TW202038768A - 用於氣溶膠產生系統之設備 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種用於一氣溶膠產生系統之設備包含：一感應元件，其用於感應一加熱感受器結構以加熱一氣溶膠產生材料，從而產生一氣溶膠；一隔離部件，其在使用中位於該感應元件與該感受器結構之間以使該感受器結構與該感應元件熱隔離；一溫度感測器，其用於量測該系統中在使用中藉由該隔離部件與該感受器結構隔離之一位置處的一溫度；以及一控制結構。該控制結構經組配以監測藉由該溫度感測器量測之該溫度且在該控制結構基於藉由該溫度感測器量測之該溫度判定該感受器結構過熱的情況下採取一控制動作。
Description
發明領域
本發明係有關於用於氣溶膠產生系統之設備。
發明背景
諸如香菸、雪茄及其類似者之吸菸製品在使用期間燃燒菸草而形成菸草煙霧。已嘗試藉由製造在不燃燒之情況下釋放化合物之產品來提供燃燒菸草之該等製品之替代物。此類產品之實例為加熱裝置，其藉由加熱而非燃燒材料來釋放化合物。材料例如可為菸草或其他非菸草產品，其可或可不含有尼古丁。
發明概要
根據本揭露內容之第一態樣，提供一種用於氣溶膠產生系統之設備，其包含：感應元件，其用於感應加熱感受器結構以加熱氣溶膠產生材料，從而產生氣溶膠；隔離部件，其在使用中位於感應元件與感受器結構之間以使感受器結構與感應元件熱隔離；溫度感測器，其用於量測系統中在使用中藉由隔離部件與感受器結構隔離之位置處的溫度；以及控制結構，其經組配以監測藉由溫度感測器量測之溫度且在控制結構基於藉由溫度感測器量測之溫度判定感受器結構過熱的情況下採取控制動作。
該控制結構可經組配以藉由判定藉由溫度感測器量測之溫度是否大於或等於臨限溫度值來判定感受器結構過熱。
在使用中，該隔離部件可至少部分環繞該感受器結構。
該隔離部件可為在使用中環繞感受器之管狀部件。
該隔離部件可由聚醚醚酮製成。
該感應元件可為第一電感器線圈，且第一電感器線圈可環繞隔離部件。
該溫度感測器可經配置以量測隔離部件之外表面處或附近之溫度。
該第一電感器線圈可與隔離部件之徑向向外表面接觸，且隔離部件可完全或部分地支撐第一電感器線圈。
該感應加熱電路可包含用於加熱感受器結構之第二電感器，且第二電感器線圈可環繞隔離部件且與隔離部件之徑向向外表面接觸，且隔離部件可完全或部分地支撐第二電感器線圈，且第一電感器線圈、第二電感器線圈以及隔離部件在使用中可繞感受器結構之中心縱向軸線彼此共軸地定位。
該預定臨限溫度值可為90℃至180℃。
該預定臨限溫度值可為約126℃。
控制結構經組配以採取之該控制動作可包含藉由防止電功率至感應元件之供應或減少用以加熱感受器之功率至感應元件之供應來使感應元件停止加熱感受器。
該感受器結構可包含第一加熱區以及第二加熱區，其中感應元件可為用於加熱第一加熱區之第一感應元件，且該設備可進一步包含用於加熱第二加熱區之第二感應元件；且第二感應元件亦可藉由隔離部件與感受器結構隔離。
該第一感應元件以及第二感應元件可經組配以可操作以便將第一加熱區以及第二加熱區二者同時維持於用於加熱氣溶膠產生材料以產生氣溶膠的溫度下。
該溫度感測器可位於系統中藉由隔離部件與感受器隔離的多個位置中之預定位置處，該預定位置藉由隔離部件與感受器隔離且經預定以在使用系統以產生氣溶膠期間為可能最熱位置。
該預定位置可為在使用系統以產生氣溶膠期間隔離部件之表面上的最熱位置。
根據本揭露內容之第二態樣，提供一種氣溶膠產生裝置，其包含根據本揭露內容之第一態樣之設備，其中該氣溶膠產生裝置經組配以在使用中產生供使用者吸入之氣溶膠。
根據本揭露內容之第三態樣，提供一種氣溶膠產生系統，其包含根據第二態樣之氣溶膠產生裝置及包含在使用中藉由裝置加熱從而產生氣溶膠之氣溶膠產生材料的製品。
該氣溶膠產生材料可包含菸草材料。
根據本揭露內容之第四態樣，提供一種用於產生供使用者吸入之氣溶膠的氣溶膠產生系統之設備，該設備包含：隔離部件，其用於在系統在使用中以產生氣溶膠時，使感應元件與經配置以加熱氣溶膠產生材料從而產生氣溶膠之感受器結構隔離，其中感應元件係用於加熱感受器結構；溫度感測器，其用於在系統在使用中以產生氣溶膠時，量測系統中藉由隔離部件與感受器結構隔離之位置處的溫度，其中溫度感測器經組配以將系統中該位置處之溫度的量測提供至控制結構，以允許控制結構判定感受器結構是否過熱並允許控制結構在控制結構判定感受器結構過熱之情況下採取控制動作。
根據本揭露內容之第五態樣，提供一種供用於氣溶膠產生裝置之控制結構用的方法，該設備包含：感應元件，其用於感應加熱感受器結構以加熱氣溶膠產生材料，從而產生氣溶膠；隔離部件，其在使用中位於感應元件與感受器結構之間以使感受器結構與感應元件熱隔離；溫度感測器，其用於量測系統中在使用中藉由隔離部件與感受器結構隔離之位置處的溫度；以及控制結構；其中該方法包含：監測藉由溫度感測器量測之溫度；以及在控制結構基於藉由溫度感測器量測之溫度判定感受器結構過熱的情況下採取控制動作。
