CN107949286B - 具有容量传感器的筒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于气溶胶生成系统的筒，所述筒包括：传感器(34A、B)，其包括具有第一电容器板(34A)和第二电容器板(34B)的电容器；液体储存部分(38A、B)，其用于保持液体气溶胶形成基质；以及蒸发器，其中所述液体储存部分(38A、B)布置在所述第一电容器板(34A)和所述第二电容器板(34B)之间，其中所述液体储存部分(38A、B)的电容率在所述液体储存部分(38A、B)中保持的所述液体气溶胶形成基质的体积改变后改变，其中所述传感器(34A、B)被配置成测量所述电容器的电容，且其中所述测得的电容与所述液体储存部分(38A、B)中保持的所述液体气溶胶形成基质的对应电容率相关，使得所述液体储存部分(38A、B)中保持的所述液体气溶胶形成基质的体积量能够从所述测得的电容确定。本发明进一步涉及一种包括所述筒的气溶胶生成系统。本发明进一步涉及一种用于测量电容的方法，能够从所述电容确定液体储存部分(38A、B)中保持的液体气溶胶形成基质的体积。

Description

具有容量传感器的筒
技术领域
本发明涉及气溶胶生成系统，例如手持式电操作吸烟系统。确切地说，本发明涉及气溶胶生成系统中使用的液体储存部分，其中气溶胶形成基质为液体且含于所述液体储存部分中。
背景技术
一种类型的气溶胶生成系统是电操作吸烟系统。已知由以下组成的手持式电操作吸烟系统：包括电池和控制电子器件的装置部分，包括保持在液体储存部分中的气溶胶形成基质供应和电操作蒸发器的筒部分。包括保持在液体储存部分中的气溶胶形成基质供应和蒸发器两者的筒有时被称为“烟弹(cartomiser)”。蒸发器通常包括缠绕在浸泡于保持在液体储存部分中的液体气溶胶形成基质中的细长芯周围的加热丝线线圈。筒部分通常不仅包括气溶胶形成基质的供应和电操作蒸发器，而且还包括衔嘴，用户在使用时吸抽衔嘴以将气溶胶吸入他们的嘴中。
需要提供一种气溶胶生成系统，其感测气溶胶形成基质的消耗且确定液体储存部分中剩余的气溶胶形成基质的量。
WO 2012/085207 A1揭示一种用于接纳气溶胶形成基质的电操作气溶胶生成系统，所述系统包括：液体储存部分，其用于储存液体气溶胶形成基质；电加热器，其包括用于加热液体气溶胶形成基质的至少一个加热元件；以及电路，其被配置成监视电加热器的激活且基于所监视的激活估计液体储存部分中剩余的液体气溶胶形成基质的量。
即使在考虑电力和温度的情况下例如通过对激活次数、激活时间计数而进行的电加热器的所监视激活仅是剩余液体的量的粗略估计。
需要提供一种改进剩余液体的所确定体积的精确度的气溶胶生成系统。进一步需要提供一种能够确定剩余液体的体积且不需要累积到目前为止消耗的液体体积的气溶胶生成系统。
发明内容
根据本发明，提供一种用于气溶胶生成系统的筒，所述筒包括：传感器，其包括具有第一电容器板和第二电容器板的电容器；液体储存部分，其用于保持液体气溶胶形成基质；以及蒸发器，其中液体储存部分布置在第一电容器板和第二电容器板之间，其中液体储存部分的电容率在液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的体积改变后改变，其中传感器被配置成测量电容器的电容，且其中测得的电容与液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的对应电容率相关，使得液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的体积量可从测得的电容确定。
本发明还涉及一种包括所述筒的气溶胶生成系统。
液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质形成电容器的电介质的一部分。液体储存部分密封且包括出口，用于允许液体气溶胶形成基质从液体储存部分流动到蒸发器。所述筒可包括其中定位液体储存部分的壳体。
优选地，所述筒包括将液体气溶胶形成基质汲取到蒸发器的比如芯体等毛细管介质。在包括本发明的筒的气溶胶生成系统的正常操作中，液体的汲取是减少液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的体积的唯一方式。毛细管介质可在壳体中定向。
因为液体气溶胶形成基质蒸发和消耗，所以液体储存部分内部的液体气溶胶形成基质减少。液体气溶胶形成基质的量的此改变改变电容器的介电性质，且因此电容读数将改变。电容测量可用于确定液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的量。
