CN110636762B - 用于加热如烟草等蒸气形成物质的装置 - Google Patents

Abstract

披露了一种用于加热烟草的装置(1)。该装置包括用于接纳烟草(3)的隔室(2)。该隔室分为多个区域。加热器(4)被设置用于在使用中加热该隔室中的烟草以从中产生蒸气。该装置进一步包括用于控制该加热器的器件，使得能够选择性地加热与该加热器相邻的区域，并且使得在该加热器运行期间来自该选择性被加热区域的蒸气从该装置中排出。该加热器(4)沿该隔室的纵向方向延伸。

Description

用于加热如烟草等蒸气形成物质的装置

本发明涉及一种用于加热如烟草等蒸气形成物质的装置。

近年来，为如香烟等传统的基于烟草的产品提供替代品已经变得流行起来，并且在替代品中产生蒸气以向使用者提供风味蒸气而无需燃烧烟草。

在本领域中，已经提出了多种不同类型的装置，包括加热风味液体的装置、以及加热烟草并且使空气通过被加热的烟草以产生风味蒸气的装置。

对于后一种类型的装置，一种方法是提供形状与香烟相似的烟草杆件，然后加热该杆件以产生蒸气。就便于使用者理解操作以及结构简单而言，这具有优势。然而，由于需要提供不需要大电源的有效加热器，因此可能难以用消费者可接受的成本来生产此类装置。此外，此类装置可能难以保证向使用者递送蒸气的质量一致性，因为空气通过烟草杆件吸入并且通过杆件的整个长度意味着随后在使用装置时产生的蒸气必须经过已经暴露于较早蒸气的烟草。这可能导致风味随时间和单个杆件的使用而发生变化，这是难以控制的。

因此，本发明试图提供一种用于加热烟草的装置，该装置成本低廉、加热效率高、并且还产生可靠且可预测的蒸气，以改善用户体验。

根据本发明，提供了一种用于加热蒸气形成物质的装置，该装置包括用于在使用中接纳蒸气形成物质的隔室，该隔室被分成多个区域；以及

加热器，该加热器用于在使用中加热该隔室中的烟草以从中产生蒸气，其中，该装置进一步包括用于该加热器和这些区域的器件，使得可以选择性地加热与该加热器相邻的区域，并且使得在该加热器运行期间来自该选择性被加热区域的蒸气从该装置中排出，其中该加热器在该隔室的纵向方向上延伸。

利用本发明的装置，可以控制在蒸气形成物质的区域中的加热，以提高加热器效率并且因此改善功耗。此外，控制对隔室中特定区域的加热使得能够更好地控制蒸气产生，并且在使用中避免空气流过装置中可能存在的所有蒸气形成物质，从而提高蒸气质量并且因此改善用户体验。

该装置可以进一步包括用于产生该加热器与这些区域之间的相对运动的器件，使得某个区域可以被放置在该加热器附近以被选择性地加热，并且使得在该加热器运行期间来自该选择性被加热区域的蒸气从该装置中排出，并且其中该加热器被定位成围绕该隔室的外周边的一部分。

替代性地，该装置可以包括若干加热器并且选择性地控制这些加热器。

该加热器可以是感应式加热器，并且可以是围绕该隔室的周边的感应线圈。在这种情况下，该装置可以进一步包括位于该感应线圈与该隔室之间的电磁屏蔽件，该屏蔽件被布置成限定间隙，在使用中电磁辐射可以通过该间隙从该感应线圈传递到该隔室。该屏蔽件可以由铁氧体形成。该屏蔽件可以是可旋转的以控制选择要加热的区域。

该装置可以被布置成在该隔室中接纳蒸气形成物质的杆状部分，并且分隔器可以位于该隔室内以限定该多个区域，使得在任何时候都只有例如杆状烟草部分的选定区域可以被加热并且让空气通过该选定区域。这产生易于使用的简单机构，同时确保高质量的蒸气产生。

