TW202017657A - 包含正電阻溫度係數之加熱元件之汽化器 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種設備，其包含：一外殼，其包含一電源；一貯存器，其包含一進口、一出口且經組態以容納可汽化材料及耦合至該外殼；及一正電阻溫度係數(PTCR)加熱元件，其經組態以電耦合至該電源且加熱該可汽化材料以形成一氣溶膠。該PTCR加熱元件包含基於溫度來變動之一電阻率。該電阻率包含一電阻率轉變區，其包含一溫度範圍內之電阻率之一增大，使得當將該PTCR加熱元件加熱至該轉變區內之一第一溫度時，來自該電源之電流減小至限制該PTCR加熱元件進一步溫度升高之一位準。本發明亦描述相關設備、系統、技術及物品。
Description
本文中所描述之標的係關於汽化器裝置(諸如可攜式個人汽化器裝置)，其用於自一或多個可汽化材料產生一可吸入氣溶膠且包含利用具有非線性正電阻溫度係數之半導電材料之一PTCR加熱元件。
汽化器裝置(其亦可指稱汽化器、電子汽化器裝置或e汽化器裝置)可用於藉由汽化裝置之一使用者吸入氣溶膠來輸送含有一或多個活性成分之氣溶膠(例如懸浮於空氣或一些其他氣體載體之一靜止或移動質量中之汽相及/或凝相材料)。例如，電子尼古丁輸送系統(ENDS)包含一類汽化器裝置，其由電池供電且可用於模擬吸煙體驗但不燃燒煙草或其他物質。汽化器越來越多用於輸送藥物中之指定醫療用途及用於消耗煙草、尼古丁及其他植物性材料。汽化器裝置可為可攜式、自含式及/或便於使用。
在一汽化器裝置之使用中，使用者吸入一氣溶膠(俗稱「蒸汽」)，其可由汽化一可汽化材料(其可為液體、一溶液、一固體、一膏、一蠟及/或與一特定汽化器裝置相容使用之任何其他形式)(例如引起一液體或固體至少部分轉變成汽相)之一PTCR加熱元件產生。與一汽化器一起使用之可汽化材料可提供於包含一進口及使一使用者吸入氣溶膠之一出口(例如一吸嘴)之一筒(例如含有可汽化材料之汽化器裝置之一可分離部分)內。
在特定實例中，為接收由一汽化器裝置產生之可吸入氣溶膠，一使用者可藉由吸氣(其可由接通一PTCR加熱元件之一壓力感測器偵測)及/或藉由一些其他方法(諸如一簡單使用者操作按鈕開關)來啟動汽化器裝置。本文中所使用之吸氣可係指由使用者依引起一定量空氣吸取至汽化器裝置中使得可吸入氣溶膠由經汽化之可汽化材料與該定量空氣之一組合產生之一方式吸入。
一汽化器裝置自一可汽化材料產生一可吸入氣溶膠之一方法涉及加熱一汽化室(例如一加熱器室)中之可汽化材料以引起可汽化材料轉換成氣(或汽)相。一汽化室可係指汽化器裝置中之一區域或容積，其內之一熱源(例如導電、對流及/或輻射)引起一可汽化材料加熱以產生空氣及汽化材料之一混合物以形成使汽化裝置之一使用者吸入可汽化材料之一蒸汽。
氣相可汽化材料之特定組分可在汽化之後歸因於冷卻及/或壓力改變而冷凝以藉此形成包含懸浮於經由吸氣來吸取至汽化器裝置中之至少一些空氣中之一凝相(例如液體及/或固體)粒子的一氣溶膠。若可汽化材料包含一半揮發性化合物(例如在吸入溫度及壓力下具有一相對較低蒸汽壓之化合物，諸如尼古丁)，則可吸入氣溶膠可包含氣相與凝相之間的某一局部平衡之該半揮發性化合物。
通常，可經由一芯吸元件(例如一吸芯)來將可汽化材料自一貯存器吸取至汽化室中。將可汽化材料吸取至汽化室中可至少部分歸因於在吸芯在汽化室之方向上沿吸芯吸引可汽化材料時由吸芯提供之毛細管作用。然而，當自貯存器吸出可汽化材料時，貯存器內之壓力降低以藉此產生一真空來抵抗毛細管作用。此會減弱吸芯將可汽化材料吸取至汽化室中之效力以藉此減弱汽化裝置汽化所要量之可汽化材料之效力。此外，貯存器中所產生之真空最終會導致無法將所有可汽化材料吸取至汽化室中以藉此浪費可汽化材料。因而，期望改良或克服此等問題之改良汽化器裝置及/或汽化器筒。
汽化器裝置可由汽化器上之一或多個控制器、電子電路(例如感測器、加熱元件)及/或其類似者控制。汽化器裝置亦可與一外部控制器(例如一運算裝置，諸如一智慧型電話)無線通信。
在本發明之特定態樣中，可藉由包含本文中所描述之一或多個特徵或一般技術者理解之相當/等效方法來解決與汽化器之加熱裝置相關聯之挑戰。本發明之態樣係關於利用一PTCR (正電阻溫度係數)加熱元件(亦稱為一PTCR加熱器)之方法及系統，PTCR加熱元件以基於一汽化器裝置之溫度來變動之一電阻率為特徵。
在一些實施方案中，一種設備包含：一電源，其經組態以依一電壓提供一電流；一貯存器，其經組態以容納一可汽化材料；及一PTCR (正電阻溫度係數)加熱元件，其經組態以電耦合至該電源以接收該電流且加熱該可汽化材料以形成一氣溶膠。該PTCR加熱元件包含具有基於溫度來變動之一電阻率的一PTCR材料。該電阻率包含一電阻率轉變區，其中該電阻率在一溫度範圍內增大，使得當將該PTCR加熱元件加熱至高於該轉變區內之一第一溫度時，來自該電源之電流減小至限制該PTCR加熱元件進一步溫度升高之一位準。
在一些實施方案中，一種設備包含：一電源，其經組態以依一電壓提供一電流；一貯存器，其經組態以容納一可汽化材料；及一霧化器，其耦合至該貯存器以接收該可汽化材料。該霧化器包含一PTCR (正電阻溫度係數)加熱元件，其經組態以電耦合至該電源且自該電源接收電流以汽化該可汽化材料。該PTCR加熱元件經組態以加熱至一操作溫度，在該操作溫度處，一電阻率減小該電流以防止該操作溫度升高。
在一些實施方案中，一種設備包含：一電源，其經組態以依一電壓提供一電流；一容器，其經組態以接收一可汽化材料；及一PTCR (正電阻溫度係數)加熱元件，其經組態以電耦合該電源且自該電源接收電流以汽化該可汽化材料。該PTCR加熱元件經組態以加熱至一操作溫度，在該操作溫度處，一電阻率減小該電流以防止該操作溫度升高。
在一些實施方案中，一種設備包含：一電源，其經組態以依一電壓提供一電流；一容器，其經組態以接收一可汽化材料；及一PTCR (正電阻溫度係數)加熱元件，其經組態以電耦合該電源且自該電源接收電流以汽化該可汽化材料。該PTCR加熱元件在100°C處具有10 ohm-cm至100 ohm-cm之間的一第一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至150000 ohm-cm之間的一第二電阻率。
在一些變型中，可視情況包含以下特徵之一或多者之任何可行組合。在一態樣中，一種設備包含：一外殼，其包含一電源；一流體貯存器，其包含一進口、一出口且經組態以容納流體及耦合至該外殼；及一PTCR加熱元件，其經組態以電耦合至該電源且加熱該流體以形成一氣溶膠。該PTCR加熱元件包含基於溫度來變動之一電阻率。該電阻率包含一電阻率轉變區，其包含一溫度範圍內之電阻率之一增大，使得當將該PTCR加熱元件加熱至該轉變區內之一第一溫度時，來自該電源之電流減小至限制該PTCR加熱元件因電流而進一步溫度升高之一位準。
可包含以下特徵之一或多者之任何可行組合。例如，該PTCR加熱元件可配置於該進口與該出口之間。該設備可包含：一筒，其包含該流體貯存器、該流體貯存器內之流體、該PTCR加熱元件；一吸芯，其經組態以運輸該流體至一汽化位置；及電接點，其電耦合至該PTCR加熱元件且經組態以將電流自該電源提供至該PTCR加熱元件。該PCTR加熱元件可經組態以在該位置處加熱該流體。
該設備可包含一輸入件，其經組態以回應於使用者輸入而將該電源電連接至該PTCR加熱元件。該輸入件可包含一按鈕。該設備之該PTCR加熱元件自調節以在被啟動時維持一預定溫度。該設備無需一壓力感測器及/或耦合至該壓力感測器之一控制器來將該電源電連接至該PTCR加熱元件且調節其溫度。
該電阻率轉變區可開始於150°C至350°C之間的一第一溫度。該電阻率轉變區可開始於220°C至300°C之間的一第一溫度。該電阻率轉變區可開始於240°C至280°C之間的一第一溫度。
該電阻率轉變區之該溫度範圍內之該電阻率之該增大可包含增大至少10倍，該增大倍數以與該電阻率轉變區之一起點相關聯之一第一溫度處之電阻率與與該電阻率轉變區之一終點相關聯之一第二溫度處之電阻率之間的一相對電阻率變化為特徵。該電阻率轉變區之該溫度範圍內之該電阻率之該增大可包含增大至少100倍，該增大倍數以與該電阻率轉變區之一起點相關聯之一第一溫度處之電阻率與與該電阻率轉變區之一終點相關聯之一第二溫度處之電阻率之間的一相對電阻率變化為特徵。該電阻率轉變區之該溫度範圍內之該電阻率之該增大可包含增大至少1000倍，該增大倍數以與該電阻率轉變區之一起點相關聯之一第一溫度處之電阻率與與該電阻率轉變區之一終點相關聯之一第二溫度處之電阻率之間的一相對電阻率變化為特徵。
該電阻率轉變區可開始於一第一溫度且結束於一第二溫度。該第一溫度與該第二溫度之間的一差可為500°C或更小。該第一溫度與該第二溫度之間的一差可為200°C或更小。該第一溫度與該第二溫度之間的一差可為100°C或更小。該第一溫度與該第二溫度之間的一差可為50°C或更小。
該電阻率轉變區可開始於一第一溫度且低於該第一溫度之溫度處之該PTCR加熱元件之電阻率可介於20 ohm-cm至200 ohm-cm之間。Ohm-cm及ohm-m係一PTCR材料之電阻率之單位且與其電阻及其橫截面面積成正比且與其長度成反比。低於該第一溫度之溫度處之該PTCR加熱元件之電阻率可介於2.0 ohm-cm至20 ohm-cm之間。低於該第一溫度之溫度處之該PTCR加熱元件之電阻率可介於0.2 ohm-cm至2.0 ohm-cm之間。
該電阻率轉變區之該溫度範圍內之該電阻率之該增大可包含增大至少100倍，該增大倍數以與該電阻率轉變區之一起點相關聯之一第一溫度處之電阻率與與該電阻率轉變區之一終點相關聯之一第二溫度處之電阻率之間的一相對電阻率變化為特徵。該第一溫度可介於200°C至350°C之間，該第一溫度與該第二溫度之間的一差可為200°C或更小，且低於該第一溫度之溫度處之該PTCR加熱元件之電阻率可介於20 ohm-cm至200 ohm-cm之間。
該PTCR加熱元件可包含：一板幾何形狀，其包含一高度、一寬度及一長度；一多邊形幾何形狀；及/或一圓形幾何形狀。當該PTCR加熱元件包含一板幾何形狀時，該高度可為0.5 mm，該長度可為5.0 mm，且該寬度可為5.0 mm。該板幾何形狀可包含兩個平行側及其附接導電引線。
該PTCR加熱元件可包含一第一導電層與一第二導電層之間的一正電阻溫度係數材料層，該第一導電層耦合至一第一導電引線，該第二導電層耦合至一第二導電引線。該PTCR加熱元件可包含延伸穿過該PTCR加熱元件之一孔特徵。該PTCR加熱元件可包含1至50之間的一縱橫比。
該PTCR加熱元件可包含一組合物，其包含：一陶瓷；一混合金屬氧化物；兩個或更多個混合金屬氧化物；一或多個混合金屬氧化物與一或多個元素金屬、具有MOx型相之一或多個二元金屬氧化物、具有MNx型相之一或多個二元金屬氮化物、具有MCx型相之一或多個二元金屬碳化物、具有MBx型相之一或多個二元金屬硼化物及/或具有MSix型相之一或多個二元金屬矽化物之一複合混合物；兩個或更多個二元金屬氧化物之一複合混合物；兩個或更多個二元金屬氧化物與一或多個元素金屬、一或多個二元金屬氮化物、一或多個二元金屬碳化物、一或多個二元金屬硼化物及/或一或多個二元金屬矽化物之一複合混合物；及/或一交聯聚合物複合物，其具有一或多個元素金屬、一或多個二元金屬氧化物、一或多個二元金屬氮化物、一或多個二元金屬碳化物、一或多個二元金屬硼化物及/或一或多個二元金屬矽化物；及/或其等之任何組合。
該PTCR加熱元件可包含一組合物，其可包含：ABO3
型化合物，其中識別符A包含Li、Na、K、Rb、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Pb、Bi或其等之混合物，且識別符B包含Mg、Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Hf、Ta或其等之混合物；鈦酸鋇(BaTiO3
)；鈦酸鉛(PbTiO3
)；鋯酸鉛(PbZrO3
)；鋁酸鉍(BiAlO3
)；鹼金屬鈮酸鹽(ANbO3
，A=Li、Na、K、Rb)、鹼金屬鉭酸鹽(ATaO3
，A=Li、Na、K、Rb)或其等之固溶體；包含主族鹼金屬鋯酸鹽(Bi0.5
A0.5
ZrO3
，A=Li、Na、K)之固溶體；包含主族鋯鈦酸(PbTi1-x
Zrx
O3
)之固溶體、經稀土取代之變體及/或Ba1-x
REx
TiO3
(RE=La、Ce)；鹼土鈮酸鹽(Sr1-x
Bax
Nb2
O6
)、通式[Bi2
O2
][An-1
BnO3n+1
]之奧利維里斯(Aurivillius)型相、Bi4
Ti3
O12
及其等之經取代、固溶體、非化學計量及共生相；元素金屬，其包含C、Al、Si、Ti、Fe、Zn、Ag及/或Bi；二元金屬氧化物，其包含MgO、Al2
O3
、SiO2
、TiO2
、Ti2
O3
、Cr2
O3
、MnO、FeO、CoO、NiO、CuO、ZnO及/或SnO2
；二元金屬氮化物，其包含TiN、Mn3
N2
、Co2
N、Ni3
N及/或Zn3
N2
；二元金屬碳化物，其包含TiC；二元金屬硼化物，其包含ZrB2
及/或NbB2
；二元金屬矽化物，其包含NbSi2
、WSi2
及/或MoSi2
；聚乙烯；聚醯胺；聚偏二氟乙烯(kynar)；聚四氟乙烯；及/或其等之任何組合。
該PTCR加熱元件可包含一組合物，其可包含：ABO3
型化合物，其中識別符A包含Li、Na、K、Rb、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Pb、Bi及其等之混合物，且識別符B包含Mg、Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Hf、Ta及其等之混合物。此等化合物之實例包含鈦酸鋇(BaTiO3
)、鈦酸鉛(PbTiO3
)、鋯酸鉛(PbZrO3
)、鋁酸鉍(BiAlO3
)、鹼金屬鈮酸鹽(ANbO3
，A=Li、Na、K、Rb)、鹼金屬鉭酸鹽(ATaO3
，A=Li、Na、K、Rb)或其等之固溶體，諸如主族鹼金屬鋯酸鹽(Bi0.5
A0.5
ZrO3
，A=Li、Na、K)、鋯酸鈦(PbTi1-x
Zrx
O3
)及經稀土取代之變體Ba1-x
REx
TiO3
(RE=La、Ce)。另外或替代地，可包含或使用諸如鹼土鈮酸鹽(Sr1-x
Bax
Nb2
O6
)、通式[Bi2
O2
][An-1
Bn
O3n+1
]之奧利維里斯型相或Bi4
Ti3
O12
之化合物。該等化合物可為非化學計量或共生相且不受標稱化學計量約束。該組合物可包含：元素金屬，其包含C、Al、Si、Ti、Fe、Zn、Ag及/或Bi；二元金屬氧化物，其包含MgO、Al2
O3
、SiO2
、TiO2
、Ti2
O3
、Cr2
O3
、MnO、FeO、CoO、NiO、CuO、ZnO及/或SnO2
；二元金屬氮化物，其包含TiN、Mn3
N2
、Co2
N、Ni3
N及/或Zn3
N2
；二元金屬碳化物，其包含TiC；二元金屬硼化物，其包含ZrB2
及/或NbB2
；二元金屬矽化物，其包含NbSi2
、WSi2
及/或MoSi2
；聚合物，其包含聚乙烯；聚醯胺；聚偏二氟乙烯；及/或聚四氟乙烯。
該設備可包含相鄰於該PTCR加熱元件之一吸芯，該吸芯經組態以運輸該流體至一汽化位置。該PTCR加熱元件可經組態以在該汽化位置處加熱該流體。該設備可包含一第二加熱元件，該第二加熱元件相鄰於該吸芯之一第二側且該第一加熱元件相鄰於該吸芯之一第一側。該吸芯可包含一開口編織組態。該開口編織組態可相鄰於該第一加熱元件、該第二加熱元件及/或該吸芯之圓柱端。
該電源可經組態以提供3伏特至6伏特之間的一電壓。在一些實施方案中，該電源可為一電池，諸如一可再充電電池。在一些實施方案中，該電源可提供3伏特至10伏特、3伏特至50伏特或3伏特至100伏特等等之間的一電壓。該電源可提供直流電(DC)或交流電(AC)。
一方法可包含：由一汽化器設備接收一使用者輸入；使用該汽化器設備之一PTCR加熱元件來加熱一可汽化流體，該PTCR加熱元件經組態以電耦合至一電源且加熱該可汽化流體以形成一氣溶膠。該PTCR加熱元件包含基於溫度來變動之一電阻率，該電阻率包含一電阻率轉變區，其包含一溫度範圍內之電阻率之一增大，使得當將該PTCR加熱元件加熱至該轉變區之一第一溫度時，來自該電源之電流減小至限制該PTCR加熱元件因電流而進一步溫度升高之一位準。該方法可進一步包含藉由加熱該可汽化流體來產生蒸汽。
在一些實施方案中，一種設備包含：一外殼，其包含一電源；一流體貯存器，其包含一進口、一出口且經組態以容納流體及耦合至該外殼；及一PTCR加熱元件，其經組態以電耦合至該電源且加熱該流體以形成一氣溶膠。該PTCR加熱元件包含基於溫度來變動之一電阻率。該電阻率包含一電阻率轉變區，其包含一溫度範圍內之電阻率之一增大，使得當該PTCR加熱元件達到該轉變區內之一溫度時，使得該元件之電阻率增大至限制來自該電池之電流且藉此限制該PTCR加熱元件進一步溫度升高之一位準。
