本公開(kāi)涉及通過(guò)加熱氣溶膠形成基質(zhì)操作的氣溶膠生成系統(tǒng)。特別地本發(fā)明涉及氣溶膠生成系統(tǒng)，其包括包含電源的裝置部分和包括可消耗氣溶膠形成基質(zhì)的可替換筒部分。

背景技術(shù)：

一種類(lèi)型的氣溶膠生成系統(tǒng)是電子香煙。電子香煙典型地使用被蒸發(fā)以形成氣溶膠的液體氣溶膠形成基質(zhì)。電子香煙典型地使用電源，用于保持氣溶膠形成基質(zhì)的供給的液體儲(chǔ)存部分，以及霧化器。

液體氣溶膠形成基質(zhì)在使用中耗盡并且因此需要補(bǔ)充。供應(yīng)液體氣溶膠形成基質(zhì)的再填充物的最常用方式是霧化筒(cartomiser)類(lèi)型的筒。霧化筒包括液體基質(zhì)的供給和霧化器，所述霧化器通常呈圍繞浸泡在氣溶膠形成基質(zhì)中的毛細(xì)材料纏繞的電操作電阻加熱器的形式。替換作為單個(gè)單元的霧化筒具有的好處是方便用戶并且避免需要用戶必須清潔或以另外方式維護(hù)霧化器。

然而，將期望能夠提供一種系統(tǒng)，其允許氣溶膠形成基質(zhì)的再填充物比目前可用的霧化筒生產(chǎn)成本更低并且更耐用，同時(shí)仍然易于和便于消費(fèi)者使用。另外將期望提供一種系統(tǒng)，其不需要焊接接頭并且允許容易清潔的密封裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在第一個(gè)方面，提供了一種電加熱氣溶膠生成系統(tǒng)，其包括氣溶膠生成裝置以及配置為與氣溶膠生成裝置一同使用的筒，所述裝置包括：

裝置外殼；

感應(yīng)器線圈，其位于腔的周?chē)蚋浇?；以?/p>

與所述感應(yīng)器線圈連接并且配置為向感應(yīng)器線圈提供高頻振蕩電流的電源；

筒包括：

筒外殼，其配置成接合裝置外殼并且包含氣溶膠形成基質(zhì)，外殼具有圍繞氣溶膠形成基質(zhì)的外表面，外表面的至少一部分由流體可滲透的感受器元件形成。

在操作中，高頻振蕩電流穿過(guò)扁平螺旋感應(yīng)器線圈以生成交變磁場(chǎng)，所述交變磁場(chǎng)在感受器元件中感生電壓。感生的電壓導(dǎo)致電流在感受器元件中流動(dòng)并且該電流導(dǎo)致感受器的焦耳加熱，這又加熱氣溶膠形成基質(zhì)。如果感受器元件是鐵磁性的，則感受器元件中的磁滯損耗也可生成熱。蒸發(fā)的氣溶膠形成基質(zhì)可以穿過(guò)感受器元件并且隨后冷卻以形成輸送到用戶的煙霧。

使用感應(yīng)加熱的該布置具有的優(yōu)點(diǎn)是不需要在筒和裝置之間形成電接觸。并且加熱元件(在該情況下為感受器元件)不需要電聯(lián)接到任何其它部件，不需要焊料或其它結(jié)合元件。此外，線圈作為裝置的一部分被提供，使得能夠構(gòu)造簡(jiǎn)單、便宜和耐用的筒。筒典型地是以遠(yuǎn)大于與它們一起操作的裝置的數(shù)量生產(chǎn)的一次性制品。因此減小筒的成本(即使它需要更昂貴的裝置)可以導(dǎo)致制造商和消費(fèi)者的顯著成本節(jié)約。

當(dāng)在本文中使用時(shí)，高頻振蕩電流表示具有500kHz到30MHz之間的頻率的振蕩電流。高頻振蕩電流可以具有1到30MHz之間、優(yōu)選1到10MHz之間并且更優(yōu)選5到7MHz之間的頻率。

當(dāng)在本文中使用時(shí)，“感受器元件”表示當(dāng)受到變化磁場(chǎng)時(shí)加熱的導(dǎo)電元件。這可以是在感受器元件中感生的渦電流和/或磁滯損耗的結(jié)果。用于所述感受器元件的可能材料包括石墨、鉬、碳化硅、不銹鋼、鈮、鋁和幾乎任何其他導(dǎo)電性元素。有利地，感受器元件是鐵氧體元件。感受器元件的材料和幾何形狀可以被選擇以提供期望的電阻和熱生成。所述感受器元件可包括例如網(wǎng)、扁平螺旋線圈、纖維或織物。

如本文所使用，“流體可滲透”元件意指允許液體或氣體通過(guò)其滲透的元件。所述感受器元件可具有在其中形成的多個(gè)開(kāi)口以允許流體通過(guò)所述開(kāi)口滲透。具體來(lái)說(shuō)，所述感受器元件允許氣溶膠形成基質(zhì)在氣相或氣相和液相兩者中通過(guò)其滲透。

感受器元件可以呈延伸橫越筒外殼中的開(kāi)口的片材的形式。感受器元件可以圍繞筒外殼的周邊延伸。

裝置外殼可以包括當(dāng)筒外殼與裝置外殼接合時(shí)用于接納筒的至少一部分的腔，腔具有內(nèi)表面。感應(yīng)器線圈可以位于最靠近電源的腔的表面上或附近。感應(yīng)器線圈可以成形為與腔的內(nèi)表面一致。

