TW201720318A - 使用於加熱吸煙材料之設備的物件 - Google Patents

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湯瑪士 布蘭迪諾
安德魯 懷爾奇
詹姆士 弗萊特
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Abstract

茲揭示一種使用於加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發之設備的物件。該物件包含一塊吸煙材料與在該塊吸煙材料內的一長形構件。該長形構件包含藉由一變動磁場之穿透可加熱的加熱材料。也揭示一種製造此一物件的方法。該方法包含：提供包含藉由一變動磁場之穿透可加熱之加熱材料的一長形元件，以及安置該長形元件於吸煙材料內。該提供步驟及該安置步驟可形成包含在該吸煙材料內之該長形元件的一長形總成，以及該方法可包含：沿著該長形總成在一預定縱向位置處切割該長形總成以形成該物件。

Description

使用於加熱吸煙材料之設備的物件
本發明係有關於使用於加熱吸煙材料以使該吸煙材料之中至少一組份揮發之設備的物件，製造此類物件之方法，包含此類物件及設備的系統。
諸如紙煙、雪茄之類的抽吸物件在使用時燃燒煙草產生煙草煙霧。已有人企圖藉由製作釋出化合物而不燃燒的產品來提供這些物件的替代品。此類產品的例子為所謂的“發熱但不燃燒”產品或煙草加熱裝置或產品，其係藉由加熱但不燃燒材料來釋出化合物。該材料例如可為煙草或其他非煙草產品，它可能含有或不含尼古丁。
本發明的第一方面提供一種使用於經組配成可加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發之設備的物件，該物件包含： 一塊吸煙材料；以及在該塊吸煙材料內的一長形構件，其中該長形構件包含藉由一變動磁場之穿透可加熱的加熱器或加熱材料。
在一示範具體實施例中，該長形構件延伸到該塊吸煙材料的縱向相反兩端。
在一示範具體實施例中，該長形構件被該塊吸煙材料環繞。在一示範具體實施例中，該長形構件被該塊吸煙材料包圍。
在一示範具體實施例中，該長形構件對於空氣或揮發材料是不可滲透的，或實質沒有間斷。在另一示範具體實施例中，該長形構件對於空氣及/或揮發材料是可滲透的。
在一示範具體實施例中，該長形構件完全或實質完全由該加熱材料組成。
在各個示範具體實施例中，該加熱器或加熱材料包含由下列各物組成之群組選出的一或更多材料：導電材料、磁性材料、以及非磁性材料。在各個示範具體實施例中，該加熱材料包含一金屬或一金屬合金。在各個示範具體實施例中，該加熱材料包含由下列各物組成之群組選出的一或更多材料：鋁、金、鐵、鎳、鈷、導電碳、石墨、普通碳鋼、不鏽鋼、肥粒鐵不鏽鋼、銅及青銅。
在一示範具體實施例中，該加熱材料與該吸煙材料接觸。
在一示範具體實施例中，該物件包含隔開該長形構件與該吸煙材料的一導熱阻障物。在一些具體實施例中，該導熱阻障物可為在該長形構件上的一導熱塗層。
在一示範具體實施例中，該長形構件有用兩個次表面 連結的兩個相反主表面。在一示範具體實施例中，該長形構件有一長度及與該長度垂直的一橫截面，其中該橫截面有一寬度及一深度，以及其中該長度大於該寬度，以及該寬度大於該深度。
在一示範具體實施例中，該長形構件呈實質平面。在一些具體實施例中，該長形構件可為一平坦條帶或緞帶。在另一示範具體實施例中，該長形構件呈非平面。在各個示範具體實施例中，該長形構件有呈扭曲或波狀的至少一彎曲主表面。
在一示範具體實施例中，該長形構件的一第一部份比該長形構件的一第二部份更易受藉由一變動磁場之穿透而誘發於其中的渦電流影響。在一些具體實施例中，該長形構件之該第一部份由第一材料製成，該長形構件之該第二部份由不同的一第二材料製成，以及該第一材料的易感受性(susceptibility)高於該第二材料。在一些具體實施例中，該長形構件之該第一部份的厚度可不同於該長形構件之該第二部份。
在一示範具體實施例中，該物件包含在該長形構件之至少一部份上的一催化材料。
在一示範具體實施例中，該物件呈長形，以及該長形構件沿著與該物件之一縱軸實質對齊的一縱軸延伸。該等對齊軸線可互相平行或互相重合。
在一示範具體實施例中，該物件包含界定與該塊吸煙材料流體連通之一通道的一吸嘴。
在一示範具體實施例中，該物件包含圍繞該塊吸煙材料及該長形構件的一蓋體。在一示範具體實施例中，該蓋體包含藉由一變動磁場之穿透可加熱的加熱材料。在一些具體實施例中，該 蓋體包含一包材。在一些具體實施例中，該包材包含一張紙。在一些具體實施例中，該蓋體包含一塊絕熱材料(thermal insulation)。在一些具體實施例中，該長形構件遠離不與該蓋體接觸。
在一示範具體實施例中，該物件呈長形且有圓形橫截面。
在一示範具體實施例中，該吸煙材料包含煙草及/或一或更多潤濕劑。
在一示範具體實施例中，該物件包含用於偵測該物件之溫度的一溫度偵測器。在一些具體實施例中，該物件包含連接至該溫度偵測器的一或更多端子供使用時與設備的溫度監視器連接。
本發明的第二方面提供一種方法用於製造使用於加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發之設備的物件，該方法包含下列步驟：提供包含藉由一變動磁場之穿透可加熱之加熱材料的一長形元件；以及安置該長形元件於吸煙材料內。
在一示範具體實施例中，該安置步驟包含：使該吸煙材料沿著一路徑移動，以及在使該吸煙材料沿著該路徑移動時，將該長形元件喂入該吸煙材料，以便使該吸煙材料中夾帶著該長形元件。
