
气溶胶产生装置
1.本发明涉及一种气溶胶产生装置或系统,比如电子烟。
背景技术:2.气溶胶产生装置通常使用加热部件、气溶胶产生装置或加热器来加热气溶胶产生液体,以便产生气溶胶或蒸气以供使用者吸入。加热部件典型地由传导材料制成,在跨加热部件施加电能时,该传导材料允许电流流过它。当电流通过该材料时,传导材料的电阻导致产生热量,这个过程通常被称为电阻加热。
3.通常,这样的装置包括液体储存器和由毛细材料形成的液体输送元件或“芯吸件”,该毛细材料被布置为将液体从液体储存器输送至加热元件。然而,在这些装置中,芯吸件与加热元件的紧密接近导致芯吸件的温度劣化,由此减少该装置的有效寿命。
4.在一种已知类型的气溶胶产生装置中,加热元件本身包括毛细材料(例如,传导纤维的网),使得其提供从液体储存器输送气溶胶产生液体的芯吸功能和加热功能。然而,已知这样的加热元件提供了不一致的芯吸和可变水平的加热性能,从而导致气溶胶产生装置的不可预测的气溶胶产生特性。
5.因此,本发明的目的是解决这些问题中的一些。
技术实现要素:6.根据本发明,提供了一种气溶胶产生装置,该气溶胶产生装置包括:平面加热元件,该平面加热元件包括导电纤维的网;加热杆件,该加热杆件与该平面加热元件的中心部分接触以提供高电流密度的中心区域,由此在使用过程中提供跨该平面加热元件的温度梯度;液体储存器;以及液体输送元件,该液体输送元件被布置在该液体储存器与该平面加热元件之间并且被配置为在使用过程中在毛细作用下将液体从该液体储存器输送至该平面加热元件;其中,该液体输送元件被布置为与该网的边缘部分接触。
7.以此方式,气溶胶产生装置的加热和液体输送(即,芯吸)功能由分开的部件提供,这允许单独地优化各个功能,增强芯吸特性,同时保持网加热器的优点。根据不同的装置设计,液体输送元件可以相对于加热元件布置为不同的配置。这改善了设计自由度并且增加了该装置内可能的部件配置的范围,增强了空间效率并且允许减小该装置的尺寸而不损害其气溶胶产生特性。该网可以是具有导电纤维(优选钢纤维)的随机布置的烧结网。导电纤维可以被布置为织造织物(比如网)、非织造织物、或导电纤维束。
8.此外,因为平面加热元件被配置为提供一个或多个更高电流密度的区域,由此在使用过程中提供跨平面加热元件的温度梯度,跨加热元件的温度梯度经由毛细作用提供改善的液体输送。此外,网的远离更高电流密度的区域的接触部分减少或避免了温度劣化对液体输送元件的影响。加热杆件和加热元件可以提供均匀的有效加热区域,减少操作装置所需的功率以及温度劣化对液体输送元件的影响。
9.优选地,平面加热元件是包括导电纤维的网的平坦片材,例如,加热元件在单个平面内延伸。
10.优选地,液体输送元件包括芯吸部件,该芯吸部件被布置为将液体从液体储存器输送至加热元件。
11.优选地,液体输送元件与平面加热元件接触,例如,液体输送元件抵靠平面加热元件的边缘定位。
12.在一些实例中,液体输送元件向加热元件提供唯一的液体供应。在其他实例中,液体输送可以经由液体输送元件和通过加热元件的壳体中的间隙提供。
13.术语气溶胶产生装置覆盖汽化器,比如用于电子烟的汽化器。因此,该术语涵盖包含汽化器的电子烟以及包含汽化器的可更换烟弹(被称为“雾化烟弹”)。
14.优选地,平面加热元件被配置为在使用中通过毛细作用来输送液体。以此方式,加热元件可以将液体从液体输送元件输送至加热元件的其他区域,从而允许将液体输送元件设置为远离加热元件的最热区域,并且因此避免液体输送元件的温度劣化。
