CN105407750A - 具有多材料感受器的成烟制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种成烟制品(10)，其包括成烟基质(20)和用于加热成烟基质(20)的感受器(1、4)。感受器(1、4)包括第一感受器材料(2、5)和具有居里温度的第二感受器材料(3、6)，第一感受器材料布置成与第二感受器材料紧密物理接触。第一感受器材料也可以具有居里温度，第二居里温度低于500℃，并且如果第一感受器材料具有居里温度，则低于第一感受器材料的居里温度。这样的多材料感受器的使用允许优化加热并且将感受器的温度控制为近似第二居里温度而不需要直接温度监测。

Description

具有多材料感受器的成烟制品
技术领域
本发明涉及一种成烟制品，其包括用于当加热时生成可吸入烟雾的成烟基质。成烟制品包括用于加热成烟基质的感受器，使得成烟基质的加热可以通过感应加热以非接触方式实现。感受器包括具有不同居里温度的至少两种不同材料。本发明也涉及一种包括这样的成烟制品的系统和成烟装置，所述成烟装置具有用于加热成烟装置的感应器。
背景技术
在本领域中已提出多种成烟制品或吸烟制品，其中烟草被加热而不是燃烧。这样的加热成烟制品的一个目的是减小由常规卷烟中的烟草的燃烧和热降解产生的类型的已知有害烟气成分。
典型地在这样的加热成烟制品中，通过将来自热源的热传递到物理分离的成烟基质或材料生成烟雾。在吸烟期间，挥发性化合物通过来自热源的热传递从成烟基质释放并且夹带在通过成烟制品抽吸的空气中。当释放的化合物冷却时，它们冷凝以形成由用户吸入的烟雾。
许多现有技术的文献公开用于消耗或抽吸加热成烟制品的成烟装置。例如，这样的装置包括电加热成烟装置，其中通过将来自成烟装置的一个或多个电加热元件的热传递到加热成烟制品的成烟基质生成烟雾。这样的电吸烟系统的一个优点在于它们显著地减小侧流烟气，同时允许用户选择性地暂停和重新开始吸烟。
用于电操作成烟系统中、呈电加热卷烟的形式的成烟制品的例子在US2005/0172976A1中被公开。成烟制品构造成插入成烟系统的成烟装置的卷烟接收器中。成烟装置包括将能量供应到包括多个电阻加热元件的加热器装置的电源，所述电阻加热元件布置成滑动地接收成烟制品使得加热元件定位在成烟制品的旁边。
US2005/0172976A1中公开的系统使用包括多个外部加热元件的成烟装置。具有内部加热元件的成烟装置也是已知的。在使用中，这样的成烟装置的内部加热元件插入加热成烟制品的成烟基质中使得内部加热元件与成烟基质直接相接触。
成烟装置的内部加热元件和成烟制品的成烟基质之间的直接接触可以提供用于加热成烟基质以形成可吸入烟雾的有效手段。在这样的配置中，当内部加热元件被致动时来自内部加热元件的热可以几乎立刻传送到成烟基质的至少一部分，并且这可以便于烟雾的快速生成。此外，生成烟雾所需的总加热能量可以低于包括外部加热元件的成烟系统中的情况，其中成烟基质不直接接触外部加热元件并且成烟基质的初始加热主要通过对流或辐射发生。在成烟装置的内部加热元件与成烟基质直接相接触的情况下，与内部加热元件直接相接触的成烟基质的部分的初始加热将主要通过传导实现。
包括具有内部加热元件的成烟装置的系统在WO2013102614中公开。在该系统中加热元件与成烟基质形成接触，加热元件经历热循环，在所述热循环期间它被加热并且然后冷却。在加热元件成烟基质之间的接触期间，成烟基质的颗粒可能附着到加热元件的表面。此外，由来自加热元件的热产生的挥发性化合物和烟雾可能变为沉积在加热元件的表面上。附着到和沉积在加热元件上的颗粒和化合物可能阻止加热元件以最佳方式工作。这些颗粒和化合物也可能在成烟装置的使用期间分解并且将难闻的或苦的风味传给用户。由于这些原因理想的是定期地清洁加热元件。清洁过程可以包括使用清洁工具，如刷。如果不适当地执行清洁，则加热元件可能受损或破裂。此外，成烟制品在成烟装置中的不适当或不小心插入和去除也可能损坏或破坏加热元件。
现有技术的烟雾输送系统是已知的，其包括成烟基质和感应加热装置。感应加热装置包括感应源，所述感应源产生在感受器材料中感生发热涡电流的交变电磁场。感受器材料热邻近成烟基质。被加热的感受器材料又加热成烟基质，所述成烟基质包括能够释放可以形成烟雾的挥发性化合物的材料。在本领域中已描述成烟基质的多个实施例，其带有感受器材料的多样配置以便确保成烟基质的充分加热。因此，追求成烟基质的操作温度，在所述操作温度下可以形成烟雾的挥发性化合物的释放是满意的。期望能够以有效方式控制成烟基质的操作温度。由于使用感受器感应地加热成烟基质是一种形式的“非接触加热”，因此没有测量消费品的成烟基质本身内部的温度的直接手段，也就是说，没有装置和成烟基质所处的消费品的内部之间的接触。
发明内容
提供一种成烟制品，其包括成烟基质和用于加热成烟基质的感受器。感受器包括第一感受器材料和第二感受器材料，第一感受器材料布置成与第二感受器材料紧密物理接触。第二感受器材料优选地具有低于500℃的居里温度。当感受器放置在波动电磁场中时第一感受器材料优选地主要用于加热感受器。可以使用任何合适的材料。例如第一感受器材料可以是铝，或者可以是含铁材料，如不锈钢。第二感受器材料优选地主要用于指示感受器何时已到达特定温度，所述温度是第二感受器材料的居里温度。第二感受器材料的居里温度可以用于在操作期间调节整个感受器的温度。因此，第二感受器材料的居里温度应当低于成烟基质的燃点。用于第二感受器材料的合适材料可以包括镍和某些镍合金。
