气溶胶产生装置及方法与流程

本发明涉及雾化设备领域，尤其涉及一种气溶胶产生装置及方法。

背景技术：

气溶胶产生装置能够产生不随时间变化的气溶胶，尤其是当气溶胶供人类消费时，加热过程中，加热温度的波动幅度，会影响携带尼古丁和(在某些情形中)香料的气溶胶形成物的变化。因此，无法提供不随时间变化的特性一致的气溶胶传送。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，现有技术存在的无法提供不随时间变化的特性一致的气溶胶传送的缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种气溶胶产生装置，包括发热体、电池，还包括：

控制单元，用于在第一阶段，控制所述电池为所述发热体提供能量，并采用电磁加热的方式为所述发热体加热，以使所述发热体的温度从初始温度上升至第一温度；在第二阶段，控制所述电池为所述发热体提供能量，并采用电磁加热的方式为所述发热体加热，以使所述发热体的温度从所述第一温度上升或维持在第二温度；其中，所述第二温度大于等于所述第一温度；所述第二阶段的时长大于所述第一阶段的时长。

优选地，所述第一温度和所述第二温度的容许温度范围的上限为400℃。

优选地，所述第一温度在200℃～380℃之间；所述第二温度与所述第一温度的差值在0℃～30℃之间。

优选地，所述第一阶段与所述第二阶段的总时长为4～6分钟；所述第一阶段的时长为0～45秒。优选地，所述控制单元包括：

温度检测模块，用于在每个检测周期检测所述发热体的温度，以获取温度检测值；

主控模块，用于根据所述温度检测值及每个阶段的目标温度输出功率控制信号，以调整输出功率，其中，第一阶段的目标温度为所述第一温度，第二阶段的目标温度为所述第二温度；

调谐电路，用于根据所述功率控制信号产生相应的电磁场，且所述发热体置于调谐电路产生的电磁场内。

优选地，所述控制单元还包括：

同步检测模块，用于检测所述调谐电路的振荡信号周期，并反馈给所述主控模块。

优选地，所述主控模块，用于在第二阶段，将所述温度检测值与所述第二温度进行pid计算，并生成第二功率控制信号。

优选地，所述第二功率控制信号用于使得在检测到用户的抽吸动作时，输出功率为(80％～100％)*p最大；在无检测到用户的抽吸动作时，输出功率为(20％～40％)*p最大，其中，p最大为所述气溶胶产生装置的最大输出功率。

优选地，所述第二功率控制信号用于在检测到用户的抽吸动作时，控制所述调谐电路输出振荡信号的时长为(80％～100％)*t；在无检测到用户的抽吸动作时，控制所述调谐电路输出振荡信号的时长为(20％～40％)*t，其中，t为所述检测周期。

优选地，所述主控模块，用于在第一阶段，将所述温度检测值与所述第一温度进行pid计算，并生成第一功率控制信号；或者，用于在第一阶段，生成固定的第一功率控制信号。

优选地，所述第一功率控制信号用于使得输出功率为(80％～100％)*p最大，其中，p最大为所述气溶胶产生装置的最大输出功率。

优选地，所述第一功率控制信号用于控制所述调谐电路输出振荡信号的时长为(80％～100％)*t，其中，t为所述检测周期。

本发明还构造一种气溶胶产生方法，包括：

在第一阶段，控制电池为发热体提供能量，并采用电磁加热的方式为所述发热体加热，以使所述发热体的温度从初始温度上升至第一温度；

在第二阶段，控制所述电池为所述发热体提供能量，并采用电磁加热的方式为所述发热体加热，以使所述发热体的温度从所述第一温度上升或维持在第二温度；

其中，所述第二温度大于等于所述第一温度；所述第二阶段的时长大于所述第一阶段的时长。

优选地，所述第一温度在200℃～380℃之间；所述第二温度与所述第一温度的差值在0℃～30℃之间。

优选地，述第一阶段与所述第二阶段的总时长为4～6分钟，所述第一阶段的时长为0～45秒。

实施本发明的技术方案，第一阶段为快速升温阶段，快速升温的好处是：能快速达到气溶胶形成基质的预定烘烤温度，从而进入可供抽吸的状态；第二阶段为缓慢升温阶段或者保持恒温状态，缓慢升温或保持恒温的好处是：气溶胶形成基质一直处于预定的烘烤温度范围内，抽吸的口感具有一致性。因此，本发明的气溶胶产生装置通过对温度的精确控制，可保证气溶胶形成基质以最优温度持续产生气溶胶，改善气溶胶气凝胶产生的一致性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明气溶胶产生装置实施例一的逻辑结构图；

