ES2836687T3 - Sistema electrónico de suministro de vapor - Google Patents

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Abstract

Un sistema electrónico de suministro de vapor (610) que tiene un eje longitudinal (LA) y que comprende: una unidad de control (620) y al menos un cartucho (630) configurado para acoplarse y desacoplarse de la unidad de control sustancialmente a lo largo de dicho eje longitudinal, el al menos un cartucho incluye un depósito (670) de líquido a vaporizar; y un conjunto de calentamiento por inducción que comprende al menos una bobina de accionamiento (450) y una pluralidad de elementos calentadores (655A, 655B), en el que los elementos calentadores se ubican en al menos un cartucho para vaporizar dicho líquido, el al menos un cartucho que se configura para alimentar líquido desde el depósito a los elementos calentadores para su vaporización en un flujo de aire que provoca la inhalación del usuario, que se ubica al menos un cartucho, cuando se acopla con la unidad de control, de modo que los elementos calentadores estén dentro de al menos una bobina de accionamiento, y en el que el sistema electrónico de suministro de vapor se configura para soportar la activación selectiva de diferentes elementos calentadores de la pluralidad de elementos calentadores.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema electrónico de suministro de vapor
Campo
La presente divulgación se refiere a sistemas electrónicos de suministro de vapor tales como sistemas de entrega de nicotina electrónicos (por ejemplo, cigarrillos electrónicos).
Antecedentes
La Figura 1 es un diagrama esquemático de un ejemplo de un cigarrillo electrónico convencional 10. El cigarrillo electrónico tiene una forma generalmente cilíndrica, que se extiende a lo largo de un eje longitudinal indicado por la línea de trazos LA, y comprende dos componentes principales, esto es, una unidad de control 20 y un cartomizador 30. El cartomizador incluye una cámara interna que contiene un depósito de formulación líquida que incluye nicotina, un vaporizador (tal como un calentador) y una boquilla 35. El cartomizador 30 puede incluir además una mecha o una instalación similar para transportar una pequeña cantidad de líquido desde el depósito al calentador. La unidad de control 20 incluye una batería recargable para proporcionar potencia al cigarrillo electrónico 10 y una placa de circuito para controlar generalmente el cigarrillo electrónico. Cuando el calentador recibe potencia de la batería, controlada por la placa de circuito, el calentador vaporiza la nicotina y este vapor (aerosol) es inhalado por un usuario a través de la boquilla 35.
La unidad de control 20 y el cartomizador 30 se pueden separar entre sí separándose en una dirección paralela al eje longitudinal LA, como se muestra en la Figura 1, pero se unen cuando el dispositivo 10 está en uso mediante una conexión, indicada esquemáticamente en la Figura 1 como 25A y 25B, para proporcionar conectividad mecánica y eléctrica entre la unidad de control 20 y el cartomizador 30. El conector eléctrico de la unidad de control 20 que se usa para conectarse al cartomizador también sirve como un enchufe para conectar un dispositivo de carga (no mostrado) cuando la unidad de control se separa del cartomizador 30. El cartomizador 30 puede separarse de la unidad de control 20 y desecharse cuando se agote el suministro de nicotina (y sustituirse por otro cartomizador si así se desea).
Las Figuras 2 y 3 proporcionan diagramas esquemáticos de la unidad de control 20 y el cartomizador 30, respectivamente, del cigarrillo electrónico de la Figura 1. Tenga en cuenta que varios componentes y detalles, por ejemplo, tal como el cableado y formas más complejas, se han omitido de las Figuras 2 y 3 por razones de claridad. Como se muestra en la Figura 2, la unidad de control 20 incluye una batería o celda 210 para alimentar el cigarrillo electrónico 10, así como también un chip, tal como un (micro) controlador para controlar el cigarrillo electrónico 10. El controlador se conecta a una pequeña placa de circuito impreso (PCB) 215 que también incluye una unidad de sensor. Si un usuario inhala con la boquilla, el aire entra en el cigarrillo electrónico a través de uno o más orificios de entrada de aire (no se muestran en las Figuras 1 y 2). La unidad de sensor detecta este flujo de aire y, en respuesta a tal detección, el controlador proporciona potencia desde la batería 210 al calentador en el cartomizador 30.
Como se muestra en la Figura 3, el cartomizador 30 incluye un paso de aire 161 que se extiende a lo largo del eje central (longitudinal) del cartomizador 30 desde la boquilla 35 hasta el conector 25a para unir el cartomizador a la unidad de control 20. Se proporciona un depósito de líquido que contiene nicotina 170 alrededor del paso de aire 161. Este depósito 170 puede implementarse, por ejemplo, mediante la proporción de algodón o espuma empapados en el líquido. El cartomizador también incluye un calentador 155 en forma de una bobina para calentar líquido del depósito 170 para generar vapor que fluya a través del paso de aire 161 y salga a través de la boquilla 35. El calentador se alimenta a través de las líneas 166 y 167, que a su vez se conectan a polaridades opuestas (positiva y negativa, o viceversa) de la batería 210 a través del conector 25A.
Un extremo de la unidad de control proporciona un conector 25B para unir la unidad de control 20 al conector 25A del cartomizador 30. Los conectores 25A y 25B proporcionan conectividad mecánica y eléctrica entre la unidad de control 20 y el cartomizador 30. El conector 25B incluye dos terminales eléctricos, un contacto exterior 240 y un contacto interior 250, que se separan por el aislante 260. El conector 25A así mismo incluye un electrodo interior 175 y un electrodo exterior 171, separados por el aislante 172. Cuando el cartomizador 30 se conecta a la unidad de control 20, el electrodo interior 175 y el electrodo exterior 171 del cartomizador 30 se acoplan al contacto interior 250 y al contacto exterior 240 respectivamente de la unidad de control 20. El contacto interno 250 se monta en un resorte helicoidal 255 de modo que el electrodo interno 175 empuja contra el contacto interno 250 para comprimir el resorte helicoidal 255, que ayuda así a asegurar un buen contacto eléctrico cuando el cartomizador 30 se conecta a la unidad de control 20.
El conector del cartomizador está provisto con dos orejetas o pestañas 180A, 180B, que se extienden en direcciones opuestas alejándose del eje longitudinal del cigarrillo electrónico. Estas pestañas se utilizan para proporcionar un ajuste de bayoneta para conectar el cartomizador 30 a la unidad de control 20. Se apreciará que otras realizaciones pueden usar una forma diferente de conexión entre la unidad de control 20 y el cartomizador 30, tal como un ajuste a presión o una conexión por husillo.