附圖及以下描述中闡述本文中所描述之標的之一或多個變體之細節。將自[實施方式]及圖式及申請專利範圍明白本文中所描述之標的之其他特徵及優點。本揭示內容之後的申請專利範圍意欲界定受保護標的之範疇。
交叉參考
本申請案主張2019年9月10日申請之名稱為「Vaporizer Including Positive Temperature Coefficient of Resistivity (PTCR) Heating Element」之美國申請案第16/566,842號之優先權，美國申請案第16/566,842號主張2018年9月12日申請之名稱為「Vaporizer Including Positive Temperature Coefficient of Resistivity Heater」之美國臨時專利申請案第62/730,257號之優先權且主張2019年9月6日申請之名稱為「Vaporizer Including (PTCR) Positive Temperature Coefficient of Resistivity Heating Element」之美國臨時專利申請案第62/897,229號之優先權，所有該等案之全文以引用的方式併入本文中。
本發明之實施方案包含與利用一非線性正電阻溫度係數(PTCR)加熱元件(亦稱為一PTCR加熱器)之一汽化器加熱器相關之方法、設備、製品及系統。應注意，「非線性」涉及其操作範圍內之PTCR加熱元件。儘管操作範圍之一部分可展現一線性電阻係數，但電阻係數在一轉變溫度處顯著改變，其中電阻係數之變化率增大數個數量級。依此方式，一PTCR加熱元件可為溫度自限制的，且鑑於施加電壓之一已知範圍，電阻之一劇增限制電流，使得PTCR加熱元件不會加熱超過一特定操作溫度。藉由利用一PTCR加熱元件，本發明之一些態樣可實現具有一所要操作溫度處或其附近之PTCR加熱元件之內在溫度控制的一汽化器裝置。可透過施加電壓之一範圍來控制溫度，且無需溫度感測器、電子電路、控制器、微處理器及/或對PTCR加熱元件提供功率控制之演算法。藉由利用具有內在溫度控制之一PTCR加熱元件，可防止可汽化材料(例如一可汽化流體或其他材料)過度加熱(例如燃燒)以藉此避免形成無用且可能危險之化學副產物。
一類型之加熱元件可包含一電阻加熱元件，其可由一材料(例如一金屬或合金(例如一鎳鉻合金)或一非金屬電阻器)構成或至少包含該材料，該材料經組態以在電流通過PTCR加熱元件之一或多個電阻段時以熱之形式耗散電功率。
汽化器裝置通常可分成兩類。一類汽化器裝置可能更高級，因為其利用相對較嚴格溫度控制以防止過度加熱及形成無用且可能危險之化學副產物。此溫度控制通常較昂貴，部分原因為其需要硬體及/或軟體來量測溫度，諸如一或多個溫度感測器及可包含一微處理器之電子電路，微處理器可提供在汽化點處向一PTCR加熱元件控制功率之能力。
另一類汽化器裝置可更簡單，因為可不提供溫度控制，使得汽化器裝置之構造可更便宜但可能存在過度加熱可汽化材料及/或汽化器裝置之各種組件且藉此引起汽化器裝置永久損壞及/或產生無用化學副產物之危險。
在一些實施方案中，本發明實現具有一PTCR加熱元件且包含較簡單電子器件、較低成本及內在準確溫度控制之一汽化器裝置。
一材料之電阻係數以一電阻率回應於PTCR加熱元件之一溫度改變而改變為特徵。本發明之一些實施方案包含一PTCR加熱元件，其包含一非線性正電阻溫度係數(PTCR)，PTCR加熱元件可包含擁有隨溫度升高而非線性改變之一電阻率的材料(例如半導體)。例如，PTCR加熱元件可包含具有電阻率對溫度特性(其包含一區域(例如轉變區)，在該區域中，電阻率在一相對較短之溫度變化時段內相對大幅增大)的一材料，且因此可指稱一非線性PTCR材料。具有一非線性PTCR材料之此一PTCR加熱元件可指稱一PTCR加熱元件。
在此一PTCR加熱元件中，當溫度保持低於一溫度轉變區時，PTCR材料電阻率可相對較低。當高於溫度轉變區時，PTCR材料電阻率可比低於溫度轉變區之溫度處之相同PTCR材料之電阻率高得多。例如，在超出50攝氏度或更小之一溫度轉變區時，電阻率變化可增加數個數量級。
一PTCR加熱元件可利用非線性PTCR材料來實現內在溫度控制。例如，一PTCR加熱元件可以一環境溫度連接至提供一電壓梯度及所得電流之一電源。因為PTCR加熱元件之電阻率在環境溫度(例如，環境溫度低於轉變區)處相對較低，所以電流將流動通過PTCR加熱元件。當電流流動通過非線性PTCR材料時，由電阻產生熱(例如耗散電功率)。所產生之熱升高PTCR加熱元件之溫度以藉此引起PTCR加熱元件之電阻率改變。當PTCR加熱元件之溫度達到轉變區(即，在轉變溫度處)時，電阻率在一小溫度範圍內顯著增大。電阻率之改變可由材料之物理性質改變引起。例如，材料可發生一相變。此一電阻率增大(導致電阻總體增大)減小電流，使得熱產生減少。轉變區包含一溫度，其中存在一拐點，使得熱產生將不足以進一步升高PTCR加熱元件之溫度以藉此限制PTCR加熱元件之溫度。只要電源保持連接且供應電流，則PTCR加熱元件將維持具有最小溫度方差之一均勻溫度。在此例項中，施加於PTCR加熱元件之功率可由方程式PI
=伏特2
/電阻表示。PTCR加熱元件之熱損耗可由PL
表示且包含導電、對流、輻射及潛伏熱之任何組合。在穩態操作期間，PI
=PL
。隨著PL
增大，PTCR加熱元件之溫度降低以藉此減小電阻以藉此增大通過PTCR加熱元件之電流。隨著PL
減小，PTCR加熱元件之溫度升高以藉此增大電阻以藉此減小通過PTCR加熱元件之電流。隨著PL
接近0，PTCR加熱元件之電阻對數增大。限制一PTCR加熱元件之操作溫度可受元件材料、元件幾何形狀、依據溫度特性而變化之元件電阻率、電源、電路特性(例如電壓梯度、電流、時變性質)及其類似者影響。
根據本發明之一PTCR加熱元件之材料結構可由諸多個別微晶構成。晶界位於此等個別微晶之邊緣處，晶界處形成防止自由電子擴散至相鄰區域中之電位障壁。此意謂晶界將導致一高電阻，然而，在低溫處不存在該效應。在不受任何特定理論約束之情況下，可認為晶界處之高介電常數及突然極化防止在較低溫度處形成電位障壁以使自由電子能夠流動(即，電流)。在高於一較高溫度(稱為一居里(Curie)溫度)時，介電常數及極化下降至使電位障壁強勁增長且因此使電阻升高之點。在一高於居里溫度之一特定溫度範圍內，PTCR加熱元件之電阻呈指數增大。
一各向同性PTCR材料內之熱功率產生可經特徵化使得對於經受一電壓梯度
之一各向同性PTCR材料內之各控制體積∂x、∂y、∂z，控制體積∂x、∂y、∂z將加熱至PTCR轉變區內之一溫度且將在之一寬範圍內保持該溫度，如圖1A中所繪示。熱功率產生可表示為：
，其中P係熱功率產生，vol係控制體積(例如∂x、∂y、∂z)，且ρ係電阻率。
圖1B係繪示一非線性PTCR材料之一實例性電阻率對溫度曲線的一作圖。垂直軸係對數。由一非線性PTCR材料構成(例如形成)之一PTCR加熱元件(指稱一PTCR加熱器)可包含有利特性。例如，藉由施加足夠電壓梯度(例如)，一PTCR加熱器將產生熱且升高溫度，直至達到轉變區。在圖1B所繪示之曲線中，轉變區跨越於溫度T1
與T2
之間。在圖1B所繪示之曲線中，電阻率對溫度曲線在T1
與T2
之間呈非線性，但在其他實施例中，電阻率對溫度曲線可接近線性或呈線性或其他形狀。在高於T1
之某一溫度處，非線性PTCR材料之電阻率將增大至停止進一步溫度升高之點，因為總電阻將增大至限制電流之一點。換言之，一PTCR加熱器之實施方案可被視為溫度自限制且鑑於施加電壓之一已知範圍，不會加熱超過恰好高於溫度轉變區之低點T1
的一溫度。在圖1B所繪示之曲線中，電阻率隨著溫度升高至T1
而減小，但在其他實施例中，電阻率可更平穩或甚至隨著溫度升高至T1
而增大。
圖1C呈現圖1B中所繪示之非線性PTCR半導電材料之電阻率對溫度曲線資料之一表。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在100°C處具有10 ohm-cm至100 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至150000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在100°C處具有20 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在265°C處具有100000 ohm-cm至200000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在100°C處具有小於100 ohm-cm之一電阻率及在260°C處具有大於100000 ohm-cm之一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在100°C處具有小於100 ohm-cm之一電阻率及在275°C處具有大於250000 ohm-cm之一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在100°C處具有小於100 ohm-cm之一電阻率及在295°C處具有大於300000 ohm-cm之一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有10 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有10 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有100000 ohm-cm至325000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有10 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有10 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有100000 ohm-cm至350000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有10 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有10 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有100000 ohm-cm至375000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有10 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有10 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有100000 ohm-cm至400000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有10 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有10 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有100000 ohm-cm至450000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有10 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有10 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有100000 ohm-cm至500000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有50 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有50 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有150000 ohm-cm至325000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有50 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有50 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有150000 ohm-cm至350000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有50 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有50 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有150000 ohm-cm至375000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有50 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有50 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有150000 ohm-cm至400000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有50 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有50 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有150000 ohm-cm至450000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有50 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有50 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有150000 ohm-cm至500000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有90 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有90 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有200000 ohm-cm至325000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有90 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有90 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有200000 ohm-cm至350000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有90 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有90 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有200000 ohm-cm至375000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有90 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有90 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有200000 ohm-cm至400000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有90 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有90 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有200000 