CN116867388A - 气溶胶产生系统 - Google Patents

Abstract

本披露内容涉及一种用于气溶胶产生装置的加热设备，该加热设备包括：加热腔室，该加热腔室被构造为接收气溶胶产生基质的至少一部分；多个可感应加热的感受器(442)，该多个可感应加热的感受器相对于加热腔室的纵向轴线周向地布置，其中，每个感受器具有限定相应平面的基本平面部分；以及感应线圈(48)，该感应线圈缠绕在加热腔室上、并被成形为使得线圈平行于由多个感受器限定的相应平面。

Description

气溶胶产生系统

技术领域

本发明总体上涉及一种气溶胶产生装置，更具体地涉及一种用于加热气溶胶产生基质以产生供使用者吸入的气溶胶的气溶胶产生装置。

背景技术

作为使用传统烟草产品的替代，风险被降低或风险被修正的装置(也被称为气溶胶产生装置或蒸气产生装置)的流行和使用近年来迅速增长。可用加热或温热气溶胶产生物质以产生供使用者吸入的气溶胶的各种装置和系统。

常用的风险被降低或风险被修正的装置是被加热基质的气溶胶产生装置或所谓的加热不灼烧式装置。这种类型的装置通过将气溶胶产生基质加热到典型地在150℃至300℃范围内的温度来产生气溶胶或蒸气。将气溶胶产生基质加热到在该范围内的温度而不灼烧或燃烧气溶胶产生基质会产生蒸气，该蒸气典型地冷却并冷凝而形成供装置的使用者吸入的气溶胶。

当前可用的气溶胶产生装置可以使用多种不同方法中的一种方法来为气溶胶产生基质提供热。一种这样的方法是提供采用感应加热系统的气溶胶产生装置。在这种装置中，在该装置中设置感应线圈，并且提供可感应加热的感受器以加热气溶胶产生基质。当使用者启用该装置时，向感应线圈提供电能，该感应线圈进而产生交变电磁场。感受器与电磁场耦合并且产生热，热例如通过传导被传递给气溶胶产生基质，并且在气溶胶产生基质被加热时产生气溶胶。

通常期望快速加热气溶胶产生基质，并将气溶胶产生基质维持在足够高以产生蒸气的温度。本披露内容寻求提供一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置将气溶胶产生基质快速加热到期望的温度，同时最大化该装置的能量效率。

发明内容

根据本发明的方面，提供了一种用于气溶胶产生装置的加热设备，该加热设备包括：加热腔室，该加热腔室被构造为接收气溶胶产生基质的至少一部分，该加热腔室包括腔室壁；多个可感应加热的感受器，该多个可感应加热的感受器相对于加热腔室的纵向轴线周向地布置，其中，每个感受器具有限定相应平面的基本平面部分；以及感应线圈，该感应线圈缠绕在加热腔室上并被成形为使得线圈平行于由多个感受器限定的相应平面，其中，该腔室壁具有均匀的厚度，使得该线圈与多个感受器中的每一个感受器之间的间距在整个平面部分上基本恒定。

有利地，由于感受器和线圈在加热腔室中的几何形状和定位，可以在感受器中引起更多的热。此外，产生的热可以更高效和均匀地传递到气溶胶产生基质，以加热它并产生用于吸入的气溶胶。

优选地，腔室壁限定加热腔室的内部容积，并且多个感受器围绕腔室壁的内表面间隔开。

优选地，多个感受器中的每个感受器具有沿感受器的长度形成的凹部，该凹部被构造为与限定在腔室壁的内表面中的对应突起接合。

优选地，突起被构造为相对于加热腔室的纵向轴线径向向内延伸，从而压缩在使用中定位在加热腔室中的气溶胶产生基质。

优选地，加热腔室具有与这些感受器的平面部分重合的基本平面部分。以这种方式，线圈可以抵靠加热腔室的平面部分布置，使得线圈被布置在与相应感受器的平面部分平行的平面中。

