CN103237468A

CN103237468A - 具有改进的加热器控制的电加热气溶胶生成系统

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Publication number: CN103237468A
Application number: CN2011800581076A
Authority: CN
Inventors: M·托伦斯; J-M·弗利克; O·Y·科尚; F·迪比耶夫
Original assignee: Philip Morris Products SA
Current assignee: Philip Morris Products SA
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2031-12-02
Also published as: US9532600B2; MY173405A; US20130340750A1; KR20130139276A; HUE043716T2; BR112013013298B1; RS58673B1; PT2645892T; MX2013006195A; JP2013545474A; CA2818076C; UA111478C2; BR112013013298A2; NZ610293A; IL226009B; CN103237468B; EA026405B1; EP2645892B1; TW201302110A; CA2818076A1

Abstract

本发明提供一种用于控制电加热气溶胶生成系统的至少一个电加热元件以用于加热气溶胶形成基质的方法。电加热气溶胶生成系统具有用于检测气流的传感器，所述气流指示用户进行具有气流持续时间的抽吸。该方法包括以下步骤：当传感器检测到气流速率已经增大到第一阈值时，将用于至少一个加热元件的加热功率从零增大到功率p1；在气流持续时间的至少一部分内将加热功率维持在功率p1处；以及，当传感器检测到气流速率已经减小到第二阈值时，将用于至少一个加热元件的加热功率从功率p1减小到零。

Description

具有改进的加热器控制的电加热气溶胶生成系统

技术领域

本发明涉及一种用于控制电加热气溶胶生成系统的至少一个电加热元件的方法。本发明还涉及一种电加热气溶胶生成系统。本发明特定地应用为一种用于控制电加热吸烟系统的至少一个电加热元件的方法和应用为一种电加热吸烟系统。

背景技术

WO-A-2009/132793公开了一种电加热吸烟系统。液体储存在储液部分中，并且毛细芯具有第一端部和第二端部，所述第一端部延伸到储液部分中以用于与储液部分中的液体接触，所述第二端部从储液部分延伸出来。加热元件加热毛细芯的第二端部。加热元件是与电源电连接的成螺旋形卷绕的电加热元件的形式，并且加热元件包围毛细芯的第二端部。在使用中，加热元件可以被用户启动以接通电源。用户对烟嘴的抽吸导致空气越过毛细芯和加热元件而被抽入电加热吸烟系统中，并且随后被抽入用户的嘴部中。

发明内容

本发明的目的是提供改进的、控制这种电加热气溶胶生成系统的电加热元件的方法。

根据本发明的第一方面，提供一种用于控制电加热气溶胶生成系统的至少一个电加热元件以用于加热气溶胶形成基质的方法，该系统具有用于检测气流的传感器，所述气流指示用户进行具有气流持续时间的抽吸，该方法包括以下步骤：当传感器检测到气流速率已经增大到第一阈值时，将用于至少一个加热元件的加热功率从零增大到功率p1；在气流持续时间的至少一部分内将加热功率维持在功率p1处；以及，当传感器检测到气流速率已经减小到第二阈值时，将用于至少一个加热元件的加热功率从功率p1减小到零。

至少一个电加热元件布置成加热气溶胶形成基质以形成气溶胶。电加热气溶胶生成系统可以包括气溶胶形成基质或可以适于接收气溶胶形成基质。如本领域的技术人员已知，气溶胶是在诸如空气的气体中的固体颗粒或液滴的悬浮液。通过控制供给到至少一个加热元件的加热功率，可以优化能源使用。加热功率可以适应特定的抽吸曲线，以便可以实现期望的气溶胶性能，例如，气溶胶浓度或粒度。尤其对于抽吸开始和结束而言，可以避免过度加热或加热不足。对于抽吸结束而言，功率减小影响加热元件冷却，并且因此影响加热元件及其附近的温度。这继而影响在该系统中能够形成多少凝结物，这可以影响液体泄漏。

优选地，电加热气溶胶生成系统包括电源，其用于将电力供给到至少一个电加热元件。优选地，电加热气溶胶生成系统包括电路，其用于控制从电源到至少一个电加热元件的电力供给。优选地，电路包括传感器。

优选地，电路布置成执行本发明的第一方面的方法步骤。电路可以被硬线连接以执行本发明的第一方面的方法步骤。然而，更优选地，电路可被编程以执行本发明的第一方面的方法步骤。

传感器可以是任何可以检测指示用户进行抽吸的气流的传感器。传感器可以是机电器件。或者，传感器可以是以下器件中的任一个：机械器件，光学器件，光学机械器件，基于传感器的微机电系统（MEMS）和声学传感器。

典型地，在气流持续时间（其可以与抽吸持续时间相同）期间，气流速率（其还可以已知为抽吸流量）从零最大增大到第一阈值，并且继而从最大值减小到第二阈值，并且继而减小到零。气流速率可以形成高斯或正态分布（还已知为钟形曲线）。然而，更加普遍地，气流速率可以形成不完全的高斯分布。气流持续时间可以以多个方式限定。例如，气流持续时间可以限定为期间气流速率是非零的时间段。或者，气流持续时间可以限定为期间气流速率大于预限定的水平的时间段。优选地，功率p1是预限定的。功率p1会取决于多个因素，所述多个因素包括但不限于，电加热元件的形式、气溶胶形成基质的类型、期望待形成的气溶胶的量和对于气溶胶所需要的粒度。

在一个实施例中，第一气流速率阈值等于第二气流速率阈值。因为该方法的操作是较简单的，该实施例是有利的。

在另一个实施例中，第一气流速率阈值小于第二气流速率阈值。该实施例是有利的，这是因为该实施例对于抽吸结束而言会有助于避免过度加热，所述过度加热则影响凝结物形成。因为使加热功率减小的第二气流速率阈值大于使加热功率增大的第一气流速率阈值，供给到至少一个加热元件的加热功率在抽吸中较早地减小。这对于气流持续时间结束而言避免过度加热。