ohm-cm至450000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有90 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有90 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有200000 ohm-cm至500000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有10 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有10 ohm-cm至50 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至125000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有10 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有10 ohm-cm至100 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至150000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有10 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有10 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至175000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有10 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有10 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至200000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有10 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有10 ohm-cm至250 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至250000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有10 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有10 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至300000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有50 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有20 ohm-cm至50 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有75000 ohm-cm至125000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有50 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有20 ohm-cm至100 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有75000 ohm-cm至150000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有50 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有20 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有75000 ohm-cm至175000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有50 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有20 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有75000 ohm-cm至200000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有50 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有20 ohm-cm至250 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有75000 ohm-cm至250000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有50 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有20 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有75000 ohm-cm至300000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有75 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有30 ohm-cm至50 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有100000 ohm-cm至125000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有75 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有30 ohm-cm至100 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有100000 ohm-cm至150000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有75 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有30 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有100000 ohm-cm至175000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有75 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有30 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有100000 ohm-cm至200000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有75 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有30 ohm-cm至250 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有100000 ohm-cm至250000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有75 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有30 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有100000 ohm-cm至300000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有10 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有10 ohm-cm至50 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有100000 ohm-cm至325000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有10 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有10 ohm-cm至100 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有100000 ohm-cm至350000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有10 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有10 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有100000 ohm-cm至375000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有10 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有10 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有100000 ohm-cm至400000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有10 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有之10 ohm-cm至250 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有100000 ohm-cm至450000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有10 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有10 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有100000 ohm-cm至500000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有50 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有20 ohm-cm至50 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有150000 ohm-cm至325000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有50 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有20 ohm-cm至100 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有150000 ohm-cm至350000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有50 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有20 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有150000 ohm-cm至375000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有50 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有20 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有150000 ohm-cm至400000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有50 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有20 ohm-cm至250 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有150000 ohm-cm至450000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有50 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有20 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有150000 ohm-cm至500000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有90 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有30 ohm-cm至50 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有200000 ohm-cm至325000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有90 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有30 ohm-cm至100 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有200000 ohm-cm至350000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有90 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有30 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有200000 ohm-cm至375000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有90 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有30 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有200000 ohm-cm至400000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有90 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有30 ohm-cm至250 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有200000 ohm-cm至450000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在25°C處具有90 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在150°C處具有30 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在280°C處具有200000 ohm-cm至500000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有10 