本披露內(nèi)容總體上涉及一種氣溶膠產(chǎn)生裝置，更具體地涉及一種用于產(chǎn)生供使用者吸入的氣溶膠的氣溶膠產(chǎn)生裝置。本披露內(nèi)容的實施例還涉及一種包括氣溶膠產(chǎn)生裝置的氣溶膠產(chǎn)生系統(tǒng)，以及一種包括感受器和氣溶膠產(chǎn)生材料的氣溶膠產(chǎn)生制品。本披露內(nèi)容總體上還涉及一種用于控制氣溶膠產(chǎn)生系統(tǒng)的感受器的加熱的方法。本披露內(nèi)容具體適合于便攜式(手持式)氣溶膠產(chǎn)生裝置。此類裝置通過傳導(dǎo)、對流和/或輻射來加熱而不是灼燒氣溶膠產(chǎn)生材料或基質(zhì)(例如，煙草或其他合適的材料)，以產(chǎn)生供使用者吸入的氣溶膠。本披露內(nèi)容具體涉及感應(yīng)加熱的氣溶膠產(chǎn)生裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，通過加熱而不是灼燒氣溶膠產(chǎn)生材料來產(chǎn)生供吸入的氣溶膠的裝置越來越受到消費者的歡迎。常用的風險降低或風險修正的裝置是加熱材料氣溶膠產(chǎn)生裝置或者所謂的加熱不灼燒式裝置。這種類型的裝置通過將氣溶膠產(chǎn)生材料加熱到典型地在150℃至300℃范圍內(nèi)的溫度來產(chǎn)生氣溶膠或蒸氣。將氣溶膠產(chǎn)生材料加熱到在該范圍內(nèi)的溫度而不灼燒或燃燒氣溶膠產(chǎn)生材料會產(chǎn)生蒸氣，蒸氣典型地冷卻并且冷凝以形成供裝置的使用者吸入的氣溶膠。

2、這種裝置可以使用多種不同方法中的一種方法來為氣溶膠產(chǎn)生材料提供熱量。其中一種方法是提供一種氣溶膠產(chǎn)生裝置，該氣溶膠產(chǎn)生裝置采用感應(yīng)加熱系統(tǒng)，包括氣溶膠產(chǎn)生材料的氣溶膠產(chǎn)生制品可以由使用者可移除地插入該氣溶膠產(chǎn)生裝置中。在這種裝置中，為該裝置提供感應(yīng)線圈，并且為氣溶膠產(chǎn)生制品提供可感應(yīng)加熱的感受器。當使用者激活該裝置時，電能被提供給感應(yīng)線圈，該感應(yīng)線圈進而產(chǎn)生交變電磁場。感受器與電磁場耦合并且產(chǎn)生熱量，該熱量例如通過傳導(dǎo)被傳遞給氣溶膠產(chǎn)生材料，并且在氣溶膠產(chǎn)生材料被加熱時產(chǎn)生氣溶膠。

3、通常期望控制氣溶膠產(chǎn)生材料的加熱，從而確保產(chǎn)生具有可接受特性的氣溶膠以供使用者在整個使用時段(也稱為吸煙期)內(nèi)吸入。本披露內(nèi)容的實施例尋求提供改進的使用者體驗，其中，通過由感受器對氣溶膠產(chǎn)生材料的加熱進行更精確的控制來優(yōu)化所產(chǎn)生的氣溶膠的特性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)本披露內(nèi)容的第一方面，提供了一種氣溶膠產(chǎn)生裝置，該氣溶膠產(chǎn)生裝置包括：