在一示範具體實施例中，該提供步驟及該安置步驟形成包含在該吸煙材料內之該長形元件的一長形總成，以及該方法包含：沿著該長形總成在一預定縱向位置處切割該長形總成以形成該物件。
在各個示範具體實施例中，該物件可具有根據本發明第一方面之上述物件示範具體實施例的特徵中之任一者。
在一示範具體實施例中，該方法包含：提供圍繞該吸煙材料及該長形元件的一覆蓋物。在一些具體實施例中，該覆蓋物包含一包材。在一些具體實施例中，該包材包含一張紙。在一些具體實施例中，該覆蓋物包含一塊絕熱材料。在一些具體實施例中，該長形元件遠離不與該覆蓋物接觸。
在一示範具體實施例中，提供該覆蓋物的步驟包含：用該覆蓋物包裹該長形元件與該吸煙材料的一組合於該組合通過一附屬品的一舌片時。
本發明的第三方面提供一種系統，其係包含：加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發的設備；以及使用於該設備的一物件，其中該物件包含一塊吸煙材料，以及在該塊吸煙材料內的一長形構件，其中該長形構件包含藉由一變動磁場之穿透可加熱的加熱材料。
在一示範具體實施例中，該設備包含用於與該物件合作的一介面，以及一磁場產生器用於在該物件與該介面合作時產生一變動磁場供穿透該加熱材料。
在各個示範具體實施例中，該系統之該物件可具有根據本發明第一方面之上述物件示範具體實施例的特徵中之任一者。
1-8‧‧‧物件
10‧‧‧吸煙材料塊
20‧‧‧長形構件
21‧‧‧第一部份/易感受性較高部份
22‧‧‧第二部份
24‧‧‧主表面
30‧‧‧蓋體
32‧‧‧包材
40‧‧‧催化材料
70‧‧‧吸嘴
71‧‧‧物件7的一區段
72‧‧‧通道
80‧‧‧長形總成
100‧‧‧吸煙材料
200‧‧‧長形元件
300‧‧‧覆蓋物
320‧‧‧包材
此時參考以下附圖描述僅供示範的本發明具體實施例。
圖1的示意透視圖圖示使用於加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發之設備的一物件實施例；圖2為圖1之物件的示意橫截面圖；圖3為圖1之物件的另一示意橫截面圖；圖4的示意橫截面圖圖示使用於加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發之設備的另一物件實施例；圖5的示意橫截面圖圖示使用於加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發之設備的另一物件實施例；圖6的示意橫截面圖圖示使用於加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發之設備的另一物件實施例；圖7的示意橫截面圖圖示使用於加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發之設備的另一物件實施例；圖8的示意橫截面圖圖示使用於加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發之設備的另一物件實施例；圖9的示意部份橫截面圖圖示使用於加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發之設備的另一物件實施例；以及圖10(a)至圖10(c)圖示製造物件之一方法實施例的操作，該物件係使用於加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發的設備。
如本文所使用的，用語“吸煙材料”包括在加熱時提供形式為蒸汽或氣溶膠之揮發組分的材料。“吸煙材料”可為含非煙草的材料或含煙草的材料。例如，“吸煙材料”可包括以下各物中之一或更多：煙草本身、煙草衍生物、膨脹煙草、再生煙草、煙草萃取物、均質化煙草或煙草替代品。吸煙材料的形式可為碾碎煙草、切絲煙草(cut rag tobacco)、擠製煙草、液體、凝膠、膠化片體(gelled sheet)、粉末或團塊。“吸煙材料”也可包括其他非煙草產品，且取決於產品，可能含有或不含尼古丁。“吸煙材料”可包括一或更多潤濕劑，例如甘油或丙二醇。
如本文所使用的，用語“加熱材料”係指藉由變動磁場之穿透可加熱的材料。
如本文所使用的，術語“味道”及“調味劑”係指在當地規定許可下可用來產生所欲滋味或香味的成年消費者產品材料。它們可包含萃取物(例如，甘草、繡球花、日本白厚朴葉(Japanese white bark magnolia leaf)、洋甘菊、葫蘆巴、丁香、薄荷腦、日本薄荷、八角、肉桂、草本植物、冬青、櫻桃、漿果、桃、蘋果，杜林標(Drambuie)、波旁酒(bourbon)、蘇格蘭威士忌、威士忌、綠薄荷(spearmint)、胡椒薄荷(peppermint)、薰衣草、荳蔻、芹菜、苦香樹(cascarilla)、肉荳蓋(nutmeg)、檀香、佛手柑、天竺葵(geranium)、蜂蜜濃縮香精(honey essence)、玫瑰油、香草，檸檬油、橙油、桂皮、藏茴香(caraway)、白蘭地、茉莉、依蘭、鼠尾草、小茴香，多香果(piment)、薑、茴香，香菜、咖啡，或得自薄荷屬之任何物種之薄荷油)，味道增強劑，苦味受體位置阻斷劑(bitterness receptor site blocker)，感覺受體位置 (sensorial receptor site)活化劑或激活劑，糖及/或代糖(例如，蔗糖素(sucralose)、醋磺內酯鉀(acesulfame potassium)、阿斯巴甜、糖精、環己基磺醯胺酸鹽類(cyclamates)、乳糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、山梨糖醇、或甘露糖醇)，及其他添加物，例如木炭、葉綠素、礦物質、植物藥、或口氣清新劑。它們可為仿製品、合成或天然成分或彼等之共混物。它們可為任一適當的形式，例如油、液體、凝膠或粉末，或其類似者。
