CN114173591A - 带温度传感器的感应加热器组件 - Google Patents

Abstract

一种用于气溶胶生成装置的感应加热器组件(10)，所述感应加热器组件包括：至少一个感应器线圈(12)，其被配置成当变化电流流过至少一个感应器线圈时产生变化磁场；至少一个感受器(11)，其被布置成被由至少一个感应器线圈产生的变化磁场穿透以加热感受器；至少一个温度传感器(13)，其被布置成确定至少一个感受器的温度；其中至少一个温度传感器包括第一电阻感测元件(41)和第二电阻感测元件(42)，其中第一电阻感测元件连接到第二电阻感测元件，并且其中第一电阻感测元件相对于第二电阻感测元件定位，使得由变化磁场在第一电阻感测元件中感应的电流与由变化磁场在第二电阻感测元件中感应的电流相反。

Description

带温度传感器的感应加热器组件

技术领域

本发明涉及一种用于气溶胶生成装置的感应加热器组件。特别地， 但不限于，本发明的一个或多个实施方案可涉及一种具有温度传感器的 感应加热器组件，该温度传感器能够减少在变化磁场中操作的噪声的影 响。本发明还涉及一种包括感应加热器组件的气溶胶生成装置。

背景技术

在本领域中已经提出了许多具有电加热器以加热气溶胶形成基材诸 如烟草滤嘴段的电动气溶胶生成装置。这种气溶胶生成装置的一个目的 是减少常规卷烟中烟草的燃烧和热解降解产生的已知类型的有害烟雾成 分。通常，气溶胶生成基材作为气溶胶生成制品的一部分被提供，该气 溶胶生成基材被插入到气溶胶生成装置的腔室或腔中。

在一些已知的装置中，为了将气溶胶形成基材加热到能够释放可形 成气溶胶的挥发性成分的温度，当制品被接纳在气溶胶生成装置中时， 电阻加热元件(诸如加热叶片)被插入到气溶胶形成基材中或周围。

其他气溶胶生成装置使用感应加热器而不是电阻加热元件。感应加 热器通常包括形成气溶胶生成装置的部分的感应器以及导电感受器元件， 所述感受器元件被布置成使得其热邻近气溶胶形成基材。感应器产生变 化磁场以在感受器元件中产生涡流和磁滞损耗，引起感受器元件变热， 从而加热气溶胶形成基材。感应加热允许生成气溶胶而不会使加热器暴 露于气溶胶生成制品。这可改进可以清洁加热器的容易度。

在气溶胶生成装置中，能够确定电加热器的温度以便检查其温度不 超过开始产生有害烟雾成分的温度可能是有益的。测量的温度还可用于 控制供应到加热器的功率量，例如作为反馈回路的一部分，以将加热器 保持在目标温度。

确定电阻加热元件的温度相对简单。例如，可使用温度传感器或可 测量电阻加热元件的电阻，并且基于温度与电阻之间的已知关系来确定 温度。然而，确定感应加热器的感受器的温度更具挑战性。例如，感受 器通常不连接到控制电路系统，因此其电阻无法容易地测量。此外，在 变化磁场中使用温度传感器可将高水平的噪声引入传感器信号中，使得 信号不可用或确定的温度不准确。

期望提供一种具有温度传感器的感应加热器组件，该温度传感器可 更准确地确定感受器的温度并且较少受到噪声的影响。

发明内容

根据本公开，提供了一种用于气溶胶生成装置的感应加热器组件。 感应加热器组件可包括至少一个感应器线圈。至少一个感应器线圈可被 配置成当变化电流流过至少一个感应器线圈时产生变化磁场。感应加热 器组件可包括至少一个感受器。至少一个感受器可被布置成被由至少一 个感应器线圈产生的变化磁场穿透以加热感受器。感应加热器组件可包 括至少一个温度传感器。至少一个温度传感器可被布置成确定至少一个 感受器的温度。至少一个温度传感器可包括第一电阻感测元件和第二电 阻感测元件。第一电阻感测元件可连接到第二电阻感测元件。第一电阻 感测元件可相对于第二电阻感测元件定位，使得由变化磁场在第一电阻 感测元件中感应的电流与由变化磁场在第二电阻感测元件中感应的电流 相反。

根据本公开，提供了一种用于气溶胶生成装置的感应加热器组件， 该感应加热器组件包括：至少一个感应器线圈，其被配置成当变化电流 流过至少一个感应器线圈时产生变化磁场；至少一个感受器，其被布置 成被由至少一个感应器线圈产生的变化磁场穿透以加热感受器；至少一 个温度传感器，其被布置成确定至少一个感受器的温度；其中至少一个 温度传感器包括第一电阻感测元件和第二电阻感测元件，其中第一电阻 感测元件连接到第二电阻感测元件，并且其中第一电阻感测元件相对于 第二电阻感测元件定位，使得由变化磁场在第一电阻感测元件中感应的 电流与由变化磁场在第二电阻感测元件中感应的电流相反。

上述感应加热器组件的温度传感器被配置成使得由变化磁场在第一 电阻感测元件中感应的电流与由变化磁场在第二电阻感测元件中感应的 电流相反。换句话说，在第二电阻感测元件中感应的电流在与在第一电 阻感测元件中感应的电流相反的方向上流动。因此，由第二电阻感测元 件产生的磁场基本上等于且与由第一电阻感测元件产生的磁场相对，使 得第一电阻感测元件和第二电阻感测元件的磁场在很大程度上彼此抵消。 因此，温度传感器的自感应性显著减小，并且来自在变化磁场中操作温 度传感器的噪声的影响也减小。这种温度传感器装置即使在变化磁场中 操作时也有助于提高温度测量的准确度。

感应器线圈可以具有任何合适的形式。例如，感应器线圈可以是扁 平感应器线圈。扁平感应器线圈可以基本上在平面中以螺旋方式卷绕。 优选地，感应器线圈是管状感应器线圈。通常，管状感应器线圈围绕纵 向轴线螺旋地卷绕。感应器线圈可以是细长的。特别优选地，感应器线 圈可以是细长的管状感应器线圈。感应器线圈可以具有任何合适的横截 面。例如，感应器线圈可以具有圆形、椭圆形、正方形、矩形、三角形 或其它多边形横截面。

