ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ АЭРОЗОЛЯ
AEROSOL PROVISION ELECTRONIC SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к электронным системам обеспечения аэрозоля, таким как системы доставки никотина (например, электронные сигареты и т.п.).
Уровень техники
Электронные системы обеспечения аэрозоля, такие как электронные сигареты (е-сигареты), в общем, содержат резервуар исходной жидкости, содержащий состав, обычно включающий в себя никотин, из которого получают аэрозоль, например, путем теплового испарения. Таким образом, источник аэрозоля для системы обеспечения аэрозоля может содержать нагреватель, имеющий нагревательный элемент, устроенный так, чтобы принимать исходную жидкость из резервуара, например, через фитиль/под действием капиллярного эффекта. Когда пользователь вдыхает через устройство, электрическую энергию подают на нагревательный элемент, чтобы испарить исходную жидкость вблизи нагревательного элемента, чтобы получить аэрозоль, предназначенный для вдыхания пользователем. Такие устройства обычно оснащены одним или несколькими впускными отверстиями для воздуха, расположенными на расстоянии от мундштука системы. Когда пользователь всасывает через мундштук, соединенный с концом системы, воздух втягивается через впускные отверстия и проходит через источник аэрозоля. Имеется путь, соединяющий источник аэрозоля с отверстием в мундштуке, так что воздух, протягиваемый через источник аэрозоля, проходит вдоль пути потока до отверстия мундштука, перенося с собой некоторое количество аэрозоля от источника аэрозоля. Воздух, переносящий аэрозоль, выходит из системы обеспечения аэрозоля через отверстие мундштука для вдыхания пользователем.
Обычно электрический ток подают на нагреватель, когда пользователь втягивает/затягивается через устройство. Обычно электрический ток подают на нагреватель, например, резистивный нагревательный элемент, в ответ либо на активацию датчика потока воздуха, находящегося вдоль пути протекания, когда пользователь вдыхает/втягивает/затягивается, либо в ответ на активацию кнопки пользователем. Теплоту, создаваемую нагревательным элементом, используют для испарения состава. Высвобожденный пар смешивают с воздухом, втягиваемым через устройство при затяжке потребителем, и образуют аэрозоль. Когда пользователь заканчивает затягиваться (при падении потока воздуха/падении давления), датчик потока или давления отключает электрический нагреватель, отсекая электрический ток. В этот момент времени нагреватель все еще имеет повышенную температуру, при которой возможно испарение определенной части жидкости. Теплота для этого продолжающегося испарения берется из теплоемкости самого нагревателя. Следовательно, нагреватель остывает. Когда температура нагревателя падает ниже точки кипения сильнолетучих компонентов состава (например, воды, полипропиленгликоля), процесс испарения останавливается. Пар, высвобожденный во время фазы продолжающегося испарения после отключения, не доставляют потребителю, так как через устройство больше не проходит воздушный поток. Вместо этого пар конденсируется на внутренних стенках устройства, приводя к потенциальным проблемам (например, засорению). Теплоту испарения, выделенную нагревателем во время фазы продолжающегося испарения, также можно рассматривать как энергетические потери. Энергию теряют в виде теплоты конденсации, которая, в свою очередь, нагревает структурные компоненты устройства. Эта проблема является более острой в устройствах с более крупными нагревательными элементами.
Описаны различные подходы в поисках решения некоторых из этих проблем.
Раскрытие изобретения
В соответствии с первым аспектом некоторых вариантов осуществления предложена электронная система обеспечения пара, содержащая испаритель, предназначенный для испарения жидкости для вдыхания пользователем электронной системы обеспечения пара, источник питания для подачи питания на испаритель для испарения жидкости в ответ на активацию пользователем устройства, и блок управления, выполненный с возможностью, во-первых, получать ожидаемую длительность затяжки пользователя, и, во-вторых, осуществлять подачу питания на испаритель в течение более короткого, чем ожидаемая длительность затяжки пользователя, периода времени.
Блок управления непрерывно измеряет длительность затяжки данного пользователя и вычисляет ожидаемую длительность затяжки для этого пользователя. После активации устройства пользователем блок управления подает электрический ток на нагреватель в течение промежутка времени, который немного короче, чем ожидаемая длительность затяжки (например, короче на время от 0,05 до 0,5 секунды). Следовательно, потребитель, наиболее вероятно, еще будет осуществлять затяжку с использованием устройства, когда подача электрического тока уже завершена. В результате, пар, высвобожденный во время фазы продолжающегося испарения после отключения (т.е. когда на нагреватель не подают питания, но температура еще достаточна для испарения жидкости), может быть использован для образования аэрозоля, вдыхаемого потребителем. Эту часть пара и энергии, используемой для его высвобождения, больше нельзя рассматривать в качестве потерь. Таким образом, увеличивают энергетическую эффективность и число затяжек, которые можно осуществить с использованием батареи данной емкости.
Понятно, что признаки и аспекты изобретения, описанные выше в отношении первого и других аспектов изобретения, одинаково применимы при необходимости к вариантам осуществления изобретения в соответствии с другими аспектами изобретения и могут сочетаться с ними, и не только в определенных комбинациях, описанных выше.
