具体实施方式

本文讨论/描述了某些示例和实施例的方面和特征。某些示例和实施例的一些方面和特征可以以常规方式实现，为了简洁起见，对这些方面和特征不进行详细讨论/描述。因此，应当理解，未详细描述的本文所述装置和方法的方面和特征可以根据用于实现这些方面和特征的任何常规技术来实现。

本发明涉及蒸气供应系统，其也可称为气雾剂供应系统(例如电子烟)，包括混合装置。在以下描述中，有时可能使用术语“电子烟”，但应当理解，该术语可与蒸气供应系统/装置和电子蒸气供应系统/装置互换使用。此外，正如本技术领域中常见的，术语“蒸气”和“气雾剂”以及诸如“蒸发”、“挥发”和“气雾剂化”的相关术语通常可以互换使用。

蒸气供应系统(电子烟)通常(但并非总是)包括模块化组件，该模块化组件包括可重复使用部件和可更换(一次性)烟弹部件。通常，可更换烟弹部件包括蒸气前体材料和蒸发器，可重复使用部件包括电源(例如充电电池)、激活机构(例如按钮或抽吸传感器)以及控制电路。然而，应当理解，这些不同部件还可根据功能包括其他元件。例如，对于混合装置，该烟弹部件还可包括附加的香味元件，例如，作为插入物(“荚(pod)”)提供的一部分烟草。在这种情况下，香味元件插入物本身可从一次性烟弹部件上移除，因此可将其与烟弹单独更换(例如以改变香味)，或者由于香味元件插入物的可用寿命小于烟弹的蒸气生成部件的可用寿命。可重复使用的装置部件通常还包括其他部件，例如用于接收用户输入并显示操作状态特征的用户界面。

对于模块化系统而言，烟弹和可重复使用的装置部件电气地和机械地连接在一起以供使用，例如利用螺纹、闩锁、摩擦配合或用适当接合的电接触件进行卡口式固定。当烟弹中的蒸气前体材料消耗时，或者用户希望切换为具有不同蒸气前体材料的不同烟弹时，可以从装置部件上取下烟弹，并在其位置上附接替换的烟弹。符合此类两部件式模块化配置的系统通常可称为两部件装置或多部件装置。

电子烟(包括多部件装置)具有总体细长的形状，并且为了提供具体示例，本文所述的本发明的某些实施例将被视为包括使用含有液体蒸气前体材料的一次性烟弹的总体细长的多部件系统。然而，应当理解，本文所述的基本原理可同样适用于不同的电子烟配置，例如单部件装置或包含两个以上部件的模块化装置、可再填充装置和只使用一次的一次性装置，以及具有附加香味元件的混合装置(例如位于气流路径和蒸发器上游的烟草荚插入物)，以及符合其他整体形状的装置，例如，基于所谓的盒型高性能装置(其通常具有更像盒子的形状)。更一般地，应当理解，本发明的某些实施例是基于配置为根据本文描述的原理提供激活功能的电子烟的，并且配置为提供所述激活功能的电子烟具体构造方面不具有首要意义。

图1是根据本发明某些实施例的示例性电子烟1的剖视图。电子烟1包括两个主要部件，即可重复使用部件2和可更换/一次性烟弹部件4。

在正常使用过程中，可重复使用部件2和烟弹部件4在接口6处可拆卸地耦接在一起。当烟弹部件消耗或用户希望切换为不同的烟弹部件时，可以将烟弹部件从可重复使用部件上取下，并将替换的烟弹部件连接到可重复使用部件上的该位置处。接口6在两个部件之间提供结构、电气和空气路径连接，并且可以根据传统技术建立，例如基于螺纹、锁扣机构或用适当接合的电接触件进行卡口式固定，用于在两个部件之间建立电连接和空气路径(视情况而定)。烟弹部件4机械安装至可重复使用部件2的具体方式对于本文所述的原理并不重要，但为了具体示例，此处假设其包括锁定机构，例如，用协同作用的锁定结合元件使烟弹的一部分容纳在可重复使用部件中(图1中未显示)。还应当理解，在一些实现方式中，接口6可不支持各个部件之间的电连接。例如，在一些实现方式中，蒸发器可设在可重复使用部件而非烟弹部件中，或者可替代地，从可重复使用部件到烟弹部件的电力传输可以是无线的(例如，基于电磁感应)，从而使得可重复使用部件和烟弹部件之间不必电连接。

根据本发明的某些实施例，烟弹部件4可以是基本常规的。在图1中，烟弹部件4包括由塑料材料制成的烟弹壳体42。烟弹壳体42支撑烟弹部件的其他部件，并为机械接口6提供可重复使用部件2。烟弹壳体通常围绕纵向轴线圆形对称，烟弹部件沿纵向轴线与可重复使用部件2连接。在该示例中，烟弹部件的长度约为4cm，直径约为1.5cm。然而，应当理解，在不同的实现方式中，具体的几何结构以及更一般的整体形状和所使用的材料可能不同。

烟弹壳体42内设有含有液体蒸气前体材料的储存器44。液体蒸气前体材料可以是常规的，并且可称为烟油。该示例中的液体储存器44具有环形形状，外壁由烟弹壳体42限定，内壁限定穿过烟弹部件4的空气路径52。储存器44的每一端都用端壁封闭，以容纳烟油。储存器44可根据常规技术制成，例如，其可包括塑料材料，并与烟弹壳体42模制为一体。

烟弹部件还包括吸芯(蒸气前体输送元件)46和加热元件(蒸发器)48，加热元件(蒸发器)48的位置朝向储存器44的与嘴件出口50相反的一端。在该示例中，吸芯46横向延伸穿过烟弹空气路径52，其端部通过储存器44内壁上的开口延伸进入烟油的储存器44。储存器内壁上的开口尺寸应与吸芯46的尺寸大致匹配，以提供合理的密封，防止从储存器泄漏到烟弹空气路径中，而不会过度压缩吸芯，这可能会对其流体输送性能造成不利影响。