2、電源，例如，電池或電池單體；

3、振蕩電路，該振蕩電路被配置成產(chǎn)生用于對感受器進行感應(yīng)加熱的時變電磁場；以及

4、頻率發(fā)生電路，該頻率發(fā)生電路包括：

5、變頻振蕩器(vfo)，該變頻振蕩器包括：

6、-電源電壓端子，該電源電壓端子被配置成接收電源電壓；

7、-設(shè)定端子；以及

8、-振蕩器輸出端子，該振蕩器輸出端子被配置成提供輸出信號，該輸出信號具有由進入該設(shè)定端子的輸入信號確定的頻率；

9、開關(guān)電路，該開關(guān)電路電連接至電源并且被配置成以由vfo的輸出信號的頻率確定的工作頻率驅(qū)動振蕩電路；以及

10、可變電阻部件，該可變電阻部件電連接至vfo的設(shè)定端子。

11、感受器是可感應(yīng)加熱的感受器，并且可以是氣溶膠產(chǎn)生制品的一部分，該部分還包括氣溶膠產(chǎn)生材料并且可移除地插入裝置中。

12、振蕩電路可以包括電容器和感應(yīng)線圈，該電容器和感應(yīng)線圈被布置成產(chǎn)生用于對感受器進行感應(yīng)加熱的時變電磁場。感受器和振蕩電路可以定義并聯(lián)rlc電路，其諧振頻率fo取決于電阻r、電容c、以及電感l(wèi)的值，例如，其中：

13、

14、并聯(lián)rlc電路的電阻r取決于感受器相對于感應(yīng)線圈的精確定位以及隨溫度變化的感受器的電阻。這意味著并聯(lián)rlc電路的諧振頻率會隨著吸用過程期間感受器溫度的變化而變化。為了最高效的加熱，優(yōu)選地以與諧振頻率基本匹配的工作頻率來驅(qū)動振蕩電路。提供更高效的加熱可以使得改進氣溶膠產(chǎn)生。因此，根據(jù)本披露內(nèi)容的裝置旨在調(diào)節(jié)工作頻率以與并聯(lián)rlc電路的諧振頻率的變化相匹配，從而提供改進的加熱和更好的使用者體驗。該裝置使用設(shè)計簡單、堅固且具有實施成本效益的頻率發(fā)生電路。這反過來允許氣溶膠產(chǎn)生裝置更加緊湊、高效和輕質(zhì)。

15、vfo可以是例如集成電路(ic)裝置。

16、提供給vfo的設(shè)定端子的輸入信號可以是電源電壓端子與設(shè)定端子之間的電阻。vfo的輸出信號的頻率可以由電源電壓端子與設(shè)定端子之間的電阻確定?？勺冸娮璨考梢噪娺B接在vfo的電源電壓端子與設(shè)定端子之間。

17、vfo可以直接將輸出信號的頻率fose與電源電壓端子與設(shè)定端子之間由可變電阻部件確定的電阻rset相關(guān)聯(lián)，例如，其中：

18、

19、并且其中，根據(jù)所需要的頻率范圍，n可以選擇為100、10或1。

20、開關(guān)電路可以包括例如一個或多個半導(dǎo)體開關(guān)，這些開關(guān)被控制成以由vfo輸出信號的可選頻率確定的工作頻率進行開關(guān)。開關(guān)電路以工作頻率驅(qū)動振蕩電路以產(chǎn)生相同頻率的交變電磁場，以用于加熱感受器。開關(guān)電路可以被配置成在大約80khz到500khz之間、可能是在大約150khz到250khz之間、并且可能是大約200khz的頻率下進行操作。根據(jù)所使用的可感應(yīng)加熱的感受器的類型，開關(guān)電路可以被配置成在更高的頻率、例如在mhz范圍的頻率下進行操作?？梢韵鄳?yīng)地選擇vfo的輸出信號的頻率范圍。開關(guān)電路可以是逆變器。

21、該裝置可以進一步包括穩(wěn)壓器(例如，低壓差穩(wěn)壓器(ldo))。穩(wěn)壓器可以電連接至電源并且包括被配置成提供穩(wěn)壓電源電壓的穩(wěn)壓器輸出端子。vfo的電源電壓端子可以電連接至穩(wěn)壓器輸出端子，使得vfo接收穩(wěn)壓電源電壓?？梢詫⒎€(wěn)壓電源電壓供應(yīng)至其他部件，比如下文所述的數(shù)字電位計和分壓器。使用穩(wěn)壓電源電壓可以提供頻率發(fā)生電路和其他部件的穩(wěn)定操作。