Como se mencionó anteriormente, el cartomizador 30 se desecha generalmente una vez que se ha agotado el depósito de líquido 170 y se adquiere e instala un nuevo cartomizador. Por el contrario, la unidad de control 20 es reutilizable con una sucesión de cartomizadores. Por consiguiente, es particularmente deseable mantener el costo del cartomizador relativamente bajo. Un enfoque para hacer esto ha sido construir un dispositivo de tres partes, en base a (i) una unidad de control, (ii) un componente vaporizador y (iii) un depósito de líquido. En este dispositivo de tres partes, solo la parte final, el depósito de líquido, es desechable, mientras que la unidad de control y el vaporizador son ambos reutilizables. Sin embargo, tener un dispositivo de tres partes puede aumentar la complejidad, tanto en términos de fabricación como de operación del usuario. Además, puede resultar difícil en un dispositivo de 3 partes de este tipo proporcionar una disposición de mecha del tipo que se muestra en la Figura 3 para transportar líquido desde el depósito hasta el calentador.
Otro enfoque es hacer que el cartomizador 30 se pueda volver a llenar, de modo que ya no sea desechable. Sin embargo, hacer que un cartomizador se pueda volver a llenar trae problemas potenciales, por ejemplo, un usuario puede intentar volver a llenar el cartomizador con un líquido inapropiado (uno no proporcionado por el proveedor del cigarrillo electrónico). Existe el riesgo de que este líquido inapropiado pueda resultar en una experiencia de consumidor de baja calidad y/o pueda ser potencialmente peligroso, ya sea al causar daño al cigarrillo electrónico en sí mismo o posiblemente al crear vapores tóxicos.
Por consiguiente, los enfoques existentes para reducir el coste de un componente desechable (o para evitar la necesidad de dicho componente desechable) han encontrado sólo éxito limitado.
El documento GB 2504732 divulga un conjunto para evaporar un fluido volátil, comprendiendo el conjunto un dispositivo y una recarga que son separables entre sí; en el que el dispositivo comprende un elemento perforador y una bobina de inducción magnética configurada para funcionar con una corriente alterna que pasa a través del mismo a una frecuencia de entre 20 KHz y 500 KHz. La recarga comprende un depósito para el fluido volátil con una tapa perforable sellable y un susceptor magnético dispuesto para calentar el material predominantemente por histéresis magnética cuando dicha corriente alterna pasa a través de la bobina de inducción. El susceptor magnético tiene una coercitividad de 50 amperios/metro (HC) a 1500 amperios/metro (HC) y puede incrustarse dentro del depósito.
Sumario
La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.
Varias realizaciones de la invención proporcionan un sistema electrónico de suministro de vapor que tiene un eje longitudinal. El sistema electrónico de suministro de vapor comprende una unidad de control y al menos un cartucho configurado para acoplarse y desacoplarse de la unidad de control sustancialmente a lo largo de dicho eje longitudinal. Al menos un cartucho incluye un depósito de líquido a vaporizar. El sistema electrónico de suministro de vapor comprende además un conjunto de calentamiento por inducción que comprende al menos una bobina de accionamiento y una pluralidad de elementos calentadores. Los elementos calentadores se ubican en al menos un cartucho para vaporizar dicho líquido en un flujo de aire provocado por la inhalación del usuario. Al menos un cartucho se configura para alimentar líquido desde el depósito a los elementos calentadores para su vaporización. Al menos un cartucho se ubica, cuando se acopla con la unidad de control, de manera que los elementos calentadores están dentro de al menos una bobina de accionamiento. El sistema electrónico de suministro de vapor se configura para soportar la activación selectiva de diferentes elementos calentadores de la pluralidad de elementos calentadores.
El enfoque descrito en la presente memoria no se restringe a implementaciones específicas tales como las que se establecen a continuación, sino que incluye y contempla cualquier combinación apropiada de características presentadas en la presente memoria. Por ejemplo, se puede proporcionar un sistema electrónico de suministro de vapor de acuerdo con el enfoque descrito en la presente memoria que incluye cualquiera o más de las diversas características descritas a continuación, según sea apropiado.
Breve descripción de los dibujos
El presente enfoque se describirá ahora en detalle a modo de ejemplo solo con referencia a los siguientes dibujos: La Figura 1 es un diagrama esquemático (despiezado) que ilustra un ejemplo de un cigarrillo electrónico conocido.
La Figura 2 es un diagrama esquemático de la unidad de control del cigarrillo electrónico de la Figura 1.
La Figura 3 es un diagrama esquemático del cartomizador del cigarrillo electrónico de la Figura 1.
La Figura 4 es un diagrama esquemático que ilustra un cigarrillo electrónico, que muestra la unidad de control ensamblada con el cartucho (arriba), la unidad de control sola (centro) y el cartucho solo (abajo).
Las Figuras 5 y 6 son diagramas esquemáticos que ilustran los respectivos cigarrillos electrónicos, cada uno de los cuales tiene ciertas diferencias con el cigarrillo electrónico de la Figura 4.
La Figura 7 es un diagrama esquemático de un ejemplo de electrónica de control para un cigarrillo electrónico tal como se muestra en las Figuras 4, 5 y 6.
Las Figuras 7A, 7B y 7C son diagramas esquemáticos de parte de ejemplo de la electrónica de control para un cigarrillo electrónico tal como se muestra en la Figura 6.
Obsérvese que los dibujos anteriores muestran dispositivos y componentes de los mismos que son útiles para comprender la invención reivindicada, pero que no están necesariamente dentro del ámbito de la invención reivindicada.
Descripción detallada
La Figura 4 es un diagrama esquemático que ilustra un cigarrillo electrónico 410 (tenga en cuenta que el término cigarrillo electrónico se usa en la presente memoria de manera intercambiable con otros términos similares, tales como sistema electrónico de suministro de vapor, sistema de suministro de aerosol electrónico, etc.). El cigarrillo electrónico 410 incluye una unidad de control 420 y un cartucho 430. La Figura 4 muestra la unidad de control 420 ensamblada con el cartucho 430 (arriba), la unidad de control por sí misma (centro) y el cartucho por sí mismo (abajo). Tenga en cuenta que, para mayor claridad, se omiten varios detalles de implementación (por ejemplo, tal como cableado interno, etc.).
Como se muestra en la Figura 4, el cigarrillo electrónico 410 tiene una forma generalmente cilíndrica con un eje longitudinal central (indicado como LA, mostrado en línea discontinua). Nótese que la sección transversal a través del cilindro, es decir, en un plano perpendicular a la línea LA, puede ser circular, elíptica, cuadrada, rectangular, hexagonal o alguna otra forma regular o irregular según se desee. El perfil general y la forma (factor de forma) del cigarrillo electrónico 410 es (o se puede disponer que sea) el mismo o muy similar al del cigarrillo electrónico 10 como se muestra en las Figuras 1-3. Esta coherencia puede ser útil por varias razones, tal como la posibilidad de compartir componentes y empaques, la aceptación del usuario y la facilidad de operación, el reconocimiento de marca, etc.
La boquilla 435 se ubica en un extremo del cartucho 430, mientras que el extremo opuesto del cigarrillo electrónico 410 (con respecto al eje longitudinal) se indica como el extremo 424 de la punta. El extremo del cartucho 430 que es longitudinalmente opuesto a la boquilla 435 se indica con el número de referencia 431, mientras que el extremo de la unidad de control 420 que es longitudinalmente opuesto al extremo de la punta 424 se indica con el número de referencia 421.
