CN114502019A - 带有电池监测布置的气溶胶产生装置 - Google Patents
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Abstract
一种气溶胶产生装置(10),包括:壳体(16),该壳体限定用于接纳气溶胶产生物质(26)的腔体(18);控制器(22);以及可充电电池(20),该可充电电池定位在壳体(16)中。控制器(22)被配置成检测可充电电池(20)在壳体(16)中的扩展。
Description
技术领域
本披露总体上涉及一种气溶胶产生装置,更具体地涉及一种用于对气溶胶产生物质进行加热以产生供使用者吸入的气溶胶的气溶胶产生装置。
背景技术
将气溶胶产生物质加热而不是灼烧来产生供吸入的气溶胶的装置近年来受到消费者的欢迎。这种装置可以使用多种不同途径中的一种途径来为气溶胶产生物质提供热量。
一种途径是提供采用电阻加热系统的气溶胶产生装置。在这种装置中,设置电阻加热元件来加热气溶胶产生物质并由此产生蒸气,该蒸气典型地冷却并冷凝以形成供装置的使用者吸入的气溶胶。
另一种途径是提供采用感应加热系统的气溶胶产生装置。在这种装置中,设置感应线圈和感受器。当使用者启用该装置时,向感应线圈供应电能,该感应线圈进而产生交变电磁场。感受器与电磁场耦合并产生热量,该热量例如通过传导被传递到气溶胶产生物质,从而产生蒸气,该蒸气典型地冷却并冷凝以形成供装置的使用者吸入的气溶胶。
无论使用哪种途径来加热气溶胶产生物质,可能优选的是,气溶胶产生装置包括可充电电池,以向电阻加热元件或感应线圈供应所需的电力。然而,使用可充电电池可能具有本披露试图减轻的某些缺点。
发明内容
根据本披露的第一方面,提供了一种气溶胶产生装置,包括:
壳体,该壳体限定用于接纳气溶胶产生物质的腔体;
控制器;
可充电电池,该可充电电池定位在该壳体中;
其中,该控制器被配置成检测该可充电电池在该壳体中的扩展。
该气溶胶产生装置被适配成加热气溶胶产生物质,而不是灼烧气溶胶产生物质,以使气溶胶产生物质的至少一种组分挥发,并且由此产生蒸气,该蒸气冷却并冷凝以形成供气溶胶产生装置的使用者吸入的气溶胶。
在通常意义上,蒸气是在低于其临界温度的温度下为气相的物质,这意味着可以在不降低温度的情况下通过增大其压力而将蒸气冷凝成液体,而气溶胶是微细固体颗粒或液滴在空气或其他气体中的悬浮物。然而,应注意的是术语“气溶胶”和“蒸气”在本说明书中可以互换使用,尤其是关于所产生的供使用者吸入的可吸入介质的形式而言。
对可充电电池的物理扩展的检测容易地通过控制器而实现,由此例如通过允许停止使用装置、和/或通过使得能够采取行动来更换可充电电池、和/或通过使得控制器能够修改可充电电池充电和/或放电的方式来避免对气溶胶产生装置的潜在损坏。
该气溶胶产生装置可以包括导电部件,该导电部件的电特性响应于该可充电电池在该壳体中的扩展而变化。该导电部件可以被定位在该壳体中,使得该导电部件通过该可充电电池在该壳体中的扩展而变形。该导电部件的电特性的变化提供了可充电电池发生物理扩展的可靠指示。
该导电部件的电特性可以基于该导电部件的变形而变化。因此,可充电电池的物理扩展的程度可以基于电特性的变化来确定。例如,电特性的小变化可以指示可充电电池发生少量的物理扩展(这可能不需要干预或更换),而电特性的大变化可以指示可充电电池发生大量的物理扩展(这可能需要干预或更换)。
该控制器可以被配置成基于该导电部件的电特性的检测到的变化而检测该可充电电池的扩展。因此,该控制器可以基于该导电部件的电特性的变化而可靠地检测该可充电电池的任何物理扩展。
可充电电池可以包括一个或多个可充电单元,该一个或多个可充电单元容纳在电池壳体内。该电池壳体可以具有任何合适的几何形状,并且可以例如是大致圆柱形的、大致按钮形状或硬币形状的、或大致矩形的。这些壳体的几何形状仅以举例方式给出,并且对于本领域普通技术人员来说显而易见的是,可以采用其他壳体几何形状,而且完全在本披露的范围之内。
