包括裝置及筒且所述裝置確保與所述筒電接觸的氣溶膠生成系統的制作方法

包括裝置及筒且所述裝置確保與所述筒電接觸的氣溶膠生成系統的制作方法
【專利摘要】一種電操作的氣溶膠生成系統，其包括裝置(10)和可移除的筒(20)，所述可移除的筒包括氣溶膠形成基質、電操作蒸發器以及連接到所述蒸發器的第一電觸頭，所述裝置包括限定用于收納所述筒的腔(18)的主體(11)、電源、連接到所述電源(14)的第二電觸頭(19)，以及煙嘴部分，其中處于關閉位置的所述煙嘴部分(12)保持所述筒上的所述第一電觸頭與所述裝置上的所述第二電觸頭接觸。通過提供基于裝置和筒的系統，其中所述裝置包括主體和煙嘴部分，與之前的紙筒型筒相比，可簡化所述筒的組件。使用所述煙嘴部分保持所述筒上的所述電觸頭與所述裝置上的對應觸頭相接觸允許所述筒插入所述裝置和所述筒從所述裝置移除的方式變得極為簡單，同時所述筒上不需要復雜的機械固定。
【專利說明】
包括裝置及筒且所述裝置確保與所述筒電接觸的氣溶膠生成 系統
技術領域
[0001] 本發明設及包括裝置及筒的氣溶膠生成系統，其中所述裝置確保與所述筒電接 觸。特別地，本發明設及一種氣溶膠生成系統，其配置為允許使用包括氣溶膠形成基質源和 電操作蒸發器的穩固的低成本筒。
【背景技術】
[0002] -類氣溶膠生成系統是電操作吸煙系統。已知手持式電操作吸煙系統，其由裝置 部分和筒部分組成，所述裝置部分包括電池和控制電子裝置，且所述筒部分包括氣溶膠形 成基質源和電操作的蒸發器。包括氣溶膠形成基質源及蒸發器運兩者的筒有時被稱為"霧 化筒(cartomiser)"。蒸發器通常包括纏繞浸入液體氣溶膠形成基質中的伸長忍子的加熱 器線圈。筒部分通常不僅包括氣溶膠形成基質源和電操作蒸發器，而且還包括煙嘴，用戶在 使用過程中晚吸所述煙嘴W將氣溶膠抽吸到其口中。
[0003] 然而，運種結構的缺陷是筒的生產成本相對昂貴。運是因為難W制造忍子和線圈 組件。此外，在制造期間必須謹慎處理加熱器線圈與電流通過其從裝置部分遞送的電接觸 元件之間的電接觸。此外，運些筒包含煙嘴部分W便在運輸期間保護易碎的忍子及線圈組 件。但在每一個筒中包含完整且穩固的煙嘴表示每一個筒具有高材料成本。
[0004] 將需要能夠生產包括裝置部分和筒部分的氣溶膠生成系統，其允許使用穩固的、 便宜的W及可靠的筒，所述筒相較于之前的筒使用較少材料且操作可靠。

【發明內容】

[0005] 在第一方面中，提供一種電操作的氣溶膠生成系統，其包括裝置和可移除的筒，所 述可移除的筒包括氣溶膠形成基質、電操作蒸發器W及連接到所述蒸發器的第一電觸頭， 所述裝置包括限定用于容納筒的腔的主體、電源、連接到所述電源的第二電觸頭，W及煙嘴 部分，其中處于關閉位置的煙嘴部分保持筒上的第一電觸頭與裝置上的第二電觸頭接觸。
[0006] 通過提供基于裝置和筒的系統，其中裝置包括主體和煙嘴部分，與之前的霧化筒 型筒相比，可簡化所述筒的組件。使用煙嘴部分保持筒上的電觸頭與裝置(主體或者煙嘴部 分)上的對應觸頭相接觸允許筒插入裝置和筒從裝置移除的方式變得極為簡單，同時筒上 不需要復雜的機械固定。運減小了筒的制造成本。由于筒是W比裝置大得多的量生產，所W 運是重要的。如本文中所使用，筒從裝置"可移除"表示筒和裝置可彼此聯接并解除聯接而 不會明顯損壞裝置或者筒。
[0007] 煙嘴部分可通過較接連接到裝置的主體。運確保了煙嘴部分和主體在一起，從而 減小了用戶丟失煙嘴部分或主體中的一個的可能性。運也提供了將筒簡單插入到裝置中和 從裝置移除筒。煙嘴部分可通過夾扣機構保持在關閉位置。夾扣機構可包括釋放按鈕并可 配置為在釋放按鈕被按壓時釋放煙嘴部分。煙嘴部分可通過其它機構(例如磁封)或通過使 用雙穩態較鏈機構保持在關閉位置。然而，可能有其它將煙嘴部分連接到主體的手段，例如 螺旋接合或咬合。
[0008] 煙嘴部分可W包括空氣入口和空氣出口，并可配置為允許用戶在空氣出口上進行 晚吸，W通過煙嘴部分將空氣從入口抽吸到出口。煙嘴部分可W包括擋板，所述擋板配置為 引導通過煙嘴部分從入口抽吸到出口的空氣經過筒中的蒸發器。通過將所有氣流保持在煙 嘴部分內，可使主體的設計極為簡單。運也表示裝置只有煙嘴部分在長期使用后需要清潔 或更換。然而，應該清楚的是，可能有其它氣流模式且筒在裝置內可能有其它取向。
[0009] 所述裝置可W是電操作吸煙系統。優選的是，所述系統是手持式的。所述系統可W 具有相當于傳統雪茄或卷煙的尺寸。所述系統可W具有大約30mm到大約150mm之間的總長 度。所述系統可W具有大約5mm到大約30mm之間的外徑。
[0010] 蒸發器可W是加熱器組件。筒可W包括:液體存儲部分，其包括容納液體氣溶膠形 成基質的殼體，所述殼體具有開口；及流體可滲透加熱器組件，其包括多個導電絲，其中流 體可滲透加熱器組件跨越液體存儲部分的殼體的開口延伸。加熱器組件可W是基本平坦 的。如本文中所使用，"基本平坦"表示形成在單一平面中且不卷繞或另外符合彎曲或其它 非平面形狀。平坦的加熱器組件可容易在制造期間加 W處理并提供穩固的構造。