22、在一個實施例中，可變電阻部件可以是內(nèi)阻隨溫度變化的熱敏電阻。在使用時，熱敏電阻可以放置在感受器和/或氣溶膠產(chǎn)生材料附近。例如，熱敏電阻可以被布置成與裝置的一部分(比如加熱腔室或氣溶膠產(chǎn)生空間)鄰接或在其內(nèi)部，該加熱腔室或氣溶膠產(chǎn)生空間適于接納包括感受器和氣溶膠產(chǎn)生材料的氣溶膠產(chǎn)生制品。例如，熱敏電阻可以安裝在加熱腔室或氣溶膠產(chǎn)生空間的表面，比如加熱腔室或氣溶膠產(chǎn)生空間的內(nèi)側(cè)壁或底壁。熱敏電阻還可以被布置在氣溶膠產(chǎn)生制品中，并且在該制品插入裝置時與vfo電接觸。熱敏電阻可以直接接觸感受器或氣溶膠產(chǎn)生材料。當感受器的溫度變化時，位于附近的熱敏電阻的內(nèi)阻將會相應(yīng)地變化。選擇熱敏電阻使得其內(nèi)阻根據(jù)溫度適當變化。在一個實施例中，例如，熱敏電阻可以具有負溫度系數(shù)(ntc)，其電阻隨溫度升高而減小，反之亦然。熱敏電阻的電阻可以隨溫度線性或非線性地變化。

23、因為vfo的輸出信號的頻率由電源電壓端子與設(shè)定端子(即，熱敏電阻電連接的端子)之間的電阻確定，這意味著熱敏電阻內(nèi)阻的任何變化將會自動引起vfo的輸出信號頻率的對應(yīng)變化，進而引起開關(guān)電路驅(qū)動振蕩電路的工作頻率的對應(yīng)變化。特別地，可以選擇熱敏電阻并且與感受器相對放置，使得感受器溫度的變化(這會引起并聯(lián)rlc電路的諧振頻率的變化)也引起熱敏電阻內(nèi)阻的變化，而內(nèi)阻的變化反過來引起由頻率發(fā)生電路產(chǎn)生的工作頻率的對應(yīng)變化。因此，可以使工作頻率跟蹤并聯(lián)rlc電路的諧振頻率的變化，使得裝置以最佳效能工作。

24、該裝置可以進一步包括控制單元或處理器(例如，微控制器單元或微處理器單元)。

25、可變電阻部件可以是數(shù)字電位計，該數(shù)字電位計具有由控制單元選擇性地改變的電阻。數(shù)字電位計可以包括：電連接至vfo的設(shè)定端子的第一電位計端子；電連接至vfo的電源電壓端子的第二電位計端子；以及至少一個數(shù)據(jù)端子，該至少一個數(shù)據(jù)端子被配置成接收來自控制單元的命令數(shù)據(jù)以用于選擇性地改變該數(shù)字電位計的電阻?？刂茊卧梢员慌渲贸苫诓⒙?lián)rlc電路的估計或確定的阻抗值來改變該數(shù)字電位計的電阻。特別地，該裝置可以進一步包括被配置成提供電壓測量結(jié)果的電壓傳感器以及被配置成提供電流測量結(jié)果的電流傳感器。電壓測量結(jié)果和電流測量結(jié)果可以用于估計或確定阻抗值。在這些實施例中，控制單元可以控制數(shù)字電位計，使得vfo的輸出信號的頻率響應(yīng)于振蕩電路的諧振頻率的變化而變化。

26、控制單元可以被配置成接收由電壓和電流傳感器提供的電壓測量結(jié)果和電流測量結(jié)果，并且使用電壓測量結(jié)果和電流測量結(jié)果來估計或確定阻抗值。該裝置還可以包括分壓器，該分壓器被配置成接收由電壓和電流傳感器提供的電壓測量結(jié)果和電流測量結(jié)果。分壓器可以向控制單元輸出使用電壓測量結(jié)果和電流測量結(jié)果估計或確定的阻抗值。第一低通濾波器可以連接在電壓傳感器與分壓器之間。第二低通濾波器連接在電流傳感器與分壓器之間。

