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1、(10)申请公布号 CN 102631029 A (43)申请公布日 2012.08.15 CN 102631029 A *CN102631029A* (21)申请号 201210118451.6 (22)申请日 2010.06.29 200920179316.6 2009.09.18 CN 201080003430.9 2010.06.29 A24F 47/00(2006.01) G01F 1/56(2006.01) G01P 13/02(2006.01) (71)申请人 微创高科有限公司 地址 中国香港沙田 (72)发明人 廖来英 (74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11。
2、127 代理人 任默闻 (54) 发明名称 电子烟 (57) 摘要 一种包含吸气检测器、 吸烟效果生成电路和 处理器的电子烟装置。该吸气检测器包含用于检 测通过该电子烟装置的气流的流向和流量的气流 感应器， 并且该处理器用于测量该气流感应器的 电容或电容的变化且当气流流向与通过该装置进 行吸气一致且气流流量达到预定阈值时生成吸烟 效果。 这种电子烟装置缓解了由于环境振动、 噪声 或者小孩玩耍时向该装置吹气而导致的无意触发 的问题。 (66)本国优先权数据 (62)分案原申请数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (1。
3、2)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 1/1 页 2 1. 一种电子烟装置， 其包含吸气检测器、 吸烟效果生成电路和处理器， 其中所述吸气检 测器包含用于检测流过该电子烟装置的气流的流向和流量的气流感应器， 以及其中所述处 理器用于测量所述气流感应器的电容或电容的变化且当气流流向与通过该装置进行吸气 一致且气流流量达到预定阈值时生成吸烟效果。 2. 如权利要求 1 所述的装置， 其中气流感应器包含挡气板表面， 所述挡气板表面适于 响应于通过该装置的气体的运动而发生变形， 通过所述处理器在一段预定的时段内测量所 述挡气板表面的变形程度以确定通过所述装置的气流的流向和。
4、流量。 3. 如权利要求 2 所述的装置， 其中测量所述气流感应器的电容或电容的变化， 以确定 所述挡气板表面的变形程度。 4. 如上述任一项权利要求所述的装置， 其中所述气流感应器包括半刚性的导电膜， 所 述导电膜以间隔方式安装在导电背板上方并由绝缘垫片隔开。 5. 如上述任一项权利要求所述的装置， 其中所述气流流量的预定阈值与使用者通过所 述装置进行典型吸烟动作的流量相对应。 6. 如上述任一权利要求所述的装置， 其中所述气流感应器包含导电的挡气板表面， 所 述挡气板表面可轴向回弹且与基础导电表面间隔开， 且所述挡气板表面适于响应于通过所 述装置的气流而发生变形 ； 其特征在于， 所述挡板。
5、表面和基础表面之间的电容变化指示气 流的流向和流量。 7. 一种气流流量和流向检测器， 包含气流感应器和控制器， 其中所述气流感应器包含 适于响应于气流而发生轴向变形的可轴向回弹的挡板表面， 且所述控制器适于测量所述气 流感应器的电容或电容的变化从而确定气流的流量和流向。 8. 如权利要求 7 所述的检测器， 其中所述控制器适于根据所述挡气板表面的变形程度 来确定气流的流量和流向。 9. 如权利要求 8 所述的检测器， 其中所述控制器包含振荡器电路， 且所述气流感应器 形成该振荡器电路的一部分 ； 其特征在于， 所述控制器适于根据该振荡器电路的振荡频率 或振荡频率的变化来确定气流的流量和流向。。
6、 10. 如权利要求 7-9 中任一项所述的检测器， 其中所述检测器适用于电子吸烟装置或 管乐器。 权 利 要 求 书 CN 102631029 A 2 1/5 页 3 电子烟 技术领域 0001 本发明涉及电子烟装置(或简称为电子烟)， 更具体地讲涉及电子香烟。 本发明还 涉及用在电子烟装置中的气流流量和流向检测器。 背景技术 0002 电子烟装置， 例如电子香烟， 为吸烟者提供了一种吸烟替代品。 电子烟是一种非明 火吸烟装置， 通常包含一个电池供电的加热器， 用于在被使用者起动时雾化液态尼古丁或 尼古丁替代品。通常当使用者通过该电子烟吸气来模拟吸烟动作时， 控制器会自动起动该 加热器。在电。