优选地，这些感受器除了包括这些平面部分外还包括弯曲侧面。弯曲侧面可以利于与加热腔室的组装，并且可以有助于将感受器固定就位。

优选地，加热腔室被构造为保持彼此等距间隔的四个感受器，使得四个感受器中的每个感受器的平面部分平行于缠绕在加热腔室上的线圈的对应平面。因此，加热腔室可以呈现正方形的截面形状，或者优选具有修圆拐角的正方形，以利于线圈的缠绕。

优选地，加热腔室被构造为在加热腔室中保持彼此等距间隔的三个感受器，使得三个感受器中的每个感受器的平面部分平行于缠绕在加热腔室上的线圈的对应平面。因此，加热腔室可以呈现三角形的截面形状，优选具有修圆拐角。

优选地，线圈被构造为产生电磁场并且感应加热这些感受器，以在使用时从气溶胶产生基质产生气溶胶。

优选地，这些感受器中的每个感受器在加热腔室的纵向方向上是长形的。

优选地，这些感受器的侧面与加热腔室的内表面齐平。这可以通过在加热腔室的内表面的壁中设置凹部来实现，感受器可以接收在该凹部中。

优选地，加热腔室包括基本不导电和不导磁的材料。

优选地，加热腔室包括耐热塑料材料，优选聚醚醚酮(PEEK)。

根据本发明的另一方面，提供了一种气溶胶产生系统，包括气溶胶产生基质；以及如上所述的加热设备。

附图说明

图1示出了气溶胶产生系统的截面视图，该气溶胶产生系统包括气溶胶产生装置和准备定位在气溶胶产生装置的加热腔室中的气溶胶产生制品；

图2示出了图1的气溶胶产生装置的加热腔室的详细截面视图，示出了安装在加热腔室的内表面上的多个可感应加热的感受器之一；

图3示出了从图2所示的加热腔室的一端看到的截面视图，示出了围绕加热腔室的外围间隔开的多个可感应加热的感受器；

图4A至图4D是示出了三角形布置的可感应加热的感受器和周围线圈的示意图；

图5A至图5C是示出了具有凹部的可感应加热的感受器以及以方形布置形成在加热腔室中的突起的示意图；

图6A和图6B是示出了具有向内延伸部分的可感应加热的感受器的示意图，这些向内延伸部分以方形布置安装在加热腔室中；

图7是示出了加热腔室的示意图，该加热腔室具有线圈，该线圈缠绕在加热腔室的外表面上；

图8A是示出了加热腔室的示意图，该加热腔室具有带交替性几何形状的可感应加热的感受器；以及

图8B是示出了具有包含在图8A的加热腔室内的气溶胶产生基质的加热腔室的示意图。

具体实施方式

现在将仅通过举例方式并且参考附图来描述本披露的实施例。

首先参考图1，图解地示出了气溶胶产生系统1的示例。气溶胶产生系统1包括气溶胶产生装置10和与装置10一起使用的气溶胶产生制品100。气溶胶产生装置10包括容纳气溶胶产生装置10的各种部件的主体12。主体12可以具有任何形状，该形状的尺寸被设置为配合在此阐述的各种实施例中描述的部件并且由使用者独立地单手舒适地握持。

为了方便起见，朝向图1的底部示出的气溶胶产生装置10的第一端14被描述为气溶胶产生装置10的远端、底部、基部或下端。朝向图1的顶部示出的气溶胶产生装置10的第二端16被描述为气溶胶产生装置10的近端、顶端或上端。在使用中，使用者通常将气溶胶产生装置10定向成第一端14朝下和/或相对于使用者的嘴处于远侧位置，并且第二端16朝上和/或相对于使用者的嘴处于近侧位置。

气溶胶产生装置10包括定位在主体12中的加热腔室18。加热腔室18限定了空腔20形式的内部容积，该空腔具有大致圆柱形的截面，以用于接收气溶胶产生制品100。加热腔室18具有限定纵向方向的纵向轴线，并且由耐热塑料材料形成，该耐热塑料材料比如是聚醚醚酮(PEEK)。气溶胶产生装置10进一步包括电源22(例如，一个或多个可以可充电的电池)以及控制器24。

加热腔室18朝向气溶胶产生装置10的第二端16敞开。换句话说，加热腔室18具有朝向气溶胶产生装置10的第二端16的敞开的第一端26。加热腔室18通常保持与主体12的内表面间隔开，以最小化到主体12的热传递。