[0011] 第一電觸頭可形成加熱器組件的部分。
[0012] 導電絲可限定絲之間的空隙，且空隙可具有10皿到100皿之間的寬度。優選的是， 絲引起空隙中的毛細管作用，使得在使用中，待蒸發的液體被抽吸到空隙中，從而增加加熱 器組件與液體之間的接觸面積。
[OOU] 導電絲可W形成尺寸在160到600目的US(+/-10%)之間（即，在每英寸160到600個 絲(+/-10%)之間）的網格。間隙的寬度優選地在75皿到25皿之間。網格的開口面積的百分 比優選的是在25%到56%之間，所述百分比是空隙的面積與網格的總面積的比。網格可W 使用不同類型的編織或格子結構形成。替代地，導電絲由彼此平行布置的絲的陣列組成。
[0014]導電絲的網格、陣列或織物的特征也可W在于其保持液體的能力，如在本領域中 眾所周知的。
[001引導電絲的直徑可W介于10皿到100皿之間、優選的是介于祉m到50皿之間，并且更 優選的是介于祉m到39WI1之間。絲可具有圓形橫截面或可具有平整的橫截面。加熱器絲可通 過蝕刻例如錐的片材而形成。當加熱器組件包括平行絲陣列時，此可為特別有利的。如果加 熱器組件包括絲的網格或織物，那么絲可單獨形成且針織在一起。
[0016] 可提供導電絲作為網格、陣列或織物。導電絲的網格、陣列或織物的面積可W較 小，優選的是，小于或等于25mm2,從而允許其合并到手持式系統中。導電絲的網格、陣列或 織物可W(例如）為矩形并且具有5mm乘2mm的尺寸。優選的是，導電絲的網格或陣列覆蓋的 面積在加熱器組件的面積的10%到50%之間。更優選的是，導電絲的網格或陣列覆蓋的面 積在加熱器組件的面積的15%到25%之間。
[0017] 液體存儲部分的殼體可W含有毛細管材料。毛細管材料可W在殼體中取向W將液 體輸送到蒸發器。
[0018] 毛細管材料可W具有纖維性或海綿狀結構。優選的是，毛細管材料包括毛細管束。 例如，毛細管材料可W包括復數個纖維或線或其它細孔管。纖維或線可W大體上對準W將 液體傳送到加熱器。替代地，毛細管材料可W包括海綿狀或泡沫狀材料。毛細管材料的結構 形成復數個小孔或管，液體可W由毛細作用輸送通過所述小孔或管。毛細管材料可W包括 任何合適的材料或材料的組合。合適材料的實例是海綿或泡沫材料、呈纖維或燒結粉末的 形式的陶瓷或石墨基材料、泡沫金屬或塑料材料、例如由紡制或擠出纖維制成的纖維性材 料，例如醋酸纖維素、聚醋或粘合聚締控、聚乙締、涂絕或聚丙締纖維、尼龍纖維或陶瓷。毛 細管材料可W具有任何合適的毛細作用和孔隙度從而與不同的液體物理性質一起使用。液 體具有物理性質，包括但不限于粘度、表面張力、密度、導熱性、沸點和蒸汽壓力，其允許液 體通過毛細管作用輸送通過毛細管裝置。
[0019] 毛細管材料可與加熱器組件直接接觸。毛細管材料可延伸到絲之間的空隙中。加 熱器組件可通過毛細管作用將液體氣溶膠形成基質抽吸到空隙中。
[0020] 殼體可含有兩種或兩種W上不同的毛細管材料，其中與加熱器接觸的第一毛細管 材料具有高熱分解溫度，且第二毛細管材料具有較低的熱分解溫度，所述第二毛細管材料 與第一毛細管材料接觸但不與加熱器接觸。第一毛細管材料的熱分解溫度優選的是至少 160°C，且優選的是至少250°C。如本文中所使用，"熱分解溫度"表示材料開始分解且通過生 成氣態副產物損失質量的溫度。第二毛細管材料可比第一毛細管材料有利于占據更大體積 且可比第一毛細管材料保持更多氣溶膠形成基質。第二毛細管材料可具有比第一毛細管材 料好的毛細作用性能。第二毛細管材料可比第一毛細管材料更便宜。第二毛細管材料可為 聚丙締。
[0021] 第一毛細管材料可將加熱器組件與第二毛細管材料分開至少1.5mm，且優選的是 1.5mm到2mm之間的距離，W提供跨越第一毛細管材料的足夠溫降。
[0022] 第一電觸頭優選的是各自與復數個絲接觸，或與復數個絲一體地形成。
[0023] 加熱器組件可在橫向平面中延伸，且第一電觸頭可橫向地延伸到液體存儲部分的 殼體之外。在一個實施例中，液體存儲部分的殼體是基本圓柱體的，且開口在圓柱體的一個 端部處。腔配置為通過在與側向平面正交的方向上移動液體存儲部分來容納液體存儲部 分。在完全插入位置中，橫向延伸到液體存儲部分的殼體之外的觸頭可與裝置的主體中的 第二觸頭相接觸。處于關閉位置的煙嘴部分對第一電觸頭的后側起作用，促使所述觸頭朝 向第二電觸頭。替代地，第一電觸頭可取向為面向煙嘴部分，且第二電觸頭可在煙嘴部分 中。
[0024] 在使用中，殼體中的開口可有利地定位在殼體中最靠近煙嘴部分的端部處。裝置 中的所有氣流路徑隨后可W在煙嘴部分內。然而，可使用其它配置。
[0025] 加熱器可W包括其上支撐絲和第一接觸元件的電絕緣基板，所述絲跨越基板中形 成的開孔而延伸。
[0026] 筒有利地包括兩個第一電觸頭，其彼此定位在開孔的相對側上，且裝置有利地包 括兩個第二電觸頭，其彼此定位在腔的相對側上。
[0027] 裝置可W包括一個或多個彈性元件，其配置為在煙嘴部分處于關閉位置時變形W 促使第一電觸頭與第二電觸頭相接合。
