TW201343090A - 發熱可抽吸材料（三） - Google Patents

Abstract

一種包含可抽吸材料加熱器之裝置，其係經組態成可加熱可抽吸材料之第一區域至足以使可抽吸材料之一組份揮發的一揮發溫度，以及同時加熱可抽吸材料之第二區域至低於該揮發溫度但是足以防止該可抽吸材料之已揮發組份凝結的溫度。也描述一種加熱可抽吸材料的方法。

Description

發熱可抽吸材料(三)

本發明係有關於發熱可抽吸材料。

諸如香煙及雪茄之類的抽吸物件在使用時燃燒煙草以產生煙草煙霧。已有人企圖藉由製作釋出化合物而不產生煙草煙霧的產品來提供抽吸物件的替代物。此類產品的例子為所謂的發熱不燃燒產品(heat-not-burn products)，其係藉由加熱而不燃燒煙草來釋出化合物。

根據本發明，提供一種包含可抽吸材料加熱器之裝置，其係經組態成可加熱可抽吸材料之第一區域至足以使可抽吸材料之一組份揮發的一揮發溫度，以及同時加熱可抽吸材料之第二區域至低於該揮發溫度但是足以防止該可抽吸材料之已揮發組份凝結的溫度。

可將該裝置組態成可控制可抽吸材料之第一區域的溫度而與可抽吸材料之第二區域的溫度無關。

該加熱器可包含多個發熱區域，該多個發熱區域含有經配置成可加熱可抽吸材料之第一區域的第一發熱區域以及經配置成可同時加熱可抽吸材料之第二區域的第二發熱區域。

可個別及獨立地操作該等多個發熱區域以同時加熱可抽吸材料之不同區域至不同溫度。

可將該裝置組態成可造成第一發熱區域能加熱可 抽吸材料的第一區域至該揮發溫度，以及造成第二發熱區域能同時加熱可抽吸材料的第二區域至該較低溫度。

隨後，可將該裝置組態成可造成第一發熱區域能加熱可抽吸材料的第一區域至該較低溫度，以及造成第二發熱區域能同時加熱可抽吸材料的第二區域至該揮發溫度。

隨後，可將該裝置組態成可造成第三發熱區域能加熱可抽吸材料的第三區域至該揮發溫度，以及造成第一及/或第二發熱區域能加熱可抽吸材料的第一及/或第二區域至該較低溫度。

可將該裝置組態成可連續加熱可抽吸材料的不同區域至該揮發溫度，同時加熱可抽吸材料中不加熱至該揮發溫度的區域至該較低溫度，以防止已揮發組份凝結。

該裝置可包含一可抽吸材料加熱室，用於在加熱期間容納該可抽吸材料。

該加熱室可鄰近該加熱器。

該較低溫度可防止已揮發組份在該加熱室中凝結。

該裝置可包含一煙嘴(mouthpiece)，該可抽吸材料之已揮發組份可通過該煙嘴吸入。

該揮發溫度可為100℃或更高。

該較低溫度可小於100℃。

根據本發明，提供一種製造該裝置之方法。

根據本發明，提供一種加熱可抽吸材料之方法，其 係包含下列步驟：加熱該可抽吸材料之第一區域至一揮發溫度，以使該可抽吸材料中之至少一組份揮發供吸入用；以及同時加熱該可抽吸材料之第二區域至低於該揮發溫度但是足以防止該可抽吸材料之已揮發組份凝結的溫度。

以下用附圖描述僅供示範用的本發明具體實施例。

如本文所使用的，術語‘可抽吸材料’包括在發熱時提供揮發組份的任何材料以及包括任何含煙草材料，例如，可包含煙草、煙草衍生物、膨脹煙草(expanded tobacco)、再造煙草(reconstituted tobacco)或煙草替代物中之一或更多種。

用於發熱可抽吸材料的裝置1包含能量來源2、加熱器3及加熱室4。能量來源2可包含電池，例如鋰離子電池、鎳電池、鹼性電池及/或類似者，以及電氣耦合至加熱器3以在需要時供給電能至加熱器3。加熱室4經組態成可接受可抽吸材料5，使得可抽吸材料5可在加熱室4中加熱。加熱室4係鄰近加熱器3，使得加熱器3的熱能可加熱其中的可抽吸材料5以在不燃燒可抽吸材料5下使可抽吸材料5中的芳香化合物及尼古丁揮發。設有煙嘴6，在裝置1使用期間，裝置1的使用者通過它可吸入揮發化合物。可抽吸材料5可包含煙草摻合物。

加熱器3可包含實質圓柱形長加熱器3，以及加熱 室4可位在加熱器3的縱向外表面之內或者之外。例如，參考第1圖，加熱室4可位在加熱器3縱向周面外四周。因此，加熱室4與可抽吸材料5可包含包圍加熱器3的數個共軸層。替換地，請參考第2圖，加熱室4可設於加熱器3的縱向表面內，使得加熱室4包含核心或在發熱表面內部的空腔。由以下討論可明白，加熱器3及加熱室4可替換地使用其他的形狀及組態。

殼體7可包含裝置1的組件，例如能量來源2及加熱器3。殼體7可包含大體呈圓柱形的管子，其中設置靠近第一端8的能量來源2以及靠近在另一端之第二端9的加熱器3及加熱室4。能量來源2及加熱器3沿著殼體7的縱軸延伸。例如，如第1圖及第2圖所示，能量來源2與加熱器3可以實質端對端的排列方式沿著殼體7的中央縱軸對齊，使得能量來源2的端面實質面向加熱器3的端面。熱絕緣物(heat insulation)可設在能量來源2、加熱器3之間以防止向對方直接熱傳遞。

