
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,诸如电子烟。
2.已知的气溶胶产生装置通常使用加热部件或加热器来加热气溶胶产生液体,以便产生供使用者吸入的气溶胶或蒸气。加热器典型地由导电材料制成,当在加热器上施加电能时,该导电材料允许电流流过。导电材料的电阻致使在电流穿过材料时产生热量,这是通常被称为电阻加热的过程。
3.一些气溶胶产生装置在所产生的气溶胶沿着加热器与吸嘴之间的气流路线行进时在所产生的气溶胶中表现出较大的温度下降,这导致离开吸嘴的蒸气非常冷并且一些使用者不喜欢这样。在一些情况下,蒸气可能会在到达使用者之前在装置或吸嘴中冷凝,这导致不合期望的“湿”蒸气感觉。
4.本发明的目的是改进对离开气溶胶产生装置的蒸气温度的控制。
5.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:加热器,该加热器用于产生气溶胶;以及蒸气流动通路,该蒸气流动通路被配置成将来自加热器的产生的气溶胶运送到蒸气流动通路的嘴口端,其中,该蒸气流动通路是可延伸的,使得加热器与嘴口端之间的长度是可调整的。蒸气流动通路可以延伸至大于5mm且小于70mm或小于47mm或小于15mm的长度。优选地,该蒸气流动通路可延伸15mm至20mm的长度。
6.以此方式,可以调整蒸气流动通路的长度,这控制所产生的蒸气在其离开装置之前的冷却量。增加蒸气流动通路的长度会降低蒸气在其离开装置时的温度,并且缩短通路的长度会增加在其离开装置时的蒸气温度。应理解,蒸气温度在蒸气流动通路更短时更热,使得嘴口端更靠近加热器。这允许待递送到使用者的蒸气处于优选的温度并且防止蒸气在通路内冷却,从而去除了“湿”蒸气的感觉。有利地,可调整的蒸气流动通道长度允许基于环境温度条件(例如,寒冷天气)或在电功率起点因例如电池耗尽或较低的能量设计而较低时调适装置。
7.气溶胶产生装置可以包括用于延伸蒸气流动通路的滑动机构或螺旋机构。以此方式,机械调整可以与装置集成以便以伸缩方式改变蒸气路线的长度。通过将可延伸机构结合到装置中,与消耗品烟弹相反,烟弹的生产可以被简化并且可以在装置中使用更昂贵的部件。这还降低了装置和烟弹的总生产成本。
8.优选地,根据任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置,进一步包括:两个接触点,该两个接触点被布置成在这些接触点之间向加热器提供电流;以及加热器控制件,该加热器控制件被布置成改变加热器上的接触点的位置以调整通过其施加电流的接触点之间的距离。以此方式,可以通过提供控制件来进一步控制蒸气在其离开装置时的温度,该控制件调整电流所通过的加热器的长度。
9.优选地,该加热器控制件包括滑动机构或螺旋机构。以此方式,机械调整可以与装置结合以改变电流所通过的加热器的长度。加热器的接触点可以被配置成与调整机构相互作用,以允许控制加热器的有效区域。
10.气溶胶产生装置可以进一步包括电源,其中,该加热器控制件被配置成测量两个接触点之间的电阻并且基于测量的电阻来调整来自电源的施加电压。换句话说,在调整两
个接触点之间的距离时,可以测量或检测加热器的电阻,以便调整从电源或电池接收的电能。以此方式,可以调整由加热器供应的电功率以及因此由加热器产生的热量,使得可以控制由装置产生的蒸气量以便与接触点之间的距离(即,加热器的有效长度)成比例。
11.换句话说,增加接触点之间的距离会增加电流沿着其行进的长度,从而增加加热器的有效电阻。这意味着对于相同的施加电压,有效电流随着有效长度的增加而降低。因此,为了从加热器提供每单位长度恒定的加热水平,来自电源的施加电压也必须随着有效长度的增加而增加。通过与增加的有效电阻成比例地增加活动长度和施加电压,在加热器的总有效长度增加时,可以递送每单位长度相同的加热功率比并且因此产生更多的蒸气。
