ЭЛЕКТРИЧЕСКИ НАГРЕВАЕМАЯ СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ
ELECTRICALLY HEATED AEROSOL GENERATING SYSTEM

Настоящее изобретение относится к способу управления электрически нагреваемой системой, генерирующей аэрозоль, способу управления электрически нагреваемым устройством, генерирующим аэрозоль, и связанным электрически нагреваемым системе и устройству, генерирующим аэрозоль.
Примером такой электрической системы, снабженной переносным устройством и главным зарядным устройством, является электрическая курительная система. Электрическая курительная система существенно уменьшает побочный поток дыма по сравнению с курительными устройствами с курительной частью, в то же время, позволяя пользователю избирательно приводить в действие курительную систему во время курения. Электрические курительные системы, как правило, содержат устройство, генерирующее аэрозоль, имеющее корпус для размещения генерирующего аэрозоль изделия или курительного изделия, нагревательные элементы для генерации аэрозоля, источник питания и необходимую электронную схему. Схема может быть, например, схемой для управления нагревом и зарядкой устройства, генерирующего аэрозоль. Наличие переносного устройства и главного зарядного устройства обеспечивает преимущества небольшого генерирующего аэрозоль устройства, являющегося переносным устройством, которое легко держать и использовать, а также возможность быстрой и удобной подзарядки устройства, генерирующего аэрозоль, для многократного использования.
Несмотря на подобные известные системы, все еще существует необходимость в улучшении скорости и эффективности процесса зарядки источника питания. То есть, зарядки источника питания зарядного устройства и зарядки источника питания устройства, генерирующего аэрозоль.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения предусмотрен способ управления электрически нагреваемой системой, генерирующей аэрозоль. Электрически нагреваемая система, генерирующая аэрозоль, содержит зарядное устройство, включающее в себя перезаряжаемый источник питания, и электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью размещения субстрата, генерирующего аэрозоль, содержащее перезаряжаемый источник питания, и по меньшей мере один электрический нагревательный элемент. Данный способ включает в себя: контроль температуры окружающей среды вблизи зарядного устройства; определение зарядного тока для зарядки перезаряжаемого источника питания зарядного устройства в зависимости от температуры окружающей среды вблизи зарядного устройства; и зарядку перезаряжаемого источника питания зарядного устройства при определенном зарядном токе. Так что, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах первого заданного диапазона температур, зарядный ток меньше чем примерно 0,1 C; когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах второго заданного диапазона температур, зарядный ток больше чем примерно 0,1 C; и, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства выше заданной температуры, предотвращают зарядку перезаряжаемого источника питания зарядного устройства.
Обеспечение указанного способа зарядки позволяет перезаряжать перезаряжаемый источник питания зарядного устройства по существу при оптимальном уровне, одновременно снижая риск повреждения перезаряжаемого источника питания из-за подачи зарядного тока, который слишком велик для текущего состояния источника питания.
Используемый здесь термин «C» относится к зарядному току, при котором 1 C равен 1 А для перезаряжаемого источника питания емкостью 1000 мА/ч. То есть зарядный ток, при котором емкость перезаряжаемого источника питания подается в течение одного часа.
В одном варианте осуществления первый диапазон температур находится между примерно 0 градусов Цельсия и примерно 10 градусов Цельсия, а второй диапазон температур находится между примерно 10 градусов Цельсия и примерно 45 градусов Цельсия.
В предпочтительном варианте осуществления, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах второго заданного диапазона температур, зарядный ток составляет примерно 0,2 C.
Перезаряжаемый источник питания зарядного устройства может быть выполнен с возможностью обеспечения ускоренной зарядки источника питания. В данном варианте осуществления, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах второго заданного диапазона температур, ток ускоренной зарядки составляет примерно 1 C. Способ может включать в себя прием входных данных от пользователя, требующего, чтобы зарядное устройство источника питания заряжалось в ускоренном режиме. Кроме того или альтернативно, способ может включать в себя определение типа входного источника питания, обеспечивающего питание для подзарядки источника питания зарядного устройства, и определение зарядного тока, соответственно. Например, если входной источник питания не может обеспечить достаточную энергию для ускоренной зарядки перезаряжаемого источника питания, выбирается зарядный ток 0,2 C.
Учитывая вышеуказанное, понятно, что первый и второй диапазоны температур, и связанные с ними зарядные токи могут быть изменены одним из специалистов в данной области в зависимости от типа используемого источника питания.
Способ может дополнительно включать в себя при зарядке перезаряжаемого источника питания зарядного устройства указание пользователю, какой зарядный ток будут подавать к источнику питания. Этап указания того, какой зарядный ток должен предпочтительно подаваться, использует по меньшей мере один из элементов: визуальный индикатор, такой как индикаторная лампа, или ряд индикаторных ламп; звуковой сигнал или ряд звуковых сигналов и тактильный индикатор. Тактильный индикатор может быть вибрацией или рядом вибраций. Визуальный индикатор может быть цифровым дисплеем. Цифровой дисплей может обеспечивать оценку времени, необходимого для полной зарядки перезаряжаемого источника питания зарядного устройства.
