TW202137897A - 氣溶膠供給裝置 - Google Patents
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Abstract
本案提供一種控制一電子氣溶膠供給系統之方法,該電子氣溶膠供給系統包含:一電容器,其由一第一電極、一第二電極及處於該第一電極與該第二電極之間的一介電質形成;一感測器,其用於感測該電容器之一電氣特性;以及一控制單元,其中該介電質之至少一部分設置於該第一電極與該第二電極之間的一空腔中,該方法包含:使得將電力供應至該電容器;將對該電容器對該電容器供電之起始識別為一第一時間;以及在一第二時間量測該電容器之一電氣特性。
Description
發明領域
本公開係關於一種電子氣溶膠供給裝置及一種包含該裝置之電子氣溶膠供給系統。
發明背景
產生氣溶膠以供使用者吸入之電子氣溶膠供給系統(諸如,電子菸)為此項技術中所熟知的。此類系統通常為電池組供電的,且含有氣溶膠供給裝置,該氣溶膠供給裝置包含電池組及可與該裝置嚙合以便產生氣溶膠之氣溶膠供給組件。可用多種方式產生氣溶膠。舉例而言,可藉由加熱可氣溶膠化材料以形成蒸氣來產生氣溶膠,該蒸氣隨後在通過的空氣中冷凝以便形成冷凝氣溶膠。替代地,可藉由機械手段、振動等產生氣溶膠,使得可氣溶膠化材料分散於通過的空氣中,以便形成氣溶膠。
在氣溶膠供給系統中,需要監測或以其他方式判定固持於氣溶膠供給組件中之可氣溶膠化材料的量。舉例而言,消費者可能想要在其必須替換或重新填充可氣溶膠化材料之前得到剩餘用量的指示。另外,對於某些氣溶膠供給系統,使用者可能會在可氣溶膠化材料充分耗盡之後體驗到不期望的味道,使得需要指示可氣溶膠化材料之低含量。將需要提供一種克服或緩解以上問題之改善的氣溶膠供給系統。
發明概要
在本公開之一個態樣中,提供一種控制電子氣溶膠供給系統之方法,該電子氣溶膠供給系統包含:電容器,其由第一電極、第二電極及處於第一電極與第二電極之間的介電質形成;感測器,其用於感測電容器之電氣特性;以及控制單元,其中介電質之至少一部分設置於第一電極與第二電極之間的空腔中,該方法包含:使得將電力供應至電容器;將對電容器對電容器供電之起始識別為第一時間;以及在第二時間量測電容器之電氣特性。
在本公開之另一態樣中,提供一種電子氣溶膠供給系統,其包含:電容器,其由第一電極、第二電極及處於第一電極與第二電極之間的介電質形成,其中介電質之至少一部分設置於第一電極與第二電極之間的空腔中;感測器,其用於感測電容器之電氣特性;以及控制單元,其經組配以使得將電力供應至電容器且將對電容器供電之起始識別為第一時間,且在第二時間自感測器判定電容器之電氣特性。
在本公開之另一態樣中,存在一種電子氣溶膠供給構件,其包含:電容器構件,其由第一電極、第二電極及處於第一電極與第二電極之間的介電構件形成,其中介電構件之至少一部分設置於第一電極與第二電極之間的空腔中;感測器構件,其用於感測電容器構件之電氣特性;以及控制構件,其經組配以使得將電力供應至電容器構件且將對電容器供電之起始識別為第一時間,且在第二時間自感測器構件判定電容器構件之電氣特性。
在另一態樣中,提供一種用於與如本文中所描述之電子氣溶膠供給裝置一起使用的菸彈(cartridge),其中該菸彈包含由第一電極、第二電極及處於第一電極與第二電極之間的介電質形成的電容器,其中該介電質包含設置於第一電極與第二電極之間的空腔中的可氣溶膠化材料及/或空氣,且其中該菸彈經組配以附接至該電子氣溶膠供給裝置。
如自以下描述顯而易見之此等及其他態樣形成本公開之部分。應明確地注意,一個態樣之描述可與一或多個其他態樣組合,且該描述不應被視為彼此無法組合之一組離散段落。
較佳實施例之詳細說明
本文中論述/描述某些實例及實施例之態樣及特徵。可用習知方式實施某些實例及實施例之一些態樣及特徵且為簡潔起見而不詳細地論述/描述此等態樣及特徵。因此,應瞭解,未詳細描述的本文中所論述之設備及方法的態樣及特徵可根據用於實施此類態樣及特徵之任何習知技術實施。
如上文所描述,本公開係關於一種氣溶膠供給系統,諸如電子菸。貫穿以下描述,有時使用「電子菸」一詞,但此詞可與氣溶膠(蒸氣)供給系統互換使用。此外,氣溶膠供給系統可包括意欲自液體源材料、固體源材料及/或半固體源材料(例如,凝膠)產生氣溶膠的系統。本文中結合一些實例電子菸組態來描述本公開之某些實施例(例如,就特定的整體外觀及基礎的蒸氣產生技術而言)。然而,應瞭解,相同原理可同樣適用於具有不同整體組態(例如,具有不同的整體外觀、結構及/或蒸氣產生技術)的氣溶膠遞送系統。
圖1為例示性氣溶膠/蒸氣供給系統之示意圖(未按比例)。例示性電子菸10具有大體圓柱形形狀,其沿著由虛線LA指示之縱向軸線延伸且包含二個主要組件,亦即,主體20 (氣溶膠供給裝置)及霧化菸彈(cartomiser) 30。該霧化菸彈包括:內部腔室,其含有源液體之儲集器,該源液體包含供產生氣溶膠之液體調配物;加熱元件(其為氣溶膠產生器之實例);以及液體輸送元件(在此實例中為芯吸元件),其用於將源液體輸送至加熱元件附近。加熱元件、液體輸送元件之一部分以及環繞加熱元件及液體輸送元件之該部分的體積可被稱作氣溶膠產生區(亦即,產生氣溶膠之區)。
霧化菸彈30進一步包括具有開口之菸嘴35,使用者可經由該開口自加熱元件吸入氣溶膠。源液體可為用於電子菸中之習知種類,例如包含溶解於包含甘油、水及/或丙二醇之溶劑中的0%至5%尼古丁。源液體亦可包含香味劑。用於源液體之儲集器可包含外殼內之多孔基質或任何其他結構,其用於持留源液體直至需要將液體遞送至氣溶膠產生器/汽化器之時間。在一些實例中,儲集器可包含外殼,該外殼界定含有自由液體之腔室(亦即,可能不存在多孔基質)。
如下文進一步所論述,主體20包括用以為電子菸10提供電力之可再充電電池或電池組,及包括通常用於控制電子菸之控制電路系統的電路板。在主動使用中,亦即,當加熱元件自電池組接收電力時,如由控制電路系統控制,加熱元件使加熱元件附近之源液體汽化以產生氣溶膠。氣溶膠係由使用者經由菸嘴中之開口吸入。在使用者吸入期間,氣溶膠沿著連接於氣溶膠產生區與菸嘴開口之間的空氣通道自氣溶膠產生區攜載至菸嘴開口。
在圖1之例示性系統中,主體20及霧化菸彈30可藉由在平行於縱向軸線LA之方向上分開而彼此拆卸,如圖1中所展示,但當裝置10在使用中時,藉由在圖1中示意性地指示為25A及25B之連接件而接合在一起,以提供主體20與霧化菸彈30之間的機械及/或電氣連接性。當自霧化菸彈30拆卸主體時,用以連接至霧化菸彈之主體20上的電氣連接器亦可充當用於連接充電裝置(未圖示)的插槽。充電裝置之另一末端可***至例如USB插槽之外部電源供應器中,以對電子菸之主體20中的電池/電池組進行充電或再充電。在其他實施方案中,可提供纜線以用於主體上之電氣連接器與外部電源供應器之間的直接連接,及/或裝置可具備單獨充電埠,例如符合USB格式中之一者的埠。
電子菸10具備供用作空氣入口之一或多個孔(圖1中未展示)。此等孔連接至穿過電子菸10延行至菸嘴35之空氣通路(氣流路徑)。通常,穿過此類裝置之空氣路徑相對捲曲,此係因為其必須通過各種組件及/或在進入電子菸之後經過多次轉彎。空氣通路包括圍繞氣溶膠產生區之區及包含自氣溶膠產生區連接至菸嘴中之開口之空氣通道的區段。
當使用者經由菸嘴35吸入時,空氣經由一或多個空氣入口孔被抽吸入此空氣通路中,該等孔適當地位於電子菸外部。此氣流(或相關聯之壓力改變)可藉由氣流感測器(未圖示)來偵測,該氣流感測器在此狀況下為壓力感測器,其用於偵測電子菸10中之氣流且將對應氣流偵測信號輸出至控制電路系統。就氣流感測器如何配置於電子菸內而言,該氣流感測器可根據習知技術操作以產生氣流偵測信號,該等信號指示何時存在通過電子菸之氣流(例如,使用者何時在菸嘴上吸入或吹出)。
在使用中,當使用者在菸嘴上吸入(吸允/吸吐)時,氣流通過穿過電子菸之空氣通路(氣流路徑)且與圍繞氣溶膠產生區之區中的蒸氣組合/混合以產生氣溶膠。氣流與氣溶膠之所得組合沿著自氣溶膠產生區連接至菸嘴之氣流路徑繼續行進,以供使用者吸入。霧化菸彈30可自主體20拆卸且在所供應之源液體耗完時被棄置(且若有此需要,則用另一霧化菸彈替換)。替代地,霧化菸彈可為可再填充的。
根據本公開之一些實例實施例,雖然氣溶膠供給系統之操作可廣泛地與上文針對圖1之例示性裝置所描述之操作一致地操作,例如,啟動加熱器元件以使源材料汽化以便在接著被吸入之通過氣流中夾帶氣溶膠,但相對於圖1中所描述之例示性裝置,本公開之一些實例實施例的氣溶膠供給系統可包括額外或替代功能性。就此而言,根據本公開之例示性實施例,一種電子氣溶膠供給系統包含:電容器,其由第一電極、第二電極及處於第一電極與第二電極之間的介電質形成,其中介電質之至少一部分設置於第一電極與第二電極之間的空腔中;感測器,其用於感測電容器之電氣特性;以及控制單元,其經組配以使得將電力供應至電容器且將對電容器供電之起始識別為第一時間,且在第二時間自感測器判定電容器之電氣特性。一種具有以此方式組配之控制單元的電子氣溶膠供給系統可操作以提供判定關於存在於氣溶膠供給系統中之可氣溶膠化材料之資訊(諸如,存在於氣溶膠供給系統中之可氣溶膠化材料之量)的更準確機制。在第一時間與第二時間之間,在電容器上供應電力的同時監測電容器之電氣特性(諸如,電壓)可用以判定電容器之特性,該等特性隨後可用以推斷關於可氣溶膠化材料的資訊。
