CN110447303A - 感应线圈装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种与用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备一起使用的感应线圈装置(1)。感应线圈装置(1)包括具有相对的第一侧和第二侧(11、12)的板(10)、安装在板的第一侧上的导电材料的第一扁平螺旋线圈(21)，和安装在板的第二侧上的导电材料的第二扁平螺旋线圈(22)。

Description

感应线圈装置

技术领域

本发明涉及用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备，涉及与用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备一起使用的感应线圈装置，并且涉及包括包含可抽吸材料的制品和用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备的系统。

背景技术

诸如香烟、雪茄等的吸烟制品在使用期间燃烧烟草以产生烟草烟雾。已经尝试通过产生在不燃烧的情况下释放化合物的产品来提供这些制品的替代品。这种产品的实例是所谓的“加热不燃烧”产品，或者烟草加热装置或产品，其通过加热但不燃烧材料来释放化合物。该材料可以是，例如，烟草或其他非烟草产品，其可以含有或不含有尼古丁。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种感应线圈装置，其与用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备一起使用，该感应线圈装置包括：

板，其具有相对的第一侧和第二侧；

导电材料的第一扁平螺旋线圈，其安装在板的第一侧上；以及

导电材料的第二扁平螺旋线圈，其安装在板的第二侧上。

在一个示例性实施方式中，感应线圈装置包括将第一扁平螺旋线圈电连接到第二扁平螺旋线圈的导电连接器。在一个示例性实施方式中，导电连接器从第一扁平螺旋线圈的径向内端延伸到第二扁平螺旋线圈的径向内端。

在一个示例性实施方式中，当从感应线圈装置的一侧观察时，第一扁平螺旋线圈从第一扁平螺旋线圈的径向内端沿顺时针路径行进，并且第二扁平螺旋线圈从第二扁平螺旋线圈的径向内端沿逆时针路径行进。

在一个示例性实施方式中，感应线圈装置包括层压件，其中，层压件具有包括第一扁平螺旋线圈的第一层和包括第二扁平螺旋线圈的第二层。第一层和第二层可例如通过层压件的中间层而间隔开。当提供中间层时，中间层应是电绝缘的。在一个示例性实施方式中，层压件是印刷电路板或包括印刷电路板。

在一个示例性实施方式中，第一扁平螺旋线圈和第二扁平螺旋线圈中的每个都是矩形线圈，例如正方形线圈。在另一示例性实施方式中，第一扁平螺旋线圈和第二扁平螺旋线圈中的每个都是圆形线圈。

在一个示例性实施方式中，第一扁平螺旋线圈和第二扁平螺旋线圈彼此轴向对准。

在一个示例性实施方式中，板是平面的或基本上是平面的。

本发明的第二方面提供了一种结构，其包括多个根据本发明的第一方面的感应线圈装置，以及保持器，感应线圈装置的相应板连接到该保持器，以将感应线圈装置相对于彼此固定在位。

在一个示例性实施方式中，保持器包括或容纳用于控制扁平螺旋线圈的操作的控制器。在一个示例性实施方式中，控制器用于独立于扁平螺旋线圈中的至少一个其他扁平螺旋线圈来控制扁平螺旋线圈中的至少一个扁平螺旋线圈的操作。

本发明的第三方面提供了用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备，该设备包括本发明的第一方面的感应线圈装置或本发明的第二方面的结构。

在一个示例性实施方式中，该设备是烟草加热产品。

本发明的第四方面提供了用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备，该设备包括：

加热区，其用于接收一个或多个包括可抽吸材料的制品；以及

磁场发生器，其用于产生在使用中穿透加热区的相应纵向部分的变化磁场，其中，磁场发生器包括多个导电材料的扁平螺旋线圈，该多个扁平螺旋线圈沿着加热区的纵向轴线顺序地布置在各自的平面中。

在一个示例性实施方式中，平面彼此平行或基本上彼此平行。

在一个示例性实施方式中，加热区延伸穿过该多个扁平螺旋线圈中的每个中的孔。

在一个示例性实施方式中，该设备具有用于支撑制品的支撑件，例如细长支撑件，该制品包括在扁平螺旋线圈中的孔中的可抽吸材料。在一个示例性实施方式中，支撑件是管状的并且围绕加热区。在其他实施方式中，支撑件是非管状的。

在一个示例性实施方式中，该设备具有加热元件，其包括加热材料，该加热材料可通过用一个或多个变化磁场穿透来加热以加热该加热区。在一个示例性实施方式中，支撑件是加热元件或包括加热元件。