裝置外殼可以包括主體和煙嘴部分。腔可以在主體中并且煙嘴部分可以具有出口，由系統(tǒng)生成的煙霧可以通過(guò)所述出口吸引到用戶的口中。感應(yīng)器線圈可以在煙嘴部分中或主體中。

替代地，煙嘴部分可以作為筒的一部分被提供。當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“煙嘴部分”表示放置在用戶的口中以便直接吸入由氣溶膠生成系統(tǒng)生成的煙霧的裝置或筒的一部分。煙霧通過(guò)煙嘴部分傳送到用戶的口中。

系統(tǒng)可以包括從空氣入口延伸到空氣出口的空氣路徑，其中空氣路徑穿過(guò)感應(yīng)器線圈。通過(guò)允許空氣流動(dòng)通過(guò)系統(tǒng)以穿過(guò)線圈，可以獲得緊湊系統(tǒng)。

筒可以具有簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。筒具有外殼，氣溶膠形成基質(zhì)保持在所述外殼內(nèi)。筒外殼優(yōu)選地是剛性外殼，包括不透液體的材料。當(dāng)在本文中使用時(shí)“剛性的殼體”表示自承的殼體。

氣溶膠形成基質(zhì)為能夠釋放可形成氣溶膠的揮發(fā)性化合物的基質(zhì)?？梢酝ㄟ^(guò)加熱氣溶膠形成基質(zhì)釋放揮發(fā)性化合物。氣溶膠形成基質(zhì)可以是固體或液體，或者包括固體和液體組分。

氣溶膠形成基質(zhì)可以包括植物性材料。氣溶膠形成基質(zhì)可以包括煙草。氣溶膠形成基質(zhì)可以包括包含揮發(fā)性煙草風(fēng)味化合物的含煙草材料，當(dāng)加熱時(shí)所述揮發(fā)性煙草風(fēng)味化合物從氣溶膠形成基質(zhì)釋放。氣溶膠形成基質(zhì)可替代地包括不含煙草的材料。氣溶膠形成基質(zhì)可包括均質(zhì)植物性材料。氣溶膠形成基質(zhì)可包括均質(zhì)煙草材料。氣溶膠形成基質(zhì)可包括至少一種氣溶膠形成劑。煙霧形成劑是任何合適的已知化合物或化合物的混合物，其在使用中便于形成濃密和穩(wěn)定的煙霧并且在系統(tǒng)的操作溫度下基本上抗熱降解。合適的氣溶膠形成劑是本領(lǐng)域眾所周知的，并且包括但不限于：多元醇，例如三甘醇，1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，例如甘油單、二或三乙酸酯；和一元、二元或多元羧酸的脂肪酸酯，例如二甲基十二烷二酸酯和二甲基十四烷二酸酯。優(yōu)選的氣溶膠形成劑是多羥基醇或其混合物，例如三甘醇、1,3-丁二醇且最優(yōu)選的丙三醇。氣溶膠形成基質(zhì)可包括其它添加劑和成分，例如香料。

氣溶膠形成基質(zhì)可以吸附、涂覆、浸漬或以另外方式裝載到載體或支撐物上。在一個(gè)例子中，氣溶膠形成基質(zhì)是保持在毛細(xì)材料中的液體基質(zhì)。毛細(xì)管材料可以具有纖維狀或海綿狀結(jié)構(gòu)。毛細(xì)管材料優(yōu)選地包括毛細(xì)管束。例如，毛細(xì)管材料可以包括多個(gè)纖維或線或其它細(xì)孔管。纖維或線可以大體上對(duì)準(zhǔn)以將液體傳送到加熱器。替代地，毛細(xì)管材料可以包括海綿狀或泡沫狀材料。毛細(xì)管材料的結(jié)構(gòu)形成復(fù)數(shù)個(gè)小孔或管，液體可以由毛細(xì)作用輸送通過(guò)所述小孔或管。毛細(xì)管材料可以包括任何合適的材料或材料的組合。合適材料的例子是海綿或泡沫材料，呈纖維或燒結(jié)粉末的形式的陶瓷或石墨基材料，泡沫金屬或塑料材料，例如由紡制或擠出纖維制造的纖維狀材料，如醋酸纖維素、聚酯或粘合聚烯烴、聚乙烯、滌綸或聚丙烯纖維、尼龍纖維或陶瓷。毛細(xì)管材料可以具有任何合適的毛細(xì)管作用和孔隙度，以便與不同的液體物理性質(zhì)一起使用。液體具有物理性質(zhì)，包括但不限于粘度、表面張力、密度、熱導(dǎo)率、沸點(diǎn)和蒸汽壓力，其允許液體由毛細(xì)作用輸送通過(guò)毛細(xì)材料。毛細(xì)材料可以配置成將氣溶膠形成基質(zhì)傳送到感受器元件。毛細(xì)材料可以延伸到感受器元件中的間隙中。

感受器元件可以設(shè)在筒外殼的壁上，當(dāng)筒外殼與裝置外殼接合時(shí)所述壁配置成鄰近感應(yīng)器線圈定位。在使用中，有利的是使感受器元件靠近感應(yīng)器線圈以便最大化在感受器元件中感生的電壓。

