JP6483283B2 - 温度制御システム及びその制御方法、温度制御システムを備える電子タバコ - Google Patents

温度制御システム及びその制御方法、温度制御システムを備える電子タバコ Download PDF

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Description

本発明は、電子タバコの技術分野に関し、特に温度制御システム及びその制御方法、該温度制御システムを備える電子タバコに関するものである。
電子タバコはバーチャルタバコとも呼ばれ、タバコに似ている匂いを有し、ユーザの健康に影響を与えない前提下で、喫煙の感覚をシミュレートし、一般的に禁煙用製品又はタバコの代用品として、使用される。しかし、電子タバコの電池モジュールの出力電圧又は出力電力が益々大きくなると共に、アトマイザー部品の発熱素子の抵抗値が益々小さくなることに伴い、発熱素子の温度は高くなる一方である。発熱素子の温度が高すぎると、タバコリキッド、タバコクリーム又は刻みタバコが人間の健康を害する物質を生成して放出する。このまま続けると、ユーザの電子タバコに対する認識を変えてしまう。
上記の技術課題に対して、本発明は、発熱素子の温度を合理的な範囲内で制御することができる温度制御システム及びその制御方法、該温度制御システムを備える電子タバコを提供することを目的とする。
本発明の目的を実現する技術方案は、下記の通りである。
本発明に係る電子タバコ温度制御システムは、給電装置、発熱素子、温度検出素子及びコントローラを備え、前記給電装置は、前記発熱素子と前記コントローラとにそれぞれ電気的に接続され、前記温度検出素子は、前記コントローラに電気的に接続されて、前記発熱素子の温度Ｔの変化を感知し、且つ温度Ｔの変化を前記コントローラにフィードバックし、前記コントローラは、前記温度検出素子の関連物理量ｘに基づいて、前記温度検出素子の温度ｔを算出し、さらに前記温度検出素子の温度ｔから前記発熱素子の温度Ｔを算出する。
さらに、前記温度検出素子は、ＰＴＣサーミスタ、ＮＴＣサーミスタ、バイメタル片、熱電対、水晶温度センサ、光ファイバ温度センサ、赤外線温度センサ及びＰ-Ｎ接合温度センサからなる群より選ばれる１種、２種又は２種以上の任意の組み合わせである。
好ましくは、前記温度検出素子は、前記発熱素子に近接して設置されている。
さらに、前記コントローラは、前記発熱素子の温度Ｔを動作温度上限ＴＨ及び動作温度下限ＴＬと比較した後に、比較結果に基づいて、前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を制御する。
さらに、前記関連物理量ｘは、温度ｔ、抵抗、電圧、電流、共振周波数、光パワーからなる群より選ばれる１種、２種又は２種以上の組み合わせである。
さらに、前記温度検出素子は、ＰＴＣサーミスタであり、前記関連物理量ｘは、ＰＴＣサーミスタの抵抗値ＲＴである。
さらに、前記電子タバコ温度制御システムは、前記温度検出素子に直列に接続された固定値抵抗Ｒ５をさらに備え、Ｒ５の両端の電圧は、Ｖｅ−Ｖｆであり、Ｒ５を流れる電流は、（Ｖｅ−Ｖｆ）／Ｒ５であり、前記温度検出素子の両端の電圧は、Ｖｆであり、前記温度検出素子の抵抗ＲＴは、ＲＴ＝Ｒ５＊Ｖｆ／（Ｖｅ−Ｖｆ）を満足する。
さらに、前記コントローラは、順次に電気的に接続された検出ユニット、演算ユニット及び制御ユニットを備え、
前記検出ユニットは、前記温度検出素子に電気的に接続されて、前記温度検出素子の両端の電圧Ｖｆを検出し、且つこのＶｆを前記演算ユニットにフィードバックし、
前記演算ユニットには、演算式ＲＴ＝Ｒ５＊Ｖｆ／（Ｖｅ−Ｖｆ）、前記温度検出素子の抵抗値ＲＴと前記温度検出素子の温度ｔとの対応関係データ及び演算式Ｔ＝ｔ＋Δｔが予め記憶されており、前記演算ユニットは、予め記憶された演算式及び前記対応関係データに基づいて、前記発熱素子の温度Ｔを算出し、且つこの温度Ｔを前記制御ユニットにフィードバックし、
前記制御ユニットは、前記発熱素子の温度Ｔを予め記憶された動作温度上限ＴＨ及び動作温度下限ＴＬとそれぞれ比較し、且つ比較結果に基づいて、前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を制御する。
さらに、前記電子タバコ温度制御システムは、前記コントローラに電気的に接続された入力装置をさらに備え、ユーザが前記入力装置を介して所望の目標温度ＴＤを入力しただし、ＴＬ≦ＴＤ≦ＴＨである。
さらに、前記電子タバコ温度制御システムは、温度制御スイッチをさらに備え、前記温度制御スイッチは、前記給電装置と前記発熱素子との間に直列に接続され、前記温度検出素子及び／又は前記コントローラが故障した時に、前記温度制御スイッチは、温度制御の役割を果たすことができる。
また、本発明に係る電子タバコ温度制御システムは、順次に電気的に接続された給電装置、温度制御スイッチ及び発熱素子を備え、前記温度制御スイッチの動作温度ＴＭは、電子タバコ温度制御システムの動作温度上限ＴＨより低いものとする。
さらに、前記前記温度制御スイッチは、機械式温度制御スイッチ、電子式温度制御スイッチ、温度制御リレーからなる群より選ばれる１種、２種又は２種以上の任意の組み合わせである。
さらに、前記機械式温度制御スイッチは、蒸気圧力式温度制御スイッチ、液体膨張式温度制御スイッチ、気体吸着式温度制御スイッチ又は金属膨張式温度制御スイッチであり、前記電子式温度制御スイッチは、抵抗式温度制御スイッチ又は熱電対式温度制御スイッチであり、前記温度制御リレーは、サーマルリードリレーである。
さらに、前記温度制御スイッチの温度ｔＳは、前記発熱素子の温度Ｔの上昇に伴って上昇し、ｔＳ＜ＴＭの場合では、前記温度制御スイッチが前記給電装置と前記発熱素子との間の回路をオンにし、前記発熱素子が正常に動作し、前記発熱素子の温度Ｔが上昇し、ｔＳ＞ＴＭの場合では、前記温度制御スイッチが前記給電装置と前記発熱素子との間の回路をオフにし、前記発熱素子が動作を停止し、前記発熱素子の温度Ｔが自然に低下する。
好ましくは、前記温度制御スイッチは、前記発熱素子に近接して設置される。
また、本発明に係る電子タバコ温度制御システムは、給電装置、発熱素子、コントローラ及び温度制御スイッチを備え、前記コントローラは、前記給電装置と前記温度制御スイッチとにそれぞれ電気的に接続され、前記発熱素子は、前記給電装置に電気的に接続され、前記温度制御スイッチは、前記発熱素子に近接して設置され、前記温度制御スイッチの動作温度ＴＭは、電子タバコ温度制御システムの動作温度上限ＴＨより低いものとする。
さらに、前記温度制御スイッチは、機械式温度制御スイッチ、電子式温度制御スイッチ及び温度制御リレーからなる群より選ばれる１種、２種又は２種以上の任意の組み合わせである。
さらに、前記機械式温度制御スイッチは、蒸気圧力式温度制御スイッチ、液体膨張式温度制御スイッチ、気体吸着式温度制御スイッチ又は金属膨張式温度制御スイッチであり、前記電子式温度制御スイッチは、抵抗式温度制御スイッチ又は熱電対式温度制御スイッチであり、前記温度制御リレーは、サーマルリードリレーである。
さらに、前記温度制御スイッチの温度ｔＳは、前記発熱素子の温度Ｔの上昇に伴って上昇し、ｔＳ＜ＴＭの場合では、前記温度制御スイッチは、動作Ａを発生し、ｔＳ＞ＴＭの場合では、前記温度制御スイッチは、動作Ｂを発生し、前記コントローラは、前記温度制御スイッチの動作を検出し、且つ当該動作の異なりに応じて前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を制御する。
さらに、前記動作Ａは、前記温度制御スイッチのオンであってもよいし、前記温度制御スイッチのオフであってもよく、前記動作Ｂは、前記動作Ａと逆である。
好ましくは、前記温度制御スイッチは、前記発熱素子に近接して設置される。
