CN111512698A - 用于蒸气产生装置的感应加热组件 - Google Patents

Abstract

一种用于蒸气产生装置(10)的感应加热组件(20)，该感应加热组件包括感应线圈(30)以及被定位成与感应线圈(30)相邻的低通滤波器(34)。低通滤波器(34)电连接至感应线圈(30)以用作感应线圈(30)的低通滤波器，并且被成形为基本上跨过感应线圈(30)的至少一侧延伸以提供用于感应线圈(30)的电磁屏蔽件。

Description

用于蒸气产生装置的感应加热组件

技术领域

本公开涉及一种用于蒸气产生装置的感应加热组件。本公开的实施例还涉及一种蒸气产生装置。

背景技术

将可汽化物质加热而不是燃烧来产生供吸入的蒸气的装置近年来受到消费者的欢迎。

这样的装置可以使用多种不同途径中的一种途径来为物质提供热量。一种这样的途径是采用感应加热系统的蒸气产生装置。在这样的装置中，该装置设有感应线圈(下文中还被称为感应器)，并且可汽化物质设有感受器。当使用者激活该装置时，向感应器提供电能，该感应器进而产生交变电磁场。该感受器与电磁场耦合并且产生热量，该热量例如通过传导被传递给可汽化物质，并且在可汽化物质被加热时，产生蒸气。

这样的途径潜在地提供对加热并且因此对蒸气产生的更好控制。然而，使用感应加热系统的缺点在于，由感应线圈产生的电磁场可能发生泄漏，因此需要解决这个缺点。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种用于蒸气产生装置的感应加热组件，该感应加热组件包括：

感应线圈；以及

低通滤波器，该低通滤波器被定位成与感应线圈相邻，并且被成形为基本上跨过该感应线圈的至少一侧延伸。

低通滤波器电连接至感应线圈以用作感应线圈的低通滤波器。低通滤波器还被构造为提供用于感应线圈的电磁屏蔽件。以此方式，可以设置单个电子部件以用作感应加热组件的电子控制电路系统的低通滤波器以及电磁屏蔽件两者。因此，由于需要使用的电子部件较少而简化了感应加热组件的构造。使用的电子部件较少使得感应加热组件的尺寸和制造成本均减小。

根据本公开的第二方面，提供了一种蒸气产生装置，包括：

根据本公开的第一方面的感应加热组件；

被布置为向该感应线圈提供电力的电源；

被布置为接纳可感应加热烟弹的加热隔室；

被布置为向该加热隔室提供空气的空气入口；以及

与该加热隔室连通的空气出口。

感应加热组件可以包括被布置为向感应线圈提供电力的电源、例如电池。感应加热组件可以包括与空气出口连通的加热隔室。加热隔室可以被布置为接纳可感应加热烟弹。

该低通滤波器可以定位在该感应线圈与该电源之间。

该低通滤波器可以定位在该感应线圈与该空气出口之间。

感应加热组件可以包括与加热隔室连通的空气入口，并且低通滤波器可以定位在空气入口与电源之间。这种布置允许使得感应加热组件紧凑，并且因此使得蒸气产生装置紧凑。

感应加热组件可以包括一个或多个谐振电容器，并且低通滤波器可以定位在感应线圈与一个或多个谐振电容器之间。因此，保护一个或多个谐振电容器免于电磁暴露。

低通滤波器可以包括线圈。低通滤波器线圈可以包括扁平线圈，该扁平线圈可以在由线圈盘绕方向所限定的平面内延伸。

该感应线圈可以是螺旋的。

该低通滤波器线圈可以定位在该螺旋感应线圈的轴向端部处。该低通滤波器线圈的平面可以基本上垂直于该螺旋感应线圈的轴向方向。

该低通滤波器可以被布置为基本上覆盖该螺旋感应线圈的伸长侧。

该低通滤波器可以包括板状构件，该板状构件包括铁磁材料，并且该低通滤波器线圈可以定位在该板状构件上。这种布置增加了低通滤波器的感应系数以及EM屏蔽件性能。

低通滤波器可以包括两个板状构件，该两个板状构件包括铁磁材料，并且低通滤波器线圈可以定位在这些板状构件之间。这种布置同样增加了低通滤波器的感应系数以及EM屏蔽性能。

