布置成加热可抽吸材料的设备和形成加热器的方法

本申请是申请日为2017年5月12日、申请号为201780028361.9的中国专利发明申请“布置成加热可抽吸材料的设备和形成加热器的方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种布置成加热可抽吸材料的设备和一种形成用于布置成加热可抽吸材料的设备的加热器的方法。

背景技术

诸如香烟、雪茄等的制品在使用期间燃烧烟草以产生烟草烟雾。已经尝试通过产生在不燃烧的情况下释放化合物的产品来提供这些类型的制品的替代物。这种产品的示例为所谓的加热不燃烧产品，也称为烟草加热产品或烟草加热装置，其通过加热但不燃烧该材料来释放化合物。该材料可以为例如烟草或其他非烟草产品或组合，诸如混合料，其可以含有或不含有尼古丁。类似地，还存在所谓的电子烟装置，其通常使可含有或不含有尼古丁的液体汽化。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种布置成用于加热可抽吸材料以使所述可抽吸材料的至少一种成分挥发的设备，该设备包括：

壳体，用于接收可抽吸材料；以及

至少一个加热器，布置在壳体内以用于在使用时加热可移除地接收在壳体内的可抽吸材料；

加热器具有第一端部和第二端部以及中空中央部分，在使用时可抽吸材料被接收在中空的中央部分中，并且加热器由片材形成，该片材被卷成管并沿管的长度密封以防止空气以除了通过第一端部和第二端部中的至少一者的方式以外的方式进入或离开加热器。

在示例中，这防止了设备的其他部件中的空气进入加热器的中空的中央部分，并且因此例如防止流过由加热器的中空的中央部分产生的空气流动路径的空气的污染，并且其在使用时容纳来自可抽吸材料的挥发成分。相反，这也有助于防止穿过加热器的中空的中央部分的空气流泄漏到设备的其他部件中。

在示例性实施例中，片材包括塑料层。在示例性实施例中，该层为聚酰亚胺层。在示例性实施例中，该设备包括位于该层上的至少一个导电轨道，并且该导电轨道提供加热器的加热元件。

在示例性实施例中，该设备包括位于导电轨道上的另一塑料层，使得导电轨道位于这些塑料层之间。在一个具体的示例中，卷制形成加热器的大致平面的材料片材为通过将聚酰亚胺层和导电迹线层叠在彼此之上而制成的多层片材。

在示例性实施例中，该加热器为薄膜加热器。在示例性实施例中，该设备包括包围加热器的热绝缘体以用于减少从加热器到该设备外部的热损失。

根据本发明的第二方面，提供了一种形成用于布置成加热可抽吸材料以使所述可抽吸材料的至少一种成分挥发的设备的加热器的方法，该方法包括：

将片材卷成具有第一端部和第二端部的中空管；以及

使该管沿着管的长度密封，使得在使用时防止空气以除了通过第一端部和第二端部中的至少一者的方式之外的方式进入或离开加热器。

在示例性实施例中，该片材包括塑料层。在示例性实施例中，该层为聚酰亚胺层。在示例性实施例中，该方法包括在将片材卷成中空管之前在该层上形成至少一个导电轨道。在示例性实施例中，该方法包括在导电轨道上形成另一塑料层，使得该导电轨道位于这些塑料层之间。

