具有空气预热的用于加热气溶胶形成基材的装置

摘要

一种用于加热气溶胶形成基材的装置(100)包括加热器(160)、容纳器入口(143)和容纳器出口(147)以及空气入口通道(170)。所述加热器包括加热元件、内表面和外表面。所述内表面限定被配置为接收所述气溶胶形成基材或包括所述气溶胶形成基材的筒的容纳器(140)的至少一部分。所述容纳器入口与所述容纳器连通并且位于所述容纳器的上游。所述容纳器出口与所述容纳器连通并且位于所述容纳器的下游。所述空气入口通道与周围环境和所述容纳器入口连通。所述空气入口通道在所述周围环境和所述容纳器入口之间限定曲折路径。所述空气入口通道相对于所述加热器定位，以使所述曲折路径中的空气被所述加热器加热。

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于从气溶胶形成基材生成气溶胶的气溶胶生成元件。更具体地，本公开涉及在不燃烧气溶胶形成基材的情况下用于从气溶胶形成基材产生气溶胶的气溶胶生成元件以及包括这种加热器的装置，例如水烟装置。

背景技术

传统的水烟装置使用木炭加热或燃烧烟草基材，以生成气溶胶供使用者吸入。在使用传统的水烟装置期间，产生大量的一氧化碳和燃烧副产物。一氧化碳可以由木炭以及烟草基材的燃烧生成。

减少一氧化碳和燃烧副产物产生的一种方法是使用电加热器，电加热器将烟草基材加热到足以从基材产生气溶胶而不燃烧基材的温度。

为了尽可能地保留传统水烟装置的仪式、风味和香气，电子水烟装置应尽可能紧密地模仿传统水烟装置中基材的热特性。然而，电加热器可能难以将空气加热到木炭操作的水烟装置所达到的温度。木炭操作的水烟装置中空气的实际温度大致等于炽热木炭的温度，最高可达约700℃。对于大多数电加热的水烟装置，特别是电池供电的水烟装置，支持如此高的空气温度是不实际的。使空气温度接近加热器温度可以帮助确保基材中更均匀的热梯度，并且可以提供电加热水烟装置才能体验到的更多传统风味和香气。

采用预热空气的电加热水烟装置可采用气流路径，使得抽吸时空气在热源附近传播。然而，这样的装置可能不能充分地预热空气。例如，空气可能以层流方式流过加热器。在层流中，接触热表面的空气分子的数量可能受限于气流边缘的那些空气分子，使得朝向气流中心的这些空气分子加热无效。

期望提供一种用于水烟装置的电加热器，电加热器更紧密地模仿传统水烟装置中的基材的热特性。

还期望提供一种用于水烟装置的电加热器，该电加热器有效地加热气溶胶形成基材。

发明内容

在本发明的各个方面，提供了一种用于加热气溶胶形成基材的装置。装置包括加热器，该加热器包括加热元件、内表面和外表面。内表面限定被配置为接收气溶胶形成基材的容纳器或包括气溶胶形成基材的筒的至少一部分。装置还包括容纳器入口和容纳器出口。所述容纳器入口与所述容纳器连通并且位于所述容纳器的上游。所述容纳器出口与所述容纳器连通并且位于所述容纳器的下游。装置还包括与周围环境和容纳器入口连通的空气入口通道。空气入口通道在周围环境和容纳器入口之间限定曲折路径。空气入口通道相对于加热器定位，以使曲折路径中的空气被加热器加热。例如，空气入口通道的至少一部分可以由加热器的外表面限定。空气入口通道的曲折路径在加热器和空气入口通道中的空气之间进行热交换。

本文所述的包括电热器的装置，如水烟装置，的各个方面或实施方案可提供相对于现有装置的一个或多个优点。例如，本文描述的水烟装置可以更紧密地模仿传统水烟装置中的气溶胶形成基材的热特征，其应当允许电加热水烟装置的用户获得更传统的水烟体验。空气入口通道的壁将加热器的热量与空气交换，从而将热量从加热器的外表面带走。预热的空气有助于促进被加热的气溶胶形成基材的气溶胶化，也缩短启动加热器后第一次抽吸的时间。空气入口通道的曲折路径用作热交换表面，这允许使用本文所述气溶胶生成元件的装置更紧密地模仿传统水烟装置中基材的热特征。

空气入口通道的曲折路径增加了湍流，从而导致空气分子与通道的热表面发生更多的碰撞，这就导致表面加热大于通过直通道的层流加热。另外，相对于直通道，相对于加热器定位的空气入口通道的表面积可以增加，并且增加的表面积还可以用来通过曲折路径增强空气的加热。这样，与在加热器附近沿直线路径的空气相比，空气的加热程度更大。曲折路径可以包括蛇形路径和螺旋路径的一个或两个。

空气入口通道可以包括延伸到通道中的突起，使得流过通道的空气混合。突起可以是粗糙或不均匀的表面、突起、鳍片等形式。空气混合可能导致湍流，并使更多的空气分子接触通道的热表面，由此进行直接加热。