また、本発明に係る電子タバコ温度制御システムは、給電装置、発熱素子及びコントローラを備え、前記給電装置は、前記発熱素子と前記コントローラとにそれぞれ電気的に接続され、前記発熱素子は、前記コントローラに電気的に接続され、前記発熱素子は、抵抗温度係数特性を有し、前記発熱素子自体は、直接に温度検出素子として、その自身の温度Ｔの変化を前記コントローラにフィードバックする。
さらに、前記発熱素子は、白金、銅、ニッケル、チタン、鉄、セラミックス基ＰＴＣ材料、高分子基ＰＴＣ材料からなる群より選ばれる１種、２種又は２種以上の材料により作製され、その抵抗値ＲＬが前記発熱素子の温度Ｔの上昇に伴って増大する。
さらに、前記コントローラは、前記発熱素子の抵抗値ＲＬに基づいて前記発熱素子の温度Ｔを算出し、さらに前記発熱素子の温度Ｔを動作温度上限ＴＨ及び動作温度下限ＴＬと比較し、比較結果に基づいて前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を制御する。
さらに、前記電子タバコ温度制御システムは、前記給電装置と前記発熱素子との間に設置された第一固定値抵抗Ｒ１をさらに備え、第一固定値抵抗Ｒ１の両端の電圧は、Ｖａ−Ｖｂであり、前記発熱素子の両端の電圧は、Ｖｂであり、前記発熱素子を流れる電流は、（Ｖａ−Ｖｂ）／Ｒ１であり、前記発熱素子の抵抗は、ＲＬ＝Ｒ１＊Ｖｂ／（Ｖａ−Ｖｂ）を満足する。
さらに、前記電子タバコ温度制御システムは、第二固定値抵抗Ｒ２、増幅器、第三固定値抵抗Ｒ３及び第四固定値抵抗Ｒ４をさらに備え、第一固定値抵抗Ｒ１は、順次に直列に接続された前記第二固定値抵抗Ｒ２、前記増幅器及び前記第三固定値抵抗Ｒ３の全体に並列に接続され、前記第四固定値抵抗Ｒ４は、前記増幅器と並列に接続され、前記増幅器の応用特性に基づき、Ｖａ−Ｖｂ＝Ｖｃ＊Ｒ２／Ｒ４が得られる。
さらに、前記コントローラは、順次に電気的に接続された検出ユニット、演算ユニット及び制御ユニットを備え、
前記検出ユニットは、第四固定値抵抗Ｒ４に電気的に接続されて、第四固定値抵抗Ｒ４の両端の電圧Ｖｃを検出し、且つこのＶｃを前記演算ユニットにフィードバックし、
前記演算ユニットには、演算式Ｖａ−Ｖｂ＝Ｖｃ＊Ｒ２／Ｒ４、演算式ＲＬ＝Ｒ１＊Ｖｂ／（Ｖａ−Ｖｂ）及び前記発熱素子の抵抗値ＲＬと前記発熱素子の温度Ｔとの対応関係データが予め記憶されており、前記演算ユニットは、予め記憶された前記演算式及び前記対応関係データに基づき、前記発熱素子の温度Ｔを算出し、且つ温度Ｔを前記制御ユニットにフィードバックし、
前記制御ユニットは、前記発熱素子の温度Ｔを予め記憶された動作温度上限ＴＨ及び動作温度下限ＴＬと比較し、且つ比較結果に基づき、前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を制御する。
さらに、前記電子タバコ温度制御システムは、前記コントローラに電気的に接続された入力装置をさらに備え、ユーザは、前記入力装置を介して所望の目標温度ＴＤを入力し、ただし、ＴＬ≦ＴＤ≦ＴＨである。
さらに、前記電子タバコ温度制御システムは、温度制御スイッチをさらに備え、前記温度制御スイッチは、前記給電装置と前記発熱素子との間に直列に接続され、前記発熱素子及び／又は前記コントローラが故障した時に、前記温度制御スイッチは温度制御の役割を果たすこともできる。
さらに、前記電子タバコ温度制御システムは、前記コントローラに電気的に接続された温度検出素子又は温度制御スイッチをさらに備える。
好ましくは、前記温度検出素子又は前記温度制御スイッチは、前記発熱素子に近接して設置される。
本発明に係る電子タバコは、上記の何れか１つの電子タバコ温度制御システムを備える。
本発明に係る温度制御方法は、給電装置、発熱素子、コントローラ及び温度検出素子を備える電子タバコ温度制御システム又は電子タバコに適用され、前記温度制御方法は、
前記コントローラが前記温度検出素子の関連物理量ｘを検出するステップと、
前記コントローラが前記温度検出素子の関連物理量ｘに基づき、前記発熱素子の温度Ｔを算出するステップと、
前記コントローラが前記発熱素子の温度Ｔを予め記憶された動作温度上限ＴＨ及び動作温度下限ＴＬと比較するステップと、
前記コントローラが比較結果に基づき、前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を調整するステップと、
前記発熱素子が一定の調整が行われた出力電圧／電力の下で一定期間動作するステップと、を含む温度制御方法。
さらに、前記コントローラが比較結果に基づき、前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を調整するステップは、前記発熱素子の温度が動作温度上限ＴＨよりも大きい場合、前記コントローラが、前記発熱素子への出力電圧／電力を低減させるように前記給電装置を制御することをさらに含む。
さらに、前記コントローラが比較結果に基づき、前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を調整するステップは、前記発熱素子の温度が動作温度下限ＴＬより低く、且つ前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力が最大出力電圧／電力に達した場合、前記コントローラが、前記発熱素子への出力電圧／電力を維持するように前記給電装置を制御することをさらに含む。
さらに、前記コントローラが比較結果に基づき、前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を調整するステップは、前記発熱素子の温度が動作温度下限ＴＬより低く、且つ前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力が最大出力電圧／電力に達していない場合、前記コントローラは、前記発熱素子への出力電圧／電力を増大させるように前記給電装置を制御することをさらに含む。
さらに、前記電子タバコ温度制御システム又は前記電子タバコは、入力装置をさらに備えてもよく、前記温度制御方法は、前記コントローラが前記温度検出素子の関連物理量ｘを検出するステップの前に、前記入力装置により目標温度ＴＤを入力し、ただし、ＴＬ≦ＴＤ≦ＴＨであり、予め記憶された動作温度上限ＴＨ及び動作温度下限ＴＬの代わりに、前記目標温度ＴＤを比較項目とし、前記コントローラが前記発熱素子の温度Ｔと前記目標温度ＴＤとを比較することをさらに含む。
また、本発明に係る温度制御方法は、給電装置、発熱素子及び温度制御スイッチを備える電子タバコ温度制御システム又は電子タバコに適用され、前記温度制御方法は、前記温度制御スイッチが前記温度制御スイッチの温度ｔＳと動作温度ＴＭとの関係を判断し、前記温度制御スイッチの温度ｔＳがその動作温度ＴＭより低い場合、前記温度制御スイッチが前記給電装置と前記発熱素子との間の回路をオンにし、前記発熱素子が正常的に動作し、前記発熱素子の温度Ｔが上昇するステップと、前記温度制御スイッチの温度ｔＳがその動作温度ＴＭより高い場合、前記温度制御スイッチが前記給電装置と前記発熱素子との間の回路をオフにし、前記発熱素子が動作を停止し、前記発熱素子の温度Ｔが自然に低下するステップと、を含む。
また、本発明に係る温度制御方法は、給電装置、発熱素子、コントローラ及び温度制御スイッチを備える電子タバコ温度制御システム又は電子タバコに適用され、前記温度制御方法は、前記コントローラが前記温度制御スイッチの動作に基づき、前記温度制御スイッチの温度ｔＳとその動作温度ＴＭとの関係を判断し、前記温度制御スイッチの温度ｔＳがＴＭより低い場合、前記温度制御スイッチが動作Ａを発生し、前記温度制御スイッチの温度ｔＳがＴＭより高い場合、前記温度制御スイッチが動作Ｂを発生し、前記コントローラが前記温度制御スイッチの動作を検出し、且つ動作の異なりに応じて前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を制御し、前記発熱素子が、適当に調整された出力電圧／電力の下で一定期間動作するステップを含み、前記動作Ａは、オン又はオフであり、前記動作Ａは、前記動作Ｂと逆である。