27、阻抗值的增大可以指示并聯(lián)rlc電路的諧振頻率的增大，反之亦然?？刂茊卧梢园m當?shù)目刂品桨福摲桨富谧杩怪档淖兓瘜?dǎo)出命令數(shù)據(jù)，以用于選擇性地改變數(shù)字電位計的電阻。特別地，如果阻抗值改變，指示并聯(lián)rlc電路的諧振頻率改變，命令數(shù)據(jù)將會相應(yīng)地改變數(shù)字電位計的電阻。因為vfo的輸出信號的頻率由電源電壓端子與設(shè)定端子(即，數(shù)字電位計電連接的端子)之間的電阻確定，這意味著數(shù)字電位計電阻的任何變化將會自動引起vfo輸出信號的頻率的對應(yīng)變化，進而引起開關(guān)電路驅(qū)動振蕩電路的工作頻率的對應(yīng)變化。特別地，可以選擇控制單元的控制方案，使得因感受器的溫度變化而變化并且指示rlc電路的諧振頻率的變化的阻抗值的變化引起數(shù)字電位計的選定電阻的變化，這反過來引起由頻率發(fā)生電路產(chǎn)生的工作頻率的對應(yīng)變化。因此，可以使工作頻率跟蹤并聯(lián)rlc電路的諧振頻率的變化，使得裝置以最佳效能工作。裝置的這種操作使得可以改進氣溶膠產(chǎn)生。

28、根據(jù)本披露內(nèi)容的第二方面，提供了本文描述的一種氣溶膠產(chǎn)生裝置，該氣溶膠產(chǎn)生裝置被配置成在使用時接納包括感受器和氣溶膠產(chǎn)生材料的氣溶膠產(chǎn)生制品。

29、根據(jù)本披露內(nèi)容的第三方面，提供了一種用于產(chǎn)生供使用者吸入的氣溶膠的氣溶膠產(chǎn)生系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括本文描述的氣溶膠產(chǎn)生裝置以及包括感受器和氣溶膠產(chǎn)生材料的氣溶膠產(chǎn)生制品。

30、氣溶膠產(chǎn)生系統(tǒng)適于加熱氣溶膠產(chǎn)生材料、而無需灼燒氣溶膠產(chǎn)生材料，以使氣溶膠產(chǎn)生材料中的至少一種成分揮發(fā)并且由此產(chǎn)生供氣溶膠產(chǎn)生系統(tǒng)的使用者吸入的氣溶膠。

31、一般地說，蒸氣是在低于其臨界溫度的溫度下為氣相的物質(zhì)，這意味著蒸氣可以在不降低溫度的情況下通過增加其壓力而冷凝成液體，而氣溶膠是細固體顆?；蛞后w微滴在空氣或另一種氣體中的懸浮物。然而，應(yīng)注意到，術(shù)語‘氣溶膠’和‘蒸氣’在本說明書中可以互換地使用，特別是關(guān)于所產(chǎn)生的供使用者吸入的可吸入介質(zhì)的形式而言。

32、感應(yīng)線圈可以包括利茲(litz)電線或利茲電纜。然而，應(yīng)當理解的是，可以使用其他材料。感應(yīng)線圈的形狀可以是基本上螺旋形的，并且可以例如圍繞在使用時接納氣溶膠產(chǎn)生制品的空間延伸。

33、螺旋感應(yīng)線圈的圓形截面可以利于將氣溶膠產(chǎn)生制品插入到氣溶膠產(chǎn)生裝置中、例如插入到在使用時接納氣溶膠產(chǎn)生制品的空間中，并且可以確保對氣溶膠產(chǎn)生材料的均勻加熱。

34、可感應(yīng)加熱的感受器可以包括但不限于鋁、鐵、鎳、不銹鋼及其合金(例如鎳鉻或鎳銅合金)中的一種或多種。通過在其附近施加電磁場，感受器由于渦電流和磁滯損耗而可以產(chǎn)生熱量，從而引起電磁能到熱能的轉(zhuǎn)換。

