RU2838596C2 - Electrically controlled aerosol generating system and electric circuit therefor, as well as heater assembly, electrically controlled aerosol generating device, method for controlling power supply to electric heater and computer-readable data medium - Google Patents
Electrically controlled aerosol generating system and electric circuit therefor, as well as heater assembly, electrically controlled aerosol generating device, method for controlling power supply to electric heater and computer-readable data medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2838596C2 RU2838596C2 RU2021114730A RU2021114730A RU2838596C2 RU 2838596 C2 RU2838596 C2 RU 2838596C2 RU 2021114730 A RU2021114730 A RU 2021114730A RU 2021114730 A RU2021114730 A RU 2021114730A RU 2838596 C2 RU2838596 C2 RU 2838596C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heater
- electric heater
- resistance
- difference
- electrical resistance
- Prior art date
Links
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 title claims abstract description 142
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 145
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 139
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 82
- 230000002411 adverse Effects 0.000 claims description 47
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 99
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 45
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 45
- 230000008859 change Effects 0.000 description 29
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 25
- 239000003570 air Substances 0.000 description 18
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000009471 action Effects 0.000 description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 9
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 9
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 8
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 5
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 5
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N (+/-)-1,3-Butanediol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 description 3
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 3
- SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N (-)-Nicotine Chemical compound CN1CCC[C@H]1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N 0.000 description 2
- YPFNIPKMNMDDDB-UHFFFAOYSA-K 2-[2-[bis(carboxylatomethyl)amino]ethyl-(2-hydroxyethyl)amino]acetate;iron(3+) Chemical compound [Fe+3].OCCN(CC([O-])=O)CCN(CC([O-])=O)CC([O-])=O YPFNIPKMNMDDDB-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 2
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 2
- 235000019506 cigar Nutrition 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZDJFDFNNEAPGOP-UHFFFAOYSA-N dimethyl tetradecanedioate Chemical compound COC(=O)CCCCCCCCCCCCC(=O)OC ZDJFDFNNEAPGOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000003205 fragrance Substances 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229960002715 nicotine Drugs 0.000 description 2
- SNICXCGAKADSCV-UHFFFAOYSA-N nicotine Natural products CN1CCCC1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000001007 puffing effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 2
- 235000019615 sensations Nutrition 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N triethylene glycol Chemical compound OCCOCCOCCO ZIBGPFATKBEMQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229920004933 Terylene® Polymers 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KCZFLPPCFOHPNI-UHFFFAOYSA-N alumane;iron Chemical compound [AlH3].[Fe] KCZFLPPCFOHPNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007961 artificial flavoring substance Substances 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N bis($l^{2}-silanylidene)molybdenum Chemical compound [Si]=[Mo]=[Si] YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- IZMOTZDBVPMOFE-UHFFFAOYSA-N dimethyl dodecanedioate Chemical compound COC(=O)CCCCCCCCCCC(=O)OC IZMOTZDBVPMOFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 235000013355 food flavoring agent Nutrition 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 239000003906 humectant Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008263 liquid aerosol Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWAIALBIBWIKKQ-UHFFFAOYSA-N lithium titanium Chemical compound [Li].[Ti] SWAIALBIBWIKKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021343 molybdenum disilicide Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000419 plant extract Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000008275 solid aerosol Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-N triacetic acid Chemical compound CC(=O)CC(=O)CC(O)=O ILJSQTXMGCGYMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к управлению нагревателем. Конкретные раскрытые примеры относятся к управлению нагревателем в электрически нагреваемой системе, генерирующей аэрозоль. Аспекты настоящего изобретения направлены на электрически нагреваемую систему, генерирующую аэрозоль, и способ эксплуатации электрически нагреваемой системы, генерирующей аэрозоль. Некоторые описанные примеры относятся к системе, которая может обнаруживать аномальные изменения электрического сопротивления нагревательного элемента, что может указывать на неблагоприятные условия на нагревательном элементе. Неблагоприятные условия могут, например, указывать на исчерпание уровня субстрата, образующего аэрозоль, в системе. В некоторых описанных примерах система может быть эффективной с нагревательными элементами с разным электрическим сопротивлением. В других примерах обнаруженные параметры электрического сопротивления могут использоваться для определения или выбора того, как система может функционировать. Некоторые аспекты и признаки настоящего изобретения могут быть применимы к электрически нагреваемым курительным системам.The present invention relates to controlling a heater. Specific disclosed examples relate to controlling a heater in an electrically heated aerosol generating system. Aspects of the present invention are directed to an electrically heated aerosol generating system and a method of operating an electrically heated aerosol generating system. Some disclosed examples relate to a system that can detect abnormal changes in the electrical resistance of a heating element, which may indicate unfavorable conditions on the heating element. Unfavorable conditions may, for example, indicate depletion of the level of aerosol-forming substrate in the system. In some disclosed examples, the system may be effective with heating elements of different electrical resistance. In other examples, the detected electrical resistance parameters may be used to determine or select how the system may function. Some aspects and features of the present invention may be applicable to electrically heated smoking systems.
В документе WO 2012/085203 раскрыта электрически нагреваемая курительная система, содержащая часть для хранения жидкости для хранения жидкого субстрата, образующего аэрозоль; электрический нагреватель, содержащий по меньшей мере один нагревательный элемент для нагрева жидкого субстрата, образующего аэрозоль; и электрическую схему, выполненную с возможностью определения исчерпания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, на основании соотношения между мощностью, подаваемой на нагревательный элемент, и результирующим изменением температуры нагревательного элемента. В частности, электрическая схема выполнена с возможностью расчета скорости повышения температуры нагревательного элемента, причем высокая скорость повышения температуры свидетельствует о высыхании фитиля, который передает жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в нагреватель. Система сравнивает скорость повышения температуры с пороговым значением, сохраняемым в запоминающем устройстве во время изготовления. Если скорость повышения температуры превышает пороговое значение, то система может прекратить подачу питания на нагреватель.Document WO 2012/085203 discloses an electrically heated smoking system comprising a liquid storage portion for storing a liquid aerosol-forming substrate; an electric heater comprising at least one heating element for heating the liquid aerosol-forming substrate; and an electrical circuit configured to determine the exhaustion of the liquid aerosol-forming substrate based on the relationship between the power supplied to the heating element and the resulting change in the temperature of the heating element. In particular, the electrical circuit is configured to calculate the rate of increase in the temperature of the heating element, wherein a high rate of increase in temperature indicates drying of the wick that transfers the liquid aerosol-forming substrate to the heater. The system compares the rate of increase in temperature with a threshold value stored in a memory device during manufacture. If the rate of increase in temperature exceeds the threshold value, the system may stop supplying power to the heater.
В системе из документа WO 2012/085203 может использоваться электрическое сопротивление нагревательного элемента для расчета температуры нагревательного элемента, что является преимуществом, заключающимся в том, что не требуется специальный датчик температуры. Однако система по-прежнему требует хранения порогового значения, которое зависит от сопротивления нагревательного элемента, и поэтому оптимизирована для нагревательных элементов, имеющих конкретное электрическое сопротивление или диапазон сопротивления.In the system of WO 2012/085203, the electrical resistance of the heating element can be used to calculate the temperature of the heating element, which has the advantage that a special temperature sensor is not required. However, the system still requires storing a threshold value that depends on the resistance of the heating element and is therefore optimized for heating elements having a specific electrical resistance or resistance range.
Однако может быть желательно, чтобы система работала с разными нагревателями. Обычно в системе типа, описанного в документе WO 2012/085203, нагреватель предусмотрен в одноразовом картридже вместе с источником жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Нагревательные элементы в разных картриджах могут иметь разные электрические сопротивления. Это может быть результатом производственных допусков в картриджах того же типа, или потому что для использования в системе доступны разные конструкции картриджей для обеспечения разных ощущений пользователя. Система из документа WO 2012/085203 оптимизирована для нагревателя, имеющего известное конкретное электрическое сопротивление, используемое в системе, которое определяется во время изготовления системы.However, it may be desirable for the system to operate with different heaters. Typically, in a system of the type described in WO 2012/085203, the heater is provided in a disposable cartridge together with a source of liquid substrate that forms an aerosol. The heating elements in different cartridges may have different electrical resistances. This may be a result of manufacturing tolerances in cartridges of the same type, or because different cartridge designs are available for use in the system to provide different user sensations. The system of WO 2012/085203 is optimized for a heater having a known specific electrical resistance used in the system, which is determined during manufacture of the system.
Было бы желательно иметь альтернативную систему для определения высыхания нагревателя или других неблагоприятных условий на нагревателе в электрически нагреваемой системе, генерирующей аэрозоль, и, в частности, системе, которая может работать с разными нагревателями.It would be desirable to have an alternative system for detecting heater dryout or other adverse conditions on the heater in an electrically heated aerosol generating system, and in particular a system that can operate with different heaters.
В электрически нагреваемых системах, генерирующих аэрозоль, имеющих часть постоянного устройства и расходную часть, которая содержит субстрат, образующий аэрозоль, также было бы желательно иметь возможность легко определить, является ли расходная часть «подлинной» или является расходной частью, которая считается изготовителем устройства совместимой с устройством. Это справедливо как в системах, в которых нагреватель является частью расходной части, так и в системах, в которых нагреватель является частью постоянного устройства.In electrically heated aerosol generating systems having a permanent device portion and a consumable portion that contains an aerosol-forming substrate, it would also be desirable to be able to readily determine whether the consumable portion is "genuine" or is a consumable portion that is considered compatible with the device by the device manufacturer. This is true for systems in which the heater is part of the consumable portion as well as for systems in which the heater is part of the permanent device.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается электрически управляемая система, генерирующая аэрозоль, содержащая:According to a first aspect of the present invention, there is provided an electrically controlled aerosol generating system comprising:
электрический нагреватель, содержащий по меньшей мере один нагревательный элемент для нагрева субстрата, образующего аэрозоль;an electric heater comprising at least one heating element for heating an aerosol-forming substrate;
блок питания; иpower supply; and
электрическую схему, соединенную с электрическим нагревателем и блоком питания и содержащую запоминающее устройство, причем электрическая схема выполнена с возможностью:an electrical circuit connected to an electric heater and a power supply and containing a storage device, wherein the electrical circuit is configured to:
измерения начального электрического сопротивления электрического нагревателя;measuring the initial electrical resistance of an electric heater;
измерения последующего электрического сопротивления электрического нагревателя после измерения начального электрического сопротивления;measuring the subsequent electrical resistance of an electric heater after measuring the initial electrical resistance;
определения разности между начальным электрическим сопротивлением и последующим электрическим сопротивлением;determining the difference between the initial electrical resistance and the subsequent electrical resistance;
определения неблагоприятного условия, когда определенная разность между последующим электрическим сопротивлением и начальным электрическим сопротивлением больше, чем максимальное пороговое значение, или меньше, чем минимальное пороговое значение, хранящиеся в запоминающем устройстве; иdetermining an unfavourable condition when a determined difference between the subsequent electrical resistance and the initial electrical resistance is greater than a maximum threshold value or less than a minimum threshold value stored in a memory device; and
управления питанием, подаваемым на электрический нагреватель, на основании того, определено ли наличие неблагоприятного условия, или предоставления индикации, если определено наличие неблагоприятного условия.controlling the power supplied to the electric heater based on whether an unfavorable condition is determined to exist, or providing an indication if an unfavorable condition is determined to exist.
Одним из неблагоприятных условий в системе, генерирующей аэрозоль, или устройстве, генерирующем аэрозоль, является недостаточный или исчерпанный субстрат, образующий аэрозоль, на нагревателе. В общем, чем меньше субстрата, образующего аэрозоль, доставляется в нагреватель для испарения, тем выше будет температура нагревательного элемента для данного подаваемого питания. Для данного питания процесс изменения температуры нагревательного элемента в течение цикла нагрева или развитие этого процесса изменения в течение нескольких циклов нагрева могут быть использованы для регистрации того, произошло ли исчерпание количества субстрата, образующего аэрозоль, на нагревателе и, в частности, недостаточно ли на нагревателе субстрата, образующего аэрозоль.One of the unfavorable conditions in an aerosol generating system or an aerosol generating device is insufficient or exhausted aerosol forming substrate on the heater. In general, the less aerosol forming substrate is delivered to the heater for evaporation, the higher the temperature of the heating element will be for a given supplied feed. For a given feed, the process of changing the temperature of the heating element during a heating cycle or the development of this process of changing over several heating cycles can be used to detect whether the amount of aerosol forming substrate on the heater has been exhausted and, in particular, whether the heater has insufficient aerosol forming substrate.
Другим неблагоприятным условием является наличие поддельного или несовместимого нагревателя или поврежденного нагревателя в системе, которая имеет воспроизводимый или одноразовый нагреватель. Если сопротивление нагревательного элемента возрастает быстрее, чем ожидалось для данного подаваемого питания, возможно, это связано с тем, что нагреватель является поддельным и имеет электрические свойства, отличные от подлинного нагревателя, или это может быть связано с тем, что нагреватель каким-то образом поврежден. В любом случае электрическая схема может быть выполнена с возможностью предотвращения подачи питания на нагреватель.Another unfavorable condition is the presence of a counterfeit or incompatible heater or a damaged heater in a system that has a reproducible or disposable heater. If the resistance of the heating element increases faster than expected for a given supply, it may be because the heater is counterfeit and has different electrical properties than the genuine heater, or it may be because the heater is damaged in some way. In either case, the electrical circuit may be designed to prevent power from being supplied to the heater.
Другим неблагоприятным условием является наличие в системе поддельного, несовместимого, или старого, или поврежденного субстрата, образующего аэрозоль. Если сопротивление нагревательного элемента возрастает быстрее, чем ожидалось для данного подаваемого питания, это может быть связано с тем, что субстрат, образующий аэрозоль, является поддельным или старым и поэтому имеет более высокое или низкое содержание влаги, чем ожидалось. Например, если используется твердый субстрат, образующий аэрозоль, если он очень старый или неправильно хранился, он может стать сухим. Если субстрат суше, чем ожидалось, на испарение будет использоваться меньше энергии, чем ожидалось, и температура нагревателя будет повышаться быстрее. Это приведет к неожидаемому изменению электрического сопротивления нагревательного элемента.Another unfavorable condition is the presence of counterfeit, incompatible, old or damaged aerosol forming substrate in the system. If the resistance of the heating element increases faster than expected for a given power supply, it may be due to the aerosol forming substrate being counterfeit or old and therefore having a higher or lower moisture content than expected. For example, if a solid aerosol forming substrate is used, if it is very old or has not been stored properly, it may become dry. If the substrate is drier than expected, less energy will be used for evaporation than expected and the temperature of the heater will increase faster. This will cause an unexpected change in the electrical resistance of the heating element.
Путем использования разности между результатами измерения начального сопротивления и последующего сопротивления электрического нагревателя, системе не нужно определять фактическую температуру нагревательного элемента или иметь какую-либо предварительно сохраненную информацию о сопротивлении нагревательного элемента при данной температуре. Это позволяет использовать разные разрешенные нагреватели в системе и допускает отклонения абсолютного сопротивления нагревателя того же типа из-за производственных допусков, не вызывая неблагоприятного условия. Это также позволяет обнаруживать несовместимый нагреватель.By using the difference between the initial resistance measurement and the subsequent resistance of the electric heater, the system does not need to determine the actual temperature of the heating element or have any previously stored information about the resistance of the heating element at a given temperature. This allows different approved heaters to be used in the system and allows for deviations in the absolute resistance of the same type of heater due to manufacturing tolerances without causing an unfavorable condition. It also allows for the detection of an incompatible heater.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью измерения начального электрического сопротивления нагревательного элемента и электрического сопротивления нагревательного элемента в момент времени после первоначальной подачи питания на электрический нагреватель от блока питания. Начальное электрическое сопротивление можно измерить перед первым использованием нагревателя. Если начальное сопротивление измеряется перед первым использованием нагревателя, можно предположить, что нагревательный элемент находится при приблизительно комнатной температуре в момент измерения. Поскольку ожидаемое изменение сопротивления со временем может зависеть от начальной температуры нагревательного элемента, измерение начального сопротивления при комнатной температуре или близкой к комнатной позволяет установить более узкие диапазоны ожидаемого поведения.The electrical circuit may be configured to measure the initial electrical resistance of the heating element and the electrical resistance of the heating element at a time after the initial power supply to the electric heater from the power supply. The initial electrical resistance may be measured before the first use of the heater. If the initial resistance is measured before the first use of the heater, it may be assumed that the heating element is at approximately room temperature at the time of measurement. Since the expected change in resistance over time may depend on the initial temperature of the heating element, measuring the initial resistance at or near room temperature allows for narrower ranges of expected behavior to be established.
Начальное сопротивление может быть рассчитано как начальное измеренное сопротивление минус предполагаемое паразитное сопротивление, возникающее вследствие наличия других электрических компонентов и электрических контактов внутри системы.The initial resistance can be calculated as the initial measured resistance minus the expected parasitic resistance due to the presence of other electrical components and electrical contacts within the system.
Система может содержать устройство и картридж, соединенный с возможностью съема с устройством, причем блок питания и электрическая схема находятся в устройстве, а электрический нагреватель и субстрат, образующий аэрозоль, находятся в съемном картридже. В данном контексте картридж, «соединенный с возможностью съема» с устройством, означает, что картридж и устройство могут быть соединены и отсоединены друг от друга без значительного повреждения как устройства, так и картриджа.The system may comprise a device and a cartridge removably coupled to the device, wherein the power supply and the electrical circuit are in the device, and the electrical heater and the aerosol-forming substrate are in the removable cartridge. In this context, a cartridge "removably coupled" to the device means that the cartridge and the device can be connected and disconnected from each other without significant damage to either the device or the cartridge.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью обнаружения вставки и удаления картриджа из устройства. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью измерения начального электрического сопротивления нагревателя при первоначальной вставке картриджа в устройство, но до того, как произошел значительный нагрев. Электрическая схема может сравнивать измеренное начальное сопротивление с диапазоном допустимого электрического сопротивления, хранящимся в запоминающем устройстве. Если начальное сопротивление выходит за пределы допустимого сопротивления, его можно считать поддельным, несовместимым или поврежденным. В этом случае электрическая схема может быть выполнена с возможностью предотвращения подачи питания до тех пор, пока картридж не будет удален и заменен другим картриджем.The electrical circuit may be configured to detect the insertion and removal of the cartridge from the device. The electrical circuit may be configured to measure the initial electrical resistance of the heater when the cartridge is initially inserted into the device, but before significant heating has occurred. The electrical circuit may compare the measured initial resistance with a range of acceptable electrical resistance stored in the memory device. If the initial resistance is outside the acceptable resistance, it may be considered counterfeit, incompatible, or damaged. In this case, the electrical circuit may be configured to prevent power from being supplied until the cartridge is removed and replaced with another cartridge.
С устройством можно использовать картриджи, имеющие разные свойства. Например, с устройством можно использовать два разных картриджа, имеющих нагреватели разного размера. Больший нагреватель может использоваться для доставки большего количества аэрозоля пользователям, имеющим такое личное предпочтение.Cartridges with different properties can be used with the device. For example, two different cartridges with different sized heaters can be used with the device. The larger heater can be used to deliver more aerosol to users with such personal preference.
Картридж может быть заправляемым или может быть выполнен с возможностью удаления при исчерпании субстрата, образующего аэрозоль.The cartridge may be refillable or may be designed to be removed when the aerosol-forming substrate is exhausted.
Субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой субстрат, способный высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут быть высвобождены путем нагревания субстрата, образующего аэрозоль.An aerosol-forming substrate is a substrate capable of releasing volatile compounds that can form an aerosol. The volatile compounds can be released by heating the aerosol-forming substrate.
Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата, образующего аэрозоль, при нагреве. Субстрат, образующий аэрозоль, в качестве альтернативы может содержать материал, не содержащий табака. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которое при использовании способствует образованию плотного и устойчивого аэрозоля и при рабочей температуре системы по существу устойчиво к термической деградации. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, помимо всего прочего: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.The aerosol-forming substrate may comprise a material of plant origin. The aerosol-forming substrate may comprise tobacco. The aerosol-forming substrate may comprise a tobacco-containing material comprising volatile tobacco aromatic compounds that are released from the aerosol-forming substrate upon heating. The aerosol-forming substrate may alternatively comprise a material that does not contain tobacco. The aerosol-forming substrate may comprise a homogenized material of plant origin. The aerosol-forming substrate may comprise a homogenized tobacco material. The aerosol-forming substrate may comprise at least one aerosol-forming substance. The aerosol-forming substance is any suitable known compound or mixture of compounds that, when used, facilitates the formation of a dense and stable aerosol and is substantially resistant to thermal degradation at the operating temperature of the system. Suitable aerosol formers are well known in the art and include, but are not limited to: polyhydric alcohols such as 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 triethylene glycol, 1,3-butanediol and, most preferably, glycerol. The aerosol-forming substrate may contain other additives and ingredients such as fragrances.
