用于包括正电阻率温度系数加热器的蒸发器的吸嘴的制作方法

用于包括正电阻率温度系数加热器的蒸发器的吸嘴
1.交叉引用
2.本技术要求于2020年2月18日提交的名称为“mouthpiece for vaporizer including positive temperature coefficient of resistivity heater”的美国临时专利申请no.62/978,236的优先权，该美国临时专利申请在允许的范围内通过引用其整体并入本文。
技术领域
3.本文描述的主题涉及蒸发器装置，例如便携式个人蒸发器装置，其用于从一种或多种可蒸发材料产生可吸入气雾剂并且包括利用具有非线性正电阻率温度系数(ptcr)的半导体材料的加热元件和吸嘴。


背景技术：

4.蒸发器装置，其也可称为电子蒸发器装置或e-蒸发器装置，可用于通过蒸发装置的用户吸入气雾剂来输送含有一种或多种活性成分的气雾剂(有时也称为“蒸气”)。电子烟，其也可以称为e-烟，是如下一类蒸发器装置，其通常由电池供电并且可用于模拟吸烟的体验，但不会燃烧烟草或其他物质。在使用蒸发器装置时，用户吸入通常称为蒸气的气雾剂，其可由加热元件产生，该加热元件蒸发(通常是指使液体或固体至少部分转变为气相)可蒸发材料，所述可蒸发材料可以是液体、溶液、固体、蜡或任何其他形式，只要可以与特定蒸发器装置的使用兼容即可。
5.为了接收由蒸发器装置产生的可吸入气雾剂，在某些示例中，用户可以通过抽吸、通过按下按钮或通过一些其他方法来激活蒸发器装置。抽吸，作为通常使用的术语(并且也在本文中使用)是指由用户以如下方式吸入，所述方式使得一定体积的空气被吸入穿过蒸发器装置，使得蒸发的可蒸发材料与空气组合产生可吸入气雾剂。蒸发器装置(例如，其可包括空气入口、与吸嘴流体结合的空气出口、以及位于其间的蒸发室)从可蒸发材料产生可吸入气雾剂的典型方法包括加热蒸发室(有时也称为加热室)中的可蒸发材料，使可蒸发材料转化为气(蒸气)相。蒸发室通常是指蒸发器装置中的一个区域或体积，在该区域或体积内，热源使可蒸发材料加热以产生空气和可蒸发材料的混合物，在气相和冷凝相(例如，液体和/或固体)之间达到某种平衡。
6.气相可蒸发材料的某些成分在由于冷却和/或压力变化而引起蒸发后可能会凝结，从而形成气雾剂，该气雾剂包括在通过抽吸被吸入蒸发器装置的至少一些空气中悬浮的冷凝相(例如，液体和/或固体)颗粒。如果可蒸发材料包括半挥发性化合物(例如，在吸入温度和压力下具有相对较低蒸气压力的诸如烟碱之类的化合物)，可吸入气雾剂可包括处于气相和冷凝相之间的某些局部平衡中的半挥发性化合物。


技术实现要素：

7.在一个方面，用于蒸发器装置的吸嘴包括蒸气入口、气雾剂出口、第一多个空气入
口以及第二多个空气入口。第一多个空气入口设置在蒸气入口和气雾剂出口之间，并被配置为提供第一多股空气流。第一多股空气流形成第一涡流。第一涡流具有第一旋转轴线和围绕第一旋转轴线的第一旋转方向。第二多个空气入口也被设置在蒸气入口和气雾剂出口之间，并被配置为提供第二多股空气流。第二多股空气流形成第二涡流。第二涡流具有第二旋转轴线和围绕第二旋转轴线的第二旋转方向。第一多股空气流和第二多股空气流被配置为与从蒸气入口进入的蒸气混合并形成通过气雾剂出口离开的气雾剂。
8.以下特征中的一个或多个可以包含在任何可行的组合中。例如，第一多个空气入口的每个入口可以是圆孔，所述圆孔穿过吸嘴的一定厚度并与吸嘴的外表面成约15度至45度之间的角度而形成。针对每个圆孔的角度的内部可朝向第一旋转方向开放。第二多个空气入口的每个入口也可以是圆孔，所述圆孔穿过吸嘴的一定厚度并与吸嘴的外表面成约15度至45度之间的角度而形成。针对第二多个空气入口的每个圆孔的角度的内部可朝向第二旋转方向开放。第一旋转方向和第二方向可以是相反的方向。例如，第一旋转方向可以是逆时针，并且第二旋转方向是顺时针。第一旋转轴线和第二旋转轴线可以不平行。第一多个空气入口和第二多个空气入口可以提供入口空气与从蒸气入口进入吸嘴的蒸气的湍流混合。第一多个空气入口和第二多个空气入口可以布置在平面中。第一多个空气入口和第二多个空气入口可以各自呈圆形布置。蒸气入口的横截面积可以是气雾剂出口横截面积的至少四倍。蒸气入口可具有蒸气入口温度，并且气雾剂出口具有气雾剂出口温度，并且蒸气入口温度和气雾剂出口温度之间的差异可以是至少100℃。
9.在另一个方面，一种蒸发器装置包括一个包含空气入口的壳体。所述蒸发器装置还包括在壳体内的加热元件。所述加热元件包含非线性正电阻率温度系数的材料。所述蒸发器装置还包括热交换器，所述热交换器热耦接至加热元件并被布置成接收来自空气入口的气流。热交换器被配置为在加热元件和气流之间传递热量以产生加热气流。离开热交换器的加热气流被配置为使可蒸发材料蒸发。蒸发器装置还包括吸嘴，所述吸嘴被配置为通过蒸气入口接收蒸发的可蒸发材料。吸嘴具有蒸气入口、气雾剂出口、第一多个空气入口以及第二多个空气入口。第一多个空气入口设置在蒸气入口和气雾剂出口之间，并被配置为提供第一多股空气流。第一多股空气流形成第一涡流。第一涡流具有第一旋转轴线和围绕第一旋转轴线的第一旋转方向。第二多个空气入口也被设置在蒸气入口和气雾剂出口之间，并被配置为提供第二多股空气流。第二多股空气流形成第二涡流。第二涡流具有第二旋转轴线和围绕第二旋转轴线的第二旋转方向。第一多股空气流和第二多股空气流被配置为与从蒸气入口进入的蒸发的可蒸发材料混合并形成通过气雾剂出口离开的气雾剂。
10.以下特征中的一个或多个可以包含在任何可行的组合中。例如，第一多个空气入口的每个入口可以是圆孔，所述圆孔穿过吸嘴的一定厚度并与吸嘴的外表面成约15度至45度之间的角度而形成。针对每个圆孔的角度的内部可朝向第一旋转方向开放。第二多个空气入口的每个入口也可以是圆孔，所述圆孔穿过吸嘴的一定厚度并与吸嘴的外表面成约15度至45度之间的角度而形成。针对第二多个空气入口的每个圆孔的角度的内部可朝向第二旋转方向开放。第一旋转方向和第二方向可以是相反的方向。例如，第一旋转方向可以是逆时针，并且第二旋转方向是顺时针。第一旋转轴线和第二旋转轴线可以不平行。第一多个空气入口和第二多个空气入口可以提供入口空气与从蒸气入口进入吸嘴的蒸气的湍流混合。第一多个空气入口和第二多个空气入口可以布置在平面中。第一多个空气入口和第二多个
空气入口可以各自呈圆形布置。蒸气入口的横截面积可以是气雾剂出口横截面积的至少四倍。蒸气入口可具有蒸气入口温度，并且气雾剂出口具有气雾剂出口温度，并且蒸气入口温度和气雾剂出口温度之间的差异可以是至少100℃。热交换器可以包括与加热元件的第一侧热耦接的第一热交换器。热交换器可以包括与加热元件的第二侧热耦接的第二热交换器。所述热交换器可以包括多个翅片特征部。热交换器可以由铝、铜、钢、不锈钢或钛制成。热交换器可以由导热材料挤出而制成。所述装置可以包括位于气流路径中的分流器，所述分流器被配置为使一部分气流绕道通过热交换器。壳体可以包括容纳热交换器的加热器组件盖。所述装置可以包括电源，所述电源被配置为提供电能以加热所述加热元件。所述装置可以包括料盒，所述料盒位于加热元件的下游并且定向为接收加热气流，其中下游是相对于气流而言。壳体可以包括连接器，所述连接器被配置为将壳体耦接至包含可蒸发材料的料盒。可蒸发材料可以是固体可蒸发材料。
11.蒸发器装置可以包括被配置为容纳可蒸发材料的料盒。料盒可以包括第一空气入口。壳体可以包括连接器，所述连接器被配置为将壳体耦接至料盒。料盒可以包括固体可蒸发材料。料盒可以包括储料器、储料器内的液体可蒸发材料、以及与液体可蒸发材料流体连通的芯吸器，其中料盒被配置为接收加热气流并将加热气流引导越过芯吸器。料盒可以包括吸嘴，并且芯吸器可以位于加热元件和吸嘴之间的气流路径中。料盒可以包括第二空气入口，所述第二空气入口被配置为将第二气流吸入料盒以便与加热气流并且在位于热交换器和可蒸发材料下游气流路径中的冷凝室内混合。料盒可以包括储料器、储料器内的液体可蒸发材料、以及与液体可蒸发材料流体连通的芯吸器。芯吸器可被布置成接收来自热交换器的加热气流，以产生蒸气和/或第一气雾剂形式的蒸发的可蒸发材料。固体可蒸发材料可以被布置成接收蒸气和/或第一气雾剂，并产生第二气雾剂。吸嘴可以被配置成在蒸气和/或第一气雾剂通过固体可蒸发材料之后接收第二气雾剂。
12.蒸发器装置可以包括包含可蒸发材料、第一空气入口和芯吸器的第一料盒。可蒸发材料可以是液体可蒸发材料，并且芯吸器可以与液体可蒸发材料流体连通。芯吸器可以被布置成通过第一空气入口从热交换器接收加热气流以使可蒸发材料蒸发，从而产生蒸气和/或第一气雾剂。蒸发器装置还可以包括第二料盒，所述第二料盒包含固体可蒸发材料和吸嘴。固体可蒸发材料可被布置成接收蒸气和/或第一气雾剂，以产生第二气雾剂。吸嘴可被配置为在蒸气和/或第一气雾剂通过固体可蒸发材料后接收第二气雾剂。第一料盒可以可拆卸地耦接至壳体。第二料盒可以可拆卸地耦接至壳体和/或第一料盒。第一料盒和第二料盒可以是一次性的料盒。第二料盒可以包括第二空气入口，用于在蒸发的可蒸发材料通过固体可蒸发材料后将环境温度空气与蒸发的可蒸发材料混合。所述装置可以包括纤维体，所述纤维体被布置成在蒸气和/或第一气雾剂通过固体可蒸发材料后接收和冷却第二气雾剂。
13.非线性正电阻率温度系数材料包括电阻率过渡区，在所述电阻率过渡区中电阻率在一定温度范围内增加，使得当加热元件被加热至高于电阻率过渡区内的第一温度时，来自电源的电流减少到限制加热元件进一步温度升高的水平。电阻率过渡区可以在150℃和350℃之间的第一温度开始。电阻率过渡区可以在220℃和300℃之间的第一温度开始。电阻率过渡区可以在240℃和280℃之间的第一温度开始。在电阻率过渡区的温度范围内的电阻率的增加可以包括至少为10的增加因子、至少为100的增加因子、或者至少为1000的增加因
子。增加因子表征与电阻率过渡区的开始相关联的第一温度处的电阻率和与电阻率过渡区的结束相关联的第二温度处的电阻率之间的电阻率相对变化。电阻率过渡区可以开始于第一温度，并且加热元件在低于第一温度的温度处的电阻率可以在0.2ohm-cm和200ohm-cm之间、在2.0ohm-cm和20ohm-cm之间、或在20ohm-cm和200ohm-cm之间。
14.该装置可以包括被配置为以3伏到50伏之间的电压向加热元件提供电流的电源、压力传感器、以及控制器，所述控制器耦接到压力传感器并被配置为检测吸入，并且作为响应将电源电连接到加热元件。壳体可以是圆筒形，加热元件可以是圆筒形，并且热交换器可以是圆筒形。壳体也可以是矩形，加热元件也可以是矩形，并且热交换器也可以是矩形。电源可以提供直流电(dc)或交流电(ac)。
15.蒸发器装置可以包括输入端，该输入端被配置为响应于用户输入将电源电连接到ptcr加热元件(ptcr加热器)。输入端可以包括按钮。蒸发器装置的ptcr加热元件是自调节的，以在启动时保持预定温度。蒸发器装置不需要压力传感器和/或耦接到压力传感器以将电源电连接到ptcr加热元件并调节其温度的控制器。
16.在另一方面，利用加热气流蒸发固体可蒸发材料的蒸发器装置包括壳体，该壳体包括空气入口和被配置为以一定电压提供电流的电源，以及在该壳体内的ptcr加热器组件。ptcr加热器组件包括加热元件，所述加热元件在壳体内并且被配置为电耦接到电源以接收电流。ptcr加热元件包括具有基于温度而变化的电阻率的ptcr材料。电阻率包括电阻率过渡区，在电阻率过渡区中电阻率在一定温度范围内增加，使得当ptcr加热元件被加热至高于过渡区内的第一温度时，来自电源的电流减少到限制ptcr加热元件的进一步温度升高的水平。加热器组件还包括热交换器，该热交换器与加热元件热耦接并布置成接收来自空气入口的气流。热交换器被配置为在加热元件和气流之间传递热量以产生加热气流。离开热交换器的加热气流被配置为蒸发固体可蒸发材料。蒸发器装置还包括吸嘴，所述吸嘴被配置为通过蒸气入口接收蒸发的可蒸发材料。吸嘴具有蒸气入口、气雾剂出口、第一多个空气入口以及第二多个空气入口。第一多个空气入口设置在蒸气入口和气雾剂出口之间，并被配置为提供第一多股空气流。第一多股空气流形成第一涡流。第一涡流具有第一旋转轴线和围绕第一旋转轴线的第一旋转方向。第二多个空气入口也被设置在蒸气入口和气雾剂出口之间，并被配置为提供第二多股空气流。第二多股空气流形成第二涡流。第二涡流具有第二旋转轴线和围绕第二旋转轴线的第二旋转方向。第一多股空气流和第二多股空气流被配置为与从蒸气入口进入的蒸发的可蒸发材料混合并形成通过气雾剂出口离开的气雾剂。
17.以下特征中的一个或多个可以包含在任何可行的组合中。例如，第一多个空气入口的每个入口可以是圆孔，所述圆孔穿过吸嘴的一定厚度并与吸嘴的外表面成约15度至45度之间的角度而形成。针对每个圆孔的角度的内部可朝向第一旋转方向开放。第二多个空气入口的每个入口也可以是圆孔，所述圆孔穿过吸嘴的一定厚度并与吸嘴的外表面成约15度至45度之间的角度而形成。针对第二多个空气入口的每个圆孔的角度的内部可朝向第二旋转方向开放。第一旋转方向和第二方向可以是相反的方向。例如，第一旋转方向可以是逆时针，并且第二旋转方向是顺时针。第一旋转轴线和第二旋转轴线可以不平行。第一多个空气入口和第二多个空气入口可以提供入口空气与从蒸气入口进入吸嘴的蒸气的湍流混合。第一多个空气入口和第二多个空气入口可以布置在平面中。第一多个空气入口和第二多个
空气入口可以各自呈圆形布置。蒸气入口的横截面积可以是气雾剂出口横截面积的至少四倍。蒸气入口可具有蒸气入口温度，并且气雾剂出口具有气雾剂出口温度，并且蒸气入口温度和气雾剂出口温度之间的差异可以是至少100℃。固体可蒸发材料可以包括在蒸发器装置中。固体可蒸发材料可以是含有烟草的介质。蒸发器装置可以包括输入端，该输入端被配置为响应于用户输入将电源电连接到ptcr加热元件。输入端可以包括按钮。蒸发器装置可以不包括控制器。蒸发器装置可以不包括压力传感器。在另一方面，蒸发器装置包括压力传感器以及控制器，所述控制器耦接到压力传感器并被配置为检测吸入，并且作为响应，将电源电连接到ptcr加热元件。热交换器可包括与加热元件的第一侧热耦接的第一热交换器。热交换器可包括与加热元件的第二侧热耦接的第二热交换器。热交换器可包括多个翅片特征部。热交换器可由铝、铜、钢、不锈钢或钛制成。热交换器可以由导热材料挤出制成。热交换器可由金属发泡体制成，例如由铝发泡体制成。ptcr加热器组件可包括加热器组件盖。加热器组件盖可包括非导电材料。加热器组件盖可包括非导热材料。加热器组件盖可包括带有将加热器组件盖与热交换器隔离的非导电涂层的金属。加热器组件盖可包含聚四氟乙烯(ptfe)。
