Настоящее изобретение относится к системе, генерирующей аэрозоль, и устройству, генерирующему аэрозоль. В частности, настоящее изобретение относится к системе, содержащей источник никотина и источник кислоты, для генерирования аэрозоля, содержащего частицы соли никотина.
Известны системы для доставки никотина пользователю, которые генерируют вдыхаемый аэрозоль из твердого субстрата, образующего аэрозоль, такого как табак, посредством нагрева, а не сжигания твердого субстрата, образующего аэрозоль. Некоторые из этих систем содержат устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее камеру, выполненную с возможностью вмещения твердого субстрата, образующего аэрозоль, и нагреватель внутри камеры или вокруг нее для нагрева твердого субстрата, образующего аэрозоль, и высвобождения летучих соединений из субстрата, которые охлаждаются с образованием аэрозоля. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть обеспечен в картридже. Картридж может быть в виде стержня, содержащего твердый субстрат, образующий аэрозоль, такой как собранный гофрированный лист табака и другие элементы, такие как фильтры и передающие части, обернутые вместе в виде стержня, аналогично обычной сигарете.
Известны системы для доставки никотина пользователю, которые генерируют вдыхаемый аэрозоль из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, содержащего никотин и одно или более веществ для образования аэрозоля. Такие системы обычно содержат устройства, содержащие резервуар, который содержит жидкий субстрат, образующий аэрозоль, нагреватель для испарения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, с генерированием аэрозоля, и элемент для транспортировки жидкости, предназначенный для подачи субстрата к нагревателю. Известная конфигурация таких устройств содержит элемент для транспортировки жидкости в виде капиллярного фитиля, содержащий часть, проходящую в резервуар субстрата, и часть, выходящую из резервуара, и нагреватель в виде электрически резистивной катушки, которую наматывают вокруг части капиллярного фитиля, выходящей из резервуара.
Также известны системы для доставки никотина пользователю, содержащие источник никотина и источник летучего соединения, ускоряющего доставку. Например, в документах WO 2008/121610 A1 и WO 2017/108992 A1 раскрыты устройства, в которых никотин и кислота, такая как пировиноградная кислота или молочная кислота, вступают в реакцию друг с другом в газовой фазе с образованием аэрозоля из частиц соли никотина, который вдыхается пользователем. Системы, содержащие отдельные источник кислоты и источник никотина, обычно приводят в реакцию никотин и кислоту в газообразной форме, с образованием аэрозоля из частиц соли никотина. Чтобы контролировать и уравновешивать концентрации паров никотина и кислоты, достигая эффективной стехиометрии реакции, было предложено нагревать никотин и кислоту в устройствах типа, раскрытого в документе WO 2008/121610 A1.
Все из вышеупомянутых систем содержат один или более летучих субстратов и один или более нагревателей для нагрева одного или более летучих субстратов. Известны различные конфигурации нагревателя. Одна конфигурация нагревателя содержит один или более электрически резистивных нагревательных элементов. Электрически резистивные нагревательные элементы могут образовывать часть устройства и подключаться к блоку питания устройства. Электрически резистивные нагревательные элементы могут образовывать часть картриджа, содержащего летучий субстрат, и могут быть соединены с блоком питания устройства, когда картридж размещен в устройстве, посредством дополнительных контактов на корпусе картриджа и корпусе устройства. Другая конфигурация нагревателя содержит компоновку для индукционного нагрева, содержащую один или более сусцепторов (индукционных токоприемных элементов) и одну или более индукционных катушек. Обычно токоприемный элемент расположен в картридже, содержащем один или более летучих субстратов, и устройство, содержащее индукционную катушку, выполнено с возможностью генерирования колебательного магнитного поля, которое индуцирует напряжение в токоприемном элементе для нагрева токоприемного элемента, когда картридж размещен в устройстве.
Система, генерирующая аэрозоль, использующая компоновку для индукционного нагрева, имеет преимущество, заключающееся в том, что не нужно создавать электрические контакты между картриджем, содержащим токоприемник, и устройством, содержащим индукционную катушку, чтобы нагревать летучий субстрат в картридже. Токоприемный элемент не нуждается в электрическом соединении с любыми другими компонентами, устраняя потребность в пайке или других связующих элементах. Кроме того, индукционная катушка обеспечена как часть устройства, делая возможным создание простого, недорогого и надежного картриджа. Картриджи обычно представляют собой одноразовые изделия, изготавливаемые в существенно больших количествах, чем устройства, с которыми они работают. Соответственно, уменьшение стоимости картриджей, даже если это требует более дорогого устройства, может привести к значительной экономии средств как для производителей, так и для потребителей.
Поскольку токоприемный элемент в картридже физически не соединен непосредственно со схемой управления устройства, генерирующего аэрозоль, схема управления не способна напрямую измерять электрические свойства или величины токоприемника, такие как электрическое сопротивление токоприемника. Таким образом, схема управления не может напрямую измерять свойство или величину токоприемника и вычислять температуру токоприемника на основе известных соотношений между измеряемой величиной и температурой.
Также было обнаружено, что температура окружающей среды вблизи системы, генерирующей аэрозоль, может влиять на способность системы увеличивать температуру картриджа до необходимой рабочей температуры и поддерживать температуру картриджа при необходимой рабочей температуре.
Было бы целесообразно обеспечить индукционно нагреваемую систему, генерирующую аэрозоль, которая способна работать в широком диапазоне температур окружающей среды. Было бы целесообразно обеспечить индукционно нагреваемую систему, генерирующую аэрозоль, которая способна нагревать летучий субстрат до необходимой температуры в широком диапазоне температур окружающей среды. Было бы целесообразно обеспечить индукционно нагреваемую систему, генерирующую аэрозоль, которая способна генерировать постоянное количество аэрозоля в широком диапазоне температур окружающей среды. В частности, было бы целесообразно обеспечить индукционно нагреваемую систему, генерирующую аэрозоль, содержащую источник никотина и источник кислоты для генерирования аэрозоля, содержащего частицы соли никотина, которая способна работать в широком диапазоне температур окружающей среды, обеспечивая при этом постоянную подачу аэрозоля.
Согласно настоящему изобретению предлагается система, генерирующая аэрозоль, содержащая: картридж, содержащий летучий субстрат и токоприемник; и устройство, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью размещения картриджа. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит: корпус, содержащий камеру, размер которой позволяет размещать по меньшей мере часть картриджа; индукционную катушку, расположенную вокруг по меньшей мере части камеры; блок питания; датчик температуры окружающей среды и схему управления, выполненную с возможностью управления подачей питания от блока питания на индукционную катушку. Схема управления выполнена с возможностью управления подачей питания от блока питания на индукционную катушку на основе одного или более показаний с датчика температуры окружающей среды.
Предпочтительно блок питания соединен с индукционной катушкой и выполнен с возможностью подачи колебательного тока на индукционную катушку. Предпочтительно колебательный ток представляет собой высокочастотный колебательный ток. В контексте данного документа «высокочастотный колебательный ток» обозначает колебательный ток с частотой от 500 кГц до 30 МГц. Высокочастотный колебательный ток может иметь частоту от 1 до 30 МГц, предпочтительно от 1 до 10 МГц и более предпочтительно от 5 до 7 МГц.
Во время работы колебательный ток проходит через индукционную катушку для генерирования переменного магнитного поля, индуцирующего напряжение в токоприемном элементе. Индуцированное напряжение заставляет ток течь в токоприемный элемент, и этот ток приводит к нагреву токоприемного элемента джоулевым теплом, что в свою очередь нагревает часть картриджа, в которой расположен токоприемный элемент. Поскольку токоприемный элемент является ферромагнитным, потери на гистерезис в токоприемном элементе также генерируют значительное количество тепла.
В контексте данного документа «токоприемный элемент» означает проводящий элемент, нагревающийся при воздействии на него изменяющегося магнитного поля. Это может быть результатом вихревых токов, индуцированных в токоприемном элементе, и/или потерь на гистерезис.
Система выполнена с возможностью увеличения температуры картриджа выше температуры окружающей среды во время сеанса генерирования аэрозоля. Система может быть выполнена с возможностью увеличения температуры картриджа до «нормальной» или «стандартной» рабочей температуры или до нормального или стандартного температурного профиля, который изменяется с течением времени во время сеанса генерирования аэрозоля. Время, необходимое для увеличения температуры картриджа от начальной температуры до необходимой рабочей температуры, может называться в данном документе «временем предварительного нагрева».
В контексте данного документа термин «температура окружающей среды» используется для обозначения температуры воздуха вблизи системы, генерирующей аэрозоль. Другими словами, термин «температура окружающей среды» обозначает температуру воздуха, окружающего систему, генерирующую аэрозоль.
В контексте данного документа «температура картриджа» используется для обозначения средней температуры картриджа и температуры определенных элементов или областей картриджа, таких как одно или более отделений картриджа или токоприемного элемента в картридже. Следует понимать, что различные области картриджа могут нагреваться с разной скоростью во время нагрева токоприемного элемента и что средняя температура картриджа может значительно отличаться от локальной температуры в определенных областях картриджа. Например, температура токоприемника в картридже, вероятно, будет значительно выше, чем температура на наружной стенке корпуса картриджа. Для некоторых картриджей температура самого токоприемника или температура одной или более конкретных областей картриджа может быть критически важной для генерирования аэрозоля, тогда как для других картриджей средняя температура картриджа может быть критически важной для генерирования аэрозоля. Соответственно, «температура картриджа» используется в данном документе в целом для обозначения температуры картриджа, а конкретные ссылки на температуру конкретного элемента или области картриджа или на среднюю температуру картриджа используются там, где необходимо определить конкретную температуру.
Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит датчик температуры окружающей среды. Показания от датчика температуры окружающей среды указывают на температуру окружающей среды вблизи системы.
Преимущественно датчик температуры окружающей среды может быть по существу термически изолирован от камеры для размещения картриджа. Это может по существу предотвратить или препятствовать влиянию температуры картриджа на температуру, измеряемую датчиком температуры окружающей среды. Преимущественно это может уменьшить передачу тепла между картриджем, индукционной катушкой и датчиком температуры окружающей среды.
Датчик температуры окружающей среды может быть расположен на расстоянии от камеры для размещения картриджа. Между датчиком температуры окружающей среды и камерой для размещения картриджа может быть обеспечен зазор для воздуха. В некоторых вариантах осуществления устройство, генерирующее аэрозоль, является удлиненным и содержит продольную ось. Датчик температуры окружающей среды может быть расположен на расстоянии от камеры для размещения картриджа вдоль продольной оси. Датчик температуры окружающей среды может быть расположен на конце устройства, противоположном камере для размещения картриджа. Устройство может иметь ближний конец и дальний конец, и камера может быть расположена на ближнем конце, а датчик температуры окружающей среды может быть расположен на дальнем конце устройства.
В контексте данного документа термины «ближний» и «дальний» используются для описания относительных положений компонентов или частей компонентов устройств, генерирующих аэрозоль, и картриджа.
Датчик температуры окружающей среды может быть расположен на расстоянии от схемы управления. Схема управления может быть соединена с датчиком температуры окружающей среды для приема показаний от датчика температуры окружающей среды.
Схема управления и датчик температуры окружающей среды могут быть расположены на печатной плате. Датчик температуры окружающей среды может составлять единое целое со схемой управления. Датчик температуры окружающей среды может представлять собой составную часть схемы управления.
Датчик температуры окружающей среды может представлять собой датчик температуры любого подходящего типа. Подходящие датчики температуры включают: датчики температуры с запрещенной зоной, резистивные датчики температуры (RTD), термопары, терморезисторы, в частности, терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), и полупроводниковые датчики температуры. Предпочтительно датчик температуры окружающей среды представляет собой датчик температуры МЭМС. Датчик температуры окружающей среды может представлять собой датчик температуры с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления схема управления и датчик температуры окружающей среды предусмотрены на печатной плате. Печатная плата может быть расположена на расстоянии от камеры для размещения картриджа. В некоторых вариантах осуществления схема управления содержит микропроцессор или микроконтроллер или специализированную интегральную схему (ASIC), содержащую датчик температуры окружающей среды.
Схема управления может быть выполнена с возможностью снятия одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды в любое подходящее время во время сеанса генерирования аэрозоля или перед ним. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления схема управления выполнена с возможностью снятия одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды до того, как питание подадут на индукционную катушку. В некоторых особо предпочтительных вариантах осуществления схема управления выполнена с возможностью снятия одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды после того, как устройство было включено пользователем, и до того, как питание подадут на индукционную катушку в первый раз после включения устройства. Другими словами, схема управления может быть выполнена с возможностью снятия одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды до сеанса генерирования аэрозоля. Преимущественно это может обеспечивать то, что температура картриджа не влияет на одно или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды, когда картридж нагревают.
В некоторых вариантах осуществления схема управления выполнена с возможностью снятия показания температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды перед сеансом генерирования аэрозоля. В некоторых вариантах осуществления схема управления выполнена с возможностью снятия одного показания температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды в начале сеанса генерирования аэрозоля. В некоторых вариантах осуществления схема управления выполнена с возможностью снятия множества показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды во время сеанса генерирования аэрозоля. Схема управления может быть выполнена с возможностью снятия показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды через равные промежутки времени.
