用于感应加热气溶胶形成基材的加热组件和方法技术

本发明专利技术涉及用于将气溶胶形成基材感应加热到工作温度的感应加热组件。加热组件包括连接到DC电源的感应源，感应源被构造成生成用于感应加热感受器组件的交变电磁场。感受器组件包括具有第一感受器材料的第一感受器和具有第二感受器材料的第二感受器，第二感受器材料的居里温度低于工作温度。此外，加热组件包括可操作地连接到感应源和DC电源的控制器。控制器被构造成确定指示感受器组件的实际温度的感受器组件的实际表观电阻，确定在感受器组件的预热期间出现的表观电阻的最小值，并且控制感应源的操作，使得实际表观电阻对应于所确定的表观电阻的最小值加上表观电阻的预定偏移值，用于控制将气溶胶形成基材加热到工作温度。本发明专利技术还涉及气溶胶生成装置、气溶胶生成系统和涉及这种加热组件的用于感应加热气溶胶形成基材的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于感应加热气溶胶形成基材的加热组件和方法
本专利技术涉及用于感应加热气溶胶形成基材的感应加热组件和方法。本专利技术还涉及包括这种感应加热组件的气溶胶生成装置和气溶胶生成系统。
技术介绍
基于感应加热气溶胶形成基材的气溶胶生成系统通常是现有技术中已知的，该气溶胶形成基材能够在加热时形成可吸入气溶胶。为了加热气溶胶形成基材，这样的系统可以包括感应加热组件，该感应加热组件包括感应源和感受器。感应源被配置为生成交变电磁场，该交变电磁场在感受器中感应发热涡电流和/或磁滞损耗中的至少一者。尽管感应源通常是气溶胶生成装置的一部分，但是感受器可以是该装置的一部分，或者是气溶胶生成制品的一体式部分，该气溶胶生成制品被构造成接纳在包括感应源的气溶胶生成装置中。在任一种情况下，感受器被布置为在系统操作期间诸如热接近或直接物理接触基材。为了控制基材的温度，已经提出了感受器组件，所述感受器组件包括由不同材料制成的第一感受器和第二感受器。第一感受器材料在热损失且因此加热效率方面进行优化。相比之下，第二感受器材料用作温度标记物。为此，选择第二感受器材料，以便具有对应于感受器组件的预定工作温度的居里温度。在其居里温度下，第二感受器的磁性性质从铁磁性或亚铁磁性变为顺磁性，伴随着其电阻的临时变化。因此，通过监测由感应源吸收的电流的对应改变，可检测到第二感受器材料何时达到其居里温度，且因此何时达到预定的工作温度。然而，当监测到由感应源吸收的电流的变化时，可能难以区分当第二感受器材料已经达到其居里温度时的情况和当使用者抽吸(特别是初次抽吸)时的情况，在这两种情况期间，电流显示出类似的特性变化。在使用者抽吸期间电流的变化是由于当使用者抽吸时，空气被吸入通过气溶胶生成制品而引起的感受器组件的冷却。冷却使感受器组件的电阻暂时变化。这进而引起由感应源吸收的电流的相应变化。通常，在使用者抽吸期间，感受器组件的冷却通过暂时增加加热功率来在控制器方面抵消。但是，如果将监测到的电流变化(实际上是由于第二感受器材料达到了居里温度)错误地识别为使用者的抽吸，则这种由控制器引起的暂时增加的加热功率可能不利地导致感受器组件发生不期望的过热。因此，将期望具有用于感应加热气溶胶形成基材的感应加热组件和方法，其具有现有技术解决方案的优点而不具有其限制。特别地，将期望具有用于感应加热气溶胶形成基材的感应加热组件和方法，其允许改善的温度控制。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种用于将气溶胶形成基材加热到工作温度的感应加热组件。加热组件包括被构造成提供DC电源电压和DC电源电流的DC电源。加热组件还包括感应源，该感应源连接到DC电源并被构造成生成交变电磁场。加热组件还包括感受器组件，该感受器组件用于在由感应源生成的交变磁场的影响下感应加热气溶胶形成基材。感受器组件包括第一感受器，该第一感受器包括第一感受器材料。感受器组件还包括第二感受器，该第二感受器包括居里温度低于工作温度的第二感受器材料。此外，加热组件包括可操作地连接到感应源和DC电源的控制器。