气溶胶产生装置10可以可选地包括滑动盖28，该滑动盖可在关闭位置与打开位置之间横向移动，在关闭位置时，滑动盖覆盖加热腔室18的敞开的第一端26以防止进入加热腔室18，在打开位置时，滑动盖暴露加热腔室18的敞开的第一端26以提供进入加热腔室18的通路。在一些实施例中，滑动盖28可以被偏置到关闭位置。

加热腔室18、且特别是空腔20被布置成接收对应成形的大致圆柱形或杆状气溶胶产生制品100。通常，气溶胶产生制品100通常包括预包装的气溶胶产生基质102。气溶胶产生制品100是可抛弃且可更换式制品(还被称为“消耗品”)，该制品可以例如包含烟草作为气溶胶产生基质102。气溶胶产生制品100具有近端104(或嘴口端)和远端106。气溶胶产生制品100进一步包括定位在气溶胶产生基质102的下游的吸嘴段108。气溶胶产生基质102和吸嘴段108同轴对准地布置在包裹物110(例如，纸质包裹物)内，以将部件保持在适当位置来形成杆状气溶胶产生制品100。

吸嘴段108可以包括朝下游方向(换句话说，从气溶胶产生制品100的远端106朝向近端(嘴口端)104)依次且同轴对准地布置的以下部件(未详细示出)中的一个或多个：冷却段、中心孔段以及过滤段。冷却段典型地包括中空纸管，该中空纸管的厚度比纸质包裹物110的厚度大。中心孔段可以包括含有醋酸纤维素纤维和塑化剂的固化的混合物，并且起到了增加吸嘴段108的强度的作用。过滤段典型地包括醋酸纤维素纤维并且充当吸嘴过滤器。在经加热的蒸气从气溶胶产生基质102朝向气溶胶产生制品100的近端(嘴口端)104流动时，蒸气在穿过冷却段和中心孔段时冷却并冷凝而形成具有合适特性的气溶胶以供使用者通过过滤段吸入。

加热腔室18具有侧壁(或腔室壁)30，该侧壁在位于加热腔室18的第二端34处的基部32与敞开的第一端26之间延伸。侧壁30和基部32彼此连接，并且可以一体地形成为单件。在所展示的实施例中，侧壁30是管状的，更具体地是圆柱形的。在其他实施例中，侧壁30可以具有其他合适的形状，比如具有椭圆形或多边形截面的管。在另外的实施例中，侧壁30可以是锥形的。

在所展示的实施例中，加热腔室18的基部32是封闭的，例如密封的或气密的。即，加热腔室18是杯状的。这样可以确保从敞开的第一端26吸的空气被基部32阻止流出第二端34，而是被引导通过气溶胶产生基质102。还可以确保使用者将气溶胶产生制品100插入加热腔室18中预定的距离，而不是更远。

加热腔室18的侧壁30具有内表面36和外表面38。可选地，多个感受器安装件40形成在内表面36中，并且相对于加热腔室18的纵向轴线围绕内表面36周向地间隔开。气溶胶产生装置10包括安装在感受器安装件40上的多个可感应加热的感受器42，且因此，如图3中所示，可感应加热的感受器42围绕加热腔室18的外围44周向地间隔开。

如图2中所示，可感应加热的感受器42在加热腔室18的纵向方向上是长形的，并且是基本平面的。每个可感应加热的感受器42可以具有从侧壁30在径向方向上的向内延伸部分42a。向内延伸部分42a在可感应加热的感受器42的制造期间形成。

气溶胶产生装置10包括用于产生电磁场的电磁场产生器46。电磁场产生器46包括基本螺旋的感应线圈48。感应线圈48可以具有圆形、三角形或正方形的截面，并且围绕加热腔室18螺旋地延伸。感应线圈48可以由电源22和控制器24通电。除其他电子部件外，控制器24包括逆变器，该逆变器被布置成将来自电源22的直流电转换成用于感应线圈48的交流高频电流。