吸芯46和加热元件48设置在烟弹空气路径52中，使得烟弹空气路径52中吸芯46和加热元件48周围的区域实际限定烟弹部件的蒸发区域。储存器44中的烟油通过吸芯端部延伸到储存器44中而浸润吸芯46，并通过表面张力/毛细管作用(即芯吸)被吸入到吸芯中。该示例中的加热元件48包括缠绕在吸芯46上的电阻丝。加热元件48可以由任何合适的金属或电阻随温度变化的导电材料制成。在该示例中，加热元件48包括镍铁合金(例如NF60)丝，吸芯46包括棉纤维束。

在一个示例中，加热元件48包括镍铁合金丝，其厚度(丝的厚度)在0.17mm至0.20mm之间(例如，0.188mm±0.02mm)，长度在55mm至65mm之间(例如，60.0mm±2.5mm)。该丝形成一个轴向长度在4.0至6.0mm之间(例如，5.00mm±0.5mm)，外径在2.2mm至2.7mm之间(例如，2.50mm±0.2mm)的螺旋线圈。该示例中线圈的匝数为9匝，匝距为0.67±0.2/mm。在非通电状态下于室温(例如25°)下测量时，线圈的电阻在1.1至1.6欧姆之间，更具体地为1.4欧姆±0.1欧姆。如下文更详细描述的，向加热元件48提供的功率设置在6.0至6.5瓦特之间。所述示例中的吸芯46由有机棉制成(但替代实现方式可以使用玻璃纤维束)。吸芯制为近似圆柱形的结构，长度在15mm至25mm之间(例如20.00±2.0mm)，直径在2至5mm之间(例如3.5mm+1.0mm/-0.5mm)。有机棉纤维以40±5捻/米捻合在一起。这种布置使得烟油吸收在0.2g至0.5g之间(例如，0.3g±0.05g)，吸收时间为65s±10s。注意，在制作期间，吸芯46部分位于由螺旋线圈限定的内容积内。

在另一个示例中，加热元件48包括镍铁合金丝，其厚度(丝的厚度)在0.14mm至0.18mm之间(例如，0.16mm±0.02mm)，长度在37mm至47mm之间(例如，43.0mm±2.5mm)。该丝形成一个轴向长度在3.0至5.0mm之间(例如，4.00mm±0.5mm)，外径在2.2mm至2.7mm之间(例如，2.50mm±0.2mm)的螺旋线圈。该示例中线圈的匝数为7匝，匝距为0.67±0.2/mm。在非通电状态下于室温(例如25°)下测量时，线圈的电阻在1.1至1.6欧姆之间，更具体地为1.4欧姆±0.1欧姆。如上所述，向加热元件48提供的功率设置在6.0至6.5瓦特之间。该示例中的吸芯46也由有机棉制成(但替代实现方式可以使用玻璃纤维束)。吸芯制为近似圆柱形的结构，长度在12mm至18mm之间(例如15.00±2.0mm)，直径在2至5mm之间(例如3.5mm+1.0mm/-0.5mm)。有机棉纤维以40±5捻/米捻合在一起。这种布置使得烟油吸收在0.2g至0.5g之间(例如，0.3g±0.05g)，吸收时间为65s±10s。如上所述，吸芯46部分位于由螺旋线圈限定的内容积内。

然而，应当理解，具体的蒸发器配置对本文所述原理并不重要，并且上述限制通过具体示例提供。

在使用过程中，可向加热元件48提供电力，以使通过吸芯46吸入至加热元件48附近的一定量的烟油(蒸气前体材料)蒸发。之后，蒸发的烟油可能被夹带在沿烟弹空气路径抽入的空气中，从蒸发区域流过烟弹空气路径52，并从嘴件出口50流出，供用户吸入。

一般而言，在正常使用期间，蒸发器(加热元件)48蒸发烟油的速率取决于使用期间提供至加热元件48的功率量(等级)。因此，可以向加热元件48提供电力，以选择性地从烟弹部件4中的烟油生成蒸气，此外，可以通过改变提供至加热元件48的功率量(例如通过脉冲宽度和/或频率调制技术)而改变蒸气生成速率。然而，如下文更详细讨论的，可影响蒸发速率和/或蒸发量的一个因素是加热元件48附近蒸气前体材料的量。

可重复使用部件2包括外壳体12，其具有限定电子烟空气入口28的开口；电池26，其用于为电子烟提供操作功率；控制电路20，其用于控制和监测电子烟的操作；用户输入按钮14；吸入传感器(抽吸检测器)16，在本示例中其包括位于压力传感器腔室18内的压力传感器；以及视觉显示器24。图1所示的可重复使用部件2还包括指示器25，但指示器25是可选的，其他实现方式中可不包括。

外壳体12可以例如由塑料或金属材料制成，并且在该示例中具有大体符合烟弹部件4的形状和尺寸的圆形横截面，以便在接口6处提供两个部件之间的平滑过渡。在该示例中，该可重复使用部件的长度约为8cm，因此，当烟弹部件和可重复使用部件连接在一起时，电子烟的总体长度约为12cm。然而，如已经注意到的，应当理解，实施本发明实施例的电子烟的总体形状和大小对于本文所述的原理并不重要。

空气入口28通过可重复使用部件2连接至空气路径30。当可重复使用部件2和烟弹部件4连接在一起时，可重复使用部件空气路径30贯穿接口6与烟弹空气路径52连通。含有压力传感器16的压力传感器腔室18与可重复使用部件2中的空气路径30流体连通(即，压力传感器腔室18从可重复使用部件2中的空气路径30分支出来)。因此，当用户在嘴件开口50上吸入时，压力传感器16可检测到压力传感器腔室18中的压力下降，并且空气通过空气入口28吸入，沿可重复使用部件空气路径30，流过接口6，穿过雾化器48附近的蒸气生成区域(当蒸发器处于激活状态时，蒸发的烟油夹带在气流中)，沿烟弹空气路径52，并通过嘴件开口50流出，供用户吸入。

该示例中的电池26是可充电的，并且可以是常规类型，例如通常用于电子烟和其他需要在相对短时间内提供相对高电流的应用中的类型。电池26可通过可重复使用部件壳体12中的充电连接器(例如USB连接器)进行充电。