根據本公開之一些實例實施例,可按包含丙二醇、植物丙三醇及水之液體的形式提供可氣溶膠化材料。在室溫下,水之相對電容率或介電常數為大約80,丙二醇為大約27且植物丙三醇為大約45。因此,實質上由丙二醇、植物丙三醇及水組成之液體的相對電容率或介電常數取決於液體配方而可能在30至60之範圍內(應瞭解,若此等為僅有的3種成份,則相對電容率可在大約27 (當液體實質上全部為丙二醇時)與大約80 (當液體實質上全部為水時)之間變化)。相比而言,空氣之相對電容率約為1。取決於液體配方,適合於汽化及吸入之其他液體(至少部分地包含除丙二醇、植物丙三醇及水以外之組份)可具有在20至90之範圍內的相對電容率。
廣泛而言,藉由介電質分開之二個電極之間的電容按比例取決於介電質之介電常數(亦即,其相對電容率)。電容之準確值另外取決於電極之組態及其相對於彼此之位置。一般而言,電容取決於二個電極之鄰近或相對表面之間的距離。然而,若電極之組態固定(亦即,電極在製造期間固定於其各別位置中),則電容之任何改變主要係由於電極之間的介電質之改變(例如,當可氣溶膠化材料被汽化且由空氣替換時)。
介電質可包含以下各者中之任一者:空氣、液體、障壁材料(例如,覆蓋物電極之外殼或塗層)、多孔材料(例如,發泡體)或以上各者之任何組合。障壁材料意謂將液體與電容器之電極分開的材料。多孔材料意謂電容器之電極之間的材料,在其內固持(至少暫時)液體之至少一部分。當介電質之相對電容率在第一電極與第二電極之間改變時,感測器可用以量測與電容器之電容相關聯的量。電容之任何改變取決於電極之間的空氣及液體之比例量的相對改變(不期望障壁材料及多孔材料(若存在)之量在使用期間改變),且因此可用以判定二個電極之間的可氣溶膠化材料之量。在一些實例中,該判定可為剩餘少於一定量(例如,少於10%)之可氣溶膠化材料的判定而非剩餘特定量(例如,50%)之可氣溶膠化材料的判定。此外,所判定量可為可氣溶膠化材料之絕對量(例如,體積或質量)或可氣溶膠化材料之相對量(例如,相對於「滿」狀態及「空」狀態之百分比)。
圖2為根據本公開之一個實施例的例示性氣溶膠供給系統100之圖。
參看圖2,電容器140可設置於霧化菸彈130 (類似於上文所描述之霧化菸彈130)中。更一般而言,電容器140可設置於用於固持可氣溶膠化材料(例如,可氣溶膠化材料可為液體)之儲集器或儲存組件中。霧化菸彈130另外含有加熱元件145,諸如上文關於圖1所描述之加熱元件。霧化菸彈130進一步包含經組配以提供主體120 (其可類似於圖1中所描述之主體120)與霧化菸彈130之間的機械及電氣連接性的連接件。電氣連接性包括提供霧化菸彈130之電容器140與含於主體120內之感測器146之間的電氣連接性。應注意,出於清晰之原因,已自圖2省略主體120 (例如,外殼)之各種組件及細節。
如上文關於圖1之例示性裝置所解釋,本公開之一些實例實施例的裝置100可藉由任何合適的手段啟動。此類合適的啟動手段包括按鈕啟動或經由感測器(觸控感測器、氣流感測器、壓力感測器、熱敏電阻等)啟動。啟動意謂氣溶膠產生組件可經激勵,使得自源材料產生蒸氣。就此而言,啟動可被視為不同於致動,由此裝置100自基本上休眠或斷開狀態進入可在裝置上執行一旦或多個功能及/或可將裝置置於可適合於啟動之模式中的狀態。裝置100亦可包含用於向使用者提供視覺指示之顯示器160或螢幕。
就此而言,裝置100通常包含將電力供應至氣溶膠產生組件之氣溶膠產生器(亦即,加熱元件145)的電源供應器/電源150 (例如,電池組)。應注意,氣溶膠產生器與電源供應器之間的連接可為有線或無線的。舉例而言,在連接為有線連接125A之情況下,藉由設置於霧化菸彈130之表面上的電氣接點及主體120之電氣接點促進連接,該等電接點在霧化菸彈130附接至主體120時彼此接觸。替代地,在存在於主體120中且連接至電源150之勵磁線圈(未圖示)可經激勵使得產生磁場的意義上,電源與氣溶膠產生組件之間的連接可能為無線的。氣溶膠產生器145可接著包含感受器,該感受器由磁場穿透使得在感受器中誘發渦電流且對感受器進行加熱。
應注意,雖然電容器140與感測器146之間的連接原則上可為有線或無線的,但實務上,連接為有線連接125B以防止信號/準確性損失且減小組件部分之數目及霧化菸彈130之總成本。舉例而言,在連接為有線連接125B之情況下,藉由設置於菸彈130之表面上的電氣接點及主體120之電氣接點促進連接,該等電氣接點在菸彈130附接至主體120時彼此接觸。
在本公開之上下文中,氣溶膠供給系統為包含氣溶膠供給裝置120及菸彈130之系統。
氣溶膠供給裝置通常含有電源(諸如,電池組150)及控制電子裝置(或控制單元155),該控制電子裝置經組配以在致動信號之後將電力引導至氣溶膠產生器使得可產生氣溶膠。在一些實施例中,氣溶膠供給裝置120及菸彈130形成為單個組件。在一些實施例中,氣溶膠供給裝置及菸彈130為可嚙合在一起以便促進氣溶膠產生之單獨組件。
氣溶膠供給系統包含氣溶膠產生器,諸如加熱器等。氣溶膠產生器可位於氣溶膠供給裝置或菸彈130中。在一些實施例中,氣溶膠產生器可位於氣溶膠供給裝置及菸彈二者中。氣溶膠產生器為能夠自可氣溶膠化材料產生氣溶膠之組件。在一些實施例中,氣溶膠產生器為加熱器,其能夠與可氣溶膠化材料相互作用以便自可氣溶膠化材料釋放一或多種揮發物,從而形成氣溶膠。在一些實施例中,氣溶膠產生組件能夠在不進行加熱的情況下自可氣溶膠化材料產生氣溶膠。舉例而言,氣溶膠產生組件可能夠在不向可氣溶膠化材料施加熱量的情況下自可氣溶膠化材料產生氣溶膠,例如經由振動、機械、加壓或靜電手段中之一或多者。
菸彈130包含可產生氣溶膠之可氣溶膠化材料或含有用於接收此可氣溶膠化材料之區域。舉例而言,氣溶膠產生組件可採取「儲槽」、「霧化菸彈」或「莢艙」的形式,包含用於接收可氣溶膠化材料之區域。用於接收可氣溶膠化材料之區域可為可由使用者接取的,以用於補充耗盡的可氣溶膠化材料。替代地,用於接收此可氣溶膠化材料之區域可能無法在不毀壞菸彈之情況下由使用者接取。
在一些實施例中,菸彈130可能不包含氣溶膠產生器(與圖2中所展示之實例相反)。在此等實施例中,氣溶膠產生器通常存在於裝置上,且在嚙合菸彈與氣溶膠供給裝置後,氣溶膠產生器充分接近可氣溶膠化材料使得其可在適當時變換成氣溶膠。
雖然並非本公開之實施例的關鍵態樣,但現將大體上描述合適的霧化菸彈130,但應瞭解,可根據本公開之原理使用霧化菸彈130之其他組態(具有或不具有氣溶膠產生器)。
霧化菸彈130包括配置於沿著霧化菸彈130之大體縱向軸線延伸之空氣通路中的氣溶膠產生器(例如,加熱元件145)。氣溶膠產生器可包含鄰近於芯吸元件或其他液體輸送元件(圖2中未展示)之電阻性加熱元件,該液體輸送元件經配置以將源液體自氣溶膠產生組件內之源液體的儲集器(圖2中未展示)輸送至加熱元件附近以供加熱。在此實例中,源液體之儲集器鄰近於空氣通路且可例如藉由提供浸泡於源液體中之棉花或發泡體來實施。芯吸元件之末端與儲集器中之源液體接觸,使得液體沿著芯吸元件被抽吸至鄰近於加熱元件之範圍的部位。芯吸元件及加熱元件之一般組態可遵循習知技術。舉例而言,在一些實施方案中,芯吸元件及加熱元件可包含單獨元件,例如捲繞於圓柱形芯體周圍/纏繞於圓柱形芯體上方之金屬加熱絲,該芯體例如由玻璃纖維束、線或紗組成。在其他實施方案中,芯吸元件及加熱元件之功能性可由單個元件提供。亦即,加熱元件本身可提供芯吸功能。因此,在各種實例實施方案中,加熱元件/芯吸元件可包含以下各者中之一或多者:金屬複合結構,諸如來自貝卡爾特(Bekaert)之多孔燒結金屬纖維介質(Bekipor® ST);例如可購自三菱材料(Mitsubishi Materials)之種類的金屬發泡體結構;多層燒結金屬絲網,或摺疊式單層金屬絲網,諸如來自博普(Bopp);金屬編結物;或與金屬絲纏繞之玻璃纖維或碳纖維組織。「金屬」可為待與電池組結合/組合使用之具有適當電阻率的任何金屬材料。加熱元件之所得電阻將通常在0.5歐姆至5歐姆之範圍內。可使用低於0.5歐姆之值,但可潛在地對電池組造成過大壓力。舉例而言,「金屬」可為NiCr合金(例如,NiCr8020)或FeCrAl合金(例如,「坎塔耳(Kanthal)」)或不鏽鋼(例如,AISI 304或AISI 316)。在根據本公開之實施例的氣溶膠供給組件之一些實例實施方案中,加熱元件本身可提供液體輸送功能。舉例而言,加熱元件及提供液體輸送功能之元件有時可統稱為氣溶膠產生器/氣溶膠產生部件/汽化器/霧化器/蒸餾器。
儘管上文參看圖2所論述之實施例已在一定程度上集中於如已提及之具有液體可氣溶膠化材料以產生可吸入介質的裝置,但相同原理可用於基於其他可氣溶膠化材料之裝置,例如固體材料,諸如植物衍生材料,諸如菸草衍生物材料,或其他形成之可氣溶膠化材料,諸如以凝膠、漿料或發泡體為基礎之可氣溶膠化材料。因此,可氣溶膠化材料可例如呈固體、液體或凝膠之形式,其可能含有或可能不含有尼古丁及/或調味劑。在一些實施例中,可氣溶膠化材料可包含「非晶形固體」,其替代地可被稱作「單塊固體(monolithic solid)」(亦即,非纖維)。在一些實施例中,非晶形固體可為乾凝膠。非晶形固體為可在內部持留一些流體(諸如,液體)之固體材料。在一些實施例中,可氣溶膠化材料可例如包含約50 wt%、60 wt%或70 wt%之非晶形固體至約90 wt%、95 wt%或100 wt%之非晶形固體。
在一些實施例中,可氣溶膠化材料(其亦可被稱作氣溶膠產生材料或氣溶膠前驅體材料)可包含蒸氣或氣溶膠產生劑或保濕劑。此類實例試劑為丙三醇、丙二醇、三乙二醇、四乙二醇、1,3-丁二醇、赤藻糖醇、內消旋赤藻糖醇、香草酸乙酯、月桂酸乙酯、辛二酸二乙酯、檸檬酸三乙酯、三乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯混合物、苯甲酸苯甲酯、苯乙酸苯甲酯、甘油三丁酸酯、乙酸月桂酯、月桂酸、肉豆蔻酸及碳酸伸丙酯。包含一或多種氣溶膠產生劑之調配物在本文中可被稱作活性劑。
