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TW202038756A - 氣溶膠供給裝置 - Google Patents

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TW202038756A
TW202038756A TW109107682A TW109107682A TW202038756A TW 202038756 A TW202038756 A TW 202038756A TW 109107682 A TW109107682 A TW 109107682A TW 109107682 A TW109107682 A TW 109107682A TW 202038756 A TW202038756 A TW 202038756A
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TW
Taiwan
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heater assembly
generating material
aerosol
susceptor
aerosol generating
Prior art date
Application number
TW109107682A
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English (en)
Inventor
艾許里 Ｊ 薩伊德
米契爾 索森
路克 Ｊ 瓦倫
Original Assignee
英商尼可創業貿易有限公司
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Publication date
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Abstract

一種氣溶膠供給裝置包含經組配以收納包含氣溶膠產生材料之一製品的一管狀加熱器組件，其中該加熱器組件可藉由利用一變化磁場進行穿透來加熱。該裝置進一步包含圍繞該加熱器組件延伸之一電感器線圈，其中該電感器線圈經組配以產生該變化磁場。該加熱器組件具有介於約5 mm與約10 mm之間的一內徑。

Description

氣溶膠供給裝置
發明領域
本發明係關於一種氣溶膠供給裝置及一種氣溶膠供給系統。
發明背景
諸如香菸、雪茄及其類似者之吸菸製品在使用期間燃燒菸草以產生菸草煙霧。已嘗試藉由創造在不燃燒的情況下釋放化合物之產品而提供燃燒菸草之此等製品之替代物。此類產品之實例為加熱裝置，其藉由加熱而非燃燒材料而釋放化合物。材料可為例如菸草或其他非菸草產品，其可或可不含有菸鹼。
發明概要
根據本揭露內容之一第一態樣，提供一種氣溶膠供給裝置，其包含： 一管狀加熱器組件，其經組配以收納包含氣溶膠產生材料之一製品；以及 一線圈，其圍繞該加熱器組件延伸，其中該線圈經組配以加熱該加熱器組件； 其中該加熱器組件具有介於約5 mm與約10 mm之間的一內徑。
根據本揭露內容之一第二態樣，提供一種氣溶膠供給系統，其包含： 一製品，其包含氣溶膠產生材料；以及 一根據該第一態樣之氣溶膠供給裝置。
根據本揭露內容之一第三態樣，提供一種氣溶膠供給系統，其包含： 一製品，其包含氣溶膠產生材料；以及 一氣溶膠供給裝置，其包含： 一管狀加熱器組件，其經組配以收納該製品，其中該加熱器組件具有介於約5 mm與約10 mm之間的一內徑；以及 一線圈，其圍繞該加熱器組件延伸，其中該線圈經組配以加熱該加熱器組件。
根據本揭露內容之一第四態樣，提供一種氣溶膠供給系統，其包含： 一製品，其包含氣溶膠產生材料； 一管狀加熱器組件，其經組配以收納該製品；以及 一線圈，其圍繞該加熱器組件延伸，其中該線圈經組配以加熱該加熱器組件； 其中該製品具有一厚度介於約0.02 mm與約0.06 mm之間的一外層，使得該氣溶膠產生材料之一外部表面經定位成與該加熱器組件相距至少該外層之該厚度。
本發明之另外特徵及優點將自參考隨附圖式進行的僅藉助於實例給出的本發明之較佳實施例之以下描述變得顯而易見。
較佳實施例之詳細說明
如本文中所使用，術語「氣溶膠產生材料」包括在加熱後就提供揮發組分之材料，該等揮發組分通常呈氣溶膠之形式。氣溶膠產生材料包括任何含菸草材料，並可例如包括菸草、菸草衍生物、膨脹菸草、重配菸草或菸草代用品中之一者或多者。氣溶膠產生材料亦可包括其他非菸草產品，取決於產品，氣溶膠產生材料可或可不含有菸鹼。氣溶膠產生材料可例如呈固體、液體、凝膠、蠟或其類似者之形式。氣溶膠產生材料亦可例如為材料之組合或摻合物。氣溶膠產生材料亦可被稱作「可吸材料」。
進行以下操作之設備為吾人所知：加熱氣溶膠產生材料以使氣溶膠產生材料之至少一種組分揮發，通常是形成可被吸入之氣溶膠，而不燃燒或燃盡氣溶膠產生材料。此類設備有時被描述為「氣溶膠產生裝置」、「氣溶膠供給裝置」、「加熱而非燃燒裝置」、「菸草加熱產品裝置」或「菸草加熱裝置」或相似者。相似地，亦存在所謂的電子香菸裝置，其通常使呈液體之形式的氣溶膠產生材料汽化，該氣溶膠產生材料可或可不含有菸鹼。氣溶膠產生材料可呈可插入至設備中之桿、筒或匣或其類似者之形式，或被提供為可插入至設備中之桿、筒或匣或其類似者之部分。用於加熱氣溶膠產生材料並使氣溶膠產生材料揮發之加熱器可被提供為設備之「永久性」部分。
