CN117615677A - 用于气溶胶产生装置的感应加热组件 - Google Patents
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Abstract
一种用于气溶胶产生装置(10)的感应加热组件(11)包括:加热腔室(18),用于接纳气溶胶产生基质(102)的至少一部分;感应线圈(58),该感应线圈定位在该加热腔室(18)外部,用于产生电磁场;可感应加热的感受器(48),该可感应加热的感受器定位在该加热腔室(18)的内部,处于该加热腔室的周边(31)、该气溶胶产生基质(102)外部;以及温度传感器(64),该温度传感器与该可感应加热的感受器(48)热接触。该可感应加热的感受器(48)相对于感应线圈(58)布置以便被所产生的电磁场感应加热,并且具有几何特征(70),该几何特征被布置为保护温度传感器(64)免受所产生的电磁场影响。
Description
技术领域
本披露内容总体上涉及一种用于气溶胶产生装置的感应加热组件、并且更具体地涉及一种用于加热气溶胶产生基质以产生供气溶胶产生装置的使用者吸入的气溶胶的感应加热组件。本披露的实施例还涉及一种包括感应加热组件的气溶胶产生装置。本披露特别适合于便携式(手持式)气溶胶产生装置。这种装置通过传导、对流和/或辐射来加热而不是灼烧气溶胶产生基质(例如,烟草)或其他合适的材料,以产生供使用者吸入的气溶胶。本披露特别是涉及感应加热的气溶胶产生装置。
背景技术
近年来,作为使用传统烟草产品的替代品,风险降低或风险改善的装置(也称为气溶胶产生装置或蒸气产生装置或个人汽化器)的使用和普及迅速增长。可获得将气溶胶产生物质加热或升温以产生供使用者吸入的气溶胶的各种不同装置和系统。
常用的风险降低或风险改善的装置是加热基质气溶胶产生装置或者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通常范围为150℃至300℃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,蒸气典型地冷却并且冷凝以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加热气溶胶产生基质。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,并且设置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产生热量,热量例如通过传导、辐射和对流中的一者或多者被传递到气溶胶产生基质,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。必须仔细控制气溶胶产生基质的温度,以产生具有适合特性的蒸气气溶胶,并且因此期望能够准确地控制加热温度。本披露旨在解决这种需要。
发明内容
根据本披露的第一方面,提供了一种用于气溶胶产生装置的感应加热组件,该感应加热组件包括:
加热腔室,用于接纳气溶胶产生基质的至少一部分;
感应线圈,该感应线圈定位在该加热腔室外部,用于产生电磁场;
可感应加热的感受器,该可感应加热的感受器定位在该加热腔室的内部,处于该加热腔室的周边、加热该气溶胶产生基质外部,该可感应加热的感受器相对于该感应线圈布置以便被所产生的电磁场感应加热;
温度传感器,该温度传感器与该可感应加热的感受器热接触;
其中,该可感应加热的感受器具有几何特征,该几何特征被布置为保护该温度传感器免受所产生的电磁场影响。
根据本披露的第二方面,提供了一种气溶胶产生装置,该气溶胶产生装置包括根据第一方面所述的感应加热组件。感应加热组件可以进一步包括被布置为向感应线圈提供电力的电源。
该感应加热组件被配置用于加热气溶胶产生基质,而不是灼烧气溶胶产生基质,以使气溶胶产生基质的至少一种组分挥发,并且因此产生经加热的蒸气,该经加热的蒸气冷却并冷凝而形成供气溶胶产生装置的使用者吸入的气溶胶。该气溶胶产生装置典型地是手持式便携装置。
在通常意义上,蒸气是在低于其临界温度的温度下为气相的物质,这意味着可以在不降低温度的情况下通过增大其压力而将蒸气冷凝成液体,而气溶胶是微细固体颗粒或液滴在空气或其他气体中的悬浮物。然而,应注意的是术语“气溶胶”和“蒸气”在本说明书中可以互换使用,尤其是关于所产生的供使用者吸入的可吸入介质的形式而言。
