氣體驅動的加熱單元和加熱但不燃燒的蒸發設備的製作方法

2023-05-18 14:31:11

專利名稱：氣體驅動的加熱單元和加熱但不燃燒的蒸發設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣體驅動的加熱單元，並且尤其(但非限制性地)涉及用於例如烙鐵、
噴膠器、蒸發設備(比如用於蒸發可蒸發物質的加熱但不燃燒的蒸發器)中的氣體驅動的加熱單元，可蒸發物質可包括一種或多種氣味成分、藥物成分和/或精神作用成分，例如菸草、毛蕊、西番蓮、丁香、育亨賓樹、薄荷、茶、桉樹類、甘菊和其它這類藥草和植物物質，不過不用說，氣體驅動的加熱單元不限於這些用途。本發明還涉及一種蒸發設備並且尤其涉及用於蒸發可蒸發物質的加熱但不燃燒的蒸發設備。
背景技術：
氣體驅動的加熱單元是已知的，並且氣體驅動的加熱單元通常用來加熱烙鐵(通常是可攜式烙鐵)的烙鐵尖、噴膠器、蒸發設備等。這種用來加熱烙鐵、噴膠器和蒸發設備的氣體驅動的加熱單元在歐洲專利說明書No. 0， 118， 282和PCT專利申請公開說明書W02006/082571、 W0 2006/033091和WO 01/07173中公開。然而，在烙鐵、噴膠器和蒸發設備的情況下，尤其是這些設備設置為可攜式設備的情況下，這些設備的微型化是必要的，並且因而重要的是這些烙鐵、噴膠器和蒸發設備的所有組成部件都微型化。於是，期望這些設備的氣體驅動的加熱單元儘可能有效地操作以使其微型化程度最大化。

發明內容
本發明旨在提供一種具有改進換能效率的氣體驅動的加熱單元。本發明還旨在一種蒸發設備，比如用於蒸發可蒸發物質的加熱但不燃燒的蒸發設備。 根據本發明，提供了一種氣體驅動的加熱單元，其包括限定以下部件的導熱材料殼體-第一催化燃燒室，以及
-第二催化燃燒室， 其中第一催化燃燒室構造成接收燃料並且使燃料與第二催化燃燒室相通以用來轉化為熱。 優選地，第一催化燃燒室包括第一催化元件。有利地，第一催化元件構造成限定兩個催化表面。理想地，第一催化燃燒室包括由第一催化元件的兩個催化表面形成的兩個燃料流動通道。 優選地，第一催化元件在第一催化燃燒室內形成為圓柱形元件。有利地，第一催化元件是空心元件。理想地，第一催化元件包括穿孔金屬載體。
優選地，第一催化元件的載體是金屬板。 在本發明的一個實施例中，第一催化元件的載體形成空心柱體。 在本發明的另一實施例中，第一催化元件的載體的材料選自於以下材料或其合金
的一種或多種 不鏽鋼，
鋁， 陶瓷， 二氧化矽，以及 碳。 優選地，第一催化元件的載體用催化材料塗覆。有利地，塗覆到第一催化元件的載體上的催化材料包括貴金屬。 在本發明的一個實施例中，第二催化燃燒室包括第二催化元件。優選地，第二催化元件構造成限定兩個催化表面。有利地，第二催化燃燒室包括由第二催化元件的兩個催化表面形成的兩個燃料流動通道。優選地，第二催化元件在第二催化燃燒室內形成為圓柱形元件。有利地，第二催化元件是空心元件。理想地，第二催化元件包括穿孔金屬載體。
優選地，第二催化元件的載體是板材。 在本發明的一個實施例中，第二催化元件的載體形成空心圓柱體。在本發明的另
一實施例中，第二催化元件的載體的材料選自於以下材料或其合金的一種或多種 不鏽鋼， 鋁， 陶瓷， 二氧化矽，禾口 碳。 在本發明的另一實施例中，第二催化元件的載體用催化材料塗覆。有利地，塗覆到第二催化元件的載體上的催化材料包括貴金屬。 優選地，第二催化燃燒室構造成圍繞第一催化燃燒室延伸。 有利地，第一和第二催化燃燒室是彼此同心的。優選地，第一催化燃燒室是圓筒形的。 在本發明的一個實施例中，第一和第二催化燃燒室中的一個包括熱質。 在本發明的又一實施例中，氣體驅動的加熱單元還包括構造成分配燃料以便將殼
體維持在預定溫度範圍內的溫度調節閥。 有利地，殼體還限定火焰燃燒室。優選地，火焰燃燒室使第二催化燃燒室與第一催化燃燒室相通。 在本發明的一個實施例中，給第一催化燃燒室設置燃料氣體入口，並且從第二催化燃燒室設置燃料氣體出口，燃料氣體入口和廢氣出口相對於第一和第二催化燃燒室布置成使得燃料氣體最初流動通過第一催化燃燒室，在這裡至少一些燃料氣體轉化為熱，並且由於第一催化燃燒室中的轉化產生的廢氣以及來自第一催化燃燒室的未燃燒燃料氣體流動通過第二催化燃燒室。 優選地，廢氣出口相對於第二催化燃燒室定位以使來自第一催化燃燒室的未燃燒燃料氣體與第二催化元件的接觸最大化。有利地，燃料氣體入口相對於第一催化燃燒室定位以使燃料氣體與第一催化元件的接觸最大化。 優選地，殼體包括圍繞一主腔室延伸並且限定該主腔室的主側壁，第一和第二催化燃燒室形成於主腔室內，主側壁在閉合主腔室一端的第一端壁和閉合主腔室的另一端的第二端壁之間延伸。
有利地，第一端壁限定第一催化燃燒室的上遊端以及第二催化燃燒室的下遊端。
理想地，一分隔元件定位於主腔室中，將主腔室分為所述第一催化燃燒室和第二催化燃燒室。 優選地，分隔元件從第一端壁延伸，並且有利地，分隔元件的遠端在與第二端壁分
隔開的位置處終止於主腔室中，以便於第二催化燃燒室與第一催化燃燒室相通。 在本發明的一個實施例中，分隔元件包括分隔壁，其在主腔室內與主側壁同心並
且與之分隔開地延伸以使得第一催化燃燒室形成於分隔壁內，並且第二催化燃燒室形成於
分隔壁和主側壁之間。 優選地，燃料氣體入口定位於第一端壁中，並且有利地，廢氣出口鄰近第一端壁定位於主側壁中。 優選地，火焰燃燒室限定於第二端壁和分隔元件的遠端之間。 在本發明的一個實施例中，第一和第二催化元件中的至少一個相對於火焰燃燒室布置成使得當燃料氣體最初在火焰燃燒室中以火焰燃燒時，火焰將第一和第二催化元件中的所述一個的溫度升高至其點燃溫度，並且火焰由於燃料氣體由所述第一和第二催化元件中的所述一個體轉化為熱而熄滅。優選地，第一催化元件相對於火焰燃燒室定位成使得火焰將第一催化元件的溫度升高至其點燃溫度。有利地，用氣體催化材料塗覆的穿孔端蓋鄰近火焰燃燒室橫向地延伸跨過第一催化元件。 在本發明的一個實施例中，第一催化元件相對於燃料氣體入口定位以用作防止火焰從火焰燃燒室通過燃料氣體入口回爆的屏障。 在本發明的另一實施例中，第二催化元件相對於廢氣出口定位以用作防止火焰從火焰燃燒室通過廢氣出口噴出的屏障。 優選地，分隔壁是圓筒形分隔壁。有利地，殼體的主側壁是圓筒形側壁。 在本發明的另一實施例中，熱質與第一和第二催化元件中的至少一個相關，用來
在短時間的燃料氣體中斷期間將鄰近熱質的與熱質相關的第一和第二催化元件中的所述
至少一個的一部分維持處於或高於其點燃溫度，以使得在燃料氣體重新建立時，第一和第
二催化元件中鄰近熱質的那一個開始將燃料氣體轉化為熱。優選地，熱質與第一催化元件
