本發(fā)明涉及一種用于氣溶膠生成系統(tǒng)的加熱器組件和一種制造用于氣溶膠生成系統(tǒng)的加熱器組件的方法。具體地，本發(fā)明涉及手持式氣溶膠生成系統(tǒng)，其通過加熱使液體氣溶膠形成基質(zhì)汽化，以生成供使用者吸入的氣溶膠。

背景技術(shù)：

1、已知由以下各項(xiàng)組成的手持式電操作氣溶膠生成系統(tǒng)：包括電池和控制電子器件的裝置部分、包括保持在液體存儲部分中的氣溶膠形成基質(zhì)的供應(yīng)的筒，以及充當(dāng)汽化器的電操作加熱器組件。包括保持在液體存儲部分中的氣溶膠形成基質(zhì)的供應(yīng)和汽化器兩者的筒有時(shí)被稱為“霧化煙彈(cartomiser)”。汽化器通常包括纏繞在浸泡于液體氣溶膠形成基質(zhì)中的細(xì)長芯周圍的加熱器線圈。浸泡在氣溶膠形成基質(zhì)中的毛細(xì)管材料將液體供應(yīng)到芯。筒部分通常不僅包括液體氣溶膠形成基質(zhì)的供應(yīng)和電操作加熱器組件，而且還包括煙嘴，使用者可以通過該煙嘴將氣溶膠吸入其口中。

2、通常期望確保在毛細(xì)管材料中存在液體氣溶膠形成基質(zhì)的最小量，以避免“干加熱(dry?heating)”情況，即，在液體氣溶膠形成基質(zhì)存在不足時(shí)流體可滲透加熱元件被加熱的情況。這種情況也被稱為“干抽吸(dry?puff)”，并且可能導(dǎo)致液體氣溶膠形成基質(zhì)過熱以及可能的熱分解，這可能產(chǎn)生諸如甲醛等的不期望副產(chǎn)物。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本技術(shù)的第一方面，提供了一種用于氣溶膠生成系統(tǒng)的加熱器組件，所述加熱器組件包括：流體可滲透加熱元件，所述流體可滲透加熱元件被構(gòu)造成使液體氣溶膠形成基質(zhì)汽化；傳輸材料，所述傳輸材料被構(gòu)造成將液體氣溶膠形成基質(zhì)傳輸?shù)剿隽黧w可滲透加熱元件，所述傳輸材料具有限定在所述傳輸材料的第一表面與所述傳輸材料的相對的第二表面之間的厚度，其中所述第一表面被布置成與所述流體可滲透加熱元件流體連通，并且所述第二表面被布置成接收液體氣溶膠形成基質(zhì)，其中所述傳輸材料的第二表面設(shè)置有至少一個(gè)孔，所述至少一個(gè)孔延伸到所述傳輸材料中的深度對應(yīng)于所述傳輸材料的厚度的至少一部分，以限定用于液體氣溶膠形成基質(zhì)的成形流體通道。

2、在制造期間，傳輸材料被放置成與流體可滲透加熱元件流體連通。傳輸材料可位于可包括筒部分的一部分的殼體或加熱器托架內(nèi)，并且通常包括多孔或流體可滲透材料，所述多孔或流體可滲透材料具有小孔或微通道網(wǎng)絡(luò)，液體氣溶膠形成基質(zhì)通過小孔或微通道網(wǎng)絡(luò)被傳輸或滲透。傳輸材料的尺寸大體上稍微大于加熱器托架的內(nèi)部尺寸，以便在加熱器托架與傳輸材料之間提供緊密配合，這有助于降低在傳輸材料的邊緣周圍泄漏的可能性。因此，在插入期間，傳輸材料正交于傳輸材料的厚度方向并朝傳輸材料的中心被壓縮，這可能導(dǎo)致關(guān)閉傳輸材料的孔或微通道的一部分或至少減少傳輸材料的孔或微通道的一部分的尺寸。因此，可中斷或降低液體氣溶膠形成基質(zhì)傳輸通過傳輸材料，這可導(dǎo)致在流體可滲透加熱元件處液體氣溶膠形成基質(zhì)存在不足和干抽吸。

