TWI595839B - 具有毛細界面的氣溶膠產生裝置 - Google Patents

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Description

具有毛細界面的氣溶膠產生裝置
本發明之實施例係關於一種用於加熱一氣溶膠形成基材的氣溶膠產生裝置。特別但非專門關於一種用於加熱液態氣溶膠形成基材之電力操作的氣溶膠產生裝置。
WO-A2009/132793揭示一種電力加熱的抽吸系統。一種液體被儲存在一液體儲存部中，且一毛細芯具有：第1端，延伸到液體儲存部中，以和內部的液體接觸；及第2端，從液體儲存部中伸出。一加熱元件將毛細芯之第2端加熱。加熱元件係一螺旋狀纏繞之電加熱元件之型式，其與一電力供應部作電性連接且圍住毛細芯之第2端。在使用時，加熱元件可由使用者將電力供應部開關打開而致動。被使用者在口件(mouthpiece)上的抽吸造成空氣被抽入到毛細芯及加熱元件上方的電加熱抽吸系統內且隨後進入使用者之口內。
本發明之目的在改善氣溶膠產生裝置或系統中之氣溶膠的產生。
依照本發明之一形態，提供一種氣溶膠產生裝置，包括：一儲存部，用於儲存氣溶膠形成基材；一蒸發器，用於加熱氣溶膠形成基材；一毛細材料，用於藉毛細作用從儲存部將氣溶膠形成基材輸送到蒸發器；及一多孔性材料，介於毛細材料與蒸發器之間。
依照本發明之另一形態，提供一種匣件，包括：一 儲存部，用於儲存氣溶膠形成基材；一蒸發器，用於加熱氣溶膠形成基材；一毛細材料，用於藉毛細作用從儲存部將氣溶膠形成基材輸送到蒸發器；及一多孔性材料，介於毛細材料與蒸發器之間。
氣溶膠產生裝置及匣件合作提供一氣溶膠產生系統，用於將氣溶膠形成基材蒸發。匣件或裝置可包括儲存部，用於儲存氣溶膠形成基材。蒸發器、毛細材料、及多孔性材料可包含在氣溶膠產生裝置中。蒸發器、毛細材料、及多孔性材料亦可包含在匣件內。
依照本發明之另一形態，提供一種氣溶膠產生裝置，包括：一氣溶膠產生裝置，與一匣件合作，匣件或氣溶膠產生裝置包括：一儲存部，用於儲存氣溶膠形成基材；其中，匣件或氣溶膠產生裝置包括一蒸發器，用於加熱氣溶膠形成基材以形成氣溶膠；其中，匣件或氣溶膠產生裝置包括一毛細材料，用於藉毛細作用從儲存部將氣溶膠形成基材輸送到蒸發器；且其中，匣件或氣溶膠產生裝置包括一多孔性材料，介於毛細材料與蒸發器之間。
針對本發明之所有形態，儲存部可為液體儲存部。針對本發明之所有形態，氣溶膠形成基材可為液體氣溶膠形成基材。
氣溶膠形成基材亦可為任何其他種類之基材，例如一種氣體基材或一種膠體基材，或許多不同種基材之結合。
氣溶膠產生裝置或系統配置成使一氣溶膠形成基材 蒸發以形成氣溶膠。匣件或氣溶膠產生裝置可包含氣溶膠形成基材或可適於容納氣溶膠形成基材。如熟於此技術者所習知，氣溶膠係固體微粒或液滴在如空氣之氣體中之懸浮液。
較佳為，毛細材料配置成與儲存部中之氣溶膠形成基材接觸。在一個實施例中，毛細材料中之液體藉加熱器蒸發以形成飽和蒸氣。飽和蒸氣在空氣流中混合且被移載。在流動期間，蒸氣凝縮以形成氣溶膠，且氣溶膠被移載到使用者之口中。液體氣溶膠形成基材具有適當的物理特性，包含表面張力及黏度，能使液體藉毛細作用被輸送通過毛細材料。
本發明提供許多優點。首先多孔性材料可對毛細材料提供結構上的支撐，以避免毛細材料被破壞，例如***、彎曲或變扁平。尤其在毛細材料為軟性材料且多孔性材料為剛性材料時尤然。若毛細材料被保護免於破壞的話，氣溶膠之形成更可一致，即使在氣溶膠產生裝置多次使用之後亦然。其次，製造成本可減少，因為毛細材料可為簡單且相當便宜的材料。多孔性材料可包括更強韌且昂貴的材料。因而，更昂貴的材料僅需被用在小量的多孔性材料，且相當便宜的材料可被大部分的使用於裝置上。
毛細材料可包括任何適宜材料、或可輸送氣溶膠形成基材到蒸發器的材料之結合。毛細材料較佳為一種多孔性材料，但是不一定需要如此。毛細材料可具有纖維或海綿狀結構。毛細材料較佳為包括一束毛細管。例如， 毛細材料可包括複數條纖維或紗線或其他微細孔之管。或者，毛細材料可包括海綿狀或泡沫狀材料。毛細材料之結構形成複數個小穿孔或管，氣溶膠形成基材可藉毛細作用通過此等小穿孔或管從儲存部被輸送到蒸發器。更佳的毛細材料係視氣溶膠形成基材之物理特性而定。適宜的毛細材料之例子包含：海綿或泡沫材料、纖維或燒結粉末形式的陶瓷或石墨基材料、泡沫化金屬或塑膠材料、如由醋酸纖維素、聚酯、或結合的烯烴、聚乙烯、達克龍或聚丙烯纖維、尼龍纖維或陶瓷之紡製或擠出纖維製成的纖維材料。毛細材料可具有任何適宜的毛細作用，以便使用於不同的液體物理特性。液體具有物理特性，包含但不限定於：黏度、表面張力、密度、熱傳導率、沸點、及蒸氣壓，此等物理特性使液體被輸送通過毛細材料。
多孔性材料可包括任何適宜材料、或可透過氣溶膠形成基材且使氣溶膠形成基材從毛細材料移動到蒸發器的材料之結合。材料或材料之結合亦相對於氣溶膠形成基材為惰性。多孔性材料可包括親水性材料，以改善氣溶膠形成基材之分佈及擴散。此有助於一致的氣溶膠之形成。特別佳之材料則視氣溶膠形成基材之物理特性而定。適宜材料之例子為一毛細材料，例如海綿或泡沫材料、纖維或燒結粉末之形式的陶瓷或石墨基材料、泡沫化金屬或塑膠材料、如由醋酸纖維素、聚酯、或結合的烯烴、聚乙烯、達克龍或聚丙烯纖維、尼龍纖維或陶瓷之紡製或擠出纖維製成的纖維材料。多孔性材料可具有 任何適宜的多孔度，以便使用於不同的液體物理特性。