さらに、上記のコントローラにより温度制御スイッチの動作に基づき、給電装置から発熱素子への出力電圧／電力を調整するステップは、前記温度制御スイッチが動作Ｂを発生する場合、前記コントローラは前記発熱素子への出力電圧／電力を低減するように前記給電装置を制御することさらにを含む。
さらに、上記のコントローラにより前記温度制御スイッチの動作に基づき、前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を調整するステップは、前記温度制御スイッチが動作Ａを発生し、且つ前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力が最大出力電圧／電力に達した場合、前記コントローラは前記発熱素子への出力電圧／電力を維持するように前記給電装置を制御することさらにを含む。
さらに、上記のコントローラにより前記温度制御スイッチの動作に基づき、前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を調整するステップは、前記温度制御スイッチが動作Ａを発生し、且つ前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力が最大出力電圧／電力より小さい場合、前記コントローラは前記発熱素子への出力電圧／電力を増大させるように前記給電装置を制御することをさらに含む。
また、本発明に係る温度制御方法は、給電装置、発熱素子及びコントローラを備える電子タバコ温度制御システム又は電子タバコに適用され、前記温度制御方法は、
前記コントローラが前記発熱素子の抵抗値ＲＬを算出するステップと、
前記コントローラが点火後に前記発熱素子の抵抗値ＲＬを再び算出するステップと、
前記コントローラが前記発熱素子が抵抗温度係数特性を有するかどうかを判断するステップと、
前記コントローラが、ユーザが温度制御モードを選択したかどうかを判断するステップと、
前記コントローラが前記発熱素子の抵抗値ＲＬを算出するステップと、
前記コントローラが前記発熱素子の抵抗値ＲＬに基づき、前記発熱素子の温度Ｔを算出するステップと、
前記コントローラが前記発熱素子の温度Ｔを、予め記憶された動作温度上限ＴＨ及び動作温度下限ＴＬと比較するステップと、
前記コントローラが比較結果に基づき、前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を調整するステップと、
前記発熱素子が、適当に調整された出力電圧／電力の下で一定期間動作するステップと、を含む温度制御方法。
さらに、上記のコントローラにより発熱素子が抵抗温度係数特性を有するかどうかを判断するステップは、前記発熱素子が抵抗温度係数特性を有さない場合、前記コントローラは、前記給電装置が前記発熱素子に定電圧／定電力を出力するか、又は前記発熱素子にユーザが手動的に選択した電圧／電力を出力するように前記給電装置を自動的に制御し、前記発熱素子が抵抗温度係数特性を有する場合、ユーザが温度制御モードに入るかどうかを選択できることをさらに含む。
さらに、上記のユーザが温度制御モードに入るかどうかを選択できるステップは、ユーザが温度制御モードを選択しなかった場合、前記コントローラは、前記給電装置が前記発熱素子に定電圧／定電力を出力する、又はユーザが手動的に選択した電圧／電力を出力するように前記給電装置を自動的に制御し、ユーザが温度制御モードを選択した場合、前記コントローラが前記発熱素子の抵抗値ＲＬを算出することをさらに含む。
さらに、上記のコントローラにより比較結果に基づき、前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を調整するステップは、前記発熱素子の温度が動作温度上限ＴＨより高い場合、前記コントローラが前記発熱素子への出力電圧／電力を低減するように前記給電装置を制御することをさらに含む。
さらに、上記のコントローラにより比較結果に基づき、前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を調整するステップは、前記発熱素子の温度が動作温度下限ＴＬより低く、且つ前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力が最大出力電圧／電力に達した場合、前記コントローラは、前記発熱素子への出力電圧／電力を維持するように前記給電装置を制御することをさらに含む。
さらに、上記のコントローラにより比較の結果に基づき、給電装置から発熱素子への出力電圧／電力を調整するステップは、前記発熱素子の温度が動作温度下限ＴＬより低く、且つ前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力が最大出力電圧／電力より小さい場合、前記コントローラは、前記発熱素子への出力電圧／電力を増大するように前記給電装置を制御することをさらに含む。
本発明の提案は、下記の技術効果を奏することができる。
（１）前記温度制御システム及びその制御方法、当該温度制御システムを備える電子タバコは、前記発熱素子の温度を合理的な範囲内で維持し、人間の健康に有害な物質を発生及び放出することを防止できる。これにより、電子タバコの食感の維持、省エネルギーにも有利であり、電子タバコケースが過熱になることを回避し、電子タバコの内部素子の熱老化を防止することもできる。
（２）入力装置を追加することにより、ユーザは自分の需要に応じて発熱素子の動作温度を設定することができる。
（３）給電装置と発熱素子との間に温度制御スイッチを追加することにより、二重温度制御の効果を奏することができ、特に、温度検出素子及び／又はコントローラが故障した場合でも、発熱素子の温度に対して一定の程度で制御することができる。
（４）温度検出素子、温度制御スイッチ及びコントローラを追加することにより、ユーザが抵抗温度係数特性を有する発熱素子の霧化装置を使用するかどうかにもかかわらず、温度制御を実現することができ、電子タバコ温度制御システム及びその電子タバコの汎用性を増加させることができる。
本発明の第１実施例に係る電子タバコ温度制御システムの回路図である。 本発明の第１実施例に係る電子タバコ温度制御システムの１種の具体的な回路図である。 本発明の第１実施例に係る電子タバコ温度制御システムの動作フローを示す図である。 本発明の第２実施例に係る電子タバコ温度制御システムの回路図である。 本発明の第２実施例に係る電子タバコ温度制御システムの動作フローを示す図である。 本発明の第３実施例に係る電子タバコ温度制御システムの回路図である。 本発明の第４実施例に係る電子タバコ温度制御システムの回路図である。 本発明の第４実施例に係る電子タバコ温度制御システムの動作フローを示す図である。 本発明の第５実施例に係る電子タバコ温度制御システムの回路図である。 本発明の第５実施例に係る電子タバコ温度制御システムの１種の具体的な回路図である。 本発明の第６実施例に係る電子タバコ温度制御システムの動作フローを示す模式図である。 本発明の第６実施例に係る電子タバコ温度制御システムの回路原理を示す図である。 本発明の第６実施例の電子タバコ温度制御システムの動作フローを示す図である。 本発明にの第７実施例に係る電子タバコ温度制御システムの回路原理を示す図である。 本発明の第８実施例に係る電子タバコ温度制御システムの回路原理を示す図である。 本発明の第９実施例に係る電子タバコ温度制御システムの回路原理を示す図である。 本発明の第１０実施例に係る電子タバコの構造を示す図である。
本発明の技術的特徴、目的及び効果をより明確に理解するために、図面に合わせて本発明の具体的な実施形態を詳しく説明する。勿論、以下の実施例は本発明の全ての実施例ではなく、ただ一部の実施例にすぎない。当業者は、本発明の実施例に基づいて、創造的な労働を要らない前提で得た他の変形例も、本発明の保護範囲内に含まれるのが当然である。