3、在上述本發(fā)明的第一方面，在傳輸材料中設(shè)置至少一個(gè)孔，該至少一個(gè)孔限定用于液體氣溶膠形成基質(zhì)的成形流體通道。至少一個(gè)孔即使在傳輸材料插入到殼體中被壓縮時(shí)仍保持打開，使得液體氣溶膠形成基質(zhì)可以自由進(jìn)入所述孔。所述至少一個(gè)孔延伸到所述傳輸材料中的深度對應(yīng)于所述材料的厚度的至少一部分，使得所述傳輸材料的厚度并且因此流體流的阻力在所述孔的區(qū)域中減小。這有助于液體氣溶膠形成基質(zhì)到達(dá)流體可滲透加熱元件，并且降低干抽吸和甲醛產(chǎn)生的可能性。申請人發(fā)現(xiàn)，與傳輸材料中未設(shè)置孔的加熱器組件相比，所要求保護(hù)的布置能夠使得甲醛產(chǎn)生減少90％。

4、如本文所使用，術(shù)語“成形流體通道”是指在傳輸材料中設(shè)置的流體通道，即，至少一個(gè)孔，并且該成形流體通道與憑借其多孔或流體可滲透特性屬于傳輸材料的孔或微通道不同。換句話說，成形流體通道不同于傳輸材料固有的孔或微通道。此外，成形流體通道不需要穿過傳輸材料的整個(gè)厚度。成形流體通道僅需要充分延伸，使得液體氣溶膠形成基質(zhì)可進(jìn)入通道。

5、傳輸材料可以與流體可滲透加熱元件接觸。這有助于將液體氣溶膠形成基質(zhì)從傳輸材料傳輸?shù)郊訜嵩Ｌ娲缘?，在傳輸材料與流體可滲透加熱元件之間可以存在中間層，其中所述中間層輔助提供傳輸材料與流體可滲透加熱元件之間的流體連通。

6、流體可滲透加熱元件可以是基本上平坦的，且可包括導(dǎo)電細(xì)絲。這避免了圍繞毛細(xì)管芯纏繞加熱器線圈的需要。導(dǎo)電細(xì)絲可位于單一平面中。平坦的加熱元件可在制造期間易于處理且提供穩(wěn)固的構(gòu)造。在其它實(shí)施例中，基本上平坦的加熱元件可沿一個(gè)或多個(gè)維度彎曲，從而例如形成圓頂形狀或橋形狀。

7、導(dǎo)電細(xì)絲可限定細(xì)絲之間的空隙，且空隙可具有10μm到100μm之間的寬度。細(xì)絲可以引起空隙中的毛細(xì)管作用，使得在使用中，待蒸發(fā)的液體被抽吸到空隙中，從而增加加熱元件與液體之間的接觸面積。

8、導(dǎo)電細(xì)絲可形成大小在160到600mesh?us(+/-10％)之間(即，每英寸160與600個(gè)細(xì)絲之間(+/-10％))的網(wǎng)格?？障兜膶挾葍?yōu)選地在75μm到25μm之間。網(wǎng)格的開口面積的百分比(其是空隙的面積與網(wǎng)格的總面積的比率)優(yōu)選地在25％與56％之間。網(wǎng)格可以使用不同類型的交織或格子結(jié)構(gòu)形成。替代地，導(dǎo)電細(xì)絲由彼此平行布置的細(xì)絲的陣列組成。

9、導(dǎo)電細(xì)絲的直徑可以在10μm到100μm之間、優(yōu)選地在8μm到50μm之間，并且更優(yōu)選地在8μm到39μm之間。細(xì)絲可以具有圓形的橫截面或者可以具有平坦的橫截面。加熱器細(xì)絲可通過蝕刻例如箔的片材而形成。當(dāng)加熱器組件包括平行細(xì)絲陣列時(shí)，此可為特別有利的。如果加熱器組件包括細(xì)絲的網(wǎng)格或織物，那么細(xì)絲可單獨(dú)形成且針織在一起。

