CN111970937A - 质量输出受控的蒸发器 - Google Patents

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Abstract

一种蒸发器装置，包括：电阻加热元件；被配置为控制从电源到电阻加热元件的电力输送的电路；和控制器，其被配置为执行包括以下的操作：接收代表向电阻加热元件的电力输送、电阻加热元件的温度和/或经过电阻加热元件的空气流率的输入；使用接收到的输入预测在电阻加热元件处的可蒸发材料的蒸发量；以及响应于可蒸发材料的预测蒸发量来控制向电阻加热元件的电力输送，该控制包括增加或减小向加热元件的瞬时电力输送，从而产生目标气雾剂产量。还描述了相关的装置、系统、方法和产品。

Description

质量输出受控的蒸发器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年2月27日提交的名称为“质量输出受控的蒸发器”的美国临时专利申请号62/636,086的优先权，其全部内容在此明确引用作为参考。
技术领域
在此描述的主题涉及用于蒸发器装置的质量输出控制。
背景技术
蒸发器装置(其包括和/或可称为电子可吸入气雾剂装置、蒸发装置、电子通气装置和/或电子气雾剂装置)通常利用被蒸发的可蒸发材料产生能够向用户输送活性成分的气雾剂蒸汽。通常希望对电阻加热器的温度保持一定程度的控制，例如，避免可蒸发材料的过热，确保有足够的热量形成气雾剂，保持蒸发器装置更长的电池寿命等。
发明内容
当前主题的实施方式涉及由蒸发器装置提供的气雾剂输出率的控制方法。
在一个方面，一种蒸发器装置包括加热元件和控制从电源到加热元件的电力输送的电路。控制器基于接收到的输入来实施控制定律，所述输入代表向电阻加热元件的电力输送、电阻加热元件的温度和/或经过电阻加热元件的空气流率中的一个或多个。所述输入用于预测加热元件处可蒸发材料的蒸发量。响应于可蒸发材料的预测蒸发量，通过增加或减少向加热器的电力输送来控制向加热元件的电力输送从而达到目标气雾剂产量。
在另一方面，一种蒸发器装置包括电阻加热元件；配置为控制从电源到电阻加热元件的电力输送的电路，电阻加热元件被配置为向可蒸发材料提供热量以使可蒸发材料蒸发成流动的空气流以形成夹带的气雾剂；配置为执行以下操作的控制器：接收代表向电阻加热元件的电力输送、电阻加热元件的温度和/或经过电阻加热元件的空气流率的输入；使用接收到的输入预测在电阻加热元件处可蒸发材料的蒸发量；以及响应于可蒸发材料的预测蒸发量来控制向电阻加热元件的电力输送，该控制包括增加或减小向加热元件的瞬时电力输送，从而产生目标气雾剂产量。
任何一种可行的组合都可以包含以下一个或多个特征。例如，可以通过流量传感器、压力传感器和/或代表蒸发器装置的空气限制的一个或多个测量特性来确定接收的代表经过电阻加热元件的空气流率的输入。目标气雾剂产量可以与流率成比例。目标气雾剂产量可以是流率的函数。目标气雾剂产量可以包括预定常数或用户可调节参数。用户可调节参数可以包括基于期望蒸发率、期望抽吸次数、特定时间段和/或每日输出目标的期望输出目标。可以调节目标气雾剂产量以响应一个或多个用户和/或一个或多个蒸发器装置的一种或多种用户行为。可以进一步响应于维持电阻加热元件的预定温度所需的电量来控制向电阻加热元件的电力输送。控制向加热元件的电力输送可以包括选择电力输送，使得加热元件温度保持在预定温度以下。预测蒸发量可以包括使用所接收的输入来执行算法。
在另一方面，一种方法包括：接收数据，该数据表征向蒸发器装置的电阻加热元件的电力输送、电阻加热元件的温度和/或经过电阻加热元件的空气的流率；使用接收到的数据预测位于电阻加热元件处的可蒸发材料的蒸发量；以及响应于可蒸发材料的预测蒸发量来控制向电阻加热元件的电力输送，该控制包括增加或减少向加热元件的瞬时电力输送，从而产生目标气雾剂产量。
任何一种可行的组合都可以包含以下一个或多个特征。例如，可以通过流量传感器、压力传感器和/或表征蒸发器装置的空气限制的一个或多个测量特性来确定接收的表征经过电阻加热元件的空气流率的数据。目标气雾剂产量可以与流率成比例。目标气雾剂产量可以是流率的函数。目标气雾剂产量可包括预定常数或用户可调节参数。用户可调节参数可以包括基于期望蒸发率、期望抽吸次数、特定时间段和/或每日输出目标的期望输出目标。可以调节目标气雾剂产量以响应一个或多个用户和/或一个或多个蒸发器装置的一种或多种用户行为。可以进一步响应于维持电阻加热元件的预定温度所需的电量来控制向电阻加热元件的电力输送。控制向加热元件的电力输送可以包括选择电力输送，使得加热元件温度保持在预定温度以下。预测蒸发量可以包括使用接收到的数据执行算法。蒸发器装置可包括电阻加热元件和配置为控制从电源到电阻加热元件的电力输送的电路。电阻加热元件可以配置为向可蒸发材料提供热量，以使可蒸发材料蒸发成流动空气流以形成夹带的气雾剂。