15.优选地,平面加热元件包括从平面加热元件的边缘向内延伸的槽缝。槽缝可以被布置为使得平面加热元件包括方波形状,换言之,加热元件具有曲折的、之字形的、周期的或蛇形的形状,或者加热元件优选地在加热元件的平面中遵循蛇形的/曲折的路径。以此方式,当电流沿着加热元件行进时可以提供曲折的电流路径,从而导致沿着加热元件的长度的不同电流集中。在使用中,相对高电流密度的区将变得比相对低电流密度的区更热,因此建立了跨加热元件的温度梯度。因此,可以通过改变加热元件的结构来控制加热元件的温度分布,使得电流沿着加热元件的两个电触点之间的曲折或方波图案流动。
16.优选地,液体输送元件包括第一芯吸材料和第二芯吸材料,其中,第一芯吸材料具有比第二芯吸材料高的热阻。以此方式,液体输送元件可以针对芯吸功能进行优化,同时通过将第一芯吸材料的区域布置为比第二芯吸材料的区域更靠近更高电流密度的区来避免温度劣化。例如,第一芯吸材料可以包括多孔或纤维金属或陶瓷,并且第二芯吸材料可以包括棉或二氧化硅。
17.优选地,液体输送元件包括棉或多孔陶瓷。优选地,液体输送元件包括陶瓷,并且网被布置在陶瓷上或嵌入在陶瓷中,使得液体穿过陶瓷被输送至网。以此方式,除了改善加热操作和气溶胶产生的效率之外,多孔陶瓷还允许将液体输送至加热元件。此外,使用这种配置可以减小气溶胶产生装置的尺寸。
18.优选地,液体输送元件被布置为与网的边缘部分接触。以此方式,液体可以被输送至网,同时确保液体输送元件被设置在距加热元件足够的距离处以避免温度劣化。
19.优选地,液体输送元件与网的多个接触部分接触。以此方式,液体到加热元件的输送可以被校准成与加热元件的几何形状相对应,从而改善芯吸功能。
20.优选地,气溶胶产生装置包括:加热器壳体,该加热器壳体被布置为将平面加热元件保持在加热器壳体内;其中,加热器壳体包括间隙,该间隙在加热器壳体外部的液体储存器与加热器壳体内的加热元件之间提供液体流动路径;其中,液体输送元件被定位在加热器壳体中的间隙内。优选地,平面加热元件的一部分被保持在间隙内。
21.优选地,气溶胶产生装置可以进一步包括:管状加热器壳体,该管状加热器壳体具有沿着该加热器壳体的长度延伸的一个或多个纵向间隙;其中,该液体储存器围绕该管状加热壳体;该平面加热元件轴向地延伸穿过周围的该加热器壳体;并且一个或多个液体输送元件被定位在这些纵向间隙内并且被布置为将液体从该液体储存器穿过该加热器壳体
中的这些间隙输送至该平面加热元件。以此方式,该一个或多个液体输送元件可以用作芯吸件,并且将来自围绕壳体的液体储存器的液体吸入网中。间隙和该一个或多个液体输送元件的尺寸可以被控制,使得液体输送元件的边缘定位在间隙内或正好在间隙外部(即,超出壳体的外边界)。此外,将液体输送元件定位在加热元件与液体储存器之间的间隙中防止了网加热器变得过度饱和有液体。此外,这使得气溶胶产生装置能够以紧凑的配置来提供,同时优化该装置的加热和液体输送功能。
22.在本发明的另一方面,提供了一种电子烟,该电子烟包括如权利要求中限定的气溶胶产生装置。
23.在本发明的另一方面,提供了一种用于电子烟的可移除烟弹,该烟弹包括权利要求中限定的气溶胶产生装置。
附图说明
24.现在将参照附图通过举例的方式来描述本发明的实施例,在附图中:
25.图1是根据本发明的实施例的气溶胶产生装置的示意图;
26.图2是根据本发明的第二实施例的气溶胶产生装置的示意性截面;
27.图3是本发明的第三实施例中的加热元件和液体输送元件的示意性俯视图;
