CN115918257A - 包括一个或多个复合感受器颗粒的感受器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括一个或多个复合感受器颗粒的感受器组件，该感受器组件用于在交变磁场的影响下感应加热气溶胶形成基质。一个或多个感受器颗粒中的每个感受器颗粒包括颗粒芯和完全封装颗粒芯的颗粒壳。颗粒芯包括对于至多10kHz的频率，在20摄氏度的温度下具有至少200的相对磁导率的铁磁或亚铁磁芯材料，或由所述铁磁或亚铁磁芯材料制成。颗粒壳包括导电壳材料或由导电壳材料制成。本公开进一步涉及包括此类感受器组件的气溶胶生成制品，以及包括此类制品和气溶胶生成装置的气溶胶生成系统。另外，本公开涉及一种制造此类感受器组件的方法。

Description

包括一个或多个复合感受器颗粒的感受器组件
技术领域
本发明涉及一种包括一个或多个复合感受器颗粒的感受器组件，该感受器组件用于在交变磁场的影响下感应加热气溶胶形成基质。本公开进一步涉及包括此类感受器组件的气溶胶生成制品，以及包括此类制品和气溶胶生成装置的气溶胶生成系统。另外，本公开涉及一种制造此类感受器组件的方法。
背景技术
通过感应加热气溶胶形成基质来生成可吸入气溶胶是从现有技术中大体上已知的。为此，基质可布置成与感受器热邻近或直接物理接触，感受器在其暴露于交变磁场时能够由于涡电流或磁滞损耗中的至少一种而生成热量。例如，感受器可包括嵌入气溶胶形成基质中的一个或多个感受器颗粒。基质和感受器一起可为气溶胶生成制品的一部分，所述气溶胶生成制品配置成插入包括用于生成交变磁场的感应源的气溶胶生成装置中。
为了控制基质的温度，已经提出了感受器组件，所述感受器组件包括由不同材料制成的第一感受器和第二感受器。第一感受器材料可在热损耗和因此加热效率方面得以优化。相比之下，第二感受器材料可用作温度标记物。为此，选择第二感受器材料，以便具有对应于感受器组件的预定操作温度的居里温度。在其居里温度下，第二感受器的磁性性质从铁磁性或亚铁磁性变为顺磁性，伴随着其电阻的临时变化。因此，通过监测由感应源吸收的电流的对应改变，可检测到第二感受器材料何时达到其居里温度，且因此何时达到预定操作温度。为了避免快速过热，加热过程必须通过在达到操作温度时主动减小或关断加热电力来控制。
发明内容
将期望具有具有现有技术解决方案的优点同时减轻它们的限制的感受器组件、气溶胶生成制品和气溶胶生成系统。特别地，将期望具有具有改进加热效率及改进温度控制能力的感受器组件、气溶胶生成制品和气溶胶生成装置系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于在交变磁场的影响下感应加热气溶胶形成基质的感受器组件。感受器组件包括一个或多个复合感受器颗粒。一个或多个感受器颗粒中的每个感受器颗粒包括颗粒芯和完全封装颗粒芯的颗粒壳。颗粒芯包括在10kHz(千赫兹)频率下，特别是对于至多10kHz(千赫兹)的频率，并且在20摄氏度的温度下具有至少200的相对磁导率的铁磁或亚铁磁芯材料，或由所述铁磁或亚铁磁材料制成。也就是说，颗粒芯包括当由频率为10kHz(千赫兹)，特别是频率为至多10kHz(千赫兹)的交变磁场穿透时，在20摄氏度的温度下，具有至少200的相对磁导率的铁磁或亚铁磁芯材料，或由所述铁磁或亚铁磁材料制成。颗粒壳包括导电壳材料或由导电壳材料制成。
根据本发明，已发现包括具有高磁导率的磁性芯和导电壳的感受器颗粒既提供了改进的加热效率，又提供了具有自调节特性的改进的温度控制。就此而言，已发现具有高磁导率的磁性芯充当增加通过颗粒壳的磁通量的通量集中器。根据法拉第的感应定律，磁通量的增加使得通过导电壳材料的闭合路径周围的电动势的增加，这继而又使得颗粒壳中的涡电流损耗增加。因此，磁性芯的高磁导率增加了在使用期间在颗粒壳中生成的热量。有利地，这还允许使颗粒壳变得较薄，并且因此节省了用于制造感受器颗粒的材料和成本。
再者，已发现磁性芯可用于控制随着感受器组件的实际温度而变化的颗粒壳中生成的量。这是由于在芯材料的居里温度下，颗粒芯的磁特性从铁磁性或亚铁磁性改变为顺磁性。结果，当感受器组件达到芯材料的居里温度时，复合感受器颗粒的总体有效磁导率下降到统一。随着芯材料的磁滞现象消失，这使得由于磁滞损耗而在颗粒芯中的热量生成停止。更重要的是，磁导率的变化也影响颗粒壳中的热量生成，因为磁导率的降低使得通过导电壳的磁通量的减小。这继而又导致当感受器组件达到芯材料的居里温度时，电动势减小，并且因此导致颗粒壳中的生成热量的涡电流损耗减少。另外，颗粒壳的集肤深度(这是当暴露于交变磁场时在导电壳材料中发生多远程度导电的度量)取决于复合感受器颗粒的总体有效磁导率。因此，颗粒芯中的磁导率降低引起的感受器颗粒的总体有效磁导率的降低导致壳中的集肤深度增加。这继而又使得导电颗粒壳的有效电阻减小。结果，当达到芯材料的居里温度时，由于有效电阻的减小也使得壳材料中的涡电流损耗减少，因此颗粒壳中的热量生成也减少。因此，在居里温度下，由于通过颗粒壳的磁通量减少和壳材料的有效电阻减小两者，因此由颗粒壳中的涡电流损耗生成的热量减少。另外，由于颗粒芯中的磁滞损耗在芯材料的居里温度下消失，因此整体热量生成减少。最重要的是，当感受器组件达到芯材料的居里温度时，自动产生了总热量生成减少。结果，可有效地避免气溶胶形成基质的快速过热，优选无需主动温度控制。