根據本發明之另一態樣，提供一種用於氣溶膠產生系統之設備，其包含：一或多個感應元件，其用於感應加熱感受器結構以加熱氣溶膠產生材料，從而產生氣溶膠；隔離部件，其在使用中位於感應元件與感受器結構之間以使感受器結構與感應元件熱隔離；以及控制結構，其經組配以判定指示感應元件中之一或多者之溫度的特徵且在控制結構基於經判定特徵判定感受器結構過熱的情況下採取控制動作。
該經判定特徵可為感應元件中之一者之電阻。該控制結構可經組配以在感應元件中之一者之電阻超過預定臨限值的情況下判定感受器結構過熱。該設備可包含二個感應元件。該控制結構可經組配以在二個感應元件中之任一者之電阻超過預定臨限值的情況下判定感受器結構過熱。該一或多個感應加熱元件可各自包含一電感器線圈。電感器線圈可由絞合漆包線捲繞。
在本發明之另一態樣中，提供一種用於氣溶膠產生系統之設備，其中該系統經組配以在使用中加熱氣溶膠產生材料，從而產生氣溶膠以沿著氣溶膠流動路徑流動以供使用者吸入；其中該系統包含：溫度感測器，其用於量測系統中在氣溶膠流動路徑外部之給定位置處的溫度；且其中給定位置經預定為當系統在使用中以產生氣溶膠時，在系統中於氣溶膠流動路徑外部之最熱位置。
該系統可包含：隔離部件，其在使用中使氣溶膠流動路徑與在系統中於氣溶膠流動路徑外部之位置熱隔離；且該給定位置可經預定為當系統在使用中以產生氣溶膠時與氣溶膠流動路徑隔離的給定位置中之最熱位置。
溫度感測器所位於之給定位置可經預定為系統中預期達到比系統中在氣溶膠流動路徑外部且可藉由隔離部件與氣溶膠流動路徑隔離之其他位置更熱之溫度的位置。舉例而言，該預定位置可藉由隔離部件與感受器隔離且可為作為系統中藉由隔離部件與感受器隔離之多個位置中之可能最熱位置的預定位置。裝置之控制結構可經組配以在溫度感測器感測到超過預定值之溫度的情況下採取控制動作，諸如停止或減少經供應以加熱氣溶膠產生材料之功率。該給定位置可經由用以判定系統中在氣溶膠流動路徑外部之位置的溫度的系統之實驗測試預定。給定位置可經由使在系統之使用期間系統中在氣溶膠流動路徑外部之位置處的預期溫度模型化來預定。在實例中，給定位置可預定為在氣溶膠流動路徑外部之位置，其預期在系統之加熱結構過熱時達到相較於系統中之其他位置最熱的溫度。
本發明之其他特徵及優勢將自參看隨附圖式進行的僅藉助於實例給出的本發明之較佳實施例之以下描述變得顯而易見。
較佳實施例之詳細說明
如本文所用，術語「氣溶膠產生材料」包括在加熱後提供通常呈氣溶膠形式之揮發性組分的材料。氣溶膠產生材料包括任何含菸草材料，且可例如包括菸草、菸草衍生物、膨脹菸草、復原菸草或菸草替代物中之一或多者。氣溶膠產生材料亦可包括其他非菸草產品，取決於產品，氣溶膠產生材料可或可不含有尼古丁。氣溶膠產生材料可例如呈固體、液體、凝膠、蠟或其類似者的形式。氣溶膠產生材料亦可為例如材料之組合或摻合物。氣溶膠產生材料亦可稱為「可抽吸材料」。
已知加熱氣溶膠產生材料以使氣溶膠產生材料之至少一個組分揮發，從而通常在不燃燒氣溶膠產生材料的情況下形成可吸入之氣溶膠的設備。此設備有時被描述為「氣溶膠產生裝置」、「氣溶膠供給裝置」、「加熱而不燃燒裝置」、「菸草加熱產品裝置」或「菸草加熱裝置」或類似裝置。類似地，亦存在所謂的電子香菸裝置，其通常使呈液體形式的氣溶膠產生材料汽化，該氣溶膠產生材料可或可不含有尼古丁。氣溶膠產生材料可呈可插入至設備中之桿、筒或匣或其類似者的形式或提供為其部分。用於加熱及使氣溶膠產生材料揮發之加熱器可提供為設備之「永久性」部分。
氣溶膠供給裝置可容納包含氣溶膠產生材料之製品以進行加熱。在此上下文中，「製品」為在使用中包括或含有氣溶膠產生材料且在使用中任擇地包括或含有其他組分之組件，該組件經加熱以使氣溶膠產生材料揮發。使用者可在加熱之前將製品插入至氣溶膠供給裝置中以產生使用者隨後吸入之氣溶膠。舉例而言，該製品可具有經組配以置放於裝置之加熱腔室內的預定或特定大小，該加熱腔室之大小經設定以容納該製品。
圖1展示用於自氣溶膠產生介質/材料產生氣溶膠的氣溶膠供給裝置100之實例。概略地，裝置100可用於加熱包含氣溶膠產生介質之可替換製品110，以產生由裝置100之使用者吸入的氣溶膠或其他可吸入介質。
裝置100包含環繞及容置裝置100之各種組件的外殼102 (呈外罩形式)。裝置100在一端具有開口104，製品110可經由開口104插入以便由加熱總成加熱。在使用中，製品110可完全或部分插入至加熱總成中，其可在加熱總成中藉由加熱總成之一或多個組件加熱。
此實例之裝置100包含第一末端部件106，該第一末端部件106包含封蓋108，封蓋108可相對於第一末端部件106移動以在未置放製品110時關閉開口104。在圖1中，封蓋108展示為呈打開組配，然而帽蓋108可移動至關閉組配。舉例而言，使用者可使封蓋108沿箭頭「A」之方向滑動。
