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TW201818833A - 感應加熱裝置、包含感應加熱裝置之氣溶膠產生系統及其操作方法 - Google Patents

感應加熱裝置、包含感應加熱裝置之氣溶膠產生系統及其操作方法 Download PDF

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TW201818833A
TW201818833A TW106139416A TW106139416A TW201818833A TW 201818833 A TW201818833 A TW 201818833A TW 106139416 A TW106139416 A TW 106139416A TW 106139416 A TW106139416 A TW 106139416A TW 201818833 A TW201818833 A TW 201818833A
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TW106139416A
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歐樂格 福沙
歐樂格 米羅諾
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瑞士商菲利浦莫里斯製品股份有限公司
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Abstract

本發明係關於一種感應加熱裝置(100)，其經構造以接收包括氣溶膠形成基材(20)及感受器(1，4)之氣溶膠產生物件(10)，該感應加熱裝置(100)係經構造以在氣溶膠產生物件(10)由感應加熱裝置(100)接收時加熱感受器(1，4)。該感應加熱裝置(100)包括：用來提供DC供電電壓(VDC)及DC電流(IDC)之DC電源供應器(150)；電源供應器電子元件(160)，其包括連接至DC電源供應器(150)的DC/AC轉換器(162)；及連接至DC/AC轉換器(162)且經佈置以在氣溶膠產生物件(10)由感應加熱裝置(100)接收時感應耦接至氣溶膠產生物件(10)之感受器(1，4)的感應器(110)。該電源供應器電子元件(160)係經構造以：將電力自DC電源供應器(150)經由DC/AC轉換器(162)供應至感應器(110)，用來在氣溶膠產生物件(10)由感應加熱裝置(100)接收時加熱氣溶膠產生物件(10)之感受器(1，4)，該電力之供應係以複數個由時間間隔分隔開的脈衝提供。該電源供應器電子元件(160)亦經構造以基於由DC電源 供應器(150)所供應之DC電流的測量值來控制連續脈衝之間之時間間隔的持續時間。

Description

感應加熱裝置、包含感應加熱裝置之氣溶膠產生系統及其操作方法
本發明係關於一種用於加熱氣溶膠形成基材之感應加熱裝置。本發明亦關於一種包含此感應加熱裝置之氣溶膠產生系統。本發明進一步關於一種操作此氣溶膠產生系統之方法。
技藝中知曉電操作式氣溶膠產生系統，其包括具有氣溶膠形成基材之氣溶膠產生物件及經構造以加熱氣溶膠形成基材之電操作式熱源。該等系統通常藉由自熱源將熱轉移至氣溶膠形成基材來產生氣溶膠，其自氣溶膠形成基材釋放揮發性化合物，該等揮發性化合物夾帶於抽吸通過氣溶膠產生物件之空氣中，冷卻並凝結形成可由使用者吸入的氣溶膠。
一些電操作式氣溶膠產生系統包括感應加熱裝置或具有感應源的電操作式氣溶膠產生裝置。感應加熱裝置通常包括經構造以耦接至感受器的感應源。感應 源產生於感受器中誘發渦電流的交變電磁場。經誘發之渦電流通過歐姆或電阻加熱來加熱感受器。感受器由於磁滯損失而經進一步加熱。
包括感應加熱裝置的電操作式氣溶膠產生系統通常亦包括具有氣溶膠形成基材之氣溶膠產生物件及與氣溶膠形成基材熱性接近的感受器。在此等系統中，感應源產生交變電磁場，其於感受器中誘發渦電流。經誘發之渦電流加熱感受器，其繼而加熱氣溶膠形成基材。通常，感受器係與氣溶膠形成基材直接接觸，且熱主要藉由傳導自感受器轉移至氣溶膠形成基材。具有感應加熱裝置之電操作式氣溶膠產生系統及具有感受器之氣溶膠產生物件的實例描述於WO-A1-95/27411及WO-A1-2015/177255中。
電操作式氣溶膠產生系統的一個目標係減少一些氣溶膠形成基材之燃燒及熱解降解的已知有害副產物。因此，希望此等系統監測氣溶膠形成基材之溫度，以確保氣溶膠形成基材不會被加熱至氣溶膠形成基材可燃燒的溫度。
在具有與氣溶膠形成基材直接接觸之感受器的氣溶膠產生物件中，可假定感受器之溫度代表氣溶膠形成基材之溫度。使用此假定，可藉由監測感受器之溫度來監測氣溶膠形成基材之溫度。
通常，在耦接至感應加熱裝置之氣溶膠產生物件中的感受器並未直接實體連接至感應加熱裝置中之電路。因此，感應加熱裝置不可能直接監測感受器之電 量(諸如電阻)，並自電量與溫度之間的已知關係計算感受器之溫度。
然而，存在一些不直接測量感受器之電量而測定感受器之溫度的先前技術提案。例如，在WO-A1-2015/177255、WO-A1-2015/177256及WO-A1-2015/177257中，提出一種電操作式氣溶膠產生系統，其包括具有DC電源供應器及感應器及經構造以測量跨越DC電源供應器之DC電壓及DC電流來確定耦接至感應器之感受器之表觀電阻之電路的裝置。如於前述文件中所描述，已驚人地發現感受器之表觀電阻可在感受器之特定溫度範圍內隨感受器之溫度以嚴格單調關係變化。嚴格單調關係容許自表觀電阻之確定明確確定感受器之溫度。此係由於各經確定的表觀電阻值僅代表一個單一溫度值，關係中不存在不定性。感受器溫度與表觀電阻的單調關係容許確定及控制感受器之溫度，及因此容許確定及控制氣溶膠形成基材之溫度。
存在改良具有感應加熱裝置之電操作式氣溶膠產生系統中之氣溶膠形成基材之溫度之確定及控制的機會。特定言之，存在改良感應加熱裝置與具有感受器之氣溶膠產生物件之間之相互作用的機會。
將希望在包括感應加熱裝置及具有感受器之氣溶膠產生物件之電操作式氣溶膠產生系統中提供可簡單實施、可靠且廉價的溫度監測及控制功能。將亦希望在包括感應加熱構件之氣溶膠產生裝置中提供可簡單實施、可靠且廉價的抽吸偵測功能。
根據本發明之第一態樣，提供一種感應加熱裝置，其經構造以接收包含氣溶膠形成基材及與氣溶膠形成基材熱性接近之感受器之氣溶膠產生物件，該感應加熱裝置係經構造以在氣溶膠產生物件由感應加熱裝置接收時加熱感受器，該感應加熱裝置包括：用來提供DC供電電壓及DC電流之DC電源供應器；及電源供應器電子元件。該電源供應器電子元件包括：連接至DC電源供應器的DC/AC轉換器；及連接至DC/AC轉換器且經佈置以在氣溶膠產生物件由感應加熱裝置接收時感應耦接至氣溶膠產生物件之感受器的感應器。該電源供應器電子元件係經構造以：將電力自DC電源供應器經由DC/AC轉換器供應至感應器，用來在氣溶膠產生物件由感應加熱裝置接收時加熱氣溶膠產生物件之感受器，電力之供應係以複數個由時間間隔分隔開的脈衝提供；及基於由DC電源供應器所供應之DC電流的測量值控制連續脈衝之間之時間間隔的持續時間。
以由時間間隔分隔開之複數個脈衝將電力自DC電源供應器供應至感應器，使得感應加熱裝置之電源供應器電子元件能夠對由感應加熱裝置所接收之氣溶膠產生物件中之感受器及氣溶膠形成基材的加熱提供精密控制。
在自DC電源供應器供應至感應器的各電力脈衝期間，感應器產生一AC電磁場，其在耦接至感應器之氣溶膠產生物件的感受器中誘發渦電流。感受器中之 渦電流加熱感受器，其繼而加熱物件之氣溶膠形成基材。
在來自DC電源供應器之連續電力脈衝之間的時間間隔期間，中斷自DC電源供應器至感應器之電力供應。因此，感應器不產生AC電磁場或產生具有降低場強度之AC電磁場。因此，在來自DC電源供應器之連續電力脈衝之間的時間間隔期間，感受器未經加熱或藉由經誘發渦電流較低程度地加熱，並提供冷卻機會。
術語「中斷」在本文中係用來涵蓋終止或降低自DC電源供應器供應DC電力，以致未有效地由感應器產生交變電磁場的實施例。類似地，術語「重新開始」在本文中係用來涵蓋開始或提高自DC電源供應器供電電力，以致由感應器產生足以引起加熱耦接至感應器之感受器之交變電磁場的實施例。
本發明之感應加熱裝置之電源供應器電子元件係經構造以控制連續脈衝之間之時間間隔的持續時間。因此，電源供應器電子元件係經構造以控制在脈衝之間容許感受器冷卻之時段的持續時間。
控制在連續脈衝之間之時段的持續時間可提供優於先前技術裝置的若干優點，其將於下文詳細描述。
電源供應器電子元件尤其係經構造以基於由電源供應器所供應之DC電流控制在來自DC電源供應器之連續電力脈衝之間之時間間隔的持續時間。如於前述先前技術文件中所說明，已發現由DC電源供應器所供應之DC電流與耦接至感應器之感受器之溫度及表觀電阻相關連。因此，本發明之電源供應器電子元件係經構造 以間接地基於耦接至感應器之感受器之溫度來控制在由DC電源供應器所供應之連續電力脈衝之間之時間間隔的持續時間。
藉由基於感受器之溫度控制自DC電源供應器至感應器之連續電力脈衝之間之時間間隔的持續時間，本發明之感應加熱裝置可補償在加熱循環期間耦接至感應器之氣溶膠產生物件之感受器中的溫度波動。舉例來說，本發明之感應加熱裝置可經構造以在確定耦接至感應器之感受器之溫度達到或升至高於最大臨限值之情況下增加連續脈衝之間之時間間隔的持續時間，且可經構造以在耦接至感應器之感受器之溫度看來達到或降至低於最小臨限值之情況下減小連續脈衝之間之時間間隔的持續時間。
本發明之感應加熱裝置可相較於其他已知感應加熱裝置提供由感應加熱裝置所接收之氣溶膠產生物件之氣溶膠形成基材的改良加熱。本發明之感應加熱裝置可相較於先前技術之感應加熱裝置進一步提供改良的氣溶膠產生及改良的使用者體驗。