Картридж может содержать жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Для жидкого субстрата, образующего аэрозоль, определенные физические свойства, например, давление пара или вязкость субстрата, выбираются таким образом, чтобы быть пригодными для использования в системе, генерирующей аэрозоль. Жидкость предпочтительно содержит табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из жидкости при нагреве. Альтернативно или дополнительно жидкость может содержать нетабачный материал. Жидкость может включать воду, этанол или другие растворители, растительные экстракты, растворы никотина и натуральные или искусственные ароматизаторы. Предпочтительно жидкость дополнительно содержит вещество для образования аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.The cartridge may contain a liquid aerosol-forming substrate. For the liquid aerosol-forming substrate, certain physical properties, such as the vapor pressure or viscosity of the substrate, are selected to be suitable for use in an aerosol-generating system. The liquid preferably contains a tobacco-containing material containing volatile tobacco aromatic compounds that are released from the liquid upon heating. Alternatively or additionally, the liquid may contain a non-tobacco material. The liquid may include water, ethanol or other solvents, plant extracts, nicotine solutions, and natural or artificial flavors. Preferably, the liquid further contains an aerosol-forming agent. Examples of suitable aerosol-forming agents are glycerol and propylene glycol.
Преимущество предоставления части для хранения жидкости заключается в том, что жидкость в части для хранения жидкости защищается от окружающего воздуха. В некоторых вариантах осуществления окружающее освещение также не может проникать в часть для хранения жидкости, вследствие чего может быть исключено ухудшение свойств жидкости, вызванное светом. Более того, может поддерживаться высокий уровень гигиены.The advantage of providing a liquid storage portion is that the liquid in the liquid storage portion is protected from the surrounding air. In some embodiments, ambient light also cannot penetrate into the liquid storage portion, so that deterioration of the liquid properties caused by light can be avoided. Moreover, a high level of hygiene can be maintained.
Предпочтительно часть для хранения жидкости выполнена с возможностью вмещения жидкости для заданного количества затяжек. Если часть для хранения жидкости является незаправляемой, и жидкость в части для хранения жидкости была израсходована, часть для хранения жидкости должна быть заменена пользователем. Во время такой замены необходимо предотвратить загрязнение пользователя жидкостью. В качестве альтернативы часть для хранения жидкости может быть заправляемой. В этом случае система, генерирующая аэрозоль, может быть заменена после определенного количества заправок части для хранения жидкости.Preferably, the liquid storage portion is designed to hold liquid for a given number of puffs. If the liquid storage portion is non-refillable and the liquid in the liquid storage portion has been used up, the liquid storage portion must be replaced by the user. During such replacement, it is necessary to prevent contamination of the user with the liquid. Alternatively, the liquid storage portion may be refillable. In this case, the aerosol generating system may be replaced after a certain number of refills of the liquid storage portion.
В качестве альтернативы субстрат, образующий аэрозоль, может быть твердым субстратом. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматные соединения табака, которые высвобождаются из субстрата при нагреве. В качестве альтернативы субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Субстрат, образующий аэрозоль, может дополнительно содержать вещество для образования аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.Alternatively, the aerosol-forming substrate may be a solid substrate. The aerosol-forming substrate may comprise a tobacco-containing material comprising volatile tobacco aroma compounds that are released from the substrate upon heating. Alternatively, the aerosol-forming substrate may comprise a non-tobacco material. The aerosol-forming substrate may further comprise an aerosol-forming agent. Examples of suitable aerosol-forming agents include glycerol and propylene glycol.
Если субстрат, образующий аэрозоль, представляет собой твердый субстрат, образующий аэрозоль, то твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать, например, одно или несколько из следующего: порошок, гранулы, шарики, крупицы, тонкие трубки, полоски или листы, содержащие одно или несколько из следующего: травяные листья, табачные листья, фрагменты табачных жилок, восстановленный табак, гомогенизированный табак, экструдированный табак, формованный листовой табак и взорванный табак. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может иметь рассыпную форму или может быть предоставлен в подходящей таре или картридже. При необходимости твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать дополнительные табачные или нетабачные летучие ароматные соединения, предназначенные для высвобождения при нагревании субстрата. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может также содержать капсулы, которые содержат, например, дополнительные табачные или нетабачные летучие ароматные соединения, и такие капсулы могут плавиться во время нагревания твердого субстрата, образующего аэрозоль.If the aerosol-forming substrate is a solid aerosol-forming substrate, the solid aerosol-forming substrate may comprise, for example, one or more of the following: powder, granules, pellets, grains, thin tubes, strips or sheets containing one or more of the following: grass leaves, tobacco leaves, tobacco rib fragments, reconstituted tobacco, homogenized tobacco, extruded tobacco, molded leaf tobacco and blown tobacco. The solid aerosol-forming substrate may be in bulk form or may be provided in a suitable container or cartridge. If desired, the solid aerosol-forming substrate may contain additional tobacco or non-tobacco volatile aroma compounds intended to be released upon heating of the substrate. The solid aerosol-forming substrate may also contain capsules that contain, for example, additional tobacco or non-tobacco volatile aroma compounds, and such capsules may melt during heating of the solid aerosol-forming substrate.
В контексте данного документа термин «гомогенизированный табак» относится к материалу, образованному путем агломерации сыпучего табака. Гомогенизированный табак может иметь форму листа. Содержание вещества для образования аэрозоля в гомогенизированном табачном материале может составлять более 5% по сухому весу. В качестве альтернативы содержание вещества для образования аэрозоля в гомогенизированном табачном материале может составлять от 5% до 30% по сухому весу. Листы гомогенизированного табачного материала можно формировать путем агломерирования сыпучего табака, полученного размалыванием или иным измельчением слоев табачного листа или жилок табачного листа, или того и другого. В качестве альтернативы или дополнительно листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или несколько из табачной пыли, табачной мелочи и других сыпучих табачных побочных продуктов, образующихся, например, при обработке, обращении и доставке табака. Листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или несколько собственных связующих, т.е. табачных эндогенных связующих, одно или несколько внешних связующих, т.е. табачных экзогенных связующих, или их сочетание, что способствует агломерированию сыпучего табака; в качестве альтернативы или дополнительно листы гомогенизированного табачного материала могут содержать другие добавки, включая, но без ограничения, табачные и нетабачные волокна, вещества для образования аэрозоля, увлажнители, пластификаторы, ароматизаторы, наполнители, водные и неводные растворители и их сочетания.As used herein, the term "homogenized tobacco" refers to a material formed by agglomerating loose tobacco. The homogenized tobacco may be in the form of a sheet. The homogenized tobacco material may contain more than 5% by dry weight of aerosol forming agent. Alternatively, the homogenized tobacco material may contain from 5% to 30% by dry weight of aerosol forming agent. The sheets of homogenized tobacco material may be formed by agglomerating loose tobacco obtained by grinding or otherwise comminuting layers of tobacco leaf or ribs of tobacco leaf, or both. Alternatively or additionally, the sheets of homogenized tobacco material may comprise one or more of tobacco dust, tobacco fines, and other loose tobacco by-products generated, for example, during the processing, handling, and delivery of tobacco. The sheets of homogenized tobacco material may comprise one or more proprietary binders, i.e. tobacco endogenous binders, one or more external binders, i.e. tobacco exogenous binders, or a combination thereof, which promotes agglomeration of the bulk tobacco; alternatively or additionally, the sheets of homogenized tobacco material may contain other additives, including, but not limited to, tobacco and non-tobacco fibers, aerosol forming agents, humectants, plasticizers, flavoring agents, fillers, aqueous and non-aqueous solvents, and combinations thereof.
При необходимости твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть предусмотрен на термостабильном носителе или встроен в него. Носитель может иметь форму порошка, гранул, шариков, крупиц, тонких трубочек, полосок или листов. В качестве альтернативы носитель может представлять собой трубчатый носитель, содержащий тонкий слой твердого субстрата, нанесенный на его внутреннюю поверхность или на его наружную поверхность, или как на его внутреннюю, так и на наружную поверхности. Такой трубчатый носитель может быть выполнен, например, из бумаги или подобного бумаге материала, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками, или перфорированной металлической фольги, или любой другой термостабильной полимерной матрицы.If necessary, the solid substrate forming the aerosol can be provided on or embedded in a thermally stable carrier. The carrier can be in the form of powder, granules, beads, grains, thin tubes, strips or sheets. Alternatively, the carrier can be a tubular carrier containing a thin layer of the solid substrate applied to its inner surface or to its outer surface, or to both its inner and outer surfaces. Such a tubular carrier can be made, for example, of paper or a paper-like material, a non-woven mat of carbon fibers, a lightweight metal mesh with open cells, or a perforated metal foil, or any other thermally stable polymer matrix.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть нанесен на поверхность носителя в форме, например, листа, пеноматериала, геля или суспензии. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть нанесен на всю поверхность носителя или, в качестве альтернативы, может быть нанесен узором с целью обеспечения неоднородной доставки ароматного вещества во время использования.The solid aerosol-forming substrate may 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 may be applied to the entire surface of the carrier or, alternatively, may be applied in a pattern to provide non-uniform delivery of the fragrance during use.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью обнаружения вставки и удаления субстрата, образующего аэрозоль, из устройства. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью измерения начального электрического сопротивления нагревателя при первоначальной вставке субстрата, образующего аэрозоль, в устройство, но до того, как произошел значительный нагрев. Электрическая схема может сравнивать измеренное начальное сопротивление с диапазоном допустимого электрического сопротивления, хранящимся в запоминающем устройстве. Если начальное сопротивление выходит за пределы допустимого сопротивления, субстрат, образующий аэрозоль, может считаться поддельным, несовместимым или поврежденным. В этом случае электрическая схема может быть выполнена с возможностью предотвращения подачи питания до тех пор, пока субстрат, образующий аэрозоль, не будет удален и заменен.The electrical circuit may be configured to detect the insertion and removal of the aerosol-forming substrate from the device. The electrical circuit may be configured to measure the initial electrical resistance of the heater upon initial insertion of the aerosol-forming substrate into the device, but before significant heating has occurred. The electrical circuit may compare the measured initial resistance with a range of acceptable electrical resistance stored in the memory device. If the initial resistance is outside the acceptable resistance, the aerosol-forming substrate may be considered counterfeit, incompatible, or damaged. In this case, the electrical circuit may be configured to prevent power supply until the aerosol-forming substrate is removed and replaced.
Электрический нагреватель может содержать один нагревательный элемент. В качестве альтернативы электрический нагреватель может содержать более одного нагревательного элемента, например, два, или три, или четыре, или пять, или шесть, или больше нагревательных элементов. Нагревательный элемент или нагревательные элементы могут быть расположены соответствующим образом, чтобы наиболее эффективно нагревать жидкий субстрат, образующий аэрозоль.The electric heater may comprise one heating element. Alternatively, the electric heater may comprise more than one heating element, such as two, or three, or four, or five, or six, or more heating elements. The heating element or heating elements may be arranged in a suitable manner to most effectively heat the liquid substrate that forms the aerosol.
По меньшей мере один электрический нагревательный элемент предпочтительно содержит электрически резистивный материал. Подходящие электрически резистивные материалы включают, помимо всего прочего: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящую» керамику (такую как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композиционные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры подходящих металлических сплавов включают нержавеющую сталь, константан, сплавы, содержащие никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, и суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal®, сплавы на основе железа и алюминия, и сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Timetal® представляет собой зарегистрированную торговую марку компании Titanium Metals Corporation. В композиционных материалах электрически резистивный материал может быть при необходимости встроен в изолирующий материал, инкапсулирован в него или покрыт им, или наоборот, в зависимости от кинетики переноса энергии и требуемых внешних физико-химических свойств. Нагревательный элемент может содержать металлическую травленую фольгу, изолированную между двумя слоями инертного материала. В этом случае инертный материал может содержать Kapton®, полностью полиимид или фольгу из слюды. Kapton® представляет собой зарегистрированную торговую марку компании E.I. du Pont de Nemours and Company.At least one electrical heating element preferably comprises an electrically resistive material. Suitable electrically resistive materials include, but are not limited to: semiconductors such as doped ceramics, electrically "conductive" ceramics (such as, for example, molybdenum disilicide), carbon, graphite, metals, metal alloys, and composite materials made of a ceramic material and a metallic material. Such composite materials may comprise doped or undoped ceramics. Examples of suitable doped ceramics include doped silicon carbides. Examples of suitable metals include titanium, zirconium, tantalum, and platinum group metals. Examples of suitable metallic alloys include stainless steel, constantan, nickel-, cobalt-, chromium-, aluminum-, titanium-, zirconium-, hafnium-, niobium-, molybdenum-, tantalum-, tungsten-, tin-, gallium-, manganese-, and iron-based alloys and nickel-, iron-, cobalt-based superalloys, stainless steel, Timetal®, iron-aluminum-based alloys, and iron-, manganese-, and aluminum-based alloys. Timetal® is a registered trademark of Titanium Metals Corporation. In composite materials, the electrically resistive material may be embedded in, encapsulated in, or coated with an insulating material, or vice versa, as appropriate, depending on the kinetics of energy transfer and the desired external physicochemical properties. The heating element may comprise an etched metal foil insulated between two layers of an inert material. In this case, the inert material may comprise Kapton®, all-polyimide or mica foil. Kapton® is a registered trademark of E.I. du Pont de Nemours and Company.
По меньшей мере один электрический нагревательный элемент может иметь любую подходящую форму. Например, по меньшей мере один электрический нагревательный элемент может иметь форму нагревательной пластины. В качестве альтернативы по меньшей мере один электрический нагревательный элемент может иметь форму короба или субстрата, имеющего разные электропроводящие части, или форму электрически резистивной металлической трубки. Часть для хранения жидкости может содержать одноразовый нагревательный элемент. В качестве альтернативы могут также подойти одна или несколько нагревательных игл или стержней, которые проходят через жидкий субстрат, образующий аэрозоль. В качестве альтернативы по меньшей мере один электрический нагревательный элемент может содержать гибкий лист материала. Другие альтернативы включают нагревательную проволоку или нить, например, Ni-Cr (хромоникелевую), платиновую, вольфрамовую или проволоку из сплавов или нагревательную пластину. Необязательно нагревательный элемент может быть нанесен внутри или снаружи на жесткий несущий материал.At least one electric heating element may have any suitable shape. For example, at least one electric heating element may have the shape of a heating plate. Alternatively, at least one electric heating element may have the shape of a box or substrate having different electrically conductive parts, or the shape of an electrically resistive metal tube. The liquid storage part may comprise a disposable heating element. Alternatively, one or more heating needles or rods that pass through the liquid substrate forming the aerosol may also be suitable. Alternatively, at least one electric heating element may comprise a flexible sheet of material. Other alternatives include a heating wire or thread, such as Ni-Cr (chromium-nickel), platinum, tungsten or alloy wire or a heating plate. Optionally, the heating element may be applied internally or externally to a rigid carrier material.
В одном варианте осуществления нагревательный элемент содержит сетку, матрицу или тканый материал из электрически проводящих нитей. Электрически проводящие нити могут образовывать пустоты между нитями, и пустоты могут иметь ширину от 10 мкм до 100 мкм.In one embodiment, the heating element comprises a grid, matrix, or woven material of electrically conductive threads. The electrically conductive threads may form voids between the threads, and the voids may have a width of 10 μm to 100 μm.
Электрически проводящие нити могут образовывать сетку размером от 160 до 600 меш по стандарту США (+/- 10%) (т.е. от 160 до 600 нитей на дюйм (+/- 10%)). Ширина пустот предпочтительно составляет от 75 мкм до 25 мкм. Процентное соотношение открытой площади сетки, которое является отношением площади пустот к общей площади сетки, предпочтительно составляет от 25 до 56%. Сетка может быть образована с использованием различных типов плетеных или решетчатых структур. В качестве альтернативы электрически проводящие нити состоят из матрицы нитей, расположенных параллельно друг другу.The electrically conductive threads may form a mesh of 160 to 600 US mesh (+/- 10%) (i.e., 160 to 600 threads per inch (+/- 10%)). The void width is preferably 75 μm to 25 μm. The percentage of open area of the mesh, which is the ratio of the void area to the total area of the mesh, is preferably 25 to 56%. The mesh may be formed using various types of woven or lattice structures. Alternatively, the electrically conductive threads consist of a matrix of threads arranged parallel to each other.
Электрически проводящие нити могут иметь диаметр от 10 мкм до 100 мкм, предпочтительно от 8 мкм до 50 мкм и более предпочтительно от 8 мкм до 39 мкм. Нити могут иметь круглое поперечное сечение или могут иметь сплющенное поперечное сечение.The electrically conductive threads may have a diameter of 10 μm to 100 μm, preferably 8 μm to 50 μm, and more preferably 8 μm to 39 μm. The threads may have a circular cross-section or may have a flattened cross-section.
Площадь сетки, матрицы или тканого материала из электрически проводящих нитей может быть небольшой, предпочтительно менее или равной 25 мм2, позволяя встраивать его в удерживаемую рукой систему. Сетка, матрица или тканый материал из электрически проводящих нитей могут иметь, например, прямоугольную форму и размеры 5 мм на 2 мм. Предпочтительно сетка или матрица электрически проводящих нитей занимает площадь от 10% до 50% площади нагревателя в сборе. Более предпочтительно, сетка или матрица электрически проводящих нитей занимает площадь от 15 до 25% площади нагревателя в сборе.The area of the grid, matrix or woven material of electrically conductive threads may be small, preferably less than or equal to 25 mm 2 , allowing it to be incorporated into a hand-held system. The grid, matrix or woven material of electrically conductive threads may have, for example, a rectangular shape and dimensions of 5 mm by 2 mm. Preferably, the grid or matrix of electrically conductive threads occupies an area of 10% to 50% of the area of the heater assembly. More preferably, the grid or matrix of electrically conductive threads occupies an area of 15 to 25% of the area of the heater assembly.
Нити могут быть образованы путем травления листового материала, такого как фольга. Это может быть особенно преимущественным в том случае, если нагреватель в сборе содержит матрицу из параллельных нитей. Если нагревательный элемент содержит сетку или тканый материал из нитей, нити могут быть получены по отдельности и связаны вместе.The filaments may be formed by etching a sheet material such as foil. This may be particularly advantageous if the heater assembly comprises a matrix of parallel filaments. If the heating element comprises a mesh or woven fabric of filaments, the filaments may be produced individually and knitted together.
Предпочтительными материалами для электропроводящих нитей являются нержавеющая сталь марок 304, 316, 304L и 316L.Preferred materials for conductive threads are stainless steel grades 304, 316, 304L and 316L.
По меньшей мере один нагревательный элемент может нагревать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, за счет проводимости. Нагревательный элемент может по меньшей мере частично находиться в контакте с субстратом. В качестве альтернативы тепло от нагревательного элемента может быть проведено к субстрату посредством теплопроводного элемента.At least one heating element may heat the liquid substrate forming the aerosol by conduction. The heating element may be at least partially in contact with the substrate. Alternatively, heat from the heating element may be conducted to the substrate by means of a heat-conducting element.
Предпочтительно при использовании субстрат, образующий аэрозоль, находится в контакте с нагревательным элементом.Preferably, during use, the aerosol-forming substrate is in contact with the heating element.
Предпочтительно электрически управляемая система, генерирующая аэрозоль, дополнительно содержит капиллярный материал для передачи жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из части для хранения жидкости в электрический нагревательный элемент.Preferably, the electrically controlled aerosol generating system further comprises a capillary material for transferring the liquid aerosol forming substrate from the liquid storage portion to the electric heating element.
Предпочтительно капиллярный материал расположен для вхождения в контакт с жидкостью в части для хранения жидкости. Предпочтительно капиллярный фитиль проходит в часть для хранения жидкости. В этом случае при использовании в капиллярном фитиле жидкость перемещается за счет капиллярного действия из части для хранения жидкости в электрический нагреватель. В одном варианте осуществления капиллярный фитиль имеет первый конец и второй конец, причем первый конец проходит в часть для хранения жидкости для контакта с жидкостью в ней, и во втором конце расположен электрический нагреватель с возможностью нагревания жидкости. При активации нагревателя жидкость во втором конце капиллярного фитиля испаряется под действием по меньшей мере одного нагревательного элемента нагревателя с образованием перенасыщенного пара. Перенасыщенный пар смешивается с потоком воздуха и перемещается в нем. Во время прохождения потока пар конденсируется с образованием аэрозоля, и аэрозоль перемещается по направлению ко рту пользователя. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, обладает физическими свойствами, включая вязкость и поверхностное натяжение, которые обеспечивают возможность транспортировки жидкости через капиллярный фитиль за счет капиллярного действия.Preferably, the capillary material is arranged to come into contact with the liquid in the liquid storage portion. Preferably, the capillary wick extends into the liquid storage portion. In this case, when used in the capillary wick, the liquid moves by capillary action from the liquid storage portion to the electric heater. In one embodiment, the capillary wick has a first end and a second end, wherein the first end extends into the liquid storage portion for contact with the liquid in it, and an electric heater is arranged at the second end with the possibility of heating the liquid. When the heater is activated, the liquid in the second end of the capillary wick evaporates under the action of at least one heating element of the heater to form a supersaturated vapor. The supersaturated vapor mixes with the air flow and moves in it. During the flow, the vapor condenses to form an aerosol, and the aerosol moves towards the user's mouth. The liquid substrate that forms the aerosol has physical properties, including viscosity and surface tension, that allow the liquid to be transported through the capillary wick by capillary action.