[00%]系統可進一步包括連接到加熱器組件且連接到電源的電路，配置成監測加熱器組 件或加熱器組件的一個或多個絲的電阻，且控制到達加熱器組件的電力供給的電路取決于 加熱器組件或一個或多個絲的電阻。
[0029]電路可包括微處理器，所述微處理器可為可編程微處理器。電路可W還包括電子 部件。電路可配置成調節到達加熱器組件的電力供給。在啟動系統之后功率可連續地供應 到加熱器組件或可在逐抽吸的基礎上間歇地供應。功率可w電流脈沖的形式供應到加熱器 組件。
[0030] 系統有利于包括在殼體的主體內的電源，典型地是電池。作為替代，電源可W是另 一形式的電荷存儲裝置，如電容器。電源可W需要再充電并且可W具有允許存儲足夠用于 一次或多次吸煙體驗的能量的容量。例如，電源可W具有足夠的容量W允許連續生成氣溶 膠持續大約六分鐘的時間，對應于抽一支常規卷煙所耗費的典型時間，或者持續多個六分 鐘的時間。在另一實例中，電源可W具有足夠的容量W允許預定的抽吸次數或蒸發器的間 斷啟動。
[0031] 導電絲可W包括任何合適的導電材料。合適的材料包括但不限于:例如滲雜陶瓷 的半導體、"導"電陶瓷(例如，二娃化鋼）、碳、石墨、金屬、金屬合金W及由陶瓷材料和金屬 材料制成的復合材料。此類復合材料可包括滲雜或無滲雜的陶瓷。合適的滲雜陶瓷的例子 包括滲雜碳化娃。合適金屬的例子包括鐵、錯、粗和銷族金屬。合適金屬合金的實例包括不 誘鋼;康銅;含儀合金、含鉆合金、含銘合金、含侶合金、含鐵合金、含錯合金、含給合金、含妮 合金、含鋼合金、含粗合金、含鶴合金、含錫合金、含嫁合金、含儘合金和含鐵合金；W及基于 儀、鐵、鉆的超級合金，不誘鋼，Timetal敏，基于鐵侶的合金W及基于鐵儘侶的合金。 Timetal?.是Titanium Metals Corporation的注冊商標。絲可由一種或多種絕緣體涂 覆。導電絲的優選材料為304、316、30化、31化不誘鋼，W及石墨。
[0032] 加熱器元件的導電絲的網格、陣列或織物的電阻優選的是在0.3歐姆到4歐姆之 間。更優選的是，導電絲的網格、陣列或織物的電阻優選的是在0.5歐姆到3歐姆之間，且更 優選的是約1歐姆。導電絲的網格、陣列或織物的電阻優選的是比接觸部分的電阻大至少一 個數量級，且更優選的是大至少兩個數量級。運確保通過使電流通過加熱器元件而生成的 熱量集中到導電絲的網格或陣列。如果系統由電池供電，那么對于加熱器元件來說，具有較 低的總電阻是有利的。低電阻高電流系統允許高功率遞送到加熱器元件。運允許加熱器元 件將導電絲快速加熱到所需溫度。
[0033] 第一導電接觸部分和第二導電接觸部分可直接固定到導電絲。接觸部分可定位在 導電絲與電絕緣基板之間。例如，接觸部分可由鍛敷到絕緣基板上的銅錐形成。接觸部分也 可比絕緣基板更容易與絲粘合。
[0034] 替代地，第一導電接觸部分和第二導電接觸部分可與導電絲成整體。例如，可通過 蝕刻導電片材W在兩個接觸部分之間提供多個絲而形成加熱器元件。
[0035] 加熱器組件可包括由第一材料制成的至少一個絲和由不同于第一材料的第二材 料制成的至少一個絲。此可有益于電或機械原因。例如，絲中的一個或多個可由電阻隨溫度 顯著變化的材料(例如鐵侶合金)形成。此允許絲的電阻的測量值用于確定溫度或溫度的變 化。此可用在抽吸檢測系統中，并用于控制加熱器溫度W使其保持在所需溫度范圍內。突然 的溫度變化也可用作檢測起因于用戶對系統的抽吸而經過加熱器組件的氣流的變化的手 段。可采用其它類型的氣流傳感器，例如麥克風。
[0036] 氣溶膠形成基質是能夠釋放可W形成氣溶膠的揮發性化合物的基質。可W通過加 熱氣溶膠形成基質釋放揮發性化合物。
[0037] 氣溶膠形成基質可W包括植物性材料。氣溶膠形成基質可W包括煙草。氣溶膠形 成基質可W包括包括揮發性煙草風味化合物的含煙草材料，當加熱時所述揮發性煙草風味 化合物從氣溶膠形成基質釋放。氣溶膠形成基質可替代地可包括不含煙草的材料。氣溶膠 形成基質可包括均質基于植物的材料。氣溶膠形成基質可包括均質煙草材料。氣溶膠形成 基質可W包括至少一種煙霧形成劑。氣溶膠形成基質可包括其他添加劑和成分，例如香料。
[0038] 在本發明的第二方面中，提供一種電操作的氣溶膠生成系統，其包括裝置和可移 除筒，所述可移除筒包括氣溶膠形成基質、電操作蒸發器W及連接到蒸發器的第一電觸頭， 所述裝置包括限定用于收納筒的腔的主體、電源、連接到電源的第二電觸頭W及煙嘴部分， 其中煙嘴部分通過較接連接到裝置的主體。
[0039] 關于一個方面描述的特征可W等同地適用于本發明的其它方面。
[0040] 如本文中所使用，"導哲'表示由具有1 X 10-4 Ω m或更小的電阻率的材料形成。如本 文中所使用，"電絕緣"表示由具有IX l〇4〇m或更大的電阻率的材料形成。如本文中所使 用，關于加熱器組件的"流體可滲透"表示處于氣相且可能處于液相的氣溶膠形成基質可易 于通過加熱器組件。
【附圖說明】
[0041] 現在只通過示例參照附圖描述本發明的實施例，附圖中：
