TWI667964B - 用於霧劑產生之感應型加熱裝置及系統 - Google Patents

Abstract

用於霧劑產生之感應型加熱裝置包括：一裝置外殼，該裝置外殼包括具有用於收納一霧劑形成插入件之至少一部分之一內表面的一腔室，該霧劑形成插入件包括一霧劑形成基材及一感受器，該裝置外殼進一步包括延伸至該腔室中之一銷，該裝置進一步包括一感應線圈，該感應線圈沿著該銷配置；及一電源，該電源連接至該感應線圈且經組態以向該感應線圈提供一高頻電流。

Description

用於霧劑產生之感應型加熱裝置及系統

本發明係關於可感應加熱之吸煙裝置，其中霧劑係通過感應地對霧劑形成基材加熱而產生。

先前技術用於霧劑產生之電加熱裝置大部分體積大且具有能量消耗，此對於裝置中可用之電池為挑戰。儘管感應型加熱之使用在能量效率方面具有優勢，但會產生應被屏蔽之電磁場。

因此，需要解決先前技術缺點中之至少一些用於霧劑產生之改良的感應型加熱裝置。

根據本發明之態樣，提供一種用於霧劑產生之感應型加熱裝置。該裝置包括一裝置外殼，該裝置外殼包括具有用於收納一霧劑形成插入件之至少一部分之一內表面的一腔室，該霧劑形成插入件包括一霧劑形成基材及一感受器。該裝置外殼進一步包括延伸至該腔室中之一銷。該裝置進一步包括一感應線圈，該感應線圈沿著該銷配置；及一電源，該電源連接至該感應線圈且經組態以向該感應線圈提供一高頻電流。

感應型加熱被視為有效的加熱方式，因為熱可在需要的位置產生。另外，感應型加熱允許無接觸加熱。在根據本發明之裝置中，感應線圈可保持與霧劑產生基材分離。其可保持與感受器分離，感受器經提供以用於由感應線圈產生之電磁場加熱且用於對霧劑形成基材加熱。此促使裝置之清潔。另外，在一些具體例中，無殘留物可凝結於感應線圈上，殘留物可在裝置再使用時產生不需要之霧劑。又另外，感應線圈沿著銷之配置(該銷延伸至經提供以用於容納霧劑形成插入件之腔室中)促進霧劑形成基材中之熱產生的優良分佈。舉例而言，感應線圈可配置於銷之位置處且可沿著銷之長度延伸，諸如以對應於應被加熱之霧劑形成插入件中提供之霧劑形成基材的範圍。較佳地，銷及感應線圈經配置，諸如在插入件容納於腔室中時便至少部分可由霧劑形成插入件環繞，該霧劑形成插入件包括霧劑形成基材及感受器。

藉由將感應線圈配置於裝置之中心而非裝置之圓周部分，裝置可最小化。感應線圈不需要圓周空間。另外，在中心配置之感應線圈的情況下，磁性屏蔽藉由霧劑形成插入件，更確切地說為與插入件一起提供之感受器執行。藉由此，無電磁輻射或可忽略之量的電磁輻射可離開裝置且可省略裝置之磁性屏蔽。

感應線圈之中心配置具有進一步優點，即待加熱之霧劑形成基材通常具有實質上環形橫截面(或其他外部形式但具有用於銷之實際空間)。因此，一般而 言，欲由電磁場穿透之霧劑形成基材的厚度小於例如完全圓柱形狀之基材。此可進一步支援均勻加熱及能量消耗之減少。

