气溶胶产生装置和气溶胶产生系统的制作方法

气溶胶产生装置和气溶胶产生系统
1.本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的气溶胶产生装置和气溶胶产生系统。
2.气溶胶产生装置和气溶胶产生系统具有由于电源产生的热量而产生气溶胶的能力。气溶胶旨在被吸入用户的口中。特别感兴趣的是以气溶胶形式提供烟草的成分(气溶胶比如由通常被称为电子烟的装置提供)的气溶胶输送装置和系统。如本文所使用，术语“气溶胶”意在包含蒸气、气体、气溶胶和/或适于人类吸入的形式或类型的颗粒物质，无论是可见的还是不可见的，也无论其形式是否被认为是烟雾状的。
3.us 2018/0056015 a1中描述了气溶胶产生装置的一个示例。us2018/0056015a1披露了一种双汽化器，该双汽化器具有汽化组件，该汽化组件具有第一腔室，该第一腔室具有植物物质，用于容纳干燥植物物质。干燥植物物质用第一加热元件来加热。此外，双汽化器包含具有第二加热元件的第二腔室，其中与第二腔室处于流体连通的芯吸件吸取液体。芯吸件用线圈加热以产生蒸气。
4.cn 103 431 525 b中示出了另一种气溶胶产生装置。该装置包含具有烟草柱组件的壳体。该组件包含成列布置的加热销。然而，加热销仅穿透所插入的消耗品的周边区域。结果，在操作期间，消耗品的周边部分被加热到与消耗品的内部部分不同的温度，从而导致周边部分或内部部分没有被充分加热或者被加热到过高温度，这可能导致口感令人不悦。
5.因此，本发明的问题是提供一种令消费者愉快的口感爽滑的气溶胶。
6.根据本发明的一个方面，提供了一种具有壳体的气溶胶产生装置。气溶胶产生装置包括第一气溶胶产生单元。第一气溶胶产生单元适于从固体基质产生第一类型的蒸气。第一气溶胶产生单元进一步包括用于消耗品的接收接口。该接口包含多个具有长钉的加热元件，这些长钉被布置成使得它们在消耗品由接口接收时被插入到消耗品中。该接口可以包括适于插入到消耗品中的温度传感器。
7.在优选实施例中，壳体包含腔室，接口的至少一部分布置在该腔室中。加热元件的长钉被布置为至少两个阵列。阵列可以被理解为加热元件的规则或不规则布置。例如，加热元件可以布置为一列(即，1
×
x阵列)或多列(即，2、3或4
×
x阵列)。成列的加热元件之间的间距可以是规则的，特别是相同的。这些列可以沿着相同方向延伸。列之间的间距可以是规则的，特别是相同的。每个阵列可以具有2、3或4列的宽度，其中每列可以具有4、6、8或更多个加热元件的长度。
8.通过将加热元件的长钉设置在上述阵列中，包括固体基质的消耗品被更均匀地加热。这提供了所释放的蒸气的可靠且恒定的量和质量。
9.进一步地，具有长钉的加热元件的相对阵列可以被配置成均匀地加热消耗品的在相对阵列之间的区域。均匀的热量分布具有在整个加热区域上均匀产生烟雾的效果，并使得气溶胶口感更爽滑。进一步地，阵列之间的整个固体基质可以被加热到合适的温度，从而使效率更高。
10.一个阵列的长钉的长度可以是相对阵列之间的距离的至少四分之一、优选至少三分之一或至少一半。相对阵列之间的距离特别是腔室的延伸方向。例如，腔室可以是具有直径(例如，30mm)的圆形基部的圆柱体。在这种情况下，相对阵列之间的距离可以是30mm(或
更小)，并且长钉具有至少7.5mm、10mm或15mm的长度。优选地，两个相对阵列的长钉的长度是相对阵列之间的距离的至少四分之一、优选至少三分之一或至少一半。