加热腔室18的侧壁30可以包括形成在外表面38中的线圈支撑结构50。在所展示的示例中，线圈支撑结构50包括线圈支撑槽52，该线圈支撑槽围绕外表面38螺旋地延伸。感应线圈48被定位在线圈支撑槽52中，并且因此相对于可感应加热的感受器42牢固且最佳地定位。

为了使用气溶胶产生装置10，使用者将滑动盖28(如果存在的话)从图1中所示的关闭位置移位到图2中所示的打开位置。使用者然后通过敞开的第一端26将气溶胶产生制品100插入加热腔室18中，使得气溶胶产生基质102被接收在空腔20中，并且使得气溶胶产生制品100的近端104被定位在加热腔室18的敞开的第一端26处，并且吸嘴段108的至少一部分从敞开的第一端36突出以允许使用者的嘴唇接合。

在使用者启动气溶胶产生装置10时，感应线圈48由电源22和控制器24通电，电源和控制器向感应线圈48供应交流电流，且从而由感应线圈48产生交流的且随时间变化的电磁场。这与可感应加热的感受器42耦合，并在感受器42中产生涡流和/或磁滞损耗，引起这些感受器变热。然后，热例如通过传导、辐射和对流从可感应加热的感受器42传递到气溶胶产生基质102。这样引起气溶胶产生基质102被加热而不会燃烧或点燃，并且从而产生蒸气。产生的蒸气冷却并冷凝以形成气溶胶，气溶胶产生装置10的使用者可以通过吸嘴段108、更具体地通过过滤段吸入气溶胶。

通过例如通过加热腔室18的敞开的第一端26添加周围环境的空气利于气溶胶产生基质102的汽化，空气在气溶胶产生制品100的包裹物110与侧壁30的内表面36之间流动时被加热。更具体地，当使用者抽吸过滤段时，空气通过敞开的第一端26被吸至加热腔室18中。进入加热腔室18的空气在包裹物110与侧壁30的内表面36之间从敞开的第一端26流向封闭的第二端34。如稍后所描述，突起可以延伸到加热腔室18中足够的距离，以至少接触气溶胶产生制品100的外表面，并且通常引起气溶胶产生制品100的至少一定程度的压缩。因此，在圆周方向上加热腔室18周围一直没有空气间隙。而是，在圆周区(相等间隔的间隙区)中突起之间存在空气流动路径，空气沿着该空气流动路径从加热腔室18的敞开的第一端26流向封闭的第二端34。在一些示例中，可以存在更多或更少突起，因此存在由突起之间的间隙区形成的对应数量的空气流动路径。当空气到达加热腔室18的封闭的第二端34时，空气转过大约180°并进入气溶胶产生制品100的远端106。空气随后与产生的蒸气一起通过气溶胶产生制品从远端106被吸向近端(嘴口端)104。

使用者可以在气溶胶产生基质102能够持续产生蒸气的所有时间内，例如在气溶胶产生基质102留有可汽化组分汽化成合适的蒸气的所有时间内，持续吸入气溶胶。控制器24可以调节通过感应线圈48的交流电流的大小，以确保可感应加热的感受器42的温度以及进而气溶胶产生基质102的温度不超过阈值水平。具体地，在特定温度(取决于气溶胶产生基质102的组成)时，气溶胶产生基质102将开始燃烧。这不是期望的效果，并且避免高于和处于这个温度的温度。

为了帮助实现这一点，在一些示例中，气溶胶产生装置10设置有温度传感器(未示出)。控制器24被布置成从温度传感器接收气溶胶产生基质102的温度指示，并使用该温度指示来控制供应给感应线圈48的交流电流的大小。在一个示例中，控制器24可以在第一时间段向感应线圈48供应第一大小的电流，以将可感应加热的感受器42加热到第一温度。

图4A示出了根据本发明的一个实施例的听力腔室18中的感受器442和线圈48的布置的简化视图。三个基本平面的感受器442围绕加热腔室18的纵向轴线布置，使得感受器442彼此等距。缠绕在加热腔室18上(为了简单起见，这里未示出)的线圈48是三角形的。线圈48具有直边和修圆拐角。三角形中线圈48的每个直部分基本平行于由对应的感受器442限定的平面。换句话说，感受器442在宽度方向上平行于线圈48的对应绕组。由于感受器442与线圈48之间的加热腔室18的主体，在感受器442与线圈48之间维持恒定的间隙。由于感受器442的大平面表面感应式暴露于线圈48，当线圈48通电时，在感受器442中感应出大量通量以产生热。应当注意的是，加热腔室18被定位在感受器442与线圈48之间，并且从图4A至图4D省略，以便更清楚地示出感受器442和线圈48。

