TW201841574A - 具防過熱之氣溶膠產生系統 - Google Patents

Abstract

本發明有關一種用於產生可吸入氣溶膠之氣溶膠產生系統。該系統包括一用於汽化氣溶膠形成物質之電加熱器、及一用於供電該電加熱器之電池。該系統更包括一控制單元，其中該控制單元構造成偵測該電加熱器是否操作且該電池是否正在充電。該控制單元更構造成當該電加熱器操作時，防止該電池充電；且當該電池正在充電時，防止該電加熱器操作。

Description

具防過熱之氣溶膠產生系統

本發明有關一種用於產生可吸入氣溶膠之氣溶膠產生系統。該氣溶膠產生系統包括一用於汽化氣溶膠產生物質之電加熱器及一用於供電所述電加熱器之電池。

在諸如電子菸之類的習知氣溶膠產生系統中，一諸如電子液體之類的氣溶膠產生物質經由一電加熱器而汽化。所述電加熱器是由一電池供電。例如，所述電池可經由所述系統中的一USB連接線與一對應USB連接埠進行充電。然而，電池可能導致潛在的問題，由於電池可能燃燒或導致突然增加內部壓力。這可能是由於高電池溫度而發生。高電池溫度可能破壞電池的內部模組而導致短路。由於電力產生的熱量傳導給電池，使得電池充電期間可能升高電池溫度，但有時亦可能由於外部元件太靠近類似電子組件的電池。在高溫條件下，電池在「熱跑脫(Thermal runaway)」狀態下可能產生更多的熱量。由於電池過度充電，同樣會出現高溫，即是 當充電電流提供給電池多於針對性而設計的電池。過電壓、過充電流、過放電電流、過放電電壓、充電完全耗盡的電池、或在太高或太低環境溫度下進行電池充電或放電都可能導致電池溫度過高，可能導致電池內部損壞。

一內部損壞的電池靠近抽吸中使用者臉部可能讓使用者處於不利情況。因此，本發明之目的是要防止使用者使用氣溶膠產生系統的不利情況發生。

這問題可藉由文後的獨立專利申請項的主題標的(Subject-matter)解決。就此而言，本發明提出一種用於產生可吸入氣溶膠之氣溶膠產生系統。該系統包括一用於汽化氣溶膠形成物質之電加熱器、及一用於供電所述電加熱器之電池。該系統更包括一控制單元，其中該控制單元構造成偵測該電加熱器是否操作及所述電池是否在充電。該控制單元更構造成當該電加熱器操作時防止電池充電，且當所述電池在充電時防止該電加熱器操作。

本發明提供一僅允許充電電池或操作該加熱器的控制單元，確保使用者在電池充電期間不能抽吸。而且，使用者在抽吸期間無法將電池充電。如前述，由於電池充電期間溫度升高，因此電池充電期間最可能發生電池內部損壞。而且，使用系統(即是抽吸)可能由於從電池將電力傳輸給加熱器及亦由於加熱器溫度而額外增加電池的溫度。在充電期間，本發明防止該加熱器操作期間的這類額外熱產生。因此，降低電池內部損壞的 可能性。此外，如果電池內部損壞，可防止使用者不舒服情況，因為使用者在充電期間沒有抽吸。

根據本發明的一態樣，當一USB連接線連接到所述系統的一USB連接埠時，該控制單元可偵測電池充電。藉由任何習知構件有助於一USB連接線連接到所述系統的USB連接埠供電池充電的偵測。

藉由該控制單元可偵測電池的任何適當充電。例如，可採用一用於電池充電的USB類型連接器，諸如一Micro USB或USB C型連接器。可採用一客製化的連接器或電纜來介接一USB連接器。在這情況下，一USB連接線可插入客製化連接器或電纜。所述客製化連接器或電纜的另一側可連接所述氣溶膠產生系統。一客製化充電器亦可使用，可在充電器與系統間使用或不使用電纜而直接連接在例如AC適配器或PC的USB連接埠之一側、及連接在所述氣溶膠產生系統的另一側。一客製化AC適配器亦可使用。在這情況下，採用一具有或不具有客製化電纜的客製化AC適配器。該氣溶膠產生系統可插入AC適配器或插入連接到所述AC適配器的電纜。任何專屬充電系統都可使用。而且，該控制單元可採用及偵測諸如電池感應式充電之類的無線充電。為了偵測電池充電，可使用一習知的感測器。