當(dāng)筒外殼與裝置外殼接合時(shí)，空氣流通道可設(shè)置在感應(yīng)器線圈與感受器元件之間。蒸發(fā)的氣溶膠形成基質(zhì)可以?shī)A帶于在空氣流通道中流動(dòng)的空氣中，其隨后冷卻以形成氣溶膠。

感應(yīng)器線圈可以是螺旋線圈或扁平螺旋線圈。當(dāng)在本文中使用時(shí)“扁平螺旋線圈”表示大體是平面的線圈，其中線圈的纏繞軸線垂直于線圈所處的表面。然而，當(dāng)在本文中使用時(shí)術(shù)語(yǔ)“扁平螺旋線圈”涵蓋平面的線圈以及成形為與彎曲表面一致的扁平螺旋線圈。扁平螺旋線圈的使用允許設(shè)計(jì)緊湊裝置，具有耐用并且制造便宜的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。線圈可以保持在裝置外殼內(nèi)并且不需要暴露于生成的氣溶膠,使得可以防止線圈上的沉積物和可能的腐蝕。扁平螺旋線圈的使用也允許裝置和筒之間的簡(jiǎn)單接口，允許簡(jiǎn)單和便宜的筒設(shè)計(jì)。

扁平螺旋感應(yīng)器可以具有在線圈的平面內(nèi)的任何期望的形狀。例如，扁平螺旋線圈可以具有圓形或者可以具有大體長(zhǎng)圓形。

線圈可具有5mm與10mm之間的直徑。

感應(yīng)器線圈可以位于最靠近電源的腔的表面上或表面附近。這減小裝置內(nèi)的電連接的數(shù)量和復(fù)雜性。系統(tǒng)可以包括多個(gè)感應(yīng)器線圈并且可以包括多個(gè)感受器元件。

感應(yīng)器線圈可具有匹配感受器元件的形狀的形狀。

有利地，感受器元件具有1到40000之間的相對(duì)磁導(dǎo)率。當(dāng)期望大部分加熱依靠渦電流時(shí)，可以使用較低磁導(dǎo)率的材料，并且當(dāng)期望磁滯效應(yīng)時(shí)則可以使用較高磁導(dǎo)率的材料。優(yōu)選地，材料具有500到40000之間的相對(duì)磁導(dǎo)率。這提供高效加熱。

感受器元件的材料可以由于其居里溫度而被選擇。高于其居里溫度材料不再是鐵磁性的并且因此由于磁滯效應(yīng)引起的加熱不再發(fā)生。在感受器元件由單一材料制造的情況下，居里溫度可以對(duì)應(yīng)于感受器元件應(yīng)具有的最大溫度(也就是說(shuō)，居里溫度與感受器元件應(yīng)被加熱到的溫度相同或偏離該最大溫度大約1-3％)。這減小快速過(guò)熱的可能性。

如果感受器元件由一種以上的材料制造，則感受器元件的材料可以相對(duì)于另外的方面被優(yōu)化。例如，可以選擇材料使得感受器元件的第一材料可以具有高于感受器元件應(yīng)被加熱到的最大溫度的居里溫度。例如，感受器元件的該第一材料然后可以在一方面相對(duì)于最大熱生成和轉(zhuǎn)移到氣溶膠形成基質(zhì)被優(yōu)化以提供感受器的高效加熱。然而，感受器元件然后可以附加地包括第二材料，所述第二材料具有對(duì)應(yīng)于感受器應(yīng)被加熱到的最大溫度的居里溫度，并且一旦感受器元件到達(dá)該居里溫度，感受器元件的磁性質(zhì)整體上變化。該變化可以被檢測(cè)并且傳送到微控制器，然后所述微控制器然后中斷交流電的生成直到溫度再次冷卻到低于居里溫度，由此可以恢復(fù)交流電生成。

系統(tǒng)還可以包括連接到感應(yīng)器線圈和電源的電路。電路可以包括可以是可編程微處理器的微處理器、微控制器或?qū)Ｓ眉尚酒?ASIC)或能夠提供控制的其它電子電路。電路還可包括電子組件。電路可經(jīng)配置以調(diào)節(jié)到線圈的電流供給。在啟動(dòng)系統(tǒng)之后電流可以連續(xù)地供應(yīng)到感應(yīng)器線圈或者可以在逐抽吸的基礎(chǔ)上間歇地被供應(yīng)。電路可以有利地包括DC/AC變換器，其可以包括D級(jí)或E級(jí)功率放大器。

系統(tǒng)有利地包括在殼體的主體內(nèi)的電源，典型地是電池，例如磷酸鋰鐵電池。作為替代，電源可以是另一形式的電荷存儲(chǔ)裝置，例如電容器。電源可以需要再充電并且可以具有允許存儲(chǔ)足夠用于一次或多次吸煙體驗(yàn)的能量的容量。例如，電源可以具有足夠的容量以允許連續(xù)生成氣溶膠持續(xù)大約六分鐘的時(shí)間，對(duì)應(yīng)于抽一支常規(guī)卷煙所耗費(fèi)的典型時(shí)間，或者持續(xù)多個(gè)六分鐘的時(shí)間。在另一例子中，電源可以具有足夠的容量以允許預(yù)定的抽吸的數(shù)量或感應(yīng)器線圈的間斷啟動(dòng)。

