一种气溶胶生成系统的制作方法

本专利涉及新型烟草，特别涉及一种感应加热气溶胶生成系统。

背景技术：

1、近年来，随着人们对健康的日益关注，人们都意识到传统卷烟对健康有一定的危害，传统卷烟对健康及环境的影响问题开始逐步受到世界各国的重视。

2、目前市面上的加热卷烟的器具主要利用电阻加热的原理，加热方式主要有内芯加热、外围加热和内外混合加热。内芯加热的烟具，由于要使烟支便于插入，通常使用针式的发热体，其发热体的截面面积需要较小，使得烟支在加热的过程中，靠近加热体的烟媒被过度加热，而远离加热体的烟媒难以被加热，使得烟支加热不均匀。

3、电磁感应加热是利用电磁感应的方法，使被加热的材料的内部产生电涡流，依靠这些涡流的能量达到加热目的。电磁感应加热的过程实际上是电磁感应过程和热传导过程的综合体现，其中的电磁感应过程具有主导作用。它影响并在一定程度上决定着热传导过程。热传导过程中所需要的热能量实际上是由电磁感应过程中所产生的涡流功率所提供。电磁感应加热作为一种非接触加热方式，感应加热体不需要与加热控制部件电连接，因此设计的自由度较大，十分适合应用于新型烟草制品领域。电磁感应加热原理中关键的组件包括具有感应线圈的感应发射器和作为感应发热体的感受器。

4、然而，感应线圈在使用中温度过高会导致工作状态不稳定、烟具发烫等一系列问题，因此需要提供能一种给感应线圈降温的手段。

技术实现思路

1、本发明目的是为了提供一种感应气溶胶生成装置，通过设计流过感应线圈的气流通道，实现为感应线圈降温的目的。

2、为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

3、一种感应气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置用于加热气溶胶生成制品，所述气溶胶生成制品和/或气溶胶生成装置设置有感应发热体，所述气溶胶生成制品包括气溶胶生成基质，在使用中所述气溶胶生成基质与所述感应发热体热接触，所述气溶胶生成装置包括壳体、加热腔室、感应线圈、控制元件和电源；所述加热腔室用于接纳所述气溶胶生成制品的至少一部分；所述感应线圈设置在所述壳体和所述加热腔室之间，所述感应线圈被配置成在所述控制元件控制下从所述电源获取高频电流并产生波动电磁场以使所述感应发热体发热且进而加热所述气溶胶形成基质；其特征在于，所述壳体设有第一进气口，所述加热腔室设有第一出气口，在使用中，外界空气从第一进气口进入所述壳体内、经过所述感应线圈的至少一部分后、从所述第一出气口进入所述加热腔室。

4、进一步的，所述气溶胶生成装置包括感应线圈腔室，所述感应线圈腔室用于容纳所述感应线圈，所述感应线圈腔室与所述第一进气口和所述第一出气口气路连通。

5、进一步的，所述感应线圈腔室在靠近所述感应线圈轴向的一端设置有第二进气口，所述感应线圈腔室在靠近所述感应线圈轴向的另一端设置有第二出气口，所述感应线圈腔室具有封闭气密结构，所述感应线圈腔室形成从所述第二进气口流入、经过整个所述感应线圈并向所述第二出气口流出的气流通道。

6、进一步的，所述感应线圈腔室在靠近所述感应线圈轴向的两端设置分别设有第二进气口和第三进气口，所述感应线圈腔室在靠近所述感应线圈轴向的中间设置有第二出气口，所述感应线圈腔室具有封闭气密结构，所述感应线圈腔室形成从所述第二进气口和所述第三进气口流入、经过整个所述感应线圈并向所述第二出气口流出的气流通道。

