CN112804899B - 用于感应加热气溶胶形成基材的气溶胶生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气溶胶生成装置(10)，用于通过感应加热气溶胶形成基材(91)来生成气溶胶。该装置包括具有构造成接纳待加热的气溶胶形成基材的腔(20)的装置壳体。该装置还包括感应源，感应源包括在腔内产生交变磁场的、位于腔的至少一部分周围的感应线圈(31)。装置包括布置在感应线圈周围的通量集中器(33)并在使用期间使感应源的交变磁场朝向腔扭曲。该装置包括牢固联接到通量集中器的至少一部分的粘结层(40)，用于在通量集中器破裂成碎片时使通量集中器的碎片保持粘结，粘结层包含聚对二甲苯聚合物或由聚对二甲苯聚合物组成。本发明还涉及气溶胶生成系统，其包括上述气溶胶生成装置和与该装置一起使用的包括气溶胶形成基材的气溶胶生成制品。

Description

用于感应加热气溶胶形成基材的气溶胶生成装置

技术领域

本发明涉及一种用于通过感应加热气溶胶形成基材来生成气溶胶的气溶胶生成装置。本发明还涉及一种包括这样的装置和气溶胶生成制品的气溶胶生成系统，其中该制品包括待加热的气溶胶形成基材。

背景技术

基于感应加热能够形成可吸入气溶胶的气溶胶形成基材的气溶胶生成系统通常已从现有技术中知晓。这样的系统可包括气溶胶生成装置，该气溶胶生成装置具有用于接纳待加热的基材的腔。基材可以是被配置为与装置一起使用的气溶胶生成制品的一体式部分。为了加热基材，该装置可以包括感应加热器，该感应加热器包括用于在腔内产生交变磁场的感应源。该场用于在感受器中感应热生成涡流或磁滞损耗中的至少一种，该感受器被布置成与基材热接近或直接物理接触以便被加热。通常，感受器可以固定在装置中或者是制品的一体式部分。

然而，磁场不仅可以感应加热感受器，而且还可以感应加热气溶胶生成装置的其他敏感部件或紧邻装置的敏感外部物品。为了减少这种不期望的加热，气溶胶生成装置可以设置有围绕场源布置的通量集中器，该通量集中器起到磁屏蔽的作用。然而，已经观察到，当装置遭受过大的力冲击或震动时，例如在装置意外跌落之后，屏蔽作用通常会减少甚至消失。

因此，期望有一种具有现有技术解决方案的优点而不具其限制的用于感应加热气溶胶形成基材的气溶胶生成装置和系统。特别地，期望有一种包括提供增强的坚固性的磁屏蔽的气溶胶生成装置和系统。

发明内容

根据本发明，还提供一种用于通过感应加热气溶胶形成基材来生成气溶胶的气溶胶生成装置。该装置包括装置壳体，该装置壳体包括被构造成用于接纳待加热的该气溶胶形成基材的腔。该装置还包括感应源，该感应源包括用于在该腔内产生交变磁场的感应线圈，其中该感应线圈布置在该接纳腔的至少一部分周围。该装置还包括通量集中器，该通量集中器布置在该感应线圈周围，并被配置为在该装置的使用期间使该感应源的该交变磁场朝向该腔扭曲。此外，该装置包括牢固地联接到该通量集中器的至少一部分的粘结层，特别是用于在该通量集中器破裂成碎片的情况下使该通量集中器的可能碎片保持粘结。即，粘结层优选地被构造成在通量集中器破裂成碎片的情况下使通量集中器的可能碎片保持粘结。

如本文所用，术语“集中磁场”是指通量集中器能够使磁场扭曲，使得腔内的磁场密度增加。

通过使磁场朝向腔扭曲，通量集中器减小了磁场传播到感应线圈之外的程度。即，通量集中器用作磁屏蔽。这可以减少装置的相邻敏感部件(例如金属外壳)或装置外部的相邻敏感物品的不期望的加热。通过减少不期望的热损失，可以进一步提高气溶胶生成装置的效率。

此外，通过使磁场朝向腔扭曲，通量集中器可以有利地将磁场集中或聚焦在腔内。与不具有通量集中器的感应线圈相比，对于通过感应线圈的给定功率水平，这可以增加在感受器中产生的热量水平。因此，可以改进气溶胶生成装置的效率。

根据本发明，已经认识到，通量集中器的作用降低或丧失通常是由于通量集中器的破裂。通常，磁通量集中器由易碎的材料制成，因此在受到过大的力冲击时很容易破裂成碎片。因此，通量集中器的完整性丧失，从而导致通过破碎的通量集中器的磁通量减少。

根据本发明，还已经认识到，如果磁通量集中器的区段保持靠近在一起从而仍然能够有效地集中磁通量，则通量集中器的作用可能仍然足够。关于此，根据本发明的粘结层用作支撑层，该支撑层牢固地联接到通量集中器的至少一部分。由于其牢固的联接，粘结层使通量集中器的可能碎片保持粘结，也就是说，在通量集中器破裂成碎片的情况下保持在适当位置。