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有10 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至125000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有10 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有10 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至150000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有10 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有10 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至175000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有10 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有10 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至200000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有10 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有10 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至250000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有10 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有10 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至300000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有50 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有50 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有75000 ohm-cm至125000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有50 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有50 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有75000 ohm-cm至150000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有50 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有50 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有75000 ohm-cm至175000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有50 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有50 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有75000 ohm-cm至200000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有50 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有50 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有75000 ohm-cm至250000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有50 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有50 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有75000 ohm-cm至300000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有75 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有90 ohm-cm至110 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有100000 ohm-cm至125000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有75 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有90 ohm-cm至150 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有100000 ohm-cm至150000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有75 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有90 ohm-cm至200 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有100000 ohm-cm至175000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有75 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有90 ohm-cm至300 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有100000 ohm-cm至200000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有75 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有90 ohm-cm至400 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有100000 ohm-cm至250000 ohm-cm之間的一電阻率。在一些實施方案中，PTCR加熱元件在50°C處具有75 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在100°C處具有90 ohm-cm至500 ohm-cm之間的一電阻率及在260°C處具有100000 ohm-cm至300000 ohm-cm之間的一電阻率。
一PTCR加熱器之效能可取決於PTCR行為(如同圖1B)及加熱器幾何形狀。具有相對較長及較窄幾何形狀且具有用於在PTCR加熱器之較長尺寸之各端處施加差動電壓之電接點的一PTCR加熱器可能無效，因為非線性PTCR材料之電阻率在低於T1
之溫度處通常太高。具有其中T1
與T2
之間的溫差小於10°C之陡峭轉變區的非線性PTCR材料可引起所有電壓降在該長窄幾何形狀之長度之一小部分內及任何材料內之給定不可避免空間非均勻性。因此，一PTCR加熱器之一些實施方案包含一PTCR加熱器之一電極構造，使得一非線性PTCR材料提供於一並聯電路內。在一些實施方案中，此可提供加熱之改良均勻性。PTCR加熱器幾何形狀可包含夾置於可被施加差動電壓之電導體或導電塗層之間的非線性PTCR材料之一薄區段。
圖2A係繪示能夠改良汽化器加熱之一實例性PTCR加熱元件50的一圖式。圖2中展示非線性PTCR材料10 (例如一PTCR陶瓷材料)之一薄區段，其中非線性PTCR材料10夾置於導電層20之間，導電層20繼而附接至導電引線30，使得導電引線30可被施加差動電壓。在一些實施方案中，一單一導電引線30附接至PTCR加熱元件50之各導電層20。在一些實施方案中，兩個或更多個導電引線30附接至PTCR加熱元件50之各導電層20。圖2B係圖2A中所繪示之實例性PTCR加熱元件50之一橫截面。
例如，在可有效用於使用一可汽化材料之一汽化器裝置之一些實施方案中，一流體可為包含丙二醇及丙三醇之一組合。在一些實施方案中，流體係包括一尼古丁調配物之一可汽化材料。在一些實施方案中，一PTCR加熱元件50包含圖2A中所繪示之幾何形狀，其具有0.5 mm之非線性PTCR材料厚度(高度)及5.0 mm之其他尺寸(長度及寬度)。在一些例示性實施例中，PTCR材料厚度可為約0.2 mm至約0.5 mm。非線性PTCR材料電特性包含此等值：150°C至300°C之間的T1
值，諸如介於220°C至280°C之間；0.1 Ohm-m至100 Ohm-m之間的低於T1
之溫度處之電阻率，諸如介於1 Ohm-m至10 Ohm-m之間；具有超過100倍(諸如超過1000倍)增大之T1
與T2
之間的電阻率變化；及小於200°C之T1
與T2
之間的溫差，諸如小於50°C。
圖3A至圖3E繪示一PTCR加熱元件50之一實例之模型化溫度。在所繪示之實例中，非線性PTCR材料10包含具有5 mm×5 mm×0.5 mm之尺寸的一板幾何形狀；導電層20由銀(Ag)形成，具有5 mm×5 mm×0.025 mm之尺寸；且導電引線30由銅(Cu)形成，具有12 mm×2 mm×0.2 mm之尺寸。板幾何形狀可包含兩個平行側及其附接導電引線。非線性PTCR材料10包含圖3F中所繪示之一PTCR電阻率對溫度曲線，其具有約240°C至約300°C之一非線性轉變區。跨實例性PTCR加熱元件50之導電引線30施加3伏特至6伏特之一電壓。關於其他組態，可施加諸如(例如) 3伏特至10伏特、3伏特至50伏特等等之不同電壓範圍。在此等情境下，具有對流氣流之露天中之實例性PTCR加熱元件50將升高溫度，如圖3A至圖3E之模型化序列中所展示，圖3A至圖3E分別繪示施加電壓差動之後的0.0秒、0.2秒、0.5秒、1.0秒及2.0秒。如圖中所繪示，超過1.0秒之溫度相對較均勻且導電層20之表面處之峰值溫度低於270°C。
圖3G繪示另一實例性PTCR電阻率對溫度曲線。在此實例中，PTCR材料具有5700 kg/m3
之一密度、520 J/kg K之一熱容量及2.1 W/m K之一熱導率。電阻係數在約440 K之後的一溫度處開始增大且接著在503 K至518 K之間急劇增大。在298 K處，形成PTCR加熱元件之PTCR材料之電阻率係0.168 ohm-m，且在373 K處，形成PTCR加熱元件之PTCR材料之電阻率係0.105 ohm-m，且在518 K處，形成PTCR加熱元件之PTCR材料之電阻率係3.669 ohm-m。在一些實例性實施方案中，PTCR材料具有5000 kg/m3
至7000 kg/m3
之間的一密度、450 J/kg K至600 J/kg K之間的一熱容量及1.5 W/m K至3.0 W/m K之間的一熱導率。
均勻溫度可為PTCR加熱器之一所要效能屬性，其提供相較於串聯線圈加熱器之一獨特優點，串聯線圈加熱器包含具有由溫度感測器控制之功率輸入、含微處理器之電子電路及專用於溫度控制之複雜演算法的串聯加熱器。既有串聯加熱器可具有回應於一點處之溫度量測或藉由總電阻率估計之平均溫度與典型串聯加熱元件之TCR (電阻溫度係數)之組合所調變之總功率。然而，在一些串聯加熱器中，串聯加熱器內之溫度可變動40°C或更多，因為總功率被調變且局部溫度可歸因於(例如)局部電阻率之變動而變動。
在一些實施方案中，一PTCR加熱元件50可由具有相同或類似於圖1B中所展示之非線性PTCR電阻率對溫度曲線之一非線性PTCR電阻率對溫度曲線的材料構成，其具有平行幾何形狀(諸如圖2A及圖2B中所展示之幾何形狀)且具有施加於導電引線30之一適當(例如3 V至6 V)差動電壓，此一PTCR加熱器內之一給定控制體積之各者將具有一窄範圍(通常小於10°C)內之一溫度。此甚至可由差動熱負載達成。可藉由控制PTCR加熱元件之材料及幾何配置來使小於10°C範圍適用於汽化。
可形成各種幾何形狀之一PTCR加熱器。例如，圖4繪示包含夾置於導電層420之間的PTCR材料410之一實例性PTCR加熱器460。PTCR材料410包含矩形孔440。導電層420附接至導電引線430，使得導電引線430可被施加差動電壓。在其中PTCR加熱器460與由待汽化之液體預浸透之材料接觸的一例項中，矩形孔440提供使蒸汽逸散之路徑。
PTCR加熱器460中之孔形狀及大小可為任何大小、間隔及形狀，其中該形狀可包含可經組態用於汽化之任何多邊形或圓形。
圖5繪示使用施加電壓所模型化之實例性PTCR加熱器460之溫度，2.0秒之後的溫度展示265±1.0°C之溫度，如圖5中所展示。
圖6繪示一實例性汽化總成100，其包含一纖維吸芯90及安裝於纖維吸芯90之一平坦側(例如吸芯90之一寬表面)上之附接實例性PTCR加熱器460。在一些實施方案中，一PTCR加熱器460可安裝於纖維吸芯90之兩個平坦側上。在一些實施方案中，汽化總成100可配置於一汽化裝置內，使得進氣流(通常由一汽化器裝置之使用者產生)可平行於汽化總成100之寬側導引，如由箭頭所繪示。具有導引氣流之汽化總成之此一構造可確保蒸汽將主要產生於由PTCR加熱器460加熱之區域處。平行氣流可在主要蒸汽產生之區域處產生適當(例如最大)表面剪應力以藉此改良汽化裝置操作。
圖7繪示具有PTCR加熱元件50之一汽化總成200之另一實例性實施方案，PTCR加熱元件50具有由開口編織芯吸材料220包圍之導電引線30，使得開口編織芯吸材料220之端捲入至一圓柱形狀210中以接收一可汽化材料(圖中未展示)。圖7之實例性配置使吸芯端能夠小於PTCR加熱元件，同時仍利用較大PTCR加熱元件表面積來改良加熱。汽化總成之其他構造係可行的。
一PTCR加熱元件可實施於一汽化器裝置中。參考圖8之方塊圖，一實例性汽化器810包含一外殼812，其含有用於以一電壓提供一電流之一電源822 (諸如可為一可再充電電池之一電池)且視情況含有一控制器824 (例如能夠執行邏輯之一處理器、電路等等)，控制器824用於控制熱至一霧化器826之傳遞以引起一可汽化材料自一冷凝形式(例如一固體、一液體、一溶液、一懸浮液、一至少部分未經處理植物材料之一部分等等)轉換成氣相。選用控制器814可為根據本發明之特定實施方案之一或多個印刷電路板(PCB)之部分。霧化器826包含一芯吸元件(圖8中未展示)及一PTCR加熱元件828。芯吸元件可允許空氣進入貯存器以填充被移除之液體之容積。換言之，毛細管作用將液體可汽化材料吸引至芯吸元件中以由PTCR加熱元件汽化(下文將描述)，且在本發明之一些實施方案中，空氣可透過芯吸元件來返回至貯存器以至少部分平衡貯存器中之壓力。允許空氣返回至貯存器中以平衡壓力之其他方法亦在本發明之範疇內。
PTCR加熱元件828包含一PTCR材料。在一些實施方案中，PTCR加熱元件可為或包含一導電加熱器、一輻射加熱器及一對流加熱器之一或多者。在本發明之一些實施方案中，一霧化器可包含一PTCR加熱元件，其可纏繞一芯吸元件、定位於一芯吸元件內、整合至一芯吸元件之一塊體形狀中、經按壓以與一芯吸元件熱接觸或依其他方式配置以將熱傳遞至一芯吸元件以引起由芯吸元件自一貯存器吸取之一液體可汽化材料汽化以依一氣相及/或一凝相(例如氣溶膠粒子或液滴)供一使用者後續吸入。其他芯吸元件、加熱元件及/或霧化器總成組態亦可行，如本文中所討論。
特定汽化器亦可或替代地經組態以經由加熱一非液體可汽化材料(諸如(例如)一固相可汽化材料(例如一蠟或其類似者)或含有可汽化材料之植物材料(例如煙葉及/或煙葉之部分))來產生氣相及/或氣溶膠相可汽化材料之一可吸入劑量。在此等汽化器中，一PTCR加熱元件可為一爐或其他加熱室之部分或否則併入至一爐或其他加熱室中或與一爐或其他加熱室之壁熱接觸，非液體可汽化材料放入至該爐或其他加熱室中。替代地，一或若干PTCR加熱元件可用於加熱通過或經過非液體可汽化材料之空氣以引起非液體可汽化材料對流加熱。在其他實例中，一或若干PTCR加熱元件可安置成與植物材料緊密接觸，使得植物材料之直接傳導加熱自植物材料之一質量內發生(例如不同於僅藉由自一爐之壁向內傳導)。
