Генерирующая аэрозоль система с функцией определения уровня жидкости и способ определения уровня жидкости в генерирующей аэрозоль системе
Предложена электрическая генерирующая аэрозоль система (100), содержащая часть (113) для хранения жидкости, хранящую жидкость (115), из которой может генерироваться аэрозоль; электрический нагреватель (119); капиллярный фитиль (117), расположенный между жидкостью (115) в части (113) для хранения жидкости и электрическим нагревателем (119) и выполненный с возможностью переноса жидкости (115) из части (113) для хранения жидкости к электрическому нагревателю (119); и электрическую схему (109), соединенную с электрическим нагревателем (119) и выполненную с возможностью: активации электрического нагревателя (119) в течение периода испарения в ответ на ввод команды пользователем для испарения жидкости (115) в капиллярном фитиле (117); активации нагревателя (119) в течение второго периода спустя первое заданное время после окончания периода испарения; регистрации результата измерения температуры нагревателя (119) в течение второго периода и определения уровня жидкости в части (113) для хранения жидкости на основе результата измерения температуры. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.
Настоящее изобретение относится к электрической генерирующей аэрозоль системе. В частности, настоящее изобретение относится к электрической генерирующей аэрозоль системе, в которой образующий аэрозоль субстрат является жидким и заключен в части для хранения жидкости.
В WO 2012/085203 A1 раскрыта курительная система с электрическим нагревом, имеющая часть для хранения жидкости. Часть для хранения жидкости содержит жидкий образующий аэрозоль субстрат и соединена с испарителем, содержащим электрический нагреватель, который получает питание от батарейного источника питания. Электрический нагреватель активируется в результате всасывания, осуществляемого пользователем на мундштуке. Нагреваемый образующий аэрозоль субстрат, заключенный в испарителе, испаряется посредством активированного нагревателя. Образующийся пар захватывается воздухом, втягиваемым вдоль испарителя или через него в результате всасывания, осуществляемого пользователем, и охлаждается с образованием аэрозоля. Генерируемый аэрозоль втягивается внутрь мундштука и затем в рот пользователя. Величина убыли жидкого образующего аэрозоль субстрата определяется на основе связи между мощностью, подаваемой на нагревательный элемент, и результирующим изменением температуры нагревательного элемента при его активации. Определенная таким образом величина убыли отображается для пользователя.
Такой подход основан на том факте, что чем меньше количество жидкости вблизи нагревательного элемента при заданной подаваемой мощности, тем с более высокой скоростью будет нагреваться нагревательный элемент. Таким образом, если жидкий образующий аэрозоль субстрат израсходован до такого уровня, при котором имеет место значительное уменьшение количества жидкости вблизи нагревательного элемента при активации нагревателя пользователем, то будет иметь место намного более значительное изменение температуры нагревательного элемента, чем при нормальных условиях, когда часть для хранения жидкости заполнена жидкостью. Это означает, что убыль жидкости может быть определена лишь тогда, когда уровень жидкости в части для хранения жидкости значительно снизился. Это также означает, что уровень жидкости может быть определен лишь тогда, когда пользователь осуществляет всасывание на мундштуке.
Было бы желательно создать такую генерирующую аэрозоль систему, которая определяла бы уровень жидкости в части для хранения жидкости более точно, особенно тогда, когда часть для хранения жидкости не является по существу пустой.
В первом аспекте настоящего изобретения предложена электрическая генерирующая аэрозоль система, содержащая:
часть для хранения жидкости, хранящую жидкость, из которой может генерироваться аэрозоль;
электрический нагреватель;
капиллярный фитиль, расположенный между жидкостью в части для хранения жидкости и электрическим нагревателем и выполненный с возможностью переноса жидкости из части для хранения жидкости к электрическому нагревателю; и
электрическую схему, соединенную с электрическим нагревателем и выполненную с возможностью:
активации электрического нагревателя в течение периода испарения в ответ на входную команду от пользователя с целью испарения жидкости в капиллярном фитиле,
активации, спустя первое заданное время после окончания периода испарения, нагревателя в течение второго периода, причем первое заданное время короче времени, необходимого для того, чтобы количество жидкости в фитиле достигло равновесия после окончания периода испарения,
регистрации результата измерения температуры нагревателя в течение второго периода или сразу же после его окончания и
определения уровня жидкости в части для хранения жидкости на основе результата измерения температуры.
В течение периода испарения жидкость в фитиле испаряется под действием тепла, генерируемого электрическим нагревателем. Это означает, что жидкость из части для хранения жидкости будет втягиваться внутрь капиллярного фитиля за счет капиллярного действия для замещения испаренной жидкости. Скорость, с которой жидкость втягивается внутрь фитиля, зависит от уровня жидкости в части для хранения жидкости. В случае наличия большого количества жидкости в части для хранения жидкости, жидкость будет втягиваться внутрь фитиля с более высокой скоростью, чем в случае, если в части для хранения жидкости осталось лишь небольшое количество жидкости,
В контексте данного документа термин «уровень жидкости» относится к количеству жидкости в части для хранения жидкости. Оно может быть выражено в процентах или в виде пропорциональной доли от максимального количества жидкости, или оно может быть выражено в виде абсолютного количества жидкости. Указанное количество может представлять собой массу или объем жидкости, или плотность жидкости внутри несущего материала.
Как было описано выше, при заданной мощности, подаваемой на электрический нагреватель, скорость повышения температуры нагревателя зависит от окружающей среды вокруг нагревателя и, в частности, от количества жидкости вблизи нагревателя. Чем меньше количество жидкости вблизи нагревательного элемента, тем выше температура, до которой будет нагреваться нагревательный элемент, при заданной подаваемой мощности. Таким образом, измерение температуры, осуществляемое в течение указанного второго периода или сразу же после окончания этого второго периода, обеспечивает информацию о количестве жидкости в фитиле и, следовательно, о скорости, с которой жидкость была втянута внутрь фитиля после окончания периода испарения. Измерение температуры предпочтительно осуществляют в течение второго периода, однако оно может быть осуществлено сразу же после окончания второго периода. Выражение «сразу же после окончания» в контексте данного документа означает «спустя время, составляющее от 0 до 2 секунд» после окончания второго периода. В случае, если измерение температуры осуществляют после окончания указанного второго периода, это предпочтительно осуществляют спустя время, составляющее от 0 до 0,5 секунды после окончания второго периода.
Электрическая генерирующая аэрозоль система может представлять собой электрическую курительную систему. Электрическая генерирующая аэрозоль система может быть выполнена с возможностью доставки аэрозоля пользователю через мундштучную часть. Пользователь может осуществлять затяжку на мундштучной части для втягивания воздуха внутрь системы и вытягивания генерируемого аэрозоля из системы в легкие пользователя. Воздушный поток, создаваемый в результате осуществления затяжки пользователем, может обнаруживаться и использоваться как инициирующий фактор для начала периода испарения. Период испарения может также быть завершен в момент, зависящий от обнаружения воздушного потока через систему.