多孔性材料及毛細材料較佳為包括不同的材料。較佳為毛細材料與多孔性材料為接觸，由於此可提供液體之良好傳遞。
儲存部可保護氣溶膠形成基材免於與周遭空氣接觸(因為空氣一般無法進入氣溶膠形成基材)。儲存部可保護氣溶膠形成基材免於與光線接觸，因而可大幅地減少氣溶膠形成基材劣化之風險。更有者，可維持高度的衛生。儲存部不一定可再充填。因而，當在儲存部內的氣溶膠形成基材已被用罄時，匣件被更換。或者，儲存部可再充填。在此情況，匣件在儲存部之再充填既定次數之後可被更換。較佳為，儲存部被配置成將氣溶膠形成基材保持在預定次數之噴煙。
在一較佳實施例中，氣溶膠產生裝置係電力操作且蒸發器包括一用於將氣溶膠形成基材加熱的電加熱器。
電加熱器可包括單一加熱元件。或者，電加熱器可包括以個以上之加熱元件，例如二、或三、或四、或五、或六、或更多的加熱元件。加熱元件可適宜地配置，以最有效地將氣溶膠形成基材加熱。
至少一個電加熱元件較佳為包括一種電阻性材料。適宜的電阻性材料包含但不限定於：如摻雜之陶瓷的半導體、電導性陶瓷(例如二矽化鉬)、碳、石墨、金屬、金屬合金、及由陶瓷材料和金屬性材料製成的複合材料。此複合材料可包括摻雜或未摻雜之陶瓷。適宜的摻雜陶瓷之例包含摻雜的碳化矽。適宜的金屬之例包含： 鈦、鋯、鉭、及來自鉑族的金屬。適宜的金屬合金之例包含：不銹鋼、康銅、鎳合金、鈷合金、鉻合金、鋁合金、鈦合金、鋯合金、鉿合金、鈮合金、鉬合金、鉭合金、鎢合金、錫合金、錳合金、及含有鐵之合金、及基於：鎳、鐵、鈷、不銹鋼、Timetal®、鐵-鋁基合金、及鐵-錳-鋁基合金之超合金。Timetal®係美國科羅拉多州丹佛市1999百老匯大樓4300室之Titanium Metals Corporation的註冊商標。在複合材料中，電阻性材料可選擇地模埋入絕緣材料、裝入絕緣材料內或以絕緣材料塗層，反之亦可，全視能量傳遞所需要的外部物理化學特性之動力而定。加熱元件可包括在一種惰性材料的兩層之間絕緣的金屬性腐蝕後之箔膜。在此情況中，惰性材料可包括Kapton®、全部聚亞醯胺或雲母箔。Kapton®是美國第拉瓦州19898威明頓1007馬克特街1007號E.I.杜邦de Nemours andCompany的註冊商標。
或者，此至少一個電加熱元件可包括紅外線加熱元件、光子源(photonic source)、或感應加熱元件(inductive heating element)。
此至少一個電加熱元件可採取任何適宜的型式。例如，此至少一個電加熱元件可採取加熱葉片的型式。或者，此至少一個電加熱元件可採取具有不同的電導部之箱部或基板、或電阻性金屬管之型式。或者，此至少一個電加熱元件可為盤式(端)加熱器或盤式加熱器與加熱針或棒之結合。或者，此至少一個電加熱元件可包括材料之軟片。其他替代品包含線或絲線，例如鎳-鉻、鉑、 鎢或合金線、或加熱板。或者，加熱元件可沈積在剛性的承載材料上。
此至少一個電加熱元件可包括散熱器、或包括可吸收且儲存熱且隨後將熱釋放隨著時間推移還來加熱氣溶膠形成基材的材料。散熱器可由任何適宜材料製成，如適宜的金屬或陶瓷材料。較佳為，材料具有高的熱容量(顯熱儲存材料)，或可吸收且經由如高溫相變化的可逆過程釋放熱的材料。適宜的顯熱儲存材料包含矽膠、鋁礬土、碳、玻璃纖維氈、玻璃纖維、礦物、如鋁、銀或鉛之一種金屬或合金、及一種纖維素材料。經由可逆相變化釋放熱其他適宜的材料包含石臘、醋酸鈉、石臘油精、石蠟、聚乙烯氧化物、一種金屬、金屬鹽、一種共熔鹽之混合物或一種合金。
散熱器可配置成使其與從儲存部輸送來的氣溶膠形成基材直接接觸，且可直接地傳遞儲存的熱到氣溶膠形成基材。或者，儲存在散熱器或儲熱槽中的熱可藉著如金屬管之熱導體被傳遞到氣溶膠形成基材。
此至少一個電加熱元件可藉著傳導來加熱氣溶膠形成基材。加熱元件可至少局部與氣溶膠形成基材接觸。或者，來自加熱元件的熱可藉熱導體被傳導到氣溶膠形成基材。
或者，此至少一個電加熱元件可將熱傳導到正進入的周遭空氣，此周遭空氣在使用時係經由氣溶膠形成基材抽入。周遭空氣可在通過氣溶膠形成基材之前被加熱。或者，周遭空氣可首先通過氣溶膠形成基材被抽入 且然後被加熱。
但是，本發明並不限定於加熱器蒸發器，而可使用在氣溶膠產生裝置及系統，其中蒸氣及產生的氣溶膠係藉機械式蒸發器產生，例如但不限定於壓電式蒸發器或使用加壓液體的霧化器。
若蒸發器包括電加熱器時，較佳為多孔性材料包括一種耐熱性材料。較佳為，電能被供應到加熱元件，直到加熱元件到達約在200℃與440℃之間的溫度為止。此與習知香煙對比，其中習知香煙的煙草及香煙包材可到達800℃。因而，在本說明書中的名詞「耐熱」係指可忍受超過約200℃、或更佳為超過約250℃、或甚至超過高達約440℃而不致劣化的材料。適宜材料之一例係陶瓷。
