CN110430769B

CN110430769B - 与电感加热式气溶胶生成装置或系统一起使用的感受器

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Publication number: CN110430769B
Application number: CN201880017783.0A
Authority: CN
Inventors: J·库尔巴特; I·N·济诺维克; O·米罗诺夫
Original assignee: Philip Morris Products SA
Current assignee: Philip Morris Products SA
Priority date: 2017-04-05
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2023-02-14
Anticipated expiration: 2038-03-09
Also published as: KR20230169389A; EP3606363B1; EP3606363A1; RU2019135062A3; WO2018184787A1; KR102607651B1; CN110430769A; CN115969102A; BR112019019961A2; IL269680A; US20240122253A1; JP2020515245A; RU2019135062A; US20230180819A1; RU2756717C2; JP2023063503A; US11871790B2; KR20190131519A; PH12019501909A1; JP7247096B2

Abstract

本发明涉及一种与电感加热式气溶胶生成装置或系统(100)一起使用的可电感加热的感受器(210)。所述感受器(210)包括开孔可电感加热的陶瓷材料，用于保持气溶胶形成液体(202)并且在交变电磁场的影响下加热所述气溶胶形成液体(202)。本发明还涉及一种与气溶胶生成装置(100)一起使用的筒(200)。所述筒(200)包括气溶胶形成液体(202)和根据本发明的感受器(210)，所述感受器保持所述气溶胶形成液体(202)的至少一部分。本发明还涉及一种用于通过以电感方式加热气溶胶形成液体(202)来生成气溶胶的气溶胶生成装置(100)，其中所述装置包括根据本发明的感受器(210)。

Description

与电感加热式气溶胶生成装置或系统一起使用的感受器

技术领域

本发明涉及一种用于保持并以电感方式加热气溶胶形成液体的感受器。本发明还涉及一种与气溶胶生成装置一起使用的筒，以及涉及用于通过以电感方式加热气溶胶形成液体来生成气溶胶的气溶胶生成装置和系统。

背景技术

基于以电感方式加热气溶胶形成基质的气溶胶生成系统通常已从现有技术中知晓。这些系统可包括用于产生交变电磁场的感应源，所述交变电磁场在感受器中引发产热涡电流或磁滞损耗中的至少一种。如此受热的感受器与气溶胶形成基质热接近，所述气溶胶形成基质在加热时能够释放挥发性化合物以形成气溶胶。取决于气溶胶生成系统的类型，可将感受器和气溶胶形成基质一起提供于气溶胶生成制品中，具体地说，提供于筒中。所述筒可配置成收纳在继而包含感应源的气溶胶生成装置的腔中。所属领域中已描述若干感受器配置以便确定对气溶胶形成基质的充分加热。然而，在许多情况下，感受器仅与气溶胶形成基质的小部分接触。这可能导致跨基质体积的不均匀加热，使得基质温度部分过低而无法形成气溶胶。因此，仅小部分基质有效地用于用户体验。然而，增大加热功率以便将基质的所有部分加热到用于气溶胶形成的所需温度可能导致与感受器直接接触的那些部分局部过热。

因此，期望的是，具有一种具有现有技术解决方案的优势但无其限制的感受器以及包括感受器的筒和气溶胶生成装置。具体地说，期望的是具有一种感受器、筒和气溶胶生成装置，其允许气溶胶形成基质的均匀加热而无局部过热的风险。

发明内容

根据本发明，提供一种与气溶胶生成装置或系统一起使用的可电感加热的感受器。所述感受器包括开孔可电感加热的陶瓷材料，用于保持气溶胶形成液体并且用于在交变电磁场的影响下加热液体。具体地说，所述感受器可由此开孔陶瓷材料制作或组成。

根据本发明的陶瓷材料的特征一方面在于其开孔或开放孔结构，而另一方面在于其能够在交变电磁场的影响下可加热。由此，感受器有利地既是用于待加热的气溶胶形成液体的存储介质，也是用于以电感方式加热保持在其中的液体的加热元件。出于此原因，根据本发明的感受器可被视为双功能感受器。有利的是，陶瓷材料的开孔结构允许整个感受器材料均匀浸泡有气溶胶形成液体。因此，感受器整体与气溶胶形成液体直接接触。同时，感受器的整个体积可在交变电磁场的影响下均匀加热。出于此原因，根据本发明的感受器有利地允许在无需过度加热的情况下均匀加热其中存储的全部气溶胶形成液体。此外，根据本发明的感受器有利地确保极为一致的用户体验，因为可加热的气溶胶形成液体量与感受器的孔隙度和总体体积有关，所述孔隙度和总体体积是可很好控制的参数。

感受器的开口孔隙率为液体气溶胶形成材料提供了高保持能力。因此，液体气溶胶形成材料被稳妥地保持或存留在感受器中。有利的是，与液体贮槽相比，这降低了溅出的风险。具体地说，这允许感受器以及包括此类感受器的任何气溶胶生成制品、装置或系统防漏。另外，在加热后，感受器材料的开口孔隙率允许汽化的气溶胶形成材料从筒中自由地逸出。

如本文所使用，术语“感受器”是指包括能够将电磁能转换成热的材料的元件。因此，当位于交变电磁场中时，感受器被加热。一般来说，这可取决于感受器材料的电、磁属性而由感受器中诱发的磁滞损耗和/或涡电流所引起。在铁磁性或亚铁磁性感受器材料中，由于材料内的磁畴在交变电磁场的影响下被切换而发生磁滞损耗。如果感受器材料导电，则可引发涡电流。在导电铁磁性或亚铁磁性感受器材料的情况下，可因涡电流和磁滞损耗两者而产生热。因此，取决于开孔陶瓷材料的电、磁属性，根据本发明的开孔可电感加热的陶瓷材料可因磁滞损耗或涡电流中的至少一种而可加热。因此，所述开孔可电感加热的陶瓷材料可导电。替代地或另外，所述开孔可电感加热的陶瓷材料可以是铁磁性或亚铁磁性的。举例来说，感受器可包括导电陶瓷材料或由导电陶瓷材料组成，例如镧掺杂的钛酸锶或钇掺杂的钛酸锶。同样地，感受器可包括开孔亚铁磁性或铁磁性陶瓷材料或由开孔亚铁磁性或铁磁性陶瓷材料组成，例如陶瓷铁氧体。