Преимущественно авторы настоящего изобретения поняли, что температура окружающей среды вблизи системы влияет на температуру картриджа во время сеанса генерирования аэрозоля. В частности, авторы настоящего изобретения поняли, что температура окружающей среды вблизи системы влияет на способность системы поддерживать температуру картриджа при необходимой рабочей температуре. Авторы настоящего изобретения также поняли, что температура окружающей среды вблизи системы влияет на время предварительного нагрева системы.
Система может иметь предварительно определенную «нормальную» или «стандартную» температуру окружающей среды, при которой предполагается, что устройство будет работать. Предварительно определенная «нормальная» температура окружающей среды может представлять собой комнатную температуру. Комнатная температура в контексте данного документа означает приблизительно 20 градусов Цельсия.
Если систему используют при «нормальной» температуре окружающей среды, система может быть выполнена с возможностью увеличения температуры картриджа от температуры окружающей среды до необходимой рабочей температуры в течение предварительно заданного времени предварительного нагрева. Система может быть выполнена с возможностью поддержания температуры картриджа на уровне необходимой рабочей температуры после достижения необходимой рабочей температуры.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что в некоторых конфигурациях температура окружающей среды не существенно влияет на способность системы поддерживать температуру картриджа при необходимой рабочей температуре вблизи системы, когда температура окружающей среды находится в пределах диапазона «нормальной» температуры окружающей среды. Аналогичным образом, авторы настоящего изобретения обнаружили, что в некоторых конфигурациях температура окружающей среды не существенно влияет на время предварительного нагрева системы, когда температура окружающей среды вблизи системы находится в пределах диапазона «нормальной» температуры окружающей среды.
Диапазон «нормальной» температуры окружающей среды может представлять собой любой подходящий диапазон температуры. Диапазон «нормальной» температуры окружающей среды может находиться в пределах приблизительно 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 градусов Цельсия от предварительно определенной «нормальной» температуры окружающей среды. Диапазон «нормальной» температуры окружающей среды может находиться в пределах приблизительно 5 градусов Цельсия от комнатной температуры. Когда систему используют в средах с температурой окружающей среды от приблизительно 15 градусов Цельсия до приблизительно 25 градусов Цельсия, системе может не потребоваться регулировка питания, подаваемого на индукционную катушку, чтобы компенсировать влияние температуры окружающей среды. Обычный диапазон «нормальной» температуры окружающей среды может составлять от приблизительно 10 градусов Цельсия до приблизительно 30 градусов Цельсия, от приблизительно 12 градусов Цельсия до приблизительно 27 градусов Цельсия или от приблизительно 15 градусов Цельсия до приблизительно 25 градусов Цельсия.
Схема управления выполнена с возможностью управления подачей питания от блока питания на индукционную катушку для управления нагревом токоприемника в картридже. Схема управления может быть выполнена с возможностью подачи конкретного профиля питания на индукционную катушку с течением времени. Схема управления может быть выполнена с возможностью подачи конкретного профиля питания на индукционную катушку с течением времени, чтобы поднять температуру картриджа до необходимой рабочей температуры и поддерживать температуру картриджа при необходимой рабочей температуре.
В некоторых вариантах осуществления схема управления может быть выполнена с возможностью подачи постоянного питания на индукционную катушку. Схема управления может быть выполнена с возможностью подачи постоянного напряжения на индукционную катушку. Схема управления может быть выполнена с возможностью подачи постоянного тока на индукционную катушку.
В некоторых вариантах осуществления схема управления может быть выполнена с возможностью изменения питания, подаваемого на индукционную катушку с течением времени. Схема управления может быть выполнена с возможностью увеличения питания от начального питания до рабочего питания в течение предварительно заданного периода времени. Схема управления может быть выполнена с возможностью уменьшения питания, подаваемого на индукционную катушку, от начального питания до рабочего питания в течение предварительно заданного периода времени. Подача начального питания на индукционную катушку и уменьшение питания, подаваемого на индукционную катушку после периода времени предварительного нагрева, могут быть полезными для максимально быстрого увеличения температуры картриджа до необходимой рабочей температуры. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления схема управления может быть выполнена с возможностью постепенного увеличения питания, подаваемого от блока питания на индукционную катушку с течением времени, от начального питания до рабочего питания. Постепенное увеличение питания может представлять собой непрерывное постепенное увеличение, или ступенчатое, или нарастающее увеличение. Схема управления может быть выполнена с возможностью постепенного увеличения питания, подаваемого от блока питания на индукционную катушку с течением времени, от начального питания до конечного питания предварительного нагрева, которое больше, чем последовательное рабочее питание. Скорость увеличения может быть постоянной в течение периода времени предварительного нагрева, так что увеличение становится линейным со временем. Скорость увеличения может увеличиваться в течение периода времени предварительного нагрева, так что увеличение образует выпуклую кривую со временем. Скорость увеличения может уменьшаться в течение периода времени предварительного нагрева, так что увеличение образует вогнутую кривую со временем.
Если систему используют при предварительно определенной нормальной температуре окружающей среды или в пределах предварительно определенного диапазона нормальной температуры окружающей среды, то схема управления может быть выполнена с возможностью подачи «нормального» или «стандартного» профиля питания на индукционную катушку с течением времени. «Нормальный» или «стандартный» профиль питания может соответствовать необходимому температурному профилю картриджа. Например, нормальный профиль питания может включать схему управления, подающую постоянное среднее питание от блока питания на индукционную катушку в течение сеанса генерирования аэрозоля. В другом примере нормальный профиль питания может включать схему управления, подающую питание от блока питания на индукционную катушку в предварительно заданной кривой с течением времени во время сеанса генерирования аэрозоля.
Любое подходящее питание может быть подано от блока питания на индукционную катушку во время сеанса генерирования аэрозоля. Например, подходящее «нормальное» или «стандартное» рабочее питание, подлежащее подаче от блока питания на индукционную катушку, может составлять от приблизительно 0,25 Ватт до приблизительно 1 Ватт, или от приблизительно 0,35 Ватт до приблизительно 0,85 Ватт, или от приблизительно 0,45 Ватт до приблизительно 0,78 Ватт. Например, нормальное конечное питание предварительного нагрева, подлежащее подаче от блока питания на индукционную катушку, может составлять от приблизительно 0,5 Ватт до приблизительно 3 Ватт, от приблизительно 0,75 Ватт до приблизительно 2 Ватт или от приблизительно 0,9 Ватт до приблизительно 1,5 Ватт в вариантах осуществления, в которых конечное питание предварительного нагрева больше, чем последовательное рабочее питание. Эти приведенные в качестве примера значения питания могут быть применимы к системам, содержащим картриджи, которые содержат источники никотина и кислоты, которые выполнены с возможностью увеличения температуры картриджа до максимальной установившейся температуры от приблизительно 90 градусов Цельсия до приблизительно 120 градусов Цельсия.
В некоторых вариантах осуществления схема управления выполнена с возможностью регулирования питания, подаваемого на индукционную катушка, на основе одного или более показаний температуры окружающей среды, чтобы увеличивать температуру картриджа от температуры окружающей среды до необходимой рабочей температуры в течение предварительно заданного времени предварительного нагрева. Это может помочь обеспечить то, чтобы ощущения пользователя системы оставались неизменными независимо от температуры окружающей среды.
Если систему используют при температурах окружающей среды, которые ниже предварительно определенной нормальной температуры окружающей среды или ниже предварительно определенного диапазона нормальной температуры окружающей среды, то может потребоваться увеличить питание, подаваемое на индукционную катушку, относительно нормального профиля питания. Схема управления может быть выполнена с возможностью увеличения питания, подаваемого на индукционную катушку, относительно нормального профиля питания, когда показание от датчика температуры окружающей среды указывает на то, что температура окружающей среды ниже предварительно определенной нормальной температуры окружающей среды или ниже предварительно определенного диапазона нормальной температуры. В некоторых вариантах осуществления схема управления может быть выполнена с возможностью увеличения питания, подаваемого на индукционную катушку, относительно нормального профиля питания только во время периода времени начального предварительного нагрева. Это может позволить системе поднять температуру картриджа до необходимой рабочей температуры в пределах предварительно определенного периода времени предварительного нагрева. В некоторых вариантах осуществления схема управления может быть выполнена с возможностью увеличения питания, подаваемого на индуктор, относительно нормального профиля питания на протяжении сеанса генерирования аэрозоля.
В некоторых вариантах осуществления схема управления может быть выполнена с возможностью увеличения длительности периода времени предварительного нагрева относительно длительности периода времени предварительного нагрева нормального профиля питания, когда показание от датчика температуры окружающей среды указывает на то, что температура окружающей среды ниже предварительно определенной нормальной температуры окружающей среды или ниже диапазона нормальной температуры окружающей среды. Это может включать подачу начального питания на индукционную катушку и снижение питания до рабочего питания после увеличенного периода времени предварительного нагрева относительно периода времени предварительного нагрева нормального профиля питания.
Если систему используют при температурах окружающей среды, которые выше предварительно определенной «нормальной» температуры окружающей среды или предварительно определенного диапазона «нормальной» температуры окружающей среды, то может потребоваться понизить питание, подаваемое на индукционную катушку, относительно нормального профиля питания. Схема управления может быть выполнена с возможностью уменьшения питания, подаваемого на индукционную катушку, относительно нормального профиля питания, когда показание температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды указывает на то, что температура окружающей среды выше предварительно определенной нормальной температуры окружающей среды или выше предварительно определенного диапазона нормальной температуры. В некоторых вариантах осуществления схема управления может быть выполнена с возможностью уменьшения питания, подаваемого на индукционную катушку, относительно нормального профиля питания только во время периода времени начального предварительного нагрева. Это может позволить системе поднять температуру картриджа до необходимой рабочей температуры в пределах предварительно определенного периода времени предварительного нагрева без увеличения температуры картриджа выше необходимой рабочей температуры. В некоторых вариантах осуществления схема управления может быть выполнена с возможностью уменьшения питания, подаваемого на индуктор, относительно нормального профиля питания на протяжении сеанса генерирования аэрозоля.
В некоторых вариантах осуществления схема управления может быть выполнена с возможностью уменьшения длительности периода времени предварительного нагрева относительно длительности периода времени предварительного нагрева нормального профиля питания, когда показание от датчика температуры окружающей среды указывает на то, что температура окружающей среды ниже предварительно определенной нормальной температуры окружающей среды или ниже диапазона нормальной температуры окружающей среды. Это может включать подачу начального питания на индукционную катушку и снижение питания до рабочего питания после уменьшенного периода времени предварительного нагрева относительно периода времени предварительного нагрева нормального профиля питания.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления схема управления выполнена с возможностью управления питанием, подаваемым на индукционную катушку на основе целевого значения. Целевое значение соответствует параметру схемы управления, которым может управлять схема управления для регулировки питания, подаваемого на индукционную катушку.
Целевое значение может представлять собой целевое питание, так что схема управления выполнена с возможностью удерживания среднего питания, подаваемого на индукционную катушку, при целевом значении питания. Целевое значение также может представлять собой любой другой подходящий тип целевого значения, например, целевое значение напряжения, целевое значение тока или целевое значение сопротивления. Например, целевое значение может представлять собой целевое значение напряжения, и схема управления может быть выполнена с возможностью управления подачей питания на индукционную катушку посредством поддержания среднего напряжения по всей индукционной катушке при постоянном значении, соответствующем целевому значению напряжения.
Схема управления может содержать запоминающее устройство, хранящее целевое значение.
Схема управления может быть дополнительно выполнена с возможностью управления питанием, подаваемым на индукционную катушку, посредством регулирования целевого значения на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды; и управления подачей питания на индукционную катушку на основе отрегулированного целевого значения. Целевое значение может быть увеличено или уменьшено на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды.
В некоторых вариантах осуществления величина регулирования целевого значения может изменяться в функциональной зависимости от одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды. Другими словами, схема управления может регулировать целевое значение на основе известного соотношения между целевым значением и одним или более показаниями температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды. Например, целевое значение может представлять собой целевое сопротивление компонента схемы управления, и известно, что сопротивление компонента изменяется пропорционально температуре.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления величина регулирования целевого значения может быть нарастающей, дискретной или ступенчатой. Другими словами, величина регулирования целевого значения может быть одинаковой для диапазона показаний температуры окружающей среды. Преимущественно это может уменьшить количество ресурсов, необходимых процессору для регулирования целевого значения. Например, если показания температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды составляет до 10 градусов Цельсия выше предварительно заданного диапазона нормальной температуры окружающей среды, то целевое значение может быть уменьшено на первое значение регулирования, и если показания температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды более чем на 10 градусов Цельсия выше предварительно заданного диапазона нормальной температуры окружающей среды, то целевое значение может быть уменьшено на второе значение регулирования, которое больше, чем первое значение регулирования. Аналогичным образом, если показания температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды составляет до 10 градусов Цельсия ниже предварительно заданного диапазона нормальной температуры окружающей среды, то целевое значение может быть уменьшено на первое значение регулирования, и если показания температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды ниже 10 градусов Цельсия выше предварительно заданного диапазона нормальной температуры окружающей среды, то целевое значение может быть увеличено на второе значение регулирования, которое больше, чем первое значение регулирования.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления система может быть выполнена с возможностью работы в диапазоне рабочей температуры окружающей среды и схема управления может быть выполнена с возможностью предотвращения или препятствования подаче питания от блока питания на индукционную катушку, если одно или более показаний температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды находится вне диапазона рабочей температуры окружающей среды. Подходящие диапазоны рабочей температуры окружающей среды для системы могут составлять от приблизительно -10 градусов Цельсия до приблизительно 50 градусов Цельсия, от приблизительно -5 градусов Цельсия до приблизительно 40 градусов Цельсия, от приблизительно 0 градусов Цельсия до приблизительно 37 градусов Цельсия или от приблизительно 15 градусов Цельсия до приблизительно 35 градусов Цельсия. Схема управления может быть выполнена с возможностью предотвращения или препятствования подаче питания от блока питания на индукционную катушку, если одно или более показаний температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды ниже приблизительно 10 градусов Цельсия, приблизительно 5 градусов Цельсия, приблизительно 0 градусов Цельсия, приблизительно -5 градусов Цельсия или приблизительно -10 градусов Цельсия. Схема управления может быть выполнена с возможностью предотвращения или препятствования подаче питания от блока питания на индукционную катушку, если одно или более показаний температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды выше приблизительно 35 градусов Цельсия, приблизительно 40 градусов Цельсия, приблизительно 45 градусов Цельсия, приблизительно 50 градусов Цельсия или приблизительно 55 градусов Цельсия.