在一个示例性实施方式中，加热材料包括选自下组的一种或多种材料：导电材料、磁性材料和磁性导电材料。

在一个示例性实施方式中，加热材料包括金属或金属合金。

在一个示例性实施方式中，加热材料包括选自下组的一种或多种材料：铝、金、铁、镍、钴、导电碳、石墨、普通碳钢、不锈钢、铁素体不锈钢、钢、铜和青铜。

在一个示例性实施方式中，该设备包括控制器，其用于独立于扁平螺旋线圈中的至少一个其他扁平螺旋线圈来控制扁平螺旋线圈中的至少一个扁平螺旋线圈的操作。

在一个示例性实施方式中，磁场发生器包括本发明的第一方面的感应线圈装置。因此，磁场发生器的该多个导电材料的扁平螺旋线圈包括感应线圈装置的导电材料的第一扁平螺旋线圈和第二扁平螺旋线圈。

在一个示例性实施方式中，磁场发生器包括本发明的第二方面的结构。

在一个示例性实施方式中，该设备用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发而不燃烧可抽吸材料。

在一个示例性实施方式中，该设备是烟草加热产品。

本发明的第五方面提供了一种用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发的系统，该系统包括：

根据本发明的第四方面的设备；以及

包括可抽吸材料并用于定位在该设备的加热区中的制品。

在一个示例性实施方式中，该制品是细长的。

附图说明

现在将参考附图仅通过实例描述本发明的实施方式，在附图中：

图1示出了感应线圈装置的一个实例的示意性透视图，该感应线圈装置与用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备一起使用；

图2示出了图1的感应线圈装置的示意性剖视图；

图3示出了包括多个图1的感应线圈装置和保持器的结构的一个实例的示意性透视图，这些感应线圈装置的相应板连接到保持器以将感应线圈装置相对于彼此固定在适当位置；

图4示出了图3的结构的示意性剖视图；并且

图5示出了包括用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备和包括可抽吸材料并用于定位在设备的加热区中的制品的系统的一个实例的示意性剖视图。

具体实施方式

如本文中使用的，术语“可抽吸材料”包括在加热时提供挥发性组分的材料，通常是蒸气或气溶胶的形式。“可抽吸材料”可以是不含烟草的材料或含烟草的材料。“可抽吸材料”可例如包括一种或多种烟草本身、烟草衍生物、膨胀烟草、再造烟草、烟草提取物、均质烟草或烟草替代品。可抽吸材料可以是磨碎烟草、碎烟、挤出烟草、再造烟草、再造可抽吸材料、液体、凝胶、凝胶薄片、粉末或附聚物等形式。“可抽吸材料”还可包括其他非烟草产品，其根据产品的不同而可含有或不含有尼古丁。“可抽吸材料”可包括一种或多种湿润剂，例如甘油或丙二醇。

如本文中使用的，术语“加热材料”或“加热器材料”指的是可通过用变化磁场穿透来加热的材料。

感应加热是通过用变化磁场穿透导电物体来加热该物体的过程。该过程由法拉第感应定律和欧姆定律描述。感应加热器可包括电磁体和用于使变化电流(例如交流电)通过电磁体的装置。当电磁体和待加热物体适当地相对定位使得由电磁体产生的合成变化磁场穿透物体时，在物体内部产生一个或多个涡流。该物体具有对电流流动的电阻。因此，当在物体中产生这种涡流时，其逆着物体的电阻的流动导致物体被加热。此过程称为焦耳、欧姆或电阻加热。能够被感应加热的物体称为感受器。

已经发现，当感受器是闭合电路的形式时，增强了在使用中感受器和电磁体之间的磁耦合，这导致更大的或改进的焦耳加热。

磁滞加热是通过用变化磁场穿透由磁性材料制成的物体来加热该物体的过程。磁性材料可被认为包括许多原子级磁体或磁偶极子。当磁场穿透这种材料时，磁偶极子与磁场对准。因此，当变化磁场，例如由电磁体产生的交变磁场，穿透磁性材料时，磁偶极子的取向随着变化的施加磁场而改变。这种磁偶极子重新定向导致在磁性材料中产生热量。

当物体既导电又有磁性时，用变化磁场穿透物体可在物体中引起焦耳加热和磁滞加热。此外，磁性材料的使用可增强磁场，这可强化焦耳加热和磁滞加热。

在以上每个过程中，由于热量在物体自身内部产生，而不是通过热传导由外部热源产生，所以可实现物体中的快速温度升高和更均匀的热分布，特别是通过选择合适的物体材料和几何形状，以及相对于物体的合适的变化磁场幅度和取向。此外，由于感应加热和磁滞加热不需要在变化磁场源和物体之间提供物理连接，所以设计自由度和对加热分布的控制可以更大，并且成本可以更低。

参考图1和图2，示出了根据本发明的一个实施方式的感应线圈装置的一个实例的示意性透视图和剖视图。感应线圈装置10与用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备一起使用，例如图5所示和下面描述的设备100。