裝置100亦可包括在按壓時操作裝置100的使用者可操作控制元件112，諸如按鈕或開關。舉例而言，使用者可藉由操作開關112來開啟裝置100。
裝置100亦可包含可容納電纜以便為裝置100之電池充電的電氣組件，諸如插口/埠114。舉例而言，插口114可為充電埠，諸如USB充電埠。在一些實例中，插口114可另外或替代地用於在裝置100與諸如計算裝置之另一裝置之間傳送資料。
圖2描繪移除外罩102的圖1之裝置100。裝置100界定縱向軸線134。
如圖2中所展示，第一末端部件106配置於裝置100之一端，且第二末端部件116配置於裝置100之相對端。第一末端部件106及第二末端部件116一起至少部分界定裝置100之端面。舉例而言，第二末端部件116之底面至少部分界定裝置100之底面。外罩102之邊緣亦可界定端面之一部分。在此實例中，封蓋108亦界定裝置100之頂面之一部分。圖2亦展示與控制元件112相關聯之第二印刷電路板138。
裝置最接近開口104之末端可被稱為裝置100之近端(或口腔端)，因為在使用中，其最接近使用者之口腔。在使用時，使用者將製品110插入至開口104中，操作使用者控制件112以開始加熱氣溶膠產生材料且抽吸裝置中產生之氣溶膠。此引起氣溶膠沿著流動路徑朝向裝置100之近端流動穿過裝置100。
裝置距開口104最遠之另一端可被稱為裝置100之遠端，因為在使用中，其為距使用者之口腔最遠的末端。當使用者抽吸裝置中產生之氣溶膠時，氣溶膠流動遠離裝置100之遠端。
裝置100進一步包含電源118。電源118可為例如電池，諸如可充電電池或不可充電電池。適合之電池之實例包括例如鋰電池(諸如鋰離子電池)、鎳電池(諸如鎳鎘電池)及鹼性電池。電池經電氣耦接至加熱總成以在需要時且在控制器(未展示)之控制下供應電功率，從而加熱氣溶膠產生材料。在此實例中，電池連接至將電池118固持於適當位置的中心支撐件120。
裝置進一步包含至少一個電子模組122。電子模組122可包含例如印刷電路板(PCB)。PCB 122可支援諸如處理器之至少一個控制器，以及記憶體。PCB 122亦可包含一或多個用以將裝置100之各種電子組件電氣連接在一起的電氣軌道。舉例而言，電池接線端可電氣連接至PCB 122，使得功率可分佈於整個裝置100中。插口114亦可經由電氣軌道電氣耦接至電池。
在實例裝置100中，加熱總成為感應加熱總成，且包含用以經由感應加熱過程加熱製品110之氣溶膠產生材料的各種組件。感應加熱為藉由電磁感應加熱導電物件(諸如感受器)的過程。感應加熱總成可包含感應元件，例如一或多個電感器線圈；及用於使諸如交流電之變化電流穿過感應元件的裝置。感應元件中的變化電流產生變化磁場。變化磁場穿透相對於感應元件適當地定位之感受器，且在感受器內部產生渦電流。感受器對渦電流具有電阻，且因此渦電流抵抗此電阻之流動引起感受器藉由焦耳加熱進行加熱。在感受器包含諸如鐵、鎳或鈷之鐵磁材料的情況下，熱量亦可藉由感受器中之磁滯損耗，亦即藉由磁性材料中磁偶極子由於其與變化磁場之對準而變化的定向產生。在感應加熱時，相較於藉由例如導電加熱，熱量在感受器內部產生，從而允許迅速加熱。此外，感應加熱器與感受器之間不必有任何實體接觸，從而允許增強建構與應用中的自由度。
實例裝置100之感應加熱總成包含感受器結構132 (在本文中被稱作「感受器」)、第一電感器線圈124及第二電感器線圈126。第一電感器線圈124及第二電感器線圈126係由導電材料製成。在此實例中，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126係由絞合漆包線/電纜製成，該絞合漆包線/電纜以螺旋方式捲繞以提供螺旋電感器線圈124、126。絞合漆包線包含多個個別地隔離且絞撚在一起以形成單線的個別導線。絞合漆包線經設計以降低導體中之集膚效應損耗。在實例裝置100中，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126係由具有大體上圓形橫截面之銅絞合漆包線製成。在其他實例中，絞合漆包線可具有其他形狀之橫截面，諸如矩形。
第一電感器線圈124經組配以產生用於加熱感受器132之第一區段的第一變化磁場，且第二電感器線圈126經組配以產生用於加熱感受器132之第二區段的第二變化磁場。在本文中，感受器132之第一區段被稱作第一感受器區132a，且感受器132之第二區段被稱作第二感受器區132b。在此實例中，第一電感器線圈124在沿裝置100之縱向軸線134的方向上鄰近於第二電感器線圈126 (亦即，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126不重疊)。在此實例中，感受器結構132包含含有二個區之單一感受器，然而，在其他實例中，感受器結構132可包含二個或更多個分開之感受器。第一電感器線圈124及第二電感器線圈126之末端130連接至PCB 122。