此外且如已提到,應瞭解,上述方法可實施於整體構造與圖2中所表示之整體構造不同的氣溶膠遞送系統(例如,電子吸菸物品)中。舉例而言,相同原理可用於不包含二部分模組化構造而是包含單部分裝置(例如,一次性(亦即,不可再充電及不可再填充)裝置)的氣溶膠遞送系統中。此外,在模組化裝置之一些實施方案中,組件之配置可不同。舉例而言,在一些實施方案中,控制單元亦可包含具有可替換菸彈之汽化器,該菸彈提供可氣溶膠化材料源以供汽化器使用以產生氣溶膠。
又此外,在一些實例中,配置於穿過裝置之氣流路徑中的接受器(香味劑***件/莢艙)可位於汽化器上游而非汽化器下游。
如本文中所使用,「香味劑」及「調味劑」二詞以及相關詞係指在地方法規准許的情況下可用以在成人消費者之產品中產生所要味道或香味之材料。該等材料可為仿製的、合成的或天然的成份或其摻合物。該材料可呈任何合適之形式,例如油、液體或粉末。
如先前所陳述,廣泛而言,由介電質分開之二個電極之間的電容取決於介電質之介電常數、分開二個電極之距離及二個電極之重疊面積。因此,電容感測器可用以量測二個電極之間的電容,從而判定二個電極之間的可氣溶膠化材料之量。該電容可藉由量測取決於電容之一參數(或多個參數)而間接地量測。因此,由於相對電容率/介電常數之改變,可觀測到電容改變。
在圖2之實例中,裝置100包括含於主體120內之控制單元155。控制單元155經組配以控制(例如,使用)感測器146來量測由第一電極及第二電極形成之電容器140的參數。在一些實例中,感測器146可為容納於主體120內之單獨組件,該組件例如經由佈線電氣連接至控制單元155。在未展示之其他實例中,感測器146可整合至控制單元155中及/或由控制單元155之組件提供。
在一些實例中,控制單元155使得在第一電極與第二電極之間供應電壓(Vs) (例如,藉由使用開關將電容器140連接至具有電池組150之電子電路中)。感測器146 (另外)經組配以量測電容器140上之電壓且將電壓量測值提供至控制單元155。
在電容器140上供應電力/電壓的起始(亦即,在第一電極與第二電極之間供應電力的開始)與電容器140充電至臨限電壓之間存在時間延遲。此時間延遲至少取決於電容器140之電容,如先前所陳述,該電容取決於二個電極之組態(例如,取決於其間隔及其重疊表面積)及二個電極之間的材料之介電常數。因而,若二個電極之間的介電材料改變(例如,形成介電材料之可氣溶膠化材料的量減少且形成介電材料之空氣的量增加),則介電常數將改變且結果,電容器140之電容及時間延遲亦將改變。時間延遲及/或電容可指示霧化菸彈130中之可氣溶膠化材料的量。應瞭解,使用臨限電壓僅為可用以推斷電容器140之電容的電容器之合適電氣特性的一個實例。熟習此項技術者將意識到,可相對於時間監測電容器之其他電氣特性,以便提供霧化菸彈130中之可氣溶膠化材料的指示量。舉例而言,可監測電容器電荷或供應至電容器140之電流。因此,一般可參考臨限電氣特性,且更特定而言,可參考臨限電壓或臨限電流或臨限電荷。
在一些實例中,控制單元155經組配以基於來自感測器146之量測結果而判定時間延遲。在此等實例中之一些中,控制單元155經組配以比較所判定之時間延遲與儲存於記憶體中之一或多個值。控制單元155可基於所判定之時間延遲與儲存於記憶體中之一或多個值之間的比較而控制裝置100之態樣。因而,在一些實例中,時間延遲為比較值(亦即,其為可與一或多個臨限值比較之值)。在一些實例中,為判定時間延遲,控制單元155經組配以判定時間延遲之值(例如,25 μs)。在一些實例中,為比較所判定之時間延遲與一或多個值,控制單元155經組配以比較所判定之時間延遲與記憶體中之一或多個值,從而判定關於彼等值之關係。關係可特性化為以下各者中之任一者:等於、不等於、小於、小於且等於、大於及大於且等於(例如,時間延遲25 μs≠記憶體中之值20 μs,或時間延遲25 μs≥20 μs)。
在一些實例中,為判定(例如,計算)時間延遲,控制單元155經組配以判定含有時間延遲之值的值範圍(例如,大於20 μs,或大於20 μs且小於30 μs)。在此等實例中之一些中,控制部分155可經組配以藉由監測時間及判定是否在特定時間窗口內達到目標電壓來主動地比較時間延遲與一或多個值。舉例而言,控制部分155可經組配以判定在15 μs內是否達到或超過目標電壓(亦即,臨限電壓)(例如,控制部分155判定時間延遲小於15 μs)。因而,在一些實例中,所量測之電壓為比較值(亦即,其為可與一或多個臨限值比較之值)。控制部分155可經進一步組配以繼續監測(例如,判定在15 μs至20 μs內或在任何後續窗口內是否達到目標),或控制部分可經組配以中止監測且判定時間延遲大於15 μs。在一些實例中,在控制部分中止監測之前,可存在多個時間窗口。應瞭解,在一些實例中,控制部分155可經組配以判定在時間窗口(例如,介於0 μs與40 μs之間)內之時間延遲(例如,25 μs)的值,且判定此窗口外之一或多個範圍,時間延遲經判定為在該一或多個範圍內(例如,大於40 μs)。
在一些實例中,控制單元155經組配以基於來自感測器146之量測結果而判定電容之改變速率。在一些實例中,控制單元155經組配以藉由至少已知的二次量測電壓來判定電容之改變速率。舉例而言,當僅使用二次量測時,改變速率可計算為電壓(稍後時間)減去電壓(早先時間)除以稍後時間減去早先時間(亦即,dV/dt = (Vl
- Ve
)/(tl
-te
))。為簡單起見,te
(早先時間)及/或Ve
(早先電壓)可設定為零。
在此等實例中,控制單元155經組配以比較所判定之改變速率與儲存於記憶體中之一或多個值。因而,在一些實例中,改變速率為比較值(亦即,其為可與一或多個臨限值比較之值)。控制單元155可基於所判定之改變速率與儲存於記憶體中之一或多個值的比較而控制裝置100之態樣。在一些實例中,為比較所判定之時間延遲與一或多個值,控制單元155經組配以比較所判定之改變速率與記憶體中之一或多個值,從而判定關於彼等值之關係。關係可特性化為以下各者中之任一者:等於、不等於、小於、小於且等於、大於及大於且等於(例如,改變速率0.2 V/μs≠記憶體中之值0.3 V/μs,或改變速率0.20 V/μs≥0.15 V/μs)。
應瞭解,時間延遲或改變速率之判定取決於感測器146及控制單元155對時間及電壓之敏感性。因而,時間延遲或改變速率之判定為取決於由感測器進行之量測中所固有之誤差的近似。舉例而言,若控制單元155能夠以106
Hz之取樣速率對感測器146進行取樣,則時間延遲將準確至最接近的μs (替代地,控制單元可依賴於以某一準確性量測時間之時脈)。類似地,若臨限電壓為3.0 V但感測器146及/或控制單元155對最接近的0.1 V敏感,則控制單元155可判定已藉由2.95 V與3.05 V之間的任何電壓值達到臨限值。雖然更準確的組件可用以提供更準確的量測結果,但出於實際及/或經濟原因,該等組件之成本及/或大小可限制其在氣溶膠供給系統100中的使用。
在一些實例中,控制單元155經組配以基於時間延遲或改變速率而判定(例如,計算)電容器140之電容。在此等實例中,控制單元155經組配以比較所判定之電容與儲存於記憶體中之一或多個值。控制單元155可基於所判定之電容與儲存於記憶體中之一或多個值的比較而控制裝置100之態樣,所判定之電容係基於所判定之時間延遲或改變速率。應瞭解,電容之判定基於所判定之時間延遲或改變速率作為值(例如,25 μs)或值範圍(例如,大於20 μs)之格式而受限制。所判定之電容將通常共用相同格式,但應瞭解,值(例如,25 μs)可用以判定含有電容之範圍(例如,大於15 pf)。為簡單起見,在一些實例中,值範圍可藉由範圍內之平均值(對於封閉範圍)或藉由範圍內之任意值(對於開放及封閉範圍)表示(在記憶體中)。
在一些實例中,控制單元155經組配以基於所判定之時間延遲或改變速率或基於先前已基於所判定之時間延遲判定的電容而判定存在於介電質中之可氣溶膠化材料的量。在此等實例中,控制單元155經組配以比較可氣溶膠化材料之所判定量與儲存於記憶體中之一或多個值。應瞭解,可氣溶膠化材料之量的判定類似地基於所判定之時間延遲或改變速率或所判定之電容作為值或值範圍的格式而受限制。所判定量將通常共用相同格式,但應瞭解,單個值可用以判定該量所落入的範圍(例如,大於0.1 ml或大於5%)。
在本發明之上下文中,「可氣溶膠化材料之量
」一詞應解譯為意謂可氣溶膠化材料之相對量或可氣溶膠化材料之絕對量。作為實例,相對量可提供為當霧化菸彈為空(例如,不含可氣溶膠化材料)時的0% (0.0)與當霧化菸彈為滿容量時的100% (1.0)之間的值。作為實例,可氣溶膠化材料之絕對量可提供為以公克或毫升計的值。
在一些實例中,介電質中之可氣溶膠化材料的量可等於菸彈130中之可氣溶膠化材料的量(例如,電容器之第一電極及第二電極實質上環繞菸彈中之所有可氣溶膠化材料)。在一些實例中,介電質中之可氣溶膠化材料的量可能與菸彈130中之可氣溶膠化材料的量成比例(例如,電容器之第一電極及第二電極經配置或經組配以環繞一定量的可氣溶膠化材料,該量實質上與菸彈中之可氣溶膠化材料之量成比例)。在一些實例中,介電質中之可氣溶膠化材料可與霧化菸彈130中之可氣溶膠化材料連通,使得霧化菸彈130中之可氣溶膠化材料的量相對於臨限值之改變(例如,自高於臨限值的量改變至低於臨限值的量,或反之亦然)引起介電質中之可氣溶膠化材料的改變。