感应器线圈可以由任何合适的材料形成。感应器线圈由导电材料形 成。优选地，感应器线圈由金属或金属合金形成。

如本文所用，“导电”是指在二十摄氏度下具有小于或等于1x10^-4欧 姆·米(Ω·m)的电阻率的材料。

本文所述，变化电流可指在约5千赫兹与约500千赫兹之间的频率 下变化的电流。在一些实施方案中，变化电流是高频变化电流。如本文 所用，术语“高频变化电流”是指具有在约500千赫兹与约30兆赫兹之间 的频率的变化电流。高频变化电流可以具有在约1兆赫与约30兆赫之间 (如在约1兆赫与约10兆赫之间，或如在约5兆赫与约8兆赫之间)的 频率。变化电流可以是交变电流。

如本文所用，术语“感受器”是指包括能够将磁能转化成热的材料的 元件。当感受器位于变化磁场中时，例如由感应器线圈产生的变化磁场 中时，感受器被加热。感受器的加热可能是感受器中引起的磁滞损耗和 涡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。

感受器可以包括任何合适的材料。感受器可以由能够被感应加热到 足以从气溶胶形成基材释放挥发性化合物的温度的任何材料形成。可加 热优选的感受器至超过约250摄氏度的温度。优选的感受器可以由导电 材料形成。用于细长感受器的合适材料包括石墨、钼、碳化硅、不锈钢、 铌、铝、镍、含镍化合物、钛和金属材料的复合材料。优选的感受器包 括金属或碳。一些优选的感受器包括铁磁材料，例如铁素体铁、铁磁合 金(诸如铁磁钢或不锈钢)铁磁颗粒和铁氧体。一些优选的感受器由铁 磁材料构成。合适的感受器可以包括铝。合适的感受器可以由铝构成。 感受器可以包括至少约5％、至少约20％、至少约50％或至少约90％的 铁磁或顺磁材料。

优选地，感受器由基本上不透气的材料形成。换句话说，优选地， 感受器由不透气的材料形成。

感应加热器组件的至少一个感受器可以具有任何合适的形式。例如， 感受器可以是细长的。感受器可以具有任何合适的横截面。例如，感受 器可以具有圆形、椭圆形、正方形、矩形、三角形或其他多边形横截面。 感受器可以是管状的。

在一些优选的实施方案中，感受器可以包括设置在支撑体上的感受 器层。在变化磁场中布置感受器在感受器表面附近感应出涡流，这种效 应被称为集肤效应。因此，可以由相对薄的感受器材料层形成感受器， 同时确保感受器在变化磁场的存在下被有效地加热。由支承体和相对薄 的感受器层制造感受器可以便于简单、廉价和稳健的气溶胶生成制品的 制造。

支承体可以由不易感应加热的材料形成。有利地，这可以减少不与 气溶胶形成基材接触的感受器的表面的加热，其中支承体的表面形成不 与气溶胶形成基材接触的感受器的表面。

支撑体可以包括电绝缘材料。如本文所用，“电绝缘”是指在二十摄 氏度下具有至少1x10⁴欧姆·米(Ωm)的电阻率的材料。

由绝热材料形成支承体可在感受器层与感应加热器组件的其他部件 之间提供绝热屏障，所述其他部件例如为限定感应加热元件的感应器线 圈。有利地，这可以减少感应加热系统的感受器和其他部件之间的热传 递。

绝热材料还可具有小于或等于约0.01平方厘米每秒(cm²/s)的体积热 扩散率，如使用激光闪光方法所测量。提供具有这种热扩散系数的支撑 体可以导致具有高热惯性的支撑体，这可以减少感受器层和支撑体之间 的热传递，并且减小支撑体的温度变化。

感受器可以具有任何合适的尺寸。感受器的长度可以在约5毫米和 约15毫米之间，例如在约6毫米和约12毫米之间，或者在约8毫米和 约10毫米之间。感受器的宽度可在约1毫米和约8毫米之间，例如在约 3毫米和约5毫米之间。感受器的厚度可在约0.01毫米和约2毫米之间。 在感受器具有恒定的横截面(例如圆形横截面)的情况下，感受器可具有 在约1毫米和约5毫米之间的优选宽度或直径。

感应加热器组件可包括至少一个外部加热元件。至少一个外部加热 元件可以包括至少一个感受器。如本文所用，术语“外部加热元件”是指 被配置成加热气溶胶形成基材的外表面的加热元件。至少一个外部加热 元件可以至少部分地围绕用于接纳气溶胶形成基材的腔。

感应加热器组件可包括至少一个内部加热元件。内部加热元件可以 包括至少一个感受器。如本文所用，术语“内部加热元件”是指被配置成 插入气溶胶形成基材中的加热元件。内部加热元件可以是叶片、销和锥 体的形式。至少一个内部加热元件可以延伸到用于接纳气溶胶形成基材 的腔中。

在一些实施方案中，感应加热器组件包括至少一个内部加热元件和 至少一个外部加热元件。

第一电阻感测元件和第二电阻感测元件可各自包括电阻丝，该电阻 丝具有沿其相应长度彼此相邻布置的第一端和第二端。该布置有助于减 少或抵消第一电阻感测元件和第二电阻感测元件的磁场。

第一电阻感测元件和第二电阻感测元件可由铂、金、银、钨、镍和 铜形成。

第一电阻感测元件和第二电阻感测元件可由其他合适的电阻材料形成。 合适的电阻材料包括但不限于：半导体例如掺杂陶瓷、电“传导”陶瓷(例 如二硅化钼)、碳、石墨、金属、金属合金以及由陶瓷材料和金属材料制 成的复合材料。此类复合材料可包括掺杂或无掺杂的陶瓷。合适的掺杂陶 瓷的实例包括掺杂碳化硅。合适的金属的实例包含钛、锆、钽、铂、金及 银。合适的金属合金的实例包含含不锈钢、含镍合金、含钴合金、含铬合 金、含铝合金、含钛合金、含锆合金、含铪合金、含铌合金、含钼合金、 含钽合金、含钨合金、含锡合金、含镓合金、含锰合金、含金合金、含铁 合金以及以镍、铁、钴、不锈钢、