感应线圈装置1包括平板、面板或板10和两个导电材料(例如铜)的扁平螺旋线圈21、22。在使用中，变化的(例如交变的)电流通过线圈21、22中的每个，以产生变化的(例如交变的)磁场，该磁场可用于穿透加热元件以引起加热元件的加热，如将在下面更详细地描述的。

板10具有第一侧11和相对的第二侧12。板10的第一侧11和第二侧12彼此背对。在此实施方式中，板10基本上是平面的，并且第一侧11和第二侧12是板10的主侧。板10应由非导电材料制成，例如塑料材料，以使线圈21、22彼此电绝缘。在此实施方式中，板10由FR-4制成，FR-4是由具有阻燃的环氧树脂粘合剂的编织玻璃纤维布构成的复合材料，导电材料的扁平螺旋线圈的第一线圈21安装在板10的第一侧11上，导电材料的扁平螺旋线圈的第二线圈22安装在板10的第二侧12上。因此，板10位于线圈21、22之间。

线圈21、22可以任何合适的方式固定到板10。在此实施方式中，感应线圈装置1已经由印刷电路板(PCB)形成，因此第一扁平螺旋线圈21和第二扁平螺旋线圈22已经通过在PCB的制造期间将导电材料印刷到板或板10的相应的第一侧11和第二侧12上，然后移除(例如通过蚀刻)导电材料的选择部分使得第一扁平螺旋线圈21和第二扁平螺旋线圈22形式的导电材料的图案保留在板10上而形成。因此，第一扁平螺旋线圈21和第二扁平螺旋线圈22是板10上的导电材料的薄膜或涂层。

因此，此实施方式的感应线圈装置1包括具有第一层(包括第一扁平螺旋线圈21)、第二层(包括第二扁平螺旋线圈22)及在第一层和第二层之间的中间第三层(板10)的层压件。因此，板10将第一层和第二层间隔开。由于板10由非导电材料制成，所以线圈21、22彼此电绝缘(除了用于导电连接器30以外，如下所述)。也就是说，线圈21、22彼此不接触。在其他实施方式中，线圈21、22可以不同的方式彼此电绝缘，例如通过线圈21、22之间的气隙。在一些实施方式中，线圈21、22可以任何其他合适的方式设置在板10上，例如通过预先形成然后附接到板10。

在一些实施方式中，板10可以不是PCB层。例如，其可以是一层或一片材料，例如树脂或粘合剂，其可已经干燥、固化或硬化。

如上所述，使用由薄的印刷导电材料形成的线圈避免了对利兹线的需要。利兹线由许多聚集在编织物中的极细的金属丝的绞线组成，以克服在较高激励频率下减小穿透深度的效果。由于PCB上的迹线较薄(对于1OzCu来说，通常是大约38μm厚，对于2Oz Cu来说，通常是大约76μm厚)，因此其在高频下的性能可与利兹线的等效横截面积相当，而不会出现与易碎性、使利兹线成形或将其连接到其他部件有关的问题。

第一扁平螺旋线圈和第二扁平螺旋线圈21、22暴露在板10上，这有助于在使用期间使线圈21、22中产生的任何热量消散。然而，在其他实施方式中，第一扁平螺旋线圈21和第二扁平螺旋线圈22可替代地嵌入在形成板10的材料内，以帮助保护线圈21、22在运输、储存和使用期间不受损坏。

在此实施方式中，感应线圈装置1具有导电连接器30，其将第一扁平螺旋线圈21电连接到第二扁平螺旋线圈22。更具体地，导电连接器30从第一扁平螺旋线圈21的径向内端21a延伸到第二扁平螺旋线圈22的径向内端22a，以串联连接线圈21、22。在此实施方式中，导电连接器30以本领域技术人员将理解的方式形成为穿过PCB的板10的“通路”。在其他实施方式中，导电连接器30可采用不同的形式，例如在板10内部或外部的导电引线或导线。

在此实施方式中，扁平螺旋线圈21、22布置在相应的基本上平行的平面中。也就是说，扁平螺旋线圈21、22中的每个具有与线圈21、22所处平面正交的(变化的)半径。此外，扁平螺旋线圈21、22彼此轴向对准。也就是说，线圈21、22中的一个的路径所发自的虚拟点位于与线圈21、22中的另一个的路径所发自的虚拟点相同的轴线上，并且该轴线与线圈21、22所处相应平面中的每个正交。此外，在此实施方式中，当从感应线圈装置1的一侧观察时，第一扁平螺旋线圈21从第一扁平螺旋线圈21的径向内端21a沿顺时针路径行进，并且第二扁平螺旋线圈22从第二扁平螺旋线圈22的径向内端22a沿逆时针路径行进。在此结构中，由线圈21、22在使用中产生的磁场彼此增强，有效地使线圈21、22的电感加倍，并使沿着线圈轴线的磁场加倍。