Капиллярный фитиль может иметь волокнистую или губчатую структуру. Капиллярный фитиль предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, капиллярный фитиль может содержать несколько волокон или нитей или другие тонкие трубки. Волокна или нити могут быть, как правило, выровнены в продольном направлении системы, генерирующей аэрозоль. Альтернативно капиллярный фитиль может содержать губкообразный или пенообразный материал, который выполнен в форме стержня. Стержень может проходить вдоль продольного направления системы, генерирующей аэрозоль. Структура фитиля образует несколько небольших каналов или трубок, через которые может транспортироваться жидкость за счет капиллярного действия. Капиллярный фитиль может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов представляют собой капиллярные материалы, например, губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спекшихся порошков, вспененный металлический или пластиковый материал, волокнистый материал, например, выполненный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетатцеллюлозные, полиэфирные, или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Капиллярный фитиль может иметь любые подходящие капиллярность и пористость с тем, чтобы использовать его с жидкостями с разными физическими свойствами. Жидкость имеет физические свойства, включая, помимо всего прочего, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые обеспечивают возможность транспортировки жидкости через капиллярное устройство за счет капиллярного действия.The capillary wick may have a fibrous or sponge structure. The capillary wick preferably comprises a bundle of capillaries. For example, the capillary wick may comprise several fibers or threads or other thin tubes. The fibers or threads may generally be aligned in the longitudinal direction of the aerosol generating system. Alternatively, the capillary wick may comprise a sponge-like or foam-like material that is formed in the form of a rod. The rod may extend along the longitudinal direction of the aerosol generating system. The wick structure forms several small channels or tubes through which liquid can be transported by capillary action. The capillary wick may comprise any suitable material or combination of materials. Examples of suitable materials are capillary materials, such as sponge or foam material, ceramic or graphite based materials in the form of fibers or sintered powders, foamed metal or plastic material, fibrous material, such as made of twisted or extruded fibers such as cellulose acetate, polyester, or bonded polyolefin, polyethylene, terylene or polypropylene fibers, nylon fibers or ceramics. The capillary wick may have any suitable capillarity and porosity so as to be used with liquids of different physical properties. The liquid has physical properties, including, but not limited to, viscosity, surface tension, density, thermal conductivity, boiling point and vapor pressure, which enable the liquid to be transported through the capillary device by capillary action.
Нагревательный элемент может быть выполнен в виде нагревательной проволоки или нити, охватывающей и, необязательно, поддерживающей капиллярный фитиль. Капиллярные свойства фитиля в сочетании со свойствами жидкости во время нормального использования при наличии большого количества субстрата, образующего аэрозоль, обеспечивают всегда влажное состояние фитиля в зоне нагрева.The heating element may be in the form of a heating wire or thread that envelops and, optionally, supports the capillary wick. The capillary properties of the wick, combined with the properties of the liquid during normal use in the presence of a large amount of aerosol-forming substrate, ensure that the wick is always moist in the heating zone.
В качестве альтернативы, как описано, нагревательный элемент может содержать сетку, образованную из нескольких электропроводящих нитей. Капиллярный материал может проходить внутрь пустот между нитями. Нагреватель в сборе может втягивать жидкий субстрат, образующий аэрозоль, внутрь пустот за счет капиллярного действия.Alternatively, as described, the heating element may comprise a mesh formed from multiple electrically conductive filaments. The capillary material may extend into the voids between the filaments. The heater assembly may draw the liquid aerosol-forming substrate into the voids by capillary action.
Корпус может содержать два или более различных капиллярных материалов, при этом первый капиллярный материал, находящийся в контакте с нагревательным элементом, имеет более высокую температуру термического разложения, а второй капиллярный материал, находящийся в контакте с первым капиллярным материалом, но не находящийся в контакте с нагревательным элементом, имеет более низкую температуру термического разложения. Первый капиллярный материал эффективно действует как разделитель, отделяющий нагревательный элемент от второго капиллярного материала, так что второй капиллярный материал не подвергается воздействию температур, превышающих его температуру термического разложения. В данном контексте «температура термического разложения» означает температуру, при которой материал начинает разлагаться и терять массу в результате образования газообразных продуктов. Второй капиллярный материал может преимущественно занимать больший объем, чем первый капиллярный материал, и может удерживать большее количество субстрата, образующего аэрозоль, чем первый капиллярный материал. Второй капиллярный материал может иметь лучшие капиллярные свойства, чем первый капиллярный материал. Второй капиллярный материал может являться менее дорогостоящим или иметь более высокую заполняемость, чем первый капиллярный материал. Второй капиллярный материал может представлять собой полипропилен.The housing may comprise two or more different capillary materials, wherein the first capillary material, which is in contact with the heating element, has a higher thermal decomposition temperature, and the second capillary material, which is in contact with the first capillary material but not in contact with the heating element, has a lower thermal decomposition temperature. The first capillary material effectively acts as a separator separating the heating element from the second capillary material, so that the second capillary material is not exposed to temperatures exceeding its thermal decomposition temperature. In this context, "thermal decomposition temperature" means the temperature at which the material begins to decompose and lose mass as a result of the formation of gaseous products. The second capillary material may advantageously occupy a larger volume than the first capillary material and can retain a larger amount of aerosol-forming substrate than the first capillary material. The second capillary material may have better capillary properties than the first capillary material. The second capillary material may be less expensive or have a higher filling capacity than the first capillary material. The second capillary material may be polypropylene.
Источником питания может быть любой подходящий источник питания, например, источник напряжения постоянного тока. В одном варианте осуществления источник питания представляет собой литий-ионную батарею. В качестве альтернативы источник питания может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титановую или литий-полимерную батарею. В качестве альтернативы источник питания может представлять собой устройство накопления заряда другого типа, такое как конденсатор. Источник питания может требовать перезарядки и может обладать емкостью, которая позволяет накапливать достаточно энергии для одного или нескольких сеансов генерирования аэрозоля; например, источник питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение приблизительно шести минут, что соответствует обычному времени, затрачиваемому на выкуривание обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере источник питания может обладать достаточной емкостью для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревателя.The power source may be any suitable power source, such as a DC voltage source. In one embodiment, the power source is a lithium-ion battery. Alternatively, the power source may be a nickel-metal hydride battery, a nickel-cadmium battery, or a lithium-based battery, such as a lithium-cobalt, lithium-iron phosphate, lithium-titanium, or lithium-polymer battery. Alternatively, the power source may be another type of charge storage device, such as a capacitor. The power source may require recharging and may have a capacity that allows storing enough energy for one or more aerosol generation sessions; for example, the power source may have sufficient capacity to allow continuous aerosol generation for approximately six minutes, which corresponds to the typical time spent smoking a conventional cigarette, or for a period that is a multiple of six minutes. In another example, the power source may have sufficient capacity to enable a specified number of puffs or individual heater activations.
Предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, содержит корпус. Предпочтительно корпус является удлиненным. Корпус может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают металлы, сплавы, пластмассы или композиционные материалы, содержащие один или несколько из таких материалов, или термопластмассы, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Предпочтительно указанный материал является легким и нехрупким.Preferably, the aerosol generating system comprises a housing. Preferably, the housing is elongated. The housing may comprise any suitable material or combination of materials. Examples of suitable materials include metals, alloys, plastics or composite materials containing one or more of such materials, or thermoplastics suitable for use in the food or pharmaceutical industries, such as polypropylene, polyetheretherketone (PEEK) and polyethylene. Preferably, said material is lightweight and non-brittle.
Предпочтительно электрически нагреваемая система, генерирующая аэрозоль, является портативной. Электрически нагреваемая система, генерирующая аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с размером обычной сигары или сигареты. Электрически нагреваемая система, генерирующая аэрозоль, может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Электрически нагреваемая система, генерирующая аэрозоль, может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.Preferably, the electrically heated aerosol generating system is portable. The electrically heated aerosol generating system may have a size comparable to that of a conventional cigar or cigarette. The electrically heated aerosol generating system may have a total length of about 30 mm to about 150 mm. The electrically heated aerosol generating system may have an outer diameter of about 5 mm to about 30 mm.
Электрическая схема предпочтительно содержит микропроцессор и более предпочтительно программируемый микропроцессор. Система может содержать порт ввода данных или беспроводной приемник, позволяющий загружать программное обеспечение в микропроцессор. Электрическая схема может содержать дополнительные электрические компоненты. Система может содержать датчик температуры.The electrical circuit preferably comprises a microprocessor and more preferably a programmable microprocessor. The system may comprise a data input port or a wireless receiver allowing software to be loaded into the microprocessor. The electrical circuit may comprise additional electrical components. The system may comprise a temperature sensor.
Если обнаружено неблагоприятное условие, система может только предоставить пользователю индикацию, что обнаружено неблагоприятное условие. Это может быть сделано путем визуального, звукового или тактильного предупреждения. В качестве альтернативы или в дополнение электрическая схема может автоматически ограничивать или иным образом управлять питанием, подаваемым на нагреватель, когда обнаружено неблагоприятное условие.If an adverse condition is detected, the system may only provide the user with an indication that an adverse condition has been detected. This may be done by means of a visual, audible or tactile warning. Alternatively or in addition, the electrical circuit may automatically limit or otherwise control the power supplied to the heater when an adverse condition is detected.
Существует несколько способов, с помощью которых электрическая схема может иметь возможность управлять питанием, подаваемым на электрический нагреватель, если обнаружено неблагоприятное условие. Если к нагревательному элементу доставляется недостаточно субстрата, образующего аэрозоль, или твердый субстрат, образующий аэрозоль, становится сухим, тогда может быть желательным уменьшение или прекращение подачи питания на нагреватель. Это может иметь целью как обеспечить предоставление пользователю подходящего и приятного ощущения, так и снизить риски перегрева и образования нежелательных соединений в аэрозоле. Подача питания на нагреватель может быть прекращена или ограничена. Подача питания может быть прекращена или ограничена на короткий период времени. Однако предпочтительно подача питания может быть прекращена или ограничена до тех пор, пока не будет заменен нагреватель или субстрат, образующий аэрозоль.There are several ways in which the electrical circuit may be able to control the power supplied to the electric heater if an unfavorable condition is detected. If insufficient aerosol-forming substrate is delivered to the heating element, or the solid aerosol-forming substrate becomes dry, then it may be desirable to reduce or stop the power supply to the heater. This may be intended both to ensure that a suitable and pleasant sensation is provided to the user and to reduce the risks of overheating and the formation of undesirable compounds in the aerosol. The power supply to the heater may be stopped or limited. The power supply may be stopped or limited for a short period of time. However, preferably the power supply may be stopped or limited until the heater or aerosol-forming substrate is replaced.
Например, сначала на нагреватель во время затяжки могут подаваться импульсы мощностью 6 Вт. При определении неблагоприятного условия во время затяжки, блок питания может быть ограничен импульсами мощностью 5 Вт в течение оставшейся части затяжки. В некоторых вариантах осуществления электрическая схема может быть выполнена с возможностью подачи импульсов неограниченной мощностью 6 Вт на нагреватель в ходе последующих затяжек, пока не будут определены дополнительные неблагоприятные условия. Однако в других предпочтительных вариантах осуществления электрическая схема может быть выполнена с возможностью подачи импульсов с ограниченной мощностью 5 Вт на нагреватель в ходе последующих затяжек, пока не будут заменены нагреватель или субстрат, образующий аэрозоль.For example, initially, 6 W pulses may be supplied to the heater during a puff. When an adverse condition is detected during a puff, the power supply may be limited to 5 W pulses for the remainder of the puff. In some embodiments, the electrical circuit may be configured to supply unlimited 6 W pulses to the heater during subsequent puffs until further adverse conditions are detected. However, in other preferred embodiments, the electrical circuit may be configured to supply limited 5 W pulses to the heater during subsequent puffs until the heater or the aerosol-forming substrate is replaced.
Система может содержать детектор затяжки для обнаружения момента, когда пользователь выполняет затяжку из системы, причем детектор затяжки соединен с электрической схемой, и при этом электрическая схема выполнена с возможностью подачи питания от блока питания к нагревательному элементу при обнаружении затяжки детектором затяжки, и при этом электрическая схема выполнена с возможностью определения наличия неблагоприятного условия во время каждой затяжки.The system may comprise a puff detector for detecting the moment when the user takes a puff from the system, wherein the puff detector is connected to an electrical circuit, and wherein the electrical circuit is configured to supply power from the power supply to the heating element when the puff is detected by the puff detector, and wherein the electrical circuit is configured to determine the presence of an unfavourable condition during each puff.
Детектор затяжки может быть специальным детектором затяжки, который непосредственно измеряет поток воздуха через устройство, например, детектором затяжки на основе микрофона, или может обнаруживать затяжки косвенно, например, на основании изменений температуры в устройстве или изменений электрического сопротивления нагревательного элемента.The puff detector may be a dedicated puff detector that directly measures air flow through the device, such as a microphone-based puff detector, or may detect puffs indirectly, such as based on temperature changes in the device or changes in the electrical resistance of the heating element.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью подачи заданного питания на нагревательный элемент в течение интервала времени Δt1 после первоначального обнаружения затяжки или первоначальной подачи питания на нагреватель, и электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения изменения электрического сопротивления нагревательного элемента на основании измерения электрического сопротивления нагревательного элемента в момент времени t1 во время каждой затяжки. Интервал времени Δt1 может быть выбран сразу после первоначального обнаружения затяжки или вскоре после первой подачи питания на нагреватель. Это особенно преимущественно при первом использовании после замены расходного картриджа, если схема обнаруживает несовместимый или поддельный нагреватель или субстрат, образующий аэрозоль. Например, обычная затяжка может иметь длительность 3 с, а время отклика детектора затяжки может составлять приблизительно 100 мс. Тогда Δt1 может быть выбрано в диапазоне от 100 мс до 500 мс в течение интервала затяжки до того, как температура нагревателя стабилизируется. В качестве альтернативы интервал времени Δt1 может быть выбран, когда ожидается, что температура нагревательного элемента будет стабилизирована.The electrical circuit may be configured to supply a specified power to the heating element during a time interval Δt 1 after the initial detection of a puff or the initial supply of power to the heater, and the electrical circuit may be configured to determine a change in the electrical resistance of the heating element based on a measurement of the electrical resistance of the heating element at time t 1 during each puff. The time interval Δt 1 may be selected immediately after the initial detection of a puff or shortly after the first supply of power to the heater. This is especially advantageous during the first use after replacing the consumable cartridge, if the circuit detects an incompatible or counterfeit heater or aerosol-forming substrate. For example, a normal puff may have a duration of 3 s, and the response time of the puff detector may be approximately 100 ms. Then Δt 1 may be selected in the range from 100 ms to 500 ms during the puff interval before the heater temperature stabilizes. Alternatively, the time interval Δt 1 may be selected when the heating element temperature is expected to stabilize.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью предотвращения подачи питания на нагревательный элемент от блока питания, если неблагоприятное условие определено для заданного количества последовательных или следующих друг за другом затяжек пользователя. Заданное количество последовательных или следующих друг за другом затяжек может представлять собой любое подходящее количество. Например, заданное количество последовательных или следующих друг за другом затяжек может составлять 1, 2, 3, 4, 5 или 6. Предпочтительно заданное количество последовательных или следующих друг за другом затяжек составляет 3.The electrical circuit may be configured to prevent the power supply to the heating element from the power supply unit if an unfavorable condition is determined for a predetermined number of consecutive or successive puffs by the user. The predetermined number of consecutive or successive puffs may be any suitable number. For example, the predetermined number of consecutive or successive puffs may be 1, 2, 3, 4, 5 or 6. Preferably, the predetermined number of consecutive or successive puffs is 3.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения наличия неблагоприятного условия, ограничения или предотвращения подачи питания на нагреватель при наличии неблагоприятного условия и продолжения предотвращения или уменьшения подачи питания на нагревательный элемент до исчезновения неблагоприятного условия.The electrical circuit may be configured to determine the presence of an adverse condition, limit or prevent power supply to the heater when the adverse condition is present, and continue to prevent or reduce power supply to the heating element until the adverse condition disappears.
В системе с жидкостью и фитилем чрезмерное затягивание может привести к высыханию фитиля, поскольку жидкость не может быть достаточно быстро возмещена вблизи нагревателя. В этих обстоятельствах желательно ограничить подачу питания на нагреватель, чтобы нагреватель не становился слишком горячим и не производил нежелательные аэрозольные составляющие. Как только обнаружено неблагоприятное условие, питание нагревателя может быть прекращено до последующей затяжки пользователя.In a liquid and wick system, over-tightening can cause the wick to dry out because the liquid cannot be replaced quickly enough near the heater. In these circumstances, it is advisable to limit the power supply to the heater to prevent the heater from becoming too hot and producing unwanted aerosol components. Once an unfavorable condition is detected, power to the heater can be cut off until the user takes another puff.
Аналогичным образом чрезмерное затягивание может не позволить нагревателю охлаждаться, как ожидалось, между затяжками, что приводит к постепенному нежелательному повышению температуры нагревателя от затяжки к затяжке. Это справедливо для систем на основе жидких или твердых субстратов, образующих аэрозоль. Для замедления нежелательного повышения температуры нагревателя от затяжки к затяжке, когда неблагоприятное условие определено, электрическая схема может быть выполнена с возможностью предотвращения или ограничения подачи питания в течение оставшейся части затяжки, а также продолжения ограничения подачи питания на нагревательный элемент для последующих затяжек до исчезновения неблагоприятного условия. Электрическая схема может быть дополнительно выполнена с возможностью отключения нагревательного элемента или постоянного или необратимого предотвращения или блокирования подачи питания на нагревательный элемент от блока питания, если неблагоприятное условие определено для заданного количества последовательных или следующих друг за другом затяжек пользователя. В контексте настоящего документа термин «отключение» относится к прекращению работы нагревательного элемента. Например, электрическая схема может быть выполнена с возможностью обеспечения перегорания плавкого предохранителя, соединенного с нагревательным элементом, если неблагоприятное условие определено для трех следующих друг за другом затяжек.Similarly, over-tightening may not allow the heater to cool as expected between puffs, resulting in a gradual, undesirable increase in heater temperature from puff to puff. This is true for systems based on liquid or solid substrates that form an aerosol. In order to slow down the undesirable increase in heater temperature from puff to puff, when an unfavorable condition is detected, the electrical circuit may be configured to prevent or limit the supply of power during the remainder of the puff, and to continue to limit the supply of power to the heating element for subsequent puffs until the unfavorable condition disappears. The electrical circuit may be further configured to turn off the heating element or permanently or irreversibly prevent or block the supply of power to the heating element from the power supply if an unfavorable condition is detected for a predetermined number of consecutive or successive puffs by the user. As used herein, the term "turning off" refers to stopping the operation of the heating element. For example, the electrical circuit may be configured to cause a fuse connected to the heating element to blow if an unfavorable condition is determined for three consecutive puffs.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью предотвращения подачи питания на нагревательный элемент в течение заданного интервала времени остановки при наличии неблагоприятного условия.The electrical circuit may be configured to prevent power from being supplied to the heating element during a specified stop time interval when an adverse condition exists.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью предотвращения подачи питания на нагреватель до тех пор, пока не будет заменена расходная часть, содержащая субстрат, образующий аэрозоль, или нагреватель.The electrical circuit may be configured to prevent power from being supplied to the heater until the consumable portion containing the aerosol-forming substrate or the heater is replaced.