及铁-锰-铝合金为主的超合金。 在复合材料中，电阻材料可任选嵌入绝缘材料中，由绝缘材料封装或由绝 缘材料涂布或者反之亦然，取决于能量转移的动力学和所需外部理化性质。

第一电阻感测元件和第二电阻感测元件可缠绕在一起以形成双绕线 圈。已发现这是用于减少或抵消第一电阻感测元件和第二电阻感测元件 的磁场的特别有效的布置。

如本文所用，术语“双绕线圈”是指包括两个紧密间隔或相邻平行绕 组的线圈。线圈可由具有两个紧密间隔或相邻丝或股的双股线制成。或 者，可通过以紧密间隔或相邻布置缠绕两个单独的线来制造线圈。

双绕线圈的每一匝可与其相邻匝间隔开。这减小了温度传感器对感 受器的磁屏蔽效应。双绕线圈的匝之间的间隔允许变化磁场以较少抑制 的方式穿过温度传感器，使得感受器被更多变化磁场穿透。当温度传感 器沿感受器的整个长度延伸时，该布置是特别有利的。

第一电阻感测元件和第二电阻感测元件可在其相应第二端处串联 电连接。这允许电流以与通过第一电阻感测元件的电流相反的方向通过 第二电阻感测元件。

第一电阻感测元件和第二电阻感测元件中的每一者的第一端可被 布置成可连接到控制电路系统。这允许温度传感器的电阻由控制电路系 统确定。

温度传感器可围绕感受器的外表面的至少一部分布置。优选地，温 度传感器的长度与感受器的长度的比率小于0.5:1、更优选地小于0.4:1、 更优选地小于0.3:1、更优选地小于0.2:1、更优选地小于0.1:1。

温度传感器的双绕线圈的每一匝可与其邻近匝接触。这有助于在温 度传感器上均匀地分布温度，以避免传感器的特定位置处的温度“热点”。

如本文所使用，术语“邻近”用以意味着“旁边”或“紧靠”。这包含其 中匝直接接触的布置以及其中匝中的两个或更多个通过间隙分隔开的布 置，例如气隙或在邻近匝之间含有一个或多个中间组件的间隙。

温度传感器可沿感受器的基本上整个长度延伸。这允许确定整个感 受器的平均温度。

温度传感器可与感受器接触。这提供了温度传感器与感受器之间改 进的热接触。

温度传感器还包括双绕线圈围绕其缠绕的形成剂。这允许线圈在并 入感应加热器组件之前形成，并且可提供更容易的制造和组装。形成剂 可不受变化磁场的影响，使得其不影响磁场或屏蔽感受器。

感应加热器组件可包括多个感应器线圈，并且其中为感应器线圈 中的每一者提供单独的温度传感器。这允许不同的感受器或不同的感受 器区域在不同的时间被加热或加热到不同的温度。

感应加热器组件可包括多个感受器，并且其中为感应器线圈中的每 一者提供单独的感应器线圈和单独的温度传感器。这允许不同的感受器 在不同的时间被加热或加热到不同的温度。

感应加热器组件可包括单个感受器和多个感应器线圈以及对应的温 度传感器。这允许不同的感受器区域在不同的时间被加热或加热到不同 的温度。

根据本公开，提供了一种气溶胶生成装置。气溶胶生成装置可包括 如上所述的感应加热器组件。气溶胶生成装置可以包括控制电路系统。 气溶胶生成装置可以包括电源。控制电路系统可被配置成控制从电源到 感应加热器组件的电流供应以可控地加热感受器。控制电路系统可连接 到电感加热器组件的至少一个温度传感器。控制电路系统可被配置成通 过确定至少一个温度传感器的电阻来确定感受器的温度。

根据本公开，提供了一种气溶胶生成装置，其包括：如上所述的 感应加热器组件；控制电路系统；以及电源；其中控制电路系统被配置 成控制从电源到感应加热器组件的电流供应以可控地加热感受器；其中 控制电路系统连接到感应加热器组件的至少一个温度传感器，并且被配 置成通过确定至少一个温度传感器的电阻来确定感受器的温度。

如本文所用，“气溶胶生成装置”涉及一种可与气溶胶形成基材和气 溶胶生成制品相互作用以生成气溶胶的装置。

如本文所使用，术语“气溶胶形成基材”涉及能够释放可形成气溶胶 的挥发性化合物的基质。可以通过加热气溶胶形成基材来释放此类挥发 性化合物。

如本文所使用，术语“气溶胶生成制品”指代包括气溶胶形成基材的 制品，所述气溶胶形成基材当在气溶胶生成装置中受热时释放可形成气 溶胶的挥发性化合物。气溶胶生成制品与用于加热气溶胶生成制品的气 溶胶生成装置分开且被配置成用于与所述气溶胶生成装置组合。

气溶胶形成基材可以包括尼古丁。含尼古丁的气溶胶形成基材可以 是尼古丁盐基质。

气溶胶形成基材可以是液体。气溶胶形成基材可以包括固体组分和 液体组分。优选地，气溶胶形成基材是固体。

气溶胶形成基材可以包括基于植物的材料。气溶胶形成基材可以包 括烟草。气溶胶形成基材可以包括含有烟草的材料，材料包括在加热时 从气溶胶形成基材释放的挥发性烟草调味剂化合物。气溶胶形成基材可 包含非烟草材料。气溶胶形成基材可以包括均化的植物基质料。气溶胶 形成基材可以包含均化的烟草材料。均质烟草材料可以通过凝聚颗粒烟 草形成。在特别优选的实施方案中，气溶胶形成基材包括均质烟草材料 的聚集的卷曲片材。如本文所使用的，术语“卷曲片材”表示具有多个大 致平行的脊或皱折的片材。

气溶胶形成基材可以包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂是 任何合适的已知化合物或化合物的混合物，该化合物在使用中有利于形 成致密且稳定的气溶胶并且在系统的操作温度下基本上耐热降解。合适 的气溶胶形成剂是本领域众所周知的，并且包括但不限于：多元醇，例 如三甘醇，1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，例如甘油单、二或三乙酸 酯；和一元、二元或多元羧酸的脂肪酸酯，例如二甲基十二烷二酸酯和 二甲基十四烷二酸酯。优选的气溶胶形成剂可以包括多元醇或其混合物， 诸如三甘醇、1,3-丁二醇。优选地，气溶胶形成剂是甘油。如果存在的 话，均质烟草材料的气溶胶形成剂含量按干重计可以等于或大于5重量 百分比，例如按干重计在约5重量百分比和约30重量百分比之间。气溶胶形成基材可以包括其它添加剂和成分，诸如香料。

