台湾专利TW201302110A 具有改良的加熱器控制器之電加熱氣溶膠產生系統

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本發明提供一種控制電加熱氣溶膠產生系統之至少一個電加熱元件之方法，該系統係用以加熱氣溶膠形成基質。電加熱氣溶膠產生系統具有一感測器，用以偵測使用者噴煙之氣流，此噴煙具有一氣流期間。本發明包括以下步驟：當感測器偵測出氣流速率增至第一臨限值時，將用於至少一加熱元件之加熱電力從0增至電力p1，維持加熱電力於電力p1至少一些氣流期間，且當感測器偵測出氣流速率減至第二臨限值時，將用於至少一加熱元件之加熱電力從電力p1減至0。
公开号:TW201302110A
申请号:TW100144142
申请日:2011-12-01
公开日:2013-01-16
发明作者:Michel Thorens；Jean-Marc Flick；Olivier Yves Cochand；Flavien Dubief
申请人:Philip Morris Prod；
IPC主号:A24F40-00

专利说明:
具有改良的加熱器控制器之電加熱氣溶膠產生系統
本發明係有關於一種用以控制電加熱氣溶膠產生系統之至少一電加熱元件之方法。本發明亦為有關一種電加熱氣溶膠產生系統。本發明係發現作為用以控制電加熱氣溶膠產生系統之至少一個電加熱元件之方法以及作為電加熱氣溶膠產生系統的特定用途。
WO-A-2009/132793揭示一種電加熱吸煙系統。液體係貯存於貯液部中，且毛細芯具有伸入貯液部以與其中之液體接觸的第一端、與伸出貯液部的第二端。加熱元件係加熱毛細芯之第二端。加熱元件係形成與電源電連接之螺旋捲繞之電加熱元件而環繞毛細芯之第二端的形式。在使用中，加熱元件可由使用者導通電源來啟動。使用者於煙嘴上的抽吸係造成空氣吸入電加熱抽煙系統，經由毛細芯、加熱元件而隨後進入使用者的嘴裡。
本發明之一目的在於提供控制一電加熱氣溶膠產生系統之電加熱元件之改良方法。
根據本發明之一態樣，提供一種用以控制電加熱氣溶膠產生系統之至少一電加熱元件之方法，該系統用來加熱氣溶膠形成基質，該系統具有用來偵測使用者噴煙之氣流的感測器，此噴煙歷經有一氣流期間，該方法包括以下步驟：當該感測器偵出氣流速率增至第一臨限值時，將用於該至少一加熱元件之加熱電力從0增至電力p1；維持加熱電力於電力p1至少一些氣流期間；且當該感測器偵出氣流速率減至第二臨限值時，將用於該至少一加熱元件之加熱電力從電力p1減至0。
該至少一電加熱元件係配置來加熱氣溶膠形成基質以形成氣溶膠。電加熱氣溶膠產生系統可包含氣溶膠形成基質、或可改成接收氣溶膠形成基質。如熟於本技藝人士所周知，氣溶膠係為例如空氣中之固體粒子或液滴之懸浮體。藉由控制供至該至少一電加熱元件的加熱電力，可最佳化能量使用。加熱電力可配合特定噴煙分布，俾可實現所欲之氣溶膠性質，例如氣溶膠冷凝或粒子大小。特別是接近噴煙開始或結束，可避免過度加熱或加熱不足。接近噴煙結束之電力係減少影響加熱元件的冷卻，並因此影響加熱元件和其附近的溫度。從而，這會影響有多少冷凝能形成於系統中，這可能影響液漏。
較佳地，電加熱氣溶膠產生系統包括用以供電至該至少一電加熱元件之電源。較佳地，電加熱氣溶膠產生系統包括用以控制從該電源至該至少一電加熱元件供電之電路。較佳地，該電路包括感測器。
較佳地，電路係配置來進行本發明第一態樣的方法步驟。電路係可硬接線來進行本發明第一態樣的方法步驟。然而，尤佳地，電路係可程式化來進行本發明第一態樣的方法步驟。
感測器可為能偵測使用者噴煙氣流的任何感測器。感測器可為電機裝置。替代地，感測器可為機械裝置、光學裝置、光學機械裝置、以微電機系統(MEMS)為基礎之感測器、及聲音感測器。
通常，氣流期間(其可與噴煙期間相同)之氣流速率(亦可稱為噴煙流速)係從0增至第一臨限值而達到最大，並接者從最大減至第二臨限值，接著達到零。氣流速率可形成高斯或正態分配(亦稱為鐘形曲線)。然而，更通常地，氣流速率可形成不完美的高斯分配。氣流期間可用許多方式界定。例如，氣流期間可界定為氣流速率不為零之期間。替代地，氣流期間可界定為氣流速率大於預定位準之期間。較佳地，電力p1係預先界定。電力p1可依許多因素而定，其包含惟不限於電加熱元件之形式、氣溶膠形成基質之類型、欲形成之氣溶膠量以及氣溶膠所需粒子大小。
於一實施例中，第一氣流速率臨限值與第二氣流速率臨限值相等。本實施例係為有利，因為本發明之操作相對較簡單。
於另一實施例中，第一氣流速率臨限值小於第二氣流速率臨限值。本實施例係為有利，因為其有助於避免在接近噴煙結束時過熱，這會轉而影響冷凝形成。由於加熱電力減少臨限值之第二氣流速率臨限值大於加熱電力增加臨限值之第一氣流速率臨限值，因此，供至該至少一電加熱元件之加熱電力稍早在噴煙中會減少。這會避免在接近氣流期間噴煙結束時過熱。
將用於該至少一加熱元件之加熱電力從0增至電力p1之步驟可包括實質上立刻將加熱電力從0增至電力p1。亦即，歷經實質上等於零之期間，電力可從0增至電力p1。在垂直軸上之加熱電力對水平軸上之時間之圖表上，其係由從電力0至電力p1之垂直線或大致垂直線表示。
替代地，將用於該至少一加熱元件之加熱電力從0增至電力p1之步驟可包括歷經實質上不等於零之期間將加熱電力從0增至電力p1。亦即，電力可歷經選擇之期間逐漸從0增至電力p1。所選擇期間越長，電力增加係徐徐漸進。在垂直軸上之加熱電力對水平軸上之時間之圖表上，其係由具有從0至電力p1之正梯度之坡度表示。坡度之梯度可為常數或非常數。