氣溶膠供給裝置可收納包含用於加熱之氣溶膠產生材料之製品。在此內容背景中，「製品」為在使用中包括或含有氣溶膠產生材料之組件，其經加熱以使氣溶膠產生材料揮發，且「製品」在使用中任擇地為其他組件。使用者可在製品被加熱以產生氣溶膠之前將製品插入至氣溶膠供給裝置中，使用者隨後吸入該氣溶膠。製品可具有例如經組配以置放於裝置之經大小設定以收納製品之加熱腔室內的預定或特定大小。
本揭露內容之第一態樣界定一種管狀加熱器組件，其收納包含氣溶膠產生材料之製品。舉例而言，加熱器組件可為中空的且可將製品收納於其中。加熱器組件因此環繞製品及氣溶膠產生材料。在一些實例中，加熱器組件為感受器。如將在本文中更詳細地論述，感受器為經由電磁感應加熱之導電物件。感受器藉由利用由至少一個線圈產生之變化磁場穿透感受器而加熱，該線圈諸如電感器線圈。一旦被加熱，感受器就將熱轉移至氣溶膠產生材料，此會釋放氣溶膠。
在一個實例中，製品在本質上為管狀或圓柱形，且可例如被稱作「菸草棒」，可氣溶膠化材料可包含以特定形狀形成之菸草，該菸草接著以諸如紙或箔之一或多個材料層包覆或包裹。
在本揭露內容之第一態樣中，加熱器組件具有介於約5 mm與約10 mm之間的內徑。已發現，在此範圍內之內徑可高效地加熱收納於加熱器組件內之氣溶膠產生材料。最接近加熱器組件而配置之氣溶膠產生材料將首先被加熱，而位於加熱器組件之中心的氣溶膠產生材料將稍後在熱行進穿過氣溶膠產生材料時被加熱。具有此大小之尺寸的加熱器組件允許將氣溶膠產生材料之中心加熱至足夠溫度而不使最接近加熱器組件定位之氣溶膠產生材料過熱。
較佳地，加熱器組件具有介於約5 mm與約8 mm之間的內徑。在一個實例中，內徑介於約5 mm與約6 mm之間。舉例而言，內徑介於約5.3 mm與約5.8 mm之間，介於約5.4 mm與約5.7 mm之間，或介於約5.5 mm與約5.6 mm之間，諸如約5.55 mm。
在另一實例中，內徑介於約6 mm與約7.5 mm之間。舉例而言，內徑介於約6.5 mm與約7.5 mm之間，介於約6.6 mm與約6.9 mm之間，或介於約6.8 mm與約6.9 mm之間，諸如約6.85 mm。在另一實例中，內徑介於約6.8 mm與約7.3 mm之間，或介於約7 mm與約7.2 mm之間，諸如約7.1 mm。
在一些實例中，在使用中，一或多個線圈經組配以將加熱器組件加熱至介於約240℃與約300℃之間或與介於約250℃與約280℃之間的溫度。
加熱器組件可具有介於約0.025 mm與約0.075 mm之間的壁厚度。加熱器組件之厚度為加熱器組件之內部表面與外部表面之間的平均距離。厚度可在垂直於加熱器組件之縱向軸線的方向上量測。壁厚度可介於約0.04 mm與約0.06 mm之間。需要使加熱器組件較薄以確保其快速且最高效地加熱(藉由使較少材料變熱)。然而，若加熱器組件過薄，則加熱器組件易碎且難以製造。已發現，具有介於約0.025 mm與約0.075 mm之間的壁厚度之加熱器組件提供此等考慮因素之間的良好平衡。較佳地，加熱器組件具有約0.05 mm之壁厚度，此可提供快速加熱之穩固加熱器組件。具有此尺寸及上文所提及之直徑之壁厚度的加熱器組件在加熱位於管狀加熱器組件內之氣溶膠產生材料方面尤其有效。
在某些實例中，裝置經設定尺寸以便收納具有與加熱器組件之內徑實質上相同的外徑之製品。在此情況下，當製品位於加熱器組件內時，製品之外部表面與加熱器組件之內部表面接觸。此確保加熱最高效，此係因為在加熱器組件與製品之間不存在隔離氣隙。製品亦可藉由與加熱器組件接觸來加熱。
在特定實例中，製品具有介於約5.3 mm與約5.5 mm之間的外徑，諸如約5.4 mm。此類製品將適用於具有介於約5 mm與約6 mm之間的內徑之加熱器組件。
在另一實例中，製品具有介於約6.6 mm與約6.8 mm之間的外徑，諸如約6.7 mm。此類製品將適用於具有介於約6 mm與約7.5 mm之間的內徑之加熱器組件。
在一些實例中，製品包含由外層環繞之氣溶膠產生材料。舉例而言，外層可為紙或箔。外層可具有某一厚度。舉例而言，厚度可介於約0.02 mm與約0.06 mm之間。
在某一實例中，製品可具有厚度介於約0.02 mm與約0.06 mm之間的外層，使得當製品收納於加熱器組件內時，氣溶膠產生材料之外部表面經定位成與加熱器組件相距至少外層之厚度。因此，在製品具有與加熱器組件之內徑實質上相同的外徑之實例中，外層可鄰接加熱器組件之內部表面。在彼情況下，僅外層使氣溶膠產生材料與加熱器組件分離。然而，在其他實例中，製品可具有小於加熱器組件之內徑的外徑，使得氣隙及外層使氣溶膠產生材料與加熱器組件分離。儘管此配置在加熱氣溶膠產生材料方面可能不太高效，但使用者可使得更容易將製品插入至加熱器組件中。氣隙亦可使外層部分地隔離，使得其不會變得燒焦，此可能影響氣溶膠的香味。另外，氣隙亦可降低製品黏附至加熱器組件之內部表面的可能性。氣溶膠及水蒸氣可能使製品黏附至加熱器組件，且此風險可由氣隙降低。氣隙圍繞製品延伸。
在一些實例中，氣隙具有介於約0 mm與約1 mm之間或介於約0 mm與約0.3 mm之間的寬度。舉例而言，氣隙可介於約0.05 mm與約0.3 mm之間，介於約0.05 mm與約0.3 mm之間，介於約0.05 mm與約0.2 mm之間，介於約0.05 mm與約0.15 mm之間，或介於約0.05 mm與約0.13 mm之間。具有此等尺寸之氣隙在提供更容易插入及避免黏附(藉由使氣隙較大)與改良加熱效率(藉由使氣隙較小）之間提供良好平衡。
