用于气溶胶生成制品的多通道和反向气流烟嘴
阅读说明：本技术 用于气溶胶生成制品的多通道和反向气流烟嘴 (Multi-channel and reverse airflow mouthpiece for aerosol-generating articles ) 是由 R·N·巴蒂斯塔 于 2020-04-03 设计创作，主要内容包括：用于气溶胶生成制品的烟嘴包括壳体,所述壳体具有配置成允许气溶胶流入烟嘴的入口端,配置成允许气溶胶流出烟嘴的出口端,以及在入口端和出口端之间延伸的气溶胶流动路径。烟嘴形成为使得气溶胶的流动方向在入口端和出口端之间反转至少一次。本发明还涉及包括气溶胶生成装置和烟嘴的气溶胶生成系统,以及用于组装烟嘴的方法。(A mouthpiece for an aerosol-generating article comprises a housing having an inlet end configured to allow an aerosol to flow into the mouthpiece, an outlet end configured to allow an aerosol to flow out of the mouthpiece, and an aerosol flow path extending between the inlet end and the outlet end. The mouthpiece is formed such that the flow direction of the aerosol reverses at least once between the inlet end and the outlet end. The invention also relates to an aerosol-generating system comprising an aerosol-generating device and a mouthpiece, and to a method for assembling a mouthpiece.)
技术领域
本发明涉及用于气溶胶生成制品的烟嘴，包括烟嘴和气溶胶生成制品的气溶胶生成系统，以及用于组装烟嘴的方法。
背景技术
今天，已知多种不同的气溶胶生成系统，其中以不同方式生成可吸入蒸气。在所谓的电子蒸汽烟装置中，液体气溶胶形成基质通过电动加热装置汽化。在加热不燃烧装置中，可以包含烟草材料的固体气溶胶形成基质被加热但不燃烧。这些加热不燃烧装置可以是电动的。还有加热不燃烧系统，其中通过燃烧或化学反应生成热。
在所有这些系统中，气溶胶形成基质由加热元件汽化，随后形成气溶胶。气溶胶的形成，特别是液滴尺寸、总颗粒物产量(TPM)、气溶胶温度或气溶胶的均质性，取决于多种因素，例如气溶胶形成基质下游的空气冷却和气压。气溶胶形成还取决于环境条件，例如温度、气压或湿度。因此，平均温度和湿度水平的变化可能是影响气溶胶生成系统中气溶胶形成的相关因素。
期望提供一种用于气溶胶生成系统的烟嘴以改善气溶胶生成。
期望提供一种用于气溶胶生成系统的烟嘴，其允许气溶胶生成系统实现与环境或气候条件无关的优化气溶胶化。
期望提供可以在使用期间配置成影响气溶胶化特性并满足用户偏好的可调节烟嘴。
发明内容
根据本发明的方面，提供了一种用于气溶胶生成制品的烟嘴。所述烟嘴包括壳体，所述壳体具有配置成允许气溶胶流入所述烟嘴的入口端，以及配置成允许气溶胶流出所述烟嘴的出口端。气溶胶流动路径在所述入口端和所述出口端之间延伸。烟嘴形成为使得气溶胶的流动方向在入口端和出口端之间反转至少一次。