感應加熱(induction heating)為藉由變動磁場穿透導電物體來加熱該物體的過程。該過程用法拉第感應定律及歐姆定律描述。感應加熱器可包含電磁鐵以及用於使變動電流(例如，交變電流)通過該電磁鐵的裝置。當電磁鐵與待加熱物體經適當地相對定位成由電磁鐵產生的所得變動磁場可穿透該物體時，該物體內會產生一或更多渦電流。該物體對於電流流動有阻力。因此，當渦電流在物體中產生時，它們反抗物體之電阻的流動造成物體被加熱。此過程被稱為焦耳、歐姆或電阻加熱。能夠被感應加熱的物體被稱為承熱器(susceptor)。
已發現，當承熱器的形式為閉路時，承熱器與電磁鐵在使用時的磁耦合增強，這導致焦耳加熱(焦耳加熱)更大或改善。
磁滯加熱(magnetic hysteresis heating)為藉由變動磁場穿透由磁性材料製成之物體來加熱該物體的過程。磁性材料可視為包含許多原子級磁鐵，或磁偶極。當磁場穿透此類材料時，磁偶極對齊磁場。因此，當例如由電磁鐵產生的變動磁場，例如交變磁場，穿透磁性材料時，磁偶極的取向隨著變動外加磁場改變。像這樣的磁偶極重新取向導致在磁性材料中產生熱。
當物體導電及有磁性時，變動磁場穿透物體可造成物體的焦耳加熱及磁滯加熱。此外，利用磁性材料可增強磁場，這可增強焦耳加熱。
在每個上述過程中，當熱在物體本身內產生而不是藉由外部熱源通過熱傳導產生時，可實現物體的快速溫度上升以及更均勻的熱分布，特別是通過選擇適當的物體材料及幾何，以及適當的變動磁場大小和相對於物體的取向。此外，由於感應加熱及磁滯加熱不需要提供變動磁場源與物體的實體連接，物體上例如吸煙材料殘留物的材料沉積物可能不會出問題，加熱分布圖的設計自由度及控制可較大，以及成本可較低。
圖1、圖2及圖3的示意透視圖與彼此以90度繪製的兩個示意橫截面圖根據本發明之一具體實施例圖示一物件實施例。物件1包含一塊吸煙材料10，以及在該塊吸煙材料10內的長形構件20。長形構件20包含藉由一變動磁場之穿透可加熱的加熱材料。物件1也包含圍繞該塊吸煙材料10及長形構件20的蓋體30。物件1是要使用於加熱吸煙材料10以使該吸煙材料10中之至少一組份揮發而不燃燒吸煙材料10的設備。以下描述該設備之一實施例。
在此具體實施例中，物件1呈長形以及有實質圓形橫截面的圓柱形。不過，在其他具體實施例中，物件1可具有除圓形以外的橫截面及/或不是長形及/或不是圓柱形。在此具體實施例中，物件1具有近似紙煙的比例。
在此具體實施例中，長形構件20沿著與物件1之縱軸實質對齊的一縱軸延伸。這有助於提供加熱元件10在使用時有更均勻的加熱，以及也可協助物件1的製造，如下述。在此具體實施例中， 該等對齊軸線重合。在虍具體實施例的一變體中，該等對齊軸線可互相平行。不過，在其他具體實施例中，該等軸線可互相傾斜。
在此具體實施例中，長形構件20延伸到該塊吸煙材料10的縱向相反兩端。這有助於提供加熱元件10在使用時有更均勻的加熱，以及也可協助物件1的製造，如下述。不過，在其他具體實施例中，長形構件20可不延伸到該塊吸煙材料10的縱向相反兩端，或只延伸到該塊吸煙材料10的一縱向末端以及與該塊吸煙材料10的另一縱向末端隔開。
在此具體實施例中，長形構件20被該塊吸煙材料10環繞。亦即，吸煙材料10圍繞長形構件20延伸。在不延伸到該塊吸煙材料10之縱向相反兩端的長形構件20具體實施例中，吸煙材料10可圍繞長形構件20延伸而且也覆蓋長形構件20的縱向末端，使得長形構件20被該塊吸煙材料10包圍。
在此具體實施例中，長形構件20對於空氣或揮發材料是不可滲透的，以及實質上沒有間斷。長形構件20因此可相對容易地製造。不過，在此具體實施例的變體中，長形構件20對於空氣及/或對於在吸煙材料10受熱時產生的揮發材料是可滲透的。長形構件20的此一可滲透性有助於空氣穿過物件1以吸收在吸煙材料10受熱時產生的揮發材料。長形構件20的此一可滲透性也可用來阻止通到長形構件20之縱向末端的非所欲熱路徑，在此熱可能從物件漏出而不加熱吸煙材料10。
在此具體實施例中，長形構件20完全或實質完全由加熱材料組成。該加熱材料可包含由下列各物組成之群組選出的一或更多材料：導電材料、磁性材料、以及非磁性材料。該加熱材料可 包含一金屬或一金屬合金。該加熱材料可包含由下列各物組成之群組選出的一或更多材料：鋁、金、鐵、鎳、鈷、導電碳、石墨、普通碳鋼、不鏽鋼、肥粒鐵不鏽鋼、銅及青銅。長形構件20可包含，例如，電阻線或緞帶，例如堪塔爾(Kanthal，RTM)線或緞帶。在其他具體實施例中，可使用其他的加熱材料。也已發現，當磁性導電材料用作加熱材料時，可增強長形構件20與所用設備之電磁體的磁性耦合。除了強有力地致能磁滯加熱以外，這可導致加熱材料的焦耳加熱更大或改善，從而吸煙材料10的加熱更大或改善。
在此具體實施例中，長形構件20的加熱材料與吸煙材料10接觸。因此，當藉由變動磁場之穿透加熱該加熱材料時，熱可從加熱材料直接傳遞到吸煙材料10。在其他具體實施例中，該加熱材料可遠離不與吸煙材料10接觸。例如，在一些具體實施例中，物件1可包含沒有加熱材料且隔開長形構件20與吸煙材料10的導熱阻障物。在一些具體實施例中，該導熱阻障物可為長形構件20上的塗層。提供此一阻障物可有利地在長形構件20的感應加熱停止後協助保存熱於物件1中。
在此具體實施例中，長形構件20有與其長度垂直的矩形或實質矩形橫截面。該橫截面有一寬度及一深度。如圖2及圖3之組合所顯示的，長形構件20大於的長度橫截面的寬度，以及橫截面的寬度大於橫截面的深度。在一些具體實施例中，長形構件20有30至50毫米的長度，例如40毫米。在一些具體實施例中，長形構件20有3至6毫米的寬度，例如4.5毫米。在一些具體實施例中，長形構件20有小於2毫米的深度。在一些具體實施例中，長形構件20有小於1毫米的深度。在一些具體實施例中，長形構件20有0.1至0.6毫米的深 度，例如0.3毫米。