液体储存部分包括一个或多个壁，其表示下方可储存液体气溶胶形成基质的液体储存部分的表面。优选地，液体储存部分的所述一个或多个壁为刚性，且即使液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的量改变，所述一个或多个壁也提供大体上恒定的体积。液体储存部分可以是完全刚性的液体容器。液体储存部分的一个或多个壁可以是柔性的。所述一个或多个柔性壁适于液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的体积。液体储存部分可包括第一壁、与第一壁相对的第二壁，以及在第一壁和第二壁之间延伸的侧壁。优选地，液体储存部分的壁中的一个或多个一体地形成。液体储存部分可包括一个或多个相异壁，其彼此附接且是下方可储存液体气溶胶形成基质的液体储存部分的表面的一部分。
液体储存部分可被配置成保持液体气溶胶形成基质的液位基本上垂直于第一电容器板和第二电容器板。优选地，液体储存部分包括用于保持液体气溶胶形成基质的至少一个通道。所述至少一个通道被配置成使得毛细管力作用于液体气溶胶形成基质上，使得液体气溶胶形成基质的液位保持基本上垂直于第一电容器板和第二电容器板。液体储存部分的内部体积可经形成使得容器的至少一区段具有低于预定义值的宽度尺寸。此预定义值取决于用于液体储存部分的材料，且取决于液体气溶胶形成基质的物理和化学性质。在一些实施例中，宽度尺寸低于3毫米、2毫米、低于0.5毫米或低于0.25毫米。毛细管力的使用表示用于将液体气溶胶形成基质保持在明确限定且连续的体积区域中的简单且可靠的方法。
传感器包括信号产生功能、被配置成更改由信号产生功能产生的信号的信号更改功能，以及被配置成在由信号更改功能更改之后检测由信号产生功能产生的信号的信号检测功能。信号产生功能可由交流(AC)电压源体现。电容器提供信号更改功能。信号检测功能可由控制器实现，所述控制器处理来自连接到AC电压源的电容器的经模/数(ADC)转换电压。
信号检测功能确定电容器的电容。所述电容对应于液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的电容率。电容率与液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的对应体积相关。因此，可基于传感器的电容器的测得的电容确定液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的当前体积。这是有利的，因为不需要检索历史测量数据来确定液体储存部分的当前体积。
第一电容器板可布置在液体储存部分的第一壁处。第二电容器板可布置在液体储存部分的第二壁处。
优选地，第一壁和第二壁具有平面形状，且第二壁与第一壁相对。第一电容器板和第二电容器板可具有平面形状。
第一壁和第二壁可具有圆柱形形状，且其中第二壁位于由第一壁限定的体积内。第一电容器板和第二电容器板可具有圆柱形形状。
气溶胶生成系统可进一步包括倾斜传感器，其确定液体储存部分中保持的自由移动的液体气溶胶形成基质是否具有基本上垂直于第一电容器板和第二电容器板的液位。
电容器板之间的电介质必须是绝缘体。液体气溶胶形成基质不导电且因此是合适的电介质材料。空气是绝缘体并且也是合适的电介质材料。
材料的介电性质是温度相依的。所述筒可包括温度传感器以考虑温度的效应。
不同液体气溶胶形成基质可具有产生不同电容率的不同介电性质。液体气溶胶形成基质之间的不同电容率可能例如通过改变液体气溶胶形成基质的主要成分之间的比例(例如，通过修改甘油和丙二醇之间的比例)而很大程度上夸示。为了产生具有可识别的不同液体气溶胶形成基质的筒，可选择液体气溶胶形成基质的成分之间的比例使得液体气溶胶形成基质的电容率具有可识别的差。在此类实施例中，通过测量电容器的电容识别液体气溶胶形成基质。这仅对于全新的筒是可能的，否则性质中的一个可能导致显著的电容改变。
液体气溶胶形成基质可含有电介质材料的混合物，每一电介质材料具有单独介电常数(k)。室温(20℃)下液体气溶胶形成基质的主要成分可包含：甘油(k～42)、丙二醇(K～32)、水(k～80)、空气(k～1)、烟碱和调味剂。
电容器可具有微微法拉(pF)范围内的电容。虽然这是相对低的电容，但微微法拉电容器广泛使用且被认为是在常规范围内。微微法拉电容器具有可极其快速地充电和放电的优点，从而使得能够实现电容的快速测量。
为获得液体气溶胶形成基质的介电常数，假定可通过将每一组分的体积分数乘以其相应介电率且接着将所确定的值求和来获得平均介电率值。