有利地，粘结层本身是抗冲击的。即，粘结层有利地被构造成在过大的力冲击的情况下不破裂或破碎。因此，粘结层可以是防震或抗破损中的至少一种。

除其粘结功能之外，粘结层还可以具有减震性能。有利地，这甚至可以允许防止通量集中器破裂，即，在过大的力冲击的情况下保护通量集中器的完整性。

粘结层可以通过以下方式或工艺中的至少一种牢固地联接到通量集中器的至少一部分：胶合、包覆、焊接、电镀、沉积和涂覆，特别是浸涂或辊涂或蒸发涂覆。

优选地，粘结层是覆盖通量集中器的表面的至少一部分的涂层。有利地，可以在制造通量集中器之后但在组装装置之前容易地施加涂层。涂覆过程有利地导致通量集中器的大部分表面或甚至整个表面上的均匀粘结。可以通过在真空下，优选在室温(例如20摄氏度)下蒸发，将粘结层作为涂层施加到通量集中器。有利地，这使得能够提供薄粘结层，该薄粘结层不会显著增加通量集中器的外部尺寸。就尺寸精度而言，这尤其重要。另外，在室温下施加粘结层可以防止对通量集中器的材料施加额外的热应力。

粘结层的层厚度的范围在0.1微米至200微米之间，特别是在0.2微米至150微米之间，优选地在0.5微米至100微米之间。替代地，粘结层的层厚度的范围可以在0.5微米至200微米之间。如上所述，这样的层厚度基本上不影响通量集中器的外部尺寸。

优选地，粘结层是聚合物粘结层。聚合物粘结层被证明是有利的，因为它是柔性的并且因此是防震的。另外，聚合物粘结层可以允许简单的处理。

粘结层可以包含聚对二甲苯聚合物或由聚对二甲苯聚合物组成，特别是化学气相沉积的聚对二甲苯聚合物。特别地，粘结层可以包含聚对二甲苯或由聚对二甲苯组成，例如，聚对二甲苯C、聚对二甲苯N、聚对二甲苯D或聚对二甲苯HT中的一种。术语“聚对二甲苯”表示一组聚对二甲苯聚合物，特别是化学气相沉积的聚对二甲苯聚合物，通常用作湿气和介电屏障。聚对二甲苯是生物稳定的和生物相容的，并已批准用于医疗应用(FDA[食品与药物管理局]认证)。聚对二甲苯是光学透明的、柔性的和化学惰性的，因此提供高度的腐蚀防护。聚对二甲苯是热稳定的，取决于特定的聚对二甲苯类型，其熔点高于290摄氏度或甚至更高。这使得聚对二甲苯特别适合用于气溶胶生成系统。

有利地，聚对二甲苯可以用作薄膜或涂层，特别是应用于多种基材，诸如金属、玻璃、清漆、塑料、铁氧体材料或有机硅。优选地，聚对二甲苯涂层可以在真空下，特别是在室温(例如20摄氏度)下通过从气相中再升华而作为无孔透明聚合物膜施加到基材。该过程可以提供均匀的层形成，该均匀的层形成机械稳定、耐磨并且产生低的机械应力并且不显示脱气。另外，在真空下的蒸发涂覆允许同时涂覆多个基材，使得该方法适合于批量生产。

由于聚对二甲苯的气态沉积，可以实现和涂覆区域和结构，而这些区域和结构不能通过基于液体的过程进行涂覆，诸如锋利的边缘、峰或狭窄而深的间隙。

聚对二甲苯涂层的层厚度可以在0.1微米至几百微米的范围内。有利地，可以在一种工艺中涂覆层厚度在0.1微米至50微米之间的聚对二甲苯涂层。层厚度超过0.6微米的聚对二甲苯涂层没有微孔和小孔。

如本文所用，术语“通量集中器”是指具有高相对磁导率的部件，其用于集中和引导由感应线圈产生的磁场或磁场线。

如本文所用，术语“高相对磁导率”是指相对磁导率为至少5，例如至少10、至少20、至少30、至少40、至少50、至少60、至少80或至少100。这些实例值指代针对6与8MHz之间的频率和25摄氏度的温度的相对磁导率的值。

如本文和本领域内所用，术语“相对磁导率”是指材料或介质(诸如通量集中器)的磁导率与自由空间的磁导率μ_0之比，其中μ_0为4π·10^-7·N·A^-2(4·Pi·10E-07牛顿每平方安培)。

因此，通量集中器优选地包含一种材料或多种材料的组合，该一种材料或多种材料的组合的相对磁导率在25摄氏度下为至少5，优选地在25摄氏度下为至少20。通量集中器可以由多种不同材料形成。在此类实施方案中，作为总体介质，通量集中器可具有在25摄氏度下至少5、优选地在25摄氏度下至少20的相对磁导率。这些实例值优选地指代针对6与8MHz之间的频率和25摄氏度的温度的相对磁导率的值。

通量集中器可以由任何合适材料或材料组合形成。优选地，通量集中器包括铁磁性材料，例如铁氧体材料、保持于粘结剂中的铁氧体粉末，或包含铁氧体材料的任何其他合适的材料，例如铁磁体铁、铁磁性钢或不锈钢。

通常，通量集中器可以是任何类型，并且可以在装置内具有适合于在装置的使用期间使感应源的交变磁场朝向腔扭曲的任何构型、形状和布置。特别地，热导体元件可以具有基于接纳腔和感应源的构型、形状和布置以及期望的磁场扭曲水平的构型、形状和布置。