Тот факт, что первое заданное время является более коротким, чем время, необходимое для достижения равновесия количеством жидкости в фитиле после окончания периода испарения, преимущественно означает, что измерение температуры осуществляют в то время, пока все еще происходит капиллярное затекание жидкости в капиллярный фитиль, и результат измерения температуры непосредственно связан со скоростью затекания жидкости. Термин «равновесие» в контексте данного документа обозначает условие, при котором жидкость более не втягивается внутрь фитиля вследствие того, что фитиль насыщен или достигнуто гидростатическое равновесие с жидкостью внутри части для хранения жидкости.
Тем не менее, время, затрачиваемое на достижение равновесия, может зависеть от уровня жидкости внутри части для хранения жидкости. Возможно, что первое заданное время составляет больше, чем время, необходимое для того, чтобы количество жидкости в фитиле достигло равновесия после окончания периода испарения при определенных условиях, например когда часть для хранения жидкости относительно заполнена жидкостью, и что оно меньше, чем время, необходимое для того, чтобы количество жидкости в фитиле достигло равновесия после окончания периода испарения, когда часть для хранения жидкости становится пустой.
Предпочтительно, электрическая схема выполнена с возможностью активации нагревателя таким образом, чтобы температура нагревателя была ниже, чем температура испарения жидкости, в течение второго периода. Это означает, что обеспечивается возможность определения уровня жидкости без испарения значительного количества жидкости. В результате сокращается потребление жидкости и снижается вероятность конденсации генерируемого аэрозоля внутри системы вследствие того, что он не был вытянут пользователем наружу в результате затяжек, осуществляемых пользователем.
Предпочтительно, этап активации нагревателя в течение второго периода осуществляют лишь при отсутствии дополнительной входной команды от пользователя в течение первого заданного времени. Предпочтительно, этап активации нагревателя в течение второго периода включает в себя подачу заданной мощности на нагреватель.
Путем измерения температуры нагревателя в течение периода, когда пользователь не осуществляет затяжек на устройстве, обеспечивают возможность получения более достоверных результата измерения. Температура нагревателя может зависеть не только от количества жидкости вблизи нагревателя, но также и от других факторов, один из которых может представлять собой скорость воздушного потока после нагревателя. Воздушный поток после нагревателя, создаваемый в результате осуществления затяжек пользователем, может обладать охлаждающим действием на нагреватель. Воздушный поток, создаваемый в результате осуществления затяжек пользователем, не является стабильным от затяжки к затяжке, и это неизбежно снижает достоверность определения уровня жидкости на основе температуры во время осуществления затяжек пользователем. Путем измерения температуры в то время, когда пользователь не осуществляет затяжек, обеспечивается независимость результата измерения от интенсивности затяжек, осуществляемых пользователем.
Наиболее предпочтительные способы определения уровней жидкости в системах этого типа были основаны на измерении потребления жидкости путем отслеживания активации нагревателя. Это требует знания начального уровня жидкости и основано на хранении данных об активации нагревателя в течение некоторого времени. Настоящее изобретение не требует хранения каких-либо данных об активации нагревателя или знания начального уровня жидкости. Это особенно полезно в случае систем, в которых часть для хранения жидкости может повторно заправляться пользователем до разных уровней.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью активации нагревателя в течение третьего периода спустя второе заданное время после окончания второго периода, для регистрации результата измерения температуры нагревателя в течение третьего периода и для определения уровня жидкости в части для хранения жидкости на основе комбинации результата измерения температуры нагревателя в течение третьего периода и результата измерения температуры нагревателя в течение второго периода. В частности, уровень жидкости в части для хранения жидкости может быть определен на основе разности между результатом измерения температуры нагревателя в течение третьего периода и результатом измерения температуры нагревателя в течение второго периода.
Результат измерения температуры нагревателя в течение третьего периода и результат измерения температуры нагревателя в течение второго периода характеризуют количество жидкости вблизи нагревателя в эти периоды времени. Следовательно, разность между указанными результатами измерения характеризует значение скорости капиллярного затекания. Преимущество данного варианта осуществления состоит в том, что он не зависит от уровня жидкости вокруг нагревателя в конце периода испарения. Хотя количество жидкости, оставшееся вблизи нагревателя в конце периода испарения, в целом является достаточно стабильным (и небольшим), в случае, если период испарения был очень коротким (например, вследствие краткости или прерывания затяжки, осуществляемой пользователем), возможны аномально высокие уровни жидкости, оставшейся в фитиле вблизи нагревателя.
В качестве альтернативы или дополнительно, продолжительность периода испарения или общая мощность, подаваемая в течение периода испарения (или некоторые другие параметры периода испарения) могут учитываться при определении уровня жидкости. Можно предположить, что чем продолжительнее период испарения или чем больше мощность, подаваемая в течение периода испарения, тем меньше жидкости будет находиться вблизи нагревателя в конце периода испарения. Это может учитываться при вычислении скорости капиллярного затекания на основе единственного результата измерения температуры.
Предпочтительно, электрическая схема выполнена с возможностью активации нагревателя таким образом, чтобы температура нагревателя была ниже, чем температура испарения жидкости в течение третьего периода.
Предпочтительно, сумма первого заданного времени, первого периода и второго заданного времени составляет меньше, чем время, необходимое для того, чтобы количество жидкости в фитиле достигло равновесия после окончания периода испарения. Это означает, что измерение температуры осуществляют в то время, пока все еще происходит капиллярное затекание жидкости в капиллярный фитиль, при измерении температуры нагревателя в течение третьего периода.
Система может содержать один или более капиллярных фитилей. Указанные один или более капиллярных фитилей выполнены с возможностью переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата из части для хранения жидкости к нагревателю. Указанные один или более капиллярных фитилей могут содержать капиллярный материал. Капиллярный материал представляет собой материал, который активно транспортирует жидкость от одного конца материала к другому.
Структура капиллярного материала может содержать множество мелких каналов или трубок, через которые обеспечивается возможность транспортировки жидкости за счет капиллярного действия. Капиллярный материал может иметь волоконную структуру. Капиллярный материал может иметь губчатую структуру. Капиллярный материал может содержать пучок капилляров. Капиллярный материал может содержать множество волокон. Капиллярный материал может содержать множество прядей. Капиллярный материал может содержать трубки с узким каналом. Волокна, пряди и трубки с узким каналом могут быть по существу выровнены для транспортировки жидкости к генерирующим аэрозоль средствам. Капиллярный материал может содержать комбинацию волокон, прядей и трубок с узким каналом. Капиллярный материал может содержать губкообразный материал. Капиллярный материал может содержать пенообразный материал.
Капиллярный материал может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают в себя губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененные металлические или пластмассовые материалы, волоконный материал, например, изготовленный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, полиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Капиллярный материал может иметь любые подходящие капиллярность и пористость для его использования с жидкостями, имеющими разные физические свойства. Жидкий образующий аэрозоль субстрат имеет такие физические свойства, включая, но без ограничения, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые обеспечивают возможность транспортировки жидкости через капиллярный материал за счет капиллярного действия.