图2是本发明发热体的温度分布示意图；

图3是本发明气溶胶产生装置实施例二的爆炸图；

图4是图3中气溶胶形成基质与发热体的横截面图；

图5是本发明气溶胶产生装置的控制单元实施例一的电路图；

图6是本发明功率控制信号与开关管的电压的波形图；

图7是本发明开关管的电压的波形图；

图8是本发明气溶胶产生方法实施例一的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明气溶胶产生装置实施例一的逻辑结构图，该实施例的气溶胶产生装置包括有：电池11、控制单元12和发热体13，其中，电池11用于向发热体13提供能量，例如可具体为：可充电锂离子电池、镍金属氢化物电池、镍镉电池或锂基电池。发热体13的性状可有多种形式，例如可为：发热片、加热针、加热棒、加热线或丝，还可为：以上两种或以上不同形式的发热体的组合。

结合图2，控制单元12用于在第一阶段，控制电池11为发热体13提供能量，并采用电磁加热的方式为发热体13加热，以使发热体13的温度从初始温度上升至第一温度；在第二阶段，控制电池11为发热体13提供能量，并采用电磁加热的方式为发热体13加热，以使发热体的温度从第一温度上升或维持在第二温度；其中，第二温度大于等于第一温度；第二阶段的时长大于第一阶段的时长。

在该实施例中，第一阶段为快速升温阶段，快速升温的好处是：能快速达到气溶胶形成基质(例如烟支)的预定烘烤温度，从而进入可供抽吸的状态；第二阶段为缓慢升温阶段或者保持恒温状态，缓慢升温或保持恒温的好处是：气溶胶形成基质一直处于预定的烘烤温度范围内，抽吸的口感具有一致性。因此，该实施例的气溶胶产生装置通过对温度的精确控制，可保证气溶胶形成基质以最优温度持续产生气溶胶，改善气溶胶气凝胶产生的一致性。

而且，采用电磁加热的方式相比采用电阻加热的方式，具有以下有益效果：

1.由于电阻加热方式中，电阻的阻值会随着温度而发生变化，从而使得输出在电阻上的功率也即供气溶胶形成基质(例如烟支)发热的功率会发生变化；而在电磁加热方式中，输出功率只有细微的变化，基本可忽略，使得温度控制更准确；

2.电阻加热方式下，由于发热的导电轨迹处温度是最高的，然后再传导到发热体，再由发热体传导到烟支，发热体表面温度不均匀；而电磁加热方式是由发热体表面感应产生涡流，从而使发热体表面快速升温，温度场分布非常均匀，而且减少了能量传递的路径，让发热体升温速度更快。

在一个具体实施例中，如图3所示，该实施例的气溶胶产生装置包括有：电池11、控制单元12、发热体13、安装筒14和气溶胶形成基质(例如烟支)15。控制单元12包括用于产生电磁谐振的线圈l1，而且，发热体13置于线圈l1的磁场内，控制单元12用于控制线圈l1产生振荡和检测发热体13的温度。电池11用于给控制单元12和线圈l1提供能量。安装筒14用于容纳气溶胶形成基质和形成气流通道。在该实施例中，当气溶胶产生装置处于缓慢升温状态或保持恒温状态时，由于发热体13插设在气溶胶形成基质15中，结合图4，气溶胶形成基质15(例如烟支)的温度随着箭头的方向(也即从中心到四周)是逐步减少的，中心的烟丝会被先抽吸掉，采用缓慢升温的方式，可以使得四周的烟丝随着抽吸的时间逐步处于较佳的烘烤温度，不会出现烟雾量衰减的情况。

进一步地，由于容许温度设定原则上为烟弹中的期望挥发性化合物快速挥发的温度，但低于汽化温度较高的不期望化合物温度，所以，在一个可选实施例中，第一温度和第二温度的容许温度范围的上限为400℃，即，气溶胶产生装置在整个工作过程中，容许温度范围的上限在400℃。

另外，第一温度和第二温度可基于与基质中的气溶胶形成物的挥发温度相对应的温度范围来确定，而且，所选择的第一温度和第二温度需保证气溶胶产生装置在第一、第二阶段持续产生气溶胶。在一个可选实施例中，第一温度在200℃～380℃之间；第二温度与第一温度的差值在0℃～30℃之间。

进一步地，第一阶段与第二阶段的总时长为4～6分钟，即，气溶胶产生装置的加热过程时间为4～6分钟，其中，第一阶段的时长为0～45秒，优选为0～10秒。

进一步地，在一个可选实施例中，控制单元12包括温度检测模块、主控模块和调谐电路，其中，温度检测模块用于在每个检测周期检测发热体的温度，以获取温度检测值；主控模块用于根据温度检测值及每个阶段的目标温度输出功率控制信号，以调整输出功率，其中，第一阶段的目标温度为第一温度，第二阶段的目标温度为第二温度；调谐电路用于根据功率控制信号产生相应的电磁场，且发热体置于调谐电路产生的电磁场内。