如本文所使用，术语“气溶胶形成液体”涉及在加热气溶胶形成液体时能够释放出可形成气溶胶的挥发性化合物的液体。所述可含有固体和液体气溶胶形成材料或组分。气溶胶形成液体可包括含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，所述香味化合物在加热之后从所述液体中释放。替代地或另外，气溶胶形成基质可包括非烟草材料。气溶胶形成液体还可包括气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂的示例是丙三醇和丙二醇。气溶胶形成基质还可包括其它添加剂和成分，例如尼古丁或香料。具体地说，气溶胶形成液体可包含水、溶剂、乙醇、植物提取物和天然或人工调味剂。气溶胶形成液体还可以是糊状材料、包括气溶胶形成基质的多孔材料小袋或例如与胶凝剂或粘剂混合的松散烟草，其可包含丙三醇等常见气溶胶形成剂，且接着压缩或模制成塞。

可选择感受器的具体材料和几何形状以提供所要的热产生和液体吸收率以及存留效果。一般来说，感受器可具有任何所要形状。当与气溶胶生成制品、装置或系统一起使用时，形状可取决于具体的作用和安装位置。举例来说，感受器可具有柱体、盘、管、长方体或垫圈形配置中的一种。

感受器可以是包括开孔可电感加热的陶瓷材料或由多孔可电感加热的陶瓷材料制成的整体主体。所述整体主体可以是紧凑的固体主体。此配置有利地允许提供用于待加热的气溶胶形成液体的紧凑整体存储介质。具体地说，整体感受器主体可以是整体团粒或压制的制品。

或者，感受器可包括多个感受器元件，其中每个感受器元件包括开孔可电感加热的陶瓷材料或由开孔可电感加热的陶瓷材料制成或组成。同样地，每个感受器元件可以是整体主体，具体地说，紧凑的固体主体。举例来说，感受器可以是例如个别感受器团粒等个别感受器元件的固体块状材料。感受器可以是感受器颗粒。

由感受器保持和加热的气溶胶形成液体的量与开孔陶瓷材料的孔隙度相关。优选的是，开孔可电感加热的陶瓷材料具有20％与60％之间的孔隙度。此范围中的孔隙度证明在由感受器保持和加热以便提供适宜用户体验的气溶胶形成液体的量方面是有利的。可选择孔隙度，使得感受器保持预定量的气溶胶形成液体。优选的是，预定量的液体对应于在结合气溶胶生成装置或系统使用所述感受器时可得的预定义次数的抽吸。还可相对于通过感受器的特定气流管理来选择孔隙度。举例来说，可选择孔隙度以便提供特定抽吸阻力(RTD)。

优选的是，对气溶胶形成液体的加热仅基于磁滞损耗。因此，感受器的加热，即，开孔可电感加热的陶瓷材料的加热，主要或甚至仅可由磁滞损耗引起。因此，开孔陶瓷材料优选地仅为亚铁磁性或铁磁性的。因此，开孔可电感加热的陶瓷材料优选是不导电的，或——如果有的话——导电性极弱。如将在下文更详细地描述，这可以是合乎需要的，从而将感受器的加热性限制于对应于感受器材料的居里温度(Curie temperature)的温度。在非导电材料中，并不发生涡电流，且因此并不发生因涡电流所致的加热。

亚铁磁性材料和铁磁性材料的特征在于，它们保持低于居里温度的自发磁化，并且在此温度以上不显示磁有序。因此，在其居里温度以上，亚铁磁性或铁磁性材料是顺磁性的，因此不再发生因磁滞损耗所致的加热。因此，在感受器的开孔陶瓷材料不导电但仅是亚铁磁性或铁磁性的情况下，在居里温度以上，电感加热性甚至完全消失。此效应可有利地用于控制感受器的加热温度。因此，感受器的开孔可电感加热的陶瓷材料可具有选择的居里温度，以便对应于感受器应被加热到的最大温度，以避免或至少减少快速过热的可能性。居里温度可偏离此最大温度约1％到3％。可选择感受器的可电感加热的陶瓷材料以具有低于400℃、优选地低于380℃或低于360℃的居里温度。优选的是，可电感加热的陶瓷材料具有在150℃与300℃之间的居里温度。这尤其适用于包括仅一种单一亚铁磁性陶瓷材料的那些感受器。

如上文所提及，开孔可电感加热的陶瓷材料优选地是陶瓷铁氧体。如本文所使用，铁氧体是衍生自赤铁矿(Fe₂O₃)或磁铁矿(Fe₃O₄)等铁氧化物以及其它金属的氧化物的亚铁磁性陶瓷化合物。通常，铁氧体不导电。

具体地说，开孔可电感加热的陶瓷材料可包括或可至少是以下中的一种：

-锰镁铁氧体；

-镍锌铁氧体；或

-钴锌钡铁氧体。

如上文所提及，镍锌铁氧体可包括Mg_x Mn_y Fe_z O₄型组合物或由其组成，其中x＝0.4-1.1，y＝0.3-0.9，且z＝1-2，且其中金属阳离子Mg、Mn和Fe的原子分数x、y和z使得金属阳离子的总电荷与氧阴离子的总电荷平衡。具体地说，开孔可电感加热的陶瓷材料可包括或可以是以下中的一种：

-Mg_0.77 Mn_0.58 Fe_1.65 O₄，具有约270℃的居里温度；

-Mg_0.55 Mn_0.88 Fe_1.55 O₄；具有约262℃的居里温度；

-Mg_1.03 Mn_0.35 Fe_1.37 O₄；具有约190℃的居里温度。

如上文所提及，镍锌铁氧体可包括Ni_x Zn_1-x Fe₂ O₄型组合物或由其组成，其中x＝0.3-0.7，且金属阳离子Ni、Zn和Fe的原子分数使得金属阳离子的总电荷与氧阴离子的总电荷平衡。具体地说，开孔可电感加热的陶瓷材料可包括或可例如是Ni_0.5 Zn_0.5 Fe₂ O₄，具有约258℃的居里温度。