该示例中的用户输入按钮14是传统的机械按钮，例如包括弹簧安装部件，用户可按下该部件以建立电接触。在这方面，可以认为该输入按钮为终端装置提供手动输入机构，但是按钮的具体实现方式并不重要。例如，在其他实现方式中可以使用不同形式的机械按钮或触摸敏感按钮(例如，基于电容或光学传感技术)。例如，可以考虑期望的美学外观来选择按钮的具体实现方式。

显示器24用于向用户提供与电子烟相关联的各种特性的视觉指示，例如当前的功率设置信息、剩余电池电量等。该显示器可以各种方式实现。在该示例中，显示器24包括常规像素化LCD屏幕，其可根据常规技术驱动，以显示所需信息。在其他实现方式中，该显示器可包括一个或多个离散的指示器，例如LED，其设置为显示所需信息，例如通过特定颜色和/或闪光序列。更一般地，设置该显示器以及用该显示器向用于显示信息的方式对于本文所述的原理并不重要。一些实施例可不包括视觉显示器，并且可包括用于向用户提供电子烟的操作特性相关信息的其他装置(例如利用音频信号或触觉反馈)，或者可不包括用于向用户提供电子烟的操作特性相关信息的任何装置。

控制电路20适当地配置/编程为控制电子烟的操作，以根据本文进一步描述的本发明的实施例提供功能，以及根据控制此类装置的既定技术提供电子烟的常规操作功能。控制电路(处理器电路)20可被认为在逻辑上包括根据本文所述原理与电子烟操作的不同方面和电子烟的其他常规操作方面相关的各种子单元/电路元件，例如显示驱动电路和用户输入检测。应当理解，控制电路20的功能可以以各种不同的方式提供，例如使用配置为提供所需功能的一个或多个适当编程的可编程计算机和/或一个或多个适当配置的专用集成电路/电路/芯片/芯片组。

图1所示的蒸气供应系统1包括用户输入按钮14和吸入传感器16。在图1中所描述的实现方式中，控制电路20配置为接收来自吸入传感器16的信号并利用该信号来确定用户是否正在电子烟上吸入，还配置为接收来自输入按钮14的信号并利用该信号来确定用户是否正在按下(即，激活)输入按钮。电子烟操作的这些方面(即，抽吸检测和按钮按下检测)本身可根据既有技术来执行(例如，使用常规吸入传感器和吸入传感器信号处理技术，以及使用常规输入按钮和输入按钮信号处理技术)。如果控制电路20确定用户正在电子烟上吸入和/或用户正在按下输入按钮14，则控制电路20配置为向加热元件48提供电力。然而，在其它实现方式中，应当理解，仅提供抽吸传感器16或用户输入按钮14中的一个来引起烟油蒸发。

上述指示器25配置为向用户输出指示蒸气供应系统1具体状态的信号。具体而言，该指示器配置为向用户输出指示蒸气供应系统1消耗情况的信号。本文将消耗情况定义为指示蒸气供应系统1中蒸气前体材料消耗的系统情况。例如，可以相对于吸芯46定义消耗情况。如果吸芯内的烟油量下降至正常操作量，则可以说蒸气供应系统消耗。吸芯46可能由于多种原因而消耗，其中一些原因将在下文中进行详细描述。还应当理解，消耗情况可相对于其他部件(例如，烟弹部件4的储存器44)进行定义。

参考回指示器25，指示器25可以向用户输出用于指示系统1消耗情况的任何合适信号。例如，该信号可以是光信号(例如由LED或类似的光输出元件输出的)、触觉信号(例如由震动器等输出的)或声学信号(例如由扬声器等输出的)。因此，该指示器可以是能够输出这些信号中的一个或多个的任何合适部件。为了具体的示例，图1中所述的实现方式的指示器25是配置为在检测到消耗的情况下输出光信号的LED。还应当理解，在一些实现方式中，可不提供单独的指示器25，而是气雾剂供应系统1的其他部件可以提供指示器25的功能。例如，在一些实现方式中，显示器24可配置为输出用于指示消耗的信号。还应理解，指示器25可远离电子烟1本身，或构成远离电子烟1本身的元件的一部分。例如，指示器25可以是智能手机或类似远程装置的一部分，其配置为与电子烟1通信地连接(以无线或有线方式)在一起。

如上所述，本发明提供了系统1，其中可检测和/或向用户指示蒸气供应系统1的消耗情况。图2描述了根据本发明各方面的操作此类蒸气供应系统1的方法。

图2开始于步骤S102，在步骤S102，用户打开蒸气供应系统1。蒸气供应系统1可响应于用户输入而开启。在图1所示的实现方式中，这是通过用户启动用户输入按钮14来执行的。在图1所示的示例性蒸气供应系统1中，为了打开系统1，用户根据预定顺序启动用户输入按钮14，例如，快速(例如，在2秒内)连续按下按钮三次。当用户输入按钮14用于执行多种功能时，具有预定开启顺序是有利的，如图1所示的蒸气供应系统1的情况(如下所述)。同样的顺序(或替代顺序)也可用于关闭蒸气供应系统1。应当理解，在其他实现方式中，可替代地使用专用机构打开/关闭按钮(或其他用户输入机构)。

应当理解，蒸气供应系统1可在步骤S102之前处于低功率状态，使得向控制电路20(或其特定部分)提供低(最小)功率就可以执行某些功能，例如在用户使用输入按钮14打开系统1时进行检测。在其他实现方式中，用户可以通过物理移动按钮(未示出)，例如滑块按钮，来打开系统1，以完成控制电路20内或控制电路20与电池26之间的电路，从而使电力流向控制电路。