35、感應(yīng)線圈可以被布置成在使用時通過波動的電磁場進行操作，該波動的電磁場具有在大約20mt與最高集中度點處的大約2.0t之間的磁通量密度。

36、氣溶膠產(chǎn)生材料可以是任何類型的固體或半固體材料。氣溶膠產(chǎn)生固體的示例性類型包括粉末、微粒、球粒、碎片、股線、顆粒、凝膠、條帶、散葉、切碎的填料、多孔材料、泡沫材料或片材。氣溶膠產(chǎn)生材料可以包括植物源性的材料，并且特別地可以包括煙草。在被感受器加熱時，氣溶膠產(chǎn)生材料可以釋放揮發(fā)性化合物。這些揮發(fā)性化合物可以包含尼古丁或比如煙草香料等風味化合物。

37、泡沫材料可以包括多個微細顆粒(例如，煙草顆粒)，并且還可以包括一定體積的水和/或水分添加劑(比如，濕潤劑)。泡沫材料可以是多孔的，并且可以允許空氣和/或蒸氣流動穿過該泡沫材料。

38、氣溶膠產(chǎn)生材料可以包括氣溶膠形成劑。氣溶膠形成劑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，氣溶膠產(chǎn)生材料可以包括基于干重在大約5％至大約50％之間的氣溶膠形成劑含量。在一些實施例中，氣溶膠產(chǎn)生材料可以包括基于干重在大約10％至大約20％之間、基于干重可能為大約15％的氣溶膠形成劑含量。

39、氣溶膠產(chǎn)生制品可以包括包含氣溶膠產(chǎn)生材料的透氣性殼體。透氣性殼體可以包括電絕緣且非磁性的透氣性材料。該材料可以具有高透氣性，以允許空氣流過具有耐高溫性的材料。合適的透氣性材料的示例包括纖維素纖維、紙、棉以及絲綢。透氣性材料還可以用作過濾器。替代性地，氣溶膠產(chǎn)生制品可以包括包裹在紙中的氣溶膠產(chǎn)生物質(zhì)。替代性地，在材料的內(nèi)部可以包含氣溶膠產(chǎn)生材料，其是不透氣的但是包括適當?shù)拇┛谆蜷_口以允許空氣流動。氣溶膠產(chǎn)生材料可以基本形成為棒狀，并且可以寬泛地類似于具有管狀區(qū)域的香煙，該管狀區(qū)域具有以合適方式布置的氣溶膠產(chǎn)生材料。氣溶膠產(chǎn)生制品可以包括在氣溶膠產(chǎn)生制品的近端處的過濾段，例如該過濾段包括醋酸纖維素纖維。過濾段可以構(gòu)成吸嘴過濾器，并且可以與氣溶膠產(chǎn)生材料同軸對準。在一些設(shè)計中還可以包括一個或多個蒸氣收集區(qū)域、冷卻區(qū)域以及其他結(jié)構(gòu)。例如，氣溶膠產(chǎn)生制品可以包括在過濾段上游的至少一個管狀段。管狀段可以充當蒸氣冷卻區(qū)域。該蒸氣冷卻區(qū)域可以有利地允許通過加熱氣溶膠產(chǎn)生材料而產(chǎn)生的經(jīng)加熱的蒸氣冷卻并且冷凝，以形成具有合適特性供使用者吸入(例如通過過濾段)的氣溶膠。

40、根據(jù)本披露內(nèi)容的第四方面，提供了一種用于控制氣溶膠產(chǎn)生系統(tǒng)的感受器的加熱的方法，該氣溶膠產(chǎn)生系統(tǒng)用于產(chǎn)生供使用者吸入的氣溶膠，該系統(tǒng)包括：

41、電源；

42、振蕩電路，該振蕩電路被配置成產(chǎn)生用于對感受器進行感應(yīng)加熱的時變電磁場；以及

43、頻率發(fā)生電路，該頻率發(fā)生電路包括vfo、電連接至電源的開關(guān)電路、以及可變電阻部件；

44、該方法包括：控制vfo以提供輸出信號，該輸出信號具有由可變電阻部件的電阻確定的頻率，以及以由vfo的輸出信號的頻率確定的工作頻率驅(qū)動振蕩電路。

45、如上文所述，可變電阻部件可以是具有隨溫度變化的內(nèi)阻的熱敏電阻或具有例如由控制單元選擇性地改變的電阻的數(shù)字電位計。