可啟動PTCR加熱元件(例如，藉由一控制器，其可為下文將討論之一汽化器主體之部分且可引起電流自電源通過包含PTCR加熱元件之一電路，該電路可為下文將討論之一汽化器筒之部分)且一使用者在汽化器之一吸嘴830上吸氣(例如吸取、吸入及其類似者)以引起空氣自一進氣口沿通過一霧化器826 (例如芯吸元件及PTCR加熱元件828)之一氣流路徑(在一些實施方案中，其可通過一或多個冷凝區域或冷凝室)流動至吸嘴之一出氣口。沿氣流路徑傳遞之傳入空氣經過、通過及依類似方式通過霧化器，其中將氣相可汽化材料挾帶至空氣中。如上文所提及，所挾帶之氣相可汽化材料可在其通過氣流路徑之剩餘部分時冷凝，使得呈一氣溶膠形式之可汽化材料之一可吸入劑量可由出氣口供給(例如在一吸嘴830中由一使用者吸入)。
藉由使用一輸入裝置833使電源與PTCR加熱元件之間的一電路閉合來引起PTCR加熱元件828啟動。在一些實施方案中，輸入裝置833係可用於電完成電源與PTCR加熱元件之間的一電路之一開關。在一些實施方案中，輸入裝置833包含一繼電器、一螺線管及/或可用於電完成電源與PTCR加熱元件之間的一電路之一固態裝置。
可視情況藉由基於由一或多個感測器832 (諸如(例如)經安置以偵測相對於環境壓力之沿氣流路徑之壓力(或視情況量測絕對壓力之變化)的一或若干壓力感測器、汽化器810之一或多個運動感測器、汽化器810之一或多個流量感測器、汽化器810之一電容性唇緣感測器)產生之一或多個信號來自動偵測吸氣、回應於一使用者與一或多個輸入裝置833 (例如汽化器810之按鈕或其他觸覺控制裝置)之互動、自與汽化器810通信之一運算裝置接收信號及/或經由判定一吸氣發生或即將發生之其他方法來引起PTCR加熱元件828啟動。
如先前段落中所提及，根據本發明之實施方案之一汽化器可視情況經組態以(例如無線或經由一有線連接)連接至與汽化器810通信之一運算裝置(或視情況兩個或更多個裝置)。為此，選用控制器824可包含通信硬體834。選用控制器824亦可包含一記憶體836。一運算裝置可為亦包含汽化器810之一汽化器系統之一組件，且自身可包含可與汽化器810之通信硬體834建立一無線通信通道之通信硬體。例如，用作一汽化器系統之部分的一運算裝置可包含一通用運算裝置(例如一智慧型電話、一平板電腦、一個人電腦、一些其他可攜式裝置(諸如一智慧型手錶)及其類似者)，其可執行軟體以產生使裝置之一使用者能夠與一汽化器互動之一使用者介面。在本發明之其他實施方案中，用作一汽化器系統之部分的此一裝置可為一專用硬體件，諸如一遙控器或具有一或多個實體或軟(例如可組態於一螢幕或其他顯示裝置上且可經由使用者與一觸敏螢幕或一些其他輸入裝置(如一滑鼠、指標、軌跡球、游標按鈕或其類似者)互動來選擇)介面控制之其他無線或有線裝置。汽化器810亦可包含用於向使用者提供資訊之一或多個輸出件838特徵或裝置。
如上文所界定，用作一汽化器系統之部分的一運算裝置可用於一或多個功能之任何者，諸如控制劑量(例如劑量監測、劑量設定、劑量限制、使用者追蹤等等)、控制工作階段(例如工作階段監測、工作階段設定、工作階段限制、使用者追蹤及其類似者)、控制尼古丁輸送(例如切換於尼古丁與非尼古丁可汽化材料之間、調整所輸送之尼古丁量及其類似者)、獲得位置資訊(例如其他使用者之位置、零售店/商場位置、吸電子煙位置、汽化器本身之相對或絕對位置及其類似者)、汽化器個人化(例如命名汽化器、鎖定/密碼保護汽化器、調整一或多個親代控制、使汽化器與一使用者群體相關聯、向一製造商或保修維修組織註冊汽化器及其類似者)、與其他使用者參與社交活動(例如遊戲、社交媒體通信、與一或多個群體互動及其類似者)或其類似者。術語「工作階段」、「汽化器工作階段」或「蒸汽工作階段」一般用於係指專心使用汽化器之一週期。週期可包含一時段、一劑量數、一可汽化材料量及/或其類似者。
在其中一運算裝置提供與啟動PTCR加熱元件相關之信號的實例中，或在使一運算裝置與一汽化器耦合以實施各種控制或其他功能之其他實例中，運算裝置執行一或多個電腦指令組以提供一使用者介面及基本資料處置。在一實例中，由運算裝置偵測使用者與一或多個使用者介面元件之互動可引起運算裝置發信號給汽化器810以啟動PTCR加熱元件828至一全操作溫度以產生一可吸入劑量之蒸汽/氣溶膠。可藉由一使用者與與汽化器通信之一運算裝置上之一使用者介面互動來控制汽化器810之其他功能。
一汽化器之一PTCR加熱元件之溫度可取決於諸多因數，其包含轉移至電子汽化器之其他部分及/或傳遞至環境之傳熱、歸因於一可汽化材料由芯吸元件及/或整個霧化器汽化之潛熱損耗及歸因於氣流(例如在一使用者在電子汽化器上吸氣時跨PTCR加熱元件或整個霧化器移動之空氣)之對流熱損耗。如上文所提及，為可靠啟動PTCR加熱元件或加熱PTCR加熱元件至一所要溫度，在本發明之一些實施方案中，一汽化器可利用來自一壓力感測器之信號來判定一使用者何時吸氣。選用壓力感測器可定位於氣流路徑中及/或可(例如藉由一通道或其他路徑)連接至一氣流路徑(其連接使空氣進入裝置之一進口及使用者經由其來吸入所得蒸汽及/或氣溶膠之一出口)，使得在空氣自進氣口通過汽化器裝置而至出氣口之同時，壓力感測器經歷壓力變化。在本發明之一些實施方案中，可結合一使用者之吸氣來啟動PTCR加熱元件，例如藉由自動偵測吸氣，例如藉由壓力感測器偵測氣流路徑之一壓力變化。
通常，選用壓力感測器(及任何其他感測器832)可定位於選用控制器824 (例如一印刷電路板總成或其他類型之電路板)上或耦合(例如電或電子連接，實體地或經由一無線連接)至選用控制器824。為作出準確量測且維持汽化器之耐用性，可有益提供一選用彈性密封件842來分離一氣流路徑與汽化器810之其他部分。選用密封件842 (其可為一墊片)可經組態以至少部分包圍選用壓力感測器，使得選用壓力感測器至汽化器810之內部電路之連接件與暴露於氣流路徑之選用壓力感測器之一部分分離。在一基於筒之汽化器之一實例中，選用密封件或墊片842亦可分離一汽化器主體850與一汽化器筒852之間的一或多個電連接件之部分。一汽化器810中之一選用墊片或密封件842之此等配置可有助於緩解由與環境因數(諸如呈汽相或液相之水、諸如可汽化材料之其他流體等等)之互動導致之對汽化器組件之可能破壞性衝擊及/或減少空氣自汽化器810中之設計氣流路徑逸散。通過及/或接觸汽化器之電路的無用空氣、液體或其他流體可引起各種無用效應(諸如更改壓力讀數)及/或可導致無用材料(諸如濕氣、可汽化材料等等)累積於汽化器810之部分中，其中無用材料可導致弱壓力信號、壓力感測器或其他組件降級及/或汽化器810之壽命縮短。選用密封件或墊片842之洩漏亦可導致一使用者吸入已通過汽化器裝置810之部分(其含有可能不期望被吸入之材料或由該材料構成)之空氣。
近來很受歡迎之一類通用汽化器包含一汽化器主體850，其包含一選用控制器824、一電源822 (例如電池)、一或多個選用感測器832、充電接點、一選用墊片或密封件842及一筒容器854，筒容器854經組態以接收透過各種附接結構之一或多者來與汽化器主體850耦合之一汽化器筒852。在一些實例中，汽化器筒852包含：一貯存器856，其包含用於接收一液體可汽化材料之一進口(圖中未展示)及用於釋放汽化材料之一出口(圖中未展示)；及一吸嘴830，其用於輸送汽化材料之一可吸入劑量至一使用者。汽化器筒852可包含具有一芯吸元件及一PTCR加熱元件828之一霧化器826，或替代地，芯吸元件及PTCR加熱元件828之一或兩者可為汽化器主體850之部分。在其中霧化器826之任何部分(例如加熱元件828及/或芯吸元件)係汽化器主體850之部分的實施方案中，汽化器810可經組態以自汽化器筒852中之一貯存器856供應液體汽化器材料至包含於汽化器主體850中之(若干)霧化器826部分。
經由加熱一非液體可汽化材料來產生一非液體可汽化材料之一可吸入劑量的汽化器之基於筒之組態亦在本發明之範疇內。例如，一汽化器筒可包含經處理及形成以與一或多個PTCR加熱元件之部分直接接觸的一植物材料之一質量，且此一汽化器筒可經組態以機械及電耦合至一汽化器主體，該汽化器主體包含一處理器、一電源及用於連接至對應筒接點以完成具有一或多個PTCR加熱元件之一電路的電接點。
在其中電源822係一汽化器主體850之部分且一PTCR加熱元件828安置於經組態以與汽化器主體850耦合之一汽化器筒852中的汽化器中，汽化器810可包含用於完成包含選用控制器824 (例如一印刷電路板、一微控制器或其類似者)、電源822及PTCR加熱元件828之一電路的電連接特徵(例如用於完成一電路之構件)。此等特徵可包含汽化器筒852之一底面上之至少兩個接點(本文中指稱筒接點860)及安置於汽化器810之筒容器之一基底附近之至少兩個接點(本文中指稱容器接點862)，使得當汽化器筒852嵌入至筒容器854中且與筒容器854耦合時，筒接點860及容器接點862電連接。由此等電連接件完成之電路可允許輸送電流至PTCR加熱元件828且可進一步用於額外功能，諸如(例如)用於基於一PTCR加熱元件828或汽化器筒852之其他電路及其類似者之一或多個電特性來識別一筒。
在本發明之一些實例中，至少兩個筒接點860及至少兩個容器接點862可經組態以依至少兩個定向之任一者電連接。換言之，可藉由依一第一旋轉定向(圍繞具有筒之汽化器筒852之端沿其嵌入至汽化器主體850之筒容器854中之一軸線)將一汽化器筒852嵌入筒容器854中使得至少兩個筒接點860之一第一筒接點電連接至至少兩個容器接點862之一第一容器接點且至少兩個筒接點860之一第二筒接點電連接至至少兩個容器接點862之一第二容器接點來完成操作汽化器810所需之一或多個電路。此外，可藉由依一第二旋轉定向將一汽化器筒852嵌入筒容器854中使得至少兩個筒接點860之第一筒接點電連接至至少兩個容器接點862之第二容器接點且至少兩個筒接點860之第二筒接點電連接至至少兩個容器接點862之第一容器接點來完成操作汽化器所需之一或多個電路。下文將進一步描述將一汽化器筒852可逆地嵌入至汽化器主體850之一筒容器854中之特徵。
至少兩個筒接點860及至少兩個容器接點862可呈各種形式。例如，一或兩組接點可包含導電銷、突片、柱、銷或柱之接收孔或其類似者。一些類型之接點可包含引起汽化器筒852及汽化器主體850上之接點之間的較佳實體及電接觸之彈簧或其他推進特徵。電接點可視情況鍍金及/或可包含其他金屬。
圖9係繪示操作利用一PTCR加熱元件之一實例性汽化器裝置之一實例性程序900的一程序流程圖。因為汽化器利用一PTCR加熱元件，所以溫度控制可為內在的，使得可無需回饋溫度感測器及功率工作循環且可達成更均勻加熱。
在910中，汽化器(例如控制器)可判定一使用者是否已提供一輸入。輸入可為按鈕、經由一壓力感測器感測一吸氣及其類似者。輸入可包含一開路按鈕或完成一電池與一PTCR加熱器之間的一電路之其他構件。若910中未提供輸入，則程序等待，直至提供一輸入。當提供輸入時，程序進行至步驟920。
在920中，將PTCR加熱元件連接至電源之電路呈一閉合狀態，使得電流流動至PTCR加熱元件。PTCR加熱元件由於電流而溫度升高。在PTCR加熱元件之溫度達到電阻率轉變區之後，PTCR加熱元件之電阻率增大，直至電流減小且達成一平衡，使得在汽化器不主動控制之情況下，PTCR加熱元件維持一均勻溫度(例如，溫度將維持為基於PTCR加熱元件之材料性質之一值)。換言之，汽化器控制器不必執行任何溫度感測或使電源工作循環以維持所要溫度。因此，當使用一PTCR加熱元件時，達成一所要溫度處之加熱及自調節。在一些實施方案中，按鈕可用由具有滯後性之一跳躍臨限壓力閥或其他構件觸發之一機械開關替換。
在930中，由於加熱而產生蒸汽。可藉由利用具有內在溫度控制之一PTCR加熱元件來避免過度加熱(例如燃燒)汽化器流體(或其他材料)以藉此避免形成無用且可能危險之化學副產物。
圖10A至圖10F繪示一PTCR加熱元件50之另一實例之模型化溫度。各圖之左側上展示一梯度溫度標度，其中紅色表示約255°C之最熱溫度且繼續依序通過可見光譜之色彩(即，紅、橙、黃、綠、藍及紫)而至約23°C之最冷溫度。在所繪示之各實例中，非線性PTCR材料10包含具有約5 mm×約5 mm×約0.5 mm之尺寸的一板幾何形狀；導電層20由銀(Ag)形成，具有約5 mm×約5 mm×約0.025 mm之尺寸；且導電引線30由銅(Cu)形成，具有約12 mm×約2 mm×約0.2 mm之尺寸。板幾何形狀可包含兩個平行側，其等包含導電層20及其附接導電引線30。導電引線30在PTCR加熱元件50之各側上藉由一連接件40來中心附接至導電層20。在一些實施方案中，連接件40係一夾板、一夾具、一導電膏、一高溫無鉛焊料及/或其等之組合。
圖10A繪示藉由施加一電流至PTCR加熱元件50來啟動1.0秒之後的溫度。紫色導電引線30仍為約25°C。PTCR材料10及導電層20之大部分已升高溫度至約120°C，其中包含連接件40之中心區域略冷，在約80°C之一溫度處。
圖10B繪示藉由施加一電流至PTCR加熱元件50來啟動2.0秒之後的溫度。藍/綠色導電引線30已升高溫度至約90°C。PTCR材料10及導電層20之大部分已升高溫度至約210°C，其中包含連接件40之中心區域較冷，在約160°C之一溫度處。
圖10C繪示藉由施加一電流至PTCR加熱元件50來啟動3.0秒之後的溫度。綠色導電引線30已升高溫度至約140°C。PTCR材料10及導電層20之大部分已升高溫度至約250°C，其中包含連接件40之中心區域較冷，在約200°C之一溫度處。
圖10D繪示藉由施加一電流至PTCR加熱元件50來啟動4.0秒之後的溫度。綠色導電引線30已升高溫度至約160°C。PTCR材料10及導電層20之大部分保持約250°C之溫度，其中包含連接件40之中心區域較冷，在約215°C之一溫度處。
圖10E繪示藉由施加一電流至PTCR加熱器50來啟動5.0秒之後的溫度。綠/黃色導電引線30已升高溫度至約180°C。PTCR材料10及導電層20之大部分保持約250°C之溫度，其中包含連接件40之中心區域略冷，在約225°C之一溫度處。
圖10F繪示藉由施加一電流至PTCR加熱元件50來啟動6.0秒之後的溫度。黃色導電引線30已升高溫度至約200°C。PTCR材料10及導電層20之大部分保持約250°C之溫度，其中包含連接件40之中心區域略冷，在約235°C之一溫度處。
圖11A繪示一實例性PTCR加熱元件之依據時間而變化之一模型化表面溫度。在模型中，PTCR加熱器之表面溫度開始於時間0處之25°C (即，室溫)。在施加一電流之後，表面溫度在約2秒內線性升高至約225°C之一溫度。在約2秒之後，溫度之增速逐漸下降至在啟動約3秒之後達成之約250°C之一穩態操作溫度。在模型中，假定非線性PTCR材料呈一非接觸、自由對流狀態，且自一距離量測發射輻射。在一些實施方案中，將PTCR加熱元件加熱至240°C至280°C之間的一操作溫度。在一些實施方案中，將PTCR加熱元件加熱至245°C至255°C之間的一操作溫度。在一些實施方案中，將PTCR加熱元件加熱至約250°C之一操作溫度。
圖11B繪示一實例性PTCR加熱器之依據時間而變化之模型化及量測最大表面溫度。使用一紅外線攝影機來重複四次量測以量測依據時間而變化之PTCR加熱器之最大表面溫度，接著，使用該等最大表面溫度來繪製最大表面溫度之模型。在模型中，假定非線性PTCR材料呈一非接觸、自由對流狀態，且自一距離量測發射輻射。在各情況中，PTCR加熱元件之最大表面溫度開始於時間0處之約25°C (即，室溫)。在施加一電流之後，最大表面溫度在約2秒內線性升高至約225°C之一溫度。在約2秒之後，溫度之增速逐漸下降至在啟動約3秒之後達成之約250°C之一穩態操作溫度。在一些實施方案中，將PTCR加熱元件加熱至240°C至280°C之間的一操作溫度。在一些實施方案中，將PTCR加熱元件加熱至245°C至255°C之間的一操作溫度。在一些實施方案中，將PTCR加熱元件加熱至約250°C之一操作溫度。
圖11C繪示一實例性PTCR加熱元件之依據時間而變化之模型化及量測平均表面溫度。使用一紅外線攝影機來重複四次量測以量測依據時間而變化之PTCR加熱元件之平均表面溫度，接著，使用該等平均表面溫度來繪製平均表面溫度之模型。在模型中，假定非線性PTCR材料呈一非接觸、自由對流狀態，且自一距離量測發射輻射。在各情況中，PTCR加熱元件之平均表面溫度開始於時間0處之約25°C (即，室溫)。在施加一電流之後，平均表面溫度在約2秒內線性升高至約225°C之一溫度。在約2秒之後，溫度之增速逐漸下降至在啟動約3秒之後達成之約250°C之一穩態操作溫度。在一些實施方案中，將PTCR加熱元件加熱至240°C至280°C之間的一操作溫度。在一些實施方案中，將PTCR加熱元件加熱至245°C至255°C之間的一操作溫度。在一些實施方案中，將PTCR加熱元件加熱至約250°C之一操作溫度。