该几何特征被布置为将所产生的电磁场集中远离温度传感器,并且因此保护温度传感器免受所产生的电磁场影响。具体地,该几何特征被成形为(即,其形状和/或体积被布置为)将所产生的电磁场集中远离温度传感器。该几何特征由感受器材料形成,并且可以至少部分地形成在可感应加热的感受器中或由可感应加热的感受器形成。可感应加热的感受器不定位在气溶胶产生基质中(即,其不作为内部加热元件),而是定位在气溶胶产生基质外部,因此温度传感器也定位在气溶胶产生基质外部(例如,在气溶胶产生基质与感应线圈之间)、在电磁场浓度可能最高之处。通过保护温度传感器免受所产生的电磁场影响,所产生的电磁场对温度传感器的影响被最小化。特别地,显著地或完全地避免了对温度传感器的感应加热,由此确保可以获得由温度传感器对可感应加热的感受器的温度的准确测量结果。这进而确保了可以准确地控制气溶胶产生基质的加热。
现在将阐述可选特征。这些特征可单独应用,也可与本披露的任何方面以任何组合的方式应用。
温度传感器可以被接纳在几何特征内。因此,电磁场对温度传感器的影响被最小化,从而使可感应加热的感受器的温度测量结果更准确。
温度传感器可以是热电偶,并且可以包括可以被接纳在几何特征内的第一热电偶线,并且可以包括可以被接纳在几何特征内的第二热电偶线。该几何特征具有可操作用于接纳第一热电偶线和第二热电偶线的形状和/或体积。通过将第一热电偶线和第二热电偶线布置在该几何特征内,所产生的电磁场对第一热电偶线和第二热电偶线的影响被最小化,从而使可感应加热的感受器的温度测量结果更准确。
感应线圈可以围绕加热腔室延伸。加热腔室可以具有限定纵向方向的纵向轴线。感应线圈可以是螺旋线圈,其可以关于纵向轴线围绕加热腔室延伸。通过提供围绕加热腔室螺旋延伸的感应线圈,可以确保可感应加热的感受器通过所产生的电磁场进行可靠的加热。
该可感应加热的感受器沿加热腔室的纵向方向可以是长形的。长形可感应加热的感受器在所产生额电磁场的存在下被高效加热,并且长形形状确保了气溶胶产生基质沿着其长度被快速且均匀地加热。由此,气溶胶产生装置的能量效率被最大化。
可感应加热的感受器可以具有内表面并且可以具有外表面。加热腔室可以包括限定加热腔室的内部容积的腔室壁。在可感应加热的感受器(例如,可感应加热的感受器的外表面)与腔室壁之间可以存在外气隙,当气溶胶产生基质(或包括气溶胶产生基质的气溶胶产生制品)被接纳到加热腔室中时,在可感应加热的感受器(例如,可感应加热的感受器的内表面)与气溶胶产生基质(或包括气溶胶产生基质的气溶胶产生制品)之间可以存在内气隙。因此,可以实现从可感应加热的感受器到气溶胶产生基质的高效热传递。
感应加热组件可以包括定位是加热腔室内部的固持器。可感应加热的感受器可以安装在固持器上。使用固持器可以有助于将可感应加热的感受器定位在加热腔室中,处于该加热腔室的周边并且在气溶胶产生基质外部,从而使可感应加热的感受器定位在气溶胶产生基质的外部、与该气溶胶产生基质相邻但不穿透该气溶胶产生基质。
该几何特征可以包括凹槽,该凹槽可以形成在可感应加热的感受器的内表面或外表面中。凹槽可以沿纵向方向延伸。温度传感器可以定位在凹槽中。温度传感器及其组成部分(例如第一热电偶线和第二热电偶线)可以完全容纳在凹槽中,从而确保所产生的电磁场对温度传感器及其组成部分的影响最小化,以便使可感应加热的感受器的温度测量结果更准确。凹槽还可以容易地形成在可感应加热的感受器的内表面或外表面中,从而提高感应加热组件的可制造性。
凹槽可以从温度传感器的位置沿纵向方向延伸至可感应加热的感受器的一端。温度传感器的组成部分(比如第一热电偶线和第二热电偶线)可以容纳在凹槽中。
在凹槽形成于可感应加热的感受器的内表面的实施例中,温度传感器可以从内表面凹入。在凹槽形成于可感应加热的感受器的外表面的实施例中,温度传感器可以从外表面凹入。通过使温度传感器从可感应加热的感受器的内表面或外表面凹入,所产生的电磁场对温度传感器及其组成部分的影响被最小化,从而使可感应加热的感受器的温度测量结果更准确。
凹槽可以由导电且不透磁的材料条覆盖,该材料条可以将温度传感器围封在凹槽中。理想情况下,材料条应该具有高导电率(即低电阻率),使得当涡电流(例如在相邻的可感应加热的感受器中产生)通过该材料条时,该材料条中产生的热量极少。
该几何特征可以包括通道,该通道可以布置在可感应加热的感受器的内表面或外表面上。通道可以沿纵向方向延伸。温度传感器可以定位在通道中。温度传感器及其组成部分(例如第一热电偶线和第二热电偶线)可以完全容纳在通道中,从而确保所产生的电磁场对温度传感器及其组成部分的影响最小化,以便使可感应加热的感受器的温度测量结果更准确。通道还可以容易地形成在可感应加热的感受器的内表面或外表面上,从而提高感应加热组件的可制造性。