如上文所提及，钴锌钡铁氧体可包括Co_1.75 Zn_0.25 Ba₂ Fe₁₂ O₂₂或可由其组成，具有约279℃的居里温度。

一种根据本发明的用于产生包括开孔可电感加热的陶瓷材料的感受器的方法可包括以下步骤：

-混合陶瓷材料的粉末状原始组分；

-将纤维素溶解到溶剂中；

-将溶解的纤维素与混合的原始组分混合以获得浆料混合物；

-干燥所述浆料混合物；

-压制干燥的混合物以形成所要形状的团粒；

-煅烧团粒以形成开孔团粒；

-使开孔团粒退火。

可组合混合陶瓷材料的粉末状原始组分的步骤和将溶解的纤维素与混合的原始组分混合的步骤，即，可在单个步骤中将陶瓷材料的原始组分和溶解的纤维素混合在一起。

代替使用溶剂，对纤维素和粉末状原材料的处理或可在干燥条件中完成。因此，一种根据本发明的用于产生包括开孔可电感加热的陶瓷材料的感受器的替代方法可包括以下步骤：

-混合陶瓷材料的粉末状原始组分和纤维素以获得干混合物；

-压制干混合物以形成所要形状的团粒；

-煅烧团粒以形成开孔团粒；

-使开孔团粒退火。

如本文所使用，“煅烧”是在空气或氧气气氛中在550℃与1300℃之间的温度下的热处理过程。煅烧可在煅烧炉中执行。煅烧炉可以是钢柱体，其在加热的炉内部旋转并在受控气氛内执行间接高温处理。关于根据本发明的陶瓷材料，煅烧旨在燃烧纤维素并且——若存在——除去溶剂。在此过程期间，形成所要的陶瓷材料的开孔结构。优选的是，在约1200℃的温度下煅烧团粒。

纤维素具有两个功能。第一，纤维素在团粒中的混合原始组分的颗粒之间充当粘合剂。第二，纤维素颗粒有利地充当位移体以形成开孔结构。

施加于干燥的混合物以形成所要形状的团粒的压力可在5到10t/cm²(吨/平方厘米)的范围内。举例来说，10吨的负载可施加于直径为13mm的圆形样品上。

优选地在500℃到700℃的范围中的温度下，具体地说，在约600℃的温度下，对开孔团粒进行退火。

在混合粉末状原始组分的步骤之前，所述方法还可包括以下步骤：筛分陶瓷材料的原始组分，以选择具有在期望范围中的特定粒度的原始组分的粉末颗粒。优选的是，所述特定粒度在50μm与80μm之间。

所述方法还可包括以下步骤：在混合原始组分之前以及——如果提供——在筛分原始组分之前，研磨原始组分。

在研磨步骤之后，所述方法还可包括以下步骤：在混合原始组分之前以及——如果提供——在筛分原始组分之前，干燥研磨的原始组分。

优选的是，感受器可以是消耗性气溶胶生成制品的部分或可以是消耗性气溶胶生成制品，其用气溶胶形成液体预先浸泡，以便准备好与包含感应源的气溶胶生成装置一起使用。因此，感受器还可包括保持在开孔可电感加热的陶瓷材料中的气溶胶形成液体。即，感受器可包括开孔可电感加热的陶瓷材料，所述陶瓷材料保持气溶胶形成液体或(预先)浸泡有气溶胶形成液体。具体地说，开孔可电感加热的陶瓷材料可保持或可(预先)浸泡有预定量的气溶胶形成液体。优选的是，预定量的液体对应于在结合气溶胶生成装置使用所述感受器时可得的预定义次数的抽吸。

或者，感受器可以是气溶胶生成装置的组成部分。因此，本发明还提供一种用于通过以电感方式加热气溶胶形成液体来生成气溶胶的气溶胶生成装置。所述气溶胶生成装置包括感应源，所述感应源包括用于产生交变电磁场的感应线圈。此外，所述装置包括根据发明且如本文所描述的感受器，所述感受器包含用于保持和加热气溶胶形成液体的开孔可电感加热的陶瓷材料。所述感受器相对于感应线圈定位，从而在装置的操作中可通过交变电磁场电感加热。

为了产生交变电磁场，感应源可包括交流电(AC)发电机。所述AC发电机可由气溶胶生成装置的电源供电。所述AC发电机可操作地联接到感应线圈。所述AC发电机配置成产生高频振荡电流以穿过感应线圈来产生交变电磁场。如在本文中所使用，高频振荡电流意指具有500kHz与30MHz之间、优选地1MHz与10MHz之间且更优选地5MHz与7MHz之间的频率的振荡电流。

所述装置还可包括优选地包含AC发电机的电路。所述电路可有利地包括DC/AC逆变器，其可包含D类或E类功率放大器。所述电路可连接到气溶胶生成装置的电源。所述电路可包括可以是可编程微处理器的微处理器、微控制器或专用集成芯片(ASIC)或能够提供控制的其它电子电路。所述电路可包括另外的电子部件。所述电路可配置成调节对感应线圈的电流供应。电流可在系统激活之后连续地供应到感应线圈，或可例如在逐抽吸的基础上间歇地供应。

正如上文已经提到的，气溶胶生成装置有利地包括电源，优选是电池，例如磷酸锂铁电池。作为替代方案，电源可以是另一形式的电荷存储装置，例如电容器。电源可能需要再充电，且可具有允许存储足够用于一次或多次用户体验的能量的容量。举例来说，电源可具有足够容量以允许在大约六分钟的时段或六分钟的整倍数的时段中连续生成气溶胶。在另一示例中，电源可具有足够的容量以允许预定次数的抽吸或感应线圈的不连续激活。

所述装置可包括单个感应线圈或多个感应线圈。感应线圈的数目可取决于感受器元件的数目。所述感应线圈或多个感应器线圈可具有匹配感受器的形状的形状。同样地，所述感应线圈或多个感应器线圈符合气溶胶生成装置的壳体形状的形状。举例来说，所述感应线圈或多个感应线圈可以是螺旋形线圈或扁平螺旋线圈。所述感应线圈可缠绕铁氧体芯。如本文所使用，“扁平螺旋线圈”意指通常为平面线圈的线圈，其中线圈绕组的轴线与线圈所在的表面正交。扁平螺旋感应件可在线圈的平面内具有任何所要形状。举例来说，扁平螺旋线圈可具有圆形形状，或可具有大体长圆形或矩形形状。然而，如本文所使用的术语“扁平螺旋线圈”涵盖平面的线圈以及成形为符合弯曲表面的扁平螺旋线圈。扁平螺旋线圈的使用允许设计紧凑的装置，其具有耐用并且制造便宜的简单设计。线圈可保持在装置壳体内，并且无需暴露于所生成的气溶胶，使得可防止线圈上的沉积物和可能的腐蚀。感应线圈可被防腐蚀涂层或外壳覆盖。感应线圈可具有5mm与10mm之间的直径。感应线圈可定位于最靠近电源的腔的表面上或邻近所述表面。这会减小装置内的电连接的量和复杂性。

