具有气溶胶生成装置加热器的容器以及气溶胶生成装置的制作方法

本发明涉及用于气溶胶生成系统的容器，所述容器包括适用于蒸发液体的加热器组件。确切地说，本发明涉及手持式气溶胶生成系统，例如电操作的吸烟系统。

背景技术：

包括容器和气溶胶生成装置的气溶胶生成系统是已知的。一种此类气溶胶生成系统是电操作的吸烟系统。手持式电操作吸烟系统为已知的，其由包括电池和控制电子元件的装置部分、包括气溶胶形成基质的供给的容器或筒部分和电操作的蒸发器组成。包括气溶胶形成基质供给和蒸发器的筒有时被称作“雾化筒”。蒸发器通常包括缠绕于浸泡在液体气溶胶形成基质中的伸长的芯子周围的加热器线的线圈。筒部分通常不仅包括气溶胶形成基质供给和电操作蒸发器，而且还包括烟嘴，吸烟者在使用时吮吸所述烟嘴以将气溶胶抽吸到他们的口中。

然而，这种布置的缺点是所述筒的生产成本相对较高。这是因为制造芯子和线圈组件比较困难。同时，芯子和线圈组件可能受到重力影响，这意味着在某些朝向上无法最优化地操作。例如，由芯子保持的包括气溶胶形成基质的液体和/或筒内的液体储留材料可能在筒内发生偏移，导致芯子和/或材料内的液体分布不均匀。

因而，最好能够提供改善已知容器和装置的问题的容器和气溶胶生成装置。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，提供了一种用于液体气溶胶生成基质的容器以供在电加热的气溶胶生成装置中使用。所述容器包括：具有至少一个空气入口和至少一个空气出口的外壳；用于吸收液体气溶胶生成基质的管状液体储留元件；以及包括至少一个电加热器的透气毛细管芯子薄膜。所述薄膜设置在管状液体储留元件的一个端面上，以便提供从至少一个空气入口经过薄膜的一部分到达至少一个空气出口的气流路径。

有利地，将电加热器设置在毛细管芯子薄膜上使得气溶胶生成基质能够更有效地蒸发，因为这种配置实现加热器和液体气溶胶生成基质之间的较大接触面积。此外，加热器可能基本平坦以简化制造。如本文中所使用的，“基本平坦”表示形成在单一平面中且不卷绕或另外一致以适合弯曲或其它非平面形状。基本平坦的加热器可在制造期间易于处置且提供稳固的结构。

如在本文中所使用的，通过“吸附”表示液体被吸附在管状液体储留元件的表面上，或者被吸收在管状液体储留元件中，或者既被吸附在管状液体储留元件上又被吸收在管状液体储留元件中。

至少一个电加热器优选的是设置在薄膜的一部分上，位于气流路径内。更优选的是，至少一个电加热器整体设置在薄膜的一部分上，位于气流路径内。将电加热器整体设置在薄膜的一部分上而位于气流路径内可以增加气溶胶生成装置的效率，因为液体气溶胶生成基质能够更有效地被芯吸到加热器。

所述容器优选的是进一步包括设置在管状液体储留元件内并从至少一个空气入口向薄膜延伸的管状元件。优选的是，所述管状元件基本上不透气的。管状元件优选的是配置为防止液体气溶胶生成基质泄漏到气流路径中。管状元件的纵向长度可能等于管状液体储留元件的纵向长度。或者，管状元件的长度可能介于管状液体储留元件的纵向长度的约50%至约95%之间。

在使用中，薄膜设置在管状液体储留元件的下游端处。

所述容器可能进一步包括设置在管状液体储留元件一端的另一个管状液体储留元件，使得薄膜位于多个管状液体储留元件之间。当在气溶胶生成装置中使用时，另一个管状液体储留元件可以提高容器的可靠性，因为容器以与水平面成一定角度而倾斜所造成的影响得到缓解。

另一个管状液体储留元件可能包括与初始管状液体储留元件上储留的相同液体气溶胶生成基质，或者可以包括不同的液体，例如香料液体。

此外，容器可能包括邻近至少一个电加热器设置的另一个透气毛细管芯子薄膜，使得所述薄膜内包裹的至少一个加热器和另一个薄膜形成层压。通过这种方式设置层压可以提高容器在气溶胶生成装置内使用时的可靠性，因为毛细管芯子包裹加热器，从而提供更坚固的芯子和加热器组合。另一个薄膜可以包括另一个电加热器。因此，提供了包括一层薄膜、一层加热器、一层薄膜和一层加热器的层压。

