TW201936069A - 用於蒸氣產生裝置的感應加熱總成 - Google Patents

用於蒸氣產生裝置的感應加熱總成 Download PDF

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Abstract

一種用於一蒸氣產生裝置(10)的感應加熱總成(20)，包含一感應線圈(30)及定位成與該感應線圈(30)相鄰的一低通濾波器(34)。該低通濾波器(34)係電連接至該感應線圈(30)，以便作用成用於該感應線圈(30)的一低通濾波器，且被成形為實質延伸橫越該感應線圈(30)的至少一側，以提供用於該感應線圈(30)的一電磁屏蔽。

Description

用於蒸氣產生裝置的感應加熱總成
本揭示案係有關一種用於蒸氣產生裝置的感應加熱總成。本揭示案之實施例也有關一種蒸氣產生裝置。
近年來，加熱可蒸發物質而不是燃燒可蒸發物質以產生吸入蒸氣的裝置已經變得越來越受消費者歡迎。
此種裝置可使用許多不同方法中的一者而提供熱給該物質。此種方法之一在於提供一種採用感應加熱系統的蒸氣產生裝置。在此種裝置中，感應線圈(下文中也稱為感應器)設置有該裝置，且感受器設置有可蒸發物質。當使用者啟動該裝置時，電能被提供給感應器，接著產生交變電磁場。感受器係與電磁場耦合且產生熱，該熱例如藉由傳導傳遞給可蒸發物質，且當可蒸發物質被加熱時產生蒸氣。
此種方法有潛力提供更佳的加熱控制且因此提供更佳的蒸氣產生。然而，使用感應加熱系統之缺點 在於可能發生由感應線圈產生之電磁場的洩漏，且因此需要解決此缺點。
根據本揭示案的第一態樣，提供一種用於一蒸氣產生裝置的感應加熱總成，該感應加熱總成包含：一感應線圈；及一低通濾波器，定位成與該感應線圈相鄰且成形為實質延伸橫越該感應線圈的至少一側。
低通濾波器係電連接至感應線圈，以便作用成用於感應線圈的低通濾波器。低通濾波器也構造成提供用於感應線圈的電磁屏蔽。以此方式，可提供單一電子組件，以便作用成感應加熱總成的電子控制電路的低通濾波器以及電磁屏蔽。由於需要使用較少的電子組件，因此簡化了感應加熱總成的結構。使用較少的電子組件導致感應加熱總成的尺寸及製造成本減少。
根據本揭示案的第二態樣，提供一種蒸氣產生裝置，包含：根據本揭示案的第一態樣之感應加熱總成；一電源，配置成供電給該感應線圈；一加熱室，配置成收容一感應可加熱匣；一空氣入口，配置成提供空氣給該加熱室；及一空氣出口，係與該加熱室連通。
感應加熱總成可包含例如電池的電源，其配置成供電給感應線圈。感應加熱總成可包含與空氣出口連通的加熱室。加熱室可配置成收容感應可加熱匣。
低通濾波器可定位在感應線圈及電源之間。
低通濾波器可定位在感應線圈及空氣出口之間。
感應加熱總成可包含與加熱室連通的空氣入口，且低通濾波器可定位在空氣入口及電源之間。此種配置允許提供小型感應加熱總成，且因此提供小型蒸氣產生裝置。
感應加熱總成可包含一個以上的共振電容器，且低通濾波器可定位在感應線圈及一個以上的共振電容器之間。因此，保護一個以上的共振電容器免受電磁暴露。
低通濾波器可包含線圈。低通濾波器線圈可包含扁平線圈，該扁平線圈可延伸在由線圈捲繞方向界定的平面中。
感應線圈可為螺旋形的。
低通濾波器線圈可定位在螺旋形感應線圈的軸向端。低通濾波器線圈的平面可實質垂直於螺旋形感應線圈的軸向方向。
