Повышающий преобразователь для устройства доставки аэрозоля
Предложено устройство доставки аэрозоля, содержащее кожух, образующий резервуар, выполненный с возможностью удерживания композиции предшественника аэрозоля, и источник питания, нагревательный элемент и повышающий преобразователь, содержащиеся в кожухе. Источник питания выполнен с возможностью создания выходного напряжения. Обеспечена возможность управления нагревательным элементом для активирования и испарения компонентов композиции предшественника аэрозоля. Повышающий преобразователь расположен между источником питания и электрической нагрузкой, которая содержит нагревательный элемент, и выполнен с возможностью повышения выходного напряжения источника питания до более высокого напряжения, от которого обеспечивается питание нагревательного элемента для активирования и испарения компонентов композиции предшественника аэрозоля. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройствам доставки аэрозоля, таким как курительные изделия, и, в частности, к устройствам доставки аэрозоля, которые могут использовать вырабатываемое посредством электроэнергии тепло для получения аэрозоля (например, курительные изделия, обычно называемые электронными сигаретами). Курительные изделия могут быть выполнены с возможностью нагрева предшественника аэрозоля, который может содержать материалы, которые могут быть выполнены или получены из табака, либо иным образом содержать табак, при этом предшественник способен образовывать пригодное для вдыхания вещество для потребления человеком.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
За многие годы было предложено множество курительных устройств в качестве усовершенствования курительных продуктов или альтернатив курительным продуктам, для использования которых требуется сжигание табака. Многие из таких устройств специально выполнены для обеспечения ощущений, связанных с курением сигареты, сигары или трубки, но без доставки в значительном количестве продуктов неполного сгорания и пиролиза, полученных в результате сжигания табака. С этой целью были предложены многочисленные альтернативные курительные продукты, генераторы аромата и медицинские ингаляторы, которые используют электроэнергию для испарения или нагревания летучего материала, либо в попытке создания ощущения курения сигареты, сигары или трубки без сжигания табака в существенной степени. Например, различные известные альтернативные курительные изделия, устройства доставки аэрозоля и тепловырабатывающие источники описаны в патенте США № 8881737 (Collett и др.), публикациях патентных заявок США № 2013/0255702 (Griffith Jr. и др.), № 2014/0000638 (Sebastian и др.), № 2014/0096781 (Sears и др.), № 2014/0096782 (Ampolini и др.), № 2015/0059780 (Davis и др.), патентной заяве США № 15/222615 (Watson и др.), поданной 28 июля 2016 года, которые включены в настоящий документ посредством ссылки. Кроме того, например, различные варианты осуществления продуктов и конфигураций нагрева описаны разделах «Уровень техники» в патентах США № 5388594 (Counts и др.) и № 8079371 (Robinson и др.), которые полностью включены посредством ссылки.
Однако может быть желательным обеспечение устройств доставки аэрозоля с улучшенной электроникой, которая может расширить возможности использования устройств.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к устройствам доставки аэрозоля, способам изготовления таких устройств и элементам этих устройств. Раскрытие настоящего изобретения включает в себя, без ограничения, следующие примеры реализаций.
Вариант реализации 1: Устройство доставки аэрозоля, содержащее кожух, образующий резервуар, выполненный с возможностью удерживания композиции предшественника аэрозоля, и содержащийся в кожухе источник питания, выполненный с возможностью создания выходного напряжения; нагревательный элемент, выполненный с возможностью управления для активирования и испарения компонентов композиции предшественника аэрозоля; и повышающий преобразователь, расположенный между источником питания и электрической нагрузкой, которая содержит нагревательный элемент, причем повышающий преобразователь повышает выходное напряжение источника питания до более высокого напряжения, от которого обеспечено питание нагревательного элемента для активирования и испарения компонентов композиции предшественника аэрозоля.
Вариант реализации 2: Устройство доставки аэрозоля в соответствии с предшествующим или любым последующим примером варианта осуществления или любым их сочетанием, в котором источник питания представляет собой литий-ионную батарею (LiB) или содержит ее, а повышающий преобразователь выполнен с возможностью повышения выходного напряжения LiB до более высокого напряжения, от которого обеспечено питание нагревательного элемента.
Вариант реализации 3: Устройство доставки аэрозоля в соответствии с предшествующим или любым последующим примером варианта осуществления или любым их сочетанием, в котором повышающий преобразователь выполнен с возможностью повышения выходного напряжения источника питания до более высокого напряжения величиной пять вольт.
Вариант реализации 4: Устройство доставки аэрозоля в соответствии с предшествующим или любым последующим примером варианта осуществления или любым их сочетанием, в котором повышающий преобразователь выполнен с возможностью работы в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ), в котором более высокое напряжение представляет собой ШИМ-напряжение.
Вариант реализации 5: Устройство доставки аэрозоля в соответствии с предшествующим или любым последующим примером варианта осуществления или любым их сочетанием, в котором повышающий преобразователь выполнен с возможностью работы в режиме переключения, в котором повышающий преобразователь выполнен с возможностью автоматического переключения между работой в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ), в котором более высокое напряжение представляет собой ШИМ-напряжение, и работой в режиме частотно-импульсной модуляции (ЧИМ), в котором более высокое напряжение представляет собой ЧИМ-напряжение, в зависимости от состояния электрической нагрузки.
Вариант реализации 6: Управляющий корпус, соединенный или выполненный с возможностью соединения с картриджем, оснащенным нагревательным элементом и содержащим композицию предшественника аэрозоля, причем управляющий корпус соединен или выполнен с возможностью соединения с картриджем с образованием устройства доставки аэрозоля, в котором обеспечена возможность управления нагревательным элементом для активирования и испарения компонентов композиции предшественника аэрозоля, при этом управляющий корпус содержит кожух, и содержащийся в кожухе источник питания, выполненный с возможностью создания выходного напряжения; и повышающий преобразователь, расположенный между источником питания и электрической нагрузкой, которая содержит нагревательный элемент, когда управляющий корпус соединен с картриджем, причем повышающий преобразователь выполнен с возможностью повышения выходного напряжения источника питания до более высокого напряжения, от которого обеспечено питание нагревательного элемента для активирования и испарения компонентов композиции предшественника аэрозоля.