Предпочтительно способ дополнительно включает в себя следующие этапы: определение тока разряда для перезаряжаемого источника питания зарядного устройства, для зарядки перезаряжаемого источника питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль; и зарядку перезаряжаемого источника питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, при определенном токе разряда. Так что, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах третьего заданного диапазона температур, ток разряда находится между примерно 0,1 C и примерно 0,3 C; когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах четвертого заданного диапазона температур, ток разряда находится между примерно 0,8 C и примерно 1,2 C; и, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства выше заданной температуры, предотвращают разрядку перезаряжаемого источника питания зарядного устройства.
Обеспечение указанного способа зарядки позволяет перезаряжать перезаряжаемый источник питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, по существу при оптимальном уровне, одновременно снижая риск повреждения перезаряжаемого источника питания зарядного устройства из-за подачи зарядного тока, который слишком велик для текущего состояния источника питания. Как должно быть понятно, ток разряда источника питания зарядного устройства, по существу, эквивалентен зарядному току источника питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль.
В одном варианте осуществления третий диапазон температур находится между примерно -10 градусов Цельсия и примерно 0 градусов Цельсия, а четвертый диапазон температур находится между примерно 0 градусов Цельсия и примерно 45 градусов Цельсия.
В предпочтительном варианте осуществления, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах третьего заданного диапазона температур, ток разряда составляет примерно 0,2 C, а когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах четвертого заданного диапазона температур, ток разряда составляет примерно 1 C.
Способ может дополнительно включать в себя при разрядке перезаряжаемого источника питания зарядного устройства указание пользователю, какой ток разряда будут подавать к источнику питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль. Этап указания того, какой ток разряда должен предпочтительно подаваться, использует по меньшей мере один из элементов: визуальный индикатор, такой как индикаторная лампа, или ряд индикаторных ламп; звуковой сигнал или ряд звуковых сигналов и тактильный индикатор. Тактильный индикатор может быть вибрацией или рядом вибраций. Визуальный индикатор может быть электронным дисплеем. Электронный дисплей может обеспечивать оценку времени, необходимого для полной зарядки перезаряжаемого источника питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль.
Предпочтительно способ дополнительно включает в себя контроль температуры окружающей среды вблизи электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, и подачу зарядного тока к перезаряжаемому источнику питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, для подзарядки источника питания в зависимости от температуры окружающей среды вблизи устройства. Так что, когда температура окружающей среды вблизи электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, находится в пределах заданного диапазона температур, к источнику питания подают зарядный ток около 10 C; а когда температура окружающей среды вблизи электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, выходит за пределы заданного диапазона температур, предотвращают подачу зарядного тока к источнику питания.
В предпочтительном варианте осуществления зарядный ток примерно 10 C подают к источнику питания, когда заданный диапазон температур составляет примерно от 0 градусов Цельсия до примерно 35 градусов Цельсия.
В одном варианте осуществления этап контроля температуры окружающей среды предпочтительно выполняют с периодичностью примерно от одного раза в минуту до примерно 5 раз в минуту. Предпочтительно температура окружающей среды контролируется один раз в минуту. В данном варианте осуществления этап определения зарядного тока выполняют в зависимости от средней контролируемой температуры окружающей среды, предпочтительно, средневзвешенного значения. Среднее значение может быть вычислено, используя два, три, четыре или больше измерений. Будучи используемым, взвешенное значение, применяемое к каждому последовательному измерению, может уменьшаться в арифметической прогрессии или в геометрической прогрессии.
В предпочтительном варианте осуществления используют средневзвешенное значение, где средневзвешенное значение вычисляют, используя настоящую измеренную температуру окружающей среды и предыдущее средневзвешенное значение. Настоящему измерению присвоен вес между примерно 10% и примерно 50%, а предыдущему средневзвешенному значению присвоен вес между примерно 90% и примерно 50%, соответственно. Применяемые взвешенные значения предпочтительно выбирают в зависимости от общего коэффициента теплопередачи перезаряжаемого источника питания и окружающего воздуха, так что взвешивание обеспечивает приближение к скорости нагрева или скорости охлаждения перезаряжаемого источника питания. Начальное средневзвешенное значение устанавливают для первого измерения температуры окружающей среды.
В одном примере настоящему измерению присвоен вес примерно 20%, а предыдущему средневзвешенному значению присвоен вес примерно 80%. Преимущественно такое взвешивание приближает сравнительно низкую скорость нагревания или скорость охлаждения перезаряжаемых источников питания систем, описанных в настоящем документе.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения создан способ управления электрически нагреваемым устройством, генерирующим аэрозоль, выполненным с возможностью размещения субстрата, генерирующего аэрозоль. Устройство содержит перезаряжаемый источник питания и по меньшей мере один электрический нагревательный элемент. Способ согласно дополнительному аспекту включает в себя: контроль температуры окружающей среды вблизи устройства; и подачу питания к нагревательному элементу от перезаряжаемого источника питания в зависимости от температуры окружающей среды вблизи устройства. Таким образом: когда температура окружающей среды вблизи устройства находится в пределах заданного диапазона температур, подают энергию к нагревательному элементу; а когда температура окружающей среды вблизи устройства выходит за пределы заданного диапазона температур, предотвращают подачу энергии к нагревательному элементу.
В одном варианте осуществления рабочий диапазон температур находится между примерно 10 градусов Цельсия и примерно 70 градусов Цельсия, более предпочтительно, между примерно 12 градусов Цельсия и примерно 65 градусов Цельсия. Когда температура находится ниже нижнего конца рабочего диапазона температур, сопротивление нагревательного элемента низкое по сравнению с сопротивлением нагревательного элемента в случае, когда температура находится в пределах рабочего диапазона. Таким образом, согласно закону Ома, потребление тока выше, и без увеличения размера и емкости источник питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, не может обеспечивать требуемый ток.
