一种具有弧面补充加热器的电磁加热型气溶胶生成器具及气溶胶生成方法与流程

本发明属于加热不燃烧型(heat-not-burn，俗称hnb)气溶胶生成器具领域。

背景技术：

1、加热不燃烧型气溶胶生成器具(俗称hnb发烟器具或hnb烟具)以对气溶胶生成材料(也称气溶胶源材料或发烟材料)进行加热但不使其燃烧的方式来释放出气溶胶供用户抽吸享用，其中气溶胶生成材料包括但不限于烟草、茶叶、艾蒿、香草、中药等诸多能释放特定香味的草本植物，最典型的是烟草。气溶胶生成材料中除了自身天然香味成分外还可以含有外加的香料(诸如薄荷醇、玫瑰精油等各种香料)、发烟剂(诸如甘油、丙二醇等多元醇)等。当前最流行的加热不燃烧型气溶胶生成制品是各种以烟草为气溶胶生成材料的烟支和各种以非烟草草本植物作为气溶胶生成材料的本草加热型抽吸产品，二者均可通过受热产生各种特定香味的气溶胶供用户抽吸享用。

2、通常靠加热器具来对气溶胶生成制品进行加热。加热方式有电阻加热和电磁加热。电阻加热是将电阻加热片插入到气溶胶生成制品内部进行加热，但电阻加热片容易弯折甚至断裂，且加热后拔出气溶胶生成制品时还容易掉落残渣或在电阻加热片上残留残渣，下次加热时残渣焦糊导致不良气息。

3、有一种电磁加热方式解决了以上问题，该电磁加热在加热器具中不常设片状感受器，而是将片状感受器作为一次性消耗品设于气溶胶生成制品的气溶胶生成材料段内部，这样气溶胶生成制品就可以整体插入/拔出加热器具的容纳腔，在包围该容纳腔的线圈所产生的交变磁场作用下，片状感受器电磁感应发热，从而加热周围的气溶胶生成材料而产生气溶胶。靠这种方式，彻底消除加热片弯折或断裂的风险，且没有了加热片插拔的过程，也不会掉渣，因此成为一种主流加热方式。国际烟草巨头pmi公司2021年下半年横空出世的最新hnb产品iqos iluma电磁加热烟具所配套使用的terea烟支，就是采用上述结构。此外，国内外很多其他hnb烟具烟支厂家也陆续跟进采用这种结构。

4、还有另一种电磁加热的方式是将片状感受器预设于加热器具的容纳腔内部，而气溶胶生成制品本身内部不含片状感受器，需要抽吸时，将气溶胶生成制品插入到容纳腔内，同时片状感受器插入到气溶胶生成制品内部进行电磁加热。

5、然而，实践中发现，无论以上哪种电磁加热方式，当采用片状感受器对气溶胶生成材料段进行内部电磁感应加热时，气溶胶生成量偏小，表现在烟雾淡薄且持续抽吸口数低，不能满足某些对大烟雾量或高抽吸口数有要求的用户的需要。

6、本发明旨在解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明一方面公开了一种具有弧面补充加热器的电磁加热型气溶胶生成器具，其包括线圈11和置于线圈11内部的容纳腔12，该容纳腔12用于容纳内含轴向设置的片状感受器21的第一气溶胶生成制品2，或者该容纳腔12内沿轴向预设片状感受器21以备将该片状感受器21插入本身不含片状感受器的第二气溶胶生成制品中，其关键点在于，所述容纳腔12的内壁上设有弧面补充加热器13。

2、优选地，所述弧面补充加热器13贴合于容纳腔12内壁上或嵌于容纳腔12内壁中。

3、所述弧面补充加热器13可以呈电阻加热器形式或呈电磁感受器形式。

4、其中感受器是指任何能在交变磁场下能电磁感应发热的物质，通常为铁磁性物质，例如磁性铁氧体、铁、钢、含铁合金等，诸如铁镍合金、坡莫合金、不锈钢等。

5、所述“预设”是指在气溶胶生成制品插入片状感受器前就已经以固定方式或可拆卸方式设置于所述气溶胶生成器具的容纳腔中，当气溶胶生成制品插入容纳腔后该片状感受器插入到该气溶胶生成制品内部进行加热。