Указанные один или более капиллярных фитилей могут иметь первый конец и второй конец. Первый конец может проходить внутрь части для хранения жидкости для втягивания жидкого образующего аэрозоль субстрата, удерживаемого в части для хранения жидкости, к нагревателю. Второй конец может проходить внутрь воздушного канала генерирующей аэрозоль системы. Второй конец может содержать один или более нагревательных элементов. Первый конец и второй конец могут проходить внутрь части для хранения жидкости. Нагреватель может содержать один или более нагревательных элементов, которые могут быть расположены в центральной области фитиля между первым и вторым концами. При использовании, когда указанные один или более нагревательных элементов активируются в течение периода испарения, жидкость в указанных одном или более капиллярных фитилях испаряется на указанных одном или более нагревательных элементах и вокруг них. Нагревательные элементы могут содержать нагревательную проволоку или нить. Нагревательная проволока или нить может поддерживать или окружать участок указанных одного или более капиллярных фитилей.
Жидкость может иметь такие физические свойства, в том числе вязкость, которые обеспечивают возможность транспортировки жидкости через указанные один или более капиллярных фитилей за счет капиллярного действия.
Жидкость может содержать никотин. Содержащая никотин жидкость может представлять собой матрицу из никотиновой соли. Жидкость может содержать материал растительного происхождения. Жидкость может содержать табак. Жидкость может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые высвобождаются из жидкости при нагреве. Жидкость может содержать гомогенизированный табачный материал. Жидкость может содержать материал, не содержащий табака. Жидкость может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Жидкость может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля представляет собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля и при рабочей температуре системы по существу устойчивы к термической деградации. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают в себя, но без ограничения: 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. Вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.
Жидкость может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы. Жидкость может содержать никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой глицерин. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать как глицерин, так и пропиленгликоль. Концентрация никотина в жидкости может составлять от приблизительно 0,5% до приблизительно 10%.
Несущий материал может быть расположен в части для хранения жидкости для удержания жидкости. Несущий материал может быть изготовлен из любого подходящего абсорбирующего тела или материала, например из вспененного металлического или пластмассового материала, полипропилена, терилена, нейлоновых волокон или керамики. Жидкость может удерживаться в несущем материале перед использованием генерирующей аэрозоль системы. Жидкость может выделяться внутрь несущего материала во время использования. Жидкость может выделяться внутрь несущего материала непосредственно перед использованием. Например, жидкость может быть обеспечена в капсуле. Оболочка капсулы может плавиться при нагреве посредством указанных нагревательных средств и выделять жидкий образующий аэрозоль субстрат внутрь несущего материала. Капсула может заключать в себе твердое вещество в комбинации с жидкостью.
Второй период может составлять от 0,05 до 0,5 секунды. Необходима активация нагревателя лишь на очень короткое время, и температура должна быть измерена до того, как она достигнет температуры испарения жидкости.
Первый заданный период времени может составлять от 0,2 до 2 секунд. Желательно обеспечить короткий период времени охлаждения нагревателя перед его повторной активацией для обеспечения того, чтобы нагреватель вернулся к прогнозируемой температуре и таким образом остался при температуре, меньшей температуры испарения жидкости, в течение следующей активации нагревателя. Тем не менее, как уже пояснялось, желательно также, чтобы температура измерялась в то время, когда жидкость втягивается в фитиль, т.е. до того, как будет достигнуто равновесие. Период времени, выбираемый в качестве первого заданного периода времени, будет зависеть от свойств используемого капиллярного фитиля и от свойств жидкости и нагревателя.
Электрическая схема может содержать память, которая хранит справочную таблицу, связывающую результаты измерения температуры с уровнями жидкости. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью сравнения измеренных температур с сохраненными результатами измерения температуры для определения уровня жидкости. Связь между измеренной температурой или разностью температур и уровнем жидкости в части для хранения жидкости моет быть определена эмпирически для конкретной конструкции генерирующей аэрозоль системы и сохранена в памяти как часть процесса изготовления.
Электрическая схема может содержать любые подходящие компоненты. Электрическая схема может содержать микропроцессор. Микропроцессор может представлять собой программируемый микропроцессор.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью управления подачей мощности на нагреватель. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью подачи заданной мощности на нагреватель. Нагреватель может быть активирован при подаче на него заданной мощности электрической схемой. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью отслеживания мощности, подаваемой на генерирующие аэрозоль средства.
Нагреватель может содержать один или более нагревательных элементов. Указанные один или более нагревательных элементов могут быть расположены надлежащим образом для наиболее эффективного нагрева жидкости в капиллярном фитиле. Указанные один или более нагревательных элементов могут быть выполнены с возможностью нагрева жидкости, главным образом, за счет проводимости. Указанные один или более нагревательных элементов могут быть расположены по существу в непосредственном контакте с жидкостью и фитилем. Указанные один или более нагревательных элементов могут быть выполнены с возможностью переноса тепла к жидкости через один или более теплопроводных элементов.
Указанные один или более электрических нагревательных элементов могут содержать электрорезистивный материал. Подходящие электрорезистивные материалы могут включать в себя: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящую» керамику (например, такую, как дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композитные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала.
Указанные один или более электрических нагревательных элементов могут иметь любую подходящую форму. Например, указанные один или более нагревательных элементов могут иметь форму одного или более нагревательных лезвий. Указанные один или более электрических нагревательных элементов могут иметь форму оболочки или субстрата, имеющих разные электропроводные участки, или форму одной или более электрорезистивных металлических трубок. Нагреватель может содержать одну или более нагревательных нитей в виде катушки, проходящей вокруг фитиля.
Нагреватель может быть по существу плоским. В контексте данного документа термин «по существу плоский» относится к нагревателю, который имеет форму по существу двумерного топологического элемента. Таким образом, по существу плоский нагреватель проходит в двух направлениях вдоль поверхности на значительно большее расстояние, чем в третьем направлении. В частности, размеры по существу плоского нагревателя в двух направлениях в пределах указанной поверхности составляют по меньшей мере в 5 раз больше, чем в третьем направлении, перпендикулярном этой поверхности. Примером по существу плоского нагревателя является структура между двумя по существу параллельными поверхностями, в которой расстояние между этими двумя поверхностями значительно меньше, чем протяженность в пределах этих поверхностей. В некоторых вариантах осуществления по существу плоский нагреватель является планарным. В других вариантах осуществления по существу плоский нагреватель изогнут вдоль одного или более направлений, с образованием, например, куполообразной формы или мостовой формы.
Нагреватель может содержать множество нагревательных нитей. Термин «нить» используется в настоящем описании для обозначения электрического тракта, расположенного между двумя электрическими контактами. Нить может произвольным образом разветвляться и расходиться на несколько путей или нитей соответственно, либо несколько электрических путей могут сходиться в ней в один путь. Форма поперечного сечения нити может быть круглой, квадратной, плоской или любой другой. Нить может быть расположена прямолинейным или криволинейным образом.
Множество нитей может быть расположено в виде матрицы нитей, например они могут быть расположены параллельно друг другу. Нити могут образовывать сетку. Сетка может быть тканой или нетканой. Множество нитей может быть расположено смежно или в контакте с капиллярным фитилем, удерживающим образующий аэрозоль субстрат. Нити могут образовывать промежутки между собой, и эти промежутки могут иметь ширину от 10 мкм до 100 мкм. Нити способны создавать капиллярный эффект в указанных промежутках, так что при использовании жидкость, подлежащая испарению, втягивается в эти промежутки, увеличивая площадь контакта между нагревательным узлом и жидкостью.
