包括网状感受器的成烟系统技术领域
本公开涉及通过加热成烟基质操作的成烟系统。特别地本发明涉及成
烟系统，其包括包含电源的装置部分和包括可消耗成烟基质的可替换筒部
分。
背景技术
一种类型的成烟系统是电子香烟。电子香烟典型地使用被蒸发以形成
烟雾的液体成烟基质。电子香烟典型地使用电源，用于保持成烟基质的供
给的液体储存部分，以及雾化器。
液体成烟基质在使用中耗尽并且因此需要补充。供应液体成烟基质的
再填充物的最常用方式是雾化筒(cartomiser)类型的筒。雾化筒包括液体
基质的供给和雾化器，所述雾化器通常呈围绕浸泡在成烟基质中的毛细材
料缠绕的电操作电阻加热器的形式。替换作为单个单元的雾化筒具有的好
处是方便用户并且避免需要用户必须清洁或以另外方式维护雾化器。
然而，将期望能够提供一种系统，其允许成烟基质的再填充物比目前
可用的雾化筒生产成本更低并且更耐用，同时仍然易于和便于消费者使
用。另外将期望提供一种系统，其不需要焊接接头并且允许容易清洁的密
封装置。
发明内容
在第一方面，提供一种用于成烟系统中的筒，所述成烟系统包括成烟
装置，配置成与所述装置一起使用的筒，其中所述装置包括装置外壳；位
于所述外壳上或内的感应器线圈；以及电源，所述电源连接到所述感应器
线圈并且配置成将高频振荡电流提供给所述感应器线圈；所述筒包括包含
成烟基质的筒外壳和定位成加热所述成烟基质的网状感受器元件，其中所
述成烟基质在室温下为液体并且能够在所述网状感受器元件的间隙中形
成弯月面。
在操作中，高频振荡电流穿过扁平螺旋感应器线圈以生成交变磁场，
所述交变磁场在感受器元件中感生电压。感生的电压导致电流在感受器元
件中流动并且该电流导致感受器的焦耳加热，这又加热成烟基质。由于感
受器元件是铁磁性的，因此感受器元件中的磁滞损耗也生成大量的热。蒸
发的成烟基质可以穿过感受器元件并且随后冷却以形成输送到用户的烟
雾。
使用感应加热的该布置具有的优点是不需要在筒和装置之间形成电
接触。并且加热元件(在该情况下为感受器元件)不需要电联接到任何其
它部件，不需要焊料或其它结合元件。此外，线圈作为装置的一部分被提
供，使得能够构造简单、便宜和耐用的筒。筒典型地是以远大于与它们一
起操作的装置的数量生产的一次性制品。因此减小筒的成本(即使它需要
更昂贵的装置)可以导致制造商和消费者的显著成本节约。
当在本文中使用时，高频振荡电流表示具有500kHz到30MHz之间的
频率的振荡电流。高频振荡电流可以具有1到30MHz之间、优选1到
10MHz之间并且更优选5到7MHz之间的频率。
当在本文中使用时，“感受器元件”表示当受到变化磁场时加热的导
电元件。这可以是在感受器元件中感生的涡电流和/或磁滞损耗的结果。有
利地，感受器元件是铁氧体元件。感受器元件的材料和几何形状可以被选
择以提供期望的电阻和热生成。
在室温下为液体并且在网状感受器元件的间隙中形成弯月面的成烟
基质提供成烟基质的高效加热。
网状感受器元件可以是铁氧体网状感受器元件。替代地，网状感受器
元件可以是含铁网状感受器元件。
当在本文中使用时术语“网”包含在其间具有空间的细丝的格栅和阵
列，并且可以包括编织或非编织织物。
网可以包括多个铁氧体或含铁细丝。细丝可以限定细丝之间的间隙并
且间隙可以具有10μm到100μm之间的宽度。优选地细丝引起间隙中的毛
细作用，使得在使用中，待蒸发的液体被吸引到间隙中，增加感受器元件
和液体之间的接触面积。
细丝可以形成尺寸在160到600MeshUS(+/-10％)之间(即，在160