通道可以从温度传感器的位置沿纵向方向延伸至可感应加热的感受器的一端。温度传感器的组成部分(比如第一热电偶线和第二热电偶线)可以容纳在通道中。
通道可以由可以沿纵向方向延伸的一对侧壁形成。侧壁可以包括导电且透磁的材料。侧壁的构型和尺寸可以最大化通道对温度传感器的保护效果。理想情况下,侧壁应该与温度传感器间隔足够的距离,使得侧壁中产生的热量(例如,借助于涡电流和/或磁滞损耗)不会影响温度传感器(以及因此测得的温度),而是传递到可感应加热的感受器。
该通道可以由导电且不透磁的材料条覆盖,该材料条可以将温度传感器围封在通道中。如上所述,理想情况下,材料条应该具有高导电率(即低电阻率),使得当涡电流(例如在相邻的可感应加热的感受器中产生)通过该材料条时,该材料条中产生的热量极少。
该感应加热组件可以包括多个所述可感应加热的感受器,这些可感应加热的感受器可以安装在固持器上并且可以围绕腔室壁的内表面延伸。通过提供多个可感应加热的感受器,可以实现对气溶胶产生基质的更快速且均匀的加热。
该腔室壁可以包括线圈支撑结构,该线圈支撑结构可以形成在外表面中或外表面上,以用于支撑感应线圈。该线圈支撑结构有助于感应线圈的安装,并允许感应线圈相对于可感应加热的感受器最佳定位。因此,可感应加热的感受器被高效地加热,从而提高了感应加热组件和气溶胶产生装置的能量效率。该线圈支撑结构的设置也有助于该感应加热组件的制造和组装。
该线圈支撑结构可以包括该线圈支撑凹槽。该线圈支撑凹槽可以围绕腔室壁的外表面螺旋延伸。该线圈支撑凹槽特别适合于接纳螺旋形感应线圈。因此,螺旋形感应线圈可以围绕加热腔室延伸。感应线圈可以包括利兹(Litz)电线或利兹电缆。然而,应当理解的是,可以使用其他材料。螺旋形感应线圈的圆形截面可以有助于将气溶胶产生基质插入加热腔室中,并且可以确保对可感应加热的感受器并且因此对气溶胶产生基质的均匀加热。
感应线圈可以被布置成在使用时通过波动的电磁场进行操作,该波动的电磁场具有在大约20mT与最高集中度点处的大约2.0T之间的磁通量密度。
加热腔室可以是基本管状的,并且该或每个可感应加热的感受器可以安装在固持器上使得它围绕基本管状的加热腔室的周边延伸。加热腔室可以是基本圆柱形的,并且该或每个可感应加热的感受器可以安装在固持器上,使得它围绕基本圆柱形的加热腔室的周边延伸。因此,加热腔室可以被配置为接纳基本圆柱形的气溶胶产生基质,这可能是有利的,因为呈气溶胶产生制品形式的气溶胶产生基质通常以圆柱形形状来包装和销售。该感应加热组件可以包括两个可感应加热的感受器。这些可感应加热的感受器中的每一个沿纵向方向可以是长形的,并且可以具有基本半圆形的截面。
该加热腔室和/或固持器可以包括基本不导电且不透磁的材料。例如,加热腔室和/或固持器可以包括耐热塑料材料,比如聚醚醚酮(PEEK)。加热腔室和/或固持器在气溶胶产生装置的操作期间不被感应线圈所产生的电磁场加热,从而确保输入到可感应加热的感受器中的能量最大化。这又有助于确保感应加热组件和气溶胶产生装置的能量效率最大化。气溶胶产生装置触摸起来还保持凉爽,从而确保使用者的舒适度最大化。
温度传感器可以选自由热电偶、热敏电阻和电阻温度检测器(RTD)组成的组。然而,可以采用其他类型的温度传感器。
可感应加热的感受器可以包括金属。该金属典型地选自由不锈钢和碳钢组成的组。然而,可感应加热的感受器可以包括任何合适的材料,包括但不限于铝、铁、镍、不锈钢、碳钢及其合金(例如镍铬或镍铜)中的一种或多种。通过在其附近施加电磁场,可感应加热的感受器由于涡电流和磁滞损耗而产生热量,从而引起电磁能到热能的转换。
气溶胶产生装置可以包括控制器(例如,包括控制电路系统),该电路系统可以被配置用于在高频下进行操作。电源和电路系统可以被配置成在大约80kHz到1MHz之间、可能是在大约150kHz到250kHz之间、并且可能是大约200kHz的频率下进行操作。取决于所使用的可感应加热的感受器的类型,电源和电路系统可以被配置成在更高的频率、例如MHz范围的频率下进行操作。
气溶胶产生基质可以包括任何类型的固体或半固体材料。气溶胶产生固体的示例性类型包括粉末、微粒、球粒、碎片、股线、颗粒、凝胶、条带、散叶、切碎的填料、多孔材料、泡沫材料或片材。气溶胶产生基质可以包括植物衍生材料,并且特别地可以包括烟草。气溶胶产生材料可以有利地包括再造烟草,例如,该再造烟草包含烟草以及纤维素纤维、烟草茎纤维以及如CaCO3等无机填料中的任何一者或多者。
