CN114599242A - 具有加热器控制的电子烟装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电子烟装置,其中,该电子烟装置具有蒸气流动通道(105,205,305,405)和传感器(150,250,350,450),该蒸气流动通道被布置用于将所产生蒸气引导至吸嘴开口(118,218,318,418),该传感器布置在该蒸气流动通道中以确定该蒸气流动通道中的在从雾化器物理移位的位置处的温度。该电子烟装置进一步包括一个或多个处理器,该处理器被配置用于:从该传感器检索测得温度数据,该测得温度数据包括相对于时间的一个或多个温度测量值(701);将该测得温度数据集与预定温度数据进行比较,其中,该预定温度数据指示在不同的流体传递元件饱和水平下该电子烟装置的蒸气流动通道中的蒸气的温度(702);以及以及基于该比较来确定并执行另外的动作(703)。

Description

具有加热器控制的电子烟装置
技术领域
本发明涉及电子烟、更具体地涉及用于电子烟的温度控制***。
背景技术
电子烟等蒸气产生装置正变成越来越受欢迎的消费品。
用于汽化或气溶胶化的加热装置是本领域已知的。这样的装置典型地包括被布置用于加热可汽化产品的加热器。在操作中,可汽化产品被加热器加热以使产品的成分汽化,从而供消费者吸入。在一些示例中,产品可以包括在胶囊中的烟草、或者可以类似于传统香烟,在其他示例中,产品可以是液体或在胶囊中的液体内容物。
在这样的装置中需要更精确的蒸气温度控制。因此,本发明的目的是解决这样的挑战。
发明内容
在一方面,提供了一种电子烟装置,该电子烟装置包括吸嘴、蒸气流动通道、和传感器,该吸嘴设有吸嘴开口,该蒸气流动通道被布置用于将所产生蒸气引导至该吸嘴开口,该传感器布置在该蒸气流动通道中、位于从雾化器物理移位的位置处,该电子烟装置进一步包括一个或多个处理器,该处理器被配置用于:对雾化器的加热器施加第一功率;使用该传感器来确定该蒸气流动通道中的第一温度测量值;基于该第一温度测量值来确定对该加热器的第一功率调整;以及基于该第一功率调整来将该第一功率调整为第二功率,并且对该加热器施加该第二功率。
以此方式,可以通过使用蒸气流动通道中的蒸气的温度来直接控制所产生蒸气本身的温度,以调整雾化器温度设置。与测量并调整加热器温度以控制蒸气温度相比,这是有益的,因为加热器温度不一定与蒸气温度直接相关。对于给定的加热器电压或温度,所产生蒸气的温度可能受以下因素的影响:比如电子烟装置的加热器与吸嘴之间的距离、吸嘴的直径和材料、用于获得蒸气的液体类型、环境空气温度、压力、以及气流流速。确定蒸气温度而不是加热器电压或温度克服了这个问题,并且提供了对所产生蒸气的温度的更准确控制。这特别有利地确保蒸气在被消费者吸入时的温度符合法规要求。此外,测量所产生蒸气的温度允许校准蒸气温度,以适应不同吸入器与液体储存器(或烟弹)之间的制造差异。
优选地,蒸气流动通道包括蒸气流动管。优选地,雾化器被布置用于从可汽化材料、比如可汽化液体或纤维材料(比如,烟草)来产生蒸气。
优选地,该一个或多个处理器被配置用于在该电子烟装置被触发以产生蒸气之后的某个时间点、在认为该电子烟装置已经达到其最佳操作温度时,确定该第一温度测量值。
优选地,该最佳操作温度是当加热器处于足够的温度并且加热器周围的液体处于特定温度而使得电子烟装置正在产生蒸气时。优选地,该时间点在1.5秒与3.5秒之间、并且更优选地在2秒与3秒之间。
优选地,该一个或多个处理器进一步被配置用于将该第一温度测量值与预定数据集进行比较,以确定与该电子烟装置一起使用的液体储存器是否容装了足够的液体。
优选地,在确定第一功率调整之前,确定液体储存器是否容装了足够的液体。已经发现,除了将其用于控制加热器温度之外,所产生蒸气的温度还对应于雾化器处的饱和水平。较低的温度可以对应于雾化器为欠饱和。因此,通过首先确定是否有足够的液体可用,可以避免以下情形:在蒸气温度升高的前提下,将提供低的蒸气温度的欠饱和雾化器进一步加热,尽管没有足够的蒸气可用于这样做。这不会使欠饱和的雾化器过热,从而改善了用户体验。
优选地,当确定该第一温度测量值时,该一个或多个处理器被配置用于在预定的时间段上确定一系列温度测量值。
记录一系列温度测量值可以在确定温度时提高准确度。优选地,将该系列温度测量值进行平均。优选地,该预定时间段在几秒、比如3秒的数量级内。
优选地,当确定该第一功率调整时,该一个或多个处理器被配置用于:将该第一温度测量值与预定阈值进行比较以确定该第二功率;其中,当该第一温度测量值高于该预定阈值时,该第二功率是低于该第一功率的功率;并且其中,当该第一温度测量值低于该预定阈值时,该第二功率是高于该第一功率的功率。
以此方式,如果蒸气的温度高于或低于期望的温度阈值,可以对其进行调整。这改善了用户体验。优选地,该预定阈值存储在该电子烟装置的该一个或多个处理器可访问的存储器中。
优选地,该预定阈值是预定温度范围,并且当确定该第一功率调整时,该一个或多个处理器被配置用于:将该第一温度测量值与该预定温度范围进行比较以确定该第二功率;其中,当该第一温度测量值高于该预定温度范围时,该第二功率是低于该第一功率的功率;其中,当该第一温度测量值低于该预定温度范围时,该第二功率是高于该第一功率的功率;并且其中,当该第一温度测量值在该预定温度范围内时,该第二功率等于该第一功率。
以此方式,如果蒸气的温度高于或低于期望的温度范围,可以对其进行调整。这改善了用户体验。优选地,该预定温度范围存储在该电子烟装置的该一个或多个处理器可访问的存储器中。
优选地,该预定阈值是基于与该电子烟装置一起使用的消耗品的类型来确定的。
不同的消耗品具有不同的最佳蒸气温度。以此方式,可以针对所使用的消耗品的类型来将蒸气温度设定为最佳温度。
优选地,消耗品是含有可汽化液体或纤维状颗粒物质(比如烟草)的可***或连接至电子烟装置的烟弹、或电子烟装置的液体储存器中的可汽化液体。
优选地,该预定阈值是由该电子烟装置的使用者输入的。
以此方式,电子烟装置的使用者可以选择蒸气的优选温度或温度范围。
优选地,该第一温度是在对该电子烟装置进行吸入时测得的。
以此方式,所确定的温度对应于在对电子烟装置进行吸入时所产生蒸气的温度。这防止了蒸气温度测量值与在没有对电子烟装置进行吸入时蒸气流动通道中的环境温度测量值混淆。
优选地,该一个或多个处理器确定该第一温度测量值是通过该一个或多个处理器检测到以下中的至少一者而触发的:该蒸气流动管中的流速指示在对该电子烟装置进行吸入;或者汽化触发按钮已经被压下,该汽化触发按钮被布置用于触发雾化器以使可汽化材料汽化。
优选地,蒸气流动管中的流速由气流传感器检测。
优选地,该第一功率是具有第一占空比的脉宽调制功率输出,并且其中,当将该第一功率调整为该第二功率时,该一个或多个处理器被配置用于将该第一占空比调整为第二占空比。
以此方式,可以对加热器施加的功率适配以准确地控制温度。
优选地,该一个或多个处理器进一步被配置用于:对雾化器的加热器施加该第二功率;使用该传感器来确定该蒸气流动通道中的第二温度测量值;基于该第二温度测量值来确定对该加热器的第二功率调整;以及基于该第二功率调整来将该第二功率调整为第三功率,并且对该加热器施加该第三功率。
以此方式,可以基于随后的温度测量值来进一步控制功率。优选地,第二温度测量值是在后续对电子烟装置进行吸入期间测得的。
优选地,当确定该第二功率调整时,该一个或多个处理器被配置用于:将该第二温度测量值与该预定阈值进行比较以确定该第三功率;其中,当该第二温度测量值高于该预定阈值时,该第三功率是低于该第二功率的功率;并且其中,当该第二温度测量值低于该预定阈值时,该第三功率是高于该第二功率的功率。
优选地,该预定阈值是预定温度范围,并且当确定该第二功率调整时,该一个或多个处理器被配置用于:将该第二温度测量值与该预定温度范围进行比较以确定该第三功率;其中,当该第二温度测量值高于该预定温度范围时,该第三功率是低于该第二功率的功率;其中,当该第二温度测量值低于该预定温度范围时,该第三功率是高于该第二功率的功率;并且其中,当该第二温度测量值在该预定温度范围内时,该第三功率等于该第二功率。
以此方式,可以进一步调整功率以优化所产生蒸气的温度,使得蒸气在期望温度范围内。
优选地,该一个或多个处理器进一步被配置用于迭代地确定该蒸气流动通道中的另外的温度测量值、基于这些另外的温度测量值来确定对加热器的另外的功率调整、并且基于这些另外的功率调整来将有待对该加热器施加的功率调整为另外的功率并且对该加热器施加这些另外的功率。
以此方式,可以迭代地调整功率,以便迭代地维持所产生蒸气的期望温度范围。
在另一方面,提供了一种用于操作电子烟的方法,该电子烟包括蒸气流动通道和传感器,该蒸气流动通道被布置用于将所产生蒸气引导至吸嘴开口,该传感器布置在该蒸气流动通道中以确定该蒸气流动通道中的在从雾化器物理移位的位置处的温度,该方法包括:对雾化器的加热器施加第一功率;使用该传感器来确定该蒸气流动通道中的第一温度测量值;基于该第一温度测量值来确定对该加热器的第一功率调整;以及基于该第一功率调整来将该第一功率调整为第二功率,并且对该加热器施加该第二功率。
在另一方面,提供了一种非暂态计算机可读介质,其上存储有指令,所述指令在被一个或多个处理器执行时致使该一个或多个处理器来:对雾化器的加热器施加第一功率;使用传感器来确定蒸气流动通道中的第一温度测量值,该传感器布置在电子烟装置的蒸气流动通道中;基于该第一温度测量值来确定对该加热器的第一功率调整;以及基于该第一功率调整来将该第一功率调整为第二功率,并且对该加热器施加该第二功率。
在另一方面,提供了一种电子烟装置,该电子烟装置包括蒸气流动通道和传感器,该蒸气流动通道被布置用于将所产生蒸气引导至吸嘴开口,该传感器布置在该蒸气流动通道中以确定该蒸气流动通道中的在从雾化器物理移位的位置处的温度,并且其中,该电子烟装置进一步包括一个或多个处理器,该处理器被配置用于:从该传感器检索数据,该数据包括测得温度数据集,其中,该测得温度数据集包括相对于时间的一个或多个温度测量值;将测得温度数据集与预定温度数据进行比较,其中,该预定温度数据指示在不同的流体传递元件饱和水平下该电子烟装置的蒸气流动通道中的蒸气的温度;以及基于该比较来确定并执行另外的动作。
以此方式,可以根据蒸气流动通道中的蒸气或空气的温度来确定流体传递元件的饱和水平,并且可以在流体传递元件为欠饱和、过饱和或充分饱和时采取适当的动作。
优选地,该蒸气流动通道被布置用于将所产生蒸气从雾化器引导至吸嘴开口。优选地,蒸气流动通道包括蒸气流动管。优选地,该传感器测量该蒸气流动通道中的温度;即,测得温度数据集包括在蒸气流动通道中测得的(多个)温度。优选地,流体传递元件是雾化器的一部分、并且延伸到液体储存器中,用于将可汽化液体从液体储存器芯吸至雾化器的加热器。优选地,流体传递元件是芯吸件。优选地,雾化器被布置用于用可汽化液体来产生蒸气。
在示例中,测得温度数据集包括在预定时间段上相对于时间的一个或多个温度测量值,其中该预定时间段对应于在电子烟装置上进行单次吸入的时间长度。在示例中,预定温度数据指示在该预定时间段上在不同的流体饱和水平下该电子烟装置的蒸气流动通道中的蒸气的温度。
优选地,该一个或多个处理器被配置用于在电子烟装置被触发以产生蒸气之后的某个时间点、在认为电子烟装置已经达到其最佳操作温度(即,当加热器处于足够的温度并且加热器周围的液体处于特定温度而使得电子烟装置正在产生蒸气)时,检索测得温度数据集。