El cartucho 430 puede acoplarse y desacoplarse de la unidad de control 420 mediante un movimiento a lo largo del eje longitudinal. Más particularmente, el extremo 431 del cartucho puede acoplarse y desacoplarse del extremo de la unidad de control 421. En consecuencia, los extremos 421 y 431 se denominarán como el extremo de acoplamiento de la unidad de control y el extremo de acoplamiento del cartucho, respectivamente.
La unidad de control 420 incluye una batería 411 y una placa de circuito 415 para proporcionar funcionalidad de control para el cigarrillo electrónico, por ejemplo, mediante la provisión de un controlador, procesador, ASIC o una forma similar de chip de control. La batería es típicamente de forma cilíndrica y tiene un eje central que se encuentra a lo largo, o al menos cerca, del eje longitudinal LA del cigarrillo electrónico. En la Figura 4, la placa de circuito 415 se muestra separada longitudinalmente de la batería 411, en la dirección opuesta al cartucho 430. Sin embargo, el experto conocerá otras ubicaciones para la placa de circuito 415, por ejemplo, puede estar en el extremo opuesto de la batería. Una posibilidad adicional es que la placa de circuito 415 se encuentre a lo largo del lado de la batería, por ejemplo, con el cigarrillo electrónico 410 que tiene una sección transversal rectangular, la placa de circuito ubicada junto a una pared exterior del cigarrillo electrónico y la batería 411 luego ligeramente desplazado hacia la pared exterior opuesta del cigarrillo electrónico 410. Tenga en cuenta también que la funcionalidad proporcionada por la placa de circuito 415 (como se describe con más detalle a continuación) se puede dividir en varias placas de circuito y/o en dispositivos que no se montan en una PCB, y estos dispositivos y/o PCB adicionales pueden ubicarse según corresponda dentro del cigarrillo electrónico 410.
La batería o celda 411 es generalmente recargable y pueden soportarse uno o más mecanismos de recarga. Por ejemplo, se puede proporcionar una conexión de carga (no mostrada en la Figura 4) en el extremo de la punta 424, y/o el extremo de acoplamiento 421, y/o a lo largo del lado del cigarrillo electrónico. Además, el cigarrillo electrónico 410 puede soportar la recarga por inducción de la batería 411, además de (o en lugar de) la recarga mediante una o más conexiones o enchufes de recarga.
La unidad de control 420 incluye una porción de tubo 440, que se extiende a lo largo del eje longitudinal LA alejándose del extremo de acoplamiento 421 de la unidad de control. La porción de tubo 440 se define en el exterior por la pared exterior 442, que generalmente puede ser parte de la pared exterior total o carcasa de la unidad de control 420, y en el interior por la pared interior 424. Una cavidad 426 se forma por la pared interior 424 de la porción de tubo y el extremo de acoplamiento 421 de la unidad de control 420. Esta cavidad 426 puede recibir y acomodar al menos parte de un cartucho 430 cuando se acopla con la unidad de control (como se muestra en el dibujo superior de la Figura 4).
La pared interior 424 y la pared exterior 442 de la porción de tubo definen un espacio anular que se forma alrededor del eje longitudinal LA. Una bobina (de accionamiento o de trabajo) 450 se ubica dentro de este espacio anular, estando el eje central de la bobina sustancialmente alineado con el eje longitudinal LA del cigarrillo electrónico 410. La bobina 450 se conecta eléctricamente a la batería 411 y la placa de circuito 415, que proporcionan potencia y control a la bobina, de modo que, en funcionamiento, la bobina 450 puede proporcionar calentamiento por inducción al cartucho 430.
El cartucho incluye un depósito 470 que contiene una formulación líquida (que normalmente incluye nicotina). El depósito comprende una región sustancialmente anular del cartucho, formada entre una pared exterior 476 del cartucho y un tubo interior o pared 472 del cartucho, ambos sustancialmente alineados con el eje longitudinal LA del cigarrillo electrónico 410. La formulación líquida puede mantenerse libre dentro del depósito 470 o, alternativamente, el depósito 470 puede incorporarse en alguna estructura o material, por ejemplo, una esponja, para ayudar a retener el líquido dentro del depósito.
La pared exterior 476 tiene una porción 476A de sección transversal reducida. Esto permite que esta porción 476A del cartucho sea recibida en la cavidad 426 en la unidad de control para acoplar el cartucho 430 con la unidad de control 420. El resto de la pared exterior tiene una sección transversal mayor para proporcionar un mayor espacio dentro del depósito 470, y también para proporcionar una superficie exterior continua para el cigarrillo electrónico, es decir, la pared del cartucho 476 se nivela sustancialmente con la pared exterior 442 de la porción de tubo 440 de la unidad de control 420. Sin embargo, se apreciará que otras implementaciones del cigarrillo electrónico 410 pueden tener una superficie exterior más compleja/estructurada (en comparación con la superficie exterior lisa mostrada en la Figura 4).
El interior del tubo interior 472 define un conducto 461 que se extiende, en una dirección de flujo de aire, desde la entrada de aire 461A (ubicada en el extremo 431 del cartucho que se acopla a la unidad de control) hasta la salida de aire 461B, que se proporciona por el boquilla 435. Ubicados dentro del conducto central 461, y por tanto dentro del flujo de aire a través del cartucho, están el calentador 455 y la mecha 454. Como puede verse en la Figura 4, el calentador 455 se ubica aproximadamente en el centro de la bobina de accionamiento 450. En particular, la ubicación del calentador 455 a lo largo del eje longitudinal se puede controlar haciendo que el escalón al comienzo de la porción 476A de sección transversal reducida para el cartucho 430 se apoye contra el extremo (más cercano a la boquilla 435) de la porción de tubo 440 de la unidad de control 420 (como se muestra en el diagrama superior de la Figura 4).
El calentador 455 se hace de un material metálico para permitir su uso como un susceptor (o pieza de trabajo) en un conjunto de calentamiento por inducción. Más particularmente, el conjunto de calentamiento por inducción comprende la bobina de accionamiento (trabajo) 450, que produce un campo magnético que tiene variaciones de alta frecuencia (cuando se alimenta y controla adecuadamente por la batería 411 y el controlador en el PCB 415). Este campo magnético es más fuerte en el centro de la bobina, es decir, dentro de la cavidad 426, donde se ubica el calentador 455. El campo magnético cambiante induce corrientes parásitas en el calentador conductor 455, provocando así un calentamiento resistivo dentro del elemento calentador 455. Tenga en cuenta que la alta frecuencia de las variaciones en el campo magnético hace que las corrientes parásitas se limiten a la superficie del elemento calentador (a través del efecto piel), aumentando así la resistencia efectiva del elemento calentador y, por tanto, el efecto calentador resultante.