在使用时，有利的是使感受器接近感应线圈，以便确保交变电磁场穿透开孔可电感加热的陶瓷材料。有利的是，感受器定位于感应线圈附近。还期望感应线圈与感受器之间的距离在感受器的范围内基本上恒定，以确保均匀加热。优选的是，感受器与感应线圈之间的最小距离低于2mm，尤其低于1mm，或甚至低于0.5mm。

气溶胶生成装置可包括装置壳体。装置壳体可包括感受器、感应源、感应线圈、AC发电机、电路和电源。如将在下文进一步描述，装置壳体还可包括用于存储气溶胶形成液体的贮槽或液体存留元件或这两者。

装置壳体还可包括感受器可至少部分布置于其中的腔。所述腔可具有内表面。感应线圈可定位于最靠近电源的腔表面上或邻近所述表面。感应线圈可成形为符合腔的内表面。或者，感应线圈可在腔内。具体地说，腔可以是气溶胶生成室。

装置壳体可包括主体和衔嘴部分。腔可在主体中，并且衔嘴部分可具有出口，由装置生成的气溶胶可通过所述出口抽吸出来。感应线圈可布置在主体中、衔嘴部分中或主体和衔嘴部分这两者中。如本文所使用，术语‘衔嘴部分’意指放置在用户口中以便直接吸入由气溶胶生成系统生成的气溶胶的装置的一部分。气溶胶通过衔嘴输送到用户口中。

装置可包括从至少一个空气入口延伸到至少一个空气出口的空气路径。优选的是，空气出口是衔嘴的出口。空气路径经过感受器，具体地说，开孔陶瓷材料的外部表面。空气路径可穿过所述腔。空气路径还可经过感应线圈。通过允许空气流动通过装置以穿过线圈，可实现紧凑的系统。感应线圈可与感受器相邻定位。空气路径可包含提供于感应线圈与感受器元件之间的气流通路。汽化的气溶胶形成材料可夹带在气流通路中流动的空气中，其随后冷却以形成通过空气出口逸出的气溶胶。

感受器的开孔陶瓷材料可(预先)浸泡有预定量的气溶胶形成液体，以例如用于装置的单次使用。然而，可优选多次使用所述装置和集成于其中的感受器。因此，所述装置可配置成用于重复地或连续地用气溶胶形成液体浸泡感受器。对此，气溶胶生成装置还可包括用于保持或存储气溶胶形成液体的贮槽。贮槽可更换或可再填充。贮槽可布置在装置的壳体内，具体地说，在装置的主体内。为了用气溶胶形成液体(重新浸泡)感受器，贮槽例如通过流体通道或流体管与感受器流体连通。

气溶胶形成液体从贮槽到感受器的传输优选地因重力而发生。或者，液体传输可因毛细管效应——例如通过贮槽与感受器之间的毛细管芯元件——而发生。气溶胶生成装置还可包括用于将气溶胶形成液体从贮槽传输到感受器的泵送装置，例如微型泵。

优选的是，气溶胶生成装置可配置成使得用来自贮槽的气溶胶形成液体浸泡感受器仅在装置的特定位置中发生，例如装置的上下或顶部位置。如本文所使用，装置的位置主要是指装置在空间中的方向，尤其是在重力方面。换句话说，气溶胶生成装置可配置成使得用来自贮槽的气溶胶形成液体浸泡感受器需要将装置定向到特定位置。所述特定位置可标示为‘浸泡位置’有利的是，这降低不合需要的浸泡或甚至超过感受器容量的过度浸泡的风险。

气溶胶生成装置可配置成使得气溶胶形成液体从贮槽到感受器的传输优选地仅因重力而发生。为此，感受器与贮槽之间的相对布置可使得在装置的特定浸泡位置，感受器布置在低于贮槽水平的水平处。相比之下，在装置的操作位置，即，在气溶胶生成期间，感受器优选地布置在高于贮槽水平的水平处。因此，在操作位置不存在气溶胶形成液体从贮槽到感受器的传输。如果有的话，过量的气溶胶形成液体可在操作位置从感受器或流体通道/流体管回流到贮槽中。

替代地或另外，感受器与贮槽之间的流体连通是可中断或可释放的。具体地说，气溶胶生成装置可配置成使得贮槽与感受器仅在装置的特定浸泡位置流体连通。至少在装置的操作位置，并且还在除浸泡位置外的任何位置，流体连通可被停用、释放、中断或关闭。为了实现可中断或可释放的流体连通，气溶胶生成装置可包括用于控制贮槽与感受器之间的流体连通的阀。阀可以是重力致动阀，其仅在装置的特定位置打开，例如装置的上下或顶部位置。阀可以是可控电磁阀。电磁阀可例如通过开关可手动控制。或者，电磁阀可联接到气溶胶生成装置的电路以用于控制阀的关闭和打开。电路还可包括用于确定气溶胶生成装置的位置的位置传感器，例如微芯片封装MEMS陀螺仪。因此，电路可配置成仅在位置传感器检测到气溶胶生成装置处于特定位置的情况下才打开电磁阀。在位置传感器检测到任何其它位置的情况下，阀由电路关闭。

气溶胶生成装置还可配置成使得在用气溶胶形成液体浸泡感受器的期间停用对感受器的加热。有利的是，这防止贮槽中无意间形成气体。

气溶胶生成装置可配置成使得在用气溶胶形成液体浸泡感受器的期间关闭朝向气溶胶生成装置的气溶胶输出的气溶胶通路。有利的是，这防止气溶胶形成液体被装置的用户无意中吸入。