控制器被构造成根据从DC电源汲取的DC电源电压和DC电源电流确定指示感受器组件的实际温度的感受器组件的实际表观电阻。控制器进一步被构造成确定在感受器组件的预热期间(从室温开始朝向工作温度)出现的表观电阻的最小值。另外，控制器被构造成在闭环配置中控制感应源的操作，使得实际表观电阻对应于所确定的表观电阻的最小值加上表观电阻的预定偏移值，用于控制将气溶胶形成基材加热到工作温度。根据本专利技术，已经认识到，在感受器组件从室温开始的预热期间出现的表观电阻的最小值可以可靠地用作用于控制气溶胶形成基材的加热温度的温度标记，而没有被误解为使用者的抽吸的风险。这是由于以下事实：在感受器组件的预热期间，并且因此在低于工作温度的温度范围内，电阻超过最小值。因此，在标记物温度和操作温度之间存在足够大的温差，在该温差中，通常在使用者的抽吸期间出现电阻的大约暂时变化。因此，可以有效地防止气溶胶形成基材发生不期望的过热。根据本专利技术，加热温度的控制基于使用表观电阻的预定偏移值的偏移锁定或偏移控制的原理。偏移值弥补了在标记温度下测得的表观电阻与工作温度下的表观电阻之间的差。有利地，这能够避免基于在工作温度下的表观电阻的预定目标值来直接控制加热温度，并且因此避免了对测得的电阻特征的误解。此外，加热温度的偏移控制比基于在期望工作温度下表观电阻的测量绝对值的温度控制更加稳定和可靠。这是由于这样的事实，即从电源电压和电源电流确定的表观电阻的测量绝对值取决于各种因素，例如感应源电路的电阻和各种接触电阻。这样的因素容易受到环境影响，并且可能会随时间和/或在不同的感应源与相同类型的感受器组件之间变化，视制造条件而定。有利地，这种影响基本上抵消了表观电阻的两个测量绝对值之间的差值。因此，使用表观电阻的偏移值来控制温度不太容易发生这种不利影响和变化。用于控制气溶胶形成基材的加热温度至工作温度的表观电阻的偏移值可以借助于校准测量来预先确定，例如在装置的制造期间。优选地，在第二感受器材料的居里温度附近的最小值是电阻-温度曲线的整体最小值。如本文所用，术语“从室温开始”优选地是指在预热，也就是将感受器组件从室温朝向待加热的气溶胶形成基材的工作温度加热期间，在第二感受器材料的居里温度附近的最小值出现在电阻-温度曲线中。如本文所用，室温可以对应于介于18摄氏度和25摄氏度之间的范围内的温度，特别是对应于20摄氏度的温度。在感受器组件的预热期间出现的表观电阻的最小值优选地在第二感受器材料的居里温度附近±5摄氏度的温度范围内。根据本专利技术，第二感受器材料的居里温度低于工作温度。即，优选地选择第一感受器材料和第二感受器材料，使得在感受器组件从室温开始的预热期间，感受器组件的电阻-温度曲线在第二感受器材料的居里温度±5摄氏度的温度范围内具有表观电阻的最小值。优选地，选择第二感受器材料使得其居里温度低于350摄氏度，特别是低于300摄氏度，优选地低于250摄氏度，最优选地低于200摄氏度。这些值远低于用于加热气溶胶生成制品内的气溶胶形成基材的典型工作温度。因此，由于与工作温度之间的足够大的温差，在该工作温度处，在使用者的抽吸期间，通常发生表观总电阻的变化，在第二感受器材料的居里温度附近的电阻-温度曲线的最小值处的温度标记的正确识别被进一步改善。用于加热气溶胶生成制品内的气溶胶形成基材的工作温度可以是至少300摄氏度，特别是至少350摄氏度，优选地至少370摄氏度，最优选地至少400摄氏度。这些温度是用于加热但不燃烧气溶胶形成基材的典型工作温度。同样，第二感受器材料的居里温度比工作温度低至少20摄氏度，特别是至少50摄氏度，更特别是至少100摄氏度，优选地至少150摄氏度，最优选地至少200摄氏度。如本文所用，术语“感受器”是指当经受交变电磁场时能够将电磁能量转换成热量的元件。这可以是感受器中引起的磁滞损耗和/或涡电流的结果，这取决于感受器材料的电特性和磁特性。