因此,气溶胶产生装置可以被称为“受热式烟草装置”、“加热不灼烧式烟草装置”、“用于使烟草产品汽化的装置”等,其被解释为是适合实现这些效果的装置。本文披露的特征同样适用于被设计成使任何气溶胶产生基质汽化的装置。
气溶胶产生基质可以形成气溶胶产生制品的一部分并且可以被纸质包裹物周向包绕。
气溶胶产生制品可以基本形成为棒状,并且可以宽泛地类似于具有管状区域的香烟,该管状区域具有以适当方式布置的气溶胶产生基质。气溶胶产生制品可以包括在气溶胶产生制品的近端处的过滤段,例如该过滤段包括醋酸纤维素纤维。过滤段可以构成吸嘴过滤器,并且可以与气溶胶产生基质同轴对准。在一些设计中还可以包括一个或多个蒸气收集区域、冷却区域以及其他结构。例如,气溶胶产生制品可以包括在过滤段上游的至少一个管状段。管状段可以充当蒸气冷却区域。该蒸气冷却区域可以有利地允许通过加热气溶胶产生基质而产生的经加热的蒸气冷却并且冷凝以形成具有合适特性供使用者例如通过过滤段吸入的气溶胶。
气溶胶产生基质可以包括气溶胶形成剂。气溶胶形成剂的示例包括多元醇及其混合物,比如丙三醇或丙二醇。典型地,气溶胶产生基质可以包括在大约5%与大约50%(基于干重)之间的气溶胶形成剂含量。在一些实施例中,气溶胶产生基质可以包括在大约10%与大约20%(基于干重)之间并且可能为大约15%(基于干重)的气溶胶形成剂含量。
在加热时,气溶胶产生基质可以释放挥发性化合物。挥发性化合物可以包括尼古丁或比如烟草香料等风味化合物。
附图说明
图1是气溶胶产生系统的图解截面图,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是图1的气溶胶产生系统的图解截面图,示出了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3是图1和图2的气溶胶产生装置的感应加热组件的第一示例的图解剖切立体图,示出了定位在加热腔室中的固持器和可感应加热的感受器;
图4是固持器和可感应加热的感受器的图解立体图;
图5是图4的固持器和可感应加热的感受器的分解视图;
图6和图7是具有形成在可感应加热的感受器的外表面中的凹槽的可感应加热的感受器的第一示例的一部分的图解透视图;
图8和图9是具有形成在可感应加热的感受器的内表面中的凹槽的可感应加热的感受器的第二示例的一部分的图解透视图;以及
图10和图11是具有布置在可感应加热的感受器的外表面中的通道的可感应加热的感受器的第三示例的一部分的图解透视图。
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和图2,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。
为方便起见,气溶胶产生装置10的第一端14(示出为朝向图1和图2的底部)被描述为气溶胶产生装置10的远端、底端、基端或下端。气溶胶产生装置10的第二端16(示出为朝向图1和图2的顶部)被描述为气溶胶产生装置10的近端、顶端或上端。在使用期间,使用者典型地将气溶胶产生装置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中的感应加热组件11。感应加热组件11包括加热腔室18。加热腔室18限定了用于接纳气溶胶产生制品100的、具有基本圆柱形的截面的内部容积(呈腔体20的形式)。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,比如,聚醚醚酮(PEEK)。气溶胶产生装置10进一步包括电源22(例如,可以为可再充电的一个或多个电池)和控制器24。
加热腔室18朝向气溶胶产生装置10的第二端16开放。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的开放第一端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(见图1)与打开位置(见图2)之间横向地移动,在关闭位置,该滑动盖覆盖加热腔室18的开放第一端26以防止触及加热腔室18,在打开位置,该滑动盖露出加热腔室18的开放第一端26以提供通向加热腔室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、特别是腔体20被布置成接纳对应成形的大致圆柱形或杆形气溶胶产生制品100。典型地,气溶胶产生制品100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形的气溶胶产生制品100。