该铁磁板状构件或每个铁磁板状构件可以是圆形的，例如可以包括铁磁盘，但也可以采用其他形状。

该铁磁板状构件或每个铁磁板状构件可以包括具有低电导率和高磁导率的铁磁材料、例如铁氧体陶瓷。

感应加热组件可以被布置为在使用时通过波动电磁场来进行操作，该波动电磁场具有在大约20mT到最高集中度点的大约2.0T之间的磁通量密度。

感应加热组件可以包括电源和电路系统，该电源和该电路系统可以被配置为在高频下进行操作。电源和电路系统可以被配置为在大约80kHz到500kHz之间、可能是在大约150kHz到250kHz之间、并且可能是大约200kHz的频率下进行操作。取决于所使用的可感应加热感受器的类型，电源和电路系统可以被配置为在更高的频率、例如MHz范围的频率下进行操作。

低通滤波器可以具有大约在100kHz到600kHz之间的截止频率。在一些实施例中，低通滤波器可以具有大约250kHz的截止频率。在其他实施例中，低通滤波器的截止频率可以在大约280kHz到300kHz之间。

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。

虽然感应加热组件可以采取任何形状和形式，但是可以被布置为基本上采取感应线圈的形式以减少多余的材料使用。如上所述，感应线圈的形状可以基本上呈螺旋形。

圆形截面的螺旋感应线圈利于将可感应加热烟弹插入到感应加热组件中并且确保对可感应加热烟弹进行均匀加热。所得的感应加热组件的形状对使用者握持来说也是舒适的。

可感应加热烟弹可以包括一个或多个可感应加热感受器。该感受器或每个感受器可以包括但不限于铝、铁、镍、不锈钢及其合金(例如镍铬或镍铜合金)中的一种或多种。通过在其附近施加电磁场，该感受器或每个感受器可以由于涡电流和磁滞损耗而产生热量，从而引起电磁能到热能的转换。

可感应加热烟弹可以包括透气性壳体内部的蒸气产生物质。透气性壳体可以包括电绝缘且非磁性的透气性材料。该材料可以具有高透气性，以允许空气流过具有耐高温性的材料。合适的透气性材料的示例包括纤维素纤维、纸、棉以及丝绸。透气性材料还可以用作过滤器。替代性地，可感应加热烟弹可以包括包裹在纸中的蒸气产生物质。替代性地，可感应加热烟弹可以包括固持在材料内部的蒸气产生物质，该材料是不透气的、但是包括合适的穿孔或开口以允许空气流动。替代性地，可感应加热烟弹可以由蒸气产生物质本身构成。可感应加热烟弹可以基本上形成为棒状。

蒸气产生物质可以是任何类型的固体或半固体材料。蒸气产生固体的示例性类型包括粉末、微粒、球粒、碎片、线、颗粒、凝胶、条、散叶、切碎的填料、多孔材料、泡沫材料或片材。该物质可以包括植物衍生材料，并且特别地，该物质可以包括烟草。

该蒸气产生物质可以包括气溶胶形成剂。气溶胶形成剂的示例包括多元醇及其混合物，例如丙三醇或丙二醇。典型地，蒸气产生物质可以包括在大约5％与大约50％(基于干重)之间的气溶胶形成剂含量。在一些实施例中，蒸气产生材料可以包括大约15％(基于干重)的气溶胶形成剂含量。

并且，蒸气产生物质可以是气溶胶形成剂本身。在这种情况下，蒸气产生物质可以是液体。同样，在这种情况下，可感应加热烟弹可以包括液体保持物质(例如，纤维束、比如陶瓷等多孔材料等)，该液体保持物质保持液体被汽化并且允许蒸气形成并从液体保持物质例如朝向空气出口释放/排放以供使用者吸入。

在加热时，蒸气产生物质可以释放挥发性化合物。挥发性化合物可以包括尼古丁或比如烟草香料等风味化合物。

由于感应线圈在进行操作来加热感受器时产生电磁场，因此在操作中，包括可感应加热感受器的任何构件在被放在感应线圈附近时会被加热，并且这样不会对加热隔室所接纳的本体的形状和形式加以限制。在一些实施例中，可感应加热烟弹的形状可以呈圆柱形，并且因此加热隔室被布置为接纳基本上呈圆柱形的可汽化制品。