Как и в предыдущем случае, этап контроля температуры окружающей среды вблизи устройства, генерирующего аэрозоль, предпочтительно выполняют с периодичностью примерно от одного раза в минуту до примерно 5 раз в минуту. Предпочтительно используют процесс вычисления средневзвешенного значения, аналогичный описанному выше. Настоящему измерению присвоен вес между примерно 10% и примерно 50%, а предыдущему средневзвешенному значению присвоен вес между примерно 90% и примерно 50%, соответственно. Применяемые взвешенные значения предпочтительно выбирают в зависимости от общего коэффициента теплопередачи перезаряжаемого источника питания и окружающего воздуха, так что взвешивание обеспечивает приближение к скорости нагрева или скорости охлаждения перезаряжаемого источника питания. Как и в предыдущем случае, начальное средневзвешенное значение устанавливают для первого измерения температуры окружающей среды.
В одном примере настоящему измерению присвоен вес примерно 30%, а предыдущему средневзвешенному значению присвоен вес примерно 70%. Преимущественно, данная модель взвешивания скорости нагревания и охлаждения устройства, генерирующего аэрозоль, более эффективна, чем вышеуказанная модель 20%/80%, используемая для средневзвешенного значения зарядного устройства, поскольку тепловая масса устройства, генерирующего аэрозоль, меньше, чем тепловая масса зарядного устройства. Таким образом, устройство, генерирующее аэрозоль, нагревается и охлаждается быстрее, чем зарядное устройство.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, создана электрически нагреваемая система, генерирующая аэрозоль. Система содержит: электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью размещения субстрата, генерирующего аэрозоль. Устройство содержит: нагревательный элемент; перезаряжаемый источник питания для питания нагревательного элемента. Система дополнительно содержит зарядное устройство, выполненное с возможностью размещения электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль. Зарядное устройство содержит: полость для размещения электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль; перезаряжаемый источник питания для зарядки перезаряжаемого источника питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль; датчик температуры для измерения температуры окружающей среды вблизи зарядного устройства и устройство управления для управления подачей питания к источнику питания зарядного устройства от внешнего источника питания для зарядки источника питания в зависимости от температуры окружающей среды вблизи зарядного устройства. Таким образом: устройство управления выполнено с возможностью подачи зарядного тока, меньшего чем примерно 0,1 C, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах первого заданного диапазона; устройство управления выполнено с возможностью подачи зарядного тока, большего чем примерно 0,1 C, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах второго заданного диапазона; и, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства выше заданной температуры, предотвращают зарядку перезаряжаемого источника питания зарядного устройства.
Создание указанной системы обеспечивает возможность подзарядки перезаряжаемого источника питания зарядного устройства по существу при оптимальном уровне, одновременно снижая риск повреждения перезаряжаемого источника питания из-за подачи зарядного тока, который слишком велик для текущего состояния источника питания.
В одном варианте осуществления первый диапазон температур находится между примерно 0 градусов Цельсия и примерно 10 градусов Цельсия, а второй диапазон температур находится между примерно 10 градусов Цельсия и примерно 45 градусов Цельсия.
В предпочтительном варианте осуществления, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах второго заданного диапазона температур, зарядный ток составляет примерно 0,2 C.
Перезаряжаемый источник питания зарядного устройства может быть выполнен с возможностью обеспечения ускоренной зарядки источника питания. В данном варианте осуществления, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах второго заданного диапазона температур, ток ускоренной зарядки составляет примерно 1 C. Устройство управления может быть выполнено с возможностью приема входных данных от пользователя, требующего, чтобы зарядное устройство источника питания заряжалось в ускоренном режиме. Кроме того или альтернативно, устройство управления может быть выполнено с возможностью определения типа входного источника питания, подающего энергию для подзарядки источника питания зарядного устройства, и определения зарядного тока, соответственно. Например, если входной источник питания не может обеспечить достаточную энергию для ускоренной зарядки перезаряжаемого источника питания, выбирается зарядный ток 0,2 C.
Предпочтительно зарядное устройство содержит механизм для приема внешней электрической энергии для подзарядки перезаряжаемого источника питания.
Зарядное устройство может дополнительно содержать индикатор для указания пользователю, какой зарядный ток будет подаваться к источнику питания при зарядке перезаряжаемого источника питания зарядного устройства. Индикатор предпочтительно содержит по меньшей мере один из элементов: визуальный индикатор, такой как индикаторная лампа, или ряд индикаторных ламп; звуковой сигнал или ряд звуковых сигналов и тактильный индикатор. Тактильный индикатор может быть вибрацией или рядом вибраций. Визуальный индикатор может быть цифровым дисплеем. Цифровой дисплей может обеспечивать оценку времени, необходимого для полной зарядки перезаряжаемого источника питания зарядного устройства.