所述将用于至少一个加热元件的加热功率从零增大到功率p1的步骤可以包括：将所述加热功率从零基本瞬间地增大到功率p1。换言之，功率可以在基本等于零的时间段上从零增大到功率p1。在纵轴上的加热功率对横轴上的时间的绘图上，这将由从零功率到功率p1的垂直线或基本垂直的线表示。

或者，所述将用于至少一个加热元件的加热功率从零增大到功率p1的步骤可以包括：在不等于零的时间段上将所述加热功率从零增大到功率p1。换言之，功率可以在所选的时间段上从零逐渐地增大到功率p1。所选的时间段越长，功率增大越平缓。在纵轴上的加热功率对横轴上的时间的绘图上，这将由从零功率到功率p1的具有正梯度的斜率表示。斜率的坡度可以是恒定的或不恒定的。

所述将用于至少一个加热元件的加热功率从功率p1减小到零的步骤可以包括：将所述加热功率从功率p1基本瞬间地减小到零。换言之，功率可以在基本等于零的时间段上从功率p1减小到零。在纵轴上的加热功率对横轴上的时间的绘图上，这将由从功率p1到零功率的垂直线或基本垂直的线表示。

或者，所述将用于至少一个加热元件的加热功率从功率p1减小到零的步骤可以包括：将所述加热功率从功率p1逐渐地减小到零。换言之，功率可以在不等于零的时间段上减小到零。换言之，功率可以在所选的时间段上从功率p1逐渐地减小到零。所选的时间段越长，功率减小越平缓。在纵轴上的加热功率对横轴上的时间的绘图上，这将由从功率p1到功率零的具有负梯度的斜率表示。斜率的坡度可以是恒定的或不恒定的。

在一个实施例中，该方法在所述将用于至少一个加热元件的加热功率从零增大到功率p1的步骤之后还包括以下步骤：将用于至少一个加热元件的加热功率从功率p1增大到大于功率p1的功率p2。

换言之，在气流持续时间的起始处，加热功率是大于p1的p2。这在抽吸开始处提供突发的电功率。优选地，在具有最大功率p2的电功率的最初突发之后，功率减小到功率p1，并且对于剩余的气流持续时间而言，加热功率维持在功率p1处。这种过热对于气流持续时间的开始而言导致气溶胶生成开始较早。这可以为用户提供较好的反应性。这也可以在抽吸开始处减小气溶胶粒度或气溶胶浓度。优选地，功率p2是预限定的。功率p2会取决于多个因素，所述多个因素包括但不限于，电加热元件的形式、气溶胶形成基质的类型、期望待形成的气溶胶的量和对于气溶胶所需要的粒度。

所述在气流持续时间的至少一部分内将加热功率维持在功率p1处的步骤可以包括：在第一占空比将电流脉冲以第一频率f1供给到至少一个加热元件。可以适当地选择第一频率f1、第一占空比、或第一频率f1和第一占空比二者，从而将加热功率维持在期望的水平处。电流脉冲可以具有任何适当的最大电流。

所述将加热功率从功率p1逐渐地减小到零的步骤可以包括：在第二占空比将电流脉冲以第二频率f2供给到至少一个加热元件。可以适当地选择第二频率f2、第二占空比、或第二频率f2和第二占空比二者，从而适当地减小加热功率。第二频率f2可以小于第一频率f1。或者，第一频率f1和第二频率f2可以相等。第二占空比可以小于第一占空比。或者，第一占空比和第二占空比可以相等。

所述将用于至少一个加热元件的加热功率从功率p1增大到大于功率p1的功率p2的步骤可以包括：在第三占空比将电流脉冲以第三频率f3供给到至少一个加热元件。可以适当地选择第三频率f3、第三占空比、或第三频率f3和第三占空比二者，从而将加热功率增大到功率p2。第三频率f3可以高于第一频率f1和第二频率f2二者。第三频率可以等于第一频率f1和第二频率f2中的一个或二者。第三占空比可以小于第二占空比。第三占空比可以等于第一占空比和第二占空比中的一个或二者。

根据本发明的第二方面，提供一种用于加热气溶胶形成基质的电加热气溶胶生成系统，该系统包括：至少一个电加热元件，其用于加热气溶胶形成衬以形成气溶胶；电源，其用于将电力供给到至少一个电加热元件；和电路，其用于控制从电源到至少一个电加热元件的电力供给，所述电路包括用于检测气流的传感器，所述气流指示用户进行具有气流持续时间的抽吸；其中，电路布置成：当传感器检测到气流速率已经增大到第一阈值时，将用于至少一个加热元件的加热功率从零增大到功率p1；气流持续时间的至少一部分内将加热功率维持在功率p1处；以及，当传感器检测到气流速率已经减小到第二阈值时，将用于至少一个加热元件的加热功率从功率p1减小到零。

在一个实施例中，气溶胶形成基质是液态基质，并且电加热气溶胶生成系统还包括毛细芯，所述毛细芯用于将液态基质传送到至少一个电加热元件。如以下将进一步说明的，加热元件与毛细芯的组合可以提供快速响应，并且因此，改进加热曲线的控制。

根据本发明的第三方面，提供一种用于电加热气溶胶生成系统的电路，所述电路布置成执行本发明的第一方面的方法。

优选地，电路可编程来执行本发明的第一方面的方法。或者，电路可以被硬线连接以执行本发明的第一方面的方法。

根据本发明的第四方面，提供一种计算机程序，所述计算机程序当在用于电加热气溶胶生成系统的可编程的电路上运行时，导致可编程的电路执行本发明的第一方面的方法。

根据本发明的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，在所述计算机可读存储介质上存储有根据本发明的第四方面的计算机程序。

至少一个电加热元件可以包括单个加热元件。或者，至少一个电加热元件可以包括多于一个的加热元件，例如，两个，或三个，或四个，或五个，或六个或更多个加热元件。加热元件或多个加热元件可以适当地布置，从而最有效地加热气溶胶形成基质。

