空隙体积与材料体积比到约90％的空隙体积与材料体积比之间。
在一些实施例中，多孔体具有低抽吸阻力。也就是说，多孔体可向空气通过热扩散器的传递提供低阻力。在此类实例中，多孔体基本上不影响打算与热扩散器一起使用的气溶胶生成系统的抽吸阻力。在一些实施例中，多孔体的抽吸阻力(rtd)在约10到130mmh2o之间，优选的是在约40到100mmh2o之间。样本的rtd是指当样本在平稳条件下被气流横穿时其两端之间的静压差，其中体积流量在输出端处为17.5毫升/秒。可使用在iso标准6565：2002中阐述的方法测量样本的rtd，其中任何通风孔都已堵塞。
多孔体是不可燃的。如本文中所使用，术语“不可燃”是指在750摄氏度或低于750摄氏度的温度下，优选的是在400摄氏度或低于400摄氏度的温度下不可燃的材料。
多孔体是导热的。如本文中所使用，术语“导热”是指在23摄氏度及50％的相对湿度下导热性是至少10w/m.k，优选的是至少40w/m.k，更优选的是至少100w/m.k的材料。在优选实施例中，多孔体由在23摄氏度及50％的相对湿度下导热性是至少40w/m.k，优选的是至少100w/m.k，更优选的是至少150w/m.k，并且最优选的是至少200w/m.k的材料形成。有利的是，这可减小热扩散器的热惯性，并允许热扩散器的温度快速适应加热元件的温度改变，例如当根据随着时间推移改变的加热方案加热加热元件时，同时还允许被抽吸通过多孔体的空气进行均匀加热。另外，通过具有高导热性，通过多孔体的热阻将较低。这可允许多孔体中远离加热元件的部分的温度在使用时处于与多孔体中最接近加热元件的部分在使用时所处的温度同样高的温度下。这可提供特别高效的被抽吸通过多孔体的空气的加热。
多孔体可由任何合适的一种或多种材料形成。合适的材料包含但不限于铝、铜、钢、银、锌、导热聚合物或其任何组合或合金。
多孔体可被配置成当热扩散器联接到气溶胶生成装置时被形成气溶胶生成装置的部分的电加热元件穿入。术语“穿入”用于意指加热元件至少部分地延伸到多孔体中。因此，加热元件可包覆在多孔体内。通过这种布置，利用穿入动作，加热元件变得极为接近多孔体或与多孔体接触。这可增加加热元件和多孔体之间的热传递，并且因此相对于其中多孔体没有被加热元件穿入的实例增加被抽吸通过多孔体的空气。
加热元件可适宜地塑形为可插入到热扩散器中的针、钉、条或叶片。气溶胶生成装置可包括超过一个加热元件，在本说明书中，对加热元件的提及意味着一个或多个加热元件。
多孔体可界定用于当热扩散器联接到气溶胶生成装置时收容电加热元件的腔或孔。
在以上实施例中的任一者中，多孔体可为刚性的。
当热扩散器联接到气溶胶生成装置时，多孔体可被加热元件刺穿。例如，多孔体可包括可被加热元件刺穿的泡沫。多孔体可由金属泡沫形成。
在以上实施例中的任一者中，电加热元件可提供作为打算与热扩散器一起使用的气溶胶生成装置的部分、作为打算与热扩散器一起使用的气溶胶生成制品的部分、作为热扩散器的部分，或其任何组合。热扩散器可包括热联接到多孔体的电加热元件。在此类实施例中，多孔体被布置成从加热元件吸收热并将热传递到被抽吸通过多孔体的空气。通过这种布置，加热元件可易于通过替换热扩散器来替换，同时允许气溶胶生成装置重复地与新热扩散器一起使用。
电加热元件可包括一个或多个外部加热元件、一个或多个内部加热元件，或一个或多个外部加热元件和一个或多个内部加热元件。如本文中所使用，术语“外部加热元件”是指当组装包括热扩散器的气溶胶生成系统时定位在热扩散器外部的加热元件。如本文中所使用，术语“内部加热元件”是指当组装包括热扩散器的气溶胶生成系统时至少部分地定位在热扩散器内的加热元件。
一个或多个外部加热元件可包括布置在热扩散器的外周周围，例如布置在多孔体的外表面上的外部加热元件阵列。在某些实例中，外部加热元件沿着热扩散器的纵向方向延伸。通过这种布置，加热元件可沿着热扩散器可插入到气溶胶生成装置中的腔中和从所述腔移除的相同方向延伸。相对于其中加热元件不与热扩散器的长度对准的装置，这可减少加热元件和气溶胶生成装置之间的干扰。在一些实施例中，外部加热元件沿着热扩散器的长度方向延伸且在周向方向上间隔开。当加热元件包括一个或多个内部加热元件时，所述一个或多个内部加热元件可包括任何合适数目个加热元件。例如，加热元件可包括单个内部加热元件。单个内部加热元件可沿着热扩散器的纵向方向延伸。
