感应加热装置、包括感应加热装置的气雾递送系统和操作该系统的方法制造方法及图纸

一种用于加热包括感受器(21)的气雾形成基底(20)的感应加热装置(1)，包括：装置外壳(10)；DC电源(11)，所述DC电源(11)用于提供DC供电电压(VDC)和DC电流(IDC)，电源电子设备(13)，所述电源电子设备(13)包括DC/AC转换器(132)，所述DC/AC转换器(132)包括LC负载网络(1323)，所述LC负载网络(1323)包括电容器(C2)和具有欧姆电阻(RCoil)的电感器(L2)的串联连接，空腔(14)，所述空腔(14)在所述装置外壳(10)中，用于容纳所述气雾形成基底(20)的一部分，以将所述电感器(L2)感应耦合到所述感受器(21)。所述电源电子设备(13)还包括微控制器(131)，所述微控制器(131)编程为通过所述DC供电电压(VDC)并通过DC电流(IDC)确定视在欧姆电阻(Ra)，并通过视在欧姆电阻(Ra)确定所述感受器(21)的温度(T)。所述微控制器还被编程为监视所述视在欧姆电阻(Ra)的变化，并且在用户吸入过程中当确定指示感受器(21)的温度下降的视在欧姆电阻(Ra)减小时，检测到吸烟。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】感应加热装置、包括感应加热装置的气雾递送系统和操作该系统的方法
本专利技术涉及用于加热气雾形成基底的感应加热装置。本专利技术还涉及包括这种感应加热装置的气雾递送系统。本专利技术还涉及操作这种气雾递送系统的方法。
技术介绍
已知现有技术的气雾递送系统包括气雾形成基底，气雾形成基底通常是包含烟草的插头。为了将烟草插头加热到能够释放可以形成气雾的挥发性组分的温度，诸如加热片(通常由金属制成)的加热元件插入到烟草插头中。与气雾形成基底(烟草插头)直接接触的加热片的温度被确定为代表气雾形成基底的温度。使用加热片的欧姆电阻和加热片的温度之间的已知关系计算加热片的温度。因此，在加热过程中，通过监视加热片的欧姆电阻(例如通过电压和电流测量值)，可以确定在吸烟进行过程中的任何时候加热片的温度。由于确定在吸烟进行过程中的任何时候加热片的温度的能力，还可以确定在吸烟进行过程中用户何时吸入烟，在吸入烟的过程中，冷却空气流过相对加热的加热片，导致加热片的温度暂时下降，这可以被检测到。其它气雾递送系统包括感应加热装置而不是加热片。感应加热装置包括设置成与气雾形成基底热邻近的电感器，气雾形成基底包括感受器。电感器的交变磁场在感受器中产生涡流和磁滞损耗，引起感受器将气雾形成基底加热到能够释放可以形成气雾的挥发性组分的温度。由于感受器的加热是以不接触方式进行的，没有测量气雾形成基底的温度的直接方式。为此原因，还难以确定在吸烟进行过程中用户何时吸入烟。然而，还期望能够确定在吸烟进行过程中在气雾形成基底被感应加热时何时吸入烟。因此，需要可以确定何时吸入烟的用于加热气雾形成基底的感应加热装置。还需要包括气雾形成基底的温度测量的气雾递送系统。
技术实现思路
本专利技术提出一种用于加热包括感受器的气雾形成基底的感应加热装置。根据本专利技术的感应加热装置包括：装置外壳，DC电源，其用于在操作中提供DC供电电压和DC电流，电源电子设备，其被配置成在高频下操作，所述电源电子设备包括连接到DC电源的DC/AC转换器，所述DC/AC转换器包括被配置成在低欧姆负载下操作的LC负载网络，其中，所述LC负载网络包括电容器和具有欧姆电阻的电感器的串联连接，空腔，所述空腔设置于装置外壳中，所述空腔具有被成形为容纳所述气雾形成基底的至少一部分的内表面，所述空腔被设置成使得操作中一旦所述气雾形成基底的一部分容纳于所述空腔中，所述LC负载网络的电感器感应耦合到所述气雾形成基底的感受器。所述电源电子设备还包括微控制器，所述微控制器编程为在操作中通过所述DC电源的DC供电电压并通过从所述DC电源汲取的DC电流确定视在欧姆电阻，还被编程为在操作中通过视在欧姆电阻确定所述气雾形成基底的感受器的温度。