该电特性可以包括该导电部件的电阻,并且该控制器可以被配置成监测该导电部件的电阻。在这种布置的情况下,该控制器可以被配置成基于该导电部件的电阻的检测到的变化而检测该可充电电池的物理扩展。
该电特性可以包括该导电部件的导电性,并且该控制器可以被配置成检测该导电性的中断。例如,导电部件可以被配置成在可充电电池扩展的情况下被拉开并在张力下机械地失效。在这种布置的情况下,该控制器可以被配置成基于该导电部件的导电性的检测到的中断而检测该电池的物理扩展。
该导电部件可以围绕该可充电电池的外表面的至少一部分延伸。气溶胶产生装置的结构可以得到简化。
该导电部件可以基本上沿着该可充电电池的整个周长(例如,圆周)延伸。这可以允许可靠地检测到可充电电池的任何扩展。
该导电部件围绕该可充电电池的外表面延伸的距离可以大于该可充电电池的周长(例如,圆周)。该导电部件的相反两端可以沿该可充电电池的轴向方向相对于彼此移位。在一个示例中,导电部件可以成对角线地或螺旋形地缠绕在可充电电池上。在另一个示例中,导电部件的一个或多个部分可以基本上沿可充电电池的轴向方向延伸。在这些布置的情况下,导电部件可以覆盖可充电电池的较大的表面区域,由此使得能够更加可靠地检测到可充电电池的扩展。
该导电部件可以被设置在该可充电电池的外表面上。例如,导电部件可以涂覆、粘附、印刷、沉积或以其他方式制造到可充电电池的外表面上。导电部件与可充电电池的外表面之间的直接且密切的接触可以促进对可充电电池的扩展的检测,并且可以允许气溶胶产生装置的结构得到简化。
该导电部件可以邻近该可充电电池的外表面定位。在此示例中,导电部件可以是气溶胶产生装置的整体组成部分。例如,导电部件可以被设置在气溶胶产生装置的壳体上。
导电部件可以包括导电轨道或导电条。
该控制器可以被配置成在检测到该可充电电池的扩展时生成警报。这可以允许气溶胶产生装置的使用者采取适当的行动,例如通过停止使用该装置并且可能地移除和更换可充电电池。
该气溶胶产生装置可以包括加热器,该加热器电连接至该可充电电池并且被布置成加热定位在该腔体中的气溶胶产生物质,并且该控制器可以被配置成在检测到该可充电电池的扩展时使该加热器与该可充电电池断开电连接。可以防止进一步使用该装置,并且可以防止可充电电池的潜在的进一步物理扩展。这可以通过防止继续使用而最大程度降低气溶胶产生装置受到物理损坏的风险。
该加热器可以包括电阻加热器。电阻加热器可以包括电阻加热元件。电阻加热元件可以包括电阻材料。合适的电阻材料的示例包括但不限于金属、金属合金、导电陶瓷(例如钨及其合金)、以及包括金属材料和陶瓷材料的复合材料。
加热器可以包括感应线圈,该感应线圈被布置成产生用于对可感应加热的感受器进行感应加热的交变电磁场。感应线圈可以包括利兹(Litz)电线或利兹电缆。然而,应当理解的是,可以使用其他材料。感应线圈可以围绕腔体延伸。
感应线圈的形状可以是大致螺旋形的。螺旋形感应线圈的圆形截面可以有助于将气溶胶产生物质、或例如含有气溶胶产生物质和可选地一个或多个可感应加热的感受器的气溶胶产生制品插入腔体中并确保均匀加热气溶胶产生物质。
(多个)可感应加热的感受器可以包括但不限于铝、铁、镍、不锈钢及其合金(例如镍铬或镍铜合金)中的一种或多种。通过在其附近施加电磁场,(多个)感受器由于涡电流和磁滞损耗而可以产生热量,从而引起电磁能到热能的转换。
感应线圈可以被布置成在使用时通过波动的电磁场进行操作,该波动的电磁场具有在大约20mT到最高集中度点处的大约2.0T之间的磁通量密度。
控制器可以包括电子电路系统。可充电电池和电子电路系统可以被配置成在高频下进行操作。可充电电池和电子电路系统可以被配置成在大约80kHz到500kHz之间、可能是在大约150kHz到250kHz之间、并且可能是大约200kHz的频率下进行操作。取决于所使用的可感应加热的感受器的类型,可充电电池和电子电路系统可以被配置成在更高的频率(例如在MHz范围内)下进行操作。