6、其中“弧面”是指圆柱面或椭圆柱的一部分而非全部，其横截面为一段连续弧形或间断弧形，弧是指圆周或椭圆周的一部分而非全部。且允许一部分弧面的轴向长度不同于另一部分弧面的轴向长度。优选地，所述弧面补充加热器13具有沿着容纳腔12的的至少一端、优选两端向容纳腔12中部方向由大变小(包括变小至零)的横截面，变化可以是渐变或突变，形式不限，几种典型情况如图6所示。

7、单个弧面补充加热器的圆心角不受限制，可为1°-180°，优选为10°-150°，更优选为20°-120°，更优选为30°-90°，最优选为45°-60°。

8、所述弧面补充加热器的数量不限，可以为一个或多个。优选地，所述弧面补充加热器为多个，例如2个、4个、6个、8个甚至更多个，以周向分散方式、优选周向均匀分散方式设置在所述容纳腔2的内壁上。当然，多个弧面补充加热器也可以彼此沿轴向分散，或既沿周向分散又沿轴向分散。

9、所述弧面补充加热器形式不限，可以是连续面、间断面、平行栅格、网、散点等多种形式，因此所述弧面可以是连续弧面也可以是由众多离散面、离散线或离散点构成的非连续弧面。

10、优选地，所述弧面补充加热器7存在至少一条法线不平行于片状感受器21(无论该片状感受器21是位于第一气溶胶生成制品2中还是以预设于容纳腔12中)所在的平面。更优选地，所述弧面补充加热器7的任何一条法线都不平行于片状感受器21所在的平面，以避免重复加热片状感受器的有效加热区内的发烟材料。再更优选地，所述弧面补充加热器13存在这样一条法线，该法线垂直于所述片状感受器6所在的平面，当然也可以不垂直。

11、优选地，所述容纳腔12设有相位指示器121，用于将所述第一气溶胶生成制品插入该容纳腔12时指示所述片状感受器21的端面位于该指示器所指示的直径方向上，且该直径方向与所述弧面补充加热器13的法线不平行。

12、优选地，气溶胶生成制品通常为圆柱形，其从远唇端到近唇端依次包括气溶胶生成材料段、支撑段、冷却段和所述过滤段，它们均被外包裹纸所包裹。第一气溶胶生成制品还在气溶胶生成材料内部预置片状感受器21，其长度方向通常沿气溶胶生成制品的轴线设置。第二气溶胶生成制品则在气溶胶生成材料内部没有预置片状感受器21。优选地，其中气溶胶生成材料段内填充气溶胶生成材料，其形态不限，但优选片材或平行条束状，其中所述支撑段具有中间气流通道，所述冷却段内部填充有冷却材料或者所述冷却段是侧壁打有贯穿通气孔的空管。气溶胶生成材料段、支撑段、冷却段和过滤段依次连接的气溶胶生成制品是hnb领域已知的技术，不再赘述。所述气溶胶生成制品的最简化形式是可以将支撑段、冷却段和过滤段全部都省略掉，因为这些功能段可以根据需要放入到气溶胶加热器具中。当然，也可以将支撑段、冷却段和过滤段中的至少一段省略掉而保留其余段。所述外包裹纸至少用于包裹所述气溶胶生成材料段，若有其他功能段，也可以同时包裹其他功能段。外包裹纸不见得是单层，也可以是多层。外包裹纸可以是纸幅卷接而成，也可以是预制的纸管。

13、本发明另一方面涉及一种气溶胶生成方法，其使用前述具有弧面补充加热器的电磁加热型气溶胶生成器具来加热内含轴向设置的片状感受器21的第一气溶胶生成制品2或者加热本身不含片状感受器的第二气溶胶生成制品，该方法将所述气溶胶生成制品2插入到所述容纳腔12中并在所述线圈提供的交变磁场作用下实现片状感受器21电磁感应加热，其关键点在于，用所述弧面补充加热器13来对所述片状感受器21的加热效应减弱区内的气溶胶生成材料进行补充加热，所述片状感受器21和所述弧面补充加热器13的启动顺序不限。

14、启动顺序不限意味着片状感受器21和所述弧面补充加热器13可以先后启动(谁先谁后都无所谓)或同时启动，在工作时间上有完全重叠、部分重叠或完全不重叠。

15、优选地，所述容纳腔12设有相位指示器121，用于当将所述第一气溶胶生成制品插入该容纳腔12时指示用户将该第一气溶胶生成制品内部的片状感受器21的暴露端面位于该指示器所指示的直径方向，且该直径方向与所述弧面补充加热器13的法线不平行。当然也可以没有该相位指示器而纯靠用户用肉眼观察来控制第一气溶胶生成制品的插入相位。

