CN116019263A - 气溶胶生成装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种气溶胶生成装置及其控制方法；其中，气溶胶生成装置包括：电芯，用于供电；热敏元件，其电阻值可随着加热温度的变化而改变；采样电阻，用于与所述热敏元件电连接从而形成检测回路；控制器，被配置为根据所述检测回路的电特性、所述采样电阻的电特性、所述热敏元件的电特性中的任意两个电特性的比值，确定所述加热温度。以上气溶胶生成装置，通过采样电阻与热敏元件构建检测回路，并根据检测回路的电特性、采样电阻的电特性、热敏元件的电特性中的任意两个电特性的比值确定加热气溶胶形成基质的温度，便于温度控制。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电子雾化技术领域，尤其涉及一种气溶胶生成装置及其控制方法。
背景技术
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不燃烧装置，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它非烟草产品，这些非烟草产品可包含或可不包含尼古丁。作为另一示例的电子雾化装置，通常包含液体，该液体被加热元件加热以使其发生汽化，从而产生可吸入的气溶胶；该液体可包含尼古丁和/或芳香剂和/或气溶胶生成物质(例如，甘油)。
以上加热装置，通常是通过计算出具有温度系数的电阻阻值来确定加热元件的工作温度；为了避免电源不稳定导致的干扰问题，需要增加滤波电路以确保计算出的电阻阻值的准确性。
发明内容
本申请的一个实施例提供一种气溶胶生成装置，被配置为用于加热气溶胶形成基质以生成气溶胶；包括：
电芯，用于供电；
热敏元件，其电阻值可随着加热温度的变化而改变；
采样电阻，用于与所述热敏元件电连接从而形成检测回路；
控制器，被配置为根据所述检测回路的电特性、所述采样电阻的电特性、所述热敏元件的电特性中的任意两个电特性的比值，确定所述加热温度。
在一示例中，所述控制器还被配置为，检测所述任意两个电特性。
在一示例中，所述控制器还被配置为，根据所述比值、以及预先存储的比值与加热温度的对应关系数据，得到所述加热温度。
在一示例中，所述控制器还被配置为，查找所述对应关系数据。
在一示例中，所述采样电阻与所述热敏元件串联连接。
其中，所述电特性包括电压；
所述比值包括以下至少之一：
所述检测回路两端的电压与所述采样电阻两端的电压的比值、所述检测回路两端的电压与所述热敏元件两端的电压的比值、所述采样电阻两端的电压与所述热敏元件两端的电压的比值。
在一示例中，所述采样电阻与所述热敏元件并联连接。
其中，所述电特性包括电流；
所述比值包括流经所述采样电阻的电流与流经所述热敏元件的电流的比值。
在一示例中，还包括开关管；
所述控制器还被配置为，控制所述开关管以导通或者断开所述检测回路与所述电芯之间的电连接。
在一示例中，还包括加热元件，用于加热气溶胶形成基质；
所述热敏元件靠近所述加热元件设置。
在一示例中，所述热敏元件被配置为可用于加热气溶胶形成基质。
在一示例中，所述气溶胶形成基质呈固体形式或者液体形式。
本申请的一个实施例还提供一种气溶胶生成装置，被配置为用于加热气溶胶形成基质以生成气溶胶；包括：
电芯，用于供电；
热敏元件，其电阻值可随着加热温度的变化而改变；
采样电阻，用于与所述热敏元件电连接从而形成检测回路；
控制器，被配置为控制所述检测回路的电特性、所述采样电阻的电特性、所述热敏元件的电特性中的任意两个电特性的比值保持为预设值或者处于预设范围内。
本申请的一个实施例还提供一种气溶胶生成装置，包括：
电芯，用于供电；
加热元件，用于加热气溶胶形成基质以生成气溶胶；
采样电阻，用于与所述加热元件电连接从而形成检测回路；
控制器，被配置为根据所述检测回路的电特性、所述采样电阻的电特性、所述加热元件的电特性中的任意两个电特性的比值，确定所述加热元件的加热温度。
本申请的又一个实施例还提供一种气溶胶生成装置的控制方法，所述方法包括：
根据检测回路的电特性、采样电阻的电特性、热敏元件的电特性中的任意两个电特性确定比值，确定加热气溶胶形成基质的温度。
以上气溶胶生成装置，通过采样电阻与热敏元件构建检测回路，并根据检测回路的电特性、采样电阻的电特性、热敏元件的电特性中的任意两个电特性的比值确定加热气溶胶形成基质的温度，便于温度控制。
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是本申请实施例提供的一种气溶胶生成装置的示意图；
图2是本申请实施例提供的另一种气溶胶生成装置的示意图；
