ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ПАРА С ИЗМЕНЯЕМОЙ ПОДАЧЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
ELECTRONIC DEVICE FOR PROVIDING STEAM WITH VARIABLE POWER SUPPLY

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение касается устройств предоставления пара, таких как электронные устройства предоставления пара, которые содержат элементы управления, которыми может управлять пользователь.
Уровень техники
Системы предоставления пара или аэрозоля, такие как электронные сигареты, в общем, содержат резервуар с жидкостью-источником, состав которой обычно включает в себя никотин, из которого вырабатывают аэрозоль, например, путем испарения или другими способами. Источник аэрозоля для системы предоставления пара может содержать нагревательный элемент или другой компонент выработки пара, связанный с порцией жидкости-источника из резервуара. В некоторых системах нагревательный элемент и резервуар содержатся в первой секции или компоненте, который выполнен с возможностью соединения со второй секцией или компонентом, в котором расположена батарея для снабжения нагревательного элемента электрической энергией. При использовании пользователь вдыхает через устройство, активируя нагревательный элемент, испаряющий небольшое количество жидкости-источника, которая тем самым преобразуется в аэрозоль, вдыхаемый затем пользователем.
Простые электронные изделия для курения могут содержать единственный переключатель или кнопку включения/выключения, с помощью которой электрическая энергия подается из батареи на нагревательный элемент. Пользователь не управляет уровнем подачи электрической энергии из батареи на нагревательный элемент. Некоторые электронные изделия для курения могут обеспечить изменяемую подачу электрической энергии благодаря выбору желаемого уровня электрической энергии с помощью выделенного элемента управления, после чего управляют отдельной кнопкой с целью активации нагревательного элемента на выбранном уровне электрической энергии. Уровень электрической энергии может быть выбран заранее, когда пользователь активирует нагревательный элемент, и далее упомянутая кнопка обеспечивает только единственный постоянный уровень электрической энергии на всем протяжении работы. В некоторых случаях изменение уровня электрической энергии требует осуществить перезагрузку устройства, что приводит к неудовлетворительным впечатлениям пользователя.
В других устройствах может быть выбран профиль нагревания, который изменяет уровень подаваемой на нагревательный элемент электрической энергии в соответствии с некоторой последовательностью в пределах периода работы нагревательного элемента, например, во время вдыхания пользователем. Профили нагревания определены заранее или требуют программирования до использования и часто требуют или внешнего программного обеспечения и средства связи с устройством, или многофункционального средства отображения и пользовательского интерфейса. В других устройствах поток воздуха может быть обнаружен датчиком, расположенным в канале для воздуха электронного изделия для курения, и при обнаружении потока воздуха на нагреватель подается электрическая энергия одного уровня. В некоторых случаях уровень электрической энергии может быть изменен автоматически в пределах вдоха в соответствии с уровнем потока воздуха.
Представляют интерес подходы, направленные на улучшение управления подачей электрической энергии.
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является электронная система предоставления пара, содержащая испаритель, выполненный с возможностью выработки пара для вдыхания пользователем электронной системы предоставления пара; источник электрической энергии, выполненный с возможностью подачи электрической энергии на испаритель; блок пользовательского ввода, выполненный с возможностью приема ручного воздействия пользователем; и блок управления, выполненный с возможностью управления уровнем электрической энергии из диапазона доступных уровней электрической энергии, подаваемой из источника электрической энергии на испаритель, пропорционально уровню ручного воздействия, принятого блоком пользовательского ввода в ходе выработки пара.
Определенные варианты осуществления изобретения изложены в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует иметь в виду, что указанные в зависимых пунктах формулы изобретения особенности могут быть объединены друг с другом и с особенностями независимого пункта формулы изобретения в комбинации, которые отличаются от тех, которые точно установлены в пунктах формулы изобретения. Более того, изобретение не ограничено описанными ниже конкретными вариантами его осуществления, а включает в себя и подразумевает любые подходящие комбинации, представленные в дальнейшем описании. Например, электронное устройство предоставления пара или его компонент могут быть выполнены в соответствии с описанными в настоящем документе подходами, которые включают в себя, в случае необходимости, одну или несколько различных особенностей, описанных ниже.
Далее в качестве примера будут подробно описаны различные варианты осуществления изобретения со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично и упрощенно показана электронная сигарета или устройство предоставления пара, вид в продольном сечении;
на фиг. 2 – график зависимости уровня подаваемой электрической энергии от ручного воздействия в соответствии с одним из примеров осуществления изобретения;
на фиг. 3 – схема функциональных компонентов системы изменяемой подачи электрической энергии в электронной сигарете;
на фиг. 4 – внешний вид электронной сигареты в соответствии с одним из вариантов ее выполнения;
на фиг. 5 – внешний вид электронной сигареты в соответствии с другим вариантом ее выполнения;
на фиг. 6 – внешний вид электронной сигареты в соответствии с еще одним вариантом ее выполнения.
Осуществление изобретения
Далее описаны аспекты и особенности вариантов осуществления изобретения. Некоторые варианты осуществления изобретения могут быть реализованы обычным образом, и для краткости они подробно не описаны. Таким образом, следует понимать, что подробно не описанные аспекты и особенности рассмотренных в настоящем описании устройства и способов могут быть реализованы любой обычной технологией.
Изобретение касается систем доставки аэрозоля, также называемых системами предоставления аэрозоля, таких как электронные сигареты. В дальнейшем описании иногда может использоваться термин «электронная сигарета», тем не менее этот термин может быть взаимозаменяем с термином «система доставки аэрозоля» и «электронная система доставки аэрозоля». Более того, также могут быть взаимозаменяемо использованы термины «пар» и «аэрозоль» и связанные с ними термины, такие как «испарять» и «вырабатывать аэрозоль».
Термин «компонент» используется для определения и секции, блока, модуля, узла электронной сигареты, которая содержит несколько более мелких частей или элементов, часто в пределах внешнего корпуса или стенки. Электронная сигарета может быть образована или выполнена из одного или нескольких таких компонентов, и эти компоненты могут быть соединены друг с другом с возможностью отсоединения или могут быть постоянно соединены друг с другом в процессе изготовления для образования всей электронной сигареты.
Система доставки аэрозоля в соответствии с изобретением содержит по меньшей мере два устройства доставки аэрозоля.
