CN108135274A - 包括可振动元件的气溶胶生成系统 - Google Patents

Abstract

一种气溶胶生成系统、用于气溶胶生成系统的筒(200)、用于气溶胶生成系统的雾化器(300)以及使用所述气溶胶生成系统生成气溶胶的方法，其中所述系统包括：液体存储部分(201)，所述液体存储部分包括用于持有液体气溶胶形成基材的外壳；加热构件，所述加热构件被布置以加热液体气溶胶形成基材；可振动元件(301)，所述可振动元件包括多个过道(303)，经加热的液态气溶胶形成基材穿过所述多个过道以形成气溶胶；以及致动器(302)，所述致动器被布置以使所述可振动元件(301)振动以生成所述气溶胶。

Description

包括可振动元件的气溶胶生成系统

技术领域

本发明涉及气溶胶生成系统、用于气溶胶生成系统的筒和用于使液体气溶胶形成基材雾化的包括可振动元件的雾化器。所述气溶胶生成系统可为电操作式吸烟系统。

背景技术

一种类型的气溶胶生成系统是电操作式吸烟系统。电操作式吸烟系统通常使用被雾化以形成气溶胶的液体气溶胶形成基材。电操作式吸烟系统通常包括电源、用于保持液体气溶胶形成基材的供应的液体存储部分和雾化器。在电子操作式吸烟系统中使用的普通类型的雾化器包括围绕浸没在液体气溶胶形成基材中的细长芯缠绕的加热线的线圈。

其它已知类型的雾化器使用超声振动而非热量来使液体基材雾化。存在使用超声振动使液体基材雾化的两个主要类型的雾化器，其在本文中被称作‘有源’和‘无源’超声雾化器。‘无源’超声雾化器使用振荡元件将振动传输到液体基材。振动在液体基材中产生压力波，压力波推动基材穿过细网或窄区域以使液体雾化。‘有源’超声雾化器使用振动网，将液体基材抽吸穿过振动网且通过振动来雾化。

超声雾化器可产生具有比使用热量使液体基材雾化的雾化器一致的液滴大小的气溶胶。超声雾化器还可生成具有比使用热量使液体基材雾化的雾化器低的温度的气溶胶。然而，多数已知超声雾化器的问题是，它们不能够使高粘性液体雾化。此外，用于在电操作式吸烟系统中使用的多数已知超声雾化器可能不在给用户提供类似于来自常规香烟或雪茄的烟的口感的口感的温度下生成气溶胶。

将需要提供一种改善这些问题的气溶胶生成系统。将需要提供一种能够使具有一系列黏度的一系列液体气溶胶形成基材雾化的气溶胶生成系统。还将需要提供一种具有改善的雾化器的电操作式吸烟系统。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供一种气溶胶生成系统，其包括包括用于持有液体气溶胶形成基材的外壳的液体存储部分，和被布置以加热液体气溶胶形成基材的加热构件。气溶胶生成系统进一步包括：可振动元件，其包括经加热的液体气溶胶形成基材可穿过以形成气溶胶的多个过道；和致动器，其被布置以使所述可振动元件振动以生成所述气溶胶。

在使用中，用户可通过操作开关或通过在系统的烟嘴上抽吸来操作所述系统。可启动所述加热构件，从而加热所述液体气溶胶形成基材的至少一部分。可启动所述致动器，从而刺激所述可振动元件的振动。所述可振动元件的所述振动可使所述可振动元件和所述多个过道中的过道变形。经加热的液体气溶胶形成基材可由所述可振动元件在入口侧接收到。所述过道的变形可将接收到的经加热的液体气溶胶形成基材抽吸到所述过道内且可从所述元件的对置的出口侧喷出所述液体气溶胶形成基材的液滴，从而使所述液体气溶胶形成基材雾化。

液体气溶胶形成基材的粘度可对液体穿过气溶胶生成系统的流动速率具有显著影响。减小液体气溶胶形成基材的粘度可增大流动速率且增大雾化速率。如本文中所使用，术语‘雾化速率’描述气溶胶从系统生成的速率。换句话说，‘雾化速率’是液体存储部分中持有的气溶胶形成基材的初始质量与液体存储部分中持有的剩余气溶胶形成基材之间的差除以雾化时间。

所述加热构件可加热液体气溶胶形成基材，且减小液体气溶胶形成基材的粘度。通过在雾化前加热液体气溶胶形成基材，所述加热构件可增大雾化速率。在雾化前加热气溶胶形成基材且减小气溶胶形成基材的粘度还可增加系统的可靠性。

所述加热构件可在雾化前将液体气溶胶形成基材加热到一致的预定温度。这实现在一致的粘度下的液体气溶胶形成基材的雾化，且可实现由系统按一致的雾化速率生成气溶胶。这可改善用户体验。

液体气溶胶形成基材的粘度可对由系统生成的气溶胶的液滴大小具有显著影响。因此，在雾化前将液体气溶胶形成基材加热到一致的预定温度可有助于生成具有一致的液滴大小分布的气溶胶。

在雾化前将液体气溶胶基材加热到高于环境温度的温度还可减小系统对环境温度的波动的敏感性，且在每次使用时给用户提供一致的气溶胶。

如本文中所使用，术语‘液滴大小’用以意味着空气动力液滴大小，它是按与所讨论的液滴相同的速度安定的单位密度液滴的球体的大小。在此项技术中使用若干度量来描述气溶胶液滴大小。这些包含质量中值直径(MMD)和质量中值空气动力学直径(MMAD)。如本文中所使用，术语‘质量中值直径(MMD)’用以意味着液滴的直径，使得气溶胶的一半质量含于小直径液滴中且一半含于大直径液滴中。如本文中所使用，术语‘质量中值空气动力学直径(MMAD)’用以意味着单位密度的球体的直径，所述球体具有与来自气溶胶的中值质量的液滴相同的空气动力性质。