另一个薄膜可具有相同材料，或与初始薄膜不同的材料。如果材料不同，那么的芯吸性优选的是不同的。

另一个电加热器优选的是与至少一个电加热器电联接。

在包括另一个电加热器的实施例中，另一个透气毛细管芯子薄膜可以邻近另一个电加热器设置，使得另一薄膜中包裹的另一个加热器与另一个薄膜形成层压。优选的是，此实施例包括另一个管状液体储留元件，所述另一个管状液体储留元件邻近薄膜和加热器层压设置。

所述或每个电加热元件优选的是具有伸长的横截面轮廓。提供伸长的横截面轮廓增加液体与加热器接触的体积，且因此加热器是更高效的。具有线圈作为加热元件的传统加热器通常具有圆形或椭圆形横截面形状，并仅可在线圈的侧面处形成液体的弯液面。作为比较，本发明的伸长的横截面轮廓使得在加热器的侧面出和顶部表面上都能形成液体的弯液面。

伸长的横截面轮廓优选的是矩形。矩形横截面形状更易于制造，从而降低成本。

所述或每个加热器优选的是包括两个电触点，所述电触点从加热器延伸至外壳的外表面。在一个优选实施例中，所述电触点延伸至所述外壳的外端表面。当电触点延伸至外壳的外端表面时，优选的是其分别设置为与容器纵向轴线相距第一径向距离和第二径向距离。这样做使电触点更容易匹配气溶胶生成装置的电触点。

所述或每个加热器的电阻优选的是介于0.3至4欧姆之间。更优选的是，所述或每个加热器的电阻在0.5欧姆与3欧姆之间，且更优选的是约1欧姆。所述或每个加热器的电阻优选的是大于接触部分的电阻至少一个数量级，且更优选的是大于至少两个数量级。这确保通过使电流通过加热器元件而产生的热集中在加热器。如果系统由电池提供电力，那么对于加热器来说具有较低的总电阻是有利的。低电阻高电流系统允许高功率递送至加热器。这允许加热器使导电丝快速达到所需温度。

优选的是，毛细管芯子薄膜为高保留率和释放率材料。所述薄膜的材料优选的是纤维材料，所述纤维优选的是氧化铝。此外，或替代地，所述薄膜材料可能包括纤维素纤维垫。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电加热气溶胶生成装置。所述装置包括：电源；用于接收如本文中所述的含有液体气溶胶生成基质的容器的腔；连接至所述电源并配置用于将电源与容器的加热器联接的电触点；配置与容器的至少一个空气入口在所述容器被所述腔接收时联接的空气入口。

所述装置优选的是进一步包括配置为容纳装置的组件的壳体。优选的是，在壳体的侧壁上邻近所述腔设置至少一个空气入口。更优选的是，在壳体的侧壁上邻近腔的一端设置至少一个空气入口。至少一个空气入口可能为包围壳体圆周而设置的多个空气入口。

容器可能包括设置在容器的一端处的烟嘴，使得使用者在使用中可以吸入所生成的气溶胶。

如本文使用的，术语“纵向”是指容器的近端和相对远端之间的方向，并且是指气溶胶生成装置的近端或烟嘴端和远端之间的方向。

气溶胶形成基质优选是能够释放挥发性化合物的基质，所述挥发性化合物可形成气溶胶。挥发性化合物通过加热气溶胶形成剂而释放。

气溶胶形成基质可以包括固体和液体组分。

气溶胶形成剂可包括尼古丁。含尼古丁气溶胶形成基质可为尼古丁盐基质。气溶胶形成基质可包括基于植物的材料。气溶胶形成基质可包括烟草，且优选含烟草材料含有挥发性烟草香味化合物，其在加热时从气溶胶形成基质中释放。气溶胶形成基质可包括均质烟草材料。

气溶胶形成基质可替代地可包括不含烟草的材料。气溶胶形成基质可包括均质植物性材料。

气溶胶形成基质可包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂可为任何合适的已知化合物或化合物的混合物，在使用中，所述化合物或化合物的混合物有利于致密和稳定气溶胶的形成，并且对在气溶胶生成装置的操作温度下的热降解基本抗性。合适的气溶胶形成剂是本领域众所周知的，并且包括但不限于：多元醇，例如三甘醇，1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，例如甘油单、二或三乙酸酯；和一元、二元或多元羧酸的脂肪酸酯，例如二甲基十二烷二酸酯和二甲基十四烷二酸酯。特别优选的气溶胶形成剂是多元醇或其混合物，例如三甘醇，1,3-丁二醇和最优选的甘油。

