CN116098325A - 气雾生成装置及感应线圈 - Google Patents

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戚祖强
徐中立
李永海
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Abstract

本申请公开一种气雾生成装置及感应线圈；其中，气雾生成装置包括：腔室，用于至少部分接收气溶胶生成制品；感应线圈，用于产生变化的磁场；感受器，用于在变化的磁场中感应发热，从而加热气溶胶生成制品生成气溶胶；其中，感应线圈的导线材料包括两束以上的线芯；线芯包括有两根以上的导电丝。以上气雾生成装置的感应线圈对抑制自身形成电流偏移、以及降低感应线圈自身的内部损耗是有利的。

Description

气雾生成装置及感应线圈
技术领域
本申请实施例涉及气溶胶生成技术领域，尤其涉及一种气雾生成装置及感应线圈。
背景技术
烟制品(例如，香烟、雪茄等)在使用过程中燃烧烟草以产生烟草烟雾。人们试图通过制造在不燃烧的情况下释放化合物的产品来替代这些燃烧烟草的制品。
此类产品的示例为加热装置，其通过加热而不是燃烧材料来释放化合物。例如，该材料可为烟草或其他非烟草产品，这些非烟草产品可包含或可不包含尼古丁。作为已知的加热装置，通过感应线圈产生磁场，诱导感受器发热以加热烟草产品释放化合物生成气溶胶。已知的加热装置中，感应线圈是由一根或多根细的导电丝线制备的。
发明内容
本申请实施例提供一种气雾生成装置，包括：
腔室，用于至少部分接收气溶胶生成制品；
感应线圈，用于产生变化的磁场；
感受器，用于在变化的磁场中感应发热，从而加热气溶胶生成制品生成气溶胶；
其中，所述感应线圈的导线材料包括两束以上的线芯；所述线芯包括有两根以上的导电丝。
在更加优选的实施中，所述感应线圈的导电材料的截面呈圆形或矩形。
在更加优选的实施中，所述感应线圈被构造成是螺线管线圈或平面的螺旋线圈。
在更加优选的实施中，所述线芯具有基本为圆形或矩形的截面形状。
在更加优选的实施中，所述感应线圈的导线材料包括3～10束所述线芯。
在更加优选的实施中，所述线芯中包括10～50根所述导电丝。
在更加优选的实施中，所述线芯具有0.25～1mm的外径尺寸。
在更加优选的实施中，所述导电丝具有0.02～0.2mm的直径。
在更加优选的实施中，所述导电丝具有1～6％的断裂伸长百分率。
在更加优选的实施中，所述线芯具有大于50MPa以上的极限抗拉强度。
在更加优选的实施中，所述感应线圈共包括有12～200根所述导电丝。
在更加优选的实施中，所述线芯中所述导电丝是绞合的；
和/或，所述感应线圈的导线材料中所述线芯是绞合的。
在更加优选的实施中，所述线芯还包括有包覆所述导电丝的第一包覆层；
和/或，所述感应线圈的导线材料还包括有包覆所述线芯的第二包覆层。
在更加优选的实施中，所述线芯中的所述导电丝是螺旋缠绕的；
和/或，所述感应线圈的导线材料中所述线芯是螺旋缠绕的。
在更加优选的实施中，所述导电丝在所述线芯内基本是均匀分布的。
在更加优选的实施中，所述线芯之间是彼此绝缘的。
本申请的又一个实施例还提出一种感应线圈，用于产生变化的磁场；所述感应线圈的导线材料包括：
两束以上的线芯；所述线芯中包括有两根以上的导电丝。
以上感应线圈对抑制自身形成电流偏移、以及降低感应线圈自身的内部损耗是有利的。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是一实施例提供的气雾生成装置的结构示意图；
图2是图1中感应线圈一个视角的结构示意图；
图3是图2中感应线圈的导线材料的截面示意图；
图4是又一个实施例的感应线圈的导线材料的截面示意图；
图5是又一个实施例的感应线圈一个视角的剖面示意图；
图6是图5中感应线圈的导线材料的截面示意图；
图7是又一个实施例的感应线圈的结构示意图；
图8是又一个实施例的感应线圈的结构示意图；
图9是又一个实施例的气雾生成装置的结构示意图；