В качестве альтернативы или в дополнение электрическая схема может быть выполнена с возможностью вычисления, достигла ли разность между начальным сопротивлением и последующим сопротивлением максимального порогового значения или минимального порогового значения, и сравнения времени, затраченного на то, чтобы разность достигла порогового значения, с сохраненным значением времени, и определения наличия неблагоприятного условия и предотвращения или уменьшения подачи питания на нагреватель, если время, затраченное на достижение порогового значения меньше, чем значение сохраненного времени, или если разность не достигает порогового значения за ожидаемый интервал времени. Если пороговое значение достигнуто быстрее, чем ожидалось, это может указывать на сухой нагревательный элемент или сухой субстрат или может указывать на несовместимый, поддельный или поврежденный нагреватель. Аналогично, если пороговое значение не достигается в течение ожидаемого интервала времени, это может указывать на поддельный или поврежденный нагреватель или субстрат. Это может обеспечить возможность быстрого определения поддельного, поврежденного или несовместимого нагревателя или субстрата.Alternatively or in addition, the electrical circuit may be configured to calculate whether the difference between the initial resistance and the subsequent resistance has reached a maximum threshold value or a minimum threshold value, and compare the time taken for the difference to reach the threshold value with a stored time value, and determine the presence of an unfavorable condition and prevent or reduce the supply of power to the heater if the time taken to reach the threshold value is less than the stored time value, or if the difference does not reach the threshold value within the expected time interval. If the threshold value is reached faster than expected, this may indicate a dry heating element or dry substrate, or may indicate an incompatible, counterfeit or damaged heater. Similarly, if the threshold value is not reached within the expected time interval, this may indicate a counterfeit or damaged heater or substrate. This may provide the ability to quickly determine a counterfeit, damaged or incompatible heater or substrate.
Помимо индикации сухих состояний на нагревательном элементе, обнаружение неблагоприятного условия может являться признаком нагревателя, обладающего электрическими свойствами за пределами диапазона ожидаемых свойств. Это может быть связано с тем, что нагреватель неисправен из-за накопления материала на нагревателе в течение его срока службы или из-за того, что он является неразрешенным или поддельным нагревателем. Например, если изготовитель использовал нагревательные элементы из нержавеющей стали, можно ожидать, что эти нагревательные элементы будут обладать начальным электрическим сопротивлением при комнатной температуре в определенном диапазоне электрического сопротивления. Кроме того, можно ожидать, что разность между начальным электрическим сопротивлением нагревателя и последующим сопротивлением нагревателя будет иметь конкретное значение, поскольку оно связано с материалом нагревательного элемента. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения неблагоприятного условия, когда разность между начальным электрическим сопротивлением нагревателя и последующим электрическим сопротивлением нагревателя находится за пределами диапазона ожидаемых значений, и с возможностью ограничения или предотвращения подачи питания на нагреватель на основании результата. Это может предотвращать использование некоторых неразрешенных нагревателей.In addition to indicating dry conditions on the heating element, the detection of an adverse condition may be an indication of a heater having electrical properties outside the range of expected properties. This may be due to the heater being faulty due to material buildup on the heater during its service life or due to it being an unauthorized or counterfeit heater. For example, if a manufacturer used stainless steel heating elements, these heating elements may be expected to have an initial electrical resistance at room temperature within a certain range of electrical resistance. In addition, the difference between the initial electrical resistance of the heater and the subsequent resistance of the heater may be expected to have a specific value as it relates to the material of the heating element. The electrical circuit may be configured to determine an adverse condition when the difference between the initial electrical resistance of the heater and the subsequent electrical resistance of the heater is outside the range of expected values and to limit or prevent power to the heater based on the result. This may prevent the use of certain unauthorized heaters.
Для создания разных стратегий управления для разных условий могут использоваться несколько разных пороговых значений. Например, для установки границ, для которых требуется замена нагревателя субстрата до подачи дальнейшего питания, могут использоваться наибольшее пороговое значение и наименьшее пороговое значение. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью предотвращения подачи питания на нагреватель до тех пор, пока не будет заменен нагреватель или субстрат, образующий аэрозоль, если разность превышает наибольшее пороговое значение или меньше наименьшего порогового значения. Одно или несколько промежуточных пороговых значений могут использоваться для обнаружения поведения чрезмерного затягивания, приводящего к сухим состояниям на нагревателе. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью предотвращения подачи питания на нагреватель в течение определенного интервала времени или до последующей затяжки пользователя, если превышено промежуточное пороговое значение, но не превышено наибольшее пороговое значение. Одно или несколько промежуточных пороговых значений могут также использоваться для инициирования выдачи индикации пользователю того, что субстрат, образующий аэрозоль, почти исчерпан и будет нуждаться в замене в ближайшее время. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью предоставления индикации, которая может быть видимой, слышимой или тактильной, если превышено промежуточное пороговое значение, но не превышено наибольшее пороговое значение.Several different threshold values may be used to create different control strategies for different conditions. For example, a higher threshold value and a lower threshold value may be used to set boundaries for which the substrate heater must be replaced before further power is supplied. The circuit may be configured to prevent power from being supplied to the heater until either the heater or the aerosol-forming substrate is replaced if the difference is greater than the higher threshold value or less than the lower threshold value. One or more intermediate threshold values may be used to detect over-tightening behavior that results in dry conditions on the heater. The circuit may be configured to prevent power from being supplied to the heater for a certain time interval or until a subsequent user puff if the intermediate threshold value is exceeded but the higher threshold value is not exceeded. One or more intermediate threshold values may also be used to initiate an indication to the user that the aerosol-forming substrate is nearly depleted and will need to be replaced soon. The electrical circuit may be configured to provide an indication, which may be visible, audible, or tactile, if an intermediate threshold value is exceeded but the highest threshold value is not exceeded.
Одним способом обнаружения поддельного, поврежденного или несовместимого нагревателя является проверка сопротивления нагревателя или скорости изменения сопротивления нагревателя при первом использовании или вставке нагревателя в устройство или систему. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью измерения начального сопротивления нагревательного элемента в течение заданного интервала времени после подачи питания на нагреватель. Заданный интервал времени может быть коротким интервалом времени и может составлять от 50 мс до 200 мс. Для нагревателя, содержащего сетчатый нагревательный элемент, заданный интервал времени может составлять приблизительно 100 мс. Предпочтительно заданный интервал времени составляет от 50 мс до 150 мс. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью измерения начального сопротивления нагревателя в качестве отдельной процедуры для подачи питания на нагреватель для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, с использованием значительно меньшей мощности, или может измерять начальное сопротивление нагревателя в течение первых нескольких моментов, когда нагреватель активирован, до того, как произошел значительный нагрев. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью сравнения начального сопротивления нагревателя с диапазоном допустимых значений, и если начальное сопротивление находится за пределами диапазона допустимых значений, электрическая схема может быть выполнена с возможностью предотвращения подачи питания на электрический нагреватель, или предоставления индикации до тех пор, пока не будет заменен нагреватель или субстрат, образующий аэрозоль.One method for detecting a counterfeit, damaged or incompatible heater is to check the resistance of the heater or the rate of change of the resistance of the heater when the heater is first used or inserted into the device or system. The electrical circuit can be configured to measure the initial resistance of the heating element for a predetermined time interval after power is applied to the heater. The predetermined time interval can be a short time interval and can be from 50 ms to 200 ms. For a heater containing a mesh heating element, the predetermined time interval can be approximately 100 ms. Preferably, the predetermined time interval is from 50 ms to 150 ms. The electrical circuit can be configured to measure the initial resistance of the heater as a separate procedure for applying power to the heater to heat the aerosol-forming substrate using significantly less power, or can measure the initial resistance of the heater during the first few moments when the heater is activated, before significant heating has occurred. The electrical circuit may be configured to compare the initial resistance of the heater with a range of acceptable values, and if the initial resistance is outside the range of acceptable values, the electrical circuit may be configured to prevent power from being supplied to the electric heater, or to provide an indication until the heater or aerosol-forming substrate is replaced.
Если начальное сопротивление находится в пределах диапазона допустимых значений, то электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения наличия приемлемого нагревателя и управления питанием, подаваемым на электрический нагреватель, на основании наличия приемлемого нагревателя, или предоставления индикации в случае отсутствия приемлемого нагревателя.If the initial resistance is within a range of acceptable values, the electrical circuit may be configured to determine the presence of an acceptable heater and control power supplied to the electric heater based on the presence of an acceptable heater or provide an indication in the absence of an acceptable heater.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения наличия приемлемого нагревателя в течение одной секунды с момента первоначальной подачи питания на нагреватель.The electrical circuit may be configured to determine the presence of an acceptable heater within one second of initially applying power to the heater.
Согласно второму аспекту предусмотрен нагреватель в сборе для использования в электрически управляемой системе, генерирующей аэрозоль, такой как электрически управляемая система, генерирующая аэрозоль, согласно первому аспекту, или электрически управляемом устройстве, генерирующем аэрозоль, причем нагреватель в сборе содержит:According to a second aspect, there is provided a heater assembly for use in an electrically controlled aerosol generating system, such as the electrically controlled aerosol generating system according to the first aspect, or an electrically controlled aerosol generating device, wherein the heater assembly comprises:
электрический нагреватель, содержащий по меньшей мере один нагревательный элемент; иan electric heater comprising at least one heating element; and
электрическую схему, соединенную с электрическим нагревателем и содержащую запоминающее устройство, причем электрическая схема выполнена с возможностью:an electrical circuit connected to an electric heater and containing a storage device, wherein the electrical circuit is configured to:
измерения начального электрического сопротивления электрического нагревателя;measuring the initial electrical resistance of an electric heater;
измерения последующего электрического сопротивления электрического нагревателя после измерения начального электрического сопротивления;measuring the subsequent electrical resistance of an electric heater after measuring the initial electrical resistance;
определения разности между начальным электрическим сопротивлением и последующим электрическим сопротивлением;determining the difference between the initial electrical resistance and the subsequent electrical resistance;
определения, когда определенная разность между последующим электрическим сопротивлением и начальным электрическим сопротивлением электрического нагревателя больше, чем максимальное пороговое значение, или меньше, чем минимальное пороговое значение, хранящееся в запоминающем устройстве; иdetermining when a determined difference between the subsequent electrical resistance and the initial electrical resistance of the electric heater is greater than a maximum threshold value or less than a minimum threshold value stored in the memory device; and
управления питанием, подаваемым на электрический нагреватель, на основании того, определено ли наличие неблагоприятного условия, или предоставления индикации при наличии неблагоприятного условия.controlling the power supplied to the electric heater based on whether an unfavorable condition is detected or providing an indication when an unfavorable condition is detected.
Нагреватель в сборе может быть выполнен с возможностью использования в системе, генерирующей аэрозоль, и может быть выполнен с возможностью нагрева субстрата, образующего аэрозоль, при использовании.The heater assembly may be configured to be used in an aerosol generating system and may be configured to heat an aerosol forming substrate during use.
Согласно третьему аспекту предлагается электрически управляемое устройство, генерирующее аэрозоль, для использования в электрически управляемой системе, генерирующей аэрозоль, такой как электрически управляемая система, генерирующая аэрозоль, согласно первому аспекту, причем электрически управляемое устройство, генерирующее аэрозоль, содержит:According to a third aspect, there is provided an electrically controlled aerosol generating device for use in an electrically controlled aerosol generating system, such as the electrically controlled aerosol generating system according to the first aspect, wherein the electrically controlled aerosol generating device comprises:
блок питания; иpower supply; and
электрическую схему, соединенную с блоком питания и содержащую запоминающее устройство, причем электрическая схема выполнена с возможностью:an electrical circuit connected to a power supply and containing a storage device, wherein the electrical circuit is configured to:
соединения с электрическим нагревателем электрически управляемой системы, генерирующей аэрозоль, при использовании;connections to an electric heater of an electrically controlled aerosol generating system when in use;
измерения начального электрического сопротивления электрического нагревателя;measuring the initial electrical resistance of an electric heater;
измерения последующего электрического сопротивления электрического нагревателя после измерения начального электрического сопротивления;measuring the subsequent electrical resistance of an electric heater after measuring the initial electrical resistance;
определения разности между начальным электрическим сопротивлением и последующим электрическим сопротивлением;determining the difference between the initial electrical resistance and the subsequent electrical resistance;
определения наличия неблагоприятного условия, когда определенная разность между последующим электрическим сопротивлением и начальным электрическим сопротивлением больше, чем максимальное пороговое значение, или меньше, чем минимальное пороговое значение, хранящиеся в запоминающем устройстве; иdetermining the presence of an adverse condition when a determined difference between the subsequent electrical resistance and the initial electrical resistance is greater than a maximum threshold value or less than a minimum threshold value stored in the memory device; and
управления питанием, подаваемым на электрический нагреватель, на основании того, определено ли наличие неблагоприятного условия, или предоставления индикации, если определено наличие неблагоприятного условия.controlling the power supplied to the electric heater based on whether an unfavorable condition is determined to exist, or providing an indication if an unfavorable condition is determined to exist.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предлагается электрическая схема для электрически управляемой системы, генерирующей аэрозоль, такой как электрически управляемая система, генерирующая аэрозоль, согласно первому аспекту, или электрически управляемого устройства, генерирующего аэрозоль, такого как электрически управляемое устройство, генерирующее аэрозоль, согласно третьему аспекту, причем при использовании электрическая схема соединена с электрическим нагревателем и блоком питания, электрическая схема содержит запоминающее устройство и выполнена с возможностью:According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electrical circuit for an electrically controlled aerosol generating system, such as the electrically controlled aerosol generating system according to the first aspect, or an electrically controlled aerosol generating device, such as the electrically controlled aerosol generating device according to the third aspect, wherein in use the electrical circuit is connected to an electrical heater and a power supply, the electrical circuit comprises a memory device and is configured to:
измерения начального электрического сопротивления электрического нагревателя иmeasuring the initial electrical resistance of an electric heater and
измерения последующего электрического сопротивления электрического нагревателя после измерения начального электрического сопротивления;measuring the subsequent electrical resistance of an electric heater after measuring the initial electrical resistance;
определения разности между начальным электрическим сопротивлением и последующим электрическим сопротивлением;determining the difference between the initial electrical resistance and the subsequent electrical resistance;
определения неблагоприятного условия, когда определенная разность между последующим электрическим сопротивлением и начальным электрическим сопротивлением больше, чем максимальное пороговое значение, или меньше, чем минимальное пороговое значение, хранящиеся в запоминающем устройстве; иdetermining an unfavourable condition when a determined difference between the subsequent electrical resistance and the initial electrical resistance is greater than a maximum threshold value or less than a minimum threshold value stored in a memory device; and
управления питанием, подаваемым на электрический нагреватель, на основании того, определено ли наличие неблагоприятного условия, или предоставления индикации, если определено наличие неблагоприятного условия.controlling the power supplied to the electric heater based on whether an unfavorable condition is determined to exist, or providing an indication if an unfavorable condition is determined to exist.
При использовании электрическая схема может быть дополнительно соединена с детектором затяжки для обнаружения момента, когда пользователь выполняет затяжку из системы, и электрическая схема может быть дополнительно выполнена с возможностью:In use, the electrical circuit may be further connected to a puff detector to detect when the user takes a puff from the system, and the electrical circuit may be further configured to:
определения, когда электрическая схема соединена с электрическим нагревателем;determining when an electrical circuit is connected to an electric heater;
измерения начального сопротивления электрического нагревателя в пределах заданного интервала времени после соединения электрической схемы с электрическим нагревателем;measuring the initial resistance of an electric heater within a specified time interval after connecting the electrical circuit to the electric heater;
подачи питания от блока питания на нагревательный элемент при обнаружении затяжки детектором затяжки;supplying power from the power supply to the heating element when a puff is detected by the puff detector;
измерения последующего сопротивления электрического нагревателя в пределах заданного интервала времени после начала подачи питания от блока питания на электрический нагреватель;measuring the subsequent resistance of the electric heater within a specified time interval after the start of power supply from the power supply to the electric heater;
определения разности между последующим сопротивлением и начальным сопротивлением;determining the difference between subsequent resistance and initial resistance;
сравнения разности между последующим сопротивлением и начальным сопротивлением по меньшей мере с одним из максимального порогового значения и минимального порогового значения, хранящихся в запоминающем устройстве;comparing the difference between the subsequent resistance and the initial resistance with at least one of a maximum threshold value and a minimum threshold value stored in the memory device;
определения наличия неблагоприятного условия, если разность больше, чем максимальное пороговое значение, или меньше, чем минимальное пороговое значение; иdetermining the presence of an adverse condition if the difference is greater than a maximum threshold or less than a minimum threshold; and
ограничения питания, подаваемого на электрический нагреватель во время затяжки, если определено наличие неблагоприятного условия, или предотвращения подачи питания на электрический нагреватель в течение оставшейся части затяжки на основании того, определено ли наличие неблагоприятного условия.limiting the power supplied to the electric heater during a puff if an adverse condition is determined to exist, or preventing power from being supplied to the electric heater for the remainder of the puff based on whether an adverse condition is determined to exist.
В некоторых вариантах осуществления электрическая схема может быть дополнительно выполнена с возможностью:In some embodiments, the electrical circuit may be further configured to:
сохранения результата определения неблагоприятного условия в запоминающем устройстве;storing the result of determining an unfavorable condition in a storage device;
определения количества следующих друг за другом результатов определения неблагоприятных условий на основании сохраненных результатов определения неблагоприятных условий; иdetermining the number of consecutive adverse condition determination results based on the stored adverse condition determination results; and
отключения картриджа, если определенное количество следующих друг за другом результатов определения неблагоприятных условий больше, чем максимальное пороговое значение.disabling the cartridge if a certain number of consecutive adverse condition detection results are greater than the maximum threshold value.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью отключения картриджа при помощи любых подходящих средств. Например, электрическая схема может быть выполнена с возможностью обеспечения перегорания плавкого предохранителя, соединенного с электрическим нагревателем.The electrical circuit may be configured to disconnect the cartridge by any suitable means. For example, the electrical circuit may be configured to cause a fuse connected to the electric heater to blow.
Согласно пятому аспекту предлагается способ управления подачей питания на электрический нагреватель электрически управляемой системы, генерирующей аэрозоль, такой как электрически управляемая система, генерирующая аэрозоль, согласно первому аспекту, или электрически управляемое устройство, генерирующее аэрозоль, такое как электрически управляемое устройство, генерирующее аэрозоль, согласно третьему аспекту, причем система или устройство содержат электрический нагреватель, содержащий по меньшей мере один нагревательный элемент для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, и блок питания для подачи питания на электрический нагреватель, причем способ включает:According to a fifth aspect, a method is proposed for controlling the supply of power to an electric heater of an electrically controlled aerosol generating system, such as the electrically controlled aerosol generating system according to the first aspect, or an electrically controlled aerosol generating device, such as the electrically controlled aerosol generating device according to the third aspect, wherein the system or device comprises an electric heater comprising at least one heating element for heating an aerosol-forming substrate, and a power supply unit for supplying power to the electric heater, wherein the method comprises:
подачу питания на электрический нагреватель;supplying power to the electric heater;
измерение начального электрического сопротивления электрического нагревателя;measurement of the initial electrical resistance of an electric heater;
измерение последующего электрического сопротивления электрического нагревателя после измерения начального электрического сопротивления;measurement of the subsequent electrical resistance of an electric heater after measuring the initial electrical resistance;
определение разности между начальным электрическим сопротивлением и последующим электрическим сопротивлением;determination of the difference between the initial electrical resistance and the subsequent electrical resistance;
определение неблагоприятного условия, когда определенная разность между последующим электрическим сопротивлением и начальным электрическим сопротивлением больше, чем максимальное пороговое значение, или меньше, чем минимальное пороговое значение; иdetermining an unfavourable condition when a specified difference between the subsequent electrical resistance and the initial electrical resistance is greater than a maximum threshold value or less than a minimum threshold value; and
управление питанием, подаваемым на электрический нагреватель, на основании того, определено ли наличие неблагоприятного условия, или предоставление индикации, если определено наличие неблагоприятного условия.controlling the power supplied to the electric heater based on whether an unfavorable condition is determined to exist, or providing an indication if an unfavorable condition is determined to exist.
Способ может включать измерение начального электрического сопротивления нагревательного элемента и измерение электрического сопротивления нагревательного элемента в момент времени после первоначальной подачи питания на электрический нагреватель от блока питания.The method may include measuring the initial electrical resistance of the heating element and measuring the electrical resistance of the heating element at a time after the initial supply of power to the electric heater from the power supply.
Способ может включать подачу постоянной мощности на нагреватель при подаче питания. В качестве альтернативы может подаваться переменная мощность в зависимости от других рабочих параметров. В этом случае пороговое значение может зависеть от мощности, подаваемой на нагреватель.The method may include supplying a constant power to the heater when power is applied. Alternatively, variable power may be supplied depending on other operating parameters. In this case, the threshold may depend on the power supplied to the heater.
Способ может включать определение начального электрического сопротивления перед первым использованием нагревателя. Если начальное сопротивление определяется перед первым использованием нагревателя, можно предположить, что нагревательный элемент находится при приблизительно комнатной температуре. Поскольку ожидаемое изменение сопротивления со временем может зависеть от начальной температуры нагревательного элемента, измерение начального сопротивления при комнатной температуре или близкой к комнатной позволяет установить более узкие диапазоны ожидаемого поведения.The method may include determining the initial electrical resistance before the first use of the heater. If the initial resistance is determined before the first use of the heater, it can be assumed that the heating element is at approximately room temperature. Since the expected change in resistance over time may depend on the initial temperature of the heating element, measuring the initial resistance at or near room temperature allows for narrower ranges of expected behavior.