气溶胶产生物质可以是任何类型的固体或半固体材料。气溶胶产生固体的示例类型包括粉末、微粒、球粒、碎片、线、颗粒、凝胶、条、散叶、切碎的叶、切碎的填料、多孔材料、泡沫材料或片材。气溶胶产生物质可以包括植物衍生材料,并且特别是可以包括烟草。该气溶胶产生物质可以有利地包括再造烟草。
气溶胶产生物质可以由纸质包裹物包住,并且因此可以体现为气溶胶产生制品。气溶胶产生制品可以基本上呈棒的形状形成。该气溶胶产生制品可以包括过滤器,该过滤器例如包括醋酸纤维素纤维。过滤器可以与气溶胶产生物质相抵地同轴对齐。
气溶胶产生物质可以被布置在壳内,并且因此可以体现为气溶胶产生制品。壳可以是透气性壳,并且可以包括电绝缘且非磁性的材料。壳可以包括透气性材料,例如多孔材料。该材料可以具有高透气性,以允许空气以高温耐受性流动穿过该材料。合适的透气性材料的示例包括纤维素纤维、纸、棉、以及丝绸。透气性材料还可以用作过滤器。替代性地,壳可以包括不透气的、但包括穿孔或开口以允许空气流动穿过该壳的材料(例如,无孔材料)。
气溶胶产生物质可以包括气溶胶形成剂。气溶胶形成剂的示例包括多元醇及其混合物,比如丙三醇或丙二醇。典型地,气溶胶产生物质可以包括在大约5%到大约50%(基于干重)之间的气溶胶形成剂含量。在一些实施例中,气溶胶产生物质可以包括在大约10%到大约20%(基于干重)之间并且可能为大约15%(基于干重)的气溶胶形成剂含量。
在另一个示例中,气溶胶产生物质可以是气溶胶形成剂本身。因此,气溶胶产生物质可以是液体。在这种情况下,气溶胶产生装置可以包括与加热器相关联的液体传递元件(例如芯(wick)),该液体传递元件允许液体被加热器汽化,并且允许蒸气形成并从液体传递元件中释放/排放,该蒸气随后冷却并冷凝以形成适合供气溶胶产生装置的使用者吸入的气溶胶。
在加热时,气溶胶产生物质可以释放挥发性化合物。挥发性化合物可以包括尼古丁或比如烟草香料等香料化合物。
附图说明
图1是包括可充电电池、以及围绕电池的外表面延伸的导电部件的气溶胶产生装置的示例的图解截面视图;
图2和图3是沿图1中的线A-A截取的图解截面视图,分别示出了处于未扩展状态的可充电电池和处于扩展状态的可充电电池;
图4和图5是替代性示例的与图2和图3类似的图解视图,在该替代性示例中,导电部件围绕可充电电池的外表面的一部分延伸;以及
图6是与图1类似的图解截面视图,仅示出了可充电电池、以及围绕可充电电池的外表面螺旋形延伸的导电部件。
具体实施方式
现在将仅通过举例方式并且参考附图来描述本披露的实施例。
首先参考图1至图3,图解地示出了气溶胶产生系统1的示例。气溶胶产生系统1包括气溶胶产生装置10、以及气溶胶产生制品24的示例。气溶胶产生装置10具有近端12和远端14,并且包括限定腔体18的壳体16。壳体16包括用于向腔体18供应空气的一个或多个进气口19。气溶胶产生装置10进一步包括呈可充电电池20的形式的电源、以及控制器22。虽然图1中仅展示了一个可充电电池20,但应当理解,电源可能包括多个可充电电池20,并且该可充电电池或每个可充电电池20可以例如可感应式再充电。
气溶胶产生装置10是总体上圆柱形的,并且由壳体16限定的腔体18也是圆柱形的、并且采取圆柱形加热隔室的形式。腔体18被布置成接纳对应形状的、总体上圆柱形或杆状的气溶胶产生制品24,该气溶胶产生制品包括气溶胶产生物质26。气溶胶产生制品24是可抛弃式制品,其可以例如包含烟草作为气溶胶产生物质26。气溶胶产生制品24具有第一端部28和第二端部30,并且包括围绕气溶胶产生物质26的纸质包裹物32。气溶胶产生制品24在第一端部28处还包括过滤器34,该过滤器与气溶胶产生物质26和纸质包裹物32相抵地同轴对齐。过滤器34充当吸嘴并且包括透气性塞子,该透气性塞子例如包括醋酸纤维素纤维。纸质包裹物32和过滤器34都被外部包裹物36(典型地包括接装纸)从外包裹。在附图未展示的替代性示例中,过滤器34可以省略,代替地,气溶胶产生装置10可以包括一体式吸嘴。