吸嘴段108可以包括在下游方向上(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)中的一者或多者: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,从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与开放第一端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。也就是说,加热腔室18是杯状的。这可以确保从开放第一端26吸入的空气被基部32阻止流出第二端34,而是被引导穿过气溶胶产生基质102。
尤其参见图3至图5,感应加热组件11包括定位在加热腔室18的腔体20中的固持器36(或框架),并且该固持器也由耐热塑料材料、比如聚醚醚酮(PEEK)形成。简洁起见,未在图1和图2中示出固持器36。固持器36具有近端38和远端40、并且包括在近端38处的轮缘42,该轮缘与加热腔室18的开放第一端26处的周向唇缘44协作(图3最佳所见)。固持器36包括两个纵向延伸的感受器安装件46,这两个安装件从轮缘42朝向固持器36的远端40延伸。呈弯曲板形式的两个长形的基本半圆形可感应加热的感受器48通过感受器安装件46安装在固持器36上,使得这些可感应加热的感受器48一起形成具有管状形式的感受器。每个可感应加热的感受器48具有内表面48a和外表面48b。可感应加热的感受器48并且更特别地内表面48a可以与气溶胶产生基质102间隔一定距离,以形成内气隙,从而准许空气在可感应加热的感受器48的内表面48a与气溶胶产生制品100的包裹物110的外表面之间流动。
加热腔室18的侧壁30具有内表面50和外表面52,并且可感应加热的感受器48被定位在加热腔室18的周边31处。更具体地,可感应加热的感受器48围绕侧壁30的内表面50延伸。可感应加热的感受器48的外表面48b面向侧壁30的内表面50、但典型地与之间隔开,以形成准许空气在可感应加热的感受器48的外表面48b与侧壁30的内表面50之间流动的外气隙。
感应加热组件11包括用于产生电磁场的电磁场发生器56。电磁场发生器56包括基本螺旋形的感应线圈58。感应线圈58具有圆形截面,并且围绕基本圆柱形的加热腔室18螺旋延伸。感应线圈58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58的交流高频电流。
加热腔室18的侧壁30包括形成在外表面52中的线圈支撑结构60。在所展示的示例中,线圈支撑结构60包括线圈支撑凹槽62,该线圈支撑凹槽围绕外表面52螺旋延伸。感应线圈58被定位在线圈支撑凹槽62中,并且因此相对于可感应加热的感受器48牢固且最佳地定位。
参考图6至图11,感应加热组件11进一步包括温度传感器64,该温度传感器可以例如是热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)或任何其他适合的温度传感器。温度传感器64可操作地耦合到控制器24并且与可感应加热的感受器48热接触,以允许测量可感应加热的感受器48的温度。在所展示的示例中,温度传感器64包括将温度传感器64连接到控制器24的第一连接线66和第二连接线68。在热电偶的情况下,第一连接线66和第二连接线68可以包括第一热电偶线和第二热电偶线。可感应加热的感受器48具有几何特征70,该几何特征被布置为通过将由感应线圈58产生的电磁场集中远离温度传感器64而使温度传感器64免受所产生的电磁场影响。应当注意,简单起见,在图1至图5中省略了几何特征70。
参考图6和图7,示出了可感应加热的感受器48的第一示例,其中,几何特征70包括形成在可感应加热的感受器48的外表面48b中的凹槽72。凹槽72从温度传感器64所位于的位置沿纵向方向延伸至可感应加热的感受器48的一端。温度传感器64定位在凹槽72中,使得其从外表面48b凹入。在图7的示例中,凹槽72由导电且不透磁的材料条74覆盖。材料条74将温度传感器64和第一连接线66、第二连接线68围封在凹槽72中,并且包括具有高导电率(即低电阻率)的材料,使得当相邻的可感应加热的感受器48中产生的涡电流通过该材料条时,材料条74中产生的热量极少。
