CN111936000B - 具有与液体供应隔离的加热器元件的加热器组件 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于电操作的气溶胶生成装置的蒸发器组件，所述蒸发器组件包括：具有第一侧和与所述第一侧相反的第二侧的大致平面的、流体可渗透的加热元件(135)以及液体输送介质(136)，所述输送介质具有与所述加热元件的所述第二侧接触的第一侧和与所述第一侧相反的第二侧。所述加热元件在所述液体输送介质的所述第一侧的第一区域上方延伸。液体供应导管(138)具有与所述液体输送介质的所述第二侧接触并且仅在所述液体输送介质的所述第二侧的第二区域上方延伸的第一端，其中所述第二区域小于所述第一区域。所述液体输送介质被布置成将液体从所述液体供应导管输送到所述加热元件的所述第二侧的所述第一区域。使所述液体供应导管与所述加热元件相比在所述液体输送介质的相对小的区域上方延伸具有的优点是，由所述加热器生成的热量的仅一小部分被传递到所述液体供应导管中的液体。这为所述蒸发器组件提供了良好的加热效率。

Description

具有与液体供应隔离的加热器元件的加热器组件

技术领域

本发明涉及加热液体基材以形成气溶胶的气溶胶生成装置。特别地，本发明涉及产生用于用户吸入的气溶胶的手持式气溶胶生成装置。

背景技术

从液体基材产生用于吸入的气溶胶的手持式气溶胶生成系统正变得越来越广泛地用于药物递送的医疗吸入器领域和作为香烟替代品(诸如电子烟)的吸烟产品领域。

在电子烟中，通常通过加热液体气溶胶形成基材来形成气溶胶。液体被保持在储液器中并通过在贮存器与加热元件之间延伸的毛细管材料或芯递送至加热元件。高保持材料(HRM)可被放置成与加热元件接触以将液体保持在加热元件附近。

在一种构型中，将网状加热器简单地放置在含有液体气溶胶形成基材的HRM上方。网状加热器形成气流通路的一部分，用户可通过该气流通路抽吸蒸气。响应于用户在装置上的抽吸而激活加热元件。当加热元件被激活时，HRM中靠近加热元件的液体蒸发并且通过用户抽吸而从加热元件中抽出。然后更多的液体从储液器被吸入HRM。无论系统相对于重力的取向如何，HRM或毛细芯的功能都是确保有足够量的液体靠近加热元件。因此对于每次用户抽吸，足量的液体被蒸发并随后形成气溶胶。加热元件和储液器通常一起提供为一次性筒。这种布置的优点是制造简单并且坚固。这种类型的布置的示例描述于WO2015117700A1中。

这种类型的系统的一个问题是加热效率。热量不仅被传递到期望被蒸发的液体，而且在很大程度上被传递到储液器中的其余液体，该其余部分在用户抽吸期间不需要被蒸发。其余电子液体的热质量(通过传导和对流被待蒸发的电子液体加热)产生加热器区域处的热损失，并且因此产生对额外电力的需要。在通常由电池供电的手持式装置中，提高加热效率并因此减少频繁地再充电或更换电池的需要并允许使用小外形电池是特别关键的。

希望解决或降低这个问题的重要性。

发明内容

在第一方面，提供一种用于电操作的气溶胶生成装置的蒸发器组件，所述蒸发器组件包括：

大致平面的、流体可渗透的加热元件，所述加热元件具有第一侧和与所述第一侧相反的第二侧；

液体输送介质，所述液体输送介质具有与所述加热元件的所述第二侧接触的第一侧和与所述第一侧相反的第二侧，所述加热元件在所述液体输送介质的所述第一侧的第一区域上方延伸；以及

液体供应导管，所述液体供应导管具有与所述液体输送介质的所述第二侧接触并且仅在所述液体输送介质的所述第二侧的第二区域上方延伸的第一端，其中所述第二区域小于所述第一区域；

其中所述液体输送介质被布置成将液体从所述液体供应导管输送到所述加热元件的所述第二侧的所述第一区域。

使所述液体供应导管与所述加热元件相比在所述液体输送介质的相对小的区域上方延伸具有的优点是，由所述加热器生成的热量的仅一小部分被传递到所述液体供应导管中的液体。与上述现有技术的布置相比，这为蒸发器组件提供了良好的加热效率，因为从液体输送介质传递离开的热量更少。第二区域可小于第一区域的50％，并且优选地小于第一区域的30％。