[0042] 圖la至圖Id是根據本發明的實施例的合并了筒的系統的示意圖；
[0043] 圖2是用于圖1的系統的煙嘴部分的夾扣機構的示意圖；
[0044] 圖3是圖la至圖Id的筒的分解圖；
[0045] 圖4是適用于如圖la至圖Id中所示的系統的替代性筒的分解圖；
[0046] 圖5a是圖2的筒的底側透視圖；
[0047] 圖化是圖2的移除了蓋的筒的頂側透視圖；
[0048] 圖6是在圖2中所示的筒中使用的加熱器組件的詳細視圖；
[0049] 圖7是可W在圖2中所示的筒中使用的替代性加熱器組件的詳細視圖；
[0050] 圖8是可W在圖2中所示的筒中使用的另一替代性加熱器組件的詳細視圖；
[0051] 圖9是可W在圖2中所示的筒中使用的又另一替代性加熱器組件的詳細視圖；
[0052] 圖10是用于進行裝置與加熱器組件之間的電接觸的替代機構的詳細視圖；
[0053] 圖11a及圖Ub示出可用于確保筒在裝置中恰當對準的一些筒殼體形狀。
[0054] 圖12a是加熱器的絲的詳細視圖，展示絲之間的液體氣溶膠形成基質的彎月面 (meniscus)。
[0055] 圖12b是加熱器的絲的詳細視圖，展示絲與在絲之間延伸的毛細管材料之間的液 體氣溶膠形成基質的彎月面。
[0056] 圖13a、圖13bW及圖13c示出用于根據本發明的加熱器組件的替代性制造方法；W 及
[0057] 圖14示出包括加熱器組件的液體存儲部分的替代設計。
[0058] 圖15a及圖1加示出合并了加熱器組件的液體存儲部分的額外替代實施例。
[0059] 圖16示出利用氣溶膠生成裝置的氣流及筒定向的替代性實施例。
【具體實施方式】
[0060] 圖la至圖Id是根據本發明的實施例的包括筒的氣溶膠生成系統的示意圖。圖la是 一起形成氣溶膠生成系統的氣溶膠生成裝置10和單獨的筒20的示意圖。在此實例中，氣溶 膠生成系統是電操作吸煙系統。
[0061] 筒20含有氣溶膠形成基質并在裝置內配置為收納在腔18中。當提供在筒20中的氣 溶膠形成基質耗盡時，所述筒應可由用戶更換。圖la展示剛好在插入裝置之前的筒20,其中 圖la中的箭頭1表明筒的插入方向。
[0062] 氣溶膠生成裝置10是便攜的，并且具有相當于傳統雪茄或卷煙的尺寸。裝置10包 括主體11和煙嘴部分12。主體11含有電池14(例如憐酸鐵裡蓄電池）、控制電子裝置16W及 腔18。煙嘴部分12通過較接21連接到主體11，并可在如圖1中所示的打開位置與圖Id中所示 的關閉位置之間移動。如將加 W描述的，將煙嘴部分12放置在打開位置W允許插入和移除 筒20,且當系統將用于生成氣溶膠時將煙嘴部分12放置在關閉位置。煙嘴部分包括多個空 氣入口 13和出口 15。在使用中，用戶在出口上晚吸或抽吸W穿過煙嘴部分將空氣從空氣入 口 13抽吸到出口 15，并隨后進入用戶的口或肺部中。如將加 W描述的，提供內部擋板17 W迫 使流經煙嘴部分12的空氣經過筒。
[0063] 腔18具有圓形橫截面并調整尺寸為收納筒20的殼體24。在腔18的側面處提供電連 接器19, W提供控制電子裝置16和電池14與筒20上的對應電觸頭之間的電連接。
[0064] 圖lb展示了圖la的筒插入腔18中且移除了蓋26的系統。在此位置中，電連接器倚 靠在筒上的電觸頭之上，如將加 W描述的。
[0065] 圖Ic展示了圖化的完全移除了蓋26且煙嘴部分12移動到關閉位置的系統。
[0066] 圖Id展示了圖Ic的煙嘴部分12處于關閉位置的系統。煙嘴部分12通過夾扣機構保 持在關閉位置，如圖2中示意性地示出。圖2示出通過較接21連接的主體11和煙嘴部分12。煙 嘴部分12包括向內延伸的齒8。當煙嘴部分處于關閉位置時，齒8在裝置的主體上接合夾扣 6。夾扣6通過偏壓彈黃5偏壓W接合齒8。按鈕4固定到夾扣6。按鈕4可由用戶抵抗偏壓彈黃5 的作用來按壓，W從夾扣6釋放齒8,從而允許煙嘴部分移動到打開位置。現將對所屬領域的 一般技術人員顯而易見的是，可使用其它用于將煙嘴保持在關閉位置的合適機構，例如咬 合件或磁封。
[0067] 處于關閉位置的煙嘴部分12保持筒與電連接器19相接觸，W使得無論系統的定向 如何都維持良好的電連接的使用。煙嘴部分12可W包括環形彈性體元件，其與筒的表面接 合并在煙嘴部分12處于關閉位置時壓縮在剛性的煙嘴殼體元件與筒之間。運確保了不管制 造公差如何都維持了良好的電連接。
[0068] 當然，可替代地或另外采用用于維持筒與裝置之間的良好電連接的其它結構。例 如，筒20的殼體24可具備螺紋或凹槽(未圖示），所述螺紋或凹槽與腔18的壁中所形成的對 應凹槽或螺紋(未圖示)接合。筒與裝置之間的螺紋接合可用于確保正確的旋轉對準W及將 筒保持在腔中，并確保良好的電連接。螺紋連接可延伸達筒的應數的僅一半或更小，或可延 伸若干應。替代地或另外，電連接器19可偏壓為與筒上的觸頭相接觸，如將參考圖8所描述。
