[发明专利]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

说明书

本发明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的加热组件。本发明还提供一种使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。

本发明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。本发明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。

根据本发明，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，根据本发明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。

根据本发明，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，根据本发明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。