該控制單元可偵測一USB連接線是否連接到所述系統的USB連接埠或電池經由其他構件進行充電，且在這情況下，防止該加熱器操作。只要電池充電，即使偵測到使用者抽吸，該控制單元可防止該加熱器發 熱。在這情況，該系統可包括一用以測量氣流速率之抽吸感測器，諸如一氣流感測器；或一開關按鈕。而且，該抽吸感測器可構造為一測量系統內部於抽吸期間由使用者透過系統氣流路徑所抽出空氣壓力的壓力感測器。通常，該控制單元在藉由該感測器偵測到使用者抽吸時以該加熱器致動。然而，如果該控制單元偵測到電池充電，該控制單元防止加熱器致動。

該控制單元可構造成偵測是否連接一用於收納氣溶膠形成物質的可更換匣體。該控制單元可進一步構造成當該控制單元偵測到存在此一匣體之時防止電池充電。

該匣體可適配於儲存要供應給該電加熱器的氣溶膠形成基材。該匣體可構造為一用於儲存液體氣溶膠形成基材之容器或儲存器。該匣體可憑藉周圍氣密密封的相對聯接器形成耦接，諸如一自復原式可穿透膜。該匣體可構造為一可更換的匣體，諸如一儲罐(Tank)或容器。所述電加熱器可包含在該匣體中。在這情況下，該控制單元與該電池能被封裝在一裝置部件中，且該可替換匣體可構造成連接到該裝置部件。該電加熱器亦可與電池和控制單元封裝在殼體中，使得該可替換匣體可連接到該殼體且只包含所述氣溶膠形成基材。

這匣體的聯接器可指示使用者想要抽吸且因此致動該加熱器。因此，該控制單元可在偵測到該匣體耦接該裝置部件或殼體時防止電池充電。

該控制單元可進一步構造成偵測該電加熱器 的啟動且當偵測到該電加熱器的啟動時防止電池充電。

如前述，藉由一感測器可偵測到抽吸。該感測器因此偵測該電加熱器的啟動。該感測器可設置為一開關按鈕、一氣流感測器或一壓力感測器。該電加熱器可藉由在使用者抽吸持續期間按下一開關按鈕來啟動。而且，該感測器可設置為一測量氣流速率的氣流感測器，氣流速率是表示在一段時間內通過系統氣流路徑吸入空氣量的參數。抽吸可隨著所偵測到的氣流速率而偵測。在這情況，當氣流超過一預定臨界值時，抽吸可被偵測出。在感測器設置為一壓力感測器的情況下，該感測器可測量系統外部環境空氣壓力與使用者透過系統吸入空氣壓力之間的壓力差或壓力降。空氣的壓力可在系統的空氣入口處偵測，最好是一半開式入口、一系統的嘴端、一氣溶膠形成腔室或系統內的空氣流過的任何其他通道或腔室。當使用者在系統抽吸時，系統內產生負壓或真空，其中負壓可經由該壓力感測器偵測。

該控制單元可連接所述感測器以接收感測器輸入。當該感測器偵測到該加熱器的啟動時，該控制單元偵測該電池這時是否處於充電狀態。如果電池正在充電，該控制單元將防止該加熱器的操作。然而，如果該控制單元偵測到電池沒有充電，則該控制單元允許該加熱器的致動，同時防止該系統充電。例如，如果在使用者抽吸期間將USB連接線插入所述系統的USB連接埠，只要使用者抽吸持續，即可防止電池充電。只要在結束使用者抽吸之後，該控制單元允許該電池充電。在這情 況下，由於該控制單元目前偵測到所述系統的充電，使得該電加熱器的致動將不致讓使用者進一步抽吸且，因此，只要電池正在充電，該控制單元可防止該電加熱器的後續操作。