图10示出了一个实施例的感应线圈和对比例的感应线圈使用中自身的温度变化曲线。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。
本申请的一实施例提出一种气雾生成装置，其构造可以参见图1所示，包括：
腔室，气溶胶生成制品A可移除地接收在腔室内；
感应线圈50，用于在交变电流下产生变化磁场；
感受器30，至少一部分在腔室内延伸，并被配置为与感应线圈50 感应耦合，在被变化磁场穿透下发热，进而对气溶胶生成制品A例如烟支进行加热，使气溶胶生成制品A的至少一种成分挥发，形成供抽吸的气溶胶；
电芯10，为可充电的直流电芯，可以输出直流电流；
电路20，通过适当的电连接到可充电的电芯10，用于从将电芯10 输出的直流电流，转变成具有适合频率的交变电流再供应到感应线圈50。
根据产品使用中的设置，感应线圈50可以包括绕成螺旋状的圆柱形电感器线圈，如图1中所示。绕成螺旋状的圆柱形感应线圈50可以具有范围在大约5mm到大约10mm内的半径r，并特别地半径r可以大约为7mm。绕成螺旋状的圆柱形感应线圈50的长度可以在大约8mm到大约14mm的范围内，感应线圈50的匝数大约8匝到15匝的范围内。相应地，内体积可能在大约0.15cm3至大约1.10cm3的范围内。
在更加优选的实施中，电路20供应到感应线圈50的交变电流的频率介于80KHz～500KHz；更具体地，所述频率可以在大约200KHz到 300KHz的范围。
在一个优选的实施例中，电芯10提供的直流供电电压在约2.5V至约9.0V的范围内，电芯10可提供的直流电流的安培数在约2.5A至约 20A的范围内。
在一个优选的实施例中，感受器30大体呈销钉或针状或棒状或者刀片状的形状，进而对于插入至气溶胶生成制品A内是有利的；同时，感受器30可以具有大约12毫米的长度，大约4毫米的宽度和大约0.5 毫米的厚度，并且可以由等级430的不锈钢(SS430)制成。作为替代性实施例，感受器30可以具有大约12毫米的长度，大约5毫米的宽度和大约0.5毫米的厚度，并且可以由等级430的不锈钢(SS430)制成。在其他的变化实施例中，感受器30还可以被构造成圆筒状或管状的形状；在使用时其内部空间形成用于接收气溶胶生成制品A的腔室，并通过对气溶胶生成制品A的外周加热的方式，生成供吸食的气溶胶。这些感受器30还可以由等级420的不锈钢(SS420)、以及含有铁/镍的合金材料(比如坡莫合金)制成。
在图1所示的实施例中，气雾生成装置还包括用于布置感应线圈50 和感受器30的支架40，该支架40的材质可以包括耐高温非金属材料比如PEEK或者陶瓷等。在实施中，感应线圈50采用缠绕在支架40的外壁上进而固定。同时，根据图1所示，该支架40的中空的管状形状，其管状中空的部分空间形成上述用于接收气溶胶生成制品A的腔室。
在可选的实施中，感受器30是由以上感受性的材质制备的，或者是由陶瓷等耐热的基体材质外表面上电镀、沉积等形成感受材料涂层获得的。
进一步图2示出了一个实施例中感应线圈50的结构示意图；感应线圈50是由细长的导线材料绕制的螺线管线圈；在装配后是围绕腔室和/或感受器30布置的。在该实施例中感应线圈50的导线材料截面轮廓为圆形形状。
进一步图3示出了图2中感应线圈50的导线材料一个实施例的截面示意图；在实施中，感应线圈50的导线材料包括至少两束以上的线芯51，每个线芯51内包括有至少两根导电丝511。在更加优选的实施中，感应线圈50的导线材料包括有3～10束的线芯51是适合的；以及每束线芯51具有大约10～50根导电丝511是适合的。
对应以上在实施中感应线圈50在80KHz～500KHz的频率之间产生变化的磁场，使每根导电丝511的最大直径小于等于趋肤深度的三分之一是合适的。基于实施中按照以上频率工作时趋肤深度大约0.12～ 0.25mm；则理想的情形中，使每根导电丝511的最大直径大约具有0.02～ 0.07mm是理想的。
在一些实施中，导电丝511是由铜、金、银或它们的合金、以及碳材料(碳纤维或其他导电碳材料)等低电阻率的金属或合金制备的。在实施中基于尽可能满足以上趋肤深度的要求，同时还需要使导电丝511 在强度和生产上是便于制备获得的；则在优选的实施中，每根导电丝511 采用大约0.05～0.2mm的直径是适合的。