將用於該至少一加熱元件之加熱電力從電力p1減至0之步驟可包括實質上立刻將加熱電力從電力p1減至0。亦即，歷經實質上等於零之期間，電力可從電力p1減至0。在垂直軸上之加熱電力對水平軸上之時間之圖表上，其係由從電力p1至0之垂直線或大致垂直線表示。
替代地，將用於該至少一加熱元件之加熱電力從電力p1減至0之步驟可包括逐漸將加熱電力從電力p1減至0。亦即，電力可歷經所選擇期間逐漸從電力p1減至0。所選擇期間越長，電力增加係徐徐漸進。在垂直軸上之加熱電力對水平軸上之時間之圖表上，其係由具有從電力p1減至0之負梯度之坡度表示。坡度之梯度可為常數或非常數。
於一實施例中，本方法在將用於該至少一加熱元件之加熱電力從0增至電力p1之步驟之後，更包括以下步驟：將用於該至少一加熱元件之加熱電力從p1增至大於電力p1之電力p2。
亦即，在氣流期間開始時，加熱電力為p2，大於p1。這提供噴煙開始時的電力突增。較佳地，在具有最大電力p2之電力首度突增後，電力減至p1，且在氣流期間的剩餘段，加熱電力維持於電力p1。此種接近氣流期間開始時的過熱係造成稍早開始之氣溶膠產生。這可對使用者提供較佳的反應性。這亦在噴煙開始時減少氣溶膠粒子大小或氣溶膠冷凝。較佳地，電力p2係預先界定。電力P2可依許多因素而定，其包含惟不限於電加熱元件之形式、氣溶膠形成基質之類型、欲形成之氣溶膠量、以及氣溶膠所需粒子大小。
維持加熱電力於電力p1至少一些氣流期間之步驟可包括以第一頻率f1及第一工作循環供應電流之脈衝至該至少一個加熱元件。第一頻率f1、第一工作循環、或第一頻率f1及第一工作循環兩者，可適當選擇以維持加熱電力於所欲之位準。電流脈衝可具有任何適當的最大電流。
逐漸將加熱電力從電力p1減至0之步驟可包括以第二頻率f2和第二工作循環將電流之脈衝供應至該至少一加熱元件。第二頻率f2、第二工作循環、或第二頻率f2及第二工作循環兩者，可適當選擇以適當減少加熱電力。第二頻率f2可低於第一頻率f1。替代地，第一頻率f1與第二頻率f2可相等。第二工作循環可低於第一工作循環。替代地，第一工作循環與第二工作循環可相等。
將用於該至少一加熱元件之加熱電力從p1增至大於電力p1之電力p2之步驟可包括以第三頻率f3和第三工作循環將電流之脈衝供應至該至少一加熱元件。第三頻率f3、第三工作循環、或第三頻率f3和第三工作循環兩者，可適當選擇以增加加熱電力至電力p2。第三頻率f3可高於第一頻率f1與第二頻率f2兩者。第三頻率可與第一頻率f1和第二頻率f2之一或兩者相等。第三工作循環可低於第二工作循環。第三工作循環可與第一工作循環和第二工作循環之一或兩者相等。
根據本發明之第二態樣，提供一種用來加熱氣溶膠形成基質之電加熱氣溶膠產生系統，該系統包括：至少一電加熱元件，用來加熱氣溶膠形成基質，以形成氣溶膠；電源，用來供電至該至少一電加熱元件；以及電路，用來控制從該電源至該至少一電加熱元件之供電，該電路包含一感測器，其用來偵測使用者噴煙之氣流，此噴煙具有一氣流期間；其中該電路係配置來當該感測器偵出氣流速率增至第一臨限值時，將用於該至少一加熱元件之加熱電力從0增至電力p1；維持加熱電力於電力p1至少一些氣流期間；且當該感測器偵出氣流速率減至第二臨限值時，將用於該至少一加熱元件之加熱電力從電力p1減至0。
於一實施例中，該氣溶膠形成基質係為液態基質，且電加熱氣溶膠產生系統又包括毛細芯，用來將液態基質輸送至該至少一電加熱元件。如以下更詳細說明，與毛細芯組合之加熱元件可提供快速反應，因而改進加熱分布之控制。
根據本發明之第三態樣，提供一種用於電加熱氣溶膠產生系統之電路，該電路係配置來實施本發明第一態樣之方法。
較佳地，該電路係可程式化來實施本發明之第一態樣。替代地，該電路係可硬接線以實施本發明第一態樣之方法。
根據本發明之第四態樣，提供一種電腦程式，其在用於電加熱氣溶膠產生系統之可程式電路上運作時，使可程式電路實施本發明第一態樣之方法。
根據本發明之第五態樣，提供一種可電腦讀取之儲存媒體，在其上儲存根據本發明第四態樣之電腦程式。
該至少一加熱元件可包括單一加熱元件。替代地，該至少一加熱元件可包括一個以上加熱元件，例如二，或三，或四，或五，或六個或更多的加熱元件。一個加熱元件或多個加熱元件可適當配置以最有效地加熱氣溶膠形成基質。
該至少一加熱元件較佳地係包括電阻材料。適當電阻材料包含惟不限於：諸如掺雜陶瓷、導電陶瓷(像是例如二矽化鉬)、碳、石墨、金屬、金屬合金以及陶瓷材料和金屬材料製成之複合材料之半導體。此種複合材料可包括掺雜和非掺雜陶瓷。適當掺雜陶瓷例子包含掺雜之碳化矽。適當金屬例子包含鈦、鋯、鉭和來自鉑族的金屬。適當金屬合金例子包含不銹鋼、康銅銅鎳合金、含鎳、鈷、鉻、鋁、鈦、鋯、鉿、鈮、鉬、鉭、鎢、錫、鎵、錳和鐵合金、鎳、鐵、鈷系超合金、不銹鋼、Timetal®、鐵-鋁系合金和鐵-錳-鋁系合金。Timetal®係指在科羅拉多州，丹佛市，1999百老匯4300室之鈦金屬公司之註冊商標。於複合材料中，電阻材料可任選地埋入、封裝或塗以絕緣材料，或者，反過來依能轉移動力和所需外在物理化學性質而定。加熱材料可包括於兩層惰性材料間絕緣之蝕刻金屬箔。於此情況下，惰性材料可包括Kapton®、全酰亞胺或雲母箔。Kapton®係指在美國，德拉威19898，威爾明頓，1007市場街之E.I.du Pont de Nemours and Company之註冊商標。