16、在气溶胶生成段的圆形横截面上，所述片状感受器的横截面通常位于气溶胶生成段的某条直径方向。有效温度场是指这样的温度区域：其温度不低于感受器本体预定加热温度的九成值，且大于气溶胶生成材料的受热释放气溶胶温度。有效温度场之外的区域被称为加热效应减弱区。

17、对于片状感受器，在气溶胶生成制品的圆形横截面上看，有效温度场的边缘通常为以片状感受器的宽度方向为长轴的椭圆，如图3中虚线所示，该椭圆的长轴长度通常为片状感受器的宽度的1.1-1.2倍左右，该椭圆的短轴长度通常为长轴长度的1/5至2/3范围内，取决于片状感受器的厚度。这里将片状感受器沿气溶胶生成制品轴向方向的维度称为长度，将片状感受器在垂直于轴向的横截面上的较长尺寸方向称为宽度，较短尺寸方向称为厚度。

18、对于片状感受器，在气溶胶生成制品的轴向横截面上看，其有效温度场的边缘通常呈以下形状：从片状感受器的长度方向的一端向另一端，有效温度场的边缘线距离片状感受器的距离呈从小到大又从大到小的形状，如图5所示。

19、显然，无论片状感受器是原本就存在于气溶胶生成制品中还是预设于气溶胶生成器具的容纳腔中在工作时才插入到气溶胶生成制品中，都存在上述有效温度场，自然也都存在加热效应减弱区。

20、上述技术方案在不矛盾的前提下，可自由组合。

21、本发明具有以下有益效果：

22、1、本发明人在实践中发现，片状感受器从气溶胶生成材料内部加热，气溶胶生成量偏低的原因在于，片状感受器的加热作用会从气溶胶生成材料中心轴线向外周逐步弱化，且相比非端部区域，两个端部也会弱化。经本发明发明人实际测试，在气溶胶生成材料段的横截面上，片状感受器的有效温度场并非正圆形而是近似椭圆形，如图3所示，其中虚线椭圆所示是其有效温度场边界；在气溶胶生成材料段的轴向截面上，其有效温度场的边缘通常呈以下形状：从片状感受器的长度方向的一端向另一端，有效温度场的边缘线距离片状感受器的距离呈从小到大又从大到小的形状，如图5所示，其中虚线所示是其有效温度场边界。在上述虚线范围内的气溶胶生成材料能得到有效加热，是有效加热区，上述虚线范围以外是加热效应减弱区，此区域内的气溶胶生成材料则不能得到有效加热，由此导致气溶胶生成材料浪费且气溶胶生成量不足。此外，在片状感受器的宽度方向上从一边到另一边，有效温度场的边缘线距离片状感受器的距离也呈从小到大又从大到小的形状，同样存在上述现象。尤其是片状感受器两个端部附近的气溶胶生成材料，既位于宽度方向上加热效应减弱区又位于长度方向加热效应减弱区，其气溶胶生成材料浪费量几乎高达80％以上。

23、本发明在气溶胶生成器具的容纳腔内增设弧面补充加热器，靠其电磁感应发热或电阻发热来对所述加热效应减弱区进行补充加热，充分利用了加热效应减弱区内的那些气溶胶生成材料，提高了单口抽吸时的气溶胶生成量或气溶胶浓度，或延长了总抽吸口数，尤其是对于具有尖端的片状感受器，效果更为突出。尤其是本发明采用如图6所示的从端部到中间渐窄型弧面补充加热器时，能最好地对片状感受器两个端部附近的长度和宽度两方向的加热效应减弱区内的气溶胶生成材料进行补充加热。

24、2、现有技术中曾经有使用整体圆周感受器全周向加热与片状感受器中心加热进行组合的技术方案，但这种技术方案未针对片状感受器的温度场进行专门化设计，而是“无差别”提供全轴向和全周向加热，导致片状感受器有效温度场内的气溶胶生成材料容易被双重加热导致过热而产生焦糊味等不良气息，且浪费电能。本发明在容纳腔内壁上设置弧面补充加热器，仅针对片状感受器的加热效应减弱区进行精准补充加热，不会导致有效温度场内过热，不会产生不良气息且节约电能。