装置可以进一步包括围绕加热器设置的套筒。套筒具有限定空气入口通道的至少一部分的主体。套筒可以包括导热材料，以便热量从套筒传递到流过空气入口通道的空气。例如，套筒可以包括铝或氧化铝。在一些实施方案中，套筒包括氧化铝陶瓷材料。

装置可以包括贮存器，在空气通过空气入口通道或空气入口通道的曲折路径移动之前，贮存器在抽吸之间加热空气，在预热的空气与气溶胶形成基材相互作用之前进一步提高空气温度，并进一步提高装置的加热效率。在一些实施方案中，贮存器的外壁和贮存器入口由壳体形成。壳体可以设置在加热元件周围，以在壳体和加热元件之间形成贮存器。如果装置包括套筒，则壳体可以设置在套筒周围。优选地，目前的套筒是导热的。贮存器中的空气可以由加热器或导热套加热。贮存器中的空气可在抽吸之间加热。优选地，贮存器的体积大约为装置抽吸的预期体积。对于水烟装置，抽吸的体积可以在约400ml至约650ml的范围内。装置可以被配置为使得空气可以流经壳体入口到达贮存器，从贮存器流到空气入口通道，并且从空气入口通道流到容纳器。在一些实施方案中，贮存器的外壁和贮存器入口由设置在加热器和空气入口通道的曲折路径周围的贮存器套筒形成或由形成空气入口通道的曲折路径的套筒形成。

本文所述的用于加热气溶胶形成基材的装置可以是任何合适的装置，例如水烟装置。优选地，装置是不燃烧的热装置，其中将气溶胶形成基材充分加热以产生气溶胶，而基材不燃烧。装置包括电加热器。加热器可以包括加热元件和加热块。加热器包括外表面和内表面，内表面限定容纳器，该容纳器被配置为接收气溶胶形成基材或容纳气溶胶形成基材的筒。容纳器被配置为接收气溶胶形成基材或容纳气溶胶形成基材的筒。容纳器具有入口和出口，允许空气从入口流过，流过容纳器，流过或流经容纳器中的气溶胶形成基材并流到出口。加热器加热气溶胶形成基材以使基材形成气溶胶，气溶胶可能会夹带在从入口流向出口的空气中。

加热器可以包括任何合适的加热元件。例如，加热元件可包括电阻式加热部件和感应式加热部件中的一者或两者。优选地，加热元件包括电阻式加热部件。例如，加热元件可包括一根或多根电阻丝或其他电阻元件。电阻丝可与导热材料接触以将产生的热量分布在更宽的区域上。合适的导电材料的示例包括铝、铜、锌、镍、银及其组合。出于本公开的目的，如果电阻丝与导热材料接触，则电阻丝和导热材料两者均为加热元件的一部分，该加热元件形成筒容纳器的表面的至少一部分。

在一些实例中，加热元件包括感应式加热元件。例如，加热元件可包括形成筒容纳器的表面的感受器材料。如本文所用，术语“感受器”是指能够将电磁能量转换成热量的材料。当位于交变电磁场中时，通常感生涡电流并且可能在感受器中发生磁滞损耗，从而引起感受器的加热。在感受器定位成与气溶胶形成基材处于热接触或紧密热邻近时，基材由感受器加热，使得形成气溶胶。优选地，感受器被设置为至少部分地与气溶胶形成基材或包含气溶胶形成基材的筒直接物理接触。

感受器可以由能够经电感加热到足以从气溶胶形成基材生成气溶胶的温度的任何材料形成。优选的感受器包括金属或碳。优选的感受器可以包括铁磁性材料或由铁磁性材料组成，例如铁磁体铁、铁磁性合金(如铁磁性钢或不锈钢)和铁氧体。合适的感受器可以是铝或包括铝。

优选的感受器是金属感受器，例如不锈钢。但是，感受器材料还可包括以下各种或由以下各种制成：石墨；钼；碳化硅；铝；铌；因康镍合金(基于奥氏体(austenite)镍-铬的超合金)；金属化膜；如氧化锆等陶瓷；如Fe、Co、Ni等过渡金属或如B、C、Si、P、Al等类金属组分。

感受器优选包括大于5％、优选大于20％、优选大于50％或90％的铁磁性或顺磁性材料。优选的感受器可以被加热到超过250摄氏度的温度。合适的感受器可以包括非金属芯体，其具有安置在非金属芯体上的金属层，例如形成于陶瓷芯体的表面上的金属迹线。

该水烟装置还可包括一个或多个感应线圈，所述一个或多个感应线圈被配置成在感受器材料中感应出导致感受器材料加热的涡电流和/或滞后损耗。感受器材料也可被定位在包含气溶胶生成基材的筒中。包括感受器材料的感受器元件可包括任何合适的材料，诸如在例如PCT公开专利申请WO 2014/102092和WO 2015/177255中描述的那些。

