一种电磁加热型气溶胶递送器具及磁粒均热型气溶胶递送系统的制作方法

1.本实用新型属于气溶胶递送领域，尤其属于电磁加热型气溶胶递送领域。


背景技术：

2.加热不燃烧型气溶胶递送是指对气溶胶生成制品加热至燃点温度以下以挥发出气溶胶供用户抽吸的过程。最典型的气溶胶生成制品是烟草，可将其加热到低于其燃点的温度而使其发烟，大大减少传统卷烟点燃抽吸时的各种有害物质，已经成为替代传统点燃抽吸型卷烟的势不可挡的技术趋势。当然气溶胶生成制品不仅仅限于烟草，很多其他草本植物都可以受热产生特定香味的气溶胶。加热方式有燃料加热、电阻加热、电磁加热等多种形式，今年来电磁加热已经成为主流加热方式。
3.电磁加热通常使用电磁加热型气溶胶生成器具(通常简称“烟具”，其必然包含励磁线圈)，来加容纳在气溶胶生成制品容纳腔(通常简称为“烟杯”，下文中术语“烟杯”和“气溶胶生成制品容纳腔”将以彼此相同的含义可互换式使用，其余等同术语亦如此)中的热气溶胶生成制品(通常简称“烟支”)来产生气溶胶以供用户抽吸，其中。烟具中可具有细长的片状感受器(通常称为“电磁加热片”)，其一端固定而另一端延伸到烟杯内，烟支插入到烟杯内部时，该电磁加热片插入到烟支内部，然后启动外周的励磁线圈产生交变磁场，而片状感受器响应该磁场的变化而产生电涡流，从而实现电磁加热。或者烟支内也可以自带电磁加热片，同样可以在烟具的励磁线圈作用下而进行典型加热。细长片状感受器提供的是中心加热模式，气溶胶生成制品的中轴线处温度处最高，随着热量在径向上的扩散，温度也呈下降趋势。因此采用细长片状感受器并不能实现径向方向上的均匀加热。
4.一种改进的方式是使用磁粒均热型气溶胶生成制品，即感受器颗粒(也称为“磁粒”)均匀分布在气溶胶生成材料段中，各磁粒都响应磁场的变化而发热，由此来实现对气溶胶生成材料进行均匀电磁加热。
5.但实际上本实用新型的发明人发现，即便是磁粒分布均匀，仍然不能实现气溶胶生成材料的均匀加热。发明人对加热后的气溶胶生成制品进行解剖后发现，外周的气溶胶生成材料比中轴线附近的气溶胶生成材料更焦黑，说明气溶胶生成材料越靠近外周则受热程度越严重。
6.本实用新型旨在解决电磁加热的径向均匀性问题。