加热隔室接纳待加热的基本上呈圆柱形的可感应加热烟弹的能力是有利的，因为通常可汽化物质、特别是烟草产品以圆柱形的形式进行包装和出售。

附图说明

图1是蒸气产生装置的图解说明，该蒸气产生装置包括根据本公开的第一实施例的感应加热组件；

图2是蒸气产生装置的图解说明，该蒸气产生装置包括根据本公开的第二实施例的感应加热组件；

图3a和图3b是图1和图2的感应加热组件的低通滤波器的第一示例的图解说明；并且

图4a和图4b是图1和图2的感应加热组件的低通滤波器的第二示例的图解说明。

具体实施方式

现在将仅通过举例方式并且参考附图来描述本公开的实施例。

首先参考图1，图解地示出了根据本公开的示例的蒸气产生装置10。蒸气产生装置10包括壳体12，图1中示出了该壳体的一部分。当装置10用于产生供吸入的蒸气时，可以在空气出口14处将吸嘴(未示出)安装在装置10上。吸嘴具有供使用者轻松吸入由装置10产生的蒸气的能力。装置10包括电源16和控制电路系统17，该电源和控制电路系统可以被配置为在高频下进行操作。电源16典型地包括例如能够进行感应再充电的一个或多个电池。装置10还包括多个空气入口18。

蒸气产生装置10包括用于对蒸气产生(即可汽化)物质进行加热的感应加热组件20。感应加热组件20包括总体上呈圆柱形的加热隔室22，该加热隔室被布置为接纳形状相对应的总体上呈圆柱形的可感应加热烟弹24，该可感应加热烟弹包括可汽化物质26以及一个或多个可感应加热感受器28。可感应加热烟弹24典型地包括外层或膜以容纳可汽化物质26，其中外层或膜是透气的。例如，可感应加热烟弹24可以是可抛弃式烟弹24，该可抛弃式烟弹包含烟草以及至少一个可感应加热感受器28。

感应加热组件20包括具有第一轴向端部38和第二轴向端部40的螺旋感应线圈30，该螺旋感应线圈围绕圆柱形加热隔室22延伸、并且可以通过电源16和控制电路系统17而通电。控制电路系统17除其他电子部件外尤其包括逆变器，该逆变器被布置为将来自电源16的直流电流转换为用于感应线圈30的交变高频电流。本领域普通技术人员应理解，当感应线圈30被通以交变高频电流时，产生交变且时变的电磁场。该交变且时变的电磁场与一个或多个可感应加热感受器28耦合，并且在一个或多个可感应加热感受器28中产生涡电流和/或磁滞损耗，从而使其发热。然后，热量例如通过传导、辐射和对流从一个或多个可感应加热感受器28传递至可汽化物质26。

(多个)可感应加热感受器28可以与可汽化物质26直接或间接地接触，使得当感应加热组件20的感应线圈30对感受器28被进行感应加热时，热量从(多个)感受器28传递至可汽化物质26以加热该可汽化物质26并且产生蒸气。通过空气入口18添加来自周围环境的空气促进了可汽化物质26的汽化。通过对可汽化物质26进行加热而产生的蒸气随后通过空气出口14离开加热隔室22，并且可以例如由装置10的使用者通过吸嘴吸入。通过由使用者使用吸嘴从装置10的空气出口14侧抽吸空气而产生的负压，可以帮助空气流动穿过加热隔室22，即，从空气入口18、沿感应加热组件20的吸入通路32穿过加热隔室22、并且从空气出口14流出。

感应加热组件20包括与感应线圈30电连接的低通滤波器34。低通滤波器34用作感应线圈30的低通滤波器，并且被构造为向感应线圈30提供电磁屏蔽，由此减小感应线圈30产生的电磁场的泄漏。低通滤波器34典型地包括扁平线圈36，例如图3a所展示的，该扁平线圈在由线圈盘绕方向所限定的平面内延伸。

在图1所展示的实施例中，低通滤波器34定位在感应线圈30的第一轴向端部38处，并且低通过滤器线圈36的平面基本上垂直于感应线圈30的轴向方向。在此位置，将会看到，低通滤波器线圈36在感应线圈30的第一轴向端部38处基本上跨过感应线圈的一侧延伸，并且低通滤波器线圈36定位在感应线圈30与电源16之间、并且还在空气入口18与电源16之间。

在所展示的实施例中，感应加热组件20包括一个或多个谐振电容器42，并且低通滤波器线圈36被有利地定位在感应线圈30与一个或多个谐振电容器42之间，以保护(多个)谐振电容器42免于暴露于感应线圈30产生的电磁场。

在图2展示的另一个实施例中，形成低通滤波器34的线圈36被定位成使得该线圈基本上覆盖感应线圈30的伸长侧，其中低通滤波器线圈36的平面被布置为使得该平面基本上平行于螺旋感应线圈30的轴向方向。

如上所述，并且参考图3a和图3b，低通滤波器34典型地包括扁平线圈36。低通滤波器34进一步包括呈铁磁盘44形式的、具有例如与低通滤波器线圈36的盘绕构型相对应的圆形截面的铁磁板状构件。如图3b所示，低通滤波器线圈36安装在盘44上，并且将盘44用作磁芯，该磁芯增加了低通滤波器34的感应系数。本领域技术人员应理解，从线圈36的中央区域径向朝外延伸的线圈36的一部分不与位于线圈36下方的线圈下面的周向延伸部接触。