通量集中器可以仅沿感应线圈的长度的一部分延伸。优选地，通量集中器基本上沿着感应线圈的整个长度延伸。通量集中器可以在感应线圈的一端或两端处延伸到感应线圈之外。

通量集中器可以仅围绕感应线圈的圆周的一部分延伸。同样，通量集中器可以围绕感应线圈周向布置。通量集中器可以是圆柱形通量集中器或管状通量集中器或通量集中器套筒。在此类构型中，通量集中器沿着线圈的长度的至少一部分完全围绕感应线圈。关于腔的圆柱形形状以及感应线圈的圆柱形和/或螺旋构型，管状形状或套筒形状证明是特别有利的。对于这种形状，通量集中器可以具有任何合适的横截面。举例来说，通量集中器可具有正方形、椭圆形、矩形、三角形、五边形、六边形或相似横截面形状。优选地，通量集中器具有圆形横截面。举例来说，通量集中器可具有圆形、圆柱形形状。

优选地，粘结层覆盖通量集中器的整个表面。然而，为了使通量集中器的可能碎片保持粘结，粘结层仅覆盖通量集中器的一部分也可能是足够的。将粘结层选择性地施加到通量集中器的一部分可以例如通过与掩膜结合的涂覆来实现。

关于管状形状或套筒形状或圆柱形形状，粘结层可以牢固地联接到管状通量集中器或通量集中器套筒或圆柱形通量集中器的内表面或外表面的至少一部分。同样，粘结层可以牢固地联接到管状通量集中器或通量集中器套筒或圆柱形通量集中器的内表面和外表面的至少一部分。另外，粘结层也可以联接到管状通量集中器或通量集中器套筒或圆柱形通量集中器的一个或两个端面。

通量集中器可以包括多个通量集中器区段。通量集中器区段可以彼此相邻定位。这包含其中区段直接接触的布置以及其中区段中的两个或更多个通过间隙分隔开的布置，例如气隙或在邻近区段之间含有一个或多个中间组件的间隙。因此，通量集中器是多个单独组件的组合件。这允许通过移除一个或多个通量集中器区段或将一个或多个通量集中器区段添加到通量集中器来调整通量集中器，从而调节磁场扭曲的程度。例如，一个或多个通量集中器区段可以用由具有较低相对磁导率的材料(诸如塑料)形成的区段代替，以减小磁场被通量集中器扭曲的程度。因此，多个通量集中器区段可以包括由第一材料形成的第一通量集中器区段和由第二不同材料形成的第二通量集中器区段，其中第一材料和第二材料的相对磁导率的值不同。通量集中器的这种“调整”可以允许在腔内，特别是在使用感受器元件的位置处实现预定的磁场强度值。

优选地，每个通量集中器区段设置有相应的粘结层，该相应的粘结层牢固地联接到相关联的通量集中器区段的至少一部分。

所述多个通量集中器区段可具有均匀大小和形状。在其他实例中，所述多个通量集中器区段中的一个或多个相对于其他通量集中器区段中的一个或多个可具有不同的大小、形状或大小和形状。这允许通过用具有不同尺寸的区段调换区段中的一个或多个来对通量集中器的简单调谐。

可以基于所得通量集中器的期望形状来选择通量集中器区段的形状。

例如，通量集中器可以包括多个通量集中器区段，其中多个通量集中器区段可以是管状的并且彼此同轴相邻地布置。在这种构型中，所得通量集中器是管状的，并且沿着线圈的长度的至少一部分完全围绕感应线圈。管状通量集中器区段可以是部分圆柱形的。在其他实施方案中，管状区段中的一个或多个的厚度可以沿着其长度变化。根据所得通量集中器的所需形状，管状通量集中器区段可具有正方形、椭圆形、矩形、三角形、五边形、六边形或相似横截面形状。

又如，通量集中器包括多个通量集中器区段，其中多个通量集中器区段是细长的，并且相对于它们各自的纵轴，围绕通量集中器的圆周彼此平行地布置。优选地，多个细长的通量集中器区段被布置成使得它们的纵轴与感应线圈的磁轴基本上平行。替代地，细长区段可以被布置成使得它们各自的纵轴不平行。如本文所用，术语“细长”是指长度比其宽度和厚度都大(例如是其宽度和厚度的两倍)的部件。长形的通量集中器区段可具有任何合适的横截面。举例来说，根据所得通量集中器的所需形状，长形的通量集中器区段可具有正方形、椭圆形、矩形、三角形、五边形、六边形或相似横截面形状。长形的通量集中器区段可具有平面或平坦横截面区域。长形的通量集中器区段可具有弧形横截面。在感应线圈具有弯曲的外表面的情况下，例如在感应线圈具有圆形横截面的情况下，这可能是特别有益的。这允许细长的通量集中器区段紧密地跟随感应线圈的外部形状，从而减小了气溶胶生成装置的整体尺寸。

多个通量集中器区段可以例如使用粘合剂直接固定到感应线圈。装置线圈还可包括在感应线圈与通量集中器区段之间的一个或多个中间部件，通过这些中间部件将这些区段相对于感应线圈保持在适当位置。