因此，當製品收納於加熱器組件內時，氣溶膠產生材料之外部表面可經定位成與加熱器組件之內部表面相距介於約0.02 mm與約1 mm之間的距離。氣溶膠產生材料之外部表面為與製品之外層接觸的表面。較佳地，當製品收納於加熱器組件內時，氣溶膠產生材料之外部表面經定位成與加熱器組件之內部表面相距介於約0.02 mm與約0.3 mm之間的距離。此確保氣溶膠產生材料經定位成足夠接近以充分被加熱且減小氣隙間隔，此可阻止氣溶膠產生材料被加熱。在一些實例中，氣溶膠產生材料之外部表面經定位成與加熱器組件之內部表面相距介於約0.1 mm與約0.2 mm之間或介於約0.12 mm與約0.15 mm之間或介於約0.12 mm與約0.14 mm之間的距離。此間隔確保氣溶膠產生材料足夠接近以充分被加熱，且亦足夠遠離以避免燒焦。此外，此間隔允許更容易地插入製品。
在一些實例中，加熱器組件界定縱向軸線，且加熱器組件具有沿著縱向軸線量測之第一長度。收納於加熱器組件內之氣溶膠產生材料具有沿著縱向軸線量測之第二長度。在一些配置中，第一長度對第二長度之比率介於約1.03與1.1之間。已發現，在此類情況下，可最有效地加熱氣溶膠產生材料，且可更好地控制所產生之氣溶膠之溫度。因為加熱器組件長於氣溶膠產生材料，所以氣溶膠在其朝向使用者之口部流動時繼續由加熱器組件加熱。此外，由於加熱器組件之額外長度，所以最接近加熱器組件之端的氣溶膠產生材料被均勻加熱。若氣溶膠產生材料未完全加熱，則其可充當減小到達使用者之口部之氣溶膠之體積及溫度的過濾器。若加熱器組件過多地延伸超出氣溶膠產生材料，則氣溶膠可能過熱。舉例而言，在特定配置中，包含氣溶膠產生材料之製品可包含鄰近於氣溶膠產生材料而配置之冷卻組件，諸如熱位移套環。若加熱器組件過長，則其可加熱冷卻組件，藉此在控制氣溶膠之溫度時降低冷卻組件之有效性。
因此，當第一長度對第二長度之比率介於約1.03與1.1之間時，可最有效地加熱氣溶膠。舉例而言，第一長度對第二長度之比率可介於約1.04與1.07之間或介於約1.05與1.06之間。此等範圍提供上文所提及之考慮因素之間的良好平衡。
在以上實例中，裝置/加熱器組件經組配以使得當氣溶膠產生材料收納於加熱器組件內時，製品/氣溶膠產生材料之遠端與加熱器組件之遠端齊平。加熱器組件之近端因此延伸超出氣溶膠產生材料之近端。近端為當裝置在使用中時最接近使用者之口部的端。因此，當使用者在裝置上抽吸時，氣溶膠朝向近端流動。
在一個實例中，加熱器組件之一端延伸超出氣溶膠產生材料之一端小於約5 mm，小於約4 mm，小於約3 mm，或小於約2.5 mm。加熱器組件之端亦可延伸超出加熱器組件之端大於約1.5 mm或大於約2 mm。舉例而言，加熱器組件之端可延伸超出氣溶膠產生材料之端約2.5 mm。
在特定實例中，第一長度介於約40 mm與約50 mm之間，介於約40 mm與約45 mm之間，或介於約44 mm與約45 mm之間，諸如約44.5 mm。
在另一實例中，第二長度介於約35 mm與約49 mm之間或介於約36 mm與約44 mm之間。在另一實例中，第二長度介於約40 mm與約44 mm之間，諸如約42 mm。
在較佳實例中，第一長度為約44.5 mm且第二長度為約42 mm。第一長度對第二長度之間的比率因此為約1.06，且加熱器組件之近端延伸超出氣溶膠產生材料之近端約2.5 mm。
加熱器組件可具有圓形橫截面。加熱器組件可具有介於約5 mm與約8 mm之間的外徑。舉例而言，加熱器組件可具有介於約5 mm與約6 mm之間的外徑，諸如約5.6 mm。
在特定配置中，加熱器組件之近端為擴口的。亦即，加熱器組件之端部分具有比加熱器組件之主要部分大的內徑及外徑。在擴口區域中，加熱器組件比在主要部分中更遠離製品之外部表面。擴口端允許製品更容易地插入至加熱器組件中。在一個實例中，擴口部份具有小於約1 mm的沿著縱向軸線之長度，且長度較佳地為約0.5 mm。擴口端亦可具有圓形橫截面，其具有介於約5 mm與約7 mm之間的外徑。舉例而言，加熱器組件之擴口端具有介於約6 mm與約7 mm之間的外徑，諸如約6.5 mm。
在一個配置中，製品具有介於約70與90 mm之間的總長度，諸如約83 mm或約75 mm。製品可包含鄰近於氣溶膠產生材料而配置之熱位移套環。
在一些實例中，加熱器組件包含碳鋼。碳鋼為由於感應磁場經由焦耳加熱產生熱且經由磁滯產生額外熱之鐵磁性材料。已發現碳鋼提供氣溶膠產生材料之有效加熱。
在一個實例中，加熱器組件包含軟鋼。
加熱器組件亦可至少部分地由一或多種其他材料電鍍。亦即，導電材料碳鋼亦可以一或多種其他材料塗佈。電鍍/塗佈可以任何適合方式應用，諸如經由電鍍、物理氣相沈積等。
在一個實例中，加熱器組件至少部分地以鎳電鍍。鎳具有良好防腐蝕性質，且因此阻止加熱器組件腐蝕。替代地，加熱器組件可至少部分地經鈷電鍍。鈷亦具有良好防腐蝕性質。此外，鎳及鈷亦為鐵磁性的，且因此經由磁滯產生額外熱。
加熱器組件可具有小於約0.1之發射率。在一個實例中，可經由例如以鎳或鈷電鍍/塗佈加熱器組件來達成低發射率。當加熱器組件具有低發射率時，經由輻射損耗能量之速率得以降低。若輻射之能量最終損耗至環境中，則此輻射可降低系統能量效率。具有小於約0.1之發射率的加熱器組件因此在加熱氣溶膠產生材料方面更高效。
可使用熟知技術來量測物件之發射率。
較佳地，加熱器組件具有介於約0.06與約0.09之間的發射率。
在特定實例中，加熱器組件可包含至少部分地以鎳電鍍之碳鋼。此類加熱器組件可具有介於約0.06與約0.09之間的發射率。
較佳地，鎳或鈷之鍍層覆蓋整個加熱器組件，諸如覆蓋於加熱器組件之內部表面及外部表面上。藉由塗佈加熱器組件之外部，可降低加熱器組件之發射率，藉此減少經由輻射之熱損耗的量。
替代地，鍍層可僅覆蓋加熱器組件之內部表面，藉此減少所需鎳/鈷之量。