替代地，該至少一加熱元件可包括紅外線加熱元件、光子源或感應加熱元件。
該至少一加熱元件可採任何適當形式。例如，該至少一加熱元件可採加熱葉片的形式。替代地，該至少一加熱元件可採具有不同導電部或電阻金屬管之外殼或基板的形式。若氣溶膠形成基質係為設在容器內之液體，容器即可併設可處理之加熱元件。替代地，一個或更多穿過氣溶膠形成基質中心之加熱針或桿亦適合。替代地，該至少一加熱元件係為碟形(端部)加熱器或碟形加熱器與加熱針或桿的組合。替代地，該至少一加熱元件可包括撓性材料片，配置成環繞或部分環繞氣溶膠形成基質。其他替代例包含加熱線或絲極，例如Ni-Cr、鉑、鎢或合金線，或加熱板。任選地，加熱元件可沉積在剛性載體材料中或其上。
該至少一加熱元件可包括散熱器或儲熱器，其包括能夠吸收和儲存熱，並隨後歷時釋放熱至氣溶膠形成基質之材料。散熱器可由任何適當材料，像是適當金屬或陶瓷材料形成。較佳地，該材料具有高熱容(敏感儲熱材料)，或係能夠吸收，並隨後經由諸如高溫相變之可逆程序釋放熱之材料。適當敏感儲熱材料包含矽膠、鋁、碳、玻璃墊、玻璃纖維、礦物、金屬或諸如鋁、銀或鉛之合金以及諸如紙之纖維材料。經由可逆相變釋放熱之其他適當材料包含石蠟、醋酸鈉、萘、蠟、聚乙烯氧化物、金屬、金屬鹽、共晶鹽之混合物或合金。
散熱器或儲熱器可配置成直接與氣溶膠形成基質接觸，並可將所儲存的熱直接轉傳給基質。替代地，儲存於散熱器或儲熱器的熱可藉諸如金屬管之熱導體轉傳給氣溶膠形成基質。
該至少一加熱元件可藉由導熱將氣溶膠形成基質加熱。加熱元件可至少部分地與基質或沉積該基質之載體接觸。替代地，來自加熱元件之熱可藉熱導元件導至該基質。
替代地，該至少一加熱元件可將熱轉傳至進來的周圍空氣，此空氣在使用期間係透過電加熱氣溶膠產生系統抽入，這轉而藉由對流來加熱氣溶膠形成基質。周圍空氣可在通過氣溶膠形成基質之前加熱。替代地，若氣溶膠形成基質為液態基質，周圍空氣即可首先透過基質抽入，並接著加熱。
氣溶膠形成基質可為固態氣溶膠形成基質。氣溶膠形成基質較佳地包括含揮發性煙草香味配料之含煙草材料，其在加熱時係從基質釋放。氣溶膠形成基質可包括非煙草材料。氣溶膠形成基質可包括含煙草材料和不含煙草材料。較佳地，氣溶膠形成基質又包括氣溶膠形成劑。適當氣溶膠形成劑之例子係為甘油和聚丙二醇。
替代地，氣溶膠形成基質可為液態氣溶膠形成基質。於一實施例中，電加熱氣溶膠產生系統又包括貯液部。較佳地，液態氣溶膠形成基質係貯存於貯液部中。於一實施例中，電加熱氣溶膠產生系統又包括與該貯液部連通之毛細芯。亦可設成以毛細芯保持待提供之液體而無貯液部。於此實施例中，毛細芯可預載液體。
較佳地，毛細芯係配置成與貯液部中的液體接觸。於此情況下，在使用中，液體藉由毛細芯中的毛細作用，從貯液部朝該至少一加熱元件轉送。於一實施例中，毛細芯具有第一端和第二端，該第一端伸入貯液部而與其中的液體接觸，且該至少一加熱元件係配置來對第二端中的液體加熱。當該至少一加熱元件啟動時，毛細芯之第二端的液體係藉由加熱器蒸發以形成超飽和蒸氣。超飽和蒸氣與氣流混合而被帶入其中。於流動期間，蒸氣係冷凝以形成氣溶膠，且氣溶膠係帶向使用者的嘴。與毛細芯組合的加熱元件可提供快速反應，因為此配置可對加熱元件提供液體的高表面區域。根據本發明，加熱元件之控制可因此依毛細芯配置的構造而定。
液態基質可被吸入多孔載體材料，其可由任何適當的吸收塞或本體，例如泡沫金屬或塑膠材料、聚丙烯、滌綸、尼龍纖維或陶瓷所製成。液態基質可於電加熱氣溶膠產生系統之使用前保持在多孔載體材料中，或者，替代地，液態基質材料可在使用期間或使用前不久釋放進入多孔載體材料。例如，液態基質可設在膠囊中。膠囊之外殼較佳地係在加熱時熔化，並將液態基質釋放進入多孔載體材料。膠囊可任選地容納與液體組合之固體。
若氣溶膠形成基質係為液態基質，液體即具有例如適用於氣溶膠產生系統之沸點之物理性質：若沸點太高，該至少一加熱元件即無法蒸發毛細芯中的液體，惟若沸點太低，即甚至無須啟動該至少一加熱元件，仍可蒸發液體。該至少一加熱元件之控制可依液態基質之物理性質而定。液體較佳地包括含揮發性煙草香味配料之含煙草材料，其在加熱時係自液體釋放。替代地，或此外，液體可包括非煙草材料。液體可包含水、溶劑、乙醛、植物萃取以及自然和人工香味。較佳地，液體又包括氣溶膠形成劑。適當氣溶膠形成劑之例子係甘油和聚丙二醇。
提供貯液部之優點在於可維持高水平之衛生。使用延伸於液體與電加熱元件間之毛細芯容許系統之構造相對較簡單。液體具有包含黏度和表面張力之物理性質，容許液體藉由毛細作用，並透過毛細芯搬送。貯液部較佳地為容器。貯液部不可再充填。因此，當貯液部中的液體用完時，係更換氣溶膠產生系統。替代地，貯液部可再充填。於此情況下，氣溶膠產生系統可在某些數目之貯液部再充填後更換。較佳地，貯液部係配置來保持液體供預定數之噴煙。
毛細芯可具有纖維或海綿構造。毛細芯較佳地係包括一束毛細管。例如，毛細芯可包括複數根纖維或線，或其他細鑽孔管。纖維或線一般可沿氣溶膠產生系統之縱向對齊。替代地，毛細芯可包括形成桿形之海綿狀或泡沫狀材料。桿形可沿氣溶膠產生系統之縱向延伸。芯的構造形成有複數個小鑽孔或管，經此，液體可藉由毛細作用送至電加熱元件。毛細芯可包括任何適當的材料或材料組合。適當材料例子係形式為纖維或燒結粉末之陶瓷或石墨系材料。毛細芯可具有任何適當的毛細性或多孔性，以配合不同液體物理性質，像是密度、黏度、表面張力和蒸汽壓力來使用。與液體性質組合，芯的毛細性質確保芯在加熱區域恆濕。若芯乾燥，即有可能過熱，這可能造成液體的熱劣化。