根據本發明之裝置的態樣，感應線圈配置於銷內且不與腔室接觸。在此配置中，感應線圈及電源可與用於容納霧劑形成插入件之腔室保持完全分離。插入件之替換可因此在不接觸感應線圈之情況下執行，因此無更改感應線圈或電接點之風險，亦促使腔室之清潔。無難以到達之線圈繞組需要清潔，否則此可能在清潔時受損。另外，銷可用非常堅固之方式建構。此可避免在重複引入霧劑形成插入件時使例如配置於腔室中之感應線圈彎曲或破裂的風險。例如，銷亦可用以在霧劑形成插入件插入至腔室中時刺戳霧劑形成插入件。在此等具體例中，霧劑形成插入件中之預成形的開口可省略且插入件可簡單地被推動至銷上。銷可具備尖頭狀遠側尖端以便於此「刺戳」。尖頭狀尖端可一般而言經提供以在插入件插入至腔室中時便於插入件之對準。

在其中感應線圈不與腔室接觸之一些較佳具體例中，感應線圈經模製至銷中。

根據本發明之裝置的另一態樣，感應線圈纏繞於銷周圍。藉由此，可沿著整個腔室或僅腔室中之所需位置處提供能量分佈。感應線圈在外部沿著銷之配置可使得感應線圈能夠配置成較接近霧劑形成插入件。取決於霧劑形成插入件之設計，例如，若霧劑形成插入件為含有霧劑形成液體之料匣，此配置可為較佳的。在此 等具體例中，料匣外殼可充當感應線圈與霧劑形成基材之間的壁，以使得可防止霧劑形成基材與感應線圈之直接接觸。

根據本發明之裝置的進一步態樣，銷及感應線圈沿著腔室之中心縱向軸線配置。此中心配置允許腔室內之感應線圈產生的電磁場自感應線圈之磁軸至腔室之周邊或圓周的規則對稱性分佈。較佳地，腔室之內表面的圓周部分或側壁及銷為圓柱形形狀。結合中心配置，電磁場分佈基本上在整個腔室中為均勻的且因此允許腔室中容納之霧劑形成插入件之對稱或規則的加熱。

根據本發明之裝置的另一態樣，多個感應線圈中之兩者沿著銷配置且彼此鄰接。藉此可便於控制霧劑產生。舉例而言，提供腔室中容納之霧劑形成插入件的多種加熱可能性。舉例而言，不同感應線圈可具備不同能量。能量可在不同時間(例如，相繼地)提供。藉此霧劑形成基材之不同區域可經加熱且至不同程度。若使用例如含有菸草之霧劑形成基材，則可增強吸煙體驗或可在吸煙期間更改尼古丁遞送。

根據本發明之裝置的又一態樣，銷與裝置外殼整合地形成。此可藉由減少製造步驟而便於裝置之製造。另外，可省略銷與裝置外殼之間的個別接頭。較佳地，裝置外殼以及銷由塑料材料製成。銷及外殼可例如藉由射出成型製造。

較佳地，霧劑產生插入件緊密地安裝至裝置外殼之腔室中，以使得其可由腔室之內表面或由銷或由 兩者固持。腔室之內表面、銷或裝置外殼亦可經形成以提供對插入之插入件的較好固持。根據本發明之裝置的另一態樣，裝置外殼包括在霧劑形成插入件容納於腔室中時用於將霧劑形成插入件固持於腔室中的保持構件。此等保持構件可例如為在腔室之內表面且延伸至腔室中的突起。較佳地，該突起配置於腔室之遠側區域中、插入開口附近或插入開口處，其中霧劑形成插入件在插入開口處插入至裝置外殼之腔室中。舉例而言，突起可具有沿圓周架設之肋或部分肋之形式。突起亦可充當用於支援插入件至腔室中之引入的對準構件。較佳地，對準構件具有沿著腔室之內表面的圓周部分縱向地延伸之縱向肋的形式。突起亦可配置於銷處，例如在徑向方向上延伸。較佳地，保持構件提供插入件之特定夾持，以使得插入件不會掉出腔室，甚至當上下顛倒地握住裝置時亦如此。然而，當某一釋放力施加於插入件上時，保持構件較佳地再次釋放插入件而不損壞插入件。