Краткое описание чертежей
Теперь только на примере будут описаны варианты осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 приведено схематическое (в разобранном состоянии) представление электронной системы обеспечения пара, такой как электронная сигарета, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
на фиг. 2 приведено схематическое представление корпуса электронной сигареты, показанной на фиг. 1, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
на фиг. 3 приведено схематическое представление участка испарителя электронной сигареты, показанной на фиг. 1, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
на фиг. 4 приведена блок-схема, показывающая некоторые аспекты одного конца участка корпуса электронной сигареты, показанной на фиг. 1, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
на фиг. 5 приведена блок-схема последовательности действий, которая показывает некоторые аспекты работы электронной сигареты, показанной на фиг. 1, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения;
на фиг. 6 приведена блок-схема последовательности действий, которая показывает некоторые аспекты работы электронной сигареты, показанной на фиг. 1, в соответствии с некоторыми другими вариантами осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
В этом документе обсуждаются/описаны аспекты и признаки некоторых примеров и вариантов осуществления. Некоторые аспекты и признаки некоторых примеров и вариантов осуществления могут быть реализованы обычным способом, и для краткости они подробно не обсуждаются/не описаны. Таким образом, понятно, что аспекты и признаки обсуждаемых здесь устройства и способов, которые подробно не описаны, могут быть реализованы в соответствии с любыми обычными технологиями, предназначенными для реализации таких аспектов и признаков.
Как описано выше, настоящее изобретение относится к системе обеспечения аэрозоля, такой как электронная сигарета. В последующем описании иногда используют выражение "электронная сигарета", но это выражение можно использовать взаимозаменяемо с системой обеспечения аэрозоля (пара).
На фиг. 1 приведено схематическое представление электронной системы обеспечения пара, такой как электронная сигарета 10, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения (не в масштабе). Электронная сигарета имеет, в целом, цилиндрическую форму, проходящую вдоль продольной оси, обозначенной пунктирной линией LA, и содержит два основных компонента, а именно, корпус 20 и картомайзер 30. Картомайзер включает в себя внутреннюю камеру, содержащую резервуар с веществом, таким как, например, никотин, испаритель (например, нагреватель) и мундштук 35. Упоминания никотина в дальнейшем следует понимать всего лишь как пример, и его можно заменить любым другим веществом. Резервуар может представлять собой пенную основу или любую другую структуру для удерживания никотина до тех пор, пока не потребуется доставить его на испаритель. Испаритель предназначен для испарения никотина, а картомайзер 30 также включает в себя фитиль или аналогичное приспособление для транспортировки небольшого количества никотина из резервуара к месту испарения на испарителе или рядом с ним. В дальнейшем нагреватель используют в качестве конкретного примера испарителя. Однако понятно, что также можно применять другие формы испарителя (например, использующие ультразвуковые волны).
Корпус 20 включает в себя аккумулятор или батарею для подачи питания на электронную сигарету 10 и печатную плату для осуществления общего управления электронной сигаретой. Когда нагреватель получает энергию от батареи под управлением печатной платы, нагреватель испаряет никотин, и этот пар, затем, через мундштук 35 вдыхает пользователь. В некоторых конкретных вариантах осуществления корпус также оснащен устройством 265 ручной активации, например, кнопкой, переключателем или сенсорной кнопкой, расположенной снаружи корпуса.
Корпус 20 и картомайзер 30 можно отсоединить друг от друга, отделяя в направлении параллельном продольной оси LA, как показано на фиг. 1, но, когда устройство 10 используют, они соединены друг с другом посредством соединения, схематически обозначенного на фиг. 1 через 25А и 25В, чтобы обеспечить механическую и электрическую связность между корпусом 20 и картомайзером 30. Электрический разъем 25B на корпусе 20, который используют для соединения с картомайзером 30, также служит в качестве гнезда для подключения зарядного устройства (не показано), когда корпус 20 отсоединен от картомайзера 30. Другой конец зарядного устройства может быть вставлен в USB-разъем для зарядки аккумулятора в корпусе 20 электронной сигареты 10. В других реализациях может иметься кабель для непосредственного соединения между электрическим разъемом 25B на корпусе 20 и USB-разъемом.
Электронная сигарета 10 содержит одно или несколько отверстий (не показаны на фиг. 1) для впуска воздуха. Эти отверстия соединяются с каналом для воздуха, проходящим через электронную сигарету 10 к мундштуку 35. Когда пользователь вдыхает через мундштук 35, воздух всасывается в этот воздушный канал через одно или несколько воздухозаборных отверстий, которые соответствующим образом расположены на внешней части электронной сигареты. Когда нагреватель активирован для испарения никотина из картриджа, воздушный поток проходит через никотиновый пар и смешивается с ним, и эта смесь воздушного потока и никотинового пара, затем, выходит через мундштук 35 и вдыхается пользователем. За исключением одноразовых устройств картомайзер 30 можно отсоединить от корпуса 20 и утилизировать, когда запас никотина будет израсходован (и заменить на другой картомайзер при необходимости).
Понятно, что электронная сигарета 10, показанная на фиг. 1, представлена в виде примера, и можно приспособить различные другие реализации. Например, в некоторых вариантах осуществления картомайзер 30 выполнен в виде двух раздельных компонент, а именно, картриджа, содержащего резервуар с никотином, с мундштуком (который можно заменить, когда никотин из резервуара будет израсходован), и испарителя, содержащего нагреватель (который обычно сохраняют). В качестве другого примера, зарядное устройство можно подключить к дополнительному или альтернативному источнику энергии, такому как прикуриватель автомобиля.
На фиг. 2 приведено схематическое (упрощенное) представление корпуса 20 электронной сигареты 10, показанной на фиг. 1, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Фиг. 2, в общем, можно считать поперечным сечением на плоскости через продольную ось LA электронной сигареты 10. Отметим, что различные компоненты и детали корпуса, например, провода и более сложные формы, были опущены на фиг. 2 для ясности.
