CN112806610B - 气雾生成装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种气雾生成装置及控制方法，其中气雾生成装置包括：磁场发生器，被配置为产生交变磁场；感受器，被配置为被交变磁场穿透而发热，进而对可抽吸材料进行加热；温度传感器，被配置为感测感受器的操作温度；电路，接收操作温度并根据该操作温度驱动磁场发生器产生交变磁场，以及当电路在接收操作温度时中断驱动。采用以上气雾生成装置和控制方法，在温度传感器的采样的过程中，一方面避免了在温度传感器中产生感应电流造成对感测信号的干扰；另一方面则避免在温度采样的过程中温度传感器自身感应发热，影响温度检测。

Description

气雾生成装置及控制方法

技术领域

本发明实施例涉及加热不燃烧烟具技术领域，尤其涉及一种气雾生成装置及控制方法。

背景技术

烟制品(例如，香烟、雪茄等)在使用过程中燃烧烟草以产生烟草烟雾。人们试图通过制造在不燃烧的情况下释放化合物的产品来替代这些燃烧烟草的制品。

此类产品的示例为加热装置，其通过加热而不是燃烧材料来释放化合物。例如，该材料可为烟草或其他非烟草产品，这些非烟草产品可包含或可不包含尼古丁。作为另一示例，现有技术提出了一种电磁感应加热式的加热装置，其构造可参见图1所示；当烟制品1被接收在加热装置内时，感受器2被感应线圈3产生的交变磁场穿透从而感应发热，进而对烟制品1进行加热。在加热的过程中为了便于实时监测对烟制品1加热的温度，加热装置采用一与感受器2紧密贴合的温度传感器4感测感受器2的实时操作温度，并根据温度传感器4感测的结果调节感应线圈3产生的交变磁场的参数，使感受器2处于适当的加热温度范围。

以上温度传感器4的温度检测实施中，一方面由于温度传感器4通常自身采用热敏电阻金属材质制备，在交变磁场下自身会产生热量；另一方面金属材质制备的温度传感器4和感受器2各自产生感应电流，影响温度传感器4输出的感测信号，影响感测信号的准确性。

发明内容

为了解决现有技术中的加热装置温度检测准确性的问题，本发明实施例提供一种能准确检测感受器温度的气雾生成装置及控制方法。

基于以上目的，本发明一实施例提出的气雾生成装置，被配置为加热可抽吸材料生成气溶胶，包括：

腔室，用于接收所述可抽吸材料的至少一部分；

磁场发生器，被配置为产生交变磁场；

感受器，被配置为被所述交变磁场穿透而发热，进而对接收在所述腔室内的可抽吸材料进行加热；

温度传感器，被配置为感测所述感受器的操作温度；

电路，被配置为接收所述操作温度并根据该操作温度驱动所述磁场发生器产生所述交变磁场，以及当所述电路接收所述操作温度时中断所述驱动。

在优选的实施中，所述电路被配置为间歇性地驱动所述磁场发生器产生间歇性地交变磁场，并在所述间歇性驱动的间隔接收所述操作温度。

在优选的实施中，所述电路包括：

信号接收模块，被配置为接收所述操作温度；

MCU控制器，被配置为根据所述操作温度驱动所述磁场发生器产生所述交变磁场，并在当所述信号接收模块接收所述操作温度时中断所述驱动。

在优选的实施中，所述信号接收模块包括运算放大器；该运算放大器的采样输入端与所述温度传感器连接、结果输出端与所述MCU控制器连接，进而通过采样输入端接收所述操作温度，并经运算处理后发送至所述MCU控制器。