例如，该装置还可包括围绕感应线圈的外部支撑套筒，区段附接到该外部支撑套筒。外部支撑套筒可以具有多个狭槽或凹槽，通量集中器区段被保持在其中。在通量集中器区段是环形的情况下，所述凹部可以是环形的且被布置成保持环形区段。在多个通量集中器区段是细长的并且围绕通量集中器的圆周定位的情况下，外部支撑套筒围绕感应线圈并且具有多个纵向狭槽，细长的通量集中器区段被保持在其中。

替代地或另外，该装置可包括内部支撑套筒，该内部支撑套筒具有外表面，感应线圈被支撑在该外表面上。内部支撑套筒的内表面可沿着腔的长度的至少一部分限定腔的侧壁。内部支撑套筒可以从装置壳体移除，例如以允许维修或更换感应模块。内部支撑套筒优选地在感应线圈的一端或两端处在其外表面上包括至少一个突出部，用于将感应线圈保持在内部支撑套筒上。所述至少一个突出部防止或减小感应线圈相对于内部套筒的纵向运动。甚至更优选地，所述至少一个突出部还被构造和布置成将以下中的至少一个保持在适当位置：通量集中器、多个通量集中器区段和外部支撑套筒。为此，所述至少一个突出部优选地(径向地)在外表面上方延伸一定距离，该距离等于或大于感应线圈和外部支撑套筒，优选地通量集中器(区段)的组合厚度。

通量集中器的厚度可以取决于制造它的材料或材料的组合，以及感应线圈和通量集中器的形状和所需的磁场扭曲水平。通量集中器材料和尺寸的选择允许根据在使用期间感应源将与联接的一个或多个感受器元件的加热和功率要求来调整磁场的形状、强度和密度。例如，通量集中器的厚度可以为0.3毫米至5毫米，优选地为0.5毫米至1.5毫米。在某些实施方案中，通量集中器包括铁氧体，并且厚度为0.3毫米至5毫米，优选地为0.5毫米至1.5毫米。如本文所用，术语“厚度”是指气溶胶生成装置或气溶胶生成制品的部件的横向方向上沿其长度或围绕其圆周在特定位置处的尺寸。当具体指通量集中器时，术语“厚度”是指在特定位置处通量集中器的外径与内径之差的一半。如本文所用，术语“纵向”用于描述沿着气溶胶生成装置的主轴线的方向，并且术语“横向”用于描述与纵向方向垂直的方向。

通量集中器的厚度可以沿着其长度基本上恒定。在其他实例中，通量集中器的厚度可以沿着其长度变化。举例来说，通量集中器的厚度可以从一个末端到另一末端或者从通量集中器的中心部分朝向两端渐缩或减小。通量集中器的厚度可以围绕其圆周基本上恒定。在其他实例中，通量集中器的厚度可以围绕其圆周变化。

除感应源之外，气溶胶生成装置可包括至少一个感受器元件，所述至少一个感受器元件是该装置的一部分。替代地，所述至少一个感受器元件可以是包括待加热的气溶胶形成基材的气溶胶生成制品的一体式部分。作为装置的一部分，至少一个感受器元件被布置或可被布置成至少部分地在腔内，以便在使用期间与气溶胶形成基材热接近或热接触，优选地物理接触。

如本文所用，术语“感受器元件”是指当经受交变磁场时能够将磁场能量转换为热量的元件。这可以是感受器中引起的磁滞损耗或涡电流中的至少一种的结果，这取决于感受器材料的电特性和磁特性。在铁磁性或亚铁磁性感受器中，由于材料内的磁畴在交变磁场的影响下被切换而发生磁滞损耗。如果感受器导电，则可引起涡电流。在导电铁磁性或亚铁磁性感受器的情况下，可因涡电流和磁滞损耗两者而产生热。

因此，感受器元件可以由能够经电感加热到足以从气溶胶形成基材生成气溶胶的温度的任何材料形成。优选感受器元件包括金属或碳。优选的感受器元件可包括铁磁性材料，例如铁磁体铁或铁磁性钢或不锈钢。合适的感受器元件可以是铝或包括铝。优选的感受器元件可由400系列不锈钢形成，所述不锈钢例如410级或420级或430级不锈钢。

感受器元件可以包括各种几何构型。感受器元件优选地是感受器销、感受器杆、感受器叶片、感受器条带或感受器板。替代地，感受器元件可以是细丝感受器、网式感受器、芯式感受器或感受器套筒、感受器杯或圆柱形感受器。

如本文所用，术语“气溶胶生成装置”通常是指能够与至少一种气溶胶形成基材，特别是与设置在气溶胶生成制品内的气溶胶形成基材相互作用的电操作装置，以便通过加热基材来生成气溶胶。优选地，气溶胶生成装置是用于生成气溶胶的抽吸装置，该气溶胶可由使用者通过使用者的嘴直接吸入。具体地讲，气溶胶生成装置是手持式气溶胶生成装置。

除感应线圈之外，感应源还可包括交流电(AC)发电机。该AC发电机可由气溶胶生成装置的电源供电。AC发电机可操作地联接到至少一个感应线圈。特别地，至少一个感应线圈可以是AC发电机的一体式部分。AC发电机被配置为产生高频振荡电流以穿过感应线圈来产生交变电磁场。AC电流可在系统激活之后连续地供应到感应线圈，或可例如在逐口抽吸的基础上间歇地供应。