液体输送介质有利地覆盖整个加热元件。对于给定的输入电力，这使气溶胶生成最大化。它还避免了在输送材料的边缘处的热点。热点可能导致不期望化学化合物的生成。

液体输送介质可具有毛细管结构，该毛细管结构被布置成平行于加热元件的第二侧输送液体。这允许液体在整个加热元件上有效地输送。在现有技术的系统中，在HRM或毛细芯中存在形成气泡的可能性，这会影响从储液器到加热元件的正确液体传递。利用本发明的布置，降低了在液体供应导管中形成气泡的可能性。液体输送介质可相对较薄，使得在液体输送中形成的蒸气可容易地逸出，并且不太可能传送回液体供应导管中。

液体输送介质在液体输送介质的第一侧与第二侧之间的厚度可在1mm与5mm之间。液体输送介质可具有在50mm²与500mm²之间的面积。

蒸发器组件可用于例如在电吸烟系统中生成蒸气或气溶胶以供用户吸入。蒸发器组件的构造和操作可使得保持在液体输送介质中的所有液体可在单次用户抽吸中蒸发。随后被吸入液体输送介质中以代替已蒸发液体的液体在随后的抽吸过程中被蒸发。通过适当选择液体输送介质的尺寸，可在每次用户抽吸期间产生期望和一致的蒸气量。

蒸发器组件可包括壳体，加热元件和液体输送介质被保持在该壳体中，其中该壳体与液体供应导管接合或与其成一体。利用这种布置，加热元件和液体输送介质可保持在一起并且彼此对准。

为了允许蒸气从蒸发器组件中逸出，加热元件是流体可渗透的。在此上下文中，流体可渗透的意指蒸气可通过加热元件的平面从液体输送介质中逸出。为了允许这一点，加热元件可包括蒸气可穿过的孔口或孔。例如，加热元件可包括电阻细丝的网或织物。另选地或另外，加热元件可包括其中具有孔或槽的片材。

加热元件可以是电阻加热元件，在使用中直接向其供应电流。

电阻加热元件可包括从第二侧延伸至第一侧并且流体可穿过其中的多个空隙或孔口。

电阻加热元件可包括多根导电细丝。术语“细丝”贯穿本说明书使用以指布置在两个电触头之间的电路径。细丝可以任意地分叉并分别分成若干路径或细丝，或者可以从几个电路径汇聚成一个路径。细丝可以具有圆形、正方形、扁平或任何其他形式的横截面。细丝可以以直线或弯曲的方式布置。

电阻加热元件可以是细丝阵列，例如彼此平行布置。优选的是，细丝可形成网。网可以是织造或非织造的。网可以使用不同类型的编织或网格结构来形成。另选地，电阻加热元件由细丝阵列或细丝织物组成。

细丝可限定细丝之间的空隙，并且该空隙可具有在10微米与100微米之间的宽度。优选地，细丝在空隙中产生毛细管作用，使得在使用中待被蒸发的液体被吸入空隙中，从而增加加热元件与液体气溶胶形成基材之间的接触面积。

细丝可形成大小在每厘米60与240条细丝(+/-10％)之间的网。优选的是，网密度在每厘米100与140根细丝(+/-10％)之间。更优选的是，网密度为每厘米大致115根细丝。空隙的宽度可以在100微米与25微米之间，优选的是在80微米与70微米之间，更优选的是大致74微米。作为空隙的面积与网的总面积的比率的网的开放区域的百分比可在40％和90％之间，优选的是在85％与80％之间，更优选的是大致82％。

细丝的直径可以在8微米与100微米之间，优选在10微米与50微米之间，更优选在12微米与25微米之间，并且最优选为大约16微米。细丝可以具有圆形的横截面或者可以具有平坦的横截面。

细丝的面积可能较小，例如小于或等于50平方毫米、小于或等于25平方毫米、更优选大约15平方毫米。选择尺寸以将加热元件并入手持式系统。加热元件可以例如是矩形，并且具有在2毫米至10毫米之间的长度和在2毫米与10毫米之间的宽度。

加热元件的细丝可以由具有合适的电特性的任何材料形成。合适的材料包括但不限于：诸如掺杂陶瓷、电“导电”陶瓷(诸如二硅化钼)的半导体，碳，石墨，金属，金属合金和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无掺杂的陶瓷。合适的掺杂陶瓷的例子包括掺杂碳化硅。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括不锈钢；康铜；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、含锰合金和含铁合金；以及基于镍、铁、钴的超级合金；不锈钢、基于铁铝的合金，以及基于铁锰铝的合金。/>是钛金属公司的注册商标。细丝可以涂覆有一个或多个绝缘体。用于导电丝的优选材料是不锈钢和石墨，更优选的是比如AISI 304、316、304L、316L等300系列不锈钢。另外，导电加热元件可以包括上述材料的组合。可以使用材料的组合来改善对基本平坦的加热元件的阻力的控制。例如，具有高固有电阻的材料可以与具有低固有电阻的材料组合。如果其中一种材料更有利于其他方面，例如价格、可加工性或其他物理和化学参数，则这可能是有利的。有利的是，具有增加电阻的基本平坦的细丝布置减少了寄生损耗。有利的是，高电阻率加热器允许更有效地使用电池能量。

