CN113226416B - 蒸气产生装置 - Google Patents

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Abstract

披露了一种蒸气产生装置，该蒸气产生装置包括烘烤件，该烘烤件被布置成接纳待蒸发的基质；入口；出口以及气流通道，该气流通道用于经由该烘烤件在该入口与该出口之间提供流体连接，所产生的蒸气可以穿过该气流通道从该烘烤件流向该出口。提供了一种装置控制器和用于产生对该基质产生的蒸气的测量的湿度传感器。控制器可操作以基于来自湿度传感器的测量数据控制装置的操作。

Description

蒸气产生装置
技术领域
本发明涉及一种具有控制特征的蒸气产生装置。
背景技术
将物质加热而不是燃烧来产生供吸入的蒸气的装置近年来受到欢迎。
许多手持式蒸气产生装置包括被加热机构包围并且连接至吸嘴的腔室。蒸气产生物质被放置在腔室内部，并且加热机构导致产生可以通过吸嘴被使用者吸入的蒸气。
许多手持式蒸气产生装置被布置成接纳由使用者***其中的固体蒸气产生材料。因此，可能发生的情况是，非正品或其他不合适的蒸气产生物质被放置在蒸发腔室内部。
因此，期望减轻与在蒸气产生装置中使用非正品或假的或其他不合适的基质相关联的风险。
本发明的进一步的目的是使使用者暴露于可能存在于来自蒸气产生装置所产生的蒸气中的有害/不期望的成分最小化。
本发明的另一个目的是调节使用者使用蒸气产生装置时的抽吸阻力。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于产生供使用者吸入的蒸气的手持式蒸气产生装置，该装置包括：烘烤件，该烘烤件被布置成接纳蒸气产生基质；入口；出口；气流通道，该气流通道用于经由该烘烤件在该入口与该出口之间提供流体连接，并且所产生的蒸气能够穿过该气流通道流向该出口；装置控制器；湿度传感器，该湿度传感器用于产生对所述基质产生的蒸气的测量，其中，该装置控制器被布置成基于来自该湿度传感器的测量数据来控制该装置的操作；以及气体传感器，该气体传感器用于测量所产生蒸气中的有害/不期望的成分，使得当该装置控制器基于来自该湿度传感器的测量数据确定基质是正品时，所述气体传感器对所产生的蒸气进行测量。
本发明使得能够根据由湿度传感器确定的由装置产生的蒸气的特性来控制装置的操作。例如，如果湿度传感器产生预期范围之外的蒸气的测量，则可以停止装置的操作以最小化使用者吸入的可能不适当的蒸气量。
可以使用不同的湿度传感器，其操作方式不同并且可能受到蒸气的不同影响；然而，本发明要求的全部是湿度传感器受到蒸气的影响，并且当测量装置从类似基质产生的蒸气时产生一致的测量。以这种方式，可以将来自湿度传感器的实际输出与来自传感器的预定预期输出进行比较，以便检测所产生的蒸气是否可能不适当。
烘烤件可以用多种不同的方式加热。典型地，例如，烘烤件将(至少部分地)被电阻加热机构包围。然而，可能存在一些其他的加热机构(比如用于直接加热烘烤件的感应线圈)，例如，当受到感应线圈产生的交变磁场时，如果烘烤件由合适的材料形成，该材料就容易被加热。
在一个实施例中，如果该控制器确定来自该湿度传感器的数据在来自该湿度传感器的可接受值的预定范围之外，则根据来自该湿度传感器的数据，该装置的控制简单地包括关闭该烘烤件的加热器。这提供了一种将使用者吸入的可能不适当的蒸气量最小化的简单方法。