將瞭解，在一些實例中，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126可具有至少一個彼此不同的特徵。舉例而言，第一電感器線圈124可具有至少一個不同於第二電感器線圈126之特徵。更特定言之，在一個實例中，第一電感器線圈124可具有不同於第二電感器線圈126的電感值。在圖2中，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126具有不同長度，使得第一電感器線圈124捲繞於比第二電感器線圈126小的感受器132區段上。因此，第一電感器線圈124可包含不同於第二電感器線圈126之匝數(假定個別匝之間的間距基本上相同)。在另一實例中，第一電感器線圈124可由不同於第二電感器線圈126之材料製成。在一些實例中，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126可基本上完全相同。
在此實例中，電感器線圈124 126以彼此相同之方向捲繞。亦即，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126二者為左側螺旋。在另一實例中，電感器線圈124、126二者可為右側螺旋。在另一實例中(未展示)，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126以相反方向捲繞。當電感器線圈在不同時間處於作用中時，此情況可適用。舉例而言，最初，第一電感器線圈124可操作以加熱製品110之第一區段，且稍後，第二電感器線圈126可操作以加熱製品110之第二區段。以相反方向捲繞線圈有助於減小在與特定類型之控制電路結合使用時非作用中線圈中感應之電流。在線圈124、126以不同方向捲繞(未展示)之一個實例中，第一電感器線圈124可為右側螺旋，且第二電感器線圈126可為左側螺旋。在另一此類實施例中，第一電感器線圈124可為左側螺旋，且第二電感器線圈126可為右側螺旋。
此實例之感受器132為中空的，且因此界定容納氣溶膠產生材料之容器。舉例而言，製品110可插入至感受器132中。在此實例中，感受器132為管狀的，具有圓形橫截面。
圖2之裝置100進一步包含隔離部件128，其一般可為管狀的且至少部分環繞感受器132。隔離部件128可由諸如塑膠材料之任何隔離材料建構。在此特定實例中，隔離部件係由聚醚醚酮(PEEK)建構。隔離部件128可有助於使裝置100之各種組件與感受器132中產生之熱量隔絕。
隔離部件128亦可完全或部分地支撐第一電感器線圈124及第二電感器線圈126。舉例而言，如圖2中所展示，第一電感器線圈124及第二電感器線圈126定位於隔離部件128周圍且與隔離部件128之徑向向外表面接觸。在一些實例中，隔離部件128不抵靠第一電感器線圈124及第二電感器線圈126。舉例而言，隔離部件128之外表面與第一電感器線圈124及第二電感器線圈126之內表面之間可存在小間隙。
在一特定實例中，感受器132、隔離部件128以及第一電感器線圈124及第二電感器線圈126繞感受器132之中心縱向軸線同軸。
圖3以部分橫截面展示裝置100之側視圖。在此實例中，外罩102同樣不存在。第一電感器線圈124及第二電感器線圈126之圓形橫截面形狀在圖3中更清晰可見。
裝置100進一步包含支撐件136，其嚙合感受器132之一端以將感受器132固持於適當位置。支撐件136連接至第二末端部件116。
裝置100進一步包含朝向裝置100之遠端配置的第二封蓋/帽蓋140及彈簧142。彈簧142允許打開第二封蓋140以提供對感受器132之接近。使用者可例如打開第二封蓋140以清潔感受器132及/或支撐件136。
裝置100進一步包含膨脹腔室144，其朝向裝置之開口104延伸遠離感受器132之近端。固持夾片146至少部分位於膨脹腔室144內以在製品110容納於裝置100內時抵靠且固持製品110。膨脹腔室144連接至末端部件106。
圖4為圖1之裝置100之分解視圖，其中同樣省略外罩102。
圖5A描繪圖1之裝置100之一部分的橫截面。圖5B描繪圖5A之一區域之近視圖。圖5A及圖5B展示容納於感受器132內之製品110，其中製品110之尺寸經設定，使得製品110之外表面抵靠感受器132之內表面。此確保加熱最為高效。此實例之製品110包含氣溶膠產生材料110a。氣溶膠產生材料110a定位於感受器132內。製品110亦可包含諸如過濾器、包裝材料及/或冷卻結構的其他組件。
圖5B展示感受器132之外表面與電感器線圈124、126之內表面間隔開距離150，其係在垂直於感受器132之縱向軸線158的方向上量測的。在一個特定實例中，距離150為約3 mm至4 mm、約3 mm至3.5 mm或約3.25 mm。