归因于陶瓷材料的开孔结构，感受器已经提供较高液体存留能力。尽管如此，气溶胶生成装置还可包括用于保持额外气溶胶形成液体的液体存留元件。液体存留元件可包括用于存储液体气溶胶形成基质的高存留或高释放材料(high retention or high releasematerial，HRM)。有利的是，液体存留元件可以是用于用以浸泡感受器的气溶胶形成液体的存储介质。为此，液体存留元件优选地与感受器直接接触。因此，存储在液体存留元件中的气溶胶形成液体可很容易地通过例如毛细管作用传输到感受器。存留在液体存留元件中的气溶胶形成液体优选地在离开存留元件之前不可用于气溶胶化。液体存留元件可不导电。液体存留元件还可以是顺磁性或反磁性的。优选的是，液体存留元件可以是不可以电感方式加热的。液体存留元件可结合气溶胶生成装置布置，以便不受感应线圈的交变电磁场影响或仅受最低限度的影响。

气溶胶生成装置可包括用于气溶胶形成液体的液体存留元件和贮槽两者。优选的是，贮槽与液体存留元件流体连通，所述液体存留元件继而可与感受器流体连通。因此，液体存留元件凭靠贮槽(重新)填充，而感受器凭靠液体存留元件浸泡。

如上文所提及，感受器可以是消耗性气溶胶生成制品的部分，或者可以是消耗性气溶胶生成制品，其用气溶胶形成液体预先浸泡，以便准备好与包含感应源的气溶胶生成装置一起使用。优选的是，气溶胶生成制品可以是与气溶胶生成装置一起使用的筒的部分，或者可以是筒。因此，本发明还提供一种与电感加热式气溶胶生成装置一起使用的筒。所述筒包括气溶胶形成液体和根据本发明且如本文所描述的可电感加热的感受器。所述感受器包括如本文所描述的开孔可电感加热的陶瓷材料或由所述陶瓷材料制成或组成，其保持筒中所含有的气溶胶形成液体的至少一部分。除保持气溶胶形成液体的至少一部分之外，可电感加热的陶瓷材料还允许在交变电磁场的影响下以电感方式加热其中保持的气溶胶形成液体。

所述筒是消耗性的、尤其是一次性的气溶胶生成制品。其配置成收纳在气溶胶生成装置的腔中，所述腔继而包括用于在筒收纳在腔中时以电感方式加热所述筒的感受器的感应源。在操作中，感应源产生穿透收纳在腔中的筒的感受器的交变磁场。取决于可电感加热的陶瓷材料的电、磁属性，所述交变磁场在感受器中引起涡电流或磁滞损耗中的至少一种。因此，感受器加热，从而使其中保持的气溶胶形成液体汽化。归因于陶瓷材料的开孔结构，汽化的气溶胶形成液体可穿过感受器且随后冷却以形成气溶胶。

优选的是，保持气溶胶形成液体的感受器可基本上构成筒，即，消耗性气溶胶生成制品。在此情况下，感受器可保持筒的全部气溶胶形成液体。换句话说，根据本发明的筒可仅由浸泡有气溶胶形成液体的感受器组成。有利的是，此类筒证明是简单、便宜和耐用的。

另外，所述筒可包括至少部分地包围浸泡的感受器的筒壳体。优选的是，筒壳体完全包围感受器，即，感受器可在筒壳体内。

当筒壳体收纳在气溶胶生成装置的腔中时，壳体优选地不导电。

感受器可填充筒壳体的至少一部分内部空间。

筒壳体可至少部分或完全地可移除，以便至少部分地或完全释放感受器。在操作中，这允许汽化的气溶胶形成液体从筒中自由逸出，且反之亦然，允许空气进入感受器。尤其是在筒构成基本上由浸泡有气溶胶形成液体的感受器组成的消耗性气溶胶生成制品的情况下，筒壳体可以是感受器的包壳或盖，其在筒与气溶胶生成装置接合之前，即，在部分或完全地释放的感受器与气溶胶生成装置接合之前，可被至少部分地或完全移除。

筒壳体可包括至少一个流体可渗透部分。如本文所使用，‘流体可渗透部分’是允许气体、优选地还有液体从中渗透通过的筒壳体的一部分。具体地说，筒壳体的至少一个流体可渗透部分允许呈气相或气相和液相两者的气溶胶形成液体从中渗透通过。筒壳体可具有多个流体可渗透部分。优选的是，覆盖感受器或与感受器接触的筒壳体的那些部分中的至少一部分可以是流体可渗透的。甚至整个筒壳体可以是流体可渗透的。相对于完全由浸泡有气溶胶形成液体的感受器填充的筒来说，或相对于基本上由浸泡有气溶胶形成液体的感受器组成的筒来说，后一种配置证明是有利的。

归因于感受器材料的高存留容量，感受器本身也可形成筒壳体的至少一部分。感受器甚至可形成整个筒壳体。举例来说，筒可以是包括周向壁和两个端壁的中空圆柱体。周向壁和端壁形成筒的壳体。至少一个端壁或至少周向壁的一部分或这两者可由感受器形成。

感受器可仅部分填充筒壳体的容积。有利的是，筒的空的内部容积可用作以气溶胶形成液体填充的贮槽或储存器。感受器面向筒内部的表面的一部分可与气溶胶形成液体直接接触。因此，当受热时，保持在感受器中的气溶胶形成液体汽化并通过陶瓷感受器材料的开孔结构从筒释放。同时，通过存储在筒贮槽或储存器中的气溶胶形成液体连续地重新填充或重新浸泡感受器。与其中感受器完全填充筒容积的筒相比，具有以气溶胶形成液体填充的空容积的筒具有更大的操作时间。这是因为，与相同大小的空闲容积相比，感受器容积的液体存储容量较低。

对应于存在于筒的外表面上的感受器主体的外轮廓的总体表面可约为25mm²。

已相对于感受器在上文描述了根据本发明的筒其它优势和特征，且不再重复。

根据本发明，还提供一种用于通过以电感方式加热气溶胶形成液体来生成气溶胶的气溶胶生成系统。所述系统包括气溶胶生成装置和根据本发明且如本文所描述的筒。因此，筒包括气溶胶形成液体和根据本发明且如本文所描述的可电感加热的感受器，所述感受器保持气溶胶形成液体的至少一部分。筒配置成与气溶胶生成装置一起使用，即，与气溶胶生成装置接合以用于通过以电感方式加热筒中所含有的气溶胶形成液体来生成气溶胶。为此，气溶胶生成装置包括装置壳体，所述装置壳体包含用于收纳筒的至少一部分的腔。所述气溶胶生成装置还包括装置壳体内的感应源，所述感应源包括用于产生交变电磁场的感应线圈。气溶胶生成装置和筒配置成使得在将筒收纳于腔中后，感受器相对于感应线圈定位，从而可通过交变电磁场电感加热。