〔第１実施例〕
図１に示すように、本発明の第１実施例は、電子タバコ温度制御システム１００を提供する。電子タバコ温度制御システム１００は、給電装置１１、発熱素子１２、温度検出素子１３及びコントローラ１４を備える。給電装置１１は、発熱素子１２とコントローラ１４とにそれぞれ電気的に接続されている。温度検出素子１３は、コントローラ１４に電気的に接続されている。発熱素子１２は、給電装置１１により電気的に駆動された後、タバコリキッド、タバコクリーム又は刻みタバコを加熱して、煙霧を生成して、ユーザに喫煙を体験させる。
温度検出素子１３は、発熱素子１２の温度Ｔの変化を感知する。温度検出素子１３の温度ｔは、発熱素子１２の温度Ｔの上昇に伴って上昇して、温度検出素子１３の関連物理量ｘの変化を引き起こす。コントローラ１４は、関連物理量ｘを検出して、発熱素子１２の温度Ｔを算出することができる。
温度検出素子１３は、電子タバコ内に設置される。好ましくは、温度検出素子１３は、発熱素子１２に近接して設置されている。温度検出素子１３は、ＰＴＣサーミスタ、ＮＴＣサーミスタ、バイメタル片、熱電対、水晶温度センサ、光ファイバ温度センサ、赤外温度センサ及びＰ-Ｎ接合温度センサからなる群より選ばれる１種、２種又は２種以上の任意の組み合わせであってもよい。温度検出素子１３の数は、１つ、２つ又は複数であってもよい。空間が十分である場合、複数の同じ種類及び／又は異なる種類の温度検出素子１３を異なる位置に設置してもよい。一方では、各温度検出素子１３により発熱素子の温度Ｔをそれぞれ算出し、且つ平均値を算出することができる。当該平均値は、発熱素子の温度Ｔをさらに正確的に反映し得るものである。他方では、ある温度検出素子が故障した場合に、コントローラ１４は、タイムリーに判断を下し、信頼できない値を取り除くことができる。これにより、電子タバコ温度制御システム１００は、依然として正常に動作して、高い温度制御精度を確保することができる。
温度検出素子１３の異なりに応じて、前記関連物理量ｘは、温度ｔ、抵抗、電圧、電流、共振周波数、光パワー等からなる群より選ばれる１種、２種又は２種以上の組み合わせであってもよい。
コントローラ１４は、先ず温度検出素子１３の関連物理量ｘに基づき、温度検出素子１３の温度ｔを算出し、その後、温度検出素子１３の温度ｔに基づき、発熱素子１２の温度Ｔを算出し、最後に、発熱素子１２の温度Ｔを動作温度上限ＴＨ及び動作温度下限ＴＬと比較して、比較結果に基づいて給電装置１１から発熱素子１２への出力電圧／電力を制御する。
図２に示すように、当該具体的な実施例において、温度検出素子１３は、ＰＴＣサーミスタＲＴである。発熱素子１２の温度Ｔの上昇に伴い、温度検出素子１３の温度ｔも上昇して、さらに温度検出素子１３の抵抗値ＲＴの上昇を引き起こす。即ち、本実施例において、温度検出素子１３の前記関連物理量ｘは、抵抗値ＲＴである。
さらに、温度検出素子１３の抵抗値ＲＴを便利に測定するために、温度検出素子１３を１つの固定値抵抗Ｒ５に直列に接続することが好ましい。Ｒ５の両端の電圧がＶｅ−Ｖｆであるので、Ｒ５を流れる電流は、（Ｖｅ−Ｖｆ）／Ｒ５である。温度検出素子１３の両端の電圧がＶｆであるので、ＲＴ＝Ｒ５＊Ｖｆ／（Ｖｅ−Ｖｆ）である。
具体的には、前記コントローラ１４は、順次に電気的に接続された検出ユニット１４１、演算ユニット１４２及び制御ユニット１４３を備える。検出ユニット１４１は、温度検出素子１３に電気的に接続されて、温度検出素子１３の両端の電圧Ｖｆを検出し、且つ当該Ｖｆを演算ユニット１４２にフィードバックする。演算ユニット１４２には、演算式ＲＴ＝Ｒ５＊Ｖｆ／（Ｖｅ−Ｖｆ）、温度検出素子１３の抵抗値ＲＴとその温度ｔとの対応関係データ、及び演算式Ｔ＝ｔ＋Δｔ（Δｔ：実験により得られた温度検出素子１３の温度ｔと発熱素子１２の温度Ｔとの差の値）が予め記憶されている。演算ユニット１４２は、先ず、演算式ＲＴ＝Ｒ５＊Ｖｆ／（Ｖｅ−Ｖｆ）に基づき、温度検出素子１３の抵抗値ＲＴを算出し、次に、温度検出素子１３の抵抗値ＲＴとその温度ｔとの対応関係データに基づいて温度検出素子１３温度ｔを得て、その後、式Ｔ＝ｔ＋Δｔに基づいて発熱素子１２の温度Ｔを算出し、最後に、発熱素子１２の温度Ｔを制御ユニット１４３にフィードバックする。制御ユニット１４３は、発熱素子１２の温度Ｔを、予め記憶された動作温度上限ＴＨ及び動作温度下限ＴＬと比較し、且つ比較結果に基づいてＤＣ／ＤＣ電源１１２から発熱素子１２への出力電圧／電力を制御する。
さらに、給電装置１１は、電池１１１と、電池１１１にそれぞれ電気的に接続されたＤＣ／ＤＣ電源１１２、電圧安定化回路１１３と、を備える。電池１１１は、充電可能であり、十分な電気エネルギーを蓄積して、ＤＣ／ＤＣ電源１１２及び電圧安定化回路１１３にそれぞれ電力を提供することができる。ＤＣ／ＤＣ電源１１２は、発熱素子１２に電気的に接続されて、電池１１１の電圧を上昇させた後に、発熱素子１２に供電する。電圧安定化回路１１３は、コントローラ１４に電気的に接続されて、コントローラ１４に安定した電圧Ｖｅを供給する。本実施例において、電池１１１は、リチウムイオン電池である。しかし、他の実施例において、実際の状況に応じて、ＤＣ／ＤＣ電源１１２及び電圧安定化回路１１３を省略するか又は他の回路を用いて、ＤＣ／ＤＣ電源１１２及び／又は電圧安定化回路１１３を取り替えることができる。
図３に示すように、本発明の電子タバコ温度制御システム１００は動作中に下記のステップを含む。
ステップＳ１０１において、コントローラ１４は、温度検出素子１３の関連物理量ｘを検出して、ステップＳ１０２に移る。
ステップＳ１０２において、コントローラ１４は、温度検出素子１３の関連物理量ｘに基づいて、発熱素子１２の温度Ｔを算出した後に、ステップＳ１０３に移る。
ステップＳ１０３において、コントローラ１４は、発熱素子１２の温度Ｔを動作温度上限ＴＨ及び動作温度下限ＴＬと比較する。Ｔ＞ＴＨであれば、ステップＳ１０４に移り、Ｔ＜ＴＬであれば、ステップＳ１０６に移る。
ステップＳ１０４において、コントローラ１４は、発熱素子１２への出力電圧／電力を低減させるように給電装置１１を制御し、その後、ステップＳ１０５に移る。
ステップＳ１０５において、発熱素子１２は、当該出力電圧／電力の下で、一定期間動作した後に、ステップＳ１０２に戻り、且つその後の過程を繰り返す。本実施例において、前記一定期間は、１秒であってもよい。
ステップＳ１０６において、コントローラ１４は、給電装置１１から発熱素子１２への出力電圧／電力が最大出力電圧／電力に達したかどうかを判断する。判断結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１０７に移り、判断結果がＮＯであれば、ステップＳ１０８に移る。
ステップＳ１０７において、コントローラ１４は、発熱素子１２への出力電圧／電力を維持するように給電装置１１を制御し、その後、ステップＳ１０５に移る。
ステップＳ１０８において、コントローラ１４は、発熱素子１２への出力電圧／電力を増大させるように給電装置１１を制御し、その後、ステップＳ１０５に移る。
本発明の他の実施例において、電子タバコ温度制御システム１００に対して、発熱素子の温度Ｔ、電池電量、動作電圧、出力電力等の電子タバコ動作状態に関連する情報を表示するための表示モジュールをさらに追加してもよい。
〔第２実施例〕
図４に示すように、本発明の第２実施例は、電子タバコ温度制御システム２００を提供する。第２実施例と第１実施例との相違点は、第２実施例がコントローラ１４に電気的に接続された入力装置２５を追加したことにある。ユーザは、入力装置２５により所望の目標温度ＴＤ（ＴＬ≦ＴＤ≦ＴＨ）を入力することができる。コントローラ１４の制御下で、発熱素子１２は、温度ＴＤ±Δｔ’を維持するように動作する。ただし、Δｔ’は、温度偏差を表し、給電装置１１、発熱素子１２、温度検出素子１３及びコントローラ１４の応答が一定の遅延性を有することによって発生されたものである。