7、进一步的，所述感应线圈腔室在靠近所述壳体的一侧具有沿感应线圈轴向延伸的第二进气口，所述感应线圈腔室在靠近所述加热腔室的一侧并在所述感应线圈轴向的中间设置有第二出气口，所述第二进气口和所述第二出气口在周向上处于相对位置，所述感应线圈腔室具有封闭气密结构，所述感应线圈腔室形成从所述第二进气口流入、经过整个所述感应线圈并向所述第二出气口流出的气流通道。

8、进一步的，所述感应线圈为螺旋线圈，所述螺旋线圈相邻螺线之间具有螺距间隔，所述螺旋线圈的一端具有螺头，所述螺旋线圈的另一端具有螺尾，所述感应线圈与所述感应线圈腔室的内壁紧密贴合，所述螺距间隔与所述内壁共同形成从所述螺头到所述螺尾的螺旋气流通道，所述感应线圈腔室包括设置在所述螺头附近的第二进气口和设置在所述螺尾附近的第二出气口。

9、进一步的，所述感应线圈为螺旋线圈，所述螺旋线圈具有中空管道或者所述螺旋线圈与所述感应线圈腔室的内壁紧密贴合并在内部形成中空管道，所述螺旋线圈的一端具有螺头，所述螺旋线圈的另一端具有螺尾，所述感应线圈腔室包括与所述螺头对接的第二进气口和与所述螺尾对接的第二出气口。

10、进一步的，所述第一进气口设置于所述壳体的近端，所述第二进气口设置于所述感应线圈腔室的近端，所述第一出气口设置于所述加热腔室的远端，所述第二出气口设置于所述感应线圈腔室的远端。

11、进一步的，所述第一进气口设置于所述壳体的远端侧面，所述第二进气口设置于所述感应线圈腔室的近端，所述第一出气口设置于所述加热腔室的远端，所述第二出气口设置于所述感应线圈腔室的远端。

12、进一步的，所述感应气溶胶生成装置包括设置在所述加热腔室内的提取器，所述提取器具有与所述第一出气口相对应的通气孔。

13、其中，气溶胶生成制品是吸烟制品，包括气溶胶形成基质，其通过加热生成通过用户的口直接可吸入用户的肺中的气溶胶。

14、优选地，气溶胶形成基质是固体气溶胶形成基质。气溶胶形成基质可同时包括固体和液体组分。

15、优选地，气溶胶形成基质包括尼古丁。在一些优选实施方式中，气溶胶形成基质包括烟草。例如，气溶胶形成材料可以由均质烟草的片形成。

16、替代地或附加地，气溶胶形成基质可以包括不含烟草的气溶胶形成材料。例如，气溶胶形成材料可为包括尼古丁盐和气溶胶形成剂的片。

17、如果气溶胶形成基质是固体气溶胶形成基质，那么固体气溶胶形成基质可以包括粉末、颗粒、小丸、碎片、细条、条状物或片材中的一种或更多种，含有草本植物叶、烟叶、烟草肋料、平展烟草和均质烟草中的一种或更多种。

18、任选择地，固体气溶胶形成基质可以包含在加热固体气溶胶形成基质时释放的烟草挥发性芳香物化合物或非烟草挥发性芳香物化合物。固体气溶胶形成基质也可以包含一个或多个胶囊，所述胶囊包括例如另外的烟草挥发性芳香物化合物或非烟草挥发性芳香物化合物，且这种胶囊可以在加热固体气溶胶形成基质期间熔化。

19、任选择地，固体气溶胶形成基质可以设置在热稳定载体上或嵌入在热稳定载体中。载体可以采用粉末、颗粒、小丸、碎片、细条、条状物或片材的形式。固体气溶胶形成基质可以通过例如片材、泡沫、凝胶或浆料的形式布置在载体的表面上。固体气溶胶形成基质可以放置在载体的整个表面上，或可替代地，可以布置成图案，以便在使用期间提供不均匀的香味递送。