28.图4是本发明的第四实施例中的加热元件和液体输送元件的示意性俯视图;
29.图5是本发明的第五实施例中的加热元件和液体输送元件的示意性俯视图;以及
30.图6是本发明的第六实施例中的加热元件和液体输送元件的示意性俯视图。
具体实施方式
31.图1示出了本发明的实施例中的气溶胶产生装置2,该气溶胶产生装置包括加热元件4、液体储存器6、液体输送元件8以及壳体10。气溶胶产生装置进一步包括电源(比如电池)和吸嘴(未示出)。在一些实例中,气溶胶产生装置2可以是或者可以被包括在可更换的烟弹或消耗品中。
32.在使用中,加热元件4被布置为接收来自电池的电能,以便通过电阻加热以加热气溶胶产生液体来产生气溶胶。液体输送元件8被布置在液体储存器6与加热元件4之间,并且被配置为通过毛细作用将气溶胶产生液体从液体储存器6传输至加热元件4。在这个实例中,液体储存器6被设置在壳体10与气溶胶产生装置2的外壳18之间并且被配置为保持气溶胶产生液体。一个或多个空气流动通道12被设置在壳体10中并且被配置为在使用者吸入时引导空气从气溶胶产生装置2的外部穿过空气流动通道12并朝向气溶胶产生装置的吸嘴。这意味着通过加热加热元件4上的气溶胶产生液体而已经产生的气溶胶将沿着空气流动通道12运送以离开该装置。
33.加热元件4包括导电纤维的网。在这个实施例中,网是平面的,具有比其宽度长度小许多倍的厚度。技术人员将认识到,也可以使用不是平坦或平面的导电纤维的替代布置。例如,网可以被折叠、扭曲或类似于杆件状加热元件。纤维形成多孔网络,由此为加热元件4提供芯吸特性。
34.加热元件4的纤维可以由金属制成,比如不锈钢、非不锈钢、铁、铜、钨、铝、黄铜、镍铬合金、kanthal、铜镍合金和其他合金、或任何其他金属(元素、化合物或合金)。替代性地,
纤维可以由非金属材料(比如二硅化钼、碳化硅以及其他陶瓷或半导体、或任何其他非金属)制成。
35.在一个实例中,加热元件4可以包括具有随机纤维布置的烧结网。在另一个实例中,加热元件4可以包括规则的纤维织造图案。
36.气溶胶产生装置2和壳体10是基本上圆柱形的。因此,如本文中使用的,气溶胶产生装置2或壳体10的“长度”是指平行于圆柱体的轴线的方向,即,气溶胶产生装置2或壳体10的长形的维度。类似地,加热元件4的“长度”是指其沿着壳体10的圆柱轴线指向的长轴线。术语“侧向”是指与“长度”垂直的方向。技术人员将认识到,气溶胶产生装置2和壳体10不限于圆柱形,并且可以形成为许多其他的形状,其中“长度”由最长的维度限定。
37.加热元件4被安装在壳体10中。壳体10包括第一壳体部分14和第二壳体部分16,该第一壳体部分被放置在加热元件4的顶部主侧上方,该第二壳体部分被放置在加热元件4的下部主侧下方,使得加热元件4设置在这两个壳体部分14、16之间。壳体10用作汽化腔室,该汽化腔室被配置为收集这两个壳体部分14、16的内部空间内的所产生的气溶胶。
38.第一壳体部分12和第二壳体部分14的边缘部分沿着壳体10的纵向长度形成间隙或接口。液体输送元件8被定位在这些间隙内并且将加热元件4保持在其间。液体输送元件8中的每一个液体输送元件的一部分暴露于液体储存器,使得液体输送元件8用作用于将液体输送至加热元件4的毛细芯吸件。这种配置允许来自液体储存器6的气溶胶产生液体沿其长度均匀且可靠地供应至加热元件4,同时防止加热元件4被气溶胶产生液体淹没。加热元件4的芯吸特性允许液体通过毛细作用被进一步抽吸穿过网。