到600个细丝每英寸(+/-10％)之间)的网。间隙的宽度优选地在75μm
到25μm之间。作为间隙的面积与网的总面积的比率的网的开口面积的百
分比优选地在25％到56％之间。网可以使用不同类型的编织或格子结构形
成。替代地，细丝由彼此平行布置的细丝的阵列组成。
在本领域中众所周知，网的特征也可以在于它保持液体的能力。
细丝可以具有8μm到100μm之间、优选8μm到50μm之间并且更优
选8μm到39μm之间的直径。
网状感受器的面积可以小，优选地小于或等于25mm2，允许它包含到
手持式系统中。例如，网可以为矩形并且具有5mm乘2mm的尺寸。
有利地，感受器元件具有1到40000之间的相对磁导率。当期望大部
分加热依靠涡电流时，可以使用较低磁导率的材料，并且当期望磁滞效应
时则可以使用较高磁导率的材料。优选地，材料具有500到40000之间的
相对磁导率。这提供高效加热。
感受器元件的材料可以由于其居里温度而被选择。高于其居里温度材
料不再是铁磁性的并且因此由于磁滞效应引起的加热不再发生。在感受器
元件由单一材料制造的情况下，居里温度可以对应于感受器元件应具有的
最大温度(也就是说，居里温度与感受器元件应被加热到的温度相同或偏
离该最大温度大约1-3％)。这减小快速过热的可能性。
如果感受器元件由一种以上的材料制造，则感受器元件的材料可以相
对于另外的方面被优化。例如，可以选择材料使得感受器元件的第一材料
可以具有高于感受器元件应被加热到的最大温度的居里温度。例如，感受
器元件的该第一材料然后可以在一方面相对于最大热生成和转移到成烟
基质被优化以提供感受器的高效加热。然而，感受器元件然后可以附加地
包括第二材料，所述第二材料具有对应于感受器应被加热到的最大温度的
居里温度，并且一旦感受器元件到达该居里温度，感受器元件的磁性质整
体上变化。该变化可以被检测并且传送到微控制器，然后所述微控制器然
后中断交流电的生成直到温度再次冷却到低于居里温度，由此可以恢复交
流电生成。
感受器元件可以呈延伸横越筒外壳中的开口的片材的形式。感受器元
件可以围绕筒外壳的周边延伸。网状感受器元件可以焊接到筒外壳。
筒可以具有简单设计。筒具有外壳，成烟基质保持在所述外壳内。筒
外壳优选地是刚性外壳，包括不透液体的材料。当在本文中使用时“刚性
外壳”表示自支撑的外壳。成烟基质是能够释放可以形成烟雾的挥发性化
合物的基质。可以通过加热成烟基质释放挥发性化合物。成烟基质可以是
固体或液体，或者包括固体和液体成分两者。
成烟基质可以包括植物性材料。成烟基质可以包括烟草。成烟基质可
以包括包含挥发性烟草风味化合物的含烟草材料，当加热时所述挥发性烟
草风味化合物从成烟基质释放。成烟基质可以替代地包括不含烟草材料。
成烟基质可以包括均质植物性材料。成烟基质可以包括均质烟草材料。成
烟基质可以包括至少一种烟雾形成剂。烟雾形成剂是任何合适的已知化合
物或化合物的混合物，其在使用中便于形成浓密和稳定的烟雾并且在系统
的操作温度下基本上抗热降解。合适的烟雾形成剂在本领域中是公知的并
且包括、但不限于：多羟基醇，如三甘醇、1,3-丁二醇和丙三醇；多羟基
醇的酯，如一、二或三醋酸甘油酯；以及一元、二元或聚羧酸的脂肪酯，
如十二烷二羧酸二甲酯和十四烯二酸二甲酯。优选的烟雾形成剂是多羟基
醇或其混合物，如三甘醇、1,3-丁二醇和最优选的丙三醇。成烟基质可以
包括其它添加剂和配合剂，如调味剂。
成烟基质可以吸附、涂覆、浸渍或以另外方式装载到载体或支撑物上。
在一个例子中，成烟基质是保持在毛细材料中的液体基质。毛细材料可以
具有纤维状或海绵状结构。毛细材料优选地包括毛细管束。例如，毛细材