在此具體實施例中，長形構件20有用兩個次表面連結的兩個相反主表面。因此，與長形構件20的其他尺寸相比，長形構件20的深度或厚度相對小。該加熱材料可具有皮膚深度，它是磁偶極之大部份感應電流及/或感應重定向出現於其內的外部區域。藉由提供有相對小厚度的加熱元件，相較於深度或厚度比加熱元件之其他尺寸大的加熱元件，用給定變動磁場可加熱較大比例的加熱元件。因此，可實現材料的更有效率使用，接著，可減少成本。不過，在其他具體實施例中，長形構件20可具有除矩形以外的橫截面，例如圓形、橢圓形、環形、多邊形、方形、三角形、星形、或的，徑向鰭片形(radially-finned)。
在此具體實施例中，長形構件20的橫截面沿著長形構件20的長度不變。此外，在此具體實施例中，長形構件20為平面或實質平面。此具體實施例的長形構件20可視為平坦條帶或緞帶。不過，在實施例描述於下文的其他具體實施例中，這可能不成立。
在此具體實施例中，蓋體30界定可使用可接觸設備的物件1外表面。在此具體實施例中，蓋體30包含包含一片材料的包材32。在此具體實施例中，該片材料包含一張紙，但是在其他具體實施例中，該片可為除紙以外的材料。在此具體實施例中，蓋體30環繞吸煙材料10。在其他具體實施例中，蓋體30也可覆蓋物件的一或兩個縱向末端。在一些具體實施例中，包材32包裹於吸煙材料10四周使得包材32的自由端互相重疊。然後，包材32也可包含使包材32之重疊自由端互相黏著以協助防止它們分離的黏著劑。在其他具體實施例中，可省略黏著劑。在此具體實施例中，長形構件20遠離不 與蓋體30接觸。使用時，這有助於避免蓋體30在長形構件20受熱時燒焦。不過，在其他具體實施例中，長形構件20可與蓋體30接觸。
在一些具體實施例中，蓋體30可包含一塊絕熱材料。該絕熱材料可包含由下列各物組成之群組選出的一或更多材料：氣凝膠、真空絕緣、填塞料、毛片、不織材料、不織毛片、編織材料、針織材料、尼龍、泡沫體、聚苯乙烯、聚脂、聚脂絲狀纖維、聚丙烯、聚脂與聚丙烯之共混物、乙酸纖維素、紙或卡片、以及波狀材料，例如波狀紙或卡片。另外或替換地，該絕熱材料可包含空氣間隙。此類絕熱材料有助於防止熱流失到設備的組件，以及在蓋體30內提供更有效的吸煙材料加熱。在一些具體實施例中，該絕熱體的厚度可達1毫米，例如達0.5毫米。
儘管在此具體實施例中，長形構件20為平面或實質平面，然而在其他具體實施例中，長形構件20可為非平面。例如，圖4至圖6的示意橫截面圖根據本發明具體實施例各自圖示其他物件的實施例。這些具體實施例的物件2、3、4與圖1至圖3的物件1相同，除了長形構件20的形式以外。圖1至圖3之物件1的任何上述可能變體可做成圖4、圖5及圖6的物件2、3、4以形成各個獨立具體實施例。
在圖4的具體實施例中，長形構件20遵循波形或波浪形路徑。該路徑可為正弦曲線路徑。長形構件20仍可視為條帶或緞帶，但是條帶或緞帶的兩個主表面24沿著長形構件20的長度交替地下凹彎曲及上凸彎曲。最廣義地說，長形構件20可視為遵循與物件2之縱軸重合的縱軸。
在圖5的具體實施例中，長形構件20呈扭曲。在此具體實施例中，長形構件20可視為繞著與物件3之縱軸重合的縱軸扭曲。 長形構件20仍可視為條帶或緞帶，但是條帶或緞帶的兩個主表面彎曲。
在圖6的具體實施例中，長形構件20呈波狀。在此具體實施例中，長形構件20可視為遵循與物件4之縱軸重合的縱軸。長形構件20仍可視為條帶或緞帶，但是條帶或緞帶的兩個主表面為非平面。
圖4至圖6物件2、3、4之長形構件20的非平面形狀有助於空氣穿過物件2、3、4以吸收在吸煙材料10受熱時產生的揮發材料。非平面形狀可提供彎彎曲曲的路徑供空氣遵循，而在空氣中產生紊流以及造成從加熱材料到吸煙材料10有較好的熱傳遞。該等非平面形狀也可增加長形構件20每一單位長度的長形構件20表面積。這可造成長形構件20有較大或改善的焦耳加熱，從而吸煙材料10有較大或改善的加熱。其他具體實施例的非平面長形構件20可具有除上述以外的形狀。例如，在一些具體實施例中，長形構件20可為螺旋、蝸旋形，包含有隆起在其上及/或凹痕在其中的板或條帶或緞帶，包含網孔，包含多孔金屬(expanded metal)，或有不均勻非平面形狀。
在一些具體實施例中，長形構件20的第一部份21可比長形構件20的第二部份22更易受藉由一變動磁場之穿透而誘發於其中的渦電流影響。圖7圖示此一配置的一實施例。儘管圖7的物件5有形狀類似圖1至圖3之物件1的長形構件20，然而在其他具體實施例中，包含有不同易感受性之第一、第二部份21、22的長形構件20的形狀可做成與圖4至圖6的各個物件2、3、4類似。
長形構件20的第一部份21可因長形構件20之第一部份21由第一材料製成而有較高易感受性，長形構件20的第二部份22 由不同的第二材料製成，以及該第一材料對於誘發於其中的渦電流有高於第二材料的易感受性。例如，第一、第二部份21、22中之一者可為鐵，以及第一、第二部份21、22中之另一者可由石墨製成。替換地或附加地，長形構件20的第一部份21由於長形構件20之第一部份21厚度不同於長形構件20之第二部份22而有較高易感受性。
儘管圖7之第一、第二部份21、22在物件5或長形構件20之縱向互相毗鄰，然而在其他具體實施例中，並非必須如此。例如，在一些具體實施例中，可設置在與物件5或長形構件20之縱向垂直的方向互相毗鄰的第一、第二部份21、22。