当前主题的实施方式可以包括但不限于与本文提供的描述相一致的方法以及包括可操作来引起一个或多个机器(例如计算机等)导致执行一个或多个上述特征的操作的有形实施的机器可读介质的产品。类似地，还描述了计算机系统，其可以包括一个或多个处理器以及连接到一个或多个处理器的一个或多个存储器。可以包括非暂时性计算机可读或机器可读存储介质的存储器可以包括、编码、存储等使一个或多个处理器执行本文所述的一个或多个操作的一个或多个程序。可以通过驻留在单个计算系统或多个计算系统中的一个或多个数据处理器来执行与当前主题的一个或多个实施方式相一致的计算机执行方法。可以连接这样的多个计算系统并且可以经由一个或多个连接来交换数据和/或命令或其它指令等，这些连接包括但不限于通过网络(例如，互联网，无线广域网，局域网，广域网，有线网络等)的连接，经由多个计算系统中的一个或多个之间的直接连接等。
在附图和以下描述中阐述了本文描述的主题的一个或多个变型的细节。根据说明书和附图以及根据权利要求书，本文描述的主题的其它特征和优点将是显而易见的。尽管出于说明性目的，针对具有电阻加热器和电池或其它移动电源的便携式蒸发器装置描述了当前公开的主题的某些特征，但是应当容易理解，这些特征并非旨在进行限制。本公开内容之后的权利要求旨在限定受保护主题的范围。
附图说明
结合在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本文公开的主题的某些方面，并且与说明书一起帮助解释了与所公开的实施方式相关的一些原理。在附图中，
图1A示出了示意图，其示出了与当前主题的实施方式一致的具有料筒和蒸发器装置本体的蒸发器装置的特征；
图1B示出了提供与当前主题的实施方式一致的蒸发器装置的顶视图的图，其中料筒与蒸发器装置本体上的料筒接收器分离；
图1C示出了提供与当前主题的实施方式一致的蒸发器装置的顶视图的图，其中料筒插入在蒸发器装置本体上的料筒接收器中；
图1D示出了提供与当前主题的实施方式一致的蒸发器装置的顶部等距立体图的图，其中料筒插入在蒸发器装置本体上的料筒接收器中；
图1E示出了提供从料筒的吸嘴端观看的顶部等距立体图的图，该料筒适合与与当前主题的实施方式一致的蒸发器装置本体一起使用；
图1F示出了提供从料筒的相反端观看的顶部等距立体图的图，该料筒适合与与当前主题的实施方式一致的蒸发器装置本体一起使用；
图2A示出了示出与当前主题的实施方式一致的基于非料筒的蒸发器装置的特征的示意图；
图2B示出了提供基于非料筒的蒸发器装置的侧部等距立体图的图；
图2C示出了提供基于非料筒的蒸发器装置的底部等距立体图的图；
图3示出了示出具有与当前主题的实施方式一致的特征的系统的各方面的图；和
图4示出了过程流程图，示出了具有与当前主题的实施方式一致的一个或多个特征的方法的各方面。
在实际中，相似的附图标记表示相似的结构、特征或元件。
具体实施方式
当前主题的实施方式涉及一种用于控制蒸发器装置提供的气雾剂输出率的方法。在一些实施方式中，控制器实施控制定律，其中响应于可蒸发材料的预计蒸发量(例如，气雾剂产量测量)，控制到蒸发器装置的加热器的电力输送。电力输送的控制可以包括增加或减小到加热器的电力输送，从而产生目标气雾剂产量(例如，受控剂量)。控制定律可以调整质量输出率以响应用户行为。
可用各种方法来控制蒸发器装置。例如，蒸发器装置的电池(或其它电源，可以是便携式的或连接到住宅、商业或其它建筑物等的主电源)可以直接连接到电阻加热器，以便每当电阻加热器接通时(例如，通过致动开关等)，都会输送从电池(或其它电源)中抽取的满电流。可以根据配置为确定电阻加热器应该何时通电的算法或控制定律等将提供电流的电路控制为接通(闭合)或断开(打开)。在简单的例子中，当温度低于设定点时，电路可以闭合(电流流动)，而当温度高于设定点时，电路可以打开(电流不流动)。在更复杂的系统中，可以使用例如比例积分微分(PID)控制定律等来更仔细地调节所供应的电流。
PID控制器可以包括适合于连续调制控制的控制回路反馈机构。PID控制器可以连续计算误差值，作为期望的设定点和测量的过程变量之间的差。PID控制器可以基于比例、积分和微分项施加校正。
在其它示例中，可以将施加到电阻加热器的电压调节到预定的或用户可调节的常数。在其它示例中，输送到加热器的电力可以被调节为预定的或用户可调节的常数。在更复杂的系统中，可以例如通过使用基于电阻的热系数(TCR)的相关性或某种其它方法来测量电阻加热器的温度，从而控制电阻加热器所加热到的温度。可以实施控制定律，例如PID控制算法，以输送将加热器保持在预定或用户可调节的常数和/或满足某个其它温度条件(不需要是恒定温度)所需的正确电量。
这样的方法通常不包括对由蒸发器装置以气雾剂形式提供的以供蒸发器装置的用户吸入的可蒸发材料的量进行任何量化或控制。在本发明的上下文中，“可蒸发材料的量”可以以多种方式中的一种或多种来量化，包括例如每单位时间输送的质量，流过蒸发器的作为用户“抽吸”的一部分的空气的密度或质量或单位体积，每次抽吸输送的可蒸发材料的总质量，等等。表征“可蒸发材料的量”的另一种方法可以包括量化空气的质量或体积以及夹带在该空气质量或体积中的可蒸发材料的质量，从而可以计算空气中的可蒸发材料的浓度。