系統(tǒng)可以是電操作吸煙系統(tǒng)。系統(tǒng)可以是手持式氣溶膠生成系統(tǒng)。氣溶膠生成系統(tǒng)可以具有相當(dāng)于常規(guī)雪茄或卷煙的尺寸。吸煙系統(tǒng)可以具有大約30mm到大約150mm之間的總長(zhǎng)度。吸煙系統(tǒng)可以具有大約5mm到大約30mm之間的外徑。

在第二方面中，提供了用于在電加熱氣溶膠生成系統(tǒng)中使用的筒，電加熱氣溶膠生成系統(tǒng)包括氣溶膠生成裝置，筒配置成與所述裝置一起使用，其中裝置包括裝置外殼，所述外殼限定用于接納筒的至少一部分的腔；感應(yīng)器線圈，其位于腔的周?chē)蚋浇?；以及電源，其連接到感應(yīng)器線圈并且配置成向感應(yīng)器線圈提供高頻振蕩電流；筒，其包括包含氣溶膠形成基質(zhì)的筒外殼，外殼具有外表面，外表面的至少一部分由流體可滲透的感受器元件形成，其中感受器元件與任何其它導(dǎo)電部件電隔離。

感受器元件可以呈延伸橫越筒外殼中的開(kāi)口的片材的形式。感受器元件可以圍繞筒外殼的周邊延伸。

關(guān)于一個(gè)方面所述的特征可以應(yīng)用于本公開(kāi)的其它方面。特別地，關(guān)于本公開(kāi)的第一方面所述的有利或可選特征可以應(yīng)用于本發(fā)明的第二方面。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將僅僅通過(guò)例子參考附圖詳細(xì)地描述根據(jù)本公開(kāi)的系統(tǒng)的實(shí)施例，其中：

圖1是使用扁平螺旋感應(yīng)器線圈的氣溶膠形成系統(tǒng)的第一實(shí)施例的示意圖；

圖2顯示圖1的筒；

圖3顯示圖1的感應(yīng)器線圈；

圖4顯示圖2的筒的替代感受器元件；

圖5顯示圖1的筒的另一替代感受器元件；

圖6是使用扁平螺旋感應(yīng)器線圈的第二實(shí)施例的示意圖；

圖7是使用扁平螺旋感應(yīng)器線圈的第三實(shí)施例的示意圖；

圖8顯示圖7的筒；

圖9顯示圖7的感應(yīng)器線圈；

圖10是第四實(shí)施例的示意圖；

圖11顯示圖10的筒；

圖12顯示圖10的線圈；

圖13是第五實(shí)施例的示意圖；

圖14是第六實(shí)施例的示意圖；

圖15是使用單位劑量筒的第八實(shí)施例的示意圖。

圖16A是用于生成感應(yīng)器線圈的高頻信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路的第一例子；以及

圖16B是用于生成感應(yīng)器線圈的高頻信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路的第二例子。

具體實(shí)施方式

圖中所示的實(shí)施例全部依賴(lài)于感應(yīng)加熱。感應(yīng)加熱通過(guò)將待加熱的導(dǎo)電制品放置在時(shí)變磁場(chǎng)中而起作用。渦電流在導(dǎo)電制品中感生。如果導(dǎo)電制品被電絕緣，則通過(guò)導(dǎo)電制品的焦耳加熱消耗渦電流。在通過(guò)加熱氣溶膠形成基質(zhì)而操作的氣溶膠生成系統(tǒng)中，氣溶膠形成基質(zhì)典型地本身不充分地導(dǎo)電從而以該方式被感應(yīng)加熱。因此在圖中所示的實(shí)施例中感受器元件用作被加熱的導(dǎo)電制品并且氣溶膠形成基質(zhì)然后由感受器元件通過(guò)熱傳導(dǎo)、對(duì)流和/或輻射加熱。如果使用鐵磁性感受器元件，則當(dāng)磁疇在感受器元件內(nèi)切換時(shí)熱也可由磁滯損耗生成。

所述的實(shí)施例均使用感應(yīng)器線圈來(lái)生成時(shí)變磁場(chǎng)。感應(yīng)器線圈設(shè)計(jì)成使得它不會(huì)受到顯著的焦耳加熱。相比之下感受器元件設(shè)計(jì)成使得存在感受器的顯著焦耳加熱。

圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的氣溶膠生成系統(tǒng)的示意圖。系統(tǒng)包括裝置100和筒200。裝置包括主外殼101，所述主外殼包含磷酸鋰鐵電池102和控制電子器件104。主外殼101也限定筒200接納在其中的腔112。裝置也包括具有出口124的煙嘴部分120。煙嘴部分在該例子中通過(guò)鉸接連接連接到主外殼101，但是可以使用任何類(lèi)型的連接，如卡扣配合或螺釘配合。當(dāng)煙嘴部分處于閉合位置時(shí)，如圖1中所示，空氣入口122限定于煙嘴部分120與主體101之間。

扁平螺旋感應(yīng)器線圈110在煙嘴部分內(nèi)。通過(guò)由銅板沖壓或切割螺旋線圈形成線圈110。在圖3中更清楚地示出線圈110。線圈110位于空氣入口122和空氣出口124之間使得通過(guò)入口122吸引到出口124的空氣穿過(guò)線圈。線圈可以在保護(hù)性的耐腐蝕的涂層或封殼內(nèi)密封。

