气溶胶产生装置和气溶胶产生系统的制作方法

本披露总体上涉及一种气溶胶产生装置，并且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装置。本披露的实施例还涉及一种包括气溶胶产生装置和气溶胶产生基质的气溶胶产生系统、以及一种使用该气溶胶产生系统来产生要吸入的气溶胶的方法。本披露特别适合于便携式(手持式)气溶胶产生装置。这种装置通过传导、对流和/或辐射来加热而不是灼烧气溶胶产生基质(例如，烟草)或其他合适的材料，以产生供使用者吸入的气溶胶。本披露特别是涉及感应加热的气溶胶产生装置和/或系统。

背景技术：

1、近年来，作为使用传统烟草产品的替代品，风险降低或风险改善的装置(也称为气溶胶产生装置或蒸气产生装置或个人汽化器)的使用和普及迅速增长。可获得将气溶胶产生物质加热或升温以产生供使用者吸入的气溶胶的各种不同装置和系统。

2、常用的风险降低或风险改善的装置是加热基质气溶胶产生装置或者所谓的加热不灼烧式装置。这种类型的装置通过将气溶胶产生基质加热到通常范围为150℃至300℃的温度来产生气溶胶或蒸气。将气溶胶产生基质加热到在该范围内的温度而不灼烧或燃烧气溶胶产生基质会产生蒸气，蒸气典型地冷却并且冷凝以形成供装置的使用者吸入的气溶胶。

3、当前可用的气溶胶产生装置可以使用多种不同方法中的一种方法来加热气溶胶产生基质。一种这样的方法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，在该装置中设置感应线圈，并且设置可感应加热的感受器以加热气溶胶产生基质。当使用者启用该装置时，向感应线圈提供电能，该感应线圈进而产生交变电磁场。感受器与电磁场耦合并产生热量，热量例如通过传导、辐射和对流中的一者或多者被传递到气溶胶产生基质，并且在气溶胶产生基质被加热时产生气溶胶。

4、通常期望控制气溶胶产生基质内的热分布，从而确保产生具有可接受特性的气溶胶以供使用者在整个使用时段(也称为吸烟期)内吸入。本披露的实施例寻求提供改进的使用者体验，其中，通过对气溶胶产生基质内的热分布进行更准确的控制来优化所产生的气溶胶的特性。

技术实现思路

1、根据本披露的第一方面，提供了一种气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置包括：

2、控制器；

3、感应加热布置，该感应加热布置被配置为加热气溶胶产生基质以产生要吸入的气溶胶，该感应加热布置包括感应线圈，该感应线圈至少包括多个第一线圈股线和多个第二线圈股线；

4、其中，该控制器被配置为控制该感应加热布置向该多个第一线圈股线供应交流电，以产生具有第一频率的第一电磁场，并向该多个第二线圈股线供应交流电，以产生具有与该第一频率不同的第二频率的第二电磁场。

5、该气溶胶产生装置被配置成加热气溶胶产生基质，而不是灼烧气溶胶产生基质，以使气溶胶产生基质的至少一种组分挥发，并且因此产生经加热的蒸气，该经加热的蒸气冷却并冷凝以形成供气溶胶产生装置的使用者吸入的气溶胶。该气溶胶产生装置典型地是手持式便携装置。

6、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，这意味着可以在不降低温度的情况下通过增大其压力而将蒸气冷凝成液体，而气溶胶是微细固体颗粒或液滴在空气或其他气体中的悬浮物。然而，应注意的是术语“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。

7、通过产生具有彼此不同的第一频率和第二频率的第一电磁场和第二电磁场，本披露能够谨慎控制气溶胶产生基质内的热分布，例如，因为第一电磁场可以使得优先加热第一可感应加热的感受器，并且第二电磁场可以使得优先加热第二可感应加热的感受器。因此，可以实现对气溶胶产生基质的选择性(或“分区”)加热。使用包括用于产生第一电磁场的多个第一线圈股线和用于产生第二电磁场的多个第二线圈股线的单个感应线圈，提供了用于产生第一电磁场和第二电磁场的有效解决方案，并确保气溶胶产生装置具有紧凑的设计。

8、现在将阐述可选特征。这些特征可单独应用，也可与本披露的任何方面以任何组合的方式应用。

9、感应线圈可以包括：第一线圈部分，在该第一线圈部分中可以布置有多个第一线圈股线；以及第二线圈部分，在该第二线圈部分中可以布置有多个第二线圈股线。感应线圈可以包括限定截面线圈包络的周边，并且该第一线圈部分和该第二线圈部分可以布置在截面线圈包络内。第一线圈部分和第二线圈部分的设置确保多个第一线圈股线和多个第二线圈股线在截面线圈包络内相互分离。