再者，根据本发明的复合感受器颗粒的加热效率大于仅由铁磁或亚铁磁芯材料制成的感受器颗粒的加热效率。这是由于壳材料中大部分热量由于增强的涡电流损耗而生成。
壳材料可为顺磁性的。在此情况下，导电壳材料中的热量生成仅由涡电流引起。同样地，壳材料可为铁磁性或亚铁磁性。结果，热量也可通过磁滞损耗在壳材料中生成。有利地，这增加了感受器组件的加热效率。优选地，如果为磁性，则壳材料的居里温度优选地低于或等于铁磁或亚铁磁芯材料的居里温度。有利地，这确保由于磁滞损耗而在壳材料中生成热量仅出现在芯材料的居里温度以下或最多在居里温度下出现，也就是说，仅在预定操作温度以下或最多在预定操作温度下出现。壳材料的居里温度也可能高于铁磁或亚铁磁芯材料的居里温度。
壳材料可为铝、不锈钢、导电碳或青铜中的一种。如下文将更详细地描述，铝特别适合，因为其允许在低温下进行烧结，这又可便于复合感受器颗粒的制造。
优选地，芯材料是不导电的。在此情况下，芯材料中的热量生成仅由磁滞损耗引起。结果，当达到芯材料的居里温度时，感受器芯中的热量生成完全停止。这证明在感受器组件的自调节温度控制方面特别有利。芯材料也可能是导电的。
如上文所提及，芯材料的居里温度优选地对应于感受器组件的预定操作温度。实际操作温度取决于待加热的气溶胶形成基质的特定类型。对于含有烟草材料的固体气溶胶形成基质，操作温度范围可在200摄氏度至360摄氏度之间。对于凝胶状气溶胶形成基质，操作温度范围可在160摄氏度至240摄氏度之间。因此，芯材料的居里温度范围可在160摄氏度至400摄氏度之间，特别是在160摄氏度至360摄氏度之间，优选在200摄氏度至360摄氏度之间，或在160摄氏度至240摄氏度之间。
感受器组件的加热效率随着相对磁导率的较高值而增加。因此，芯材料可具有甚至高于200的相对磁导率。因此，芯材料的相对磁导率可为至少300，或至少400，或至少500，或至少700，特别是至少1000，优选至少10000，或至少50000，或至少80000。这些值是指在10kHz(千赫兹)的频率下，特别是对于至多10kHz(千赫兹)的频率和25摄氏度的温度下的相对磁导率的最大值。如将在下文进一步描述的，用于感应加热感受器组件的交变磁场的范围可在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，优选在5MHz(兆赫兹)至10MHz(兆赫兹)之间。对于这些频率，芯材料的最小相对磁导率可较低。例如，芯材料在7MHz(兆赫兹)的频率和25摄氏度的温度下可具有至少80、特别是至少100、优选地至少120的相对磁导率。同样地，芯材料在15MHz(兆赫兹)的频率和25摄氏度的温度下可具有至少40、特别是至少50、优选地至少60的相对磁导率。
芯材料可包括或可为铁氧体，特别是铁氧体粉末。如本文中所用，铁氧体是通过混合并且烧制与小比例的一种或多种附加的金属元件(如钡、锰、镍和锌)共混的大比例氧化铁(III)(Fe2O3)而制得的陶瓷材料。
举例来说，芯材料可为锰镁铁氧体、镍锌铁氧体或钴锌钡铁氧体中的一种。
例如，芯材料可包括Mgx Mny Fez O4型组合物或由其构成，其中x＝0.4-1.1，y＝0.3-0.9，并且z＝1-2，并且其中金属阳离子Mg、Mn和Fe的原子分数x、y和z使得金属阳离子的总电荷与氧阴离子的总电荷平衡。
特别地，芯材料可包括以下一种或可为以下一种：
-Mg0.77 Mn0.58 Fe1.65 O4，其具有约270摄氏度的居里温度；
-Mg0.55 Mn0.88 Fe1.55 O4；其具有约262摄氏度的居里温度；
-Mg1.03 Mn0.35 Fe1.37 O4；其具有约190摄氏度的居里温度。
如上文所提及，镍锌铁氧体可包括Nix Zn1-x Fe2 O4型组合物或由其组成，其中x＝0.3-0.7，并且金属阳离子Ni、Zn和Fe的原子分数使得金属阳离子的总电荷与氧阴离子的总电荷平衡。特别地，可感应加热的开孔陶瓷材料可包括或可为例如Ni0.5Zn0.5Fe2O4，其具有约258摄氏度的居里温度。
如上文所提及，钴锌钡铁氧体可包括Co1.75 Zn0.25 Ba2 Fe12 O22或可由其构成，其具有约279摄氏度的居里温度。
有利地，铁氧体易于制造并且廉价。另外，铁氧体不导电。因此，芯材料中的热量生成仅归因于磁滞损耗，并且因此在达到居里温度时自调节。再者，铁氧体是惰性的，并且因此对于在包括气溶胶形成基质的气溶胶生成制品中的使用是不关键的。