相關。有利地，熱質緊固至第一催化元件的一部分。 在本發明的另一實施例中，殼體適合用來結合至將由加熱單元加熱的附件。附件可以是烙鐵的烙鐵尖、用於加熱膠的噴膠器的加熱元件、熨鬥的壓板、用於蒸發其中的可蒸發物質的蒸發室，比如加熱但不燃燒的蒸發設備。 本發明還提供了一種蒸發設備，其包括根據本發明的氣體驅動的加熱單元以及用來保持構造成在加熱時釋放浮質的可蒸發材料的蒸發室，蒸發室與加熱單元的殼體處於熱傳遞關係。 本發明還提供了一種蒸發設備，其包括殼體，所述殼體限定
-用來保持在加熱時釋放浮質的可蒸發材料的蒸發室，
-第一催化燃燒室，
-第二催化燃燒室， 其中第一催化燃燒室構造成接收燃料氣體並且使燃料氣體與第二催化燃燒室相通用來轉化為熱。
9
優選地，蒸發室與第一和第二催化燃燒室同軸。有利地，蒸發室由從第二端壁延伸的次級側壁形成。理想地，次級側壁構造成圓筒形側壁。 在本發明的一個實施例中，熱交換心軸延伸入蒸發室。優選地，熱交換心軸從第二端壁延伸。 在本發明的另一實施例中，蒸發設備還包括蒸發模塊，其中所述模塊構造成鬆散菸草、菸草薄片、菸草小袋以及包括注有尼古丁的基體的盒體之一。 在本發明的另一實施例中，蒸發設備還包括用來接合蒸發室的空心圓筒形插塞元件。優選地，插塞元件包括軸向接口延伸部分。 在本發明的另一實施例中，蒸發室構造成接合具有菸草的菸草製品。優選地，菸草製品構造有過濾器接口延伸部分。 在本發明的又一實施例中，蒸發設備構造為加熱但不燃燒的蒸發設備。
本發明還提供了一種蒸發設備，其包括可加熱的殼體，所述殼體限定
-用來保持在加熱時釋放浮質的可蒸發材料的蒸發室，
-第一火焰燃燒室，
-第一催化燃燒室，
-第二催化燃燒室， 其中第一催化燃燒室構造為接收燃料並且使燃料與第二催化燃燒室相通用來轉化為熱。 本發明的優點很多。本發明特別重要的優點在於，其提供了一種特別有效的氣體驅動的加熱單元，其具有將燃料氣體轉化為熱的特別高的轉化效率。因為根據本發明的加熱單元所實現的相對較高的效率，加熱單元特別適合於微型化，並且因而特別適合用於蒸發可蒸發物質的蒸發設備以及烙鐵、噴膠器等中。這些優點主要通過以下手段實現將第一和第二催化燃燒室構造成使得燃料氣體由第一催化燃燒室接收，並且來自第一催化燃燒室的夾帶有未燃燒燃料氣體的廢氣穿過第二催化燃燒室，在這裡夾帶的未燃燒燃料氣體被轉化為熱並連同來自第一催化燃燒室的廢氣排出。通過將燃料氣體入口和廢氣出口構造成使得燃料氣體與第一催化燃燒室和第二催化燃燒室之間的接觸區域最大化，能實現燃料氣體的最大熱轉化效率。通過將相應第一和第二催化燃燒室中的第一和第二催化元件構造成使得第一和第二催化元件限定兩個穿過相應第一和第二催化燃燒室的燃料氣體通道，進一步提高燃料氣體轉化為熱的轉化效率。性能特性通過製造穿孔的催化元件進一步提高。這樣，燃料氣體可既流過催化元件內表面和催化元件外表面又穿過穿孔的催化元件本身。
通過將第一和第二催化燃燒室相對彼此同心地定位以使得第二催化燃燒室圍繞第一催化燃燒室延伸，實現了氣體驅動的加熱單元的微型化。因而，在氣體驅動的加熱單元用作蒸發設備(比如加熱但不燃燒的蒸發設備)的熱源時，實現了這些設備的顯著微型化。
本發明的又一優點通過提供熱質來實現，其用來在短時間的燃料氣體中斷期間將第一和第二催化元件之一的相鄰部分維持在催化元件的點燃溫度處。通過在短時間的燃料氣體中斷期間將第一或第二催化元件的鄰近熱質的催化部分維持在催化元件的點燃溫度處，在重新建立燃料氣體供應時，由處於其點燃溫度的第一或第二催化元件的部分進行的燃料氣體至熱的轉化立即開始，並且因而第一或第二催化元件的剩餘部分容易被帶至其點燃溫度，用於燃料氣體由該催化元件進行的完全催化轉化。熱質緊固在其下遊的第一催化元件的這種布置提供了具有熱質的第一催化元件的特別有利的構造。 另外，由於將第一催化元件構造成具有由催化元件材料形成的下遊端蓋便於氣體驅動的加熱單元的點燃，原因在於火焰燃燒室中燃料氣體的初始火焰燃燒將第一催化元件的端蓋的溫度升高至其點火溫度，以使得由催化作用引起的燃料氣體至熱的轉化在第一催化元件中開始，這樣由於燃料氣體耗盡火焰就將熄滅。


本發明從下面參照附圖僅以示例的方式給出的對其優選實施例的描述中將得到更清楚的理解，在附圖中 圖1是根據本發明的氣體驅動的加熱單元的橫截側視圖， 圖2是圖1所示氣體驅動的加熱單元在圖1的II-II線上的橫截端視圖， 圖3是圖1所示氣體驅動的加熱單元在圖1的III-III線上的橫截端視圖， 圖4是圖1所示氣體驅動的加熱單元在圖1的IV-IV線上的橫截端視圖， 圖5是圖1所示氣體驅動的加熱單元的一部分的示意性橫截側視圖，其詳細描繪
了穿過燃燒室的流體流路， 圖6是圖1所示氣體驅動的加熱單元的一部分的示意性透視圖，
圖7是圖1所示氣體驅動的加熱單元的放大橫截端視圖， 圖8是根據本發明用於蒸發可蒸發物質的蒸發設備的橫截側視圖，其包括圖1所示的氣體驅動的加熱單元， 圖9是圖8所示蒸發設備的端視圖，並且其一部分被移除， 圖10是根據本發明另一實施例的用於蒸發可蒸發物質的蒸發設備的橫截側視圖，其包括圖l所示的氣體驅動的加熱單元，並且 圖11是與圖10所示蒸發設備一起使用的包含可蒸發物質的物品的透視圖。
具體實施例方式
參照附圖並且首先參照其中的圖1至圖7，其中示出了根據本發明的氣體驅動的加熱單元，該加熱單元總體上用參考標號1表示，用來通過氣體催化轉換反應來將燃料氣體轉化為熱。加熱單元1尤其適合於微型化，並且因而尤其適合用於可攜式手持加熱設備中，比如烙鐵、噴膠器、熨鬥和蒸發設備(比如用來蒸發可蒸發物質的加熱但不燃燒的蒸發設備)。根據本發明的蒸發設備在下面參照圖8至圖11描述。 包括由導熱材料構成的殼體2的加熱單元1在依靠殼體2將燃料氣體轉化為熱方面是尤其有效的單元，殼體2限定第一催化燃燒室(即圓筒形初級燃燒室11)、第二催化燃燒室(即環狀次級燃燒室12)以及火焰燃燒室16。尤其參照圖5和圖7，次級燃燒室12圍繞初級燃燒室11延伸，並且導入初級燃燒室11的燃料氣體/空氣混合物沿圖5和圖6的箭頭A的方向流動穿過初級燃燒室11並且然後穿過火焰燃燒室16到達次級燃燒室12。第一催化元件(即圓筒形的穿孔初級氣體催化燃燒元件13)定位於初級燃燒室11中，並且第二催化元件(即圓筒形的穿孔次級氣體催化燃燒元件14)定位於次級燃燒室12中。初級和次級氣體催化燃燒元件13和14如下所述與限定初級和次級燃燒室11和12的壁間隔開，以使得導入初級燃燒室11的燃料氣體/空氣混合物沿箭頭A的方向沿著初級氣體催化燃