殼體7的長度可約有130毫米，能量來源的長度可約有59毫米，以及加熱器3及發熱區域4的長度可約有50毫米。殼體7的直徑可在約9毫米至約18毫米之間。例如，殼體之第一端8的直徑可在15毫米至18毫米之間，而在殼體第二端9之煙嘴6的直徑可在9毫米至15毫米之間。加熱器3的直徑可在約2.0毫米至約13.0毫米之間，這取決於加熱器組態。例如，設在加熱室4外的加熱器3，如第2圖所示，可具有約9.0毫米 至約13.0毫米的直徑，而設在加熱室4內之加熱器3的直徑，如第1圖所示，可在約2.0毫米至約4.5毫米之間，例如在約4.0毫米至約4.5毫米之間，或在約2.0毫米至約3.0毫米之間。替換地，可使用在該等範圍之外的加熱器直徑。加熱室4的直徑可在約5.0毫米至約10.0毫米之間。例如，設在加熱器3之外的加熱室4，如第1圖所示，其向外表面可具有約10毫米的外徑，而設在加熱器3之內的加熱室4，如第2圖所示，可具有約5毫米至約8.0毫米的直徑，例如在約3.0毫米至約6.0毫米之間。能量來源2的直徑可在約14.0毫米至約15.0毫米之間，例如14.6毫米，然而同樣可使用有其他直徑的能量來源2。

煙嘴6可設在殼體7的第二端9而鄰近加熱室4及可抽吸材料5。殼體7在裝置1使用期間適合使用者抓住，使得使用者可自裝置1的煙嘴6吸入可抽吸材料之揮發化合物。

加熱器3可包含陶瓷加熱器3，第1圖至第4圖圖示其實施例。陶瓷加熱器3，例如，可包含有礬土及/或氮化矽層壓及燒結於其上的基底陶瓷。替換地，請參考第5圖及第6圖，加熱器3可包含紅外線(IR)加熱器3，例如紅外線鍍膜鹵素燈3。IR加熱器3可具有低質量，因此可用來減少裝置1的總質量。例如，IR加熱器的質量可為有等效發熱功率輸出之陶瓷加熱器3的質量之20%至30%以下。IR加熱器3也有低熱慣性 (thermal inertia)，因此能夠極快速地加熱可抽吸材料5以回應活化刺激。可將IR加熱器3組態成可發射波長約在700奈米至4.5微米之間的IR電磁輻射。另一替代物是用電阻加熱器3，例如繞在陶瓷絕緣層上的電阻線，該陶瓷絕緣層係沉積於詳述於下文之熱絕緣物(thermal insulation)18的壁上。

如上述及第1圖所示，加熱器3可設在殼體7的中央區域，以及加熱室4與可抽吸材料5可環設於加熱器3的縱向表面上。在此配置中，加熱器3所放射的熱能可由加熱器3的縱向表面徑向向外進入加熱室4及可抽吸材料5。替換地，如第2圖所示，加熱器3可往殼體7的周界設置，以及加熱室4與可抽吸材料5可設在殼體7的中央區域(為加熱器3之縱向表面的內部)。在此配置中，加熱器3所放射的熱能由加熱器3的縱向表面沿著徑向向內進入加熱室4及可抽吸材料5。

加熱器3包含多個個別發熱區域10，如第2圖及第3圖所示。發熱區域10可彼此獨立地操作，藉此可以不同的次數活化不同的區域10以加熱可抽吸材料5。發熱區域10可在加熱器3中可排列成任何幾何排列。不過，在圖示實施例中，發熱區域10在加熱器3中經幾何排列成可將發熱區域10中之不同者配置成能起主要作用及獨立地加熱可抽吸材料5的不同區域。

例如，請參考第2圖及第3圖，加熱器3可包含呈實質長形排列的多個軸向對齊發熱區域10。區域10各 自可包含加熱器3的個別元件。發熱區域10，例如，全部可沿著加熱器3的縱軸相互對齊，從而沿著加熱器3的長度提供多個獨立發熱區。每個發熱區域10可包含發熱圓柱10，其係具有顯著小於加熱器3之整體長度的有限長度。圓柱10可包含數個實心圓盤，其中每個圓盤有等於上述圓柱長度的深度。此實施例圖示於第3圖。替換地，圓柱10可包含中空環，其實施例圖示於第2圖。就此情形而言，軸向對齊發熱區域10的排列定義加熱室4的外部以及被組態成可向內施加熱，而向加熱室4的中央縱軸起主要作用。發熱區域10經配置成它們的徑向(或橫向)表面沿著加熱器3的長度面向對方。每個區域10的橫向表面可觸及相鄰區域10的橫向表面。替換地，每個區域10的橫向表面可與相鄰區域10的橫向表面分離。在分離的發熱區域10之間可存在熱絕緣物18，下文有更詳述的描述。此實施例圖示於第2圖。

以此方式，當發熱區域10中之一特定者活化時，它供給熱能至徑向位於發熱區域10內或外的可抽吸材料5而不實質加熱可抽吸材料5的其餘部份。例如，請參考第3圖，可抽吸材料5的受熱區域可包含位於發熱區域10四周已被活化的一圈可抽吸材料5。因此，可加熱可抽吸材料5的獨立區段，例如環或核心區段，其中每個區段對應至直接位於發熱區域10中之一特定者內或外的可抽吸材料5，以及整體上有顯著小於可抽吸 材料5之本體的質量及容積。

在另一替代組態中，請參考第7圖，加熱器3在加熱器3的中央縱軸四周可包含位於不同位置的多個長形縱向延伸發熱區域10。雖然在第7圖中圖示成有不同的長度，然而縱向延伸發熱區域10可具有實質相同的長度，使得每個實質沿著加熱器3的全長延伸。每個發熱區域10可包含，例如，個別IR發熱元件10，例如IR發熱絲10。視需要，熱絕緣物或熱反射材料的本體可沿著加熱器3的中央縱軸裝設，使得每個發熱區域10所射出的熱能向外起主要作用地由加熱器3進入加熱室4從而加熱可抽吸材料5。加熱器3的中央縱軸與每個發熱區域10的距離可實質相等。發熱區域10視需要可容納於實質紅外線及/或透熱管中，或形成加熱器3縱向表面的其他殼體。發熱區域10在管內對於其他發熱區域10有相對固定的位置。