因而，本發明之此實施例的另一優點，係多孔性材料可防止對毛細材料造成熱傷害。多孔性材料亦可提供改善且均勻的熱分佈。此可有助於一致的氣溶膠之形成。適宜的耐熱材料可能很昂貴。但是僅需忍受在毛細材料-多孔性材料界面的溫度，因為多孔性材料在毛細材料與電加熱器之間提供耐熱屏障。此等溫度係低於在加熱元件處的溫度。因而，可使用較少量的潛在昂貴之耐熱材料。此可降低製造成本。耐熱材料在加熱器與毛細材料之間提供絕緣。
較佳為，多孔性材料包括電絕緣材料。若蒸發器包括一電加熱器時，可防止任何加熱元件之短路。
在一個實施例中，多孔性材料簡單地在蒸發器與毛 細材料之間包括一層多孔性材料。在另一實施例中，多孔性材料包括在蒸發器上塗佈多孔性材料之塗層。在另一實施例中，蒸發器位於一多孔性構件內，多孔性構件包括多孔性材料。因而，蒸發器位於多孔性構件內側，且多孔性構件在蒸發器與毛細材料之間的部分形成多孔性材料。蒸發器及多孔性構件可一體地形成。名詞「一體地形成」係指蒸發器及多孔性構件兩者一起被製成一件。
在一特別較佳的實施例中，氣溶膠產生裝置係電力操作，蒸發器包括用於加熱氣溶膠形成基材的電加熱器，且電加熱器及包含多孔性材料的多孔性構件係一體地形成。在一裝置中，電加熱器係位於多孔性構件的內側，使得當多孔性構件鄰近於毛細材料時，多孔性構件在蒸發器與毛細材料之間的部分形成多孔性材料。在此實施例中，多孔性構件包括耐熱材料。
在一個實施例中，毛細材料包括一狹長毛細本體，用於從儲存部向蒸發器輸送液體氣溶膠形成基材，毛細本體具有：第1端，延伸到液體儲存部內：及第2端，與第1端相對；其中蒸發器配置成將在毛細本體之第2端的液體氣溶膠形成基材蒸發。
在本實施例中，在使用時，液體藉著從毛細本體之第1端到毛細本體之第2端的毛細作用從液體儲存部被傳遞。多孔性材料被設置在毛細本體之第2端與蒸發器之間。在毛細本體之第2端及在多孔性材料中的液體被蒸發，以形成超飽和蒸氣。毛細本體可具有芯之形式。 毛細本體可包括纖維或絲線，其等通常係沿氣溶膠產生裝置或系統的縱向對齊。或者，毛細本體可包括形成桿形的海綿狀或泡沫狀。桿形可沿氣溶膠產生裝置或系統的縱向延伸。
在一較佳實施例中，毛細材料包括一狹長毛細本體，用於從儲存部輸送液體氣溶膠形成基材，毛細本體具有：第1端，延伸到液體儲存部內：及第2端，與第1端相對；且蒸發器包括一電加熱器，其係配置成將在毛細本體之第2端的液體氣溶膠形成基材加熱。多孔性材料被設置在毛細本體之第2端與電加熱器之間。當加熱器被致動時，在毛細本體之第2端及在多孔性材料中的液體藉著加熱器蒸發，以形成超飽和蒸氣。
在一個實施例中，多孔性材料包括多孔性材料之一個套筒，其大致圍住毛細本體之第2端。
多孔性材料之套筒可充分地圍住毛細本體之第2端，使得毛細本體不與蒸發器接觸。當蒸發器包括一電加熱器時，此變得特別重要，因為毛細材料不一定為耐熱性。多孔性材料之套筒可對毛細本體提供保護及支撐。多孔性的套筒不需圍住整個毛細本體，只要多孔性的套筒能避免毛細本體與可能傷害到毛細本體的蒸發器之間的任何接觸即可。
或者或另外，多孔性材料可包括多孔性材料之蓋，其大致蓋住毛細本體之第2端。
多孔性材料之蓋可充分地蓋住毛細本體之第2端，以使得毛細本體不與蒸發器接觸。當蒸發器包括一電加 熱器時，此變得特別重要，因為毛細材料不一定為耐熱性。多孔性材料之蓋可對毛細本體提供保護及支撐。例如，若毛細本體包括複數條纖維或絲線時，多孔性材料之蓋可減少毛細本體裂開或破斷之可能性。多孔性之蓋不需蓋住整個毛細本體，只要多孔性的套筒能避免毛細本體與可能傷害到毛細本體的蒸發器之間的任何接觸即可。
在一特別較佳的實施例中，匣件包括一口件；一電力供應器及電路配置在裝置中；毛細材料包括一狹長毛細本體，用於從儲存部輸送氣溶膠形成基材，毛細本體具有：第1端，延伸到液體儲存部內：及第2端，與第1端相對；蒸發器包括一連接到電力供應器之電加熱器，用於將在毛細本體之第2端的氣溶膠形成基材加熱；且儲存部、毛細本體、及電加熱器被配置在匣件中。
儲存部、或毛細本體及加熱器能以單一零件的方式從氣溶膠產生系統移除。
在一個實施例中，儲存部包含一內部通道，蒸發器延伸通過儲存部中之內部通道的至少局部，且毛細材料包括毛細界面，其至少局部裝襯(lining)於內部通道。
在本實施例中，在使用時，液體藉著毛細作用從液體儲存部通過裝襯於內部通道的毛細界面。毛細界面之內面較佳為與液體儲存部中的氣溶膠形成基材接觸。多孔性材料被設置在毛細界面之外面與蒸發器之間。靠近毛細界面之外面及在多孔性材料中的液體被蒸發而形成超飽和蒸氣。毛細界面可包括形成管狀之任何適宜的毛 細材料。毛細材料之管可沿著液體儲存部中之內部通道的長度之整體或局部而延伸。
在一較佳的實施例中，液體儲存部具有一內部通道，蒸發器包括一電加熱器延伸通過液體儲存部中之內部通道的至少局部，且毛細材料包括毛細界面，其至少局部裝襯於內部通道，其中電加熱器配置成將靠近毛細界面之外面的液體氣溶膠形成基材加熱。多孔性材料被設置在毛細界面之外面與電加熱器之間。當加熱器被致動時，靠近毛細界面之外面的液體藉著加熱器蒸發，以形成超飽和蒸氣。
在本實施例中，較佳為多孔性材料包括多孔性材料之管在毛細界面內側，裝襯或局部裝襯於液體儲存部之內部通道。