如图1和图2所示，孔口13从板10的第一侧11完全延伸穿过板10到板10的第二侧12。此外，扁平螺旋线圈21、22中的每个缠绕在与穿过板10的孔口13基本对准的孔周围。也就是说，在扁平螺旋线圈21、22中的每个的中心处具有孔。孔口13和孔中的每个都是通孔。如下面将更详细描述的，由线圈21、22在使用中产生的变化磁场可用于穿透位于孔口13中和/或一个或两个孔中的加热元件。

如从板10的第一侧11和第二侧12测量的第一扁平螺旋线圈21和第二扁平螺旋线圈22中的每个的厚度可以是例如大于50微米且小于200微米，例如大约70微米、大约100微米或大约140微米。在其他实施方式中，线圈21、22中的一个或每个可具有小于50微米或大于200微米的厚度。所选择的厚度将有助于确定线圈21、22的电阻以及线圈21、22在使用中的自加热程度。如在板10的第一侧11和第二侧12之间测量的板10的厚度可以是例如小于2毫米，例如小于1毫米。

虽然原则上在PCB的各层中可提供多于两个的扁平螺旋线圈，但是由于热传导，PCB的外层具有比PCB的任何内层大二到三倍的载流能力。因此，诸如上述的双线圈结构提供了性能和复杂性之间的平衡。此外，在此实施方式中，线圈21、22中的每个是圆形或环形扁平螺旋线圈。在其他实施方式中，线圈21、22中的一个或每个可替代地是矩形(例如正方形)扁平螺旋线圈。虽然矩形轮廓线圈对于给定轮廓具有稍微更高的电感，但是圆形线圈可更容易地交错和/或可具有封装在其之间的部件，导致PCB面积利用的总体增加。对于沿着线圈轴线的给定磁场强度，矩形轮廓还需要更长的磁道长度，与类似宽度的圆形线圈相比，这增加了电阻并减小了Q值。

在一些实施方式中，两个或更多个上述感应线圈装置被提供为还包括保持器的结构的一部分，感应线圈装置连接或附接到该保持器。保持器可相对于彼此、相对于保持器和/或相对于固定到保持器的任何其他部件将感应线圈装置保持在固定位置。

例如，图3和图4示出了根据本发明的一个实施方式的结构的一个实例的示意性透视图和剖视图。结构50与用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备一起使用，例如图5所示和下面描述的设备100。

此实施方式的结构50包括第一至第五感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e，其中的每个与图1和图2所示的感应线圈装置1相同。结构50还包括保持器52，感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e的相应板10附接到保持器52，以将感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e相对于彼此固定在适当位置。在此实施方式中，保持器52是3D打印的SLS(选择性激光烧结)尼龙。在其他实施方式中，保持器2可以任何其他合适的方式形成，例如由PCB或由任何其他合适的材料形成。在此实施方式中，保持器52包括基座54，感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e在与基座54的表面正交或垂直的方向上远离基座54延伸。

在此实施方式中，感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e是与保持器52分离的部件，并且在结构50的形成期间与保持器52组装在一起。感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e中的每个包括电连接器23，用于将线圈21、22电连接到电路并用于将感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e锚定到保持器52。在其他实施方式中，装置1a、1b、1c、1d、1e中的每个可包括用于将线圈21、22连接到电路的电连接器，以及一个或多个用于将感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e锚定到保持器52的附加结构连接器。在此实施方式的其他变型中，保持件52可与感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e的板10(并且在一些情况下还与线圈21、22)一体地形成。

如图3和图4所示，保持器52将感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e相对于彼此保持，使得感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e的扁平螺旋线圈21、22沿着轴线A-A顺序地布置在相应的平面中。在此实施方式中，感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e的扁平螺旋线圈21、22位于相应的基本上平行的平面中，每个平面与轴线A-A正交。此外，扁平螺旋线圈21、22都彼此轴向对准，因为线圈21、22的路径所发自的相应虚拟点都位于公共轴线上，在此情况中是轴线A-A。另外，穿过相应的板10的孔口13都彼此轴向对准，并且都位于与线圈21、22的路径所发自的相应虚拟点相同的轴线A-A上。

在此实施方式中，结构50包括用于控制扁平螺旋线圈21、22的操作的控制器(未示出)。控制器容纳在保持器52中，并且包括集成电路(IC)，但是在其他实施方式中，控制器可采用不同的形式。在一些实施方式中，控制器用于独立于感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e中的至少一个其他感应线圈装置来控制感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e中的至少一个感应线圈装置的操作。例如，控制器可独立于其他感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e的线圈21、22向感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e中的每个的线圈21、22供应电力。在一些实施方式中，控制器可顺序地向感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e中的每个的线圈21、22供应电力。或者，至少在一种操作模式中，控制器可用于同时控制所有感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e的操作。