某些氣溶膠形成基材僅可在於狹窄溫度範圍內受熱時產生令人滿意或可接受的氣溶膠。因此，此等氣溶膠形成基材可能不適用於無法精細或嚴密控制耦接至感應器之感受器之加熱的感應加熱裝置。本發明之感應加熱裝置提供耦接至感應器之感受器之加熱的經改良、精細或嚴密控制，且可使得本發明之感應加熱裝置能夠用於包含此種氣溶膠形成基材的氣溶膠產生物件。
如本文所使用，術語「感應加熱裝置」係用來描述包含產生交變電磁場之感應源的裝置。感應源可耦接至感受器並與其相互作用。感應源之交變磁場可於感受器中產生渦電流，其可通過電阻加熱來加熱感受器。感受器亦可由於磁滯損失而經進一步加熱。
如本文所使用，術語「氣溶膠產生裝置」或「電操作式氣溶膠產生裝置」係用以描述與具有氣溶膠形成基材之氣溶膠產生物件相互作用而產生氣溶膠之裝置。氣溶膠產生裝置可為與氣溶膠產生物件相互作用以產生可經由使用者之嘴直接吸入至使用者之肺中之氣溶膠的裝置。氣溶膠產生裝置可為用於氣溶膠產生物件的固持物。氣溶膠產生裝置可為感應加熱裝置且可包含感應源。
如本文所使用，術語「氣溶膠產生物件」係用以描述包含氣溶膠形成基材的物件。特定言之，如關於本發明於文中所使用，術語「氣溶膠產生物件」係用來意指包含氣溶膠形成基材及與氣溶膠形成基材熱連通之感受器的物件。
氣溶膠產生物件可經設計以與包含感應加熱源之電操作式氣溶膠產生裝置接合。感應加熱源(或感應器)可產生波動電磁場，以在氣溶膠產生物件位於波動電磁場內時加熱感受器。在使用中，氣溶膠產生物件可與電操作式氣溶膠產生裝置接合，以使感受器位於由感應器所產生之波動電磁場內。
如本文中所用，術語「氣溶膠形成基材」係 用於描述一種在加熱時能夠釋放可形成氣溶膠的揮發性化合物之基材。從本文中所描述之氣溶膠產生物件之氣溶膠形成基材中產生出來的氣溶膠可為可見或不可見，且可包括蒸汽(例如物質之細小粒子，其為氣體狀態，即室溫下通常為液體或固體)，亦可包括氣體及凝結蒸汽之液體小滴。
如本文中所用，術語「感受器」係用來描述能將電磁能量轉化為熱量之材料。當位於一波動的電磁場內時，於感受器中誘發之渦電流引起該感受器的加熱。此外，感受器內之磁滯損失導致感受器之額外加熱。當感受器與氣溶膠形成基材熱接觸或接近定位時，氣溶膠形成基材被感受器加熱。
術語「熱性接近」在本文中係參照感受器及氣溶膠形成基材用來意指感受器係相對於氣溶膠形成基材定位，以致足量的熱自感受器轉移至氣溶膠形成基材而產生氣溶膠。舉例來說，術語「熱性接近」意欲包括感受器與氣溶膠形成基材緊密實體接觸的實施例。術語「熱性接近」亦意欲包括感受器與氣溶膠形成基材間隔開且經構造以經由對流或輻射將足量的熱轉移至氣溶膠形成基材的實施例。
本發明之感應加熱裝置之電源供應器電子元件可經構造以基於在第一脈衝期間由DC電源供應器所供應之DC電流來控制第一脈衝與第二連續脈衝之間之時間間隔的持續時間。換言之，電源供應器電子元件可經構造以基於在第一脈衝期間由DC電源供應器所供應 之DC電流的一或多個測量值來控制第一脈衝與第二脈衝之間的時間間隔。
可將參考DC電流起始值儲存於電源供應器電子元件的記憶體上。參考DC電流起始值可係在初次使用裝置之前於工廠中設定的預定值。然而，於其他實施例中，參考DC電流起始值可由裝置的先前使用來確定並儲存於電源供應器電子元件的記憶體中。因此，參考DC電流起始值可於每次使用裝置之後改變。在一系列脈衝開始時，電源供應器電子元件可經構造以基於在參考DC電流起始值與在第一脈衝期間由DC電源供應器所供應之經量測DC電流值之間的比較來控制該系列中之第一脈衝與該系列中之第二脈衝之間之時間間隔的持續時間。
亦可將參考時間間隔持續時間值儲存於電源供應器電子元件的記憶體上。參考時間間隔持續時間值可係在初次使用裝置之前於工廠中設定的預定值。然而，於一些實施例中，參考時間間隔持續時間係由裝置的先前使用來確定並儲存於電源供應器電子元件的記憶體中。在一系列脈衝開始時，電源供應器電子元件可經構造以基於在該系列之第一脈衝期間由DC電源供應器所供應之DC電流之一或多個測量值來調整參考時間間隔持續時間值。電源供應器電子元件可經進一步構造以使用所儲存的經調整參考時間間隔持續時間值作為在該系列中之第一脈衝與該系列中之第二脈衝之間之時間間隔的持續時間。電源供應器電子元件可經構造以將該系列中之第一脈衝與該系列中之第二脈衝之間之時間間隔持 續時間作為參考值儲存於電源供應器電子元件的記憶體中。換言之，電源供應器電子元件可經構造來用經調整的參考時間間隔持續時間值重寫儲存於電源供應器電子元件之記憶體中的參考時間間隔持續時間值。
關於後續脈衝，電源供應器電子元件可經構造來基於在各連續脈衝期間由DC電源供應器所供應之DC電流之測量值來調整所儲存的參考時間間隔持續時間值並使用經調整值作為後續連續脈衝之間的時間間隔持續時間。因此，電源供應器電子元件可經構造來藉由對儲存於電源供應器電子元件之記憶體中之參考值進行迭代調整而控制連續脈衝之間之時間間隔的持續時間。
在於初次使用裝置之前，諸如於工廠中預定參考時間間隔持續時間的情況下，預定的參考時間間隔可介於約0.1秒與約10秒之間，可介於約0.1秒與約7秒之間，可介於約0.5秒與約5秒之間且可介於約0.5秒與約4秒之間。亦可將最大參考時間間隔持續時間儲存於電源供應器電子元件之記憶體中，以致調整參考時間間隔持續時間不會導致連續脈衝之間的時間間隔持續時間超過最大值。最大參考時間間隔持續時間可介於約3秒與約10秒之間，可介於約3秒與約7秒之間，可介於約4秒與約7秒之間且可為約4秒。亦可將最小參考時間間隔持續時間儲存於電源供應器電子元件之記憶體中，以致調整參考時間間隔持續時間不會導致連續脈衝之間的時間間隔持續時間降至低於最小值。最小參考時間間隔持續時間可介於約0.1秒與約3秒之間，可介於約0.1秒與約2秒之間， 可介於約0.1秒與約1秒之間且可為約0.5秒。
電源供應器電子元件可經構造以對參考時間間隔持續時間值進行預定、絕對量或取決於經測量DC電流值與預期值之偏差之相對量的調整。舉例來說，對參考時間間隔持續時間值的調整可包括將儲存於電源供應器電子元件之記憶體中的參考時間間隔持續時間值增加或減小一絕對量。在另一實例中，對參考時間間隔持續時間值的調整可包括將經儲存的參考時間間隔持續時間值增加或減小儲存於電源供應器電子元件之記憶體中之參考調整值的一分率或百分比，該分率或百分比係基於經測量DC電流值與預期值之偏差大小來確定。
在對參考時間間隔持續時間的調整係一預定絕對量的情況，預定調整值可介於約0.1秒與約10秒之間，可介於約0.1秒與約5秒之間，可介於約0.1秒與4秒之間且可介於約0.1秒與3.5秒之間。
在對參考時間間隔持續時間的調整包括經由一計算或比較確定之一相對量的情況，可將最大調整值儲存於電源供應器電子元件之記憶體中，以致調整參考時間間隔持續時間不會導致過度調整連續脈衝之間的時間間隔持續時間。最大調整值可介於約0.5秒與約5秒之間，可介於約0.5秒與約3秒之間，可介於約0.5秒與約3.5秒之間且可為約3.5秒。亦可將最小參考時間間隔持續時間儲存於電源供應器電子元件之記憶體中，以致調整參考時間間隔持續時間不會導致無意義地調整連續脈衝之間的時間間隔持續時間。最小調整值可介於約0.05秒與 約3秒之間，可介於約0.05秒與約1秒之間，可介於約0.05秒與約0.5秒之間且可為約0.1秒。
在兩個連續脈衝之間的時間間隔期間，容許耦接至感應器的感受器冷卻。兩個連續脈衝之間之時間間隔的持續期間理想上足夠長，以使感受器冷卻至低於用來產生可接受之氣溶膠的最大溫度，但不過長以致感受器冷卻至低於用來產生可接受之氣溶膠的最小溫度。因此，各個感受器及氣溶膠形成基材佈置可具有不同且特別理想之在連續脈衝之間之時間間隔的持續時間。
一些氣溶膠形成基材僅可在特定溫度範圍內(諸如在約200℃與約240℃之間)產生可接受的氣溶膠。因此，在一些實施例中，感應加熱裝置可經構造以使耦接至感應器之感受器的溫度保持在一特定溫度或一特定溫度附近或在一特定溫度範圍內。
電源供應器電子元件可經構造以在經測量之DC電流值指示耦接至感應器之感受器之溫度處於或高於一預定最大溫度時，中斷自DC電源供應器至感應器之電力供應。為達成此目標，可將對應於耦接至感應器之感受器之一預定最大溫度的一預定參考DC電流值儲存於電源供應器電子元件之記憶體中。電源供應器電子元件可經構造以測量自DC電源供應器供應至感應器之DC電流，比較經測量之DC電流與經儲存之參考DC電流值及基於該比較中斷自DC電源供應器至感應器之電力供應。舉例來說，可將預定最小DC電流值儲存於電源供應器電子元件之記憶體中，且電源供應器電子元件可經構造 以在經測量之DC電流值達到或降至低於預定最小DC電流值時，中斷自DC電源供應器至感應器之電力供應。
在此等實施例中，此一自DC電源供應器至感應器之電力供應的中斷可界定各連續脈衝的終點。由於各連續脈衝的終點係由自電源供應器供應至感應器之DC電流的測量值(即自感受器之溫度)來確定，因此此等實施例中之脈衝的持續時間不固定。
在一些實施例中，電源供應器電子元件可經構造以偵測經測量DC電流值之變化速率的改變。在此等實施例中，電源供應器電子元件可經構造以基於偵測到經測量DC電流值之變化速率的改變來中斷自DC電源供應器至感應器的電力供應。舉例來說，耦接至感應加熱裝置之感應器的感受器可包括具有低於氣溶膠形成基材之任何預定最大加熱溫度之居里(Curie)溫度的材料，如更詳細描述於下文。當感受器經加熱至居里溫度時，經測量DC電流值之變化速率會改變。換言之，由於在感受器材料中發生相變，因此可於經測量DC電流之變化速率中偵測到極值(諸如最大值或最小值)。此可提供感受器係處於居里溫度及氣溶膠形成基材係處於預定最大溫度的指示。因此，電源供應器電子元件可經構造以中斷自DC電源供應器之電力供應來終止或防止進一步加熱氣溶膠形成基材。
在一些實施例中，電源供應器電子元件可經構造以基於在第一脈衝開始時量測到之由DC電源供應器所供應之DC電流之起始值來控制第一脈衝與第二連 續脈衝之間之時間間隔的持續時間。