液体气溶胶形成基质可包括例如植物性甘油(VG)等甘油与丙二醇(PG)的50:50混合，具有2％烟碱和2％调味剂含量。因此，忽略小烟碱和调味剂含量且对VG(k～42)和PG(k～32)的介电常数求平均给出液体气溶胶形成基质的k～42x 0.5+32x 0.5＝37。
电容器板是保持电荷的导电板。这些电容器板可由包含金属和导电聚合物的广范围导电材料构成。优选地，电容器板足够刚性或被支撑以维持电容器形状。优选地，电容器板充分非反应性以便不会与液体气溶胶形成基质反应或污染液体气溶胶形成基质。这可通过处理所述板以形成比如金镀层或氧化层等某一种类的保护层来实现。
电容基本上随电荷板间隔、电荷板尺寸和电介质材料性质而变。因此，为获得归因于介电性质的改变的有意义的结果，电容器必须足够刚性且牢固以便维持板间隔且不会改变形状。电容器可由实心金属板或附接到支撑基板的薄金属片形成。支撑基板可形成板之间的电容器电介质的一部分或可在电容器板外部。
传感器可包括具有其电容器板之间的恒定量的液体气溶胶形成基质的参考电容器。相对于参考电容器确定不同液位。优选地，参考电容器是需要液体气溶胶形成基质的最小填充液位的电容器的相异部分，使得至少对应于参考电容器的电容器区域用液体气溶胶形成基质填充。
根据实施例的第一优选群组，一种筒包括刚性液体储存部分，其具有足够窄的至少一个通道使得毛细管力作用于所述至少一个通道中保持的液体气溶胶形成基质上。
两个电容器板是平面的且大体上彼此平行。所述至少一个通道大体上平行于电容器板而布置。所述和足够窄。当通道的一个宽度尺寸低于预定值时，所述预定值取决于通道的材料和液体气溶胶形成基质。当消耗液体气溶胶形成基质时，液体储存部分中液体气溶胶形成基质的填充液位降低，同时朝向芯体端部汲取液体气溶胶形成基质。这使得在正常操作条件下液位始终大体上垂直于电容器板。
在实施例的第一优选群组中，液体气溶胶形成基质不浸没在吸收剂泡沫材料中，使得仅液体气溶胶形成基质和空气为电介质。
电容器板布置在液体储存部分的表面上，其中液体气溶胶形成基质在两者之间。液体气溶胶形成基质是电介质。因为电容器板之间保持的液体气溶胶形成基质的量归因于消耗而减少，所以电容改变反映液体气溶胶形成基质的消耗。
归因于液体气溶胶形成基质相对于电容器板的垂直布置，电容器可划分成具有电容器板的相异区域的第一电容器和第二电容器。第一电容器经布置以覆盖液体储存部分的液体区段，且第二电容器经布置以覆盖液体储存部分的空气区段。液体区段指代完全用液体气溶胶形成基质填充的液体储存部分的区段，而空气区段指代液体储存部分的剩余区段，所述剩余区段已清空且因此在常规条件下使用筒时用空气填充。当从液体储存部分减少液体气溶胶形成基质的量时，对应于第一电容器的第一区域的尺寸减小，而对应于第二电容器的第二区域的尺寸相应地增加。显然，覆盖第一电容器和第二电容器两者的总面积保持恒定。第一电容器覆盖第一电容器板的第一区域和与第一电容器板的第一区域相对的第二电容器板的第一区域。第二电容器覆盖第一电容器板的第二区域和与第一电容器板的第二区域相对的第二电容器板的第二区域。电学上，第一电容器和第二电容器彼此并联连接。
在液体储存部分布置于两个平面的基本上平行的电容器板之间的情况下，电容器的电容C1、C2和对应区域的尺寸A1、A2之间的关系在以下等式中展示：
Figure BDA0001588739880000051
液体气溶胶形成基质与空气的相对电容率k1、k2已知，电容器板中的每一个的总区域尺寸和电容器板的间隔d也已知。因此，第一区域的尺寸A1和第二区域的尺寸A2可从测得的电容C确定。可通过将第一区域的尺寸A1与两个电容器板之间的间隔d相乘来确定液体气溶胶形成基质的剩余体积。
或者，液体储存部分可布置在形成为同心圆柱体的两个电容器板之间。内同心圆柱体可具有半径a，而外同心圆柱体可具有半径b。液体气溶胶形成基质保持在a和b之间的半径处。当从液体储存部分减少液体气溶胶形成基质的量时，第一电容器的液体区段的长度L1减小，而空气区段的长度L2相应地增加。总长度保持恒定且是同心圆柱体的高度。电容器的电容C1、C2和对应区域的长度L1、L2之间的关系在以下等式中展示：
Figure BDA0001588739880000061
液体气溶胶形成基质与空气的相对电容率k1、k2已知，电容器的总长度和两个圆柱形电容器板的半径a、b也已知。因此，对应于液体区段的第一电容器的长度L1和对应于空气区段的第二电容器的长度L2可从测得的电容确定。可通过将第一区域的长度L1与含有液体气溶胶形成基质的两个电容器板之间的横截面区域尺寸相乘来确定液体气溶胶形成基质的剩余体积。
