Способ управления электрической мощностью нагревателя устройства для генерирования аэрозоля и устройство для генерирования аэрозоля
Изобретение относится к области курительных изделий. Технический результат заключается в обеспечении возможности доставки аэрозоля, сгенерированного испарителем, пользователю через сигарету. Устройство для генерирования аэрозоля содержит: нагреватель, выполненный с возможностью нагревания субстрата сигареты для генерирования аэрозоля; испаритель, выполненный с возможностью нагревания жидкости для генерирования аэрозоля и содержащий блок хранения жидкости, блок подачи жидкости и нагревательный элемент. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[1] Настоящее изобретение относится к способу управления электрической мощностью нагревателя устройства для генерирования аэрозоля и к устройству для генерирования аэрозоля, в частности, к способу управления электрической мощностью нагревателя устройства для генерирования аэрозоля и устройству для генерирования аэрозоля, в которых пропорционально-интегрально-дифференциальное регулирование электрической мощности, подаваемой на нагреватель устройства для генерирования аэрозоля, позволяет сохранить неизменным вкус курения во время непрерывного курения через устройство для генерирования аэрозоля.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[2] В последнее время возросла потребность в альтернативных способах преодоления недостатков обычных сигарет. Например, растет потребность в способе создания аэрозоля нагреванием материала в сигаретах, создающем аэрозоль, вместо сжигания сигарет. В связи с этим активно проводились исследования сигарет нагревательного типа и генератора аэрозоля нагревательного типа.
[3] Благодаря известному устройству для генерирования аэрозоля пользователь может постоянно получать удовольствие от курения. Тем не менее, если пользователь продолжает использовать известное устройство для генерирования аэрозоля с короткими затяжками, в таком устройстве трудно поддерживать температуру нагревателя для генерирования аэрозоля в устройстве для генерирования аэрозоля на надлежащем высоком уровне, что приводит к недостаточному объему распыления аэрозоля.
РАСКРЫТИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА
[4] Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в разработке устройства для генерирования аэрозоля, позволяющего получать аэрозоли в постоянном объеме распыления для пользователя, даже если пользователь постоянно осуществляет курение через устройство для генерирования аэрозоля.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
[5] Вышеуказанная техническая задача решена устройством для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, которое может содержать нагреватель для нагрева субстрата для генерирования аэрозоля и контроллер для управления подаваемой на нагреватель мощностью с использованием пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования (ПИД-регулирования) на основании конкретного значения для интегрального управления, определяемого в соответствии с начальной температурой нагревателя.
[6] Вышеуказанная техническая задача решена способом управления мощностью, подаваемой на нагреватель устройства для генерирования аэрозоля, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, причем способ может содержать этап определения начальной температуры нагревателя устройства для генерирования аэрозоля; этап определения конкретного значения для интегрального управления при ПИД-регулировании на основании установленной начальной температуры нагревателя; поддержание температуры нагревателя на основании установленного конкретного значения для интегрального управления после достижения нагревателем температуры предварительного нагрева.
[7] Один из вариантов осуществления настоящего изобретения может относиться к машиночитаемому носителю информации, на котором хранится программа для выполнения этого способа.
ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[8] Настоящее изобретение предотвращает уменьшение распыляемого объема в результате непрерывного использования и позволяет создавать у пользователя устойчивый вкус курения, даже если он постоянно курит через устройство для генерирования аэрозоля.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[9] На ФИГ. 1-3 представлены схемы, иллюстрирующие установку сигареты в устройство для генерирования аэрозоля.
[10] На ФИГ. 4 и 5 изображены схемы, иллюстрирующие образцы сигарет.
[11] На ФИГ. 6 изображена блок-схема примера устройства для генерирования аэрозоля согласно настоящему изобретению.
[12] На ФИГ. 7 изображен график, иллюстрирующий способ управления температурой нагревателя устройства для генерирования аэрозоля.
[13] На ФИГ. 8 изображена блок-схема примера способа управления мощностью нагревателя устройства для генерирования аэрозоля согласно настоящему изобретению.
ЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[14] Вышеуказанная техническая задача решена устройством для генерирования аэрозоля согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, которое может содержать нагреватель для нагрева субстрата для генерирования аэрозоля и контроллер для управления подаваемой на нагреватель мощностью с использованием пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования (ПИД-регулирования) на основании конкретного значения для интегрального управления, определяемого в соответствии с начальной температурой нагревателя.
[15] Контроллер устройства может вычислять конкретное значение для интегрального управления, исходя из начальной температуры нагревателя, измеренной по истечении конкретного периода времени после того, как температура нагревателя достигнет заданной температуры предварительного нагрева.
[16] Контроллер устройства может вычислять конкретное значение для интегрального управления на основании коэффициента усиления интегрального управления, используемого при предварительном нагреве нагревателя до 50 °C.
[17] Контроллер устройства может вычислять конкретное значение для интегрального управления на основании наивысшей температуры, достигнутой нагревателем в процессе первого предварительного нагрева.
[18] Контроллер устройства может вычислять конкретное значение для интегрального управления на основании наивысшего коэффициента усиления интегрального управления, используемого в первом процессе предварительного нагрева, путем ссылки на значения коэффициента усиления интегрального управления, используемого в первом процессе предварительного нагрева нагревателя.
[19] Контроллер устройства может вычислять конкретное значение для интегрального управления, ссылаясь на таблицу, в которой конкретные значения для интегрального управления соответственно соотнесены со значениями начальной температуры нагревателя.
[20] Конкретное значение для интегрального управления в устройстве может быть равно или больше 20.
[21] Конкретное значение для интегрального управления в устройстве может быть равно или меньше 70.
[22] Конкретное значение для интегрального управления в устройстве может составлять от 20 до 70.
[23] Вышеуказанная техническая задача решена способом управления мощностью, подаваемой на нагреватель устройства для генерирования аэрозоля, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, причем способ может содержать этап определения начальной температуры нагревателя устройства для генерирования аэрозоля; этап определения конкретного значения для интегрального управления при ПИД-регулировании на основании установленной начальной температуры нагревателя; поддержание температуры нагревателя на основании установленного конкретного значения для интегрального управления после достижения нагревателем температуры предварительного нагрева.
[24] Согласно способу, определение конкретного значения для интегрального управления может включать этап вычисления конкретного значения для интегрального управления на основании начальной температуры нагревателя, измеренной по истечении конкретного периода времени после того, как температура нагревателя достигнет заданной температуры предварительного нагрева.
[25] Согласно способу, определение конкретного значения для интегрального управления может включать этап, на котором контроллер вычисляет конкретное значение для интегрального управления на основании коэффициента усиления интегрального управления, используемого при предварительном нагреве нагревателя до 50 °C.
[26] Согласно способу, определение конкретного значения для интегрального управления может включать этап вычисления конкретного значения для интегрального управления на основании наивысшей температуры, достигнутой нагревателем в процессе первого предварительного нагрева.
[27] Согласно способу, определение конкретного значения для интегрального управления может включать этап вычисления конкретного значения для интегрального управления на основании наивысшего коэффициента усиления интегрального управления, используемого в первом процессе предварительного нагрева, путем ссылки на значения коэффициента усиления интегрального управления, используемого в первом процессе предварительного нагрева нагревателя.
[28] Согласно способу, определение конкретного значения для интегрального управления может включать этап определения конкретного значения для интегрального управления путем отсылки к таблице, в которой конкретные значения для интегрального управления соответственно соотнесены со значениями начальной температуры нагревателя.
[29] Согласно способу, конкретное значение для интегрального управления может быть равно или больше 20.
[30] Согласно способу, конкретное значение для интегрального управления может быть равно или меньше 70.
[31] Согласно способу, конкретное значение для интегрального управления может составлять от 20 до 70.