在优选的实施中，所述电路还包括用于供电的直流电芯；

所述运算放大器的基准输入端与所述直流电芯的电压输出端连接；或，所述运算放大器的基准输入端接地。

在优选的实施中，所述磁场发生器包括电感线圈；

所述电路还包括：

电容，用于与所述电感线圈组成LC振荡器；

桥电路，用于根据所述MCU控制器的驱动向所述LC振荡器提供脉冲电压，以使所述LC振荡器振荡。

在优选的实施中，所述温度传感器是具有正向或负向的电阻温度系数的导电轨迹。

在优选的实施中，所述电路被配置为根据所述操作温度驱动所述磁场发生器按照一定的振幅、频率、占空比或相位产生交变磁场，以将所述感受器的温度维持在预设温度范围。

在优选的实施中，所述电路被配置为当所述操作温度等于或超过预设阈值时中断驱动所述磁场发生器产生交变磁场，并当所述操作温度再次低于所述预设阈值时恢复所述驱动。

本发明一实施例还进一步提出一种气雾生成装置的控制方法，所述气雾生成装置包括：

腔室，用于接收所述可抽吸材料的至少一部分；

磁场发生器，被配置为产生交变磁场；

感受器，被配置为被所述交变磁场穿透而发热，进而对接收在所述腔室内的可抽吸材料进行加热；

所述方法步骤包括：

提供用于感测所述感受器的操作温度的温度传感器；

接收所述温度传感器感测的操作温度并根据该操作温度驱动所述磁场发生器产生所述交变磁场；以及在当接收所述操作温度时中断所述驱动。

采用以上气雾生成装置和控制方法，在温度传感器的采样的过程中，一方面避免了在温度传感器中产生感应电流造成对感测的干扰；另一方面则避免在温度采样的过程中温度传感器自身感应发热，影响温度检测。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是现有技术的电磁感应加热式的加热装置的示意图；

图2是本发明一实施例提供的气雾生成装置的示意图；

图3是图2中管状支架的剖面结构示意图；

图4是图2中电路在一个实施例的结构示意图；

图5是图4中信号接收模块一个实施例的示意图；

图6是图4中DC/AC转换模块一个实施例的示意图；

图7是图6中MCU控制器向半桥驱动器发送的控制信号的示意图；

图8是又一个实施例提出的温度传感器的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行更详细的说明。

本发明一实施例提出的气雾生成装置，其构造参见图2所示，包括：

腔室，可抽吸材料A例如烟支可移除地接收在腔室内；

作为磁场发生器的电感线圈L，用于在交变电流下产生交变磁场；

感受器30，至少一部分在腔室内延伸，并被配置为与电感线圈L感应耦合，在被交变磁场穿透下发热，进而对可抽吸材料A进行加热，使可抽吸材料A的至少一种成分挥发，形成供抽吸的气溶胶；

电芯10，为可充电的直流电芯，可以提供直流电压和直流电流；

电路20，通过电连接到可充电的电芯10，并将电芯10输出的直流，转变成具有适合频率的交流再供应到电感线圈L。

根据产品使用中的设置，电感线圈L可以包括绕成螺旋状的圆柱形电感器线圈，如图2中所示。绕成螺旋状的圆柱形电感线圈L可以具有范围在大约5mm到大约10mm内的半径r，并特别地半径r可以大约为7mm。绕成螺旋状的圆柱形电感线圈L的长度可以在大约8mm到大约14mm的范围内，电感线圈L的匝数大约8匝到15匝的范围内。相应地，内体积可能在大约0.15cm³至大约1.10cm³的范围内。

在更加优选的实施中，电路20供应到电感线圈L的交变电流的频率介于80KHz～400KHz；更具体地，所述频率可以在大约200KHz～300KHz的范围。

在一个优选的实施例中，电芯10提供的直流供电电压在约2.5V至约9.0V的范围内，电芯10可提供的直流电流的安培数在约2.5A至约20A的范围内。

在一个优选的实施例中，图2中呈插入可抽吸材料A内部进行加热的片状或销钉形状的感受器30可以具有大约12毫米的长度，大约4毫米的宽度和大约50微米的厚度，并且可以由等级430的不锈钢(SS430)制成。作为替代性实施例，感受器30可以具有大约12毫米的长度，大约5毫米的宽度和大约50微米的厚度，并且可以由等级430的不锈钢(SS430)制成。在又一个优选的实施例中，感受器30还可以被构造成圆筒状的形状；在使用时其内部空间用于接收可抽吸材料A，并通过对可抽吸材料A的外周加热的方式，生成供吸食的气溶胶。这些感受器30还可以由等级420的不锈钢(SS420)、以及含有铁镍的合金材料(比如坡莫合金)制成。