12.加热器控制件还可以调整加热器与嘴口端之间的蒸气流动通路的长度。以此方式,可以使用单个控制机构来控制蒸气流动通路的长度和施加电流通过加热器的距离两者。在某些应用中,仅调整吸嘴的长度可能是不够的,并且汽化过程可能需要通过将吸嘴长度与加热元件加热功率(长度)相关联的进一步调整。
13.优选地,该加热器包括导电纤维网,该导电纤维网被配置成在使用时通过毛细作用将液体运送通过加热器。以此方式,加热器网向加热器提供芯吸功能,使得气溶胶产生液体可以被有效地吸取到加热器上以便进行汽化。导电纤维可以是烧结金属网、优选地钢纤维。
14.已知网状加热器产生对于一些使用者来说可能不期望的特别冷的蒸气。因此,通过将网状加热器与可延伸的蒸气流动通路组合可以实现网状加热器的优点(例如,组合的芯吸和加热功能),而同时仍为使用者提供期望的蒸气温度。
15.优选地,该气溶胶产生装置包括吸嘴,该吸嘴提供蒸气流动通路的至少一部分;其中,该吸嘴是可延伸的以调整加热器与嘴口端之间的蒸气流动通路的长度。以此方式,可以由使用者容易地且直观地调整加热器与蒸气流动通路的嘴口端之间的距离。
16.优选地,气溶胶产生装置包括消耗品烟弹,并且消耗品烟弹包括吸嘴。以此方式,可延伸的吸嘴可以具体地补充消耗品烟弹和设置在其内的气溶胶产生液体。例如,可能期望一些气溶胶产生液体的蒸气比典型的温度范围更冷或更热,并且匹配消耗品烟弹的特定吸嘴允许装置提供更宽范围的蒸气离开温度。
17.优选地,该加热器包括导电纤维网的平面片材。以此方式,平面片材使已经芯吸到片材上的气溶胶产生液体的大表面容易汽化。由于平面网可以提供大气溶胶产生表面,因此很好地控制离开装置的大体积的蒸气的温度就特别重要。
18.优选地,该气溶胶产生装置进一步包括加热器支架,该加热器支架用于将加热器支撑在装置内;其中,该加热器支架包括:两个部分,该两个部分在沿着支架的长度延伸的界面处相遇;其中,该加热器被支撑在界面处的、在两个加热器支架部分之间的纵向间隙内。以此方式,提供了夹层结构,其中加热器被保持在支架的两个部分之间。这允许气溶胶产生液体从加热器的边缘吸取到加热器上。加热器支架还可以充当汽化腔室,该汽化腔室被配置成将从加热器产生的气溶胶收集在两个支架部分的内部空间内。一个或多个气流通道优选地设置在支架中以将空气从装置外部朝向气溶胶产生装置的嘴口端引导。
19.优选地,该气溶胶产生装置进一步包括液体储存器,该液体储存器围绕加热器支架定位,使得通过经由加热器的毛细作用将液体从液体储存器吸取到加热器。以此方式,来自液体储存器的气溶胶产生液体可以与加热器的边缘接触并且被吸取到加热器上。
20.现在将参考附图通过示例的方式来描述本发明的实施例,在附图中:
21.图1是本发明的气溶胶产生装置的示意图;
22.图2是本发明的实施例中的具有加热元件的汽化器的示意图;
23.图3a是本发明的第一实施例中的可延伸机构的示意图;
24.图3b是本发明的第二实施例中的可延伸机构的示意图;
25.图4a是本发明的第三实施例中的加热器控制件的示意图;
26.图4b是本发明的第四实施例中的另一加热器控制件的示意图;
27.图5a是本发明的气溶胶产生装置处于缩短构型的示意图;
28.图5b是本发明的气溶胶产生装置处于伸长构型的示意图;
29.图6a是气溶胶产生装置的示意图;以及
30.图6b是表示在图6a的气溶胶产生装置中的设定距离上进行的操作温度测量的曲线图。
31.图1示出了气溶胶产生装置2,该气溶胶产生装置包括被配置成从液体储存器6接收气溶胶产生液体的加热器4。加热器4还被配置成从电池8或其他形式的电源接收电能,以便产生热量。电池8被布置在加热器4的一端处,并且吸嘴10被布置在加热器4的远离电池8的相反端处。加热器4和液体储存器6设置在汽化器20中,如参考图2进一步详细地描述。
