电加热组件、气溶胶生成装置和用于电阻加热气溶胶形成基质的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于电阻加热气溶胶形成基质的气溶胶生成装置的电加热组件。加热组件包括被配置成提供AC驱动电流的控制电路。加热组件还包括用于加热气溶胶形成基质的电阻加热元件。加热元件与控制电路可操作地耦合，并且被配置成当使由控制电路提供的AC驱动电流通过加热元件时，由于焦耳加热而变热。本发明专利技术还涉及一种用于气溶胶形成基质的气溶胶生成装置，其中气溶胶生成装置包括根据本发明专利技术的加热组件。本发明专利技术还提供一种使AC驱动电流通过电阻加热元件来电阻加热气溶胶形成基质的方法。

Electric heating components, aerosol generating apparatus and method for resistance heating aerosol to form matrix

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电加热组件、气溶胶生成装置和用于电阻加热气溶胶形成基质的方法本专利技术涉及一种用于电阻加热气溶胶形成基质的气溶胶生成装置的电加热组件。本专利技术还涉及一种包括这样的加热组件的气溶胶生成装置以及一种用于电阻加热气溶胶形成基质的方法。通过电阻加热气溶胶形成基质来生成气溶胶是现有技术普遍已知的。对此，使能够在加热时形成可吸入气溶胶的气溶胶形成基质与电阻加热元件热接近或甚至直接物理接触。加热元件包括导电材料，所述导电材料在使DC(直流)驱动电流通过其中时由于焦耳效应而变热。例如，加热元件可以是在其上形成导电金属轨道的陶瓷叶片，其在使DC驱动电流通过轨道时变热。但是，由于陶瓷材料的易碎性质，这种加热叶片具有增加的破裂风险，特别是当与气溶胶形成基质形成接触或脱离时。替代地，加热叶片可以由金属制成。然而，金属具有非常低的DC电阻，这导致加热效率低、不良功耗和不可再现的加热结果。因此，希望有一种具有现有技术解决方案的优点但无其局限性的用于电阻加热气溶胶形成基质的电加热组件、气溶胶生成装置和方法。尤其是，希望有为电阻加热气溶胶形成基质提供稳健有效可能性的加热组件、气溶胶生成装置和加热方法。根据本专利技术，提供了一种用于电阻加热气溶胶形成基质的气溶胶生成装置的电加热组件。所述加热组件包括控制电路，所述控制电路配置成提供AC(交流)驱动电流。所述加热组件还包括用于加热气溶胶形成基质的电阻加热元件。所述控制电路可以被优选地配置为提供频率在500kHz与30MHz之间，具体地在1MHz与10MHz之间，优选地在5MHz与7MHz之间的范围内的AC驱动电流。AC驱动电流是双极AC驱动电流和/或不具有DC分量或不具有DC偏置或具有等于零的DC分量的AC驱动电流。所述加热元件与所述控制电路可操作地耦合，并且被配置成当使由所述控制电路提供的AC驱动电流通过所述加热元件时，由于焦耳加热而变热。特别地，所述加热元件通过导线与所述控制电路可操作地耦合。如本文所使用的，术语“导线”是指“非电感的”，具体地，加热元件专门通过导线与控制电路可操作地耦合，或者在加热元件与控制电路之间的可操作耦合专门是导线结合的。这样，根据本专利技术的电阻加热元件包括用于使AC驱动电流通过加热元件的导电材料。根据本专利技术，已经认识到，可通过使AC驱动电流而不是DC驱动电流通过加热元件，显著提高导电加热元件的有效电阻，且因此显著提高导电加热元件的加热效率。与DC电流不同，AC电流主要在电导体的“集肤(skin)”处，在导体的外表面与称为集肤深度的水平之间流动。AC电流密度在靠近导体的表面处最大，并且随着导体中深度的增大而减小。随着AC驱动电流的频率增加，集肤深度降低，这导致导体的有效横截面减小，并且因此导体的有效电阻增加。这种现象被称为集肤效应，该集肤效应基本上是由于AC驱动电流产生的磁场变化而感应的相反涡流产生。这样，根据本专利技术的电阻加热元件包括用于使AC驱动电流通过加热元件的导电材料。使用AC驱动电流操作加热元件进一步使得加热元件基本上由导电的，特别是固体材料制成或基本上由所述材料组成，同时仍然为热生成提供足够高的电阻。具体地，加热元件可基本上由金属组成，或可以基本上由金属制成，至少对于大部分零件或甚至全部零件均如此。与上述陶瓷加热元件相比，基本上包括金属或由金属制成的加热元件显著提高加热元件的机械稳定性和鲁棒性，并且因此降低加热元件的任何变形或断裂的风险。此外，使用AC驱动电流操作电阻加热元件还会降低在电加热组件的导电系统内的材料过渡处例如在电焊或焊接点发生的不期望的电容性行为的影响。集肤深度取决于加热元件的材料特性以及AC驱动电流的频率。可以通过降低导电加热元件的电阻率，提高导电加热元件的磁导率或增加AC驱动电流的频率中的至少一种方式来降低集肤深度。相应地，通过适当选择加热元件的材料特性，具体地，通过使包括导电材料的加热元件具有低电阻率或高磁导率中的至少一者，可以显著地提高加热元件的有效电阻，并且因此显著地提高加热元件的加热效率。因此，加热元件的至少一部分或整个加热元件优选地包括导电铁磁性材料或导电亚铁磁性材料中的至少一者，或基本上由导电铁磁性材料或导电亚铁磁性材料中的至少一者组成。铁磁性或亚铁磁性材料是优选的，因为集肤深度降低，并且因此AC电阻增大。