RU2851082C2 - Aerosol generating device and method for controlling heating element of aerosol generating device - Google Patents
Aerosol generating device and method for controlling heating element of aerosol generating deviceInfo
- Publication number
- RU2851082C2 RU2851082C2 RU2024117209A RU2024117209A RU2851082C2 RU 2851082 C2 RU2851082 C2 RU 2851082C2 RU 2024117209 A RU2024117209 A RU 2024117209A RU 2024117209 A RU2024117209 A RU 2024117209A RU 2851082 C2 RU2851082 C2 RU 2851082C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heating element
- impedance value
- temperature
- temperature sensor
- generating device
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к проверке правильной работы датчика температуры устройства, генерирующего аэрозоль. С другой стороны, настоящее изобретение также относится к обнаружению неправильной работы датчика температуры устройства, генерирующего аэрозоль.The present invention relates to testing the proper operation of a temperature sensor in an aerosol-generating device. Conversely, the present invention also relates to detecting malfunctions of the temperature sensor in an aerosol-generating device.
Известны устройства, генерирующие аэрозоль, которые генерируют аэрозоль путем нагревания, а не сжигания субстрата, образующего аэрозоль. В таких устройствах, генерирующих аэрозоль, применяется нагревательный элемент с электрическим питанием, управляемый в соответствии с профилем нагрева, определяющим целевую рабочую температуру для нагревательного элемента на протяжении сеанса использования. Для обеспечения удовлетворительных ощущений у пользователя важно управлять нагревательным элементом таким образом, чтобы его температура как можно точнее соответствовала целевой рабочей температуре, определяемой профилем нагрева. Сообразно с этим, такое точное соответствие требует точного определения температуры нагревательного элемента. В известных устройствах, генерирующих аэрозоль, применяется датчик температуры, который может быть соединен с нагревательным элементом адгезивным или аналогичным средством соединения. Однако недостаточное соединение между датчиком температуры и нагревательным элементом может привести к отсоединению датчика температуры от нагревательного элемента. Отсоединение датчика температуры приводит к тому, что датчик температуры регистрирует значения температуры, которые ниже фактической температуры нагревательного элемента. В таких условиях температура, передаваемая датчиком температуры, вероятно будет ниже целевой рабочей температуры, определенной для нагревательного элемента профилем нагрева. Методика управления, применяемая в таких известных устройствах, генерирующих аэрозоль, основана на предположении, что датчик температуры точно определяет температуру нагревательного элемента. Соответственно, ответом такой методики на более низкое, чем ожидаемое, значение температуры, определенное отсоединенным датчиком, будет увеличение подачи питания на нагревательный элемент. Увеличение подачи питания на основе ошибочного показания от отсоединенного датчика, вероятно приведет к перегреву нагревательного элемента, а также к более быстрому истощению источника питания устройства, генерирующего аэрозоль. Другие недостатки, связанные со структурой или работой датчика температуры, могут приводить к расхождениям между температурой, регистрируемой датчиком температуры, и фактической температурой, подлежащей определению, такой как температура нагревательного элемента.Aerosol-generating devices are known that generate an aerosol by heating, rather than burning, an aerosol-forming substrate. Such aerosol-generating devices employ an electrically powered heating element controlled by a heating profile that defines a target operating temperature for the heating element throughout a use session. To ensure a satisfactory user experience, it is important to control the heating element so that its temperature closely matches the target operating temperature defined by the heating profile. Accordingly, such precise matching requires accurate detection of the heating element's temperature. Known aerosol-generating devices employ a temperature sensor, which can be connected to the heating element by adhesive or similar means. However, insufficient connection between the temperature sensor and the heating element can result in the temperature sensor becoming detached from the heating element. Detachment of the temperature sensor results in the temperature sensor registering temperatures lower than the actual temperature of the heating element. Under such conditions, the temperature reported by the temperature sensor will likely be lower than the target operating temperature defined by the heating profile for the heating element. The control methodology employed in such known aerosol-generating devices relies on the assumption that the temperature sensor accurately determines the heating element temperature. Accordingly, the response of such a methodology to a lower-than-expected temperature detected by a disconnected sensor would be to increase power supply to the heating element. Increasing power supply based on an erroneous reading from a disconnected sensor would likely lead to overheating of the heating element and to a more rapid depletion of the aerosol-generating device's power supply. Other deficiencies related to the structure or operation of the temperature sensor may lead to discrepancies between the temperature recorded by the temperature sensor and the actual temperature being measured, such as the temperature of the heating element.
В WO 2021/176224 A1 (A24F 40/465, 10.09.2021) раскрыто устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее нагревательный контур, включающий индуктивный элемент для индукционного нагрева сусцептора для нагрева материала, генерирующего аэрозоль, датчик температуры для определения температуры сусцептора на основе одной или более электрических характеристик нагревательного контура, на которые влияет температура сусцептора, и устройство управления. Нагревательный контур работает в рабочем режиме, в котором на нагревательный контур подается первое напряжение для индукционного нагрева сусцептора, и в режиме определения температуры, в котором на нагревательный контур подается постоянное второе напряжение, отличающееся от первого, без существенного нагрева сусцептора. Температура сусцептора определяется на основе одной или более электрических характеристик нагревательного контура. В некоторых вариантах осуществления второй индуктивный элемент индуктивно связан с сусцептором и индуктивно передает энергию сусцептору без его существенного нагрева.WO 2021/176224 A1 (A24F 40/465, 10.09.2021) discloses an aerosol-generating device comprising a heating circuit including an inductive element for inductively heating a susceptor for heating an aerosol-generating material, a temperature sensor for determining the temperature of the susceptor based on one or more electrical characteristics of the heating circuit that are affected by the temperature of the susceptor, and a control device. The heating circuit operates in an operating mode in which a first voltage is applied to the heating circuit for inductively heating the susceptor, and in a temperature detection mode in which a constant second voltage, different from the first, is applied to the heating circuit without significantly heating the susceptor. The temperature of the susceptor is determined based on one or more electrical characteristics of the heating circuit. In some embodiments, the second inductive element is inductively coupled to the susceptor and inductively transfers energy to the susceptor without significantly heating it.
Соответственно, желательно предложить способ проверки удовлетворительной работы и/или обнаружения неудовлетворительной работы датчика температуры устройства, генерирующего аэрозоль.Accordingly, it is desirable to provide a method for checking the satisfactory operation and/or detecting the unsatisfactory operation of a temperature sensor of an aerosol generating device.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено устройство, генерирующее аэрозоль, для генерирования аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит нагревательный элемент с электропитанием для нагревания субстрата, образующего аэрозоль; датчик температуры, присоединенный к нагревательному элементу и выполненный с возможностью регистрирования температуры нагревательного элемента; источник питания, выполненный с возможностью подачи питания на нагревательный элемент и датчик температуры; и управляющую электронику. Управляющая электроника выполнена с возможностью измерения значения импеданса нагревательного элемента; сопоставления измеренного значения импеданса со значением импеданса, определенным по температуре нагревательного элемента, регистрируемой датчиком температуры; и управления подачей питания на нагревательный элемент на основании этого сопоставления.According to the first aspect of the present invention, an aerosol generating device is proposed for generating an aerosol from an aerosol-forming substrate. The aerosol generating device comprises a heating element with an electrical supply for heating the aerosol-forming substrate; a temperature sensor connected to the heating element and configured to record the temperature of the heating element; a power source configured to supply power to the heating element and the temperature sensor; and control electronics. The control electronics are configured to measure the impedance value of the heating element; compare the measured impedance value with the impedance value determined from the temperature of the heating element recorded by the temperature sensor; and control the power supply to the heating element based on this comparison.
Расхождение между i) измеренным значением импеданса и ii) значением импеданса, определенным по температуре нагревательного элемента, регистрируемой датчиком температуры, может указывать на недостатки работы датчика температуры и/или позиционирования датчика температуры относительно нагревательного элемента.A discrepancy between i) the measured impedance value and ii) the impedance value determined from the temperature of the heating element as recorded by the temperature sensor may indicate deficiencies in the operation of the temperature sensor and/or the positioning of the temperature sensor relative to the heating element.
Нагревательный элемент может представлять собой электрически резистивный нагревательный элемент. В качестве примера, нагревательный элемент может содержать одну или множество нагревательных дорожек. Нагревательные дорожки могут быть выполнены из нержавеющей стали, имеющей толщину приблизительно 50 микрометров или предпочтительно приблизительно 25 микрометров. В альтернативном варианте осуществления нагревательные дорожки могут быть выполнены из инконеля толщиной приблизительно 50,8 микрометра или приблизительно 25,4 микрометра. В других альтернативных вариантах осуществления нагревательные дорожки могут быть выполнены из меди, имеющей толщину приблизительно 35 микрометров, или из константана, имеющего толщину приблизительно 25 микрометров, или из никеля, имеющего толщину приблизительно 12 микрометров, или из латуни, имеющей толщину приблизительно 25 микрометров.The heating element may be an electrically resistive heating element. By way of example, the heating element may comprise one or multiple heating tracks. The heating tracks may be made of stainless steel having a thickness of approximately 50 micrometers or, preferably, approximately 25 micrometers. In an alternative embodiment, the heating tracks may be made of Inconel having a thickness of approximately 50.8 micrometers or approximately 25.4 micrometers. In other alternative embodiments, the heating tracks may be made of copper having a thickness of approximately 35 micrometers, or constantan having a thickness of approximately 25 micrometers, or nickel having a thickness of approximately 12 micrometers, or brass having a thickness of approximately 25 micrometers.
Датчик температуры может представлять собой резистивный детектор температуры, такой как датчик температуры Pt100 или Pt1000. Однако также можно применять другие формы датчика температуры/резистивного детектора температуры.The temperature sensor can be a resistive temperature detector, such as a Pt100 or Pt1000 temperature sensor. However, other forms of temperature sensor/resistive temperature detector can also be used.
Измеренное значение импеданса может быть установлено по измеренным значениям напряжения и тока, подаваемых на нагревательный элемент.The measured impedance value can be determined from the measured values of voltage and current supplied to the heating element.
В этом абзаце в качестве примера приведена иллюстрация того, как измеренное значение импеданса может быть сопоставлено со значением импеданса, определенным по температуре нагревательного элемента, регистрируемой датчиком температуры. В том случае, когда нагревательный элемент представляет собой электрически резистивный нагревательный элемент и какие-либо индукционные составляющие отсутствуют, можно считать, что импеданс нагревательного элемента аналогичен его сопротивлению; в этом сценарии термины «импеданс» и «сопротивление» могут использоваться взаимозаменяемо. При подаче тока, Iнагревателя, и напряжения, Vнагревателя, на нагревательный элемент импеданс или сопротивление, Rнагревателя, нагревательного элемента может быть соотнесено с током и напряжением следующим образом:This paragraph provides an example of how a measured impedance value can be compared to the impedance value determined from the heating element temperature as detected by a temperature sensor. In the case where the heating element is an electrically resistive heating element and there are no inductive components, the impedance of the heating element can be considered to be analogous to its resistance; in this scenario, the terms "impedance" and "resistance" can be used interchangeably. When a current, I heater , and a voltage, V heater , are applied to the heating element, the impedance or resistance, R heater , of the heating element can be related to the current and voltage as follows:
Импеданс или сопротивление, Rнагревателя, можно измерить косвенным образом, зная или измерив напряжение, Vнагревателя, и ток, Iнагревателя.The impedance or resistance, R heater , can be measured indirectly by knowing or measuring the voltage, V heater , and the current, I heater .
