蒸氣輸送裝置制造方法
【專利摘要】一種蒸氣輸送裝置和通過蒸氣輸送裝置控制流體蒸發(fā)的方法。示例用蒸氣輸送裝置包括殼體，液體箱，所述液體箱設置在殼體內(nèi)并適于保持流體，設置在殼體內(nèi)并被操作以蒸發(fā)至少一部分的流體的加熱元件，設置在殼體的電源并電聯(lián)接至電源及加熱元件，適于控制加熱元件和電源的電子部分，以及從液體箱延伸到殼體上的開口的出口。
【專利說明】蒸氣輸送裝置
[0001] 相關案件數(shù)據(jù)
[0002] 本申請要求了在2011年9月14日提交的美國臨時申請?zhí)?1/534,859的優(yōu)先權 權益，該申請的全部內(nèi)容以參見的方式納入本文。

【背景技術】
[0003] 眾所周知，通過吸入的蒸氣把各種物質輸送到人體內(nèi)。例如，"電子煙"，把煙堿輸 送到體內(nèi)，是眾所周知的。諸如各種藥物之類的物質也可以蒸氣輸送。
[0004] 已知的電子煙通常包括電源，例如電池，儲存煙堿物質溶劑的箱體，和用于蒸發(fā)溶 劑的加熱元件。然后蒸氣可被使用者吸入。電子煙經(jīng)常被設計成看上去大致和傳統(tǒng)煙相似， 基本由煙草和其他物質卷在紙里和過濾器組成。然后，由于上述部件，和其他電子部件，電 子煙經(jīng)常比傳統(tǒng)煙大些。電子煙是剛性的，也缺少傳統(tǒng)煙的觸覺。最后，由于電子煙包括了 電池或其他相對高功率的電源，電子煙在其設置時對于環(huán)境可是危險的。電子煙還缺少傳 統(tǒng)煙的自然外表和感覺，這些通常被認為是使用者理想體驗的部分。
[0005] 其它各種裝置以蒸氣的形式輸送計量的藥物是眾所周知的。然而，這種裝置對于 使用者/病人經(jīng)常是復雜和費力的。例如，這種裝置可能要求病人戴面具或者可能要求管 子固定在病人的嘴或是鼻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1是根據(jù)已公開實施例的電子煙的側面橫截面的實體示意圖。
[0007] 圖2是根據(jù)已公開實施例的電源推進回路的電路簡圖。
[0008] 圖3是根據(jù)已公開實施例的總體電路簡圖。
[0009] 圖4是根據(jù)已公開實施例的點火部分的實體示意圖。
[0010] 圖5A - 5B是根據(jù)已公開實施例的點火部分的擴散器的實體示意圖。
[0011] 圖6示出了根據(jù)已公開實施例的示例過濾器。

【具體實施方式】
[0012] 已公開實施例涉及一種電子煙100,如圖1所示。電子煙100具有支承和/或封圍 下面描述的剩余元件的殼體12。在已知的方式下限定了至少通過殼體12-部分的通道，允 許使用者把他們的嘴放在電子煙1〇〇的近端并如下面描述的從煙1〇〇吸入蒸氣。例如，通 道的部分可通過限定在殼體12和其他下面描述的部件之間的環(huán)來限定。
[0013] 點火部分14設置在殼體12的遠端，可完全設置在殼體12內(nèi)，部分設置在殼體12 內(nèi)或完全延伸形成殼體12的遠端。點火部分14用于模擬煙的燃燒灰燼，下面會更加詳細 得描述。電池16,作為電源，設置在殼體12內(nèi)。也設置在殼體內(nèi)的還有電子部分18,液體 箱20和加熱元件22。圖1僅僅是示意圖，必要的電連接未被示出。然而，這種連接是眾所 周知的，基于這里所公開的在本領域的常規(guī)知識內(nèi)。
[0014] 電池16電聯(lián)接點火部分14,電子部分18和加熱兀件22。電子部分18可包括邏 輯處理器，功率電子系統(tǒng)和一個或多個傳感器，在下面會更加詳細地描述。當使用者通過煙 100的遠端吸入，加熱元件22加熱液體箱20里的液體到蒸氣，根據(jù)已公開的實施例，蒸氣被 使用者通過過濾嘴24吸入。液體可包括煙堿或者其它便于蒸發(fā)的部件。當然，液體可包括 待吸入的任何物質。
[0015] 如上所述，加熱元件22由電池16驅動蒸發(fā)含有煙堿和其他物質的液體，使得使用 者可以蒸氣的形式吸入材料。例如加熱元件22可至少部分由鎳鉻鐵合金制成。加熱元件 22也可由任何合金形成，其能夠提供需要的熱量，包括，例如：鎳200、鎳270、鋁294、銅鎳 294、合金120、160、180及類似物。
