具有散热的气溶胶生成装置的制作方法

本发明涉及一种气溶胶生成装置。

背景技术：

1、已知提供一种用于生成可吸入蒸气的气溶胶生成装置。此类装置可以将气溶胶形成基质加热至使气溶胶形成基质的一个或多个组分挥发的温度，而不燃烧气溶胶形成基质。气溶胶形成基质可以作为气溶胶生成制品的一部分提供。气溶胶生成制品可以具有用于将气溶胶生成制品插入至气溶胶生成装置的腔(诸如，加热室)中的条形状。加热元件可以布置于加热室中或布置于加热室周围，以用于一旦将气溶胶生成制品插入至气溶胶生成装置的加热室中就加热气溶胶形成基质。

2、期望具有一种在外部不会变得太热的气溶胶生成装置。期望具有一种具有改善的散热的气溶胶生成装置。

技术实现思路

1、根据本发明的实施例，提供了一种气溶胶生成装置，其可以包括加热室和散热元件。所述散热元件可以被布置成至少部分地包绕所述加热室。所述散热元件可以由主要在相对于所述加热室的纵向轴线的轴向方向和切向方向中的一者或两者上散热的材料制成。

2、根据本发明的实施例，提供了一种气溶胶生成装置，其包括加热室和散热元件。所述散热元件布置成至少部分地包绕所述加热室。所述散热元件由主要在相对于所述加热室的纵向轴线的轴向方向和切向方向中的一者或两者上散热的材料制成。

3、提供散热元件防止气溶胶生成装置的外部变得太热。因此，使用者可以安全地触摸气溶胶生成装置的外部。特别有利的是，使热量在轴向或切向方向上耗散离开加热室使得热量可以耗散到装置的其余部分中。以此方式，可以安全地降低总温度并且可以将整体热量耗散到环境而不会使气溶胶生成装置的某个点变得太热。

4、散热元件可以在相对于加热室的纵向轴线的径向方向上比在轴向方向和切向方向上耗散更少的热量。

5、术语“主要”和“更少”优选地是指散热元件的材料的物理特性，特别地是指布置成至少部分地包绕加热室的散热元件的轴向方向和切向方向中的至少一个方向上的散热高于该散热元件的径向方向上的散热。更优选地，与径向方向相比，轴向方向和切向方向中的至少一个方向上的散热高2倍，优选地高3倍，更优选地高4倍，最优选地高5倍。

6、可以通过测量材料的一个点与远处的第二点之间的温差来确定散热。温差越高，测量点的方向上的散热越高。

7、因此，较少热量从加热室到气溶胶生成装置的直接包绕壳体但较多热量进入气溶胶生成装置的其余部分，使得整体热量在整个气溶胶生成装置中更均匀地分布。

8、散热元件可以配置为层。散热元件可以形成至少部分地包绕加热室的层。

9、散热元件可以由石墨烯制成。石墨烯的优点是关于其隔热特性具有各向异性特性。隔热在x和y方向上相对较差，但隔热在z方向上较高。石墨烯可以布置成包绕加热室使得石墨烯的x和y方向对应于相对于加热室的纵向轴线的轴向和切向方向。因此，热量在轴向和切向方向上很好地耗散。石墨烯的z方向对应于相对于加热室的纵向轴线的径向方向。因此，热量在径向方向上耗散不佳，使得气溶胶生成装置的包绕壳体不会变得太热。

10、通常，由如上文关于石墨烯描述的具有各向异性隔热特性的材料制成的任何散热元件可用于改善热量在轴向和切向方向上离开加热室的输送。

11、散热元件可以完全包绕加热室。换句话说，散热元件可以包绕加热室的外周边。

12、散热元件可以在加热室的全长上延伸。优选地，加热室的整个外表面由散热元件覆盖。

13、散热元件可以在加热室上在远侧方向上延伸。这具有以下优点：热量进一步耗散到气溶胶生成装置中使得整体热量可以更均匀地耗散到周围环境中，而不会在气溶胶生成装置的壳体上产生使使用者触摸起来可能不舒服的任何热点。

14、如本文所使用，术语“上游”、“下游”、“近侧”和“远侧”用以描述气溶胶生成装置的部件或部件的部分相对于使用者在使用气溶胶生成装置期间对其进行抽吸的方向的相对位置。