Импеданс или сопротивление, Rнагревателя, электрически резистивного нагревательного элемента можно связать с температурой нагревательного элемента. Соответственно, импеданс или сопротивление, Rнагревателя, нагревательного элемента также можно выразить следующим образом:The impedance or resistance, R heater , of an electrically resistive heating element can be related to the temperature of the heating element. Accordingly, the impedance or resistance, R heater , of the heating element can also be expressed as follows:
Обозначения в уравнении 2 выше имеют следующие значения: Т представляет температуру нагревательного элемента, регистрируемую датчиком температуры; R0 представляет сопротивление нагревательного элемента при температуре Т, имеющей значение ноль; «пост» представляет собой численную постоянную, значение которой зависит от характеристик конкретного нагревательного элемента, используемого в устройстве, генерирующем аэрозоль (например, материала, из которого сделан нагревательный элемент), и обычно может быть указана производителем нагревательного элемента.The notations in equation 2 above have the following meanings: T represents the temperature of the heating element as detected by the temperature sensor; R0 represents the resistance of the heating element at temperature T having a value of zero; "post" is a numerical constant whose value depends on the characteristics of the specific heating element used in the aerosol generating device (e.g., the material from which the heating element is made) and can usually be specified by the manufacturer of the heating element.
Ожидается, что в первом сценарии, в котором датчик температуры правильно расположен и правильно функционирует, импеданс или сопротивление, Rнагревателя, определяемые в соответствии с уравнением 1, будет иметь такое же значение, что и определяемое в соответствии с уравнением 2, или очень близкое к нему. Однако в случае какого-либо недостатка, связанного с позиционированием или работой датчика температуры, может образоваться несоответствие между значениями импеданса или сопротивления, Rнагревателя, получаемыми на основании этих двух уравнений. Это позволяет увидеть, как сопоставление между i) измеренным значением импеданса нагревательного элемента и ii) значением импеданса, определенным по температуре нагревательного элемента, регистрируемой датчиком температуры, можно использовать для получения показателя того, расположен ли датчик температуры правильно и правильно ли он функционирует.In the first scenario, in which the temperature sensor is correctly positioned and functioning properly, the impedance or resistance, R, of the heater , determined according to equation 1, is expected to have the same value as that determined according to equation 2, or very close to it. However, if there is a flaw in the positioning or operation of the temperature sensor, a discrepancy may arise between the impedance or resistance values, R, of the heater , obtained from these two equations. This allows us to see how the comparison between i) the measured impedance value of the heating element and ii) the impedance value determined from the heating element temperature recorded by the temperature sensor can be used to obtain an indicator of whether the temperature sensor is correctly positioned and functioning properly.
В предпочтительном варианте управляющая электроника может быть выполнена с возможностью сравнения измеренного значения импеданса с определенным значением импеданса. Управляющая электроника может быть дополнительно выполнена с возможностью уменьшения или прекращения подачи питания на нагревательный элемент, если величина разницы между измеренным значением импеданса и определенным значением импеданса превосходит заданный порог. Это позволяет управляющей электронике осуществлять корректирующее действие в том случае, когда сопоставление измеренного значения импеданса с определенным значением импеданса указывает на неприемлемую степень расхождения. Корректирующее действие может способствовать уменьшению вероятности перегрева нагревательного элемента. Дополнительно, корректирующее действие может также способствовать снижению риска слишком быстрого истощения энергии источника питания.In a preferred embodiment, the control electronics may be configured to compare the measured impedance value with a determined impedance value. The control electronics may further be configured to reduce or cut off power to the heating element if the difference between the measured impedance value and the determined impedance value exceeds a predetermined threshold. This allows the control electronics to take corrective action when the comparison of the measured impedance value with the determined impedance value indicates an unacceptable degree of discrepancy. Corrective action may help reduce the likelihood of overheating the heating element. Additionally, corrective action may also help reduce the risk of depleting the power supply too quickly.
В удобном варианте заданный порог может составлять от 0,05 Ом до 1 Ом или от 0,05 Ом до 0,5 Ом, или от 0,05 Ом до 0,2 Ом, или от 0,1 до 0,15 Ом. Для заданного порога могут быть выбраны и другие значения в зависимости от степени чувствительности, желательной для обнаружения возможных недостатков позиционирования или работы датчика температуры.In a convenient option, the set threshold can be from 0.05 ohms to 1 ohm, or from 0.05 ohms to 0.5 ohms, or from 0.05 ohms to 0.2 ohms, or from 0.1 to 0.15 ohms. Other values can also be selected for the set threshold, depending on the degree of sensitivity desired for detecting possible deficiencies in the positioning or operation of the temperature sensor.
Разница между измеренным значением импеданса и определенным значением импеданса может быть показателем разницы между фактической температурой нагревательного элемента и температурой, регистрируемой датчиком температуры.The difference between the measured impedance value and the determined impedance value can be an indication of the difference between the actual temperature of the heating element and the temperature recorded by the temperature sensor.
Соответственно, величина заданного порога может быть установлена таким образом, чтобы соответствовать тому, что считается максимальным приемлемым расхождением между температурой, регистрируемой датчиком температуры, и фактической температурой.Accordingly, the value of the specified threshold may be set to correspond to what is considered to be the maximum acceptable difference between the temperature recorded by the temperature sensor and the actual temperature.
Управляющая электроника может быть выполнена с возможностью сравнения измеренного значения импеданса с определенным значением импеданса. Управляющая электроника также может быть выполнена с возможностью уменьшения или прекращения подачи питания на нагревательный элемент, если измеренное значение импеданса отличается по величине от определенного значения импеданса более чем на 5% от определенного значения импеданса, или более чем на 2,5% от определенного значения импеданса, или более чем на 1% от определенного значения импеданса, или более чем на 0,5% от определенного значения импеданса. В альтернативном варианте осуществления управляющая электроника может быть выполнена с возможностью уменьшения или прекращения подачи питания на нагревательный элемент, если определенное значение импеданса отличается по величине от измеренного значения импеданса более чем на 5% от измеренного значения импеданса, или более чем на 2,5% от измеренного значения импеданса, или более чем на 1% от измеренного значения импеданса, или более чем на 0,5% от измеренного значения импеданса.The control electronics may be configured to compare the measured impedance value with a determined impedance value. The control electronics may also be configured to reduce or stop power supply to the heating element if the measured impedance value differs in magnitude from the determined impedance value by more than 5% of the determined impedance value, or more than 2.5% of the determined impedance value, or more than 1% of the determined impedance value, or more than 0.5% of the determined impedance value. In an alternative embodiment, the control electronics may be configured to reduce or stop supplying power to the heating element if the determined impedance value differs in magnitude from the measured impedance value by more than 5% of the measured impedance value, or more than 2.5% of the measured impedance value, or more than 1% of the measured impedance value, or more than 0.5% of the measured impedance value.
В имеющем преимущества варианте удельное сопротивление датчика температуры может зависеть от температуры нагревательного элемента, и управляющая электроника выполнена с возможностью измерения напряжения, связанного с датчиком температуры, причем указанное напряжение зависит от удельного сопротивления нагревательного элемента. Управляющая электроника может содержать или быть связана с возможностью обмена данными с запоминающим устройством, в котором хранятся предварительно сконфигурированные данные, причем предварительно сконфигурированные данные включают множество значений напряжения и соответствующее множество значений температуры. Управляющая электроника может быть дополнительно выполнена с возможностью сопоставления измеренного напряжения с предварительно сконфигурированными данными и определения температуры нагревательного элемента на основании сопоставления между измеренным напряжением и предварительно сконфигурированными данными. Определенная температура нагревательного элемента, полученная на основе этого сопоставления между измеренным напряжением и предварительно сконфигурированными данными, может использоваться для представления температуры нагревательного элемента, регистрируемой датчиком температуры (соответствующей температуре Т в уравнении 2 выше).In an advantageous embodiment, the specific resistance of the temperature sensor may depend on the temperature of the heating element, and the control electronics are configured to measure a voltage associated with the temperature sensor, wherein said voltage depends on the specific resistance of the heating element. The control electronics may comprise or be communicatively coupled to a memory device in which preconfigured data is stored, wherein the preconfigured data includes a plurality of voltage values and a corresponding plurality of temperature values. The control electronics may be further configured to correlate the measured voltage with the preconfigured data and to determine the temperature of the heating element based on the correlation between the measured voltage and the preconfigured data. The determined temperature of the heating element, obtained based on this correlation between the measured voltage and the preconfigured data, may be used to represent the temperature of the heating element as recorded by the temperature sensor (corresponding to the temperature T in equation 2 above).
Сопоставление измеренного напряжения с заранее сконфигурированными данными относительно напряжения и соответствующих значений температуры может дать возможность определять температуру нагревательного элемента, соответствующую измеренному напряжению, со сниженными вычислительной нагрузкой и сложностью вычислений.By comparing the measured voltage with pre-configured data regarding voltage and corresponding temperature values, it is possible to determine the heating element temperature corresponding to the measured voltage with reduced computational load and complexity.
Предварительно сконфигурированные данные могут иметь форму таблицы поиска. Таблица поиска может содержать множество значений напряжения и соответствующее множество значений температуры. Управляющая электроника может быть выполнена с возможностью связывать измеренное напряжение со значением напряжения в таблице поиска, наиболее близким по величине к измеренному напряжению, и со значением температуры в таблице поиска, соответствующей этому значению напряжения. Управляющая электроника может затем использовать значение температуры в таблице поиска, связанное с измеренным значением напряжения, в качестве определенной температуры нагревательного элемента. Это может позволить управляющей электронике эффективно определять температуру нагревательного элемента.The preconfigured data may be in the form of a lookup table. The lookup table may contain a plurality of voltage values and a corresponding plurality of temperature values. The control electronics may be configured to associate the measured voltage with the closest voltage value in the lookup table to the measured voltage, and with the temperature value in the lookup table corresponding to that voltage value. The control electronics can then use the temperature value in the lookup table associated with the measured voltage value as the determined heating element temperature. This may allow the control electronics to efficiently determine the heating element temperature.