分隔器可以包括电磁屏蔽材料(例如，铜、铁氧体或其某种组合)，使得当采用感应式加热器时，只有一个选定区域被加热并且防止其他区域被加热。

如果提供了分隔器，则该分隔器可以是可旋转的以提供该加热器与这些区域之间的相对运动、并且被布置成使得通过使分隔器绕隔室的纵向轴线旋转而移动蒸气形成物质。分隔器可以被构造成使得其可以接纳沿杆件的纵向方向插入到隔室中的蒸气形成物质杆件，并且可以被布置成使得分隔器在小于杆件的截面积的截面积内旋转，使得当插入一部分时，该部分的外周边上的任何包裹物都在该分隔器周围经过。这防止该部分发生分离并且改善使用者的操作。

该分隔器的纵向长度可以是能够被接纳的一部分蒸气形成物质的长度的至少50％、并且更优选地80％。这样可以确保以简单且有效的方式定义空气路径。

该装置可以具有在使用中用于将一部分蒸气形成物质保持在该装置上的保持构件。这确保了该部分可靠地保持和定位在该装置上。

该装置可以进一步包括入口，该入口将通过隔室的气流限制于与加热器附近的区域相对应的选定区域，使得在使用中，空气基本上仅通过隔室中正在被加热的区域以控制蒸气产生。这以简单且有效的方式隔开了空气通过的路径。

本发明还提供了一种用于加热蒸气形成物质的系统，该系统包括上述任何一种构造的装置，连同有：用于向隔室提供空气的器件，用于驱动产生相对运动的器件的器件，用于向加热器和驱动器件提供电力的电源，以及控制电源对驱动器件和可选地加热器供电的控制件。该系统可以进一步包括烟草。该装置和系统可以被布置成接纳烟草杆件，该烟草杆件在一端形成有吸嘴，使用者在使用中通过该吸嘴抽吸蒸气。在该装置包括感应式加热器的情况下，该系统可以包括其中具有感受器材料的烟草，使得在使用中该感应式加热器加热感受器材料。感受器可以包括但不限于铝、铁、镍、不锈钢及其合金(例如镍铬合金)中的一者或多者。

感受器材料可以包括成组的部件，每组部件通过暴露于不同波长的电磁辐射而被加热，每组位于蒸气产生物质内的自身区域中，使得在使用中可以选择性地加热每个所述区域。通过这种布置，该装置可以包括感应式加热器，该感应式加热器被布置成以多种不同的可选频率工作，以便允许在使用中对物质的每个区域进行选择性单独加热。

蒸气形成物质可以是能够形成蒸气的任何合适的物质。该物质可以包括植物衍生材料，尤其是该物质可以包括烟草。典型地，可汽化物质是固体或半固体烟草物质。这允许感受器在本体内保持在位，使得能够重复且一致地提供加热。蒸气产生固体的示例性类型包括粉末、微粒、球粒、碎片、线、多孔材料、泡沫或片材。

优选地，可汽化物质可以包括气溶胶形成剂。气溶胶形成剂的实例包括多元醇及其化合物，例如丙三醇或丙二醇。典型地，可汽化物质可以包括在大约5％与大约50％(基于干燥重量)之间的气溶胶形成剂含量。优选地，可汽化物质可以包括大约15％(基于干燥重量)的气溶胶形成剂含量。

并且，可汽化物质可以是气溶胶形成剂本身。在这种情况下，可汽化物质可以是液体。并且，在这种情况下，本体可以具有液体保持物质(例如，一束纤维、如陶瓷等多孔材料等)，该液体保持物质保持要被如加热器等汽化装置汽化的液体，并且允许蒸气形成并从液体保持物质释放/排放到空气出口以供使用者吸入。

现在将参照附图来描述本发明的实例，在附图中：

图1是根据本发明的系统的侧视截面视图；

图2是图1的系统的一些部件的侧视透视展开视图；

图3是根据本发明的系统的截面视图，其中隔室内存在标有A至D的区域；

图4A至图4D是示出了根据本发明的系统在使用中的操作的一方面的示意图；

图5A和图5B是根据本发明的系统的另外的实例的视图；并且

图6A和图6B是可以与图5A和图5B的示例性系统一起使用的蒸气产生物质的示例性杆件的截面视图。

参照图1，示出了根据本发明的装置1的侧视截面视图。装置1具有外壳并且限定隔室2，在本实例中，隔室通常是具有圆形截面的圆柱形。围绕隔室2的外周边的一部分定位有加热器4，并且在隔室2内定位有旋转分隔器5，该旋转分隔器在本实例中沿着隔室2的纵向轴线对准。隔室2的一端是开放的，使得这一端可以在隔室的轴向方向(箭头所示的方向)上接纳蒸气形成物质(例如，烟草)的杆件3。在使用中，使用者插入烟草杆件3，该烟草杆件在由隔室2的外周边和分隔器5的臂限定的区域之间分开。在本实例中，该烟草杆件被分到四个区域中，虽然应当理解，可以存在四个以上的区域或者实际上少于四个区域，但是至少应该存在两个区域。