18.电阻率过渡区可以在150℃和350℃之间的第一温度开始。电阻率过渡区也可以在220℃和300℃之间的第一温度开始。电阻率过渡区也可以在240℃和280℃之间的第一温度开始。第一温度可以大于225℃。ptcr加热元件可以加热至240℃和280℃之间的操作温度。ptcr加热元件可以加热至245℃和255℃之间的操作温度。ptcr加热元件可加热至约250℃的操作温度。ptcr加热器组件可以在电阻率过渡区的温度范围内使电阻率增加至少10的增加因子、至少100的增加因子或至少1000的增加因子。增加因子表征在与电阻率过渡区的开始相关联的第一温度处的电阻率和与电阻率过渡区的结束相关联的第二温度处的电阻率之间的电阻率相对变化。电阻率过渡区可以在第一温度开始并在第二温度结束，其中第一温度和第二温度之间的差异为500℃或更小、200℃或更小、100℃或更小或50℃或更小。电阻率过渡区可以在第一温度开始并且ptcr加热元件在低于第一温度的温度处的电阻率在0.2ohm-cm和2.0ohm-cm之间、在2.0ohm-cm和20ohm-cm之间、或在20ohm-cm和200ohm-cm之间。
19.在另一方面，一种蒸发可蒸发材料的方法包括通过蒸发器装置接收用户输入，并使用ptcr加热器组件加热气流以产生加热气流，该ptcr加热器组件包括与ptcr加热元件热耦接的热交换器。ptcr加热元件被配置为电耦接到电源。ptcr加热元件包括基于温度而变化的电阻率。电阻率包括电阻率过渡区，该电阻率过渡区包括从第一温度到第二温度的温度范围内电阻率增加，使得当ptcr加热元件在第一温度和第二温度之间加热时，来自电源的电流被减少到限制ptcr加热元件因电流而进一步温度升高的水平。该方法还包括用加热气流蒸发可蒸发材料。可蒸发材料可包括烟碱。
20.本文描述的主题的一个或多个变型的细节在附图和以下描述中阐述。本文描述的主题的其他特征和优点将从说明书和附图以及从权利要求中变得更加明显。
附图说明
21.图1说明了各向同性ptcr材料内的热发电行为；
22.图2是示出了根据当前主题的一些实施方式的示例性蒸发器装置的框图，该蒸发
器装置可以利用对流加热来提供对可蒸发材料的均匀加热；
23.图3是示例性蒸发器装置和具有液体可蒸发材料的料盒的框图，其可以利用对流加热对可蒸发材料提供均匀加热；
24.图4是具有液体可蒸发材料的示例性蒸发器装置的截面图。
25.图5是具有固体可蒸发材料(例如，加热不燃烧产品)的示例性蒸发器装置的截面图；
26.图6是示例性蒸发器装置和具有液体可蒸发材料和固体可蒸发材料的料盒的框图，其可以利用对流加热对可蒸发材料提供均匀加热；
27.图7是具有多个料盒的示例性蒸发器装置的框图；
28.图8是具有液体可蒸发材料和固体可蒸发材料二者的示例性蒸发器装置的截面图。
29.图9是说明非线性正电阻率温度系数(ptcr)材料的示例性电阻率对温度曲线的曲线图；
30.图10呈现了图9所示的非线性ptcr半导体材料的电阻率对温度曲线数据的表格；
31.图11是说明非线性正电阻率温度系数(ptcr)材料的示例性电阻率对温度曲线的曲线图；
32.图12a是示出能够改善蒸发器加热的示例性ptcr加热元件的图；
33.图12b是图9a所示的示例性ptcr加热元件的横截面；
34.图13a至图13e示出了示例性ptcr加热器的建模温度；
35.图14a至图14f示出了示例性ptcr加热器的建模温度；
36.图15示出了在自由对流状态下施加电压6.0秒后示例性加热器的建模温度；
37.图16a示出了示例性加热器的作为时间函数的建模表面温度；
38.图16b示出了示例性加热器的作为时间函数的建模和测量的最大表面温度；
39.图16c示出了示例性加热器的作为时间函数的建模和测量的平均表面温度；
40.图17示出了示例性加热器的作为时间函数的瞬态电流响应；
41.图18是示例性蒸发器组件的立体图，该示例性蒸发器组件包括ptcr加热器和能够实现对流加热和改善可蒸发材料的均匀加热的热交换器元件；
42.图19是矩形ptcr蒸发装置的分解图，包括示例性蒸发器组件的分解图；
43.图20是示例性ptcr蒸发组件的立体图；
44.图21是示例性ptcr蒸发组件和一次性矩形产品的立体透视图；
45.图22是激活0.2秒后的示例性ptcr蒸发组件和一次性矩形产品的立体透视图；
46.图23是激活0.5秒后的示例性ptcr蒸发组件和一次性矩形产品的立体透视图；
47.图24是激活1.0秒后的示例性ptcr蒸发组件和一次性矩形产品的立体透视图；
48.图25是激活2.0秒后的示例性ptcr蒸发组件和一次性矩形产品的立体透视图；
49.图26是激活3.0秒后的示例性ptcr蒸发组件和一次性矩形产品的立体透视图；
50.图27是具有圆筒形几何形状的示例性ptcr加热器的立体图；
51.图28是示出圆筒形示例性ptcr加热器的分解图；
52.图29是示例性组装ptcr加热器的立体图；
53.图30是外盖和圆筒形分流器被移除后的示例性ptcr蒸发装置的立体图；
54.图31是示例性ptcr蒸发装置的立体图；
55.图32是具有ptcr加热器的圆筒形示例性蒸发装置的电阻率对数随温度变化的曲线图；
56.图33是截面图，示出了具有ptcr加热器的圆筒形蒸发装置的示例性实施方式的温度模拟；
57.图34a至图34g是将温度的瞬态响应显示为彩色的剪切图，用于具有ptcr加热器的圆筒形蒸发装置的示例性实施方式；
58.图35示出了包括多个空气入口的吸嘴的立体图和端视图；
59.图36是附接到ptcr矩形蒸发组件的吸嘴的立体透视图；
60.图37是附接到ptcr矩形蒸发组件的吸嘴的立体透视图，其示出了没有主动空气入口的气流和温度场图案；
61.图38是通过包括多个空气入口的吸嘴的气雾剂出口观察的透明端视图，其示出了气流场图案；
62.图39是附接到ptcr矩形蒸发组件的吸嘴的立体透视图，其示出了激活0.1秒后的气流和温度场图案；
63.图40是附接到ptcr矩形蒸发组件的吸嘴的立体透视图，其示出了激活0.2秒后的气流和温度场图案；
64.图41是附接到ptcr矩形蒸发组件的吸嘴的立体透视图，其示出了激活0.3秒后的气流和温度场图案；
65.图42是附接到ptcr矩形蒸发组件的吸嘴的立体透视图，其示出了激活0.4秒后的气流和温度场图案；
66.图43是附接到ptcr矩形蒸发组件的吸嘴的立体透视图，其示出了激活0.5秒后的气流和温度场图案；
67.图44是附接到ptcr矩形蒸发组件的吸嘴的立体透视图，其示出了激活1.0秒后的气流和温度场图案；
68.图45是附接到ptcr矩形蒸发组件的吸嘴的立体透视图，其示出了激活2.0秒后的气流和温度场图案；
69.图46是附接到ptcr矩形蒸发组件的吸嘴的立体透视图，其示出了激活3.0秒后的气流和温度场图案；
70.图47图示了对于包括ptcr加热器的示例性蒸发器装置而言作为时间函数的从吸嘴离开的空气温度；
71.图48图示了对于包括ptcr加热器的示例性蒸发器装置而言作为时间函数的电流响应；以及
72.图49是附接到ptcr矩形蒸发组件的吸嘴的俯视图，其示出了ptcr加热器内对进入ptcr加热器组件的冷环境气流响应的差异电流密度。
73.图中相同的附图标记在可能的情况下表示相同的元件。
具体实施方式
74.当前主题的一些方面涉及利用非线性正电阻率温度系数(ptcr)加热元件(也称为
ptcr加热器)用作对流加热器的蒸发器加热器。在用于蒸发器的这种对流加热器中，空气被加热元件加热并且经过或通过可蒸发材料以形成用于吸入的蒸气和/或气雾剂。在实施方式中，可蒸发材料可包括固体可蒸发材料(例如，常用于加热不燃烧(hnb)蒸发器中的松散烟叶材料)和/或液体可蒸发材料(例如，预填充的料盒/烟弹、荚(pod)和类似物)。用于对流加热的ptcr加热元件可以使可蒸发材料的加热更加均匀。改善加热均匀性可以提供许多优点，包括避免充当绝缘体的可蒸发材料内的温差、防止加热元件的污染等。并且因为加热元件可以由ptcr材料形成，所以加热元件可以是温度自限的，并且在已知的施加电压范围内不会加热超过特定温度，从而避免形成不需要的和潜在危险的化学副产物。
75.各向同性ptcr材料内的热发电特征在于，对于各向同性ptcr材料内受到电压梯度的每一个控制体积控制体积控制体积将加热至ptcr过渡区内的温度，并将该温度保持在的宽范围内，如图1a所示。热发电可以表示为：其中p为热发电量，vol为控制体积(例如，)，并且ρ是电阻率。
76.通过利用ptcr加热元件，一些实施方式可以使温度在施加的电压范围内被控制并且不需要温度传感器、电子电路、微处理器和/或向加热元件提供功率控制的算法。
77.如本文所用，术语固体可蒸发材料通常是指包括固体材料的可蒸发材料。例如，一些蒸发器装置加热源于植物叶子或其他植物成分的材料，以提取植物特定风味的芳香剂和其他产品作为蒸气。这些植物材料可以被切碎并与可包括烟草在内的多种植物产品混合成均质化的构造，在这种情况下，烟碱和/或烟碱化合物可以以气雾剂的形式产生并输送给这种蒸发器装置的用户。均质化构造还可以包括可蒸发的液体，例如丙二醇和甘油，以提高加热时产生的蒸气密度和气雾剂。为了避免产生不需要的有害或潜在有害成分(hphc)，这种类型的蒸发器装置受益于具有温度控制措施的加热器。如上所述加热植物叶子或均质化构造使得温度保持在燃烧水平以下的这种蒸发器装置通常被称为加热不燃烧(hnb)装置。
78.如本文所用，术语液体可蒸发材料通常是指不含固体材料的可蒸发材料。液体可蒸发材料可包括例如液体、溶液、蜡或任何其他形式，其可与特定蒸发器装置的使用相兼容。在实施方式中，液体可蒸发材料可包括适合于利用芯吸器或芯吸元件将可蒸发材料吸入蒸发室的任何形式。液体可蒸发材料可包括植物来源的成分，例如烟碱和/或烟碱化合物。液体可蒸发材料可包括可蒸发液体，例如丙二醇和甘油。
79.蒸发器装置以如下方式操作，即将可蒸发材料加热至合适温度以产生气雾剂，但不会使可蒸发材料燃烧或炭化。一类蒸发器装置更为复杂，因为它利用相对严格的温度控制来防止过加热和形成相关的hphc。由于要加热的可蒸发材料固有的不均匀性和相关的空间不一致热特性，这种复杂性，通常需要包括微处理器的电子电路，这在hnb装置中通常是困难的。这会导致超温区域和潜在的hphc产生。并且一些现有的解决方案无法控制蒸发器装置内的局部温度，导致在超温区域产生可蒸发材料和hphc的可能性很大。
80.另一类蒸发器装置更简单，因为没有提供温度控制措施，使得蒸发器装置的构造可能更便宜但包括过热的危险并由此导致不想要的化学副产物。
81.在hnb蒸发器装置中(例如，其中可蒸发材料为固体)，一些现有方法由于以下一个
或多个原因而缺乏施加均匀温度的能力。例如，待加热的固体可蒸发材料具有较低的热扩散率，使得高温从加热元件扩散到固体可蒸发材料中既缓慢又导致较高的热梯度。结果，不均匀加热可能是不可避免的结果。作为另一示例，如果采用加热元件温度控制，则加热元件温度控制通常处理平均温度，使得通过加热元件内的高温加热非均匀固体可蒸发材料可导致固体可蒸发材料内的高温。作为又一个例子，为了允许绝缘材料的加热，一些现有的hnb装置需要等于或超过30秒的预热时间，并且伴随着能耗、电池消耗和用户不便方面的成本。
82.在通过使加热元件与要蒸发的流体接触而使流体蒸发的蒸发器装置中，可能发生加热元件的污染，从而导致可能会损害性能。该问题的解决方案可以是将加热元件结合到蒸发器的一次性部件中，使得加热元件被每个新的一次性部件替换，从而限制但不会消除加热元件的污染。
83.为了克服均匀加热可蒸发材料的困难，本主题的一些实施方式可设置为使用一个或多个ptcr加热元件结合热交换器来预热空气。当用户将空气吸入蒸发器装置时，进入的气流在经过热交换器时被加热至受控温度，然后穿过或越过待加热的可蒸发材料。可蒸发材料可以是固体材料(例如，如在hnb材料中)或液体(例如，流体连同多孔芯吸器)。在实施方式中，气流可以经过热交换器，然后经过和/或穿过充满液体可蒸发材料的多孔芯吸器，然后通过固体可蒸发材料(例如，hnb材料)，然后到达用户。在实施方式中，用于冷却空气流入的几何形状可以包括在芯吸器和用户之间，例如平衡的空气入口(即第二空气入口)。此外，本主题可以提供具有固有温度控制的ptcr加热器，例如，对于给定的电源电压范围(在一些实施方式中，其可以以十倍或更多的因数变化)，将不会超过设计的峰值温度。与一些传统方法相比，这种方法可导致对可蒸发材料均匀加热的改进。
84.另外，使用这种对流加热方法，ptcr加热元件可以放置在芯吸器、流体容器和/或可蒸发材料的上游，使得ptcr加热元件可从机构的任何一次性部件完全移除。通过在蒸发器装置的非一次性部分中包括ptcr加热元件，可以避免不必要的浪费。
85.图2是示出了根据当前主题的一些实施方式的示例性蒸发器装置100的框图，该蒸发器装置100可以利用对流加热对可蒸发材料提供均匀加热。示例性蒸发器装置100包括空气入口105、带有热交换器的ptcr加热器110和电源115，例如电池、电容器和/或类似物。示例性蒸发器装置100可包括壳体120，其可耦接到带有热交换器的ptcr加热器110与电源115中的一个或多个。在实施方式中，示例性蒸发器装置100可包括可选控制器102和可选压力传感器107。在实施方式中，壳体120可以限定空气入口105。