优选地，感应源包括连接到包括LC网络的DC电源的DC/AC转换器，其中LC网络包括电容器和感应线圈的串联连接。

感应源优选地被配置为产生高频磁场。如本文所提到的，高频磁场的范围可以在500kHz(千赫兹)至30MHz(兆赫兹)之间，特别是在5MHz(兆赫兹)至15MHz(兆赫兹)之间，优选地在5MHz(兆赫兹)和10MHz(兆赫兹)之间。

气溶胶生成装置还可包括被配置为控制装置的操作的控制器。特别地，控制器可以被配置为控制感应源的操作，优选地在闭环配置中，用于控制将气溶胶形成基材加热到预定的工作温度。用于加热气溶胶形成基材的工作温度可以是至少300摄氏度，特别是至少350摄氏度，优选地至少370摄氏度，最优选地至少400摄氏度。这些温度是用于加热但不燃烧气溶胶形成基材的典型工作温度。

控制器可以包括微处理器，例如，可编程微处理器、微控制器或专用集成芯片(ASIC)或能够提供控制的其他电子电路。控制器可以包括其他电子部件，诸如DC/AC逆变器或功率放大器(例如D类或E类功率放大器)中的至少一个。特别地，感应源可以是控制器的一部分。

气溶胶生成装置可以包括电源，特别是DC电源，该DC电源被配置为向感应源提供DC电源电压和DC电源电流。优选地，所述电源是电池，例如磷酸铁锂电池。作为备选，电源可为另一形式的电荷存储装置，例如电容器。电源可能需要充电，即电源可能是可再充电的。电源可以具有允许存储足够的能量用于一次或多次用户体验的容量。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源的不连续激活。

气溶胶生成装置可包括主体，该主体优选地包括感应源、感应线圈、通量集中器、粘结层、内部支撑套筒、外部支撑套筒、控制器、电源以及腔的至少一部分中的至少一个。

除主体之外，气溶胶生成装置还可包括烟嘴，特别是在待与该装置一起使用的气溶胶生成制品不包括烟嘴的情况下。烟嘴可以安装到装置的主体。烟嘴可被构造成在将烟嘴安装到主体时关闭接纳腔。为了将烟嘴附接到主体，主体的近端部分可以包括磁性或机械安装件，例如，卡口安装件或卡扣配合安装件，其在烟嘴的远端部分处与对应的对应件接合。在该装置不包括烟嘴的情况下，待与该气溶胶生成装置一起使用的气溶胶生成制品可以包括烟嘴，例如滤嘴段。

气溶胶生成装置可以包括至少一个空气出口，例如烟嘴(如果存在)中的空气出口。

优选地，气溶胶生成装置包括空气路径，该空气路径从至少一个空气入口延伸穿过接纳腔，并且如果存在，还可能进一步延伸到烟嘴中的空气出口。优选地，气溶胶生成装置包括与接纳腔流体连通的至少一个空气入口。因此，气溶胶生成系统可以包括从至少一个空气入口延伸到接纳腔中的空气路径，并且可能进一步通过制品内的气溶胶形成基材和烟嘴进入使用者口中。

感应线圈、内部支撑套筒、通量集中器以及(如果存在)外部支撑套筒可以形成感应模块，该感应模块布置在装置壳体内并且形成或周向布置，特别是围绕装置的腔的至少一部分可移除地布置。由于被牢固地联接到通量集中器，粘结层也可以是感应线圈的一部分。

关于此，本发明还提供了一种感应模块，该感应模块可布置在气溶胶生成装置内，以便形成或围绕该装置的腔的至少一部分周向布置，其中该腔被构造成用于接收待感应加热的气溶胶形成基材。感应模块包括用于在使用中在腔内产生交变磁场的感应线圈，其中当将感应模块布置在装置中时，感应线圈布置在接纳腔的至少一部分周围。感应模块还包括通量集中器，该通量集中器周向地布置在感应线圈周围，并被配置为当感应模块被布置在装置中时在使用期间使感应线圈的交变磁场朝向腔扭曲。另外，感应模块包括牢固地联接到该通量集中器的至少一部分的粘结层，用于在该通量集中器破裂成碎片的情况下使该通量集中器的碎片保持粘结。

另外，感应模块可包括如前所述的内部支撑套筒和外部支撑套筒中的至少一个。

同样，通量集中器可包括如上所述的多个通量集中器区段。

感应模块(特别是感应线圈)、通量集中器、通量集中器区段、粘结层、内部支撑套筒和外部支撑套筒的其他特征和优点已经相对于气溶胶生成装置进行了描述，并且将不再重复。

根据本发明，还提供了一种气溶胶生成系统，其包括根据本发明并且如本文所述的气溶胶生成装置。该系统还包括与该装置一起使用的气溶胶生成制品，其中该制品包括由该装置感应加热的气溶胶形成基材。

如本文所用，术语“气溶胶生成系统”是指如本文进一步描述的气溶胶生成制品与根据本发明并且如本文所述的气溶胶生成装置的组合。在系统中，制品和装置协作以产生能被吸入的气溶胶。