39.在本发明的一些实施例中,液体输送元件8填充第一壳体部分12与第二壳体部分14之间的间隙,使得气溶胶产生液体仅由液体输送元件8(例如,通过毛细作用)从液体储存器6输送至加热元件4。在替代性实施例中,液体输送元件8被布置为使得其不跨越第一壳体部分12与第二壳体部分14之间的间隙的全部跨度。这导致气溶胶产生液体通过液体输送元件8和在液体输送元件8与第一和/或第二壳体部分12、14之间的开口从液体储存器6输送至加热元件4。
40.在一个实例中,液体输送元件8的边缘可以延伸超出壳体10的外部界限。在替代性实例中,液体输送元件8的边缘可以是水平的或从壳体10的外部界限缩回,并且来自液体储存器6的气溶胶产生液体被配置成透入第一壳体部分14与第二壳体部分16之间的间隙。在任一情况下,液体输送元件的部分与液体储存器6直接流体连通,使得液体输送元件8确定液体至加热元件4的输送。
41.液体输送元件8可以例如由纤维束(比如棉纤维)或另一多孔结构(比如陶瓷)形成。图1的实施例包括两个液体输送元件8,但技术人员将认识到,本发明的其他实施例可以包括一个或多于两个液体输送元件8。
42.将气溶胶产生装置2配置为具有以此方式布置的加热元件4和液体输送元件8允许优化每个部件的特性。更具体地,由于液体输送元件8负责将气溶胶产生液体输送至加热元件4,因此加热元件4的设计可以集中于其加热和气溶胶产生。此外,由加热元件4的纤维网提供的芯吸特性允许液体被输送贯穿加热元件4,同时保持液体输送元件8远离加热元件4的最热区域,由此减少温度劣化的影响。
43.可以通过在液体输送元件8的不同区域中包括具有不同热阻的多种材料来进一步
消除温度劣化。例如,具有相对高热阻的材料可以设置在液体输送元件8的紧邻加热元件4或加热元件4的更高温度区的区域中。
44.图2示出了本发明的第二实施例中的气溶胶产生装置2的示意性截面图,该气溶胶产生装置包括加热元件4、液体储存器6、液体输送元件8以及壳体10。技术人员将认识到,前述实施例的描述也可以应用于这个第二实施例。
45.在这个实施例中,加热元件4悬挂在空气流动通道12的一部分上并且通过液体输送元件8以及通过壳体10的接触点保持在位。类似于前述实施例,加热元件4经由液体输送元件8的毛细作用与液体储存器6处于流体连通。更具体地,加热元件4的端部与液体输送元件8接触,这些液体输送元件与液体储存器6以及保持在液体储存器6内的气溶胶产生液体接触。当加热元件4具有芯吸特性时(例如,如果该加热元件包括导电纤维的网),则该加热元件可以沿其自身从液体输送元件8输送液体。以此方式布置这些部件为气溶胶产生装置2提供了紧凑的囊体设计。
46.在优选实施例中,加热元件4成形为使得加热元件4的宽度(和/或厚度)随着距液体输送元件8的距离增加而减小。这产生跨加热元件4的不同电流密度的区;其中在加热元件4的中心附近具有相对高的电流密度,并且在加热元件4的端部附近具有相对低的电流密度。在使用中,相对高电流密度的区将变得比相对低电流密度的区更热,因此建立了跨加热元件4的温度梯度。这确保了加热元件4的最高温度区域最远离液体输送元件8,减小了温度劣化对液体输送元件8的影响。
47.如图2所示,加热元件4被布置为使得加热元件4的平面基本上平行于穿过空气流动通道12的空气流动的方向。这种布置减少了由加热元件4对穿过空气流动通道12的空气流动造成的湍流。在替代性实施例中,加热元件4可以被布置为使得加热元件4的平面与穿过空气流动通道12的空气流动的方向成角度地偏离或与其垂直,以便定制使用者的吸烟体验并且提供更紧凑的设计。