根據本發明之另一態樣，亦提供一種感應型加熱及霧劑產生系統。該系統包括如本申請案中描述之裝置且包括霧劑形成插入件，該裝置具有延伸至裝置外殼中之腔室中的銷及感應線圈，該霧劑形成插入件包括霧劑形成基材及感受器。該霧劑形成基材容納於該裝置之腔室中且配置於其中，以使得該霧劑形成插入件之感受器可由感應線圈產生之電磁場感應地加熱。

上文已描述該裝置之態樣及優點且將不再重複。

霧劑形成基材較佳為能夠釋放可形成霧劑之揮發性化合物的基材。藉由對霧劑基材加熱而釋放揮發性化合物。霧劑形成基材可為固體或液體或包括固體及液體成分兩者。

霧劑形成基材可包括尼古丁。含有尼古丁之霧劑形成基材可為尼古丁鹽基質。霧劑形成基材可包括基於植物之材料。霧劑形成基材可包括菸草，且較佳地為含有菸草之材料，該材料含有在加熱後即自霧劑形成基材釋放的揮發性菸草味化合物。霧劑形成基材可包括均質化菸草材料。

均質化菸草材料可藉由聚結顆粒狀菸草而形成。只要存在，均質化菸草材料在乾重基礎上可具有等於或大於5%之霧劑形成劑含量，且較佳地在乾重基礎上重量在大於5%與30%之間。

霧劑形成基材可替代地包括含有非菸草之材料。霧劑形成基材可包括均質化基於植物之材料。

霧劑形成基材可包括至少一種霧劑形成劑。霧劑形成劑可為任何合適的已知的化合物或化合物之混合物，其在使用時促進濃且穩定之霧劑形成且在霧劑產生裝置之操作溫度下實質上抵抗熱降解。合適的霧劑形成劑在該技術領域中為熟知的且包含但不限於：多元醇，諸如三甘醇、1,3-丁二醇及甘油；多元醇之酯，諸如單乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯或三乙酸甘油酯；及單羧酸、二羧酸或多羧酸之脂族酯，諸如十二烷二羧酸二甲酯及十四烷二羧酸二甲酯。特佳之霧劑形成劑為多元醇或其混合物，諸如三甘醇、1,3-丁二醇及最佳為甘油。

霧劑形成基材可包括其他添加劑及成分，諸如風味劑。

感受器為能夠被感應地加熱之導體。感受器能夠吸收電磁能且將其轉換為熱量。在根據本發明之系統中，由一個或若干感應線圈產生之改變的電磁場對感受器加熱，感受器接著主要藉由熱傳導將熱量傳遞至霧劑形成插入件之霧劑形成基材。對於此，感受器熱量與霧劑形成基材之材料接近。若干感受器之形式、種類、分佈及配置可根據使用者之需要而選擇。

由電源提供之流動通過感應線圈的高頻電流可具有在1MHz至30MHz之間的範圍中，較佳在1MHz至10MHz之間的範圍中，甚至更佳在5MHz至7MHz之間的範圍中之頻率。所述「在...之間的範圍中」在本文中明確地理解為亦揭示各別邊界值。

在一些較佳具體例中，霧劑形成插入件為包括感受器且含有液體，較佳包括尼古丁之料匣。在一些其他較佳具體例中，霧劑形成插入件為包括感受器之含有菸草材料的單元。含有菸草材料之單元可為包括感受器及由均質化菸草材料製成之菸草插條的單元。含有菸草材料之單元可進一步包括配置於含有菸草材料之單元之嘴端處的濾嘴。

1‧‧‧感應型加熱裝置

2‧‧‧霧劑形成插入件

10‧‧‧外殼

11‧‧‧內部電源

12‧‧‧電子器件

13‧‧‧腔室

14‧‧‧銷

15‧‧‧感應線圈

20‧‧‧插條，霧劑形成基材

21‧‧‧香煙濾嘴

101‧‧‧電接點

102‧‧‧插入開口

130‧‧‧壁

131‧‧‧壁

132‧‧‧保持件

150‧‧‧電連接

400‧‧‧縱向軸線

本發明進一步列舉描述具體例並藉由以下圖式說明，其中： 圖1為包括用於容納霧劑形成插入件之腔室之感應型加熱裝置的示意圖，其中之中心銷為延伸至腔室中；圖2顯示例如圖1所示感應型加熱裝置之節選的橫截面圖，該裝置包含具整合之感應線圈的中心銷；圖3顯示感應型加熱裝置之節選的橫截面圖，該裝置包含具纏繞於銷周圍之感應線圈的中心銷。