図５に示すように、本発明の電子タバコ温度制御システム２００は動作中に下記のステップを含む。
ステップＳ２０１において、ユーザは、入力装置２５により所望の目標温度ＴＤ（ＴＬ≦ＴＤ≦ＴＨ）を入力し、その後、ステップＳ２０２に移る。
ステップＳ２０２において、コントローラ１４は、温度検出素子１３の関連物理量ｘを検出し、その後、ステップＳ２０３に移る。
ステップＳ２０３において、コントローラ１４は、発熱素子１２の温度Ｔを算出し、その後、ステップＳ２０４に移る。
ステップＳ２０４において、コントローラ１４は、発熱素子１２の温度ＴをＴＤと比較する。Ｔ＞ＴＤであれば、ステップＳ２０５に移り、Ｔ＜ＴＤであれば、ステップＳ２０７に移る。
ステップＳ２０５において、コントローラ１４は、発熱素子１２への出力電圧／電力を低減させるように給電装置１１を制御し、その後、ステップＳ２０６に移る。
ステップＳ２０６において、発熱素子１２は、当該出力電圧／電力の下で一定期間動作した後、ステップＳ２０２に戻り、且つその後の過程を繰り返す。本実施例において、前記一定期間は、１秒であってもよい。
ステップＳ２０７において、コントローラ１４は、給電装置１１から発熱素子１２への出力電圧／電力が最大出力電圧／電力に達したかどうかを判断する。判断結果がＹＥＳであれば、ステップＳ２０８に移り、判断結果がＮＯであれば、ステップＳ２０９に移る。
ステップＳ２０８において、コントローラ１４は、発熱素子１２への出力電圧／電力を維持するように給電装置１１を制御し、その後、ステップＳ２０６に移る。
ステップＳ２０９において、コントローラ１４は、発熱素子１２への出力電圧／電力を増大させるように給電装置１１を制御し、その後、ステップＳ２０６に移る。
他の実施例において、ユーザがＴＤを入力しなければ、電子タバコ温度制御システム２００の動作ステップは第１実施例と同じであり、ここで詳しい説明を省略する。
また、他の実施例において、電子タバコ温度制御システム２００に対して、ユーザが設定した目標温度ＴＤ、発熱素子の温度Ｔ、電池電量、動作電圧、出力電力等の電子タバコ動作状態に関連する情報を表示するための表示モジュールをさらに追加してもよい。
〔第３実施例〕
図６に示すように、本発明の第３実施例は、電子タバコ温度制御システム３００を提供する。電子タバコ温度制御システム３００は、順次に電気的に接続された給電装置３１、温度制御スイッチ３６及び発熱素子３２を備える。発熱素子３２は、給電装置３１により電気的駆動された後、タバコリキッド、タバコクリーム又は刻みタバコを加熱して、それに煙霧を生成させ、ユーザに喫煙を体験させる。
温度制御スイッチ３６は、温度の作用下で給電装置３１と発熱素子３２との間の回路をオン／オフにする。発熱素子３２の温度Ｔの上昇に伴い、温度制御スイッチ３６の温度ｔＳも上昇する。ｔＳ＜ＴＭの場合、温度制御スイッチ３６は、給電装置３１と発熱素子３２との間の回路をオンにし、発熱素子３２が正常的に動作し、発熱素子３２の温度Ｔが上昇し、温度制御スイッチ３６の温度ｔＳも上昇する。ｔＳ＞ＴＭの場合、温度制御スイッチ３６は、給電装置３１と発熱素子３２との間の回路をオフにし、発熱素子３２が動作を停止し、発熱素子３２の温度Ｔが自然に低下し、温度制御スイッチ３６の温度ｔＳも低下する。ｔＳ＜ＴＭになると、温度制御スイッチ３６は、給電装置３１と発熱素子３２との間の回路を再びオンにし、発熱素子３２を再び正常的に動作させる。
温度制御スイッチ３６は、電子タバコの内部に設けられ、好ましくは、発熱素子３２に近接して設けられる。温度制御スイッチ３６の温度ｔＳが発熱素子３２の温度Ｔより少し低いことを考慮すると、温度制御スイッチ３６の動作温度ＴＭを電子タバコ温度制御システム３００の動作温度上限ＴＨより少し低くさせるべきである。温度制御スイッチ３６は、機械式温度制御スイッチ、電子式温度制御スイッチ及び温度制御リレーからなる群より選ばれる１種、２種又は２種以上の任意の組み合わせである。ここで、前記機械式温度制御スイッチは、蒸気圧力式温度制御スイッチ、液体膨張式温度制御スイッチ、気体吸着式温度制御スイッチ及び金属膨張式温度制御スイッチを含む。前記金属膨張式温度制御スイッチは、バイメタル片スイッチ及び記憶合金スイッチを含む。前記電子式温度制御スイッチは、抵抗式温度制御スイッチ及び熱電対式温度制御スイッチを含む。前記温度制御リレーは、サーマルリードリレーを含む。
また、他の実施例において、電子タバコ温度制御システム３００に対して、電池電量、動作電圧、出力電力等の電子タバコ動作状態に関する情報を表示するための表示モジュールをさらに追加してもよい。
〔第４実施例〕
図７に示すように、第３実施例に比べて、本実施例は、温度制御スイッチ３６に電気的に接続されたコントローラ４４をさらに含むという相違点を有する。温度制御スイッチ３６は、給電装置３１と発熱素子３２との間の回路のオン／オフを直接に制御することではなく、コントローラ４４は、温度制御スイッチ３６のオン／オフに基づいて判断した後に、給電装置３１から発熱素子３２への出力電圧／電力を制御することである。
発熱素子３２の温度Ｔの上昇に伴い、温度制御スイッチ３６の温度ｔＳも上昇する。ｔＳ＜ＴＭの場合、温度制御スイッチ３６は動作Ａを発生し、ｔＳ＞ＴＭの場合、温度制御スイッチ３６は動作Ｂを発生する。コントローラ４４は、温度制御スイッチ３６の動作を検出し、且つ動作の異なりに応じて給電装置４１から発熱素子３２への出力電圧／電力を制御する。ここで、動作Ａは、温度制御スイッチ３６のオンであってもよいし、温度制御スイッチ３６のオフであってもよい。動作Ｂは、動作Ａと逆である。
電子タバコ温度制御システム４００は、下記の有益な効果を有する。
（１）下記の２つの性質の温度制御スイッチを用いることができる。１つの性質に関しては、ｔＳ＜ＴＭの場合、温度制御スイッチがオンになり、ｔＳ＞ＴＭの場合、温度制御スイッチがオフになる。もう１つの性質に関しては、ｔＳ＜ＴＭである場合、温度制御スイッチがオフになり、ｔＳ＞ＴＭである場合、温度制御スイッチがオンになる。
（２）コントローラ４４は、給電装置３１の出力電圧／電力を調節して、温度Ｔの変動を小さくして、食感を維持することができる。これにより、温度が高すぎる時に、発熱素子３２が直ちに動作を停止してしまうことによって、発熱素子３２の温度Ｔの低下が速すぎて、ユーザの使用に影響を与えることを避けることができる。
図８に示すように、本発明の電子タバコ温度制御システム４００は動作中に下記のステップを含む。
ステップＳ４０１において、コントローラ４４は、温度制御スイッチ３６の動作に基づき、温度制御スイッチ３６の温度ｔＳとその動作温度ＴＭとの関係を判断する。ｔＳ＞ＴＭであれば、ステップＳ４０２に移る。ｔＳ＜ＴＭであれば、ステップＳ４０４に移る。
ステップＳ４０２において、コントローラ４４は、発熱素子３２への出力電圧／電力を低減させるように給電装置３１を制御し、その後、ステップＳ４０３に移る。
ステップＳ４０３において、発熱素子３２は、当該出力電圧／電力の下で、一定期間動作した後、ステップＳ４０１に戻り、その後の過程を繰り返す。本実施例において、前記一定期間は、１秒であってもよい。
ステップＳ４０４において、コントローラ４４は、給電装置３１から発熱素子３２への出力電圧／電力が最大出力電圧／電力に達したかどうかを判断する。判断結果がＹＥＳであれば、ステップＳ４０５に移り、判断結果がＮＯであれば、ステップＳ４０６に移る。
ステップＳ４０５において、コントローラ４４は、発熱素子３２への出力電圧／電力を維持するように給電装置３１を制御し、その後、ステップＳ４０３に移る。
ステップＳ４０６において、コントローラ４４は、発熱素子３２への出力電圧／電力を増大させるように給電装置３１を制御し、その後、ステップＳ４０３に移る。
他の実施例において、電子タバコ温度制御システム４００に対して、電池電量、動作電圧、出力電力等の電子タバコ動作状態に関する情報を表示するための表示モジュールをさらに追加してもよい。
〔第５実施例〕