7、子烟中通常都含有吸气检测器， 并且控制器 ( 例如数字信号处理器 (DSP) 会 在吸气检测器检测到吸气行为时起动加热器。图 1 显示了一种传统电子香烟的等效电路示 意图。 0003 传统电子烟装置的吸气检测器通常包含一个结构类似于如图 2 所示的传统麦克 风电容器 (condenser) 的气流感应器。典型地， 传统电子烟的气流感应器包含如图 2 的示 意图所示布置的一个具有膜和背板的可变电容器 (Cs)、 一个预充电的驻极体层 (Vs)、 和结 型场效应晶体管(JFET)。 布置吸烟电路的DSP以在气流感应器检测到振动时自动起动加热 器， 其中， 假设振动由于吸气行为发生而产生。然而这种布。
8、置并不是很可靠， 这是因为经常 会出现错误起动， 尤其是在嘈杂的环境中。此外， 由于需要 JFET 级放大振动膜检测到的信 号， 并且由于驻极体层要与背板相结合以形成参考电容表面， 从而使得传统气流感应器的 结构相对复杂， 也比较昂贵。 0004 因此， 为电子烟提供一种改进的气流感应器是有利的。 0005 在本说明书中， 术语电子烟和电子烟装置是等同的， 并且在不失一般性的情况下， 电子烟装置包含人们所熟知的电子香烟、 电子雪茄、 电子烟、 私人喷雾器等。 发明内容 0006 根据本发明， 提供了一种电子烟装置， 该电子烟装置包含吸气检测器、 吸烟效果生 成电路和处理器， 其中吸气检测器包括。
9、用于检测通过该电子烟装置的气流的流向和流量的 气流感应器， 以及其中所述处理器用于测量所述气流感应器的电容或电容的变化且当气流 流向与通过该装置进行吸气一致且气流流量达到预定阈值时生成吸烟效果。 这种电子烟缓 解了由于环境振动、 噪声或者小孩玩耍时向该装置吹气而导致的无意触发的问题。 0007 在一个实施例中， 气流感应器可以包含挡气板表面， 该挡气板表面适于响应于通 过该装置的气体的运动而发生变形， 通过所述处理器在一段预定的时段内测量该挡气板表 面的变形程度以确定通过该装置的气流的流向和流量。在一个预定的时段内测量该变形， 可以进一步降低由于振动或环境噪声而无意触发的风险。 0008 作为。
10、一个例子， 可以测量气流感应器的电容或者电容的变化， 以确定挡气板表面 变形的程度。 0009 在一个实施例中， 气流感应器包括半刚性的导电膜， 该导电膜以间隔的方式安装 说 明 书 CN 102631029 A 3 2/5 页 4 在导电背板上方并由绝缘垫片隔开。吸烟效果生成电路可以包含处理器， 该处理器适于测 量气流感应器的电容或电容的变化。 因为控制器或处理器通常需要操作电子烟装置的加热 器， 所以通过处理器来测量电容或电容的改变就成为了具有出人意料的成本效益的解决方 案。 0010 作为另一个例子， 气流感应器可以构成振荡器电路的一部分， 并且处理器被布置 用于测量振荡器电路的振荡频率。
11、以确定气流流量和流向。因为振荡器电路 ( 尤其是 LC 振 荡器电路 ) 的振荡频率取决于电容值， 该实例就为成本效益解决方案提供了一种低成本且 紧凑的解决方案。 0011 作为一个例子， 气流流量的预定阈值可以与使用者通过该装置进行典型吸烟行为 时的流量相对应。这可以避免由于恶作剧或意外振动或噪声而触发吸烟效果生成电路。 0012 在一个实施例中， 气流感应器可以包含导电的挡气板表面， 该挡气板表面可轴向 回弹且与基础导电表面间隔开， 且适于响应于通过该装置的气流而发生变形 ； 其特征在于， 挡板表面和基础表面之间的电容变化指示气流的流向和流量。 0013 在本发明的另外一个方面， 提供了包。