Вариант реализации 7: Управляющий корпус в соответствии с предшествующим или любым последующим примером варианта осуществления или любым их сочетанием, в котором источник питания представляет собой литий-ионную батарею (LiB) или содержит ее, а повышающий преобразователь выполнен с возможностью повышения выходного напряжения LiB до более высокого напряжения, от которого обеспечено питание нагревательного элемента.
Вариант реализации 8: Управляющий корпус в соответствии с предшествующим или любым последующим примером варианта осуществления или любым их сочетанием, в котором повышающий преобразователь выполнен с возможностью повышения выходного напряжения источника питания до более высокого напряжения величиной пять вольт.
Вариант реализации 9: Управляющий корпус в соответствии с предшествующим или любым последующим примером варианта осуществления или любым их сочетанием, в котором повышающий преобразователь выполнен с возможностью работы в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ), в котором более высокое напряжение представляет собой ШИМ-напряжение.
Вариант реализации 10: Управляющий корпус в соответствии с предшествующим или любым последующим примером варианта осуществления или любым их сочетанием, в котором повышающий преобразователь выполнен с возможностью работы в режиме переключения, в котором повышающий преобразователь выполнен с возможностью автоматического переключения между работой в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ), в котором более высокое напряжение представляет собой ШИМ-напряжение, и работой в режиме частотно-импульсной модуляции (ЧИМ), в котором более высокое напряжение представляет собой ЧИМ-напряжение, в зависимости от состояния электрической нагрузки.
Эти и другие признаки, аспекты и преимущества раскрытия настоящего изобретения станут очевидными после прочтения нижеследующего подробного описания вместе с сопроводительными чертежами, которые кратко описаны ниже. Раскрытие настоящего изобретения включает любую комбинацию двух, трех, четырех или более признаков или элементов, сформулированных в настоящем изобретении, независимо от того, скомбинированы ли такие признаки или элементы в явной форме либо иным образом изложены в конкретном описании примера варианта осуществления, описанного в настоящем документе. Настоящее описание предназначено для прочтения с учетом всех элементов таким образом, что любые отделимые признаки или элементы настоящего изобретения в любом из его различных аспектов и примеров варианта осуществления должны рассматриваться как комбинируемые, если контекст изобретения явно не указывает иное.
Таким образом, следует отметить, что данное раскрытие сущности изобретения представлено лишь в целях резюмирования некоторых примеров реализаций с тем, чтобы обеспечить базовое понимание некоторых аспектов изобретения. Таким образом, следует понимать, что вышеописанные примеры реализаций являются лишь примерами и не должны толковаться как ограничивающие каким-либо образом объем или сущность изобретения. Другие примеры реализаций, аспекты и преимущества станут очевидными из нижеследующего подробного описания, приведенного вместе с сопроводительными чертежами, на которых показаны в качестве примера принципы некоторых описанных примеров реализаций.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
После описания таким образом настоящего изобретения в вышеизложенных общих понятиях, далее будет сделана ссылка на сопроводительные чертежи, которые не обязательно вычерчены в масштабе, на которых:
На ФИГ. 1 показан вид сбоку устройства доставки аэрозоля, содержащего картридж, соединенный с управляющим корпусом согласно варианту реализации раскрытия настоящего изобретения;
На ФИГ. 2 показан частичный вид в разрезе устройства доставки аэрозоля согласно различным примерам реализаций; и
На ФИГ. 3 и 4 показаны принципиальные электрические схемы согласно примерам реализаций раскрытия настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее настоящее изобретение будет подробно описано со ссылкой на примеры его реализаций. Эти примеры реализаций описаны таким образом, что настоящее изобретение будет представлено всесторонне и в завершенном виде с полным раскрытием его объема для специалиста в данной области. Разумеется, настоящее изобретение может быть реализовано во множестве различных форм и не должно рассматриваться как ограниченное вариантами осуществления, описанными в настоящем документе; скорее, эти варианты осуществления представлены таким образом, что настоящее изобретение удовлетворяет соответствующим юридическим требованиям. Используемые в описании и в приложенной формуле формы единственного числа включают формы множественного числа, если контекст явно не утверждает иное. Также, хотя в настоящем документе ссылка может быть сделана на количественные показатели, значения, геометрические отношения или т.п., если не указано иное, любой один или более, если не все из них, могут быть абсолютными или приблизительными для учета допустимых отклонений, которые могут возникнуть, например, из-за технических допусков или т.п.
Как описано далее, примеры реализаций раскрытия настоящего изобретения относятся к системам доставки аэрозоля. Системы доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению используют электрическую энергию для нагрева материала (предпочтительно без сжигания материала в любой существенной степени) с образованием пригодного для вдыхания вещества; при этом компоненты таких систем имеют форму изделий, которые наиболее предпочтительно являются достаточно компактными, чтобы считаться «переносными» устройствами. Иными словами, использование компонентов предпочтительных систем доставки аэрозоля не приводит к выработке дыма в том смысле, что аэрозоль, главным образом, является результатом побочных продуктов сгорания или пиролиза табака, а скорее использование этих предпочтительных систем приводит к выработке паров, являющихся следствием улетучивания или испарения определенных компонентов, входящих в его состав. В некоторых примерах реализаций компоненты систем доставки аэрозоля могут быть охарактеризованы как электронные сигареты, при этом такие электронные сигареты наиболее предпочтительно содержат табак и/или компоненты, полученные из табака, а значит, доставляют компоненты, полученные из табака, в аэрозольной форме.
Генерирующие аэрозоль изделия определенных предпочтительных систем доставки аэрозоля могут создавать множество ощущений (например, ритуалы вдыхания и выдыхания, типы вкусов или ароматов, органолептические эффекты, физическое ощущение, ритуалы использования, визуальные стимулы, такие как созданные видимым аэрозолем и т.п.) курения сигареты, сигары или трубки, которые достигаются поджиганием и горением табака (а значит, вдыханием табачного дыма), фактически без сжигания в какой-либо существенной степени какого-либо из его компонентов. Например, пользователь генерирующего аэрозоль изделия согласно настоящему изобретению может держать и использовать это изделие весьма схоже с тем, как курильщик использует курительное изделие традиционного типа, затягиваться на одном конце такого изделия для вдыхания аэрозоля, вырабатываемого этим изделием, осуществлять затяжки с выбранными интервалами времени и т.п.