在一個實例中，加熱器組件包含合金，該合金包含至少99 wt%鐵。具有高鐵含量之材料展現強鐵磁性質，且由於感應磁場經由焦耳加熱產生熱且經由磁滯產生額外熱。具有高鐵含量之加熱器組件因此提供加熱加熱器組件之更有效方法。較佳地，合金包含至少99.1 wt%鐵。更具體言之，合金可包含介於約99.0 wt%與約99.7 wt%之間的鐵，諸如介於約99.15 wt%與約99.65 wt%之間的鐵。在一些實例中，合金可為碳鋼。
較佳地，合金包含介於約99.18 wt%與約99.62 wt%之間的鐵。因此，在一些實例中，加熱器組件包含AISI 1010碳鋼。AISI 1010碳鋼為如由美國鋼鐵協會（American Iron and Steel Institute）定義的碳鋼之特定規範。
如所提及，加熱器組件亦可至少部分地以鎳或鈷電鍍。
在一個實例中，加熱器組件具有介於約0.25 g與約1 g之間的質量。舉例而言，加熱器組件可具有大於約0.25 g之質量。替代地，加熱器組件可具有小於約1 g之質量。
已發現，具有在此範圍內之質量的加熱器組件在加熱氣溶膠產生材料方面特別高效。舉例而言，低質量加熱器組件允許更快速地加熱加熱器組件，且亦減少儲存於加熱器組件內之能量之量，此引起至氣溶膠產生材料之較大熱傳遞效率。因此，具有小於約1 g之質量的加熱器組件較適用於加熱氣溶膠產生材料。另外，較佳為低質量以減小裝置之總質量且降低成本。相比之下，過輕之加熱器組件可能易於受損，且難以製造。以上範圍內之質量提供此等考慮因素之間的良好平衡。
較佳地，加熱器組件具有介於約0.25 g與約0.75 g之間的質量，或介於約0.4 g與約0.6 g之間的質量。再更佳地，加熱器組件具有約0.5 g之質量。
在一個實例中，加熱器組件具有第一質量且氣溶膠產生材料具有第二質量，其中第一質量對第二質量之比率介於約1.5與約2.5之間。舉例而言，該比率可介於約1.8與約2.2之間，或介於約1.9與約2之間。已發現，當該比率在此範圍內時，加熱器組件可在短時間段內高效地加熱氣溶膠產生材料。舉例而言，氣溶膠產生材料可在大約20秒內加熱至約250℃。
第二質量可介於約0.25 g與約0.35 g之間。較佳地，質量介於約0.25 g與約0.27 g之間，諸如約0.26 g。
在特定實例中，第一質量介於約0.4 g與約0.6 g之間，諸如約0.5 g，且第二質量介於約0.25 g與約0.27 g之間，諸如約0.26 g。在第一質量為0.5 g且第二質量為0.26 g之實例中，第一質量對第二質量之比率為約1.9。
加熱器組件可具有介於7與9 g cm-3 之間的密度。較佳地，密度介於約7與8 g cm-3 之間，諸如介於約7.8與7.9 g cm-3 之間。
加熱器組件可具有整體構造。整體構造可意謂加熱器組件更易於製造，且不大可能破裂。
可首先藉由將材料(諸如金屬)之薄片軋製成管且沿著接縫密封/焊接加熱器組件來形成加熱器組件。在一些實例中，薄片之端在其經密封時重疊。在其他實例中，薄片之端在其經密封時不重疊。在另一實例中，首先藉由深拉伸技術來形成加熱器組件。此技術可提供無縫的加熱器組件。然而，上文所提及之第一實例可在較短時間段內產生加熱器組件。
形成無縫加熱器組件之其他方法包括減小相對厚的中空管之壁厚度以提供相對薄的中空管。壁厚度可藉由使相對厚的中空管變形來減小。在一個實例中，壁可使用型鍛技術來變形。在一個實例中，壁可經由液壓成型而變形，其中中空管之內部圓周增大。高壓流體可對管之內部表面施加壓力。在另一實例中，壁可經由熨燙(ironing)而變形。舉例而言，加熱器組件管之壁可在二個表面之間壓在一起。
較佳地，裝置為菸草加熱裝置，亦被稱作加熱而非燃燒裝置。
如上文簡要地所提及，在一些實例中，(多個)線圈經組配以在使用中引起至少一個導電加熱組件/元件(亦被稱作加熱器組件/元件)之加熱，使得熱能可自至少一個導電加熱組件傳導至氣溶膠產生材料以藉此引起氣溶膠產生材料之加熱。
在一些實例中，(多個)線圈經組配以在使用中產生變化磁場以用於穿透至少一個加熱組件/元件以藉此引起至少一個加熱組件之感應性加熱及/或磁滯加熱。在此類配置中，該或每一加熱組件可被稱為「感受器」。經組配以在使用中產生變化磁場以用於穿透至少一個導電加熱組件以藉此引起至少一個導電加熱組件之感應性加熱的線圈可被稱為「感應線圈」或「電感器線圈」。
裝置可包括(多個)加熱組件，例如(多個)導電加熱組件，且(多個)加熱組件可相對於(多個)線圈合適地定位或可定位以使能夠對(多個)加熱組件進行此類加熱。(多個)加熱組件可相對於(多個)線圈處於固定位置。替代地，該裝置及此類製品二者可包含至少一個各別加熱組件，例如至少一個導電加熱組件，且(多個)線圈可在製品處於加熱區中時引起裝置及製品中之每一者之(多個)加熱組件之加熱。
在一些實例中，(多個)線圈為螺旋形。在一些實例中，(多個)線圈環繞裝置之經組配以收納氣溶膠產生材料之加熱區之至少一部分。在一些實例中，(多個)線圈為環繞加熱區之至少一部分之(多個)螺旋形線圈。加熱區可為經塑形以收納氣溶膠產生材料之容器。
在一些實例中，裝置包含至少部分地環繞加熱區之導電加熱組件，且(多個)線圈為環繞導電加熱組件之至少一部分之(多個)螺旋形線圈。在一些實例中，導電加熱組件為管狀。在一些實例中，線圈為電感器線圈。
圖1展示用於由氣溶膠產生介質/材料產生氣溶膠之氣溶膠供給裝置100之實例。概略地，裝置100可用以加熱包含氣溶膠產生介質之可替換製品110，以產生由裝置100之使用者吸入之氣溶膠或其他可吸入介質。
裝置100包含環繞並容納裝置100之各種組件之殼體102 (呈外罩之形式)。裝置100具有在一個端中之開口104，可通過該開口插入製品110以用於由加熱總成加熱。在使用中，製品110可完全或部分地插入至加熱總成中，該製品在該加熱總成處可由加熱器總成之一個或多個組件加熱。