Управляющая электроника также может быть выполнена с возможностью сравнения определенной температуры нагревательного элемента с целевой температурой для нагревательного элемента, что дает преимущество. Управляющая электроника может также быть выполнена с возможностью регулировать подачу питания от источника питания на нагревательный элемент для уменьшения любой разницы между определенной температурой нагревательного элемента и целевой температурой для нагревательного элемента. Это позволяет обеспечить лучшее соответствие температуры нагревательного элемента целевой температуре для нагревательного элемента. Для осуществления этого сравнения можно применять петлю обратной связи или аналогичное средство.The control electronics can also be configured to compare the detected heating element temperature with the target heating element temperature, which provides an advantage. The control electronics can also be configured to regulate the power supply to the heating element to reduce any difference between the detected heating element temperature and the target heating element temperature. This ensures better alignment of the heating element temperature with the target heating element temperature. A feedback loop or similar means can be used to implement this comparison.
В предпочтительном варианте управляющая электроника выполнена с возможностью управления подачей питания на нагревательный элемент в соответствии с профилем нагрева, причем профиль нагрева определяет целевую температуру для нагревательного элемента на протяжении сеанса использования. Профиль нагрева может храниться в запоминающем устройстве, образующем часть управляющей электроники или связанном с ней с возможностью передачи данных; это запоминающее устройство может быть тем же запоминающим устройством, в котором хранятся предварительно сконфигурированные данные относительно значений напряжения и температуры, или другим запоминающим устройством.In a preferred embodiment, the control electronics are configured to control the power supply to the heating element in accordance with a heating profile, wherein the heating profile defines a target temperature for the heating element throughout the use session. The heating profile may be stored in a memory device that is part of the control electronics or is connected thereto with data communication capability; this memory device may be the same memory device that stores preconfigured data regarding voltage and temperature values, or a different memory device.
Датчик температуры может быть электрически соединен с резистором, причем удельное сопротивление резистора остается по существу неизменным при температуре в заданном диапазоне температур. Датчик температуры и резистор могут совместно образовывать по меньшей мере часть резисторного делителя. Заданный диапазон температур может представлять собой диапазон от 0 градусов по Цельсию до 425 градусов по Цельсию, или от 0 градусов по Цельсию до 400 градусов по Цельсию, или от 0 градусов по Цельсию до 375 градусов по Цельсию. В предпочтительном варианте то, что удельное сопротивление остается по существу неизменным при температуре в заданном диапазоне температур, соответствует изменению удельного сопротивления не более чем на 15%, или не более чем на 10%, или не более чем на 5% в заданном диапазоне температур.A temperature sensor may be electrically connected to a resistor, wherein the resistor's resistivity remains substantially constant at a temperature within a predetermined temperature range. The temperature sensor and resistor may jointly form at least part of a resistor divider. The predetermined temperature range may be from 0 degrees Celsius to 425 degrees Celsius, or from 0 degrees Celsius to 400 degrees Celsius, or from 0 degrees Celsius to 375 degrees Celsius. Preferably, the resistivity remaining substantially constant at a temperature within the predetermined temperature range corresponds to a change in resistivity of no more than 15%, no more than 10%, or no more than 5% within the predetermined temperature range.
Датчик температуры и нагревательный элемент могут быть расположены на противоположных поверхностях слоя электрически изолирующего субстрата. Слой электрически изолирующего субстрата может быть выполнен из полиимида. Слой электрически изолирующего субстрата может быть выполнен с возможностью выдерживать от 220 градусов по Цельсию до 320 градусов по Цельсию, предпочтительно от 240 градусов по Цельсию до 300 градусов по Цельсию, предпочтительно около 280 градусов по Цельсию. Слой электрически изолирующего субстрата может быть выполнен из материала Pyralux. Слой электрически изолирующего субстрата может быть гибким, причем гибкий слой субстрата имеет то преимущество, что слой может быть свернут или сформован в желаемую форму; в качестве примера желаемая форма может представлять собой трубчатую форму. Слой электрически изолирующего субстрата может содержать два или более подслоев. В предпочтительном варианте слой электрически изолирующего субстрата может содержать первую часть и вторую часть, причем слой электрически изолирующего субстрата свернут в трубчатую форму таким образом, что нагревательный элемент расположен между первой и второй частями слоя электрически изолирующего субстрата. В соответствующих случаях датчик температуры может быть расположен на обращенной наружу поверхности слоя электрически изолирующего субстрата.A temperature sensor and a heating element may be located on opposite surfaces of an electrically insulating substrate layer. The electrically insulating substrate layer may be made of polyimide. The electrically insulating substrate layer may be configured to withstand temperatures from 220 degrees Celsius to 320 degrees Celsius, preferably from 240 degrees Celsius to 300 degrees Celsius, preferably about 280 degrees Celsius. The electrically insulating substrate layer may be made of Pyralux material. The electrically insulating substrate layer may be flexible, wherein the flexible substrate layer has the advantage that the layer can be rolled or molded into the desired shape; as an example, the desired shape may be a tubular shape. The electrically insulating substrate layer may comprise two or more sublayers. In a preferred embodiment, the electrically insulating substrate layer may comprise a first portion and a second portion, wherein the electrically insulating substrate layer is rolled into a tubular shape such that the heating element is located between the first and second portions of the electrically insulating substrate layer. Where appropriate, the temperature sensor may be located on the outward-facing surface of the electrically insulating substrate layer.
Нагревательный элемент может быть расположен между отдельным первым и вторым слоями электрически изолирующего субстрата. Датчик температуры может быть расположен между вторым слоем электрически изолирующего субстрата и третьим слоем электрически изолирующего субстрата. Первый слой электрически изолирующего субстрата, нагревательный элемент, второй слой электрически изолирующего субстрата, датчик температуры и третий слой электрически изолирующего субстрата могут быть последовательно наложены друг на друга. В соответствующих случаях между всеми последовательными слоями может быть предусмотрен адгезив. Может быть предусмотрено сквозное отверстие через толщину третьего слоя электрически изолирующего субстрата для обеспечения доступа к датчику температуры. Первый, второй и третий слои электрически изолирующего субстрата могут быть выполнены из одного или из разных электрически изолирующих материалов; например, полиимида, как описано в предшествующем абзаце.A heating element may be located between separate first and second layers of an electrically insulating substrate. A temperature sensor may be located between the second layer of the electrically insulating substrate and the third layer of the electrically insulating substrate. The first layer of the electrically insulating substrate, the heating element, the second layer of the electrically insulating substrate, the temperature sensor, and the third layer of the electrically insulating substrate may be sequentially superimposed on one another. Where appropriate, an adhesive may be provided between all successive layers. A through-hole may be provided through the thickness of the third layer of the electrically insulating substrate to provide access to the temperature sensor. The first, second, and third layers of the electrically insulating substrate may be made of the same or different electrically insulating materials; for example, polyimide, as described in the preceding paragraph.
Во втором аспекте настоящего изобретения предложен способ управления нагревательным элементом с электропитанием устройства, генерирующего аэрозоль, причем устройство, генерирующее аэрозоль, содержит датчик температуры, присоединенный к нагревательному элементу. Способ включает: измерение значения импеданса нагревательного элемента; сопоставление измеренного значения импеданса со значением импеданса, определенным по температуре нагревательного элемента, регистрируемой датчиком температуры; и управление подачей питания на нагревательный элемент на основании этого сопоставления.In a second aspect of the present invention, a method is provided for controlling a heating element with power supply of an aerosol generating device, wherein the aerosol generating device comprises a temperature sensor connected to the heating element. The method comprises: measuring an impedance value of the heating element; comparing the measured impedance value with an impedance value determined from the temperature of the heating element recorded by the temperature sensor; and controlling the power supply to the heating element based on this comparison.
Измерение значения импеданса нагревательного элемента может включать измерение напряжения и тока, подаваемых на нагревательный элемент.Measuring the impedance value of a heating element may involve measuring the voltage and current supplied to the heating element.
В предпочтительном варианте способ может также включать сравнение измеренного значения импеданса с определенным значением импеданса. Далее, способ может также включать уменьшение или прекращение подачи питания на нагревательный элемент, если величина разницы между измеренным значением импеданса и определенным значением импеданса превосходит заданный порог.In a preferred embodiment, the method may also include comparing the measured impedance value with a determined impedance value. Further, the method may also include reducing or cutting off power to the heating element if the difference between the measured impedance value and the determined impedance value exceeds a predetermined threshold.
В удобном варианте заданный порог может составлять от 0,05 Ом до 1 Ом или от 0,05 Ом до 0,5 Ом, или от 0,05 Ом до 0,2 Ом, или от 0,1 до 0,15 Ом.In a convenient option, the set threshold can be from 0.05 Ohm to 1 Ohm, or from 0.05 Ohm to 0.5 Ohm, or from 0.05 Ohm to 0.2 Ohm, or from 0.1 to 0.15 Ohm.
Способ может дополнительно включать сравнение измеренного значения импеданса с определенным значением импеданса. Способ может также включать уменьшение или прекращение подачи питания на нагревательный элемент, если измеренное значение импеданса отличается по величине от определенного значения импеданса более чем на 5% от определенного значения импеданса, или более чем на 2,5% от определенного значения импеданса, или более чем на 1% от определенного значения импеданса, или более чем на 0,5% от определенного значения импеданса. В альтернативном варианте осуществления способ также может включать уменьшение или прекращение подачи питания на нагревательный элемент, если определенное значение импеданса отличается по величине от измеренного значения импеданса более чем на 5% от измеренного значения импеданса, или более чем на 2,5% от измеренного значения импеданса, или более чем на 1% от измеренного значения импеданса, или более чем на 0,5% от измеренного значения импеданса.The method may further comprise comparing the measured impedance value with a determined impedance value. The method may also comprise reducing or stopping the power supply to the heating element if the measured impedance value differs in magnitude from the determined impedance value by more than 5% of the determined impedance value, or more than 2.5% of the determined impedance value, or more than 1% of the determined impedance value, or more than 0.5% of the determined impedance value. In an alternative embodiment, the method may also comprise reducing or stopping the power supply to the heating element if the determined impedance value differs in magnitude from the measured impedance value by more than 5% of the measured impedance value, or more than 2.5% of the measured impedance value, or more than 1% of the measured impedance value, or more than 0.5% of the measured impedance value.
В имеющем преимущества варианте удельное сопротивление датчика температуры может зависеть от температуры нагревательного элемента. Способ может дополнительно включать измерение напряжения, связанного с датчиком температуры, причем напряжение зависит от удельного сопротивления нагревательного элемента; сопоставление измеренного напряжения с предварительно сконфигурированными данными, включающими множество значений напряжения и соответствующее множество значений температуры; и определение температуры нагревательного элемента на основании этого сопоставления.In an advantageous embodiment, the specific resistance of the temperature sensor may depend on the temperature of the heating element. The method may further include measuring a voltage associated with the temperature sensor, wherein the voltage depends on the specific resistance of the heating element; comparing the measured voltage with preconfigured data including a plurality of voltage values and a corresponding plurality of temperature values; and determining the temperature of the heating element based on this comparison.
В предпочтительном варианте способ может также включать сравнение определенной температуры нагревательного элемента с целевой температурой для нагревательного элемента; и регулировку подачи питания на нагревательный элемент для уменьшения любой разницы между определенной температурой нагревательного элемента и целевой температурой для нагревательного элемента.In a preferred embodiment, the method may also include comparing the determined temperature of the heating element with a target temperature for the heating element; and adjusting the power supply to the heating element to reduce any difference between the determined temperature of the heating element and the target temperature for the heating element.