12、括气流感应器和控制器的气流流量和流向检 测器， 其中该气流感应器包含适于响应于气流而发生轴向变形的可轴向回弹的挡板表面， 且该控制器适用于测量气流感应器的电容或电容的变化从而确定气流流量和流向。 0014 检测器的控制器可以适于根据挡气板表面的变形程度来确定气流流量和流向。 0015 控制器可以包含振荡器电路， 且气流感应器形成该振荡器电路的一部分 ； 其特征 在于， 控制器适于根据该振荡器电路的振荡频率或振荡频率的变化来确定气流的流量和流 向。 0016 检测器可以适于用在电子香烟或电子烟中触发加热器， 或者适于用在通过抽气或 吹气来操作的物品中， 例如电子记录仪或玩具之类的管乐器。 附图说。
13、明 0017 下面通过举例的方式参照附图对本发明的实施例进行说明， 其中 ： 0018 图 1 是传统电子烟的起动电路的等效电路示意图。 0019 图 2 是通常用于传统电子烟中的气流感应器的示意图。 0020 图 3 是根据本发明的电子烟的一个实施例的电子烟的起动电路的示意图。 0021 图 4 是根据本发明的一个实施例的电子烟的气流感应器的示意图。 0022 图 5 显示了电容和图 4 的气流感应器的气流流量之间的示例性关系。 0023 图 6A、 图 6B 和图 6C 分别是说明图 4 中的气流感应器在待机模式下 ( 无气流 )、 在 吸气条件下 ( 抽气 )、 和在呼气条件下 ( 吹气。
14、 ) 的示意图。 0024 图 7 是根据本发明的电子烟的一个实施例的等效电路示意图。 0025 图 8 是说明本发明的电子烟的一个示例性实施例的示意图。 具体实施方式 0026 如图 8 所示， 电子香烟 (10) 作为电子烟的一个实例， 其包含作为气流流量和流向 检测器的一个实例的吸气检测器 (100)、 作为存储电源的一个实例的电池 (200)、 作为烟源 或气味 ( 或香气 ) 源的一个实例的尼古丁源、 和作为加热器的一个实例的加热元件 (300)。 说 明 书 CN 102631029 A 4 3/5 页 5 吸气检测器、 电池和加热元件都封装在主壳体 (400) 中， 该主壳体包含。
15、安装有电池和吸气 检测器的第一管状部分 (420)、 安装有加热元件和尼古丁源的第二管状部分 (440)、 和含有 咬嘴(462)的第三管状部分(460)。 此外， 第一管状部分的下游端附着有透明或半透明盖子 (500)。 0027 吸气检测器是一个模块组件， 包含气流感应器(120)、 起动电路和LED光源(130)， 并且所有的模块都安装在印刷电路板(140)上。 参照图4， 气流感应器包含刚性或半刚性的 导电膜 (121)， 例如金属板， 其以间隔方式安装在导电背板 (122) 上方并由绝缘垫片 (123) 隔开。包含以间隔并基本平行的方式布置的导电膜和导电背板的子组件形成一个电容部 件。
16、， 下面将详细讨论对该子组件的瞬时电容值或电容值的改变的利用方式。 0028 由于导电膜需要对反复吸气做出快速反应， 并且需要在吸气停止后快速或及时回 到其中点或待机状态， 因此具有良好的轴向回弹性能的金属板就成为了用作导电膜的优 选。该导电背板通过导电环 (125) 与安装在 PCB 上的接地板 (124) 相连接， 从而形成电容 部件的参考地。该气流感应器和 PCB 的子组件封装在一个金属罐 (126) 中， 该金属罐在其 轴向的端部定义了进气口和出气口。 0029 从图 6A 至图 6C 的示意图可以显而易见地得到如图 4 所示的气流感应器的电容特 性。图 6A 的示意图显示了当没有气流。
17、通过感应器或者通过的气流可忽略时的气流感应器。 在这种情况下， 导电膜和导电背板大致平行， 且具有间距 d。这种待机或休止状态下的感应 器的电容值通过关系式 C A/d 给出， 其中 C 是电容值， 是隔离介质的介电常数， A 是 导电膜与背板之间的重叠面面积。 例如， 直径为8mm， 间隔为0.04mm的感应器的电容值大概 为 10pF。 0030 当气体按照图 6B 所示的方向流过气流感应器时， 由该气流引起的抽气将会使得 弹性金属膜隆起远离背板。因为在这种情况下金属膜和背板之间的间距 (d) 通常会增大， 所以气流感应器的电容值会响应于该方向的气流而下降。 0031 另一方面， 当气体按。
