具有热解催化材料的气溶胶生成装置

摘要

本发明涉及一种用于生成可吸入气溶胶的气溶胶生成装置。所述装置包括：加热室(10)，该加热室包括侧壁(16)；和布置在加热室(10)中的加热元件(12)。将热解催化材料(14/18)施加到加热元件(12)和加热室(10)的侧壁(16)中的一个或多个作为涂层。加热元件(12)被构造成用于热解催化清洁。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生成可吸入气溶胶的气溶胶生成装置。加热气溶胶生成基质(诸如烟草)但不使其燃烧的气溶胶生成装置是已知的。这些装置将气溶胶生成基质加热到足够高的温度以产生气溶胶供用户吸入。

背景技术

这些气溶胶生成装置通常包括加热室，其中，加热元件布置在加热室内。包括气溶胶生成基质的气溶胶生成制品可插入到加热室中，并且由加热元件加热。加热元件通常被构造为加热叶片并且在制品被插入到加热室中时穿透到气溶胶生成制品的气溶胶生成基质中。当气溶胶生成制品耗尽时，去除已耗尽的制品，并且将新鲜制品插入到加热室中。在移除和插入制品和操作装置期间，不需要的气溶胶生成基质的残留物可能留在加热元件上或加热室中。

因此，需要从加热元件和加热室去除不需要的残留物。

发明内容

为了解决这个和另外的目标，本发明提出了一种用于生成可吸入气溶胶的气溶胶生成装置。所述装置包括：加热室，该加热室包括侧壁；和布置在所述加热室中的加热元件。将热解催化材料施加到所述加热元件和所述加热室的侧壁中的一个或多个作为涂层。所述加热元件被构造成用于热解催化清洁。

为了从加热元件和/或加热室移除残留物，本发明能够实现热清洁功能。为了促进此功能，加热元件加热至高于气溶胶生成温度的温度。在此温度下，有机沉积物被转化成挥发性有机化合物、碳氢化合物和碳化气体。这种转换在本文后面称为热解催化清洁。术语“热解催化清洁”包括热解和氧化。在热解催化清洁后，通过轻刷或摇晃装置轻松地去除碳化沉积物。

气溶胶生成基质可包含烟草。烟草沉积物的常规热解所需的清洁温度较高，例如约500℃。通过典型的加热元件可达到此温度，但不在整个加热室中。因此，与加热元件不直接接触的加热室的部分中的烟草沉积物不能在常规装置的热解循环期间被热解。由于需要高温，热解催化清洁另外需要许多能量。由于加热但不燃烧装置通常是便携式和电池供电的，因此热解催化清洁减少了装置的使用时间，并缩短了电池寿命。由于施用了热解催化材料，本发明有助于在较低温下进行热解催化清洁。热解催化清洁温度可降低至300℃与380℃之间。因此可以在整个加热室中促进热解催化清洁。由于需要较低的温度，热解催化清洁更高效，并且可提高电池寿命。

热解催化材料被作为涂层施加。将热解催化材料设置为涂层有助于热解催化材料的方便施用。在制造期间，涂层可以施加到加热元件和/或加热室的侧壁。涂层可以通过不同方法施加，包括喷涂、粉末涂布、浸渍或涂膜工艺。

加热室的侧壁优选地包括加热室的基部，以及围绕加热室的纵向轴线的壁。所述加热室包括开口，所述开口不形成侧壁的一部分，且是开放的使得能够插入气溶胶生成制品。替代性地，侧壁可以只包括围绕加热室的纵向轴线的壁，而不包括加热室的基部。所述加热室可以具有中空管状形状，以用于插入具有类似于常规香烟的圆柱形形状的气溶胶生成制品。用于插入制品的加热室的开口可以是圆形。加热元件可被构造为布置在加热室中心的加热叶片。

热解催化材料可以包括催化剂和粘结剂。催化剂可以是铈，铜，钒，铋，钼，锰，铁，镍，锡的铂族金属，铌，铬，钨，铼、铂、钴、所述金属的氧化物，以及两种或更多种所述金属的化合物和氧化物。

