气溶胶产生系统的制作方法

1.本披露总体上涉及一种气溶胶产生系统，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系统。


背景技术：

2.将气溶胶产生基质加热而不是燃烧来产生供吸入的气溶胶的装置近年来受到消费者的欢迎。这种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量。
3.一种这样的途径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，该装置设有感应线圈(还被称为感应器)，并且气溶胶产生基质例如设置有感受器。当使用者启用该装置时，向感应器提供电能，该感应器进而产生交变电磁场。感受器与电磁场耦合并且产生热量，该热量例如通过传导传递至气溶胶产生基质，由此产生通常被冷却和冷凝以形成供装置的使用者吸入的气溶胶的蒸气。
4.这样的途径潜在地提供对加热并且因此对气溶胶产生的更好控制。然而，使用感应加热系统的缺点在于，由感应器产生的电磁场可能发生泄漏，因此需要解决这个缺点。


技术实现要素：

5.根据本披露的第一方面，提供了一种气溶胶产生系统，包括：
6.气溶胶产生基质；
7.感应器，该感应器用于产生主电磁场；
8.主感受器，该主感受器被配置成由该主电磁场感应加热并且单独加热该气溶胶产生基质；
9.次级感受器，该次级感受器被配置成仅产生相反地作用于该主电磁场的次级电磁场，其中，该次级电磁场是在该主电磁场的影响下产生的。
10.气溶胶产生系统，更具体地主感受器，被配置成加热气溶胶产生基质，而不是燃烧气溶胶产生基质，以使气溶胶产生基质的至少一种组分挥发，并且因此产生蒸气，该蒸气冷却并且冷凝，以形成供气溶胶产生系统的使用者吸入的气溶胶。特别地，由于涡电流和/或磁滞损耗，主感受器被主电磁场加热，导致能量从电磁转换成热量，并且气溶胶产生基质仅由从主感受器传递的热量加热。
11.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，这意味着在不降低温度的情况下该蒸气可以通过增加其压力而冷凝成液体，而气溶胶是微细固体颗粒或液滴在空气或另一种气体中的悬浮物。然而，应当注意的是，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。
12.主电磁场被与相反地作用于主电磁场的次级电磁场衰减，从而减少了从气溶胶产生系统的电磁泄漏，而无需复杂的电磁屏蔽结构。次级感受器的目的是衰减主电磁场。次级感受器不加热气溶胶产生基质。
13.该气溶胶产生系统可以包括壳体。壳体可以限定装置边界，并且该次级电磁场可以被配置成衰减该主电磁场，以产生至少部分地、并且可能完全地位于该装置边界内的净场边界。通过配置气溶胶产生系统以产生至少部分地、并且可能完全地位于装置边界内的净场边界，可以减少气溶胶产生系统的使用者暴露于电磁场中。
14.该次级感受器的电阻率可以低于该感受器的电阻率。次级感受器的较低电阻率(换言之，较高的电导率)确保了由主电磁场在次级感受器中感应的电流不会引起次级感受器的、并且因此邻近次级感受器的气溶胶产生系统的其他部件部分的实质性加热。相反，主感受器的较高电阻率确保了主感受器被主电磁场有效地加热。主感受器可以包括第一材料，并且次级感受器可以包括第二材料，该第二材料的电阻率低于第一材料。在示例中，第一材料可以包括铝，第二材料可以包括铜。替代性地或另外，可以基于主感受器和次级感受器的几何特性来实现次级感受器的较低电阻率，例如，次级感受器的厚度可以大于主感受器。在这种情况下，主感受器和次级感受器可以包括相同的材料。
15.气溶胶产生系统可以进一步包括电磁屏蔽件，该电磁屏蔽件可以定位在感应器与次级感受器之间。电磁屏蔽件可以包括非导电铁磁材料。用于电磁屏蔽件的合适的材料的示例包括但不局限于铁氧体、镍锌铁氧体以及高导磁合金。电磁屏蔽件可以包括层压结构，并且因此可以包括多个层。这些层可以包括相同的材料、或者可以包括多种不同的材料，例如选择这些材料以提供所期望的屏蔽特性。电磁屏蔽件可以减少主电磁场与次级感受器之间的电磁耦合，从而确保最大量的能量从感应器传递至主感受器。