优选地，感受器可以包括具有第一居里温度的第一感受器材料和具有第二居里温度的第二感受器材料，第一感受器材料布置成与第二感受器材料紧密物理接触。第二居里温度优选地低于第一居里温度。当在本文中使用时，术语“第二居里温度”指的是第二感受器材料的居里温度。
通过提供至少具有第一和第二感受器材料的感受器，其中第二感受器材料具有居里温度并且第一感受器材料不具有居里温度，或者第一和第二感受器材料具有彼此不同的第一和第二居里温度，成烟基质的加热和加热的温度控制可以分离。当第一感受器材料可以关于热损失和因此加热效率进行优化时，第二感受器材料可以关于温度控制进行优化。第二感受器材料不需要具有任何突出的加热特性。第二感受器材料可以选择成具有对应于第一感受器材料的预定最大期望加热温度的居里温度或第二居里温度。最大期望加热温度可以被限定为使得避免成烟基质的局部过热或燃烧。包括第一和第二感受器材料的感受器具有整体结构并且可以被称为双材料感受器或多材料感受器。第一和第二感受器材料的紧邻可以具有提供精确温度控制的优点。
第一感受器材料优选地是具有高于500℃的居里温度的磁性材料。从加热效率的观点来看理想的是第一感受器材料的居里温度高于感受器应当能够加热到的任何最大温度。第二居里温度可以优选地选择为低于400℃，优选地低于380℃，或低于360℃。优选的是第二感受器材料是磁性材料，其选择成具有与期望最大加热温度大致相同的第二居里温度。也就是说，优选的是第二居里温度与感受器应当加热到的温度大约相同以便从成烟基质生成烟雾。例如，第二居里温度可以在200℃到400℃的范围内，或者在250℃到360℃之间。
在一个实施例中，第二感受器材料的第二居里温度可以选择成使得当由处于等于第二居里温度的温度的感受器加热时，成烟基质的总平均温度不超过240℃。成烟基质的总平均温度在这里被定义为成烟基质的中心区域和周边区域中的多个温度测量结果的算术平均。通过预先限定总平均温度的最大值，成烟基质可以适合于烟雾的最佳产生。
在优选实施例中，成烟制品可以包括组装在包装物内的呈杆的形式的多个元件，所述杆具有口端和在口端的上游的远端，多个元件包括处于或朝着杆的远端定位的成烟基质。优选地，成烟基质是固体成烟基质。优选地，感受器是长形感受器，具有3mm到6mm之间的宽度和10微米到200微米之间的厚度。感受器优选地位于成烟基质内。特别优选的是长形感受器位于成烟基质内的径向中心位置，优选地使得它沿着成烟基质的纵轴线延伸。长形感受器的长度优选地在8mm到15mm之间，例如在10mm到14mm之间，例如为大约12mm或13mm。
优选地为了最大加热效率选择第一感受器材料。位于波动磁场中的磁性感受器材料的感应加热通过由于在感受器中感生的涡电流引起的电阻加热和由磁滞损耗生成的热的组合而发生。优选地第一感受器材料是具有超过400℃的居里温度的铁磁金属。优选地第一感受器是铁或铁合金(如钢)或铁镍合金。可能特别优选的是第一感受器材料是400系列不锈钢，如410级不锈钢，或420级不锈钢，或430级不锈钢。
第一感受器材料可以替代地是合适的非磁性材料，如铝。在非磁性材料中感应加热仅仅通过由于涡电流引起的电阻加热而发生。
第二感受器材料优选地选择成具有在期望范围内的可检测居里温度，例如在200℃到400℃之间的指定温度。第二感受器材料也可以有助于感受器的加热，但是该性质没有它的居里温度重要。优选地第二感受器材料是铁磁金属，如镍或镍合金。镍具有大约354℃的居里温度，其对于成烟制品中的加热的温度控制是理想的。
第一和第二感受器材料紧密接触形成整体感受器。因此，当加热时第一和第二感受器材料具有相同温度。可以针对成烟基质的加热进行优化的第一感受器材料可以具有高于任何预定最大加热温度的第一居里温度。一旦感受器已到达第二居里温度，第二感受器材料的磁性质变化。在第二居里温度下第二感受器材料从铁磁相可逆地变为顺磁相。在成烟基质的感应加热期间可以检测到第二感受器材料的该相变而没有与第二感受器材料的物理接触。相变的检测可以允许对成烟基质的加热的控制。例如，当检测到与第二居里温度关联的相变时可以自动地停止感应加热。因此，可以避免成烟基质的过热，即使主要负责成烟基质的加热的第一感受器材料不具有高于最大期望加热温度的居里温度或第一居里温度。在感应加热已停止之后感受器冷却直到它到达低于第二居里温度的温度。在这时第二感受器材料再次恢复其铁磁性质。可以检测到该相变而没有与第二感受器材料的接触并且然后可以再次启动感应加热。因此，可以通过感应加热装置重复启动和停用控制成烟基质的感应加热。该温度控制通过非接触手段实现。除了优选地已经集成到感应加热装置中的电路和电子器件以外，可以不需要任何附加电路和电子器件。
第一感受器材料和第二感受器材料之间的紧密接触可以通过任何合适的手段进行。例如，第二感受器材料可以是镀、沉积、涂覆、包覆或焊接到第一感受器材料上。优选方法包括电镀、流电镀和包覆。优选的是第二感受器材料呈现为致密层。致密层具有比多孔层高的磁导率，使得更容易检测在居里温度下的细微变化。如果为了加热基质优化第一感受器材料，则可能优选的是第二感受器材料的体积不大于提供可检测的第二居里点所需的体积。
在一些实施例中可能优选的是第一感受器材料呈具有3mm到6mm之间的宽度和10微米到200微米之间的厚度的长形条带的形式，并且第二感受器材料呈镀、沉积或焊接到第一感受器材料上的离散补片的形式。例如，第一感受器材料可以是430级不锈钢的长形条带或铝的长形条带并且第二感受器材料可以呈具有5微米到30微米之间的厚度的镍的补片的形式，所述补片沿着第一感受器材料的长形条带相隔一定距离被沉积。第二感受器材料的补片可以具有0.5mm到长形条带的厚度之间的宽度。例如宽度可以在1mm到4mm之间，或者在2mm到3mm之间。第二感受器材料的补片可以具有0.5mm到大约10mm之间、优选地在1mm到4mm之间或在2mm到3mm之间的长度。