[0016] 然而，加熱元件22需要相對大的電流，例如，0. 8-2Amps。因此，通常采用鋰離子電 池。然而，這種電池需要充電，并且如果它們過熱會危險甚至是爆炸。堿性電池化學產(chǎn)生的 電池安全些并對環(huán)境更好。堿性電池每單位質量產(chǎn)生少得多的能量，具有大的內(nèi)阻，并具有 低很多的電壓輸出（1.5V相比較鋰離子的3.7-4. 2V)。由于這些原因，標準1.5V堿用于電 池電子煙所要求的形狀因子是不足的。替代地，可采用磷酸鐵鋰（LiFeP〇4)電池。這些電 池差不多和鋰離子一樣有力，但是采用了更加安全的技術，不會爆炸，且不會被看作是危險 的。LiFeP 〇4電池可采用也可不采用下面討論的推進轉換技術。其它電池種類也適用于已 公開實施例的蒸氣輸送裝置的應用，包括，例如，鋁，銀，空氣，等。
[0017] 不論采用了哪種類型的電池，已公開實施例可利用"推進轉換器"形態(tài)，如圖2所 示，從電池"離線"提取能量并將其儲存在磁場中，接著以充電的形式放泄這些能量到電容 器中（產(chǎn)生的電場是實際能量），最后放泄通過加熱線圈充電，接著快速重復這個過程。推 進轉換回路200是
[0018] 電子部分18的部分。電池16通過晶體開關Q1供給電感器L1電流。當Q1借助 外部控制通過信號路徑FIELD CHARGE ENABLE被關閉，接著電流開始從BAT1經(jīng)過L1流過Q1 到地面。這個電流通過電感器，電流，電壓和時間的關系模擬：
[0019] V = L*(di/dt)
[0020] 在圖2中在這個狀態(tài)下從二極管D1到右邊的電路功能得脫開電池16,由于最小阻 力的路徑經(jīng)過開關Q1。此外，電池16試圖供給盡可能多的電流給電容器L1 (看上去像是 完全短路），因此當電池供給電流給電感器L1，引起磁場，這個磁場儲存能量并在電感器L1 產(chǎn)生了電壓，其方向與電流流動方向相反。在操作的"充電階段"中，電池16基于其固有電 阻放泄盡可能多的電流，但是電壓的損失在這一點上是不相干的，因為電池16用于"電流 源"。所以，能量從電池16獲取，但是在接近短路高負荷下發(fā)生電壓降（電感器具有很小的 電阻，毫姆的數(shù)量級），并沒有關系。
[0021] 在一些點（由信號FIELD CHARGE ENABLE控制）晶體管開關Q1失效，這產(chǎn)生了通 過Q1從電感器L1到地面的高阻抗路徑，因此電感器L1的磁場具有儲存的能量。由于固有 的性質，通過電感器的電流不能瞬間充電，電感器L1趨于保持電流恒定在充電階段的結束 時的任何值處。為了這樣，電感器L1會產(chǎn)生需要保持這個物理恒定電流的任何電壓。電流 通過二極管D1 (現(xiàn)在是最低阻力路徑）流入儲存電容器C2。在這個"獲取階段"的每次脈 沖過程中電容器C1從電池16吸入能量。
[0022] 在獲取階段過程中，當電流從電感器L1流入電容器C2,在電容器C2上產(chǎn)生充電， 并且電流轉化成高電壓。當這在進行的時候，晶體管開關Q2是OFF關上的，所以沒有從電 容器L1的電流路徑，不是到電容器C2內(nèi)。在一些點，與控制其的晶體管開關Q1上的信號 同步不是必須的，回路通過控制信號HEATER PWM接著能夠控制晶體管開關Q2,并允許充電 儲存在電容器C1上，流入加熱元件22和到地面引起加熱元件以熱消散電壓。
[0023] 電子部分18的邏輯處理器控制兩個控制信號FIELD CHARGE ENABLE和HEARTER PWM，因此采用電池16作為電流源用于在電感器L1內(nèi)產(chǎn)生磁場，這個磁場接著崩潰，在崩潰 過程中，產(chǎn)生了電壓，從而產(chǎn)生了通過二極管D1流入儲存電容器C2的電流，把能量轉換為 電動力場。過程中的一個或多個循環(huán)，開關Q2通過邏輯控制器關上，允許在電容器C2儲存 的充電通過加熱元件22流過。時間和其它邏輯變量可調節(jié)優(yōu)化能量，基于所公開的，對于 本領域的技術人員是明顯的。根據(jù)部件和期望的性能，回路可在千赫到兆赫的范圍操作。邏 輯處理器例如可是Microchip?制造的PIC?處理器。邏輯處理器可用作控制裝置的所有方 面。