図９に示すように、本発明の第５実施例は、給電装置５１、発熱素子５２及びコントローラ５４を備える電子タバコ温度制御システム５００を提供する。給電装置５１は、発熱素子５２及びコントローラ５４にそれぞれ電気的に接続されている。発熱素子５２は、コントローラ５４に電気的に接続されている。発熱素子５２が給電装置５１により電気的駆動された後、タバコリキッド、タバコクリーム又は刻みタバコを加熱して煙霧を生成して、ユーザに喫煙を体験させる。
発熱素子５２は、発熱素子として動作すると共に、温度検出素子としても動作する。発熱素子５２は、抵抗温度係数特性を有する材料により作製され、白金、銅、ニッケル、チタン、鉄、セラミックス基ＰＴＣ材料、高分子基ＰＴＣ材料からなる群より選ばれる１種、２種又は２種以上のものにより作製されてもよく、その抵抗値ＲＬが発熱素子５２の温度Ｔの上昇に伴って増大する。
コントローラ５４内には、動作温度上限ＴＨ、動作温度下限ＴＬ及び発熱素子５２の抵抗値ＲＬと発熱素子５２の温度Ｔとの対応関係データが予め記憶されている。コントローラ５４は、発熱素子５２の抵抗値ＲＬに応じて、発熱素子５２の温度Ｔを得り、さらに発熱素子５２の温度Ｔを動作温度上限ＴＨ及び動作温度下限ＴＬと比較し、且つ比較結果に基づいて給電装置５１から発熱素子５２への出力電圧／電力を制御する。
図１０は、本発明の第５実施例の１種の具体的な回路図を示している。
具体的には、給電装置５１は、電池５１１と、電池５１１にそれぞれ電気的に接続されたＤＣ／ＤＣ電源５１２、電圧安定化回路５１３と、を備える。電池５１１は、充電可能であり、十分な電気エネルギーを蓄積して、使用時にＤＣ／ＤＣ電源５１２及び電圧安定化回路５１３にそれぞれ電力を供給する。電圧安定化回路５１３は、コントローラ５４に電気的に接続されて、コントローラ５４に安定した電圧を供給する。本実施例において、電池５１１は、リチウムイオン電池である。勿論、他の実施例において、実際の状況に応じて、ＤＣ／ＤＣ電源５１２及び電圧安定化回路５１３を省略できるか又は他の回路を用いてＤＣ／ＤＣ電源５１２及び電圧安定化回路５１３を取り替えることができる。
電子タバコ温度制御システム５００は、給電装置５１と発熱素子５２との間に設置された第一固定値抵抗Ｒ１をさらに備える。第一固定値抵抗Ｒ１は、発熱素子５２の抵抗値ＲＬの算出を補助するためのものである。本実施例において、第一固定値抵抗Ｒ１は、ＤＣ／ＤＣ電源５１２と発熱素子５２との間に設置されている。ＤＣ／ＤＣ電源５１２は、コントローラ５４の制御下で、第一固定値抵抗Ｒ１及び発熱素子５２に一定の電圧Ｖａを供給する。発熱素子５２の両端の電圧は、Ｖｂである。したがって、発熱素子５２を流れる電流は、（Ｖａ−Ｖｂ）／Ｒ１であり、発熱素子５２の抵抗値ＲＬは、ＲＬ＝Ｒ１＊Ｖｂ／（Ｖａ−Ｖｂ）を満足する。
さらに、第一固定値抵抗Ｒ１の抵抗値が比較的に小さいため、第一固定値抵抗Ｒ１の両端の電圧Ｖａ−Ｖｂは、小さくて、測定し難い。第一固定値抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくすれば、発熱素子５２の両端の電圧Ｖｂは低下する。これによって、発熱素子５２の発熱電力は、低下してしまう。第一固定値抵抗Ｒ１の両端の電圧Ｖａ−Ｖｂの測定を便利にするために、電子タバコ温度制御システム５００は、第二固定値抵抗Ｒ２、増幅器５７、第三固定値抵抗Ｒ３及び第四固定値抵抗Ｒ４をさらに備える。第一固定値抵抗Ｒ１は、順次に直列に接続された第二固定値抵抗Ｒ２、増幅器５７及び第三固定値抵抗Ｒ３の全体と並列に接続されている。第四固定値抵抗Ｒ４は、増幅器５７に並列に接続されている。増幅器５７の応用特性に基づき、Ｖａ−Ｖｂ＝Ｖｃ＊Ｒ２／Ｒ４を得ることができる。本実施例において、増幅器５７は、ＬＴ６１０５チップである。増幅器５７の異なりに応じて、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の接続方式も異なり、又はＲ２、Ｒ３、Ｒ４のうちの少なくとも１つを省略してもよく、さらに必要に応じて他の電子素子を追加する可能性もある。
具体的には、コントローラ５４は、順次に電気的に接続された検出ユニット５４１、演算ユニット５４２及び制御ユニット５４３を備える。検出ユニット５４１は、第四固定値抵抗Ｒ４に電気的に接続されて、第四固定値抵抗Ｒ４の両端の電圧Ｖｃを検出し、且つＶｃを演算ユニット５４２にフィードバックする。演算ユニット５４２には、演算式Ｖａ−Ｖｂ＝Ｖｃ＊Ｒ２／Ｒ４、演算式ＲＬ＝Ｒ１＊Ｖｂ／（Ｖａ−Ｖｂ）及び発熱素子５２の抵抗値ＲＬと発熱素子５２の温度Ｔとの対応関係データが予め記憶されている。演算ユニット５４２は、先ず増幅器の応用特性に応じて、式Ｖａ−Ｖｂ＝Ｖｃ＊Ｒ２／Ｒ４から第一固定値抵抗Ｒ１の両端の電圧Ｖａ−Ｖｂを算出し、次に、式ＲＬ＝Ｒ１＊Ｖｂ／（Ｖａ−Ｖｂ）から発熱素子５２の抵抗値ＲＬを算出し、その後、予め記憶された発熱素子５２の抵抗値ＲＬと発熱素子５２の温度Ｔとの対応関係データに基づいて発熱素子５２の温度Ｔを得り、最後に、発熱素子５２の温度Ｔを制御ユニット５４３にフィードバックする。制御ユニット５４３は、発熱素子５２の温度Ｔを、予め記憶された動作温度上限ＴＨ及び動作温度下限ＴＬと比較して、比較結果に基づき、ＤＣ／ＤＣ電源５１２から発熱素子５２への出力電圧／電力を制御する。
図１１に示すように、本発明の電子タバコ温度制御システム５００は動作中に下記のステップを含む。
ステップＳ５０１において、コントローラ５４は、発熱素子５２の抵抗値ＲＬを算出し、その後、ステップＳ５０２に移る。
ステップＳ５０２において、ユーザが点火した後、コントローラ５４は、発熱素子５２の抵抗値ＲＬを再び算出し、その後、ステップＳ５０３に移る。
ステップＳ５０３において、コントローラ５４は、ステップＳ５０１及びステップＳ５０２の算出結果に基づき、発熱素子５２が抵抗温度係数特性を有するかどうかを判断する。二回の計算結果にはほぼ差別がない又は両者の差異値が固定値抵抗の許容範囲内にあれば、発熱素子は抵抗温度係数特性を有さない。二回の計算結果の差異値が大きければ、発熱素子は抵抗温度係数特性を有する。判断結果がＹＥＳであれば、ステップＳ５０４に移り、判断結果がＮＯであれば、ステップＳ５１０に移る。
ステップＳ５０４において、コントローラ５４は、ユーザが温度制御モードを選択したかどうかを判断する。判断結果がＹＥＳであれば、ステップＳ５０５に移り、判断結果がＮＯであれば、ステップＳ５１０に移る。
ステップＳ５０５において、コントローラ５４は、発熱素子５２の抵抗値ＲＬを算出し、その後、ステップＳ５０６に移る。
ステップＳ５０６において、コントローラ５４は、発熱素子５２の抵抗値ＲＬに基づき、発熱素子５２の温度Ｔを算出し、その後、ステップＳ５０７に移る。
ステップＳ５０７において、コントローラ５４は、発熱素子５２の温度Ｔを、動作温度上限ＴＨ及び動作温度下限ＴＬと比較する。Ｔ＞ＴＨであれば、ステップＳ５０８に移り、Ｔ＜ＴＬであれば、ステップＳ５１１に移る。
ステップＳ５０８において、コントローラ５４は、発熱素子５２への出力電圧／電力を低減させるように給電装置５１を制御し、その後、ステップＳ５０９に移る。
ステップＳ５０９において、発熱素子５２は、当該出力電圧／電力の下で、一定期間動作した後、ステップＳ５０５に戻り、その後の過程を繰り返す。本実施例において、前記一定期間は、１秒であってもよい。
ステップＳ５１０において、コントローラ５４は、給電装置５１から発熱素子５２への定電圧／出力電力を自動的に制御するか、又はユーザが適切な出力電圧／電力を手動的に選択する。
ステップＳ５１１において、コントローラ５４は、出力電圧／電力が最大出力電圧／電力に達したかどうかを判断する。判断結果がＹＥＳであれば、ステップＳ５１２に移り、判断結果がＮＯであれば、ステップＳ５１３に移る。
ステップＳ５１２において、コントローラ５４は、発熱素子５２への出力電圧／電力を維持するように給電装置５１を制御し、その後、ステップＳ５０９に移る。