記憶體可為控制單元155之記憶體或可由控制單元155存取之記憶體。在一些實例中,記憶體中用於比較之值(亦即,用於與時間延遲、改變速率、電容以及可氣溶膠化材料之量中之任一者比較的一或多個值)為預定值。該等預定值可基於校準實驗而憑經驗預先判定。在一些實例中,該等預定值可在製造時儲存於裝置100上或可藉由軟體更新提供至裝置100。在一些實例中,預定值可回應於霧化菸彈130及/或可氣溶膠化材料類型之判定而選自多個所儲存之預定值。在一些實例中,多個所儲存之預定值可儲存於諸如使用者之智慧型手機或伺服器的單獨裝置中;控制單元155經組配以請求特定所儲存預定值及/或發送指示霧化菸彈130及/或可氣溶膠化材料類型之資料;且控制單元155經組配以接收所需預定資料。控制單元155與單獨裝置之間的通訊可藉由以電子方式連接至控制單元155之任何習知有線或無線通訊機構促進(例如,通訊可經由usb埠或經由藍牙或WiFi收發器)。在一些實例中,記憶體可為霧化菸彈130之記憶體,且控制部分155可經組配以讀取霧化菸彈130之記憶體,從而獲得一或多個預定值。該等預定值可在製造期間經規劃或以其他方式寫入至霧化菸彈130之記憶體。
在其他實例中,控制單元可經組配以產生或量測用於比較之值(亦即,用於與時間延遲、改變速率、電容以及可氣溶膠化材料之量中之任一者比較的一或多個值)。舉例而言,控制單元155可分別基於第一組量測結果(例如,電壓起始開始之時間及達成電壓目標之時間)而判定第一時間延遲或第一改變速率,且可比較第二隨後所判定之時間延遲或改變速率與第一所判定之時間延遲或改變速率。因而,控制單元155經組配以將用於比較之值儲存於記憶體中,從而允許稍後與第二所判定之時間延遲比較。應瞭解,在其他實例中,控制單元155經組配以判定及儲存第一所判定之電容的值及/或可氣溶膠化材料之量的值(而非時間延遲或改變速率之值或除時間延遲或改變速率之值以外)以供隨後用於比較。在一些實例中,所儲存之值可為用於與第二所判定之值比較的第一所判定之值的相對值。舉例而言,所儲存之值可為以下各者中之任一者:所判定之值的50%、60%、70%、80%、90%、110%、120%、130%、140%及150%。用於比較之該等相對值可提供臨限值。
在一些實例中,可針對各新的霧化菸彈產生或量測第一值(例如,時間延遲或改變速率之第一值),在彼霧化菸彈之整個使用期間保持該第一值。在一些實例中,控制部分155可經組配以判定已附接新的霧化菸彈(例如,基於使用者動作或基於與霧化菸彈相關聯之可由控制部分155讀取的ID)。在一些實例中,可針對各使用工作階段產生或量測第一值(例如,在啟動裝置100後或在長時間不使用之後),在整個使用工作階段期間或在下一使用工作階段之前保持第一值。在一些實例中,可將第一值寫入至裝置100之記憶體。另外,若已知霧化菸彈之ID,則第一值可與霧化菸彈之ID相關聯,此將使得霧化菸彈能夠與其他霧化菸彈互換而不會損失資訊。在霧化菸彈包含記憶體之一些實例中,可將第一值寫入至霧化菸彈130之記憶體。此外,在每次使用之後,除第一值以外或代替第一值,亦可將第二值寫入至霧化菸彈之記憶體。因而,若同一霧化菸彈供不同裝置使用,則不同裝置可能夠判定先前已使用該霧化菸彈且該霧化菸彈是否仍可使用(例如,霧化菸彈是否為空)。
如先前所陳述,控制單元155經組配以基於所判定之時間延遲或改變速率而控制裝置100之態樣,該所判定之時間延遲或改變速率直接地或間接地基於自時間延遲或改變速率之值導出的電容或可氣溶膠化材料之量。雖然並非待控制之裝置的詳盡性態樣,但其至少包括氣溶膠產生器(例如,加熱元件145)、通訊介面(例如,有線或無線介面)、諸如發光單元(例如,一或多個LED)之通知單元、顯示器160、揚聲器或觸覺反饋模組以將輸出提供至使用者(例如,通知其電容器之特性)。在通訊介面之實例中,輸出經由與裝置100通訊之單獨裝置進行。在一些實例中,受控之態樣為控制單元155本身(例如,控制單元155可基於判定而執行其他計算)。控制態樣意謂控制單元提供影響至少該態樣之操作的信號或指令。
在一些實例中,回應於判定時間延遲或改變速率,控制單元經組配以控制控制單元(亦即,本身)來判定電容及/或可氣溶膠化材料之量。在一些實例中,回應於判定時間延遲或改變速率,控制單元經組配以控制顯示器來向使用者顯示所判定之計時延遲、改變速率、電容及/或可氣溶膠化材料之量的值,或能夠指示該等值或與該等值相關聯之影像(例如,陳述「霧化菸彈低」之文字)。在一些實例中,回應於所判定之計時延遲、改變速率、電容及/或可氣溶膠化材料之量與一或多個值的比較之結果,控制單元經組配以控制通知單元向提供使用者通知(例如,觸覺震動或聲音)。通知可向使用者提供霧化菸彈130用光可氣溶膠化材料或使用者應查看顯示器160 (若存在)或其他光顯示器(若存在)以判定裝置100之狀態的指示。
在一些實例中,回應於判定時間延遲或改變速率,控制單元經組配以控制氣溶膠產生器,從而限制或停止氣溶膠產生。舉例而言,當所判定之時間延遲小於指示霧化菸彈130耗盡或接近耗盡可氣溶膠化材料之臨限值時或當所判定之或改變速率大於指示霧化菸彈130耗盡或接近耗盡可氣溶膠化材料之臨限值時,可限制或停止氣溶膠產生。在耗盡之後或接近耗盡繼續對氣溶膠產生器供電可導致損壞氣溶膠產生器及/或使用者體驗到不能令人滿意的吸吐(例如,由於缺少氣溶膠或味道不良)。
在一些實例中,回應於判定時間延遲或改變速率,控制單元經組配以控制通訊介面,以與單獨裝置通訊,從而根據霧化菸彈130之狀態更新單獨裝置(例如,該狀態可包括傳達剩餘之可氣溶膠化材料的量或時間延遲、改變速率或電容之值)。
現將更詳細地描述根據本發明實施例之若干電容器配置的組態。圖3展示穿過用於含有可氣溶膠化材料之容器200的橫截面圖(例如,該容器可為用於固持液體可氣溶膠化材料之儲集器)。容器200可形成為根據圖2之實例實施例的霧化菸彈130之部分或可設置於該霧化菸彈內。替代地,容器200可為與氣溶膠產生器分開之組件。在一些實例中,容器200可為主體120之永久組件。根據本發明實施例之容器200可為可再填充的或可為一次性的(包括具有任何永久附接組件)。
容器200包含空隙、空腔或空間210,可氣溶膠化材料(例如,液體)可設置於該空隙、空腔或空間內。空隙210之範圍由包括圖2中所展示之壁205的一或多個壁界定。該等壁經組配以持留可氣溶膠化材料,然而,在一些實例中,壁205包含用於接收及/或噴射可氣溶膠化材料或用於空氣流動之孔隙或開口(未圖示)。在可氣溶膠化材料為液體可氣溶膠化材料之此等實例中之一些中,可提供延伸至此等孔隙中之一或多者中且經組配以自空隙210輸送可氣溶膠化材料的芯吸材料。
圖3之實例的壁205具有橢圓形橫截面形狀。應瞭解,在其他實例中,壁205可具有不同橫截面形狀,例如,該壁可界定為多邊形形狀或圓化多邊形形狀之橫截面形狀。另外,橫截面可隨高度(垂直於圖2中所展示之橫截面的平面)而變化;例如,橫截面可使形狀加寬、變窄及/或改變。應瞭解,壁205之組合物取決於其欲含有的可氣溶膠化材料而可能不同。然而,在大多數實例中,壁205將為塑膠材料。
電容器由第一電極215、第二電極220及處於第一電極215與第二電極220之間的介電質形成,該介電質包括空隙210之內含物,諸如可氣溶膠化材料及/或空氣。第一電極及第二電極為導電材料,例如金屬材料。在一些實例中,第一電極215設置成鄰近於容器200之壁205的內表面。在一些實例中,第一電極設置於壁205之內表面上(亦即,空隙210內),而在其他實例中,第一電極可嵌入於壁205之材料中(亦即,鄰近於壁之表面但在壁內部)。在此等後述實例中,第一電極215將不與空隙210中之任何可氣溶膠化材料直接相互作用(亦即,實體上不鄰近於任何可氣溶膠化材料)。實情為,介電質將包含壁205之處於第一電極與第二電極中間的部分(part或portion)(例如,壁之將第一電極與第二電極分開的部分)。在一些實例中,第二電極220設置於空隙210內且與第一電極205實體上分開。
在一些實例中,第一電極215包含金屬薄片(例如,鋁或銅)或由金屬薄片組成。在一些實例中,可藉由用導電材料塗佈內表面(例如,藉由將金屬濺鍍至內表面上)來提供第一電極。在一些實例中,第一電極215可為呈圍繞壁205之圓周延伸之帶或條之形式的金屬薄片。在一些實例中,該帶可具有大於5 mm且較佳大於10 mm之寬度(或高度)。在一些實例中,該帶具有匹配壁205之高度的寬度。在一些實例中,該帶可具有匹配設置於空隙中之可氣溶膠化材料之寬度的寬度(例如,在製造時或達到再填充限制)。
在一些實例中,第二電極220包含金屬棒或薄片(例如,鋁或銅)。在一些實例中,第二電極為實心材料棒。在一些實例中,第二電極220為由管形成之棒,該管由材料薄片製成。在此等實例中之一些中,管狀棒可提供為空隙210內之中空結構。在此等實例中之其他者中,管狀棒可在棒內具備支撐結構,該支撐結構可導電或可不導電。在一些實例中,第二電極220實質上設置於空隙210的中心。在一些實例中,當第二電極220為棒時,該棒之直徑可介於0.3mm與4 mm之間,較佳介於0.5 mm與2 mm之間,且較佳為0.5 mm。在一些實例中,第二電極220為平面或彎曲的材料薄片。
在大多數實例中,第二電極220之高度(或寬度)將等於第一電極215之高度。在一些實例中,第二電極220之高度(或寬度)將不等於第一電極215之高度。