在示例性实施例中，该加热器为薄膜加热器。

附图说明

现在将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的实施例，附图中：

图1示出了用于加热可抽吸材料的设备的示例的第一透视图；

图2示出了图1的设备的第二透视图；

图3示出了插入了可抽吸材料的图1的设备的横向剖视图；

图4示出了没有插入可抽吸材料的图1的设备的横向剖视图；

图5示出了图4中标记为5的区域的详细插图；

图6示出了图4中标记为6的区域的详细插图；

图7示出了图4中标记为7的区域的详细插图；

图8示出了图1的设备的纵向剖视图；

图9示出了图8中标记为9的区域的详细插图；以及

图10示出了图8中标记为10的区域的详细插图。

具体实施方式

如本文所使用的，术语“可抽吸材料”包括提供在加热时挥发的成分的材料，其通常为气溶胶形式。“可抽吸材料”包括任何含烟草物质，并且可以例如包括烟草、烟草衍生物、膨胀烟丝、再造烟草或烟草替代品中的一种或多种。“可抽吸材料”还可以包括其他非烟草产品，其取决于产品而可能含有或也可能不含有尼古丁。“可抽吸材料”可以例如为固体、液体、凝胶或蜡状物等形式。“可抽吸材料”例如也可以为材料的组合或共混物。

已知一种设备，该设备加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种成分挥发，通常以形成可被吸入的气溶胶，而不燃烧或点燃可抽吸材料。这种设备有时被描述为“加热不燃烧”设备或“烟草加热产品”或“烟草加热装置”等。类似地，还存在所谓的电子烟装置，其通常使液体形式的可抽吸材料汽化，该可抽吸材料可能含有或可能不含有尼古丁。可抽吸材料可以为可插入设备中的杆、烟弹或盒等的一部分的形式或作为其一部分提供。用于加热可抽吸材料并使其挥发的加热器可以作为设备的“永久”部件提供，或者可以作为在使用后被丢弃和更换的吸烟制品或消费品的一部分提供。上下文中的“吸烟制品”为在使用时包括或包含可抽吸材料的装置或制品或其他部件，该吸烟制品在使用时被加热以使可抽吸材料(和可选的其他成分)挥发。

参考图1至图4，示出了设备10的示例的视图，该设备被布置成加热可抽吸材料以使所述可抽吸材料的至少一种成分挥发，通常以形成可被吸入的气溶胶。图3示出了插入了可抽吸材料的设备10，并且图4示出了没有插入可抽吸材料的设备10。设备10为通过加热但不燃烧可抽吸材料来释放化合物的加热设备10。第一端部11在本文中有时称为烟嘴或近端部11，并且第二端部12在本文中有时称为远端部12。设备10具有开/关按钮(未示出)以允许设备10作为整体以根据使用者的需要接通和断开。

设备10提供了壳体以用于定位和保护设备10的各种内部部件。在所示的示例中，设备10由一个或多个内部“底盘”部件和一个或多个外部套管部件形成。在这里所示的具体示例中，设备10具有单个整体式外部套管或壳体14和内部底盘16。在特定示例中，内部底盘16可以由两个底盘半部(和可选地其他底盘部件)形成。在设备10的组装期间，设备10的各种内部部件位于底盘16中和/或固定到底盘，然后内部部件和底盘或底盘部件16滑入壳体14内部。底盘或底盘部件16可以可移除地固定到壳体14以允许容易地接近设备10的内部，或者可以“永久地”固定到底盘16，例如以阻止使用者接近设备10的内部。在这里所示的具体示例中，底盘16在第一端部或烟嘴端部11处至少部分地提供或支撑设备10的前壁，并且还在第二端部或远端部处12至少部分地提供该设备的后壁18。在一个示例中，底盘16由塑料材料制成，该塑料材料包括例如通过注射成型形成的玻璃填充尼龙，但是也可以使用其他材料和其他制造工艺。

壳体14在其内部定位或固定有加热器20、控制电路21和电源22。在该示例中，加热器20、控制电路21和电源22横向相邻(即，从端部观察时相邻)，其中，控制电路21大体位于加热器20与电源22之间，尽管其他位置也是可能的。控制电路21可以包括控制器，诸如微处理器装置，其被配置和布置成控制可抽吸材料的加热，如下面进一步讨论的。电源22可以为例如电池，该电池可以为可再充电电池或不可再充电电池。合适的电池的示例包括例如锂离子电池、镍电池(诸如镍镉电池)、碱性电池等。电池22电耦接到加热器20，以在需要时并在控制电路21的控制下供应电力以加热可抽吸材料(如所讨论的，以在不使可抽吸材料燃烧的情况下使可抽吸材料挥发)。将电源22定位成与加热器20横向相邻的优点在于可以使用物理上大的电源22而不使装置20在整体上过长。如应理解的，通常物理上大的电源22具有更高的容量(即，可以供应的总电能往往以安培小时等来测量)，并因此设备10的电池寿命可以更长。