当电加热元件形成热扩散器的部分时，热扩散器可进一步包括一个或多个电触点，电加热元件可通过所述电触点连接到电源，例如气溶胶生成装置中的电源。
电加热元件可为电阻加热元件。
电加热元件可包括与多孔体热接触的感受器。电加热元件可为形成热扩散器的部分的感受器。优选的是，感受器内嵌于多孔体中。
当在本文中使用时，术语“感受器”是指可以将电磁能量转换成热的材料。当位于波动电磁场内时，在感受器中引起的涡电流引起感受器的加热。因为感受器与热扩散器热接触，所以热扩散器由感受器加热。
在此类实施例中，热扩散器被设计成与包括感应加热源的电操作气溶胶生成装置接合。感应加热源或感应器生成波动电磁场，以便加热位于波动电磁场内的感受器。在使用时，热扩散器与气溶胶生成装置接合，使得感受器位于由感应器生成的波动电磁场内。
感受器可呈钉、条或叶片的形式。优选的是，感受器的长度为在5mm和15之间，例如在6mm和12mm之间，或在8mm和10mm之间。优选的是，感受器的宽度为在1mm和5mm之间，且其厚度可在0.01mm和2mm之间，例如在0.5mm和2mm之间。感受器的优选实施例的厚度可在10微米和500微米之间，或更优选的是，在10和100微米之间。如果感受器具有恒定横截面，例如圆形横截面，那么它的宽度或直径优选地在1mm和5mm之间。
感受器可由可以感应方式加热到足以从在热扩散器下游的气溶胶形成基质生成气溶胶的温度的任何材料形成。优选的感受器包括金属或碳。优选的感受器可包括铁磁性材料，例如铁素体、铁磁性钢或不锈钢。合适的感受器可为铝或包括铝。优选的感受器可由400系列不锈钢形成，400系列不锈钢例如410级或420级或430级不锈钢。当定位于具有类似频率和场强度值的电磁场内时，不同材料将耗散不同量的能量。因此，感受器的参数，例如材料类型、长度、宽度和厚度，可全部进行改变以提供已知电磁场内的所要功率消耗。
可将优选的感受器加热到超过250摄氏度的温度。合适的感受器可包括非金属芯体，其具有安置在非金属芯体上的金属层，例如形成于陶瓷芯体的表面上的金属迹线。
感受器可具有外保护层，例如包封所述感受器的陶瓷保护层或玻璃保护层。感受器可包括由玻璃、陶瓷或惰性金属形成的保护涂层，所述保护涂层形成于感受器的芯体上方。
热扩散器可含有单个感受器。或者，热扩散器可包括超过一个感受器。
根据本发明的热扩散器可包括在多孔体的一个端处的刺穿构件。当热扩散器与打算与其一起使用的气溶胶生成制品接合时，这可允许热扩散器适宜地且轻易地刺穿在气溶胶生成制品的端处的密封件。当打算与热扩散器一起使用的气溶胶生成制品包括例如容纳气溶胶形成基质的易碎密封盒的易碎密封盒时，刺穿构件可允许热扩散器在其与气溶胶生成制品接合时适宜地且轻易地刺穿易碎密封盒。
优选的是，刺穿构件的下游端的截面积小于刺穿构件中紧接在下游端上游的区域的截面积。在特别优选的实施例中，刺穿构件的截面积朝向在其下游端处锥形尖端逐渐变窄。
刺穿构件可由多孔体形成。或者，刺穿构件可为附接在多孔体的下游端处的单独部件。
根据本发明的第二方面，提供一种与电操作气溶胶生成装置一起使用的加热式气溶胶生成制品，所述气溶胶生成制品具有口端和在口端上游的远端，所述制品包括：根据上述实施例中的任一者的热扩散器，所述热扩散器位于气溶胶生成制品的远端处；以及在热扩散器下游的气溶胶形成基质，其中加热式气溶胶生成制品被配置成使得在使用时，空气可通过加热式气溶胶生成制品从远端被抽吸到口端。
如本文所使用，术语“加热式气溶胶生成制品”是指包括气溶胶生成基质的制品，当加热时，所述气溶胶生成基质释放出可形成气溶胶的挥发性化合物。
气溶胶形成基质可为固体气溶胶形成基质。或者，气溶胶形成基质可包括固体和液体组分。气溶胶形成基质可包括烟草。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时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。气溶胶形成基质可包括含烟草材料以及不含烟草材料。
气溶胶形成基质可以进一步包括有助于形成致密且稳定气溶胶的气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂的实例是丙三醇和丙二醇。