Способ может включать вычисление начального сопротивления как измеренного начального сопротивления минус предполагаемое паразитное сопротивление, возникающее вследствие наличия других электрических компонентов и электрических контактов внутри системы.The method may include calculating the initial resistance as the measured initial resistance minus an estimated parasitic resistance due to the presence of other electrical components and electrical contacts within the system.
Электрически управляемая система, генерирующая аэрозоль, может содержать детектор затяжки для обнаружения момента, когда пользователь выполняет затяжку из системы, и способ может включать подачу питания из блока питания на нагревательный элемент при обнаружении затяжки детектором затяжки, определение наличия неблагоприятного условия во время каждой затяжки и предотвращение подачи питания на нагревательный элемент от блока питания при наличии неблагоприятного условия для заданного количества последовательных затяжек пользователя.An electrically controlled aerosol generating system may comprise a puff detector for detecting when a user takes a puff from the system, and the method may include supplying power from a power supply to a heating element when a puff is detected by the puff detector, determining the presence of an adverse condition during each puff, and preventing the power supply from supplying power to the heating element from the power supply when an adverse condition is present for a specified number of consecutive puffs by the user.
Способ может включать предотвращение подачи питания на нагревательный элемент от блока питания при наличии неблагоприятного условия.The method may include preventing power from being supplied to the heating element from the power supply when an unfavorable condition exists.
Способ может включать постоянное определение наличия неблагоприятного условия, предотвращение подачи питания на нагреватель при наличии неблагоприятного условия и продолжение предотвращения подачи питания на нагревательный элемент до исчезновения неблагоприятного условия.The method may include continuously determining the presence of an adverse condition, preventing power from being supplied to the heater when the adverse condition is present, and continuing to prevent power from being supplied to the heating element until the adverse condition disappears.
Способ может включать предотвращение подачи питания на нагревательный элемент в течение заданного интервала времени остановки при наличии неблагоприятного условия.The method may include preventing power from being supplied to the heating element during a specified stop time interval when an unfavorable condition exists.
В качестве альтернативы или в дополнение способ может включать непрерывное вычисление того, вышла ли разность за пределы максимального порогового значения или минимального порогового значения, и сравнение времени, необходимого для достижения порогового значения, с сохраненным значением времени, и если время, необходимое для достижения порогового значения, меньше, чем сохраненное значение времени, определение неблагоприятного условия и управление подачей питания на нагреватель.Alternatively or additionally, the method may include continuously calculating whether the difference has exceeded a maximum threshold value or a minimum threshold value, and comparing the time required to reach the threshold value with a stored time value, and if the time required to reach the threshold value is less than the stored time value, determining an unfavorable condition and controlling the supply of power to the heater.
В некоторых вариантах осуществления электрически управляемая система, генерирующая аэрозоль, может дополнительно содержать съемный картридж и устройство, выполненное с возможностью размещения в нем съемного картриджа с возможностью извлечения, причем съемный картридж содержит электрический нагреватель и жидкий субстрат, образующий аэрозоль, и устройство содержит блок питания и электрическую схему, причем электрическая схема соединена с детектором затяжки для обнаружения момента, когда пользователь выполняет затяжку из системы. В этих вариантах осуществления способ может дополнительно включать:In some embodiments, the electrically controlled aerosol generating system may further comprise a removable cartridge and a device configured to receive the removable cartridge therein with the ability to remove it, wherein the removable cartridge comprises an electric heater and a liquid substrate that forms the aerosol, and the device comprises a power supply unit and an electrical circuit, wherein the electrical circuit is connected to a puff detector for detecting the moment when the user takes a puff from the system. In these embodiments, the method may further comprise:
измерение начального сопротивления электрического нагревателя перед обнаружением затяжки детектором затяжки;measuring the initial resistance of the electric heater before the puff is detected by the puff detector;
подачу питания от блока питания на нагревательный элемент при обнаружении затяжки детектором затяжки;supplying power from the power supply to the heating element when a puff is detected by the puff detector;
измерение последующего сопротивления электрического нагревателя в пределах заданного интервала времени после начала подачи питания от блока питания на электрический нагреватель;measuring the subsequent resistance of the electric heater within a specified time interval after the start of power supply from the power supply to the electric heater;
определение разности между последующим сопротивлением и начальным сопротивлением;determining the difference between subsequent resistance and initial resistance;
сравнение разности между последующим сопротивлением и начальным сопротивлением по меньшей мере с одним из максимального порогового значения и минимального порогового значения, хранящихся в запоминающем устройстве;comparing the difference between the subsequent resistance and the initial resistance with at least one of a maximum threshold value and a minimum threshold value stored in the memory device;
определение наличия неблагоприятного условия, если разность больше, чем максимальное пороговое значение, или меньше, чем минимальное пороговое значение; иdetermining the presence of an adverse condition if the difference is greater than a maximum threshold or less than a minimum threshold; and
ограничение питания, подаваемого на электрический нагреватель во время затяжки, если определено наличие неблагоприятного условия, или предотвращение подачи питания на электрический нагреватель в течение оставшейся части затяжки, если определено наличие неблагоприятного условия.limiting the power supplied to the electric heater during the puff if an adverse condition is determined to exist, or preventing power from being supplied to the electric heater during the remainder of the puff if an adverse condition is determined to exist.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает:In some embodiments, the method further comprises:
определение, когда электрическая схема соединена с электрическим нагревателем; иdetermining when an electrical circuit is connected to an electric heater; and
измерение начального сопротивления электрического нагревателя в пределах заданного интервала времени после соединения с электрическим нагревателем.measuring the initial resistance of an electric heater within a specified time interval after connection to the electric heater.
Согласно шестому аспекту настоящего изобретения предлагается способ обнаружения несовместимого или поврежденного нагревателя электрически управляемой системы, генерирующей аэрозоль, такой как электрически управляемая система, генерирующая аэрозоль, согласно первому аспекту, или электрически управляемого устройства, генерирующего аэрозоль, такого как электрически управляемое устройство, генерирующее аэрозоль, согласно третьему аспекту, причем система или устройство содержат электрический нагреватель, содержащий по меньшей мере один нагревательный элемент для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, и блок питания для подачи питания на электрический нагреватель, причем способ включает:According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for detecting an incompatible or damaged heater of an electrically controlled aerosol generating system, such as the electrically controlled aerosol generating system of the first aspect, or an electrically controlled aerosol generating device, such as the electrically controlled aerosol generating device of the third aspect, wherein the system or device comprises an electric heater comprising at least one heating element for heating an aerosol-forming substrate, and a power supply for supplying power to the electric heater, wherein the method comprises:
подачу питания на электрический нагреватель;supplying power to the electric heater;
измерение начального электрического сопротивления электрического нагревателя;measurement of the initial electrical resistance of an electric heater;
измерение последующего электрического сопротивления электрического нагревателя после измерения начального электрического сопротивления;measurement of the subsequent electrical resistance of an electric heater after measuring the initial electrical resistance;
определение разности между начальным электрическим сопротивлением и последующим электрическим сопротивлением;determination of the difference between the initial electrical resistance and the subsequent electrical resistance;
определение несовместимого или поврежденного нагревателя, когда определенная разность между последующим электрическим сопротивлением и начальным электрическим сопротивлением больше, чем максимальное пороговое значение, или меньше, чем минимальное пороговое значение, или когда разность достигает порогового значения, сохраненного в запоминающем устройстве, за пределами ожидаемого интервала времени.determining an incompatible or damaged heater when a determined difference between the subsequent electrical resistance and the initial electrical resistance is greater than a maximum threshold value or less than a minimum threshold value, or when the difference reaches a threshold value stored in a memory device outside an expected time interval.
Способ может включать предотвращение подачи питания на электрический нагреватель или предоставление индикации до тех пор, пока не будет заменен нагреватель или субстрат, образующий аэрозоль, если определено, что нагреватель является несовместимым нагревателем.The method may include preventing power from being supplied to the electric heater or providing an indication until the heater or aerosol-forming substrate is replaced if the heater is determined to be an incompatible heater.
Способ может дополнительно включать измерение начального сопротивления нагревателя или начальной скорости изменения сопротивления нагревателя в течение заданного интервала времени после подачи питания на нагреватель, сравнение начального сопротивления нагревателя или начальной скорости изменения сопротивления нагревателя с диапазоном допустимых значений, и если начальное сопротивление или начальная скорость изменения сопротивления выходит за пределы диапазона допустимых значений, то предотвращение подачи питания на электрический нагреватель или предоставление индикации до тех пор, пока не будет заменен нагреватель или субстрат, образующий аэрозоль.The method may further include measuring the initial resistance of the heater or the initial rate of change of the resistance of the heater during a specified time interval after power is supplied to the heater, comparing the initial resistance of the heater or the initial rate of change of the resistance of the heater with a range of acceptable values, and if the initial resistance or the initial rate of change of the resistance is outside the range of acceptable values, then preventing power from being supplied to the electric heater or providing an indication until the heater or the aerosol-forming substrate is replaced.
Заданный интервал времени может быть коротким интервалом времени и может составлять от 50 мс до 200 мс. Для нагревателя, содержащего сетчатый нагревательный элемент, заданный интервал времени может составлять приблизительно 100 мс. Предпочтительно заданный интервал времени составляет от 50 мс до 150 мс.The predetermined time interval may be a short time interval and may be from 50 ms to 200 ms. For a heater comprising a mesh heating element, the predetermined time interval may be approximately 100 ms. Preferably, the predetermined time interval is from 50 ms to 150 ms.
Определение начальной скорости изменения сопротивления в течение заданного интервала времени может быть достигнуто путем получения нескольких результатов измерения сопротивления в разные моменты времени в течение заданного интервала времени и вычисления скорости изменения сопротивления на основании нескольких результатов измерения сопротивления.Determining the initial rate of change of resistance during a given time interval can be achieved by obtaining several resistance measurement results at different times during a given time interval and calculating the rate of change of resistance based on the several resistance measurement results.
Способ может дополнительно включать обнаружение момента, когда нагреватель или субстрат, образующий аэрозоль, вставлены в систему. Способ может быть выполнен сразу после обнаружения того, что нагреватель или субстрат, образующий аэрозоль, был вставлен в систему.The method may further include detecting the moment when the heater or the aerosol-forming substrate is inserted into the system. The method may be performed immediately after detecting that the heater or the aerosol-forming substrate has been inserted into the system.
Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения предлагается компьютерный программный продукт, непосредственно загружаемый во внутреннее запоминающее устройство микропроцессора, содержащего части кода программного обеспечения для выполнения этапов согласно пятому или шестому аспекту, когда указанный продукт запущен на микропроцессоре в электрически управляемой системе, генерирующей аэрозоль, причем система содержит электрический нагреватель, содержащий по меньшей мере один нагревательный элемент для нагрева субстрата, образующего аэрозоль, и блок питания для подачи питания на электрический нагреватель, причем микропроцессор соединен с электрическим нагревателем и блоком питания.According to a seventh aspect of the present invention, a computer program product is proposed, directly loaded into the internal memory of a microprocessor containing parts of the software code for performing the steps according to the fifth or sixth aspect, when said product is launched on the microprocessor in an electrically controlled aerosol-generating system, wherein the system comprises an electric heater containing at least one heating element for heating an aerosol-forming substrate, and a power supply for supplying power to the electric heater, wherein the microprocessor is connected to the electric heater and the power supply.
Компьютерный программный продукт может быть предоставлен в виде загружаемого фрагмента программного обеспечения или записан на машиночитаемый носитель данных.The computer software product may be provided as a downloadable piece of software or recorded on a machine-readable storage medium.
Согласно восьмому аспекту предлагается машиночитаемый носитель данных, на котором хранится компьютерная программа согласно седьмому аспекту.According to an eighth aspect, a machine-readable storage medium is provided on which a computer program according to the seventh aspect is stored.
Признаки, описанные в отношении одного аспекта изобретения, могут быть применены к другим аспектам настоящего изобретения. В частности, признаки, описанные в отношении первого аспекта, могут быть применимы ко второму, третьему и четвертому аспектам настоящего изобретения. Признаки, описанные в отношении первого, второго, третьего и четвертого аспектов настоящего изобретения, также могут быть применены к пятому, шестому и седьмому аспектам настоящего изобретения.The features described with respect to one aspect of the invention may be applied to other aspects of the present invention. In particular, the features described with respect to the first aspect may be applied to the second, third and fourth aspects of the present invention. The features described with respect to the first, second, third and fourth aspects of the present invention may also be applied to the fifth, sixth and seventh aspects of the present invention.
Далее настоящее изобретение будет описано лишь на примере, со ссылками на сопроводительные графические материалы, где:The present invention will now be described by way of example only, with reference to the accompanying graphic materials, where:
на фиг. 1a-1d показаны схематические иллюстрации системы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;Fig. 1a-1d show schematic illustrations of a system according to an embodiment of the present invention;
на фиг .2 показан покомпонентный вид картриджа для использования в системе, показанной на фиг. 1a-1d;Fig. 2 shows an exploded view of a cartridge for use in the system shown in Fig. 1a-1d;
на фиг. 3 показан подробный вид нитей нагревателя, на котором показан мениск жидкого субстрата, образующего аэрозоль, между нитями;Fig. 3 shows a detailed view of the heater filaments, showing the meniscus of the liquid substrate forming the aerosol between the filaments;
на фиг. 4 показана схематическая иллюстрация изменения сопротивления нагревателя во время затяжки пользователя;Fig. 4 shows a schematic illustration of the change in heater resistance during a user's puff;
на фиг. 5 показана электрическая принципиальная схема, на которой показано, как можно измерить сопротивление нагревательного элемента;Fig. 5 shows an electrical circuit diagram showing how the resistance of a heating element can be measured;
на фиг. 6 показан способ управления после обнаружения неблагоприятного условия;Fig. 6 shows a control method after detecting an unfavorable condition;
на фиг. 7 показана схематическая иллюстрация первой альтернативной системы, генерирующей аэрозоль;Fig. 7 shows a schematic illustration of a first alternative aerosol generating system;
на фиг. 8 показана схематическая иллюстрация второй альтернативной системы, генерирующей аэрозоль; иFig. 8 shows a schematic illustration of a second alternative aerosol generating system; and
на фиг. 9 показана блок-схема, иллюстрирующая способ обнаружения неразрешенного, поврежденного или несовместимого нагревателя.Fig. 9 is a block diagram illustrating a method for detecting an unauthorized, damaged, or incompatible heater.
На фиг. 1a-1d показаны схематические иллюстрации электрически нагреваемой системы, генерирующей аэрозоль, содержащей картридж, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 1а показан схематический вид устройства 10, генерирующего аэрозоль, и отдельного картриджа 20, которые вместе образуют электрически нагреваемую систему, генерирующую аэрозоль.Fig. 1a-1d are schematic illustrations of an electrically heated aerosol generating system comprising a cartridge according to an embodiment of the present invention. Fig. 1a is a schematic view of an aerosol generating device 10 and a separate cartridge 20, which together form an electrically heated aerosol generating system.
Картридж 20 содержит субстрат, образующий аэрозоль, и выполнен с возможностью помещения в полость 18 внутри устройства. Картридж 20 должен быть выполнен с возможностью замены пользователем, если субстрат, образующий аэрозоль, предоставленный в картридже, исчерпан. На фиг. 1а показан картридж 20 сразу перед вставкой в устройство, при этом стрелка 1, показанная на фиг. 1а, указывает на направление вставки картриджа.The cartridge 20 contains an aerosol-forming substrate and is designed to be placed in a cavity 18 inside the device. The cartridge 20 must be designed to be replaceable by the user if the aerosol-forming substrate provided in the cartridge is exhausted. Fig. 1a shows the cartridge 20 immediately before insertion into the device, wherein the arrow 1 shown in Fig. 1a indicates the direction of insertion of the cartridge.
Устройство 10, генерирующее аэрозоль, является портативным и имеет размер, сопоставимый с размером традиционной сигары или сигареты. Устройство 10 содержит главную часть 11 и мундштучную часть 12. Главная часть 11 содержит батарею 14, такую как литий-железо-фосфатная батарея, электрическую схему 16 и полость 18. Электрическая схема 16 содержит программируемый микропроцессор. Мундштучная часть 12 соединена с главной частью 11 посредством шарнирного соединения 21 и может перемещаться между открытым положением, как показано на фиг. 1, и закрытым положением, как показано на фиг. 1d. Мундштучную часть 12 располагают в открытом положении, чтобы обеспечить вставку и извлечение картриджей 20, и располагают в закрытом положении, когда система должна использоваться для генерирования аэрозоля. Мундштучная часть содержит множество впускных отверстий 13 для воздуха и выпускное отверстие 15. При использовании пользователь делает затяжку со стороны выпускного отверстия для втягивания воздуха сквозь впускные отверстия 13 для воздуха через мундштучную часть в выпускное отверстие 15 и впоследствии в рот или легкие пользователя. Внутренние перегородки 17 предоставлены для того, чтобы вынуждать воздух протекать через мундштучную часть 12 мимо картриджа.The aerosol generating device 10 is portable and has a size comparable to the size of a traditional cigar or cigarette. The device 10 comprises a main part 11 and a mouthpiece part 12. The main part 11 contains a battery 14, such as a lithium iron phosphate battery, an electrical circuit 16 and a cavity 18. The electrical circuit 16 contains a programmable microprocessor. The mouthpiece part 12 is connected to the main part 11 by means of a hinge joint 21 and can move between an open position, as shown in Fig. 1, and a closed position, as shown in Fig. 1d. The mouthpiece part 12 is positioned in an open position to allow insertion and removal of cartridges 20, and is positioned in a closed position when the system is to be used for generating an aerosol. The mouthpiece portion comprises a plurality of air inlet openings 13 and an outlet opening 15. In use, the user draws on the outlet opening side to draw air through the air inlet openings 13 through the mouthpiece portion into the outlet opening 15 and subsequently into the user's mouth or lungs. Internal partitions 17 are provided to force air to flow through the mouthpiece portion 12 past the cartridge.
Полость 18имеет круглое поперечное сечение и такой размер, чтобы вмещать корпус 24 картриджа 20. Электрические соединители 19 предоставлены по сторонам полости 18 для предоставления электрического соединения между управляющей электроникой 16 и батареей 14 и соответствующими электрическими контактами на картридже 20.The cavity 18 has a circular cross-section and is sized to accommodate the housing 24 of the cartridge 20. Electrical connectors 19 are provided on the sides of the cavity 18 to provide an electrical connection between the control electronics 16 and the battery 14 and the corresponding electrical contacts on the cartridge 20.
На фиг. 1b показана система, показанная на фиг. 1а, со вставленным в полость 18 картриджем и удаленным покрытием 26. В этом положении электрические соединители прижимаются к электрическим контактам на картридже.Fig. 1b shows the system shown in Fig. 1a with a cartridge inserted into cavity 18 and the covering 26 removed. In this position, the electrical connectors are pressed against the electrical contacts on the cartridge.
На фиг. 1с показана система, показанная на фиг. 1b, с полностью удаленным покрытием 26 и перемещенной в закрытое положение мундштучной частью 12.Fig. 1c shows the system shown in Fig. 1b, with the covering 26 completely removed and the mouthpiece portion 12 moved to the closed position.
На фиг. 1d показана система, показанная на фиг. 1с, с находящейся в закрытом положении мундштучной частью 12. Мундштучная часть 12 удерживается в закрытом положении механизмом фиксации. Мундштучная часть 12 в закрытом положении удерживает картридж в электрическом контакте с электрическими соединителями 19 таким образом, что при использовании поддерживается хорошее электрическое соединение независимо от ориентации системы.Fig. 1d shows the system shown in Fig. 1c with the mouthpiece portion 12 in a closed position. The mouthpiece portion 12 is held in the closed position by a locking mechanism. The mouthpiece portion 12 in the closed position holds the cartridge in electrical contact with the electrical connectors 19 in such a way that a good electrical connection is maintained during use regardless of the orientation of the system.
На фиг. 2 показан покомпонентный вид картриджа 20. Картридж 20 содержит, в целом, круглый цилиндрический корпус 24, который имеет размер и форму, выбранные для помещения в полость 18. Корпус содержит капиллярный материал 27, 28, который пропитан жидким субстратом, образующим аэрозоль. В данном примере субстрат, образующий аэрозоль, содержит 39% по весу глицерина, 39% по весу пропиленгликоля, 20% по весу воды и ароматизаторов и 2% по весу никотина. Капиллярный материал является материалом, который активно передает жидкость от одного конца к другому, и может быть изготовлен из любого подходящего материала. В данном примере капиллярный материал образован из полиэфира.Fig. 2 shows an exploded view of the cartridge 20. The cartridge 20 includes a generally circular cylindrical body 24 that has a size and shape selected for placement in the cavity 18. The body includes a capillary material 27, 28 that is impregnated with a liquid substrate that forms an aerosol. In this example, the aerosol-forming substrate contains 39% by weight of glycerin, 39% by weight of propylene glycol, 20% by weight of water and flavorings, and 2% by weight of nicotine. The capillary material is a material that actively transfers liquid from one end to the other and can be made of any suitable material. In this example, the capillary material is formed from polyester.