在一些实施例中可能优选的是第一感受器材料和第二感受器材料以具有3mm到6mm之间的宽度和10微米到200微米之间的厚度的长形条带的形式被共同层压。优选地，第一感受器材料具有比第二感受器材料大的厚度。共同层压可以通过任何合适的手段形成。例如，第一感受器材料的条带可以焊接或扩散结合到第二感受器材料的条带。替代地，第二感受器材料的层可以沉积或镀到第一感受器材料的条带上。
在一些实施例中可能优选的是感受器是具有3mm到6mm之间的宽度和10微米到200微米之间的厚度的长形感受器，感受器包括由第二感受器材料包封的第一感受器材料的芯体。因此，感受器可以包括已由第二感受器材料涂覆或包覆的第一感受器材料的条带。作为例子，感受器可以包括具有12mm的长度、4mm的宽度和10微米到50微米之间(例如25微米)的厚度的430级不锈钢的条带。430级不锈钢可以涂覆有5微米到15微米之间(例如10微米)的镍层。
当与特定感应器结合使用时感受器可以配置成消耗1瓦到8瓦之间、例如1.5瓦到6瓦之间的能量。配置表示感受器可以包括特定的第一感受器材料并且可以具有特定的尺寸，当与生成已知频率和已知场强的波动磁场的特定导体结合使用时其允许1瓦到8瓦之间的能量消耗。
成烟装置可以具有一个以上感受器，例如一个以上长形感受器。因此，加热可以在成烟基质的不同部分中有效地实现。
也提供一种成烟系统，其包括具有用于产生交变或波动电磁场的感应器的电操作成烟装置，和包括如本文中描述和限定的感受器的成烟制品。成烟制品与成烟装置接合使得由感应器产生的波动电磁场在感受器中感生电流，导致感受器加热。电操作成烟装置包括配置成检测第二感受器材料的居里转变的电子电路。例如，电子电路可以间接地测量感受器的表观电阻(Ra)。当材料中的任何一种经历与居里温度关联的相变时表观电阻在感受器中变化。可以通过测量用于产生波动磁场的直流电流间接地测量Ra。
优选地，电子电路适合于成烟基质的加热的闭环控制。因此，当其检测到感受器的温度已增加到高于第二居里温度时电子电路可以切断波动磁场。当感受器的温度已减小到低于第二居里温度时可以再次接通磁场。替代地，当感受器的温度增加到高于第二居里温度时驱动磁场的电力工作循环可以减小，并且当感受器的温度减小到低于第二居里温度时电力工作循环可以减小。
因此，感受器的温度可以保持在第二居里温度加上或减去20℃的温度持续预定的一段时间，由此允许形成烟雾而不过度加热成烟基质。优选地电子电路提供反馈环，所述反馈环允许控制感受器的温度在第二居里温度加上或减去15℃内，优选地在第二居里温度加上或减去10℃内，优选地在第二居里温度加上或减去5℃之间。
电操作成烟装置优选地能够生成具有1到5千安每米(kA/m)之间、优选地在2到3kA/m之间、例如为大约2.5kA/m的磁场强度(H场强)的波动电磁场。电操作成烟装置优选地能够生成具有1到30MHz之间、例如1到10MHz之间、例如5到7MHz之间的频率的波动电磁场。
感受器是可消耗成烟制品的一部分，并且仅仅使用一次。因此，在加热期间形成于感受器上的任何残余物不导致以后的成烟制品的加热的问题。由于新感受器用于加热每个制品的事实，一系列成烟制品的风味可以更一致。此外，成烟装置的清洁不太重要并且可以在不损坏加热元件的情况下实现。此外，需要穿透成烟基质的加热元件的缺失意味着成烟制品在成烟装置中的插入和去除不太可能导致意外损坏制品或装置。所以，总成烟系统更耐用。
当在本文中使用时，术语“成烟基质”用于描述当加热时能够释放可以形成烟雾的挥发性化合物的基质。从本文中所述的成烟制品的成烟基质生成的烟雾可以是可见的或不可见的，并且可以包括蒸汽(例如，在气体状态下的物质的细颗粒，其在室温下通常是液体或固体)以及气体和冷凝蒸汽的液滴。
当在本文中使用时，术语“上游”和“下游”用于描述成烟制品的元件或元件的部分相对于用户在成烟制品的使用期间对其进行抽吸的方向的相对位置。
成烟制品优选地呈杆的形式，所述杆包括两端：口端或近端，烟雾通过其离开成烟制品并且输送到用户，和远端。在使用中，用户可以在口端上抽吸以便吸入由成烟制品生成的烟雾。口端在远端的下游。远端也可以被称为上游端并且在口端的上游。
优选地，成烟制品是吸烟制品，其生成通过用户的口直接可吸入用户的肺中的烟雾。更优选地，成烟制品是吸烟制品，其生成通过用户的口直接可吸入用户的肺中的含尼古丁烟雾。
当在本文中使用时，术语“成烟装置”用于描述与成烟制品的成烟基质相互作用以生成烟雾的装置。优选地，成烟装置是吸烟制品，其与成烟制品的成烟基质相互作用以生成通过用户的口直接可吸入用户的肺中的烟雾。成烟装置可以是用于吸烟制品的保持器。
当在本文中关于成烟制品使用时，术语“纵向”用于描述成烟制品的口端和远端之间的方向，并且术语“横向”用于描述垂直于纵向方向的方向。
当在本文中关于成烟制品使用时，术语“直径”用于描述成烟制品在横向方向上的最大尺寸。当在本文中关于成烟制品使用时，术语“长度”用于描述成烟制品在纵向方向上的最大尺寸。
当在本文中使用时，术语“感受器”指的是可以将电磁能量转换成热的材料。当位于波动电磁场中时，在感受器中感生的涡电流导致感受器的加热。此外，感受器内的磁滞损耗导致感受器的额外加热。当感受器定位成与成烟基质热接触时，成烟基质由感受器加热。
成烟制品优选地设计成与包括感应加热源的电操作成烟装置接合。感应加热源或感应器生成波动电磁场以便加热位于波动电磁场内的感受器。在使用中，成烟制品与成烟装置接合使得感受器位于由感应器生成的波动电磁场内。