替代地或者另外，加热元件的至少一部分还可以包括导电顺磁材料或基本上由导电顺磁材料制成。当然，在整个加热元件包括至少一种导电性顺磁材料或基本上由至少一种导电性顺磁材料制成的情况下，该加热组件也奏效。使加热元件包括导电铁磁性或亚铁磁性材料有利地促进温度控制，并且优选地还促进电阻加热过程的自我限制。这是由于导电材料的磁性特性随着温度升高而变化造成的。特别是，当达到居里温度时，磁性特性相应地从铁磁性或亚铁磁性变成顺磁性。即，导电材料的磁导率随着温度的增加而持续下降。磁导率降低又会导致集肤深度增加，并且因此导致导电材料的有效AC电阻降低。当达到居里温度时，相对磁导率下降到大约一，导致有效AC电阻达到最小值。因此，监测通过加热元件的AC驱动电流的对应变化可以用作温度标记，其指示加热元件的导磁材料何时达到其居里温度。优选地，选择加热元件的导磁材料，以使居里温度对应于气溶胶形成基质的预定义加热温度。更进一步，由于在持续加热过程中AC电阻降低，有效加热速率会随着温度的增加而持续降低。当达到居里温度时，有效加热速率可以降低到以致加热元件的温度不会再升高的程度，尽管仍然继续使驱动电流通过加热元件。在达到加热元件的导磁材料的居里温度时，加热元件的温度甚至可以稍微降低，这取决于对气溶胶形成基质的热释放。有利地，这种效应提供了加热过程的自我限制，因此防止气溶胶形成基质的不希望的过热。相应地，可选择加热元件的导磁材料，以使居里温度对应于气溶胶形成基质的预定义最大加热温度。有利地，加热元件的导电铁磁性或亚铁磁性材料的居里温度在150℃(摄氏度)与500℃(摄氏度)之间，具体在250℃(摄氏度)与400℃(摄氏度)之间，优选在270℃(摄氏度)与380℃(摄氏度)之间的范围内。优选地，加热元件包括绝对磁导率为至少10μH/m(微亨/米)，具体至少为100μH/m(微亨/米)，优选至少为1mH/m(毫亨/米)，最优选至少10mH/m或甚至至少25mH/m的导电铁磁性或亚铁磁性材料。同样，导电铁磁性或亚铁磁性材料可具有至少为10，具体至少100，优选至少1000，最优选至少5000或甚至至少10000的相对磁导率。当使高频AC驱动电流通过加热元件时，加热元件的有效电阻且因此加热效率可显著增加。有利地，AC驱动电流的频率在500kHz(千赫兹)与30MHz(兆赫兹)之间的范围内，具体在1MHz与10MHz之间，优选在5MHz与7MHz之间。相应地，控制电路优选地被配置成提供频率在500kHz与30MHz之间的范围内，具体在1MHz与10MHz之间，优选在5MHz与7MHz之间的AC驱动电流。根据本专利技术的优选方面，对于通过加热元件的频率在500kHz与30MHz之间，具体在1MHz与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于气溶胶形成基质的气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包括用于电阻加热所述气溶胶形成基质的电加热组件，所述加热组件包括：/n-控制电路，所述控制电路被配置成提供频率在500kHz与30MHz之间的范围内的AC驱动电流；/n-用于加热所述气溶胶形成基质的电阻加热元件，其中，所述加热元件通过导线与所述控制电路可操作地耦合，并且被配置成当使由所述控制电路提供的AC驱动电流通过所述加热元件时，由于焦耳加热而变热。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170628 EP 17178378.01.一种用于气溶胶形成基质的气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包括用于电阻加热所述气溶胶形成基质的电加热组件，所述加热组件包括：
-控制电路，所述控制电路被配置成提供频率在500kHz与30MHz之间的范围内的AC驱动电流；
-用于加热所述气溶胶形成基质的电阻加热元件，其中，所述加热元件通过导线与所述控制电路可操作地耦合，并且被配置成当使由所述控制电路提供的AC驱动电流通过所述加热元件时，由于焦耳加热而变热。


2.根据权利要求1所述的装置，还包括与所述控制电路可操作地连接的电源。


3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述加热元件具有叶片构造或杆构造或销构造或网格构造或芯构造。


4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述加热元件包括用于使AC驱动电流通过其中的至少一个电阻导体路径或彼此并联的多个电阻导体路径。


5.根据权利要求4所述的装置，其中所述至少一个电阻导体路径或所述多个电阻导体路径中的至少一个由所述加热元件的至少一个截面方向的狭缝形成。


6.根据权利要求4或权利要求5中任一项所述的装置，其中所述至少一个电阻导体路径或所述多个电阻导体路径中的至少一个由至少一个狭缝形成，其中所述加热元件沿着所述狭缝的深度延伸被所述狭缝完全中断，并且沿着所述狭缝的长度延伸仅被所述狭缝部分地中断...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·C·库拜特，O·米罗诺夫，
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