86.带有热交换器的ptcr加热器110可以包括由ptcr材料形成的加热元件，这将在下面更详细地描述。热交换器可以热耦接到加热元件并且可以被配置为在加热元件和经过和/或穿过带有热交换器的ptcr加热器110的气流之间传递热量以产生加热气流。带有热交换器的ptcr加热器110可以包括多个热交换器，例如，耦接到加热元件的不同侧，并且可以包括分流器，用于将气流分流穿过和/或越过热交换器的翅片以改善热传递。下面参考图9至图34g对带有热交换器的示例性ptcr加热器110进行更详细讨论。
87.示例性蒸发器装置100可以包括连接器117(图4、图5和图8中所示)，用于将壳体120耦接到一个或多个包括可蒸发材料130的料盒125。在实施方式中，料盒125可以包括吸嘴135。在实施方式中，耦接可被解除，使得用户可以容易地通过连接器117将料盒125与蒸发器装置100耦接和与蒸发器装置100分离。
88.当蒸发器装置100耦接到料盒125时，蒸发器装置100和料盒125可被布置为限定从空气入口105、经过和/或越过带有热交换器的ptcr加热器110、经过料盒的第一空气入口、经过可蒸发材料130，并从吸嘴135出来的气流路径。
89.可选控制器102(例如，能够执行逻辑的处理器、电路等)用于控制热量的传递以使得可蒸发材料从冷凝形式(例如，固体、液体、溶液、悬浮液、至少部分未加工的植物材料的一部分等)转换到气相。可选控制器可以是与当前主题的某些实施方式一致的一个或多个印刷电路板(pcb)的一部分。
90.电源115可以包括任何适用于向带有热交换器的ptcr加热器110施加电力的电源。例如，电源115可以包括电池、电容器(甚至具有电阻-电容器(rc)衰减(decay))和/或类似物。在实施方式中，电源115可以提供能从宽范围电压中选择的电压。例如，在一些实施方式中，电源115可以提供3伏和50伏之间或更高的电压。在实施方式中，提供给带有热交换器的ptcr加热器110的电压可以变化一个数量级，而对带有热交换器的ptcr加热器110的性能几乎没有影响。在实施方式中，电源115可以包括多个电源，所述电源可以基于操作条件和/或期望的蒸发器装置性能来选择。
91.在操作中，用户可以通过吸嘴135(例如，抽吸)吸入空气，这可以由使用可选压力传感器107的可选控制器102进行检测。作为对检测到抽吸的响应，可选控制器102可以使得来自电源115的电流施加至带有热交换器的ptcr加热器110，从而使带有热交换器的ptcr加热器110升温。因为带有热交换器的ptcr加热器110由ptcr材料形成，所以加热将是自限性的并且加热元件不会过热。
92.气流穿过空气入口105并越过和/或穿过带有热交换器的ptcr加热器110，使气流中的空气均匀加热。加热气流继续到达可蒸发材料130，使可蒸发材料130也均匀加热并形成蒸气(气体)。可蒸发材料130可以包括液体、溶液、固体、蜡或任何其他形式。在实施方式中，沿气流路径通过的进入空气越过、穿过、以及以类似方式经过区域或室(例如，雾化器)，在该区域或室中，气相可蒸发材料被夹带到空气中。
93.夹带的气相可蒸发材料可在其通过气流路径的其余部分时发生冷凝，使得气雾剂形式的可吸入剂量的可蒸发材料可被输送至吸嘴135以供用户以蒸气和/或气雾剂的形式吸入。在实施方式中，料盒125包括平衡空气入口(即第二空气入口)140，其可用于提供环境温度空气以与通过第一空气入口进入料盒的加热气流混合。环境温度空气可以在冷凝室中与加热气流混合。平衡空气入口140定位于加热气流通过可蒸发材料之后(例如，在热交换器和可蒸发材料的下游)，从而在用户吸入之前冷却加热气流。在实施方式中，平衡空气入口140与吸嘴135集成在一起。
94.ptcr加热元件的激活可以由基于一个或多个传感器产生的一个或多个信号的自动检测的抽吸引起，例如可选压力传感器107或设置成检测沿气流路径相对于环境压力(或可选地测量绝对压力的变化)的传感器、蒸发器的一个或多个运动传感器、蒸发器的一个或多个流传感器、蒸发器的电容式唇部传感器；响应于检测到用户与一个或多个输入装置(例如，蒸发器的按钮或其他触觉控制装置，例如手动拨动开关、按钮开关、压力开关等)的交互，接收来自与蒸发器通信的计算装置的信号；和/或通过其他方法来确定抽吸正在发生或即将发生。
95.如在前一段中所提到的，与当前主题的实施方式一致的蒸发器可以被配置为连接
(例如，无线地或通过有线连接)到与蒸发器通信的计算装置(或可选地两个或更多个装置)。为此，可选控制器102可以包括通信硬件。可选控制器102还可以包括存储器。计算装置可以是蒸发器系统的部件，该蒸发器系统也包括蒸发器，并且计算装置可以包括其自身的通信硬件，其可以与蒸发器的通信硬件建立无线通信通道。例如，用作蒸发器系统的一部分的计算装置可以包括通用计算装置(例如，智能手机、平板电脑、个人计算机、一些其他便携式装置，例如智能手表等)，所述通用计算装置执行软件来产生用户界面使得装置的用户与蒸发器交互。在当前主题的其他实施方式中，用作蒸发器系统的一部分的这种装置可以是专用硬件，例如遥控器或具有一个或多个物理或软件界面控制(例如，可配置在屏幕上或其他显示装置上，并且可以通过用户与触敏屏幕或某些其他输入装置(如鼠标、指针、轨迹球、光标按钮等))的其他无线或有线装置。蒸发器还可以包括一个或多个用于向用户提供信息的输出特征或装置。
96.作为如以上限定的蒸发器系统一部分的计算装置可以用于一个或多个功能中的任意一个，例如剂量控制(例如，剂量监测、剂量设置、剂量限制、用户跟踪等)、会话(session)控制(例如，会话监测、会话设置、会话限制、用户跟踪等)、烟碱输送控制(例如，在烟碱和非烟碱可蒸发材料之间切换、调整输送的烟碱量等)、获得位置信息(例如，其他用户的位置、零售商/商业场所位置、抽电子烟位置、蒸发器本身的相对或绝对位置等)、蒸发器个性化(例如，命名蒸发器、锁定/密码保护蒸发器、调整一个或多个家长控制、将蒸发器与用户组关联、向制造商或保修维护组织注册蒸发器等)、与其他用户从事社交活动(例如，游戏、社交媒体通信、与一个或多个组交互等)等。术语“进行会话”、“会话”、“蒸发器会话”或“蒸气会话”通适地用于指代专门用于使用蒸发器的时段。该时段可包括时间段、剂量数、可蒸发材料的量等。
97.在计算装置提供与ptcr加热元件的激活相关的信号的示例中，或者在计算装置与蒸发器耦接以实现各种控制或其他功能的其他示例中，计算装置执行一个或更多的计算机指令集以提供用户界面和底层数据处理。在一个示例中，由计算装置对用户与一个或多个用户界面元素的交互的检测可以使计算装置向蒸发器发出信号以将ptcr加热元件激活到用于产生可吸入剂量的蒸气/气雾剂的全操作温度。蒸发器的其他功能可以通过用户与同蒸发器通信的计算装置上的用户界面的交互来控制。
98.蒸发器的ptcr加热元件的温度可取决于多种因素，包括传递到电子蒸发器的其他部分和/或环境的传导热量、由于可蒸发材料从作为整体的芯吸元件和/或雾化器的蒸发而导致的潜热损失，以及由于气流(例如，当用户在电子蒸发器上吸气时空气移动穿过作为整体的加热元件或雾化器)导致的对流热损失。如上所述，为了可靠地激活ptcr加热元件或将ptcr加热元件加热至所需温度，在本主题的一些实施方式中，蒸发器可以利用来自可选压力传感器107的信号来确定用户何时吸入。可选的压力传感器107可以定位在气流路径中和/或可以连接(例如，通过通道或其他路径)到气流路径，该气流路径连接空气入口105(使空气进入所述装置)和出口(例如，在吸嘴中135)，用户经由所述出口吸入产生的蒸气和/或气雾剂，使得可选压力传感器在空气从空气入口105穿过蒸发器装置到达空气出口的同时经历压力变化。在当前主题的实施方式中，ptcr加热元件可以可选地与用户的抽吸相关联地激活，例如通过自动检测抽吸，例如通过可选压力传感器107检测气流路径中的压力变化。在实施方式中，开关是可用于在电源和ptcr加热元件之间电气地完成电路的输入装置。
在实施方式中，输入装置包括继电器、螺线管和/或固态装置，其可用于电气地完成电源和ptcr加热元件之间的电路以激活蒸发器装置。
99.通常，可选压力传感器107(以及任何其他传感器)可以位于可选控制器102(例如，印刷电路板组件或其他类型的电路板)上或与其耦接(例如，电气连接或电子连接，物理地连接或通过无线连接)。为了准确测量并保持蒸发器的耐用性，有益的是提供弹性密封以将气流路径与蒸发器的其他部分分开。密封件(其可以是垫圈)可以被配置为至少部分地围绕可选压力传感器107，使得可选压力传感器107与蒸发器的内部电路的连接与可选压力传感器107暴露于气流路径的部分分开。在基于料盒的蒸发器的示例中，密封件或垫圈还可以将蒸发器本体和蒸发器料盒之间的一个或多个电连接的部分分开。蒸发器中垫圈或密封件的这种布置可有助于减轻由于与环境因素(例如蒸气相或液相中的水、其他流体(例如可蒸发材料等))等的相互作用对蒸发器部件造成的潜在破坏性影响，并且/或减少空气从蒸发器中设计的气流路径逸出。通过和/或接触蒸发器的电路的不需要的空气、液体或其他流体会导致各种不希望的效果，例如改变压力读数，和/或可能导致不希望的材料(例如湿气)、可蒸发材料等积聚在蒸发器的各部分中，其中所述不希望的材料、可蒸发材料等可能会导致较差的压力信号、可选压力传感器或其他部件的退化和/或蒸发器的寿命缩短。密封件或垫圈中的泄漏还可导致用户吸入从蒸发器装置的包含或由可能不宜吸入的材料构成的部分经过的空气。
100.在实施方式中，料盒125可包括纤维体，所述纤维体用于在加热气流穿过可蒸发材料130之后对其进行冷却。
101.如上所述，可蒸发材料130可包括固体可蒸发材料(例如，hnb材料)和/或液体可蒸发材料(例如，液体、溶液等)。图3是示例性蒸发器装置100和具有液体可蒸发材料的料盒125的框图，其可以利用对流加热对可蒸发材料提供均匀加热。可蒸发材料130包括雾化器，该雾化器包括与流体罐或储料器145流体连通的多孔芯吸器150。多孔芯吸器150位于带有热交换器的ptcr加热器110和吸嘴135之间的加热气流的路径内。多孔芯吸器150被定位成使得在操作中加热气流经过和/或穿过多孔芯吸器150，多孔芯吸器150被可蒸发流体充满至饱和，充满多孔芯吸器150的液体可蒸发材料蒸发从而形成蒸气和/或气雾剂。在实施方式中，多孔芯吸器150可以允许空气进入储料器145以替换移除的液体体积。换言之，毛细作用将液体可蒸发材料拉入芯吸器150中以通过加热气流蒸发，并且在本主题的一些实施方式中，空气可以通过芯吸器返回储料器145以至少部分地平衡储料器145中的压力。允许空气返回储料器145中以平衡压力的其他方法也在当前主题的范围内。图4是具有液体可蒸发材料的示例性蒸发器装置的截面图，并且图5是具有固体可蒸发材料(例如，hnb产品)的示例性蒸发器装置的截面图。
102.在实施方式中，可蒸发材料130可包括液体可蒸发材料和固体可蒸发材料二者。例如，图6是示例性蒸发器装置100和具有液体可蒸发材料和固体可蒸发材料的料盒125的框图，其可以利用对流加热对可蒸发材料提供均匀加热。可蒸发材料130包括储料器145，在储料器145内容纳有液体可蒸发材料；与液体可蒸发材料流体连通的芯吸器150和位于多孔芯吸器150下游(相对于气流)的固体可蒸发材料155。多孔芯吸器150被布置成接收来自带有热交换器的加热器110的加热气流以蒸发可蒸发材料从而产生蒸气和/或第一气雾剂。固体可蒸发材料155被布置成从芯吸器接收蒸气和/或第一气雾剂并产生第二气雾剂。吸嘴135
被配置为在蒸发的可蒸发材料穿过固体可蒸发材料155之后接收第二气雾剂。通过将液体可蒸发材料和固体可蒸发材料二者组合，可以实现改进的口味。此外，通过利用经由ptcr材料的对流加热来蒸发液体可蒸发材料和固体可蒸发材料二者，只需要单个加热器即可加热这两种材料。
103.在实施方式中，液体可蒸发材料和固体可蒸发材料可包括在不同的料盒中。例如，图7是带有多个料盒的示例性蒸发器装置100的框图。第一料盒605包括液体可蒸发材料(包括储料器145和多孔芯吸器150)，而第二料盒610包括固体可蒸发材料130，其可以利用对流加热为可蒸发材料提供均匀加热。第一料盒605可以可拆卸地耦接到蒸发器装置100并且第二料盒610可以可拆卸地耦接到第一料盒605。如图所示，第一料盒605包括储料器145(例如罐)、储料器145内的液体可蒸发材料，以及与液体可蒸发材料流体连通的芯吸器150。当第一料盒605耦接到蒸发器装置100时，芯吸器150被布置成接收来自带有热交换器的加热器110的加热气流以蒸发可蒸发材料从而产生蒸气和/或第一气雾剂。第二料盒610包括固体可蒸发材料130、平衡空气入口140和吸嘴135。当第二料盒610耦接到第一料盒时，固体可蒸发材料130被布置成接收来自芯吸器150的蒸气和/或气雾剂并产生第二气雾剂。吸嘴135被配置为在蒸气和/或第一气雾剂穿过固体可蒸发材料155之后接收第二气雾剂。在实施方式中，平衡空气入口(即第二空气入口)140可以提供环境温度空气以用于冷却已穿过固体可蒸发材料155的加热的第一气雾剂。图8是带有液体可蒸发材料和固体可蒸发材料二者的示例性蒸发器装置的截面图。
104.与传统的传导加热方法相比，这种对流加热方法可以为蒸发固体材料(例如，hnb材料)提供若干优点。例如，代替沿正交于气流方向不良地传导到绝缘材料(例如，固体可蒸发材料)中，产生待加热可蒸发材料的挥发物和差异孔隙率，本主题的一些实施方式可以提供进入的预热空气，所述预热空气作为均匀覆盖可蒸发材料横截面的波纹而均匀进入可蒸发材料。挥发物随后在与加热空气流动平行的方向上释放，同时孔隙率增加。作为另一示例，由于挥发物的横截面均匀释放和孔隙率同时增加，在一些实施方式中可以消除差动流动路径的问题。作为又一示例，在当前主题的一些实施方式中可以消除穿过产品的传导热传递恶化的问题。作为又一示例，当前主题的一些实施方式可以消除先前需要的预热期，使得当前主题可以从加热的可蒸发材料按需提供气雾剂。
105.类似地，这种对流加热方法可以为蒸发液体可蒸发材料提供若干优点。例如，代替使用与液体可蒸发材料直接接触的加热元件直接向液体可蒸发材料施加热量，本主题的一些实施方式可以提供进入的预热空气，所述预热空气作为均匀覆盖被待蒸发流体饱和化的多孔芯吸器横截面的波纹，从而避免温差和加热元件污染的潜在可能。