料可以包括多个纤维或线或其它细孔管。纤维或线可以大体上对准以将液
体传送到加热器。替代地，毛细材料可以包括海绵状或泡沫状材料。毛细
材料的结构形成多个小孔或管，液体可以由毛细作用输送通过所述小孔或
管。毛细材料可以包括任何合适的材料或材料的组合。合适材料的例子是
海绵或泡沫材料，呈纤维或烧结粉末的形式的陶瓷或石墨基材料，泡沫金
属或塑料材料，例如由纺制或挤出纤维制造的纤维状材料，如醋酸纤维素、
聚酯或粘合聚烯烃、聚乙烯、涤纶或聚丙烯纤维、尼龙纤维或陶瓷。毛细
材料可以具有任何合适的毛细作用和孔隙率从而与不同的液体物理性质
一起使用。液体具有物理性质，包括但不限于粘度、表面张力、密度、热
导率、沸点和蒸汽压力，其允许液体由毛细作用输送通过毛细材料。毛细
材料可以配置成将成烟基质传送到感受器元件。毛细材料可以延伸到感受
器元件中的间隙中。
感受器元件可以设在筒外壳的壁上，当筒外壳与装置外壳接合时所述
壁配置成邻近感应器线圈定位。在使用中，有利的是使感受器元件靠近感
应器线圈以便最大化在感受器元件中感生的电压。
在第二方面，提供一种成烟系统，所述成烟系统包括成烟装置和筒，
所述筒配置成与所述装置一起使用，其中所述装置包括装置外壳；位于所
述外壳上或内的感应器线圈；以及电源，所述电源连接到所述感应器线圈
并且配置成将高频振荡电流提供给所述感应器线圈；所述筒包括包含成烟
基质的筒外壳和定位成加热所述成烟基质的网状感受器元件，其中所述成
烟基质在室温下为液体并且能够在所述网状感受器元件的间隙中形成弯
月面。
网状感受器元件可以是铁氧体网状感受器元件。替代地，网状感受器
元件可以是含铁网状感受器元件。
装置外壳可以包括用于接收筒的至少一部分的腔，腔具有内表面。感
应器线圈可以位于最靠近电源的腔的表面上或附近。感应器线圈可以成形
为与腔的内表面一致。
替代地，当筒接收在腔中时感应器线圈可以在腔内。在一些实施例中，
当筒与装置接合时感应器线圈在筒的内部通道内。
装置外壳可以包括主体和烟嘴部分。腔可以在主体中并且烟嘴部分可
以具有出口，由系统生成的烟雾可以通过所述出口吸引到用户的口中。感
应器线圈可以在烟嘴部分中或主体中。
替代地，烟嘴部分可以作为筒的一部分被提供。当在本文中使用时，
术语“烟嘴部分”表示放置在用户的口中以便直接吸入由成烟系统生成的
烟雾的装置或筒的一部分。烟雾通过烟嘴传送到用户的口中。
系统可以包括从空气入口延伸到空气出口的空气路径，其中空气路径
穿过感应器线圈。通过允许空气流动通过系统以穿过线圈，可以获得紧凑
系统。
感应器线圈可以在使用中邻近感受器定位。当筒接收在装置的外壳中
或与其接合时空气流通道可以设在感应器线圈和感受器元件之间。蒸发的
成烟基质可以夹带于在空气流通道中流动的空气中，其随后冷却以形成烟
雾。
装置可以包括单个感应器线圈或多个感应器线圈。一个或多个感应器
线圈可以是螺旋线圈或扁平螺旋线圈。感应器线圈可以围绕铁氧体磁芯缠
绕。当在本文中使用时“扁平螺旋线圈”表示作为大体平面线圈的线圈，
其中线圈的缠绕轴线垂直于线圈所处的表面。然而，当在本文中使用时术
语“扁平螺旋线圈”涵盖平面的线圈以及成形为与弯曲表面一致的扁平螺
旋线圈。扁平螺旋线圈的使用允许设计紧凑装置，具有耐用并且制造便宜
的简单设计。线圈可以保持在装置外壳内并且不需要暴露于生成的烟雾使
得可以防止线圈上的沉积物和可能的腐蚀。扁平螺旋线圈的使用也允许装
置和筒之间的简单接口，允许简单和便宜的筒设计。
扁平螺旋感应器可以具有在线圈的平面内的任何期望的形状。例如，