气溶胶产生装置10包括加热器37,该加热器用于加热气溶胶产生物质26而不灼烧气溶胶产生物质26。在所展示的实施例中,加热器37包括电阻加热元件38,该电阻加热元件相对于腔体18径向地向外定位并且围绕腔体18延伸。
在气溶胶产生系统1的操作期间,电流被供应至电阻加热元件38,从而使其发热。来自电阻加热元件38的热量例如通过传导、辐射和对流而被传递至定位在腔体18中的气溶胶产生物质26,以加热气溶胶产生物质26并且由此产生蒸气,该蒸气冷却并冷凝以形成供气溶胶产生系统1的使用者吸入的气溶胶。通过进气口19添加来自周围环境的空气利于气溶胶产生物质26的汽化。
气溶胶产生装置10包括呈导电轨道42的形式的导电部件40。在图1至图3所展示的示例中,可充电电池20的截面是大致圆形的,并且导电轨道42围绕可充电电池20的外表面20a周向延伸、基本上围绕整个圆周。从示出了处于未扩展状态的可充电电池20的图2的截面视图显而易见,导电轨道42邻近可充电电池20的外表面20a定位。更具体地,导电轨道42被设置在壳体16上、在电池隔室内部,可充电电池20定位在该电池隔室中。在另一个示例(未展示)中,导电轨道42可以例如通过涂覆、粘附、印刷、沉积或以其他方式制造到可充电电池20的外表面20a上而被设置在可充电电池20的外表面20a上。在这两种情况下,导电轨道42被布置成使得当可充电电池20如图2所示出的一样处于未扩展状态时,导电轨道42保持完整且仍具导电性。
在图1至图3所展示的示例中,导电轨道42是由基本上不可延伸的材料形成的。因此,如果可充电电池20扩展了预定量或扩展超过预定阈值,导电轨道42就会被拉开,并且例如在图3中的指定点A处在张力下断裂,从而导致导电轨道42的导电性的中断。控制器22可以被配置成检测导电轨道42的导电性的中断,并且由此检测可充电电池20在壳体16中的扩展。
在图4和图5所展示的另一个示例中,导电轨道42仅围绕可充电电池20的外表面20a的一部分延伸。导电轨道42包括可延伸材料,当可充电电池20在壳体16中扩展时,该可延伸材料在张力下机械地延伸。从图4和图5的比较中显而易见,导电轨道42由于可充电电池20的扩展而延伸。导电轨道42具有随着该导电轨道变形、特别是随着该导电轨道延伸而发生变化(例如,增大或减小)的电阻。控制器22可以被配置成检测导电轨道42的电阻的变化,并且由此检测可充电电池20在壳体16中的扩展。
在一些实施例中,控制器22可以被配置成在例如基于导电轨道42的导电性的检测到的中断(图2和图3)或基于导电轨道42的电阻的检测到的变化(图4和图5)而检测到可充电电池20的扩展时生成警报。该警报可以通知气溶胶产生装置10的使用者已经检测到电池20的扩展,例如从而使得使用者能够停止使用装置10和/或更换可充电电池20。替代性地或另外,控制器20可以被配置成在检测到可充电电池20的物理扩展时使电阻加热元件38与可充电电池20断开电连接,和/或修改可充电电池20的充电和/或放电特性,例如以将可充电电池20的进一步扩展的速度最小化并延长该可再充电池的使用寿命。
现在参考图6,示出了导电轨道42的替代性示例,其围绕可充电电池20的外表面20a螺旋形延伸。在此替代性示例中,导电轨道42围绕外表面20a延伸的总距离大于可充电电池20的圆周。如上所述,导电轨道42围绕可充电电池20的外表面20a延伸的距离大于该可充电电池的圆周的布置可以允许更可靠地检测到可充电电池20的扩展,因为导电轨道42覆盖了可充电电池20的较大的表面区域。
虽然在前述段落中已经描述了示例性实施例,但是应当理解的是,在不背离所附权利要求的范围的情况下可以对这些实施例做出多种不同修改。因此,权利要求的广度和范围不应当局限于以上描述的示例性实施例。
