Настоящее изобретение относится к генерирующему аэрозоль устройству, содержащему картридж, заключающий в себе образующий аэрозоль субстрат, и к способу управления нагревателем генерирующего аэрозоль устройства.
В частности, настоящее изобретение относится к способу управления нагревателем генерирующего аэрозоль устройства во время начальных фаз, причем картридж, заключающий в себе образующий аэрозоль субстрат, нагревают до температуры, при которой аэрозоль генерируется как можно скорее и наряду с этим предотвращается перегрев образующего аэрозоль субстрата и излишние потери энергии из-за неспособности материала картриджа эффективно поглощать тепло.
Как правило, желательно, чтобы генерирующие аэрозоль устройства генерировали аэрозоль с требуемыми свойствами как можно скорее после активации устройства. Важным фактором для создания удовлетворительных ощущений у потребителя генерирующего аэрозоль устройства считается «время до первой затяжки». Часто потребители не хотят ждать в течение долгого периода времени, следующего за активацией устройства, до тех пор, пока не появится возможность осуществления первой затяжки. По этой причине на нагревательный элемент может быть подана конкретная мощность при активации устройства для как можно более быстрого нагрева до рабочей температуры. Однако было обнаружено, что первоначальная подача высокой или максимальной мощности на нагреватель для быстрого повышения температуры картриджа зачастую не является оптимальным решением. Например, нагрев может быть неэффективным, что приводит к потере энергии из-за неспособности материала картриджа эффективно поглощать тепло. В дополнение, возможен перегрев картриджа или его частей или образующего аэрозоль субстрата, заключенного в картридже.
Было бы желательно создать такие генерирующее аэрозоль устройство и систему, которые были бы выполнены с возможностью быстрого генерирования аэрозоля после активации устройства без лишних потерь энергии и с меньшим риском перегрева картриджа и/или образующего аэрозоль субстрата.
В первом аспекте настоящего изобретения предложен способ управления генерированием аэрозоля в генерирующем аэрозоль устройстве, содержащем: нагреватель, содержащий по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата; и источник питания для подачи мощности на нагревательный элемент; причем способ включает этапы, на которых управляют подачей мощности на нагревательный элемент таким образом, что
в первой фазе мощность подается для повышения температуры нагревательного элемента от начальной температуры до первой температуры, и
во второй фазе мощность подается для снижения температуры нагревательного элемента от первой температуры до второй температуры.
причем мощность, подаваемую на нагревательный элемент во время первой фазы, по меньшей мере один раз повышают во время первой фазы; и генерируют аэрозоль во время второй фазы.
В первой фазе мощность, подаваемую на нагревательный элемент, повышают для повышения температуры нагревательного элемента от начальной температуры до первой температуры. В частности, мощность, подаваемую на нагревательный элемент, повышают по меньшей мере один раз во время первой фазы. Иначе говоря, мощность, подаваемую на нагревательный элемент, постепенно повышают во время первой фазы для постепенного повышения температуры нагревательного элемента. Постепенное повышение мощности может быть поэтапным и включать один или более этапов или шагов. Постепенное повышение мощности может включать непрерывное повышение в пределах по меньшей мере части первой фазы.
Было обнаружено, что постепенное повышение мощности, подаваемой на нагревательный элемент для постепенного повышения температуры нагревательного элемента во время первой фазы, способно обеспечить такое же или по существу аналогичное повышение температуры образующего аэрозоль субстрата в конце первой фазы, что и в случае одного быстрого повышения температуры нагревательного элементав начале первой фазы. Таким образом, постепенное повышение мощности, подаваемой на нагревательный элемент для постепенного повышения температуры нагревательного элемента, обеспечивает возможность повышения эффективности теплопередачи между нагревательным элементом и образующим аэрозоль субстратом, поскольку на нагревательный элемент во время первой фазы может подаваться меньшая мощность, если повышение мощности осуществляется постепенно.
В контексте данного документа термин «генерирующее аэрозоль устройство» относится к устройству, которое взаимодействует с образующим аэрозоль субстратом для генерирования аэрозоля. Образующий аэрозоль субстрат может быть твердым или жидким или содержать комбинацию твердых и жидких компонентов. Образующий аэрозоль субстрат может представлять собой часть генерирующего аэрозоль изделия, например часть картриджа, заключающего в себе образующий аэрозоль субстрат, или часть палочки, содержащей корпус из образующего аэрозоль субстрата и фильтр, обернутые вместе в виде стержня подобно обычной сигарете. Генерирующее аэрозоль устройство может представлять собой устройство, которое взаимодействует с образующим аэрозоль субстратом генерирующего аэрозоль изделия для генерирования аэрозоля, который может непосредственно вдыхаться в легкие пользователя через рот пользователя.
В контексте данного документа термин «образующий аэрозоль субстрат» используется для описания субстрата, способного выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль.
Образующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен в картридже или емкости. Картридж или емкость могут быть расположены вблизи нагревательного элемента. Нагревательный элемент может нагревать образующий аэрозоль субстрат в картридже или емкости в обеих из первой фазы и второй фазы.
В контексте данного документа термин «генерирующее аэрозоль изделие» относится к изделию, содержащему образующий аэрозоль субстрат, способный выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Например, генерирующее аэрозоль изделие может представлять собой изделие, которое генерирует аэрозоль, непосредственно вдыхаемый в легкие пользователя через рот пользователя. Генерирующее аэрозоль изделие может быть одноразовым. Генерирующее аэрозоль изделие может представлять собой или содержать картридж, заключающий в себе образующий аэрозоль субстрат. Генерирующее аэрозоль изделие может представлять собой или содержать табачную палочку.
Если образующий аэрозоль субстрат обеспечен в изделии, таком как картридж, то скорость теплопередачи между нагревательным элементом при конкретной температуре и образующим аэрозоль субстратом, заключенным в изделии, может изменяться в зависимости от изделия. Даже для изделий одинаковой конструкции вариации, имеющие место в процессе изготовления, могут приводить к вариациям скорости теплопередачи.
Неожиданно было обнаружено, что способ по первому аспекту настоящего изобретения способен обеспечивать меньшие вариации температурного профиля образующего аэрозоль субстрата во время первой фазы по сравнению со способами, включающими одно быстрое повышение температуры нагревательного элемента. Это преимущество может быть обусловлено тем, что постепенное повышение температуры нагревательного элемента в пределах первой фазы приводит к меньшей разности температур между нагревательным элементом, изделием и образующим аэрозоль субстратом, заключенным в изделии, во время первой фазы по сравнению со способами, включающими одно быстрое повышение температуры нагревательного элемента. Большая разность температур между нагревательным элементом, изделием и образующим аэрозоль субстратом, заключенным в изделии, которая возникает в результате быстрого повышения температуры нагревательного элемента, может делать особенно заметными различия в скорости теплопередачи между разными изделиями по сравнению с постепенным повышением температуры нагревательного элемента согласно способу по первому аспекту настоящего изобретения.
В некоторых вариантах осуществления температура нагревательного элемента может быть измерена и установлена непосредственно, например, с помощью средств регулирования температуры, таких как датчик, расположенных на нагревателе или вокруг него. В других вариантах осуществления температура нагревательного элемента может быть измерена и установлена косвенно, например, путем измерения и установки сопротивления нагревательного элемента. Сопротивление нагревательного элемента может зависеть от его температуры. В результате установленная температура нагревательного элемента может соответствовать конкретному значению сопротивления нагревательного элемента.
Зависимость между сопротивлениями и температурами нагревательного элемента может быть известна. Таким образом обеспечивается возможность определения температуры нагревательного элемента на основе результата измерения электрического сопротивления нагревательного элемента. В некоторых вариантах осуществления определенная зависимость может быть основана на нескольких эталонных значениях, измеренных во время калибровки нагревателя, например трех эталонных значениях. Например, согласно примеру процедуры калибровки нагревателя может осуществляться подача мощности на нагревательный элемент и может измеряться температура нагревательного элемента. Когда измеренная температура нагревательного элемента достигает заданного значения, которое должно использоваться в качестве эталонного значения, например, 150oC, 250oC и 300oC, измеряют сопротивление нагревательного элемента. Измеренные эталонные значения сопротивления могут быть сохранены в памяти, такой как флэш-память, в генерирующем аэрозоль устройстве. Устройство также может быть выполнено с возможностью определения целевых значений сопротивления для установленных температур, которые (целевые значения) отличаются от эталонных значений сопротивления, сохраненных в памяти генерирующего аэрозоль устройства. Например, устройство может быть выполнено с возможностью интерполяции или экстраполяции дополнительных эталонных значений сопротивления на основе сохраненных эталонных значений сопротивления. Интерполяция или экстраполяция могут быть основаны на известной зависимости между температурой и сопротивлением для нагревательного элемента того типа, который используется в устройстве. Зависимость, используемая для интерполяции или экстраполяции, обычно зависит от свойств материала нагревательного элемента и, следовательно, от выбора материала нагревательного элемента.
Устройство может быть выполнено с возможностью выбора пользователем установленной температуры, соответствующей конкретной целевой температуре для нагревательного элемента, во время работы. Установленная температура может достигаться и/или поддерживаться следующим образом. Например, может подаваться напряжение на нагревательный элемент от источника питания в виде дискретных импульсов. Импульсы могут иметь по существу постоянную амплитуду. Длительность импульсов может составлять от 500 микросекунд до 1 миллисекунды, например, 1 миллисекунду. После каждого импульса может быть измерено сопротивление нагревательного элемента. Измеренное сопротивление может сравниваться с сохраненным или определенным эталонным значением сопротивления, соответствующим установленной температуре. Если измеренное сопротивление показывает, что температура нагревательного элемента ниже установленной температуры, то по меньшей мере одно из количества и длительности импульсов, подаваемых на нагревательный элемент, может быть увеличено до тех пор, пока сопротивление не достигнет установленной температуры. Если измеренное сопротивление показывает, что температура нагревательного элемента выше установленной температуры, то по меньшей мере одно из числа и длительности импульсов, подаваемых на нагревательный элемент, может быть уменьшено, или подача импульсов может быть приостановлена до тех пор, пока результаты изменения сопротивления не покажут, что температура нагревательного элемента упала ниже установленной температуры.