在图2所示的实施例中，气雾生成装置还包括用于布置电感线圈L和感受器30的管状支架50，如图2至图3所示，该管状支架50的材质可以包括耐高温非金属材料比如PEEK或者陶瓷等。在实施中，电感线圈L采用螺旋缠绕的方式布置在管状支架50的外壁上。

同时基于使感受器30对可抽吸材料A的加热温度处于所要求的适当温度范围，气雾生成装置还包括与感受器30紧密贴合的温度传感器40，通过对感受器30的操作温度进行实施感测并输出与操作温度相关的感测信号。

在更加优选的实施中，基于提升感受器30与温度传感器40贴合紧密性，感受器30的形状和温度传感器40的贴装部位进一步参见图2和图3所示，管状支架50内设置有沿径向方向设置的内径尺寸较管状支架50的内径相对减小的分隔部51，通过该分隔部51将管状支架50内部的空间分成上、下两个部分，分别为第一容纳部510和第二容纳部520；根据这一构造，第一容纳部510被配置为用于容纳可抽吸材料A的上述腔室，并且当可抽吸材料A容纳于第一容纳部510时，其前端抵接在分隔部51上实现支撑和保持，提供对可抽吸材料A的止动。

感受器30则对应进行构造调整，包括沿轴向方向在第一容纳部510内延伸的呈销钉或者刀片状的加热部31，当可抽吸材料A容纳于第一容纳部510内时，加热部31可以插入至可抽吸材料A内从而对可抽吸材料A的内部进行加热；同时，感受器30还包括容纳于第二容纳部520内的基座部32，该基座部32的外形与第二容纳部520适配从而接触紧密。当然基座部32用于方便感受器30安装和固定，可以较为便捷地将其在第二容纳部520内保持；同时根据这一实施方式，分隔部51上具有供加热部31贯穿的穿孔511，使加热部31的一端与基座部32连接、另一端延伸至第一容纳部510内。同时将温度传感器40也置于第二容纳部520内并与基座部32紧密贴合之后由气雾生成装置将第二容纳部520封闭，从而防止温度传感器40与基座部32之间松动保持紧密贴合的稳定性。

基于准确检测感受器30的操作温度的立意，本发明一实施例的电路20的结构参见图4所示，包括：

与温度传感器40耦合的信号接收模块21，用于接收温度传感器40的感测信号，并根据感测信号确定感受器30的操作温度；

DC/AC转换模块22，用于将从电芯10汲取的直流电流，转变成具有适合频率范围的交变电流再供应到电感线圈L；

MCU控制器23，用于根据信号接收模块21确定的感受器30的操作温度调节DC/AC转换模块22向电感线圈L供应的交变电流的参数，进一步调节电感线圈L产生的交变磁场，从而最终使感受器30对可抽吸材料A的加热温度处于所要求的适当预设的温度范围。当然，在实施中通过调节向电感线圈L供应的交变电流的参数，可以进一步调节电感线圈L产生的交变磁场的频率、振幅、占空比、相位等物理量参数中的至少一种。

具体在实施中，MCU控制器23控制信号接收模块21接收温度传感器40的感测信号时，保持使DC/AC转换模块22中断向电感线圈L供应交变电流。则在温度采样的过程中，一方面避免了在温度传感器40中产生感应电流造成对温度传感器40自身生成感测信号的干扰；另一方面则避免在温度采样的过程中温度传感器40自身存在感应发热，影响温度检测。

在一个优选的实施中，信号接收模块21的结构可以参见图5所示，主要包括运算放大器U，通过该运算放大器U接收温度传感器40的感测信号，并进行运算后输出结果。当然，在图5中运算放大器U采用的是通常的反转放大器，根据图5所示在具体的连接上：

温度传感器40由电芯10供电；

运算放大器U同样由电芯10供电；其采样输入端in+(或称同相输入端)与温度传感器40连接从而接收温度传感器40的感测信号；基准输入端in-(或称反相输入端)经电阻R2和电阻R4连接至电芯10的电压输出端用于运算中输入基准信号；最终再将运算之后的结果由输出端out输出至MCU控制器23；