在第一脈衝開始時量測到之由DC電源供應器所供應之DC電流之起始值係指示在第一脈衝開始時耦接至感應器之感受器的溫度。在一系列脈衝期間，當第一脈衝採用先前時間間隔及先前脈衝時，在第一脈衝開始時量測到之由DC電源供應器所供應之DC電流之起始值可提供在先前脈衝與第一脈衝之間，在先前時間間隔期間有多少感受器經冷卻的指示。
可將預定參考起始DC電流值儲存於電源供應器電子元件之記憶體中。參考起始DC電流值可對應於耦接至感應器之感受器的理想起始溫度。感受器之理想起始溫度可在特定氣溶膠形成基材產生可接受之氣溶膠的範圍內。電源供應器電子元件可測量在第一脈衝開始時第一脈衝之DC電流的起始值。隨後可將第一脈衝開始時DC電流的測量起始值與儲存於電源供應器電子元件之記憶體中的參考起始DC電流值作比較。
如前所述，電源供應器電子元件可經構造以調整相當於先前時間間隔持續時間之經儲存參考時間間隔持續時間的持續時間。此調整可係基於第一脈衝之經測量起始DC電流值與參考起始DC電流值之間的比較。舉例來說，若第一脈衝之經測量起始DC電流值高於參考起始DC電流值，則此可能指示在第一脈衝開始時之感受器溫度低於期望值。因此，電源供應器電子元件可經構造以相較於先前脈衝與第一脈衝之間之先前時間間隔的持續時間降低第一脈衝與第二脈衝之間之時間間隔的持續 時間。此將相較於在先前脈衝與第一脈衝之間之先前時間間隔的時間長度在第一脈衝與第二脈衝之間提供較少供感受器冷卻的時間。類似地，若第一脈衝之經測量起始DC電流值低於參考起始DC電流值，則此可能指示在第一脈衝開始時之感受器溫度高於期望值。因此，電源供應器電子元件可經構造以相較於先前脈衝與第一脈衝之間之先前時間間隔的持續時間增加第一脈衝與第二脈衝之間之時間間隔的持續時間。此將相較於在先前脈衝與第一脈衝之間之先前時間間隔的時間長度在第一脈衝與第二脈衝之間提供更多供感受器冷卻的時間。
電源供應器電子元件可經構造以控制連續脈衝之間之時間間隔持續時間的持續時間來調整在下一脈衝開始時之感受器溫度。在一系列脈衝內，此調整應迭代地調整經測量起始DC電流值以趨向於預定參考DC電流值。因此，在一系列脈衝內，各脈衝之起始DC電流值可趨向穩定於預定參考DC電流值。
獨立調整脈衝持續時間與連續脈衝之間之時間間隔的持續時間可提供耦接至感應器之感受器之尤其有效及有效率的加熱並自與感受器熱性接近之氣溶膠形成基材產生可接受之氣溶膠。
一旦經測量起始DC電流值經穩定，則經測量起始DC電流值中之波動可指示感受器或氣溶膠產生物件中的變化。舉例來說，起始DC電流值的突然增加可指示感受器已經快速冷卻。感受器之快速冷卻可在使用者對氣溶膠產生物件進行抽吸期間藉由抽吸過感受器之空 氣發生。因此，感應加熱裝置之電源供應器電子元件亦可經構造以基於由DC電源供應至感應器之DC電流測量值的波動來偵測抽吸。
已於技藝中作出各種提案來改造感受器以控制氣溶膠產生物件中之感受器的溫度。舉例來說，在WO-A1-2015/177294中，提出一種氣溶膠產生系統，其包括具有第一感受器材料及第二感受器材料之感受器。該第一感受器材料係與該第二感受器材料熱性接近。
術語「熱性接近」在本文中係參照具有第一感受器材料及第二感受器材料之感受器用來意指第一感受器材料係相對於第二感受器材料定位，以致當感受器藉由感應器所產生之交變電磁場加熱時，熱在第一感受器材料與第二感受器材料之間轉移。舉例來說，術語「熱性接近」意欲包括第一感受器材料與第二感受器材料緊密實體接觸之實施例。術語「熱性接近」亦意欲包括第一感受器材料與第二感受器材料及第一與第二感受器材料間隔開的實施例。
在一些實施例中，第一及第二感受器材料可緊密接觸或緊密實體接觸，從而形成單一體感受器。在此等實施例中，當經受熱時，第一及第二感受器材料具有實質上相同的溫度。
可針對加熱氣溶膠形成基材最佳化之第一感受器材料可具有高於氣溶膠形成基材之任何預定義最大加熱溫度之第一居里溫度。可針對調節氣溶膠形成基材之溫度最佳化之第二感受器材料可具有低於氣溶膠形成 基材之任何預定義最大加熱溫度之第二居里溫度。一旦感受器已達到第二居里溫度，則第二感受器材料之磁性質改變。在第二居里溫度下，第二感受器材料自鐵磁相可逆地改變為順磁相。在氣溶膠形成基材之感應加熱期間，可藉由感應加熱裝置偵測第二感受器材料之此相變而無需與第二感受器材料實體接觸。對相變之偵測可容許感應加熱裝置控制氣溶膠形成基材之加熱。
例如，當偵測到與第二居里溫度相關之相變時，可自動停止感應加熱。因此，可避免過度加熱氣溶膠形成基材，即使主要負責氣溶膠形成基材之加熱的第一感受器材料不具有高於最大期望加熱溫度的居里溫度或第一居里溫度亦然。在感應加熱已停止之後，感受器冷卻直至其達到低於第二居里溫度之溫度為止。此時，第二感受器材料重新再獲得其鐵磁性質。
本發明之感應加熱裝置可經構造以接收包括具有第一感受器材料及第二感受器材料之感受器的氣溶膠產生物件。本發明之感應加熱裝置可進一步經構造以基於感受器中之第二感受器材料之相變偵測來控制自DC電源供應器至感應器之電力供應。換言之，本發明之感應加熱裝置之電源供應器電子元件可經構造以偵測耦接至感應器之感受器之第二感受器材料中的相變，並在偵測到相變時終止或減少自DC電源供應器供應之電力。
在本發明之一些特定實施例中，感應加熱裝置可經構造以接收包括具有第一感受器材料及第二感受器材料之感受器的氣溶膠產生物件，第一感受器材料係 與第二感受器材料熱性接近地安置，且第二感受器材料具有低於500℃之居里溫度。本發明之感應加熱裝置之電源供應器電子元件可經構造以：確定由DC電源供應器所供應之DC電流何時係處於最大DC電流值；當確定最大DC電流值時終止或減少自DC電源供應器至感應器之電力供應；及在經確定的時間間隔後，開始或增加自DC電源供應器之電力供應，以致將電力以複數個脈衝自DC電源供應器供應至感應器。
在此等特定實施例中，電源供應器電子元件並非僅經構造以控制在由DC電源供應器所供應之連續電力脈衝之間之時間間隔的持續時間，而係電源供應器電子元件亦經構造以基於由DC電源供應器所供應之DC電流測量值控制各脈衝之持續時間。
由DC電源供應器所供應之DC電流與具有兩種感受器材料之感受器之溫度之間的關係更詳細描述於下文，特定言之參照圖9。然而，一般而言，由DC電源供應器所供應之DC電流的曲線會隨著感受器達到第二居里溫度而呈現暫時性曲折，且第二感受器材料會經歷相變。
舉例來說，在一些此等特定實施例中，感受器之表觀電阻隨感受器之經加熱至第二居里溫度而增加。當感受器達到第二居里溫度時，感受器之表觀電阻呈現第一極值(在此實例中為最大值)，及隨後感受器之表觀電阻暫時減小。此暫時減小係由第二感受器在相變期間喪失其磁性所引起。一旦相變完成，則感受器之表觀 電阻呈現第二極值(在此實例中為最小值)，且隨後感受器之表觀電阻隨著DC電源供應器繼續將電力供應至感應器以加熱感受器而再次增加。
如由歐姆定律所預測，自DC電源供應器所供應之經測量DC電流與感受器之表觀電阻呈現逆相關性。因此，在此例示性實施例中，經測量DC電流隨著感受器經加熱至第二居里溫度而減小。在第二居里溫度下，經測量DC電流達到最小IDCMIN並暫時增加直至其達到最大IDCMAX，其後經測量DC電流隨著感受器經進一步加熱而再次減小。
本發明之感應加熱裝置之電源供應器電子元件可經構造以偵測第二感受器材料之居里轉變。換言之，本發明之感應加熱裝置之電源供應器電子元件可經構造以偵測由DC電源供應器所供應之DC電流的曲線中由第二感受器材料之相變所引起的暫時性曲折。居里轉變之偵測可使得電源供應器電子元件能夠確定何時終止或減少供應至感受器之電力量，以避免感受器使氣溶膠形成基材過熱。
偵測由DC電源供應器所供應之DC電流之測量值中之極值(諸如最大值或最小值)可指示感受器材料之相變正在發生。特定而言，偵測到由DC電源供應器所供應之DC電流中之第一極值(諸如最小值)可指示感受器已達到第二居里溫度。偵測到由DC電源供應器所供應之DC電流中之第二極值(諸如最大值)可指示已發生第二感受器材料之相變。
由DC電源供應器所供應之DC電流中之曲折提供感受器溫度之指標。可將第二感受器材料之居里溫度選擇為在一溫度範圍內，以不點燃氣溶膠形成基材而自氣溶膠形成基材產生適當或可接受的氣溶膠。
在一些實施例中，電源供應器電子元件可經構造以偵測DC電流之最大值並在偵測到最大值時中斷自DC電源供應器至感應器之電力供應。此中斷可界定自DC電流供應器至感應器之電力脈衝的終點。
電源供應器電子元件可進一步經構造以確定由DC電源供應器所供應之DC電流何時處於最小DC電流值。
電源供應器電子元件可進一步經構造以基於以下各項來控制第一脈衝與第二連續脈衝之間之時間間隔的持續時間：於第一脈衝開始時所量測之由DC電源供應器所供應之起始DC電流；經確定的第一脈衝之最小DC電流值；及經確定的第一脈衝之最大DC電流值。
在一些特定實施例中，電源供應器電子元件可經構造以：確定第一脈衝之經確定最小DC電流值與第一脈衝之經確定最大DC電流值之間的中點；比較第一脈衝之起始DC電流值與第一脈衝之最小DC電流值和第一脈衝之最大DC電流值之間之經確定中點；及基於該比較控制第一脈衝與第二脈衝之間之時間間隔的持續時間。
對於各特定的感受器及氣溶膠形成基材佈置，經確定的最大及最小DC電流值應相同或非常相似。此係由於，對於各特定的感受器及氣溶膠形成基材佈置， 經確定的最大及最小DC電流值應在感受器處於一特定溫度時發生，該特定溫度對於各脈衝應係相同的(即當感受器處於或接近第二居里溫度時)。因此，經確定的最大與最小DC電流值之間的中點對於各連續脈衝應係相同或非常相似的。
已發現經確定的最大與最小DC電流值之間的中點係各脈衝之適當的起始DC電流值。因此，與上述迭代過程相似，電源供應器電子元件可經構造以調整連續脈衝之間的時間間隔持續時間，使得脈衝之起始DC電流值趨向於在若干脈衝內穩定於經確定的最小與最大DC電流值之間的中點。
藉由在與經測量起始DC電流值的比較中使用經確定的最大與最小DC電流值之間的中點，而非預定參考值，本發明之感應加熱裝置可適用於感受器及氣溶膠形成基材的不同佈置。
