CN113439881A - 气溶胶生成装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及烟具领域，提供了一种气溶胶生成装置及其控制方法，所述方法包括：确定加热器在预设时间内加热所产生的总能量，根据所述加热器在预设时间内加热所产生的总能量进行干烧检测；其中，所述预设时间大于或等于所述加热器的温度从初始温度上升到预设目标温度的持续时间。本申请通过加热器在预设时间内加热所产生的总能量进行干烧检测；避免了当烟支没有插入气溶胶生成装置时加热器处于干烧状态，导致发热部件损坏的问题，提升了用户体验。

Description

气溶胶生成装置及其控制方法

技术领域

本申请涉及烟具技术领域，尤其涉及一种气溶胶生成装置及其控制方法。

背景技术

诸如香烟、雪茄等物品在使用期间燃烧烟草以产生烟草烟雾。已经尝试通过产生在不燃烧的情况下释放化合物的产品来为这些燃烧烟草的物品提供替代物。此类产品的示例是所谓的加热不燃烧产品，也称之为烟草加热产品或烟草加热设备，该产品或设备通过加热材料而不燃烧材料来释放化合物。材料例如可为烟草或其他非烟草产品或组合，诸如，可包含或可不包含尼古丁的共混的混合物。

用户在抽吸时，需要启动加热器将气溶胶生成基质直接由环境温度加热至可形成蒸发物的气溶胶生成温度。气溶胶生成温度一般为200℃～400℃，为了让用户体验佳，即时或及时吸到气溶胶，需要短时间内从环境温度达到气溶胶生成温度，对加热及供电部件的功率要求很高，这会带来一些问题。

以某品牌的按键启动电阻加热器的加热杆为例，当用户没有将烟支插入到加热杆中时，若按压按键或者误触按键，使得加热杆启动电阻加热器进行加热。此时，电阻加热器处于高温工作的状态，加热杆内没有烟支为其传导热量，发热部件处于干烧的状态，容易损坏发热部件，导致加热杆的使用寿命大幅度的衰减。

发明内容

本申请提供一种气溶胶生成装置及其控制方法，旨在解决如何对气溶胶生成装置进行干烧检测。

本申请第一方面提供了一种气溶胶生成装置的控制方法，所述气溶胶生成装置包括用于对气溶胶形成基质进行加热以产生气溶胶的加热器；所述方法包括：

确定加热器在预设时间内加热所产生的总能量，根据所述加热器在预设时间内加热所产生的总能量进行干烧检测；其中，所述预设时间大于或等于所述加热器的温度从初始温度上升到预设目标温度的持续时间。

本申请第二方面提供了一种气溶胶生成装置，所述气溶胶生成装置包括加热器以及控制器，所述控制器被配置成用于执行第一方面所述的气溶胶生成装置的控制方法。

本申请提供的气溶胶生成装置的控制方法，避免了当烟支没有插入气溶胶生成装置时加热器处于干烧状态，导致发热部件损坏的问题，提升了用户体验。

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是本申请实施方式提供的气溶胶生成装置结构示意图；

图2是本申请实施方式提供的烟支结构示意图；

图3是本申请实施方式提供的加热器的预热曲线示意图；

图4是本申请实施方式提供的气溶胶生成装置的控制方法流程示意图；

图5是本申请实施方式提供的气溶胶生成装置的控制方法另一流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1是本申请实施方式提供的气溶胶生成装置结构示意图。

如图1所示，气溶胶生成装置10包括电池101、控制器102以及加热器103。此外，气溶胶生成装置10具有壳体所限定的内部空间，气溶胶生成物品(例如烟支)可以插入到气溶胶生成装置10的内部空间中。

在图1中仅示出与本实施例相关的气溶胶生成装置10的元件。相应地，与该实施例有关的本领域技术人员应理解，气溶胶生成装置10中可以还包括除了图1中所示的元件之外的通用元件。

电池101提供用于操作气溶胶生成装置10的电力。例如，电池101可以提供电力以对加热器103进行加热，并且可以提供操作控制器102所需的电力。此外，电池101可以提供操作气溶胶生成装置10中所提供的显示器、传感器、电机等所需的电力。

