CN116056591A - 气溶胶产生制品和系统 - Google Patents

Abstract

描述了一种气溶胶产生制品(201)。制品(201)包括沿着第一轴线延伸的空气流动通道(211)。设置在空气流动通道(211)内部的材料部分(213)，其中，材料部分(213)包括用于产生气溶胶的基质(205)、以及用于加热基质(205)的一个或多个可感应加热的感受器(207)。设置在空气流动通道(211)内部并且沿着第一轴线与材料部分(213)间隔开的阀(101)，阀(101)具有打开状态和关闭状态，其中，阀(101)被配置成当处于关闭状态时，基本上阻碍空气流穿过空气流动通道(211)。制品(201)进一步包括导电环(107)，该导电环沿着第一轴线与材料部分(213)间隔开，并且被配置成当存在基本上沿着第一轴线对齐的振荡磁场时，产生与振荡磁场相对地对齐的反向磁场。

Description

气溶胶产生制品和系统

技术领域

本发明涉及一种用于产生供使用者吸入的气溶胶的气溶胶产生制品，并且涉及一种结合所述制品的气溶胶产生系统。

背景技术

气溶胶产生装置已经成为传统可燃烟草产品受欢迎的替代品。被加热的烟草产品又被称为加热不燃烧产品，是被配置成将烟草基质加热至足以由基质产生气溶胶但不会高到使烟草燃烧的温度的一类气溶胶产生装置。虽然本说明书特别谈及了被加热的烟草产品，但是将理解的是，以下讨论内容同样适用于结合了其他种类的可加热基质的气溶胶产生系统。

在一些被加热的烟草产品中，烟草基质是由位于制品内部的一个或多个可感应加热的感受器加热的。当制品被置于振荡磁场内时，感受器耦合到磁场并产生热，进而加热基质。加热基质的速率取决于感受器位置处的磁场强度，但有关使用者所暴露于的电磁场强度的安全问题限制了可以由这种装置产生的磁场强度，因此限制了可以实现的加热速率。

需要一种克服这些问题的气溶胶产生系统。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种气溶胶产生制品，该气溶胶产生制品包括：空气流动通道，该空气流动通道沿着第一轴线延伸；材料部分，该材料部分设置在该空气流动通道内部，其中，该材料部分包括用于产生气溶胶的基质、以及用于加热该基质的一个或多个可感应加热的感受器；阀，该阀设置在该空气流动通道内部并且沿着该第一轴线与该材料部分间隔开，该阀具有打开状态和关闭状态，其中，该阀被配置成当处于该关闭状态时，基本上阻碍空气流穿过该空气流动通道；以及导电环，该导电环沿着该第一轴线与该材料部分间隔开，并且被配置成当存在沿着该第一轴线基本上对齐的振荡磁场时，产生与该振荡磁场相对地对齐的反向磁场。

在制品被加热时，基质和阀两者的温度都增加。在阀达到转变温度前，该阀保持处于关闭状态，并且阻止空气流穿过制品；并且当阀达到转变温度时，该阀打开，从而允许使用者通过将空气抽吸穿过空气流动通道而消耗气溶胶。这种布置防止使用者点燃基质，因为当阀处于关闭状态时，空气无法流过空气流动通道，并且这样防止了基质的持续燃烧。这样还防止制品达到转变温度前，产生的气溶胶从空气流动通道内释放，因此，阀可以被配置成在制品接近或处于其最佳操作温度前防止使用者抽取气溶胶。

形状记忆合金是适用于形成阀的一类材料。形状记忆合金可以在冷却时(即，低于转变温度)塑性变形为第一形式。当被加热到转变温度(该转变温度为特殊合金的特性)时，形状记忆合金恢复为第二形式，该第二形式是形状记忆合金变形之前的形式。因此，形状记忆合金的这两种状态可以限定阀的打开状态和关闭状态。镍-钛和铜-铝-镍是适用于在本发明的实施方式中使用的形状记忆合金的示例。在优选的实施方式中使用形成阀的形状记忆合金将在下文中更详细地讨论。在其他实施例中，作为形状记忆合金的替代方案，阀可以包括金属(例如铜或铝)，该金属被配置成使得当处于转变温度时，金属的热膨胀使阀打开。