当然，图5中为了保证运算放大器U在运算过程中基准信号的稳定，采用的是将基准输入端in-连接至电芯10的电压输出端的方式进行；在其他的实施中，还可以采用将基准输入端in-直接接地之后以接地电势作为运算中的基准信号。同时，信号接收模块21中通过电阻R1～R7进行常规的分压限流，使各电子器件均能获得所需的特定工作电压和正常工作电流，保证正常的工作状态。

在其他的变体实施中，信号接收模块21还可以采用通过具有接收温度传感器40的感测信号并运算处理的MCU或者电子模块等进行实施。

在一个优选的实施中，DC/AC转换模块22的结构可以参见图6所示，包括电容C，用于与电感线圈L串联，组成LC振荡器221，进而在LC振荡器221的振荡过程中产生正旋或余弦的交变电流给电感线圈L。

进一步DC/AC转换模块22还包括用于使LC振荡器221产生振荡的桥电路和驱动该桥电路的驱动器，例如图6所示的半桥电路222和半桥驱动器223，或具有相同功能的全桥电路及全桥驱动器。在本发明实施例中以半桥驱动的方式为例进行解释说明，包括：

半桥电路222，用于将电芯10输出的直流电压以脉冲的方式供应给LC振荡器221，从而使LC振荡器24振荡进而形成通过电感线圈L的交变电流；

半桥驱动器223，用于根据MCU控制器23的控制信号驱动半桥电路222向LC振荡器221以脉冲的方式供应电压。

具体根据图6中所示，该半桥电路222采用的是由第一晶体管Q1和第二晶体管Q2组成；半桥驱动器223则根据MCU控制器23的控制信号控制第一晶体管Q1和第二晶体管Q2按照一定的频次交替导通，从而供应脉冲电压。

进一步在连接方式上，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2在图中是以N-MOS管为例进行的描述，在连接上采用第一晶体管Q1的栅极与半桥驱动器223的第一信号输出端连接，漏极与电芯10的电压输出端连接，源极与LC振荡器221连接，从而根据第一驱动信号选择性导通漏极和源极，从而从电芯10汲取直流电压后，并向LC振荡器221输出。第二晶体管Q2的栅极与半桥驱动器223的第二信号输出端连接，用于接收第二驱动信号；漏极与LC振荡器221连接，源极接地，从而根据第二驱动信号选择性导通漏极和源极。半桥驱动过程中使第一晶体管Q1和第二晶体管Q2在一定的频次分别交替导通，从而使LC振荡器221的电流方向不断交替变化，产生振荡形成交流。

基于以上逆变的目的，在实施方式中MCU控制器23向半桥驱动器223发出的控制信号是间歇性的脉冲信号，参见图7所示，半桥驱动器223根据该间歇性的脉冲信号产生驱动信号从而控制半桥电路222中晶体管的交替导通或断开，产生间歇性的交变磁场。

在优选的实施中，MCU控制器23在控制信号的间歇间隔控制信号接收模块21接收温度传感器40的感测信号，间歇间隔比如图7中脉冲m1和脉冲m2之间的间隔时段(t2～t3)，从而在这一间隔时段内没有磁场生成，即可保证在对感受器30的温度监测过程中不受干扰或影响。

为了便于温度传感器40更加准确的装配和检测，在本发明的一个实施例中温度传感器40可以采用常规热电偶式的PT1000传感器。在图8所示的更加优选的实施中，温度传感器40还可以是通过打印、印刷、蚀刻、沉积、电镀等方式形成的与感受器30导热连接的导电轨迹40a。该导电轨迹40a是由具有正向或者负向的电阻温度系数的材质形成，比如铂(Pt)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)或含有它们的各种合金。导电轨迹40a是通过打印、印刷、蚀刻、沉积、电镀等方式结合在感受器30上形成导热，进而在感受器30感应发热时热量能直接从感受器30传递至导电轨迹40a使两者的温度一致或者接近一致，进一步温度的变化引起导电轨迹40a的电阻发生变化，进而即可通过测量导电轨迹40a的电阻获得感受器30的温度。

本发明又一实施例还提出一种以上气雾生成装置的控制方法，气雾生成装置的构造及组成可以参见图2至图6及以上所描述；控制方法的包括：在检测感受器30的操作温度时，使电感线圈L中断产生交变磁场。