圖12繪示根據本發明之實施方案之一實例性加熱器之依據時間而變化之一暫態電流回應。在曲線圖中，以安培量測電流，其依一近線性速率增大，且在啟動約1.5秒之後達到一峰值汲取。其後，隨著PTCR加熱器達到一自調節操作溫度，電阻快速增大以減少電流汲取。
儘管上文已詳細描述少量變動，但其他修改或新增係可行的。例如，本發明可包含具有PTCR加熱元件之一汽化器，其實現可包含真實菸品之一加熱不燃燒(HNB)以提供增強香味。在一些實施方案中，真實菸品係一固體或半固體。
在一些實施方案中，PTCR加熱元件包含1至50之間的一縱橫比。例如，PTCR加熱元件可包含1至5、5至10、10至15、15至20、20至25、25至30、30至35、35至40、40至45或45至50之間的一縱橫比。其他縱橫比係可行的。
在一些實施方案中，PTCR加熱元件包含一組合物，其包含：諸如一混合金屬氧化物之成分；或兩個或更多個混合金屬氧化物之一複合混合物；或一或多個混合金屬氧化物與一或多個元素金屬、或替代地與一或多個二元金屬氧化物(MOx
型相)、或替代地與一或多個二元金屬氮化物(MNx
型相)、或替代地與一或多個二元金屬碳化物(MCx
型相)、或替代地與一或多個二元金屬硼化物(MBx
型相)或替代地與一或多個二元金屬矽化物(MSix
型相)之一複合混合物；或一交聯聚合物複合物，其具有一或多個元素金屬，或替代地具有一或多個二元金屬氧化物，或替代地具有一或多個二元金屬氮化物，或替代地具有一或多個二元金屬碳化物，或替代地具有一或多個二元金屬硼化物，或替代地具有一或多個二元金屬矽化物。組合物可包含諸如ABO3
型化合物之組分，其中識別符A可為(但不限於) Li、Na、K、Rb、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Pb、Bi或其等之混合物，且識別符B包可為(但不限於) Mg、Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Hf、Ta或其等之混合物；例如鈦酸鋇(BaTiO3
)、鈦酸鉛(PbTiO3
)、鋯酸鉛(PbZrO3
)、鋁酸鉍(BiAlO3
)、鹼金屬鈮酸鹽(ANbO3
，A=Li、Na、K、Rb)、鹼金屬鉭酸鹽(ATaO3
，A=Li、Na、K、Rb)或其等之固溶體或諸如主族鹼金屬鋯酸鹽(Bi0.5
A0.5
ZrO3
，A=Li、Na、K)之固溶體或諸如主族鋯鈦酸(PbTi1-x
Zrx
O3
)之固溶體或諸如Ba1-x
REx
TiO3
(RE=La、Ce)之經稀土取代之變體等等。此等組分不受限於由其化學計量明確界定且因此可為非化學計量或共生材料。替代或額外組分可包含(例如)化合物，諸如鹼土鈮酸鹽(Sr1-x
Bax
Nb2
O6
)、通式[Bi2
O2
][An-1
Bn
O3n+1
]之奧利維里斯型相、Bi4
Ti3
O12
及其等之經取代、固溶體、非化學計量及共生相。替代地或另外，組分可包含：元素金屬，諸如C、Al、Si、Ti、Fe、Zn、Ag或Bi等等；二元金屬氧化物，諸如MgO、Al2
O3
、SiO2
、TiO2
、Ti2
O3
、Cr2
O3
、MnO、FeO、CoO、NiO、CuO、ZnO及/或SnO2
等等；二元金屬氮化物，諸如TiN、Mn3
N2
、Co2
N、Ni3
N及/或Zn3
N2
等等；二元金屬碳化物，諸如TiC等等；二元金屬硼化物，諸如ZrB2
、NbB2
等等；及二元金屬矽化物，諸如NbSi2
、WSi2
及/或MoSi2
等等。替代地或另外，組分可包含聚合物，諸如聚乙烯、聚醯胺、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯及其等之組合等等。
在一些實施方案中，一PTCR加熱元件經組態以電耦合至電源且加熱流體以形成一氣溶膠，PTCR加熱元件包含基於溫度來變動之一電阻率，電阻率包含一轉變區，該轉變區包含一溫度範圍內之電阻率之一增大。在一些實施方案中，電阻率轉變區開始於150°C至350°C之間的一第一溫度(例如T1
)；電阻率轉變區開始於200°C至300°C之間的一第一溫度；電阻率轉變區開始於220°C至290°C之間的一第一溫度；或電阻率轉變區開始於240°C至280°C之間的一第一溫度。在一些實施方案中，電阻率轉變區之溫度範圍(例如T1
至T2
)內之電阻率之增大包含增大至少10倍(例如，T2
處之電阻率比T1
處之電阻率至少大10倍)，增大倍數以與轉變區之一起點相關聯之一第一溫度(例如T1
)處之電阻率與與轉變區之一終點相關聯之一第二溫度(例如T2
)處之電阻率之間的一相對電阻率變化為特徵。其他倍數係可行的，例如，倍數可為至少100、1000或更大。
在一些實施方案中，轉變區之開始溫度(例如T1
)與轉變區之結束溫度(例如T2
)之間的一差可為500°C或更小。其他溫度範圍係可行的，例如，轉變區之開始溫度(例如T1
)與轉變區之結束溫度(例如T2
)之間的差可為200°C或更小、100°C或更小、50°C或更小、或更小。
在一些實施方案中，低於轉變區(例如低於T1
)之溫度處之PTCR加熱元件之電阻率係介於2 ohm-cm至2000 ohm-cm之間。其他電阻率值係可行的，例如，低於轉變區(例如低於T1
)之溫度處之PTCR加熱元件之電阻率可介於0.2 ohm-cm至20 ohm-cm之間、2.0 ohm-cm至20 ohm-cm之間、0.2 ohm-cm至2.0 ohm-cm之間、2 ohm-cm至200 ohm-cm之間、20 ohm-cm至200 ohm-cm之間或2 ohm-cm至20 ohm-cm之間。
本文中所描述之標的提供諸多技術優點。例如，在無需溫度感測器或電子電路或微處理器或演算法來提供以汽化點控制一PTCR加熱元件之功率的方法之情況下，在施加電壓之一範圍內以一PTCR加熱元件之汽化點確保一汽化器之內在溫度控制。在一些實施方案中，一PTCR加熱元件之內在溫度控制確保在不存在可汽化物質之條件下不發生熱逸，且無需可在缺少溫度控制電路時需要或期望之任何額外組件，諸如熔絲、感測器或其他切斷機構。
術語
術語「汽化器裝置」係指一自含有設備、包含兩個或更多個可分離部分(例如包含一電池及其他硬體之一汽化器主體及包含一可汽化材料之一筒)之一設備及/或其類似者之任何者。根據本發明之實施方案之汽化器裝置之實例包含電子汽化器、電子尼古丁輸送系統(ENDS)及/或其類似者。一般而言，此等汽化器裝置係加熱(例如藉由對流、傳導、輻射及/或其等之一些組合)一可汽化材料以提供一可吸入劑量之材料的手持裝置。與一汽化器裝置一起使用之可汽化材料可提供於一筒(例如一貯存器或其他容器中容納可汽化材料之汽化器之一部分)內，該筒可在清空時再填充，或係一次性的，使得可使用含有一相同或不同類型之額外可汽化材料之一新筒。一汽化器裝置可為一使用筒之汽化器裝置、一無筒汽化器裝置或能夠與或不與筒一起使用之一多用途汽化器裝置。例如，一汽化器裝置可包含經組態以直接接收一可汽化材料至加熱室中之一加熱室(例如一爐或其中由一PTCR加熱元件加熱材料之其他區域)及/或用於容納可汽化材料之一貯存器或其類似者。在一些實施方案中，一汽化器裝置可經組態以與一液體可汽化材料(例如其中一(若干)活性及/或非活性成分懸浮或保持於溶液中之一載體溶液或可汽化材料本身之一液體形式)、一膏、一蠟及/或一固體可汽化材料一起使用。一固體可汽化材料可包含發散植入材料之一些部分作為可汽化材料(例如使得在汽化材料以由一使用者吸入之後，植物材料之一些部分作為廢棄物保留)之一植物材料或可視情況為可汽化材料本身之一固體形式，使得所有固體材料可最終被汽化吸入。一液體可汽化材料亦能夠完全汽化，或可包含在汽化適合於吸入之所有材料之後保留之液體材料之一些部分。本文中所使用之一「汽化器系統」可包含諸如一汽化器裝置之一或多個組件。
如本文中所使用，術語「吸芯」或「芯吸元件」包含能夠經由毛細管壓力來引起流體運動之任何材料。
當一特徵或元件在本文中被認為「在另一特徵或元件上」時，其可直接在該另一特徵或元件上或亦可存在介入特徵及/或元件。相比而言，當一特徵或元件被認為「直接在另一特徵或元件上」時，不存在介入特徵或元件。亦應瞭解，當一元件被認為「連接」、「附接」或「耦合」至另一特徵或元件時，其可直接連接、附接或耦合至該另一特徵或元件或可存在介入特徵或元件。相比而言，當一特徵或元件被認為「直接連接」、「直接附接」或「直接耦合」至另一特徵或元件時，不存在介入特徵或元件。
儘管已相對於一實施例來描述或展示，但如此描述或展示之特徵及元件可應用於其他實施例。熟習技術者亦應瞭解，參考安置成「相鄰於」另一特徵之一結構或特徵可具有與相鄰特徵重疊或位於相鄰特徵下方之部分。
本文中所使用之術語僅用於描述特定實施例及實施方案且不意在限制。例如本文中所使用，除非內文另有明確指示，否則單數形式「一」及「該」意欲亦包含複數形式。
在以上描述及申請專利範圍中，諸如「…之至少一者」或「…之一或多者」之片語可與元件或特徵之一列表結合使用。術語「及/或」亦可出現於兩個或更多個元件或特徵之一列表中。除非與其中使用此一片語之內文另有隱含或明確矛盾，否則此一片語意欲意謂所列元件或特徵之任何個別者或所列元件或特徵之任何者與其他所列元件或特徵之任何者之組合。例如，片語「A及B之至少一者」、「A及B之一或多者」及「A及/或B」各意欲意謂「僅A、僅B或A及B兩者」。一類似解譯亦意欲用於包含三個或更多個項目之列表。例如，片語「A、B及C之至少一者」、「A、B及C之一或多者」及「A、B及/或C」各意欲意謂「僅A、僅B、僅C、A及B兩者、A及C兩者、B及C兩者或A及B及C三者」。上文及申請專利範圍中所使用之術語「基於…」意欲意謂「至少部分基於…」使得亦可容許一未列特徵或元件。
為易於描述，空間相對術語(諸如「向前」、「向後」、「下方」、「低於」、「下」、「上方」、「上」及其類似者)在本文中可用於描述一元件或特徵與另一(些)元件或特徵之關係，如圖中所繪示。應瞭解，除圖中所描繪之定向之外，空間相對術語亦意欲涵蓋使用或操作中之裝置之不同定向。例如，若顛倒圖中之一裝置，則被描述為「在其他元件或特徵下方」或「在其他元件或特徵下面」之元件將被定向為「在其他元件或特徵上方」。因此，例示性術語「下方」可涵蓋上方及下方之兩種定向。可依其他方式(旋轉90度或以其他定向)定向裝置且可相應地解譯本文中所使用之空間相對描述詞。類似地，除非另有明確指示，否則術語「向上」、「向下」、「垂直」、「水平」及其類似者在本文中僅供說明。
儘管術語「第一」及「第二」可在本文中用於描述各種特徵/元件(包含步驟)，但除非內文另有指示，否則此等特徵/元件不應受限於此等術語。此等術語可用於使特徵/元件彼此區分。因此，在不背離本文中所提供之教示之情況下，下文將討論之一第一特徵/元件可被稱為一第二特徵/元件，且類似地，下文將討論之一第二特徵/元件可被稱為一第一特徵/元件。
如本說明書及申請專利範圍中所使用(包含如實例中所使用)且除非另有明確說明，否則所有數值可被解讀為前面由用語「約」或「近似」修飾，即使該術語未明確出現。可在描述量值及/或位置時使用片語「約」或「近似」以指示所描述之值及/或位置在值及/或位置之一合理預期範圍內。例如，一數值可具有+/-規定值(或值範圍)之0.1%、+/-規定值(或值範圍)之1%、+/-規定值(或值範圍)之2%、+/-規定值(或值範圍)之5%、+/-規定值(或值範圍)之10%等等之一值。除非內文另有指示，否則本文中所給出之任何數值亦應被理解為包含約值或近似該值。例如，若揭示值「10」，則亦揭示「約10」。本文中所列舉之任何數值範圍意欲包含歸入其中之所有子範圍。亦應瞭解，當揭示一值時，亦揭示「小於或等於」該值、「大於或等於該值」及值之間的可能範圍，如熟習技術者所適當瞭解。例如，若揭示值「X」，則亦揭示「小於或等於X」及「大於或等於X」(例如，其中X係一數值)。亦應瞭解，在本申請案中，以諸多不同格式提供資料，且此資料表示終點及起點及資料點之任何組合之範圍。例如，若揭示一特定資料點「10」及一特定資料點「15」，則應瞭解，考量揭示大於、大於或等於、小於、小於或等於及等於10及15及10至15之間。亦應瞭解，亦揭示兩個特定單位之間的各單位。例如，若揭示10及15，則亦揭示11、12、13及14。
儘管上文已描述各種繪示實施例，但可在不背離本文教示之情況下對各種實施例作出諸多改變之任何者。例如，在替代實施例中，通常可改變執行各種描述方法步驟之順序，且在其他替代實施例中，可完全跳過一或多個方法步驟。各種裝置及系統實施例之選用特徵可包含於一些實施例中且不包含於其他實施例中。因此，以上描述主要供例示且不應被解譯為限制申請專利範圍之範疇。
本文中所描述之標的之一或多個態樣或特徵可實現於數位電子電路、積體電路、專門設計之專用積體電路(ASIC)、場可程式化閘陣列(FPGA)電腦硬體、韌體、軟體及/或其等之組合中。此等各種態樣或特徵可包含可執行及/或可解譯於一可程式化系統上之一或多個電腦程式中之實施方案，該可程式化系統包含至少一可程式化處理器，該至少一可程式化處理器可為專用或通用的、經耦合以自一儲存系統、至少一輸入裝置及至少一輸出裝置接收資料及指令及傳輸資料及指令至一儲存系統、至少一輸入裝置及至少一輸出裝置。可程式化系統或運算系統可包含用戶端及伺服器。一用戶端及伺服器一般彼此遠離且通常透過一通信網路來互動。用戶端與伺服器之關係由運行於各自電腦上且彼此具有一用戶端-伺服器關係之電腦程式引起。
此等電腦程式(其亦可指稱程式、軟體、軟體應用程式、應用程式、組件或程式碼)包含一可程式化處理器之機器指令，且可以一高階程序語言、一物件導向程式設計語言、一功能程式設計語言、一邏輯程式設計語言及/或組合/機器語言實施。如本文中所使用，術語「機器可讀媒體」係指用於提供機器指令及/或資料至一可程式化處理器之任何電腦程式產品、設備及/或裝置(諸如(例如)磁碟、光碟、記憶體及可程式化邏輯裝置(PLD))，其包含接收機器指令作為一機器可讀信號之一機器可讀媒體。術語「機器可讀信號」係指用於提供機器指令及/或資料至一可程式化處理器之任何信號。機器可讀媒體可非暫時性儲存此等機器指令，諸如(例如)一非暫時固態記憶體或磁硬碟或任何等效儲存媒體。替代地或另外，機器可讀媒體可依一暫時方式儲存此等機器指令，諸如(例如)一處理器快取記憶體或與一或多個實體處理器核心相關聯之其他隨機存取記憶體。
本文中所包含之實例及說明圖依繪示而非限制方式展示其中可實踐本發明之特定實施例。如所提及，可利用其他實施例且自特定實施例衍生其他實施例，使得可在不背離本發明之範疇之情況下進行結構及邏輯替代及改變。本發明之此等實施例可僅為了方便而在本文中個別或共同指稱術語「發明」，且若實際上揭示一個以上，則不意欲將本申請案之範疇自動限制於任何單一發明或發明概念。因此，儘管本文中已繪示及描述特定實施例，但經計算以達成相同目的之任何配置可取代所展示之特定實施例。本發明意欲覆蓋各種實施例之任何及所有調適或變動。熟習技術者將在檢視以上描述之後明白上述實施例之組合及本文中未具體描述之其他實施例。本文及申請專利範圍中所使用之術語「基於…」意欲意謂「至少部分基於…」，使得亦可容許一未列特徵或元件。
本文中所描述之標的可根據所要組態來體現於系統、設備、方法及/或物品中。以上描述中所闡述之實施方案不表示根據本發明之所有實施方案。相反地，其僅為根據與本發明相關之態樣之一些實例。儘管本文中已詳細描述若干變動，但其他修改或新增係可行的。特定言之，除本文中所闡述之特徵及/或變動之外，亦可提供進一步特徵及/或變動。例如，本文中所描述之實施方案可針對揭示特徵之各種組合及子組合及/或本文中所揭示之若干進一步特徵之組合及子組合。另外，附圖中所描繪及/或本文中所描述之邏輯流程未必需要所展示之特定順序或循序順序來達成所要結果。其他實施方案可在以下申請專利範圍之範疇內。
10:非線性正電阻溫度係數(PTCR)材料
20:導電層
30:導電引線
40:連接件
50:PTCR加熱元件
90:纖維吸芯
100:汽化總成
200:汽化總成
210:圓柱形狀
220:開口編織芯吸材料
410:PTCR材料
420:導電層
430:導電引線
440:矩形孔
460:PTCR加熱器
810:汽化器
812:外殼
822:電源
824:控制器
826:霧化器
828:PTCR加熱元件
830:吸嘴
832:感測器
833:輸入裝置
834:通信硬體
836:記憶體
838:輸出件
842:密封件/墊片
850:汽化器主體
852:汽化器筒
854:筒容器