感应线圈可定位于腔的内表面上或邻近所述内表面。感应线圈可成形为符合腔的内表面。或者，感应线圈可在腔内。在一些实施例中，当筒与装置接合时，感应线圈可在筒的内部通路内。

装置壳体可包括主体和衔嘴部分。腔可在所述主体中，并且衔嘴部分可具有出口，由系统生成的气溶胶可通过所述出口抽吸出来。感应线圈可在衔嘴部分中，或在主体中。或者，衔嘴部分可提供为筒的部分。

装置可包括从至少一个空气入口延伸到至少一个空气出口的空气路径。优选的是，空气出口是衔嘴的出口。空气路径经过感受器，具体地说，开孔陶瓷材料的外部表面。空气路径可穿过所述腔。空气路径还可经过感应线圈。通过允许空气流动通过装置以穿过线圈，可实现紧凑的系统。在使用时，当筒与装置接合时，即，收纳在腔中时，感应线圈可与感受器相邻定位。空气路径可包含在筒收纳在腔中时提供于感应线圈与感受器元件之间的气流通路。汽化的气溶胶形成材料可夹带在气流通路中流动的空气中，其随后冷却以形成气溶胶且可通过空气出口逸出。

与上文所描述的气溶胶生成装置相比，此处描述的气溶胶生成装置既不包括用于气溶胶形成液体的内部感受器也不包括用于气溶胶形成液体的内部储存器，例如液体贮槽。然而，除此之外，此处描述的气溶胶生成装置可与上文所描述的气溶胶生成装置类似或相同。

具体地说，此处描述的气溶胶生成装置的感应源和感应线圈可与上文所描述的气溶胶生成装置的感应源和感应线圈类似或相同。同样地，此处描述的气溶胶生成装置还可包括如上文所描述的AC发电机、电路和电源中的至少一种。

此处描述的气溶胶生成装置的其它特征和优势，具体地说，感应源、感应线圈、AC发电机、电路和电源的其它特征和优势，已相对于上文所描述的气溶胶生成装置进行了描述，且不再重复。

附图说明

将仅通过举例参考附图进一步描述本发明，附图中：

图1示意性地示出根据本发明的第一实施例的气溶胶生成系统；

图2示出沿着线A-A的根据图1的气溶胶生成系统的截面图；

图3示意性地示出根据本发明的第二实施例的气溶胶生成系统；

图4示意性地示出根据本发明的筒的第一实施例；

图5示出根据图4的筒的透视图；

图6示意性地示出根据本发明的筒的第二实施例；

图7示出根据图6的筒的透视图；

图8到17示意性地示出根据本发明的筒的其它实施例；

图18示意性地示出根据本发明的第一实施例的气溶胶生成装置；以及

图19示意性地示出根据本发明的第二实施例的气溶胶生成装置。

具体实施方式

图1是根据本发明的第一实施例的气溶胶生成系统1的示意性图解。所述系统包括气溶胶生成装置100以及与气溶胶生成装置100接合的筒200。装置100包括具有主体壳体101的主体，所述主体壳体含有作为电源102的锂离子电池以及控制电路104。主体壳体101限定其中收纳筒200的腔112。装置100还包含包括出口124的衔嘴部分120。衔嘴部分120的壳体和主体壳体101一起形成装置100的壳体。衔嘴部分可通过任何类型的连接--例如通过铰接连接、搭扣配合或螺旋连接--连接到主体。空气入口122限定于主体壳体101中。

扁平螺旋感应线圈110布置在腔112内。线圈110可操作地连接到控制电路104。线圈110还在图2中示出。线圈110通过从铜片冲压或切割螺旋线圈而形成。线圈110在空气入口122的水平处接近腔112的内表面定位，与筒200的端表面相对。因此，被抽吸通过入口122朝向出口124的空气穿过形成于线圈112与圆柱形筒200的端表面之间的通路。有利的是，扁平螺旋线圈允许装置与筒之间的简单交接，这继而允许简单且便宜的筒设计。

在此实施例中，筒200具有圆柱形形状。圆柱形筒200包括含有气溶胶形成液体202的筒壳体204。气溶胶形成液体可通过毛细管材料保持。筒壳体204是流体不可渗透的，但具有由感受器210覆盖的开放端。筒200的其它细节在图4和图5中示出。在此实施例中，感受器210是由例如Ni_0.5 Zn_0.5 Fe₂ O₄的开孔亚铁磁性陶瓷材料制成的紧凑固体感受器主体。感受器主体210具有圆柱形形状且插入到筒壳体204的开放端中。因此，感受器210形成筒壳体204的至少一部分。圆柱形感受器主体210具有3mm与6mm之间、优选地4与5mm之间的轴向长度。对应于感受器主体21的圆柱形外轮廓的总体表面可约为25mm²。

圆柱形感受器主体210的内端表面面向筒壳体204的内部，以便与筒200中所含有的气溶胶形成液体202直接接触。归因于陶瓷材料的开孔结构，感受器浸泡有气溶胶形成液体202。因此，感受器210保持筒200中所含有的气溶胶形成液体202的至少一部分。圆柱形感受器主体210的外端表面形成筒200的外表面。因此，当受热时，保持在感受器中的气溶胶形成液体汽化，并且可通过开孔感受器主体210的外端表面从筒200自由地逸出。

开孔结构用以为液体气溶胶形成材料提供高存留容量。归因于此，气溶胶形成液体被稳妥地保持或存留在感受器210中。有利的是，尽管筒壳体的一部分由开孔材料制成，这允许筒200相对于其中含有的气溶胶形成液体202是防漏的。反之亦然，在加热后，感受器材料的开口孔隙率使得允许汽化的气溶胶形成材料从筒中自由地释放。