图3是本申请实施例提供的电路一个实施例的基本组件的示意图；
图4是本申请实施例提供的电路另一个实施例的基本组件的示意图；
图5是本申请实施例提供的电路又一个实施例的基本组件的示意图；
图6是本申请实施例提供的电路又一个实施例的基本组件的示意图；
图7是本申请实施例提供的气溶胶生成装置控制过程示意图。
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。
图1是本申请实施方式提供的一种气溶胶生成装置示意图。
如图1所示，气溶胶生成装置包括：
腔室A，气溶胶生成制品B可移除地接收于腔室A内；
加热元件10，当气溶胶生成制品B接收于所述腔室A内时，加热元件10可插入至气溶胶生成制品B中进行加热，以生成气溶胶；
电芯20，用于供电；
电路30，设置在电芯20和加热元件10之间。电路30用于对气溶胶生成装置进行控制；例如，控制电芯20向加热元件10提供电力。
气溶胶生成制品B优选采用加热时从基质中释放挥发性化合物的含烟草的材料；或者也可以是能够加热之后适合于电加热发烟的非烟草材料。气溶胶生成制品B优选采用固体基质，可以包括香草叶、烟叶、均质烟草、膨胀烟草中的一种或多种的粉末、颗粒、碎片细条、条带或薄片中的一种或多种；或者，固体基质可以包含附加的烟草或非烟草的挥发性香味化合物，以在基质受热时被释放。
需要说明的是，加热元件10的加热方式包括但不限于电阻加热、电磁加热、红外加热。加热元件10的形状包括但不限于针状、销钉状、或者薄片状。
还需要说明的是，与图1示例不同的是，在其它示例中，加热元件10被构造成围绕至少部分气溶胶生成制品B进行加热，即通常所说的周向加热或者外围加热等等，也是可行的。
图2是本申请实施方式提供的另一种气溶胶生成装置示意图。
如图2所示，该气溶胶生成装置包括存储有液体气溶胶形成基质并对其进行加热雾化生成气溶胶的雾化器100、以及为雾化器100供电的电源装置200。
在一个可选的实施方案中，比如图2所示，电源装置200包括设置于沿长度方向的一端、并用于接收和容纳雾化器100的至少一部分的接收腔270。电源装置200还包括至少部分裸露在接收腔270表面的第一电触头230，用于当雾化器100的至少一部分接收和容纳在电源装置200内时与雾化器100的形成电连接进而为雾化器100供电。
根据图2所示的优选实施方案，雾化器100沿长度方向与电源装置200相对的端部上设置有第二电触头104，进而当雾化器100的至少一部分接收于接收腔270内时，第二电触头104通过与第一电触头230接触抵靠进而形成导电。
电源装置200内设置有密封件260，并通过该密封件260将电源装置200的内部空间的至少一部分分隔形成以上接收腔270。在图2所示的优选实施方案中，该密封件260被构造成沿电源装置200的横截面方向延伸，并且优选是采用具有柔性材质例如硅胶制备，进而阻止由雾化器100渗流至接收腔270的气溶胶形成基质流向电源装置200内部的电路220、气流传感器250等部件。
在图2所示的优选实施中，电源装置200还包括沿长度方向背离接收腔270的用于供电的电芯210。
电源装置200还包括电路220，该电路220可操作地在电芯210与第一电触头230之间引导电流。
电源装置200还包括有气流传感器250，用于感测用户对雾化器100抽吸时产生的抽吸气流，进而电路220根据该气流传感器250的感测信号控制电芯210向雾化器100输出电力。
进一步在图2所示的优选实施中，电源装置200在背离接收腔270的另一端设置有充电接口240，用于对电芯210充电。
在一个可选的实施例中，例如图2所示的实施例中，雾化器100包括有：
储液腔101，用于存储液体气溶胶形成基质；
加热元件103，用于加热雾化液体气溶胶形成基质以生成气溶胶；
导液元件102，用于在储液腔101与加热元件103之间传递液体气溶胶形成基质。
在一个可选的实施中，液体气溶胶形成基质优选包括含烟草的材料，含烟草的材料包括在加热时从液体气溶胶形成基质释放的挥发性烟草香味化合物。替代地或另外，液体气溶胶形成基质可以包含非烟草材料。液体气溶胶形成基质可以包括水、乙醇或其它溶剂、植物提取物、尼古丁溶液和天然或人造的调味剂。优选的是，液体气溶胶形成基质进一步包含气溶胶形成剂。合适的气溶胶形成剂的实例是甘油和/或丙二醇。
在图2所示的实施例中，导液元件102被构造成沿雾化器100的纵向延伸的中空柱状的形状，加热元件103形成于导液元件102的柱状中空内。在使用中如箭头R1所示，储液腔101的液体气溶胶形成基质沿导液元件102的径向方向的外表面被吸收，而后传递至内表面的加热元件103内加热汽化生成气溶胶；生成的气溶胶由导液元件102的柱状中空内沿雾化器100的纵向输出，如图1中箭头R2所示。