所述微控制器还被编程为监视所述视在欧姆电阻的变化，并在确定指示用户吸烟过程中感受器温度下降的所述视在欧姆电阻减小时检测到吸烟。所述气雾形成基底优选是能够释放可以形成气雾的挥发性组合物的基底。所述挥发性组合物通过加热气雾形成基底被释放。所述气雾形成基底可以是固态的或液态的，或者包括固态和液态组分。在一个优选实施例中，所述气雾形成基底是固态的。所述气雾形成基底可以包括尼古丁。含有气雾形成基底的尼古丁可以是烟碱盐基质。所述气雾形成基底可以包括植物型材料。所述气雾形成基底可以包括烟草，优选地含有烟草的材料包含挥发性烟草气味的化合物，一旦被加热，该化合物从所述气雾形成基底释放。所述气雾形成基底可以包括均质烟草材料。均质烟草材料可以通过凝结颗粒烟草形成。在存在时，均质烟草材料可以有按照干重等于或大于5％的气雾形成含量，优选按照干重，含量在大于5％和30％之间。所述气雾形成基底可以替代性地包括不包含烟草的材料。所述气雾形成基底可以包括均质的植物型材料。所述气雾形成基底可以包括至少一个气雾形成体。所述气雾形成体可以是任何适当已知的化合物或化合物的混合，其在使用中促进形成稠的稳定的气雾，并且在气雾产生装置的操作温度下基本上是耐热降解的。适当的气雾形成体是领域内众所周知的，包括但不限于：多元醇，诸如三甘醇、1,3-丁二醇和丙三醇；多元醇的酯类，诸如丙三醇单、双或三醋酸基；单、双或多羧酸类的酯类，诸如十二烷二羧酸二甲酯和十四烯二酸二甲酯。具体地，优选的气雾形成体是多元醇或其混合物，诸如三甘醇、1,3-丁二醇，更优选的是丙三醇。气雾形成基底可以包括其它添加剂和成分，诸如食用香料。气雾形成基底优选包括尼古丁和至少一个气雾形成体。在特别优选的实施例中，气雾形成体是丙三醇。DC电源通常可以包括任何适当的DC电源，特别包括连接到干线的电源单元、一个或多个单用途电池、可充电电池或能够提供所需DC供电电压和所需DC供电电流强度的任何其它适当的DC电源。在一个实施例中，DC电源的DC供电电压在大约2.5伏到大约4.5伏的范围内，DC供电电流强度在大约2.5到大约5安培的范围内(对应于范围在大约6.25瓦和大约22.5瓦内的DC供电功率)。优选地，DC电源包括可充电电池。这种电池通常是可获得的，可接受的总体积在近似1.2-3.5立方厘米。这种电池可以有基本上圆柱形或矩形的固体形状。同样，DC电源可以包括DC馈电扼流线圈。通常，当词语“大约”与此申请中的具体值关联地使用时，要理解为该词“大约”之后的值由于技术考虑不一定精确地是该具体值。然而，与具体值关联使用的词语“大约”总是理解为包括并且还明确地公开词语“大约”之后的具体值。所述电源电子设备被配置成在高频下操作。出于此申请的目的，词语“高频”理解为指示范围从大约1兆赫兹(MHz)到大约30兆赫兹(MHz)的频率，具体地从大约1兆赫兹(MHz)到大约10兆赫兹MHz(包括1MHz到10MHz的范围)，甚至更具体地从大约5兆赫兹(MHz)到大约7兆赫兹(MHz)(包括5MHz到7MHz的范围)。所述电源电子设备包括连接到所述DC电源的DC/AC转换器(可以用DC/AC逆变器实现)。DC/AC转换器的LC负载网络被配置成在低欧姆负载下操作。词语“低欧姆负载”应理解为表示小于大约2欧姆的欧姆负载。LC负载网络包括并联电容器和电容器和具有欧姆电阻的电感器的串联连接。电感器的此欧姆电阻是几个十分之一欧姆。操作中，感受器的欧姆电阻增加到电感器的欧姆电阻，并且应当大于电感器的欧姆电阻，原因是供应的电功率应当转换成感受器中的热，这种热应尽可能高以便提高功率放大器的效率，允许将尽可能多的热从感受器传递到气雾形成基底的其它部分以高效地产生气雾。感受器是能够被感应加热的导体。“热邻近”意味着感受器相对于气雾形成基底的其余部分被定位，使得足够的热量从感受器传递到气雾形成基底的其余部分以产生气雾。