本發明之第一態樣之感應加熱裝置及氣溶膠產生物件可形成根據本發明第二態樣的電操作式氣溶膠產生系統。氣溶膠產生物件可包括氣溶膠形成基材及與感受器熱性接近之感受器。感應加熱裝置可經構造以接收感受器及在氣溶膠產生物件由感應加熱裝置接收時加熱感受器。感應加熱裝置之感應器可產生波動的電磁場，以於感受器中誘發渦電流，從而導致感受器被加熱。
本發明之感應加熱裝置或電操作式氣溶膠產生裝置可包含：外殼；用於接收氣溶膠產生物件之空腔；感應器，其經佈置以在空腔內產生波動電磁場；用來 將電力供應至感應器之DC電源供應器；及電源供應器電子元件，其經構造以控制自電源供應器至感應器之電力供應。
感應加熱裝置包括用來將電力供應至感應器之DC電源供應器。DC電源供應器係經構造以供應DC供電電壓及DC電流。DC電源供應器可為任何合適之DC電源供應器。例如，DC電源供應器可係單次使用的電池或可再充電的電池。在一些實施例中，電源供應器可係鋰離子電池。在其他實施例中，電源供應器可係鎳金屬氫化物電池、鎳鎘電池、或鋰基電池，例如鋰鈷、磷酸鐵鋰、鈦酸鋰或鋰聚合物電池。在一些實施例中，DC電源供應器可包括一或多個電容器、超級電容器或混合電容器。DC電源供應器可包括一或多個鋰離子混合電容器。
DC電源供應器可經構造以供應任何適當的DC電壓及DC電流。DC電源供應器可經構造以供應在介於約2.5伏與約4.5伏之間之範圍內的DC電壓及在介於約2.5安培與約5安培之間之範圍內的DC電流(相當於在介於約6.25瓦與約22.5瓦之間之範圍內的DC功率)。
感應加熱裝置亦包括用於耦接至氣溶膠產生物件之感受器的感應器。感應器可包括線圈。線圈可為螺旋繞組的圓柱形感應線圈。感應器可設置於裝置空腔之內表面上或鄰近裝置空腔之內表面。線圈可圍繞空腔。在一些實施例中，感應線圈可具有長橢圓形形狀且界定在約0.15cm3至約1.10cm3範圍內之內部體積。例如，螺旋繞組之圓柱形感應線圈之內直徑可介於約5mm與約 10mm之間或約7mm，且螺旋繞組之圓柱形感應線圈之長度可介於約8mm與約14mm之間。感應線圈線材之直徑或厚度可介於約0.5mm與約1mm之間，取決於是否使用具有圓形剖面之線圈線材或具有扁平矩形剖面之線圈線材。螺旋繞組之感應線圈可設置於空腔之內表面上或鄰近空腔之內表面。設置於空腔之內表面上或鄰近空腔之內表面之螺旋繞組之圓柱形感應線圈可使裝置變精簡。感應器可包括一個線圈或多於一個線圈。
感應加熱裝置亦包括經構造以控制自DC電源供應器至感應器之電力供應的電源供應器電子元件。
電源供應器電子元件可包括DC/AC轉換器或用於將來自DC電源供應器之DC電流轉換成AC電流以供應至感應器的反相器。
DC/AC轉換器可經構造來在高頻下操作。如本文所使用，術語「高頻」係用來描述自約1兆赫(MHz)至約30兆赫(MHz)、自約1兆赫(MHz)至約10MHz(包括約1MHz至約10MHz之範圍)、及自約5兆赫(MHz)至約7兆赫(MHz)(包括約5MHz至約7MHz之範圍)之頻率範圍。
DC/AC轉換器可包括LC負載網路。LC網路可包括用來耦接至氣溶膠產生物件之感受器的感應器。感應器可與LC負載網路中之電容器串聯設置。LC負載網路可進一步包括並聯電容器。
LC負載網路可經構造來在低歐姆負載下操作。如本文所使用，術語「低歐姆負載」係用來描述小於約2歐姆之歐姆負載。感應器之電阻通常可為零點幾歐 姆。通常，感受器之電阻將高於感應器之電阻，以致感受器可經構造成將供應至其的大部分電力有效率地轉換成用來加熱氣溶膠形成基材的熱。在感受器的加熱期間，感受器之電阻通常亦將隨感受器溫度之升高而增大。在操作中，感受器之電阻可有效地添加至感應器之電阻，以增大LC負載網路的歐姆負載。
DC/AC轉換器可包括功率放大器。特定而言，DC/AC轉換器可包括E類功率放大器，其包括電晶體開關及電晶體開關驅動電路。一般知曉E類功率放大器且其詳細描述於，例如，American Radio Relay League(ARRL)之文章"Class-E RF Power Amplifiers",Nathan 0.Sokal，出版於雙月刊雜誌QEX中，2001年1月/2月版，9-20頁(Newington,CT,U.S.A.)中。E類功率放大器可有利地於高頻下操作，同時亦具有包含少量組件之相當簡單的電路結構(例如，E類功率放大器僅需要一個電晶體開關，此點優於D類功率放大器，D類功率放大器需要兩個在高頻下控制之電晶體開關，以確保當兩個電晶體中之一者關閉時，兩個電晶體中之另一者打開)。此外，已知E類功率放大器在切換轉變期間跨越切換電晶體具有低功率消耗。E類功率放大器可為僅具有單個電晶體開關之單一端(single-ended)一階(first order)E類功率放大器。
在包括E類功率放大器的實施例中，電晶體開關可為任何適當類型的電晶體。例如，電晶體可為雙極接面電晶體(BJT)或場效電晶體(FET)，諸如金屬氧化物-半導體場效電晶體(MOSFET)或金屬-半導體場效電晶體 (MESFET)。
E類功率放大器可具有一輸出阻抗，且電源供應器電子元件可進一步包括一匹配網路，以用於將E類功率放大器之輸出阻抗與LC負載網路之低歐姆負載匹配。例如，匹配網路可包含小型匹配變壓器。匹配網路可改良反相器或轉換器與感應器之間的功率轉移效率。
電源供應器電子元件亦可包括微控制器。微控制器可經程式化以控制由DC電源供應器供應至感應器之各電力脈衝的持續時間。微控制器可經程式化以控制由DC電源供應器供應至感應器之連續電力脈衝之間之時間間隔的持續時間。微控制器可經程式化以確定與感應加熱裝置接合之氣溶膠產生物件之感受器的表觀電阻(Ra)。微控制器可經程式化以自由DC電源供應器所供應之DC電壓(VDC)及自DC電源供應器引出之DC電流(IDC)之至少一者的測量值來確定感受器的表觀電阻(Ra)。微控制器可進一步經程式化以自表觀電阻(Ra)確定氣溶膠產生物件之感受器的溫度。微控制器亦可進一步經程式化以自感受器之溫度確定氣溶膠產生物件之氣溶膠形成基材的溫度。
電源供應器電子元件可經構造以測量自DC電源供應器引出之DC電流。電源供應器電子元件可包括用來測量自DC電源供應器引出之DC電流的電流感測器。電源供應器電子元件可具有任何適當的電流感測器。
電源供應器電子元件亦可經構造以測量由DC電源供應器所供應之DC電壓。電源供應器電子元件可 包括用來測量由DC電源供應器所供應之DC電壓的電壓感測器。電源供應器電子元件可包括任何適當的電壓感測器。
已發現感受器之表觀電阻可自測量DC電壓及自DC電源供應器所引出之DC電流來確定。驚人地，感受器之表觀電阻在感受器的特定溫度範圍內隨感受器之溫度以嚴格單調關係變化。此嚴格單調之關係容許自表觀電阻之測定明確確定感受器之溫度，因為表觀電阻之各測定值僅代表溫度的一個單一值，在關係中不存在不定性。雖然感受器之溫度與表觀電阻之間的關係為單調的，但並不一定為線性。感受器溫度與表觀電阻之單調關係容許確定及控制感受器之溫度及從而確定及控制氣溶膠形成基材之溫度。
感受器之表觀電阻可根據歐姆定律由自DC電源供應器引出之DC電流與由DC電源供應器供應之DC電壓之間的已知關係來計算。通常，感受器之表觀電阻係基於自DC電源供應器引出之DC電流的測量值來確定。感受器之表觀電阻亦可基於自DC電源供應器供應之DC電壓的測量值來確定。然而，在一些實施例中，DC電源供應器可經構造以供應恆定的DC電壓值。在此等實施例中，由DC電源供應器所供應之恆定電壓值可係已知的且可經儲存，諸如儲存於電源供應器電子元件之微處理器的記憶體中，且可用於確定感受器之表觀電阻。因此，在包括恆定電壓DC電源供應器的實施例中，不需構造電源供應器電子元件來測量由DC電源供應器所供應之DC 電壓。此可減少電源供應器電子元件之組件數目、複雜度、尺寸及成本中的一或多者。當明瞭在包括恆定電壓DC電源供應器的一些實施例中，電源供應器電子元件可經構造以測量由DC電源供應器所供應之DC電壓且可將DC電壓之測量值用於確定感受器之表觀電阻。
在一些實施例中，當DC電源供應器包括供應恆定電壓值之DC電源供應器時，電源供應器電子元件可經構造以儲存指示由恆定電壓DC電源供應器所供應之恆定電壓值的參考恆定電壓值。在此等實施例中，電源供應器電子元件可能不需監測由DC電源供應器所供應之DC電壓。然而，當明瞭在此等實施例中，亦可設置用來監測由DC電源供應器所供應之DC電壓值的電壓感測器。
電源供應器電子元件亦可包括經設置為DC阻流器的額外感應器。
電源供應器電子元件的尺寸或總體積可尤其地小。例如，電源供應器電子元件之尺寸或總體積可等於或小於2cm3。此小尺寸係歸因於電源供應器電子元件之低數目的組件。在使用LC負載網路之感應器作為感應耦接至氣溶膠形成物件之感受器之感應器的實施例中，特別小的尺寸或體積係可能的。在不包含匹配網路之實施例中，特別小的尺寸或體積亦係可能的。電源供應器電子元件之小尺寸或小體積有助於使感應加熱裝置之總體尺寸或體積保持尤其地小。
感應加熱裝置亦包括用來接收氣溶膠產生物 件之空腔。空腔可具有經成形以容納氣溶膠產生物件之氣溶膠形成基材之至少一部分的內表面。空腔可經佈置成在容納氣溶膠產生物件之氣溶膠形成基材之一部分於空腔中時，LC負載網路之感應器在操作期間感應耦接至氣溶膠形成基材之感受器。此佈置可使得LC負載網路之感應器能夠耦接至氣溶膠形成基材之感受器並透過渦電流之誘發加熱感受器。此佈置可減少對額外組件(諸如用於使E類功率放大器之輸出阻抗與負載匹配之匹配網路)之需求，從而允許進一步最小化電源供應器電子元件之尺寸。
感應加熱裝置可包括用來操作裝置之構件。在一些實施例中，用來操作裝置之構件可包括簡單的使用者操作開關。
總體而言，本發明之感應加熱裝置提供小型易用、高效、清潔且堅固耐用之加熱裝置。此主要係歸因於基材的無接觸式加熱與電源供應器電子元件之佈置及構造。
對於形成低歐姆負載且其電阻顯著高於LC負載網路之感應器之電阻的感受器，如上文明確說明，本發明之感應加熱裝置可在約五秒之時段內(或在一些實施例中甚至低於五秒)將感受器加熱至攝氏300-400度之溫度範圍。同時，感應加熱裝置之感應器的溫度可由於相當大量的電力係在感受器中而非在感應器中被轉換為熱，而維持在充分低於感受器之溫度。