В некоторых вариантах осуществления длительность импульсов может быть переменной. В других вариантах осуществления длительность импульсов может быть постоянной. В некоторых вариантах осуществления длительность промежутков между импульсами может быть постоянной. В некоторых вариантах осуществления длительность промежутков между импульсами может быть переменной. Минимальная длительность промежутков между импульсами может быть такой, чтобы между импульсами могло быть измерено сопротивление. Например, минимальная длительность промежутков между импульсами может составлять 100 микросекунд. Измерение сопротивления может осуществляться в промежутках между импульсами. Измерение сопротивления может осуществляться, например, каждую 1 миллисекунду. Время между измерениями может быть равно любому значению от 1 миллисекунды до 100 микросекунд, например 300, 500 или 800 микросекундам.
По меньшей мере одно из длительности импульсов и длительности промежутков между импульсами может быть переменным. Иначе говоря, источник питания может изменять коэффициент заполнения напряжения, подаваемого на нагревательный элемент, с целью изменения мощности, подаваемой на нагревательный элемент, для достижения конкретного сопротивления (температуры) нагревательного элемента.
В некоторых вариантах осуществления мощность (напряжение), подаваемые на нагревательный элемент, могут регулироваться непосредственно путем изменения уставки по температуре. В других вариантах осуществления мощность (напряжение), подаваемые на нагревательный элемент, могут регулироваться косвенно, например с помощью контура обратной связи, и обновляться с использованием измеренных значений сопротивления от нагревательного элемента.
Первая и вторая температуры могут быть установлены, как описано выше. Первая и вторая температуры могут представлять собой заданные температуры, которые установлены на заводе и сохранены в памяти устройства.
Установленные температуры могут быть установлены в пределах допустимого температурного диапазона. Допустимый температурный диапазон может представлять собой заданный температурный диапазон, который проверен изготовителем устройства и субстрата и в котором компоненты устройства и субстрат функционируют удовлетворительно и без перегрева. Первая температура может быть выбрана таким образом, чтобы она находилась в пределах допустимого температурного диапазона, но при этом она может быть выбрана близкой к максимальной допустимой температуре указанного диапазона с целью генерирования удовлетворительного количества аэрозоля для первоначальной доставки потребителю. Может быть желательным достижение сравнительно высокой температуры с помощью нагревательного элемента в течение начального периода работы с целью содействия испарению субстрата и генерированию аэрозоля, поскольку возможно уменьшение доставки аэрозоля вследствие конденсации внутри устройства в течение начального периода работы устройства. Это может быть следствием того, что средняя температура устройства в течение начального периода работы является более низкой по сравнению с последующими периодами работы.
Первая фаза может представлять собой фазу предварительного нагрева. В контексте данного документа термин «фаза предварительного нагрева» относится к фазе, в которой температуру образующего аэрозоль субстрата увеличивают до температуры, при которой генерируется удовлетворительное количество аэрозоля. Аэрозоль может генерироваться в первой фазе, но обычно он не может вытягиваться пользователем из устройства. Например, к концу первой фазы (фазы предварительного нагрева) картридж и заключенный в нем жидкий образующий аэрозоль субстрат могут достигать температуры испарения жидкости. Например, к концу первой фазы (фазы предварительного нагрева) табачная палочка и заключенный в ней твердый табак могут достигать температуры, при которой выделяются летучие компоненты, заключенные в табаке.
Первая фаза может иметь любую подходящую длительность. Первая фаза может иметь заданную длительность. Первая фаза может иметь длительность, равную или меньшую одной минуты. Длительность первой фазы может быть равна или меньше 45 секунд. Длительность первой фазы может составлять приблизительно 30 секунд. Если длительность первой фазы составляет приблизительно 30 секунд, то обеспечивается возможность достижения хорошего баланса между скоростью предварительного нагрева и снижением потерь энергии.
Во время первой фазы возможно постепенное повышение мощности, подаваемой на нагревательный элемент. Повышение мощности, подаваемой на нагревательный элемент, может осуществляться путем изменения коэффициента заполнения мощности, подаваемой на нагревательный элемент.
Во время первой фазы постепенное повышение мощности, подаваемой на нагревательный элемент, может осуществляться поэтапно или пошагово. Например, в течение первого периода времени на нагревательный элемент может подаваться первая мощность P1, соответствующая первому коэффициенту заполнения, для повышения температуры нагревательного элемента; и затем в течение второго периода времени на нагревательный элемент может подаваться вторая мощность P2, соответствующая второму коэффициенту заполнения, для дальнейшего повышения температуры нагревательного элемента, причем вторая мощность больше, чем первая мощность (P2 > P1). В данном примере первая и вторая мощности P1, P2 могут представлять собой среднюю мощность по рабочему циклу. Средняя мощность может быть вычислена любым подходящим способом, например с использованием среднеквадратичных значений тока и напряжения, подаваемых на нагревательный элемент. В некоторых вариантах осуществления мощность, подаваемая на нагревательный элемент, может быть изменена путем изменения величины по меньшей мере одного из напряжения и тока, подаваемых на нагревательный элемент.
В тех вариантах осуществления, в которых мощность постепенно увеличивается поэтапно или пошагово, указанные первый период времени и второй период времени могут составлять приблизительно 30 секунд. Указанные первый период времени и второй период времени вместе могут быть короче 30 секунд. В этом случае в конце второго периода времени может быть подана третья мощность P3 в течение третьего периода времени, причем третья мощность больше, чем вторая мощность (P3 > P2). Длительность первого, второго и третьего периодов времени вместе может составлять приблизительно 30 секунд. Длительность первого периода времени может составлять не более 10 секунд. Длительность первого периода времени может составлять приблизительно 5 секунд. Длительность второго периода времени может составлять не более приблизительно 10 секунд. Длительность второго периода времени может составлять приблизительно 5 секунд. Длительность третьего периода времени может быть равна или больше 10 секунд. Длительность третьего периода времени может составлять приблизительно 20 секунд. Первый, второй и третий периоды времени вместе могут составлять приблизительно 30 секунд или менее.
В первой фазе может быть выполнено любое подходящее количество повышений мощности. Например, четвертая мощность P4 может быть подана на нагревательный элемент в конце третьего периода времени в течение четвертого периода времени, причем четвертая мощность больше, чем третья мощность (P4 > P3), и пятая мощность P5 может быть подана на нагревательный элемент в конце четвертого периода времени в течение пятого периода времени, причем пятая мощность больше, чем четвертая мощность (P5 > P4).
В первой фазе каждая из разных мощностей (P1, P2, P3 и т. д.), подаваемых на нагревательный элемент, может быть подана в течение заданного периода времени. В некоторых вариантах осуществления длительность всех периодов времени может быть одинаковой. Иначе говоря, длительность всех этапов или шагов может составлять одинаковое заданное количество секунд. Например, длительность каждого из указанных периодов времени может составлять приблизительно 5, 7, 10, 15 или 20 секунд. В других вариантах осуществления длительность указанных периодов времени может быть неодинаковой. Например, первый период времени может быть короче, чем второй период времени, второй период времени может быть короче, чем третий период времени, и т. д. Например, первое повышение может иметь место через 5 секунд, и второе повышение - через 5 секунд, причем уровень мощности, установленный после второго повышения, поддерживается в течение 20 секунд. Например, в случае трех повышений мощности первое повышение может иметь место через 5 секунд и второе повышение - через 10 секунд, причем уровень мощности после второго повышения поддерживается в течение 15 секунд. Возможна комбинация одинаковых и неодинаковых периодов времени. Например, первое повышение может иметь место через 5 секунд и второе повышение - через 5 секунд, причем уровень мощности, установленный после второго повышения, поддерживается в течение 20 секунд. Возможно число этапов, большее или меньшее трех.
Повышение мощности может быть равномерным. Иначе говоря, все повышения мощности могут иметь одинаковую величину. Повышения мощности могут соответствовать одинаковым повышениям установленной температуры. Иначе говоря, все повышения установленной температуры может иметь одинаковую величину. Подаваемая мощность может представлять собой мощность, рассчитанную на нагрев нагревательного элемента до конкретной установленной температуры и его поддержание при этой температуре. Например, повышение установленной температуры может быть осуществлено с шагом от 10oC до 100oС. Например, повышение может быть осуществлено с шагом 30oC, 50oC, 60oC, 80oС. Тем не менее, следует понимать, что мощность может быть дополнительно повышена перед тем, как температура нагревательного элемента достигнет установившейся температуры.
Повышения мощности могут быть разными или непостоянными. Повышения мощности могут соответствовать неодинаковым повышениям установленной температуры. Например, первое повышение температуры может быть осуществлено с шагом большей величины, чем второе, третье и последующие повышения. Например, первое повышение может соответствовать приблизительно 80oC и второе повышение может соответствовать приблизительно 50oС.
В первой фазе мощность, подаваемая на нагревательный элемент, может повышаться постепенно. Например, мощность, подаваемая на нагревательный элемент, может повысить температуру нагревательного элемента от температуры окружающей среды до температуры от 250oC до 300oC, например от 280oC до 290oC, через 30 секунд. В некоторых вариантах осуществления мощность может постепенно повышаться в виде дискретных шагов или этапов, как описано выше. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления повышение мощности, подаваемой на нагревательный элемент в первой фазе, может быть непрерывным. В контексте данного документа непрерывное повышение мощности может означать, что коэффициент заполнения импульсов изменяют таким образом, чтобы повысить среднюю мощность за несколько следующих друг за другом коротких периодов времени, например 1 миллисекунда или 10 миллисекунд. Повышение мощности, подаваемой на нагревательный элемент, может быть линейным. Иначе говоря, скорость повышения мощности в пределах первой фазы может быть по существу постоянной. Повышение мощности, подаваемой на нагревательный элемент, может быть нелинейным, например пропорциональным степени времени, которая больше или меньше 1, например ~t2 или ~t1/2, где t - время. Иначе говоря, скорость повышения мощности может изменяться с течением времени.
В первой фазе мощность, подаваемая на нагревательный элемент, может зависеть от целевой температуры, установленной контроллером.