至少一个温度传感器可与参考电阻器串联连接以形成分压器，并且 其中来自至少一个温度传感器的输出信号获自至少一个温度传感器与参 考电阻器之间的连接点。这提供作为电压的输出信号，该电压可由控制 电路系统例如由微控制器的模数转换器处理。

至少一个温度传感器可以以惠斯通电桥布置连接。这为确定温度传 感器的电阻提供了高度准确的手段。

控制电路系统还可包括电容器，该电容器用于对来自至少一个温度 传感器的输出信号进行滤波以减少输出信号中的噪声。这有助于减少温 度传感器信号中未被温度传感器本身的配置去除的任何残余噪声。

电容器可形成低通滤波器的一部分。低通滤波器的截止频率可被配 置成使得其滤除变化磁场的频率范围中的频率。电容器可跨越参考电阻 器并联连接。电容器可被配置成减少变化磁场的频率范围内的噪声。

电容器的电容可在1毫微法拉到100毫微法拉的范围内。优选地， 电容为约10个微法拉或更少、更优选地约1个微法拉或更少、更优选地 约100毫微法拉或更少、更优选地94毫微法拉。

气溶胶生成装置还可包括用于接纳气溶胶生成制品或气溶胶形成基 材的腔，使得气溶胶生成制品或气溶胶形成基材与感应加热器组件热邻 近。

气溶胶生成装置可以包括装置壳体。装置壳体可至少部分地限定用 于接纳气溶胶形成基材或气溶胶生成制品的腔。优选地，用于接纳气溶 胶形成基材或气溶胶生成制品的腔在装置的近端处。

在感受器为管状感受器的情况下，管状感受器可以至少部分地限定 用于接纳气溶胶形成基材的腔。当感受器包括支撑体时，支撑体可以是 管状支撑体，并且感受器层可以设置在管状支撑体的内表面上。在支撑 体的内表面上提供感受器层可以将感受器层定位成邻近用于接纳气溶胶 形成基材的腔中的气溶胶形成基材，从而改善感受器层与气溶胶形成基 材之间的热传递。

装置壳体可以是细长的。优选地，装置壳体形状是圆柱形。装置壳 体可包括任何合适材料或材料的组合。合适的材料的示例包括金属、合 金、塑料或含有那些材料中的一种或多种的复合材料，或适用于食物或 药物应用的热塑性材料，例如聚丙烯、聚醚醚酮(PEEK)和聚乙烯。 优选地，材料轻质并且无脆性。

优选地，气溶胶生成装置是便携式的。气溶胶生成装置可以具有与 常规雪茄或香烟相当的大小。气溶胶生成装置可以具有约30毫米与约 150毫米之间的总长度。气溶胶生成装置可以具有约5毫米与约30毫米 之间的外径。气溶胶生成装置可以是手持装置。换句话说，气溶胶生成 装置的尺寸和形状可以设定成握在使用者的手中。

气溶胶生成装置可包括电源，该电源被配置成将变化电流提供到感 应器线圈。

电源可以是DC电源。在优选的实施方案中，电源是电池。电源可 以是镍金属氢化物电池、镍镉电池或锂基电池，例如锂钴电池、磷酸锂 铁电池或锂聚合物电池。然而，在一些实施方案中，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，并且可具有 允许存储足够用于一次或多次使用者操作的能量的容量。例如，电源可 以具有足够的容量以允许连续加热气溶胶形成基材约六分钟的时间，对 应于抽一支常规卷烟所耗费的典型时间，或者持续多个六分钟的时间。 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气溶胶 生成器的不连续启用。在另一个示例中，电源可以具有足够的容量以允 许装置的预定次数的使用或不连续启用。在一个实施方案中，电源是具有约2.5伏至约4.5伏范围内的直流电源电压和约1安培至约10安培范 围内的直流电源电流的直流电源(对应于在约2.5瓦至约45瓦之间的直 流电源)。

气溶胶生成装置可包括连接到至少一个感应器线圈和电源的控制电 路系统或控制器。控制电路系统可被配置成控制从电源到至少一个感应 器线圈的电力供应。控制电路系统可包括可为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。控制电路系统可包括其他电子部件。控制电路系统可被配置成调节 向至少一个感应器线圈的电流供应。电流可以在气溶胶生成装置启用之 后被连续地供应到至少一个感应器线圈，或者可以诸如基于一个接一个 的抽吸而间歇地供应。

控制电路系统可有利地包括DC/AC逆变器，该逆变器可包括D类 或E类功率放大器。

控制电路系统可被配置成向至少一个感应器线圈供应变化电流。变 化电流可以在约5千赫兹和约500千赫兹之间。在一些实施方案中，变 化电流是高频变化电流，即，在约500千赫兹和约30兆赫兹之间的电 流。高频变化电流可以具有在约1兆赫与约30兆赫之间(如在约1兆赫 与约10兆赫之间，或如在约5兆赫与约8兆赫之间)的频率。

在一些实施方案中，装置壳体包括烟嘴。烟嘴可以包括至少一个空 气入口和至少一个空气出口。烟嘴可以包括一个以上的进气口。一个或 多个进气口可以在将气溶胶输送给使用者之前降低气溶胶的温度，并且 可以在将气溶胶输送给使用者之前降低气溶胶的浓度。

在一些实施方案中，烟嘴被提供为气溶胶生成制品的一部分。如本 文所用，术语“烟嘴”是指气溶胶生成系统的一部分，其放置在使用者的 口中以便直接从由气溶胶生成装置接纳的气溶胶生成制品吸入由气溶胶 生成系统生成的气溶胶。

气溶胶生成装置可包括用以启用装置的使用者界面，例如用以起始 气溶胶生成制品的加热的按钮。

气溶胶生成装置可以包括显示器以指示装置或气溶胶形成基材的状 态。

本文还描述了气溶胶生成系统。如本文所用，术语“气溶胶生成系 统”是指气溶胶生成装置和用于与装置一起使用的一个或多个气溶胶形 成基材或气溶胶形成制品的组合。气溶胶生成系统可以包括额外部件， 例如用于为电操作或电气溶胶生成装置中的机载电源再充电的充电单元。