Электронная сигарета в соответствии с изобретением обеспечивает пользователю возможность полномасштабного управления нужным уровнем электрической энергии благодаря наличию на электронной сигарете блока пользовательского ввода для управления выработкой аэрозоля, который позволяет пользователю непрерывно изменять уровень подаваемой для выработки аэрозоля электрической энергии в ходе фактической затяжки в зависимости от величины, на которую задействован блок управления или ввода. В дальнейшем описании используется термин «блок пользовательского ввода», однако следует понимать, что этот термин взаимозаменяем с терминами «пользовательский элемент управления», «устройство ручного активирования», «устройство ручного воздействия» и другими подобными терминами. Блок пользовательского ввода может представлять собой, например, нажимную кнопку, подпружиненный ползунок или сенсорное кольцо, решетку или накладку.
Этот интерактивный элемент управления устройством позволяет пользователю осуществлять мгновенное управление уровнем электрической энергии путем простого изменения уровня воздействия на пользовательский элемент управления в ходе затяжки, например, путем осуществления большего нажатия, перемещения элемента управления на большее расстояние или путем касания определенной области интерфейса. Таким образом, управление величиной выработки пара осуществляется в режиме реального времени, и пользователь может изменять количество выработанного пара для вдыхания в ходе отдельной затяжки. Такая конструкция позволяет отказаться от предварительной установки уровня электрической энергии и от перезагрузки устройства, когда нужно внести изменение. Кроме того, это также позволяет пользователю управлять уровнем электрической энергии при использовании (при затяжке) путем непосредственного изменения электрической энергии в ходе затяжки.
На фиг. 1 очень схематично (не в масштабе) показана система предоставления аэрозоля/пара, такая как электронная сигарета 10. Электронная сигарета 10 имеет по существу цилиндрическую форму, продолжающуюся вдоль продольной оси, обозначенной пунктирной линией, и содержит два основных компонента, а именно: компонент или секцию 20 питания или управления и картридж 30 или секцию 30 картриджа (иногда называется картомайзером, клиромайзером или атомайзером), которая работает как компонент выработки пара.
Картридж 30 содержит резервуар 3 с жидкостью-источником, представляющей собой жидкий состав, из которого будет выработан аэрозоль, например, содержащий никотин. В качестве примера, жидкость-источник может содержать примерно от 1 до 3% никотина и 50% глицерина, а оставшаяся часть содержит примерно одинаковые количества воды и пропиленгликоля и, возможно, также содержит другие компоненты, такие как ароматизаторы. Резервуар 3 имеет форму бака для хранения, который является контейнером или хранилищем, в котором может храниться жидкость-источник, так что жидкость может свободно перемещаться и течь в пределах этого бака. В качестве альтернативы, резервуар 3 может содержать некоторое количество впитывающего материала, такого как хлопковая вата или стекловолокно, для удержания жидкости-источника в пористой структуре. Резервуар 3 может быть уплотнен после заполнения в ходе изготовления, чтобы его можно было выбросить после исчерпания жидкости-источника, или может содержать входной канал или другое отверстие, через которое может быть добавлена новая жидкость-источник. Картридж 30 также содержит электрический нагревательный элемент или нагреватель 4, который расположен внутри резервуара 3 и выполнен с возможностью выработки аэрозоля с помощью испарения жидкости-источника путем ее нагревания. Для доставки жидкости-источника из резервуара 3 до нагревателя 4 может иметься конструкция с каналом для жидкости, например, фитиль или другой пористый элемент 6. Фитиль 6 содержит одну или несколько частей, расположенных внутри резервуара 3, чтобы иметь возможность впитывать жидкость-источник и передавать ее с помощью капиллярного действия другим частям фитиля 6, контактирующим с нагревателем 4. Таким образом, эта жидкость нагревается и испаряется, и ее место занимает новая жидкость-источник, переданная фитилем 3 на нагреватель 4. Фитиль проходит через стенку, которая ограничивает внутренний объем резервуара-бачка 3, и его можно рассматривать как мостик или проводник между резервуаром 3 и нагревателем 4.
Комбинация нагревателя и фитиля (или аналогичного элемента) иногда называется испарителем, атомайзером или узлом атомайзера, а резервуар с жидкостью-источником и испаритель вместе могут называться источником аэрозоля. Возможны разные конструкции, в которых части могут быть расположены по-другому в сравнении с очень схематичным представлением на фиг. 1. Например, фитиль 6 может быть полностью отдельным от нагревателя 4 элементом, или нагреватель 4 может быть выполнен пористым и может быть способен непосредственно выполнять капиллярную функцию (например, металлическая сетка). В качестве альтернативы, канал для жидкости может быть образован из одного или нескольких пазов, трубок или каналов между резервуаром и нагревателем, которые достаточно узки для поддержания капиллярного действия с целью вытягивания жидкости-источника из резервуара и ее доставки для испарения. Вместо нагревателя могут быть использованы другие средства выработки пара, такие как, например, вибрационный испаритель на основе пьезоэлектрического эффекта. Более того, нагревательный элемент может работать с помощью омического нагревания, при котором тепло вырабатывается благодаря току, текущему непосредственно в нагревательном элементе из источника электроэнергии электронной сигареты, или он может быть индуктивным нагревателем, в котором теплота образуется благодаря вихревым токам, возникающим от действия магнитного поля, при этом электронная сигарета содержит дополнительные компоненты, необходимые для индуктивного нагревания. В общем случае испаритель может считаться испаряющим или вырабатывающим пар элементом, который способен вырабатывать пар из доставляемой к нему жидкости-источника, а канал для жидкости (путь) способен доставить или переместить жидкость из резервуара или аналогичного хранилища до устройства выработки пара, например, с помощью капиллярного эффекта. В качестве альтернативы, испаритель может быть выполнен с возможностью выработки пара или аэрозоля путем нагревания твердого источника, например, табачной основы в так называемом устройстве «нагревать, но не сжигать». Варианты осуществления изобретения применимы к любой такой конфигурации, в которой электрическая энергия используется для работы компонента выработки пара, так что величина выработки пара зависит от уровня подачи электрической энергии.