图5是本发明气溶胶产生装置的控制单元实施例一的电路图，该实施例的控制单元包括主控模块121、温度检测模块122、调谐电路123和同步检测模块124。其中，温度检测模块122用于在每个检测周期检测发热体的温度，以获取温度检测值；主控模块121用于根据温度检测值及每个阶段的目标温度输出功率控制信号，以调整输出功率；调谐电路123用于根据功率控制信号产生相应的电磁场，且发热体13置于调谐电路123产生的电磁场内；同步检测模块124用于检测调谐电路123的振荡信号周期，并反馈给主控模块121。

关于调谐电路123，其包括有线圈l1、电容c1和开关管q1，该开关管q1为nmos管，且其栅极连接主控单元121的输出端，用于接收功率控制信号g1，其源极接地，其漏极分别连接线圈l1的第一端及电容c1的第一端，线圈l1的第二端及电容c1的第二端分别连接电池的正端vin。

关于同步检测模块124，其主要包括比较器u1，还包括用于限流的电阻r1、r3，及起隔离作用的电阻r2、r4。其中，比较器u1的同相输入端通过电阻r1连接开关管q1的漏极，比较器u1的反相输入端输入参考电压(vref)，比较器u1的输出端通过电阻r3连接主控单元121的第一输入端。

下面说明该控制单元的工作原理：主控模块121产生功率控制信号g1，使调谐电路123产生周期性的振荡信号。同步检测模块124检测调谐电路123的振荡信号周期，并反馈给主控模块121。主控模块121根据同步检测模块124检测到的同步信号调整功率控制信号的输出。发热体13置于调谐电路123产生的电磁场内，并感应产生涡流从而发热。温度检测模块122用于检测发热体13的当前温度，并反馈给主控模块121。主控模块121根据当前的温度与目标温度的偏差控制加热的功率，使发热体13的温度与预设的温度曲线一致，从而实现图2所示的温度曲线。

结合图6，同步检测模块124中的比较器u1将开关管q1的漏极电压ul与参考电压vref进行比较，从而产生同步信号，同步信号的波形是具有一定宽度的高低电平。同时，主控模块121检测到同步信号的下降沿后则启动功率控制信号的输出，从而实现当收到同步信号时，就控制开关管q1导通，当开通时间长度达到预设值ton1时，就关断开关管q1并持续toff的时间。

在一个可选实施例中，主控模块121用于在第二阶段，将温度检测值与第二温度进行pid计算，并生成第二功率控制信号。

关于第二阶段的功率控制方式，在一个可选实施例中，该第二功率控制信号用于使得在检测到用户的抽吸动作时，输出功率为(80％～100％)*p最大；在无检测到用户的抽吸动作时，输出功率为(20％～40％)*p最大，其中，p最大为气溶胶产生装置的最大输出功率。在另一个可选实施例中，第二功率控制信号用于在检测到用户的抽吸动作时，控制调谐电路输出振荡信号的时长为(80％～100％)*t；在无检测到用户的抽吸动作时，控制调谐电路输出振荡信号的时长为(20％～40％)*t，其中，t为温度检测模块122的检测周期。

在一个可选实施例中，主控模块121用于在第一阶段，将温度检测值与第一温度进行pid计算，并生成第一功率控制信号；或者，用于在第一阶段，生成固定的第一功率控制信号。

关于第一阶段的功率控制方式，在一个可选实施例中，该第一功率控制信号用于使得输出功率为(80％～100％)*p最大。在另一个可选实施例中，第一功率控制信号用于控制调谐电路输出振荡信号的时长为(80％～100％)*t。

在一个具体实施例中，通过功率控制温度的具体过程为：在第一阶段，采用恒功率的方式控制加热，其中，功率值具体可以为装置的最大输出功率(即全功率p最大)，也可以为(80％～100％)*p最大。当检测到温度(利用温度检测模块检测温度)大于等于第一温度时进入第二阶段，在第二阶段，采用变功率的方式控制加热，而且，在非抽吸时刻，功率值具体可以为(20％～40％)*p最大；而在抽吸时刻，温度会有比较大的降低，此时，可以采用(80％～100％)*p最大的功率对烟支进行加热。另外，在第二阶段进行功率控制时，可采用软件算法例如pid算法调整功率进而使得温度和该阶段的目标温度(即第二温度)一致，具体地，当检测到的温度大于目标温度时，降低功率以使得温度接近目标温度，当检测到的温度小于目标温度时，增加功率以使得温度接近目标温度。