至少一个电加热元件优选地包括电阻材料。适当的电阻材料包括但不限于：诸如掺杂陶瓷的半导体，“导电”陶瓷（例如，二硅化钼），碳，石墨，金属，金属合金和由陶瓷材料和金属材料所制成的复合材料。这样的复合材料可以包括掺杂陶瓷或无掺杂的陶瓷。适当的掺杂陶瓷的示例包括掺杂碳化硅。适当的金属的示例包括钛，锆，钽和来自铂系元素的金属。适当的金属合金的示例包括不锈钢，康铜，含镍合金，含钴合金，含铬合金，含铝合金，含钛合金，含锆合金，含铪合金，含铌合金，含钼合金，含钽合金，含钨合金，含锡合金，含镓合金，含锰合金和含铁合金，以及镍基超合金、铁基超合金、钴基超合金，不锈钢，

铁铝基合金，铁锰铝基合金。

是科罗拉多州丹佛市百老汇1999号4300室的钛金属公司的注册商标。在复合材料中，根据所需要的动力学的能量转移和外部的物理化学性质，电阻材料可以任选地被嵌入绝缘材料中、用绝缘材料封装或用绝缘材料涂覆，或反之亦然。加热元件可以包括在惰性材料的两层之间绝缘的金属蚀刻箔。在该情况下，惰性材料可以包括

全聚酰亚胺或云母箔。

是美国19898特拉华州威明顿市市场街1007号E.I.杜邦德穆尔公司的注册商标。

或者，至少一个电加热元件可以包括红外线加热元件、光子源、或感应加热元件。

至少一个电加热元件可以采取任何适当的形式。例如，至少一个电加热元件可以采取加热叶片的形式。或者，至少一个电加热元件可以采取具有不同的导电部分的壳体或基质的形式或电阻金属管的形式。如果气溶胶形成基质是设置在容器内的液体，则容器可以包括一次性的加热元件。或者，还可以适当的是延伸通过气溶胶形成基质的中心的一个或多个加热针或加热杆。或者，至少一个电加热元件可以是盘（端部）加热器或是盘加热器与加热针或加热杆的组合。或者，至少一个电加热元件可以包括柔性的材料片，其布置成包围或部分地包围气溶胶形成基质。其它可替代方案包括电热丝或细丝，例如，Ni-Cr、铂、钨或合金丝，或加热板。任选地，加热元件可以放置在刚性载体材料中或上。

至少一个电加热元件可以包括散热器，或可以包括这样的储热器，即，所述储热器包括能够吸收和储存热并且随后随着时间将热释放到气溶胶形成基质的材料。散热器可以由任何适当的材料形成，例如，适当的金属或陶瓷材料。优选地，材料具有高热容量（显热储存材料），或材料能够经由诸如高温相变的可逆过程吸收热和随后释放热。适当的显热储存材料包括硅胶、氧化铝、碳、玻璃毡、玻璃纤维、矿物、诸如铝、银或铅的金属或合金以及诸如纸的纤维素材料。经由可逆相变释放热的其它适当的材料包括石蜡、乙酸钠、萘、蜡、聚氧化乙烯、金属、金属盐、共晶盐的混合物或合金。

散热器或储热器可以布置成使得它直接与气溶胶形成基质接触并且可以将所储存的热直接传递到基质。或者，储存在散热器或储热器中的热可以借助诸如金属管的热导体传递到气溶胶形成基质。

至少一个加热元件可以借助传导加热气溶胶形成基质。加热元件可以至少部分地与基质接触，或可以至少部分地与其上沉积有基质的载体接触。或者，来自加热元件的热可以借助导热元件传导到基质。

或者，至少一个加热元件可以向在使用期间通过电加热气溶胶生成系统吸入的进入的周围空气传热，所述周围空气继而通过对流而加热气溶胶形成基质。周围空气可以在穿过气溶胶形成基质之前被加热。或者，如果气溶胶形成基质是液态基质，则周围空气可以首先通过基质吸入并且继而被加热。

气溶胶形成基质可以是固态气溶胶形成基质。气溶胶形成基质优选地包括含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，所述挥发性烟草香味化合物在加热时从基质释放。气溶胶形成基质可以包括非烟草材料。气溶胶形成基质可以包括含烟草的材料和不含烟草的材料。优选地，气溶胶形成基质还包括气溶胶形成物。适当的气溶胶形成物的示例是丙三醇和丙二醇。

或者，气溶胶形成基质可以是液态气溶胶形成基质。在一个实施例中，电加热气溶胶生成系统还包括储液部分。优选地，液态气溶胶形成基质储存在储液部分中。在一个实施例中，电加热气溶胶生成系统还包括与储液部分连通的毛细芯。毛细芯还能够在没有储液部分的情况下保持待提供的液体。在该实施例中，毛细芯可以预加载有液体。

优选地，毛细芯布置成与储液部分中的液体接触。在该情况下，在使用中，液体通过毛细芯中的毛细作用从储液部分朝向至少一个电加热元件传递。在一个实施例中，毛细芯具有第一端部和第二端部，第一端部延伸到储液部分中以用于与其中的液体接触，并且至少一个电加热元件布置成加热第二端部中的液体。当加热元件被启动时，在毛细芯的第二端部处的液体通过加热器蒸发以形成过饱和蒸汽。过饱和蒸汽与气流混合并且在气流中运载。在流动期间，蒸汽凝结以形成气溶胶，并且气溶胶朝向用户的嘴部运载。加热元件与毛细芯的组合可以提供快速响应，这是因为该布置可以将高表面面积的液体提供给加热元件。因此，根据本发明的加热元件的控制会取决于毛细芯布置的结构。