如本文所用，术语“气溶胶生成制品”是指包括至少一种气溶胶形成基材的制品，该气溶胶形成基材在加热时释放可形成气溶胶的挥发性化合物。优选地，气溶胶生成制品为加热的气溶胶生成制品。也就是说，气溶胶生成制品包括至少一种气溶胶形成基材，该气溶胶形成基材旨在被加热而非被燃烧以便释放可形成气溶胶的挥发性化合物。所述气溶胶生成制品可以是消耗品，特别是单次使用之后将丢弃的消耗品。例如，该制品可以是包括待加热的液体气溶胶形成基材的筒。替代性地，该制品可以是杆状制品，特别是烟草制品，类似于常规香烟。

如本文所用，术语“气溶胶形成基材”表示由气溶胶形成材料形成或包含气溶胶形成材料的基材，该气溶胶形成材料在加热后能够释放挥发性化合物以用于生成气溶胶。气溶胶形成基材旨在被加热而不是燃烧以便释放形成气溶胶的挥发性化合物。气溶胶形成基材可以是固体或液体气溶胶形成基材。在这两种情况下，气溶胶形成基材可以包括固体和液体组分两者。气溶胶形成基材可包括含烟草材料，该含烟草材料含有加热后从基材释放的挥发性烟草香味化合物。替代地或另外，气溶胶形成基材可包括非烟草材料。气溶胶形成基材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。气溶胶形成基材还可包括其他添加剂和成分，诸如尼古丁或香料。气溶胶形成基材还可以是糊状材料、包括气溶胶形成基材的多孔材料小袋，或例如与胶凝剂或粘剂混合的松散烟草，其可以包含诸如丙三醇的常见气溶胶形成剂，且被压缩或模制成塞。

如前所述，用于感应加热气溶胶形成基材的至少一个感受器元件可以是气溶胶生成制品的一体式部分，而不是装置。因此，气溶胶生成制品可包括至少一个感受器元件，所述至少一个感受器元件定位成与气溶胶形成基材热接近或热接触，使得在使用中，当制品接纳在装置的腔中时，该感受器元件能够被感应源感应加热。

根据本发明的气溶胶生成系统的另外特征和优点已经相对于气溶胶生成装置进行了描述，并且将不再重复。

附图说明

将参考附图仅通过举例方式进一步描述本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的第一实施方案的气溶胶生成系统的示意性纵向截面图；

图2是根据图1的感应模块的详细视图；

图3示出了感应模块的第二实施方案的示意性纵向截面图，该感应模块可以替代地与根据图1的系统一起使用；

图4是图3的感应模块的透视图；

图5示出了感应模块的第三实施方案的示意性纵向截面图，该感应模块可以替代地与根据图1的系统一起使用；并且

图6是图5的感应模块的透视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的气溶胶生成系统1的示例性实施方案的示意性截面图。系统1被配置用于通过感应加热气溶胶形成基材91来生成气溶胶。系统1包括两个主要部件：包括待加热的气溶胶形成基材91的气溶胶生成制品90，以及与制品90一起使用的气溶胶生成装置10，该气溶胶生成装置包括用于接纳制品90的接纳腔20，以及用于在将制品90插入到接纳腔20中时加热制品90内的基材91的感应加热器。

制品90具有类似于常规香烟的形状的杆状，并且包括同轴对准地布置的四个元件：气溶胶形成基材91、支撑元件92、气溶胶冷却元件94和滤嘴段95，后者用作烟嘴。气溶胶形成基材91可以包括例如均质化烟草材料的卷曲片材，该均质化烟草材料的卷曲片材包括甘油作为气溶胶形成剂。支承元件92包括形成中心空气通道93的中空芯。滤嘴段95可以包括例如醋酸纤维素纤维。所有四个元件是一个接一个地顺序布置的大致圆柱形元件。这些元件具有基本上相同的直径，并且由香烟纸制成的外包装材料96围绕，以便形成圆柱形杆。

装置10包括由大致圆柱形的装置壳体形成的大致杆状的主体11。在远侧部分13内，装置10包括电源16例如锂离子电池，以及电路17，该电路包括控制器，用于控制装置10的操作，特别是用于控制加热过程。在与远侧部分13相对的近侧部分14内，装置10包括接纳腔20。接纳腔20在装置10的近端12处是敞开的，从而允许制品90容易地插入到接纳腔20中。

接纳腔的底部部分21将装置10的近侧部分14特别是接纳腔20与装置10的远侧部分13分开。优选地，底部部分由绝热材料例如PEEK(聚醚醚酮)制成。因此，远侧部分13内的电子部件可以与通过气溶胶生成过程在腔20内产生的气溶胶或残留物保持分开。

装置10的感应加热器包括感应源，该感应源包括感应线圈31，用于产生交变，特别是高频磁场。在本实施方案中，感应线圈31是周向围绕圆柱形接纳腔20的螺旋线圈。感应线圈31由导线38形成并且具有沿其长度延伸的多个匝或绕组。导线38可具有任何合适的横截面形状，诸如正方形、椭圆形或三角形。在该实施方案中，导线38具有圆形的横截面。在其他实施方案中，导线可具有平坦横截面形状。