16.感应器可以包括螺旋感应线圈，并且该主感受器可以布置在该螺旋感应线圈内。在本披露的背景下，术语“螺旋感应线圈”包括相对于线圈的缠绕轴具有任何合适的截面形状的感应线圈，包括但不限于圆形、椭圆形、正方形和矩形。
17.主感受器可以包括布置在感应线圈内的多个第一感受器盘。这种布置可以在主电磁场与多个第一感受器盘之间提供增强的电磁耦合，从而确保气溶胶产生基质被有效地加热。在其他实施例中，主感受器可以是条状或板状的，可以是棒状的，可以是u形的，可以是e形的，可以是工字形的，可以是销形的或者可以是管状的，例如具有圆形、矩形或方形截面。
18.次级感受器可以包括定位在该螺旋感应线圈的轴向端部处的至少一个感受器盘(例如，铜盘)。在一些实施例中，次级感受器可以包括定位在该螺旋感应线圈的轴向端部处的一对感受器盘(例如，铜盘)。该感受器盘或每个感受器盘可以具有孔口并且可包括感受器环。这种布置可以促进在(一个或多个)感受器盘中的电流的产生，并且因此在主电磁场的影响下促进次级电磁场的产生。
19.次级感受器可以包括围绕螺旋感应线圈的至少一部分的感受器网(例如，铜网)。这种布置可以促进在感受器网中的电流的产生，并且因此在主电磁场的影响下促进次级电磁场的产生。
20.次级感受器可以部分或完全包围感应器(例如，螺旋感应线圈)、主感受器和气溶胶产生基质。例如，次级感受器可以包括杯形感受器元件或一对杯形感受器元件(例如，定位在螺旋感应线圈的相反轴向端部处)。在次级感受器完全包围感应器(例如，螺旋感应线圈)、主感受器和气溶胶产生基质的实施例中，次级感受器可以包括一个或多个开口，以允许空气和蒸气流过气溶胶产生系统，并且允许感应器电连接至电源和控制器。
21.在一些实施例中，次级感受器可以包括壳体。壳体用作次级感受器的这种布置省
去了需要提供附加部件(例如感受器盘或感受器网)以用作次级感受器的需要。这可以有利地帮助了简化气溶胶产生系统的结构，由此减小了系统的尺寸和/或重量。
22.主感受器和气溶胶产生基质可以被集成到具有主表面的平面体中，并且该感应器包括布置在该平面体的相反侧上的一对线圈板，并且各自具有面向该平面体的相应主表面的第一表面。每个线圈板可以包括平面感应线圈，例如绕与线圈所在表面垂直的盘绕轴线的螺旋盘绕的线圈。平面线圈可以位于平坦平面中，因此平面线圈可以是平坦线圈。这种布置可以利于制造气溶胶产生系统。
23.每个线圈板可以具有与该第一表面相反的第二表面，并且该次级感受器可以包括一对感受器板，每个感受器板可以定位成邻近相应线圈板的第二表面。该电磁屏蔽件可以包括一对电磁屏蔽构件，并且所述电磁屏蔽件中的一个电磁屏蔽件可以定位在每个线圈板与该相邻的感受器板之间。每个电磁屏蔽件构件可以包括铁氧体平板。这种布置可以简化气溶胶产生系统的结构。
24.气溶胶产生系统可以进一步包括气隙层，该气隙层可以定位在每个线圈板与相邻的电磁屏蔽构件之间。这种布置可以改善屏蔽效果和/或帮助减少热传递到气溶胶产生系统的其他部件。这进而可以例如通过降低气溶胶产生系统的外表面的温度来改善使用者的舒适度。
25.每个气隙层可以包括隔热材料。隔热材料可以包括陶瓷或泡沫玻璃。隔热材料的使用可以帮助进一步减少向气溶胶产生系统的其他部件的热传递。
26.次级感受器可以用作电导体，并且该气溶胶产生系统可以包括由该感应器和该次级感受器形成的自振荡电路。例如，每个平面线圈可以包括第一电极和第二电极，该第一电极可以连接至电源和控制器，该第二电极可以例如通过铆钉或焊接连接至相邻的感受器板。第二电极并且因此感受器板可以通过中央接片彼此连接，由此形成自振荡电路。
27.气溶胶产生系统可以包括结合有感应器的气溶胶产生装置。气溶胶产生装置可以包括具有纵向轴线的腔体。
28.在感应器包括螺旋感应线圈的实施例中，螺旋感应线圈可以围绕该腔体延伸，使得该螺旋感应线圈的纵向轴线和该腔体的基本上平行。