具体地，导电丝511采用以上直径的铜丝，大致具有大约1～6％的断裂伸长百分率；在生产制备和强度等便利性上是有利的。以及，导电丝511基本是均匀地分布在线芯51内的。
进一步在更加优选的实施中，感应线圈50可以总共包括有12～200 根导电丝511。在一个具体的实施中，感应线圈50具有5束线芯51；每束线芯51包括24根导电丝511；每根导电丝511的直径为0.08mm；导电丝511是铜丝。
以上采用多束线芯51构造的感应线圈50，可以有助于消除采用单束导线丝制备的感应线圈50在工作中的“内部邻近效应”(即单束导线丝产生的交变磁场将会在邻近的其他导线丝中产生涡流)，对抑制感应线圈50自身形成电流偏移是有利的；进而降低感应线圈50的内阻和内部损耗。
进一步在更加优选的实施中，线芯51中的每根导电丝511表面都通过沉积、喷涂等方式形成有绝缘漆/绝缘膜等绝缘材料层，以使线芯 51中的每根导电丝511之间基本是绝缘的；可选的实施中，绝缘材料包括但不限于，铁氟龙、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚氨酯、芳香族酰胺聚合物等。
在一些实施中，线芯51是通过将多根导电丝511绞合形成。在更加优选的实施中，多根导电丝511按照顺时针或逆时针的方向绞合的。
在又一些实施中，每束线芯51中的导电丝511是通过螺旋方式并行或者缠绕或者编织在一起，从而使它们是稳定缠绕而不散开的。
每束线芯51还包括有第一包覆层512，与用于对绞合后的导电丝 511进行包裹；以防止或阻止线芯51中的导电丝511散开。在优选的实施中，第一包覆层512是采用通常线缆制造中常用的丝包线(例如醋酸纤维丝、聚酯纤维丝等)制备形成。
在优选的实施中，通过导电丝511绞合后并包裹有第一包覆层512 的线芯51大约具有0.25～1mm的外径尺寸。
在更加优选的实施中，通过以上绞合后丝包制备的线芯51具有大于50MPa以上的极限抗拉强度。
或者在又一些变化的实施中，线芯51具有大约呈矩形的截面面积。
或者在又一些变化的实施中，导电丝511是截面为矩形的薄片丝；例如通过将铜箔裁切获得的细长条带状的薄片丝。
在一个具体的实施中，每束线芯51中的第一包覆层512是通过将醋酸纤维丝或聚酯纤维丝等材料在绞合后的导电丝511外，通过热风自粘或丙酮自粘工艺使它们粘结在一起，固化后即形成第一包覆层512。其中，热风自粘工艺是在绞合后的导电丝511外绕制以上醋酸纤维丝或聚酯纤维丝等时通过热风加热模具，使模具温度达到线材的粘结温度，从而使醋酸纤维丝或聚酯纤维丝在导电丝511外粘结成型形成第一包覆层512；丙酮自粘工艺，是在绞合后的导电丝511外绕制以上醋酸纤维丝的过程中通过毛毡或喷嘴将丙酮涂覆或喷洒到丝的表面上，通过丙酮使醋酸纤维丝粘结在一起，固化后即形成第一包覆层512。
或者在又一个变化的实施中，以上线芯51中的第一包覆层512是类似光纤/线缆等制备方法中内部填充后表面涂敷的方式获得的。具体的一些实施中，采用填充物例如聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)或尼龙等在绞合的过程中对导电丝511之间的缝隙进行填充，而后再用包覆材料例如酚醛树脂、醇酸树脂、丁腈橡胶或三元乙丙橡胶进行包覆后获得。对于在制备后阻止线芯51中导电丝511的散开和滑脱是有利的。
以及进一步地，感应线圈50的导线材料是通过将多束线芯51绞合形成；或者，感应线圈50的导线材料是通过将多束线芯51按螺旋方式并行或者缠绕或者编织在一起形成的。
进一步在实施中，感应线圈50还包括有第二包覆层52，以用于对绞合后的多束线芯51进行包裹；以防止或阻止多束线芯51散开。相近地，以上第二包覆层52也采用以上类似第一包覆层512的材料和工艺制备形成。
在更加优选的实施中，进一步通过将多束线芯51绞合后并且包裹有第二包覆层52的感应线圈50的截面具有大约1～3mm的外径尺寸。
同样地，以上第一包覆层512和第二包覆层52基本都是绝缘材料；则在制备完毕后，线芯51之间是彼此绝缘的。