Возвращаясь к фиг. 1, картридж 30 также содержит мундштук 35 с отверстием или выходным отверстием для воздуха, через которое пользователь может вдохнуть аэрозоль, выработанный с помощью нагревателя 4.
Компонент 20 питания содержит элемент питания или батарею 5 (здесь и далее называемую батареей, которая может быть аккумуляторной) для обеспечения электроэнергией электрических компонентов электронной сигареты 10, в частности, нагревателя 4. Кроме того, имеется блок 28 управления, который содержит печатную плату и/или другую электронику или схему для общего управления электронной сигаретой. Блок управления соединяет нагреватель 4 с батареей 5, когда нужен пар, что происходит, согласно изобретению, в ответ на ручное воздействие пользователем, которое принимается блоком пользовательского ввода (не показан, но описан ниже), которым управляет пользователь, когда требуется доставка пара. Когда нагревательный элемент 4 получает электрическую энергию из батареи 5, нагревательный элемент 4 испаряет жидкость-источник, доставленную из резервуара 3 с помощью фитиля 6, с целью выработки аэрозоля, и далее пользователь вдыхает этот аэрозоль через отверстие в мундштуке 35. Аэрозоль перемещается от источника аэрозоля к мундштуку 35 вдоль канала для воздуха (не показан), который соединяет входное отверстие 26 в стенке компонента 20 питания с выходным отверстием для воздуха, когда пользователь вдыхает через мундштук 35. Таким образом, поток воздуха проходит через электронную сигарету от входного отверстия (отверстий) для воздуха (которые могут быть расположены в компоненте питания или могут не располагаться там) через атомайзер до выходного отверстия в мундштуке.
В этом конкретном примере секция 20 питания и картридж 30 являются отдельными частями, которые выполнены с возможностью отделения друг от друга в направлении, параллельном продольной оси, как показано сплошными стрелками на фиг. 1. Компоненты 20 и 30 соединены друг с другом, когда устройство 10 используется. Указанное соединение осуществляется с помощью взаимодействующих элементов 21, 31 сцепления (например, винтовое или штыковое соединение), что обеспечивает механическое и электрическое соединение секции 20 питания с картриджем 30. Тем не менее, разные компоненты могут быть по-другому распределены между секцией 20 питания и секцией 30 картриджа, и могут быть использованы другие компоненты и элементы. Две секции могут соединяться вместе конец-к-концу в продольной конфигурации, как показано на фиг. 1, или в другой конфигурации, например, параллельной, рядом друг с другом. Система может быть по существу цилиндрической, а может и не быть такой, в общем система имеет продолговатую форму. Любая секция или обе секции могут быть выполнены с возможностью их извлечения и замены при исчерпании (например, резервуар пуст или батарея разрядилась) или могут быть выполнены с возможностью нескольких использований, которые могут быть осуществлены с помощью таких действий, как повторное заполнение резервуара и повторная зарядка батареи. В качестве альтернативы, электронная сигарета 10 может быть единым устройством (одноразовым или заполняемым/подзаряжаемым), которое не может быть разделено на две или большее количество частей. В этом случае все компоненты содержатся в одном основном элементе или корпусе. Варианты осуществления изобретения применимы к любой из этих и других конфигураций, которые ясны специалистам в рассматриваемой области.
Пример выполнения устройства показан на фиг. 1 очень схематично для того, чтобы обеспечить общее понимание работы электронной сигареты. На фиг. 1 не показаны блоки пользовательского ввода и, фактически, некоторые электронные сигареты не оборудованы такими элементами управления или могут содержать только простое устройство включения/выключения. Тем не менее, в настоящих примерах блок пользовательского ввода (пользовательский элемент управления или переключатель) предусмотрен для предоставления пользователю возможности мгновенного изменения работы электронной сигареты в соответствии с его конкретными требованиями в любое заданное время, в частности, во время вдоха.
Блок пользовательского ввода выполнен с возможностью предоставления возможности непрерывного изменения в процессе использования уровня электрической энергии, подаваемой из батареи на нагреватель или другой элемент выработки пара в источнике аэрозоля. Уровень электрической энергии обеспечивается в соответствии с уровнем, с которым в этот момент времени работает или приводится в действие блок пользовательского ввода, и когда изменяется величина воздействия, то немедленно или почти немедленно изменяется уровень электрической энергии. Таким образом, пользователь может легко регулировать величину выработки пара, так много и так часто, как желательно в ходе фактического использования электронной сигареты, в частности в ходе затяжки (вдыхания). Ручное воздействие на блок пользовательского ввода перенастраивает электрические соединения (например, с помощью блока управления, такого как блок 28 на фиг. 1) в устройстве или направляет/изменяет электрический сигнал управления для запуска подачи электрической энергии с конкретным уровнем электрической энергии. Когда изменяется уровень воздействия, также в ответ изменяется соединение или сигнал управления, чтобы вызвать соответствующее изменение уровня электрической энергии. Блок 28 управления принимает входной сигнал, отражающий уровень воздействия, интерпретирует уровень воздействия в действие и настраивает надлежащий ответ, а именно выбор соответствующего уровня электрической энергии, подаваемой из батареи на нагреватель или другой элемент выработки пара в источнике аэрозоля. Далее, если изменяется величина ручного воздействия, то блок управления перенастраивает ответ путем изменения уровня подаваемой электрической энергии. Процесс является непрерывным в том смысле, что уровень электрической энергии, подаваемой из батареи на нагреватель или другой элемент выработки пара в источнике аэрозоля, может непрерывно изменяться в соответствии с ручным воздействием на блок пользовательского ввода, а также в том смысле, что уровень электрической энергии выбирается из непрерывного множества доступных уровней электрической энергии. Непрерывное множество может быть строго непрерывным, то есть между максимальным уровнем и минимальным уровнем может быть выбран любой уровень электрической энергии, или для удобства реализации оно может быть разделено на несколько малых дискретных уровней электрической энергии. Эти альтернативы могут рассматриваться, соответственно, как «аналоговый» и «цифровой» варианты, но эти термины не подразумевают каких-либо конкретных особенностей для физической реализации и работы устройства. Больший уровень воздействия приводит к большему уровню электрической энергии, а, в свою очередь, больший уровень электрической энергии вызывает увеличение температуры нагревателя, в результате чего увеличивается количество выработанного пара и/или выработка пара запускается раньше в начале цикла нагревания. Для заданного нагревателя уровень электрической энергии может быть изменен путем изменения напряжения на нагревателе, или путем изменения тока, проходящего через нагреватель, или с помощью обоих вариантов. Соответственно, пользователь может изменять количество пара, которое обеспечивается фактически мгновенно, просто путем изменения величины ручного воздействия на блок пользовательского ввода.