气溶胶形成基质可包括固体气溶胶形成基质。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时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。
气溶胶形成基质可包含至少一种气溶胶形成剂。如本文中所使用，术语‘气溶胶形成剂’用于描述任何合适的在使用时促进气溶胶形成的已知化合物或化合物的混合物。合适的气溶胶形成剂基本上对气溶胶生成制品的操作温度下的热降解具有抗性。合适的气溶胶形成剂的实例是丙三醇和丙二醇。合适的气溶胶形成剂包含但不限于：多元醇，例如丙二醇、三乙二醇、1,3-丁二醇和丙三醇；多元醇的酯，例如甘油单、二或三乙酸酯；和单、二或多元羧酸的脂族酯，例如十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。优选的气溶胶形成剂是多元醇或其混合物，如丙二醇、三乙二醇、1,3-丁二醇，且最优选的是丙三醇。气溶胶形成基质可包括单一气溶胶形成剂。或者，气溶胶形成基质可包括两种或更多种气溶胶形成剂的组合。气溶胶形成基质可具有以干重计大于5％的气溶胶形成剂含量。气溶胶形成基质可具有以干重计介于约5％与约30％之间的气溶胶形成剂含量。气溶胶形成基质可具有以干重计约20％的气溶胶形成剂含量。
气溶胶形成基质可包括液体气溶胶形成基质。液体气溶胶形成基质可包括尼古丁溶液。优选的是，液体气溶胶形成基质包括含烟草材料，所述含烟草材料包括在加热时从液体释放的挥发性烟草香味化合物。液体气溶胶形成基质可包括非烟草材料。液体气溶胶形成基质可包含水、溶剂、乙醇、植物提取物和天然或人工调味剂。优选的是，液体气溶胶形成基质进一步包括气溶胶形成剂。
如本文中所使用，术语“液体气溶胶形成基质”是指呈液体而不是固体形式的气溶胶形成基质。液体气溶胶形成基质可至少部分地被液体保持介质吸收。液体气溶胶形成基质包含呈凝胶形式的气溶胶形成基质。
在一些实施例中，气溶胶生成制品包括液体气溶胶形成基质和用于保持液体气溶胶形成基质的液体保持介质。
如本文中所使用，术语“液体保持介质”是指能够以可释放方式保持液体气溶胶形成基质的部件。液体保持介质可为或可包括多孔或纤维材料，所述材料吸收或以其它方式保留与其接触的液体气溶胶形成基质，同时允许液体气溶胶形成基质通过蒸发来释放。
优选的是，液体保持介质包括吸收性材料，例如吸收性聚合材料。合适的液体保持材料的实例包含纤维状聚合物和多孔聚合物，例如开孔泡沫。液体保持介质可包括纤维状乙酸纤维素或纤维状纤维素聚合物。液体保持介质可包括多孔聚丙烯材料。能够保持液体的合适材料对技术人员来说将是已知的。
液体保持介质要么位于通过加热式气溶胶生成制品的气流路径内，要么界定通过气溶胶生成制品的气流路径的至少一部分。优选的是，通过液体保持介质界定的一个或多个孔界定制品的远端和制品的口端之间的通过加热式气溶胶生成制品的气流路径的一部分。
液体保持介质可呈具有中心管腔的管形式。接着，管壁将由合适的液体保持材料形成或包括合适的液体保持材料。
液体气溶胶形成基质在使用前应立即并入到液体保持介质中。例如，一定剂量的液体气溶胶形成基质可在使用前立即注入到液体保持介质中。
根据本发明的制品可包括容纳于易碎密封盒内的液体气溶胶形成基质。易碎密封盒可位于制品的远端和中点之间。
如本文中所使用，术语“易碎密封盒”是指能够容纳液体气溶胶形成基质并在破开或破裂时释放液体气溶胶形成基质的密封盒。易碎密封盒可由脆性材料形成或包括脆性材料，所述脆性材料易于被用户破开以释放它的液体气溶胶形成基质内容物。例如，密封盒可通过例如指压的外力或通过与刺穿或破裂元件接触来破开。
易碎密封盒优选的是球状体，例如球形或卵形，且其最大尺寸在2mm和8mm之间，例如在4mm和6mm之间。易碎密封盒可含有在20和300微升之间，例如在30和200微升之间的体积。此范围可供用户对气溶胶进行10次到150次的抽吸。
易碎密封盒可具有脆性壳，或可塑形成在经受外力时便于破裂。易碎密封盒可被配置成通过施加外力来破裂。例如，易碎密封盒可被配置成在特定的限定外力下破裂，由此释放液体气溶胶形成基质。易碎密封盒的壳可配置有薄弱或脆性部分，以便于破裂。易碎密封盒可被布置成与刺穿元件接合，以破开密封盒并释放液体气溶胶形成基质。优选的是，易碎密封盒的破裂强度在约0.5和2.5千克力(kgf)之间，例如在1.0和2.0kgf之间。
