具有受限气流路径的气溶胶生成装置的制作方法

本公开涉及一种气溶胶生成装置。特别地但非排他地，本公开涉及一种手持式电操作气溶胶生成装置，其用于加热气溶胶形成基质以生成气溶胶并且用于将气溶胶递送给消费者。本公开还涉及一种包括气溶胶生成装置和气溶胶生成制品的气溶胶生成系统。

背景技术：

1、加热气溶胶形成基质以产生气溶胶而不燃烧气溶胶形成基质的气溶胶生成装置在本领域中是已知的并且通常称为加热不燃烧装置。气溶胶形成基质通常与诸如过滤器的其他部件一起设置在气溶胶生成制品内。气溶胶生成制品可以具有条形状，以供气溶胶生成制品插入气溶胶生成装置的腔中。加热元件通常布置在腔中或围绕腔布置，以用于一旦将气溶胶生成制品插入到气溶胶生成装置的腔中就加热气溶胶形成基质。在使用中，加热元件加热插入到气溶胶生成装置的腔中的气溶胶生成制品，以从气溶胶形成基质生成气溶胶。在许多此类装置中，消费者从气溶胶生成制品的端部抽吸气溶胶，所述端部从气溶胶生成装置突出。

2、对于消费者而言，“抽吸阻力”(rtd)是气溶胶生成制品的关键质量参数，并且是通过气溶胶生成制品的压降的量度。换句话说，这是消费者必须施加多少吸力以通过气溶胶生成制品抽吸空气和生成的气溶胶的量度。在用于加热不燃烧装置的气溶胶生成制品中，期望试图复制抽吸常规香烟的rtd。常规香烟的对于消费者舒适的可接受rtd通常在60至100毫米水柱(mmwg)的范围内。

3、有若干方法来定制气溶胶生成制品的rtd。例如，可通过改变烟草棒内的烟草组分的密度或大小来调节rtd。替代地或另外，元件可设置在消耗品的近端或远端处，这限制气流并且因此产生压降。例如，与过滤器类似。此外，气溶胶生成制品的各个部件的rtd参数公差是显著的，特别是对于由天然产品制成的条，如由精细切割并且仅略微压缩的烟叶制成的烟草条。例如，长度为10mm的烟草棒的rtd变化可在10mmwg至25mmwg之间变化。此变化对气溶胶生成制品和递送到消费者的气溶胶的性能有影响。此外，一旦已经生产了气溶胶生成制品的部件，诸如过滤器滤嘴段或烟草棒，就不太可能进一步调节rtd。因此，消费者可能需要为不同的气溶胶生成制品提供不同的吸力，这可能会不利地影响消费者的体验。

技术实现思路

1、如本文中所用，术语“远侧”、“上游”、“近侧”和“下游”被用来描述气溶胶生成装置和气溶胶生成制品的部件或部件的部分的相对位置。根据本公开的气溶胶生成制品和装置具有近端，在使用中，气溶胶通过该近端离开制品或装置以用于递送给消费者，并且具有相对的远端。在使用中，消费者在气溶胶生成制品的近端上抽吸。术语上游和下游是相对于当消费者在气溶胶生成制品的近端上抽吸时气溶胶或空气移动通过气溶胶生成制品或气溶胶生成装置的方向而言的。气溶胶生成制品的近端在气溶胶生成制品的远端的下游。气溶胶生成制品的近端也可以被称为气溶胶生成制品的下游端，并且气溶胶生成制品的远端也可以被称为气溶胶生成制品的上游端。

2、期望提供一种气溶胶生成装置，其不太依赖于气溶胶生成制品的特性来提供令人满意并且一致的消费者体验。特别地，期望提供一种气溶胶生成装置，其提供更稳定且可重复的rtd。

3、根据本公开的实例，提供一种气溶胶生成装置。气溶胶生成装置可以包括空气入口。气溶胶生成装置可以包括用于接收气溶胶生成制品的腔。气溶胶生成装置可包括限定在空气入口与腔之间延伸的气流路径的气流通道。气流通道可包括第一气流通道部分和第二气流通道部分。第一气流通道部分中的气流路径的横截面积可小于第二气流通道部分中的气流路径的横截面积。气溶胶生成装置可构造成在第一气流通道部分中限制气流。