扁平螺旋线圈可以具有圆形或者可以具有大体长圆形。
感应器线圈具有的形状可以匹配感受器元件的形状。感应器线圈可以
位于最靠近电源的腔的表面上或附近。这减小装置内的电连接的数量和复
杂性。系统可以包括多个感应器线圈并且可以包括多个感受器元件。
感应器线圈可以具有5mm到10mm之间的直径。
系统还可以包括连接到感应器线圈和电源的电路。电路可以包括可以
是可编程微处理器的微处理器、微控制器或专用集成芯片(ASIC)或能够
提供控制的其它电子电路。电路可以还包括电子部件。电路可以配置成调
节到达扁平螺旋线圈的电流的供应。在启动系统之后电流可以连续地供应
到感应器线圈或者可以在逐抽吸的基础上间歇地被供应。电路可以有利地
包括DC/AC变换器，其可以包括D级或E级功率放大器。
系统有利地包括在外壳的主体内的电源，典型地是电池，如磷酸锂铁
电池。作为替代，电源可以是另一形式的电荷存储器件，如电容器。电源
可以需要再充电并且可以具有允许存储足够用于一次或多次吸烟体验的
能量的容量。例如，电源可以具有足够的容量以允许连续生成烟雾持续大
约六分钟的时间，对应于抽一支常规卷烟所耗费的典型时间，或者持续多
个六分钟的时间。在另一例子中，电源可以具有足够的容量以允许预定的
抽吸的数量或感应器线圈的间断启动。
系统可以是电操作吸烟系统。系统可以是手持式成烟系统。成烟系统
可以具有相当于常规雪茄或卷烟的尺寸。吸烟系统可以具有大约30mm到
大约150mm之间的总长度。吸烟系统可以具有大约5mm到大约30mm之
间的外径。
关于一个方面所述的特征可以应用于本公开的其它方面。特别地，关
于本公开的第一方面所述的有利或可选特征可以应用于本发明的第二方
面。
附图说明
现在将仅仅通过例子参考附图详细地描述根据本公开的系统的实施
例，其中：
图1是使用扁平螺旋感应器线圈的成烟系统的第一实施例的示意图；
图2显示图1的筒；
图3显示图1的感应器线圈；
图4显示图2的筒的替代感受器元件；
图5是使用扁平螺旋感应器线圈的第二实施例的示意图；
图6是第三实施例的示意图；
图7是使用扁平螺旋感应器线圈的第四实施例的示意图；
图8显示图7的筒；
图9显示图7的感应器线圈；
图10是第五实施例的示意图；
图11显示图10的筒；
图12显示图10的线圈；
图13是第六实施例的示意图；
图14是第七实施例的示意图；
图15A是用于生成感应器线圈的高频信号的驱动电路的第一例子；以
及
图15B是用于生成感应器线圈的高频信号的驱动电路的第二例子。
具体实施方式
图中所示的实施例全部依赖于感应加热。感应加热通过将待加热的导
电制品放置在时变磁场中而起作用。涡电流在导电制品中感生。如果导电
制品被电绝缘，则通过导电制品的焦耳加热消耗涡电流。在通过加热成烟
基质而操作的成烟系统中，成烟基质典型地本身不充分地导电从而以该方
式被感应加热。因此在图中所示的实施例中感受器元件用作被加热的导电
制品并且成烟基质然后由感受器元件通过热传导、对流和/或辐射加热。由
于使用铁磁性感受器元件，因此当磁畴在感受器元件内切换时热也由磁滞
损耗生成。
所述的实施例均使用感应器线圈来生成时变磁场。感应器线圈设计成
使得它不会受到显著的焦耳加热。相比之下感受器元件设计成使得存在感
受器的显著焦耳加热。
图1是根据第一实施例的成烟系统的示意图。系统包括装置100和筒
200。装置包括主外壳101，所述主外壳包含磷酸锂铁电池102和控制电子
器件104。主外壳101也限定筒200接收在其中的腔112。装置也包括具
有出口124的烟嘴部分120。烟嘴部分在该例子中通过铰接连接连接到主