易碎密封盒的壳可包括合适的聚合材料，例如明胶类材料。密封盒的壳可包括纤维素材料或淀粉材料。
优选的是，液体气溶胶形成基质以可释放方式容纳于易碎密封盒内，且制品进一步包括位置接近易碎密封盒的液体保持介质，所述液体保持介质用于在液体气溶胶形成基质从易碎密封盒释放之后将其保持在所述制品内。
优选的是，液体保持介质能够吸收容纳于易碎密封盒内的液体的总体积的105％到110％。这有助于防止液体气溶胶形成基质在易碎密封盒已被破开以释放它的内容物之后从制品中泄漏。优选的是，在液体气溶胶形成基质从易碎密封盒释放之后，液体保持介质为90％到95％饱和。
易碎密封盒可位于制品内邻近液体保持介质处，使得从易碎密封盒释放的液体气溶胶形成基质可接触液体保持介质并由液体保持介质保持。易碎密封盒可位于液体保持介质内。例如，液体保持介质可呈具有管腔的管形式，且容纳液体气溶胶形成基质的易碎密封盒可位于所述管的管腔内。
当气溶胶形成基质是固体气溶胶形成基质时，固体气溶胶形成基质可紧接在热扩散器下游。例如，固体气溶胶形成基质可抵靠热扩散器。在其它实施例中，固体气溶胶形成基质可在纵向方向上与热扩散器间隔开。
在某些优选实施例中，气溶胶形成基质是液体气溶胶形成基质，且制品进一步包括用于保持液体气溶胶形成基质的液体保持介质。在此类实施例中，液体保持介质可紧接在热扩散器下游。例如，液体保持介质可抵靠热扩散器。在其它实施例中，液体保持介质可在纵向方向上与热扩散器间隔开。
通过这种布置，热扩散器和液体保持介质之间的传导性热传递或固体气溶胶形成基质可减少。这可进一步减少或防止可以其它方式由传导性加热造成的局部高温的区域或“热点”出现在液体保持介质或气溶胶形成基质中。
根据本发明的气溶胶生成制品可进一步包括支承元件，所述支承元件可位于紧接在气溶胶形成基质下游处，或位于所述制品包括用于保持液体气溶胶形成基质的液体保持介质且紧接在所述液体保持介质下游的位置处。支承元件可抵靠气溶胶形成基质或液体保持介质。
支承元件可由任何合适的材料或材料组合形成。例如，支承元件可由选自由以下组成的群组的一种或多种材料形成：乙酸纤维素；卡纸板；卷曲纸，例如卷曲耐热纸或卷曲羊皮纸；以及聚合材料，例如低密度聚乙烯(ldpe)。在优选实施例中，支承元件由乙酸纤维素形成。支承元件可包括中空管状元件。例如，支承元件包括中空乙酸纤维素管。优选的是，支承元件的外径大致等于气溶胶生成制品的外径。
支承元件的外径可在大约5毫米与大约12毫米之间，例如在大约5毫米与大约10毫米之间，或在大约6毫米与大约8毫米之间。例如，支承元件的外径可为7.2毫米+/-10％。
支承元件的长度可在大约5毫米与大约15mm之间。在优选实施例中，支承元件的长度为大约8毫米。
气溶胶冷却元件可位于气溶胶形成基质的下游，例如气溶胶冷却元件可位于紧接在支承元件下游处，并且可抵靠支承元件。气溶胶冷却元件可位于紧接在气溶胶形成基质下游处，或位于制品包括用于保持液体气溶胶形成基质的液体保持介质且紧接在所述液体保持介质下游的位置处。例如，气溶胶冷却元件可抵靠气溶胶形成基质或液体保持介质。
气溶胶冷却元件的总表面积可在每毫米长度大约300平方毫米与每毫米长度大约1000平方毫米之间。在优选实施例中，气溶胶冷却元件的总表面积为每毫米长度大约500平方毫米。
优选的是，气溶胶冷却元件具有低抽吸阻力。也就是说，优选的是，气溶胶冷却元件提供空气传递通过气溶胶生成物品的低阻力。优选的是，气溶胶冷却元件基本上不影响气溶胶生成制品的抽吸阻力。
气溶胶冷却元件可包括多个纵向延伸的通道。多个纵向延伸的通道可由片材材料界定，所述片材材料已经历卷曲、打褶、聚集和折叠中的一个或多个以形成通道。多个纵向延伸的通道可由单个片材界定，所述单个片材已经历卷曲、打褶、聚集和折叠中的一个或多个以形成多个通道。或者，多个纵向延伸的通道可由多个片材界定，所述多个片材已经历卷曲、打褶、聚集和折叠中的一个或多个以形成多个通道。