4、根据本公开的实例，提供了一种气溶胶生成装置，其包括空气入口、用于接收气溶胶生成制品的腔以及限定在空气入口与腔之间延伸的气流路径的气流通道。气流通道包括第一气流通道部分和第二气流通道部分。第一气流通道部分中的气流路径的横截面积小于第二气流通道部分中的气流路径的横截面积，使得气溶胶生成装置构造成在第一气流通道部分中限制气流。

5、有利地，在上述实例中，在气溶胶生成装置中而不是仅在气溶胶生成制品中生成rtd中的较大数额。这意味着气溶胶生成装置不太依赖于气溶胶生成制品的特性来提供必要的rtd。rtd通过提供第一气流通道部分来生成，所述第一气流通道部分具有与气流通道的其余部分相比减小的横截面积的气流路径。减小的横截面积限制气流。由于气溶胶生成装置的气流通道的尺寸是固定的并且对于每次使用是相同的，因此rtd值相对恒定。因此，在消费者体验期间，每次吸抽都需要来自消费者的基本上相同的吸力。此外，rtd在气溶胶生成装置的寿命内以及在单个气溶胶生成制品的使用期间是可重复且稳定的。

6、通过气流通道的抽吸阻力可大于50毫米水柱。通过气流通道的抽吸阻力在20毫米水柱与100毫米水柱之间。通过气流通道的抽吸阻力可在25毫米水柱与95毫米水柱之间。通过气流通道的抽吸阻力可在30毫米水柱与90毫米水柱之间。通过气流通道的抽吸阻力可在35毫米水柱与85毫米水柱之间。通过气流通道的抽吸阻力可在40毫米水柱与80毫米水柱之间。通过气流通道的抽吸阻力可在45毫米水柱与75毫米水柱之间。通过气流通道的抽吸阻力可在50毫米水柱与70毫米水柱之间。

7、除非另有规定，否则气溶胶生成装置或气溶胶生成制品或两者的部件的抽吸阻力(rtd)根据iso 6565-2015测量。rtd是指迫使空气通过部件的全长所需的压力。术语部件或制品的“压降”或“抽吸阻力(draw resistance)”还可指“抽吸阻力(resistance todraw)”。此类术语大体上指根据iso6565-2015的测量一般在测试中，在约22摄氏度的温度、约101kpa(约760托)的压力和约60％的相对湿度下，在测量部件的输出或下游端处以约17.5毫升每秒的体积流速进行。

8、第一气流通道部分的端部可布置在空气入口处以在空气入口处限制气流路径。

9、第二气流通道部分中的气流路径的横截面积与第一气流通道部分中的气流路径的横截面积的比率可在10:1与100:1之间，并且优选地在10:1与20:1之间。已发现这些比率在提供期望的rtd方面特别有效。

10、气流通道可包括管状壳。管状壳的内表面可限定气流路径。

11、管状壳的第一气流通道部分可具有在0.5毫米与2毫米之间并且优选地在0.75毫米与1.5毫米之间的内部宽度或直径。已发现这些尺寸在提供期望的rtd方面特别有效。

12、管状壳的第二气流通道部分可具有在4毫米与6毫米之间的内部宽度或直径。

13、第二气流通道部分的长度与第一气流通道部分的长度的比率可在5:1与1:1之间，并且优选地在4:1与2:1之间。已发现这些比率在提供期望的rtd方面特别有效。

14、第一气流通道部分具有在5毫米与25毫米之间、优选地在12毫米与18毫米之间、更优选地在14毫米与16毫米之间并且还更优选地为约15毫米的长度。已发现这些尺寸在提供期望的rtd方面特别有效。

15、第一气流通道部分可以是锥形的。第一气流通道部分可具有小于入口宽度或直径(在第一气流通道部分的下游端处)的出口宽度或直径(在第一气流通道部分的上游端处)。第一气流通道部分的出口宽度或直径可比第一气流通道部分的入口宽度小5％至15％，或优选地小约10％。第一气流通道部分的宽度或直径可在第一气流通道部分的上游端与下游端之间线性地减小。第一气流通道部分的宽度或直径可在第一气流通道部分的上游端与下游端之间非线性地减小。

16、第一气流通道部分可具有在1毫米与2毫米之间、优选地在1毫米与1.5毫米之间并且更优选地为约1.3毫米的入口宽度或直径。第一气流通道部分可具有在0.75毫米与1.5毫米之间、优选地在1毫米与1.25毫米之间并且更优选地为约1.2毫米的出口宽度或直径。