多孔性材料之管可定位使得毛細界面之外面不與蒸發器接觸。當蒸發器包括一電加熱器時，此變得特別重要，因為毛細界面之毛細材料不一定為耐熱性。多孔性材料僅需作為蒸發器之附近的一界限即可。
在一特別較佳的實施例中，匣件包括一口件；一電力供應器及電路配置在裝置中；液體儲存部具有一內部通道；蒸發器包括一用於將液體氣溶膠形成基材加熱的電加熱器，可連接到電力供應器且延伸通過液體儲存部中之內部通道的至少局部；毛細材料包括一毛細界面，至少局部地裝襯於內部通道；且液體儲存部、毛細界面及電加熱器被配置在匣件中。
液體儲存部、或毛細界面及加熱器能以單一零件的 方式從氣溶膠產生系統移除。
液體氣溶膠形成基材較佳為具有物理特性，例如沸點及蒸氣壓而適於使用在裝置、匣件或系統中。若沸點太高時，不一定能將液體蒸發，但是若沸點太低時，液體可很快地蒸發。液體較佳為包括含有煙草的材料，包括在加熱時從液體釋出揮發性煙草香味化合物的材料。或者、或另外，液體可包括非煙草材料。液體可包含水性溶液、非水性溶劑如乙醇、植物抽出物、尼古丁、天然或人工香味或此等之任何結合。較佳為，液體另包括一氣溶膠形成劑。適宜的氣溶膠形成劑之例為甘油、及丙烯乙二醇。
氣溶膠產生裝置或匣件可包括至少一個空氣入口。氣溶膠產生裝置或匣件可包括至少一個空氣出口。氣溶膠產生裝置或匣件可包括在空氣入口與空氣出口之間的一氣溶膠形成室，以形成從空氣入口通過氣溶膠形成室到空氣出口的空氣流動路徑，以便將氣溶膠輸送到空氣出口且進入使用者口中。在液體儲存部包括一內部通道的實施例中，較佳為從空氣入口到空氣出口的空氣流動路徑係通過內部通道。氣溶膠形成室簡單地協助或促成氣溶膠之產生。
氣溶膠產生裝置可為電力操作，且可另包括一電力供應器。氣溶膠產生裝置可另包括電路。在一個實施例中，電路包括一感測器用於偵測指示一使用者正在噴煙的空氣流動。在此情況中，較佳為電路配置成提供一電流脈衝到蒸發器，當感測器感測到一使用者正噴煙。較 佳為，電流脈衝的時間周期為預設，視希望被蒸發的液體量而定。電路較佳為可針對此目的做程式化。或者，電路可包括一人工可操作的開關，讓使用者可啟動噴煙。電流脈衝的時間周期較佳為視希望被蒸發的液體量而定而預設。電路較佳為可針對此目的做程式化。
較佳為，裝置或匣件或系統包括一外殼。較佳為，外殼為狹長形。若氣溶膠產生裝置或匣件包含一狹長毛細本體的話，毛細本體的縱軸及外殼的縱軸可大致平行。在一個實施例中，外殼包含一可移除嵌件，包括液體儲存部、毛細本體、及加熱器。在此實施例中，此等零件能以單一零件方式從外殼被移除。此對如再充填或更換儲存部時很有用，舉例來說：外殼可包括任何適宜的材料或材料之結合。適宜材料之例子包含：金屬、含有一或多種此等材料之塑膠或複合材料、或適於食品或藥品應用的熱塑性塑膠，如聚丙烯、聚醚醚酮(PEEK)、及聚乙烯。較佳為材料很輕且不脆。
較佳為，氣溶膠產生裝置及匣件為可攜帶式，兩者各為單獨且合作。較佳為，氣溶膠產生裝置可由使用者再度使用。較佳為，匣件為使用者可拋棄式，例如當在液體儲存部中不再有含有液體時。氣溶膠產生裝置及匣件可合作形成一氣溶膠產生系統，其係一抽吸系統且其可具有與習知的雪茄或香煙相當的尺寸。抽吸系統可具有在約30mm與約150mm之間的總長度。抽吸系統可具有在約5mm與約30mm之間的外徑。
較佳地是，氣溶膠產生系統係電力操作的抽吸系統。根據本發明所提供的氣溶膠產生系統，其包括：一儲存部，用於儲存氣溶膠形成基材；一蒸發器，用於加熱氣溶膠形成基材以形成氣溶膠；一毛細材料，用於藉毛細作用從儲存部將氣溶膠形成基材輸送到蒸發器；及一多孔性材料，介於毛細材料與蒸發器之間。在本實施例中，氣溶膠產生系統並不包括一另外的裝置及匣件。
在一特別較佳的實施例中，毛細材料包括聚丙烯且多孔性材料包括一種陶瓷材料，例如鋁礬土(氧化鋁)。
本發明一個形態相關的特徵可應用到本發明之另一個形態。
本發明將僅藉著例子參照附圖更進一步說明。
第1圖係顯示氣溶膠產生系統的一例。雖然未明確地顯示於第1圖中，氣溶膠產生系統包括一氣溶膠產生裝置，其較佳為可再使用，與一匣件合作，匣件宜為可拋棄式。在第1圖中，系統係一電力操作的抽吸系統。第1圖之抽吸系統100包括：一外殼101，其具有係一匣件103的第1端；及係一裝置105的第2端。在裝置中設置有電池107之形式的電力供應器，及硬體109及噴煙偵測系統111之形式的電路。在匣件中設置：含有液體115的儲存部113；為狹長毛細本體117之形式的毛細材料；及加熱器119之形式的蒸發器。須注意，加熱器僅概示於第1圖中。在第1圖所示之實施例中，毛細本體117之一端延伸進入液體儲存部113內，且毛細本 體117之另一端被加熱器119圍住。加熱器經由連接器121被連接到電路，連接器121可沿著液體儲存部113之外側(未示於第1圖)通過。外殼101亦包含空氣入口123、在匣件端部之空氣出口125、及氣溶膠形成室127。