优选地,该时间点在电子烟装置被触发以产生蒸气之后的1.5秒与3.5秒之间、并且更优选地在2秒与3秒之间。
已经发现,在对电子烟装置进行吸入期间,蒸气流动通道中所产生蒸气或空气的温度的温度数据集随时间具有特征曲线形状,其中,温度随时间的曲线的形状取决于流体传递元件的饱和水平而变化。以此方式,可以针对测得温度数据集来识别出对应于流体传递元件的饱和水平的最佳适配预定温度集,由此提供对流体传递元件的饱和水平的确定。
优选地,该最佳拟合的预定温度数据集是与测得温度数据集最紧密匹配的预定温度数据集。在示例中,这可以通过最小二乘法分析来确定。
优选地,当将测得温度数据集与预定温度数据进行比较时,该一个或多个处理器被配置用于:将测得温度数据集与两个或更多个预定温度数据集进行比较;并且确定这两个或更多个预定温度数据集中是与测得温度数据集最紧密对应的预定温度数据集的预定温度数据集;其中这两个或更多个预定温度数据集中的第一预定温度数据集对应于欠饱和的流体传递元件,并且这两个或更多个预定温度数据集中的第二预定温度数据集对应于充分饱和的流体传递元件。
已经发现,流体传递元件的饱和水平对应于蒸气流动通道中的所产生蒸气或空气的温度。这样,流体传递元件的饱和水平可根据所产生蒸气的温度来确定。以此方式,如果流体传递元件被确定为欠饱和,则可以采取进一步的动作。优选地,该最紧密对应的预定数据集是与测得温度数据集最紧密匹配的预定数据集。
优选地,该两个或更多个预定温度数据集中的每一个都包括第一时间点的预定温度数据点;并且其中,该一个或多个处理器被配置用于通过在这些预定温度数据点之间设定阈值温度、并且确定测得温度数据集中的在该第一时间点的测得温度数据点是低于或不低于阈值温度,来确定最紧密匹配的预定温度数据集。
已经发现,在电子烟装置上进行吸入期间蒸气流动通道中的所产生蒸气或空气的相对于时间的温度数据具有特征点,其中温度取决于流体传递元件的饱和水平而变化。如果特征点处的测得温度低于阈值,则可以确定流体传递元件欠饱和。以此方式,可以测量温度,并且可以将特征点处的温度与预定温度数据进行比较以确定流体传递元件的饱和水平。
优选地,当确定进一步动作时,该一个或多个处理器被配置用于:在测得温度数据点低于阈值温度时确定流体传递元件欠饱和,并且当确定饱和水平为欠饱和时调节雾化器的加热器;并且当测得温度数据点不低于阈值温度时确定流体传递元件充分饱和,并且当确定饱和水平为充分饱和时不对加热器进行调整。
已经发现,与充分饱和的流体传递元件相比,欠饱和的流体传递元件在特定的时间点产生更低温度的蒸气。以此方式,如果流体传递元件被确定为欠饱和,则可以调节加热器以抑制流体传递元件变干或抑制消费者从干燥的流体传递元件吸入热空气。这改善了用户体验。
优选地,该两个或更多个预定温度数据集中的每一个都包括相对于时间的多个预定温度数据点;并且其中,该一个或多个处理器被配置用于通过识别出该两个或更多个预定温度数据集中的哪一个与测得温度数据集最佳拟合来确定最紧密对应的预定温度数据集。
优选地,当确定进一步动作时,该一个或多个处理器被配置用于:在最紧密对应的预定温度数据集是第一预定温度数据集时确定流体传递元件欠饱和,并且在确定饱和水平为欠饱和时调节电子烟装置的加热器;并且在最紧密对应的预定温度数据集是第二预定温度数据集时确定流体传递元件充分饱和,并且在确定饱和水平为充分饱和时不对加热器进行调整。
以此方式,如果流体传递元件为欠饱和,则可以调节加热器以抑制流体传递元件变干或抑制消费者从干燥的流体传递元件吸入热空气。这改善了用户体验。
优选地,当调节加热器时,该一个或多个处理器被配置用于禁用加热器或者降低加热器的功率输出。
以此方式,如果液体储存器是空的,或者如果加热器汽化流体传递元件中的液体比流体传递元件可以从液体储存器中抽吸液体更快,则可以禁用加热器,或者降低功率输出。
优选地,当降低加热器的功率输出时,该一个或多个处理器被配置用于调整加热器的占空比。
以此方式,可以准确地控制加热功率输出。
优选地,该一个或多个处理器进一步被配置用于随时间确定测得温度数据集中的多个温度峰值,这些温度峰值对应于液体与传感器相互作用。
过饱和的流体传递元件导致热液体从流体传递元件中溅出。已经发现,当液体溅出物与传感器相互作用时,这些可以被识别为测得温度数据集中的热量峰值或异常。以此方式,如果通过检测到这样的峰值而确定流体传递元件过饱和,可以采取进一步动作。
优选地,当将测得温度数据集与预定温度数据进行比较时,该一个或多个处理器被配置用于将所确定的温度峰值数量与温度峰值的阈值数量进行比较。
以此方式,可以识别出流体传递元件中的过饱和。
在示例中,可以根据对应于过饱和的流体传递元件的温度数据集来预先确定温度峰值的阈值数量。温度峰值可以是分别由于热或冷的液体溅出物导致的温度升高或温度降低,即正峰值或负峰值。
优选地,在确定进一步动作时,该一个或多个处理器被配置用于:在所确定的温度峰值数量高于温度峰值阈值数量时确定流体传递元件过饱和,并且当确定饱和水平为过饱和时执行修正程序。
以此方式,如果识别出流体传递元件的过饱和,则可以进行修正。
优选地,如果温度峰值的数量不大于阈值数量,则不采取进一步动作,并且电子烟装置继续正常操作。
优选地,当执行修正程序时,该一个或多个处理器被配置用于增大加热器的功率输出。
以此方式,可以降低流体传递元件的饱和水平,使得流体传递元件不再过饱和。
优选地,以离散的间隔来记录温度测量值,或者其中,连续地记录温度测量值。
以离散的间隔来记录温度测量值将电子烟装置的一个或多个处理器的处理负担最小化。
连续地记录温度测量值提供了更准确的温度数据集。
在另一个方面,提供了一种用于控制电子烟装置的方法,该方法包括:从布置在蒸气流动通道中的传感器检索数据,以确定蒸气流动通道中的在从雾化器物理移位的位置处的温度,该数据包括测得温度数据集,其中该测得温度数据集包括相对于时间的一个或多个温度测量值;将测得温度数据集与预定温度数据进行比较,其中,该预定温度数据指示在不同的流体传递元件饱和水平下该电子烟装置的蒸气流动通道中的蒸气的温度;以及基于该比较来确定并执行另外的动作。
在另一方面,提供了一种非暂态计算机可读介质,其上存储有指令,所述指令在被一个或多个处理器执行时致使该一个或多个处理器来:从布置在电子烟装置的蒸气流动通道中的传感器检索数据,以确定该蒸气流动通道中的在从雾化器物理移位的位置处的温度,该数据包括测得温度数据集,其中该测得温度数据集包括相对于时间的一个或多个温度测量值;将测得温度数据集与预定温度数据进行比较,其中,该预定温度数据指示在不同的流体传递元件饱和水平下该电子烟装置的蒸气流动通道中的蒸气的温度;以及基于该比较来确定并执行另外的动作。
在另一个方面,提供了一种电子烟装置,该电子烟装置包括:设有吸嘴开口的吸嘴;被布置用于将所产生蒸气引导至该吸嘴开口的蒸气流动通道;以及传感器,该传感器布置在该蒸气流动通道中,用于确定该蒸气流动通道中的在从雾化器物理移位的位置处的温度。
以此方式,可以通过使用蒸气流动通道中的蒸气的温度来直接控制所产生蒸气本身的温度,以调整雾化器的加热器的温度设置。与测量并调整加热器温度以控制蒸气温度相比,这是有益的,因为加热器温度不一定与蒸气温度直接相关。对于给定的加热器电压或温度,所产生蒸气的温度可能受以下因素的影响:比如电子烟的加热器与吸嘴之间的距离、吸嘴的直径和材料、用于获得蒸气的液体类型、环境空气温度、压力、以及气流流速。确定蒸气温度而不是加热器电压或温度克服了这个问题,并且提供了对所产生蒸气的温度的更准确控制。这特别有利地确保蒸气在被消费者吸入时的温度符合法规要求。此外,测量所产生蒸气的温度允许校准蒸气温度,以适应不同吸入器与液体储存器(或烟弹)之间的制造差异。
优选地,蒸气流动通道包括蒸气流动管。优选地,雾化器被布置用于从可汽化材料、比如可汽化液体或纤维材料(比如,烟草)来产生蒸气。优选地,该传感器布置在从雾化器物理移位的位置处,使得在传感器与雾化器之间不存在接触。
优选地,该传感器布置在蒸气流动通道中,使得在操作中,该传感器离该蒸气流动通道的靠近吸嘴的这端比离蒸气流动通道的靠近雾化器的这端更近。
以此方式,通过在即将吸入之前确定温度来准确地控制蒸气被消费者吸入时的温度。热量可以通过所产生蒸气的对流(或经加热空气的对流)、(加热器与另一个部件之间的物理接触实现的)传导、以及从加热器辐射,来从雾化器的加热器传递。优选地,该传感器被布置用于确定基于对流的热传递。以此方式,抑制了在温度测量时传导和辐射所进行的热传递的混淆。
优选地,该传感器安装在支撑支架上。
优选地,该支撑支架被配置用于使得传感器的一部分能够至少部分地延伸到蒸气流动通道中。
以此方式,可以实现蒸气温度的更准确读数。特别地,改善了蒸气温度的读数的准确度,因为所产生蒸气还没有被电子烟的吸嘴部分处的空气稀释。优选地,传感器的至少部分地延伸到蒸气流动通道中的这部分是传感器的端部分。
优选地,支撑支架被布置成横跨蒸气流动通道。
以此方式,传感器可以支撑在蒸气流动通道中的蒸气流的路径中,同时方便允许所产生蒸气穿过。优选地,支撑支架可以包括被布置成横跨蒸气流动通道的网格或网件。
优选地,电子烟装置进一步包括:包括主控制单元的主体;以及包括传感器的吸嘴部分;其中,该吸嘴部分通过铰链连接至该主体,并且该传感器通过路由穿过铰链的有线连接而连接至该主控制单元。
以此方式,该主控制单元可以使用所检测到的温度来相应地调整雾化器功率,使得可以在两件式装置中准确地控制蒸气温度,在该两件式装置中,吸嘴通过铰链连接至电子烟的主体。优选地,该主体进一步包括用于电子烟装置的电池和控制电子器件。
优选地,有线连接是连续电线。
以此方式,所检测到的蒸气温度可以通过鲁棒的连接被馈送至该主控制单元。
优选地,电子烟装置进一步包括:包括主控制单元的主体;以及包括传感器的吸嘴部分,该吸嘴部分可与主体连接和分开;其中该传感器通过有线连接而连接至该主控制单元,并且其中,该有线连接包括第一部分和第二部分,其中所述部分通过以可释放的连接被连接在主体与吸嘴部分之间。
以此方式,可以在两件式电子烟中实施该传感器布置,即,传感器在一个部分(即,吸嘴部分)中,并且主控制单元在另一个部分(即,主体)中,其中这些部分可彼此完全分开。优选地,该主体进一步包括用于电子烟装置的电池和控制电子器件。
优选地,该可释放的连接包括布置在吸嘴部分中的第一触点部分、和位于该电子烟装置的主体中的第二触点部分,其中该第一触点部分和该第二触点部分将主体和吸嘴部分电连接。
以此方式,可以在传感器与主控制单元之间实现可连接且可断开的电连接。优选地,第一触点部分和第二触点部分是圆形连接器、被布置用于独立与吸嘴部分与主体的角位置形成连接。
优选地,第一触点部分包括至少一个第一突出部,并且第二触点部分包括至少一个第二突出部,并且其中,该至少一个第一突出部和该至少一个第二突出部被布置为在电子烟装置的吸嘴部分和主体连接时对准。
以此方式,可以在使主体和吸嘴部分彼此连接时容易地实现传感器与主控制单元之间的通信。优选地,这些突出部是弹簧销。
优选地,该传感器物理地连接至第二控制单元,该第二控制单元与主控制单元分开并且与之无线地连接。
以此方式,该主控制单元可以对蒸气温度进行处理而不需要与传感器物理连接。这减少了对电子烟的设计约束。优选地,有线连接是蓝牙连接。
优选地,该主控制单元布置在电子烟装置的主体中,并且传感器和第二控制单元布置在电子烟装置的吸嘴部分中,并且其中吸嘴部分可与主体分开。