圖1示意性地顯示感應型加熱裝置1及霧劑形成插入件2，其在霧劑形成插入件2之安裝狀態下形成感應型加熱系統。感應型加熱裝置1包括含有具電接點101(例如，包括銷之對接埠)之遠端的裝置外殼10，電接點101用於將內部電源11連接至外部電源(未圖示)，例如充電裝置。內部電源11，例如，可再充電電池11，在外殼10之遠側區域設置於裝置內部。

裝置外殼之近端具有用於將霧劑形成插入件2插入至腔室13中之插入開口102。腔室13在裝置外殼之近側區域形成於其內部。腔室13經組態以將霧劑形成插入件2可移除地收納於腔室13內。圍封感應線圈15(以虛線指示)之銷14與腔室之縱向軸線400共軸地延伸至腔室中，在此具體例中該軸線對應於裝置外殼之縱向軸線。在下文圖2及圖3中將進一步更詳細地描述腔室及裝置外殼之近側區域的具體例。

裝置外殼10進一步包括電子器件12，例如具有電路之印刷電路板。電子器件12以及感應線圈自內部電源11接收所需電力。該等元件相應地互連。裝置外 殼之近側及遠側區域由腔室13之至少一底壁131分離或進一步分離外殼壁。藉由將感應線圈配置於銷內部，任何電子組件可與腔室中之元件或過程保持分離。此可為單元本身，但尤其亦為自單元或其部分之加熱及自霧劑產生過程出現的殘留物。較佳地，近側區域與腔室及遠側區域與電子器件12及電源之分離為液密的。然而，用於允許氣流進入至裝置1之近側方向的通風開口可設置於腔室壁130、131中及裝置外殼中或兩者中。

霧劑形成插入件2可例如包括霧劑形成基材，例如含有菸草材料及霧劑形成劑之插條20。插入件2包括用於感應地對霧劑形成基材加熱之感受器且可包括香煙濾嘴21。由感應線圈15產生之電磁場感應地對霧劑形成插入件中之感受器加熱。感受器之熱量傳遞至霧劑形成基材20，因而使可形成霧劑以供用戶吸入之成分汽化。

圖2顯示具有中心地配置之銷14之腔室13(例如，圖1之感應型加熱裝置之腔室)的橫截面的放大視圖。腔室13具有由腔室壁130、131形成之內表面，腔室壁130、131亦可為裝置外殼壁(如圖1所示)。腔室13之一開口端形成插入開口102。銷14自腔室13之底壁131沿著腔室之中心縱向軸線400延伸。感應線圈15配置於銷內部且嵌入於其中(由虛線指示)。藉由此，感應線圈15及與感應線圈之電連接150與腔室13或與容納於腔室中之單元2無接觸。

感應線圈15實質上沿著銷14之整個長度延伸。感應線圈為螺旋形線圈且較佳由銅線製成。銷14具有約為腔室13之長度之三分之二的長度，且全部配置於腔室內。霧劑形成單元2(例如，菸草插條或含有霧劑之料匣)可通過插入開口102插入至腔室13中。霧劑形成單元2可配置於腔室13中以使得當單元容納於腔室中時單元之感受器經定位以使得感受器可由感應線圈15中產生之電磁場感應地加熱且在感受器中誘發電流。腔室13之底壁131可在引入單元2時充當機械止擋件。

