控制电加热元件的方法和装置及气溶胶产生系统的制作方法
【专利说明】
[0001 ] 本分案申请是基于申请号为201380047266.5，申请日为2013年9月10日，发明名称 为"用于控制电加热器W限制溫度的装置及方法"的中国专利申请的分案申请。该中国专利 申请为国际申请号为PCT/EP2013/068722的国际申请的中国国家阶段。
技术领域
[0002] 本发明设及电加热器及用W控制加热器来避免溫度尖峰的方法和装置。本发明尤 其设及配置成加热气溶胶形成基质的电加热器和用于避免气溶胶形成基质不期望地燃烧 的方法及装置。所述装置及方法尤其适用于电加热吸烟装置。本发明还设及一种气溶胶产 生系统。
【背景技术】
[0003] 传统香烟通过烟草及包装材料在吸入期间燃烧而产生烟雾，其中运种燃烧在可W 超过800摄氏度的溫度下进行。在运些溫度下，热解及燃烧会使烟草热降解。燃烧的热量从 烟草释放并产生各种气体燃烧产物及馈分。运些产物被抽吸通过香烟，并且冷却凝结，W形 成包含与吸烟相关联的口感及香气的烟雾。在燃烧溫度下，不仅产生口感及香气，还会产生 许多不期望的化合物。
[0004] 电加热吸烟装置是已知的，其在较低溫度下工作。通过在较低的溫度下加热，气溶 胶形成基质（对于吸烟装置，该气溶胶形成基质是基于烟草的）不会燃烧，并且产生显著更 少的不期望的化合物。
[0005] 在此类电加热吸烟装置及其它电加热气溶胶产生装置中，期望的是尽可能确保即 使在极端环境状况及极端使用模式下也不会发生基质的燃烧。因此，期望的是，控制在装置 中的一个或多个加热元件的溫度，W降低燃烧风险，同时仍然加热至充分溫度W确保期望 的气溶胶。还期望的是，能检测或预测基质燃烧并相应地控制加热元件。
【发明内容】
[0006] 在本公开的一个方面中，提供一种控制电加热元件的方法，它包括：
[0007] 通过对加热元件供应电流脉冲，将加热元件的溫度维持在目标溫度；
[000引监控所述电流脉冲的工作周期；W及
[0009] 测定工作周期是否不同于预期工作周期或预期工作周期范围，如果不同，则降低 目标溫度或停止对加热元件的电流供应或限制对加热元件供应的所述电流脉冲的工作周 期。
[0010] 加热元件可为气溶胶产生装置(例如，电加热吸烟装置）的一部分。加热元件可配 置成在装置工作期间连续地加热气溶胶形成基质。本文中的气溶胶形成基质是能在加热后 释放挥发性化合物的基质，此类挥发性化合物可形成气溶胶。本文中的"连续"表示加热不 取决于通过装置的气流。当气溶胶形成基质的气溶胶形成成分在加热期间耗尽时，维持给 定目标溫度所需的电力下降。根据在加热元件操作期间目标溫度的变化情况，可W限制工 作周期，w降低发生基质燃烧的风险。
[0011] 当将溫度维持在已知目标溫度时，预期用于维持目标溫度的工作周期或工作周期 范围的任何变化均表示异常状况。例如，如果工作周期保持远低于预期值并且同时溫度得 W维持，则运可能是由于外部热源(例如，燃烷基质)造成的。如果工作周期保持高于预期， 则运可能是由于过量空气流过加热器(在吸烟装置中运表示用户强力抽吸）而导致的加热 元件异常冷却。强力抽吸会导致更高的氧气浓度，而更高的氧气浓度会增大气溶胶形成基 质的不期望地燃烧的几率。
[0012] 加热元件可为电阻式加热元件，且将加热元件的溫度维持在目标溫度的步骤可包 括测定加热元件的电阻及依据测定的电阻调整对加热元件供应的电流。将加热元件的溫度 维持在目标溫度的步骤可包括使用PID控制回路。替代地，可使用其它机构来维持溫度，例 如，比PID控制回路更便宜的简单恒溫型开/关控制机构。另外，可使用除了检测加热元件的 电阻之外的溫度感测机构，例如双金属片、热电禪或者与加热元件电隔离的专用热敏电阻 或电阻式元件。除了通过监控加热元件的电阻来测定溫度之外或作为通过监控加热元件的 电阻来测定溫度的替代，可使用运些替代的溫度感测机构。例如，为了在加热元件溫度超过 目标溫度时切断对加热元件的供电，可在控制机构中使用单独的溫度感测机构。
[0013] 测定工作周期是否不同于期望工作周期的步骤可包括周期性地比较工作周期与 第一阔值工作周期及使用滞环控制回路来测定要降低目标溫度或限制所述电流脉冲的工 作周期的触发点。滞环控制回路的使用确保工作周期的极短期波动不会触发溫度或所施加 的电力的降低。仅在一段持续时间的异常工作周期行为后才达到触发点。
[0014] 所述方法可包括如果工作周期小于第二阔值工作周期并且同时溫度为目标溫度 或高于目标溫度，则切断对加热元件的电流供应。如上所述，具有持续溫度的极小工作周期 表示外部热源，并且可能是相邻于或包围加热元件的基质燃烧的结果。在此情况下，可W切 断对加热元件的供电，W确保装置的用户不会接收到任何更多的不期望的化合物。