Корпус имеет открытый конец, к которому прикреплен нагреватель в сборе 30. Нагреватель в сборе 30 содержит субстрат 34, имеющий отверстие 35, образованное в нем, пару электрических контактов 32, прикрепленных к субстрату и отделенных друг от друга зазором 33, и множество электрически проводящих нитей 36 нагревателя, заполняющих отверстие и прикрепленных к электрическим контактам на противоположных сторонах отверстия 35.The housing has an open end to which a heater assembly 30 is attached. The heater assembly 30 comprises a substrate 34 having an opening 35 formed therein, a pair of electrical contacts 32 attached to the substrate and separated from each other by a gap 33, and a plurality of electrically conductive heater threads 36 filling the opening and attached to electrical contacts on opposite sides of the opening 35.
Нагреватель в сборе 30 покрыт съемным покрытием 26. Покрытие содержит непроницаемый для жидкости лист пластмассы, который приклеен к нагревателю в сборе, но который может быть легко снят. Выступ предоставлен на стороне покрытия для обеспечения пользователю возможности взяться за покрытие при его снятии. Теперь специалисту в данной области техники будет очевидно, что, несмотря на то, что приклеивание описано в качестве способа крепления непроницаемого листа пластмассы к нагревателю в сборе, могут быть использованы другие способы, известные специалистам в данной области техники, включая термосварку или ультразвуковую сварку, при условии, что покрытие может быть легко удалено потребителем.The heater assembly 30 is covered with a removable cover 26. The cover comprises a liquid-impermeable plastic sheet which is adhered to the heater assembly but which can be easily removed. A projection is provided on the side of the cover to allow the user to grasp the cover when removing it. It will now be apparent to a person skilled in the art that, although gluing is described as a method for attaching the impermeable plastic sheet to the heater assembly, other methods known to those skilled in the art may be used, including heat welding or ultrasonic welding, provided that the cover can be easily removed by the user.
Картридж по фиг. 2 содержит два отдельных капиллярных материала 27, 28. Диск первого капиллярного материала 27 предоставлен для контакта с нагревательным элементом 36, 32 при использовании. Большая часть второго капиллярного материала 28 предоставлена на противоположной стороне первого капиллярного материала 27 относительно нагревателя в сборе. Как первый капиллярный материал, так и второй капиллярный материал удерживают жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Первый капиллярный материал 27, который находится в контакте с нагревательным элементом, имеет более высокую температуру термического разложения (по меньшей мере 160°С или выше, такую как приблизительно 250°С), чем второй капиллярный материал 28. Первый капиллярный материал 27 эффективно действует как разделитель, отделяющий нагревательный элемент 36, 32 от второго капиллярного материала 28, так что второй капиллярный материал не подвергается воздействию температур, превышающих его температуру термического разложения. Перепад температур в первом капиллярном материале таков, что второй капиллярный материал подвергается воздействию температур ниже его температуры теплового разложения. Второй капиллярный материал 28 может быть выбран таким образом, чтобы обладать лучшими капиллярными свойствами, чем первый капиллярный материал 27, обладать способностью удерживать больше жидкости на единицу объема, чем первый капиллярный материал, и быть дешевле первого капиллярного материала. В данном примере первый капиллярный материал представляет собой теплостойкий материал, такой как стекловолокно или материал, содержащий стекловолокно, и второй капиллярный материал представляет собой полимер, такой как подходящий капиллярный материал. Приведенные в качестве примера подходящие капиллярные материалы включают капиллярные материалы, рассмотренные в данном документе, и в альтернативных вариантах осуществления могут включать полиэтилен высокой плотности (HDPE) или полиэтилентерефталат (PET).The cartridge of Fig. 2 comprises two separate capillary materials 27, 28. A disk of the first capillary material 27 is provided for contact with the heating element 36, 32 in use. A large part of the second capillary material 28 is provided on the opposite side of the first capillary material 27 relative to the heater assembly. Both the first capillary material and the second capillary material retain the liquid substrate that forms the aerosol. The first capillary material 27, which is in contact with the heating element, has a higher thermal decomposition temperature (at least 160 °C or higher, such as approximately 250 °C) than the second capillary material 28. The first capillary material 27 effectively acts as a separator separating the heating element 36, 32 from the second capillary material 28, so that the second capillary material is not exposed to temperatures exceeding its thermal decomposition temperature. The temperature difference in the first capillary material is such that the second capillary material is exposed to temperatures below its thermal decomposition temperature. The second capillary material 28 can be selected so as to have better capillary properties than the first capillary material 27, to have the ability to hold more liquid per unit volume than the first capillary material, and to be less expensive than the first capillary material. In this example, the first capillary material is a heat-resistant material such as fiberglass or a material containing fiberglass, and the second capillary material is a polymer such as a suitable capillary material. Examples of suitable capillary materials include the capillary materials discussed herein, and in alternative embodiments can include high-density polyethylene (HDPE) or polyethylene terephthalate (PET).
Капиллярный материал 27, 28 преимущественно ориентирован в корпусе 24 таким образом, чтобы передавать жидкость в нагреватель в сборе 30. Когда картридж собран, нити 36, 37, 38 нагревателя могут находиться в контакте с капиллярным материалом 27, и поэтому субстрат, образующий аэрозоль, может быть непосредственно передан в сетчатый нагреватель. На фиг. 3 показан подробный вид нитей 36 нагревателя в сборе, на котором показан мениск 40 жидкого субстрата, образующего аэрозоль, между нитями 36 нагревателя. Как показано, субстрат, образующий аэрозоль, находится в контакте с большей частью поверхности каждой нити, так что большая часть тепла, сгенерированного нагревателем в сборе, проходит непосредственно в субстрат, образующий аэрозоль.The capillary material 27, 28 is preferably oriented in the housing 24 in such a way as to transfer liquid to the heater assembly 30. When the cartridge is assembled, the heater threads 36, 37, 38 can be in contact with the capillary material 27, and therefore the aerosol-forming substrate can be directly transferred to the mesh heater. Fig. 3 shows a detailed view of the heater threads 36 in the assembly, which shows a meniscus 40 of the liquid aerosol-forming substrate between the heater threads 36. As shown, the aerosol-forming substrate is in contact with most of the surface of each thread, so that most of the heat generated by the heater assembly passes directly into the aerosol-forming substrate.
Таким образом, при нормальной работе жидкий субстрат, образующий аэрозоль, контактирует с большой частью поверхности нитей 36 нагревателя. Однако, когда большая часть жидкого субстрата в картридже была использована, в нити нагревателя будет доставляться меньше жидкого субстрата, образующего аэрозоль. При меньшем количестве жидкости для испарения энтальпией испарения поглощается меньше энергии, и больше энергии, подаваемой на нити нагревателя, направляется на повышение температуры нагревательных нитей. Так как нагревательный элемент высыхает, скорость повышения температуры нагревательного элемента при заданном подаваемом питании будет возрастать. Нагревательный элемент может высыхать, потому что субстрат, образующий аэрозоль, в картридже почти израсходован, или потому что пользователь выполняет очень продолжительные или очень частые затяжки, и жидкость не может доставляться к нитям нагревателя так же быстро, как испаряется.Thus, during normal operation, the liquid substrate that forms the aerosol contacts a large portion of the surface of the filaments 36 of the heater. However, when most of the liquid substrate in the cartridge has been used up, less liquid substrate that forms the aerosol will be delivered to the filaments of the heater. With less liquid to evaporate, less energy is absorbed by the enthalpy of evaporation, and more of the energy supplied to the filaments of the heater is directed to increasing the temperature of the heating filaments. As the heating element dries out, the rate of increase in temperature of the heating element for a given supplied power will increase. The heating element may dry out because the aerosol-forming substrate in the cartridge is almost used up, or because the user takes very long or very frequent puffs, and the liquid cannot be delivered to the filaments of the heater as quickly as it evaporates.
При использовании нагреватель в сборе работает за счет резистивного нагрева. Ток проходит через нити 36 под управлением управляющей электроники 16 для нагрева нитей до требуемого температурного диапазона. Сетка или матрица нитей имеет значительно более высокое электрическое сопротивление, чем электрические контакты 32 и электрические соединители 19, так что высокие температуры локализуются на нитях. В этом примере система выполнена с возможностью генерирования тепла за счет подачи электрического тока в нагреватель в сборе в ответ на затяжку пользователя. В другом варианте осуществления система может быть выполнена с возможностью непрерывного генерирования тепла, когда устройство находится в состоянии «включено». Различные материалы для нитей могут подходить для различных систем. Например, в системе с непрерывным нагревом подходящими являются нити из Ni-Cr, поскольку они имеют относительно низкую удельную теплоемкость и совместимы с нагревом с использованием низкого тока. В системе, активируемой при затяжке, в которой тепло генерируется кратковременными вспышками с использованием импульсов высокого тока, нити из нержавеющей стали, имеющие высокую удельную теплоемкость, могут являться более подходящими.In use, the heater assembly operates by resistive heating. Current is passed through the filaments 36 under the control of the control electronics 16 to heat the filaments to a desired temperature range. The grid or matrix of filaments has a significantly higher electrical resistance than the electrical contacts 32 and the electrical connectors 19, so that high temperatures are localized on the filaments. In this example, the system is configured to generate heat by supplying an electrical current to the heater assembly in response to a user's puff. In another embodiment, the system can be configured to continuously generate heat when the device is in the "on" state. Different filament materials may be suitable for different systems. For example, in a continuous heating system, Ni-Cr filaments are suitable because they have a relatively low specific heat capacity and are compatible with low current heating. In a puff-activated system where heat is generated in short bursts using high current pulses, stainless steel filaments having a high specific heat capacity may be more suitable.
Система содержит датчик затяжки, выполненный с возможностью обнаружения момента, когда пользователь втягивает воздух через мундштучную часть. Датчик затяжки (не изображен) соединен с управляющей электроникой 16, и управляющая электроника 16 выполнена с возможностью подачи тока на нагреватель в сборе 30 только при определении того, что пользователь осуществляет затяжку из устройства. Любой подходящий датчик потока воздуха может использоваться как датчик затяжки, например, микрофон или датчик давления.The system comprises a puff sensor configured to detect the moment when the user draws air through the mouthpiece. The puff sensor (not shown) is connected to the control electronics 16, and the control electronics 16 are configured to supply current to the heater assembly 30 only when it is determined that the user is drawing from the device. Any suitable air flow sensor can be used as a puff sensor, such as a microphone or a pressure sensor.
Чтобы обнаружить это увеличение скорости изменения температуры, электрическая схема 16 выполнена с возможностью измерения электрического сопротивления нитей нагревателя. Нити нагревателя в этом примере выполнены из нержавеющей стали и имеют положительный температурный коэффициент сопротивления. Это означает, что при повышении температуры нитей нагревателя возрастает их электрическое сопротивление. Следует понимать, что в других вариантах осуществления нити нагревателя могут быть выполнены из материала, имеющего отрицательный коэффициент сопротивления, вследствие чего, при повышении температуры нитей нагревателя их электрическое сопротивление снижается.In order to detect this increase in the rate of temperature change, the electrical circuit 16 is configured to measure the electrical resistance of the heater filaments. The heater filaments in this example are made of stainless steel and have a positive temperature coefficient of resistance. This means that as the temperature of the heater filaments increases, their electrical resistance increases. It should be understood that in other embodiments, the heater filaments may be made of a material having a negative coefficient of resistance, as a result of which, as the temperature of the heater filaments increases, their electrical resistance decreases.
На фиг. 4 показана схематическая иллюстрация изменения сопротивления нагревателя во время затяжки пользователя. Ось х представляет собой время после первоначального обнаружения затяжки пользователя и результирующей подачи питания на нагреватель. Ось у представляет собой электрическое сопротивление нагревателя в сборе. Можно видеть, что нагреватель в сборе обладает начальным сопротивлением R1 до того, как происходит любой нагрев. R1 состоит из паразитного сопротивления RP, обусловленного электрическими контактами 32 и электрическими соединителями 19 и контактом между ними, и сопротивления нитей нагревателя R0. При подаче питания на нагреватель во время затяжки пользователя, температура нагревательных нитей повышается, и поэтому электрическое сопротивление нагревательных нитей увеличивается. Как изображено, в момент времени t1, после прохождения интервала времени Δt1 от 1 подачи питания на нагреватель от блока питания, сопротивление нагревателя в сборе составляет R2. Таким образом, изменение электрического сопротивления нагревателя в сборе от начального сопротивления до сопротивления в момент времени t1 составляет ΔR=R2-R1.Fig. 4 shows a schematic illustration of the change in resistance of the heater during a user puff. The x-axis represents the time after the initial detection of the user's puff and the resulting application of power to the heater. The y-axis represents the electrical resistance of the heater assembly. It can be seen that the heater assembly has an initial resistance of R 1 before any heating occurs. R 1 consists of a parasitic resistance R P caused by the electrical contacts 32 and the electrical connectors 19 and the contact between them, and the resistance of the heater filaments R 0 . When power is applied to the heater during a user's puff, the temperature of the heating filaments increases and therefore the electrical resistance of the heating filaments increases. As shown, at time t 1 , after a time interval of Δt 1 has passed from 1 application of power to the heater from the power supply, the resistance of the heater assembly is R 2 . Thus, the change in the electrical resistance of the heater assembly from the initial resistance to the resistance at time t 1 is ΔR = R 2 - R 1 .
В этом примере предполагается, что паразитное сопротивление RP не изменяется, когда нити нагревателя нагреваются. Это связано с тем, что RP обусловлено ненагретыми компонентами, такими как электрические контакты 32 и электрические соединители 19. Значение RP считается одинаковым для всех картриджей, и значение сохраняется в запоминающем устройстве электрической схемы.In this example, it is assumed that the parasitic resistance R P does not change when the heater filaments are heated. This is because R P is due to unheated components such as electrical contacts 32 and electrical connectors 19. The value of R P is assumed to be the same for all cartridges and the value is stored in the circuit memory.
Для обнаружения быстрого увеличения температуры нитей нагревателя, указывающего на сухое состояние на нитях нагревателя, можно отслеживать изменение сопротивления нитей нагревателя. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения изменения сопротивления путем определения разности между результатами измерения начального электрического сопротивления R1 нитей нагревателя перед подачей питания на нагревательные элементы, другими словами, перед затяжкой, и результатами измерения электрического сопротивления R2 нитей нагревателя после прохождения заданного интервала времени Δt1, после которого питание подается на нити нагревателя. В дополнение, электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения того, является ли изменение сопротивления указанием неприемлемо быстрого увеличения температуры, путем сравнения разности ΔR с заданным максимальным пороговым значением ΔRmax.In order to detect a rapid increase in the temperature of the heater filaments, indicating a dry condition on the heater filaments, it is possible to monitor a change in the resistance of the heater filaments. The electrical circuit may be configured to determine the change in resistance by determining the difference between the results of measuring the initial electrical resistance R 1 of the heater filaments before power is supplied to the heating elements, in other words, before tightening, and the results of measuring the electrical resistance R 2 of the heater filaments after a predetermined time interval Δt 1 has passed, after which power is supplied to the heater filaments. In addition, the electrical circuit may be configured to determine whether the change in resistance is an indication of an unacceptably rapid increase in temperature, by comparing the difference ΔR with a predetermined maximum threshold value ΔR max .
R2 и R1 - измеренные значения, a ΔRmax хранится в запоминающем устройстве. В идеале значение R1 измеряется до того, как произойдет нагрев, другими словами, перед первой активацией нагревателя. Это начальное измеренное значение может использоваться для всех последующих затяжек, чтобы избежать любой ошибки, возникающей из-за остаточного тепла от предыдущих затяжек. Таким образом, начальное измеренное электрическое сопротивление перед нагревом обозначается как R1ref.R 2 and R 1 are the measured values, and ΔR max is stored in the memory. Ideally, the value of R 1 is measured before heating occurs, in other words, before the heater is first activated. This initial measured value can be used for all subsequent puffs to avoid any error due to residual heat from previous puffs. The initial measured electrical resistance before heating is therefore referred to as R 1ref .
R1ref может измеряться только один раз для каждого картриджа, и для определения того, когда вставлен новый картридж, используется система обнаружения, или R1 может измеряться каждый раз при включении системы. Однако предпочтительно электрическая схема выполнена с возможностью периодического получения обновленных результатов измерения R1ref после прохождения заданных интервалов времени, в течение которых питание не подается на нити нагревателя. Заданный интервал времени составляет, как правило, 3 минуты, но может быть любым подходящим периодом времени, необходимым для охлаждения нитей нагревателя от их рабочей температуры обратно до комнатной температуры. Периодические обновления R1ref могут обеспечивать повторную калибровку электрической схемы для компенсации изменений температуры окружающего воздуха и изменений состояния нитей нагревателя.R 1ref may be measured only once for each cartridge, and a detection system is used to determine when a new cartridge is inserted, or R 1 may be measured each time the system is turned on. However, preferably, the electrical circuit is configured to periodically obtain updated R 1ref measurements after predetermined time intervals have passed during which no power is supplied to the heater filaments. The predetermined time interval is typically 3 minutes, but may be any suitable period of time required for the heater filaments to cool from their operating temperature back to room temperature. Periodic updates of R 1ref may provide for recalibration of the electrical circuit to compensate for changes in ambient air temperature and changes in the state of the heater filaments.
В этом примере программное обеспечение, запущенное на микропроцессоре в электрической схеме, выполняет следующее сравнение для определения неблагоприятного условия:In this example, software running on a microprocessor in an electrical circuit performs the following comparison to determine whether an unfavorable condition exists:
Если R2>Rlref+ΔRmax, то на нагревателе сухое состояние (1)If R 2 >R lref +ΔR max , then the heater is in a dry state (1)
Аналогичным образом могут быть обнаружены другие неблагоприятные условия, кроме сухого состояния нагревателя. Например, если в системе используется картридж, содержащий нагреватель, выполненный из материала, имеющего другой температурный коэффициент сопротивления, электрическая схема может обнаружить это и может быть выполнена с возможностью не подавать питание на него. В настоящем примере нити нагревателя выполнены из нержавеющей стали. Картридж, содержащий нагреватель, выполненный из Ni-Cr, будет иметь более низкий температурный коэффициент сопротивления, что означает, что его сопротивление будет расти медленнее при повышении температуры. Таким образом, в запоминающем устройстве электрической схемы может храниться минимальное пороговое значение сопротивления ΔRmin, которое соответствует самому медленному повышению температуры в интервал времени Δt1, ожидаемому для нагревательного элемента из нержавеющей стали. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения неблагоприятного условия, соответствующего неразрешенному картриджу, находящемуся в системе, если изменение сопротивления между R2 и R1ref меньше, чем минимальное пороговое значение ΔRmin.In a similar manner, other unfavorable conditions can be detected, in addition to the dry state of the heater. For example, if a cartridge containing a heater made of a material having a different temperature coefficient of resistance is used in the system, the electrical circuit can detect this and can be configured to not supply power to it. In the present example, the heater filaments are made of stainless steel. A cartridge containing a heater made of Ni-Cr will have a lower temperature coefficient of resistance, which means that its resistance will increase more slowly with increasing temperature. Thus, a minimum threshold resistance value ΔR min can be stored in the memory of the electrical circuit, which corresponds to the slowest increase in temperature in the time interval Δt 1 expected for a heating element made of stainless steel. The electrical circuit can be configured to determine the unfavorable condition corresponding to an unauthorized cartridge located in the system if the change in resistance between R 2 and R 1ref is less than the minimum threshold value ΔR min .
Таким образом, система может быть выполнена с возможностью сравнения разности между R2 и R1ref с сохраненным верхним пороговым значением и сохраненным нижним пороговым значением для определения неблагоприятных условий. R1ref также можно сравнить с пороговым значением или пороговыми значениями, чтобы проверить, что оно находится в ожидаемом диапазоне. Может быть даже более одного верхнего сохраненного порогового значения, и при этом выполняются разные действия в зависимости от того, какое верхнее пороговое значение превышено. Например, если превышено самое верхнее пороговое значение, схема может предотвратить дальнейшую подачу питания до замены нагревателя и/или субстрата. Это может указывать на полное исчерпание субстрата, или на повреждение, или несовместимый нагреватель. Нижнее пороговое значение может использоваться для определения того, когда субстрат почти исчерпан. Если это нижнее пороговое значение превышено, но верхнее пороговое значение не превышено, тогда схема может просто предоставить индикацию, например, светящийся светодиод, показывающий, что в скором времени потребуется замена субстрата.Thus, the system may be configured to compare the difference between R 2 and R 1ref with a stored upper threshold value and a stored lower threshold value to determine unfavorable conditions. R 1ref may also be compared with a threshold value or thresholds to verify that it is within the expected range. There may even be more than one stored upper threshold value, with different actions taken depending on which upper threshold value is exceeded. For example, if the highest threshold value is exceeded, the circuit may prevent further power supply until the heater and/or substrate are replaced. This may indicate complete depletion of the substrate, or a damaged or incompatible heater. The lower threshold value may be used to determine when the substrate is almost depleted. If this lower threshold value is exceeded, but the upper threshold value is not exceeded, then the circuit may simply provide an indication, such as an illuminated LED, indicating that the substrate will soon need to be replaced.