在一个示例中，加热器20通常为中空圆柱形管的形式，其具有中空的内部加热腔室23，可抽吸材料被插入该中空的内部加热腔室中以用于在使用时加热。加热器20的不同布置是可能的。例如，加热器20可以形成为单个加热器，或者可以由沿加热器20的纵向轴线对准的多个加热器形成。(为简单起见，除非上下文另有要求，否则本文中对“加热器”的引用应视为包括多个加热器。)加热器20可以为环形的或管状的，或者围绕其周界至少部分环形或部分管状。在一个示例中，加热器20可以为薄膜加热器。在一个具体示例中，加热器20由不锈钢支撑管支撑。加热器20的尺寸使得当插入时基本上整个可抽吸材料位于加热器20的加热元件内，使得在使用时基本上整个可抽吸材料被加热。加热器20可以被布置成使得可抽吸材料的选定区域可以根据需要独立地加热，例如依次(随时间)或一起(同时)加热。

在该示例中，加热器20沿其长度的至少一部分被热绝缘体24包围。绝缘体24有助于减少从加热器20传递到设备10外部的热量。这有助于保持降低对加热器20的功率要求，因为它总体上减少了热损失。绝缘体24还有助于在加热器20的操作期间保持设备10的外部冷却。在一个示例中，绝缘体24可以为双壁套管，其在套管的两个壁之间提供低压区域。也就是说，绝缘体24可以例如为“真空”管，即，已经至少部分地排空的管，以便通过传导和/或对流使热传递最小化。除了双壁套管之外或代替双壁套管，绝缘体24的其他布置也是可能的，包括使用绝热材料，包括例如合适的泡沫型材料。

底盘16的前部在设备10的烟嘴端部11处具有开口30，在使用时可抽吸材料可穿过该开口30以插入设备10中以及由使用者从设备10移除。门31设置在烟嘴端部11处。门31可以被打开以便允许可抽吸材料穿过开口30以在使用期间插入设备10中以及从设备移除，并且门可以被关闭以在不使用期间关闭开口30以保持设备10的内部清洁并避免损坏设备10的内部。在该示例中，门31为滑动门，其可以上下滑动以关闭和打开开口30。在其他示例中，门31可以为铰接门或可以提供其他布置。在该示例中的门31设置为与前部组件32配合。

前部组件32具有至少一个部件。在所示的特定示例中，前部组件32具有三个部件，前部部件32a、中间部件32b和后部部件32c。中间部件32b可以例如通过粘合剂(包括例如双面胶带)固定到后部部件32c。

设备10的前门31被构造和布置成可滑动地连接到前部组件32。前门31可通过突起和凹部组合可滑动地装配到前部组件32。在所示的示例中，前门31具有面向后的突起31'，该突起被接收在前部组件32中的凹部或通道32'中。前门31可以使用螺钉32”固定，然而该螺钉允许前门31在通道32'中上下滑动。

这里具体参考图3，其示出了杆50，该杆包括部分地通过前开口30插入的可抽吸材料51，使得(至少)可抽吸材料51位于加热器20的加热腔室23内，使得当加热器20通电时可抽吸材料51被加热。在该示例中，杆50在烟嘴端部处具有烟嘴组件，该烟嘴组件包括用于过滤气溶胶的过滤器和/或用于冷却气溶胶的冷却元件52中的一者或多者。过滤器/冷却元件52与可抽吸材料间隔开一空间53，并且还与杆50的烟嘴端部间隔开另一空间54。