气溶胶生成制品可以是生成气溶胶的制品，该气溶胶可被使用者在 系统的近端或使用者端处在烟嘴上抽取或抽吸而直接吸入。气溶胶生成 制品可以是一次性的。包括包含烟草的气溶胶形成基材的制品可被称为 烟草棒。

气溶胶生成制品可以具有任何合适的形式。气溶胶生成制品可为大 致圆柱形的形状。气溶胶生成制品可以是基本上细长的。气溶胶生成制 品可具有长度和基本上垂直于所述长度的圆周。

气溶胶形成基材可以被提供为包括气溶胶形成基材的气溶胶生成段。 气溶胶生成段可以包括多个气溶胶形成基材。气溶胶生成段可以包括第 一气溶胶形成基材和第二气溶胶形成基材。在一些实施方案中，第二气 溶胶形成基材与第一气溶胶形成基材基本上相同。在一些实施方案中， 第二气溶胶形成基材与第一气溶胶形成基材不同。

在气溶胶生成段包括多个气溶胶形成基材的情况下，气溶胶形成基 材的数目可以与感应加热元件中的感受器的数目相同。类似地，气溶胶 形成基材的数目可以与感应加热装置中的感应器线圈的数目相同。

气溶胶生成段可为大致圆柱形的形状。气溶胶生成段可以是基本上 细长的。气溶胶生成段也可以具有一长度和基本上垂直于该长度的圆周。

在气溶胶生成段包括多个气溶胶形成基材的情况下，气溶胶形成基 材可以沿着气溶胶生成段的轴线端对端地布置。在一些实施方案中，气 溶胶生成段可以包括相邻气溶胶形成基材之间的间隔。

在一些优选实施方案中，气溶胶生成制品可以具有在约30毫米与 约100毫米之间的总长度。在一些实施方案中，气溶胶生成制品具有约 45毫米的总长度。所述气溶胶生成制品可以具有在约5毫米与约12毫 米之间的外径。在一些实施方案中，气溶胶生成制品可以具有约7.2毫 米的外径。

气溶胶生成段可以具有在约7毫米和约15毫米之间的长度。在一些 实施方案中，气溶胶生成段可以具有约10毫米或12毫米的长度。

气溶胶生成段优选具有约等于气溶胶生成制品外径的外径。气溶胶 生成段的外径可以在约5毫米与约12毫米之间。在一个实施方案中，气 溶胶生成段可以具有约7.2毫米的外径。

气溶胶生成制品可以包括过滤嘴滤嘴段。过滤嘴滤嘴段可以位于气 溶胶生成制品的下游端。过滤嘴滤嘴段可以是乙酸纤维素过滤嘴塞。在 一些实施方案中，过滤嘴滤嘴段可以具有约5毫米至约10毫米的长度。 在一些优选实施方案中，过滤嘴滤嘴段可以具有约7毫米的长度。

气溶胶生成制品可以包括外包裹材料。外包裹材料可由纸形成。所 述外包裹材料在所述气溶胶生成段处可为气体可渗透的。特别地，在包 括多个气溶胶形成基材的实施方案中，外包裹材料可包括在相邻气溶胶 形成基材之间的界面处的穿孔或其他进气口。在相邻气溶胶形成基材之 间提供间隔的情况下，外包裹材料可包括在间隔处的穿孔或其他空气入 口。这可以使得气溶胶形成基材能够直接被提供有未被抽吸通过另一气 溶胶形成基材的空气。这可以增加由每个气溶胶形成基材接纳的空气量。 这可以改善从气溶胶形成基材生成的气溶胶的特性。

气溶胶生成制品还可包括气溶胶形成基材与过滤嘴滤嘴段之间的间 隔。间隔可以是约18毫米，但是可以在约5毫米至约25毫米的范围内。

关于本公开的一个或多个实例所描述的特征可同样应用于本发明的 其他实例。特别地，关于气溶胶生成系统所描述的特征可同样应用于气 溶胶生成装置或气溶胶生成装置，并且反之亦然。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的实施方案，其中：

图1是根据本发明的实例的加热器组件的示意性部分截面图。

图2是根据本发明的实例的加热器组件的温度传感器的放大和简化 视图。

图3是根据本发明的另一实例的包括温度传感器的加热器组件的示 意性部分截面图。

图4是根据本发明的另一实例的加热器组件的示意性部分截面图。

图5是根据本发明的另一实例的加热器组件的示意性部分截面图。

图6是根据本发明的另一实例的气溶胶生成装置和用于该装置的气 溶胶生成制品的示意性部分截面图。

图8示出了当气溶胶生成制品被接纳到装置中时图7的气溶胶生成 装置的上部。

图8A至8C示出了根据本发明的用于过滤的另一实例的用于气溶胶 生成装置的各种滤波器电路。

图9示出了连接到微控制器的图8B的滤波器电路。

具体实施方式

图1示出了包括感受器11和感应器线圈12的感应加热器组件10。 感应器线圈12被配置成当变化电流流过感应器线圈12时产生变化磁场。 感受器11相对于感应器线圈12以这样的方式布置，即感受器11能够通 过穿透感应器线圈12生成的变化磁场而被加热。感受器11被配置成加 热气溶胶形成基材。换句话说，当通过穿透变化磁场而被加热感受器11时，可以通过感受器来加热气溶胶形成基材。可由感受器加热的气溶胶 形成基材可被接纳在感应加热器组件10的腔14中。在图1的实例中， 感受器11是管状感受器11，其限定用于接纳气溶胶形成基材的腔14。

温度传感器13在沿感受器的长度的位置处设置成与感受器11热接 触或邻近。因此，温度传感器13可以用于测量感受器11的温度。温度 传感器13是电阻温度传感器，其随其温度而改变电阻。温度传感器13 的电阻根据已知或可确定的关系随着温度的增加而增加。通过测量温度 传感器13的电阻，可基于温度与电阻之间的关系来确定温度传感器13的温度，这提供了对感受器11的温度的指示。