В некоторых из предпочтительных вариантов осуществления величину регулирования целевого значения определяют на основе сравнения одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды со множеством эталонных значений температуры окружающей среды, причем каждое эталонное значение температуры окружающей среды связано с конкретным регулированием целевого значения. Например, схема управления может быть выполнена с возможностью сравнения каждого показания температуры окружающей среды со множеством эталонных значений температуры окружающей среды. Каждое эталонное значение температуры окружающей среды может быть связано с конкретным регулированием целевого значения.
В некоторых вариантах осуществления целевое значение может изменяться со временем. В этих вариантах осуществления целевой профиль может быть образован из множества целевых значений, причем каждое целевое значение связано с конкретным периодом времени сеанса генерирования аэрозоля. Например, первое целевое значение может быть связано с первыми 10 секундами сеанса генерирования аэрозоля (т.е. периодом времени предварительного нагрева, составляющим 10 секунд), а второе целевое значение может быть связано с оставшимся временем сеанса генерирования аэрозоля, начиная с 10 секунд и далее.
Схема управления может быть выполнена с возможностью управления питанием, подаваемым на индукционную катушку, посредством регулирования целевого профиля на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды. Другими словами, схема управления может быть выполнена с возможностью управления питанием, подаваемым на индукционную катушку, посредством регулирования по меньшей мере одного из множества целевых значений и промежутков времени, связанных с каждым из целевых значений, на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды. Величина регулирования целевого профиля может быть одинаковой для каждого целевого значения целевого профиля. Преимущественно это может уменьшить количество ресурсов процессора, необходимых для осуществления регулирования температуры окружающей среды.
Величина регулирования целевого значения или целевых значений целевого профиля может быть любой подходящей величиной. Например, величина регулирования может составлять до приблизительно 75 процентов от нормального целевого значения, до приблизительно 50 процентов от нормального целевого значения, до приблизительно 45 процентов от нормального целевого значения, до приблизительно 35 процентов от нормального целевого значения, до приблизительно 25 процентов от нормального целевого значения, до приблизительно 15 процентов от нормального целевого значения или до приблизительно 10 процентов от нормального целевого значения. Другими словами, если величина регулирования составляет приблизительно 10 процентов от нормального целевого значения, то регулирование для увеличения нормального целевого значения приведет к тому, что отрегулированное целевое значение будет в 1,1 раза больше величины нормального целевого значения, а регулирование для уменьшения нормального целевого значения приведет к тому, что отрегулированное целевое значение будет в 0,9 раза больше величины нормального целевого значения.
В некоторых приведенных в качестве примера вариантах осуществления, где целевое значение или целевой профиль представляет собой целевое значение мощности или целевой профиль мощности, величина регулирования может составлять до приблизительно 1 Ватт, до приблизительно 0,85 Ватт, до приблизительно 0,75 Ватт, до приблизительно 0,60 Ватт или до приблизительно 0,55 Ватт.
Целевое значение или целевой профиль могут быть отрегулированы на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды в любое подходящее время перед сеансом генерирования аэрозоля или во время сеанса генерирования аэрозоля. В некоторых вариантах осуществления целевое значение или целевой профиль могут быть отрегулированы один раз перед сеансом генерирования аэрозоля. В некоторых вариантах осуществления целевое значение или целевой профиль могут быть отрегулированы один раз в начале сеанса генерирования аэрозоля. В некоторых вариантах осуществления целевое значение или целевой профиль могут быть отрегулированы множество раз перед сеансом генерирования аэрозоля и во время сеанса генерирования аэрозоля. Целевое значение или целевой профиль могут быть отрегулированы через равные промежутки.
Каждое показание температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды и каждое определение регулирования целевого значения на основе измерения требует ресурсов процессора и питания. Соответственно, может быть полезно, чтобы схема управления была выполнена с возможностью снимать одно показание температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды во время сеанса генерирования аэрозоля, чтобы снизить или свести к минимуму использование процессора и потребление питания схемой управления.
Сеанс генерирования аэрозоля может включать непрерывный нагрев картриджа в течение периода, составляющего приблизительно шесть минут, что соответствует обычному времени, необходимому для выкуривания обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере сеанс генерирования аэрозоля может включать предварительно заданное количество затяжек или отдельных активаций индукционной катушки.
Предпочтительно, одно или более показаний температуры окружающей среды показания от датчика температуры окружающей среды могут быть измерены перед началом сеанса генерирования аэрозоля или в начале сеанса генерирования аэрозоля. Аналогичным образом, предпочтительно регулирование целевого значения на основе одного или более показаний температуры окружающей среды может быть определено перед началом сеанса генерирования аэрозоля или в начале сеанса генерирования аэрозоля.
В некоторых вариантах осуществления схема управления выполнена с возможностью регулирования целевого значения только на протяжении времени предварительного нагрева. Другими словами, схема управления выполнена с возможностью регулирования целевого значения за время, необходимое для увеличения температуры картриджа от температуры окружающей среды до необходимой рабочей температуры.
В некоторых вариантах осуществления схема управления выполнена с возможностью регулирования целевого значения на основе одного или более показаний температуры окружающей среды, чтобы увеличить температуру картриджа от температуры окружающей среды до необходимой рабочей температуры в течение предварительно заданного времени предварительного нагрева. Это может помочь обеспечить то, чтобы ощущения пользователя системы оставались неизменными независимо от температуры окружающей среды.
Известны предложения предшествующего уровня техники для определения температуры токоприемника в индукционно нагреваемой системе, генерирующей аэрозоль, без непосредственного измерения электрических величин токоприемника. Например, в документах WO-A1-2015/177255, WO-A1-2015/177256 и WO-A1-2015/177257 предлагается электрическая система, генерирующая аэрозоль, которая содержит устройство, содержащее блок питания постоянного тока и индуктор, а также схему, выполненную с возможностью измерения напряжения постоянного тока и постоянного тока, подаваемого от блока питания постоянного тока, которую используют для определения кажущегося сопротивления токоприемника. В этих примерах блок питания постоянного тока расположен с возможностью подачи постоянного тока в преобразователь постоянного тока в переменный, и измеренные напряжение постоянного тока и постоянный ток, подаваемые от блока питания постоянного тока, представляют собой напряжение и ток на впускной стороне преобразователя постоянного тока в переменный. Следует понимать, что варианты осуществления, содержащие блок питания постоянного тока для постоянного напряжения, могут не требовать измерения постоянного напряжения. Как описано в вышеуказанных документах, было обнаружено, что кажущееся сопротивление токоприемника меняется вместе с температурой токоприемника в строго неизменном соотношении в определенных диапазонах температуры токоприемника. Строго неизменное соотношение позволяет однозначно определять температуру токоприемника на основе определения кажущегося сопротивления токоприемника. Другими словами, каждое определенное значение кажущегося сопротивления токоприемника является характерным только для одного значения температуры токоприемника, так что в соотношении отсутствует неоднозначность. Неизменное соотношение температуры токоприемника и кажущегося сопротивления токоприемника позволяет определять и регулировать температуру токоприемника и, таким образом, определять и регулировать температуру летучего субстрата.
Система, генерирующая аэрозоль, согласно настоящему изобретению обычно содержит одноразовый картридж и прочное или многоразовое устройство. Из-за различий в геометрической форме и свойствах токоприемников в разных картриджах может оказаться невозможным для устройства точно определить абсолютную температуру токоприемника на основе измерений кажущегося сопротивления одного токоприемника без калибровки устройства для каждого картриджа. Преимущественно авторы настоящего изобретения поняли, что измерение температуры окружающей среды вблизи системы, в дополнение к измерению кажущегося сопротивления токоприемника, обеспечивает схему управления дополнительной информацией, которая может позволить системе управления более точно оценивать абсолютную температуру токоприемника.
В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления устройство содержит блок питания постоянного тока и схема управления выполнена с возможностью измерения кажущегося сопротивления токоприемника. Схема управления может быть выполнена с возможностью измерения напряжения постоянного тока и постоянного тока по всему блоку питания постоянного тока для определения кажущегося сопротивления токоприемника.
В этих особенно предпочтительных вариантах осуществления целевое значение представляет собой целевое кажущееся сопротивление токоприемника. Схема управления может быть выполнена с возможностью отслеживания кажущегося сопротивления токоприемника и регулирования питания, подаваемого на индукционную катушку, чтобы поддерживать кажущееся сопротивление токоприемника при целевом значении кажущегося сопротивления. Целевое значение кажущегося сопротивления может соответствовать кажущемуся сопротивлению токоприемника, когда систему используют при нормальной температуре окружающей среды и картридж нагревают до необходимой рабочей температуры.
Целевое кажущееся сопротивление токоприемника может представлять собой любое подходящее значение для системы. Целевое кажущееся сопротивление токоприемника может изменяться в зависимости от конфигурации токоприемника, материала токоприемника, конструкции картриджа, преобразователя постоянного тока в переменный тока, компонентов схемы управления и блока питания постоянного тока. В некоторых вариантах осуществления целевое кажущееся сопротивление токоприемника при комнатной температуре может составлять от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 Ом, от приблизительно 1 до приблизительно 7 Ом, от приблизительно 1,5 до приблизительно 5 Ом или от приблизительно 2,0 до приблизительно 3,5 Ом.
Схема управления может быть выполнена с возможностью измерения кажущегося сопротивления токоприемника на протяжении сеанса генерирования аэрозоля.
Во время работы, когда систему используют в пределах диапазона нормальной температуры окружающей среды, схема управления может быть выполнена с возможностью отслеживания кажущегося сопротивления токоприемника, подавая при этом питание на индукционную катушку, и управления питанием, подаваемым на индукционную катушку, чтобы поддерживать кажущееся сопротивление токоприемника при необходимом целевом значении кажущегося сопротивления. Поскольку кажущееся сопротивление токоприемника в целом соответствует температуре токоприемника, целевое значение кажущегося сопротивления может быть установлено при ожидаемой необходимой температуре для токоприемника.
В некоторых вариантах осуществления схема управления может хранить целевой профиль кажущегося сопротивления, а не одно целевое значение кажущегося сопротивления. Целевой профиль кажущегося сопротивления может содержать целевые значения кажущегося сопротивления, связанные с конкретными промежутками времени или периодами времени в течение сеанса генерирования аэрозоля. Соответственно, когда систему используют в пределах диапазона нормальной температуры окружающей среды, схема управления может быть выполнена с возможностью отслеживания кажущегося сопротивления токоприемника, подавая при этом питание на индукционную катушку, и управления питанием, подаваемым на индукционную катушку, чтобы поддерживать кажущееся сопротивление токоприемника при необходимом целевом значении кажущегося сопротивления в течение конкретного промежутка времени во время сеанса генерирования аэрозоля. Другими словами, схема управления может быть выполнена с возможностью управления питанием, подаваемым на индукционную катушку, чтобы поддерживать кажущееся сопротивление токоприемника при целевом профиле кажущегося сопротивления. Целевой профиль кажущегося сопротивления может включать начальный целевой профиль кажущегося сопротивления предварительного нагрева. Целевой профиль кажущегося сопротивления предварительного нагрева может постепенно увеличивать целевое значение кажущегося сопротивления со временем в течение периода времени предварительного нагрева. Увеличение может быть непрерывным, а может быть ступенчатым или нарастающим. Скорость увеличения может быть постоянной в течение периода времени предварительного нагрева, так что увеличение становится линейным со временем. Скорость увеличения может увеличиваться в течение периода времени предварительного нагрева, так что увеличение образует выпуклую кривую со временем. Скорость увеличения может уменьшаться в течение периода времени предварительного нагрева, так что увеличение образует вогнутую кривую со временем.
Целевое значение кажущегося сопротивления может увеличиваться от начального целевого значения кажущегося сопротивления до рабочего целевого значения кажущегося сопротивления. Целевое значение кажущегося сопротивления может представлять собой рабочее целевое значение кажущегося сопротивления после периода времени предварительного нагрева. Целевое значение кажущегося сопротивления может увеличиваться от начального целевого значения кажущегося сопротивления до конечного целевого значения кажущегося сопротивления предварительного нагрева. Конечное целевое значение кажущегося сопротивления предварительного нагрева может быть больше, чем рабочее целевое значение кажущегося сопротивления, которое представляет собой целевое значение кажущегося сопротивления после периода времени предварительного нагрева.