电池101可以是但不限于磷酸铁锂(LiFePO4)电池。例如，电池101可以是钴酸锂(LiCoO2)电池或钛酸锂电池。电池101可以是可反复充电电池或一次性电池。

当烟支插入到气溶胶生成装置10中时，通过电池101提供的电力气溶胶生成装置10对加热器103进行加热。加热器103使烟支中的气溶胶形成基质的温度升高以生成气溶胶。所生成的气溶胶通过烟支的滤嘴段传递给用户抽吸。然而，即使在烟支并未插入气溶胶生成装置10中的情况下，气溶胶生成装置10也可以对加热器103进行加热。

加热器103可以为中心加热方式(通过加热体或发热体的外周与气溶胶形成基质接触)和外围加热方式(加热体或发热体包裹气溶胶形成基质)，加热器103还可以为通过热传导、电磁感应、化学反应、红外作用、共振、光电转换、光热转换中的一种或几种方式对气溶胶形成基质进行加热生成可供吸食的气溶胶。

控制器102可以控制气溶胶生成装置10的整体操作。详细地说，控制器102不仅控制电池101和加热器103的操作，而且还控制气溶胶生成装置10中其它元件的操作。此外，控制器102可以通过检查气溶胶生成装置10的元件的状态来确定气溶胶生成装置10是否可以进行操作。

控制器102包括至少一个处理器。处理器可以包括逻辑门阵列，或可以包括通用微处理器和存储微处理器中可执行的程序的存储器的组合。此外，本领域技术人员应理解，控制器102可以包括另一类型的硬件。

例如，控制器102可以控制加热器103的操作。控制器102可以控制提供给加热器130的电力的量和给加热器103持续提供电力的时间，从而使得加热器103被加热到预定的温度或保持适当的温度。此外，控制器102可以检查电池101的状态(例如电池101的剩余电量)，并且如果必要，则可以生成通知信号。

此外，控制器102可以检查用户是否进行抽吸以及抽吸强度，并且可以对抽吸的数量进行计数。此外，控制器102可以检查气溶胶生成装置10持续进行操作的时间。

除了电池101、控制器102和加热器103之外，气溶胶生成装置10还可以包括通用元件。

例如，气溶胶生成装置10可以包括用于输出视觉信息的显示器或用于输出触觉信息的电机。例如，当气溶胶生成装置10中包括显示器时，控制器102可以向用户发送关于气溶胶生成装置10的状态的信息(例如是否可以使用气溶胶生成装置10)、关于加热器103的信息(例如预热开始，正执行预热，或预热完成)、关于电池101的信息(例如电池101的剩余电量、是否可以使用电池101)、与气溶胶生成装置10的重置有关的信息(例如重置时间、正执行重置、或重置完成)、与气溶胶生成装置10的清洁有关的信息(例如清洁时间、需要清洁、正执行清洁、或清洁完成)、与气溶胶生成装置10的充电有关的信息(例如需要充电、正执行充电、或充电完成)、与抽吸有关的信息(例如抽吸的次数、抽吸结束通知)、或与安全有关的信息(例如使用时间)。替代地，当气溶胶生成装置10中包括电机时，控制器102可以通过使用电机来生成振动信号，并且可以将上述信息发送到用户。

此外，气溶胶生成装置10可以包括用户所使用的至少一个输入设备(例如按键)，以控制气溶胶生成装置10的功能。例如，用户可以通过使用气溶胶生成装置10的输入设备来执行各种功能。可以通过调整用户按压输入设备的次数(例如一次或两次)或用户持续按压输入设备的时间(例如0.1秒或0.2秒)来执行气溶胶生成装置10的多个功能当中的期望功能。随着用户操作输入设备，气溶胶生成装置10可以执行对加热器103进行加热的功能、调整加热器103的温度的功能、清洁烟支插入的空间的功能、检查气溶胶生成装置10是否可以进行操作的功能、显示电池101的剩余电量(可使用的电力)的功能以及重置气溶胶生成装置10的功能。然而，气溶胶生成装置10的功能不限于此。