本发明的烟嘴允许管理从气溶胶生成装置的气溶胶化点朝向烟嘴出口的气流。以该方式可以获得最佳吸入条件，增强所生成的气溶胶的所有方面，例如液滴尺寸、温度或总颗粒物产量。特定的气流管理路径使用沿着轴向和径向气流方向的多个流体力学膨胀系数。
烟嘴可以具有任何期望的外部形状。有利地，烟嘴的外部形状对应于烟嘴要附接到的气溶胶生成装置的外部形状。例如，烟嘴可以具有管状或圆柱形外部形状。
烟嘴的气溶胶流动路径可以包括多个通道。气溶胶流动路径的总长度由每个单独通道的长度之和定义。通道可以布置成使得气溶胶流动路径的总长度可以大于烟嘴的轴向长度。因此，通过通道的特定布置，相对于仅具有一个大体线性气流通道的常规烟嘴实现了气流路径的有效延伸。气流路径的延伸增强了气溶胶的冷却和均质化。
通道可以是管状通道。管状通道可以同轴地布置在烟嘴内。烟嘴的入口端可以与管状通道直接流体连接，所述管状通道沿着烟嘴的中心纵向轴线布置。气流路径然后可以继续通过一个或多个另外的同轴布置通道。同轴布置的管状通道中的最外侧管状通道与烟嘴的出口端直接流体连接。
通过管状通道的同轴布置，提供了通过烟嘴的规整且对称的气流路径。这样的对称设计允许最佳和可重复的吸入条件。
在烟嘴的实施例中，通过多个通道的气溶胶流动方向可以不同。通过多个通道的气溶胶流动方向可以在每个连续布置的气溶胶流动通道之间反转。以该方式，气溶胶从入口端到出口端被多次引导通过烟嘴，使得实现气流路径的显著延伸。
在烟嘴的气流路径内可以形成多个膨胀室。这些膨胀室可以形成在两个连续布置的管状通道之间的过渡区域中。膨胀室通过暂时膨胀气流体积和反转气流方向来影响气溶胶特性。以该方式可以获得具有期望粒度的均质气溶胶。
最外侧管状通道可以延伸到烟嘴的出口端，并且可以限定烟嘴的环形或环状出口端。
烟嘴的出口端可以具有任何其他期望的形式并且可以由烟嘴的外壁形成。烟嘴可以包括从烟嘴的出口端凹陷的腔。该腔也可以表示为体积凹部。这样的体积凹部可以被视为气流路径的最终膨胀室。因此，体积凹部可以有助于气溶胶的均质化并且特别地可以促进气溶胶的冷却。凹陷出口可以能够实现在烟嘴的出口端处进一步增强的气溶胶化，并且因此实现不同的消费者感知和满意度。
烟嘴可以包括从入口端延伸并且沿着气溶胶流动方向径向发散的中心通道。烟嘴还可以包括相对于中心通道同轴布置并且与中心通道流体连通的至少两个管状通道。通过这三个通道的气溶胶流动方向可以在每个连续布置的气溶胶流动通道之间反转。因此，在中心通道中，气流的方向从入口端朝向出口端。在相邻的第二管状通道中，气流方向反转并且从出口朝向入口端。在第二管状通道的端部处，气流方向再次反转，使得在第三管状通道中，气流方向再次指向出口端。在第三管状通道的端部处，气溶胶从烟嘴排出。
以该方式，气溶胶从入口端到出口端被多次引导通过烟嘴，使得实现气流路径的显著延伸。
烟嘴可以由任何合适的材料形成，例如聚合材料。合适的材料包括食品和/或医疗级聚合化合物，特别是热塑性聚酯弹性体(TPC-ET)、聚甲醛化合物(POM)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、丙烯酸多聚物、可生物降解的聚乳酸(PLA)或环烯烃共聚物(COC)。
烟嘴可以由可以彼此轴向插入的至少两个主要部分构成。这两个主要部分可以形成为使得当彼此轴向插入时，在这两个主要部分之间执行气流路径。
烟嘴可以由外部分和内部分形成。外部分可以形成中心内通道并且可以包括管状外壁，所述管状外壁同时形成烟嘴的外壁。