17、第一气流通道部分可具有大于入口宽度或直径(在第一气流通道部分的下游端处)的出口宽度或直径(在第一气流通道部分的上游端处)。第一气流通道部分的出口宽度或直径可比第一气流通道部分的入口宽度大5％至15％，或优选地大约10％。第一气流通道部分的宽度或直径可在第一气流通道部分的上游端与下游端之间线性地增加。第一气流通道部分的宽度或直径可在第一气流通道部分的上游端与下游端之间非线性地增加。

18、第一气流通道部分可具有在1毫米与2毫米之间、优选地在1毫米与1.5毫米之间并且更优选地为约1.3毫米的出口宽度或直径。第一气流通道部分可具有在0.75毫米与1.5毫米之间、优选地在1毫米与1.25毫米之间并且更优选地为约1.2毫米的入口宽度或直径。

19、第一气流通道部分和第二气流通道部分可一体地形成在管状壳中。这帮助减少部件数并简化气溶胶生成装置的制造。

20、第一气流通道部分可包括可移除塞。可移除塞可构造成连接到第二气流通道部分。可移除塞可具有在其相对端之间延伸的通孔，以限定通过塞的气流路径。有利地，在此布置中，可移除塞提供rtd。具有不同横截面积的通孔的不同可移除塞可用于使消费者能够将气溶胶生成装置配置成具有优选的rtd。可移除塞可具有约20毫米水柱、或约30毫米水柱、或约40毫米水柱、或约50毫米水柱、或约60毫米水柱的rtd。

21、气溶胶生成装置还可包括用于加热腔中的气溶胶生成制品的加热器。

22、加热器可以包括一个或多个电加热元件。电加热元件可以包括电阻材料。合适的电阻材料包括但不限于：半导体例如掺杂陶瓷、电“传导”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、钽和铂族金属。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、timetaltm、kanthaltm的超合金以及其他铁-铬-铝合金，以及铁-锰-铝基合金。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。替代地，电加热器可包括一个或多个红外加热元件、光子源或感应加热元件。

23、一个或多个加热元件可以使用在温度和电阻率之间具有限定关系的金属或金属合金来形成。以此方式形成的加热元件可以被用来加热和监测加热元件在操作期间的温度。

24、加热元件可以沉积于刚性载体材料或基板中或沉积于刚性载体材料或基板上。加热元件可以被形成为合适的绝缘材料(诸如陶瓷或玻璃)上的轨道。加热元件可以被夹在两种绝缘材料之间。

25、加热器可以包括内部加热器或外部加热器、或包括内部加热器和外部加热器两者，其中“内部”和“外部”是指相对于气溶胶形成基质的位置。

26、内部加热器可以采取任何合适的形式。例如，内部加热器可以采取加热叶片的形式。替代地，内部加热器可以采取具有不同导电部分的套管或基板、或电阻式金属管的形式。替代地，内部加热器可以为贯穿气溶胶形成基质的中心的一个或多个加热针或条。其他替代物包括电热线或丝，例如，ni-cr(镍-铬)、铂金、金、银、钨或合金线或加热板。

27、外部加热器可以采取任何合适的形式。例如，外部加热器可以采取介电基板(诸如，聚酰亚胺)上的一个或多个柔性加热箔的形式。柔性加热箔可成形为符合用于接收气溶胶生成制品的腔的周边。替代地，外部加热器可以采取加热线圈、一个或多个金属栅格、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，或者可以使用涂布技术(诸如等离子体气相沉积)在合适形状的基板上形成。

28、加热器可以为管状加热器，其被布置成在管的内部空间内接收气溶胶形成基质或气溶胶生成制品。管状加热器可以包括管状支撑件或基板，所述管状支撑件或基板具有设置于其上或设置于其内的加热元件。加热元件可以设置于管的内表面或管的外表面上。在一个实施例中，加热器可以包括氧化铝陶瓷管，其具有环绕管的外部圆柱形表面的kanthaltm加热元件。

29、气溶胶生成装置可以进一步包括用于向内部加热器和外部加热器供应电力的电力供应装置或电源。电力供应装置可以为任何合适的电力供应装置，例如dc电压源。在一个实施例中，电力供应装置是锂离子电池。替代地，电力供应装置可以为镍金属氢化物电池、镍镉电池或锂基电池，例如锂钴、磷酸锂铁或锂聚合物电池。