10、流體可滲透加熱元件的面積可能較小，例如小于或等于50平方毫米、優(yōu)選地小于或等于25平方毫米、更優(yōu)選地為大約15平方毫米。選擇尺寸以將加熱元件并入手持式系統(tǒng)中。將加熱元件的尺寸設(shè)定成小于或等于50平方毫米減少了加熱加熱元件所需的總功率量，同時(shí)仍確保了加熱元件與液體氣溶膠形成基質(zhì)的足夠接觸。加熱元件可以例如是矩形，并且具有在2毫米至10毫米之間的長度和在2毫米與10毫米之間的寬度。優(yōu)選地，網(wǎng)格具有大約5毫米乘以3毫米的尺寸。

11、加熱元件的細(xì)絲可由具有合適的電性質(zhì)的任何材料形成。合適的材料包括但不限于：諸如摻雜陶瓷、電“導(dǎo)電”陶瓷(諸如二硅化鉬)的半導(dǎo)體，碳，石墨，金屬，金屬合金和由陶瓷材料和金屬材料制成的復(fù)合材料。此類復(fù)合材料可包括摻雜或無摻雜的陶瓷。合適的摻雜陶瓷的實(shí)例包括摻雜碳化硅。合適的金屬的實(shí)例包含鈦、鋯、鉭和鉑族金屬。

12、合適的金屬合金的實(shí)例包括不銹鋼；康銅；含鎳合金、含鈷合金、含鉻合金、含鋁合金、含鈦合金、含鋯合金、含鉿合金、含鈮合金、含鉬合金、含鉭合金、含鎢合金、含錫合金、含鎵合金、含錳合金和含鐵合金；以及基于鎳、鐵、鈷的超級合金；不銹鋼、基于鐵鋁的合金，以及基于鐵錳鋁的合金。是鈦金屬公司的注冊商標(biāo)。細(xì)絲可以涂覆有一個(gè)或多個(gè)絕緣體。用于導(dǎo)電細(xì)絲的優(yōu)選材料是不銹鋼和石墨，更優(yōu)選的是比如aisi?304、316、304l、316l等300系列不銹鋼。另外，導(dǎo)電加熱元件可以包括上述材料的組合?？梢允褂貌牧系慕M合來改善對流體可滲透加熱元件的電阻的控制。例如，具有高固有電阻的材料可以與具有低固有電阻的材料組合。如果其中一種材料更有利于其他方面，例如價(jià)格、可加工性或其他物理和化學(xué)參數(shù)，則這可能是有利的。有利的是，具有增加電阻的基本平坦的細(xì)絲布置減少了寄生損耗。有利的是，高電阻率加熱器允許更有效地使用電池能量。

13、優(yōu)選地，細(xì)絲由線材制成。更優(yōu)選地，線材由金屬制成，最優(yōu)選地由不銹鋼制成。

14、加熱元件的導(dǎo)電細(xì)絲的網(wǎng)格、陣列或織物的電阻可以在0.3歐姆與4歐姆之間。優(yōu)選地，電阻等于或大于0.5歐姆。更優(yōu)選地，導(dǎo)電細(xì)絲的網(wǎng)格、陣列或織物的電阻在0.6歐姆與0.8歐姆之間，且最優(yōu)選地是約0.68歐姆。導(dǎo)電細(xì)絲的網(wǎng)格、陣列或織物的電阻優(yōu)選地比導(dǎo)電接觸區(qū)域的電阻大至少一個(gè)數(shù)量級，且更優(yōu)選地大至少兩個(gè)數(shù)量級。這確保了通過使電流通過加熱元件而生成的熱集中到導(dǎo)電細(xì)絲的網(wǎng)格或陣列。如果系統(tǒng)由電池供電，那么加熱元件具有較低總電阻是有利的。低電阻高電流系統(tǒng)允許向加熱元件遞送高功率。這允許加熱元件快速地將導(dǎo)電細(xì)絲加熱到所要溫度。