优选地，细丝由线材制成。更优选地，线材由金属制成，最优选地由不锈钢制成。

加热元件的细丝的电阻可以在0.3欧姆与4欧姆之间。优选地，电阻等于或大于0.5欧姆。更优选地，加热元件的电阻在0.6欧姆与0.8欧姆之间，并且最优选地为约0.68欧姆。

另选地，加热元件可包括其中形成有孔口阵列的加热板。举例来说，所述孔口可以通过蚀刻或加工来形成。该板可以由具有合适的电特性的任何材料形成，诸如以上关于加热元件的细丝描述的材料。

加热元件可以是感受器元件。如本文所用，“感受器元件”是指当经受变化的磁场时加热的导电元件。这可能是由于感受器元件中感应的涡流和/或磁滞损耗的结果。有利地，感受器元件是铁氧体元件。可选择感受器元件的材料和几何形状以提供期望的电阻和热量生成。

感受器元件可以是铁氧体网状感受器元件。另选地，感受器元件可以是含铁感受器元件。

感受器元件可包括网。如本文所用，术语“网”涵盖其间具有间隔的细丝的格栅和阵列，并且可包括织造和非织造织物。

该网可包括多个铁氧体或含铁细丝。细丝可在细丝之间限定空隙，并且该空隙可具有在10μm与100μm之间的宽度。优选地，细丝在空隙中产生毛细管作用，使得在使用中待被蒸发的液体被吸入空隙中，从而增加感受器元件与液体之间的接触面积。

细丝可形成大小在160与600美国筛目(+/-10％)之间(即在每英寸160与600根细丝之间(+/-10％))的网。空隙的宽度优选地在75μm与25μm之间。网的开口面积的百分比(其是空隙的面积与网的总面积的比率)优选地在25％与56％之间。网可以使用不同类型的编织或网格结构来形成。另选地，细丝由彼此平行布置的细丝阵列组成。

细丝可具有在8μm与100μm之间、优选地在8μm与50μm之间并且更优选地在8μm与40μm之间的直径。

网的面积可较小，优选地小于或等于500mm2，从而允许其并入到手持式系统中。网可以例如是矩形的，并且具有15mm乘20mm的尺寸。

有利地，感受器元件具有在1与40000之间的相对磁导率。当期望大部分加热依赖于涡流时，可使用较低磁导率的材料，而当需要磁滞效应时，可使用较高磁导率的材料。优选地，该材料具有在500与40000之间的相对磁导率。这提供了有效的加热。

壳体也可以是蒸气可渗透的，以允许蒸气逸出。壳体可在邻近液体输送介质的第二侧处是蒸气可渗透的。这允许蒸气从流体输送材料的相对侧逸出，从而进一步降低了干扰液体输送的气泡被捕获的可能性。

蒸发器组件可在液体供应导管中包括液体保持材料。无论蒸发器组件相对于重力的取向如何，这都可确保向液体输送介质的液体供应。液体保持材料优选不同于液体输送介质。液体供应导管可包括一个或多个毛细管。

液体供应导管可大致正交于加热元件的第一侧延伸。这使加热元件与液体供应导管的第二端之间的距离最大化。在使用中，液体供应导管的第二端可邻近主液体贮存器。

当在与加热元件的第一侧正交的方向上观察时，第一区域可不完全覆盖第二区域。这减少了从加热元件到液体供应导管的热传递。当在与加热元件的第一侧正交的方向上观察时，加热元件可不与第二区域重叠。这进一步增加了加热元件与液体供应导管的第一端之间的距离，并因此减少了从加热元件到液体供应导管的热传递。液体供应导管可具有液体输送介质面积的约25％的横截面积。液体供应导管可具有在2mm与5mm之间的直径。

在第二方面，提供了一种用于气溶胶生成系统的筒，所述筒包括根据第一方面的蒸发器组件以及液体贮存器、液体供应导管，所述液体供应导管具有相对的第一端和第二端并与所述液体供应贮存器连通。

加热元件和液体输送介质可与液体供应贮存器分开。液体供应导管可固定到加热元件和所述液体供应导管，或可固定到液体供应贮存器，或可固定到两者。液体供应导管可采取液体供应贮存器的瓶颈的形式。液体供应贮存器可包括贮存器壳体。贮存器壳体可与液体供应导管成一体。