30、气溶胶生成装置优选地为由消费者舒适地握持在单只手的手指之间的手持式气溶胶生成装置。

31、气溶胶生成装置可以进一步包括控制电路，所述控制电路配置成控制对加热器组件的电力供应。控制电路可以包括微处理器。微处理器可以为可编程微处理器、微控制器或专用集成芯片(asic)或能够提供控制的其他电子电路。控制电路可以包括另外的电子部件。例如，在一些实施例中，控制电路可以包括传感器、开关、显示元件中的任一个。电力可在激活装置之后连续地供应至加热器组件，或者可以间歇地供应，诸如在逐口吸抽的基础上供应。电力可以例如借助于脉冲宽度调制(pwm)以电流脉冲的形式供应至加热器组件。

32、气溶胶生成装置可以包括壳体。壳体可包括用于接收气溶胶形成基质或气溶胶生成制品的腔。壳体可包括加热器、电力供应装置和控制电路。壳体可包括空气入口。壳体可以包括任何合适的材料或材料的组合。合适的材料的实例包括金属、合金、塑料或含有那些材料中的一种或多种的复合材料，或适用于食物或药物应用的热塑性塑料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(peek)和聚乙烯。优选地，材料轻质并且非脆性。

33、根据本公开的另一个实例，提供了一种包括任何上述气溶胶生成装置的气溶胶生成系统。气溶胶生成系统可以包括气溶胶生成制品。气溶胶生成制品可以包括气溶胶形成基质。

34、根据本公开的实例，提供了一种气溶胶生成系统，其包括任何上述气溶胶生成装置，以及气溶胶生成制品。气溶胶生成制品包括气溶胶形成基质。

35、如本文中所用，术语“气溶胶生成制品”是指包括气溶胶形成基质的制品，所述气溶胶形成基质当在气溶胶生成装置中受热时释放可以形成气溶胶的挥发性化合物。气溶胶生成制品与用于加热气溶胶生成制品的气溶胶生成装置分开并且被构造成用于与所述气溶胶生成装置组合。

36、气溶胶生成制品可以为基本上圆柱形的形状。气溶胶生成制品可以为基本上细长的。气溶胶形成基质可以为基本上圆柱形的形状。气溶胶形成基质可以为基本上细长的。

37、气溶胶生成制品可以具有在大约30mm与大约100mm之间的总长度。气溶胶生成制品可以具有在大约5mm与大约12mm之间的外径。气溶胶形成基质可以具有在大约10mm与大约18mm之间的长度。此外，气溶胶形成基质的直径可在大约5mm与大约12mm之间。气溶胶生成制品可以包括过滤器滤嘴段。过滤器滤嘴段可以位于气溶胶生成制品的下游端处。过滤器滤嘴段可以为醋酸纤维素过滤器滤嘴段。过滤器滤嘴段的长度在一个实施例中为大约7mm，但是可以具有在大约5mm至大约12mm之间的长度。

38、在一个实施例中，气溶胶生成制品可以具有大约45mm的总长度。气溶胶生成制品可以具有大约7.3mm的外径，但是可以具有在大约7.0mm与大约7.4mm之间的外径。此外，气溶胶形成基质可以具有大约12mm的长度。替代地，气溶胶形成基质可以具有大约16mm的长度。气溶胶生成制品可以包括外包装纸。此外，气溶胶生成制品可以包括气溶胶形成基质与过滤器滤嘴段之间的分隔物。分隔物可以为大约21mm或大约26mm，但是可在大约5mm至大约28mm的范围内。分隔物可以由中空管提供。中空管可以由纸板或醋酸纤维素制成。

39、气溶胶形成基质可以为固体气溶胶形成基质。替代地，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，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。替代地，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进一步包括气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂的实例为丙三醇和丙二醇。

40、如果气溶胶形成基质是固体气溶胶形成基质，则所述固体气溶胶形成基质可以包括例如以下中的一种或多种：粉末、颗粒、小球、碎片、细条、条带或片材，其含有草本植物叶、烟叶、烟草肋料、复原烟草、均质化烟草、挤压烟草和膨胀烟草中的一种或多种。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，并且这样的囊可在固体气溶胶形成基质的加热期间熔化。