在隔室2的与开口相反的端部处，限定了与加热器4对准的孔口，该孔口总体上具有与由分隔器5限定的区域之一的形状相似的截面。分隔器可以形成为使得防止空气穿其而过并且由此限定出特定的空气通道，如将在下文中更详细地描述的。孔口完全通到入口6，使得当杆件3已经插入到隔室2中时，空气可以从入口6吸入、穿过孔口并且穿过隔室、并且穿过杆件3的一端处的吸嘴9排出。

装置1进一步包括驱动机构7，该驱动机构可以是手动驱动机构，该手动驱动机构可以具有分度机构以确保使杆件3每次以预定的正确角度(例如90度)转动。然而，在这种情况下，驱动机构是马达7，该马达由如电池等电源8供电，该电源可以是可充电的。马达7可以驱动分隔器5以使其绕隔室2的纵向轴线旋转。电源8还可以向加热器4提供电力，并且控制器10被设置为控制向加热器4和马达7两者施加电力，以便在使用中控制加热器4和分隔器5的操作之间的相互关系，如将在下文中描述的。

图2示出了图1的装置1的一些部件的展开视图。在此，可以看到加热器围绕隔室2的一部分的位置、以及分隔器5和杆件3的结构。

参照图3，示出了根据本发明的装置1的示意性截面视图，其中可以从一端看到加热器4、隔室2和插入隔室2中的杆件3的相对位置。可以看到分隔器5在隔室2内的位置，并且从中可以理解，当已经插入了杆件3时，分隔器5将杆件3内的烟草大致分到隔室2内的四个区域A、B、C、D中。参照图5A，提供了根据本发明的替代性装置，其中与图1的实例的部件相对应的部件的编号相同。然而，从本实例可以看出，以感应线圈20的形式提供了替代性加热布置。尽管感应线圈可以包括任何合适的材料，但是感应线圈典型地可以包括利兹(Litz)电线或利兹电缆。感应线圈可以分为四个可分别致动的四分之一线圈，或者如本实例中所示并且如图5B中所表示的，可以与屏蔽件21组合使用，在本实例中，屏蔽件由在隔室2与感应线圈20之间围绕隔室2的外周边的四分之三(即270°)延伸的铁氧体形成。在又一实例中，不存在屏蔽件，但是感应线圈被布置成在多个单独的频率下操作，并且相关联的控制电路系统使得能够在操作期间根据需要选择频率。

在这些实例中，如图6A和图6B所示，烟草杆件3中填充有感受器材料。这种材料可以是条状或颗粒状并且被布置成在杆件3的烟草内均匀分布，如图6A所示。在如图6B所示的替代性实例中，杆件在其不同区域中具有不同类型的感受器材料，每种感受器类型被布置成在不同的激励电磁频率时加热。本实例与如下的装置组合使用，该装置的感应线圈20可以在不同的可选频率下操作，使得杆件3的每个区域可以被选择性地单独加热。

在任何实例中，感受器可以包括但不限于铝、铁、镍、不锈钢及其合金(例如镍铬合金)中的一者或多者。通过在其附近施加电磁场，感受器由于涡电流和磁滞损耗而可以产生热量，从而引起电磁能到热能的转换。

在这些实例中，电源和电路系统可以被配置用于在高频下进行操作。优选地，电源和电路系统可以被配置用于在大约80kHz与500kHz之间、优选地在大约150kHz与250kHz之间、并且更优选地在大约200kHz的频率下进行操作。线圈组件可以被布置成在使用时通过波动的电磁场来进行操作，该波动的电磁场具有在大约0.5特斯拉(T)与最高密集度点的大约2.0T之间的磁通量密度。