Когда показания от датчика температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды вблизи системы выходит за пределы диапазона нормальной температуры окружающей среды, схема управления может быть выполнена с возможностью регулирования целевого значения кажущегося сопротивления или целевого профиля кажущегося сопротивления. Схема управления может быть выполнена с возможностью регулирования целевого кажущегося сопротивления на предварительно заданную величину для конкретного диапазона температур окружающей среды.
Величина предварительно заданного регулирования целевой температуры окружающей среды может быть любой подходящей величиной. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления предварительно заданное регулирование может составлять до приблизительно 10 Ом, до приблизительно 7 Ом, до приблизительно 5 Ом, до приблизительно 4 Ом, до приблизительно 3 Ом, до приблизительно 2 Ом или до приблизительно 1 Ом. В конкретных вариантах осуществления величина регулирования может составлять до приблизительно 1 Ом для температур в диапазоне от приблизительно 15 градусов Цельсия до приблизительно 36 градусов Цельсия.
Схема управления устройства, генерирующего аэрозоль, может быть выполнена с возможностью управления питанием, подаваемым на индукционную катушку, любым подходящим образом. Хотя схема управления может быть выполнена с возможностью регулирования мгновенного питания, подаваемого на индукционную катушку, обычно схема управления управляет средним питанием, подаваемым на индукционную катушку. Предпочтительно схема управления выполнена с возможностью управления средним питанием, подаваемым на индукционную катушку, посредством управления коэффициентом заполнения блока питания. В частности, схема управления может использовать широтно-импульсную модуляцию для управления средним питанием, подаваемым на индукционную катушку.
В особенно предпочтительных вариантах осуществления, содержащих блок питания постоянного тока, схема управления может хранить нормальное целевое кажущееся сопротивление, которое соответствует кажущемуся сопротивлению токоприемника, когда токоприемник находится при необходимой рабочей температуре. Схема управления может хранить множество нормальных целевых кажущихся сопротивлений, причем каждое нормальное целевое кажущееся сопротивление связано с периодом времени в сеансе генерирования аэрозоля. Множество нормальных целевых кажущихся сопротивлений с течением времени образуют профиль нормального целевого кажущегося сопротивления.
Устройство, генерирующее аэрозоль, преимущественно содержит блок питания. Предпочтительно блок питания представляет собой блок питания постоянного тока. Блок питания может быть размещен внутри корпуса устройства. Обычно блок питания представляет собой батарею, такую как литий-железо-фосфатная батарея. Однако в некоторых вариантах осуществления блок питания может представлять собой другой тип устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Блок питания может требовать перезарядки и может обладать емкостью, позволяющей накапливать достаточно энергии для одной или более пользовательских операций, например, одного или более сеансов генерирования аэрозоля. Например, блок питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения непрерывного нагрева картриджа в течение периода, равного приблизительно шести минутам, что соответствует обычному времени, необходимому для выкуривания обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере блок питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций индукционной катушки.
Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит схему управления. Схема управления представляет собой электрическую схему, выполненную с возможностью управления подачей питания от блока питания к индукционной катушке. Схема управления соединена с блоком питания и с индукционной катушкой. Электрическая схема может быть размещена внутри корпуса устройства. Электрическая схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор, микроконтроллер, или специализированную интегральную схему (ASIC), или другую электронную схему, способную обеспечивать управление. Электрическая схема может содержать дополнительные электронные компоненты. Как упоминалось выше, электрическая схема может содержать датчик температуры окружающей среды. Электрическая схема выполнена с возможностью регулирования подачи тока на индукционную катушку. Ток может подаваться на индукционную катушку непрерывно после активации устройства или может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке. Электрическая схема преимущественно содержит преобразователь постоянного тока в переменный для подачи переменного тока на индукционную катушку. Преобразователь постоянного тока в переменный может преимущественно содержать усилитель мощности класса D или класса E.
Схема управления, блок питания и индукционная катушка могут быть способны генерировать пульсирующее электромагнитное поле, имеющее напряженность магнитного поля (H-напряженность поля) от приблизительно 1 килоампера на метр (кА/м) до приблизительно 5 кА/м, от приблизительно 2 кА/м до приблизительно 3 кА/м или приблизительно 2,5 кА/м. Устройство индукционного нагрева может быть способно генерировать пульсирующее электромагнитное поле, имеющее частоту от приблизительно 1 МГц до приблизительно 30 МГц, от приблизительно 1 МГц до приблизительно 10 МГц или от приблизительно 5 МГц до приблизительно 7 МГц.
В отношении токоприемников, образующих низкоомные нагрузки, и электрическое сопротивление которых значительно выше, чем электрическое сопротивление индуктора индуктивно-емкостной сети нагрузки, устройство, генерирующее аэрозоль, согласно настоящему изобретению может нагревать токоприемник до температуры в диапазоне 300-400 градусов по Цельсию в период времени около пяти секунд или даже меньше пяти секунд в некоторых вариантах осуществления.
Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит корпус. Корпус содержит камеру для размещения по меньшей мере части картриджа. Корпус может иметь дальний конец и ближний конец, и камера может быть расположена на ближнем конце устройства. Датчик температуры окружающей среды может быть расположен на дальнем конце устройства. Корпус устройства может быть продолговатым. Корпус может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают металлы, сплавы, пластмассы или композитные материалы, содержащие один или более из таких материалов, или термопластичные материалы, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Предпочтительно материал является легким и нехрупким.
Cистема, генерирующая аэрозоль, содержит картридж. Картридж может представлять собой картридж любого подходящего типа, содержащий летучий субстрат и содержащий токоприемник.
Токоприемник может быть расположен в картридже в тепловой близости к летучему субстрату. Термин «тепловая близость» используется в контексте данного документа со ссылкой на токоприемник и летучий субстрат, для обозначения того, что токоприемник расположен относительно субстрата таким образом, что достаточное количество тепла передается от токоприемника к субстрату. Например, термин «тепловая близость» подразумевает включение вариантов осуществления, в которых токоприемник находится в тесном физическом контакте с летучим субстратом. Термин «тепловая близость» также подразумевает включение вариантов осуществления, в которых токоприемник расположен на расстоянии от летучего субстрата и выполнен с возможностью передачи достаточного количества тепла к летучему субстрату посредством конвекции или излучения.
Токоприемник может содержать один или более токоприемных элементов. В контексте данного документа «токоприемный элемент» означает проводящий элемент, нагревающийся при воздействии на него изменяющегося магнитного поля. Это может быть результатом вихревых токов, индуцированных в токоприемном элементе, и/или потерь на гистерезис.
Материал и геометрическая форма токоприемного элемента могут быть выбраны так, чтобы обеспечивать необходимое электрическое сопротивление и тепловыделение.
Возможные материалы для токоприемных элементов включают графит, молибден, карбид кремния, нержавеющую сталь, ниобий, алюминий и в сущности любые другие проводящие элементы. Токоприемный элемент может представлять собой железистый элемент. Токоприемный элемент может представлять собой ферритовый элемент. Токоприемный элемент может представлять собой элемент из нержавеющей стали. Токоприемный элемент может представлять собой элемент из ферритной нержавеющей стали. Подходящие токоприемные материалы включают нержавеющую сталь марок 410, 420 и 430.
Материал токоприемного элемента может выбираться на основании своей температуры Кюри. При температуре выше его температуры Кюри материал больше не будет являться ферромагнитным, и поэтому больше не будет происходить нагревание, вызванное потерями на гистерезис. В случае, если токоприемный элемент выполнен из одного однокомпонентного материала, температура Кюри может соответствовать максимальной температуре, которой должен обладать токоприемный элемент (другими словами, температура Кюри идентична максимальной температуре, до которой должен нагреваться токоприемный элемент, или отклоняется от этой максимальной температуры приблизительно на 1-3%). Это уменьшает возможность быстрого перегрева.
Если токоприемный элемент выполнен из более чем одного материала, материалы токоприемного элемента могут быть оптимизированы относительно дополнительных аспектов. Например, материалы могут быть выбраны так, чтобы первый материал токоприемного элемента может обладать температурой Кюри, превышающей максимальную температуру, до которой должен нагреваться токоприемный элемент. Этот первый материал токоприемного элемента затем может быть оптимизирован, например, относительно максимального тепловыделения и теплопередачи в летучий субстрат для обеспечения эффективного нагрева токоприемника, с одной стороны. Однако токоприемный элемент в данном случае может дополнительно содержать второй материал, обладающий температурой Кюри, соответствующей максимальной температуре, до которой должен нагреваться токоприемник, и когда токоприемный элемент достигает этой температуры Кюри, магнитные свойства токоприемного элемента в целом изменяются. Это изменение может быть обнаружено и сообщено микроконтроллеру, который затем прерывает генерирование питания переменного тока до тех пор, пока температура снова не опустится ниже температуры Кюри, после чего генерирование питания переменного тока может быть возобновлено.
По меньшей мере часть токоприемного элемента может быть проницаемой для текучей среды. В контексте данного документа «проницаемый для текучей среды» элемент означает элемент, через который может проходить жидкость или газ. Токоприемный элемент может иметь множество отверстий, образованных в нем, чтобы позволить текучей среде проходить через него. В частности, токоприемный элемент позволяет исходному материалу или в газовой фазе, или как в газовой, так и в жидкой фазе, проникать через него.
Токоприемный элемент может иметь любую подходящую форму. Токоприемный элемент может содержать, например, сетку, плоскую спиральную катушку, волокна или ткань. В некоторых вариантах осуществления токоприемный элемент может содержать лист или полоску.
Картридж содержит летучий субстрат. В контексте данного документа термин «летучий субстрат» используется для обозначения субстрата, который способен взаимодействовать с устройством для генерирования аэрозоля. Летучий субстрат может представлять собой субстрат любого подходящего типа. Обычно летучий субстрат содержит никотин.
Летучий субстрат может представлять собой субстрат, образующий аэрозоль. В контексте данного документа субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут высвобождаться в результате нагрева субстрата, образующего аэрозоль.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержаться в одном отделении картриджа.
Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой твердый субстрат, образующий аэрозоль. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. Субстрат, образующий аэрозоль, может дополнительно содержать вещество для образования аэрозоля, которое способствует образованию плотного и стабильного аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать, например, одно или более из: порошка, гранул, шариков, кусочков, тонких трубок, полосок или листов, содержащих одно или более из: травяных листьев, табачных листьев, фрагментов табачных жилок, восстановленного табака, гомогенизированного табака, экструдированного табака и расширенного табака. В контексте данного документа «гомогенизированный табак» относится к материалу, образованному посредством агломерации табака в виде частиц. Гомогенизированный табак может иметь форму листа. Содержание вещества для образования аэрозоля в гомогенизированном табачном материале может составлять более 5% в пересчете на сухой вес. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать собранный гофрированный лист гомогенизированного табачного материала. В контексте данного документа термин «гофрированный лист» обозначает лист, имеющий множество по существу параллельных складок или гофров. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может иметь рассыпную форму или может быть предусмотрен в подходящей емкости или отделении картриджа.
Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, содержащий никотин, может представлять собой матрицу из никотиновой соли. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать одно или более веществ для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или любую смесь соединений, которая, при использовании, способствует образованию плотного и стабильного аэрозоля и является по существу устойчивой к термической деградации при рабочей температуре системы. Примеры подходящих веществ для образования аэрозоля включают глицерин и пропиленгликоль. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой глицерин или пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать как глицерин, так и пропиленгликоль. Концентрация никотина в жидком субстрате, образующем аэрозоль, может составлять от приблизительно 0,5% до приблизительно 10%, например, приблизительно 2%.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гель. При комнатной температуре гель может иметь стабильный размер и форму, и может не течь. Гель может содержать термообратимый гель. Это означает, что гель будет становиться текучей средой при нагреве до температуры плавления и будет схватываться с превращением снова в гель при температуре гелеобразования. Температура гелеобразования возникает предпочтительно при комнатной температуре и атмосферном давлении или при их более высоких показателях. Температура плавления предпочтительно превышает температуру гелеобразования. Предпочтительно температура плавления геля составляет выше 50 градусов Цельсия, или 60 градусов Цельсия, или 70 градусов Цельсия, и более предпочтительно, выше 80 градусов Цельсия. Температура плавления в этом контексте означает температуру, при которой гель больше не является твердым и начинает течь. Предпочтительно гель включает агар, или агарозу, или альгинат натрия. Гель может содержать геллановую камедь. Гель может содержать смесь материалов. Гель может содержать воду.
В вариантах осуществления, содержащих субстрат, образующий аэрозоль, субстрат, образующий аэрозоль, может иметь температуру испарения, составляющую от приблизительно 70 градусов Цельсия до приблизительно 230 градусов Цельсия. Система, генерирующая аэрозоль, может быть выполнена с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, до средней температуры от приблизительно 60°C до приблизительно 240°C.