以此方式，當發熱區域10中之一特定者被活化時，它供給熱能至鄰近發熱區域10的可抽吸材料5而不實質加熱可抽吸材料5的其餘部份。可抽吸材料5的受熱區段可包含可抽吸材料5中平行及緊鄰縱向發熱區域10的縱向區段。因此，與前面的實施例一樣，可加熱可抽吸材料5的獨立區段。

如以下所詳述的，可個別及選擇性地活化發熱區域10。

可抽吸材料5可包含於可插入加熱室4的卡匣 (cartridge)11中。例如，如第1圖所示，卡匣11可包含可插置於加熱器3四周的可抽吸材料管11，使得可抽吸材料管11的內部表面面向加熱器3的縱向表面。可抽吸材料管11可中空。管11之中空中心的直徑可大體等於或稍微大於加熱器3的直徑，使得管11與周圍的加熱器3緊配合(close fit)。替換地，請參考第2圖，卡匣11可包含由可抽吸材料5組成的實質實心桿，它可插入位於加熱器3之內的加熱室4，使得桿11的縱向外表面面向加熱器3的縱向內表面。卡匣11的長度大致等於加熱器3的長度，使得加熱器3可沿著全長加熱卡匣11。

在加熱器3的另一替代組態中，加熱器3包含螺旋形加熱器3。可將螺旋形加熱器3組態成可旋入可抽吸材料卡匣11以及可包含毗鄰軸向對齊的發熱區域10，以及用實質跟在說明第1圖及第3圖時提及的線性長形加熱器3一樣的方式操作。

替換地，請參考第8圖、第9圖及第10圖，可使用幾何組態不同的加熱器3及可抽吸材料5。更特別的是，加熱器3可包含多個發熱區域10，彼等係直接伸入被發熱區域10分成數個區段的長形加熱室4。在使用期間，發熱區域10皆直接伸入長形可抽吸材料卡匣11或可抽吸材料5的其他實質實心體。加熱室4中的可抽吸材料5從而被隔開的發熱區域10分開成彼此離散的區段。加熱器3、加熱室4及可抽吸材料5可一起 沿著殼體7的中央縱軸延伸。如第8圖及第10圖所示，發熱區域10各自可包含凸出部10，例如直立發熱板10，其係伸入可抽吸材料5的主體。以下會在發熱板10的背景下描述凸出物10。該等發熱板10的主平面可實質垂直於可抽吸材料5之主體和加熱室4及/或殼體7的主要縱軸。該等發熱板10可相互平行，如第8圖及第10圖所示。可抽吸材料5的每個區段以位在可抽吸材料區段兩側的一對發熱板10的主要發熱表面為界，使得發熱板10中之一或兩者的活化會造成熱能直接傳遞至可抽吸材料5。可浮雕(embossed)發熱表面以增加發熱板10對於可抽吸材料5的表面積。視需要，每個發熱板10可包含沿著主平面把板10分成兩半的熱反射層。因此，板10的每一半部可構成一個別發熱區域10以及可獨立地予以活化，以只加熱可抽吸材料5中直接貼著板10之該半部的區段，而不是在板10兩側上的可抽吸材料5。從可抽吸材料5之該區段的實質兩對邊，可活化鄰近的板10或面向它的部份以加熱可抽吸材料5中在鄰板之間的區段。

可安裝長形可抽吸材料卡匣或主體11於加熱室4、發熱板10之間，以及藉由移除殼體7在殼體之第二端9的區段可卸下它，如前述。可個別及選擇性地活化發熱區域10以按需要加熱可抽吸材料5的不同區段。

以此方式，當發熱區域10中之一特定者或一對被活化時，它供給熱能至與發熱區域(或數個)10直接相鄰 的可抽吸材料5而不實質加熱可抽吸材料5的其餘部份。可抽吸材料5的受熱區段可包含可抽吸材料5中位於發熱區域10之間的徑向區段，如第8圖至第10圖所示。

裝置1的殼體7可包含一開口，卡匣11可通過它插入加熱室4。例如，該開口可包含位在殼體之第二端9的開口，使得卡匣11可滑入該開口以及直接推入加熱室4。該開口在裝置1使用期間封閉以加熱可抽吸材料5為較佳。替換地，殼體7中在第二端9的區段可由裝置1卸下，藉此可抽吸材料5可插入加熱室4。此實施例圖示於第10圖。裝置1可視需要備有使用者可操作的可抽吸材料彈出單元，例如經組態成可使用完可抽吸材料5滑出及/或離開加熱器3的內部機構。例如，可向後推壓用完的可抽吸材料5通過殼體7的開口。然後，可按需要插上新的卡匣11。