[0069] 圖3是筒20的分解圖。筒20包括大體圓柱形的殼體24,所述殼體具有選定為收納到 腔18中的尺寸和形狀。殼體含有浸入液體氣溶膠形成基質中的毛細管材料22。在此實例中， 氣溶膠形成基質包括39重量％的甘油、39重量％的丙二醇、20重量％的水和調味料，W及2 重量％的尼古下。毛細管材料是一種主動地將液體從一個端部輸送到另一個端部的材料， 并可由任何合適材料制成。在此實例中，毛細管材料由聚醋形成。
[0070] 殼體具有加熱器組件30所固定到的開口端。加熱器組件30包括其中形成有開孔35 的基板34、固定到基板并通過間隙33彼此分離的一對電觸頭32, W及多個導電加熱器絲36， 所述導電加熱器絲36跨越開孔并固定到開孔35的相對側上的電觸頭。
[0071] 加熱器組件30由可移除蓋26覆蓋。蓋包括液體不可滲透的塑料片材，所述液體不 可滲透的塑料片材膠合到加熱器組件，但可W容易剝掉。凸臺提供在蓋的側面上W允許用 戶在剝掉凸臺時抓住蓋。現將對所屬領域的一般技術人員顯而易見的是，雖然將膠合描述 為將不可滲透的塑料片材緊固到加熱器組件的方法，但只要蓋可容易由消費者移除，就也 可W使用所屬領域的技術人員所熟悉的其它方法，包括加熱密封或超聲波焊接。
[0072] 圖4是替代性示例性筒的分解圖。圖4的筒具有與圖3的筒相同的尺寸和形狀并且 具有相同的殼體和加熱器組件。然而，圖4的筒內的毛細管材料不同于圖3的毛細管材料。在 圖4的筒中有兩個獨立的毛細管材料27、28。第一毛細管材料27的圓盤被提供為在使用中接 觸加熱器元件36、32。第二毛細管材料28的較大主體提供在第一毛細管材料27的加熱器組 件的相對側上。第一毛細管材料和第二毛細管材料兩者保持液體氣溶膠形成基質。接觸加 熱器元件的第一毛細管材料27具有比第二毛細管材料28較高的熱分解溫度(至少16(TC或 更高，如大約250°C)。第一毛細管材料27有效地用作將加熱器元件36、32與第二毛細管材料 28分離的間隔件，使得第二毛細管材料不暴露于高于其熱分解溫度的溫度。第一毛細管材 料上的熱梯度使得第二毛細管材料暴露于低于其熱分解溫度的溫度。第二毛細管材料28可 W被選擇為具有比第一毛細管材料27優越的毛細作用性能，可W保持比第一毛細管材料更 多的每單位體積的液體并且可W比第一毛細管材料更便宜。在此實例中，第一毛細管材料 是耐熱材料，例如纖維玻璃或含有纖維玻璃的材料，且第二毛細管材料是聚合物，例如合適 的毛細管材料。示例性合適的毛細管材料包括本文所論述的毛細管材料，且在替代實施例 中，可W包括高密度聚乙締化DPE)或聚對苯二甲酸乙二醋(PET)。
[0073] 圖5a是圖3的筒的底側透視圖。從圖5a中可見，加熱器組件在側向平面中延伸并側 向延伸到殼體24之外，W使得加熱器組件形成圍繞殼體24的頂部的邊緣。電觸頭32的暴露 部分面向筒的插入方向，W使得當筒完全插入腔18中時，觸頭32的暴露部分接觸電連接器 19。可W清楚看見凸臺，所述凸臺提供在蓋26的側面上W允許用戶在剝掉凸臺時抓住蓋。圖 5a也示出了形成在筒的基底上W用于確保筒在裝置的腔中正確定向的定位部分25。定位部 分25是注射模制的殼體24的一部分，并配置為收納在腔18的基底中的對應槽(未圖示）中。 當定位部分25收納在腔中的槽中時，觸頭32與連接器19對準。
[0074] 圖化是圖3的移除了蓋的筒的頂側透視圖。加熱器絲36通過基板34中的開孔35暴 露，W使得蒸發的氣溶膠形成基質可逸入經過加熱器組件的氣流中。
[0075] 殼體24由熱塑性材料(例如聚丙締)形成。在此實例中，加熱器組件30膠合到殼體 24。然而，有數種可能的裝配和填充筒的方式。
[0076] 筒殼體可W通過注射模制形成。可W通過從長的毛細管纖維條切割合適長度的毛 細管材料來形成毛細管材料22、27、28。可使用參考圖13曰、圖136和圖13(3所描述的工藝來裝 配加熱器組件。在一個實施例中，通過首先將一個或多個毛細管材料22、27、28插入殼體24 中來裝配筒。接著將預定體積的液體氣溶膠形成基質引入殼體24中，從而浸透毛細管材料。 接著將加熱器組件30推動到殼體的開口端并通過膠合、焊接、熱密封、超聲波焊接或現將對 所屬領域的一般技術人員顯而易見的其它方法固定到殼體24。在任何密封操作期間，優選 的是使殼體的溫度保持低于160°C，W防止氣溶膠形成基質的不必要揮發。可按一長度切割 毛細管材料，W使得其延伸到殼體24的開口端之外，直到其由加熱器組件壓縮為止。運促進 了在使用中將氣溶膠形成基質運輸到加熱器元件的空隙中。
[0077] 在另一實施例中，替代將加熱器組件30壓制在殼體24上并接著密封，可首先快速 加熱加熱器組件和殼體的開口端，并隨后壓制在一起W將加熱器組件30粘合到殼體24。
[0078] 也有可能在用氣溶膠形成基質填充殼體之前并在將氣溶膠形成基質引入殼體24 中之后，將加熱器組件30裝配到殼體24。在運種情況下，可使用所述方法中的任一個來將加 熱器組件固定到筒。隨后使用中空針和注入毛細管材料22、27、28中的氣溶膠形成基質來穿 透加熱器組件或殼體。接著通過熱密封或通過使用密封帶來密封由中空針所制成的任何開 P。