外壳101，但是可以使用任何类型的连接，如卡扣配合或螺钉配合。当烟
嘴部分处于闭合位置时，如图1中所示，空气入口122限定于烟嘴部分120
和主体101之间。
扁平螺旋感应器线圈110在烟嘴部分内。通过由铜板冲压或切割螺旋
线圈形成线圈110。在图3中更清楚地示出线圈110。线圈110位于空气
入口122和空气出口124之间使得通过入口122吸引到出口124的空气穿
过线圈。
筒200包括保持毛细材料并且填充有液体成烟基质的筒外壳204。筒
外壳204是不透流体的，但是具有由可渗透感受器元件210覆盖的敞开端
部。在图2中更清楚地示出筒200。该实施例中的感受器元件包括具有铁
氧体钢的铁氧体网。成烟基质可以在网的间隙中形成弯月面。
当筒200与装置接合并且接收在腔112中时，感受器元件210邻近扁
平螺旋线圈110定位。筒200可以包括键合特征以保证它不能颠倒插入。
在使用中，用户在烟嘴部分120上抽吸以通过空气入口122将空气吸
引到烟嘴部分120中并且将离开出口124进入用户的口中。装置包括作为
控制电子器件104的一部分的、呈麦克风的形式的抽吸传感器106。当用
户在烟嘴部分上抽吸时小空气流通过传感器入口121吸引经过麦克风106
并且一直进入烟嘴部分120。当检测到抽吸时，控制电子器件将高频振荡
电流提供给线圈110。这生成振荡磁场，如图1中的虚线所示。LED108
也被启动以指示装置被启动。振荡磁场穿过感受器元件，在感受器元件中
感生涡电流。感受器元件由于焦耳加热并且由于磁滞损耗而发热，到达足
以蒸发靠近感受器元件的成烟基质的温度。蒸发的成烟基质夹带在从空气
入口流动到空气出口的空气中并且在进入用户的口中之前在烟嘴部分内
冷却以形成烟雾。在检测到抽吸之后控制电子器件将振荡电流供应到线圈
持续预定持续时间(在该例子中为五秒)，并且然后切断电流直到检测到
新的抽吸。
可以看到筒具有简单和耐用的设计，其相比于市场上可获得的雾化筒
可以便宜地制造。在该实施例中，筒具有圆柱形并且感受器元件跨越筒外
壳的圆形敞开端部。然而其它配置是可能的。图4是替代筒设计的端视图，
其中感受器元件是跨越筒外壳204中的矩形开口的钢网的条带220。
图5示出第二实施例。在图5中仅仅显示系统的前端，原因是可以使
用与图1中所示相同的电池和控制电子器件，包括抽吸检测机构。在图5
中扁平螺旋线圈136在装置的主体101中位于腔的与烟嘴部分120相对的
端部处，但是系统以基本上相同的方式操作。间隔件134保证在线圈136
和感受器元件210之间有空气流动空间。蒸发的成烟基质夹带在经过感受
器从入口132流动到出口124的空气中。在图5所示的实施例中，一些空
气可以从入口132流动到出口124而不经过感受器元件。该直接空气流与
烟嘴部分中的蒸汽混合加速冷却并且保证烟雾中的最佳小滴尺寸。
在图5所示的实施例中，筒具有与图1的筒相同的尺寸和形状并且具
有相同的外壳和感受器元件。然而，图5的筒内的毛细材料不同于图1的
毛细材料。在图5的筒中有两个独立的毛细材料202、206。第一毛细材料
206的圆盘被提供以在使用中接触感受器元件210。第二毛细材料202的
较大主体设在第一毛细材料206的与感受器元件相对的一侧上。第一毛细
材料和第二毛细材料两者保持液体成烟基质。接触感受器元件的第一毛细
材料206具有比第二毛细材料202更高的热分解温度(至少160℃或更高，
如大约250℃)。第一毛细材料206有效地用作将在使用中变得很热的加热
器感受器元件与第二毛细材料202分离的间隔件使得第二毛细材料不暴露