Блок пользовательского ввода может быть выполнен так, чтобы его можно было регулировать или приводить в действие в непрерывном диапазоне, например, путем постепенного нажатия кнопки, поворота диска или сдвига линейного ползунка. В качестве альтернативы, блок пользовательского ввода может быть выполнен так, чтобы его можно было располагать в разных положениях, которых можно достичь при разных величинах воздействия пользователем, при этом указанные положения приводят в действие разные сигналы управления, направляемые на цепь управления электронной сигареты, и в ответ цепь управления (которая может быть выполнена с возможностью программирования) изменяет подаваемые из батареи на нагреватель напряжение или ток. Таким образом, во время вдоха с помощью электронной сигареты пользователь может непрерывно регулировать и управлять уровнем электрической энергии, подаваемой из источника электрической энергии на испаритель, путем изменения уровня ручного воздействия на блок пользовательского ввода.
В общем, количество электрической энергии, доставляемой из доступного непрерывного диапазона электрической энергии, пропорционально величине ручного воздействия в том смысле, что увеличение воздействия приводит к увеличению уровня электрической энергии, а уменьшение воздействия приводит к уменьшению уровня электрической энергии. Другими словами, уровень электрической энергии соотносится с уровнем воздействия с помощью монотонно возрастающей функции. Фактическая взаимосвязь (функция пропорциональности) уровня воздействия и уровня электрической энергии может описываться любой математической формулой. Взаимосвязь может быть линейной или нелинейной, и уровень воздействия и уровень электрической энергии могут быть ограничены максимальным и минимальным значениями, которые могут быть фиксированными, или переменными, или подлежащими заданию.
На фиг. 2 показан график зависимости уровня электрической энергии, которая должна быть подана, от уровня ручного воздействия. Уровень 70 электрической энергии изменяется в непрерывном диапазоне доступных уровней электрической энергии, который зависит от уровня ручного воздействия и ограничен верхним уровнем 72 электрической энергии и нижним уровнем 74 электрической энергии. Эти верхний и нижний уровни электрической энергии соответствуют верхней величине 76 воздействия и нижней величине 78 воздействия на блок пользовательского ввода. В этом примере взаимосвязь уровня ручного воздействия и уровня электрической энергии является линейной. Максимальное доступное увеличение 80 уровня электрической энергии представляет собой разность максимального и минимального уровней 72 и 74 электрической энергии. Блок пользовательского ввода может быть приведен в действие в состоянии, которое находится между состояниями, соответствующими минимальному и максимальному уровням 78 76 воздействия, при этом любой уровень воздействия между указанными уровнями является частью диапазона, который определен указанными состояниями. Минимальное состояние (нулевая работа блока пользовательского ввода) приводит к доставке нулевой электрической энергии, но для обеспечения по меньшей мере некоторой выработки пара необходимо воздействие, чтобы достигался минимальный уровень 74 электрической энергии, достаточный для выработки пара при низком уровне, что соответствует началу диапазона воздействия. Другими словами, когда начинается воздействие, доставка электрической энергии совершает шаг от нуля до используемого минимума. Фактически, уровень электрической энергии в любой заданный момент времени может соответствовать следующей формуле: подаваемая электрическая энергия = максимальное доступное увеличение электрической энергии × доля ручного воздействия + минимальная электрическая энергия. В зависимости от ручного воздействия, то есть в зависимости от доли между минимальным и максимальным состояниями воздействия, уровень подаваемой электрической энергии будет той же долей от «максимального увеличения 80 электрической энергии» плюс «минимальная электрическая энергия 74». В некоторых примерах уровни ручного воздействия ниже порогового уровня не приводят к подаче электрической энергии на нагреватель с любым уровнем электрической энергии, как показано с помощью смещения линии 78 относительно оси. В этих примерах смещение действует для предотвращения случайного активирования от простого манипулирования устройством, таким образом, поддерживают безопасность и продляют срок эксплуатации батареи.
Зависимость между уровнем воздействия и уровнем электрической энергии может быть нелинейной. В одних случаях упомянутая взаимосвязь может быть описана как степенная, например, линейная или квадратичная зависимость, в других случаях эта зависимость может быть экспоненциальной или логарифмической. Дополнительно, в некоторых случаях непрерывный диапазон 70 доступных уровней электрической энергии может содержать дискретные значения уровней электрической энергии, то есть доступные значения в диапазоне уровней электрической энергии могут быть дискретными. В этих случаях количество дискретных значений может быть велико, а шаги между значениями – малы, так что пользователь не осознает, что диапазон уровней электрической энергии не является непрерывным. В общем, эта конфигурация позволяет пользователю непосредственно управлять электрической энергией, подаваемой на компонент выработки пара, путем выбора и изменения величины, на которую он воздействует посредством блока пользовательского ввода. Небольшая величина воздействия дает малый уровень электрической энергии, а большая величина воздействия дает большой уровень электрической энергии.
Максимальный и минимальный доступные уровни электрической энергии могут быть зафиксированы при изготовлении, чтобы оставаться постоянными в течение срока эксплуатации электронной сигареты. В других случаях пользователь может иметь возможность устанавливать или изменять (переустанавливать) максимальный и минимальный уровни электрической энергии с помощью программного действия. Это может быть доступно как единичное событие, когда пользователь получает электронную сигарету, или может быть повторено в соответствии с предпочтениями пользователя. Например, использование другой жидкости-источника, нового аромата или другой крепости никотина, может предполагать, что пользователь может захотеть отрегулировать доступный диапазон для количества пара. Для удобства возможность такого изменения работы может быть осуществлена так, чтобы по меньшей мере часть системы обеспечения изменяемой подачи электрической энергии была реализована программно, и она может быть перепрограммирована в соответствии с вводом данных пользователем. Сложная электронная сигарета может содержать пользовательский интерфейс, который позволяет пользователю регулировать рабочие параметры. В противном случае электронная сигарета может быть соединена (беспроводным или проводным образом, например, с помощью Bluetooth или USB) с внешним вычислительным устройством, таким как мобильный телефон, планшет или настольный компьютер, в которое пользователь может ввести новые максимальный и минимальный уровни электрической энергии и которое передает новые настройки в соответствующую часть электронной сигареты, такую как блок управления. Более того, пользовательские настройки и другие данные, касающиеся персональной взаимосвязи «воздействие-электрическая энергия», могут сохраняться удаленно или в самой электронной сигарете в виде персонального профиля, который может быть загружен в другие электронные сигареты. Это позволяет поддерживать для пользователя преемственность в устройствах.
