СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ, С ПРЕДОТВРАЩЕНИЕМ ПЕРЕГРЕВА
AEROSOL-GENERATING SYSTEM WITH PREVENTION OF OVERHEATING

Настоящее изобретение относится к системе, генерирующей аэрозоль, для генерирования вдыхаемого аэрозоля. Система содержит электрический нагреватель для испарения вещества, генерирующего аэрозоль, и батарею для питания электрического нагревателя.
В обычных системах, генерирующих аэрозоль, таких как электронные сигареты, вещество, генерирующее аэрозоль, такое как жидкость для электронных сигарет, испаряется посредством электрического нагревателя. Питание на электрический нагреватель подается от батареи. Батарею можно заряжать, например, посредством USB-кабеля и соответствующего USB-порта в системе. Однако батареи приводят к потенциальным проблемам, так как батарея может перегореть или вызвать внезапное увеличение внутреннего давления. Это может произойти из-за высокой температуры батареи. Высокая температура батареи может разрушить внутренние ячейки батареи, вызвав короткое замыкание. Температура батареи может повышаться во время зарядки батареи из-за тепла, генерируемого электрической энергией, передаваемой в батарею, а иногда также из-за внешних элементов, близких к батарее, таких как электронные компоненты. В условиях высокой температуры батарея может генерировать все больше и больше тепла в состоянии «теплового разгона». Высокая температура может также возникать из-за перезарядки батареи, т. е., когда на батарею подается больше зарядного тока, чем тот, на который рассчитана батарея. Перенапряжение, ток перезарядки, ток переразрядки, напряжение переразрядки, подзарядка полностью разряженной батареи или зарядка или разрядка батареи при чрезмерно высоких или чрезмерно низких температурах окружающей среды также могут привести к высоким температурам батареи с возможностью внутреннего повреждения батареи.
Батарея с внутренним повреждением, которая находится близко к лицу пользователя, который осуществляет затяжку, может поставить пользователя в нежелательную ситуацию. Поэтому целью настоящего изобретения является предотвращение возникновения нежелательной ситуации для пользователя, использующего систему, генерирующую аэрозоль.
Эта задача решается за счет объекта, изложенного в независимых пунктах формулы изобретения. В этой связи в настоящем изобретении предложена система, генерирующая аэрозоль, для генерирования вдыхаемого аэрозоля. Система содержит электрический нагреватель для испарения вещества, образующего аэрозоль, и батарею для питания электрического нагревателя. Система дополнительно содержит блок управления, при этом блок управления выполнен с возможностью обнаружения того, находится ли электрический нагреватель в работе, и заряжается ли батарея. Блок управления дополнительно выполнен с возможностью предотвращения зарядки батареи, когда электрический нагреватель находится в работе, и предотвращения работы электрического нагревателя, когда батарея заряжается.
Обеспечение блока управления, который позволяет только заряжать батарею или эксплуатировать нагреватель, обеспечивает то, что пользователь не может делать затяжку во время зарядки батареи. Также пользователь не может заряжать батарею во время затяжки. Как описано выше, вероятность внутреннего повреждения батареи является наибольшей во время зарядки батареи из-за повышения температуры во время зарядки батареи. Также использование системы, т. е. затяжка, может дополнительно повышать температуру батареи из-за передачи энергии от батареи к нагревателю, а также из-за температуры нагревателя. Это дополнительное генерирование тепла во время работы нагревателя предотвращается настоящим изобретением во время зарядки. Таким образом, снижается вероятность того, что произойдет внутреннее повреждение батареи. Более того, в случае внутреннего повреждения батареи можно предотвратить ситуацию, неблагоприятную для пользователя, так как пользователь не осуществляет затяжку во время зарядки.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения блок управления может обнаруживать зарядку батареи, когда USB-кабель соединен с USB-портом системы. Обнаружение соединения USB-кабеля с USB-портом системы для зарядки батареи может быть обеспечено любым обычным способом.
Любая подходящая зарядка батареи может быть обнаружена блоком управления. Например, для зарядки батареи может быть использован USB-разъем, такой как разъем Micro USB или USB Type C. Может быть использован специальный разъем или кабель, который подсоединяют к USB-разъему. В этом случае USB-кабель может быть подключен к специальному разъему или кабелю. Другая сторона специального разъема или кабеля может быть соединена с системой, генерирующей аэрозоль. Также может быть использовано специальное зарядное устройство, которое непосредственно соединено на одной стороне с USB-портом, например, адаптера переменного тока или персонального компьютера, а на другой стороне с системой, генерирующей аэрозоль, посредством кабеля или без кабеля между зарядным устройством и системой. Также может быть использован специальный адаптер переменного тока. В этом случае используют специальный адаптер переменного тока со специальным кабелем или без него. Система, генерирующая аэрозоль, может быть подключена к адаптеру переменного тока или к кабелю, соединенному с адаптером переменного тока. Может быть использована любая система зарядки собственной разработки. Также может быть использована беспроводная зарядка, такая как индукционная зарядка батареи, и обнаружена блоком управления. Для обнаружения зарядки батареи может быть использован обычный датчик.