由于感受器不只是渗磁的，还是导电的(参见上文，它是导体)，根据欧姆定律已知为涡流的电流在感受器中产生，并在感受器中流动。感受器应当具有低电阻率ρ，以提高焦耳热耗散。此外，由于集肤效应(超过98％的电流在从距离导体的外表面四倍的集肤深度δ的层内流动)，交变涡流的频率必须考虑。考虑这种效应，感受器的欧姆电阻RS通过等式计算：其中，f表示交变涡流的频率，μ0表示自由空间的磁导率，μr表示感受器材料的相对磁导率，以及ρ表示感受器材料的电阻率。由涡流产生的功率损耗Pe通过公式计算：Pe＝I2·RS其中，I表示涡流的电流强度(rm本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于加热包括感受器(21)的气雾形成基底(20)的感应加热装置(1)，所述感应加热装置(1)包括：装置外壳(10)；DC电源(11)，所述DC电源(11)用于在操作中提供DC供电电压(VDC)和DC电流(IDC)，电源电子设备(13)，所述电源电子设备(13)被配置成在高频下操作，所述电源电子设备(13)包括连接到所述DC电源(11)的DC/AC转换器(132)，所述DC/AC转换器(132)包括LC负载网络(1323)，所述LC负载网络(1323)被配置成在低欧姆负载(1324)下操作，其中，所述LC负载网络(1323)包括电容器(C2)和具有欧姆电阻(RCoil)的电感器(L2)的串联连接，空腔(14)，所述空腔(14)设置在所述装置外壳(10)中，所述空腔具有被成形为容纳所述气雾形成基底(20)的至少一部分的内表面，所述空腔(14)被设置成使得在操作中，一旦所述气雾形成基底(20)的一部分容纳于所述空腔(14)中，所述LC负载网络(1323)的电感器(L2)感应耦合到所述气雾形成基底(20)的感受器(21)，其中，所述电源电子设备(13)还包括微控制器(131)，所述微控制器(131)编程为在操作中通过所述DC电源(11)的DC供电电压(VDC)并通过从所述DC电源(11)汲取的DC电流(IDC)确定视在欧姆电阻(Ra)，还被编程为在操作中通过所述视在欧姆电阻(Ra)确定所述气雾形成基底(20)的感受器(21)的温度(T)，并且还被编程为监视所述视在欧姆电阻(Ra)的变化，并且在用户吸入过程中当确定指示所述感受器(21)的温度下降(ΔT)的视在欧姆电阻(Ra)减小时，检测到吸烟。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.21 EP 14169191.51.用于加热包括感受器(21)的气雾形成基底(20)的感应加热装置(1)，所述感应加热装置(1)包括：装置外壳(10)；DC电源(11)，所述DC电源(11)用于在操作中提供DC供电电压(VDC)和DC电流(IDC)，其特征在于，所述感应加热装置(1)还包括：电源电子设备(13)，所述电源电子设备(13)被配置成在范围为从1兆赫兹(MHz)至30兆赫兹(MHz)的高频下操作，所述电源电子设备(13)包括连接到所述DC电源(11)的DC/AC转换器(132)，所述DC/AC转换器(132)包括LC负载网络(1323)，所述LC负载网络(1323)被配置成在低欧姆负载(1324)下操作，其中，所述LC负载网络(1323)包括电容器(C2)和具有欧姆电阻(RCoil)的电感器(L2)的串联连接，空腔(14)，所述空腔(14)设置在所述装置外壳(10)中，所述空腔具有被成形为容纳所述气雾形成基底(20)的至少一部分的内表面，所述空腔(14)被设置成使得在操作中，一旦所述气雾形成基底(20)的一部分容纳于所述空腔(14)中，所述LC负载网络(1323)的电感器(L2)感应耦合到所述气雾形成基底(20)的感受器(21)，其中，所述电源电子设备(13)还包括微控制器(131)，所述微控制器(131)编程为在操作中通过所述DC电源(11)的DC供电电压(VDC)并通过从所述DC电源(11)汲取的DC电流(IDC)确定视在欧姆电阻(Ra)，还被编程为在操作中通过所述视在欧姆电阻(Ra)确定所述气雾形成基底(20)的感受器(21)的温度(T)，并且还被编程为监视所述视在欧姆电阻(Ra)的变化，并且在用户吸入过程中当确定指示所述感受器(21)的温度下降(ΔT)的视在欧姆电阻(Ra)减小时，检测到吸烟。