熱絕緣物18可設於可抽吸材料5與殼體7的外表面19之間。該熱絕緣物減少裝置1的熱損失，因此可改善加熱可抽吸材料5的效率。請參考第14圖，絕緣物18可包含真空絕緣物18。例如，絕緣物18可包含以壁材19(例如，金屬材料)為界的一層。絕緣物18的內部區域或核心20可包含被抽空至低壓的開放式(open-cell)多孔材料，例如包含聚合物、氣凝膠(aerogel)或其他適當材料。絕緣物18內部區域20經組態成可吸收可能在區域20內產生的氣體以藉此維持真空狀態。 內部區域20中的壓力可在0.1至0.001毫巴(mbar)之間。絕緣物18之壁19強到足以抵擋因核心20與壁19外表面間有壓力差而施加於它的力，藉此防止絕緣物18崩潰。例如，壁19可由厚約100微米的不鏽鋼壁19構成。絕緣物18的導熱性可在0.004至0.005 W/mK之間。在約100℃至250℃的溫度範圍內，例如在約150℃至約250℃之間，絕緣物18的熱傳遞係數可在約1.10 W/(m²K)至約1.40 W/(m²K)之間。絕緣物18的氣體導電係數可忽略。壁材19的內表面可塗上反射塗層以最小化因輻射傳播通過絕緣物18所致的熱損失。例如，該塗層可由厚度約在0.3微米至1.0微米之間的鋁製IR反射塗層構成。內部核心區20的抽空狀態意指絕緣物18起作用，甚至在核心區域20之厚度極小的時候。它的厚度實質不影響絕緣性質。這有助於減少裝置1的整體尺寸，特別是直徑。

如第14圖所示，壁19包含面向內區段21與面向外區段22。面向內區段21實質面向可抽吸材料5及加熱室4。面向外區段22實質面向殼體7的外部。在裝置1的操作期間，面向內區段21由於有出自加熱器3的熱能而較熱，同時面向外區段22由於有絕緣物18的作用而較冷。面向內區段21與面向外區段22兩者可包含至少跟加熱器3及加熱室4一樣長的實質縱向延伸壁19。面向外壁區段22的內部表面，亦即，面向抽空核心區域20的表面，可包含用於吸收核心20中之氣體的 塗層。合適的塗層為氧化鈦膜。

如第2圖所示，絕緣物18的全長可大於加熱室4及加熱器3的長度以便進一步減少裝置1至殼體7外之大氣的熱損失。例如，熱絕緣物18可在約70毫米至約80毫米之間。

請參考第14圖及第15圖的示意圖，熱橋(thermal bridge)23可使面向內壁區段21在絕緣物18末端連接至面向外壁區段22以便完全包圍及包含低壓核心20。熱橋23可包含材料與面向內、面向外區段21、22相同的壁19。適當材料為不鏽鋼，如前述。熱橋23的導熱性大於絕緣核心20，因而有比核心20較大的可能性不合意地導熱離開裝置1，從而減少加熱可抽吸材料5的效率。

為了減少熱橋23所致的熱損失，熱橋23可延伸以增加它對於由面向內區段21至面向外區段22之熱流動的阻力。這圖示於第16圖。例如，熱橋23可遵循在壁19之面向內區段21與壁19之面向外區段22之間的間接路徑。熱橋23是在裝置1中沒有加熱器3及加熱室4的縱向位置處。這意謂熱橋23沿著該間接路徑逐漸由面向內區段21延伸至面向外區段22，藉此使核心20的厚度在殼體7中沒有加熱器3、加熱室4及可抽吸材料5的縱向位置處減到至零，從而進一步限制熱傳導離開裝置1。

如以上在說明第2圖時所述，加熱器3可與熱絕緣 物18整合。例如，熱絕緣物18可由實質長形中空體構成，例如實質圓管形的絕緣物18而共軸地環繞加熱室4以及與發熱區域10整合。熱絕緣物18可包含其中於面向內表面輪廓21中設有數個凹處的一層。發熱區域10位於該等凹處中，使得發熱區域10面向加熱室4中的可抽吸材料5。發熱區域10中面向加熱室4的表面在絕緣物18中沒有凹處的區域中可與熱絕緣物18的內表面21齊平。

加熱器3與熱絕緣物18整合意謂發熱區域10被在發熱區域10之所有側面上而不是向內面向可抽吸材料加熱室4的絕緣物18實質包圍。同樣地，加熱器3射出的熱集中於可抽吸材料5以及不耗散於裝置1的其他部份或進入殼體7外的大氣。

相較於加熱器3個別及在內地裝設一層熱絕緣物18的方式，加熱器3與熱絕緣物18整合也減少加熱器3與熱絕緣物18的組合厚度。這允許減少裝置1的直徑，特別是殼體7的外徑，而產生有方便大小的超薄型產品。

替換地，相較於加熱器3個別及在內地裝設一層熱絕緣物18的裝置，加熱器3與熱絕緣物18整合所提供的厚度減少可允許較寬的可抽吸材料加熱室4可容納於裝置1中，或加入其他組件，而不增加殼體7的總體寬度。

加熱器3與絕緣物18整合的效益在於，相較於加 熱器與絕緣物不整合的裝置，可減少加熱器3與絕緣物18的組合尺寸及重量。加熱器的尺寸減少允許殼體的直徑對應地減少。接著，加熱器的重量減少使發熱上升時間減少從而減少裝置1的加熱時間。

替換熱絕緣物18或另外，發熱區域10的橫向表面之間可存在熱反射層。發熱區域10彼此之間的相對配置使得由發熱區域10中之各一射出的熱能實質不加熱相鄰的發熱區域10，反而起主要作用地進入加熱室4及可抽吸材料5。每個發熱區域10的尺寸可與其他區域10實質相同。

裝置1可包含控制器12，例如微控制器12，其係經組態成可控制裝置1的操作。控制器12以電子方式連接至裝置1的其他組件，例如能量來源2與加熱器3，使得藉由收發信號，它可控制它們的操作。特別是，控制器12被組態成可控制加熱器3的活化以加熱可抽吸材料5。例如，可將控制器12組態成可活化加熱器3，這可包括選擇性地活化一或更多發熱區域10，以回應使用者抽吸裝置1的煙嘴6。在這點上，控制器12可經由適當的通信耦合與抽煙感測器(puff sensor)13通信。抽煙感測器13經組態成可偵測煙嘴6何時在抽煙，以及經組態成可相應地送出表示抽煙的訊號至控制器12。可使用電子訊號。控制器12可回應抽煙感測器13的訊號而活化加熱器3從而發熱可抽吸材料5。不過，不需要用抽煙感測器13活化加熱器3，以及替換地可 使用提供刺激以活化加熱器3的其他構件，例如使用者可操作的促動器。然後，使用者可通過煙嘴6吸入在加熱期間釋出的揮發化合物。控制器12可位於殼體7內的任何適當位置。在能量來源2與加熱器3/加熱室4之間的示範位置圖示於第4圖。