保持器52还包括三个臂55、56、57，其在与基座54的表面正交或垂直的方向上远离基座54延伸，并且基本上平行于感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e。在此实施方式中，臂55、56、57是3D打印的SLS(选择性激光烧结)尼龙，并且与基座52成一体。在其他实施方式中，臂55、56、57可以是与基座54分开的部件，其与基座54组装在一起。

每个臂55、56、57具有穿过其中的开口55a、56a、57a，并且在每个开口55a、56a、57a中定位有环形垫圈或垫片55b、56b、57b。每个垫片55b、56b、57b由电介质或电绝缘材料制成，例如聚醚醚酮(PEEK)或玻璃。与大多数其他热塑性塑料相比，PEEK具有相对高的熔点，并且高度抗热降解。每个垫片55b、56b、57b限定穿过其中的孔55c、56c、57c。孔55c、56c、57c都位于与线圈21、22的路径所发自的相应虚拟点相同的轴线A-A上。

结构50还包括细长支撑件130，其用于在使用中支撑包括可抽吸材料的制品。在此实施方式中，支撑件130是管状的，并且具有与轴线A-A同轴的纵向轴线。在其他实施方式中，支撑件130可以是非管状的。支撑件130由垫片55b、56b、57b保持在适当位置，并且延伸穿过该多个扁平螺旋线圈21、22中的孔、穿过垫片55b、56b、57b中的孔55c、56c、57c、穿过臂55、56、57中的开口55a、56a、57a，以及穿过板10中的孔口13。垫片55b、56b、57b帮助防止细长支撑体130接触感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e，特别是其线圈21、22。

在此实施方式中，支撑件130包括加热材料，其可通过用变化磁场穿透来加热以加热支撑件130的内部体积。更具体地，在使用中，由线圈21、22产生的相应的变化磁场穿透支撑件130。因此，加热元件130的相应部分可通过用相应的变化磁场穿透来加热。因此，支撑件130在使用中用作加热元件。控制器可配置为例如在不同的相应时间、在不同的相应持续时间和/或以不同的相应速率引起加热元件130的相应部分的加热。

在其他实施方式中，支撑件130可没有加热材料。例如，在一些实施方式中，支撑件130可由非导电材料制成，例如玻璃或塑料材料。在另外的实施方式中，可省略支撑件130。

参考图5，示出了根据本发明的一个实施方式的系统的一个实例的示意性剖视图。系统1000包括包含可抽吸材料72的制品70，和用于加热可抽吸材料72以使可抽吸材料72的至少一种组分挥发的设备100。在此实施方式中，可抽吸材料72包括烟草，并且设备100是烟草加热产品(在本领域中也称为烟草加热装置或加热不燃烧装置)。

在此实施方式中，可抽吸材料72是杆的形式，并且制品70包括围绕可抽吸材料72的覆盖件74。覆盖件74包围可抽吸材料72，并且帮助保护可抽吸材料72在制品70的运输和使用期间免受损坏。在使用期间，覆盖件74还可帮助引导空气流进入和通过可抽吸材料72，并且可帮助引导蒸汽流或气溶胶流通过和离开可抽吸材料72。在此实施方式中，覆盖件74包括缠绕在可抽吸材料72周围的包裹物，使得包裹物的自由端彼此重叠。因此，包裹物形成制品70的整个或大部分圆周外表面。包裹物可由纸、再造烟草、铝等形成。覆盖件74还包括将包裹物的重叠自由端彼此粘合的粘合剂(未示出)。粘合剂可以包括一种或多种以下材料，例如阿拉伯树胶、天然或合成树脂、淀粉和清漆。粘合剂帮助防止包裹物的重叠自由端分离。在其他实施方式中，可省略粘合剂和/或覆盖件74。在另外的实施方式中，制品可采用与上述那些中的任何一种不同的形式。

广义地说，设备100包括用于接收制品70的细长加热区110，以及用于产生变化磁场的磁场发生器120，该变化磁场在使用中穿透加热区110的相应部分110a、110b、110c、110d、110e。在此实施方式中，加热区110包括用于接收制品70的凹槽。制品70可由用户以任何合适的方式插入加热区110，例如通过设备100的壁中的槽，或者通过首先移动设备100的一部分，例如烟嘴，以接近加热区110。在其他实施方式中，加热区110可以不是凹槽，例如搁板、表面或凸起，并且可能需要与制品机械配合以与制品配合或接收制品。在此实施方式中，加热区110的尺寸和形状构造为容纳整个制品70。在其他实施方式中，加热区110的尺寸可构造为在使用中仅接收制品70的一部分。

设备100具有空气入口(未示出)和出口(未示出)，空气入口将加热区110与设备100的外部流体连接，出口用于允许挥发的材料在使用中从加热区110通向设备100的外部。用户可能能够通过将挥发组分抽吸通过出口而吸入可抽吸材料72的挥发组分。当从加热区110移除挥发组分时，空气可经由设备100的空气入口而被吸入加热区110。加热区110的第一端111最靠近出口，加热区110的第二端112最靠近空气入口。