此實例之裝置100包含第一端構件106，其包含在製品110不在適當位置時可相對於第一端構件106移動以閉合開口104之罩蓋108。在圖1中，罩蓋108被展示為呈敞開組配，然而，罩蓋108可移動成閉合組配。舉例而言，使用者可促使罩蓋108在箭頭方向「A」上滑動。
裝置100亦可包括使用者可操作控制元件112，諸如按鈕或開關，其在被按壓時操作裝置100。舉例而言，使用者可藉由操作開關112開啟裝置100。
裝置100亦可包含電組件，諸如插座/埠114，其可收納纜線以為裝置100之電池充電。舉例而言，插座114可為充電埠，諸如USB充電埠。
圖2描繪圖1之裝置100，其中外罩102被移除且不存在製品110。裝置100界定縱向軸線134。
如圖2中所展示，第一端構件106配置於裝置100之一個端處且第二端構件116配置於裝置100之相對端處。第一端構件106及第二端構件116一起至少部分地界定裝置100之端表面。舉例而言，第二端構件116之底部表面至少部分地界定裝置100之底部表面。外罩102之邊緣亦可界定端表面之一部分。在此實例中，罩蓋108亦界定裝置100之頂部表面之一部分。
裝置之最接近開口104之端可被稱作裝置100之近端(或口端)，此係因為在使用中，該端最接近使用者之口部。在使用中，使用者將製品110插入至開口104中，操作使用者控制件112以開始加熱氣溶膠產生材料，並對裝置中所產生之氣溶膠進行抽吸。此促使氣溶膠沿著朝向裝置100之近端之流動路徑流動通過裝置100。
裝置之與開口104相距最遠之另一端可被稱作裝置100之遠端，此係因為在使用中，該另一端為與使用者之口部相距最遠的端。隨著使用者對裝置中所產生之氣溶膠進行抽吸，氣溶膠遠離裝置100之遠端而流動。
裝置100進一步包含電源118。電源118可為例如電池，諸如可再充電電池或非可再充電電池。合適電池之實例包括例如鋰電池(諸如鋰離子電池)、鎳電池(諸如鎳鎘電池)及鹼性電池。電池電耦接至加熱總成以在需要時並在控制器(未展示)之控制下供應電力來加熱氣溶膠產生材料。在此實例中，電池連接至中心支架120，其將電池118固持於適當位置。
裝置進一步包含至少一個電子裝置模組122。電子裝置模組122可包含例如印刷電路板(PCB)。PCB 122可支撐諸如處理器之至少一個控制器，及記憶體。PCB 122亦可包含一個或多個電軌道以將裝置100之各種電子組件電連接在一起。舉例而言，電池端子可電連接至PCB 122，使得電力可貫穿裝置100而分佈。插座114亦可經由電軌道電耦接至電池。
在實例裝置100中，加熱總成為感應性加熱總成，並包含用以經由感應性加熱過程加熱製品110之氣溶膠產生材料的各種組件。感應加熱為藉由電磁感應加熱導電物件(諸如感受器)之過程。感應加熱總成可包含例如一個或多個電感器線圈之感應性元件，及用於使諸如交流電之變化電流通過感應性元件之裝置。感應性元件中之變化電流產生變化磁場。變化磁場穿透相對於感應性元件合適地定位之感受器，並在感受器內部產生渦電流。感受器對渦電流具有電阻，且因此渦電流抵抗此電阻之流動促使感受器藉由焦耳加熱進行加熱。在感受器包含諸如鐵、鎳或鈷之鐵磁材料的情況下，熱亦可藉由感受器中之磁滯損耗而產生，亦即，藉由磁性材料中之磁偶極子由於其與變化磁場之對準而變化的定向而產生。在感應性加熱中，相較於例如傳導加熱，熱係在感受器內部被產生，從而允許快速加熱。另外，感應性加熱器與感受器之間無需存在任何實體接觸，從而允許增強構造及應用自由度。
實例裝置100之感應加熱總成包含感受器配置132 (在本文中被稱作「感受器」)、第一電感器線圈124及第二電感器線圈126。第一電感器線圈124及第二電感器線圈126由導電材料製成。在此實例中，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126由李茲線/纜線製成，該李茲線/纜線以螺旋形方式捲繞以提供螺旋形電感器線圈124、126。李茲線包含個別地絕緣並扭絞在一起以形成單一導線之多個個別導線。李茲線經設計以減少導體中之集膚效應損耗。在實例裝置100中，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126由具有矩形橫截面之銅李茲線製成。在其他實例中，李茲線可具有其他形狀橫截面，諸如圓形。
第一電感器線圈124經組配以產生第一變化磁場以用於加熱感受器132之第一區段，且第二電感器線圈126經組配以產生第二變化磁場以用於加熱感受器132之第二區段。在此實例中，第一電感器線圈124在沿著裝置100之縱向軸線134之方向上鄰近第二電感器線圈126 (亦即，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126不重疊)。感受器配置132可包含單一感受器，或二個或更多個單獨感受器。第一電感器線圈124及第二電感器線圈126之端130可連接至PCB 122。
應瞭解，在一些實例中，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126可具有彼此不同的至少一個特性。舉例而言，第一電感器線圈124可具有不同於第二電感器線圈126之至少一個特性。更具體言之，在一個實例中，第一電感器線圈124相較於第二電感器線圈126可具有不同的電感值。在圖2中，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126具有不同長度，使得第一電感器線圈124相較於第二電感器線圈126捲繞於感受器132之較小區段上方。因此，第一電感器線圈124相較於第二電感器線圈126可包含不同數目個線匝(假定個別線匝之間的間隔實質上相同)。在又一實例中，第一電感器線圈124可由不同於第二電感器線圈126之材料製成。在一些實例中，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126可實質上相同。