可替代或可附加地係，對於如前述的一抽吸感測器，所述系統可包括一用於偵測所述電加熱器的啟動之溫度感測器。而且，一電流感測器可用於偵測該電加熱器的啟動。該等感測器可用於偵測使用者是否想要致動該加熱器。如果沒有偵測到充電，該控制單元則允許致動該加熱器。如果該加熱器偵測到該電池正在充電，則防止致動該電加熱器。

一充電感測器可用於偵測該電池充電。該感測器連接所述控制單元，使得該控制單元可防止該電加熱器在充電期間被致動。通常，藉由偵測在該氣溶膠產生系統的一接腳端上是否存在電壓從而偵測出是否充電。為此，可採用諸如一微控制器或一充電器IC的電氣組件。德州儀器公司的BQ24250 2A單輸入I2C/獨立開關模式鋰離子電池充電器可用於這個目的。

所有前述感測器可連接該控制單元，使得這些感測器的輸出可由該控制單元收集及處理。而且，該感測器可為該控制單元的一組成部件。

該控制單元可為電路的一部分且可包括一可為編程微處理器之微處理器。該電路可更包括電氣組件。該控制單元可構造成調節該電加熱器的電力供應。可在該電加熱器致動之後持續將電力供應給該電加熱 器；或者，可僅於諸如逐口抽吸的時候供應電力。電力能夠以電流脈衝形式供應給該電加熱器。該控制單元可構造成監督該電加熱器的電阻，且最好是根據該電加熱器的電阻來控制該電加熱器的電力供應。

該電池可具有能夠儲存足夠電能供使用者一或多次抽吸的容量。例如，該電池可具有足夠容量允許約6分鐘時間或6分鐘倍數的時間來連續產生氣溶膠。在另一實例中，該電池可具有足夠容量允許預定次數抽吸或間斷性致動該電加熱器。

該電池以及該控制單元以及該電加熱器可配置在該氣溶膠產生系統的殼體中。為了讓環境空氣進入系統，該殼體的壁部(最好是一相對於所述電加熱器的壁部，諸如一底壁)可設置至少一半開式入口。該半開式入口最好讓空氣進入所述系統，但沒有空氣或液體通過該半開式入口流出所述系統。一半開式入口可例如為一半透性膜，只沿著一方向讓空氣透過，但在相反方向則是氣密和液密。一半開式入口可例如亦為一單向閥。最好是，只有當滿足特定條件時，所述半開式入口則讓空氣通過入口，例如最小的系統氣壓或通過閥或膜的空氣量。

所述用於產生氣溶膠之氣溶膠形成基材是一能夠釋放形成氣溶膠的揮發性化合物之基材。如前述，一氣溶膠形成基材可收容在匣體內，該匣體最好設置為一可替換匣體。該氣溶膠形成基材亦可配置在儲罐(Tank)中的所述系統之殼體內。所述儲罐可為一可再充填儲罐。揮發性化合物可藉由加熱所述氣溶膠形成基材釋 放。該氣溶膠形成基材可包含植物為基底的材料。該氣溶膠形成基材可包含菸草。該氣溶膠形成基材可包括一含有於加熱時能從所述氣溶膠形成基材釋放的揮發性菸草香料化合物之含菸草材料。該氣溶膠形成基材可替代性包含一不含菸草材料。該氣溶膠形成基材可包含均質化植物基材料。

該氣溶膠形成基材可包含至少一氣溶膠形成劑。一氣溶膠形成劑是任何適當的已知化合物或化合物的混合物，其使用時有助於形成緻密與穩定的氣溶膠且基本上在所述系統操作溫度下抗熱降解。所述液體氣溶膠形成基材可包含其他添加劑與成分，諸如香料。所述液體氣溶膠形成基材可包含水、溶劑、乙醇、植物萃取物與天然或人造香料。所述液體氣溶膠形成基材可包含尼古丁。