Корпус 20 включает в себя батарею или аккумулятор 210 для питания электронной сигареты 10 в ответ на активацию устройства пользователем. Кроме того, корпус 20 включает в себя блок управления (не показан на фиг. 2), например, микросхему, такую как специализированная интегральная схема (ASIC) или микроконтроллер, для управления электронной сигаретой 10. Микроконтроллер или ASIC включает в себя ЦП (центральный процессор) или микропроцессор. Действиями ЦП и других электронных компонент, в общем, по меньшей мере частично управляют с помощью программ, выполняемых на ЦП (или другом компоненте). Такие программы могут храниться в энергонезависимой памяти, такой как ROM, которая может быть интегрирована в сам микроконтроллер или выполнена в виде отдельного компонента. При необходимости ЦП может осуществлять доступ к ROM для загрузки отдельных программ. Микроконтроллер также содержит соответствующий интерфейс связи (и управляющее программное обеспечение) для соответствующей связи с другими устройствами в корпусе 10.
Блок управления может получить ожидаемую длительность затяжки пользователя и дать команду на подачу питания на испаритель в течение периода времени, который является более коротким, чем ожидаемая длительность затяжки пользователя. Как таковой, блок управления может измерять длительность промежутка времени, в течение которого пользователь активирует устройство (т.е. длительность затяжки). Кроме того, блок управления может хранить длительность промежутка времени последовательных затяжек в памяти, связанной с ASIC. Блок управления может использовать ЦП для выполнения программ, предназначенных для анализа информации о затяжках.
В некоторых вариантах осуществления ЦП анализирует информацию о затяжках, чтобы получить среднюю продолжительность затяжки для пользователя, вычисляя суммарную длительность всех затяжек и деля ее на общее число затяжек. В одном варианте осуществления общее число затяжек может быть ограничено определенным числом N затяжек, например, последними 100 затяжками или последними 10 затяжками. В связи с этим можно считать, что электронная сигарета реагирует на изменения пользовательского поведения. Понятно, что для "новых" устройств пользователь осуществляет ограниченное число затяжек, которое может быть меньше, чем общее число, используемое обычно для вычисления среднего. Для таких устройств для вычисления среднего будет использоваться общее число выполненных затяжек, пока это число меньше предела. Как вариант, если память может быть использована в конфигурации "первым пришёл, первым вышел" (т.е. в круговой конфигурации) для хранения последних N длительностей затяжек, то в память может быть предварительно загружено производителем N значений средней длительности затяжек, так что системе не нужно работать по-другому при начале использования. Со временем эти предварительно загруженные значения заменяют на измеренные пользовательские значения. В некоторых других вариантах осуществления блок управления определяет ожидаемую длительность затяжек пользователя с использованием машинного обучения. ЦП может применять определенное программное обеспечение, чтобы анализировать информацию о затяжках, и идентифицировать тренды в поведении пользователя. Это также может быть более чувствительным к изменяющимся требованиям пользователя.
Как было отмечено выше, блок управления может давать команду на подачу питания на испаритель в течение периода времени, который является более коротким, чем ожидаемая длительность затяжки пользователя. Следовательно, пользователь, наиболее вероятно, еще будет осуществлять затяжку с использованием устройства, когда подача электрического тока уже завершена. При отключении подачи электрического тока нагреватель остается при достаточной температуре, чтобы продолжать испарять жидкость в течение короткого периода времени. Путем прекращения подачи питания, пока пользователь еще затягивается через устройство, пар, высвобожденный во время фазы продолжающегося испарения (т.е. когда на нагреватель не подают питания, но температура еще достаточна для испарения жидкости), может быть использован для образования аэрозоля, вдыхаемого пользователем. Эту часть пара и энергии, используемой для его высвобождения, больше нельзя рассматривать в качестве потерь. Таким образом, увеличивают энергетическую эффективность и число затяжек, которые можно осуществить с использованием батареи данной емкости. Питание нагревателя отключают после того, как он был активен в течение немного более короткого промежутка времени, чем полученная длительность затяжки пользователя. В некоторых вариантах осуществления время, в течение которого подают питание на нагреватель, на 0,05 - 0,5 секунды короче, чем ожидаемая длительность затяжки пользователя. В одном варианте осуществления время, в течение которого подают питание на нагреватель, на 0,3 секунды короче, чем ожидаемая длительность затяжки пользователя. В более общем случае производитель устройства может измерить время, требуемое, чтобы температура нагревательного элемента опустилась ниже температуры испарения полезной жидкости, и использовать это время (или его подходящую аппроксимацию) в качестве времени опережения отключения. Если различные доступные жидкости имеют различные значения температуры испарения, то, как вариант, может быть выбрана минимальная температура (наибольшее время опережения), либо, как вариант, устройство может быть приспособлено для распознавания типа жидкости и может выбирать соответствующее время отключения.
Корпус 20 также включает в себя колпачок 225, предназначенный для закрытия и защиты дальнего конца электронной сигареты 10. Обычно в колпачке 225 или около него выполнено воздухозаборное отверстие, чтобы воздух мог попадать в корпус 20, когда пользователь осуществляет вдох через мундштук 35. Блок управления или ASIC может быть расположена вдоль батареи 210 или на одном ее конце. В некоторых вариантах осуществления ASIC присоединена к датчику 215 для обнаружения вдоха через мундштук 35 (или, как вариант, датчик 215 может быть выполнен на самой ASIC). Выполнен путь прохождения воздушного потока от впуска воздуха сквозь электронную сигарету через датчик 215 воздушного потока и нагреватель (в испарителе или картомайзере 30) к мундштуку 35. Таким образом, когда пользователь осуществляет вдох через мундштук электронной сигареты, ЦП детектирует такой вдох на основе информации от датчика 215 воздушного потока.