颗粒芯优选地是固体颗粒芯。特别地，颗粒芯可具有球形。同样地，颗粒壳优选地可为固体颗粒壳。特别地，颗粒可为球形壳。
一个或多个感受器颗粒中的每个感受器颗粒的等效颗粒直径范围可在10微米至500微米之间，特别是20微米至250微米之间，更特别是在35微米至75微米之间，例如55微米。等效球体直径与不规则形状的颗粒组合使用，并且限定为等效体积的球体的直径。颗粒尺寸可尤其取决于待加热的气溶胶形成基质。另外，出于安全原因，颗粒尺寸应足够大，使得感受器颗粒不会通过感受器颗粒可能用于其中的气溶胶生成制品的过滤器。因此，一个或多个感受器颗粒中的每个感受器颗粒颗粒直径可为至少20微米，优选至少35微米。
因此，颗粒芯的等效球形芯直径范围可在5微米至499微米之间，特别是15微米至220微米之间，更特别是在30微米至55微米之间，例如35微米。等效颗粒直径主要可由等效球形芯直径给出。在30微米至55微米之间的范围内的等效球形芯直径是特别合适的，因为此类颗粒小到足以使得其在基质中几乎不可见，但仍然大到足以使得它们不通过感受器颗粒可能用于其中的气溶胶生成制品的过滤器。
由于壳中的芯材料的通量增强效应，因此壳厚度可相当小。有利地，这使得能够节省用于制造感受器颗粒的材料和成本。颗粒壳的壳厚度可在2.5微米至15微米之间，特别是在5微米至12微米之间，例如10微米。壳厚度可尤其取决于颗粒壳的材料，特别是取决于感应加热速率和用于产生壳的材料特定要求。例如，对于铝，壳厚度可为10微米，而对于钢，壳厚度可低于10微米。壳厚度的较大值特别适合于具有多孔或烧结结构的颗粒壳。
以上值可指感受器组件的所有感受器颗粒的平均芯直径、平均壳厚度和平均颗粒直径。因此，一些感受器颗粒可能具有比感受器组件的其它感受器颗粒更小的芯直径、更小的壳厚度或更小的颗粒直径中的至少一者。
优选地，颗粒壳与颗粒芯物理接触。这使得颗粒壳与颗粒芯之间能够良好热交换，使得颗粒壳和颗粒芯处于大致相同的温度。
颗粒芯可为烧结的颗粒芯。特别地，芯材料可为烧结材料。烧结是通过热量或压力压实并且形成固体材料物质而不将其熔化到液化点的过程。有利地，烧结允许产生具有几乎任何形状和尺寸的颗粒芯。烧结还导致具有良好强度特性的感受器颗粒。另外，烧结的颗粒芯便于颗粒壳与颗粒芯之间的良好结合。
因此，优选颗粒壳牢固地结合到颗粒芯。也就是说，在颗粒壳与颗粒芯之间可存在物质对物质的结合。牢固的结合提供了良好的机械稳定性和颗粒壳与颗粒芯之间的良好热交换。
特别地，壳材料可涂镀、沉积、涂覆或包覆到颗粒芯上，以便形成颗粒壳。
根据本发明的感受器组件优选地配置成由交变的、特别是高频的磁场驱动。如本文中所提到的，高频磁场的范围可在500kHz(千赫兹)至30(兆赫兹)之间，特别是在5MHz(兆赫兹)与15MHz(兆赫兹)之间，优选在5MHz(兆赫兹)与10MHz(兆赫兹)之间。
感受器颗粒可包括覆盖物，特别是保护性覆盖物。覆盖物可由玻璃、陶瓷或惰性金属形成，分别形成或涂覆在感受器颗粒的至少一部分上。有利地，覆盖物可构造成以下的至少一者：避免气溶胶形成基质粘附到感受器组件的表面，或反过来增加气溶胶形成基质(特别是液体气溶胶形成基质)与感受器组件的粘附性，提供多孔表面(特别用于储存风味物质或液体气溶胶形成基质)，提供风味物质或气溶性增强覆盖物，避免例如从感受器材料进入气溶胶形成基质的材料扩散(例如金属扩散)，或改善感受器颗粒的机械强度。为了提供风味物质或气溶性增强覆盖物，覆盖物可包括风味物质或气溶性增强物质。优选地，覆盖物是不导电的。
如本文中所用，术语“感受器颗粒”是指在经受交变磁场时能够将电磁能量转换成热量的元件。这可能是在感受器颗粒中感应的磁滞损耗或涡电流中的至少一者的结果，这取决于包括在感受器颗粒中的材料的电特性和磁特性。在铁磁性或亚铁磁性感受器材料中，由于材料内的磁畴在交变电磁场的影响下被切换而发生磁滞损耗。如果感受器材料导电，则可引发涡电流。在导电铁磁性或亚铁磁性感受器材料的情况下，可因涡电流和磁滞损耗两者而产生热。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于与感应加热式气溶胶生成装置一起使用的气溶胶生成制品。该制品包括至少一个气溶胶形成基质和根据本发明并且如本文中所述的感受器组件。感受器组件的一个或多个感受器颗粒嵌入气溶胶形成基质中。
感受器颗粒可分布在整个气溶胶形成基质中。感受器颗粒可相等地分布在整个气溶胶形成基质中，也就是说，均匀地分布。也有可能以局部浓度峰或根据浓度梯度(例如，从气溶胶形成制品的中心轴线到其周边的分布梯度)将感受器颗粒分布在整个气溶胶形成基质中。