感受器具有的长度尺寸优选地大于其宽度尺寸或其厚度尺寸，例如大于其宽度尺寸或其厚度尺寸的两倍。因此感受器可以被描述为长形感受器。感受器可以大致纵向地布置在杆内。这意味着长形感受器的长度尺寸布置成近似平行于杆的纵向方向，例如在平行于杆的纵向方向的正或负10度内。在优选实施例中，长形感受器元件可以位于杆内的径向中心位置，并且沿着杆的纵轴线延伸。
感受器可以呈销、杆或叶片的形式，其包括第一感受器材料和第二感受器材料。感受器可以具有5mm到15mm之间、例如6mm到12mm之间或8mm到10mm之间的长度。感受器可以具有1mm到6mm之间的宽度并且可以具有10微米到500微米之间或更加优选地在10到100微米之间的厚度。如果感受器具有恒定横截面，例如圆形横截面，则它具有1mm到5mm之间的优选宽度或直径。
优选的感受器可以被加热到超过250℃的温度。合适的感受器可以包括非金属芯体，其具有布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第一和第二感受器材料的金属轨迹。
感受器可以具有保护外层，例如包封第一和第二感受器材料的保护陶瓷层或保护玻璃层。感受器可以包括由玻璃、陶瓷或惰性金属形成的保护涂层，所述保护涂层形成于包括第一和第二感受器材料的芯体上。
感受器布置成与成烟基质热接触。因此，当感受器加热时成烟基质被加热并且形成烟雾。优选地感受器布置成与成烟基质直接物理接触，例如在成烟基质内。
成烟制品可以包含单个长形感受器。替代地，成烟制品可以包括一个以上长形感受器。
优选地，成烟基质是固体成烟基质。成烟基质可以包括固体和液体组分。
优选地，成烟基质包括尼古丁。在一些优选实施例中，成烟基质包括烟草。例如，烟雾形成材料可以由均质烟草的薄片形成。成烟基质可以是通过聚拢均质烟草的薄片形成的杆。
替代地或附加地，成烟基质可以包括不含烟草的烟雾形成材料。例如，烟雾形成材料可以由包括尼古丁盐和烟雾形成剂的薄片形成。
如果成烟基质是固体成烟基质，则固体成烟基质可以包括例如下列的一种或多种：粉末、颗粒、球丸、碎片、丝线、条带或薄片，其包含下列的一种或多种：草本叶、烟草叶、烟草叶脉、膨胀烟草和均质烟草。
可选地，固体成烟基质可以包含当加热固体成烟基质时释放的烟草或非烟草挥发性风味化合物。固体成烟基质也可以包含例如包括附加的烟草挥发性风味化合物或非烟草挥发性风味化合物的一个或多个胶囊，并且这样的胶囊可以在成烟基质的加热期间熔化。
可选地，固体成烟基质可以设在热稳定载体上或嵌入其中。载体可以采用粉末、颗粒、球丸、碎片、丝线、条带或薄片的形式。固体成烟基质可以以例如薄片、泡沫、凝胶或浆料的形式沉积在载体的表面上。固体成烟基质可以沉积在载体的整个表面上，或者替代地，可以以图案沉积以便在使用期间提供非均匀风味输送。
当在本文中使用时，术语“均质烟草材料”表示通过聚集微粒烟草形成的材料。
当在本文中使用时，术语“薄片”表示层状元件，其具有的宽度和长度显著大于其厚度。
当在本文中使用时，术语“聚拢”用于描述大致横向于成烟制品的纵轴线卷曲、折叠或以另外方式压缩或限制的薄片。
在优选实施例中，成烟基质包括均质烟草材料的聚拢纹理化薄片。
当在本文中使用时，术语“纹理化薄片”表示已折皱、凸印、凹印、穿孔或以另外方式变形的薄片。成烟基质可以包括均质烟草材料的聚拢纹理化薄片，其包括多个间隔开的凹陷、突起、穿孔或它们的组合。
在特别优选的实施例中，成烟基质包括均质烟草材料的聚拢折皱薄片。
均质烟草材料的纹理化薄片的使用可以有利地便于聚拢均质烟草材料的薄片以形成成烟基质。
当在本文中使用时，术语“折皱薄片”表示具有多个大致平行的脊或波纹的薄片。优选地，当成烟制品已组装时，大致平行的脊或波纹沿着或平行于成烟制品的纵轴线延伸。这有利地便于聚拢均质烟草材料的折皱薄片以形成成烟基质。然而，将领会用于包括在成烟制品中的均质烟草材料的折皱薄片可以替代地或附加地具有多个大致平行的脊或波纹，当成烟制品已组装时所述脊或波纹与成烟制品的纵轴线成锐角或钝角布置。
成烟基质可以呈成型件的形式，所述成型件包括由纸或其它包装物包围的烟雾形成材料。在成烟基质呈成型件的形式的情况下，包括任何包装物的整个成型件被认为是成烟基质。
在优选实施例中，成烟基质包括成型件，所述成型件包括由包装物包围的均质烟草材料或其它烟雾形成材料的聚拢薄片。优选地感受器是长形感受器，并且所述或每个长形感受器位于成型件内与烟雾形成材料直接相接触。
当在本文中使用时，术语“烟雾形成剂”用于描述任何合适的已知化合物或化合物的混合物，其在使用中便于形成烟雾并且在成烟制品的操作温度下实质上抗热降解。
合适的烟雾形成剂在本领域中是已知的并且包括、但不限于：多羟基醇，如丙二醇、三甘醇、1,3-丁二醇和丙三醇；多羟基醇的酯，如一、二或三醋酸甘油酯；以及一元、二元或聚羧酸的脂肪酯，如十二烷二羧酸二甲酯和十四烯二酸二甲酯。
优选的烟雾形成剂是多羟基醇或其混合物，如丙二醇、三甘醇、1,3-丁二醇和最优选的丙三醇。
成烟基质可以包括单一烟雾形成剂。替代地，成烟基质可以包括两种或更多种烟雾形成剂的组合。
优选地，成烟基质具有在干重基础上的大于5％的烟雾形成剂含量。
成烟基质可以具有在干重基础上的大约5％到大约30％之间的烟雾形成剂含量。
在优选实施例中，成烟基质具有在干重基础上的大约20％的烟雾形成剂含量。
用于成烟制品中的包括均质烟草的聚拢薄片的成烟基质可以由本领域中已知的方法制造，例如WO2012/164009A2中所公开的方法。
优选地，成烟基质具有至少5mm的外径。成烟基质可以具有大约5mm到大约12mm之间、例如大约5mm到大约10mm之间或大约6mm到大约8mm之间的外径。在优选实施例中，成烟基质具有7.2mm+/-10％的外径。