32.通过加热已经吸取到加热器4上的液体来产生气溶胶。当使用者从装置2的吸嘴10吸入时,所产生的气溶胶/蒸气行进通过将加热器4连接到装置2的嘴口端14的通道12或蒸气流动通路。蒸气在沿着通道12流动时冷却,并且通道12的长度被配置成使得蒸气在其离开装置2时的温度是使用者所期望的。蒸气流动通路的典型长度是约40mm,并且通道12可以具有恒定的截面面积或者具有渐缩侧。
33.加热器4可以包括导电网,该导电网具有连接到电池8中的端子的两个电接触件16和18。该网通过借助毛细作用从液体储存器6吸取液体来向加热器4提供芯吸功能,使得该网的表面被液体浸湿。在使用时,电流在电接触件16和18之间穿过加热器4,这导致网产生热量。加热器4还包括在网中的多个狭槽,该多个狭槽被布置成当电流在两个电接触件16和18之间流动时致使该电流沿循螺线型路径。网的表面上的液体随后被网加热以形成供吸入的气溶胶。
34.图2示出了汽化器20的示意图,该汽化器包括加热器4、液体储存器6和加热器支架22。汽化器20被配置成设置在气溶胶产生装置2中。加热器支架22被布置成收集从加热器4产生的气溶胶。在加热器支架22中还设置了一个或多个气流通道24,其中,气流通道24被配置成在使用者吸入时将空气从汽化器20的外部引导穿过通道12并且朝向气溶胶产生装置2的嘴口端14。
35.加热器4安装在加热器支架22中,该加热器支架包括放置在加热器4的顶部主侧面上方的上支架部分26和放置在加热器4的下部主侧面下方的下支架部分28,使得加热器4被保持在两个支架部分之间。支架22充当汽化腔室,该汽化腔室被配置成在两个支架部分26和28的内部空间内收集所产生的气溶胶。
36.加热器4的一个或多个边缘暴露于围绕加热器支架22和加热器4的液体储存器6。加热器4的边缘可以延伸超出加热器支架22的外部界限,或者替代性地,当构造时,上支架部分26和下支架部分28会在两个支架部分之间形成间隙,该间隙允许来自液体储存器6的
气溶胶产生液体与加热器边缘接触,借此经由毛细作用进一步在加热器4上吸取液体。
37.图3a示出了本发明的第一延伸机构,其中吸嘴10被配置成远离和朝向装置2的汽化器20滑动。滑动机构30包括内壳体32和外壳体34。内壳体32相对于汽化器20固定,并且外壳体34固定地连接到吸嘴10。外壳体34被配置成在内壳体32上朝向和远离汽化器20滑动,以分别缩短或延长蒸气流动路径/通道12。内壳体32还具有唇缘36,该唇缘限制滑动机构30的延伸。密封件可以被布置在内壳体32与外壳体34之间的界面处,该密封件向滑动机构30提供摩擦阻力,使得可以在使用期间维持期望的通道12长度。
38.图3b示出了本发明的第二延伸机构,其中吸嘴10被配置成远离和朝向装置2的汽化器20扭转。螺旋机构40包括内螺纹部分42和外螺纹部分44。内螺纹部分42相对于汽化器20固定,并且外螺纹部分44固定地连接到吸嘴10。外螺纹部分44被配置成在内螺纹部分42上朝向和远离汽化器20扭转,以分别缩短或延长蒸气流动路径/通道12。类似于第一延伸机构,密封件可以设置在内螺纹部分42与外螺纹部分44之间以向螺旋机构40提供摩擦阻力,使得在使用期间,吸嘴10被保持在远离汽化器20的选定位置以固定蒸气流动通路12的长度。在另一个示例中,可以使用滚柱丝杠机构来延伸通道12的长度。
39.图3a和图3b中描述的延伸机构可以例如允许蒸气流动通路的长度达到30mm至50mm。应明白,内壳体/内螺纹部分和外壳体/外螺纹部分可以切换,使得内部部分连接到吸嘴并且外部部分连接到装置的汽化器部分。
40.图4a示出了本发明的第一加热器控制件50,其中可滑动的加热器控制件50调整施加电流所通过的加热器4的长度。加热器控制件50具有凹槽52,其中按钮54被配置成沿着该凹槽滑动以便控制加热器4的有效长度。加热器4的有效长度被定义为施加电流所通过的加热器的长度,该长度进而确定了加热器的电阻加热的部分。设置在装置的外表面上的滑动按钮54连接到加热器4上的内滑动接触件。内滑动接触件可以设置在加热器支架22上并且被配置成与夹在支架22内的加热器4接触。