В одном примере нагреватель содержит сетку из нитей, выполненных из нержавеющей стали 304L. Нити имеют диаметр приблизительно 16 мкм. Указанная сетка соединена с электрическими контактами, которые отделены друг от друга зазором и образованы из медной фольги, имеющей толщину приблизительно 30 мкм. Электрические контакты выполнены на полиимидной подложке, имеющей толщину приблизительно 120 мкм. Нити, образующие указанную сетку, образуют промежутки между собой. Указанные промежутки в данном примере имеют ширину приблизительно 37 мкм, хотя могут использоваться и промежутки большего или меньшего размера. Использование сетки с указанными примерными размерами обеспечивает возможность образования менисков образующего аэрозоль субстрата в указанных промежутках и возможность втягивания образующего аэрозоль субстрата сеткой нагревательного узла за счет капиллярного действия. Нагреватель расположен в контакте с капиллярным фитилем, удерживающим жидкий образующий аэрозоль субстрат. Капиллярный материал удерживается внутри жесткого корпуса, и нагреватель проходит поперек отверстия в корпусе.
Нагревательные средства могут представлять собой индукционные нагревательные средства.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью измерения электрического сопротивления указанных одного или более электрических нагревательных элементов. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью измерения электрического сопротивления указанных одного или более электрических нагревательных элементов путем измерения тока через указанные один или более электрических нагревательных элементов и напряжения на указанных одном или более электрических нагревательных элементах. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения электрического сопротивления по меньшей мере одного нагревательного элемента на основе измеренных тока и напряжения. Электрическая схема может содержать резистор, имеющий известное сопротивление и соединенный последовательно с указанным по меньшей мере одним нагревательным элементом, и электрическая схема может быть выполнена с возможностью измерения тока через указанный по меньшей мере один нагревательный элемент путем измерения напряжения на указанном резисторе с известным сопротивлением и определения тока через указанный по меньшей мере один нагревательный элемент на основе измеренного напряжения и известного сопротивления.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения температуры указанных одного или более нагревательных элементов на основе результата измерения электрического сопротивления. В случае, если указанные один или более нагревательных элементов имеют подходящие характеристики, такие как подходящий температурный коэффициент сопротивления, температура указанных одного или более нагревательных элементов может быть определена на основе результата измерения электрического сопротивления указанных одного или более нагревательных элементов.
Электрическая генерирующая аэрозоль система может содержать два датчика температуры: первый датчик температуры и второй датчик температуры. Первый датчик температуры может представлять собой датчик температуры, расположенный в части для хранения жидкости для измерения температуры жидкого образующего аэрозоль субстрата, удерживаемого в части для хранения жидкости. Второй датчик температуры может быть выполнен с возможностью измерения температуры нагревателя.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью определения того, каким образом - на основе заранее определенного уровня жидкости или на основе сохраненных данных об активации нагревателя - будет осуществляться следующая активация нагревателя в течение второго периода спустя первое заданное время после окончания периода испарения. Может быть необходима или желательна последующая активация нагревателя после каждого периода испарения. Например, может быть желательно редкое определение уровня жидкости, если последнее определение показало, что уровень жидкости является высоким, например свыше 50% от максимальной емкости. Может быть желательно более частое определение уровня жидкости по мере снижения уровня жидкости. Может быть целесообразно определение уровня жидкости лишь после окончания первого периода испарения в каждом сеансе использования системы. В случае курительной системы это означает определение уровня жидкости лишь после первой затяжки в каждом сеансе курения.
При определении уровня жидкости могут учитываться дополнительные параметры, в том числе одно или более из следующего: ориентация устройства, температура жидкости, окружающая температура, тип жидкости и тип узла с нагревателем и фитилем. Например, система может содержать один или более акселерометров для определения ориентации системы. Ориентация системы может влиять на скорость капиллярного затекания и поэтому она может учитываться при определении уровня жидкости. Электрическая схема может использоваться с разными частями для хранения жидкости и разными нагревателями. Скорость капиллярного затекания может зависеть от свойств фитиля и жидкости. Температура нагревателя при заданной подаваемой мощности может зависеть от характеристик нагревателя. Идентичность типа жидкости и типа нагревателя в системе может использоваться для определения уровня жидкости.
Электрическая генерирующая аэрозоль система может дополнительно содержать интерфейс пользователя, причем электрическая схема может быть выполнена с возможностью отображения уровня жидкости в части для хранения жидкости с помощью интерфейса пользователя. Интерфейс пользователя может представлять собой экран, один или более визуальных индикаторов, таких как светодиоды, звуковой индикатор, такой как динамик, тактильный индикатор или некоторую комбинацию разных индикаторов.
Уровень жидкости может отображаться для пользователя в виде абсолютного количества жидкости, в процентах от максимального уровня жидкости или путем указания того, больше или меньше уровень жидкости, чем пороговый уровень жидкости. Уровень жидкости может представлять собой средний уровень жидкости, полученный на основе множества результатов определения уровня жидкости. Уровень жидкости, определенный на основе скорости капиллярного затекания, может комбинироваться с другими результатами определения уровня жидкости и с оценочными или измеренными значениями потребления жидкости, например с оценочными значениями потребления, основанными на времени активации нагревателя, для получения уточненных оценочных значений уровня жидкости.
Генерирующая аэрозоль система может содержать один или более электрических источников питания. Источник питания может представлять собой батарею. Батарея может представлять собой батарею на основе лития, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную, литий-титанатную или литий-полимерную батарею. Батарея может представлять собой никель-металлогидридную батарею или никель-кадмиевую батарею. Источник питания может представлять собой другой вид устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке и быть выполнен с возможностью осуществления множества циклов зарядки и разрядки. Источник питания может иметь емкость, которая обеспечивает возможность накопления энергии, достаточной для одного или более сеансов курения; например, источник питания может иметь емкость, достаточную 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 иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности осуществления предварительно заданного количества затяжек или отдельных активаций нагревательных средств и исполнительного элемента.
Генерирующая аэрозоль система, может содержать пользовательское средство ввода, такое как переключатель или кнопка. Таким образом обеспечивается возможность включения системы пользователем. С помощью указанных переключателя или кнопки может осуществляться активация генерирующих аэрозоль средств. С помощью указанных переключателя или кнопки может осуществляться инициирование генерирования аэрозоля. С помощью указанных переключателя или кнопки может осуществляться подготовка электронного блока управления к ожиданию входного сигнала от детектора затяжки.
Генерирующая аэрозоль система может содержать корпус. Корпус может быть удлиненным. Корпус может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают в себя металлы, сплавы, пластмассы или композитные материалы, содержащие один или более таких материалов, или термопласты, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Материал может быть легким и нехрупким.
Корпус может содержать полость для размещения источника питания. Корпус может содержать мундштук. Мундштук может содержать по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха и по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздуха. Мундштук может содержать более чем одно впускное отверстие для воздуха. Одно или более впускных отверстий для воздуха обеспечивают возможность снижения температуры аэрозоля перед его доставкой пользователю и возможность снижения концентрации аэрозоля перед его доставкой пользователю.
Генерирующая аэрозоль система может быть портативной. Генерирующая аэрозоль система, может иметь размер, сопоставимый с размером обычной сигары или сигареты. Генерирующая аэрозоль система может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Генерирующая аэрозоль система может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.