该装置可以进一步包括自动流动控制机构，该自动流动控制机构包括定位在所述烘烤件与所述出口之间的流动控制元件和用于致动该流动控制元件的致动器。这可以调节蒸气或空气等围绕或穿过该流动控制元件的流动，例如，致动器可以使流动控制元件改变其位置或取向，或者使流动收缩孔口(例如阀)调节其直径等，如下文更详细地描述的。以这种方式，该自动流动控制机构可操作以使该致动器在该控制器的控制下基于来自该湿度传感器的湿度数据调节该流动控制元件。
这样的技术效果是，可以在所产生的蒸气到达出口之前对其进行控制(例如，堵塞或偏离出口)。这有助于减少使用者吸入的不适当的蒸气量(即，在蒸气到达使用者之前，通过堵塞或使其偏离出口来快速响应不适当的蒸气的检测)。
在这种布置中，该湿度传感器优选地位于所述流动控制元件的上游。通过“流动控制元件的上游”，意指基质所产生的蒸气通常会在到达正常使用的流动控制元件之前到达湿度传感器。
该装置控制器可以在来自该湿度传感器的数据被确定在预定的可接受范围之外的情况下进一步操作以自动地停用所述烘烤件和/或使该致动器关闭所述流动控制元件以防止所产生的蒸气被使用者在使用中吸入。
以这种方式，蒸气的湿度可以被检测并被用于识别是否使用了不适当的基质。这可以有助于例如确定***的基质是正品还是假的。这可以有助于最小化最终使用者吸入不适当蒸气的机会。
该蒸气产生装置可以进一步包括压力传感器，其中，所述自动流动控制机构可操作以使该致动器基于来自该湿度传感器的湿度数据和来自该压力传感器的压力数据来调节该流动控制元件。
在一些实施例中，该压力传感器可以是常规电子香烟中通常使用的简单的吮吸传感器。
压力传感器使得装置能够检测使用者何时在装置上抽吸，并且这可以帮助装置确定要考虑的湿度数据(例如，装置可以等待，直到压力传感器检测到指示使用者进行抽吸的增加的压力，然后可以请求湿度传感器读取基于这种触发的湿度读数)。这可以提高装置的操作有效性。这也有助于通过不连续询问湿度传感器来节省装置的能耗。
在其他实施例中，压力传感器可以是能够测量不同压力值的差值压力传感器(而不是像简单吮吸传感器的情况，简单地检测压力是否超过预定阈值)。
在使用这种多值压力传感器的情况下，因为预定的湿度范围可能取决于压力传感器检测到的压力(例如，因为不同的湿度范围将适合于可能影响压力传感器检测到的压力的较大或较小数量的基质)，与单独使用湿度传感器相比，可以提高蒸气评估的准确性。
另外，在蒸气产生装置旨在与散叶基质(例如，松散的烟草)一起使用的情况下，使用连接至自动流动控制机构的多值压力传感器使得能够实现一致的抽吸阻力(RTD)，即使不同数量的基质被装入烘烤件(影响通过烘烤件的抽吸阻力)，通过自动流动控制机构补偿通过烘烤件的RTD的这种变化，以实现整个装置基本上一致的RTD。
这有助于确保进入烘烤件中的不同数量或类型的材料(例如，松散的包装材料和更紧凑的包装材料)具有基本上一致的抽吸阻力(RTO)。
另外，连接至自动流动控制机构的多值压力传感器的使用使得装置能够根据使用者的抽吸力自动调节RTD-例如，与抽吸力较低的使用者相比，抽吸力较大的使用者通常可能更喜欢较大的RTD。该装置可以通过压力传感器检测抽吸力，从而相应地调节RTD。这允许装置提供为使用者定制合适的RTD水平。
更有利地，在该压力传感器可操作以检测使用者在使用时在该装置上的吮吸，然后提供用于启用所述烘烤件和所述湿度传感器的信号的情况下，该湿度传感器可以在使用者开始吮吸之后测量所产生蒸气的湿度水平。
这样具有的优点是，有助于确保在进行测量时所产生的蒸气位于湿度传感器附近。这有助于防止湿度传感器进行错误的测量。因此，通常提高所测量的数据的可靠性和/或质量。