以此方式,布置在吸嘴部分中的液体储存器或烟弹例如可以与主体分开、并且进行重新填充或更换而不需要将传感器物理地重新连接至主电路单元。这提高了易用性。优选地,该吸嘴部分可与主体完全分开。
优选地,传感器被布置成位于电子烟装置中的第一烟弹与第二烟弹之间,并且其中,该第一烟弹包括液体和雾化器,并且该第二烟弹包括纤维材料颗粒。
以此方式,可以在穿过纤维材料颗粒之前测量蒸气温度。优选地,在控制器处调整所测得的蒸气温度,以考虑由于蒸气在被消费者吸入之前穿过纤维材料颗粒而发生的蒸气温度变化(即,蒸气温度降低)。优选地,控制器存储在穿过纤维材料颗粒之前的测得蒸气温度与在穿过颗粒之后的预期蒸气温度之间的预定关系。优选地,纤维材料包括烟草。以此方式,包含抛弃式吸嘴作为第二烟弹的一部分的电子烟可以受益于上述确定蒸气温度而不是雾化器中的加热器的温度或电压的优点。
优选地,传感器是热电偶、热线传感器、或热敏电阻中的一种。
优选地,热电偶是K型热电偶。
在另一个方面,提供了一种用于操作前一个方面的电子烟装置的方法,该方法包括:在雾化器处汽化可汽化材料以产生蒸气流;使用传感器来确定温度;基于所确定的温度来确定对雾化器的功率调整;以及响应于所确定的温度来调整雾化器的功率。
出于本披露的目的,应理解的是,术语“蒸气”和“气溶胶”是可互换的。
附图说明
现在将参照附图通过举例的方式来描述本发明的实施例,在附图中:
图1a是根据第一实施例的电子烟的分解图;
图1b是根据第一实施例的电子烟的图;
图1c是根据第一实施例的电子烟的剖视图;
图1d是根据第一实施例的替代性电子烟的剖视图;
图2a是根据第二实施例的电子烟的图;
图2b是根据第二实施例的电子烟的液体储存区域的剖视图;
图3a是根据第三实施例的电子烟的分解图;
图3b是根据第三实施例的电子烟的图;
图4a是根据第四实施例的处于关闭布置时的电子烟的剖视图;
图4b是根据第四实施例的处于打开布置时的电子烟的剖视图;
图5是温度传感器和支撑支架的图;
图6是电子烟温度控制方法的流程图;
图7是电子烟的操作方法的流程图;
图8示出了温度数据集;
图9示出了温度数据曲线;以及
图10示出了温度数据曲线。
具体实施方式
图1a至图1d示出了电子烟100的实施例。在这样的实施例中,电子烟100具有主体104和吸嘴部分102。吸嘴部分102被布置用于接纳容装液体的烟弹106,烟弹106可与主体104接合或脱接合,并且吸嘴部分102可连接至主体104。即,烟弹106可以被接纳在吸嘴部分102内,并且烟弹106和吸嘴部分102接着可以附接至主体104上。图1a分开示出了吸嘴部分102、主体104、和烟弹106;图1b示出了彼此接合并连接的吸嘴部分102、主体104、和烟弹106。
主体104包括用于对电子烟100供电的电池、以及用于控制电子烟100的操作的控制电子器件。特别地,当烟弹106连接至主体104的远端110处的端口108时,烟弹106中的雾化器194由主体104中的电池供电并且由其中的控制电子器件控制,烟弹106和吸嘴部分102可以附接至该远端。主体104可以进一步包括使用者可操作按钮112,其功能为比如开启和关掉电子烟100、以及接合雾化器194的加热器以使来自烟弹中的液体储存器114的可汽化液体汽化。所述控制电子器件或主控制单元或控制器包括一个或多个处理器和用于存储电子烟100的操作指令的存储器。在示例中,所述控制电子器件包括印刷电路板。
吸嘴部分102包括具有开口或开孔118的吸嘴116以供消费者进行吸入;蒸气流动管120连接至开口118并且被容纳在吸嘴部分102中。吸嘴部分102可与主体104连接和断开,这可以通过例如螺纹型连接122a、122b、或卡口型连接等等来实现。
烟弹106包括被布置用于容装可汽化液体的液体储存器114。烟弹106进一步包括雾化器194;雾化器194具有加热器和流体传递元件、比如芯吸件或任何其他适合用于将液体输送至加热器的器件,该流体传递元件被布置用于将液体从液体储存器114芯吸至加热器。烟弹106的、雾化器194所处的第一端124被布置为被接纳在主体104的上述端口108中,使得通过这样的接口实现了雾化器194与主体104中的控制电子器件和电池之间的电连接。容装了雾化器的烟弹可以视为雾化烟弹。在替代方案中,雾化器194可以是主体104的可接合到烟弹106的液体储存器114中的部件。
蒸气流动管130轴向地延伸穿过烟弹106,从而将烟弹106的第一端124处的雾化器194经液体储存器114连接至烟弹106的第二端126(第二端126与第一端124相反)。当烟弹106被接纳在吸嘴部分102中时,烟弹106中的蒸气流动管130与吸嘴116中的蒸气流动管120对准,由此形成从雾化器194到吸嘴116的总蒸气流动管。以此方式,液体可以从液体储存器114芯吸至加热器,在该加热器处汽化。当消费者在吸嘴开口118上吸入时,所产生蒸气沿着从雾化器194、穿过在烟弹106中的蒸气流动管130部分到在吸嘴116中的蒸气流动管120部分的蒸气流动路径或通道105被抽吸穿过在吸嘴116中的蒸气流动管120部分到达吸嘴开口118以供消费者吸入。
在示例中,当烟弹106中的液体用完时,可以将烟弹106从吸嘴部分102移除并且用新烟弹106替换。在示例中,烟弹106可以用新液体重新填充。
温度传感器150可以布置在蒸气流动路径105中。温度传感器150被布置用于测量所产生蒸气的温度。温度传感器150可以定位在支撑支架152上、在远离雾化器194或从其物理移位且朝向吸嘴116的位置处。替代性地,该传感器可以包括延伸部,该延伸部是自支撑的并且延伸到蒸气流动路径中。该传感器还可以位于蒸气流动管的内表面上。
在第一示例中,温度传感器150是吸嘴部分102的部件。温度传感器150可以布置在吸嘴116中的蒸气流动管120部分中、或者在吸嘴部分102的位于在吸嘴116中的蒸气流动管120部分与在烟弹106中的蒸气流动管130部分之间的区域中。
在这样的示例中,温度传感器150可以通过有线连接154连接至主体104。如之前描述的,吸嘴部分102和主体104可以彼此可连接和可断开。这样,可以利用温度传感器150与控制器之间的可连接和可断开的电连接。
通过(多个)有线连接154连接至温度传感器150的一个或多个端子140布置在吸嘴部分102的、在远离吸嘴116的这端处的表面142上,在吸嘴部分102和主体104彼此连接时,该表面抵接主体104的、在主体104的被布置用于接合烟弹106和吸嘴部分102的这端处的协作表面146;通过(多个)有线连接而连接至控制器的(多个)对应端子144布置在主体104的协作表面146上。这在图1c中最佳示出,该图呈现了吸嘴部分102的剖视图,该吸嘴部分容装有烟弹106、并且靠近主体104以便连接。吸嘴部分102和主体104上的端子140、144被布置为使得当吸嘴部分102完全连接至主体104时,吸嘴部分102的(多个)端子140与主体104的(多个)对应端子144对准。
以此方式,当主体104和吸嘴部分102彼此连接时,端子140、144对准,从而在传感器150与控制器之间形成连接。在示例中,端子140、144是围绕吸嘴部分102和主体104的协作表面142、146布置的圆形连接器140、144,这是有利的,因为可以独立于吸嘴部分102与主体104之间的相对角位置来形成连接。这些圆形连接器可以从其相应的表面向外弹性偏置,以在彼此连接时形成牢固连接。在另一个示例中,端子140、144是从吸嘴部分102的表面142和主体104的表面146两者向外伸出的突出部。更具体地,端子140、144在电子烟100的轴向方向上是弹性的。例如,端子140、144可以被配置为弹簧销。以此方式,每个端子140、144对相对的对应端子施加力、并且使其分别向内移位至吸嘴部分102或主体104。弹簧销的弹力分别从吸嘴部分102或主体104抵抗这种移位向外偏置。当吸嘴部分102的(多个)端子140与主体104的(多个)端子144朝向彼此偏置时,这在其间产生牢固的连接。
在替代方案中,温度传感器150可以连接至被布置在电子烟100的吸嘴部分102中的一组辅助控制电子器件。辅助控制电子器件被布置用于通过无线接口、比如蓝牙连接或无线电连接来将来自温度传感器150的温度测量值数据与主体104中的控制器进行无线通信。
在另一个示例中,温度传感器150可以是烟弹106的部件、通过支撑支架152被布置在烟弹106中的蒸气流动管130部分中。在这样的示例中,温度传感器150可以通过从温度传感器150沿着蒸气流动管130到烟弹106与主体104之间的接口的有线连接而连接至控制器。于是可以通过烟弹106与主体104之间的电接口来实现温度传感器150与控制器之间的电连接。这在图1d中最佳示出。在一些示例中,有线连接154可以沿着蒸气流动管130的内侧延伸(如图1d所示),从而将温度传感器连接至烟弹106的第一端124以便通过与提供主体与雾化器194之间的电连接相同的接口电连接至控制器。在其他示例中,有线连接可以沿着蒸气流动管130的外侧延伸,其中温度传感器150穿过蒸气流动管130的侧壁中的密封开口连接至有线连接。
随后参见图5更详细地描述了温度传感器150在蒸气流动路径105中的布置。
图2a和图2b示出了电子烟200的另一个实施例。在这个实施例中,电子烟200具有主体204和吸嘴部分202。
在一些示例中,吸嘴部分202可附接至主体204上并且可从其上移除;这可以通过螺纹型连接、或卡口型连接等等来实现。在其他示例中,吸嘴部分202和主体204可以是单一实体的两个部分;即,吸嘴部分202和主体204彼此永久地附连。
主体204包括用于对电子烟200供电的电池、用于控制电子烟200的操作的控制电子器件、以及雾化器294,该雾化器具有被布置用于使可汽化液体汽化的加热器。主体204可以进一步包括使用者可操作按钮212,其功能为比如开启和关掉电子烟200、以及接合加热器以使来自液体储存器214的可汽化液体汽化。这些控制电子器件、或主控制单元或控制器进一步包括一个或多个处理器和用于存储电子烟200的操作指令的存储器。在示例中,所述控制电子器件是印刷电路板。雾化器294包括加热器和流体传递元件、比如芯吸件或任何其他适合于将液体传递至加热器的器件。流体传递元件被布置用于将来自吸嘴部分202中的液体储存器214的液体芯吸至加热器,以在该加热器中汽化。
吸嘴部分202包括具有开口或开孔218的吸嘴216以供消费者进行吸入,以及蒸气流动管230,该蒸气流动管被布置为将吸嘴开口216连接至主体204中的雾化器294。吸嘴部分202还包括被布置用于容装可汽化液体的液体储存器、或液体罐214。在示例中,可以通过将吸嘴216从吸嘴部分202上移除或者通过将吸嘴部分202从主体204上移除来打开液体罐214以进行填充和重新填充。吸嘴216和液体储存器214的组合可以视为电子烟200的吸嘴部分202。
蒸气流动管230沿轴向方向延伸经过液体罐214的中心、并且被布置用于将蒸气从雾化器294中的加热器输送至吸嘴。液体储存器214的第一端224连接至主体204中的雾化器294并且第二端226连接至吸嘴216,其中液体储存器214的第一端224和第二端226彼此相反。即,从雾化器294、穿过蒸气流动管230到吸嘴开口218布置了蒸气流动路径或蒸气流动通道205。
吸嘴216被布置为使得当可汽化液体在雾化器294处汽化时,其可以通过蒸气流动管230穿过吸嘴216被消费者吸入。