与之前的实例一样，可以提供分隔器5，但这不是必需的。在本实例中，如果提供了这种分隔器5，则有益之处可能在于该分隔器由可以形成电磁屏蔽件的材料形成，如铜、铁氧体或其某种组合等。应当理解，图1的示例性装置的任何附加特征都可以结合到图5的特征中，并且反之亦然。

对于以上示例性装置中的任何一者，一旦使用者插入杆件3，装置1就可以使用。然后，使用者激活装置1，并且控制器10激活对加热器4的供电，使得仅区域A直接由加热器4加热。这在图4A中示出。然后，使用者在吸嘴9上抽吸，空气通过在隔室2中与吸嘴9相反的端部处的入口6吸入，使得空气仅被抽吸穿过区域A、在区域A中与烟草一起加热并且产生蒸气。

通过监测该装置就位于区域A中的烟草使用的时间量，由使用者或者装置本身确定充分使用了隔室A中的烟草之后，该装置操作来旋转分隔器5。再次，这种旋转可以是受使用者控制的，或者可以是通过确定装置本身的某些使用参数而自动进行的。分隔器5的旋转使区域A远离与加热器4直接相邻的区域，并且使另一区域B移动至区域A曾经占据的位置。这在图4B中示出。现在认为区域A中的烟草是用过的，但是接着该装置可以在使用者操作下使用加热器4来加热区域B中的烟草，以便随后产生蒸气，如图4C所示。一旦确定区域B中的烟草已经用完，就可以按照与区域A相似的过程执行进一步转过其他区域C、D，如图4D所示，直到认为已经使用了在杆件3内并且保持在隔室2内的所有烟草。此时，可以向使用者提供指示，并且可以限制进一步使用该装置，直到移除了杆件3并且插入新杆件3为止。在插入新杆件3之后，装置1当然可以再次使用。

参照图5A至图6B的实例，对上述操作有多种可能的修改。在其中不设分隔器5的一种可能的配置中，屏蔽件21可以用上述与图4A至图4D相关的方式转过区域A至D。每个区域都暴露给激励烟草杆件3中的感受器材料22的感应线圈20的加热，但激励仅进入与屏蔽件21中的开口相邻的区域。替代性地，如果提供了四个感应器部分，则每个感应器部分都可以用与图4A至图4D所描述的方式等效的方式被独立地激活。作为另一种替代方案，可以固定屏蔽件21，并且操作分隔器5来旋转以提供如图4A至图4D所示以及如上所述的操作。在这些选项中的任一项中，加热通过激发感受器材料而发生，这与如上所述的更传统的加热布置相比可以具有的益处在于，它更具体地控制对材料的加热并且防止对外壳装置的过度加热，这可以提高安全性。应当理解，在杆件3具有的区域各自有不同感受器材料的实例中，操作总体上与其他实例相同，但通过控制感应线圈20的操作频率来选择在操作过程中的任何时候使哪个区域被加热。通过这种布置，屏蔽件21和分隔器5(特别是旋转和屏蔽功能)是可选的，但是可以提供用于控制气流。

在附图中未明确示出，但是可能有益的是，可以设置如夹子或偏置的保持器构件等保持机构以将杆件3牢固地保持在隔室2内。在此类布置中，只有在使用者的特定手动操作下才可以移除杆件3。此外，可能有益的是相当确切地选择分隔器5、隔室2和杆件3的相对尺寸，以确保容易插入杆件3，并且在分隔器5和隔室2限定的区域之间又充分分配杆件3中的烟草。例如，可能合适的是，将分隔器5的尺寸设置成在其外边缘与杆件的外表面上的包裹物的内表面之间提供狭窄的间隙以使杆件3上的包裹物(其将烟草保持在位)能够容易插入和通过狭窄的间隙。

还应当理解，出于安全和其他原因，装置1的控制器10可以被配置成通过在杆件3上设置使用时间限制来禁止过度使用任何单个杆件3。此外，在装置1内可以设有器件来使得杆件3在其移除期间被改变，从而不能被重新插入以确保风味递送的质量并且限制再次使用。