[32] Один из вариантов осуществления настоящего изобретения может относиться к машиночитаемому носителю информации, на котором хранится программа для выполнения этого способа.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[33] Настоящее изобретение может изменяться различным образом и иметь различные варианты осуществления, некоторые из которых будут показаны на чертежах и детально раскрыты в подробном описании. Ссылки на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие настоящее изобретение, приведены, чтобы обеспечить достаточное понимание, преимущества и цели, достигаемые изобретением. Однако настоящее изобретение может быть реализовано во множестве форм и не может считаться ограниченным изложенными здесь вариантами.
[34] Настоящее изобретение будет подробно раскрыто ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Одинаковыми или соответствующие друг другу элементы получают одно и то же ссылочное обозначение независимо от номера фигуры, а избыточные пояснения опускаются.
[35] Хотя термины «первый», «второй» и т. д. могут использоваться для описания различных элементов, такие элементы не могут считаться ограниченными вышеперечисленными терминами. Эти термины используются исключительно для отличия одного элемента от другого.
[36] Выражения в единственном числе подразумевают в том числе множественное число, если только они не имеют явно иного значения в контексте.
[37] В настоящем описании такие термины, как «включающий», «имеющий» и «содержащий» указывают на существование признаков или элементов, раскрытых в описании, и не исключают возможности существования или добавления одного или нескольких других признаков или элементов.
[38] Если определенный вариант осуществления может быть реализован иначе, то технологический процесс может отличаться от описанного. Например, два последовательно описанных процесса могут выполняться, по существу, одновременно или в порядке, противоположном описанному.
[39] Ниже по тексту будут подробно раскрыты некоторые варианты осуществления предложенного изобретения со ссылкой на прилагаемые фигуры.
[40] На ФИГ. 1-3 представлены схемы, иллюстрирующие установку сигареты в устройство для генерирования аэрозоля.
[41] Как показано на ФИГ. 1, устройство 10 для генерирования аэрозоля содержит аккумулятор 120, контроллер 110 и нагреватель 130. Как показано на ФИГ. 2 и ФИГ. 3, устройство 10 для генерирования аэрозоля дополнительно содержит испаритель 180. Кроме того, сигарета 2 может быть вставлена во внутреннее пространство устройства 10 для генерирования аэрозоля.
[42] Элементы, относящиеся к варианту осуществления, показаны в устройстве 10 для генерирования аэрозоля на ФИГ. 1-3. Таким образом, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что универсальные элементы, отличные от элементов, показанных на ФИГ. 1-3, могут быть дополнительно установлены в устройство 10 для генерирования аэрозоля.
[43] Кроме того, на ФИГ. 2 и 3 показано устройство 10 для генерирования аэрозоля, содержащее нагреватель 130, но при необходимости нагреватель 130 можно опустить.
[44] На ФИГ. 1 аккумулятор 120, контроллер 110 и нагреватель 130 расположены последовательно. Кроме того, на ФИГ. 2 показано, что аккумулятор 120, контроллер 110, испаритель 180 и нагреватель 130 расположены последовательно. Кроме того, на ФИГ. 3 показано, что испаритель 180 и нагреватель 130 расположены параллельно друг другу. Однако внутренняя структура устройства 10 для генерирования аэрозоля не ограничена примерами, показанными на ФИГ. 1-3. То есть в соответствии с конструкцией устройства 10 для генерирования аэрозоля можно изменять расположение аккумулятора 120, контроллера 110, нагревателя 130 и испарителя 180.
[45] Когда сигарету 2 вставляют в устройство 10 для генерирования аэрозоля, устройство 10 для генерирования аэрозоля приводит в действие нагреватель 130 и/или испаритель 180 с целью получения аэрозоля из сигареты 2 и/или испарителя 180. Аэрозоль, сгенерированный нагревателем 130 и/или испарителем 180, может быть передан пользователю через сигарету 2.
[46] При необходимости, даже если сигарета 2 не вставлена в устройство 10 для генерирования аэрозоля, устройство 10 для генерирования аэрозоля может нагревать нагреватель 130.
[47] Аккумулятор 120 подает электроэнергию, используемую для работы устройства 10 для генерирования аэрозоля. Например, аккумулятор 120 может подавать энергию для нагревания нагревателя 130 или испарителя 180 и работы контроллера 110. Кроме того, аккумулятор 120 может подавать энергию для работы дисплея, датчика, мотора и т. п., установленных в устройстве 10 для генерирования аэрозоля.
[48] Контроллер 110 управляет работой устройства 10 для генерирования аэрозоля. В частности, контроллер 110 может управлять работой элементов, содержащихся в устройстве 10 для генерирования аэрозоля, а также аккумулятора 120, нагревателя 130 и испарителя 180. Кроме того, контроллер 110 может проверять состояние каждого компонента устройства 10 для генерирования аэрозоля, чтобы определить, находится ли устройство 10 для генерирования аэрозоля в рабочем состоянии.
[49] Контроллер 110 содержит, по меньшей мере, один процессор. Процессор может быть выполнен как матрица из множества логических элементов или может быть выполнен как комбинация микропроцессора общего назначения и памяти, в которой хранится программа, исполняемая в микропроцессоре. Специалисту в данной области техники будет понятно, что настоящее раскрытие может быть реализовано с использованием других видов аппаратных средств.
[50] Нагреватель 130 может нагреваться за счет электроэнергии, поступающей от аккумулятора 120. Например, когда сигарета вставлена в устройство 10 для генерирования аэрозоля, нагреватель 130 может быть расположен снаружи сигареты. Следовательно, нагретый нагреватель 130 может повышать температуру материала, генерирующего аэрозоль, в сигарете.
[51] Нагреватель 130 может представлять собой электрорезистивный нагреватель. Например, нагреватель 130 содержит электропроводящую дорожку, и нагреватель 130 может быть нагрет, когда ток протекает через электропроводящую дорожку. При этом нагреватель 130 не ограничивается раскрытым выше примером, и может быть использован нагреватель любого типа при условии, что нагреватель нагревается до требуемой температуры. В данном случае требуемая температура может быть предварительно задана в устройстве 10 для генерирования аэрозоля или установлена пользователем.
[52] Кроме того, в другом примере нагреватель 130 может содержать нагреватель индукционного типа. В частности, нагреватель 130 может содержать электропроводящую катушку для нагрева сигареты индукционным способом, и сигарета может содержать токоприемник, который может нагреваться нагревателем индукционного типа.
[53] Например, нагреватель 130 может содержать цилиндрический нагревательный элемент, пластинчатый нагревательный элемент, игольчатый или стержневой нагревательный элемент и может нагревать внутреннюю или внешнюю часть сигареты 2 в соответствии с формой нагревательного элемента.
[54] Кроме того, устройство 10 для генерирования аэрозоля может содержать несколько нагревателей 13. В этом случае несколько нагревателей 13 могут быть вставлены в сигарету 2 или расположены снаружи сигареты 2. Кроме того, некоторые из множества нагревателей 13 могут быть вставлены в сигарету 2, а другие — расположены снаружи сигареты 2. Кроме того, форма нагревателя 130 не ограничивается формой, изображенной на ФИГ. 1-3, и нагреватель может быть выполнен в различных формах.
[55] Испаритель 180 может генерировать аэрозоль путем нагрева жидкой смеси, и полученный аэрозоль может поступать к пользователю через сигарету 2. Иными словами, аэрозоль, сгенерированный испарителем 180, может направляться вдоль воздушного канала устройства 10 для генерирования аэрозоля, который может быть выполнен с возможностью доставки аэрозоля, сгенерированного испарителем 180, пользователю через сигарету.
[56] Например, испаритель 180 может содержать, в частности, блок хранения жидкости, блок подачи жидкости и нагревательный элемент. Например, блок хранения жидкости, блок подачи жидкости и нагревательный элемент могут входить в состав устройства 10 для генерирования аэрозоля в качестве независимых модулей.