存在所属领域中众所周知的测量液滴大小的若干方法，明确地说，使用基于激光的光散射装置和惯性撞击装置。激光绕射装置通常不检测空气动力液滴大小。惯性撞击装置通常空气动力液滴大小，且允许计算液滴中含有的液体的量。实例惯性撞击装置包含玻璃多级液体撞击器、Anderson撞击器、高性能多级液体撞击和双级撞击器。

由本发明的气溶胶生成系统生成的液滴的质量中值空气动力学直径(MMAD)可在约1μm与约10μm之间，或MMAD可在约1μm与约5μm之间。液滴的MMAD可等于或小于3μm。由本发明的气溶胶生成系统生成的液滴的所要液滴大小可以是以上描述的任一MMAD。所要的液滴大小(MMAD)可等于或小于3μm。

所述加热构件可以是能够加热液体气溶胶形成基材的任何合适加热构件。所述加热构件可以是电操作式加热构件。所述加热构件可以是电阻性加热构件。

所述加热构件可布置于液体存储部分的外壳上或内。这可改善加热构件与液体气溶胶形成基材之间的热转移。

可将加热构件布置于可振动元件处。明确地说，加热构件可与可振动元件呈导热关系。

所述加热构件可大体上平坦以允许简单明了的制造。如本文中所使用，术语“大体上平坦”意味着在单一平面中形成且不卷绕或另外被确认拟合弯曲或其它非平面形状。平坦加热构件可在制造期间易于处置且提供稳固的构造。

所述加热构件可属于在EP-B1-2493342中描述的类型。举例来说，所述加热构件可包括在电绝缘基材上的一个或多个导电性轨道。所述电绝缘基材可包括任何合适材料，且可为能够耐受高温(超过300℃)和快速温度改变的材料。合适材料的实例为聚酰亚胺膜，例如，

加热构件可包括用于一次加热少量液体气溶胶形成基材的构件。用于一次加热少量液体气溶胶形成基材的构件可以包含(例如)与液体气溶胶形成基材连通的液体过道。可通过毛细管力迫使液体气溶胶形成基材到液体过道内。可布置至少一个加热器使得在使用期间，只加热在液体过道内的少量液体气溶胶形成基材，而非在外壳内的液体。所述加热构件可包括大体上包围液体过道的至少一部分的线圈。加热构件可包括电感性加热构件。以下关于筒更详细地描述电感性加热构件。

加热构件可包括可振动元件。这可减少系统的构成零件的数目，且有助于简单明了的制造。这可确保液体气溶胶形成基材的待雾化的部分(即，在可振动元件处接纳的部分)在其被雾化时处于所要的温度和粘度。这也可使加热构件能够在较低温度下操作，而不降低正被雾化的液体气溶胶形成基材的温度或粘度。这是因为加热构件可加热液体气溶胶形成基材的一部分，而非在外壳中持有的所有液体气溶胶形成基材。降低加热构件的操作温度可减小系统的功率要求。

所述气溶胶生成系统可进一步包括控制系统，其被配置以操作加热构件以将液体气溶胶形成基材加热到预定温度。所述预定温度可高于环境温度。预定温度可高于室温。与未加热的气溶胶形成基材的粘度相比，这可降低气溶胶形成基材的粘度。这可增大雾化速率，且可有助于生成具有合乎需要的液滴大小的气溶胶。这可减小系统对环境温度的波动的敏感性。

预定温度可低于液体气溶胶形成基材的汽化温度。预定温度可在20℃与80℃之间，或在30℃与60℃之间或在35℃与45℃之间。预定温度可在20℃与30℃、30℃与40℃、40℃与50℃、50℃与60℃、60℃与70℃或70℃与80℃之间。

如本文中所使用，术语‘环境温度’用以意味着正使用气溶胶生成系统的周围环境的空气温度。环境温度通常对应于约10℃与35℃之间的温度。如本文中所使用，术语‘室温’用以意味着标准环境温度和压力，通常为约25℃的温度和约100kPa(1atm)的绝对压力。

被配置以操作加热构件的控制系统可与气溶胶生成系统的其它控制系统分开。所述控制系统可与气溶胶生成系统的其它控制系统成整体。所述控制系统可包括连接到加热构件和连接到电力源的电路。所述电路可被配置以监测加热构件的电阻，和取决于加热构件的电阻，控制电力到加热构件的供应。

所述电路可以包括微处理器，所述微处理器可以是可编程微处理器。所述电路可以包括另外的电子组件。所述电路可被配置以调节电力到加热构件的供应。电力可以在启动系统之后连续地供应到加热构件，或可以例如在逐喷烟的基础上间歇地供应。电力可以电流脉冲的形式供应到加热构件。

所述控制系统可包括环境温度传感器以检测环境温度。所述控制系统可包括在液体存储部分内的温度传感器，以检测在液体存储部分的外壳中持有的液体气溶胶形成基材的温度。一个或多个温度传感器可与气溶胶生成系统的控制电子器件通信以使控制电子器件能够将液体气溶胶形成基材的温度维持在预定温度。所述一个或多个温度传感器可为热电偶。所述加热构件可用以提供关于温度的信息。加热构件的温度相关的电阻性性质可为已知的且用以按技术人员已知的方式确定至少一个加热器的温度。

可振动元件可为薄片。如本文中所使用，‘薄’表示具有大体上小于主体的其它尺寸(例如，长度、宽度或直径)的厚度的主体。可振动元件可具有在约0.1mm与约4.0mm之间的厚度。可振动元件可具有在约3mm与约60mm之间的纵向长度或直径。

如本文中所使用，术语‘直径’表示气溶胶生成系统的零件或零件的部分在横向上的最大尺寸。

可振动元件可以是任何合适形状。可振动元件可为大体上圆形或椭圆形。可振动元件可为大体上三角形或正方形或任何规则或不规则形状。可振动元件可大体上平坦。可振动元件可为弯曲的。可振动元件可为圆顶形。可振动元件可为大体上正方形板。可振动元件可为大体上圆形或椭圆形盘。