圖5B進一步展示隔離部件128之外表面與電感器線圈124、126之內表面間隔開距離152，其係在垂直於感受器132之縱向軸線158的方向上量測的。在一個特定實例中，距離152為約0.05 mm。在另一實例中，距離152大體上為0 mm，使得電感器線圈124、126抵靠且觸碰隔離部件128。
在一個實例中，感受器132具有約0.025 mm至1 mm或約0.05 mm之壁厚154。
在一個實例中，感受器132具有約40 mm至60 mm、約40 mm至45 mm或約44.5 mm之長度。
在一個實例中，隔離部件128具有約0.25 mm至2 mm、0.25 mm至1 mm或約0.5 mm之壁厚156。
圖6展示裝置100之後側視圖。裝置100包含位於隔離部件128之外表面處的溫度感測器129。在此實例中，溫度感測器129為熱敏電阻器，其附接至PCB 122且其經組配以將隔離部件128處之溫度Tins
之量測提供至PCB 122上之控制結構(下文予以描述)。在此實例中，溫度感測器129經組配以相對於裝置100之縱向軸線134定位於第一電感器124以及第二電感器126之中心。在實例中，溫度感測器129之位置可經選擇處於隔離部件128之可能最熱點處。此可經由裝置100之測試藉由量測例如感受器132過熱時隔離部件128之外部表面上之最熱點來判定。
裝置100經組配以在隔離部件溫度感測器129量測到指示感受器132過熱之溫度Tins
的情況下採取控制動作，諸如停止加熱感受器132或減少自電源供應器118供應以加熱感受器132的功率。若溫度Tins
之值達到或超過特定值，其可指示感受器132過熱。舉例而言，裝置100可經組配以在隔離部件溫度感測器129量測到大於或等於預定臨限溫度值Tcut -off
之溫度Tins
的情況下截止感受器132之加熱或減少經供應以加熱感受器132之功率。此可為有利的，因為提供了安全性特徵，其允許在裝置100判定感受器132變得過熱時切斷或減少用以加熱感受器132之功率。
雖然感受器132正被加熱以加熱氣溶膠產生材料110a從而自其產生氣溶膠，但感受器132在一些實例中可達到約250℃之最高溫度，或在一些實例中達到約150℃至約350℃之最高溫度。在一些實例中，臨限溫度Tcut -off
可基於當感受器132處於其最高溫度時在隔離部件128處所量測之溫度Tins
的最大預期值而判定。如上文所描述，實例裝置100之溫度感測器129為熱敏電阻器，其位於隔離部件128之徑向外表面處且量測此位置處之溫度。在感受器132經加熱至250℃之溫度的一個實例中，藉由隔離部件溫度感測器129量測之溫度Tins
不應預期超過約90℃。因此，在一個實例中，裝置100經組配以在溫度感測器129讀取大於約90℃或大於約100℃之溫度Tins
的情況下切斷用以加熱感受器132之功率。
在一些實例中，可在於溫度感測器129處量測之預期最高溫度與臨限切斷溫度之間提供溫度裕量。舉例而言，在以上實例中，藉由溫度感測器129量測之臨限溫度可設定為約130℃或約126℃，從而提供比Tins
之預期最大值約90至100℃高約30至40℃的裕量，裝置100在該臨限額外濃度下切斷用以加熱感受器132之功率。因而，提供裕量以使得在隔離構件128處之預期溫度僅略微超出的情況下，裝置100不切斷(或以其他方式修改)經供應以加熱感受器132的功率。
用於提供裝置100之此安全性特徵的臨限溫度可取決於影響隔離部件128將達到之預期最高溫度及溫度裕量之所需量的因素而變化。舉例而言，在感受器132經加熱至較高溫度或隔離部件128經定位在使用中更靠近感受器132的情況下，臨限溫度可相應地設定得更高。類似地，製造隔離部件128之厚度及材料可影響在正常操作期間溫度Tins
之預期最大值。溫度Tins
之最大值亦可取決於溫度感測器129之定位，例如溫度感測器129與可經組配以加熱至不同溫度的感受器區132a、132b中之特定者的接近度。在實例中，用於特定組配之Tins
之預期最大值可藉由記錄在裝置100之正常操作期間由溫度感測器129所記錄之值來憑經驗獲得。臨限溫度隨後可例如藉由提供比將藉由感測器129記錄之預期最高溫度高例如20至50℃或30至40℃的給定裕量來相應地設定。
在實例中，裝置包含控制結構(其實例1800在下文展示於圖8中)，其用於基於藉由溫度感測器129量測之溫度Tins
來控制裝置100。圖7展示由裝置100之實例控制結構執行的實例方法1500之流程圖表示形態。在區塊1502處，自電源供應器118供應功率以加熱感受器132。在區塊1504處，判定隔離部件128藉由溫度感測器129量測之溫度Tins
。在區塊1506處，控制結構將藉由溫度感測器129量測之溫度Tins
與臨限值Tcut -off