温度传感器13呈铜线的双绕线圈的形式，其缠绕感受器11周围。 铜线直径为约60微米，并且双绕线圈的每一匝均接触其邻近匝。铜线 是绝缘的或釉质的，以防止匝之间的电短路。温度传感器13的长度为 约4.5mm，并且围绕感受器11的长度的百分之十。温度传感器13的内 径为约7.2mm。温度传感器13的双绕线圈的自由端13a延伸出加热器 组件10，使得其可连接到控制电路系统(未示出)。

图2示出了图1的加热器组件10的温度传感器13的放大和简化视 图。为清楚起见，仅示出双绕线圈的几匝。温度传感器包括第一电阻感 测元件41和第二电阻感测元件42，其沿各自的长度彼此相邻地布置并 且一起缠绕成围绕感受器11的双绕线圈。第一电阻感测元件41和第二 电阻感测元件42分别具有第一端41a、42a和第二端41b、42b。第一电 阻感测元件41和第二电阻感测元件42在其相应第二端41b、42b处串联 电连接。第一端41a、41b可用于将温度传感器13连接到控制电路系统 (未示出)。

由感应器线圈12生成的变化磁场在第一电阻感测元件41中感应的 电流I1与由变化磁场在第二电阻感测元件42中感应的电流I2相对。如 从图2可以看出，第二电阻感测元件42中感应的电流I2在与第一电阻 感测元件41中感应的电流I1相对的方向上流动。因此，由第二电阻感 测元件42产生的磁场基本上等于且与由第一电阻感测元件41产生的磁 场相对，使得第一电阻感测元件41和第二电阻感测元件42的磁场在很 大程度上彼此抵消。因此，温度传感器13的自感应性显著减小，并且 来自在变化磁场中操作温度传感器的噪声的影响也减小。因此，即使在 变化磁场中操作时，温度传感器13也能够准确地确定温度。

图3示出了根据本发明的不同实例的加热器组件100。加热器组件 100与图1的加热器组件10基本上相同，并且包括感受器111、感应器 线圈112和呈双绕线圈形式的温度传感器113。该布置的唯一差异是双 绕线圈的匝是间隔开的，并且温度传感器沿感受器111的基本上整个长 度延伸。在该实例中，双绕线圈的匝之间的间隔有助于减少感受器111 对变化磁性的屏蔽，使得感受器111被变化磁场穿透。换句话说，双绕 线圈的匝之间的间隔允许变化磁场穿过温度传感器113到达感受器111。

图4示出了包括第一感受器11和第二感受器15的感应加热器组件 10。感应加热器组件10还包括第一感应器线圈12和第二感应器线圈16。 第一感应器线圈12被配置成当第一变化电流流过第一感应器线圈12时 产生第一变化磁场。第二感应器线圈16被配置成当第二变化电流流过 第二感应器线圈16时产生第二变化磁场。第一感受器11相对于第一感应器线圈12被布置成使得第一感受器11能够通过穿透第一变化磁场而 被加热。第二感受器15相对于第二感应器线圈16被布置成使得第二感 受器15能够通过穿透第二变化磁场而被加热。因此，当第一感受器11 通过第一变化磁场的穿透而被加热时，位于第一感受器11内的气溶胶 形成基材(未示出)可被第一感受器11加热。同样，当第二感受器15 通过第二变化磁场的穿透而被加热时，位于第二感受器15内的气溶胶 形成基材(未示出)可被第二感受器15加热。

图4的感应加热器组件10包括第一温度传感器13和第二温度传感 器17。图4的第一温度传感器13和第二温度传感器17与图1和图2的 温度传感器13相同。第一温度传感器13被设置为与第一感受器11热接 触。结果，第一温度传感器13可以用于测量第一感受器11的温度。第 二温度传感器17设置为与第二感受器15热接触。结果，第二温度传感 器17可以用于测量第二感受器15的温度。

在图4的实例中，第一感受器11是管状感受器，其限定用于接纳气 溶胶形成基材的腔的第一部分14。同样，第二感受器15也是管状感受 器，其限定用于接纳气溶胶形成基材的腔的第二部分18。

图4的装置使得能够选择性地加热第一感受器11和第二感受器15。 此类选择性加热使得感应加热器组件10能够在气溶胶形成基材接纳在 腔的第一部分14和第二部分18中时的不同时间加热气溶胶形成基材的 不同部分。此外，图4的装置可使得能够将感受器11、15中的一者加热 到与其他感受器15、11不同的温度。这样的温度可通过使用温度传感 器13和17来有利地测量。

图5示出了感应加热器组件10，其包括具有第一区域111和第二 区域112的单个感受器11。感应加热器组件10还包括第一感应器线圈 12和第二感应器线圈16。第一感应器线圈12被配置成当第一变化电流 流过第一感应器线圈12时产生第一变化磁场。第二感应器线圈16被配 置成当第二变化电流流过第二感应器线圈16时产生第二变化磁场。第 一区域111相对于第一感应器线圈12被布置成使得第一区域111能够通 过穿透第一变化磁场而被加热。第二区域112相对于第二感应器线圈16 被布置成使得第二区域112能够通过穿透第二变化磁场而被加热。因此， 当第一区域111通过第一变化磁场的穿透而被加热时，位于第一区域 111内的气溶胶形成基材(未示出)可被第一区域111加热。同样，当 第二区域112通过第二变化磁场的穿透而被加热时，位于第二区域112 内的气溶胶形成基材(未示出)可被第二区域112加热。

图5的感应加热器组件包括第一温度传感器13和第二温度传感器 17。图5的第一温度传感器13和第二温度传感器17与图1和图2的温 度传感器13相同。第一温度传感器13设置成与第一区域111热接触。 结果，第一温度传感器13可以用于测量第一区域111的温度。第二温度 传感器17被设置为与第二区域112热接触。结果，第二温度传感器17 可以用于测量第二区域112的温度。

在图5的装置中，感受器11是管状感受器，其限定用于接纳气溶胶 形成基材的腔14。图5的感应加热器组件10使得能够选择性地加热第 一区域111和第二区域112。此类选择性加热使得感应加热器组件10能 够在气溶胶形成基材接纳在腔14中时的不同时间加热气溶胶形成基材 的不同部分。此外，图5的感应加热器组件10可使得能够将区域111、 112中的一者加热到与其他区域112、111不同的温度。这样的温度可通 过使用温度传感器13和17来有利地测量。