Предпочтительно устройство управления зарядным устройством дополнительно выполнено с возможностью управления подачей энергии от источника питания зарядного устройства к источнику питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, для подзарядки источника питания. Таким образом: устройство управления выполнено с возможностью подавать ток разряда между примерно 0,1 C и примерно 0,3 C к источнику питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах третьего заданного диапазона температур; устройство управления выполнено с возможностью подавать ток разряда между примерно 0,8 C и примерно 1,2 C к источнику питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах четвертого заданного диапазона температур; и устройство управления выполнено с возможностью предотвращать разрядку перезаряжаемого источника питания зарядного устройства, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства превышает заданную температуру.
Создание указанного устройства управления позволяет перезаряжать перезаряжаемый источник питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, по существу при оптимальном уровне, одновременно снижая риск повреждения перезаряжаемого источника питания зарядного устройства из-за подачи зарядного тока, который слишком велик для текущего состояния источника питания. Как должно быть понятно, ток разряда источника питания зарядного устройства, по существу, эквивалентен зарядному току источника питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль.
В одном варианте осуществления третий диапазон температур находится между примерно -10 градусов Цельсия и примерно 0 градусов Цельсия, а четвертый диапазон температур находится между примерно 0 градусов Цельсия и примерно 45 градусов Цельсия.
В предпочтительном варианте осуществления, когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах третьего заданного диапазона температур, ток разряда составляет примерно 0,2 C, а когда температура окружающей среды вблизи зарядного устройства находится в пределах четвертого заданного диапазона температур, ток разряда составляет примерно 1 C.
Предпочтительно источник питания зарядного устройства представляет собой литий-ионный аккумулятор. Более предпочтительно источник питания зарядного устройства представляет собой аккумулятор на литии-оксиде кобальта.
Предпочтительно источник питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, представляет собой литий-ионный аккумулятор. Более предпочтительно источник питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, представляет собой литий-железо-фосфатный аккумулятор.
Зарядное устройство может дополнительно содержать индикатор для указания пользователю, какой ток разряда будет подаваться к источнику питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, при разрядке перезаряжаемого источника питания зарядного устройства. Индикатор предпочтительно содержит по меньшей мере один из элементов: визуальный индикатор, такой как индикаторная лампа, или ряд индикаторных ламп; звуковой сигнал или ряд звуковых сигналов и тактильный индикатор. Тактильный индикатор может быть вибрацией или рядом вибраций. Визуальный индикатор может быть электронным дисплеем. Электронный дисплей может обеспечивать оценку времени, необходимого для полной зарядки перезаряжаемого источника питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль.
Зарядное устройство может содержать дисплей или дополнительный дисплей (например, цифровой дисплей), показывающий информацию пользователю. Например, дисплей может показывать потребление курительного изделия, потребление энергии или другую информацию. Дисплей может дополнительно показывать, когда источник питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, имеет достаточный заряд, чтобы использоваться для потребления курительного изделия.
Предпочтительно зарядное устройство дополнительно содержит корпус и крышку, прикрепленную к корпусу. Крышка выполнена с возможностью закрывания над открытым концом полости, так что, когда крышка находится в закрытом положении, электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, недоступно. Зарядное устройство может дополнительно содержать механизм для предотвращения подачи энергии к электрически нагреваемому устройству, генерирующему аэрозоль, когда крышка открыта.
Крышка предпочтительно является шарнирной. Предпочтительно шарнир проходит через верхнюю часть корпуса от передней стенки к задней стенке. Шарнир может содержать пружину, выполненную с возможностью удерживания крышки в первом положении. Шарнир может также содержать амортизатор, выполненный с возможностью амортизации движения крышки при ее перемещении из второго положения в первое положение. Альтернативно шарнир может содержать пружину, выполненную с возможностью удерживания крышки во втором положении. В данном варианте крышка предпочтительно снабжена механизмом для удерживания крышки в первом положении, при этом механизм удерживания выполнен с возможностью обеспечения достаточного усилия, чтобы преодолевать силу, прилагаемую к крышке пружиной.
Механизм удерживания может содержать по меньшей мере один магнит и по меньшей мере один соответствующий ферромагнитный элемент. По меньшей мере один магнит установлен в корпусе основного устройства, а ферромагнитный элемент установлен в крышке. Альтернативно механизм удерживания может быть устройством типа защелки.
Шарнирная крышка может образовывать всю верхнюю часть корпуса. В данном варианте шарнир может быть внутренним относительно крышки и примыкать к боковой стенке корпуса.
Корпус зарядного устройства предпочтительно содержит переднюю стенку, заднюю стенку, нижнюю стенку, верхнюю стенку, первую боковую стенку и вторую боковую стенку.
Термины «передняя», «задняя», «верхняя», «нижняя», «боковая», «верх», «низ», «левая», «правая» и другие термины, используемые для описания относительных положений компонентов зарядного устройства и электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, относятся к зарядному устройству в вертикальном положении, с отверстием полости, выполненным с возможностью размещения электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, на верхнем конце.
Термин "продольный" относится к направлению снизу вверх или наоборот. Термин "поперечный" относится к направлению, перпендикулярному продольному направлению.
Зарядное устройство может быть прямоугольным параллелепипедом, содержащим две более широкие стенки, разнесенные посредством двух более узких стенок и верхней и нижней стенок. Электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно является продолговатым.
Датчик температуры предпочтительно установлен в контакте со стенкой корпуса зарядного устройства, для обеспечения улучшенной корреляции между измеряемой температурой и температурой окружающей среды. Датчик температуры может быть термопарой или терморезистором.
Электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, системы предпочтительно дополнительно содержит датчик температуры для измерения температуры окружающей среды вблизи устройства. Кроме того, устройство управления зарядным устройством предпочтительно выполнено с возможностью управления подачей питания от источника питания зарядного устройства к источнику питания электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, для подзарядки источника питания в зависимости от температуры окружающей среды вблизи электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль. Таким образом: устройство управления выполнено с возможностью подачи зарядного тока около 10 C к источнику питания, когда температура окружающей среды вблизи электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, находится в пределах заданного диапазона температур; и устройство управления выполнено с возможностью предотвращения подачи зарядного тока к источнику питания, когда температура окружающей среды вблизи электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, выходит за пределы заданного диапазона температур.
В предпочтительном варианте осуществления зарядный ток примерно 10 C подают к источнику питания, когда заданный диапазон температур составляет примерно от 0 градусов Цельсия до примерно 35 градусов Цельсия.
Датчик температуры электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, предпочтительно установлен в контакте со стенкой корпуса устройства для обеспечения улучшенной корреляции между измеряемой температурой и температурой окружающей среды. Датчик температуры может быть термопарой или терморезистором. Альтернативно нагревательный элемент может быть использован в качестве терморезистора для измерения температуры.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения создано электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль, выполненное с возможностью размещения субстрата, генерирующего аэрозоль. Устройство содержит: нагревательный элемент; перезаряжаемый источник питания для питания нагревательного элемента; датчик температуры для измерения температуры окружающей среды вблизи устройства и устройство управления для управления подачей питания от источника питания к нагревательному элементу в зависимости от температуры окружающей среды вблизи устройства. Таким образом: устройство управления выполнено с возможностью подачи энергии к нагревательному элементу, когда температура окружающей среды вблизи устройства находится в пределах заданного диапазона температур; и устройство управления выполнено с возможностью предотвращения подачи энергии к нагревательному элементу, когда температура окружающей среды вблизи устройства выходит за пределы заданного диапазона температур.
Устройство может дополнительно содержать индикатор для указания пользователю, когда температура окружающей среды вблизи устройства выходит за пределы заданного диапазона температур.
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, предназначено для размещения субстрата, генерирующего аэрозоль, в форме генерирующего аэрозоль изделия, и пользователь держит его во время курения. Источник питания устройства, генерирующего аэрозоль, предпочтительно выполнен с возможностью подогрева образующего аэрозоль субстрата до рабочей температуры, до того как начнется генерирование аэрозоля. Источник питания в устройстве, генерирующем аэрозоль, также выполнен с возможностью поддержания температуры образующего аэрозоль субстрата в процессе генерирования аэрозоля.
Устройство, генерирующее аэрозоль, предпочтительно имеет такой же или немного больший размер, чем сигарета с курительной частью. Таким образом, устройство можно держать между пальцами пользователя так же, как сигарету с курительной частью.
Субстрат, генерирующий аэрозоль, предпочтительно находится в форме генерирующего аэрозоль изделия или курительного изделия.
Используемый в данном документе термин «субстрат, образующий аэрозоль» относится к субстрату, обладающему способностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения высвобождаются путем нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть твердым или жидким, или содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Субстрат, образующий аэрозоль, может быть нанесен на подложку или опору путем адсорбции, нанесения покрытия, пропитки или иным способом. Субстрат, образующий аэрозоль, в целях удобства может быть частью изделия, генерирующего аэрозоль, или курительного изделия.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак, например, табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые высвобождаются из образующего аэрозоль субстрата при нагреве. В предпочтительных вариантах осуществления образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный табачный материал, например, формованный табачный лист. Образующий аэрозоль субстрат может содержать по меньшей мере один формирователь аэрозоля, такой как пропиленгликоль или глицерин.
Используемые в данном документе термины «изделие, генерирующее аэрозоль» и «курительное изделие» относятся к изделию, содержащему образующий аэрозоль субстрат, который способен высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Например, изделие, генерирующее аэрозоль, может быть курительным изделием, генерирующим аэрозоль, который непосредственно вдыхается в легкие пользователя через рот пользователя. Изделие, генерирующее аэрозоль, может представлять собой изделие одноразового использования. В дальнейшем, главным образом, используется термин «образующее аэрозоль изделие».
В аэрозоле, образованном в результате нагревания образующего аэрозоль субстрата, может содержаться меньше известных вредных составляющих, чем их количество, образующееся при сгорании или пиролитическом расщеплении образующего аэрозоль субстрата. Образующее аэрозоль изделие может представлять собой или может содержать табачную плитку.
Образующий аэрозоль субстрат предпочтительно содержит материал, содержащий табак, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые высвобождаются из субстрата при нагревании. В качестве альтернативы, субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал, не содержащий табак. Предпочтительно образующий аэрозоль субстрат дополнительно содержит формирователь аэрозоля. Примерами подходящих формирователей аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.