可將控制器12組態成可以預定的順序或模式活化或以其他方式暖化個別發熱區域10。例如，控制器12可將控制器12組態成可沿著或繞著加熱室4依序活化該等發熱區域10。發熱區域10的每次活化可回應抽煙感測器13偵測到抽煙，或以替代方式觸發，例如在前一發熱區域10活化後經過一段預定時間或在加熱器初始活化(例如，活化第一區域10)後經過一段預定時間，以下有進一步的描述。

第11圖圖示示範加熱方法，可包括偵測例如第一口抽煙之活化刺激的第一步驟S1，以及因應該活化刺激而加熱可抽吸材料5之第一區段的第二步驟S2。在第三步驟S3，可打開可氣密性密封入口及出口閥24，以及允許通過加熱室4吸出空氣及通過煙嘴6離開裝置1。在第四步驟，打開閥24。以下在說明第2圖及第18圖時有更詳細地描述閥24。在第五步驟S5、第六步驟S6、第七步驟S7及第八步驟S8中，可加熱可抽吸材料5的第二區段，例如以回應另一個活化刺激，例如第二口抽煙，以及對應地打開及關閉加熱室入口及出口閥24。在第九步驟S9、第十步驟S10、第十一步驟S11 及第十二步驟S12，可加熱可抽吸材料5的第三區段，例如以回應另一個活化刺激，例如第三口抽煙，以及對應地打開及關閉加熱室入口及出口閥24，以下類推。替換地，可使用除抽煙感測器13以外的構件。例如，裝置1的使用者可引動控制開關以指示他/她正抽一口新煙。

以此方式，可加熱可抽吸材料5的新鮮區段以使每一口新煙的尼古丁及芳香化合物揮發或回應正由可抽吸材料5之先前受熱區段釋出有給定數量的某些組份，例如尼古丁及/或芳香化合物。可抽吸材料5之發熱區域10及/或可獨立加熱區段的數目可對應至卡匣11打算可使用的抽煙次數。替換地，對於多次抽煙，例如2、3或4口抽煙，每個可獨立加熱可抽吸材料區段5的加熱可用對應的發熱區域10，使得只在已做多次抽煙後，加熱可抽吸材料5的新鮮區段同時加熱先前的可抽吸材料區段。

如以上所簡述的，可替換地例如在一段預定使用者時間內依序一個個地活化發熱區域10，而不是活化每個發熱區域10以回應個別的抽煙。這可能發生以回應煙嘴6的初始活化刺激，例如單一初始抽煙。例如，在特定可抽吸材料卡匣11的預期吸入時段內，可以規律的預定時間間隔活化發熱區域10。預定時間間隔可對應至用來由每個可抽吸材料區段釋出給定數量之某些組份的周期，例如尼古丁及/或芳香化合物。示範時間 間隔是在約60至240秒之間。因此，至少第11圖的第五及第九步驟S5、S9為視需要。每個發熱區域10可繼續被活化一段預定時間，如下述，它可對應至上述時間間隔的持續時間或更久。一旦特定卡匣11的所有發熱區域10已被活化，控制器12可被組態成能指示使用者應更換卡匣11。例如，控制器12可激活殼體7外表面上的指示燈。

應瞭解，依序活化個別發熱區域10而不是活化整個加熱器3意謂加熱可抽吸材料5所需要的能量減少而優於如果加熱器3在卡匣11的整個吸入期間完全被活化時所需要的能量。因此，能量來源2的最大必要功率輸出也減少。這意謂裝置1可安裝較小及較輕的能量來源2。

可將控制器12組態成在抽煙之間可去活化(de-activate)加熱器3，或減少供給至加熱器3的功率。這節省能量及延長能量來源2的壽命。例如，在裝置1被使用者打開或回應某一其他刺激(例如，偵測到使用者把嘴放在煙嘴6上)時，可將控制器12組態成能造成加熱器3，或下一個要用來加熱可抽吸材料5的的發熱區域10被部份活化，使得它熱起來預備揮發可抽吸材料5的組份。部份活化不加熱可抽吸材料5至可使尼古丁揮發的足夠溫度。適當溫度可為100℃或以下，然而可使用低於120℃的溫度。例如，在60℃至100℃之間的溫度，例如在80℃至100℃之間的溫度。溫度可 小於100℃。因應抽煙感測器13偵測到抽煙，或某些其他刺激(例如，預定時間消逝)，控制器12則可造成提及的加熱器3或發熱區域10進一步加熱可抽吸材料5以便迅速揮發尼古丁及其他芳香化合物供使用者吸入。相較於發熱區域10從‘冷卻’開始(亦即，未被部份加熱)的情形，部份被加熱的發熱區域10的溫度可在更短的時間內增加到完全揮發溫度。

如果可抽吸材料5包含煙草，使尼古丁及其他芳香化合物揮發的適當溫度可為100℃或更高，例如120℃或以上。例如在100℃至250℃之間的溫度，例如在100℃至220℃，100℃至200℃，150℃至250℃，或130℃至180℃之間的溫度。該溫度可高於100℃。例如，完全活化溫度為150℃，然而其他的數值也有可能，例如250℃。視需要，超級電容器(super-capacitor)可用來提供用來加熱可抽吸材料5至揮發溫度的峰值電流(peak current)。合適發熱圖形的實施例圖示於第13圖，其中尖峰各自可表示不同發熱區域10的完全活化。由圖可見，可抽吸材料5對於抽煙的近似時間(此實施例約有2秒)可維持在揮發溫度。