图6示出了与气溶胶生成装置200一起使用的气溶胶生成装置200 和气溶胶生成制品300的示意性截面。气溶胶生成制品300和气溶胶生 成装置200一起包括气溶胶生成系统。

气溶胶生成装置200包括具有类似于常规雪茄的形状和大小的大致 圆柱形装置壳体202。气溶胶生成装置200还包括呈可充电电池形式的 电源206、包括微处理器的控制电路系统208、电连接器209和上述感应 加热器组件10。在图6的实例中，感应加热器组件10与图4的感应加 热器组件类似。然而，可使用其他感应加热器组件。特别地，可使用包 括一个感应器线圈和一个感受器的感应加热器组件。或者，可使用包括 多于两个感应器线圈和多于两个感受器的感应加热器组件。在优选的替 代方案中，可使用包括一个感受器、两个感应器线圈和两个温度传感器 的感应加热器组件；特别地，可使用图5的感应加热器组件。

电源206、控制电路系统208和感应加热器组件10都容纳在装置壳 体202内。气溶胶生成装置200的感应加热器组件10布置在装置200的 近端处。电连接器209布置在装置壳体202的远端处。

如本文所用，术语“近侧”是指气溶胶生成装置或气溶胶生成制品的 使用者端或口端。气溶胶生成装置或气溶胶生成制品的组件的近端是最 靠近所述气溶胶生成装置或气溶胶生成制品的使用者端或口端的部件的 端部。如本文所用，术语“远侧”是指与近端相对的端部。

控制电路系统208被配置成控制从电源206到感应加热器组件10的 电力供应。控制电路系统208还包括DC/AC逆变器，包括D类功率放 大器。控制电路系统208还被配置成控制从电连接器209对电源206的 再充电。控制电路系统208还包括抽吸传感器(未示出)，抽吸传感器被 配置成感测使用者何时抽吸气溶胶生成装置。

感应加热器组件10包括第一感应器线圈12和第二感应器线圈16。 感应加热器组件10还包括第一感受器11和第二感受器15。如参考图4 所述，第一感受器11是管状感受器，其限定用于接纳气溶胶形成基材 的腔的第一部分14。同样，第二感受器15是管状感受器，其限定用于 接纳气溶胶形成基材的腔的第二部分18。在图6的实例中，第一感应器 线圈12和第二感应器线圈16也是管状的，并且它们分别同心地围绕第 一感受器11和第二感受器15设置。

第一感应器线圈12连接到控制电路系统208和电源206，并且控制 电路系统208被配置成向第一感应器线圈12供应第一变化电流。当第一 变化电流被供应到第一感应器线圈12时，第一感应器线圈12产生第一 变化磁场，所述第一变化磁场通过感应加热第一感受器11。

第二感应器线圈16连接到控制电路系统208和电源208，并且控制 电路系统208被配置成向第二感应器线圈16供应第二变化电流。当第二 变化电流被供应到第二感应器线圈16时，第二感应器线圈16产生第二 变化磁场，所述第二变化磁场通过感应加热第二感受器15。

感应加热器组件10包括与第一感受器11热接触的第一温度传感器 13。感应加热器组件10包括与第二感受器15热接触的第二温度传感器 17。第一温度传感器13和第二温度传感器17可用于分别测量第一感受 器11和第二感受器15的温度，如参考图4所描述的。

装置壳体202还限定紧邻腔的第一部分14的远端的空气入口280， 用于接纳气溶胶形成基材。空气入口280被配置成使环境空气能够被吸 入装置壳体202中。

图6示出的气溶胶生成制品300大体上呈圆柱形棒的形式，其具有 类似于用于接纳气溶胶形成基材的腔14、18的内径的直径。气溶胶生 成制品300包括由卷烟纸的外包裹材料320包裹在一起的圆柱形醋酸纤 维素过滤嘴滤嘴段304和气溶胶生成段310。

过滤嘴滤嘴段304布置在气溶胶生成制品200的近端处，并且形成 气溶胶生成系统的烟嘴，使用者在所述烟嘴上抽吸以接收由系统生成的 气溶胶。

气溶胶生成段310布置在气溶胶生成制品300的远端处，并且具有 基本上等于腔的第一部分14和第二部分18的组合长度的长度。气溶胶 生成段310包括多个气溶胶形成基材，包括：在气溶胶生成制品300的 远端处的第一气溶胶形成基材312和在气溶胶生成段310的近端处的第 二气溶胶形成基材314，该第二气溶胶形成基材与第一气溶胶形成基材312相邻。将理解，在一些实施方案中，两个或更多个气溶胶形成基材 可以由相同材料形成。然而，在该实施方案中，气溶胶形成基材312、 314中的每一者是不同的。第一气溶胶形成基材312包括均质烟草材料 的聚集卷曲的片材，而没有附加的风味剂。第二气溶胶形成基材314包 括均质烟草材料的聚集卷曲的片材，包括薄荷醇形式的风味剂。在其他 示例中，气溶胶形成基材可以包含薄荷醇形式的风味剂，并且不包含烟 草材料或任何其他尼古丁源。气溶胶形成基材312、314中的每一者还 可包括另外的部件，例如一个或多个气溶胶形成剂和水，使得加热气溶 胶形成基材生成具有期望感官特性的气溶胶。

第一气溶胶形成基材312的近端是暴露的，因为其未被外包裹材料 320覆盖。外包裹材料320包括在第一气溶胶形成基材312与第二气溶 胶形成基材314之间的界面处包围气溶胶生成制品300的穿孔线322。 穿孔322使得空气能够被吸入到气溶胶生成段310中。

在图6的实例中，第一气溶胶形成基材312和第二气溶胶形成基材 314端对端布置。然而，可以设想，在其他实施方案中，可以在第一气 溶胶形成基材312和第二气溶胶形成基材314之间提供间隔。

图7示出了图6的其中已经接纳气溶胶生成制品300的气溶胶生成 装置200的近端的放大视图。接纳气溶胶生成制品300，使得第一气溶 胶形成基材312位于腔的第一部分14内，并且第二气溶胶形成基材314 位于腔的第二部分18内。

