CN110621178A - 具有感受器材料的筒 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于气溶胶生成系统(100)的筒(10)，所述筒(10)包括限定筒腔(14)的容器(12)、位于所述筒腔(14)内的感受器材料(20)，以及气溶胶形成基质(24)。所述感受器材料(20)限定多个互连的间隙(22)，并且所述气溶胶形成基质(24)呈在室温下为固体的凝胶形式，其中所述凝胶位于所述多个互连的间隙(22)内。

Description

具有感受器材料的筒

技术领域

本发明涉及一种用于气溶胶生成系统的筒，所述筒具有感受器材料。本发明涉及一种包括筒的气溶胶生成系统以及装配筒的方法。

背景技术

通过加热液体调配物以生成供用户吸入的气溶胶而操作的气溶胶生成系统，例如电子香烟，得到广泛使用。通常它们包括装置部分和筒。在一些系统中，装置部分含有电源和控制电子器件，且筒含有装纳液体调配物的液体储存器、用于汽化液体调配物的加热器和将液体从液体储存器输送到加热器的芯。尽管此类型的系统受到欢迎，但其确实有若干缺点。一个缺点是，在运输和存储期间以及当筒连接到装置部分时，液体均有可能从液体储存器中泄漏。使用芯将液体从储存器输送到加热器可能增大系统的复杂性。另一个缺点是由于在筒内结合加热器而导致筒的成本增加。

期望用已知的气溶胶生成系统解决这些缺点中的至少一些。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于气溶胶生成系统的筒，该筒包括限定筒腔的容器、位于筒腔内的感受器材料以及气溶胶形成基质。感受器材料限定多个互连的间隙，并且气溶胶形成基质呈在室温下为固体的凝胶形式，其中凝胶位于多个互连的间隙内。

术语“感受器”在这里用来指能够感应加热的材料。即感受器材料能够吸收电磁能并且将其转化成热。

凝胶在室温下为固体。此上下文中的“固体”意指凝胶具有稳定大小和形状，且不流动。此上下文中的室温意指25摄氏度。

有利地，将气溶胶形成基质与感受器材料接触有助于气溶胶形成基质的加热，而不需要气溶胶形成基质和电加热器之间的接触。例如，筒可以与气溶胶生成装置结合，该气溶胶生成装置包括感应线圈形式的电加热器，其中感应线圈通过感应加热来加热感受器材料。有利地，消除在气溶胶形成基质与电加热器之间直接接触的需要有助于在不污染电加热器的情况下重复使用具有多个筒的气溶胶生成装置。

有利地，提供限定多个间隙的感受器材料增加了感受器材料与气溶胶形成基质之间的接触面积，其中气溶胶形成基质位于所述多个间隙内。增加感受器材料与气溶胶形成基质之间的接触面积有助于从感受器材料到气溶胶形成基质的热传递。有利地，这可以最小化蒸发气溶胶形成基质所需的感受器材料的感应加热。

有利地，提供一种具有多个互连的间隙的感受器材料有助于在筒的制造期间用气溶胶形成基质装载间隙。例如，在其中将气溶胶形成基质以液体形式插入筒腔中的实施方案中，可以通过毛细作用将气溶胶形成基质抽吸到所述多个互连的间隙中。

有利地，提供具有多个互连的间隙的感受器材料有助于在加热期间从感受器材料释放汽化的气溶胶形成基质。

有利地，提供在室温下为固体的凝胶形式的气溶胶形成基质有助于在加热感受器材料之前将气溶胶形成基质保留在多个互连间隙中。即在气溶胶形成基质保持凝胶形式时，气溶胶形成基质不能从多个互连间隙中流出。

优选地，感受器材料包括铁磁金属材料。感受器材料可以包括铁素体铁、铁磁性钢、不锈钢和铝中的至少一种。当定位于具有类似频率和场强值的电磁场内时，不同材料将产生不同量的热。因此，可以选择感受器材料以在已知电磁场内提供期望的功率耗散。