29.在感应器包括一对线圈板的实施例中，线圈板可以布置在腔体的相反侧上，其中每个线圈板的第一表面面向腔体。
30.该感应器可以包括任何合适的材料，例如利兹(litz)线或利兹线缆。
31.该气溶胶产生基质可以包括非液体气溶胶产生基质，例如任何类型的固体或半固体材料。气溶胶产生基质的示例性类型包括粉末、微粒、球粒、碎片、线、颗粒、凝胶、条带、散叶、切碎的叶、切碎的填料、多孔材料、泡沫材料或片材。非液体气溶胶产生基质可以包括植物衍生材料，尤其可以包括烟草。该非液体气溶胶产生材料可以有利地包括再造烟草。
32.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，例如丙三醇或丙二醇。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、可能为大约15％(基于干重)的气溶胶形成剂含量。
33.在加热时，气溶胶产生基质可以释放挥发性化合物。这些挥发性化合物可以包含尼古丁或比如烟草香料等风味化合物。
34.该感应器可以被布置成在使用时以波动的电磁场来操作，该波动的电磁场具有在大约20mt与最高密集度点处的大约2.0t之间的磁通量密度。
35.气溶胶产生系统可以包括电源和控制器，该电源和该控制器可以被配置成在高频下进行操作。电源和控制器可以被配置成在大约100khz到900khz之间、可能是在大约350khz到450khz之间、并且可能是大约400khz的频率下进行操作。取决于所使用的可感应加热的感受器(特别是主感受器)的类型，电源和控制器可以被配置用于在更高的频率、例如mhz范围的频率下进行操作。
36.气溶胶产生系统可以包括气溶胶产生制品，该气胶产生制品包括气溶胶产生基质和主感受器。气溶胶产生制品可以是基本上圆柱形或可以是基本上板形的。
37.气溶胶产生制品可以包括透气壳体，并且气溶胶产生基质和主感受器可以定位在透气壳体内部。透气性壳体可以包括电绝缘且非磁性的透气性材料。该材料可以具有高透气性，以允许空气流过具有耐高温性的材料。合适的透气性材料的示例包括纤维素纤维、纸、棉以及丝绸。透气性材料还可以用作过滤器。
38.板状气溶胶产生制品可以包括基本平面的气溶胶产生基质和基本上平面的主感受器。基本上平面的气溶胶产生基质可以包括两个基本上平面的气溶胶产生材料层，并且基本平面的主感受器可以定位在两个基本上平面的气溶胶产生材料层之间。
附图说明
39.图1是气溶胶产生系统的第一示例的图解视图；
40.图2a至图2c是图1的气溶胶产生系统的一部分的图解视图，示出了次级电磁场对初级电磁场的衰减，并且其中三角形符号的取向和大小旨在分别表示电磁场的方向和强度；
41.图3是气溶胶产生系统的第二示例的图解视图；以及
42.图4是气溶胶产生系统的第三示例的一部分的图解视图。
具体实施方式
43.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。
44.首先参考图1，图解地示出了气溶胶产生系统1的第一示例。气溶胶产生系统1包括气溶胶产生装置10的第一示例和气溶胶产生制品24。气溶胶产生装置10具有近端12和远端14，并且包括装置壳体16和控制器20，该装置壳体包括电源18，该控制器可以被配置用于在高频下进行操作。电源18典型地包括例如能够进行感应再充电的一个或多个电池。
45.气溶胶产生装置10是总体上圆柱形的、并且包括在气溶胶产生装置10的近端12处的总体上圆柱形腔体22(例如呈加热隔室形式)。圆柱形腔体22被布置成接纳相应形状的总体上圆柱形的气溶胶产生制品24，该气溶胶产生制品包含气溶胶产生基质26和(例如呈铝形成的第一感受器盘28a的形式的)主可感应加热的感受器28。气溶胶产生制品24可以包括非金属且透气性外壳24a，以容纳气溶胶产生基质26和第一感受器盘28a，并且允许空气流过气溶胶产生制品24。气溶胶产生制品24是可抛弃式制品，该可抛弃式制品可以例如包含烟草作为气溶胶产生基质26。