18、照图 6B 所示的相反方向流过时， 则会使弹性膜偏向背板。因 为在这种情况下金属膜和背板之间的间距通常会减小， 所以气流感应器的电容值会响应于 该方向的气流而增大。 0032 在这两种情况下， 当气流停止或者气流流量慢到不足以引起金属膜瞬时偏转或变 形时， 金属膜的弹性会使该膜恢复到图 6A 的中点状态。气流感应器的电容值响应于图 6B 所示方向的气流的示例性的变化如图 5 所示。 0033 图 7 的示例电路描绘了图 4 的气流感应器的一个应用实例。参考图 7， 气流感应 器 ( 标记为 CAP) 与电容值测量单元 (150) 相连接。电容值测量的结果被传输给微控制器 (160)。 如果电容。
19、值测量的结果符合足够大气流流量的抽气动作， 则微控制器会发送起动信 号来操作加热器， 使存储在尼古丁池中的尼古丁雾化。 由于该吸气动作， 使用者会通过咬嘴 吸入尼古丁蒸汽。加热器与图 7 的电路中的 BAT 端子相连接。并且， 起动信号还会操作 LED 驱动器 (170) 来操作 LED 光源， 以提供吸烟指示作为装饰。 0034 为了提供一种简化的电容测量设备， 采用数字信号处理器 (DSP)(180) 作为控制 器的一个实例， 并且将气流感应器用作该 DSP 的振荡器电路的电容器。在这种情况下， 气流 感应器的电容输出端子连接到 DSP 的振荡器输入端子。本发明的设备不测量气流感应器的 实。
20、际电容， 而是采用一种简化的方式来确定电容值或电容的变化， 即通过测量振荡器电路 说 明 书 CN 102631029 A 5 4/5 页 6 的瞬时振荡频率来确定瞬时电容值， 或通过测量振荡器电路的振荡频率相对于中点状态频 率的瞬时变化来确定电容值的瞬时变化。例如， 当形成振荡器的一部分的电容器的电容值 减小或增大时， 振荡器电路的振荡频率会随之增大或减小。 0035 为了利用这些频率特性， 校准或计算振荡器的中点频率， 即气流感应器处于图 6A 条件下的 DSP 的振荡器电路的振荡频率， 然后将振荡器的中点频率存储作为参考振荡频 率。绘制响应于抽气动作的振荡频率变化与气流流量的关系图， 以。
21、便于当检测到达到阈值 气流流量的吸气动作时， DSP 可以发送起动信号给加热器或加热器开关。另一方面， 如果动 作是吹气动作， 则该 DSP 不会起动加热器， 从而减少错误地触发加热器。 0036 当然， 检测阈值频率会依赖于气流感应器的定向。 例如， 如果置于主壳体内的气流 感应器的上部开口面向电子烟的 LED 端， 则满足阈值的振荡频率的增大 ( 如图 6B 所示， 由 于电容的减小 ) 将与需要加热起动的阈值气流流量的抽气动作相对应， 而振荡频率的减小 ( 如图 6C 所示， 由于电容的增大 ) 将与不需要加热起动且不考虑气流流量的吹气动作相对 应。 0037 另一方面， 如果气流感应器。
22、以相反的方向安放， 使得下部开口面向 LED 端， 则满足 阈值的振荡频率的增大 ( 如图 6B 所示， 由于电容的减小 ) 将与不需要加热起动且不考虑气 流流量的吹气动作相对应， 而当检测到频率的阈值偏移时， 振荡频率的减小(如图6C所示， 由于电容的增加 ) 将与需要加热起动的吸气动作相对应。 0038 图 3 的等效电路示意图对上述特性提供了有用的参考。 0039 尽管已参考上述实施例对本发明进行了说明， 但很显然这些实施例仅仅是用于说 明的目的， 而不应该被当作限制本发明保护范围的实例。 0040 标号列表 0041 0042 说 明 书 CN 102631029 A 6 5/5 页 7 说 明 书 CN 102631029 A 7 1/5 页 8 图 1( 现有技术 ) 图 2( 现有技术 ) 图 3 说 明 书 附 图 CN 102631029 A 8 2/5 页 9 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 102631029 A 9 3/5 页 10 图 6A 图 6B 说 明 书 附 图 CN 102631029 A 10 4/5 页 11 图 6C 说 明 书 附 图 CN 102631029 A 11 5/5 页 12 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 102631029 A 12 。