加热元件，无论是感应加热元件还是感受器，都可以与加热块热耦合。加热元件可以与加热块直接接触。加热块可以包括任何合适的导热材料。在一些实施方案中，加热块包括铝、氧化铝或氧化铝陶瓷。加热块可以形成加热器的外表面。

水烟装置可包括可操作地联接到电阻式加热元件或感应线圈的控制电子器件。控制电子器件被配置成控制加热元件的加热。

控制电子器件可以任何合适的形式提供，并且可以例如包含控制器或存储器和控制器。所述控制器可以包括以下中的一个或多个：专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit；ASIC)状态机、数字信号处理器、门阵列、微处理器，或同等的分立或集成逻辑电路。控制电子器件可包括存储器，该存储器包含使电路的一个或多个部件实施控制电子器件的功能或方面的指令。可归因于本公开中的控制电子器件的功能可以被体现为软件、固件和硬件中的一个或多个。

电子电路可包括微处理器，微处理器可以是可编程微处理器。电子电路可被配置成调节电力供应。电力可以电流脉冲的形式供应给加热器元件或感应线圈。

如果加热元件是电阻式加热元件，则控制电子器件可被配置成监测加热元件的电阻，并且根据加热元件的电阻控制对加热元件的电力供应。以这种方式，控制电子器件可调节电阻元件的温度。

如果加热部件包括感应线圈并且加热元件包括感受器材料，则控制电子器件可被配置成监测感应线圈的方面，并且根据线圈的方面控制对感应线圈的电力供应，诸如在例如WO 2015/177255中描述的。以这种方式，控制电子器件可调节感受器材料的温度。

水烟装置可包括可操作地联接到控制电子器件以控制加热元件的温度的温度传感器，诸如热电偶。温度传感器可被定位在任何合适的位置。例如，温度传感器可被配置为插入接纳在容纳器内的筒中，以监测被加热的气溶胶生成基材的温度。另外或替代地，温度传感器可与加热元件接触。另外或可替代地，温度传感器可以定位成检测加热器容纳器的出口处的温度。传感器可将与感测到的温度有关的信号传输到控制电子器件，该控制电子器件可调节加热元件的加热以在传感器处实现合适的温度。

不管水烟装置是否包括温度传感器，该装置均优选地被配置为将接纳在容纳器内的筒中的气溶胶生成基材加热到足以产生气溶胶而不会使气溶胶生成基材燃烧的程度。

控制电子器件可以可操作地联接到电源。水烟装置可包括任何合适的电源。例如，水烟装置的电源可以是电池或电池组。电源单元的电池可以充电，并且可以拆卸和更换。可使用任何合适的电池。例如，市场上存在重载型或标准电池，例如用于工业重载电动工具的电池。替代地，电源单元可以是任何类型的电源，包括超级(super/hyper)电容器。替代地，装置可以连接至外部电源而被供电，并且出于此类目的进行电和电子设计。不管所用的电源类型如何，在装置被再充电或需要连接到外部电源之前，电源优选地提供足够能量来使装置正常起作用，以供装置进行大致70分钟的连续操作。

装置包括空气入口通道，空气入口通道与装置外部的周围环境连通并且与容纳器入口连通。空气入口通道限定曲折路径。空气入口通道相对于加热器定位，以使曲折路径中的空气被加热器加热。在一些实施方案中，加热器的外表面限定至少一部分空气入口通道的曲折路径。加热块的外表面可以是限定曲折路径的至少一部分的加热器的外表面。加热器的外表面是加热器的与形成容纳器的表面相对的表面。当空气流经通道的曲折路径时，空气在进入容纳器入口之前被预热。

优选地，空气入口通道由导热材料形成，从而可以有效地加热接触通道壁的空气。空气入口通道可以由任何合适的导热材料形成。优选地，空气入口通道的壁包括铝、氧化铝或氧化铝陶瓷。

空气入口通道的曲折路径可以具有任何合适的形状。在一些实施方案中，曲折路径具有蛇形形状。在一些实施方案中，曲折路径具有螺旋形状。在一些实施方案中，曲折路径包括具有螺旋形状的部分和具有蛇形形状的部分。相对于笔直路径，曲折路径可以以任何合适的程度延长入口通道的长度。例如，曲折路径的长度可以是笔直路径的5倍或更长，例如，笔直路径的10倍或更长，或者笔直路径的20倍或更长。曲折路径可能比直线路径长不到100倍。通过延长相对于笔直路径的长度，曲折路径增加了表面积，在路径的通道中传播的空气可以在该表面积上被加热。

曲折路径可以被配置为在空气流过路径时引入湍流。例如，路径的曲率、弯曲或其他几何尺寸可能会导致湍流。湍流相对于层流增强了通道中的空气与通道壁之间的热交换，这是因为相对于层流，与通道壁接触的空气分子的数量随着湍流增加。