筒200包括保持毛細(xì)材料并且填充有液體氣溶膠形成基質(zhì)的筒外殼204。筒外殼204是不透流體的，但是具有由可滲透感受器元件210覆蓋的敞開(kāi)端部。在圖2中更清楚地示出筒200。該實(shí)施例中的感受器元件包括具有鐵氧體鋼的鐵氧體網(wǎng)。氣溶膠形成基質(zhì)可以在網(wǎng)的間隙中形成彎月面。所述感受器的另一個(gè)選項(xiàng)是具有開(kāi)放網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的石墨織物。

當(dāng)筒200與裝置接合并且接納在腔112中時(shí)，感受器元件210鄰近扁平螺旋線圈110定位。筒200可以包括鍵合特征以保證它不能顛倒插入。

在使用中，用戶在煙嘴部分120上抽吸以通過(guò)空氣入口122將空氣吸引到煙嘴部分120中并且將離開(kāi)出口124進(jìn)入用戶的口中。裝置包括作為控制電子器件104的一部分的、呈麥克風(fēng)的形式的抽吸傳感器106。當(dāng)用戶在煙嘴部分上抽吸時(shí)小空氣流通過(guò)傳感器入口121吸引經(jīng)過(guò)麥克風(fēng)106并且一直進(jìn)入煙嘴部分120。當(dāng)檢測(cè)到抽吸時(shí)，控制電子器件將高頻振蕩電流提供給線圈110。這生成振蕩磁場(chǎng)，如圖1中的虛線所示。LED 108也被啟動(dòng)以指示裝置被啟動(dòng)。振蕩磁場(chǎng)穿過(guò)感受器元件，在感受器元件中感生渦電流。感受器元件由于焦耳加熱和磁滯損耗而發(fā)熱，到達(dá)足以蒸發(fā)靠近感受器元件的氣溶膠形成基質(zhì)的溫度。蒸發(fā)的氣溶膠形成基質(zhì)夾帶在從空氣入口流動(dòng)到空氣出口的空氣中并且在進(jìn)入用戶的口中之前在煙嘴部分內(nèi)冷卻以形成氣溶膠。在檢測(cè)到抽吸之后控制電子器件將振蕩電流供應(yīng)到線圈持續(xù)預(yù)定持續(xù)時(shí)間(在該例子中為五秒)，并且然后切斷電流直到檢測(cè)到新的抽吸。

可以看到筒具有簡(jiǎn)單和耐用的設(shè)計(jì)，其相比于市場(chǎng)上可獲得的霧化筒可以便宜地制造。在該實(shí)施例中，筒具有圓柱形并且感受器元件跨越筒外殼的圓形敞開(kāi)端部。然而其它配置是可能的。圖4是替代筒設(shè)計(jì)的端視圖，其中感受器元件是跨越筒外殼204中的矩形開(kāi)口的鋼網(wǎng)的條帶220。圖5是另一個(gè)替代感受器元件的端視圖。在圖5中，所述感受器是被徑向條連接起來(lái)的三個(gè)同心圓。所述感受器元件跨越筒外殼上的圓形開(kāi)口。

圖6示出第二實(shí)施例。在圖6中僅僅顯示系統(tǒng)的前端，原因是可以使用與圖1中所示相同的電池和控制電子器件，包括抽吸檢測(cè)機(jī)構(gòu)。在圖6中扁平螺旋線圈136在裝置的主體101中位于腔的與煙嘴部分120相對(duì)的端部處，但是系統(tǒng)以基本上相同的方式操作。間隔件134確保在線圈136和感受器元件210之間存在空氣流空間。蒸發(fā)的氣溶膠形成基質(zhì)夾帶在經(jīng)過(guò)感受器從入口132流動(dòng)到出口124的空氣中。與圖6所示的實(shí)施例中一樣，一些空氣可以從入口132流動(dòng)到出口124而不經(jīng)過(guò)感受器元件。該直接空氣流與煙嘴部分中的蒸汽混合加速冷卻并且保證氣溶膠中的最佳小滴尺寸。

在圖6所示的實(shí)施例中筒具有與圖1的筒相同的尺寸和形狀并且具有相同的外殼和感受器元件。然而，圖6的筒內(nèi)的毛細(xì)材料不同于圖1的毛細(xì)材料。在圖6的筒中有兩個(gè)獨(dú)立的毛細(xì)材料202、206。第一毛細(xì)材料206的圓盤(pán)被提供以在使用中接觸感受器元件210。第二毛細(xì)材料202的較大主體設(shè)在第一毛細(xì)材料206的與感受器元件相對(duì)的一側(cè)上。第一毛細(xì)管材料和第二毛細(xì)管材料兩者都保持液體氣溶膠形成基質(zhì)。接觸感受器元件的第一毛細(xì)材料206具有比第二毛細(xì)材料202更高的熱分解溫度(至少160℃或更高，如大約250℃)。第一毛細(xì)材料206有效地用作將在使用中變得很熱的加熱器感受器元件與第二毛細(xì)材料202分離的間隔件使得第二毛細(xì)材料不暴露于高于其熱分解溫度的溫度?？绲谝幻?xì)管材料的熱梯度使得第二毛細(xì)管材料暴露于低于其熱分解溫度的溫度。第二毛細(xì)材料202可以被選擇以具有比第一毛細(xì)材料206出色的芯吸性能，可以保持比第一毛細(xì)材料更多的每單位體積的液體并且可以比第一毛細(xì)材料更便宜。在該例子中第一毛細(xì)材料是耐熱元件，如纖維玻璃或含纖維玻璃的元件，并且第二毛細(xì)材料是聚合物，如高密度聚乙烯(HDPE)或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