在第三方面，提供了一种气溶胶生成系统，所述气溶胶生成系统包括根据第一方面的蒸发器组件、液体贮存器、液体供应导管、电源和控制电路，所述液体供应导管具有相对的第一端和第二端并与所述液体供应贮存器连通，所述控制电路被配置为控制从所述电源向所述蒸发器组件的电力供应。

气溶胶生成系统可以是手持式系统。气溶胶生成系统可包括烟嘴，用户可通过该烟嘴吸入由气溶胶生成系统生成的气溶胶。

气溶胶生成系统可包括主单元和在使用中与主单元接合的筒。主单元可包括壳体。壳体可容纳电源和控制电路。蒸发器组件和液体贮存器可设置在筒中。蒸发器组件可以是主单元和设置在筒中的液体贮存器的一部分。壳体可接收筒的至少一部分。烟嘴可以是主单元的一部分或筒的一部分。

气溶胶生成系统可包括从空气入口延伸经过蒸发器组件到达出口的气流通路。出口可在烟嘴中。

气溶胶生成系统可具有与常规雪茄或香烟相当的尺寸。气溶胶生成系统可具有在约30mm与约150mm之间的总长度。气溶胶生成系统可具有在约5mm与约30mm之间的外径。

电源可以是DC电源。电源可以是电池。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。电池可以是镍金属氢化物电池或镍镉电池。电源可以是另一形式的电荷存储装置，例如，电容器。电源可能需要再充电，且针对许多充放电循环而配置。电源可具有能够存储足以用于一次或多次用户体验的能量的容量；例如，电源可具有足够的容量，以允许在大约六分钟的时段内或在六分钟的倍数的时段内连续生成气溶胶，六分钟对应于吸常规香烟所花费的典型时间。在另一示例中，电源可具有足以进行预定次数的抽吸或不连续激活雾化器组件的容量。

控制电路系统可包括微控制器。微控制器优选的是可编程微控制器。控制电路系统可包括其他电子部件。控制电路可被配置为调节对加热元件的电力供应。电力可以在激活系统之后持续地供应到加热元件，或者可以间歇地供应，诸如在逐抽吸的基础上。电力可以以电流脉冲的形式供应到气溶胶生成元件。控制电路可包括气流传感器，并且当由气流传感器检测到用户抽吸时，控制电路可向加热元件供应电力。

在操作中，用户可通过在烟嘴上抽吸或提供一些其他用户输入(例如通过按压系统上的按钮)来激活系统。然后，控制电路向加热元件供应电力，可在预定时间段内或在用户抽吸的持续时间内向加热元件供应电力。然后，加热元件加热液体输送介质中的液体以形成蒸气，该蒸气从蒸发器组件逸出，进入通过系统的气流通路。蒸气冷却并冷凝形成气溶胶，然后被吸入用户的口中。

在本发明的所有方面中，液体可以是液体气溶胶形成基材。如本文参考本发明所使用，气溶胶形成基材是能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物的基材。可以通过加热气溶胶形成基材来释放挥发性化合物。

液体气溶胶形成基材在室温下可以是液态的。液体气溶胶形成基材可包含尼古丁。含有液体气溶胶形成基材的尼古丁可以是尼古丁盐基质。液体气溶胶形成基材可包括植物类材料。液体气溶胶形成基材可包括烟草。液体气溶胶形成基材可包括含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，所述材料在加热后即从气溶胶形成基材释放。液体气溶胶形成基材可以包括均质化的烟草材料。液体气溶胶形成基材可包括不含烟草的材料。液体气溶胶形成基材可包括均质化的植物类材料。

液体气溶胶形成基材可包括一种或多种气溶胶形成剂。气溶胶形成物是任何合适的已知化合物或化合物的混合物，该化合物在使用中有利于形成致密且稳定的气溶胶并且在系统的操作温度下基本上耐热降解。合适的气溶胶形成剂的实例包含丙三醇和丙二醇。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。液体气溶胶形成基材可以包括水、溶剂、乙醇、植物提取物和天然或人工香料。

液体气溶胶形成基材可包括尼古丁和至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂可以是丙三醇或丙二醇。气溶胶形成剂可包括丙三醇和丙二醇两者。液体气溶胶形成基材可以具有在约0.5％和约10％之间，例如约2％的尼古丁浓度。

在所有方面，液体输送介质是将液体从材料的一端传送到另一端的材料。液体输送介质可以是毛细管材料。毛细管材料可以具有纤维状或海绵状结构。毛细管材料优选包括毛细管束。例如，毛细管材料可以包括多个纤维或线或其他细孔管。纤维或线可以大致对准以朝向加热元件传送液体气溶胶形成基材。另选地，毛细管材料可以包括海绵状或泡沫状材料。毛细管材料的结构形成多个孔或管，液体气溶胶形成基材可通过毛细管作用输送穿过所述孔或管。液体输送介质暴露于加热元件的高温，并且因此必须在这些温度下稳定。