内部分可以具有中空管状形状，所述中空管状形状具有侧壁，一个敞开端面和一个闭合端面。内部分可以以内部分的侧壁位于中心通道和外部分的外壁之间的方式轴向插入外部分中。以该方式，在内部分的侧壁和中心通道之间形成第二通道。在内部分的侧壁和外部分的外壁之间形成第三通道。因此，当两个部分组装在一起时，形成从入口端通过中心通道并进一步通过第二和第三通道朝向烟嘴的出口端的气流通道。该两部分构造便于制造具有气流路径的迷宫状路线的烟嘴。
该两部分构造允许通过常规和众所周知的吹塑工艺制造单独的部分。与将根据本发明的烟嘴制造为整体部分所需的其他潜在制造技术相比，这样的工艺可能更易于操作。
外部分可以包括烟嘴的入口端。
内部分可以从出口端侧轴向插入外部分中。这允许在外部分附接到气溶胶生成制品的状态下将内部分插入外部分和从外部分缩回。内部分可以插入外部分中和从外部分缩回，而无需将外部分从气溶胶生成制品拆卸。这使得能够容易更换烟嘴的内部分。这使得用户易于操作。
烟嘴的两个主要部分可以具有相应的互锁结构，所述互锁结构在组装时彼此接合，使得可以获得具有预定尺寸的烟嘴。此外，互锁结构有助于将烟嘴保持在组装配置。特别地，形成互锁结构以防止在使用期间无意中拆卸烟嘴。
互锁结构可以包括设置在烟嘴的主要部分的相对表面处的一个或多个翅片和一个或多个突入环腔。在组装时，设置在一个部分的表面上的一个或多个翅片中的每一个与设置在烟嘴的另一部分的表面上的对应突入环腔接合。翅片可以设置在内部分的侧壁的外表面处，而突入环腔可以设置在外部分的外壁的内表面处。
互锁结构可以均匀地分布在两个部分的圆周上，使得在组装之后两个部分牢固地保持在同轴对准位置。为此，互锁结构可以设置为一组或多组互锁结构。每组可以由设置在相同的轴向位置并且均匀地分布在烟嘴的两个主要部分的圆周上的三个或更多个互锁结构组成。通过提供两组互锁结构，其中每个所述组包括至少三个互锁结构，两个主要部分可以相对于彼此可靠地保持在预定取向。
通过以相应的翅片和突入环腔的形式配置互锁结构，能够简单而可靠地制造两部分烟嘴。互锁结构之间的连接可以配置成使得防止烟嘴的无意拆卸，同时可以通过受控地拉开两个部分来促进预期拆卸。
互锁结构可以包括附加组的互锁结构，使得两个主要部分可以相对于彼此组装在两个或更多个不同的轴向位置。例如，外部分可以包括与设置在内部分处的两组翅片配合的三组突入环腔。内部分可以以内部分的两组翅片与外部分的第一组和第二组突入环腔接合的方式插入外部分中，使得获得具有第一配置的烟嘴。替代地，内部分可以被插入，使得内部分的两组翅片与外部分的第二组和第三组突入环腔接合，使得获得具有第二配置的烟嘴。在第一和第二配置中在烟嘴内形成的气流通道的尺寸彼此不同。因此，获得了在气流管理和总体气溶胶化性能方面具有可调节特性的烟嘴。
在以上示例中，内部分可以相对于烟嘴的外部分布置在两个预定轴向位置。通过提供附加组的互锁结构，可以建立内部分相对于外部分的附加预定轴向位置。以该方式可以进一步增加相应烟嘴的多功能性。
取决于内部分插入外部分的深度，在烟嘴的出口端处形成的体积凹部的尺寸可以变化。在消费者吸入气溶胶之前，该体积凹部用作最终膨胀室。因此其确实有助于烟嘴的整体均质化和冷却特性。如果将内部分仅较小程度地插入外部分中，则形成较小的体积凹部。如果内部分更大程度地插入外部分中，则形成较大的体积凹部。
互锁结构可以包括附加组的互锁结构，使得两个主要部分可以相对于彼此组装在两个或更多个不同的轴向位置，并且内部分可以从出口端侧轴向插入外部分中。这允许在烟嘴附接到气溶胶生成制品的组装状态下将烟嘴的内部分重新定位在两个或更多个轴向位置之间。这使得能够容易重新定位烟嘴的内部分。这使得用户易于操作。
