具有增强的局部热量传递和/或液体传递的气溶胶

本发明涉及一种具有增强的局部热量传递和/或液体传递的气溶胶产生装置。背景技术：1、在本领域中已知不同类型的气溶胶产生装置。通常，这样的装置包括用于储存气溶胶形成前体(也称为气溶胶产生材料)的储存部分，该气溶胶形成前体可以包括例如液体和/或固体。储存部分可以集成到可移除的烟弹中。加热系统由一个或多个电激活的电阻加热元件形成，这些电阻加热元件被布置成加热所述前体以产生气溶胶。气溶胶被释放到在装置的入口与出口之间延伸的流动路径中。该出口可以被布置为用户通过其吸入的用于递送气溶胶的吸嘴。2、在一些已知的烟弹中，烟弹分别将液体气溶胶产生材料和固体气溶胶产生材料储存在第一部分和第二部分中，以便避免在同一储存部分内混合这些气溶胶产生材料。在这种烟弹中，用于储存液体气溶胶形成材料的隔室包括液体保留元件(比如，多孔材料，典型地为多孔玻璃或陶瓷、泡沫、海绵或纤维芯吸材料)。同时，在烟弹中，用于储存液体气溶胶形成材料的隔室设置在用于储存固体气溶胶形成材料的隔室的上游，使得由液体气溶胶产生材料产生的气溶胶蒸气穿过固体气溶胶产生材料而被递送至吸嘴空气出口。烟弹可以包括用于加热液体气溶胶形成材料的加热元件。加热元件可以集成在液体保留元件中。替代性地，加热元件可以是附接至气溶胶产生系统的可重复使用部分的单独可拆卸元件，并且可以在使用期间插入液体保留元件中。3、在这种情况下，液体保留元件进一步包括腔体，该腔体被配置成当烟弹插入装置中时接纳加热器，这可能使制造过程复杂化。在多孔材料中制造腔体可能是不易的，因为多孔材料在应力下可能断裂。制造过程也可能生成残余颗粒，这可能在气溶胶产生装置的使用期间引起安全问题。多孔材料的脆性性质可能进一步限制液体保留元件的设计。4、此外，这种已知的烟弹在控制液体保留元件内的液体流速方面具有限制。例如，无法改变常规多孔结构中的液体流动，因为液体传递仅取决于设计和材料(孔径、孔隙率、表面张力等)。此外，过低的芯吸速率可能导致干烧，而过大的芯吸速率可能导致不希望的泄漏，这会恶化用户体验。5、还希望改进从加热元件到液体的热传递，这将引起更高效的蒸发过程，最终提高整个装置的能量效率。技术实现思路1、本发明的目的之一是提供一种解决上述问题的气溶胶产生装置。特别地，根据本发明的装置旨在通过相关联的烟弹改进热量传递和/或液体传递。2、为此目的，本发明涉及一种被配置成与烟弹一起操作的气溶胶产生装置，该烟弹包括用于储存固体气溶胶形成材料的第一隔室和用于储存液体气溶胶形成基质的第二隔室，所述液体气溶胶形成基质包括液体气溶胶形成材料和被配置成保留该液体气溶胶形成材料的液体保留结构；该气溶胶产生装置包括：3、-装置本体，该装置本体限定腔体，该腔体被配置成接纳包括第二隔室的烟弹的至少一部分；4、-加热元件，该加热元件被配置成当烟弹的所述部分接纳在腔体中并且气溶胶产生装置被操作以产生气溶胶时将液体气溶胶形成材料从第二隔室蒸发到第一隔室；5、-振动元件，该振动元件被配置成当烟弹的所述部分接纳在腔体中并且气溶胶产生装置被操作以产生气溶胶时在烟弹的第二隔室内部产生激励波，以增强第二隔室中的热量传递和/或液体传递。6、通过利用这些特征，根据本发明的装置确保由于液体保留结构而使得来自烟弹的液体泄漏最小化，当振动元件不产生任何激励波和/或加热元件不激活时，液体保留结构基本上借助于毛细压力保留液体气溶胶形成材料。7、振动元件所产生的激励波使加热元件的表面振动(或振荡)，进而增强从加热元件到液体气溶胶形成材料的热传递。同时，由激励波引起的表面振动可以在振动表面附近的区域中引起强制的液体对流，从而使得当激活加热元件时，朝向加热元件的蒸发表面的液体供给增强。此外，已知激励波会使液体粘度降低，这也可以有助于液体气溶胶形成材料的流速增强。8、根据一些实施例，所述激励波是次声波、超声波或声波。9、根据一些实施例，振动元件被配置成产生激励频率介于0.5hz与60khz之间的所述激励波。10、根据一些实施例，所述液体保留结构包括松装的固体颗粒，这些松装的固体颗粒被配置成将液体气溶胶形成材料保留在颗粒的间隙中和/或在颗粒的表面上；11、优选地，所述激励波具有足够大的振幅，以使包含在第二隔室中的固体颗粒进行结构重组。12、通过实施这些特征，当液体气溶胶形成材料被吸收在未聚集的颗粒中时，固体颗粒聚集在一起以形成松装的颗粒。由聚集的固体颗粒所限定的毛细通道的水力直径足够小，以通过毛细压力有效地保留液体气溶胶形成材料，使得当不使用气溶胶产生系统时使来自烟弹的液体泄漏最小化。当振动元件产生激励波时，这些波迫使各个颗粒振荡并使液体保留结构液化，其中液体保留结构表现得像更均匀的悬浮物。由固体颗粒限定的毛细通道的水力直径往往由于液化而变得更大，从而允许增强的液体流经液体保留结构中的毛细通道。