技术实现要素：

7.本实用新型第一方面公开了一种电磁加热型气溶胶递送器具，包含圆筒形气溶胶生成制品容纳腔1和围绕在该容纳腔外壁上的励磁线圈2，关键点在于，所述励磁线圈2的绕线与所述气溶胶生成制品容纳腔1的中轴线之间的夹角为20
°‑
70
°
，优选30
°‑
60
°
，更优选40
°‑
50
°
8.其中，所述容纳腔1是由非导磁材料制成的容纳腔，以便该容纳腔本身不会电磁感
应发热。该容纳腔1整体呈杯状，可以有底壁也可以没有底壁。
9.所述励磁线圈2的绕线与所述气溶胶生成制品容纳腔1的中轴线之间的夹角，是指在该容纳腔的主视图上，绕线的投影线与容纳腔的中轴线之间的夹角。通常，对于传统的励磁线圈来说，该夹角非常接近90
°
，这是最常规的励磁线圈的绕线方式，通常技术人员称之为垂直绕线方式。而本实用新型与常规励磁线圈的最大区别点在于该夹角不再是非常接近90
°
，而是20
°‑
70
°
，优选30
°‑
60
°
，更优选40
°‑
50
°
，不妨简称为倾斜绕线方式。
10.优选地，所述绕线呈扁平状，即绕线的厚度小于其宽度，其中宽度是指绕线在容纳腔1的中轴线方向上的维度，厚度是指绕线在容纳腔1的径向方向上的维度。
11.优选地，所述气溶胶生成制品容纳腔11底部设有止动件13，其用于使下文所述的气溶胶生成制品2的远唇端抵靠在其上，起到止动和定位作用，设置好止动件13的位置，以将整个气溶胶生成材料段24处于基本上均匀的磁场内。启动剂的形式不限，只要在气溶胶生成制品2插入到气溶胶生成制品容纳腔1内时能对1其起到止动定位作用即可。
12.本实用新型的第二方面涉及一种磁粒均热型气溶胶递送系统，其包括根据本实用新型第一方面所示的电磁加热型气溶胶递送器具和磁粒均热型气溶胶生成制品，其中所述磁粒均热型气溶胶生成制品的气溶胶生成材料段中均匀分布着感受器颗粒(即磁粒)。一种典型的磁粒均热型气溶胶生成制品的结构如图3所示，其从远唇端到近唇端依次包括气溶胶生成材料段24、支撑限位段23、降温段22和过滤嘴21，其中气溶胶生成材料段24内填充有感受器颗粒图2中略去未示出，其中所述支撑限位段23具有中间气流通道，所述降温段22内部填充有冷却材料或者所述降温段22是侧壁打有贯穿通气孔的空管，所述过滤段21为常规多孔过滤材质棒，例如醋纤棒。
13.本实用新型的第三方面涉及一种提高磁粒均热型气溶胶生成制品的受热均匀性的方法，其关键点在于使用本实用新型第二方面所示的磁粒均热型气溶胶递送系统。
14.上述技术方案在不矛盾的前提下，可自由组合。
15.本实用新型具有以下有益效果：
16.本实用新型看起来很简单，但实际上却基于发明人对磁粒均热型气溶胶生成制品在实践中并不能实现径向均热的原因的深刻理解。通常，技术人员认为磁粒均匀分布就可以实现均匀电磁加热，是在有意无意中基于磁粒所处的励磁线圈磁场也是均匀分布的这一默认前提，而技术人员之所以认为这个默认前提是成立的，是因为高中物理知识告诉他们，螺线管(即励磁线圈)内的磁场是典型的匀强磁场，即线圈内磁力线彼此平行且处处强度相等，因此技术人员认为只要把磁粒分布均匀就可以实现均匀电磁加热。然而，技术人员却忽略了一个重要的前提条件，那就是所谓的螺线管内磁场处处均匀，是基于该螺线管为“长直密绕”螺线管的假设，所谓“长直密绕”是指螺线管长度远远大于其直径(通常大于30:1)且导线(通常为漆包线，自带绝缘外涂层)很细(相对于螺线管直径可以忽略)且彼此相邻紧密缠绕，匝数接近无穷大。而电磁加热烟具中通常使用的螺线管，并不完全符合“长直密绕”这个条件，尤其是烟支的发烟段轴向长度较短的情况下，烟具上的励磁线圈的轴向长度也较短，此外由于电磁感应加热功率较大，需要绕线内的电流强度也比较大，故绕线不可能太细(太细容易被烧断)，而是具有一定的现实粗度，在如此短的轴向长度上盘绕粗导线，匝数必然是有限的几匝，而不可能是无限匝。可见，在电磁加热烟具这个具体应用场景下，励磁线圈已经严重背离了“长直密绕”这个基本前提条件，故线圈内部的磁场也不再是均匀的。