在另一个具体实施例中，无论在第一阶段还是第二阶段均采用软件算法例如pid算法调整功率进而使得温度和目标温度一致，具体地，第一阶段的功率可以为(80％～100％)*p最大；第二阶段非抽吸时刻的功率可以为(20％～40％)*p最大，第二阶段的抽吸时刻，功率可以为(80％～100％)*p最大。

进一步地，由于温度的检测周期大于振荡信号的周期，所以，在一个检测周期内，给线圈的振荡施加时间越长，则功率越大，因此，在实际应用中，可通过调整每个检测周期的振荡信号的持续时间来实现温度控制。

在一个具体实施例中，结合图7，t为检测周期，例如可以为20ms；t1、t2、t3分别为相应检测周期内振荡信号的持续时间，且t1、t2、t3均小于等于t。在第一阶段，每个检测周期均输出t1时长的振荡信号，t1的大小根据当前温度与第一温度的温差来确定。当检测到温度(利用温度检测模块检测温度)大于等于第一温度时进入第二阶段，而且，在第二阶段，采用变时长的方式进行加热，其中，在非抽吸时刻，振荡信号的持续时间可为(20％～60％)*t，而在抽吸时刻，温度会有比较大的降低，此时，可以采用(80％～100％)*t的振荡时间对烟支进行加热。另外，可采用软件算法例如pid算法来调整振荡信号的时长，进而使得温度和第二温度一致，也即，当温度大于第二温度时，降低振荡时长(假设前一检测周期为3个振动波形，那么当前降为2个振荡波形)，以使得温度接近目标温度，当温度小于第二温度时，增加振荡时长(假设前一检测周期3个振动波形，那么当前增加为4个振荡波形)，以使得温度接近第二温度。

在一个具体实施例中，无论在第一阶段还是第二阶段均采用软件算法例如pid算法调整振荡时间，进而使得温度和目标温度一致，具体地，第一阶段的振荡时长可以为(80％～100％)*t；在第二阶段，若无检测到抽吸动作，则振荡时长可以为(20％～60％)*t，若检测到抽吸动作，振荡时长可以为(80％～100％)*t。

图8是本发明气溶胶产生方法实施例一的流程图，该实施例的气溶胶产生方法包括以下步骤：

步骤s10.在第一阶段，控制电池为发热体提供能量，并采用电磁加热的方式为所述发热体加热，以使所述发热体的温度从初始温度上升至第一温度；

步骤s20.在第二阶段，控制所述电池为所述发热体提供能量，并采用电磁加热的方式为所述发热体加热，以使所述发热体的温度从所述第一温度上升或维持在第二温度；

其中，所述第二温度大于等于所述第一温度；所述第二阶段的时长大于所述第一阶段的时长。

进一步地，所述第一温度在200℃～380℃之间；所述第二温度与所述第一温度的差值在0℃～30℃之间。

进一步地，述第一阶段与所述第二阶段的总时长为4～6分钟，所述第一阶段的时长为0～45秒。

进一步地，在每个阶段，控制电池为发热体提供能量，并采用电磁加热的方式为所述发热体加热，具体包括

在每个检测周期检测所述发热体的温度，以获取温度检测值；

根据所述温度检测值及每个阶段的目标温度输出功率控制信号，以调整输出功率，其中，第一阶段的目标温度为所述第一温度，第二阶段的目标温度为所述第二温度；

根据所述功率控制信号产生相应的电磁场，且所述发热体置于所述电磁场内。

在一个可选实施例中，根据所述温度检测值及每个阶段的目标温度输出功率控制信号，具体包括：在第二阶段，将所述温度检测值与所述第二温度进行pid计算，并生成第二功率控制信号。而且，该第二功率控制信号用于使得在检测到用户的抽吸动作时，输出功率为(80％～100％)*p最大；在无检测到用户的抽吸动作时，输出功率为(20％～40％)*p最大，其中，p最大为所述气溶胶产生装置的最大输出功率。或者，该第二功率控制信号用于在检测到用户的抽吸动作时，控制所述调谐电路输出振荡信号的时长为(80％～100％)*t；在无检测到用户的抽吸动作时，控制所述调谐电路输出振荡信号的时长为(20％～40％)*t，其中，t为所述检测周期。

在一个可选实施例中，根据所述温度检测值及每个阶段的目标温度输出功率控制信号，具体包括：在第一阶段，将所述温度检测值与所述第一温度进行pid计算，并生成第一功率控制信号；或者，用于在第一阶段，生成固定的第一功率控制信号。而且，该第一功率控制信号用于使得输出功率为(80％～100％)*p最大，其中，p最大为所述气溶胶产生装置的最大输出功率。或者，该第一功率控制信号用于控制所述调谐电路输出振荡信号的时长为(80％～100％)*t，其中，t为所述检测周期。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除