Образующий аэрозоль субстрат может представлять собой твердый субстрат. Твердый субстрат может содержать, например, один или несколько из элементов: порошка, гранул, пеллет, крупиц, тонких трубочек, полосок или листов, содержащих один или несколько из следующего: травяного листа, табачного листа, фрагментов табачной жилы, восстановленного табака, гомогенизированного табака, экструдированного табака и взорванного табака. При необходимости твердый субстрат может содержать дополнительные табачные или не табачные летучие ароматические соединения, предназначенные для высвобождения при нагревании субстрата. При необходимости твердый субстрат может быть выполнен на термоустойчивой подложке или внедрен в нее. Подложка может принимать форму порошка, гранул, пеллет, крупиц, тонких трубочек, полосок или листов. В качестве альтернативы, подложка может быть трубчатой подложкой, имеющей тонкий слой твердого субстрата, нанесенный на ее внутреннюю поверхность, или на ее внешнюю поверхность, или как на внутреннюю, так и на внешнюю поверхность. Такая трубчатая подложка может быть сформирована, например, из бумаги или бумагоподобного материала, нетканого углеродного фибролита, легкого сетчатого металлического экрана или перфорированной металлической фольги, или любой другой термоустойчивой полимерной матрицы. Твердый субстрат может быть нанесен на поверхность подложки в форме, например, листа, пены, геля или суспензии. Твердый субстрат может быть нанесен на всю поверхность подложки или альтернативно может быть нанесен в виде узора с целью обеспечения неоднородной подачи ароматических веществ во время использования. В качестве альтернативы подложка может быть нетканым полотном или пучком волокон, в который включены табачные компоненты. Нетканое полотно или пучок волокон может содержать, например, углеродные волокна, натуральные целлюлозные волокна или волокна из производных целлюлозы.
Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой жидкий субстрат, и курительное изделие может содержать средство для удержания жидкого субстрата. Субстрат, образующий аэрозоль, альтернативно может представлять собой любой другой вид субстрата, например, газообразный субстрат или любое сочетание различных типов субстрата.
Любой признак в одном аспекте изобретения может быть применен к другим аспектам изобретения в любом целесообразном сочетании. В частности, аспекты способа могут быть применены к аспектам устройства, и наоборот. Более конкретно, устройства управления, описанные в настоящем документе в связи с зарядным устройством и электрически нагреваемым устройством, генерирующим аэрозоль, могут быть выполнены с возможностью выполнения каких-либо аспектов способа в связи с управлением источниками питания. Более того, любые, некоторые и/или все признаки в одном аспекте могут быть применены к любым, некоторым и/или всем признакам в любом другом аспекте, в любом целесообразном сочетании.
Также следует понимать, что отдельно взятые сочетания различных признаков, описанных и определенных в любых аспектах изобретения, могут быть реализованы и/или предоставлены, и/или использованы независимо.
Настоящее изобретение будет далее описано исключительно на примерах, со ссылками на прилагаемые графические материалы, где:
на фиг. 1 показано схематическое изображение зарядного блока и электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 показана система согласно настоящему изобретению, имеющая зарядный блок и электрически нагреваемое устройство, генерирующее аэрозоль;
на фиг. 3 показана схема последовательности этапов управления для зарядки зарядного блока;
на фиг. 4 показана схема последовательности этапов управления для разрядки зарядного блока;
на фиг. 5 показана схема последовательности этапов управления для зарядки электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль, и
на фиг. 6 показана схема последовательности этапов управления для разрядки электрически нагреваемого устройства, генерирующего аэрозоль.
На фиг. 1(a) представлено зарядное устройство 100. Зарядное устройство 100 в данном примере служит для электрически нагреваемой курительной системы. На фиг. 1(b) представлено электрически нагреваемое устройство 102, генерирующее аэрозоль. Электрически нагреваемое устройство 102, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью размещения курительного изделия 104, содержащего субстрат, образующий аэрозоль. Зарядное устройство 100 содержит перезаряжаемый аккумулятор 106, электронику 108 управления и электрические контакты 110, выполненные с возможностью подачи электроэнергии к устройству, генерирующему аэрозоль, от аккумулятора 106, когда устройство, генерирующее аэрозоль, соединено с электрическими контактами 110. Зарядное устройство дополнительно содержит датчик 111 температуры. Перезаряжаемый аккумулятор 108 представляет собой аккумулятор на литии-оксиде кобальта.
Зарядное устройство выполнено с возможностью зарядки устройства, генерирующего аэрозоль, используя аккумулятор 106, в зависимости от измеряемой температуры. Электрические контакты 110 выполнены рядом с нижней частью полости 112. Полость выполнена с возможностью размещения устройства 102, генерирующего аэрозоль. Предусмотрена крышка 114, выполненная с возможностью закрепления устройства 102, генерирующего аэрозоль, в полости 112 зарядного устройства 100. Компоненты зарядного устройства 100 расположены в корпусе 116. Крышка 114 соединена с корпусом 116 посредством шарнира 118.
Кроме того, зарядное устройство 100 снабжено рядом из трех индикаторов 120, 122 и 124. Индикатор 120 предусмотрен для указания уровня заряда, оставшегося в аккумуляторе 106 зарядного устройства. Индикатор 120 может указывать процент заряда, оставшегося в аккумуляторе зарядного устройства. Например, 100% будет указывать, что аккумулятор 106 полностью заряжен, а 50% будет указывать, что аккумулятор 106 наполовину заряжен. Альтернативно индикатор 120 может только указывать, когда аккумулятор зарядного устройства требует подзарядки.
Второй индикатор 122 предусмотрен для указания того, что устройство 102, генерирующее аэрозоль, полностью заряжено, и готово к использованию для генерирования аэрозоля. Индикатор 122 указывает данное состояние готовности только после того как устройство, генерирующее аэрозоль, способно обеспечивать достаточную энергию для предоставления пользователю полного впечатления от курения; например, достаточную энергию для аэрозолизации всего субстрата 104, образующего аэрозоль, или достаточную мощность для генерирования заданного количества затяжек.