在使用時，操作如下。液體115藉著來自液體儲存部113之毛細作用從延伸到液體儲存部內的毛細本體117之一端部被輸送到被加熱器119圍住之毛細本體之另一端部。當使用者在空氣出口125抽吸時，周遭空氣通過空氣入口123被抽入。在第1圖所示之配置中，噴煙偵測系統111感測到噴煙且致動加熱器119。電池107供應電能到加熱器119以加熱被加熱器119圍住之毛細本體117之端部。在毛細本體117之此端部的液體被加熱器119蒸發而形成超飽和蒸氣。同時，被蒸發的液體被藉著毛細作用(有時稱為「泵唧作用」)沿毛細本體117移動的其他液體所更替。產生的超飽和蒸氣與來自空氣入口123的空氣流混合且被移載。在氣溶膠形成室127中，蒸氣凝縮而形成可吸入氣溶膠，其被移載到出口125且進入使用者口中。
在第1圖所示之實施例中，硬體109及噴煙偵測系統111可用來管理氣溶膠形成操作。
第1圖顯示依本發明之氣溶膠產生系統的一例。但是許多其他例亦為可能。氣溶膠產生系統單純地需要包含或容納：包含在一儲存部中的液體氣溶膠形成基材；一用於加熱液體氣溶膠形成基材的蒸發器；一用於輸送液體氣溶膠形成基材到蒸發器的毛細材料；及位於毛細 材料與蒸發器之間某種多孔性材料(將參照第2至6圖說明於下)。例如，系統不一定需要電力操作。例如，系統不一定需為抽吸系統。除此之外，系統可以不包含加熱器，在此情況下，可包含其他裝置以使液體氣溶膠形成基材蒸發。例如，毛細材料之結構可相異。例如，不需要設置噴煙偵測系統。取而代之，系統可藉人工致動來操作，例如，當需要噴煙時使用者操作一開關。例如，外殼之整體形狀及尺寸可被變更。
如上面所討論，依照本發明，在毛細材料與蒸發器之間設置一多孔性材料。包含多孔性材料之本發明的實施例將參照第2至6圖說明。實施例係根據第1圖所示之例子，雖然可應用到其他實施例。需提到，第1至5圖本質上係概示。尤其，所顯示的零件不論單獨或相對於彼此均不一定按實際比例。
第2圖係與一氣溶膠產生裝置使用，以產生一類似第1圖所示之氣溶膠產生系統的匣件之第1實施例的概示圖。匣件200包含一儲存部113、毛細本體117、及加熱器119。液體儲存部113含有液體氣溶膠形成基材115。在第2圖中，加熱器119係加熱螺圈之型式，經由電連接器121被連接到電路(未圖示)。加熱器119及電連接器121概略地顯示於第2圖中且電連接器可沿液體儲存部113之外側通過，雖然此在第2圖中未顯示。另外設置以多孔性套筒201之型式的多孔性材料，其圍住從液體儲存部113突出的毛細本體117之末端。
多孔性套筒201對毛細本體117提供結構上支撐。 較佳為，多孔性套筒201包括剛性材料。是以多孔性套筒201防止或減少毛細本體117變成受傷之可能性，例如裂開、彎曲或變成扁平。多孔性套筒201可藉著置入外殼的長孔中或氣溶膠產生裝置或匣件之其他部位而被保持在適當位置，當匣件與氣溶膠產生裝置組合時。多孔性套筒201較佳為包括一可保護毛細本體117免於加熱器之可能熱傷害的耐熱材料。因而，多孔性套筒作為一種熱屏障。多孔性套筒201亦可改善熱分佈。多孔性套筒201可在液體傳遞時變成更有效率，因為氣溶膠產生系統被加熱。在第2圖中，多孔性套筒201之尺寸係比毛細本體117之尺寸小。因而，僅需要少量的耐熱材料。因為耐熱材料可能很昂貴，此可減少製造成本。在本實施例中，多孔性套筒201包括一電絕佳材料，以免在加熱器螺圈造成短路。
在第2圖中，多孔性套筒201並不蓋住毛細本體117之末端。雖然在第2圖中，多孔性套筒201圍住從液體儲存部113突出之毛細本體的整體末端，多孔性套筒可單純地蓋住加熱器119附近的毛細本體，以防止對毛細本體117之熱損傷。多孔性套筒201所需之直徑係視毛細本體117及液體儲存部113之尺寸而定。多孔性套筒201所需之長度係視加熱器119之尺寸而定，而加熱器119接著係視希望被蒸發的液體量而定。多孔性套筒201所需的厚度係視絕緣特性及所需的多孔性而定。
第3圖係與一氣溶膠產生裝置使用，以產生一類似第1圖所示之氣溶膠產生系統的匣件之第2實施例的概 圖。匣件300包含一儲存部113、毛細本體117、及加熱器119。液體儲存部113含有液體氣溶膠形成基材115。如第2圖，在第3圖中，加熱器119係加熱螺圈之型式，經由電連接器121被連接到電路(圖未示)。加熱器119及電連接器121概示於第3圖中且電連接器可沿液體儲存部113之外側通過，雖然此在第2圖中未顯示。另外設置以多孔性蓋301之型式的多孔性材料，其圍住從液體儲存部113突出的毛細本體117之末端且蓋住毛細本體117之末端。
多孔性蓋301對毛細本體117提供結構上支撐。較佳為，多孔性蓋301包括剛性材料。因而，多孔性蓋301防止或減少毛細本體117變成受傷之可能性，例如裂開、彎曲或變成扁平。尤其，因為毛細本體117之末端被蓋住，故毛細材料裂開的機會大致被減少。多孔性蓋301可藉著置入外殼的長孔中或氣溶膠產生裝置或匣件之其他部位而被保持在適當位置，當匣件與氣溶膠產生裝置組合時。多孔性蓋301較佳為包括一可保護毛細本體117免於加熱器之可能熱傷害的耐熱材料。因而，多孔性套筒作為一種熱屏障。多孔性蓋301亦可改善熱分佈。多孔性蓋301在液體傳遞時變成更有效率，因為氣溶膠產生系統被加熱。在第3圖中，多孔性蓋301之尺寸與毛細本體117之尺寸相比係為小。因而，僅需要少量的耐熱材料。因為耐熱材料可能很昂貴，此可減少製造成本。在本實施例中，多孔性蓋301包括一電絕佳材料，以免在加熱器螺圈造成短路。