在其中感受器材料包括不锈钢的实施方案中，感受器材料可以包括至少一种400系列不锈钢。合适的400系列不锈钢包括410级、420级和430级。

感受器材料可包括金属绒。金属绒可由本文所述的任何金属感受器材料形成。优选地，金属绒包括一束金属细丝，其中金属细丝之间的空间形成多个互连的间隙。

感受器材料可包括金属泡沫。金属泡沫可由本文所述的任何金属感受器材料形成。优选地，金属泡沫是开孔泡沫，其中开孔形成多个互连的间隙。

感受器材料可以包括包封感受器材料的表面的保护涂层。该保护涂层可以防止感受器材料与位于多个互连间隙内的气溶胶形成基质之间的直接接触。有利地，这可以防止感受器材料与气溶胶形成基质之间不期望的化学反应。该保护涂层可以包括玻璃和陶瓷中的至少一种。

优选地，筒腔是具有封闭端和开口端的盲腔。有利地，提供盲筒腔可以有助于在筒制造期间用感受器材料和气溶胶形成基质填充筒腔。

优选地，筒还包括延伸横跨筒腔的开口端的密封件，使得感受器材料和气溶胶形成基质通过密封件密封在筒腔内。密封件可包括聚合物膜和箔片中的至少一者。密封件可包括金属材料。密封件可通过粘合剂和焊接诸如超声焊接中的至少一种固定到容器。密封件可以围绕筒腔的开口端的外围固定到容器。

密封件可包括至少一个脆性屏障。在其中密封件包括脆性屏障的实施方案中，筒可以被构造成与气溶胶生成装置一起使用，该气溶胶生成装置包括用于使脆性屏障破裂的穿刺元件。

密封件可包括至少一个可移除屏障。

密封件可包括蒸气可渗透元件，该蒸气可渗透元件被构造成允许蒸气从筒腔通过蒸气可渗透元件释放。蒸气可渗透元件可包括膜或网片中的至少一种。

密封件可包括压力激活阀，所述压力激活阀允许在阀两端的压力差超出阈值压力差时通过阀释放蒸气。

优选地，凝胶是热致可逆凝胶。术语“热致可逆”在本文中用来表示凝胶在加热到熔融温度时会变成流体，且在胶凝温度下再次变成凝胶。优选的是，所述胶凝温度处于或高于室温和大气压。大气压意指1个大气压力。优选的是，熔融温度比胶凝温度高。

优选地，凝胶具有至少约50摄氏度、更优选地至少约60摄氏度、更优选地至少约70摄氏度、更优选地至少约80摄氏度的熔融温度。此上下文中的熔融温度意指凝胶不再是固体且开始流动的温度。

优选地，凝胶包括胶凝剂。凝胶可包括琼脂、琼脂糖或海藻酸钠中的至少一种。凝胶可包括结冷胶。凝胶可包括材料混合物。凝胶可包括水。

凝胶可包括气溶胶形成剂。如本文所使用，术语“气溶胶形成剂”是指在使用时有助于形成浓密且稳定的气溶胶的任何合适的已知化合物或化合物的混合物。气溶胶形成剂在所述筒的操作温度下基本上是耐热降解的。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。优选的气溶胶形成剂是多元醇或其混合物，例如三乙二醇、1,3-丁二醇和最优选的丙三醇或聚乙二醇。

凝胶可以包括尼古丁或烟草产品中的至少一种。另外地或替代地，凝胶可包括另一种目标化合物以递送给用户。在其中凝胶包括尼古丁的实施方案中，尼古丁可以与气溶胶形成剂一起包括在凝胶中。有利地，与其中在室温下的液体中提供尼古丁的替代筒相比，在凝胶中提供尼古丁可以防止尼古丁在室温从筒中泄漏。这是特别有利的，因为尼古丁对皮肤有刺激性并且可能是有毒的。

当琼脂用作胶凝剂时，凝胶优选地包括在约0.5重量％与约5重量％之间，更优选地在约0.8重量％与约1重量％之间的琼脂。凝胶还可包括在约0.1重量％与约2重量％之间的尼古丁。凝胶还可包括在约30重量％与约90重量％之间的丙三醇，优选地约70重量％与约90重量％之间的甘油。凝胶的其余部分可包括水和任何调味料。

当结冷胶用作胶凝剂时，凝胶优选地包括在约0.5重量％与约5重量％之间的结冷胶。凝胶还可包括在约0.1重量％与约2重量％之间的尼古丁。凝胶还可包括在约30重量％与约99.4重量％之间的甘油。凝胶的其余部分可包括水和任何调味料。