当筒200与气溶胶生成装置100接合并且收纳在腔112中时，感受器元件210邻近扁平螺旋线圈110定位。筒200可包含键合特征以确保它无法颠倒插入装置中。

在使用时，用户可抽吸衔嘴部分120以通过空气入口122将空气抽吸到腔112以及衔嘴部分120中，并且从出口124出来进入用户口中。所述装置可包含呈麦克风形式的抽吸传感器106，用于检测用户何时抽吸衔嘴。抽吸传感器106可以是控制电路104的部分。抽吸传感器106可布置在腔内，接近空气入口122。当检测到抽吸时，电路104将高频振荡电流提供给线圈110。这会产生穿过感受器210的振荡磁场。因此，感受器210因磁滞损耗而加热并达到足以汽化保持在感受器材料的开孔中的气溶胶形成液体的温度。汽化的气溶胶形成材料夹带在从空气入口122朝向空气出口124流动的空气中。沿此线路，蒸汽冷却以在通过出口124逸出之前在衔嘴部分120内形成气溶胶。在检测到抽吸之后，控制电路104将振荡电流供应到线圈110达预定持续时间，在此示例中为五秒，接着切断电流，直到检测到新的抽吸。

图3是根据本发明的第二实施例的气溶胶生成系统1的示意性图解。系统1包括气溶胶生成装置100和筒200。除感应线圈以外，此第二实施例与图1所示的第一实施例相同。因此，在两个实施例中，气溶胶生成装置和筒的相同特征用相同附图标号标示。代替扁平螺旋感应线圈，根据第二实施例的气溶胶生成装置100包括定位在腔112中的螺旋形感应线圈170，使得在筒收纳在腔112中时，感受器210布置在螺旋形感应件170内。将高频振荡电流施加于线圈170会在螺旋形线圈170内部产生基本上均匀的振荡磁场。因此，在筒200与气溶胶生成装置100接合时，感受器120受到振荡磁场的均匀影响，这证明在均匀加热感受器的方面是有利的。或者，螺旋形感应件170还可布置在腔112的内表面上，或甚至在主体壳体101的壁内，这允许气溶胶生成装置100的简单紧凑的设计。

图1到5中示出的根据实施例的筒200具有简单耐用的设计，其与市售的雾化器相比可以低成本制造。然而，其它配置是可能的，如图6到16所示。

图6和图7示意性地示出具有中空圆柱形形状的替代筒设计。感受器210是由开孔亚铁磁性陶瓷材料制成的紧凑感受器主体，其形成筒壳体204的周向壁的周向部分。因此，感受器220具有管状形状。中空筒200内部含有气溶胶形成液体，所述气溶胶形成液体的一部分保持在感受器210中。如图6和7所示的筒可设计成与气溶胶生成装置接合，所述气溶胶生成装置包括如图3中所示的螺旋形感应线圈。气溶胶生成装置优选地设计成使得在筒与气溶胶生成装置接合时，感受器同轴地定位于螺旋形线圈的内部内。因此，感受器的加热有利地是极为均匀的。此外，与图4和5中示出的筒设计相比，图6和7中示出的筒设计的起作用加热体积较大，从而产生更强烈的用户体验。

图8示意性地示出其中筒由感受器210完全填充的另一筒设计的截面图。在此实施例中，感受器210是由开孔亚铁磁性陶瓷材料制成的紧凑感受器主体，从而为液体气溶胶形成基质提供高存留力。因此，例如与液体贮槽相比，本实施例的筒200有利地降低溅出风险。在筒出现故障裂缝的情况下，感受器的高存留材料避免气溶胶形成液体与装置的作用中电气部件和生物组织的非既定接触。

筒200包括至少部分地包围感受器210的筒壳体204。在使用时，汽化的气溶胶形成基质可通过感受器中未被筒壳体覆盖的那些部分从筒中逸出。

筒壳体204也可完全包围感受器210。在此情况下，筒壳体204的至少一部分可以是流体可渗透的，以允许汽化的气溶胶形成基质从筒中逸出。优选的是，整个筒壳体204是流体可渗透的，如图9所示。有利的是，这允许最大化的用户体验。

或者，感受器210可含于完全包围感受器210的不可渗透筒壳体204中，如图10所示。有利的是，这防止浸泡的感受器变干。如图11中所示，在筒与气溶胶生成装置接合之前，即，在部分或完全地释放的感受器与气溶胶生成装置接合之前，筒壳体204的至少一部分可移除或可打开。在图11的实施例中，筒壳体204可在端面处可移除。在移除筒壳体204的端面部分后，部分开放的筒可与气溶胶生成装置接合。在操作期间，汽化的气溶胶形成基质可通过敞开的端面从筒中逸出。

同样地，根据图4和5或图6和7的筒设计可包括还覆盖感受器210的外表面的筒壳体204。覆盖感受器的筒壳体204的部分将在筒与气溶胶生成装置接合之前被移除或打开。筒壳体的可移除或可打开部分可被视为感受器的保护盖。外表面感受器可与筒壳体的其余部分的外表面齐平，或凹入以使得外表面筒壳体是平滑的。

图12和图13示意性地示出另一筒设计，其中整个筒壳体204是将在筒的其余部分与气溶胶生成装置接合之前移除的保护盖或包装套管。相对于基本上由紧凑感受器主体组成(参看图12)或包括包封气溶胶形成液体的封闭表面或中空感受器主体(参看图13)的筒，此类盖或套管可证明是有利的。在两个实施例中，感受器主体基本上构成在移除包围制品的包装套管204后与气溶胶生成装置接合的消耗性气溶胶生成制品。如图12和13所示，包围的包装套管204可在端面处打开，从而允许感受器主体被取出来。相对于图13中示出的感受器设计，封闭的感受器表面可视为待与气溶胶生成装置接合的那些筒部分的其余壳体。

代替一体式感受器主体，感受器还可包括多个感受器元件211。如图14中所示，感受器元件可以是浸泡有气溶胶形成液体的个别感受器团粒211，其形成感受器颗粒。感受器元件211可含于筒壳体204中，所述筒壳体的至少一部分是流体可渗透的。作为示例，筒壳体的一部分或整个筒壳体可具有网状配置，例如由不锈钢网制成。在图14中，整个筒壳体204是流体可渗透的。有利的是，此类筒壳体204将个别感受器元件保持在一起，但允许汽化的气溶胶形成基质从筒中逸出。