11燒元件13的內側和外側流動，並且又沿箭頭A的方向沿著次級氣體催化燃燒元件14的內側和外側流動。由於初級和次級氣體催化燃燒元件13和14是穿孔材料，如下所述，所以燃料氣體/空氣混合物還在各個元件13和14的內側和外側之間流動穿過初級和次級氣體催化燃燒元件13和14。 因而，在已經使初級和次級氣體催化燃燒元件13和14達到它們的點燃溫度時，燃料氣體/空氣混合物由初級氣體催化燃燒元件13有效地轉化為熱，並且從初級氣體催化燃燒室11排出的具有夾帶的未燃燒燃料氣體的廢氣沿箭頭A的方向流動穿過火焰燃燒室16，並且然後流動進入次級燃燒室12，在這裡未燃燒燃料氣體由次級氣體催化燃燒元件14轉化為熱。初級和次級氣體催化燃燒元件13和14的這種布置確保穿過初級和次級燃燒室11和12的基本上全部燃料氣體(如果不是全部的話)被轉化為熱。 最初為了升高初級氣體催化燃燒元件13的溫度，燃料氣體/空氣混合物在火焰燃燒室16中以火焰的形式燃燒，如下所述。火焰將初級氣體催化燃燒元件的溫度升高至其點燃溫度，這就開始將燃料氣體/空氣混合物催化地轉化為熱，並且因此使火焰缺乏燃料氣體，從而火焰熄滅。在初級氣體催化燃燒元件13開始將燃料氣體/空氣混合物催化地轉化為熱時，殼體2的溫度升高，並且接著通過熱傳導、對流和輻射，次級氣體催化燃燒元件14的溫度升高至其點燃溫度，並且其將夾帶於來自初級燃燒室11的廢氣中的任何未燃燒燃料氣體轉化為熱。 現在更詳細地轉向加熱單元1的構造，由導熱材料構成的殼體2可由鋁、鋼、不鏽鋼或任何其它適合的導熱材料製成，並且由圓筒形主側壁4 (其在一端處由第一端壁5閉合併且在另一端處由第二端壁6閉合，從而一起限定主腔室8)形成。在本發明的實施例中包括與主側壁4材料類似的圓筒形分隔壁10的分隔元件從第一端壁5與主側壁4同心地延伸進入主腔室8，並且將主腔室8分為初級燃燒室11和次級燃燒室12。初級燃燒室11形成於分隔壁10內，而次級燃燒室12限定於分隔壁10和主側壁4之間，以使得次級燃燒室12完全圍繞初級燃燒室11延伸並且包圍初級燃燒室11。初級氣體催化燃燒元件13定位於初級燃燒室11中，用來將其中的燃料氣體轉化為熱，並且次級氣體催化燃燒元件14定位於次級燃燒室12中，也用來將次級燃燒室12中的燃料氣體轉化為熱。
分隔壁10終止於與第二端壁6分隔開的遠端15處，並且與第二端壁6 —起限定火焰燃燒室16，在火焰燃燒室16內燃料氣體最初以火焰形式燃燒以將初級氣體催化燃燒元件13的溫度升高至其點燃溫度，以便通過初級氣體催化燃燒元件13並且接著通過次級氣體催化燃燒元件14開始將燃料氣體催化轉換為熱，如下所述。同心地形成於第一端壁5中的燃料氣體入口 17將燃料氣體輸送入初級燃燒室11。主側壁4中鄰近第一端壁5的廢氣出口 18容納來自次級燃燒室12的廢氣。 初級和次級燃燒室11和12通過火焰燃燒室16相通，並且通過燃料氣體入口 17輸送入初級燃燒室11的燃料氣體沿箭頭A所示的方向穿過火焰燃燒室16進入次級燃燒室12，參見圖5和圖6。因而，在初級和次級氣體催化燃燒元件13和14的溫度已經升高至它們的點燃溫度時，通過燃料氣體入口 17輸送入初級燃燒室11的燃料氣體由初級氣體催化燃料元件13轉化為熱，並且夾帶有來自初級燃燒室11的未燃燒燃料氣體的廢氣穿過火焰燃燒室16並且然後進入次級燃燒室12，在這裡夾帶的未燃燒燃料氣體由次級氣體催化燃燒元件14轉化為熱。來自初級和次級燃燒室11和12的廢氣穿過廢氣出口 18。第一端壁5因而限定初級燃燒室11的上遊端和次級燃燒室12的下遊端。 在本發明的這個實施例中，初級氣體催化燃燒元件13是由限定催化內表面19和催化外表面20的穿孔金屬板形成的空心圓筒形構造。次級氣體催化燃燒元件14也是空心圓筒形構造並且由限定催化內表面21和催化外表面22的穿孔金屬板形成。初級氣體催化燃燒元件13相對於分隔壁10構造成使得催化內表面19和催化外表面20限定穿過初級燃燒室11的相應通道23和24以使得通過燃料氣體入口 17輸送入初級燃燒室11的燃料氣體在箭頭A的方向上沿著初級氣體催化燃燒元件13的催化內表面19和催化外表面20兩者經過，參見圖5和圖6，從而利於燃料氣體由初級氣體催化燃燒元件13進行的氣體催化轉化。 次級氣體催化燃燒元件14構造於次級燃燒室12內以使得其催化內表面21和催化外表面22限定穿過次級燃燒室12的通道26和27，來自初級燃燒室11的夾帶燃料氣體的廢氣在箭頭A的方向上穿過所述通道沿著次級氣體催化燃燒元件14的催化內表面21和催化外表面22並在其上經過，參見圖5和圖6。因此，在初級燃燒室11中未轉化為熱的燃料氣體在次級氣體催化燃燒元件14的催化內表面21和催化外表面22上經過時被轉化為熱，因而燃料氣體的熱析取效率通過初級和次級氣體催化燃燒元件13和14的組合顯著地增大。 通過讓燃料氣體在初級和次級氣體催化燃燒元件13和14的內表面和外表面上經過，初級和次級氣體催化燃燒元件13和14的熱析取效率增大。另外，由於初級氣體催化燃燒元件13是穿孔的，燃料氣體在沿著初級燃燒室11中的通道23和24通過時也在通道23和24之間滲透穿過初級氣體催化燃燒元件13，從而進一步增大初級氣體催化燃燒元件13的轉化效率。類似地，由於次級氣體催化燃燒元件14是穿孔的，燃料氣體在沿著次級燃燒室12中的通道26和27通過時也在通道26和27之間滲透穿過次級氣體催化燃燒元件14，從而增大次級氣體催化燃燒元件14的轉化效率。 定位於燃料氣體入口 17中的擴散器25將燃料氣體引導入初級燃燒室11並且與分隔壁10相配合以沿著通道23和24在初級氣體催化燃燒元件13的催化內表面19和催化外表面20上引導燃料氣體。 初級氣體催化燃燒元件13包括由穿孔的不鏽鋼/鋁合金板構成的空心圓筒形載體元件28提供的載體。載體元件28由主要是鉑的貴金屬合金塗覆。初級氣體催化燃燒元件13的外徑小於分隔壁10的內徑，以使得其催化外表面20與分隔壁10間隔開，以形成通道24，以便燃料氣體能沿著初級氣體催化燃燒元件13的催化外表面20經過。端蓋29橫向地延伸跨過載體元件28的下遊端，端蓋29由與載體元件28類似的穿孔載體材料形成並塗覆有載體元件28所塗覆的類似貴金屬合金。因此，從通道23穿過端蓋29的一些未燃燒燃料氣體由端蓋29轉化為熱，並且未轉化為熱的任何剩餘燃料氣體隨同來自初級燃燒室ll的廢氣一起穿過火焰燃燒室16進入次級燃燒室12。 熱質30由鉚釘31緊固至初級氣體催化燃燒元件13的端蓋29，且熱質30與端蓋29熱傳導地接合，用來在燃料氣體至主腔室8的輸送在殼體2的溫度調節期間中斷時在短暫時期期間將端蓋29的相鄰部分32保持處於或高於其點燃溫度，以使得在重新建立燃料氣體至主腔室8的輸送時，端蓋29的所述部分32處於或高於其點燃溫度並且開始將燃料氣體轉化為熱，從而快速地升高端蓋29的剩餘部分的溫度，並且這樣就將載體元件28升高至點燃溫度，以使得整個初級氣體催化燃燒元件13將燃料氣體轉化為熱。