氣溶膠形成基質可替代地為其他任一種基質，例如氣體基質，或各種基質類型的組合。於操作期間，基質可完全容納在電加熱氣溶膠產生系統內。於此情況下，使用者可在電加熱氣溶膠產生系統之煙嘴上噴煙。替代地，於操作期間，基質可部分容納在電加熱氣溶膠產生系統內。於此情況下，基質可形成個別物件之一部分，且使用者可直接在個別物件上噴煙。
較佳地，電加熱氣溶膠產生系統係為電加熱吸煙系統。
電加熱氣溶膠產生系統可包括氣溶膠形成室，於其中氣溶膠係由超飽和蒸氣所形成，該氣溶膠接著被帶入使用者的口中。入氣口、出氣口、及室較佳地係配置成自入氣口經由氣溶膠形成室至出氣口之空氣流路，以輸送氣溶膠至出氣口並進入使用者的口中。冷凝可形成在氣溶膠形成室之壁上。特別是在接近噴煙結束時，冷凝量可依加熱分布而定。
較佳地，氣溶膠產生系統包括一殼體。較佳地，殼體為長形。包含有可用來形成冷凝之表面區域之殼體的構造會影響氣溶膠性質，以及是否有系統之液漏。殼體可包含外殼和煙嘴。於此情況下，所有組件可容納在外殼和煙嘴中。殼體可包括任何適當材料或材料組合。適當材料例子包含金屬、合金、塑膠或含一個或更多此種材料之複合材料，或適合食物或化學用途之熱塑膠，例如聚丙烯、聚醚醚酮(PEEK)和聚乙烯。較佳地，此材料輕且不脆。殼體的材料可能影響形成在殼體上的冷凝量，此量會轉而影響系統之液漏。
較佳地，氣溶膠產生系統為可攜。氣溶膠產生系統可為抽煙系統，並可具有與傳統雪茄或香煙相當的大小。抽煙系統可具有介於約30 mm與約150 mm間的總長。抽煙系統可具有介於約5 mm與約30 mm間的外徑。
有關本發明之一態樣說明之特點可應用在本發明之其他態樣。
根據本發明之電加熱氣溶膠產生方法和系統，提供有許多優點。加熱分布可配合噴煙分布，藉此，對使用者提供一改良的經驗。加熱分布亦可產生所欲氣溶膠性質，例如氣溶膠冷凝或氣溶膠粒子大小。加熱分布亦可影響氣溶膠冷凝之形成，這轉而影響系統之液漏。電量使用可最佳化，以提供良好加熱分布，而無不必要的電浪費。
第1圖顯示電加熱氣溶膠產生系統之一例子。於第1圖中，該系統係具有貯液部之抽煙系統。第1圖之抽煙系統100包括殼體101，其具有屬於煙嘴端103之第一端以及屬於本體端105之第二端。於該本體端，設有形式為電池107之電源、形式為硬體109之電路以及噴煙偵測系統111。於煙嘴端設有容納液體115之形式為匣113之貯液部、毛細芯117以及包括至少一加熱元件之加熱器119。須知，加熱器僅示意顯示於第1圖中。毛細芯117之一端延伸進入匣113，且毛細芯117之另一端為加熱器119所圍繞。加熱器經由連接121被連接至電路。殼體101亦包含空氣入口123、位於煙嘴端之空氣出口125以及氣溶膠形成室127。
於使用中，如以下操作。液體115藉由來自匣113之毛細作用，從伸入匣之芯117之一端轉送或輸送至為加熱器119所圍繞之芯117之另一端。當使用者在空氣出口125對裝置抽吸時，周圍空氣係經由空氣入口123吸入。於第1圖所示配置中，噴煙偵測系統111感測到噴煙並啟動加熱器119。電池107供應能量至加熱器119以加熱為加熱器119所圍繞之加熱芯117之一端。芯117之該端中的液體藉加熱器119蒸發以產生超飽和蒸氣。於此同時，被蒸發之液體以藉由毛細作用沿芯117移動之另一液體替換。(這有時稱為「泵作用」。)所產生之超飽和蒸氣與來自空氣入口123之氣流混合並被帶入其中。於氣溶膠形成室127中，蒸氣冷凝以形成可吸氣溶膠，其被朝空氣出口125帶入使用者的口中。
毛細芯可由各種多孔或毛細材料製成，較佳地，其具有已知之預定毛細性。例子包含形式為纖維或燒結粉末之陶瓷或石墨材料。不同多孔性之芯可被用來配合不同液體物理性質，像是密度、黏度、表面張力和蒸氣壓力。芯必須適合，使得必要液量能輸送至加熱元件。芯和加熱元件必須適合，使得必要氣溶膠量能輸送至使用者。
於第1圖所示實施例中，硬體109和噴煙偵測系統111較佳地可程式化。硬體109和噴煙偵測系統111可用來管理裝置操作。這藉由氣溶膠中粒子大小的控制來協助。
第1圖顯示可配合本發明使用之電加熱氣溶膠產生系統之一個例子。惟，其他例子仍可配合本發明使用。電加熱氣溶膠產生系統僅須包含或收容氣溶膠形成基質，其可藉至少一加熱元件加熱，在電路控制下，藉由電源通電。例如，本系統無須為抽煙系統。例如，氣溶膠形成基質可為固態基質而非液態基質。替代地，氣溶膠形成基質可為諸如氣體基質之其他基質形式。加熱元件可採任何適當形式。殼體之整體形狀和大小為可變更，且殼體可包括個別外殼和煙嘴。其他變化例當然可行。
如業已述及，較佳地，包括硬體109和噴煙偵測系統111之電路係為可程式化以控制對加熱元件之供電。這轉而影響氣溶膠性質之加熱分布。「加熱分布」一詞係指歷經一噴煙所花時間供至加熱元件之電力圖形。替代地，硬體109和噴煙偵測系統111係可硬接線以控制對加熱元件之供電。再者，這會影響氣溶膠性質之加熱分布，而該加熱分布則會影響氣溶膠粒子。於第2至7圖中顯示控制加熱元件之供電之各種方法。
第2圖顯示根據本發明，控制對電加熱氣溶膠產生系統之電加熱元件之加熱電力之方法的第一實施例。