液体输送介质可包括任何合适的材料或材料的组合。合适材料的示例是海绵或泡沫材料、纤维或烧结粉末形式的陶瓷或石墨基材料、发泡金属或塑料材料、纤维材料，例如由纺丝或挤出纤维制成，诸如玻璃纤维、乙酸纤维素、聚酯或粘合的聚烯烃、聚乙烯、涤纶或聚丙烯纤维、尼龙纤维或陶瓷。纤维可以是织造的或可形成无定形结构。液体输送介质可以具有任何合适的毛细管作用和多孔性，以适用于不同的液体物理特性。液体气溶胶形成基材具有包含但不限于粘度、表面张力、密度、热导率、沸点和蒸气压力的物理特性，这些物理特性允许通过毛细管作用将液体气溶胶形成基材输送通过液体输送介质。

在所有方面，液体供应导管中的液体保持材料也可以是毛细管材料。然而，它不需要承受与液体输送介质一样高的温度。液体保持材料可以是泡沫、海绵或纤维集合。液体保持材料可由聚合物或共聚物形成。在一个示例中，液体保持材料是织造的聚丙烯和聚(对苯二甲酸乙二醇酯)。

附图说明

现在将参考附图仅通过举例来详细地描述本发明的实施方案，在附

图中：

图1是本发明的第一实施方案的气溶胶生成系统的示意图；

图2a详细示出了图2所示实施方案的蒸发器组件；

图2b是图2a的蒸发器组件的底视图；

图3a是本发明的第二实施方案的蒸发器组件的示意性剖视图；

图3b是图3a的蒸发器组件的后视图；以及

图4是本发明的第三实施方案的气溶胶生成系统的示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明的第一实施方案的气溶胶生成系统的示意图。该系统包括两个主部件，筒100和主体200。筒100的连接端115可拆卸地连接到主体200的对应连接端205。主体包含电池210和控制电路220，所述电池在该示例中是可充电锂离子电池。气溶胶生成装置10是便携式的，并且具有相当于常规雪茄或香烟的大小。

筒100包括壳体105，该壳体包含雾化组件120和限定液体供应贮存器的液体储存隔室130。液体气溶胶形成基材被保留在液体储存隔室中。雾化组件连接到液体储存隔室的瓶颈。雾化组件包括在液体输送介质136上的流体可渗透网形式的加热元件135。液体输送介质136覆盖整个加热元件。液体供应导管138在液体储存隔室的瓶颈与液体输送介质136之间延伸。高保持材料(HRM)或毛细管材料被放置在液体供应导管138内。来自液体储存隔室的液体被吸入液体供应导管，并从那里扩散到液体输送介质上。这意味着在液体输送介质中邻近加热元件存在特定体积的液体，该液体可容易被加热元件蒸发。

气流通路140、145从空气入口150经过加热元件135并从加热元件延伸通过系统，到达壳体105中的口端开口110。

加热元件135是当暴露于高频振荡磁场时被感应加热的感受器。感应器线圈225(其在该示例中是扁平线圈)被定位在主体内，邻近加热元件135。控制电路向线圈225提供高频振荡电流，该高频振荡电流继而在加热元件上产生随时间变化的磁通量。

该系统被配置成使得用户可在筒的口端开口上进行抽吸或吮吸以将气溶胶吸入他们的口中。在操作中，当用户在口端开口进行抽吸时，空气通过气流通路从空气入口经过加热元件被吸入口端开口。控制电路控制从电池210向线圈225的电力供应。这继而控制加热元件的温度，并因此控制由雾化组件产生的蒸气的量和特性。控制电路可包括气流传感器，并且当气流传感器检测到用户在筒上抽吸时，控制电路可向线圈供应电力。这一类型的控制布置在例如吸入器和电子香烟等气溶胶生成系统中沿用已久。因此，当用户在筒的口端开口上进行吮吸时，雾化组件被激活，并生成被夹带在穿过气流通路140的气流中的蒸气。蒸气通过在通路145中的气流中而冷却以形成气溶胶，所述气溶胶接着通过口端开口110被抽吸到用户的口中。

图1-3所示的实施方案全部依赖于感应加热。感应加热是通过将待加热的导电制品置于时变磁场中来工作。在导电制品中感应出涡流。如果导电制品是电绝缘的，则涡流通过导电制品的焦耳加热而耗散。在通过加热气溶胶形成基材而操作的气溶胶生成系统中，气溶胶形成基材通常自身不具有足以以此方式被感应加热的导电性。因此，在图1-3所示的实施方案中，感受器元件用作被加热的导电制品。然后，由感受器元件通过热传导、对流和/或辐射加热气溶胶形成基材。因为使用了铁磁感受器元件，所以当磁畴在感受器元件内切换时，也通过磁滞损耗生成热量。