优选地，该装置进一步被配置成使得该装置控制器仅当所述基质被确定是正品(即，基于所检测到的湿度水平没有被确定为不适当)时，才能够基于所测量的使用中的吮吸的压力水平将该装置的RTD调节到使用者期望的水平。
这允许仅当物质为正品时，才能将RTD调节到使用者期望的水平。这也允许提供更好的用户体验。
将气体传感器与湿度传感器结合使用可以进一步提高确定是否已将适当的基质***装置中的准确性。
在一个实施例中，仅当基于湿度数据未检测到基质不适当时，才启用气体传感器进行测量。
这允许对最终使用者抽吸的蒸气的质量进行补充控制。这不仅通过仅基于湿度数据来控制烘烤件中所保持的物质的认证，而且通过控制最终使用者抽吸的蒸气的清洁度(就不期望的成分、毒性等而言)来实现。因此，这允许进一步改善用户体验。
优选地，该流动控制机构被配置成在基于该气体传感器的测量确定所检测到的气体不可接受时关闭该流动控制元件(以最小化使用者吸入的所生成蒸气量)。这有助于避免使用者吸入有害成分。
优选地，该压力传感器进一步被配置成测量所述装置在使用中被施加的所述吮吸的压力水平，使得当该可检测气体是可接受的时，该处理器基于所述压力传感器递送的所述压力水平，调节该流动控制机构以便调节RTD。
这允许仅当所检测到的气体是可接受的时，为使用者定制RTD的调节。从而改善用户体验。
优选地，该流动可控制元件是以下之一：闸、阀、入口、以及旋转孔关闭机构。
附图说明
现在将参考附图描述本发明，这些附图通过示例的方式图示了本发明的实施例，并且在附图中，实施例中存在的相似的特征分配有相同的附图标记。
图1是根据本发明示例性实施例的蒸气产生装置100的示意性分解视图。
图2a是根据本发明示例性实施例的蒸气产生装置的示意图，示出了处于关闭位置的流动控制元件。
图2b是根据本发明示例性实施例的蒸气产生装置的示意图，示出了处于打开位置的流动控制元件。
图3是根据本发明示例性实施例的当流动控制元件充当RTD调节器时装置300的示意图。
图4和图5是示出了本发明装置的操作的流程图。
具体实施方式
图1、图2a、图2b和图3示出了根据本发明的蒸气产生装置100、200。每个装置包括布置成接纳包括待蒸发的材料的基质20的烘烤件10和具有空气出口32的吸嘴30。气流通道40提供在烘烤件10与出口32之间的流体连接，所产生的蒸气可以穿过该气流通道从烘烤件10流向出口32，然后流入使用者的嘴中。烘烤件可以基于电阻加热技术或感应加热技术。基质20例如可以是烟草散叶或慕斯，尽管其他基质也是可能的。每个装置100、200进一步包括中央电子器件，该中央电子器件被配置成对装置直至装置部件的操作进行控制。
在通常意义上，在使用中，当使用者在烘烤件10内***或提供基质20时，使用者在装置100上吮吸并经由放置在空气入口2周围的、用于当使用者抽吸时检测进入的空气的流动传感器(吮吸或压力传感器-未示出)来启用烘烤件。这向处理器(未示出)提供信号以启用烘烤件10。替代性地，使用者可以使用装置100上的按压按钮(未示出)来启用烘烤件10。所产生的蒸气从烘烤件10流向出口32，然后流入吸入蒸气的使用者的嘴中。
在本发明的第一实施例中，装置100进一步包括自动流动控制机构，该自动流动控制机构包括流动控制元件52和致动器。流动控制元件52可以定位在烘烤件10与吸嘴30之间。
装置100进一步包括湿度传感器60，用于测量由基质20产生的蒸气的湿度数据。