Предложенные системы доставки аэрозоля также могут быть охарактеризованы как парообразующие изделия или изделия доставки лекарственного препарата. Таким образом, такие изделия или устройства могут быть приспособлены для подачи одного или более веществ (например, ароматизаторов и/или фармацевтических активных ингредиентов) в пригодной для вдыхания форме или состоянии. Например, пригодные для вдыхания вещества по существу могут находиться в виде пара (т.е. вещества, находящегося в газовой фазе при температуре, которая ниже, чем его критическая точка). Согласно альтернативному варианту осуществления пригодные для вдыхания вещества могут находиться в виде аэрозоля (т.е. взвеси тонких твердых частиц или жидких капель в газе). В целях простоты используемый в настоящем документе термин «аэрозоль» предназначен для обозначения паров, газов и аэрозолей той формы или того типа, которые подходят для вдыхания человеком, независимо от того, являются ли они видимыми или нет и имеют ли вид, который может считаться «подобным дыму».
Предложенные системы доставки аэрозоля в целом содержат ряд компонентов, расположенных внутри наружного корпуса или оболочки, которые могут именоваться кожухом. Общая конструкция наружного корпуса или оболочки может варьироваться, и конфигурация или формат наружного корпуса, который может задавать общий размер и форму устройства доставки аэрозоля, может варьироваться. Как правило, удлиненный корпус, напоминающий по форме сигарету или сигару, может содержать единый цельный кожух, или же удлиненный кожух может быть выполнен из двух или более разделяемых корпусов. Например, устройство доставки аэрозоля может содержать удлиненную оболочку или корпус, которые могут по существу иметь трубчатую форму и соответственно походить на форму обычной сигареты или сигары. В одном примере все компоненты устройства доставки аэрозоля расположены внутри одного кожуха. В альтернативном варианте осуществления изобретения устройство доставки аэрозоля может содержать два или большее количество кожухов, которые соединены друг с другом с возможностью разъединения. Например, на одном конце устройства доставки аэрозоля может находиться управляющий корпус, который содержит кожух, заключающий в себе один или большее количество компонентов многократного использования (например, аккумулятор, такой как перезаряжаемая батарея и/или суперконденсатор, и различную электронику для управления работой этого изделия), а на другом конце устройства к нему может быть присоединен с возможностью отсоединения наружный корпус или оболочка, заключающий в себе сменную часть (например, сменный картридж, содержащий вкусоароматические добавки).
Системы доставки аэрозоля согласно раскрытию настоящего изобретения наиболее предпочтительно содержат некоторую комбинацию источника питания (т.е. источника электроэнергии), по меньшей мере одного управляющего компонента (например, средства для активирования, управления, регулирования и прекращения электропитания для выработки тепла, к примеру, за счет управления электрическим током, проходящим от источника питания к другим компонентам изделия -- например, микропроцессору, отдельно или в составе микроконтроллера), нагревателя или тепловырабатывающего элемента (например, электрического резистивного нагревательного элемента или другого компонента, который сам или в сочетании с одним или большим количеством дополнительных элементов может обычно называться «атомайзером»), композиции предшественника аэрозоля (например, обычно жидкости, способной образовывать аэрозоль при приложении достаточного количества тепла, такой как ингредиенты, обычно называемые «курительным соком», «жидкостью для электронных сигарет» и «соком для электронных сигарет»), и области или конца мундштука для обеспечения возможности выполнения затяжки из устройства доставки аэрозоля с целью вдыхания аэрозоля (например, обеспечения заданного пути для воздушного потока через изделие таким образом, что образуемый аэрозоль может быть извлечен через него при затяжке).
Более конкретные структуры, конфигурации и компоновки компонентов в системах доставки аэрозоля в соответствии с настоящим изобретением будут очевидны в свете дальнейшего раскрытия изобретения, представленного ниже. Кроме того, выбор и компоновка различных компонентов системы доставки аэрозоля могут быть понятны при рассмотрении имеющихся в продаже электронных устройств доставки аэрозоля, таких как характерные продукты, на которые даны ссылки в разделе «Уровень техники» по настоящему описанию.
В различных примерах устройство доставки аэрозоля может содержать резервуар, выполненный с возможностью удерживания композиции предшественника аэрозоля. Резервуар, в частности, может быть выполнен из пористого материала (например, волокнистого материала), и, таким образом, может быть назван пористой подложкой (например, волокнистой подложкой).
Волокнистая подложка, используемая в качестве резервуара в устройстве доставки аэрозоля, может являться тканым или нетканым материалом, изготовленным из множества волокон или нитей, и может быть выполнена из природных волокон и/или синтетических волокон. Например, волокнистая подложка может содержать стекловолокнистый материал. В конкретных примерах может быть использован ацетилцеллюлозный материал. В других примерах реализаций может быть использован углеродный материал. Резервуар может быть по существу выполнен в виде емкости и может содержать включенный в него волокнистый материал.
На ФИГ. 1 показан вид сбоку устройства 100 доставки аэрозоля, содержащего управляющий корпус 102 и картридж 104 в соответствии с различными примерами реализаций раскрытия настоящего изобретения. В частности, на ФИГ. 1 показаны управляющий корпус и картридж, которые соединены друг с другом. Управляющий корпус и картридж могут быть выровнены с возможностью разъединения при функционировании. Картридж может быть соединен с управляющим корпусом посредством различных механизмов, включая резьбовое взаимодействие, взаимодействие при прессовой посадке, посадку с натягом, магнитное взаимодействие и т.п. Устройство доставки аэрозоля может быть по существу стержнеобразным, по существу трубчатым или по существу цилиндрическим в некоторых примерах реализаций, когда картридж и управляющий корпус находятся в собранном состоянии. Кроме того, устройство доставки аэрозоля может иметь по существу прямоугольное или ромбоидальное поперечное сечение, которое может служить для большей совместимости с по существу плоским или тонкопленочным источником электроэнергии, таким как источник электроэнергии, содержащий плоскую батарею. Картридж и управляющий корпус могут иметь раздельные соответствующие кожухи или наружные оболочки, которые могут быть выполнены из любого количества различных материалов. Кожух может быть выполнен из любого конструктивно подходящего материала. В некоторых примерах кожух может быть выполнен из металла или сплава, такого как нержавеющая сталь, алюминий и т.д. Другие подходящие материалы включают различные пластики (например, поликарбонат), металлическое покрытие поверх пластика, керамику и т.п.