В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления летучий субстрат содержит два или более субстратов, отдельно удерживаемых в картридже. Летучий субстрат может содержать источник никотина и источник кислоты. В этих особенно предпочтительных вариантах осуществления картридж содержит первое отделение, содержащее первое впускное отверстие для воздуха и первое выпускное отверстие для воздуха, причем первое отделение содержит источник никотина, содержащий первый несущий материал, пропитанный никотином; и второе отделение, содержащее второе впускное отверстие для воздуха и второе выпускное отверстие для воздуха, причем второе отделение содержит источник кислоты, содержащий второй несущий материал, пропитанный кислотой.
В этих особенно предпочтительных вариантах осуществления термин «никотин» используется для описания никотина, основания никотина или соли никотина. В вариантах осуществления, где первый несущий материал пропитан основанием никотина или солью никотина, приводимые в данном документе количества никотина представляют собой количество основания никотина или количество ионизированного никотина, соответственно.
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.
Источник кислоты может содержать органическую кислоту или неорганическую кислоту.
Предпочтительно источник кислоты содержит органическую кислоту, более предпочтительно карбоновую кислоту, наиболее предпочтительно альфа-кетокислоту, или 2-оксокислоту, или молочную кислоту.
Преимущественно источник кислоты содержит 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. Преимущественно источник кислоты содержит пировиноградную кислоту или молочную кислоту. Более преимущественно источник кислоты содержит молочную кислоту.
Первый несущий материал и второй несущий материал могут быть одинаковыми или разными.
Первый несущий материал и второй несущий материал могут иметь любую подходящую структуру. Первый несущий материал и второй несущий материал представляют собой пористые материалы. Первый несущий материал и второй несущий материал могут иметь волокнистую, или губчатую, или пенообразную структуру. Первый и второй несущие материалы могут содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примерами подходящих материалов являются губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененные металлические или пластмассовые материалы, волоконный материал, например, изготовленный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, сложнополиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. 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®.
Преимущественно первое отделение картриджа может содержать источник никотина, содержащий первый несущий материал, пропитанный от приблизительно 1 миллиграммом до приблизительно 40 миллиграммами никотина.
Предпочтительно первое отделение картриджа содержит источник никотина, содержащий первый несущий материал, пропитанный от приблизительно 3 миллиграммами до приблизительно 30 миллиграммами никотина. Более предпочтительно первое отделение картриджа содержит источник никотина, содержащий первый несущий материал, пропитанный от приблизительно 6 миллиграммами до приблизительно 20 миллиграммами никотина. Наиболее предпочтительно первое отделение картриджа содержит источник никотина, содержащий первый несущий материал, пропитанный от приблизительно 8 миллиграммами до приблизительно 18 миллиграммами никотина.
Первое отделение картриджа может дополнительно содержать ароматизатор. Подходящие ароматизаторы включают, но без ограничения, ментол. Первый несущий материал может быть пропитан никотином и ароматизатором. Преимущественно первый несущий материал может быть пропитан ароматизатором в количестве от приблизительно 3 миллиграмм до приблизительно 12 миллиграмм.
Преимущественно второе отделение картриджа может содержать источник молочной кислоты, содержащий второй несущий материал, пропитанный от приблизительно 2 миллиграммами до приблизительно 60 миллиграммами молочной кислоты.
Предпочтительно второе отделение картриджа содержит источник молочной кислоты, содержащий второй несущий материал, пропитанный от приблизительно 5 миллиграммами до приблизительно 50 миллиграммами молочной кислоты. Более предпочтительно второе отделение картриджа содержит источник молочной кислоты, содержащий второй несущий материал, пропитанный от приблизительно 8 миллиграммами до приблизительно 40 миллиграммами молочной кислоты. Наиболее предпочтительно второе отделение картриджа содержит источник молочной кислоты, содержащий второй несущий материал, пропитанный от приблизительно 10 миллиграммами до приблизительно 30 миллиграммами молочной кислоты.
Система, генерирующая аэрозоль, может потребоваться для нагрева одного или более источника никотина и источника кислоты до любой подходящей необходимой температуры. Необходимая температура может представлять собой температуру, которая приводит к тому, что нагретый источник имеет необходимые свойства, такие как конкретная необходимая вязкость или температура поверхности. Предпочтительно необходимая температура ниже температуры кипения источника.
Система, генерирующая аэрозоль, может быть выполнена с возможностью нагрева по меньшей мере одного из первого отделения и второго отделения картриджа до необходимой температуры. Система может быть выполнена с возможностью нагрева по меньшей мере одного из первого отделения и второго отделения до необходимой температуры посредством любой подходящей конфигурации токоприемника, индукционной катушки, блока питания и электронных схем. Например, размеры и количество витков индукционной катушки, размеры и материал токоприемника и питание, подаваемое на индукционную катушку, могут быть выбраны в соответствии с необходимой температурой системы.
Система, генерирующая аэрозоль, может быть выполнена с возможностью нагрева как первого отделения, так и второго отделения до необходимой температуры. Система может быть выполнена с возможностью нагрева первого отделения до первой необходимой температуры и нагрева второго отделения до второй необходимой температуры. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления первая необходимая температура может быть по существу подобна второй необходимой температуре. В некоторых вариантах осуществления первая необходимая температура может отличаться от второй необходимой температуры.
Предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, выполнена с возможностью нагрева по меньшей мере одного из первого отделения и второго отделения картриджа до температуры ниже приблизительно 250 градусов Цельсия. Предпочтительно нагреватель выполнен с возможностью нагрева первого отделения и второго отделения картриджа до температуры от приблизительно 80 градусов Цельсия до приблизительно 150 градусов Цельсия.
В контексте данного документа применительно к настоящему изобретению под «по существу одинаковая температура» подразумевается, что разница в температуре между первым отделением и вторым отделением картриджа, измеренная в соответствующих местах относительно центра отделения, составляет меньше чем приблизительно 3°C.
При использовании нагрев первого отделения и второго отделения картриджа до температуры выше температуры окружающей среды преимущественно позволяет контролировать и пропорционально уравновешивать концентрации паров никотина в первом отделении картриджа и давление паров кислоты во втором отделении картриджа, чтобы обеспечивать эффективную стехиометрию реакции никотина и кислоты. Это может преимущественно улучшать эффективность образования частиц соли никотина и стабильность их подачи пользователю. Это также может преимущественно снижать доставку пользователю не вступившего в реакцию никотина и не вступившей в реакцию кислоты.
Было обнаружено, что целевая температура от приблизительно 100 градусов Цельсия до приблизительно 110 градусов Цельсия является необходимой целевой температурой для нагрева одного или более источников никотина и кислоты с целью обеспечения эффективной стехиометрии реакции.
Было обнаружено, что настоящее изобретение является особенно преимущественным в этих предпочтительных системах, содержащих источник никотина и источник кислоты для генерирования аэрозоля, содержащего частицы соли никотина. Было обнаружено, что компенсация температуры окружающей среды, обеспечиваемая настоящим изобретением, производит более стабильный аэрозоль в широком диапазоне температур окружающей среды в этих системах. Считается, что компенсация температуры окружающей среды особенно важна в этих системах, поскольку эти системы требуют, чтобы средняя температура каждого отделения поддерживалась на уровне необходимой температуры, чтобы обеспечить эффективную стехиометрию реакции.
В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления первое отделение и второе отделение расположены последовательно внутри картриджа.
В некоторых особенно предпочтительных вариантах осуществления первое отделение и второе отделение расположены параллельно внутри картриджа. Первое отделение и второе отделение могут быть расположены симметрично по отношению друг к другу внутри картриджа.
В контексте данного документа под «параллельно» подразумевается, что первое отделение и второе отделение расположены внутри картриджа так, что при использовании первый поток воздуха, протягиваемый через картридж, проходит в первое отделение через первое впускное отверстие для воздуха, проходит дальше по ходу потока через первое отделение и выходит из первого отделения через первое выпускное отверстие для воздуха, а второй поток воздуха, протягиваемый через картридж, проходит во второе отделение через второе впускное отверстие для воздуха, проходит дальше по ходу потока через второе отделение и выходит из второго отделения через второе выпускное отверстие для воздуха. Пар никотина высвобождается из источника никотина в первом отделении в первый поток воздуха, втягиваемый через картридж, а пар кислоты высвобождается из источника кислоты во втором отделении во второй поток воздуха, втягиваемый через картридж. Пар никотина в первом потоке воздуха вступает в реакцию с паром кислоты во втором потоке воздуха в газовой фазе с образованием аэрозоля из частиц соли никотина.
Картридж может содержать корпус, образованный из любого подходящего материала или комбинации материалов. Подходящие материалы включают, но без ограничения, алюминий, полиэфирэфиркетон (PEEK), полиимиды, такие как Kapton®, полиэтилентерефталат (PET), полиэтилен (PE), полиэтилен высокой плотности (HDPE), полипропилен (PP), полистирол (PS), фторированный этилен-пропилен (FEP), политетрафторэтилен (PTFE), полиоксиметилен (POM), эпоксидные смолы, полиуретановые смолы, виниловые смолы, жидкокристаллические полимеры (LCP) и модифицированные LCP, такие как LCP с графитовым волокном или стекловолокном.
В вариантах осуществления, содержащих твердый субстрат, образующий аэрозоль, картридж может содержать обертку, образованную из любого подходящего материала обертки, такого как сигаретная бумага.
Система, генерирующая аэрозоль, может дополнительно содержать мундштук. В особенно предпочтительных вариантах осуществления, включающих источник никотина и источник кислоты, пар никотина, высвобождаемый из источника никотина, и пар кислоты, высвобождаемый из источника кислоты, могут вступать в реакцию друг с другом в газовой фазе в мундштуке с образованием аэрозоля из частиц соли никотина.
В вариантах осуществления, в которых мундштук выполнен с возможностью зацепления с картриджем или образует часть картриджа, комбинация картриджа и мундштука может имитировать форму и размеры сгораемого курительного изделия, такого как сигарета, сигара или сигарилла. Преимущественно в таких вариантах осуществления комбинация картриджа и мундштука может имитировать форму и размеры сигареты.
Мундштук может быть выполнен с возможностью зацепления с корпусом устройства, генерирующего аэрозоль.
Мундштук может быть выполнен с возможностью удаления после того, как в первом отделении израсходуется никотин, и во втором отделении израсходуется кислота.
Мундштук может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают термопластичные материалы, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Мундштук может содержать тот же материал, что и картридж. Мундштук и картридж могут содержать разные материалы.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается устройство, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью размещения картриджа, содержащего летучий субстрат и содержащего токоприемник. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит: корпус, содержащий камеру, размер которой позволяет размещать по меньшей мере часть картриджа; индукционную катушку, расположенную вокруг по меньшей мере части камеры; блок питания; датчик температуры окружающей среды; и схему управления, выполненную с возможностью управления подачей питания от блока питания на индукционную катушку на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается способ управления индукционным нагревом системы, генерирующей аэрозоль, содержащей картридж, который содержит летучий субстрат и содержит токоприемник, и устройство, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью размещения картриджа, причем устройство, генерирующее аэрозоль, содержит индукционную катушку, расположенную вокруг по меньшей мере части камеры для размещения картриджа, блок питания, датчик температуры окружающей среды и схему управления, соединенную с индукционной катушкой, причем схема управления выполнена с возможностью управления подачей питания от блока питания на индукционную катушку. Способ включает: измерение температуры окружающей среды с использованием датчика температуры окружающей среды; и управление подачей питания от блока питания на индукционную катушку на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды.
В некоторых предпочтительных вариантах осуществления управление питанием, подаваемым на индукционную катушку от блока питания, на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды включает: регулирование целевого значения на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды; и управление подачей питания на индукционную катушку на основе отрегулированного целевого значения.
Величина увеличения или уменьшения целевого кажущегося сопротивления токоприемника может изменяться в функциональной зависимости от одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды.
Величина увеличения или уменьшения целевого сопротивления может быть определена на основе сравнения одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды со множеством эталонных значений температуры окружающей среды, причем каждое эталонное значение температуры окружающей среды связано с конкретным регулированием целевого значения.
Блок питания устройства, генерирующего аэрозоль, может представлять собой блок питания постоянного тока; и способ может дополнительно включать этап отслеживания кажущегося сопротивления токоприемника. Целевое значение может представлять собой целевое кажущееся сопротивление токоприемника; и подачей питания на индукционную катушку могут управлять для поддержания кажущегося сопротивления токоприемника на уровне отрегулированного целевого кажущегося сопротивления.
Для исключения неопределенности признак, описанный выше в отношении одного аспекта настоящего изобретения, может быть также применен к другим аспектам настоящего изобретения. В частности, любой признак, описанный в отношении первого аспекта, может быть в равной степени применим ко второму и третьему аспектам, любой признак, описанный в отношении второго аспекта, может быть в равной степени применим к первому и третьему аспектам, и любой признак, описанный в отношении третьего аспекта, может быть в равной степени применим к первому и второму аспектам.
Варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан вид в перспективе картриджа согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показан вид в поперечном сечении картриджа, показанного на фиг. 1, вдоль линии A-A;
на фиг. 3 показан вид в перспективе дальней торцевой крышки картриджа, показанного на фиг. 1;
на фиг. 4 вид сверху в поперечном сечении части картриджа, показанного на фиг. 1, вдоль линии B-B;
на фиг. 5 показан частичный покомпонентный вид в перспективе картриджа, показанного на фиг. 1, включающий компоновку источника никотина и токоприемника, а также компоновку источника молочной кислоты и токоприемника;
на фиг. 6 показан вариант осуществления системы, генерирующей аэрозоль, согласно настоящему изобретению, содержащей картридж, показанный на фиг. 1, и устройство, генерирующее аэрозоль;
на фиг. 7 показан вариант осуществления схемы управления для устройства, показанного на фиг. 6;
на фиг. 8 показан первый пример целевого профиля кажущегося сопротивления во времени, установленном схемой управления устройства, показанного на фиг. 6; и
на фиг. 9 показан второй пример целевого профиля кажущегося сопротивления во времени, установленном схемой управления устройства, показанного на фиг. 6.
На фиг. 1-5 показаны схематические изображения картриджа согласно варианту осуществления настоящего изобретения для использования в системе, генерирующей аэрозоль, для генерирования аэрозоля, содержащего частицы соли лактата никотина.
Картридж 102 содержит удлиненную основную часть 104 и дальнюю торцевую крышку 106. Картридж 102 имеет длину приблизительно 28 миллиметров и диаметр приблизительно 6,9 миллиметра.
Картридж 102 содержит часть 105 картриджа на дальнем конце картриджа, которая проходит между дальним концом основной части 104 и ближней торцевой стенкой 108. Часть 105 картриджа имеет длину приблизительно 15 миллиметров и диаметр приблизительно 6,9 миллиметра.
Часть 105 картриджа, принадлежащая картриджу 102, содержит удлиненное первое отделение 110, которое проходит от дальнего конца основной части 104 к ближней торцевой стенке 108. Первое отделение 110 содержит компоновку 112 источника никотина и токоприемника в соответствии с настоящим изобретением. Источник никотина содержит первый несущий материал, пропитанный приблизительно 10 миллиграммами никотина и приблизительно 4 миллиграммами ментола. Токоприемник содержит сетку из ферромагнитной нержавеющей стали, покрывающую одну сторону первого несущего материала.
Часть 105 картриджа, принадлежащая картриджу 102, также содержит удлиненное второе отделение 114, которое проходит от дальнего конца основной части 104 к ближней торцевой стенке 108. Второе отделение 114 содержит компоновку 116 источника молочной кислоты и токоприемника в соответствии с настоящим изобретением. Источник молочной кислоты содержит второй несущий материал, пропитанный приблизительно 20 миллиграммами молочной кислоты. Токоприемник содержит сетку из ферромагнитной нержавеющей стали, покрывающую одну сторону второго несущего материала.
Первое отделение 110 и второе отделение 114 расположены параллельно. Первое отделение 110 и второе отделение 114 расположены смежно друг с другом и разделены разделяющей стенкой 118.
Первое отделение 110 и второе отделение 114 имеют по существу одинаковую форму и размер. Первое отделение 110 и второе отделение 114 имеют длину приблизительно 12 миллиметров, ширину приблизительно 5 миллиметров и высоту приблизительно 1,7 миллиметра.
Первый несущий материал и второй несущий материал содержат нетканый лист из PET/PBT и имеют по существу одинаковую форму и размер. Форма и размер первого несущего материала и второго несущего материала подобны форме и размеру, соответственно, первого отделения 110 и второго отделения 114 картриджа 102.
Как показано на фиг. 3, дальняя торцевая крышка 106 содержит первую удлиненную поднятую часть 119 и вторую удлиненную поднятую часть 121. Первая и вторая удлиненные поднятые части 119, 121 расположены параллельно и выходят из плоскости крышки 106 по существу в одном и том же направлении. Размер и расположение первой удлиненной поднятой части 119 позволяют размещать ее в открытом дальнем конце первого отделения 110, и размер и расположение второй удлиненной поднятой части 121 позволяют размещать ее в открытом дальнем конце второго отделения 114. Дальняя торцевая крышка 106 дополнительно содержит первое впускное отверстие 120 для воздуха, содержащее ряд из двух расположенных на расстоянии друг от друга отверстий, и второе впускное отверстие 122 для воздуха, содержащее ряд из четырех расположенных на расстоянии друг от друга отверстий. Ряд отверстий первого впускного отверстия 120 для воздуха и ряд отверстий второго впускного отверстия 122 для воздуха расположены параллельно. Ряд отверстий первого впускного отверстия 120 для воздуха расположен вдоль первой поднятой части 119 и проходит через первую поднятую часть 119. Ряд отверстий второго впускного отверстия 122 для воздуха расположен вдоль второй поднятой части 121 и проходит через вторую поднятую часть 121. Каждое из отверстий, образующих первое впускное отверстие 120 для воздуха и второе впускное отверстие 122 для воздуха, имеют по существу круглое поперечное сечение и диаметр приблизительно 0,5 миллиметра.
Как показано на фиг. 4, ближняя торцевая стенка 108 части 105 картриджа содержит первое выпускное отверстие 126 для воздуха, содержащее ряд из двух расположенных на расстоянии друг от друга отверстий, и второе выпускное отверстие 128 для воздуха, содержащее ряд из четырех расположенных на расстоянии друг от друга отверстий. Первое выпускное отверстие 126 для воздуха выравнивается с первым отделением 110, а второе выпускное отверстие 128 для воздуха выравнивается со вторым отделением 114. Каждое из отверстий, образующих первое выпускное отверстие 126 для воздуха и второе выпускное отверстие 128 для воздуха, имеют по существу круглое поперечное сечение и диаметр приблизительно 0,5 миллиметра.
Так же как показано на фиг. 4, первое отделение 110 содержит два выступа или ребра 127, выступающих из разделяющей стенки 118 в направлении противоположной стороны камеры 110. Выступы 127 первой камеры 110 проходят по существу по длине первого отделения 110 и расположены на расстоянии друг от друга так, что между выступами образуется канал для воздуха. Второе отделение 114 содержит три выступа или ребра 129, выступающих из разделяющей стенки 118 в направлении противоположной стороны камеры 114. Выступы 129 второй камеры 114 по существу подобны выступам первой камеры 110, имеют такую же ширину и проходят по существу по длине второй камеры 114. Выступы 129 второй камеры 124 расположены на расстоянии друг от друга, так что между ними образованы два канала для воздуха, по одному каналу для воздуха между каждым из смежных выступов. Выступы 127 первой камеры 110 и выступы 129 второй камеры 114 предусмотрены для отделения первой и второй компоновок 112, 116 несущего материала и токоприемника от разделяющей стенки 118, чтобы обеспечить достаточный поток воздуха над наружной поверхностью компоновок несущего материала и токоприемника по меньшей мере на одной стороне.
Как показано на фиг. 5, для образования картриджа 102, первый несущий материал пропитывают никотином и ментолом, и компоновку 112 первого несущего материала и токоприемника вставляют в первое отделение 110, а второй несущий материал пропитывают молочной кислотой и вторую компоновку 116 несущего материала и токоприемника вставляют во второе отделение 114. Дальнюю торцевую крышку 106 затем вставляют на дальний конец основной части 104 так, чтобы первое впускное отверстие 120 для воздуха было выровнено относительно первого отделения 110, а второе впускное отверстие 122 для воздуха было выровнено относительно второго отделения 114.
Первое впускное отверстие 120 для воздуха находится в сообщении по текучей среде с первым выпускным отверстием 126 для воздуха, так что первый поток воздуха может проходить в картридж 102 через первое впускное отверстие 120 для воздуха, через первое отделение 110 и выходить из картриджа 102 через первое выпускное отверстие 126 для воздуха. Второе впускное отверстие 122 для воздуха находится в сообщении по текучей среде со вторым выпускным отверстием 128 для воздуха, так что второй поток воздуха может проходить в картридж 102 через второе впускное отверстие 122 для воздуха, через второе отделение 114 и выходить из картриджа 102 через второе выпускное отверстие 128 для воздуха.
Перед первым использованием картриджа 102, первое впускное отверстие 120 для воздуха и второе впускное отверстие 122 для воздуха могут быть герметически закрыты съемным отделяемым уплотнением из фольги или прокалываемым уплотнением из фольги (не показано), нанесенным на наружную поверхность дальней торцевой крышки 106. Аналогичным образом, перед первым использованием картриджа 102, первое выпускное отверстие 126 для воздуха и второе выпускное отверстие 128 для воздуха могут быть герметически закрыты съемным отделяемым уплотнением из фольги или прокалываемым уплотнением из фольги (не показано), нанесенным на наружную поверхность стенки ближнего конца основной части 104.
Картридж 102 дополнительно содержит третье отделение 130, которое расположено дальше по ходу потока относительно первого отделения 110 и второго отделения 114 и сообщается по текучей среде с первым выпускным отверстием 120 для воздуха первого отделения 110 и вторым выпускным отверстием 122 для воздуха второго отделения 114. Во время использования пар никотина в первом потоке воздуха вступает в реакцию с паром кислоты во втором потоке воздуха в третьем отделении 130 с образованием аэрозоля из частиц соли никотина.
Третье отделение 130 содержит одно отверстие 132 на ближнем конце отделения с диаметром приблизительно 1,3 миллиметра. Третье отделение 130 также содержит впускное отверстие 132 для вентиляции, позволяющее наружному воздуху поступать в третье отделение и разбавлять пары никотина, кислоты и соли лактата никотина. Впускное отверстие для вентиляции имеет диаметр приблизительно 0,5 миллиметра.
Картридж 102 также содержит мундштучную часть 140, расположенную дальше по ходу потока относительно третьего отделения 130 и сообщающуюся по текучей среде с отверстием 132 на ближнем конце третьего отделения 130. Мундштучная часть 140 имеет длину приблизительно 13 миллиметров и отверстие на ближнем конце картриджа 102 с диаметром приблизительно 5 миллиметров.
При использовании пользователь осуществляет затяжку через мундштучную часть 140 картриджа 102 для втягивания воздуха через первое и второе отделения 110, 112 в третье отделение 130, через третье отделение 130 в мундштучную часть 140 и из мундштучной части 140 через отверстие на ближнем конце.
На фиг. 6 показано схематическое изображение системы 200, генерирующей аэрозоль, согласно варианту осуществления настоящего изобретения для генерирования аэрозоля, содержащего частицы соли лактата никотина.
Система, генерирующая аэрозоль, содержит устройство 202, генерирующее аэрозоль, и картридж 102 согласно варианту осуществления настоящего изобретения, показанному на фиг. 1-5.
Устройство 202, генерирующее аэрозоль, содержит корпус 204, образующий полость 206 на ближнем конце корпуса 204 для размещения дальней части картриджа 102 между дальней торцевой крышкой 106 и ближней торцевой стенкой 108.
Индукционная катушка 208 предусмотрена вдоль длины полости 206 и соосно выровнена с полостью 206 так, что катушка 208 по существу окружает полость. Когда картридж 102 размещен в полости 206, индукционная катушка 208 проходит по длине первого и второго отделений 110, 114.
Устройство 202, генерирующее аэрозоль, содержит блок 210 питания и схему 212 управления, размещенную внутри корпуса 204. Блок питания 210 соединен с индукционной катушкой 208 посредством схемы 212 управления, и схема управления выполнена с возможностью управления подачей питания, подаваемого на индукционную катушку 208 от блока 210 питания.
Блок 210 питания выполнен с возможностью подачи высокочастотного колебательного тока на индукционную катушку 208 с частотой от приблизительно 5 до приблизительно 7 МГц. Во время работы высокочастотный колебательный ток проходит через индукционную катушку 208 с генерированием переменного магнитного поля, индуцирующего напряжение в токоприемных элементах. Индуцированное напряжение заставляет ток течь в токоприемные элементы, и этот ток приводит к нагреву токоприемных элементов джоулевым теплом, что в свою очередь нагревает никотин в первой камере 110 и кислоту во второй камере 114. Во время использования схема 212 управления устройства 202, генерирующего аэрозоль, управляет подачей питания из блока 210 питания устройства 202, генерирующего аэрозоль, на индукционную катушку 208 для нагрева токоприемника в первом отделении 110 и токоприемника во втором отделении 114 картриджа 102 до по существу одинаковой температуры, составляющей приблизительно 100°C.
Схема 212 управления содержит микроконтроллер, содержащий датчик 214 температуры, в соответствии с настоящим изобретением.
В этом варианте осуществления схема 212 управления расположена на дальнем конце устройства 202 напротив ближнего конца устройства 202, содержащего полость 206 для размещения картриджа 102. Поскольку схема 212 управления расположена на конце устройства 202, противоположном полости 206, схема 212 управления по существу термически изолирована от полости 206. Другими словами, схема 212 управления расположена на расстоянии от полости 206, так что повышение температуры картриджа не повышает температуру схемы 212 управления. Поскольку схема 212 управления термически изолирована от полости 206, датчик 214 температуры схемы 212 управления может быть использован в качестве датчика температуры окружающей среды. Преимущественно такое расположение схемы управления и датчика температуры окружающей среды в устройстве может упростить конструкцию устройства и снизить стоимость, поскольку дополнительный датчик температуры, отдельный от схемы 212 управления, не требуется.
Когда картридж 102 был вставлен в полость 206 устройства 202, генерирующего аэрозоль, мундштук 140 выходит из полости 206, так что пользователь может получить доступ к мундштуку 140, чтобы осуществить затяжку на ближнем конце и получить аэрозоль из частиц соли лактата никотина.