在铁磁性或亚铁磁性感受器中，由于材料内的磁畴在交变电磁场的影响下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将气溶胶形成基材加热到工作温度的感应加热组件，所述加热组件包括/n-DC电源，所述DC电源被构造成提供DC电源电压和DC电源电流；/n-感应源，所述感应源连接到所述DC电源并被构造成生成交变电磁场，/n-感受器组件，所述感受器组件用于在由所述感应源生成的所述交变磁场的影响下感应加热所述气溶胶形成基材，其中所述感受器组件包括具有第一感受器材料的第一感受器和具有第二感受器材料的第二感受器，所述第二感受器材料的居里温度比所述工作温度低至少50摄氏度，其中选择所述第一感受器材料和所述第二感受器材料，使得在所述感受器组件从室温开始的预热期间，所述感受器组件的电阻-温度曲线在所述第二感受器材料的所述居里温度±5摄氏度的温度范围内具有表观电阻的最小值；/n-控制器，所述控制器可操作地连接到所述感应源和所述DC电源并且被构造成：/n-根据从所述DC电源汲取的所述DC电源电压和所述DC电源电流确定指示所述感受器组件的实际温度的所述感受器组件的实际表观电阻，/n-确定在所述感受器组件从室温开始朝向所述工作温度的预热期间，出现的所述表观电阻的所述最小值，并且/n-在闭环配置中控制所述感应源的操作，使得所述实际表观电阻对应于所确定的所述表观电阻的所述最小值加上所述表观电阻的预定偏移值，用于控制将所述气溶胶形成基材加热到所述工作温度。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180925 EP 18196679.71.一种用于将气溶胶形成基材加热到工作温度的感应加热组件，所述加热组件包括
-DC电源，所述DC电源被构造成提供DC电源电压和DC电源电流；
-感应源，所述感应源连接到所述DC电源并被构造成生成交变电磁场，
-感受器组件，所述感受器组件用于在由所述感应源生成的所述交变磁场的影响下感应加热所述气溶胶形成基材，其中所述感受器组件包括具有第一感受器材料的第一感受器和具有第二感受器材料的第二感受器，所述第二感受器材料的居里温度比所述工作温度低至少50摄氏度，其中选择所述第一感受器材料和所述第二感受器材料，使得在所述感受器组件从室温开始的预热期间，所述感受器组件的电阻-温度曲线在所述第二感受器材料的所述居里温度±5摄氏度的温度范围内具有表观电阻的最小值；
-控制器，所述控制器可操作地连接到所述感应源和所述DC电源并且被构造成：
-根据从所述DC电源汲取的所述DC电源电压和所述DC电源电流确定指示所述感受器组件的实际温度的所述感受器组件的实际表观电阻，
-确定在所述感受器组件从室温开始朝向所述工作温度的预热期间，出现的所述表观电阻的所述最小值，并且
-在闭环配置中控制所述感应源的操作，使得所述实际表观电阻对应于所确定的所述表观电阻的所述最小值加上所述表观电阻的预定偏移值，用于控制将所述气溶胶形成基材加热到所述工作温度。


2.根据权利要求1所述的加热组件，其中所述控制器包括用于测量从所述DC电源汲取的所述DC电源电压的DC电压传感器或用于测量从所述DC电源汲取的所述DC电源电流的DC电流传感器中的至少一者。


3.根据前述权利要求中任一项所述的加热组件，其中所述感应源包括至少一个感应器。


4.根据权利要求4所述的加热组件，其中所述感应器是螺旋线圈或平面线圈，特别是饼状线圈或弯曲平面线圈。


5.根据权利要求3或4中任一项所述的加热组件，其中所述感应源包括连接到包括LC网络的所述DC电源的DC/AC转换器，其中所述LC网络包括电容器和所述感应器的串联连接。


6.根据前述权利要求中任一项所述的加热组件，其中所述控制器以及至少一部分所述感应源，特别是所述感应器以外的所述感应源，布置在共同的印刷电路板上。


7.根据前述权利要求中任一项所述的加热组件，其中所述表观电阻的所述最小值在所述第二感受器材料的所述居里温度±5摄氏度的温度范围内。


8.根据前述权利要求中任一项所述的加...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·N·奇诺维科，I·陶里诺，
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