Генерирующая аэрозоль система может содержать основной модуль и картридж. Основной модуль может содержать электрическую схему. Картридж может содержать часть для хранения жидкости, предназначенную для удержания жидкости. Основной модуль может быть выполнен с возможностью съемного размещения в нем картриджа.
Основной модуль может содержать один или более источников питания. Основной модуль может содержать нагреватель. Картридж может содержать нагреватель. В случае, если картридж содержит нагреватель, этот картридж может именоваться «картомайзером».
Генерирующая аэрозоль система может содержать генерирующий аэрозоль компонент, содержащий нагреватель. Генерирующий аэрозоль компонент может быть выполнен отдельно от основного модуля и картриджа. Генерирующий аэрозоль компонент может быть съемно размещен в основном модуле и/или в картридже.
Картридж может быть съемно соединен с основным модулем. Картридж может быть снят с основного модуля в случае, если жидкость израсходована. Картридж предпочтительно является
одноразовым. Тем не менее, картридж может быть многоразовым, и этот картридж может иметь возможность повторной заправки жидкостью. Картридж может быть выполнен с возможностью его замены в основном модуле. Основной модуль может быть многоразовым.
В контексте данного документа термин «съемно размещен» используется в том смысле, что обеспечивается возможность взаимного соединения и разъединения картриджа и основного модуля без значительного повреждения как основного модуля, так и картриджа.
Во втором аспекте настоящего изобретения предложен способ определения уровня жидкости в электрической генерирующей аэрозоль системе, содержащей часть для хранения жидкости, хранящую жидкость, из которой может генерироваться аэрозоль; электрический нагреватель; капиллярный фитиль, расположенный между жидкостью в части для хранения жидкости и электрическим нагревателем и выполненный с возможностью переноса жидкости из части для хранения жидкости к электрическому нагревателю; и электрическую схему, соединенную с электрическим нагревателем и выполненную с возможностью управления активацией электрического нагревателя; способ включает в себя этапы, на которых:
активируют электрический нагреватель в течение периода испарения в ответ на входную команду от пользователя для испарения жидкости в капиллярном фитиле;
спустя первое заданное время после окончания периода испарения, активируют нагреватель в течение второго периода, причем продолжительность первого периода короче, чем время, необходимое для того, чтобы количество жидкости в капиллярном фитиле достигло равновесия после окончания периода испарения;
регистрируют результат измерения температуры нагревателя во время или сразу же после окончания второго периода; и
определяют уровень жидкости в части для хранения жидкости на основе результата измерения температуры.
Способ может дополнительно включать в себя этапы, на которых активируют нагреватель в течение третьего периода спустя второе заданное время после окончания второго периода; регистрируют результат измерения температуры нагревателя в течение третьего периода; и определяют уровень жидкости в части для хранения жидкости на основе комбинации результата измерения температуры нагревателя в течение третьего периода и результата измерения температуры нагревателя в течение второго периода. В частности, уровень жидкости в части для хранения жидкости может быть определен на основе разности между результатом измерения температуры нагревателя в течение третьего периода и результатом измерения температуры нагревателя в течение второго периода.
В третьем аспекте настоящего изобретения предложен компьютерочитаемый носитель для хранения, содержащий сохраненную на нем компьютерную программу, которая, при ее выполнении программируемой электрической схемой в электрической генерирующей аэрозоль системе, содержащей часть для хранения жидкости, хранящую жидкость, из которой может генерироваться аэрозоль; электрический нагреватель; капиллярный фитиль, расположенный между жидкостью в части для хранения жидкости и электрическим нагревателем и выполненный с возможностью переноса жидкости из
части для хранения жидкости к электрическому нагревателю; и программируемую электрическую схему, соединенную с электрическим нагревателем и выполненную с возможностью управления активацией электрического нагревателя, инициирует выполнение программируемой электрической схемой способа согласно второму аспекту настоящего изобретения.
Следует понимать, что настоящее изобретение может быть осуществлено в виде обновления программного обеспечения на существующих аппаратных средствах. В частности, возможно обеспечение обновления программного обеспечения для существующих генерирующих аэрозоль систем, которые содержат программируемый микропроцессор для управления работой системы; и интерфейс данных, который обеспечивает возможность загрузки программного обеспечения в указанный микропроцессор.
Признаки настоящего изобретения, описанные в отношении одного аспекта настоящего изобретения, могут быть применены к другим аспектам настоящего изобретения. Конкретные признаки, с которыми выполнена электрическая схема согласно первому аспекту, могут быть применены к способу согласно второму аспекту настоящего изобретения.
Настоящее изобретение будет далее описано лишь на примерах, со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан один пример электрической генерирующей аэрозоль системы, имеющей часть для хранения жидкости;
на фиг. 2 показан график, представляющий пять медиан температурных профилей нагревательного элемента во время множества затяжек на электрической генерирующей аэрозоль системе;
на фиг. 3 показана иллюстрация капиллярного затекания жидкости при низком уровне жидкости;
на фиг. 4 показана иллюстрация капиллярного затекания жидкости из части для хранения жидкости в несущий материал;
на фиг. 5 показана иллюстрация активации нагревателя согласно первому аспекту настоящего изобретения; и
на фиг. 6 показана иллюстрация активации нагревателя согласно второму аспекту настоящего изобретения.
На фиг. 1 показан один пример электрической образующей аэрозоль согласно настоящему изобретению. Тем не менее, возможно множество других примеров. Фиг. 1 является схематичной. В частности, компоненты показаны не в масштабе, как по отдельности, так и по отношению друг к другу. В генерирующей аэрозоль системе необходимо включение или размещение образующего аэрозоль субстрата. В генерирующей аэрозоль системе необходимы нагреватель для генерирования аэрозоля из жидкости и фитиль или капиллярный материал для переноса жидкости к нагревателю. Однако другие аспекты системы могут быть изменены. Например, могут быть изменены внешние форма и размер корпуса.
На фиг. 1 устройство представляет собой курительное устройство, имеющее часть для хранения жидкости. Курительное устройство 100 по фиг. 1 содержит корпус 101, имеющий мундштучный конец103 и основный конец 105. В основном конце выполнены электрический источник питания в виде батареи 107, электрическая схема в виде аппаратных средств 109 и устройство 111 для обнаружения затяжек. В мундштучном конце выполнены часть для хранения жидкости в виде картриджа 113, заключающего в себе жидкость 115, капиллярный фитиль 117 и нагреватель 119, содержащий по меньшей мере один нагревательный элемент. Следует отметить, что нагреватель на фиг. 1 показан лишь схематично. Один конец капиллярного фитиля 117 проходит внутрь картриджа 113, а другой конец капиллярного фитиля 117 окружен нагревателем 119. Нагреватель соединен с электрической схемой посредством соединений 121. Корпус 101 содержит также впускное отверстие 123 для воздуха, выпускное отверстие 125 для воздуха на мундштучном конце и камеру 127 для образования аэрозоля.
При использовании работа происходит следующим образом. Жидкость 115 переносится за счет капиллярного действия из части 113 для хранения жидкости от конца фитиля 117, который проходит внутрь части для хранения жидкости, к другому концу фитиля, который окружен нагревателем 119. Когда пользователь осуществляет затяжку на генерирующей аэрозоль системе через выпускное отверстие 125 для воздуха, окружающий воздух втягивается через впускное отверстие 123 для воздуха. В компоновке, показанной на фиг. 1, система 111 обнаружения затяжек 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.