本发明的烟嘴可以与任何类型的气溶胶生成装置或气溶胶生成制品一起使用。在这方面，烟嘴的入口端可以包括连接部分，所述连接部分配置成将烟嘴附接到这样的气溶胶生成装置或气溶胶生成制品。
连接部分可以采用允许用户将烟嘴可移除地附接到气溶胶生成装置或气溶胶生成制品的任何合适的机构。例如，连接部分可以是公/母联接件。公/母联接件可以是相应形状的联接元件，其配置成提供摩擦配合或形状配合连接。
摩擦配合连接可以通过具有相应形状的联接元件建立，所述联接元件可以彼此插入并且通过联接元件之间的摩擦保持在连接位置。
形状配合连接可以通过提供具有形成螺纹接头的螺纹部分的联接元件来获得。这样的联接元件可以包括90°公/母配件，其通过联接元件的90°旋转快速且可靠地彼此附接。当然，也可以采用包括更高旋转角的联接元件。公/母螺纹联接件能够实现可靠且无泄漏的连接，并且允许将烟嘴密封紧固到气溶胶生成装置或气溶胶生成制品。
连接部分可以配置为制药或医疗装置类型的联接件。另外制药或医疗装置类型的联接件可以增加生成的气溶胶的完整性。
在本发明的另一方面，提供了一种气溶胶生成系统，其包括如上所述的烟嘴和气溶胶生成装置或气溶胶生成制品。烟嘴和气溶胶生成装置或气溶胶生成制品具有对应的连接部分以将烟嘴可移除地附接到气溶胶生成装置或气溶胶生成制品。气溶胶生成装置或气溶胶生成制品可以是任何当前可用的气溶胶生成装置或气溶胶生成制品，包括但不限于加热不燃烧产品(HNB)或汽化系统，其中液体基质被气溶胶化。
在本发明的另一方面中，提供了一种用于组装烟嘴的方法。所述方法包括提供外部分，其中所述外部分形成所述烟嘴的中心内通道和管状外壁。所述方法还包括提供内部分，其中所述内部分具有中空管状形状，所述中空管状形状具有侧壁、一个敞开端面和一个闭合端面。通过将所述内部分在轴向方向上插入所述外部分中使得所述内部分的侧壁位于中心通道和所述外部分的外壁之间来获得所述烟嘴。
用于形成烟嘴的方法中使用的内部分和外部分可以对应于如上所述的内部分和其他部分。特别地，这些部分可以设置有互锁结构，使得在其组装时获得具有预定尺寸和预定气流路径的烟嘴。
关于一个方面描述的特征可以等同地应用于本发明的其他方面。
附图说明
将参考附图仅通过举例方式进一步描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的烟嘴；
图2示出了根据本发明的两部分烟嘴；
图3示出了图1的烟嘴的出口端的3D视图和平面图；
图4示出了图2的烟嘴的改进；
图5示出了图2的烟嘴的尺寸；
图6示出了带有图1的烟嘴的气溶胶生成装置。
具体实施方式
在图1中描绘了根据本发明的烟嘴10。烟嘴为管状并限定在入口端12和出口端14之间的气流路径20。在图1中，入口端12设置在烟嘴10的左手侧并设置有用于将烟嘴10连接到气溶胶生成装置的连接部分16。出口端14设置在烟嘴10的相对端处并且配置成由用户置于口中以供吸入。
入口端12和出口端14之间的气流路径20包括多个同心且同轴布置的管状通道22、23、24，所述管状通道布置成使得在气溶胶在出口端14处离开烟嘴10之前气流方向反转两次。
烟嘴10包括从入口端12延伸并且朝向烟嘴的出口端14延伸的中心通道。中心通道22沿着气溶胶流动的方向径向发散。换句话说，中心通道22的直径沿着气溶胶流动的方向增加。在中心通道22的端部处，气溶胶的流动方向反转，并且气溶胶进一步朝向烟嘴10的入口端12引导通过同轴布置的中间管状通道23。在中间通道23的端部处，气溶胶的流动方向再次反转，并且气溶胶朝向烟嘴10的出口端14引导通过同轴布置的外管状通道23。气溶胶最终通过出口端14排出以供消费者吸入。