Блок пользовательского ввода для изменения электрической энергии, подаваемой на элемент выработки пара, может быть непосредственно представлен пользователю как элемент управления электропитанием, например, его помечают как элемент управления электропитанием с указанием сравнительной величины возможных настроек (например, от высокого до низкого уровня или от 1 до 10), или его помечают числовыми значениями получаемого напряжения, тока или мощности. Знание пользователем фактического уровня напряжения, тока или мощности не является обязательным для успешного управления электронной сигаретой, но может быть предпочтительным для пользователей с научным или техническим складом ума. Таким образом, вариант с пометками блока ввода зависит от формата блока. Ниже будут рассмотрены некоторые примеры выполнения блоков.
В качестве альтернативы, в случае, когда компонент выработки пара содержит нагревательный элемент, блок пользовательского ввода для регулировки электрической энергии может быть представлен пользователю как контроллер температуры. Заданный уровень электрической энергии может породить выдачу нагревателем конкретной температуры или диапазона температур (например, в соответствии с алгоритмом, таблицей соответствия или другой встроенной в устройство аппаратной или программной взаимосвязью), так что в некоторых случаях изменение электрической энергии и изменение температуры можно рассматривать как эквивалентные вещи, по меньшей мере это касается работы электронной сигареты с точки зрения пользователя. Таким образом, блок пользовательского ввода может быть помечен как элемент управления температурой и как регулируемый между большим и малым значениями настройки (например, с шагами или непрерывно) или просто шкалой от 1 до 10. В качестве альтернативы, шкала может быть помечена фактическими значениями температуры или диапазонами температуры, порождаемыми при каждой настройке; указанные элементы могут указывать температуру нагревателя или температуру вдыхаемого аэрозоля.
На фиг. 3 упрощенно показаны схема функциональных компонентов системы изменяемой подачи электрической энергии, например, электронной сигареты 10, содержащей описанный блок пользовательского ввода. Компоненты могут быть распределены по разным секциям электронной сигареты (таким как картридж и секция питания) в соответствии с предпочтительной конструкцией. Приводимый в действие вручную блок 40 пользовательского ввода установлен снаружи электронной сигареты и выполнен с возможностью обнаружения уровня или величины ручного воздействия пользователем, который применяют к блоку 40 и который находится в диапазоне воздействий от минимального (или нулевого) уровня до максимального уровня. В ответ на обнаружение блоком пользовательского ввода ручного воздействия пользователем блок пользовательского ввода направляет сигнал 42 управления в блок 28 управления. Сигнал управления может содержать значение, представляющее уровень ручного воздействия на блок пользовательского ввода. Значение сигнала в зависимости от типа блока пользовательского ввода и его способа обнаружения может быть одним из значений непрерывного диапазона или одним из значений дискретного диапазона значений. Например, каждое положение переключателя может осуществлять другое электрическое соединение, например, путем соединения с одним из выбираемых резисторов разной величины. В качестве альтернативы, для обеспечения регулируемого сопротивления может быть использован реостат; его достоинство заключается в возможности непрерывной регулировки сопротивления и, следовательно, уровня электрической энергии, в отличие от ступенчатой регулировки, соответствующей набору разных резисторов. В качестве альтернативы, блок пользовательского ввода может обнаружить физическое положение переключателя или положение пальца/руки пользователя на переключателе, про которое известно, что оно соответствует конкретному уровню воздействия, и сигнал 42 управления указывает это положение блоку 28 управления.
Блок 28 управления обменивается информацией с батареей или другим источником 5 электрической энергии. Далее, блок 28 управления, который может быть реализован в виде аппаратного обеспечения, программного обеспечения или их комбинации, снабжают заранее определенной взаимосвязью уровня воздействия и уровня электрической энергии, такой как в примере по фиг. 2. Взаимосвязь может быть предоставлена в виде, например, формулы, таблицы соответствия или алгоритма. В ответ на получение блоком 28 управления уровня или значения воздействия, который передается сигналом 42 управления от блока 40 пользовательского ввода, блок 28 управления определяет требуемый уровень электрической энергии, который соответствует принятому значению воздействия в соответствии с определенной взаимосвязью. Далее блок управления вырабатывает выходной сигнал 44 для передачи на батарею 5. Выходной сигнал 44 указывает требуемый уровень электрической энергии, подлежащей доставке с помощью батареи 5 в соответствии с величиной обнаруженного воздействия в блоке 40 пользовательского ввода. Другими словами, блок 28 управления выполнен с возможностью управления уровнем электрической энергии, подаваемой из батареи 5 на нагреватель 4, на основе значения сигнала, который принят из блока 40 пользовательского ввода и который соответствует уровню ручного воздействия пользователем. В ответ на прием выходного сигнала 44, батарея 5 подает требуемый уровень электрической энергии 46 на нагревательный элемент 3.
В примерах, в которых используется пороговое значение 78 для минимального уровня ручного приведения в действие, нужного для приведения в действие нагревательного элемента 3, это пороговое значение может быть введено или с помощью блока 28 управления или с помощью блока 40 пользовательского ввода. Например, блок 40 пользовательского ввода может обнаруживать ручное воздействие пользователем, и для любой обнаруженной величины воздействия может быть выработано значение сигнала управления, как описано выше. Далее блок 28 управления определяет, превосходит ли упомянутое значение пороговое значение, и в соответствующих случаях вырабатывает или не вырабатывает выходной сигнал 44. В качестве альтернативы, если уровень приведения в действие не превосходит пороговое значение, блок пользовательского ввода может определять такую ситуацию и не направлять значение сигнала управления в блок 28 управления. Когда воздействие превосходит пороговое значение, блок пользовательского ввода вырабатывает соответствующий сигнал управления для блока управления.