Третий индикатор 124 предусмотрен для указания режима зарядки, используемого для подзарядки аккумулятора 106 от внешнего источника питания (не показано). Различные режимы зарядки подробно описаны ниже.
Устройство 102, генерирующее аэрозоль, содержит перезаряжаемый аккумулятор 126, электронику 128 управления и электрические контакты 130. Как описано выше, перезаряжаемый аккумулятор 126 устройства 102, генерирующего аэрозоль, выполнен для приема энергии, подаваемой от аккумулятора 106 зарядного устройства, когда электрические контакты 130 находятся в контакте с электрическими контактами 110 зарядного устройства 100. Устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит датчик 131 температуры для измерения температуры окружающей среды вблизи устройства. Перезаряжаемый аккумулятор 126 представляет собой литий-железо-фосфатный аккумулятор.
Устройство 102, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит полость 132, выполненную с возможностью размещения изделия 104, генерирующего аэрозоль. Нагреватель 134 в форме, например, лопастного нагревателя, выполнен в нижней части полости 132. При эксплуатации пользователь включает устройство 102, генерирующее аэрозоль, и подают энергию от аккумулятора 126 с помощью электроники 128 управления к нагревателю 134. Нагреватель нагревают до стандартной рабочей температуры, которая достаточна для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль, изделия 104, генерирующего аэрозоль. Компоненты устройства 102, генерирующего аэрозоль, расположены в корпусе 136.
На фиг. 2 показано устройство 102, генерирующее аэрозоль, установленное в полости зарядного устройства 100. Крышка 114 показана в закрытом положении. В данном закрытом положении крышка выполнена с возможностью действия на устройство 102, генерирующее аэрозоль, таким образом, что создается надежное электрическое соединение между зарядным устройством и устройством, генерирующим аэрозоль. Как показано, электрические контакты 130 устройства, генерирующего аэрозоль, взаимодействуют с электрическими контактами 110 зарядного устройства.
Электроника 108 управления зарядного устройства выполнена с возможностью как управления зарядкой аккумулятора 106 зарядного устройства с помощью внешнего источника питания, так и управления зарядкой аккумулятора 126 устройства, генерирующего аэрозоль, в зависимости от температуры окружающей среды. Способ управления, используемый электроникой 108 управления, описан со ссылками на фиг. 3 и 4, соответственно.
Во время эксплуатации, когда пользователь подключает зарядное устройство к внешнему источнику питания, электроника 108 управления определяет целесообразный зарядный ток, используемый для следующего способа, показанного на фиг. 3.
Измеряют температуру окружающей среды вблизи зарядного устройства, используя датчик 111 температуры, и вычисляют средневзвешенное значение температуры окружающей среды. Текущему измерению температуры присвоен вес 20%, а предшествующему средневзвешенному значению присвоен вес 80%. Если измерение температуры является первым измерением температуры, средневзвешенное значение устанавливается на текущую температуру.
Электроника 108 управления затем определяет, находится ли средневзвешенное значение температуры в пределах первого диапазона температур. В одном конкретном примере первый диапазон температур составляет от 0 градусов Цельсия до 10 градусов Цельсия. Если средневзвешенное значение температуры в пределах диапазона, электроника управления обеспечивает зарядный ток аккумулятора 106 менее чем 0,1 C.
Если средневзвешенное значение температуры выходит за пределы диапазона, электроника управления определяет, находится ли средневзвешенное значение температуры в пределах второго диапазона температур. В одном конкретном примере второй диапазон температур составляет от 10 градусов Цельсия до 45 градусов Цельсия. Если средневзвешенное значение температуры выходит за пределы второго диапазона температур, аккумулятор 106 находится вне рабочего диапазона температур, и зарядка не начинается, чтобы защитить аккумулятор от повреждения. Индикатор 124 показывает это пользователю.
Если средневзвешенное значение температуры находится в пределах второго диапазона температуры, электроника 108 управления определяет, требуется ли ускоренная зарядка, и, если она требуется, подают зарядный ток примерно 1 C, а если не требуется, подают зарядный ток примерно 0,2 C.
На каждом этапе определяется зарядный ток, после истечения периода 1 минуты процесс повторяется.
При эксплуатации, когда пользователь вставляет устройство, генерирующее аэрозоль, в зарядное устройство и включает зарядку устройства, генерирующего аэрозоль, электроника 108 управления определяет соответствующий зарядный ток, используя следующий способ, показанный на фиг. 4.
Как и раньше, измеряют температуру окружающей среды вблизи зарядного устройства, используя датчик 111 температуры, и вычисляют средневзвешенное значение температуры окружающей среды. Текущему измерению температуры присвоен вес 20%, а предшествующему средневзвешенному значению присвоен вес 80%. Если измерение температуры является первым измерением температуры, средневзвешенное значение устанавливается на текущую температуру.
Электроника 108 управления затем определяет, находится ли средневзвешенное значение температуры в пределах третьего диапазона температур. В одном конкретном примере третий диапазон температур составляет от -10 градусов Цельсия до 0 градусов Цельсия. Если средневзвешенное значение температуры находится в пределах диапазона, электроника управления обеспечивает зарядный ток аккумулятора 126 примерно 0,2 C.