[0015] 所述方法可包括将所述电流脉冲的工作周期限制为最大工作周期极限。最大工作 周期极限可根据预先编程的控制策略而变化。例如，当基质变干时，最大工作周期可W随着 时间的增加而逐步地或连续地地缩短。第一阔值或第二阔值或第一阔值和第二阔值两者可 W与最大工作周期极限成比例关系。例如，第一阔值可为最大工作周期极限。第二阔值可为 最大工作周期极限的固定比例或可为固定工作周期。替代地，第一阔值及第二阔值两者可 为绝对极限。
[0016] 在本公开的另一方面中，提供一种用W控制电加热元件的装置，它包括：
[0017] 控制电路，其连接至加热元件，并且配置成通过对加热元件供应电流脉冲来将加 热元件的溫度维持在目标溫度；W及
[0018] 检测电路，其配置成监控所述电流脉冲的工作周期，并且如果所述电流脉冲的工 作周期不同于预期工作周期或预期工作周期范围，则检测电路指示控制电路降低目标溫度 或停止对加热元件的电流供应或限制所述电流脉冲的工作周期。
[0019] 加热元件可为电阻式加热元件，并且控制电路配置成通过测定加热元件的电阻及 依据测定的电阻调整对加热元件供应的电流来将加热元件的溫度维持在目标溫度。控制电 路可包括PID控制回路。
[0020] 检测电路可配置成周期性地比较工作周期与第一阔值工作周期，并且可包括滞环 控制回路，滞环控制回路配置成测定要降低目标溫度或限制所述电流脉冲的工作周期的触 发点。
[0021] 检测电路可配置成使得如果工作周期小于第二阔值工作周期并且同时溫度为目 标溫度或高于目标溫度，则检测电路指示控制电路切断对加热元件的电流供应。
[0022] 目标溫度可W是恒定的或可W随时间改变。
[0023] 控制电路可配置成将所述电流脉冲工作周期限制为最大工作周期极限，其中在加 热元件启动后，对于给定目标溫度，最大工作周期极限随着时间的增加而逐渐减小。如果目 标溫度配置成在加热元件启动后的任一点随着时间而升高，则最大工作周期也可W增大。 在一个实施例中，变量A等于最大工作周期除W目标溫度，其中，在加热元件启动后，该变量 A随着时间的增加而逐渐减小。
[0024] 控制电路可配置成在加热元件溫度超过溫度阔值的情况下切断对加热元件的电 流供应。例如，如果检测到加热元件的溫度高于目标溫度7°C或更高，则可W切断电力供应， 运是因为如果不切断电力供应的话，燃烧风险将太高。
[0025] 装置可为包括加热元件的气溶胶产生装置，例如电加热吸烟装置。加热元件可配 置成在装置工作期间连续地加热气溶胶形成基质。
[0026] 气溶胶产生装置可配置成容纳气溶胶形成基质，并且其中，预期工作周期或预期 工作周期范围可根据气溶胶形成基质的特性进行配置。
[0027] 在本公开的又一方面中，提供一种气溶胶产生系统，它包括：
[0028] 气溶胶产生装置，其包括加热元件及气溶胶产生制品，气溶胶产生制品包括气溶 胶形成基质，其中加热器配置成加热气溶胶形成基质W产生气溶胶，并且其中，气溶胶产生 装置包括:控制电路，其连接至加热元件，并且配置成通过对加热元件供应电流脉冲来将加 热元件的溫度维持在目标溫度；
[0029] 检测电路，其配置成监控所述电流脉冲的工作周期，并且如果所述电流脉冲的工 作周期不同于预期工作周期或预期工作周期范围，则检测电路指示控制电路降低目标溫度 或停止对加热元件的电流供应或限制所述电流脉冲的工作周期。
[0030] 气溶胶产生装置可配置成使得预期工作周期或预期工作周期范围取决于气溶胶 形成基质的特性。气溶胶产生制品可包括允许通过气溶胶产生装置测定特性的装置，例如 电阻部件、光学可检测标记或特性形状或尺寸。不同的基质可在不同状况下燃烧，并且可包 含不同数量的气溶胶生成物或液体，因而不同的基质在不同溫度及时间下可能具有燃烧风 险。
[0031] 在本公开的另一方面中，提供一种控制电加热元件的方法，它包括：
[0032] 通过对加热元件供应电力，将加热元件的溫度在多个加热阶段期间维持在目标溫 度；
[0033] 将在每一加热阶段期间对加热元件供应的电力限制为阔值电力水平，使得在加热 元件启动后，变量B随着时间的增加而逐渐减小，其中变量B等于阔值电力水平除W目标溫 度。
[0034] 加热元件可为气溶胶产生装置(例如，电加热吸烟装置）的一部分。加热元件可配 置成在装置工作期间连续地加热气溶胶形成基质。本文中的"连续"表示加热不取决于通过 装置的气流。当气溶胶形成基质的气溶胶形成成分在加热期间耗尽时，维持给定目标溫度 所需的电力下降。加热元件的目标溫度可w在加热元件操作期间改变，并且可