在此實例中，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126係在相反方向上捲繞。此在電感器線圈在不同時間處於作用中時可為有用的。舉例而言，最初，第一電感器線圈124可操作以加熱製品110之第一區段，且在稍後時間，第二電感器線圈126可操作以加熱製品110之第二區段。以相反方向上捲繞線圈會幫助減小在結合特定類型之控制電路使用時非作用中線圈中感應之電流。在圖2中，第一電感器線圈124為右旋螺旋線且第二電感器線圈126為左旋螺旋線。然而，在另一實施例中，電感器線圈124、126可在相同方向上捲繞，或第一電感器線圈124可為左旋螺旋線且第二電感器線圈126可為右旋螺旋線。
此實例之感受器132為中空，並因此界定收納氣溶膠產生材料之容器。舉例而言，製品110可插入至感受器132中。在此實例中，感受器120為管狀，其具有圓形橫截面。
圖2之裝置100進一步包含可為一般管狀並至少部分地環繞感受器132之隔離構件128。隔離構件128可由諸如塑膠之任何隔離材料建構。在此特定實例中，隔離構件由聚醚醚酮(PEEK)建構。隔離構件128可幫助使裝置100之各種組件與感受器132中產生之熱隔絕。
隔離構件128亦可完全或部分地支撐第一電感器線圈124及第二電感器線圈126。舉例而言，如圖2中所展示，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126圍繞隔離構件128而定位並與隔離構件128之徑向向外表面接觸。在一些實例中，隔離構件128不鄰接於第一電感器線圈124及第二電感器線圈126。舉例而言，在隔離構件128之外部表面與第一電感器線圈124及第二電感器線圈126之內部表面之間可存在小間隙。
在特定實例中，感受器132、隔離構件128以及第一電感器線圈124及第二電感器線圈126圍繞感受器132之中心縱向軸線同軸。
圖3以部分橫截面展示裝置100之側視圖。在此實例中存在外罩102。第一電感器線圈124及第二電感器線圈126之矩形橫截面形狀係較清晰可見的。
裝置100進一步包含支架136，其接合感受器132之一個端以將感受器132固持於適當位置。支架136連接至第二端構件116。
裝置亦可包含控制元件112內相關聯之第二印刷電路板138。
裝置100進一步包含朝向裝置100之遠端配置的第二罩蓋/頂蓋140及彈簧142。彈簧142允許敞開第二罩蓋140，以提供對感受器132之接取。使用者可敞開第二罩蓋140以清潔感受器132及/或支架136。
裝置100進一步包含遠離感受器132之近端朝向裝置之開口104延伸的膨脹腔室144。保持夾片146至少部分地位於膨脹腔室144內以在製品110收納於裝置100內時鄰接於並固持製品110。膨脹腔室144連接至端構件106。
圖4為圖1之裝置100的分解圖，其中省略外罩102。
圖5A描繪圖1之裝置100之一部分的橫截面。圖5B描繪圖5A之一區域的近視圖。圖5A及圖5B展示收納於感受器132內之製品110。在此實例中，實例製品110之尺寸經設定使得製品110之外部表面鄰接於感受器132之內部表面。此確保加熱最高效。在其他實例中，在製品之外部表面與感受器132之內部表面之間可存在氣隙。此實例之製品110包含氣溶膠產生材料110a。氣溶膠產生材料110a定位於感受器132內。製品110亦可包含其他組件，諸如過濾器及/或冷卻結構。在一些實例中，製品110具有諸如紙及/或箔之材料的外層。
圖5B展示感受器132之外部表面與電感器線圈124、126之內部表面被隔開距離150，其係在垂直於感受器132之縱向軸線158之方向上量測的。在一個特定實例中，距離150為約3 mm至4 mm、約3 mm至3.5 mm，或約3.25 mm。
圖5B進一步展示隔離構件128之外部表面與電感器線圈124、126之內部表面被隔開距離152，其係在垂直於感受器132之縱向軸線158之方向上量測的。在一個特定實例中，距離152為約0.05 mm。在另一實例中，距離152實質上為0 mm，使得電感器線圈124、126鄰接於並接觸隔離構件128。
在一個實例中，感受器132具有介於約0.025 mm與約0.075 mm之間的壁厚度154，諸如約0.05 mm。
在一個實例中，感受器132具有介於約40 mm與約60 mm之間或介於約40 mm與約45 mm之間的長度，諸如約44.5 mm。
在一個實例中，隔離構件128具有介於約0.25 mm與約2 mm或介於約0.25 mm與約1 mm之間的壁厚度156，諸如約0.5 mm。
圖6描繪感受器132，在此實例中，該感受器係由單件材料建構且因此具有整體構造。如上文所提及，感受器132為中空且管狀，可收納包含氣溶膠產生材料之製品。在此實例中，感受器132為實質上圓柱形且具有實質上圓形的橫截面，但在其他實例中，感受器132可具有例如卵形、橢圓形、多邊形、四邊形、矩形、正方形、三角形、星形或不規則橫截面。
為了使氣溶膠產生材料更易於收納於感受器內，感受器132可具有擴口端。擴口端係朝向收納氣溶膠產生材料之感受器132之端形成的。在此實例中，擴口端配置於感受器132之近端/口端處。在另一實例中，可省略擴口端，使得感受器132沿著其長度具有實質上相同的大小橫截面。
圖7描繪感受器132及實例製品110之橫截面的圖解表示。製品110收納於感受器132內。