液态基质可以被吸入多孔载体材料中，所述多孔载体材料可以由任何适当的吸收剂塞或本体制成，例如，泡沫金属或塑料材料，聚丙烯，涤纶，尼龙纤维或陶瓷。液态基质可以在使用电加热气溶胶生成系统之前被保留在多孔载体材料中，或者可替代地，液态基质材料可以在使用期间或紧接在使用之前释放到多孔载体材料中。例如，液态基质可以设置在胶囊中。胶囊的壳优选地在加热时熔融并且将液态基质释放到多孔载体材料中。胶囊可以任选地含有固体与液体的组合。

如果气溶胶形成基质是液态基质，则液体具有物理性能，例如，适于在气溶胶生成系统中使用的沸点：如果沸点太高，则至少一个电加热元件将不能蒸发毛细芯中的液体，但是如果沸点太低，则液体甚至会在至少一个电加热元件不被启动的情况下蒸发。至少一个电加热元件的控制会取决于液态基质的物理性能。液体优选地包括含有挥发性烟草香味化合物的含烟草材料，所述挥发性烟草香味化合物在加热时从液体释放。可替代地或另外地，液体可以包括非烟草材料。液体可以包括水、溶剂、酒精、植物提取物和天然或人造香精。优选地，液体还包括气溶胶形成物。适当的气溶胶形成物的示例是丙三醇和丙二醇。

设置储液部分的优点是可以维持较高水平的卫生。在液体与电加热元件之间延伸的毛细芯的使用允许系统的结构较简单。液体具有包括粘度和表面张力在内的物理性能，所述物理性能允许液体通过毛细作用被传递通过毛细芯。储液部分优选地是容器。储液部分会是不可再填充的。因而，当储液部分中的液体已经用完时，气溶胶生成系统被替换。或者，储液部分会是可再填充的。在该情况下，气溶胶生成系统可以在对储液部分一定次数的再填充之后被替换。优选地，储液部分布置成保持液体以用于预定次数的抽吸。

毛细芯可以具有纤维状或海绵状结构。毛细芯优选地包括一束毛细管。例如，毛细芯可以包括多个纤维或丝线，或其它细孔管。纤维或丝线可以大致沿着气溶胶生成系统的纵向方向排列。或者，毛细芯可以包括形成杆形状的海绵状材料或泡沫状材料。杆形状可以沿着气溶胶生成系统的纵向方向延伸。毛细芯的结构形成多个小孔或小管，通过所述多个小孔或小管液体可以通过毛细作用运输到电加热元件。毛细芯可以包括任何适当的材料或材料的组合。适当的材料的示例是纤维或烧结粉末的形式的陶瓷或石墨基材料。毛细芯可以具有任何适当的毛细作用和孔隙度，从而与诸如密度、粘度、表面张力和蒸汽压力的不同的液体物理性能一起使用。毛细芯的毛细作用性能与液体的性能的组合确保毛细芯在加热区域中总是湿润的。如果毛细芯变干，则会发生过度加热，所述过度加热会导致液体热降解。

或者，气溶胶形成基质可以是任何其它种类的基质，例如，气体基质，或各种类型的基质的任何组合。在操作期间，基质可以完全容纳在电加热气溶胶生成系统内。在该情况下，用户可以在电加热气溶胶生成系统的烟嘴上抽吸。或者，在操作期间，基质可以部分地容纳在电加热气溶胶生成系统内。在该情况下，基质可以形成单独的制品的一部分，并且用户可以直接在单独的制品上抽吸。

优选地，电加热气溶胶生成系统是电加热吸烟系统。

电加热气溶胶生成系统可以包括气溶胶形成室，在所述气溶胶形成室中气溶胶由超饱和蒸汽形成，所述气溶胶继而被运载到用户的嘴部中。进气口、出气口和室优选地布置成限定气流从进气口经由气溶胶形成室至出气口的路线，从而将气溶胶运送到出气口和用户的嘴部中。可以在气溶胶形成室的壁上形成凝结物。凝结物的量尤其对于抽吸结束而言可以取决于加热曲线。

优选地，气溶胶生成系统包括外壳。优选地，外壳是细长的。包括可用于凝结物形成的表面积在内的外壳的结构将影响气溶胶性能和是否液体从该系统泄漏。外壳可以包括壳和烟嘴。在该情况下，所有部件可以容纳在壳或烟嘴中。外壳可以包括任何适当的材料或材料的组合。适当的材料的示例包括金属、合金、塑料或含有这些材料中的一种或多种材料的复合材料，或热塑性塑料，所述热塑性塑料适用于食物应用或药物应用，例如，聚丙烯、聚醚醚酮（PEEK）和聚乙烯。优选地，材料是较轻的和非脆性的。外壳的材料可以影响形成在外壳上的凝结物的量，所述凝结物的量继而影响液体从该系统的泄漏。

优选地，气溶胶生成系统是便携式的。气溶胶生成系统可以是吸烟系统并且可以具有可与传统的雪茄或香烟相当的尺寸。吸烟系统可以具有介于约30mm与约150mm之间的总长。吸烟系统可以具有介于约5mm与约30mm之间的外径。

参照本发明的一个方面所述的特征可应用于本发明的另一方面。

根据本发明的方法和电加热气溶胶生成系统提供多个优点。加热曲线可以适应抽吸曲线，由此为用户提供改进的体验。加热曲线还可以产生期望的气溶胶性能，例如，气溶胶浓度或气溶胶粒度。加热曲线还可以影响气溶胶凝结物的形成，所述气溶胶凝结物会继而影响液体从该系统的泄漏。电力使用可以优化，从而在没有不必要的电力损耗的情况下提供较好的加热曲线。