空气入口通道可以包括一个或多个突起，以在空气流过通道时增加湍流。例如，空气入口通道可以包括挡板、板、鳍、凸起、粗糙或不均匀表面的一个或多个(如若有的话)或其任意组合或配置成引起湍流的其他特征。优选地，流过空气入口通道的曲折路径的气流是湍流。

空气入口通道可以具有任何合适的横截面尺寸。优选地，通道的宽度或直径被配置为获得合适的通过装置的抽吸阻力(RTD)。样品的RTD是指当气流在稳定条件下横越样品时样品的两端之间的静压差，在所述稳定条件下，在输出端的体积流量为17.5毫升/秒。样品的RTD可使用ISO标准6565:2002中规定的方法进行测量，并保持通风良好。例如，空气入口通道的直径或宽度可以在约3mm至约10mm的范围内。优选地，空气入口通道的直径或宽度在约4mm至约8mm的范围内。更优选地，空气入口通道的直径或宽度为约5mm。优选地，当在容纳器中不存在胶囊或气溶胶形成基材时，通过装置的抽吸阻力在小于约60mm H

在一些实施方案中，空气入口通道形成在加热器的外表面与设置在加热器周围的套筒的表面之间。套筒具有限定套筒和加热器之间的曲折路径的主体。套筒可以紧邻加热器或与加热器接触。例如，套筒可以紧邻加热块或与加热块接触。优选地，套筒由导热材料形成。在一些实施方案中，套筒包括铝、氧化铝或氧化铝陶瓷。优选地，套筒在抽吸之间达到与加热器的热平衡。例如，套筒可以在抽吸之间达到与加热块的热平衡。在一些实施方案中，套筒和加热块由相同的一种或多种材料形成。

流过新鲜空气入口通道的空气可以以任何合适的量来加热。在一些实例中，当加热的空气流过容纳器并接触容纳器中或容纳器中的筒中的气溶胶形成基材时，空气将被充分加热以形成气溶胶。在一些实例中，空气本身没有充分受热来形成气溶胶，而是促进加热元件对基材的加热。优选地，当根据本发明对空气进行预热时，相对于不对空气进行预热的设计，供应给加热元件以加热基材并引起气溶胶形成的能量减少5％或更多、诸如10％或更多、或15％或更多。通常，能量节省将小于75％。

优选通过例如预热的空气和来自加热元件的加热的组合来将基材加热至约150℃至约300℃的温度范围内；更优选地将基材加热至约180℃至约250℃的温度范围内或约200℃至约230℃的温度范围内。

为了达到这样的基材温度，可以将加热元件加热到约150℃至约250℃的工作温度；优选地，将加热元件加热至约180℃至约230℃的工作温度或约200℃至约230℃的工作温度。

装置可以包括形成在壳体或贮存器套筒与加热器之间的贮存器。如果装置包括至少形成空气入口通道的曲折路径的套筒，则贮存器可以形成在壳体与贮存器套筒之间，并且套筒形成空气入口通道的曲折路径。贮存器包括与空气入口通道连通的贮存器入口。优选地，贮存器中的空气由加热器加热或通过抽吸之间的导热套筒加热。优选地，贮存器的体积大约为装置抽吸的预期体积。因此，抽吸中全部或大部分体积的空气可以在抽吸间在贮存器中被预热。在抽吸期间，来自贮存器的空气可能会行经空气入口通道的曲折路径，在流过贮存器入口之前被进一步加热。

对于水烟装置，贮存器的体积可以为约400ml至约650ml，例如约450ml至约600ml，或约500ml至约550ml，或约530ml，这是预期的水烟装置的抽吸体积。

优选地，至少一部分贮存器包括隔热罩。隔热罩和加热器的套筒或外表面可以形成贮存器的相对表面。可以采用任何合适的隔热罩材料。优选地，隔热罩材料包括热反射表面。热反射表面可背衬有绝缘材料。在一些实例中，热反射材料包括铝金属化膜或其他合适的热反射材料。在一些实例中，绝缘材料包括陶瓷材料。在一些实例中，隔热罩包括铝金属化膜和陶瓷材料背衬。

容纳器入口可以包括与一个或多个空气入口通道连通的任何合适数量的孔。例如，容纳器可包括1至1000个孔，诸如10至500个孔。孔可具有均匀的大小或不均匀的大小。孔可均匀分布或不均匀分布。孔可以在容纳器中的任何合适位置形成。例如，孔可形成在容纳器的顶部或侧壁中的一者或两者中。优选地，孔形成在容纳器的顶部中。孔可以由歧管形成。

容纳器的形状和尺寸优选地被设计为当筒被容纳器接纳时允许容纳器的一个或多个壁或顶板与容纳器之间接触，以促进形成容纳器表面的加热元件对筒和气溶胶生成基材的传导加热。在一些实例中，可在筒的至少一部分与容纳器的表面之间形成气隙，此处该气隙用作新鲜空气入口通道的一部分。