在一些實施例中，感應加熱裝置可經構造以 將電力供應至佈置於氣溶膠形成基材內之感受器，使得氣溶膠形成基材可被加熱至介於約200℃及約240℃之間的平均溫度。
感應加熱裝置可係能夠產生具有介於約1千安培每米(kA/m)與約5kA/m之間、介於約2kA/m與約3kA/m之間或約2.5kA/m之磁場強度(H-場強度)的波動電磁場。感應加熱裝置可係能夠產生具有介於約1MHz與約30MHz之間、介於約1MHz與約10MHz之間或介於約5MHz與約7MHz之間之頻率的波動電磁場。
感應加熱裝置可係使用者可舒適地握持在單手手指間的可攜式或手持式電操作式氣溶膠產生裝置。
感應加熱裝置可具有介於約70毫米與約120毫米之間的長度。
感應加熱裝置可為實質上圓柱形的形狀。
明確言之，感應加熱裝置可包括：裝置外殼；及佈置於裝置外殼內之空腔，該空腔具有經成形以容納氣溶膠形成基材之至少一部分的內表面，該空腔係經佈置使得在容納氣溶膠形成基材之該部分於該空腔內時，感應器在裝置操作期間感應耦接至感應加熱裝置之感受器。電源供應器電子元件亦可經構造以在高頻下操作，DC/AC轉換器包括經構造以在低歐姆負載下操作之LC負載網路，其中該LC負載網路包括電容器與具有歐姆電阻之感應器的串聯連接，且其中該電源供應器電子元件包括經程式化以控制由DC電源供應器供應至感應器之電力的微控制器。
亦可提供氣溶膠產生物件作為根據本發明之第二態樣之氣溶膠產生系統的一部分。該氣溶膠產生物件可呈桿體形式，該桿體包括兩個末端：一嘴端(或近端，氣溶膠離開氣溶膠產生物件並傳送至使用者所經由之端)以及一遠端。在使用中，使用者可吸吮嘴端以吸入氣溶膠產生物件所產生之氣溶膠。嘴端係位於遠端之下游。該遠端亦可稱為上游端且位於該嘴端之上游。
如本文所使用，術語「上游」及「下游」係用以描述氣溶膠產生物件之元件或元件部分相對於使用者在使用氣溶膠產生物件期間吸吮氣溶膠產生物件之方向的相對位置。
在本文中與氣溶膠產生物件相關使用之術語「縱向」係用以描述氣溶膠產生物件之嘴端與遠端之間的方向，而術語「橫向」係用於描述垂直於縱向方向之方向。
在本文中與氣溶膠產生物件相關使用之術語「直徑」係用以描述在氣溶膠產生物件之橫向方向上之最大尺寸。在本文中與氣溶膠產生物件相關使用之術語「長度」係用以描述在氣溶膠產生物件之縱向方向上之最大尺寸。
氣溶膠產生物件包括感受器。感受器係與氣溶膠形成基材熱性接近地佈置。因此，當該感受器發熱時，該氣溶膠形成基材係經加熱且形成氣溶膠。該感受器可與該氣溶膠形成基材直接或緊密實體接觸地佈置，例如佈置在該氣溶膠形成基材之內。
感受器可呈針(pin)、桿(rod)或葉片(blade)形式。感受器可具有介於約5mm與約15mm之間、介於約6mm與約12mm之間或介於約8mm與約10mm之間的長度。感受器可具有介於約1mm與約6mm之間之寬度且可具有介於約10微米與約500微米之間或介於約10與約100微米之間之厚度。若感受器具有恆定之剖面，例如圓形剖面，則其可具有介於約1mm與約5mm之間的寬度或直徑。
感受器之長度尺寸可以大於其寬度尺寸或其厚度尺寸，例如，大於其寬度尺寸或其厚度尺寸之兩倍。因此該感受器可被描述為細長感受器。感受器可為實質上縱向地佈置於桿體內。這意謂著該細長感受器的長度維度係佈置成實質上平行於該桿體的縱向方向，例如在平行於該桿體縱向方向之正負10度內。該細長感受器元件可定位在該桿體內之徑向中心位置處，且沿該桿體之縱向軸延伸。
在一些實施例中，氣溶膠產生物件可包含單一感受器。在其他實施例中，氣溶膠產生物件可包括多於一個感受器。氣溶膠產生物件可具有一個以上的細長感受器。因此可於氣溶膠形成基材之不同部分上有效實施加熱。
在一些較佳實施例中，感受器包括第一感受器材料及第二感受器材料。第一感受器材料可與第二感受器材料熱性接近地設置。第一感受器材料可與第二感受器材料緊密實體接觸地設置。第二感受器材料可具有低於500℃的居里溫度。第一感受器材料可在感受器置於 波動電磁場中時主要地用來加熱感受器。可使用任何適宜的材料。例如，該第一感受器材料可為鋁，或可為鐵質材料(諸如不鏽鋼)。該第二感受器材料可主要用以指示該感受器何時達到一特定溫度，該溫度為第二感受器材料之居里溫度。該第二感受器材料之居里溫度可用以在操作期間調節整個感受器的溫度。因此，該第二感受器材料的居里溫度應低於氣溶膠形成基材的燃點。適用於第二感受器材料的材料可包含鎳及某些鎳合金。
藉由提供一至少具有第一及第二感受器材料之感受器，且該第二感受器材料具有居里溫度而該第一感受器材料不具有居里溫度，或者第一及第二感受器材料具有互不相同的第一及第二居里溫度，從而可將氣溶膠形成基材之加熱與加熱之溫度控制區分開。在第一感受器材料可關於熱損失及由此加熱效率最佳化的同時，第二感受器材料可關於溫度控制最佳化。第二感受器材料無需具有任何明顯的加熱特性。第二感受器材料可經選擇以具有對應於第一感受器材料之預定義最大期望加熱溫度的居里溫度或第二居里溫度。如本文所用，術語「第二居里溫度」係指第二感受器材料之居里溫度。
更明確言之，感受器可包含具有第一居里溫度之第一感受器材料及具有第二居里溫度之第二感受器材料，該第一感受器材料係與該第二感受器材料熱性接近地設置。第二居里溫度可低於第一居里溫度。
可定義最大期望加熱溫度以致避免氣溶膠形成基材之局部過熱或燃燒。包含第一及第二感受器材料 之感受器可具有單一體結構且可稱為雙材料感受器或多材料感受器。第一感受器材料及第二感受器材料的緊鄰性可有利於提供準確之溫度控制。
第一感受器材料可為居里溫度高於約500℃之磁性材料。從加熱效率角度來看，第一感受器材料之居里溫度高於感受器應能夠被加熱至的任何最大溫度是合乎需要的。第二居里溫度可經選定為低於約400℃、低於約380℃或低於約360℃。第二感受器材料可為經選定為具有實質上相同於期望最大加熱溫度之第二居里溫度的磁性材料。意即，第二居里溫度可約等於感受器應被加熱到的溫度，以便從氣溶膠形成基材產生氣溶膠。第二居里溫度可為例如介於約200℃至約400℃之間、或介於約250℃與約360℃之間。
在一些實施例中，第二感受器材料之第二居里溫度可經選擇，使得在被處在等於第二居里溫度之溫度的感受器加熱後，氣溶膠形成基材之整體平均溫度不超過240℃。氣溶膠形成基材之整體平均溫度在此處定義為氣溶膠形成基材之中央區域中及周邊區域中的數個溫度量測值之算術平均值。藉由針對整體平均溫度預定義最大值，可定製氣溶膠形成基材以最佳生產氣溶膠。
可選擇第一感受器材料以獲得最大加熱效率。由於感受器中感應之渦電流而產生之電阻加熱，加上磁滯損失所產生之熱量，產生位於波動磁場中之磁性感受器材料之感應加熱。
在一些實施例中，第一感受器材料可為居里 溫度超過400℃之鐵磁金屬。第一感受器可為鐵或鐵合金，例如鋼或鐵鎳合金。第一感受器材料可為400系列不鏽鋼，例如410級不鏽鋼、或420級不鏽鋼或430級不鏽鋼。
在其他實施例中，第一感受器材料可為合適之非磁性材料，例如鋁。在非磁性材料中，感應加熱完全因渦電流導致之電阻加熱而發生。
第二感受器材料可經選定為具有位於期望範圍內之可偵測居里溫度，例如介於200℃與400℃之間之一指定溫度。第二感受器材料亦可對感受器之加熱有所貢獻，但此特性之重要性不如其居里溫度。第二感受器材料可為鐵磁金屬例如鎳或鎳合金。鎳具有約354℃之居里溫度，此溫度對於氣溶膠產生物件中之加熱之溫度控制可為理想的。
第一與第二感受器材料可熱性接近，諸如緊密接觸，從而形成單一體感受器。因此，當受熱時，第一及第二感受器材料具有相同溫度。可針對加熱氣溶膠形成基材最佳化之第一感受器材料可具有高於任何預定義最大加熱溫度之第一居里溫度。
感受器可經構造以用於當配合特定感應器使用時消耗1瓦至8瓦之間，例如1.5瓦至6瓦之間之能量。所謂經構造，其意謂感受器可包含特定第一感受器材料且可具有特定尺寸，以允許當配合特定導體(其產生已知頻率及已知場強度之波動磁場)使用時，能量消耗在1瓦至8瓦之間。
具有第一感受器材料及第二感受器材料之適 當感受器更詳細地描述於國際專利公開案第WO-A1-2015177294A1號中。
氣溶膠產生物件亦包括氣溶膠形成基材。該氣溶膠形成基材可係固體氣溶膠形成基材。氣溶膠形成基材可同時包含固體與液體兩種組份。
該氣溶膠形成基材可包含尼古丁。在一些實施例中，氣溶膠形成基材可包含菸草。例如，氣溶膠形成材料可由均質化菸草薄片形成。氣溶膠形成基材可為藉由聚集一均質化菸草薄片而形成之桿體。氣溶膠形成基材可包含經聚集之均質化菸草材料之紋理化薄片。氣溶膠形成基材可包含經聚集之均質化菸草材料之起皺薄片。
如本文所使用，術語「均質化菸草材料」係指藉由黏聚微粒狀菸草而形成之材料。如本文中所使用，術語「薄片」指示具有實質上大於其厚度之寬度及長度的層狀元件。如本文中所使用，術語「聚集」用以描述在實質上垂直於氣溶膠產生物件之縱向軸的方向上捲曲、摺疊或以其他方式壓縮或收縮之薄片。如本文所使用，術語「紋理化薄片」係指已經皺化、凸印、凹印、打孔或以其他方式變形之薄片。如本文所使用，術語「起皺薄片」表示具有複數個實質上平行之隆起或皺褶的薄片。
氣溶膠形成基材可包括不含有菸草的氣溶膠形成材料。例如，氣溶膠形成材料可由包含尼古丁鹽及氣溶膠形成物之薄片所形成。
氣溶膠形成基材可包含至少一種氣溶膠形成物。如本文所使用，術語「氣溶膠形成物」係用以描述任何合適之、在使用中有助於氣溶膠之形成且在氣溶膠產生物件之操作溫度下對熱性降解實質上耐抗的已知化合物或化合物之混合物。技藝中已知適當的氣溶膠形成物。
若氣溶膠形成基材為固體氣溶膠形成基材，則固體氣溶膠形成基材可包含(例如)以下各物中之一或多者：粉末、顆粒、小球、碎屑、線、條帶或薄片，且其包括以下各物中之一或多者：草本植物葉、煙草葉、菸草肋狀物、延展菸草及均質化菸草。固體氣溶膠形成基材可包含菸草或非菸草揮發性芳香味化合物，其當加熱固體氣溶膠形成基材時即釋放出來。固體氣溶膠形成基材亦可包含一或多個膠囊狀物，例如包括額外之揮發性菸草香味化合物或揮發性非菸草香味化合物，且此類膠囊狀物可於固體氣溶膠形成基材之加熱期間融化。