20、在本专利中，均质烟草材料表示通过使颗粒烟草聚集形成的材料。

21、在本专利中，片材表示具有基本大于其厚度的宽度和长度的层状元件。

22、在本专利中，聚集用于描述基本横向于气溶胶生成制品的纵向轴线卷绕、折叠或者压缩或收缩的片材。

23、优选地，气溶胶形成基质包括均质烟草材料的聚集的纹理化片材。

24、在本专利中，纹理化片材表示已卷曲、凸印、压印、穿孔或以另外方式变形的片材。气溶胶形成基质可以包括均质烟草材料的聚集的纹理化片材，其包括多个间隔开的缺口、突出部、穿孔或其组合。优选地，气溶胶形成基质包括均质烟草材料的聚集卷曲薄片。均质烟草材料的纹理化片材的使用可以有利地促进均质烟草材料片材的聚集，以形成气溶胶形成基质。

25、在本专利中，卷曲片材表示具有多个基本平行的隆脊或皱折的片材。优选地，当气溶胶生成制品已被组装时，基本平行的隆脊或皱折沿着气溶胶生成制品的纵轴延伸或平行于该纵轴延伸。这有利地促进聚集均质烟草材料的卷曲片材，以形成气溶胶形成基质。然而，将可以理解的是，用于包含在气溶胶生成制品中的均质烟草材料的卷曲片材可以可替代地或另外地具有多个基本平行的隆脊或皱折，当气溶胶生成制品已被组装时，所述多个基本平行的隆脊或皱折与气溶胶生成制品的纵轴呈锐角或钝角布置。

26、气溶胶形成基质可以为塞的形式，所述塞包括由纸或其他包装材料限定的气溶胶形成材料。在气溶胶形成基质为塞的形式的情况下，认为包括任何包装纸的整体塞是气溶胶形成基质。

27、优选地，气溶胶形成基质包括塞，所述塞包括由包装物包围的均质烟草材料或其它气溶胶形成材料的聚集片。优选地，所述或每个伸长的感受器位于与气溶胶形成材料直接接触的塞内。

28、在本专利中，气溶胶形成剂用于描述任何合适的已知化合物或化合物的混合物，所述化合物或化合物的混合物在使用中促进气溶胶的形成并且在气溶胶生成制品的工作温度下基本耐热降解。

29、合适的气溶胶形成剂在本领域中是已知的，并且其包括但不限于：多元醇，例如丙二醇、三甘醇、1，3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，例如甘油单乙酸酯、甘油二乙酸酯或甘油三乙酸酯；以及一元、二元或多元羧酸的脂族酯，例如十二烷二酸二甲酯和十四烷二酸二甲酯。优选的气溶胶形成剂是多元醇或其混合物，例如丙二醇、三甘醇、1，3-丁二醇，并且最优选的甘油。

30、气溶胶形成基质可包括单一气溶胶形成剂。可替代地，气溶胶形成基质可包括两种或更多种气溶胶形成剂的组合。

31、优选地，气溶胶形成基质具有按干重计大于5％的气溶胶形成剂含量。更优选地，气溶胶形成基质可具有按干重计大约5％与大约30％之间的气溶胶形成剂含量。在一个实施方式中，气溶胶形成基质具有按干重计大约20％的气溶胶形成剂含量。