于高于其热分解温度的温度。第一毛细材料上的热梯度使得第二毛细材料
暴露于低于其热分解温度的温度。第二毛细材料202可以被选择以具有比
第一毛细材料206出色的芯吸性能，可以保持比第一毛细材料更多的每单
位体积的液体并且可以比第一毛细材料更便宜。在该例子中第一毛细材料
是耐热元件，如纤维玻璃或含纤维玻璃的元件，并且第二毛细材料是聚合
物，如高密度聚乙烯(HDPE)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
图6示出第三实施例。在图6中仅仅显示系统的前端，原因是可以使
用与图1中所示相同的电池和控制电子器件，包括抽吸检测机构。第三实
施例类似于第二实施例，区别在于使用围绕筒的螺旋线圈。在图6中螺旋
线圈138在装置的主体101中位于腔的与烟嘴部分120相对的端部处，当
筒处于使用位置时围绕感受器。系统以与第二实施例中基本上相同的方式
操作。间隔件134保证在装置和感受器元件210之间有空气流动空间。蒸
发的成烟基质夹带在经过感受器从入口137通过空气流动通道135流动到
出口124的空气中。与图5所示的实施例中一样，一些空气可以从入口137
流动到出口124而不经过感受器元件。
在图6所示的实施例中筒具有与图1的筒相同的尺寸和形状并且具有
相同的外壳和感受器元件。然而，与图5所示的第二实施例中一样，筒插
入使得感受器在装置中的腔的基部中，最靠近电池。
图7示出第四实施例。在图7中仅仅显示系统的前端，原因是可以使
用与图1中所示相同的电池和控制电子器件，包括抽吸检测机构。在图7
中，筒240为立方体并且在筒的相对侧面上形成有感受器元件的两个条带
242。在图8中单独显示筒。装置包括位于腔的相对侧上的两个扁平螺旋
线圈142使得当筒接收在腔中时感受器元件条带242邻近线圈142。线圈
142为矩形以对应于感受器条带的形状，如图9中所示。空气流通道设在
线圈142和感受器条带242之间使得当用户在烟嘴部分120上抽吸时来自
入口144的空气朝着出口124流动经过感受器条带。
与图1的实施例中一样，筒包含毛细材料和液体成烟基质。毛细材料
布置成将液体基质传送到感受器元件条带242。
图10是第五实施例的示意图。在图10中仅仅显示系统的前端，原因
是可以使用与图1中所示相同的电池和控制电子器件，包括抽吸检测机构。
在图10中筒250为圆柱形并且形成有围绕筒的中心部分延伸的带状
感受器元件252。带状感受器元件覆盖形成于刚性筒外壳中的开口。在图
11中单独显示筒。装置包括围绕腔定位的螺旋线圈152使得当筒接收在腔
中时感受器元件252在线圈152内。在图12中单独显示线圈152。空气流
通道设在线圈152和感受器252之间使得当用户在烟嘴部分120上抽吸时
来自入口154的空气朝着出口124流动经过感受器条带。
在使用中，用户在烟嘴部分120上抽吸以通过空气入口154吸引空气
经过感受器元件262、进入烟嘴部分120并且离开出口124进入用户的口
中。当检测到抽吸时，控制电子器件将高频振荡电流提供给线圈152。这
生成振荡磁场。振荡磁场穿过感受器元件，在感受器元件中感生涡电流。
感受器元件由于焦耳加热和磁滞损耗而发热，到达足以蒸发靠近感受器元
件的成烟基质的温度。蒸发的成烟基质穿过感受器元件并且夹带在从空气
入口流动到空气出口的空气中并且在进入用户的口中之前在通道和烟嘴
部分内冷却以形成烟雾。
图13示出第六实施例。在图13中仅仅显示系统的前端，原因是可以
使用与图1中所示相同的电池和控制电子器件，包括抽吸检测机构。图13