如本文所使用，术语“气溶胶生成制品”是指包括至少一种气溶胶形成基质的制品，该至少一种气溶胶形成基质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型气溶胶生成制品。也就是说，气溶胶生成制品包括至少一种气溶胶形成基质，该至少一种气溶胶形成基质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为消耗品，特别是单次使用之后将丢弃的消耗品。例如，该制品可为包括待加热的凝胶状气溶胶形成基质的筒。备选地，该制品可为杆状制品，特别是烟草制品，类似于常规香烟。
如本文中所用，术语“气溶胶形成基质”表示由气溶胶形成材料形成或包括气溶胶形成材料的基质，该气溶胶形成材料在加热时能够释放挥发性化合物以生成气溶胶。气溶胶形成基质旨在被加热而不是被燃烧以便释放形成气溶胶的挥发性化合物。气溶胶形成基质可为固体气溶胶形成基质或液体气溶胶形成基质或凝胶样气溶胶形成基质，或其任何组合。也就是说，气溶胶形成基质可包括例如固体和液体组分两者。气溶胶形成基质可包括含烟草材料，该含烟草材料含有在加热时从基质释放的挥发性烟草香味化合物。备选地或附加地，气溶胶形成基质可包括非烟草材料。气溶胶形成基质还可包括气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂的实例是丙三醇和丙二醇。气溶胶形成基质还可包括其他添加剂和成分，诸如尼古丁或香料。气溶胶形成基质还可为糊状材料，包括气溶胶形成基质的多孔材料小袋，或例如与胶凝剂或粘剂混合的松散烟草，其可包括诸如丙三醇的常见气溶胶形成剂，且被压缩或模制成棒。
例如，气溶胶生成制品可包括以下元件：基质元件、支承元件、冷却元件和过滤器元件。所有前述元件可按照上述顺序沿着制品的长度轴线顺序布置，其中基质元件布置在制品的远侧端部处，并且过滤器元件布置在制品的近侧端部处。特别地，基质元件相对于在使用所述系统时穿过制品的气流位于支承元件的下游。上述元件中的每一个都可为基本圆柱形的。特别地，所有元件都可具有相同的外部横截面形状。另外，元件可由外包装物包围，以便将元件保持在一起并维持杆状制品的期望的横截面形状。优选地，包装物由纸制成。
基质元件优选地包括待加热的至少一个气溶胶形成基质和感受器组件，也就是说，嵌入气溶胶形成基质中的一个或多个感受器颗粒。
支承元件可包括具有自由中心空气通道的中空醋酸纤维素管。
气溶胶冷却元件可为具有大表面积和低抽吸阻力(例如，15mmWG(毫米水表)至20mmWG(毫米水表))的元件。在使用时，由从基质元件释放的挥发性化合物形成的气溶胶在输送到气溶胶生成制品的近侧端部之前被抽吸通过气溶胶冷却元件。
过滤器元件优选地用作烟嘴，或与气溶胶冷却元件一起用作烟嘴的一部分。如本文所使用，术语“烟嘴”是指制品的一部分，气溶胶通过该部分离开气溶胶生成制品。
根据另一实例，气溶胶生成制品可包括以下元件：远侧支承元件、基质元件、近侧支承元件、冷却元件和过滤器元件。所有前述元件可按照上述顺序沿着制品的长度轴线顺序布置，其中远侧支承元件布置在制品的远侧端部处，并且过滤器元件布置在制品的近侧端部处。也就是说，基质元件位于近侧支承元件与远侧支承元件之间。特别地，基质元件相对于在使用时穿过制品的气流位于近侧支承元件的下游和远侧端部支承元件的上游。上述元件中的每一个都可为基本圆柱形的。特别地，所有元件都可具有相同的外部横截面形状。另外，元件可由外包装物包围，以便将元件保持在一起并维持杆状制品的期望的横截面形状。优选地，包装物由纸制成。
基质元件、冷却元件和过滤器元件可对应于根据前述实例的相应元件。
远侧支承元件和近侧支承元件可包括具有自由中心空气通道的中空醋酸纤维素管。备选地，远侧支承元件可包括醋酸纤维素棒(不具有自由中心空气通道)。醋酸纤维素棒可用于覆盖和保护基质元件的远侧前端。
根据本发明的气溶胶生成制品的其它特征和优点已经在上文关于根据本发明的感受器组件进行了描述，并且同样适用。
根据本发明的另一个方面，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中所述的气溶胶生成制品，以及用于与装置一起使用的感应加热式气溶胶生成装置。
如本文中所用，术语“感应加热式气溶胶生成装置”用于描述一种电操作的装置，所述装置能够与包括至少一种气溶胶形成液体的至少一个气溶胶生成制品相互作用以便通过感应加热感受器组件并且因此制品内的气溶胶形成基质来生成气溶胶。优选地，气溶胶生成装置是用于生成可由用户通过用户的嘴直接吸入的气溶胶的抽吸装置。特别地，气溶胶生成装置是手持式气溶胶生成装置。
所述装置可包括接收腔，所述接收腔用于可移除地接收气溶胶生成制品的至少一部分。
感应加热式气溶胶生成装置可包括至少一个感应源，所述至少一个感应源构造成并且布置成在接收腔中生成交变磁场，以便在制品接收于气溶胶生成装置中时，感应加热式气溶胶生成制品中的气溶胶形成基质。
为了生成交变磁场，感应源可包括至少一个电感器，优选地布置在接收腔周围的至少一个感应线圈。感应线圈可布置成以便当制品接收在接收腔中时包围感受器组件，也就是说，一个或多个感受器颗粒。