固體氣溶膠形成基材可以設置在熱穩定載體上或嵌入其中。
氣溶膠形成基材可呈插塞之形式且該插塞包含用紙張或其他包裝物外接之氣溶膠形成材料。當氣溶膠形成基材為插塞之形式時，整個插塞包括任何包裝物皆被認為是氣溶膠形成基材。一或多個感受器可為細長的且一或多個細長感受器可設置於插塞內與氣溶膠形成材料直接或緊密實體接觸。
氣溶膠形成基材之外徑可為至少約5mm。氣 溶膠形成基材可具有介於約5mm與約12mm之間的外徑。在一些實施例中，氣溶膠形成基材之外徑可為7.2mm+/- 10%。
氣溶膠形成基材的長度可在約5毫米至約15毫米之間。細長感受器可具有與氣溶膠形成基材大約相同之長度。
氣溶膠形成基材可為實質上圓柱形。
氣溶膠產生物件亦可包括緊接氣溶膠形成基材之下游設置的支撐元件。支撐元件可毗鄰氣溶膠形成基材。
氣溶膠產生物件亦可包括設置於氣溶膠形成基材之下游的氣溶膠冷卻元件，例如氣溶膠冷卻元件可緊接支撐元件的下游設置，並可毗鄰該支撐元件。氣溶膠冷卻元件可位於支撐元件與位於氣溶膠產生物件之最下游端之嘴件之間。氣溶膠冷卻元件可稱為熱交換器。
氣溶膠產生物件可進一步包含位於氣溶膠產生物件之嘴端之嘴件。嘴件可緊接氣溶膠冷卻元件之下游設置，且可毗鄰氣溶膠冷卻元件。嘴件可包含一過濾器。過濾器可由一或多種合適之過濾材料形成。此項技術中已知多種此等過濾材料。在一實施例中，嘴件可包含由醋酸纖維素絲束形成之過濾器。
可用一外包裝物外接氣溶膠產生物件之元件，例如氣溶膠形成基材及氣溶膠產生物件之任何其他元件，諸如支撐元件、氣溶膠冷卻元件及嘴件。該外包裝物可由任何適宜材料或材料組合形成。外包裝物可為香 菸紙。
氣溶膠產生物件可具有介於約5毫米與約12毫米之間，例如介於約6毫米與約8毫米之間的外徑。氣溶膠產生物件可具有7.2毫米+/-10%之外徑。
氣溶膠產生物件可具有介於約30毫米與約100毫米之間的總長度。氣溶膠產生物件可具有介於40毫米與50毫米之間、例如約45毫米的總長度。
根據本發明之第三態樣，提供一種操作根據本發明之第一態樣之感應加熱裝置的方法。該方法包括：將電力自DC電源供應器經由DC/AC轉換器供應至感應器，用來在氣溶膠產生物件由感應加熱裝置接收時加熱氣溶膠產生物件之感受器，電力之供應係以複數個由時間間隔分隔開的脈衝提供；及基於由DC電源供應器所供應之DC電流控制連續脈衝之間之時間間隔的持續時間。
時間間隔之持續時間的控制可包括基於在第一脈衝開始時所測量之由DC電源供應器所供應之DC電流之起始值來控制第一脈衝與第二連續脈衝之間之時間間隔。
時間間隔之持續時間的控制可進一步包括：將參考時間間隔持續時間值、最大DC電流值及最小DC電流值儲存於電源供應器電子元件的記憶體上；計算最大DC電流值與最小DC電流值之間的中點；測量由DC電源供應器所供應之DC電流；比較在第一脈衝開始時所測得之起始DC電流值與 經計算的中點；基於該比較調整參考時間間隔持續時間值；及控制第一脈衝與第二脈衝之間的時間間隔持續時間，使得第一脈衝與第二脈衝之間的時間間隔持續時間等於經調整的參考時間間隔持續時間。
根據本發明之第四態樣，提供一種操作根據本發明之第一態樣之感應加熱裝置的方法，其中該感應加熱裝置係經構造以接收包括具有第一感受器材料及第二感受器材料之感受器的氣溶膠產生物件，該第一感受器材料係與該第二感受器材料熱性接近地設置，且該第二感受器材料具有低於500℃之居里溫度。該方法包括：將電力自DC電源供應器經由DC/AC轉換器供應至感應器，用來在氣溶膠產生物件由感應加熱裝置接收時加熱氣溶膠產生物件之感受器；確定由電源供應器所供應之DC電流的起始值；確定由電源供應器所供應之DC電流何時係處於最小DC電流值；確定由DC電源供應器所供應之DC電流何時係處於最大DC電流值；計算最大DC電流值與最小DC電流值之間的中點；比較該起始DC電流值與最小DC電流值和最大DC電流值之間的中點；依據該比較來確定時間間隔；當確定最大DC電流值時，中斷自DC電源供應器至感應器之電力供應；及 於經過經確定的時間間隔後，重新開始自DC電源供應器之電力供應，使得電力自DC電源供應器供應至感應器。
根據本發明之第五態樣，提供一種用於根據本發明之第一態樣之感應加熱裝置的控制系統，該控制系統包括經程式化以執行根據本發明之第三或第四態樣之任何方法步驟的微控制器。
應當明瞭，關於本發明之一個態樣所描述之特徵可單獨或結合本發明之其他所描述態樣及特徵應用於本發明之任何其他態樣。
1‧‧‧感受器
2‧‧‧第一感受器材料
3‧‧‧第二感受器材料
4‧‧‧感受器
5‧‧‧第一感受器材料
6‧‧‧第二感受器材料
10‧‧‧氣溶膠產生物件
11‧‧‧外殼
20‧‧‧氣溶膠形成基材
30‧‧‧支撐元件
40‧‧‧氣溶膠冷卻元件
50‧‧‧嘴件
60‧‧‧外包裝物
70‧‧‧近端(或嘴端)
80‧‧‧遠端
90‧‧‧包裝物
100‧‧‧電操作式氣溶膠產生裝置
110‧‧‧感應器
130‧‧‧基材接收腔室
131‧‧‧遠端部分
150‧‧‧電池
152‧‧‧電連接
160‧‧‧電源供應器電子元件
161‧‧‧微控制器(微處理器控制單元)
162‧‧‧DC/AC轉換器或反相器
163‧‧‧匹配網路
1620‧‧‧E類功率放大器
1621‧‧‧場效電晶體(FET)
1622‧‧‧電晶體開關供應電路
1623‧‧‧LC負載網路
1624‧‧‧總歐姆負載
C1‧‧‧並聯電容器
C2‧‧‧電容器
L1‧‧‧阻流器
L2‧‧‧感應器
R‧‧‧歐姆電阻
應當明瞭，無論何時當術語「約」與特定值結合使用時，術語「約」之後的值不必精確地為出於技術考慮之特定值。然而，文中結合特定值使用之術語「約」應理解為包括、並且明確揭示術語「約」之後的特定值。
關於一態樣或一實施例所描述之特徵亦可適用於其他態樣及實施例。現將參照圖式描述特定實施例，其中：圖1A為根據本發明一實施例用於氣溶膠產生系統之氣溶膠產生物件中之感受器的平面圖；圖1B為圖1A之感受器之側視圖；圖2A為根據本發明另一實施例用於氣溶膠產生系統之氣溶膠產生物件中之另一感受器的平面圖；圖2B為圖2A之感受器之側視圖； 圖3為氣溶膠產生物件之一特定實施例之示意性剖面圖，該氣溶膠產生物件納入如圖2A及2B所繪示的感受器；圖4為配合圖3所繪示之氣溶膠產生物件使用之電操作式氣溶膠產生裝置之一特定實施例之示意性剖面圖；圖5為與圖4之電操作式氣溶膠產生裝置接合之圖3之氣溶膠產生物件之示意性剖面圖；圖6為展示關於圖4所述之氣溶膠產生裝置之電子組件的方塊圖；圖7係圖3之感應加熱裝置之電源電子元件之組件的示意圖；圖8係圖7之電源電子元件之LC負載網路之感應器的示意圖，其包括負載的感應性及歐姆電阻；圖9為DC電流相對時間之圖例，其繪示當感受器材料經歷與其居里點相關之相轉變時所發生的可遠程偵測的電流變化；及圖10為DC電流相對時間及感受器溫度相對時間之圖例，其展示根據本發明之連續脈衝間之時段之持續期間的控制。
圖1A及圖1B繪示根據本發明之一實施例用於氣溶膠產生系統之氣溶膠產生物件中的單一體多材料感受器的特定實例。感受器1係呈長度12mm及寬度4mm之細長條帶之形式。感受器由緊密耦接至第二感受器材料3之第一感受器材料2形成。第一感受器材料2之形式為 12mm乘以4mm乘以35微米尺寸的430級不鏽鋼條帶。第二感受器材料3為3mm乘以2mm乘以10微米尺寸的鎳斑片。鎳斑片可電鍍於不鏽鋼條帶上。430級不鏽鋼為居里溫度超過400℃之鐵磁材料。鎳為居里溫度約354℃之鐵磁材料。
當明瞭在本發明之其他實施例中，形成第一及第二感受器材料之材料可有不同。亦應明瞭在本發明之其他實施例中，可有一個以上的第二感受器材料斑片與第一感受器材料緊密實體接觸地設置。
圖2A及圖2B繪示根據本發明另一實施例用於氣溶膠產生系統之氣溶膠產生物件中的單一體多材料感受器的第二特定實例。感受器4係呈長度12mm及寬度4mm之細長條帶之形式。感受器由緊密耦接至第二感受器材料6之第一感受器材料5形成。第一感受器材料5之形式為12mm乘以4mm乘以25微米尺寸的430級不鏽鋼條帶。第二感受器材料6之形式為12mm乘以4mm乘以10微米尺寸的鎳條帶。該感受器之形成是藉由將鎳條帶6包覆於不鏽鋼之條帶5上。感受器之總厚度為35微米。圖2之感受器4可稱為雙層或多層感受器。
圖3繪示根據本發明一實施例的氣溶膠產生系統之氣溶膠產生物件10。氣溶膠產生物件10包含四個以同軸隊列佈置之元件：氣溶膠形成基材20、支撐元件30、氣溶膠冷卻元件40及嘴件50。此四個元件中之每一者均為實質上呈圓柱形之元件，各具有實質上相同之直徑。此四個元件係依續佈置並用外包裝物60外接而形成 圓柱形桿體。細長雙層感受器4定位於氣溶膠形成基材內，與氣溶膠形成基材緊密實體接觸。感受器4為上述關於圖2描述之感受器。感受器4之長度(12mm)與氣溶膠形成基材之長度實質上相同，且沿氣溶膠形成基材之徑向中心軸定位。
該氣溶膠產生物件10具有一近端(或嘴端)70及一遠端80，其中使用者在使用期間係將該嘴端70插入其口中，而該遠端80係設於該氣溶膠產生物件10上之相對於該嘴端70之相對端處。一旦裝配好，氣溶膠產生物件10之總長度為約45mm且直徑為約7.2mm。
使用時，空氣係藉由使用者抽吸而從該遠端80至嘴端70通過該氣溶膠產生物件。該氣溶膠產生物件之遠端80亦可描述為該氣溶膠產生物件10的上游端，而該氣溶膠產生物件10之嘴端70亦可描述為該氣溶膠產生物件10之下游端。該氣溶膠產生物件10之位於嘴端70與遠端80間之元件可描述為位於該嘴端70的上游或該遠端80的下游。
氣溶膠形成基材20位於氣溶膠產生物件10之最遠端或上游端80。在圖3所繪示之實施例中，氣溶膠形成基材20包含用包裝物外接之起皺均質化菸草材料之聚集薄片。該均質化菸草材料之起皺薄片包括甘油作為氣溶膠形成物。
該支撐元件30係緊接該氣溶膠形成基材20的下游設置且毗鄰該氣溶膠形成基材20。在圖3所示實施例中，支撐元件為中空醋酸纖維素管。支撐元件30將氣溶 膠形成基材20定位於氣溶膠產生物件之最遠端80。該支撐元件30亦充當為一間隔器，將該氣溶膠產生物件10之氣溶膠冷卻元件40與氣溶膠形成基材20隔開。