在操作中,液体储存器214填充有可汽化液体,该可汽化液体被流体传递元件芯吸至加热器。对加热器施加功率以加热并汽化该液体。消费者在吸嘴216上吸入,由此将蒸气沿着蒸气流动通道或路径205穿过蒸气流动管230抽吸到达吸嘴216中的开孔218,该蒸气在该开孔处被消费者吸入。
以类似于参见图1实施例描述的方式,温度传感器250通过支撑支架252布置在蒸气流动路径205中、在远离雾化器294且朝向吸嘴216的位置处。例如,温度传感器250可以定位在液体储存器214内的蒸气流动管230中,比起雾化器294更靠近吸嘴216。图2b示出了液体储存器214的剖视图,其中温度传感器250在蒸气流动管230中。在其他示例中,温度传感器250可以定位在蒸气流动管230的、蒸气流动管230连接至吸嘴216的这端处,或者在吸嘴216自身中。温度传感器250被布置用于测量雾化器294与吸嘴216中的开孔218之间的蒸气流动路径205中的所产生蒸气的温度。
温度传感器250连接至控制器或控制电子器件。在示例中,温度传感器250通过有线连接而连接至控制器254。在吸嘴部分202和主体204彼此永久附连的示例中,有线连接254可以是从传感器250延伸至控制器的单一电线,或将传感器250连接至控制器的一系列电线。在吸嘴部分202和主体204可彼此附接和移除的示例中,利用传感器250与控制器之间的可连接且可断开的连接。通过(多个)有线连接而连接至温度控制器的一个或多个端子布置在吸嘴部分202的远端处的表面上,当吸嘴部分202与主体204彼此连接时,该表面抵接主体204的在主体204的远端处的协作表面;通过(多个)有线连接而连接至传感器250的(多个)对应端子布置在主体204的协作表面上。吸嘴部分202和主体204上的端子被布置为使得当吸嘴部分202完全连接至主体204时,吸嘴部分202的(多个)端子与主体204的(多个)对应端子对准。以此方式,当主体204和吸嘴部分202彼此连接时,端子对准,从而在传感器250与控制器之间形成连接。在示例中,这些端子是围绕吸嘴部分202和主体204的协作表面布置的圆形连接器,这是有利的,因为可以独立于吸嘴部分202与主体204之间的相对角位置来形成连接。这些圆形连接器可以从其相应的表面向外弹性偏置,以在彼此连接时形成牢固连接。在另一个示例中,这些端子是从吸嘴部分202的表面和主体204的表面两者向外伸出的突出部。更具体地,这些端子在电子烟200的轴向方向上是弹性的。例如,这些端子可以被配置为弹簧销。以此方式,每个端子对相对的对应端子施加力、并且使其分别向内移位至吸嘴部分202或主体204。弹簧销的弹力分别从吸嘴部分202或主体204抵抗这种移位向外偏置。当吸嘴部分202的(多个)端子与主体204的(多个)端子向内偏置时,这在其间产生牢固的连接。在一些示例中,有线连接254可以沿着蒸气流动管230的内侧延伸至(多个)端子。在其他示例中,有线连接254可以沿着蒸气流动管230的外侧延伸至(多个)端子,其中温度传感器250穿过蒸气流动管230的侧壁中的密封开口连接至有线连接。
在另一个示例中,温度传感器250连接至被布置在电子烟200的吸嘴部分202中的一组辅助控制电子器件。辅助控制电子器件被布置用于通过无线接口、比如蓝牙连接或无线电连接来将来自温度传感器250的温度测量值数据与主体204中的控制器进行无线通信。
随后参见图5更详细地描述了温度传感器250在蒸气流动路径205中的布置。
图3a和图3b示出了与参见图1a至图1d描述的相似的电子烟300的另一个实施例。
在这个实施例中,烟弹或液体储存器314和吸嘴316形成单一实体,即吸嘴部分302,该吸嘴部分可连接至主体304并且可与之断开。即,被布置用于容装可汽化液体的液体储存器314是吸嘴部分302的一部分,使得包含液体储存器314的吸嘴部分302可从主体304上移除并且可互换。吸嘴部分302可以被认为是具有吸嘴316的液体储存器或烟弹314。
以与参见图1描述的相似的方式,主体304包括用于对电子烟300供电的电池、以及用于控制电子烟300的操作的控制电子器件。特别地,当吸嘴部分302连接至主体304时,吸嘴部分302中的雾化器由主体304中的电池供电并且由其中的控制电子器件控制。主体304可以进一步包括使用者可操作按钮,其功能为比如开启和关掉电子烟300、以及接合加热器以使来自液体储存器314的可汽化液体汽化。所述控制电子器件或主控制单元或控制器包括一个或多个处理器和用于存储电子烟300的操作指令的存储器。在示例中,所述控制电子器件是印刷电路板。
吸嘴部分302在第一端部分326处包括具有开口或开孔318的吸嘴316、并且在第二端部分324处包括雾化器394(第二端部分324是与第一端部分326相反的远端)。吸嘴部分302的第二端324进一步包括电触点342,该电触点被布置用于与主体304接合以在雾化器394与电池和控制器之间创建电连接,即,用于雾化器394的供电和控制电连接。
液体储存器314布置在吸嘴部分302的第一端部分326与第二端部分324之间,并且蒸气流动管330从吸嘴部分302的第二端324处的雾化器394延伸穿过液体储存器314到达吸嘴部分302的第一端326处的吸嘴开口318。即,蒸气流动管330具有在液体储存器314中的连接至雾化器394的部分以及在吸嘴316中的连接至吸嘴开口318的部分。
雾化器394包括加热器和流体传递元件、比如芯吸件或任何其他适合于传递液体的器件。流体传递元件被布置用于将来自液体储存器314的液体芯吸至加热器。接着该加热器加热并汽化该液体以产生蒸气。
当吸嘴部分302和主体304彼此连接时,电触点342和液体储存器314被接纳在主体304内。这样做使得吸嘴部分302的电触点342与主体304内的对应触点连接,由此允许主体304对雾化器394供电并且对其进行控制。
在使用中,通过控制器来用电池对雾化器394中的加热器施加电力。接着,该加热器加热被流体传递元件芯吸至加热器的液体并产生蒸气。当消费者在吸嘴316中的开口318上进行吸入时,所产生蒸气被吸嘴316沿着蒸气流动路径或蒸气流动通道305抽吸;这包括蒸气从雾化器394被抽吸穿过蒸气流动管330到达吸嘴开口318。于是消费者可以吸入所产生蒸气。
在示例中,当液体储存器314中的液体用完时,可以将吸嘴部分302从主体304上移除并且用新的吸嘴部分302来替换。在另一个示例中,吸嘴部分302中的液体储存器314可以用新液体重新填充。
温度传感器350通过支撑支架352布置在蒸气流动路径305中、在远离雾化器394且朝向吸嘴316的位置处。温度传感器350被布置用于测量所产生蒸气的温度并且连接至控制器。
温度传感器350是吸嘴部分302的部件。温度传感器350可以布置在液体储存器314中的蒸气流动管330部分中、或者在吸嘴316中的蒸气流动管330部分中。
在这样的示例中,温度传感器350可以通过有线连接354连接至主体304。如之前描述的,吸嘴部分302和主体304可彼此连接和断开。这样,可以通过电连接342来利用温度传感器350与控制器之间的可连接且可断开的电连接。在这样的示例中,温度传感器350可以通过有线连接354连接至吸嘴部分302的第二端部分324处的除对雾化器394供电并且对其进行控制的电触点之外的额外(或第二)电触点。接着,当吸嘴部分302和主体304彼此连接时,可以通过连接至主体304中的对应电触点来实现温度传感器350与控制器之间的有线连接。
在图3a所示的示例中,吸嘴部分302中的有线连接354部分沿着蒸气流动管330的内侧延伸。在其他示例中,吸嘴部分302中的有线连接部分可以沿着蒸气流动管330的外侧延伸,其中温度传感器350穿过蒸气流动管330的侧壁中的密封开口连接至有线连接。
在替代性布置中,温度传感器350可以连接至被布置在电子烟300的吸嘴部分302中的一组辅助控制电子器件。辅助控制电子器件被布置用于通过无线接口、比如蓝牙连接或无线电连接来将来自温度传感器350的温度测量值数据与主体304中的控制器进行无线通信。
随后参见图5更详细地描述了温度传感器350在蒸气流动路径305中的布置。
图4a和图4b示出了电子烟400的另一个实施例。在这个示例中,吸嘴部分402通过铰链403连接至主体404。
在图4a和图4b的示例中,吸嘴部分402被铰接成在与主体404相同的平面内旋转。在另一个示例中,吸嘴部分402可以铰接成旋转到与主体404垂直的平面。
吸嘴部分402包括呈烟弹形式的吸嘴416(即,吸嘴烟弹或第一烟弹416),该吸嘴容装了纤维材料颗粒、比如烟草或调味元素。吸嘴烟弹416在被布置为从电子烟400向外伸出的第一端部分426处具有开口418,消费者可以在该开口上进行吸入。在相反的第二端部分424处,布置了空气入口以允许蒸气流经吸嘴烟弹416。
吸嘴烟弹416可接纳在被布置在吸嘴部分402中的蒸气流动管430中,使得当消费者通过吸入来在吸嘴烟弹416上进行抽吸时,蒸气从蒸气流动管被抽吸穿过吸嘴烟弹中的入口、穿过纤维材料到达吸嘴开口418以供使用者吸入。
主体404包括控制电子器件480和电池482、以及用于接纳容装液体的烟弹(或第二烟弹)490的座体484。主体404可以进一步包括使用者可操作按钮,其功能为比如开启和关掉电子烟400、以及接合加热以使来自液体储存器的可汽化液体汽化。控制电子器件480、或主控制单元或控制器包括一个或多个处理器以及用于存储电子烟400的操作指令的存储器。在示例中,控制电子器件480是印刷电路板。
第二烟弹490包括被布置用于容装可汽化液体的液体储存器492。第二烟弹490进一步包括雾化器494;雾化器494具有加热器和流体传递元件、比如芯吸件或任何其他适合用于将液体输送至加热器的器件,该流体传递元件被布置用于将液体从液体储存器492芯吸至加热器。第二烟弹490的、雾化器494所处的第一端497被布置为在第二烟弹490被接纳在座体484中时电连接至主体404,使得通过这样的接口来实现在雾化器494与主体404中的控制电子器件480和电池482之间的电连接。在替代方案中,雾化器可以是主体404的可接合到第二烟弹中的液体储存器中的部件。
蒸气流动管496轴向地延伸穿过第二烟弹490。蒸气流动管496将第二烟弹490的第一端497处的雾化器494经液体储存器492连接至第二烟弹的第二端498(第二端498与第一端497相反)。
当铰接的吸嘴部分402关闭并且完全连接至主体404时,如图4a所示,吸嘴部分402中的蒸气流动管430的、与接纳吸嘴烟弹416的那端相反的这端连接至第二烟弹490中的蒸气流动管496或该第二烟弹。即,当第二烟弹490被接纳在主体404中并且铰接的吸嘴部分402关闭时,第二烟弹490中的蒸气流动管496与吸嘴部分402中的蒸气流动管430对准。以此方式,液体可以通过芯吸件从液体储存器492芯吸至雾化器494的加热器,在该加热器处汽化。当消费者在吸嘴烟弹416上吸入时,所产生蒸气沿着从雾化器494、穿过在第二烟弹490中的蒸气流动管496、穿过在吸嘴部分402中的蒸气流动管430的蒸气流动路径或通道405被抽吸穿过吸嘴烟弹416中的入口、穿过吸嘴烟弹416中的纤维材料到达吸嘴开口418以供消费者吸入。
即,蒸气从第二烟弹490产生并且被抽吸穿过第一烟弹416,在该第一烟弹处,蒸气与纤维材料(比如烟草)相互作用以形成被纤维材料调味过的蒸气以供消费者吸入。