成烟基质可以具有大约5mm到大约15mm之间、例如大约8mm到大约12mm之间的长度。在一个实施例中，成烟基质可以具有大约10mm的长度。在优选实施例中，成烟基质具有大约12mm的长度。优选地，长形感受器具有与成烟基质相同的长度。
优选地，成烟基质为大致圆柱形。
支撑元件可以位于成烟基质的紧下游并且可以邻接成烟基质。
支撑元件可以由任何合适的材料或材料的组合形成。例如，支撑元件可以由从下列组成的群组选择的一种或多种材料形成：醋酸纤维素；纸板；折皱纸，如折皱耐热纸或折皱羊皮纸；以及聚合材料，如低密度聚乙烯(LDPE)。在优选实施例中，支撑元件由醋酸纤维素形成。
支撑元件可以包括中空管状元件。在优选实施例中，支撑元件包括中空醋酸纤维素管。
支撑元件具有的外径优选地大约等于成烟制品的外径。
支撑元件可以具有大约5毫米到大约12毫米之间、例如大约5毫米到大约10毫米之间或大约6毫米到大约8毫米之间的外径。在优选实施例中，支撑元件具有7.2mm+/-10％的外径。
支撑元件可以具有大约5毫米到大约15mm之间的长度。在优选实施例中，支撑元件具有大约8毫米的长度。
烟雾冷却元件可以位于成烟基质的下游，例如烟雾冷却元件可以位于支撑元件的紧下游，并且可以邻接支撑元件。
烟雾冷却元件可以位于支撑元件和口承件之间，所述口承件位于成烟制品的最下游端。
烟雾冷却元件可以具有大约300平方毫米每毫米长度到大约1000平方毫米每毫米长度之间的总表面面积。在优选实施例中，烟雾冷却元件具有大约500平方毫米每毫米长度的总表面面积。
烟雾冷却元件可以替代地被称为热交换器。
烟雾冷却元件优选地具有低抽吸阻力。也就是说，烟雾冷却元件优选地提供空气通过成烟制品的低阻力。优选地，烟雾冷却元件基本上不影响成烟制品的抽吸阻力。
烟雾冷却元件可以包括多个纵向延伸通道。多个纵向延伸通道可以由薄片材料限定，所述薄片材料已进行折皱、打褶、聚拢和折叠中的一项或多项以形成通道。多个纵向延伸通道可以由单个薄片限定，所述单个薄片已进行折皱、打褶、聚拢和折叠中的一项或多项以形成多个通道。替代地，多个纵向延伸通道可以由多个薄片限定，所述多个薄片已进行折皱、打褶、聚拢和折叠中的一项或多项以形成多个通道。
在一些实施例中，烟雾冷却元件可以包括从下列组成的群组选择的材料的聚拢薄片：金属箔，聚合材料，和基本无孔纸或纸板。在一些实施例中，烟雾冷却元件可以包括从下列组成的群组选择的材料的聚拢薄片：聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚乳酸(PLA)，醋酸纤维素(CA)，和铝箔。
在优选实施例中，烟雾冷却元件包括生物可降解材料的聚拢薄片。例如，无孔纸的聚拢薄片或生物可降解聚合材料的聚拢薄片，如聚乳酸或级(商业上可获得的基于淀粉的共聚多酯的系列)。
在特别优选的实施例中，烟雾冷却元件包括聚乳酸的聚拢薄片。
烟雾冷却元件可以由具有大约10平方毫米每毫克到大约100平方毫米每毫克重量之间的比表面面积的材料的聚拢薄片形成。在一些实施例中，烟雾冷却元件可以由具有大约35mm2/mg的比表面面积的材料的聚拢薄片形成。
成烟制品可以包括位于成烟制品的口端处的口承件。口承件可以位于烟雾冷却元件的紧下游并且可以邻接烟雾冷却元件。口承件可以包括过滤嘴。过滤嘴可以由一种或多种合适的过滤材料形成。许多这样的过滤材料在本领域中是已知的。在一个实施例中，口承件可以包括由醋酸纤维素束形成的过滤嘴。
口承件具有的外径优选地大约等于成烟制品的外径。
口承件可以具有大约5毫米到大约10毫米之间、例如大约6毫米到大约8毫米之间的直径的外径。在优选实施例中，口承件具有7.2毫米+/-10％的外径。
口承件可以具有大约5毫米到大约20毫米之间的长度。在优选实施例中，口承件具有大约14毫米的长度。
口承件可以具有大约5毫米到大约14毫米之间的长度。在优选实施例中，口承件具有大约7毫米的长度。
成烟制品的元件(例如，成烟基质和成烟制品的任何其它元件，如支撑元件、烟雾冷却元件和口承件)由外部包装物包围。外部包装物由任何合适的材料或材料的组合形成。优选地，外部包装物是卷烟纸。
成烟制品可以具有大约5毫米到大约12毫米之间、例如大约6毫米到大约8毫米之间的外径。在优选实施例中，成烟制品具有7.2毫米+/-10％的外径。
成烟制品可以具有大约30毫米到大约100毫米之间的总长度。在优选实施例中，成烟制品具有大约40mm到50mm之间、例如大约45毫米的总长度。
成烟系统的成烟装置可以包括：外壳；用于接收成烟制品的腔，布置成在腔内生成波动电磁场的感应器；连接到感应器的电源；以及控制元件，所述控制元件配置成控制从电源到感应器的供电。
在优选实施例中装置可以包括用于提供直流供应电压和直流电流的直流电源(如可再充电电池)，包括用于将直流电流转换成交流电流以便供应到感应器的DC/AC逆变器的电源电子器件。成烟装置还可以包括DC/AC逆变器和感应器之间的阻抗匹配网络以改善变换器和感应器之间的电力传送效率。
控制元件优选地联接到或包括监测器或监测装置以便监测由直流电源提供的直流电流。直流电流可以提供位于电磁场中的感受器的表观电阻的间接指示，这又可以提供检测感受器中的居里转变的手段。
感应器可以包括生成波动电磁场的一个或多个线圈。一个或多个线圈可以围绕腔。
优选地装置能够生成大约1到30MHz之间、例如2到10MHz之间、例如5到7MHz之间的波动电磁场。
优选地装置能够生成具有1到5kA/m之间、例如2到3kA/m之间、例如大约2.5kA/m的场强(H场)的波动电磁场。
