具有隐蔽通风气流的气溶胶生成系统
技术领域
本发明涉及一种包括筒组件并且被配置成使通风气流进入筒组件的气溶胶生成系统。本发明特别优选的实施方案涉及一种包括尼古丁源和酸源的气溶胶生成系统，用于原位生成包括尼古丁盐颗粒的气溶胶。
背景技术
已知用于生成气溶胶并将其递送给使用者的装置，包括用于将尼古丁递送给使用者的装置。用于将气溶胶递送给使用者的已知系统可包括一个或多个用于将通风空气引入到装置中的入口。在此上下文中，通风空气是以绕过系统的气溶胶生成区段的方式穿过系统的气流。因此，通风空气稀释了含有生成的气溶胶的主流气流，以将期望的气溶胶浓度提供给使用者。
然而，通常，已知装置包括通风空气入口，而没有考虑通风空气对递送给使用者的气溶胶质量的影响以及通风空气入口的位置如何影响装置可用性。期望提供一种解决已知装置的这些问题中的至少一些问题的气溶胶生成系统。
发明内容
根据本发明，提供一种包括筒组件和气溶胶生成装置的气溶胶生成系统。该筒组件包括具有上游端和下游端的筒。所述筒包括第一隔室，其具有在筒的上游端处的第一空气入口和在筒的下游端处的第一空气出口。所述筒还包括第二隔室，其具有在筒的上游端处的第二空气入口和在筒的下游端处的第二空气出口。筒组件还包括烟嘴，该烟嘴与筒连接并且包括烟嘴空气出口。筒组件还包括在筒的下游端与烟嘴空气出口之间延伸的混合室，以及定位在筒的下游并且在筒组件的外部与混合室之间提供流体连通的通风空气入口。气溶胶生成装置包括：壳体，其限定用于接纳筒组件上游端的装置腔体；以及电加热器，其用于在筒组件接纳在装置腔体内对筒进行加热。气溶胶生成装置还包括电源和控制器，该控制器被配置成控制电源对电加热器的电力供应。所述气溶胶生成系统被配置成当所述筒组件的所述上游端接纳在所述装置腔体内时，所述通风空气入口定位在所述装置腔体内，并且所述装置腔体的内表面的覆盖在所述通风空气入口上的一部分与所述筒组件间隔开。
如本文中所使用的，术语“上游”和“下游”是指在气溶胶生成系统的使用期间穿过筒组件或筒组件的部件的气流方向。即，空气通常从上游端流向下游端。
根据本发明的气溶胶生成系统包括定位在筒的下游的筒组件中的通风空气入口，其中当筒组件的上游端接纳在装置腔体内时，通风空气入口定位在装置腔体内，并且其中装置腔体的内表面的一部分与通风空气入口间隔开。本发明人已经认识到，与已知的气溶胶生成系统相比，这种配置是特别有利的。
首先，将通风空气入口定位在筒的下游实质上消除了通风空气与使用时被加热的筒之间的接触。有利地，与已知系统相比，这降低了通风空气的温度。在已知系统中，通风空气在筒的上游或邻近筒进入系统，并且在与下游的主流空气混合之前流过筒的外表面。降低通风空气的温度可降低递送给使用者的气溶胶的总体温度，这可改善使用者体验。降低通风空气的温度可在保持递送给使用者的气溶胶的总体温度的同时促进筒的加热温度的增加。
第二，与已知的系统(其中通风空气入口定位在筒或筒组件的一部分上，在使用气溶胶生成系统期间，使用者的嘴可能会无意地覆盖所述部分)相比，被配置成使得当筒的上游端接纳在装置腔体内时通风空气入口定位在装置腔体内的气溶胶生成系统可以实质上防止使用者遮挡通风空气入口。
优选地，当筒组件的上游端接纳在装置腔体内时，通风空气入口定位在装置腔体的下游半部内。
有利地，将通风空气入口定位在装置腔体的下游半部内可以促进将通风空气入口与筒的下游端间隔开，这可以最小化通过通风空气入口进入混合室的通风空气的温度。
有利地，将通风空气入口定位在装置腔体的下游半部内可有助于增加筒的长度，同时将通风空气入口保持在筒的下游。如本文进一步描述的，这可以促进增加第一隔室和第二隔室的长度，这可以增加第一隔室和第二隔室用于存储一个或多个气溶胶形成基材的容量。