В предпочтительном варианте способ может также включать сравнение определенной температуры нагревательного элемента с целевой температурой для нагревательного элемента; и регулировку подачи питания на нагревательный элемент для уменьшения любой разницы между определенной температурой нагревательного элемента и целевой температурой для нагревательного элемента.In a preferred embodiment, the method may also include comparing the determined temperature of the heating element with a target temperature for the heating element; and adjusting the power supply to the heating element to reduce any difference between the determined temperature of the heating element and the target temperature for the heating element.
В настоящем документе термин «устройство, генерирующее аэрозоль» используется для описания устройства, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля. Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, является курительным устройством, которое взаимодействует с субстратом, образующим аэрозоль, изделия, генерирующего аэрозоль, для генерирования аэрозоля, который непосредственно вдыхается в легкие пользователя через рот пользователя. Устройство, генерирующее аэрозоль, может представлять собой держатель для курительного изделия. Предпочтительно изделие, генерирующее аэрозоль, является курительным изделием, которое генерирует аэрозоль, который непосредственно вдыхается в легкие пользователя через рот пользователя. Более предпочтительно изделие, генерирующее аэрозоль, является курительным изделием, которое генерирует никотинсодержащий аэрозоль, который непосредственно вдыхается в легкие пользователя через рот пользователя.In this document, the term "aerosol-generating device" is used to describe a device that interacts with an aerosol-generating substrate of an aerosol-generating article to generate an aerosol. Preferably, the aerosol-generating device is a smoking device that interacts with an aerosol-generating substrate of an aerosol-generating article to generate an aerosol that is directly inhaled into the user's lungs through the user's mouth. The aerosol-generating device may be a holder for a smoking article. Preferably, the aerosol-generating article is a smoking article that generates an aerosol that is directly inhaled into the user's lungs through the user's mouth. More preferably, the aerosol-generating article is a smoking article that generates a nicotine-containing aerosol that is directly inhaled into the user's lungs through the user's mouth.
В настоящем документе термин «субстрат, образующий аэрозоль», обозначает субстрат, состоящий из материала, образующего аэрозоль, который может высвобождать летучие соединения при нагреве для генерирования аэрозоля, или содержащий его.As used herein, the term "aerosol-forming substrate" means a substrate consisting of or containing an aerosol-forming material that can release volatile compounds when heated to generate an aerosol.
Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой твердый субстрат, образующий аэрозоль. Однако субстрат, образующий аэрозоль, может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. В альтернативном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой жидкий субстрат, образующий аэрозоль.Preferably, the aerosol-forming substrate is a solid aerosol-forming substrate. However, the aerosol-forming substrate may contain both solid and liquid components. Alternatively, the aerosol-forming substrate may be a liquid aerosol-forming substrate.
Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, содержит никотин. Более предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, содержит табак. В альтернативном варианте осуществления или дополнительно субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал, образующий аэрозоль, не содержащий табак.Preferably, the aerosol-forming substrate comprises nicotine. More preferably, the aerosol-forming substrate comprises tobacco. Alternatively, or additionally, the aerosol-forming substrate may comprise a non-tobacco aerosol-forming material.
Если субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой твердый субстрат, образующий аэрозоль, то твердый субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой, например, одно или более из следующего: порошок, гранулы, шарики, крупицы, тонкие трубки, полоски или листы, содержащие одно или более из следующего: травяной лист, табачный лист, фрагменты табачной жилки, взорванный табак или гомогенизированный табак.If the aerosol-forming substrate is a solid aerosol-forming substrate, the solid aerosol-forming substrate may be, for example, one or more of the following: powder, granules, beads, grains, thin tubes, strips or sheets containing one or more of the following: grass leaf, tobacco leaf, tobacco stem fragments, expanded tobacco or homogenized tobacco.
Необязательно, твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табачные или нетабачные летучие вкусоароматические соединения, которые высвобождаются при нагревании твердого субстрата, образующего аэрозоль. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, также может содержать одну или более капсул, которые, например, содержат дополнительные летучие вкусоароматические соединения, содержащие или не содержащие табак, и такие капсулы могут таять во время нагрева твердого субстрата, образующего аэрозоль.Optionally, the solid aerosol-forming substrate may contain tobacco or non-tobacco volatile flavor compounds that are released upon heating of the solid aerosol-forming substrate. The solid aerosol-forming substrate may also contain one or more capsules, which, for example, contain additional volatile flavor compounds, whether tobacco-containing or non-tobacco-containing, and such capsules may melt upon heating of the solid aerosol-forming substrate.
Необязательно, твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен на термически стабильном носителе или встроен в него. Носитель может быть в виде порошка, гранул, шариков, крупиц, жгутов, полосок или листов. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть нанесен на поверхность носителя в виде, например, листа, пеноматериала, геля или суспензии. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть нанесен на всю поверхность носителя или альтернативно может быть нанесен в виде узора с целью обеспечения неоднородной доставки вкусоароматической добавки во время использования.Optionally, the solid aerosol-forming substrate can be provided on or embedded in a thermally stable carrier. The carrier can be in the form of a powder, granules, beads, particles, ropes, strips, or sheets. The solid aerosol-forming substrate can be applied to the surface of the carrier in the form of, for example, a sheet, foam, gel, or suspension. The solid aerosol-forming substrate can be applied to the entire surface of the carrier or, alternatively, can be applied in a pattern to ensure non-uniform delivery of the flavor additive during use.
В предпочтительном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, содержит гомогенизированный табачный материал. В настоящем документе термин «гомогенизированный табачный материал» относится к материалу, образованному путем агломерации сыпучего табака.In a preferred embodiment, the aerosol-forming substrate comprises homogenized tobacco material. As used herein, the term "homogenized tobacco material" refers to a material formed by agglomerating loose tobacco.
Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, содержит собранный лист гомогенизированного табачного материала. В настоящем документе термин «лист» относится к пластинчатому элементу, имеющему ширину и длину, существенно превышающие его толщину. В настоящем документе термин «собранный» используется для описания листа, который свернут, согнут или иным образом сжат или сужен по существу поперечно продольной оси изделия, генерирующего аэрозоль. Предпочтительно субстрат, образующий аэрозоль, содержит вещество для образования аэрозоля. В настоящем документе термин «вещество для образования аэрозоля» используется для описания любого подходящего известного соединения или смеси соединений, которые при использовании способствуют образованию аэрозоля и которые являются по существу стойкими к термической деградации при рабочей температуре изделия, генерирующего аэрозоль.Preferably, the aerosol-forming substrate comprises an assembled sheet of homogenized tobacco material. As used herein, the term "sheet" refers to a plate-like element having a width and length substantially greater than its thickness. As used herein, the term "assembled" is used to describe a sheet that is folded, folded, or otherwise compressed or narrowed substantially transversely to the longitudinal axis of the aerosol-generating article. Preferably, the aerosol-forming substrate comprises an aerosol-forming agent. As used herein, the term "aerosol-forming agent" is used to describe any suitable known compound or mixture of compounds that, when used, promote aerosol formation and that are substantially resistant to thermal degradation at the operating temperature of the aerosol-generating article.
Подходящие вещества для образования аэрозоля известны в данной области техники и включают, помимо прочего: многоатомные спирты, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительные вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и наиболее предпочтительно глицерин.Suitable aerosol formers are known in the art and include, but are not limited to: polyhydric alcohols such as propylene glycol, triethylene glycol, 1,3-butanediol, and glycerol; esters of polyhydric alcohols such as glycerol mono-, di-, or triacetate; and aliphatic esters of mono-, di-, or polycarboxylic acids such as dimethyl dodecanedioate and dimethyl tetradecanedioate. Preferred aerosol formers are polyhydric alcohols or mixtures thereof such as propylene glycol, triethylene glycol, 1,3-butanediol, and most preferably glycerol.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать одно вещество для образования аэрозоля. В альтернативном варианте осуществления субстрат, образующий аэрозоль, может содержать сочетание двух или более веществ для образования аэрозоля.An aerosol-forming substrate may contain a single aerosol-forming substance. Alternatively, the aerosol-forming substrate may contain a combination of two or more aerosol-forming substances.
В контексте настоящего документа термин «сеанс использования» относится к периоду, в течение которого пользователь осуществляет серию затяжек для извлечения аэрозоля из субстрата, образующего аэрозоль. Сеанс использования может быть ограниченным сеансом использования, то есть сеансом использования, имеющим начало и конец. Продолжительность сеанса использования, измеренная по времени, может зависеть от использования во время сеанса использования. Продолжительность сеанса использования может иметь максимальную продолжительность, определяемую максимальным временем от начала сеанса использования. Продолжительность сеанса использования может быть меньше максимального времени, если один или более отслеживаемых параметров достигают заданного порога до истечения максимального времени с начала сеанса использования. Например, один или более отслеживаемых параметров могут включать одно или более из: i) совокупного количества затяжек из серии затяжек, осуществленных пользователем с начала сеанса использования, и ii) совокупного объема аэрозоля, выделенного из субстрата, образующего аэрозоль, с начала сеанса использования.As used herein, the term "use session" refers to a period during which a user performs a series of puffs to extract an aerosol from an aerosol-forming substrate. A use session may be a limited use session, i.e., a use session with a beginning and an end. The duration of a use session, measured in time, may depend on the usage during the use session. The duration of a use session may have a maximum duration determined by the maximum time from the start of the use session. The duration of a use session may be less than the maximum time if one or more monitored parameters reach a predetermined threshold before the maximum time from the start of the use session has elapsed. For example, one or more monitored parameters may include one or more of: i) the cumulative number of puffs from the series of puffs performed by the user since the start of the use session, and ii) the cumulative volume of aerosol extracted from the aerosol-forming substrate since the start of the use session.
Настоящее изобретение определено в формуле изобретения. Однако ниже предоставлен не являющийся исчерпывающим перечень неограничивающих примеров. Любые один или более из признаков этих примеров можно комбинировать с любыми одним или более признаками другого примера, варианта осуществления или аспекта, описанных в данном документе.The present invention is defined in the claims. However, a non-exhaustive list of non-limiting examples is provided below. Any one or more features of these examples may be combined with any one or more features of another example, embodiment, or aspect described herein.
Далее будут дополнительно описаны примеры со ссылкой на графические материалы, на которых:Below we will provide additional examples with reference to graphic materials, which show:
На Фиг. 1 показана система, генерирующая аэрозоль, состоящая из устройства, генерирующего аэрозоль, и изделия, генерирующего аэрозоль, содержащего субстрат, образующий аэрозоль.Fig. 1 shows an aerosol generating system consisting of an aerosol generating device and an aerosol generating article containing an aerosol forming substrate.