以下描述加熱器3的3個示範操作模式。

在處於第一操作模式時，在特定發熱區域10完全活化期間，可去活化加熱器的所有其他發熱區域10。因此，當新的發熱區域10被活化時，去活化前一個發熱區域。只供給功率至被活化的區域10。可沿著加熱 器3的長度依序活化發熱區域10使得尼古丁及芳香化合物規律地由可抽吸材料5的新鮮部份釋出直到卡匣11用盡。與在卡匣11之發熱周期的持續期間完全活化所有發熱區域10相比，此模式提供更均勻的尼古丁及可抽吸材料氣味輸送。與以下所述的其他模式相同，也藉由在卡匣11之發熱周期的持續期間不完全活化所有的發熱區域10來節省功率。

替換地，在處於第二操作模式時，一旦特定發熱區域10被活化，它仍完全被活化直到加熱器3關閉。因此，在由卡匣11吸入期間，供給至加熱器3的功率隨著更多發熱區域10被活化而遞增。持續活化在加熱室4各處的發熱區域10實質防止揮發自加熱室4中之可抽吸材料5的組份(例如，尼古丁)凝結。

替換地，在處於第三操作模式時，在特定發熱區域10完全活化期間，可部份活化其他發熱區域10中之一或更多。一或更多其他發熱區域10的部份活化可包括加熱其他發熱區域10至足以實質防止揮發自加熱室4中之可抽吸材料5的組份(例如，尼古丁)凝結的溫度。例如100℃。其他實施例包括前述的部份活化溫度範圍。被部份活化之發熱區域10的溫度小於被完全活化之發熱區域10的溫度。鄰近被部份活化之區域10的可抽吸材料10不被加熱至足以使可抽吸材料5之組份揮發的溫度。例如，在新的發熱區域10完全活化時，部份但不完全活化前一個被完全活化的發熱區域10以便 以較低溫度繼續加熱鄰近的可抽吸材料5，從而防止已揮發組份在加熱室4中凝結。在一或更多其他發熱區域10的完全活化期間，使前一個或任何其他發熱區域10保持在被部份而不是完全活化的狀態下可防止鄰近被完全活化之區域10的可抽吸材料5被過度燒烤，從而避免對於裝置1使用者所經驗的氣味有潛在的負作用。

對於任何上述替代例，發熱區域10在活化後可立即加熱至完全操作溫度或可初始加熱至較低溫度，如前述，在預定時間後被完全活化以加熱可抽吸材料5而使尼古丁及其他芳香化合物揮發。

裝置1可包含位於加熱器3與加熱室4/可抽吸材料5之間的熱遮罩(heat shield)3a。熱遮罩3a係經組態成可實質防止熱能流動通過熱遮罩3a，因此可用來選擇性地防止可抽吸材料5受熱，即使在加熱器3被活化及放射熱能時。請參考第17圖，例如，熱遮罩3a可包含經共軸地安置成可包圍加熱器3的熱反射材料筒狀層。替換地，如果加熱器3位於加熱室4及可抽吸材料5四周，如在先前說明第2圖時所述，熱遮罩3a可包含經共軸地安置成可包圍加熱器3以及共軸地在加熱器3內部的熱反射材料筒狀層。另外或替換地，熱遮罩3a可包含經組態成可使加熱器3與可抽吸材料5絕緣的隔熱層。

熱遮罩3a包含實質透熱窗3b而允許熱能傳播通過窗3b以及進入加熱室4及可抽吸材料5。因此，可加 熱可抽吸材料5與窗3b對齊的區段同時不加熱可抽吸材料5的其餘部份。熱遮罩3a與窗3b對於可抽吸材料5可旋轉或以其他方式相對運動，使得藉由旋轉或移動熱遮罩3a及窗3b可選擇性地及個別地可抽吸材料5的不同區段。此效果可與前述選擇性地及個別地活化發熱區域10所提供的效果類似。例如，可遞增地旋轉或以其他方式移動熱遮罩3a與窗3b以回應來自抽煙偵測器13的訊號。另外或替換地，可遞增地旋轉或以其他方式移動熱遮罩3a與窗3b以回應預定發熱周期的消逝。可用控制器12的電子信號控制熱遮罩3a與窗3b的旋轉或移動。可用步進馬達3c在控制器12的控制下驅動熱遮罩3a/窗3b與可抽吸材料5的相對旋轉或其他運動。這圖示於第17圖。替換地，利用使用者控件(例如，殼體7上的促動器)可用手旋轉熱遮罩3a與窗3b。熱遮罩3a不需要為筒形以及可視需要包含一或更多有適當定位的縱向延伸元件及/或板。

應瞭解，藉由使可抽吸材料5相對於加熱器3、熱遮罩3a及窗3b旋轉或移動可得到類似的結果。例如，加熱室4可繞著加熱器3旋轉。如果是這樣的話，可應用與熱遮罩3a之運動有關的以上說明，取代加熱室4相對於熱遮罩3a的運動。

熱遮罩3a可包含在加熱器3之縱向表面上的塗層。就此情形而言，留下加熱器的表面沒有加塗層的區域以形成透熱窗3b。例如在控制器12或使用者控件的 控制下，可旋轉或以其他方式移動加熱器3，以致可加熱可抽吸材料5的不同區段。替換地，熱遮罩3a與窗3b可包含獨立遮罩3a，它在控制器12或其他使用者控件的控制下對於加熱器3及可抽吸材料5可旋轉或以其他方式運動。