可振动元件可包括单件材料。可振动元件可包括多于一件材料。可振动元件可被层压。可振动元件可包括金属或金属合金。金属或金属合金可为镍、铁、钛、铜或铝。可振动元件可包括聚合材料。可振动元件可包括陶瓷材料。可振动元件可包括材料的组合。

可振动元件可包括入口侧和对置的出口侧，且多个过道中的每一过道可在入口侧与出口侧之间延伸。

可振动元件可以是可再用的。可振动元件可以是一次性的。

所述多个过道中的过道为延伸穿过可振动元件的厚度的开放过道。所述过道在可振动元件的对置的入口和出口侧具有开口端。可通过任一合适方法使所述过道形成于可振动元件中。形成过道的合适已知方法包含电解和高速激光钻孔。

过道可具有任何合适的形状。过道可具有大体上圆形或椭圆形横截面。过道可具有大体上三角形或正方形或不规则形状的横截面。

过道可沿着其长度具有一致的直径。过道可为大体上圆柱形。过道可具有锥形形状，具有朝向可振动元件的出口表面变窄的宽度。提供在入口侧(即，接纳液体气溶胶形成基材的侧)比在出口侧具有大的直径的过道可有助于通过过道捕捉液体气溶胶形成基材。这可增大液体气溶胶形成基材的雾化速率。

锥形过道的直径可沿着在入口侧与出口侧之间的过道的长度连续地减小。锥形过道的直径可在入口侧与出口侧之间按一个或多个离散步阶改变而变化。锥形过道可为大体上截头圆锥形，从而形成截头圆锥。锥形过道可为大体上截头角锥。锥形物的角度可沿着锥形过道的长度为恒定的。如本文中所使用，术语‘锥形物的角度’用以意味着过道壁距可振动元件的第一或第二表面的法线的角度偏差。

所述过道可在可振动元件的出口侧处具有在约1微米(μm)与150微米(μm)之间或在约1μm与50μm之间或在约1.5μm与10μm之间的直径。这可有助于生成具有合乎需要的液滴大小的气溶胶。所述过道可在可振动元件的出口侧具有任何合适的直径以生成具有所要的液滴大小的液滴。所要的液滴大小(MMAD)可等于或小于3μm。

所述过道可引起毛细管作用，使得在使用中，待雾化的液体气溶胶形成基材被抽吸到过道内，从而增大可振动元件与液体气溶胶形成基材之间的接触面积。在加热构件包括可振动元件的情况下，这可改善可振动元件与液体气溶胶形成基材之间的传导性热转移。

所述多个过道可形成阵列。过道阵列可具有任何合适的形状。举例来说，所述过道可按大体上圆形阵列、大体上椭圆形阵列、大体上正方形阵列或大体上矩形阵列布置。所述过道可跨阵列规则地间隔。所述过道可跨阵列不规则地间隔。

过道阵列可跨全部可振动元件延伸。过道阵列可在可振动元件的一部分上延伸。过道阵列可在可振动元件的中心部分上延伸。所述阵列可覆盖可振动元件的区域中在约10％与约100％之间、在约20％与约80％之间或在约30％与约70％之间的区域。过道阵列的面积可小于或等于25mm²。过道阵列可(例如)为矩形且具有约5mm和约2mm的尺寸。过道阵列可为大体上圆形，具有在约3mm与约60mm之间的直径。

多个过道可包括在约100个与10000个之间的过道，或在约1000个与7000个之间的过道，或在约3000个与5000个之间的过道。

致动器可布置于相对于可振动元件的任何合适位置处。致动器可被布置以在可振动元件的入口侧或出口侧将振动传输到可振动元件。致动器可被布置在入口侧将振动传输到可振动元件。致动器可被布置以在出口侧将振动传输到可振动元件。致动器可与可振动元件直接接触。致动器可紧固到可振动元件。可通过压力使致动器紧固到可振动元件。致动器可结合到可振动元件。可在致动器与可振动元件之间提供转移部件以将振动从致动器转移到可振动元件。

致动器可被布置以在任何合适方向上使可振动元件振动。致动器可被布置以在厚度方向上使可振动元件振动。如本文中所使用，‘厚度方向’意味着大体上平行于可振动元件的厚度的方向。这可有助于促使液体气溶胶形成基材移动通过过道的可振动元件的变形。

致动器可包括一个或多个致动元件。所述一个或多个致动元件可以是任何合适形状。所述一个或多个致动元件可为大体上圆形或椭圆形。所述一个或多个致动元件可为大体上三角形、正方形或任何规则或不规则形状。所述一个或多个致动元件可为环形。所述一个或多个致动元件可大体上环绕可振动元件的多个过道。通过环绕多个过道，一个或多个致动元件可不覆盖过道的开口端。所述一个或多个致动元件可大体上平坦。所述一个或多个致动元件可具有在约0.1mm与5.0mm之间的厚度。所述一个或多个致动元件可为大体上环形圆盘。所述环形圆盘的外径可在约3mm与约60mm之间，且内径可在约2mm与约59mm之间。

所述致动器可以是用于刺激可振动元件的振动的任何类型的致动器。所述致动器可包括压电换能器。所述压电换能器可提供足够小、轻型且易于控制的致动器，用于在手持型气溶胶生成系统中使用。

所述压电换能器可包括单晶材料。所述压电换能器可包括石英。所述压电换能器可包括陶瓷。所述陶瓷可包括钛酸钡(BaTiO₃)。陶瓷可包括锆钛酸铅(PZT)。陶瓷可包括掺杂材料，例如，Ni、Bi、La、Nd或Nb离子。压电换能器可被极化。压电换能器可未极化。压电换能器可包括极化和未极化两种压电材料。

气溶胶生成系统可进一步包括控制系统，其被配置以操作致动器以刺激可振动元件按预定频率的振动。预定频率可在20kHz与约1500kHz之间，或在约50kHz与约1000kHz之间，或在约100kHz与约500kHz之间。这可提供所要的气溶胶输出速率和所要的液滴大小，而取得良好的用户体验。