106.作为另一个例子，通过将芯吸器放置在固体可蒸发材料(例如，松散烟叶)的附近和上游(相对于气流)，可以将装置内不期望的气雾剂冷凝最小化。
107.此外，因为不需要特定的热反馈，因此ptcr加热器的固有温度控制行为可以简化电力输送电路。通过消除对于电源提供相对恒定的电压的典型电力输送系统的需要，可以进一步简化至ptcr加热器的电力传输电路。在实施方式中，施加的电压可以变化超过一个数量级而不会显著影响所产生的加热元件温度。
108.现在将更详细地描述示例性ptcr加热器。ptcr包括具有随温度升高而非线性变化的电阻率的半导体材料。典型的ptcr材料当温度保持在温度过渡区以下时，其电阻率相对
较低。在温度过渡区之上，ptcr材料电阻率高于在低于温度过渡区温度处的同一ptcr材料的电阻率。在50摄氏度或更低的温度过渡区内，电阻率变化可以增加几个数量级。
109.加热元件可以利用非线性ptcr材料来实现固有温度控制。例如，处于环境温度的加热元件可以连接到提供电压梯度和所得电流的电源。由于加热元件的电阻率在环境温度下相对较低(例如，环境温度低于过渡区)，电流将流过加热元件。当电流流过非线性ptcr材料时，电阻会产生热量(例如，电能的耗散)。产生的热量使加热元件的温度升高，从而使加热元件的电阻率发生变化。当加热元件的温度达到过渡区时，电阻率在很小的温度范围内显著增加。电阻率的变化可以由材料的物理特性引起。例如，材料中可能发生相变。这种电阻率的增加(导致电阻的整体增加)减少了电流，从而减少了热量的产生。过渡区包括存在拐点的温度，使得产生的热量不足以进一步升高加热元件的温度，从而限制加热元件的温度。只要电源保持连接并供应电流，加热元件就会以最小的温度变化保持均匀的温度。在这种情况下，施加到ptcr加热元件的功率可以由公式pi＝电压2/电阻来表示。ptcr加热元件的热损失可以用p
l
表示，并包括传导、对流、辐射和潜热的任意组合。在稳态操作期间，pi＝p
l
。随着p
l
增加，ptcr加热元件的温度下降，从而电阻降低，从而流过ptcr加热元件的电流增加。随着p
l
降低，ptcr加热元件的温度升高，从而电阻增加，从而流过ptcr加热元件的电流减少。当p
l
接近0时，ptcr加热元件的电阻呈对数增加。ptcr加热元件的受限操作温度可能受元件材料、元件几何形状、作为温度特性的函数的元件电阻率、电源、电路特性(例如电压梯度、电流、时变特性)之类的影响。
110.图9是说明非线性ptcr材料的示例性电阻率对比温度曲线的图。纵轴是对数的。由非线性ptcr材料构成(例如，形成)的加热元件(称为ptcr加热器)可以具有有利的特性。例如，在施加足够的电压梯度(例如，)的情况下，ptcr加热器将产生热量并提高温度，直到达到过渡区。在图9所示的曲线中，过渡区跨越温度t1和t2之间。在图9所示的曲线中，电阻率对温度曲线在t1和t2之间呈现非线性，但在其他实施例中，电阻率对温度曲线可以接近线性或线性或其他形状。在高于t1的一些温度处，非线性ptcr材料的电阻率将增加到进一步温度升高将停止的点，因为总电阻将增加到限制电流的点。换句话说，ptcr加热器的实施方式可以被认为是温度自限性的，并且在给定施加电压的已知范围的情况下，将不会加热超过刚好高于温度转变区的低点t1的温度。
111.ptcr加热器的性能可以取决于图9中的ptcr行为和加热器的几何形状。具有相对长而窄的几何形状并且具有用于在ptcr加热器的较长维度的每一端施加差分电压的电触点的ptcr加热器可能是无效的，因为在低于t1的温度处非线性ptcr材料的电阻率通常太高。具有陡峭过渡区(其中t1和t2之间的温差小于10℃)的非线性ptcr材料可能导致所有电压降至所述长而窄的几何形状的一小部分长度内，并且在任何材料内给出不可避免的空间不均匀性。因此，ptcr加热器的一些实施方式包括用于ptcr加热器的电极构造，使得在并联电路内提供非线性ptcr材料。在可以提供改进的加热均匀性的一些实施方式中，ptcr加热器的几何形状可以包括夹在可以施加差分电压的电导体或导电涂层之间的非线性ptcr材料的薄区段。
112.图10呈现了对于图9中所示的非线性ptcr半导体材料的电阻率对比温度曲线数据的表格。在实施方式中，ptcr加热元件在100℃下具有10ohm-cm和100ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有50000ohm-cm和150000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热
元件在100℃下具有20ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在265℃下具有100000ohm-cm和200000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在100℃下具有小于100ohm-cm的电阻率，以及在260℃下具有大于100000ohm-cm的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在100℃下具有小于100ohm-cm的电阻率，以及在275℃下具有大于250000ohm-cm的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在100℃下具有小于100ohm-cm的电阻率，以及在295℃下具有大于300000ohm-cm的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有10ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有10ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有100000ohm-cm和325000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有10ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有10ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有100000ohm-cm和350000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有10ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有10ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有100000ohm-cm和375000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有10ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有10ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有100000ohm-cm和400000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有10ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有10ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有100000ohm-cm和450000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有10ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有10ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有100000ohm-cm和500000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有50ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有50ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有150000ohm-cm和325000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有50ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有50ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有150000ohm-cm和350000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有50ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有50ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有150000ohm-cm和375000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有50ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有50ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有150000ohm-cm和400000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有50ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有50ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃具有150000ohm-cm和450000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有50ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有50ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有150000ohm-cm和500000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有90ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有90ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有200000ohm-cm和325000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有90ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有90ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有200000ohm-cm和350000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有90ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻
率，以及在100℃下具有90ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有200000ohm-cm和375000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有90ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有90ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有200000ohm-cm和400000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有90ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有90ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有200000ohm-cm和450000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有90ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有90ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有200000ohm-cm和500000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有10ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有10ohm-cm和50ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有50000ohm-cm和125000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有10ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有10ohm-cm和100ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有50000ohm-cm和150000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有10ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有10ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有50000ohm-cm和175000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有10ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有10ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有50000ohm-cm和200000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有10ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有10ohm-cm和250ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有50000ohm-cm和250000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有10ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有10ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有50000ohm-cm和300000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有50ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有20ohm-cm和50ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有75000ohm-cm和125000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有50ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有20ohm-cm和100ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有75000ohm-cm和150000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有50ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有20ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有75000ohm-cm和175000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有50ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有20ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有75000ohm-cm和200000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有50ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有20ohm-cm和250ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有75000ohm-cm和250000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有50ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有20ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有75000ohm-cm和300000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有75ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有30ohm-cm和50ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有100000ohm-cm和125000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有75ohm-cm和150ohm-cm之间的
电阻率，以及在150℃下具有30ohm-cm和100ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有100000ohm-cm和150000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有75ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有30ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有100000ohm-cm和175000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有75ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有30ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有100000ohm-cm和200000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有75ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有30ohm-cm和250ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有100000ohm-cm和250000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有75ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有30ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有100000ohm-cm和300000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有10ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有10ohm-cm和50ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有100000ohm-cm和325000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有10ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有10ohm-cm和100ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有100000ohm-cm和350000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有10ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有10ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有100000ohm-cm和375000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有10ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有10ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有100000ohm-cm和400000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有10ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有10ohm-cm和250ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有100000ohm-cm和450000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有10ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有10ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有100000ohm-cm和500000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有50ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有20ohm-cm和50ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有150000ohm-cm和325000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有50ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有20ohm-cm和100ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有150000ohm-cm和350000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有50ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有20ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有150000ohm-cm和375000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有50ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有20ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有150000ohm-cm和400000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有50ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有20ohm-cm和250ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有150000ohm-cm和450000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有50ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有20ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有150000ohm-cm和500000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，