次級氣體催化燃燒元件14包括由穿孔的不鏽鋼/鋁合金板的圓筒形載體元件33形成並且用主要是鉑的貴金屬合金塗覆的空心圓筒形構造的載體。次級氣體催化燃燒元件14的外徑小於主側壁4的內徑，並且次級氣體催化燃燒元件14的內徑大於分隔壁10的外徑，以便在次級燃燒室12中限定通道26和27，以使得燃料氣體在次級氣體催化燃燒元件14的催化內表面21和催化外表面22上流動。 在本發明的這個實施例中，初級和次級氣體催化燃燒元件13和14是類似的材料，並且都具有類似的點燃溫度，在這個溫度下它們開始通過催化作用將燃料氣體轉化為熱。
陶瓷材料的電絕緣殼體36中的電極35延伸入火焰燃燒室16，同時絕緣殼體36將電極35與主側壁4電絕緣。電極35終止於與主側壁4間隔開的末端37，以使得在將電壓施加至電極35時，末端37和主側壁4之間產生火花弧以用來初始地點燃燃料氣體從而以火焰的形式在燃燒室16中燃燒，用來將初級氣體催化燃燒元件13的溫度升高至其點燃溫度。壓電點火器(未示出)結合至電極35用來在電極35上產生電壓。主側壁4相對於電極35的電壓保持處於接地電壓電勢。 初級氣體催化燃燒元件13的穿孔的端蓋29在燃料氣體最初通過燃料氣體入口 15輸送入初級燃燒室11時允許燃料氣體通過孔滲透進入火焰燃燒室16。在火花產生於電極35和主側壁4之間時，燃料氣體點燃以在火焰燃燒室16中以火焰的形式燃燒。火焰的根部位於初級氣體催化燃燒元件13的端蓋29稍上方，並且火焰充分靠近端蓋29，用來將端蓋29的溫度升高至其點燃溫度。 一旦端蓋29已經升高至其點燃溫度，其立即通過催化轉化將燃料氣體轉化為熱，並且端蓋29的剩餘部分以及接著初級氣體催化元件13的載體元件28被升高至其點燃溫度，這也將燃料氣體轉化為熱。在這個階段，火焰缺乏燃料氣體並且熄滅。之後，燃料氣體至熱的轉化通過初級氣體催化燃燒元件13中的催化轉化來實現。次級氣體催化燃燒元件14然後通過來自分隔壁10和主側壁4的熱輻射以及通過來自初級燃燒室11的熱廢氣快速地升高至其點燃溫度。 一旦到達其點燃溫度，次級氣體催化燃燒元件14將在初級燃燒室11中沒有被轉化的任何燃料氣體轉化為熱。 延伸穿過主側壁4的檢查口 40由透鏡41閉合以便於檢查火焰燃燒室16從而確定火焰的狀態。 文丘裡混合器元件42定位於第一端壁5的上遊用來在通過燃料氣體入口 15將燃料氣體輸送入主腔室8之前將燃料氣體與空氣混合。燃料氣體通過氣體噴嘴44輸送入文丘裡混合器元件42，並且用來與燃料氣體混合的空氣通過空氣入口 45吸入文丘裡混合器元件42。 雖然未示出，在文丘裡混合器42的上遊設置溫度控制系統，用來控制加熱單元1的溫度。溫度控制系統包括與加熱單元l的殼體2熱傳導地接合的溫度響應閥。響應於殼體2的溫度，溫度響應閥控制燃料氣體輸送至文丘裡混合器元件42的速率以便將殼體2的溫度維持在預定的溫度範圍內。根據加熱單元l的期望操作溫度，溫度響應閥可逐漸地改變燃料氣體至文丘裡混合器元件42的供應，或者可周期性地短時間中斷燃料氣體至文丘裡混合器元件42的供應。在燃料氣體至文丘裡混合器元件42的這種短期中斷期間，熱質30將初級氣體催化燃燒元件13的部分32維持在其點燃溫度，以便由初級氣體催化燃燒元件13將燃料氣體催化轉化為熱在重新建立燃料氣體供應時重新開始。這種溫度控制系統能與申請人的PCT專利公開申請說明書No. W002/48591以及申請人的PCT專利公開申請說明書No. W02006/082571中所描述的類似。 在使用中，燃料氣體通過氣體噴嘴44輸送入文丘裡混合器元件42，在這裡燃料氣體與空氣混合併且通過燃料氣體入口 17中的擴散器25輸送入初級燃燒室11。最初，燃料氣體/空氣混合物由電極35的火花點燃以在火焰燃燒室16中以火焰的形式燃燒，以便將初級氣體催化燃燒元件13的溫度升高至其點燃溫度，從而開始由初級氣體催化燃燒元件13將燃料氣體催化轉化為熱。 一旦初級氣體催化燃燒元件13已經到達其點燃溫度，其就開始將燃料氣體催化地轉化為熱。之後，火焰缺乏燃料氣體並且熄滅。由於熱從初級氣體催化燃燒元件13傳導並且輻射至分隔壁10以及主側壁4，次級氣體催化燃燒元件14也升高至其點燃溫度。在燃料氣體流動穿過初級燃燒室11時，較大比例的燃料氣體由初級氣體催化燃燒元件13轉化為熱。其中夾帶未燃燒燃料氣體的廢氣從初級燃燒室11穿過火焰燃燒室16進入次級燃燒室12。夾帶於廢氣中的未燃燒燃料氣體由次級氣體催化燃燒元件14轉化為熱。廢氣通過廢氣出口 18從次級燃燒室12排出。 火焰燃燒室14可通過檢查口 40檢查，最初確認火焰燃燒在火焰燃燒室16中已經開始，並且接著確保燃燒從火焰燃燒轉變為催化轉化。在轉變期間，火焰的大小和強度降低並且逐漸地變黃。在催化轉化開始時，初級和次級氣體催化燃燒元件13和14開始變紅，因而產生可通過檢查口 40看到的紅光。 在燃料氣體中斷的短暫時間期間，由於加熱單元1的溫度調節，熱質30將初級氣體催化燃燒元件13的相鄰部分32維持處於或高於其點燃溫度，以使得在燃料氣體重新通入初級燃燒室11時，初級氣體催化燃燒元件13再次開始將燃料氣體轉化為熱，從而又將次級氣體催化燃燒元件14的溫度升高至其點燃溫度，並且因而加熱單元1的正常操作繼續。
由於初級氣體催化燃燒元件13的構造，初級氣體催化燃燒元件13並且尤其初級氣體催化燃燒元件13的端蓋29用來防止在火焰燃燒期間火焰從火焰燃燒室16遷移進入初級燃燒室11，從而避免回爆，回爆又能遷移入燃料氣體入口17以及文丘裡混合器42並且將導致爆炸。在次級燃燒室12中提供次級氣體催化燃燒元件14防止在火焰燃燒期間火焰從火焰燃燒室16遷移通過次級燃燒室12，否則能引起火焰通過廢氣出口 18噴出，這能導致對使用加熱單元1的個人的傷害或燃燒。實際上，次級氣體催化燃燒元件14遍及廢氣出口18延伸還用來防止火焰通過廢氣出口 18噴出。因此，初級和次級氣體催化燃燒元件13和14的布置用來在火焰燃燒期間將火焰限制在火焰燃燒室16中。 現在參照圖8和9，示出了同樣根據本發明的蒸發設備，其總體上用參考標號60表示。蒸發設備60是加熱但不燃燒的蒸發設備，用來蒸發可蒸發物質(比如菸草和/或其它這種藥草和植物物質)的可蒸發成分。可蒸發物質僅通過加熱來蒸發且不會燃燒可蒸發物質。在本發明的這個實施例中，蒸發設備60尤其適合於蒸發菸草。蒸發設備60包括參照圖1至圖7描述的氣體驅動的加熱單元1。加熱單元用作熱源，用來加熱蒸發室61中的可蒸發物質，蒸發室61由從加熱單元1的第二端壁6延伸的次級圓筒形側壁62形成。本發明的這個實施例中的加熱單元1與參照圖1至圖7描述的加熱單元1類似並且類似的部件由相同的參考標號表示。 次級側壁62是與殼體2類似的導熱材料並且限定通向蒸發室61的敞開嘴63。空心圓筒形插塞元件65可接合在蒸發室61中，用來閉合敞開嘴63，並且閉合蒸發室61。插塞元件65包括端壁66以及從端壁66延伸的圓筒形側壁67，側壁67在次級側壁62內形成 相對緊密的滑動配合。出口管69從插塞元件65的端壁66同軸地延伸並且終止於接口 70 中，用來容納通過接口 70從蒸發室61中的可蒸發物質蒸發的蒸汽浮質。