請參考第7圖，裝置1可包含在抽煙期間允許外部空氣被吸入殼體7以及通過受熱可抽吸材料5的數個空氣入口14。空氣入口14可包含殼體7的穿孔14以及可向殼體7之第一端8安置於可抽吸材料5及加熱室4上游。這圖示於第2圖、第12圖及第18圖。被吸入通過入口14的空氣行進通過受熱可抽吸材料5以及在穿經出口閥24以及在煙嘴6被使用者吸入之前，施加可抽吸材料煙霧(例如，芳香煙霧)於其中。視需要，如第12圖所示，裝置1可包含熱交換器15，其係經組態成在空氣進入可抽吸材料5之前可暖化空氣及/或在通過煙嘴6被吸入之前冷卻空氣。例如，可將熱交換器15組態成可利用由進入煙嘴6之空氣取得的熱來在新空氣進入可抽吸材料5之前暖化它。

請參考第18圖，如前述，被絕緣物18隔離的加熱室4可包含在關上時可氣密性密封加熱室4的入口及出口閥24，例如檢查閥。閥24可為單向閥，在此入口閥(或數個)24允許氣體流入加熱室4以及出口閥(或數個)24允許氣體流出加熱室4。防止反向的氣體流動。閥24藉此可防止空氣不合意地進入及離開加熱室4以 及可防止可抽吸材料氣味離開加熱室4。例如，入口及出口閥24可設於絕緣物18中。在抽煙之間，可用控制器12或其他構件(例如，可手動操作的促動器)關閉閥24，使得所有已揮發物質在抽煙之間仍留在加熱室4內。已揮發物質在抽煙之間的分壓到達飽和煙霧壓力，因此，已蒸發物質的數量只取決於加熱室4中的溫度。這有助於確保逐口所吸之揮發尼古丁及芳香化合物的輸送量保持不變。

在抽煙期間，閥24打開使得空氣可流經加熱室4以及攜帶已揮發可抽吸材料組份至煙嘴6。可用控制器12或其他構件可導致閥24打開。薄膜可置於閥24中以確保氧氣不進入加熱室4。可以呼吸引動閥24使得閥24打開以回應在煙嘴6偵測到抽煙。閥24可關閉以回應偵測到抽煙已結束。替換地，閥24在打開後及經過一段預定時間時可關閉。該預定時間可用控制器12計時。視需要，可存在機械式或其他適當開/關構件使得閥24可自動開關。例如，由使用者抽吸煙嘴6所致的氣體運動可施力於閥24而造成它們開及關。因此，不需要用控制器12引動閥24。

用加熱器3(例如，每個發熱區域10)加熱之可抽吸材料5的質量可在0.2至1.0公克的範圍內。例如，可抽吸材料5的受熱溫度可由使用者控制在100℃至250℃之溫度範圍內的任何溫度，例如在150℃至250℃之溫度範圍內的任何溫度以及前述的其他揮發溫度範 圍。裝置1的整體質量可在70至125公克之間。可使用容量有1000至3000mAh以及電壓3.7V的電池2。可將發熱區域10組態成可個別及選擇性地加熱單一卡匣11之可抽吸材料5的約10至40個區段。

應瞭解，可單獨或以組合方式使用上述任何替代例。

為了對付各種問題以及促進本技藝，本揭示內容全部以可實施本發明及提供優異裝置及方法的各種具體實施例舉例說明。本揭示內容的優點及特徵只是具體實施例的代表實施例，並非窮盡的及/或排他的。這些只是用來輔助了解及教導本發明的特徵。應瞭解，本揭示內容的優點、具體實施例、範例、功能、特徵、結構及/或其他方面不應被視為如申請專利範圍所定義之揭示內容的限制或申請專利範圍之等價陳述的限制，而且應瞭解可利用其他具體實施例和做出修改而不脫離本揭示內容的範疇及/或精神。各種具體實施例可適當包含、由以下組成或由以下實質組成：已予揭示之元件、組件、特徵、部件、步驟、手段等等的各種組合。此外，本揭示內容包含其他目前未主張但是未來可能被主張的發明。

1‧‧‧裝置

2‧‧‧能量來源

3‧‧‧加熱器

3a‧‧‧熱遮罩

3b‧‧‧透熱窗

4‧‧‧加熱室

5‧‧‧可抽吸材料

6‧‧‧煙嘴

7‧‧‧殼體

8‧‧‧第一端

9‧‧‧第二端

10‧‧‧發熱區域

11‧‧‧卡匣

12‧‧‧控制器

13‧‧‧抽煙感測器

14‧‧‧空氣入口

15‧‧‧熱交換器

18‧‧‧熱絕緣物

19‧‧‧外表面

19‧‧‧壁(材)