Блок управления может обнаруживать, что USB-кабель соединен с USB-портом системы, или что батарея заряжается иным способом, и в этом случае предотвращать работу нагревателя. Блок управления предотвращает нагревание нагревателя даже в случае обнаружения затяжки пользователя в течение времени, пока батарея заряжается. В этом отношении система может содержать датчик затяжки, такой как датчик потока воздуха, который измеряет скорость потока воздуха, или кнопку включения/выключения. Также датчик затяжки может быть выполнен в виде датчика давления, измеряющего давление воздуха внутри системы, который втягивается через путь потока воздуха системы пользователем во время затяжки. Обычно блок управления активирует нагреватель после обнаружения этим датчиком затяжки пользователя. Однако, если блок управления обнаружил, что батарея заряжается, блок управления предотвращает активацию нагревателя.
Блок управления может быть выполнен с возможностью обнаружения того, присоединен ли заменяемый картридж для размещения вещества, образующего аэрозоль. Блок управления может дополнительно быть выполнен с возможностью предотвращения зарядки батареи, когда блок управления обнаруживает, что такой картридж присутствует.
Картридж может быть выполнен с возможностью хранения субстрата, образующего аэрозоль, для подачи на электрический нагреватель. Картридж может быть выполнен в виде емкости или резервуара для хранения жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Картридж может быть выполнен с возможностью соединения с помощью соответствующего соединения, герметично уплотненного по отношению к окружающей атмосфере, такого как самовосстанавливающаяся прокалываемая мембрана. Картридж может быть выполнен в виде заменяемого картриджа, такого как отсек или емкость. Картридж может содержать электрический нагреватель. В этом случае блок управления и батарея заключены в часть устройства, и заменяемый картридж может быть выполнен с возможностью соединения с частью устройства. Электрический нагреватель также может быть заключен в корпус вместе с батареей и блоком управления таким образом, что заменяемый картридж может быть присоединен к корпусу и содержит только субстрат, образующий аэрозоль.
Присоединение такого картриджа может указывать на то, что пользователь желает осуществить затяжку и, таким образом, активировать нагреватель. Следовательно, блок управления может предотвращать зарядку батареи после обнаружения того, что картридж соединен с частью устройства или корпусом.
Блок управления может дополнительно быть выполнен с возможностью обнаружения включения электрического нагревателя и предотвращает зарядку батареи, когда обнаружено включение электрического нагревателя.
Как описано выше, затяжка может быть обнаружена с помощью датчика. Таким образом, датчик обнаруживает включение электрического нагревателя. Датчик может быть предусмотрен в виде кнопки включения/выключения, датчика потока воздуха или датчика давления. Электрический нагреватель может быть включен нажатием кнопки включения/выключения в течение затяжки пользователя. Также датчик может быть предусмотрен в качестве датчика потока воздуха, измеряющего скорость потока воздуха, который является параметром, характеризующим количество воздуха, которое втягивается через путь потока воздуха системы за один раз. В зависимости от обнаруженной скорости потока воздуха может быть обнаружена затяжка. В этом отношении затяжка может быть обнаружена, когда поток воздуха превышает заданный порог. В случае, если датчик предусмотрен в виде датчика давления, разность давления или падения давления между давлением воздуха окружающей среды снаружи системы и воздуха, который пользователь втягивает через систему, могут быть измерены с помощью датчика. Давление воздуха может быть обнаружено на впускном отверстии для воздуха системы, предпочтительно полуоткрытом впускном отверстии, на мундштучном конце системы, в камере образования аэрозоля или в любом другом проходе или камере в системе, через которую течет воздух. Когда пользователь осуществляет затяжку на системе, внутри системы образуются отрицательное давление или вакуум, при этом отрицательное давление может быть обнаружено датчиком давления.
Блок управления может быть соединен с датчиком для приема входного сигнала датчика. Когда датчиком обнаружено включение нагревателя, блок управления обнаруживает, заряжается ли в данный момент батарея. Если батарея заряжается, блок управления предотвращает работу нагревателя. Однако, если блок управления обнаруживает, что батарея не заряжается, блок управления позволяет активировать нагреватель и в то же время предотвращает зарядку системы. Например, если USB-кабель подключен к USB-порту системы во время затяжки пользователя, зарядка батареи предотвращается до тех пор, пока продолжается затяжка пользователя. Только после завершения затяжки пользователя блок управления позволяет осуществлять зарядку батареи. В этом случае дополнительная затяжка пользователя не приводит к активации электрического нагревателя, так как в данном случае блок управления обнаруживает зарядку системы, и, таким образом, блок управления предотвращает последующую работу нагревателя в течение времени, пока батарея заряжается.