至少一个感应线圈可为螺旋线圈或平面线圈，特别是饼状线圈或弯曲平面线圈。扁平螺旋线圈的使用允许稳健并且制造廉价的紧凑设计。螺旋感应线圈的使用有利地允许生成均匀的交变磁场。如本文中所使用，“扁平螺旋线圈”意指大体上平面的线圈，其中线圈绕组的轴垂直于线圈所处的表面。扁平螺旋感应线圈可在线圈的平面内具有任何所需形状。例如，扁平螺旋线圈可具有圆形形状，或可具有大体上长圆形或矩形的形状。然而，当在本文中使用时术语“扁平螺旋线圈”涵盖平面的线圈以及成形为符合弯曲表面的扁平螺旋线圈两者。例如，感应线圈可为布置在优选圆柱形线圈支承件(例如铁氧体芯)的圆周处的“弯曲的”平面线圈。此外，扁平螺旋线圈可包括例如两个四匝扁平螺旋线圈层或单个四匝扁平螺旋线圈层。所述至少一个感应线圈可保持在气溶胶生成装置的主体或壳体中的一者内。
感应源可包括交流电(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为AC发电机的一体式部分。AC发电机配置成生成高频振荡电流以穿过至少一个感应线圈来生成交变磁场。AC电流可在系统激活之后连续地供应到至少一个感应线圈，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网络包括电容器和电感器的串联连接。
感应源优选地配置成生成高频磁场。如本文中所提到的，高频磁场的范围可在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，优选在5MHz(兆赫兹)至10MHz(兆赫兹)之间。
气溶胶生成装置还可包括控制器，所述控制器被配置成优选地以闭环配置来控制加热过程的操作，特别是用于控制将气溶胶形成液体加热到预定操作温度。用于加热气溶胶形成基质的操作温度的范围可在200摄氏度至360摄氏度之间，特别是在160摄氏度至240摄氏度之间。这些温度是用于加热但不燃烧气溶胶形成基质的典型操作温度。
控制器可为气溶胶生成装置的总体控制器，或可为所述总体控制器的部分。控制器可包括微处理器，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。控制器可包括其它电子部件，如至少一个DC/AC逆变器和/或功率放大器，例如C类功率放大器，或D类功率放大器，或E类功率放大器。特别地，感应源可为控制器的部分。
气溶胶生成装置可包括电源，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，诸如电容器。电源可能需要充电，也就是说，电源可能是可再充电的。电源可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。例如，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。在另一实例中，电源可具有充足容量以允许预定次数的抽吸或感应源的离散激活。
气溶胶生成装置可进一步包括通量集中器，该通量集中器围绕该感应线圈的至少一部分布置，并且配置成使至少一个感应源的交变磁场朝向接收腔扭曲。因此，当制品被接收在接收腔中时，交变磁场朝向可感应加热液体导管(如果存在)扭曲。优选地，通量集中器包括通量集中器箔，特别地包括多层通量集中器箔。
根据本发明的气溶胶生成系统的其它特征和优点已经关于根据本发明的感受器组件和气溶胶生成制品进行了描述，并且因此同样适用。
根据本发明，还提供了制造用于感应加热式气溶胶形成基质的包括一个或多个复合感受器颗粒的感受器组件的方法，其中一个或多个感受器颗粒中的每个感受器颗粒包括颗粒芯和完全封装颗粒芯的颗粒壳。所述方法包括：
-提供包括铁磁或亚铁磁芯材料或由铁磁或亚铁磁芯材料制成的一个或多个颗粒芯；
-利用导电壳材料包封一个或多个颗粒芯中的每个颗粒芯，以便围绕一个或多个颗粒芯中的每个颗粒芯形成颗粒壳。
如上文关于根据本发明的感受器组件进一步所述，颗粒芯可为烧结的颗粒芯。因此，提供一个或多个颗粒芯可包括：
-由铁磁或亚铁磁芯材料形成一个或多个生坯，所述生坯的形状对应于颗粒芯的形状；
-通过加热一个或多个生坯来烧结一个或多个生坯。
如上文关于根据本发明的感受器组件进一步所述，壳材料可涂镀、沉积、涂覆或包覆到颗粒芯上，以便形成颗粒壳。因此，利用导电壳材料包封一个或多个颗粒芯中的每个颗粒芯可包括将壳材料涂镀、沉积、涂覆或包覆到一个或多个颗粒芯上。特别地，导电壳材料可通过气相沉积、在浆料中或在平流体浴中滚动来施加到颗粒芯上，其中浆料和平流体浴包括待施加的壳材料。
根据本发明的方法的其它特征和优点已经上文关于根据本发明的感受器组件进行了描述，并且同样适用。
本发明在权利要求书中限定。然而，下文提供了非限制性实例的非详尽清单。这些实例的任何一个或多个特征可与本文所述的另一个实例、实施例或方面的任何一个或多个特征组合。