圖4展示穿過用於含有可氣溶膠化材料之容器200的橫截面圖(例如,該容器可為用於固持液體可氣溶膠化材料之儲集器)。容器200可形成為根據圖2之實例實施例的霧化菸彈130之部分或可設置於該霧化菸彈內。相比於圖3之實例容器200,圖4之實例容器200包含內壁225,該內壁界定用於允許氣流在吸吐式吸入期間通過容器的氣流通道230。將不再詳細地描述實質上類似於圖3中所展示之彼等態樣的圖4之態樣。
在一些實例中,內壁225在空隙210內與壁205 (例如,外壁205)分開。在此等實例中之一些中,間隔可足夠大以允許可氣溶膠化材料環繞內壁225之整個圓周。在此等實例中之其他者中,間隔可能不足夠大以允許可氣溶膠化材料環繞內壁225之整個圓周。在其他實例中,內壁220及壁205沿著空隙210內之一或多個邊緣或表面連接。應瞭解,內壁225及壁205可經由一或多個其他壁或內壁225與壁205之會合部在空隙之末端(例如,底座及頂座)處接合。
圖4之實例的內壁225具有橢圓形橫截面形狀。應瞭解,在其他實例中,壁205可具有不同橫截面形狀,例如,該壁可界定為多邊形形狀或圓化多邊形形狀之橫截面形狀。另外,橫截面可隨高度(垂直於圖2中所展示之橫截面的平面)而變化;例如,橫截面可使形狀加寬、變窄及/或改變。在一些實例中,內壁225具有橫截面形狀以在吸吐式吸入期間提供通過氣流通道230的合適抽吸阻力或壓降。應瞭解,內壁225之組合物取決於其意欲含有之可氣溶膠化材料及/或穿過氣流通道230之氣溶膠的溫度而可能不同。然而,在大多數實例中,壁205將為塑膠材料。
在圖4之實例中,第二電極220包含金屬棒或薄片(例如,鋁或銅)。在一些實例中,第二電極220實體上鄰近於內壁225。在此等實例中,內壁225可支撐空隙210內之第二電極220。在其他實例中,第二電極220與內壁225實體上分開。
圖5展示穿過用於含有可氣溶膠化材料之容器200的橫截面圖(例如,該容器可為用於固持液體可氣溶膠化材料之儲集器)。容器200可形成為根據圖2之實例實施例的霧化菸彈130之部分或可設置於該霧化菸彈內。相比於圖4之實例容器200,圖5之實例容器200包含圍繞內壁225之圓周延伸的第二電極220。將不再詳細地描述實質上類似於圖3及圖4中所展示之彼等態樣的圖5之態樣。
在一些實例中,第二電極220鄰近於內壁225之表面圍繞內壁225之圓周延伸。在一些實例中,第二電極設置於壁205之內表面上(亦即,空隙210內),而在其他實例中,第二電極220可嵌入於內壁225之材料中。在此等後述實例中,第二電極220將不與空隙210中之任何可氣溶膠化材料直接相互作用(亦即,實體上不鄰近於任何可氣溶膠化材料)。實情為,介電質將包含內壁225之部分。
在一些實例中,可藉由用導電材料塗佈內表面(例如,藉由將金屬濺鍍至內表面上)來提供第二電極220。在一些實例中,第二電極220為呈圍繞壁205之圓周延伸之帶或條之形式的金屬薄片。在一些實例中,該帶可具有大於5 mm且較佳大於10 mm之寬度(或高度)。在一些實例中,該帶具有匹配壁205之高度的寬度。在一些實例中,該帶可具有匹配設置於空隙中之可氣溶膠化材料之寬度的寬度(例如,在製造時或達到再填充限制)。較佳地,第二電極220具有匹配第一電極215之高度的高度。
在壁205及內壁225在空隙210內連接之一些實例中,第二電極220將不圍繞整個圓周延伸,而是將僅圍繞界定空隙210之表面的內壁225之圓周之部分延伸。此外,內壁225及壁205接合第一電極215及第二電極220之處將不接合,而是將分開以允許形成電容器。
圖6展示穿過用於含有可氣溶膠化材料之容器200的橫截面圖(例如,該容器可為用於固持液體可氣溶膠化材料之儲集器)。容器200可形成為根據圖2之實例實施例的霧化菸彈130之部分或可設置於該霧化菸彈內。相比於圖3之實例容器200,圖6之實例容器200包含第一電極215及第二電極220,其二者圍繞壁205之圓周的不同部分延伸。將不再詳細地描述實質上類似於圖3、圖4及圖5中所展示之彼等態樣的圖6之態樣。
在圖6之實例中,第一電極215及第二電極220二者圍繞壁205之圓周的不同部分延伸。在一些實例中,第一電極215及第二電極220設置於壁205之內表面上(亦即,空隙210內),而在其他實例中,第一電極及第二電極嵌入於壁205之材料中。在此等後述實例中,第一電極215及第二電極220將不與空隙210中之任何可氣溶膠化材料直接相互作用(亦即,實體上不鄰近於任何可氣溶膠化材料)。實情為,介電質將包含壁205之部分。第一電極215與第二電極220藉由至少一個間隙分開,該至少一個間隙藉由壁205的既不含有第一電極215亦不含有第二電極220之一部分形成。在一些實例中,該間隙可介於1 mm與10 mm之間,且較佳介於3 mm與7 mm之間。
在一些實例中,第一電極215及第二電極220設置於壁205之相對部分上。在一些實例中,第一電極215及第二電極220相對於空隙210之中心點對稱地配置。在一些實例中,第一電極215及第二電極220具有類似大小。在一些實例中,第一電極215及第二電極220具有實質上相同的大小。
圖7為根據本公開之一個實施例的設置於例示性裝置100內之實例感測器146的圖。參看圖7,電容器140可設置於用於固持可氣溶膠化材料(例如,可氣溶膠化材料可為液體)之菸彈130中。菸彈130進一步包含經組配以提供主體120與菸彈130之間的機械及電氣連接性的連接件125。電氣連接性包括提供菸彈130之電容器140與含於主體120內之感測器146之間的電氣連接性。應注意,出於清晰之原因,已自圖7省略主體120 (例如,外殼)之各種組件及細節。將不再詳細地描述實質上類似於圖2中所展示之彼等態樣的圖7之態樣。
圖7之實例菸彈130大致對應於圖6之實例電容器140。然而,實例感測器146不限於與根據圖6之實例的電容器一起使用,而是可與任何合適的電容器140一起使用;例如關於圖3、圖4及圖5所描述或描繪之電容器中之任一者。如先前所論述,菸彈130包含設置於由壁205界定之空隙210中的第一電極215及第二電極220。在所展示之實例中,空隙210部分地填充有液體可氣溶膠化材料305。然而,在其他實例中,可使用不同可氣溶膠化材料。
圖7之實例感測器146設置於主體120中且電氣連接至控制單元155及電池組150。為簡單起見,圖7之實例感測器146經展示為分開地附接至控制單元155及電池組150。在一些實例(未圖示)中,可經由控制單元155自電池組供應電力。在任何實例中,控制單元155經組配以控制電力至感測器146之供應(例如,藉由控制將電池組150連接至感測器146之組件的開關310及/或藉由防止電流經由控制單元155流動至感測器146)。
感測器146包含電阻器315及電壓感測器320。在一些實例中,感測器146進一步包含經組配以允許藉由控制單元155控制電力供應的開關310。感測器146且特定而言,電阻器315與電容器140形成電阻器-電容器電路。在一些實例中,電阻器-電容器電路可為一階電阻器-電容器電路,此係因為其包含單個電阻器及單個電容器。控制單元155藉由操作開關310 (或若不提供開關310,則藉由不同構件)使得經由電阻器315及電容器140供應電力。藉由供應電力,在電容器140之電極之間產生電位差(亦即,電壓)。回應於電位差,相對於負電荷累積於另一電極上,正電荷累積於一個電極上。電荷累積並非瞬時的且取決於電阻器及電容器。在時間t
之後的電容器之電壓(Vc
)可計算為,其中Vs
為供應電壓之電壓(例如,電極之間由於連接電池組150之電位差),R為電阻器315之電阻且C為電容器140之電容。一旦大致等於0,則Vc
大致等於Vs
。
電容器之電容C與介電質之相對電容率(亦即,介電常數)成比例。電容之準確值另外取決於電極之組態及其相對於彼此之位置。特定而言,電容取決於二個電極之鄰近表面之間的距離。舉例而言,由二個扁平的平行板電極形成之電容器的電容由等式C = ε A/d給出,其中ε為相對電容率,A為各平行板之面積且d為平行板之間的距離。作為另一實例,由二個同心圓筒形成之電容器的電容由等式C = (2πε*L)/ln(R2
/R1
)給出,其中L為圓筒之長度,R1
為較小圓筒之半徑且R2
為較大圓筒之半徑。因而,電容與介電常數成正比(亦即,C ∝ ε或C = Xε,其中X為常數)。因此,由於電極之組態固定(亦即,電極在製造期間固定於其各別位置中),因此電容之任何改變係由於電極之間的介電質之改變(例如,可氣溶膠化材料被汽化且由空氣替換)。
當電容器電極之間存在很少或不存在可氣溶膠化材料時,介電常數接近1,而當電容器電極之間存在大量可氣溶膠化材料時,介電常數比1大得多(例如,若可氣溶膠化材料為液體,則液體之相對電容率或介電常數可能在30至60之範圍內)。結果,當電容器電極之間存在很少或不存在可氣溶膠化材料時,電容較小。
在一些實例中,除可氣溶膠化介質以外之組件(諸如,儲集器壁)的材料形成介電質之一部分。類似於電極組態之效應,此等額外組件將獨立於是否存在可氣溶膠化材料而存在。因此,雖然其影響總電容,但相比而言,其將不會影響改變,此係因為可氣溶膠化材料已用完。確切而言,至多其可被視為降低電容器對可氣溶膠化材料之改變的敏感性(例如,替代在1與60之間變化,介電常數可在15與60之間變化)。換言之,電容之等式可概括為或C = X(εAM
+ εBG
),其中εAM
為對可氣溶膠化材料或空氣之介電常數的貢獻,且εBG
為對提供背景之額外組件之介電常數的貢獻。
感測器146包含經組配以獨立於供應電壓(Vs