На фиг. 4 показан пример выполнения электронной сигареты 10 с блоком 40 пользовательского ввода, который имеет вид реагирующего на давление элемента, такого как кнопка или площадка. Кнопка или площадка приводятся в действие тогда, когда пользователь нажимает, толкает или касается ее, прикладывая при этом силу, направленную внутрь по направлению к основному элементу электронной сигареты по существу перпендикулярно поверхности, на которой установлена такая кнопка. Кнопка или площадка может реагировать на уровень приложенной к ней силы при ручном воздействии пользователем. Фактически, блок 40 пользовательского ввода может быть выполнен с возможностью реагирования на давление и дополнительно с возможностью передачи на блок 28 управления уровня приложенной к нему силы. При вдыхании через электронную сигарету пользователь может непрерывно изменять силу воздействия на блок 40 пользовательского ввода, управляя в результате уровнем электрической энергии, подаваемой из источника электрической энергии на испаритель.
Может быть использована механическая нажимная кнопка, которая может быть защищена гибкой защитной мембраной или оболочкой (например, выполненной из гибкого полимера, пластика, резины или подобного) для придания поверхности более гладкого вида и/или для того, чтобы сделать элемент управления непроницаемым для влаги или инородного вещества. Для механической нажимной кнопки уровень ручного воздействия пользователем может соответствовать величине механического перемещения кнопки в направлении, по существу перпендикулярном поверхности, на которой установлена кнопка, то есть величине перемещения кнопки в направлении приложенной давящей силы. Указанное может соответствовать величине давления, приложенного пользователем. Уровень ручного воздействия пользователем обладает двумя ограничениями, соответствующими диапазону механического перемещения кнопки, т.е. когда кнопка полностью нажата, и когда она не нажата. Физическое перемещение кнопки в ответ на давление ясно пользователю.
Для нажимной площадки величина приложенного давления может быть обнаружена непосредственно с помощью блока ввода, и уровень ручного воздействия пользователем соответствует величине приложенного давления в рамках диапазона, на который реагирует нажимная площадка. Нажимная площадка реагирует на давление в направлении, по существу перпендикулярном поверхности, на которой установлена эта площадка. Ограничения чувствительности приводят к пороговому значению для «легкости» нажатия, которое активирует минимальный ответ, а также к максимальной «тяжести» нажатия, так что только активируется максимальное значение и не более, независимо от увеличения приложенного давления свыше максимального порогового значения. Верхнее и нижнее ограничения могут быть постоянными для многих моделей устройства, для любого рынка, или могут изменяться с учетом целевого демографического или географического рынка для модели устройства. Также пороговые значения могут быть установлены заранее при изготовлении или могут быть изменены пользователем. Может быть использован любой форм-фактор реагирующей на давление кнопки.
Пользователю может быть трудно определить рабочее состояние, выбранное путем воздействия на кнопку с определенным усилием, так как кнопка не обладает легко видимым диапазоном перемещения, к которому может быть применена шкала или другие пометки. Для пользовательского элемента управления в виде кнопки может быть желательным наличие на электронной сигарете дисплея, который может отображать значение электрической энергии/температуры, которое выбрано путем воздействия на кнопку с определенным усилием. Дисплей также может показывать другие рабочие параметры электронной сигареты, например, прогнозируемое время работы батареи и уровень жидкости-источника. Дисплей может иметь форму экрана (например, жидкокристаллического дисплея или полноцветного пиксельного дисплея) для отображения числовых значений для каждого параметра или может содержать один или несколько индикаторов (например, светоизлучающих диодов), которые, например, светятся в соответствии с разными значениями параметров.
На фиг. 5 показан другой пример выполнения электронной сигареты 10 с блоком 45 пользовательского ввода, который содержит сенсорную панель. Под «сенсорной панелью» понимается, что блок ввода содержит сенсорную область или интерфейс обнаружения на поверхности электронной сигареты, которые способны обнаруживать касание пользователя, возможно, независимо от уровня приложенного давления, и определять место в области обнаружения, которого пользователь касается или коснулся, и/или определять любое перемещение места касания, когда пользователь перемещает палец по области, относительно края или краев области или относительно места начального касания. Сенсорная панель может быть выполнена с возможностью определения касания с помощью, например, емкостной или резистивной технологии. В этом случае толкающее или давящее действие может быть минимальным, требующим от пользователя только касания. В качестве альтернативы, уровень электрической энергии устройства выработки пара может быть выбран с использованием сенсорной панели в соответствии с местом конкретного касания на сенсорной панели, при этом разные места соответствуют разным уровням электрической энергии. Сенсорная область может обладать соответствующей визуальной шкалой, указывающей уровень электрической энергии или уровень воздействия для каждого места, и эти два элемента могут быть встроены в один сенсорный экран. Дополнительно или вместо этого, блок 45 пользовательского ввода может быть выполнен с возможностью обнаружения ручного воздействия пользователем, которое содержит сдвиг, т.е. после обнаружения первого ручного воздействия пользователем, которое содержит касание в первом месте, далее этот блок обнаруживает последующие ручные воздействия по направлению к соседнему месту с помощью сдвигающего или смахивающего действия пользователя. Таким образом, в ответ на обнаружение сдвигающего действия устройство может регулировать уровень электрической энергии. Расстояние сдвигающего действия или от начальной точки, или от выбранного места на сенсорной панели, например, от края или стороны панели, может быть использовано для определения уровня воздействия, и/или может быть использована скорость сдвигающего действия. Для отображения уровня воздействия/уровня электрической энергии могут быть использованы набор индикаторов, дисплей, написанная или другая графическая шкала. В примере по фиг. 4, сенсорная панель является линейной полоской определенной ширины, вдоль длины которой расположены разные цвета или тона. Например, один конец может быть красным, другой конец может быть голубым, а промежуточный участок может постепенно меняться от красного до голубого. Таким образом, пользователь может интерпретировать «красные» места на панели как места с большей электрической энергией, а «голубые» места как места с меньшей электрической энергией. Для линейной сенсорной панели в виде полоски разные места вдоль длины панели могут соответствовать разным уровням электрической энергии, и их можно достичь с помощью отдельного касания в выбранном месте или с помощью сдвига из одного места в другое. Достоинство сенсорной панели заключается в том, что сильно разнесенных уровней электрической энергии можно добиться непосредственно один из другого с помощью перемещения на большое расстояние между двумя касаниями. Это отличается от нажимной кнопки, где для того чтобы достичь нового уровня, необходимо пройти через промежуточные уровни.