被配置以操作致动器的控制系统可与气溶胶生成系统的其它控制系统分开。所述控制系统可与气溶胶生成系统的其它控制系统成整体。所述控制系统可包括连接到致动器且连接到电力源的电路。

所述电路可以包括微处理器，所述微处理器可以是可编程微处理器。所述电路可以包括另外的电子组件。所述电路可被配置以调节电力到致动器的供应。电力可以在启动系统之后连续地供应到致动器，或可以例如在逐喷烟的基础上间歇地供应。电力可以电流脉冲的形式供应到致动器。

气溶胶生成系统的液体存储部分可包括大体上圆柱形的外壳，其中开口在圆柱体的一端。液体存储部分的外壳可具有大体上圆形的横截面。外壳可以是刚性外壳。如本文中所使用，术语‘刚性外壳’用以意味着自支撑式的外壳。液体存储部分的刚性外壳可提供对加热构件的机械支撑。

液体存储部分可进一步包括在用于持有气溶胶形成基材的外壳内的载体材料。

液体气溶胶形成基材可以吸附或以其它方式装载到载体或支撑件上。载体材料可从任何合适的吸收塞或吸收体制成，例如，发泡金属或塑料材料、聚丙烯、涤纶、尼龙纤维或陶瓷。在使用气溶胶生成系统前，液体气溶胶形成基材可保留于载体材料中。可在使用期间将液体气溶胶形成基材释放到载体材料内。可在使用前立即将液体气溶胶形成基材释放到载体材料内。举例来说，可以在胶囊中提供液体气溶胶形成基材。胶囊的壳可在由加热构件加热后即熔化，且将液体气溶胶形成基材释放到载体材料内。胶囊可以任选地含有固体与液体的组合。

在一个实例中，在毛细管材料中持有液体气溶胶形成基材。毛细管材料为将液体从材料的一端主动地传送到另一端的材料。毛细管材料可有利地定向于外壳中以将液体气溶胶形成基材传送到可振动元件的第一侧。毛细管材料可以具有纤维状结构。毛细管材料可以具有海绵状结构。毛细管材料可包括毛细管束。毛细管材料可包括多个纤维。毛细管材料可包括多条线。毛细管材料可包括细孔管。毛细管材料可包括纤维、线与细孔管的组合。纤维、线与细孔管可通常对准以将液体传送到可振动元件。毛细管材料可包括海绵状材料。毛细管材料可包括泡沫状材料。毛细管材料的结构可形成多个小孔或小管，液体可以通过毛细管作用输送通过所述小孔或小管。

毛细管材料可以包括任何合适材料或材料组合。合适材料的实例是海绵或泡沫材料，呈纤维或烧结粉末的形式的陶瓷或石墨基材料，泡沫金属或塑料材料，例如，由纺制或挤出纤维制造的纤维状材料，例如，醋酸纤维素、聚酯或粘合聚烯烃、聚乙烯、涤纶或聚丙烯纤维、尼龙纤维或陶瓷。毛细材料可以具有任何合适的毛细管作用和多孔性，以便供不同的液体物理性质使用。液体气溶胶形成基材具有包括(但不限于)粘度、表面张力、密度、热导率、沸点和原子压力的物理性质，这允许通过毛细管作用将液体输送通过毛细管材料。毛细管材料可被配置以将气溶胶形成基材传送到可振动元件的第一表面。毛细管材料可延伸到可振动元件的过道内。

载体材料可邻接可振动元件。载体材料可在入口侧邻接可振动元件。毛细管材料可邻接可振动元件。液体气溶胶形成基材可通过毛细管作用从液体存储部分输送到可振动元件。通过与可振动元件的入口侧邻接地提供毛细管材料，可将来自液体存储部分的液体气溶胶形成基材传递到可振动元件，而不管气溶胶生成系统的定向。

气溶胶生成系统可包括在液体存储部分的外壳中的液体气溶胶形成基材。液体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。可通过将液体气溶胶形成基材移动通过可振动元件的过道来释放挥发性化合物。

液体气溶胶形成基材可包括尼古丁。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包括均质化烟草材料。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至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂是任何合适的已知化合物或化合物的混合物，其在使用中有助于形成浓密和稳定的气溶胶并且在系统的操作温度下大体上抗热降解。合适的气溶胶形成剂在所属领域中是从所周知的，包含(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，例如甘油单酯、二酯或三酯；和一元、二元或多元羧酸的脂族酯，例如十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。气溶胶形成剂可为多元醇或其混合物，例如，二缩三乙二醇、1,3-丁二醇和丙三醇。液体气溶胶形成基材可包括其它添加剂和成分，例如，调味剂。

气溶胶形成基材可包括尼古丁和至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂可为丙三醇。气溶胶形成剂可为丙二醇。气溶胶形成剂可包括丙三醇和丙二醇两者。气溶胶形成基材可具有在约2％与约10％之间的尼古丁浓度。

气溶胶形成基材可在20℃的温度下具有在约0.4mPa.S(0.4mPl、0.4cP)与约1000mPa.S(1000mPl、1000cP)之间或在约1mPa.S与100mPa.S之间或约1.5mPa.S和约10mPa.S的动态粘度(μ)。

气溶胶生成系统可包括电源。电源可以是电池。电池可以是基于锂的电池，例如，锂钴、磷酸锂铁、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。电源可具有允许存储用于一或多次吸烟体验的足够能量的容量；例如，电源可具有足够地容量以允许在大约六分钟(对应于吸常规香烟所花去的典型时间)的周期内或在六分钟的倍数的周期内连续生成气溶胶。在另一实例中，电源可具有足够容量以允许预定数目次的抽吸或加热构件和致动器的离散启动。

气溶胶生成系统可为便携式。气溶胶生成系统可以具有与常规雪茄或香烟相当的大小。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。

气溶胶生成系统可包括外壳。外壳可为细长的。外壳可包括任何合适材料或材料组合。合适的材料的实例包含金属、合金、塑料或含有一种或多种那些材料的复合材料，或适用于食物或药物应用的热塑性材料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(PEEK)和聚乙烯。材料可轻且不脆。