参考图8和图9,示出了可感应加热的感受器48的第二示例,其中,几何特征70包括形成在可感应加热的感受器48的内表面48a中的凹槽72。凹槽72从温度传感器64所位于的位置沿纵向方向延伸至可感应加热的感受器48的一端。温度传感器64定位在凹槽72中,使得其从内表面48a凹入。在图9的示例中,凹槽72由导电且不透磁的材料条74覆盖。材料条74将温度传感器64以及第一连接线66和第二连接线68围封在凹槽72中,并且包括具有如上所述的高导电率的材料。
参考图10和图11,示出了可感应加热的感受器48的第三示例,其中,几何特征70包括布置在可感应加热的感受器48的外表面48b上的通道76。通道76从温度传感器64所位于的位置沿纵向方向延伸至可感应加热的感受器48的一端。通道76由一对纵向延伸的侧壁76a形成。侧壁76a包括导电且透磁的材料,并且可以由与可感应加热的感受器48相同的材料形成。侧壁76a与温度传感器64间隔足够的距离,以最小化可能影响温度测量结果的从侧壁76a到温度传感器64的热传递。在图11的示例中,通道76由导电且不透磁的材料条74覆盖。材料条74将温度传感器64以及第一连接线66和第二连接线68围封在通道76中,并且包括具有如上所述的高导电率的材料。
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。使用者然后将气溶胶产生制品100穿过开放第一端26插入加热腔室18中、更具体地插入定位在加热腔室18中的固持器36中,使得气溶胶产生基质102被接纳在腔体20中,并且使得气溶胶产生制品100的近端104定位在加热腔室18的开放第一端26处,此时吸嘴段108的至少一部分从开放第一端26伸出以准许使用者的唇缘接合。
在使用者启动气溶胶产生装置10时,感应线圈58由电源22和控制器24通电,电源和控制器向感应线圈58供应交流电流,且从而由感应线圈58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48耦合,并在感受器48中产生涡电流和/或磁滞损耗,引起这些感受器变热。热量例如通过传导、辐射和对流从可感应加热的感受器48传递到气溶胶产生基质102。这使得气溶胶产生基质102变热而不灼烧或燃烧,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。
气溶胶产生基质102的汽化通过以下方式来促进:例如通过加热腔室18的开放第一端26添加周围环境的空气,空气在流经由每个可感应加热的感受器48的内表面48a与包裹物110的外表面之间的内气隙限定的内气流路径以及流经由每个可感应加热的感受器48的外表面48b与侧壁30的内表面50之间的外气隙限定的外气流路径时被加热。更具体地,当使用者吸住过滤段时,空气通过开放第一端26被吸入加热腔室18中(如图2中箭头A所展示),并且空气在从开放第一端26沿内气流路径和外气流路径通过加热腔室18流向封闭第二端34时被加热。当被加热的空气到达加热腔室18的封闭第二端34时,空气转过大约180°并进入气溶胶产生制品100的远端106。然后,如图2中箭头B所展示,空气从远端106朝向近端(嘴口端)104被抽吸通过气溶胶产生制品100。这使得气溶胶产生基质102变热而不灼烧或燃烧,从而产生蒸气。如上所述,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。
使用者可以在气溶胶产生基质102能够持续产生蒸气的整个时间上持续吸入气溶胶,例如,在气溶胶产生基质102已经将留下的可汽化组分汽化成合适的蒸气的整个时间上。控制器24可以调节通过感应线圈58的交流电流的大小,以确保可感应加热的感受器48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,并且应避免高于和处于这个温度的温度。
为了帮助实现这一点,控制器24被配置为从温度传感器64接收气溶胶产生基质102、更具体地可感应加热的感受器48的温度指示,并且使用该温度指示来控制供应到感应线圈58的交流电流的大小。因此,可以准确控制气溶胶产生基质102的加热,这特别是因为几何特征70(例如,凹槽72或通道76)保护温度传感器64免受所产生的电磁场影响,从而最小化或防止了对温度传感器64的感应加热。
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各种修改。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,否则在整个说明书和权利要求中,词语“包括”、“包含”等应被解释为是包括性的、而非排他性的或穷举性的意义,也就是说,以“包括但不限于”的意义来解释。