)而量測電容器140上之電壓(Vc
)的電壓感測器320。控制單元155自電壓感測器320擷取讀數。在一些實例中,控制單元155經組配以判定Vc
何時等於或超過臨限電壓。在一些實例中,控制單元155經組配以判定跨越電路供應電力之起始與等於或超過臨限電壓之間的時間之量測結果。在一些實例中,控制單元155經組配以判定等於或超過一或多個額外臨限電壓時的時間。
在一些實例中,控制單元155經組配以量測時間且使時間與電容器140之量測結果(例如,電壓Vc
之量測結果)相關聯。舉例而言,控制單元可經組配以量測電容器電壓為零時的時間及電容器電壓處於臨限值時的時間。控制單元155可經進一步組配以比較二個時間,以判定時間延遲。替代地,控制單元155可經組配以在第一次將電力供應至電容器140時啟動時脈(未圖示)且讀取電容器電壓處於臨限值時的時間,以判定時間延遲。
在其他實例中,控制單元155經組配以在自供電起始之設定時間之後量測電壓,且比較在已經過設定時間時所量測之電壓與臨限電壓值以判定所量測電壓高於抑或低於臨限值(藉此判定時間延遲大於抑或小於起始時間與設定時間之間的間隔)。在一些實例中,控制單元可經組配以在自供電起始之設定時間之後量測電壓且比較該電壓與比較資料源(例如,查找表)。在一些實例中,設定時間為預定時間,該預定時間對應於當介電質中不存在可氣溶膠化材料時預期Vc
大致等於Vs
(亦即,與Vs
相差在幾個%內)的時間。在一些實例中,控制單元可經組配以在二個時間量測電容器電壓,以判定電壓之改變速率。在一些實例中,控制單元155經組配以相對於專用時脈(亦即,僅用於電容量測)量測時間。在一些實例中,控制單元155經組配以相對於系統時脈量測時間,該系統時脈用以量測系統之全域時間。相比之下,可針對各量測重設專用時脈(亦即,使得0 V對應於量測開始時的0 μs),而系統時脈獨立於電容量測而量測時間。
在缺乏供應電壓之情況下(亦即,當供應電壓為0 V時),電容器140將放電直至電容器140之電壓(二個電極之間的電壓)達到0 V。相對於時間之放電速率為相對於時間之充電速率的倒數。在一些實例中,控制單元155可經組配以在放電期間之一或多個時間量測電壓。在一些實例中,控制單元155經組配以比較一所量測電壓(或多個所量測電壓)與第二臨限電壓值。在一些實例中,控制單元155經組配以基於在電容器放電期間之二個或多於二個電壓量測結果而計算電壓之改變速率(其中量測結果中之一者可為在自電路切斷供應電壓時獲取的量測結果)。在一些實例中,將所量測電壓與比較資料源(例如,查找表)進行比較。對於此等實例,首先對電容器140進行充電使得Vc
大致等於Vs
。此可藉由以下操作來達成:供應電力直至所量測電壓大致等於Vs
,或供應電力持續預定時間,該預定時間對應於在介電質中存在大量可氣溶膠化材料時預期Vc
大致等於Vs
(亦即,與Vs
相差在幾個%內)之時間。在一些實例中,結合在電容器充電期間的電壓量測結果而使用在電容器放電期間的電壓量測結果以改善感測器146之可靠性。
在一些實例中,控制單元155以固定取樣速率(例如,10 MHz)對感測器146進行取樣。在一些實施例中,固定取樣速率為10 MHz或大於10 MHz,較佳為15 MHz或大於15 MHz,更佳大於20 MHz。自確保系統之成本及大小可行的觀點,可強加100 MHz之上限。在此等實例中之一些中,控制單元155經組配以基於二個所關注的量測結果(例如,標記供電起始之量測結果及標記達到或超過臨限值之量測結果)之間的所取樣量測結果之數目而量測時間。在此等實例中之一些中,控制單元155經組配以根據SI單位將所取樣量測結果之數目轉換成時間量度。
臨限電壓通常小於供應電壓。在一些實例中,臨限電壓可在選自包含以下各者之群組中之一或多個範圍的範圍內:供應電壓之80%至90%、供應電壓之70%至80%、供應電壓之60%至70%、供應電壓之50%至60%、供應電壓之40%至50%、供應電壓之30%至40%、供應電壓之20%至30%及供應電壓之10%至20%。在一些實例中,臨限電壓可為在選自包含以下各者之群組之範圍內的電壓:介於0.1 V至5 V之間、介於0.5 V至3 V之間、介於1.0 V至2.8 V之間、介於1.5 V至2.6 V之間及介於2.0 V至2.5 V之間。在一些實例中,供應電壓可為在選自包含以下各者之群組之範圍內的電壓:介於1.0 V至6.5 V之間、介於2.0 V至4.5 V之間、介於2.3 V至3.5 V之間及介於2.5 V至3.0 V之間。在一些實例中,臨限電壓可為關於供應電壓所定義的絕對值。舉例而言,臨限電壓可為在選自包含以下各者之群組之範圍內的電壓:供應電壓減去介於0.2伏特與1.5伏特之間的電壓,及供應電壓減去介於0.5伏特與1.0伏特之間的電壓。
供應電壓可能不同於可自電池組獲得之電壓。特定而言,調節器可用以調節來自電池組之電壓,使得供應電壓大於或小於電池組電壓。舉例而言,DC-DC轉換器可用以步升或步降電池組電壓。可能有利的係,供應電壓為相對較高電壓,使得量測結果之解析度提高。
在將電力供應至電容器140與感測器146量測等於或超過電壓臨限值之電壓之間的時間延遲(或相反地,改變速率)取決於電阻器315之電阻。藉由增加電阻器315之電阻,在將電力供應至電容器140與感測器146量測等於或超過電壓臨限值之電壓之間的時間延遲可增加。可選擇適當的電阻器315以提供可藉由控制單元155結合感測器146量測的時間延遲。應瞭解,電阻器315之適當選擇至少取決於電容器之組態(例如,其所得電容)及可藉由控制單元155結合感測器146量測之時間標度。在一些實例中,電阻器315可具有在選自包含以下各者之群組之範圍內的電阻:50 kΩ至1000 kΩ、100 kΩ至800 kΩ、150 kΩ至600 kΩ及200 kΩ至400 kΩ。
在將電力供應至電容器140與感測器146量測等於或超過電壓臨限值之電壓之間的時間延遲(或相反地,改變速率)取決於電容器140之電容,如先前所陳述,該電容取決於二個電極之組態(例如,取決於其間隔及其鄰近表面積)及二個電極之間的材料之介電常數。因而,若二個電極之間的介電質改變(例如,二個電極之間的可氣溶膠化材料305之量下降),則介電常數將改變且結果,電容器140之電容以及時間延遲亦將改變。廣泛而言,電容可藉由增加電極中之各者的表面積來增加,且使得電極具有彼此鄰近之較大表面積。在一些實例中,當為空或填充有可氣溶膠化材料時,電容器140經組配以具有在選自包含以下各者之群組之範圍內的電容:0.1 pF至100 pF、0.5 pF至70 pF及1.0 pF至60 pF。小於此等值範圍之電容需要愈來愈敏感的組件來準確地執行量測及/或需要較大電阻的電阻器,其二者增加裝置之成本。
圖7之電極的組態環繞設置有液體可氣溶膠化材料305之空隙210,使得液體體積之改變導致介電質中之液體材料的量之改變。結果,時間延遲、改變速率及/或電容指示霧化菸彈130中之液體可氣溶膠化材料305的量。在一些實例中,裝置100經組配以包含電阻器315及電容器140 (亦即,電阻器-電容器電路),該電阻器及該電容器經組配以提供將電力供應至電容器之起始與電容器達到臨限電壓之間的時間延遲,該時間延遲介於1 μs與200 μs之間,較佳介於2 μs與100 μs之間,更佳介於2 μs與50 μs之間,且較佳介於5 μs與20 μs之間。已發現提供在此等範圍內之時間延遲的電阻器-電容器電路會提供足夠迅速且準確的回應而不需要昂貴及/或笨重的組件。舉例而言,如上文所解釋,控制單元155可經組配而以大約10 MHz之速率進行取樣,且因此在2 μs與50 μs之間的時段內,存在2個至50個量測結果。
如上文所解釋,感測器146不限於能夠量測電容器上的電壓,但亦可能夠判定其他電氣特性,諸如電荷或電流。在感測器146判定電荷之上下文中,應注意,Q (電荷) = V (電壓) × C (電容)。因此,電容器上之電荷將基於電容而變化,如上文所解釋,該電容將基於介電質(所存在之可氣溶膠化材料的量)而變化。因此,藉由在與對電容器供電之起始相關的第一時間量測電容器處之電荷Q及將其與第二時間之電荷進行比較,可判定所存在之可氣溶膠化材料的量。
在一些實例中,在判定臨限電氣特性之前,電容器可放電。此將確保尚未鑒於電容器之先前狀態而判定任何第一所判定之電氣特性。此可藉由簡單地確保在適當時間,RC電路之電壓輸入連接至接地來達成。
現將參考以下非限制性實例進一步描述本公開。
實例
包含電子氣溶膠供給裝置及菸彈之數個氣溶膠遞送系統用以評估經完全填充之菸彈與不含或幾乎不含液體可氣溶膠化材料(例如,電子液體)之菸彈之間的電容改變。
圖8展示具有大致根據圖3之實例菸彈之菸彈的裝置之電容量測結果對AC頻率的曲線圖。針對圖8之曲線圖而量測的菸彈包含圓柱形菸彈,其具有圍繞外壁之銅薄片及菸彈內之鋼棒,藉此形成圓柱形電容器。藉由使用E4990A阻抗分析器將交流電施加至電容器來量測菸彈為滿時的電容(頂線)及菸彈為空時的電容(底線)。由於電容器之介電材料的電容率之頻率相依性,所量測之電容取決於交流電之頻率,但空氣之此頻率相依性幾乎為零。對於各量測,交流電之頻率在頻帶上改變且結果,所量測電容亦改變。圖8展示當菸彈為滿時,電容較高,且當菸彈為空時,電容較低。此外,圖8展示藉由使用較低頻率(例如,<500 Hz)來增強滿菸彈與空菸彈之間的電容差。舉例而言,在標記為「1」之部位處,頻率為5 kHz且電容自不存在液體時的約4.5 pF增加至存在液體時的44.4 pF。此為大約10倍的增加。相比之下,在標記為「2」之部位處,頻率為90 kHz且電容自不存在液體時的約4.2 pF增加至存在液體時的29.3 pF。此為大約7倍的增加。當存在液體時,在DC下之預計量測結果大於60 pF,而當不存在液體時,量測結果保持在4.5 pF。此為大於13倍的增加。因此,更容易且更準確地在DC下執行電容量測。
圖9展示具有大致根據圖4之實例菸彈之菸彈的裝置之電容量測結果對AC頻率的曲線圖。針對圖9之曲線圖而量測的菸彈包含具有圍繞外壁之銅薄片的菸彈且該菸彈內具有鋼棒,該銅棒鄰近於內部氣流通道以形成圓柱形電容器。藉由使用E4990A阻抗分析器將交流電施加至電容器來量測菸彈為滿時的電容(頂線)及菸彈為空時的電容(底線)。由於電容器之介電材料的電容率之頻率相依性,所量測之電容取決於交流電之頻率。對於各量測,交流電之頻率在頻帶上改變且結果,所量測電容亦改變。圖9展示當菸彈為滿時,電容較高,且當菸彈為空時,電容較低。此外,圖9展示藉由使用較低頻率(例如,<150 Hz)來略微增強滿菸彈與空菸彈之間的電容差。舉例而言,在標記為「2」之部位處,頻率為150 kHz且電容自不存在液體時的約1.7 pF增加至存在液體時的11.8 pF。此為大約7倍的增加。相比之下,在標記為「1」之部位處,頻率為500 kHz且電容自不存在液體時的約1.7 pF增加至存在液體時的10.6 pF。此為大約6倍的增加。當存在液體時,在DC下之預計量測結果大於12 pF,而當不存在液體時,量測結果保持在1.7 pF。此為大於7倍的增加。因此,更容易且更準確地在DC下執行電容量測。
圖10展示具有大致根據圖6之實例菸彈之菸彈的裝置之電容量測結果對AC頻率的曲線圖。針對圖10之曲線圖而量測的菸彈包含具有設置於菸彈之二側上且在各接合部處藉由小間隙分開的二個銅薄片以形成圓柱形電容器的菸彈。藉由使用E4990A阻抗分析器將交流電施加至電容器來量測菸彈為滿時的電容(頂線)及菸彈為空時的電容(底線)。由於電容器之介電材料的電容率之頻率相依性,所量測之電容取決於交流電之頻率。對於各量測,交流電之頻率在頻帶上改變且結果,所量測電容亦改變。圖10展示當菸彈為滿時,電容較高,且當菸彈為空時,電容較低。此外,圖10展示藉由使用較低頻率(例如,<150 Hz)來增強滿菸彈與空菸彈之間的電容差。舉例而言,在標記為「2」之部位處,頻率為100 kHz且電容自不存在液體時的約1.1 pF增加至存在液體時的6.0 pF。此為大約5倍的增加。相比之下,在標記為「2」之部位處,頻率為500 kHz且電容自不存在液體時的約0.9 pF增加至存在液體時的3.0 pF。此為大約3倍的增加。當存在液體時,在DC下之預計量測結果大於6 pF,而當不存在液體時,量測結果保持在1.1 pF。此為大於5.5倍的增加。因此,更容易且更準確地在DC下執行電容量測。為在DC下執行電容量測,考慮使用DC電流來量測第一電壓與第二電壓之間的時間延遲,或電壓之改變速率提供菸彈電容之更可行指示,尤其在必須考慮組件之成本及大小的情況下。
圖11展示具有大致根據圖3之實例菸彈之菸彈的裝置之電壓對時間的曲線圖。所展示之量測結果描繪在將2.7 V DC電壓施加至填充有電子液體之菸彈(跡線「1」)及模擬幾乎為空之霧化菸彈的10 pF電容器(跡線「2」)的電阻器-電容器電路時的電容器電壓上升時間。跡線「1」及跡線「2」二者之電阻器-電容器電路包含270 kΩ電阻器。跡線「1」及「2」已自y軸之原點(0 V)偏移任意量(跡線「1」偏移+1 V且跡線「2」偏移-3 V),以便在同一顯示窗口中清楚地呈現二條跡線。交點「a」及「b」標記相對於起始電壓(分別為+1 V及-3 V)之2.2 V的各別電壓臨限值。
對於跡線「1」,將電力施加至電容器與電容器達到2.2 V之電壓之間的時間延遲為大約26.4 μs。對於跡線「2」,將電力施加至電容器與電容器達到2.2 V之電壓之間的時間延遲為大約9 μs。因此,與空菸彈相關聯之時間延遲比與滿菸彈相關聯之時間延遲短大約17.4 μs。
作為判定圖11之菸彈為空抑或滿之替代計算的實例,可量測改變速率。對於跡線「1」,電容之改變速率可計算為2.2 V除以26.4 μs,結果等於0.08 V/μs。對於跡線「2」,電容之改變速率可計算為2.2 V除以9 μs,結果等於0.24 V/μs。
作為判定圖11之菸彈為空抑或滿之替代計算的另一實例,控制單元可經組配以藉由在將電力施加至電容器之起始之後的設定時間(例如,~10 μs)量測電壓來判定菸彈是否為空,且比較所量測電壓與臨限值(例如,2.1 V)。若所量測電壓較高(時間延遲短於10 μs),則菸彈為空,且若所量測電壓較低(時間延遲長於10 μs),則菸彈不為空。
作為判定根據圖11之菸彈中的可氣溶膠化材料之量的替代計算之另一實例,控制單元可經組配以藉由在將電力施加至電容器之起始之後的設定時間(例如,~10 μs)量測電壓來判定可氣溶膠化材料之量,且比較所量測電壓與比較資料源。在一些實例中,設定時間為預定時間,該預定時間對應於當介電質中不存在可氣溶膠化材料時預期Vc
大致等於Vs
(亦即,與Vs
相差在幾個%內)的時間。比較資料源可指示存在於介電質中之可氣溶膠化材料的量,其對應於在設定時間之特定所量測電壓。可針對各菸彈及可氣溶膠化材料類型而憑經驗產生比較資料。
因此,藉由合適地組配之控制單元155及霧化菸彈感測器146,量測及判定空菸彈與滿菸彈之間的差異為可行的。舉例而言,基於上文用於圖11之實驗系統,經組配而以大於10 MHz進行取樣的控制單元將能夠識別改變。舉例而言,此控制單元將每0.1 μs獲取一個樣本,且因此將能夠區分針對「空」之第一量測結果的臨限電壓與針對「滿」之第三量測結果的臨限電壓。藉由增加取樣速率,可達成更大準確性,此可允許更準確地量測可氣溶膠化材料之量。此外,在一些狀況下,不同菸彈可能需要更大的取樣速率,以提供區分「空」狀態與「滿」狀態的必要準確性。如先前所論述,藉由增加電阻器及/或藉由修改電容器,可增加時間延遲且可減小所需取樣速率。
圖12示意性地表示根據本公開之某些實施例的控制電子氣溶膠供給裝置之態樣的方法。該裝置包含:菸彈,其包含由第一電極、第二電極及處於第一電極與第二電極之間的介電質形成的電容器;感測器,其用於量測電容器之電容;以及控制單元,其中該介電質包含設置於第一電極與第二電極之間的空腔中的可氣溶膠化材料及/或空氣。該方法包含控制單元執行:使得經由電容器供應電力的第一步驟S1;判定對應於經由電容器供電之起始的第一時間的第二步驟S2;在第二時間量測電容器上之電壓的第三步驟S3。
在一些實例中,第二時間為所量測電壓等於或超過臨限電壓的時間,且基於第一時間與第二時間之間的經過時間而執行比較。在此等實例中,控制單元可經組配而以規則間隔進行取樣。在此等實例中,該方法進一步包含:將比較值判定為第一時間與第二時間之間的差(例如,將時間延遲之值判定為第一時間與第二時間之間的時間)的第一另外步驟(S4A);以及將比較值(亦即,時間延遲之值)與臨限值進行比較的第二另外步驟(S5A),其中該臨限值為臨限時間延遲。
在一些實例中,基於第一時間與第二時間之間的電壓改變速率而執行比較。在此等實例中,該方法進一步包含:至少基於所量測電壓而判定比較值的第一另外步驟(S4B),其中該比較值為電壓改變速率(例如,第一時間與第二時間之間);以及將比較值(亦即,描述第一時間與第二時間之間的電壓改變速率的值)與臨限值進行比較的第二另外步驟(S5B)。在一些實例中,第二時間可為第一時間之後的預定時間量。在一些實例中,第二時間可為對應於可供足夠準確地確定速率之電壓量測結果的任意時間。
在一些實例中,基於在第二時間量測之電容器上的電壓而執行比較(S3)。在此等實例中,該方法進一步包含將比較值(亦即,所量測電壓)與臨限值進行比較的另一步驟(S4C),其中該臨限值為臨限電壓。在一些實例中,第二時間可為第一時間之後的預定時間量。
在一些實例中,控制單元經進一步組配以基於比較值與臨限值之比較而控制電子氣溶膠供給裝置之態樣,其中該態樣為選自包含以下各者之群組的任一者:一或多個發光單元、一顯示器、一觸覺模組、一揚聲器以及一有線或無線通訊介面。
因此,已描述一種控制氣溶膠供給系統之方法,該氣溶膠供給系統包含:電容器,其由第一電極、第二電極及處於第一電極與第二電極之間的介電質形成;感測器,其用於感測電容器上之電壓;以及控制單元,其中介電質之至少一部分設置於第一電極與第二電極之間的空腔中,該方法包含該控制單元:使得經由電容器供應電力;判定對應於經由電容器供電之起始的第一時間;以及在第二時間量測電容器上之電壓。
因此,亦已描述一種氣溶膠供給系統,其包含:電容器,其由第一電極、第二電極及處於第一電極與第二電極之間的介電質形成,其中介電質之至少一部分設置於第一電極與第二電極之間的空腔中;感測器,其用於感測電容器上之電壓;以及控制單元,其經組配以:使得經由電容器供應電力;判定對應於經由電容器供電之起始的第一時間;以及在第二時間量測電容器上之電壓。
因此,亦已描述氣溶膠供給構件,其包含:電容器構件,其由第一電極、第二電極及處於第一電極與第二電極之間的介電構件形成,其中介電構件之至少一部分設置於第一電極與第二電極之間的空腔中;感測器構件,其用於感測電容器構件上之電壓;以及控制構件,其經組配以:使得經由電容器構件供應電力;判定對應於經由電容器構件供電之起始的第一時間;以及在第二時間量測電容器構件上之電壓。
為了解決各種問題且推進此項技術,本公開以說明之方式展示可實踐所主張發明的各個實施例。本公開之優點及特徵僅為實施例之代表性樣本,且並非窮盡性的及/或排他性的。其僅經呈現以輔助理解及教示所主張發明。應理解,本公開之優點、實施例、實例、功能、特徵、結構及/或其他態樣不應被視為對如由申請專利範圍所定義之本公開的限制或對申請專利範圍之等效物的限制,且可利用其他實施例且可在不脫離申請專利範圍之範圍的情況下進行修改。除本文中具體描述之彼等者以外,各個實施例亦可合適地包含所公開之元件、組件、特徵、部分、步驟、構件等、由或基本上由所公開之元件、組件、特徵、部分、步驟、構件等組成,且因此,應瞭解,除申請專利範圍中明確地闡明之彼等者以外,附屬技術方案之特徵亦可以組合方式與獨立技術方案之特徵組合。本公開可包括目前未主張但將來可能主張之其他發明。
10:電子菸/裝置
20,120:主體
25A,25B,125:連接件
30:霧化菸彈
35:菸嘴
100:氣溶膠供給系統/裝置
125A,125B:有線連接
130:霧化菸彈/菸彈
140:電容器
145:加熱元件/氣溶膠產生器
146:霧化菸彈感測器
150:電源供應器/電源/電池組
155:控制單元/控制部分
160:顯示器
200:容器
205:外壁
210:空隙/空腔/空間
215:第一電極
220:第二電極
225:內壁
230:氣流通道
305:液體可氣溶膠化材料
310:開關
315:電阻器
320:電壓感測器
S1,S2,S3:第一步驟
LA:縱向軸線
圖1為根據先前技術之氣溶膠供給裝置的示意性表示。
圖2為根據本公開之例示性氣溶膠供給裝置的示意圖。
圖3為根據圖2之例示性氣溶膠供給裝置的穿過用於含有可氣溶膠化材料之實例容器的橫截面圖。
圖4為根據圖2之例示性氣溶膠供給裝置的穿過用於含有可氣溶膠化材料之實例容器的橫截面圖。
圖5為根據圖2之例示性氣溶膠供給裝置的穿過用於含有可氣溶膠化材料之實例容器的橫截面圖。
圖6為根據圖2之例示性氣溶膠供給裝置的穿過用於含有可氣溶膠化材料之實例容器的橫截面圖。
圖7為設置於根據本公開之例示性氣溶膠供給裝置內的例示性感測器之示意圖。
圖8為針對大致根據圖3之實例容器的容器而量測的電容對AC頻率之曲線圖。
圖9為針對大致根據圖4之實例容器的容器而量測的電容對AC頻率之曲線圖。
圖10為針對大致根據圖6之實例容器的容器而量測的電容對AC頻率之曲線圖。
圖11為針對大致根據圖3之實例容器的容器而量測的電容器電壓對時間之曲線圖。
圖12示意性地表示根據本公開之某些實施例的控制電子氣溶膠供給裝置之態樣的方法。
100:氣溶膠供給系統/裝置
120:主體
125A,125B:有線連接
130:霧化菸彈/菸彈
140:電容器
145:加熱元件/氣溶膠產生器
146:霧化菸彈感測器
150:電源供應器/電源/電池組
155:控制單元/控制部分
160:顯示器
Claims (32)
- 一種控制一電子氣溶膠供給系統之方法,該電子氣溶膠供給系統包含:一電容器,其由一第一電極、一第二電極及處於該第一電極與該第二電極之間的一介電質形成;一感測器,其用於感測該電容器之一電氣特性;以及一控制單元,其中該介電質之至少一部分設置於該第一電極與該第二電極之間的一空腔中,該方法包含: 使得將電力供應至該電容器; 將對該電容器對該電容器供電之起始識別為一第一時間;以及 在一第二時間量測該電容器之一電氣特性。
- 如請求項1之方法,其中該方法用於判定該第一電極與該第二電極之間的可氣溶膠化材料之一量。
- 如請求項2之方法,其中該控制單元經組配以基於該第一電極與該第二電極之間的可氣溶膠化材料之所判定量而控制電子氣溶膠供給裝置之一態樣,其中該態樣為選自包含以下各者之群組中的任一者:一氣溶膠產生器、一或多個發光單元、一顯示器、一觸覺模組、一揚聲器,以及一有線或無線通訊介面。
- 如請求項1至3中任一項之方法,其中該方法進一步包含該控制單元: 至少基於所量測之電氣特性而判定一比較值,其中該比較值為電氣特性之一改變速率;以及 將該比較值與一臨限值進行比較,其中該臨限值為一改變速率。
- 如請求項1至3中任一項之方法,其中該第二時間為所量測之電氣特性等於或超過一臨限電氣特性之時間;其中該方法進一步包含該控制單元: 將一比較值判定為該第一時間與該第二時間之間的差;以及 將該比較值與一臨限值進行比較,其中該臨限值為一時間段。
- 如請求項1至3中任一項之方法,其中該第二時間為在該第一時間之後的一設定時間量,且所量測之電氣特性為一比較值,其中該方法進一步包含該控制單元: 將該比較值與一臨限值進行比較,其中該臨限值為一臨限電氣特性。
- 如請求項1至6中任一項之方法,其中該電氣特性係選自電壓、電流及電荷中之一或多者。
- 如請求項7之方法,其中該電氣特性為該電容器上之一電壓。
- 如請求項8之方法,其中該臨限電氣特性為在選自包含以下各者之群組之範圍內的一電壓:0.5 V至3 V、1.0 V至2.8 V、1.5 V至2.6 V,以及2.0 V至2.5 V。
- 如請求項7至9中任一項之方法,其中當將電力供應至該電容器時,一供應電壓施加於該第一電極與該第二電極之間,其中該臨限電氣特性為在選自包含以下各者之群組之範圍內的一電壓:該供應電壓減去介於0.2伏特與1.5伏特之間的一電壓;以及該供應電壓減去介於0.5伏特與1.0伏特之間的一電壓。
- 如請求項1至10中任一項之方法,其中該電容器具有在選自包含以下各者之群組之範圍內的一電容:0.1 pF至100 pF、0.5 pF至70 pF,以及1.0 pF至60 pF。
- 如請求項1至11中任一項之方法,其中該感測器包含一電阻器,該電阻器經組配以與該電容器形成一電阻器-電容器電路。
- 如請求項12之方法,其中該電阻器具有在選自包含以下各者之群組之範圍內的一電阻:50 kΩ至1000 kΩ、100 kΩ至800 kΩ、150 kΩ至600 kΩ,以及200 kΩ至400 kΩ。
- 如請求項12或請求項13之方法,其中該電阻器-電容器電路經組配以提供該將電力供應至該電容器之該起始與該電容器達到一臨限電氣特性之間的一時間延遲,該時間延遲選自包含以下各者之群組:介於2 μs與50 μs之間,以及介於5 μs與30 μs之間。
- 如請求項1至14中任一項之方法,其中該感測器包含一開關,且該控制單元經組配以控制該開關,從而使得經由該電容器供應電力。
- 如請求項4至15中任一項之方法,其中該臨限值為一預定值。
- 如請求項4至15中任一項之方法,其中該臨限值係基於該感測器對該電容器之一第一量測。
- 如請求項17之方法,其中該第一量測係在藉由該控制單元判定以下情況中之一或多者時執行:該電子氣溶膠供給裝置第一次被接通;在判定該電容器不存在之一時段之後,該控制單元第一次判定該電容器存在,或在判定可氣溶膠化材料不存在之一時段之後,該控制單元第一次判定可氣溶膠化材料存在。
- 如請求項4至18中任一項之方法,其中該控制單元經組配以至少基於該比較值而判定該電容器之一電容。
- 如請求項4至19中任一項之方法,其中該控制單元經組配以至少基於該比較值而判定可氣溶膠化材料之一量。
- 如請求項1至20中任一項之方法,其中該第一電極及該第二電極中之一者或二者設置成鄰近於界定該空腔之一壁的一表面。
- 如請求項1至21中任一項之方法,其中該第一電極及該第二電極中之一者或二者嵌入於該壁中,其中該介電質包含將該第一電極與該第二電極分開之該壁的任何部分。
- 如請求項21或22之方法,其中該第一電極設置成鄰近於該表面,且該第二電極設置於該空腔內且實質上與該壁分開。
- 如請求項21或22之方法,其中該第一電極設置成鄰近於該表面且該第二電極設置成鄰近於一內壁之表面,該內壁界定穿過該空腔之一氣流通道。
- 如請求項1至24中任一項之方法,其中該可氣溶膠化材料包含一液體可氣溶膠化材料。
- 一種電子氣溶膠供給系統,其包含: 一電容器,其由一第一電極、一第二電極及處於該第一電極與該第二電極之間的一介電質形成,其中該介電質之至少一部分設置於該第一電極與該第二電極之間的一空腔中; 一感測器,其用於感測該電容器之一電氣特性;以及 一控制單元,其經組配以使得將電力供應至該電容器且將對該電容器供電之起始識別為一第一時間,且在一第二時間自該感測器判定該電容器之一電氣特性。
- 如請求項26之電子氣溶膠供給裝置,其中該裝置包含該電容器。
- 如請求項26之電子氣溶膠供給裝置,其中該裝置經組配以附接至包含該電容器之一菸彈。
- 一種菸彈,其用於與如請求項28之一電子氣溶膠供給裝置一起使用,其中該菸彈包含:一電容器,其由一第一電極、一第二電極及處於該第一電極與該第二電極之間的一介電質形成,其中該介電質包含設置於該第一電極與該第二電極之間的一空腔中的一可氣溶膠化材料及/或空氣,且其中該菸彈經組配以附接至該電子氣溶膠供給裝置。
- 如請求項29之菸彈,其中該菸彈包含一加熱器,該加熱器經組配以選擇性地使該可氣溶膠化材料霧化,從而產生可吸入介質。
- 如請求項29或30之菸彈,其中該菸彈包含一記憶體,且其中該控制單元經組配以讀取該記憶體,從而獲得臨限值,且任擇地其中該控制單元經組配以寫入至該記憶體。
- 一種電子氣溶膠供給構件,其包含: 電容器構件,其由一第一電極、一第二電極及處於該第一電極與該第二電極之間的介電構件形成,其中該介電構件之至少一部分設置於該第一電極與該第二電極之間的一空腔中; 感測器構件,其用於感測該電容器構件之一電氣特性;以及 控制構件,其經組配以使得將電力供應至該電容器構件,且將對電容器供電之起始識別為一第一時間,且在一第二時間自該感測器構件判定該電容器構件之一電氣特性。
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