低通濾波器可配置成實質覆蓋螺旋形感應線圈的縱長側。
低通濾波器可包含板構件，該板構件包含亞鐵磁材料，且低通濾波器線圈可定位在板構件上。此種配置增加了低通濾波器的電感及EM屏蔽性能。
低通濾波器可包含兩個板構件，該等板構件包含亞鐵磁材料，且低通濾波器線圈可定位在板構件之 間。此種配置再次增加了低通濾波器的電感及EM屏蔽性能。
該亞鐵磁板構件或每個亞鐵磁板構件可為圓形的，例如可包含亞鐵磁圓盤，但是也可採用其他形狀。
該亞鐵磁板構件或每個亞鐵磁板構件可包含亞鐵磁材料，該亞鐵磁材料具有低導電率及高磁導率，例如鐵氧體陶瓷。
感應加熱總成可配置成在使用時利用波動電磁場來操作，該波動電磁場在最高濃度點處具有在大約20mT與大約2.0T之間的磁通密度。
感應加熱總成可包括電源及電路，其可構造成以高頻率來操作。電源及電路可構造成在大約80kHz與500kHz之間的頻率操作、可能在大約150kHz與250kHz之間的頻率操作、且可能在大約200kHz的頻率操作。電源及電路依據所使用的感應可加熱感受器的類型而定，可構造成以例如在MHz範圍內的更高頻率來操作。
低通濾波器可具有在大約100kHz與600kHz之間的截止頻率。在一些實施例中，低通濾波器可具有大約250kHz的截止頻率。在其他實施例中，低通濾波器可具有在大約280kHz及300kHz之間的截止頻率。
雖然感應線圈可包含任何合適的材料，但通常感應線圈可包含利茲線或利茲纜線。
雖然感應加熱總成可採用任何形狀及形式，但是它可配置成實質採用感應線圈之形式，以減少多餘 的材料使用。如上所述，感應線圈的形狀可實質為螺旋形。
螺旋形感應線圈的圓形橫截面有助於將感應可加熱匣***至感應加熱總成中，且確保感應可加熱匣的均勻加熱。所形成的感應加熱總成之形狀對於使用者握持來說也是舒適的。
感應可加熱匣可包含一個以上的感應可加熱感受器。該感受器或每個感受器可包含鋁、鐵、鎳、不銹鋼及其合金中的一者或多者，但不侷限於此，例如鎳鉻或鎳銅。藉由在其附近施加電磁場，該感受器或每個感受器可能由於渦電流及磁滯損耗而產生熱，導致能量從電磁轉換為熱。
感應可加熱匣可包含在透氣殼內的蒸氣產生物質。透氣殼可包含電絕緣且非磁性的透氣材料。該材料可具有高透氣性以允許空氣流過具有耐高溫性的材料。合適的透氣材料的例子包括纖維素纖維、紙、棉及絲。透氣材料也可作用成過濾器。供選擇地，感應可加熱匣可包含用紙包裹的蒸氣產生物質。供選擇地，感應可加熱匣可包含保持在不透氣材料內的蒸氣產生物質，但該不透氣材料包含適當的穿孔或開口以允許空氣流動。供選擇地，感應可加熱匣可由蒸氣產生物質本身組成。感應可加熱匣可實質形成為棒狀。
蒸氣產生物質可為任何類型的固體或半固體材料。蒸氣產生固體的例子之類型包括粉末、顆粒、丸粒、碎片、線料、微粒、凝膠、條帶、鬆散葉片、切斷 填料、多孔材料、發泡材料或片材。該物質可包含植物衍生的材料，且尤其是該物質可包含菸草。
蒸氣產生物質可包含氣溶膠形成劑。氣溶膠形成劑的例子包括多元醇及其混合物，諸如甘油或丙二醇。通常，蒸氣產生物質可包含基於乾重大約5%至大約50%的氣溶膠形成劑含量。在一些實施例中，蒸氣產生物質可包含基於乾重大約15%的氣溶膠形成劑含量。