优选地，阀和导电环彼此机械地连接。这样允许阀和导电环方便地设置为单个单元，例如，该单个单元可以位于与材料部分邻近的空气流动通道内。然而，在其他实施例中，阀和导电环单独设置。

在特别优选的实施例中，阀和导电环彼此成一体。阀和导电环可以是由例如形状记忆合金、金属(例如，铜)或其他导电材料形成的一体单元。

在优选的实施方式中，该导电环成形为位于基本上垂直于该第一轴线的平面的环，或成形为其圆柱形轴线与该第一轴线基本上对齐的空心圆柱体。因此，环或圆柱体的孔口将沿着与空气流动通道相同的方向对准，从而最小化导电环对通道的阻挡。环或圆柱体可以具有固体表面，替代性地可以由导电材料的网格或网形成。

如以上解释的，形状记忆合金是适用于形成阀的一类材料。因此，在优选的实施例中，该阀包括形状记忆合金材料，该形状记忆合金材料被配置成使得当被加热到该形状记忆合金的转变温度时，该阀从该关闭状态变为该打开状态。形状记忆合金的形式转变在转变温度时发生，因此使得阀打开。阀可以成形为使得当阀处于关闭状态时，形状记忆合金本身阻挡通道，在此情况下，形状记忆合金可以被配置成当被加热到转变温度时改变为允许空气流穿过通道的形式。替代性地，形状记忆合金可以被布置成当被加热到转变温度时，机械地作用于阀的另一部分上。阀的其他部分将被布置成当阀处于关闭状态时关闭通道，当阀改变状态以允许空气流穿过通道时由形状记忆合金移动。

特别有利地，该形状记忆合金可以被配置成当该阀处于该关闭状态时处于第一形式，并且当该阀处于该打开状态时处于第二形式；并且其中，该形状记忆合金被布置成使得在处于该第一形式的同时被加热到该转变温度时，该形状记忆合金从该第一形式转变到该第二形式，以便将该阀从该关闭状态变为该打开状态。因此，当阀从一个形式变为另一形式时，阀的操作由形状记忆合金的动作控制。

在优选的实施例中，阀包括：翻片，该翻片被布置成当该阀处于该关闭状态时基本上关闭该空气流动通道；以及致动部分，该致动部分包括该形状记忆合金材料、并且被机械地连接到该翻片，其中，该致动部分被布置成使得当该阀在处于该关闭状态的同时该阀被加热到该转变温度时，该致动部分移动该翻片以便打开该空气流动通道。特别优选地，致动部分和翻片彼此成一体。在那些实施例中，当阀处于关闭状态时，翻片阻挡空气流动通道。这阻碍了空气流动穿过通道。当阀门处于打开状态时，翻片应该比处于关闭状态时更小程度地(并且优选地基本上完全不)阻碍空气流动穿过通道。致动部分可以具有参考以上当阀处于关闭状态时的第一形式，以及参考以上当阀处于打开状态时的第二形式。

在特别优选的实施例中，导电环机械地连接到致动部分。这是特别有利的，因为导电环可以为致动部分提供安全附接点，从而当致动部分中的形状记忆合金在两种形式之间转变时，允许阀以期望的方式移动。然而，导电环和阀可以设置为单独单元。

如果形状记忆合金被设置在阀、导电环或制品中的其他地方的任何部分中，形状记忆合金材料优选地具有低于200℃、更优选地低于100℃的居里温度。这是有利的，因为当低于居里温度时，形状记忆合金只能经历通过磁损耗的加热，该居里温度是合金中可以存在永久磁化的最高温度。因此，当高于居里温度时，形状记忆合金在磁场的存在下的加热速率降低，从而防止形状记忆合金烧焦制品的可燃烧部件(例如，基质，(如果设置)壳体或过滤器)。

在一些优选的实施方式中，该导电环由金属、优选地由铜形成。金属(比如铜)导电性较高，并且当以上描述的振荡磁场存在时，这最大化了由导电环产生的相反磁场的强度。如上所述，在其他优选的实施例中，导电环可以由形状记忆合金形成，特别是在导电环与阀成一体的情况下。