[57] В хранилище жидкости может храниться жидкая смесь. Например, жидкая смесь может представлять собой жидкость с содержанием табачного материала, в который входит летучий компонент табачного ароматизатора, или жидкость с содержанием нетабачного материала. Блок хранения жидкости может быть выполнен с возможностью отсоединения от испарителя 180 или изготовлен как единое целое с испарителем 180.
[58] Например, жидкая смесь может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты, вкусоароматические добавки, ароматические вещества или витаминные смеси. Вкусоароматические добавки могут содержать ментол, перечную мяту, масло мяты кудрявой, различные ингредиенты с фруктовыми ароматами и т. д. Ароматические вещества могут содержать компоненты, которые могут обеспечивать разнообразные ароматы или привкусы. Витаминные смеси могут представлять собой, помимо прочего, смесь, по меньшей мере, витамина A, витамина B, витамина С или витамина E. Также жидкая смесь может содержать аэрозольгенерирующее вещество, например глицерин и пропиленгликоль.
[59] Элемент подачи жидкости способен перемещать жидкую смесь из накопителя жидкости к нагревательному элементу. Например, элемент подачи жидкости может представлять собой, помимо прочего, фитиль, помимо прочего, хлопковое волокно, керамоволокно, стекловолокно или пористую керамику.
[60] Нагревательный элемент представляет собой элемент для нагрева жидкой смеси, подаваемой блоком подачи жидкости. Например, нагревательный элемент может представлять собой, помимо прочего, металлический нагревательный провод, металлическую нагревательную пластину, керамический нагреватель или иное подобное устройство. Кроме того, нагревательный элемент может содержать токопроводящую нить, например нихромовую проволоку, и может быть намотан вокруг элемента подачи жидкости. Нагревательный элемент может нагреваться за счет подвода тока и может передавать тепло на жидкую смесь, контактирующую с нагревательным элементом, нагревая таким образом жидкую смесь. В результате может генерироваться аэрозоль.
[61] Например, испаритель 180 может представлять собой, в частности, картомайзер или атомайзер.
[62] Кроме того, устройство 10 для генерирования аэрозоля может содержать универсальные компоненты в дополнение к аккумулятору 120, контроллеру 110, нагревателю 130 и испарителю 180. Например, устройство 10 для генерирования аэрозоля может содержать дисплей, способный выводить визуальную информацию, и/или мотор для вывода тактильной информации. Кроме того, устройство 10 для генерирования аэрозоля может содержать по меньшей мере один датчик (датчик затяжки, датчик температуры, датчик введения сигареты и т. п.). Кроме того, устройство 10 для генерирования аэрозоля может быть выполнено таким образом, чтобы даже при вставленной сигарете 2 можно было вводить внешний воздух или выводить внутренний воздух.
[63] Хотя это и не показано на ФИГ. 1-3, устройство 10 для генерирования аэрозоля может образовывать систему с дополнительной подставкой. Например, подставку можно использовать для зарядки аккумулятора 120 устройства 10 для генерирования аэрозоля. В альтернативном варианте нагреватель 130 может нагреваться при соединении подставки и устройства 10 для генерирования аэрозоля друг с другом.
[64] Сигарета 2 может быть подобна обычной сигарете сгорающего типа. Например, сигарета 2 может содержать первую часть, содержащую материал для генерирования аэрозоля, и вторую часть, содержащую фильтр и т. п. Вторая часть сигареты 2 также может содержать материал для генерирования аэрозоля. Например, материал для генерирования аэрозоля в форме гранул или капсул может быть вставлен во вторую часть.
[65] В альтернативном варианте осуществления только одна часть первой части может быть вставлена в устройство 10 для генерирования аэрозоля, или же вся первая часть и часть второй части могут быть вставлены в устройство 10 для генерирования аэрозоля. Пользователь может затягиваться аэрозолем, удерживая вторую часть во рту. Пользователь может затягиваться аэрозолем, удерживая вторую часть во рту. В то же время, аэрозоль генерируется, когда внешний воздух проходит через первую часть, и сгенерированный аэрозоль проходит через вторую часть и поступает в рот пользователя.
[66] Например, внешний воздух может поступать, по меньшей мере, через один воздушный канал, сформированный в устройстве 10 для генерирования аэрозоля. Например, открытие и закрытие воздушного канала, образованного в устройстве 10 для генерирования аэрозоля, и/или размер воздушного канала может регулироваться пользователем. Соответственно, пользователь может регулировать количество и качество аэрозоля. В другом примере внешний воздух может поступать в сигарету 2 по меньшей мере через одно отверстие, выполненное на поверхности сигареты 2.
[67] Ниже будет раскрыт пример сигареты 2 со ссылкой на ФИГ. 4 и 5.
[68] На ФИГ. 4 и 5 показан пример сигареты.
[69] Как показано на ФИГ. 4, сигарета 2 содержит табачный стержень 21 и фильтрующий стержень 22. Первая часть, описанная выше со ссылкой на ФИГ. 1-3, содержит табачный стержень 21, а вторая часть содержит фильтрующий стержень 22.
[70] На ФИГ. 4 фильтрующий стержень 22 показан как единый сегмент, однако возможны и другие варианты осуществления. Иными словами, фильтрующий стержень 22 может содержать несколько сегментов. Например, фильтрующий стержень 22 может содержать первый сегмент для охлаждения аэрозоля и второй сегмент для фильтрации конкретного компонента, содержащегося в аэрозоле. Кроме того, при необходимости фильтрующий стержень 22 может дополнительно содержать, по меньшей мере, один сегмент для выполнения другой функции.
[71] Диаметр сигареты 2 может составлять, в частности, от 5 до 9 мм, а ее длина может составлять, в частности, около 48 мм. Например, длина табачного стержня 21 может составлять примерно 12 мм, длина первого сегмента фильтрующего стержня 22 может составлять примерно 10 мм, длина второго сегмента фильтрующего стержня 22 может составлять примерно 14 мм, а длина третьего сегмента фильтрующего стержня 22 может составлять примерно 12 мм. Тем не менее, варианты осуществления не ограничиваются вышеперечисленным.
[72] Сигарета 2 может быть упакована, по меньшей мере, в одну оболочку 24. Оболочка 24 может содержать, по меньшей мере, одно отверстие, через которое поступает внешний воздух или выходит внутренний воздух. Например, сигарета 2 может быть упакована в одну оболочку 24. В другом примере сигарета 2 может быть упакована в две и более оболочки 24. Например, табачный стержень 21 может быть упакован в первую оболочку 241, а фильтрующий стержень 22 – в оболочки 242-244. Кроме того, вся сигарета 2 может быть упакована в следующую оболочку 245. Если фильтрующий стержень 22 содержит несколько сегментов, каждый сегмент может быть упакован в отдельную оболочку 242, 243 и 244.
[73] Первая оболочка 241 и вторая оболочка 242 могут быть изготовлены из обычной оберточной бумаги для заглушки. Например, первая оболочка 241 и вторая оболочка 242 могут быть выполнены из пористой или непористой оберточной бумаги. Кроме того, первая оболочка 241 и вторая оболочка 242 могут быть выполнены из маслостойкого бумажного листа и алюминиевого многослойного упаковочного материала.
[74] Третья оболочка 243 может быть изготовлена из жесткой оберточной бумаги. Например, плотность материала третьей оболочки 243 может составлять, в частности, 88-96 г/м2. Предпочтительно, она может составлять от 90 до 94 г/м2. Кроме того, общая толщина третьей оболочки 243 может составлять от 120 до 130 мкм. Предпочтительно, она может составлять 125 мкм.
[75] Четвертая оболочка 244 может быть изготовлена из маслостойкой жесткой оберточной бумаги. Например, плотность материала четвертой оболочки 244 может составлять примерно от 88 до 96 г/м2. Предпочтительно, она может составлять от 90 до 94 г/м2. Таким образом, общая толщина четвертой оболочки 244 может составлять от 120 до 130 мкм. Предпочтительно, она может составлять 125 мкм.