实例Ex1：用于在交变磁场的影响下感应加热式气溶胶形成基质的感受器组件，所述感受器组件包括一个或多个复合感受器颗粒，其中所述一个或多个感受器颗粒中的每个感受器颗粒包括颗粒芯和完全封装所述颗粒芯的颗粒壳，其中所述颗粒芯包括在10kHz(千赫兹)的频率下、特别是对于至多10kHz(千赫兹)的频率，并且在20摄氏度的温度下具有至少200的相对磁导率的铁磁或亚铁磁芯材料或由所述铁磁或亚铁磁芯材料制成，并且其中所述颗粒壳包括导电壳材料或由所述导电壳材料制成。
实例Ex2：根据实例Ex1的感受器组件，其中所述壳材料是顺磁性的。
实例Ex3：根据前述实例中任一项的感受器组件，其中所述壳材料是铝、不锈钢、导电碳或青铜中的一种。
实例Ex4：根据前述实例中任一项的感受器组件，其中所述芯材料是不导电的。
实例Ex5：根据前述实例中任一项的感受器组件，其中所述芯材料的居里温度范围在160摄氏度至400摄氏度之间，特别是在160摄氏度至360摄氏度之间，优选在200摄氏度至360摄氏度之间，或在160摄氏度至240摄氏度之间。
实例Ex6：根据前述实例中任一项的感受器组件，其中所述芯材料是铁氧体粉末。
实例Ex7：根据前述实例中任一项的感受器组件，其中所述芯材料是锰镁铁氧体、镍锌铁氧体或钴锌钡铁氧体。
实例Ex8：根据前述实例中任一项的感受器组件，其中所述一个或多个感受器颗粒中的每个感受器颗粒基本上具有球形。
实例Ex9：根据前述实例中任一项的感受器组件，其中所述一个或多个感受器颗粒中的每个感受器颗粒的等效球形颗粒直径范围在10微米至500微米之间，特别是20微米至250微米之间，更特别是35微米至75微米之间，例如55微米。
实例Ex10：根据前述实例中任一项的感受器组件，其中所述颗粒芯的等效球形芯直径范围在5微米至499微米之间，特别是15微米至220微米之间，更特别是30微米至55微米之间，例如35微米。
实例Ex11：根据前述实例中任一项的感受器组件，其中所述颗粒壳的壳厚度范围在1微米至100微米之间，特别是2.5微米至15微米之间，更特别是5微米至12微米之间，例如10微米。
实例Ex12：根据前述实例中任一项的感受器组件，其中所述颗粒芯是烧结的颗粒芯，特别地其中所述芯材料是烧结的材料。
实例Ex13：根据前述实例中任一项的感受器组件，其中所述颗粒壳与所述颗粒芯物理接触。
实例Ex14：根据前述实例中任一项的感受器组件，其中所述颗粒壳牢固地结合到所述颗粒芯。
实例Ex15：根据前述实例中任一项的感受器组件，其中所述壳材料涂镀、沉积、涂覆或包覆到所述颗粒芯上，以便形成所述颗粒壳。
实例Ex16：用于与感应加热式气溶胶生成装置一起使用的气溶胶生成制品，其中所述制品包括至少一个气溶胶形成基质和根据前述实例中任一项的感受器组件，其中所述感受器组件的一个或多个感受器颗粒嵌入所述气溶胶形成基质中，特别地分布在整个所述气溶胶形成基质中，例如，均匀分布，或以局部浓度峰分布，或以特别是从所述气溶胶形成制品的中心轴线到其周边的分布梯度分布。
实例Ex17：一种气溶胶生成系统，包括根据前述实例中任一项的气溶胶生成制品，以及用于与装置一起使用的感应加热式气溶胶生成装置。
实例Ex18：制造用于感应加热式气溶胶形成基质的包括一个或多个复合感受器颗粒的感受器组件的方法，其中所述一个或多个感受器颗粒中的每个感受器颗粒包括颗粒芯和完全封装颗粒芯的颗粒壳，所述方法包括：
-提供包括铁磁或亚铁磁芯材料或由铁磁或亚铁磁芯材料制成的一个或多个颗粒芯；
-利用导电壳材料包封所述一个或多个颗粒芯中的每个颗粒芯，以便围绕所述一个或多个颗粒芯中的每个颗粒芯形成颗粒壳。
实例Ex19：根据实例Ex18的方法，其中提供所述一个或多个颗粒芯包括：
-由铁磁或亚铁磁芯材料形成一个或多个生坯，所述生坯的形状对应于颗粒芯的形状；
-通过加热所述一个或多个生坯来烧结所述一个或多个生坯。
实例Ex20：根据实例Ex18或Ex19中任一项的方法，其中利用导电壳材料包封所述一个或多个颗粒芯中的每个颗粒芯包括将所述壳材料涂镀、沉积、涂覆或包覆到所述一个或多个颗粒芯上。
实例Ex21：根据实例Ex18至Ex20中任一项的方法，其中利用导电壳材料包封所述一个或多个颗粒芯中的每个颗粒芯包括通过气相沉积、在浆料中或在平流体浴中滚动将所述壳材料施加到所述颗粒芯上，其中所述浆料和所述平流体浴包括所述待施加的壳材料。
附图说明
现在将参考附图进一步描述若干实例，其中：
图1示意性地示出了包括感受器组件的根据本发明的第一示例性实施例的可感应加热的气溶胶生成制品；
图2示意性地示出了包括气溶胶生成装置和根据图1的气溶胶生成制品的气溶胶生成系统的示例性实施例；
图3示出了包括在根据图1的气溶胶生成制品中的感受器组件的一个感受器颗粒；以及