除非本文另外指出或上下文明显矛盾,否则本披露涵盖了上述特征的所有可能变体的任何组合。
除非上下文另外清楚地要求,否则遍及说明书和权利要求,词语“包括”、“包含”等应以包含而非排他或穷尽的意义来解释;也就是说,以“包括但不限于”的意义来解释。
Claims (15)
1.一种气溶胶产生装置(10),包括:
壳体(16),该壳体限定用于接纳气溶胶产生物质(26)的腔体(18);
控制器(22);
可充电电池(20),该可充电电池定位在该壳体(16)中;
其中,该控制器(22)被配置成检测该可充电电池(20)在该壳体(16)中的扩展。
2.根据权利要求1所述的气溶胶产生装置,其中,该气溶胶产生装置(10)包括导电部件(40),该导电部件的电特性响应于该可充电电池(20)在该壳体(16)中的扩展而变化。
3.根据权利要求2所述的气溶胶产生装置,其中,该导电部件(40)被定位在该壳体(16)中,使得该导电部件(40)通过该可充电电池(20)在该壳体(16)中的扩展而变形。
4.根据权利要求3所述的气溶胶产生装置,其中,该导电部件(40)的电特性基于该导电部件(40)的变形而变化。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的气溶胶产生装置,其中,该控制器(22)被配置成基于该导电部件(40)的电特性的检测到的变化而检测该可充电电池(20)的扩展。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的气溶胶产生装置,其中,该电特性包括该导电部件(40)的电阻,并且该控制器(22)被配置成监测该导电部件(40)的电阻。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的气溶胶产生装置,其中,该电特性包括该导电部件(40)的导电性,并且该控制器(22)被配置成检测该导电性的中断。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的气溶胶产生装置,其中,该导电部件(40)围绕该可充电电池(20)的外表面(20a)的至少一部分延伸。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的气溶胶产生装置,其中,该导电部件(40)基本上沿着该可充电电池(20)的整个周长延伸。
10.根据权利要求2至8中任一项所述的气溶胶产生装置,其中,该导电部件(40)围绕该可充电电池(20)的外表面(20a)延伸的距离大于该可充电电池(20)的周长。
11.根据权利要求10所述的气溶胶产生装置,其中,该导电部件(40)的相反两端沿该可充电电池(20)的轴向方向相对于彼此移位。
12.根据权利要求2至11中任一项所述的气溶胶产生装置,其中,该导电部件(40)被设置在该可充电电池(20)的外表面(20a)上。
13.根据权利要求2至11中任一项所述的气溶胶产生装置,其中,该导电部件(40)邻近该可充电电池(20)的外表面(20a)定位。
14.根据任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置,其中,该控制器(22)被配置成在检测到该可充电电池(20)的扩展时生成警报。
15.根据任一前述权利要求所述的气溶胶产生装置,其中,该气溶胶产生装置(10)包括加热器(37),该加热器电连接至该可充电电池(20)并且被布置成加热定位在该腔体(18)中的气溶胶产生物质(26),并且该控制器(22)被配置成在检测到该可充电电池(20)的扩展时使该加热器(37)与该可充电电池(20)断开电连接。
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