优选地，成烟装置是便携式或手持式成烟装置，其由用户舒适地保持在单手的手指之间。
成烟装置在形状上可以为大致圆柱形。
成烟装置可以具有大约70毫米到大约120毫米之间的长度。
电源可以是任何合适的电源，例如直流电压源(如电池)。在一个实施例中，电源是锂离子电池。替代地，电源可以是镍金属氢化物电池，镍镉电池，或锂基电池，例如锂钴、磷酸锂铁、钛酸锂或锂聚合物电池。
控制元件可以是简单开关。替代地控制元件可以是电子电路并且可以包括一个或多个微处理器或微控制器。
成烟系统可以包括这样的成烟装置和如上所述的包括感受器的一个或多个成烟制品，成烟制品配置成接收在成烟装置的腔中使得位于成烟制品内的感受器位于由感应器生成的波动电磁场内。
一种使用如上所述的成烟制品的方法包括以下步骤：相对于电操作成烟装置定位制品使得制品的长形感受器在由装置生成的波动电磁场内，波动电磁场导致感受器加热，以及监测电操作成烟装置的至少一个参数以检测第二感受器材料的居里转变。例如可以监测由电源供应的直流电流以提供感受器中的表观电阻的间接测量。可以控制电磁场从而将感受器的温度保持在与第二感受器材料的居里转变近似相同的温度。可以切断和接通电磁场以将感受器的温度保持在期望范围内。可以改变装置的工作循环以将感受器的温度保持在期望范围内。
电操作成烟装置可以是本文中所述的任何装置。优选地波动电磁场的频率保持在1到30MHz之间，例如在5到7MHz之间。
一种产生如本文中描述或限定的成烟制品的方法可以包括以下步骤：组装呈杆的形式的多个元件，所述杆具有口端和在口端的上游的远端，多个元件包括成烟基质和与成烟基质热接触的感受器，优选地大致纵向地布置在杆内的长形感受器元件。感受器优选地与成烟基质直接相接触。
有利地，可以通过聚拢烟雾形成材料的至少一个薄片并且通过包装物包围聚拢薄片而产生成烟基质。产生用于加热成烟制品的这样的成烟基质的合适方法在WO2012164009中公开。烟雾形成材料的薄片可以是均质烟草的薄片。替代地，烟雾形成材料的薄片可以是非烟草材料，例如包括尼古丁盐和烟雾形成剂的薄片。
在成烟基质与其它元件组装以形成成烟制品之前长形感受器或每个长形感受器可以插入成烟基质中。替代地，在感受器插入成烟基质中之前成烟基质可以与其它元件组装。
附图说明
关于一个方面或实施例所述的特征也可以可应用于其它方面和实施例。现在将参考附图描述具体实施例，其中：
图1A是根据本发明的实施例的用于成烟制品中的感受器的平面图；
图1B是图1A的感受器的侧视图；
图2A是根据本发明的实施例的用于成烟制品中的第二感受器的平面图；
图2B是图2A的感受器的侧视图；
图3是包含如图2A和2B中所示的感受器的成烟制品的具体实施例的示意性横截面图；
图4是与图3中所示的成烟制品一起使用的电操作成烟装置的具体实施例的示意性横截面图；
图5是与图4的电操作成烟装置相接合的图3的成烟制品的示意性横截面图；
图6是显示关于图4所述的成烟装置的电子部件的方块图；以及
图7是直流电流与时间的关系的图形，示出当感受器材料经历与其居里点关联的相变时发生的远距离可检测电流变化。
具体实施方式
感应加热是通过法拉第感应定律和欧姆定律描述的已知现象。更具体地，法拉第感应定律说明，如果导体中的磁感应正在变化，则在导体中产生变化电场。由于该电场在导体中产生，因此被称为涡电流的电流将根据欧姆定律在导体中流动。涡电流将与电流密度和导体电阻率成比例地生成热。能够感应加热的导体被称为感受器材料。本发明使用配备有感应加热源(如感应线圈)的感应加热装置，所述感应加热源能够从交流源(如LC电路)生成交变电磁场。发热涡电流在热邻近成烟基质的感受器材料中产生，所述成烟基质能够释放可以在加热时形成烟雾的挥发性化合物。从感受器材料到固体材料的主要热传递机制是传导、辐射和可能的对流。
图1A和图1B示出根据本发明的实施例的用于成烟制品中的整体多材料感受器的具体例子。感受器1呈长形条带的形式，具有12mm的长度和4mm的宽度。感受器由紧密地联接到第二感受器材料3的第一感受器材料2形成。第一感受器材料2呈430级不锈钢的条带的形式，具有12mm乘4mm乘35微米的尺寸。第二感受器材料3是尺寸为3mm乘2mm乘10微米的镍的补片。镍的补片已电镀到不锈钢的条带上。430级不锈钢是具有超过400℃的居里温度的铁磁材料。镍是具有大约354℃的居里温度的铁磁材料。
在另外的实施例中形成第一和第二感受器材料的材料可以改变。在另外的实施例中可以有与第一感受器材料紧密接触定位的第二感受器材料的一个以上补片。
图2A和2B示出根据本发明的实施例的用于成烟制品中的整体多材料感受器的第二具体例子。感受器4呈长形条带的形式，具有12mm的长度和4mm的宽度。感受器由紧密地联接到第二感受器材料6的第一感受器材料5形成。第一感受器材料5呈430级不锈钢的条带的形式，具有12mm乘4mm乘25微米的尺寸。第二感受器材料6呈镍的条带的形式，具有12mm乘4mm乘10微米的尺寸。通过将镍的条带6包覆到不锈钢的条带5形成感受器。感受器的总厚度为35微米。图2的感受器4可以被称为双层或多层感受器。
图3示出根据优选实施例的成烟制品10。成烟制品10包括以同轴对准布置的四个元件：成烟基质20，支撑元件30，烟雾冷却元件40，以及口承件50。这四个元件的每一个为大致圆柱形元件，均具有大致相同的直径。这四个元件顺序地布置并且由外部包装物60包围以形成圆柱形杆。长形双层感受器4位于成烟基质内，与成烟基质相接触。感受器4是上面关于图2所述的感受器。感受器4具有与成烟基质的长度近似相同的长度(12mm)，并且沿着成烟基质的径向中心轴线定位。