Además, el elemento calentador 455 se selecciona generalmente para que sea un material magnético que tenga una alta permeabilidad, tal como acero (ferroso) (en lugar de simplemente un material conductor). En este caso, las pérdidas resistivas debidas a las corrientes parásitas se complementan con pérdidas por histéresis magnética (provocadas por la inversión repetida de los dominios magnéticos) para proporcionar una transferencia de potencia más eficiente desde la bobina de accionamiento 450 al elemento calentador 455.
El calentador se rodea al menos parcialmente por la mecha 454. La mecha sirve para transportar líquido desde el depósito 470 al calentador 455 para su vaporización. La mecha puede estar hecha de cualquier material adecuado, por ejemplo, un material fibroso resistente al calor y típicamente se extiende desde el conducto 461 a través de orificios en el tubo interior 472 para acceder al depósito 470. La mecha 454 se dispone para suministrar líquido al calentador 455 de una manera controlada, de manera que la mecha evita que el líquido se filtre libremente desde el depósito al conducto 461 (esta retención de líquido también puede ser asistida por tener un material adecuado dentro del propio depósito). En cambio, la mecha 454 retiene el líquido dentro del depósito 470, y en la propia mecha 454, hasta que se activa el calentador 455, después de lo cual el líquido retenido por la mecha 454 se vaporiza en el flujo de aire y, por lo tanto, viaja a lo largo del conducto 461 para salir a través de la boquilla 435. A continuación, la mecha 454 extrae más líquido desde el depósito 470 y el procedimiento se repite con vaporizaciones (e inhalaciones) subsiguientes hasta que se agota el cartucho.
Aunque la mecha 454 se muestra en la Figura 4 como separada de (aunque abarcando) el elemento calentador 455, en algunas implementaciones, el elemento calentador 455 y la mecha 454 pueden combinarse juntos en un solo componente, tal como un elemento calentador hecho de poros, un material de acero fibroso que también puede actuar como mecha 454 (así como también un calentador). Además, aunque la mecha 454 se muestra en la Figura 4 como soporte del elemento calentador 455, en otras implementaciones, el elemento calentador 455 puede estar provisto de soportes separados, por ejemplo, al ser montado en el interior del tubo 472 (en lugar de o además de estar soportado por el elemento calentador).
El calentador 455 puede ser sustancialmente plano y perpendicular al eje central de la bobina 450 y al eje longitudinal LA del cigarrillo electrónico, ya que la inducción se produce principalmente en este plano. Aunque la Figura 4 muestra el calentador 455 y la mecha 454 extendiéndose a través de todo el diámetro del tubo interior 472, típicamente el calentador 455 y la mecha 454 no cubrirán toda la sección transversal del conducto de aire 461. En cambio, se proporciona típicamente espacio para permitir que el aire fluya a través del tubo interior desde la entrada 461A y alrededor del calentador 455 y la mecha 454 para recoger el vapor producido por el calentador. Por ejemplo, cuando se ve a lo largo del eje longitudinal LA, el calentador y la mecha pueden tener una configuración en "O" con un orificio central (no mostrado en la Figura 4) para permitir el flujo de aire a lo largo del conducto 461. Son posibles muchas otras configuraciones, tal como que el calentador tenga una configuración "Y" o "X". (Tenga en cuenta que en tales implementaciones, los brazos de la "Y" o "X" serían relativamente anchos para proporcionar una mejor inducción).
Aunque la Figura 4 muestra el extremo de acoplamiento 431 del cartucho que cubre la entrada de aire 461A, este extremo del cartomizador puede estar provisto de uno o más orificios (no mostrados en la Figura 4) para permitir que la entrada de aire deseada se introduzca en el conducto 461. Obsérvese también que en la configuración mostrada en la Figura 4, hay un pequeño espacio 422 entre el extremo de acoplamiento 431 del cartucho 430 y el extremo de acoplamiento 421 correspondiente de la unidad de control. Se puede extraer aire de este espacio 422 a través de la entrada de aire 461A.
El cigarrillo electrónico puede proporcionar una o más rutas para permitir que el aire entre inicialmente en el espacio 422. Por ejemplo, puede haber suficiente espacio entre la pared exterior 476A del cartucho y la pared interior 444 de la porción de tubo 440 para permitir que el aire viaje hacia el espacio 422. Tal espaciamiento puede surgir naturalmente si el cartucho no encaja bien en la cavidad 426. Alternativamente, se pueden proporcionar uno o más canales de aire como pequeñas ranuras a lo largo de una o ambas paredes para soportar este flujo de aire. Otra posibilidad es que la carcasa de la unidad de control 420 esté provista de uno o más orificios, en primer lugar para permitir que se introduzca aire en la unidad de control y luego pase desde la unidad de control al espacio 422. Por ejemplo, los orificios para la entrada de aire en la unidad de control podrían colocarse como se indica en la Figura 4 por las flechas 428A y 428B, y el extremo de acoplamiento 421 podría tener uno o más orificios (no mostrados en la Figura 4) para que pase el aire desde la unidad de control 420 al espacio 422 (y desde allí al cartucho 430). En otras implementaciones, se puede omitir el espacio 422 y el flujo de aire puede, por ejemplo, pasar directamente desde la unidad de control 420 a través de la entrada de aire 461A al cartucho 430.
El cigarrillo electrónico puede estar provisto de uno o más mecanismos de activación para el conjunto de calentador de inducción, es decir, para activar el funcionamiento de la bobina de accionamiento 450 para calentar el elemento de calentamiento 455. Un posible mecanismo de activación es proporcionar un botón 429 en la unidad de control, que un usuario puede presionar para activar el calentador. Este botón puede ser un dispositivo mecánico, un panel sensible al tacto, un control deslizante, etc. El calentador puede permanecer activado mientras el usuario continúe presionando o accionando positivamente el botón 429, sujeto a un tiempo máximo de activación apropiado para una sola calada del cigarrillo electrónico (típicamente unos pocos segundos). Si se alcanza este tiempo máximo de activación, el controlador puede desactivar automáticamente el calentador de inducción para evitar el sobrecalentamiento. El controlador también puede imponer un intervalo mínimo (de nuevo, típicamente durante unos segundos) entre activaciones sucesivas.
El conjunto de calentador de inducción también puede activarse por el flujo de aire causado por la inhalación del usuario. En particular, la unidad de control 420 puede estar provista de un sensor de flujo de aire para detectar un flujo de aire (o caída de presión) provocada por una inhalación. El sensor de flujo de aire puede entonces notificar al controlador de esta detección, y el calentador de inducción se activa en consecuencia. El calentador de inducción puede permanecer activado mientras se detecte el flujo de aire, sujeto de nuevo a un tiempo máximo de activación como el anterior (y normalmente también a un intervalo mínimo entre bocanadas).