图2是本申请实施方式提供的烟支结构示意图。

如图2所示，烟支20包括滤嘴段21和烟草段22。

烟草段22包括气溶胶形成基质。气溶胶形成基质为能够释放可形成气溶胶的挥发性化合物的基质，可以通过加热气溶胶形成基质释放挥发性化合物。

气溶胶形成基质可以是固态气溶胶形成基质。替代性地，气溶胶形成基质可包括固态和液态成分。气溶胶形成基质可包括含烟草材料，其包含在加热时从基质释放的挥发性烟草香味化合物。替代性地，气溶胶形成基质可包括非烟草材料。气溶胶形成基质可进一步包括气溶胶形成物。合适的气溶胶形成物的例子是甘油和丙二醇。

烟草段22被加热产生的气溶胶通过滤嘴段21输送给用户，滤嘴段21可以是醋酸纤维素过滤嘴。滤嘴段21可以喷洒调味液体来提供香味、或者，可以将涂覆有调味液体的分离的纤维插入滤嘴段21，进而改善输送给用户的味道的持久性。滤嘴段21还可具有球形或圆柱形形状的胶囊，胶囊可以含有调味物质的内容物。

在图2中仅示出与本实施例相关的烟支20的部件。相应地，与该实施例有关的本领域技术人员应理解，烟支20中可以还包括除了图2中所示的部件之外的通用部件。例如，用于对烟草段22被加热产生的气溶胶进行冷却的冷却段，以使得用户可以吸入被冷却到适当温度的气溶胶。

图3是本申请实施方式提供的加热器的预热曲线示意图。

如图3所示，加热器103随时间的温度变化曲线包括升温阶段和保温阶段。

升温阶段，加热器103的温度从初始温度T0(或者环境温度)升高至预设目标温度T1。预设目标温度T1被设定为，使得期望的挥发性化合物从气溶胶形成基质汽化，而汽化温度较高的不期望的化合物不会汽化。一般地，预设目标温度T1可以为200℃-400℃。

保温阶段，加热器103的温度在预设目标温度T1下保持一段时间，以使得气溶胶形成基质得到充分的预热，提升用户的抽吸口感。

升温阶段持续时间为t0～t1，保温阶段的持续时间为t1～t2，t0～t2即为加热器103的预热时间。一般地，加热器103的预热时间为5秒～30秒。

需要说明的是，图3仅示出与本实施例相关的温度曲线示意图。本领域技术人员应理解，一般的，在保温阶段之后，加热器103处于抽吸阶段，即用户可抽吸气溶胶生成装置10加热所产生的气溶胶。在该阶段，加热器103的温度保持在某一预设温度范围之内或者在某一预设温度下保持一段时间。

图4是本申请实施方式提供的气溶胶生成装置的控制方法流程示意图。

如图4所示，在步骤S11中，控制器102确定加热器103在预设时间内加热所产生的总能量。

预设时间可根据加热器103的预热时间进行确定，如图3所示，所述预设时间大于或等于加热器103的温度从初始温度上升到预设目标温度的持续时间t0～t1。

进一步地，预设时间小于或等于加热器103的预热时间t0～t2。

预设时间根据加热器103的加热功率大小可划分为一段或多段加热时间。控制器102根据预设时间中每一段加热时间所对应的加热器103的加热功率，确定加热器103在每一段加热时间内加热所产生的能量；进而根据加热器103在每一段加热时间内加热所产生的能量，得到加热器103在预设时间内加热所产生的总能量。

作为示例地，若预设时间为加热器103的预热时间t0～t2，在加热器103的升温阶段t0～t1，控制器102控制电池101提供给加热器103的加热功率(假设功率恒定)为W1；在加热器103的保温阶段t1～t2，控制器102控制电池101提供给加热器103的加热功率(假设功率恒定)为W2。则加热器103在升温阶段t0～t1内加热所产生的能量为Q1＝W1*(t1-t0)，加热器103在保温阶段t1～t2内加热所产生的能量为Q2＝W2*(t2-t1)；因此，加热器103在预设时间内加热所产生的总能量为Q3＝Q1+Q2。

在步骤S12中，控制器102根据加热器103在预设时间内加热所产生的总能量进行干烧检测。

具体地，控制器102将加热器103在预设时间内加热所产生的总能量与预设能量阈值进行比较，若加热器103在预设时间内加热所产生的总能量小于所述预设能量阈值，则判断有发生干烧；否则判断没有发生干烧。