气溶胶形成基质可包括其它添加剂和成分，例如香料。

气溶胶形成基质优选包括尼古丁和至少一种气溶胶形成剂。在一个特别优选的实施例中，气溶胶形成剂是甘油。

所述容器优选的是填充有约150mg至约400mg之间的气溶胶形成基质、更优选的是约200mg至约300mg之间的气溶胶形成基质，并且在一个优选实施例中，约250mg气溶胶形成基质。

电源可为电池，并且可为配置用于充电与放电的多个循环的可再充电电池。电池可为基于锂的电池，例如锂钴、锂铁磷酸盐、钛酸锂或锂聚合物电池。电池可替代地可为镍金属氢化物电池或镍镉电池。电池容量优选选择为允许在需要再充电之前由使用者的多次使用。电池容量优选足够在需要再充电之前由使用者最低限度的20次使用。

作为替代，电源可以是另一形式的电荷存储装置，例如电容器。电源可需要充电并可具有允许一或多个吸烟过程的足够能量的存储的容量；例如，电源可以具有足够的容量以允许连续生成气溶胶持续大约六分钟的时间，对应于抽一支常规卷烟所耗费的典型时间，或者持续多个六分钟的时间。在另一实例中，电源可具有足够的容量以允许预定数量或不连续的加热器组件的吸烟或启动。

气溶胶生成装置优选还包括控制电子器件。控制电子装置优选的是配置为将功率从电源供应到至少一个加热器并进行调节。在启动系统之后功率可连续地供应到加热器组件或可在逐抽吸的基础上间歇地供应。可以以电流脉冲的形式为加热器组件提供能量。

控制电子装置可包括微处理器，所述微处理器可为可编程微处理器。控制电子装置可以包括另外的电子组件。

气溶胶生成装置还进一步包括邻近用于接纳容器的腔的温度传感器。温度传感器与控制电子器件连通，以允许控制电子器件将温度维持在操作温度下。温度传感器可为热电偶，或可替代地至少一个加热器可用于提供关于温度的信息。在该替代方案中，至少一个加热器的温度依赖性电阻性质是已知的，并且用于以技术人员已知的方式测定至少一个加热器的温度。

气溶胶生成装置可包括与控制电子器件连通的单口抽吸检测器。单口抽吸检测器优选配置为检测使用者何时在气溶胶生成装置烟嘴上抽吸。控制电子器件优选还配置为依赖于来自单口抽吸检测器的输入，控制对至少一个加热元件的功率。

气溶胶生成装置优选还包括使用者输入，例如开关或按钮。这允许使用者打开装置。开关或按钮可起始气溶胶生成或使控制电子器件准备等待来自单口抽吸检测器的输入。

气溶胶生成装置还包括外壳，所述外壳包括腔和其它部件。气溶胶生成装置的外壳优选是细长的，例如具有圆形横截面的细长圆柱体。所述壳体可包括任何适当的材料或材料的组合。适当材料的示例包括金属、合金、塑胶或包含那些材料中的一种或多种的合成材料、或适于食品或制药应用的热塑性塑料，例如聚丙烯、聚醚醚酮（PEEK）和聚乙烯。优选的是，该材料是且轻型的且是不易破碎的。

优选的是，气溶胶生成系统为便携式的。气溶胶生成系统可以具有相当于常规雪茄或卷烟的尺寸。吸烟系统可以具有大约30mm到大约150mm之间的总长度。吸烟系统可以具有大约5mm到大约30mm之间的外径。

气溶胶生成装置可包括另一个加热器。所述另一个加热器可设置于用于接纳容器的腔中。所述另一个加热器配置为接收来自电源的功率。另一个加热器可以使气溶胶生成基质能够更快达到工作温度。

本发明的一个方面的任何特征可以任何适当组合应用于本发明的其它方面。特别地，方法方面可应用于设备方面，并且反之亦然。此外，在一个方面的任何、一些和/或所有特征可以任何适当组合应用于任何其它方面的任何、一些和/或所有特征。