ステップＳ５１３において、コントローラ５４は、発熱素子５２への出力電圧／電力を増大させるように給電装置５１を制御し、その後、ステップＳ５０９に移る。
他の実施例において、電子タバコ温度制御システム５００に対して、発熱素子の温度Ｔ、電池電量、動作電圧、出力電力等の電子タバコ動作状態に関する情報を表示するための表示モジュールをさらに追加してもよい。
〔第６実施例〕
図１２に示すように、本発明の第６実施例は、電子タバコ温度制御システム６００を提供する。第５実施例に比べて、第６実施例は、コントローラ５４に電気的に接続された入力装置６５をさらに含むという相違点がある。ユーザは、入力装置６５により所望の目標温度ＴＤ（ＴＬ≦ＴＤ≦ＴＨ）を入力することができる。コントローラ５４の制御下で、発熱素子５２は温度ＴＤ±Δｔ’を維持するように動作する。ただし、Δｔ’は、温度偏差を表し、給電装置５１、発熱素子５２、温度検出素子５３及びコントローラ５４の応答が一定の遅延性を有することによって発生されたものである。
図１３に示すように、本発明の電子タバコ温度制御システム６００は動作中に下記のステップを含む。
ステップＳ６０１において、コントローラ５４は、発熱素子５２の抵抗値ＲＬを算出し、その後、ステップＳ６０２に移る。
ステップＳ６０２において、ユーザが点火した後、コントローラ５４は、発熱素子５２の抵抗値ＲＬを再び算出し、その後、ステップＳ６０３に移る。
ステップＳ６０３において、コントローラ５４は、ステップＳ６０１及びステップＳ６０２の計算結果に基づき、発熱素子５２が抵抗温度係数特性を有するかどうかを判断する。二回の計算結果にはほぼ差がないか又は両者の差異値が固定値抵抗の許容範囲内にあれば、発熱素子は抵抗温度係数特性を有さない。二回の計算結果の差異値が大きければ、発熱素子は抵抗温度係数特性を有する。判断結果がＹＥＳであれば、ステップＳ６０４に移り、判断結果がＮＯであれば、ステップＳ６１０に移る。
ステップＳ６０４において、ユーザは、入力装置６５により所望の目標温度ＴＤ（ＴＬ≦ＴＤ≦ＴＨ）を入力し、その後、ステップＳ６０５に移る。
ステップＳ６０５において、コントローラ５４は、発熱素子５２の抵抗値ＲＬを算出し、その後、ステップＳ６０６に移る。
ステップＳ６０６において、コントローラ５４は、発熱素子５２の抵抗値ＲＬに基づき、発熱素子５２の温度Ｔを算出し、その後、ステップＳ６０７に移る。
ステップＳ６０７において、コントローラ５４は、発熱素子５２の温度ＴとＴＤとを比較する。Ｔ＞ＴＤであれば、ステップＳ６０８に移り、Ｔ＜ＴＤであれば、ステップＳ６１１に移る。
ステップＳ６０８において、コントローラ５４は、発熱素子５２への出力電圧／電力を低減させるように給電装置５１を制御し、その後、ステップＳ６０９に移る。
ステップＳ６０９において、発熱素子５２は、当該出力電圧／電力の下で一定期間動作した後、ステップＳ６０５に戻り、その後の過程を繰り返す。本実施例において、前記一定期間は、１秒であってもよい。
ステップＳ６１０において、コントローラ５４は、給電装置５１から発熱素子５２への定電圧／出力電力を自動的に制御するか又はユーザが適切な出力電圧／電力を手動的に選択する。
ステップＳ６１１において、コントローラ５４は、出力電圧／電力が最大出力電圧／電力に達したかどうかを判断する。判断結果がＹＥＳであれば、ステップＳ６１２に移り、判断結果がＮＯであれば、ステップＳ６１３に移る。
ステップＳ６１２において、コントローラ５４は、発熱素子５２への出力電圧／電力を維持するように給電装置５１を制御し、その後、ステップＳ６０９に移る。
ステップＳ６１３において、コントローラ５４は、発熱素子５２への出力電圧／電力を増大させるように給電装置５１を制御し、その後、ステップＳ６０９に移る。
他の実施例において、ユーザがＴＤを入力しないと、電子タバコ温度制御システム６００の動作ステップは第５実施例と同じであり、ここで詳しい説明を省略する。
また、他の実施例において、電子タバコ温度制御システム６００に対して、ユーザが設定した目標温度ＴＤ、発熱素子の温度Ｔ、電池電量、動作電圧、出力電力等の電子タバコ動作状態に関する情報を表示するための表示モジュールをさらに追加してもよい。
〔第７実施例〕
図１４に示すように、本発明の第７実施例は、電子タバコ温度制御システム７００を提供する。第７実施例と第１実施例との相違点は、第実施例７が給電装置１１と発熱素子１２との間に温度制御スイッチ７６を追加することにある。温度制御スイッチ７６は、温度の作用下で、給電装置と発熱素子との間の回路をオン／オフにするために用いられる。温度制御スイッチ７６は、電子タバコ内に設置されており、好ましくは、発熱素子１２に近接して設置される。温度制御スイッチ７６の温度ｔＳが発熱素子１２の温度Ｔより少し低いことを考慮すると、温度制御スイッチ７６の動作温度ＴＭを電子タバコ温度制御システム７００の動作温度上限ＴＨより少し低くさせるべきである。温度制御スイッチ７６は、機械式温度制御スイッチ、電子式温度制御スイッチ及び温度制御リレーからなる群より選ばれる１種、２種又は２種以上の任意の組み合わせである。ここで、前記機械式温度制御スイッチは、蒸気圧力式温度制御スイッチ、液体膨張式温度制御スイッチ、気体吸着式温度制御スイッチ及び金属膨張式温度制御スイッチを含む。前記金属膨張式温度制御スイッチは、バイメタル片スイッチ及び記憶合金スイッチを含む。前記電子式温度制御スイッチは、抵抗式温度制御スイッチ及び熱電対式温度制御スイッチを含む。前記温度制御リレーは、サーマルリードリレーを含む。
温度制御スイッチ７６の温度ｔＳ＜ＴＭである場合、電子タバコ温度制御システム７００の動作ステップは第１実施例と同じであり、ここで詳しい説明を省略する。温度制御スイッチ７６の温度ｔＳ＞ＴＭである場合、温度制御スイッチ７６はオフされ、給電装置１１は発熱素子１２への給電を停止し、発熱素子１２の温度Ｔは自然に低下し、温度制御スイッチ７６の温度ｔＳも低下し、ｔＳ＜ＴＭとなると、温度制御スイッチ７６は、給電装置１１と発熱素子１２との間の回路を再びオンにして、発熱素子１２を再び第１実施例に記載のステップに従って正常的に動作させる。これにより、二重温度制御保護の効果を奏することができ、特に温度検出素子１３及び／又はコントローラ１４が故障した場合でも、発熱素子１２の温度に対して適当に制御することができる。
他の実施例において、第２実施例は、第７実施例を参考にして、同じ改良を行ってもよい。給電装置２１と発熱素子２２との間に温度制御スイッチを追加することによって、二重温度制御保護の効果を奏することができる。
また、他の実施例において、第５実施例と第６実施例は、第７実施例を参考にして、対応的に改良することができる。例えば、給電装置と発熱素子との間に温度制御スイッチを設ける。発熱素子が抵抗温度係数特性を有する場合、二重温度制御保護の効果を奏することができる。発熱素子が抵抗温度係数特性を有さない場合、電子タバコ温度制御システムの動作ステップは第１実施例と同じであり、ここで詳しい説明を省略する。
〔第８実施例〕
図１５に示すように、本発明の第８実施例は、電子タバコ温度制御システム８００を提供する。第５実施例に比べて、本実施例は、コントローラ５４に電気的に接続された温度検出素子８３が追加されている。発熱素子５２が抵抗温度係数特性を有する場合、第５実施例の方式を参照して温度制御を実現することができる。発熱素子５２が抵抗温度係数特性を有さない場合、第１実施例の方式を参照して温度制御を実現することができる。これに代えて、温度制御スイッチをコントローラに電気的に接続することができ、発熱素子５２が抵抗温度係数特性を有さない場合、第４実施例の方式を参照して温度制御を実現することができる。
本発明の電子タバコ温度制御システム８００は、下記の有益な効果を奏することができる。ユーザが抵抗温度係数特性を有する発熱素子の霧化装置を使用する場合、第５実施例の方式に従って温度制御を実現することができる。ユーザが抵抗温度係数特性を有さない発熱素子の霧化装置を使用する場合、第１実施例に従って温度制御を実現する。勿論、第４実施例の方式に従って、温度制御も実現することができる。このように、電子タバコ温度制御システム及びこれを備える電子タバコの汎用性を増加することができる。