流动控制机构操作以使致动器基于来自湿度传感器60的湿度数据来调节流动控制元件52。
湿度传感器60位于流动控制机构的上游。湿度传感器60可以替代性地位于气流通道中或其附近，以便检测穿过气流通道的所产生的蒸气。应了解的是，不同类型的湿度传感器在本领域中是已知的。如果装置使用的湿度传感器受到蒸气中存在的气溶胶液滴的影响，则来自湿度传感器的测量可能无法准确反映蒸气的湿度(就夹带气溶胶液滴的空气中所保持的水蒸气的量而言)。在这种情况下，湿度水平可能无法准确反映蒸气在正常意义上的实际湿度(例如相对湿度)，然而，出于本发明的目的，这种测量是足够的，因此，对于湿度传感器提供实际湿度水平的情况，或者对于湿度传感器简单地提供取决于湿度传感器测量的蒸气的特性的值的情况，我们都继续使用术语湿度水平。
如果布置了压力传感器来检测何时进行吮吸并向湿度传感器60提供信号，由此，湿度传感器可以在检测到吮吸时对湿度水平进行测量。换句话说，湿度传感器可以被布置成基于来自压力传感器的启用信号来进行测量。这样具有的优点是，在进行测量时，确保蒸气位于湿度传感器附近。
(装置电子器件80的)处理器还被布置成在湿度数据指示基质20不适当(例如，因为它不是正品)的情况下与烘烤件10通信，使得处理器可以基于由湿度传感器60提供的湿度数据来自动地停用烘烤件10和/或使致动器54关闭流动控制元件52。这样具有的优点是，防止所产生的蒸气(来自不适当的基质)被使用者在使用中吸入。在湿度传感器可操作以测量空气中的水蒸气的相对湿度的情况下(不管是否存在气溶胶液滴)，湿度水平的预定阈值可以在5％到20％之间，有利地在7％到15％之间，更有利地，它约为10％，在湿度水平高于该预定阈值时，控制器自动地停用烘烤件10。
在使用中，当使用者将基质20***烘烤件10中时，使用者在装置100上抽吸或按下按钮，烘烤件10被启用以使用上文披露的替代性的解决方案之一加热基质20。然后，湿度传感器60测量所产生蒸气的湿度水平。烘烤件10的启用与湿度传感器60的启用之间通常存在延迟，可以将该延迟设置为1秒到2分钟之间，这取决于加热器技术，例如，感应加热技术的典型时间约为1秒到5秒，而电阻加热技术的典型时间将接近1分钟。然后，来自传感器60的所测量的湿度水平被发送至处理器，并且当水平高于湿度阈值时，意味着基质不是正品，处理器停止烘烤件和/或关闭流动控制元件52。当湿度水平等于或小于预定阈值时，烘烤件保持打开以继续加热基质，并且流动控制元件保持打开，使得吸嘴的出口32保持打开并且使用者可以继续使用装置100。
在本发明的上下文中，流动控制元件52可以是闸。这样做有多种好处。例如，闸可以用于调节RTD的不同水平，并且可以用作出口，用于抽出所产生的不期望的蒸气(例如，在湿度水平高于阈值的情况下)，然后所产生的蒸气可以从装置中排出或抽出。替代性地，闸可以是入口，用于允许环境空气进入到气流中以稀释所产生的蒸气。闸可以是简单的阀。替代性地，闸可以是旋转孔关闭机构。
在本发明的上下文中，比如传感器60、70和流动控制机构等部件连接至处理器。替代性地，每个部件都可以嵌入在与另一个中央处理器通信的单个处理器部件中。
替代性地，流动控制机构可以操作以使致动器基于湿度数据和压力数据调节流动控制元件52。在这种情况下，压力传感器可操作以检测如上所述的使用者在使用中在装置上的吮吸，使得当进行吮吸时，压力传感器可操作以检测该吮吸，然后提供用于启用烘烤件10和用于启用湿度传感器60的信号，使得湿度传感器60测量所产生蒸气的湿度水平。换句话说，仅当湿度传感器60接收到来自压力传感器的信号时，才会测量所产生蒸气的湿度水平。这样具有的优点是，在进行测量时，确保蒸气位于湿度传感器附近。