外壳可包括用于接纳电源的空腔。所述外壳可包括烟嘴。所述烟嘴可包括至少一个空气入口和至少一个空气出口。所述烟嘴可包括多于一个空气入口。所述空气入口中的一个或多个可降低气溶胶在传递到用户前的温度，且可降低气溶胶在传递到用户前的浓度。

气溶胶生成系统可包括气溶胶生成装置和筒。筒可包括液体存储部分。筒可包括液体存储部分和加热构件的至少一部分。筒可包括液体存储部分和加热构件。筒可包括液体存储部分、加热构件、可振动元件和致动器。

一种用于气溶胶生成系统的筒可包括：液体存储部分，其包括用于持有液体气溶胶形成基材的外壳；和加热构件，其被布置以将液体气溶胶形成基材加热到预定温度。

根据本发明的第二方面，提供一种用于气溶胶生成系统的筒，所述筒包括：液体存储部分，其包括用于持有液体气溶胶形成基材的外壳；加热构件，其被布置以将液体气溶胶形成基材加热到预定温度；可振动元件，其包括经加热的液态气溶胶形成基材可穿过的多个过道以形成气溶胶；和致动器，其被布置以使所述可振动元件振动以生成所述气溶胶。

所述液体存储部分、所述加热构件、所述可振动元件和所述致动器可包括如上关于本发明的第一方面的气溶胶生成系统的液体存储部分、加热构件、可振动元件和致动器描述的任何特征或按如上关于本发明的第一方面的气溶胶生成系统的液体存储部分、加热构件、可振动元件和致动器描述的任何组态布置。举例来说，所述加热构件可包括可振动元件。

所述加热构件可大体上如上关于本发明的第一方面所描述。所述加热构件可为电感性加热构件，使得无电接点形成于筒与装置之间。所述装置可包括电感器线圈和被配置以将高频振荡电流提供到电感器线圈的电源。所述筒可包括被定位以加热气溶胶形成基材的基座元件。如本文中所使用，高频振荡电流意味着具有在500kHz与10MHz之间的频率的振荡电流。

预定温度可高于环境温度。预定温度可高于室温。预定温度可低于液体气溶胶形成基材的汽化温度。预定温度可以是用于根据本发明的可振动元件和致动器布置的任何合适温度以生成具有所要的液滴大小的液滴。所要的液滴大小(MMAD)可等于或小于3μm。预定温度可在20℃与80℃之间，或在30℃与60℃之间或在35℃与45℃之间。预定温度可在20℃与30℃、30℃与40℃、40℃与50℃、50℃与60℃、60℃与70℃或70℃与80℃之间。

所述筒可以可去除地联接到气溶胶生成装置。当气溶胶形成基材已被消耗时，筒可以从气溶胶生成装置去除。筒可为一次性的。筒可为可再用的。筒可为可用液体气溶胶形成基材再填充。筒在气溶胶生成装置中可替换。气溶胶生成装置可为可再用的。

可以可靠且可重复的方式低成本地制造筒。如本文中所使用，术语‘可去除地联接’用以意味着筒与装置可相互联接和去联接，而不显著损坏装置或筒。

筒可以具有简单设计。筒可具有其内持有气溶胶形成基材的外壳。筒外壳可为刚性外壳。如本文中所使用，‘刚性外壳’意味着自支撑式的外壳。外壳可包括对液体不可渗透的材料。

所述筒可包括盖。所述盖可在将筒联接到气溶胶生成装置之前可剥离。所述盖可为可刺穿的。

气溶胶生成装置可包括用于接纳筒的空腔。气溶胶生成装置可包括用于接纳电源的空腔。

气溶胶生成装置可包括加热构件。气溶胶生成装置可包括加热构件的至少一部分。气溶胶生成装置可包括可振动元件。气溶胶生成装置可包括致动器。气溶胶生成装置可包括气溶胶生成系统的一个或多个控制系统。气溶胶生成装置可包括电源。电源可以可去除地联接到气溶胶生成装置。

气溶胶生成装置可包括烟嘴。所述烟嘴可包括至少一个空气入口和至少一个空气出口。所述烟嘴可包括多于一个空气入口。

所述气溶胶生成装置可包括一穿刺元件用于穿刺筒的盖。烟嘴可包括穿刺元件。烟嘴可包括在至少一个空气入口与穿刺元件的远端之间延伸的至少一个第一管道。烟嘴可包括在穿刺元件的远端与至少一个空气出口之间延伸的至少一个第二管道。烟嘴可被布置，使得在使用中，当用户在烟嘴上抽吸时，空气沿着从至少一个空气入口延伸通过至少一个第一管道、通过筒的一部分、通过至少一个第二管道的气流路径流动，并且退出至少一个出口。这可改善通过气溶胶生成装置的气流且使气溶胶能够更容易地传递到用户。

气溶胶生成系统可包括温度传感器。温度传感器可邻近用于接纳筒的空腔。温度传感器可与控制电子器件通信以使控制电子器件能够将加热构件的温度维持在预定操作温度。温度传感器可为热电偶，或替代地，可使用至少一个加热器提供关于温度的信息。至少一个加热器的温度相关的电阻性性质可为已知的且用以按技术人员已知的方式确定至少一个加热器的温度。

气溶胶生成系统可包括与控制电子器件通信的喷烟检测器。喷烟检测器可被配置以检测用户在烟嘴上抽吸的时间。控制电子器件可被配置以取决于来自喷烟检测器的输入而控制到至少一个加热元件的功率。

气溶胶生成系统可包括用户输入，例如，开关或按钮。这使用户能够接通系统。开关或按钮可启动加热构件。开关或按钮可起始气溶胶生成。开关或按钮可使控制电子器件准备等待来自喷烟检测器的输入。