在一些实施例中，气溶胶冷却元件可包括选自由以下组成的群组中的材料的聚集片材：金属箔、聚合物材料以及基本上无孔的纸或纸板。在一些实施例中，气溶胶冷却元件可包括选自由以下组成的群组中的材料的聚集片材：聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚乳酸(pla)、乙酸纤维素(ca)和铝箔。
在优选实施例中，气溶胶冷却元件包括生物可降解材料的聚集片材。例如，无孔纸的聚集片材或可生物降解聚合物材料的聚集片材，所述可生物降解聚合物材料例如聚乳酸或
气溶胶冷却元件可由比表面积在每毫克大约10平方毫米与每毫克重量大约100平方毫米之间的材料的聚集片材形成。在一些实施例中，气溶胶冷却元件可由比表面积为大约35mm2/mg的材料的聚集片材形成。
气溶胶生成制品可包括位于气溶胶生成制品的口端处的烟嘴。烟嘴可位于紧接在气溶胶冷却元件下游处，并且可抵靠气溶胶冷却元件。烟嘴可位于紧接在气溶胶形成基质下游处，或位于制品包括用于保持液体气溶胶形成基质的液体保持介质且紧接在所述液体保持介质下游的位置处。在此类实施例中，烟嘴可抵靠气溶胶形成基质或液体保持介质。烟嘴可包括过滤器。过滤器可由一种或多种合适的过滤材料形成。许多这类过滤材料在本领域中是已知的。在一个实施例中，烟嘴可包括由乙酸纤维素丝束形成的过滤器。
优选的是，烟嘴的外径大致等于气溶胶生成制品的外径。烟嘴的外径的直径可在大约5毫米与大约10毫米之间，例如在大约6毫米与大约8毫米之间。在优选实施例中，烟嘴的外径为7.2毫米+/-10％。
烟嘴的长度可在大约5毫米与大约20毫米之间。例如，烟嘴的长度可在约7mm和约12mm之间。
气溶胶形成制品的元件可由外包装材料围绕，例如呈条的形式。包装材料可围绕热扩散器的至少一下游部分。在一些实施例中，包装材料沿着热扩散器的基本上整个长度围绕热扩散器。外包装材料可由任何合适的材料或材料组合形成。优选的是，外包装材料是无孔的。
气溶胶生成制品的形状可基本上为圆柱形的。气溶胶生成制品可基本上为细长的。气溶胶生成制品可具有某一长度和基本上垂直于所述长度的圆周。气溶胶形成基质或其中在使用期间吸收气溶胶形成基质的多孔承载材料的形状可基本上为圆柱形的。气溶胶形成基质或多孔承载材料可基本上为细长的。气溶胶形成基质或多孔承载材料也可具有某一长度和基本上垂直于所述长度的圆周。
气溶胶生成制品的外径可在大约5毫米和大约12毫米之间，例如在大约6毫米和大约8毫米之间。在优选实施例中，气溶胶生成制品的外径为7.2毫米+/-10％。
气溶胶生成制品的总长度可在大约30mm与大约100mm之间。在一个实施例中，气溶胶生成制品的总长度为大约45mm。
气溶胶形成基质或(若适用)液体保持介质的长度可在约7mm和约15mm之间。在一个实施例中，气溶胶形成基质或液体保持介质的长度可为大约10mm。或者，气溶胶形成基质或液体保持介质的长度可为大约12mm。
优选的是，气溶胶生成基质或液体保持介质的外径大致等于气溶胶生成制品的外径。气溶胶形成基质或液体保持介质的外径可在大约5mm和大约12mm之间。在一个实施例中，气溶胶形成基质或液体保持介质的外径可为大约7.2mm+/-10％。
在使用时，热扩散器优选的是将被抽吸通过所述热扩散器的空气加热到200到220摄氏度。优选的是，空气在气溶胶冷却元件中冷却到约100度。根据本发明的第三方面，提供一种加热式气溶胶生成系统，其包括电操作气溶胶生成装置和根据上文所论述的实施例中的任一个的加热式气溶胶生成制品。
如本文中所使用，术语‘气溶胶生成装置’与和气溶胶形成基质交互以生成气溶胶的装置有关。电操作气溶胶生成装置是包括用于从电源向气溶胶形成基质供应能量以生成气溶胶的一个或多个部件的装置。
气溶胶生成装置可描述为加热式气溶胶生成装置，这是一种包括加热元件的气溶胶生成装置。加热元件或加热器用于加热气溶胶生成制品的气溶胶形成基质以生成气溶胶，或加热清洁耗材的溶剂离析基质以形成清洁溶剂。
气溶胶生成装置可为电加热气溶胶生成装置，所述电加热气溶胶生成装置是一种包括加热元件的气溶胶生成装置，所述加热元件利用电功率操作以加热气溶胶生成制品的气溶胶形成基质从而生成气溶胶。
气溶胶生成系统的气溶胶生成装置可包括：具有用于收容气溶胶生成制品的腔的壳体，以及被配置成控制从电源到系统的电加热元件的电力供应的控制器。
电加热元件可形成气溶胶生成制品的部分、热扩散器的部分、气溶胶生成装置的部分或其任何组合。