优选地，容纳器的内部和筒的外部具有相似的尺寸和大小。优选地，容纳器的内部和筒的外部的高度与基部宽度(或直径)比大于约1.5比1或者高度与基部宽度(或直径)比大于约1.5比1。此类比例可通过使来自加热器的热量渗透到筒的中间而允许在使用期间筒内的气溶胶生成基材更有效的消耗。例如，容纳器和筒的底部直径(或宽度)可为高度的约1.5倍至约5倍、或高度的约1.5倍至约4倍、或高度的约1.5倍至约3倍。类似地，容纳器和筒的高度可为底部直径(或宽度)的约1.5倍至约5倍、或底部直径(或宽度)的约1.5倍至约4倍、或底部直径(或宽度)的约1.5倍至约3倍。优选地，容纳器和筒的高度与底部直径比或底部直径与高度比为约1.5比1至约2.5比1。

在一些实例中，包含气溶胶形成基材的筒的可加热表面积与体积之比在约1cm

在一些实例中，容纳器的内部和筒的外部的高度在约20mm至约60mm的范围内，例如约30mm至约50mm，或约40mm，并且底直径为约10mm至约50mm的范围，例如约20mm至约30mm，或约25mm。

容纳器可以由一个或多个部分形成，其中至少一个部分是加热器。优选地，容纳器由两个或更多个部分形成。优选地，容纳器的至少一个部分可相对于另一部分移动，以允许进入容纳器的内部以将筒插入到容纳器中。例如，一个部分可以可拆卸地附接到另一部分，以允许当这些部分分离时将筒插入。这些部分可以任何合适的方式附接，诸如通过螺纹接合、过盈配合、卡扣配合等。在一些实例中，这些部分经由铰链彼此附接。当这些部分经由铰链附接时，这些部分还可包括锁定机构以在容纳器处于关闭位置时将这些部分相对于彼此固定。在一些实例中，容纳器包括抽屉，该抽屉可滑动打开以允许将筒放置到抽屉中并且可滑动关闭以允许使用水烟装置。

任何合适的筒可与本文所述的装置一起使用。优选地，筒包括导热壳体。例如，壳体可由铝、铜、锌、镍、银及其组合形成。优选地，壳体由铝形成。在一些实例中，筒由导热性比铝低的一种或多种材料形成。例如，壳体可由任何合适的热稳定聚合材料形成。如果材料足够薄，则尽管壳体由不是特别导热的材料形成，但仍然可通过壳体传递足够的热量。

筒包括形成在壳体的顶部和底部中的一个或多个孔，以在使用时允许空气流经筒。如果容纳器的顶部包括一个或多个孔，则筒顶部中的至少一些孔可与容纳器顶部中的孔对准。筒可包括对准特征结构，该对准特征结构被配置成与容纳器的互补对准特征结构匹配，以在将筒插入到容纳器中时将筒的孔与容纳器的孔对准。在储存期间，筒壳体中的孔可被覆盖以防止储存在筒中的气溶胶生成基材从筒中溢出。另外或替代地，壳体中的孔的尺寸可足够小以防止或抑制气溶胶生成基材离开筒。如果孔被覆盖，则消费者可在将筒插入容纳器之前移除盖。在一些实例中，容纳器被配置成刺穿筒以在筒中形成孔。优选地，容纳器被配置成刺穿筒的顶部。

筒可以是任何合适的形状。优选地，筒具有截头圆锥形形状。

可将任何合适的气溶胶形成基材放置在筒中以与本发明的水烟装置一起使用。气溶胶形成基材优选的是能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物的基材。可以通过加热气溶胶形成基材来释放挥发性化合物。气溶胶形成基材可以是固体或液体，或包括固体和液体组分。优选地，气溶胶形成基材是固体。

气溶胶形成基材可包括尼古丁。含尼古丁的气溶胶形成基材可以包括尼古丁盐基质。气溶胶形成基材可以包括植物基材料。气溶胶形成基材可以包括烟草，并且优选地，含烟草材料包含挥发性烟草香味化合物，该挥发性烟草香味化合物在被加热时从气溶胶形成基材释放。

气溶胶形成基材可以包括均质化的烟草材料。均质烟草材料可以通过凝结颗粒烟草形成。当存在时，均质化烟草材料可具有以干重计等于或大于5％并且优选地以干重计大于30重量％的气溶胶形成剂含量。以干重计，气溶胶形成剂含量可小于约95％。

替代地或另外，气溶胶形成基材可以包括不含烟草的材料。气溶胶形成基材可以包括均化的植物基材料。

气溶胶形成基材可以包括例如以下项中的一种或多种：粉末、细粒、球粒、碎片、细条、条带或片材，该条带或片材包含以下项中的一种或多种：草本植物叶、烟草叶、烟草叶脉片段、复原烟草、均质化烟草、挤出烟草，以及膨胀烟草。