在本发明的上下文中，出口32可以替代性被定义为多个出口，该多个出口允许所产生的蒸气穿过该多个出口流入使用者的嘴中。
如图2a和图2b所示，根据本发明的另一个装置200包括多个空气出口32，并且装置200的吸嘴30具有多个空气出口32。这些空气出口连接至蒸气通道4，该蒸气通道与烘烤件10流体连通。优选地，存在辅助蒸气通道6。此第二蒸气通道6被布置成在一个端部处流体地连接至蒸气通道4，并在另一个端部处流体地连接至第二出口8，该第二出口通向装置200的外部。第二蒸气通道6被布置成使得，当控制流动元件52处于打开位置时，当基质是正品时，所产生的蒸气行进穿过蒸气通道4到达空气出口32，流动控制元件52阻挡第二蒸气通道6。当流动控制元件52处于关闭位置时，例如，当已经确定基质不是正品时，控制流动元件52允许蒸气通过第二蒸气通道6，其方式为使得，如果所产生的蒸气包含有害成分，这些有害成分可以通过第二出口8从装置200排出，分别如图2a和图2b所示。
本发明的另一实施例与第一实施例类似，不同之处在于压力传感器被进一步配置成测量由使用者在使用中施加到装置上的吮吸的压力水平，使得当基质20是正品时，处理器基于压力水平，调节流动控制机构以便调节RTD。这样具有的优点是，提供适合每个使用者需求的定制RTD。
在图4的流程图中示意性地描述了这方面的操作流程。
现在参照图3，流动控制元件52可以被布置成部分地移动，换句话说，流动控制元件52可以被布置成部分地打开，使得流动控制元件52在只使这些空气出口32的一些或一部分打开的同时仍然关闭第二蒸气通道6，使得所产生的蒸气仍然可以到达使用者的嘴中。以这种方式，流动控制元件充当RTD调节器。保持打开的空气出口的数量或部分取决于通过压力传感器测量的压力水平，因此该数量取决于每个特定使用者的抽吸强度。
替代性地，流动控制元件52可以例如通过保持出口8打开来充当稀释剂元件。这允许空气进入装置并穿过蒸气通道4以有助于稀释蒸气。这还允许所产生的蒸气在进入使用者嘴中之前降低其温度。
根据另一个实施例，蒸气产生装置100类似于先前的实施例，不同之处在于蒸气产生装置100或200进一步包括气体传感器70，该气体传感器用于测量所产生的蒸气中的可能有害/不期望的成分。当基质是正品时，气体传感器70基于湿度数据对所产生的蒸气以及湿度传感器进行测量。仅当湿度传感器60未检测到基质不适当时，气体传感器70才执行对所产生蒸气的进一步测量，并且允许对所产生蒸气的进一步测量可以进一步被用于防止使用者吸入有害成分。
在此示例中，流动控制元件还被配置成当基于气体传感器的测量确定所检测到的气体是不可接受的时关闭出口32。同样，这样具有的优点是，防止使用者在气体传感器水平值高于气体传感器阈值的情况下吸入有害成分。在这种情况下，阈值可以是存在的1％到10％之间的气体或有毒实体或物质。有毒实体可以是化学的、生物的或物理的。示例性化学品可以是二氧化碳或一氧化碳。根据气体传感器的用途或取决于待检测(多种)物质，可以使用不同类型的气体传感器。例如，气体传感器可以是火焰离子化检测器、半导体、电化学或光子膜传感器。
同样，例如，在可检测气体是可接受的情况下，基于由压力传感器确定的使用者在装置100中施加的吮吸的压力水平，处理器可以基于压力水平调节流动控制元件，以调节RTD。优选地，处理器调节流动控制元件52和/或处理器调节致动器。在图5的流程图中示意性地描述了整个流程。