В некоторых примерах реализаций управляющий корпус 102 и/или картридж 104 устройства 100 доставки аэрозоля могут быть названы как одноразовые или как многоразовые. Например, управляющий корпус может содержать сменную батарею или перезаряжаемую батарею и, таким образом, может быть объединен с зарядным устройством любого типа, включая соединение с типичной электрической розеткой, соединение с автомобильным зарядным устройством (т.е. приемным гнездом прикуривателя), соединение с компьютером, например, посредством кабеля или разъема универсальной последовательной шины (universal serial bus, USB) или соединение с фотогальваническим элементом (иногда называемым солнечным элементом) или солнечной панелью солнечных элементов, или соединение с преобразователем радиочастоты в постоянный ток. Дополнительно, в некоторых примерах реализаций картридж может содержать картридж одноразового применения, как описано в патенте США № 8910639 (Chang и др.), который полностью включен в настоящий документ посредством ссылки.
На ФИГ. 2 более подробно показано устройство 100 доставки аэрозоля в соответствии с некоторыми примерами реализаций. Как снова показано на проиллюстрированном виде в разрезе, устройство доставки аэрозоля может содержать управляющий корпус 102 и картридж 104, каждый из которых включает в себя ряд соответствующих компонентов. Компоненты, показанные на ФИГ. 2, представляют собой типичный пример компонентов, которые могут присутствовать в управляющем корпусе и картридже и не предназначены для ограничения объема компонентов, охватываемых раскрытием настоящего изобретения. Как показано, например, управляющий корпус может быть образован гильзой 206 управляющего корпуса, которая может включать в себя управляющий компонент 208 (например, микропроцессор, выполненный отдельно или как часть микроконтроллера), датчик 210 расхода, источник 212 питания и один или более светоизлучающих диодов (LED) 214, и такие компоненты могут быть совмещены изменяемым образом. Источник питания может содержать, например, батарею (одноразовую или перезаряжаемую), литий-ионную батарею (LiB), твердотельную батарею (solid-state battery, SSB), тонкопленочную SSB, суперконденсатор или т.п. или некоторые их комбинации. Некоторые примеры подходящего источника питания предложены в патентной заявке США № 14/918926 (Sur), поданной 21 октября 2015 года, которая включена в настоящий документ посредством ссылки. LED может быть одним примером подходящего визуального индикатора, которым может быть оснащено устройство доставки аэрозоля. В дополнение к визуальным индикаторам, таким как светодиоды, или в качестве альтернативы им могут быть включены другие индикаторы, такие как слуховые индикаторы (например, динамики), тактильные индикаторы (например, вибродвигатели) и т.п.
Картридж 104 может быть образован оболочкой 216 картриджа, заключающей в себя резервуар 218, выполненный с возможностью удерживания композиции предшественника аэрозоля, и содержащий нагреватель 222 (иногда называемый нагревательным элементом). В различных конфигурациях эта структура может быть названа емкостью; и соответственно термины «емкость», «картридж» и т.п. могут использоваться как взаимозаменяемые для обозначения оболочки или другого кожуха, заключающего резервуар для композиции предшественника аэрозоля и содержащего нагреватель.
Как показано на чертеже, в некоторых примерах резервуар 218 может сообщаться по текучей среде с элементом 220 для переноса жидкости, выполненным с возможностью фитильного переноса или иной транспортировки композиции предшественника аэрозоля, хранимой в кожухе резервуара, к нагревателю 222. В некоторых примерах между резервуаром и нагревателем может быть расположен клапан, выполненный с возможностью управления количеством композиции предшественника аэрозоля, проходящим или доставляемым из резервуара к нагревателю.
Для образования нагревателя 222 могут быть использованы различные примеры материалов, выполненных с возможностью производить тепло при пропускании через них электрического тока. Нагреватель в этих примерах может быть резистивным нагревательным элементом, таким как провод для намотки, микронагреватель и т.п. В число примеров материалов, из которых может быть образован нагревательный элемент, входят кантал (FeCrAl); нихром; нержавеющая сталь, дисилицид молибдена (MoSi2); силицид молибдена (MoSi); дисилицид молибдена, легированный алюминием (Mo(Si,Al)2); графит и материалы на основе графита (например, пена и пряжа на основе углерода); а также керамика (например, керамика с положительным или отрицательным коэффициентом температурного расширения). Примеры реализаций нагревателей или нагревательных элементов, подходящих для использования в устройствах доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению, дополнительно описаны ниже и могут входить в состав устройств, как показано на ФИГ. 2, описанной в настоящем документе.
В оболочке 216 картриджа (например, на мундштучном конце) может находиться отверстие 224, чтобы обеспечить возможность выхода образованного аэрозоля из картриджа 104.
Картридж 104 также может включать один или более электронных компонентов 226, в состав которых могут входить интегральная схема, компонент памяти, датчик или т.п. Электронные компоненты могут быть выполнены с возможностью связи с управляющим компонентом 208 и/или с внешним устройством с помощью проводных или беспроводных средств. Электронные компоненты могут быть расположены в любом месте в пределах картриджа или его основания 228.