在第3圖中，多孔性蓋301圍住從液體儲存部113突出之毛細本體的整體末端，且亦蓋住毛細本體117之末端。但是，多孔性蓋可單純地蓋住加熱器119附近的毛細本體，以防止對毛細本體117之熱損傷。多孔性蓋301所需之直徑係視毛細本體117及液體儲存部113之尺寸而定。多孔性蓋301所需之長度係視加熱器119之尺寸而定，而加熱器119接著係視希望被蒸發的液體量而定。多孔性蓋301所需的厚度係視絕緣特性及所需的多孔性而定。
第4圖係與一氣溶膠產生裝置使用，以產生一類似第1圖所示之氣溶膠產生系統的匣件之第3實施例的概圖。匣件400包含一儲存部113及毛細本體117，且如第2及3圖，液體儲存部113含有液體氣溶膠形成基材115。另設置一多孔性構件401圍住從液體儲存部113突出的毛細本體117之末端。一加熱器葉片或葉片403位於多孔性構件401內。多孔性構件401在加熱器葉片或葉片403與毛細本體117之間的部分形成一多孔性材料405。加熱器葉片403經由電連接器121被連接到電路(未圖示)。加熱器葉片403及電連接器121概略地顯示於第4圖中且電連接器可沿液體儲存部113之外側通過，雖然此在第4圖中並未顯示。
多孔性構件401對毛細本體117提供結構上支撐。較佳為，多孔性構件401包括剛性材料。因而，多孔性構件401防止或減少毛細本體117變成受傷之可能性，例如裂開、彎曲或變成扁平。多孔性構件401可藉著置 入外殼的長孔中或氣溶膠產生裝置或匣件之其他部位而被保持在適當位置，當匣件與氣溶膠產生裝置組合時。多孔性構件401較佳為包括一可保護毛細本體117免於加熱器之可能熱傷害的耐熱材料。因而，多孔性構件401在加熱器葉片403與毛細本體117之間的部分405作為一種熱屏障。多孔性構件401亦可改善熱分佈。多孔性構件401在液體傳遞時變成更有效率，因為氣溶膠產生系統被加熱。在第4圖中，多孔性構件401之尺寸與毛細本體117之尺寸相比係為小。因而，僅需要少量的耐熱材料。因為耐熱材料可能很昂貴，此可減少製造成本。在本實施例中，多孔性構件401包括一電絕佳材料，以免在加熱器螺圈造成短路。
在第4圖中，多孔性構件401圍住從液體儲存部113突出之毛細本體的整體端部。但是，多孔性構件401能比毛細本體之暴露部分更短。在第4圖中，多孔性構件401並不蓋住毛細本體117之末端，雖然可像第3圖中所示之實施例一樣，使多孔性構件401蓋住毛細本體之末端。加熱器葉片403可採取適於加熱毛細本體117中之液體氣溶膠形成基材及多孔性構件401之任何形式。多孔性構件401所需之直徑係視毛細本體117及液體儲存部113之尺寸而定。多孔性構件401所需之長度係視加熱器葉片之尺寸及形狀而定，而加熱器葉片接著係視希望被蒸發的液體量而定。多孔性構件401，尤其是多孔性材料405所需的厚度係視絕緣特性及所需的多孔性而定。較佳為，加熱器葉片403及多孔性構件401係一 體地形成，即一起製成一件。此能簡化製造。
第5圖係與一氣溶膠產生裝置使用，以產生一類似第1圖所示之氣溶膠產生系統的匣件之第4實施例的概圖。但是，第5圖所示之實施例具有與第1至4圖所示之匣件非常不同的形式。在第5圖中，匣件500包括一儲存部501，其係為具有一內部通道503之容器的形式。在第5圖中，液體儲存部501包含液體氣溶膠形成基材505。較佳為，匣件緊密地與氣溶膠產生裝置合作，且內部通道503形成空氣流動進入空氣入口123(見第1圖)並朝向空氣出口125(見第1圖)的空氣流動路徑之局部。內部通道503以毛細界面507之型式被裝襯或局部裝襯於毛細材料。一加熱器509延伸通過內部通道503。在第5圖中，加熱器509係加熱螺圈之型式。加熱螺圈經由電連接器(未圖示)被連接到電路(未圖示)。另設置一多孔性材料以多孔性管511之型式被裝襯或局部裝襯於內部通道503且提供加熱器509與毛細界面507之間的屏障。較佳為，加熱器509與多孔性管511接觸且較佳為多孔性管511與毛細界面507接觸。此確保液體氣溶膠形成基材從液體儲存部501朝向加熱器509之良好傳遞。
第5圖所示之實施例之操作係類似於第1至4圖中所示之實施例的操作。在使用時，液體氣溶膠形成基材505藉著來自液體儲存部501的毛細作用從毛細界面507與液體接觸之側被輸送到毛細界面507與多孔性管511接觸之側。當使用者在空氣出口抽吸時，周遭空氣通過內部通道503被吸入且加熱器509被致動。加熱器509 將在毛細界面507及多孔性管511中的液體氣溶膠形成基材505加熱，且多孔性管511保護毛細界面507免於受到熱傷害。液體被加熱器蒸發以形成超飽和蒸氣，且同時，被蒸發的液體被移動通過毛細界面507且進入多孔性管511內的其他液體取代。超飽和蒸氣與通過內部通道的空氣流混合且被移載以進入使用者口中。
多孔性管511對毛細界面507提供結構上支撐。較佳為，多孔性管511包括剛性材料。因而，多孔性管511防止或減少毛細界面507變成受傷之可能性，例如裂開或變形。多孔性管511亦可有助於確保毛細界面507保持在裝襯於內部通道503的位置上。多孔性管511較佳為包括耐熱性材料，其可保護毛細界面507免於來自加熱器509之潛在熱傷害。因而，多孔性管511作為一種熱屏障。多孔性管511亦可改善熱分佈。多孔性管511可在液體傳遞時變成更有效率，因為氣溶膠產生系統被加熱。在第5圖中，多孔性管511之長度係比毛細界面507之長度小。因而，僅需要少量的耐熱材料。因為耐熱材料可能很昂貴，此可減少製造成本。在本實施例中，多孔性管511包括一電絕佳材料，以免在加熱器螺圈造成短路。