[76] Пятая оболочка 245 может быть изготовлена из стерилизованной бумаги (MFW). В данном случае под MFW понимают бумагу, специально изготовленную с приданием прочности на растяжение, водостойкости, гладкости и других подобных свойств, причем эти свойства улучшены по сравнению с обычной бумагой. Например, плотность материала пятой оболочки 245 может составлять, в частности, 57-63 г/м2. Предпочтительно, она может составлять 60 г/м2. Таким образом, общая толщина пятой оболочки 245 может составлять от 64 до 70 мкм. Предпочтительно, она может составлять 67 мкм.
[77] Табачный стержень 21 содержит материал, генерирующий аэрозоль. Например, материал, генерирующий аэрозоль, может также содержать, по меньшей мере, один из следующих компонентов: глицерин, пропиленгликоль, этиленгликоль, дипропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль, олеиловый спирт и др. Кроме того, табачный стержень 21 может содержать другие добавки, такие как ароматизатор, смачиватель и/или органическую кислоту. Кроме того, жидкий ароматизатор, в частности, ментол, увлажнитель и т. д. можно добавить в табачный стержень 21 путем распыления на табачный стержень 21.
[78] Вторая оболочка 245 может предотвращать горение сигареты 2. Например, когда табачный стержень 210 нагревают нагревателем 13, существует вероятность загорания сигареты 2. Точнее говоря, когда температура возрастает до температуры, превышающей точку воспламенения любого из материалов, входящих в состав табачного стержня 210, сигарета 2 может загореться. Даже в этом случае можно предотвратить горение сигареты 2, поскольку пятая оболочка 245 содержит негорючий материал.
[79] Кроме того, пятая оболочка 245 может предотвращать загрязнение устройства 1 для генерирования аэрозоля веществами, образуемыми сигаретой 2. В результате затяжки пользователя в сигарете 2 могут быть образованы жидкие вещества. Например, когда аэрозоль, генерируемый сигаретой 2, охлажден внешним воздухом, могут быть образованы жидкие материалы (например, влага и т. д.). Пятая оболочка 245, обернутая вокруг сигареты 2, позволяет предотвратить утечку жидких материалов, образующихся в сигарете 2, из сигареты 2.
[80] Табачный стержень 21 может содержать материал для генерирования аэрозоля. Например, материал для генерирования аэрозоля может, помимо прочего, содержать, по меньшей мере, один из следующих компонентов: глицерин, пропиленгликоль, этиленгликоль, дипропиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, тетраэтиленгликоль и олеиловый спирт. Кроме того, табачный стержень 21 может содержать иные добавки, в частности, ароматизаторы, увлажняющее вещество и/или органическую кислоту. Также, табачный стержень 21 может содержать ароматизированную жидкость, в частности, ментол или увлажнитель, впрыснутые в табачный стержень 21.
[81] Табачный стержень 21 может быть изготовлен в различных формах. Например, табачный стержень 21 может быть сформирован с использованием листа или прядей. Кроме того, табачный стержень 21 может быть изготовлен из табачных листьев, получаемых путем тонкой нарезки табачного листа. Также табачный стержень 21 может быть окружен теплопроводящим материалом. Например, теплопроводящий материал может представлять собой, помимо прочего, металлическую фольгу, такую как алюминиевая фольга. Например, теплопроводящий материал, окружающий табачный стержень 21, может улучшить теплопроводность относительно табачного стержня, равномерно рассеивая тепло, передаваемое на табачный стержень 21, и тем самым улучшая вкус табака. Кроме того, теплопроводящий материал, окружающий табачный стержень 21, может служить токоприемником, нагреваемым индукционным нагревателем. В этом случае, хотя этого не показано на чертеже, табачный стержень 21 может дополнительно содержать токоприемник наряду с теплопроводящим материалом, окружающим табачный стержень снаружи.
[82] Фильтрующий стержень 22 может представлять собой фильтр из ацетата целлюлозы. Кроме того, фильтрующий стержень 22 не ограничивается определенной формой. Например, фильтрующий стержень 22 может иметь форму полого цилиндра или полой трубки. Кроме того, фильтрующий стержень 22 может представлять собой стержень с выемкой. Если фильтрующий стержень 22 содержит несколько сегментов, по меньшей мере, один из сегментов может иметь отличающуюся от других форму.
[83] Первый сегмент фильтрующего стержня 22 может быть изготовлен из ацетата целлюлозы. Например, первый сегмент может быть выполнен в форме трубки с полостью внутри. Первый сегмент может препятствовать выталкиванию внутреннего материала табачного стержня 21, когда нагреватель 13 вставляют в табачный стержень 210, а также может охлаждать аэрозоль. Диаметр полости первого сегмента может составлять, в частности, от 2 до 4,5 мм.
[84] Длина первого сегмента фильтра может составлять, в частности, от 4 до 30 мм. Предпочтительно, длина первого сегмента фильтра может составлять, в частности, 10 мм.
[85] Жесткость первого сегмента фильтра можно регулировать посредством регулировки содержания пластификатора во время изготовления первого сегмента фильтра. Кроме того, первый сегмент фильтра может быть изготовлен путем введения в его внутреннюю часть (например, полость) структуры, в частности, пленки, трубки или иного элемента из того же или другого материала.
[86] Второй сегмент фильтрующего стержня 22 может охлаждать аэрозоль, генерируемый нагревателем 13, нагревающим табачный стержень 21. Таким образом, пользователь может вдыхать аэрозоль, охлажденный до подходящей температуры.
[87] Длина или диаметр второго сегмента может отличаться в зависимости от формы сигареты 2. Например, длина второго сегмента может составлять от 7 до 20 мм. Предпочтительно, длина второго сегмента может составлять, в частности, 14 мм.
[88] Второй сегмент может быть выполнен путем сплетения полимерного волокна. В этом случае полимерное волокно может быть покрыто ароматизированной жидкостью. В альтернативном варианте второй сегмент может быть также изготовлен путем сплетения волокна, покрытого ароматизированной жидкостью, и полимерного волокна. В альтернативном варианте охлаждающая структура 222 может быть изготовлена из гофрированного полимерного листа.
[89] Полимер может быть выбран из группы, в которую входит полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилентерефталат (ПЭТ), полилактид (ПЛА), ацетат целлюлозы (ЦА) и алюминиевая фольга.
[90] Так как второй сегмент образован сплетенным полимерным волокном или гофрированным полимерным листом, то второй сегмент может содержать один или несколько каналов, ориентированных в продольном направлении. В данном случае под каналом понимают проход, по которому протекает газ (например, воздух или аэрозоль).
[91] Например, второй сегмент, изготовленный из гофрированного полимерного листа, может быть сформирован из материала толщиной примерно от 5 до 300 мкм, например, от 10 до 250 мкм. Кроме того, общая площадь поверхности второго сегмента может составлять примерно от 300 до 1000 мм2/мм. Кроме того, элемент охлаждения аэрозоля может быть сформирован из материала с удельной площадью поверхности примерно от 10 до 100 мм2/мг.
[92] Кроме того, второй сегмент может содержать нить, содержащую летучий ароматический ингредиент. В данном случае летучим ароматическим ингредиентом может быть, в частности, ментол. Например, нить может быть заполнена достаточным количеством ментола, чтобы обеспечить содержание ментола во втором сегменте 1,5 мг и более.
[93] Третий сегмент фильтрующего стержня 22 может представлять собой фильтр из ацетата целлюлозы. Длина третьего сегмента может составлять от 4 до 20 мм. Например, длина третьего сегмента может составлять, в частности, примерно 12 мм.