11.在本发明的进一步的方面中，气溶胶产生装置可以包括适于从液体基质产生第二类型的蒸气的第二气溶胶产生单元。进一步地，在用户的正常操作期间，相对于穿过气溶胶产生装置的气流，第一气溶胶产生单元可以布置在第二气溶胶产生单元的上游或下游。
12.两种变化(上游和下游)都可以提高所释放的蒸气的质量。
13.令人惊讶的是，已发现加热元件与长钉的组合以及第一气溶胶产生单元的上游布置产生更爽滑的气溶胶，并且由于与已知装置相比风味更浓，用户体验显著改进。
14.在优选实施例中，加热元件本身可以形成长钉。例如，加热元件可以由弯曲而形成尖头的电阻丝形成。在进一步的实施例中，长钉至少部分由感受器材料制成，并且由磁线圈加热，或者长钉由可电阻加热的材料覆盖，或者长钉至少部分地由可电阻加热的材料制成。
15.在特定实施例中，腔室可以包括2个、3个、4个或更多个阵列。
16.在优选实施例中，腔室具有圆柱形形状和中心轴线。至少两个阵列可以在中心轴线的方向上或者在圆柱形形状的圆周的方向上延伸。因此，提供了消耗品的均匀加热。应注意，阵列可以沿着相同方向或在彼此不同的方向上延伸。阵列可以围绕圆柱形腔室的圆周布置。
17.在优选实施例中，长钉沿着腔室的轴向或径向方向延伸。特别地，当加热元件布置在圆柱形腔室的端部部分处时，加热元件沿着腔室的轴向方向延伸，并且当加热元件布置在圆柱体的弯曲表面上时，加热元件在径向方向上延伸。
18.在优选实施例中，至少两个阵列的长钉布置在腔室的大致相对侧处，以使得消耗品可以通过长钉固持在接口处。当长钉布置在大致相对侧时，消耗品被牢固地固定在腔室中，并且避免意外脱落。此外，消耗品内的加热特别均匀。
19.在优选实施例中，腔室的大致相对侧上的长钉彼此连接以形成闭合回路。以这种方式，确保了加热穿透消耗品的核心。
20.在优选实施例中，壳体包括腔室的封闭件，其中加热元件阵列中的至少一个从封闭件延伸到腔室中。封闭件将消耗品牢固地固持在腔室内。从封闭件延伸的加热元件、特别是长钉将消耗品在接口内固定在期望位置中，在该期望位置，热量得以施加。因此，确保了消耗品在接口内的可靠放置。
21.特别优选的是，封闭件是可以铰接的门。替代性地，门也可以是可滑动的或可与壳体分离的，或者用于移动门的任何其它合适机构可以被使用。铰接门的优点在于，可以容易地施加压力以将长钉插入到消耗品中。
22.在优选实施例中，至少两个阵列从腔室的相对侧延伸到腔室中，并且阵列彼此偏移。例如，这些阵列中的一个可以相对于另一个阵列在腔室的轴向或圆周方向上偏移。因此，实现了更均匀的热分布，并且更高效地利用了消耗品内的空间。
23.在特定实施例中，消耗品可以是烟草棒。
24.在特别优选的实施例中，长钉至少部分重叠。例如，长钉可以从消耗品的相对侧延伸，并且可以相对于阵列中的一个的延伸方向重叠。因此，允许长钉较深地穿透到消耗品中，并且甚至更多的长钉可以装配到烟草棒中相同长度。进一步地，固体基质可以被较均匀地加热。相对的长钉可以沿着相同方向延伸。
25.在优选实施例中，接口包括温度传感器。温度传感器适于插入到消耗品中。优选地，传感器是热电偶，并且进一步优选地沿着气流的方向在接口下游方向上布置在适当位置中。温度传感器可以适于测量消耗品的中心处的温度。温度传感器可以形成长钉或者可以通过长钉插入。温度传感器的长钉可以形成前述阵列中的一个的一部分，或者可以与其分开布置。进一步优选地，温度传感器沿着气流的方向布置在接口的下游端处。