Альтернативный подход с использованием емкостного датчика касания заключается в получении увеличивающегося давления от руки пользователя на сенсорную панель, как при нажимной кнопке. При увеличении давления также увеличивается площадь пальца пользователя, касающаяся сенсорной панели, что увеличивает емкость и, следовательно, увеличивает выходной сигнал от датчика.
В конструкции, в которой отсутствует очевидное физическое перемещение, которое может быть обнаружено пользователем (в отличие от сдвигающего перемещения по сенсорной панели, или сдвига, или нажатия механического блока ввода), может быть полезно добавить функциональные возможности по предоставлению пользователю положительной обратной связи, которая указывает уровень ручного воздействия и, следовательно, уровня электрической энергии. Например, блок ввода может посредством обратной связи предоставлять пользователю тактильную, визуальную или звуковую информацию о текущем уровне электрической энергии или уровне воздействия. Это может предотвратить чрезмерное давление пользователя на блок пользовательского ввода.
Существует много альтернативных геометрических форм, не совпадающих с линейной полоской по фиг. 4. Сенсорная панель может иметь форму или круга, так что перемещение места касания по часовой стрелке или против часовой стрелки по кругу вызывает изменение подаваемой электрической энергии. Дополнительно, вместо полного кольца, сенсорная панель может иметь форму полукруга, четверти круга или фактически может быть любой, по существу, изогнутой полоской, один конец которой может быть связан с максимальной электрической энергией, а другой конец – с минимальной электрической энергией. Изгиб может лежать в плоскости, по существу параллельной поверхности электронной сигареты. В других примерах целое или частичное кольцо может проходить по окружности или периметру электронной сигареты, имеющей вытянутый форм-фактор. В некоторых случаях физические ограничения полоски определяют ограничения уровня ручного воздействия, так что возможные места для воздействия пользователем обладают набором связанных с ними значений, которые соответствуют конкретным значениям между максимальным и минимальным возможными значениями в зависимости от абсолютного положения на полоске. Для сенсорной панели, форма которой предоставляет возможность полного кругового перемещения, произвольное место может быть выбрано для отметки конца и начала полоски, которые соответствуют максимальному или минимальному воздействиям. Например, кольцо или круг могут быть разделены так, чтобы получить полоску, с помощью искусственной линии от центра кольца до места на окружности.
Блок 45 пользовательского ввода обнаруживает первый случай ручного воздействия пользователем в первом месте на сенсорном интерфейсе и направляет сигнал в блок 28 управления с целью подачи электрической энергии на установленном по умолчании уровне электрической энергии. Блок пользовательского ввода обнаруживает последующее ручное воздействие как сдвигающие перемещения и направляет в блок 28 управления сигнал, пропорциональный перемещению от первого положения до конечного. Электрическая энергия, связанная с каждым возможным положением воздействия пользователем, соотносится с положением начального воздействия и зависит от него, направляя больше или меньше электрической энергии.
Сенсорный блок пользовательского ввода может быть более уязвим к случайному воздействию по сравнению с нажимными кнопками, так что может быть предпочтительнее располагать такие элементы управления на части поверхности электронной сигареты, которых вряд ли касаются при обращении с электронной сигаретой, или использовать крышку над блоком, или использовать фиксатор, который нужно задействовать для перевода блока в состояние готовности к обнаружению воздействия.
На фиг. 6 схематично показан вид сбоку еще один пример выполнения электронной сигареты 10 с блоком пользовательского ввода, выполненным в виде механического ползунка или ползункового переключателя 50. Таким образом, воздействие пользователем включает в себя сдвигающее перемещение, нужное для регулировки блока пользовательского ввода, при этом сдвиг включает в себя толкание или подтягивание ползунка на плоскости, по существу, параллельной поверхности, на которой установлен блок пользовательского ввода. Расстояние ползунка от нейтрального положения на одном конце диапазона перемещений ползунка указывает уровень воздействия. Ползунок содержит ручку, головку или аналогичную выпуклость 50, за которую возможно взяться, и которая выполнена с возможностью перемещения с помощью сдвига вдоль паза 55 в корпусе электронной сигареты. Паз 55 ограничивает перемещение ползунка 50, и, следовательно, уровень ручного воздействия определяется положением ползунка 50 в пазу 55. Перемещение ползунка 50 (которое показано стрелкой) в разные положения вдоль паза 55, соответствующие разным расстояниям от исходного положения, могут, например, или переводить ползунок 50 в положения, которые соответствуют разным электрическим соединениям, или активировать разные электрические сигналы для регулировки подачи электрической энергии. Ползунок 50 может быть подпружиненным, при этом пружина или другое средство смещения обеспечивает силу возврата, противодействуя которой пользователь прикладывает силу для приведения в действие блока ввода и, следовательно, приведения в действие устройства предоставления пара, и возвращает ползунок в начальное (исходное) положение, т.е. в положение до воздействия пользователем, когда прекращает действовать на него сила со стороны пользователя. Это позволяет получить нулевой уровень электрической энергии, соответствующий начальному положению, для выключения испарителя. В качестве альтернативы, пользователю может потребоваться вручную возвратить ползунок в положение выключения. При вдыхании через электронную сигарету пользователь может непрерывно изменять положение ползунка 55 и управлять тем самым уровнем электрической энергии, подаваемой из источника электрической энергии на испаритель. Пружина (или другое средство смещения) ползунка дополнительно может действовать для пользователя в качестве указателя текущего уровня воздействия, поскольку возвращающая сила увеличится при смещении ползунка 50 дальше от начального положения. Таким образом, пружина обеспечивает тактильную обратную связь, которая указывает уровень воздействия. Этот эффект в некоторой степени аналогичен увеличению давления, которое может быть приложено в примерах с кнопкой 40 для получения больших уровней воздействия. Ползунковые элементы управления могут работать в прямых пазах, как в примере по фиг. 5, или паз может быть изогнутым или иметь какую-либо нелинейную форму. Перемещение ползунка может проходить по периметру электронной сигареты или, например, вдоль ее длины, как показано на фиг. 5.