10、感应线圈可以包括外绝缘体，该外绝缘体可以环绕第一线圈部分和第二线圈部分两者，并且可以限定线圈周边。

11、感应线圈可以具有第一端和第二端，并且第一线圈股线和第二线圈股线两者都可以从第一端延伸至第二端。

12、第一线圈部分和第二线圈部分可以彼此电隔离。这确保了第一线圈部分中的多个第一线圈股线与第二线圈部分中的多个第二线圈股线之间不存在电接触。

13、多个第一线圈股线可以具有第一截面，并且多个第二线圈股线可以具有与第一截面不同的第二截面。不同的第一截面和第二截面有利于产生具有不同的第一频率和第二频率的第一电磁场和第二电磁场。例如，多个第一线圈股线和多个第二线圈股线可以在截面形状和截面面积中的一者或多者方面彼此不同。

14、供应到第一线圈股线的交流电可以包括第一交流电，并且供应到第二线圈股线的交流电可以包括第二交流电。第一交流电可以不同于第二交流电。第一线圈股线可以与第二线圈股线相同(例如，在截面、直径和材料方面)。可替代地，第一线圈股线可以与第二线圈股线不同(例如，在截面、直径和/或材料方面，如上所述)。

15、控制器可以被配置为向多个第一线圈股线和多个第二线圈股线顺序供应交流电，以顺序产生第一电磁场和第二电磁场。因此，第一电磁场和第二电磁场不是同时产生的，而是在不同时间产生的。这就允许方便地对气溶胶产生基质的不同区域或部分进行顺序加热，从而提供气溶胶产生基质内的受控热分布，特别是选择性(或“分区”)加热。

16、控制器可以被配置为在第一时间段内向多个第一线圈股线供应(第一)交流电，以在第一时间段内产生第一电磁场，然后在第一时间段之后的第二时间段内向多个第二线圈股线供应(第二)交流电，以便在第二时间段内产生第二电磁场。第一电磁场可以使得在第一时间段期间优先加热第一可感应加热的感受器，并且第二电磁场可以使得在第二时间段期间优先加热第二可感应加热的感受器。因此，第一可感应加热的感受器可以在第一时间段期间被加热到比第二可感应加热的感受器更高的温度，而第二可感应加热的感受器可以在第二时间段期间被加热到比第一可感应加热的感受器更高的温度。再次，这提供了气溶胶产生基质内的受控热分布，并且特别地，提供了选择性(或“区域”)加热。

17、气溶胶产生装置可以包括加热腔室，该加热腔室可以限定用于接纳气溶胶产生基质的至少一部分的加热区。感应线圈可以被定位成与加热腔室相邻，以在加热区内产生第一电磁场和第二电磁场。因此，当气溶胶产生基质定位在由加热腔室限定的加热区中时，它可以被高效地加热。

18、第一电磁场可以被适配成加热具有第一谐振频率的第一可感应加热的感受器，并且第二电磁场可以被适配成加热具有与第一谐振频率不同的第二谐振频率的第二可感应加热的感受器。因此，第一电磁场使得优先加热第一可感应感受器，并且第二电磁场使得优先加热第二可感应加热的感受器。通过使用不同的谐振频率，可以实现气溶胶产生基质的选择性(或“分区”)加热。

19、使用不同的谐振频率允许通过控制感应加热布置对气溶胶产生基质执行选择性(或“分区”)加热，从而使多个第一线圈股线产生具有基本等于第一可感应加热的感受器的第一谐振频率的第一频率的第一电磁场，并且使多个第二线圈股线产生具有基本等于第二可感应加热的感受器的第二谐振频率的第二频率的第二电磁场。产生具有基本等于特定感受器(第一感受器或第二感受器)的谐振频率(第一谐振频率或第二谐振频率)的频率(第一频率或第二频率)的电磁场(第一电磁场或第二电磁场)将使得该感受器产生热量。其还可以使得其他感受器中的一个或多个(即，谐振频率基本不等于所产生的电磁场的频率的任何感受器)产生通常小于由特定感受器产生的热量，并且该热量可以为零或基本为零。因此，特定感受器的任何选择性加热都不应被解释为意味着根本不加热其他感受器，而只是特定感受器的选择性加热通常将主要负责使气溶胶从与特定感受器相邻的气溶胶产生基质释放。在整个说明书中，使用术语“优先加热”来限定这种类型的加热。