磁场发生器120包括多个沿着加热区110的纵向轴线H-H顺序布置在相应平面中的导电材料的扁平螺旋线圈21-22。更具体地，设备100的磁场发生器120包括图3和图4的结构50，由此磁场发生器120的该多个扁平螺旋线圈21、22是感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e的相应线圈对21、22。为了清楚起见，从图5中省略感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e的连接器30。感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e围绕加热区110的相应部分110a、110b、110c、110d、110e。将认识到，线圈21、22所处的平面基本上彼此平行。此外，这些平面都基本上与加热区110的纵向轴线H-H正交，并且加热区110延伸穿过相应的扁平螺旋线圈21、22中的孔。

支撑件130的纵向轴线与加热区110的纵向轴线H-H同轴。在其他实施方式中，支撑件130可以是非管状的和/或可仅部分地围绕加热区110。例如，支撑件可以是穿透加热区110以由加热区110围绕的元件或销。

在此实施方式中，设备100包括用于控制扁平螺旋线圈21、22的操作的控制器6。控制器6例如可用于独立于扁平螺旋线圈21、22中的至少另一个来控制扁平螺旋线圈21、22中的一个的操作，从而引起加热元件130的相应部分的感应加热。在一些实施方式中，控制器6可顺序地向感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e中的每个的线圈21、22供应电力。

虽然未示出，但是磁场发生器120还包括电源(未示出)和用于控制器6的用户操作的用户接口(未示出)。在此实施方式中，电源是可再充电电池。在其他实施方式中，电源可以不是可再充电电池，例如不可再充电电池、电容器或到干线电源的连接。

控制器6在电源和感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e的线圈21、22之间电连接，并且通信地连接到用户接口，该用户接口可位于设备100的外部。在此实施方式中，通过用户接口的用户操作来操作控制器6。用户接口可包括按钮、拨动开关、拨盘、触摸屏等。

在此实施方式中，用户对用户接口的操作导致控制器6使交变电流通过感应线圈装置1a、1b、1c、1d、1e的线圈21、22中的一个或多个，以使线圈21、22或每个线圈21、22产生交变磁场。线圈21、22和加热元件130相对定位，使得由线圈21、22产生的交变磁场穿透加热元件130的加热材料。当加热元件130的加热材料是导电材料时，这可能导致在加热材料中产生一个或多个涡流。加热材料中的涡流与加热材料的电阻相对的流动导致加热材料通过焦耳加热而被加热。此外，当加热材料由磁性材料制成时，加热材料中的磁偶极子的取向随着变化的所施加的磁场而变化，这导致在加热材料中产生热量。

在此实施方式中，制品70是细长的，具有纵向轴线B-B。当制品70在使用中位于加热区110中时，此轴线B-B与加热区110的纵向轴线H-H同轴或平行。因此，加热元件130的一个或多个部分的加热导致加热区110的一个或多个对应部分110a、110b、110c、110d、110e的加热。当制品70位于加热区110中时，这又导致制品70的可抽吸材料72的一个或多个对应部分72a、72b、72c、72d、72e的加热。

在一些实施方式中，控制器6可操作以在加热可抽吸材料72的第二部分之前加热可抽吸材料72的第一部分。也就是说，控制器6可操作以使变化的电流通过感应线圈装置1中的第一感应线圈装置的线圈21、22中的一个或两个，以在使变化的电流通过感应线圈装置1中的第二感应线圈装置的线圈21、22中的一个或两个以开始可抽吸材料72的与第二感应线圈装置1相邻的第二部分的至少一种组分的挥发和在其中形成气溶胶之前，开始可抽吸材料72的与第一感应线圈装置相邻的第一部分的至少一种组分的挥发和在其中形成气溶胶。因此，可提供随着时间推移逐渐加热制品70的可抽吸材料72。

在一些实施方式中，第一感应线圈装置1和可抽吸材料72的相关第一部分可以是最靠近加热区110的第一端111的那些1a、72a，并且第二感应线圈装置1和可抽吸材料72的相关第二部分可更靠近加热区110的第二端112。这帮助使得能够在相对靠近出口的可抽吸材料72的第一部分72a处形成气溶胶并从制品70相对快速地释放气溶胶，以由用户吸入，还提供了气溶胶的依赖于时间的释放，使得即使在可抽吸材料72的第一部分72a已经停止产生气溶胶之后仍继续形成并释放气溶胶。这种停止产生气溶胶的原因可能是可抽吸材料72的第一部分72a耗尽了可挥发组分。