在第5圖中，多孔性管511並不沿液體儲存部501及毛細界面507之長度延伸，縱然此係可能。多孔性管511可沿液體儲存部501及毛細界面507之任何長度延伸，只要其可在加熱器509的附近對毛細界面507提供一屏障即可。多孔性管511所需之直徑係視加熱器509 之尺寸而定，而加熱器509接著係視希望被蒸發的液體量而定。多孔性管511所需的厚度係視絕緣特性及所需的多孔性而定。
第2至5圖所示之實施例包含一毛細材料及一多孔性材料。毛細材料可包括任何適宜的材料或可將液體氣溶膠形成基材輸送到加熱器的材料之結合。適宜的毛細材料包含海綿狀或泡沫狀材料，以纖維或燒結粉末形式的陶瓷基或石墨基材料、泡沫化金屬或塑膠材料、如由醋酸纖維素、聚酯、或結合的烯烴、聚乙烯、達克龍或聚丙烯纖維、尼龍纖維或陶瓷之紡製或擠出纖維製成的纖維材料。毛細材料可具有任何適宜的毛細作用，以便使用於不同的液體物理特性。
多孔性材料可包括任何適宜材料、或可透過氣溶膠形成基材且使氣溶膠形成基材從毛細材料移動到蒸發器的材料之結合。多孔性材料可包括先天即為多孔性的材料，例如鋁礬土(氧化鋁)般的陶瓷材料。或者，多孔性材料可包括具有複數個製成的小孔之材料，使液體氣溶膠形成基材移動到蒸發器。多孔性材料可包括親水性材料，以改善液體氣溶膠形成基材之分佈及擴散。此有助於一致的氣溶膠之形成。特別較佳之材料則視氣溶膠形成基材之物理特性而定。適宜材料之例子為一毛細材料，例如海綿或泡沫材料、為纖維或燒結粉末之形式的陶瓷基或石墨基材料、泡沫化金屬或塑膠材料、如由醋酸纖維素、聚酯、或結合的烯烴、聚乙烯、達克龍或聚丙烯纖維、尼龍纖維或陶瓷之紡製或擠出纖維製成的纖 維材料。多孔性材料可具有任何適宜的多孔度，以便使用於不同的液體物理特性。在第2至5圖所示之實施例中，多孔性材料係分離的零件。但是，其他形式的多孔性材料亦可設想。例如，多孔性材料可包括在加熱器或加熱器之局部上之多孔性塗層。其他實施例亦為可能。
第2至5圖顯示與依本發明之氣溶膠產生裝置使用的匣件之例。其他例子亦為可能。較佳為，匣件為可拋棄式，且配置成與可再度使用的氣溶膠產生裝置及匣件合作。當匣件已被用罄時，匣件可再度充填或更換。故，當匣件中之液體氣溶膠形成基材被用罄時，匣件可被拋棄或以新的匣件更換，或空的匣件可再度充填。但是，氣溶膠產生裝置不一定設計用來與分離的匣件連結操作。反而，氣溶膠產生裝置可包含或收容液體氣溶膠形成基材在一儲存部中，且包括：用於加熱液體氣溶膠形成基材的蒸發器，用於輸送液體氣溶膠形成基材到蒸發器及在蒸發器與毛細材料之間的多孔性材料。也就是說，氣溶膠產生裝置可包括一電力供應器及電路。
在第1至5圖中，蒸發器包括一電加熱器，且多孔性材料保護毛細材料免於受到熱傷害。多孔性材料亦改善熱分佈，此導致更一致的氣溶膠之形成。在一個較佳實施例中，毛細材料包括聚丙烯且多孔性材料包括陶瓷。本發明之發明人已經比較通過聚丙烯毛細材料及陶瓷屏障之熱分佈圖形與不具多孔性材料之配置中的熱分佈圖形。若毛細材料為聚丙烯且不設置多孔性材料時，已發現僅加熱2秒之後，毛細材料中的溫度超過聚丙烯 的熔解溫度。溫度不均勻，且具陡峭的溫度梯度及過熱點。因而，即使聚丙烯係用於毛細材料的方便材料(且相當價廉)，亦無法使用(不具多孔性材料)，因為聚丙烯會熔解。另一方面，若毛細材料為陶瓷且不設置多孔性材料時，已發現僅加熱2秒之後，毛細材料中的溫度不超過陶瓷的熔解溫度(比聚丙烯之溫度高很多)。因而，陶瓷將是毛細材料之理想材料，但是其相當昂貴。依照本發明之一個實施例，毛細材料包括聚丙烯且設置陶瓷多孔性材料。在此實施例中，已發現聚丙烯毛細材料中的溫度比聚丙烯毛細材料單獨發現的溫度低很多，因為陶瓷屏障保護毛細材料。溫度也被發現相當均勻。因而，所需要讀材料整體可為(相當價廉)聚丙烯，但是聚丙烯可藉陶瓷屏障保護溫度不超過熔解點之上。
第6圖係上述之三種結構之每一個的加熱時間(s)與溫度(℃)的關係曲線圖。曲線601係包含聚丙烯毛細材料且無多孔性材料的結構之加熱曲線。在毛細材料中到達的溫度在加熱2s之後大約為400℃。曲線603係包含陶瓷毛細材料且無多孔性材料的結構之加熱曲線。在毛細材料中到達的溫度在加熱2s之後係小於100℃。曲線605係包含聚丙烯毛細材料及一陶瓷屏障一起的本發明之實施例的加熱曲線。在毛細材料中到達的溫度僅約為150℃。因而，本發明之實施例大幅地減少在毛細材料中到達的最大溫度，而避免大量昂貴之陶瓷材料的需求。
因而，依照本發明，氣溶膠產生裝置或匣件或系統包含介於毛細材料與蒸發器之間的多孔性材料。多孔性 材料提供毛細材料在結構上的支撐，此可減少製造成本。且若蒸發器包括一加熱器時，可保護毛細材料免於熱損傷。多孔性材料之實施例已參照第2至6圖說明。參照一個實施例所說明的特徵亦可應用到另一個實施例。
100‧‧‧抽吸系統
101‧‧‧外殼