長形構件20對於誘發於其中之渦電流有不同的易感受性有助於實現吸煙材料10的漸進加熱，從而蒸汽的漸進產生。例如，易感受性較高部份21能夠相對迅速地加熱吸煙材料10的第一區域以初始化吸煙材料10中之至少一組份的揮發以及蒸汽在吸煙材料10之第一區域中的形成。易感受性較低部份22能夠相對緩慢地加熱吸煙材料10的第二區域以初始化吸煙材料10中之至少一組份的揮發以及蒸汽在吸煙材料10之第二區域中的形成。因此，蒸汽能夠相對迅速地形成供吸入，以及蒸汽隨後可繼續形成供使用者繼續吸入，甚至在吸煙材料10的第一區域可能已停止產生蒸汽之後。在吸煙材料10的可揮發組份用盡時，吸煙材料10的第一區域可停止產生蒸汽。
在其他具體實施例中，所有長形構件20對於藉由一變動磁場之穿透而誘發於其中的渦電流可具有相等或實質相等的易感受性。在一些具體實施例中，長形構件20可不易受此類渦電流影響。在此類具體實施例中，該加熱材料可為不導電的磁性材料，從而藉 由上述磁滯過程可加熱。
在一些具體實施例中，該物件在該塊吸煙材料10內可包含多個長形構件20，其中各個長形構件20包含藉由一變動磁場之穿透可加熱的加熱材料。該等多個長形構件20中之至少一者可比多個其他長形構件20中之至少一者更易受藉由一變動磁場之穿透而誘發於其中的渦電流影響。達成此事可透過由不同加熱材料製成及/或有不同厚度的長形構件20，例如，如上述。再者，有不同易感受性的長形構件20有助於用與上述對應的方式實現吸煙材料10的漸進加熱，從而蒸汽的漸進產生。
在一些具體實施例中，該物件可包含在長形構件20之至少一部份上的催化材料40。圖8圖示此一配置的一實施例。儘管圖8的物件6有形狀與圖1至圖3之物件1類似的長形構件20，然而在設有催化材料的其他具體實施例中，長形構件20的形狀可做成各自與圖4至圖6的物件2、3、4類似。催化材料40的形式可為長形構件20上的塗層。催化材料40可提供於長形構件20的所有表面上，或只在長形構件20的一些表面上。
提供此一催化材料40於長形構件20上意謂，在使用時，物件6可具有受熱的化學活性表面(chemically active surface)。使用時，催化材料40可用來將潛在刺激物轉換成刺激物比較少的某物或增加其轉換速率。使用時，催化材料40例如可用來將蟻酸轉換成甲醇或增加其轉換速率。在其他具體實施例中，催化材料40例如可用來將其他化學物例如乙炔透過氫化作用轉換成乙烷，或將氨轉換成氮及氫，或增加其轉換速率。另外或替換地，該催化材料可用來使一氧化碳與水蒸氣反應以形成二氧化碳及氫(水煤氣轉化反應，或 WGSR)或增加其反應速率。
在一些具體實施例中，該物件包含與該塊吸煙材料10流體連通之一通道的一吸嘴。圖9的示意部份橫截面圖根據本發明之一具體實施例圖示物件7的一實施例。物件7中元件符號71標示的區段可包含圖示於圖1至圖8的構造中之任一或彼等的上述變體中之任一者。吸嘴70及其通道72圖示成其係連接至該構造以及通道72經對齊成可與該構造之該塊吸煙材料10流體連通。吸嘴70可由任何適當的材料製成，例如塑膠材料、紙板或橡膠。
使用時，當吸煙材料10被受熱長形構件20加熱時，使用者可輕易吸入吸煙材料10的揮發組份。在該物件為可消耗物件的具體實施例中，一旦物件中之吸煙材料10的所有或實質所有可揮發組份(或數種)用盡時，使用者可丟棄吸嘴及物件的其餘部份。這可能比使用有多個物件的吸嘴更衛生，有助於確保吸嘴與吸煙材料正確地對齊，以及使用者每次在想要使用另一個物件時有乾淨新鮮的吸嘴。
若有的話，吸嘴70可包含或浸漬調味劑。該調味劑可經配置成在使用時於蒸汽通過吸嘴70的通道72時可被加熱蒸汽吸收。
請參考圖10a至圖10c，此時根據本發明之一具體實施例描述一方法實施例，其係製造使用於加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發之設備的物件。該方法可用來製造圖1至圖8的上述物件1至6中之任一者。
請參考圖10a，該方法包含：提供包含藉由一變動磁場之穿透可加熱之加熱材料的長形元件200。在此具體實施例中，一 段長形元件200最終會形成物件8的長形構件20。不過，長形元件200比最終長形構件20長。該段長形元件200可採用任何形式，例如上述長形構件20中之一者的形式，亦即，平面、非平面、波浪形、扭曲、波狀、螺旋、旋渦形、或不均勻非平面形狀。
請參考圖10b，長形元件200位在吸煙材料100內。吸煙材料100的一部份最終會形成物件8的吸煙材料塊10。提供長形元件200及其在吸煙材料100中的定位形成包含在吸煙材料100內之長形元件200的長形總成80。此外，在此具體實施例中，提供圍繞吸煙材料100及長形元件200的覆蓋物300。覆蓋物300的一區域最終會形成物件8的蓋體30。在此具體實施例中，覆蓋物300包含包材320且形成長形總成80的一部份。在要做成沒有蓋體30之物件8的數個具體實施例中，可省略提供圍繞吸煙材料100及長形元件200之覆蓋物300的步驟。
在一些具體實施例中，建立圖示於圖10b的總成80可包含使吸煙材料100沿著一路徑移動，以及在使該吸煙材料沿著該路徑移動時，從例如卷軸的來源經由出口將長形元件200喂入吸煙材料100，以便使吸煙材料100中夾帶著長形元件200。喂入長形元件200的實現可藉由，例如，使用機械或機電輸送裝置，例如喂料輥或輸送帶。此一機械或機電輸送裝置的輸送速度可經調整成可用儀表計量使長形元件200以適當的速率進入吸煙材料100，例如基於吸煙材料100經過出口的速度。長形元件200與吸煙材料100的組合可通過附屬品的舌片，在此用覆蓋物300包裹它以形成總成80。