856:貯存器
860:筒接點
862:容器接點
900:程序
910:步驟
920:步驟
930:步驟
本專利或申請案含有以色彩呈現之至少一圖式。在請求且支付所需費用之後，專利局將提供具有(若干)彩色圖式之本專利或專利公開申請案之複本。
併入至本說明書中且構成本說明書之一部分之附圖展示本文中所揭示之標的之特定態樣且與[實施方案]一起用於解釋與所揭示之實施方案相關聯之一些原理。在圖式中：
圖1A繪示一各向同性PTCR材料內之熱功率產生之行為；
圖1B繪示根據本發明之實施方案之一作圖，其繪示一非線性正電阻溫度係數半導電材料之一實例性電阻率對溫度曲線；
圖1C呈現根據本發明之實施方案之圖1B中所繪示之非線性PTCR半導電材料之電阻率對溫度曲線資料之一表；
圖2A繪示根據本發明之實施方案之能夠改良汽化器加熱之一實例性加熱元件之一圖式；
圖2B繪示根據本發明之實施方案之圖2A中所繪示之實例性加熱元件之一橫截面；
圖3A至圖3E繪示根據本發明之實施方案之實例性加熱器之模型化溫度；
圖3F繪示根據本發明之實施方案之一實例性非線性PTCR電阻率對溫度曲線；
圖3G繪示根據本發明之實施方案之另一實例性PTCR電阻率對溫度曲線；
圖4繪示根據本發明之實施方案之包含夾置於導電層之間的正電阻溫度係數材料之一實例性正電阻溫度係數加熱器；
圖5繪示根據本發明之實施方案之圖4之實例性加熱器之溫度；
圖6繪示根據本發明之實施方案之一實例性汽化總成，其包含一纖維吸芯及安裝於該纖維吸芯之一平坦側上之附接實例性加熱器；
圖7繪示根據本發明之實施方案之具有由開口編織芯吸材料包圍之加熱器之一汽化總成之另一實例性實施方案；
圖8係繪示根據本發明之實施方案之一實例性汽化器的一方塊圖；
圖9繪示根據本發明之實施方案之操作利用一正電阻溫度係數之加熱元件之一實例性汽化器裝置之一實例性程序之一程序流程圖；
圖10A至圖10F繪示根據本發明之實施方案之一實例性PTCR加熱器之模型化溫度；
圖11A繪示根據本發明之實施方案之一實例性PTCR加熱器之依據時間而變化之一模型化表面溫度；
圖11B繪示根據本發明之實施方案之一實例性PTCR加熱器之依據時間而變化之一模型化及量測最大表面溫度；
圖11C繪示根據本發明之實施方案之一實例性PTCR加熱器之依據時間而變化之一模型化及量測平均表面溫度；及
圖12繪示根據本發明之實施方案之一實例性PTCR加熱器之依據時間而變化之一暫態電流回應。
實際上，類似元件符號標示類似結構、特徵或元件。
810:汽化器
812:外殼
822:電源
824:控制器
826:霧化器
828:正電阻溫度係數(PTCR)加熱元件
830:吸嘴
832:感測器
833:輸入裝置
834:通信硬體
836:記憶體
838:輸出件
842:密封件/墊片
850:汽化器主體
852:汽化器筒
854:筒容器
856:貯存器
860:筒接點
862:容器接點
Claims (151)
- 一種設備，其包括： 一電源，其經組態以依一電壓提供一電流； 一貯存器，其經組態以容納一可汽化材料；及 一PTCR (正電阻溫度係數)加熱元件，其經組態以電耦合至該電源以接收該電流且加熱該可汽化材料以形成一氣溶膠，該PTCR加熱元件包括具有基於溫度來變動之一電阻率的一PTCR材料，該電阻率包含一電阻率轉變區，其中該電阻率在一溫度範圍內增大，使得當將該PTCR加熱元件加熱至高於該轉變區內之一第一溫度時，來自該電源之電流減小至限制該PTCR加熱元件進一步溫度升高之一位準。
- 如請求項1之設備，其進一步包括： 一外殼，其中該電源容納於該外殼中。
- 如請求項2之設備，其中該貯存器包含一進口及一出口，且經組態以耦合至該外殼。
- 如請求項3之設備，其中該PTCR加熱元件配置於該進口與該出口之間。
- 如請求項1之設備，其進一步包括： 一筒，其包含該貯存器。
- 如請求項1之設備，其進一步包括： 一筒，其包含該貯存器及該PTCR加熱元件，其中該可汽化材料係該貯存器內之一流體； 一吸芯，其經組態以運輸該流體至一汽化位置；及 數個電接點，其等電耦合至該PTCR加熱元件且經組態以自該電源提供該電流至該PTCR加熱元件，且其中該PTCR加熱元件經組態以在該位置處加熱該流體。
- 如請求項1之設備，其中該可汽化材料係一液體。
- 如請求項1之設備，其中該可汽化材料係一菸品。
- 如請求項8之設備，其中該菸品係一固體或半固體。
- 如請求項1之設備，其進一步包括： 一輸入件，其經組態以回應於使用者輸入而將該電源電連接至該PTCR加熱元件。
- 如請求項10之設備，其中該輸入件包含一按鈕。
- 如請求項1之設備，其中該設備不包括一控制器。
- 如請求項1之設備，其中該設備不包括一壓力感測器。
- 如請求項1之設備，其進一步包括： 一壓力感測器；及 一控制器，其耦合至該壓力感測器且經組態以偵測吸入且回應性地將該電源電連接至該PTCR加熱元件。
- 如請求項1之設備，其中該電阻率轉變區開始於150°C至350°C之間的該第一溫度。
- 如請求項1之設備，其中該電阻率轉變區開始於220°C至300°C之間的該第一溫度。
- 如請求項1之設備，其中該電阻率轉變區開始於240°C至280°C之間的該第一溫度。
- 如請求項1之設備，其中該第一溫度大於225°C。
- 如請求項1之設備，其中將該PTCR加熱元件加熱至240°C至280°C之間的一操作溫度。
- 如請求項1之設備，其中將該PTCR加熱元件加熱至245°C至255°C之間的一操作溫度。
- 如請求項1之設備，其中將該PTCR加熱元件加熱至約250°C之一操作溫度。
- 如請求項1之設備，其中該電阻率轉變區之該溫度範圍內之該電阻率之該增大包含增大至少10倍，該增大倍數以與該電阻率轉變區之一起點相關聯之該第一溫度處之電阻率與與該電阻率轉變區之一終點相關聯之一第二溫度處之電阻率之間的一相對電阻率變化為特徵。
- 如請求項1之設備，其中該電阻率轉變區之該溫度範圍內之該電阻率之該增大包含增大至少100倍，該增大倍數以與該電阻率轉變區之一起點相關聯之該第一溫度處之電阻率與與該電阻率轉變區之一終點相關聯之一第二溫度處之電阻率之間的一相對電阻率變化為特徵。
- 如請求項1之設備，其中該電阻率轉變區之該溫度範圍內之該電阻率之該增大包含增大至少1000倍，該增大倍數以與該電阻率轉變區之一起點相關聯之該第一溫度處之電阻率與與該電阻率轉變區之一終點相關聯之一第二溫度處之電阻率之間的一相對電阻率變化為特徵。
- 如請求項1之設備，其中該電阻率轉變區開始於該第一溫度且結束於一第二溫度，該第一溫度與該第二溫度之間的一差係500°C或更小。
- 如請求項1之設備，其中該電阻率轉變區開始於該第一溫度且結束於一第二溫度，該第一溫度與該第二溫度之間的一差係200°C或更小。
- 如請求項1之設備，其中該電阻率轉變區開始於該第一溫度且結束於一第二溫度，該第一溫度與該第二溫度之間的一差係100°C或更小。
- 如請求項1之設備，其中該電阻率轉變區開始於該第一溫度且結束於一第二溫度，該第一溫度與該第二溫度之間的一差係50°C或更小。
- 如請求項1之設備，其中該電阻率轉變區開始於該第一溫度，且低於該第一溫度之溫度處之該PTCR加熱元件之該電阻率係介於20 ohm-cm至200 ohm-cm之間。
- 如請求項1之設備，其中該電阻率轉變區開始於該第一溫度，且低於該第一溫度之溫度處之該PTCR加熱元件之該電阻率係介於2.0 ohm-cm至20 ohm-cm之間。
- 如請求項1之設備，其中該電阻率轉變區開始於該第一溫度，且低於該第一溫度之溫度處之該PTCR加熱元件之該電阻率係介於0.2 ohm-cm至2.0 ohm-cm之間。
- 如請求項1之設備，其中該電阻率轉變區之該溫度範圍內之該電阻率之該增大包含增大至少100倍，該增大倍數以與該電阻率轉變區之一起點相關聯之該第一溫度處之電阻率與與該電阻率轉變區之一終點相關聯之一第二溫度處之電阻率之間的一相對電阻率變化為特徵； 其中該第一溫度係介於150°C至350°C之間； 其中將該PTCR加熱元件加熱至高於該第一溫度之240°C至280°C之間的一操作溫度； 其中該第一溫度與該第二溫度之間的一差係200°C或更小； 其中低於該第一溫度之溫度處之該PTCR加熱元件之該電阻率係介於2 ohm-cm至200 ohm-cm之間。
- 如請求項1之設備，其中該PTCR加熱元件包含：一板幾何形狀，其包含一高度、一寬度及一長度；一多邊形幾何形狀；及/或一圓形幾何形狀。
- 如請求項33之設備，其中該高度係0.5 mm，該長度係5.0 mm，且該寬度係5.0 mm。
- 如請求項33之設備，其中該板幾何形狀包含兩個平行側及附接至該兩個平行側之導電引線。
- 如請求項1之設備，其中該PTCR加熱元件包含一第一導電層與一第二導電層之間的一正電阻溫度係數材料層，該第一導電層耦合至一第一導電引線，該第二導電層耦合至一第二導電引線。
- 如請求項1之設備，其中該PTCR加熱元件包含延伸穿過該PTCR加熱元件之一孔特徵。
- 如請求項1之設備，其中該PTCR加熱元件包含1至50之間的一縱橫比。
- 如請求項1之設備，其中該PTCR加熱元件包含一組合物，該組合物包含：一陶瓷；一混合金屬氧化物；兩個或更多個混合金屬氧化物；一或多個混合金屬氧化物與一或多個元素金屬、具有MOx 型相之一或多個二元金屬氧化物、具有MNx 型相之一或多個二元金屬氮化物、具有MCx 型相之一或多個二元金屬碳化物、具有MBx 型相之一或多個二元金屬硼化物及/或具有MSix 型相之一或多個二元金屬矽化物之一複合混合物；兩個或更多個二元金屬氧化物之一複合混合物；兩個或更多個二元金屬氧化物與一或多個元素金屬、一或多個二元金屬氮化物、一或多個二元金屬碳化物、一或多個二元金屬硼化物及/或一或多個二元金屬矽化物之一複合混合物；及/或一交聯聚合物複合物，其具有一或多個元素金屬、一或多個二元金屬氧化物、一或多個二元金屬氮化物、一或多個二元金屬碳化物、一或多個二元金屬硼化物及/或一或多個二元金屬矽化物；及/或其等之任何組合。
- 如請求項39之設備，其中該組合物包含：ABO3 型化合物，其中識別符A包含Li、Na、K、Rb、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Pb、Bi或其等之混合物，且識別符B包含Mg、Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Hf、Ta或其等之混合物；鈦酸鋇(BaTiO3 )；鈦酸鉛(PbTiO3 )；鋯酸鉛(PbZrO3 )；鋁酸鉍(BiAlO3 )；鹼金屬鈮酸鹽(ANbO3 ，A=Li、Na、K、Rb)、鹼金屬鉭酸鹽(ATaO3 ，A=Li、Na、K、Rb)或其等之固溶體；包含主族鹼金屬鋯酸鹽(Bi0.5 A0.5 ZrO3 ，A=Li、Na、K)之固溶體；包含主族鋯鈦酸(PbTi1-x Zrx O3 )之固溶體、經稀土取代之變體及/或Ba1-x REx TiO3 (RE=La、Ce)；鹼土鈮酸鹽(Sr1-x Bax Nb2 O6 )、通式[Bi2 O2 ][An-1 Bn O3n+1 ]之奧利維里斯(Aurivillius)型相、Bi4 Ti3 O12 、其等之經取代、固溶體、非化學計量及共生相；元素金屬，其包含C、Al、Si、Ti、Fe、Zn、Ag及/或Bi；二元金屬氧化物，其包含MgO、Al2 O3 、SiO2 、TiO2 、Ti2 O3 、Cr2 O3 、MnO、FeO、CoO、NiO、CuO、ZnO及/或SnO2 ；二元金屬氮化物，其包含TiN、Mn3 N2 、Co2 N、Ni3 N及/或Zn3 N2 ；二元金屬碳化物，其包含TiC；二元金屬硼化物，其包含ZrB2 及/或NbB2 ；二元金屬矽化物，其包含NbSi2 、WSi2 及/或MoSi2 ；聚乙烯；聚醯胺；聚偏二氟乙烯(kynar)；聚四氟乙烯；及/或其等之任何組合。
- 如請求項1之設備，其進一步包括： 一吸芯，其相鄰於該PTCR加熱元件，該吸芯經組態以運輸該可汽化材料至一汽化位置， 其中該PTCR加熱元件經組態以在該位置處加熱該可汽化材料。
- 如請求項41之設備，其進一步包括： 一第二加熱元件，該第二加熱元件相鄰於該吸芯之一第二側且該PTCR加熱元件相鄰於該吸芯之一第一側。
- 如請求項41之設備，其中該吸芯包含相鄰於該PTCR加熱元件之一開口編織組態及圓柱端。
- 如請求項1之設備，其中該電源經組態以提供3 V至6 V之間的該電壓。
- 如請求項1之設備，其中該電源係一電池。
- 如請求項1之設備，其中該可汽化材料包括一尼古丁調配物。
- 一種方法，其包括： 由一汽化器設備接收一使用者輸入； 使用該汽化器設備之一PTCR加熱元件來加熱一可汽化材料，該PTCR加熱元件經組態以電耦合至一電源且加熱該可汽化材料以形成一氣溶膠，該PTCR加熱元件包含基於溫度來變動之一電阻率，該電阻率包含一電阻率轉變區，該電阻率轉變區包含自一第一溫度至一第二溫度之一溫度範圍內之電阻率之一增大，使得當將該PTCR加熱元件加熱至該第一溫度與該第二溫度之間時，來自該電源之電流減小至限制該PTCR加熱元件因電流而進一步溫度升高之一位準；及 藉由加熱該可汽化流體來產生蒸汽。
- 如請求項47之方法，其中該可汽化流體包括一尼古丁調配物。
- 一種設備，其包括： 一電源，其經組態以依一電壓提供一電流； 一貯存器，其經組態以容納一可汽化材料；及 一霧化器，其耦合至該貯存器以接收該可汽化材料，該霧化器包含經組態以電耦合至該電源且自該電源接收電流以汽化該可汽化材料之一PTCR (正電阻溫度係數)加熱元件，該PTCR加熱元件經組態以加熱至一操作溫度，在該操作溫度處，一電阻率減小該電流以防止該操作溫度升高。
- 如請求項49之設備，其進一步包括： 一外殼，其中該電源容納於該外殼中。
- 如請求項50之設備，其中該貯存器徑組態以耦合至該外殼。
- 如請求項51之設備，其中該霧化器包含一進口及一出口，且該PTCR加熱元件配置於該進口與該出口之間。
- 如請求項52之設備，其進一步包括： 一筒，其包含該貯存器及該霧化器。
- 如請求項49之設備，其進一步包括： 一筒，其包含該貯存器及該PTCR加熱元件，其中該可汽化材料係該貯存器內之一流體； 一吸芯，其經組態以運輸該流體至一汽化位置；及 數個電接點，其等電耦合至該PTCR加熱元件且經組態以自該電源提供該電流至該PTCR加熱元件，且其中該PTCR加熱元件經組態以在該位置處加熱該流體。
- 如請求項49之設備，其中該可汽化材料係一液體。
- 如請求項49之設備，其中該可汽化材料係一菸品。
- 如請求項56之設備，其中該菸品係一固體或半固體。
- 如請求項49之設備，其進一步包括： 一輸入件，其經組態以回應於使用者輸入而將該電源電連接至該PTCR加熱元件。
- 如請求項58之設備，其中該輸入件包含一按鈕。
- 如請求項49之設備，其中該設備不包括一控制器。
- 如請求項49之設備，其中該設備不包括一壓力感測器。
- 如請求項49之設備，其進一步包括： 一壓力感測器；及 一控制器，其耦合至該壓力感測器且經組態以偵測吸入且回應性地將該電源電連接至該PTCR加熱元件。
- 如請求項49之設備，其中該操作溫度介於240°C至280°C之間。
- 如請求項49之設備，其中該操作溫度介於245°C至255°C之間。
- 如請求項49之設備，其中該操作溫度約250°C。
- 如請求項49之設備，其中該電阻率大於500 ohm-cm。
- 如請求項49之設備，其中該電阻率大於5000 ohm-cm。
- 如請求項49之設備，其中該電阻率大於15000 ohm-cm。
- 如請求項49之設備，其中該電阻率大於20000 ohm-cm。
- 如請求項49之設備，其中該PTCR加熱元件包含：一板幾何形狀，其包含一高度、一寬度及一長度；一多邊形幾何形狀；及/或一圓形幾何形狀。
- 如請求項70之設備，其中該高度係0.5 mm，該長度係5.0 mm，且該寬度係5.0 mm。
- 如請求項70之設備，其中該板幾何形狀包含兩個平行側及附接至該兩個平行側之導電引線。
- 如請求項49之設備，其中該PTCR加熱元件包含一第一導電層與一第二導電層之間的一正電阻溫度係數材料層，該第一導電層耦合至一第一導電引線，該第二導電層耦合至一第二導電引線。
- 如請求項49之設備，其中該PTCR加熱元件包含延伸穿過該PTCR加熱元件之一孔特徵。
- 如請求項49之設備，其中該PTCR加熱元件包含1至50之間的一縱橫比。