根据实施例的第二优选群组，一种筒包括具有中心空气流管件的液体储存部分，所述中心空气流管件由液体气溶胶形成基质中饱和的吸收剂泡沫材料包围。吸收剂泡沫材料可以是聚丙烯泡沫或棉。泡沫材料具有介电性质。或者，在筒的侧部提供空气流。芯体从泡沫引导且线圈定位在芯体周围且在空气流路径中。随着液体气溶胶形成基质被消耗，泡沫的饱和度减小。
电容器板布置在泡沫周围，两者之间具有饱和泡沫的一部分充当电介质。随着液体气溶胶形成基质被消耗，具有介电性质的空气将替代液体气溶胶形成基质。因此，总平均介电率为液体气溶胶形成基质、吸收剂泡沫材料和空气的组合。总平均介电率将随着液体气溶胶基质被消耗而改变。测量电容提供总平均介电率的测量，且这允许确定液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的量。
液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质将经受重力和加速力，且这可能致使液体气溶胶形成基质移位到不同位置。然而，在整个液体储存部分包含在电容器内的情况下，液体气溶胶形成基质的此移位不会影响总平均介电率，因为总介电率组成保持不变。
在液体储存部分布置在两个平面的基本上平行的电容器板之间的情况下，电容器的电容C和电介质的相对电容率k在以下等式中展示：
Figure BDA0001588739880000071
电容器板中的每一个的总区域尺寸A和电容器板的间隔d已知。因此，可从测得的电容C确定电介质的相对电容率k的当前值。电介质的相对电容率k允许计算电容器板之间的液体气溶胶形成基质、泡沫材料和空气的当前比例。因为液体储存部分的总体积和初始比例已知，所以可从所计算的比例确定液体气溶胶形成基质的剩余量。
或者，液体储存部分可布置在形成为同心圆柱体的两个电容器板之间。内同心圆柱体可具有半径a，而外同心圆柱体可具有半径b。液体气溶胶形成基质保持在吸收剂泡沫材料中在a和b之间的半径处，充当电容器的电介质。当从液体储存部分减少液体气溶胶形成基质的量时，电介质的相对电容率k减小。电容器的电容C和电介质的相对电容率k之间的关系在以下等式中展示：
Figure BDA0001588739880000072
电容器的长度(高度)L、两个电容器板的内半径a和外半径b已知。因此，可从测得的电容C确定电介质的相对电容率k的当前值。电介质的相对电容率k允许计算电容器板之间的液体气溶胶形成基质、泡沫材料和空气的当前比例。因为液体储存部分的总体积已知，所以可从所计算的比例确定液体气溶胶形成基质的剩余量。
举例来说，液体气溶胶形成基质包括VG和PG的50:50混合，具有2％烟碱和2％调味剂含量。忽略小烟碱和调味剂含量且对VG(k～42)和PG(k～32)的介电常数求平均给出液体气溶胶形成基质的k～42x 0.5+32x0.5＝37。
假定液体气溶胶形成基质浸没在均质聚丙烯泡沫(k～2.2)中，且所述泡沫可吸收等于泡沫重量的3倍的大量液体。进一步假定当泡沫已满时泡沫中不存在空气。求平均给出完全饱和泡沫的k～0.25x 2.2+0.75x37～28。当消耗液体气溶胶形成基质时，泡沫中的液体气溶胶形成基质的饱和度减小。在半饱和泡沫的情况下，液体气溶胶形成基质的一半被空气(k＝1)代替。求平均给出k～0.25x 2.2+0.375x 37+0.375x 1～5。在空液体储存部分的情况下，整个液体气溶胶形成基质已被空气代替。求平均给出k～0.25x 2.2+0.75x 1～1.3。
根据实施例的第三优选群组，一种筒包括用气溶胶形成基质填充的液体储存部分，所述气溶胶形成基质可吸收到定位在空气流中的线圈上。电容器板布置在液体储存部分周围使得液体储存部分中液体气溶胶形成基质和空气的组合提供用于电容器的电介质。随着液体气溶胶形成基质被消耗，液体储存部分内部液体气溶胶形成基质和空气的比例改变。电容因此改变。基于测得的电容，可确定液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的剩余量。
在实施例的此第三优选群组中，液体在容器内自由移动，且不要求液位垂直于电容器板。在这些实施例中，液体气溶胶形成基质不浸没在吸收剂泡沫材料中，使得仅需要考虑液体气溶胶形成基质和空气电介质。总平均介电率将随着液体被消耗而改变。测量电容将提供总平均介电率的测量，且这可用于确定电容器板之间保持的液体气溶胶形成基质的量。