他の実施例において、二重温度制御保護の作用を果たすために、給電装置５１と発熱素子５２との間に温度制御スイッチを追加することができ、特に、温度検出素子８３及び／又はコントローラ５４が故障した時に、発熱素子５２の温度を一定の程度制御することができる。
〔第９実施例〕
図１６に示すように、本発明の第９実施例は、電子タバコ温度制御システム９００を提供する。第６実施例に比べて、本実施例は、コントローラ６４に電気的に接続された温度検出素子９３が追加されている。発熱素子６２が抵抗温度係数特性を有する場合、第６実施例の方式を参照して、発熱素子６２が目標温度ＴＤ±Δｔ’の下でて動作することを実現することができる。発熱素子６２が抵抗温度係数特性を有さない場合、第２実施例の方式を参照して、発熱素子６２が目標温度ＴＤ±Δｔ’の下で動作することを実現することができる。
他の実施例において、給電装置６１と発熱素子６２との間に温度制御スイッチを追加することによって、二重温度制御保護の作用を果たすことができる。
〔第１０実施例〕
図１７に示すように、本発明に係る電子タバコは、ケース１０１、吸口１０２、貯液チャンバ１０３、液体伝導素子１０４及び電子タバコ温度制御システム１００を備える。電子タバコ温度制御システム１００は、液体伝導素子１０４を介して貯液チャンバ１０３に連通され、これにより、タバコリキッドを加熱してそれを霧化させ、且つ発熱素子１２の温度を合理的な範囲内にするように制御する。
勿論、電子タバコ温度制御システム１００は、第２実施例から第９実施例までの何れか１つの電子タバコ温度制御システム（２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００）により取り替えられ、又は第１実施例から第９実施例までの何れか１つの電子タバコ温度制御システム（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００）に基づいて改良して得られた電子タバコ温度制御システムにより取り替えられることができる。
また、第１実施例から第９実施例までの何れか１つの電子タバコ温度制御システム及び第１実施例から第９実施例までの何れか１つの電子タバコ温度制御システムに基づいて改良された電子タバコ温度制御システムは、電子タバコの液体伝導方式、霧化方式、霧化材質の種類（例えば、刻みタバコ、タバコオイル又はタバコクリーム）、加熱方式などに限定されることがなく、任意の電子タバコに適用することが可能である。
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００ 電子タバコ温度制御システム
１１、３１、５１ 給電装置
１１１、５１１ 電池
１１２、５１２ ＤＣ／ＤＣ電源
１１３、５１３ 電圧安定化回路
１２、３２、５２ 発熱素子
１３、８３、９３ 温度感知回路
１４、４４、５４ コントローラ
１４１、５４１ 検出ユニット
１４２、５４２ 演算ユニット
１４３、５４３ 制御ユニット
２５、６５ 入力装置
３６、７６ 温度制御スイッチ
５７ 増幅器
１０ 電子タバコ
１０１ ケース
１０２ 吸口
１０３ 貯液チャンバ
１０４ 液体伝導素子

Claims (10)

  1. 給電装置、発熱素子、温度検出素子及びコントローラを備える電子タバコ温度制御システムであって、
    前記給電装置は、前記発熱素子と前記コントローラとにそれぞれ電気的に接続され、前記温度検出素子は、前記コントローラに電気的に接続されて、前記コントローラは、点火前に発熱素子の抵抗値Ｒ Ｌ を算出し、点火した後、発熱素子の抵抗値Ｒ Ｌ を再び算出し、前記コントローラは、更に、この２回の算出結果に基づき、発熱素子が抵抗温度係数特性を有するかどうかを判断し、
    前記発熱素子が抵抗温度係数特性を有さないとき、前記温度検出素子は、前記発熱素子の温度Ｔの変化を感知し、且つ温度Ｔの変化を前記コントローラにフィードバックし、前記コントローラは、前記温度検出素子の関連物理量ｘに基づき、前記温度検出素子の温度ｔを算出し、さらに前記温度検出素子の温度ｔから前記発熱素子の温度Ｔを算出し、
    前記コントローラは、更に、前記発熱素子の温度Ｔを動作温度上限Ｔ Ｈ 及び動作温度下限Ｔ Ｌ と比較し、且つ比較結果に基づき、前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を制御することを特徴とする電子タバコ温度制御システム。
  2. 前記温度検出素子は、ＰＴＣサーミスタ、ＮＴＣサーミスタ、バイメタル片、熱電対、水晶温度センサ、光ファイバ温度センサ、赤外温度センサ及びＰ-Ｎ接合温度センサからなる群より選ばれる１種、２種又は２種以上の物質の任意の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の電子タバコ温度制御システム。
  3. 前記温度検出素子は、前記発熱素子に近接して設置されていることを特徴とする請求項１に記載の電子タバコ温度制御システム。
  4. 前記関連物理量ｘは、温度ｔ、抵抗、電圧、電流、共振周波数、光パワーからなる群より選ばれる１種、２種又は２種以上の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の電子タバコ温度制御システム。
  5. 前記温度検出素子は、ＰＴＣサーミスタであり、前記関連物理量ｘは、ＰＴＣサーミスタの抵抗値ＲＴであることを特徴とする請求項１に記載の電子タバコ温度制御システム。
  6. 温度検出素子に直列に接続された固定値抵抗Ｒ５をさらに備え、Ｒ５の両端の電圧は、Ｖｅ−Ｖｆであり、Ｒ５を流れる電流は、（Ｖｅ−Ｖｆ）／Ｒ５であり、温度検出素子の両端の電圧は、Ｖｆであり、温度検出素子の抵抗ＲＴは、ＲＴ＝Ｒ５＊Ｖｆ／（Ｖｅ−Ｖｆ）を満足することを特徴とする請求項５に記載の電子タバコ温度制御システム。
  7. 前記コントローラは、順次に電気的に接続された検出ユニット、演算ユニット及び制御ユニットを含み、
    前記検出ユニットは、前記温度検出素子に電気的に接続されて、前記温度検出素子の両端の電圧Ｖｆを検出し、且つこのＶｆを前記演算ユニットにフィードバックし、
    前記演算ユニットには、演算式ＲＴ＝Ｒ５＊Ｖｆ／（Ｖｅ−Ｖｆ）、前記温度検出素子の抵抗値ＲＴと前記温度検出素子の温度ｔとの対応関係データ及び演算式Ｔ＝ｔ＋Δｔが予め記憶されており、前記演算ユニットは、予め記憶された演算式及び対応関係データに基づいて前記発熱素子の温度Ｔを算出し、且つ温度Ｔを前記制御ユニットにフィードバックし、
    前記制御ユニットは、前記発熱素子の温度Ｔを予め記憶された動作温度上限ＴＨ及び動作温度下限ＴＬと比較し、且つ比較結果に基づき、前記給電装置から前記発熱素子への出力電圧／電力を制御することを特徴とする請求項１に記載の電子タバコ温度制御システム。
  8. 前記コントローラに電気的に接続された入力装置をさらに備え、ユーザは、前記入力装置を介して所望の目標温度ＴＤを入力し、ただし、ＴＬ≦ＴＤ≦ＴＨであることを特徴とする請求項１に記載の電子タバコ温度制御システム。
  9. 温度制御スイッチをさらに備える電子タバコ温度制御システムであって、
    前記温度制御スイッチは、前記給電装置と前記発熱素子との間に直列に接続されており、前記温度検出素子及び／又は前記コントローラが故障した時に、前記温度制御スイッチは、温度制御の役割を果たすことを特徴とする請求項１に記載の電子タバコ温度制御システム。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の電子タバコ温度制御システムを備えることを特徴とする電子タバコ。
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