銷14可指向遠側尖端以便於單元2在腔室中之對準及插入至腔室中。銷14或腔室13之外表面可另外具備用於將霧劑形成單元2固持於腔室中之保持件132。

較佳地，銷14及腔室13為圓柱形或管狀形狀且同心地配置。腔室壁131及銷14以及較佳地裝置外殼10亦可由相同材料製成且較佳地由塑料材料製成。較佳地，腔室壁及銷為一體地形成，例如藉由射出成型。

圖3顯示如圖1中描述之感應型加熱裝置之腔室13的橫截面的放大視圖。與圖2中相同的元件符號用於相同的或相似的元件。圖3之腔室13具有延伸至腔室13中之中心地配置之銷14。感應線圈15纏繞於銷周圍且與腔室接觸。感應線圈15沿著銷14之遠側的一半延伸。

亦在此具體例中，銷14及腔室壁130、131(其亦可為裝置壁)可一體地製成。較佳地，與感應線圈15 之電連接150透過腔室13之底壁131引導至感應型加熱裝置中之電源。較佳地，引線(feedthrough)以氣密方式製成，諸如以不影響通過或沿著插入之霧劑形成單元的氣流。較佳地，引線被製成，諸如以防止腔室中產生之成分或物質到達裝置1之電子器件12。

藉由如圖2及圖3中所示之銷14在腔室13中的中心配置，腔室13中容納之霧劑形成單元2之基本上相同量的霧劑形成基材在銷的徑向方向上加熱。因此，藉由根據本發明之感應線圈配置，均勻的加熱為可能的。另外，藉由中心地配置之感應線圈15，霧劑形成單元，更確切地說設置於該單元中之感受器，可被充當磁性屏蔽，以使得可省略額外之屏蔽。

銷及感應線圈配置以及感應型加熱裝置僅藉由實例作說明示。依據使用者之需要或待加熱及與裝置一起使用的霧劑形成單元，對於例如感應線圈或銷之長度、數目、位置或厚度，可採用不同變化。

Claims (12)

1. 一種用於霧劑產生之感應型加熱裝置，該裝置包括：一裝置外殼，該裝置外殼包括具有用於收納一霧劑形成插入件之至少一部分之一內表面的一腔室，該霧劑形成插入件包括一霧劑形成基材及一感受器，該裝置外殼進一步包括延伸至該腔室中之一銷，當該霧劑形成插入件被容納在該腔室後，該銷至少可部分的被該霧劑形成插入件所圍繞；一感應線圈，該感應線圈沿著該銷配置；及一電源，該電源連接至該感應線圈且經組態以向該感應線圈提供一高頻電流。
2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該感應線圈配置於該銷內且不與該腔室接觸。
3. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中，該感應線圈模製至該銷中。
4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該感應線圈纏繞於該銷周圍。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之裝置，其中，該銷及該感應線圈沿著該腔室之一中心縱向軸線配置。
6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之裝置，其中，該腔室之該內表面的一圓周部分及該銷為圓柱形形狀。
7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之裝置，其中，多個感應線圈中之兩者沿著該銷配置且彼此鄰接。
8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之裝置，其中，該銷與該裝置外殼整合地形成。
9. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之裝置，其中，該裝置外殼包括保持構件，用於在該霧劑形成插入件容納於該腔室中時，將該霧劑形成插入件固持於該腔室中。
10. 一種感應型加熱及霧劑產生系統，其包括申請專利範圍第1至9項中任一項之裝置及一霧劑形成插入件，該霧劑形成插入件包括一霧劑形成基材及一感受器，其中，該霧劑形成插入件的該霧劑形成基材容納於該裝置之該腔室中且配置於其中，以使得該霧劑形成插入件之該感受器可由該感應線圈產生之電磁場感應地加熱，其中該銷及感應線圈係至少部分的被該霧劑形成插入件所圍繞。
11. 如申請專利範圍第10項之系統，其中，該霧劑形成插入件為以下中之一者：一料匣，該料匣包括一感受器且含有一液體，及一含有菸草材料之單元，其包括一感受器。
12. 如申請專利範圍第11項之系統，其中該液體包括尼古丁。