液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质将经受重力和加速力，且这可能致使液体气溶胶形成基质移位到不同位置。然而，在整个液体储存部分包含在电容器内的情况下，液体气溶胶形成基质的此移位不会影响总平均介电率，因为总介电率组成保持不变。
当组合电介质时，假定可通过将每一组分的体积分数乘以其相应介电率且接着将所确定的值求和来获得平均介电率值。
假定液体气溶胶形成基质包括VG和PG的50:50混合，具有2％烟碱和2％调味剂含量。因此，忽略小烟碱和调味剂含量且对VG(k～42)和PG(k～32)的介电常数求平均给出k～42x 0.5+32x 0.5＝37。
因此，根据实施例的第三优选群组的完全满的液体储存部分的电介质将具有相对电容率k～37。当消耗液体气溶胶形成基质时，所消耗的液体气溶胶形成基质被空气代替。在半满液体储存部分的情况下，液体气溶胶形成基质的一半被空气(k～1)代替。求平均给出k～0.5x 1+0.5x37＝19。如果已消耗全部量的液体气溶胶形成基质，那么所有液体被空气代替。因此，k～1。
可根据实施例的第二优选群组的等式从测得的电容计算相对电容率。
根据实施例的第四优选群组，一种筒包括至少部分透明液体储存部分，其中提供至少一个至少部分透明电容器板。液体储存部分中所含有的液体气溶胶形成基质可以是用户经由液体储存部分的外表面上的窗口可见的。透明电极可由氧化铟锡(ITO)制成。电容器和液体储存部分可根据实施例的第一优选群组、实施例的第二优选群组和实施例的第三优选群组布置。
本发明进一步涉及一种用于测量电容的方法，可从所述电容确定液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的体积，所述方法包括：提供包括具有第一电容器板和第二电容器板的电容器的传感器；提供保持液体气溶胶形成基质的液体储存部分；将液体储存部分布置在第一电容器板和第二电容器板之间，其中液体储存部分的电容率在液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的体积改变后改变；以及测量电容器的电容，其中测得的电容与液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的对应电容率相关，使得液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的体积量可从测得的电容确定。
优选地，可通过访问查找表确定液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的体积，所述查找表使电容与液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的对应体积相关。
具有根据本发明的实施例的筒的气溶胶生成系统可进一步包括连接到蒸发器和电力源的电路，所述电路被配置成监视蒸发器的电阻，且取决于蒸发器的电阻控制电力到蒸发器的供应。
所述电路可包括具有微处理器的控制器，所述微处理器可以是可编程微处理器。所述电路可包括更多电子组件。所述电路可被配置成调节电力到蒸发器的供应。在激活系统之后电力可连续地供应到蒸发器，或可例如在逐抽吸的基础上间歇地供应。电力可以电流脉冲的形式供应到蒸发器。优选地，蒸发器是包括细丝的布置的加热器组合件。
有利地，气溶胶生成系统包括在壳体的主体内的电源，通常是电池。作为替代，电源可以是另一种形式的电荷储存装置，例如电容器。电源可能需要再充电，且可能具有允许为一次或多次吸烟体验储存足够能量的能力；例如，电源可具有足够的容量以允许连续生成气溶胶约六分钟的时间或六分钟的倍数的时间。在另一实例中，电源可具有足够的容量以允许加热器组合件的预定次数的抽吸或离散激活。
为了允许环境空气进入筒，筒壳体的壁(优选的是与蒸发器相对的壁，优选的是底壁)具备至少一个半开入口。半开入口允许空气进入筒，但不允许空气或液体经由半开入口离开筒。半开入口可例如是半渗透隔膜，其仅在一个方向上对空气可渗透，但在相反方向上气密和液密。半开入口也可例如是单向阀。优选地，半开入口仅在特定条件得到满足的情况下才允许空气通过入口，所述特定条件例如筒中的最小凹陷或一定体积的空气穿过阀或隔膜。
气溶胶形成基质是能够释放可形成气溶胶的挥发性化合物的基质。可通过加热气溶胶形成基质来释放挥发性化合物。气溶胶形成基质可包括植物基质料。气溶胶形成基质可包括烟草。气溶胶形成基质可包括含有烟草的材料，所述含有烟草的材料含有挥发性烟草风味化合物，其在加热时从气溶胶形成基质释放。或者，气溶胶形成基质可包括不含烟草的材料。气溶胶形成基质可包括均质植物基质料。气溶胶形成基质可包括均质烟草材料。气溶胶形成基质可包括至少一种气溶胶形成剂。气溶胶形成基质可包括其它添加剂和成分，例如调味剂。