Например, контроллер может установить целевую температуру T1, а затем подать мощность P1’ на нагревательный элемент для нагрева нагревательного элемента до температуры T1 и его поддержания при этой температуре. По истечении заданного периода времени t1 контроллер может установить целевую температуру T2, которая выше, чем целевая температура T1, а затем подать мощность P2’ на нагревательный элемент для нагрева нагревательного элемента до температуры T2 и его поддержания при этой температуре. Если температура T2 выше, чем температура T1, то мощность P2’ выше, чем P1’. Может быть установлена температура T2, и мощность P2’ может подаваться на нагревательный элемент даже в случае, если нагревательный элемент не достиг температуры T1 по истечении заданного периода времени t1. В варианте осуществления целевая температура Т2 может быть установлена после достижения температуры T1 или после истечения заданного периода времени t2, в зависимости от того, какое из этих событий произойдет раньше. В одном варианте осуществления целевая температура Т2 может быть установлена после достижения целевой температуры Т1. В варианте осуществления, по истечении заданного периода времени t2 или после достижения температуры T2, может быть установлена целевая температура T3, которая выше, чем целевая температура T2, и затем может быть подана мощность P3’ на нагревательный элемент для нагрева нагревательного элемента до температуры T3. Могут иметь место, например, три, пять или десять этапов.
Например, T1 может быть равна 160oС Мощность P1’ подают в течение t1=5 секунд. Через 5 секунд устанавливают T2=240oC и подают мощность P2’ в течение t2=5 секунд. Через 5 секунд устанавливают T3=290oC и подают мощность P3’ в течение 20 секунд. Через 30 секунд первая фаза завершается. В варианте осуществления следующая температура может быть установлена независимо от предыдущей температуры, которая была достигнута.
По завершении первой фазы начинается вторая фаза, и мощность, подаваемую на нагревательный элемент, регулируют таким образом, чтобы снизить температуру нагревательного элемента до второй температуры, меньшей, чем первая температура. Если определен допустимый температурный диапазон, то вторая температура находится в пределах этого допустимого температурного диапазона. Указанное снижение температуры нагревательного элемента во второй фазе обычно является желательным, поскольку по истечении периода нагрева генерирующее аэрозоль устройство и образующий аэрозоль субстрат являются теплыми, так что в целом уменьшатся конденсация аэрозоля в устройстве и в целом увеличивается доставка аэрозоля при заданной температуре нагревательного элемента. Кроме того, в результате снижения температуры нагревательного элемента уменьшается количество энергии, потребляемой генерирующим аэрозоль устройством. Кроме того, изменение температуры нагревательного элемента во время работы устройства обеспечивает возможность создания модулируемого по времени температурного градиента в образующем аэрозоль субстрате.
Во второй фазе обеспечивается возможность генерирования аэрозоля устройством с удовлетворительной скоростью и возможность его вдыхания пользователем. В контексте данного документа термины «затяжка» и «вдыхание» используются взаимозаменяемым образом и предназначены для обозначения действия пользователя по втягиванию аэрозоля в свой организм через рот или нос. Вдыхание включает ситуацию, когда аэрозоль втягивается в легкие пользователя, а также ситуацию, когда аэрозоль втягивается только в ротовую или носовую полость пользователя перед выпуском из организма пользователя.
Во второй фазе вторая температура ниже, чем первая температура. Вторая температура может быть выше, чем начальная температура. Начальная температура может представлять собой температуру окружающей среды, т. е. температуру вокруг генерирующего аэрозоль устройства.
Вторая температура может быть выше 100oС. Вторая температура может быть ниже 380oС. Вторая температура может составлять от 140oC до 200oС. Вторая температура может быть выше 150oС. Вторая температура может составлять от 150oC до 190oС. Вторая температура может составлять от 153oC до 177oС. Вторая температура может составлять приблизительно 177oС. При второй температуре в диапазоне от 150oC до 190oC и, более конкретно, от 153oC до 177oC, обеспечивается возможность улучшения восприятия вкуса пользователем.
Длительность второй фазы может составлять по меньшей мере 180 секунд. Длительность второй фазы может составлять по меньшей мере 240 секунд. Длительность второй фазы может составлять по меньшей мере 300 секунд. Длительность второй фазы может составлять по меньшей мере 360 секунд. Длительность второй фазы может составлять приблизительно 360 секунд, что, как правило, соответствует ожиданиям пользователя в отношении ощущений пользователя.
Для достижения второй температуры мощность, подаваемую на нагревательный элемент, снижают от значения, имевшего место в конце первой фазы.
Вторая температура может поддерживаться на протяжении всей длительности второй фазы. Достигают второй температуры путем регулирования мощности, подаваемой на нагревательный элемент, для снижения мощности до уровня, меньшего мощности, подаваемой на нагревательный элемент в конце первой фазы. Затем возможно поддержание второй температуры путем регулирования мощности, подаваемой на нагревательный элемент, таким образом, чтобы температура нагревательного элемента поддерживалась равной второй температуре. Например, для поддержания второй температуры возможна подача постоянной средней мощности на нагревательный элемент во время второй фазы. Например, для поддержания второй температуры возможна подача на нагревательный элемент импульсов мощности при постоянном коэффициенте заполнения.
Например, вторая температура может быть достигнута следующим образом. Целевую температуру устанавливают равной второй температуре. Измерение сопротивления, осуществляемое устройством, показывает, что температура нагревательного элемента выше, чем целевая температура. Источник питания прекращает подачу импульсов напряжения на нагревательный элемент, и генерирующее аэрозоль устройство контролирует сопротивление (и, таким образом, температуру) нагревательного элемента до тех пор, пока температура не упадет ниже целевой температуры. В этот момент источник питания снова начинает подачу импульсов напряжения на нагревательный элемент для достижения второй температуры. Вторая температура может затем поддерживаться в аналогичном процессе.
Во время второй фазы вторая температура может поддерживаться в течение заданного периода времени, более короткого, чем длительность второй фазы. Мощность, подаваемая на нагревательный элемент, может затем быть снижена, так что температура нагревательного элемента снижается до третьей температуры. Третья температура ниже, чем вторая температура.
Вторая температура может поддерживаться в течение любого подходящего заданного периода времени. Вторая температура может поддерживаться в течение приблизительно 30-120 секунд. Вторая температура может поддерживаться в течение приблизительно 45-90 секунд. Вторая температура может поддерживаться в течение приблизительно 60 секунд. Третья температура может поддерживаться в течение остальной части длительности второй фазы. В зависимости от длительности второй фазы, третья температура может поддерживаться в течение 120 секунд; в течение 180 секунд; в течение 240 секунд; или в течение 300 секунд.
Третья температура может быть ниже, чем вторая температура. Третья температура может быть выше, чем начальная температура. Третья температура может быть выше 100oС. Третья температура может быть выше 160°С. Третья температура может составлять 165°С.
Вторая и третья температуры могут быть выбраны таким образом, чтобы аэрозоль генерировался непрерывно во время второй фазы. Вторую и третью температуры предпочтительно определяют на основе диапазона температур, который соответствует температуре испарения образующего аэрозоль субстрата. Мощность может подаваться на нагревательный элемент во время второй фазы для обеспечения того, чтобы температура не опускалась ниже минимально допустимой температуры.
В примере варианта осуществления вторая установленная температура может составлять приблизительно 177°C, и третья установленная температура может составлять приблизительно 165°С. Вторая установленная температура может поддерживаться в течение приблизительно 60 секунд, и третья установленная температура может поддерживаться в течение приблизительно 300 секунд.
Этап регулирования мощности, подаваемой на нагревательный элемент, предпочтительно выполняют таким образом, чтобы температура нагревательного элемента поддерживалась в пределах допустимого или требуемого температурного диапазона во второй фазе.
Этап управления подачей мощности на нагревательный элемент может включать измерение температуры нагревательного элемента или температуры вблизи нагревательного элемента для получения результатов измерения температуры, выполнение сравнения измеренной температуры с целевой температурой и регулирование мощности, подаваемой на нагревательный элемент, на основе результата указанного сравнения. Целевую температуру предпочтительно изменяют с течением времени после активации устройства для обеспечения первой и второй фаз. Должно быть понятно, что целевая температура может быть выбрана таким образом, чтобы она имела любой требуемый временной профиль в пределах границ первой и второй фаз работы.
Способ также может включать этап, на котором идентифицируют характеристику образующего аэрозоль субстрата. В этом случае этап регулирования мощности может быть отрегулирован в зависимости от идентифицированной характеристики. Например, для разных субстратов могут быть использованы разные целевые температуры.
Образующий аэрозоль субстрат может представлять собой жидкий образующий аэрозоль субстрат. Если обеспечен жидкий образующий аэрозоль субстрат, то генерирующее аэрозоль устройство предпочтительно содержит средства для удержания жидкости. Например, жидкий образующий аэрозоль субстрат может удерживаться в емкости.
В некоторых вариантах осуществления генерирующее аэрозоль устройство может содержать по меньшей мере одно отделение, которое заключает в себе образующий аэрозоль субстрат. Устройство может содержать по меньшей мере два отделения. Устройство может содержать первое отделение, содержащее первый компонент образующего аэрозоль субстрата, и второе отделение, содержащее второй компонент образующего аэрозоль субстрата. Устройство может содержать первое отделение, заключающее в себе источник никотина, и второе отделение, заключающее в себе источник кислоты, для генерирования частиц никотиновой соли.
В некоторых вариантах осуществления жидкий образующий аэрозоль субстрат может быть абсорбирован в пористом несущем материале. Пористый несущий материал может быть изготовлен из любой подходящей абсорбирующей заглушки или тела, например из вспененного металлического или пластмассового материала, полипропилена, терилена, нейлоновых волокон или керамики. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может удерживаться в пористом несущем материале перед использованием генерирующего аэрозоль устройства. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может выделяться в пористый несущий материал во время или непосредственно перед использованием. Например, жидкий образующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен в капсуле. Оболочка капсулы может плавиться при нагреве, высвобождая жидкий образующий аэрозоль субстрат в пористый несущий материал. Капсула может при необходимости содержать твердое вещество в сочетании с жидкостью.
Носитель может представлять собой нетканое полотно или пучок волокон, в которые включены табачные компоненты. Нетканое полотно или пучок волокон могут содержать, например, углеродные волокна, натуральные целлюлозные волокна или волокна из производных целлюлозы.