На Фиг. 2 показаны компоненты первого варианта осуществления нагревательного узла устройства, генерирующего аэрозоль, представленного на Фиг. 1, перед сворачиванием в трубчатую форму.Fig. 2 shows the components of a first embodiment of the heating unit of the aerosol generating device shown in Fig. 1 before being rolled into a tubular shape.
На Фиг. 3 показан вид в осевом сечении нагревательного узла, представленного Фиг. 2, после сворачивая в трубчатую форму.Fig. 3 shows an axial sectional view of the heating unit shown in Fig. 2 after being rolled into a tubular shape.
На Фиг. 4 показано, как контроллер устройства, генерирующего аэрозоль, представленного на Фиг. 1, управляет подачей питания от источника питания устройства с подачей тока, Нагревателя, и напряжения, Vнагревателя, на нагревательный элемент устройства.Fig. 4 shows how the controller of the aerosol generating device shown in Fig. 1 controls the supply of power from the power source of the device with the supply of current, Heater, and voltage, V heater , to the heating element of the device.
Фиг. 5 иллюстрирует, как происходит измерение напряжения, V, связанного с датчиком температуры нагревательного узла устройства, генерирующего аэрозоль.Fig. 5 illustrates how the voltage, V, associated with the temperature sensor of the heating unit of the aerosol generating device is measured.
На Фиг. 6 приведено графическое представление, показывающее, как напряжение, V, связанное с датчиком температуры, может меняться в зависимости от температуры.Fig. 6 is a graphical representation showing how the voltage, V, associated with the temperature sensor can vary with temperature.
Фиг. 7 иллюстрирует пример представления заранее сконфигурированной таблицы поиска со значениями напряжения и соответствующей температуры для датчика температуры и визуально показывает, как измеренное напряжение, связанное с датчиком температуры, может быть сопоставлено с заранее сконфигурированными данными для обеспечения возможности определения температуры нагревательного элемента.Fig. 7 illustrates an example of a representation of a pre-configured lookup table with voltage and corresponding temperature values for a temperature sensor and visually shows how the measured voltage associated with the temperature sensor can be compared with pre-configured data to enable the determination of the temperature of the heating element.
Фиг. 8 иллюстрирует пример представления сопоставления между импедансом или сопротивлением нагревательного элемента устройства и температурой нагревательного элемента в течение умозрительного сеанса использования.Fig. 8 illustrates an example of a representation of a comparison between the impedance or resistance of a heating element of a device and the temperature of the heating element during a hypothetical usage session.
На Фиг. 9 показан пример представления изменения во времени как i) измеряемого импеданса нагревательного элемента, так и ii) импеданса нагревательного элемента, определяемого по температуре нагревательного элемента, регистрируемой датчиком температуры.Fig. 9 shows an example of a representation of the change over time of both i) the measured impedance of the heating element and ii) the impedance of the heating element determined from the temperature of the heating element recorded by the temperature sensor.
На Фиг. 10 показан вид в радиальном сечении второго варианта осуществления нагревательного узла, подходящего для использования в устройстве, генерирующем аэрозоль, представленном на Фиг. 1.Fig. 10 is a radial sectional view of a second embodiment of a heating assembly suitable for use in the aerosol generating device shown in Fig. 1.
На Фиг. 11 показан вид в радиальном сечении третьего варианта осуществления нагревательного узла, подходящего для использования в устройстве, генерирующем аэрозоль, представленном на Фиг. 1.Fig. 11 is a radial sectional view of a third embodiment of a heating assembly suitable for use in the aerosol generating device shown in Fig. 1.
Следует понимать, что описанные выше фигуры являются схематическими представлениями и выполнены не в масштабе.It should be understood that the figures described above are schematic representations and are not drawn to scale.
На Фиг. 1 показана система 1, генерирующая аэрозоль, состоящая из комбинации устройства 10, генерирующего аэрозоль, и изделия 50, генерирующего аэрозоль, содержащего субстрат 51, образующий аэрозоль. Устройство 10, генерирующее аэрозоль, имеет продолговатый кожух 11, содержащий источник 12 питания, контроллер 13 и нагревательный узел 14. Контроллер 13 содержит микропроцессор и связанную управляющую электронику. Источник 12 питания представляет собой перезаряжаемый источник питания в форме перезаряжаемой батареи. Нагревательный узел 14 имеет в целом трубчатую форму и окружает трубчатую стенку полости 15 устройства 10, генерирующего аэрозоль. Трубчатый нагревательный узел 14 состоит из разных компонентов, включая резистивный нагревательный элемент 141 и датчик 142 температуры (см. Фиг. 2 и 3). Конструкция нагревательного узла 14 более подробно описана в последующих абзацах со ссылкой на Фиг. 2 и 3.Fig. 1 shows an aerosol generating system 1 consisting of a combination of an aerosol generating device 10 and an aerosol generating article 50 containing an aerosol forming substrate 51. The aerosol generating device 10 has an elongated housing 11 containing a power source 12, a controller 13 and a heating unit 14. The controller 13 contains a microprocessor and associated control electronics. The power source 12 is a rechargeable power source in the form of a rechargeable battery. The heating unit 14 has a generally tubular shape and surrounds a tubular wall of a cavity 15 of the aerosol generating device 10. The tubular heating unit 14 consists of various components, including a resistive heating element 141 and a temperature sensor 142 (see Figs. 2 and 3). The design of the heating unit 14 is described in more detail in the following paragraphs with reference to Fig. 2 and 3.
На Фиг. 2 показан вид первого варианта осуществления нагревательного узла 14 перед сворачиванием в трубчатую форму. В состоянии, показанном на Фиг. 2, нагревательный узел 14 имеет в целом планарную форму. Нагревательный узел 14 содержит слой 143 субстрата. Слой 143 субстрата является электрически изолирующим. В примере, показанном и описанном на этих фигурах, слой 143 субстрата выполнен из полиимида; однако для слоя 143 субстрата можно выбрать другие электрически изолирующие материалы. Слой 143 субстрата является гибким. Слой 143 субстрата имеет первую и вторую части 144, 145, расположенные смежно друг с другом; пунктирная линия на Фиг. 2 представляет границу между первой частью 144 и второй частью 145 слоя 143 субстрата. Длина, L, слоя 143 субстрата приблизительно в два раза больше ширины, W, слоя 143 субстрата.Fig. 2 shows a view of the first embodiment of the heating unit 14 before rolling it into a tubular shape. In the state shown in Fig. 2, the heating unit 14 has a generally planar shape. The heating unit 14 comprises a substrate layer 143. The substrate layer 143 is electrically insulating. In the example shown and described in these figures, the substrate layer 143 is made of polyimide; however, other electrically insulating materials can be selected for the substrate layer 143. The substrate layer 143 is flexible. The substrate layer 143 has first and second portions 144, 145 located adjacent to each other; the dotted line in Fig. 2 represents the boundary between the first portion 144 and the second portion 145 of the substrate layer 143. The length, L, of the substrate layer 143 is approximately twice the width, W, of the substrate layer 143.
Нагревательный элемент 141 представляет собой электрически резистивный нагревательный элемент и выполнен в виде листа, содержащего множество электрически проводящих нагревательных дорожек (не показаны). Нагревательный элемент 141 расположен в первой части 144 слоя 143 субстрата. Первая область 146а контакта с нагревательным элементом и вторая область 146b контакта с нагревательным элементом расположены на первой части 144 смежно с нагревательным элементом 141 и в электрической связи с ним. Присутствует первый электрический контакт 131а, контактирующий с первой областью 146а контакта с нагревательным элементом. Присутствует второй электрический контакт 131b, контактирующий со второй областью 146b контакта с нагревательным элементом. Первый и второй электрические контакты 131а, 131b выполнены из электрической проволоки и соединены с контроллером 13. Контроллер 13 присоединен к нагревательному элементу 141 посредством контакта между первым электрическим контактом 131а и первой областью 146а контакта с нагревательным элементом, а также посредством электрического контакта между вторым электрическим контактом 131b и второй областью 146b контакта с нагревательным элементом. Как показано на Фиг. 1, контроллер 13 также соединен с источником 12 питания. За счет этого контроллер 13 может управлять подачей электрического тока на электрически проводящие дорожки нагревательного элемента 141 и по ним.The heating element 141 is an electrically resistive heating element and is made in the form of a sheet containing a plurality of electrically conductive heating tracks (not shown). The heating element 141 is located in the first part 144 of the substrate layer 143. The first area 146a of contact with the heating element and the second area 146b of contact with the heating element are located on the first part 144 adjacent to the heating element 141 and in electrical communication with it. A first electrical contact 131a is present, contacting the first area 146a of contact with the heating element. A second electrical contact 131b is present, contacting the second area 146b of contact with the heating element. The first and second electrical contacts 131a, 131b are made of an electrical wire and are connected to the controller 13. The controller 13 is connected to the heating element 141 via a contact between the first electrical contact 131a and the first area 146a of contact with the heating element, as well as via an electrical contact between the second electrical contact 131b and the second area 146b of contact with the heating element. As shown in Fig. 1, the controller 13 is also connected to the power source 12. Due to this, the controller 13 can control the supply of electrical current to the electrically conductive paths of the heating element 141 and along them.
Первая область 147а контакта с датчиком температуры и вторая область 147b контакта с датчиком температуры расположены на второй части 145 слоя 143 субстрата. Присутствует третий электрический контакт 131 с, контактирующий с первой областью 147а контакта с датчиком температуры. Присутствует четвертый электрический контакт 131d, контактирующий со второй областью 147b контакта с датчиком температуры. Третий и четвертый электрические контакты 131с, 131d выполнены из электрической проволоки и соединены с контроллером 13. Третья и четвертая области 147с, 147d контакта с датчиком температуры расположены на поверхности второй части 145 слоя 143 субстрата. Третья область 147с контакта с датчиком температуры электрически соединена с первой областью 147а контакта с датчиком температуры. Четвертая область 147d контакта с датчиком температуры электрически соединена со второй областью 147b контакта с датчиком температуры. Датчик 142 температуры подсоединен между третьей и четвертой областями 147с, 147d контакта с датчиком температуры. Датчик 142 температуры представляет собой резистивный детектор температуры, такой как датчик температуры Pt100 или Pt1000. Однако в других вариантах осуществления также можно применять другие формы датчика температуры/резистивного детектора температуры.The first region 147a of contact with the temperature sensor and the second region 147b of contact with the temperature sensor are located on the second part 145 of the substrate layer 143. A third electrical contact 131c is present, contacting the first region 147a of contact with the temperature sensor. A fourth electrical contact 131d is present, contacting the second region 147b of contact with the temperature sensor. The third and fourth electrical contacts 131c, 131d are made of electric wire and are connected to the controller 13. The third and fourth regions 147c, 147d of contact with the temperature sensor are located on the surface of the second part 145 of the substrate layer 143. The third region 147c of contact with the temperature sensor is electrically connected to the first region 147a of contact with the temperature sensor. The fourth region 147d of contact with the temperature sensor is electrically connected to the second region 147b of contact with the temperature sensor. Temperature sensor 142 is connected between the third and fourth temperature sensor contact areas 147c, 147d. Temperature sensor 142 is a resistive temperature detector, such as a Pt100 or Pt1000 temperature sensor. However, in other embodiments, other forms of temperature sensor/resistive temperature detector may also be used.