从上述内容应当理解，本发明提供了一种加热烟草的装置，该装置操作简单，并且通过在装置内对烟草进行更局部化地且受控地加热而又具有与现有技术布置相比改善的风味递送特性。还可以通过在使用中使空气局部化地通过杆件中的烟草来改善与现有技术中使用的杆件的尺寸相似的单个杆件的风味递送，从而改善风味特性和一致性。

Claims (18)

1.一种用于加热蒸气形成物质的装置(1)，该装置包括：

用于在使用中接纳蒸气形成物质(3)的隔室(2)，该隔室被分成多个区域；

加热器(4)，该加热器用于在使用中加热该隔室中的烟草以从中产生蒸气，其中，该装置进一步包括用于控制该加热器的器件，使得能够选择性地加热与该加热器相邻的区域，并且使得来自该选择性被加热区域的蒸气在该加热器运行期间从该装置中排出，其中该加热器(4)在该隔室的纵向方向上延伸；以及

用于产生该加热器与这些区域之间的相对运动的第一器件，使得某个区域能够被放置在该加热器附近以被选择性地加热，并且使得在该加热器运行期间来自该选择性被加热区域的蒸气从该装置中排出。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中，该加热器(4)被定位成围绕该隔室(2)的外周边的一部分。

3.根据权利要求1所述的装置(1)，其中，该加热器(4)包括感应线圈(20)。

4.根据权利要求3所述的装置(1)，进一步包括位于该感应线圈(20)与该隔室(2)之间的电磁屏蔽件(21)，该屏蔽件被布置成限定间隙，在使用中电磁辐射能够穿过该间隙从该感应线圈传递到该隔室。

5.根据权利要求1所述的装置(1)，该装置被布置成在该隔室(2)中接纳蒸气形成物质(3)的杆状部分。

6.根据权利要求1所述的装置(1)，其中，分隔器(5)位于该隔室(2)内以限定该多个区域。

7.根据权利要求6所述的装置(1)，其中，该分隔器被构造成防止空气穿其而过。

8.根据权利要求7所述的装置(1)，其中，该分隔器(5)可旋转以提供用于提供该加热器(4)与这些区域之间的相对运动的第一器件。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的装置(1)，其中，该分隔器(5)被布置成跨截面积伸展，该截面积小于该隔室(2)被布置成在使用中接纳的一部分蒸气形成物质(3)的截面积，使得当插入一部分蒸气形成物质时，该部分的外周边上的任何包裹物都在该分隔器周围经过。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的装置(1)，其中，该分隔器(5)的纵向长度是在使用中该隔室(2)要接纳的一部分蒸气形成物质(3)的长度的至少50％。

11.根据权利要求10所述的装置(1)，其中，该分隔器(5)的纵向长度是在使用中该隔室(2)要接纳的一部分蒸气形成物质(3)的长度的80％。

12.根据权利要求6-8中任一项所述的装置(1)，其中，该分隔器(5)包括电磁屏蔽材料。

13.根据权利要求1-8中任一项所述的装置(1)，进一步包括在使用中用于将一部分蒸气形成物质(3)保持在该装置上的器件。

14.根据权利要求1-8中任一项所述的装置(1)，进一步包括入口(6)，该入口被定位成基本上仅向该隔室的与该加热器相邻的区域提供空气。

15.一种包括根据任一前述权利要求所述的装置(1)的用于加热烟草的系统，进一步包括用于为该隔室提供空气的第二器件；用于该加热器的电源(8)；以及用于控制该电源的控制器(10)。

16.一种包括根据权利要求1至14中任一项所述的装置(1)的用于加热烟草的系统，进一步包括用于为该隔室提供空气的第二器件；用于该加热器的电源(8)；用于驱动所述第一器件的第三器件(7)；以及用于控制该第三器件和该电源的控制器(10)。

17.根据权利要求15或16所述的用于加热烟草的系统，并且进一步包括位于该隔室(2)中的一部分蒸气形成物质(3)和从该装置延伸出的吸嘴(9)。

18.一种包括根据权利要求1至14中任一项所述的装置的用于加热烟草的系统，并且进一步包括位于该隔室(2)中的一部分蒸气形成物质(3)和从该装置延伸出的吸嘴(9)。

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