次級側壁62中與第二端壁66相鄰的一個或多個空氣入口 71容納被吸入蒸發室 61的空氣，這又用來便於從蒸發室61通過接口 70吸取蒸汽浮質。在接口 70進行吸取時， 通過空氣入口 71吸入的空氣夾帶從蒸發室61的可蒸發物質釋放的可蒸發成分的蒸汽，以 使得當蒸汽在出口管69中冷卻時，浮質形成，並且通過接口 70被吸取。
具有螺紋中心孔口 74的中心凸起73與第二端壁6 —體形成並且從第二端壁6延 伸入蒸發室61。熱交換元件(即終止於螺紋端76的熱交換心軸75)可接合在螺紋孔口 74 中並且從凸起73同軸地延伸入蒸發室61並且穿過蒸發室61，用來將熱從第二端壁6傳遞 入蒸發室61中的可蒸發物質。熱交換心軸75是與殼體2類似的導熱材料並且與次級側壁 62同心。多個間隔翅片77從第二端壁6延伸並且從凸起73徑向地延伸，用來將金屬濾網 材料的圓盤78與第二端壁6隔開。圓盤78的直徑基本上類似於蒸發室61的直徑，用來保 持蒸發室61中的可蒸發材料並且防止可蒸發材料穿過空氣入口 71。另外，濾網圓盤78容 許空氣由此穿過，並且將將通過空氣入口 71吸取的空氣分散在蒸發室61中的可蒸發材料 區域上。 蒸發室61與申請人的PCT申請No.W02006/082571中公開的蒸發設備的蒸發室基 本上類似。 定位於文丘裡元件42的上遊的溫度響應控制閥(未示出，其通過第一端壁5與殼 體2熱傳導地接合)響應於殼體2的溫度，並且就響應於蒸發室61的溫度，用來控制燃料 氣體至文丘裡混合器元件42的供應，用來將蒸發室61中的可蒸發物質的溫度維持在適合 的蒸發溫度，用來從菸草蒸發期望成分的溫度通常處於IOO。至350°的範圍，並且更典型 地在130°至250°的範圍中，並且理想地在150°至200°的範圍中。溫度響應閥是本申 請人的PCT專利申請公開說明書W002/48591和W02006/082571中公開的類型。另外，安全 隔離閥也能設置於溫度響應控制閥的上遊，用來在加熱單元1超過安全溫度的情況下將加 熱單元1與燃料氣體供應隔離開。這種安全隔離閥可以是與本申請人的PCT專利申請公開 說明書W02006/082571中公開的蒸發設備相結合地描述的類型。 通常，包括殼體2和蒸發室61的蒸發設備60以及溫度響應控制閥和安全隔離閥 容納於外殼(通常是塑料的)中，並且可再裝的儲器設置於所述外殼中，用來通過安全隔離 閥和溫度響應閥將燃料氣體供應至加熱單元1。 在使用中，將要蒸發的菸草放置於蒸發室61中。菸草可以是顆粒和/或薄片形式、 鬆散形式或在小袋中。可選地，代替提供菸草，包括注入尼古丁的基體的盒體可放置於蒸發 室61中。在菸草以小袋形式提供時，小袋可以是任何期望的形狀，並且在一些情況下，可以 是圓筒形形狀。在菸草或包括注入尼古丁的基體的盒體放置於蒸發室61中時，插塞元件65 接合在蒸發室61中，用來閉合蒸發室61。 手動開/關閥(未示出)被操作來將燃料氣體從儲器(未示出)供應至加熱單元 1。與操作手動開/關閥同時地，將壓電點火器(未示出)致動，用來將高電壓施加至電極 35，這在電極35的末端37和加熱單元1的殼體的主側壁4之間引起火花弧，這又點燃來自 文丘裡混合器元件42的燃料氣體/空氣混合物，從而在火焰燃燒室16中以火焰燃燒的形
16式燃燒。火焰將初級氣體催化燃燒元件13的溫度升高至其點燃溫度，這開始將燃料氣體轉 化為熱，並且之後很快火焰缺乏燃料氣體並且熄滅。次級氣體催化燃燒元件14然後被帶到 其點燃溫度並且將夾帶於來自初級燃燒室11的廢氣中的燃料氣體轉化為熱。在殼體2已 經被帶到其操作溫度並且蒸發室61中的菸草開始在其中產生可蒸發成分的蒸汽時，通過 在接口 70上進行吸取，從蒸發室61的菸草產生的蒸汽浮質形成並且通過接口 70吸取以便 吸入。 在菸草中的可蒸發成分已經耗盡時，用過的菸草從蒸發室61移除並且用新的煙 草替換。 現在參照圖10和圖ll，示出根據本發明另一個實施例的蒸發設備，其總體上用參 考標號80表示，用來蒸發菸草製品81的菸草中的可蒸發成分。蒸發設備80與蒸發設備60 基本上類似並且類似的部件用相同的參考標號指示。蒸發設備80和蒸發設備60之間的主 要差異在於蒸發室66被改造成接收菸草製品81，其為圓筒形構造，並且其可以以緊密滑動 配合的形式接合於蒸發室61中。因此，插塞元件65在本發明的這個實施例中被省略。煙 草製品81包括適合紙張構成的外部圓筒形套筒83，顆粒和薄片形式的菸草84包裝於套筒 83中。過濾器元件86定位於套筒83中的下遊端87處。過濾器元件86類似於常規香菸端 部過濾器，並且提供用於從菸草84中的可蒸發成分所蒸發的蒸汽過濾出各種成分，並且還 用來產生濃縮蒸汽以形成浮質。 套筒83的上遊端88敞開用來容許空氣在套筒83中進入菸草84。套筒83的外徑 與蒸發室61的內徑基本上類似，並且在次級側壁62中是相對緊密的滑動配合。
雖然蒸發設備80示出為包括熱交換心軸75，但是蒸發設備88可設置有或沒有熱 交換心軸75。然而，如果設置於蒸發設備80中，熱交換心軸75將在套筒83插入蒸發室61 時同軸地穿透套筒83中的菸草84的中心。 在本發明的這個實施例中，套筒83包裝有菸草84的部分的長度類似於次級側壁 62從濾網圓盤78至次級側壁62的下遊端89的長度，以使得在套筒83插入蒸發室61且其 上遊端88鄰接濾網圓盤78時，菸草84全部定位於蒸發室61內，且過濾器元件86從這裡 向外突出，以便於鄰近過濾器元件87在套筒83上進行吸取。 在使用中，菸草製品81通過將套筒83插入蒸發室61直到其上遊端88處於與濾 網圓盤78緊接接合而插入蒸發室61，並且如果熱交換心軸75設置於蒸發室61中，熱交換 心軸75在菸草製品插入蒸發室61時穿透菸草84。在蒸發設備80已經被帶到操作溫度並 且菸草84的可蒸發成分開始蒸發時，通過鄰近過濾器元件86在套筒83的下遊端87上進 行吸取，可蒸發成分的浮質被吸取通過過濾器元件86以便吸入。 雖然加熱單元已經描述為用於加熱蒸發設備的蒸發室，本領域技術人員將容易明 白，根據本發明的加熱單元1可用來加熱任何其它附件，例如烙鐵的烙鐵尖、噴膠器、熨鬥 的壓板或要加熱的其它任何元件。在加熱單元用來加熱烙鐵的烙鐵尖時，可以想像到，烙鐵 尖將定位於形成蒸發室的次級側壁62的位置，並且將從第二端壁6軸向地延伸。在加熱設 備用於加熱噴膠器時，可以想像到，加熱單元將定位於導熱殼體內，導熱殼體又將設有膠容 納孔口用來容納將被熔化的膠，並且所述膠又被推壓穿過從導熱元件延伸的膠噴嘴。在加 熱單元用來加熱熨鬥的壓板時，加熱單元的殼體將設置成與熨鬥的壓板直接導熱地接合。