ptcr加热元件在25℃下具有90ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有30ohm-cm和50ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有200000ohm-cm和325000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有90ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有30ohm-cm和100ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有200000ohm-cm和350000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有90ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有30ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有200000ohm-cm和375000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有90ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有30ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有200000ohm-cm和400000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有90ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有30ohm-cm和250ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有200000ohm-cm和450000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在25℃下具有90ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在150℃下具有30ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在280℃下具有200000ohm-cm和500000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有10ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有10ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有50000ohm-cm和125000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有10ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有10ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有50000ohm-cm和150000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有10ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有10ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有50000ohm-cm和175000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有10ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有10ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有50000ohm-cm和200000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有10ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有10ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有50000ohm-cm和250000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有10ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有10ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有50000ohm-cm和300000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有50ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有50ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有75000ohm-cm和125000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有50ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有50ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有75000ohm-cm和150000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有50ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有50ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有75000ohm-cm和175000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有50ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有50ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有75000ohm-cm和200000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有50ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有50ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有75000ohm-cm和250000ohm-cm之间的电阻
率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有50ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有50ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有75000ohm-cm和300000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有75ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有90ohm-cm和110ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有100000ohm-cm和125000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有75ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有90ohm-cm和150ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有100000ohm-cm和150000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有75ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有90ohm-cm和200ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有100000ohm-cm和175000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有75ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有90ohm-cm和300ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有100000ohm-cm和200000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有75ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有90ohm-cm和400ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有100000ohm-cm和250000ohm-cm之间的电阻率。在实施方式中，ptcr加热元件在50℃下具有75ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在100℃下具有90ohm-cm和500ohm-cm之间的电阻率，以及在260℃下具有100000ohm-cm和300000ohm-cm之间的电阻率。
113.图11图示了另一个示例性ptcr电阻率对温度的曲线。在这个例子中，ptcr材料的密度为5700kg/m3，热容量为520j/kg k，以及热导率为2.1w/m k。电阻系数在大约440k后的温度处开始最初增加，然后在503k和518k之间急剧增加。在298k时，形成ptcr加热元件的ptcr材料的电阻率为0.168ohm-m，而在373k时，形成ptcr加热元件的ptcr材料的电阻率为0.105ohm-m，而在518k时，形成ptcr加热元件的ptcr材料的电阻率为3.669ohm-m。在一些示例性实施方式中，ptcr材料具有5000kg/m3和7000kg/m3之间的密度、450j/kg k和600j/kg k之间的热容量以及1.5w/m k和3.0w/m之间的热导率。
114.图12a是图示能够实现对蒸发器加热进行改进的示例性ptcr加热元件50的图。非线性ptcr材料10的薄区段示于图12a中，其中非线性ptcr材料10夹在导电层20之间，导电层20继而附接到导电引线30，使得导电引线30可以施加有差分电压。图9b是图12a中所示的示例性ptcr加热元件50的横截面。
115.在一些示例性实施方式中，ptcr加热器50包括图12a所示的几何形状，其非线性ptcr材料厚度为0.5mm(高度)和在其他维度上为5.0mm(长度和宽度)，该实施方式在使用例如包含丙二醇和甘油的组合流体的蒸发器装置中是有效的。非线性ptcr材料的电气特性包括这些值：t1值在150℃和300℃之间，例如在220℃和280℃之间；在低于t1的温度处的电阻率在0.01ohm-m和100ohm-m之间，例如在0.1ohm-m和1ohm-m之间；t1和t2之间的电阻率变化具有超过10、例如超过100的增加因子；并且t1和t2之间的温差小于200℃，例如小于50℃。
116.图13a至图13e示出示例性ptcr加热器50的建模温度。在所示示例中，非线性ptcr材料10包括尺寸为5mm
×
5mm
×
0.5mm的平板几何形状；导电层20由尺寸为5mm
×
5mm
×
0.025mm的银(ag)形成；并且导电引线30由尺寸为12mm
×
2mm
×
0.2mm的铜(cu)形成。非线性ptcr材料10包括如图32所示的ptcr电阻率对温度的曲线，具有约240℃至约300℃的非线性过渡区。跨越示例性ptcr加热器50的导电引线30施加3到6伏的电压。在这些情况下，具有自
由对流气流的开放空气中的示例性ptcr加热器50的温度将增加，如图13a至图13e的建模系列所示，分别说明了施加差分电压后的0.0、0.2、0.5、1.0和2.0秒。如图所示，超过1.0秒的温度相对均匀，并且导电层20表面处的峰值温度小于270℃。
117.图14a至图14f示出了ptcr加热器50的另一个示例的建模温度。在每个图的左侧示出了梯度温度标度，其中红色代表大约255℃的最热温度并且依次通过可见光谱的颜色(即红色、橙色、黄色、绿色、蓝色和紫色)到约23℃的最冷温度。在每个所示示例中，非线性ptcr材料10包括尺寸为约5mm
×
5mm
×
0.5mm的平板几何形状；导电层20由尺寸为约5mm
×
5mm
×
0.025mm的银(ag)形成；并且导电引线30由尺寸为约12mm
×
2mm
×
0.2mm的铜(cu)形成。平板几何形状可以包括两个平行的侧面，所述侧面包括导电层20，所述导电层附接有导电引线30。导电引线30通过连接件40在ptcr加热元件50的每一侧上中心附接到导电层20。在实施方式中，连接件40是夹具、夹子、导电膏、高温、无铅焊料和/或其组合。
118.图14a示出了通过向ptcr加热元件50施加电流而激活1.0秒之后的温度。紫色导电引线30仍然是大约25℃。大部分ptcr材料10和导电层20的温度已升高至约120℃，其中在中心包括连接件40的区域在约80℃的温度处稍微较冷。
119.图14b示出了通过向ptcr加热元件50施加电流而激活2.0秒后的温度。蓝色/绿色导电引线30的温度已增加至约90℃。大部分ptcr材料10和导电层20的温度已升高至约210℃，其中在中心包括连接件40的区域在约160℃的温度处较冷。
120.图14c示出了通过向ptcr加热元件50施加电流而激活3.0秒后的温度。绿色导电引线30的温度已增加至约140℃。大部分ptcr材料10和导电层20的温度已升高至约250℃，其中在中心包括连接件40的区域在约200℃的温度处较冷。