Разные описанные выше блоки пользовательского ввода представлены и как «включающие» переключатели, с помощью которых пользователь запускает выработку пара из электронной сигареты, которая находится в режиме «выключено» или в «спящем» режиме, и как интерактивный элемент управления электрической энергией «при затяжке», который обеспечивает регулировку «на ходу» электрической энергии, подаваемой на устройство выработки пара. Тем не менее, изобретение не ограничено указанными вариантами. В альтернативных вариантах электронная сигарета может содержать переключатель или блок активирования, который, при его задействовании, начинает процесс выработки пара с помощью начала подачи электрической энергии на испаритель, и отдельный блок пользовательского ввода для обеспечения описанных выше функциональных возможностей по управлению изменяемой подачей электрической энергии. Блок активирования и блок пользовательского ввода физически могут быть отдельными элементами, которыми управляет пользователь аналогичным или другим образом, или они могут содержать единый элемент, который способен принять от пользователя отдельные входные воздействия с целью активирования и дальнейшего приведения в действие. Например, единственный сенсорный интерфейс может запустить подачу электрической энергии в ответ на первоначальное касание пользователя, а затем управлять элементом управления изменяемой подачи электрической энергии в ответ на сдвигающее действие пользователя по поверхности интерфейса или в ответ на последующее увеличение или уменьшение давления на поверхность, которой пользователь уже коснулся. Переключатель или кнопка включения/выключения (которая может быть простым механическим блоком или электронным интерфейсом, таким как биометрический датчик для считывания отпечатка пальца пользователя) для начального активирования и последующего деактивирования может быть использован в комбинации с отдельным или объединенным блоком пользовательского ввода в соответствии с различными уже описанными примерами. Также блок активирования не нужно настраивать для ручного управления. Кроме того, электронная сигарета может содержать «устройство обнаружения затяжки», такое как датчик потока воздуха или датчик давления воздуха, которое способно обнаружить вдыхание пользователем через электронную сигарету. В соответствии с обнаруженным вдохом, может быть запущена подача электрической энергии, и далее она может изменяться в ходе затяжки при использовании блока пользовательского ввода. В конце вдоха (или когда поток воздуха или уровень давления воздуха упадет ниже порогового значения, указывающего на приближение конца вдоха), датчик обнаруживает прекращение или уменьшение потока воздуха и останавливает подачу электрической энергии на испаритель. Это может не зависеть от любого продолженного действия блока пользовательского ввода для обеспечения того, что, когда заканчивается затяжка, заканчивается выработка пара. В результате повышается безопасность и сберегается жидкость-источник.
Изобретение не ограничено описанными выше форм-факторами и конфигурациями блока пользовательского ввода. В качестве альтернативы могут быть использованы другие типы блока пользовательского ввода, которые выполнены так, что пользователь может осуществлять регулировку в диапазоне уровней с помощью ручного воздействия. Другие примеры включают в себя диски, колеса и рычаги, каждый из которых может содержать некоторого рода возвратные механизмы (возвратную пружину или средство смещения). Диски, колеса, рычаги, механические ползунки, сенсорные панели и другие блоки ввода, которые позволяют осуществлять приводящее в действие перемещение по существу по плоскости поверхности устройства предоставления пара (в отличие от нажимной кнопки, в которой направление приведения в действие перпендикулярно плоскости поверхности) с легко видимым диапазоном перемещения и, следовательно, она удобно может быть снабжена шкалой или другими пометками для указания пользователю текущего и выбираемого уровней электрической энергии.
Блок пользовательского ввода может являться частью компонента выработки аэрозоля (многократно используемого или одноразового) для разъемного соединения с секцией батареи с целью образования электронной сигареты или другого устройства предоставления пара (электронного или не электронного), или может являться частью секции батареи (многократно используемой или одноразовой) для разъемного соединения с компонентом выработки аэрозоля (для которого используются разные хорошо известные термины, такие как картомайзер и картридж), или может быть непосредственно встроен в электронную сигарету или другое устройство предоставления пара (электронное или не электронное), которое не содержит отсоединяемых или отделяемых компонентов.
Дополнительно или в качестве альтернативы динамическому элементу управления уровнем электрической энергии, с помощью которого в ходе затяжки может быть изменен уровень электрической энергии, блок пользовательского ввода может быть выполнен так, что его запуск инициирует ранее запрограммированную или заранее заданную операцию подачи электрической энергии (которая может быть постоянной подачей электрической энергии в ходе затяжки или подачей изменяемого уровня электрической энергии в ходе затяжки). Например, диапазон воздействий может соответствовать описанной выше изменяемой подаче электрической энергии плюс дополнительное отдельное воздействие, такое как одиночное быстрое нажатие или касание, или двойное касание в рамках определенного периода времени, или быстрое сдвигающее перемещение, что может соответствовать доступу к режиму подачи заранее заданного уровня электрической энергии. Таким образом, пользователь может выбирать между динамической или статической подачей электрической энергии. Заранее заданный режим может быть установлен при изготовлении или может быть установлен пользователем для будущего использования.
Изобретение показано путем иллюстрации различных вариантов его осуществления, в которых может быть реализовано заявленное изобретение (изобретения). Особенности и преимущества изобретения, соответствующие представленным вариантам его осуществления, не являются исчерпывающим и/или единственно возможным. Они показаны только для помощи в понимании и изучении заявленного изобретения (изобретений). Ясно, что представленные достоинства, варианты осуществления изобретения, примеры, функции, особенности, конструкции и/или другие аспекты изобретения не ограничивают изобретение, которое определяется его формулой, и что могут быть использованы другие варианты осуществления изобретения и различные модификации без выхода за объем настоящего изобретения. Разные варианты осуществления изобретения могут подходящим образом содержать, состоять из или, по существу, состоять из различных комбинаций описанных элементов, компонентов, особенностей, частей, этапов, средств и так далее, отличающихся от конкретно описанных в настоящем документе, и, таким образом, следует понимать, что указанные в зависимых пунктах формулы изобретения особенности могут быть объединены с особенностями независимых пунктов формулы изобретения в комбинации, которые отличаются от ясно изложенных.