进一步图4示出了又一个实施例的感应线圈50a的导线材料的截面示意图；该实施例的感应线圈50a包括：
两根以上的导线51a；每根导线51a包括至少两束线芯511a；每束线芯511a包括多根导电丝5111a。
在一个优选的实施中，图4所示实施例的感应线圈50a的导线材料是由多根图3所示实施例的导线材料进一步再次绞合或绕制后获得的。
或者在其他的变化实施中，还可以将多根图4所示实施例的感应线圈50a的导线材料继续再绞合或绕制获得更佳的感应线圈。
进一步图5示出了又一个实施例的感应线圈50b的示意图，该实施例中感应线圈50b是螺线管线圈的形式；并且感应线圈50b的导线材料的截面是不同于常规圆形的宽或者扁的形状。
进一步图6示出了图5中感应线圈50b的导线材料的截面的示意图；感应线圈50b的导线材料的截面具有沿纵向延伸的第一尺寸d1、以及具有沿垂直于纵向的径向延伸的第二尺寸d2；并且感应线圈50b的导线材料的截面沿纵向延伸的第一尺寸d1大于沿径向延伸的第二尺寸d2，从而使感应线圈50b的导线材料的截面大致上呈扁的矩形形状。在一个优选的实施中，第一尺寸d1大约为1～mm；第二尺寸d2大约为0.1～0.5mm。在一些实施例中，感应线圈50b的导线材料的截面构形成在以上两个方向纬度上的最大尺寸是不同的，例如椭圆形。
简单地说，以上导线材料截面呈扁形的感应线圈50b，导线材料的形式完全地或至少是展平的。因此，导线材料沿着径向方向延伸呈较小的程度。通过这种措施，可以减少感应线圈50b中的能量损失。同时，可以使感应线圈50b在径向方向上更薄，对于降低趋肤效应是有利的。
进一步参见图6所示，感应线圈50b的导线材料中，包括有至少两束线芯51b，每束线芯51b均包括有多根绞合或绕制的导电丝511b。在更加优选的实施中，线芯51b是沿着导线材料截面的纵向排列或布置的。
或者在图7所示的实施中，感应线圈50c被构造成是截面呈方形的螺线管形状。
图8和图9示出了又一个变化实施例中感应线圈50d和具有感应线圈50d的气雾生成装置的示意图；在该实施例中，感应线圈50d被构造成平面的螺旋线圈。
在一些实施中，感应线圈50d的导线材料的截面是通常的圆形。或者在又一些变化的实施中，感应线圈50d的导线材料的截面是扁形或矩形。具体，例如感应线圈50d的导线材料沿径向方向的延伸尺寸大于沿轴向方向的延伸尺寸，进而截面大致上呈矩形形状。
以及，感应线圈50d的导线材料也是可以包括有以上至少两束导线束绞合或绕制形成的；同样地，每束导线束中均包括有至少两根绞合或绕制导电丝。
进一步根据图9所示，该实施例的气雾生成装置包括：
支架40d，界定有用于接收气溶胶生成制品A的腔室；
感受器30d，至少部分位于腔室内，被变化的磁场穿透而发热，以加热接收于腔室内的气溶胶生成制品A；
平面的感应线圈50d，基本是垂直于气雾生成装置的纵向布置；用于产生变化的磁场。
在更加优选的实施中，平面的感应线圈50d定位于感受器30d/支架 40d与电路20之间。
在更加优选的实施中，平面的感应线圈50d是与感受器30d同轴布置的。或者感受器30d的中心轴线与平面的感应线圈50d的中心轴线是基本重合的。
在优选的实施中，平面的感应线圈50d有第一支撑件60d和第二支撑件70d进行支撑和固定的。
在一些实施中，第一支撑件60d和/或第二支撑件70d是与平面的感应线圈50d平行的片状或板状的。
进一步图10示出了对图3所示结构的导线材料的感应线圈50提供幅值为6A、频率200KHz～300KHz的交变电流时所测得的感应线圈50 自身的温度变化曲线。在该测试的实施例中，感应线圈50是由120根直径为0.08mm的铜丝先分成5束，每束24根分别依次绞合后获得的。
同样地，图10中还示出了一个对比例中感应线圈在提供幅值为6A、频率200KHz～300KHz的交变电流时所测得的自身的温度变化曲线。在该对比例中，感应线圈是将120根直径为0.08mm的铜丝全部绞合成1 束后的导线材料的制备的。