附图说明

将参照附图仅以示例的方式进一步说明本发明，其中：

图1示出电加热气溶胶生成系统的一个示例；

图2示出用于控制电加热气溶胶生成系统的加热元件的加热功率的方法的第一实施例；

图3示出用于控制电加热气溶胶生成系统的加热元件的加热功率的方法的第二实施例；

图4示出用于控制电加热气溶胶生成系统的加热元件的加热功率的方法的第三实施例；

图5示出用于控制电加热气溶胶生成系统的加热元件的加热功率的方法的第四实施例；

图6示出用于控制电加热气溶胶生成系统的加热元件的加热功率的方法的第五实施例；和，

图7和8示出可以如何经由脉冲电流信号控制电加热气溶胶生成系统的加热元件的加热功率。

具体实施方式

图1示出电加热气溶胶生成系统的一个示例。在图1中，该系统是具有储液部分的吸烟系统。图1的吸烟系统100包括外壳101，所述外壳101具有第一端部和第二端部，所述第一端部是烟嘴端部103，所述第二端部是本体端部105。在本体端部中，设置有电池107形式的电源以及硬件109和抽吸检测系统111形式的电路。在烟嘴端部中，设置有容纳液体115的盒113形式的储液部分、毛细芯17和加热器119，所述加热器119包括至少一个加热元件。注意到，加热器仅在图1中示意性地示出。毛细芯117的一个端部延伸到盒113中，并且毛细芯117的另一个端部被加热器119包围。加热器经由连接件121连接到电路。外壳101还包括进气口123、在烟嘴端部处的出气口125和气溶胶形成室127。

在使用中，操作如下。液体115从盒113通过毛细作用从毛细芯117的延伸到盒中的端部传递或传送到毛细芯117的被加热器119包围的另一个端部。当用户在装置上在出气口125处吸气时，周围空气通过进气口123被吸入。在图1中所示的布置中，抽吸检测系统111感测抽吸并且启动加热器119。电池107将能量供给到加热器119以加热毛细芯117的被加热器包围的端部。在毛细芯117的该端部中的液体通过加热器119蒸发以产生过饱和蒸汽。同时，正被汽化的液体被通过毛细作用沿着毛细芯117运动的其它液体替换。（这有时称为“泵送作用”）。所产生的过饱和蒸汽与来自进气口123的气流混合并且在所述气流中被运载。在气溶胶形成室127中，蒸汽凝结而形成可吸入的气溶胶，所述可吸入的气溶胶朝向出口125运载到用户的嘴部中。

毛细芯可以由各种多孔材料或毛细管材料制成，并且优选地具有已知的、预限定的毛细作用。示例包括纤维或烧结粉末形式的陶瓷基或石墨基材料。不同的孔隙度的毛细芯可以用于适应不同的液体物理性能，例如，密度、粘度、表面张力和蒸汽压力。毛细芯必须是合适的，以便使所需量的液体可以输送到加热元件。毛细芯和加热元件必须是合适的，以便使所需量的气溶胶可以传送到用户。

在图1中所示的实施例中，硬件109和抽吸检测系统111优选地是可编程的。硬件109和抽吸检测系统111可以用于管理装置操作。这帮助控制气溶胶中的粒度。

图1示出可以与本发明一起使用的电加热气溶胶生成系统的一个示例。然而，许多其它示例可与本发明一起使用。电加热气溶胶生成系统仅需要包括或接收气溶胶形成基质，所述气溶胶形成基质可以被至少一个电加热元件加热，所述至少一个电加热元件在电路的控制下由电源供电。例如，该系统不必是吸烟系统。例如，气溶胶形成基质可以是固态基质，而不是液态基质。或者，气溶胶形成基质可以是另一种形式的基质，例如，气体基质。加热元件可以采取任何适当的形式。外壳的整体形状和尺寸可以改变，并且外壳可以包括可分离的壳和烟嘴。当然，也能够有其它变型方案。

优选地，如上所述，包括硬件109和抽吸检测系统111在内的电路是可编程的，以便控制给加热元件的供电。这继而影响加热曲线，所述加热曲线将影响气溶胶性能。术语“加热曲线”指的是随着进行抽吸的时间供给到加热元件的电力的图示（或其它类似的测量，例如，由加热元件发出的热）。或者，硬件109和抽吸检测系统111可以被硬线连接以控制给加热元件的供电。同样，这将影响加热曲线，所述加热曲线将影响气溶胶中的粒度。在图2至7中示出控制供给至加热元件的电力的各种方法。

图2示出根据本发明的用于控制电加热气溶胶生成系统的加热元件的加热功率的方法的第一实施例。

图2是示出纵轴上的气流速率201和加热功率203和横轴上的时间205的绘图。气流速率201由实线示出，并且加热功率203由虚线示出。气流速率按每单位时间体积测量，典型地是立方厘米每秒。气流速率通过抽吸检测系统感测，例如，图1中的抽吸检测系统111。按瓦特测量的加热功率是在诸如图1中的硬件109的电路的控制下从电源提供到加热元件的电力。图2示出由用户在例如图1中所示的电加热气溶胶生成系统上所进行的单次抽吸。

如可以参见图2，在该实施例中，用于抽吸的气流速率示出为采取正态或高斯分布的形状。气流速率从零开始，逐渐地增大到最大201_max，继而减小回到零。然而，气流速率将典型地不具有严格的高斯分布。然而，在所有情况下，横过抽吸的气流速率将从零增大到最大，然后从最大减小至零。在气流速率曲线下的面积是用于该抽吸的总空气体积。

当抽吸检测系统感测到在时间205a处气流速率201已经增大到阈值201a时，电路控制电力以接通加热元件并且将加热功率203从零直接增大到功率203a。当抽吸检测系统感测到在时间205b处气流速率201已经减小回到阈值201a时，电路控制电力以切断加热元件并且将加热功率203从功率203a直接减小至零。在时间205a和时间205b之间，当抽吸检测系统检测到气流速率保持大于阈值201a的同时，将加热元件的加热功率维持在功率203a处。因而，加热时间段是时间205b至205a。

在图2的实施例中，用于接通加热元件的气流速率阈值与用于切断加热元件的气流速率阈值相同。图2布置的优点在于设计的简单性。然而，在该布置下，对于抽吸结束而言具有过度加热的风险。这在图2中在环绕区域207处示出。