图4示意性地示出了根据本发明的第二示例性实施例的可感应加热式气溶胶生成制品。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的可感应加热的气溶胶生成制品100的第一示例性实施例。气溶胶生成制品100基本上具有杆形状，并且包括按顺序以同轴对准布置的四个元件：气溶胶形成杆段110，具有中心空气通路141的支承元件140，气溶胶冷却元件150，以及用作烟嘴的过滤器元件160。气溶胶形成杆段110布置在制品100的远端102处，而过滤器元件160布置在制品100的远端103处。这四个元件中的每个元件为基本上圆柱形元件，它们全部具有基本上相同的直径。另外，四个元件由外包装材料170包围，以便将四个元件保持在一起并维持杆状制品100的期望圆形横截面形状。包装材料170优选地由纸制成。
关于本发明，气溶胶形成杆段110包括气溶胶形成基质130以及用于当暴露于交变磁场时加热基质130的感受器组件120。如图1中可见，感受器组件120包括多个感受器颗粒123，其相等地分布在整个气溶胶形成基质130中。由于其颗粒性质，因此感受器颗粒123对周围的气溶胶形成基质130呈现出大的表面积，这有利地增强了热传递。下文将参考图3来进一步更详细地描述123感受器颗粒123的细节。
如图2中所示，气溶胶生成制品100配置为与感应加热式气溶胶生成装置10一起使用。装置10和制品100一起形成根据本发明的气溶胶生成系统1。气溶胶生成装置10包括圆柱形接收腔20，该圆柱形接收腔限定在装置10的近侧部分12内，用于在其中接收制品100的至少远侧部分。装置10进一步包括感应源，所述感应源包括用于生成交变高频磁场的感应线圈30。在本实施例中，感应线圈30是周向围绕圆柱形接收腔20的螺旋线圈。线圈30布置成使得气溶胶生成制品100的感受器组件120在制品100与装置10接合时经历交变磁场。因此，当启动感应源时，感受器组件120由于感应加热而加热。如将在下文关于图3进一步更详细描述123，感受器组件120被加热，直到达到足以使气溶胶形成杆段110中的气溶胶形成基质130蒸发的操作温度。在远侧部分13内，气溶胶生成装置10还包括DC电源40和控制器50(仅在图2中示意性地示出)，用于为加热过程供电并控制加热过程。除感应线圈30之外，感应源优选地至少部分是装置10的控制器50的一体式部分。
图3示出了通过图1中所示的气溶胶生成制品内使用的感受器颗粒123中的一个的详细横截面视图。根据本发明，感受器颗粒123中的每个感受器颗粒包括颗粒芯121和完全封装颗粒芯121的颗粒壳122。颗粒芯121包括对于至多10kHz(千赫兹)的频率，在20摄氏度的温度下具有至少200的相对磁导率的铁磁或亚铁磁芯材料或由所述铁磁或亚铁磁芯材料制成。在本实施例中，颗粒芯121由镍锌铁氧体制成，也就是说，由非导电亚铁磁材料制成。相比之下，颗粒壳122由导电壳材料制成。在本实施例中，颗粒壳122由顺磁性的铝制成。因此，大体上，当暴露于感应线圈32的交变磁场时，颗粒壳122由于涡电流而变热，而颗粒芯121由于磁滞损耗而变热。
根据本发明，磁性芯具有另一个重要功能：由于其高磁导率，颗粒121充当增加通过颗粒壳122的磁通量的通量集中器。根据法拉第的感应定律，磁通量的增加使得颗粒壳122中的涡电流损耗增加。因此，磁性颗粒芯121的高磁导率增加了在使用期间在颗粒壳中生成的热量。有利地，这还允许使颗粒壳变得较薄，并且因此节省了用于制造感受器颗粒的材料和成本。
当达到大约芯材料的居里温度时，颗粒芯121的磁特性从亚铁磁性改变为顺磁性。结果，磁颗粒芯121的总体有效磁导率下降到统一。随着芯材料的磁滞现象消失，这使得颗粒芯121中的热量生成停止。更重要的是，磁导率的变化还影响颗粒壳122中的热量生成，因为磁颗粒芯121的磁导率的降低使得通过导电颗粒壳122的磁通量的减小。这继而又导致当感受器组件达到芯材料的居里温度时，电动势减小，并且因此导致颗粒壳122中的生成热量的涡电流损失减小。
另外，如上文进一步所述，还因为磁导率的降低使得颗粒壳122中的集肤深度增加，因此磁导率的变化影响颗粒壳122中的热量生成。这继而又使得铝颗粒壳122的有效电阻减小。因此，当达到芯材料的居里温度时，由于有效电阻的减小也使得壳材料中的涡电流损耗减少，因此颗粒壳122中的热量生成也减少。
因此，在居里温度下，由于通过颗粒壳的磁通量减小和壳材料的有效电阻减小两者，因此由颗粒壳122中的涡电流损耗生成的热量减少。另外，由于颗粒芯121中的磁滞损耗在芯材料的居里温度下消失，因此整体热量生成减少。特别地，自动产生了总热量生成减少，使得可有效地避免气溶胶形成基质的快速过热，优选无需主动温度控制。
优选地，选择特定芯材料，以便具有大约在将加热气溶胶形成基质130的感受器组件120的预定操作温度下的居里温度。对于含有烟草材料的固体气溶胶形成基质，操作温度范围可在200摄氏度至360摄氏度之间。