在优选实施例中，电加热元件形成装置的部分。
电加热元件可包括一个或多个加热元件。
在优选实施例中，电操作气溶胶生成装置包括电加热元件和具有腔的壳体，并且其中加热式气溶胶生成制品收容在所述腔中，使得热扩散器被电加热元件穿入。加热元件可适宜地塑形为可插入到热扩散器中的针、钉、条或叶片。
根据本发明的另一方面，提供一种气溶胶生成系统，其包括根据上述实施例中的任一者的热扩散器、气溶胶生成制品和气溶胶生成装置。在此类实施例中，热扩散器和气溶胶生成制品是可独立收容到装置的腔中的单独部件。气溶胶生成制品包含气溶胶形成基质。优选的是，气溶胶形成基质位于气溶胶生成制品的上游端处。气溶胶形成基质可为液体气溶胶形成基质。在此类实施例中，气溶胶生成制品可包含用于在使用期间保持液体气溶胶形成基质的液体保持介质。优选的是，液体保持介质位于气溶胶生成制品的上游端处。制品可在气溶胶形成基质下游包含支承元件、气溶胶冷却元件和烟嘴中的一个或多个，如上文所描述。
根据本发明的气溶胶生成系统包含电加热元件。电加热元件可包括一个或多个外部加热元件、一个或多个内部加热元件，或一个或多个外部加热元件和一个或多个内部加热元件。如本文中所使用，术语“外部加热元件”是指当组装包括热扩散器的气溶胶生成系统时定位在热扩散器外部的加热元件。如本文中所使用，术语“内部加热元件”是指当组装包括热扩散器的气溶胶生成系统时至少部分地定位在热扩散器内的加热元件。
一个或多个外部加热元件可包括布置在腔的内表面周围的外部加热元件阵列。在某些实例中，外部加热元件沿着腔的纵向方向延伸。通过这种布置，加热元件可沿着热扩散器和制品插入到腔中和从腔移除的相同方向延伸。相对于其中加热元件不与腔的长度对准的装置，这可减小加热元件和热扩散器之间的干扰。在一些实施例中，外部加热元件沿着腔的长度方向延伸且在周向方向上间隔开。当加热元件包括一个或多个内部加热元件时，所述一个或多个内部加热元件可包括任何合适数目个加热元件。例如，加热元件可包括单个内部加热元件。单个内部加热元件可沿着腔的纵向方向延伸。
电加热元件可包括电阻材料。合适的电阻材料包含但不限于：半导体，例如掺杂陶瓷、“导”电陶瓷(例如二硅化钼)、碳、石墨、金属、金属合金以及由陶瓷材料和金属材料制成的复合材料。此类复合材料可包括掺杂或未掺杂的陶瓷。合适的掺杂陶瓷的实例包含掺杂碳化硅。合适的金属的实例包含钛、锆、钽和铂族金属。合适的金属合金的实例包含不锈钢、康铜(constantan)、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、含锰合金以及含铁合金，以及基于镍、铁、钴、不锈钢、
当电加热元件包括与热扩散器的多孔体热接触的感受器时，气溶胶生成装置优选的是包括：被布置成在腔内生成波动电磁场的感应器；连接到感应器的电源。感应器可包括生成波动电磁场的一个或多个线圈。一个或多个线圈可围绕腔。
优选的是，装置能够生成在1和30mhz之间，例如在2和10mhz之间，例如在5和7mhz之间的波动电磁场。优选的是，装置能够生成具有在1和5ka/m之间，例如在2和3ka/m之间，例如为约2.5ka/m的场强(h场)的波动电磁场。
优选的是，气溶胶生成装置是被用户舒适地抓握在单只手的手指之间的便携式或手持式气溶胶生成装置。
气溶胶生成装置的形状可基本上为圆柱形的。
气溶胶生成装置的长度可在大约70毫米与大约120毫米之间。
装置可包括用于向电加热元件供应电力的电源。电源可为任何合适的电源，例如dc源，比如电池。在一个实施例中，电源是锂离子电池。或者，电源可为镍金属氢化物电池、镍镉电池或锂基电池，例如锂钴、磷酸锂铁、钛酸锂或锂聚合物电池。
控制器可为简单的开关。或者，控制器可为电路，且可包括一个或多个微处理器或微控制器。
如本文中所使用，术语‘上游’和‘下游’用于描述热扩散器、气溶胶生成制品或气溶胶生成装置的元件或元件的各部分相对于在系统的使用期间空气被抽吸通过系统的方向的相对位置。
如本文中所使用，术语‘纵向’用于描述热扩散器、气溶胶生成制品或气溶胶生成装置的上游端和下游端之间的方向，且术语‘横向’用于描述垂直于纵向方向的方向。