粘结剂结合催化剂材料，并且可以是含氟聚合物、陶瓷材料或搪瓷熔块。催化剂可以是热解催化剂。热解催化剂促进在较低温度下对有机沉积物的热解清洁，因此降低热清洁所需的能量。催化剂可以是氧化催化剂。催化剂可以是热解和氧化催化剂。热解催化材料可以包括热解催化剂和氧化催化剂中的一个或多个。

粘结剂也可以表示为载体。粘结剂被构造成牢固地保持催化剂。粘粘剂可被构造成粘附到加热元件和/或加热室的侧壁。催化剂可嵌入粘结剂中。催化剂可被构造成嵌入主要面向加热室的粘结剂中。换句话说，粘结剂中提供的催化剂材料可以被布置成接触待去除的气溶胶生成基质的残留物，而粘结剂材料主要粘附到加热元件和/或加热室的侧壁。

粘结剂可具有高导热率。当催化剂材料被施加在加热元件上时，粘结剂的热导率可促进从加热元件朝催化剂和加热室的热传递。当加热元件设置在加热室内时，粘结剂的热导率在这方面是特别有益的。

加热元件可以沿着加热室的纵向轴线对准中心布置。加热元件可被构造为销或叶片。

销或叶片被构造成在将气溶胶生成制品插入到加热室中期间穿透到气溶胶生成制品的气溶胶生成基质中。销或叶片优选地沿着加热室的纵向轴线居中排列。销或叶片可被构造成诱导热解催化清洁。热解催化清洁可以发生在加热元件的表面上，从而去除不需要的残留物。热解催化清洁也可以发生在加热室的侧壁上，从而完全清洁加热室以及加热元件。

加热元件还可以设置为环绕加热室的外部加热器。在此实施例中，设置具有高导热率的粘结剂促进从加热元件穿过侧壁和粘结剂朝催化剂和加热室的热传递。

粘结剂可以被构造成耐受机械损坏，使得催化剂材料在装置操作期间不被损坏或移除，尤其是在插入和移除气溶胶生成制品期间。

所述装置还可以包括用于至少部分地关闭，优选密封地关闭加热室的关闭装置。

在热解催化清洁期间，加热室中含有的空气被加热。当加热室打开时，被加热的空气可以从加热室逸出。因此，热解催化清洁可能会受到打开的加热室的负面影响。关闭装置可以防止被加热的空气从加热室逸出。因此，实现热解催化清洁可能需要较少的能量。

关闭装置也可以实现装置的安全特征。在这点上，关闭装置可以阻止用户伸进加热室中并且伤到自己。关闭装置可以包括传感器或防错装置(poka yoke)，该传感器或防错装置与布置在加热室中的对应传感器或防错装置相互作用，使得装置检测到关闭装置已被布置成关闭加热室。所述装置的控制器可接着在关闭装置已关闭加热室后实现热解催化清洁。

关闭装置可以包括盖。盖可被构造成用于关闭加热室。

盖可以可移除地附接或固定到装置。可移除地附接盖可以使用户在不需要清洁操作时移除盖。用户可以在装置的正常操作期间与装置分开地存放盖，并且在热解催化清洁期间使用盖来关闭加热室。替代性地，盖可以固定到装置。在此实施例中，在用户想要启动热解催化清洁时，盖由用户手动移动以用于关闭加热室。替代性地，当用户启动热解催化清洁时，盖子可以自动关闭。

关闭装置可包括可关闭的空气入口。空气入口可以在热解催化清洁期间允许被加热的空气从加热室逸出。将空气入口设置为可关闭的可以防止被加热的空气在热解催化清洁期间逸出加热室。

所述装置可以包括用于激活热解催化清洁的激活装置，诸如按钮。激活装置可以被构造为按钮。替代性地，激活装置可以包括通信接口，所述通信接口与外部装置(例如智能手机或智能手表)通信，以用于激活热解催化清洁。