該加熱器可示例性為一加熱線圈、一加熱毛細管、一加熱網目或一加熱金屬板。該加熱器可示例性為一電阻加熱器，其接收電力並將所接收的至少一部分電力轉換成熱能。該加熱器可只包括一單加熱元件或複數個加熱元件。該(等)加熱元件的溫度最好是受到該控制單元的控制。

在前述任何實施例中，該加熱器最好包括一電阻材料。

本發明亦提出一種用於控制氣溶膠產生系統之方法。該方法包括提供一種氣溶膠產生系統的步驟，該氣溶膠產生系統包含一用於汽化氣溶膠產生物質之電 加熱器；一用於供電該電加熱器的電池；及一控制單元。該方法更包括偵測步驟，藉由該控制單元以偵測該電加熱器是否操作及該電池是否正在充電。該方法更包括防止步驟，當該電加熱器操作時，藉由該控制單元防止該電池充電；且當該電池正在充電時，藉由該控制單元防止該電加熱器操作。

術語「正在充電」與「操作」的每一者分別定義電池或電加熱器的狀態。從電池充電開始到電池充電結束，所述電池處於充電狀態，即是「正在充電」。從該電加熱器加熱開始到該電加熱器主動加熱結束，所述電加熱器處於操作狀態，即是「操作」。

下面將參考附圖更詳細描述本發明。

1‧‧‧殼體

2‧‧‧控制單元

3‧‧‧電池

4‧‧‧電加熱器

5‧‧‧嘴端

6‧‧‧充電電纜

7‧‧‧匣體

8‧‧‧儲罐

9‧‧‧聯接構件

圖1顯示所述具有充電電纜之氣溶膠產生系統的示意截面圖。

圖2顯示一具有匣體之氣溶膠產生系統的示意截面圖。

在圖1中，描述一氣溶膠產生系統。該系統的組件配置在所述系統的殼體1內。這些組件是一控制單元2、一電池3、及一電加熱器4。該氣溶膠產生系統更可包括在圖1中未示出的元件。

所述電池3儲存可供應給該電加熱器4以加熱該電加熱器的電力。從所述電池3到該電加熱器4的電力供應是受到該控制單元2的控制。因此，該控制單 元2被設置為致動該電加熱器4，在這情況下，該電加熱器4是經由所述電池3的電力進行加熱。

如果使用者抽吸所述系統的嘴端5，一諸如氣流感測器(未示出)的感測器偵測使用者抽吸，且該控制單元2致動該電加熱器4。然而，只有當所述電池3沒有充電時，該控制單元2則允許致動該電加熱器4。

圖1顯示系統處於一充電電纜6連接到用於充電所述電池3的系統之狀態。該充電電纜6是一連接於所述系統的對應USB連接埠之USB連接線。

當偵測到一充電電纜6連接於所述用於充電該電池3之系統時，即使使用者在嘴件5端抽吸，該控制單元2亦防止致動該電加熱器4。

然而，在該充電電纜6連接於所述系統之前，如果使用者藉由在嘴件5端抽吸嘗試致動該電加熱器4，則在使用者抽吸期間，如果在致動該電加熱器4之後該充電電纜6連接於所述USB連接埠，該控制單元2將防止所述電池3的後續充電。

圖2顯示一匣體7連接於系統，藉由習知構件將氣溶膠形成基材供應給系統以產生氣溶膠之一進一步實施例。該匣體7包括一用於儲存氣溶膠形成基材之儲罐8。該匣體7可藉由聯接構件9而可卸除式連接到所述系統。該聯接構件9可包括一可穿透膜。在一進一步實施例中，該電加熱器4可為該匣體7的一部分。在這實施例中，該殼體1定義一含有所述控制單元2與所述電池3的裝置部件。