32、可以通过辊压法、稠浆法和造纸法等本领域已有制造工艺制造包括用于在气溶胶生成制品中均质烟草片材的气溶胶形成基质。

33、气溶胶形成制品可以具有传统卷烟的外形，烟卷那样的香烟物品及它们的规格通常根据烟卷的长度来命名，如下所述。所谓“标准”，通常表示68mm～75mm的范围例如约68mm～约72mm的长度的烟卷，所谓“短”或“迷你”，表示68mm以下的长度的烟卷，所谓“超标”，通常表示75mm～91mm的范围例如约79mm～约88mm的长度的烟卷，所谓“长”或“加长”，通常表示91mm～105mm的范围例如约94mm～约101mm的长度的烟卷，以及所谓“超长”，通常表示约110mm～约121mm的范围的长度的烟卷。另外，香烟物品根据烟卷外周来命名，如下所述。所谓“标准”，表示约23mm～25mm的外周的烟卷，所谓“粗”，表示25mm以上的外周的烟卷，所谓“细”，表示约22mm～23mm的外周的烟卷，所谓“细长”，表示约19mm～22mm的外周的烟卷，所谓“超细”，表示约16mm～19mm的外周的烟卷，以及所谓“微细”，表示约16mm以下的外周的烟卷。因此，超标且超细型的烟卷具有例如约83mm的长度及约17mm的外周。标准、超标型的烟卷，即具有75mm～91mm的长度及23mm～25mm外周的烟卷受许多顾客青睐。各规格的香烟物品也可以制造成具备不同长度的过滤嘴。通常，短过滤嘴用于长度及外周都短的规格的香烟物品。通常，过滤嘴长从与“短”及“标准”的规格的香烟物品一同使用的15mm存在到与“超长”及“超细”的规格的香烟物品一同使用的30mm。带过滤嘴香烟物品的长度方向上的水松纸的长度比过滤嘴长例如3mm～10mm。

34、优选地，气溶胶形成制品包括气溶胶形成基质和烟嘴组件，所述烟嘴组件可进一步细分为支撑元件、气溶胶冷却元件和烟嘴。优选地，气溶胶形成基质、支撑元件、气溶胶冷却元件和烟嘴大体上为圆柱形且具有大体相当的外径。例如，具有至少5mm的外径。优选地，具有大约5mm到大约12mm之间、例如大约5mm到大约10mm之间或大约6mm到大约8mm之间的外径。在优选的实施方式中，具有7.2mm+/-10％的外径。

35、优选地，气溶胶形成基质气溶胶形成基质可以具有大约5mm到大约15mm之间、例如大约8mm到大约12mm之间的长度。在一个实施方式中，气溶胶形成基质可以具有大约lmm的长度。在优选的实施方式中，气溶胶形成基质具有大约12mm的长度。

36、支撑元件可以紧接地位于气溶胶形成基质的下游，并且可以紧靠气溶胶形成基质。

37、支撑元件可以由任何适当的材料或材料组合形成。例如，支撑元件可以由选自由以下材料组成的组中的一种或更多种材料形成：醋酸纤维素；纸板；卷曲纸，比如卷曲耐热纸或卷曲羊皮纸；以及聚合材料，比如低密度聚乙烯(ldpe)。在优选的实施方式中，支撑元件由醋酸纤维素形成。

38、支撑元件可以包括中空管状元件。在优选的实施方式中，支撑元件包括中醋酸纤维素管。

39、支撑元件可以具有在大约5mm与大约15mm之间的长度。在优选的实施方式中，支撑元件具有大约8毫米的长度。

40、气溶胶冷却元件可以位于气溶胶形成基质的下游，例如气溶胶冷却元件可以紧接地位于支撑元件的下游，并且可以紧靠支撑元件。气溶胶冷却元件也可以位于支撑元件和烟嘴之间，所述烟嘴位于气溶胶生成制品的最下游端。

41、气溶胶冷却元件可以具有在每毫米长度大约300平方毫米与每毫米长度大约1000平方毫米之间的总表面面积。在优选的实施方式中，气溶胶冷却元件具有每毫米长度大约500平方毫米的总表面面积。

42、气溶胶冷却元件可替代地被称为热交换器。

43、优选地，气溶胶冷却元件具有低抽吸阻力。即，优选地，气溶胶冷却元件提供对于空气穿过气溶胶生成制品的低的阻力。优选地，气溶胶冷却元件基本不影响气溶胶生成制品的抽吸阻力。