换句话说,第二烟弹490中的液体储存器492的液体被芯吸件芯吸至雾化器494的加热器。该加热器汽化该液体以形成蒸气。当消费者在吸嘴烟弹416上吸入或抽吸时,蒸气沿着蒸气流动路径或通道405被抽吸至吸嘴开口418,其中蒸气被抽吸穿过第二烟弹490中的蒸气流动管496、穿过吸嘴部分402中的蒸气流动管430、进入吸嘴烟弹416的入口(在此蒸气与纤维材料(比如烟草)相互作用)、并且到达吸嘴开口418(在此蒸气被消费者吸入)。
当铰接的吸嘴部分402打开时,如图4b所示,蒸气流动管430与第二烟弹490断开。当处于打开位置时,可以移除并且更换或重新填充第二烟弹490。在一些示例中,用完的吸嘴烟弹416可以用新纤维材料重新填充。在其他示例中,吸嘴烟弹416是抛弃式的并且可用装有新纤维材料的新烟弹更换。
温度传感器450布置在蒸气流动路径或通道405中。在示例中,温度传感器450布置在吸嘴部分402中。更具体地,温度传感器450通过支撑支架452布置在吸嘴部分402中的蒸气流动管430中。即,温度传感器450定位在吸嘴部分402中的蒸气流动管430中,使得当铰链403处于关闭位置(如图4a)时,温度传感器450离吸嘴烟弹416比离雾化器494(在第二烟弹490中)更近。
温度传感器450定位在第二烟弹490与吸嘴烟弹416之间的蒸气流动通道405中。这样,传感器450测量的蒸气温度对应于穿过吸嘴烟弹416之前的蒸气温度。
在图4a和图4b的示例中,吸嘴烟弹416装配并固位在吸嘴部分402中的蒸气流动管430的远端部分处,该远端部分远离蒸气流动管430的连接至第二烟弹490的这端。吸嘴烟弹416占据吸嘴部分402中的蒸气流动管430中的一部分。即,吸嘴部分402中的蒸气流动管430的在吸嘴烟弹416下方的一部分未被吸嘴烟弹416占据。温度传感器450布置在吸嘴部分402中的蒸气流动管430的该未被占据部分中。因此,当处于关闭位置(如图4a)时,温度传感器450定位在第二烟弹490与吸嘴烟弹416之间的蒸气流动通道430中。
在其他示例中,吸嘴烟弹416可以占据吸嘴部分402中的整个蒸气流动管430,使得当铰接的吸嘴部分402处于关闭位置时,吸嘴烟弹416抵接第二烟弹490,并且第二烟弹490中的蒸气流动管496与吸嘴烟弹416的入口对准。在这样的示例中,温度传感器450可以定位在吸嘴部分402中的蒸气流动管430的、蒸气流动管430连接至第二烟弹490的这端处,使得温度传感器450定位在第二烟弹490与吸嘴烟弹416之间。在这样的示例中,当消费者在吸嘴烟弹416上吸入时,从第二烟弹490中的雾化器494、穿过第二烟弹490中的蒸气流动管496、并且穿过基本上占据吸嘴部分402中的整个蒸气流动管430的吸嘴烟弹416、到达吸嘴烟弹416中的开口418形成蒸气流动路径或通道。
温度传感器450被布置用于测量蒸气流动路径405中、更具体地吸嘴部分402中的蒸气流动管430中的所产生蒸气的温度。温度传感器450通过有线连接454连接至控制器480。有线连接可以被形成为路由穿过吸嘴部分402与主体404之间的铰链403的电线或一系列电线,以便在铰链403处于打开位置和关闭位置时维持温度传感器450与控制器480之间的连接。
随后参见图5更详细地描述了温度传感器在蒸气流动路径中的布置。
在图1至图4各自的实施例中,温度传感器150、250、350、450可以是任何适合类型的温度传感器,包括但不限于热电偶(例如由铝镍合金(alumel)、镍铬合金、或镍铝制成的K型热电偶)、热线传感器、或热敏电阻。
图5示出了被布置用于将温度传感器150定位在蒸气流动路径或通道105中、更具体地定位在蒸气流动管120中的支撑支架152。图5的图是特定于图1、尤其图1c的实施例,但是技术人员容易理解的是,以下原理可以应用于将传感器定位在蒸气流动管中的任何适合的布置,例如图1至图4中的任一个图的实施例。
使用支撑支架152、比如横跨蒸气流动管120径向地延伸的网件、或任何其他适合类型的支架将温度传感器150定位在蒸气流动管120中。温度传感器150连接至支撑支架152,以使得传感器150的至少一部分(即,测量尖端)能够至少部分地延伸到蒸气流动通道105中。温度传感器150优选地通过支撑支架152在蒸气流动管120中被固持在基本上径向中心位置。网件支架是有利的,因为它允许温度传感器150固持在蒸气流动路径105中,同时基本上不限制蒸气流动。替代性地,被形成为横跨蒸气流动管布置的基本上方形网格的支撑支架也可以提供这样的优点。在替代方案中,温度传感器150可以附连至蒸气流动管120的侧壁上。
在图1至图4各自的实施例中,可以通过装置的使用者压下触发按钮来触发雾化器并且使加热器加热。该一个或多个处理器检测触发按钮已经压下并且接着触发该雾化器并且使该加热器加热。替代性地,可以在蒸气流动通道中的适合位置处布置流动检测器,以使得该一个或多个处理器可以使用流动检测器来检测使用者吸入;在检测到吸入或气流时,该一个或多个处理器可以被配置成触发该雾化器并且使该加热器加热。
在操作中,对于参见图1至图5中的任一个描述的实施例,可以使用温度传感器来实现对所产生蒸气的温度的控制。参见图6描述了这样的途径。
在此,应注意的是,一个或多个处理器和/或控制器两者均被描述为执行操作。技术人员容易理解的是,术语可互换使用,因为控制器包括执行操作的一个或多个处理器。
如之前描述的,期望将蒸气温度控制为使用者满意的温度,并且优选地不超过60摄氏度。大多数使用者偏爱接近香烟烟雾温度的蒸气温度(即,30摄氏度左右或随着烟草杆的长度减小而高达40至50摄氏度)。另外,发明人已经发现,蒸气温度还指示了加热器周围的液体水平。这也将使得电子烟的控制电子器件能够检测到“芯吸件干燥”的情形并且采取修正动作。
参见图6,展示了根据本发明的用于控制蒸气温度的方法。在步骤601处,对电子烟的控制器处的一个或多个处理器进行编程以对雾化器的加热器施加第一功率。即,按照控制器的指令,从电池向加热器施加第一功率水平。在示例中,第一功率可以脉宽调制成具有第一占空比。
如参见图1至图5描述的,雾化器包括加热器和流体传递元件,该流体传递元件被配置用于将液体从液体储存器传递至加热器附近。在所展示的实施例中,流体传递元件可以是芯吸件,使得液体能够从液体储存器芯吸至加热器。该液体接着被加热器加热并汽化。
如之前描述的,所产生蒸气行进穿过蒸气流动路径或蒸气流动通道105、205、305、405,在此所产生蒸气与温度传感器150、250、350、450相互作用。在步骤602处,该一个或多个处理器使用传感器来确定蒸气流动通道中的第一温度测量值。即,第一温度测量值是在对电子烟进行吸入而将所产生蒸气抽吸穿过蒸气流动通道时测得的。触发第一温度测量的原因可能是:该一个或多个处理器检测到蒸气流动管中的流速指示在对电子烟进行吸入,或者被布置用于触发雾化器来将可汽化材料汽化的汽化触发按钮、即加热器按钮已经压下。在一些示例中,可以使用计时器来确保在压下加热器按钮与触发第一温度测量之间存在适合的延迟以允许产生蒸气。
在第一示例中,该至少一个处理器被配置用于在激活加热器之后过去了所确定的时间时从传感器检索单一温度测量值。
在一些其他示例中,该一个或多个处理器基于在预定时间段期间的一系列离散温度测量值来确定第一温度测量值。例如,该预定时间段在几秒、比如3秒的区间内。可以将在这个时间段内记录的温度点进行平均以确定第一温度测量值。该预定时间段还可以设有起始时刻t0,其大于0、优选地在加热器激活之后的1.5秒至3.5秒之间、并且更优选地在加热器激活之后的2秒至3秒之间。监测的结束时间可以在使用者停用电子烟时吸用时段结束。还可以在加热阶段的早期阶段期间识别出有用的温度信息,以在比如加热器激活0-1秒后了解液体水平。如果加热器的液体供应量用完(即,芯吸件的饱和水平低或正在降低),则在最初的0-1秒期间,加热器将更快地升温并达到较高的温度。这个阶段期间的温度测量值可以用于识别和避免干烧;如果液体供应量用完,则可以例如通过禁用加热器来避免干烧。
在步骤603处,该一个或多个处理器基于该第一温度测量值来确定对该加热器的第一功率调整。
即,如果蒸气的温度高于预期,则可以减小对加热器施加的功率水平,并且如果蒸气的温度低于预期,则可以增大对加热器施加的功率水平。如果温度在预期范围内,则可以维持对加热器施加的功率水平。使用功率调整来将第一功率调整为第二功率。在示例中,第二功率可以脉宽调制成具有第二占空比。期望的温度范围优选地低于(例如)60℃的上限阈值以满足法规要求。然而,在其他示例中,消费者可以选择期望的温度范围。
可以基于预定温度阈值来确定第一功率调整,预定温度阈值可以是绝对值。替代性地,可以基于预定温度范围来确定第一功率调整。
可以在电子装置中预设预定温度阈值或预定温度范围,例如以满足法规要求。替代性地,可以由消费者来设定预定范围阈值或范围,以提供对蒸气温度的可调控制。调整温度可以增大或减少蒸气输出;消费者可调温度阈值或范围允许消费者升高或降低该温度以满足其蒸气输出偏好。
当基于预定阈值来确定第一功率调整时,控制器处的该一个或多个处理器被配置为将第一温度测量值与预定阈值(即,温度点)进行比较以确定第二功率。
如果第一温度测量值高于预定阈值,则使用第一功率调整来调整或降低加热器功率以降低所产生蒸气的温度。在这样的情况下,第一功率调整是负调整。这样,当第一温度测量值高于预定阈值时,第二功率是低于第一功率的功率。可以通过减小脉宽调制电压或电流的占空比或者通过减小恒定施加的电压或电流的幅度来将加热器的第一功率减小为第二功率。
如果第一温度测量值低于预定阈值,则使用第一功率调整来调整或增大加热器功率以升高所产生蒸气的温度。在这样的情况下,第一功率调整是正调整。这样,当第一温度测量值低于预定阈值时,第二功率是高于第一功率的功率。可以通过增大脉宽调制电压或电流的占空比或者通过增大恒定施加的电压或电流的幅度来将加热器的第一功率增大为第二功率。
以此方式,如果蒸气的温度高于或低于期望的温度阈值,可以对其进行调整。这改善了用户体验。
当基于预定温度范围来确定第一功率调整时,控制器处的该一个或多个处理器被配置为将第一温度测量值与预定范围进行比较以确定第二功率。
如果第一温度测量值高于预定温度范围,则使用第一功率调整来调整或降低加热器功率以降低所产生蒸气的温度。在这样的情况下,第一功率调整是负调整。这样,当第一温度测量值高于预定温度范围时,第二功率是低于第一功率的功率。类似于阈值示例,可以通过减小脉宽调制电压或电流的占空比或者通过减小恒定施加的电压或电流的幅度来将加热器的第一功率减小为第二功率。
如果第一温度测量值低于预定温度范围,则使用第一功率调整来调整或增大加热器功率以升高所产生蒸气的温度。在这样的情况下,第一功率调整是正调整。这样,当第一温度测量值低于预定温度范围时,第二功率是高于第一功率的功率。类似于阈值示例,可以通过增大脉宽调制电压或电流的占空比或者通过增大恒定施加的电压或电流的幅度来将加热器的第一功率增大为第二功率。
如果第一温度测量值在预定温度范围内,则不调整加热器功率,因为所产生蒸气的温度不需要升高或降低。在这样的情况下,第一功率调整为零调整(即,不调整)。换言之,不对脉宽调制电压或电流的占空比、或恒定施加的电压或电流的幅度进行调整。这样,当第一温度测量值在预定温度范围内时,第二功率等于(或至少基本上等于)第一功率。
以此方式,如果蒸气的温度高于或低于期望的温度范围,可以对其进行调整,或者如果在期望的温度阈值范围内,则将其维持。这改善了用户体验。