На противоположном от колпачка 225 конце корпуса 20 находится разъем 25В для соединения корпуса 20 с картомайзером 30. Разъем 25В обеспечивает механическую и электрическую связность между корпусом 20 и картомайзером 30. Разъем 25В включает в себя разъем 240 корпуса, который является металлическим (в некоторых вариантах осуществления посеребренным), чтобы выступать в качестве одного контакта для электрического соединения (положительного или отрицательного) с картомайзером 30. Разъем 25В также включает в себя электрический контакт 250, обеспечивающий второй контакт для электрического соединения с картомайзером 30, имеющий противоположную первому контакту, то есть разъему 240 корпуса, полярность. Электрический контакт 250 установлен на спиральной пружине 255. Когда корпус 20 присоединяют к картомайзеру 30, разъем 25А на картомайзере 30 давит на электрический контакт 250 так, чтобы сжать спиральную пружину в осевом направлении, т.е. в направлении параллельном (сонаправленном) продольной оси LA. В виду упругости пружины 255 это сжатие смещает пружину 255, заставляя расширяться, которая плотно прижимает электрический контакт 250 к разъему 25А картомайзера 30, тем самым, помогая гарантировать хорошую электрическую связность между корпусом 20 и картомайзером 30. Разъем 240 корпуса и электрический контакт 250 разделены посредством опоры 260, выполненной из непроводящего материала (например, пластика), чтобы обеспечить хорошую изоляцию между двумя электрическими контактами. Опора 260 имеет такую форму, чтобы способствовать взаимному механическому сцеплению разъемов 25А и 25В.
Как было отмечено выше, кнопка 265, которая представляет собой вид устройства 265 ручной активации, может быть расположена снаружи корпуса 20. Кнопка 265 может быть реализована с использованием любого подходящего механизма, который может быть вручную активирован пользователем, например, в виде механической кнопки или переключателя, емкостного или резистивного датчика касания и т.п. Также понятно, что устройство 265 ручной активации может быть расположено снаружи корпуса картомайзера 30, а не снаружи корпуса 20, в этом случае устройство 265 ручной активации может быть соединено с ASIC через разъемы 25A, 25B. Кнопка 265 также может быть расположена на конце корпуса 20, на месте колпачка 225 (или в дополнение к нему).
На фиг. 3 приведено схематическое представление картомайзера 30 электронной сигареты 10, показанной на фиг. 1, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Фиг. 3, в общем, можно считать поперечным сечением на плоскости через продольную ось LA электронной сигареты 10. Отметим, что различные компоненты и детали картомайзера 30, например, провода и более сложные формы, были опущены на фиг. 3 для ясности.
Картомайзер 30 включает в себя воздушный канал 355, проходящий вдоль центральной (продольной) оси картомайзера 30 от мундштука 35 до разъема 25А, соединяющего картомайзер 30 с корпусом 20. Резервуар 360 с никотином расположен вокруг воздушного канала 335. Этот резервуар 360 может быть реализован, например, в виде ваты или пены, пропитанной никотином. Картомайзер 30 также включает в себя нагреватель 365 для нагрева никотина из резервуара 360 для получения никотинового пара, проходящего через воздушный канал 355 и из мундштука 35 в ответ на вдох пользователя через электронную сигарету 10. Питание нагревателя осуществляют через линии 366 и 367, которые, в свою очередь, соединены с противоположными полюсами (положительным и отрицательным или наоборот) батареи 210 в основном корпусе 20 через разъем 25А (подробности прохождения проводов между линиями 366 и 367 питания и разъемом 25А на фиг. 3 опущены).
Разъем 25А включает в себя внутренний электрод 375, который может быть посеребренным или выполненным из другого подходящего металла или проводящего материала. Когда картомайзер 30 соединяют с корпусом 20, внутренний электрод 375 контактирует с электрическим контактом 250 корпуса 20, чтобы обеспечить первый электрический путь между картомайзером 30 и корпусом 20. В частности, когда разъемы 25А и 25В сцеплены, внутренний электрод 375 давит на электрический контакт 250, сжимая спиральную пружину 255, тем самым, помогая гарантировать хороший электрический контакт между внутренним электродом 375 и электрическим контактом 250.
Внутренний электрод 375 окружен изолирующим кольцом 372, которое может быть выполнено из пластика, резины, силикона или любого другого подходящего материала. Изолирующее кольцо окружено разъемом 370 картомайзера, который может быть посеребренным или выполненным из другого подходящего металла или проводящего материала. Когда картомайзер 30 соединяют с корпусом 20, разъем 370 картомайзера контактирует с разъемом 240 корпуса 20, чтобы обеспечить второй электрический путь между картомайзером 30 и корпусом 20. Другими словами, внутренний электрод 375 и картомайзер 370 выступают в качестве положительного и отрицательного контактов (или наоборот) для подачи соответствующим образом питания от батареи 210 в корпусе 20 нагревателю 365 в картомайзере 30 через линии 366 и 367 питания.