在使用中，用户可将如本文中所描述的筒插入到如本文中所描述的气溶胶生成装置的空腔内。用户可将烟嘴附接到气溶胶生成装置的主体，这可用穿刺部分穿刺筒。用户可通过按压按钮来启动装置。用户可然后在烟嘴上抽吸，这通过一个或多个空气入口将空气抽吸到装置内，所述空气然后在可振动元件上穿过，将雾化的气溶胶形成基材夹带到气流内，且通过烟嘴中的空气出口退出装置以待由用户吸入。

所述气溶胶生成系统可为电操作式吸烟系统。气溶胶生成系统可为电子香烟。

电操作式吸烟系统可包括在环境温度下过于有粘性而不能由其它超声雾化器雾化的液体气溶胶形成基材。加热构件可在雾化前降低液体气溶胶形成基材的粘度。

根据本发明的第三方面，提供一种用于使液体气溶胶生成基材雾化以生成气溶胶的雾化器，所述雾化器包括：加热构件，其被布置以加热液体气溶胶形成基材；可振动元件，其包括经加热的液态气溶胶形成基材可穿过以形成气溶胶的多个过道；和致动器，其被布置以使所述可振动元件振动以生成所述气溶胶。所述可振动元件和所述加热构件可包括如上关于本发明的第一方面的气溶胶生成系统的可振动元件和加热构件描述的任何特征或按如上关于本发明的第一方面的气溶胶生成系统的可振动元件和加热构件描述的任何组态布置。举例来说，所述加热构件可包括可振动元件。

可提供零件套组，包括气溶胶生成装置、筒和雾化器，大体上如上所描述。可通过组装所述零件套组中的气溶胶生成装置、筒和雾化器来提供根据本发明的第一方面的气溶胶生成系统。可以可去除地连接所述零件套组的组件。所述零件套组的组件可为可互换的。所述零件套组的组件可为一次性。所述零件套组的组件可为可再用的。

根据本发明的第四方面，提供一种生成气溶胶的方法，所述方法包括：将液体气溶胶形成基材加热到预定温度；在具有多个过道的可振动元件处接收加热到所述预定温度的液体气溶胶形成基材；和使所述可振动元件振动以使液体气溶胶形成基材穿过所述过道以形成气溶胶。所述方法可使用根据本发明的其它方面的气溶胶生成系统、筒或雾化器来执行。

所述方法具有关于本发明的其它方面描述的所有优势。可振动元件和变量(例如，预定温度和可振动元件的振荡频率)可与关于本发明的其它方面所描述的特征相同。

关于本发明的一方面描述的特征也可适用于本发明的另一方面。

附图说明

将参看附图仅以举例的方式进一步描述本发明，在附图中：

图1展示根据本发明的气溶胶生成系统的第一实施例的示意性说明；

图2展示用于根据本发明的气溶胶生成系统的雾化器的第一实施例；和

图3展示用于根据本发明的气溶胶生成系统的雾化器的第二实施例。

具体实施方式

图1是根据本发明的气溶胶生成系统的第一实施例的示意图。图1在本质上是示意性的。明确地说，所展示的组件独立地或相对于彼此未必按比例。气溶胶生成系统包括与滤筒200(其优选地为一次性)合作的气溶胶生成装置100(其优选地可再用)。在图1中，系统为电操作式吸烟系统。

装置100包括具有外壳101的主体。外壳101为大体上圆形圆柱形，且具有约100mm的纵向长度和约20mm的外径，这与常规雪茄相当。在装置中，提供呈电池102的形式的电源和控制电子器件104。主体外壳101还界定滤筒200接纳至的空腔112。

滤筒200(图1中以示意性形式展示)包括界定液体存储部分201的刚性外壳。液体存储部分201持有液体气溶胶形成基材(未展示)。滤筒200的外壳流体不可渗透，但具有开口端(未展示)，当从装置100去除筒时，所述开口端可由可去除盖(未展示)覆盖。在将筒插入到装置内前，可从滤筒200去除盖。筒200包含键合特征(未展示)以确保筒200不能被倒置地插入到装置内。

装置100还包含烟嘴部分120。在此实例中，烟嘴部分120通过铰接连接而连接到主体外壳101，但可使用任何种类的连接，例如，搭扣配合或螺丝配合。烟嘴部分120包括多个空气入口122、空气出口124和气溶胶形成腔室125和安装于其中的雾化器300(在图1中示意性地展示)。当烟嘴部分处于闭合位置中时，空气入口122界定于烟嘴部分120与装置100的主体外壳101之间，如图1中所展示。气流路线127是从空气入口122经由气溶胶形成腔室125和雾化器300到空气出口124形成，如在图1中由箭头展示。

如图2中所展示，雾化器300包括容纳于雾化器外壳304内部的可振动元件301和致动器302。雾化器外壳304包括中空圆柱形盒，其具有在外壳304的相对侧同轴对准地布置的入口开口305和出口开口306。通过螺纹连接(未展示)，外壳304可去除地连接到装置100的烟嘴120。外螺纹(未展示)提供于雾化器外壳304的外表面处，外螺纹与在烟嘴120的内表面上的内螺纹(未展示)互补。雾化器300可从装置的烟嘴部分120去除供弃置或供清洁。

可振动元件301包括大体上圆形铝圆盘，具有约2mm的厚度和约15mm的直径。

多个过道303从入口侧308延伸到可振动元件的对置出口侧309。多个过道形成具有大体圆形形状的阵列。大体上圆形阵列具有约7mm的直径，且大体上在元件301中居中布置。

所述过道(未展示)具有大体上圆形横截面且从可振动元件301的入口侧308到出口侧309逐渐变细。所述过道在入口侧具有约8μm的直径，且在出口侧具有约6μm的直径。所述过道通常是通过高速激光钻孔形成。所述多个过道由跨阵列以相等间距布置的约4000个过道组成。

致动器302包括压电换能器。压电换能器为压电材料(通常是锆钛酸盐)的大体上圆环形圆盘。压电换能器具有约2mm的厚度、约17mm的外径和约8mm的内径。

如图2中所展示，致动器302与可振动元件301在可振动元件的出口侧309处直接接触。压电换能器302的内径环绕可振动元件301的过道303的阵列，使得在出口侧处的过道的开口端不由压电换能器302覆盖。在其它实施例(未展示)中，预见到压电换能器302可在入口侧308处与可振动元件301直接接触。