再者，蒸氣產生物質可為氣溶膠形成劑本身。在此情況下，蒸氣產生物質可為液體。再者，在此情況下，感應可加熱匣可包括液體保持物質(例如：纖維束、多孔材料，諸如陶瓷等)，其保留待蒸發的液體且允許蒸氣形成並從液體保持物質釋放/散發，例如朝向空氣出口，以使由使用者吸入。
在加熱時，蒸氣產生物質可釋放揮發性化合物。揮發性化合物可包括尼古丁或風味化合物，諸如菸草調味劑。
由於感應線圈在操作時產生電磁場以加熱感受器，包含感應可加熱感受器的任何構件在操作時置放在感應線圈附近時將被加熱，且因此對收容在加熱室中的感應可加熱匣之形狀及形式沒有限制。在一些實施例中，感應可加熱匣可為圓柱形形狀，且因此加熱室係配置成收容實質圓柱形的可蒸發物品。
加熱室收容實質圓柱形的待加熱感應可加熱匣的能力是有利的，因為通常可蒸發物質及尤其是菸草產品係以圓柱形之形式包裝及銷售。
10‧‧‧蒸氣產生裝置
12‧‧‧殼體
14‧‧‧空氣出口
16‧‧‧電源
17‧‧‧控制電路
18‧‧‧空氣入口
20‧‧‧感應加熱總成
22‧‧‧加熱室
24‧‧‧感應可加熱匣
26‧‧‧可蒸發物質
28‧‧‧感應可加熱感受器
30‧‧‧感應線圈
32‧‧‧吸入通道
34‧‧‧低通濾波器
36‧‧‧扁平線圈
38‧‧‧第一軸向端
40‧‧‧第二軸向端
42‧‧‧共振電容器
44‧‧‧亞鐵磁圓盤
44a‧‧‧亞鐵磁圓盤
44b‧‧‧亞鐵磁圓盤
第1圖係為根據本揭示案第一實施例之包含感應加熱總成的蒸氣產生裝置之示意圖；第2圖係為根據本揭示案第二實施例之包含感應加熱總成的蒸氣產生裝置之示意圖；第3a及3b圖係為第1及2圖的感應加熱總成的低通濾波器的第一例子之示意圖；及第4a及4b圖係為第1及2圖的感應加熱總成的低通濾波器的第二例子之示意圖。
現在將僅藉由例子且參考附圖來敘述本揭示案的實施例。
首先參考第1圖，示意性地顯示根據本揭示案之例子的蒸氣產生裝置10。蒸氣產生裝置10包含殼體12，殼體12的一部分係在第1圖中顯示。當裝置10用於產生待吸入的蒸氣時，在空氣出口14處可在裝置10上安裝吸嘴(未顯示)。吸嘴為使用者提供容易地吸入由裝置10產生之蒸氣的能力。裝置10包括電源16及控制電路17，其可構造成以高頻率來操作。電源16通常包含一個以上的電池，其可例如是可感應再充電的電池。裝置10也包括複數個空氣入口18。
蒸氣產生裝置10包含感應加熱總成20，用於加熱蒸氣產生物質(亦即可蒸發物質)。感應加熱總成20包含大致圓柱形的加熱室22，加熱室22係配置成收 容對應形狀之大致圓柱形的感應可加熱匣24，感應可加熱匣24包含可蒸發物質26及一個以上的感應可加熱感受器28。感應可加熱匣24通常包含外層或膜，以含有可蒸發物質26，且外層或膜是透氣的。例如，感應可加熱匣24可為含有菸草及至少一個感應可加熱感受器28的拋棄式匣24。
感應加熱總成20包含螺旋形感應線圈30，感應線圈30具有第一及第二軸向端38、40，第一及第二軸向端38、40圍繞圓柱形加熱室22延伸且可由電源16及控制電路17供電。在其他電子組件之中，控制電路17包括逆變器，該逆變器係配置成將來自電源16的直流電轉換成用於感應線圈30的交流高頻電流。熟習此技藝之人士將會理解的是，當感應線圈30係由交流高頻電流供電時，會產生交變及時變的電磁場。此與一個以上的感應可加熱感受器28耦合，且在一個以上的感應可加熱感受器28中產生渦電流及/或磁滯損耗，使它們加熱。接著，熱例如藉由傳導、輻射及對流從一個以上的感應可加熱感受器28傳遞到可蒸發物質26。