气溶胶形成基材可以包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂可为任何合适的已知化合物或化合物的混合物，在使用中，所述化合物或化合物的混合物有利于致密和稳定气溶胶的形成，并且对在气溶胶生成装置的操作温度下的热降解有基本抵抗力。合适的气溶胶形成剂是本领域众所周知的，并且包括但不限于：多元醇，例如三甘醇，1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，例如甘油单、二或三乙酸酯；和一元、二元或多元羧酸的脂肪酸酯，例如二甲基十二烷二酸酯和二甲基十四烷二酸酯。特别优选的气溶胶形成剂是多元醇或其混合物，例如三甘醇，1,3-丁二醇和最优选的甘油。气溶胶形成基材可以包括其他添加剂和成分，例如香料。气溶胶形成基材优选包含尼古丁和至少一种气溶胶形成剂。在一个特别优选的实施方案中，气溶胶形成剂是甘油。

固体气溶胶形成基材可提供于热稳定载体上或嵌入其中。载体可包括薄层，在其上固体基材沉积于第一主表面、第二主外表面或第一主表面和第二主表面两者上。载体可以由例如纸或纸样材料、非织造碳纤维垫、低质量开网金属丝网(low mass open meshmetallic screen)或穿孔金属箔或任何其他热稳定聚合物基质形成。替代地，载体可呈粉末、细粒、球粒、碎片、细条、条带或片材形式。载体可以是其中已并有烟草组分的非织造织物或纤维束。非织造织物或纤维束可包括例如碳纤维、天然纤维素纤维或纤维素衍生型纤维。

在一些示例中，气溶胶形成基材呈悬浮液的形式。例如，气溶胶生成基材可包含糖蜜。如本文所用，“糖蜜”是指包含约20％或更多的糖的气溶胶形成基材组合物。例如，糖蜜可包含至少约25重量％的糖，诸如至少约35重量％的糖。通常，糖蜜将包含小于约60重量％的糖，诸如小于约50重量％的糖。

与传统水烟装置一起使用的气溶胶形成基材呈糖蜜的形式，它可能是不均匀的，并且可能含有团块和腔体。此类腔体防止了基材与受热表面之间的直接热接触，从而使得导热特别低效。因此，通过使用例如电子液体或干石，电子加热式水烟装置倾向于与传统糖蜜背离。由于本申请所描述的加热的表面积与筒的腔体的体积之比，在使用电加热时，可使用更传统的气溶胶形成基材糖蜜来保留典型的仪式和水烟体验。

可将任何合适量的糖蜜设置在腔体中。在一些优选的实施方案中，将约3g至约25g的糖蜜设置在腔体中。优选地，将约7g至约13g的糖蜜设置在腔体中。更优选地，将约10g的糖蜜设置在腔体中。

进入筒的空气流经气溶胶形成基材、夹带气溶胶并且经由容纳器出口离开筒和容纳器。在水烟装置中，来自容纳器出口的空气和气溶胶可能会进入器皿。

水烟装置可包括任何合适的器皿，该器皿限定被配置成容纳液体的内部容积并且限定液体液位上方的顶部空间中的出口。器皿可包括光学透明或光学不透明壳体，以允许消费者观察器皿中包含的内容物。器皿可包括液体填充界限，诸如液体填充线。器皿壳体可由任何合适的材料形成。例如，器皿壳体可包括玻璃或合适的刚性塑料材料。优选地，器皿可从水烟装置的包括气溶胶生成元件的部分上移除，以允许消费者填充或清洁器皿。

消费者可将器皿填充至液体液位。液体优选地包括水，其可任选地与一种或多种着色剂、香料或着色剂或香料一起注入。例如，水可与植物冲剂或草本冲剂中的一种或两种一起注入。

夹带在离开容纳器的出口的空气中的气溶胶可行经定位在器皿中的导管。导管可联接到容纳器出口并且可具有低于器皿的液体液位的开口，使得流经器皿的气溶胶流经导管的开口，然后穿过液体进入器皿的顶部空间并离开顶部空间出口以递送至消费者。

顶部空间出口可联接到软管，该软管包括用于将气溶胶递送至消费者的衔嘴。衔嘴可包括可由使用者启动的开关或可操作地联接到水烟装置的控制电子器件的抽吸传感器。优选地，开关或抽吸传感器无线地联接到控制电子器件。开关或抽吸传感器的启动可使得控制电子器件启动加热元件，而不是不断地向加热元件供应能量。因此，相对于不采用此类元件来提供按需加热而不是恒定加热的装置，使用开关或抽吸传感器可起到节省能量的作用。