一旦在步骤S102中打开系统1，则控制电路20在步骤S104中配置为监测用户输入(用于生成气气雾剂或向用户输送气雾剂)。如上所述，在图1中所述的实现方式中，控制电路20配置为接收来自吸入传感器16的信号并利用该信号确定用户是否正在蒸气供应系统1上吸入，和/或接收来自输入按钮14的信号并利用该信号确定用户是否正在按下(即，激活)输入按钮14。在所述实现方式中，控制电路20配置为反复确定是否接收到用户输入。例如，控制电路20可配置为进行周期性(例如，每0.5秒)检查，以确定输入按钮14或吸入传感器16中的一个(或两者)是否正在输出指示用户启动的信号。在替代实现方式中，来自输入按钮和/或吸入传感器16的信号输出可触发控制电路20内的动作，例如对电容器充电或作为比较器的输入等。即，控制电路20可相反响应于该信号并执行响应于接收该信号的动作。应当理解，可以根据本发明的原理来执行任何一种方法(即，信号的主动监测或被动接收)。

在图2中，如果控制电路20确定吸入传感器16或输入按钮14正在输出指示启动的信号，则控制电路20确定已接收到指示用户意图接收气雾剂的用户输入。即，在步骤S106为“是”。相反，如果控制电路20确定没有接收到指示用户意图接收气雾剂的用户输入，则该方法返回到步骤S104，并且控制电路20继续监测指示用户意图接收气雾剂的用户输入。

响应于步骤S106中确定已经接收到用户输入，在步骤S108中，控制电路20配置为向加热元件48提供第一级功率。

向加热元件48提供第一级功率，可以使加热元件48的温度逐渐升高到工作温度，在该温度下，吸芯46中的至少一部分烟油蒸发。一般而言，作为第一级功率提供的电量因实现方式的不同而不同，并且可能因许多不同的因素而变化，包括但不限于吸芯内的烟油体积、加热元件和烟油之间的相对表面积，以及加热元件的电压和电流特性。在上述图1中所述的示例中，第一级功率设置为，在正常使用时，加热元件48消耗和用于蒸发烟油的功率与待加热烟油的质量之间可以保持平衡。因为在这种情况下烟油具有从液体到蒸气的相变，因此耗散到烟油中的能量使烟油蒸发，并可广义上讲不会进一步提高烟油的温度。然而，还需要考虑其他因素，例如只有一定百分比的烟油可能蒸发，且吸芯46中的剩余烟油被加热但不蒸发。该剩余的质量用作散热件，并从加热元件48吸收部分耗散的能量。在示例性蒸气供应系统1中，打破提供至加热元件48的功率与吸芯46内烟油的质量之间的平衡，以便可以在无需大幅提高加热元件48温度的情况下产生足够的气雾剂。也就是说，当吸芯46中的烟油得到充分补充时，加热元件的温度将在正常使用期间(以及在初始预热期之后)大致恒定(在一定公差范围内)。

已经发现，对于例如上述加热元件为镍铁合金丝的示例性系统1，于室温(例如25℃)下测量时电阻在1.3至1.5欧姆之间，匝距为0.67±0.2/mm，吸芯为有机棉吸芯，其液体吸收在0.3g±0.05g之间且吸收时间在65s±10s之间(如上述示例中所述，此类系统的合适功率在6至7瓦特之间，而在一些实现方式中在6.0至6.5瓦特之间)。控制电路20可配置为根据任何合适的技术向加热元件48输送功率。在一些实现方式中，当在步骤S106中确定存在用户输入时，控制电路20配置为可能经由诸如DC-DC升压变换器的任何部件从电源26连续(持续)向加热元件48提供DC电源，以调整(如有必要)所提供功率的电特性(例如，电压)。在其他实现方式中，可以使用调制技术，例如脉冲宽度调制(PWM)。在这些实现方式中，向加热元件48提供脉冲功率。PWM根据一定的工作周期(duty cycle占空比)提供脉冲，广义上讲，工作周期是脉冲宽度和信号波形周期之间的比率。在这些实现方式中，在步骤S108中提供的第一级功率可被认为是在一个工作周期提供的平均(RMS)功率(即，由脉冲提供的功率乘以脉冲持续时间与工作周期持续时间的商)。典型的工作周期可能为40ms或更小的量级(注意，工作周期过大可能会导致加热元件温度波动)。

如图2所示，当在步骤S108中控制电路20提供第一级功率时，控制电路20还配置为监测与蒸气供应系统1的消耗情况相关的参数。在图2的示例中，控制电路20配置为监测加热元件48的电阻。加热元件48的电阻是指示吸芯46消耗情况的参数。这是因为，当吸芯46消耗时，加热元件48的温度及其电阻会升高，这是因为可用于蒸发或吸收来自加热元件48的耗散功率的烟油减少。

就控制电路20用于监测加热元件48电阻的系统而言，测量加热元件48电阻的方法可以根据传统电阻测量技术来执行。也就是说，控制电路20可包括基于用于测量电阻(或相应电参数)的既有技术的电阻测量部件。在一种实现方式中，控制电路20包括与加热元件48串联的具有已知电阻值的基准电阻器(未示出)(参考电阻器可设置在装置部件2中，而非烟弹部件4中)。控制电路20包括开关布置，包括一个或多个FET，其作用是将基准电阻器选择性地连接至控制电路20(更具体地，连接到地)。信号线连接在基准电阻器和加热元件48之间，并馈入控制电路20的电压测量部件中。当基准电阻器连接至加热元件48时，沿信号线的电压指示加热元件48上的电压。通过这种方式，可以基于基准电阻器的已知电阻和加热元件48的输入电压，利用分压器方程来推断加热元件48的电阻。然而，应当理解，这仅仅是确定电阻的一种方法，并且根据本发明的原理，还可以使用用于确定加热元件上电阻的任何其他合适的技术。

控制电路20可设置为在向加热元件48提供第一级功率时周期性地(例如，每50ms)对电阻进行采样。在替代实现方式中，控制电路20可例如使用电压信号(或得出的电阻信号)馈入的比较器对电阻进行连续监测。在任何一种情况下，控制电路20均配置为反复确定/得出或测量加热器元件48的电阻值。

在步骤S112中，控制电路20配置为将加热元件的电阻与第一阈值进行比较。具体地，控制电路20配置为确定加热元件48的电阻是否大于或等于第一阈值。注意，根据第一阈值的值和控制电路20的特定设置方式，控制电路的替代实现方式可以确定电阻值是否大于第一阈值。