Se puede usar la activación del flujo de aire del calentador en lugar de proporcionar el botón 429 (que por lo tanto podría omitirse), o alternativamente, el cigarrillo electrónico puede requerir una activación dual para funcionar, es decir, tanto la detección del flujo de aire como la presión del botón 429. Este requisito de activación dual puede ayudar a brindar una protección contra la activación involuntaria del cigarrillo electrónico.
Se apreciará que el uso de un sensor de flujo de aire generalmente implica un flujo de aire que pasa a través de la unidad de control al inhalar, lo que es susceptible de detección (incluso si este flujo de aire solo proporciona una parte del flujo de aire que el usuario finalmente inhala). Si dicho flujo de aire no pasa a través de la unidad de control al inhalar, entonces el botón 429 puede usarse para la activación, aunque también podría ser posible proporcionar un sensor de flujo de aire para detectar un flujo de aire que pasa a través de una superficie de (en lugar de a través de) la unidad de control 420.
Hay varias maneras en las que el cartucho puede retenerse dentro de la unidad de control. Por ejemplo, la pared interior 444 de la porción de tubo 440 de la unidad de control 420 y la pared exterior de sección transversal reducida 476A pueden estar provistas cada una de un husillo (no mostrada en la Figura 4) para acoplamiento mutuo. También se pueden utilizar otras formas de acoplamiento mecánico, tal como un encaje a presión, un mecanismo de enganche (quizás con un botón de liberación o similar). Además, la unidad de control puede estar provista de componentes adicionales para proporcionar un mecanismo de sujeción, tal como se describe a continuación.
En términos generales, la unión del cartucho 430 a la unidad de control 420 para el cigarrillo electrónico 410 de la Figura 4 es más simple que en el caso del cigarrillo electrónico 10 mostrado en las Figuras 1-3. En particular, el uso de calentamiento por inducción para el cigarrillo electrónico 410 permite que la conexión entre el cartucho 430 y la unidad de control 420 sea solo mecánica, en lugar de tener que proporcionar también una conexión eléctrica con cableado a un calentador resistivo. En consecuencia, la conexión mecánica puede implementarse, si así se desea, mediante el uso de una moldura de plástico apropiada para la carcasa del cartucho y la unidad de control; por el contrario, en el cigarrillo electrónico 10 de las Figuras 1-3, las carcasas del cartomizador y la unidad de control tienen que estar unidas de alguna manera a un conector metálico. Además, el conector del cigarrillo electrónico 10 de las Figuras 1-3 tiene que estar hecho de una manera relativamente precisa para asegurar una conexión eléctrica confiable y de baja resistencia de contacto entre la unidad de control y el cartomizador. Por el contrario, las tolerancias de fabricación para la conexión puramente mecánica entre el cartucho 430 y la unidad de control 420 del cigarrillo electrónico 410 son generalmente mayores. Todos estos factores ayudan a simplificar la producción del cartucho y, por lo tanto, a reducir el costo de este componente desechable (consumible).
Además, el calentamiento resistivo convencional a menudo utiliza una bobina de calentamiento metálica que rodea una mecha fibrosa, sin embargo, es relativamente difícil automatizar la fabricación de tal estructura. Por el contrario, un elemento de calentamiento inductivo 455 típicamente en base a alguna forma de disco metálico (u otro componente sustancialmente plano), que es una estructura más fácil de integrar en un procedimiento de fabricación automatizado. Esto nuevamente ayuda a reducir el costo de producción del cartucho desechable 430.
Otro beneficio del calentamiento inductivo es que los cigarrillos electrónicos convencionales pueden usar soldadura para unir cables de suministro de potencia a una bobina calentadora resistiva. Sin embargo, existe cierta preocupación de que el calor de la bobina durante el funcionamiento de dicho cigarrillo electrónico pueda volatilizar componentes indeseables de la soldadura, que luego serían inhalados por un usuario. Por el contrario, no hay cables para unir al elemento calentador inductivo 455 y, por lo tanto, se puede evitar el uso de soldadura dentro del cartucho. También, una bobina calentadora resistiva como en un cigarrillo electrónico convencional generalmente comprende un alambre de diámetro relativamente pequeño (para aumentar la resistencia y por lo tanto el efecto de calentamiento). Sin embargo, un cable tan delgado es relativamente delicado y, por lo tanto, puede ser susceptible a daños, ya sea por algún maltrato mecánico y/o potencialmente por sobrecalentamiento local y luego derretimiento. Por el contrario, un elemento calentador en forma de disco 455 que se usa para el calentamiento por inducción es generalmente más robusto contra tal daño.
Las Figuras 5 y 6 son diagramas esquemáticos que ilustran otros cigarrillos electrónicos de ejemplo. Para evitar la repetición, los aspectos de las Figuras 5 y 6 que son generalmente los mismos que se muestran en la Figura 4 no se describirán nuevamente, excepto cuando sea relevante para explicar las características particulares de las Figuras 5 y 6. Tenga en cuenta también que los números de referencia que tienen los mismos dos últimos dígitos generalmente denotan componentes iguales o similares (o correspondientes) en las Figuras 4 a 6 (con el primer dígito en el número de referencia correspondiente a la Figura que contiene ese número de referencia).
En el cigarrillo electrónico que se muestra en la Figura 5, la unidad de control 520 es muy similar a la unidad de control 420 que se muestra en la Figura 4, sin embargo, la estructura interna del cartucho 530 es algo diferente de la estructura interna del cartucho 430 que se muestra en la Figura. 4. Por lo tanto, en lugar de tener un paso de flujo de aire central, como para el cigarrillo electrónico 410 de la Figura 4, en el que el depósito de líquido 470 rodea el paso de flujo de aire central 461, en el cigarrillo electrónico 510 de la Figura 5, el conducto de aire 561 se desplaza desde el eje longitudinal central (LA) del cartucho. En particular, el cartucho 530 contiene una pared interna 572 que separa el espacio interno del cartucho 530 en dos porciones. Una primera porción, definida por la pared interna 572 y una parte de la pared externa 576, proporciona una cámara para contener el depósito 570 de formulación líquida. Una segunda porción, definida por la pared interna 572 y una parte opuesta de la pared externa 576, define el paso de aire 561 a través del cigarrillo electrónico 510.
Además, el cigarrillo electrónico 510 no tiene una mecha, sino que se basa en un elemento calentador poroso 555 para actuar tanto como elemento calentador (susceptor) y como mecha para controlar el flujo de líquido fuera del depósito 570. El elemento calentador poroso puede estar hecho, por ejemplo, de un material formado a partir de sinterizar o unir de otra manera fibras de acero.
El elemento calentador 555 se ubica en el extremo del depósito 570 opuesto a la boquilla 535 del cartucho, y puede formar parte o toda la pared de la cámara del depósito en este extremo. Una cara del elemento calentador está en contacto con el líquido en el depósito 570, mientras que la cara opuesta del elemento calentador 555 se expone a una región de flujo de aire 538 que puede considerarse parte del conducto de aire 561. En particular, esta región de flujo de aire 538 se ubica entre el elemento calentador 555 y el extremo de acoplamiento 531 del cartucho 530.