出于示例的目的，在下文按时间顺序提供一种使用如本文中所描述的水烟装置的方法。可将器皿与水烟装置的其他部件分离，并用水填充。可将天然水果果汁、植物性药材和草本冲剂中的一种或多种添加到水中以用于调味。所添加的液体量应覆盖导管的一部分但不应超过可任选地存在于器皿上的液位标记。接着将器皿再组装到水烟装置。容纳器的一部分可被移除或打开，以允许将筒插入到容纳器中。然后重新组装或关闭容纳器。然后可接通装置。使用者可从衔嘴抽吸直到产生所希望的气溶胶体积以填充气溶胶室(由盖罩的内部体积限定)。使用者可视需要抽吸衔嘴。使用者可继续使用所述装置直到气溶胶室中不可见较多气溶胶。优选地，当筒中的可用气溶胶生成基材被耗尽时，该装置将自动关闭。替代地或另外，在例如从装置接收到耗材被耗尽或几乎被耗尽的提示之后，消费者可用新鲜的筒再填充装置。如果用新鲜筒再填充，那么可继续使用装置。优选地，使用者可在任何时间通过例如切断装置来关断水烟装置。

在一些实例中，使用者可通过在例如衔嘴上使用启动元件来启动一个或多个加热元件。启动元件可例如与控制电子器件无线通信且可向控制电子器件发信号以将加热元件从待用模式启动至完全加热模式。优选地，仅在使用者抽吸衔嘴时才启用此类手动启动，以防止筒中的气溶胶生成基材过热或不必要的加热。

在一些实例中，衔嘴包含与控制电子器件进行无线通信的抽吸传感器，且使用者对衔嘴的抽吸引起加热元件从待用模式启动成充分加热。

本文所述的水烟装置可以具有任何合适的空气管理。在一个实例中，来自使用者的抽吸动作将产生抽吸效应，从而引起装置内部的低压，这将导致外部空气流过装置的进气口，例如贮存器入口或空气入口通道的入口。然后空气可以流入贮存器或新鲜空气入口通道，并流入容纳器。然后空气可流过容纳器中的筒，以携带由筒中的气溶胶生成基材产生的气溶胶。然后夹带气溶胶的空气离开容纳器的出口，流过导管到器皿内部的液体中。然后，气溶胶将涌出液体并进入器皿中的液体水位上方的顶部空间，从顶部空间出口流出并通过软管和衔嘴递送至消费者。水烟装置内部的外部空气的流动和气溶胶的流动可由使用者的抽吸动作来驱动。

优选地，水烟装置的所有主要部分的组装确保装置的密闭功能。密闭式功能应确保进行恰当的气流管理。可以任何合适方式实现密闭式作用。例如，可能使用密封件诸如密封环和垫圈来确保密闭式密封。

密封环和密封垫圈或其他密封元件可由一种或多种任何合适的材料制成。举例来说，密封件可包括石墨烯化合物和硅化合物中的一种或多种。优选地，所述材料被美国食品和药物管理局批准用于人类。

主要部分(诸如容纳器的导管、容纳器的盖壳体以及器皿)可由一种或多种任何合适的材料制成。例如，这些部分可以各自由玻璃、玻璃基化合物、聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)或聚苯砜(PPSU)制成。优选地，所述部分由适用于标准洗碗机的材料形成。

在一些实例中，本发明的衔嘴并有快速连接凸出(male)/凹入(female)特征，以连接到软管单元。

附图说明

现在将参考附图，附图描绘本公开中所描述的一个或多个方面。然而，应当理解附图中未描绘的其他方面落入本公开内容的范围和精神内。图中所用的相似编号指代相似部件、步骤等。然而，应理解，编号在给定图中用于指代一部件的使用并不意图对另一图中标注有相同编号的部件进行限制。另外，使用不同编号在不同图中指代部件不旨在指示不同编号的部件不能与其他编号的部件相同或类似。图式是出于说明而非限制的目的来呈现。图式中呈现的示意图未必按比例绘制。

图1是水烟装置的实施方案的截面示意图。

图2A是加热组件和包括气溶胶形成基材的相关筒的一部分的实施方案的截面示意图。

图2B是图2A中所示的加热组件的一部分的横截面示意图。

图2C是图2A中所示的加热组件的一部分的实施方案的截面示意图，示出了流过组件和相关筒的气流。

图3A是加热组件和包括气溶胶形成基材的相关筒的一部分的实施方案的截面示意图。

图3B是图3A中所示的加热组件的一部分的横截面示意图。

具体实施方式

现在参考图1，示出了水烟装置100的实例的剖视示意图。装置100包括器皿17，该器皿限定被配置成容纳液体19的内部体积并限定液体19的液位上方的顶部空间出口15。液体19优选地包括水，其可任选地与一种或多种着色剂、一种或多种香料，或一种或多种着色剂和一种或多种香料一起注入。例如，水可以与植物冲剂或草本冲剂中的一者或两者一起注入。

装置100还包括加热器组件130。加热器组件130包括限定容纳器的加热器160，容纳器140被配置为接收包含气溶胶形成基材的筒150。加热器组件130包括空气入口通道170，该空气入口通道将新鲜空气通过外壳135中的入口137吸入装置100中。空气入口通道170的至少一部分由加热器160形成或与该加热器相邻，使得通道170中的空气在通过容纳器入口143进入容纳器140之前被加热。然后，预热的空气进入筒150(其也被加热元件160加热)以携带容器150中的气溶胶生成基材生成的气溶胶。空气离开容纳器出口147。