通过本发明的设计，通过烟嘴10的气流路径20的长度有效地伸长，使得有额外的时间来散发热能。另外，在连续通道22、23、24之间的反转点处形成膨胀室25、26。这些膨胀室25、26有助于气溶胶的冷却和均质化。烟嘴10的出口端处的凹部27还用作帮助气溶胶冷却和均质化的膨胀室。凹部27可以由出口端处的烟嘴10的内壁的一部分和比出口端处的孔更向后设置的端面46限定。膨胀室可以由出口端处的烟嘴10的内壁的一部分，端面46和出口端处的孔限定。
烟嘴10的迷宫状气流路径20通过由如图2A中所示的两部分制造烟嘴10而适当地获得。烟嘴10的第一或外部分30在图2a的左手侧被描绘并且限定入口32、连接部分34、中心通道22和烟嘴10的管状外壁36。烟嘴10的内部分40大体上为U形。其具有中空管状形状，所述中空管状形状具有侧壁42、一个敞开端面44和一个闭合端面46。内部分40形成为使得其可以以其敞开端44轴向插入烟嘴10的外部分30中。当完全组装时，内部分40的侧壁42位于中心通道22和外部分30的外壁36之间。
烟嘴10的两个主要部分30、40具有相应的互锁结构50，当烟嘴10完全组装时所述互锁结构彼此接合。互锁结构50形成为使得在用户体验期间它们将烟嘴10保持在完全组装配置。互锁结构50还确保获得具有预定尺寸的烟嘴10。
在图2所示的实施例中，烟嘴10的内部分40包括设置在内部分40的侧壁42的外圆周处的突出翅片52。外部分30包括设置到外部分30的外壁36的内表面38的对应突入环腔54。在完全组装状态下，内部分40的突出翅片52与另一部分30的突入环腔54接合，如图2B中所示。烟嘴10的内和外部分40、30均相应地包括轴向彼此间隔的两组翅片52A、52B和突入环腔54A、54B。每组翅片52A、52B由等距分布在内部分30的侧壁36的圆周上的三个或更多个翅片52组成。相应地，每组突入环腔54A、54B由等距分布在外部分30的外壁36的内表面38上的三个或更多个突入环腔54组成。
图3示出了根据本发明的烟嘴10的透视图和侧视图。在图3A的透视图中，可以看到烟嘴10的管状整体形状和内部分40的闭合端面46的球形形状。图3B的侧视图示出了由等距分布的三个元件组成的一组互锁结构50的圆周分布。
图4涉及图3的烟嘴的改进，其中烟嘴10的外部分30包括三组突入环腔54。烟嘴10可以根据图4A组装，其中两组翅片52A、52B与第一组和第二组突入环腔54A、54B接合，并且内部分40尽可能远地插入外部分30中。替代地，两组翅片52A、52B也可以与第二组和第三组突入环腔54B、54C接合，如图4B中所示。在后一配置中，内部分40在较小程度上插入外部分30中，结果是烟嘴10内的膨胀室25、26被扩大。取决于选择的改进，烟嘴10显示不同的空气管理特性并产生不同的气溶胶化结果。用户可以根据环境条件或个人喜好选择合适的修改。
图中描绘的烟嘴10的两个部分30、40由热塑性聚酯弹性体与在良好生产规范下使用的食品级聚合化合物形成。图5再次示出了烟嘴的内部分和外部分，并且图5中所示的尺寸的优选范围列于下表1中。
图6示出了气溶胶生成系统100，其包括如上所述的气溶胶生成装置60和烟嘴10。气溶胶生成装置60包括具有电源64、控制电子装置66、气溶胶形成基质68和气溶胶生成单元70的壳体62。气溶胶生成单元70包括设置在气溶胶生成装置60的一端处的气溶胶形成室72。气溶胶生成装置60的该端还包括连接部分74，如上所述的烟嘴10可以连接到所述连接部分。当烟嘴10连接到气溶胶生成装置60时，建立从气溶胶形成室72通过烟嘴10的气流路径20。在用户体验期间，用户可以通过烟嘴10吸入在气溶胶形成室72中产生的气溶胶。