44、气溶胶冷却元件可以包括多个纵向延伸的通道。多个纵向延伸的通道可以由片材材料限定，所述片材材料已经历卷曲、打褶、聚集和折叠中的一种或更多种，以形成通道。多个纵向延伸的通道可以由单个片材限定，所述单个片材已经历卷曲、打褶、聚集和折叠中的一种或更多种，以形成多个通道。可替代地，多个纵向延伸的通道可以由多个片材限定，所述多个片材已经历卷曲、打褶、聚集和折叠中的一种或更多种，以形成多个通道。

45、在一些实施方式中，气溶胶冷却元件可以包括选自由以下组成的组中的材料聚集片：金属箔、聚合物材料以及基本上无孔的纸或纸板。在一些实施方式中，气溶胶冷却元件可以包括选自由以下组成的组中的材料的聚集片：聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚乳酸(pla)、乙酸纤维素(ca)和铝箔。在优选实施方式中，气溶胶冷却元件包括生物可降解材料的聚集片。例如，无孔纸的聚集片或可生物降解的聚合物材料(如聚乳酸)的聚集片。

46、气溶胶冷却元件可以由具有大约10平方毫米每毫克到大约100平方毫米每毫克重量之间的比表面面积的材料的聚集片形成。在一些实施方式中，气溶胶冷却元件可由具有大约35mm2/mg的比表面积的材料的聚集片层形成。

47、气溶胶生成制品可以包括位于气溶胶生成制品的口端处的烟嘴。烟嘴可以紧接地位于气溶胶冷却元件的下游，并且紧靠气溶胶冷却元件。烟嘴可以包括过滤嘴。过滤嘴可以由一种或更多种合适的过滤材料形成。许多这样的过滤材料在本领域是已知的。在一个实施方式中，烟嘴可以包括由醋酸纤维素丝束形成的过滤嘴。

48、烟嘴可以具有在大约5mm与大约20mm之间的长度。在优选的实施方式中，烟嘴具有大约14mm的长度。烟嘴可以具有在大约5mm与大约14mm之间的长度。在优选的实施方式中，烟嘴具有大约7mm的长度。

49、气溶胶生成制品的元件(例如，气溶胶形成基质和气溶胶生成制品的任何其它元件，如支撑元件、气溶胶冷却元件和烟嘴)由外部包装物包围。外部包装物由任何合适的材料或材料的组合形成。优选的是，外包装纸是香烟纸。

50、气溶胶生成装置用于说明与气溶胶生成制品的气溶胶形成基质相互作用以生成气溶胶的装置。优选地，气溶胶生成装置是吸烟装置，其与气溶胶生成制品的气溶胶生成基质相互作用以生成通过用户的口直接可吸入用户的肺中的气溶胶。气溶胶生成装置可以是用于吸烟制品的固定器。

51、感受器指的是可以将电磁能量转换成热的材料。当位于波动电磁场中时，在感受器中引起的涡电流导致感受器的加热。当伸长的感受器定位成与气溶胶形成基质热接触时，气溶胶形成基质由感受器加热。

52、气溶胶生成制品设计成与包括感应加热源的电操作气溶胶生成装置接合。感应加热源或感应器生成波动电磁场，以便加热位于波动电磁场内的感受器。在使用中，气溶胶生成制品与气溶胶生成装置接合使得感受器位于由感应器生成的波动电磁场内。

53、感受器的长度尺寸地大于其宽度尺寸或其厚度尺寸，例如大于其宽度尺寸或其厚度尺寸的两倍。因此感受器可以被描述为伸长的感受器。感受器可以大致纵向地布置在气溶胶生成基质内。这意味着伸长的感受器的长度尺寸布置成近似平行于气溶胶生成基质的纵向方向，例如在平行于气溶胶生成基质的纵向方向的加减10度以内。在优选的实施方式中，伸长的感受器可以位于气溶胶生成基质内的径向中心位置，并且沿着气溶胶生成基质的纵轴线延伸。