該氣溶膠冷卻元件40係緊接該支撐元件30的下游設置且毗鄰該支撐元件30。使用時，自該氣溶膠形成基材20釋放之揮發性物質係沿著該氣溶膠冷卻元件40流向該氣溶膠產生物件10的嘴端70。該揮發性物質可於該氣溶膠冷卻元件40內冷卻而形成氣溶膠供使用者吸入。在圖3所繪示實施例中，氣溶膠冷卻元件包含用包裝物90外接之起皺的聚乳酸之聚集薄片。聚乳酸之起皺的聚集薄片界定複數個沿著該氣溶膠冷卻元件40的長度延伸之縱向通道。
該嘴件50係緊接該氣溶膠冷卻元件40的下游設置且毗鄰該氣溶膠冷卻元件40。在圖3所繪示之實施例中，嘴件50包含低過濾效率之習知醋酸纖維素絲束過濾器。
為裝配氣溶膠產生物件10，將上述四個圓柱形元件排列並緊緊包裹於外包裝物60內。在圖3所示之實施例中，外包裝物為習知香菸紙。可於形成氣溶膠形成基材製程期間、裝配複數個元件以形成桿體之前，將感受器4插入氣溶膠形成基材20中。
關於圖3所描述之特定實施例包含由均質化菸草形成之氣溶膠形成基材。然而，應當明瞭在其他具體例中，氣溶膠形成基材可由不同材料形成。例如，氣溶膠產生物件之第二特定實施例具有與以上關於圖3實 施例所描述者相同之元件，僅除了氣溶膠形成基材20係由已浸泡於包含尼古丁丙酮酸鹽、甘油及水之液體配方中之菸草紙之非菸草薄片所形成。菸草紙吸收液體配方，從而非菸草薄片包含尼古丁丙酮酸鹽、甘油及水。甘油與尼古丁之比例為5：1。在使用中，將氣溶膠形成基材20加熱至約220攝氏度之溫度。在此溫度下，包含尼古丁丙酮酸鹽、甘油及水之氣溶膠散發出來且可經由過濾器50吸入使用者口中。應知，基材20受熱所至之溫度遠小於從菸草基材中散發出氣溶膠所需之溫度。由此，在此一實施例中，第二感受器材料可為居里溫度低於鎳之材料。例如可選取適當之鎳合金。
圖3所繪示之氣溶膠產生物件10係經設計以與包含感應線圈(或感應器)之電操作式氣溶膠產生裝置接合，以便被使用者消費。
圖4顯示電操作式氣溶膠產生裝置100之示意性剖面圖。氣溶膠產生裝置100係根據本發明之感應加熱裝置。電操作式氣溶膠產生裝置100包括實質上容納裝置組件之實質上圓柱形的外殼11。氣溶膠產生裝置100包含感應器110。如圖4所示，感應器110係鄰近氣溶膠產生裝置100之基材接收腔室130之遠端部分131設置。在使用中，使用者將氣溶膠產生物件10插入氣溶膠產生裝置100之基材接收腔室130中，以使氣溶膠產生物件10之氣溶膠形成基材20鄰近感應器110設置。
氣溶膠產生裝置100包含電池150及電源供應器電子元件160，其使感應器110可被致動。此類致動可 手動操作，或可回應吸吮插入氣溶膠產生裝置100之基材接收腔室130中之氣溶膠產生物件10的使用者而自動發生。電池150為DC電源供應器，並供應DC電流及DC電壓。電源供應器電子元件160包括用於供應感應器110高頻AC電流的DC/AC轉換器或反相器162，如稍後將作更詳細說明。電池150係經由合適之電連接152電連接至電源供應器電子元件。
圖5繪示與電操作式氣溶膠產生裝置100接合之氣溶膠產生物件10。當裝置100被致動時，高頻交流電通過形成感應器110之一部分之線材線圈。此導致感應器110在裝置之基材接收空腔130之遠端部分131中產生波動電磁場。電磁場可以介於約1MHz與約30MHz之間、介於約2MHz與約10MHz之間或介於約5MHz與約7MHz之間之頻率波動。當氣溶膠產生物件10正確地位於基材接收空腔130中時，物件10之感受器4位於此波動電磁場中。波動場在感受器中產生渦電流，其使感受器4之溫度提高。感受器4內之磁滯損失提供進一步的加熱。熱量主要藉由傳導自經受熱的感受器4轉移至氣溶膠產生物件10之氣溶膠形成基材20。經受熱的感受器4將氣溶膠形成基材20加熱至足夠溫度，以形成氣溶膠。氣溶膠經由氣溶膠產生物件10向下游抽吸並由使用者吸入。
圖6為展示圖4所述之氣溶膠產生裝置100之電子組件的方塊圖。氣溶膠產生裝置100包含DC電源供應器150(電池)、微控制器(微處理器控制單元)161、DC/AC轉換器或反相器162、用於適應至負載之匹配網路 163、及感應器110。微處理器控制單元161、DC/AC轉換器或反相器162及匹配網路163皆為電源供應器電子元件160之一部分。自DC電源供應器150引出的DC供電電壓VDC及DC電流IDC係藉由反饋通道提供至微處理器控制單元161。此可係藉由測量自DC電源供應器150引出之DC供電電壓VDC及DC電流IDC來控制AC功率PAC至感應器110之進一步供給。
當明瞭可提供匹配網路163來使電源供應器電子元件160最佳適應至氣溶膠產生物件10之負載，但此非必要。在其他實施例中，電子元件可不具有匹配網路。
圖7展示電源供應器電子元件160之一些組件，更特定言之為DC/AC轉換器162。如由圖7可見，DC/AC轉換器162包含：含電晶體開關之E類功率放大器1620，其包含場效電晶體(FET)1621，例如金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)；以箭頭1622指示之電晶體開關供電電路，其用於向FET 1621供應切換訊號(閘極-源極電壓)；及LC負載網路1623，其包含並聯電容器C1及電容器C2與感應器L2之串聯連接。此外，顯示用來供應DC供電電壓VDC之包含阻流器L1之DC電源供應器150，其中在操作期間自DC電源供應器150引出DC電流IDC。圖8中顯示代表總歐姆負載1624的歐姆電阻R，其係感應器L2之歐姆電阻R線圈及感受器4之歐姆電阻R負載的總和。
已知E類功率放大器的一般操作原理且其詳細描述於先前提及之American Radio Relay League(ARRL)之文章"Class-E RF Power Amplifiers",Nathan 0.Sokal，出版於雙月刊雜誌QEX中，2001年1月/2月版，9-20頁(Newington,CT,U.S.A.)及WO-A1-2015/177255、WO-A1-2015/177256及WO-A1-2015/177257中。
由於組件數量極少，故電源供應器電子元件160之體積可保持極小。例如，電源供應器電子元件之體積可等於或小於2cm3。由於LC負載網路1623之感應器L2係直接用作感應耦接至氣溶膠形成物件之感受器4的感應器110，故而電源供應器電子元件之此極小體積是可能的，且此小體積允許整個裝置1之整體尺寸保持較小。在使用個別感應器，而非感應器L2來感應耦接至感受器21的實施例中，此必然將使電源供應器電子元件的尺寸增大。電源供應器電子元件之尺寸亦因提供匹配網路163而增大。
在電操作式氣溶膠產生系統之操作期間，感應器100產生高頻交變磁場，其於感受器4中誘發渦電流。隨著氣溶膠產生物件10之感受器4在操作期間受熱，感受器的表觀電阻(Ra)隨著感受器110之溫度的提高而增加。此表觀電阻Ra的增加藉由電源供應器電子元件160通過測量自DC電源供應器150引出之DC電流IDC而於遠端偵測，其在恆定電壓下係隨感受器之溫度及表觀電阻Ra的增加而減小。
由感應器110所提供之高頻交變磁場在感受器表面附近誘發渦電流。感受器中之電阻部分取決於第一及第二感受器材料之電阻率且部分取決於經誘發渦電流可及之各材料中之膚表層深度。當第二感受器材料6( 鎳)達到其居里溫度時，其失去其磁性質。此導致第二感受器材料中渦電流可及之膚表層增加，從而導致感受器6之表觀電阻降低。此導致當第二感受器材料達到其居里點時，偵測到之自DC電源供應器150引出之DC電流IDC暫時性增加。此可見於圖9之圖形中。
圖10顯示在裝置1之操作期間自DC電源供應器150至感應器110之一系列連續電力脈衝的圖。由圖10可見脈衝之持續時間及脈衝間之時間間隔的持續時間並非固定。
電源供應器電子元件160測量自DC電源供應器150供應至感應器110之DC電流。如圖10所示，DC電流指示感受器4之溫度。
電源供應器電子元件藉由偵測各脈衝的最大DC電流IDCMAX來確定脈衝P1-5各者的持續時間。最大DC電流指示感受器4係高於第二居里溫度且已發生第二感受器材料的相轉變。因此，在偵測到DC電源供應器150供應最大DC電流IDCMAX時，電源供應器電子元件160中斷自DC電源供應器150至感應器110之電力供應。此避免氣溶膠產生物件10中之氣溶膠形成基材被感受器4過熱。
電源供應器電子元件160確定由DC電源供應器150供應至感應器110之最小DC電流IDCMIN。
電源供應器電子元件160當偵測到最小及最大DC電流IDCMIN、IDCMAX時確定當前脈衝Pn與後續脈衝Pn+1之間的時間間隔持續時間△tn。電源供應器電子元件160係經構造以計算各脈衝之最大DC電流值IDCMAX與最 小DC電流值IDCMIN之間之中點IA，並比較中點IA與在各脈衝開始時所測得的起始DC電流值IAn。電源供應器電子元件160基於該比較調整儲存於電源供應器電子元件之記憶體中的參考時間間隔持續時間值。
在中斷自DC電源供應器150至感應器110之電力供應時，電源供應器電子元件等待一等同於經調整參考時間間隔持續時間的時段。於已經過等同於經調整參考時間間隔持續時間之時段後，電源供應器電子元件重新開始自DC電源供應器150至感應器110之電力供應以開始下一脈衝Pn+1。
如圖10所示，第二脈衝P2的起始DC電流值IA2高於最大DC電流IDCMAX與最小DC電流IDCMIN之間之中點IA。此指示在第二脈衝P2開始時，感受器之溫度低於最大溫度TMAX與最小溫度TMIN之間的中點溫度TA。因此，電源供應器電子元件相較於第一脈衝P1與第二脈衝P2之間之時間間隔△t0減小第二脈衝P2與第三脈衝P3之間的時間間隔△t1之持續時間。此調整使感受器在第二脈衝P2與第三脈衝P3之間的冷卻時間減少。