在优选实施例中，一个或多个可感应加热的感受器包括第一材料，并且该导电环包括电阻率低于该第一材料的第二材料。有利的是，环的导电性较高，因此确保了相反磁场相对较强，并且最小化了由于感应出的电流而对环的加热。相反，有利的是可感应加热的感受器的材料的导电性相对较低，期望的是由于振荡磁场的存在，感受器被迅速加热。例如，第一材料可以是铝，第二材料可以是铜。然而，在其他实施例中，第一材料和第二材料可以是相同的。例如，两者可以都是铝。

气溶胶产生制品优选地包括用于过滤由材料部分产生的气溶胶。例如，过滤器可以设置在空气流动通道的内部。过滤器还可以被配置成过滤气溶胶中任何潜在的有害物质，并且可以冷却穿过过滤器的气溶胶。

本发明的第二方面提供了一种气溶胶产生系统，该气溶胶产生系统包括：根据本发明的第一方面的气溶胶产生制品；以及加热装置，该加热装置包括感应器，该感应器用于产生沿着该第一轴线基本上对齐的振荡磁场，以用于加热该一个或多个可感应加热的感受器。加热装置可以是通过吸入促进所产生的蒸气的消耗的手持式装置，并且可以包括以下特征，比如给感应器供电的电源，以及与腔室流体连通由此使用者可以从制品抽吸气溶胶的吸嘴。如以上解释的，气溶胶产生制品中存在导电环允许简化加热装置的构造，因为加热装置不需要提供电磁屏蔽以保护使用者免受高电磁场的影响。

在优选的实施方式中，该加热装置包括腔室，该腔室被适配成接纳该气溶胶产生制品并且将该气溶胶产生制品保持在该振荡磁场中。

有利的是，感应器包括用电线圈，例如、螺旋线圈。当电流通过线圈时，在这种线圈内部产生的磁场会很强且高度均匀，因为磁场线沿着线圈缠绕的轴线彼此平行。这样，线圈可以被适配成使得气溶胶产生制品可以设置在线圈的内部，优选地使得空气流动通道与线圈同心。

附图说明

现在将参照附图来描述根据本发明实施例的气溶胶产生制品和气溶胶产生系统的示例，在附图中：

图1示出了适合于在本发明实施例中使用的示例性阀单元；

图2是根据本发明的第一方面的第一实施例的气溶胶产生制品的截面视图；

图3示出了适合于在本发明实施例中使用的示例性阀；

图4是根据本发明的第一方面的第二实施例的气溶胶产生制品的截面视图；

图5是根据本发明的第二方面的气溶胶产生系统的截面视图。

具体实施方式

图1(a)示出了示例性阀单元101，该阀单元包括阀和导电环107，该阀由翻片103和致动部分105形成，并且该导电环机械地连接到致动部分105。

在图1(a)中，阀处于第一形式，其中致动部分105具有弯曲形状，并且将翻片103保持与环107所处的平面不垂直。当阀单元101被加热到阀的转变温度时，致动部分105改变为第二形式，其中致动部分具有大致平面的形状(如图1(b)所示)，并且将翻片103移动到与致动部分105大致共面的位置。此行为可以通过由形状记忆合金形成的阀单元101来实现：形状记忆合金的两种状态对应于致动部分105的第一形式和第二形式。例如，阀单元101可以被制造成图1(b)所示出的形式，然后在低于形状记忆合金的转变温度时，致动部分105可以塑性变形为图1(a)所示的形式。当加热到转变温度时，致动部分将从第一形式变为第二形式，并且因此将翻片103移动到图1(b)所示的位置。

作为使用形状记忆合金的替代方案，可以通过由具有不同热膨胀系数的双层金属形成致动部分来实现类似的功能。当阀单元101被加热时，两种金属将以不同的速率膨胀，这将使得致动部分105从图1(a)所示的弯曲形式转变到图1(b)的平面形式，由此以上述方式移动翻片103。

环107可以由与致动部分105和翻片103相同的材料、例如形状记忆合金或者由另一导体(比如铜)形成。由与致动部分105和翻片103相同的材料形成环107的优点在于这允许阀单元101易于制造，例如通过由材料片材冲压而成。