在其它的变化实施中，导液元件102包括柔性的纤维，例如棉纤维、无纺布、玻纤绳等等，或者包括具有微孔构造的多孔陶瓷；具体的实施中采用多孔陶瓷的导液元件102的结构可以呈多种规则或不规则的任意形状，例如专利CN212590248U所记载的形状。
在一些实施例中，加热元件103是发热丝或发热片等等的构造，通过接触的方式结合于导液元件102。或者在其它的变化实施中，加热元件103可以是通过印刷、沉积、烧结或物理装配等方式结合在导液元件102上的。在一些其它的变化实施方式中，采用多孔陶瓷的导液元件102可以具有用于支撑加热元件103的平面或曲面，加热元件103通过贴装、印刷、沉积等方式形成于导液元件102的平面或曲面上。
加热元件103的材料可以是具有适当阻抗的金属材料、金属合金、石墨、碳、导电陶瓷或其它陶瓷材料和金属材料的复合材料。适当的金属或合金材料包括镍、钴、锆、钛、镍合金、钴合金、锆合金、钛合金、镍铬合金、镍铁合金、铁铬合金、铁铬铝合金、钛合金、铁锰铝基合金或不锈钢等中的至少一种。
基于图1和图2所示的气溶胶生成装置，需要监控加热元件(10、103)加热气溶胶形成基质的温度，以便控制电芯(20、220)向加热元件(10、103)提供电力，进而使得用户得到更好的体验。
在一个可选的实施中，通过靠近加热元件(10、103)设置的热敏元件来感测加热元件(10、103)的实时温度。热敏元件的电阻值可随着加热温度的变化而改变；一般的，按照温度系数不同分为正温度系数热敏元件和负温度系数热敏元件。
在另一个可选的实施中，加热元件(10、103)既可以用来加热气溶胶形成基质，又可以作为用来感测实时温度的热敏元件。例如：加热元件103的电阻材料可以选取具有适合电阻温度系数的金属或合金材料，例如正温度系数或负温度系数，这样加热元件103既可以用来发热，又可以作为用来感测加热元件103实时温度的传感器。
为了便于说明，以下示例针对加热元件既可以用来加热气溶胶形成基质，又可以作为用来感测实时温度的热敏元件，并结合图2进行说明：
图3示出了电路220一个实施例的基本组件的示意图。
如图3所示，电路220包括：
第一开关管Q1，定位于电芯210与加热元件103(图3中的R2所示)之间；当第一开关管Q1导通时，用于使电芯210对加热元件103提供电力；
采样电阻R1，定位于第二开关管Q2与加热元件103之间。具体地，采样电阻R1的第一端与第二开关管Q2连接、第二端与加热元件103连接；该采样电阻R1是阻值基本恒定的标准电阻，阻值范围介于0.1mΩ～1000KΩ，用于在当第二开关管Q2导通时与加热元件103形成串联，进而形成可以通过分压检测采样电阻R1和加热元件103的电压的检测回路。当然，在不需要进行检测时，第二开关管Q2断开以断开检测回路。
在图3中所示的具体实施中，加热元件103的第一端包括两路；其中第一路与第一开关管Q1连接，第二路用于与采样电阻R1形成串联。加热元件103的第二端是接地的，则加热元件103的第二端的电势为0。
进一步在图3所示的具体实施中，第一开关管Q1和第二开关管Q2是由控制器221控制通断的，并且第一开关管Q1和第二开关管Q2是不同时导通的。控制器221包括但不限于单片机MCU。在需要对加热元件103供电时，则控制器221控制第一开关管Q1导通、第二开关管Q2断开，使电芯210对加热元件103供电。在需要检测加热元件103的加热温度时，则控制器221控制第一开关管Q1断开、第二开关管Q2导通，通过检测回路、采样电阻R1、加热元件103的相关电特性例如电压，可以确定加热温度。
将采样电阻R1两端的电压记为V1，加热元件103两端的电压记为V2；检测的过程中，控制器221可以采样电阻R1的第一端即图3中采样点a1处的电压记为Va1，该电压即为检测回路两端的电压；采样加热元件103的第一端即图3中采样点b1处的电压Vb1。基于图3中加热元件103的第二端接地，则采样点b1处的电压Vb1＝V2，而采样电阻R1两端的电压V1＝Va1-V2。
基于上述的相关电特性，控制器221可以确定健值K，以通过该健值K，在预先存储的健值与加热温度的对应关系数据中，查找得到该健值K对应的加热温度。
具体地，可以通过以下不同方式实现：
1)、
其中，K值为
即为采样电阻R1两端的电压与加热元件103两端的电压的比值；采样电阻R1为给定的标准电阻，阻值是恒定不变的；R2为加热元件103的体电阻；在建立健值与加热温度的对应关系数据时，需要根据TCR计算公式(若为单独的热敏元件可根据分度表)、并结合采样电阻R1的阻值，将