Хотя управляющий компонент 208 и датчик 210 расхода изображены порознь, следует понимать, что управляющий компонент и датчик расхода могут быть объединены в виде электронной схемной платы, при этом датчик расхода воздуха крепится непосредственно к ней. Дополнительно, электронная схемная плата может располагаться горизонтально относительно изображения на ФИГ. 1, а именно, электронная схемная плата может располагаться продольно, параллельно центральной оси управляющего корпуса. Согласно некоторым примерам датчик расхода воздуха может содержать свою собственную схемную плату или другой базовый элемент, к которому он может крепиться. Согласно некоторым примерам может использоваться гибкая схемная плата. Гибкая схемная плата может иметь множество форм, в том числе по существу трубчатые формы. Согласно некоторым примерам гибкая схемная плата может быть объединена с, нанесена слоем на, или образовывать часть или всю подложку нагревателя, как далее описано ниже.
Управляющий корпус 102 и картридж 104 могут включать компоненты, приспособленные для содействия взаимодействию с возможностью переноса текучей среды между ними. Как показано на ФИГ. 2, управляющий корпус может содержать соединитель 230, имеющий в себе полость 232. Основание 228 картриджа может быть выполнено с возможностью взаимодействия с соединителем и может включать выступ 234, выполненный с возможностью встраивания в полость. Такое взаимодействие может способствовать устойчивому соединению между управляющим корпусом и картриджем и установлению электрического соединения между источником 212 питания и управляющим компонентом 208 в управляющем корпусе и нагревателем 222 в картридже. Кроме того, гильза 206 управляющего корпуса может включать воздухозаборник 236, который может представлять собой вырез в гильзе в том месте, где она соединяется с соединителем, обеспечивающий прохождение окружающего воздуха вокруг соединителя в оболочку, откуда он затем проходит через полость 232 соединителя в картридж через выступ 234.
Соединитель и основание, пригодные для использования согласно настоящему изобретению, описаны в публикации патентной заявки США № 2014/0261495 (Novak и др.), которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки. Например, соединитель 230, как показано на ФИГ. 2, может образовывать наружную периферию 238, выполненную с возможностью сопряжения с внутренней периферией 240 основания 228. В одном примере внутренняя периферия основания может иметь радиус, по существу равный или незначительно превышающий радиус наружной периферии соединителя. Дополнительно, соединитель может образовывать один или более выступов 242 на внешней периферии, выполненных с возможностью взаимодействия с одной или более выемками 244, образованными на внутренней периферии основания. Однако для соединения основания с соединителем могут использоваться различные другие примеры конструкций, форм и компонентов. Согласно некоторым примерам соединение между основанием картриджа 104 и соединителем управляющего корпуса 102 может быть по существу неразъемным, в то время как в других примерах соединение между ними может быть разъемным, так что, например, управляющий корпус может многократно использоваться с одним или более дополнительными картриджами, которые могут быть одноразовыми и/или перезаправляемыми.
Согласно некоторым примерам устройство 100 доставки аэрозоля может быть по существу стержнеобразным или иметь по существу трубчатую форму, или иметь по существу цилиндрическую форму. Согласно другим примерам охвачены другие формы и размеры - например, с прямоугольным или треугольным сечением, многогранные формы и т.п.
Резервуар 218, показанный на ФИГ. 2, может представлять собой емкость или может представлять собой волокнистый резервуар согласно настоящему описанию. Например, в данном примере резервуар может содержать один или более слоев нетканых волокон, по существу выполненных в форме трубки, охватывающей внутреннее пространство оболочки 216 картриджа. Композиция предшественника аэрозоля может удерживаться в резервуаре. Жидкие компоненты, например, могут удерживаться резервуаром с возможностью сорбции. Резервуар может соединяться по текучей среде с элементом 220 для переноса жидкости. Элемент для переноса жидкости может переносить композицию предшественника аэрозоля, хранимую в резервуаре, посредством капиллярного действия к нагревателю 222, который в данном примере выполнен в виде катушки из металлической проволоки. Таким образом, нагреватель вместе с элементом для переноса жидкости образуют схему нагрева. Примеры реализаций резервуаров и элементов для переноса, подходящих для использования в устройствах доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению, дополнительно описаны ниже, и такие резервуары и/или элементы для переноса могут входить в состав устройств, как показано на ФИГ. 2, описанной в настоящем документе. В частности, конкретные комбинации нагревательных элементов и элементов для переноса, как далее описано ниже, могут входить в состав устройств, как показано на ФИГ. 2, описанной в настоящем документе.
В условиях применения, когда пользователь осуществляет затяжку на устройстве 100 доставки аэрозоля, воздушный поток обнаруживается датчиком 210 потока, и нагреватель 222 активируется для испарения компонентов композиции предшественника аэрозоля. Затяжка через мундштучный конец устройства доставки аэрозоля заставляет окружающий воздух поступать в воздухозаборник 236 и проходить через полость 232 в соединителе 230 и центральное отверстие в выступе 234 основания 228. В картридже 104 втянутый воздух объединяется с образованным паром с образованием аэрозоля. Аэрозоль увлекается, отсасывается или как-то иначе отводится от нагревателя и далее из отверстия 224 на мундштучном конце устройства доставки аэрозоля.
В некоторых примерах устройство 100 доставки аэрозоля может включать ряд дополнительных программно-управляемых функций. Например, устройство доставки аэрозоля может включать в себя защитную схему для источника питания, выполненную с возможностью обнаружения входа источника питания, нагрузки на выводы источника питания и входа зарядки. Защитная схема источника питания может включать защиту от короткого замыкания, блокировку питания при пониженном напряжении и/или защиту зарядки от перенапряжения. Устройство доставки аэрозоля может также включать компоненты для измерения температуры окружающего воздуха, и его управляющий компонент 208 может быть выполнен с возможностью управления по меньшей мере одним функциональным элементом для предотвращения заряда источника питания, в частности, какой-либо батареи, если температура окружающего воздуха ниже определенной температуры (например, 0°C) или выше определенной температуры (например, 45°C) до начала заряда или во время заряда.