图4B示出了上述图4A的布置的端视图，气溶胶产生基质102包含在加热腔室18内。可以看出，气溶胶产生基质102与感受器442紧密接触，因此来自感受器442的热容易且均匀地传递到气溶胶产生基质102以用于产生气溶胶。

图4C和图4D示出了类似于图4A和图4B所示的布置的布置，不同之处在于感受器442更宽并且线圈48具有更多弯曲边缘。在这种布置中，感受器442具有暴露于线圈48的大得多的平面面积，并且被更密集地封装以最小化空气间隙。由于这一点，感应出更多的通量并且泄漏被最小化，从而产生更多的热。此外，如图4D中所示，由于感受器442具有更大的宽度，更多的气溶胶产生基质102与感受器442接触，从而使用于汽化的热传递更高效。

图5A示出了根据本发明的另一实施例的具有感受器542的加热腔室18。在此实施例中，加热腔室18是基本正方形或立方形的，并且被构造为以方形布置将四个感受器542保持在内表面36上。加热腔室18的边缘501可以是倾斜的，以有助于线圈48缠绕在加热腔室18上。感受器542可以具有弯曲的波状侧面。在一种实施方式中，感受器542被安装成使得感受器542的侧面与内表面36的腔室壁齐平。这是通过将感受器542配合在限定于内表面36中的切口中来实现的。

感受器542中的每个感受器具有沿着其长度纵向形成的凹部502，使得凹部与形成在加热腔室18的内表面36的腔室壁上的对应突起503接合。从图5B中可以更清楚地看到，突起503从加热腔室18的内表面36向外突出。突起503有助于保持和压缩加热腔室18内的气溶胶产生基质102。

图5C示出了加热腔室18，气溶胶产生基质102包含在加热腔室内。可以看出，形成在内表面36的腔室壁中的突起503牢固地保持和压缩加热腔室18内的气溶胶产生基质102。

图6A和图6B示出了根据本发明的另一实施例的具有感受器642的加热腔室18。在此实施例中，感受器642中的每个感受器直接安装在内表面36的对应腔室壁上。此实施例中的感受器642也可以具有弯曲的波状侧面，并且可以与加热腔室18的内表面36齐平。

感受器642中的每个感受器具有至少部分沿着感受器的长度形成的向内延伸部分42a。向内延伸部分42a是突出物，该突出物与图5A至图5B中的凹部502和突起503具有相同的目的。向内延伸部分42a朝向气溶胶产生基质102延伸并与之接触。向内延伸部分42a径向向内延伸到加热腔室18中足够的程度，以减小加热腔室18的有效截面面积。类似于图5A至图5B的实施例中的突起503，向内延伸部分42a因此与气溶胶产生基质102形成摩擦配合，更具体地与气溶胶产生制品100的包裹物110形成摩擦配合，并且可以引起气溶胶产生基质102的压缩。气溶胶产生基质102的压缩例如通过消除空气间隙改善了通过气溶胶产生基质102的热传导，并且每个向内延伸部分42a可以穿过加热腔室18向内延伸3％与7％之间的距离，例如穿过加热腔室18的距离的大约5％。

图7示出了加热腔室18的简化视图，线圈48缠绕在加热腔室上。在此实施例中，加热腔室18是基本管状的，具有适用于将四个感受器(图中未示出)安装在内表面36上的四个平坦侧面。线圈48是正方形的，并且具有四个限定的侧面。线圈48缠绕在加热腔室18上，使得线圈48的各侧面沿着加热腔室18的四个侧面中的各侧面平行于对应感受器的平面。加热腔室18的壁的厚度基本均匀，使得在线圈18与感受器之间维持恒定的间隙或间隔。