图1-3中描述的实施方案使用感应器线圈来生成时变磁场。感应器线圈被设计成使得其不经历显著的焦耳加热。相反，感受器元件被设计成使得存在感受器的显著焦耳加热。

振荡磁场穿过感受器元件，在感受器元件中感应出涡流。感受器元件由于焦耳加热并且由于滞后损失而变热，达到足以使靠近感受器元件的气溶胶形成基材蒸发的温度。蒸发的气溶胶形成基材被夹带在从空气入口流向空气出口的空气中，如以下更详细地解释的，并且在进入用户的口之前冷却以在烟嘴部分内形成气溶胶。控制电子器件在检测到抽吸之后将振荡电流供应到线圈持续预先确定的持续时间(在该示例中为五秒)，然后切断电流直到检测到新的抽吸为止。

图2a更详细地示出了图1的蒸发器组件。在图2所示的示例中，蒸发器组件具有壳体137。壳体137与液体储存容器一体地形成。壳体137将网状感受器135、液体输送介质136和毛细管材料139保持在液体供应导管138内。

加热元件135包括不锈钢网。它是大致平面的。图2b是蒸发器组件的底视图。网是大致矩形的，但具有切出的中心孔口131。中心孔口使得当在与网的平面正交的方向上观察时，该孔口覆盖液体供应导管。液体供应导管138的轮廓在图2b中以虚线示出。这样，加热元件从液体供应导管中移除，并且因此从加热元件到液体供导管中的液体没有显著的热传递。该孔口可以是任何形状。例如，它可以是圆形的以匹配圆形的液体供应导管。在该示例中，该孔口是正方形。

在该示例中，液体输送介质136由玻璃纤维材料形成。玻璃纤维通常具有足够的耐热性。玻璃纤维是织造的并且提供毛细管作用以在平行于网状感受器元件的表面的方向上输送液体。特别地，液体输送介质被布置成将液体从与液体供应导管接触的区域输送离开至液体输送介质的周边。

液体供应导管138中的毛细管材料139被取向成将液体传送到液体输送介质136。在该示例中，其与网状感受器元件的表面正交。毛细管材料139可由织造的聚丙烯或聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)构成。

从图2b中可以看出，液体供应导管与液体输送介质接触的面积仅是液体输送介质总面积的一部分。液体供应导管与液体输送介质接触的面积越小，从加热器传递回到液体供应导管中的液体的热量越低。然而，接触面积需要足够大，以允许在短时间内在整个液体输送介质中补充液体。这允许用户在短时间内连续抽吸并在每次抽吸时仍接受足够且一致的气溶胶。在该示例中，液体供应导管具有约5mm的直径，并且液体输送介质具有约300mm²的面积。液体供应导管中的毛细管材料可具有与液体输送介质类似的体积。

在使用中，当感应线圈225由于感测到的用户抽吸而被激活时，加热元件加热到足以使保持在液体输送介质136中的液体蒸发的温度。加热保持足够的持续时间以使液体输送介质中基本上所有的液体蒸发。例如，这可以是两秒的固定时间段。然后停止通过线圈的电流，并且加热元件冷却直到线圈的下一次激活。在液体输送介质中的液体蒸发之后，更多的液体从液体供应导管中的毛细管材料流入液体输送介质中。同时，来自液体储存隔室的液体代替液体供应导管中的液体。这样，另一类似体积的液体被递送到加热元件，为下一次用户抽吸做好准备。这提供了一致的气溶胶体积。并且加热元件与液体存储隔室的主要部分的隔离提高了加热效率。

在图2a和图2b所示的实施方案中，蒸发器壳体137是流体不可渗透的，并且覆盖液体输送介质的背面。这意味着在液体输送介质中生成的蒸气必须通过感受器136逸出，以夹带在气流中。

图3a和图3b示出了可在图1所示的系统中使用的蒸发器的另一实施方案，其中在液体输送介质336中生成的蒸气可通过液体输送介质的邻近加热元件的第一侧(在图3a和图3b的示例中同样为网状感受器)并且通过与第一侧相反的第二侧两者逸出。

图3a是蒸发器组件以及液体储存隔室330的一部分的示意图。蒸发器组件的基本形状与图2的实施方案中的相同。壳体337与液体储存隔室一体地形成。加热元件335通过由液体供应导管338形成的瓶颈与液体储存隔室的主体分开。壳体337将网状感受器335、液体输送介质336和毛细管材料339保持在液体供应导管138内。