[0024] 圖3示出了根據(jù)已公開實施例的總體電路系統(tǒng)300。當裝置不在包裝或使用時，為 了實現(xiàn)零動力消耗，已公開實施例較佳地使用"引導"動力結構。當裝置關上時，沒有動力 從電池16消耗。另一方面，一旦單元通電使用，單元可預期得持續(xù)使用引導其自身的動力 一定的時間（例如，1，5,或者10分鐘）。例如，當裝置第一次打開，去掉包裝，使用者獲取 "阻力"，裝置由于從使用者吸入的真空通過空氣閥開關SW1通電。作為響應，裝置接著進入 "使用中"模式，甚至在閥開關SWI與裝置脫離，保持其通過二極管D1斷定信號BOOTSTRAP PWRn通電。這種方式裝置可以保持"狀態(tài)"并保持儲存器工作。這兩個輸入動力的輸入門 充當"或"門，驅動動力FETQ1，允許電流流入處理器。如果使用者在"阻力"或繼續(xù)使用之 間等得足夠長，接著軟件決定為了所有目的單元是"關閉"的，然后不能斷定信號BOOTSTRAP PWRn完全關上系統(tǒng)并抽吸零動力。
[0025] 所以，引導回路允許裝置從完全關閉的狀態(tài)到開啟狀態(tài)，并在使用中保持開啟，接 著在一些可編程階段保持開啟，一直到其可假設使用者已經(jīng)用完裝置，系統(tǒng)可以關閉，失去 其電流狀態(tài)和易失性存儲器直到下一次使用。最初，單元通過閥開關VALUE_SW1被導入，所 述開關借助用戶在裝置上的拖拽被激活，但是一旦系統(tǒng)通電，其通過持續(xù)斷定其他"〇R'ed" 信號B00TSTRAP_PWRn直到過去了足夠的時間引導其自身，在實際使用者在產(chǎn)品上的"拖 拽"和系統(tǒng)完全關閉之間。
[0026] 此外，一旦所公開實施例的蒸氣輸送裝置被組裝，通常預充電的電池不容易進 入。由于這里所述的電源，如鋰離子或者其他可充電電池技術，具有慢的月放電率，例如，從 3-5%，所公開的實施例進一步提供了物理接觸在殼體12的端部或中心，所述物理接觸可 用于制成電池再充電的電連接，或者，可替代的，可設置小線圈在電路系統(tǒng)300中，有助于 通過電磁場和/或非接觸充電的"感應充電"。這兩種技術都可用于在船運到最后目的點之 前或者在使用了一段延長時期的時間之后使得電池的"顯得新鮮"。
[0027] 圖4較詳細地示出了點火部分14。點火部分14包括三個光發(fā)射元件（例如多個 LED)，光發(fā)射元件42,光發(fā)射元件44和光發(fā)射元件46。從邏輯處理器發(fā)出的信號管路可用 于獨立控制光發(fā)射元件42,44和46中的每一個。例如，一個單獨TX系列管道OR a2管道 SPI/I2C總線沿著10膨脹器可被使用。光發(fā)射元件42,44和46的每一個可以是不同的顏 色，例如紅色，黃色，橙色，白色或者其他需要的顏色，用于產(chǎn)生想要的外觀，將在下文會變 得清楚。各種數(shù)目和布置的光發(fā)射元件可被使用，例如，3x3或4x4的陣列。擴散器40,例 如擴散透鏡，被設置在照明包14的遠端，用于擴散從光發(fā)射元件42,44和46發(fā)射的光，模 擬灰燼燃燒的樣子。
[0028] 光發(fā)射元件42,44和46的激活可借助邏輯處理器來控制，以產(chǎn)生想要的灰燼效 果。電子部分18可包括各種傳感器，例如在通道和/或液體箱20內(nèi)的壓力和溫度傳感器。 光發(fā)射兀件42,44和46的控制可基于傳感器的輸出，用來模擬傳統(tǒng)煙的灰焊的樣子和感 覺。例如，"灰燼"可在使用者吸入時較亮，可基于裝置中熱量/壓力改變，在這種方式下模 擬傳統(tǒng)煙。