图3示出根据本发明的用于控制电加热气溶胶生成系统的加热元件的加热功率的方法的第二实施例。在某些情况下，图3的布置可以提供超越图2中所示的布置的改进。

图3是示出纵轴上的气流速率301和加热功率303和横轴上的时间305的绘图。气流速率301由实线示出，并且加热功率303由虚线示出。同样，气流速率按每单位时间体积测量，典型地是立方厘米每秒。气流速率通过抽吸检测系统感测，例如，图1中的抽吸检测系统111。按瓦特测量的加热功率是在诸如图1中的硬件109的电路的控制下从电源提供到加热元件的电力。图3示出由用户在例如图1中所示的电加热气溶胶生成系统上所进行的单次抽吸。

如在图2中那样，用于抽吸的气流速率示出为采取高斯分布的形状，但是这也并非一定如此。实际上，在大部分情况下，气流速率曲线将不形成严格的高斯分布。气流速率从零开始，逐渐地增大到最大301_max，继而减小回到零。在气流速率曲线下的面积是用于该抽吸的总空气体积。

当抽吸检测系统感测到在时间305a处气流速率301已经增大到阈值301a时，电路控制电力以接通加热元件并且将加热功率303从零直接增大到功率303a。当抽吸检测系统感测到在时间305b处气流速率301已经减小回到阈值301b时，电路控制电力以切断加热元件并且将加热功率303从功率303a直接减小至零。在时间305a和时间305b之间，将加热元件的加热功率维持在功率303a处。因而，加热时间段是时间305b至305a。

在图3的实施例中，用于切断加热元件的气流速率阈值301b大于用于接通加热元件的气流速率阈值301a。这意味着，该布置中的抽吸中的加热元件比图2布置中的抽吸中的加热元件切断得更早。这对于抽吸结束而言避免过度加热。注意到，图3中的环绕区域307的面积与图2中的环绕区域207的面积相比减小了。抽吸中更早地切断加热元件意味着，在加热元件冷却时有更大的气流。这可以防止在外壳的内表面上形成太多的凝结物。这继而会减小液体泄漏的可能性。

图4示出根据本发明的用于控制电加热气溶胶生成系统的加热元件的加热功率的方法的第三实施例，该实施例与图3中所示的实施例类似。在某些情况下，图4的布置也可以提供超越图2中所示的布置的改进。

图4是示出纵轴上的气流速率401和加热功率403和横轴上的时间405的绘图。气流速率401由实线示出，并且加热功率403由虚线示出。同样，气流速率按每单位时间体积测量，典型地是立方厘米每秒。气流速率通过抽吸检测系统感测，例如，图1中的抽吸检测系统111。按瓦特测量的加热功率是在诸如图1中的硬件109的电路的控制下从电源提供到加热元件的电力。图4示出由用户在例如图1中所示的电加热气溶胶生成系统上所进行的单次抽吸。

如在图2和3中那样，用于抽吸的气流速率示出为采取高斯分布的形状，但是这也并非一定如此。气流速率从零开始，逐渐地增大到最大401_max，继而减小回到零。在气流速率曲线下的面积是用于该抽吸的总空气体积。

当抽吸检测系统感测到在时间405a处气流速率401已经增大到阈值401a时，电路控制电力以接通加热元件并且将加热功率403从零直接增大到功率403a。当抽吸检测系统感测到在时间405b处气流速率401已经减小回到阈值401b时，电路控制电力以切断加热元件并且将加热功率403从功率403a直接减小至零。图3和图4之间的差异在于，在图4中，用于切断加热元件的气流速率阈值401b与最大气流速率401_max有关。在该情况下，气流速率阈值401b是最大气流速率401_max的1/2，但是气流速率阈值401b可以与最大气流速率401_max有任何适当的关系。该关系会取决于气流速率曲线的形状。在时间405a和时间405b之间，将加热元件的加热功率维持在功率403a处。因而，加热时间段是时间405b至405a。

在图4的实施例中，因为用于切断加热元件的气流速率阈值与最大气流速率有关，所以用于切断加热元件的气流速率阈值可以更加适用于抽吸曲线。通过适当地设定阈值与最大气流速率之间的关系，可以将热维持适当的加热时间段，而同时对于抽吸结束而言避免过度加热。注意到，图4中的环绕区域407的面积与图2中的环绕区域207的面积相比减小了，甚至与图3中的环绕区域307的面积相比减小了。抽吸中更早地切断加热元件意味着在加热元件冷却时有更大的气流。这可以防止在外壳的内表面上形成太多的凝结物。这继而会减小液体泄漏的可能性。

图5示出根据本发明的用于控制电加热气溶胶生成系统的加热元件的加热功率的方法的第四实施例，该实施例与图3和4中所示的实施例类似。在某些情况下，图5的布置也可以提供超越图2中所示的布置的改进。

图5是示出纵轴上的气流速率501和加热功率503和横轴上的时间505的绘图。气流速率501由实线示出，并且加热功率503由虚线示出。同样，气流速率按每单位时间体积测量，典型地是立方厘米每秒。气流速率通过抽吸检测系统感测，例如，图1中的抽吸检测系统111。按瓦特测量的加热功率是在诸如图1中的硬件109的电路的控制下从电源提供到加热元件的电力。图5示出由用户在例如图1中所示的电加热气溶胶生成系统上所进行的单次抽吸。

如在图2、3和4中那样，用于抽吸的气流速率示出为采取高斯或正态分布的形状。然而，这也并非一定如此。气流速率从零开始，逐渐地增大到最大501_max，继而减小回到零。在气流速率曲线下的面积是用于该抽吸的总空气体积。