(其亦可被稱作切斷值)進行比較。若在區塊1506處，控制結構判定溫度Tins
小於臨限值，則方法返回至區塊1502且裝置100繼續供應功率以加熱感受器132。然而，若在區塊1506處，控制結構判定溫度Tins
大於或等於臨限值Tcut -off
，則方法行進至區塊1508，其中控制結構停止用以加熱感受器132之功率的供應。
因此，當藉由隔離部件溫度感測器129量測之溫度Tins
達到預定值時，控制結構可防止裝置100供應功率以加熱感受器132。此藉由在接收到隔離部件128之溫度Tins
過高之指示的情況下切斷功率之供應來提供安全機制。此可例如指示感受器過熱，該過熱係歸因於例如裝置100未能在感受器132已達到產生氣溶膠所需之溫度時關閉裝置100之加熱結構。在另一實例中，達到臨限值之溫度Tins
可指示歸因於例如隔離部件128之錯誤，隔離部件128未使感受器132與裝置100之其他部分充分隔離。
圖8展示用於執行參看圖7所描述之方法的控制結構1800之實例示意性表示形態。如上文所提及，溫度感測器129為熱敏電阻器。在此實例中，熱敏電阻器129為NXFT15WF104FA2B025 NTC 100k珠粒熱敏電阻器，但在其他實例中，可使用其他類型之熱敏電阻器。熱敏電阻器129連接至控制結構1800之第一部分1810。熱敏電阻器129跨第一點J15及第二點J16連接於PCB 122上。第一點J15接收2.5 V信號且第二點J16經由10 kΩ電阻器R29及1 µF電容器C23連接至接地GND，其中電阻器R29及電容器C23彼此並聯連接。自熱敏電阻器129，溫度信號TEMP提供於PCB 122上，其中溫度信號TEMP指示藉由熱敏電阻器129量測之溫度Tins
。在實例中，溫度信號TEMP亦由控制器1001自控制結構1800之第一部分1810接收，其中控制器1001亦位於PCB 122上。
溫度信號TEMP經提供至控制設備1800之第二部分1820。控制結構1800之第二部分1820包含用於判定溫度Tins
是否處於或高於切斷值Tcut -off
且用於在溫度Tins
處於或高於切斷值Tcut -off
的情況下提供切斷信號1805的比較器U6。在此實例中，比較器U6為AZV331類比比較器且經由連接在比較器U6之功率輸入端與接地GND之間的3.8 V供應器提供功率。溫度信號TEMP經提供至比較器U6之負端，且2.5 V信號經由24.9 kΩ電阻器R44連接至比較器U6之正端。比較器U6之正端亦經由100 kΩ電阻器R45連接至接地GND。
在此實例中，比較器U6經組配以將其正輸入端上之電壓與其負輸入端上來自溫度感測器129之TEMP信號之電壓進行比較。若比較器U6根據溫度信號TEMP (經由控制結構1800之第一部分1810來源於熱敏電阻器129)判定溫度Tins
處於或高於切斷溫度Tcut -off
，則比較器發送信號1805以使得裝置100切斷用以加熱感受器132之功率。在此實例中，當信號1805變低時，則此操作使得切斷用以加熱感受器132之功率。在一個實例中，信號1805在由控制結構1800之比較器U6發送時使得裝置100停止供應功率至電感器線圈124、126。在本實例中，比較器U6經組配以在藉由溫度感測器129量測之溫度Tins
超過126℃之切斷溫度Tcut -off
時提供信號1805以切斷用以加熱感受器132之功率。在此實例設備1800中之切斷溫度Tcut -off
可藉由改變電阻器R29、R44、R45中之一或多者之值來改變。
在實例中，控制器1001經組配以控制用以加熱感受器132的功率至電感器線圈124、126之供應。如上文所描述，電感器線圈124、126分別經組配以加熱第一感受器區132a及第二感受器區132b。在實例中，控制器1001可經組配以控制功率至電感器124、126之供應，使得在任一瞬時僅電感器124、126中之一者處於作用中以加熱其各別感受器區132a、132b。舉例而言，控制器1001可經組配以例如藉由與各區之各別目標溫度及用以加熱該區的至各別電感器124、126之供應功率比較來判定在任一時間哪一感受器區132a、132b應被加熱。然而，控制器1001可判定在使用工作階段中之一點處應升高二個區132a、132b之溫度。在使用工作階段中之此點處，在需要同時加熱二個區132a、132b的情況下，控制器1001可經組配以例如以約64 Hz之頻率在加熱第一區132a與加熱第二區132b之間迅速交替。因而，二個區132a、132b可同時處於一溫度下，使得其加熱可氣溶膠化材料以產生氣溶膠。用以交替供應功率至二個電感器線圈之此操作方法在感應電路中可尤其有利。在實例中，切斷信號1805經組配以被發送而超馳控制器1001對功率至電感器124、126之供應的控制。在此情況下，若例如控制器1001未能斷開電感器124、126中之一者或二者，則控制結構1800提供安全結構，該安全結構在偵測到感受器132之過熱的情況下切斷來自電源供應器118之功率。