41.加热器4可以具有处于固定位置的一个电接触件和作为内滑动接触件的另一电接触件。替代性地,两个电接触件都可以被配置成可滑动的,其中,按钮54的移动致使两个电接触件朝向或远离彼此滑动,以便调整加热器4的有效长度。
42.图4b示出了本发明的第二加热器控制件60,其中使用螺旋机构来调整加热器控制件60。旋钮62设置在加热器控制件60中,该旋钮可以被旋转以调整施加电流所通过的加热器4的长度。旋钮62的旋转致使加热器的内电接触件沿着加热器的长度移动,类似于上述加热器控制件。
43.在图4b中,旋钮62设置在外螺纹部分64上,该外螺纹部分旋入和旋出内螺纹壳体66,汽化器20设置在该内螺纹壳体中。因此,第二加热器控制件60的螺旋动作还致使装置2的长度被调整。替代性地,可以使用滚柱丝杠机构,其中,62的旋转不会改变装置2的长度而是仅引起内电接触件的线性移位。
44.在使用时,加热器控制件50或60可以被配置成测量加热器4的有效长度之间的电阻并且基于加热器4的测量到的电阻(即,有效电阻)来调整来自电池8的施加电压。类似于针对图4a描述的加热器控制件,加热器4可以具有处于固定位置的一个电接触件和作为内滑动接触件的另一电接触件。替代性地,两个电接触件都可以被配置成可滑动的,其中,旋钮62的移动致使两个电接触件朝向或远离彼此移动,以便调整加热器4的有效长度。
45.在一些情况下,增加加热器的有效长度会致使施加电流在加热器上行进更长的距离,借此增加加热器的加热面积并且进而致使装置产生更多蒸气。产生的蒸气在其沿着蒸气流动通路行进时冷却,但应理解,在其沿着相同的距离行进时,较大体积的产生的蒸气的平均温度将冷却至低于较小体积的蒸气的平均温度。为了发生这种情况,加热器(例如,实心线)中的优选电流路径的电阻性质可以被选择为较低,使得调整加热器的有效长度将不会显著影响加热器的在接触点之间的总体距离。
46.在其他情况下,增加长度会增加欧姆电阻,由此在相同的给定电压下减小电流。因此,较低的电流将产生较低的温度并且因此从加热器产生较少的热量并且从装置产生较少的蒸气。基于加热器的长度变化,可以测量两个接触点之间的欧姆电阻(例如,通过测量电阻的变化)以补偿这种现象。为了产生与加热器的有效长度成比例的蒸气量(即,其中,增加的有效长度导致增加的蒸气量),然后可以基于两个接触点之间的测量的欧姆电阻来调整施加电压。这意味着然后可以调整电功率以便递送每毫米长度(或表面)相同的加热功率比,从而在加热器的总有效长度增加时允许装置产生更多的蒸气。应明白,在这些情况下,测量欧姆电阻并不意图控制温度,而是根据需要调整每单位长度的加热功率。以此方式,在加热器的总有效长度增加时,可以递送每单位长度相同的加热功率比并且随后产生更多的蒸气。
47.因此,应理解,有很多参数或因素可能会影响装置的温度控制和气溶胶产生,诸如加热元件的有效电阻、优选电流路径的电阻性质、加热功率或电流流过的有效长度。
48.图5a和图5b示出了本发明的另一个实施例中的气溶胶产生装置70的示意图。图5a示出了处于封闭或缩短构型的装置70,并且图5b示出了处于延伸或延长配置的装置。
49.气溶胶产生装置70包括加热器72,该加热器被配置成通过对从周围液体储存器74接收的气溶胶产生液体进行电阻加热来产生气溶胶。电池76设置在装置70中以向加热器72供应电能,其中,电池76的端子连接到加热器72的第一固定电接触件78和第二滑动电接触件80。第一固定电接触件78被布置在加热器72的靠近电池76的端部处,并且第二滑动电接触件80沿着加热器72的长度远离电池76布置。第二滑动电接触件80被配置成沿着加热器72的长度滑动以增加/减小第一电接触件78和第二电接触件80之间的距离,从而设定施加电流所通过的加热器72的长度。