当抽吸检测系统感测到在时间505a处气流速率501已经增大到阈值501a时，电路控制电力以接通加热元件并且将加热功率501从零直接增大到功率503a。当抽吸检测系统感测到在时间505b处气流速率501已经减小回到阈值501b时，电路控制电力开始从功率503a减小。与图2、图3和图4不同，电路逐渐地减小加热元件的加热功率，从时间505b处开始减小，最终在时间505c处减小到零功率。因此，在时间505a和时间505b之间，将加热元件的加热功率维持在功率503a处。在时间505b处，加热元件的加热功率随着时间逐渐地减小，直到在时间505c处供给到加热元件的加热功率是零为止。因而，总加热时间段是时间505c至505a，功率在时间505b与505c之间减小。加热功率可以以由图5中的直线所示的恒定速率减小。或者，加热功率可以以不恒定的速率减小。如上所述，会有利的是在抽吸中更早地切断加热元件以减少其中加热元件加热但气流却减少的时间。因而，加热功率降低的斜率可以适于尽可能紧密地匹配气流曲线的斜率，由此将过度加热减到最小。加热功率可以以恒定速度减小，并且该斜率可以接近气流曲线的曲率。或者，加热功率可以以不恒定的速率减小，并且减小速率可以尽可能紧密地匹配气流曲线的曲率。这些逼近可以减少形成的凝结物的量，并且这可以减少液体泄漏。

在图5的实施例中，因为供给到加热元件的电力逐渐地减小，而不是立即减小到零，所以加热曲线可以最适合气流曲线，而同时减少电力使用。电力的减小可以布置成随着气流曲线降低而遵循或匹配气流曲线的斜率，由此为抽吸提供非常合适的加热曲线。

图6示出根据本发明的用于控制电加热气溶胶生成系统的加热元件的加热功率的方法的第五实施例。

图6是示出纵轴上的气流速率601和加热功率603和横轴上的时间605的绘图。气流速率601由实线示出，并且加热功率603由虚线示出。同样，气流速率按每单位时间体积测量，典型地是立方厘米每秒。气流速率通过抽吸检测系统感测，例如，图1中的抽吸检测系统111。按瓦特测量的加热功率是在诸如图1中的硬件109的电路的控制下从电源提供到加热元件的电力。图6示出由用户在例如图1中所示的电加热气溶胶生成系统上所进行的单次抽吸。

如在图2、3、4和5中那样，用于抽吸的气流速率示出为采取高斯或正态分布的形状。然而，这也并非一定如此。气流速率从零开始，逐渐地增大到最大601_max，继而减小回到零。在气流速率曲线下的面积是用于该抽吸的总空气体积。

当抽吸检测系统感测到在时间605a处气流速率601已经增大到阈值601a时，电路控制电力以接通加热元件并且增大加热功率603。在图6的布置中，加热功率在抽吸开始时在时间605a处增大到功率603a。然后，在随后的时间605b处，加热功率已经减小到功率603b，所述功率603b的值小于功率603a的值。在时间605a与时间605b之间的时间时间段将取决于加热元件的结构，并且因此，加热元件如何快速地升温将响应于电力输入。然后，加热功率维持在功率水平603b处。当抽吸检测系统感测到在时间605c处气流速率601已经减小到阈值601a时，电路控制电力以切断加热元件并且将加热功率从功率603b减小到零。因而，加热时间段是时间605c至605a，在时间605a与605b之间的初始功率是603a，并且随后在时间605b与时间605c之间用于气流持续时间的大部分时间的功率是小于603a的603b。

因而，在图6的实施例中，在抽吸开始时发生过度加热。这样使气溶胶生成更早地开始，这可以为用户提供更好的反应性，换言之，为用户的第一次抽吸提供较短的时间。这还可以避免在抽吸开始处产生非常大的气溶胶颗粒或非常高度集中的气溶胶。

已经参照图2至6说明了各种实施例。然而，本领域的技术人员将应理解，这些实施例中的特征中的任一个可以组合。例如，图2中所示的一个阈值布置可以与图5中所示的功率逐渐减小组合，可替代地或另外地，与图6中所示的在抽吸开始处的过度加热组合。类似地，图3或图4的两个阈值布置可以与图5中所示的功率缓慢减小组合，可替代地或另外地，与图6中所示的在抽吸开始处的过度加热组合。

特定的加热曲线会取决于用于特定用户的抽吸曲线。用于控制加热元件的电力供给的电路可以是可编程的。电路可以是用户可编程的，以便用户可以依据优选的气溶胶特征选择期望的加热曲线。电路可以是智能的，并且能够例如基于逐口抽吸而将加热曲线自动地适应于特定的气流曲线。

图7示出可以如何经由脉冲电流信号控制电加热气溶胶生成系统的加热元件的加热功率。

图7是示出纵轴上的加热功率703和电流强度707和横轴上的时间705的绘图。在图7中，加热功率703由虚线示出，并且电流强度707由实线示出。按瓦特测量的加热功率是在诸如图1中的硬件109的电路的控制下从电源提供到加热元件的电力。电流强度是在诸如图1中的硬件109的电路的控制下按安培测量的流过加热元件的电流。图7示出由用户在例如图1中所示的电加热气溶胶生成系统上所进行的单次抽吸。然而，注意到，在图7中未示出气流。

图7中所示的加热曲线包括如同图6中所示的在抽吸开始处的过度加热。这是在时间705a和时间705b之间。该加热曲线还包括如同图5中所示的在抽吸结束时的功率逐渐减小。这是在时间705c和705d之间。在时间705b和705c之间，功率维持在基本恒定水平处。然而，图7中所示的控制可以用于提供任何适当的加热曲线。

在图7中，当抽吸检测系统感测到气流速率（未示出）在时间705a处已经增大到第一阈值时，电路控制电力以接通加热元件并且增大加热功率703。加热功率703增大到功率703a。电路通过提供通过加热元件的脉冲电流信号而实现以上过程。在图7中，每个脉冲都具有最大电流707a，并且在时间705a和705b之间的电流脉冲的频率是709a。

在时间705b处，电路控制电力以将加热功率从该功率减小到功率703b，加热功率维持在功率703b处。电路通过提供通过加热元件的脉冲电流信号而实现以上内容。在图7中，每个脉冲都具有最大电流707a，并且在时间705b和705c之间的电流脉冲的频率是709b，频率709b低于频率709a。