在一个实施方案中，凝胶包括2重量％的尼古丁、70重量％的甘油、27重量％的水和1重量％的琼脂。在另一实施方案中，凝胶包括65重量％的甘油、20重量％的水、14.3重量％的烟草和0.7重量％的琼脂。

筒可具有任何合适的形状。优选地，筒基本上是圆柱形。如本文中参考本发明所使用，术语“圆柱体”和“圆柱形”是指具有一对相对的基本上平坦端面的基本上直圆柱体。

筒可具有任何合适的尺寸。

例如，筒可以具有约5毫米与约30毫米之间的长度。在某些实施方案中，筒可具有约12毫米的长度。

例如，筒可以具有约4毫米与约10毫米之间的直径。在某些实施方案中，筒可具有约7毫米的直径。

用于形成容器的合适的材料包括但不限于金属、铝、聚合物、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(如)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、氟化乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、环氧树脂、聚氨酯树脂和乙烯基树脂。

容器可以通过任何合适的方法形成。合适的方法包含但不限于深冲压、注射模制、起泡、吹塑成型和挤压。

筒可包括衔嘴，其配置成允许用户抽吸衔嘴以将气溶胶吸入其口中或肺中。在筒包括衔嘴的情况下，衔嘴可包括过滤器。过滤器可具有低颗粒过滤效率或极低颗粒过滤效率。或者，衔嘴可包括中空管。衔嘴可包括气流调节器，例如限制器。

筒可提供于衔嘴管内。衔嘴管可包括气溶胶形成室。衔嘴管可包括气流限制器。衔嘴管可包括过滤器。衔嘴管可包括纸板壳体。衔嘴管可在纸板管内包括一个或多个蒸气不可渗透元件。衔嘴管可具有类似于常规香烟的直径，例如约7毫米。衔嘴管可具有口端，所述口端配置成置于用户口中以用于从中通过的气溶胶的吸入。筒可装纳在衔嘴管中，例如在与口端相对的端处。

根据本发明的第二方面，根据本文描述的实施方案中的任一个，提供一种气溶胶生成系统，其包括气溶胶生成装置和根据本发明的第一方面的筒。气溶胶生成装置包括：壳体，其限定用于接纳筒的装置腔；以及电加热器，其包括感应加热元件，该感应加热元件布置成当筒被接纳在装置腔内时加热感受器材料。气溶胶生成装置还包括电源和用于控制从电源向电加热器的电力供应的控制器。

感应加热元件可包括围绕装置腔的至少一部分延伸的至少一个感应线圈。感应线圈可以完全围绕装置腔延伸。感应线圈可以用多个绕组缠绕在装置腔周围。

感应加热元件可包括至少一个平面感应线圈。优选地，每个平面感应线圈包括扁平螺旋感应线圈。

当在本文中使用时“扁平螺旋感应线圈”表示大体是平面的线圈，其中线圈绕组的轴垂直于线圈所处的表面。在一些实施方案中，所述扁平螺旋线圈可能令人感觉是平面的，因为所述扁平螺旋线圈位于扁平的欧几里得平面上。然而，当在本文中使用时术语“扁平螺旋感应线圈”涵盖成形为与弯曲表面或其他三维表面一致的线圈。例如，可以将扁平螺旋线圈制成适合圆筒形壳体或所述装置中腔的形状。然后可以将所述扁平螺旋线圈说成是平面的，但符合圆筒形平面，线圈的环绕轴在所述线圈中心的位置与所述圆筒形平面垂直。如果所述扁平螺旋线圈符合圆筒形平面或非欧几里得平面，优选的是，所述扁平螺旋线圈位于一个平面上，所述平面在扁平螺旋线圈区域的弯曲部分半径大于所述扁平螺旋线圈的直径。

电源可以是电池，例如可再充电锂离子电池。替代地，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。电源可具有允许存储足够能量用于装置的一次或多次使用的容量。举例来说，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，对应于抽一支常规香烟所消耗的典型时间，或者持续六分钟的整倍数的时间。在另一实例中，电源可具有足够的容量以允许预定次数的抽吸或离散启用。

优选地，控制器和电源被配置为使得在使用期间，高频振荡电流流过感应加热元件以产生交变磁场，该交变磁场在感受器材料中感应出电压。如本文所使用，“高频振荡电流”表示具有约125kHz到约30MHz之间的频率的振荡电流。高频振荡电流可具有在约1MHz和约30MHz之间，优选地在约1MHz和约10MHz之间，并且更优选地在约5MHz和约7MHz之间的频率。