Альтернативно или в дополнение к датчику затяжки, описанному выше, система может содержать датчик температуры для обнаружения включения электрического нагревателя. Также для обнаружения включения электрического нагревателя может быть использован датчик тока. Эти датчики могут быть использованы для обнаружения того, что пользователь желает активировать нагреватель. Блок управления может позволить активацию нагревателя, только если не обнаружена зарядка. Если нагреватель обнаруживает, что батарея заряжается, предотвращается активация электрического нагревателя.
Для обнаружения зарядки батареи может быть использован датчик зарядки. Этот датчик соединен с блоком управления для того, чтобы блок управления мог предотвращать активацию электрического нагревателя во время зарядки. Обычно зарядка обнаруживается путем обнаружения наличия напряжения на одном штыре системы, генерирующей аэрозоль. С этой целью можно использовать электрические компоненты, такие как микроконтроллер или IC зарядного устройства. Для этой цели можно использовать I2C/автономное импульсное зарядное устройство BQ24250 2A с одним входом для литий-ионных батарей от компании Texas Instruments.
Все вышеупомянутые датчики могут быть соединены с блоком управления для того, чтобы выходной сигнал этих датчиков мог быть собран и обработан блоком управления. Также датчик может составлять единое целое с блоком управления.
Блок управления может быть частью электрической схемы и может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Электрическая схема может содержать дополнительные электрические компоненты. Блок управления может быть выполнен с возможностью регулирования подачи электрической энергии на электрический нагреватель. Электрическая энергия может подаваться на электрический нагреватель непрерывно после активации электрического нагревателя или может подаваться только периодически, например, от затяжки к затяжке. Питание может подаваться на электрический нагреватель в виде импульсов электрического тока. Блок управления может быть выполнен с возможностью отслеживания электрического сопротивления электрического нагревателя и предпочтительно управления подачей электрической энергии на электрический нагреватель в зависимости от электрического сопротивления электрического нагревателя.
Батарея может обладать емкостью, которая обеспечивает возможность накапливания достаточного количества энергии для одной или более затяжек пользователя. Например, батарея может обладать емкостью, достаточной для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно 6 минутам, или в течение периода, кратного 6 минутам. В другом примере батарея может обладать достаточной емкостью для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций электрического нагревателя.
Батарея, как и блок управления, а также электрический нагреватель могут быть размещены в корпусе системы, генерирующей аэрозоль. Для обеспечения возможности поступления окружающего воздуха в систему стенка корпуса, предпочтительно стенка напротив электрического нагревателя, такая как нижняя стенка, может быть снабжена по меньшей мере одним полуоткрытым впускным отверстием. Полуоткрытое впускное отверстие предпочтительно обеспечивает возможность поступления воздуха в систему, но ни воздух, ни жидкость не выходят из системы через полуоткрытое впускное отверстие. Полуоткрытое впускное отверстие может являться, например, полупроницаемой мембраной, проницаемой только для воздуха в одном направлении, но непроницаемой для воздуха и жидкости в противоположном направлении. Полуоткрытое впускное отверстие может также являться, например, одноходовым клапаном. Предпочтительно полуоткрытое впускное отверстие обеспечивает возможность прохождения воздуха через впускное отверстие только при соблюдении конкретных условий, например, минимального понижения давления в системе или прохождения через клапан или мембрану некоторого объема воздуха.
Субстрат, образующий аэрозоль, для генерирования аэрозоля представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Как описано выше, субстрат, образующий аэрозоль, может содержаться в картридже, который предпочтительно предусмотрен в виде заменяемого картриджа. Субстрат, образующий аэрозоль, также может быть размещен в корпусе системы в отсеке. Отсек может представлять собой повторно заполняемый отсек. Летучие соединения могут быть высвобождены путем нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагревании. Субстрат, образующий аэрозоль, может альтернативно содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Веществом для образования аэрозоля является любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые в ходе использования способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля, и которые по существу являются устойчивыми к термической деградации при рабочей температуре системы. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин.
Нагреватель для примера может представлять собой нагреваемую катушку, нагреваемый капилляр, нагреваемую сетку или нагреваемую металлическую пластину. Нагреватель для примера может представлять собой резистивный нагреватель, который получает электропитание и преобразовывает по меньшей мере часть полученного электропитания в тепловую энергию. Нагреватель может содержать только один нагревательный элемент или несколько нагревательных элементов. Температурой нагревательного элемента или элементов предпочтительно управляют посредством блока управления.