在上述蒸气供应系统1中(其中加热元件48通过电流穿过导电加热元件48进行欧姆加热)，加热元件48的电阻通常随温度的升高而增大。在某些情况下，电阻和温度可能近似呈线性。因此，加热元件48的电阻与加热元件48的温度成比例。

加热元件48通常具有室温电阻值和操作电阻值(即，加热元件达到操作温度时的值)。例如，在上述系统中，操作电阻值约为2.1欧姆。第一阈值设置为大于操作电阻值，例如，至少大5％。在上述示例中，这相当于约2.21欧姆的值。第一阈值设置为足够大的值，以使得可以忽略因操作温度振荡引起的加热元件48的温度的微小变化，但不可太大，使加热元件48的温度显著升高。例如，与操作温度(约200℃)相比，上述示例中2.21欧姆的电阻值对应于约10至20℃的温度升高(总温度约为210至220℃)。可将第一阈值定义为预先存储在控制电路20的存储器中的固定电阻值，例如2.21欧姆，或可基于加热元件电阻的先前测量值计算第一阈值(例如，先前读数加上固定电阻值，或先前读数加上先前读数的一定百分比，例如14％)。先前的读数可在抽吸开始时确定，因此近似于加热元件的操作电阻值。

在步骤S112中，如果控制电路20确定加热元件48的电阻小于第一阈值(即，步骤S112为“否”)，则该方法进行到步骤S114。

在步骤S114中，控制电路20确定是否仍存在指示用户意图生成气雾剂的用户输入。在正常使用过程中，只要用户想要接收气雾剂，他们将在系统1上吸入或按下输入按钮14，通常时间约为3秒。换句话说，在这种实现方式中，用户控制气雾剂生成的开始和停止。控制电路20确定是否正在接收来自输入按钮14或吸入传感器16指示输入按钮14或吸入传感器16中的一个或二者激活的信号。如果步骤S114为“是”，则该方法返回到步骤S108，并且控制电路20继续向加热元件48提供第一级功率。然后，该方法进行至上述步骤S110和步骤S112。因此，控制电路20反复(或周期性地)确定当提供第一级功率时加热元件48的电阻是否大于或等于第一阈值。

另一方面，如果不再接收到用户输入，即，步骤S114为“否”，则该方法进行到步骤S120，停止向加热元件48提供功率。当不再接收到用户输入时，这表示用户已停止在系统1上吸入或已停止按下输入按钮14，因此不再希望接收气雾剂。也就是说，用户已经完成了抽吸/吸入。因此，当控制电路20检测到这一点时，停止向加热元件48提供功率，使得系统1不再主动生成气雾剂。该方法返回到步骤S104，并且控制电路20随后监测表示用户希望接收气雾剂的下一次用户输入(即，下一次抽吸的开始)。

根据本发明的各个方面，当在步骤S112中，加热元件48的电阻大于或等于第一阈值(即，步骤S112为“是”)时，该方法进行到步骤S116，在该步骤中，控制电路20配置为向加热元件48提供第二级功率(而不是第一级功率)。换句话说，当加热元件48的温度使得电阻超过第一阈值时，向加热元件48提供降低的功率。第二级功率小于第一级功率，但为非零级功率。换言之，控制电路向加热元件48提供非零级功率作为第二级功率。如上所述，提供至加热元件48的功率由控制电路20控制，例如通过PWM控制。因此，控制电路20配置为使用诸如PWM控制(通过改变工作周期)或通过降低提供至加热元件的电压的幅度等任何合适技术来改变提供至加热元件48的功率级别。

如上所述，应当理解，在正常使用期间，吸芯46内的一定量的烟油蒸发并被用户吸入。在正常条件下，尤其是当储存器44内有足够的烟油时，吸芯46充分补充烟油，以使吸芯46含有大约恒定量的烟油。假设有足够的烟油待蒸发，则加热元件消耗的功率被吸收到烟油中并蒸发。此时，烟油的温度近似恒定。此外，如果有更多的烟油无法蒸发，则剩余的烟油充当散热件，并吸收部分消耗的功率，提高剩余烟油的温度，但不会使其蒸发。

然而，当吸芯46中的烟油量降低至低于恒定量时，例如，由于储存器44消耗了烟油，因此无法补充吸芯46，则烟油就无法吸收那么多的耗散功率。在一些情况下，功率会被转移到吸芯46的材料中或烟弹部件4的其他材料中，这些材料不具有与烟油相似的相变特性。因此，可能导致吸芯和加热元件48的温度继续升高，这除了可能导致影响所生产的气雾剂的味道和/或对蒸气供应系统1造成损坏的不良影响外，还可能导致吸芯46烧焦。也就是说，当吸芯46中的烟油消耗时，加热元件48消耗的能量中有较大比例没有转移到烟油中(而是，例如转移到吸芯46的芯吸材料中)。

然而，实际上，这并不是说吸芯46内完全没有任何烟油。在一些过早检测到干吸芯的系统中，尽管可能有相当数量的烟油要蒸发，但残留在吸芯中的烟油可能永远不会蒸发。因此，消费者没有必要丢弃含有可能蒸发和吸入的烟油的烟弹部件。这在材料利用方面是低效的，可能会给消费者带来更大的成本，而且需要处理的废物也会增加。

根据本发明，在步骤S112中，当加热元件48的电阻(以及温度)等于或大于第一阈值时，控制电路20确定系统1消耗，更具体地，吸芯46内的烟油消耗。注意，在步骤S112中，当将电阻值与第一阈值进行比较时，可以说控制电路20正在确定与蒸气供应系统1相关的消耗情况(即，系统1是否消耗)。

因此，如步骤S116所示，控制电路20向加热元件48提供第二降低级别的功率。与提供第一级功率相比，对于吸芯46中给定质量的烟油而言，第二级功率降低了加热元件48针对该给定烟油量可达到的温度(基于所消耗的能量与可用于接收消耗能量的烟油质量之间的平衡)。在实践中，这不一定意味着加热元件的温度下降到操作温度以下，并且在一些实现方式中，选择第二级功率，从而使得温度不会下降到操作温度以下。实际上，由于可蒸发的烟油质量较少，因此要消耗的功率降低。随后，这意味着加热元件48实质上不太可能超过操作温度，因此不会导致芯吸材料烧焦。在这方面，尽管控制电路20确定储存在吸芯46内的烟油消耗，但蒸气供应系统1仍然能够从剩余的烟油中生成蒸气，该蒸气可供用户吸入，否则将损失，同时也降低了烟油或芯吸材料过热的可能性。