壳体14的后壁18在设备10的远端部12处具有开口35。门36设置在远端部12处。门36可以被打开以便允许接近远端部12处的开口35，并且门可以被关闭以关闭远端部12处的开口35。在该示例中，远端部12处的门36为铰接门。在其他示例中，门36可以为滑动门或者可以提供其他布置。在远端部12处的门36为铰接门的情况下，铰接件可以设置为“活活动铰链”。更优选地，门36为单独的组件，用于门36的铰接件为桶铰链。

在组装的设备10中，加热器20总体上为中空圆柱形管的形式，其位于底盘16内，使得中空管的一个端部与烟嘴端部11处的开口30流体连通，并且中空管的另一端部与远端部处的开口35连通。

在使用时，使用者关闭远端部12处的门36以关闭远端部12处的开口35并且打开烟嘴端部11处的门30以打开烟嘴端部11处的开口30。使用者然后将包括可抽吸材料51的杆50通过烟嘴端部11处的开口30插入加热器20的加热腔室23中，操作设备10以加热可抽吸材料51来生成用于根据需要吸入的气溶胶，并且然后通过烟嘴端部11处的开口30将具有使用过的可抽吸材料51的杆50从设备10中移除。使用者可以打开远端部12处的门36，以在使用设备10之后打开远端部12处的开口35。远端部12处的开口35为使用者提供接近设备10内部，特别是接近远端部12处的开口35的区域中。这允许使用者在必要时并且根据需要在远端部12处的开口35的区域中的设备10的内部内进行清洁。在远端部12处的这种接近特别使得使用者能够在远端部12处的加热器20和加热腔室23内进行清洁。实际上，由于加热器20分别位于烟嘴端部11的开口30与远端部12处的开口35之间，并且中空加热器20实际上限定了在烟嘴端部开口30与远端开口35之间穿过整个设备10的直通孔，使用者很容易能够基本上清洁整个内部中空加热腔室23。为此，使用者可以选择经由任一开口30、35接近加热腔室23。使用者可以为此目的使用一个或多个各种清洁装置，包括例如传统的管清洁器或刷子等。

在一个示例中，加热腔室23具有朝向远端部12的内径减小的区域。这为在烟嘴端部11处穿过第一开口30的可抽吸材料提供了端部止动件，以防止可抽吸材料直接穿过远端部12处的第二开口35。在所示的示例中，该内径减小的区域由中空管40提供，该中空管位于加热腔室23的朝向远端部12的端部内。在该示例中，中空管40具有向外延伸的头部或凸缘41。中空管40可以由例如塑料材料形成，包括例如聚醚醚酮(PEEK)。中空管40可以例如通过胶水或扭锁机构固定在位。

在设备10的制造期间，中空管40从外部插入远端部12处的开口35中，其中，头部或凸缘41提供抵靠底盘16的止动件以将中空管40定位在预定位置处。加热器20位于底盘16内，其中，中空管40进入加热器20的内部腔室23的远端部。因此，在这种情况下，中空管40在加热腔室23内提供内径减小的区域，其用作用于插入加热器20的内部腔室23中的可抽吸材料的止动件，并且还将加热器20支撑和定位在远端部12处的设备10内。进一步讨论加热器20在设备10内的支撑和位置，管状烟嘴组件33设置在烟嘴端部11处并且支撑和定位加热器20的前端部。

已经发现，对于设备10的一个重要要求是使通过加热器20的内部腔室23的空气流与设备10的其余部分隔离或者至少基本上隔离。这是为了通过已经经过控制电路21和/或电源22等的空气来防止或至少最小化通过加热器20的内部腔室23的气流的污染。同样，这是为了防止或者至少最小化经过或穿过控制电路21和/或电源22等的通过加热器20的内部腔室23的气流。