121.图14d示出了通过向ptcr加热元件50施加电流而激活4.0秒后的温度。绿色导电引线30的温度已增加至约160℃。大部分ptcr材料10和导电层20温度保持在约250℃，其中在中心包括连接件40的区域在约215℃的温度处较冷。
122.图14e示出了通过向ptcr加热器50施加电流而激活5.0秒后的温度。绿色/黄色导电引线30的温度已增加至约180℃。大部分ptcr材料10和导电层20保持在大约250℃的温度，其中在中心包括连接件40的区域在约225℃的温度处较冷。
123.图14f示出了通过向ptcr加热元件50施加电流而激活6.0秒后的温度。黄色导电引线30的温度已增加至约200℃。大多数ptcr材料10和导电层20保持在大约250℃的温度，其中在中心包括连接件40的区域在约235℃的温度处刚刚稍微较冷。图15示出了在自由对流状态下施加电压6.0秒后示例性加热器的建模温度。
124.图16a示出了示例性ptcr加热元件的作为时间函数的建模表面温度。在模型中，ptcr加热器的表面温度在时间零时开始为25℃(即室温)。施加电流后，表面温度会线性升高约2秒至约225℃的温度。大约2秒后，温度升高的速率逐渐减小，达到大约250℃的稳态操作温度，该温度在激活后大约3秒达到。在模型中，假设非线性ptcr材料处于非接触、自由对流状态，并且从一定距离测量发射的辐射。在实施方式中，ptcr加热元件被加热至240℃和280℃之间的操作温度。在实施方式中，ptcr加热元件被加热至245℃和255℃之间的操作温度。在实施方式中，ptcr加热元件被加热至大约250℃的操作温度。
125.图16b图示了针对示例性ptcr加热器的作为时间函数的建模和测量的最大表面温度。使用红外相机重复进行四次测量，以测量ptcr加热器的最大表面温度作为时间的函数，
然后将其相对于最大表面温度的模型作图。在模型中，假设非线性ptcr材料处于非接触、自由对流状态，并且发射的辐射是相距一定距离测量的。在每种情况下，ptcr加热元件的最大表面温度在时间零时从大约25℃(即室温)开始。施加电流后，最大表面温度线性升高约2秒，达到约225℃的温度。大约2秒后，温度升高的速率逐渐减小，达到大约250℃的稳态操作温度，该温度在激活后大约3秒达到。在实施方式中，ptcr加热元件被加热至240℃和280℃之间的操作温度。在实施方式中，ptcr加热元件被加热至245℃和255℃之间的操作温度。在实施方式中，ptcr加热元件被加热至大约250℃的操作温度。
126.图16c图示了针对示例性ptcr加热元件的作为时间函数的建模和测量的平均表面温度。使用红外相机重复四次测量，以测量ptcr加热元件的平均表面温度作为时间的函数，然后将其相对于平均表面温度建模作图。在模型中，假设非线性ptcr材料处于非接触、自由对流状态，并且发射的辐射是距一定距离测量的。在每种情况下，ptcr加热元件的平均表面温度在时间零时开始约为25℃(即室温)。施加电流后，最大表面温度线性升高约2秒，达到约225℃的温度。大约2秒后，温度升高的速率逐渐减小，达到大约250℃的稳态操作温度，该温度在激活后大约3秒达到。在实施方式中，ptcr加热元件被加热至240℃和280℃之间的操作温度。在实施方式中，ptcr加热元件被加热至245℃和255℃之间的操作温度。在实施方式中，ptcr加热元件被加热至大约250℃的操作温度。
127.图17示出了与当前主题的实施方式一致的示例性加热器的作为时间函数的瞬态电流响应。在图中，电流以安培为单位测量，其以接近线性的速率增加，并在从激活起约1.5秒后达到峰值消耗。此后，随着ptcr加热器达到自我调节操作温度，电阻迅速增加以减少电流消耗。
128.均匀的温度可以是ptcr加热器的理想性能，提供优于串联线圈加热器的明显优势，所述串联线圈加热器包括具有由温度传感器控制的功率输入的串联加热器、具有微处理器的电子电路和专用于温度控制目的的复杂算法。这些现有的串联加热器可以具有响应于某一点的温度测量或通过总电阻率结合典型串联加热元件的tcr(电阻率的温度系数)所估计的平均温度而调制的总功率。但是，在某些串联加热器中，串联加热器内的温度可能会变化40℃或更高，因为周围介质热质量的局部差异，以及探测介质损耗的局部差异，导致沿串联加热器的局部电阻率发生变化。
129.在一些实施方式中，ptcr加热器50由具有与图9所示相同或相似的非线性ptcr电阻率对温度曲线的材料构成，具有例如如图12a至图12b所示的平行的几何形状，并且具有向导电引线30施加的足够的(例如，3v至6v)差分电压，这种ptcr加热器内的每个给定控制体积将具有较窄范围内的温度，通常小于10℃。即使在有差别的热负载的情况下也可以实现这一点。通过控制ptcr加热元件的材料和几何布置，可以定制小于10℃的范围以用于蒸发。
130.替代的ptcr加热器设计和几何形状是可能的。
131.在实施方式中，ptcr加热器可以包括用于预热进入和穿过可蒸发材料的空气的热交换器。图18是示例性ptcr加热器组件395的立体图，其包括ptcr加热器390和热交换器元件320，所述热交换器元件能够实现对可蒸发材料的对流加热和改进的均匀加热。
132.示例性ptcr加热器组件395(也称为矩形ptcr空气加热器组件)包括ptcr加热器390，其包括夹在导电层305之间的ptcr材料300。与导电层305接触的是热交换器元件320，
它可以由例如铝或其他导热材料制成。热交换器元件320可由导热材料挤出而制成或组装而成。在实施方式中，热交换器元件320可以是金属发泡体，例如铝发泡体。热交换器元件320可以通过挤出、机加工、铣削、铸造、发泡、印刷、注塑、锻造、冲压、烧结和其他金属成形方法制成。围绕热交换器元件320的是加热器组件盖350。在实施方式中，加热器组件盖350包括非导电材料。在实施方式中，加热器组件盖350包括非导热材料。在实施方式中，加热器组件盖350包括带有将加热器组件盖350与热交换器元件320隔离的非导电涂层的金属。在实施方式中，加热器组件盖350包含聚四氟乙烯(ptfe)。
133.图19是ptcr蒸发组件398的分解图，包括示例性ptcr加热器组件395的分解图。在一些实施方式中，ptcr蒸发组件398是矩形。ptcr蒸发组件398包括示例性ptcr加热器组件395和用于容纳一次性产品360的产品盖380。在一些实施方式中，产品盖380和一次性产品360均是矩形。在实施方式中，产品盖380内的一次性产品360可以包括含有固体可蒸发材料的一次性产品。在实施方式中，产品盖380是配置为容纳液体可蒸发材料的一次性液体料盒(例如，荚)。在实施方式中，产品盖380是包括第一空气入口和/或芯吸器的一次性液体料盒(例如，荚)，并且被配置为容纳液体可蒸发材料。
134.图20是组装的示例性ptcr蒸发组件398的立体图。其中包含一次性产品的产品盖380可以通过干涉配合、压配合、卡扣配合耦接、磁性耦接、粘合剂和其他紧固措施附接到加热器组件盖350、ptcr加热器组件和/或产品盖380相对侧上的邻接部分。产品盖380可以可释放地附接，使得它可以与蒸发器装置分离以更换一次性产品并且然后重新组装。
135.图21是示例性ptcr蒸发组件398和一次性产品360的立体透视图。在实施方式中，一次性产品360和产品盖380可以包括含有固体可蒸发材料的一次性产品。在实施方式中，一次性产品360和产品盖380可以包括容纳液体可蒸发材料的一次性液体料盒(例如，荚)。在实施方式中，一次性产品360和产品盖380可以包括具有第一空气入口和/或芯吸器的一次性液体料盒(例如，荚)，并且包含液体可蒸发材料。尽管图21中未示出ptcr加热器，但是ptcr加热器插入在热交换器元件320之间的体积部304中。与仅具有ptcr加热器(没有热交换器)来加热进入的空气相比，热交换器元件320提供增加的表面积用于加热更多的进入空气。围绕热交换器元件320的是加热器组件盖350。在实施方式中，通过ptcr加热器组件395的进入空气的流率大约为每分钟1.4升。热交换器元件320可以达到超过200℃的稳态温度以快速加热进入的空气。热交换器元件320可以设计成使比表面积(mm2/mm3)最大化，这提供了改进的从ptcr加热器到热交换器元件320的热传递，并且还提供了改进的从热交换器元件320到进入空气的热传递。如图21所示，热交换器元件320可以是由导热材料(例如金属，诸如铝、铜、钢、不锈钢、钛)制成的翅片设计。
136.图22是ptcr加热器390激活约0.2秒后的示例性ptcr蒸发组件398和一次性产品360的立体透视图。ptcr加热器390加热热交换器元件320，所述热交换器元件将热量传递给进入ptcr加热器组件395的空气。离开ptcr加热器组件395的空气已被加热至大约110℃和大约160℃之间的温度。加热的气流以每分钟约1.4升的流率流过一次性产品360(例如含烟草的介质)。离开ptcr蒸发组件398的蒸气和/或气雾剂包含在约50℃和约150℃之间的温度处从一次性产品360释放的蒸发材料。
137.图23是ptcr加热器390激活约0.5秒后的示例性ptcr蒸发组件398和一次性产品360的立体透视图。ptcr加热器390加热热交换器元件320，所述热交换器元件将热量传递给
进入ptcr加热器组件395的空气。离开ptcr加热器组件395的空气已被加热至大约150℃和大约210℃之间的温度。加热的气流以每分钟约1.4升的流率流过一次性产品360(例如含烟草的介质)。离开ptcr蒸发组件398的蒸气和/或气雾剂包含在约100℃和约210℃之间的温度处从一次性产品360释放的蒸发材料。
138.图24是ptcr加热器390激活约1.0秒后的示例性ptcr蒸发组件398和一次性产品360的立体透视图。ptcr加热器390加热热交换器元件320，所述热交换器元件将热量传递给进入ptcr加热器组件395的空气。离开ptcr加热器组件395的空气已被加热至约170℃和约230℃之间的温度。加热的气流以每分钟约1.4升的流率流过一次性产品360(例如含烟草的介质)。离开ptcr蒸发组件398的蒸气和/或气雾剂包含在约110℃和约220℃之间的温度处从一次性产品360释放的蒸发材料。
139.图25是ptcr加热器390激活约2.0秒后的示例性ptcr蒸发组件398和一次性产品360的立体透视图。ptcr加热器390加热热交换器元件320，所述热交换器元件将热量传递给进入ptcr加热器组件395的空气。离开ptcr加热器组件395的空气已被加热至约180℃和约240℃之间的温度。加热的气流以每分钟约1.4升的流率流过一次性产品360(例如含烟草的介质)。离开ptcr蒸发组件398的蒸气和/或气雾剂包含在约120℃和约230℃之间的温度处从一次性产品360释放的蒸发材料。
140.图26是ptcr加热器390激活约3.0秒后的示例性ptcr蒸发组件398和一次性产品360的立体透视图。ptcr加热器390加热热交换器元件320，所述热交换器元件将热量传递给进入ptcr加热器组件395的空气。离开ptcr加热器组件395的空气已被加热至约180℃和约240℃之间的温度。加热的气流以每分钟约1.4升的流率流过一次性产品360(例如含烟草的介质)。离开ptcr蒸发组件398的蒸气和/或气雾剂包含在约120℃和约230℃之间的温度处从一次性产品360释放的蒸发材料。
141.当前主题不限于矩形几何形状。在实施方式中，ptcr加热器是并非矩形的多边形。例如，ptcr加热器的替代设计在通过挤出或注射成型生产的许多配置中可能不同于平面几何形状。例如，图27是具有圆筒形几何形状的示例性ptcr加热器290的立体图。在该示例中，ptcr加热器290包括具有表面导电层205的ptcr材料200，每个表面导电层都是圆筒形的。
142.图28是示出示例性ptcr加热器组件295的分解图，其包括示例性ptcr加热器290、外部热交换器210、内部热交换器220、分流器230和加热器组件盖250，上述部件中的每个都是圆筒形的。图29是示例性ptcr加热器组件295的立体图。图30是示例性ptcr蒸发组件298的立体图，其中移除了外盖和分流器230，从而示出了ptcr加热器290、外部热交换器210和内部热交换器220与一次性产品260对准的取向。
143.图31是示例性ptcr蒸发组件298的立体图，其包括ptcr加热器290、外部热交换器210、内部热交换器220、分流器230、加热器组件盖250和产品盖280(在图18中，产品盖遮住了一次性产品260)。
144.图32是具有ptcr加热器的示例性蒸发装置的电阻率对数作为温度的函数的图。图32所示的性能是根据表征圆筒形ptcr蒸发组件298的示例性实施方式的性能的示例计算。示例性ptcr蒸发组件298是hnb装置，其中固体可蒸发材料(例如hnb产品)作为一次性产品260，在计算中被处理为多孔介质，质量比表面积密度对
流传热常数体积比表面积可计算为s
vol
＝s
m xρ＝10000cm2/g
×
1000g/kg
×
m2/10000cm2，并且，并且从中得出体积热交换系数
145.对于上述计算，环境条件是1个大气压的标准压力下，温度20.05℃。输入气流速率恒定为1.4l/m，跨越相对的导电层205所施加的电压恒定为3.7伏。在图32所示的ptcr行为之外，没有施加电流限制。
146.计算出的具有ptcr加热器的蒸发装置包括为银的导电层205，圆筒形外部热交换器210和圆筒形内部热交换器220(其为铝挤出件)，由ptfe制成的分流器230和加热器组件盖250，以及由纸制成的产品盖280。