類似地，第三脈衝P3的起始DC電流值IA3低於最大DC電流IDCMAX與最小DC電流IDCMIN之間之中點。此指示在第三脈衝P3開始時，感受器之溫度高於中點TA溫度。因此，電源供應器電子元件相較於第二脈衝P2與第三脈衝P3之間的時間間隔△t1減小第三脈衝P3與第四脈衝P4之間的時間間隔△t2之持續時間。此調整使感受器在第三脈衝P3與第四脈衝P4之間的冷卻時間增加。
第四脈衝P4之起始DC電流值IA4等於最大DC電流IDCMAX與最小DC電流IDCMIN之間的中點IA。因此，電源供應器電子元件不調整第四脈衝P4與第五脈衝P5之間之時間間隔△t4的持續時間，而使用與第三脈衝P3和第四脈衝P4之間之時間間隔△t3相同的持續時間。如此，於四個脈衝後連續脈衝間之時間間隔的持續時間已穩定。由於時間間隔的持續時間已穩定，因此起始DC電流值與隨後脈衝之最大DC電流IDCMAX和最小DC電流IDCMIN之間之中點IA的波動可指示使用者抽吸氣溶膠產生物件。
上述示例性實施例沒有意欲限制申請專利範圍之範圍。與上述示例性實施例一致的其它實施例對於熟習該項技術者將是顯而易見的。

Claims (15)

  1. 一種感應加熱裝置(100)，其經構造以接收包括氣溶膠形成基材(20)及感受器(1，4)之氣溶膠產生物件(10)，該感應加熱裝置(100)係經構造以在該氣溶膠產生物件(10)由該感應加熱裝置(100)接收時加熱該感受器(1，4)，該感應加熱裝置(100)包括：用來提供DC供電電壓(V DC)及DC電流(I DC)之DC電源供應器(150)；及電源供應器電子元件(160)，其包括：連接至該DC電源供應器(150)的DC/AC轉換器(162)；及連接至該DC/AC轉換器(162)且經佈置以在該氣溶膠產生物件(10)由該感應加熱裝置(100)接收時感應耦接至該氣溶膠產生物件(10)之該感受器(1，4)的感應器(110)，其中該電源供應器電子元件(160)係經構造以：將電力自該DC電源供應器(150)經由該IC/AC轉換器(162)供應至該感應器(110)，用來在該氣溶膠產生物件(10)由該感應加熱裝置(100)接收時加熱該氣溶膠產生物件(10)之該感受器(1，4)，該電力之供應係以複數個由時間間隔分隔開的脈衝提供；及基於由該DC電源供應器(150)所供應之DC電流(IDC)的測量值控制連續脈衝之間之時間間隔的持續時間。
  2. 如請求項1之感應加熱裝置(100)，其中該電源供應器電 子元件(160)係經構造以基於在第一脈衝(P n)期間由該DC電源供應器(150)所供應之DC電流(I DC)來控制第一脈衝(P n)與第二連續脈衝(P n+1)之間之時間間隔的持續時間。
  3. 如請求項2之感應加熱裝置(100)，其中該電源供應器電子元件(160)係經進一步構造以基於在第一脈衝(P n)開始時所量測之由該DC電源供應器(150)所供應之DC電流(I An)之起始值來控制第一脈衝(P n)與第二連續脈衝(P n+1)之間之時間間隔的持續時間。
  4. 如請求項1、2或3之感應加熱裝置(100)，其中該感應加熱裝置(100)係經構造以接收包括具有第一感受器材料(2，5)及第二感受器材料(3，6)之感受器(1，4)的氣溶膠產生物件(10)，該第一感受器材料(2，5)係與該第二感受器材料(3，6)熱性接近地安置，且該第二感受器材料(3，6)具有低於500℃之居里溫度，且其中該電源供應器電子元件(160)係經構造以：確定由該DC電源供應器所供應之DC電流(I DC)何時係處於最大DC電流值(I DCMAX)；當確定該最大DC電流值(I DCMAX)時中斷自該DC電源供應器(150)至該感應器(110)之電力供應；及在該經確定的時間間隔後，重新開始自該DC電源供應器(150)之電力供應，以致將電力以複數個脈衝自該DC電源供應器(150)供應至該感應器(110)。
  5. 如請求項4之感應加熱裝置(100)，其中該電源供應器電 子元件(160)係經進一步構造以確定由該DC電源供應器(150)所供應之該DC電流何時係處於最小DC電流值(I DCMIN)。
  6. 如請求項5之感應加熱裝置(100)，其中該電源供應器電子元件(160)係經進一步構造以基於以下各項來控制第一脈衝(P n)與第二連續脈衝(P n+1)之間之時間間隔的持續時間：於第一脈衝(P n)開始時所量測之由該DC電源供應器(150)所供應之起始DC電流(I An)；該經確定的第一脈衝(P n)之最小DC電流值(I DCMIN)；及該經確定的第一脈衝(P n)之最大DC電流值(I DCMAX)。
  7. 如請求項6之感應加熱裝置(100)，其中該電源供應器電子元件(160)係經進一步構造以：確定第一脈衝(P n)之經確定最小DC電流值(I DCMIN)與第一脈衝(P n)之經確定最大DC電流值(I DCMAX)之間的中點(I A)；比較於第一脈衝(P n)開始時所量測之由該DC電源供應器(150)所供應之起始DC電流(I An)與第一脈衝(P n)之經確定之最小DC電流值(I DCMIN)和第一脈衝(P n)之最大DC電流值(I DCMAX)之間之中點(I A)；及基於該比較確定第一脈衝(P n)與第二脈衝(P n+1)之間之時間間隔。
  8. 如任一先前請求項之感應加熱裝置(100)，其中該裝置 包括：一裝置外殼(11)；及佈置於該裝置外殼(11)中之一空腔(130)，該空腔具有經成形以容納該氣溶膠形成基材之至少一部分的內表面，該空腔係經佈置使得在容納該氣溶膠形成基材(20)之該部分於該空腔內時，該感應器(110)在該裝置(100)之操作期間感應耦接至該感應加熱裝置(100)之該感受器(1，4)，且其中該電源供應器電子元件(160)係經構造以於高頻下操作，該DC/AC轉換器(162)包括經構造以在低歐姆負載下操作之LC負載網路(1623)，其中該LC負載網路(1623)包括電容器(C2)與具有歐姆電阻之感應器(110，L2)的串聯連接，且其中該電源供應器電子元件(160)包括經程式化以控制由該DC電源供應器(150)供應至該感應器(110)之電力的微控制器。
  9. 一種氣溶膠產生系統，其包括：如任一先前請求項之感應加熱裝置(100)；及包括氣溶膠形成基材(20)及感受器(1，4)之氣溶膠產生物件(10)，該感應加熱裝置(100)係經構造以接收該感受器(1，4)並在該氣溶膠產生物件(10)由該感應加熱裝置(100)接收時加熱該感受器(1，4)。
  10. 如請求項9之氣溶膠產生系統，其中該氣溶膠產生裝置包括氣溶膠產生物件(10)，該氣溶膠產生物件(10)包括包含第一感受器材料(2,5)及第二感受器材料(3,6)之感受器(1，4)，該第一感受器材料(2，5)係與該第二 感受器材料(3，6)緊密實體接觸地安置，且該第二感受器材料(3，6)具有低於500℃之居里溫度。
  11. 一種操作如請求項1至8中任一項之感應加熱裝置(100)之方法，該方法包括：將電力自該DC電源供應器(150)經由該DC/AC轉換器(162)供應至該感應器(110)，用來在該氣溶膠產生物件(10)由該感應加熱裝置(100)接收時加熱該氣溶膠產生物件(10)之該感受器(1，4)，該電力之供應係以複數個由時間間隔分隔開的脈衝提供；及基於由該DC電源供應器(150)所供應之DC電流(I DC)控制連續脈衝之間之時間間隔的持續時間。
  12. 如請求項11之方法，其中該時間間隔之持續時間的控制包括基於在第一脈衝(P n)開始時所測量之由該DC電源供應器(150)所供應之DC電流(I An)之起始值來控制第一脈衝(P n)與第二連續脈衝(P n+1)之間之時間間隔持續時間。
  13. 如請求項12之方法，其中該時間間隔之持續時間的控制進一步包括：將參考時間間隔持續時間值、最大DC電流值(I DCMAX)及最小DC電流值(I DCMIN)儲存於該電源供應器電子元件(160)的記憶體上；計算最大DC電流值(I DCMAX)與最小DC電流值(I DCMIN)之間的中點(I A)；測量由該DC電源供應器(150)所供應之DC電流(I DC)； 比較在第一脈衝(P n)開始時所測得之起始DC電流值(I An)與該經計算的中點(I A)；基於該比較調整參考時間間隔持續時間值；及控制第一脈衝(P n)與第二脈衝(P n+1)之間的時間間隔持續時間，使得第一脈衝(P n)與第二脈衝(P n+1)之間的時間間隔持續時間等於該經調整的參考時間間隔持續時間。
  14. 一種操作如請求項4至7中任一項之感應加熱裝置(100)之方法，該方法包括；將電力自該DC電源供應器(150)經由該DC/AC轉換器(162)供應至該感應器(110)，用來在該氣溶膠產生物件(10)由該感應加熱裝置(100)接收時加熱該氣溶膠產生物件(10)之該感受器(1，4)；測量在電力供應開始時由該DC電源供應器(150)所供應之DC電流(I DC)；確定在自該DC電源供應器(150)至該感應器(110)之電力供應開始時由該DC電源供應器(150)所供應之DC電流(I An)的起始值；確定由該DC電源供應器(150)所供應之DC電流何時係處於最小DC電流值(I DCMIN)；確定由該DC電源供應器(150)所供應之DC電流何時係處於最大DC電流值(I DCMAX)；計算該經確定之最大DC電流值(I DCMAX)與該經確定之最小DC電流值(I DCMIN)之間的中點(I A)；比較該經測量的起始DC電流值(I An)與該經確定之 最小DC電流值(I DCMIN)和該經確定之最大DC電流值(I DCMAX)之間之該經確定的中點(I An)；依據該比較確定時間間隔；當確定該最大DC電流值(I DCMAX)時，中斷自該DC電源供應器(150)至該感應器(110)之電力供應；及於經過該經確定的時間間隔後，重新開始自該DC電源供應器(150)至該感應器(110)之電力供應。
  15. 一種用於如請求項1至8中任一項之感應加熱裝置(100)之控制系統，該控制系統包括經程式化以執行如請求項10至12之任一方法步驟的微控制器。
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