不管蒸发器装置采用的控制方法如何(例如，不受控制，或者受电压、功率或温度或其某种组合的控制)，蒸发器装置的气雾剂产量通常取决于各种不可控制的参数，例如用户吸入的空气流率和液体输送到加热器的流率。这些非恒定变量很容易导致气雾剂产量不一致，这对于用户而言可能是不希望的。
用于蒸发器装置的现有控制方法通常导致气雾剂产量(例如，每单位时间产生的气雾剂材料的质量)随着用户所引起的流率(例如，由于用户在蒸发器装置的吸嘴上吸入而在每单位时间中流过蒸发器的抽吸的空气量)增加而减小或者保持恒定。之所以产生这种效果，是因为流过电阻加热元件的空气通过与电阻加热元件的相互作用而被加热，从而从电阻加热元件吸收热量。可蒸发材料的蒸发还以蒸发潜热的形式从电阻加热元件中除去热量。如果蒸发器装置包括用于将电阻加热元件的温度维持在一定温度或低于一定温度的温度控制方法，则充其量，可蒸发材料的蒸发率将是恒定的。对于每单位时间的气雾剂产量随气流增加而保持恒定或降低的情况，结果将是随着流率的增加，气雾剂颗粒密度降低。当用户用力吹气时，用户更希望具有恒定或甚至增大的颗粒密度的气雾剂。
当前主题的实施方式涉及用于控制由蒸发器装置提供的气雾剂输出率的方法。在本文中，气雾剂输出率可以指每单位时间输送的可蒸发材料的总质量，或者可替代地是指每次“抽吸”(例如，用户在蒸发器装置上抽出的每单次吸入)输送的可蒸发材料的总质量。在以下描述中，除非指定和/或与描述的上下文不一致，否则这些度量中的任一个均适用。
可以实施当前主题的实施方式的蒸发器装置可以包括电池、微控制器、印刷电路板(PCB)、电子加热器，将可蒸发材料输送到加热器的装置，用于测量加热器的温度的方法，用于测量通过蒸发器的流量的方法以及用于测量或预测来自蒸发器的瞬时气雾剂产量的方法。
图1A至图2C示出了与当前主题的实施方式一致的示例性的蒸发器装置100、200以及可以包括在其中的特征。本领域普通技术人员将理解的是，本文中描述的或以其它方式在当前主题范围内的各种发明特征可以在结构不同的蒸发器中实现，并且蒸发器特征的任何结构描述均不旨在进行限制，除了达到它们出现在权利要求中的范围。
图1A示出了包括料筒的蒸发器装置100的示意图，而图1B至图1E示出了具有蒸发器装置本体101和料筒114的示例性蒸发器装置100的视图。图1B和1C示出了在将料筒114连接到蒸发装置主体101之前和之后的俯视图。图1D示出了蒸发器装置100的等距立体图，其包括与料筒114结合的蒸发器装置本体101，图1E示出了保持液体可蒸发材料的料筒114的一种变型的等距立体图。通常，当蒸发器装置包括料筒(例如料筒114)时，料筒114可以包括一个或多个被构造成容纳可蒸发材料的储存器120。料筒114的储存器120内可包含任何合适的可蒸发材料，包括尼古丁或其它有机材料的溶液以及可包括一种或多种整洁的(例如，不溶于溶剂)化合物、混合物、制剂的组合物等等。
如上所述，图1所示的蒸发器装置100包括蒸发器装置本体101。如图1所示，与当前主题的实施方式一致的蒸发器装置本体101可以包括电源103(例如，存储用于按需使用的电能的装置或系统)，其可以是电池、电容器、其组合等等，并且可以是可充电的或不可充电的。可以包括处理器(例如，可编程处理器，专用电路等)的控制器105也可以作为蒸发器装置本体101的一部分被包括。蒸发器装置本体101可包括壳体，该壳体包围蒸发器本体的一个或多个部件，例如电源103、控制器105和/或本文描述为该装置的一部分的任何其它部件。在包括蒸发器装置本体101和料筒114的蒸发器装置的各种实施方式中，料筒114可以附接在蒸发器装置本体101上、附接在蒸发器装置本体101中或部分地附接在蒸发器装置本体101中。例如，蒸发器装置本体101可以包括料筒接收器，料筒114可插入地接收在该接收器中。
控制器105的处理器可以包括控制加热器118的操作的电路，加热器118可以可选地包括一个或多个加热元件，用于蒸发包含在料筒114中的可蒸发材料，例如，作为料筒114一部分的储存器或容器中的可蒸发材料。在各种实施方式中，加热器118可以存在于所述蒸发器装置本体101或料筒114(如图1A所示)内，或存在于两者之内。控制器电路可以包括一个或多个时钟(振荡器)、充电电路、I/O控制器、存储器等。替代地或附加地，控制器电路可以包括用于一种或多种无线通信模式的电路，该无线通信模式包括蓝牙、近场通信(NFC)、WiFi、超声、ZigBee、RFID等。蒸发器装置本体101还可以包括存储器125，该存储器可以是控制器105的一部分或者否则与控制器进行数据通信。存储器125可以包括易失性(例如，随机存取存储器)和/或非易失性(例如，只读存储器，闪存，固态存储器，硬盘驱动器，其它磁性存储器等)存储器或数据存储器。