感应加热器还包括感受器元件60，该感受器元件布置在接纳腔内，以便经受由感应线圈31产生的磁场。在本实施方案中，感受器元件60是感受器叶片61。感受器叶片以其远端64布置在装置的接纳腔20的底部部分21处。从那里开始，感受器叶片61在装置10的近端12处朝向接纳腔20的开口延伸到接纳腔20的内部空隙中。感受器叶片60的另一端(即远侧自由端63)是锥形的，以便允许感受器叶片容易地穿透制品90的远端部分内的气溶胶形成基材91。

当致动装置10时，高频交变电流通过感应线圈31。这使得线圈31在腔20内产生交变磁场。因此，取决于感受器元件60的材料的磁和电性质，感受器叶片61由于涡流或磁滞损耗中的至少一种而变热。感受器60继而将制品90的气溶胶形成基材91加热到足以形成气溶胶的温度。气溶胶可以通过气溶胶生成制品90在下游被抽吸，以供使用者吸入。优选地，高频磁场的范围可以在500kHz(千赫兹)至30MHz(兆赫兹)之间，特别是在5MHz(兆赫兹)至15MHz(兆赫兹)之间，优选地在5MHz(兆赫兹)和10MHz(兆赫兹)之间。

感应线圈31是感应模块30的一部分，该感应模块与气溶胶生成装置10的近侧部分14布置在一起。感应模块30具有与大致杆状装置10的纵向中心轴线C同轴对准的大致圆柱形形状。从图1可以看出，感应模块30形成腔20的至少一部分或腔20的内表面的至少一部分。

图2更详细地示出了感应模块30。除感应线圈31之外，感应模块30还包括管状内部支撑套筒32，该管状内部支撑套筒承载螺旋缠绕的圆柱形感应线圈31。管状内部支撑套筒32在两端处具有围绕内部支撑套筒32的圆周延伸的一对环形突出部34。突出部34位于感应线圈31的任一端处，以将线圈31保持在内部支撑套筒32上的适当位置。内部支撑套筒32可以由任何合适的材料诸如塑料制成。特别地，内部支撑套筒32可以是腔20的至少一部分，即腔20的内表面的至少一部分。

感应线圈31和内部支撑套筒32都被沿着感应线圈31的长度延伸的管状通量集中器33围绕。通量集中器33被配置为在装置10的使用期间使由感应线圈31产生的交变磁场朝向腔20扭曲。通量集中器33固定在感应线圈31周围，并且还由内部支撑套筒32的环形突出部34保持在适当位置。通量集中器33由具有至少5、优选地至少在6MHz和8MHz之间的频率和25摄氏度的温度下的高相对磁导率的材料形成。由此，由感应线圈31产生的磁场被通量集中器33吸引并引导。因此，通量集中器33用作磁屏蔽。这可以减少对外部物体的不期望的加热或干扰。由感应模块30限定的内部体积内的磁场线也被通量集中器33扭曲，使得腔20内的磁场密度增大。这可以增大在位于腔20中的感受器叶片61内产生的电流。以这种方式，磁场可以朝向腔20集中，以允许对感受器元件60进行更有效的加热。

根据本发明，该装置包括粘结层40，该粘结层牢固地联接到通量集中器33，用于在通量集中器33破裂成碎片的情况下使通量集中器33的可能碎片保持粘结。在本实施方案中，粘结层40被设置为沉积在通量集中器33的表面上的聚对二甲苯涂层，使得其基本上在通量集中器33的整个表面上延伸。然而，仅将粘结层施加到管状通量集中器33的内表面35或外表面36中的一者上可能就足够了。

聚对二甲苯特别适合用作粘结层材料，因为它是化学惰性的，因此被批准用于医疗应用。另外，聚对二甲苯提供足够的机械阻力和热阻。聚对二甲苯涂层可以通过在真空下蒸发来沉积以实现非常薄的层。有利地，薄粘结层40不会显著增加通量集中器33的外部尺寸。在本实施方案中，粘结层40具有约50微米的层厚度。聚对二甲苯涂层甚至可以填充通量集中器33的表面中可能有的孔。

另外，聚对二甲苯粘结层40提供对通量集中器33的腐蚀保护，使其免受腔20中的恶劣环境的影响。

图3和图4示出了根据本发明的第二实施方案的感应模块130。感应模块130非常类似于根据图1和图2的感应模块30。因此，相似或相同的特征由与图1和图2中的相同附图标记表示，但增加100。与图1和图2所示的通量集中器33不同，根据第二实施方案的感应模块130包括通量集中器133，该通量集中器不是整体部件，而是由多个通量集中器区段137形成。通量集中器区段137是管状的，并且沿通量集中器133的长度彼此相邻并且同轴地定位。通量集中器区段137可以具有不同的相对磁导率值。这允许通量集中器133被“微调”以实现来自感应线圈的期望的感应水平和腔中的期望的磁通水平。如同第一实施方案的感应模块30一样，感应模块130包括管状内部支撑套筒132，该管状内部支撑套筒具有将感应线圈131的螺旋缠绕的导线138和通量集中器区段137保持在适当位置的环形突出部134。

每个通量集中器区段137设置有粘结层140，使得每个区段137在破裂的情况下分别保持在一起。与先前的实施方案相比，粘结层140是仅沉积在每个通量集中器区段137的内表面135上的聚对二甲苯涂层。当然，可以另选地施加粘结层140，使得其在每个区段137的基本上整个表面上延伸。