將明白到，雖然加熱單元1已經描述成包括用來形成燃燒室的特定形狀和構造的殼體，但是可使用任何其它適合形狀和構造的殼體。 還將明白到，可使用其它形狀和構造並且實際上其它材料的初級和次級氣體催化 燃燒元件。可以想像到，在某些情況下可提供陶瓷材料的初級和次級氣體催化燃燒元件，並 且在某些情況下，可以想像到初級和次級氣體催化燃燒元件中的一個可以是陶瓷材料，而 另一個可以是金屬材料。實際上，在某些情況下，可以想像到初級氣體催化燃燒元件可以是 陶瓷材料的，並且能由陶瓷材料的多孔塊體或柱體提供，其將定位於初級燃燒室中。初級氣 體催化燃燒元件的陶瓷材料能通過在陶瓷材料內提供大量互連空隙或通過提供多個延伸 貫穿其中的相對較小直徑的孔口而製成多孔的。 雖然初級和次級氣體催化燃燒元件已經描述成是彼此類似的材料並且具有相應 類似的點燃溫度，可以想像到，在某些情況下，初級和次級氣體催化燃燒元件可以彼此不 同，並且可具有不同的點燃溫度。例如，可以想像到，在某些情況下，次級氣體催化燃燒元件 可具有與初級氣體催化燃燒元件相比較低的點燃溫度，或反之亦然。 雖然已經描述了用來蒸發菸草的蒸發設備，蒸發設備可用來蒸發任何其它的可蒸 發物質，無論藥草、植物或其它物質以及藥物化合物、合成物和成分以及精神化合物、合成 物和成分。 雖然蒸發室已經描述成包括延伸入蒸發室的單個熱交換心軸，將容易明白到，可 提供任何數量的熱交換心軸。還可以想像到，在某些情況下，可省略熱交換心軸。
雖然已經描述了特定構造的蒸發室，可提供任何其它適合布置的蒸發室，以及與 將被蒸發的可蒸發物質形成任何其它適合關係的蒸發室。 實際上，在某些情況下，可以想像到加熱設備可提供作為一次性設備，其可在例如 與預定量的菸草製品或菸草小袋或蒸發室中裝填的菸草一起使用之後丟棄。在此情況下， 燃料氣體儲器將不是可再裝的，並且將設置有正好足夠用於設備所要使用的菸草製品或裝 填菸草的數量的燃料氣體。 還可以想像到，在某些情況下，加熱單元可以不設置火焰燃燒室。在此情況下，可 以想像到，次級氣體催化燃燒元件將通過初始地點燃通過廢氣出口排出的燃料氣體/空氣 混合物從而以火焰形式燃燒來升高至其點燃溫度，並且火焰根部位於次級催化燃燒元件上 會將次級催化燃燒元件的溫度升高至其點燃溫度，這將因而開始通過催化作用將燃料氣體 轉化為熱，因而熄滅火焰，並且又通過輻射將熱傳遞至初級氣體催化燃燒元件，其又被升高 至點燃溫度。 不必說，任何其它適合的點燃系統可提供用來點燃燃料氣體從而以火焰的形式燃 燒，以便將任一個氣體催化燃燒元件的溫度升高至其點燃溫度。實際上，可以想像到，在某 些情況下，在已經省略火焰燃燒室的情況下，可布置初級燃燒室和初級氣體催化燃燒元件， 由此火焰燃燒最初在初級氣體催化燃燒元件內發生，初級氣體催化燃燒元件會在其被帶到 其點燃溫度時開始將燃料氣體轉化為熱，因而熄滅火焰。
權利要求
一種氣體驅動的加熱單元，其包括導熱材料的殼體，所述殼體限定-第一催化燃燒室，以及-第二催化燃燒室，其中第一催化燃燒室構造成接收燃料並且使燃料與第二催化燃燒室相通以用來轉化為熱。
2. 如權利要求1所述的氣體驅動的加熱單元，其中第二催化燃燒室構造成圍繞第一催 化燃燒室延伸。
3. 如權利要求1或2所述的氣體驅動的加熱單元，其中第一催化燃燒室和第二催化燃 燒室彼此同心。
4. 如任何前述權利要求所述的氣體驅動的加熱單元，其中第一催化燃燒室是圓筒形。
5. 如任何前述權利要求所述的氣體驅動的加熱單元，其中所述殼體還限定使第二催化 燃燒室與第一催化燃燒室相通的火焰燃燒室。
6. 如任何前述權利要求所述的氣體驅動的加熱單元，其中第一催化燃燒室包括第一催 化元件。
7. 如權利要求6所述的氣體驅動的加熱單元，其中第一催化元件構造成限定兩個催化 表面。
8. 如權利要求7所述的氣體驅動的加熱單元，其中第一催化燃燒室包括由第一催化元 件的兩個催化表面形成的兩個燃料流動通道。
9. 如權利要求6至8中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單元，其中第一催化元件被 形成為第一催化燃燒室內的圓筒形元件。
10. 如權利要求6至9中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單元，其中第一催化元件是 空心元件。
11. 如權利要求6至10中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單元，其中第一催化元件 包括穿孔金屬構成的載體。
12. 如權利要求11所述的氣體驅動的加熱單元，其中第一催化元件的載體是金屬板。
13. 如任何前述權利要求所述的氣體驅動的加熱單元，其中第二催化燃燒室包括第二 催化元件。
14. 如權利要求13所述的氣體驅動的加熱單元，其中第二催化元件構造成限定兩個催 化表面。
15. 如權利要求14所述的氣體驅動的加熱單元，其中第二催化燃燒室包括由第二催化 元件的兩個催化表面形成的兩個燃料流動通道。
16. 如權利要求13至15中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單元，其中第二催化元件 被形成為第二催化燃燒室內的圓筒形元件。
17. 如權利要求13至16中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單元，其中第二催化元件 是空心元件。
18. 如權利要求13至17中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單元，其中第二催化元件 包括穿孔金屬構成的載體。
19. 如權利要求18所述的氣體驅動的加熱單元，其中第二催化元件的載體是板材。
20. 如任何前述權利要求所述的氣體驅動的加熱單元，其中第一催化燃燒室和第二催化燃燒室中的一個包括熱質。