Разность между R1ref и R2 может постоянно отслеживаться, чтобы определить, достаточно ли нагреватель охлаждается между затяжками. Если разность не опускается ниже порогового значения охлаждения между затяжками, так как пользователь затягивается очень часто, электрическая схема может предотвратить или ограничить подачу питания на нагреватель до тех пор, пока разность не опустится ниже порогового значения охлаждения. В качестве альтернативы может быть проведено сравнение между максимальным значением разности во время затяжки и минимальным значением для разности после затяжки, чтобы определить, происходит ли достаточное охлаждение.The difference between R 1ref and R 2 can be continuously monitored to determine whether the heater is cooling sufficiently between puffs. If the difference does not fall below the cooling threshold between puffs because the user is puffing very frequently, the circuitry can prevent or limit power to the heater until the difference falls below the cooling threshold. Alternatively, a comparison can be made between the maximum value of the difference during a puff and the minimum value for the difference after a puff to determine whether sufficient cooling is occurring.
Кроме того, разность между R1 и R2 может постоянно отслеживаться и момент времени, в котором она достигает порогового значения, сравнивается с временным пороговым значением. Если разность между R1ref и R2 достигает порогового значения намного быстрее или медленнее, чем ожидалось, то это может указывать на неблагоприятное условие, такое как несовместимый нагреватель. Скорость изменения также может быть определена и сравнена с пороговым значением. Если разность возрастает очень быстро или очень медленно, это может указывать на неблагоприятное условие. Эти методики могут обеспечить возможность очень быстрого обнаружения несовместимых нагревателей.In addition, the difference between R 1 and R 2 can be continuously monitored and the time at which it reaches the threshold compared to a temporary threshold. If the difference between R 1ref and R 2 reaches the threshold much faster or slower than expected, this may indicate an unfavorable condition, such as an incompatible heater. The rate of change can also be determined and compared to a threshold. If the difference increases very quickly or very slowly, this may indicate an unfavorable condition. These techniques can provide the ability to very quickly detect incompatible heaters.
На фиг. 5 показана принципиальная электрическая схема, на которой показано, как можно измерить сопротивление нагревательного элемента. На фиг. 5 нагреватель 501 соединен с батареей 503, которая предоставляет напряжение V2. Rнагреватель - сопротивление нагревателя, которое должно быть измерено в определенное время. Последовательно с нагревателем 501 в промежутке между землей и напряжением V2 вставлен добавочный резистор 505 с известным сопротивлением г, соединенный с напряжением V1. Для того чтобы микропроцессор 507 мог измерить сопротивление Нагреватель нагревателя 501, могут быть определены как ток через нагреватель 501, так и напряжение на нагревателе 501. Тогда для определения сопротивления можно использовать следующую хорошо известную формулу:Fig. 5 shows a circuit diagram showing how the resistance of a heating element can be measured. In Fig. 5, a heater 501 is connected to a battery 503 which provides a voltage V2. R heater is the resistance of the heater which is to be measured at a certain time. In series with the heater 501 between ground and the voltage V2, an additional resistor 505 with a known resistance r is connected to the voltage V1. In order for the microprocessor 507 to measure the resistance of the heater 501, both the current through the heater 501 and the voltage across the heater 501 can be determined. Then, the following well-known formula can be used to determine the resistance:
На фиг. 5 напряжение на нагревателе составляет V2-V1, а ток через нагреватель равен I. Таким образом:In Fig. 5 the voltage across the heater is V2-V1, and the current through the heater is I. Thus:
Добавочный резистор 505, чье сопротивление г известно, используется для определения тока I, снова используя уравнение (2), приведенное выше. Ток через резистор 505 равен I, а напряжение на резисторе 505 равно V1. Таким образом:The additional resistor 505, whose resistance r is known, is used to determine the current I, again using equation (2) above. The current through resistor 505 is I, and the voltage across resistor 505 is V1. Thus:
Итак, объединение (5) и (6) дает:So, combining (5) and (6) gives:
Таким образом, микропроцессор 507 может измерять V2 и V1, по мере того, как используется система, генерирующая аэрозоль, и, зная значение r, может определять сопротивление нагревателя Rнагреватель в разные моменты времени.Thus, the microprocessor 507 can measure V2 and V1 as the aerosol generating system is used and, knowing the value of r, can determine the heater resistance R heater at different points in time.
Электрическая схема может управлять подачей питания на нагреватель несколькими разными способами после обнаружения неблагоприятного условия. В качестве альтернативы или в дополнение электрическая схема может просто предоставить индикацию пользователю, что было обнаружено неблагоприятное условие. Система может содержать светодиод или дисплей или может содержать микрофон, и эти компоненты могут использоваться для выдачи пользователю предупреждения о неблагоприятном условии.The circuitry may control the supply of power to the heater in several different ways after an adverse condition has been detected. Alternatively or in addition, the circuitry may simply provide an indication to the user that an adverse condition has been detected. The system may include an LED or a display or may include a microphone, and these components may be used to provide a warning to the user of an adverse condition.
На фиг. 6 показан способ управления для системы, активируемой при затяжке, согласно настоящему изобретению. На фиг. 6 показаны четыре следующие друг за другом затяжки, Р1, Р2, Р3 и Р4. Первая затяжка P1 представляет собой нормальную затяжку, при которой отсутствует аномальное условие. Все три последующие затяжки Р2, Р3 и Р4 представляют собой аномальные затяжки, которые превышают верхнее пороговое значение ΔRmax.Fig. 6 shows a control method for a puff-activated system according to the present invention. Fig. 6 shows four successive puffs, P 1 , P 2 , P 3 and P 4 . The first puff P 1 is a normal puff in which there is no abnormal condition. All three subsequent puffs P 2 , P 3 and P 4 are abnormal puffs that exceed the upper threshold value ΔR max .
Каждая затяжка обнаружена в момент времени t1, в который питание подается на нити нагревателя. Сопротивление нитей нагревателя в момент времени t1 показано как R1. Начальное сопротивление R1 нитей нагревателя для первой затяжки Р1 равно начальному эталонному сопротивлению R1ref, которое было измерено перед началом нагрева. Последующие аномальные затяжки Р2, Р3 и Р4 демонстрируют начальное сопротивление R1 в момент времени t1, которое выше начального эталонного сопротивления R1ref. Это указывает, что у нитей нагревателя не было достаточно времени для охлаждения обратно до комнатной температуры между затяжками. Сопротивление нитей нагревателя измеряется в момент времени t2, после прохождения заданного интервала времени Δt1 после обнаружения затяжки. Каждая затяжка заканчивается в момент времени t3 и длится в течение общего интервала времени Δtзатяжка.Each puff is detected at time t1 , at which time power is applied to the heater filaments. The resistance of the heater filaments at time t1 is shown as R1 . The initial resistance R1 of the heater filaments for the first puff P1 is equal to the initial reference resistance R1ref , which was measured before heating began. Subsequent anomalous puffs P2 , P3 , and P4 exhibit an initial resistance R1 at time t1 that is higher than the initial reference resistance R1ref . This indicates that the heater filaments have not had sufficient time to cool back to room temperature between puffs. The resistance of the heater filaments is measured at time t2 , after a specified time interval Δt1 has passed since the puff was detected. Each puff ends at time t3 and lasts for a total time interval Δtpuff .
В способе управления на фиг. 6 электрическая схема прекращает подачу питания на нагреватель, как только будет определено, что верхнее пороговое значение превышено, до тех пор, пока пользователь не закончит затяжку. Это показано в момент времени th для второй, третьей и четвертой затяжек Р2, Р3 и Р4. Это может быть полезным для предотвращения слишком высокой температуры нагревателя, даже если пользователь слишком сильно затягивается. Помимо прекращения питания, может быть предоставлена индикация того, что достигнуто пороговое значение.In the control method of Fig. 6, the electrical circuit stops supplying power to the heater as soon as it is determined that the upper threshold value has been exceeded, until the user has finished puffing. This is shown at time t h for the second, third and fourth puffs P 2 , P 3 and P 4 . This can be useful to prevent the heater from becoming too hot, even if the user puffs too hard. In addition to stopping the power supply, an indication can be provided that the threshold value has been reached.
Когда обнаруживается новая затяжка пользователя, питание снова подается на нагреватель. Это показано для затяжек Р3 и Р4. Одиночный случай превышения верхнего порогового значения может быть результатом очень продолжительной затяжки пользователя, но несколько последовательных затяжек, во время которых превышается верхнее пороговое значение, более вероятно будут результатом того, что картридж становится пустым. Таким образом, в этом примере, если ΔR превышает верхнее пороговое значение ΔRmax в течение конкретного количества следующих друг за другом затяжек, как правило, 3 затяжек, картридж отключается за счет обеспечения перегорания плавкого предохранителя в картридже. Следует понимать, что картридж может быть отключен другими способами, например, электрическая схема может блокировать подачу дополнительного питания на нити нагревателя до тех пор, пока картридж не будет заменен или повторно заполнен, или пока пользователь не выполнит операцию сброса.When a new puff from the user is detected, power is again supplied to the heater. This is shown for puffs P 3 and P 4 . A single instance of exceeding the upper threshold may result from a very long puff by the user, but multiple consecutive puffs during which the upper threshold is exceeded are more likely to result from the cartridge becoming empty. Thus, in this example, if ΔR exceeds the upper threshold ΔR max for a specified number of consecutive puffs, typically 3 puffs, the cartridge is disabled by causing the fuse in the cartridge to blow. It should be understood that the cartridge may be disabled in other ways, for example, the electrical circuit may block additional power to the heater filaments until the cartridge is replaced or refilled, or until the user performs a reset operation.
В большинстве вариантов осуществления картриджи могут быть извлечены из устройств. Пользователь может извлекать картридж из устройства, когда в картридже закончился жидкий субстрат, образующий аэрозоль, чтобы утилизировать или повторно заполнить картридж. Пользователь также может извлекать картридж, который является частично пустым и все еще содержит жидкий субстрат, образующий аэрозоль.In most embodiments, cartridges can be removed from devices. A user can remove a cartridge from a device when the cartridge has run out of aerosol-forming liquid substrate to dispose of or refill the cartridge. A user can also remove a cartridge that is partially empty and still contains aerosol-forming liquid substrate.
Пользователь может вставлять использованный картридж в устройство. Например, пользователь может вставлять повторно заполненный или частично пустой картридж в устройство. Когда пользователь вставляет недавно использованный картридж в устройство, у нагревателя может не быть достаточно времени, чтобы охладиться до комнатной температуры после предыдущего использования. Если электрическая схема устройства измеряет начальное сопротивление R1ref нитей нагревателя, когда нити нагревателя все еще горячие, это может исказить определение неблагоприятных условий электрической схемой, а также может привести к нагреву нитей нагревателя до нежелательной температуры.The user may insert a used cartridge into the device. For example, the user may insert a refilled or partially empty cartridge into the device. When the user inserts a recently used cartridge into the device, the heater may not have had enough time to cool to room temperature after previous use. If the device's electrical circuit measures the initial resistance R 1ref of the heater filaments when the heater filaments are still hot, this may distort the electrical circuit's determination of adverse conditions and may also cause the heater filaments to heat up to an undesirable temperature.
Таким образом, электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения того, является ли стабильной температура нагревателя недавно вставленного картриджа. Другими словами, электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения того, имеет ли нагреватель недавно вставленного картриджа пониженную температуру, как правило, комнатную температуру. Это может по существу предотвращать или препятствовать измерению электрической схемой начального сопротивления R1ref нитей нагревателя, когда нити нагревателя являются горячими.Thus, the electrical circuit may be configured to determine whether the temperature of the heater of the newly inserted cartridge is stable. In other words, the electrical circuit may be configured to determine whether the heater of the newly inserted cartridge has a reduced temperature, typically room temperature. This may substantially prevent or inhibit the electrical circuit from measuring the initial resistance R 1ref of the heater filaments when the heater filaments are hot.
В большинстве вариантов осуществления электрическая схема выполнена с возможностью определения, когда картридж размещен в устройстве. Таким образом, электрическая схема выполнена с возможностью определения, когда картридж извлечен из устройства и когда картридж вставлен в устройство.In most embodiments, the electrical circuit is configured to determine when the cartridge is placed in the device. Thus, the electrical circuit is configured to determine when the cartridge is removed from the device and when the cartridge is inserted into the device.
Когда электрическая схема определяет, что картридж вставлен в устройство, электрическая схема может быть выполнена с возможностью измерения предварительного сопротивления RP1 нитей нагревателя. Электрическая схема также может быть выполнена с возможностью измерения последующего предварительного сопротивления RP2 нитей нагревателя после прохождения заданного интервала времени ΔТ2, как правило, составляющего от приблизительно 1 с до приблизительно 2 с.When the electrical circuit determines that the cartridge is inserted into the device, the electrical circuit may be configured to measure the preliminary resistance R P1 of the heater filaments. The electrical circuit may also be configured to measure the subsequent preliminary resistance R P2 of the heater filaments after a specified time interval ΔT 2 has passed, typically from approximately 1 s to approximately 2 s.
В этом случае электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения разности ΔRP между измеренными предварительными сопротивлениями RP1, RP2. Если температура нитей нагревателя является стабильной, разность величин |ΔRP| должна быть небольшой или нулевой. Однако если величина разности |ΔRP| является относительно большой, это указывает, что температура нитей нагревателя не является стабильной. Если разность |ΔRp| является относительно большой, это указывает, что нити нагревателя являются горячими и охлаждаются за интервал времени ΔТ2. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью сравнения разности ΔRP с минимальным пороговым значением ΔRpmin и определения того, является ли температура нитей нагревателя стабильной, на основании сравнения. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения того, что температура нитей нагревателя не является стабильной, если разность |ΔRp| больше, чем минимальное пороговое значение ΔRpmin. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью выполнения следующего сравнения:In this case, the electrical circuit can be configured to determine the difference ΔR P between the measured preliminary resistances R P1 , R P2 . If the temperature of the heater filaments is stable, the difference in values |ΔR P | should be small or zero. However, if the value of the difference |ΔR P | is relatively large, this indicates that the temperature of the heater filaments is not stable. If the difference |ΔR p | is relatively large, this indicates that the heater filaments are hot and are cooling down over a time interval ΔT 2 . The electrical circuit can be configured to compare the difference ΔR P with a minimum threshold value ΔR pmin and determine whether the temperature of the heater filaments is stable, based on the comparison. The electrical circuit can be configured to determine that the temperature of the heater filaments is not stable if the difference |ΔR p | is greater than the minimum threshold value ΔR pmin . The electrical circuit can be configured to perform the following comparison:
Если |Rp2-Rp1|>ΔRpmin, то температура нагревателя не является стабильной, (6),If |R p2 -R p1 |>ΔR pmin , then the heater temperature is not stable, (6),
где Rp2 и Rpl - измеренные значения, a ΔRpmin хранится в запоминающем устройстве.where R p2 and R pl are the measured values, and ΔR pmin is stored in the memory device.
Также следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления электрическая схема может быть выполнена с возможностью сравнения величины разности |ΔRp| с минимальным пороговым значением ΔRpmin. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения того, что температура нитей нагревателя не является стабильной, если величина разности |ΔRp| больше, чем минимальное пороговое значение ΔRpmin.It should also be understood that in some embodiments, the electrical circuit may be configured to compare the magnitude of the difference |ΔR p | with a minimum threshold value ΔR pmin . The electrical circuit may be configured to determine that the temperature of the heater filaments is not stable if the magnitude of the difference |ΔR p | is greater than the minimum threshold value ΔR pmin .
Если электрическая схема определяет, что температура нитей нагревателя не является стабильной, электрическая схема может предотвращать подачу питания на нити нагревателя и может не измерять и не сохранять начальное сопротивление Rlref. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью периодического или непрерывного измерения последующего предварительного сопротивления Rp2, определения разности ΔRp с начальным предварительным сопротивлением Rpl и сравнения разности ΔRp с минимальным пороговым значением ΔRpmin до тех пор, пока разность не будет находиться на ожидаемом уровне для нитей нагревателя при стабильной температуре, которая близка к нулю насколько это возможно.If the electrical circuit determines that the temperature of the heater filaments is not stable, the electrical circuit may prevent power from being supplied to the heater filaments and may not measure and store the initial resistance R lref . The electrical circuit may be configured to periodically or continuously measure the subsequent preliminary resistance R p2 , determine the difference ΔR p with the initial preliminary resistance R pl and compare the difference ΔR p with a minimum threshold value ΔR pmin until the difference is at an expected level for the heater filaments at a stable temperature that is as close to zero as possible.
Если электрическая схема определяет, что температура нитей нагревателя является стабильной, электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения начального эталонного сопротивления R1ref и выполнения обычных процессов, описанных выше.If the electrical circuit determines that the temperature of the heater filaments is stable, the electrical circuit may be configured to determine the initial reference resistance R 1ref and perform the normal processes described above.
Также следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления электрическая схема может быть выполнена с возможностью периодического измерения одного предварительного сопротивления Rpl после вставки нового картриджа и определения разности ΔRp между предварительным сопротивлением Rpl и предыдущим эталонным сопротивлением R1ref, которое было измерено и сохранено для предыдущего картриджа, перед извлечением предыдущего картриджа.It should also be understood that in some embodiments, the electrical circuit may be configured to periodically measure one preliminary resistance R pl after inserting a new cartridge and determine the difference ΔRp between the preliminary resistance R pl and the previous reference resistance R 1ref , which was measured and stored for the previous cartridge, before removing the previous cartridge.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на систему на основе картриджа с сетчатым нагревателем, такие же способы обнаружения неблагоприятных условий можно использовать в других системах, генерирующих аэрозоль.Although the present invention has been described with reference to a system based on a cartridge with a mesh heater, the same methods for detecting adverse conditions can be used in other aerosol generating systems.
На фиг. 7 проиллюстрирована альтернативная система, которая также использует жидкий субстрат и капиллярный материал в соответствии с настоящим изобретением. Электрически нагреваемая система 100, генерирующая аэрозоль, показанная на фиг. 7, содержит корпус 101, имеющий мундштучный конец 103 и конец 105 главной части. На конце главной части предусмотрен электрический блок питания в виде батареи 107 и электрическая схема 109. Совместно с электрической схемой 109 также предоставлена система 111 обнаружения затяжки. На мундштучном конце предоставлена часть для хранения жидкости в виде картриджа 113, содержащего жидкость 115, капиллярный фитиль 117 и нагреватель 119. Следует обратить внимание, что на фиг. 7 нагреватель показан только схематически. Один конец капиллярного фитиля 117 проходит в картридж 113, а другой конец капиллярного фитиля 117 окружен нагревателем 119. Нагреватель соединен с электрической схемой посредством соединений 121, которые могут проходить вдоль наружной стороны картриджа 113 (не показано на фиг. 7). Корпус 101 также содержит впускное отверстие 123 для воздуха, выпускное отверстие 125 для воздуха на мундштучном конце и камеру 127 для образования аэрозоля.In Fig. 7 an alternative system is illustrated which also uses a liquid substrate and a capillary material in accordance with the present invention. The electrically heated aerosol generating system 100 shown in Fig. 7 comprises a housing 101 having a mouthpiece end 103 and a main part end 105. At the end of the main part an electrical power supply unit is provided in the form of a battery 107 and an electrical circuit 109. Together with the electrical circuit 109 a puff detection system 111 is also provided. At the mouthpiece end a liquid storage portion is provided in the form of a cartridge 113 containing liquid 115, a capillary wick 117 and a heater 119. It should be noted that in Fig. 7 the heater is shown only schematically. One end of the capillary wick 117 passes into the cartridge 113, and the other end of the capillary wick 117 is surrounded by a heater 119. The heater is connected to the electrical circuit by means of connections 121, which can pass along the outside of the cartridge 113 (not shown in Fig. 7). The housing 101 also contains an inlet 123 for air, an outlet 125 for air at the mouthpiece end and a chamber 127 for forming an aerosol.