图5和图6示出了根据本发明的第三实施方案的感应模块230。感应模块230非常类似于根据图3和图4的感应模块130。因此，相似或相同的特征由与图3和图4中的相同附图标记表示，但增加100。与图3和图4所示的通量集中器133不同，感应模块230包括通量集中器233，该通量集中器包括多个细长的通量集中器区段237。细长的通量集中器区段237围绕通量集中器233的圆周定位，使得它们的纵轴基本上平行于感应线圈231的磁轴。感应模块230还包括外部支撑套筒239，该外部支撑套筒围绕感应线圈231，并用于将通量集中器区段237保持在适当位置。为此，外部支撑套筒239包括多个纵向狭槽，通量集中器区段可滑动地保持在所述多个纵向狭槽内。外部支撑套筒239具有圆形圆柱形形状。因此，通量集中器区段237具有与外部支撑套筒239的外部形状相对应的弧形横截面。纵向狭槽的长度大于通量集中器区段237的长度。因此，通量集中器区段237可各自在其相应狭槽内滑动以改变其相应的纵向位置，同时保持在其相应的狭槽内。这允许通过改变一个或多个细长通量集中器区段237的纵向位置来调谐磁场。在该示例中，通量集中器区段237布置在外部支撑套筒239上，使得它们被狭窄的间隙分开。在其他实例中，通量集中器区段中的两个或更多个可以与其任一侧的通量集中器区段中的一个或两个直接接触。如同第一实施方案和第二实施方案的感应模块30、130一样，第三实施方案的感应模块230还包括内部支撑套筒232，该内部支撑套筒具有将感应线圈231、外部支撑套筒239和通量集中器233保持在适当位置的环形突出部234。

每个通量集中器区段237设置有粘结层240，使得每个区段237在破裂的情况下分别保持在一起。与先前的实施方案相比，粘结层240是聚对二甲苯涂层，该聚对二甲苯涂层被沉积为使得其在每个区段237的基本上整个表面上延伸。

在根据图1至图6的所有三个实施方案中，在组装感应模块30、130、230之前，将粘结层40、140、240施加到相应的通量集中器33、133、233。

Claims (14)

1.一种用于通过感应加热气溶胶形成基材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：

装置壳体，所述装置壳体包括腔，所述腔被构造成用于接纳待加热的所述气溶胶形成基材；

感应源，所述感应源包括用于在所述腔内产生交变磁场的感应线圈，其中所述感应线圈布置在所述腔的至少一部分周围；

通量集中器，所述通量集中器布置在所述感应线圈周围，并被配置为在所述气溶胶生成装置的使用期间使所述感应源的所述交变磁场朝向所述腔扭曲；以及

粘结层，所述粘结层牢固地联接到所述通量集中器的至少一部分，其中所述粘结层包含聚对二甲苯聚合物或由聚对二甲苯聚合物组成。

2.根据权利要求1所述的气溶胶生成装置，其中所述聚对二甲苯聚合物是化学气相沉积的聚对二甲苯聚合物。

3.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成装置，其中所述粘结层是覆盖所述通量集中器的表面的至少一部分的涂层。

4.根据权利要求3所述的气溶胶生成装置，其中所述粘结层是通过蒸发施加到所述通量集中器的涂层。

5.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成装置，其中所述粘结层的层厚度在介于50纳米和200微米之间的范围内。

6.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成装置，其中所述通量集中器是管状通量集中器或通量集中器套筒。

7.根据权利要求6所述的气溶胶生成装置，其中所述粘结层牢固地联接到所述管状通量集中器或所述通量集中器套筒的内表面或外表面中的至少一者的至少一部分。

8.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成装置，其中所述通量集中器包括多个通量集中器区段，并且其中每个通量集中器区段设置有相应的粘结层，所述相应的粘结层牢固地联接到相关联的通量集中器区段的至少一部分。

9.根据权利要求8所述的气溶胶生成装置，其中所述多个通量集中器区段是管状的，并且彼此同轴相邻地布置。

10.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成装置，其中所述通量集中器包括多个通量集中器区段，其中所述多个通量集中器区段是细长的并且围绕所述通量集中器的圆周彼此平行地布置。

11.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成装置，其中所述粘结层覆盖所述通量集中器的整个表面。

12.根据权利要求1或2所述的气溶胶生成装置，还包括至少部分地布置在所述腔内的至少一个感受器元件。

13.一种气溶胶生成系统，包括根据权利要求1至12中任一项所述的气溶胶生成装置和至少部分地接纳或者能够至少部分地接纳在所述气溶胶生成装置的所述腔中的气溶胶生成制品，其中所述气溶胶生成制品包括待加热的气溶胶形成基材。

14.根据权利要求13所述的气溶胶生成系统，其中所述气溶胶生成制品包括定位成与所述气溶胶形成基材热接近或热接触的至少一个感受器元件，使得在使用中，当所述气溶胶生成制品接纳在所述气溶胶生成装置的所述腔中时，所述定位成与所述气溶胶形成基材热接近或热接触的至少一个感受器元件能够被所述感应源感应加热。