图8A示出了具有交替几何形状的感受器842的加热腔室18。在此实施例中，加热腔室18具有带有弯曲边缘的三角形截面。感受器842形成有平坦的中间部842-1和位于平坦的中间部842-1两侧上的弯曲侧部842-2，使得感受器842符合加热腔室18的弯曲边缘。三个感受器842安装在加热腔室18的内表面36上，相邻的感受器842之间具有小的隔绝间隙801。隔绝间隙801由加热腔室18的主体固有地形成。然而，可以在相邻的感受器842之间设置隔绝材料。在这种布置中，加热腔室18的大量表面被感受器842覆盖，因此当线圈(未示出)缠绕在加热腔室18上时产生更多的热。此外，当气溶胶产生基质102设置在加热腔室18中时，如图8B中所示，它与感受器842的几乎整个表面接触，从而时热传递更大和更均匀。

虽然在前述段落中已经描述了示例性实施例，但是应当理解的是，在不背离所附权利要求的范围的情况下可以对这些实施例做出多种不同修改。因此，权利要求的广度和范围不应当局限于以上描述的示例性实施例。

除非本文另外指出或上下文明显矛盾，否则本披露内容涵盖了上述特征的所有可能变体的任何组合。

除非上下文另外清楚地要求，否则遍及说明书和权利要求，词语“包括”、“包含”等应以包含而非排他或穷尽的意义来解释；也就是说，以“包括但不限于”的意义来解释。

Claims (14)

1.一种用于气溶胶产生装置的加热设备，该加热设备包括：

加热腔室，该加热腔室被构造为接收气溶胶产生基质的至少一部分，该加热腔室包括腔室壁；

多个可感应加热的感受器，该多个可感应加热的感受器相对于该加热腔室的纵向轴线周向地布置，其中，每个感受器具有限定相应平面的基本平面部分；以及

感应线圈，该感应线圈缠绕在该加热腔室上、并被成形为使得该线圈平行于由该多个感受器限定的相应平面，其中，该腔室壁具有均匀的厚度，使得该线圈与该多个感受器中的每一个感受器之间的间距在整个平面部分上基本恒定。

2.根据权利要求1所述的加热设备，其中，腔室壁限定该加热腔室的内部容积，并且该多个感受器围绕该腔室壁的内表面间隔开。

3.根据权利要求2所述的加热设备，其中，该多个感受器中的每个感受器具有沿该感受器的长度形成的凹部，该凹部被构造为与限定在该腔室壁的内表面中的对应突起接合。

4.根据权利要求3所述的加热设备，其中，该突起被构造为相对于该加热腔室的纵向轴线径向向内延伸，从而压缩在使用时定位在该加热腔室中的该气溶胶产生基质。

5.根据任一前述权利要求所述的加热设备，其中，该加热腔室具有与这些感受器的平面部分重合的基本平面部分。

6.根据任一前述权利要求所述的加热设备，其中，这些感受器除了包括这些平面部分外还包括弯曲侧面。

7.根据任一前述权利要求所述的加热设备，其中，该加热腔室被构造为保持彼此等距间隔的四个感受器，使得这四个感受器中的每个感受器的平面部分平行于缠绕在该加热腔室上的该线圈的对应平面。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的加热设备，其中，该加热腔室被构造为在该加热腔室中保持彼此等距间隔的三个感受器，使得这三个感受器中的每个感受器的平面部分平行于缠绕在该加热腔室上的该线圈的对应平面。

9.根据任一前述权利要求所述的加热设备，其中，该线圈被构造为产生电磁场并且感应加热这些感受器，以在使用时从该气溶胶产生基质产生气溶胶。

10.根据任一前述权利要求所述的加热设备，其中，这些感受器中的每个感受器在该加热腔室的纵向方向上是长形的。

11.根据权利要求2至10中任一项所述的加热设备，其中，这些感受器的侧面与该加热腔室的内表面齐平。

12.根据任一前述权利要求所述的加热设备，其中，该加热腔室包括基本不导电和不导磁的材料。

13.根据权利要求12所述的加热设备，其中，该加热腔室包括耐热塑料材料，优选聚醚醚酮(PEEK)。

14.一种气溶胶产生系统，包括：

气溶胶产生基质；以及

根据前述权利要求中任一项所述的加热设备。