如所展示，感受器132具有在垂直於感受器之縱向軸線158之方向上量測的長度202。如圖6中所展示，感受器132具有外徑204，其中該外徑係在垂直於軸線158之方向上在感受器132之外部邊緣之間量測的。外徑204可介於約5 mm與約7 mm之間。感受器132之內徑可介於約5 mm與約7 mm之間。內徑係在垂直於軸線158之方向上在感受器132之內部表面之間量測的。
在圖5至圖8之實例中，感受器132之內徑介於約5.4 mm與約5.6 mm之間，諸如約5.5 mm。外徑204介於約5.5 mm與約5.7 mm之間，諸如約5.6 mm。舉例而言，壁厚度154可為約0.05 mm。
感受器之擴口部分可具有介於約6 mm與約7 mm之間的外徑206，諸如約6.5 mm。
如簡要地所提及，製品110包含由感受器132完全環繞之氣溶膠產生材料110a。
在一些實例中，製品110進一步包含冷卻區段/組件110b，諸如熱位移套環。在一個實例中，冷卻區段110b經定位成在氣溶膠產生材料110a之主體與過濾區段110c之間鄰近於氣溶膠產生材料110a之主體，使得冷卻區段110b與氣溶膠產生材料110a及過濾器區段110c處於鄰接關係。在其他實例中，在氣溶膠產生材料110a之主體與冷卻區段110b之間及在冷卻區段110b與過濾器區段110c之間可存在間隔。
冷卻區段110b用以在氣溶膠流動通過冷卻區段110b時冷卻氣溶膠。在特定實例中，冷卻區段110b由紙製成，且使氣溶膠冷卻約40℃。在一個實例中，冷卻區段110b之長度為至少15 mm。舉例而言，冷卻區段110b之長度可介於20 mm與30 mm之間，諸如約25 mm。
製品110亦可包含過濾器區段110c。過濾器區段110c可由足以自氣溶膠產生材料之經加熱揮發組分移除一或多種揮發化合物的任何過濾材料形成。製品110中亦可存在更多或更少組件。
在所展示之實例中，製品110由外層110d環繞。舉例而言，外層110b可為紙或箔。外層110d可覆蓋製品110之全部長度，或可僅覆蓋製品110之長度之一部分。較佳地，氣溶膠產生材料110a由外層110d環繞。
外層110d可具有介於約0.02 mm與約0.06 mm之間的厚度230。在其他實例中，厚度230可介於約0.01 mm與約0.1 mm之間。
在圖7之實例中，存在環繞製品110之氣隙332。因此，當製品位於感受器132之中心時，製品之外部表面與感受器132之內部表面隔開距離234。
因此，在圖7之實例中，氣溶膠產生材料之外部表面經定位成與感受器之內部表面相距外層110d之厚度230及氣隙332之寬度234。較佳地，氣溶膠產生材料110a之外部表面經定位成與感受器132之內部表面相距介於約0.02 mm與約0.25 mm之間的距離236。舉例而言，氣隙332之寬度234可因此介於約0 mm與約0.18 mm之間。在所展示之實例中，氣溶膠產生材料110a之外部表面經定位成與感受器132之內部表面相距約0.15 mm之距離236。
在一些實例中，不存在氣隙，使得製品110之外部表面鄰接感受器132之內部表面。氣溶膠產生材料110a之外部表面因此經定位成與感受器132之內部表面相距外層110d之厚度230。在此情況下，製品110之外徑將與感受器132之內徑實質上相同。
如圖7中所展示，製品110收納於感受器132內，且較佳地，感受器132之遠端208與氣溶膠產生材料110a之遠端210齊平。氣溶膠產生材料110a具有長度212，該長度可短於感受器132之長度202。感受器132之近端214較佳地延伸超出氣溶膠產生材料110a之近端216距離218。舉例而言，距離218可介於約1 mm與約5 mm之間。
感受器132之長度202可介於約40 mm與約50 mm之間，且氣溶膠產生材料110a之長度212可介於約35 mm與約49 mm之間。長度202對長度212之比率較佳地介於約1.03與約1.1之間。
在本實例中，感受器132之長度202為約44.5 mm，且氣溶膠產生材料110a之長度212為約42 mm，使得長度202對長度212之比率為約1.06。感受器132之近端214在此延伸超出氣溶膠產生材料110a之近端216約2.5 mm之距離218。
在本實例中，感受器132之擴口端沿著感受器132延伸約0.5 mm之距離220，使得氣溶膠產生材料110a之近端216與擴口部分相距約2 mm之距離222。
在一些實例中，感受器具有介於約0.25 g與約1 g之間的質量。氣溶膠產生材料110a亦可具有介於約0.25 g與約0.35 g之間的質量。在本實例中，感受器具有約0.5 g之質量，且氣溶膠產生材料110a具有約0.26 g之質量。
圖8描繪感受器132穿過圖6中所展示之線A-A的橫截面。如此實例中所展示，感受器132為圓柱形，使得感受器132之橫截面之形狀為圓形。感受器132具有內部表面132a及外部表面132b。內部表面132a比外部表面132b更徑向接近縱向軸線158。如先前所提及，感受器132具有厚度154，該厚度為在垂直於縱向軸線158之方向224上量測的內部表面132a與外部表面132b之間的平均距離。厚度154可介於約0.025 mm與0.075 mm之間。
在此實例中，厚度為約0.05 mm，感受器之外徑204為約5.6 mm且內徑238為約5.5 mm。外徑204對壁厚度154之比率可因此介於約110與115之間，諸如約112。
感受器132由諸如碳鋼之導電材料製成，該導電材料可至少部分地用鎳或鈷電鍍。較佳地，感受器至少電鍍於感受器132之內部表面132a上。感受器132之厚度154包括鍍層之厚度。