- 如請求項49之設備，其中該PTCR加熱元件包含一組合物，該組合物包含：一陶瓷；一混合金屬氧化物；兩個或更多個混合金屬氧化物；一或多個混合金屬氧化物與一或多個元素金屬、具有MOx 型相之一或多個二元金屬氧化物、具有MNx 型相之一或多個二元金屬氮化物、具有MCx 型相之一或多個二元金屬碳化物、具有MBx 型相之一或多個二元金屬硼化物及/或具有MSix 型相之一或多個二元金屬矽化物之一複合混合物；兩個或更多個二元金屬氧化物之一複合混合物；兩個或更多個二元金屬氧化物與一或多個元素金屬、一或多個二元金屬氮化物、一或多個二元金屬碳化物、一或多個二元金屬硼化物及/或一或多個二元金屬矽化物之一複合混合物；及/或一交聯聚合物複合物，其具有一或多個元素金屬、一或多個二元金屬氧化物、一或多個二元金屬氮化物、一或多個二元金屬碳化物、一或多個二元金屬硼化物及/或一或多個二元金屬矽化物；及/或其等之任何組合。
- 如請求項76之設備，其中該組合物包含：ABO3 型化合物，其中識別符A包含Li、Na、K、Rb、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Pb、Bi或其等之混合物，且識別符B包含Mg、Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Hf、Ta或其等之混合物；鈦酸鋇(BaTiO3 )；鈦酸鉛(PbTiO3 )；鋯酸鉛(PbZrO3 )；鋁酸鉍(BiAlO3 )；鹼金屬鈮酸鹽(ANbO3 ，A=Li、Na、K、Rb)、鹼金屬鉭酸鹽(ATaO3 ，A=Li、Na、K、Rb)或其等之固溶體；包含主族鹼金屬鋯酸鹽(Bi0.5 A0.5 ZrO3 ，A=Li、Na、K)之固溶體；包含主族鋯鈦酸(PbTi1-x Zrx O3 )之固溶體、經稀土取代之變體及/或Ba1-x REx TiO3 (RE=La、Ce)；鹼土鈮酸鹽(Sr1-x Bax Nb2 O6 )、通式[Bi2 O2 ][An-1 Bn O3n+1 ]之奧利維里斯型相、Bi4 Ti3 O12 、其等之經取代、固溶體、非化學計量及共生相；元素金屬，其包含C、Al、Si、Ti、Fe、Zn、Ag及/或Bi；二元金屬氧化物，其包含MgO、Al2 O3 、SiO2 、TiO2 、Ti2 O3 、Cr2 O3 、MnO、FeO、CoO、NiO、CuO、ZnO及/或SnO2 ；二元金屬氮化物，其包含TiN、Mn3 N2 、Co2 N、Ni3 N及/或Zn3 N2 ；二元金屬碳化物，其包含TiC；二元金屬硼化物，其包含ZrB2 及/或NbB2 ；二元金屬矽化物，其包含NbSi2 、WSi2 及/或MoSi2 ；聚乙烯；聚醯胺；聚偏二氟乙烯；聚四氟乙烯；及/或其等之任何組合。
- 如請求項49之設備，其進一步包括： 一吸芯，其相鄰於該PTCR加熱元件，該吸芯經組態以運輸該可汽化材料至一汽化位置， 其中該PTCR加熱元件經組態以在該位置處加熱該可汽化材料。
- 如請求項78之設備，其進一步包括： 一第二加熱元件，該第二加熱元件相鄰於該吸芯之一第二側且該PTCR加熱元件相鄰於該吸芯之一第一側。
- 如請求項78之設備，其中該吸芯包含相鄰於該PTCR加熱元件之一開口編織組態及圓柱端。
- 如請求項49之設備，其中該電源經組態以提供3 V至6 V之間的該電壓。
- 如請求項49之設備，其中該電源係一電池。
- 如請求項49之設備，其中該可汽化材料包括一尼古丁調配物。
- 一種設備，其包括： 一電源，其經組態以依一電壓提供一電流； 一容器，其經組態以接收一可汽化材料；及 一PTCR (正電阻溫度係數)加熱元件，其經組態以電耦合該電源且自該電源接收電流以汽化該可汽化材料，該PTCR加熱元件經組態以加熱至一操作溫度，在該操作溫度處，一電阻率減小該電流以防止該操作溫度升高。
- 如請求項84之設備，其進一步包括： 一外殼，其中該電源容納於該外殼中。
- 如請求項85之設備，其進一步包括： 一貯存器，其經組態以容納該可汽化材料且耦合至該外殼。
- 如請求項86之設備，其進一步包括： 一霧化器，其包含一進口及一出口，且該PTCR加熱元件配置於該進口與該出口之間。
- 如請求項87之設備，其進一步包括： 一筒，其包含該貯存器及該霧化器。
- 如請求項84之設備，其進一步包括： 一筒，其包含容納該可汽化材料之該貯存器及該PTCR加熱元件，其中該可汽化材料係該貯存器內之一流體； 一吸芯，其經組態以運輸該流體至一汽化位置；及 數個電接點，其等電耦合至該PTCR加熱元件且經組態以自該電源提供該電流至該PTCR加熱元件，且其中該PTCR加熱元件經組態以在該位置處加熱該流體。
- 如請求項84之設備，其中該可汽化材料係一液體。
- 如請求項84之設備，其中該可汽化材料係一菸品。
- 如請求項91之設備，其中該菸品係一固體或半固體。
- 如請求項84之設備，其進一步包括： 一輸入件，其經組態以回應於使用者輸入而將該電源電連接至該PTCR加熱元件。
- 如請求項93之設備，其中該輸入件包含一按鈕。
- 如請求項84之設備，其中該設備不包括一控制器。
- 如請求項84之設備，其中該設備不包括一壓力感測器。
- 如請求項84之設備，其進一步包括： 一壓力感測器；及 一控制器，其耦合至該壓力感測器且經組態以偵測吸入且回應性地將該電源電連接至該PTCR加熱元件。
- 如請求項84之設備，其中該操作溫度介於240°C至280°C之間。
- 如請求項84之設備，其中該操作溫度介於245°C至255°C之間。
- 如請求項84之設備，其中該操作溫度約250°C。
- 如請求項84之設備，其中該電阻率大於500 ohm-cm。
- 如請求項84之設備，其中該電阻率大於5000 ohm-cm。
- 如請求項84之設備，其中該電阻率大於15000 ohm-cm。
- 如請求項84之設備，其中該電阻率大於20000 ohm-cm。
- 如請求項84之設備，其中該PTCR加熱元件包含：一板幾何形狀，其包含一高度、一寬度及一長度；一多邊形幾何形狀；及/或一圓形幾何形狀。
- 如請求項105之設備，其中該高度係0.5 mm，該長度係5.0 mm，且該寬度係5.0 mm。
- 如請求項105之設備，其中該板幾何形狀包含兩個平行側及附接至該兩個平行側之導電引線。
- 如請求項84之設備，其中該PTCR加熱元件包含一第一導電層與一第二導電層之間的一正電阻溫度係數材料層，該第一導電層耦合至一第一導電引線，該第二導電層耦合至一第二導電引線。
- 如請求項84之設備，其中該PTCR加熱元件包含延伸穿過該PTCR加熱元件之一孔特徵。
- 如請求項84之設備，其中該PTCR加熱元件包含1至50之間的一縱橫比。
- 如請求項84之設備，其中該PTCR加熱元件包含一組合物，該組合物包含：一陶瓷；一混合金屬氧化物；兩個或更多個混合金屬氧化物；一或多個混合金屬氧化物與一或多個元素金屬、具有MOx 型相之一或多個二元金屬氧化物、具有MNx 型相之一或多個二元金屬氮化物、具有MCx 型相之一或多個二元金屬碳化物、具有MBx 型相之一或多個二元金屬硼化物及/或具有MSix 型相之一或多個二元金屬矽化物之一複合混合物；兩個或更多個二元金屬氧化物之一複合混合物；兩個或更多個二元金屬氧化物與一或多個元素金屬、一或多個二元金屬氮化物、一或多個二元金屬碳化物、一或多個二元金屬硼化物及/或一或多個二元金屬矽化物之一複合混合物；及/或一交聯聚合物複合物，其具有一或多個元素金屬、一或多個二元金屬氧化物、一或多個二元金屬氮化物、一或多個二元金屬碳化物、一或多個二元金屬硼化物及/或一或多個二元金屬矽化物；及/或其等之任何組合。
- 如請求項111之設備，其中該組合物包含：ABO3 型化合物，其中識別符A包含Li、Na、K、Rb、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Pb、Bi或其等之混合物，且識別符B包含Mg、Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Hf、Ta或其等之混合物；鈦酸鋇(BaTiO3 )；鈦酸鉛(PbTiO3 )；鋯酸鉛(PbZrO3 )；鋁酸鉍(BiAlO3 )；鹼金屬鈮酸鹽(ANbO3 ，A=Li、Na、K、Rb)、鹼金屬鉭酸鹽(ATaO3 ，A=Li、Na、K、Rb)或其等之固溶體；包含主族鹼金屬鋯酸鹽(Bi0.5 A0.5 ZrO3 ，A=Li、Na、K)之固溶體；包含主族鋯鈦酸(PbTi1-x Zrx O3 )之固溶體、經稀土取代之變體及/或Ba1-x REx TiO3 (RE=La、Ce)；鹼土鈮酸鹽(Sr1-x Bax Nb2 O6 )、通式[Bi2 O2 ][An-1 Bn O3n+1 ]之奧利維里斯型相、Bi4 Ti3 O12 、其等之經取代、固溶體、非化學計量及共生相；元素金屬，其包含C、Al、Si、Ti、Fe、Zn、Ag及/或Bi；二元金屬氧化物，其包含MgO、Al2 O3 、SiO2 、TiO2 、Ti2 O3 、Cr2 O3 、MnO、FeO、CoO、NiO、CuO、ZnO及/或SnO2 ；二元金屬氮化物，其包含TiN、Mn3 N2 、Co2 N、Ni3 N及/或Zn3 N2 ；二元金屬碳化物，其包含TiC；二元金屬硼化物，其包含ZrB2 及/或NbB2 ；二元金屬矽化物，其包含NbSi2 、WSi2 及/或MoSi2 ；聚乙烯；聚醯胺；聚偏二氟乙烯；聚四氟乙烯；及/或其等之任何組合。
- 如請求項84之設備，其進一步包括： 一吸芯，其相鄰於該PTCR加熱元件，該吸芯經組態以運輸該可汽化材料至一汽化位置， 其中該PTCR加熱元件經組態以在該位置處加熱該可汽化材料。
- 如請求項113之設備，其進一步包括： 一第二加熱元件，該第二加熱元件相鄰於該吸芯之一第二側且該PTCR加熱元件相鄰於該吸芯之一第一側。
- 如請求項113之設備，其中該吸芯包含相鄰於該PTCR加熱元件之一開口編織組態及圓柱端。
- 如請求項84之設備，其中該電源經組態以提供3 V至6 V之間的該電壓。
- 如請求項84之設備，其中該電源係一電池。
- 如請求項84之設備，其中該可汽化材料包括一尼古丁調配物。
- 一種設備，其包括： 一電源，其經組態以依一電壓提供一電流； 一容器，其經組態以接收一可汽化材料；及 一PTCR (正電阻溫度係數)加熱元件，其經組態以電耦合該電源且自該電源接收電流以汽化該可汽化材料，該PTCR加熱元件在100°C處具有10 ohm-cm至100 ohm-cm之間的一第一電阻率及在260°C處具有50000 ohm-cm至150000 ohm-cm之間的一第二電阻率。
- 如請求項119之設備，其進一步包括： 一外殼，其中該電源容納於該外殼中。
- 如請求項120之設備，其進一步包括： 一貯存器，其經組態以容納該可汽化材料且耦合至該外殼。
- 如請求項121之設備，其進一步包括： 一霧化器，其包含一進口及一出口，且該PTCR加熱元件配置於該進口與該出口之間。
- 如請求項122之設備，其進一步包括： 一筒，其包含該貯存器及該霧化器。
- 如請求項119之設備，其進一步包括： 一筒，其包含容納該可汽化材料之一貯存器及該PTCR加熱元件，其中該可汽化材料係該貯存器內之一流體； 一吸芯，其經組態以運輸該流體至一汽化位置；及 數個電接點，其等電耦合至該PTCR加熱元件且經組態以自該電源提供該電流至該PTCR加熱元件，且其中該PTCR加熱元件經組態以在該位置處加熱該流體。
- 如請求項119之設備，其中該可汽化材料係一液體。
- 如請求項119之設備，其中該可汽化材料係一菸品。
- 如請求項126之設備，其中該菸品係一固體或半固體。
- 如請求項119之設備，其進一步包括： 一輸入件，其經組態以回應於使用者輸入而將該電源電連接至該PTCR加熱元件。
- 如請求項128之設備，其中該輸入件包含一按鈕。
- 如請求項119之設備，其中該設備不包括一控制器。
- 如請求項119之設備，其中該設備不包括一壓力感測器。
- 如請求項119之設備，其進一步包括： 一壓力感測器；及 一控制器，其耦合至該壓力感測器且經組態以偵測吸入且回應性地將該電源電連接至該PTCR加熱元件。
- 如請求項119之設備，其中該PTCR加熱元件具有240°C至280°C之間的一操作溫度。
- 如請求項119之設備，其中該PTCR加熱元件具有245°C至255°C之間的一操作溫度。
- 如請求項119之設備，其中該PTCR加熱元件具有約250°C之一操作溫度。
- 如請求項119之設備，其中該PTCR加熱元件包含：一板幾何形狀，其包含一高度、一寬度及一長度；一多邊形幾何形狀；及/或一圓形幾何形狀。
- 如請求項136之設備，其中該高度係0.5 mm，該長度係5.0 mm，且該寬度係5.0 mm。
- 如請求項136之設備，其中該板幾何形狀包含兩個平行側及附接至該兩個平行側之導電引線。
- 如請求項119之設備，其中該PTCR加熱元件包含一第一導電層與一第二導電層之間的一正電阻溫度係數材料層，該第一導電層耦合至一第一導電引線，該第二導電層耦合至一第二導電引線。
- 如請求項119之設備，其中該PTCR加熱元件包含延伸穿過該PTCR加熱元件之一孔特徵。
- 如請求項119之設備，其中該PTCR加熱元件包含1至50之間的一縱橫比。
- 如請求項119之設備，其中該PTCR加熱元件包含一組合物，該組合物包含：一陶瓷；一混合金屬氧化物；兩個或更多個混合金屬氧化物；一或多個混合金屬氧化物與一或多個元素金屬、具有MOx 型相之一或多個二元金屬氧化物、具有MNx 型相之一或多個二元金屬氮化物、具有MCx 型相之一或多個二元金屬碳化物、具有MBx 型相之一或多個二元金屬硼化物及/或具有MSix 型相之一或多個二元金屬矽化物之一複合混合物；兩個或更多個二元金屬氧化物之一複合混合物；兩個或更多個二元金屬氧化物與一或多個元素金屬、一或多個二元金屬氮化物、一或多個二元金屬碳化物、一或多個二元金屬硼化物及/或一或多個二元金屬矽化物之一複合混合物；及/或一交聯聚合物複合物，其具有一或多個元素金屬、一或多個二元金屬氧化物、一或多個二元金屬氮化物、一或多個二元金屬碳化物、一或多個二元金屬硼化物及/或一或多個二元金屬矽化物；及/或其等之任何組合。
- 如請求項142之設備，其中該組合物包含：ABO3 型化合物，其中識別符A包含Li、Na、K、Rb、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Pb、Bi或其等之混合物，且識別符B包含Mg、Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Hf、Ta或其等之混合物；鈦酸鋇(BaTiO3 )；鈦酸鉛(PbTiO3 )；鋯酸鉛(PbZrO3 )；鋁酸鉍(BiAlO3 )；鹼金屬鈮酸鹽(ANbO3 ，A=Li、Na、K、Rb)、鹼金屬鉭酸鹽(ATaO3 ，A=Li、Na、K、Rb)或其等之固溶體；包含主族鹼金屬鋯酸鹽(Bi0.5 A0.5 ZrO3 ，A=Li、Na、K)之固溶體；包含主族鋯鈦酸(PbTi1-x Zrx O3 )之固溶體、經稀土取代之變體及/或Ba1-x REx TiO3 (RE=La、Ce)；鹼土鈮酸鹽(Sr1-x Bax Nb2 O6 )、通式[Bi2 O2 ][An-1 Bn O3n+1 ]之奧利維里斯型相、Bi4 Ti3 O12 、其等之經取代、固溶體、非化學計量及共生相；元素金屬，其包含C、Al、Si、Ti、Fe、Zn、Ag及/或Bi；二元金屬氧化物，其包含MgO、Al2 O3 、SiO2 、TiO2 、Ti2 O3 、Cr2 O3 、MnO、FeO、CoO、NiO、CuO、ZnO及/或SnO2 ；二元金屬氮化物，其包含TiN、Mn3 N2 、Co2 N、Ni3 N及/或Zn3 N2 ；二元金屬碳化物，其包含TiC；二元金屬硼化物，其包含ZrB2 及/或NbB2 ；二元金屬矽化物，其包含NbSi2 、WSi2 及/或MoSi2 ；聚乙烯；聚醯胺；聚偏二氟乙烯；聚四氟乙烯；及/或其等之任何組合。
- 如請求項119之設備，其進一步包括： 一吸芯，其相鄰於該PTCR加熱元件，該吸芯經組態以運輸該可汽化材料至一汽化位置， 其中該PTCR加熱元件經組態以在該位置處加熱該可汽化材料。
- 如請求項144之設備，其進一步包括： 一第二加熱元件，該第二加熱元件相鄰於該吸芯之一第二側且該PTCR加熱元件相鄰於該吸芯之一第一側。
- 如請求項144之設備，其中該吸芯包含相鄰於該PTCR加熱元件之一開口編織組態及圓柱端。
- 如請求項119之設備，其中該電源經組態以提供3 V至6 V之間的該電壓。
- 如請求項119之設備，其中該電源係一電池。
- 如請求項119之設備，其中該可汽化材料包括一尼古丁調配物。
- 如請求項119之設備，其中該第一電阻率係介於25 ohm-cm至75 ohm-cm之間，且該第二電阻率介於75000 ohm-cm至125000 ohm-cm之間。
- 如請求項119之設備，其中該第一電阻率係介於40 ohm-cm至60 ohm-cm之間，且該第二電阻率介於100000 ohm-cm至120000 ohm-cm之間。
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