可振动元件301和压电换能器302由一对弹性体O型环311支撑在雾化器外壳304内，这允许可振动元件301和压电换能器302在外壳304内振动。通过来自对置O型环311的压力将可振动元件301和压电换能器302保持在一起。然而，在其它实施例(未展示)中，可振动元件301与压电换能器302可通过任何合适构件(例如，粘合层)结合。

可振动元件301和压电换能器302布置于雾化器外壳304内，使得过道303的阵列与外壳304的入口开口305和出口开口306同轴对准。

一个或多个弹簧接脚310延伸穿过雾化器外壳304中的开口312以提供压电换能器302到装置100的控制电子器件104和电池102的电连接。通过压力而非通过机械连接保持一个或多个弹簧接脚310与压电换能器302接触，使得在压电换能器302的振动期间维持良好电接触。

在使用中，当雾化器300可去除地连接到装置100的烟嘴部分120且筒200接纳于装置的空腔112中时，细长毛细管体(图1中未展示)从筒200的液体存储部分201延伸到雾化器300以将筒200流体连接到雾化器300。如图2中所展示，细长毛细管体204延伸到雾化器外壳304内，且在过道303的阵列处邻接可振动元件301的入口侧308。将加热构件按包围毛细管体204的线圈加热器205的形式提供于液体存储部分中。注意，线圈加热器仅示意性地展示于图2中。线圈加热器205经由可沿着液体存储部分200的外部而过的连接(未展示)连接到装置100的电路104和电池102，但这在图1或图2中未展示。

在使用中，液体气溶胶形成基材(未展示)通过毛细管作用从液体存储部分201，从毛细管体204的延伸到液体存储部分201内的端部传送，经过加热器线圈205，且到毛细管体204的另一端，所述另一端延伸到雾化器外壳304内且在过道303的阵列处的入口侧308处邻接可振动元件301。

当用户在烟嘴部分120的空气出口124上抽吸时，通过空气入口122抽吸环境空气。在图1的实施例中，也将呈麦克风的形式的喷烟检测装置106提供为控制电子器件104的部分。小气流被抽吸通过主体外壳101中的传感器入口121，经过麦克风106，且向上到烟嘴部分120内。当电路104检测到喷烟时，电路104启动加热器线圈205和压电换能器302。电池102将电能供应到线圈加热器205以加热由线圈加热器包围的毛细管体204。电池102进一步将电能供应到振动的压电换能器302，从而在厚度方向上变形。压电换能器302通常按大致150kHz振动。压电换能器302将振动传输到振动的可振动元件301，从而也在厚度方向上变形。还启动LED 108以指示装置被启动。

线圈加热器205将正沿着毛细管体传送、经过线圈加热器205的液体气溶胶形成基材加热到约45℃的预定温度。

可振动元件的振动使多个过道303变形，所述过道从毛细管体204抽吸经加热的液态气溶胶形成基材，通过在可振动元件301的入口侧308的多个过道303，且从在可振动元件301的出口侧309处的过道排出液体气溶胶形成基材的经雾化的液滴，从而形成气溶胶。同时，正被雾化的经加热的液体由通过毛细管作用沿着毛细管体204移动的另外液体替换。(这有时被称作‘抽汲作用’)。从可振动元件301排出的气溶胶液滴与来自气溶胶形成腔室125中的入口122的气流127混合且在气流127中携带，且朝向烟嘴120的空气出口124携带以用于由用户吸入。

在图1中展示的实施例中，电路104可编程，且可用以管理气溶胶生成操作。

用于在图1的系统中使用的根据本发明的雾化器的另一实施例展示于图3中。雾化器400具有与图2中展示的雾化器300类似的构造和大小。然而，雾化器400被提供有在外壳404内的垫圈410，可振动元件401和压电换能器402支撑于所述垫圈上。垫圈410将振动从压电式元件402传输到可振动元件401。

在此实施例中，可振动元件具有约12mm的较小直径。致动器未布置于可振动元件上，并且，因此，具有约14mm的较大内径。

垫圈410为大体上圆环形圆盘，具有约2mm的厚度、约17mm的外径和约10mm的内径。可振动元件401和压电换能器通过粘合层(未展示)结合到垫圈410的一侧。垫圈410在入口侧408处结合到可振动元件401。压电换能器402大体上环绕可振动元件401。类似于在图2中展示的雾化器300的一对O型环311的一对O型环411支撑雾化器外壳404中的可振动元件401、压电换能器402和垫圈410。

在其它实施例(未展示)中，可振动元件401、压电换能器402与垫圈410可不同地布置。垫圈410可在出口侧409处结合到可振动元件401。可振动元件401可在与压电换能器402相对的侧处紧固到垫圈410。

压电换能器由延伸穿过雾化器外壳404中的一个或多个开口的一个或多个弹簧接脚410电连接到装置100的控制电子器件104和电池102。

在此实施例中，可振动元件401也电连接到装置100的控制电子器件104和电池102，使得可振动元件401可形成电阻性加热元件。因而，系统的加热构件包括可振动元件401。可振动元件401与控制电子器件104和电池102的电连接是由延伸穿过雾化器400的外壳404中的一个或多个开口的一个或多个第二弹簧接脚414达成。通过压力，而非通过机械连接，保持一个或多个第二弹簧接脚414与可振动元件401接触，使得在可振动元件401的振动期间保持电连接。

在此实施例中，毛细管体不将雾化器400流体连接到筒200的液体存储部分201。取而代之，液体气溶胶形成基材(未展示)经由雾化器外壳404中的入口开口405自由地从筒200的液体存储部分201流动到雾化器400的可振动元件401。雾化器400的外壳404进一步包括穿刺构件401，用于在将密封的筒插入到装置100内时穿刺筒(未展示)的盖。穿刺元件407为大体上圆形圆柱形管，其被布置以将液体气溶胶形成基材从液体存储部分(未展示)导引到可振动元件401。穿刺元件407从可振动元件401的入口开口405到入口侧延伸到外壳404内。穿刺元件407从入口开口405延伸出外壳约6mm。穿刺元件的远端有角度以形成尖锐的点，以有助于筒盖的穿刺。