26.温度传感器可以测量温度，并且因此测量烟草的状况，特别是测量消耗品的中心处的温度。因此，所提供的烟草蒸气具有恒定的温度和成分。在一个示例中，温度传感器可以用于烟草和蒸气温度控制的闭环控制。闭环可以包含温度传感器、控制器和加热元件。因此，消耗品中的烟草部分的核心的主动监控得以实现，以使得控制得到优化。
27.在优选实施例中，该装置包括控制器，并且加热元件的至少部分可由控制器独立控制。结果，烟草可以从第一端加热到第二端，类似于灼烧香烟。替代性地或附加地，消耗品可以包括需要被加热到不同温度的不同烟草成分。例如，在消耗品没有均匀包装的情况下，加热能量可以根据消耗品的不同区段的密度进行调整。
28.在优选实施例中，腔室包含第一加热区和第二加热区。每一个加热区都包括一个或多个加热元件，其中控制器被配置成彼此独立地控制加热元件。限定加热区域可以实现消耗品可单独调整。例如，取决于用户的口味或用户的输入，可以开启或关断加热区中的一个。消耗品可以仅包含比如甲醇等特定添加剂作为添加剂的区段，并且用户可以决定是否要消耗特定添加剂。进一步地，加热区可以允许消耗品的部分消耗以稍后继续。在第一使用阶段期间，倘若只有第一加热区中的固体材料被消耗，用户可以在稍后的时间开启装置，并开始消耗第二加热区中的固体材料，其中用户体验将类似于新的消耗品。
29.在优选实施例中，加热元件的长钉可以包含空气导管。空气导管可以被配置成允许气流通过长钉进入消耗品中。因此，气流被引导到烟草棒的中心中，并且空气在进入时通过长钉被加热。结果，消耗品释放出较多风味和芳香。
30.在优选实施例中，第一气溶胶产生单元和第二气溶胶产生单元与气流通路连接，并且第二气溶胶产生单元包括用于通过气流通路接收第一类型的蒸气的第二单元入口。在壳体中可以没有用于将气流不经过第一气溶胶产生单元直接提供到第二气溶胶产生单元的入口。因此，穿过第二气溶胶产生单元的全部气流被推动穿过第一气溶胶产生单元。
31.在优选实施例中，当消耗品被接口接收时，长钉被配置成刺穿消耗品的壁。因此，消耗品可以设有将固体基质与环境隔离的壁，从而保存固体基质。
32.在优选实施例中，该装置包括位于第一蒸气产生单元和第二蒸气产生单元的下游的出口蒸气通道，以使得第一类型和第二类型的蒸气在到达气溶胶产生装置的出口之前充分混合。
33.本发明的进一步的方面涉及一种气溶胶产生系统，该气溶胶产生系统包括如上所述的气溶胶产生装置、以及消耗品。消耗品可以包括固体基质。在优选实施例中，该系统包括液体基质。在一个实施例中，基质中只有一种、优选是固体基质含有尼古丁。
34.参考附图，仅通过举例方式来描述本发明的非限制性实施例，在附图中：
35.图1：披露了根据本发明的气溶胶产生系统的示意图，
36.图2：披露了用于气溶胶产生系统的消耗品的接口的第一实施例的详细视图，
37.图3a：披露了用于气溶胶产生系统的消耗品的接口的第二实施例的详细视图，
38.图3b：披露了第一气溶胶产生单元的实施例的详细视图，
39.图4：披露了用于气溶胶产生系统的消耗品的接口的第三实施例的详细视图，
40.图5：披露了用于气溶胶产生系统的消耗品的接口的第四实施例的详细视图，以及
41.图6：披露了用于气溶胶产生系统的消耗品的接口的第五实施例的详细视图。
42.图1披露了根据本发明的气溶胶产生系统的示意图。气溶胶产生系统包括气溶胶产生装置1。气溶胶产生装置1可以接收含有液体和/或固体的一个或多个消耗品30。气溶胶产生系统于是由气溶胶产生装置1结合含有液体和/或固体的消耗品形成。