应了解的是，在本示例中的气体传感器可与任何其他示例中的装置一起使用。
附图中使用的附图标记
100/200 蒸气产生装置
2 空气入口
4 蒸气通道
6 第二蒸气通道
10 烘烤件
20 基质
30 吸嘴
32 空气出口
8 第二出口
52 流动控制元件
60 湿度传感器
70 气体传感器

Claims (11)

1.一种用于产生供使用者吸入的蒸气的手持式蒸气产生装置，该装置包括：
烘烤件，该烘烤件被布置成接纳蒸气产生基质；
入口；
出口；
气流通道，该气流通道用于经由该烘烤件在该入口与该出口之间提供流体连接，并且所产生的蒸气能够穿过该气流通道流向该出口；
装置控制器；
湿度传感器，该湿度传感器用于产生对所述基质产生的蒸气的测量，其中，该装置控制器被布置成基于来自该湿度传感器的测量数据来控制该装置的操作；以及气体传感器，该气体传感器用于测量所产生蒸气中的有害/不期望的成分，使得当该装置控制器基于来自该湿度传感器的测量数据确定基质是正品时，所述气体传感器对所产生的蒸气进行测量。
2.根据权利要求1所述的蒸气产生装置，其中，该装置控制器被布置成根据来自该湿度传感器的数据控制该装置，并且在该装置控制器确定来自该湿度传感器的数据在来自该湿度传感器的可接受值的预定范围之外的情况下关闭该烘烤件。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的蒸气产生装置，进一步包括自动流动控制机构，该自动流动控制机构包括定位在该烘烤件与该出口之间的流动控制元件和用于致动该流动控制元件的致动器，其中，
该自动流动控制机构被布置成使该致动器在该装置控制器的控制下基于来自该湿度传感器的测量数据调节该流动控制元件。
4.根据权利要求3所述的蒸气产生装置，进一步包括压力传感器，其中，所述自动流动控制机构被布置成使该致动器基于来自该湿度传感器的测量数据和来自该压力传感器的压力数据来调节该流动控制元件。
5.根据权利要求4所述的蒸气产生装置，其中，该压力传感器是被布置成测量不同压力值的多值压力传感器。
6.根据权利要求4或5中任一项所述的蒸气产生装置，其中，该压力传感器被布置成检测使用者在使用时在该装置上的吮吸，使得当进行吮吸时，该压力传感器检测该吮吸，并且提供用于启用该烘烤件和该湿度传感器的信号。
7.根据权利要求4所述的蒸气产生装置，其中，该压力传感器进一步被配置成测量该装置在使用中被施加的吮吸的压力水平，使得当该装置控制器基于来自该湿度传感器的测量数据确定该基质是正品时，处理器基于所述压力水平调节所述流动控制元件以便调节抽吸阻力（RTD）。
8.根据权利要求3所述的蒸气产生装置，其中，该湿度传感器位于所述自动流动控制机构的上游、并且在该气流通道中或其附近，以便检测穿过该气流通道的蒸气。
9.根据权利要求3所述的蒸气产生装置，其中，该装置控制器进一步被布置成在所产生蒸气的所检测到的湿度被确定在预定的可接受范围之外的情况下自动地停用该烘烤件和/或使该致动器关闭该流动控制元件以防止所产生的蒸气被使用者在使用中吸入。
10.根据权利要求3所述的蒸气产生装置，其中，当基于该气体传感器的测量确定所检测到的气体不可接受时，所述流动控制机构被布置成关闭。
11.根据权利要求3所述的蒸气产生装置，其中，该流动控制元件是以下之一：闸、阀、入口、以及旋转孔关闭机构。
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