在使用中，使用者在过滤嘴滤嘴段304上抽吸，其继而通过由抽吸 检测器(未示出)检测地空气入口280抽吸空气。作为响应，控制电路 系统(图7中未示出)激活感应器线圈12和16中的一个或多个以加热 使第一气溶胶形成基材312和第二气溶胶形成基材314中的一个或多个 生成气溶胶的感受器11和15中的一个或多个。空气沿限定的气流路径 (在图7中由直线箭头表示)从空气入口280流过气溶胶生成装置200 和气溶胶生成制品300。所生成的气溶胶夹带在气流中，该气流通过过 滤嘴304从气溶胶生成制品300中排出并且进入使用者的口中。

图8A至图8C示出了各种滤波器电路400a到400c，用于在变化磁 场中操作时对由上述感应加热器组件10的温度传感器13产生的信号进 行滤波。滤波器电路400a至400c有助于减少未被温度传感器13的双线 装置去除的残余噪声。

在滤波器电路400a至400c中的每一者中，具有电阻Rs的温度传感 器13与具有已知电阻Rr的参考电阻器51串联放置。在图8A至图8C 的实例中，参考电阻器51具有100欧姆的值。温度传感器13和参考电 阻器51在供应电压Vcc与地面之间形成分压器。输出信号或电压Vo获 自温度传感器13和参考电阻器51之间的连接点。

滤波器电路400a至400c中的每一者还包括电容器53，其具有电容 C以有助于从变化磁场中滤除残余噪声。电容器53与参考电阻器51组 合以形成低通滤波器，以滤除变化磁场的频率范围(即在5kHz与500 kHz或更高之间)的噪声。已经发现，使用电容C为94nF的电容器53 的基于图8B的实例的滤波器电路对于减少信号中的残余噪声特别有效。

图9示出了图8B的滤波器电路400b，其连接到形成图6的控制电 路系统208的一部分的微控制器220。微控制器220可用于通过使用内 置模数转换器确定输出电压Vo来确定温度传感器13的电阻Rs。一旦已 确定输出电压Vo，就微控制器可如下计算电阻Rs。

通过参考电阻器51的电流I等于Vo除以Rr(即，I＝Vo/Rr)。通 过温度传感器13的电流I等于供应电压Vcc与输出电压Vo之间的差除 以温度传感器13的电阻R(即I＝(Vcc–Vo)/Rs)。假设通过温度传感 器13的电流I等于通过参考电阻器51的电流I，将前述两个等式等值并 重新排列，得到电阻Rs的等式：

Rs＝Rr x(Vcc–Vo)/Vo

一旦已确定Rs，就可通过应用与温度和电阻相关的函数或使用电阻 和对应温度值的查找表来确定温度传感器13和因此感受器的温度。

在测试中，图1的温度传感器13显示在23℃下具有10.5欧姆的标 称电阻，并且具有0.00288K^-1的电阻温度系数(与Cu：0.00386K^-1的 理论值相比)。其在0℃至200℃的温度范围内表现出温度与电阻之间 的近似线性关系。

Claims (15)

1.一种用于气溶胶生成装置的感应加热器组件，所述感应加热器组件包括：

至少一个感应器线圈，其被配置成当变化电流流过所述至少一个感应器线圈时产生变化磁场；

至少一个感受器，其被布置成被由所述至少一个感应器线圈产生的所述变化磁场穿透以加热所述感受器；

至少一个温度传感器，其被布置成确定所述至少一个感受器的温度，

其中所述至少一个温度传感器包括第一电阻感测元件和第二电阻感测元件，其中所述第一电阻感测元件连接到所述第二电阻感测元件，并且其中所述第一电阻感测元件相对于所述第二电阻感测元件定位，使得通过所述变化磁场在所述第一电阻感测元件中感应的电流与通过所述变化磁场在所述第二电阻感测元件中感应的电流相反。

2.根据权利要求1所述的感应加热器组件，其中所述第一电阻感测元件和所述第二电阻感测元件各自包括电阻丝，所述电阻丝具有沿其相应长度彼此相邻布置的第一端和第二端。

3.根据权利要求2所述的感应加热器组件，其中所述第一电阻感测元件和所述第二电阻感测元件缠绕在一起以形成双绕线圈。

4.根据权利要求3所述的感应加热器组件，其中所述双绕线圈的每一匝与其相邻匝间隔开。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的感应加热器组件，其中所述第一电阻感测元件和所述第二电阻感测元件在其相应第二端处串联电连接。

6.根据任一前述权利要求所述的感应加热器组件，其中所述温度传感器围绕所述感受器的外表面的至少一部分布置。

7.根据权利要求6所述的感应加热器组件，其中所述温度传感器的长度不到所述感受器的长度的50％。

8.根据权利要求6所述的感应加热器组件，其中所述温度传感器沿所述感受器的基本上整个长度延伸。

9.根据任一前述权利要求所述的感应加热器组件，其中所述温度传感器与所述感受器接触。

10.根据任一前述权利要求所述的感应加热器组件，其中所述感应加热器组件包括多个感应器线圈，并且其中为所述感应器线圈中的每一者提供单独的温度传感器。

11.一种气溶胶生成装置，其包括：

根据权利要求1至10中任一项所述的感应加热器组件；

控制电路系统；以及

电源；

其中所述控制电路系统被配置成控制从所述电源到所述感应加热器组件的电流供应以可控地加热所述感受器；

其中所述控制电路系统连接到所述感应加热器组件的所述至少一个温度传感器，并且被配置成通过确定所述至少一个温度传感器的电阻来确定所述感受器的温度。

12.根据权利要求11所述的气溶胶生成装置，其中所述至少一个温度传感器与参考电阻器串联连接以形成分压器，并且其中来自所述至少一个温度传感器的输出信号获自所述至少一个温度传感器与所述参考电阻器之间的连接点。

13.根据权利要求11或12所述的气溶胶生成装置，其中所述控制电路系统还包括电容器，所述电容器用于对来自所述至少一个温度传感器的所述输出信号进行滤波以减少所述输出信号中的噪声。

14.根据权利要求13所述的气溶胶生成装置，其中所述电容器跨越所述参考电阻器并联连接。

15.根据权利要求13或14所述的气溶胶生成装置，其中所述电容器被配置成减少所述变化磁场的频率范围内的噪声。

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