参考图3和图4，用于加热可抽吸材料的设备(包括例如如上所述的设备10)中的加热器20可以由片材(即，总体上平面的材料片材)形成，该片材被卷起并沿着管的长度密封。卷起的加热器20可以具有管状形状，其具有第一端部和第二端部以及中空的中央部分。中空的中央部分可在使用时接收可抽吸材料。可抽吸材料通过第一端部和第二端部中的一者插入中空的中央部分中。管沿其全长密封，并且因此，防止空气以除了第一端部或第二端部中的一者或多者以外的方式进入或离开加热器。管可以使用例如粘合剂或特别是压敏粘合剂来密封。特定示例中的加热器20为薄膜加热器。

管状加热器20可以由基板制成，其中，在基板上形成有至少一个导电轨道。基板可以为片材的形式，并且可以包括例如塑料层。在一个特定示例中，该层为聚酰亚胺层。导电轨道可以被印刷或以其他方式放置在该层上。管状加热器20可以具有在导电轨道上或上方形成的另一塑料层。因此，在该示例中，导电轨道位于两个塑料层之间。

进一步参考图3和图4，管状加热器20位于第一腔室38中，第一腔室可以被称为设备10的加热腔室。设备10还可以具有第二腔室60，第二腔室可以被称为电子器件腔室60，其容纳控制电路21和电源22中的至少一者。在图3和图4所示的示例中，电子器件腔室60容纳控制电路21和电源22两者。第一加热腔室38可以与第二电子器件腔室60隔离，使得两个腔室38、60基本上彼此气密密封以最小化或防止空气或蒸汽在腔室38、60之间穿过。腔室38、60的气密密封或隔离可以使得最多只有可忽略量的空气在腔室38、60之间流动。在一特定示例中，腔室38、60的隔离使得在腔室38、60之间穿过的空气或蒸汽的量小于通过加热腔室23的总空气流的约1％，并且理想地是没有。(可以看出，在腔室38、60之间有一个供热器尾部64穿过的通路62。加热器尾部64将加热器20连接到电子器件腔室60中的控制电路21和电源22。这将在下面进一步讨论。)

仍然参考图3和图4，该示例中的设备10在第一加热腔室38与第二电子器件腔室60之间具有分隔壁66。分隔壁66可以为单独的组件，或者可以与底盘或底盘部件16一体地形成。在所示的示例中，分隔壁66被布置在设备10的前部与设备10的后壁18之间。分隔壁66可以部分地限定第一加热腔室38和第二电子器件腔室60中的一者或两者。分隔壁66可以由热塑性塑料(诸如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS))制成，这是因为分隔壁66可能经受来自加热器20的间接加热并且需要耐热。分隔壁66可以用密封材料(例如热塑性聚氨酯(TPU))二次成型以密封空气路径与底盘16外侧上的电子器件。

在所示的示例中，分隔壁66的前边缘以“榫槽”布置被接收在底盘16中的凹部67中以易于设备10的构造和组装。在所示的示例中，分隔壁66的后边缘被接收在密封件68中，其在该示例中也为榫槽布置。接收分隔壁66的密封件68为弹性构件。密封件68可以由例如一种或多种聚合物(诸如硅树脂或橡胶)制成，并且可以为例如可以被注塑成型的索环或盖子的形式。在未示出的其他示例中，分隔壁66的前边缘也可以被接收在与用于后边缘的密封件68类似的密封件中。

现在参考图5至图7，示出了图4中所示的设备10的特定区域的详细插图。图5至图7中的每者显示出在设备10内的至少一个密封件，其有助于在加热腔室38与电子器件腔室60之间提供基本上气密的密封。应当理解，特定示例示出了多个密封件，并且在实施例中并非所有这些密封件都存在。也就是说，一些实施例可能仅具有本文描述的一个密封件或本文描述的多于一个密封件或本文描述的所有密封件。