15、如本文所使用，术语“轴向”是指沿着或平行于加热室的纵向轴线的方向。加热室的纵向轴线优选地与气溶胶生成装置的纵向轴线相同或者平行于气溶胶生成装置的纵向轴线。

16、如本文所使用，术语“切向”是指沿着或平行于相对于加热室的纵向轴线的切线的方向。

17、如本文所使用，术语“径向”是指垂直于轴向方向并且垂直于切向方向的方向。这个术语是指本领域技术人员将测量加热室的半径的方向。

18、散热元件可由矩形片材、t形片材和两个连接的矩形片材中的一者形成。

19、如果散热元件由矩形片材形成，则散热元件可以仅包绕加热室。替代地，矩形片材可优选地被设定尺寸使得散热元件包绕加热室以及远离加热室的区域的一部分。如本文描述的，热量因此可以在整个气溶胶生成装置中更均匀地耗散。

20、在散热元件由t形片材形成的情况下，片材的“头部”可以围绕加热室包裹，而片材的“杆”可以进一步在远侧方向上延伸到气溶胶生成装置中。同样，通过提供这种散热元件，热量可以更均匀地耗散到气溶胶生成装置中。

21、最后，散热元件可以由两个连接的矩形片材形成。在这个实施例中，矩形片材中的一个优选地布置成包绕加热室，而另一矩形片材优选地布置在加热室的远侧以使热量更均匀地耗散到气溶胶生成装置中。矩形片材之间的连接确保热量可以从围绕加热室包裹的片材传递到加热室的远侧的片材。

22、气溶胶生成装置可以进一步包括加热元件。

23、加热元件可以包括加热轨，优选地由加热轨组成。

24、加热元件可以布置成至少部分地，优选地完全地包绕加热室。

25、在本公开的任何方面，加热元件可包括电阻材料。合适的电阻材料包括但不限于：半导体，诸如掺杂陶瓷、“导”电陶瓷(例如二硅化钼)、碳、石墨、金属、金属合金以及由陶瓷材料和金属材料制成的复合材料。此类复合材料可以包括掺杂或无掺杂的陶瓷。合适的掺杂陶瓷的实例包括掺杂碳化硅。合适的金属的实例包括钛、锆、钽、铂、金以及银。合适的金属合金的实例包括不锈钢、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、含金合金、含铁合金以及基于镍、铁、钴、不锈钢、及铁-锰-铝合金的超合金。在复合材料中，电阻材料可以可选地包埋于绝缘材料中、由绝缘材料封装或由绝缘材料涂布或者反之亦然，取决于能量转移的动力学和所需外部理化性质。

26、加热元件可以被配置为布置在加热室的壁处的外部加热元件。外部加热元件可以采用任何合适形式。例如，外部加热元件可以采用在介电基板(例如，聚酰亚胺)上的一个或多个柔性加热箔的形式。柔性加热箔可以成形为适形于基质接收腔的周边。替代地，外部加热元件可采用金属网格、柔性印刷电路板、模制互连装置(mid)、陶瓷加热器、柔性碳纤维加热器的形式，或可使用涂层技术(例如，等离子体气相沉积)在合适的成形基板上形成。外部加热元件也可以使用在温度与电阻率之间具有定义关系的金属形成。在这样的示例性装置中，金属可以在两层合适的绝缘材料之间形成为轨道。以此方式形成的外部加热元件可以被用来既加热又监测外部加热元件在操作期间的温度。

27、加热元件有利地借助于传导加热气溶胶形成基质。加热元件可以至少部分地接触基质或在其上沉积基质的载体。替代地，可以借助于导热元件将来自内部加热元件或外部加热元件的热量传导至基质。

28、在操作期间，气溶胶形成基质可以完全容纳于气溶胶生成装置内。在此情况下，使用者可以在气溶胶生成装置的烟嘴上抽吸。替代地，在操作期间，可以在气溶胶生成装置内部分地容纳含有气溶胶形成基质的吸烟制品。在此情况下，使用者可以直接在吸烟制品上抽吸。

29、加热室可以由气溶胶生成装置的尺寸稳定的内部框架形成。内部框架可以限定加热室。加热元件可安装在内部框架上。加热元件可以布置在加热室的直接面向气溶胶形成基质的内侧壁上。替代地，加热元件可以布置成至少部分地包绕加热室。在任何情况下，散热元件优选地布置成至少部分地包绕加热室以及加热元件。换句话说，加热元件优选地布置在散热元件的内部。