43.气溶胶产生装置1包括具有大致纵向形状的壳体2。特别地，壳体2是围绕中心轴线5的圆柱形，并且包含第一端43和第二端45。例如，气溶胶产生装置1可以是圆柱形的。在壳体2内，布置了可重复使用区段40、第一气溶胶产生单元10和第二气溶胶产生单元20。空气通过布置在第一端43处的入口进入到壳体中。替代性地，入口可以设置在沿着可重复使用区段40的任何地方，或者设置在第一气溶胶产生单元10的面向第一端43的一端。通常，空气于是沿着气流18的方向流经气溶胶产生装置1，并通过出口44离开气溶胶产生装置。在图1所示的特定实施例中，出口45定位在第二端处。
44.当空气流经气溶胶产生装置1时，第一类型的蒸气由第一气溶胶产生单元10添加到气流中，并且第二类型的蒸气由第二气溶胶产生单元20添加到气流中。
45.可重复使用区段40包括电池42和控制器8(见图2)。气溶胶产生单元10、20和可重复使用区段40可以彼此分离，以使得它们可以被单独替换。
46.第二气溶胶产生单元20包括液体储器，该液体储器包括液体基质22。液体基质22可以包含多元醇，比如甘油和丙二醇，典型地不含有尼古丁。替代性地，液体基质22可以含有来自烟草材料的尼古丁成分。液体基质22还可以包含比如薄荷醇等香料。包括在液体储器中的液体通过芯吸件24被吸向加热器25。加热器25缠绕在芯吸件24上，并使芯吸件从液体基质22吸取的液体蒸发，从而形成第二类型的蒸气。第二类型的蒸气通过导管26被引向气溶胶产生装置1的出口44。
47.与第二气溶胶产生单元20相比，第一气溶胶产生单元10相对于气流18布置在上游位置。第一气溶胶产生单元10包括用于消耗品30的接收接口14。消耗品包含固体基质32。基质可以包含各种形式的烟草材料(比如烟丝和颗粒状烟草)，和/或烟草材料可以包含烟叶和/或再造烟草。接收接口14由壳体2中的腔室4形成。在腔室4内，布置了多个加热元件16。加热元件16包含长钉17。长钉17可以全部或部分由可感应加热的感受器材料形成。在这种情况下，气溶胶产生装置还包含感应加热线圈，该感应加热线圈用于产生用于加热感受器材料的电磁场。
48.替代性地，长钉可以包含电阻材料，当电流从电池8被导引通过长钉时，该电阻材料变热。例如，长钉可以通过弯曲电阻丝以形成尖头而形成，或者长钉可以由电阻性的且导电的材料的导电层覆盖。专利文件cn 103431525b、cn 208676371 u和cn 104026740 b中示出了合适的加热元件和长钉的示例性实施例。
49.如图1所示，长钉17在接收接口14的相对侧7处布置为两个阵列12。阵列12各自包含4个钉的规则间隔的列(即，1
×
4阵列)。
50.图2中示出了第一气溶胶产生单元10的一个特别优选的实施例。包括长钉17的每个加热元件16连接到控制器8和电池42(见图1)。加热元件16被一起分组为3个区段：区段a、
区段b和区段c。每一个区段包括2组相对的加热元件16，并且可以由控制器8与其他区段分开控制。当消耗品30被插入到腔室4中时，加热元件被推动穿过消耗品30的壁并进入到消耗品30内的固体基质32中。图2中示出了这种配置。
51.当吸烟者开始消耗消耗品30时，首先只有设置在区段a中的加热元件16被加热。当固体基质(例如，湿润剂，该湿润剂设置在被分组在区段a中的加热元件16刺穿的消耗品部分中)在区段a中变低时，区段a的加热元件16中的温度降低。此后，区段b中的加热元件16的温度升高，直到区段b的区域中的消耗品中的固体基质耗尽。类似地，接着，区段c中的加热元件被加热。因此，消耗品产生的烟雾在消耗品30的寿命期间较一致。在图2所示的示例中，控制器将加热元件分组为3个区段。然而，加热元件也可以被分组为六个相对加热元件区段或2个相对加热元件区段。进一步地，所示的加热元件行可以较长，并且这些区段也可以各自包含1组、3组或更多组相对加热元件。