21. 如任何前述權利要求所述的氣體驅動的加熱單元，還包括構造成分配燃料以便將 殼體維持在預定溫度範圍內的溫度調節閥。
22. 如任何前述權利要求所述的氣體驅動的加熱單元，其中給第一催化燃燒室設置燃 料氣體入口 ，並且從第二催化燃燒室設置燃料氣體出口 ，燃料氣體入口和廢氣出口相對於 第一催化燃燒室和第二催化燃燒室布置成使得燃料氣體最初流動通過第一催化燃燒室，在 第一催化燃燒室中至少一些燃料氣體轉化為熱，並且由於第一催化燃燒室中的轉化產生的 廢氣以及來自第一催化燃燒室的未燃燒燃料氣體流動通過第二催化燃燒室。
23. 如任何前述權利要求所述的氣體驅動的加熱單元，其中殼體包括圍繞主腔室延伸 並且限定所述主腔室的主側壁，第一催化燃燒室和第二催化燃燒室形成於主腔室內，所述 主側壁在閉合主腔室的一端的第一端壁和閉合主腔室的另一端的第二端壁之間延伸。
24. 如權利要求23所述的氣體驅動的加熱單元，其中第一端壁限定第一催化燃燒室的 上遊端以及第二催化燃燒室的下遊端。
25. 如權利要求23或24所述的氣體驅動的加熱單元，其中一分隔元件定位於主腔室 中，將主腔室分為所述第一催化燃燒室和第二催化燃燒室。
26. 如權利要求25所述的氣體驅動的加熱單元，其中所述分隔元件從第一端壁開始延 伸並且其遠端在與第二端壁分隔開的位置處終止於主腔室中，以便於第二催化燃燒室與第 一催化燃燒室相通。
27. 如權利要求26所述的氣體驅動的加熱單元，其中在第二端壁與分隔元件的遠端之 間限定火焰燃燒室。
28. 如權利要求25至27中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單元，其中所述分隔元件 包括分隔壁，其在主腔室內與主側壁同心並且與之隔開地延伸以使得第一催化燃燒室形成 於所述分隔壁內，並且第二催化燃燒室形成於所述分隔壁和主側壁之間。
29. 如權利要求22至28中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單元，其中燃料氣體入口 定位於第一端壁中，並且廢氣出口鄰近第一端壁定位於主側壁中。
30. 如權利要求21至29中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單元，其中第一催化元件 和第二催化元件中的至少一個相對於火焰燃燒室布置成使得當燃料氣體最初在火焰燃燒 室中以火焰形式燃燒時，火焰將第一催化元件和第二催化元件中的一個的溫度升高至其點 燃溫度，並且火焰由於燃料氣體由所述第一催化元件和第二催化元件的所述一個轉化為熱 而熄滅。
31. 如權利要求21至30中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單元，其中第一催化元件 相對於火焰燃燒室定位成使得火焰將第一催化元件的溫度升高至其點燃溫度。
32. 如權利要求21至31中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單元，其中用氣體催化材 料塗覆的穿孔端蓋鄰近火焰燃燒室橫向地延伸跨過第一催化元件。
33. 如權利要求22至32中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單元，其中第一催化元件 相對於燃料氣體入口定位以用作防止火焰從火焰燃燒室穿過燃料氣體入口回爆的屏障。
34. 如權利要求22至33中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單元，其中第二催化元件 相對於廢氣出口定位以用作防止火焰從火焰燃燒室穿過廢氣出口噴出的屏障。
35. 根據權利要求19至34中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單元，其中熱質與第一催化元件和第二催化元件中的至少一個相關，用來在短時間的燃料氣體中斷期間將與熱質 相關的第一催化元件和第二催化元件的所述至少一個的鄰近熱質的一部分維持處於或高 於其點燃溫度，以使得在燃料氣體重新建立時，第一催化元件和第二催化元件中鄰近熱質 的那一個開始將燃料氣體轉化為熱。
36. 如權利要求35所述的氣體驅動的加熱單元，其中熱質與第一催化元件相關，並且 緊固至第一催化元件的一部分。
37. 如任何前述權利要求所述的氣體驅動的加熱單元，其中殼體適合用來結合至將由 加熱單元加熱的附件。
38. —種蒸發設備，其包括如權利要求1至37中的任何一個所述的氣體驅動的加熱單 元以及用來保持在加熱時釋放浮質的可蒸發材料的蒸發室，蒸發室與加熱單元的殼體處於 熱傳遞關係。
39. —種蒸發設備，其包括殼體，所述殼體限定_用來保持在加熱時釋放浮質的可蒸發材料的蒸發室，-第一催化燃燒室，-第二催化燃燒室，其中第一催化燃燒室構造成接收燃料氣體並且使燃料氣體與第二催化燃燒室相通以 用來轉化為熱。
40. 如權利要求39所述的蒸發設備，其中第二催化燃燒室構造成圍繞第一催化燃燒室 延伸。
41. 如權利要求39或40所述的蒸發設備，其中第一催化燃燒室和第二催化燃燒室彼此 同心。
42. 如權利要求39至41中的任何一個所述的蒸發設備，其中第一催化燃燒室是圓筒形的。
43. 如權利要求38至42中的任何一個所述的蒸發設備，其中殼體還限定使第二催化燃 燒室與第一催化燃燒室相通的火焰燃燒室。
44. 如任何前述權利要求所述的蒸發設備，其中第一催化燃燒室包括第一催化元件。
45. 如權利要求44所述的蒸發設備，其中第一催化元件構造成限定兩個催化表面。
46. 如權利要求45所述的蒸發設備，其中第一催化燃燒室包括由第一催化元件的兩個 催化表面形成的兩個燃料流動通道。
47. 如權利要求44至46中的任何一個所述的蒸發設備，其中第一催化元件被形成為第 一催化燃燒室內的圓筒形元件。
48. 如權利要求44至47中的任何一個所述的蒸發設備，其中第一催化元件是空心元件。
49. 如權利要求44至48中的任何一個所述的蒸發設備，其中第一催化元件包括穿孔金 屬構成的載體。
50. 如權利要求49所述的蒸發設備，其中第一催化元件的載體是金屬板。
51. 如權利要求39至50的任何一個所述的蒸發設備，其中第二催化燃燒室包括第二催 化元件。
52. 如權利要求51所述的蒸發設備，其中第二催化元件構造成限定兩個催化表面。
53. 如權利要求52所述的蒸發設備，其中第二催化燃燒室包括由第二催化元件的兩個催化表面形成的兩個燃料流動通道。
54. 如權利要求51至53中的任何一個所述的蒸發設備，其中第二催化元件被形成為第二催化燃燒室內的圓筒形元件。