预设能量阈值可为实验值或者经验值。例如，使用加热器103对某一种类的烟支20进行预热，测试加热器103在预热时间t0～t2内加热该种类的烟支20所产生的总能量Qn，经过多次测试之后取平均值作为预设能量阈值。

当判断有发生干烧时，控制器102控制加热器103停止加热，避免加热器103一直处于干烧状态，导致加热器103损坏。进一步地，还可以指示灯显示或震动形式提示用户加热器103处于干烧状态。

当判断没有发生干烧时，控制器102控制加热器103继续执行下一阶段，例如：完成保温阶段，进入抽吸阶段等等。

图5是本申请实施方式提供的气溶胶生成装置的控制方法另一流程示意图。

如图5所示，在步骤S21中，在升温阶段t0～t1，控制器102控制加热器103以第一加热功率进行加热。

在该步骤中，控制器102控制加热器103以恒定加热功率进行加热，第一加热功率可以为控制器102控制电池101提供给加热器103的最大加热功率。

一般地，由于加热器103在加热过程中，加热器103的电阻值可能随温度的变化而发生变化，导致供给到加热器103的加热功率也会发生变化。因此，进一步地，控制器102还可通过以下步骤实现控制加热器103以恒定加热功率进行加热：

确定加热器103的实时电阻；根据加热器103的实时电阻以及所述第一加热功率，确定提供给加热器103的实时电压；将提供给加热器103的电压调整为所述实时电压。

具体地，若加热器103的实时电阻为R1，所述第一加热功率为W1，则可通过公式：W＝U²/R，计算出提供给加热器103的实时电压

进而将提供给加热器103的电压调整为实时电压U₁。

加热器103的实时电阻可通过测量施加到加热器103的电压和流过加热器103的电流来确定。

在步骤S21中，在保温阶段t1～t2，控制器102控制加热器103以第二加热功率进行加热，并根据预设目标温度T1线性调整第二加热功率；其中，第二加热功率小于第一加热功率。

具体地，控制器102确定加热器103的实时电阻，并根据加热器103的实时电阻确定加热器103的实时温度；在加热器103的实时温度小于预设目标温度T1时，根据第一预设步进值线性增大所述第二加热功率；在加热器103的实时温度大于预设目标温度T1时，根据第二预设步进值线性减小所述第二加热功率。

加热器103在加热过程中，加热器103的电阻值随温度的变化而发生变化，加热单元101的电阻值与温度之间可形成电阻值与温度的对应关系，不同的温度下对应不同的电阻值。因此，通过确定加热器103的实时电阻即可确定加热器103的实时温度。

可选的，所述第一预设步进值与所述第二预设步进值可以相同。

需要说明的是，与图3类似的，图5仅示出与本实施例相关的气溶胶生成装置的控制方法流程示意图。本领域技术人员应理解，一般的，在保温阶段之后，加热器103处于抽吸阶段，即用户可抽吸气溶胶生成装置10加热所产生的气溶胶。在该阶段，控制器102控制加热器103的温度保持在某一预设温度范围之内或者在某一预设温度下保持一段时间。

为了更好地阐述本实施例，以下对气溶胶生成装置的控制过程进行说明：

当气溶胶生成装置10启动预热时，控制器102控制加热器103进入升温阶段。具体地，控制器102控制加热器103以恒定加热功率6W进行加热。由于加热器103在加热过程中，加热器103的电阻值可能随温度的变化而发生变化，导致供给到加热器103的加热功率也会发生变化。因此，控制器102确定加热器103的实时电阻；根据加热器103的实时电阻以及恒定加热功率6W，确定提供给加热器103的实时电压；将提供给加热器103的电压调整为所述实时电压。