进一步在实施中，可以采用通过向电感线圈L供应交变电流与接收温度传感器40的感测信号交替进行的方式，保持在温度检测的过程中不受磁场的干扰和影响。

在更加优选的实施中，采用在MCU控制器23向DC/AC转换模块22发出控制信号的间歇性间隔内，控制信号接收模块21接收温度传感器40的感测信号。

并且在进一步的控制方式中，当温度传感器40感测的感受器30的操作温度等于或大于一预设的阈值温度时，MCU控制器23中断向DC/AC转换模块22发出控制信号，直至当温度传感器40感测的感受器30的操作温度低于预设的阈值温度时恢复向DC/AC转换模块22发出控制信号。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但并不限于本说明书所描述的实施例，进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种气雾生成装置，被配置为加热可抽吸材料生成气溶胶，其特征在于，包括：

腔室，用于接收所述可抽吸材料的至少一部分；

电感线圈，被配置为产生交变磁场；

感受器，被配置为被所述交变磁场穿透而发热，进而对接收在所述腔室内的可抽吸材料进行加热；

温度传感器，被配置为感测所述感受器的操作温度；

电路，被配置为接收所述操作温度并根据该操作温度向所述电感线圈供应交变电流以驱动所述电感线圈产生所述交变磁场，以及当接收所述操作温度时中断所述驱动；并且控制向所述电感线圈供应交变电流与接收所述温度传感器的感测信号交替进行。

2.如权利要求1所述的气雾生成装置，其特征在于，所述电路被配置为间歇性地驱动所述电感线圈产生间歇性地交变磁场，并在所述间歇性地驱动的间隔接收所述操作温度。

3.如权利要求2所述的气雾生成装置，其特征在于，所述电路包括：

信号接收模块，被配置为接收所述操作温度；

MCU控制器，被配置为根据所述操作温度驱动所述电感线圈产生所述交变磁场，并在当所述信号接收模块接收所述操作温度时中断所述驱动。

4.如权利要求3所述的气雾生成装置，其特征在于，所述信号接收模块包括运算放大器；该运算放大器的采样输入端与所述温度传感器连接、结果输出端与所述MCU控制器连接，进而通过采样输入端接收所述操作温度，并经运算处理后发送至所述MCU控制器。

5.如权利要求4所述的气雾生成装置，其特征在于，所述电路还包括用于供电的直流电芯；

所述运算放大器的基准输入端与所述直流电芯的电压输出端连接；或，所述运算放大器的基准输入端接地。

6.如权利要求3至5任一项所述的气雾生成装置，其特征在于，所述电感线圈包括电感线圈；

所述电路还包括：

电容，用于与所述电感线圈组成LC振荡器；

桥电路，用于根据所述MCU控制器的驱动向所述LC振荡器提供脉冲电压，以使所述LC振荡器振荡。

7.如权利要求1至5任一项所述的气雾生成装置，其特征在于，所述温度传感器是具有正向或负向的电阻温度系数的导电轨迹。

8.如权利要求1至5任一项所述的气雾生成装置，其特征在于，所述电路被配置为根据所述操作温度驱动所述电感线圈按照一定的振幅、频率、占空比或相位产生交变磁场，以将所述感受器的温度维持在预设温度范围。

9.如权利要求1至4任一项所述的气雾生成装置，其特征在于，所述电路被配置为当所述操作温度等于或超过预设阈值时中断驱动所述电感线圈产生交变磁场，并当所述操作温度再次低于所述预设阈值时恢复所述驱动。

10.一种气雾生成装置的控制方法，所述气雾生成装置包括：

腔室，用于接收可抽吸材料的至少一部分；

电感线圈，被配置为产生交变磁场；

感受器，被配置为被所述交变磁场穿透而发热，进而对接收在所述腔室内的可抽吸材料进行加热；

其特征在于，所述方法步骤包括：

提供用于感测所述感受器的操作温度的温度传感器；

接收所述温度传感器感测的操作温度并根据该操作温度向所述电感线圈供应交变电流以驱动所述电感线圈产生所述交变磁场，以及在当接收所述操作温度时中断所述驱动；并且控制向所述电感线圈供应交变电流与接收所述温度传感器的感测信号交替进行。