设备100可包括温度传感器(未示出)，其用于感测加热区110或制品70或加热元件130的温度。温度传感器可通信地连接到控制器6，使得控制器6能够监测温度。基于一个或多个从温度传感器接收的信号，控制器6可在必要时调节通过线圈21、22的变化的或交变的电流的特性，以确保可抽吸材料72的温度保持在预定温度范围内。该特性可以是例如振幅或频率或占空比。在预定温度范围内，在使用中，充分地加热可抽吸材料72以使可抽吸材料72的至少一种组分挥发而不使可抽吸材料72燃烧。因此，控制器6和设备100作为整体被布置为加热可抽吸材料72以使可抽吸材料72的至少一种组分挥发而不使可抽吸材料72燃烧。

在一些实施方式中，温度范围是大约150℃到大约300℃。例如，温度范围可大于150℃，或大于200℃，或大于250℃。例如，温度范围可小于300℃，或小于290℃，或小于250℃。在一些实施方式中，温度范围的上限可大于300℃。在一些实施方式中，可省略温度传感器。

在此实施方式的变型中，支撑件130在使用中可由少于所有变化磁场的变化磁场穿透。在一些这种变型中，支撑件130的未穿透部分可在使用中通过来自支撑件130的穿透部分的热传导而被加热。

在其他实施方式中，设备的支撑件和加热元件可以是分开的部件。例如，支撑件可以是非磁性的和/或非导电的元件，并且加热元件可以是穿透加热区110以由加热区110围绕的杆或销。例如，支撑件可以是围绕加热区110的塑料材料(例如PEEK)或玻璃的管。在一些实施方式中，可省略细长支撑件。

在另外的实施方式中，制品70可包括至少一个加热元件，其包括加热材料，该加热材料在使用中可通过用一个或多个变化磁场穿透来加热以加热制品70的可抽吸材料72。制品70的加热元件将与制品70的可抽吸材料72热接触，并且在一些实施方式中与其表面接触。例如，这种制品的加热元件可以是细长的，并且从制品的第一端延伸到制品的相对的第二端。制品的加热元件可以是例如管状的或杆状的。在一些这种实施方式中，可抽吸材料可以是管状的，并且可以是制品的管状加热元件的径向向内或径向向外的。在一些实施方式中，制品70可包括分散在制品70的可抽吸材料72内的加热材料。例如，制品70可包括包含可抽吸材料72和元件的混合物的材料，其中，每个元件包括可通过用变化磁场穿透来加热的加热材料。每个元件可包括加热材料的闭合回路。一些元件或每个元件可以是环形的、球形的，或由例如多股不连续的加热材料形成。

在制品包括加热元件的一些实施方式中，设备100没有由线圈21、22产生的磁场穿透的加热元件。在其他实施方式中，设备100和制品70中的每个可包括加热元件。例如，在图5所示实施方式的变型中，制品70也可包括管状或杆状的加热元件。在这种其他实施方式中，可对应地使用操作图5所示的系统1000的上述方式中的任何方式。

在一些实施方式中，设备100与设备100可与之一起使用的制品70分开出售、供应或以其他方式提供。然而，在一些实施方式中，设备100和一个或多个制品70可作为一个系统而一起提供，例如套件或组件，可能具有附加部件，例如清洁用具。

在每个上述实施方式中，制品70是消耗品。一旦制品70中的可抽吸材料72的所有或基本上所有的可挥发组分都已经用完，用户便可从设备100的加热区110移除制品70并处理掉制品70。用户随后可将设备100与另一制品70一起重复使用。然而，在其他相应的实施方式中，制品可以是非消耗品，并且一旦可抽吸材料的可挥发组分已经用完，便可将设备和制品一起处理。

在每个上述实施方式中，加热材料是钢。然而，在其他实施方式中，加热材料可包括选自下组的一种或多种材料：导电材料、磁性材料和磁性导电材料。在一些实施方式中，加热材料可包括金属或金属合金。在一些实施方式中，加热材料包括选自下组的一种或多种材料：铝、金、铁、镍、钴、导电碳、石墨、普通碳钢、不锈钢、铁素体不锈钢、钢、铜和青铜。在其他实施方式中可使用其他加热材料。在一些实施方式中，加热材料包括铁，例如钢(例如，低碳钢或不锈钢)，加热元件(例如，支撑件130)可被涂覆以帮助避免加热元件在使用中的腐蚀或氧化。这种涂层可例如包括镍镀层、金镀层，或者陶瓷或惰性聚合物的涂层。

在每个上述实施方式中，可抽吸材料包括烟草。然而，在这些实施方式中的每个的相应变型中，可抽吸材料可由烟草组成，可基本上完全由烟草组成，可包括烟草和除了烟草以外的可抽吸材料，可包括除了烟草以外的可抽吸材料，或者可不含烟草。在一些实施方式中，可抽吸材料可包括形成蒸汽或气溶胶的试剂或湿润剂，例如甘油、丙二醇、甘油三乙酸酯或二甘醇。