Разъем 370 картомайзера содержит два выступа или лапки 380А, 380В, которые выступают в противоположных направлениях от продольной оси электронной сигареты 10. Эти лапки используют для обеспечения байонетного соединения в сочетании с разъемом 240 корпуса для соединения картомайзера 30 с корпусом 20. Это байонетное соединение обеспечивает безопасное и надежное соединение между картомайзером 30 и корпусом 20, так что картомайзер и корпус удерживают в фиксированном положении друг относительно друга с минимумом колебаний или изгибов, а вероятность какого-либо случайного разъединения очень мала. В то же время байонетное соединение обеспечивает простое и быстрое соединение и разъединение путем вставки и поворота для соединения и поворота (в обратном направлении) с последующим извлечением для разъединения. Понятно, что в других вариантах осуществления может применяться другая форма соединения между корпусом 20 и картомайзером 30, например, защелка или винтовое соединение.
На фиг. 4 приведено схематическое представление некоторых деталей разъема 25В на конце корпуса 20 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения (но для ясности опущена большая часть внутренней структуры разъема, показанной на фиг. 2, например, опора 260). В частности, на фиг. 4 показан внешний кожух 201 корпуса 20, который, в общем, имеет форму цилиндрической трубы. Этот внешний кожух 201 может, например, содержать внутреннюю трубку из металла с внешним покрытием из бумаги или подобного материала. Внешний корпус 201 также может содержать устройство 265 ручной активации (не показано на фиг. 4), так что устройство 265 ручной активации легкодоступно пользователю.
Разъем 240 корпуса выступает от этого внешнего кожуха 201 корпуса 20. Разъем 240 корпуса, как показано на фиг. 4, содержит два основных участка, участок 241 ствола в виде полой цилиндрической трубки, размер которой соответствует внутреннему размеру внешнего кожуха 201 корпуса 20, и выступающий участок 242, который направлен в направлении радиально наружу от главной продольной оси (LA) электронной сигареты. Участок 241 ствола разъема 240 корпуса там, где участок ствола не перекрывается с внешним кожухом 201, окружает муфта или рукав 290, который также имеет форму цилиндрической трубки. Муфту 290 удерживают между выступающим участком 242 разъема 240 корпуса и внешним кожухом 201 корпуса, которые предотвращают перемещение муфты 290 в осевом направлении (т.е. параллельно оси LA). Тем не менее, муфта 290 может свободно поворачиваться вокруг участка 241 ствола (и, следовательно, также оси LA).
Как упоминалось выше, колпачок 225 имеет воздухозаборное отверстие, чтобы воздух мог проходить, когда пользователь осуществляет вдох через мундштук 35. Однако в некоторых вариантах осуществления большая часть воздуха, поступающего в устройство, когда пользователь осуществляет вдох, проходит через муфту 290 и разъем 240 корпуса, как показано двумя стрелками на фиг. 4.
На фиг. 5 показана блок-схема последовательности действий, показывающая процесс, выполняемый блоком управления для управления электронной системой обеспечения пара в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
Процесс начинается на этапе 500. На этапе 505 определяют, было ли активировано устройство пользователем или нет. Активация может быть выполнена, например, посредством вдоха, нажатия кнопки или взаимодействия с датчиком касания. Если устройство не было активировано, то процесс возвращается к началу этапа 505. С другой стороны, если устройство было активировано, то процесс переходит на этап 510, и запускают таймер для измерения общей продолжительности времени, в течение которого устройство активировано пользователем. Сразу после этого на этапе 515 блок управления дает команду на подачу питания на испаритель (например, нагреватель 365). Это приводит к включению испарителя и к испарению жидкости из картомайзера 30 для вдыхания пользователем.
Затем, процесс переходит на этап 520, на котором определяют, является ли устройство все еще активированным пользователем или нет, т.е. продолжает ли еще пользователь вдыхать, нажимать на кнопку или взаимодействовать с датчиком касания, соответственно. Если на этапе 520 установлено, что устройство все еще активировано, то процесс переходит на этап 525. На этапе 525 блок управления сравнивает текущее время с первым периодом времени (т.е. более коротким периодом, чем ожидаемая продолжительность затяжки, в течение которого блок управления подает питание на испаритель). Если текущее время меньше первого периода времени, то система возвращается к этапу 515 и продолжает подавать питание на испаритель. Этапы 515, 520 и 525 образуют цикл, который может быть прерван только посредством отключения пользователем устройства на этапе 520, или если период активации превысит первый период времени на этапе 525. Если пользователь отключает устройство, то система переходит на этап 530 и сразу прекращает подачу питания на испаритель. Как вариант, если период активации превысит первый период времени, то система переходит на этап 540 и сразу прекращает подачу питания на испаритель.
После этапа 530 блок управления может сразу остановить таймер на этапе 535, так что измеренное время соответствует длительности промежутка времени, в течение которого устройство было активно. В качестве альтернативы, после этапа 540 прекращают подачу питания на испаритель, но пользователь все еще удерживает устройство активным, т.е. продолжает затягиваться. В связи с этим, на этапе 545 непрерывно запрашивают, перестал ли пользователь удерживать устройство активным. Как только пользователь перестал делать это, система переходит на этап 535, и таймер останавливают, так что измеренное время соответствует длительности промежутка времени, в течение которого устройство было активно. На этапе 550 блок управления встраивает самую последнюю длительность затяжки в анализ ожидаемой длительности затяжки, чтобы оценить следующую ожидаемую длительность затяжки пользователя. Следующий этап 560 завершает процесс, и устройство возвращается на этап 500, готовое к следующей активации. Отметим, что хотя на фиг. 6 показаны этапы запуска таймера 510 и подачи питания на испаритель 515, выполняемые последовательно, на практике они могут быть выполнены параллельно.