請參考圖10c，長形總成80接著沿著長形總成80在一預定縱向位置處切割以形成物件8。在照這樣形成的物件8中，長形 構件20延伸到該塊吸煙材料10的縱向相反兩端。在物件8要有上述吸嘴的具體實施例中，在這樣切割總成80之前、期間或之後，該吸嘴可連接至長形總成80。例如，實現吸嘴與總成80的連接可用黏著劑或用吸嘴夾鉗總成80。
在其他具體實施例中，該物件的形成可能不需要切割長形總成。在一些此類具體實施例中，長形元件200可為製造中之物件的長形構件20，吸煙材料100本身可形成製造中之物件的吸煙材料塊10，以及覆蓋物300可為製造中之物件的蓋體30。在一些此類具體實施例中，長形構件20可不延伸到吸煙材料塊10的縱向相反兩端。
在可各自為上述具體實施例之變體的一些具體實施例中，蓋體30可包含藉由一變動磁場之穿透可加熱的加熱材料。例如，在一些具體實施例中，蓋體30完全或實質完全由加熱材料組成。在一些具體實施例中，蓋體30可包含環繞吸煙材料10之加熱材料的閉路。蓋體30的加熱材料可包含上述用於長形構件20之加熱材料的材料中之任一或更多。
上述物件1、2、3、4、5、6、7、8中之每一者及其變體可使用於加熱吸煙材料10以使吸煙材料10中之至少一組份揮發的設備。該設備可加熱吸煙材料10以使吸煙材料10中之至少一組份揮發而不燃燒吸煙材料10。物件1、2、3、4、5、6、7、8中之任一者與此設備可裝設在一起成為一系統。該系統的形式可為套件，其中物件1、2、3、4、5、6、7、8與該設備分開。替換地，該系統的形式可為總成，其中物件1、2、3、4、5、6、7、8與該設備結合。
該設備可包含磁場產生器用於產生加熱物件1、2、3、4、5、6、7、8之長形構件20之加熱材料的變動磁場。此一磁場產生 器可包含電源、線圈、用於使變動電流(例如，交變電流)通過線圈的裝置、控制器、以及供使用者操作控制器的使用者介面。該電源可為充電電池、非充電電池、至主電力供應器的連線、或其類似者。
該線圈可採用任何適當形式，例如導電材料的螺旋線圈，例如銅。該磁場產生器可包含被線圈纏繞的透磁核心(magnetically permeable core)，以集中線圈所產生的磁通量以及使磁場更強大。例如，該透磁核心可由鐵製成。在一些具體實施例中，該透磁核心可以只部份地沿著線圈的長度延伸，以便只集中某些區域的磁通量。
用於使變動電流通過線圈的該裝置可電氣連接於電源、線圈之間。該控制器可電氣連接至電源，以及通訊連接至該裝置以控制該裝置，以便控制由電源至線圈的電力供給。在一些具體實施例中，該控制器可包含積體電路(IC)，例如印刷電路板(PCB)上的IC。在其他具體實施例中，該控制器可採用不同的形式。在一些具體實施例中，該設備可具有包含該裝置及該控制器的單一電氣或電子組件。該控制器的操作可通過該使用者介面的使用者操作，它可包含按鈕、撥動開關(toggle switch)、撥盤、觸控螢幕或其類似者。使用者介面的使用者操作造成該控制器導致該裝置施加交變電流通過線圈，以便造成線圈產生交變磁場。
該設備可具有用於接受物件1、2、3、4、5、6、7、8的凹部或其他介面，以及相對於該凹部或介面，該線圈可定位成在使用時該線圈所產生的變動或交變磁場當物件1、2、3、4、5、6、7、8在該凹部中或與該介面合作時可在對應至物件1、2、3、4、5、6、7、8之加熱材料的位置處穿透該凹部或介面。當物件1、2、3、4、5、 6、7、8的加熱材料為導電材料時，這造成在物件1、2、3、4、5、6、7、8之長形構件20的加熱材料中產生一或更多渦電流。渦電流反抗物件1、2、3、4、5、6、7、8之長形構件20的加熱材料之電阻的流動造成物件1、2、3、4、5、6、7、8之長形構件20的加熱材料以焦耳加熱方式加熱。當物件1、2、3、4、5、6、7、8之長形構件20的加熱材料為磁性材料時，磁偶極在該加熱材料中的取向隨著變化外加磁場的變化而改變，這造成將會在物件1、2、3、4、5、6、7、8之長形構件20的加熱材料中以磁滯加熱方式產生熱。
該設備可具有在物件1、2、3、4、5、6、7、8插入該凹部或與該介面合作時用於壓縮物件1、2、3、4、5、6、7、8的機構。物件1、2、3、4、5、6、7、8的該壓縮可壓縮吸煙材料10，以便增加吸煙材料10的導熱性。換言之，吸煙材料10的壓縮可提供較高的熱傳遞通過物件1、2、3、4、5、6、7、8。
該設備可具有溫度感測器用於在使用時感測該凹部、介面或物件1、2、3、4、5、6、7、8的溫度。該溫度感測器可通訊連接至該控制器，使得該控制器能夠監視該溫度。在一些具體實施例中，該溫度感測器可經配置成可取得凹部、介面或物件的光學溫度測量值。在一些具體實施例中，物件1、2、3、4、5、6、7、8可包含溫度偵測器，例如電阻溫度偵測器(RTD)，用於偵測物件1、2、3、4、5、6、7、8的溫度。物件1、2、3、4、5、6、7、8更可包含連接(例如，電氣連接)至該溫度偵測器的一或更多端子。當物件1、2、3、4、5、6、7、8在該凹部中或與該介面合作時，該(等)端子可用來與設備的溫度監視器(未圖示)建立連接，例如電氣連接。該控制器可包含該溫度監視器。該設備的溫度監視器因此在使用物件1、 2、3、4、5、6、7、8於該設備期間能夠測定物件1、2、3、4、5、6、7、8的溫度。
在一些具體實施例中，藉由以物件1、2、3、4、5、6、7、8的加熱材料有適當電阻為條件，加熱材料對於溫度變化可充分地反應以給出關於物件1、2、3、4、5、6、7、8內部溫度的資訊。然後，該設備的溫度感測器可包含用於分析加熱材料的探針。