[94] При изготовлении третьего сегмента ароматизирующая жидкость может быть распылена на третий сегмент таким образом, чтобы третий сегмент был ароматизирован. В альтернативном варианте отдельные волокна, покрытые ароматизирующей жидкостью, могут быть вставлены в третий сегмент. Аэрозоль, получаемый из табачного стержня 21, охлаждают при прохождении через второй сегмент, и охлажденный аэрозоль доставляют пользователю через третий сегмент. Поэтому при добавлении ароматизатора в третий сегмент доставляемый пользователю ароматизатор может ощущаться длительное время.
[95] Кроме того, фильтрующий стержень 22 может содержать, по меньшей мере, одну капсулу 23. В этом случае капсула 23 может производить аромат или аэрозоль. Например, капсула 23 может иметь структуру, в которой жидкий наполнитель, содержащий ароматизирующий материал, обернут пленкой. Капсула 23 может иметь, в частности, форму сферы или цилиндра.
[96] Как показано на ФИГ. 5, сигарета 3 дополнительно содержит переднюю заглушку 33. Передняя заглушка 33 может быть расположена на стороне табачного стержня 31, противоположной фильтрующему стержню 32. Передняя заглушка 33 может препятствовать выпадению табачного стержня 31 наружу и попаданию сжиженного аэрозоля из табачного стержня 31 в устройство для генерирования аэрозоля (1 на ФИГ. 1-3) во время курения.
[97] Фильтрующий стержень 32 может содержать первый сегмент 321 и второй сегмент 322. В данном случае первый сегмент 321 может соответствовать первому сегменту фильтрующего стержня 22 на ФИГ. 4, а второй сегмент 322 может соответствовать третьему сегменту фильтрующего стержня 22 на ФИГ. 4.
[98] Диаметр и общая длина сигареты 3 могут соответствовать диаметру и общей длине сигареты 2 на ФИГ. 4. Например, длина передней заглушки 33 составляет около 7 мм, длина сигаретного стержня 31 – около 15 мм, длина первого сегмента 321 – около 12 мм, а длина второго сегмента 322 – около 14 мм. Тем не менее, варианты осуществления не ограничиваются вышеперечисленным.
[99] Сигарета 3 может быть упакована, по меньшей мере, в одну оболочку 35. В оболочке 35 может быть выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, через которое внешний воздух поступает внутрь или внутренний воздух выходит наружу. Например, передняя заглушка 33 может быть упакована в первую оболочку 241 351, табачный стержень 31 – во вторую оболочку 352, первый сегмент 321 – в третью оболочку 353, а второй сегмент 322 – в четвертую оболочку 354. Кроме того, вся сигарета 3 может быть упакована в пятую оболочку 355.
[100] Кроме того, в пятой оболочке 355 может быть выполнено, по меньшей мере, одно отверстие 36. Например, отверстие 36 может быть выполнено, в частности, в области, окружающей табачный стержень 31. Отверстие 36 может служить для передачи тепла, генерируемого нагревателем 130, показанным на ФИГ. 2 и 3, в табачный стержень 31.
[101] Также второй сегмент 322 может содержать, по меньшей мере, одну капсулу 34. В данном случае капсула 34 может служить для генерирования аромата или аэрозоля. Например, капсула 34 может иметь структуру, в которой жидкий ароматический наполнитель обернут пленкой. Капсула 34 может иметь, в частности, форму сферы или цилиндра.
[102] Первая оболочка 351 может представлять собой металлическую фольгу, например, алюминиевую фольгу, наклеенную на общую оберточную бумагу фильтра. Например, общая толщина первой обертки 351 может составлять от 45 до 55 мкм, предпочтительно, 50,3 мкм. Кроме того, толщина металлической фольги первой оболочки 351 может составлять от 6 до 7 мкм, предпочтительно, 6,3 мкм. Например, плотность первой оболочки 351 может составлять от 50 до 55 г/м2, предпочтительно 53 г/м2.
[103] Вторая оболочка 352 и третья оболочка 353 могут быть изготовлены из оберточной бумаги общего типа для фильтра. Например, вторая оболочка 352 и третья оболочка 353 могут быть изготовлены из пористой или непористой оберточной бумаги.
[104] Например, пористость второй оболочки 352 может составлять, в частности, 35 000 УЕ. Кроме того, толщина второй оболочки 352 может составлять от 70 до 80 мкм, предпочтительно, 78 мкм. Кроме того, плотность второй оболочки 352 может составлять от 20 до 25 г/м2, предпочтительно 23,5 г/м2.
[105] Например, пористость третьей оболочки 353 может составлять, в частности, 24 000 УЕ. Кроме того, толщина третьей оболочки 353 может составлять от 60 до 70 мкм, предпочтительно, 68 мкм. Кроме того, плотность третьей оболочки 353 может составлять от 20 до 25 г/м2, предпочтительно 21 г/м2.
[106] Четвертая оболочка 354 может быть изготовлена из ламинированной полилактидом бумаги. В данном случае ламинированная полилактидом бумага может представлять собой трехслойную бумагу, содержащую бумажный слой, слой полилактида и бумажный слой. Например, толщина четвертой оболочки 354 может составлять от 100 до 120 мкм, предпочтительно, 110 мкм. Кроме того, плотность четвертой оболочки 354 может составлять от 80 до 100 г/м2, предпочтительно 88 г/м2.
[107] Пятая оболочка 355 может быть изготовлена из стерильной бумаги. В данном случае под стерильной бумагой понимают бумагу, специально изготовленную с приданием прочности на растяжение, водостойкости, гладкости и других подобных свойств, причем эти свойства улучшены по сравнению с обычной бумагой. Например, плотность четвертой оболочки 355 может составлять от 57 до 63 г/м2, предпочтительно 60 г/м2. Кроме того, толщина пятой оболочки 355 может составлять от 64 до 70 мкм, предпочтительно, 67 мкм.
[108] В пятой оболочке 355 может быть добавлен заданный материал. В данном случае примером заданного материала может быть, в частности, силикон. Силикон обладает такими характеристиками, как постоянная термостойкость, стойкость к окислению, стойкость к различным химическим веществам, гидрофобность и электрическая изоляция. Тем не менее, пятая оболочка 355 может быть пропитана (или покрыта) любым материалом помимо силикона, обладающим вышеуказанными характеристиками.
[109] Передняя заглушка 33 может быть изготовлена из ацетата целлюлозы. Например, передняя заглушка 33 может быть произведена посредством добавления пластификатора (например, триацетина) в волокно ацетата целлюлозы. Моноденье нити целлюлозно-ацетатного волокна, может составлять от 1,0 до 10,0, предпочтительно от 4,0 до 6,0. Более предпочтительно, моноденье нити передней заглушки 33 может составлять 5,0. Кроме того, сечение нити передней заглушки 33 может иметь Y-образную форму. Общий денье передней заглушки 33 может составлять от 20000 до 30000, предпочтительно от 25000 до 30000. Более предпочтительно, общий денье передней заглушки 33 может составлять 28000.
[110] Кроме того, при необходимости, передняя заглушка 33 может содержать, по меньшей мере, один канал, а поперечное сечение канала может иметь различные формы.
[111] Сигаретный стержень 31 может соответствовать сигаретному стержню 21, описанному выше со ссылкой на ФИГ. 4. Поэтому далее подробное описание сигаретного стержня 31 будет опущено.
[112] Первый сегмент 321 может быть изготовлен из ацетата целлюлозы. Например, первый сегмент может быть выполнен в форме трубки с полостью внутри. Например, первый сегмент 321 может быть изготовлен посредством добавления пластификатора (например, триацетина) в волокно ацетата целлюлозы. Например, моноденье и общий денье первого сегмента 321 могут совпадать с моноденье и общим денье передней заглушки 33.