В некоторых вариантах осуществления образующий аэрозоль субстрат может содержать источник никотина и источник кислоты для использования в генерирующей аэрозоль системе для генерирования in situ (прямо на месте) аэрозоля, содержащего частицы никотиновой соли. В таких вариантах осуществления источник никотина может содержать первый несущий материал, пропитанный никотином в количестве от приблизительно 1 миллиграмма до приблизительно 50 миллиграмм. Источник никотина может содержать первый несущий материал, пропитанный никотином в количестве от приблизительно 1 миллиграмма до приблизительно 40 миллиграмм. Источник никотина может содержать первый несущий материал, пропитанный никотином в количестве от приблизительно 3 миллиграмм до приблизительно 30 миллиграмм. Источник никотина может содержать первый несущий материал, пропитанный никотином в количестве от приблизительно 6 миллиграмм до приблизительно 20 миллиграмм. Источник никотина может содержать первый несущий материал, пропитанный никотином в количестве от приблизительно 8 миллиграмм до приблизительно 18 миллиграмм.
Первый несущий материал может быть пропитан жидким никотином или раствором никотина в водном или неводном растворителе. Первый несущий материал может быть пропитан натуральным никотином или синтетическим никотином.
В таких вариантах осуществления источник кислоты может содержать органическую кислоту или неорганическую кислоту. Источник кислоты может содержать органическую кислоту, например карбоксильную кислоту. Источник кислоты может содержать, например, альфа-кетокислоту или 2-оксокислоту или молочную кислоту. Источник кислоты может содержать кислоту, выбранную из группы, состоящей из 3-метил-2-оксопентановой кислоты, пировиноградной кислоты, 2-оксопентановой кислоты, 4-метил-2-оксопентановой кислоты, 3-метил-2-оксобутановой кислоты, 2-оксооктановой кислоты, молочной кислоты и их комбинаций. Источник кислоты может содержать пировиноградную кислоту или молочную кислоту. Источник кислоты может содержать молочную кислоту.
Источник кислоты может содержать второй несущий материал, пропитанный кислотой.
Первый несущий материал и второй несущий материал могут быть одинаковыми или разными. Первый несущий материал и второй несущий материал могут иметь плотность от приблизительно 0,1 грамма/кубический сантиметр до приблизительно 0,3 грамма/кубический сантиметр. Первый несущий материал и второй несущий материал могут иметь пористость от приблизительно 15 процентов до приблизительно 55 процентов. Первый несущий материал и второй несущий материал могут содержать одно или более из следующего: стекло, целлюлозу, керамику, нержавеющую сталь, алюминий, полиэтилен (PE), полипропилен, полиэтилентерефталат (PET), поли(циклогександиметилентерефталат) (PCT), полибутилентерефталат (PBT), политетрафторэтилен (PTFE), вспененный политетрафторэтилен (ePTFE) и BAREX®.
Первый несущий материал действует в качестве емкости для никотина. Первый несущий материал может быть химически инертным по отношению к никотину.
Первый несущий материал может иметь любые подходящие форму и размер. Например, первый несущий материал может иметь форму листа или заглушки. Форма и размер первого несущего материала могут быть схожи с формой и размером первого отделения. Форма, размер, плотность и пористость первого несущего материала могут быть выбраны с возможностью пропитки первого несущего материала требуемым количеством никотина.
Первое отделение также может содержать ароматизатор. Подходящие ароматизаторы включают, но без ограничения, ментол.
Первый несущий материал может быть пропитан ароматизатором в количестве от приблизительно 3 миллиграмм до приблизительно 12 миллиграмм.
Второй несущий материал действует в качестве емкости для кислоты. Второй несущий материал может быть химически инертным по отношению к кислоте. Второй несущий материал может иметь любые подходящие форму и размер. Например, второй несущий материал может иметь форму листа или заглушки. Форма и размер второго несущего материала могут быть схожи с формой и размером второго отделения. Форма, размер, плотность и пористость второго несущего материала могут быть выбраны с возможностью пропитки второго несущего материала требуемым количеством кислоты.
Источник кислоты может представлять собой источник молочной кислоты, содержащий второй несущий материал, пропитанный молочной кислотой в количестве от приблизительно 2 миллиграмм до приблизительно 60 миллиграмм. Источник молочной кислоты может содержать второй несущий материал, пропитанный молочной кислотой в количестве от приблизительно 5 миллиграмм до приблизительно 50 миллиграмм. Источник молочной кислоты может содержать второй несущий материал, пропитанный молочной кислотой в количестве от приблизительно 8 миллиграмм до приблизительно 40 миллиграмм. Источник молочной кислоты может содержать второй несущий материал, пропитанный молочной кислотой в количестве от приблизительно 10 миллиграмм до приблизительно 30 миллиграмм.
Форма и размеры первого отделения картриджа могут быть выбраны с возможностью вмещения требуемого количества никотина в устройстве. Форма и размеры второго отделения картриджа могут быть выбраны с возможностью вмещения требуемого количества кислоты в устройстве. Соотношение никотина и кислоты, необходимое для достижения надлежащей стехиометрии реакции, может регулироваться и балансироваться путем изменения объема первого отделения по отношению к объему второго отделения.
В некоторых вариантах осуществления образующий аэрозоль субстрат может представлять собой твердый образующий аэрозоль субстрат. Образующий аэрозоль субстрат может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Образующий аэрозоль субстрат может содержать лишь жидкие компоненты. Образующий аэрозоль субстрат может содержать один или более жидких компонентов. В некоторых вариантах осуществления образующий аэрозоль субстрат может содержать содержащий табак материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые выделяются из субстрата при нагреве. В некоторых вариантах осуществления образующий аэрозоль субстрат может содержать нетабачный материал. Образующий аэрозоль субстрат также может содержать вещество для образования аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.
Если образующий аэрозоль субстрат представляет собой твердый образующий аэрозоль субстрат, то этот твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать, например, одно или более из следующего: порошок, гранулы, шарики, кусочки, тонкие трубки, полоски или листы, содержащие одно или более из следующего: травяные листья, табачные листья, фрагменты табачных жилок, восстановленный табак, гомогенизированный табака, экструдированный табак, литой табачный лист и расширенный табак. Твердый образующий аэрозоль субстрат может иметь рассыпную форму или он может быть обеспечен в подходящей емкости или картридже. При необходимости, твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать дополнительные табачные или нетабачные летучие ароматические соединения, предназначенные для выделения при нагреве субстрата. Твердый образующий аэрозоль субстрат также может содержать капсулы, которые содержат, например, дополнительные табачные или нетабачные летучие ароматические соединения, и такие капсулы могут плавиться во время нагрева твердого образующего аэрозоль субстрата. В контексте данного документа термин «гомогенизированный табак» относится к материалу, образованному в результате агломерации табака в виде частиц. Гомогенизированный табак может иметь форму листа.
Аэрозоли, генерируемые из образующих аэрозоль субстратов, могут быть видимыми или невидимыми, и они могут содержать пары (например, тонкодисперсные частицы веществ, которые находятся в газообразном состоянии и при комнатной температуре обычно являются жидкими или твердыми), а также газы и капли жидкости конденсированных паров.
Нагревательный элемент может представлять собой электрический нагревательный элемент.
Генерирующее аэрозоль устройство может содержать любой подходящий нагревательный элемент. Генерирующее аэрозоль устройство может содержать резистивный нагреватель, индукционный нагреватель или их комбинацию.
В некоторых вариантах осуществления нагревательный элемент может быть удлиненным. Нагревательный элемент может быть окружен теплопроводной оболочкой. Теплопроводная оболочка может быть выполнена с возможностью вставки в генерирующее аэрозоль изделие, такое как часть картриджа. Теплопроводная оболочка может быть выполнена с возможностью вставки в образующий аэрозоль субстрат. Предпочтительно, теплопроводная оболочка может быть выполнена с возможностью равномерного распределения тепла, создаваемого одним или более нагревательными элементами.
Нагревательный элемент может представлять собой электрически резистивный нагревательный элемент, и этап регулирования мощности, подаваемой на нагревательный элемент, может включать определение электрического сопротивления нагревательного элемента и регулирование электрического тока, подаваемого на нагревательный элемент, в зависимости от определенного электрического сопротивления. Электрическое сопротивление нагревательного элемента может служить показателем температуры нагревательного элемента, так что определенное электрическое сопротивление может сравниваться с целевым электрическим сопротивлением, и подаваемая мощность может регулироваться соответствующим образом. Для доведения определяемой температуры до целевой температуры может использоваться контур ПИД-регулирования. Кроме того, могут использоваться механизмы определения температуры, отличные от определения электрического сопротивления нагревательного элемента, например биметаллические пластины, термопары или специализированный термистор или электрорезистивный элемент, который электрически отделен от нагревательного элемента. Эти механизмы определения температуры могут использоваться в дополнение или вместо определения температуры путем контроля электрического сопротивления нагревательного элемента. Например, для выключения подачи мощности на нагревательный элемент при выходе температуры нагревательного элемента за пределы допустимого температурного диапазона, в механизме регулирования может использоваться отдельный механизм контроля температуры.
Генерирующее аэрозоль устройство может содержать картридж. Картридж может содержать по меньшей мере одно отделение, которое заключает в себе образующий аэрозоль субстрат. Картридж может содержать по меньшей мере два отделения. Картридж может содержать первое отделение, заключающее в себе первый компонент образующего аэрозоль субстрата, и второе отделение, заключающее в себе второй компонент образующего аэрозоль субстрата. Картридж может содержать первое отделение, заключающее в себе источник никотина, и второе отделение, заключающее в себе источник молочной кислоты, для генерирования аэрозоля, содержащего частицы соли никотина лактата.
Картридж может иметь любую подходящую форму. Картридж может быть по существу цилиндрическим. Картридж может иметь любой подходящий размер. Картридж может иметь длину, например, от приблизительно от 5 мм до приблизительно 30 мм. В некоторых вариантах осуществления картридж может иметь длину приблизительно 20 мм. Картридж может иметь диаметр, например, от приблизительно 4 мм до приблизительно 10 мм. В некоторых вариантах осуществления картридж может иметь диаметр приблизительно 7 мм.
Картридж может содержать первое отделение, содержащее источник никотина, и второе отделение, содержащее источник молочной кислоты.