20、气溶胶产生装置包括第一可感应加热的感受器和第二可感应加热的感受器。第一可感应加热的感受器和第二可感应加热的感受器提供对气溶胶产生基质的快速且受控的加热，同时将能量效率最大化。通过将第一可感应加热的感受器和第二可感应加热的感受器作为气溶胶产生装置的一部分提供，而不是将其与气溶胶产生基质一起作为气溶胶产生制品的一部分提供，可以简化气溶胶产生制品的结构和制造。

21、第一可感应加热的感受器和第二可感应加热的感受器可以在加热区内围绕加热腔室定位，以分别限定加热区内的第一区域和加热区内的第二区域。感应线圈可以围绕加热腔室螺旋延伸。因此，可以在第一区域和第二区域中实现气溶胶产生基质的选择性(或“分区”)加热。例如，气溶胶产生基质的第一部分可以定位在第一区域中并由第一可感应加热的感受器在第一区域中加热，并且气溶胶产生基质的第二部分可以定位在第二区域中并由第二可感应加热的感受器在第二区域中加热。通过提供围绕加热腔室螺旋延伸的感应线圈，可以确保第一可感应加热的感受器和第二可感应加热的感受器通过对应的第一电磁场和第二电磁场进行可靠的加热。

22、感应线圈可以包括利兹(litz)电线或利兹电缆。然而，应当理解的是，可以使用其他材料。

23、感应线圈可以被布置成在使用时通过波动的电磁场进行操作，该波动的电磁场具有在大约20mt与最高集中度点处的大约2.0t之间的磁通量密度。

24、加热腔室可以是基本管状的，并且第一可感应加热的感受器和第二可感应加热的感受器可以围绕该基本管状的加热腔室的周边间隔开。加热腔室可以是基本圆柱形的，并且第一可感应加热的感受器和第二可感应加热的感受器可以围绕该基本圆柱形的加热腔室周向地间隔开。因此，加热腔室可以被配置为接纳基本圆柱形的气溶胶产生基质，这可能是有利的，因为呈气溶胶产生制品形式的气溶胶产生基质通常以圆柱形形状来包装和销售。

25、加热腔室可以具有限定了纵向方向的纵向轴线。第一可感应加热的感受器和第二可感应加热的感受器中的每一个在加热腔室的纵向方向上可以是长形的。第一可感应加热的感受器和第二可感应加热的感受器中的每一个可以具有长度和宽度，并且在实施例中，长度可以是宽度的至少五倍。长形的第一可感应加热的感受器和第二可感应加热的感受器在第一电磁场和第二电磁场的存在下被高效加热，并且长形形状确保了气溶胶产生基质沿着其长度被快速且均匀地加热。由此，气溶胶产生装置的能量效率被最大化。

26、该加热腔室可以包括基本不导电和不透磁的材料。例如，加热腔室可以包括耐热塑料材料，比如聚醚醚酮(peek)。加热腔室本身在气溶胶产生装置的操作期间不被感应加热布置加热，从而确保输入到第一可感应加热的感受器和第二可感应加热的感受器中的能量最大化。这进而有助于确保装置的能量效率最大化。该装置触摸起来还保持凉爽，从而确保使用者的舒适度最大化。

27、第一可感应加热的感受器和第二可感应加热的感受器可以包括金属。该金属典型地选自由不锈钢和碳钢组成的组。然而，第一可感应加热的感受器和第二可感应加热的感受器可以包括任何合适的材料，包括但不限于铝、铁、镍、不锈钢、碳钢及其合金(例如镍铬或镍铜)中的一种或多种。通过在其附近施加第一电磁场或第二电磁场，对应的第一可感应加热的感受器或第二可感应加热的感受器由于涡电流和磁滞损耗而产生热量，从而引起电磁能到热能的转换。

28、气溶胶产生装置可以包括电源，并且控制器可以包括控制电路系统。电源和控制电路系统可以被配置为在高频下操作。电源和控制电路系统可以被配置成在大约80khz到1mhz之间、可能是在大约150khz到250khz之间、并且可能是大约200khz的频率下进行操作。取决于所使用的可感应加热的感受器的类型，电源和控制电路系统可以被配置成在更高的频率、例如mhz范围的频率下进行操作。电源和控制电路系统可以被配置为在多个频率(例如，至少两个频率)下操作。