预定阈值或预定温度范围存储在电子烟的控制器可访问的存储装置中,比如电子烟中的存储器单元中。通过调整对加热器施加的脉宽调制功率的占空比来调整加热器功率。即,如果加热器功率要增大,则将占空比增大;如果加热器功率要减小,则将占空比减小;如果加热器功率要维持在其当前水平,则将占空比维持。在其他示例中,可以通过增大或减小对加热器施加的连续电压或电流水平的幅度来调整加热器功率。
在步骤604处,该一个或多个处理器基于该第一功率调整来将该第一功率调整为第二功率,并且对该加热器施加该第二功率。
在步骤605处,电子烟的操作继续,其中该一个或多个处理器对雾化器的加热器施加第二功率。
随着电子烟的操作继续,加热器以第二功率设置产生的蒸气到达温度传感器。在步骤606处,该一个或多个处理器使用传感器来确定蒸气流动通道中的第二温度测量值。即,在第一次测量之后,对加热器使用第二功率产生的蒸气的温度进行第二次测量。
在步骤607处,控制器处的该一个或多个处理器基于第二温度来确定对加热器的第二功率调整。如果蒸气的温度高于预期,则可以减小对加热器施加的功率水平,并且如果蒸气的温度低于预期,则可以增大对加热器施加的功率水平。如果温度在预期范围内,则可以维持对加热器施加的功率水平。使用功率调整来将第二功率调整为第三功率。
与第一功率调整一样,第二功率调整可以是基于预定温度阈值或预定温度范围。
当基于预定温度阈值来确定第一功率调整时,控制器处的该一个或多个处理器被配置为将第二温度测量值与预定阈值进行比较以确定第三功率。在示例中,与第二温度测量值进行比较的预定阈值与同第一温度测量值进行比较的预定阈值相同。在替代方案中,与第二温度测量值进行比较的预定阈值可以与同第一温度测量值进行比较的预定阈值不同。
如果第二温度测量值高于预定阈值,则使用第二功率调整来调整或降低加热器功率以降低所产生蒸气的温度。在这样的情况下,第二功率调整是负调整。这样,当第二温度测量值高于预定阈值时,第三功率是低于第二功率的功率。
如果第二温度测量值低于预定阈值,则使用第二功率调整来调整或增大加热器功率以升高所产生蒸气的温度。在这样的情况下,第二功率调整是正调整。这样,当第二温度测量值低于预定阈值时,第三功率是高于第二功率的功率。
以此方式,随着电子烟继续使用,可以将蒸气的温度连续调整为期望的温度,由此改善用户体验。
当基于预定温度范围来确定第二功率调整时,控制器处的该一个或多个处理器被配置为将第一温度测量值与预定范围进行比较以确定第二功率。在示例中,与第二温度测量值进行比较的预定温度范围与同第一温度测量值进行比较的预定温度范围相同。在替代方案中,与第二温度测量值进行比较的预定温度范围可以与同第一温度测量值进行比较的预定温度范围不同。
如果第二温度测量值高于预定温度范围,则使用第二功率调整来调整或降低加热器功率以降低所产生蒸气的温度。在这样的情况下,第二功率调整是负调整。这样,当第二温度测量值高于预定温度范围时,第三功率是低于第二功率的功率。
如果第二温度测量值低于预定温度范围,则使用第二功率调整来调整或增大加热器功率以升高所产生蒸气的温度。在这样的情况下,第二功率调整是正调整。这样,当第二温度测量值低于预定温度范围时,第三功率是高于第二功率的功率。
如果第二温度测量值在预定温度范围内,则不调整加热器功率,因为所产生蒸气的温度不需要升高或降低。在这样的情况下,第二功率调整为零调整(即,不调整)。这样,当第二温度测量值在预定温度范围内时,第三功率等于(或至少基本上等于)第二功率。
以此方式,随着电子烟继续使用,可以继续将蒸气的温度调整(如果需要)为期望的温度,由此改善用户体验。
在步骤608处,该一个或多个处理器基于第二功率调整将第二功率调整为第三功率并且对加热器施加第三功率。
然后,该过程可以以后续的温度测量值和功率调整继续进行,以在必要时通过继续调整加热器功率来继续优化所产生蒸气的温度。即,该一个或多个处理器迭代地确定蒸气流动通道中的另外的温度测量值,并且基于这些另外的温度测量值来确定加热器的另外功率调整。该一个或多个处理器接着基于这些另外的功率调整来调整将对加热器施加的功率、并且对加热器施加这些另外的功率。在使用时段结束时,即当消费者完成其汽化时,切断给加热器的功率。
在使用者对电子烟进行吸入(由此触发加热器)时或者在通过压下加热器按钮来触发加热器时,进行温度测量。以此方式,仅在蒸气流动通道中存在蒸气时记录温度测量值。这防止测量到通道中的环境空气的温度并且将其与测得的蒸气温度混淆,由此改善测得蒸气温度和加热器控制的准确度。
在示例中,在对电子烟进行第一次吸入期间,确定使用第一加热器功率的第一温度测量值,并且在对电子烟进行第二次吸入期间,确定使用第二加热器功率的第二温度测量值。即,每次吸入时确定一个测得温度,并且使用该测得温度来针对随后的吸入而控制加热器。以此方式,已经基于在第一次吸入期间获得的第一测量值来调整第二次吸入时的蒸气温度。接着,使用第二测得温度来调整功率并且因此调整蒸气温度以供第三次吸入。
在另一个示例中,在第一次吸入期间的第一时间点确定使用第一加热器功率的第一温度测量值,并且可以在第一次吸入期间基于该第一温度测量值将该功率立即调整为第二功率。接着可以在第一次吸入期间的下一个时间点,基于在第一次吸入期间以对加热器施加的第二功率产生的蒸气来确定第二温度测量值。接着可以同样在第一次吸入期间,基于第二温度测量值来将第二功率调整为对加热器施加的第三功率。以此方式,可以在单次吸入期间实现对加热器功率、并且因此对蒸气温度的动态控制。该动态控制确保了消费者进行的每次吸入都接近预定阈值或者在预定温度范围内。更详细地,测得温度以闭环被反馈,使得可以频繁地(例如,每隔10毫秒)对加热器功率进行调整。进行该调整以使测得温度与设定点温度(例如,预定温度阈值、预定温度范围、预定温度范围内的点、或预定目标温度)相匹配。
可以基于温度测量值与预定阈值或预定温度范围之差来确定功率调整。即,基于测得温度比预定阈值或预定温度范围大了或小了多少来缩放功率调整。温度差与所需功率调整之间的这种关系被存储在电子烟的可被控制器访问的存储器中。
替代性地,可以通过以预定量递增地调整功率来实现功率调整。即,如果第一温度高于或低于预定阈值或预定温度范围,则将功率分别减小或增大固定的预定量,即,功率调整是功率的固定减小或增大。于是第二功率对应于第一功率,仅减小或增大了固定量。接着,当进行第二温度测量时,确定第二温度测量值是高于还是低于预定阈值或预定温度范围;如果是,则同样将功率分别减小或增大固定的预定量。
在预定阈值的情况下,该过程继续减小或增大功率直至温度降低到低于阈值或升高到高于阈值。此时,功率相应地增大或减小,以将蒸气维持在接近阈值的温度。
在预定温度范围的情况下,该过程继续进行,直至下一个的温度测量值落在预定温度范围内,此时将功率水平维持(直到/除非另外的温度测量值超出该范围,此时(多个)调整继续)。
在步骤602之后,当已经使用传感器确定蒸气流动通道内的第一温度测量值时,可以使用测得蒸气温度来确定烟弹是否存在问题。可以用流动检测器来确定消费者的吸入速率,并且可以由控制器来确定对加热器施加的功率。如果蒸气温度对于给定的吸入速率和所施加的功率而言高,则可以由控制器确定烟弹存在问题。这样,控制器可以使另外的动作发生,比如向消费者提供警告或切断该装置(例如,通过切断加热器功率)。
在比如参见图1、图3和图4描述的实施例等实施例中,电子烟可以与不同类型的、比如容装不同类型/量的液体或可汽化材料的烟弹兼容。此类不同类型的烟弹可以容装有最佳蒸气温度变化的可汽化材料。这样,不同的预定温度阈值和预定温度范围可以存储在电子烟的存储器中、例如在带有对应烟弹类型的查找表中。当烟弹被接纳在电子烟中时,电子烟可以确定烟弹的类型并且进行查找以确定该烟弹的预定阈值温度或预定温度范围。
在示例中,电子烟可以通过读取烟弹中的近场通信(NFC)芯片或类似物来确定烟弹的类型。在另一个示例中,电子烟可以通过使用者使用电子烟上的接口来输入烟弹的类型,从而确定烟弹的类型。在另一个示例中,电子烟可以通过使用者使用电子装置(例如,智能手机)上的对应应用程序来输入烟弹的类型,从而确定烟弹的类型,该电子装置与电子烟通过有线或无线连接(例如,USB或蓝牙连接)进行通信;接着该信息从电子装置通过该连接被传输至电子烟。
在比如参见图2描述的实施例等实施例中,液体罐可以容装与电子烟兼容的不同类型的液体。这些不同的液体可以具有不同的蒸气温度。这样,使用者可以使用电子烟的接口来输入已经添加至液体罐的液体类型,或者使用者可以使用电子装置(比如,智能手机)处的对应应用程序、使用有线或无线连接(例如,USB或蓝牙连接)连接至电子烟并且可以使用该应用程序输入液体类型;然后其通过该连接被传输至电子烟。不同的液体类型及其对应的最佳蒸气温度可以存储在电子烟的存储器中、例如查找表中。电子处的控制器可以访问查找表并且确定与液体类型相关联的最佳蒸气温度(即,预定阈值、或预定温度范围)。
以与上文描述的方式相似的方式,对于参见图1至图4描述的任何实施例,蒸气温度可以是使用者可定制的。即,代替或附加于电子装置基于烟弹或液体的类型来确定预定阈值或预定温度范围,使用者可以手动输入将被用作预定阈值或预定温度范围的期望蒸气温度。可以使用电子烟的接口、或者通过有线或无线连接(例如,USB或蓝牙连接)连接至电子烟的电子装置(比如,智能手机)上的相关联应用程序来输入这个期望蒸气温度。接着,输入的这个期望蒸气温度可以作为预定阈值或预定温度范围存储在电子烟的存储器中。
在比如参见图4描述的实施例等实施例(其中在已经测量蒸气的温度之后,蒸气穿过胶囊)中,可以对测得温度应用预定调整因子以确保经调整的测得温度对应于蒸气到达消费者的嘴的温度。例如,使蒸气穿过吸嘴烟弹可以使蒸气与测得温度相比冷却。预定调整因子可以存储在电子烟的存储器中,并且可以调整测得温度以考虑当蒸气穿过吸嘴烟弹时的温度降低。与不同类型的吸嘴烟弹相对应的多个调整因子可以存储在存储器、例如查找表中。电子烟可以例如通过读取烟弹中的NFC芯片或类似物来检测所***的吸嘴烟弹的类型,或者使用者可以使用电子烟上的接口、或者通过使用通过有线或无线连接(例如,USB或蓝牙连接)连接至电子烟的电子装置(比如,智能手机)上的相关联应用程序,来检测所***的吸嘴烟弹的类型。电子烟处的控制器接着可以使用查找表来识别与烟弹类型相对应的温度调整。接着,可以对测得温度应用该温度调整。
在另一个示例中,最大蒸气温度可以作为预定阈值或预定温度范围存储在电子烟的存储器中。即,电子烟不应超过的蒸气温度(或温度范围)。例如,可以将预定阈值或预定温度范围设定为最大温度;如果测量到达到或超过这个温度(或温度范围)的蒸气温度,则减小对加热器施加的功率。以此方式,可以准确地符合法规规定的最大蒸气温度。这比基于加热器的测得温度来确定并限制蒸气温度更为有效和准确,因为温度控制是基于蒸气实际温度而不是产生蒸气的加热器的实际温度。
图7是电子烟的操作方法的流程图,如参见图1至图4中的任一个描述的,其中可以确定流体传递元件、或汽化器或雾化器处的饱和水平,并且如果确定芯吸件为过饱和、欠饱和、或充分饱和,则采取另外的动作。
确定汽化器或雾化器的饱和水平的方法有利地与参见图6描述的蒸气温度调节方法一起应用。通过首先确定汽化器的饱和水平,来降低错误读数的风险。这是因为当汽化器欠饱和时,测得蒸气温度实际上较低。于是,如之前描述的用于控制蒸气温度的方法将增大加热器的功率并且接着增加加热,即便汽化器没有接纳足够的液体供应也是如此。