图2(a)示出了根据本发明实施例的气溶胶产生制品201的截面视图。气溶胶产生制品201包括壳体203，该壳体限定了空气流动通道211，气溶胶产生制品201的部件被设置在该空气流动通道内部。壳体203的形状是圆柱形，并且可以由例如纸、硬纸板或基于合适的聚合物的材料制成。空气流动通道211沿着第一轴线对齐，该第一轴线沿着标记A的方向延伸。

材料部分213被设置在空气流动通道211的内部、制品201的一端处。材料部分包括基质205，该基质包括当被加热时产生适合于通过吸入消耗的气溶胶的材料(比如再造烟草)。在此示例中，材料部分213还包括多个嵌入基质205中的可感应加热的感受器207。当被置于时变磁场时，感受器207将从电磁场接收到的电磁能转换为热量，并且进而加热基质205。感受器207可以由例如铝制成。其他合适的材料包括铁、镍、不锈钢、或合金(例如，镍铬或镍铜)。在此示例中，每个感受器207的形式为长形条或棒，该长形条或棒沿着空气流动通道211的方向延伸。

空气流动通道211的另一端是过滤器209。过滤器209允许由基质205产生的气溶胶被使用者抽吸穿过过滤器，并且冷却穿过该过滤器的气溶胶。过滤器209被适配成模仿常规香烟过滤器的外观和触感。

如以上参考图1(a)和图1(b)描述的阀单元101被设置在空气流动通道211的内部位于基质205与过滤器209之间。致动部分105被附接到壳体203的内表面(例如，通过粘合剂)。在图2(a)中，阀单元101低于转变温度，并且致动部分105具有以上描述的第一形式。翻片103背离壳体203的表面伸出，其方式为使得该翻片关闭空气流动通道211，从而防止空气流穿过制品201。在此示例中，翻片103背离空气流动通道211的内表面以非垂直的角度伸出，并且翻片103的椭圆形形状与空气流动通道211的圆柱形形状互补，使得当翻片103处于此位置时，空气流动通道211几乎或完全关闭。

如以上描述的，当被加热到形状记忆合金材料的转变温度时，致动部分105转变到第二形式。在此情况发生时，致动部分105移动翻片103使得翻片平坦地抵靠在壳体203的内表面上。因此，致动部分105的第二形式限定了阀单元101的打开状态，其中翻片103基本上不阻挡空气流动通道211，并且空气可以被使用者抽吸穿过制品201。图2(b)示出了当阀单元101处于打开状态时，制品201的相同的截面视图。由于当阀单元101处于关闭状态时，空气无法被抽吸穿过制品201，因此难以实现基质205的持续燃烧。这防止使用者以常规香烟的方式点燃制品201，并且确保制品201只能通过与能够以其方式为使得阀单元101打开的方式加热制品201的合适装置一起使用而被消耗。

阀单元101达到形状记忆合金的转变温度的速度相对于基质205的温度增加的速率可以通过改变阀单元101的特性来控制。阀单元101的总加热能力取决于形成翻片103、致动部分105和环107的材料，并且还取决于这些部件的尺寸(因为，阀单元101中的任何给定材料的数量增加，阀单元101的加热能力也会增加)。如果阀单元101的加热能力增加，阀单元在达到转变温度前一定会吸收和保留大量的热量。因此，通过选择阀单元101的材料和尺寸以提供合适的加热能力，在加热开始后打开阀单元101所花费的时间可以改变，使得当阀单元101打开时，更多或更少的热量被供给到基质205。

现在将讨论使用制品201过程中有利于加热阀单元101的过程。在此示例中，基质205包含多个可感应加热的感受器207，如以上解释的，该多个可感应加热的感受器在被置于与空气流动通道211沿其延伸的方向对齐(或具有基本上沿其对齐的分量)的时变磁场时产生热量。感受器207加热周围基质205，使气溶胶得以释放。气溶胶填充空气流动通道211的阀单元101所处的区段，并且因此加热阀单元101。在一些实施例中，阀单元101可以被配置成使得仅由气溶胶加热足以使致动部分105转变到第二形式，使得阀单元101改变为打开状态。