41、如本文中所用，均质化烟草是指通过使颗粒烟草团聚而形成的材料。均质化烟草可以呈片材的形式。均质化烟草材料可具有基于干重计大于5％的气溶胶形成剂含量。均质化烟草材料可替代地具有基于干重计5重量％与30重量％之间的气溶胶形成剂含量。均质化烟草材料的片材可以通过使颗粒烟草团聚而形成，所述颗粒烟草通过将烟草叶片和烟草叶梗中的一者或两者研磨或以其他方式粉碎而获得。替代地或另外，均质化烟草材料的片材可以包括在(例如)烟草的处理、操作和运送期间形成的烟草尘、碎烟以及其他颗粒烟草副产物中的一种或多种。均质化烟草材料的片材可以包括为烟草内源性粘合剂的一种或多种固有粘合剂、为烟草外源性粘合剂的一种或多种外来粘合剂或它们的组合，以帮助使颗粒烟草团聚；替代地或另外，均质化烟草材料的片材可以包括其他添加剂，包含但不限于烟草和非烟草纤维、气溶胶形成剂、保湿剂、增塑剂、调味剂、填充剂、水性溶剂和非水性溶剂以及它们的组合。

42、在特别优选的实施例中，气溶胶形成基质包括均质化烟草材料的聚集卷曲片材。如本文中所用，术语“卷曲片材”表示具有多个基本上平行的脊或皱折的片材。优选地，当已经组装了气溶胶生成制品时，基本上平行的脊或皱折沿着或平行于气溶胶生成制品的纵向轴线延伸。这有利地促进均质化烟草材料的卷曲片材的聚集以形成气溶胶形成基质。然而，应当理解，用于包括于气溶胶生成制品中的均质化烟草材料的卷曲片材可以替代地或另外具有当已经组装了气溶胶生成制品时与气溶胶生成制品的纵向轴线成锐角或钝角设置的多个基本上平行的脊或皱折。在某些实施例中，气溶胶形成基质可以包括均质化烟草材料的聚集片材，所述聚集片材在基本上其整个表面上基本上均匀地纹理化。例如，气溶胶形成基质可以包括均质化烟草材料的聚集卷曲片材，所述聚集卷曲片材包括多个基本上平行的脊或皱折，这些脊或皱折跨过片材的宽度基本上均匀地间隔开。

43、可选地，固体气溶胶形成基质可以设置于热稳定载体上或包埋于热稳定载体中。载体可以采取粉末、颗粒、小球、碎片、细条、条带或片材的形式。替代地，载体可以为管状载体，其内表面上或其外表面上或其内表面和外表面两者上沉积有固体基质薄层。此类管状载体可以由例如纸、或纸状材料、非织造碳纤维垫、低质量开网金属丝网、或穿孔金属箔或任何其他热稳定的聚合物基质形成。

44、固体气溶胶形成基质可以以(例如)片材、泡沬、胶或浆的形式沉积于载体的表面上。固体气溶胶形成基质可以沉积于载体的整个表面上，或替代地，可以沉积成图案以便在使用期间提供不均匀的香味递送。

45、虽然上文参考了固体气溶胶形成基质，但是所属领域的一般技术人员将清楚知道，气溶胶形成基质的其他形式可以与其他实施例一起使用。例如，气溶胶形成基质可以为液体气溶胶形成基质。如果提供液体气溶胶形成基质，那么气溶胶生成装置优选地包括用于保持液体的装置。例如，液体气溶胶形成基质可以保持于容器或液体储存部分中。替代地或另外，液体气溶胶形成基质可以被吸入至多孔载体材料中。多孔载体材料可以由任何合适的吸收棒或吸收体制成，例如，发泡金属或塑料材料、聚丙烯、涤纶、尼龙纤维或陶瓷。在使用气溶胶生成装置之前，可以将液体气溶胶形成基质保持于多孔载体材料中，或者替代地，可在使用期间或使用前不久将液体气溶胶形成基质材料释放至多孔载体材料中。例如，可以将液体气溶胶形成基质设置于囊中。囊的壳优选地在加热时熔化并且将液体气溶胶形成基质释放至多孔载体材料中。所述囊可以可选地含有与液体相结合的固体。

46、替代地，载体可以为已包括有烟草组分的非织造织物或纤维束。非织造织物或纤维束可以包括例如碳纤维、天然纤维素纤维或纤维素衍生物纤维。