Доставка энергии от источника 212 питания может быть различной в течение каждой затяжки на устройстве 100 в соответствии с механизмом управления питанием. Устройство может включать в себя предохранительный таймер «длинной затяжки» таким образом, что в случае, если отказ пользователя или компонента (например, датчика 210 потока) вызывает выполнение устройством непрерывных затяжек, управляющий компонент 208 может управлять по меньшей мере одним функциональным элементом для автоматического предотвращения выполнения затяжки спустя некоторый период времени (например, четыре секунды). Дополнительно, время между затяжками на устройстве может быть ограничено до менее чем промежутка времени (например, 100 секунд). Контрольный предохранительный таймер может осуществлять автоматический сброс устройства доставки аэрозоля, если его управляющий компонент или программное обеспечение, работающее на нем, становится нестабильным и не осуществляет обслуживание таймера в пределах подходящего интервала времени (например, восемь секунд). Дополнительно, в случае неисправного или иным образом выведенного из строя датчика 210 расхода, например, путем постоянного отключения устройства доставки аэрозоля для предотвращения непреднамеренного нагрева, может быть выполнена предохранительная защита. Переключатель ограничения затяжек может деактивировать устройство в случае выхода из строя датчика давления, вызывая непрерывное активирование устройства без остановки спустя четыре секунды максимального времени затяжки.
Устройство 100 доставки аэрозоля может включать в себя алгоритм отслеживания затяжек, предназначенный для блокирования нагревателя после выполнения заранее определенного количества затяжек для прикрепленного картриджа (на основании количества доступных затяжек, вычисленного в свете заряда жидкости для электронных сигарет в картридже). Устройство доставки аэрозоля может иметь спящий режим, режим ожидания или режим работы с низким энергопотреблением, причем доставка питания может быть автоматически прекращена спустя заданный период неиспользования. Может быть выполнена дополнительная предохранительная защита, в которой все циклы заряда/разрядки источника 212 питания могут отслеживаться управляющим компонентом 208 в течении срока его службы. После того, как источник питания достиг эквивалента заранее определенного числа (например, 200) циклов полного разряда или повторной зарядки, он может считаться истощенным, а управляющий компонент может управлять по меньшей мере одним функциональным элементом, чтобы предотвратить дополнительную зарядку источника питания.
Различные компоненты устройства доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению можно выбрать из коммерчески доступных компонентов, описанных в уровне техники. Примеры батарей, которые могут использоваться согласно настоящему изобретению, описаны в публикации патентной заявки США № 2010/0028766 (Peckerar и др.), которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
Устройство 100 доставки аэрозоля может иметь в своем составе датчик 210 или другой датчик или детектор для управления подачей электропитания к нагревателю 222, когда требуется сгенерировать аэрозоль (например, при затяжке в процессе использования). Таким образом, например, предложен порядок действий или способ для отключения подачи питания к нагревателю, когда на устройстве доставки аэрозоля не требуется осуществить затяжку в ходе использования, и для включения подачи питания для активации или запуска выделения тепла нагревателем в процессе затяжки. Дополнительные репрезентативные типы механизмов распознавания или обнаружения, их конструкция и конфигурация, их компоненты и общие способы управления ими описаны в патентах США № 5261424 (Sprinkel, Jr.), № 5372148 (McCafferty и др.) и PCT WO 2010/003480 (Flick), которые полностью включены в настоящий документ посредством ссылки.
Устройство 100 доставки аэрозоля наиболее предпочтительно может иметь в своем составе управляющий компонент 208 или другой управляющий механизм для управления количеством электропитания, подаваемого к нагревателю 222 в процессе затяжки. Репрезентативные типы электронных компонентов, их конструкция и конфигурация, их признаки, и общие способы управления ими описаны в патентах США № 4735217 (Gerth и др.), № 4947874 (Brooks и др.), № 5372148 (McCafferty и др.), № 6040560 (Fleischhauer и др.), № 7040314 (Nguyen и др.) и № 8205622 (Pan), публикациях патентных заявок США № 2009/0230117 (Fernando и др.), № 2014/0060554 (Collet и др.) и № 2014/0270727 (Ampolini и др.), и заявке на патент США № 14/209191, поданной 13 марта 2014 года (Henry и др.), которые полностью включены в настоящий документ посредством ссылки.
Репрезентативные типы подложек, резервуаров или других компонентов для обслуживания предшественника аэрозоля описаны в патенте США № 8528569 (Newton), публикации патентной заявки США № 2014/0261487 (Chapman и др.), заявках на патент США № 14/011992 (Davis и др.), поданной 28 августа 2013 года, и № 14/170838 (Bless и др.), поданной 3 февраля 2014 года, которые полностью включены в настоящий документ посредством ссылки. Кроме того, различные материалы для капиллярной подачи, и конфигурация и работа этих материалов для капиллярной подачи в определенных типах электронных сигарет изложены в публикации патентной заявки США № 2014/0209105 (Sears и др.), которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
Композиция предшественника аэрозоля, также именуемая паровой композицией предшественника, может содержать множество компонентов, в число которых, например, входят многоатомный спирт (например, глицерин, пропиленгликоль или их смесь), никотин, табак, экстракт табака и/или ароматизаторы. Репрезентативные типы компонентов предшественника аэрозоля и рецептуры также изложены и охарактеризованы в патенте США № 7 217 320 (Robinson и др.) и публикациях заявок США № 2013/0008457 (Zheng и др.), № 2013/0213417 (Chong и др.), № 2014/0060554 (Collett и др.), № 2015/0020823 (Lipowicz и др.), № 2015/0020830 (Koller) и WO 2014/182736 (Bowen и др.), раскрытия которых включены в настоящий документ посредством ссылки. Другие предшественники аэрозоля, которые могут применяться, содержат предшественники аэрозолей, которые были включены в продукт VUSE® фирмы RJ Reynolds Vapor Company, продукт BLUTM фирмы Lorillard Technologies, продукт MISTIC MENTHOL фирмы Mistic Ecigs и продукт VYPE компании CN Creative Ltd. Также желательными являются так называемые «курительные соки» для электронных сигарет, которые доступны от Johnson Creek Enterprises LLC.