[0029] 除了照明部分14,殼體12也可包括充電指示器，例如，在相對于電池16的位置。充 電指示器可以是照出特殊的顏色的環(huán)形燈或者在電池的外表面條形燈，使得不太明顯。一 旦使用者開始使用產(chǎn)品，充電指示器就點亮，接著顯示充電，所以使用者知道他有多少電池 量。充電指示器可采用任何適合的照明效果，并可設置在殼體12上的任何地方。
[0030] 圖5A和5B以透鏡的形式示出擴散器40的一個例子，該透鏡前表面上具有角錐形 突起且其對著光發(fā)射元件42,44和45的后表面上具有同心環(huán)形結構。然而，擴散器40可 以任何形式擴散光到所想要的程度，并可包括在其任何面的具有各種結構的透鏡。
[0031] 邏輯處理器可采用各種傳感器用來控制裝置的操作。例如，溫度傳感器可被用來 控制液體箱的溫度以優(yōu)化液體的蒸發(fā)。加熱元件22基于以下因素被控制，液體箱20內(nèi)的 溫度，環(huán)境溫度，顯示裝置是否被使用者拿著的表面溫度，或者上述與各種其他變量的任意 組合，所述其他變量例如裝置不同部分的壓力。
[0032] 磁裝置，例如稀土磁體，可放置在通道中，例如靠近近端，用來捕獲任何由于加熱 元件22或類似物的消除而得到的金屬顆粒。這樣最小化了由于這種材料產(chǎn)生的不想要的 味道。
[0033] 傳感器和邏輯處理器也可用于捕獲，存儲和傳送用戶分析，例如登錄信息和使用 者統(tǒng)計分析。例如，蒸發(fā)物質和輸送到使用者的量可被記錄。裝置的操作也可被優(yōu)化為特 定使用者的習慣或者某類型的使用者，例如長或短"拖拽"，拖拽的頻率，以及類似的。優(yōu)化 可以在使用中完成，也可集成到隨后的裝置的設計和操作中。數(shù)據(jù)可通過有線或無線連接 到使用者的電腦和網(wǎng)絡輸送到中央服務器或類似的。替代地，裝置可返回給制造者或代表 者用于下載數(shù)據(jù)。電源可是鋰離子電池，堿性電池，氧化鋅電池或其他任何合適的電源。
[0034] 蒸發(fā)可通過采用壓電裝置或者其他蒸發(fā)裝置替代加熱元件來完成。殼體12可以 是剛性的，或可包含具有較軟觸覺元件。例如，殼體12可包括紙包裝，提供了傳統(tǒng)煙的樣子 和感覺。一般而言，殼體12可由任何合適的材料成型，包括，例如，塑料，紙，陶瓷，鋼及類似 的。
[0035] 傳統(tǒng)煙的其他元件，例如過濾器或復制品，也可被包含，例如圖1所示的過濾器 24。例如，過濾器可借助壓力附連在裝置的近端，配合在凸緣或延伸管內(nèi)。過濾器可由任何 合適的材料制成，例如傳統(tǒng)煙的過濾器材料或者具有大概傳統(tǒng)煙樣子和感覺的其他材料。 圖6示出了示例過濾器24的較細節(jié)圖。過濾器的使用產(chǎn)生了視覺上和舌頭的觸覺上都美 觀的嘴件，作為過濾器也起到了減少不期望顆粒和類似物排放的作用。
[0036] 雖然這里所公開的實施例示出了蒸氣輸送裝置是電子煙，但蒸氣輸送裝置不局限 于這個目的或形狀。蒸氣輸送裝置可以是電子雪茄或其他"煙"裝置，麻醉劑蒸發(fā)器，噴霧 器或任何其他蒸發(fā)裝置，其通過加熱元件加熱流以產(chǎn)生蒸氣。
[0037] 裝置也考慮到任何形狀或形式因素，不局限于這里所公開的物理尺寸。例如，如 果蒸氣輸送裝置被用作醫(yī)療裝置，其可被構造成類似于吸入器或其他使用者習慣的醫(yī)療裝 置。許多變型是可能的。
[0038] 通過實施例的示例在這里所描述的蒸氣輸送裝置，本領域的技術人員可認識到本 發(fā)明并不去局限于描述的實施例或附圖。應理解的是，本發(fā)明并不與意圖局限于所披露的 特定形式。而是，意圖覆蓋所有落入到所附權利要求的精神和范圍內(nèi)的變型，等同物和替代 物。這里使用的任何標題只是為了組織的目的，并不意味著局限說明書或權利要求的范圍。 如這里所使用的，單詞"可"采用許可的語氣（例如，意思是具有可能性），而不是強制的語 氣（例如，意思是必須）。類似的，單詞"包括"意思是包括，但不局限于。
[0039] 這里公開了已公開實施例的各種實施例。然而，在不偏離所附權利要求限定的實 施例和法律同等物的范圍下，可對本發(fā)明進行各種變型。
【權利要求】