30、加热室可以布置成邻接气溶胶生成装置的近端。气溶胶生成装置的其它元件可以布置在加热室的远侧。换句话说，气溶胶生成装置可以在加热室的远侧进一步延伸。

31、加热室可以具有圆柱形形状。

32、加热室可以被配置成接收包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品。

33、本发明还涉及一种气溶胶生成系统，所述气溶胶生成系统包括本文中描述的气溶胶生成装置和包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品。

34、气溶胶生成装置可以包括电路。电路可以包括微处理器，所述微处理器可以为可编程微处理器。微处理器可以为控制器的一部分。电路可以包括另外的电子部件。电路可以被配置成调节对加热元件的电力供应。电力可以在激活气溶胶生成装置之后被持续地供应到加热元件，或者可以被间歇地供应，诸如基于逐口抽吸。可以以电流脉冲的形式将电力供应至加热元件。电路可以被配置成监测加热元件的电阻并且优选地取决于加热元件的电阻而控制对加热元件的电力供应。

35、气溶胶生成装置可以包括在气溶胶生成装置的主体内的电源，通常是电池。在一个实施例中，电源是锂离子电池。替代地，电源可以是镍-金属氢化物电池，镍镉电池，或锂基电池例如锂-钴、锂-铁-磷酸盐、钛酸锂或锂-聚合物电池。作为替代方案，电源可以为另一形式的电荷储存装置，诸如电容器。电源可能需要再充电，并且可能具有使得能够存储足够能量以进行一次或多次使用体验的容量；例如，电源可以具有足够的容量以连续生成气溶胶约六分钟的时间或六分钟的倍数的时间。在另一实例中，电源可以具有足够的容量来提供预定次数的抽吸或加热元件的不连续激活。

36、如本文中所使用，“气溶胶生成装置”涉及一种与气溶胶形成基质相互作用以生成气溶胶的装置。气溶胶形成基质可以为气溶胶生成制品的一部分，例如吸烟制品的一部分。气溶胶生成装置可以为与气溶胶生成制品的气溶胶形成基质相互作用以生成可通过使用者的口直接吸入至使用者的肺中的气溶胶的吸烟装置。气溶胶生成装置可以为保持器。该装置可以为电加热吸烟装置。气溶胶生成装置可以包括壳体、电路、电源、加热室以及加热元件。

37、如本文中所使用，术语“气溶胶生成制品”指包括能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物的气溶胶形成基质的制品。例如，气溶胶生成制品可以为生成可通过使用者的口直接吸入使用者的肺中的气溶胶的吸烟制品。气溶胶生成制品可为一次性的。

38、气溶胶生成制品可以为基本上圆柱形形状。气溶胶生成制品可以为基本上细长的。气溶胶生成制品可以具有长度和基本上垂直于长度的周边。气溶胶生成制品可以为基本上条形的。气溶胶形成基质可以为基本上柱形形状。气溶胶形成基质可以为基本上细长的。气溶胶形成基质也可以具有长度和基本上垂直于长度的周边。气溶胶形成基质可以是基本上条形的。

39、如本文中所使用，术语“气溶胶形成基质”涉及能够释放可以形成气溶胶的一种或多种挥发性化合物的基质。可以通过加热气溶胶形成基质来释放此类挥发性化合物。气溶胶形成基质可以适宜地为气溶胶生成制品或吸烟制品的一部分。

40、气溶胶形成基质可以为固体气溶胶形成基质。气溶胶形成基质可以包括固体组分和液体组分两者。气溶胶形成基质可以包括含烟草材料，所述含烟草材料含有在加热时从基质释放的挥发性烟草香味化合物。气溶胶形成基质可以包括非烟草材料。气溶胶形成基质可以包括有助于致密且稳定的气溶胶形成的气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂的实例是丙三醇和丙二醇。