Claims (15)
1.一种用于气溶胶产生装置(10)的感应加热组件(11),该感应加热组件(11)包括:
加热腔室(18),用于接纳气溶胶产生基质(102)的至少一部分;
感应线圈(58),该感应线圈定位在该加热腔室(18)外部,用于产生电磁场;
可感应加热的感受器(48),该可感应加热的感受器定位在该加热腔室(18)的内部,处于该加热腔室的周边(31)、该气溶胶产生基质(102)外部,该可感应加热的感受器(48)相对于该感应线圈(58)布置以便被所产生的电磁场感应加热;
温度传感器(64),该温度传感器与该可感应加热的感受器(48)热接触;
其中,该可感应加热的感受器(48)具有几何特征(70),该几何特征被布置为保护该温度传感器(64)免受所产生的电磁场影响。
2.根据权利要求1所述的感应加热组件,其中,该温度传感器(64)被接纳在该几何特征(70)内。
3.根据权利要求2所述的感应加热组件,其中,该温度传感器(64)是热电偶,并且包括接纳在该几何特征(70)内的第一热电偶线(66)和接纳在该几何特征(70)内的第二热电偶线(68)。
4.根据任一前述权利要求所述的感应加热组件,其中,该感应线圈(58)围绕该加热腔室(18)延伸。
5.根据权利要求4所述的感应加热组件,其中,该加热腔室(18)具有限定纵向方向的纵向轴线,该可感应加热的感受器(48)沿该加热腔室(18)的纵向方向是长形的,并且该可感应加热的感受器(48)具有内表面(48a)和外表面(48b)。
6.根据权利要求5所述的感应加热组件,其中,该加热腔室(18)包括限定该加热腔室(18)的内部容积的腔室壁(30),并且其中,当气溶胶产生基质(102)被接纳到该加热腔室(18)中时,在该可感应加热的感受器(48)的内表面(48a)与该气溶胶产生基质(102)之间存在内气隙,并且该可感应加热的感受器(48)的外表面(48b)与该腔室壁(30)之间存在外气隙。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的感应加热组件,其中,该几何特征(70)包括形成在该可感应加热的感受器(48)的内表面(48a)或外表面(48b)中的凹槽(72),该凹槽(72)沿该纵向方向延伸,并且该温度传感器(64)定位在该凹槽(72)中。
8.根据权利要求7所述的感应加热组件,其中,该凹槽(72)从该温度传感器(64)的位置沿该纵向方向延伸至该可感应加热的感受器(48)的一端。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的感应加热组件,其中,当该凹槽(72)形成在该可感应加热的感受器(48)的内表面(48a)中时,该温度传感器(64)从该内表面(48a)凹入。
10.根据权利要求7或权利要求8所述的感应加热组件,其中,当该凹槽(72)形成在该可感应加热的感受器(48)的外表面(48b)中时,该温度传感器(64)从该外表面(48b)凹入。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的感应加热组件,其中,该凹槽(72)由导电且不透磁的材料条(74)覆盖,以将该温度传感器(64)围封在该凹槽(72)中。
12.根据权利要求5或权利要求6所述的感应加热组件,其中,该几何特征(70)包括布置在该可感应加热的感受器(48)的内表面(48a)或外表面(48b)上的通道(76),该通道(76)沿该纵向方向延伸,并且该温度传感器(64)定位在该通道(76)中。
13.根据权利要求12所述的感应加热组件,其中,该通道(76)从该温度传感器(64)的位置沿该纵向方向延伸至该可感应加热的感受器(48)的一端。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的感应加热组件,其中,该通道(76)由沿该纵向方向延伸的一对侧壁(76a)形成,这些侧壁(76a)包括导电且透磁的材料。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的感应加热组件,其中,该通道(76)由导电且不透磁的材料条(74)覆盖,以将该温度传感器(64)围封在该通道(76)中。
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