Cuando un usuario inhala en la boquilla 435, se introduce aire en la región 538 a través del extremo de acoplamiento 531 del cartucho 530 desde el espacio 522 (de manera similar a la descrita para el cigarrillo electrónico 410 de la Figura 4). En respuesta al flujo de aire (y/o en respuesta a que el usuario presione el botón 529), la bobina 550 se activa para suministrar potencia al calentador 555, que por lo tanto produce un vapor del líquido en el depósito 570. A continuación, este vapor se introduce en el flujo de aire provocado por la inhalación y se desplaza a lo largo del conducto 561 (como indican las flechas) y sale a través de la boquilla 535.
En el cigarrillo electrónico mostrado en la Figura 6, la unidad de control 620 es muy similar a la unidad de control 420 mostrada en la Figura 4, pero ahora aloja dos cartuchos (más pequeños) 630A y 630B. Cada uno de estos cartuchos tiene una estructura análoga a la porción de sección transversal reducida 476A del cartucho 420 de la Figura 4. Sin embargo, la extensión longitudinal de cada uno de los cartuchos 630A y 630B es solo la mitad de la porción de sección transversal reducida 476A del cartucho 420 en la Figura 4, lo que permite contener dos cartuchos dentro de la región del cigarrillo electrónico 610 correspondiente a la cavidad 426 en el cigarrillo electrónico 410, como se muestra en la Figura 4. Además, el extremo de acoplamiento 621 de la unidad de control 620 puede estar provisto, por ejemplo, con uno o más puntales o pestañas (no mostrados en la Figura 6) que mantienen los cartuchos 630A, 630B en la posición mostrada en la Figura 6 (en lugar de cerrarse la región de vacío 622).
En el cigarrillo electrónico 610, la boquilla 635 puede considerarse parte de la unidad de control 620. En particular, la boquilla 635 puede proporcionarse como una tapa o capuchón removible, que puede enroscarse o sujetarse sobre y quitar el resto de la unidad de control 620 (o puede usarse cualquier otro mecanismo de sujeción apropiado). El capuchón de la boquilla 635 se quita del resto de la unidad de control 635 para insertar un cartucho nuevo o para quitar un cartucho viejo, y luego se fija de nuevo a la unidad de control para su uso con el cigarrillo electrónico 610.
El funcionamiento de los cartuchos individuales 630A, 630B en el cigarrillo electrónico 610 es similar al funcionamiento del cartucho 430 en el cigarrillo electrónico 410, en el que cada cartucho incluye una mecha 654A, 654B que se extiende dentro del respectivo depósito 670A, 670B. Además, cada cartucho 630A, 630B incluye un elemento calentador, 655A, 655B, alojado en una mecha respectiva, 654A, 654B, y puede ser energizado por una bobina respectiva 650A, 650B proporcionada en la unidad de control 620. Los calentadores 655A, 655B vaporizan líquido en un conducto común 661 que pasa a través de ambos cartuchos 630A, 630B y sale a través de la boquilla 635.
Los diferentes cartuchos 630A, 630B se pueden usar, por ejemplo, para proporcionar diferentes sabores al cigarrillo electrónico 610. Además, aunque el cigarrillo electrónico 610 se muestra acomodando dos cartuchos, se apreciará que algunos dispositivos pueden acomodar un mayor número de cartuchos. Además, aunque los cartuchos 630A y 630B son del mismo tamaño entre sí, algunos dispositivos pueden alojar cartuchos de diferentes tamaños. Por ejemplo, un cigarrillo electrónico puede acomodar un cartucho más grande que tenga un líquido a base de nicotina y uno o más cartuchos pequeños para proporcionar sabor u otros aditivos según se desee.
En algunos casos, el cigarrillo electrónico 610 puede acomodar (y funcionar con) un número variable de cartuchos. Por ejemplo, puede haber un resorte u otro dispositivo elástico montado en el extremo de acoplamiento de la unidad de control 621, que intenta extenderse a lo largo del eje longitudinal hacia la boquilla 635. Si se retira uno de los cartuchos que se muestran en la Figura 6, este resorte ayudaría a asegurar que el cartucho o cartuchos restantes se sujeten firmemente contra la boquilla para un funcionamiento confiable.
Si un cigarrillo electrónico tiene varios cartuchos, una opción es que todos se activen mediante una sola bobina que se extienda a lo largo de la extensión longitudinal de todos los cartuchos. Alternativamente, puede haber una bobina individual 650A, 650B para cada cartucho respectivo 630A, 630B, como se ilustra en la Figura 6. Una posibilidad adicional es que diferentes porciones de una única bobina puedan activarse selectivamente para imitar (emular) la presencia de múltiples bobinas.
Si un cigarrillo electrónico tiene múltiples bobinas para cartuchos respectivos (ya sean bobinas realmente separadas o emuladas por diferentes secciones de una sola bobina más grande), entonces la activación del cigarrillo electrónico (tal como por la detección del flujo de aire de una inhalación y/o por un usuario que presiona un botón) puede energizar todas las bobinas. Sin embargo, los cigarrillos electrónicos 410, 510, 610 soportan la activación selectiva de múltiples bobinas, por lo que un usuario puede elegir o especificar qué bobina(s) activar. Por ejemplo, el cigarrillo electrónico 610 puede tener un modo o ajuste de usuario en el que, en respuesta a una activación, solo se energiza la bobina 650A, pero no la bobina 650B. Esto produciría entonces un vapor en base a la formulación líquida en la bobina 650A, pero no en la bobina 650B. Esto permitiría a un usuario una mayor flexibilidad en el funcionamiento del cigarrillo electrónico 610, en términos del vapor proporcionado para cualquier inhalación dada (pero sin que el usuario tenga que quitar o insertar físicamente diferentes cartuchos solo para esa inhalación particular).
Se apreciará que las diversas implementaciones de los cigarrillos electrónicos 410, 510 y 610 mostradas en las Figuras 4-6 se proporcionan sólo como ejemplos y no se pretende que sean exhaustivas. Por ejemplo, el diseño de cartucho que se muestra en la Figura 5 podría incorporarse en un dispositivo de cartuchos múltiples tal como se muestra en la Figura 6. El experto en la materia será consciente de muchas otras variaciones que se pueden lograr, por ejemplo, mezclando y haciendo coincidir diferentes características de diferentes implementaciones, y más generalmente mediante la adición, reemplazo y/o eliminación de las características según sea apropiado.
La Figura 7 es un diagrama esquemático de un ejemplo de los principales componentes electrónicos de los cigarrillos electrónicos 410, 510, 610 de las Figuras 4-6. El elemento calentador 455, que se ubica en el cartucho 430, puede comprender cualquier estructura adecuada, o combinación de estructuras, para calentamiento inductivo. Los elementos restantes mostrados en la Figura 7 se ubican en la unidad de control 420. Se apreciará que dado que la unidad de control 420 es un dispositivo reutilizable (a diferencia del cartucho 430 que es desechable o consumible), es aceptable incurrir en costos únicos en relación con la producción de la unidad de control que no será aceptable como costos repetidos en relación con la producción del cartucho. Los componentes de la unidad de control 420 pueden montarse en la placa de circuito 415, o pueden alojarse por separado en la unidad de control 420 para funcionar junto con la placa de circuito 415 (si se proporciona), pero sin estar físicamente montados en la propia placa de circuito.