进一步参考图1，蒸发器装置100可包括充电器133(和可由控制器105控制的充电电路)，可选地包括感应充电器和/或插入式充电器。例如，通用串行总线(USB)连接可用于为蒸发器装置100充电和/或允许通过在计算设备与控制器105之间的有线连接进行通信。充电器133可为车载电源103充电。与当前主题的实施方式一致的蒸发器100还可以包括：一个或多个输入装置117，例如按钮、转盘等；传感器137，其可以包括一个或多个传感器，例如加速度计或其它运动传感器、压力传感器(例如，相对和/或绝对压力传感器，其可以是电容性的、基于半导体的等等)、流量传感器等。蒸发器100可以使用再一个这样的传感器137来检测用户的处理和交互。例如，控制器105(例如，通过接收来自一个或多个传感器137的信号)可以将检测到蒸发器100的快速运动(例如摇动)解释为用户命令而开始与用户装置通信，用户装置是蒸发器系统的一部分，并且可用于控制蒸发器100的一个或多个操作和/或参数，下面将进行更详细描述。附加地或可替代地，控制器105(例如，通过从一个或多个传感器137接收到信号)可以将检测到蒸发器100的快速运动(例如摇动)解释为用户命令而循环通过多个温度设定，将通过加热器118的作用使保持在料筒114内的可蒸发材料加热到所述多个温度设定。在一些可选的变型中，在多个温度设定的循环通过期间，由控制器105检测到料筒114的移除(例如，通过接收来自一个或多个传感器137的信号)可以起到建立温度的作用(例如，当循环处于期望温度时，用户可以移除料筒114以设定期望温度)。然后，用户可以将料筒114与蒸发器装置本体101重新接合，以允许蒸发器100与由控制器105控制的加热器一起使用，该加热器与所选温度设定一致。可以通过蒸发器装置本体101上的一个或多个指示器来指示多个温度设定。如上所述，压力传感器可以用于检测抽吸的开始、结束或继续中的任何一种。
与当前主题的实施方式一致的蒸发器装置100还可以包括一个或多个输出装置115。如本文所使用的输出装置115可以指光学的(例如，LED，显示器等)、触觉的(例如，振动等)或声音(例如压电等)反馈部件等，或其某种组合。
与当前主题的实施方式一致的包括料筒114的蒸发器装置100可包括一个或多个电触头(例如，引脚、板、插座、配合插座或用于与其它触头电耦合的其它特征等)，例如图1A所示的在蒸发器装置本体101上或内部的蒸发器装置本体电触头109、111、113，当料筒与蒸发器装置本体101接合时，上述电触头可接合料筒114上的互补料筒触头119、121、123(例如，引脚、板、插座、配合插座或用于与其它触头电耦合的其它特征等)。蒸发器本体101上的触头在本文中通常被称为“蒸发器本体触头”，而料筒114上的触头在本文中通常被称为“料筒触头”。在当前主题的实施方式中，这些触头可用于将能量从电源103提供给加热器118，其中加热器118包括在料筒114中。例如，当料筒触头和蒸发器本体触头通过将料筒114与蒸发器装置本体101耦合而分别接合时，可以形成电路，以允许控制从蒸发器装置本体101中的电源103到料筒114中的加热器118的电流。蒸发器装置本体101中的控制器105可以限制此电流，以控制加热器118加热料筒114中容纳的可蒸发材料所处的温度。
尽管示出了三个蒸发器装置本体触头109、111、113和三个料筒触头119、121、123，但是当前主题的某些实施方式可以仅使用每种类型触头中的两个来完成电路，该电路可以用于从电源103到加热器118的电力输送，以及可选地还用于测量加热器中加热元件的温度(例如，通过短暂而间歇地中断流向加热元件的电流，在这些短暂中断期间测量加热元件的电阻，并使用热阻系数从测得的电阻中获得温度)和/或在可选标识器138和控制器105之间传输数据。替代地或附加地，可以包括附加触头(例如，可选触头113和123)用于数据传递、温度测量、压力传感器测量(例如，当控制器105在蒸发器装置本体101中时，如果压力传感器包括在料筒上)。
气流路径(图1E中的150)可将空气引导至加热器，在此处空气与来自储存器120的蒸发后的可蒸发材料混合，从而生成可吸入的气雾剂，以通过吸嘴144输送给用户，吸嘴也可以是料筒114的一部分。在一些示例中，气流路径150可以在料筒114的外表面与蒸发器装置本体101上的料筒接收器的内表面之间传递，下文将进一步所述。
可以使用任何兼容的电触头，包括引脚(例如，弹簧针)、板等。另外，如下所述，在当前主题的一些实施方式中，通过一个或多个电触头在蒸发器装置本体101和料筒114之间提供单向或双向通信，该电触头可包括用于从电源103向加热器118提供能量的电触头，加热器118可以包括加热元件，例如电阻加热元件。料筒114和蒸发器装置本体101可以例如通过使料筒114的壳体的一部分与蒸发器装置本体101和/或蒸发器壳体以机械连接(例如，卡扣配合和/或摩擦配合)接合而可移除地联接在一起。替代地或附加地，料筒114和蒸发器装置本体101可以磁性地耦合或经由某个其它的联接或接合机构而联接。如同两种或多种连接类型的组合，其它连接类型也在当前主题的范围内。