В одном варианте осуществления первый период времени на 0,3 секунды короче, чем ожидаемая продолжительность затяжки пользователя. Ожидается, что 0,3 секунды представляет собой пороговое время, за которое пользователь не сможет обнаружить, что нагреватель был отключен. В качестве примера, для ожидаемой длительности затяжки, равной 3 секунды, первый период времени составит 2,7 секунды. Если пользователь нажимает на кнопку активации в течение 2,9 секунды, то будет сэкономлена энергия в течение 0,2 секунды. С учетом короткого периода времени и тепловой инерции нагревателя жидкость, испарившаяся в это время, вдыхают, но при этом не тратят никакой энергии. Более того, так как при падении температуры нагревателя испаряется меньше жидкости, то, как только пользователь прекращает вдыхать, то будет меньше дополнительного испарения, которое, затем, конденсируется на внутренних стенках устройства.
Таким образом, на фиг. 5 видно, что питание подают на испаритель в течение немного более короткого периода времени, чем ожидаемая длительность затяжки пользователя, если только пользователь не прекратит затяжку по истечении промежутка времени, намного более короткого, чем ожидаемая длительность затяжки. В общем, испаритель остается активированным, тем самым, испаряя жидкость, столько, сколько необходимо, так что пользователь не замечает снижение качества. Этот механизм скрыт от пользователя, и, поэтому, пользователю не требуется каким-то определенным образом вести себя при использовании устройства; например, ему не нужно заранее отпускать кнопку 265, чтобы отключать устройство до завершения затяжки. Вместо этого, функциональность характерна для устройства, чтобы использование было более интуитивным.
Тем не менее, вариант осуществления, показанный на фиг. 5, может в некоторых обстоятельствах приводить к неудобству для пользователя. Если действительная длительность затяжки пользователя сильно превышает оцененную (ожидаемую) длительность затяжки пользователя, то пользователь может заметить существенное снижение производительности на завершающей стадии затяжки. Чтобы решить эту проблему некоторые варианты осуществления устройства дополнительно выполнены с возможностью возобновлять подачу питания на испаритель, если длительность затяжки превышает ожидаемую в течение второго периода времени.
На фиг. 6 показана блок-схема последовательности действий, показывающая процесс, выполняемый блоком управления для управления электронной системой обеспечения пара в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, причем система также выполнена с возможностью возобновлять подачу питания на испаритель, если длительность затяжки превышает ожидаемую.
Процесс начинается на этапе 600. На этапе 605 определяют, было ли активировано устройство пользователем или нет (также, например, путем осуществления вдоха, нажатия на кнопку или взаимодействия с датчиком касания). Если устройство не было активировано, то процесс возвращается к началу этапа 605. С другой стороны, если устройство было активировано, то процесс переходит на этап 610, и запускают таймер для измерения общей продолжительности времени, в течение которого устройство активировано пользователем. Сразу после этого на этапе 615 блок управления дает команду на подачу питания на испаритель (например, нагреватель 365). Это приводит к включению испарителя и к испарению жидкости из картомайзера 30 для вдыхания пользователем.
Затем, процесс переходит на этап 620, на котором определяют, активировано ли еще устройство пользователем или нет. Если на этапе 620 установлено, что устройство все еще активировано, то процесс переходит на этап 625. На этапе 625 блок управления сравнивает текущее время с первым периодом времени (т.е. более коротким периодом, чем ожидаемая продолжительность затяжки, в течение которого блок управления подает питание на испаритель). Если текущее время меньше первого периода времени, то система возвращается к этапу 615 и продолжает подавать питание на испаритель. Этапы 615, 620 и 625 образуют цикл, который может быть прерван только посредством отключения пользователем устройства на этапе 620, или если период активации превышает первый период времени на этапе 625. Если пользователь отключает устройство, то система переходит на этап 630 и сразу прекращает подачу питания на испаритель. Как вариант, если период активации превысит первый период времени, то система переходит на этап 640 и сразу прекращает подачу питания на испаритель.
После этапа 630 блок управления может сразу остановить таймер на этапе 635, так что измеренное время соответствует длительности промежутка времени, в течение которого устройство было активно. В качестве альтернативы, после этапа 640 прекращают подачу питания на испаритель, но пользователь все еще удерживает устройство активным, т.е. продолжает затягиваться. В связи с этим, на этапе 645 запрашивают, перестал ли пользователь удерживать устройство активным. Если пользователь перестал активировать устройство, то блок управления переходит на этап 635, и таймер останавливают, так что измеренное время соответствует длительности промежутка времени, в течение которого устройство было активно. Если пользователь все еще удерживает устройство активным, то блок управления переходит на этап 650, и блок управления выясняет, превышает ли текущее время ожидаемую длительность затяжки. Если текущее время не больше, то система возвращается к началу цикла на этап 645. Однако если текущее время больше, то система переходит на этап 655, и блок управления возобновляет подачу питания на испаритель. На этапе 660 система непрерывно запрашивает, перестал ли пользователь удерживать устройство активным. Если ответ нет, то система переходит на этап 665, и блок управления прекращает подачу питания на испаритель. Затем, блок управления переходит на этап 635, и таймер останавливают, так что измеренное время соответствует длительности промежутка времени, в течение которого устройство удерживалось пользователем в активном состоянии. На этапе 670 блок управления встраивает самую последнюю длительность затяжки в анализ ожидаемой длительности затяжки, чтобы оценить следующую длительность затяжки. Следующий этап 680 завершает процесс, и устройство возвращается на этап 600, готовое к следующей активации.