或者，感受器元件211可含于不可渗透筒壳体204中，如图15所示。有利的是，这防止浸泡的团粒变干。如图16中所示，筒壳体的至少一部分可移除或可打开，以便允许取出个别感受器元件(参看图17)，所述个别感受器元件可随后填充到气溶胶生成装置的腔中。如果个别感受器元件将在无筒壳体的情况下作为块状材料，即，作为松散件，收纳在气溶胶生成装置中，则气溶胶生成装置可包括用于收纳并将感受器元件稳妥地存留在腔中的容器。容器的至少一部分可以是流体可渗透的，以允许汽化的气溶胶形成基质从容器中逸出。容器可包括填充通口。所述填充通口可例如通过盖子或通过气溶胶生成装置的衔嘴封闭。

图18示意性地示出根据本发明的另一方面的气溶胶生成装置100的第一实施例。代替可与含有感受器和待加热气溶胶形成液体的单独筒接合，气溶胶生成装置100本身包括根据本发明且如本文所描述的感受器180，其为由开孔亚铁磁性陶瓷材料制成的内部感受器180。类似于图1和3中所示的气溶胶生成装置，根据图13的装置100包括具有主体壳体101的主体，所述主体壳体含有电池102和控制电路104。主体壳体101限定其中布置内部感受器180的腔112。装置100还包含包括出口124的衔嘴部分120。衔嘴部分120的壳体和主体壳体101一起形成装置100的壳体。衔嘴部分以可移除方式连接到主体。空气入口122限定于主体壳体中。在腔112内是螺旋形感应线圈170。线圈170可操作地连接到控制电路104并包围圆柱形感受器主体180。当电路104向线圈170提供高频振荡电流时，产生穿过感受器180的振荡磁场。因此，感受器180因磁滞损耗而加热，从而使保持在感受器180的开孔结构中的气溶胶形成液体汽化。汽化的气溶胶形成材料夹带在用户通过空气入口122抽吸空气时积聚的空气流中，进入腔112和衔嘴部分120中并从出口124出来。

在本示例中，螺旋形线圈170的轴向长度延伸基本上对应于圆柱形感受器180的轴向长度延伸。当然，线圈170还可被配置以便仅包围感受器180的轴向部分。有利的是，线圈与感受器180之间的重叠程度可用于预设待加热和汽化的气溶胶形成液体量，以便优化用户体验。

为了用气溶胶形成液体重复地(重新)填充感受器180，气溶胶生成装置100还包括用于气溶胶形成液体的贮槽185。贮槽可更换或可再填充。贮槽185布置在装置100的主体壳体101内。贮槽185通过流体通道186与感受器180流体连通。可控阀187结合流体通道186布置。阀187可操作地联接到电路104以控制阀的关闭和打开。气溶胶生成装置100被配置以便仅在装置的上下或顶部位置打开阀186。因此，用来自贮槽185的气溶胶形成液体浸泡感受器180需要将装置100定向成此特定‘浸泡’位置。有利的是，这降低不合需要的浸泡或甚至超过感受器180的容量的过度浸泡的风险。气溶胶形成液体从贮槽185到感受器180的传输优选地因重力而发生。为了检测装置的相应位置，装置100可包括作为电路104的部分的位置传感器(未示出)。另外，电路104可配置成使得在‘浸泡’位置停用加热过程，以便防止非既定气体形成。此外，电路104可配置成使得在(重新)填充感受器180的期间阻挡朝向出口124的空气路径，以便防止用户对气溶胶形成液体的非既定吸入。为此，装置100可包括遮板(未示出)。装置100还可配置成使得仅在一个或多个预定‘使用’位置才能够加热感受器180。

图19示意性地示出包括内部感受器180的气溶胶生成装置100的第二实施例。此实施例与图18中示出的实施例基本上相同。因此，在两个实施例中，气溶胶生成装置的相同特征用相同附图标号标示。另外，根据图19的装置100包括由高存留或高释放材料(HRM)制成的液体存留元件190。液体存留元件190用作气溶胶形成液体的存储介质，以便连续浸泡感受器180。为此，液体存留元件190与感受器180直接接触。存储在液体存留元件190中的气溶胶形成液体通过毛细管作用传输到感受器180。液体存留元件190不导电且为顺磁性，且因此不可以电感方式加热。出于此原因，感应线圈170仅包围感受器180。液体存留元件通过流体通道186与贮槽185流体连通以用来自贮槽185的气溶胶形成液体进行(重新)填充。已相对于图18中示出的实施例描述了图19中示出的实施例的其它优势，且不再重复。

Claims

1.一种与气溶胶生成装置一起使用的筒，所述筒由浸泡有气溶胶形成液体的可电感加热的感受器组成，

其中所述可电感加热的感受器由开孔可电感加热的陶瓷材料组成，用于保持所述气溶胶形成液体并用于在交变电磁场的影响下加热所述气溶胶形成液体，并且

其中所述感受器是整体主体，即：陶瓷材料的开孔结构允许整个感受器均匀浸泡有气溶胶形成液体，并且感受器整体与气溶胶形成液体直接接触。

2.根据权利要求1所述的筒，其中所述开孔可电感加热的陶瓷材料包括以下中的至少一种或由以下中的至少一种组成：

锰镁铁氧体；

镍锌铁氧体；或

钴锌钡铁氧体。

3.根据权利要求1或2所述的筒，其中所述开孔可电感加热的陶瓷材料具有20％与60％之间的孔隙度。

4.根据权利要求1或2所述的筒，其中所述开孔可电感加热的陶瓷材料具有150℃到400℃之间的居里温度。

5.根据权利要求1或2所述的筒，其中所述开孔可电感加热的陶瓷材料是非导电材料。

6.根据权利要求1或2所述的筒，其中所述感受器形成筒的壳体。

7.根据权利要求6所述的筒，其中所述筒是包括周向壁和两个端壁的中空圆柱体。

8.根据权利要求7所述的筒，其中所述周向壁和两个端壁形成所述筒的壳体。

9.一种用于通过以电感方式加热气溶胶形成液体来生成气溶胶的气溶胶生成系统，所述系统包括气溶胶生成装置和待与所述气溶胶生成装置一起使用的根据权利要求1至8中的任一项所述的筒，所述气溶胶生成装置包括：

装置壳体，其包括用于收纳所述筒的至少一部分的腔；

所述装置壳体内的感应源，其包括用于产生交变电磁场的感应线圈；

其中所述筒的所述感受器能相对于所述感应线圈定位在所述腔中，以便能通过所述交变电磁场电感加热。