48.图3示出了本发明的第三实施例中的加热元件4和液体输送元件8的示意性俯视图。加热元件具有可以连接至电源(未示出)的两个接触端部5。在使用中,电流穿过加热元件4以产生热量。加热元件4还包括多个槽缝7,该多个槽缝被布置为当电流在两个接触端部5之间流动时使电流遵循曲折或蛇形的路径,从而导致沿该路径的不同电流集中。在替代性布置中,加热元件4可以包括简单的形状(比如矩形),并且可以通过替代器件跨加热元件4来建立不同的电流集中。在这个实施例中,存在沿着加热元件4的每一侧的长度布置的液体输送元件8,以将液体从周围的液体储存器6(未示出)输送至加热元件4。通过确保液体输送元件8距加热元件4的最热区域有足够的距离,可以避免液体输送元件8的温度劣化。
49.图4示出了本发明的第四实施例中的加热元件4和液体输送元件8的示意性俯视图。类似于前述实施例,加热元件4包括多个槽缝7,该多个槽缝在两个接触端部5之间引起不同的电流集中。然而,在这个实施例中,液体输送元件8在加热元件4的侧的长度上不连续。而是,具有较短长度的液体输送元件8沿着加热元件4的边缘按区段布置,使得它们不在加热元件4中的槽缝7之间延伸。在一些布置中,位于槽缝7的开口附近的液体输送元件8之间的间隙可以被壳体10的部分(未示出)覆盖,以防止气溶胶产生液体接触加热元件4,而不被液体输送元件8传输至加热元件4。
50.图5示出了本发明的第五实施例中的加热元件4和液体输送元件8的示意性俯视
图。类似于图3的实施例,液体输送元件8沿着加热元件4的每一侧的长度布置,以将液体从周围的液体储存器6(未示出)输送至加热元件4。然而,在这个实施例中,气溶胶产生装置进一步包括跨加热元件4布置的加热杆件9。加热杆件9具有比加热元件4更高的导电性,并且被配置为从电源接收电能,以便提供高电流密度和热量的中心区域。加热元件4与加热杆件9之间的接触允许这两个部件之间传递电和热传导。将加热杆件9固定到加热元件4还为网提供了进一步的结构稳定性,以防止损坏,并延长加热元件4在应用于装置中时的寿命。此外,尽管图3的实施例仅示出了单个加热杆件9,但是本领域技术人员将认识到,可以引入多个加热杆件。例如,在加热元件4的两侧上以遍及加热元件4更均匀地分布热量。
51.在替代性实施例中,加热杆件9可以是成角度的,以便遵循加热元件4的接触端部5之间的曲折路径。代替加热杆件4,单个实心线(或线束)可以布置在加热元件4上或穿过网。
52.图6示出了本发明的第六实施例中的加热元件4和液体输送元件8的示意性俯视图,其中,加热元件4被布置在液体输送元件8上。加热元件4与液体输送元件8之间增加的接触面积可以有助于气溶胶产生液体更快地输送到加热元件4上,这是由于可获得更大程度的芯吸。以此方式配置加热元件4和液体输送元件8允许以紧凑配置提供气溶胶产生装置。优选地,加热元件4的不与液体输送元件8接触的区域在空气流动通道12内不被覆盖,使得通过加热加热元件4上的气溶胶产生液体所产生的气溶胶将沿着空气流动通道12运送以离开该装置。加热元件4的接触端部5可以突出到液体输送元件8的边缘上方。
53.在替代性实施例中,加热元件4可以部分地嵌入液体输送元件8内,以在加热元件4与液体输送元件8之间提供进一步增加的接触面积。加热元件4不应完全嵌入液体输送元件8内,以便允许产生的气溶胶穿过空气流动通道12。替代性地,液体输送元件8可以成形为使得加热元件4的区域暴露于空气流动通道12。