在此,应注意的是,一个或多个处理器和/或控制器两者均被描述为执行操作。技术人员容易理解的是,术语可互换使用,因为控制器包括执行操作的一个或多个处理器。
在步骤701处,电子烟的该一个或多个处理器被配置用于从温度传感器检索测得温度数据集。测得温度数据集包括相对于时间的所产生蒸气的一个或多个温度测量值。
在使用者对电子烟进行吸入(由此触发加热器)时或者在通过压下加热器按钮来触发加热器时,进行温度测量。以此方式,仅在蒸气流动通道中存在蒸气时记录温度测量值。这防止了测量到通道中的环境空气的温度并将其与测得蒸气温度混淆。在示例中,该一个或多个处理器被配置用于对整个吸入时间段确定蒸气温度。在另一个示例中,该一个或多个处理器被配置用于在吸入期间的某个设定时间点(即,在电子烟被触发以产生蒸气之后的某个设定时间点)、在认为电子烟已经达到其最佳操作温度时确定蒸气温度。即,当加热器处于足够的温度并且加热器周围的液体处于特定温度而使得电子烟产生预期预定温度的蒸气时。换言之,这是在蒸气产生期间、预期所产生蒸气的温度已经达到预定操作温度时的点。这是特别相关的,因为在蒸气产生期间(即,吸入期间)相对于时间的所产生蒸气的温度不一定是恒定的。优选地,该时间点是在电子烟被触发以产生蒸气之后的1.5秒至3.5秒之间、或更优选地在2秒至3秒之间。
在步骤702处,电子烟的该一个或多个处理器将测得温度数据集与预定温度数据进行比较。该预定温度数据指示在不同的液体传递元件或芯吸件的饱和水平下,电子烟的蒸气流动通道中的蒸气流的温度数据。
在示例中,当将测得温度数据与预定温度数据进行比较时,电子烟的该一个或多个处理器可以将测得温度数据集与两个或更多个预定温度数据集进行比较,其中该两个或更多个预定温度数据集中的每一个包括预定温度数据点(即,在预定时间点的预定温度)。
该一个或多个处理器接着确定这两个或更多个预定温度数据集中是与测得温度数据集最紧密匹配的预定温度数据集的预定温度数据集。即,将在预定时间点处的预定温度(即,预定温度数据点)与该预定时间点处的测得温度数据最紧密匹配的(即,测得温度数据点)预定温度数据集选择为最紧密匹配的温度数据集。
在示例中,该预定时间点对应于吸入期间的某个时间点,比如吸入后的3秒。
图8示出了针对芯吸件的两种饱和水平的预定温度数据集。每个预定温度数据集包括与一个时间点对应的一个温度数据点801、802(即,预定温度数据点)。包括数据点801的第一温度数据集对应于欠饱和或干燥的芯吸件。包括数据点802的第二温度数据集对应于充分饱和的芯吸件。在图8的示例中,时间点对应于吸入后的3秒。如果在吸入后的3秒时的测得温度点更接近数据点801,则确定第一温度数据集为最紧密匹配的温度数据集。在这种情况下,确定芯吸件为欠饱和。如果在吸入后的3秒时的测得温度数据点更接近数据点802,则确定第二温度数据集为最紧密匹配的温度数据集。在这种情况下,确定芯吸件为充分饱和。
在示例中,可以通过在这些预定温度数据集点之间设定阈值温度803并且通过确定测得温度数据点低于或不低于阈值温度803,来确定最紧密匹配的预定数据集。在示例中,阈值温度803可以在数据点801与802之间的中间。如果测得温度数据点(例如,在吸入后的3秒时)不低于(或高于)阈值803,则确定其最接近预定数据点802;如果测得温度数据点低于(或不高于)阈值803,则确定其最接近数据点801。
已经发现,在吸入后的2秒至3秒的区间内的温度测量值特别能表征芯吸件的饱和水平。即,2秒至3秒区间内的温度数据在欠饱和的芯吸件与充分饱和芯吸件之间显著不同。
在步骤703处,电子烟的该一个或多个处理器基于该比较来确定并执行另外的动作。如果确定芯吸件为欠饱和,并且存在加热干燥的芯吸件的风险,例如当测得温度数据点低于阈值温度时,则当确定饱和水平为欠饱和时调节雾化器的加热器。如果确定芯吸件为充分饱和,例如当测得温度数据点不低于阈值温度时,则当确定饱和水平为充分饱和时不对加热器进行调整。在示例中,通过禁用加热器来调节加热器,以便为液体的芯吸留下时间。在另一个示例中,通过减小加热器的功率输出来调节加热器。在示例中,可以通过减小脉宽调制电压或电流的占空比或者通过减小恒定施加的电压或电流的幅度来减小加热器的功率输出。
功率要减小的确定量可以是基于测得温度数据点与阈值之差。即,功率被减小的量可以基于测得温度数据点比阈值小了多少来缩放。测得温度数据点之间的温度差与所需功率减小之间的这种关系存储在电子烟的可被控制器访问的存储器中。
替代性地,可以针对每次吸入以预定量递增地减小功率来将功率减小至适合的水平。即,如果第一测得温度数据点低于阈值,则将功率减小固定的预定量,即,功率减小是固定的功率减小。接着,当在第二次吸入期间测量第二温度数据集时,确定第二测得温度数据点是否低于阈值,如果是,则将功率再次减小固定的预定量。如果第二测得温度数据点高于或等于阈值,则维持该功率水平以供后续吸入。
在另一个示例中,如果确定芯吸件为欠饱和,则另外的动作可以包括实施暂时的吸用延迟(例如,通过暂时暂停加热器)以允许芯吸件重新饱和。在另一个示例中,如果确定芯吸件为欠饱和,则另外的动作可以包括向消费者发送警告以指示液体水平低。
在另一个示例中,在不同的流体传递元件或芯吸件的饱和水平下,可以使用多于两个预定数据集,其中每个预定数据集指示电子烟的蒸气流动通道中的蒸气流的温度数据。例如,当液体储存水平开始变低时,到芯吸件的流速可以开始降低,从而导致芯吸件逐渐干燥。即,预定温度数据集可以对应于某个范围的饱和水平,而不是仅仅充分饱和或欠饱和。这些预定温度数据集中的每一个包括预定温度数据点,并且可以基于与测得温度数据点最紧密匹配的预定温度数据点来确定饱和水平。响应于此,可以调节加热器以调整温度,由此增大或减小从芯吸件的汽化速率,以实现预定的最佳芯吸件饱和水平。即,这些预定温度数据集之一对应于预定的最佳饱和水平,并且在后续吸入时调整加热器功率,直至确定与预定的最佳饱和水平对应的预定温度数据集为最紧密匹配的预定温度数据集。
返回至步骤702,在另一个示例中,当将测得温度数据与预定温度数据进行比较时,电子烟的该一个或多个处理器可以将测得温度数据集与两个或更多个预定温度数据集进行比较,其中该两个或更多个预定温度数据集中的每一个包括相对于时间的多个预定温度数据点。
在这种情况下,电子烟的该一个或多个处理器被配置用于通过识别出该两个或更多个预定温度数据集中的哪一个与测得温度数据集最佳拟合,来确定最紧密匹配的预定温度数据集。即,预定温度数据集是预定温度曲线、或蒸气温度相对于时间的曲线图。测得温度数据是测量的吸入时的温度曲线,即测量到的吸入时的蒸气温度相对于时间的曲线图。
已经发现,在对电子烟装置进行吸入期间,蒸气流动通道中所产生蒸气或空气的温度的温度数据集随时间具有特征曲线形状,其中,温度随时间的曲线的形状取决于流体传递元件的饱和水平而变化。以此方式,可以针对测得温度数据集来识别出对应于流体传递元件的饱和水平的最佳适配预定温度集,由此提供对流体传递元件的饱和水平的确定。对于给定的芯吸件饱和水平,对温度曲线的影响可以取决于装置特征(比如,加热器布置、加热器类型、空气流动通道的长度、装置内的压降、液体储存器类型等)。然而,不同饱和水平的温度曲线在相同类型的装置之间是一致的。即,对于给定类型的装置,在饱和芯吸件与欠饱和的芯吸件的特征温度曲线之间存在显著差异。这样,可以根据曲线来识别芯吸件的饱和或欠饱和,并且可以采取适当的动作。
图9示出了在两个不同芯吸件饱和水平下,针对3秒吸入的预定温度数据曲线901、902。第一曲线901对应于从欠饱和的芯吸件产生的蒸气;第二曲线902对应于充分饱和的芯吸件。在2秒至3秒区间内可以观察到特征差异。即,欠饱和的芯吸件901的曲线具有比充分饱和芯吸件902的曲线更平坦的曲率,如在图9中可以看到。这样的差异可能是由于对欠饱和的芯吸件而言加热器加热更多空气而不是蒸气所致。
该一个或多个处理器执行以下算法:该算法将测得温度数据曲线映射到预定温度数据曲线上并且确定哪一个预定温度数据曲线提供最佳拟合。在示例中,该一个或多个处理器可以执行最小二乘法例程,该最小二乘法例程可以应用于测得温度数据集与预定温度数据集之间,以确定哪一个预定温度数据集提供最佳适配或最紧密匹配。在其他示例中,可以实施适合于确定最紧密匹配测得数据集的预定曲线(即,一个变量相对于另一个变量的曲线图)的其他例程。
在图7的示例中,如果确定第一预定温度数据集901(即,第一预定温度曲线)是与测得温度数据集最佳拟合的预定温度数据集,则确定芯吸件为欠饱和。如果确定第二预定温度数据集902(即,第二预定温度曲线)为最佳拟合的预定温度数据集,则确定芯吸件为充分饱和。
吸入的时间长度可以变化。然而,温度曲线典型地在2秒至3秒之后稳定。这样,无论吸入时间的长度如何,都可以对每个饱和水平使用单一温度曲线。替代性地,针对与不同吸入时间相对应的饱和水平的预定温度曲线可以存储在电子烟的存储器中。然后,控制器基于温度到达峰值时的点来确定吸气的时间长度(该峰值与吸入结束相对应),并且访问与吸入时间长度相对应的预定温度曲线。
图10示出了5秒吸入的示例性预定温度曲线,其对应于欠饱和的芯吸件1001和充分饱和的芯吸件1002。同样,在2秒至3秒之间的区间内可以观察到由充分饱和的芯吸件和欠饱和的芯吸件产生的蒸气的温度曲线的特征差异。
在步骤703处,电子烟的该一个或多个处理器基于该比较来确定并执行另外的动作。
如果确定芯吸件为欠饱和,并且存在加热干燥的芯吸件的风险,例如最佳拟合的预定温度数据集是第一预定温度数据集,则当确定饱和水平为欠饱和时,调节雾化器的加热器。如果确定芯吸件为充分饱和,例如如果最佳拟合的预定温度数据集是第二预定温度数据集,则在确定饱和水平为充分饱和时,不对加热器进行调整。如之前描述的,在示例中,通过禁用加热器来调节加热器,以便为液体的芯吸留下时间。在另一个示例中,通过减小加热器的功率输出来调节加热器。在示例中,可以通过减小脉宽调制电压或电流的占空比或者通过减小恒定施加的电压或电流的幅度来减小加热器的功率输出。
功率要减小的确定量可以是基于测得温度数据集与每个预定温度数据集的匹配程度。即,功率被减小的量可以基于测得温度数据集与第一预定温度数据集(对应于欠饱和的芯吸件)的匹配程度比与第二预定温度数据集(对应于充分饱和的芯吸件)的匹配程度大多少来缩放。在示例中,可以通过由该一个或多个处理器执行的最小二乘法拟合例程来计算测得温度数据集与每个预定温度数据集的偏差的量。在其他示例中,可以使用能够将数据集之差量化的其他例程。拟合差异与所需功率减小之间的这种关系存储在电子烟的可被控制器访问的存储器中。
替代性地,可以针对每次吸入以预定量递增地减小功率来将功率减小至适合的水平。即,如果第一测得温度数据集与第一预定温度数据集(对应于欠饱和的芯吸件)最紧密匹配,则将功率减小固定的预定量,即,功率减小是固定的功率减小。接着,当在第二次吸入期间测量第二测得温度数据集时,确定第二测得温度数据集是否仍与第一预定温度数据集(对应于欠饱和的芯吸件)最紧密匹配,如果是,则将功率再次减小固定的预定量。如果第二测得温度数据集与第二预定温度数据集(对应于充分饱和的芯吸件)最紧密匹配,则维持功率水平以便后续吸入。可以重复该过程以继续优化加热器功率。
在另一个示例中,如果确定芯吸件为欠饱和,则另外的动作可以包括实施暂时的吸用延迟(例如,通过暂时暂停加热器)以允许芯吸件重新饱和。在另一个示例中,如果确定芯吸件为欠饱和,则另外的动作可以包括向消费者发送警告以指示液体水平低。