Картридж может быть выполнен из одного или более подходящих материалов. Подходящие материалы включают, но без ограничения, алюминий, полиэфирэфиркетон (PEEK), полиимиды, такие как Kapton®, полиэтилентерефталат (PET), полиэтилен (PE), полипропилен (PP), полистирол (PS), фторированный этилен-пропилен (FEP), политетрафторэтилен (PTFE), эпоксидные смолы, полиуретановые смолы и виниловые смолы.
Картридж может быть выполнен из одного или более материалов, которые являются стойкими к никотину и молочной кислоте. Первое отделение, содержащее источник никотина, может быть покрыто одним или более материалами, стойкими к никотину, и второе отделение, содержащее источник молочной кислоты, может быть покрыто одним или более материалами, стойкими к молочной кислоте. Примеры подходящих материалов, стойких к никотину, и материалов, стойких к молочной кислоте, включают, но без ограничения, полиэтилен (PE), полипропилен (PP), полистирол (PS), фторированный этилен-пропилен (FEP), политетрафторэтилен (PTFE), эпоксидные смолы, полиуретановые смолы, виниловые смолы и их комбинации. Благодаря использованию одного или более материалов, стойких к никотину, и материалов, стойких к молочной кислоте, для выполнения картриджа или покрытия внутренней поверхности первого отделения и второго отделения соответственно, обеспечивается возможность увеличения срока службы генерирующего аэрозоль изделия.
Картридж может быть выполнен из одного или более теплопроводных материалов. Внутренняя поверхность первого отделения и второго отделения может быть покрыта одним или более теплопроводными материалами. Благодаря использованию одного или более теплопроводных материалов для выполнения картриджа или покрытия внутренней поверхности первого отделения и второго отделения, обеспечивается возможность повышения теплопередачи от нагревателя на источник никотина и источник молочной кислоты.
Подходящие теплопроводные материалы включают, но без ограничения, металлы, например такие, как алюминий, хром, медь, золото, железо, никель и серебро, сплавы, такие как латунь и сталь, и их комбинации.
Картриджи для использования в генерирующих аэрозоль системах согласно настоящему изобретению и в генерирующих аэрозоль изделиях согласно настоящему изобретению могут быть выполнены любым подходящим способом. Подходящие способы включают, но без ограничения, глубокую вытяжку, литье под давлением, вспучивание, дутьевое формование и экструзию.
Первое отделение и второе отделение могут быть расположены параллельно внутри картриджа.
Картридж также может содержать третье отделение, содержащее вещество для модификации аэрозоля. В таких вариантах осуществления второе отделение и третье отделение могут быть расположены параллельно внутри картриджа.
В некоторых вариантах осуществления картридж является по существу цилиндрическим. Первое отделение, второе отделение и, при его наличии, третье отделение могут проходить в продольном направлении между противоположными по существу планарными торцевыми поверхностями картриджа.
Картридж также может содержать полость для размещения нагревательного элемента устройства. Указанная полость может быть расположена между первым и вторым отделениями. Генерирующее аэрозоль устройство может содержать один нагревательный элемент, выполненный с возможностью размещения в указанной полости.
В некоторых предпочтительных вариантах реализации образующее аэрозоль устройство содержит: корпус, содержащий один нагреватель; и мундштучный участок, выполненный с возможностью взаимодействия с корпусом, причем это образующее аэрозоль устройство выполнено с возможностью размещения в нем образующего аэрозоль изделия, содержащего картридж, содержащий первое отделение, содержащее источник никотина, второе отделение, содержащее источник молочной кислоты, и полость, так что указанный один нагреватель корпуса размещается в этой полости.
Генерирующее аэрозоль изделие может быть размещено целиком внутри части в виде корпуса генерирующего аэрозоль устройства, или целиком внутри мундштучной части генерирующего аэрозоль устройства, или частично внутри части в виде корпуса генерирующего аэрозоль устройства и частично внутри мундштучной части генерирующего аэрозоль устройства.
Генерирующее аэрозоль устройство также может содержать направляющую часть, выполненную с возможностью взаимодействия с частью в виде корпуса для облегчения надлежащего выравнивания указанного одного нагревателя с полостью в картридже генерирующего аэрозоль изделия.
В некоторых вариантах осуществления указанный один нагревательный элемент представляет собой внутренний электрический нагревательный элемент, выполненный с возможностью его размещения в полости картриджа генерирующего аэрозоля изделия. В некоторых вариантах осуществления указанный один нагревательный элемент представляет собой удлиненный внутренний электрический нагревательный элемент в виде нагревательного лезвия, выполненный с возможностью его размещения в полости картриджа генерирующего аэрозоль изделия. В таких вариантах осуществления полость в картридже генерирующего аэрозоль изделия может быть выполнена в виде удлиненной щели.
В тех вариантах осуществления, в которых картридж является по существу цилиндрическим, полость в картридже может проходить вдоль продольной оси картриджа между противоположными по существу планарными торцевыми поверхностями картриджа. В таких вариантах осуществления первое отделение, второе отделение и, при его наличии, третье отделение могут быть расположены вокруг полости в картридже.
Первое отделение может состоять из одной или более первых камер внутри картриджа. Количество и размеры указанных одной или более первых камер могут быть выбраны с возможностью включения требуемого количества никотина в картридж.
Второе отделение может состоять из одной или более вторых камер внутри картриджа. Количество и размеры указанных одной или более вторых камер могут быть выбраны с возможностью включения требуемого количества молочной кислоты в картридж.
Картридж может содержать полость, в которую вставляется нагревательный элемент. Указанная полость может быть выполнена в центральной области картриджа и окружена указанным отделением или отделениями, заключающими в себе образующий аэрозоль субстрат.
Картридж может содержать один или более жидких компонентов, которые при испарении образуют аэрозоль, вдыхаемый пользователем. Нагревательный элемент может быть выполнен с возможностью нагрева жидкостей до температуры, превышающей температуру испарения.
Картридж может быть выполнен с возможностью извлечения из генерирующего аэрозоль устройства. Поскольку картридж имеет ограниченный объем (заключающий в себе ограниченное количество образующего аэрозоль субстрата), картридж может быть съемным и сменным. Например, картридж может быть лишь одноразовым. В этом случае картридж извлекается и отправляется в отходы после каждого сеанса.
Во втором аспекте настоящего изобретения предложено электрическое генерирующее аэрозоль устройство, содержащее: по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата для генерирования аэрозоля; источник питания для подачи мощности на нагревательный элемент; и электрическую схему, предназначенную для управления подачей мощности от источника питания на указанный по меньшей мере один нагревательный элемент, причем электрическая схема выполнена с возможностью:
регулирования мощности, подаваемой на нагревательный элемент, таким образом, что
в первой фазе мощность подается для повышения температуры нагревательного элемента от начальной температуры до первой температуры, и
во второй фазе мощность подается для снижения температуры нагревательного элемента от первой температуры до второй температуры.
причем мощность, подаваемая на нагревательный элемент во время первой фазы, повышается по меньшей мере один раз во время первой фазы, и мощность, подаваемая на нагревательный элемент во время первой фазы, не снижается во время первой фазы.
Продолжительность каждой из фаз и температура нагревательного элемента во время каждой из фаз могут быть такими, как описано в отношении первого аспекта.
Электрическая схема может быть выполнена таким образом, чтобы первая фаза имела фиксированную длительность. Электрическая схема может быть выполнена таким образом, чтобы вторая фаза имела фиксированную длительность. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью регулирования мощности, подаваемой на нагревательный элемент, таким образом, чтобы поддерживать вторую и/или третью температуру нагревательного элемента во время третьей фазы.
В некоторых вариантах осуществления указанная схема может быть выполнена с возможностью подачи мощности на нагревательный элемент путем подачи напряжения от источника питания на нагревательный элемент в виде дискретных импульсов. В этом случае мощность, подаваемая на нагревательный элемент, может регулироваться путем регулирования коэффициента заполнения подаваемого напряжения. Коэффициент заполнения может регулироваться с помощью любых подходящих средств, например путем изменения длительности импульсов и/или частоты импульсов. В некоторых вариантах осуществления указанная схема может быть выполнена с возможностью подачи мощности на нагревательный элементу в виде непрерывного сигнала постоянного тока.
Электрическая схема может содержать средство для определения температуры, выполненное с возможностью измерения температуры нагревательного элемента или температуры вблизи нагревательного элемента для получения результатов измерения температуры, и она может быть выполнена с возможностью выполнения сравнения измеренной температуры с целевой температурой и регулирования мощности, подаваемой на нагревательный элемент, на основе результата указанного сравнения. Целевая температура может храниться в электронной памяти и предпочтительно изменяется с течением времени после активации устройства для обеспечения первой и второй фаз.
Средства для определения температуры могут представлять собой специализированный электрический компонент, такой как термистор, или они могут представлять собой схему, выполненную с возможностью определения температуры на основании электрического сопротивления нагревательного элемента.
Электрическая схема также может содержать средства для идентификации характеристики образующего аэрозоль субстрата в устройстве и память, хранящую справочную таблицу инструкций регулирования мощности и соответствующих характеристик образующего аэрозоль субстрата.
В обоих из первого и второго аспектов настоящего изобретения нагревательный элемент может содержать электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы включают, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящую» керамику (такую как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композитные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал, платину, золото и серебро. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец-, золото- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal® и сплавы на основе железа-марганца-алюминия. В композитных материалах электрически резистивный материал может быть при необходимости встроен в изоляционный материал, инкапсулирован в него или покрыт им, или наоборот, в зависимости от кинетики переноса энергии и требуемых внешних физико-химических свойств.