第2圖係一圖式，顯示垂直軸上之氣流速率201和加熱電力203，以及水平軸上之時間205。氣流速率201以實線顯示，加熱電力203以虛線顯示。氣流速率以每一單位時間體積，通常以每秒立方公分計。氣流速率以諸如第1圖中之噴煙偵測系統111之噴煙偵測系統感測。以瓦計之加熱電力係指在諸如第1圖中之硬體109之電路的控制下，自電源對加熱元件供應之電力。第2圖顯示使用者在諸如第1圖所示者之電加熱氣溶膠產生系統上所作的單一噴煙。
由第2圖可知，於本實施例中，噴煙之氣流速率係顯示成正態或高斯分布形狀。氣流速率201開始為0，逐漸增至最大201_max，接著減回至0。然而，氣流速率通常不具有正確高斯分布。然而，於所有情況下，整個噴煙的氣流速率會從0增至最大，減低係從最大至0。氣流速率曲線下之區域係為該噴煙之總氣體體積。
當噴煙偵測系統感測出氣流速率201業已增至臨限值201a時，於時間205a，電路係控制導通加熱元件之電力，並使加熱電力203直接從0增至電力203a。當噴煙偵測系統感測出氣流速率201業已減回至臨限值201a時，於時間205b，電路係控制關斷加熱元件之電力，並使加熱電力203直接從電力203a減至0。在時間205a與時間205b之間，當噴煙偵測系統偵出氣流速率仍大於臨限值201a時，對加熱元件之加熱電力維持於電力203a。因此，加熱期間為時間205b-205a。
於第2圖之實施例中，用來導通加熱元件之氣流速率臨限值與用來關斷加熱元件之氣流速率臨限值相同。第2圖配置之優點係設計之簡單。然而，此配置在接近噴煙結束時有過熱之虞。這於第2圖中以圓圈區域207顯示。
第3圖顯示根據本發明，控制對電加熱氣溶膠產生系統之電加熱元件之加熱電力之方法的第二實施例。在某些情況下，第3圖之配置可提供對第2圖所示配置的改良。
第3圖係一圖式，顯示垂直軸上之氣流速率301和加熱電力303，以及水平軸上之時間305。氣流速率301以實線顯示，且加熱電力303以虛線顯示。再者，氣流速率以每一單位時間體積，通常以每秒立方公分計。氣流速率係以諸如第1圖中之噴煙偵測系統111之噴煙偵測系統進行感測。以瓦計之加熱電力係為在諸如第1圖中之硬體109之電路的控制下，自電源對加熱元件供應之電力。第3圖顯示使用者在諸如第1圖所示之電加熱氣溶膠產生系統上所作的單一噴煙。
於第2圖中，噴煙之氣流速率係顯示成高斯分布形狀，雖則未必如此。事實上，於大多數情況下，氣流速率曲線不形成正確的高斯分布。氣流速率開始為0，逐漸增至最大301_max，接著減回至0。氣流速率曲線下之區域係為該噴煙之總氣體體積。
當噴煙偵測系統感測出氣流速率301業已增至301a時，於時間305a，電路係控制電力以導通加熱元件，並使加熱電力303直接從0增至電力303a。當噴煙偵測系統感測出氣流速率301業已減回至臨限值301b時，於時間305b，電路控制電力以關斷加熱元件，並使加熱電力303直接從電力303a減至0。在時間305a與時間305b之間，對加熱元件之加熱電力維持於電力303a。因此，加熱期間為時間305b-305a。
於第3圖之實施例中，用來關斷加熱元件之氣流速率臨線301b係大於用來導通加熱元件之氣流速率臨線301a。這意謂著加熱元件在比第2圖配置更早的噴煙中被關斷。這可避免在接近噴煙結束時可能的過熱。請注意第3圖中圓圈區域307之減少區域與第2圖中之圓圈區域207相比較。在噴煙中更早關斷加熱元件意謂著，當加熱元件冷卻時，會有更大的氣流。這可防止太多的冷凝形成於殼體之內表面上。這可轉而減少液漏的可能性。
第4圖顯示根據本發明，類似於第3圖中的實施例，其用以控制對電加熱氣溶膠產生系統之電加熱元件之加熱電力之方法的第三實施例。在某些情況下，第4圖的配置亦可提供對第2圖所示配置之改良。
第4圖係一圖式，顯示垂直軸上之氣流速率401和加熱電力403，以及水平軸上之時間405。氣流速率401以實線顯示，且加熱電力403以虛線顯示。再者，氣流速率以每一單位時間體積，通常以每秒立方公分計。氣流速率係以諸如第1圖中之噴煙偵測系統111之噴煙偵測系統進行感測。以瓦計之加熱電力係指在諸如第1圖中之硬體109之電路的控制下，自電源對加熱元件供應之電力。第4圖顯示使用者在諸如第1圖所示者之電加熱氣溶膠產生系統上所作的單一噴煙。
於第2和3圖中，噴煙之氣流速率係成高斯分布形狀，雖則未必如此。氣流速率始於0，逐漸增至最大301_max，接著減回至0。氣流速率曲線下之區域係為該噴煙之總氣體體積。
當噴煙偵測系統感測出氣流速率401業已增至401a時，於時間405a，電路控制電力、導通加熱元件，並使加熱電力403直接從0增至電力403a。當噴煙偵測系統感測出氣流速率401業已減回至臨限值401b時，於時間405b，電路控制電力、關斷加熱元件，並使加熱電力403直接從電力403a減至0。第3與4圖間之差異在於，用以關斷加熱元件之臨限值401b係為與最大氣流速率401_max有關。於此情況下，氣流速率臨限值401b係為最大氣流速率401_max之1/2，雖則氣流速率臨限值401b可具有與最大氣流速率401_max之任何適當關係。此關係可依氣流速率曲線之形狀而定。在時間405a與時間405b之間，對加熱元件之加熱電力維持於電力403a。因此，加熱期間為時間405b-405a。
於第4圖之實施例中，由於用以關斷加熱元件之氣流速率臨限值401b與最大氣流速率有關，因此，用以關斷加熱元件之氣流速率臨限值可更適於噴煙分布。藉由適當設定臨限值與最大氣流速率間之關係，可於適當加熱期間維持熱度，同時避免在接近噴煙結束時過熱。請注意第4圖中圓圈區域407之減少區域，並與第2圖中之圓圈區域207，甚至第3圖中之圓圈區域307相比較。在噴煙中更早關斷加熱元件意謂著，當加熱元件冷卻時，有更大的氣流。這可防止太多的冷凝形成於殼體之內表面上。這可轉而減少液漏的可能性。