2.根据权利要求1所述的感应加热装置，其中，所述微控制器(131)被编程为当所述视在欧姆电阻(Ra)的减小对应于范围在10℃到100℃的所述感受器(21)的温度下降(ΔT)时，检测到吸烟。3.根据权利要求1所述的感应加热装置，其中，所述微控制器(131)被编程为当所述视在欧姆电阻(Ra)的减小对应于范围在20℃到70℃的所述感受器(21)的温度下降(ΔT)时，检测到吸烟。4.根据权利要求1-3中任一项所述的感应加热装置，其中，所述微控制器(131)还被编程为允许检测持续时间(D)在0.5秒到4秒范围的吸烟。5.根据权利要求1-3中任一项所述的感应加热装置，其中，所述微控制器(131)还被编程为允许检测持续时间(D)在1秒到3秒范围的吸烟。6.根据权利要求1-3中任一项所述的感应加热装置，其中，所述微控制器(131)还被编程为允许检测持续时间(D)为大约2秒的吸烟。7.根据权利要求1-3中任一项所述的感应加热装置，还包括计数器(134)及可选的指示器(100)，所述计数器(134)用于对已经从相同气雾形成基底(20)吸烟进行计数，所述指示器(100)用于给用户显示已经从相同的气雾形成基底(20)吸烟的次数，或者还要从相同的气雾形成基底(20)吸烟的次数，或者已经从相同的气雾形成基底(20)吸烟的次数和还要从相同的气雾形成基底(20)吸烟的次数二者。8.根据权利要求7所述的感应加热装置，其中，所述微控制器(131)还被编程为允许通过相同的气雾形成基底(20)的最大吸烟次数，并且其中，所述微控制器(131)被编程为当所述计数器(134)已经计数到通过相同的气雾形成基底(20)的最大吸烟次数时，停止从所述DC电源(11)向所述DC/AC转换器供应DC电。9.根据权利要求1-3中任一项或权利要求8所述的感应加热装置，其中，所述装置被配置成用于加热吸烟制品(2)的气雾形成基底(20)。10.根据权利要求1-3中任一项或权利要求8所述的感应加热装置，其中，所述DC电源(11)是用于提供恒定的DC供电电压(VDC)的DC电池，并且其中，所述电源电子设备(13)还包括DC电流传感器，所述DC电流传感器用于测量从所述DC电池汲取的DC电流(IDC)，以通过所述恒定的DC供电电压(VDC)和测量的DC电流确定所述视在欧姆电阻(Ra)。11.根据权利要求1-3中任一项或权利要求8所述的感应加热装置，其中，所述DC电源(11)是可充电DC电池，用于提供所述恒定的DC供电电压(VDC)，并且其中，所述电源电子设备(13)还包括DC电流传感器，所述DC电流传感器用于测量从所述DC电池汲取的DC电流(IDC)，以从所述恒定的DC供电电压(VDC)和测量的DC电流确定所述视在欧姆电阻(Ra)。12.根据权利要求1-3中任一项或权利要求8所述的感应加热装置，其中，所述电源电子设备(13)还包括DC电压传感器，所述DC电压传感器用于测量所述DC电源(11)的DC供电电压(VDC)。13.根据权利要求1-3中任一项或权利要求8所述的感应加热装置，其中，所述微控制器(131)还被编程为当确定的气雾形成基底(20)的感受器(21)的温度(...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·福尔萨，O·米洛诺夫，I·N·奇诺维科，
申请(专利权)人：菲利普莫里斯生产公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH