ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРА Российский патент 2020 года по МПК A24F47/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электронной системе обеспечения пара, например, электронной сигарете.

Уровень техники

Электронные системы обеспечения пара, такие как электронные сигареты, обычно содержат резервуар с жидкостью, которая подлежит испарению (в настоящем документе называется «жидкостью для электронной сигареты»). Эти системы дополнительно снабжены нагревателем, например, катушкой проволоки, и некоторого рода механизмом транспортировки (например, фитилем) для перемещения жидкости из резервуара до нагревателя. Такие системы, в общем, также содержат блок управления и батарею, при этом блок управления управляет батареей для осуществления питания нагревателя с целью испарения небольшого количества жидкости, причем этот пар далее вдыхает пользователь. Большинство электронных сигарет питаются от многократно подзаряжаемых литий-ионных батарей (или элементов питания), которые можно найти в широком круге устройств, а не только в электронных сигаретах. Часто резервуар и нагреватель расположены в одном блоке (называется картриджем или картомайзером), а батарея и блок управления расположены в отдельном блоке, который выполнен с возможностью отсоединения (иногда называется блоком управления или частью устройства).

Следовательно, электронная сигарета, в общем, содержит два расходных элемента: во-первых, жидкость, которая подлежит испарению, и, во-вторых, электрическая энергия в батарее. Что касается первого, когда резервуар с жидкостью исчерпан, по меньшей мере часть устройства, содержащая резервуар, например, картридж, может быть выброшена, чтобы позволить установить новый картридж (хотя некоторые системы позволяют повторно заполнять картридж). Что касается последнего, электронная сигарета обычно содержит некоторую форму электрического соединительного устройства для приема электрической энергии из внешнего зарядного устройства, тем самым позволяя подзаряжать батарею электронной сигареты. Соответственно, часть устройства иногда называют многократно используемым компонентом, а картридж называют одноразовым компонентом.

Электронные сигареты обычно можно разделить на управляемые кнопкой или приводимые в действие затяжкой, в соответствии с тем, как блок управления определяет то, когда приводить в действие (подавать электрическую энергию) нагреватель. В первом случае пользователь нажимает (или касается) кнопки на внешней поверхности электронной сигареты, что побуждает блок управления привести в действие нагреватель. В последнем случае поток воздуха или датчик давления используют для обнаружения того, когда пользователь вдохнул с помощью электронной сигареты, и это обнаружение запускает приведение в действие нагревателя.

Одна из задач электронных сигарет заключается в том, чтобы вырабатывать достаточно пара за короткое время - обычно в пределах секунды или около того для заданной затяжки пользователя. Указанное привело к тому, что в таких устройствах в качестве обычного источника электроэнергии используют литиевые элементы электропитания, как упомянуто выше. В некоторых конструкциях электронная сигарета также снабжена несколькими нагревателями, например, несколькими катушками, для поддержания высокой скорости испарения.

С другой стороны, использование в электронных сигаретах нагревателей большой мощности порождает потенциальные проблемы. Например, такие нагреватели могут опираться на испарение жидкости для того, чтобы оставаться холодными. Другими словами, входящая жидкость из фитиля охлаждает нагреватель, то есть нагреватель сначала нагревается и далее испаряет жидкость. Тем не менее, это может привести к проблеме, присутствует ли часть нагревателя, который выполнена так, что охлаждается благодаря испарению жидкости, но которая, фактически, не получает входящей жидкости. Такая проблема может быть вызвана, например, исчерпанием жидкости в резервуаре и/или некоторой блокировкой или засорением в фитиле. В этой ситуации, иногда называемой высыханием, нагревательная катушка (или нагреватель другой формы) может стать горячее, чем предназначено.

Высыхание или другая форма перегревания (например, из-за электрической неисправности) потенциально может привести к ряду проблем. Например, нагреватель может стать настолько горячим, что может повредить себя или другие компоненты в системе. Кроме того, тепло может дойти до внешней поверхности системы, которая, таким образом, может стать горячей для касания пользователя. Более того, если жидкость испаряется на перегретой части нагревателя, это может привести к некоторым разрушающим или другим химическим реакциям в жидкости/паре, которые возможно порождают побочные продукты со своим ароматом или характеристиками безопасности.

Были предприняты попытки защититься от высыхания или перегревания из-за других причин путем обеспечения измерения температуры в какой-либо форме. В частности, такие системы могут пытаться определить внезапное увеличение температуры нагревателя или рядом с ним, при этом далее блок управления может решить уменьшить или прекратить подачу электрической энергии из батареи на нагреватель. Тем не менее, существуют некоторые практические ограничения на осуществление такого измерения температуры. Например, нагреватель обычно расположен в картридже или картомайзере, который часто является одноразовой частью - следовательно, желательно делать картридж сравнительно простым для минимизации периодических издержек и потерь пользователя. Более того, взаимное соединение между картриджем и частью управления или частью устройства часто сравнительно проста - снова для уменьшения затрат и также для поддержания простоты работы, возможности соединения и так далее.

Один подход по определению высыхания в таких обстоятельствах заключается в том, чтобы измерять сопротивление нагревательной катушки, что можно делать из части управления. Таким образом, часть управления уже содержит два соединения для электрической энергии (положительное и отрицательное) с картомайзером и батареей, которые обеспечивают известное (или измеренное) напряжение. Далее, становится возможным отслеживание тока, текущего в картридж/из картриджа, чтобы видеть существенное изменение в ходе затяжки пользователя.

Например, высыхание может приводить к существенному локальному повышению температуры и, следовательно, связанному с ним существенному увеличению электрического сопротивления. Это, в свою очередь, приведет к падению тока, текущего из части устройства в картомайзер (и снова назад). Этот ток можно отслеживать для того, чтобы обнаружить такое падение, и, если оно имеет место, блок управления может уменьшить или прекратить подачу электроэнергии на нагревательную катушку.

Хотя такой подход для отслеживания высыхания теоретически возможен, его трудно эффективно реализовать на практике. В частности, для известных систем электронных сигарет, увеличение сопротивление из-за высыхания, сравнительно мало по сравнению с общим сопротивлением нагревательной катушки, и, следовательно, трудно точно определить, является или нет наблюдаемое падение тока фактическим показателем настоящего высыхания или оно указывает на некоторую другую аномалию. Соответственно, риск локального перегревания остается актуальным для многих существующих конструкций электронной сигареты.

Раскрытие изобретения

Изобретение определено в приложенной формуле изобретения.

Электронное устройство обеспечения пара содержит: первый электрический резистивный нагреватель, выполненный с возможностью испарения исходного материала с целью выработки пара в потоке воздуха для вдыхания пользователем; второй электрический резистивный нагреватель, выполненный с возможностью испарения исходного материала и/или нагревания указанного потока воздуха, при этом первый электрический резистивный нагреватель обладает первым температурным коэффициентом сопротивления, который меньше второго температурного коэффициента сопротивления второго электрического резистивного нагревателя; и систему управления, которая выполнена с возможностью отслеживания изменения сопротивления по меньшей мере второго электрического резистивного нагревателя.

Краткое описание чертежей

Далее, только в качестве примера, будут подробно описаны различные варианты осуществления изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых:

на фиг. 1 - вид, схематично показывающий электронную сигарету, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

на фиг. 2 - вид, схематично показывающий электрическую схему некоторых электрических и электронных компонентов электронной сигареты с фиг. 1, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

на фиг. 3 - вид, схематично показывающий нагреватель электронной сигареты с фиг. 1, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

на фиг. 4А - 4С - виды, показывающие примеры разных возможных конфигураций нагревателя электронной сигареты с фиг. 1, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;

на фиг. 5А и 5В - виды, показывающие примеры разных возможных расположений элементов схемы для нагревателя электронной сигареты с фиг. 1, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения.

Осуществление изобретения

Как описано выше, настоящее изобретение касается электронной системы обеспечения пара, такой как электронная сигарета. В последующем описании используется термин «электронная сигарета»; тем не менее этот термин может быть заменен термином электронная система обеспечения пара, электронная система доставки аэрозоля или другими аналогичными выражениями.

На фиг. 1 схематично показана электронная сигарета 10, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения (не в масштабе). Электронная сигарета обладает, в целом, цилиндрической формой, продолжающейся вдоль продольной оси, указанной пунктирной линией LA, и содержит два основных компонента, а именно картомайзер 20 и основную часть 30 или часть устройства. Картомайзер 20 выполнен с возможностью отсоединения от основного элемента 30, как показано на фиг. 1, например, для того чтобы предоставить возможностью замены (или пополнения) картомайзера 20 при исчерпании жидкости для электронной сигареты. При использовании картомайзер 20 и основной элемент 30 соединены друг с другом. В частности, картомайзер 20 и основной элемент 30 снабжены соответствующими соединительными устройствами 25А, 25В (в настоящем документе вместе называются соединительным устройством 25), которые обеспечивают механическое и электрическое соединение картомайзера 20 и основного элемента 30, когда они прикреплены друг к другу. Например, соединительное устройство 25 может обеспечивать винтовое соединение, штыковое соединение или плотную посадку между картомайзером 20 и основным элементом 30.

Основная часть 30 содержит батарею или блок 330 элементов электропитания, рабочую кнопку 340, печатную плату (РСВ) 335, которая содержит разную электронику, и соединительное устройство 25В (пожалуйста, обратите внимание, что для ясности опущена электрическая проводка между этими разными компонентами). Батарейный блок 330 обычно является многократно подзаряжаемым и может поддерживать подзарядку через проводное соединение с одним или несколькими соединительными устройствами 25В, с концевым соединительным устройством (не показано), которое расположено на конце основного элемента 30 напротив соединительного устройства 25В, и/или с отдельным соединительным устройством, например, микро-USB соединительным устройством (не показано), доступ к которому можно получить снаружи основного элемента 30. Батарея также может поддерживать беспроводную подзарядку с помощью индукции. (На практике большинство электронных сигарет обеспечивают только подмножество из одного или двух из этих вариантов подзарядки.) Хотя на фиг. 1 показана только одна РСВ 335, следует понимать, что возможна реализация с несколькими РСВ. Кроме того, соединительное устройство 25В и/или батарейный блок 330 также могут потенциально содержать РСВ.

Кнопкой 340 управляют с целью приведения в действие электронной сигареты 10 для вдыхания. Кнопка 340 может быть нажимной кнопки, сенсорной кнопкой, переключателем или любым другим подходящим элементом. Некоторые электронные сигареты могут оставаться приведенными в действие до тех пор, пока задействована кнопка 340 (потенциально возможно наличие некоторого максимального периода приведения в действие); другие электронные сигареты могут оставаться приведенными в действие в течение заранее заданного периода времени (например, несколько секунд) в ответ на одну операцию с кнопкой - например, одну операцию кнопки используют для приведения в действие электронной сигареты для одной затяжки. В общем, приведение электронной сигареты 10 в действие включает в себя подачу электрической энергии из батареи 330, с помощью соединительного устройства 25, на картомайзер 20 с целью испарения жидкости для электронной сигареты для вдыхания пользователем.

Картомайзер 20 содержит внутреннюю камеру, содержащую резервуар 210 с жидкостью для электронной сигареты. Жидкость в резервуаре может содержать никотин в надлежащем растворе и может содержать другие составляющие, например, для помощи в формировании аэрозоля и/или для придания дополнительного аромата. Эта жидкость может располагаться внутри камеры в материале некоторой формы, например, губке, пене или набивке, или может быть предусмотрена как свободная жидкость. Через центр резервуара 210 проходит проход 215 для воздуха, который ведет к мундштуку 35. При работе жидкость для электронной сигареты из резервуара 210 испаряют (что более подробно описано ниже), и далее пар течет вдоль трубки 215 для воздуха и наружу через мундштук 35 с целью вдыхания пользователем. Заметим, что для ясности на фиг. 1 не показаны входное отверстие для воздуха и выходные отверстия для воздуха. Входные отверстия для воздуха могут быть предусмотрены на наружной поверхности картомайзера 20, например, близко (или в виде его части) к соединительному устройству 25А. В качестве альтернативы или дополнительно входные отверстия для воздуха могут быть предусмотрены на внешней поверхности основного элемента 30, при этом соединительное устройство 25, в общем, будет содержать путь для воздуха, который связан с путем 215 для воздуха. Заметим, что, хотя на фиг. 1 показан путь 215 для воздуха, проходящий через центр резервуара 210 (который, следовательно, обладает трубчатой или кольцеобразной формой), в других реализациях путь 215 для воздуха может быть расположен на одной стороне резервуара 210, например, в стороне от основной оси LA и рядом с внешней стенкой картомайзера 20.

Картомайзер 20 дополнительно снабжен фитилем 225, который перемещает жидкость для электронной сигареты из резервуара 210 до нагревателя или испарителя 235 с целью ее испарения. Фитиль может быть выполнен из подходящего материала, например, волокнистого материала, такого как (органический) хлопок, стекловолокно и так далее, или некоторого другого пористого материала, например, пористой керамики, спеченного вещества и так далее. Картомайзер может быть снабжен надлежащим уплотнением (не показано) вокруг места (мест), где фитиль 225 проходит из резервуара 210 в путь 215 для воздуха, уплотнение нужно для предотвращения утечки жидкости для электронной сигареты из резервуара 210 непосредственно в путь 215 для воздуха (в отличие от перемещения жидкости для электронной сигареты к нагревателю 235 с помощью фитиля).

Для простоты нагреватель 235 показан на фиг. 1 как одни катушка, которая намотана вокруг фитиля 225 (хотя, как будет подробно показано ниже, структура нагревателя 235 сложнее просто одной катушки). Нагреватель 235 электрически связан с соединительным устройством 25А с помощью проводов 230. Когда кнопку 340 нажимают (или другим образом управляют ею), блок 335 управления обеспечивает подачу электрической энергии из батареи 330 через соединительное устройство 25 и провода 230 на нагреватель 235, который испаряет жидкость из фитиля 225. Этот пар далее втягивают через путь для воздуха и наружу через мундштук 35 в рот пользователя благодаря вдыханию пользователя (затяжке) через электронную сигарету. Кроме того, фитиль 225 вытягивает дополнительную жидкость для электронной сигареты из резервуара 210 для того, чтобы заменить испаренную жидкость для электронной сигареты, и, следовательно, далее электронная сигарета 10 готова для дальнейшего использования.

Хотя электронной сигаретой 10 с фиг. 1 управляют (приводят в действие) с помощью кнопки 340, другие электронные сигареты являются чувствительными к затяжке. Для электронной сигареты 10 этого типа, когда пользователь вдыхает через мундштук 35, воздух втягивают в электронную сигарету 10 (обычно в основной элемент 30) через одно или несколько входных отверстий для воздуха, которые надлежащим образом расположены на наружной поверхности электронной сигареты 10. Этот поток воздуха (или результирующее изменение давления) обнаруживает датчик давления или потока воздуха, который, в свою очередь, приводит в действие нагреватель 235 с целью испарения жидкости из резервуара 210 (с помощью фитиля 225). Некоторые устройства также используют двойной механизм приведения в действие, то есть они чувствительны к давлению, но также требуют управления кнопкой или аналогичным приспособлением для приведения нагревателя в действие.

Хотя электронная сигарета 10 с фиг. 1 показана как устройство из двух частей, которое содержит картомайзер 20 и основной элемент 30, другие реализации могут содержать устройство из одной части - например, если резервуар 210 картомайзера может быть пополнен без необходимости в разборке основного элемента 30, или если устройство предназначено для утилизации при исчерпании всей жидкости из резервуара 210. Другие реализации могут содержать более двух компонентов, например, испарительная часть может быть отделена (быть отдельной частью) от сменного картриджа с жидкостью для электронной сигареты

На фиг. 2 схематично (упрощенно) показаны основные электрические (электронные) компоненты электронной сигареты 10 с фиг. 1, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Эти компоненты, в общем, расположены в части 30 устройства (основном элементе), так как он является многократно используемым (а не одноразовым). Заметим, что эта схема в основном касается функциональных соединений, а не линий подачи электроэнергии на различные компоненты в основном элементе 30 (хотя показана линия подачи электроэнергии от батарейного блока 330 до соединительного устройства 25В).

Как описано выше, часть 30 устройства содержит батарейный блок 330 для осуществления питания электронной сигареты 10, а также печатную плату (PCB) 335, на которой установлен контроллер 410. PCB 335 может быть расположена вдоль батареи 330 или у одного конца батареи 330. В конфигурации, показанной на фиг. 1, РСВ 335 расположена между батареей 330 и соединительным устройством 25В. Контроллер 410 может содержать, например, специализированную интегральную схему (ASIC), микропроцессор или микроконтроллер, для управления электронной сигаретой 10. В некоторых вариантах реализации контроллер 410 содержит процессор, такой как CPU, и память (ROM и/или RAM). Операции контроллера 410 (и, следовательно, также других электронных компонентов в электронной сигарете 10), в общем, управляются, по меньшей мере частично, программным обеспечением, исполняемым процессором (и/или другими электронными компонентами, в случае необходимости). Такое программное обеспечение может хранится в энергонезависимой памяти, которая может быть встроена в сам контроллер 410 или которая может быть предоставлена в виде отдельного компонента (не показан). Процессор может получать доступ к ROM для загрузки и исполнения отдельных программ программного обеспечения, когда нужно.

Основной элемент дополнительно содержит соединительное устройство 25В, которое обеспечивает механическое и электрическое соединение основного элемента 30 и картомайзера 20. Соединительное устройство 25В обычно содержит два электрических контакта (не показаны на фиг. 2), которые действуют как положительный и отрицательный выводы для подачи электроэнергии из батареи 330 на нагреватель 235 в картомайзере 20. Два электрических контакта могут обладать любой надлежащей конфигурацией - например, могут быть расположены рядом, или внутренний контакт может быть окружен кольцом, которое образует внешний контакт, в зависимости от конкретной конструкции соединительного устройства 25.

Основной элемент 30 дополнительно содержит кнопку 340, которой управляют так, как описано выше, с целью приведения в действие электронной сигареты 10, и пользовательский интерфейс 480 (не показан на фиг. 1). Пользовательский интерфейс 480 может обеспечить звуковой и/или визуальный выход с целью предоставления пользователю информации о состоянии - например, свет является зеленым в случае полностью заряженной батареи и является оранжевым тогда, когда батарея почти заряжена. Разные звуковые и/или визуальные сигналы для передачи разных состояний или условий могут быть предоставлены путем использования гармонических или прерывистых звуковых сигналов разного уровня и/или длительности, путем обеспечения множества таких гармонических или прерывистых звуковых сигналов, путем использования цветного или мигающего света и так далее.

Батарейный блок 330, используемый в электронной сигарете 10, обычно содержит литий-ионный элемент электропитания. Батарея этого типа вырабатывает выходное напряжение, примерно равное 4,2 В при полном заряде, и оно уменьшается до примерно 3,6 В при исчерпании заряда. Тем не менее, в других вариантах осуществления изобретения, в случае необходимости, может быть использована батарея другого типа. Батарейный блок 330 дополнительно содержит встроенную систему 450 управления электроэнергией, которая связана с контроллером 410. Контроллер 410 способен отключить и включить подачу электроэнергии из батареи на соединительное устройство 25В с использованием системы 450 управления электроэнергией (сам контроллер 410, тем не менее, может забирать некоторое количество электрической энергии из батарейного блока, чтобы обеспечивать функциональные возможности управления).

Большинство времени система 450 управления электроэнергией, в общем, предотвращает подачу электроэнергии из батареи 330 на соединительное устройство 25В. Тем не менее, если пользователь управляет кнопкой 340, то контроллер 410 может подать сигнал на систему 450 управления электроэнергией о подаче электроэнергии из батарейного блока 330 на нагреватель 235 в течение заранее заданного периода времени, а после этого заранее заданного периода времени контроллер 410 командует системе 450 управления электроэнергией отключить подачу электрической энергии из батарейного блока 330 на картомайзер 20.

Система 450 управления электроэнергией также может быть способна регулировать величину тока, подаваемого из батарейного блока 330 на картомайзер 20. Один способ добиться указанного заключается в том, чтобы использовать модуляцию (PWM) ширины импульса, при которой батарейный блок 330 подает электроэнергию («включено») в течение первого заранее заданного периода времени (Т_вкл) и далее не подает электроэнергию («выключено») в течение второго заранее заданного периода времени (Т_выкл). Этот шаблон повторяют с общим периодом Т_вкл + Т_выкл и рабочим циклом (доля времени для «включено»), равным Т_вкл / (Т_вкл + Т_выкл). Следовательно, рабочий цикл находится в диапазоне 0 - 1; когда рабочий цикл увеличивается по направлению к 1 (единица), подача электроэнергии из батарейного блока 330 приближается к доступному максимуму для батарейного блока 330. Заметим, что период повторения (Т_вкл + Т_выкл), в общем, гораздо меньше времени термической инертности для нагревателя 235. Соответственно, температура нагревателя не колеблется существенно с отдельными циклами шаблона PWM, а отражает общий рабочий цикл. Другими словами, эффективный ток нагревания, подаваемый при рабочем цикле, равном 0,5, составляет только половину от эффективного тока нагревания, подаваемого при рабочем цикле, равном 1,0 (который, фактически представляет постоянный уровень тока без PWM). Эффективный ток нагревания, подаваемый при рабочем цикле, равном 0,25, составляет только половину от эффективного тока нагревания, подаваемого при рабочем цикле, равном 0,5 и так далее. Таким образом, контроллер 410 может установить рабочий цикл, используемый системой 450 управления электроэнергией, для управления уровнем электрической энергии, подаваемой из батареи 330 на картомайзер 20 - в том числе выключение подачи электрической энергии на картомайзер 20 путем установки рабочего цикла, равного 0 (ноль).

Существует несколько причин использования PWM (или другой аналогичной схемы) контроллером 410 с целью управления уровнем тока, подаваемого из батареи 330 на картомайзер 20. Одна причина заключается в компенсации низкого напряжения, доступного для батареи 330, когда батарея 330 почти разряжена - то есть, когда выходное напряжение падает, рабочий цикл может быть увеличен для того, чтобы помочь обеспечить сохранение постоянного уровня выходного напряжения. Другая причина заключается в обеспечении более совершенного управления температурой нагревателя, например, большой рабочий цикл (скажем, единица) в начальной части затяжки, так что температура нагревателя увеличивается настолько быстро, насколько возможно, до подходящей рабочей температуры и далее уменьшают рабочий цикл при достижении этой рабочей температуры, так что нагреватель 235 остается при рабочей температуре (но не нагревается выше).

Как также показано на фиг. 2, путь подачи электроэнергии из батареи 330 на соединительное устройство 25В (и, следовательно, на картомайзер 20) содержит устройство 460 отслеживания тока. Устройство 460 отслеживания тока измеряет, сколько тока было взято из батареи 330 и подано на картомайзер 20. Вообще говоря, картомайзер 20 будет брать достаточно большой ток из батареи 330, например, от 1 до нескольких ампер, чтобы нагреватель 235 обеспечивал быстрое испарение жидкости. В предположении выходного напряжения, равного 4 В, литий-ионной батареи и тока, равного 2 А, указанное подразумевает сопротивление картомайзера 20, составляющее примерно 2 Ома. Устройство 460 отслеживания тока может работать любым подходящим образом. Например, оно может непосредственно измерять проходящий через него ток (например, путем измерения результирующего магнитного поля), или оно может измерять напряжение на известном резисторе. Устройство 460 отслеживания тока информирует контроллер 410, на непрерывной основе, об измеренном значении тока, поданного на картомайзер 20, и, более конкретно, на нагреватель 235. Указанное позволяет контроллеру 410 отслеживать ток, поданный на картомайзер 20.

Контроллер 410 также может измерять выходное напряжение батареи 310 (которое, как отмечено выше, обычно падает в ходе цикла разрядки). Указанное может быть достигнуто, например, путем сравнения с одним или несколькими источниками эталонного напряжения (не показаны на фиг. 2). В предположении, что известно падение напряжения на устройстве 460 отслеживания тока (или оно может быть скомпенсировано), комбинация значений напряжения и тока, поданных на картомайзер 20, может быть использована для определения сопротивления картомайзера 20.

Хотя на фиг. 2 показан пример конфигурации электронных компонентов электронной сигареты, специалисту в рассматриваемой области ясны многие возможные другие конфигурации. Например, в реализации с фиг. 2, контроллер 410 использует систему 450 управления электроэнергией как для реализации включения/выключения подачи электроэнергии из батареи 330 на картомайзер 20, так и для управления рабочим циклом при включенной подаче электроэнергии. Тем не менее, в некоторых вариантах реализации может присутствовать первый блок для определения настройки «включено/выключено» для подачи электроэнергии из батареи 330 на картомайзер 20 и второй блок для управления рабочим циклом (при этом обоими указанными блоками управляет контроллер 410). Кроме того, хотя кнопка 340 показана на фиг. 2 как связанная с контроллером 410 и которая, соответственно, управляет подачей электрической энергии из батарейного блока 330 на картомайзер 20, в других реализациях кнопка может быть расположена непосредственного на линии подачи электроэнергии из батарейного блока 330 на картомайзер 20 и эта линия подачи электроэнергии замкнута или разомкнута в соответствии с рабочим состоянием указанной кнопки. Более того, функциональные возможности контроллера 410 могут быть распределены по одному или нескольким компонентам, которые вместе действуют как контроллер 410.

На фиг. 3 схематично показан нагреватель 235 электронной сигареты с фиг. 1, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Нагреватель 235 содержит две катушки, намотанные на фитиль 225, первая катушка обозначена как 426, а вторая катушка обозначена как 427. (Заметим, что для ясности катушка 427 схематично показана с использованием пунктирной линии, чтобы отличать ее от катушки 426; тем не менее, на практике обе катушки являются непрерывными, чтобы поддерживать течение электричества вдоль их длин).

Первая катушка 426 обычно выполнена из обычного материала для нагревательной катушки электронной сигареты, такого как нихром - сплав никеля и хрома. Стандартный пример нихрома для использования в качестве нагревательной катушки выполнен примерно из 80% Ni и 20% Cr (по массе), хотя другие сплавы нихрома могут содержать малые количества других материалов, таких как железо и/или углерод, и также пропорции никеля и хрома могут несколько изменяться. Основная причина использования катушки из нихрома в качестве нагревательной катушки заключается в ее устойчивости к окислению и общей стабильности при высокой температуре и также в ее устойчивости к коррозии (что важно, когда катушку используют для испарения жидкости для электронной сигареты).

Как описано выше, было рассмотрено использование сопротивления нагревательной катушки для оценки температуры в электронной сигарете. Таким образом, при линейном приближении, изменение сопротивления материала, например, нагревательной катушки, в зависимости от температуры может быть представлено следующим образом:

R(T) = R(T₀) (1 + α ΔT),

где R(T) - это сопротивление при температуре T (и далее, для простоты, оно будет записано как R), R(T₀) - это сопротивление при температуре T₀ (и далее, для простоты, оно будет записано как R0), ΔT = T - T₀, и α - температурный коэффициент сопротивления. Для нихрома обычное значение этого коэффициента сравнительно мало: α ≈ 4 x 10^-4 K^-1 для T₀ = 293 K (заметим, что фактическое значение чувствительно к точному составу и так далее). В результате, изменение сопротивления в зависимости от температуры сравнительно мало и, следовательно, чувствительность к изменениям температуры аналогично сравнительно невелика.

Рассмотрим, например, нагревательную катушку из нихрома с сопротивлением 2 Ω при работе при температуре, равной 200°C (473 K). Если далее предположить, что часть (20%) катушки перегревается на дополнительные 50°C, то есть до 250°C (523 K), то получаем следующие два выражения для общего сопротивления до и после перегревания:

2 = R0 (1 + α 180),

R = 0,2 R0 (1 + α 230) + 0,8 x 2.

Исключение R0 приводит к следующему выражению:

R = 1,6 + [0,4 (1 + α 230) / (1 + α 180)].

Если предположить, что при этих температурах по-прежнему справедливо α ≈ 4 x 10^-4 K^-1, после перемножения получаем:

R=1,6 + 0,4075 = 2,0075 Ω (Пример 1)

Другими словами, изменение сопротивления для катушки в целом составляет только 0,0075 Ω в абсолютном выражении или 0,375% в относительном выражении. Следует понимать, что указанное трудно точно измерить (особенно в рамках электронной сигареты 10).

Даже если изменить цифры, так что температура всей катушки поднимается на 100°C, то есть до от 473 К (T1) до 573 К (Т2), то получаем следующие два выражения для общего сопротивления до и после перегревания:

2 = R0 (1 + α (T1 - T₀)),

R = R0 (1 + α (T2 - T₀)).

Снова после исключения R0 получаем:

R = 2 [(1 + α (T2 - T₀))/ (1 + α (T1 - T₀))].

И после перемножения получаем:

R = 2,075 Ω (Пример 2)

Следовательно, изменение сопротивления для катушки в целом по-прежнему составляет только 0,075 Ω в абсолютном выражении или 3,73% в относительном выражении.

Заметим, что, так как изменения сопротивления сравнительно малы, мы может преобразовать приведенную выше формулу R = 2 [(1 + α (T2 - T₀)) / (1 + α (T1-T₀))], следующим образом:

R(T2) / R(T1) = [(1+ α(T2-T0)] / [(1 + α (T1 - T₀))] ≈ 1 + α(T2 - T1).

С учетом приведенных выше соображений, вторая катушка 427 с фиг. 3 выполнена из материала, отличающегося от материала катушки 426. Например, эта катушка может быть выполнена из титана, который является тугоплавким (устойчивость к высоким температурам) и который также устойчив к коррозии. Более того, температурный коэффициент сопротивления для титана составляет α ≈ 3,5 x 10^-3 K^-1 (снова указанное чувствительно к примесям и так далее).

Мы предположим, что первая катушка 426 и вторая катушка 427 соединены последовательно и каждая катушка обладает сопротивлением, равным 1 Ω, при обычной (по умолчанию) рабочей температуре. Это дает общее сопротивление всего нагревателя, равное 2 Ω, то есть совпадает с сопротивлением для упомянутых выше примеров 1 и 2 (и такую же электрическую энергию подают на нагреватель для заданного напряжения подачи). Для ситуации упомянутого выше примера 1, в котором считаем, что 20% каждого нагревателя нагрелось на дополнительные 50°C, общее увеличение сопротивления составило примерно 0,0037 Ω для катушки 426 и 0,021 Ω для катушки 427, что приводит к общему увеличение сопротивления, равному примерно 0,0247 Ω - это более, чем в 3 раза больше достигнутого в примере 1 для одной катушки 426. Аналогичное увеличение также достигается в случае, когда первая катушка 426 и вторая катушка 427 соединены параллельно, и каждая катушка обладает сопротивлением, равным 4 Ω (что снова дает общее сопротивление всего нагревателя равное 2 Ω, то есть такое же, как в упомянутых выше примерах 1 и 2).

Использование первой катушки 426 и второй катушки 427, когда вторая катушка 427 обладает существенно большим температурным коэффициентом сопротивления, обеспечивает улучшенную способность отслеживать, определять и защищать от перегревания в электронной сигарете 10, более конкретно, в картомайзере 20 (или другой части электронной сигареты 10, которая содержит первую катушку 426 и вторую катушку 427). Как упомянуто выше, такое перегревание может объясняться локальным или полным исчерпанием жидкости для электронной сигареты для испарения с помощью нагревателя 235 или может объясняться разными другими причинами, такими как электрическая неисправность, работа в ограниченном пространстве (так что отсутствует внешнее охлаждение) и так далее. Более высокая чувствительность к температуре, обеспечиваемая в соответствии с некоторыми примерами, также (или в качестве альтернативы) может быть использована для поддержания желательной температуры испарения в ходе обычной работы электронной сигареты.

Следовательно, при работе устройство 460 отслеживания тока отслеживает уровень тока, подаваемого на нагреватель 235. В некоторых случаях уровень тока может быть использован косвенно, как указатель сопротивления, фактически, в предположении постоянного напряжения (за интересующий период времени). В качестве альтернативы, система может напрямую отслеживать сопротивление путем объединения отслеживаемого уровня тока с известным, оцененным или измеренным, напряжением, которое подают на картомайзер 20 с помощь батареи 330. Как для непосредственного, так и для косвенного подходов, контроллер 410 отслеживает указание уровня сопротивления и определяет любую аномальную ситуацию - например, сравнительно резкое повышение рассматриваемого уровня сопротивления и/или необычно высокий уровень сопротивления. С учетом того, что сопротивление обычно увеличивается при увеличении температуры (хотя некоторые материалы обладают отрицательным температурным коэффициентом сопротивления), резкое увеличение отслеживаемого сопротивления или необычно высокое значение этого сопротивления (например) может указывать на перегревание в картомайзере.

На практике контроллер может быть снабжен разными пороговыми значениями (или аналогичным) для помощи в различении обычного и аномального поведения. Например, при первом приведении в действие кнопки 340 и приведении в действии нагревателя 235, ожидается, что сопротивление нагревателя увеличится (и, следовательно, упадет ток). Это представляет обычную работу устройства. Тем не менее, если сопротивление нагревателя продолжит увеличиваться или резко вырастет в ходе вдыхания, то указанное скорее всего представляет аномальную работу устройства. Соответственно, контроллер 410 может быть выполнен, например, для отслеживания падения тока (и, следовательно, увеличения температуры), которое имеет место после заранее заданного порогового значения времени с момента начала вдоха. Соответствующие настройки для этих пороговых значений могут быть определены эмпирически и/или с помощью моделирования работы заданного устройства.

В других реализациях контроллер 410 может быть выполнен для отслеживания падения тока (и, следовательно, увеличения температуры) в ходе начального периода нагревания (вместо или в дополнение к дальнейшей процедуре нагревания). Одна причина для указанного заключается в обеспечении быстрой идентификации любой потенциальной проблемы при каждом использовании устройства, так что надлежащее корректирующее действие может быть предпринято настолько быстро, насколько возможно. Другая причина заключается в том, что в некоторых системах используют начальный период с полной мощностью (рабочий цикл, равный единице) для нагревания нагревательного элемента до желаемой температуре и далее уменьшают рабочий цикл для поддержания этой желаемой температуре в нагревательном элементе. На практике может быть легче идентифицировать аномальное увеличение сопротивления в ходе начальной фазы с полной мощностью по сравнению с последующей фазой, когда электрическую энергию модулируют в соответствии с уменьшенным рабочим циклом.

Если контроллер 410 не определяет некоторой аномальной ситуации на основе уровня тока, отслеживаемого, например, устройством 460 отслеживания, резкое падение тока, которое скорее всего вызвано повешением сопротивления и которое обычно указывает на перегревание, контроллер 410 может предпринять надлежащее корректирующее (компенсирующее) действие. Например, контроллер 410 может отдать системе 450 управления электроэнергией команду об ограничении (уменьшении) или даже прекращении подачи электроэнергии из батареи на нагреватель 235. Контроллер 410 также может предоставлять пользователю некоторое визуальное предупреждение с помощью пользовательского интерфейса 480.

Использование первой катушки 426 и второй катушки 427, как описано выше, для обеспечения такого определения перегревания и, следовательно, для защиты от перегревания характеризуется несколькими достоинствами. Таким образом, благодаря наличию второй катушки 427, которая обладает большим температурным коэффициентом сопротивления (и, следовательно, большей чувствительностью к температуре) по сравнению с первой катушкой 426, устройство выполнено более чувствительным к такому перегреванию, так что заданный уровень перегревания порождает большее изменение сопротивления и, следовательно, уровня тока, что, таким образом, может быть легче определено. С другой стороны, может быть нежелательно, чтобы нагреватель 235 был полностью выполнен из материала с более высоким температурным коэффициентом сопротивления (то есть, фактически используют только вторую катушку 427, без первой катушки 426). Например, материал второй катушки 427 может быть более дорогим или менее эффективным с точки зрения нагревания или более склонным к коррозии и так далее. Следовательно, в некоторых случаях может быть желательно организовать так, чтобы большая часть электрической энергии, подаваемой на картомайзер 20, использовалась с помощью первой катушки 426, а не с помощью второй катушки 427 (например, так как это более эффективно или это может помочь защитить катушку 427). Ниже рассмотрены некоторые возможные варианты решения этих разных задач.

Более того, использование первой катушки 426 и второй катушки 427 соответствует обычному взаимосоединению с двумя выводами между картомайзером 20 и частью 30 устройства (в отличие, например, от использования выделенного датчика, который может требовать электрического отделения от нагревателя 35 и, следовательно, дополнительного вывода между картомайзером 20 и частью 30 устройства). Кроме того, нагреватель 235 может быть выполнен так, что электрическая энергия, рассеиваемая с помощью второй катушки 427, вносит вклад к общую работу электронной сигареты 10. Например, указанное может помогать испарению или нагреванию потока воздуха через картомайзер 20 (ниже или выше по ходу относительно самого нагревателя 235). Соответственно, первую катушку 426 можно рассматривать, в первую очередь, как нагревательную катушку, и, во вторую очередь, как катушку для измерения (для отслеживания сопротивления), при этом вторую катушку 427 можно рассматривать, в первую очередь, как катушку для измерения, и, во вторую очередь, как нагревательную катушку. Таким образом, этот подход может помочь поддержать эффективность при одновременно обеспечении улучшенных функциональных возможностей в плане защиты от перегревания.

Обычно температурный коэффициент сопротивления второй катушки 427 больше температурного коэффициента сопротивления первой катушки 426 на существенный множитель, составляющий, например, по меньшей мере два, предпочтительно, четыре, предпочтительно, восемь (это касается приведенного выше примера с нихромом и титаном). В некоторых вариантах реализации температурный коэффициент сопротивления первой катушки 426 меньше 1 x 10^-3 K^-1 при комнатной температуре, например, меньше 5 x 10^-4 K^-1 при комнатной температуре для разных форм нихрома, а второй температурный коэффициент сопротивления второй катушки 427 больше 1 x 10^-3 K^-1 при комнатной температуре, например, больше 2,5 x 10^-3 K^-1 при комнатной температуре для титана или других металлов/сплавов, таких как никель или сталь.

Приведенные выше примеры содержат первую катушку 426 и вторую катушку 427, которые соединены параллельно или последовательно. Следует понимать, что первый вариант хорошо подходит для шаблона соединительных проводов 230, который показан на фиг. 1 и который содержит один провод до соединительного устройства 25А от каждого конца нагревателя 235. Тем не менее, шаблон соединительных проводов, используемый в последнем варианте, может отличаться от показанного на фиг. 1, например, соединительные провода до соединительного устройства 25А идут от одного конца нагревателя 235, и первая катушка 426 и вторая катушка 427 соединяются на противоположном конце нагревателя 235. Специалисту в рассматриваемой области ясны другие возможные шаблоны проводов, которые соответствуют разным возможным конфигурациям катушек.

На фиг. 4А - 4С показаны примеры разных возможных конфигураций нагревателя 235. Фиг. 4А аналогична конструкции с фиг. 3, за исключением того, что вторая катушка 427 расположена только вдоль центральной части нагревателя 235. Следует понимать, что эта центральная часть нагревателя представляет самую дальнюю точку перемещения жидкости для электронной сигареты вдоль фитиля 225 из резервуара 210 для обычной конструкции, в которой оба конца фитиля 225 контактируют с жидкостью в резервуаре 210, и, следовательно, такая конструкция потенциально очень склонна к высыханию. Уменьшение длины второй катушки 427 может помочь уменьшить затраты и/или уменьшить сопротивление второй катушки 427 - последний аспект может позволить рассеивать большую часть энергии с помощью первой катушки 426, хоть с соответствующей уменьшенной чувствительностью к температуре (по меньшей мере для последовательного расположения).

На фиг. 4В показано поперечное сечение, то есть сечение, которое перпендикулярно осям катушек, при этом первая катушка 426 снова намотана на фитиль 225. Тем не менее, в этой реализации вторая катушка 427 обладает большим радиусом по сравнению с первой катушкой 426 и, таким образом, она отделена от фитиля 225. Эта конфигурация может быть полезной для уменьшения непосредственного контакта жидкости на фитиле 225 и второй катушки 427, например, для обеспечения наименьшей возможной коррозии. Тем не менее, теплота от второй катушки 427 по-прежнему может вносить вклад в испарение жидкости для электронной сигареты. Заметим, что в этой реализации вторая катушка 427 может продолжаться на всю длину по оси первой катушки 426, как показано на фиг. 3, или только на часть длины, как показано на фиг. 4А.

На фиг. 4С показана другая реализация, где первая катушка 426 снова намотана на фитиль 225. Тем не менее, в этой реализации вторая катушка 427 заменена двумя пластинчатыми нагревателями 527А и 527В, которые расположены выше и ниже первой катушки 426 (без контакта с первой катушкой 426). Следовательно, геометрия этой конфигурации в некоторой степени аналогична геометрии с фиг. 4В, где нагреватель из материала с большей чувствительностью к температуре расположен снаружи первой катушки 426, но при этом использован резистивный нагреватель другого типа (не катушка). Это расположение пластинчатых нагревателей 527А, 527В может быть использовано, например, в случае, когда более чувствительный к температуре материал более дорог или из него труднее сформировать проволоку или для обеспечения другого уровня сопротивления по сравнению с проволокой катушки и так далее.

На фиг. 5А и 5В показаны примеры двух возможных расположений элементов схемы для нагревателя 235 (эти схемы предназначены для иллюстрации электрических соединений, а не для показа физических или пространственных конфигураций). На фиг. 5А показана первая катушка 426 и фитиль 225, соединенный со средней точкой второй катушки, которая представлена двумя частями 627А и 627В катушки. Питание этой конструкции осуществляют с помощью двух выводов 626А и 626В, которые могут быть предусмотрены с помощью соединительного устройства 25А. Одна возможная причина для рассмотрения этой конструкции заключается в том, что каждая часть 627А, 627В второй катушки 627 содержит только половину тока первой катушки 426 (в предположении, что две части 627А, 627В катушки обладают примерно одинаковым сопротивлением). Это может быть полезно для уменьшения рассеивания энергии во второй катушке 427 по сравнению с рассеиванием энергии в первой катушке 426, например, для защиты второй катушки 427 и/или использования более эффективного нагревания в первой катушке 426.

Заметим, что, в качестве альтернативы, на фиг. 5А части 627А, 627В катушки можно рассматривать как две отдельные катушки. В общем, картомайзер 20, соответствующий настоящему подходу, не ограничен только двумя катушками (или, в более общем смысле, двумя резистивными нагревателями), а может содержать дополнительные катушки или нагреватели, если это нужно в соответствии с конкретными обстоятельствами любой рассматриваемой реализации.

На фиг. 5А картомайзер 20 содержит только два электрических вывода (фактически, положительный и отрицательный) для электрического соединения с частью устройства, что показано с помощью контактов 626А и 626В. Тем не менее, на фиг. 5В показано другое расположение, в котором соединительное устройство 25А поддерживает три (или более) электрических вывода. В этом расположении первый вывод 726А используют для подачи электрической энергии на первую катушку 426 (или нагреватель), а второй вывод 726В используют для подачи электрической энергии на вторую катушку 427 (или нагреватель), при этом далее обе катушки совместно используют общее заземление 726С. Следует понимать, что эта конфигурация обладает значительной гибкостью, которая заключается в том, что ток, поданный на первую катушку 426, может быть установлен на надлежащем для испарения уровне, а ток, поданный на вторую катушку 427, может быть установлен на другом уровне, который подходит для тепловых измерений (хотя вторая катушка 427 по-прежнему помогает нагреванию и/или испарению). Заметим, что при этой конфигурации устройство 460 отслеживания тока будет отслеживать уровень тока, поданного на вторую катушку с помощью контакта 726В. Это расположение обеспечивает хорошую чувствительность к изменению температуры, так как фактически чувствительность второй катушки 427 не уменьшается из-за первой катушки 426, хотя соединительные устройства 25А, 25В в этом случае более сложны (из-за дополнительного вывода).

Рассматривая фиг. 4А - 4С и 5А - 5В в общем, ясно, что первая катушка 426 и вторая катушка 427 являются примерами электрических резистивных нагревателей и, в случае необходимости, для одной или обеих катушек из этих катушек могут быть использованы резистивные нагреватели других форм. Кроме того, в случае необходимости, относительное расположение и конфигурация двух резистивных нагревателей могут быть отдельно изменены, в зависимости от деталей любой заданной реализации, и тоже самое касается их электрических свойств (сопротивление, возможность соединения и так далее). Эти изменения могут быть использованы для помощи в выполнении разных критериев, таких как общая чувствительность к температуре (измерение обеспечивается системой отслеживания в части устройства), и конкретные потребности катушки или нагревателя, который обладает большей чувствительностью к температуре (например, уменьшенное рассеивание энергии, уменьшенный контакт с жидкостью).

В общем, следовательно, в разных реализациях, которые описаны в настоящем документе, предложено, в частности, электронное устройство обеспечения пара, которое содержит: первый электрический резистивный нагреватель, выполненный с возможностью испарения жидкости с целью выработки пара в потоке воздуха для вдыхания пользователем; второй электрический резистивный нагреватель, выполненный с возможностью испарения жидкости и/или нагревания указанного потока воздуха, при этом первый электрический резистивный нагреватель обладает первым температурным коэффициентом сопротивления, который меньше второго температурного коэффициента сопротивления второго электрического резистивного нагревателя; и систему управления, которая выполнена с возможностью отслеживания изменения сопротивления по меньшей мере второго электрического резистивного нагревателя.

Обычно первый и/или второй электрические резистивные нагреватели представляют собой катушки проволоки, но в некоторых реализациях могут быть использованы другие конструкции. Например, по меньшей мере один нагреватель из первого или второго электрических резистивных нагревателей может быть проволочным нагревателем (который обладает некоторой конфигурацией, отличной от катушки), пластинчатым нагревателем, плоским нагревателем и так далее. Также следует понимать, что первый и/или второй электрические резистивные нагреватели могут обладать разной конструкцией - например, первый электрический резистивный нагреватель может быть катушкой проволоки, а второй электрический резистивный нагреватель может быть прилегающей полоской. Первый и второй электрические резистивные нагреватели, в общем, расположены сравнительно близко друг к другу, так что перегревание первого (первого электрического резистивного нагревателя) будет причиной повышения температуры второго резистивного нагревателя (и, следовательно, увлечения сопротивления последнего). Существует много пространственных конфигураций, которые могут быть использованы, например, соосные катушки, расположенные рядом катушки, большая катушка, намотанная вокруг меньшей катушки и так далее.

Первый и второй электрические резистивные нагреватели обычно выполнены из разных материалов (для обеспечения разных температурных коэффициентов или устойчивости), например, двух разных металлов. В других случаях, первый и второй электрические резистивные нагреватели могут быть выполнены из одного материала или похожих материалов, которые были подготовлены для обеспечения разных температурных коэффициентов или устойчивости - например, благодаря легированию, благодаря разным внутренним структурам (например, аналогично разным формам углерода), благодаря разным покрытиям и так далее.

В некоторых случаях по меньшей мере один нагреватель из первого и второго электрических резистивных нагревателей может быть закрыт, обшит или покрыт изоляционным материалом, таким как политетрафторэтилен (PTFE). Указанное может позволить первому и второму электрическим резистивным нагревателям контактировать друг с другом, что может помочь в обеспечении хорошего теплового контакта между двумя нагревателями и/или в поддержке разных пространственных конфигураций, при одновременном обеспечении управляемого электрического разделения двух нагревателей. Заметим, что любой такой изоляционный материал, в общем, должен быть устойчив к сравнительно высоким температурам и парам, которые присутствуют внутри электронной сигареты.

Обычно устройство содержит многократно используемую часть, которая содержит систему управления, и одноразовую часть, которая содержит первый и второй электрические резистивные нагреватели. Во многих случаях многократно используемая часть и одноразовая часть соединены с использованием двух электрических контактов, представляющих положительный и отрицательный полюсы. В этом случае система управления, в общем, отслеживает изменение общего сопротивления одноразовой части, содержащей комбинацию первого и второго электрических резистивных нагревателей. Второй электрический резистивный нагреватель может быть выполнен с возможностью внесения основного вклада в зависимость от температуры этого общего сопротивления.

В некоторых вариантах реализации система управления может содержать датчик тока, объединенный с контроллером. Датчик тока может отслеживать уровень тока как указатель сопротивления (в предположении приемлемо стабильного выходного напряжения для батареи). Обычно система управления выполнена с возможностью отслеживания изменения сопротивления второго электрического резистивного нагревателя (или отдельно или в комбинации с первым электрическим резистивным нагревателем), что является показателем быстрого или существенного повышения температуры и, следовательно, потенциально аномальной ситуации. Далее система управления может быть выполнена с возможностью уменьшения или прекращения подачи электроэнергии на первый и/или второй электрические резистивные нагреватели, что делают на основе изменения сопротивления, которое удовлетворяет одному или нескольким заранее заданным критериям, которые могут указывать на аномальную ситуацию. Например, система управления может прекратить подачу электрической энергии в случае, когда отслеживаемое сопротивление указывает на существенное увеличение температуры картомайзера (за рамки температуры, которая обычно имеет место в ходе приведения в действие нагревателя). Соответственно, система управления может помочь защитить от высыхания нагревателя и от электрической неисправности или других потенциально опасных или нежелательных ситуаций.

В описанных выше реализациях, в общем, используют жидкость, например, хранящуюся в резервуаре, в качестве исходного материала для выработки пара для вдыхания пользователем. Тем не менее, в других реализациях могут использовать другую форму исходного для пара материала, в том числе пасту, гель или твердый материал. В некоторых случаях исходный для пара материал может быть получен, по меньшей мере частично, из табака некоторой формы или других экстрактов растений (например, высушенный лист, порошок, паста и так далее).

Как отмечено выше, в описанных выше реализациях для выработки пара из исходного для пара материала, в общем, используют одну или несколько катушек в качестве электрического резистивного нагревателя (нагревателей). Тем не менее, известны другие типы или формы электрических резистивных нагревателей, таких как плоский нагреватель, который получают путем формирования металлической дорожки на подложке (например, печатная плата) или металлический сетчатый нагреватель или керамический нагреватель и так далее. Заметим, что первый и второй резистивные нагреватели (обладающие, соответственно, малым и большим температурным коэффициентом сопротивления) могут быть нагревателями одного типа, например, двумя катушками, как показано на фиг. 4, или могут быть резистивными нагревателями разных типов. Более того, один нагреватель или оба нагревателя из первого и второго резистивных нагревателей могут быть выполнены из комбинации нескольких (аналогичных или нет) элементов - например, первый резистивный нагреватель может быть выполнен из нескольких катушек и так далее.

Первый и второй резистивные нагреватели, в общем, будут обладать, соответственно, положительным температурным коэффициентом сопротивления (сопротивление увеличивается при увеличении температуры), тем не менее, некоторые материалы, например, керамика, могут обеспечивать отрицательный температурный коэффициент сопротивления (сопротивление уменьшается при увеличении температуры). Когда в настоящем документе мы говорим, что температурный коэффициент сопротивления больше или меньше другого температурного коэффициента сопротивления, это нужно понимать в терминах величины. Например, если первый нагреватель обладает температурным коэффициентом (α1) сопротивления, который меньше температурного коэффициента (α2) сопротивления второго нагревателя, то это подразумевает следующее: |α1| < |α2| (где через |α| обозначен модуль α). Следует понимать, что указанное объясняется, вообще говоря, тем, что контроллер может быть выполнен чувствительным как к увеличению, так и к уменьшению сопротивления, следовательно, для облегчения определения важна величина (а не знак) изменения сопротивления.

Первый и второй электрические резистивные нагреватели, в общем, находятся в тепловом контакте друг с другом, или непосредственном или косвенном. Такой тепловой контакт обеспечивает термодинамическую связь, при этом теплота из первого электрического резистивного нагревателя может быть передана второму электрическому резистивному нагревателю. Эта термодинамическая связь обычно должна быть настолько сильной, насколько возможно, чтобы второй электрический резистивный нагреватель (и, следовательно, вся система отслеживания) был настолько чувствительным к любому (потенциально аномальному) изменению температуры первого электрического резистивного нагревателя, насколько возможно. Эта термодинамическая связь может использовать одну или несколько форм теплопередачи, такую как излучение, конвекция и/или теплопроводность. В некоторых случаях, термодинамическая связь может использовать посредника - например, первый электрический резистивный нагреватель может характеризоваться хорошей теплопередачей на фитиль, а фитиль может характеризоваться хорошей теплопередачей на второй электрический резистивный нагреватель (таким образом, обеспечивается косвенная тепловая связь первого и второго электрических резистивных нагревателей). Заметим, что в некоторых вариантах реализации может иметь место ситуация, когда температура промежуточного компонента может быть первостепенной. Например, задача второго электрического резистивного нагревателя может состоять в помощи в отслеживании любой чрезмерной температуры внешнего корпуса устройства, так как он является частью, которой скорее всего касается пользователь (хотя чрезмерная температура внешнего корпуса может быть вызвана перегреванием первого электрического резистивного нагревателя).

Для отражения различных вопросов и продвижения уровня техники, это изобретение показано путем иллюстрации различных вариантов осуществления изобретения, в которых может быть реализовано заявленное изобретение (изобретения). Достоинства и признаки настоящего изобретения содержатся только в представленных вариантах осуществления изобретения, но их перечень не является исчерпывающим и/или единственно возможным. Они показаны только для помощи в понимании и изучении заявленного изобретения (изобретений). Ясно, что достоинства, варианты осуществления изобретения, примеры, функции, признаки, структуры и/или другие аспекты изобретения не являются ограничениями изобретения, которое определяется формулой изобретения, или ограничениями эквивалентов формулы изобретения, и что могут быть использованы другие варианты осуществления изобретения и без выхода за границы объема настоящего изобретения могут быть предложены различные модификации. Различные варианты осуществления изобретения могут содержать, состоять или, по существу, состоять из различных комбинаций описанных элементов, компонентов, признаков, частей, этапов, способов и так далее, отличающихся от явно описанных в настоящем документе. Это изобретение может содержать другие изобретения, о которых не заявлено в настоящее время, но о которых может быть заявлено в будущем.

Изобретение относится к электронной системе обеспечения пара, например электронной сигарете. Электронное устройство обеспечения пара содержит: первый электрический резистивный нагреватель, выполненный с возможностью испарения исходного материала с целью выработки пара в потоке воздуха для вдыхания пользователем, и второй электрический резистивный нагреватель, выполненный с возможностью испарения исходного материала и/или нагревания указанного потока воздуха. Первый электрический резистивный нагреватель обладает первым температурным коэффициентом сопротивления, который меньше второго температурного коэффициента сопротивления второго электрического резистивного нагревателя. Устройство дополнительно содержит систему управления для отслеживания изменения сопротивления по меньшей мере второго электрического резистивного нагревателя. Следовательно, второй электрический резистивный нагреватель служит как в качестве нагревателя, так и в качестве устройства отслеживания температуры. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 8 фиг.

1. Электронное устройство обеспечения пара, содержащее:

первый электрический резистивный нагреватель, выполненный с возможностью испарения исходного материала с целью выработки пара в потоке воздуха для вдыхания пользователем;

второй электрический резистивный нагреватель, выполненный с возможностью испарения исходного материала и/или нагревания указанного потока воздуха, при этом первый электрический резистивный нагреватель обладает первым температурным коэффициентом сопротивления, который меньше второго температурного коэффициента сопротивления второго электрического резистивного нагревателя; и

систему управления, которая выполнена с возможностью отслеживания изменения сопротивления по меньшей мере второго электрического резистивного нагревателя,

при этом второй температурный коэффициент сопротивления больше 1×10^-3 K^-1 при комнатной температуре.

2. Устройство по п. 1, в котором первый электрический резистивный нагреватель представляет собой катушку проволоки.

3. Устройство по любому из пп. 1, 2, в котором второй электрический резистивный нагреватель представляет собой катушку проволоки.

4. Устройство по п. 1, в котором первый электрический резистивный нагреватель содержит первую катушку проволоки, а второй электрический резистивный нагреватель содержит вторую катушку проволоки, и при этом первая и вторая катушки проволоки расположены соосно.

5. Устройство по любому из пп. 1-4, в котором исходный материал содержит жидкость.

6. Устройство по п. 5, дополнительно содержащее фитиль для передачи жидкости из резервуара к первому электрическому резистивному нагревателю.

7. Устройство по п. 6, в котором система управления выполнена с возможностью отслеживания изменения сопротивления, которое указывает на высыхание по меньшей мере части фитиля.

8. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором второй температурный коэффициент сопротивления больше первого температурного коэффициента сопротивления на множитель, равный по меньшей мере двум, предпочтительно, на множитель, равный по меньшей мере четырем, предпочтительно, на множитель, равный по меньшей мере восьми.

9. Устройство по любому из пп. 1-8, в котором первый температурный коэффициент сопротивления меньше 1×10^-3 K^-1 при комнатной температуре и, предпочтительно, меньше 5×10^-4 K^-1 при комнатной температуре.

10. Устройство по любому из пп. 1-9, в котором второй температурный коэффициент сопротивления больше 2,5×10^-3 K^-1 при комнатной температуре.

11. Устройство по любому из пп. 1-10, в котором второй электрический резистивный нагреватель, по существу, выполнен из титана или никеля.

12. Устройство по любому из пп. 1-11, в котором первый электрический резистивный нагреватель, по существу, выполнен из нихрома.

13. Устройство по любому из пп. 1-12, в котором первый электрический резистивный нагреватель электрически параллелен второму электрическому резистивному нагревателю.

14. Устройство по любому из пп. 1-12, в котором первый электрический резистивный нагреватель электрически последователен второму электрическому резистивному нагревателю.

15. Устройство по любому из пп. 1-14, в котором первый электрический резистивный нагреватель выполнен с возможностью рассеивания большей энергии по сравнению со вторым электрическим резистивным нагревателем, предпочтительно на множитель, равный по меньшей мере двум.

16. Устройство по любому из пп. 1-15, в котором система управления выполнена с возможностью отслеживания изменения сопротивления по меньшей мере второго электрического резистивного нагревателя, которое указывает на существенное увеличение температуры.

17. Устройство по любому из пп. 1-16, в котором система управления выполнена с возможностью отслеживания изменения сопротивления по меньшей мере второго электрического резистивного нагревателя, которое указывает на необычно быстрое увеличение температуры по сравнению с обычной работой устройства.

18. Устройство по любому из пп. 1-17, в котором система управления выполнена с возможностью уменьшения или прекращения подачи электроэнергии на первый и/или второй электрические резистивные нагреватели на основе изменения сопротивления по меньшей мере второго электрического резистивного нагревателя, которое удовлетворяет одному или нескольким заранее заданным критериям.

19. Устройство по любому из пп. 1-18, при этом устройство содержит многократно используемую часть, которая содержит систему управления, и одноразовую часть, которая содержит первый и второй электрические резистивные нагреватели.

20. Устройство по п. 19, в котором многократно используемая часть и одноразовая часть соединены с использованием двух электрических контактов, представляющих положительный и отрицательный полюсы.

21. Устройство по п. 20, в котором система управления выполнена с возможностью отслеживания изменения сопротивления одноразовой части в целом, которая содержит второй электрический резистивный нагреватель.

22. Устройство по любому из пп. 19-21, в котором второй электрический резистивный нагреватель обеспечивает большую часть чувствительности к температуре электрического сопротивления одноразовой части.

23. Устройство по любому из пп. 1-22, в котором система управления содержит датчик тока, объединенный с контроллером.

24. Устройство по любому из пп. 1-23, при этом устройство выполнено с возможностью теплового контакта первого и второго электрических резистивных нагревателей.

25. Способ работы электронного устройства обеспечения пара, включающий в себя следующие этапы:

испарение исходного материала с использованием первого электрического резистивного нагревателя с целью выработки пара в потоке воздуха для вдыхания пользователем;

испарение исходного материала и/или нагревание указанного потока воздуха с использованием второго электрического резистивного нагревателя, при этом первый электрический резистивный нагреватель обладает первым температурным коэффициентом сопротивления, который меньше второго температурного коэффициента сопротивления второго электрического резистивного нагревателя; и

отслеживание, с помощью системы управления, изменения сопротивления по меньшей мере второго электрического резистивного нагревателя,

при этом второй температурный коэффициент сопротивления больше 1×10^-3 K^-1 при комнатной температуре.