气溶胶生成系统可包括主单元和可移除式地连接到主单元的筒，其中液体储存部分和蒸发器提供在筒中，且主单元包括电源、控制器和存储器。控制器和存储器由电源供电。控制器连接到传感器且被配置成测量传感器的电容器的电容，并将指示测得的电容或液体储存部分的所确定的体积的数据存储在存储器中。传感器的至少一个组件位于筒中，而传感器的剩余组件(如果存在的话)位于主单元中。
气溶胶生成系统可以是电操作吸烟系统。优选地，气溶胶生成系统是便携式的。气溶胶生成系统可具有与常规雪茄或香烟相当的尺寸。吸烟系统可具有大约30毫米与大约150毫米之间的总长度。吸烟系统可具有大约5毫米与大约30毫米之间的外径。
关于一个方面描述的特征可等同地应用于本发明的其它方面。
附图说明
现在将参看附图仅以举例的方式描述本发明的实施例，附图中：
图1是包括液体储存部分、毛细管介质和蒸发器的常规气溶胶生成系统的顶侧视图；
图2A是根据本发明的一实施例包括液体储存部分、包括平行板电容器的传感器、毛细管介质和蒸发器的气溶胶生成系统的顶侧视图；
图2B是图2A的气溶胶生成系统的透视图；
图3A是图2A的气溶胶生成系统的顶侧视图，其中液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的体积已减小；
图3B是图3A的气溶胶生成系统的透视图；
图4A是根据本发明的一实施例包括液体储存部分、包括平行板电容器的传感器、毛细管介质和蒸发器的气溶胶生成系统的顶侧视图；
图4B是图4A的气溶胶生成系统的顶侧视图，其中液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质的体积已减小；
图5A是根据本发明的一实施例包括液体储存部分、包括平行板电容器的传感器、毛细管介质和蒸发器的气溶胶生成系统的顶侧视图；
图5B是具有圆形平行板电容器的图5A的气溶胶生成系统的透视图；
图5C是具有矩形平行板电容器的图5A的气溶胶生成系统的透视图；
图6A是根据本发明的一实施例包括液体储存部分、包括同心圆柱体电容器的传感器、毛细管介质和蒸发器的气溶胶生成系统的顶侧视图；
图6B是图6A的气溶胶生成系统的透视图；
图7A是根据本发明的一实施例具有基本上垂直于电容器板的液位的平行板电容器的透视图；
图7B是根据本发明的一实施例具有基本上垂直于电容器板的液位的同心圆柱体电容器的透视图；
图7C是根据本发明的一实施例液体在电容器板之间自由移动的平行板电容器的透视图；
图7D是根据本发明的一实施例液体在电容器板之间自由移动的同心圆柱体电容器的透视图；
图8A是根据本发明的一实施例的矩形和圆形平行板电容器的透视图，其中液体浸没在毛细管介质中；
图8B是根据本发明的一实施例的同心圆柱体电容器的透视图，其中液体浸没在毛细管介质中；
图9是传感器的电学配置的示意性说明；以及
图10是根据本发明的一实施例并入有液体储存部分、具有电容器的传感器、毛细管介质和蒸发器的气溶胶生成系统的示意性说明。
具体实施方式
图1展示常规筒，其包括具有芯体32和缠绕在芯体32周围的加热线圈30的刚性液体储存部分22。液体储存部分22提供其中包含液体气溶胶形成基质的内部体积38。
图2A和2B展示根据实施例的第一优选群组的筒。所述筒包括刚性液体储存部分，其内部体积足够窄使得毛细管力作用于内部体积的液体区段38A中的液体气溶胶形成基质上。两个电容器板34A、34B布置在液体储存部分周围。随着液体气溶胶形成基质被消耗，液体气溶胶形成基质被汲取到芯体32端部。液体气溶胶形成基质不在液体储存部分中到处自由移动，使得空气区段38B在液体气溶胶形成基质的消耗后增加。以此方式，介电率减小，且因此电容也减小。在图2A和2B中，对应于液体区段38A的电容器的有效长度为L1。
在图3A和3B中，在消耗之后，对应于液体区段38A的电容器的有效长度为L2。
图4A展示根据实施例的第二优选群组的筒。所述筒包括刚性液体储存部分，其具有浸没在位于液体储存部分的内部体积38C中的液体气溶胶形成基质中的泡沫。电容器板34A、34B提供在液体储存部分的相对表面上，且液体气溶胶形成基质浸没的泡沫充当电介质。在图4A中，泡沫具有第一饱和度。
图4B展示在消耗液体气溶胶形成基质的一部分之后图4A的筒。归因于所述消耗，泡沫中液体气溶胶形成基质的饱和度减小。内部体积38D具有与内部体积38C相同的尺寸，但展示所包含的液体气溶胶形成基质的不同饱和度。所述饱和度改变致使介电性质的改变，这继而改变电容器的测得的电容。