图1B至图1F示出了具有蒸发器装置本体101和料筒114的蒸发器100的示例。图1B示出的是两个部件未连接，图1C示出的是两个部件连接。图1D示出了组合的蒸发器装置本体101和料筒114的等距立体图，图1E和图1F从两个不同的视角示出了单独的料筒114。图1B-1F组合地示出了示例性的基于料筒的蒸发器装置，其包括图1中大体示出的许多特征。包括本文所述的一些或全部特征的其它配置也在当前主题的范围内。图1D示出了具有联接到蒸发器装置本体的料筒接收器中的料筒114的蒸发器装置100。除了料筒114的可插入地接收从而隐匿在料筒接收器152中不可见的部分154之外，料筒114和/或蒸发器装置本体101还可以包括当料筒114可插入地接收在料筒接收器152中时允许料筒114的某个部分158可见的特征。料筒的保持可见的部分158可以包括透明、半透明等的表面，通过该表面，至少可以分辨出料筒114的储存器120中可蒸发材料的水平。
图1E还示出了气流路径150的示例，该气流路径150用于使空气由用户从料筒114的外部抽吸经过加热器118(例如，通过包括或包含加热器118的蒸发室)并到达吸嘴144用于输送可吸入气雾剂。吸嘴可以可选地具有多个开口，可吸入气雾剂通过所述多个开口被输送。例如，料筒接收器152可存在于蒸发器装置本体101的一端，使得料筒114的可插入端154可以可插入地接收在料筒接收器152中。当将料筒可插入部154完全插入料筒接收器152中时，料筒接收器152的内表面形成气流路径150的一部分的一个表面，并且料筒可插入部154的外表面形成气流路径的该部分的另一表面。
如图1E所示，该结构导致空气围绕料筒可插入部154向下流动到料筒接收器152中，然后当其朝着蒸发室和加热器118进入料筒主体时，在绕过料筒114的插入端(例如，与包括吸嘴144的一端相反的一端)之后，沿相反方向返回。空气流动路径150随后穿过料筒114的内部，例如经由一根或多根管或内部通道行进到形成在吸嘴144中的一个或多个出口156。对于具有非圆柱形形状的料筒144，吸嘴114同样可以是非圆柱形的，并且可以在吸嘴中形成多于一个的出口156，其可选地沿着料筒114的两个横轴中的较长轴成一条线布置，其中，料筒的纵轴沿着料筒114被移动以可插入地接收或以其它方式联接到蒸发器装置本体101的方向定向，并且两个横轴彼此垂直并且与纵轴垂直。
图1F示出了与当前主题一致的可以包括在料筒114中的附加特征。例如，料筒114可包括设置在可插入部154上的两个料筒触头119、121，可插入部154配置为被插入到蒸发器装置本体101的料筒接收器152中。这些料筒触头119、121可以可选地都是单片金属的一部分，该单片金属形成连接到电阻加热元件的两端之一的导电结构159、161。这两个导电结构可以可选地形成加热室的相对侧，并且还可以用作隔热罩和/或散热器，以减少热量向料筒114的外壁的传递。图1F还示出了料筒114内的中心管162，该中心管162限定了在两个导电结构159、161之间形成的加热室和吸嘴144之间的气流路径150的一部分。
如上所述，料筒114和可选的蒸发器装置本体101可以可选地是非圆形的横截面，能够想到各种长圆(例如，正交于蒸发器装置100的纵轴的两个横轴之一长于另一横轴)的横截面形状，包括近似矩形、近似菱形、近似三角形或梯形、近似椭圆形等。本领域普通技术人员能够很好地理解，在本文中使用“近似”意味着横截面形状的任何顶点不必是尖锐的，反而可以具有非零的曲率半径，并且这些顶点之间的任何表面都不必完全是平面，反而可以具有非无限的曲率半径。
图2A至图2C涉及一种当前主题的示例性实施方式，其中蒸发器装置不是基于料筒的。图2A示出了一种蒸发器装置200的示意图，其不使用料筒(但是仍可以可选地接收料筒)，但是可以替代地(或附加地)被构造为与散叶材料或某种其它可蒸发材料(例如，固体、蜡等)一起使用。图2A中的蒸发器装置200可配置成在烤箱220(例如，蒸发室)中接收可蒸发材料，例如松散的可蒸发材料、蜡和/或某种其它液体或固体可蒸发材料。与图1A-1E中所示的使用料筒114的蒸发器装置100中存在的那些元件相似的许多元件也可以被包括作为不需要使用料筒的蒸发器装置200的一部分。例如，蒸发器装置200可以在一个壳体中包括控制电路105，该控制电路105可以包括电力控制电路和/或无线电路207和/或存储器125。壳体内的电源103(例如，电池，电容器等)可以由充电器133充电(并且可以包括未示出的充电控制电路)。蒸发器装置200还可包括一个或多个输出装置115以及带有传感器137的一个或多个输入装置117，其可以包括以上关于基于料筒的蒸发器装置100所讨论的一个或多个传感器。另外，蒸发器装置200可包括一个或多个加热器118，其加热蒸发室，该蒸发室可以是烤箱220或其它加热室。可以使用加热器118的电阻来控制加热器118以确定加热器的温度，例如，通过使用加热器的电阻率温度系数。吸嘴144也可以包括在这种蒸发器装置200中，用于将产生的可吸入气雾剂输送给用户。图2B示出了具有蒸发器装置本体101的示例性蒸发器装置200的侧部等距立体图。在图2C的底部等距立体图中，示出了盖子230从蒸发器本体201移除，露出了烤箱/蒸发室220。