圖7示出第三實(shí)施例。在圖7中僅僅顯示系統(tǒng)的前端，原因是可以使用與圖1中所示相同的電池和控制電子器件，包括抽吸檢測(cè)機(jī)構(gòu)。在圖7中，筒240為立方體并且在筒的相對(duì)側(cè)面上形成有感受器元件的兩個(gè)條帶242。在圖8中單獨(dú)顯示筒。裝置包括位于腔的相對(duì)側(cè)上的兩個(gè)扁平螺旋線圈142使得當(dāng)筒接納在腔中時(shí)感受器元件條帶242鄰近線圈142。線圈142為矩形以對(duì)應(yīng)于感受器條帶的形狀，如圖9中所示?？諝饬魍ǖ涝O(shè)在線圈142和感受器條帶242之間使得當(dāng)用戶在煙嘴部分120上抽吸時(shí)來(lái)自入口144的空氣朝著出口124流動(dòng)經(jīng)過(guò)感受器條帶。

與圖1的實(shí)施例中一樣，筒包含毛細(xì)材料和液體氣溶膠形成基質(zhì)。毛細(xì)材料布置成將液體基質(zhì)傳送到感受器元件條帶242。

圖10是第四實(shí)施例的示意圖；在圖10中僅僅顯示系統(tǒng)的前端，原因是可以使用與圖1中所示相同的電池和控制電子器件，包括抽吸檢測(cè)機(jī)構(gòu)。

在圖10中筒250為圓柱形并且形成有圍繞筒的中心部分延伸的帶狀感受器元件252。帶狀感受器元件覆蓋形成于剛性筒外殼中的開(kāi)口。在圖11中單獨(dú)顯示筒。裝置包括圍繞腔定位的螺旋線圈152使得當(dāng)筒接納在腔中時(shí)感受器元件252在線圈152內(nèi)。在圖12中單獨(dú)顯示線圈152?？諝饬魍ǖ涝O(shè)置在線圈152和感受器元件252之間,使得當(dāng)用戶在煙嘴部分120上抽吸時(shí)來(lái)自入口154的空氣朝著出口124流過(guò)感受器條帶。

在使用中，用戶在煙嘴部分120上抽吸以通過(guò)空氣入口154吸引空氣經(jīng)過(guò)感受器元件262、進(jìn)入煙嘴部分120并且離開(kāi)出口124進(jìn)入用戶的口中。當(dāng)檢測(cè)到抽吸時(shí)，控制電子器件將高頻振蕩電流提供給線圈152。這生成振蕩磁場(chǎng)。振蕩磁場(chǎng)穿過(guò)感受器元件，在感受器元件中感生渦電流。感受器元件由于焦耳加熱和磁滯損耗而發(fā)熱，到達(dá)足以蒸發(fā)靠近感受器元件的氣溶膠形成基質(zhì)的溫度。蒸發(fā)的氣溶膠形成基質(zhì)穿過(guò)感受器元件并且?jiàn)A帶在從空氣入口流動(dòng)到空氣出口的空氣中并且在進(jìn)入用戶的口中之前在通道和煙嘴部分內(nèi)冷卻以形成氣溶膠。

圖13示出第五實(shí)施例。在圖13中僅僅顯示系統(tǒng)的前端，原因是可以使用與圖1中所示相同的電池和控制電子器件，包括抽吸檢測(cè)機(jī)構(gòu)。圖13的裝置具有類(lèi)似于圖7的裝置的構(gòu)造，具有位于外殼的側(cè)壁中圍繞筒接納在其中的腔的扁平螺旋線圈。但是筒具有不同構(gòu)造。圖13的筒260具有類(lèi)似于圖10中所示的筒的中空?qǐng)A柱形。筒包含毛細(xì)材料并且填充有液體氣溶膠形成基質(zhì)。筒260的內(nèi)表面(即，圍繞內(nèi)部通道166的表面)包括可透流體感受器元件(在該例子中為鐵氧體網(wǎng))。鐵氧體網(wǎng)可以?xún)?nèi)襯筒的整個(gè)內(nèi)表面或筒的內(nèi)表面的僅僅一部分。

在使用中，用戶在煙嘴部分120上抽吸以將空氣通過(guò)空氣入口164吸引通過(guò)筒的中心通道、經(jīng)過(guò)感受器元件262、進(jìn)入煙嘴部分120并且離開(kāi)出口124進(jìn)入用戶的口中。當(dāng)檢測(cè)到抽吸時(shí)，控制電子器件將高頻振蕩電流提供給線圈162。這生成振蕩磁場(chǎng)。振蕩磁場(chǎng)穿過(guò)感受器元件，在感受器元件中感生渦電流。感受器元件由于焦耳加熱和磁滯損耗而發(fā)熱，到達(dá)足以蒸發(fā)靠近感受器元件的氣溶膠形成基質(zhì)的溫度。蒸發(fā)的氣溶膠形成基質(zhì)穿過(guò)感受器元件并且?jiàn)A帶在從空氣入口流動(dòng)到空氣出口的空氣中并且在進(jìn)入用戶的口中之前在通道和煙嘴部分內(nèi)冷卻以形成氣溶膠。