第二级功率可设置为比第一级功率低70％、或比第一级功率低50％、或比第一级功率低30％。精确的值可能取决于几个因素，包括第一阈值和加热元件48的操作电阻值之间的差。

再次参考图2，在步骤S118中，控制电路20配置为确定是否仍存在指示用户意图生成气雾剂的用户输入。如上述关于步骤S114所述的，控制电路20确定是否正在接收来自输入按钮14或吸入传感器16的指示输入按钮14或吸入传感器16中的一个或二者激活的信号。如果步骤S118为“是”，则该方法返回到步骤S116，并且控制电路20继续向加热元件48提供第二级功率。因此，当向加热元件48提供第二级功率时，控制电路20持续监测是否仍接收到用户输入。

另一方面，如果不再接收到用户输入，即，步骤S118为“否”，则该方法进行到步骤S120，如上所述停止向加热元件48提供功率。该方法返回到步骤S104，并且控制电路20监测表示用户希望接收气雾剂的下一次用户输入。

如上所述，本发明提供了一种蒸气供应系统1，其中将加热元件48的电阻与第一阈值进行比较，以确定该系统的至少一部分内(尤其是吸芯内)的烟油是否消耗。在检测到消耗的情况下(在所描述的实现方式中，其对应于加热元件48的温度或电阻升高)，向加热元件提供降低级别的功率。所提供的降低级别的功率应使得仍然可以由留在吸芯46中的烟油产生气雾剂，但要以减少损坏烟弹部件4(尤其是吸芯和/或加热元件)的可能性的方式。这提高了烟弹部件4内烟油的使用效率，随后使得用户可以使用更多烟弹部件4提供的烟油。与其他模块化系统相比，这可以减少用户可能需要更换烟弹部件4的次数。

应当理解，当控制电路向加热元件48提供第二级降低级别的功率时，与控制电路20提供第一级功率时相比，所产生的气雾剂的量(或者更确切地说为液体蒸发量)会减少。例如，当用户呼出所吸入的气雾剂时，用户根据量上的差异，可能会注意到这一点。在某些情况下，这可能足以让用户了解储存器44正在消耗，因此可能需要尽快更换烟弹部件4。因此，气雾剂量的变化可作为提醒用户采取必要措施的提示。

当控制电路20在步骤S112中确定存在消耗时，在所生成的气雾剂的量的变化不明显的情况下，或者为了提醒用户这种变化，在诸如图1中所述的一些实现方式中，控制电路20还配置为激活指示器25。如前所述，指示器25可用于输出信号，例如经由LED的光信号，以向用户指示已检测到消耗。与上述方式大致相同，指示器25可以作为用于提醒用户在更换烟弹部件4方面采取必要措施的提示。更具体地，在使用指示器25的实现方式中，控制电路配置为在图2的步骤S116的同时激活指示器。控制电路20可以在步骤S120中关闭指示器，或者指示器25可以继续激活，直到用户执行控制电路20检测到的动作(例如，将烟弹部件4更换为另一个烟弹部件4)。指示器25可输出连续信号(例如，连续光信号)，或间歇信号(例如，一系列光脉冲)。在任何一种情况下，指示器25均提供通知用户已检测到吸芯内的烟油消耗(或更具体地，蒸气供应系统1内的烟油消耗)的信号。

还应当理解，使用户能够使用第二级功率蒸发剩余烟油不仅增加了可使用的烟油量，而且还为用户提供了继续吸入气雾剂的选择，甚至在用户不可能更换烟弹部件4的情况下(例如在驾驶时)。即使所生产的气雾剂量可能稍少一些，但用户仍然可以获得一些气雾剂。因此，即使在检测到系统1内消耗的情况下，消耗警告(通过气雾剂量的显著变化或通过指示器25)与蒸气生成能力的组合，使用户能够采取必要的行动，或相应地规划其抽吸电子烟的活动。

尽管上文已经描述了控制电路20确定是否仍接收到用户输入(在步骤S114和步骤S118中)，但可以省略这些步骤。例如，在一些实现方式中，当在步骤S106中控制电路20确定已经接收到用户输入时，配置为从检测到用户输入起的预定时间段内提供电力至加热元件。例如，可在大约等于通常的抽吸持续时间(例如，3秒)的时间段内提供电力。在预定时间段结束之后，可以停止对加热元件48供电。应当理解，在这些实现方式中，控制电路20仍然可以配置为根据加热元件48的电阻值是否高于或低于第一阈值(而非确定是否接收到用户输入)来提供不同等级的功率，控制电路20配置为确定预定时间段是否已经过去。

在图2中所描述的实现方式中，控制电路20配置为响应于检测到已发生消耗而提供第二级功率。对于任何给定的抽吸，只要仍有用户输入(步骤S118)，就提供第二级功率。一旦停止对加热元件48提供功率(步骤S120)，即在给定抽吸结束时，该方法返回到步骤S104，并且控制电路监测用户输入。在随后的抽吸中，控制电路20在步骤S116中提供第二级功率之前，根据步骤S108提供第一级功率。这种方法对于某些应用可能是有益的，特别是在吸芯46可能被视为消耗了烟油(基于加热元件48的电阻)，而储存器44中可能没有完全消耗的情况下。例如，一些用户可使用蒸气供应系统1，使其较正常使用角度有所倾斜(例如，当用户躺下时)。在这些情况下，位于储存器44中的吸芯46的端部可能无法与储存器44中的烟油接触，因此在该取向上吸电子烟可能意味着吸芯46被认为已消耗，但储存器44被认为未消耗。响应于用户从指示器25接收到指示和/或气雾剂体积减小，用户可倾斜系统1，以使吸芯46的端部重新与储存器44中的烟油接触。因此，对于任何给定抽吸是否存在消耗的确定在抽吸之间有效地重置。