29、根据本披露的第二方面，提供了一种气溶胶产生系统，该气溶胶产生系统包括：

30、气溶胶产生基质；以及

31、上文所限定的气溶胶产生装置，该气溶胶产生装置用于加热气溶胶产生基质以产生要吸入的气溶胶。

32、气溶胶产生基质可以包括任何类型的固体或半固体材料。气溶胶产生固体的示例性类型包括粉末、微粒、球粒、碎片、股线、颗粒、凝胶、条带、散叶、切碎的填料、多孔材料、泡沫材料或片材。气溶胶产生基质可以包括植物衍生材料，并且特别地可以包括烟草。气溶胶产生基质可以有利地包括再造烟草，例如，该再造烟草包含烟草以及纤维素纤维、烟草茎纤维以及如caco3等无机填料中的任何一者或多者。

33、因此，气溶胶产生装置可以被称为“受热式烟草装置”、“加热不灼烧式烟草装置”、“用于使烟草产品汽化的装置”等，其被解释为是适合实现这些效果的装置。本文披露的特征同样适用于被设计成使任何气溶胶产生基质汽化的装置。

34、气溶胶产生基质可以形成气溶胶产生制品的一部分并且可以被纸质包裹物周向包绕。

35、气溶胶产生制品可以基本形成为棒状，并且可以宽泛地类似于具有管状区域的香烟，该管状区域具有以适当方式布置的气溶胶产生基质。气溶胶产生制品可以包括在气溶胶产生制品的近端处的过滤段，例如该过滤段包括醋酸纤维素纤维。过滤段可以构成吸嘴过滤器，并且可以与气溶胶产生基质同轴对准。在一些设计中还可以包括一个或多个蒸气收集区域、冷却区域以及其他结构。例如，气溶胶产生制品可以包括在过滤段上游的至少一个管状段。管状段可以充当蒸气冷却区域。该蒸气冷却区域可以有利地允许通过加热气溶胶产生基质而产生的经加热的蒸气冷却并且冷凝以形成具有合适特性供使用者例如通过过滤段吸入的气溶胶。

36、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，比如丙三醇或丙二醇。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)之间并且可能为大约15％(基于干重)的气溶胶形成剂含量。

37、在被第一可感应加热的感受器或第二可感应加热的感受器加热时，气溶胶产生基质可以释放挥发性化合物。挥发性化合物可以包括尼古丁或比如烟草香料等风味化合物。

38、根据本披露的第三方面，提供了一种使用上文限定的气溶胶产生系统的方法，该方法包括：

39、将气溶胶产生基质的至少一部分定位在气溶胶产生装置的加热腔室中；

40、由控制器致动感应加热布置，以在第一时间段内向多个第一线圈股线供应交流电，从而在第一时间段内产生第一电磁场来加热气溶胶产生基质的第一部分；

41、由控制器致动感应加热布置，以在第一时间段之后的第二时间段内向多个第二线圈股线供应交流电，从而在第二时间段内产生第二电磁场来加热气溶胶产生基质的第二部分。

42、第一电磁场可以使得在第一时间段期间优先加热第一可感应加热的感受器，并且第二电磁场可以使得在第二时间段期间优先加热第二可感应加热的感受器。因此，第一可感应加热的感受器可以在第一时间段期间被加热到比第二可感应加热的感受器更高的温度，而第二可感应加热的感受器可以在第二时间段期间被加热到比第一可感应加热的感受器更高的温度。如上所述，这提供了气溶胶产生基质内的受控热分布，并且特别地，提供了选择性(或“区域”)加热。

43、在该方法的实施例中，加热腔室可以限定加热区。

44、由控制器致动感应加热布置以向多个第一线圈股线供应交流电的步骤可以使得所产生的第一电磁场加热限定该加热区的第一区域的第一可感应加热的感受器，在该第一区域中定位有该气溶胶产生基质的第一部分。由控制器致动感应加热布置以向多个第二线圈股线供应交流电的步骤可以使得所产生的第二电磁场加热限定该加热区的第二区域的第二可感应加热的感受器，在该第二区域中定位有该气溶胶产生基质的第二部分。

45、因此，该方法提供了对第一区域和第二区域中的气溶胶产生基质的选择性(或“分区”)加热。特别是，气溶胶产生基质的定位在第一区域中的第一部分由第一可感应加热的感受器加热，并且气溶胶产生基质的定位在第二区域中的第二部分由第二可感应加热的感受器加热。如上所述，气溶胶产生基质的第一部分和第二部分的加热通常是按顺序进行的。