15、至少一個(gè)孔的深度可以超過傳輸材料的厚度的一半。這意味著，液體氣溶膠形成基質(zhì)必須穿過至少一個(gè)孔的區(qū)域中的傳輸材料的不到一半的厚度，這有助于在至少一個(gè)孔的區(qū)域中將液體氣溶膠形成基質(zhì)傳輸?shù)搅黧w可滲透加熱元件。

16、至少一個(gè)孔可以形成在傳輸材料的中心區(qū)域中。優(yōu)選地，至少一個(gè)孔可以形成在傳輸材料的第二表面的中心或質(zhì)心處。當(dāng)傳輸材料插入殼體中時(shí)，壓縮傾向于朝傳輸材料的中心最大。因此，在傳輸材料的中心區(qū)域中定位至少一個(gè)孔提供了最需要的成形流體通道，并且?guī)椭趥鬏敳牧系闹行膮^(qū)域中傳輸液體氣溶膠生成基質(zhì)。

17、至少一個(gè)孔在傳輸材料的第二表面處的入口直徑可以在0.5mm到2.5mm之間、更具體地在0.8mm到2mm之間，并且再更具體地為1.3mm。已發(fā)現(xiàn)孔的這些尺寸適用于傳輸液體氣溶膠形成基質(zhì)，所述液體氣溶膠形成基質(zhì)通過芯吸即毛細(xì)管作用吸入孔中。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)傳輸材料插入殼體中時(shí)，這種尺寸的孔保持打開，即未被強(qiáng)制關(guān)閉。

18、至少一個(gè)孔可以朝傳輸材料的第一表面逐漸變細(xì)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與圓柱形通道或發(fā)散形通道相比，通過芯吸液體吸收到會聚通道中的速度更快。此外，錐形孔的壁不一定必須是直的，而是可以是彎曲的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)彎曲壁，尤其是向內(nèi)彎曲的那些壁(即，壁是凸形的)進(jìn)一步提高了吸收液體的速度，因?yàn)樗鼈儠黾优c液體的表面張力相互作用的通道的壁的表面面積。彎曲度將取決于液體的特性，尤其是其表面張力。

19、至少一個(gè)孔可延伸穿過傳輸材料的整個(gè)厚度以在傳輸材料中提供通孔。這種布置提供了一種自始至終通過傳輸材料的成形流體通道，可以通過該成形流體通道傳輸液體氣溶膠形成液體。

20、至少一個(gè)孔在傳輸材料的第一表面處的出口直徑可以在0.2mm到0.4mm之間、更具體地在0.28mm到0.32mm之間，并且再更具體地為0.3mm。已發(fā)現(xiàn)這些出口直徑的范圍是用于將液體氣溶膠形成基質(zhì)傳輸?shù)搅黧w可滲透加熱元件的適當(dāng)尺寸。

21、傳輸材料的第一表面可以是凸形的，尤其是凸圓頂。此形狀可以添加到第一表面，或者可以是例如通過沖壓和刺穿制造具有至少一個(gè)孔的傳輸材料的副產(chǎn)物。如上所討論，傳輸材料的第一表面布置成與流體可滲透加熱元件流體連通，使得凸表面將朝向加熱元件定向。加熱元件可以由于某些制造工藝而具有殘留的弓形形狀，并且因此凸形第一表面將更好地符合加熱元件的形狀。這可以改善液體氣溶膠生成基質(zhì)到加熱元件的傳輸，尤其是在傳輸材料與流體可滲透加熱元件接觸的布置中。