圖14示出第六實(shí)施例。在圖14中僅僅顯示系統(tǒng)的前端，原因是可以使用與圖1中所示相同的電池和控制電子器件，包括抽吸檢測(cè)機(jī)構(gòu)。圖14中所示的筒270與圖13中所示的相同。然而圖14的裝置具有不同配置，其包括在延伸到筒的中心通道中的支撐葉片176上的感應(yīng)器線圈172以生成靠近感受器元件272的振蕩磁場(chǎng)。

圖15示出第七實(shí)施例。在圖15中僅僅顯示系統(tǒng)的前端，原因是可以使用與圖1中所示相同的電池和控制電子器件，包括抽吸檢測(cè)機(jī)構(gòu)。在圖15所示的實(shí)施例中，所述筒很小，僅保持足夠供單次使用的氣溶膠形成基質(zhì)，例如供單次吸煙或藥物的單次劑量。所述筒包括鐵氧體元件制成的感受器線圈外殼292，保持氣溶膠形成基質(zhì)290。所述筒的外殼的前端294上具有穿孔，使得蒸汽能夠滲透。所述筒與裝置中的腔接合，鄰近扁平螺旋感應(yīng)器線圈192。

在使用中，用戶在煙嘴部分120上抽吸以通過(guò)空氣入口194將空氣經(jīng)過(guò)筒294的蒸汽可滲透部分吸引到煙嘴部分120中并且離開(kāi)出口124進(jìn)入用戶的口中。當(dāng)檢測(cè)到抽吸時(shí)，控制電子器件將高頻振蕩電流提供給線圈192。這生成振蕩磁場(chǎng)。振蕩磁場(chǎng)穿過(guò)筒外殼的感受器元件，在感受器元件中感生渦電流。感受器元件由于焦耳加熱和磁滯損耗而發(fā)熱，到達(dá)足以蒸發(fā)氣溶膠形成基質(zhì)的溫度。蒸發(fā)的氣溶膠形成基質(zhì)被從空氣入口流動(dòng)到空氣出口的空氣吸引穿過(guò)所述筒294的蒸汽可滲透部分并且在進(jìn)入用戶的口中之前在煙嘴部分內(nèi)冷卻以形成煙霧。

所述的實(shí)施例全部可以由基本上相同的電子電路104驅(qū)動(dòng)。圖16A示出用于使用E級(jí)功率放大器將高頻振蕩電流提供給感應(yīng)器線圈的電路的第一例子。從圖16A可以看出，所述電路包括E級(jí)功率放大器,該E級(jí)功率放大器具有包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)1110(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET))的晶體管開(kāi)關(guān)1100，用于將開(kāi)關(guān)信號(hào)(柵-源電壓)供應(yīng)到FET 1110的、由箭頭1120指示的晶體管開(kāi)關(guān)供應(yīng)電路，以及包括并聯(lián)電容器C1和串聯(lián)連接的電容器C2和感應(yīng)器L2的LC負(fù)載網(wǎng)絡(luò)1130。包括電池101的直流電源包括扼流圈L1，并且供應(yīng)直流電源電壓。在圖16A中也顯示表示總電阻負(fù)載1140的歐姆電阻R，其是標(biāo)記為L(zhǎng)2的感應(yīng)器線圈的歐姆電阻R_Coil和感受器元件的歐姆電阻R_Load的總和。

由于部件的很少數(shù)量，電源電子器件的體積可以保持較小。由于LC負(fù)載網(wǎng)絡(luò)1130的感應(yīng)器L2直接用作用于感應(yīng)耦合到感受器元件的感應(yīng)器，因此電源電子器件的該極小體積是可能的，并且該小體積允許整個(gè)感應(yīng)加熱裝置的總尺寸保持小。

盡管E類(lèi)功率放大器的一般工作原理是已知的，并在已經(jīng)提到的美國(guó)CT，紐因頓American Radio Relay League(ARRL)在2001年1月/2月這一期的雙月雜志OEX的9-20頁(yè)出版的Nathan O.Sokal所著的文章“Class-E RF Power Amplifiers”有詳細(xì)描述，但一些一般原理將在下文進(jìn)行解釋。

讓我們假設(shè)晶體管開(kāi)關(guān)供應(yīng)電路1120將具有矩形分布的開(kāi)關(guān)電壓(FET的柵-源電壓)供應(yīng)到FET 1110。只要FET 1321正在導(dǎo)電(處于“開(kāi)”狀態(tài))，它基本上構(gòu)成短路(低電阻)并且整個(gè)電流流動(dòng)通過(guò)扼流圈L1和FET 1110。當(dāng)FET 1110不正在導(dǎo)電(處于“關(guān)”狀態(tài))時(shí)，整個(gè)電流流動(dòng)到LC負(fù)載網(wǎng)絡(luò)中，原因是FET 1110基本上代表開(kāi)路(高電阻)。在這兩種狀態(tài)之間開(kāi)關(guān)晶體管使供應(yīng)的DC電壓和DC電流逆變成AC電壓和AC電流。