加热元件335包括不锈钢网并且是大致平面的。液体输送介质336由玻璃纤维材料形成。玻璃纤维是织造的并且提供毛细管作用以在平行于网状感受器元件的表面的方向上输送液体。特别地，液体输送介质被布置成将液体从与液体供应导管接触的区域输送离开至液体输送介质的周边。

液体供应导管338中的毛细管材料339被取向成将液体传送到液体输送介质336。在该示例中，其与网状感受器元件的表面正交。毛细管材料339可由织造的聚丙烯或聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)构成。

在使用中，当感应线圈225由于感测到的用户抽吸而被激活时，加热元件加热到足以使保持在液体输送介质3136中的液体蒸发的温度。加热保持足够的持续时间以使液体输送介质中基本上所有的液体蒸发。例如，这可以是两秒的固定时间段。然后停止通过线圈的电流，并且加热元件冷却直到线圈的下一次激活。在液体输送介质中的液体蒸发之后，更多的液体从液体供应导管中的毛细管材料流入液体输送介质中。同时，来自液体储存隔室的液体代替液体供应导管中的液体。这样，另一类似体积的液体被递送到加热元件，为下一次用户抽吸做好准备。这提供了一致的气溶胶体积。并且加热元件与液体存储隔室的主要部分的隔离提高了加热效率。

从图3b可以看出，壳体337允许蒸气通过加热元件335并且通过液体输送介质336的背面两者逸出。蒸气的通路由图3a中的箭头示出。

经过蒸发器的主气流由虚线箭头340指示。通过液体输送介质336的背面逸出的蒸气可通过穿过形成在蒸发器壳体337中的孔口342与主气流汇合。图3b是液体输送介质336的背面的视图，其示出了壳体构造。容纳液体输送介质和加热元件335的壳体337的背面形成有中心部分343和外围框架344，该中央部分与液体供应导管338接合或成一体，该外围框架通过多个肋345接合到中心部分。肋之间是蒸气可从液体输送介质中逸出的空间。

在该示例中，框架344具有与其所定位的筒中的腔匹配的尺寸和形状。这是为了将通过筒的气流限制在期望的一个或多个气流通路中。因此，为了使已经逸出到液体输送介质336的背面后面的空间341中的蒸气与主气流340汇合，穿过蒸发器壳体形成槽或孔口342。另选地，蒸发器组件可简单地被制造得比接收其的腔小，使得蒸气可围绕壳体137的外围移动以与主气流汇合。

图3a和图3b的布置具有的优点是，在液体输送介质中生成的蒸气具有许多出口路径。这降低了气泡被捕获在液体输送介质中或迁移到液体供应导管并干扰液体向加热元件的有效传递的可能性。

迄今为止描述的实施方案已经包括通过感应加热来加热的加热元件。然而，可使用电阻加热器来代替。图4是根据本发明的第三实施方案的气溶胶生成系统的示意图。该系统类似于图1所示的系统，但使用电阻加热而不是感应加热。

该装置包括两个主部件，筒400和主体500。筒400的连接端415可拆卸地连接到主体500的对应连接端505。主体包含电池510和控制电路520，所述电池在该示例中是可充电锂离子电池。

筒400包括壳体405，该壳体包含雾化组件420和限定液体供应贮存器的液体储存隔室430。液体气溶胶形成基材被保留在液体储存隔室中。雾化组件连接到液体储存隔室的瓶颈。雾化组件包括在液体输送介质436上的流体可渗透网形式的加热元件435。液体供应导管438在液体储存隔室的瓶颈与液体输送介质436之间延伸。高保持材料(HRM)或毛细管材料439被放置在液体供应导管438内。来自液体储存隔室的液体被吸入液体供应导管，并从那里扩散到液体输送介质上。这意味着在液体输送介质中邻近加热元件存在特定体积的液体，该液体可容易被加热元件蒸发。

气流通路440、445从空气入口450经过加热元件435并从加热元件延伸通过系统，到达壳体405中的口端开口410。

如前述实施方案，加热元件435包括不锈钢网并且是大致平面的。然而，蒸发器组件还包括一对定位在加热元件的相对侧上的电接触垫460。接触垫由导电材料诸如铜形成，并且通过加热元件435彼此电连接。

接触垫460面向主体，并通过主体上的电接触销560接触。电接触销是弹簧加载的，以确保在将筒连接到主体时与接触垫460的良好接触。主体上的电接触销560连接到控制电路520。通过电接触垫和电接触销将电力从电池510供应到加热元件。