22、傳輸材料可以包括圓盤。已發(fā)現(xiàn)圓盤是一種特別方便的形狀，因?yàn)樗子谕ㄟ^沖壓制造并且適合管狀殼體。然而，將認(rèn)識到，傳輸材料可以以其他合適的形狀，例如方形、矩形或橢圓形或者另一個(gè)彎曲或多邊形或者不規(guī)則形狀形成。傳輸材料的厚度可以小于傳輸材料的長度或?qū)挾然蛑睆健鬏敳牧系拈L度或?qū)挾然蛑睆脚c傳輸材料的厚度的縱橫比可大于3：1。

23、傳輸材料可以包括毛細(xì)管材料。毛細(xì)管材料是通過毛細(xì)管作用將液體輸送通過該材料的材料。傳輸材料可以具有纖維或多孔結(jié)構(gòu)。傳輸材料優(yōu)選地包括毛細(xì)管束。例如，傳輸材料可以包括多個(gè)纖維或線或其他細(xì)孔管。傳輸材料被構(gòu)造成主要在正交或垂直于傳輸材料的厚度方向的方向上傳輸液體。

24、毛細(xì)管材料可以優(yōu)選地包括細(xì)長纖維，使得毛細(xì)管作用發(fā)生在纖維之間的小空間或微通道中。細(xì)長纖維的平均方向可以在基本上平行于第一表面和第二表面的方向上，并且至少一個(gè)孔可以在基本上垂直于細(xì)長纖維的平均方向的方向上延伸。這種細(xì)長纖維的布置意味著毛細(xì)管作用主要與第一表面和第二表面基本上平行地發(fā)生，使得液體氣溶膠形成基質(zhì)遍及傳輸材料和流體可滲透加熱元件擴(kuò)散。因此，液體氣溶膠形成基質(zhì)穿過傳輸材料的厚度的傳輸相對較低。然而，提供至少一個(gè)孔使得其在基本上垂直于細(xì)長纖維的平均方向的方向上延伸，意味著成形流體通道至少部分地延伸穿過傳輸材料的厚度，并幫助將流體輸送通過傳輸材料的厚度到達(dá)流體可滲透加熱元件。

25、傳輸材料可包括具有至少160攝氏度或更高溫度(諸如約250攝氏度)的熱分解溫度的耐熱材料。傳輸材料可以包括棉或經(jīng)處理棉的纖維或線，例如乙?；?。也可以使用其他合適的材料，例如基于陶瓷或石墨的纖維材料或由紡絲、拉伸或擠出纖維制成的材料，諸如玻璃纖維、醋酸纖維素，或任何合適的耐熱聚合物。傳輸材料的纖維各自的厚度可以在10μm到40μm之間，并且更具體地在15μm到30μm之間。傳輸材料可以具有任何合適的毛細(xì)現(xiàn)象和孔隙度，以便與不同的液體物理特性一起使用。液體氣溶膠形成基質(zhì)具有這些物理特性，包括但不限于粘度、表面張力、密度、熱導(dǎo)率、沸點(diǎn)和蒸氣壓力，這些物理特性允許通過毛細(xì)管作用將液體氣溶膠形成基質(zhì)傳輸通過傳輸材料。

26、傳輸材料可以設(shè)置有多個(gè)孔。通過設(shè)置多于一個(gè)孔，產(chǎn)生額外成形流體通道，這些流體通道可以增加液體氣溶膠生成基質(zhì)穿過傳輸材料的厚度的傳輸。多個(gè)孔可以形成在第二表面中并且從第二表面延伸到傳輸材料中。替代性地，第一孔可以形成在第二表面中并且從第二表面延伸到傳輸材料中，第二孔可以形成在第一表面中并且從第一表面延伸到傳輸材料中。第一孔和第二孔可以連接以便在傳輸材料中產(chǎn)生通孔。替代性地，第一孔和第二孔可以在平行于第一表面和第二表面的方向上間隔開，使得孔不被連接。然而，流體能夠通過毛細(xì)管作用在第一孔與第二孔之間傳遞。