46.气溶胶产生装置10包括呈螺旋感应线圈30形式的感应器29，该螺旋感应线圈具有
圆形截面并且围绕圆柱形腔体22延伸。在其他未展示的实施例中，螺旋感应线圈可以具有非圆形的截面，例如椭圆形、正方形或矩形。可以通过电源18和控制器20对感应线圈30通电。控制器20除其他电子部件外尤其包括逆变器，该逆变器被布置成将来自电源18的直流转换成用于感应线圈30的交变高频电流。
47.气溶胶产生装置10包括装置壳体16中的一个或多个进气口32，该一个或多个进气口允许环境空气流入圆柱形腔体22中。气溶胶产生装置10还包括具有出气口36的吸嘴34。吸嘴34可移除地安装在装置壳体16的近端12处，以允许触及圆柱形腔体22，以便插入或移除气溶胶产生制品24。
48.本领域普通技术人员应理解的是，在气溶胶产生系统1的使用期间当对感应线圈30通电时，产生了交变且时变的主电磁场42，如图2a中的三角形符号示意性表示的。主电磁场42与主感受器28耦合，并且在第一感受器盘28a中产生涡电流和/或磁滞损耗，从而使其被加热。如图2a中图解地示出，主电磁场42具有场边界90，该场边界位于气溶胶产生装置10的边界92之外，例如由装置壳体16的外部限定。
49.第一感受器盘28a可以直接或间接接触气溶胶产生基质26，使得当第一感受器盘28a由感应线圈30产生的主电磁场42感应加热时，热量例如通过传导、辐射和对流从第一感受器盘28a传递至气溶胶产生基质26，以加热气溶胶产生基质26而不使其燃烧，由此产生蒸气。通过进气口32添加来自周围环境的空气利于气溶胶产生基质26的汽化。通过加热气溶胶产生基质26而产生的蒸气通过出气口36离开圆柱形腔体22，蒸气在该出气口冷却和冷凝，以形成可以被装置10的使用者通过吸嘴34吸入的气溶胶。使用者从装置10的出气口36侧抽吸空气所产生的负压可以帮助空气流经圆柱形腔体22(即，从进气口32穿过腔体22并且从吸嘴34中的出气口36流出)。
50.除了主感受器28(即所示示例中的第一感受器盘28a)之外，气溶胶产生系统1(更具体地、气溶胶产生装置10)还包括次级感受器40。在示出的示例中，次级感受器40包括一对第二感受器盘40a，这对第二感受器盘定位在螺旋感应线圈30的相反轴向端部处。第二感受器盘40a可以是图1所示的环形。可能有利的是，第二感受器盘40a由具有比形成第一感受器盘28a的材料(例如铝)的电阻率低的材料(例如铜)形成。
51.第二感受器盘40a被配置成在由感应线圈30产生的主电磁场42的影响下产生次级电磁场44(如图2b中通过三角形符号图解地示出的)。更具体地，主电磁场42被第二感受器盘40a吸收，从而感应出在第二感受器盘40a中流动的电流，该电流产生与第一电磁场42相反作用的次级电磁场44(例如，如图2b所示的成180度)。通过相反地作用于主电磁场42，次级电磁场44使主电磁场42衰减，使得在图2c中用三角形符号示意性示出的所得净电磁场46具有净场边界94，该净场边界至少部分地位于气溶胶产生装置10的装置边界92内。因此，与不使用次级感受器40的气溶胶产生装置相比，可以减少气溶胶产生系统1的使用者对电磁场的暴露。
52.现在参见图3，示出了类似于以上参见图1和图2描述的气溶胶产生系统1的第一示例的气溶胶产生系统2的第二示例，并且其中，使用相同的附图标记标识对应的部件。
53.气溶胶产生系统2包括气溶胶产生装置50的第二示例，该第二示例与上述气溶胶产生装置10的第一示例相似，并且还包括如上所述的气溶胶产生制品24。
54.气溶胶产生装置50包括次级感受器40，该次级感受器呈感受器网52(例如由铜形
成)的形式。感受器网52至少部分地围绕螺旋感应线圈30。在所示的示例中，感受器网52包括设置在感应线圈30的轴向端部处的基本上圆柱形的网部分54和基本上圆形的网部分56。
55.感受器网52被配置成在由感应线圈30产生的主电磁场42的影响下产生次级电磁场44。更具体地，主电磁场42被感受器网52吸收，从而感应出在感受器网52中流动的电流，该电流产生与主电磁场42相反作用的次级电磁场44。次级电磁场44如以上结合图1所描述的使初级电磁场42衰减，使得所得净电磁场46具有净场边界94，该净场边界至少部分地位于气溶胶产生装置50的装置边界92内。