如本文中所使用，术语‘直径’用于描述热扩散器、气溶胶生成制品或气溶胶生成装置在横向方向上的最大尺寸。如本文中所使用，术语‘长度’用于描述在纵向方向上的最大尺寸。
如本文中所使用，术语‘可移除联接’用于意指系统的例如热扩散器和装置的两个或更多个部件或制品和装置可在没有显著损坏任一部件的情况下与彼此联接和解除联接。例如，当气溶胶形成基质被消耗完时，可从装置中移除制品。热扩散器可为一次性的。热扩散器可为可再用的。
关于一个或多个方面所描述的特征可同样应用于本发明的其它方面。具体地说，关于第一方面的热扩散器所描述的特征可同等地应用于第二方面的制品或第三方面的系统，且反之亦然。
附图说明
将参考附图仅通过举例方式进一步描述本发明，在附图中：
图1示出根据本发明的第一实施例的热扩散器的示意性纵向横截面，所述热扩散器与电操作气溶胶生成装置和气溶胶生成制品一起使用；
图2示出与图1的热扩散器一起使用的气溶胶生成制品的示意性纵向横截面；
图3示出根据本发明的实施例的气溶胶生成系统的示意图，所述系统包括图1的热扩散器和图2的气溶胶生成制品；以及
图4示出根据本发明的气溶胶生成制品的示意性纵向横截面。
具体实施方式
图1示出根据本发明的第一实施例的热扩散器100。热扩散器100包含呈导热材料的圆柱形栓柱形式的多孔体110。多孔体110具有上游或远端120和与上游端120相对的下游或近端130。呈槽140的形式的腔在多孔体110的上游端120中形成，且被布置成接收叶片形加热元件，如下文关于图3所论述。多孔体110中的孔互连以形成通过多孔体110从它的上游端120延伸到它的下游端130的多个空气流动通道。
图2说明与图1的热扩散器100一起使用的气溶胶生成制品200。气溶胶生成制品200包括以共轴对准布置的三个元件：管状液体保持介质210、气溶胶冷却元件220和烟嘴230。这三个元件中的每一个为基本上圆柱形元件，各自具有基本上相同的直径。这三个元件依序布置，且由无孔外包装材料240围绕以形成圆柱形条。
气溶胶生成制品200具有远端或上游端250和与上游端250相对的近端或口端260，在使用期间，用户将所述口端260插入他或她的口中。组装完成后，气溶胶生成制品200的总长度为约33mm约45mm，且直径为约7.2mm。
液体保持介质210位于气溶胶生成制品200的最远端或最上游端250处。在图2中所说明的实施例中，制品200包含位于液体保持介质210的管腔214内的易碎密封盒212。易碎密封盒212容纳液体气溶胶形成基质216。
管状液体保持介质210的长度为8mm，且由纤维状乙酸纤维素材料形成。液体保持介质具有能够吸收35微升液体的容量。管状液体保持介质210的管腔214提供通过液体保持介质210的气流路径，并且还用于定位易碎密封盒212。液体保持介质的材料可以是任何其它合适的纤维状或多孔材料。
易碎密封盒212塑形为椭圆形球状体，且椭圆形中具有与管腔214的轴线对准的长尺寸。密封盒的椭圆形球状体形状可意味着它比形状为圆形球状的密封盒更容易打破，但是密封盒可以使用其它形状。密封盒212具有外壳，所述外壳包括围绕液体气溶胶形成基质的明胶类聚合材料。
液体气溶胶形成基质216包括丙二醇、尼古丁提取物和20wt％的水。可视需要添加各种调味剂。各种气溶胶形成剂可用作丙二醇的替代或补充。密封盒的长度为约4mm，且容纳体积为约33微升的液体气溶胶形成基质。
气溶胶冷却元件220位于紧接在液体保持介质210下游处，且抵靠液体保持介质210。在使用时，从气溶胶形成基质216释放的挥发性物质沿着气溶胶冷却元件220朝向气溶胶生成制品200的口端260传递。挥发性物质可以在气溶胶冷却元件220内冷却，以形成供用户吸入的气溶胶。在图2中所说明的实施例中，气溶胶冷却元件220包括被包装材料224围绕的聚乳酸的卷曲和聚集片材222。聚乳酸的卷曲和聚集片材222界定沿着气溶胶冷却元件220的长度延伸的多个纵向通道。
烟嘴230位于紧接在气溶胶冷却元件220下游处，且抵靠气溶胶冷却元件220。在图2中所说明的实施例中，烟嘴230包括常规的具有低过滤效率的乙酸纤维素丝束过滤器232。
为了组装气溶胶生成制品200，对准上文所描述的三个圆柱形元件，并且将它们紧紧地包装在外包装材料240内。在图2中所说明的实施例中，外包装材料240由无孔片材形成。在其它实例中，外包装材料可包括多孔材料，例如卷烟纸。