为了解决各种问题并推进该技术，本公开的全部内容通过图示和实例示出了各种实施方式，其中可实践所要求保护的发明，并且其提供了与用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备一起使用的高级感应线圈装置、用于加热可抽吸材料以使可抽吸材料的至少一种组分挥发的高级设备，以及包括这种设备的高级系统。本公开的优点和特征仅是这些实施方式的一个代表性实例，而不是穷举的和/或排他的。其仅用来帮助理解和教导所要求保护的和另外公开的特征。应理解，本公开的优点、实施方式、实例、功能、特征、结构和/或其他方面不应被认为是对由权利要求限定的本公开的限制或对权利要求的等同物的限制，可利用其他实施方式，并且可在不脱离本公开的范围和/或精神的情况下进行修改。各种实施方式可适当地包括所公开的元件、部件、特征、零件、步骤、装置等的各种组合，由所公开的元件、部件、特征、零件、步骤、装置等的各种组合组成，或者基本上由所公开的元件、部件、特征、零件、步骤、装置等的各种组合组成。本公开可包括目前未要求保护但将来可能要求保护的其他发明。

Claims (21)

1.一种与用于加热可抽吸材料以使所述可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备一起使用的感应线圈装置，所述感应线圈装置包括：

板，具有相对的第一侧和第二侧；

导电材料的第一扁平螺旋线圈，安装在所述板的第一侧上；以及

导电材料的第二扁平螺旋线圈，安装在所述板的第二侧上。

2.根据权利要求1所述的感应线圈装置，包括将所述第一扁平螺旋线圈电连接到所述第二扁平螺旋线圈的导电连接器。

3.根据权利要求2所述的感应线圈装置，其中，所述导电连接器从所述第一扁平螺旋线圈的径向内端延伸到所述第二扁平螺旋线圈的径向内端。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的感应线圈装置，其中，当从所述感应线圈装置的一侧观察时，所述第一扁平螺旋线圈从所述第一扁平螺旋线圈的径向内端沿顺时针路径行进，并且所述第二扁平螺旋线圈从所述第二扁平螺旋线圈的径向内端沿逆时针路径行进。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的感应线圈装置，包括层压件，其中，所述层压件具有包括所述第一扁平螺旋线圈的第一层和包括所述第二扁平螺旋线圈的第二层。

6.一种包括多个根据权利要求1至5中任一项所述的感应线圈装置和保持器的结构，所述感应线圈装置的相应板连接到所述保持器，以将所述感应线圈装置相对于彼此固定在位。

7.一种用于加热可抽吸材料以使所述可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备，所述设备包括根据权利要求1至5中任一项所述的感应线圈装置或根据权利要求6所述的结构。

8.一种用于加热可抽吸材料以使所述可抽吸材料的至少一种组分挥发的设备，所述设备包括：

加热区，用于接收包括可抽吸材料的一个或多个制品；以及

磁场发生器，用于产生在使用中穿透所述加热区的相应纵向部分的变化磁场，其中，所述磁场发生器包括导电材料的多个扁平螺旋线圈，所述多个扁平螺旋线圈沿着所述加热区的纵向轴线顺序地布置在各自的平面中。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述平面基本上彼此平行。

10.根据权利要求8或9所述的设备，其中，所述加热区延伸穿过所述多个扁平螺旋线圈中的每个中的孔。

11.根据权利要求10所述的设备，具有用于支撑制品的细长支撑件，所述制品包括在所述扁平螺旋线圈中的孔中的可抽吸材料。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述支撑件是管状的并且围绕所述加热区。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的设备，具有加热元件，所述加热元件包括加热材料，所述加热材料能通过用一个或多个变化磁场穿透来加热，以加热所述加热区。

14.根据当从属于权利要求11或12的权利要求13所述的设备，其中，所述支撑件包括所述加热元件。

15.根据权利要求13或14所述的设备，其中，所述加热材料包括选自下组的一种或多种材料：导电材料、磁性材料和磁性导电材料。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的设备，其中，所述加热材料包括金属或金属合金。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的设备，其中，所述加热材料包括选自下组的一种或多种材料：铝、金、铁、镍、钴、导电碳、石墨、普通碳钢、不锈钢、铁素体不锈钢、钢、铜和青铜。

18.根据权利要求8至17中任一项所述的设备，包括：控制器，用于独立于所述扁平螺旋线圈中的至少一个其他扁平螺旋线圈来控制所述扁平螺旋线圈中的至少一个扁平螺旋线圈的操作。

19.根据权利要求8至18中任一项所述的设备，其中，所述磁场发生器包括根据权利要求6所述的结构。

20.根据权利要求7至19中任一项所述的设备，其中，所述设备是烟草加热产品。

21.一种用于加热可抽吸材料以使所述可抽吸材料的至少一种组分挥发的系统，所述系统包括：

根据权利要求8至20中任一项所述的设备；以及

包括可抽吸材料并用于定位在所述设备的所述加热区中的制品。