В любом из вариантов осуществления, описанных выше, нагреватель предпочтительно содержит электрически резистивный материал.
В настоящем изобретении также предложен способ управления системой, генерирующей аэрозоль. Способ включает этап обеспечения системы, генерирующей аэрозоль, содержащей электрический нагреватель для испарения вещества, генерирующего аэрозоль, батарею для питания электрического нагревателя и блок управления. Способ дополнительно включает этап обнаружения с помощью блока управления того, находится ли электрический нагреватель в работе, и заряжается ли батарея. Способ дополнительно включает этап предотвращения с помощью блока управления зарядки батареи, когда электрический нагреватель находится в работе, и предотвращения с помощью блока управления работы электрического нагревателя, когда батарея заряжается.
Каждый из терминов «заряжается» и «находится в работе» определяет состояние батареи, электрического нагревателя соответственно. От начала зарядки батареи до окончания зарядки батареи батарея находится в состоянии зарядки, т. е. «заряжается». От начала нагревания электрического нагревателя до окончания активного нагревания электрического нагревателя электрический нагреватель находится в состоянии работы, т. е. «находится в работе».
Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на прилагаемые фигуры.
На фиг. 1 показан иллюстративный вид в разрезе системы, генерирующей аэрозоль, с кабелем для зарядки.
На фиг. 2 показан иллюстративный вид в разрезе системы, генерирующей аэрозоль, с картриджем.
На фиг. 1 изображена система, генерирующая аэрозоль. Компоненты системы размещены в корпусе 1 системы. К этим компонентам относятся блок 2 управления, батарея 3 и электрический нагреватель 4. Система, генерирующая аэрозоль, может содержать дополнительные компоненты, которые не показаны на фиг. 1.
Батарея 3 аккумулирует электрическую энергию, которая может подаваться на электрический нагреватель 4 для нагревания электрического нагревателя. Блок 2 управления управляет подачей электрической энергии от батареи 3 на электрический нагреватель 4. Таким образом, блок 2 управления предусмотрен для активации электрического нагревателя 4, и в этом случае электрический нагреватель 4 нагревается за счет электрической энергии от батареи 3.
Если пользователь осуществляет затяжку на мундштучном конце 5 системы, датчик, такой как датчик потока воздуха (не показан), обнаруживает затяжку пользователя, и электрический нагреватель 4 активируется посредством блока 2 управления. Однако блок 2 управления позволяет активацию электрического нагревателя 4 только тогда, когда батарея 3 не заряжается.
На фиг. 1 показана система в состоянии, в котором кабель 6 для зарядки соединен с системой для зарядки батареи 3. Кабель 6 для зарядки представляет собой USB-кабель, соединенный с соответствующим USB-портом системы.
После обнаружения того, что кабель 6 для зарядки соединен с системой для зарядки батареи 3, блок 2 управления предотвращает активацию электрического нагревателя 4, даже если пользователь осуществляет затяжку на мундштуке 5.
Однако, если пользователь пытается активировать электрический нагреватель 4 путем осуществления затяжки на мундштучном конце 5 до того, как кабель 6 для зарядки будет соединен с системой, блок 2 управления предотвращает последующую зарядку батареи 3, если кабель 6 для зарядки соединен с USB-портом после активации электрического нагревателя 4 во время затяжки, осуществляемой пользователем.
На фиг. 2 показан дополнительный вариант осуществления, в котором картридж 7 соединен с системой для подачи субстрата, образующего аэрозоль, обычным способом в систему для генерирования аэрозоля. Картридж 7 содержит отсек 8 для хранения субстрата, образующего аэрозоль. Картридж 7 может быть разъемно соединен с системой с помощью соединительного средства 9. Соединительное средство 9 может содержать прокалываемую мембрану. Электрический нагреватель 4 в дополнительном варианте осуществления может быть частью картриджа 7. В этом варианте осуществления корпус 1 образует часть устройства, содержащую блок 2 управления и батарею 3.
Блок 2 управления выполнен с возможностью обнаружения того, соединен ли картридж 7 с системой. Если картридж 7 соединен с системой, блок 2 управления предотвращает зарядку батареи 3. Блок 2 управления позволяет осуществлять зарядку батареи 3 только в том случае, если картридж 7 не соединен с системой. Следует отметить, что на фиг. 1 и фиг. 2 показаны картридж 7 и кабель 6 для зарядки, оба из которых соединяются с корпусом 1 системы на заднем конце. Это является лишь иллюстративным. Корпус 1 может быть выполнен таким образом, что картридж 7, а также кабель 6 для зарядки могут быть прикреплены в любом месте на корпусе 1, кроме мундштука 5.
Вышеописанные признаки следует понимать как иллюстративные. Специалисту в данной области техники следует понимать, что эти признаки могут быть объединены в рамках объема настоящего изобретения.