Устройство 202 содержит переключатель (не показан). При использовании пользователь нажимает переключатель, чтобы включить устройство 202. Когда устройство включено, схема 212 управления подает колебательный ток от блока 210 питания на индукционную катушку 208 для нагрева токоприемных элементов в первом и втором отделениях картриджа 102. Система 200 требует, чтобы температура первого и второго отделений была увеличена до рабочей температуры приблизительно 100 градусов Цельсия, прежде чем пользователь сможет осуществить первую затяжку на устройстве. Это необходимо для обеспечения генерирования постоянного аэрозоля из частиц соли лактата никотина. В этом варианте осуществления время предварительного нагрева составляет приблизительно 5 секунд, если система 200 нагревается от комнатной температуры, составляющей 20 градусов Цельсия. По истечении времени предварительного нагрева, когда первое и второе отделения находятся при рабочей температуре приблизительно 100 градусов Цельсия, пользователь может осуществить первую затяжку через мундштук 140 картриджа 102. Во время затяжки пользователь осуществляет затяжку через ближний конец мундштука 140 для втягивания первого потока воздуха через первое отделение 110 картриджа 102 и второго потока воздуха через второе отделение 114 картриджа 102. По мере того как первый поток воздуха втягивается через первое отделение 110 картриджа 102, пар никотина высвобождается из первого несущего материала в первый поток воздуха. По мере того как второй поток воздуха втягивается через второе отделение 114 картриджа 102, пар молочной кислоты высвобождается из второго несущего материала во второй поток воздуха. Пар никотина в первом потоке воздуха и пар молочной кислоты во втором потоке воздуха втягиваются из первого и второго отделений в третье отделение 130. Воздух окружающей среды также втягивается в третье отделение 130 посредством впускного отверстия 134 для вентиляции. В третьем отделении 130 пар никотина из первого потока воздуха и пар молочной кислоты во втором потоке воздуха вступают в реакцию друг с другом в газовой фазе с образованием аэрозоля из частиц соли никотина. Аэрозоль из частиц соли никотина вытягивается из третьего отделения 130 через ближнее отверстие 132 в мундштук 140 и доставляется пользователю через ближний конец мундштука 140.
На фиг. 7 изображен пример части схемы 212 управления, которая может быть использована для подачи высокочастотного колебательного тока на индукционную катушку, используя усилитель мощности класса E. Как можно видеть на фиг. 7, схема содержит усилитель мощности класса E, содержащий транзисторный переключатель 1100, содержащий полевой транзистор (FET) 1110, например, полевой транзистор со структурой металл-оксид-полупроводник (MOSFET), схему питания транзисторного переключателя, обозначенную стрелкой 1120, для подачи сигнала переключения (напряжение затвор-исток) в FET 1110, и индуктивно-емкостную сеть 1130 нагрузки, содержащую шунтирующий конденсатор C1 и последовательное соединение конденсатора C2 и индукционной катушки L2. Источник питания постоянного тока, содержащий батарею 210, содержит дроссель L1 и подает напряжение питания постоянного тока. На фиг. 7 также показано омическое сопротивление R, представляющее собой общую омическую нагрузку 1140, которая является суммой омического сопротивления RCoil плоской спиральной индукционной катушки, обозначенной как L2, и омического сопротивления RLoad токоприемного элемента.
Напряжение питания постоянного тока VDC и постоянный ток IDC, вытягиваемые из источника питания постоянного тока (батарея 210), показаны на фиг. 7. Напряжение питания постоянного тока VDC и постоянный ток IDC, вытягиваемые из источника питания постоянного тока, обеспечиваются каналами обратной связи (не показаны) на микроконтроллер схемы 212 управления. Измерения как напряжения питания постоянного тока VDC, так и постоянного тока IDC, вытягиваемых из источника питания постоянного тока, используются для определения кажущегося сопротивления RA токоприемника. Более конкретно, отношение напряжения питания постоянного тока VDC и силы постоянного тока питания IDC используется для определения кажущегося сопротивления RA токоприемника. Кажущееся сопротивление RA токоприемника используется для управления дальнейшей подачей питания переменного тока на индуктивно-емкостную сеть нагрузки и, в частности, на индуктор L2, как более подробно описано ниже.
В этом варианте осуществления измеряются как напряжение питания постоянного тока VDC, так и постоянный ток IDC, вытягиваемые из источника питания постоянного тока, что может быть достигнуто с помощью подходящего датчика напряжения постоянного тока и подходящего датчика постоянного тока, интегрированных в схему. Однако в некоторых вариантах осуществления источник питания постоянного тока может представлять собой источник питания постоянного тока с постоянным напряжением, и таким образом, напряжение питания постоянного тока VDC может быть известно. В этих вариантах осуществления необходимо измерять только постоянный ток IDC, вытягиваемый из источника питания постоянного тока, и поэтому датчик напряжения постоянного тока можно не использовать.
Из-за очень малого количества компонентов можно поддерживать чрезвычайно маленький объем электронных схем блока питания. Этот чрезвычайно маленький объем электронных схем блока питания возможен благодаря индукционной катушке L2 индуктивно-емкостной сети 1130 нагрузки, непосредственно используемой в качестве индукционной катушки для индуктивной связи с токоприемным элементом, и этот маленький объем позволяет сохранять небольшие общие размеры всего устройства индукционного нагрева.
Общий принцип работы усилителя мощности класса E известен и подробно описан в статье «Class-E RF Power Amplifiers», автор Nathan O. Sokal, опубликованной в журнале QEX, выходящем раз в два месяца, выпуск за январь/февраль 2001 г., стр. 9-20, Американской лиги радиолюбителей (ARRL), г. Ньюингтон, Коннектикут, США, и в документе WO 2015/177043 A1, выпущенном на имя компании Philip Morris Products S.A.
Хотя усилитель мощности класса E является предпочтительным для большинства систем в соответствии с настоящим изобретением, также возможно использование других архитектур схем, например, архитектур схем, содержащих усилитель мощности класса D, что также описано в документе WO 2015/177043 A1, выпущенном на имя компании Philip Morris Products S.A.
Как упоминалось выше, схема 212 управления выполнена с возможностью измерения кажущегося сопротивления RA токоприемника.
В соответствии с настоящим изобретением микроконтроллер схемы 212 управления запрограммирован на измерение кажущегося сопротивления RA токоприемника и управления питанием, подаваемым от блока 210 питания постоянного тока на индукционную катушку 208, чтобы поддерживать кажущееся сопротивление RA токоприемника при целевом значении кажущегося сопротивления с течением времени. Схема 212 управления выполнена с возможностью управления подачей питания от блока 210 питания постоянного тока на индукционную катушку 208 посредством управления коэффициентом заполнения переключателя усилителя мощности класса E.
«Нормальное» или «стандартное» целевое значение кажущегося сопротивления R0 соответствует необходимому целевому кажущемуся сопротивлению токоприемника, когда систему используют в диапазоне нормальной температуры окружающей среды. В этом варианте осуществления диапазон нормальной температуры окружающей среды составляет от 13 градусов Цельсия до 27 градусов Цельсия (т.е. на 7 градусов Цельсия выше и ниже нормальной комнатной температуры, составляющей 20 градусов Цельсия).
Схема 212 управления запрограммирована на измерение температуры окружающей среды вблизи системы посредством снятия показаний температуры окружающей среды от датчика 214 температуры окружающей среды. Схема 212 управления запрограммирована на измерение температуры окружающей среды перед подачей питания от блока 210 питания на индукционную 208 катушку.
Когда показания температуры окружающей среды от датчика 214 температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды находится в пределах диапазона нормальной температуры окружающей среды, схема 212 управления запрограммирована на подачу питания от блока 210 питания на индукционную катушку 208, измерение кажущегося сопротивления токоприемника 210, сравнение измеренного кажущегося сопротивления с нормальным целевым кажущимся сопротивлением R0 и управление подачей питания от блока 210 питания на индукционную катушку 208, чтобы поддерживать измеренное кажущееся сопротивление при нормальном целевом кажущемся сопротивлении R0.
В этом примере, когда показания температуры окружающей среды от датчика 214 температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды выходит за пределы диапазона нормальной температуры окружающей среды, схема 212 управления выполнена с возможностью регулирования нормального целевого значения кажущегося сопротивления R0 на предварительно заданную величину. Таким образом, схема 212 управления запрограммирована на компенсацию температуры окружающей среды, в условиях которой используют систему. Было обнаружено, что этот контроль температуры может улучшить консистенцию аэрозоля, генерируемого такой системой, генерирующей аэрозоль.
На фиг. 8 и фиг. 9 изображены два приведенных в качестве примера целевых профиля кажущегося сопротивления для системы и два регулирования целевых профилей кажущегося сопротивления в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 8 изображен первый приведенный в качестве примера целевой профиль кажущегося сопротивления во время сеанса генерирования аэрозоля. В этом примере целевое значение кажущегося сопротивления является постоянным во время сеанса генерирования аэрозоля. Другими словами, целевое значение кажущегося сопротивления для системы не меняется со временем во время сеанса генерирования аэрозоля.
В этом примере нормальное целевое значение кажущегося сопротивления R0 хранится на запоминающем устройстве схемы управления. Нормальное целевое значение кажущегося сопротивления R0 устанавливают во время процедуры калибровки перед первым использованием устройства, например, на заводе перед отправкой устройства. Калибровка может предусматривать установку картриджа в устройстве, как показано на фиг. 6 выше, размещение картриджа и устройства в среде с известной температурой окружающей среды, подачу питания от блока питания постоянного тока на индукционную катушку для нагрева токоприемника в картридже, измерение температуры токоприемника с использованием отдельного датчика температуры и измерение кажущегося сопротивления токоприемника, когда температура токоприемника достигает необходимой температуры. Нормальное целевое значение сопротивления R0 принимают за кажущееся сопротивление, подлежащее измерению, и хранят на запоминающем устройстве схемы управления.
Когда показания температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды находится в пределах диапазона нормальной температуры окружающей среды (т.е. в этом примере от 13 градусов Цельсия до 27 градусов Цельсия), схема управления запрограммирована на регулирование коэффициента заполнения блока питания, так что кажущееся сопротивление токоприемника поддерживают при нормальном целевом значении кажущегося сопротивления R0.
Предварительно заданные значения регулирования для целевого значения кажущегося сопротивления также хранят на запоминающем устройстве схемы управления. Предварительно заданные значения регулирования также устанавливают во время процедуры калибровки, подобной процедуре калибровки для нормального целевого значения кажущегося сопротивления. Каждое значение регулирования может быть основано на измеренном кажущемся сопротивлении токоприемника, когда токоприемник находится при известной температуре.
Когда показания температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды ниже диапазона нормальной температуры окружающей среды (т.е. в этом примере ниже 13 градусов Цельсия), схема управления запрограммирована на прибавление первого предварительно заданного значения регулирования R1 к нормальному целевому значению кажущегося сопротивления. Схема управления дополнительно запрограммирована на регулирование коэффициента заполнения блока питания, так что кажущееся сопротивление токоприемника поддерживают на уровне отрегулированного целевого значения кажущегося сопротивления R0+R1.
Когда показания температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды выше диапазона нормальной температуры окружающей среды (т.е. в этом примере выше 27 градусов Цельсия), схема управления запрограммирована на вычитание второго предварительно заданного значения регулирования R2 из нормального целевого значения кажущегося сопротивления. Схема управления дополнительно запрограммирована на регулирование коэффициента заполнения блока питания, так что кажущееся сопротивление токоприемника поддерживают на уровне отрегулированного целевого кажущегося сопротивления R0-R2.
На фиг. 9 изображен второй приведенный в качестве примера целевой профиль кажущегося сопротивления во время сеанса генерирования аэрозоля. В этом примере целевое значение кажущегося сопротивления представляет собой первое значение R0’ в течение периода времени предварительного нагрева T0 и представляет собой второе значение R0 после периода времени предварительного нагрева T0.
В этом примере нормальное целевое значение кажущегося сопротивления предварительного нагрева R0’ хранят в запоминающем устройстве схемы управления, связанном с предварительно заданным периодом времени предварительного нагрева T0, и нормальное целевое значение кажущегося сопротивления R0 также хранят в запоминающем устройстве схемы управления.
Когда показания температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды находится в пределах диапазона нормальной температуры окружающей среды (т.е. в этом примере от 13 градусов Цельсия до 27 градусов Цельсия), схема управления запрограммирована на регулирование коэффициента заполнения блока питания, так что кажущееся сопротивление токоприемника поддерживают при нормальном целевом значении кажущегося сопротивления предварительного нагрева R0’ в течение периода времени предварительного нагрева T0, и на регулирование коэффициента заполнения блока питания, так что кажущееся сопротивление токоприемника поддерживают при нормальном целевом значении кажущегося сопротивления R0 после периода времени предварительного нагрева T0.
Когда показания температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды ниже диапазона нормальной температуры окружающей среды (т.е. в этом примере ниже 13 градусов Цельсия), схема управления запрограммирована на прибавление первого предварительно заданного значения регулирования R1 к нормальному целевому значению кажущегося сопротивления предварительного нагрева R0’ и к нормальному целевому значению кажущегося сопротивления R0. Схема управления дополнительно запрограммирована на регулирование коэффициента заполнения блока питания, так что кажущееся сопротивление токоприемника поддерживают на уровне отрегулированного целевого кажущегося сопротивления предварительного нагрева R0’+R1 в течение периода времени предварительного нагрева T0 и на уровне отрегулированного целевого кажущегося сопротивления R0+R1 после периода времени предварительного нагрева T0.