装置腔体可以具有在装置腔体的上游端与装置腔体的下游端之间延伸的最大长度。优选地，当筒组件的上游端接纳在装置腔体内时，通风空气入口与装置腔体的下游端之间的距离小于装置腔体的最大长度的50％。优选地，当筒组件的上游端接纳在装置腔体内时，通风空气入口与装置腔体的下游端之间的距离小于装置腔体的最大长度的40％。优选地，当筒组件的上游端接纳在装置腔体内时，通风空气入口与装置腔体的下游端之间的距离小于装置腔体的最大长度的30％。优选地，当筒组件的上游端接纳在装置腔体内时，通风空气入口与装置腔体的下游端之间的距离小于装置腔体的最大长度的25％。优选地，当筒组件的上游端接纳在装置腔体内时，通风空气入口与装置腔体的下游端之间的距离小于装置腔体的最大长度的20％。优选地，当将筒组件的上游端接收在装置腔体内时，通风空气入口与装置腔体的下游端之间的距离小于装置腔体的最大长度的10％。
优选地，通风空气入口由烟嘴限定。烟嘴可包括至少部分地限定所述混合室的烟嘴壳体，其中所述通风空气入口延伸穿过所述烟嘴壳体。优选地，烟嘴壳体限定烟嘴空气出口。
筒组件可以包括筒保持器，其中筒的至少一部分定位在筒保持器内，其中筒保持器的至少一部分定位在烟嘴内。
有利地，在使用气溶胶生成系统期间，筒保持器可以减少从筒到烟嘴的传导性热传递。这可以进一步降低或最小化通过通风空气入口进入混合室的通风空气的温度。
筒保持器可具有管状形状。优选地，筒的至少下游端定位在筒保持器内。优选地，筒保持器的至少下游端定位在烟嘴内。优选地，管状筒保持器包括开放的上游端，在制造筒组件期间，筒通过该上游端插入到管状筒保持器中。优选地，管状筒保持器包括开放的下游端，以在筒的第一空气出口和第二空气出口与混合室之间提供流体连通。
筒保持器的下游端可以定位在通风空气入口的上游。有利地，这可以避免在筒保持器中需要一个或多个孔来在通风空气入口与混合室之间提供流体连通。
筒保持器的一部分可以与烟嘴壳体的包括通风空气入口的一部分重叠，其中筒保持器包括在通风空气入口下方的通风空气孔，以在通风空气入口与混合室之间提供流体连通。有利地，该配置可以增加或最大化筒保持器和烟嘴之间的重叠，这可以促进将烟嘴和筒保持器固定在一起。
筒组件可包括单个通风空气入口。筒组件可包括多个通风空气入口。技术人员可以选择通风空气入口的数量，以在气溶胶生成系统使用期间向混合室中提供期望的通风气流。
优选地，第一隔室包含第一气溶胶形成基材，并且第二隔室包含第二气溶胶形成基材。
优选地，第一隔室包含尼古丁源，并且第二隔室包含酸源。如本文所述，根据本发明的气溶胶生成系统的配置可以有助于降低进入混合室的通风空气的温度。本发明人已经认识到，这在其中筒包括尼古丁源和酸源的实施方案中是特别有利的，其中尼古丁和酸蒸气在混合室中混合以形成递送给使用者的尼古丁盐颗粒。具体地，本发明人已经认识到，降低进入混合室的通风空气的温度减小了在混合室内形成的尼古丁盐颗粒的平均尺寸，这有利地降低了使用者感知到的气溶胶的粗糙度。具体地，将在低于50摄氏度的温度下进入混合室的通风空气与在约80摄氏度的温度下进入混合室的尼古丁和酸蒸气混合，导致直径超过2微米的尼古丁盐颗粒显著减少，从而降低感知到的粗糙度。
尼古丁源可包括第一载体材料，所述第一载体材料浸渍有约1毫克与约50毫克之间的尼古丁。尼古丁源可包括第一载体材料，所述第一载体材料浸渍有约1毫克与约40毫克之间的尼古丁。优选地，尼古丁源包括第一载体材料，所述第一载体材料浸渍有约3毫克与约30毫克之间的尼古丁。更优选地，尼古丁源包括第一载体材料，所述第一载体材料浸渍有约6毫克与约20毫克之间的尼古丁。最优选地，尼古丁源包括第一载体材料，所述第一载体材料浸渍有约8毫克与约18毫克之间的尼古丁。