此外，根据图2，假设已经确定消耗且控制电路提供第二级功率，则一旦用户完成该次抽吸，对于下一次抽吸的开始，控制电路20向加热元件48提供第一级功率。如果加热元件48处于低温，则这可能是有利的，即，即使吸芯46中持有少量烟油，也可以使用这一点将加热元件的温度快速升高到操作温度。

在图2的示例中，对于任何给定抽吸是否存在消耗的确定在抽吸之间有效地重置。一旦在步骤S112中确定消耗，则一旦确定加热元件48的电阻大于或等于第一阈值，控制电路20就可以不继续监测加热元件48的电阻。这可以节省否则将用于监测和比较抽吸期间电阻的功率。

然而，在一些实现方式中，在抽吸期间多次调整功率以适应蒸气供应系统1的消耗情况的更快速变化可能是有益的。图3示出了根据本发明的其他方面的图1所示蒸气供应系统1的操作方法的另一个示例，其中在给定抽吸期间可以多次调整功率级别。图3的方法大致类似于图2的方法，为了简洁起见，将省略对图3与图2的各种共同步骤等(例如共同参考符号所示的)的重复描述。将只对不同之处进行详细描述。

在图2中，在步骤S118中，如果仍在接收用户输入，则控制电路20配置为向加热器元件48提供第二级功率。然而，在图3中，如果在步骤S118中仍在接收用户输入，即，步骤S118为“是”，则该方法返回到步骤S112。即，控制电路20配置为在接收到用户输入时监测加热元件48的电阻。关于这一点，应当理解，图3所描述的系统1为，在给定吸入期间中，反复将加热器元件48的电阻与第一阈值进行比较，而不管控制电路20是向加热器元件48提供第一级功率还是第二级功率。在一些实现方式中，可以在步骤S118和S110之间施加预定延迟(例如，10-20毫秒)，以便允许加热元件48的电阻值响应于所施加的第二级功率进行调整。

提供以这种方式配置的控制电路20意味着，可以考虑吸芯46消耗情况的更快变化，并且可以相应地提供适当的功率级别。

在基于图2但未示出的替代示例中，为了降低吸芯烧焦的可能性，当控制电路20在步骤S112中确定存在消耗时，控制电路20配置为将检测到消耗的指示存储或记录在存储器等中。之后，在随后的抽吸中提供任何功率之前，控制电路20确定是否在最后一次抽吸期间检测到消耗，如果是，则开始提供第二级功率。在消耗是由于除吸芯46外储存器的消耗而不仅仅是吸芯46消耗的情况下，这种设置可能是有利的。

图4是根据本发明的其他方面的图1所示蒸气供应系统1的操作方法的另一个示例，其中在给定抽吸期间可以调整功率级别。图4的方法大致类似于图2的方法，为了简洁起见，将省略对图4与图2的各种共同步骤等(例如共同参考符号所示的)的重复描述。将只对不同之处进行详细描述。

概括来说，图4例示了系统1，其中控制电路20配置为选择多个(三个)功率级别中的一个来提供至加热元件48；即，第一级功率、低于第一级功率的第二级功率，和低于第二级功率的第三级功率。这样的系统可以使吸芯46内剩余的更多烟油蒸发，但会持续降低提供至加热元件48的功率级别。除了其他功率级别外，操作原理与图2所述大致相同。

在步骤S116中，当先前在步骤S112中确定了所监测到的加热元件48的电阻大于或等于第一阈值时，该方法进行到步骤S130。在步骤130中，将所监测到的加热元件48的电阻与第二阈值进行比较。在一些实现方式中，第二阈值与第一阈值相同，鉴于加热元件48的电阻与加热元件48的温度成比例，并且在这种情况下，系统1配置为使得加热元件48在使用期间被操作达到相同或相似的温度。也就是说，采用与图2一起使用的值，将第一阈值和第二个阈值都设置为2.21欧姆。在其他实现方式中，第二阈值可以设置为略低于第一阈值，例如，比第一阈值小10％。通过这种方式，当提供第二级功率时，加热元件48的最高温度进一步受到限制，如果系统1中残留在吸芯中烟油的质量突然发生显著变化，这可能是有利的。然而，在其他实现方式中，第二阈值可设置为不同于第一阈值，特别是在加热元件48的加热特性因吸芯46中的烟油量而不同的实现方式中。

在步骤S130中，控制电路20配置为确定电阻是否大于或等于第二阈值。注意，根据第二阈值的值，控制电路的替代实现方式可以确定所测量或所确定的电阻值是否大于第二阈值。在步骤S130中，如果控制电路20确定加热元件48的电阻小于第二阈值(即，步骤S130为“否”)，则该方法进行到步骤S132。

在步骤S132中，控制电路20确定是否仍存在指示用户意图生成气雾剂的用户输入。在正常使用过程中，只要用户想要接收气雾剂，他们将在系统1上吸入或按下输入按钮14，通常时间约为3秒。换句话说，在该实现方式中，用户控制气雾剂生成的开始和停止。控制电路20确定是否接收到来自输入按钮14或吸入传感器16的指示输入按钮14或吸入传感器16中的一个或二者激活的信号。如果步骤S132为“是”，则该方法返回到步骤S116，并且控制电路20继续向加热元件48提供第二级功率。然后，该方法进行到如上所述的步骤S130。因此，控制电路20反复(或周期性地)确定当提供第一级功率时加热元件48的电阻是否大于或等于第二阈值。

另一方面，如果不再接收到用户输入，即，步骤S132为“否”，则该方法进行到步骤S120，停止向加热元件48提供功率。当不再接收到用户输入时，这表示用户已停止在系统1上吸入或已停止按下输入按钮14，因此不再希望接收气雾剂。因此，当控制电路20检测到这一情况时，停止向加热元件48提供功率，从而使得不再产生气雾剂。该方法返回到步骤S104，并且控制电路20监测表示用户希望接收气雾剂的下一次用户输入。