[113] Второй сегмент 322 может быть изготовлен из ацетата целлюлозы. Моноденье нити второго сегмента 322 может составлять от 1,0 до 10,0, предпочтительно от 8,0 до 10,0. Более предпочтительно, моноденье нити второго сегмента 322 может составлять 9,0. Кроме того, сечение нити второго сегмента 322 может иметь Y-образную форму. Общий денье второго сегмента 322 может составлять от 20000 до 30000, предпочтительно, 25000.
[114] На ФИГ. 6 схематично изображена блок-схема примера устройства для генерирования аэрозоля согласно настоящему изобретению.
[115] Как показано на ФИГ. 6, устройство для генерирования аэрозоля согласно данному варианту осуществления содержит контроллер 110, аккумулятор 120, нагреватель 130, блок 140 обработки широтно-импульсной модуляции, дисплей 150, мотор 160 и устройство 170 хранения.
[116] Контроллер 110 полностью управляет аккумулятором 120, нагревателем 130, блоком 140 обработки широтно-импульсной модуляции, дисплеем 150, мотором 160 и устройством 170 хранения, входящими в состав устройства для генерирования аэрозоля. Хотя это и не показано на ФИГ. 6, в некоторых вариантах осуществления контроллер 110 может дополнительно содержать входной приемник (не показанный на фигуре) для приема команды, поданной пользователем посредством кнопки или сенсорного ввода, и коммуникатор (не показанный на фигуре), который может связываться с внешним устройством связи, в частности пользовательским терминалом. Хотя это и не показано на ФИГ. 6, контроллер 110 может дополнительно содержать модуль для осуществления пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) управления нагревателем 130.
[117] Аккумулятор 120 подает электроэнергию на нагреватель 130, и уровень электроэнергии, подаваемой на нагреватель 130, может регулироваться контроллером 110.
[118] Нагреватель 130 генерирует тепло за счет удельного сопротивления при подаче тока. При контакте субстрата для генерирования аэрозоля с нагреваемым нагревателем или его комбинировании с таким нагревателем может сгенерироваться аэрозоль.
[119] Блок 140 обработки широтно-импульсной модуляции позволяет контроллеру 110 управлять электроэнергией, подаваемой на нагреватель 130, путем подачи сигнала широтно-импульсной модуляции (ШИМ) на нагреватель 130. В некоторых вариантах осуществления блок 140 обработки широтно-импульсной модуляции может быть включен в состав контроллера 110.
[120] На дисплей 150 выводятся различные аварийные сообщения, генерируемые устройством 10 для генерирования аэрозоля, чтобы пользователь, использующий устройство 10 для генерирования аэрозоля, мог читать аварийные сообщения. Пользователь может прочитать сообщение о перегреве аккумулятора или предупреждение сообщение о перегреве нагревателя, выводимое на дисплей 150, а затем принять соответствующие меры до того, как устройство 10 для генерирования аэрозоля прекратит работу или будет повреждено.
[121] Мотор 160 приводится в действие контроллером 110 и уведомляет пользователя о готовности устройства 10 для генерирования аэрозоля к использованию посредством тактильных ощущений.
[122] Устройство 170 для хранения хранит различную информацию, позволяющую обеспечить постоянный вкус для пользователя, использующего устройство 10 для генерирования аэрозоля, при этом надлежащим образом контролируя мощность, подаваемую контроллером 110 на нагреватель 130. Например, информация, сохраненная в устройстве 170 для хранения, включает в себя температурный профиль, на который ссылается контроллер 110 для соответствующего регулирования температуры нагревателя с течением времени, контрольное соотношение, которое будет описано позже, и сравнительное контрольное значение. Устройство 170 для хранения может хранить температурный профиль, контрольное соотношение и сравнительное контрольное значение, после чего передавать информацию на контроллер 110 по запросу контроллера 110. Устройство 170 для хранения может быть выполнено в виде энергонезависимой памяти, например, флэш-памяти, или энергозависимой памяти, в которой данные хранятся временно только при подаче питания, обеспечивая более высокую скорость ввода/вывода данных.
[123] Контроллер 110, блок 140 обработки широтно-импульсной модуляции, дисплей 150, устройство 170 для хранения и испаритель 180 могут быть реализованы, по меньшей мере, в одном процессоре или содержать, по меньшей мере, один процессор, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Соответственно, контроллер 110, блок 140 обработки широтно-импульсной модуляции, дисплей 150, устройство 170 для хранения и испаритель 180 могут быть реализованы в другом аппаратном устройстве, в частности, микропроцессоре или универсальной вычислительной системе.
[124] Способ управления мощностью, подаваемой на нагреватель 130 контроллером 110 в соответствии с настоящим изобретением, будет раскрыт ниже со ссылкой на ФИГ. 7 для удобства описания.
[125] На ФИГ. 7 изображен график, иллюстрирующий способ управления температурой нагревателя устройства для генерирования аэрозоля.
[126] Как показано на ФИГ. 7, нагреватель 130 устройства для генерирования аэрозоля согласно настоящему изобретению нагревается в таком режиме, при котором температура нагревателя 130 поднимается до максимума Т1, затем опускается и поддерживается на постоянном уровне. В частности, нагреватель 130 питается от аккумулятора 120 под управлением контроллера 110 в соответствии с температурной кривой, как показано на ФИГ. 7. На ФИГ. 7 по горизонтальной оси отложено логарифмическое время (сек), а по вертикальной оси – температура (градусы Цельсия). Кроме того, пунктирная линия 710 на ФИГ. 7 отражает изменение температуры нагревателя 130 до применения настоящего изобретения, а сплошная линия 730 отражает изменение температуры нагревателя 130 при осуществлении пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулирования мощности, подаваемой на нагреватель 130, путем применения конкретного значения для интегрального управления в соответствии с настоящим изобретением.
[127] Сначала, когда контроллер 110 подает питание на нагреватель 130 с момента t1, температура нагревателя 130 поднимается до заданной температуры T1 предварительного нагрева. Затем температура нагревателя 130 быстро снижается до конкретного уровня и поддерживается на этом уровне. Пользователь может наслаждаться курением через устройство для генерирования аэрозоля после того, как нагреватель 130 достигнет заданной температуры предварительного подогрева. В другом примере, когда нагреватель 130 достиг заданной температуры предварительного нагрева или по истечении конкретного периода времени после достижения заданной температуры предварительного нагрева, контроллер 110 может выводить пользователю на дисплей 150 информацию, указывающую на завершение предварительного нагрева нагревателя 130, и пользователь может приступать к курению. Пользователь может вдыхать аэрозоль через устройство для генерирования аэрозоля в течение конкретного периода времени, в котором температура нагревателя 130 поддерживается после вывода уведомления.
[128] Здесь и далее для удобства описания на ФИГ. 7 интервал времени между t1 и t2 называется первым промежутком курения, интервал времени между t3 и t5 называется вторым промежутком курения, а интервал времени между t4 и t6 называется третьим промежутком курения. Каждый промежуток курения содержит, по меньшей мере, одну затяжку. Первый, второй и третий промежуток курения предназначены для различения промежутков, и курение не обязательно осуществляется в этом порядке.
[129] В обычном устройстве для генерирования аэрозоля в первом промежутке курения температура нагревателя 130 быстро снижается до t2 при курении потребителем. Если в течение конкретного периода времени пользователь снова начнет курить через устройство для генерирования аэрозоля, нагреватель 130 снова нагревается во втором промежутке курения. Во время этого процесса, если контроллер 110 регулирует мощность, подаваемую на нагреватель 130, посредством пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулирования в состоянии, когда температура нагревателя 130 недостаточно снижена, заданная температура предварительного нагрева нагревателя 130 понижается до T2 второго промежутка курения, а не T1. Кроме того, температура удержания нагревателя 130, поддерживаемая до момента t5 после достижения заданной температуры предварительного нагрева T2, также будет ниже температуры удержания первого промежутка курения. Если заданная температура предварительного нагрева и температура удержания во втором промежутке курения ниже заданной температуры предварительного нагрева и температуры удержания в первом промежутке курения, тепловая энергия будет в недостаточной степени передаваться на субстрат для генерирования аэрозоля, что затруднит обеспечение достаточного объема распыления.