27、加熱器組件還可以包括用于安裝傳輸材料和流體可滲透加熱元件的加熱器托架。此外，加熱器組件還可以包括保持材料，以保持液體氣溶膠生成基質(zhì)并將其輸送到傳輸材料。保持材料還可以包括具有形成多個(gè)小孔或微通道的纖維或多孔結(jié)構(gòu)的毛細(xì)管材料，液體氣溶膠形成基質(zhì)可通過毛細(xì)管作用傳輸通過所述多個(gè)小孔或微通道。保持材料可以包括毛細(xì)管束，例如，多個(gè)纖維或線或其他細(xì)孔管。纖維或線可以大致對準(zhǔn)以朝傳輸材料輸送液體氣溶膠形成基質(zhì)。替代性地，保持材料可以包括海綿狀或泡沫狀材料。保持材料可以包括任何合適的材料或材料組合。合適材料的實(shí)例是海綿或泡沫材料，呈纖維或燒結(jié)粉末的形式的陶瓷或石墨基材料，泡沫金屬或塑料材料，例如由紡制或擠出纖維制造的纖維狀材料，如醋酸纖維素、聚酯或粘合聚烯烴、聚乙烯、滌綸或聚丙烯纖維、尼龍纖維或陶瓷。保持材料可以包括高密度聚乙烯(hdpe)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)。與傳輸材料相比，保持材料可具有優(yōu)異的芯吸性能，使得其每單位體積比傳輸材料保持更多的液體。此外，傳輸材料的熱分解溫度可以高于保持材料。

28、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種制造用于氣溶膠生成系統(tǒng)的加熱器組件的方法，所述方法包括：提供流體可滲透加熱元件；提供傳輸材料，所述傳輸材料具有限定在所述傳輸材料的第一表面與所述傳輸材料的相對第二表面之間的厚度；在所述傳輸材料的第二表面中形成至少一個(gè)孔，其中，所述至少一個(gè)孔延伸到所述傳輸材料中的深度對應(yīng)于所述傳輸材料的厚度的至少一部分；將所述傳輸材料的第一表面布置成與所述流體可滲透加熱元件流體連通。

29、傳輸材料可以通過用沖頭從傳輸材料的區(qū)段切割圓盤來提供。沖壓是一種合適的制造工藝，其可以實(shí)現(xiàn)大批量制造技術(shù)。此外，沖壓動作可有助于向傳輸材料的第一表面賦予凸形形狀。

30、沖頭的切割端可以包括用于形成至少一個(gè)孔的錐形穿孔器。已發(fā)現(xiàn)錐形穿孔器是用于形成孔的合適工具，加之圓錐形形狀可有助于賦予孔錐形形狀。但是，技術(shù)人員將認(rèn)識到，可以根據(jù)所需的孔形狀使用其他形狀的穿孔器。此外，其他技術(shù)可用于形成孔，例如，模制、鉆孔、沖壓和激光打孔。通過組合沖頭和穿孔器，形成至少一個(gè)孔的步驟可在切割傳輸材料的圓盤的步驟期間進(jìn)行，從而提高制造效率。

31、錐形穿孔器的直徑在其最寬部分可以在0.5到2.5mm之間，更具體地在0.8到2mm之間，再更具體地為1.3mm。已發(fā)現(xiàn)這種尺寸范圍是形成至少一個(gè)孔的合適直徑。

32、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于氣溶膠生成系統(tǒng)的筒，該筒包括：根據(jù)上述第一方面的加熱器組件；以及用于存儲液體氣溶膠形成基質(zhì)的液體存儲隔室。

33、筒還可包括用于保持加熱器組件的部件和液體氣溶膠生成基質(zhì)的帽或保持器。

34、根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種氣溶膠生成系統(tǒng)，其包括主體部分和根據(jù)上述第三方面的筒，其中所述筒可移除地聯(lián)接到主體部分。

35、關(guān)于一個(gè)方面描述的特征可以等同地適用于本發(fā)明的其它方面。