1. 一種蒸氣輸送裝置，包括： 殼體； 液體箱，所述液體箱設置在所述殼體內(nèi)，所述液體箱適于保持流體；加熱元件，所述加 熱元件設置在所述殼體內(nèi)，所述加熱元件被操作以蒸發(fā)至少一部分的流體；電源，所述電源 設置在所述殼體內(nèi)并電聯(lián)接至電源和加熱元件； 電子部分，所述電子部分適于控制所述加熱元件和電源，其中所述電子部分被構造成 控制所述蒸氣輸送裝置的充電和充電的獲取，從而使得所述加熱元件蒸發(fā)至少一部分的流 體，其中，給蒸氣輸送裝置充電包括周期性地在磁場里從電源提取和儲存能量，其中獲取充 電包括以充電器的形式放泄能量到電容器并將合計的充電施加到所述加熱元件；以及 出口，所述出口從所述液體箱延伸至所述殼體的開口。
2. 如權利要求1所述的蒸氣輸送裝置，其特征在于，還包括過濾器。
3. 如權利要求1所述的蒸氣輸送裝置，其特征在于，所述電子部分包括邏輯處理器，一 個或多個功率電子，以及一個或多個傳感器。
4. 如權利要求1所述的蒸氣輸送裝置，其特征在于，所述流體包括煙堿。
5. 如權利要求1所述的蒸氣輸送裝置，其特征在于，還包括設置在所述殼體內(nèi)的點火 部分。
6. 如權利要求1所述的蒸氣輸送裝置，其特征在于，所述加熱元件至少部分由鎳鉻鐵 合金制成。
7. 如權利要求1所述的蒸氣輸送裝置，其特征在于，所述電源是堿性電池。
8. 如權利要求1所述的蒸氣輸送裝置，其特征在于，所述電源是磷酸鐵鋰（LiFeP〇4)電 池。
9. 如權利要求1所述的蒸氣輸送裝置，其特征在于，所述電子部分還被構造成采用引 導電源（bootstrap power)的布置。
10. -種利用蒸氣輸送裝置控制流體蒸發(fā)的方法，所述蒸氣輸送裝置包括殼體，設置在 所述殼體內(nèi)并適于保持流體的液體箱，設置在所述殼體內(nèi)并被操作以蒸發(fā)至少流體的一部 分的加熱元件，設置在所述殼體內(nèi)的電源并電聯(lián)接至電源及加熱元件，適于控制加熱元件 和電源的電子部分，以及從所述液體箱延伸到所述殼體上的開口的出口，所述方法包括： 借助所述電子部分控制周期性地在磁場里從電源提取和儲存能量充電蒸氣輸送裝 置； 借助電子部分獲取以充電器的形式放泄能量到電容器并將合計的充電施加到加熱元 件，從而使得加熱元件蒸發(fā)至少一部分的流體。
11. 如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述蒸氣輸送裝置還包括過濾器。
12. 如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述電子部分包括邏輯處理器，一個或多 個功率電子，以及一個或多個傳感器。
13. 如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述流體包括煙堿。
14. 如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述蒸氣輸送裝置還包括設置在所述殼 體內(nèi)的點火部分。
15. 如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述加熱元件至少部分由鎳鉻鐵合金制 成。
16. 如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述電源是堿性電池。
17. 如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述電源是磷酸鐵鋰（LiFeP〇4)電池。
18. 如權利要求10所述的方法，其特征在于，還包括采用引導電源的布置。
【文檔編號】A24F47/00GK104066345SQ201280055741
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2012年9月13日 優(yōu)先權日:2011年9月14日
【發(fā)明者】J·S·布萊克雷, A·拉莫思 申請人:美國詩福佳有限公司