17.发明人研究发现，单匝或有限几匝(例如十匝以内)线圈内的磁场强度分布如图1所示，其整体上呈u形，磁场强度仅在在距离中轴线一段距离内是近似均匀的(部分该区域称为“近似匀强区”)，而远离中轴线之处则磁场强度升高，越靠近线圈处磁场强度越强(不妨将近似匀强区以外且线圈以内的区域称为“升高区”)。正因为如此，磁粒均热型烟支，靠近其外围所感受到的磁场强度比中轴线处高，感应加热强度也更高，所以并不能真正实现径向均匀加热。
18.本实用新型将绕线方式由垂直绕线改为倾斜绕线，则解决了此问题。
19.如图2所示，改为倾斜区域后，各个线圈的近似匀强区与升高区彼此错开，而不再是垂直绕线模式下的近似匀强区与近似匀强区叠加而升高区与升高区叠加的简单叠加模式。例如，某单匝线圈的升高区正好与相邻线圈的近似匀强区重叠，而某单匝线圈的近似匀强区又正好与其相邻线圈的升高区相重叠，如此，则整个烟杯内的磁场强度变得更均匀了。当然，此时线圈内的整体磁力线方向将与烟杯中轴线成一定角度。不过这并不影响电磁加热。
20.可见，本实用新型的电磁加热型烟具尤其适合对磁粒均热型烟支来行电磁加热。当然，本实用新型的电磁加热型烟具也可以用于对其他类型的烟支进行电磁加热，因为即便磁力线是倾斜的也同样能进行电磁加热，只是对于其他类型的烟支，使用常规的垂直绕线型线圈且将电磁加热片置于线圈的近似匀强区即可实现加热，没有必要非得使用本实用新型的线圈为倾斜绕线型的电磁加热型烟具而已。
21.本实用新型还有助于烟具结构的小巧化。参见图1，使用传统的线圈垂直绕线法，如果扩大线圈直径使得磁粒均热型烟支整体都位于近似匀强区内，也能使烟支内各磁粒得到均匀加热。但线圈直径扩大意味着要在烟杯外部另外设置支架来缠绕线圈，因此使得烟具不能足够小巧。而要烟具小巧则应该尽量将线圈直接绕在烟杯外壁上，由于烟杯外壁通常为了向烟杯内透磁而非常薄，此时又不能确保烟支整体都位于线圈的近似匀强区内，导致加热不均匀。可见采用传统的线圈垂直绕线法，在加热均匀和烟具小巧化之间无法兼顾。而本实用新型采用线圈倾斜绕线法，则可以将线圈直接绕在烟杯外壁上而仍然实现均匀加热，解决了上述两难问题。
附图说明
22.图1为单匝或有限几匝线圈的磁场强度分布图。
23.图2为本实用新型的电磁加热型气溶胶递送器具的主视图的示意图(仅示出了气溶胶生成制品容纳腔和励磁线圈，其余零部件省略)。
24.图3是一种示例性的磁粒均热型气溶胶生成制品结构示意图，其中气溶胶生成材料段内均匀分布的磁粒未示出。
25.图4为将磁粒均热型气溶胶生成制品插入到本实用新型的电磁加热型气溶胶递送器具中时的示意图。
26.以上图仅为示意图，并非按比例绘制，线圈匝数和间距也仅仅是示意性的，且省略了与本实用新型核心创意无关的常规零部件未在图中示出。
27.附图标记列表：
28.1、电磁加热型气溶胶递送器具；11、气溶胶生成制品容纳腔；12、励磁线圈；13、止
动件；14、气溶胶生成制品容纳腔中轴线；2、气溶胶生成制品；21、过滤段；22、降温段；23、支撑限位段；24、气溶胶生成材料段。
具体实施方式
29.下面通过具体实施方式进一步说明本实用新型的内容。
30.实施例1
31.如图2所示，本实用新型的电磁加热型气溶胶递送器具1中包含圆筒形气溶胶生成制品容纳腔11，其外壁上围绕着励磁线圈12，线圈的绕线为标准的圆形横截面的漆包线，线圈与烟杯中轴线之间的夹角θ为60
°
，线圈匝数为20匝。
32.实施例2
33.仍如图2所示，本实用新型的电磁加热型气溶胶递送器具1中包含圆筒形气溶胶生成制品容纳腔11，其外壁上围绕着励磁线圈12，线圈的绕线为扁平形印刷线圈(宽度5mm，厚度0.2mm)，线圈与烟杯中轴线之间的夹角θ为70
°
，线圈匝数为8匝。
34.实施例3
35.如图3和图4所示，将磁粒均热型气溶胶生成制品2插入到如图2所示的电磁加热型气溶胶递送器具1的气溶胶生成制品容纳腔11中，并使其远唇端抵靠在止动件13上，此时整个气溶胶生成材料段24处于基本上均匀的磁场内，实现了比垂直绕线型线圈内更均匀的磁粒均热效果。
36.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。