147.图33是示出ptcr蒸发组件298的示例性实施方式的温度模拟的截面图，该ptcr蒸发组件298也在上文结合图32进行了描述。该ptcr蒸发组件298包括用于加热一次性产品(例如，固体可蒸发材料)260的ptcr加热器组件295。图34a至图34g是针对带有ptcr加热器组件295的ptcr蒸发组件298的示例性实施方式将温度的瞬态响应显示为颜色的剖切图。图34a至图34g表明，任何地方的温度都不会超过280℃，远低于一次性产品260的燃烧温度。还可以在图34a至图34g中看出，一次性产品(例如固体可蒸发材料)260的加热从上游到下游以波浪的形式进行，从而消除了截面热点和由此产生的不同孔隙率的空隙。
148.图35示出了具有蒸气入口341、气雾剂出口342和多个空气入口的吸嘴335的立体图和端视图。多个空气入口包括第一多个空气入口340a和第二多个空气入口340b。第一多个空气入口340a包括14个孔(每个孔是一个空气入口)，并且第二多个空气入口340b包括另外14个孔(每个孔是一个空气入口)。在一些实施方式中，第一多个空气入口340a包括4至24之间个数的孔，并且第二多个空气入口340b包括4至24之间个数的孔。多个空气入口的每个孔可以是圆形的，且直径约为0.4毫米。在一些实施方式中，多个空气入口的每个孔可以是圆形的，且具有在约0.2毫米和约0.6毫米之间的直径。多个空气入口的每个孔都可以布置在平面内。每个孔能够以与吸嘴335的外表面成约30度的角度α穿过吸嘴335的一定厚度而形成。在一些实施方式中，每个孔能够以与吸嘴335的外表面成约15度至45度之间的角度α穿过吸嘴335的一定厚度而形成。第一多个空气入口340a的每个孔的角度α可以各自具有相对于相邻孔的角度内部朝向同一方向开放的角度α内部。第二多个空气入口340b的每个孔的角度α可以各自具有相对于相邻孔的角度内部朝向同一方向开放的角度α内部。吸嘴335从蒸气入口341到气雾剂出口342可以是缩窄的。蒸气入口341的横截面积可以是气雾剂出口342的横截面积至少四倍大。在一些实施方式中，蒸气入口341的横截面积可以是气雾剂出口342的横截面积大约1.5倍到6倍。
149.图36是附接至ptcr矩形蒸发组件395的吸嘴335的立体透视图。吸嘴335的蒸气入口可以通过干涉配合、压配合、卡扣配合耦接、磁性耦接、粘合剂和其他紧固措施附接到ptcr矩形蒸发组件395。吸嘴335可以可释放地附接到产品盖380，从而使这两块可以分离以更换可蒸发产品，以及然后重新连接在一起。在其他实施方式中，产品盖380可以从蒸发器组件390上拆下，以更换其中容纳的可蒸发产品，以及然后重新连接在一起。在该实施例中，第一多个空气入口340a可包括八个孔，并且第二多个空气入口340b可包括另外八个孔。吸嘴335的缩窄本体为吸入通过气雾剂出口342离开的气雾剂的用户提供了舒适和可调节的
配合。
150.图37是附接至ptcr矩形蒸发组件395的吸嘴335的立体透视图，示出了气流和温度场图案，没有来自进入第一多个空气入口340a和第二多个空气入口340b的空气的任何好处。空气流基本上是层流，没有很好地混合通过ptcr矩形蒸发组件395和附接吸嘴335。越过热交换器元件320的入流空气在通过一次性矩形产品之前被迅速加热到200℃以上。如图37所示，气雾剂从吸嘴335的气雾剂出口342离开，并且已经冷却到100℃至160℃之间的平均温度。蒸气入口温度和气雾剂出口温度之间的差异小于100℃。
151.图38是通过包括多个空气入口的吸嘴335的气雾剂出口观察的透明端视图，其示出了气流场图案。所述多个空气入口包括第一多个空气入口340a和第二多个空气入口340b。如图38所示，第一多个空气入口340a包括八个孔(每个孔为一个空气入口)，并且第二多个空气入口340b包括另外八个孔(每个孔为一个空气入口)。如上文关于图35的讨论，每个孔能够以与吸嘴335的外表面成大约15度和45度之间的角度α穿过吸嘴335的一定厚度而形成。第一多个空气入口340a的每个孔的角度α可以各自具有相对于相邻孔的角度内部朝向同一方向开放的角度内部。第二多个空气入口340b的每个孔的角度α可以各自具有相对于相邻孔的角度内部朝向同一方向开放的角度内部。
152.多个空气入口的每个孔都被布置在平面中。由第一多个空气入口340a和第二多个空气入口340b的孔形成的平面通过吸嘴335的横截面，该横截面呈两个重叠的圆的形状。由于孔的圆形布置和角度α的内部朝同一相对方向开放，通过孔的空气以圆周运动流动而形成涡流。行进通过第一多个空气入口340a的第一多股空气流形成第一涡流，并且行进通过第二多个空气入口340b的第二多股空气流形成第二涡流。第一涡流具有第一旋转轴线和围绕第一旋转轴线的第一旋转方向。第一旋转方向是由针对第一多个空气入口340a的每个孔的角度α的内部所确定的方向。第二涡流具有第二旋转轴线和围绕第二旋转轴线的第二旋转方向。第二旋转方向是由针对第二多个空气入口340b的每个孔的角度α的内部所确定的方向。第一旋转方向和第二旋转方向可以是相反的方向。例如，第一旋转方向是逆时针，并且第二旋转方向是顺时针。在其他实施方式中，第一旋转方向是顺时针，并且第二旋转方向是逆时针。在其他实施方式中，第一旋转方向是顺时针并且第二旋转方向是顺时针，或者第一旋转方向是逆时针并且第二旋转方向是逆时针。由于吸嘴335的缩窄，第一旋转轴线和第二旋转轴线不平行。第一旋转轴线和第二旋转轴线在蒸发器装置外经过气雾剂出口的一点相交。
153.吸嘴335中产生的涡流有助于混合通过多个空气入口进入的空气，以冷却通过气雾剂出口离开的气雾剂。通过产生逆向旋转的涡流(即逆时针旋转的第一涡流和顺时针旋转的第二涡流，或反之)，第一多股空气流与第二多股空气流碰撞产生湍流，以进一步改善入口空气与蒸气/气雾剂在吸嘴内的混合。由于角动量守恒，吸嘴335从蒸气入口到气雾剂出口的缩窄使涡流旋转得更快，这会创造额外的湍流并改善混合。吸嘴335内混合的湍流创造了通过气雾剂出口离开的气雾剂的更均匀的温度曲线，而不会产生过度的压降。这为用户提供了改善的体验，使其能够在舒适的温度下吸入气雾剂，而不需要过度的抽吸(嘬吸)努力。吸嘴335内混合的湍流也产生了更小的气雾剂液滴，其适合于将气雾剂输送到用户的深层肺组织，并避免了气雾剂沉积在用户的口腔或喉咙中。
154.虽然本设计是以吸嘴的空气入口配置为产生两个涡流来描述的，但可以考虑在吸
嘴内产生两个以上的涡流。虽然单个涡流可以提供入口空气与气雾剂在吸嘴内的一些混合，但加热气雾剂的一部分可能会沿着单个涡流的轴线流动，并在没有充分冷却的情况下离开气雾剂出口。
155.图39是附接到ptcr矩形蒸发组件395的吸嘴335的立体透视图，其示出了ptcr加热器激活0.1秒后的气流和温度场图案。离开ptcr矩形蒸发组件395的空气已被加热到约70℃至约90℃之间的温度。进入第一多个空气入口340a和第二多个空气入口340b的空气处于室温(约20℃和约25℃之间)，并与进入吸嘴335的蒸气入口的蒸气混合。从吸嘴335的气雾剂出口342离开的气雾剂已被冷却到约20℃至约50℃之间的温度。
156.图40是附接到ptcr矩形蒸发组件395的吸嘴335的立体透视图，其示出了ptcr加热器激活0.2秒后的气流和温度场图案。离开ptcr矩形蒸发组件395的空气已被加热到约110℃至约160℃之间的温度。进入第一多个空气入口340a和第二多个空气入口340b的空气处于室温(约20℃和约25℃之间)，并与进入吸嘴335的蒸气入口的蒸气混合。从吸嘴335的气雾剂出口342离开的气雾剂已被冷却到约25℃至约60℃之间的温度。
157.图41是附接到ptcr矩形蒸发组件395的吸嘴335的立体透视图，其示出了ptcr加热器激活0.3秒后的气流和温度场图案。离开ptcr矩形蒸发组件395的空气已被加热到约140℃至约180℃之间的温度。进入第一多个空气入口340a和第二多个空气入口340b的空气处于室温(约20℃和约25℃之间)，并与进入吸嘴335的蒸气入口的蒸气混合。从吸嘴335的气雾剂出口342离开的气雾剂已被冷却到约40℃至约80℃之间的温度。
158.图42是附接到ptcr矩形蒸发组件395的吸嘴335的立体透视图，其示出了ptcr加热器激活0.4秒后的气流和温度场图案。离开ptcr矩形蒸发组件395的空气已被加热到约150℃至约200℃之间的温度。进入第一多个空气入口340a和第二多个空气入口340b的空气处于室温(约20℃和约25℃之间)，并与进入吸嘴335的蒸气入口的蒸气混合。从吸嘴335的气雾剂出口342离开的气雾剂已被冷却到约50℃至约90℃之间的温度。
159.图43是附接到ptcr矩形蒸发组件395的吸嘴335的立体透视图，其示出了ptcr加热器激活后0.5秒的气流和温度场图案。离开ptcr矩形蒸发组件395的空气已被加热到约160℃至约210℃之间的温度。进入第一多个空气入口340a和第二多个空气入口340b的空气处于室温(约20℃和约25℃之间)，并与进入吸嘴335的蒸气入口的蒸气混合。从吸嘴335的气雾剂出口342离开的气雾剂已被冷却到约50℃至约90℃之间的温度。
160.图44是附接到ptcr矩形蒸发组件395的吸嘴335的立体透视图，其示出了ptcr加热器激活1.0秒后的气流和温度场图案。离开ptcr矩形蒸发组件395的空气已被加热到约160℃至约210℃之间的温度。进入第一多个空气入口340a和第二多个空气入口340b的空气处于室温(约20℃和约25℃之间)，并与进入吸嘴335的蒸气入口的蒸气混合。从吸嘴335的气雾剂出口342离开的气雾剂已被冷却到约55℃至约100℃之间的温度。蒸气入口温度和气雾剂出口温度之间的差异为至少100℃。
161.图45是附接到ptcr矩形蒸发组件395的吸嘴335的立体透视图，其示出了ptcr加热器激活2.0秒后的气流和温度场图案。离开ptcr矩形蒸发组件395的空气已被加热到约170℃至约220℃之间的温度。进入第一多个空气入口340a和第二多个空气入口340b的空气处于室温(约20℃和约25℃之间)，并与进入吸嘴335的蒸气入口的蒸气混合。从吸嘴335的气雾剂出口342离开的气雾剂已被冷却到约60℃至约100℃之间的温度。蒸气入口温度和气雾
剂出口温度之间的差异为至少100℃。
162.图46是附接到ptcr矩形蒸发组件395的吸嘴335的立体透视图，其示出了ptcr加热器激活3.0秒后的气流和温度场图案。离开ptcr矩形蒸发组件395的空气已被加热到约190℃至约240℃之间的温度。进入第一多个空气入口340a和第二多个空气入口340b的空气处于室温(约20℃和约25℃之间)，并与进入吸嘴335的蒸气入口的蒸气混合。从吸嘴335的气雾剂出口342离开的气雾剂已被冷却到约60℃至约100℃之间的温度。蒸气入口温度和气雾剂出口温度之间的差异为至少100℃。
163.图47图示了对于带有ptcr加热器的示例性蒸发器装置而言作为时间函数的从吸嘴离开的空气温度。离开吸嘴的空气温度在0至0.4秒之间以约6,000℃/分钟的速率急剧上升。在0.4秒和0.6秒之间，对于离开吸嘴的空气温度而言温度变化速率显著下降，直至从0.6秒到3.0秒达到约188℃/分钟的稳态速率。
164.图48图示了对于带有ptcr加热器的示例性蒸发器装置而言作为时间函数的电流响应。在激活时，ptcr加热器的电流约为43安培，直到激活后约0.2秒。在激活后0.2秒和0.3秒之间，电流激增到约47安培的峰值，然后在激活后约2秒时下降达到约2安培的稳态电流。
165.图49示出了附接到ptcr矩形蒸发组件398的吸嘴335的俯视图，其中产品盖和盖子被移除。图49中还去除了热交换器元件和导电涂层，以便显示暴露的ptcr材料300。ptcr材料300是用颜色编码的，以表示在如下瞬态模拟开始后两秒钟的电流密度，空气以每分钟1.4升的流率从吸嘴335的气雾剂出口342离开，并有3.7伏的电压差施加到在导电涂层之间布置的ptcr材料300上。在与气雾剂出口342相反侧上的环境进入气流在环境空气进入侧(上游侧)附近相比于相反一侧(下游侧)引起更大的热负荷。如图49所示，差异的热负荷导致了ptcr材料300内差异的电流密度。还示出了一个电流密度图例，并且范围从50,000安培/平方米到100,000安培/平方米。图49与图1中呈现的ptcr材料原理一致。
166.上述吸嘴中的任一者都可以附接至上述ptcr蒸发组件中的任一者。例如，上述吸嘴中的任一者可以通过干涉配合、压配合、卡扣配合耦接、磁性耦接、粘合剂和其他紧固措施可拆卸地附接到上述ptcr蒸发组件中的任一者。在实施方式中，吸嘴与ptcr蒸发组件分离，以更换其中包含的可蒸发材料，以及然后再重新耦接在一起。
167.在上述说明书和权利要求书中，诸如“至少一个”或“一个或多个”之类的短语可以出现在要素或特征的连词列举之后。术语“和/或”也可以出现在两个或更多个要素或特征的列举中。除非与所使用的上下文另有隐含或明确的矛盾，否则该短语旨在意指所列举的要素或特征中的任何单独地、或者所列举的要素或特征中的任何与另外列举的要素或特征中的任何组合。例如，短语“a和b中的至少一个”、“a和b中的一个或多个”以及“a和/或b”各自旨在意指“a单独、b单独、或a和b一起”。对于包含三个或三个以上项目的列举也有类似的解释。例如，短语“a、b和c中的至少一个”、“a、b和c中的一个或多个”、“a、b和/或c”各自旨在意指“a单独、b单独、c单独、a和b一起、a和c一起、b和c一起、或a和b和c一起”。此外，在以上以及权利要求书中使用的术语“基于”旨在意指“至少部分地基于”，从而未列举的特征或要素也是允许的。
168.本文描述的主题可以具体体现在系统、设备、方法和/或物品中，具体取决于所需的配置。上述描述中所列举的实施方式并不代表与本文描述的主题一致的所有实施方式。相反，它们只是一些与所述主题相关方面一致的例子。虽然上文已详细描述了一些变型，但
可以进行其他修改或添加。特别是，除了本文所列举的特征和/或变化之外，还可以提供进一步的特征和/或变化。例如，上文描述的实施方式可以被定向到所公开特征的各种组合和子组合和/或上文所公开的若干进一步特征的组合和子组合。此外，附图中描述的逻辑流和/或本文描述的逻辑流不一定要求所示的特定顺序或相继次序，以实现期望的结果。其他实施方式可在以下权利要求的范围内。