54、感受器优选为针形、条形或叶形。优选地，所述感受器具有5mm到15mm，例如6mm到12mm之间或8mm到10mm之间的长度。优选地，伸长的感受器具有与气溶胶形成基质基本相同的长度。优选地，所述感受器可以具有1mm到5mm的宽度和0.01mm到2mm之间的厚度，例如0.5mm到2mm的厚度。优选实施方式可能具有10微米到500微米之间的厚度，更优选10微米到100微米之间的厚度。如果感受器具有恒定横截面，例如圆形横截面，则它具有1mm到5mm的优选宽度或直径。

55、感受器可以采用能够通过感应方式加热至足以使气溶胶形成基质生成气溶胶的温度的任何材料制成。优选的感受器包括金属或碳。优选的感受器可能包括铁磁性材料，例如铁素体、铁磁性钢或不锈钢。合适的感受器可能是铝或可能包括铝。优选的感受器可由400系列不锈钢制成，例如410级、420级或430级不锈钢。当放置于具有类似频率和场强值的电磁场中时，不同材料将消耗不同数量的能量。因此，可以在已知电磁场内改变所述感受器的参数，例如材料类型、长度、宽度和厚度，以提供所需的能量消耗。

56、可能加热优选的感知器至超过250摄氏度的温度。合适的感受器可以包括非金属芯体，其具有布置在非金属芯体上的金属层，例如形成于陶瓷芯体的表面上的金属轨迹。

57、感受器可以具有外保护层，例如包封伸长的感受器的陶瓷保护层或玻璃保护层，从而形成完整的加热体。感受器可以包括由玻璃、陶瓷或惰性金属形成的保护涂层，所述保护涂层形成于感受器材料的芯体上。

58、感受器布置成与气溶胶形成基质热接触。因此，当感受器加热时，气溶胶形成基质被加热并且形成气溶胶。在一个实施方式中，包括感受器的加热体插入气溶胶形成基质内，气溶胶生成装置可以包含单个或多个伸长的加热体。在另一个实施方式中，气溶胶生成基质可以包含感受器，可替代地，气溶胶生成基质可以包括多个的感受器，感受器的形态可以是伸长形、颗粒形、网形、辐射形、管形、沙漏形、螺旋形等。

59、气溶胶生成装置通过感应发射器的感应线圈能够生成大约1mhz到30mhz之间、例如2mhz到10mhz之间、例如5mhz到7mhz之间的波动电磁场。

60、优选地，气溶胶生成装置能够生成具有1ka/m到5ka/m之间、例如2ka/m到3ka/m之间、例如大约2.5ka/m的场强(h场)的波动电磁场。

61、感应线圈材料应选用导电效果良好的材料如金属等；此外，在本专利中，感应线圈材料还应具有良好的弹性变形能力，可以用弹簧钢、金、银等金属。

62、气溶胶生成装置是用户可在单只手的手指之间舒适地持有的便携式或手持式气溶胶生成装置。气溶胶生成装置的形状基本上可以是圆柱形。气溶胶生成装置可以具有在大约70毫米与大约120毫米之间的长度。

63、电源可以是任何适当的电源，例如直流电压源，比如电池。在一个实施方式中，电源是锂离子电池。可替代地，电源可以是镍金属氢化物电池、镍镉电池或锂基电池，例如锂钴、磷酸锂铁、钛酸锂或锂聚合物电池。

64、控制元件可以是简单的开关。可替代地，控制元件可以是电路，并且可以包括一个或多个微处理器或微控制器。

65、气溶胶生成系统可能包括气溶胶生成装置以及一个或多个气溶胶生成制品，气溶胶生成装置配置相应数量的加热腔室收容气溶胶生成制品。

66、本发明通过提供一种全新的感应气溶胶生成装置，通过设计流过感应线圈的气流通道，实现了感应线圈的高效降温和空气预热，提高了能量利用率。