[130] С другой стороны, в устройстве для генерирования аэрозоля согласно настоящему изобретению, когда потребитель снова приступает к курению в течение конкретного периода времени после первого промежутка курения, в котором температура нагревателя 130 быстро опускается до t2, нагреватель 130 снова нагревается согласно третьему промежутку курения. В этом процессе контроллер 110 управляет мощностью, подаваемой на нагреватель 130, посредством пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования в состоянии, когда температура нагревателя 130 не снижена в достаточной степени. При помощи интегрального управления контроллер 130 корректирует коэффициент усиления интегрального управления на основании пропорционального конкретного значения интегрального управления, то есть температура нагревателя 130 в третьем промежутке курения может повыситься до заданной температуры предварительного нагрева T3, а температура удержания, поддерживаемая после заданной температуры предварительного нагрева T3, также будет выше температуры удержания второго промежутка курения. Контроллер 110 может содержать таймер для измерения промежутка времени между t2 и t4. Контроллер 110 может определить, что пользователь непрерывно курит, если измеренный интервал времени находится в заданном диапазоне.
[131] Как описано со ссылкой на ФИГ. 7, согласно настоящему изобретению контроллер 110, входящий в состав устройства для генерирования аэрозоля, управляет мощностью, подаваемой в нагреватель, на основании конкретного значения для интегрального управления, определяемого в зависимости от начальной температуры нагревателя с помощью пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулирования. Таким образом, даже если пользователь постоянно курит с использованием устройства для генерирования аэрозоля, ему может быть обеспечен достаточный распыляемый объем.
[132] [Формула 1]
[133] Формула 1 служит примером функции управления, используемой, когда контроллер 110 управляет мощностью, подаваемой в нагреватель, с помощью общего пропорционально-интегрально-дифференциального метода. Поскольку метод пропорционально-интегрально-дифференциального управления по существу известен, описание каждой переменной будет опущено. Контроллер 110 может подбирать соответствующие значения коэффициента усиления пропорционального управления, коэффициента усиления интегрального управления и коэффициента усиления дифференциального управления посредством математического, экспериментального или эмпирического метода. Тем не менее, согласно описанному выше методу пропорционально-интегрально-дифференциального управления, невозможно предотвратить уменьшение распыляемого объема аэрозоля при постоянном курении.
[134] [Формула 2]
[135] Формула 2 служит примером функции управления, используемой, когда контроллер 110 управляет подаваемой в нагреватель мощностью согласно настоящему изобретению. В формуле 2 CI означает конкретное значение для интегрального управления. В настоящем изобретении путем определения конкретного значения для интегрального управления в соответствии с начальной температурой нагревателя 130 и использования конкретного конкретного значения для интегрального управления для осуществления интегрального управления можно обеспечить пользователя достаточным количеством аэрозоля даже в том случае, если пользователь постоянно использует устройство для генерирования аэрозоля. В некоторых вариантах осуществления контроллер 110 может непосредственно рассчитывать конкретное значение для интегрального управления на основании начальной температуры нагревателя 130 или взять конкретное значение для интегрального управления из таблицы конкретных значений, хранящейся в устройстве 170 для хранения.
[136] Здесь и далее будут раскрыты различные варианты осуществления изобретения, в которых контроллер 110 определяет конкретное значение для интегрального управления согласно настоящему изобретению.
[137] В одном из вариантов осуществления контроллер 110 может вычислять конкретное значение для интегрального управления, исходя из начальной температуры нагревателя, измеренной по истечении конкретного периода времени после того, как температура нагревателя достигнет заданной температуры предварительного нагрева. В этом варианте осуществления, когда температура нагревателя 130 понижается по истечении конкретного периода времени после достижения нагревателем 130 заданной температуры предварительного нагрева, контроллер 110 считает пониженную температуру начальной температурой нагревателя 130 и на ее основе рассчитывает конкретное значение для интегрального управления. Как показано на ФИГ. 7, по истечении конкретного времени после того, как температура нагревателя 130 достигнет значения T1, контроллер 110 считает, что первичный процесс курения пользователя закончился в момент t2, и вычисляет конкретное значение для интегрального управления на основании температуры нагревателя 130 в момент времени после t2, принятой за начальную температуру.
[138] В другом примерном варианте осуществления контроллер 110 может вычислять конкретное значение для интегрального управления на основании коэффициента усиления интегрального управления при предварительном нагреве нагревателя 130 до 50 °С или вычислять конкретное значение для интегрального управления на основании коэффициента усиления интегрального управления, когда нагреватель 130 достигает максимальной температуры.
[139] [Формула 3]
[140] Формула 3, используется, например, контроллером 110 для расчета конкретного значения для интегрального управления на основании начальной температуры нагревателя 130. В формуле 3 KImax – коэффициент усиления интегрального управления, когда температура нагревателя 130 наиболее высока во время непосредственно предшествующего процесса курения, K50 – коэффициент усиления интегрального управления, когда температура нагревателя 130 составляет 50 °C во время непосредственно предшествующего процесса курения, Tmax – максимальная температура нагревателя 130 во время непосредственно предшествующего процесса курения, TInitial – начальная температура нагревателя 130, a – пропорциональная постоянная от 1 до 3, и Cr – постоянная интегрирования. Контроллер 110 может вычислять конкретное значение для интегрального управления по формуле 3, а значения, необходимые для вычисления конкретного значения для интегрального управления, можно собирать и хранить в устройстве 170 для хранения, если нагреватель 130 нагревается во время непосредственно предшествующего процесса курения.
[141] В другом варианте осуществления изобретения контроллер 110 может вычислять конкретное значение для интегрального управления, ссылаясь на таблицу, в которой значения конкретного значения для интегрального управления соответственно связаны со значениями начальной температуры нагревателя 130.
[142] [Таблица 1]
| Диапазон начальных температур нагревателя | Конкретное значение для интегрального управления (Ci) |
| Менее 50 градусов | 0 |
| 50~100 | 20 |
| 100~150 | 38 |
| 150~200 | 58 |
| 200~250 | 70 |
[143] Таблица 1 – пример таблицы, хранящейся в устройстве 170 для хранения. В соответствии с таблицей 1, если начальная температура нагревателя составляет от 50 до 100 градусов, контроллер 110 может принять конкретное значение для интегрального управления равным 20. Если начальная температура нагревателя составляет от 150 до 200 градусов, контроллер 110 может принять конкретное значение для интегрального управления равным 58. Таблица 1 представляет собой таблицу, на которую ссылается контроллер 110 при постоянном использовании устройства для генерирования аэрозоля. Если устройство для генерирования аэрозоля не используется постоянно, контроллер 110 не ссылается на таблицу 1 и не определяет конкретное значение для интегрального управления. Конкретное значение для интегрального управления, соответствующее начальному температурному диапазону нагревателя, приведенному в таблице 1, дано лишь для примера, и детальные значения могут варьироваться в зависимости от вариантов осуществления. На ФИГ. 8 изображена блок-схема примера способа управления мощностью нагревателя устройства для генерирования аэрозоля согласно настоящему изобретению.
[144] Поскольку способ согласно ФИГ. 8 может быть реализован устройством для генерирования аэрозоля согласно ФИГ. 6, он будет описан ниже со ссылкой на ФИГ. 6, а описания, повторяющие описания, приведенными для ФИГ. 6, будут опущены.
[145] Сначала, на этапе S810, пользователь завершает первый процесс курения через устройство для генерирования аэрозоля. На этапе S810 контроллер 110, входящий в состав устройства для генерирования аэрозоля, может хранить в устройстве 170 для хранения значение коэффициента усиления интегрального управления, используемое для управления температурой нагревателя в первом процессе курения.