当控制加热器103加热到350℃时(或者340℃～360℃时)，控制器102控制加热器103进入保温阶段。具体地，控制器102控制加热器103以小于恒定加热功率6W的功率进行加热，例如：4W加热功率。同时，控制器102确定加热器103的实时电阻，并根据加热器103的实时电阻确定加热器103的实时温度；当加热器103的实时温度小于350℃时，根据预设步进值0.05W线性增大4W加热功率，即控制器102控制加热器103以4.05W的功率进行加热，以使得加热器103的温度降低并保持为350℃。当加热器103的实时温度大于350℃时，根据预设步进值0.05W线性减小4W加热功率，即控制器102控制加热器103以3.95W的功率进行加热，以使得加热器103的温度上升并保持为350℃。

上述预热时间一般的为20s，在预热结束之后，控制器102确定加热器103在预热时间内加热所产生的总能量，将加热器103在预热时间内加热所产生的总能量与预设能量阈值进行比较，若加热器103在预热时间内加热所产生的总能量小于所述预设能量阈值，则判断有发生干烧；否则判断没有发生干烧。

当判断有发生干烧时，控制器102控制加热器103停止加热，避免加热器103一直处于干烧状态，导致加热器103损坏。进一步地，还可以指示灯显示或震动形式提示用户加热器103处于干烧状态。

当判断没有发生干烧时，控制器102控制加热器103进入抽吸阶段，并提示用户进行抽吸。

需要说明的是，本申请的说明书及其附图中给出了本申请的较佳的实施例，但是，本申请可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本申请内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本申请说明书记载的范围；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申请所附权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种气溶胶生成装置的控制方法，所述气溶胶生成装置包括用于对气溶胶形成基质进行加热以产生气溶胶的加热器；其特征在于，所述方法包括：

确定加热器在预设时间内加热所产生的总能量，根据所述加热器在预设时间内加热所产生的总能量进行干烧检测；其中，所述预设时间大于或等于所述加热器的温度从初始温度上升到预设目标温度的持续时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设时间小于或等于所述加热器的预热时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设时间根据所述加热器的加热功率大小可划分为一段或多段加热时间。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定加热器在预设时间内加热所产生的总能量，包括：

根据所述预设时间中每一段加热时间所对应的所述加热器的加热功率，确定所述加热器在每一段加热时间内加热所产生的能量；

根据所述加热器在每一段加热时间内加热所产生的能量，得到所述加热器在所述预设时间内加热所产生的总能量。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述加热器在预设时间内加热所产生的总能量进行干烧检测，包括：

将所述加热器在所述预设时间内加热所产生的总能量与预设能量阈值进行比较，若所述加热器在预设时间内加热所产生的总能量小于所述预设能量阈值，则判断有发生干烧；否则判断没有发生干烧。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当判断有发生干烧时，控制所述加热器停止加热。

7.根据权利要求2-6任一所述的方法，其特征在于，所述加热器的预热时间为升温阶段的持续时间与保温阶段的持续时间之和；其中，所述升温阶段为控制所述加热器的温度从所述初始温度上升到所述预设目标温度的阶段，所述保温阶段为控制所述加热器的温度保持为所述预设目标温度的阶段。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

在所述升温阶段，控制所述加热器以第一加热功率进行加热；

在所述保温阶段，控制所述加热器以第二加热功率进行加热，并根据所述预设目标温度线性调整所述第二加热功率；其中，所述第二加热功率小于所述第一加热功率。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制所述加热器以第一加热功率进行加热，包括：

确定所述加热器的实时电阻；

根据所述加热器的实时电阻以及所述第一加热功率，确定提供给所述加热器的实时电压；

将提供给所述加热器的电压调整为所述实时电压。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设目标温度线性调整所述第二加热功率，包括：

确定所述加热器的实时电阻，并根据所述加热器的实时电阻确定所述加热器的实时温度；

在所述加热器的实时温度小于所述预设目标温度时，根据第一预设步进值线性增大所述第二加热功率；

在所述加热器的实时温度大于所述预设目标温度时，根据第二预设步进值线性减小所述第二加热功率。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一预设步进值与所述第二预设步进值相同。

12.根据权利要求2-11任一所述的方法，其特征在于，所述加热器的预热时间为5秒～30秒。

13.一种气溶胶生成装置，其特征在于，所述气溶胶生成装置包括加热器以及控制器，所述加热器用于对气溶胶形成基质进行加热以产生气溶胶，所述控制器被配置成用于执行权利要求1-12任一所述的气溶胶生成装置的控制方法。

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