[0079] 圖6是根據本發明的第一加熱器組件30的圖解。加熱器組件包括由30化不誘鋼形 成的網格，其具有約400目US(約每英寸400個絲）的網格尺寸。絲具有約16μπι的直徑。網格連 接到電觸頭32,所述電觸頭32通過間隙33彼此分離并由厚度約30WI1的銅錐形成。電觸頭32 提供在厚度約120WI1的聚酷亞胺基板34上。形成網格的絲限定絲之間的空隙。在此實例中， 空隙的寬度約37μπι，但可使用更大或更小的空隙。使用具有運些大致尺寸的網格允許氣溶 膠形成基質的彎月面形成在空隙中，且允許加熱器組件的網格通過毛細管作用抽吸氣溶膠 形成基質。網格的開口面積有利地在25 %到56 %之間，所述開口面積是空隙的面積與網格 的總面積的比。加熱器組件的總電阻為約1歐姆。網格提供所述電阻的絕大部分，W使得大 部分熱量由網格產生。在此實例中，網格的電阻比電觸頭32高100倍W上。
[0080] 基板34是電絕緣的，且在此實例中由厚度約120WI1的聚酷亞胺片材形成。基板是圓 形的且直徑為8mm。網格是矩形的且邊長為5mm到2mm。運些尺寸允許制作尺寸和形狀類似于 傳統卷煙或雪茄的完整系統。已發現是有效的尺寸的另一實例是直徑為5mm的圓形基板和 1mm X 4mm的矩形網格。
[0081] 圖7是根據本發明的替代的示例性加熱器組件的圖解。圖7的加熱器組件與圖6中 所示的加熱器組件相同，但網格36由平行的導電絲37的陣列替換。絲37的陣列由30化不誘 鋼形成并具有約16WI1的直徑。基板34和銅觸頭32是如參考圖6來描述的。
[0082] 圖8是根據本發明的另一替代加熱器組件的圖解。圖8的加熱器組件與圖7中所示 的加熱器組件相同，但在圖8的組件中，絲37直接粘合到基板34且觸頭32接著粘合到絲。觸 頭32仍舊通過絕緣間隙33彼此分離，且由厚度大約30WI1的銅錐形成。基板絲和觸頭的相同 結構可用于如圖6中所示的網格型加熱器。使觸頭作為最外層可有益于提供與電源的可靠 的電接觸。
[0083] 圖9是根據本發明的替代加熱器組件的圖解。圖9的加熱器組件包括與電傳觸頭39 一體形成的多個加熱器絲38。絲和電觸頭兩者由被蝕刻W限定絲38的不誘鋼錐形成。除了 當由絲38接合時，觸頭39通過間隙33分離。不誘鋼錐提供在聚酷亞胺基板34上。此外，絲38 提供所述電阻的絕大部分，W使得大部分熱量由絲產生。在此實例中，絲38的電阻比電觸頭 39高100倍W上。
[0084] 在圖3、圖4及圖5中所示的筒中，觸頭32和絲36、38位于基板層34與殼體24之間。然 而，有可能從另一個方向向上將加熱器組件安裝到筒殼體，W使得聚酷亞胺基板緊鄰于殼 體24。圖10示出運種類型的結構。圖10展示包括固定到銅錐觸頭52的不誘鋼網格56的加熱 器組件。銅觸頭52固定到聚酷亞胺基板54。開孔55形成于聚酷亞胺基板54中。聚酷亞胺基板 焊接到筒的殼體24。浸入氣溶膠形成基質中的毛細管材料22填充殼體并延伸穿過開孔W接 觸網格55。筒展示為收納于裝置的主體11中并保持在電連接器59與煙嘴部分12之間。在此 實施例中，為了使電連接器59進行與觸頭52的電連接，連接器59適于穿透聚酷亞胺基板54， 如圖所示。將電連接器制作為具有尖銳的端部，并通過彈黃57激勵電連接器與加熱器組件 接觸。聚酷亞胺基板可預刻痕W確保進行良好的電接觸，或聚酷亞胺基板可甚至具備開孔， W使得不必穿透基板。彈黃57也確保了無論系統相對于重力的定向如何都維持觸頭52與連 接器59之間的良好電接觸。
[0085] 已參考圖5a和圖化描述一種用于確保筒20在裝置的腔18中正確定向的手段。定位 部分25可形成為模制的筒殼體24的一部分W確保正確定向。然而，將顯而易見的是，確保筒 的正確定向的其它方式是可能的。尤其，如果殼體是注射模制的，那么筒的形狀有幾乎無限 的可能。一旦選擇了筒的所需內部體積，就可修改筒形狀W適合任何腔。圖11a是一個可能 的筒殼體70的基本視圖，所述筒殼體70允許筒定向在兩個可能的定向中。筒殼體70包括兩 個對稱布置的凹槽72。凹槽可部分地或完全地從殼體70的側面向上延伸。對應的肋狀物(未 圖示)可形成于裝置的腔的壁上，W使得筒可在僅兩個可能的取向上收納在腔中。在圖11a 的實施例中，有可能在腔中僅具有單個肋狀物，W使得凹槽72中的一個未由肋狀物填充且 可用作裝置內的氣流通道。當然有可能通過在殼體中僅提供單個凹槽來將筒限制到腔內的 單個定向。圖Ub中示出了運種情況，展示了具有單個凹槽76的筒殼體74。
[0086] 雖然所述實施例具有筒，所述筒具有殼體，所述殼體具有基本圓形橫截面，但當然 有可能形成具有其它形狀(例如，矩形橫截面或=角形橫截面）的筒殼體。運些殼體形狀將 確保在對應成形的腔內的所需定向，W確保裝置與筒之間的電連接。