基於從溫度感測器或溫度偵測器收到的一或更多訊號，該控制器可導致該裝置視實際需要調整通過該線圈之變動或交變電流的特性，以便確保該溫度仍在預定溫度範圍內。例如，該特性可為振幅或頻率。在該預定溫度範圍內，使用時，可充分加熱在插入凹部或與該介面合作之物件1、2、3、4、5、6、7、8內的吸煙材料10以使吸煙材料10中之至少一組份揮發而不燃燒吸煙材料10。在一些具體實施例中，該溫度範圍約為50℃至約250℃，例如約50℃至約150℃，約50℃至約120℃，約50℃至約100℃，約50℃至約80℃，或約60℃至約70℃。在一些具體實施例中，該溫度範圍約為170℃至約220℃。在其他具體實施例中，該溫度範圍可在此範圍之外。該設備可具有用於輸送吸煙材料10之揮發組份(或數種)給使用者的輸送裝置。
該設備可界定流體連接凹部或介面與該設備之外部的空氣入口。藉由抽吸通過渠道(例如，設備之吸嘴的渠道)的揮發組份(或數種)，使用者能夠吸入吸煙材料的揮發組份(或數種)。在揮發組份(或數種)從物件1、2、3、4、5、6、7、8移出時，空氣可經由該設備的空氣入口吸入凹部或介面。
該設備可提供觸覺反饋給使用者。該反饋可表示承熱 器的加熱在進行，可由計時器觸發以表示物件1、2、3、4、5、6、7、8中之吸煙材料10已有大於預定比例的可揮發組份(或數種)原始數量用盡，或其類似者。通過承熱器與線圈的相互作用(亦即，磁反應)，導電元件與線圈的相互作用，轉動不平衡馬達，重覆地施加及移除通過壓電元件的電流，或其類似者，可建立該觸覺反饋。
該設備可包含一個以上的線圈。可操作該等多個線圈以提供物件1、2、3、4、5、6、7、8中之吸煙材料10的漸進加熱，從而蒸汽的漸進產生。例如，一線圈能夠相對快地加熱加熱材料的第一區域以初始化吸煙材料10中之至少一組份的揮發以及蒸汽在吸煙材料10之第一區域的形成。另一線圈能夠相對慢地加熱該加熱材料的第二區域以初始化吸煙材料10中之至少一組份的揮發以及蒸汽在吸煙材料10之第二區域的形成。因此，蒸汽能夠相對快地形成供使用者吸入，以及蒸汽隨後可繼續供使用者隨後吸入，甚至吸煙材料10的第一區域已停止產生蒸汽之後。在加熱吸煙材料10的第一區域期間，初始未加熱的吸煙材料10之第二區域可用作濾嘴，以減少生成蒸汽的溫度或使生成蒸汽變溫和。
在一些具體實施例中，該長形構件或蓋體的加熱材料可包含間斷或孔於其中。此類間斷或孔可用作隔熱物(thermal break)以控制使用時加熱吸煙材料之不同區域的程度。加熱材料中有間斷或孔之區域的加熱程度可小於沒有間斷或孔的區域。這有助於實現吸煙材料的漸進加熱，從而蒸汽的漸進產生。
在上述具體實施例的每一個中，吸煙材料10包含煙草。不過，在各個具體實施例的各自變體中，吸煙材料10可由煙草組成，可實質完全由煙草組成，可包含煙草及除煙草以外的吸煙材料，可 包含除煙草以外的吸煙材料，或可沒有煙草。在一些具體實施例中，吸煙材料10可包含蒸汽或氣溶膠成形劑或潤濕劑，例如甘油、丙二醇、三乙酸甘油酯(triacetin)，或二伸乙甘醇(diethylene glycol)。
例如，體現本發明的物件可為匣體或膠囊。
在各個上述具體實施例中，物件1、2、3、4、5、6、7、8為可消耗物件。一旦物件1、2、3、4、5、6、7、8中之吸煙材料10的所有或實質所有可揮發組份(或數種)已用盡時，使用者可從設備卸下物件1、2、3、4、5、6、7、8以及丟棄物件1、2、3、4、5、6、7、8。使用者隨後可再使用有另一物件1、2、3、4、5、6、7、8的設備。不過，在其他各個具體實施例中，物件1、2、3、4、5、6、7、8可為非消耗品，以及該設備及物件1、2、3、4、5、6、7、8在吸煙材料10的可揮發組份(或數種)已用盡時可一起丟棄。
在一些具體實施例中，上述設備與可使用於該設備的物件1、2、3、4、5、6、7、8分開出售、供應或以其他方式提供。不過，在一些具體實施例中，該設備與物件1、2、3、4、5、6、7、8中之一或更多可一起提供作為系統，例如套件或總成，有可能有附加組件，例如清潔用具。
本發明可實作成包含描述於本文中之任一物件以及描述於本文中之任一設備的系統，其中設備本身更有加熱材料，例如在承熱器中，其加熱係藉由磁場產生器所產生之變動磁場的穿透。在設備本身之加熱材料中產生的熱可傳遞到物件以進一步加熱其中的吸煙材料。
為了解決各種問題和促進本技藝，本揭示內容全部以圖解及範例說明各種具體實施例，其中可實施本文主張的發明以及 提供使用於加熱吸煙材料以使該吸煙材料之中至少一組份揮發之設備的物件，製造此類物件之優異方法，以及包含該等物件及該設備的優異系統。本揭示內容的優點及特徵僅為具體實施例的代表性實施例，而且沒有窮盡及/或排它性。呈現它們只是協助了解及教導所主張及以其他方式揭示的特徵。應瞭解，本揭示內容的優點、具體實施例、實施例、功能、特徵、結構及/或其他方面不應被認為是請求項所界定之本揭示內容的限制或與請求項等效之陳述的限制，而且可利用其他具體實施例和可做修改而不脫離本揭示內容的範疇及/或精神。各種具體實施例可適當地包含、構成或實質構成所揭示之元件、組件、特徵、部件、步驟、構件等等的各種組合。本揭示內容可包含目前未主張但是未來可能予以主張的其他發明。
1‧‧‧物件
10‧‧‧吸煙材料塊
20‧‧‧長形構件
30‧‧‧蓋體
32‧‧‧包材

Claims (27)

