感应加热装置、包括感应加热装置的气溶胶递送系统及其操作方法制造方法及图纸

一种用于加热包括感受器(21)的气溶胶形成基质(20)的感应加热装置(1)，其包括：装置壳体(10)；直流电源(11)，其用于提供DC供电电压(VDC)和DC电流(IDC)，‑电源电子设备(13)，其包括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)包括串联连接的电容器(C2)和具有欧姆电阻(R线圈)的电感器(L2)，‑腔(14)，其在所述装置壳体(10)中，用于容纳所述气溶胶形成基质(20)的一部分，以将LC负载网络(1323)的所述电感器(L2)感应联接到所述感受器(21)。所述电源电子设备(13)进一步包括微控制器(131)以通过所述DC供电电压(VDC)并通过DC电流(IDC)确定视在欧姆电阻(Ra)，并通过所述视在欧姆电阻(Ra)确定所述感受器(21)的温度(T)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于加热气溶胶形成基质的感应加热装置。本专利技术还涉及包括这种感应加热装置的气溶胶递送系统。本专利技术还涉及操作这种气溶胶递送系统的方法。
技术介绍
已知现有技术的气溶胶递送系统包括气溶胶形成基质，气溶胶形成基质通常是包含烟草的塞。为了将烟草塞加热到能够释放可以形成气溶胶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塞中。与气溶胶形成基质(烟草塞)直接接触的加热片的温度被确定为代表气溶胶形成基质的温度。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。其它气溶胶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溶胶形成基质热邻近的电感器，气溶胶形成基质包括感受器。电感器的交变磁场在感受器中产生涡流和磁滞损耗，引起感受器将气溶胶形成基质加热到能够释放可以形成气溶胶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，没有测量气溶胶形成基质的温度的直接方式。然而，将期望还能够在感应加热的气溶胶形成基质中以有效方式测量及控制气溶胶形成基质的操作温度。因此，需要用于加热气溶胶形成基质的感应加热装置，其中可实现气溶胶形成基质的温度测量。还需要包括气溶胶形成基质的温度测量的气溶胶递送系统。
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溶胶形成基质的感应加热装置。根据本专利技术的感应加热装置包括：装置壳体，直流电源，其用于在操作中提供DC供电电压和DC电流，电源电子设备，其配置成在高频下操作，所述电源电子设备包括连接到直流电源的DC/AC转换器，所述DC/AC转换器包括配置成在低欧姆负载下操作的LC负载网络，其中所述LC负载网络包括串联连接的电容器和具有欧姆电阻的电感器，腔，所述腔设置于装置壳体中，所述腔具有成形为容纳所述气溶胶形成基质的至少一部分的内表面，所述腔设置成使得在操作期间一旦所述气溶胶形成基质的一部分容纳于所述腔中，所述LC负载网络的电感器感应联接到所述气溶胶形成基质的感受器。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直流电源的DC供电电压并通过从所述直流电源汲取的DC电流确定视在欧姆电阻，还编程为在操作中通过视在欧姆电阻确定所述气溶胶形成基质的感受器的温度。气溶胶形成基质优选的是能够释放可以形成气溶胶的挥发性化合物的基质。挥发性化合物通过加热气溶胶形成基质而释放。气溶胶形成基质可以是固体或液体，或者包括固体和液体组分。在一个优选实施例中，所述气溶胶形成基质是固体。所述气溶胶形成基质可包括尼古丁。含尼古丁气溶胶形成基质可为尼古丁盐基质。气溶胶形成基质可包括基于植物的材料。气溶胶形成基质可以包括烟草，且优选的是，含有烟草的材料包含挥发性烟草香味的化合物，所述化合物在加热后从气溶胶形成基质释放。所述气溶胶形成基质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％的气溶胶形成剂含量，且优选的是按照干重，含量在大于5％和30％之间。气溶胶形成基质可替代地包括不含烟草的材料。所述气溶胶形成基质可以包括均质的植物型材料。气溶胶形成基质可包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成剂可为任何合适的已知化合物或化合物的混合物，在使用中，所述化合物或化合物的混合物有利于致密和稳定气溶胶的形成，并且对在气溶胶生成装置的操作温度下的热降解基本抗性。合适的气溶胶形成剂是本领域众所周知的，并且包括但不限于：多元醇，例如三甘醇，1,3-丁二醇和甘油；多元醇的酯，例如甘油单、二或三乙酸酯；和一元、二元或多元羧酸的脂肪酸酯，例如二甲基十二烷二酸酯和二甲基十四烷二酸酯。特别优选的气溶胶形成剂是多元醇或其混合物，例如三甘醇，1,3-丁二醇和最优选的甘油。气溶胶形成基质可以包括其它添加剂和成分，例如香料。气溶胶形成基质优选包含尼古丁和至少一种气溶胶形成剂。在一个特别优选的实施例中，气溶胶形成剂是甘油。直流电源通常可以包括任何适当的直流电源，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直流电源。在一个实施例中，直流电源的直流供电电压在大约2.5伏到大约4.5伏的范围内，且直流供电安培数在大约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瓦内的直流供电功率)。优选的是，直流电源包括可充电电池。这种电池通常是可获得的，可接受的总体积在大约1.2-3.5立方厘米之间。这种电池可以有基本上圆柱形或矩形的固体形状。同样，直流电源可以包括DC馈电扼流线圈。通常，当术语“约”与此申请中的具体值结合使用时，应理解为该词“约”之后的值由于技术考虑不一定精确地是该具体值。