第一载体材料可以浸渍有液体尼古丁或尼古丁于水性或非水性溶剂中的溶液。
第一载体材料可以浸渍有天然尼古丁或合成尼古丁。
酸源可包括有机酸或无机酸。
优选地，酸源包括有机酸，更优选，包括羧酸，最优选，包括α-酮酸或2-含氧酸或乳酸。
有利地，酸源包含选自由以下组成的群组的酸：3-甲基-2-氧代戊酸、丙酮酸、2-氧代戊酸、4-甲基-2-氧代戊酸、3-甲基-2-氧代丁酸、2-氧代辛酸、乳酸和其组合。有利地，酸源包括丙酮酸或乳酸。更有利地，酸源包括乳酸。
有利地，酸源包括浸渍有酸的第二载体材料。
第一载体材料与第二载体材料可以相同或不同。
有利地，第一载体材料和第二载体材料的密度介于约0.1克/立方厘米与约0.3克/立方厘米之间。
有利地，第一载体材料和第二载体材料的孔度介于约15％与约55％之间。
第一载体材料和第二载体材料可以包括以下中的一个或多个：玻璃、纤维素、陶瓷、不锈钢、铝、聚乙烯(PE)、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚(对苯二甲酸环己二甲酯)(PCT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚四氟乙烯(PTFE)、膨体聚四氟乙烯(ePTFE)和
第一载体材料充当尼古丁的储集器。
有利地，第一载体材料相对于尼古丁是化学惰性的。
第一载体材料可以具有任何合适的形状和大小。举例来说，第一载体材料可以呈薄片或栓塞形式。
有利地，第一载体材料的形状和大小类似于筒的第一隔室的形状和大小。
可以选择第一载体材料的形状、大小、密度和孔度以允许第一载体材料浸渍有所需量的尼古丁。
有利地，筒的第一隔室可以进一步包括调味剂。合适的调味剂包含但不限于薄荷醇。
有利地，第一载体材料可以浸渍有约3毫克与约12毫克之间的调味剂。
第二载体材料充当酸的储集器。
有利地，第二载体材料相对于酸是化学惰性的。
第二载体材料可以具有任何合适的形状和大小。举例来说，第二载体材料可以呈薄片或栓塞形式。
有利地，第二载体材料的形状和大小类似于筒的第二隔室的形状和大小。
第二载体材料的形状、大小、密度和孔度可以经选择以允许第二载体材料浸渍有所需量的酸。
有利地，酸源是乳酸源，所述乳酸源包括浸渍有约2毫克与约60毫克之间的乳酸的第二载体材料。
优选地，乳酸源包括浸渍有约5毫克与约50毫克之间的乳酸的第二载体材料。更优选地，乳酸源包括浸渍有约8毫克与约40毫克之间的乳酸的第二载体材料。最优选地，乳酸源包括浸渍有约10毫克与约30毫克之间的乳酸的第二载体材料。
可以选择筒的第一隔室的形状和尺寸以允许筒中接纳所需量的尼古丁。
筒的第二隔室的形状和尺寸可以经选择以允许筒中接纳所需量的酸。
实现适当反应化学计量所需的尼古丁与酸的比率可以通过第一隔室体积相对于第二隔室体积的变化来控制和平衡。
筒的第一隔室的第一空气入口和筒的第二隔室的第二空气入口可各自包括一个或多个孔。举例来说，筒的第一隔室的第一空气入口和筒的第二隔室的第二空气入口可以各自包括一个、两个、三个、四个、五个、六个或七个孔。
筒的第一隔室的第一空气入口与筒的第二隔室的第二空气入口可包括相同或不同数量的孔。
有利地，第一空气入口和第二空气入口各自包括多个孔。举例来说，第一空气入口和第二空气入口可以各自包括两个、三个、四个、五个、六个或七个孔。
提供包括多个孔的第一空气入口和包括多个孔的第二空气入口可有利地分别在第一隔室和第二隔室内产生更均质的气流。在使用中，这可以改进通过第一隔室抽吸的空气流中尼古丁的夹带并改进通过第二隔室抽吸的空气流中酸的夹带。