Образовавшийся перенасыщенный пар смешивается с потоком воздуха и переносится в нем от впускного отверстия 123 для воздуха. В камере 127 для образования аэрозоля пар конденсируется с образованием вдыхаемого аэрозоля, который переносится к выпускному отверстию 125 и далее - в рот пользователя.
Испаренная жидкость замещается новой жидкостью, перемещающейся по фитилю 117 за счет капиллярного действия.
Капиллярный фитиль может быть выполнен из различных пористых или капиллярных материалов и предпочтительно имеет известную заданную капиллярность. Примеры включают в себя материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков. Для адаптации к разным физическим свойствам жидкости, таким как плотность, вязкость, поверхностное натяжение и давление пара, могут использоваться фитили разной пористости. Фитиль должен быть пригоден для того, чтобы обеспечивать возможность доставки требуемого количества жидкости к нагревательному элементу.
Нагреватель в данном примере содержит нагревательную проволоку или нить, проходящую вокруг капиллярного фитиля. Температуру нагревательного элемента измеряют путем измерения сопротивления нагревателя. Нагревательная проволока имеет температурный коэффициент сопротивления, который обеспечивает возможность осуществления точного определения температуры нагревателя на основе результата измерения электрического сопротивления. Электрическая схема может содержать резистор, имеющий известное сопротивление и соединенный последовательно с нагревательным проводом, и электрическая схема может быть выполнена с возможностью измерения тока через указанный по меньшей мере один нагревательный элемент путем измерения напряжения на указанном резисторе с известным сопротивлением и определения тока через указанный по меньшей мере один нагревательный элемент на основе измеренного напряжения и известного сопротивления.
Скорость повышения температуры нагревательного элемента при заданной величине мощности, подаваемой на нагреватель, зависит от окружающей среды вокруг нагревателя и, в частности, она зависит от количества жидкости вблизи нагревателя. Чем больше жидкости находится вокруг нагревательного элемента, тем больше будут потери тепла в жидкость, что будет снижать скорость повышения температуры нагревательного элемента. Таким образом, температура нагревательного элемента во время его нагрева зависит от количества жидкости в фитиле, которое, в свою очередь, зависит от скорости капиллярного затекания жидкости в период времени, предшествующий достижению равновесия.
На фиг. 2 показан график, представляющий пять медиан температурных профилей, измеренных во время множества затяжек на генерирующей аэрозоль системе, когда электрический нагреватель активирован в ответ на запрос генерирования аэрозоля от пользователя. Температура Т нагревательного элемента отложена по оси y, а время затяжек отложено по оси x. Кривая 201 представляет собой медиану первой группы затяжек, и продолжительность каждой затяжки составляет 2 секунды. Аналогичным образом, кривая 203 представляет собой медиану второй группы затяжек, кривая 205 представляет собой медиану третьей группы затяжек, кривая 207 представляет собой медиану четвертой группы затяжек и кривая 208 представляет собой медиану пятой группы затяжек. На каждой кривой вертикальные столбики (например, обозначенные через 209) показывают среднеквадратическое отклонение вокруг медианы при указанных температурах. Таким образом, показано изменение измеренной температуры в течение срока службы части для хранения жидкости. Такое поведение наблюдалось и было подтверждено для всех испарявшихся жидких составов и для всех использовавшихся уровней мощности.
Как можно видеть на фиг. 2, температурная реакция нагревательного элемента достаточно стабильна в пределах кривых 201, 203 и 205. Иначе говоря, среднеквадратическое отклонение вокруг медианы для первых трех групп затяжек достаточно мало. В пределах кривой 207 отмечаются два эффекта. Во-первых, среднеквадратическое отклонение вокруг медианы для третьей группы затяжек больше. Во-вторых, температура нагревательного элемента во время каждой затяжки значительно повышалась. Эти два эффекта являются результатом опустения части для хранения жидкости, вследствие чего меньшее количество жидкости доставляется через фитиль к нагревателю.
В пределах кривой 208 среднеквадратическое отклонение вокруг медианы для пятой группы затяжек снова составляет меньше. Иначе говоря, температурный диапазон в пределах затяжек является достаточно стабильным. Тем не менее, температура нагревательного элемента во время каждой затяжки дополнительно повышается. Это обусловлено тем, что часть для хранения жидкости является по существу пустой.
Повышение температуры на кривой 207, по сравнению с кривой 205, особенно заметно по истечении приблизительно 0,4 секунды с начала затяжки (показано точечной линией 211). Следовательно, по истечении 0,4 секунды с начала затяжки обеспечивается возможность точного определения изменений количества жидкости вблизи нагревательного элемента на основе уровня температуры нагревательного элемента.
Фиг. 2 показывает, что имеет место выраженное повышение температуры нагревательного элемента по мере опустения части для хранения жидкости. Это особенно заметно по истечении первых 0,4 секунды с начала затяжки. Это повышение температуры может использоваться для определения того факта, что часть для хранения жидкости пуста или по существу пуста.
На фиг. 2 можно также видеть, что наклон температурного профиля в промежутке между 0 секунд и 0,2 секунды увеличивается по мере опустения части для хранения жидкости. Таким образом, путем измерения скорости повышения температуры в течение начального периода затяжки в пределах срока годности части для хранения жидкости, обеспечивается возможность получения альтернативных или дополнительных средств для определения количества оставшейся жидкости в части для хранения жидкости.
Тем не менее, данная методика может также использоваться для определения уровня жидкости даже в том случае, если часть для хранения жидкости является сравнительно полной, при условии, что измерение осуществляется в то время, когда жидкость втягивается в фитиль после окончания периода испарения. Скорость капиллярного затекания жидкости в фитиль зависит от уровня жидкости в части для хранения жидкости. Скорость капиллярного затекания может быть определена путем определения количества жидкости в фитиле в первый момент времени, определения количества жидкости в фитиле спустя заданное время (в то время, когда все еще происходит капиллярное затекание жидкости в фитиль) и затем деления разности полученных количеств жидкости на указанное заданное время. Количество жидкости в фитиле связано с температурой нагревательного элемента в начальный период активации нагревателя, как описано выше. Таким образом, путем измерения температуры нагревательного элемента в разные моменты времени, когда все еще происходит втягивание жидкости в фитиль, обеспечивается возможность получения значения скорости капиллярного затекания.
Фиг. 3 иллюстрирует один пример того, каким образом уровень жидкости в части для хранения жидкости может влиять на скорость, с которой происходит капиллярное затекание жидкости к нагревательному элементу. Фитиль 300 по фиг. 3 представляет собой пучок волокон, которые по существу образуют множество капиллярных трубок, через которые втягивается жидкость. Нагревательный элемент 310 в виде спиральной нити намотан вокруг одного конца фитиля 300. Противоположный конец фитиля проходит внутрь емкости 320 для хранения жидкости, которая наполовину заполнена жидкостью. Фиг. 3 иллюстрирует процесс втягивания жидкости вверх по фитилю 300 к нагревательному элементу 310, причем начальное состояние показано слева, а конечное состояние (равновесие) показано справа. При наклоне системы, как показано на фиг. 3, происходит уменьшение площади поверхности фитиля и, более конкретно, площади поверхности конца фитиля, контактирующей с жидкостью. В результате уменьшается скорость капиллярного затекания. Жидкость переносится в боковом направлении через фитиль внутрь той области фитиля, которая не находится в контакте с жидкостью. Это является более медленным процессом, чем капиллярное затекание вверх по капиллярным трубкам.