  1. 一種使用於加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發之設備的物件，該物件包含：一塊吸煙材料；以及設置在該塊吸煙材料內的一長形構件，該長形構件包括藉由一變動磁場之穿透可加熱的加熱器材料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其中該長形構件設置在該塊吸煙材料內使得它從該塊吸煙材料的一第一縱向末端延伸到該塊吸煙材料在對面的一第二縱向末端。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其中該長形構件完全或實質完全由該加熱器材料組成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其中該加熱器材料包括由下列各物組成之群組選出的一或更多材料：一導電材料、一磁性材料、以及一非磁性材料。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其中該加熱器材料包含一金屬或一金屬合金。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其中該加熱器材料包含由下列各物組成之群組選出的一或更多材料：鋁、金、鐵、鎳、鈷、導電碳、石墨、普通碳鋼、不鏽鋼、肥粒鐵不鏽鋼、銅及青銅。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其中該加熱器材料與該吸煙材料接觸。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其中該長形構件有用兩個次表面連結的兩個相反主表面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其中該長形構件有一長度及 與該長度垂直的一橫截面，其中該橫截面有一寬度及一深度，以及其中該長形構件之該長度大於該橫截面之該寬度，以及該橫截面之該寬度大於該橫截面之該深度。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其中該長形構件呈實質平面。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其中該長形構件呈非平面。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之物件，其中該長形構件有呈扭曲或波狀的至少一彎曲主表面。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其中該長形構件的一第一部份比該長形構件之一第二部份更易受經由一變動磁場之穿透而誘發於其中的渦電流(eddy current)影響。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其更包含在該長形構件之至少一部份上的一催化材料。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其中該物件呈長形，以及該長形構件經設置成該長形構件沿著與該物件之一縱軸實質對齊的一縱軸延伸。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其更包含一吸嘴，其界定與該塊吸煙材料流體連通的一通道。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之物件，其更包含圍繞該塊吸煙材料及該長形構件地設置的一蓋體。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之物件，其中該蓋體包括藉由一變動磁場之穿透可加熱的加熱器材料。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之物件，其中該蓋體包括一包材或一張紙。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之材料，其中該吸煙材料包括煙草及/或一或更多潤濕劑。
  21. 一種製造物件之方法，該物件使用於經組配成可加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份揮發的一設備，該方法包含下列步驟：提供包括藉由一變動磁場之穿透可加熱之加熱器材料的一長形元件；以及安置該長形元件於吸煙材料內。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該安置步驟包括：使該吸煙材料沿著一路徑移動，以及在使該吸煙材料沿著該路徑移動時，將該長形元件喂入該吸煙材料，以便使該吸煙材料中夾帶著該長形元件。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該提供步驟及該安置步驟形成包含設置於該吸煙材料內之該長形元件的一長形總成；以及該方法更包含：沿著該長形總成在一預定縱向位置處切割該長形總成以形成一物件。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之方法，該方法更包含下列步驟：提供圍繞該吸煙材料及該長形元件的一蓋體。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之方法，其中提供該蓋體的步驟包括：用該蓋體包裹該長形元件與該吸煙材料的一組合於該組合通過一附屬品的一舌片時。
  26. 一種系統，其係包含：經組配成可加熱吸煙材料以使該吸煙材料中之至少一組份 揮發的一設備；以及使用於該設備的一物件，該物件包含一塊吸煙材料，以及在該塊吸煙材料內的一長形構件，其中該長形構件包含藉由一變動磁場之穿透可加熱的加熱器材料。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之系統，其中該設備包括：經組配成可與該物件合作的一介面，以及經組配成在該物件與該介面合作時可產生穿透該加熱器材料之一變動磁場的一磁場產生器。
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