感應可加熱感受器28可與可蒸發物質26直接或間接地接觸，使得當感受器20被感應加熱總成20的感應線圈30感應加熱時，熱會從感受器28傳遞到可蒸發物質26，以加熱可蒸發物質26且產生蒸氣。藉由從周圍環境經過空氣入口18添加空氣促進可蒸發物質26的蒸發。接著，藉由加熱可蒸發物質26產生的蒸氣係經過空氣出口14離開加熱室22，且可例如，被裝置 10的使用者經過吸嘴而吸入。經過加熱室22(亦即自空氣入口18經過加熱室22沿著感應加熱總成20的吸入通道32且從空氣出口14流出)的空氣流動可藉由使用者利用吸嘴從裝置10的空氣出口14側抽吸空氣而產生的負壓來輔助。
感應加熱總成20包含電連接到感應線圈30的低通濾波器34。低通濾波器34係作用成用於感應線圈30的低通濾波器，且構造成提供用於感應線圈的電磁屏蔽，以藉此減少由感應線圈30產生之電磁場的洩漏。低通濾波器34通常包含扁平線圈36，例如如第3a圖所示，扁平線圈36在由線圈捲繞方向界定的平面中延伸。
在第1圖所示的實施例中，低通濾波器34係定位在感應線圈30的第一軸向端38處，且低通濾波器線圈36的平面實質垂直於感應線圈30的軸向方向。在此位置，將可看出低通濾波器線圈36在其第一軸向端38處實質延伸橫越感應線圈30的一側，且低通濾波器線圈36係定位在感應線圈30及電源16之間，且也在空氣入口18及電源16之間。
在所示實施例中，感應加熱總成20包括一個以上的共振電容器42，且低通濾波器線圈36有利地定位在感應線圈30及一個以上的共振電容器42之間，以保護共振電容器42，免於暴露於由感應線圈30產生的電磁場。
在第2圖所示的另一實施例中，形成低通濾波器34的線圈36係定位成使得它實質地覆蓋感應線圈 30的縱長側，且低通濾波器線圈36的平面係配置成使得它實質平行於螺旋形感應線圈30的軸向方向。
如上所述，且參考第3a及3b圖，低通濾波器34通常包含扁平線圈36。低通濾波器34更包含呈亞鐵磁圓盤44之形式的亞鐵磁板構件，例如對應於低通濾波器線圈36的繞組結構的圓形截面。如第3b圖所示，低通濾波器線圈36係安裝在圓盤44上，且圓盤44係作用成磁芯，磁芯增加了低通濾波器34的感應係數。熟習此技藝之人士將會理解的是，線圈36之中從線圈36的中心區域徑向向外延伸的部分不接觸位於其下方的線圈36的下方周向延伸部分。
第4a及4b圖係顯示低通濾波器34的另一實施例，類似於第3a及3b圖中所示的低通濾波器34，其中低通濾波器線圈36係定位在呈亞鐵磁圓盤44a、44b之形式的兩個亞鐵磁板構件之間。相對於第3a及3b圖中所示的一個亞鐵磁圓盤44，使用兩個亞鐵磁圓盤44a、44b提供了低通濾波器34的感應係數的進一步增加。
亞鐵磁圓盤44、44a、44b包含亞鐵磁材料，該亞鐵磁材料具有低導電率及高磁導率。鐵氧體陶瓷是合適材料的例子之一。再者，熟習此技藝之人士將會理解的是，線圈36之中從線圈36的中心區域徑向向外延伸的部分不接觸位於其下方的線圈36的下方周向延伸部分。
儘管已經在前面段落中敘述例示性實施例， 但應該理解的是，在不脫離所附請求項之範圍的情況下，可對那些實施例作各種修改。因此，請求項的廣度及範圍不應侷限於上述例示性實施例。