此外，雖然在以上實例中，溫度感測器129包含熱敏電阻器，但在其他實例中，可使用不同類型之感測結構，諸如熱電偶。類似地，溫度感測結構可包含超過一個溫度感測器，且方法可包含在溫度感測結構之任一溫度感測器偵測到指示過熱之溫度的情況下切斷功率之供應。
在另一實例中，裝置100(例如控制器1001)可經組配以藉由不同於使用溫度感測器129之另一方法判定隔離部件128之溫度。舉例而言，控制器1001可經組配以監測電感器線圈124、126中之一者或二者的電阻。控制器1001可例如基於線圈124、126之電阻隨著溫度之預定變化而使用此電阻之變化判定隔離部件128之溫度。若隔離部件128之此經判定溫度達到或超過臨限值，則裝置100可切斷用以加熱感受器132之功率的供應，例如如參看先前實例所描述。舉例而言，可認為電感器線圈124、126之經判定溫度指示隔離部件128之外表面處的位置，且因此給出關於正發生感受器132過熱的指示。
上文之實例已描述在基於位於隔離部件上之溫度感測結構指示感受器過熱時提供功率之切斷的方法。然而，亦應瞭解，本文所描述之實例方法可與位於裝置上或中之另一位置處的溫度感測器一起使用，該另一位置在實例中可藉由隔離部件與被加熱感受器分隔開。舉例而言，用於本文所描述之方法中的溫度感測器可位於裝置中之如下位置處：該位置處於在使用中藉由裝置產生之氣溶膠之氣流路徑外部，但處於預期在感受器過熱之情況下變得最熱的位置。亦即，在裝置上或中之另一位置處的此溫度感測結構可用於藉由其所量測溫度與臨限值之比較來判定正發生過熱。
類似地，雖然已參看藉由感應加熱來加熱感受器之裝置描述了本文中之實例，但本文所描述之方法亦可應用於藉由其他手段，諸如藉由使用電阻加熱元件或其他加熱結構來加熱氣溶膠的氣溶膠產生裝置中。舉例而言，溫度感測器可位於在裝置之氣溶膠流動路徑外部但預期在裝置之使用期間達到最熱溫度的位置處。舉例而言，溫度感測器之位置可預定為裝置內在氣溶膠流動路徑外部之一位置，其預期在裝置之使用期間達到相較於裝置中在氣溶膠流動路徑外部之其他位置而言最高的溫度。溫度感測器之位置可基於裝置中之哪一位置預期在加熱結構(例如感受器)開始過熱或達到預定臨限溫度時處於相較於裝置中之其他位置而言最高之溫度下而預定。在實例中，如本文所描述，溫度感測器可處於裝置中與氣溶膠流動路徑隔離之位置處，且可藉由隔離部件與加熱結構熱隔離。此外，雖然本文中之實例已描述其中可藉由迅速交替用以加熱二個加熱區之功率之供應來升高或維持該等區之溫度的結構，但在其他實例中，二個或更多個加熱元件可同時接收功率。舉例而言，採用本文所描述之方法的氣溶膠產生系統可包含可經組配以同時加熱各別加熱區的二個或更多個加熱元件。
以上實施例應理解為本發明之說明性實例。設想本發明之其他實施例。應瞭解，關於任一實施例所描述之任何特徵可單獨使用或結合所描述之其他特徵使用，且亦可結合任何其他實施例或任何其他實施例之任何組合的一或多個特徵使用。此外，亦可在不脫離隨附申請專利範圍界定的本發明之範疇的情況下採用上文中未描述之等效物及修改。
100:氣溶膠供給裝置
102:外殼,外罩
104:開口
106:第一末端部件
108:封蓋,帽蓋
110:製品
110a:氣溶膠產生材料
112:使用者可操作控制元件,開關,使用者控制件
114:插口,埠
116:第二末端部件
118:電源,DC電壓源,DC電壓供應器
120:中心支撐件
122:電子模組,PCB
124:第一電感器線圈,第一電感器
126:第二電感器線圈
128:隔離部件
129:溫度感測器
130:末端
132:感受器結構,感受器
132a:第一感受器區
132b:第二感受器區
134,158:縱向軸線
136:支撐件
138:第二印刷電路板
140:第二封蓋/帽蓋
142:彈簧
144:膨脹腔室
146:固持夾片
150,152:距離
154,156:壁厚
1001:控制器
1500:方法
1502,1504,1506,1508:區塊
1800:控制結構
1805:切斷信號
1810:第一部分
1820:第二部分
A:箭頭
C23:電容器
GND:接地
J15:第一點
J16:第二點
R29,R44,R45:電阻器
Tins:溫度
Tcut-off:預定臨限溫度值
U6:比較器
圖1展示氣溶膠產生裝置之實例之正視圖；
圖2展示移除外罩的圖1之氣溶膠產生裝置之正視圖；
圖3展示圖1之氣溶膠產生裝置之橫截面圖；
圖4展示圖2之氣溶膠產生裝置之分解視圖；
圖5A展示氣溶膠產生裝置內之加熱總成之橫截面圖；
圖5B展示圖5A之加熱總成之一部分之近視圖；
圖6展示移除外部蓋罩之氣溶膠產生裝置之後視圖；
圖7展示控制實例氣溶膠產生裝置之實例方法之流程圖表示形態；
圖8展示用於氣溶膠產生裝置之實例控制構件的態樣之示意性表示形態。