导管190将来自容纳器出口147的空气和气溶胶从液体19的液位下方运送到器皿17中。空气和气溶胶可冒泡穿过液体19，然后离开器皿17的顶部空间出口15。软管20可附接到顶部空间出口15，以将气溶胶运送到使用者的嘴中。衔嘴25可以附接到软管20或形成为软管的一部分。

该装置在使用中的空气流动路径在图1中用粗箭头表示。

衔嘴25可包括启动元件27。启动元件27可以是开关、按钮等，或者可以是抽吸传感器等。启动元件27可放置在装置100的任何其他合适的位置。启动元件27可与控制电子器件30无线通信，使得装置100处于使用状态或使得控制电子器件启动加热元件160，例如，使得电源35为加热元件140供电。

控制电子器件30和电源35可以位于装置100的除了加热器组件130的底部之外的任何合适的位置，如图1所示。

图2A-C示出了加热组件的一部分的示意图以及至少部分由加热器160限定的容纳器140中设置的相关筒150的示意图。套筒270设置在加热器160周围。套筒270具有限定空气入口通道170的曲折路径的主体。在所描绘的实施方案中，空气入口通道170的曲折路径是螺旋形的(参见图2C，其示出了气流)。通道170中的空气在离开通道出口之前可以被加热器160加热，通道出口可以用作容纳器入口177，预热的空气可以从通道出口进入容纳器入口(未示出)，并进入包含气溶胶形成基材的筒150。

套筒270定位成与加热器160的外表面相距约1mm至2mm，以形成气隙171，但是套筒可以与加热器160接触。由套筒限定的气流通道170的直径或宽度为约5mm。基于转数，由套筒270限定的曲折路径的长度为约50cm至约60cm。套筒270的内径为约35mm。套筒270的宽度约为10mm。加热器160的长度约为40mm。

加热组件具有壳体135，该壳体具有入口137，该入口经由贮存器200与空气入口通道170连通。贮存器200形成在壳体135和套筒270之间。套筒270是导热的。因为套筒270是导热的，所以贮存器200中的空气可以被加热。贮存器200的体积是水烟装置的预期抽吸的体积。在所描绘的实施方案中，贮存器200的体积为530ml。

图3A-B示出了加热组件的一部分的示意图以及至少部分由加热器160限定的容纳器140中设置的相关筒150的示意图。套筒270设置在加热器160周围。套筒270具有限定空气入口通道170的曲折路径的主体。在所描述的实施方案中，空气入口通道170的曲折路径是蛇形的。通道170中的空气可以在离开通道出口177之前被加热器160加热，预热的空气可以从通道出口进入容纳器入口(未示出)并进入包含气溶胶形成基材的筒150。

套筒270定位成与加热器160的外表面相距约1mm至2mm，以形成气隙171，但是套筒可以与加热器160接触。由套筒限定的气流通道170的直径或宽度为约5mm。基于匝数，由套筒270限定的曲折路径的长度为大约10cm至40cm。套筒270的内径为约35mm。套筒270的宽度约为10mm。加热器160的长度约为40mm。

加热组件具有壳体135，该壳体具有经由贮存器200与空气入口通道170连通的入口。贮存器200形成在壳体135和套筒270之间。套筒270是导热的。因为套筒270是导热的，所以贮存器200中的空气可以被加热。贮存器200的体积是水烟装置的预期抽吸的体积。在所描绘的实施方案中，贮存器200的体积为530ml。

上文关于本发明的一个方面描述的特征也可以适用于本发明的另一个方面。

除非另外指定，否则本文使用的所有科学和技术术语均具有本领域中常用的含义。本文提供的定义是为了便于理解本文频繁使用的某些术语。

如本说明书和附随的权利要求书中所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”、“所述”涵盖具有复数指代的实施方案，对此内容另有明确规定除外。

如本说明书和附随的权利要求书中所用，术语“或”通常以其包括“和/或”的意义上采用，对此内容另有明确规定除外。

如本文中所使用，“具有”、“包含”、“包括”等等以其开放的意义使用，并且一般意味着“包含(但不限于)”。应理解，“基本由……组成”、“由……组成”等归入“包括”等中。

单词“优选的”和“优选地”指在某些环境下可提供某些益处的本发明的实施方案。然而，其他实施方案在相同或其他环境下也可为优选的。此外，一个或多个优选实施方案的叙述不暗示其他实施方案是无用的，并且不预期从公开内容(包括权利要求)的范围内排除其他实施方案。

本文为了清楚和简洁起见而描述的本文所提及的任何方向诸如“顶部”、“底部”、“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”和其他方向或取向并不旨在限制实际的装置或系统。本文所述的装置和系统可以多个方向和取向使用。

上文举例说明的实施方案不具限制性。与上述实施方案一致的其他实施方案对于本领域技术人员来说将是显而易见的。