13、介于0.5hz与60khz之间的范围内的激励频率使得能够有足够的振幅来引起液体保留结构的液化。激励频率和振幅可以通过激励源的输入功率的变化来调整，从而提供对热传递增强和芯吸速率的实时控制。14、根据一些实施例，振动元件和加热元件集成在同一突起元件中。15、根据一些实施例，振动元件被配置成穿透到烟弹的第二隔室中。16、根据一些实施例，振动元件和加热元件形成加热叶片。17、通过实施这些特征，加热元件和振动元件可以集成在同一叶片状元件中。在这种情况下，振动元件直接使叶片状元件振动，从而允许更有效地控制特别是在加热器表面附近由声流引起的液体对流，其中液体气溶胶形成材料可以在液体气溶胶形成材料汽化时耗尽。此外，在液体保留结构内产生激励波可以以可控的方式促进液体保留结构的液化，这促进液体从保留结构的主体向叶片状元件的表面供应，在叶片状元件表面处发生液体气溶胶形成材料的汽化。18、根据一些实施例，腔体由内表面界定；并且振动元件布置成与内表面相邻并与加热元件分离。19、根据一些实施例，振动元件是换能器。20、通过实施这些特征，振动元件(比如，换能器)可以与分离的加热元件(比如，使用感受器的感应加热系统)结合使用。由换能器产生的波可以在这样的方向上产生，即这些波以优选的方式(尤其通过使感受器的面对入射波的表面最大化)与感受器相互作用。这使得更多声能能够传递至感受器，该感受器进而可以振动，以增强液体气溶胶形成材料的汽化效率。21、本发明还涉及一种气溶胶产生系统，该气溶胶产生系统包括：22、-烟弹，该烟弹包括用于储存固体气溶胶形成材料的第一隔室和用于储存液体气溶胶形成基质的第二隔室，所述液体气溶胶形成基质包括液体气溶胶形成材料和被配置成保留该液体气溶胶形成材料的液体保留结构；23、-气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置被配置成与烟弹一起操作，该气溶胶产生装置是根据前述权利要求中的任一项所述的。24、根据一些实施例，所述液体保留结构包括松装的固体颗粒，这些松装的固体颗粒被配置成将液体气溶胶形成材料保留在颗粒的间隙中和/或在颗粒的表面上；25、优选地，固体颗粒大小的最大尺寸介于0.05mm与2mm之间，和/或固体颗粒的密度介于10kg/m3与20000kg/m3之间，优选地介于1000kg/m3与4000kg/m3之间。26、根据一些实施例，固体颗粒由选自包括以下各项的组中的一种或若干种要素制成：硅胶；飞行石墨(aerographite)；钨；陶瓷；二氧化硅；玻璃；珍珠岩(pearlite)；比如al、fe或低碳钢等金属；烟草或烟草衍生材料。27、通过实施这些特征，改进了液体保留结构的液化。特别地，颗粒的质量(即，颗粒的密度和大小)影响在暴露于具有给定性质(比如，频率和强度)的激励波时液化所需的能量。颗粒的密度可以被选择为介于10kg/m3(例如，通过使用硅胶或飞行石墨)与20000kg/m3(通过使用钨或其他致密金属)之间。特别地，优选的颗粒密度通过使用例如像陶瓷、二氧化硅、玻璃或珍珠岩等材料而被选择为在1000kg/m3与4000kg/m3之间。28、根据一些实施例，第二隔室包括感受器；并且气溶胶产生装置进一步包括感应加热系统，该感应加热系统被配置成通过与所述感受器电磁相互作用而加热包括在烟弹的第二隔室中的液体气溶胶形成基质。29、根据一些实施例，感受器被配置成通过吸收振动元件形成的激励波的至少一部分在第二隔室中产生振动。30、根据一些实施例，感受器以声学超材料的形式制成。31、本发明还涉及一种操作气溶胶产生系统的方法，该方法包括以下步骤：32、-提供烟弹，该烟弹包括用于储存固体气溶胶形成材料的第一隔室和用于储存液体气溶胶形成基质的第二隔室，所述液体气溶胶形成基质包括液体气溶胶形成材料和被配置成保留该液体气溶胶形成材料的液体保留结构；33、-提供气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置被配置成与烟弹一起操作，气溶胶产生装置是根据前述权利要求中的任一项所述的，气溶胶产生装置进一步包括吸嘴空气出口；34、-将烟弹插入气溶胶产生装置的腔体中，该腔体被配置成接纳包括第二隔室的烟弹的至少一部分；35、-同时操作加热元件和振动元件，该加热元件用于产生热量以将液体气溶胶形成材料从第二隔室蒸发，该振动元件用于在烟弹的第二隔室内部产生激励波，以增强第二隔室中的热量传递和/或液体传递，36、-将由存储在第二隔室中的液体气溶胶形成材料产生的气溶胶蒸气递送到第一隔室；37、-将由液体气溶胶产生材料产生的气溶胶蒸气穿过第一隔室中的固体气溶胶产生材料递送至吸嘴空气出口。