Como se muestra en la Figura 7, la unidad de control incluye una batería recargable 411, que se vincula a un conector de recarga o toma 725, tal como una interfaz micro-USB. Este conector 725 soporta la recarga de la batería 411. Alternativamente, o adicionalmente, la unidad de control también puede soportar la recarga de la batería 411 mediante una conexión inalámbrica (tal como carga por inducción).
La unidad de control 420 incluye además un controlador 715 (tal como un procesador o un circuito integrado específico de aplicación, ASIC), que se vincula a un sensor de presión o flujo de aire 716. El controlador puede activar el calentamiento por inducción, como se describe con más detalle a continuación, en respuesta a que el sensor 716 detecte un flujo de aire. Además, la unidad de control 420 incluye además un botón 429, que también puede usarse para activar el calentamiento por inducción, como se describió anteriormente.
La Figura 7 también muestra una interfaz de comunicaciones/usuario 718 para el cigarrillo electrónico. Esto puede comprender una o más instalaciones de acuerdo con la implementación particular. Por ejemplo, la interfaz de usuario puede incluir una o más luces y/o un altavoz para proporcionar salida al usuario, por ejemplo, para indicar un mal funcionamiento, estado de carga de la batería, etc. La interfaz 718 también puede admitir comunicaciones inalámbricas, tales como Bluetooth o comunicaciones de campo cercano (NFC), con un dispositivo externo, tales como un teléfono inteligente, una laptop, una computadora, computadora portátil, una tableta, etc. El cigarrillo electrónico puede utilizar esta interfaz de comunicaciones para enviar información tal como el estado del dispositivo, las estadísticas de uso, etc. al dispositivo externo, para que el usuario pueda acceder fácilmente a ella. La interfaz de comunicaciones también se puede utilizar para permitir que el cigarrillo electrónico reciba instrucciones, tales como ajustes de configuración introducidos por el usuario en el dispositivo externo. Por ejemplo, la interfaz de usuario 718 y el controlador 715 pueden utilizarse para indicar al cigarrillo electrónico que active selectivamente diferentes bobinas 650A, 650B (o partes de las mismas), como se describió anteriormente. En algunos casos, la interfaz de comunicaciones 718 puede utilizar la bobina de trabajo 450 para actuar como antena para comunicaciones inalámbricas.
El controlador puede implementarse mediante el uso de uno o más chips según sea apropiado. Las operaciones del controlador 715 son generalmente controladas al menos en parte por programas de software que se ejecutan en el controlador. Dichos programas de software pueden almacenarse en una memoria no volátil, tal como ROM, que puede integrarse en el propio controlador 715 o proporcionarse como un componente separado (no mostrado). El controlador 715 puede acceder a la ROM para cargar y ejecutar programas de software individuales cuando sea necesario.
El controlador controla el calentamiento inductivo del cigarrillo electrónico que determina cuándo el dispositivo está o no activado correctamente, por ejemplo, si se ha detectado una inhalación y si aún no se ha superado el período de tiempo máximo para una inhalación. Si el controlador determina que el cigarrillo electrónico debe activarse para vapear, el controlador dispone que la batería 411 suministre potencia al inversor 712. El inversor 712 se configura para convertir la salida de DC de la batería 411 en una señal de corriente alterna, generalmente de frecuencia relativamente alta, por ejemplo, 1 MHz (aunque otras frecuencias, como 5 kHz, 20 kHz, 80 kHz o 300 kHz, o cualquier rango definido por dos de estos valores, se puede utilizar en su lugar). Esta señal de AC se pasa luego desde el inversor a la bobina de trabajo 450, a través de una adaptación de impedancia adecuada (no se muestra en la Figura 7) si así se requiere.
La bobina de trabajo 450 puede integrarse en alguna forma de circuito resonante, tal como combinándola en paralelo con un capacitor (no mostrado en la Figura 7), con la salida del inversor 712 sintonizada a la frecuencia resonante de este circuito resonante. Esta resonancia hace que se genere una corriente relativamente alta en la bobina de trabajo 450, que a su vez produce un campo magnético relativamente alto en el elemento calentador 455, que provoca así un calentamiento rápido y eficaz del elemento calentador 455 para producir la salida de vapor o aerosol deseada.
La Figura 7A ilustra parte de la electrónica de control para un cigarrillo electrónico 610 que tiene múltiples bobinas de acuerdo con algunas implementaciones (mientras se omiten, para mayor claridad, aspectos de la electrónica de control que no están directamente relacionados con las múltiples bobinas). La Figura 7A muestra una fuente de potencia 782A (que normalmente corresponde a la batería 411 y el inversor 712 de la Figura 7), una configuración de interruptor 781A y las dos bobinas de trabajo 650A, 650B, cada una asociada con un elemento calentador respectivo 655A, 655B como se muestra en la Figura 6 (pero no incluido en la Figura 7A). La configuración del interruptor tiene tres salidas denominadas A, B y C en la Figura 7A. También se supone que hay una ruta de corriente entre las dos bobinas de trabajo 650A, 650B.
Para que funcione el conjunto de calentamiento por inducción, dos de cada tres de estas salidas se cierran (para permitir el flujo de corriente), mientras que la salida restante permanece abierta (para evitar el flujo de corriente). El cierre de las salidas A y C activa ambas bobinas y, por tanto, ambos elementos calentadores 655A, 655B; cierra A y activa B selectivamente solo la bobina de trabajo 650A; y al cerrar B y C se activa solo la bobina de trabajo 650B.
Aunque es posible tratar las bobinas de trabajo 650A y 650B como una sola bobina general (que se enciende o apagada juntas), la capacidad de energizar selectivamente una o ambas bobinas de trabajo 650A y 650B, tal como lo proporciona la implementación de la Figura 7, tiene una serie de ventajas, que incluyen:
a) elegir los componentes del vapor (por ejemplo, aromatizantes) para una calada determinada. Por lo tanto, la activación de la bobina de trabajo 650A produce vapor solo desde el depósito 670A; la activación de la bobina de trabajo 650B produce vapor solo del depósito 670B; y la activación de ambas bobinas de trabajo 650A, 650B produce una combinación de vapores de ambos depósitos 670A, 670B.
b) control de la cantidad de vapor para una calada determinada. Por ejemplo, si el depósito 670A y el depósito 670B de hecho contienen el mismo líquido, entonces se pueden activar ambas bobinas de trabajo 650A, 650B para producir una calada más fuerte (nivel de vapor más alto) en comparación con la activación de una sola bobina de trabajo por sí misma.
c) prolonga la vida útil de la batería (carga). Como ya se ha comentado, puede ser posible hacer funcionar el cigarrillo electrónico de la Figura 6 cuando contiene un solo cartucho, por ejemplo, 630B (en lugar de incluir también el cartucho 630A). En este caso, es más eficiente simplemente energizar la bobina de trabajo 650B correspondiente al cartucho 630B, que luego se usa para vaporizar el líquido del depósito 670B. Por el contrario, si la bobina de trabajo 650A correspondiente al cartucho (faltante) 630A no se energiza (porque este cartucho y el elemento calentador asociado 650A faltan en el cigarrillo electrónico 610), entonces esto ahorra consumo de potencia sin reducir la salida de vapor.