实现适当反应化学计量所需的尼古丁与酸的比率可以通过穿过第一隔室的体积气流相对于穿过第二隔室的体积气流的变化来控制和平衡。通过第一隔室的体积气流相对于通过第二隔室的体积气流的比率可以通过形成第一隔室的第一空气入口的孔的数量、尺寸和位置相对于形成第二隔室的第二空气入口的孔的数量、尺寸和位置中的一个或多个的变化来控制。
在其中酸源包括乳酸的实施方案中，有利地，第二隔室的第二空气入口的流动面积大于第一隔室的第一空气入口的流动面积。
如本文关于本发明所使用的，术语“流动面积”用以描述在使用期间空气流动穿过的空气入口或空气出口的横截面面积。在空气入口或空气出口包括多个孔的实施方案中，空气入口或空气出口的流动面积是空气入口或空气出口的总流动面积，并且等于形成空气入口或空气出口的所述多个孔中的每一个的流动面积的总和。在空气入口或空气出口的横截面面积在空气流的方向上变化的实施方案中，空气入口或空气出口的流动面积是在空气流的方向上的最小横截面面积。
筒的第一隔室的第一空气出口和筒的第二隔室的第二空气出口可各自包括一个或多个开孔。举例来说，第一空气出口和第二空气出口可以各自包括一个、两个、三个、四个、五个、六个或七个孔。
第一空气出口和第二空气出口可包括相同或不同数量的孔。
有利地，第一空气出口和第二空气出口可以各自包括多个孔。举例来说，第一空气出口和第二空气出口可以各自包括两个、三个、四个、五个、六个或七个孔。提供包括多个孔的第一空气出口和包括多个孔的第二空气出口可有利地分别在第一隔室和第二隔室内产生更均质的气流。在使用中，这可以改进通过第一隔室抽吸的空气流中尼古丁的夹带并改进通过第二隔室抽吸的空气流中酸的夹带。
在其中第一空气出口包括多个孔的实施方案中，有利地，第一空气出口包括2到5个孔。
在其中第二空气出口包括多个孔的实施方案中，有利地，第二空气出口包括3到7个孔。
有利地，第一空气出口和第二空气出口可各自包括单个孔，这可有利地简化筒的制造。
实现适当反应化学计量所需的尼古丁与酸的比率可以通过穿过第一隔室的体积气流相对于穿过第二隔室的体积气流的变化来控制和平衡。通过第一隔室的体积气流相对于通过第二隔室的体积气流的比率可以通过形成第一空气出口的孔的数量、尺寸和位置相对于形成第二空气出口的孔的数量、尺寸和位置中的一个或多个的变化来控制。
第一空气出口的流动面积可与第二空气出口的流动面积相同。
第二空气出口的流动面积可大于第一空气出口的流动面积。
相对于第一空气出口的流动面积增加第二空气出口的流动面积可以有利地相较于穿过第一空气出口的体积气流增加穿过第二空气出口的体积气流。
筒组件可包括定位在烟嘴内的一个或多个气溶胶改性剂。举例来说，所述烟嘴可含有一种或多种吸附剂、一种或多种调味剂、一种或多种化学感觉剂或其组合。
在存在的情况下，筒、烟嘴和筒保持器可由任何合适的材料或材料组合形成。合适的材料包含但不限于铝、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(例如
在存在的情况下，所述筒、烟嘴和筒保持器可由相同或不同材料制成。
筒可以由耐尼古丁和耐酸的一种或多种材料形成。
第一隔室可以涂覆有一种或多种耐尼古丁的材料，并且第二隔室可以涂覆有一种或多种耐酸的材料。
合适的耐尼古丁的材料以及耐酸的材料的实例包含但不限于聚乙烯(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、乙烯基树脂和其组合。
使用一种或多种耐尼古丁材料可有利地延长筒组件的存放期。
使用一种或多种耐酸材料可有利地延长筒组件的存放期。