根据本发明的各个方面，当在步骤S130中，加热元件48的电阻大于或等于第二阈值(即，步骤S112为“是”)时，该方法进行到步骤S134，在该步骤中，控制电路20配置为向加热元件48提供第三级功率(而不是第二级功率)。换句话说，当加热元件48的温度使得电阻超过第二阈值时，向加热元件48提供降低的功率。第三级功率小于第二级功率，但为非零级功率。换句话说，控制电路向加热元件48提供非零级功率作为第三级功率。

第三级功率可设置为比第二级功率低70％，或比第二级功率低50％，或比第二级功率低30％。精确的值可能取决于几个因素，包括第二阈值和加热元件48的操作电阻值之间的差。

以与之前大致相同的方式，在步骤S136中，控制电路20确定是否仍接收到用户输入，例如，如在步骤S114或步骤S132中。如果是，则该方法返回到步骤S134，并且控制电路20继续向加热元件48提供第三级功率。相反，如果在步骤S136中仍没有接收到用户输入，则该方法进行到步骤S120，并且停止向加热元件48提供功率。

在图4所述的操作方法中，控制电路20配置为将加热元件48的电阻与多个阈值进行比较，每个阈值对应于要提供至加热元件48的特定功率级别。提供多个功率级别能够对提供至加热元件48的功率进行更精细的控制。在一个示例中，功率可以在整个抽吸过程中变化，以便向加热元件48提供适当水平的功率，以适应吸芯内烟油量的变化。

图4的原理可以与图3的原理结合起来。同样，图4的原理也适用于记录前一次抽吸的功率级别，后续抽吸开始于之前记录的功率级别的系统。此外，应当理解，虽然在图4的上下文中仅描述了三个功率级别，但是根据本公开的原理，可以采用三个以上的功率级别。多个功率级别中的每一个均被设置为具有顺序递减的值，但是每个功率级别都是非零功率级别。

尽管上文描述了测量加热元件48的电阻以确定消耗情况的系统1，但应当理解，可以使用任何其他合适的技术来确定消耗情况。例如，可以使用红外相机测量加热元件48的温度。在这种情况下，可以实现将温度与阈值进行比较的类似方法。此外，可通过监测与储存器44相关的参数来确定消耗情况，例如，可利用飞行时间传感器(time of flightsensor)来监测储存器44内的液位。原则上，根据本发明的原理，可以使用任何合适的技术来确定蒸气供应系统的一部分(例如，吸芯46或储存器44)中烟油的消耗情况。

尽管上文已经描述了蒸气供应系统1包括密封烟弹部件4，但是应当理解，烟弹部件4在一些实现方式中是可以重新填充的。本发明的原理同样适用于此类实现方式。在又一个实现方式中，烟弹部件4可以是可重复使用装置部件2的组成部分，例如，形成为一个组件或至少是壳体的共有方面。集成烟弹部件4可重新注满烟油。蒸气供应系统的此类布置可称为开放式系统。本发明的原理同样适用于此类实现方式。

虽然上述实施例在某些方面集中于一些特定示例性蒸气供应系统，但应当理解，相同的原理可用于使用其他技术的蒸气供应系统。也就是说，蒸气供应系统功能的各个方面的具体方式与本文所述示例的基本原理不直接相关。

例如，尽管上述实施例主要关注于具有用于加热液体蒸气前体材料的基于电加热器的蒸发器的装置，但是相同的原理也可用于基于其他技术的蒸发器，例如，基于压电振动器的蒸发器或光学加热蒸发器，以及基于其他蒸气前体材料(例如固体材料(如诸如烟草衍生材料的植物衍生材料)，或其他形式的蒸气前体材料(如凝胶状、膏状或泡沫状蒸气前体材料))的装置。

此外，如已经注意到的，应当理解，与电子烟相关的上述方法可在具有不同于图1所示总体结构的电子烟中实施。例如，在不包括两部件模块化结构，而是包括单部件装置(例如一次性(即不可充电和不可再填充))装置的电子烟中可以采用相同的原理。此外，在模块化装置的一些实现方式中，部件的布置可能不同。例如，在一些实现方式中，控制单元还可包括具有可更换烟弹的蒸发器，该可更换烟弹为蒸发器提供用于生成蒸气的蒸气前体材料源。此外，尽管在上述示例中，电子烟1不包括香味插入物，但其他示例性实现方式可包括这样的附加香味元件。

同样，虽然已经相对于液体蒸气前体材料对上述系统进行了描述，但类似原理也可用于不同状态物质的蒸气前体材料。例如，一些固体(如再造烟草)在材料蒸发时，其热性能可能会出现特征性变化。如果这些材料确实如此，那么本发明的技术同样可以应用于这些材料。

因此，已经描述了一种蒸气供应系统，其包括：蒸发器，其用于从蒸气前体材料生成蒸气；储存器，其用于储存蒸气前体材料；以及控制电路，其配置为：向蒸发器提供第一非零级功率，以从蒸气前体材料的至少一部分生成蒸气；基于监测表示蒸气前体材料的至少一部分的量的参数，并将所监测到的参数与第一阈值进行比较，而确定蒸气前体材料的消耗情况；以及当控制电路基于所监测到的参数与第一阈值的比较而确定消耗时，向蒸发器提供第二非零级功率，其中该第二级功率低于第一级功率。

为了解决各种问题并推进本领域进展，本发明通过图示的方式示出了可以实施所要求保护的本发明的各种实施例。本发明的优点和特征仅为实施例的代表性示例，而并非详尽和/或排他的。它们仅用于帮助理解和教授所要求保护的本发明。应当理解，本发明的优点、实施例、示例、功能、特征、结构和/或其他方面不应被视为对权利要求所定义的本发明的限制或对权利要求等价物的限制，并且可以在不脱离权利要求书的范围的情况下使用其他实施例并进行修改。各种实施例可适当地包括、包含或基本上包括所公开的元件、组件、特征、部件、步骤、装置等的各种组合，而非本文具体描述的那些组合，因此，应当理解，从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征以不同于权利要求中明确规定的组合方式进行组合。本发明可包括目前未要求保护但将来可能要求保护的其他发明。