第5圖顯示根據本發明，類似於第3和4圖中的實施例，其用以控制對電加熱氣溶膠產生系統之電加熱元件之加熱電力之方法的第四實施例。在某些情況下，第5圖的配置亦提供對第2圖所示配置之改良。
第5圖係一圖式，顯示垂直軸上之氣流速率501和加熱電力503，以及水平軸上之時間505。氣流速率501以實線顯示，且加熱電力503以虛線顯示。再者，氣流速率以每一單位時間體積，通常以每秒立方公分計。氣流速率係以諸如第1圖中之噴煙偵測系統111之噴煙偵測系統進行感測。以瓦計之加熱電力係指在諸如第1圖中之硬體109之電路的控制下，自電源對加熱元件供應之電力。第5圖顯示使用者在諸如第1圖所示者之電加熱氣溶膠產生系統上所作的單一噴煙。
於第2、3和4圖中，噴煙之氣流速率係顯示成高斯或正態分布形狀。然而，這未必如此。氣流速率始於0，逐漸增至最大501_max，接著減回至0。氣流速率曲線下之區域係指該噴煙之總氣體體積。
當噴煙偵測系統感測出氣流速率501業已增至501a時，於時間505a，電路係控制電力、導通加熱元件，並使加熱電力501直接從0增至電力503a。當噴煙偵測系統感測出氣流速率501業已減回至臨限值501b時，於時間505b，電路係控制電力，從電力503a開始減少。不像第2、3與4圖，電路逐漸減少對加熱元件之加熱電力，於時間505b開始，最後於時間505c達到0。因此，於時間505a與時間505b間，對加熱元件之加熱電力維持於電力503a。於時間505b，對加熱元件之加熱電力歷時逐漸減少，直到在時間505c，供至加熱元件之加熱電力為0為止。因此，總加熱期間為505c-505a，在時間505b與505c間，電力減少。加熱電力可如於第5圖中直線所示以恆定速率減少。替代地，加熱電力可以非恆定速率減少。如業已討論，可在噴煙中更早關斷加熱元件，以減少加熱元件加熱之時間，不過，氣流會減少。因此，加熱電力之坡度可盡量精密匹配氣流分布之坡度，藉此，將過熱減至最小。加熱電力能以恆定速率減少，且坡度可大約匹配氣流分布之曲線。替代地，加熱電力能以非恆定速率減少，且減少速率盡量精密匹配氣流分布之曲線。此等方案可減少形成之冷凝量，且這可減少液漏。
於第5圖之實施例中，由於供至加熱元件之電力逐漸減少，而非立刻減至0，因此，加熱分布可最適於氣流分布，同時減少電使用。電力之減少可配置來隨其減少而順著或匹配氣流分布之坡度，藉此對噴煙提供非常適合的加熱分布。
第6圖顯示根據本發明，用以控制對電加熱氣溶膠產生系統之電加熱元件之加熱電力之方法的第五實施例。
第6圖係一圖式，顯示垂直軸上之氣流速率601和加熱電力603，以及水平軸上之時間605。氣流速率601以實線顯示，且加熱電力603以虛線顯示。再者，氣流速率係以每一單位時間體積，通常以每秒立方公分計。氣流速率係以諸如第1圖中之噴煙偵測系統111之噴煙偵測系統進行感測。以瓦計之加熱電力係指在諸如第1圖中之硬體109之電路的控制下，自電源對加熱元件供應之電力。第6圖顯示使用者在諸如第1圖所示者之電加熱氣溶膠產生系統上所作的單一噴煙。
於第2、3、4和5圖中，噴煙之氣流速率係顯示成高斯或正態分布形狀。然而，這未必如此。氣流速率始於0，逐漸增至最大601_max，接著減回至0。氣流速率曲線下之區域係指該噴煙之總氣體體積。
當噴煙偵測系統感測出氣流速率601業已增至601a，於時間605a，電路係控制電力、導通加熱元件，並增加加熱電力603。於第6圖之配置中，在時間605a，於噴煙開始時，加熱電力增至電力603a。接著，於後續時間605b，加熱電力減至電力603b，其具有較電力603a低的值。時間605a與時間605b之期間係依附於加熱元件之構造，並因此依加熱元件會如何回應電輸入而快速加熱而定。接著，加熱電力維持於電力位準603a。當噴煙偵測系統感測出氣流速率601業已減回至臨限值601a時，於時間605c，電路係控制電力、關斷加熱元件，並將加熱電力從電力603b減至0。因此，加熱期間為605c-605a，時間605a與605b間之初始電力為603a，且時間605b與時間605c間之大部分氣流期間的後續電力為603b，低於603a。
因此，於第6圖之實施例中，在噴煙開始時出現過熱。在更早時開始氣溶膠產生，其可為使用者提供對第一噴煙之較佳反應性，亦即，較短時間。這亦可避免非常大的氣溶膠粒子或極高度集中之氣溶膠產生於噴煙開始時。
第2至6圖業已說明各種實施例。惟，熟於技藝人士當知，此等實施例之任何特點可相互組合。例如，第2圖中所示一臨限值配置可與第5圖中所示電力逐漸減少組合，以及額外地或替代地，與第6圖中所示噴煙開始時之過熱組合。同樣地，第3圖或第4圖中所示二臨限值配置可與第5圖中所示電力緩慢減少組合，以及額外地或替代地，與第6圖中所示噴煙開始時之過熱組合。
特定加熱分布可依用於特定使用者之噴煙分布而定。控制加熱元件供電之電路係可程式化。電路可為使用者程式化，俾使使用者依較佳氣溶膠特徵選擇所欲之加熱分布。電路可為智慧型，例如能在逐次噴煙基礎上，自動地使加熱分布配合氣流分布。
第7圖顯示對電加熱氣溶膠產生系統之電加熱元件之加熱電力如何經由脈衝電流信號控制。