50.加热器72和液体储存器74被设置在汽化器88内,类似于参考图2所述的。装置70进一步包括包围通道84的吸嘴82,由加热器72产生的气溶胶可以通过该吸嘴从汽化器88流到装置70的嘴口端86。在使用时,气溶胶将在其沿着通道84行进时冷却。
51.装置70还包括延伸机构,该延伸机构可以优选地是如参考图3a和图3b所述的滑动机构30或螺旋机构40。还可以使用滚柱丝杠机构。在此实施例中,延伸机构用于同时地控制蒸气流动通路或通道84的长度以及施加电流流过的加热器72的长度。换句话说,延伸机构动作组合了吸嘴长度的调整和有效加热器长度的调整两者,以充当冷却长度控制件(其中通过通道84来提供冷却)和加热器控制件两者。
52.当装置70在图5a中的缩短构型到图5b中的伸长构型之间移动时,吸嘴82远离汽化器88延伸,使得通道84的长度增加。因此,这样延伸增加了来自加热器72的产生的气溶胶在到达嘴口端86之前必须行进通过的蒸气流动通路的长度。
53.控制臂90固定地附接到吸嘴82和第二滑动电接触件80并且刚性地连接这两个部
件。当延伸机构用于使吸嘴82远离加热器72延伸时,控制臂90将第二滑动接触件80朝向加热器72的远离第一接触件78的相反端拉动,这进而增加电流可以流过的加热器72的长度。相反,在将吸嘴82从伸长构型朝向加热器72推动时,第二电接触件80被控制臂90朝向第一接触件78推动,从而缩短电流可以通过的加热器的长度。
54.图6a示出了气溶胶产生装置100的示意图,该气溶胶产生装置包括芯吸件和加热器102以及蒸气流动通路或混合腔室104,该蒸气流动通路或混合腔室被布置成运送从芯吸件和加热器102产生的待由使用者经由蒸气流动通路104的可延伸吸嘴106吸入的气溶胶。
55.图6b示出了表示从沿着图6a中描绘的操作装置的设定点进行的蒸气温度测量的蒸气温度对时间的曲线图。在操作中,加热器从气溶胶产生装置100中的电源接收脉冲电流,这进而致使加热器产生热脉冲以加热芯吸件并产生气溶胶。在沿着蒸气流动通路104的第一点ch1、第二点ch2和第三点ch3处进行温度测量,这些点对应于曲线图上的测量线ch1、ch2和ch3。第一点ch1处于或接近芯吸件和加热器102,并且因此将指示在产生蒸气并且蒸气进入蒸气流动通路104时的即时蒸气温度。第二点ch2设定为远离第一点ch1大约15mm,并且第三点ch3设定为远离第二点ch2大约32mm。其中蒸气离开气溶胶产生装置的吸嘴16进一步设置在远离第三点ch3的17mm处。
56.如可以在图6b中看出,当提供电流脉冲时,达到峰值温度,并且蒸气温度随着蒸气沿蒸气流动通路移动而降低。例如,在大约10秒的时间处,蒸气温度在第一点ch1处是大约45℃、在第二点ch2处是32℃并且在第三点ch3处是23℃。在大约480秒的时间处的另一个示例示出蒸气温度在第一点ch1处是大约63℃、在第二点ch2处是43℃并且在第三点ch3处是27℃。应理解,蒸气温度的降低在第一点ch1与第二点ch2之间最明显,并且下降大约0.9℃至1.3℃/mm。在第二点ch2与第三点ch3之间的温度降低是大约0.5℃至0.8℃/mm。因此,已经示出,蒸气流动通路104中的蒸气温度高度依赖于远离芯吸件和加热器102的距离,其中,蒸气温度以远离芯吸件和加热器102的大约1℃/mm的速率降低。
57.应理解,蒸气流动通路的冷却特性还将依赖于蒸气流动通路和吸嘴本身的设计。例如,如果蒸气流动通路和/或吸嘴的直径更小,那么沿着蒸气流动通路的温度降低将更小。类似地,如果蒸气流动通路的直径更大,那么来自蒸气的热量将能够更容易耗散,这意味着蒸气流动通路中的温度降低速率将更大。
58.根据蒸气流动通路的设计,应注意,沿着纵向轴线的温度变化将不始终遵循线性规则。因此,还应理解,蒸气流动通路和吸嘴的冷却或温度控制性质可以根据设计或操作要求进行修改。