В различных вариантах осуществления могут применяться различные подходы к управлению питанием нагревателя. В варианте осуществления на фиг. 6 подают питание на нагреватель в течение первого периода времени, который немного короче, чем ожидаемая длительность затяжки, а затем возобновляют подачу питания нагревателя в течение второго периода времени, если длительность активации пользователем устройства превышает ожидаемую длительность затяжки. В одном варианте осуществления может быть предпочтительно возобновить подачу питания на нагреватель в течение второго периода времени на более низком уровне мощности, тем самым, сокращая фазу продолжающегося испарения после того, как пользователь отключает устройство. В альтернативном варианте осуществления подача питания может осуществляться в прерывистом режиме во время второго периода, пока пользователь продолжает активировать устройство. Для эквивалентного периода времени суммарная энергия, подаваемая импульсами, будет существенно меньше, чем суммарная энергия, подаваемая на уровне мощности первого периода времени. В любом из этих вариантов осуществления снижают потребление энергии, увеличивая число затяжек, которые можно выполнить для данной батареи, при этом также производительность устройства заметно не снижается. Кроме того, при сокращении длительности фазы продолжающегося испарения меньше пара конденсируется на внутренних стенках устройства. В отдельных вариантах осуществления блок управления может не останавливать полностью подачу питания на нагреватель после первого периода времени, а вместо этого может сразу начать подавать питание на нагреватель в прерывистом режиме или может сразу подавать питание на нагреватель на более низком уровне мощности в течение второго периода времени. Тепловая инерция нагревателя будет постепенно сокращаться; тем не менее, это не произойдет сразу после отключения нагревателя, и, поэтому, если пользователь активирует устройство на время, превышающее ожидаемое время, то менее вероятно, что он заметит снижение производительности.
Как было отмечено ранее, в некоторых вариантах осуществления могут использовать реализации устройства 265 ручной активации. Устройство ручной активации может быть задействовано пользователем, чтобы блок управления дал команду на подачу питания на испаритель для испарения жидкости. В этих вариантах осуществления задействование пользователем устройства ручной активации упрощает включение устройства пользователем, тем самым, начиная процессы, описанные выше, например, на фиг. 5 и фиг. 6. Устройство 265 ручной активации может представлять собой, например, физическую кнопку или переключатель, или может представлять собой датчик касания (например, резистивный или емкостный датчик касания), который активируют простым прикосновением пользователя. Кроме того, способ активации и отключения устройства 265 ручной активации также может задействовать ряд различных подходов. Например, в некоторых случаях устройство ручной активации может быть задействовано в течение заданного периода времени после нажатия или касания кнопки 265, после чего устройство ручной активации отключают. Такая реализация помогает гарантировать, что устройство ручной активации будет отключено пользователем, хотя пользователь не имеет полного (непосредственного) контроля над подачей питания на испаритель.
В некоторых вариантах осуществления устройство 265 ручной активации содержит кнопку, которую активируют первым нажатием пользователя на кнопку, а затем отключают вторым (следующим) нажатием пользователя на кнопку. Другими словами, попеременные нажатия на кнопку активируют, а затем отключают устройство ручной активации. В течение периода времени между первым и вторым нажатиями микроконтроллер считает устройство 265 ручной активации активированным. Этот способ обладает преимуществом, которое заключается в предоставлении пользователю непосредственного контроля над длительностью активации, хотя устройство ручной активации может оставаться активированным, если пользователь забудет сделать второе нажатие или проигнорирует его. В другом примере устройство 265 ручной активации считают активированным до тех пор, пока пользователь непрерывно нажимает на кнопку. Этот способ также дает пользователю контроль над тем, как долго будет активен испаритель. Более того, естественно, что пользователь прекращает нажимать на кнопку 265, когда заканчивает использовать электронную сигарету, так что маловероятно, что устройство ручной активации случайно останется в активном состоянии.
Также можно приспособить аналогичные способы, если устройство 265 ручной активации представляет собой датчик касания. То есть, в одном примере устройство 265 ручной активации считается активированным после первого касания датчика касания пользователем, и считается отключенным после второго касания датчика касания пользователем. В течение периода времени между первым и вторым касаниями устройство 265 ручной активации считают активированным. В другом примере устройство 265 ручной активации считают активированным до тех пор, пока пользователь непрерывно нажимает на датчик касания.
В другом примере, если устройство 265 ручной активации содержит ручной переключатель, такой как сдвижной или поворотный переключатель, то устройство 265 ручной активации будет активировано, когда переключатель переведен в положение "ВКЛ", и отключенным, когда переключатель переведен в положение "ВЫКЛ". В таких вариантах осуществления переключатель может быть смещен в положение "ВЫКЛ", так что пользователю необходимо непрерывно удерживать переключатель в положении "ВКЛ", чтобы устройство ручной активации было активировано. В этом случае, если пользователь прекращает удерживать переключатель в положении "ВКЛ", то переключатель автоматически (под действием пружины или некоторого другого упругого смещающего механизма и т.д.) вернется в положение "ВЫКЛ". Это не только затрудняет непреднамеренное оставление переключателя в положении "ВКЛ" (активированном), но также упрощает жизнь пользователю, так как пользователю не нужно вручную перемещать переключатель обратно в положение "ВЫКЛ" после осуществления вдоха через электронную сигарету.