103‧‧‧匣件
105‧‧‧裝置
107‧‧‧電池
109‧‧‧硬體
111‧‧‧噴煙偵測系統
115‧‧‧液體
113‧‧‧儲存部
117‧‧‧狹長毛細本體
119‧‧‧加熱器
121‧‧‧連接器
123‧‧‧空氣入口
125‧‧‧空氣出口
127‧‧‧氣溶膠形成室
200、300、400、500‧‧‧匣件
201‧‧‧多孔性套筒
301‧‧‧多孔性蓋
401‧‧‧多孔性構件
403‧‧‧加熱器葉片
405‧‧‧多孔性材料
501‧‧‧儲存部
503‧‧‧內部通道
505‧‧‧液體氣溶膠形成基材
507‧‧‧毛細界面
509‧‧‧加熱器
511‧‧‧多孔性管
第1圖係一氣溶膠產生系統的一實施例。
第2圖係與一氣溶膠產生裝置使用，以產生一類似第1圖所示之氣溶膠產生系統的匣件之第1實施例的概略橫剖面圖。
第3圖係與一氣溶膠產生裝置使用，以產生一類似第1圖所示之氣溶膠產生系統的匣件之第2實施例的概略橫剖面圖。
第4圖係與一氣溶膠產生裝置使用，以產生一類似第1圖所示之氣溶膠產生系統的匣件之第3實施例的概略橫剖面圖。
第5圖係與一氣溶膠產生裝置使用，以產生一類似第1圖所示之氣溶膠產生系統的匣件之第4實施例的概略橫剖面圖。
第6圖係氣溶膠產生系統的三種結構之加熱時間與溫度的關係曲線圖。
113‧‧‧儲存部
115‧‧‧液體氣溶膠形成基材
117‧‧‧毛細本體
119‧‧‧加熱器
121‧‧‧連接器
200‧‧‧匣件
201‧‧‧多孔性套筒

Claims (15)

  1. 一種氣溶膠產生裝置，包括：儲存部，用於儲存氣溶膠形成基材；蒸發器，用於加熱氣溶膠形成基材；毛細材料，用於藉毛細作用從該儲存部將氣溶膠形成基材輸送到該蒸發器；及多孔性材料，介於該毛細材料與該蒸發器之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之氣溶膠產生裝置，其中該氣溶膠產生裝置係電力操作且該蒸發器包括一用於加熱該氣溶膠形成基材的電加熱器。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之氣溶膠產生裝置，其中該多孔性材料包括一耐熱材料。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之氣溶膠產生裝置，其中該蒸發器位於一多孔性構件內，該多孔性構件包括該多孔性材料。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之氣溶膠產生裝置，其中該毛細材料包括一狹長毛細本體，用於從該儲存部輸送該氣溶膠形成基材到該蒸發器；該毛細本體具有：第1端，延伸到該儲存部中；及第2端，與該第1端相對；其中該蒸發器配置成將該毛細本體之該第2端中的該氣溶膠形成基材蒸發。
  6. 如申請專利範圍第5項之氣溶膠產生裝置，其中該多孔性材料包括一多孔性材料之套筒大致圍住該毛細本體之該第2端。
  7. 如申請專利範圍第5項之氣溶膠產生裝置，其中該多 孔性材料包括一多孔性材料之蓋大致蓋住該毛細本體之該第2端。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之氣溶膠產生裝置，其中該儲存部包含一內部通道，該蒸發器至少局部的延伸通過該儲存部之該內部通道，且該毛細材料包括一毛細界面至少局部地裝襯於該內部通道。
  9. 一種匣件，包括：儲存部，用於儲存氣溶膠形成基材；蒸發器，用於加熱氣溶膠形成基材；毛細材料，用於藉毛細作用從該儲存部將氣溶膠形成基材輸送到該蒸發器；及多孔性材料，介於該毛細材料與該蒸發器之間。
  10. 如申請專利範圍第9項之匣件，其中該氣溶膠產生裝置係電力操作且該蒸發器包括一用於加熱該氣溶膠形成基材的電加熱器，該電加熱器可連接到該氣溶膠產生裝置中的電力供應器。
  11. 如申請專利範圍第9或10項之匣件，其中該多孔性材料包括一耐熱材料。
  12. 如申請專利範圍第9或10項之匣件，其中該蒸發器位於一多孔性構件內，該多孔性構件包括該多孔性材料。
  13. 如申請專利範圍第9或10項之匣件，其中該毛細材料包括一狹長毛細本體，用於從儲存部輸送該氣溶膠形成基材到該蒸發器；該毛細本體具有：第1端，延伸到該儲存部中；及第2端，與該第1端相對；其中 該蒸發器配置成將該毛細本體之該第2端中的該氣溶膠形成基材蒸發。
  14. 如申請專利範圍第9或10項之匣件，其中該儲存部包含一內部通道，該蒸發器至少局部的延伸通過該儲存部之該內部通道，且該毛細材料包括一毛細界面至少局部地裝襯於該內部通道。
  15. 一種氣溶膠產生系統，包括：一氣溶膠產生裝置與一匣件合作，該匣件或氣溶膠產生裝置包括：一儲存部，用於儲存氣溶膠形成基材；其中該匣件或氣溶膠產生裝置包括一蒸發器，用於加熱氣溶膠形成基材以形成氣溶膠；其中該匣件或氣溶膠產生裝置包括一毛細材料，用於藉毛細作用從儲存部將氣溶膠形成基材輸送到蒸發器；及其中該匣件或氣溶膠產生裝置包括一多孔性材料，介於毛細材料與蒸發器之間。
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