当抽吸检测系统感测到气流速率（未示出）在时间705b处已经减小到第二阈值（所述第二阈值大于或等于所述第一阈值）时，电路控制电力以逐渐地减小加热功率703。加热功率703从时间705c处的功率703b逐渐地减小到在时间705d处的零。电路通过提供通过加热元件的脉冲电流信号而实现以上内容。在图7中，每个脉冲都具有最大电流707a，并且在时间705c和705d之间的电流脉冲的频率是709c，频率709c低于频率709a和709b二者。

因而，电路通过提供通过加热元件的脉冲电流信号而控制从电源提供到加热元件的电力。图8还示出可以如何经由脉冲电流信号控制加热元件的加热功率。图8是示出纵轴上的电流强度707和横轴上的时间705的绘图。图8更详细地示出两个电流脉冲。

在图8中，电流信号打开的时间期间是a。电流信号关闭的时间期间是b。脉冲电流信号的周期T等于1/f，其中，f是脉冲电流信号的频率。脉冲电流信号的占空比（单位%）等于a/b×100。

提供到加热元件的电力可以通过在固定占空比下增大或减小频率而控制。在该情况下，a:b的比保持恒定，但是a和b的实际值变化。例如，在（a+b）变化并且因此频率变化的情况下，a和b可以保持彼此相等（占空比=50%）。

或者，提供到加热元件的电力可以通过在固定频率下改变占空比而控制。在该情况下，a:b的比改变，而（a+b）保持固定并且因此频率保持固定。

或者，占空比和频率二者可以变化，但是这对于执行而言会更加复杂。虽然图7示意性地表示本质，但是图7没有示出占空比和频率二者的变化。但是图7，在时间705a和时间705b之间，频率是709a。可以看到，占空比是大约95%。在时间705b和时间705c之间，频率是709b，其小于频率709a。另外，可以看到，占空比是大约50%。在时间705c和705d之间，频率是709c，其小于频率709a和709b。还可以看到，占空比是大约33%。

因而，图7和8示出可以通过提供通过加热元件的脉冲电流信号而由电路建立起任何特定的加热曲线。不管要求加热功率保持恒定、增大还是减小，脉冲的频率或占空比或频率和占空比二者将适合于在特定的时间段所需要的加热功率。

根据本发明的方法和电加热气溶胶生成系统提供多个优点。加热曲线可以适应抽吸曲线，由此为用户提供改进的体验。加热曲线还可以产生期望的气溶胶性能。加热曲线还可以影响气溶胶凝结物的形成，所述气溶胶凝结物会继而影响液体泄漏。电力使用可以优化，从而在没有不必要的电力损耗的情况下提供较好的加热曲线。

Claims

1.一种用于控制电加热气溶胶生成系统的至少一个电加热元件以用于加热气溶胶形成基质的方法，所述系统具有用于检测气流的传感器，所述气流指示用户进行具有气流持续时间的抽吸，所述方法包括以下步骤：

当所述传感器检测到所述气流速率已经增大到第一阈值时，将用于所述至少一个加热元件的加热功率从零增大到功率p1；

在所述气流持续时间的至少一部分内将所述加热功率维持在功率p1处；以及

当所述传感器检测到所述气流速率已经减小到第二阈值时，将用于所述至少一个加热元件的加热功率从功率p1减小到零。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一气流速率阈值等于所述第二气流速率阈值。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一气流速率阈值小于所述第二气流速率阈值。

4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述将用于至少一个加热元件的加热功率从零增大到功率p1的步骤包括：将所述加热功率从零基本瞬间地增大到功率p1。

5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述将用于至少一个加热元件的加热功率从功率p1减小到零的步骤包括：将所述加热功率从功率p1基本瞬间地减小到零。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述将用于至少一个加热元件的加热功率从功率p1减小到零的步骤包括：将所述加热功率从功率p1逐渐地减小到零。

7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，在所述将用于至少一个加热元件的加热功率从零增大到功率p1的步骤之后，还包括以下步骤：

将用于至少一个加热元件的加热功率从功率p1增大到大于功率p1的功率p2。

8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述在所述气流持续时间的至少一部分内将加热功率维持在功率p1处的步骤包括：以第一占空比和第一频率f1将电流脉冲供给到所述至少一个加热元件。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述将所述加热功率从功率p1逐渐地减小到零的步骤包括：以第二占空比和第二频率f2将电流脉冲供给到所述至少一个加热元件。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述将用于至少一个加热元件的加热功率从功率p1增大到大于功率p1的功率p2的步骤包括：以第三占空比和第三频率f3将电流脉冲供给到所述至少一个加热元件。

11.一种用于加热气溶胶形成基质的电加热气溶胶生成系统，所述系统包括：

至少一个电加热元件，其用于加热所述气溶胶形成基质以形成所述气溶胶；

电源，其用于将电力供给到所述至少一个电加热元件；和

电路，其用于控制从所述电源到所述至少一个电加热元件的电力供给，所述电路包括用于检测气流的传感器，所述气流指示用户进行具有气流持续时间的抽吸；

其中，所述电路布置成：当所述传感器检测到气流速率已经增大到第一阈值时，将用于所述至少一个加热元件的加热功率从零增大到功率p1；在所述气流持续时间的至少一部分内将所述加热功率维持在功率p1处；以及，当所述传感器检测到气流速率已经减小到第二阈值时，将用于所述至少一个加热元件的加热功率从功率p1减小到零。

12.根据权利要求11所述的电加热气溶胶生成系统，其中，所述气溶胶形成基质是液态基质，并且所述电加热气溶胶生成系统还包括毛细芯，所述毛细芯用于将所述液态基质传送到所述至少一个电加热元件。

13.用于电加热气溶胶生成系统的电路，所述电路布置成执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法。

14.一种计算机程序，所述计算机程序当在用于电加热气溶胶生成系统的能编程的电路上运行时，使所述能编程的电路执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法。

15.一种计算机可读存储介质，在所述计算机可读存储介质上存储有根据权利要求14所述的计算机程序。