20‧‧‧內部區域或核心

21‧‧‧(面向內)區段

22‧‧‧(面向外)區段

23‧‧‧熱橋

24‧‧‧可氣密性密封入口及出口閥

S1‧‧‧偵測抽煙

S2‧‧‧加熱可抽吸材料之第一區段

S3‧‧‧打開加熱室入口及出口閥

S4‧‧‧關閉加熱室入口及出口閥

S5‧‧‧偵測抽煙

S6‧‧‧加熱可抽吸材料之第二區段

S7‧‧‧打開加熱室入口及出口閥

S8‧‧‧關閉加熱室入口及出口閥

S9‧‧‧偵測抽煙

S10‧‧‧加熱可抽吸材料之第三區段

S11‧‧‧打開加熱室入口及出口閥

S12‧‧‧關閉加熱室入口及出口閥

第1圖的部份剖開透視圖圖示經組態成可加熱可抽吸材料以釋出可抽吸材料之芳香化合物及/或尼古丁的裝置； 第2圖圖示經組態成可加熱可抽吸材料的裝置，其中加熱器係安置在可抽吸材料加熱室外以便沿著徑向向內方向提供熱以加熱其中的可抽吸材料；第3圖的部份剖開透視圖圖示經組態成可加熱可抽吸材料的裝置，其中該可抽吸材料係環設於分成數個徑向發熱區段的長形陶瓷加熱器；第4圖的部份剖開展開圖圖示經組態成可加熱可抽吸材料的裝置，其中該可抽吸材料係環設於分成數個徑向發熱區段的長形陶瓷加熱器上；第5圖的部份剖開透視圖圖示經組態成可加熱可抽吸材料的裝置，其中該可抽吸材料係環設於長形紅外線加熱器上；第6圖的部份剖開展開圖圖示經組態成可加熱可抽吸材料的裝置，其中該可抽吸材料係環設於長形紅外線加熱器上；第7圖的示意圖部份圖示經組態成可加熱可抽吸材料的裝置，其中該可抽吸材料係環設於環繞中央縱軸隔開的多個縱向長形發熱區段上；第8圖的透視示意圖部份圖示經組態成可加熱可抽吸材料的裝置，其中在數個直立發熱板對子(pairs)之間設置可抽吸材料的區域；第9圖的透視示意圖圖示有外殼的第7圖裝置；第10圖的展開圖部份圖示經組態成可加熱可抽吸材料的裝置，其中在數個直立發熱板對子之間設置可抽 吸材料的區域；第11圖的流程圖圖示在抽煙期間活化發熱區域以及打開及關閉加熱室閥的方法；第12圖的示意圖圖示通過經組態成可加熱可抽吸材料之裝置的氣體流動；第13圖的曲線圖圖示可用加熱器來加熱可抽吸材料的發熱圖形；第14圖的橫截面示意圖部份圖示經組態成可使受熱可抽吸材料絕緣免於熱損失的真空絕緣物；第15圖的另一橫截面示意圖部份圖示經組態成可使受熱可抽吸材料絕緣免於熱損失的的真空絕緣物；第16圖的橫截面示意圖圖示遵循由較高溫度絕緣壁至較低溫度絕緣壁之間接路徑的耐熱熱橋(thermal bridge)；第17圖的橫截面示意圖圖示對於可抽吸材料之本體可相對移動的熱遮罩(heat shield)及透熱窗(heat-transparent window)，以選擇性地允許熱能通過該窗傳到可抽吸材料的不同區段；以及第18圖的橫截面示意圖部份圖示經組態成可加熱可抽吸材料的裝置，其中加熱室可用檢查閥(check valves)氣密性密封。

1‧‧‧裝置

2‧‧‧能量來源

3‧‧‧加熱器

4‧‧‧加熱室

5‧‧‧可抽吸材料

6‧‧‧煙嘴

7‧‧‧殼體

8‧‧‧第一端

9‧‧‧第二端

11‧‧‧卡匣

12‧‧‧控制器

14‧‧‧空氣入口

18‧‧‧熱絕緣物

Claims (17)

1. 一種包含可抽吸材料加熱器之裝置，其係經組態成可加熱可抽吸材料之一第一區域至足以使該可抽吸材料之一組份揮發的一揮發溫度，以及同時加熱可抽吸材料之一第二區域至低於該揮發溫度但是足以防止該可抽吸材料之已揮發組份凝結的一溫度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該裝置經組態成可控制該可抽吸材料之該第一區域的溫度而與該可抽吸材料之該第二區域的溫度無關。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之裝置，其中該加熱器包含多個發熱區域，該多個發熱區域含有經配置成可加熱該可抽吸材料之該第一區域的一第一發熱區域以及經配置成可同時加熱該可抽吸材料之該第二區域的一第二發熱區域。
4. 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其中該裝置經組態成可造成該第一發熱區域加熱該可抽吸材料之該第一區域至該揮發溫度，以及造成該第二發熱區域同時加熱該可抽吸材料之該第二區域至該較低溫度。
5. 如申請專利範圍第4項所述之裝置，其中，該裝置經組態成隨後可造成該第一發熱區域加熱該可抽吸材料之該第一區域至該較低溫度，以及造成該第二發熱區域同時加熱該可抽吸材料之該第二區域至該揮發溫度。
6. 如申請專利範圍第4項或第5項所述之裝置，其中該裝置經組態成隨後可造成一第三發熱區域加熱該可抽吸材料的一第三區域至該揮發溫度，以及造成該第一及/或該第二發熱區域加熱該可抽吸材料的該第一及/或該第二區域至該較低溫度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，經組態成可連續加熱該可抽吸材料的不同區域至該揮發溫度，同時加熱該可抽吸材料中不加熱至該揮發溫度的區域至該較低溫度，以防止已揮發組份凝結。
8. 如以上所有申請專利範圍中之任一項所述的裝置，其係包含一可抽吸材料加熱室，用於在加熱期間容納該可抽吸材料。
9. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中該加熱室位於該加熱器附近。
10. 如申請專利範圍第8項或第9項所述之裝置，其中該較低溫度防止已揮發組份在該加熱室中凝結。
11. 如以上所有申請專利範圍中之任一項所述的裝置，其係包含一煙嘴(mouthpiece)，該可抽吸材料之已揮發組份可通過該煙嘴吸入。
12. 如以上所有申請專利範圍中之任一項所述的裝置，其中該揮發溫度為100℃或更高。
13. 如以上所有申請專利範圍中之任一項所述的裝置，其中該較低溫度小於100℃。
14. 一種加熱可抽吸材料的方法，其係包含下列步驟：加熱該可抽吸材料之一第一區域至一揮發溫度，以使該可抽吸材料中之至少一組份揮發供吸入用；以及同時加熱該可抽吸材料之一第二區域至低於該揮發溫度但是足以防止該可抽吸材料之已揮發組份凝結的一溫度。
15. 如以上所有申請專利範圍中之任一項所述的裝置，其中該揮發溫度為100℃或更高。
16. 如以上所有申請專利範圍中之任一項所述的裝置，其中該較低溫度小於100℃。
17. 一種製造如申請專利範圍第1項至第13項中之任一項所述之可抽吸材料加熱裝置的方法。