优选地，气溶胶生成装置至少部分地限定至少一个系统空气入口，所述至少一个系统空气入口在气溶胶生成系统的外部与第一空气入口、第二空气入口和通风空气入口中每一个之间提供流体连通。装置腔体的下游端可以至少部分地限定所述至少一个系统空气入口。即，气溶胶生成系统可以被配置成使得在使用期间，空气通过装置腔体的下游端进入气溶胶生成系统。当筒组件的上游端接纳在装置腔体内时，所述至少一个系统空气入口可由筒组件与装置腔体的下游端之间的间隙限定。
所述至少一个系统空气入口可以包括共用系统空气入口，该共用系统空气入口在气溶胶生成系统的外部与第一空气入口、第二空气入口和通风空气入口中的每一个之间提供流体连通。当筒组件的上游端接纳在装置腔体内以限定共用系统空气入口时，筒组件的一部分可以与装置腔体的内表面间隔开。
所述至少一个系统空气入口可以包括第一系统空气入口，所述第一系统空气入口在气溶胶生成系统的外部与通风空气入口之间提供流体连通；以及第二系统空气入口，所述第二系统空气入口在气溶胶生成系统的外部与第一空气入口和第二空气入口中的每一个之间提供流体连通。通风空气入口与装置腔体的内表面的覆盖通风空气入口的部分之间的间隙可以形成第一系统空气入口。第二系统空气入口可以包括孔，该孔延伸穿过装置壳体并且与装置腔体的上游端流体连通。
优选地，气溶胶生成系统被配置成使得在使用期间，电加热器将第一隔室和第二隔室加热到大约60摄氏度至大约100摄氏度之间，更优选地在大约70摄氏度至大约90摄氏度之间，最优选大约80摄氏度。
优选地，气溶胶生成系统被配置成使得在使用过程中，通风空气以低于约50摄氏度的温度通过通风空气入口进入混合室。
电加热器可包括电阻加热器。电阻加热器可从装置腔体的上游端延伸到装置腔体中。优选地，筒包括定位在第一隔室与第二隔室之间的第三隔室，其中第三隔室被配置成在筒组件的上游端接纳在装置腔体内时接纳电阻加热器。在使用期间，控制器控制电源对电阻加热器的电力供应以加热第一隔室和第二隔室。
电加热器可包括感应加热元件。优选地，筒包括定位在第一隔室与第二隔室之间的第三隔室，其中筒包括定位在第三室内的感受器材料。在使用期间，控制器控制电源对感应加热元件的电力供应，该电力供应感应地加热感受器材料，然后该感受器材料加热第一隔室和第二隔室。
感应加热元件可包括围绕装置腔体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体延伸。感应线圈可以用多个绕组缠绕在装置腔体周围。
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定位在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柱形壳体或所述装置中腔体的形状。然后可以将所述扁平螺旋线圈说成是平面的，但符合圆柱形平面，线圈绕组的轴在所述线圈中心与所述圆柱形平面垂直。如果所述扁平螺旋线圈符合圆柱形平面或非欧几里得平面，优选的是，所述扁平螺旋线圈定位在一个平面上，所述平面在扁平螺旋线圈区域的弯曲半径大于所述扁平螺旋线圈的直径。
在筒包括第三隔室的实施方案中，优选地，第三隔室具有开放的上游端和封闭的下游端。
电源可以是电池，例如可再充电锂离子电池。替代地，所述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。例如，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，对应于抽一支常规卷烟所耗费的典型时间，或者持续多个六分钟的时间。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。