的装置具有类似于图7的装置的构造，具有位于外壳的侧壁中围绕筒接收
在其中的腔的扁平螺旋线圈。但是筒具有不同构造。图13的筒260具有
类似于图10中所示的筒的中空圆柱形。筒包含毛细材料并且填充有液体
成烟基质。筒260的内表面(即，围绕内部通道166的表面)包括可透流
体感受器元件(在该例子中为铁氧体网)。铁氧体网可以内衬筒的整个内
表面或筒的内表面的仅仅一部分。
在使用中，用户在烟嘴部分120上抽吸以将空气通过空气入口164吸
引通过筒的中心通道、经过感受器元件262、进入烟嘴部分120并且离开
出口124进入用户的口中。当检测到抽吸时，控制电子器件将高频振荡电
流提供给线圈162。这生成振荡磁场。振荡磁场穿过感受器元件，在感受
器元件中感生涡电流。感受器元件由于焦耳加热和磁滞损耗而发热，到达
足以蒸发靠近感受器元件的成烟基质的温度。蒸发的成烟基质穿过感受器
元件并且夹带在从空气入口流动到空气出口的空气中并且在进入用户的
口中之前在通道和烟嘴部分内冷却以形成烟雾。
图14示出第七实施例。在图14中仅仅显示系统的前端，原因是可以
使用与图1中所示相同的电池和控制电子器件，包括抽吸检测机构。图14
中所示的筒270与图13中所示的相同。然而图14的装置具有不同配置，
其包括在延伸到筒的中心通道中的支撑叶片176上的感应器线圈172以生
成靠近感受器元件272的振荡磁场。
所述的实施例全部可以由基本上相同的电子电路104驱动。图15A示
出用于使用E级功率放大器将高频振荡电流提供给感应器线圈的电路的第
一例子。从图15A可以看出，电路包括具有包括场效应晶体管(FET)1110
(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))的晶体管开关1100
的E级功率放大器，用于将开关信号(栅-源电压)供应到FET1110的、
由箭头1120指示的晶体管开关供应电路，以及包括并联电容器C1和电容
器C2和感应器线圈L2的一系列连接的LC负载网络1130。包括电池101
的直流电源包括扼流圈L1，并且供应直流电源电压。在图16A中也显示
表示总电阻负载1140的欧姆电阻R，其是标记为L2的感应器线圈的欧姆
电阻RCoil和感受器元件的欧姆电阻RLoad的总和。
由于部件的很少数量，电源电子器件的体积可以保持较小。由于LC
负载网络1130的感应器L2直接用作用于感应耦合到感受器元件的感应
器，因此电源电子器件的该极小体积是可能的，并且该小体积允许整个感
应加热装置的总尺寸保持小。
尽管E级功率放大器的一般操作原理是已知的并且在已经提到的文章
“E级RF功率放大器(Class-ERFPowerAmplifiers)”(NathanO.Sokal，
出版于双月刊杂志QEX,2001年1/2月版，第9-20页，美国无线电传播联
盟(ARRL)，纽因顿，康涅狄格州，美国)中详细描述，但是将在下面解
释一些一般原理。
让我们假设晶体管开关供应电路1120将具有矩形分布的开关电压
(FET的栅-源电压)供应到FET1110。只要FET1321正在导电(处于“开”
状态)，它基本上构成短路(低电阻)并且整个电流流动通过扼流圈L1和
FET1110。当FET1110不正在导电(处于“关”状态)时，整个电流流动
到LC负载网络中，原因是FET1110基本上代表开路(高电阻)。在这两
个状态之间切换晶体管将供应的直流电压和直流电流变换成交流电压和
交流电流。
为了高效地加热感受器元件，供应的直流电尽可能以交流电的形式传