55. 如權利要求51至54中的任何一個所述的蒸發設備，其中第二催化元件是空心元件。
56. 如權利要求51至55中的任何一個所述的蒸發設備，其中第二催化元件包括穿孔金屬構成的載體。
57. 如權利要求56所述的蒸發設備，其中第二催化元件的載體是板材。
58. 如權利要求39至57中的任何一個所述的蒸發設備，其中第一催化燃燒室和第二催化燃燒室中的一個包括熱質。
59. 如權利要求39至58中的任何一個所述的蒸發設備，還包括構造成分配燃料以便將蒸發室維持在預定溫度範圍內的溫度調節閥。
60. 如權利要求39至59中的任何一個所述的蒸發設備，其中給第一催化燃燒室設置燃料氣體入口 ，並且從第二催化燃燒室設置燃料氣體出口 ，燃料氣體入口和廢氣出口相對於第一催化燃燒室和第二催化燃燒室布置成使得燃料氣體最初流動通過第一催化燃燒室，在第一催化燃燒室中至少一些燃料氣體轉化為熱，並且由於第一催化燃燒室中的轉化產生的廢氣以及來自第一催化燃燒室的未燃燒燃料氣體流動通過第二催化燃燒室。
61. 如權利要求39至59中的任何一個所述的蒸發設備，其中殼體包括圍繞一主腔室延伸並且限定所述主腔室的主側壁，第一催化燃燒室和第二催化燃燒室形成於主腔室內，主側壁在閉合主腔室一端的第一端壁和閉合主腔室另一端的第二端壁之間延伸。
62. 如權利要求61所述的蒸發設備，其中第一端壁限定第一催化燃燒室的上遊端以及第二催化燃燒室的下遊端。
63. 如權利要求61或62的所述的蒸發設備，其中一分隔元件定位於主腔室中，將主腔室分為所述第一催化燃燒室和第二催化燃燒室，所述分隔元件從第一端壁延伸並且其遠端在與第二端壁分隔開的位置處終止於主腔室中，以便於第二催化燃燒室與第一催化燃燒室相通。
64. 如權利要求63所述的蒸發設備，其中在第二端壁與分隔元件的遠端之間限定火焰燃燒室。
65. 如權利要求63或64所述的蒸發設備，其中分隔元件包括分隔壁，其在主腔室內與主側壁同心並且與之分隔開地延伸以使得第一催化燃燒室形成於分隔壁內且第二催化燃燒室形成於分隔壁和主側壁之間。
66. 如權利要求61至65中的任何一個所述的蒸發設備，其中燃料氣體入口定位於第一端壁中，並且廢氣出口鄰近第一端壁地定位於主側壁中。
67. 如權利要求43至66中的任何一個所述的蒸發設備，其中第一和第二催化元件中的至少一個相對於火焰燃燒室布置成使得當燃料氣體最初在火焰燃燒室中以火焰形式燃燒時，火焰將第一和第二催化元件中的所述一個的溫度升高至其點燃溫度，並且火焰由於燃料氣體由第一和第二催化元件中的所述一個轉化為熱而熄滅。
68. 如權利要求43至67中的任何一個所述的蒸發設備，其中用氣體催化材料塗覆的穿孔端蓋鄰近火焰燃燒室地橫向延伸跨過第一催化元件，並且第一催化元件相對於火焰燃燒室定位成使得火焰將第一催化元件的端蓋的溫度升高至其點燃溫度。
69. 如權利要求43至68中的任何一個所述的蒸發設備，其中第一催化元件相對於燃料氣體入口定位以用作防止火焰從火焰燃燒室通過燃料氣體入口回爆的屏障，並且第二催化元件相對於廢氣出口定位以用作防止火焰從火焰燃燒室通過廢氣出口噴出的屏障。
70. 如權利要求58至69中的任何一個所述的蒸發設備，其中熱質與第一和第二催化元件中的至少一個相關，用來在短時間的燃料氣體中斷期間將與熱質相關的第一和第二催化元件中的所述至少一個的鄰近熱質的一部分維持處於或高於其點燃溫度，以使得在燃料氣體重新建立時，鄰近熱質的第一和第二催化元件中的所述一個開始將燃料氣體轉化為熱。
71. 如權利要求39至70中的任何一個所述的蒸發設備，其中蒸發室與第一和第二催化燃燒室同軸。
72. 如權利要求61至71中的任何一個所述的蒸發設備，其中蒸發室由從第二端壁延伸的次級側壁形成。
73. 如權利要求72所述的蒸發設備，其中次級側壁構造成圓筒形側壁。
74. 如權利要求39至73中的任何一個所述的蒸發設備，其中一熱交換心軸延伸入蒸發室。
75. 如權利要求74所述的蒸發設備，其中熱交換心軸從第二端壁延伸。
76. 如權利要求39至75中的任何一個所述的蒸發設備，還包括蒸發模塊，其中所述模塊構造為鬆散菸草、菸草薄片、菸草小袋以及包括注入有尼古丁的基體的盒體之一。
77. 如權利要求39至76中的任何一個所述的蒸發設備，還包括用來接合蒸發室的空心圓柱形插塞元件。
78. 如權利要求77所述的蒸發設備，其中插塞元件包括軸向接口延伸部分。
79. 如權利要求39至78中的任何一個所述的蒸發設備，其中蒸發室構造成接合構造有菸草的菸草製品。
80. 如權利要求79所述的蒸發設備，其中菸草製品構造有過濾器接口延伸部分。
81. 如權利要求39至80中的任何一個所述的蒸發設備，其構造為加熱但不燃燒的蒸發設備。
82. —種蒸發設備，其包括可加熱的殼體，所述殼體限定_用來保持構造成在加熱時釋放浮質的可蒸發材料的蒸發室，-第一火焰燃燒室，-第一催化燃燒室，-第二催化燃燒室，其中第一催化燃燒室構造成接收燃料並且使燃料與第二催化燃燒室相通以用來轉化為熱。
全文摘要
一種用於蒸發可蒸發物質(典型地菸草)而不燃燒該可蒸發物質的蒸發設備(80)包括用於可蒸發物質的蒸發室(61)以及用於加熱該蒸發室(61)的氣體驅動的加熱單元(1)。該加熱單元(1)包括殼體(2)，殼體(2)具有在其各端處由第一端壁(5)和第二端壁(6)閉合以形成燃料氣體在其內轉化為熱的主腔室(8)的圓筒形主側壁(4)。次級圓筒形側壁(62)從第二端壁(6)延伸以形成用於接收菸草製品(81)的蒸發室(61)、用於產生菸草(84)中的可蒸發成分的浮質的圓筒形菸草套筒(83)。與殼體(2)的主側壁(4)同心的圓筒形分隔壁(10)從第一端壁(5)延伸入主腔室(8)並且限定初級燃燒室(11)和次級燃燒室(12)。圓筒形初級氣體催化燃燒元件(13)定位於初級燃燒室(11)中，並且圓筒形次級氣體催化燃燒元件(14)定位於次級燃燒室(12)中。燃料氣體/空氣混合物通過第一端壁(5)中的燃料氣體入口(17)輸送入初級燃燒室(11)用來由初級氣體催化燃燒元件(13)轉化為熱。夾帶有未燃燒燃料氣體的廢氣從初級燃燒室(11)進入次級燃燒室(12)，在該處未燃燒的燃料氣體由次級氣體催化燃燒元件(14)轉化為熱。穿過主側壁(4)的廢氣出口(18)容納來自次級燃燒室(12)的廢氣。
文檔編號F23C6/04GK101790662SQ200880104671
公開日2010年7月28日 申請日期2008年8月28日 優先權日2007年8月28日
發明者A·P·奧格爾斯比, J·P·奧格爾斯比 申請人:奧格爾斯比&巴特勒研究與發展有限公司