成烟制品10具有用户在使用期间插入他或她的口中的近端或口端70，以及位于与口端70相对的成烟制品10的端部的远端80。一旦组装，成烟制品10的总长度为大约45mm并且直径为大约7.2mm。
在使用中空气由用户从远端80通过成烟制品抽吸到口端70。成烟制品的远端80也可以被描述为成烟制品10的上游端，并且成烟制品10的口端70也可以被描述为成烟制品10的下游端。位于口端70和远端80之间的成烟制品10的元件可以被描述为在口端70的上游，或者替代地，在远端80的下游。
成烟基质20位于成烟制品10的最远端或上游端80。在图3所示的实施例中，成烟基质20包括由包装物包围的折皱均质烟草材料的聚拢薄片。均质烟草材料的折皱薄片包括作为烟雾形成剂的丙三醇。
支撑元件30位于成烟基质20的紧下游并且邻接成烟基质20。在图3所示的实施例中，支撑元件是中空醋酸纤维素管。支撑元件30将成烟基质20定位在成烟制品的最远端80处。支撑元件30也用作间隔件以将成烟制品10的烟雾冷却元件40与成烟基质20间隔。
烟雾冷却元件40位于支撑元件30的紧下游并且邻接支撑元件30。在使用中，从成烟基质20释放的挥发性物质沿着烟雾冷却元件40朝着成烟制品10的口端70移动。挥发性物质可以在烟雾冷却元件40内冷却以形成由用户吸入的烟雾。在图3所示的实施例中，烟雾冷却元件包括由包装物90包围的聚乳酸的折皱或聚拢薄片。聚乳酸的折皱或聚拢薄片限定沿着烟雾冷却元件40的长度延伸的多个纵向通道。
口承件50位于烟雾冷却元件40的紧下游并且邻接烟雾冷却元件40。在图3所示的实施例中，口承件50包括低过滤效率的常规醋酸纤维素束过滤嘴。
为了组装成烟制品10，上述的四个圆柱形元件对准并且紧紧地包装在外部包装物60内。在图3所示的实施例中，外部包装物是常规卷烟纸。感受器4可以在用于形成成烟基质的过程期间、在组装多个元件以形成杆之前插入成烟基质20中。
图3中所示的成烟制品10设计成与包括感应线圈或感应器的电操作成烟装置接合以便由用户吸烟或消耗。
在图4中显示电操作成烟装置200的示意性横截面图。成烟装置200包括感应器210。如图4中所示，感应器210邻近成烟装置200的基质接收室230的远侧部分231定位。在使用中，用户将成烟制品10插入成烟装置200的基质接收室230中使得成烟制品10的成烟基质20邻近感应器210定位。
成烟装置200包括允许致动感应器210的电池250和电子器件260。这样的致动可以手动地操作或者可以响应用户抽吸插入成烟装置200的基质接收室230中的成烟制品10自动地发生。电池250供应直流电流。电子器件包括DC/AC逆变器以便为感应器供应高频交流电流。
当致动装置时，高频交流电流穿过形成感应器的一部分的线圈。这导致感应器210在装置的基质接收室230的远侧部分231内生成波动电磁场。电磁场优选地以1到30MHz之间、优选地在2到10MHz之间、例如在5到7MHz之间的频率波动。当成烟制品10正确地定位在基质接收室230中时，制品10的感受器4位于该波动电磁场内。波动场在感受器内生成涡电流，因此加热感受器。通过感受器内的磁滞损耗提供进一步加热。被加热感受器将成烟制品10的成烟基质20加热到足以形成烟雾的温度。烟雾通过成烟制品10向下游被抽吸并且由用户吸入。图5示出与电操作成烟装置相接合的成烟制品。
图6是显示关于图4所述的成烟装置200的电子部件的方块图。成烟装置200包括直流电源250(电池)、微控制器(微处理器控制单元)3131、DC/AC逆变器3132、用于适应负载的匹配网络3133以及感应器210。微处理器控制单元3131、DC/AC变换器3132和匹配网络3133全部是电源电子器件260的一部分。优选地通过测量从直流电源250引出的直流供应电压VDC和直流电流IDC以控制交流电PAC进一步供应到感应器3134，从直流电源250引出的直流供应电压VDC和直流电流IDC通过反馈通道提供给微处理器控制单元3131。匹配网络3133可以被提供以便于最佳适应负载，但不是必要的。
当成烟制品10的感受器4在操作期间被加热时它的表观电阻(Ra)增加。通过监测从直流电源250引出的直流电流可以远距离检测该电阻的增加，在恒定电压下当感受器的温度增加时所述直流电流减小。由感应器210提供的高频交变磁场紧邻感受器表面感生涡电流，该效应被称为趋肤效应。感受器中的电阻部分地取决于第一和第二感受器材料的电阻率且部分取决于可用于感生涡电流的每种材料中的皮肤层的深度。当第二感受器材料6(镍)到达其居里温度时它失去其磁性质。这导致第二感受器材料中可用于涡电流的皮肤层的增加，这可以导致感受器的表观电阻的减小。当第二感受器材料到达其居里点时其导致检测到的直流电流的暂时增加。这可以在图7的图形中看到。
通过远距离检测感受器中的电阻的变化，可以确定感受器4到达第二居里温度的时刻。在这时感受器处于已知温度(在镍感受器的情况下为354℃)。在这时装置中的电子器件操作以改变供应的电力并且由此减小或停止感受器的加热。感受器的温度然后减小到低于第二感受器材料的居里温度。在一段时间之后或在已检测到第二感受器材料已冷却到低于其居里温度之后，供电可以再次增加或者恢复。通过使用这样的反馈环，感受器的温度可以保持在近似第二居里温度。
关于图3所述的具体实施例包括由均质烟草形成的成烟基质。在其它实施例中成烟基质可以由不同材料形成。例如，成烟制品的第二具体实施例具有与上面关于图3的实施例所述的相同的元件，区别在于成烟基质20由已浸泡在包括尼古丁丙酮酸盐、丙三醇和水的液体配方中的卷烟纸的非烟草薄片形成。卷烟纸吸收液体配方并且因此非烟草薄片包括尼古丁丙酮酸盐、丙三醇和水。丙三醇与尼古丁的比率为5:1。在使用中，成烟基质20被加热到大约220摄氏度的温度。在该温度下包括尼古丁丙酮酸盐、丙三醇和水的烟雾形成并且通过过滤嘴50抽吸到用户的口中。应当注意基质20加热到的温度明显低于从烟草基质形成烟雾所需的温度。因而优选的是第二感受器材料是具有比镍低的居里温度的材料。例如，可以选择合适的镍合金。