换算成对应的加热温度，从而可形成(K-T)温度表并存储在控制器221或者存储器中。之后，在确定健值K时，通过(K-T)温度表即可得到对应的加热温度。从该方式可以看出，无需计算出加热元件103的体电阻R2，即可得到对应的加热温度；另一方面，若VCC电压抖动变化，Va1、
Vb1等电压值也同时等比例变化，不需要额外的滤波电路就能达到很好的抗干扰效果。需要说明的是，上述K值反之也是可行的，即采样电阻R1两端的电压与加热元件103两端的电压之间的比值包括K值为
2)、
其中，K值为
即为检测回路两端的电压与加热元件103两端的电压的比值；其它可参考方式1。
3)、
其中，K值为
即为检测回路两端的电压与采样电阻R1两端的电压的比值；其它可参考方式1。
进一步图4示出了电路220又一个实施例的基本组件的示意图；与图3示例不同的是，采样电阻R1与加热元件103(图中的R2所示)的位置交换了。
与图3类似的，可以通过以下不同方式确定健值K，进而确定加热温度：
11)、
K值为
即为加热元件103两端的电压与采样电阻R1两端的电压的比值。
12)、
K值为
即为检测回路两端的电压与采样电阻R1两端的电压的比值。
13)、
K值为
即为检测回路两端的电压与加热元件103两端的电压的比值。
进一步图5示出了电路220又一个实施例的基本组件的示意图；与图3示例不同的是，加热元件103的第二端不接地，控制器221采样或者检测加热元件103的第二端c3处的电压记为Vc3。
与图3类似的，可以通过以下不同方式确定健值K，进而确定加热温度：
21)、
其中，K值为
即为采样电阻R1两端的电压与加热元件103两端的电压的比值。
22)、
其中，K值为
即为检测回路两端的电压与加热元件103两端的电压的比值。
23)、
其中，K值为
即为检测回路两端的电压与采样电阻R1两端的电压的比值。
很容易想象得到的，与图4类似的，将图5中的采样电阻R1与加热元件103的位置交换，也可以确定对应的健值K，进而确定加热温度。
进一步图6示出了电路220又一个实施例的基本组件的示意图；与图3示例不同的是，采样电阻R1与加热元件103并联连接；控制器221a控制第一开关管Q1和第二开关管Q2同时导通时，采样电阻R1与加热元件103之间形成了检测回路；在不需要进行检测时，控制第二开关管Q2断开。
与图3类似的，可以通过以下不同方式确定健值K，进而确定加热温度：
31)、
其中，K值为
即为流经采样电阻R1的电流与流经加热元件103的电流的比值。
32)、
其中，K值为
即为流经加热元件103的电流与流经采样电阻R1的电流的比值。
在另一实施例中，控制器被配置为控制检测回路的电特性、采样电阻的电特性、热敏元件的电特性中的任意两个电特性的比值为预设值或者处于预设范围内。
具体地，基于图1所示的气溶胶生成装置，需要在不同阶段控制加热元件10的温度，例如：在预热阶段需要加热元件10的温度快速地达到最大温度，然后在最大温度下维持一段时间；在抽吸阶段或者恒温阶段，需要控制加热元件10的温度为预设值或者处于预设温度范围内。因此，通过控制器直接控制任意两个电特性的比值为预设值或者处于预设范围内，即可控制加热元件10的温度。以预热阶段为例，控制器可判断任意两个电特性的比值是否达到预设值，进而判断加热元件10的温度是否达到最大温度，从而控制电芯20向加热元件30提供电力。
在该实施例中，任意两个电特性的比值可参考图3-图6、以及前述内容的描述，在此不作赘述。
本申请另一实施方式还提供一种气溶胶生成装置的控制方法，气溶胶生成装置可参考前述内容。
所述方法包括：
根据检测回路的电特性、采样电阻的电特性、热敏元件的电特性中的任意两个电特性确定比值，确定加热气溶胶形成基质的温度。
以下结合图3和图7对图2中的气溶胶生成装置的控制过程进行说明：
步骤S11、控制第一开关管Q1断开并控制第二开关管Q2导通。
步骤S12、打开检测端口，检测采样点a1处的电压和采样点b1处的电压；其中，a1处的电压记为Va1，采样点b1处的电压记为Vb1。
步骤S13、根据采样点a1处的电压和采样点b1处的电压，计算健值K；其中，K值为
即为采样电阻R1两端的电压与加热元件103两端的电压的比值。
步骤S14、在预先存储的健值与加热温度的对应关系数据中，查找得到该健值K对应的加热温度；在预先存在中的(K-T)温度表，查找健值
对应的加热温度。
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申请所附权利要求的保护范围。
Claims (15)
1.一种气溶胶生成装置，被配置为用于加热气溶胶形成基质以生成气溶胶；其特征在于，包括：
电芯，用于供电；