在使用中，雾化器400以大体上类似图2中展示的雾化器300的方式操作。然而，将电力从电池102供应到可振动元件401以用于加热可振动元件401，且在可振动元件401的入口侧处的自由流动的液体气溶胶形成基材(未展示)由可振动元件401加热到约45℃的预定温度。在可振动元件401的入口侧处的经加热的液态气溶胶形成基材通过可振动元件401的振动被抽吸到多个过道内，穿过过道且大体上如上所述被雾化，并且经由雾化器外壳404中的出口开口406退出雾化器400。

在其它实施例(未展示)中，柱塞或其它类似类型的装置可提供于筒200的与开口相对的端部，使得液体气溶胶形成基材可被移动与可振动元件接触，而不管装置的定向。

在其它实施例(未展示)中，加热构件可不包括可振动元件，而相反地，加热构件可提供于雾化器400中或上的另一位置处。举例来说，加热构件可提供于雾化器外壳404中或上、穿刺元件407上或周围、雾化器400的垫圈410上或可振动元件401上。在加热构件提供于可振动元件401上的情况下，可振动元件可由加热构件加热以进一步有助于液体气溶胶形成基材的加热。加热构件可以是任何合适的加热构件，如上更详细地描述。

在其它实施例(未展示)中，雾化器300可以可去除地连接到装置100的主体外壳101。雾化器300可布置于空腔112中用于接纳筒200。雾化器可布置于空腔112的远端，使得筒200可被插入和从烟嘴端部处的主体去除。一个或多个空气入口122可在主体外壳101中的可振动元件的远端布置，且气流路径可提供于空气入口122、雾化器300与烟嘴120的输出端124之间，使得当用户在烟嘴120上抽吸时，空气在一个或多个空气入口122处进入主体外壳101，经过雾化器300，夹带着由雾化器生成的气溶胶，且穿过装置100到烟嘴用于所述用户吸入。

在其它实施例(未展示)中，筒可包括包含可振动元件301和压电换能器302的雾化器300。接点可提供于筒200中和装置100中以将控制电子器件104和电池102连接到筒200中的雾化器300。

在其它实施例(未展示)中，装置100可包括一个或多个二次风入口，所述二次风入口被布置以在额外环境空气中吸入以降低在气流中夹带的气溶胶的温度且将气溶胶在由用户吸入前稀释。

在其它实施例(未展示)中，加热构件可为电感性加热构件，使得无电接点形成于筒与装置之间。所述筒可包括被定位以加热气溶胶形成基材的基座元件。所述装置可包括电感器线圈，且控制电子器件104和电源102可被配置以将高频振荡电流提供到电感器线圈以诱发基座元件中的电流。

在其它实施例(未展示)中，加热构件可提供于装置100的空腔112中。

Claims (16)

1.一种气溶胶生成系统，包括：

液体存储部分，所述液体存储部分包括用于持有液体气溶胶形成基材的外壳；

加热构件，所述加热构件被布置以加热液体气溶胶形成基材；

可振动元件，所述可振动元件包括多个过道，经加热的液态气溶胶形成基材穿过所述多个过道以形成气溶胶；以及

致动器，所述致动器被布置以使所述可振动元件振动以生成所述气溶胶。

2.根据权利要求1所述的气溶胶生成系统，其中所述加热构件布置于所述液体存储部分的所述外壳上或所述外壳内。

3.根据权利要求1所述的气溶胶生成系统，其中所述加热构件布置于所述可振动元件处。

4.根据权利要求1所述的气溶胶生成系统，其中所述加热构件包括所述可振动元件。

5.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成系统，其中所述气溶胶生成系统进一步包括控制系统，所述控制系统被配置以操作所述加热构件以将气溶胶形成基材加热到预定温度。

6.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成系统，其中所述可振动元件包括入口侧和对置的出口侧，且其中所述多个过道中的每一过道从所述入口侧延伸到所述出口侧。

7.根据权利要求6所述的气溶胶生成系统，其中所述致动器被布置以将振动传输到所述可振动元件，到所述可振动元件的所述入口侧或所述出口侧。

8.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成系统，其中所述致动器包括压电换能器。

9.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成系统，其中所述液体存储部分进一步包括在用于持有所述气溶胶形成基材的所述外壳内的载体材料。

10.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成系统，其中所述载体材料邻接所述可振动元件。

11.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成系统，进一步包括在所述液体存储部分的所述外壳中的液体气溶胶形成基材。

12.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成系统，其中所述系统进一步包括筒，其中所述筒包括所述液体存储部分。

13.根据任一前述权利要求所述的气溶胶生成系统，其中所述系统是电操作式吸烟系统。

14.一种用于气溶胶生成系统的筒，所述筒包括：

液体存储部分，所述液体存储部分包括用于持有液体气溶胶形成基材的外壳；以及

加热构件，所述加热构件被布置以将液体气溶胶形成基材加热到预定温度。

15.一种使液体气溶胶生成基材雾化以生成气溶胶的雾化器，所述雾化器包括：

加热构件，所述加热构件被布置以加热液体气溶胶形成基材；

可振动元件，所述可振动元件包括多个过道，经加热的液态气溶胶形成基材穿过所述多个过道以形成气溶胶；以及

致动器，所述致动器被布置以使所述可振动元件振动以生成所述气溶胶。

16.一种生成气溶胶的方法，所述方法包括：

将液体气溶胶形成基材加热到预定温度；

在具有多个过道的可振动元件处接纳被加热到所述预定温度的液体气溶胶形成基材；以及

使所述可振动元件振动以将液体气溶胶形成基材移动穿过所述过道以形成气溶胶。