阀单元101、特别是形状记忆合金(该形状记忆合金形成致动部分105，并且在一些实施例中还形成翻片103)，还可以被配置成当被放置在时变磁场时产生热量。这种加热通过两个主要模式发生。第一模式是由于时变电磁场在阀的导电材料(包括但不一定限于形状记忆合金)中感应出的涡流而引起的电阻加热。第二模式是通过由变化的电磁场引起的形状记忆合金(以及阀中的任何其他磁化的材料)的磁化改变而产生热量。仅当形状记忆合金低于其居里温度时才会出现这种第二模式的热量产生，高于其居里温度时不存在永久磁化。如以上解释的，优选地的是形成阀单元101的材料的居里温度足够低，使得这种模式的热量产生在阀单元101处于打开状态时停止。

如图2(b)可以看出，当阀单元101处于打开状态时，翻片103和致动部分105处于大致平面的构型。首先，在阀单元101打开时这样最小化了对空气流动通道211的阻挡。当制品被置于适合于加热感受器207的这种振荡磁场(即，大致沿着空气流动通道211沿其延伸的方向对齐的磁场)内时，这样还最小化了由阀单元101拦截的磁通量。结果，当阀单元101处于打开状态时，阀单元101被这种磁场感应加热的速率极大地降低。这防止阀单元101达到过高的温度，进而防止壳体203、过滤器209和基质205被阀单元101烧焦。

阀单元101被布置成使得环107邻近过滤器209定位。如以上解释的，当制品201被置于具有至少沿着第一轴线的方向A大致对齐的分量的振荡磁场时，感受器207产生热量。这使得基质205加热，并且因此产生气溶胶。同时，变化的磁场在环107中感应出电流，该电流围绕第一轴线循环，因此产生与原始磁场相反的磁场。因为材料部分213和环107沿着第一轴线彼此间隔开，所以原始磁场在感受器207的位置保持相对较强，因此可以实现高的加热速率。然而，在制品201的外部，相反磁场基本上降低了磁场的净强度，因此防止使用者暴露于不可接受的高强度电磁场。稍后将参考图5进一步展示这个原理，该图示出了与气溶胶产生系统中的制品201相关的磁场源布置的特定示例。

图3示出了适合于在本发明的实施例中使用的作为图1的阀单元101的替代方案的示例性阀301。如在图1的阀单元101中，阀301包括翻片303和致动部分305。这些部件可以具有与以上参考图1描述的翻片103和致动部分105相同的构造和特性。特别地，致动部分305具有如图3(a)所示的第一形式，该第一形式可以限定阀301的关闭状态。当阀301达到如以上描述的可以由部件的尺寸和材料特性决定的转变温度时，致动部分305转变到如图3(b)所示的平面的第二形式，从而使翻片301移动到与致动部分305共面的位置。然而，在此示例中，阀301不包括适合于提供导电环路的环。

图4(a)是根据本发明的第一方面的第二示例性气溶胶产生制品401的截面视图。此气溶胶产生制品包括如以上参考图2描述的壳体203、材料部分213和过滤器209。然而，此制品401结合有图3的阀301。

接装纸407被设置在壳体203的外表面上，并且围绕壳体203的整个圆周延伸。接装纸407包括导电层403，该导电层可以由金属箔片、例如铜提供。替代性地，导电层403可以被设置为导电材料(还可以是金属、比如铜)的网。由于导电层403形成围绕空气流动通道211的轴线的完整环路，当制品401被置于适合于加热感应器207的时变场内时，该导电层提供了能够产生相反磁场的导电环路。因此，当制品被置于振荡磁场时，接装纸207的导电层403降低了贴近制品401的使用者经受的电磁场强度。在此示例中，接装纸407还包括覆盖层405，该覆盖层隐藏和保护导电层403。

图5是根据本发明的第二方面的气溶胶产生系统的部分截面视图。该系统包括螺旋线圈501形式的感应器。该系统还包括如以上参考图2描述的气溶胶产生制品201。制品201被定位在线圈501内，使得线圈501和空气流动通道211彼此同心。当交流电流穿过线圈501时，线圈内的振荡磁场与沿着空气流动通道211的方向对齐。这以如上描述的方式加热感受器207，并且还可以通过感应和/或磁热损耗产生对阀101的加热。虽然此示例性系统结合了图2的制品201，但是替代性实施例可以结合图4的制品401。