第7圖係一圖式，顯示垂直軸上之氣流速率703和加熱電力707，以及水平軸上之時間705。於第7圖中，加熱電力703以虛線顯示，且電流強度707以實線顯示。以瓦計之加熱電力係指在諸如第1圖中之硬體109之電路的控制下，自電源對加熱元件供應之電力。電流強度係以安培計之電流，其在諸如第1圖中之硬體109之電路的控制下，流經加熱元件。第7圖顯示使用者在諸如第1圖所示者之電加熱氣溶膠產生系統上所作的單一噴煙。惟須知，於第7圖中未顯示氣流速率。
如於第6圖中所示，第7圖中所示加熱分布包含噴煙開始時的過熱。此係位於時間705a與705b之間。如於第5圖中所示，其亦包含噴煙結束時的電力逐漸減少。此係位於時間705c與705d之間。在時間705b與705c之間，電力維持於大致恆定位準。然而，第7圖中所示之控制可用來提供任何適當的加熱分布。
於第7圖中，當噴煙偵測系統感測出氣流速率(未顯示)業已增至第一臨限值，於時間705a，電路係控制電力、導通加熱元件，並增加加熱電力703。加熱電力703係增至電力703a。電路藉由透過加熱元件提供脈衝電流信號來將此實現。於第7圖中，各脈衝具有最大電流707a，且時間705a與705b間之電流脈衝之頻率為709a。
於時間705b，電路係控制電力，將加熱電力減至電力703b，且從此，加熱電力維持於電力703b。電路藉由透過加熱元件提供脈衝電流信號來將此實現。於第7圖中，各脈衝具有最大電流707a，且時間705b與705c間之電流脈衝之頻率為709b，其係較頻率709a更低之頻率。
當噴煙偵測系統感測出氣流速率(未顯示)業已減至第二臨限值(可相同於或大於第一臨限值)時，於時間705b，電路係控制電力，以逐漸減少加熱電力703。加熱電力703逐漸從於時間705c之電力703b減至時間705d的0。電路藉由透過加熱元件提供脈衝電流信號來將此實現。於第7圖中，各脈衝具有最大電流707a，且時間705c與705d間之電流脈衝之頻率為709c，係較頻率709a和709b兩者更低之頻率。
因此，電路藉由透過加熱元件提供脈衝電流信號來控制從電源對加熱元件供應的電力。第8圖進一步顯示對加熱元件之加熱電力如何經由脈衝電流信號控制。第8圖係一圖式，顯示垂直軸上之電流強度707和水平軸上之時間705。第8圖更詳細顯示二電流脈衝。
於第8圖中，電流信號導通的時間為a。電流信號關斷的時間為b。脈衝電流信號之期間為T，其等於1/f，其中f為脈衝電流信號之頻率。脈衝電流信號之工作循環(%)等於a/b×100。
供至加熱元件之電力可藉由固定工作循環增加或減少頻率來控制。於此情況下，a：b之比例保持恆定，然而，a和b之實際值會變化。例如，a和b可以(a+b)保持彼此相等(工作循環=50%)，並由此頻率變化。
替代地，供至加熱元件之電力可藉由以固定頻率改變工作循環來控制。於此情況下，a：b之比例以(a+b)改變，並由此頻率保持固定。
替代地，工作循環和頻率兩者可變化，雖則實施起來這可能更複雜。雖然本質上為示意，第7圖係顯示變化之工作循環和頻率兩者。參考第7圖，在時間705a與時間705b之間，頻率為709a。可看出工作循環為95%級。在時間705b與時間705c之間，頻率為低於頻率709a之709b。此外，可看出工作循環為50%級。在時間705c與時間705d之間，頻率為低於頻率709a和709b之709c。亦可看出工作循環為33%級。
因此，第7和8圖顯示任何特定加熱分布可用電路經由加熱元件提供脈衝電流信號來建立。脈衝之頻率、或工作循環、或頻率與工作循環兩者，係適於特定期間所需之加熱電力，且不管加熱電力是否須要保持恆定、增加或減少。
根據本發明之電加熱氣溶膠產生系統方法和系統，係提供有若干優點。加熱分布可配合噴煙分布，藉此對使用者提供改良的經驗。加熱分布亦可產生所欲氣溶膠性質。加熱分布亦可能影響冷凝氣溶膠之形成，其轉而可能影響液漏。電力使用可最佳化以提供良好加熱分布，不會有不必要的電力浪費。
100‧‧‧抽煙系統
101‧‧‧殼體
103‧‧‧煙嘴端
105‧‧‧本體端
107‧‧‧電池
109‧‧‧硬體
111‧‧‧噴煙偵測系統
113‧‧‧匣
115‧‧‧液體
117‧‧‧毛細芯
119‧‧‧加熱器
121‧‧‧連接
123‧‧‧空氣入口
125‧‧‧空氣出口
127‧‧‧氣溶膠形成室
201‧‧‧氣流速率
201a‧‧‧臨限值
203‧‧‧加熱電力
203a‧‧‧電力
205‧‧‧時間
205a‧‧‧時間
205b‧‧‧時間
207‧‧‧圓圈區域
301‧‧‧氣流速率
301a‧‧‧電力
301b‧‧‧氣流速率臨限值
303‧‧‧加熱電力
303a‧‧‧電力
305a‧‧‧時間
305b‧‧‧時間
307‧‧‧圓圈區域
401‧‧‧氣流速率
401a‧‧‧臨限值
401b‧‧‧臨限值
403‧‧‧加熱電力
403a‧‧‧電力
405‧‧‧時間
405a‧‧‧時間
405b‧‧‧時間
407‧‧‧圓圈區域
501‧‧‧氣流速率
501a‧‧‧臨限值
501b‧‧‧臨限值
503‧‧‧加熱電力
505‧‧‧時間
505a‧‧‧時間
505b‧‧‧時間
505c‧‧‧時間
601‧‧‧氣流速率
601a‧‧‧臨限值
603‧‧‧加熱電力
603a‧‧‧電力
603b‧‧‧電力
605‧‧‧時間
605a‧‧‧時間
605b‧‧‧時間
605c‧‧‧時間
703‧‧‧加熱電力
703a‧‧‧電力
703b‧‧‧電力
705‧‧‧時間
705a‧‧‧時間
705b‧‧‧時間
705c‧‧‧時間
705d‧‧‧時間
707‧‧‧電流強度
707a‧‧‧最大電流