根据图10中的测试结果，对比例中感应线圈自身的发热一直是高于实施例的感应线圈50的。在材料铜丝和数量均相同、以及供电所提供的交变电流也相同的情况下，对比例相比实施例中感应线圈的更高的温度较少地是由材料或内阻导致的，而更多地是由内部邻近效应导致的。相比，实施例的感应线圈对抑制自身形成电流偏移、以及降低感应线圈自身的内部损耗是有利的。
需要说明的是，本申请的说明书及其附图中给出了本申请的较佳的实施例，但并不限于本说明书所描述的实施例，进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (17)

1.一种气雾生成装置，其特征在于，包括：
腔室，用于至少部分接收气溶胶生成制品；
感应线圈，用于产生变化的磁场；
感受器，用于在变化的磁场中感应发热，从而加热气溶胶生成制品生成气溶胶；
其中，所述感应线圈的导线材料包括两束以上的线芯；所述线芯包括有两根以上的导电丝。
2.如权利要求1所述的气雾生成装置，其特征在于，所述感应线圈的导电材料的截面呈圆形或矩形。
3.如权利要求1或2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述感应线圈被构造成是螺线管线圈或平面的螺旋线圈。
4.如权利要求1或2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述线芯具有基本为圆形或矩形的截面形状。
5.如权利要求1或2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述感应线圈的导线材料包括3～10束所述线芯。
6.如权利要求1或2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述线芯中包括10～50根所述导电丝。
7.如权利要求1或2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述线芯具有0.25～1mm的外径尺寸。
8.如权利要求1或2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述导电丝具有0.02～0.2mm的直径。
9.如权利要求1或2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述导电丝具有1～6％的断裂伸长百分率。
10.如权利要求1或2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述线芯具有大于50MPa以上的极限抗拉强度。
11.如权利要求1或2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述感应线圈共包括有12～200根所述导电丝。
12.如权利要求1或2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述线芯中所述导电丝是绞合的；
和/或，所述感应线圈的导线材料中所述线芯是绞合的。
13.如权利要求1或2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述线芯还包括用于包覆所述两根以上导电丝的第一包覆层；
和/或，所述感应线圈还包括用于包覆所述两束以上线芯的第二包覆层。
14.如权利要求1或2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述线芯中的所述导电丝是螺旋缠绕的；
和/或，所述感应线圈的导线材料中所述线芯是螺旋缠绕的。
15.如权利要求1或2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述导电丝在所述线芯内基本是均匀分布的。
16.如权利要求1或2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述线芯之间是彼此绝缘的。
17.一种感应线圈，用于产生变化的磁场；所述感应线圈的导线材料包括：
两束以上的线芯；所述线芯中包括有两根以上的导电丝。
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