В обоих из первого и второго аспектов настоящего изобретения генерирующее аэрозоль устройство может содержать внутренний нагревательный элемент или внешний нагревательный элемент, или как внутренний, так и внешний нагревательные элементы, где термины «внутренний» и «внешний» относятся к образующему аэрозоль субстрату. Внутренний нагревательный элемент может иметь любую подходящую форму. Например, внутренний нагревательный элемент может иметь форму нагревательного лезвия. Внутренний нагреватель может иметь форму корпуса или субстрата, имеющего разные электропроводные части, или форму электрически резистивной металлической трубки. Внутренний нагревательный элемент может представлять собой одну или более нагревательных игл или стержней, которые проходят через центр образующего аэрозоль субстрата. Внутренний нагревательный элемент может содержать нагревательную проволоку или нить, например, из Ni-Cr (хромоникелевую), платины, вольфрама или сплава, или нагревательную пластину. При необходимости, внутренний нагревательный элемент может быть осажден внутри или снаружи на жесткий несущий материал. В одном таком варианте осуществления электрически резистивный нагревательный элемент может быть выполнен с использованием металла, имеющего определенную зависимость между температурой и удельным сопротивлением. В таком примере устройства металл может быть выполнен в виде дорожки на подходящем изоляционном материале, таком как керамический материал, и затем помещен между слоями другого изоляционного материала, такого как стекло. Выполненные таким образом нагреватели могут использоваться как для нагрева, так и для контроля температуры нагревательных элементов во время работы.
Внешний нагревательный элемент может иметь любую подходящую форму. Например, внешний нагревательный элемент может иметь форму одного или более листов гибкой нагревательной фольги на диэлектрической подложке, такой как полиимидная. Листам гибкой нагревательной фольги может быть придана форма, соответствующая периметру полости для размещения субстрата. Внешний нагревательный элемент может иметь форму металлической решетки или решеток, гибкой печатной платы, литого соединительного устройства (MID), керамического нагревателя, гибкого нагревателя из углеродного волокна, или он может быть выполнен с использованием технологии нанесения покрытий, такой как плазменное осаждение из паровой фазы, на подложке подходящей формы. Внешний нагревательный элемент также может быть выполнен с использованием металла, имеющего определенную зависимость между температурой и удельным сопротивлением. В таком примере устройства металл может быть выполнен в виде дорожки между двумя слоями подходящих изоляционных материалов. Выполненный таким образом внешний нагревательный элемент может использоваться как для нагрева, так и для контроля температуры внешнего нагревательного элемента во время работы.
Внутренний или внешний нагревательный элемент может содержать теплоотвод или тепловой резервуар, содержащий материал, способный поглощать и сохранять тепло и впоследствии выделять тепло с течением времени в образующий аэрозоль субстрат. Теплоотвод может быть выполнен из любого подходящего материала, такого как подходящий металлический или керамический материал. В одном варианте осуществления указанный материал имеет высокую теплоемкость (чувствительный теплоаккумулирующий материал), или он представляет собой материал, способный поглощать и впоследствии выделять тепло в результате обратимого процесса, такого как высокотемпературный фазовый переход. Подходящие чувствительные теплоаккумулирующие материалы включают силикагель, оксид алюминия, углерод, стеклянный мат, стекловолокно, минералы, металл или сплав металлов, таких как алюминий, серебро или свинец, и целлюлозный материал, такой как бумага. Другие подходящие материалы, которые выделяют тепло в результате обратимого фазового перехода, включают парафин, ацетат натрия, нафталин, воск, оксид полиэтилена, металл, металлическую соль, эвтектическую смесь солей или сплав. В некоторых вариантах осуществления указанный теплоотвод или тепловой резервуар может быть расположен таким образом, чтобы он находился в непосредственном контакте с образующим аэрозоль субстратом и имел возможность передачи сохраненного тепла непосредственно на субстрат. В некоторых вариантах осуществления тепло, сохраненное в указанном теплоотводе или тепловом резервуаре, может передаваться на образующий аэрозоль субстрат посредством проводника тепла, такого как металлическая трубка.
Нагревательный элемент может нагревать образующий аэрозоль субстрат за счет проводимости. Нагревательный элемент может по меньшей мере частично контактировать с субстратом или носителем, на который осажден субстрат. В некоторых вариантах осуществления тепло либо от внутреннего, либо от внешнего нагревательного элемента может проводиться к субстрату посредством теплопроводного элемента.
В обоих из первого и второго аспектов настоящего изобретения, во время работы образующий аэрозоль субстрат может полностью размещаться внутри генерирующего аэрозоль устройства. В этом случае пользователь может осуществлять затяжку на мундштуке генерирующего аэрозоль устройства. В некоторых вариантах осуществления генерирующее аэрозоль изделие, содержащее образующий аэрозоль субстрат, может быть частично размещено внутри генерирующего аэрозоль устройства. В этом случае пользователь может осуществлять затяжку непосредственно на генерирующем аэрозоль изделии. Нагревательный элемент может быть расположен внутри полости в устройстве, выполненной с возможностью размещения в ней образующего аэрозоль субстрата таким образом, чтобы при использовании нагревательный элемент находился внутри образующего аэрозоль субстрата.
Генерирующее аэрозоль изделие может иметь по существу цилиндрическую форму. Генерирующее аэрозоль изделие может быть по существу продолговатым. Генерирующее аэрозоль изделие может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине. Образующий аэрозоль субстрат может иметь по существу цилиндрическую форму. Образующий аэрозоль субстрат может быть по существу удлиненным. Образующий аэрозоль субстрат также может иметь длину и окружность, по существу перпендикулярную длине.
Генерирующее аэрозоль изделие может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 100 мм. Генерирующее аэрозоль изделие может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 12 мм. Генерирующее аэрозоль изделие может содержать фильтрующую заглушку. Фильтрующая заглушка может быть расположена на находящемся дальше по потоку конце генерирующего аэрозоль изделия. Фильтрующая заглушка может представлять собой ацетилцеллюлозную фильтрующую заглушку. Фильтрующая заглушка в одном варианте осуществления имеет длину приблизительно 7 мм, однако она может иметь длину от приблизительно 5 мм до приблизительно 10 мм.
В одном варианте осуществления генерирующее аэрозоль изделие имеет общую длину приблизительно 45 мм. Генерирующее аэрозоль изделие может иметь внешний диаметр приблизительно 7,2 мм. Кроме того, образующий аэрозоль субстрат может иметь длину приблизительно 10 мм. Образующий аэрозоль субстрат может иметь длину приблизительно 12 мм. Кроме того, диаметр образующего аэрозоль субстрата может составлять от приблизительно 5 мм до приблизительно 12 мм. Генерирующее аэрозоль изделие может содержать внешнюю бумажную обертку. Кроме того, генерирующее аэрозоль изделие может содержать разделитель между образующим аэрозоль субстратом, и заглушкой фильтра. Разделитель может иметь размер приблизительно 18 мм, однако он также может иметь размер в диапазоне от приблизительно 5 мм до приблизительно 25 мм. Разделитель в генерирующем аэрозоль изделии предпочтительно заполнен теплообменником, который охлаждает аэрозоль при его прохождении через генерирующее аэрозоль изделие от субстрата к фильтрующей заглушке. Теплообменник может представлять собой, например, фильтр на полимерной основе, например гофрированный материал из полимолочной кислоты.
В обоих из первого и второго аспектов настоящего изобретения генерирующее аэрозоль устройство также может содержать источник питания для подачи мощности на нагревательный элемент. Источник питания может представлять собой любой подходящий источник питания, например источник напряжения постоянного тока. В одном варианте осуществления источник питания представляет собой литий-ионную батарею. Источник питания может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею. В некоторых вариантах осуществления источник питания может содержать один или более конденсаторов, суперконденсаторов или гибридных конденсаторов.
В третьем аспекте настоящего изобретения предложена электрическая схема для электрического генерирующего аэрозоль устройства, выполненная с возможностью осуществления способа по первому аспекту настоящего изобретения.
В четвертом аспекте настоящего изобретения предложена компьютерная программа, которая при ее запуске в программируемой электрической схеме для электрического генерирующего аэрозоль устройства обеспечивает выполнение этой программируемой электрической схемой способа по первому аспекту настоящего изобретения.
В пятом аспекте настоящего изобретения предложен машиночитаемый носитель для хранения, хранящий компьютерную программу согласно четвертому аспекту настоящего изобретения.
В шестом аспекте настоящего изобретения предложена система, содержащая устройство согласно второму аспекту настоящего изобретения и картридж, заключающий в себе образующий аэрозоль субстрат. Картридж может содержать жидкий источник никотина и жидкий источник кислоты. Картридж может быть по существу таким же, как описано выше в отношении первого аспекта настоящего изобретения.
В седьмом аспекте настоящего изобретения предложен способ управления электрическим нагревательным элементом в генерирующем аэрозоль устройстве, содержащем нагреватель, содержащий по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата, и источник питания для подачи мощности на нагревательный элемент; способ включает этап, на котором управляют подачей мощности на нагревательный элемент в режиме предварительного нагрева, причем режим предварительного нагрева включает подачу мощности на нагревательный элемент для повышения температуры нагревательного элемента от начальной температуры до целевой температуры предварительного нагрева, и мощность, подаваемую на нагреватель в режиме предварительного нагрева, повышают в соответствии с заданным профилем мощности.
Способ также может включать этап, на котором подают мощность на нагревательный элемент в рабочем режиме после режима предварительного нагрева. Рабочий режим может включать подачу мощности на нагревательный элемент для поддержания температуры нагревательного элемента по существу на уровне рабочей температуры.
Целевая температура предварительного нагрева может быть выше, чем рабочая температура.
Заданный профиль мощности может включать повышение мощности, подаваемой на нагревательный элемент, с заданной скоростью. Заданная скорость может быть по существу постоянной. Иначе говоря, мощность может возрастать по существу линейно с течением времени в режиме предварительного нагрева.
Заданный профиль мощности может включать повышение мощности, подаваемой на нагревательный элемент, за один или более этапов.
Заданный профиль мощности может включать:
первый этап, на котором подают мощность на нагревательный элемент для повышения температуры нагревательного элемента от начальной температуры до первой целевой температуры; и
второй этап, на котором подают мощность на нагревательный элемент для повышения температуры нагревательного элемента от первой целевой температуры до целевой температуры предварительного нагрева.
Мощность, подаваемая на нагреватель в режиме предварительного нагрева, может быть повышена путем повышения средней мощности, подаваемой на нагреватель. Повышение средней мощности, подаваемой на нагреватель, может быть достигнуто путем изменения коэффициента заполнения мощности, подаваемой на нагреватель, надлежащим образом. Средняя мощность может быть повышена путем изменения величины напряжения или тока, подаваемого на нагреватель.
Заданный профиль мощности может быть повышен так, как это описано в связи с первым аспектом настоящего изобретения.
Образующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен в картридже. Картридж может быть расположен вблизи нагревательного элемента. Нагревательный элемент может нагревать образующий аэрозоль субстрат в картридже в обоих из режима предварительного нагрева и рабочего режима.
Признаки первого аспекта изобретения, подробно описанные выше, могут быть объединены с признаками пятого аспекта настоящего изобретения, и наоборот. В более общем плане, хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на разные аспекты, должно быть ясно, что признаки, описанные в отношении одного аспекта настоящего изобретения, могут быть применены к другим аспектам настоящего изобретения.
Варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны исключительно на примерах со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
на фиг.1 показана генерирующая аэрозоль система согласно настоящему изобретению;
на фиг.2 показан картридж для использования в генерирующей аэрозоль системе по фиг. 1;
на фиг.3 схематически показано продольное сечение генерирующей аэрозоль системы по фиг. 1 с картриджем по фиг. 2, размещенным в генерирующем аэрозоль устройстве;
на фиг.4 показана схема управления, используемая для обеспечения описанного регулирования мощности, согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и
на фиг.5 показана блок-схема, иллюстрирующая работу в режиме предварительного нагрева, согласно настоящему изобретению.
На фиг.1 показано схематическое изображение генерирующей аэрозоль системы 10 согласно настоящему изобретению для генерирования аэрозоля, содержащего частицы соли никотина лактата. Генерирующая аэрозоль система 10 содержит генерирующее аэрозоль устройство 100, картридж 200 и мундштук 300.
На фиг.2 показано схематическое изображение картриджа 200 для использования в генерирующей аэрозоль системе по фиг. 1. Картридж 200 содержит удлиненный корпус 202, дальнюю торцевую заглушку 204 и ближнюю торцевую заглушку 206.
Картридж 200 содержит удлиненное первое отделение 208, которое проходит от ближнего конца корпуса 202 до дальнего конца корпуса 202. Первое отделение 208 заключает в себе источник никотина, содержащий первый несущий материал 210, пропитанный никотином и ментолом.
Картридж 200 также содержит удлиненное второе отделение 212, которое проходит от ближнего конца корпуса 202 до дальнего конца корпуса 202. Второе отделение 212 заключает в себе источник молочной кислоты, содержащий второй несущий материал 214, пропитанный молочной кислотой.
Первое отделение 208 и второе отделение 212 расположены параллельно.
Картридж 200 также содержит нагревательную полость 216 для размещения электрического нагревателя генерирующего аэрозоль устройства, который выполнен с возможностью нагрева первого отделения 208 и второго отделения 212. Полость 216 расположена между первым отделением 208 и вторым отделением 212 и проходит от ближнего конца корпуса 202 до дальнего конца корпуса 202. Полость 216 имеет поперечное сечение по существу в форме стадиона.
Дальняя торцевая заглушка 204 содержит первое впускное отверстие 218 для воздуха, содержащее ряд из трех расположенных через промежутки отверстий, и второе впускное отверстие 220 для воздуха, содержащее ряд из пяти расположенных через промежутки отверстий. Каждое из отверстий, образующих первое впускное отверстие 218 для воздуха и второе впускное отверстие 220 для воздуха, имеет по существу круглое поперечное сечение. Дальняя торцевая заглушка 204 также содержит третье впускное отверстие 222, расположенное между первым впускным отверстием 218 для воздуха и вторым впускным отверстием 220 для воздуха. Третье впускное отверстие 222 также имеет поперечное сечение по существу в форме стадиона.
Ближняя торцевая заглушка 206 содержит первое выпускное отверстие 224 для воздуха, содержащее ряд из трех расположенных через промежутки отверстий, и второе выпускное отверстие 226 для воздуха, содержащее ряд из пяти расположенных через промежутки отверстий. Каждое из отверстий, образующих первое выпускное отверстие 224 для воздуха и второе выпускное отверстие 226 для воздуха, имеет по существу круглое поперечное сечение.
Для образования картриджа 200 вставляют ближнюю торцевую заглушку 206 в ближний конец корпуса 202 таким образом, чтобы первое выпускное отверстие 224 для воздуха было выровнено с первым отделением 208, и второе выпускное отверстие 226 для воздуха было выровнено с вторым отделением 212. Первый несущий материал 210, пропитанный никотином и ментолом, вставляют в первое отделения 208, и второй несущий материал 214, пропитанный молочной кислотой, вставляют во второе отделение 212. Затем вставляют дальнюю торцевую заглушку 204 в дальний конец корпуса 202 таким образом, чтобы первое впускное отверстие 218 для воздуха было выровнено с первым отделением 208, второе впускное отверстие 220 для воздуха было выровнено с вторым отделением 212, и третье впускное отверстие 222 было выровнено с нагревательной полостью 216.
Первое отделение 208 и второе отделение 212 имеют по существу одинаковые форму и размер. Первое отделение 208 и второе отделение 212 имеют по существу прямоугольное поперечное сечение и длину приблизительно 11 миллиметров, ширину приблизительно 4,3 миллиметра и высоту приблизительно 1 миллиметр. Первый несущий материал 210 и второй несущий материал 214 содержат нетканый лист из полиэтилентерефталата/полибутилентерефталата и имеют по существу одинаковые форму и размер. Форма и размер первого несущего материала 210 и второго несущего материала 214 сходны с формой и размером первого отделения 208 и второго отделения 212 картриджа 2 соответственно.
Первое впускное отверстие 218 для воздуха сообщается по текучей среде с первым выпускным отверстием 224 для воздуха, так что обеспечивается возможность поступления первого воздушного потока в картридж 200 через первое впускное отверстие 218 для воздуха, прохождения через первое отделение 208 и выхода из картриджа 200 через первое выпускное отверстие 224 для воздуха. Второе впускное отверстие 220 для воздуха сообщается по текучей среде с вторым выпускным отверстием 226 для воздуха, так что обеспечивается возможность поступления второго воздушного потока в картридж 200 через второе впускное отверстие 220 для воздуха, прохождения через второе отделение 212 и выхода из картриджа 2 через второе выпускное отверстие 226 для воздуха.
Перед первым использованием картриджа 200 первое впускное отверстие 218 для воздуха и второе впускное отверстие 220 для воздуха могут быть уплотнены посредством съемного отрывного уплотнения из фольги или прокалываемого уплотнения из фольги (не показано), наложенного на внешнюю поверхность дальней торцевой заглушки 204. Аналогичным образом, перед первым использованием картриджа 200 первое выпускное отверстие 224 для воздуха и второе выпускное отверстие 226 для воздуха могут быть уплотнены посредством съемного отрывного уплотнения из фольги или прокалываемого уплотнения из фольги (не показано), наложенного на внешнюю поверхность ближней торцевой заглушки 206.
На фиг.3 схематически показано продольное сечение генерирующей аэрозоль системы 10 по фиг. 1 с картриджем 200, размещенным в генерирующем аэрозоль устройстве 100. Как показано на фиг. 3, генерирующее аэрозоль устройство 100 содержит корпус 102 устройства, образующий полость 104 устройства для размещения картриджа 200, и расположенную раньше по потоку часть мундштука 300, которая соединена с картриджем 200. Генерирующее аэрозоль устройство 100 также содержит удлиненный электрический нагреватель 106, проходящий от основной части 107, электрический источник 108 питания и контроллер 110 для управления подачей электрической мощности от электрического источника 108 питания на электрический нагреватель 106 через электрические контакты (не показаны) на основной части 107. Электрический нагреватель 106 расположен по центру в полости 104 устройства и проходит от основной части 107 вдоль главной оси полости 104 устройства. Электрический нагреватель 106 содержит электроизоляционный субстрат и резистивный нагревательный элемент, расположенный на электроизоляционном субстрате. Поверх электрического нагревателя 106 расположена теплопроводная оболочка 112, которая образует защитный кожух для электрического нагревателя 106 и действует как тепловой мостик между электрическим нагревателем 106 и картриджем 200 в течение использования. Еще в одном варианте осуществления (не показан) дальний конец мундштука 300 может быть выполнен с возможностью взаимодействия с ближним концом корпуса 102 генерирующего аэрозоль устройства 100, а не с картриджем 200.
При использовании контроллер 110 управляет подачей электрической мощности от электрического источника 108 питания на электрический нагреватель 106 для генерирования тепла в нагревательном элементе, которое затем передается на картридж 200 через оболочку 112 для нагрева первого отделения 208 и второго отделения 212 до рабочей температуры от 85oC до 115oC. Теплопроводная оболочка распределяет тепло от электрического нагревателя по своей внешней поверхности для обеспечения более однородного нагрева картриджа по сравнению с компоновками, в которых оболочка отсутствует. При активации устройства применяют профиль предварительного нагрева для нагрева нагревательного элемента, чтобы как можно быстрее повысить температуру картриджа до рабочей температуры.
При осуществлении пользователем затяжки на ближнем конце мундштука 300, воздух втягивается в генерирующую аэрозоль систему 10 через впускные отверстия для воздушного потока в системе, проходящие через корпус 102 генерирующего аэрозоль устройства 100. Воздух направляется к расположенному раньше по потоку концу полости 104 устройства, где первый воздушный поток втягивается через первое отделение 208 картриджа 200, и второй воздушный поток втягивается через второе отделение 212 картриджа 200. По мере втягивания первого воздушного потока через первое отделение 208, происходит выделение пара никотина из первого несущего материала 210 в первый воздушный поток. По мере втягивания второго воздушного потока через второе отделение 212, происходит выделение пара молочной кислоты из второго несущего материала 214 во второй воздушный поток. Пар никотина в первом воздушном потоке и пар молочной кислоты во втором воздушном потоке вступают в реакцию друг с другом в газовой фазе в мундштуке 300 с образованием аэрозоля из частиц никотиновой соли, доставляемого пользователю через ближний конец мундштука 300.
Оболочка 112 выполнена из плоского металлического листа, который является более широким, чем электрический нагреватель 106, и согнут U-образно вдоль линии 113 сгиба таким образом, что оболочка 112 содержит две противоположных стенки 114 оболочки. Оболочка 112 оснащена креплением оболочки (не показано), которое расположено на ее дальнем конце и посредством которого обеспечивается возможность удержания оболочки 112 поверх электрического нагревателя 106.