图5A和5B展示根据实施例的第二优选群组的筒，其提供具有芯体/泡沫元件和垂直于空气流的线圈的烟弹可弃式区段。芯体/泡沫元件提供在电容器板34A、34B之间。液体气溶胶形成基质浸没的芯体充当用于电容器的电介质。随着液体被消耗，芯体的饱和度减小且介电性质和电容改变。电容给出液体储存部分的内部体积38C中剩余的液体气溶胶形成基质的指示。虽然图5B展示圆形形状的平面电容器板34A、34B，但图5C展示具有矩形形状的平面电容器板34A、34B的替代配置。
图6A和6B展示根据实施例的第二优选群组的筒。电容器由同心电容器板34A、34B沿着烟弹的长度形成。
图7A展示根据实施例的第一优选群组的筒，其具有两个平面的基本上平行的电容器板。电容器板可具有25到30毫米的长度和5到7毫米的宽度。两个电容器板中的每一个的总区域尺寸可在25x 5平方毫米到30x 7平方毫米的范围内。总区域在针对液体储存部分的液体区段以区域A1指示的第一电容器和针对液体储存部分的空气区段以区域A2指示的第二电容器之间划分。两个电容器板之间的间隔d足够小，使得液体气溶胶形成基质通过毛细管力保持。间隔d可在2毫米和3毫米之间。或者，两个平行板电容器之间具备空气流通道。假定类似于图7A中展示的筒的面积值，但在较小板间隔的情况下，给出125到210平方毫米的每一电容器的总区域尺寸和1.5到2毫米的间隔d。
图7B展示根据实施例的第一优选群组的筒，其提供具有不必通过毛细管力限制的自由流动液体的圆柱形电容器。可在筒垂直定向时获得准确读数。为了实现此目的，可提供倾斜传感器，且可指示用户垂直对准装置以便获得读数。垂直对准可通过灯、显示器或声音传送到用户。一旦垂直，筒就可测量电容。空气流通道直径可为2到3毫米。电容器可具有25到40毫米的总长度(高度)、1.5到2毫米的内半径和4到6毫米的外半径b。
图7C展示根据实施例的第三优选群组的筒，其提供布置在矩形液体储存部分周围的平行板电容器。液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质可自由移动。电容器板可具有25到30毫米的长度和5到7毫米的宽度。两个电容器板中的每一个的总区域尺寸可在25x5平方毫米到30x7平方毫米的范围内。间隔d可在5和7毫米之间。
图7D展示根据实施例的第三优选群组的筒，其提供具有不必通过毛细管力限制的自由流动液体的圆柱形电容器。液体储存部分中保持的液体气溶胶形成基质可自由移动。在此实施例中，准确的读数不需要垂直定向筒。从电介质的所确定的相对电容率计算液体的当前量。空气流通道直径可为2到3毫米。电容器可具有25到40毫米的总长度(高度)、1.5到2毫米的内半径和4到6毫米的外半径b。
图8A展示根据实施例的第二优选群组的筒，其具有矩形液体储存部分和平行板电容器。或者，圆柱形液体储存部分可布置在平行板电容器之间。假定每一电容器板的25到30毫米的长度和5到7毫米的宽度，给出25x 5平方毫米到30x 7平方毫米的总面积范围和5到7毫米的间隔d。
图8B展示根据实施例的第二优选群组的筒，其具有缠绕在中心空气流通道周围的圆柱形饱和泡沫。空气流通道直径可为2到3毫米。电容器可具有25到40毫米的总长度(高度)、1.5到2毫米的内半径和4到6毫米的外半径b。
图9是根据本发明的实施例的传感器34的电学配置。传感器34包括具有两个电容器板34A、34B的至少一个电容器，交变电压施加到所述电容器板上。由控制电子器件16优选地在模/数(ADC)转换之后测量所得电压。控制电子器件16包括控制器40和存储器42，用于检索计算参数以及用于存储体积计算的结果。控制电子器件16连接到电源14。
图10是气溶胶生成系统的示意性说明。气溶胶生成系统包括气溶胶生成装置10和单独的筒20。筒20包括被配置成用于保持液体气溶胶形成基质的液体储存部分22。筒20进一步包括接纳液体气溶胶形成基质的蒸发器30，所述液体气溶胶形成基质经由毛细管介质32从液体储存部分22汲取。此外，筒20包括传感器34的至少一个组件，而传感器34的剩余组件(如果存在的话)可布置在气溶胶生成装置10中。在此实例中，气溶胶生成系统是电操作吸烟系统。
筒20被配置成接纳在装置内的腔18中。当筒20中提供的气溶胶形成基质被耗尽时，筒20应当可由用户更换。图10展示刚好在插入装置之前的筒20，其中图10中的箭头1指示筒20的插入方向。蒸发器30和毛细管介质32位于筒20中在覆盖物26后方。气溶胶生成装置10是便携式的，且具有与常规雪茄或香烟相当的尺寸。装置10包括主体11和衔嘴部分12。主体11含有电源14(例如电池，如磷酸铁锂电池)、控制电子器件16和腔18。衔嘴部分12通过铰接连接21连接到主体11，且可在如图10中所展示的打开位置与关闭位置之间移动。衔嘴部分12被放置在打开位置以允许插入和移除筒20，且当系统将被用于生成气溶胶时被放置在关闭位置。衔嘴部分包括多个空气入口13和一出口15。在使用中，用户吮吸或抽吸出口，以从空气入口13汲取空气，穿过衔嘴部分到出口15，然后进入用户的口腔或肺部。提供内部挡板17以迫使流过衔嘴部分12的空气通过筒。