在一些實例中，鎳或鈷之鍍層具有約10微米(0.01 mm)之厚度。然而，在其他實施例中，鍍層可具有不同厚度，諸如不大於50微米或不大於20微米之厚度。舉例而言，鍍層可具有約15微米之厚度。
在某些實例中，感受器132包含合金，該合金包含至少99 wt%鐵。舉例而言，導電材料包含至少99 Wt%鐵，且至少部分地用鎳或鈷電鍍。較佳地，感受器132包含具有介於約99.18 wt%與99.62 wt%之間的鐵以及鎳或鈷之塗層的碳鋼。鐵含量介於約99.18 wt%與99.62 wt%鐵之間的碳鋼可被稱作AISI 1010碳鋼。
上述實施例應被理解為本發明之說明性實例。設想本發明之其他實施例。應理解，關於任何一個實施例所描述之任何特徵可被單獨地使用，或與所描述之其他特徵組合地使用，並亦可與任何其他實施例或任何其他實施例之任何組合的一個或多個特徵組合地使用。另外，亦可在不脫離隨附申請專利範圍中界定的本發明之範疇的情況下採用上文未描述之等效物及修改。
100:氣溶膠供給裝置/裝置 102:殼體/外罩 104:開口 106:第一端構件 108:罩蓋 110:製品 110a:氣溶膠產生材料 110b:冷卻區段/組件 110c:過濾器區段 110d:外層 112:使用者可操作控制元件/開關 114:插座/埠 116:第二端構件 118:電源/電池 120:中心支架 122:電子裝置模組/印刷電路板(PCB) 124:第一電感器線圈 126:第二電感器線圈 128:隔離構件 130:端 132:感受器配置/感受器 132a:內部表面 132b:外部表面 134,158:縱向軸線 136:支架 138:第二印刷電路板 140:第二罩蓋/頂蓋 142:彈簧 144:膨脹腔室 146:保持夾片 150,152,218,220,222,236:距離 154,156:壁厚度 202,212:長度 204,206:外徑 208,210:遠端 214,216:近端 224:方向 230:厚度 234:寬度 238:內徑 332:氣隙 A:箭頭方向 A-A:線
圖1展示氣溶膠供給裝置之實例的正視圖； 圖2展示外罩被移除的圖1之氣溶膠供給裝置的正視圖； 圖3展示圖1之氣溶膠供給裝置的橫截面圖； 圖4展示圖2之氣溶膠供給裝置的分解圖； 圖5A展示氣溶膠供給裝置內之加熱總成的橫截面圖； 圖5B展示圖5A之加熱總成之一部分的近視圖； 圖6展示用於氣溶膠供給裝置內之實例感受器的正視圖； 圖7展示實例感受器及製品之橫截面的圖解表示；且 圖8展示實例感受器之橫截面的圖解表示。
132:感受器配置/感受器
158:縱向軸線
202:長度
204,206:外徑
A-A:線

Claims (15)

  1. 一種氣溶膠供給裝置，其包含： 一管狀加熱器組件，其經組配以收納包含氣溶膠產生材料之一製品；以及 一線圈，其圍繞該加熱器組件延伸，其中該線圈經組配以加熱該加熱器組件； 其中該加熱器組件具有介於約5 mm與約10 mm之間的一內徑。
  2. 如請求項1之氣溶膠供給裝置，其中該內徑介於約5.4 mm與約5.6 mm之間。
  3. 如請求項1或2中任一項之氣溶膠供給裝置，其中該加熱器組件具有介於約0.025 mm與約0.075 mm之間的一壁厚度。
  4. 如請求項3之加熱器組件，其中該壁厚度介於約0.04 mm與約0.06 mm之間。
  5. 如請求項1至4中任一項之氣溶膠供給裝置，其中該裝置經設定尺寸以便收納具有與該加熱器組件之該內徑實質上相同的一外徑之一製品。
  6. 一種氣溶膠供給系統，其包含： 一製品，其包含氣溶膠產生材料；以及 一如請求項1至5中任一項之氣溶膠供給裝置。
  7. 一種氣溶膠供給系統，其包含： 一製品，其包含氣溶膠產生材料；以及 一氣溶膠供給裝置，其包含： 一管狀加熱器組件，其經組配以收納該製品，其中該加熱器組件具有介於約5 mm與約10 mm之間的一內徑；以及 一線圈，其圍繞該加熱器組件延伸，其中電感器線圈經組配以加熱該加熱器組件。
  8. 如請求項7之氣溶膠供給系統，其中該加熱器組件具有介於約5.4 mm與約5.6 mm之間的一內徑。
  9. 如請求項7或8之氣溶膠供給系統，其中該加熱器組件具有介於約0.025 mm與約0.075 mm之間的一壁厚度。
  10. 如請求項7至9中任一項之氣溶膠供給系統，其中該製品具有一厚度介於約0.02 mm與約0.06 mm之間的一外層，使得當該製品收納於該加熱器組件內時，該氣溶膠產生材料之一外部表面經定位成與該加熱器組件相距至少該外層之該厚度。
  11. 如請求項10之氣溶膠供給系統，其中當該製品收納於該加熱器組件內時，該氣溶膠產生材料之該外部表面經定位成與該加熱器組件之一內部表面相距介於約0.02 mm與約1 mm之間的一距離。
  12. 如請求項7至11中任一項之氣溶膠供給系統，其中該製品具有與該加熱器組件之該內徑實質上相同的一外徑。
  13. 一種氣溶膠供給系統，其包含： 一製品，其包含氣溶膠產生材料； 一管狀加熱器組件，其經組配以收納該製品；以及 一線圈，其圍繞該加熱器組件延伸，其中該線圈經組配以加熱該加熱器組件； 其中該製品具有一厚度介於約0.02 mm與約0.06 mm之間的一外層，使得該氣溶膠產生材料之一外部表面經定位成與該加熱器組件相距至少該外層之該厚度。
  14. 如請求項13之氣溶膠供給系統，其中該氣溶膠產生材料之該外部表面經定位成與該加熱器組件之一內部表面相距介於約0.02 mm與約0.3 mm之間的一距離。
  15. 如請求項13或14之氣溶膠供給系統，其中該製品具有介於約5 mm與約8 mm之間的一外徑。
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