為了高效地加熱感受器元件，供應(yīng)的直流電盡可能以交流電的形式傳輸?shù)礁袘?yīng)器L2并且隨后傳輸?shù)礁袘?yīng)耦合到感應(yīng)器L2的感受器元件。在感受器元件中消耗的功率(渦電流損耗、磁滯損耗)在感受器元件中生成熱，如上面進(jìn)一步所述。換句話說(shuō)，F(xiàn)ET 1110中的功率消耗必須最小化，同時(shí)最大化感受器元件中的功率消耗。

在交流電壓/電流的一個(gè)周期期間的FET 1110中的功率消耗是在交流電壓/電流的該周期期間的每個(gè)時(shí)刻的晶體管電壓和電流的乘積在該時(shí)期的積分和在該周期的平均。由于FET 1110必須在該周期的一部分期間經(jīng)受高電壓并且在該周期的一部分期間傳導(dǎo)高電流，因此必須避免高電壓和高電流同時(shí)存在，原因是這將導(dǎo)致FET 1110中的顯著功率消耗。在FET 1110的“開(kāi)”狀態(tài)下，當(dāng)高電流正在流動(dòng)通過(guò)FET時(shí)晶體管電壓幾乎為零。在FET 1110的“關(guān)”狀態(tài)下，晶體管電壓高，但是通過(guò)FET 1110的電流幾乎為零。

開(kāi)關(guān)晶體管不可避免地還在該周期的一些時(shí)段中延伸。然而，代表FET 1110中的高功率損耗的高電壓-電流乘積可以通過(guò)以下附加措施避免。首先，晶體管電壓的上升被延遲，直到在通過(guò)晶體管的電流已經(jīng)降低到零為止。其次，晶體管電壓在通過(guò)晶體管的電流開(kāi)始升高之前返回到零。這由包括并聯(lián)電容器C1和電容器C2和感應(yīng)器L2的一系列連接的負(fù)載網(wǎng)絡(luò)1130實(shí)現(xiàn)，該負(fù)載網(wǎng)絡(luò)是FET 1110和負(fù)載1140之間的網(wǎng)絡(luò)。第三，在導(dǎo)通時(shí)晶體管電壓實(shí)際為零(對(duì)于雙結(jié)型晶體管“BJT”，它是飽和偏置電壓V_o)。導(dǎo)通的晶體管并不對(duì)充電的并聯(lián)電容器C1放電，因此，避免耗散并聯(lián)晶體管存儲(chǔ)的能量。第四，晶體管電壓的斜率在導(dǎo)通時(shí)間為零。然后，由負(fù)載網(wǎng)絡(luò)注入到導(dǎo)通晶體管中的電流以可控的適度的速率平滑上升，導(dǎo)致低功率耗散，同時(shí)晶體管電導(dǎo)在導(dǎo)通過(guò)渡期間從零開(kāi)始積累。結(jié)果，晶體管電壓和電流不會(huì)同時(shí)很高。電壓和電流的開(kāi)關(guān)逆變是彼此時(shí)間位移的。L1、C1和C2的值可以被選擇以最大化感受器元件中的功率的高效消耗。

盡管E級(jí)功率放大器對(duì)于根據(jù)本公開(kāi)的多數(shù)系統(tǒng)是優(yōu)選的，但是也能夠使用其它電路結(jié)構(gòu)。圖16B示出用于使用D級(jí)功率放大器將高頻振蕩電流提供給感應(yīng)器線圈的電路的第二例子。圖16B的電路包括連接到兩個(gè)晶體管1210、1212的電池101。兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件1220、1222被提供用于接通和切斷兩個(gè)晶體管1210、1212。開(kāi)關(guān)以一種方式高頻地被控制從而確保兩個(gè)晶體管1210、1212中的一個(gè)已被切斷，同時(shí)兩個(gè)晶體管中的另一個(gè)被接通。感應(yīng)器線圈再次由L2指示并且線圈和感受器元件的組合歐姆電阻由R指示?？蓪1和C2的值選擇為最大化在感受器元件中的電力的有效耗散。

感受器元件可以由具有接近感受器元件應(yīng)加熱到的期望溫度的居里溫度的材料或材料的組合制造。一旦感受器元件的溫度超過(guò)該居里溫度，材料將其鐵磁性質(zhì)變?yōu)轫槾判再|(zhì)。因此，感受器元件中的能量消耗明顯減小，原因是具有順磁性質(zhì)的材料的磁滯損耗遠(yuǎn)低于具有鐵磁性質(zhì)的材料。感受器元件中的該減小的功率消耗可以被檢測(cè)，并且例如，由DC/AC變換器生成交流電然后可以被中斷直到感受器元件已冷卻到再次低于居里溫度并且已恢復(fù)其鐵磁性質(zhì)。然后可以再次恢復(fù)由DC/AC逆變器生成交流電。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員現(xiàn)在可以想到根據(jù)本公開(kāi)的包含感受器元件的其它筒設(shè)計(jì)。例如，筒可以包括煙嘴部分并且可以具有任何期望的形狀。此外，根據(jù)本公開(kāi)的線圈和感受器布置可以用于除了已經(jīng)所述的那些以外的其它類(lèi)型的系統(tǒng)中，如增濕器、空氣清新器和其它氣溶膠生成系統(tǒng)。

上文描述的示例性實(shí)施例是舉例說(shuō)明而不是限制性的?？紤]到上述的示例性實(shí)施例，現(xiàn)在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解到與以上示例性實(shí)施例一致的其它實(shí)施例。