Нагревательный узел 14, представленный на Фиг. 2, свернут в трубчатую форму и обернут вокруг трубки 16, как показано на Фиг. 3. На Фиг. 3 продольная ось LA трубки 16 проходит в/из страницы, а ширина, W, слоя 143 субстрата проходит параллельно продольной оси LA. Трубка 16 определяет трубчатую стенку полости 15 устройства 10, генерирующего аэрозоль. Трубка 16 выполнена из металла, такого как нержавеющая сталь. Однако в других вариантах осуществления для трубки 16 могут быть выбраны другие металлы или материалы. Нагревательный узел 14 обернут вокруг трубки 16 таким образом, что первая часть 144 слоя 143 субстрата контактирует с внешней поверхностью трубки. Слой 143 субстрата нагревательного узла 14 обернут вокруг себя самого таким образом, что вторая часть 145 слоя 143 субстрата образует обращенную наружу поверхность трубчатого нагревательного узла 14, причем нагревательный элемент 141 расположен между первой и второй частями 144, 145 в конфигурации «сэндвич».The heating unit 14 shown in Fig. 2 is rolled into a tubular shape and wrapped around the tube 16, as shown in Fig. 3. In Fig. 3, the longitudinal axis LA of the tube 16 passes into/out of the page, and the width, W, of the substrate layer 143 passes parallel to the longitudinal axis LA. The tube 16 defines a tubular wall of the cavity 15 of the aerosol generating device 10. The tube 16 is made of a metal, such as stainless steel. However, in other embodiments, other metals or materials may be selected for the tube 16. The heating unit 14 is wrapped around the tube 16 in such a way that the first portion 144 of the substrate layer 143 contacts the outer surface of the tube. The substrate layer 143 of the heating unit 14 is wrapped around itself in such a way that the second part 145 of the substrate layer 143 forms the outward facing surface of the tubular heating unit 14, wherein the heating element 141 is located between the first and second parts 144, 145 in a sandwich configuration.
Хотя на Фиг. 3 это не показано, слой клея или слой адгезива может присутствовать между первой частью 144 слоя 143 субстрата и металлической трубкой 16 для улучшения соединения между слоем 143 субстрата и трубкой 16. Может быть предусмотрен дополнительный слой клея или слой адгезива между первой частью 144 слоя 143 субстрата и второй частью 145 слоя 143 субстрата.Although not shown in Fig. 3, a layer of glue or an adhesive layer may be present between the first portion 144 of the substrate layer 143 and the metal tube 16 to improve the connection between the substrate layer 143 and the tube 16. An additional layer of glue or an adhesive layer may be provided between the first portion 144 of the substrate layer 143 and the second portion 145 of the substrate layer 143.
При формовании нагревательного узла 14 в трубчатую форму, показанную на Фиг. 3, датчик температуры 142 располагается на обращенной наружу поверхности второй части 145 слоя 143 субстрата. Датчик 142 температуры расположен смежно с нагревательным элементом 141 в положении, соответствующем середине длины L141 нагревательного элемента, но на расстоянии от нагревательного элемента 141 по толщине второй части 145 слоя 143 субстрата. За счет этого датчик 142 температуры находится в тепловой связи с нагревательным элементом 141 и расположен с возможностью измерять наиболее горячую область нагревательного элемента 141 во время работы нагревательного узла 14 устройства 10, генерирующего аэрозоль.When forming the heating unit 14 into the tubular shape shown in Fig. 3, the temperature sensor 142 is located on the outwardly facing surface of the second part 145 of the substrate layer 143. The temperature sensor 142 is located adjacent to the heating element 141 in a position corresponding to the middle of the length L 141 of the heating element, but at a distance from the heating element 141 along the thickness of the second part 145 of the substrate layer 143. Due to this, the temperature sensor 142 is in thermal communication with the heating element 141 and is located with the ability to measure the hottest region of the heating element 141 during operation of the heating unit 14 of the aerosol generating device 10.
Изделие 50, генерирующее аэрозоль, вставляют в полость 15 таким образом, что трубчатый нагревательный узел 14 по существу охватывает всю длину субстрата 51, образующего аэрозоль, изделия 50. Контроллер 13 соединен с источником 12 питания и нагревательным узлом 14 электрической проводкой. Контроллер 13 включает в себя запоминающий модуль 131, содержащий профиль нагрева для сеанса использования устройства 10, генерирующего аэрозоль. Профиль нагрева определяет целевую рабочую температуру для нагревательного элемента 141 на протяжении сеанса использования. При использовании контроллер 13 управляет подачей электропитания от источника 12 питания на нагревательный элемент 141 в соответствии с профилем нагрева, сохраненным в запоминающем модуле 131. Нагревательный элемент 141 работает под управлением контроллера 13, нагревая субстрат 51, образующий аэрозоль, изделия 50, генерирующего аэрозоль, размещенного в полости 15, и за счет этого генерирует вдыхаемый аэрозоль. Пользователь делает затяжку непосредственно на мундштучном конце 52 изделия 50, генерирующего аэрозоль, вдыхая аэрозоль, генерируемый путем нагревания субстрата 51, образующего аэрозоль.The aerosol-generating article 50 is inserted into the cavity 15 such that the tubular heating unit 14 substantially covers the entire length of the aerosol-forming substrate 51 of the article 50. The controller 13 is connected to the power source 12 and the heating unit 14 via electrical wiring. The controller 13 includes a memory module 131 containing a heating profile for a usage session of the aerosol-generating device 10. The heating profile determines the target operating temperature for the heating element 141 throughout the usage session. In use, the controller 13 controls the supply of electrical power from the power source 12 to the heating element 141 in accordance with the heating profile stored in the memory module 131. The heating element 141 operates under the control of the controller 13, heating the aerosol-forming substrate 51 of the aerosol-generating article 50 located in the cavity 15, and thereby generates an inhalable aerosol. The user takes a puff directly on the mouthpiece end 52 of the aerosol-generating article 50, inhaling the aerosol generated by heating the aerosol-forming substrate 51.
Более конкретно, контроллер 13 управляет подачей электропитания от источника 12 питания на нагревательный элемент 141, создавая напряжение, Vнагревателя, через нагревательный элемент и ток, Iнагревателя, через нагревательный элемент. Это схематически показано на Фиг. 4. Поскольку нагревательный элемент 141 является электрически резистивным и индукционные составляющие полностью отсутствуют в нагревательном элементе 141 или пренебрежимо малы, можно считать, что импеданс нагревательного элемента аналогичен его сопротивлению, Rнагревателя. Контроллер 13 измеряет импеданс или сопротивление, Rнагревателя, нагревательного элемента 141 на основании известных напряжения, Vнагревателя, и тока, Iнагревателя, подаваемых на нагревательный элемент. Контроллер 13 сам способен измерять напряжение, Vнагревателя, и ток, Iнагревателя, подаваемые на нагревательный элемент 141. Импеданс или сопротивление, Нагревателя, нагревательного элемента 141 связано с напряжением, Vнагревателя, и током, Iнагревателя, в соответствии со следующим уравнением:More specifically, the controller 13 controls the supply of electrical power from the power source 12 to the heating element 141, creating a voltage, Vheater , through the heating element and a current, Iheater , through the heating element. This is shown schematically in Fig. 4. Since the heating element 141 is electrically resistive and the inductive components are completely absent in the heating element 141 or are negligible, the impedance of the heating element can be considered to be similar to its resistance, Rheater . The controller 13 measures the impedance or resistance, Rheater , of the heating element 141 based on the known voltage, Vheater , and current, Iheater , supplied to the heating element. The controller 13 itself is capable of measuring the voltage, V heater , and the current, I heater , supplied to the heating element 141. The impedance or resistance, Heater, of the heating element 141 is related to the voltage, V heater , and the current, I heater , in accordance with the following equation:
Как показано на Фиг. 5, датчик 142 температуры соединен с резистором 149. Датчик 142 температуры последовательно соединен с резистором 149. Удельное сопротивление резистора 149 по существу неизменно в диапазоне целевых рабочих температур для нагревательного элемента 141, определенных в профиле нагрева, хранящемся в запоминающем модуле 131. В отличие от этого, удельное сопротивление датчика 142 температуры меняется в зависимости от температуры. Связь между сопротивлением и температурой для датчика 142 температуры известна; такие данные могут быть предоставлены производителем/поставщиком датчика температуры. Контроллер 13 управляет подачей электроэнергии от источника 12 питания таким образом, чтобы подавать напряжение VT, как показано на Фиг. 5, обеспечивая таким образом протекание тока, I, через резистор 149. Контроллер 13 также выполнен с возможностью измерять напряжение, V, связанное с датчиком 142 температуры (см. Фиг. 5). В примере, показанном на Фиг. 5, измеряемое связанное напряжение, V, представляет собой напряжение через датчик 142 температуры. Как показано в уравнении ниже, связь между измеряемым напряжением, V, и сопротивлением, R142, датчика 142 температуры и известным сопротивлением, R149, резистора 149 выражается следующим образом:As shown in Fig. 5, the temperature sensor 142 is connected to the resistor 149. The temperature sensor 142 is connected in series with the resistor 149. The resistivity of the resistor 149 is substantially constant over the range of target operating temperatures for the heating element 141, determined in the heating profile stored in the memory module 131. In contrast, the resistivity of the temperature sensor 142 changes depending on the temperature. The relationship between the resistance and the temperature for the temperature sensor 142 is known; such data can be provided by the manufacturer/supplier of the temperature sensor. The controller 13 controls the supply of electric power from the power source 12 so as to supply a voltage V T , as shown in Fig. 5, thereby ensuring the flow of current, I, through the resistor 149. The controller 13 is also configured to measure the voltage, V, associated with the temperature sensor 142 (see Fig. 5). In the example shown in Fig. 5, the measured coupled voltage, V, is the voltage across the temperature sensor 142. As shown in the equation below, the relationship between the measured voltage, V, and the resistance, R 142 , of the temperature sensor 142 and the known resistance, R 149 , of the resistor 149 is expressed as follows:
Таким образом, зная напряжения V и VT и не зависящее от температуры сопротивление R149 резистора 149, можно определить сопротивление R142 датчика 142 температуры. В свою очередь, зная связь между сопротивлением R142 и температурой для датчика 142 температуры, можно сформулировать заранее сконфигурированные данные, определяющие сопоставление измеренного значения напряжения, V, с температурой датчика 142 температуры.Thus, knowing the voltages V and V T and the temperature-independent resistance R 149 of resistor 149, it is possible to determine the resistance R 142 of temperature sensor 142. In turn, knowing the relationship between resistance R 142 and temperature for temperature sensor 142, it is possible to formulate pre-configured data that determines the correlation between the measured voltage value, V, and the temperature of temperature sensor 142.