Чем ниже уровень жидкости, тем меньше площадь поверхности конца фитиля, контактирующая с жидкостью и, следовательно, тем ниже скорость капиллярного затекания. Разумеется, система не всегда будет наклонена под одним определенным углом к вертикали, но она не будет и оставаться строго вертикальной. Кроме того, в этом состоянии некоторое количество жидкости будет втягиваться внутрь фитиля через боковые стенки фитиля. В целом, чем ниже уровень жидкости в жидкостной емкости, тем ниже скорость капиллярного затекания жидкости в фитиль.
На фиг. 4 показан второй пример того, каким образом уровень жидкости влияет на скорость капиллярного затекания. На фиг.4 показаны фитиль 400, нагревательный элемент 410 и жидкостная емкость 420, такая же, как на фиг. 3. Однако в примере по фиг. 4 жидкостная емкость 420 содержит несущий материал 430 для жидкости. По мере потребления жидкости в жидкостной емкости и падения уровня жидкости, жидкость распределяется по несущему материалу и таким образом плотность жидкости падает. Это означает, что по мере падения уровня жидкости уменьшается количество жидкости, контактирующей с концом фитиля. В результате уменьшается скорость капиллярного затекания. На фиг. 4а показана относительно полная жидкостная емкость, а на фиг 4b показана менее полная жидкостная емкость, с соответствующим снижением скорости капиллярного затекания вверх по фитилю.
Определение уровня жидкости на основе скорости капиллярного затекания может быть осуществлено несколькими способами. На фиг. 5 показан первый вариант осуществления процесса управления для определения уровня жидкости путем определения скорости капиллярного затекания на основе единственной активации нагревателя. Процесс по фиг. 5 основан на предположении, что после активации нагревателя для испарения жидкости в фитиле, уровень жидкости вблизи фитиля является стабильным. Поэтому значение уровня жидкости сразу же после активации нагревателя пользователем не измеряют, а определяют в ходе процесса калибровки во время изготовления или модификации устройства.
На фиг. 5 показана активация нагревателя в зависимости от времени. Согласно фиг. 5, подачу мощности на нагреватель осуществляют в ответ на осуществляемую пользователем затяжку, что проиллюстрировано в виде периода 500 испарения. Подачу мощности на нагреватель в ответ на осуществляемую пользователем затяжку заканчивают в момент времени t0. В момент времени t0 происходит убыль жидкости в фитиле в результате испарения. В момент времени t1, который представляет собой момент окончания заданного постоянного периода с момента времени t0, снова подают мощность на нагреватель в течение второго периода 510. Второй период 510 является более коротким, чем период 500 испарения, и он является достаточно коротким для того, чтобы температура нагревателя не достигла температуры испарения жидкости в течение второго периода. В момент времени t2, который совпадает с моментом окончания второго периода 510 или близок к нему, измеряют температуру нагревателя. В качестве момента времени t2 выбирают такой момент времени, в который все еще происходит втягивание жидкости в фитиль перед тем, как будет достигнуто равновесие, даже тогда, когда часть для хранения жидкости является полной. Поскольку предполагается, что уровень жидкости в фитиле в момент времени t0 и температура и скорость охлаждения нагревателя являются стабильными от затяжки к затяжке, температура нагревателя в момент времени t2 непосредственно связана со скоростью капиллярного затекания жидкости в фитиль и, следовательно, она связана с уровнем жидкости в части для хранения жидкости, как описано выше.
Эмпирические данные для конкретных конструкций образующего аэрозоль субстрата и для конкретной конструкции системы могут быть сохранены в памяти электрической схемы. Указанные эмпирические данные могут связывать температуру нагревательного элемента в момент времени t2 с количеством жидкости, оставшейся в части для хранения жидкости. Указанные эмпирические данные могут затем использоваться для определения количества оставшейся жидкости, и они могут использоваться для обеспечения информирования пользователя об уровне жидкости или о том, что, согласно оценке, уровень жидкости ниже порогового уровня.
На фиг. 6 показан второй вариант осуществления процесса управления для определения уровня жидкости на основе двух активаций нагревателя. Согласно фиг. 6, подачу мощности на нагреватель осуществляют в ответ на осуществляемую пользователем затяжку, как проиллюстрировано в виде периода 600 испарения. Подачу мощности на нагреватель в ответ на осуществляемую пользователем затяжку заканчивают в момент времени t0. В момент времени t0 происходит убыль жидкости в фитиле в результате испарения. В момент времени t1, который представляет собой момент окончания установленного периода с момента времени t0, снова подают мощность на нагреватель в течение второго периода 610. Второй период 610 является более коротким, чем период 600 испарения, и он является достаточно коротким для того, чтобы температура нагревателя не достигла температуры испарения жидкости. В момент времени t2, который совпадает с моментом окончания второго периода 610 или близок к нему, измеряют температуру нагревателя. В момент времени t3, который представляет собой момент окончания установленного периода с момента времени t0, снова подают мощность на нагреватель в течение третьего периода 620. Третий период 620 также является более коротким, чем период 600 испарения, и он является достаточно коротким для того, чтобы температура нагревателя не достигла температуры испарения жидкости. В момент времени t4, который совпадает с моментом окончания третьего периода 620 или близок к нему, снова измеряют температуру нагревателя. В качестве момента времени t4 выбирают такой момент времени, в который все еще происходит втягивание жидкости в фитиль перед тем, как будет достигнуто равновесие, даже тогда, когда часть для хранения жидкости является полной.
Уровень жидкости в нагревателе в момент времени t2 определяют на основе результата измерения температуры в момент времени t2. Уровень жидкости в нагревателе в момент времени t4 определяют на основе результата измерения температуры в момент времени t4. Скорость капиллярного затекания определяют на основе разности между уровнем жидкости в нагревателе в момент времени t2 и уровнем жидкости в нагревателе в момент времени t4, деленной на разность во времени между t2 и t4. Определенная скорость капиллярного затекания может быть связана с уровнем жидкости в части для хранения жидкости с использованием эмпирических данных, сохраненных в памяти электрической схемы, как описано выше. Таким образом для пользователя обеспечивается возможность отображения уровня жидкости.
Определение уровня жидкости, описанное со ссылками на фиг. 5 или фиг. 6, может осуществляться многократно после следующих друг за другом активаций нагревателя, осуществляемых пользователем, и возможно определение среднего уровня жидкости и его отображение для пользователя. Возможно также комбинирование описанных способов оценки уровня жидкости с другими методиками, такими как методики, в которых потребление жидкости определяется на основе количества или результатов измерения активаций нагревателя, осуществляемых пользователем, для получения уточненного значения уровня жидкости.
Оценочное значение уровня жидкости может также быть модифицировано с учетом влияния других факторов, таких как окружающая температура или температура жидкости, которые способны влиять на скорость капиллярного затекания, или продолжительность периода испарения, которая способна влиять на количество жидкости в фитиле сразу же после окончания периода испарения.