При использовании работа происходит следующим образом. Жидкость 115 передается за счет капиллярного действия из картриджа 113 с конца фитиля 117, который проходит в картридж, на другой конец фитиля, который окружен нагревателем 119. Когда пользователь затягивается через систему, генерирующую аэрозоль, на выпускном отверстии 125 для воздуха, окружающий воздух втягивается через впускное отверстие 123 для воздуха. При компоновке, показанной на фиг.7, система 111 обнаружения затяжки обнаруживает затяжку и активирует нагреватель 119. Батарея 107 подает электрическую энергию на нагреватель 119 для нагрева конца фитиля 117, окруженного нагревателем. Жидкость на этом конце фитиля 117 испаряется нагревателем 119 для создания перенасыщенного пара. В то же время испаряемая жидкость заменяется другой жидкостью, движущейся по фитилю 117 за счет капиллярного действия. Полученный перенасыщенный пар смешивается с потоком воздуха и перемещается в нем из впускного отверстия 123 для воздуха. В камере 127 для образования аэрозоля пар конденсируется с образованием вдыхаемого аэрозоля, который переносится к выпускному отверстию 125 и в рот пользователя.In use, the operation is as follows. Liquid 115 is transferred by capillary action from the cartridge 113 from the end of the wick 117 that extends into the cartridge to the other end of the wick, which is surrounded by a heater 119. When the user puffs through the aerosol generating system at the air outlet 125, ambient air is drawn in through the air inlet 123. In the arrangement shown in Fig. 7, the puff detection system 111 detects a puff and activates the heater 119. The battery 107 supplies electrical energy to the heater 119 to heat the end of the wick 117 surrounded by the heater. The liquid at this end of the wick 117 is vaporized by the heater 119 to create a supersaturated vapor. At the same time, the evaporated liquid is replaced by another liquid moving along the wick 117 due to capillary action. The resulting supersaturated vapor mixes with the air flow and moves in it from the air inlet 123. In the aerosol formation chamber 127, the vapor condenses to form an inhalable aerosol, which is transferred to the outlet 125 and into the user's mouth.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 7, электрическая схема 109 и система 111 обнаружения затяжки являются программируемыми, как в варианте осуществления, показанном на фиг. 1a-1d.In the embodiment shown in Fig. 7, the electrical circuit 109 and the puff detection system 111 are programmable, as in the embodiment shown in Fig. 1a-1d.
Капиллярный фитиль может быть выполнен из разных пористых или капиллярных материалов и предпочтительно имеет известную заданную капиллярность. Примеры включают материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спекшихся порошков. Для соответствия разным физическим свойствам жидкости, таким как плотность, вязкость, поверхностное натяжение и давление пара, могут использоваться фитили разной пористости. Фитиль должен быть подходящим, чтобы необходимое количество жидкости могло быть доставлено в нагреватель, когда часть для хранения жидкости содержит достаточно жидкости.The capillary wick may be made of various porous or capillary materials and preferably has a known specified capillarity. Examples include ceramic or graphite based materials in the form of fibers or sintered powders. Wicks of different porosities may be used to match different physical properties of the liquid, such as density, viscosity, surface tension and vapor pressure. The wick must be suitable so that the required amount of liquid can be delivered to the heater when the liquid storage portion contains enough liquid.
Нагреватель содержит по меньшей мере одну нагревательную проволоку или нить, проходящую вокруг капиллярного фитиля.The heater comprises at least one heating wire or filament passing around the capillary wick.
Как и в системе, описанной со ссылкой на фиг. 1-3, капиллярный материал, образующий фитиль, может высыхать вблизи нагревательной проволоки, если жидкость в картридже израсходована или если пользователь выполняет очень продолжительные глубокие затяжки. Таким же образом, как описано со ссылкой на систему на фиг. 1-3, изменение сопротивления нагревательной проволоки во время первой части каждой затяжки может быть использовано для определения наличия неблагоприятного условия, такого как сухой фитиль.As in the system described with reference to Fig. 1-3, the capillary material forming the wick may dry out near the heating wire if the liquid in the cartridge is used up or if the user takes very long deep puffs. In the same manner as described with reference to the system of Fig. 1-3, the change in the resistance of the heating wire during the first part of each puff may be used to determine the presence of an unfavorable condition, such as a dry wick.
Система типа, проиллюстрированного на фиг. 7, может иметь значительные различия в сопротивлении нагревателя, даже между картриджами того же типа, из-за различий длины нагревательной проволоки, обернутой вокруг фитиля. Настоящее изобретение является особенно преимущественным, так как не требует, чтобы электрическая схема сохраняла максимальное значение сопротивления нагревателя в качестве порогового значения; вместо этого используется увеличение сопротивления относительно начального измеренного сопротивления.A system of the type illustrated in Fig. 7 may have significant differences in heater resistance, even between cartridges of the same type, due to differences in the length of the heating wire wrapped around the wick. The present invention is particularly advantageous because it does not require the electrical circuit to maintain a maximum heater resistance value as a threshold; instead, an increase in resistance relative to the initial measured resistance is used.
На фиг. 8 проиллюстрирована еще одна система, генерирующая аэрозоль, которая может осуществлять настоящее изобретение. Вариант осуществления на фиг. 8 представляет собой электрически нагреваемое табачное устройство, в котором нагревается, но не сжигается, твердый субстрат на основе табака для получения аэрозоля для вдыхания. На фиг. 8 компоненты устройства 700, генерирующего аэрозоль, показаны упрощенным образом и вычерчены не в масштабе. Элементы, которые не являются существенными для понимания данного варианта осуществления, для упрощения фиг .8 были опущены.Fig. 8 illustrates another aerosol generating system that can implement the present invention. The embodiment of Fig. 8 is an electrically heated tobacco device that heats, but does not combust, a solid tobacco-based substrate to produce an aerosol for inhalation. In Fig. 8, the components of the aerosol generating device 700 are shown in a simplified manner and are not drawn to scale. Elements that are not essential to understanding the embodiment have been omitted to simplify Fig. 8.
Электрически нагреваемое устройство 200, генерирующее аэрозоль, содержит корпус 203 и субстрат 210, образующий аэрозоль, например, сигарету. Субстрат 210, образующий аэрозоль, проталкивают внутрь полости 205, образованной корпусом 203, для термического соприкосновения с нагревателем 201. Субстрат 210, образующий аэрозоль, высвобождает ряд летучих соединений при разных температурах. Управляя рабочей температурой электрически нагреваемого устройства 200, генерирующего аэрозоль, так, чтобы она была ниже температуры высвобождения некоторых из летучих соединений, можно избежать высвобождения или образования составляющих дыма.An electrically heated aerosol generating device 200 comprises a housing 203 and a substrate 210 that generates an aerosol, such as a cigarette. The aerosol generating substrate 210 is pushed into a cavity 205 formed by the housing 203 to thermally contact the heater 201. The aerosol generating substrate 210 releases a number of volatile compounds at different temperatures. By controlling the operating temperature of the electrically heated aerosol generating device 200 so that it is lower than the release temperature of some of the volatile compounds, it is possible to avoid the release or formation of smoke constituents.
Внутри корпуса 203 имеется электрический блок 207 питания, например, перезаряжаемая литий-ионная батарея. Электрическая схема 209 соединена с нагревателем 201 и электрическим блоком 207 питания. Электрическая схема 209 управляет питанием, подаваемым на нагреватель 201, для регулирования его температуры. Детектор 213 образования аэрозоля может обнаруживать присутствие и идентичность субстрата 210, образующего аэрозоль, в термическом соприкосновении с нагревателем 201 и сигнализирует о наличии субстрата 210, образующего аэрозоль, в электрическую схему 209. Предоставление детектора субстрата является необязательным. Датчик 211 воздушного потока предоставлен внутри корпуса и соединен с электрической схемой 209 для определения скорости воздушного потока через устройство.Inside the housing 203 there is an electrical power supply unit 207, for example, a rechargeable lithium-ion battery. An electrical circuit 209 is connected to the heater 201 and the electrical power supply unit 207. The electrical circuit 209 controls the power supplied to the heater 201 to regulate its temperature. The aerosol formation detector 213 can detect the presence and identity of the aerosol-forming substrate 210 in thermal contact with the heater 201 and signals the presence of the aerosol-forming substrate 210 to the electrical circuit 209. Provision of the substrate detector is optional. An air flow sensor 211 is provided inside the housing and is connected to the electrical circuit 209 to determine the air flow rate through the device.
В описанном варианте осуществления нагреватель 201 представляет собой электрически резистивную дорожку или дорожки, нанесенные на керамическую подложку. Керамическая подложка имеет форму пластинки, и при использовании ее вставляют в субстрат 210, образующий аэрозоль. Нагреватель является частью устройства и может использоваться для нагрева многих разных субстратов. Однако нагреватель может быть заменяемым компонентом, а сменные нагреватели могут иметь разное электрическое сопротивление.In the embodiment described, the heater 201 is an electrically resistive track or tracks applied to a ceramic substrate. The ceramic substrate is in the form of a plate and is inserted into the aerosol-forming substrate 210 during use. The heater is part of the device and can be used to heat many different substrates. However, the heater can be a replaceable component, and replaceable heaters can have different electrical resistances.
Система типа, описанного на фиг. 8, может быть системой с непрерывным нагревом, в которой температура нагревателя поддерживается на целевой температуре, пока система находится во включенном состоянии, или она может быть системой, активируемой затяжкой, с температурой нагревателя повышающейся за счет подачи большей мощности в интервалы, когда обнаруживается затяжка.A system of the type described in Fig. 8 may be a continuous heating system in which the heater temperature is maintained at a target temperature while the system is on, or it may be a puff activated system with the heater temperature increased by supplying more power at intervals when a puff is detected.
В случае системы, активируемой затяжкой, ее работа очень похожа на описанную со ссылкой на предыдущие варианты осуществления. Если субстрат является сухим в непосредственной близости от нагревателя, сопротивление нагревателя будет повышаться быстрее для данной подаваемой мощности, чем если бы субстрат все еще содержал вещества для образования аэрозоля, которые могут испаряться при относительно низкой температуре.In the case of a puff-activated system, its operation is very similar to that described with reference to the previous embodiments. If the substrate is dry in the immediate vicinity of the heater, the resistance of the heater will increase faster for a given applied power than if the substrate still contained aerosol-forming substances that can evaporate at a relatively low temperature.
В случае системы с непрерывным нагревом сначала происходит падение температуры нагревателя при затяжке пользователя из системы из-за охлаждающего действия воздушного потока, прошедшего через нагреватель. Сопротивление нагревателя может быть измерено, когда впервые обнаруживается затяжка, и записано как R1, а последующее сопротивление R2, когда система возвращает нагреватель обратно к целевой температуре, может быть измерено после прохождения интервала времени Δt1 после обнаружения затяжки, таким же образом, как описано. Затем ΔR может быть вычислена, как описано выше, и сравнена с сохраненным пороговым значением, как описано выше, для определения того, является ли субстрат сухим вблизи нагревателя. Субстрат может быть сухим, потому что он был исчерпан при использовании, или потому что он старый или неправильно хранился, или потому что он является поддельным и имеет влажность, отличающуюся от подлинного субстрата, образующего аэрозоль.In the case of a continuous heating system, the temperature of the heater initially drops when the user takes a puff from the system due to the cooling effect of the air flow passing through the heater. The resistance of the heater can be measured when the puff is first detected and recorded as R 1 , and the subsequent resistance R 2 , when the system returns the heater back to the target temperature, can be measured after a time interval Δt 1 has passed after the puff is detected, in the same manner as described. ΔR can then be calculated as described above and compared with the stored threshold value as described above to determine whether the substrate is dry near the heater. The substrate may be dry because it has been exhausted by use, or because it is old or improperly stored, or because it is counterfeit and has a moisture content that differs from the genuine aerosol-forming substrate.
Система на фиг. 8 содержит в электрической схеме 209 предупреждающий светодиод 215, который загорается при обнаружении неблагоприятного условия.The system in Fig. 8 includes in the electrical circuit 209 a warning LED 215 that lights up when an unfavorable condition is detected.
На фиг. 9 показана блок-схема, иллюстрирующая способ обнаружения неразрешенного, поврежденного или несовместимого нагревателя. На первом этапе 300 обнаруживают введение в устройство картриджа, содержащего нагреватель. Затем на этапе 300 измеряют электрическое сопротивление нагревателя R1ref. Это происходит в заданный интервал времени после подачи питания на нагреватель, например, 100 мс. На этапе 320 измеренное сопротивление Ri сравнивают с диапазоном ожидаемых или допустимых сопротивлений. Диапазон допустимых сопротивлений учитывает производственные допуски и различия между подлинными нагревателями и субстратами. Если R1 находится за пределами ожидаемого диапазона, то способ переходит к этапу 330, на котором предоставляют индикацию, такую как звуковой сигнал, и предотвращают подачу питания на нагреватель, поскольку он считается несовместимым с устройством. Затем способ возвращается к этапу 300, ожидая обнаружение вставки нового картриджа.Fig. 9 shows a flow chart illustrating a method for detecting an unauthorized, damaged or incompatible heater. In a first step 300, the insertion of a cartridge containing a heater into the device is detected. Then, in step 300, the electrical resistance of the heater R 1ref is measured. This occurs at a predetermined time interval after the power is applied to the heater, for example, 100 ms. In step 320, the measured resistance Ri is compared with a range of expected or acceptable resistances. The range of acceptable resistances takes into account manufacturing tolerances and differences between genuine heaters and substrates. If R 1 is outside the expected range, then the method proceeds to step 330, where an indication is provided, such as an audible signal, and the power supply to the heater is prevented, since it is considered incompatible with the device. Then, the method returns to step 300, waiting for the detection of the insertion of a new cartridge.
В качестве альтернативы или в дополнение, для измерения начального сопротивления R1ref на этапе 300 начальная скорость изменения сопротивления может быть измерена в течение заданного интервала времени, например, 100 мс, после подачи питания на нагреватель. Это может быть сделано путем получения нескольких результатов измерения сопротивления в разные моменты времени в течение заданного интервала времени, а затем вычисления начальной скорости изменения сопротивления из нескольких результатов измерения сопротивления и моментов времени, в которые эти результаты измерения были получены. Точно так же, как конкретная конструкция нагревателя будет иметь начальное сопротивление в диапазоне допустимых значений, можно ожидать, что конкретная конструкция нагревателя будет иметь начальную скорость изменения сопротивления для данной подаваемой мощности в пределах допустимого диапазона скорости изменения значений сопротивления. Вычисленная начальная скорость изменения сопротивления может быть сравнена с допустимым диапазоном скорости изменения значений сопротивления, и если вычисленная скорость изменения сопротивления находится за пределами допустимого диапазона, то способ переходит к этапу 330.Alternatively or in addition, to measure the initial resistance R 1ref in step 300, the initial rate of change of resistance can be measured during a given time interval, for example 100 ms, after power is applied to the heater. This can be done by obtaining several resistance measurements at different times during the given time interval, and then calculating the initial rate of change of resistance from the several resistance measurements and the times at which these measurements were obtained. Just as a particular heater design will have an initial resistance in the range of acceptable values, it can be expected that a particular heater design will have an initial rate of change of resistance for a given applied power within the acceptable range of the rate of change of resistance values. The calculated initial rate of change of resistance can be compared with the acceptable range of the rate of change of resistance values, and if the calculated rate of change of resistance is outside the acceptable range, then the method proceeds to step 330.
Если на этапе 320 определяют, что R1ref находится в диапазоне ожидаемого сопротивления, то способ переходит к этапу 340. На этапе 340 на нагреватель подают питание в течение интервала времени Δt1, после чего вычисляют разность ΔR. Преимущественно Δt1 выбирают как короткий интервал времени, до значительного генерирования аэрозоля. На этапе 350 значение ΔR сравнивают с диапазоном ожидаемых или допустимых значений. Диапазон ожидаемых значений опять учитывает отклонения при изготовлении нагревателя и субстрата в сборе. Если значение ΔR выходит за пределы ожидаемого диапазона, нагреватель считается несовместимым, и способ переходит на этап 330, как описано выше, и затем возвращается к этапу 300. Если значение ΔR находится в ожидаемом диапазоне, то способ переходит к этапу 360, на котором на нагреватель подают питание, чтобы обеспечить возможность генерации аэрозоля по требованию пользователя.If it is determined in step 320 that R 1ref is within the range of the expected resistance, then the method proceeds to step 340. In step 340, the heater is energized for a time interval Δt 1 , after which the difference ΔR is calculated. Advantageously, Δt 1 is selected as a short time interval, before significant aerosol generation. In step 350, the ΔR value is compared with a range of expected or acceptable values. The range of expected values again takes into account variations in the manufacture of the heater and the substrate assembly. If the ΔR value is outside the expected range, the heater is considered incompatible, and the method proceeds to step 330, as described above, and then returns to step 300. If the ΔR value is within the expected range, then the method proceeds to step 360, in which the heater is energized to allow aerosol generation at the user's request.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на три разных типа электрически нагреваемых систем, генерирующих аэрозоль, должно быть ясно, что оно применимо к другим электрически нагреваемым системам, генерирующим аэрозоль.Although the present invention has been described with reference to three different types of electrically heated aerosol generating systems, it should be clear that it is applicable to other electrically heated aerosol generating systems.
Также должно быть ясно, что настоящее изобретение может быть осуществлено как компьютерный программный продукт для выполнения на программируемых контроллерах в существующих системах, генерирующих аэрозоль. Компьютерный программный продукт может быть предоставлен в виде загружаемого фрагмента программного обеспечения или на машиночитаемом носителе данных, например, компакт-диске.It should also be clear that the present invention can be implemented as a computer program product for execution on programmable controllers in existing aerosol generating systems. The computer program product can be provided as a downloadable software fragment or on a machine-readable data carrier, such as a compact disc.
Вышеописанные приведенные в качестве примера варианты осуществления являются иллюстративными, а не ограничительными. Учитывая вышеописанные приведенные в качестве примера варианты осуществления, специалисту в данной области техники будут понятны другие варианты осуществления, соответствующие вышеописанным приведенным в качестве примера вариантам осуществления.The above-described exemplary embodiments are illustrative and not restrictive. Given the above-described exemplary embodiments, one skilled in the art will understand other embodiments corresponding to the above-described exemplary embodiments.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP16180977.7 | 2016-07-25 | ||
| EP16180977 | 2016-07-25 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019102942A Division RU2749372C2 (en) | 2016-07-25 | 2017-07-05 | Heater control |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021114730A RU2021114730A (en) | 2021-06-01 |
| RU2838596C2 true RU2838596C2 (en) | 2025-04-21 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130306084A1 (en) * | 2010-12-24 | 2013-11-21 | Philip Morris Products S.A. | Aerosol generating system with means for disabling consumable |
| RU2531890C2 (en) * | 2009-05-21 | 2014-10-27 | Филип Моррис Продактс С.А. | Electrically heated smoking system |
| US20150257445A1 (en) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | R.J. Reynolds Tobacco Company | Aerosol Delivery Device and Related Method and Computer Program Product for Controlling an Aerosol Delivery Device Based on Input Characteristics |
| WO2016030661A1 (en) * | 2014-08-26 | 2016-03-03 | Nicoventures Holdings Limited | Electronic aerosol provision system |
| US20160174611A1 (en) * | 2013-12-23 | 2016-06-23 | James Monsees | Vaporization device systems and methods |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2531890C2 (en) * | 2009-05-21 | 2014-10-27 | Филип Моррис Продактс С.А. | Electrically heated smoking system |
| US20130306084A1 (en) * | 2010-12-24 | 2013-11-21 | Philip Morris Products S.A. | Aerosol generating system with means for disabling consumable |
| US20160174611A1 (en) * | 2013-12-23 | 2016-06-23 | James Monsees | Vaporization device systems and methods |
| US20150257445A1 (en) * | 2014-03-13 | 2015-09-17 | R.J. Reynolds Tobacco Company | Aerosol Delivery Device and Related Method and Computer Program Product for Controlling an Aerosol Delivery Device Based on Input Characteristics |
| WO2016030661A1 (en) * | 2014-08-26 | 2016-03-03 | Nicoventures Holdings Limited | Electronic aerosol provision system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7712331B2 (en) | Heater Management | |
| JP7540025B2 (en) | Heater Management | |
| RU2838596C2 (en) | Electrically controlled aerosol generating system and electric circuit therefor, as well as heater assembly, electrically controlled aerosol generating device, method for controlling power supply to electric heater and computer-readable data medium | |
| JP7789864B2 (en) | Heater Management | |
| BR112018077199B1 (en) | ELECTRICALLY OPERATED AEROSOL GENERATING SYSTEM, HEATER ASSEMBLY, ELECTRICALLY OPERATED AEROSOL GENERATING DEVICE FOR AN ELECTRICALLY OPERATED AEROSOL GENERATING SYSTEM, ELECTRICAL CIRCUITS FOR AN ELECTRICALLY OPERATED AEROSOL GENERATING SYSTEM, AND METHOD FOR CONTROLLING THE SUPPLY POWER TO AN ELECTRIC HEATER IN ONE ELECTRICALLY OPERATED AEROSOL GENERATOR SYSTEM | |
| HK40005073B (en) | Heater management | |
| HK1246608B (en) | Heater management |