以此方式,可以检测到欠饱和的芯吸件。欠饱和的芯吸件指示烟弹或液体罐中的液体水平低或为空,使得芯吸件变干。欠饱和的芯吸件还指示,加热器过快地汽化芯吸件中的液体,并且芯吸件在变干之前不能从液体储存器芯吸另外的液体(例如,如果消费者接二连三地反复进行长时间吸入的话)。芯吸件欠饱和的另一个原因可能是装置已经以不允许液体容易地流到芯吸件的取向被储存或使用。烟弹的问题也可能导致欠饱和,例如,如果液体被阻挡从液体储存器行进到芯吸件,由此抑制芯吸件被液体饱和。加热干燥的芯吸件可能导致不愉快的用户体验。使用所描述的方法,可以确定干燥的芯吸件(或欠饱和的芯吸件),并且可以采取修正动作,例如减小加热器功率以供后续吸入,由此减慢汽化速率以使芯吸件停止变干,或禁用加热器以便为液体芯吸至加热器留下更多时间、或防止干燥的芯吸件被加热。被禁用的加热器可以提示消费者更换烟弹或重新填充液体储存器。在一些示例中,指示器(比如LED或被布置用于输出声音指示的扬声器)可以被纳入电子烟中,以在确定芯吸件干燥时向使用者指示烟弹需要更换或者需要重新填充储存的液体。
在另一个示例中,在不同的流体传递元件或芯吸件的饱和水平下,可以使用多于两个预定数据集,其中每个预定数据集指示电子烟的蒸气流动通道中的蒸气流的温度数据。即,预定温度数据集可以对应于某个范围的饱和水平,而不是仅仅充分饱和或欠饱和。这些预定温度数据集中的每一个包括预定温度曲线,并且可以基于与测得温度曲线最紧密匹配或最接近拟合的预定温度曲线来确定饱和水平。响应于此,可以调节加热器以调整温度,由此增大或减小从芯吸件的汽化速率,以实现预定的最佳芯吸件饱和水平。即,这些预定温度数据集之一对应于预定的最佳饱和水平,并且在后续吸入时调整加热器功率,直至确定与预定的最佳饱和水平对应的预定温度数据集为最紧密匹配的预定温度数据集。
除了解决上述欠饱和的芯吸件的问题之外,该方法进一步提供了解决与过饱和的芯吸件有关的问题。过饱和的芯吸件可能导致液体从加热器溅出。当消费者吸入蒸气时,这些液体溅出物可能会令人不快。
液体溅出物与蒸气流动通道中的温度传感器相互作用并且可被其检测到。
可以将到达传感器的热的液体溅出物识别为测得温度数据集中的不断增大的或正的温度峰值。可以将到达传感器的冷的液体溅出物识别为测得温度数据集中的不断减小的或负的温度峰值或降低。
该一个或多个处理器执行以下算法:该算法确定测得温度数据集中的温度峰值的数量。在示例中,可以将温度峰值识别为时间相对于温度的曲线图的梯度的急剧增加或减小。
在另一个示例中,过饱和的芯吸件可能导致一个或多个大液滴与传感器相互作用。这会影响传感器的读数,从而导致一次或多次吸入的读数异常,直到液滴从传感器上滴落。例如,液滴垫会抑制传感器获取读数,并且所记录的温度曲线在吸气期间保持相对恒定,直到液滴滴落。
在另外的示例中,过饱和的芯吸件可能导致加热器无法达到所需的汽化温度。控制器可以使用流动检测器和对加热器施加的功率来确定消费者的吸入速率。如果针对给定的吸入速率和所施加的功率,蒸气温度低于预期度,则控制器可以确定芯吸件过饱和。
在步骤702处,附加于(或代替)将温度测得温度数据与预定数据集进行比较以确定芯吸件是否欠饱和,该一个或多个处理器可以被配置用于将温度峰值的预定数量与温度峰值的阈值数量进行比较。
温度峰值的阈值数量存储在电子烟的存储器中。温度峰值的阈值数量可以是给定时间段上的阈值数量。即,存储器可以存储对应于不同时间段的多个阈值。在示例中,时间段对应于加热器被开启的时间。该一个或多个处理器基于流动检测器检测到气流(其可以触发加热器)或加热器按钮被按下多长时间(触发了加热器)来确定这个时间段,并访问与该时间长度相对应的温度峰值阈值数量。在替代方案中,存储器可以存储归一化为单一时间单位的单一阈值数量;接着,处理器将测得温度数据集中的温度峰值数量归一化为单一时间单位内的峰值数量并且将该数量与阈值进行比较。
温度峰值的阈值数量是给定时间段上的温度峰值数量,超过该数量,芯吸件被视为过饱和。这样,在步骤703处,附加于(或代替)确定芯吸件是欠饱和还是充分饱和,该一个或多个处理器还可以通过确定温度峰值数量高于温度峰值的阈值数量来确定芯吸件是否过饱和。
如果温度峰值的数量高于阈值,即,指示了芯吸件被确定为过饱和,则该一个或多个处理器执行修正程序。
附加地或替代性地,如果由于传感器上的大液体液滴、或加热器无法达到所需汽化温度而确定为过饱和,则该一个或多个处理器也可以执行修正程序。
在示例中,当执行修正程序时,该一个或多个处理器增打对加热器施加的功率。这升高了加热器温度,由此增大了所产生蒸气的量,并因此减小了芯吸件的饱和水平。通过增大加热器的功率输出来升高加热器温度。在示例中,可以通过增大脉宽调制电压或电流的占空比或者通过增大恒定施加的电压或电流的幅度来增大加热器的功率输出。
在温度峰值示例中,功率要增大的确定量可以是基于所确定的温度峰值数量与温度峰值阈值数量之差。即,功率被增大的量可以基于所确定的温度峰值比阈值数量多了多少来缩放。所确定的温度峰值数量与所需功率增大之间的这种关系存储在电子烟的可被控制器访问的存储器中。
替代性地,可以针对每次吸入以预定量递增地增大功率来将功率增大至适合的水平。即,如果第一测得数据集具有被确定为高于阈值数量的温度峰值数量,则将功率增大固定的预定量,即,功率增大是固定的功率增大。接着,当在第二次吸入期间测量第二温度数据集时,确定温度峰值的数量是否仍高于阈值,如果是,则将功率再次增大固定的预定量。如果第二测得温度数据集具有等于或低于阈值的温度峰值数量,则维持该功率水平以供后续吸入。
在前述示例中,可以以离散的间隔来记录测得温度数据集的温度测量值。这将电子烟的该一个或多个处理器的处理负担最小化。替代性地,可以连续地记录测得温度数据集的温度测量值。这提供了更准确的温度数据集。
本领域的技术人员应容易理解,前述实施例不是限制性的;每个实施例的特征可以适当地并入到其他实施例中。
本文描述的由电子烟执行的处理步骤可以存储在与电子烟相关联的非暂态计算机可读介质或存储装置中。计算机可读介质可以包括非易失性介质和易失性介质。易失性介质尤其可以包括半导体存储器和动态存储器。非易失性介质尤其可以包括光盘和磁盘。

Claims (15)

1.一种电子烟装置,该电子烟装置包括蒸气流动通道和传感器,该蒸气流动通道被布置用于将所产生蒸气引导至吸嘴开口,该传感器布置在该蒸气流动通道中以确定该蒸气流动通道中的在从雾化器物理移位的位置处的温度,并且其中,该电子烟装置进一步包括一个或多个处理器,该处理器被配置用于:
从该传感器检索数据,该数据包括测得温度数据集,其中,该测得温度数据集包括相对于时间的一个或多个温度测量值;
将该测得温度数据集与预定温度数据进行比较,其中,该预定温度数据指示在不同的流体传递元件饱和水平下该电子烟装置的蒸气流动通道中的蒸气的温度;以及
基于该比较来确定并执行另外的动作。
2.如权利要求1所述的电子烟装置,其中,当将该测得温度数据集与该预定温度数据进行比较时,该一个或多个处理器被配置用于:
将该测得温度数据集与两个或更多个预定温度数据集进行比较;并且
确定该两个或更多个预定温度数据集中是与该测得温度数据集最紧密对应的预定温度数据集的预定温度数据集;
其中,该两个或更多个预定温度数据集中的第一预定温度数据集对应于欠饱和的流体传递元件,并且该两个或更多个预定温度数据集中的第二预定温度数据集对应于充分饱和的流体传递元件。
3.如权利要求2所述的电子烟装置,其中,该两个或更多个预定温度数据集中的每一个都包括第一时间点的预定温度数据点;并且
其中,该一个或多个处理器被配置用于通过在这些预定温度数据点之间设定阈值温度、并且确定该测得温度数据集中的在该第一时间点的测得温度数据点是低于或不低于该阈值温度,来确定该最紧密匹配的预定温度数据集。
4.如权利要求3所述的电子烟装置,其中,当确定进一步动作时,该一个或多个处理器被配置用于:
在该测得温度数据点低于该阈值温度时确定流体传递元件欠饱和,并且当确定该饱和水平为欠饱和时调节雾化器的加热器;并且
当该测得温度数据点不低于该阈值温度时确定流体传递元件充分饱和,并且当确定该饱和水平为充分饱和时不对加热器进行调整。
5.如权利要求2所述的电子烟装置,其中,该两个或更多个预定温度数据集中的每一个都包括相对于时间的多个预定温度数据点;并且
其中,该一个或多个处理器被配置用于通过识别出该两个或更多个预定温度数据集中的哪一个与该测得温度数据集最佳拟合来确定该最紧密对应的预定温度数据集。
6.如权利要求5所述的电子烟装置,其中,当确定进一步动作时,该一个或多个处理器被配置用于:
在该最紧密对应的预定温度数据集是该第一预定温度数据集时确定流体传递元件欠饱和,并且在确定该饱和水平为欠饱和时调节该电子烟装置的加热器;并且
在该最紧密对应的预定温度数据集是该第二预定温度数据集时确定流体传递元件充分饱和,并且在确定该饱和水平为充分饱和时不对加热器进行调整。
7.如权利要求4或权利要求6所述的电子烟装置,其中,当调节加热器时,该一个或多个处理器被配置用于禁用该加热器或者降低该加热器的功率输出。
8.如权利要求7所述的电子烟装置,其中,当降低该加热器的功率输出时,该一个或多个处理器被配置用于调整该加热器的占空比。
9.如权利要求1至8中任一项所述的电子烟装置,其中,该一个或多个处理器进一步被配置用于随时间确定该测得温度数据集中的多个温度峰值,这些温度峰值对应于液体与该传感器相互作用。
10.如权利要求9所述的电子烟装置,其中,当将该测得温度数据集与该预定温度数据进行比较时,该一个或多个处理器被配置用于将所确定的温度峰值数量与温度峰值的阈值数量进行比较。
11.如权利要求10所述的电子烟装置,其中,在确定进一步动作时,该一个或多个处理器被配置用于:
在所确定的温度峰值数量高于该温度峰值阈值数量时确定流体传递元件过饱和,并且当确定该饱和水平为过饱和时执行修正程序。
12.如权利要求11所述的电子烟装置,其中,当执行该修正程序时,该一个或多个处理器被配置用于增大加热器的功率输出。
13.如任一前述权利要求所述的电子烟装置,其中,以离散的间隔来记录这些温度测量值,或者其中,连续地记录这些温度测量值。
14.一种用于控制电子烟装置的方法,该方法包括:
从布置在蒸气流动通道中的传感器检索数据,以确定该蒸气流动通道中的在从雾化器物理移位的位置处的温度,该数据包括测得温度数据集,其中该测得温度数据集包括相对于时间的一个或多个温度测量值;
将该测得温度数据集与预定温度数据进行比较,其中,该预定温度数据指示在不同的流体传递元件饱和水平下该电子烟装置的蒸气流动通道中的蒸气的温度;以及
基于该比较来确定并执行另外的动作。
15.一种非暂态计算机可读介质,其上存储有指令,所述指令在被一个或多个处理器执行时致使该一个或多个处理器来:
从布置在电子烟装置的蒸气流动通道中的传感器检索数据,以确定该蒸气流动通道中的在从雾化器物理移位的位置处的温度,该数据包括测得温度数据集,其中该测得温度数据集包括相对于时间的一个或多个温度测量值;
将该测得温度数据集与预定温度数据进行比较,其中,该预定温度数据指示在不同的流体传递元件饱和水平下该电子烟装置的蒸气流动通道中的蒸气的温度;以及
基于该比较来确定并执行另外的动作。
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