当前主题可以应用于蒸发器装置，该蒸发器装置加热起源于植物叶子或其它植物成分的材料，以提取植物特定风味的芳香族化合物和其它产品作为蒸汽。可以将这些植物材料切碎并与各种植物产品(包括烟草)混合成均质的结构体，在这种情况下，可以生产尼古丁和/或尼古丁化合物并以气雾剂形式输送给这种蒸发器装置的用户。均质的结构体还可以包括可蒸发的液体，例如丙二醇和甘油，以增强加热时的蒸汽密度和产生的气雾剂。为了避免产生不希望的有害或潜在有害的成分(HPHC)，蒸发器装置可以包括具有温度控制的加热器。这些蒸发器装置，即上述加热植物叶子或均质结构体从而将温度保持在低于燃烧水平，通常被称为加热非燃烧(HNB)装置。
图3示出了表示与本文中描述的当前主题的实施方式一致的用于控制由蒸发器装置提供的气雾剂输出率的系统300的框图。系统300包括加热器310(例如，电阻加热元件)、电路320和电池340(或其它电源)。电路320(例如，印刷电路板)可以包括用于测量加热器310的温度的温度测量电路322、用于测量蒸发器装置的空气流动路径中的流率的流量测量电路324以及放大从控制器334到加热器310的功率信号的FET 326。
在当前主题的一些实施方式中，温度测量电路322可以实施TCR相关电阻测量以测量加热器310的温度。在其它实施方式中，温度测量电路322可以合并热敏电阻、热电偶、和/或用于测量加热器310的温度的红外(IR)传感器。
在当前主题的一些实施方式中，流量测量电路324可以包括在蒸发器的空气流动路径中的流量传感器，以测量加热器310所定位的空气流动路径中的流率。在其它实施方式中，可以用各种类型的压力传感器来测量流率，例如绝对压力传感器、相对压力传感器、热线风速计和/或桨轮。在某些情况下，可以使用具有明确定义的已知空气限制的压力传感器来估算流率。在其它情况下，可以计算蒸发器装置的空气限制和/或其它已知的或可测量的特性，并将其用于确定或估计流率。在其它实施例中，不需要流率测量或估计。例如，流率对于确定以给定的抽吸或随时间推移输送的可蒸发材料的总质量不是必需的，但是对于计算给定体积的空气中可吸入气雾剂的浓度可能是必需的。
在当前主题的一些实施方式中，来自蒸发器装置的瞬时气雾剂产量可以由算法确定和/或预测，该算法使用作为输入的功率、加热器310的温度、和/或经过加热器310的空气的流率的流量测量值，以预测加热器处的蒸发率。可替代地，可以通过测量和/或预测在短的采样周期(例如，＜100ms)内由加热器蒸发的材料的量来测量和/或预测来自蒸发器的瞬时气雾剂产量。
继续参考图3，微控制器330包括气雾剂产量预测器332和控制器334。预测器332使用接收到的表示对加热器310的电力输送、加热器310的温度(来自温度测量电路312)和/或经过加热器310的空气流率(来自流量测量电路324)的输入来预测在加热器310处可蒸发材料的蒸发量。
控制器334实施控制定律，其中响应于可蒸发材料的预测蒸发量(由预测器电路332预测)，控制到加热器310的电力输送。在一些实施方式中，对电力输送的控制包括增大或减小向加热器310的电力输送，从而产生目标气雾剂产量。
控制定律使用气雾剂产量测量值(例如，来自预测器332的可蒸发材料的预测蒸发量)作为控制信号来衰减输送到加热器310的电量。控制器334可以设置用于瞬时气雾剂产量的控制目标与流量传感器(例如，流量测量电路314)测量的流率成正比。替代地可以将控制目标设置为常数或用户可调参数。可以在抽吸过程中、连续抽吸过程中或响应于其它用户的行为、喜好和/或目标来调整瞬时气雾剂的控制目标。例如，用户可以将以下一项或多项设置为期望的输出目标：期望的蒸发率(例如1mg/s)，每特定时间段所期望的抽吸次数和/或要实现每日目标(例如，早上的特定目标，晚上的另一个目标，等等)的特定程序。根据当前主题的实施方式，控制定律可以被实施为反馈回路的一部分，以控制向加热器的电力输送以实现期望的(例如，设定点，阈值，目标等)质量输出率，用户可以对其进行配置或不配置。
另外，根据本文所述的具体实施方式来实现控制定律的蒸发器装置可以相应地调节质量输出率以响应用户行为(例如，通过利用用户样本和一个或多个装置的历史)。因此，可以根据一天中的时间，一周中的一天等自动地调节质量输出率。
在一些实施方式中，除了质量输出控制定律以外，还可以协力实施温度控制定律。如本文所述，质量输出控制定律规定了实现恒定质量输出的电量。温度控制定律确定维持温度所需的电量。根据一些实施方式，较小的电量值被提供给加热器，以避免超过某个温度的风险。通过确保不超过某个预定的温度，这可以作为一种保护特征。
参考图4，过程流程图400示出了方法的特征，其可以可选地包括以下的一些或全部。在410处，接收输入，这些输入代表到加热器310的电力输送、加热器310的温度和/或经过加热器310的空气的流率。