[0087] 毛細管材料22有利地定向于殼體24中W將液體輸送到加熱器組件30。當裝配筒 時，加熱器絲36、37、38可與毛細管材料22接觸且因此氣溶膠形成基質可直接輸送到網格加 熱器。圖12a是加熱器組件的絲36的詳細視圖，展示加熱器絲36之間的液體氣溶膠形成基質 的彎月面40。可見，氣溶膠形成基質接觸每一個絲的大部分表面，W使得由加熱器組件生成 的大部分熱量直接傳遞到氣溶膠形成基質中。相比之下，在傳統忍子及線圈加熱器組件中， 只有一小部分加熱器線與氣溶膠形成基質相接觸。圖12b是類似于圖12a的詳細視圖，展示 了延伸到絲36之間的空隙中的毛細管材料27的實例。毛細管材料27是圖4中所示的第一毛 細管材料。可見，通過提供毛細管材料，可確保液體至絲的輸送，所述毛細管材料包括延伸 到絲36之間的空隙中的細纖維線。
[0088] 在使用中，加熱器組件通過電阻加熱操作。在控制電子裝置16的控制下，使電流通 過絲36、37、38，^將所述絲加熱到所需溫度范圍內。絲的網格或陣列具有顯著高于電觸頭 32和電連接器19的電阻，W使得高溫集中于絲。系統可配置為通過響應于用戶抽吸而提供 電流到加熱器組件來生成熱量，或可配置為當裝置處于"開啟"狀態時連續地生成熱量。絲 的不同材料可適用于不同系統。例如，在連續加熱的系統中，石墨絲是適用的，是因為其具 有相對較低的比熱容量并與電流加熱相容。在抽吸致動的系統中，其中使用高電流脈沖在 短時間內生成熱量，具有高比熱容量的不誘鋼絲可W是更合適的。
[0089] 在抽吸致動的系統中，裝置可W包括抽吸傳感器，所述抽吸傳感器配置為檢測用 戶何時通過煙嘴部分抽吸空氣。抽吸傳感器(未圖示)連接到控制電子裝置16,且控制電子 裝置16配置為僅在確定用戶正對裝置進行抽吸時將電流供應到加熱器組件30。可將任何合 適的氣流傳感器(例如麥克風)用作抽吸傳感器。
[0090] 在可能的實施例中，絲36、38中的一個或多個的電阻率變化或整個加熱器元件的 電阻率變化可用于檢測加熱器元件的溫度變化。運可用于調節供應到加熱器元件的功率， W確保其保持在所需溫度范圍內。突然的溫度變化也可用作檢測起因于用戶對系統的抽吸 而經過加熱器元件的氣流的變化的手段。絲中的一個或多個可W是專用溫度傳感器且為此 可由具有合適的電阻溫度系數的材料形成，所述材料例如為鐵侶合金、Ni-Cr、銷、鶴或合金 線。
[0091] 圖Id中示出在系統使用時穿過煙嘴部分的氣流。煙嘴部分包括內部擋板17,其與 煙嘴部分的外壁一體模制并確保當空氣從入口 13抽吸到出口 15時，空氣溢出正在蒸發氣溶 膠形成基質的筒上的加熱器組件30。隨著空氣經過加熱器組件，所蒸發的基質夾帶于氣流 中并冷卻W在退出出口 15之前形成氣溶膠。因此，在使用中，氣溶膠形成基質通過在蒸發時 穿過絲36、37、38之間的空隙來穿過加熱器組件。
[0092] 加熱器組件的制造和材料有許多種可能性。圖13a是加熱器組件的第一制造方法 的示意圖。一卷聚酷亞胺膜80在其中具備開孔82的陣列。開孔82可通過沖壓形成。將銅錐84 的帶鍛敷到開孔之間的聚酷亞胺膜80。接著，在與銅錐帶正交的方向上，將不誘鋼網格86的 條帶包覆到在銅錐84的頂部上及在開孔82上方的聚酷亞胺膜80上。接著，可圍繞每一個開 孔82切割或沖壓出個別的加熱器組件30。每一個加熱器組件30包括在開孔的相對側上的銅 錐的一部分，從而形成電觸頭，且一條不誘鋼網格跨越從銅的一個部分到另一部分的開孔， 如圖6中所示。
[0093] 圖13b示出另一個可能的制造工藝。在圖13b的工藝中，在圖13a的工藝中所使用的 類型的聚酷亞胺膜80包覆有不誘鋼錐90。聚酷亞胺膜80在其中形成有開孔82的陣列，而運 些開孔由不誘鋼錐90覆蓋。接著蝕刻錐90W限定跨越開孔82的絲38并使在開孔的相對側上 的接觸部分分離。接著，可圍繞每一個開孔82切割或沖壓出個別的加熱器組件92。運提供了 圖9中所示的類型的加熱器組件。
[0094] 圖13c不出另一替代工藝。在圖13c的工藝中，首先制備石墨基織物100。石墨基織 物100包括適合用作加熱器絲的電阻纖維帶、鄰近的相對不導電的纖維帶。運些纖維帶與垂 直于電阻式及不導電的纖維延伸的相對導電的纖維的帶交織。接著將運種織物100粘合到 參考圖Ua和圖13b所描述的類型的一層聚酷亞胺膜80,其具有開孔82的陣列。接著，可圍繞 每一個開孔切割或沖壓出個別的加熱器組件102。每一個加熱器組件102包括在開孔的相對 側上的導電纖維帶的一部分，且電阻纖維帶跨越所述開孔。
[00M]圖5a及圖加中所示的筒設計具有若干優點。然而，使用相同類型的加熱器組件的 替代筒設計是可能的。圖14示出適合于穿過系統的氣流的不同模式的替代筒設計。在圖14 所示的實施例中，筒108配置為在由箭頭110表明的方向上插入到裝置中。筒108包括殼體 112，其形狀像半圓柱體并在一側開口。加熱器組件114跨越開口側提供，并膠合或焊接到殼 體112。加熱器組件114包括其中形成有開孔的電絕緣基板116,例如聚酷亞胺。包括不誘鋼 網格118和一對接觸條120的加熱器元件粘合到電絕緣基板116并跨越開孔。接觸條120圍繞 殼體112彎曲W在殼體的彎曲表面上形成接觸墊。電接觸墊配置為接觸氣溶膠生成裝置中 的對應觸頭（未圖示）。殼體112填充有浸入氣溶膠形成基質中的毛細管材料（圖14中不可 見），如參考圖la至圖Id中所示的實施例所描述。