该系统可以包括本文未示出的其他部件。线圈501可以布置在适合于固持制品101的腔室内或围绕腔室。腔室可以与入口和吸嘴流体连通，该入口和吸嘴一起允许空气被抽吸穿过制品(由此空气通过入口进入并且经由吸嘴排出)，使得使用者可以通过在吸嘴上进行抽吸来消耗气溶胶。结合线圈的装置还可以包括在使用中为线圈501供电的电源(例如可再充电电池)。一旦制品101被耗尽，制品可以从装置弹出以进行处置，并且用新鲜的制品进行替换。

Claims (15)

1.一种气溶胶产生制品，包括：

空气流动通道，该空气流动通道沿着第一轴线延伸；

材料部分，该材料部分设置在该空气流动通道内部，其中，该材料部分包括用于产生气溶胶的基质、以及用于加热该基质的一个或多个可感应加热的感受器；

阀，该阀设置在该空气流动通道内部并且沿着该第一轴线与该材料部分间隔开，该阀具有打开状态和关闭状态，其中，该阀被配置成当处于该关闭状态时，基本上阻碍空气流穿过该空气流动通道；以及

导电环，该导电环沿着该第一轴线与该材料部分间隔开，并且被配置成当存在沿着该第一轴线基本上对齐的振荡磁场时，产生与该振荡磁场相对地对齐的反向磁场。

2.如权利要求1所述的气溶胶产生制品，其中，该阀和该导电环彼此机械地连接。

3.如任一前述权利要求所述的气溶胶产生制品，其中，该阀和该导电环彼此成一体。

4.如任一前述权利要求所述的气溶胶产生制品，其中，该导电环成形为位于基本上垂直于该第一轴线的平面的环，或成形为其圆柱形轴线与该第一轴线基本上对齐的空心圆柱体。

5.如任一前述权利要求所述的气溶胶产生制品，其中，该阀包括形状记忆合金材料，该形状记忆合金材料被配置成使得当被加热到该形状记忆合金的转变温度时，该阀从该关闭状态变为该打开状态。

6.如权利要求5所述的气溶胶产生制品，其中，该形状记忆合金被配置成当该阀处于该关闭状态时处于第一形式，并且当该阀处于该打开状态时处于第二形式；并且其中，该形状记忆合金被布置成使得在处于该第一形式的同时被加热到该转变温度时，该形状记忆合金从该第一形式转变到该第二形式，以便将该阀从该关闭状态变为该打开状态。

7.如权利要求5或权利要求6所述的气溶胶产生制品，其中，该阀包括：

翻片，该翻片被布置成当该阀处于该关闭状态时基本上关闭该空气流动通道；以及

致动部分，该致动部分包括该形状记忆合金材料、并且机械地连接到该翻片，其中，该致动部分被布置成使得当该阀在处于该关闭状态的同时该阀被加热到该转变温度时，该致动部分移动该翻片以便打开该空气流动通道。

8.如权利要求7所述的气溶胶产生制品，其中，该致动部分和该翻片彼此成一体。

9.如权利要求7或权利要求8所述的气溶胶产生制品，其中，该导电环机械地连接到该致动部分。

10.如权利要求5至9中任一项所述的气溶胶产生制品，其中，该形状记忆合金材料具有小于200℃、优选地小于100℃的居里温度。

11.如任一前述权利要求所述的气溶胶产生制品，其中，该导电环由金属、优选地由铜形成。

12.如任一前述权利要求所述的气溶胶产生制品，其中，该一个或多个可感应加热的感受器包括第一材料，并且该导电环包括电阻率低于该第一材料的第二材料；并且其中，该第二材料优选地是形状记忆合金。

13.如任一前述权利要求所述的气溶胶产生制品，进一步包括过滤器，该过滤器用于过滤由该基质产生的气溶胶。

14.一种气溶胶产生系统，包括：

如任一前述权利要求所述的气溶胶产生制品；以及

加热装置，该加热装置包括感应器，该感应器用于产生沿着该第一轴线基本上对齐的振荡磁场，以用于加热该一个或多个可感应加热的感受器。

15.如权利要求14所述的气溶胶产生系统，其中，该加热装置包括腔室，该腔室被适配成接纳该气溶胶产生制品并且将该气溶胶产生制品保持在该振荡磁场中。

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