Дополнительные репрезентативные типы компонентов, предоставляющих зрительную информацию или индикаторы, могут быть использованы в устройстве 100 доставки аэрозоля, такие как визуальные индикаторы и соответствующие компоненты, аудио индикаторы, гаптические индикаторы и т.п. Примерами подходящих светодиодных компонентов и их конфигурации и способы применения описаны в патентах США № 5154192 (Sprinkel и др.), № 8 499 766 (Newton) и № 8539959 (Scatterday), и публикации патентной заявки США № 2015/0216233 (Sears и др.), которые включены в настоящий документ посредством ссылки.
Дополнительные признаки, средства управления или компоненты, которые могут входить в состав устройств доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению, описаны в патентах США № 5967148 (Harris и др.), № 5934289 (Watkins и др.), № 5954979 (Counts и др.), № 6040560 (Fleischhauer и др.), № 8365742 (Hon), № 8402976 (Fernando и др.), публикациях патентных заявок США № 2005/0016550 (Katase), № 2010/0163063 (Fernando и др.), № 2013/0192623 (Tucker и др.), № 2013/0298905 (Leven и др.), № 2013/0180553 (Kim и др.), № 2014/0000638 (Sebastian и др.), № 2014/0261495 (Novak и др.) и № 2014/0261408 (DePiano и др.), которые полностью включены в настоящий документ посредством ссылки.
Управляющий компонент 208 включает ряд электронных компонентов и в некоторых примерах может быть образован из печатной платы, которая поддерживает и электрически соединяет электронные компоненты. Электронные компоненты могут включать микропроцессор или ядро процессора и память. В некоторых примерах управляющий компонент может включать микроконтроллер со встроенным ядром процессора и память и может дополнительно включать в себя один или более периферийных устройств ввода/вывода. В некоторых примерах управляющий компонент может быть соединен с интерфейсом связи для обеспечения беспроводной связи с одной или более электрических сетей, вычислительных устройств или других соответствующим образом обеспеченных устройств. Примеры подходящих интерфейсов связи раскрыты в заявке на патент США под серийным номером 14/638562, поданной 4 марта 2015 (Marion и др.), содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки. Примеры подходящих порядков действий, согласно которым устройство доставки аэрозоля может быть выполнено с возможностью беспроводной связи, раскрыты в публикациях патентных заявок США № 2016/0007651 (Ampolini и др.) и № 2016/0219933 (Henry, Jr. и др.), каждая из которых включена в настоящий документ посредством ссылки.
На ФИГ. 2 также показано, что согласно некоторым примерам реализаций управляющий корпус дополнительно содержит повышающий преобразователь 246, расположенный между источником 212 питания и электрической нагрузкой, которая содержит нагреватель 222. В этих примерах реализаций повышающий преобразователь выполнен с возможностью повышения выходного напряжения источника питания до более высокого напряжения, от которого обеспечивается питание нагревателя для активирования и испарения компонентов композиции предшественника аэрозоля. Один пример подходящего типа повышающего преобразователя представляет собой преобразователь постоянного напряжения (DC/DC). Один пример подходящего преобразователя постоянного напряжения представляет собой модель BD1865GWL синхронный повышающий преобразователь постоянного напряжения, изготовленный компанией Rohm Semiconductor.
Повышающий преобразователь 246 может быть полезным для источника 212 питания любого из множества различных типов, но может быть особенно полезным для LiB. В некоторых примерах повышающий преобразователь выполнен с возможностью повышения выходного напряжения источника питания до величины 5 В (пять вольт), и в случае стандартного LiB напряжением 4,1 В повышающий преобразователь может подавать стабильный выход 5 В даже до такого низкого уровня напряжения батареи, как 2,5 В. Это может значительно увеличить срок службы LiB при сохранении мощности на том же уровне. Повышающий преобразователь может также выдавать постоянный ток величиной до 2 А (два ампера), который может давать высокую мощность 10 ватт (Вт) с лучшей эффективностью, подходящей для некоторых конфигураций устройства 100 доставки аэрозоля.
В некоторых примерах реализаций повышающий преобразователь 246 выполнен с возможностью работы в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ), в котором более высокое напряжение представляет собой ШИМ-напряжение. На ФИГ. 3 показана диаграмма 300 цепи устройства модели BD1865GWL (повышающего преобразователя) с разводкой проводов для работы в режиме ШИМ. В диаграмме цепи V1 представляет собой источник 212 питания, а R4 представляет собой нагреватель 222.
В других примерах реализаций повышающий преобразователь 246 выполнен с возможностью работы в режиме переключения, в котором повышающий преобразователь выполнен с возможностью автоматического переключения между работой в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и работой в режиме частотно-импульсной модуляции (ЧИМ) в зависимости от состояния электрической нагрузки. Как указано ранее, при работе в ШИМ более высокое напряжение представляет собой ШИМ напряжение. При работе в ЧИМ более высокое напряжение представляет собой ЧИМ напряжение. На ФИГ. 4 показана диаграмма 400 цепи устройства модели BD1865GWL (повышающего преобразователя) с разводкой проводов для работы в режиме ШИМ. Как также указано ранее, в диаграмме цепи V1 представляет собой источник 212 питания, а R4 представляет собой нагреватель 222.
В режиме переключения работа повышающего преобразователя 246 может автоматически переключаться в зависимости от состояния нагрузки. При очень легкой (токовой) нагрузке повышающий преобразователь может переключаться в (или поддерживать) работу в ЧИМ и работу с пониженной частотой переключений и подавать ток для сохранения высокой эффективности. При повышенных нагрузках выходное напряжение может упасть ниже порога ЧИМ, и повышающий преобразователь может переключиться в (или сохранить) работу в ЧИМ. Со ссылкой на диаграмму цепи на ФИГ. 4, например, когда Vвх = 2,9 В, устройство модели BD1865GWL может переключаться из работы в ШИМ в ЧИМ при 35 мА, и переключаться из работы в ЧИМ в ШИМ при 100 мА. В другом примере, когда Vвх = 3,6 В, устройство модели BD1865GWL может переключаться из работы в ШИМ в ЧИМ при 50 мА, и переключаться из работы в ЧИМ в ШИМ при 100 мА. Еще в одном примере, когда Vвх = 4,1 В, устройство модели BD1865GWL может переключаться из работы в ШИМ в ЧИМ при 65 мА, и переключаться из работы в ЧИМ в ШИМ при 100 мА.