如图3中进一步所见，感受器颗粒123基本上具有球形。颗粒直径124的范围可在50微米至75微米之间。在本实施例中，所有感受器颗粒123的平均颗粒直径为约555微米，其由具有约35微米的芯直径125的颗粒芯121和具有约10微米的壳厚度126的颗粒壳122产生。
颗粒芯的制造可通过：将铁磁或亚铁磁芯材料的生坯进行烧结，并且随后例如通过气相沉积将壳材料施加到颗粒芯121上，以便提供牢固结合到颗粒芯121的颗粒壳122。
图4示出了根据本发明的气溶胶生成制品200的第二实施例。大体上，根据图4的气溶胶生成制品200与图1和2中所示的气溶胶生成制品100非常相似。因此，相同或类似特征用相同参考符号不过递增100来表示。与图1中所示的第一实施例相比，根据图4的制品400具有以从气溶胶形成制品200的中心轴线207到其周边的分布梯度(特别是具有沿着制品200的中心轴线207的局部浓度最大值)的感受器颗粒223的颗粒分布，以便使气溶胶形成基质230主要在杆段210的中心部分中加热。
出于本说明书和所附权利要求书的目的，除非另有说明，否则表示量、数量、百分比等的所有数字应理解为在所有情况下由术语“约”修饰。另外，所有范围包括所公开的最大值和最小值点，并且包括其中的任何中间范围，所述中间范围可在或可不在本文中具体列举。因此，在此上下文中，数字A理解为A±5％A。在此上下文中，数字A可被视为包括对于所述数字A修饰的属性的测量来说在一般标准误差内的数值。在如所附权利要求中所使用的一些情况下，数字A可偏离上文所列举的百分比，只要A偏离的量不会显著影响所要求保护的发明的基本和新颖特征即可。另外，所有范围包括所公开的最大值和最小值点，并且包括其中的任何中间范围，所述中间范围可在或可不在本文中具体列举。

Claims (15)

1.用于在交变磁场的影响下感应加热气溶胶形成基质的感受器组件，所述感受器组件包括一个或多个复合感受器颗粒，其中所述一个或多个感受器颗粒中的每个感受器颗粒包括颗粒芯和完全封装所述颗粒芯的颗粒壳，其中所述颗粒芯包括对于至多10kHz的频率，在20摄氏度的温度下具有至少200的相对磁导率的铁磁或亚铁磁芯材料或由所述铁磁或亚铁磁芯材料制成，并且其中所述颗粒壳包括导电壳材料或由所述导电壳材料制成。
2.根据权利要求1所述的感受器组件，其中所述壳材料是顺磁性的。
3.根据前述权利要求中任一项所述的感受器组件，其中所述壳材料是铝、不锈钢、导电碳或青铜中的一种。
4.根据前述权利要求中任一项所述的感受器组件，其中所述芯材料是不导电的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的感受器组件，其中所述芯材料的居里温度范围在160摄氏度至400摄氏度之间，特别是在160摄氏度至360摄氏度之间，优选在200摄氏度至360摄氏度之间，或在160摄氏度至240摄氏度之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的感受器组件，其中所述芯材料是铁氧体粉末。
7.根据前述权利要求中任一项所述的感受器组件，其中所述芯材料是锰镁铁氧体、镍锌铁氧体或钴锌钡铁氧体。
8.根据前述权利要求中任一项所述的感受器组件，其中所述一个或多个感受器颗粒中的每个感受器颗粒基本上具有球形。
9.根据前述权利要求中任一项所述的感受器组件，其中所述一个或多个感受器颗粒中的每个感受器颗粒的等效球形颗粒直径范围在10微米至500微米之间，特别是20微米至250微米之间，更特别是35微米至75微米之间，例如55微米。
10.根据前述权利要求中任一项所述的感受器组件，其中所述颗粒芯的等效球形芯直径范围在5微米至499微米之间，特别是15微米至220微米之间，更特别是30微米至55微米之间，例如35微米。
11.根据前述权利要求中任一项所述的感受器组件，其中所述颗粒壳的壳厚度范围在1微米至100微米之间，特别是2.5微米至15微米之间，更特别是5微米至12微米之间，例如10微米。
12.根据前述权利要求中任一项所述的感受器组件，其中所述颗粒芯是烧结的颗粒芯，特别地其中所述芯材料是烧结的材料。
13.根据前述权利要求中任一项所述的感受器组件，其中所述壳材料涂镀、沉积、涂覆或包覆到所述颗粒芯上，以便形成所述颗粒壳。
14.用于与感应加热式气溶胶生成装置一起使用的气溶胶生成制品，其中所述制品包括至少一个气溶胶形成基质和根据前述权利要求中任一项所述的感受器组件，其中所述感受器组件的一个或多个感受器颗粒嵌入所述气溶胶形成基质中，特别地分布在整个所述气溶胶形成基质中，优选以从所述气溶胶形成制品的中心轴线到所述气溶胶形成制品周边的分布梯度分布。
15.一种气溶胶生成系统，包括根据前述权利要求中任一项所述的气溶胶生成制品，以及用于与所述装置一起使用的感应加热式气溶胶生成装置。
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