Когда показания температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды выше диапазона нормальной температуры окружающей среды (т.е. в этом примере выше 27 градусов Цельсия), схема управления запрограммирована на вычитание второго предварительно заданного значения регулирования R2 из нормального целевого значения кажущегося сопротивления предварительного нагрева R0’ и из нормального целевого значения кажущегося сопротивления R0. Схема управления дополнительно запрограммирована на регулирование коэффициента заполнения блока питания, так что кажущееся сопротивление токоприемника поддерживают на уровне отрегулированного целевого кажущегося сопротивления предварительного нагрева R0’-R2 в течение периода времени предварительного нагрева T0 и на уровне отрегулированного целевого кажущегося сопротивления R0-R2 после периода времени предварительного нагрева T0.
В этом примере нормальное целевое сопротивление предварительного нагрева является постоянным в течение периода времени предварительного нагрева; однако следует понимать, что в других вариантах осуществления нормальное целевое сопротивление предварительного нагрева может быть увеличено с течением времени от начального целевого сопротивления предварительного нагрева до конечного целевого сопротивления предварительного нагрева. Скорость увеличения может быть постоянной, так что увеличение становится линейным со временем, или может увеличиваться, или уменьшаться, так что увеличение образует выпуклую или вогнутую кривую со временем. Скорость увеличения может быть определена благодаря материалам и геометрической форме токоприемника.
В этом примере величина регулирования целевого значения кажущегося сопротивления одинакова для каждого целевого значения кажущегося сопротивления в целевом периоде кажущегося сопротивления. Другими словами, одинаковое количество прибавляют или вычитывают из целевого кажущегося сопротивления предварительного нагрева и целевого кажущегося сопротивления.
В обоих этих примерах величины первого значения регулирования R1 и второго значения регулирования R2 одинаковы. Однако следует понимать, что в других примерах каждое значение регулирования может иметь разную величину.
В некоторых вариантах осуществления схема управления может быть запрограммирована на регулирование нормального целевого кажущегося сопротивления R0 на дополнительные предварительно заданные величины, когда показания температуры окружающей среды указывают на то, что температура окружающей среды выходит за пределы одного или более дополнительных диапазонов температуры окружающей среды. Например, диапазон экстремальной температуры окружающей среды может быть определен показателями температуры окружающей среды ниже 15 градусов Цельсия и выше 35 градусов Цельсия. Когда определено, что температура окружающей среды ниже порога экстремальной температуры окружающей среды (т. е. ниже 5 градусов Цельсия), схема управления может быть запрограммирована на увеличение нормального целевого кажущегося сопротивления R0 на третью предварительно заданную величину R3, которая больше, чем первая предварительно заданная величина R1, так что целевое значение кажущегося сопротивления составляет R0+R3. Когда определено, что температура окружающей среды выше порога экстремальной температуры окружающей среды (т. е. выше 35 градусов Цельсия), схема управления может быть запрограммирована на уменьшение нормального целевого кажущегося сопротивления R0 на четвертую предварительно заданную величину R4, которая больше, чем вторая предварительно заданная величина, R2, так что целевое значение кажущегося сопротивления составляет R0 - R4.
В некоторых вариантах осуществления схема управления может быть запрограммирована так, чтобы по существу предотвращать или препятствовать подаче питания от блока питания на индукционную катушку, когда показания температуры окружающей среды показания указывают на то, что температура окружающей среды выходит за пределы конкретного диапазона рабочей температуры.
В некоторых вариантах осуществления целевое значение кажущегося сопротивления может быть отрегулировано величинами, которые меняются с течением времени. В некоторых вариантах осуществления схема управления может быть выполнена с возможностью снятия показаний температуры окружающей среды во время сеанса генерирования аэрозоля и регулирования целевого значения кажущегося сопротивления на основе показаний температуры окружающей среды на протяжении сеанса генерирования аэрозоля. В некоторых вариантах осуществления целевое значение кажущегося сопротивления регулируют в функциональной зависимости от показаний температуры окружающей среды на основе известного соотношения между температурой токоприемника и кажущимся сопротивлением.
Другие конструкции картриджа, содержащие токоприемные элементы в соответствии с настоящим изобретением, могут быть теперь предложены специалистом в данной области техники. Например, картридж может не содержать токоприемные элементы в одном или более из первого и второго отделений, а скорее может содержать один или более токоприемных элементов, расположенных в одном или более дополнительных отделениях, изолированных от первого и второго отделений, так что один или более токоприемных элементов не контактируют с никотином или кислотой. В некоторых вариантах осуществления картридж может содержать один или более токоприемных элементов внутри одного или более из первого и второго отделений, и один или более токоприемных элементов в одном или более дополнительных отделениях, изолированных от никотина и кислоты. Например, картридж может не содержать мундштучную часть, а скорее устройство может содержать мундштучную часть. Мундштучная часть может быть любой необходимой формы. Кроме того, размещение катушки и токоприемника в соответствии с настоящим изобретением может быть использовано в системах других типов, отличающихся от уже описанных, таких как увлажнители, освежители воздуха и другие системы, генерирующие аэрозоль, содержащие картриджи.
Также следует понимать, что другие типы картриджей, содержащие другие типы летучего субстрата, могут быть использованы с таким устройством, содержащим датчик температуры окружающей среды согласно настоящему изобретению. Например, картридж, содержащий токоприемник, и одно отделение, содержащее жидкий субстрат, образующий аэрозоль, могут быть использованы с таким устройством, содержащим датчик температуры окружающей среды. В этих вариантах осуществления устройство может быть выполнено с возможностью подачи достаточного количества питания на индукционную катушку для нагрева токоприемника, чтобы испарить аликвоту субстрата, образующего аэрозоль. В этих вариантах осуществления устройство может содержать датчик затяжки и схема управления может быть выполнена с возможностью подачи питания на индукционную катушку, когда затяжка от пользователя обнаруживается датчиком затяжки. В другом примере картриджи в форме стержня, содержащие твердый субстрат, образующий аэрозоль, такой как штранг гомогенизированного гофрированного табака, токоприемник и фильтр, обернутые вместе в виде стержня, например, с помощью сигаретной бумаги, могут быть использованы с таким устройством, содержащим датчик температуры окружающей среды.
Приведенные в качестве примера варианты осуществления, описанные выше, являются иллюстративными, а не ограничивающими. Учитывая вышеописанные приведенные в качестве примера варианты осуществления, специалисту в данной области техники будут очевидны другие варианты осуществления, соответствующие вышеописанным приведенным в качестве примера вариантам осуществления.
Система (200), генерирующая аэрозоль, содержащая: картридж (102), содержащий летучий субстрат и содержащий токоприемник; и устройство (202), генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью размещения картриджа (102). Устройство (102), генерирующее аэрозоль, содержит: корпус (204), содержащий камеру (206), размер которой позволяет размещать по меньшей мере часть картриджа (102); индукционную катушку (208), расположенную вокруг по меньшей мере части камеры (206); блок (210) питания; датчик (214) температуры окружающей среды; и схему (212) управления, выполненную с возможностью управления подачей питания от блока (210) питания на индукционную катушку (208) на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика (214) температуры окружающей среды. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.
1. Система, генерирующая аэрозоль, содержащая
картридж, содержащий летучий субстрат и содержащий сусцептор;
устройство, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью размещения картриджа, причем устройство, генерирующее аэрозоль, содержит:
корпус, содержащий камеру, размер которой позволяет размещать по меньшей мере часть картриджа;
индукционную катушку, расположенную вокруг по меньшей мере части камеры;
блок питания;
датчик температуры окружающей среды;
схему управления, выполненную с возможностью управления подачей питания от блока питания на индукционную катушку на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды, причем схема управления выполнена с возможностью управления подачей питания посредством:
регулирования целевого значения на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды; и
управления подачей питания на индукционную катушку на основе отрегулированного целевого значения.
2. Система, генерирующая аэрозоль, по п. 1, отличающаяся тем, что величина регулирования целевого значения изменяется в функциональной зависимости от одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды.
3. Система, генерирующая аэрозоль, по п. 1, отличающаяся тем, что величину регулирования целевого значения определяют на основе сравнения одного или более показаний датчика температуры окружающей среды со множеством эталонных значений температуры окружающей среды, причем каждое эталонное значение температуры окружающей среды связано с конкретным регулированием целевого значения.
4. Система, генерирующая аэрозоль, по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что
блок питания представляет собой блок питания постоянного тока, а схема управления выполнена с возможностью отслеживания кажущегося сопротивления сусцептора посредством измерения постоянного тока, подаваемого от блока питания постоянного тока;
целевое значение представляет собой целевое кажущееся сопротивление сусцептора;
схема управления выполнена с возможностью управления подачей питания постоянного тока на индукционную катушку, чтобы поддерживать кажущееся сопротивление сусцептора на уровне отрегулированного целевого значения кажущегося сопротивления.
5. Система, генерирующая аэрозоль, по любому предыдущему пункту, отличающаяся тем, что схема управления выполнена с возможностью регулирования целевого значения на основе одного или более показаний температуры окружающей среды, чтобы увеличить температуру картриджа от температуры окружающей среды до необходимой рабочей температуры в течение предварительно заданного времени предварительного нагрева.
6. Система, генерирующая аэрозоль, по любому предыдущему пункту, отличающаяся тем, что датчик температуры окружающей среды расположен на расстоянии от камеры для размещения картриджа.
7. Система, генерирующая аэрозоль, по п. 6, отличающаяся тем, что схема управления и датчик температуры обеспечены на печатной плате, расположенной на расстоянии от камеры для размещения картриджа.
8. Система, генерирующая аэрозоль, по любому предыдущему пункту, отличающаяся тем, что картридж дополнительно содержит
первое отделение, содержащее первое впускное отверстие для воздуха и первое выпускное отверстие для воздуха, причем первое отделение содержит источник никотина; и
второе отделение, содержащее второе впускное отверстие для воздуха и второе выпускное отверстие для воздуха, причем второе отделение содержит источник кислоты.
9. Система, генерирующая аэрозоль, по п. 8, отличающаяся тем, что картридж дополнительно содержит третье отделение, отдельное от первого и второго отделений, и второй материал сусцептора расположен в третьем отделении.
10. Устройство, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью размещения картриджа, содержащего летучий субстрат и содержащего сусцептор, причем устройство, генерирующее аэрозоль, содержит
корпус, содержащий камеру, размер которой позволяет размещать по меньшей мере часть картриджа;
индукционную катушку, расположенную вокруг по меньшей мере части камеры;
блок питания;
датчик температуры окружающей среды;
схему управления, выполненную с возможностью управления подачей питания от блока питания на индукционную катушку на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды.
11. Способ управления индукционным нагревом системы, генерирующей аэрозоль, содержащей картридж, который содержит летучий субстрат и содержит сусцептор, и устройство, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью размещения картриджа, причем устройство, генерирующее аэрозоль, содержит индукционную катушку, расположенную вокруг по меньшей мере части камеры для размещения картриджа, блок питания, датчик температуры окружающей среды и схему управления, выполненную с возможностью управления подачей питания от блока питания на индукционную катушку, причем способ включает
измерение температуры окружающей среды с использованием датчика температуры окружающей среды;
управление подачей питания от блока питания на индукционную катушку на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды посредством:
регулирования целевого значения на основе одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды;
управления подачей питания на индукционную катушку на основе отрегулированного целевого значения.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что величина регулирования целевого сопротивления изменяется в функциональной зависимости от одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды.
13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что величину регулирования в целевом значении определяют на основе сравнения одного или более показаний температуры окружающей среды от датчика температуры окружающей среды со множеством эталонных значений температуры окружающей среды, причем каждое эталонное значение температуры окружающей среды связано с конкретным регулированием целевого значения.
14. Способ по любому из пп. 11-13, отличающийся тем, что
блок питания устройства, генерирующего аэрозоль, представляет собой блок питания постоянного тока;
способ дополнительно включает этап отслеживания кажущегося сопротивления сусцептора;
целевое значение представляет собой целевое кажущееся сопротивление сусцептора;
подачей питания на индукционную катушку управляют для поддержания кажущегося сопротивления сусцептора на уровне отрегулированного целевого кажущегося сопротивления.
15. Способ по любому из пп. 11-14, отличающийся тем, что целевое значение регулируют на основе одного или более показаний температуры окружающей среды, чтобы увеличить температуру картриджа от температуры окружающей среды до необходимой рабочей температуры в течение предварительно заданного времени предварительного нагрева.
| СИСТЕМА ДАТЧИКОВ РАСХОДА | 2009 |
|
RU2496393C2 |
| WO 2017140898 A1, 24.08.2017 | |||
| WO 2015177255 A1, 26.11.2015 | |||
| CN 107373779 A, 24.11.2017 | |||
| EP 2908673 A2, 26.08.2015 | |||
| СИСТЕМА ГЕНЕРИРОВАНИЯ АЭРОЗОЛЯ С КОНТРОЛЕМ ПОТРЕБЛЕНИЯ И ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ | 2012 |
|
RU2618436C2 |