Устройство 265 ручной активации, будь то кнопка, датчик касания, переключатель или любое другое подходящее устройство, обычно располагают так, чтобы оно было легкодоступно пользователю, когда пользователь удерживает электронную сигарету 10 для осуществления вдоха через нее. Например, устройство 265 ручной активации может быть расположено где-то ближе к ближнему концу (ближе к мундштуку) электронной сигареты, чем к дальнему концу (колпачку) электронной сигареты, так как пользователь, более вероятно, будет удерживать электронную сигарету возле ближнего конца (как в случае обычных сгораемых сигарет). Таким образом, в примере, показанном на фиг. 1, кнопка 265 расположена на участке 25 корпуса (так как картридж 39 является сменным), но на конце ближе к мундштуку. Кнопку можно удобно активировать (нажать, переключить или коснуться), когда пользователь удерживает электронную сигарету. Хотя устройства ручной активации были подробно описаны в отношении активации устройства и, соответственно, испарителя, понятно, что во многих вариантах осуществления дополнительные устройства ручной активации могут выполнять вспомогательные функции, например, включение/выключение или блокировку.
В альтернативных вариантах осуществления в устройстве может быть реализован датчик потока воздуха, который приводит к тому, что блок управления будет давать команду на подачу питания на испаритель для испарения жидкости при осуществлении вдоха через устройство. В этих вариантах осуществления задействование пользователем датчика потока воздуха упрощает включение устройства пользователем, тем самым, начиная процессы, описанные выше, например, на фиг. 5 и фиг. 6. Корпус 20 включает в себя модуль 215 датчика, расположенный на воздушном пути, проходящим через корпус 20 от впуска воздуха до выпуска воздуха (к испарителю), или рядом с ним. Модуль 215 датчика может включать в себя датчик перепада давления и датчик 563 температуры (также расположенный на воздушном пути или рядом с ним). Тем не менее, понятно, что модуль 215 датчика может включать в себя датчик перепада давления без датчика температуры или может включать в себя устройство измерения потока воздуха, чтобы непосредственно измерять поток воздуха (а не перепад давления). Таким образом, когда пользователь осуществляет вдох через мундштук электронной сигареты, блок управления детектирует такой вдох на основе информации от датчика перепада давления. В ответ на это детектирование вдоха ЦП подает питание на нагреватель, который, таким образом, нагревает и испаряет никотин с фитиля для того, чтобы пользователь мог вздохнуть его.
Следовательно, понятно, что "активацию" и "отключение" можно в равной степени рассматривать как отдельные действия (такие как нажатие на кнопку или включение, а затем отключение) или начало и прекращение одного единственного действия (например, вдох, нажатие на кнопку или взаимодействие с датчиком касания).
Преимущественно вышеописанные варианты осуществления сокращают количество энергии, подаваемой на нагреватель во время каждой затяжки. Таким образом, это может увеличить число затяжек для данной емкости батареи или дать возможность сократить емкость батареи устройства. Сокращение продолжительности фазы продолжающегося испарения дополнительно сокращает нежелательный конденсат на внутренних стенках устройства, увеличивает число затяжек для данного объема жидкости, а также может помочь уменьшить накопление карбонила, которое имеет место, когда нагреватель включен, но потока воздуха в устройстве нет.
Таким образом, была описана электронная система обеспечения пара, содержащая испаритель для испарения жидкости для вдыхания пользователем электронной системы обеспечения пара; источник питания для подачи питания на испаритель для испарения жидкости в ответ на активацию пользователем устройства; и блок управления, выполненный с возможностью: i) оценивать ожидаемую длительность активации пользователем; ii) давать команду на подачу питания на испаритель в течение периода времени, который является более коротким, чем ожидаемая длительность активации пользователем. Варианты системы также были описаны, как уже сказано в этом документе. Аналогично, был описан способ работы электронной системы обеспечения пара, включающей в себя испаритель для испарения жидкости для вдыхания пользователем электронной системы обеспечения пара; при этом электронная система обеспечения пара включает в себя источник питания для подачи питания на испаритель для испарения жидкости в ответ на активацию пользователем устройства, а способ содержит следующее:
i) посредством блока управления оценивают ожидаемую длительность активации пользователем; и
ii) посредством блока управления дают команду на подачу питания на испаритель в течение периода времени, который является более коротким, чем ожидаемая длительность активации пользователем. Варианты способа также были описаны, как уже сказано в этом документе.
В то время как вышеописанные варианты осуществления в некоторых отношениях были сфокусированы на некоторых конкретных примерах систем обеспечения аэрозоля, понятно, что те же самые принципы можно применить для систем обеспечения аэрозоля, использующих другие технологии. Иными словами, специфический способ функционирования различных аспектов системы обеспечения аэрозоля не имеет прямого отношения к принципам, лежащим в основе описанных в этом документе примеров.
Для решения различных задач и развития уровня техники в этом раскрытии на примере показаны различные варианты осуществления, посредством которых можно на практике реализовать изобретение. Преимущества и признаки раскрытия представляют собой всего лишь представительные примеры вариантов осуществления и не являются исчерпывающими и/или исключительными. Они представлены только для того, чтобы способствовать пониманию и передать идеи заявленного изобретения. Понятно, что преимущества, варианты осуществления, примеры, функции, признаки, конструкции и/или другие аспекты раскрытия не следует рассматривать как ограничения раскрытия, заданного формулой изобретения или ограничениями на эквиваленты формулы изобретения, и что, не отклоняясь от объема формулы изобретения, можно применять другие варианты осуществления и выполнять модификации. Различные варианты осуществления соответствующим образом могут содержать, состоять из или по существу состоять из различных комбинаций описанных элементов, компонентов, признаков, частей, этапов, средств, и т.д., отличных от описанных в этом документе, и, таким образом, понятно, что признаки зависимых пунктов формулы изобретения могут быть скомбинированы с признаками независимых пунктов формулы изобретения в сочетаниях, отличных от явно изложенных в формуле изобретения. Изобретение может включать в себя другие изобретения, не заявленные явно, но которые могут быть заявлены в будущем.