图5示出了设备10的壳体14与前部组件32的前部部件32a之间的密封件72。密封件72位于设置在前部组件32的前部部件32'和壳体14中的一者或两者中的凹槽或凹部80中。密封件72可以被压缩以确保壳体14与前部组件32之间的紧密配合。密封件72为弹性构件。密封件72可以由例如一种或多种聚合物(包括例如硅树脂或橡胶)制成。密封件72可以用密封材料(例如热塑性聚氨酯)二次成型。

图6示出了设备10的壳体14与后壁18之间的密封件74。密封件74位于设置在后壁18和壳体14中的一者或两者中的凹槽或凹部82中。密封件74可以被压缩以确保壳体14与后壁18之间的紧密配合。密封件74为弹性构件。密封件74可以由例如一种或多种聚合物(包括例如硅树脂或橡胶)制成。密封件74可以用密封材料(例如热塑性聚氨酯)二次成型。

图7示出了密封件68，分隔壁66的第二端部被接收在该密封件中。图7还示出了布置成与接收分隔壁66的第二端部的密封件68相对的密封件70。所示的两个密封件68、70被布置在第一腔室38与第二腔室60之间。密封件68、70被布置成彼此压靠，使得密封件68、70之间的密封基本上是气密的。该示例中的密封件70为弹性构件。密封件70可以由例如一种或多种聚合物(诸如硅树脂或橡胶)制成。

如上所述，在所示的示例中，在腔室38、60之间存在通路62，加热器20的尾部64穿过该通路以允许加热器20至少连接到电源22。在所示的示例中，加热器尾部64将加热器20连接到电子器件腔室60中的控制电路21和电源22。

图7示出了腔室38、60之间的通路62周围放入区域的放大视图。加热尾部64占据通路62。加热尾部64被布置在接收分隔壁66的第二端部的密封件68和布置成与接收分隔壁66的第二端部的密封件68相对的密封件70之间。密封件68、70被压靠在加热尾部64上以保持腔室38、60之间的基本气密密封。

图8示出了设备10的纵向剖视图。图9和图10示出了图8中所示的设备10的两个区域的详细插图。

参考图8至图10，分隔壁66被示为布置在设备10的底盘16之间。沿第一边缘的分隔壁66以榫槽布置的形式被接收在设备10的底盘16中的凹部16'中。分隔壁66的第一边缘可以通过例如粘合剂或简单地作为压入配合或摩擦配合固定在底盘16的凹部16'内。

所示的分隔壁66具有沿分隔壁66的第二边缘的凹槽84。密封件76被布置在分隔壁66的凹槽84中。密封件76邻接设备10的底盘16。密封件76和凹槽84被布置成使得沿着分隔壁66的第二边缘形成基本上气密的密封。密封件76为弹性构件。密封件76可以由例如一种或多种聚合物(诸如硅树脂或橡胶)制成。密封件76可以用密封材料(例如热塑性聚氨酯)在凹槽84中二次成型。

现在特别参考图9，示出了图8中所示的设备10的区域的详细插图。在设备的壳体与侧板之间还有另一密封件78，以用于在空气路径与电子器件之间提供外部密封。该另一密封件78位于凹槽86中并且用密封材料(例如热塑性聚氨酯)二次成型，该密封材料被压缩在壳体14与底盘16之间。

本文所描述的各种实施例仅用于帮助理解和教导所要求保护的特征。这些实施例仅作为实施例的代表性样本提供，并不是详尽的和/或排他性的。应当理解，本文描述的优点、实施例、示例、功能、特征、结构和/或其他方面不应认为是对所附权利要求限定的本发明的范围的限制或对所附权利要求的等同物的限制，并且可以在不脱离要求保护的本发明的范围使用其他实施例且可以进行修改。本发明的范围的各种实施例可适当地包括除了本文中具体描述的那些之外的所公开的元件、组件、特征、部件、步骤、装置等的适当组合或由其组成或基本上由其组成。此外，本公开可以包括目前没有要求保护但将来可能会被要求保护的其他发明。