上述的示例性实施例不旨在限制权利要求的范围。本领域的技术人员将显而易见与上述的示例性实施例一致的其它实施例。

Claims (18)

1.一种成烟制品(10)，其包括成烟基质(20)和用于加热所述成烟基质(20)的感受器(1、4)，其特征在于，所述感受器(1、4)包括第一感受器材料(2、5)和第二感受器材料(3、6)，所述第一感受器材料布置成与所述第二感受器材料紧密物理接触，并且所述第二感受器材料具有低于500℃的居里温度。
2.根据权利要求1所述的成烟制品，其中所述第一感受器材料是铝、铁或铁合金，例如410、420或430级不锈钢，并且所述第二感受器材料是镍或镍合金。
3.根据权利要求1或2所述的成烟制品，其特征在于，所述感受器(1、4)包括具有第一居里温度的所述第一感受器材料(2、5)和具有低于500℃的第二居里温度的所述第二感受器材料(3、6)，所述第二居里温度低于所述第一居里温度。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的成烟制品，其中所述第二感受器材料的居里温度低于400℃。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的成烟制品(10)，其包括组装在呈杆的形式的包装物内的多个元件，所述杆具有口端(70)和在所述口端的上游的远端(80)，所述多个元件包括处于或朝着所述杆的远端定位的成烟基质(20)，其中所述成烟基质是固体成烟基质，并且所述感受器是长形感受器，具有3mm到6mm之间的宽度和10微米到200微米之间的厚度，所述感受器位于所述成烟基质(20)内。
6.根据权利要求5所述的成烟制品，其中所述长形感受器位于所述成烟基质内的径向中心位置并且沿着所述成烟基质的纵轴线延伸。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的成烟制品，其中所述第二感受器材料镀、沉积或焊接到所述第一感受器材料上。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的成烟制品，其中所述第一感受器材料呈具有3mm到6mm之间的宽度和10微米到200微米之间的厚度的长形条带的形式，并且所述第二感受器材料呈镀、沉积或焊接到所述第一感受器材料上的离散补片的形式。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的成烟制品，其中所述第一感受器材料和所述第二感受器材料以具有3mm到6mm之间的宽度和10微米到200微米之间的厚度的长形条带的形式被共同层压，所述第一感受器材料具有比所述第二感受器材料大的厚度。
10.根据权利要求1至7中的任一项所述的成烟制品，其中所述感受器是具有3mm到6mm之间的宽度和10微米到200微米之间的厚度的长形感受器，所述感受器包括由所述第二感受器材料包封的所述第一感受器材料的芯体。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的成烟制品，其中所述第一感受器用于加热所述成烟基质并且所述第二感受器材料用于确定所述感受器何时到达对应于所述第二感受器材料的居里温度的温度。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的成烟制品，其中所述成烟基质呈杆的形式，包括所述烟雾形成材料的聚拢薄片，例如均质烟草的聚拢薄片，或包括尼古丁盐和烟雾形成剂的聚拢薄片。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的成烟制品，其包括一个以上的感受器(1、4)。
14.一种成烟系统，其包括具有用于产生波动电磁场的感应器(210)的电操作成烟装置(200)，和根据权利要求1至12中的任一项所述的成烟制品(10)，所述成烟制品(10)与所述成烟装置(200)接合使得由所述感应器(210)产生的交变磁场在所述感受器(1、4)中感生电流，导致所述感受器(1、4)加热，其中所述电操作成烟装置包括配置成检测所述第二感受器材料的居里转变的电子电路。
15.根据权利要求14所述的成烟系统，其中所述电子电路适合于所述成烟基质的加热的闭环控制。
16.根据权利要求14或15所述的成烟系统，其中所述电操作成烟装置能够感生具有1到30MHz之间的频率和1到5千安每米(kA/m)之间H场强的波动磁场，并且当定位在所述波动磁场内时所述成烟制品中的所述感受器能够消耗大约1.5到8瓦之间的功率。
17.一种使用根据权利要求1至13中的任一项所述的成烟制品的方法，其包括以下步骤：
相对于电操作成烟装置定位所述制品使得所述制品的所述长形感受器在由所述装置生成的波动电磁场内，所述波动电磁场导致所述感受器加热，以及
监测所述电操作成烟装置的至少一个参数以检测所述第二感受器材料的居里转变。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述电操作成烟装置内的电子电路控制所述电磁场使得所述感受器的温度保持在所述第二感受器材料的居里温度加上或减去20℃。
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