41、如果气溶胶形成基质是固体气溶胶形成基质，那么在一些实施例中，固体气溶胶形成基质可以包括以下中的一者或多者：粉末、颗粒、小球、碎片、通心管、条或片材，该片材含有以下中的一者或多者：草本植物叶、烟叶、烟草肋料的碎片、再造烟草、均质化烟草、挤出烟草、流延叶烟草和膨胀烟草。固体气溶胶形成基质可以呈松散形式，或可以提供于合适的容器或筒中。可选地，固体气溶胶形成基质可以含有在基质加热时释放的额外烟草或非烟草挥发性香味化合物。固体气溶胶形成基质也可以含有囊，所述囊例如包括额外烟草或非烟草挥发性香味化合物，并且这样的囊可以在固体气溶胶形成基质的加热期间熔化。

42、气溶胶形成基质为能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物的基质。可以通过加热气溶胶形成基质释放挥发性化合物。气溶胶形成基质可以包括植物基材料。气溶胶形成基质可以包括烟草。气溶胶形成基质可以包括含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，所述挥发性烟草香味化合物在加热时从气溶胶形成基质释放。替代地，气溶胶形成基质可以包括不含烟草材料。气溶胶形成基质可以包括均质化植物基材料。

43、气溶胶形成基质可以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，其在使用中促进形成致密并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是本领域众所周知的，并且包括但不限于：多元醇，诸如三甘醇、1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，诸如甘油单乙酸酯、甘油二乙酸酯或甘油三乙酸酯；以及一元羧酸、二元羧酸或多元羧酸的脂肪族酯，诸如十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。气溶胶形成剂可以为多元醇或其混合物，比如，三甘醇、1,3-丁二醇和甘油。气溶胶形成剂可以为丙二醇。气溶胶形成剂可包括丙三醇和丙二醇两者。

44、也可以液体形式提供气溶胶形成基质。液体气溶胶形成基质可以包括其它添加剂和成分，例如香料。液体气溶胶形成基质可以包括水、溶剂、乙醇、植物提取物和天然或人工调味剂。液体气溶胶形成基质可包含尼古丁。液体气溶胶形成基质可以具有在约0.5％与约10％之间，例如为约2％的尼古丁浓度。液体气溶胶形成基质可以包含于气溶胶生成制品的液体储存部分中，在这种情况下，气溶胶生成制品可以表示为筒。

45、作为电阻加热元件的替代，加热元件可以被配置为感应加热元件。感应加热元件可以包括感应线圈和感受器。一般来说，感受器为在由交变磁场穿透时能够生成热量的材料。当位于交变磁场中时。如果感受器是导电的，则通常由交变磁场感应涡电流。如果感受器是磁性的，则通常有助于加热的另一个效应通常被称为磁滞损耗。磁滞损耗主要是由于磁畴块在感受器内的移动而产生的，因为这些磁畴块的磁取向将与交变的磁感应场对准。有助于磁滞损耗的另一个效应是当磁畴将在感受器内增长或缩小时。通常，在纳米级或以下发生的感受器中的所有这些变化都称为“磁滞损耗”，因为它们在感受器中产生热量。因此，如果感受器既是磁性又是导电的，则磁滞损耗和涡电流生成两者都将有助于感受器的加热。如果感受器是磁性的，但是不导电的，则在由交变磁场穿透时，磁滞损耗将是感受器加热的唯一手段。根据本发明，感受器可以为导电的或磁性的，或既是导电的又是磁性的。由一个或数个感应线圈生成的交变磁场加热感受器，所述感受器然后将热量传递到气溶胶形成基质，使得气溶胶形成。热传递可以主要通过热传导。如果感受器与气溶胶形成基质紧密热接触，则这样的热传递是最佳的。

46、感受器可以由能够经电感加热到足以从气溶胶形成基质生成气溶胶的温度的任何材料形成。优选的感受器可以包括铁磁性材料或亚铁磁材料，或由铁磁性材料或亚铁磁材料构成，例如铁磁合金、铁素体铁或铁磁性钢或不锈钢。合适的感受器可以为铝或包括铝。优选的感受器可以被加热到超过250摄氏度的温度。

47、优选的感受器是金属感受器，例如不锈钢。然而，感受器材料还可以包括以下各项或由以下各项制成：石墨；钼；碳化硅；铝；铌；因康镍合金(inconel alloy)(基于奥氏体(austenite)镍-铬的超合金)；金属化膜；如氧化锆的陶瓷；如铁、钴、镍的过渡金属或如硼、碳、硅、磷、铝的类金属组分。

48、关于一个实施例描述的特征可以同样应用于本发明的其他实施例。