[146] На этапе S820 контроллер 110 определяет температуру нагревателя устройства для генерирования аэрозоля для запуска второго процесса курения. Контроллер 110 измеряет временной интервал между окончанием первого процесса курения и началом второго процесса курения с помощью встроенного таймера. Если измеренный интервал времени находится в пределах конкретного периода времени, контроллер 110 определяет, что имело место непрерывное курение, и регулирует мощность, подаваемую на нагреватель 130, в соответствии с настоящим изобретением.
[147] На этапе S830 контроллер 110 определяет коэффициент усиления интегрального управления для выполнения интегрального управления в рамках пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования на основании начальной температуры нагревателя. Для определения коэффициента усиления интегрального управления контроллер 110 получает конкретное значение для интегрального управления. Конкретное значение для интегрального управления, полученное на этапе S830, может представлять собой значение, сохраненное в таблице в устройстве 170 для хранения, или значение, вычисленное контроллером 110 по формуле 3 как начальная температура нагревателя.
[148] На этапе S840 контроллер 110 подает мощность, необходимую для повышения температуры нагревателя 130 до заданной температуры предварительного нагрева. На этапе S850 контроллер 110 определяет, достиг ли нагреватель 130 заданной температуры предварительного нагрева. На этапе S860, если нагреватель достиг заданной температуры предварительного нагрева, контроллер 110 управляет температурой нагревателя 130, поддерживаемой на постоянном уровне, выполняя интегральное управление на основании конкретного значения для интегрального управления, полученного на этапе S830.
[149] На этапе S860, являющимся этапом поддержания температуры нагревателя 130 в соответствии с конкретным значением для интегрального управления, интегральный член корректирует погрешность установившегося состояния при пропорционально-интегрально-дифференциальном регулировании. Это основано на тенденции к определению пропорционального коэффициента усиления для интегрального управления после первого определения коэффициента пропорционального управления. Согласно этапам S840-S860, температура нагревателя 130 поднимается до достаточно высокой температуры предварительного нагрева (например, T3 на ФИГ. 7) и поддерживается на постоянном уровне. Таким образом, на субстрат для генерирования аэрозоля может передаваться достаточное количество тепловой энергии, и у пользователя может возникать устойчивое ощущение курения, без чувства нехватки аэрозоля во время непрерывного курения.
[150] Один или несколько вариантов осуществления, раскрытых выше, могут быть реализованы в форме компьютерной программы, которая может быть выполнена на компьютере посредством различных компонентов, и такая компьютерная программа может быть записана на машиночитаемый носитель информации. В данном случае носитель информации может представлять собой аппаратное устройство, выполненное с возможностью хранения и исполнения программных инструкций, например, магнитный носитель, включая жесткие диски, дискеты и магнитные ленты, оптический носитель, включая CD-ROM и DVD, магнитооптический носитель, включая дискеты, а также память, включая ПЗУ, ОЗУ и флэш-память.
[151] Кроме того, компьютерная программа может быть специально разработана и сконфигурирована для настоящего изобретения или может быть известна и доступна специалистам в области компьютерного программного обеспечения. Примеры компьютерных программ могут содержать не только машинный код, например, генерируемый компилятором код, но и также высокоуровневый код языка, который может быть выполнен компьютером с использованием интерпретатора и т. п.
[152] Конкретные варианты осуществления, раскрытые в настоящем изобретении, приведены для примера и никоим образом не ограничивают объем настоящего изобретения. Для краткости раскрытия можно опустить раскрытие обычных электронных компонентов, управляющих систем, программного обеспечения и других функциональных аспектов систем. Кроме того, соединения или соединительные элементы линий между компонентами, показанные на фигурах, иллюстрируют функциональные и/или физические или электрические соединения, и их можно понимать как альтернативные или различные дополнительные функциональные, физические или электрические соединения в реальном устройстве. Если компоненты явно не указаны как «существенные», «важные» и т. д., они могут быть не обязательны для реализации настоящего изобретения.
[153] В описании (особенно в формуле) настоящего изобретения использование конкретного артикля и аналогичных терминов может соответствовать как единственному, так и множественному числу. Кроме того, если в настоящем описании указан диапазон, он включает изобретение, к которому применяются отдельные значения, принадлежащие к вышеуказанному диапазону (если не указано иное), что соответствует описанию каждой отдельной величины этого диапазона в подробном раскрытии изобретения. Кроме того, в отсутствие явного или обратного описания этапов способа согласно изобретению эти этапы могут осуществляться в подходящем порядке. Настоящее раскрытие не обязательно ограничивается порядком описания этапов. Использование всех примеров или терминов (например, и т. д.) в настоящем изобретении принято исключительно для раскрытия настоящего изобретения и ни в коем случае не ограничивает защищаемый объем настоящего изобретения, если это явно не ограничено формулой изобретения. Кроме того, специалисту в данной области техники очевидно, что различные модификации, комбинации и изменения могут быть предприняты в соответствии с условиями и факторами конструкции в пределах защищаемого объема пунктов формулы или их эквивалентов.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[154] Один из вариантов осуществления настоящего изобретения может быть использован для производства электронной сигареты нового поколения с эксплуатационными характеристиками, улучшенными по сравнению с предшествующим уровнем техники.
1. Устройство для генерирования аэрозоля, содержащее:
нагреватель, выполненный с возможностью нагревания субстрата сигареты для генерирования аэрозоля;
испаритель, выполненный с возможностью нагревания жидкости для генерирования аэрозоля и содержащий блок хранения жидкости, блок подачи жидкости и нагревательный элемент; и
контроллер, выполненный с возможностью управления мощностью, подаваемой на нагреватель с помощью пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулирования.
2. Устройство для генерирования аэрозоля по п. 1, в котором контроллер вычисляет конкретное значение для интегрального управления, исходя из начальной температуры нагревателя, измеренной по истечении конкретного периода времени после того, как температура нагревателя достигнет заданной температуры предварительного нагрева.
3. Устройство для генерирования аэрозоля по п. 1, в котором контроллер вычисляет конкретное значение для интегрального управления, ссылаясь на таблицу, в которой конкретные значения для интегрального управления соответственно соотнесены со значениями начальной температуры нагревателя.
4. Устройство для генерирования аэрозоля по п. 1, в котором конкретное значение для интегрального управления равно или больше 20.
5. Устройство для генерирования аэрозоля по п. 1, в котором конкретное значение для интегрального управления равно или меньше 70.
6. Устройство для генерирования аэрозоля по п. 1, в котором конкретное значение для интегрального управления составляет от 20 до 70.
7. Способ управления мощностью, подаваемой на нагреватель устройства для генерирования аэрозоля по пункту 1, содержащий:
этап определения начальной температуры нагревателя устройства для генерирования аэрозоля; и
этап поддержания температуры нагревателя на основании установленного конкретного значения для интегрального управления после того, как температура нагревателя достигнет температуры предварительного нагрева.
8. Способ по п. 7, в котором определение конкретного значения для интегрального управления содержит этап вычисления конкретного значения для интегрального управления на основании начальной температуры нагревателя, измеренной по истечении конкретного периода времени после того, как температура нагревателя достигнет заданной температуры предварительного нагрева.
9. Способ по п. 7, в котором определение конкретного значения для интегрального управления содержит этап определения конкретного значения для интегрального управления путем отсылки к таблице, в которой конкретные значения для интегрального управления соответственно соотнесены со значениями начальной температуры нагревателя.
10. Способ по п. 7, в котором конкретное значение для интегрального управления равно или больше 20.
11. Способ по п. 7, в котором конкретное значение для интегрального управления равно или меньше 70.
12. Способ по п. 7, в котором конкретное значение для интегрального управления составляет от 20 до 70.
13. Машиночитаемый носитель информации, на котором записана программа для осуществления способа по одному из пунктов 7-12.