[0096] 圖14中所示的筒配置為用于使氣流在與箭頭110相反的方向上經過加熱器組件 114。通過提供在裝置的主體中的空氣入口將空氣抽吸到系統中，并將空氣吸入W經過加熱 器組件114,進入裝置的煙嘴部分(或筒)并進入用戶口中。可(例如)通過空氣入口的適當放 置，在沿網格118平行的方向上引導抽吸到系統中的空氣。
[0097] 在圖15a及圖1化中示出筒108的替代實施例。圖15a進一步包括接觸條120,所述接 觸條120間隔開并延行具有網格118的面的長度。圖15b進一步包括具有大致L形狀的觸頭 120。圖15a和圖15b中所示出的兩種筒設計可用于提供甚至更大的接觸面積，W進一步確保 在需要時容易接觸到觸頭19。如圖15a中所示出的條120也可配置為滑動到觸頭19中，所述 觸頭19W軌道配置(未圖示)來配置W用于收納條120, W進一步定位筒。由于筒的插入和移 除將具有基于觸頭滑入滑出軌道的摩擦的清潔效果，所W運種軌道型配置可有利地提供對 觸頭19的定期清潔。
[0098] 圖16示出包括流體可滲透的電加熱器組件的氣溶膠生成系統的又另一個實施例。 圖16示出加熱器組件30提供在筒20的與煙嘴部分12相對的一端處的系統。氣流進入空氣入 口 1601并經過組件且沿流路1605穿過空氣出口 1603。觸頭120可放置在任何方便的位置。運 種配置是有利的，因為其允許系統內的更短的電連接。
[0099] 所屬領域的一般技術人員現在可W想到根據本發明的合并了加熱器組件的其它 筒設計。例如，筒可W包括煙嘴部分，可W包括超過一個加熱器組件，并且可W具有任何所 需形狀。此外，根據本發明的加熱器組件可W用于除了已描述的那些系統W外的其它類型 的系統中，例如增濕器、空氣清新器和其它氣溶膠生成系統。
[0100] 上文描述的示例性實施例是舉例說明而不是限制性的。考慮到上述的示例性實施 例，現在本領域的普通技術人員將理解到與W上示例性實施例一致的其它實施例。
【主權項】
1. 一種電操作的氣溶膠生成系統，其包括裝置和可移除的筒，所述筒包括氣溶膠形成 基質、電操作蒸發器以及連接到所述蒸發器的第一電觸頭，所述裝置包括限定用于收納所 述筒的腔的主體、電源、連接到所述電源的第二電觸頭，以及煙嘴部分，其中處于關閉位置 的所述煙嘴部分保持所述筒上的所述第一電觸頭與所述裝置上的所述第二電觸頭接觸。2. 根據權利要求1所述的電操作的氣溶膠生成系統，其中所述煙嘴部分通過鉸接連接 到所述裝置的所述主體。3. 根據權利要求1所述的電操作的氣溶膠生成系統，其中所述煙嘴部分包括空氣入口 和空氣出口，并配置為允許用戶在所述空氣出口上進行吮吸，以通過所述煙嘴部分將空氣 從所述入口抽吸到所述出口。4. 根據權利要求3所述的電操作的氣溶膠生成系統，其中所述煙嘴部分包括擋板，所述 擋板配置為引導通過所述煙嘴部分從所述入口抽吸到所述出口的空氣經過所述筒中的所 述蒸發器。5. 根據任一前述權利要求所述的電操作的氣溶膠生成系統，其中所述系統是電操作吸 煙系統。6. 根據任一前述權利要求所述的電操作的氣溶膠生成系統，其中所述蒸發器是加熱 器，且其中所述筒包括液體存儲部分，其包括容納液體氣溶膠形成基質的殼體，所述殼體具 有開口；及 流體可滲透的加熱器，其包括多個導電絲，其中所述流體可滲透的加熱器跨越所述液 體存儲部分的所述殼體的所述開口延伸。7. 根據權利要求6所述的電操作的氣溶膠生成系統，其中所述加熱器是基本平坦的。8. 根據權利要求6或7所述的電操作的氣溶膠生成系統，其中所述液體存儲部分的所述 殼體含有毛細管材料。9. 根據權利要求8所述的電操作的氣溶膠生成系統，其中所述毛細管材料定向于所述 殼體中以將液體輸送到所述加熱器。10. 根據權利要求6至9中任一項所述的電操作的氣溶膠生成系統，其中所述第一電觸 頭與多個所述絲相接觸。11. 根據權利要求10所述的電操作的氣溶膠生成系統，其中所述加熱器在側向平面中 延伸且其中所述第一電觸頭側向延伸到所述液體存儲部分的所述殼體之外。12. 根據權利要求6至11中任一項所述的電操作的氣溶膠生成系統，其中所述液體存儲 部分的所述殼體是基本圓柱形的，其中所述開口在所述圓柱體的一個端部處，且其中所述 腔配置為收納所述液體存儲部分。13. 根據權利要求12所述的電操作的氣溶膠生成系統，其中在使用中，所述開口定位在 所述圓柱體中最靠近所述煙嘴部分的端部處。14. 根據權利要求6至13中任一項所述的電操作的氣溶膠生成系統，其中所述加熱器包 括其上支撐所述絲和第一接觸元件的電絕緣基板，所述絲跨越所述電絕緣基板中形成的開 孔而延伸。15. 根據任一前述權利要求所述的電操作的氣溶膠生成系統，其中所述裝置包括一個 或多個彈性元件，其配置為在所述煙嘴部分處于所述關閉位置以激勵所述第一電觸頭與所 述第二電觸頭相接合時變形。
【文檔編號】A61M11/04GK105934169SQ201480074312
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2014年12月15日
【發明人】O·米洛諾夫
【申請人】菲利普莫里斯生產公司