热敏元件，其电阻值可随着加热温度的变化而改变；
采样电阻，用于与所述热敏元件电连接从而形成检测回路；
控制器，被配置为根据所述检测回路的电特性、所述采样电阻的电特性、所述热敏元件的电特性中的任意两个电特性的比值，确定所述加热温度。
2.如权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述控制器还被配置为，检测所述任意两个电特性。
3.如权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述控制器还被配置为，根据所述比值、以及预先存储的比值与加热温度的对应关系数据，得到所述加热温度。
4.如权利要求3所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述控制器还被配置为，查找所述对应关系数据。
5.如权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述采样电阻与所述热敏元件串联连接。
6.如权利要求5所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述电特性包括电压；
所述比值包括以下至少之一：
所述检测回路两端的电压与所述采样电阻两端的电压的比值、所述检测回路两端的电压与所述热敏元件两端的电压的比值、所述采样电阻两端的电压与所述热敏元件两端的电压的比值。
7.如权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述采样电阻与所述热敏元件并联连接。
8.如权利要求7所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述电特性包括电流；
所述比值包括流经所述采样电阻的电流与流经所述热敏元件的电流的比值。
9.如权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，还包括开关管；
所述控制器还被配置为，控制所述开关管以导通或者断开所述检测回路与所述电芯之间的电连接。
10.如权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，还包括加热元件，用于加热气溶胶形成基质；
所述热敏元件靠近所述加热元件设置。
11.如权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述热敏元件被配置为可用于加热气溶胶形成基质。
12.如权利要求1所述的气溶胶生成装置，其特征在于，所述气溶胶形成基质呈固体形式或者液体形式。
13.一种气溶胶生成装置，被配置为用于加热气溶胶形成基质以生成气溶胶；其特征在于，包括：
电芯，用于供电；
热敏元件，其电阻值可随着加热温度的变化而改变；
采样电阻，用于与所述热敏元件电连接从而形成检测回路；
控制器，被配置为控制所述检测回路的电特性、所述采样电阻的电特性、所述热敏元件的电特性中的任意两个电特性的比值为预设值或者处于预设范围内。
14.一种气溶胶生成装置，其特征在于，包括：
电芯，用于供电；
加热元件，用于加热气溶胶形成基质以生成气溶胶；
采样电阻，用于与所述加热元件电连接从而形成检测回路；
控制器，被配置为根据所述检测回路的电特性、所述采样电阻的电特性、所述加热元件的电特性中的任意两个电特性的比值，确定所述加热元件的加热温度。
15.一种气溶胶生成装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
根据检测回路的电特性、采样电阻的电特性、热敏元件的电特性中的任意两个电特性确定比值，确定加热气溶胶形成基质的温度。
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111252866.8A CN116019263A (zh) | 2021-10-27 | 2021-10-27 | 气溶胶生成装置及其控制方法 |
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- 2021-10-27 CN CN202111252866.8A patent/CN116019263A/zh active Pending
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| WO2023072078A1 (zh) | 2023-05-04 |
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