图3示出根据本发明的实施例的气溶胶生成系统。气溶胶生成系统包括热扩散器100、气溶胶生成制品200和气溶胶生成装置300。
气溶胶生成装置包含壳体310，所述壳体310界定用于收容热扩散器100和气溶胶生成制品200的腔320。装置300进一步包含加热器330，所述加热器330包括底部部分332和呈加热器叶片334形式的加热元件，所述加热元件穿入热扩散器100，使得当热扩散器100被收容在腔320中时，加热器叶片334的一部分延伸到多孔体110中的槽140中，如图3中所示。加热器叶片334包括用于对热扩散器100进行电阻加热的电阻加热迹线336。控制器340控制装置300的操作，包含从电池350到加热器叶片334的电阻加热迹线336的电流供应。
在图3示出的实例中，易碎密封盒在制品200插入到装置300的腔320中之前已破裂。因此，液体气溶胶形成基质示出为被吸收到液体保持介质210中。在其它实例中，易碎密封盒可在气溶胶生成制品200插入到装置300的腔320中之后或在插入期间破裂。例如，热扩散器100可具有在它的下游端处的刺穿构件，所述刺穿构件被布置成在气溶胶生成制品200插入到腔320中期间与易碎密封盒接合并使易碎密封盒破裂。
在使用期间，控制器340将电流从电池350供应到电阻加热迹线336以加热加热器叶片334。接着，热能被热扩散器100的多孔体110吸收以加热多孔体110。空气通过进气口(未示出)被抽吸到装置300中，随后通过热扩散器100并沿着气溶胶生成制品200从热扩散器100的远端120被用户抽吸到气溶胶生成制品200的口端260。当空气被抽吸通过多孔体110时，空气通过多孔体110从加热器叶片334吸收的热加热，然后穿过气溶胶生成制品200的液体保持介质210，以加热液体保持介质210中的液体气溶胶形成基质。优选的是，空气被热扩散器加热到200到220摄氏度。接着优选的是，空气在它被抽吸通过气溶胶冷却元件时冷却到约100度。
在加热循环期间，气溶胶生成基质内的一种或多种挥发性化合物中的至少一些蒸发。汽化的气溶胶形成基质被夹带在流动通过液体保持介质210的空气中，并在气溶胶冷却元件220和烟嘴部分230内冷凝以形成可吸入气溶胶，所述可吸入气溶胶在气溶胶生成制品200的口端260处离开气溶胶生成制品200。
图4示出根据本发明的气溶胶生成制品400。气溶胶生成制品400具有与图2的气溶胶生成制品200类似的结构，且存在相同特征的地方已使用相似参考标号。如同图2的气溶胶生成制品200，气溶胶生成制品400包括液体保持介质410、气溶胶冷却元件420和烟嘴430，它们以共轴对准布置且被无孔外包装材料440围绕以形成圆柱形条：然而，不同于图2的生成制品200，在气溶胶生成制品400中，热扩散器100位于气溶胶生成制品400的上游端450处，且同样被外包装材料440围绕，使得热扩散器100形成气溶胶生成制品400的部分。如图4中所示，在热扩散器100的下游端和液体保持介质410的上游端之间设置间隔405，以使液体保持介质410可通过来自热扩散器100的传导进行加热的程度降到最低。
当热扩散器100形成气溶胶生成制品400的部分时，热扩散器100可移除联接到装置，从而与气溶胶生成制品400的其余部分形成一个整体，而不是像图1到3中所示的实施例中的那种情况作为两个单独部件。气溶胶生成制品400的使用在其它方面与上文关于图3所论述的相同。
上文所描述的特定实施例和实例说明本发明但不限制本发明。应了解，可以产生本发明的其它实施例且本文中所描述的特定实施例和实例并非详尽的。
例如，尽管图1到4中所示的实例说明气溶胶制品100和400包含一个易碎密封盒，但是在其它实例中，可提供两个或更多个易碎密封盒。或者，制品可包括固体气溶胶形成基质。
此外，尽管图1到4中所示的实例将加热元件说明为被布置成延伸到热扩散器中的加热叶片，但是加热元件可提供为围绕腔的外周延伸的一个或多个加热元件。另外地或可替代地，加热元件可包括位于热扩散器内的感受器。例如，叶片形感受器可位于热扩散器内且与多孔体接触。感受器的一端或两端可为尖锐或尖头的，以便于插入到热扩散器中。
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