输到感应器L2并且随后传输到感应耦合到感应器L2的感受器元件。在感
受器元件中消耗的功率(涡电流损耗、磁滞损耗)在感受器元件中生成热，
如上面进一步所述。换句话说，FET1110中的功率消耗必须最小化，同时
最大化感受器元件中的功率消耗。
在交流电压/电流的一个周期期间的FET1110中的功率消耗是在交流
电压/电流的该周期期间的每个时刻的晶体管电压和电流的乘积在该时期
的积分和在该周期的平均。由于FET1110必须在该周期的一部分期间经
受高电压并且在该周期的一部分期间传导高电流，因此必须避免高电压和
高电流同时存在，原因是这将导致FET1110中的显著功率消耗。在FET
1110的“开”状态下，当高电流正在流动通过FET时晶体管电压几乎为
零。在FET1110的“关”状态下，晶体管电压高，但是通过FET1110的
电流几乎为零。
开关过渡不可避免地也在该周期的一部分上存在。然而，代表FET
1110中的高功率损耗的高电压-电流乘积可以通过以下附加措施避免。第
一，延迟晶体管电压的上升直到通过晶体管的电流已减小到零。第二，在
通过晶体管的电流开始上升之前将晶体管电压返回到零。这由包括并联电
容器C1和电容器C2和感应器L2的一系列连接的负载网络1130实现，
该负载网络是FET1110和负载1140之间的网络。第三，在接通时的晶体
管电压实际上为零(对于双极面结型晶体管“BJT”，它是饱和偏移电压
Vo)。接通晶体管不会对充电的并联电容器C1放电，因此避免消耗并联电
容器存储的能量。第四，晶体管电压的斜率在接通时为零。然后，通过负
载网络注入接通晶体管中的电流以受控的适度速率从零平滑地上升，导致
低功率消耗，同时晶体管电导率在接通过渡期间从零增大。因此，晶体管
电压和电流决不会同时高。电压和电流开关过渡彼此时间错开。L1、C1
和C2的值可以被选择以最大化感受器元件中的功率的高效消耗。
尽管E级功率放大器对于根据本公开的多数系统是优选的，但是也能
够使用其它电路结构。图15B示出用于使用D级功率放大器将高频振荡电
流提供给感应器线圈的电路的第二例子。图15B的电路包括连接到两个晶
体管1210、1212的电池101。两个开关元件1220、1222被提供用于接通
和切断两个晶体管1210、1212。开关以一种方式高频地被控制从而确保两
个晶体管1210、1212中的一个已被切断，同时两个晶体管中的另一个被
接通。感应器线圈再次由L2指示并且线圈和感受器元件的组合欧姆电阻
由R指示。C1和C2的值可以被选择以最大化感受器元件中的功率的高效
消耗。
感受器元件可以由具有接近感受器元件应加热到的期望温度的居里
温度的材料或材料的组合制造。一旦感受器元件的温度超过该居里温度，
材料将其铁磁性质变为顺磁性质。因此，感受器元件中的能量消耗明显减
小，原因是具有顺磁性质的材料的磁滞损耗远低于具有铁磁性质的材料。
感受器元件中的该减小的功率消耗可以被检测，并且例如，由DC/AC变
换器生成交流电然后可以被中断直到感受器元件已冷却到再次低于居里
温度并且已恢复其铁磁性质。然后可以再次恢复由DC/AC变换器生成交
流电。
本领域的普通技术人员现在可以想到根据本公开的包含感受器元件
的其它筒设计。例如，筒可以包括烟嘴部分并且可以具有任何期望的形状。
此外，根据本公开的线圈和感受器布置可以用于除了已经所述的那些以外
的其它类型的系统中，如增湿器、空气清新器和其它成烟系统。
上述的示例性实施例举例说明但不是限制。考虑到上述的示例性实施
例，现在本领域的普通技术人员将理解到与以上示例性实施例一致的其它
实施例。