В некоторых примерах устройство 100 доставки аэрозоля может быть дополнительно оснащено цифровым электропроигрывателем, тюнером или т.п. для воспроизведения звука, который может выводиться через один или несколько динамиков или через соответствующее проводное или беспроводное соединение с одним или несколькими динамиками, наушниками и т.п. В этих примерах повышающий преобразователь 246 может быть оптимизирован для уменьшения, если не устранения, слышимого звука путем переключения шума при небольших нагрузках в режиме ШИМ или работе. Это также может иметь место для другого звука, такого как звуковые сигналы, воспроизводимые с помощью одного или нескольких звуковых индикаторов, как указано выше.
Вышеупомянутое описание использования изделия(ий) может распространяться на различные примеры реализаций, описанные в настоящем документе, посредством незначительных модификаций, которые могут быть очевидными для специалиста в данной области техники в свете дополнительного раскрытия, представленного в настоящем документе. Вышеприведенное описание использования, однако, не направлено на ограничение использования изделия, а предложено для удовлетворения всем необходимым требованиям раскрытия настоящего изобретения. Любой из элементов, представленных в изделии(ях), проиллюстрированном(ых) на ФИГ. 1-4, или иным образом описанном(ых) выше, может входить в состав устройства доставки аэрозоля согласно настоящему изобретению.
Множество модификаций и других вариантов осуществления изобретения, приведенных в настоящем документе, станут очевидными для специалиста в уровне техники, к которому относится настоящее раскрытие, что имеет преимущество в отношении учений, представленных в вышеприведенных описаниях и связанных чертежах. Таким образом, следует понимать, что изобретение не должно ограничиваться конкретными вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем описании, и то, что модификации и другие варианты осуществления должны быть включены в объем притязаний прилагаемой формулы изобретения. Более того, хотя приведенные выше описания и связанные чертежи описывают примеры реализаций в контексте конкретных комбинаций элементов и/или функций, следует понимать, что различные комбинации элементов и/или функций могут быть представлены альтернативными вариантами осуществления, не выходя за рамки прилагаемой формулы изобретения. В этом отношении, например, также рассматриваются различные комбинации элементов и/или функций, чем те, которые явно описаны выше, которые могут быть изложены в некоторых из пунктов прилагаемой формулы изобретения. Несмотря на то, что в настоящем документе используются конкретные термины, они используются только в родовом и описательном смысле, а не в целях ограничения.
1. Устройство доставки аэрозоля, содержащее:
источник питания, выполненный с возможностью создания выходного напряжения;
нагревательный элемент, выполненный с возможностью управления для активирования и испарения компонентов композиции предшественника аэрозоля; и
повышающий преобразователь, расположенный между источником питания и электрической нагрузкой, которая содержит нагревательный элемент, причем повышающий преобразователь выполнен с возможностью повышения выходного напряжения источника питания до более высокого напряжения, от которого обеспечено питание нагревательного элемента для активирования и испарения компонентов композиции предшественника аэрозоля,
причем повышающий преобразователь выполнен с возможностью работы в режиме переключения, в котором повышающий преобразователь выполнен с возможностью автоматического переключения между работой в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ), в котором более высокое напряжение представляет собой ШИМ-напряжение, и работой в режиме частотно-импульсной модуляции (ЧИМ), в котором более высокое напряжение представляет собой ЧИМ-напряжение, в зависимости от состояния электрической нагрузки.
2. Устройство доставки аэрозоля по п. 1, в котором источник питания представляет собой литий-ионную батарею (LiB) или содержит ее, а повышающий преобразователь выполнен с возможностью повышения выходного напряжения LiB до более высокого напряжения, от которого обеспечено питание нагревательного элемента.
3. Устройство доставки аэрозоля по п. 1, в котором повышающий преобразователь выполнен с возможностью повышения выходного напряжения источника питания до более высокого напряжения величиной пять вольт.
4. Устройство доставки аэрозоля по п. 1, также содержащее кожух, образующий резервуар, выполненный с возможностью удерживания композиции предшественника аэрозоля, причем источник питания, нагревательный элемент и повышающий преобразователь содержатся в кожухе.
5. Управляющий корпус для устройства доставки аэрозоля, содержащего нагревательный элемент, выполненный с возможностью управления для активирования и испарения компонентов композиции предшественника аэрозоля, при этом управляющий корпус содержит:
кожух и
содержащийся в кожухе источник питания, выполненный с возможностью создания выходного напряжения; и
повышающий преобразователь, расположенный между источником питания и электрической нагрузкой, которая содержит нагревательный элемент, причем повышающий преобразователь выполнен с возможностью повышения выходного напряжения источника питания до более высокого напряжения, от которого обеспечено питание нагревательного элемента для активирования и испарения компонентов композиции предшественника аэрозоля,
причем повышающий преобразователь выполнен с возможностью работы в режиме переключения, в котором повышающий преобразователь выполнен с возможностью автоматического переключения между работой в режиме широтно-импульсной модуляции (ШИМ), в котором более высокое напряжение представляет собой ШИМ-напряжение, и работой в режиме частотно-импульсной модуляции (ЧИМ), в котором более высокое напряжение представляет собой ЧИМ-напряжение, в зависимости от состояния электрической нагрузки.
6. Управляющий корпус по п. 5, в котором источник питания представляет собой литий-ионную батарею (LiB) или содержит ее, а повышающий преобразователь выполнен с возможностью повышения выходного напряжения LiB до более высокого напряжения, от которого обеспечено питание нагревательного элемента.
7. Управляющий корпус по п. 5, в котором повышающий преобразователь выполнен с возможностью повышения выходного напряжения источника питания до более высокого напряжения величиной пять вольт.
8. Управляющий корпус по п. 5, соединенный или выполненный с возможностью соединения с картриджем, снабженным нагревательным элементом с образованием устройства доставки аэрозоля, а электрическая нагрузка содержит нагревательный элемент, когда управляющий корпус соединен с картриджем.