На Фиг. 6 продемонстрирован пример сопоставления между измеряемым напряжением, V, и температурой датчика 142 температуры.Fig. 6 shows an example of a comparison between the measured voltage, V, and the temperature of the temperature sensor 142.
Как показано на Фиг. 7, предварительно сконфигурированные данные представлены в форме таблицы поиска, состоящей из множества значений напряжения, Vi, и соответствующих значений температуры, Ti. В запоминающем модуле 131 контроллера 13 хранятся предварительно сконфигурированные данные.As shown in Fig. 7, the pre-configured data is represented in the form of a lookup table consisting of a plurality of voltage values, V i , and corresponding temperature values, T i . The pre-configured data is stored in the memory module 131 of the controller 13.
В ходе работы устройства 10, генерирующего аэрозоль, контроллер 13 измеряет напряжение, V (как показано на Фиг. 5), а затем сопоставляет измеренное напряжение, V, с таблицей поиска, хранящейся в запоминающем модуле 131. Как показано на Фиг. 7, измеренному напряжению, V, ставится в соответствие значение напряжения в таблице поиска, которое ближе всего по величине к измеренному значению напряжения, в этом примере - значение напряжения V4. На основании таблицы поиска контроллер 13 определяет температуру нагревательного элемента 141 как значение температуры Т4 в таблице поиска, соответствующую значению напряжения V4. Это позволяет контроллеру 13 определять температуру нагревательного элемента 141 путем сопоставления напряжения, V, измеренного контроллером 13, со значениями напряжения, Vi, в таблице поиска, и соответствующим значениями температуры, Ti. Определенная температура нагревательного элемента 141 может называться температурой, регистрируемой датчиком 142 температуры.During operation of the aerosol generating device 10, the controller 13 measures the voltage, V (as shown in Fig. 5), and then compares the measured voltage, V, with a look-up table stored in the memory module 131. As shown in Fig. 7, the measured voltage, V, is associated with a voltage value in the look-up table that is closest in magnitude to the measured voltage value, in this example, the voltage value V 4 . Based on the look-up table, the controller 13 determines the temperature of the heating element 141 as a temperature value T 4 in the look-up table, corresponding to the voltage value V 4 . This allows the controller 13 to determine the temperature of the heating element 141 by comparing the voltage, V, measured by the controller 13, with the voltage values, Vi , in the look-up table, and the corresponding temperature values, Ti . The determined temperature of the heating element 141 can be referred to as the temperature registered by the temperature sensor 142.
Затем контроллер 13 использует определенную температуру нагревательного элемента 141 в комбинации с информацией, полученной от производителя нагревательного элемента, для выполнения отдельного определения импеданса или сопротивления, Rнагревателя, (Т) нагревательного элемента 141 в соответствии со следующим уравнением:The controller 13 then uses the determined temperature of the heating element 141 in combination with information received from the manufacturer of the heating element to perform a separate determination of the impedance or resistance, R heater , (T) of the heating element 141 in accordance with the following equation:
Обозначения в уравнении 5 выше имеют следующие значения: Т представляет определенную температуру нагревательного элемента; R0 представляет сопротивление нагревательного элемента 141 при температуре Т, имеющей значение ноль; «пост.» представляет собой численную постоянную, значение которой зависит от характеристик конкретного нагревательного элемента, используемого в устройстве 10, генерирующем аэрозоль (например, материала, из которого выполнен нагревательный элемент 141), и указывается производителем нагревательного элемента. Приведенное выше уравнение иллюстрирует сопоставление, существующее между импедансом или сопротивлением электрически резистивных дорожек нагревательного элемента 141 и температурой нагревательного элемента. Фиг. 8 иллюстрирует пример представления сопоставления между импедансом или сопротивлением электрически резистивных дорожек нагревательного элемента 141 и температурой нагревательного элемента на протяжении умозрительного сеанса использования. Можно видеть, что импеданс или сопротивление нагревательного элемента 141 близко повторяет изменения температуры нагревательного элемента.The notations in equation 5 above have the following meanings: T represents a specific temperature of the heating element; R 0 represents the resistance of the heating element 141 at a temperature T having a value of zero; "const." is a numerical constant whose value depends on the characteristics of a particular heating element used in the aerosol generating device 10 (e.g., the material from which the heating element 141 is made) and is specified by the manufacturer of the heating element. The above equation illustrates the mapping that exists between the impedance or resistance of the electrically resistive tracks of the heating element 141 and the temperature of the heating element. Fig. 8 illustrates an example of representing the mapping between the impedance or resistance of the electrically resistive tracks of the heating element 141 and the temperature of the heating element during a hypothetical use session. It can be seen that the impedance or resistance of the heating element 141 closely follows the changes in the temperature of the heating element.
Контроллер 13 сравнивает измеренное значение импеданса, Rнагревателя, (в соответствии с уравнением 3) с определенным значением импеданса, Rнагревателя, (Т) (в соответствии с уравнением 5). В тех случаях, когда величина разницы между этими двумя значениями импеданса выше, чем заданный порог, составляющий 0,1 Ом, контроллер 13 уменьшает подачу питания на нагревательный элемент 141. Превышение порога, составляющего 0,1 Ом, принимают за показатель того, что может присутствовать недостаток в работе датчика 142 температуры или в позиционировании датчика 142 температуры относительно нагревательного элемента 141. Например, заданный порог может быть превышен в случае отсоединения датчика 142 температуры от нагревательного узла 14. Хотя в описанном варианте осуществления контроллер 13 использует заданный порог, составляющий 0,1 Ом, в альтернативных вариантах осуществления в качестве заданного порога могут использоваться более высокие или более низкие значения. В еще одном альтернативном варианте осуществления контроллер 13 выполнен с возможностью уменьшения или прекращения подачи питания на нагревательный элемент 141 на основании отличия измеренного значения импеданса Rнагревателя (в соответствии с уравнением 3) по величине от определенного значения импеданса Rнагревателя (Т) (в соответствии с уравнением 5), составляющего более 1% от определенного значения импеданса. В еще одном варианте осуществления контроллер 13 выполнен с возможностью уменьшения или прекращения подачи питания на нагревательный элемент 141 на основании отличия определенного значения импеданса Rнагревателя (Т) (в соответствии с уравнением 5) по величине от измеренного значения импеданса Rнагревателя (в соответствии с уравнением 3), составляющего более 1% от измеренного значения импеданса. Контроллер 13 может использовать более высокие или более низкие процентные уровни.The controller 13 compares the measured impedance value, R heater , (in accordance with equation 3) with the determined impedance value, R heater , (T) (in accordance with equation 5). In cases where the magnitude of the difference between these two impedance values is higher than a predetermined threshold of 0.1 ohms, the controller 13 reduces the power supply to the heating element 141. Exceeding the threshold of 0.1 ohms is taken as an indication that there may be a deficiency in the operation of the temperature sensor 142 or in the positioning of the temperature sensor 142 relative to the heating element 141. For example, the predetermined threshold may be exceeded in the event of disconnection of the temperature sensor 142 from the heating assembly 14. Although in the described embodiment the controller 13 uses a predetermined threshold of 0.1 ohms, in alternative embodiments higher or lower values may be used as the predetermined threshold. In yet another alternative embodiment, the controller 13 is configured to reduce or stop supplying power to the heating element 141 based on a difference in the measured value of the impedance R of the heater (in accordance with equation 3) from the determined value of the impedance R of the heater (T) (in accordance with equation 5) that is greater than 1% of the determined impedance value. In yet another embodiment, the controller 13 is configured to reduce or stop supplying power to the heating element 141 based on a difference in the determined value of the impedance R of the heater (T) (in accordance with equation 5) from the measured value of the impedance R of the heater (in accordance with equation 3) that is greater than 1% of the measured impedance value. The controller 13 can use higher or lower percentage levels.
На Фиг. 9 показан пример схематического представления изменения со временем измеряемого импеданса, Rнагревателя (в соответствии с уравнением 3), и импеданса, определяемого по температуре нагревательного элемента 141, регистрируемой датчиком температуры, - Rнагревателя (Т) (в соответствии с уравнением 5), при подаче питания на нагревательный элемент 141. В том случае, если датчик 142 температуры правильно расположен и правильно функционирует, графики для обеих мер импеданса в целом совпадают, что представлено областью между точками А и В на Фиг. 9. Точка В на Фиг. 9 соответствует событию, при котором датчик 142 температуры частично отсоединяется от нагревательного узла 14. Начиная с этой точки, без вмешательства контроллера 13, имело бы место постепенное расхождение двух графиков импеданса; это расхождение показано на Фиг. 9. Расхождение двух графиков импеданса возникает из-за отсоединения датчика 142 температуры, в результате которого датчик регистрирует значения температуры, которые ниже фактической температуры нагревательного элемента 141. Однако конфигурация контроллера 13 устройства 10, генерирующего аэрозоль, устраняет и/или ограничивает это расхождение путем уменьшения подачи питания на нагревательный элемент 141, когда расхождение превосходит заданный порог, составляющий 0,1 Ом. В другом варианте осуществления контроллер 13 прекращает подачу питания на нагревательный элемент 141, если расхождение превышает критический заданный порог, или если операция уменьшения подачи питания на нагревательный элемент 141 не уменьшает это расхождение.Fig. 9 shows an example of a schematic representation of the change over time of the measured impedance, R heater (in accordance with equation 3), and the impedance determined by the temperature of the heating element 141, recorded by the temperature sensor - R heater (T) (in accordance with equation 5), when power is supplied to the heating element 141. In the case where the temperature sensor 142 is correctly located and functioning correctly, the graphs for both impedance measures generally coincide, which is represented by the region between points A and B in Fig. 9. Point B in Fig. 9 corresponds to the event in which the temperature sensor 142 is partially disconnected from the heating assembly 14. From this point on, without the intervention of the controller 13, a gradual divergence of the two impedance graphs would take place; this divergence is shown in Fig. 9. The discrepancy between the two impedance graphs occurs due to the disconnection of the temperature sensor 142, as a result of which the sensor registers temperature values that are lower than the actual temperature of the heating element 141. However, the configuration of the controller 13 of the aerosol generating device 10 eliminates and/or limits this discrepancy by reducing the power supply to the heating element 141 when the discrepancy exceeds a predetermined threshold of 0.1 ohms. In another embodiment, the controller 13 stops the power supply to the heating element 141 if the discrepancy exceeds a critical predetermined threshold, or if the operation of reducing the power supply to the heating element 141 does not reduce this discrepancy.