除非上下文另有明確要求，否則在整個說明書及請求項中，用語「包含」、「包括」等應被解釋為包含性而非排他性或窮舉性；也就是說，在「包括但不侷限於」的意義上。

Claims (14)

  1. 一種用於一蒸氣產生裝置(10)的感應加熱總成(20)，該感應加熱總成(20)包含：一感應線圈(30)；及一低通濾波器(34)，定位成與該感應線圈(30)相鄰且成形為實質延伸橫越該感應線圈(30)的至少一側，以提供用於該感應線圈(30)的一電磁屏蔽。
  2. 如請求項1之感應加熱總成(20)，更包含：一電源(16)，配置成供電給該感應線圈(30)；及一加熱室(22)，係與一空氣出口(14)連通。
  3. 如請求項2之感應加熱總成(20)，其中該低通濾波器(34)係定位在該感應線圈(30)及該電源(16)之間。
  4. 如請求項2之感應加熱總成(20)，其中該低通濾波器(34)係定位在該感應線圈(30)及該空氣出口(14)之間。
  5. 如請求項2之感應加熱總成(20)，更包含與該加熱室(22)連通的一空氣入口(18)，其中該低通濾波器(34)係定位在該空氣入口(18)及該電源(16)之間。
  6. 如請求項1或2之感應加熱總成(20)，更包含一共振電容器(42)，其中該低通濾波器(34)係定位在該感應線圈(30)及該共振電容器(42)之間。
  7. 如請求項1至6中任一項之感應加熱總成(20)，其中該低通濾波器(34)包含一線圈(36)。
  8. 如請求項7之感應加熱總成(20)，其中該低通濾波器線圈(36)包含一扁平線圈，該扁平線圈延伸在由線圈捲繞方向界定的一平面中。
  9. 如請求項8之感應加熱總成(20)，其中：該感應線圈(30)是螺旋形的；該低通濾波器線圈(36)係定位在該螺旋形感應線圈(30)的一軸向端(38、40)；及該低通濾波器線圈(36)的平面係實質垂直於該螺旋形感應線圈(30)的軸向方向。
  10. 如請求項1、7或8中任一項之感應加熱總成(20)，其中：該感應線圈(30)是螺旋形的；及該低通濾波器(34)係配置成實質覆蓋該螺旋形感應線圈(30)的一縱長側。
  11. 如請求項7至10中任一項之感應加熱總成(20)，其中該低通濾波器(34)包含一板構件(44)，該板構件(44)包含亞鐵磁材料，且該低通濾波器線圈(36)係定位在該板構件(44)上。
  12. 如請求項11之感應加熱總成(20)，其中該低通濾波器包含兩個板構件(44a、44b)，該等板構件(44a、44b)包含亞鐵磁材料，且該低通濾波器線圈(36)係定位在該等板構件(44a、44b)之間。
  13. 如請求項11或12之感應加熱總成(20)，其中該板構件或該等板構件中的每一者(44、44a、44b)包含亞鐵磁材料，該亞鐵磁材料具有低導電率及高磁導率。
  14. 一種蒸氣產生裝置(10)，包含：如請求項1至13中任一項之感應加熱總成(20)；一電源(16)，配置成供電給該感應線圈(30)； 一加熱室(22)，配置成收容一感應可加熱匣(24)；一空氣入口(18)，配置成提供空氣給該加熱室(22)；及一空氣出口(14)，係與該加熱室(22)連通。
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