Настоящее изобретение применимо к разным физическим компоновкам фитиля, нагревателя и части для хранения жидкости Эмпирические данные могут быть сохранены для каждой возможной компоновки и для разных жидкостей и пользователей. Например, фитиль может проходить на обоих концах внутрь части для хранения жидкости, при нагревателе, расположенном посередине между указанными двумя концами. Нагреватель, фитиль и часть для хранения жидкости могут также быть выполнены в картридже или «картомайзере» отдельно от электрической схемы. Электрическая схема может хранить эмпирические данные, относящиеся к множеству разных конструкций картриджей или картомайзеров, которые могут хранить разные жидкости.
Настоящее изобретение имеет ряд преимуществ. Благодаря измерению скорости капиллярного затекания, обеспечиваются средства для оценки уровня жидкости без необходимости в непрерывном отслеживании использования системы и в сохранении информации об использовании. Следовательно, способы согласно настоящему изобретению являются более дешевыми и простыми в осуществлении, чем способы уровня техники, которые основаны на непрерывном отслеживании использования нагревателя.
Настоящее изобретение может применяться в равной степени к картомайзерам и системам на основе емкости, в которых возможна повторная заправка части для хранения жидкости. Настоящее изобретение может использоваться в системах, в которых начальный уровень жидкости неизвестен.
Настоящее изобретение использует автоматизированную активацию нагревателя, которая не основана на измерении во время активации, осуществляемой пользователем. Управление автоматизированной активацией может осуществляться более точно, чем активацией, осуществляемой пользователем. Не требуется осуществление автоматизированной активации каждый раз, когда пользователь пользуется устройством. Благодаря редкому использованию самоактивации, обеспечивается возможность значительного снижения потребления мощности.
Настоящее изобретение может быть осуществлено путем внесения модификаций в программы управления в существующих системах. Возможно, что для осуществления настоящего изобретения достаточно будет лишь снабдить программным обеспечением и данными существующие системы.
1. Электрическая генерирующая аэрозоль система, содержащая:
часть для хранения жидкости, хранящую жидкость, из которой может генерироваться аэрозоль;
электрический нагреватель;
капиллярный фитиль, расположенный между жидкостью в части для хранения жидкости и электрическим нагревателем и выполненный с возможностью переноса жидкости из части для хранения жидкости к электрическому нагревателю; и
электрическую схему, соединенную с электрическим нагревателем и выполненную с возможностью:
активации электрического нагревателя в течение периода испарения в ответ на входную команду от пользователя с целью испарения жидкости в капиллярном фитиле,
активации нагревателя спустя первое заданное время после окончания периода испарения в течение второго периода, причем первое заданное время короче времени, необходимого для того, чтобы количество жидкости в фитиле достигло равновесия после окончания периода испарения,
регистрации результата измерения температуры нагревателя в течение второго периода или сразу же после его окончания и
определения уровня жидкости в части для хранения жидкости на основе результата измерения температуры.
2. Электрическая генерирующая аэрозоль система по п. 1, в которой электрическая схема выполнена с возможностью активации нагревателя таким образом, чтобы температура нагревателя была ниже, чем температура испарения жидкости, в течение второго периода.
3. Электрическая генерирующая аэрозоль система по п. 1 или 2, в которой электрическая схема выполнена с возможностью: активации нагревателя в течение третьего периода времени спустя второе заданное время после окончания второго периода; регистрации результата измерения температуры нагревателя в течение третьего периода и определения уровня жидкости в части для хранения жидкости на основе комбинации результата измерения температуры нагревателя в течение третьего периода и результата измерения температуры нагревателя в течение второго периода.
4. Электрическая генерирующая аэрозоль система по п. 3, в которой электрическая схема выполнена с возможностью активации нагревателя таким образом, чтобы температура нагревателя была ниже, чем температура испарения жидкости, в течение третьего периода.
5. Электрическая генерирующая аэрозоль система по п. 3 или 4, в которой сумма первого заданного времени, первого периода и второго заданного времени составляет меньше, чем время, необходимое для того, чтобы количество жидкости в фитиле достигло равновесия после окончания периода испарения.
6. Электрическая генерирующая аэрозоль система по любому из предыдущих пунктов, в которой капиллярный фитиль имеет волоконную или губчатую структуру.
7. Электрическая генерирующая аэрозоль система по любому из предыдущих пунктов, в которой жидкость в части для хранения жидкости удерживается в несущем материале для жидкости.
8. Электрическая генерирующая аэрозоль система по любому из предыдущих пунктов, в которой второй период составляет от 0,05 до 0,5 с.
9. Электрическая генерирующая аэрозоль система по любому из предыдущих пунктов, в которой первый заданный период времени составляет от 0,2 до 2 с.
10. Электрическая генерирующая аэрозоль система по любому из предыдущих пунктов, в которой электрическая схема содержит память, хранящую справочную таблицу, связывающую результаты измерения температуры с уровнями жидкости.
11. Электрическая генерирующая аэрозоль система по любому из предыдущих пунктов, в которой электрическая схема выполнена с возможностью определения того, каким образом - на основе заранее определенного уровня жидкости или на основе сохраненных данных об активации нагревателя - будет осуществляться следующая активация нагревателя в течение второго периода спустя первое заданное время после окончания периода испарения.
12. Электрическая генерирующая аэрозоль система по любому из предыдущих пунктов, которая представляет собой электрическую курительную систему.
13. Способ определения уровня жидкости в электрической генерирующей аэрозоль системе, содержащей часть для хранения жидкости, хранящую жидкость, из которой может генерироваться аэрозоль; электрический нагреватель; капиллярный фитиль, расположенный между жидкостью в части для хранения жидкости и электрическим нагревателем и выполненный с возможностью переноса жидкости из части для хранения жидкости к электрическому нагревателю; и электрическую схему, соединенную с электрическим нагревателем и выполненную с возможностью управления активацией электрического нагревателя; способ включает в себя этапы, на которых:
активируют электрический нагреватель в течение периода испарения в ответ на входную команду от пользователя для испарения жидкости в капиллярном фитиле,
спустя первое заданное время после окончания периода испарения, активируют нагреватель в течение второго периода, причем продолжительность первого периода короче, чем время, необходимое для того, чтобы количество жидкости в капиллярном фитиле достигло равновесия после окончания периода испарения,
регистрируют результаты измерения температуры нагревателя во время или сразу же после окончания второго периода; и
определяют уровень жидкости в части для хранения жидкости на основе результата измерения температуры.
14. Компьютерочитаемый носитель, содержащий сохраненную на нем компьютерную программу, которая, при ее выполнении программируемой электрической схемой в электрической генерирующей аэрозоль системе, содержащей часть для хранения жидкости, хранящую жидкость, из которой может генерироваться аэрозоль; электрический нагреватель; капиллярный фитиль, расположенный между жидкостью в части для хранения жидкости и электрическим нагревателем и выполненный с возможностью переноса жидкости из части для хранения жидкости к электрическому нагревателю; и программируемую электрическую схему, соединенную с электрическим нагревателем и выполненную с возможностью управления активацией электрического нагревателя, инициирует выполнение указанной электрической схемой способа по п. 13.