优选地，气溶胶生成装置是便携式的。气溶胶生成装置可具有与常规雪茄或香烟相当的大小。气溶胶生成装置可以具有约30毫米与约150毫米之间的总长度。气溶胶生成装置可以具有约5毫米与约30毫米之间的外径。

根据本发明的第三方面，提供了一种装配用于气溶胶生成系统的筒的方法，该方法包括提供限定筒腔的容器并将感受器材料插入筒腔中，该感受器材料限定多个互连的间隙。该方法还包括将液体气溶胶形成基质插入筒腔中并凝胶化液体气溶胶形成基质以形成在室温下为固体的凝胶，其中该凝胶位于多个互连的间隙内。优选地，根据本文中所描述的实施方案中的任一个，所述筒可为根据本发明的第一方面的筒。

本文所用的术语“凝胶化”是指液体向凝胶的转化。

有利地，将气溶胶形成基质以液体形式插入筒腔中有助于气溶胶形成基质向多个互连间隙的流动。例如，可以通过毛细作用将液体气溶胶形成基质抽吸到多个互连的间隙中。

优选地，在将液体气溶胶形成基质插入筒腔中的步骤期间，液体气溶胶形成基质处于高于室温的升高的温度。优选地，液体气溶胶形成基质处于至少约50摄氏度的温度。

凝胶化液体气溶胶形成基质的步骤可包括冷却液体气溶胶形成基质。在其中将液体气溶胶形成基质在升高的温度插入筒腔中的实施方案中，优选地在凝胶化步骤期间将液体气溶胶形成基质冷却至室温。优选地，该凝胶是热致可逆凝胶，如本文关于本发明的第一方面所述。优选地，液体气溶胶形成基质包括胶凝剂，如本文关于本发明的第一方面所述。

优选地，筒腔是具有封闭端和开口端的盲腔。优选地，该方法还包括横跨筒腔的开口端定位密封件，并且将密封件密封到容器上，使得感受器材料和凝胶通过密封件密封在筒腔内。可在凝胶化步骤之前或之后将密封件横跨筒腔的开口端定位。密封件可包括本文中相对于本发明的第一方面所描述的任选或优选特征中的任一个。

附图说明

将参考附图仅作为实例进一步描述本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的一个实施方案的筒的横剖视图；

图2示出了根据本发明的一个实施方案的气溶胶生成系统的侧视图；

图3示出了图2的气溶胶生成系统的横剖视图；并且

图4示出了说明根据本发明的一个实施方案的装配筒的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个实施方案的筒10的横剖视图。筒10包括限定筒腔14的容器12，该筒腔具有开口端16和封闭端18。感受器材料20位于筒腔14内，该感受器材料限定多个互连的间隙22。在图1所示的实施方案中，感受器材料20包括钢丝绒，并且钢丝绒的细丝之间的空间形成多个互连的间隙22。

气溶胶形成基质24也位于筒腔14内，气溶胶形成基质24位于感受器材料20的多个互连的间隙22内。在室温下，气溶胶形成基质24为凝胶形式，这防止了气溶胶形成基质24从多个互连的间隙22中流出。凝胶是热致可逆凝胶，从而将凝胶加热到至少50摄氏度会熔化凝胶，使得气溶胶形成基质24具有液体形式。

筒10还包括延伸横跨筒腔14的开口端16的密封件26，该密封件包括脆性屏障，并且通过超声焊接围绕开口端16的外围固定到容器12。

图2和图3示出了根据本发明的一个实施方案的气溶胶生成系统100。气溶胶生成系统100包括图1的筒10、具有从其延伸的穿刺元件104的衔嘴102以及气溶胶生成装置106。图2示出了与气溶胶生成装置106分离的衔嘴102，并且图3示出了与气溶胶生成装置106连接的衔嘴102。

气溶胶生成装置106包括壳体108，所述壳体限定用于接纳筒10的装置腔110。当筒10被接纳在装置腔110内并且衔嘴102被连接到气溶胶生成装置106时，穿刺元件104使筒10的密封件26破裂，使得穿刺元件104的至少一部分被接纳在筒腔14内。