在420处，执行使用接收到的输入的算法以预测加热器处可蒸发材料的蒸发量。例如，预测在加热器处的可蒸发材料的蒸发量可以包括基于电和热性质(例如，施加到加热元件的电力或能量，和材料即将蒸发之前和蒸发时的温度)确定蒸汽和/或蒸汽中的材料的量。其它方法也是可能的。
在430处，响应于可蒸发材料的预测蒸发量来控制到加热器的电力输送。例如，对电力输送的控制可以包括增加或减小向加热器310的瞬时电力输送，从而产生目标气雾剂产量(例如，期望的输出率)。在一些实施方式中，可以通过脉冲宽度调制(PWM)从电源(例如，电池)到加热器中的电流来调制电力输送。可以通过比例积分微分(PID)控制定律确定要输送的电量。例如，可以预先定义目标质量蒸发率设定点(例如，目标气雾剂产量)，例如可以将其包含在存储器中。目标质量蒸发率(例如，目标气雾剂产量)和预测的蒸发量之间的误差可以例如通过计算目标蒸发量和预测的蒸发量之间的差来计算。可以基于以下一项或多项来调整电力：误差的函数；来自先前预测的误差历史的总和(例如，迭代)；和/或从先前预测到当前预测的误差变化。可以在一些实施方式中使用用于调制功率的附加方法和附加控制定律，以将输送的电量控制为适当的电量。
本文所述主题的一个或多个方面或特征可以实现为数字电子电路、集成电路、专门设计的专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)计算机硬件、固件、软件、和/或其组合。这些各个方面或特征可以包括在一个或多个计算机程序中的实施，该程序可以在包括至少一个可编程处理器、至少一个输入设备和至少一个输出设备的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用的或通用的，其被连接以从存储系统接收数据和指令和向存储系统发送数据和指令。可编程系统或计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远离，并且通常通过通信网络进行交互。客户端和服务器之间的关系是通过在相应计算机上运行并彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序产生的。
这些计算机程序(也可以称为程序、软件、软件应用程序、应用程序、组件或代码)包括用于可编程处理器的机器指令，并且可以以高级程序语言、面向对象的编程语言、功能性编程语言、逻辑编程语言和/或汇编/机器语言来实现。如本文中所使用的，术语“机器可读介质”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/数据的任何计算机程序产品、设备和/或装置，例如磁盘、光盘、存储器和可编程逻辑设备(PLD)，其包括接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。机器可读介质可以非暂时性地存储这样的机器指令，例如非暂时性固态存储器或磁性硬盘驱动器或任何等效存储介质。机器可读介质可以替代地或附加地以瞬时方式存储这种机器指令，例如处理器缓存或与一个或多个物理处理器核相关联的其它随机存取存储器。
为了提供与用户的交互，本文描述的主题的一个或多个方面或特征可以在具有显示设备、键盘和点击设备的计算机上实施，该显示设备例如为阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)监视器，用于向用户显示信息，点击设备例如为鼠标或跟踪球，用户可以通过它们向计算机提供输入。也可以使用其它种类的装置来提供与用户的交互。例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感觉反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且可以以任何形式接收来自用户的输入，包括但不限于声音、语音或触觉输入。其它可能的输入设备包括但不限于触摸屏或其它触敏设备，例如单点或多点电阻或电容触控板、语音识别硬件和软件、光学扫描仪、光学指示器、数字图像捕获装置以及相关解释软件等。
在以上描述和权利要求中，可能出现诸如“至少一个”或“一个或多个”之类的短语，其后是元素或特征的组合列表。术语“和/或”也可以出现在两个或更多个元素或特征的列表中。除非其上下文隐含地或明显地表示矛盾，否则该短语旨在表示单独列出的任何元件或特征，或者表示与任何其它记载的元件或特征组合的任何记载的元件或特征。例如，短语“A和B中的至少一个；”“A和B中的一个或多个；”以及“A和/或B”均旨在表示“单独A，单独B，或A和B一起”。类似的解释也适用于包含三个或更多项目的列表。例如，短语“A，B和C中的至少一个；”“A，B和C中的一个或多个；”以及“A，B和/或C”均旨在表示“单独A，单独B，单独C，A和B一起，A和C一起，B和C一起，或A和B和C一起”。上面和权利要求中的术语“基于”的使用旨在表示“至少部分地基于”，从而也允许未记载的特征或元件。