На Фиг. 10 показан вид в радиальном сечении второго варианта осуществления нагревательного узла 14'. Как и в случае нагревательного узла 14, представленного на Фиг. 3, нагревательный узел 14', представленный на Фиг. 10, в полностью собранном состоянии является трубчатым. Тем не менее, хотя в нагревательном узле 14, представленном на Фиг. 2 и 3, используется единственный слой 143 субстрата из электрически изолирующего материала, в нагревательном узле 14' на Фиг. 10 используются отдельные первый и второй слои 143а, 143b субстрата из электрически изолирующего материала. Оба отдельных слоя 143а, 143b электрически изолирующего субстрата выполнены из полиимида, однако в других вариантах осуществления для слоев 143а, 143b субстрата могут быть выбраны другие материалы. Нагревательный узел 14' изготавливают путем объединения первого компонента 1401 нагревательного узла со вторым компонентом 1402 нагревательного узла.Fig. 10 shows a radial sectional view of a second embodiment of the heating unit 14'. As in the case of the heating unit 14 shown in Fig. 3, the heating unit 14' shown in Fig. 10 is tubular in a fully assembled state. However, while the heating unit 14 shown in Figs. 2 and 3 uses a single substrate layer 143 of electrically insulating material, the heating unit 14' in Fig. 10 uses separate first and second substrate layers 143a, 143b of electrically insulating material. Both separate layers 143a, 143b of electrically insulating substrate are made of polyimide, however, in other embodiments, other materials may be selected for the substrate layers 143a, 143b. The heating unit 14' is manufactured by combining the first heating unit component 1401 with the second heating unit component 1402.
Первый слой 143а электрически изолирующего субстрата, первый слой 31 адгезива и дорожки нагревательного элемента 141 последовательно накладывают друг на друга с образованием первого компонента 1401 нагревательного узла.The first layer 143a of the electrically insulating substrate, the first layer 31 of the adhesive and the tracks of the heating element 141 are successively superimposed on each other to form the first component 1401 of the heating assembly.
Второй слой 32 адгезива, второй слой 143b электрически изолирующего субстрата, третий слой 33 адгезива и датчик 142 температуры последовательно накладывают друг на друга с образованием второго компонента 1402 нагревательного узла.The second layer 32 of adhesive, the second layer 143b of electrically insulating substrate, the third layer 33 of adhesive and the temperature sensor 142 are sequentially superimposed on each other to form the second component 1402 of the heating assembly.
Первый и второй компоненты 1401, 1402 нагревательного узла соединяют и склеивают друг с другом за счет адгезивного действия второго слоя 32 адгезива, за счет чего образуется нагревательный узел 14'.The first and second components 1401, 1402 of the heating unit are connected and glued to each other due to the adhesive action of the second layer 32 of adhesive, due to which the heating unit 14' is formed.
Нагревательный узел 14' оборачивают вокруг трубки 16 из нержавеющей стали и приклеивают к ней с помощью четвертого слоя 34 адгезива, расположенного между ними.The heating unit 14' is wrapped around the stainless steel tube 16 and glued to it using a fourth layer 34 of adhesive located between them.
Фиг. 10 иллюстрирует относительные положения каждого из слоев, которые образуют нагревательный узел 14', относительно продольной оси LA.Fig. 10 illustrates the relative positions of each of the layers that form the heating unit 14', relative to the longitudinal axis LA.
Фиг. 10 иллюстрирует примерную толщину каждого из отдельных слоев, которые образуют нагревательный узел 14', а также трубки 16. Каждый из этих элементов имеет толщину, указанную далее: толщина трубки 16 составляет 100 микрометров; толщина каждого из первого и второго слоев 143а, 143b электрически изолирующего субстрата составляет 25 микрометров; толщина первого, второго, третьего и четвертого слоев 31, 32, 33, 34 адгезива составляет 5 микрометров; толщина нагревательного элемента 141 составляет 40 микрометров; и толщина датчика 142 температуры составляет 50 микрометров.Fig. 10 illustrates an approximate thickness of each of the individual layers that form the heating unit 14', as well as the tube 16. Each of these elements has a thickness as indicated below: the thickness of the tube 16 is 100 micrometers; the thickness of each of the first and second layers 143a, 143b of the electrically insulating substrate is 25 micrometers; the thickness of the first, second, third and fourth layers 31, 32, 33, 34 of the adhesive is 5 micrometers; the thickness of the heating element 141 is 40 micrometers; and the thickness of the temperature sensor 142 is 50 micrometers.
На Фиг. 11 показан вид третьего варианта осуществления нагревательного узла 14''. Нагревательный узел 14'', представленный на Фиг. 11, включает все элементы нагревательного узла 14', представленного на Фиг. 10, но дополнительно содержит отдельный третий слой 143 с субстрата из электрически изолирующего материала. Как и первый и второй отдельные слои 143а, 143b субстрата, третий слой 143 с субстрата образован и полиимида; однако в других вариантах осуществления для слоя 143 с субстрата могут быть выбраны другие материалы. Третий слой 143 с субстрата (толщина которого составляет 25 микрометров) наносят на датчик 142 температуры с помощью пятого слоя 35 адгезива (толщина которого составляет 5 микрометров). Однако присутствует сквозное отверстие 41 через толщину третьего слоя 143 с субстрата, обеспечивающее возможность электрического соединения датчика 142 температуры с контроллером 13. Третий слой 143 с субстрата также является теплоизолирующим, причем теплоизоляционные свойства способствуют уменьшению вероятности воздействия на пальцы пользователя слишком высоких температур при удерживании устройства 10, генерирующего аэрозоль.Fig. 11 shows a view of a third embodiment of the heating unit 14''. The heating unit 14'' shown in Fig. 11 includes all the elements of the heating unit 14' shown in Fig. 10, but additionally contains a separate third substrate layer 143 c made of an electrically insulating material. Like the first and second separate substrate layers 143a, 143b, the third substrate layer 143 c is formed of polyimide; however, in other embodiments, other materials may be selected for the substrate layer 143 c. The third substrate layer 143 c (whose thickness is 25 micrometers) is applied to the temperature sensor 142 using a fifth adhesive layer 35 (whose thickness is 5 micrometers). However, there is a through hole 41 through the thickness of the third layer 143 c of the substrate, which provides the possibility of electrically connecting the temperature sensor 142 to the controller 13. The third layer 143 c of the substrate is also heat-insulating, and the heat-insulating properties help to reduce the likelihood of the user's fingers being exposed to excessively high temperatures when holding the aerosol-generating device 10.
Для целей настоящего описания и приложенной формулы изобретения, за исключением случаев, когда указано иное, все числа, выражающие величины, количества, процентные доли и т.д., следует понимать как модифицированные во всех случаях термином «приблизительно». Также все диапазоны включают раскрытые точки максимума и минимума и включают любые промежуточные диапазоны между ними, которые могут быть или не быть конкретно перечислены в настоящем документе. Следовательно, в этом контексте число «А» понимается как «А» ± 10% от «А». В этом контексте можно считать, что число «А» включает числовые значения, которые находятся в пределах общей стандартной погрешности для измерения того свойства, которое число «А» модифицирует. Число «А», используемое в прилагаемой формуле изобретения, в некоторых случаях может отклоняться на проценты, указанные выше, при условии что величина, на которую отклоняется «А», не оказывает существенного влияния на основную и новую характеристику (основные и новые характеристики) заявленного изобретения. Также все диапазоны включают раскрытые точки максимума и минимума и любые промежуточные диапазоны между ними, которые могут быть, а могут и не быть конкретно перечислены в настоящем документе.For the purposes of this description and the appended claims, except where otherwise indicated, all numbers expressing quantities, amounts, percentages, etc., are to be understood as modified in all instances by the term "about." Also, all ranges include the disclosed maximum and minimum points and include any intermediate ranges therebetween, which may or may not be specifically listed herein. Therefore, in this context, the number "A" is understood as "A" ± 10% of "A." In this context, the number "A" may be considered to include numerical values that are within the common standard error for measuring the property that the number "A" modifies. The number "A" used in the appended claims may, in some cases, deviate by the percentages indicated above, provided that the amount by which "A" deviates does not materially affect the basic and novel characteristic(s) of the claimed invention. All ranges also include disclosed high and low points and any intermediate ranges therebetween that may or may not be specifically listed herein.
Claims (56)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2024117209A RU2024117209A (en) | 2024-07-18 |
| RU2851082C2 true RU2851082C2 (en) | 2025-11-18 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013098398A2 (en) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Philip Morris Products S.A. | Aerosol generating system with consumption monitoring and feedback |
| RU2517100C2 (en) * | 2008-03-25 | 2014-05-27 | Филип Моррис Продактс С.А. | Method of controlling formation of smoke components in electrical aerosol generating system |
| US20190342950A1 (en) * | 2015-04-15 | 2019-11-07 | Philip Morris Products S.A. | Device and method for controlling an electrical heater to limit temperature according to desired temperature profile over time |
| RU2719235C2 (en) * | 2012-12-28 | 2020-04-17 | Филип Моррис Продактс С.А. | Heating unit for aerosol generating system |
| RU2739814C1 (en) * | 2017-05-05 | 2020-12-28 | Никовенчерс Трейдинг Лимитед | Electronic aerosol delivery system |
| WO2021176224A1 (en) * | 2020-03-04 | 2021-09-10 | Nicoventures Trading Limited | Apparatus for an aerosol generating device |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2517100C2 (en) * | 2008-03-25 | 2014-05-27 | Филип Моррис Продактс С.А. | Method of controlling formation of smoke components in electrical aerosol generating system |
| WO2013098398A2 (en) * | 2011-12-30 | 2013-07-04 | Philip Morris Products S.A. | Aerosol generating system with consumption monitoring and feedback |
| RU2719235C2 (en) * | 2012-12-28 | 2020-04-17 | Филип Моррис Продактс С.А. | Heating unit for aerosol generating system |
| US20190342950A1 (en) * | 2015-04-15 | 2019-11-07 | Philip Morris Products S.A. | Device and method for controlling an electrical heater to limit temperature according to desired temperature profile over time |
| RU2739814C1 (en) * | 2017-05-05 | 2020-12-28 | Никовенчерс Трейдинг Лимитед | Electronic aerosol delivery system |
| WO2021176224A1 (en) * | 2020-03-04 | 2021-09-10 | Nicoventures Trading Limited | Apparatus for an aerosol generating device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12342870B2 (en) | Heated aerosol-generating device and method for generating aerosol with consistent properties | |
| RU2748414C1 (en) | Aerosol-generating apparatus with a heater | |
| US20220312854A1 (en) | Aerosol provision systems | |
| KR20170137066A (en) | Apparatus and method for controlling an electric heater to limit the temperature according to a desired temperature profile over time | |
| TW202007294A (en) | Temperature regulation for personal vaporizing device | |
| WO2023092270A1 (en) | Verifying operation of temperature sensor of an aerosol-generating device | |
| RU2851082C2 (en) | Aerosol generating device and method for controlling heating element of aerosol generating device | |
| WO2023087173A1 (en) | Measurement of temperature of a heater element for an aerosol-generating device | |
| RU2850201C2 (en) | Device for generating aerosol from an aerosol-forming substrate and method for determining the temperature of an electric heating element of an aerosol generating device | |
| KR102370828B1 (en) | Aerosol-generating system with four contacts | |
| HK40047426A (en) | Heated aerosol-generating device and method for generating aerosol with consistent properties | |
| HK1208786B (en) | Heated aerosol-generating device and method for generating aerosol with consistent properties |