56.气溶胶产生装置50还可以包括电磁屏蔽件60，该电磁屏蔽件可以定位在感应线圈30与感受器网52之间。电磁屏蔽件60通常由例如铁氧体的非导电铁磁材料形成。在图3所示的示例中，电磁屏蔽层60包括基本上圆柱形的屏蔽部分62(例如呈基本上圆柱形套筒的形式)，该屏蔽部分径向地定位在感应线圈30外侧，以便围绕感应线圈30周向地延伸。电磁屏蔽件60还包括设置在感应线圈30的轴向端部处的第一圆形的屏蔽部分64。电磁屏蔽件60还可以包括设置在感应线圈30的第二轴向端部处的第二圆形的屏蔽部分66。
57.现在参见图4，示出了类似于以上参见图1至图3描述的气溶胶产生系统1、2的第一和第二示例的气溶胶产生系统3的第三示例，并且其中，使用相同的附图标记标识对应的部件。
58.气溶胶产生系统3包括气溶胶产生装置70的第三示例，该第三示例与上述气溶胶产生装置10、50的第一和第二示例具有一些相似之处，并且图4仅示出了一部分。在气溶胶产生装置70中，感应器29包括一对线圈板72，这对线圈板布置在腔体74的相反两侧上，该腔体被适配成容纳板状的气溶胶产生制品76。板状的气溶胶产生制品76包括具有主表面78的平面体77，并且包括气溶胶产生基质26和主感受器28，例如定位在两层气溶胶产生材料之间的平面感受器。
59.每个线圈板72包括螺旋盘绕的平面线圈80，并且可以形成为多层印刷电路板，其中每个平面线圈80形成为铜轨道。每个线圈板72具有第一表面72a，该第一表面面向平面体77的相应主表面78。在一些实施例中，第一表面72a可以涂覆有导热材料，例如，使得来自平面线圈80的热损失可以到达气溶胶产生基质26，以有助于加热该气溶胶产生基质。平面线圈80(在所示示例中的平面线圈)被布置成以与上述螺旋感应线圈30相同的方式产生主电磁场42。每个平面线圈80包括连接至电源18和控制器20的第一电极80a。每个平面线圈80还包括第二电极80b，并且第二电极80b可以通过中央接片(图4中未示出)连接，这在本领域中是常规的并且不需要进一步说明。
60.气溶胶产生装置70包括呈一对感受器板82形式的次级感受器40，其中每个感受器板82被定位成与相应的线圈板72的第二表面72b相邻。感受器板82被配置成在由线圈板72产生的主电磁场42的影响下产生次级电磁场44。更具体地，主电磁场42被感受器板82吸收，从而感应出在感受器板82中流动的电流，该电流产生与由线圈板72产生的主电磁场42相反作用的次级电磁场44。次级电磁场44如以上结合图1至图3所描述的使主电磁场42衰减，使得所得净电磁场46具有净场边界94，该净场边界至少部分地位于气溶胶产生装置70的边界92内。
61.气溶胶产生装置70还可以包括基本上平面的电磁屏蔽构件84，这些电磁屏蔽构件中的一个电磁屏蔽构件定位在每个感应线圈72与相邻感受器板82之间。每个电磁屏蔽构件
84通常由非导电铁磁材料形成，并且在所示的示例中，每个电磁屏蔽构件84包括铁氧体平板。每个电磁屏蔽构件84可以通过气隙层86与相邻的线圈板72间隔开，并且气隙层86可以包括隔热材料(例如陶瓷或泡沫玻璃)，以防止在气溶胶产生装置70内不期望的热传递，例如从线圈板72到气溶胶产生装置70的其他部件部分。
62.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，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。
63.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。
64.除非上下文另外清楚地要求，否则遍及说明书和权利要求书，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。