隔热层可布置在加热室的侧壁和热解催化材料之间或加热室周围。

隔热层可以降低热解催化清洁所需的能量。当加热元件设置为布置在加热室内部的内部加热器时，设置隔热层是特别有用的。在这种情况下，由加热元件发射的逸出加热室的热可以通过隔热层被减小或阻止。

气溶胶生成基质可以含有烟草，其中热解催化材料可以被构造成将烟草热解所需的温度降低到380℃以下，优选地360℃以下，更优选地340℃以下。由于热解催化材料，热解清洁的所需温度可在300℃至380℃之间。

在加热气溶胶生成制品中设置的气溶胶生成基质期间，气溶胶生成装置的正常操作的温度增加以用于热解催化清洁。然而，促进热解催化清洁通常需要的温度是380℃。此温度可以通过施加在加热元件和/或加热室的侧壁上的热解催化材料来降低。因此，加热元件被构造成在热解催化清洁期间被加热到的温度在加热元件用于正常气溶胶生成的温度以上并在非催化热解催化清洁烟草所需的温度以下。

本发明还涉及一种用于清洁气溶胶生成装置的加热室的方法，所述方法包括以下步骤：

i)设置气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包括：加热室，所述加热室被构造成接收含有气溶胶生成基质的气溶胶生成制品；和布置在所述加热室中的加热元件；

ii)将热解催化材料施加到所述加热元件和所述加热室的侧壁中的一个或多个作为涂层；以及

iii)加热所述加热元件，以用于从所述加热元件和所述加热室的侧壁中的一个或多个移除不需要的残留物。

加热元件的温度在加热步骤期间可以增加到正常气溶胶生成温度以上并且在380℃以下，优选地360℃以下，更优选地340℃以下。

附图说明

将参考附图在下文更详细地描述本发明，附图示出：

图1：根据本发明的气溶胶生成装置的加热室，其中热解催化材料被施加到加热元件和加热室的侧壁；

图2：热解催化材料仅被施加到加热元件或加热室的侧壁的实施例；以及

图3：外部加热元件的实施例。

具体实施方式

图1示出了气溶胶生成装置的加热室10。加热元件12布置在加热室10内。加热元件12设置为加热叶片，并沿着加热室10的纵向轴线居中排列。

在图1中，包含催化剂14的热解催化材料施加到加热元件12以及加热室10的侧壁16。热解催化材料设置为涂层，并且包括催化剂14以及粘结剂18。

粘结剂18配置有高导热率，使得在移除气溶胶生成制品之后，由加热元件12生成的热量可以朝催化剂14以及朝粘到加热元件12和加热室10的侧壁16的气溶胶生成基质的残留物传递。

图2示出了实施例，其中，热解催化材料在图2A中仅施加到加热元件12，在图2B中仅施加到加热室10的侧壁16。当热解催化材料仅施加到加热元件12时，可以在加热元件12的表面上以相比热解催化清洁所需的典型的380℃温度降低的温度实现热解催化清洁。如果热解催化材料设置在加热室10的侧壁16上，由于侧壁16上的热解催化清洁所需的温度相比加热元件12的表面上所需的温度低，可以促进在加热元件12的表面上以及加热室10的侧壁16上的热解催化清洁。在这点上，加热元件12可被构造成在加热元件12的表面上被加热到约380℃的温度，而加热室10的侧壁16上可达到的温度可以较低。由于设置在加热室10的侧壁16上的热解催化材料，这种较低温度仍然足以实现热解催化清洁。

图3示出加热元件12的一个实施例，其中加热元件12设置为外部加热器。与加热元件12设置为内部加热器的图1和图2相比，图3中示出的外部加热器围绕加热室10的侧壁16布置。粘结剂18以及优选地还有加热室10的侧壁16可以在此实施例中设置有高导热率，以实现从外部加热元件12通过加热室10的侧壁16和粘结剂18朝催化剂14以及加热室10中遗留的气溶胶生成物质的残留物的热传递。