还应了解在本发明的任何方面描述且限定的各种特征的特定组合可独立地实现和/或供应和/或使用。

附图说明

将参照附图仅通过举例方式进一步描述本发明，在所述附图中：

图1展示了根据本发明的容器的内部组件的分解图；

图2展示了根据本发明的容器的横截面示意图；

图3展示了根据本发明的替代容器的内部组件的分解图；

图4展示了根据本发明的另一替代容器的内部组件的分解图；

图5展示了根据本发明的再一个替代容器的内部组件的分解图；

图6展示了根据本发明的替代容器的横截面示意图；

图7展示了根据本发明的薄膜的一部分和加热器布置的横截面视图；

图8展示了具有先前技术的常规加热器布置的薄膜的一部分的横截面视图；

图9展示了根据本发明的电加热器；

图10展示了根据本发明的气溶胶生成装置的横截面视图；及

图11展示了加热元件和薄膜的制造过程。

具体实施方式

图1展示了容器的内部组件的分解图。所述容器的组件包括呈管状元件100形式的高保留释放材料、毛细管芯子薄膜102和具有电触点106和108的电加热元件104。管状元件100配置为接收液体气溶胶生成基质。

所述管状元件100的高保留释放材料可以由例如聚氧乙烯聚氧丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯组合物形成。其它适合的材料包括各种形式的磨砂玻璃纤维或其它低密度泡沫（例如聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯（EVA）或天然纤维素材料海绵）。

所述高保留吸收材料可能包括第一部分和第二部分，其中所述材料的第一部分与第二部分有不同的物理性质。所述不同物理性质可能是较高或较低的分解温度、较高或较低的芯吸能力和较高或较低的吸附能力。例如，如果需要较高的保留率，则可以使用孔直径超过12微米的材料。相反，当需要输送液体时，可以使用介于10至12微米之间的孔尺寸。当需要较高热稳定性或热阻时，例如当操作过程中使用介于约200℃至250℃的工作温度时，可以通过纱线、绳子、织造垫或非织造垫及纤维垫或毛毡的形式使用玻璃、氧化铝、不锈钢、二氧化硅、黄麻纤维、亚麻、碳纤维和芳族聚酰胺（Kevlar）纤维。在高达200℃的温度下，使用其它材料，例如聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的组合，以及磨砂玻璃纤维或其它低密度泡沫（例如聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯（EVA）或天然纤维素材料海绵）。

所述薄膜102可能是纤维毡，例如织造毡。所述纤维可能是氧化铝或纤维素。

电加热元件是不锈钢，使得加热元件能够通过冲压工艺制成。

图1中所示的组件接收在容器202的壳体200内，如图2中所示。容器进一步包括空气入口204及空气出口206。基本不透气的管状部分208设置在管状元件100内。管状部分208从空气入口204向空气出口206延伸。管状部分208的纵向长度可以为管状元件100的纵向长度的至少50%，但在优选实施例中，纵向长度为至少80%。电触点106和108（图2中未显示）设置在壳体的外端面上，在空气入口204端处。

如可见，在使用中，气流路径经过管状部分208并通过薄膜102从空气入口204延伸至空气出口206。在下文详细描述气溶胶生成装置中的容器的操作。

图3展示了替代容器的内部组件的分解图。在整个描述中，相同的参考编号指的是相同的组件。图3所示的实例包括图1所示的内部组件，但可以看到，用于接收液体气溶胶生成基质的另一个管状元件300邻近薄膜102设置。图3所示的内部组件可合并到图2所示的类似壳体中。管状元件100和300的纵向长度可能与本实例中所示的相同。或者，例如当管状元件100包括不同于管状元件300的液体时，每一元件100、300的纵向长度可能不同。例如，当管状元件300包括香料时，则管状元件300的纵向长度可能小于管状元件100的纵向长度。

图4展示了又一个替代容器的内部组件的分解图。图4中所示的实例与图3中所示的实例类似，不同之处在于设置了另一个毛细管芯子薄膜400。布置另一个薄膜400以便与加热器104和薄膜102形成层压。

图5提供了再一个实例，其中提供了另一个加热元件500和另一个毛细管芯子薄膜502。布置另一个加热元件500和薄膜502以形成包括一层薄膜102，一层加热元件104，一层薄膜400，一层加热元件500和一层薄膜502的层压。加热元件500包括电触点504和506。电触点504和506与加热元件104的相应引脚电联接。通过这种方式，在使用过程中，通过电触点106和108接收的电功率加热加热元件104和加热元件500两者。