Если средневзвешенное значение температуры выходит за пределы диапазона, электроника управления определяет, находится ли средневзвешенное значение температуры в пределах четвертого диапазона температур. В одном конкретном примере второй диапазон температур составляет от 0 градусов Цельсия до 45 градусов Цельсия. Если средневзвешенное значение температуры выходит за пределы четвертого диапазона температур, аккумулятор 126 находится вне диапазона рабочих температур, и зарядка не начинается, чтобы защитить аккумулятор от повреждения. Индикатор 124 показывает это пользователю.
Если средневзвешенное значение температуры находится в пределах четвертого диапазона, электроника 108 управления обеспечивает зарядный ток аккумулятора 126 примерно 1 C.
На каждом этапе определяется зарядный ток, после истечения периода 1 минуты процесс повторяется.
Кроме того, электроника 128 устройства, генерирующего аэрозоль, выполнена с возможностью как управления зарядкой аккумулятора 126 устройства, так и управления использованием устройства, в зависимости от температуры окружающей среды. Способ управления, используемый электроникой 128 управления, описан со ссылками на фиг. 5 и 6, соответственно.
Когда пользователь запускает зарядку устройства, генерирующего аэрозоль, электроника 128 управления устройства, генерирующего аэрозоль, выполнена с возможностью выполнения способа, показанного на фиг. 5, для определения того, может ли быть заряжен аккумулятор 126.
Измеряют температуру окружающей среды вблизи устройства 102, используя датчик 131 температуры, и вычисляют средневзвешенное значение температуры окружающей среды. Текущему измерению температуры присвоен вес между 10-50%, а предшествующему средневзвешенному значению присвоен вес 90-50%. Если измерение температуры является первым измерением температуры, средневзвешенное значение устанавливается на текущую температуру.
Электроника 128 управления затем определяет, находится ли средневзвешенное значение температуры в пределах диапазона рабочих температур. В одном конкретном примере рабочий диапазон температур составляет от 0 градусов Цельсия до 35 градусов Цельсия. Если средневзвешенное значение температуры находится в пределах диапазона, электроника управления обеспечивает подачу зарядного тока примерно 10 C к аккумулятору 126. Однако температура зарядного устройства может изменять данную скорость зарядки в соответствии со способом управления, описанным выше.
Если средневзвешенное значение температуры выходит за пределы диапазона, электроника управления предотвращает зарядку аккумулятора 126 для снижения риска повреждения аккумулятора.
На каждом этапе определяется зарядный ток, после истечения периода 1 минуты процесс повторяется.
Наконец, когда пользователь запускает устройство, генерирующее аэрозоль, для генерирования аэрозоля, устройством 128 управления выполняется способ по фиг. 6.
Как и раньше, измеряют температуру окружающей среды вблизи устройства 102, используя датчик 131 температуры, и вычисляют средневзвешенное значение температуры окружающей среды. Текущему измерению температуры присвоен вес 10-50%, а предшествующему средневзвешенному значению присвоен вес 90-50%. Если измерение температуры является первым измерением температуры, средневзвешенное значение устанавливается на текущую температуру.
Электроника 128 управления затем определяет, находится ли средневзвешенное значение температуры в пределах диапазона рабочих температур. В одном конкретном примере рабочий диапазон температур составляет от 12 градусов Цельсия до 65 градусов Цельсия. Если средневзвешенное значение температуры находится в пределах диапазона, электроника управления обеспечивает подачу энергии к нагревательному элементу 134.
Если средневзвешенное значение температуры выходит за пределы диапазона температур, электроника 128 управления предотвращает подачу энергии к нагревательному элементу 134.
После истечения периода 1 минуты процесс повторяется.
Когда температура находится ниже нижнего конца рабочего диапазона температур, сопротивление нагревательного элемента будет слишком низким для того, чтобы аккумулятор 126 подавал достаточный ток. Нагревательный элемент в одном конкретном примере имеет сопротивление примерно 0,7 Ом при 0 градусов Цельсия, и примерно 2 Ом при 300 градусов Цельсия (температура, при которой удерживают нагревательный элемент для генерирования аэрозоля). Номинальное напряжение аккумулятора составляет 3,3 В при 0 градусов Цельсия, а во время работы номинальное напряжение аккумулятора при 300 градусов Цельсия составляет 3,0 В. Таким образом, при 0 градусов Цельсия, потребление тока будет 3,3/0,7=4,7 А, а при 300 градусов Цельсия потребление тока будет 3,0/2=1,5.
Когда температура находится выше верхнего конца рабочего диапазона температур, использование устройства, генерирующего аэрозоль, может увеличивать температуру электроники управления выше верхней проектной температуры 80 градусов Цельсия, что может приводить к ненадежной работе.
Вкратце, когда электроника 128 управления подает энергию к нагревательному элементу 134, нагревательный элемент 134 нагревается примерно до 300 градусов Цельсия. Нагревательный элемент 134 находится в контакте с субстратом, генерирующим аэрозоль, изделия 104, генерирующего аэрозоль. Это принуждает субстрат, генерирующий аэрозоль, генерировать аэрозоль, который может вдыхать пользователь, при затяжке от изделия 104, генерирующего аэрозоль.
Настоящее изобретение было проиллюстрировано выше со ссылкой на прилагаемые чертежи. Однако следует учитывать, что способы управления, описанные в настоящем документе, могут быть применимы к другим типам переносных устройств.