腔18具有圆形横截面且经设定尺寸以接纳筒20的壳体24。电连接器19提供在腔18的侧部，以提供控制电子器件16和电池14与筒20上的对应电触点之间的电连接。
所属领域的一般技术人员现可构想出并入有传感器34、蒸发器30和毛细管介质32的至少一个组件的其它筒设计。例如，筒20可包含衔嘴部分12，可包含一个以上蒸发器且可具有任何期望的形状。
上文描述的示范性实施例是说明性的而不是限制性的。鉴于以上论述的示范性实施例，与上述示范性实施例一致的其它实施例现在对于所属领域的一般技术人员将是显而易见的。

Claims (12)

1.一种用于气溶胶生成系统的筒，所述筒包括：
传感器，其包括具有第一电容器板和第二电容器板的电容器；
液体储存部分，其用于保持液体气溶胶形成基质，其中所述液体储存部分布置在所述第一电容器板和所述第二电容器板之间，其中所述液体储存部分的电容率在所述液体储存部分中保持的所述液体气溶胶形成基质的体积改变后改变；以及
蒸发器，
其中：
所述传感器被配置成测量所述电容器的电容；
测得的所述电容与所述液体储存部分中保持的所述液体气溶胶形成基质的对应电容率相关，使得所述液体储存部分中保持的所述液体气溶胶形成基质的体积量能够从测得的所述电容确定；且
所述液体储存部分的内部体积的至少一区段具有低于预定义值的宽度尺寸，使得毛细管力作用于所述液体储存部分中保持的所述液体气溶胶形成基质上，以保持所述液体气溶胶形成基质的液位基本上垂直于所述第一电容器板和所述第二电容器板。
2.根据权利要求1所述的筒，其中所述液体储存部分的所述内部体积的所述宽度尺寸的所述预定义值为3毫米。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的筒，其中所述液体储存部分包括用于保持所述液体气溶胶形成基质的至少一个通道，其中所述至少一个通道的一个宽度尺寸低于所述预定义值以使得毛细管力作用于所述通道中保持的所述液体气溶胶形成基质上，借此保持所述液体气溶胶形成基质的所述液位基本上垂直于所述第一电容器板和所述第二电容器板。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的筒，其中所述液体储存部分包括一个或多个柔性壁，所述柔性壁适于所述液体储存部分中保持的所述液体气溶胶形成基质的体积。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的筒，其中所述液体储存部分包括其中保持所述液体气溶胶形成基质的毛细管介质。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的筒，其中所述液体储存部分包括第一壁和第二壁，
其中所述第一电容器板布置在所述第一壁处，且所述第二电容器板布置在所述第二壁处。
7.根据权利要求6所述的筒，其中所述第二壁与所述第一壁对置，且其中所述第一电容器板和所述第二电容器板具有平面形状。
8.根据权利要求6所述的筒，其中所述第一壁和所述第二壁具有圆柱形形状，且其中所述第二壁位于由所述第一壁限定的体积内。
9.根据权利要求8所述的筒，其中所述第一电容器板和所述第二电容器板具有圆柱形形状。
10.一种气溶胶生成系统，其具有根据权利要求1到9中任一权利要求所述的筒，所述气溶胶生成系统包括主单元和所述筒，其中所述筒可移除式地耦合到所述主单元，其中所述主单元包括电源，其中所述液体储存部分提供于所述筒中，其中所述筒的所述传感器进一步包括控制器和存储器，且其中所述传感器的组件中的每一个提供于所述主单元和所述筒中的一个中。
11.根据权利要求10所述的气溶胶生成系统，其进一步包括倾斜传感器，所述倾斜传感器确定所述液体储存部分中保持的自由移动的液体气溶胶形成基质是否具有基本上垂直于所述第一电容器板和所述第二电容器板的液位。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的气溶胶生成系统，其中所述气溶胶生成系统是电操作吸烟系统。
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