然而，与具体值结合使用的术语“约”总是理解为包括并且还明确地公开术语“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)。电源电子设备包括连接到直流电源的DC/AC逆变器。DC/AC转换器(其可体现为DC/AC逆变器)的LC负载网络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。在操作中，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逆变成感受器中的热量，这种热量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量从感受器传输到气溶胶形成基质的其它部分以高效地产生气溶胶。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溶胶形成基质的其余部分定位，使得足够的热量从感受器传输到气溶胶形成基质的其余部分以产生气溶胶。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： R s = 2 πfμ 0 μ r ]]>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(rms)，以及RS表示感受器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于加热包括感受器(21)的气溶胶形成基质(20)的感应加热装置(1)，所述感应加热装置(1)包括：装置壳体(10)；直流电源(11)，其用于在操作中提供DC供电电压(VDC)和DC电流(IDC)，电源电子设备(13)，其配置成在高频下操作，所述电源电子设备(13)包括连接到所述直流电源(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)配置成在低欧姆负载(1324)下操作，其中所述LC负载网络(1323)包括串联连接的电容器(C2)和具有欧姆电阻(R线圈)的电感器(L2)，腔(14)，所述腔(14)设置在所述装置壳体(10)中，所述腔具有成形为容纳所述气溶胶形成基质(20)的至少一部分的内表面，所述腔(14)设置成使得在操作期间，一旦所述气溶胶形成基质(20)的所述部分容纳于所述腔(14)中，所述LC负载网络(1323)的电感器(L2)感应联接到所述气溶胶形成基质(20)的感受器(21)，其中所述电源电子设备(13)进一步包括微控制器(131)，所述微控制器(131)编程为在操作中通过所述直流电源(11)的DC供电电压(VDC)并通过从所述直流电源(11)汲取的DC电流(IDC)来确定视在欧姆电阻(Ra)，且进一步编程为在操作中通过所述视在欧姆电阻(Ra)确定所述气溶胶形成基质(20)的所述感受器(21)的温度(T)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.21 EP 14169191.51.一种用于加热包括感受器(21)的气溶胶形成基质(20)的感应加热装置(1)，所述感应加热装置(1)包括：装置壳体(10)；直流电源(11)，其用于在操作中提供DC供电电压(VDC)和DC电流(IDC)，电源电子设备(13)，其配置成在高频下操作，所述电源电子设备(13)包括连接到所述直流电源(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)配置成在低欧姆负载(1324)下操作，其中所述LC负载网络(1323)包括串联连接的电容器(C2)和具有欧姆电阻(R线圈)的电感器(L2)，腔(14)，所述腔(14)设置在所述装置壳体(10)中，所述腔具有成形为容纳所述气溶胶形成基质(20)的至少一部分的内表面，所述腔(14)设置成使得在操作期间，一旦所述气溶胶形成基质(20)的所述部分容纳于所述腔(14)中，所述LC负载网络(1323)的电感器(L2)感应联接到所述气溶胶形成基质(20)的感受器(21)，其中所述电源电子设备(13)进一步包括微控制器(131)，所述微控制器(131)编程为在操作中通过所述直流电源(11)的DC供电电压(VDC)并通过从所述直流电源(11)汲取的DC电流(IDC)来确定视在欧姆电阻(Ra)，且进一步编程为在操作中通过所述视在欧姆电阻(Ra)确定所述气溶胶形成基质(20)的所述感受器(21)的温度(T)。2.根据权利要求1所述的感应加热装置，其中所述装置配置成用于加热吸烟制品(2)的气溶胶形成基质(20)。3.根据前述权利要求1或2中任一项所述的感应加热装置，其中所述直流电源(11)是用于提供恒定的DC供电电压(VDC)的DC电池，具体是可充电DC电池，且其中所述电源电子设备(13)进一步包括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电流来确定所述视在欧姆电阻(Ra)。4.根据前述权利要求中任一项所述的感应加热装置，其中所述电源电子设备(13)进一步包括DC电压传感器，所述DC电压传感器用于测量所述直流电源(11)的DC供电电压(VDC)。5.根据前述权利要求中任一项所述的感应加热装置，其中所述微控制器(131)进一步编程为当确定的气溶胶形成基质(20)的所述感受器(21)的所述温度(T)等于或超过预设阈值温度(Tth)时，中断通过所述DC/AC转换器(132)生成AC功率，且其中所述微控制器(131)编程为当确定的气溶胶形成基质(20)的感受器(21)的温度(T)再次低于所述预设阈值温度(Tth)时，恢复AC功率的生成。6.根据前述权利要求中任一项所述的感应加热装置，其中，所述DC/AC转换器(132)包括E类功率放大器，所述E类功率放大器包括晶体管开关(1320)、晶体管开关驱动电路(1322)和被配置成在低欧姆负载(1324)下操作的LC负载网络(1323)，其中，所述LC负载网络(...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·N·奇诺维科，O·米洛诺夫，O·福尔萨，
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