[发明专利]用于控制电加热器以限制温度的装置及方法

说明书

技术领域

本说明书涉及电加热器及用以控制加热器来避免温度尖峰的方法和装置。本说明书尤其涉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。

背景技术

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，其中这种燃烧在可以超过800摄氏度的温度下进行。在这些温度下，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馏分。这些产物被抽吸通过香烟，并且冷却凝结，以形成包含与吸烟相关联的口感及香气的烟雾。在燃烧温度下，不仅产生口感及香气，还会产生许多不期望的化合物。

电加热吸烟装置是已知的，其在较低温度下工作。通过在较低的温度下加热，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。

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温度，以降低燃烧风险，同时仍然加热至充分温度以确保期望的气溶胶。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

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：

通过对加热元件供应电流脉冲，将加热元件的温度维持在目标温度；

监控所述电流脉冲的工作周期；以及

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，则降低目标温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。

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，维持给定目标温度所需的电力下降。根据在加热元件操作期间目标温度的变化情况，可以限制工作周期，以降低发生基质燃烧的风险。

当将温度维持在已知目标温度时，预期用于维持目标温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温度得以维持，则这可能是由于外部热源(例如，燃烧基质)造成的。如果工作周期保持高于预期，则这可能是由于过量空气流过加热器(在吸烟装置中这表示用户强力抽吸)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。

加热元件可为电阻式加热元件，且将加热元件的温度维持在目标温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。将加热元件的温度维持在目标温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温度，例如，比PID控制回路更便宜的简单恒温型开/关控制机构。另外，可使用除了检测加热元件的电阻之外的温度感测机构，例如双金属片、热电耦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温度之外或作为通过监控加热元件的电阻来测定温度的替代，可使用这些替代的温度感测机构。例如，为了在加热元件温度超过目标温度时切断对加热元件的供电，可在控制机构中使用单独的温度感测机构。

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阈值工作周期及使用滞环控制回路来测定要降低目标温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温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。

所述方法可包括如果工作周期小于第二阈值工作周期并且同时温度为目标温度或高于目标温度，则切断对加热元件的电流供应。如上所述，具有持续温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，可以切断对加热元件的供电，以确保装置的用户不会接收到任何更多的不期望的化合物。