根据期望的结构，本文描述的主题可以在系统、装置、方法和/或物品中实施。前述描述中阐述的实施方式并不代表与本文所述主题一致的所有实施方式。相反，它们仅仅是与所描述的主题有关方面一致的一些示例。尽管上面已经详细描述了一些变型，但是其它修改或添加是可能的。特别地，除了本文阐述的那些特征和/或变化之外，还可以提供其它特征和/或变化。例如，上述实施方式可以针对所公开特征的各种组合和子组合和/或以上所公开的若干其它特征的组合和子组合。另外，附图中描绘的和/或本文中描述的逻辑流程不一定需要所示的特定顺序或连续顺序来实现期望的结果。其它实施方式可以在所附权利要求的范围内。

Claims (21)

1.一种蒸发器装置，包括：
电阻加热元件；
电路，其配置为控制从电源到电阻加热元件的电力输送，电阻加热元件配置为向可蒸发材料提供热量以使可蒸发材料蒸发成流动的空气流以形成夹带的气雾剂；和
控制器，其配置为执行包括以下的操作：
接收表示向电阻加热元件的电力输送、电阻加热元件的温度和/或经过电阻加热元件的空气流率的输入；
使用接收到的输入预测在电阻加热元件处可蒸发材料的蒸发量；和
响应于可蒸发材料的预测蒸发量，控制向电阻加热元件的电力输送，该控制包括增大或减小向加热元件的瞬时电力输送，使得产生目标气雾剂产量。
2.根据权利要求1所述的蒸发器装置，其中，所接收的表示经过电阻加热元件的空气流率的输入由流量传感器、压力传感器和/或表示蒸发器装置的空气限制的一个或多个测量特性来确定。
3.根据权利要求1所述的蒸发器装置，其中，所述目标气雾剂产量与所述流率成比例。
4.根据权利要求1所述的蒸发器装置，其中，所述目标气雾剂产量是所述流率的函数。
5.根据权利要求1所述的蒸发器装置，其中，所述目标气雾剂产量包括预定常数或用户可调节参数。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的蒸发器装置，其中，所述用户可调节参数包括基于期望的蒸发率、期望的抽吸次数、特定的时间段、和/或每日输出目标的期望输出目标。
7.根据权利要求1所述的蒸发器装置，其中，所述目标气雾剂产量被调节以响应一个或多个用户和/或一个或多个蒸发器装置的一个或多个用户行为。
8.根据权利要求1所述的蒸发器装置，其中，控制向电阻加热元件的电力输送进一步响应维持电阻加热元件的预定温度所需的电量。
9.根据权利要求1所述的蒸发器装置，其中，控制向加热元件的电力输送包括选择电力输送，使得加热元件温度保持低于预定温度。
10.根据权利要求1所述的蒸发器装置，其中，预测蒸发量包括使用所接收的输入来执行算法。
11.一种方法，包括：
接收表征向蒸发器装置的电阻加热元件的电力输送、电阻加热元件的温度和/或经过电阻加热元件的空气流率的数据；
使用所接收的数据预测位于电阻加热元件处的可蒸发材料的蒸发量；和
响应于可蒸发材料的预测蒸发量，控制向电阻加热元件的电力输送，该控制包括增大或减小向加热元件的瞬时电力输送，使得产生目标气雾剂产量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所接收的表征经过电阻加热元件的空气流率的数据由流量传感器、压力传感器和/或表示蒸发器装置的空气限制的一个或多个测量特性来确定。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述目标气雾剂产量与所述流率成比例。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述目标气雾剂产量是所述流率的函数。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述目标气雾剂产量包括预定常数或用户可调节参数。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，所述用户可调参数包括基于期望的蒸发率、期望的抽吸次数、特定的时间段和/或每日输出目标的期望输出目标。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，调节所述目标气雾剂产量以响应一个或多个用户和/或一个或多个蒸发器装置的一个或多个用户行为。
18.根据权利要求11所述的方法，其中，控制向电阻加热元件的电力输送进一步响应维持电阻加热元件的预定温度所需的电量。
19.根据权利要求11所述的方法，其中，控制向加热元件的电力输送包括选择电力输送，使得加热元件温度保持低于预定温度。
20.根据权利要求11所述的方法，其中，预测蒸发量包括使用所接收的数据来执行算法。
21.根据权利要求11所述的方法，其中，所述蒸发器装置包括电阻加热元件；以及配置为控制从电源到电阻加热元件的电力输送的电路，电阻加热元件配置为向可蒸发材料提供热量以使可蒸发材料蒸发成流动的空气流以形成夹带的气雾剂。
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