52.图3a中示出了根据本发明的加热元件16的进一步优选的实施例。在图3a的实施例中，加热元件是可电加热的，并且由加热元件的电阻材料形成。例如，长钉17可以至少部分由电阻材料形成或者被这种电阻加热材料覆盖。合适的电阻加热材料应具有足以产生合适的工作温度(即，约150℃到350℃)的电阻、远高于蒸发第一类型的蒸气所需的工作温度的熔点以及足够的温度强度。示例材料是碳(例如石墨)和金属合金，比如镍合金、钼合金或钨合金。在一些实施例中，碳化硅陶瓷也可以是合适的。
53.在图3a的实施例中，只有当相对加热元件16在消耗品30内彼此连接时，才形成包括电阻加热元件的电路。消耗品30被插入到腔室中，接着加热元件16刺穿消耗品的壁，并被推动穿过消耗品30的基质，直到它们连接。接着，电流11可以流经两个相对加热元件16。在消耗品的插入期间，加热元件16刺穿消耗品(例如，烟草棒)的核心。因此，确保了消耗品30的基本上均匀的加热。进一步地，只有在加热元件被正确定位并且故障可以得以避免时，加热元件才可以被致动。
54.在一个示例中(见图3b)，气溶胶产生单元10的腔室4可以包含铰接门52。通过围绕一个或多个枢轴51(例如，由铰链形成)枢转门52，腔室4被打开。当门如图3b所示打开时，消耗品30可以被插入到腔室4中，接着门52被关闭。当门被关闭时，门52的长钉17和腔室4中的长钉17被推动进入消耗品中，并穿透消耗品的基质。
55.在替代性实施例中，长钉17可以是可移动的，例如通过马达移动，以使得长钉在腔室被关闭后穿透消耗品。在进一步的替代性实施例中，门可以是可滑动的或者可与气溶胶产生单元10分离的。
56.图4中示出了接口的进一步的优选实施例。类似于图2所示的实施例，长钉17被布置为两个相对行，每行6个规则间隔的长钉。如图4中可见，相对长钉行在消耗品的轴线31的方向上偏移距离34。因为相对长钉行彼此偏移，消耗品内的热量分布更均匀。进一步地，由于偏移34，长钉17可以较深地穿透到消耗品30中，并且甚至相对于消耗品或气溶胶产生装置的径向方向重叠距离33。
57.图5中示出了接口的另一个实施例。图5所示的加热元件16可以类似于前述实施例中所设置的加热元件。此外，图5所示的加热元件16包含中空孔19，气流被引导穿过该中空孔。中空孔19可以位于加热元件16的中心。如箭头13所示，空气由孔13直接导引到消耗品30的中心部分中。因为空气被导引通过具有长钉17的加热元件，所以空气在被导引到消耗品
30中的同时被加热。热空气引起更多风味从固体基质释放出来。
58.图6中示出了接口14的进一步的变化，该图示出了接口的第五实施例。原则上，图6所示的实施例类似于图2所示的实施例。与图2所示的实施例不同，一个长钉17不包括加热元件16。在图6的特定示例中，长钉17'布置在阵列12中的一个的下游端上，并包括嵌入的温度传感器15、特别是热电偶。温度传感器15通过长钉插入，并布置在消耗品30的中心。这意味着热电偶可以在烟草的正中心测量烟草和气流。温度传感器15可以沿着气流的方向布置在任何位置。然而，优选地，温度传感器15在气流18的方向上放置在接口14的端部处。添加这种温度传感器15或热电偶可以实现闭环烟草或蒸气温度控制以及对烟草部分的核心的主动监控，以使得控制得以优化。具有温度传感器15的长钉或温度传感器15被插入到消耗品30中的类似布置可以设有以上实施例中提供的阵列12中的任一个。