图4a和图4b展示了与图3a和图3b所展示的低通滤波器34类似的低通滤波器34的另一个实施例，其中，低通滤波器线圈36被定位在呈铁磁盘44a、44b形式的两个铁磁板状构件之间。使用两个铁磁盘44a、44b(而不是如图3a和图3b所示的一个铁磁盘44)提供了感应系数进一步增加的低通滤波器34。

铁磁盘44、44a、44b包括具有低电导率和高磁导率的铁磁材料。铁磁体陶瓷是合适的材料的一个示例。同样，本领域技术人员应理解，从线圈36的中央区域径向朝外延伸的线圈36的一部分不与位于线圈36下方的线圈下面的周向延伸部接触。

虽然在前述段落中已经描述了示例性实施例，但是应当理解，在不背离所附权利要求的范围的情况下可以对这些实施例做出各种修改。因此，权利要求的广度和范围不应当局限于以上描述的示例性实施例。

除非上下文另外清楚地要求，否则在整个说明书和权利要求中，词语“包括”、“包含”等应被解释为是包括性的、而非排他性的或穷举性的意义，也就是说，从“包括但不限于”的意义上来说。

Claims (14)

1.一种用于蒸气产生装置(10)的感应加热组件(20)，该感应加热组件(20)包括：

感应线圈(30)；以及

低通滤波器(34)，该低通滤波器被定位成与该感应线圈(30)相邻，并且被成形为基本上跨过该感应线圈(30)的至少一侧延伸，以提供用于该感应线圈(30)的电磁屏蔽件。

2.根据权利要求1所述的感应加热组件(20)，进一步包括：

电源(16)，该电源被布置为向该感应线圈(30)提供电力；以及

与空气出口(14)连通的加热隔室(22)。

3.根据权利要求2所述的感应加热组件(20)，其中，该低通滤波器(34)定位在该感应线圈(30)与该电源(16)之间。

4.根据权利要求2所述的感应加热组件(20)，其中，该低通滤波器(34)定位在该感应线圈(30)与该空气出口(14)之间。

5.根据权利要求2所述的感应加热组件(20)，进一步包括：与该加热隔室(22)连通的空气入口(18)，其中，该低通滤波器(34)定位在该空气入口(18)与该电源(16)之间。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的感应加热组件(20)，进一步包括：谐振电容器(42)，其中，该低通滤波器(34)定位在该感应线圈(30)与该谐振电容器(42)之间。

7.根据前述任一权利要求所述的感应加热组件(20)，其中，该低通滤波器(34)包括线圈(36)。

8.根据权利要求7所述的感应加热组件(20)，其中，该低通滤波器线圈(36)包括扁平线圈，该扁平线圈在由该线圈的盘绕方向限定的平面内延伸。

9.根据权利要求8所述的感应加热组件(20)，其中，

该感应线圈(30)是螺旋的；

该低通滤波器线圈(36)定位在该螺旋感应线圈(30)的轴向端部(38，40)处；并且

该低通滤波器线圈(36)的平面基本上垂直于该螺旋感应线圈(30)的轴向方向。

10.根据权利要求1、7和8中任一项所述的感应加热组件(20)，其中，

该感应线圈(30)是螺旋的；并且

该低通滤波器(34)被布置为基本上覆盖该螺旋感应线圈(30)的伸长侧。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的感应加热组件(20)，其中，该低通滤波器(34)包括板状构件(44)，该板状构件包括铁磁材料，并且该低通滤波器线圈(36)定位在该板状构件(44)上。

12.根据权利要求11所述的感应加热组件(20)，其中，该低通滤波器包括两个板状构件(44a，44b)，该两个板状构件包括铁磁材料，并且该低通滤波器线圈(36)定位在这些板状构件(44a，44b)之间。

13.根据权利要求11或权利要求12所述的感应加热组件(20)，其中，该板状构件或每个板状构件(44，44a，44b)包括具有低电导率和高磁导率的铁磁材料。

14.一种蒸气产生装置(10)，包括：

根据前述任一权利要求所述的感应加热组件(20)；

电源(16)，该电源被布置为向该感应线圈(30)提供电力；

加热隔室(22)，该加热隔室被布置为接纳可感应加热烟弹(24)；

被布置为向该加热隔室(22)提供空气的空气入口(18)；以及

与该加热隔室(22)连通的空气出口(14)。

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