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示出根据本发明的一个实施方案的气溶胶生成系统的筒组件的横截面图；以及
图2示出包括图1的筒组件的气溶胶生成系统的横截面图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个实施方案的气溶胶生成系统的筒组件10。
筒组件10包括筒12，该筒限定包含第一气溶胶形成基材16的第一隔室14和包含第二气溶胶形成基材20的第二隔室18。第一气溶胶形成基材16包括尼古丁源，并且第二气溶胶形成基材20包括酸源。第一隔室14包括在筒12的上游端23处的第一空气入口22和在筒12的下游端25处的第一空气出口24。第二隔室18包括第二空气入口26和第二空气出口28。
筒12还限定定位在第一隔室14与第二隔室18之间的第三隔室30。第三隔室30在上游端是开放的，而在下游端是封闭的。
筒组件10还包括筒保持器32，筒12的下游端通过过盈配合接纳在该筒保持器中。筒组件10还包括烟嘴34，筒保持器32的下游端通过过盈配合接纳在该烟嘴中。
烟嘴34包括烟嘴壳体36，该烟嘴壳体限定多个通风空气入口38和烟嘴空气出口40。混合室42限定在筒12的下游端25与烟嘴空气出口40之间，其中通风空气入口38与混合室42流体连通。
图2示出包括筒组件10和气溶胶生成装置52的气溶胶生成系统50。气溶胶生成装置52包括装置壳体54，该装置壳体限定用于接纳筒组件10的上游端的装置腔体56，如图2所示。气溶胶生成系统50被配置成使得当筒组件10的上游端接纳在装置腔体56内时，通风空气入口38定位在装置腔体56内，并且装置腔体56的内表面58的覆盖在通风空气入口38上的一部分与筒组件10间隔开，以允许通风空气经由装置腔体56进入通风空气入口38。有利地，在使用气溶胶生成系统50的过程中，将通风空气入口38定位在装置腔体56内可以实质上防止使用者的嘴遮挡通风空气入口38。
气溶胶生成装置52还包括系统空气入口59，以允许主流空气进入装置腔体56的上游端，主流空气在上游端穿过第一空气入口22和第二空气入口26进入第一隔室14和第二隔室18。
气溶胶生成装置52还包括电加热器60、电源62和控制器64，该控制器用于控制电源62对电加热器60的电力供应。电加热器60是在装置腔56的上游端处延伸到装置腔56中的电阻加热器。电源62是可充电电池。当筒组件10的上游端接纳在装置腔体56内时，电加热器60接纳在第三隔室30内。
在气溶胶生成系统50的使用期间，控制器64控制电源62对电加热器60的电力供应以为电加热器60供电。电加热器60加热第一气溶胶形成基材16和第二气溶胶形成基材20。
当使用者对着烟嘴34吸气时，主流空气被吸入装置腔体56的上游端。主流空气通过第一空气入口22和第二空气入口26进入第一隔室14和第二隔室18。当主流空气流动通过第一隔室14和第二隔室18时，来自第一气溶胶形成基材16和第二气溶胶形成基材20的尼古丁蒸气和酸蒸气被夹带在主流空气中。含有尼古丁蒸气和酸蒸气的主流空气在筒12的下游端处流入混合室42中，在那里尼古丁蒸气和酸蒸气反应以形成尼古丁盐颗粒。
当使用者对着烟嘴34吸气时，通风空气也进入气溶胶生成系统50。具体地，通风空气经由装置腔体56的下游端和通风空气入口38进入混合室42。筒保持器32将烟嘴34与加热的筒12绝缘，使得进入混合室42的通风空气的温度明显低于从筒12进入混合室42的尼古丁蒸气和酸蒸气的温度。
在混合室42中，通风空气与由尼古丁蒸气和酸蒸气形成的尼古丁盐颗粒混合以形成递送给使用者的气溶胶。气溶胶经由烟嘴空气出口40从混合室42流出。