1500:方法
1502,1504,1506,1508:區塊
Claims (21)
- 一種用於一氣溶膠產生系統的設備，其包含： 一感應元件，其用於感應加熱一感受器結構以加熱一氣溶膠產生材料，從而產生一氣溶膠； 一隔離部件，其在使用中位於該感應元件與該感受器結構之間以使該感受器結構與該感應元件熱隔離； 一溫度感測器，其用於量測該系統中在使用中藉由該隔離部件與該感受器結構隔離之一位置處的一溫度；以及 一控制結構，其經組配以監測藉由該溫度感測器量測之該溫度且在該控制結構基於藉由該溫度感測器量測之該溫度判定該感受器結構過熱的情況下採取一控制動作。
- 如請求項1之設備，其中該控制結構經組配以藉由判定藉由該溫度感測器量測之該溫度是否大於或等於一臨限溫度值來判定該感受器結構過熱。
- 如請求項1或請求項2之設備，其中在使用中，該隔離部件至少部分環繞該感受器結構。
- 如請求項3之設備，其中該隔離部件為在使用中環繞該感受器之一管狀部件。
- 如請求項4之設備，其中該溫度感測器經配置以量測該隔離部件之一外表面處或附近之一溫度。
- 如前述請求項中任一項之設備，其中該隔離部件係由聚醚醚酮製成。
- 如請求項3至6中任一項之設備，其中該感應元件為一第一電感器線圈，且該第一電感器線圈環繞該隔離部件。
- 如請求項7之設備，其中該第一電感器線圈與該隔離部件之一徑向向外表面接觸，且該隔離部件完全或部分地支撐該第一電感器線圈。
- 如請求項8之設備，其中該感應加熱電路包含用於加熱該感受器結構之一第二電感器線圈，且其中該第二電感器線圈環繞該隔離部件且與該隔離部件之該徑向向外表面接觸，且該隔離部件完全或部分地支撐該第二電感器線圈，且其中該第一電感器線圈、該第二電感器線圈以及該隔離部件在使用中繞該感受器結構之一中心縱向軸線彼此共軸地定位。
- 如請求項2至9中任一項之設備，其中該預定臨限溫度值為90℃至180℃。
- 如請求項2至10中任一項之設備，其中該預定臨限溫度值為約126℃。
- 如前述請求項中任一項之設備，其中該控制器經組配以採取的該控制動作包含藉由防止電功率至該感應元件之一供應或減少用以加熱該感受器之電功率至該感應元件之該供應來使該感應元件停止加熱該感受器。
- 如前述請求項中任一項之設備，其中該感受器結構包含一第一加熱區以及一第二加熱區，且其中該感應元件為用於加熱該第一加熱區之一第一感應元件，且該設備進一步包含用於加熱該第二加熱區之一第二感應元件；且其中該第二感應元件藉由該隔離部件與該感受器結構隔離。
- 如請求項13之設備，其中該第一感應元件以及該第二感應元件經組配以可操作以便將該第一加熱區以及該第二加熱區二者同時維持於用於加熱該氣溶膠產生材料以產生一氣溶膠的溫度下。
- 如前述請求項中任一項之設備，其中該溫度感測器位於該系統中藉由該隔離部件與該感受器隔離的多個位置中之一預定位置處，該預定位置藉由該隔離部件與該感受器隔離且經預定以在使用該系統以產生一氣溶膠期間為一可能最熱位置。
- 如依附於請求項5之請求項15之設備，其中該預定位置為在使用該系統產生一氣溶膠期間該隔離部件之該表面上的一最熱位置。
- 一種氣溶膠產生裝置，其包含如前述請求項中任一項之設備，其中該氣溶膠產生裝置經組配以在使用中產生供一使用者吸入之一氣溶膠。
- 一種氣溶膠產生系統，其包含如請求項17之氣溶膠產生裝置以及包含在使用中藉由該裝置加熱從而產生一氣溶膠之一氣溶膠產生材料的一製品。
- 如請求項18之氣溶膠產生系統，其中該氣溶膠產生材料包含一菸草材料。
- 一種用於產生供一使用者吸入之一氣溶膠的一氣溶膠產生系統之設備，該設備包含： 一隔離部件，其用於在該系統在使用中以產生一氣溶膠時，使一感應元件與經配置以加熱一氣溶膠產生材料從而產生一氣溶膠之一感受器結構隔離，其中該感應元件係用於加熱該感受器結構； 一溫度感測器，其用於在該系統在使用中以產生一氣溶膠時，量測該系統中藉由該隔離部件與該感受器結構隔離之一位置處的一溫度，其中該溫度感測器經組配以將該系統中該位置處之一溫度的一量測提供至一控制結構，以允許該控制結構判定該感受器結構是否過熱並允許該控制結構在該控制結構判定該感受器結構過熱之情況下採取一控制動作。
- 一種用於供一氣溶膠產生裝置用之一控制結構的方法，該設備包含： 一感應元件，其用於感應加熱一感受器結構以加熱一氣溶膠產生材料，從而產生一氣溶膠； 一隔離部件，其在使用中位於該感應元件與該感受器結構之間以使該感受器結構與該感應元件熱隔離； 一溫度感測器，其用於量測該系統中在使用中藉由該隔離部件與該感受器結構隔離之一位置處的一溫度；以及 該控制結構；其中該方法包含： 監測藉由該溫度感測器量測之該溫度；以及 若基於藉由該溫度感測器量測之該溫度，該控制結構判定該感受器結構過熱，則採取一控制動作。
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