图6展示了包括图3中所示的组件的容器600的横截面示意图。所述容器包括壳体602、空气入口604以及空气出口606。基本不透气的管状部分608设置在管状元件100内。管状部分608从空气入口604向空气出口606延伸。管状部分608的纵向长度可以为管状元件100纵向长度的至少50%，但在优选实施例中，所述纵向长度为至少80%。电触点106和108（图2中未显示）设置在壳体的外端面上，在所述空气入口604端处。

如可见的，在使用中，气流路径604经过管状部分608并通过薄膜102和通过管状部分300从空气入口延伸至空气出口606。在下文详细描述气溶胶生成装置中的容器的操作。

如图7中所示，图7为加热元件104、500及薄膜102、400的横截面视图，用于形成所述加热元件104、500的电阻材料具有伸长的横截面形状。此实例中的伸长的横截面形状是矩形。如可见的，在加热元件的边缘上形成弯液面700。此外，在加热元件的暴露表面上形成弯液面702。通过这种方式，与常规加热元件相比，邻近加热元件的液体体积增加，因此可更高效地蒸发液体。

图8展示了常规加热元件800。如可见的，弯液面802仅在加热元件一侧处而非在暴露表面上形成。

图9展示了加热元件104、500和图7中所示的横截面A-A。

电加热元件104、500通过冲压电阻材料（例如不锈钢）及然后将所述冲压的加热元件粘附在薄膜上而形成。

图10展示了配置为与如上所述的容器一起使用的气溶胶生成装置1000的横截面视图。装置包括具有电源1004、控制电路1006和用于接纳上文中所描述的容器202、600的腔1008的外壳体1002。壳体1002由热塑性塑料（例如聚丙烯）形成。装置1000进一步包括设置在腔1008的端部处的电触点1010。电触点配置用于连接容器的电触点，使得可以从电源1004向加热元件104、500提供电功率。电触点1016可以是基本连续的同心环，使得容器可以通过任何旋转方向插入，或所述电触点可以是单触点，所述容器适于插入所述腔，使得所述容器只能以一个旋转方向插入，以确保实现电连接。

壳体还包括与腔1008流体连通的至少一个空气入口1012。至少一个空气入口可以为布置在壳体圆周周围的呈穿孔形式的多个空气入口。

在使用中，使用者将容器202、600插入腔1008中。实现电连接，且使用者可以通过激活开关（未展示）或通过抽吸装置来激活所述装置。当通过抽吸激活装置时，提供了抽吸传感器（例如麦克风）或测量加热元件的电阻或阻率。当检测抽吸时，向加热元件提供功率或根据情况提供另外的功率，以使供使用者后续吸入的液体气溶胶生成基质蒸发。控制电路1006配置用于控制提供给加热元件的功率，以将加热元件的温度维持在操作温度。

当使用者抽吸所述装置时，空气经过所述空气入口1012被吸入所述装置，然后所述空气流经上文所述的气流路径。当空气流经透气薄膜102、400和502时，夹带了被气化的气溶胶生成基质。如可见的，在此实例中，容器202、600进一步具备烟嘴1014，所述烟嘴与管状元件300的空气出口流体连通，且因此使用者可以通过所述烟嘴吸入气溶胶。

在以上实例中，气溶胶生成装置是电吸烟装置，且管状元件100和300上保留的液体气溶胶生成基质含有尼古丁和气溶胶形成剂，例如甘油或丙二醇。

参考图11描述加热元件和薄膜的制造工艺。

图11（a）展示了包括毛细管芯子薄膜材料幅板的线轴1100。毛细管芯子薄膜材料配置为接收经过预冲压的加热元件1102。加热元件可以使用合适的模具和冲压机布置进行冲压。因此，在图11（a）所示的工艺步骤中，形成具有多个加热元件的毛细管芯子薄膜材料的基本连续幅板。

图11（b）展示了此工艺的下一步骤。使用冲压机1104和模具将毛细管芯子薄膜材料的幅板切割成每个都具有加热元件的独立圆盘1106。圆盘的直径基本等于管状元件的直径。

图11（c）展示了薄膜和加热元件圆盘102在制备过程中被用于管状元件100以插入容器。然后将管状元件插入容器的外壳中并将液体添加到管状元件。

本领域的普通技术人员现在可以想到根据本发明的并入加热器的其它容器设计。

上文描述的示例性实施例是举例说明而不是限制性的。考虑到上述的示例性实施例，现在本领域的普通技术人员将理解到与以上示例性实施例一致的其它实施例。