709a‧‧‧頻率
709b‧‧‧頻率
709c‧‧‧頻率
第1圖顯示電加熱氣溶膠產生系統之一例；第2圖顯示控制電加熱氣溶膠產生系統之電加熱元件之加熱電力之方法的第一實施例；第3圖顯示控制電加熱氣溶膠產生系統之電加熱元件之加熱電力之方法的第二實施例；第4圖顯示控制電加熱氣溶膠產生系統之電加熱元件之加熱電力之方法的第三實施例；第5圖顯示控制電加熱氣溶膠產生系統之電加熱元件之加熱電力之方法的第四實施例；第6圖顯示控制電加熱氣溶膠產生系統之電加熱元件之加熱電力之方法的第五實施例；第7和8圖顯示電加熱氣溶膠產生系統之電加熱元件之加熱電力如何經由脈衝電流信號控制。
301‧‧‧氣流速率
301a‧‧‧電力
301b‧‧‧氣流速率臨限值
303‧‧‧加熱電力
303a‧‧‧電力
305a‧‧‧時間
305b‧‧‧時間
307‧‧‧圓圈區域

权利要求:
Claims (15)
[1] 一種用以控制電加熱氣溶膠產生系統之至少一個電加熱元件之方法，該系統用來加熱氣溶膠形成基質，該系統具有一感測器，用以偵測使用者噴煙歷經氣流期間之氣流，該方法包括以下步驟：當該感測器偵出氣流速率增至一第一臨限值時，將用於該至少一個加熱元件之加熱電力從0增至電力p1；維持加熱電力於電力p1至少一些氣流期間；且當該感測器偵出氣流速率減至一第二臨限值時，將用於該至少一個加熱元件之加熱電力從電力p1減至0。
[2] 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一氣流速率臨限值與該第二氣流速率臨限值相等。
[3] 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一氣流速率臨限值小於該第二氣流速率臨限值。
[4] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中將用於該至少一個加熱元件之加熱電力從0增至電力p1之步驟包括實質上立刻將加熱電力從0增至電力p1。
[5] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中將用於該至少一個加熱元件之加熱電力從電力p1減至0之步驟包括實質上立刻將加熱電力從電力p1減至0。
[6] 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其中將用於該至少一個加熱元件之加熱電力從電力p1減至0之步驟包括逐漸將加熱電力從電力p1減至0。
[7] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，在將用於該至少一個加熱元件之加熱電力從0增至電力p1之步驟之後，更包括以下步驟：將用於該至少一個加熱元件之加熱電力從p1增至大於電力p1之電力p2。
[8] 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其中維持加熱電力於電力p1至少一些氣流期間之步驟包括以一第一頻率f1和一第一工作循環將電流之脈衝供應至該至少一個加熱元件。
[9] 如申請專利範圍第6項之方法，其中逐漸將加熱電力從電力p1減至0之步驟包括以一第二頻率f2和一第二工作循環將電流之脈衝供應至該至少一個加熱元件。
[10] 如申請專利範圍第7項之方法，其中將用於該至少一個加熱元件之加熱電力從p1增至大於電力p1之電力p2之步驟包括以一第三頻率f3和一第三工作循環將電流之脈衝供應至該至少一個加熱元件。
[11] 一種用來加熱氣溶膠形成基質之電加熱氣溶膠產生系統，該系統包括：至少一個電加熱元件，用來加熱氣溶膠形成基質以形成氣溶膠；電源，用來供電至該至少一個電加熱元件；以及電路，用來控制從該電源至該至少一個電加熱元件之供電，該電路包含一感測器，其用來偵測使用者噴煙之氣流，此噴煙有一氣流期間；其中該電路係配置來當該感測器偵測出氣流速率增至一第一臨限值時，將用於該至少一個加熱元件之加熱電力從0增至電力p1；維持加熱電力於電力p1至少一些氣流期間；且當該感測器偵出氣流速率減至一第二臨限值時，將用於該至少一個加熱元件之加熱電力從電力p1減至0。
[12] 如申請專利範圍第11項之電加熱氣溶膠產生系統，其中該氣溶膠形成基質係為一液態基質，更包括毛細芯，用來將該液態基質輸送至該至少一個電加熱元件。
[13] 一種用於電加熱氣溶膠產生系統之電路，該電路係配置以實施如申請專利範圍第1至10項中任一項之方法。
[14] 一種電腦程式，其在用於電加熱氣溶膠產生系統之可程式電路上運作，使該可程式電路實施如申請專利範圍第1至10項中任一項之方法。
[15] 一種電腦可讀取儲存媒體，其上儲存如申請專利範圍第14項之電腦程式。

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法律状态:

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

EP10252049A|EP2460423A1|2010-12-03|2010-12-03|An electrically heated aerosol generating system having improved heater control|

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