Пример процесса нагрева показан на фиг.5. После включения устройства (этап S1) начинают первую фазу (фазу предварительного нагрева) (этап S2). Контроллер выполнен с возможностью управления подачей мощности от источника питания на нагреватель для повышения или снижения температуры нагревателя до установленных целевых температур на протяжении первой фазы. Сначала устанавливают первую целевую температуру T1=160°C нагревателя (этап S3) и подают соответствующую мощность P1 на нагреватель в течение 5 секунд. Через 5 секунд, независимо от того, достиг ли нагреватель целевой температуры Т1, устанавливают вторую целевую температуру T2=240°C нагревателя (этап S4) и подают соответствующую мощность P2 на нагреватель в течение 5 секунд. Через 5 секунд, независимо от того, достиг ли нагреватель второй целевой температуры T2, устанавливают третью целевую температуру T3=290°C нагревателя (этап S5) и подают соответствующую мощность P3 на нагреватель в течение 20 секунд. Через 20 секунд, независимо от того, достиг ли нагреватель третьей целевой температуры, завершают первую фазу (фазу предварительно нагреваемые) (этап S6). Таким образом, первая фаза (фаза предварительного нагрева) длится в течение заданного периода времени, составляющего 30 секунд. После первой фазы (фазы предварительного нагрева) начинают вторую фазу (фазу генерирования аэрозоля) (этап S7). Устанавливают целевую температуру T4=177°C нагревателя (этап S8) и подают соответствующую мощность P4 на нагреватель в течение 60 секунд. Через 60 секунд устанавливают целевую температуру T5=165°C нагревателя и подают соответствующая мощность P5 на нагреватель в течение 300 секунд (этапы S9, S10). Через 300 секунд завершают вторую фазу (этап S11). Таким образом, вторая фаза (фаза генерирования аэрозоля) длится в течение заданного периода времени, составляющего 360 секунд.
На фиг.4 показана схема управления, используемая для обеспечения требуемого профиля температуры, согласно одному варианту осуществления изобретения.
Нагревательный элемент 106 соединен с батареей через соединение 42. Батарея (не показана на фиг. 4) обеспечивает напряжение V2. Последовательно с нагревательным элементом 106 между землей и напряжением V2 включен и соединен с напряжением V1 дополнительный резистор 44 с известным сопротивлением r. Частотная модуляция тока управляется с помощью микроконтроллера 110, и модулированный ток подается через его аналоговый выход 47 на транзистор 46, действующий как простой переключатель.
Во время режима предварительного нагрева микроконтроллер регулирует коэффициент заполнения согласно заданной программе, как описано со ссылкой на фиг.5. Во время рабочего режима регулирование может осуществляться с помощью ПИД-регулятора, который представляет собой часть программного обеспечения, встроенного в микроконтроллер 110. Температура (или показатель температуры) нагревательного элемента может быть определена путем измерения электрического сопротивления нагревательного элемента. Определенная температура может использоваться для регулирования коэффициента заполнения, в данном случае - частотной модуляции, импульсов тока, подаваемых на нагревательный элемент, с целью поддержания нагревательного элемента при целевой температуре или регулирования температуры нагревательного элемента до целевой температуры. Температуру определяют при частоте, выбранной в соответствии с регулированием коэффициента заполнения, и она может определяться один раз в 100 мс. Конкретные варианты осуществления и примеры, описанные выше, иллюстрируют, но не ограничивают настоящее изобретение. Следует понимать, что возможны и другие варианты осуществления настоящего изобретения, и описанные в данном документе конкретные варианты осуществления и примеры не являются исчерпывающими.
Группа изобретений относится к способам управления нагревателем в генерирующем аэрозоль устройстве, к электрическому генерирующему аэрозоль устройству и к генерирующей аэрозоль системе. Способ управления нагревателем в генерирующем аэрозоль устройстве содержит нагреватель, содержащий по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата, и источник питания для подачи мощности на нагревательный элемент. Способ включает этапы, на которых управляют подачей мощности на нагревательный элемент таким образом, чтобы в первой фазе мощность подавалась для повышения температуры нагревательного элемента от начальной температуры до первой температуры и во второй фазе мощность подавалась для снижения температуры нагревательного элемента от первой температуры до второй температуры. Мощность, подаваемую на нагревательный элемент во время первой фазы, повышают по меньшей мере один раз во время первой фазы и генерируют аэрозоль во время второй фазы. Технический результат заключается в обеспечении возможности быстрого генерирования аэрозоля после активации устройства без лишних потерь энергии, а также уменьшении риска перегрева картриджа и/или образующего аэрозоль субстрата. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.
1. Способ управления нагревателем в генерирующем аэрозоль устройстве, содержащем:
нагреватель, содержащий по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата; и
источник питания для подачи мощности на нагревательный элемент;
при этом способ включает этапы, на которых:
управляют подачей мощности на нагревательный элемент таким образом, чтобы
в первой фазе мощность подавалась для повышения температуры нагревательного элемента от начальной температуры до первой температуры и
во второй фазе мощность подавалась для снижения температуры нагревательного элемента от первой температуры до второй температуры,
причем:
мощность, подаваемую на нагревательный элемент во время первой фазы, повышают по меньшей мере один раз во время первой фазы и
генерируют аэрозоль во время второй фазы.
2. Способ управления генерированием аэрозоля по п.1, согласно которому первая фаза имеет заданную длительность.
3. Способ управления генерированием аэрозоля по п.1 или 2, согласно которому в первой фазе:
в течение первого периода времени подают мощность P1 для повышения температуры нагревательного элемента;
в течение второго периода времени подают мощность P2 для повышения температуры нагревательного элемента, причем P2 > P1;
в течение третьего периода времени подают мощность P3 для повышения температуры нагревательного элемента, причем P3 > P2.
4. Способ управления генерированием аэрозоля по п.1 или 2, согласно которому в первой фазе постепенно повышают мощность, подаваемую на нагревательный элемент, и согласно которому первую фазу завершают по истечении заданного периода времени.
5. Способ управления генерированием аэрозоля по любому из предыдущих пунктов, согласно которому во время второй фазы при достижении второй температуры нагревательного элемента подают мощность на нагревательный элемент таким образом, чтобы температура нагревательного элемента поддерживалась на уровне второй температуры.
6. Способ управления генерированием аэрозоля по любому из предыдущих пунктов, согласно которому во второй фазе вторая температура может поддерживаться в течение заданного периода времени, более короткого, чем длительность второй фазы, и по истечении указанного заданного периода времени подают мощность на нагревательный элемент таким образом, чтобы температура нагревательного элемента снизилась от второй температуры до третьей температуры.
7. Способ управления генерированием аэрозоля по любому из предыдущих пунктов, согласно которому первая температура составляет от 280°C до 300°C и вторая температура составляет от 140°C до 200°С.
8. Способ управления генерированием аэрозоля по любому из предыдущих пунктов, согласно которому генерирующее аэрозоль устройство содержит картридж, заключающий в себе образующий аэрозоль субстрат в виде жидкости.
9. Способ управления генерированием аэрозоля по любому из предыдущих пунктов, согласно которому этап управления подачей мощности на нагревательный элемент включает подачу мощности на нагревательный элемент в виде импульсов.
10. Способ управления генерированием аэрозоля по п.9, согласно которому мощность, подаваемую на нагревательный элемент во время первой фазы, повышают путем изменения коэффициента заполнения импульсов, подаваемых на нагревательный элемент.
11. Электрическое генерирующее аэрозоль устройство, содержащее: по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата для генерирования аэрозоля; источник питания для подачи мощности на нагревательный элемент и электрическую схему для управления подачей мощности из источника питания на указанный по меньшей мере один нагревательный элемент, при этом электрическая схема выполнена с возможностью:
управления подачей мощности на нагревательный элемент таким образом, чтобы
в первой фазе мощность подавалась для повышения температуры нагревательного элемента от начальной температуры до первой температуры и
во второй фазе мощность подавалась для снижения температуры нагревательного элемента ниже первой температуры до второй температуры,
причем обеспечено повышение мощности, подаваемой на нагревательный элемент во время первой фазы, по меньшей мере один раз во время первой фазы и генерирование аэрозоля во время второй фазы.
12. Генерирующая аэрозоль система, содержащая устройство по п.11 и картридж, заключающий в себе образующий аэрозоль субстрат и выполненный с возможностью взаимодействия с указанным устройством таким образом, чтобы по меньшей мере один нагревательный элемент устройства располагался с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата картриджа.
13. Генерирующая аэрозоль система по п.12, в которой картридж содержит первое отделение и второе отделение и образующий аэрозоль субстрат содержит жидкий источник никотина, заключенный в первом отделении, и жидкий источник кислоты, заключенный во втором отделении.
14. Способ управления электрическим нагревательным элементом в генерирующем аэрозоль устройстве, содержащем нагреватель, содержащий по меньшей мере один нагревательный элемент, выполненный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата, и источник питания для подачи мощности на нагревательный элемент; при этом способ включает этапы, на которых: управляют подачей мощности на нагревательный элемент в режиме предварительного нагрева, включающем подачу мощности на нагревательный элемент для повышения температуры нагревательного элемента от начальной температуры до целевой температуры предварительного нагрева, причем мощность, подаваемую на нагреватель в режиме предварительного нагрева, повышают согласно заданному профилю мощности.
15. Способ управления электрическим нагревательным элементом по п.14, согласно которому заданный профиль мощности включает какое-либо одно из следующего:
повышение мощности, подаваемой на нагревательный элемент, за множество этапов, каждый из которых имеет заданную длительность; или
повышение мощности, подаваемой на нагревательный элемент, с заданной скоростью.
| WO 2016166064 A1, 20.10.2016 | |||
| CN 107296301 A, 27.10.2017 | |||
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭНДОЛЮМИНАЛЬНОГО ИЛИ ЛАПАРОСКОПИЧЕСКОГО ЗАХВАТА И ВЫРЕЗАНИЯ ОБРАЗЦА ТКАНИ ИЗ ОБЛАСТЕЙ ТЕЛА ПАЦИЕНТА | 2007 |
|
RU2454956C2 |
| СИСТЕМА ГЕНЕРИРОВАНИЯ АЭРОЗОЛЯ С УЛУЧШЕННЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ АЭРОЗОЛЯ | 2012 |
|
RU2613785C2 |