液体输送介质436由玻璃纤维材料形成。玻璃纤维是织造的并且提供毛细管作用以在平行于网状感受器元件的表面的方向上输送液体。特别地，液体输送介质被布置成将液体从与液体供应导管接触的区域输送离开至液体输送介质的周边。

液体供应导管438中的毛细管材料439被取向成将液体传送到液体输送介质436。在该示例中，其与加热元件的表面正交。毛细管材料439可由织造的聚丙烯或聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)构成。

该系统被配置成使得用户可在筒的口端开口上进行抽吸或吮吸以将气溶胶吸入他们的口中。在操作中，当用户在口端开口进行抽吸时，空气通过气流通路从空气入口经过加热元件被吸入口端开口。控制电路控制从电池410向加热元件435的电力供应。这继而控制加热元件的温度，并因此控制由雾化组件产生的蒸气的量和特性。控制电路可包括气流传感器，并且当气流传感器检测到用户在筒上抽吸时，控制电路可向线圈供应电力。这一类型的控制布置在例如吸入器和电子香烟等气溶胶生成系统中沿用已久。因此，当用户在筒的口端开口上进行吮吸时，雾化组件被激活，并生成被夹带在穿过气流通路440的气流中的蒸气。蒸气通过在通路445中的气流中而冷却以形成气溶胶，所述气溶胶接着通过口端开口410被抽吸到用户的口中。

所描述的实施方案都具有仅将期望在每次用户抽吸中被加热的液体的体积与液体储存隔室中的剩余液体隔离的优点，使得该液体的体积可快速且有效地蒸发，而向剩余液体的热传递相对较少。

Claims (13)

1.一种用于电操作的气溶胶生成装置的蒸发器组件，所述蒸发器组件包括：

大致平面的、流体可渗透的加热元件，所述加热元件具有第一侧和与所述第一侧相反的第二侧；

液体输送介质，所述液体输送介质具有与所述加热元件的第二侧接触的第一侧和与所述液体输送介质的第一侧相反的第二侧，其中所述液体输送介质具有毛细管结构，所述毛细管结构被布置成平行于所述加热元件的所述第二侧输送液体，并且其中所述液体输送介质在所述液体输送介质的所述第一侧与所述第二侧之间的厚度在1mm与5mm之间，所述加热元件在所述液体输送介质的所述第一侧的第一区域上方延伸；

液体供应导管，所述液体供应导管具有与所述液体输送介质的所述第二侧接触并且仅在所述液体输送介质的所述第二侧的第二区域上方延伸的第一端，其中所述第二区域小于所述第一区域；以及

在所述液体供应导管中的液体保持材料或毛细管材料，其中所述液体保持材料或毛细管材料不同于所述液体输送介质；

其中所述液体输送介质被布置成将液体从所述液体供应导管输送到所述加热元件的所述第二侧的所述第一区域。

2.根据权利要求1所述的蒸发器组件，其中所述第二区域小于所述第一区域的50％。

3.根据权利要求2所述的蒸发器组件，其中所述第二区域小于所述第一区域的30％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的蒸发器组件，包括：壳体，所述加热元件和所述液体输送介质被保持在所述壳体中，其中所述壳体与所述液体供应导管接合或与其成一体。

5.根据权利要求4所述的蒸发器组件，其中所述壳体在邻近所述液体输送介质的第二侧处是穿孔的或蒸气可渗透的。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的蒸发器组件，其中所述液体供应导管大致正交于所述加热元件的所述第一侧延伸。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的蒸发器组件，其中所述加热元件包括电阻细丝的网或织物。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的蒸发器组件，其中当在与所述加热元件的所述第一侧正交的方向上观察时，所述第一区域不完全覆盖所述第二区域。

9.根据权利要求8所述的蒸发器组件，其中当在与所述加热元件的所述第一侧正交的方向上观察时，所述加热元件不与所述第二区域重叠。

10.一种用于气溶胶生成系统的筒，所述筒包括根据权利要求1至9中任一项所述的蒸发器组件、液体贮存器、以及液体供应导管，所述液体供应导管具有相对的第一端和第二端并与所述液体供应贮存器连通。

11.根据权利要求10所述的筒，其中所述加热元件和所述液体输送介质可与所述液体贮存器分开。

12.一种气溶胶生成系统，所述气溶胶生成系统包括根据权利要求1至9中任一项所述的蒸发器组件、液体贮存器、液体供应导管、电源和控制电路，所述液体供应导管具有相对的第一端和第二端并与所述液体供应贮存器连通，所述控制电路被配置为控制从所述电源向所述蒸发器组件的电力供应。

13.根据权利要求12所述的气溶胶生成系统，其中所述气溶胶生成系统是包括烟嘴的手持式系统，用户可通过所述烟嘴吸入由所述气溶胶生成系统生成的气溶胶。