气溶胶生成装置106还包括电加热器，该电加热器包括感应加热元件112。感应加热元件112包括位于壳体108内并包裹在装置腔110周围的感应线圈。控制器114和电源116也位于壳体108内。在使用期间，控制器114控制从电源116到感应加热元件112的振荡电流的供应。感应加热元件内的振荡电流产生交变磁场，该交变磁场在筒10的感受器材料20内感应出电压。感应出的电压加热感受器材料20，感受器材料加热气溶胶形成基质24。加热的气溶胶形成基质熔化并汽化以在筒腔14内形成蒸气。用户可以在衔嘴102上抽吸，以经由气流入口118将空气抽吸到气溶胶生成系统100中。进入气流入口118的空气经由穿刺元件104中的第一气流孔流入筒腔14，并且经由穿刺元件104中的第二气流孔流出筒腔14。当空气流过筒腔14时，汽化的气溶胶形成基质24被夹带在气流中。气流和夹带在其中的蒸气经由衔嘴102中的气流出口120从第二气流孔流向用户口中。

图4示出了根据本发明的一个实施方案的装配用于气溶胶生成系统的筒的方法200。在第一步骤202中，提供容器，该容器限定筒腔。在第二步骤204中，将感受器材料插入筒腔中。感受器材料限定多个互连的间隙。在第三步骤206中，将液体气溶胶形成基质插入筒腔中，以便将液体气溶胶形成基质定位在多个互连的间隙内。在第四步骤208中，将液体气溶胶形成基质胶凝以形成凝胶。在第五步骤210中，将密封件横跨腔的开口端放置。在第六步骤212中，将密封件密封到容器。

Claims (15)

1.一种用于气溶胶生成系统的筒，所述筒包括：

限定筒腔的容器；

位于所述筒腔内的感受器材料，所述感受器材料限定多个互连的间隙；以及

在室温下为固体的凝胶形式的气溶胶形成基质，其中所述凝胶位于所述多个互连的间隙内。

2.根据权利要求1所述的筒，其中所述感受器材料包括铁磁金属材料。

3.根据权利要求1或2所述的筒，其中所述感受器材料包括铁素体铁、铁磁性钢、不锈钢和铝中的至少一种。

4.根据权利要求1、2或3所述的筒，其中所述感受器材料包括金属绒。

5.根据权利要求4所述的筒，其中所述金属绒包括一束金属细丝，并且其中所述金属细丝之间的空间形成所述多个互连的间隙。

6.根据任一项前述权利要求所述的筒，其中所述感受器材料包括金属泡沫。

7.根据权利要求6所述的筒，其中所述金属泡沫是开孔泡沫，并且其中所述开孔形成所述多个互连的间隙。

8.根据任一项前述权利要求所述的筒，其中所述筒腔是具有封闭端和开口端的盲腔。

9.根据权利要求8所述的筒，还包括延伸横跨所述筒腔的所述开口端的密封件，使得所述感受器材料和所述气溶胶形成基质通过所述密封件密封在所述筒腔内。

10.根据任一项前述权利要求所述的筒，其中所述凝胶是热致可逆凝胶。

11.根据任一项前述权利要求所述的筒，其中所述凝胶具有至少50摄氏度的熔融温度。

12.根据任一项前述权利要求所述的筒，其中所述凝胶包括尼古丁或烟草产品中的至少一种。

13.一种气溶胶生成系统，包括：

根据任一项前述权利要求所述的筒；以及

气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包括：

壳体，所述限定用于接纳所述筒的装置腔；

电加热器，所述电加热器包括感应加热元件，所述感应加热元件被布置成当所述筒被接纳在所述装置腔内时加热所述感受器材料；

电源；以及

控制器，所述控制器用于控制从所述电源到所述电加热器的电力供应。

14.一种装配用于气溶胶生成系统的筒的方法，所述方法包括：

提供限定筒腔的容器；

将感受器材料插入所述筒腔中，所述感受器材料限定多个互连的间隙；

将液体气溶胶形成基质插入所述筒腔中；以及

凝胶化所述液体气溶胶形成基质以形成在室温下为固体的凝胶，其中所述凝胶位于所述多个互连的间隙内。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述筒腔是具有封闭端和开口端的盲腔，所述方法还包括：

横跨所述筒腔的所述开口端定位密封件；以及

将所述密封件密封到所述容器上，使得所述感受器材料和所述凝胶通过所述密封件密封在所述筒腔内。