該控制單元2構造成偵測一匣體7是否耦接所述系統。如果一匣體7耦接所述系統，則控制單元2防止該電池3充電。如果該匣體7沒有耦接所述系統，只能由該控制單元2充電該電池3。應注意，圖1和2顯示匣體7與充電電纜6兩者連接到後端處之系統的殼體1。這只是說明性。該殼體1可構造成使得所述匣體7以及所述充電電纜6可被附接到除了嘴件5以外之殼體1處的任何地方。

前述特徵應認為是說明性。熟習該項技藝者應瞭解，這些特徵可結合在本發明的範疇內。

Claims (11)

1. 一種用於產生可吸入氣溶膠之氣溶膠產生系統，其中該氣溶膠產生系統包括：一電加熱器，其用於汽化一氣溶膠形成物質；一電池，用於供電該電加熱器；及一控制單元，其中該控制單元構造成偵測該電加熱器是否進行操作及該電池是否正在充電，且其中該控制單元構造成當該電加熱器進行操作時，防止該電池充電；及構造成當該電池正在充電時，防止該電加熱器進行操作。
2. 如請求項1所述之氣溶膠產生系統，其中當一USB連接線連接到所述系統的USB連接埠時，該控制單元偵測該電池充電。
3. 如前述請求項中任一項所述之氣溶膠產生系統，其中該控制單元構造成偵測該電加熱器的啟動，且其中該控制單元構造成當偵測到該電加熱器的啟動時，防止該電池充電。
4. 如前述請求項中任一項所述之氣溶膠產生系統，其中該控制單元構造成偵測該電加熱器的啟動，且其中當該電池正在充電時，藉由該控制單元防止在偵測到該電加熱器的啟動之後的該加熱器操作。
5. 如前述請求項中任一項所述之氣溶膠產生系統，其中該系統更包括一用於偵測該電加熱器的啟動之溫度感測器、及/或一用於偵測該電加熱器的啟動之電流感測器、及/或一用於偵測該電池充電之充電感測器，且其 中該等感測器之任一者連接到該控制單元。
6. 如前述請求項中任一項所述之氣溶膠產生系統，其中該系統包括一含有所述電池與所述控制單元之裝置部件、及一用於收納氣溶膠形成物質之可更換匣體，其中該控制單元構造成偵測該可替換匣體是否連接到該裝置部件，且其中該控制單元進一步構造成當該控制單元偵測到該可替換匣體連接到該裝置部件時則防止該電池充電。
7. 一種用於控制氣溶膠產生系統之方法，其中該方法包括下列步驟：i)提供一氣溶膠產生系統，該氣溶膠產生系統包含一用於汽化氣溶膠形成物質之電加熱器、一用於供電該電加熱器之電池及一控制單元，ii)藉由該控制單元，偵測該電加熱器是否進行操作及該電池是否正在充電；及iii)當該電加熱器進行操作時，藉由該控制單元防止該電池充電；及iv)當該電池正在充電時，藉由該控制單元防止該電加熱器操作。
8. 如請求項7所述之方法，其更包括下列步驟：當一USB連接線連接到所述系統的USB連接埠時，藉由該控制單元偵測該電池充電。
9. 如請求項7或8所述之方法，其中該氣溶膠產生系統包括一含有所述電池與所述控制單元之裝置部件、與一用於收納氣溶膠形成物質之可更換匣體，且其中該 方法更包括下列步驟：藉由該控制單元偵測該可更換匣體是否連接到該裝置部件；且當該控制單元偵測到該可更換匣體連接到該裝置部件之時，則藉由該控制單元防止該電池充電。
10. 如前述請求項7至9中任一項所述之方法，其更包括下列步驟：藉由該控制單元偵測該電加熱器的啟動；且當偵測到該電加熱器的啟動時，藉由該控制單元防止該電池充電。
11. 如前述請求項7至10中任一項所述之方法，其更包括下列步驟：藉由該控制單元偵測該電加熱器的啟動；且當該電池正在充電時，藉由該控制單元防止在偵測到該電加熱器的啟動之後的該加熱器操作。