Aunque el cigarrillo electrónico 610 de la Figura 6 tiene un elemento calentador independiente 655A, 655B para cada bobina de trabajo respectiva 650A, 650B, en algunas implementaciones, diferentes bobinas de trabajo pueden energizar diferentes porciones de una sola pieza de trabajo o susceptor (más grande). Por consiguiente, en dicho cigarrillo electrónico, los diferentes elementos calentadores 655A, 655B pueden representar diferentes porciones del susceptor más grande, que se comparte entre diferentes bobinas de trabajo. Además (o alternativamente), las múltiples bobinas de trabajo 650A, 650B pueden representar diferentes porciones de una única bobina de excitación general, cuyas porciones individuales se pueden energizar selectivamente, como se describió anteriormente en relación con la Figura 7A.
Si los elementos calentadores múltiples se utilizan para controlar la cantidad de vapor para una calada determinada, entonces tener un número mayor de elementos calentadores, por ejemplo, más de los dos mostrados en la Figura 7A, proporcionará una mejor granularidad de control. También se apreciará que la cantidad de vapor se puede aumentar mediante el suministro de más potencia eléctrica a cada bobina de trabajo para energizar el elemento calentador correspondiente, sin embargo, existen límites en la practicidad de esto. Por ejemplo, proporcionar demasiada potencia puede resultar en una temperatura muy alta para el elemento calentador, lo que puede alterar la constitución química del vapor, así como también presentar un posible problema de seguridad.
La Figura 7B muestra otra implementación para soportar la selectividad a través de múltiples bobinas de trabajo 650A, 650B. Por lo tanto, en la Figura 7B, se supone que las bobinas de trabajo no se conectan eléctricamente entre sí, sino que cada bobina de trabajo 650A, 650B se conecta individualmente (por separado) a la fuente de potencia 782B a través de un par de conexiones independientes a través de la configuración del interruptor 781B. En particular, la bobina de trabajo 650A se vincula a la fuente de potencia 782B a través de las conexiones de interruptor A1 y A2, y la bobina de trabajo 650B se vincula a la fuente de potencia 782B a través de las conexiones de interruptor B1 y B2. Esta configuración de la Figura 7B ofrece ventajas similares a las descritas anteriormente en relación con la Figura 7A. Además, la arquitectura de la Figura 7B también se puede ampliar fácilmente para trabajar con más de dos bobinas de trabajo.
La Figura 7C muestra otra implementación para soportar la selectividad a través de múltiples bobinas de trabajo, en este caso tres bobinas de trabajo denotadas 650A, 650B y 650C. Cada bobina de trabajo se conecta directamente a una fuente de potencia respectiva 782C1, 782C2 y 782C3. La configuración de la Figura 7 puede soportar la activación selectiva de cualquier bobina de trabajo única, 650A, 650B, 650C, o de cualquier par de bobinas de trabajo al mismo tiempo, o de las tres bobinas de trabajo al mismo tiempo.
En la configuración de la Figura 7C, al menos algunas porciones de la fuente de potencia 782 pueden replicarse para cada una de las diferentes bobinas de trabajo 650. Por ejemplo, cada fuente de potencia 782C1, 782C2, 782C3 puede incluir su propio inversor, pero pueden compartir una única fuente de potencia final, tal como la batería 411. En este caso, la batería 411 puede conectarse a los inversores a través de una configuración de conmutador análoga a la mostrada en la Figura 7B (pero para corriente continua DC en lugar de corriente alterna AC). Alternativamente, cada línea de potencia respectiva desde una fuente de potencia 782 a una bobina de trabajo 650 puede estar provista de su propio interruptor individual, que puede cerrarse para activar la bobina de trabajo (o abrirse para evitar dicha activación). En esta disposición, la colección de estos conmutadores individuales a través de las diferentes líneas puede considerarse como otra forma de configuración de conmutadores.
Hay varias maneras de la gestión o control de la conmutación de las Figuras 7A-7C. En algunos casos, el usuario puede operar un interruptor mecánico o físico que establece directamente la configuración del interruptor. Por ejemplo, el cigarrillo electrónico 610 puede incluir un interruptor (no mostrado en la Figura 6) en la carcasa exterior, por lo que el cartucho 630A puede activarse en una configuración y el cartucho 630B puede activarse en otra configuración. Un ajuste adicional del interruptor puede permitir la activación de ambos cartuchos a la vez. Alternativamente, la unidad de control 610 puede tener un botón separado asociado con cada cartucho, y el usuario mantiene presionado el botón del cartucho deseado (o potencialmente ambos botones si ambos cartuchos deben activarse). Otra posibilidad es que pueda utilizarse un botón u otro dispositivo de entrada en el cigarrillo electrónico para seleccionar una bocanada más fuerte (y dar como resultado que se enciendan ambas o todas las bobinas de trabajo). Dicho botón también se puede usar para seleccionar la adición de un sabor, y la conmutación podría operar una bobina de trabajo asociada con ese sabor, típicamente además de una bobina de trabajo para el líquido base que contiene nicotina. El experto en la materia conocerá otras posibles implementaciones de dicha conmutación.
En algunos cigarrillos electrónicos, en lugar del control directo (por ejemplo, mecánico o físico) de la configuración del interruptor, el usuario puede establecer la configuración del interruptor a través de la interfaz de comunicación/usuario 718 mostrada en la Figura 7 (o cualquier otra instalación similar). Por ejemplo, esta interfaz puede permitir que un usuario especifique el uso de diferentes sabores o cartuchos (y/o diferentes niveles de potencia), y el controlador 715 puede entonces establecer la configuración del conmutador 781 de acuerdo con esta entrada del usuario.
Otra posibilidad es que la configuración del conmutador se pueda establecer automáticamente. Por ejemplo, el cigarrillo electrónico 610 puede evitar que se active la bobina de trabajo 650A si no hay un cartucho en la ubicación ilustrada del cartucho 630a . En otras palabras, si tal cartucho no está presente, entonces la bobina de trabajo 650A puede no activarse (ahorrando así potencia, etc.).
Hay varios mecanismos disponibles para detectar si hay un cartucho o no. Por ejemplo, la unidad de control 620 puede estar provista de un interruptor que se opera mecánicamente mediante la inserción de un cartucho en la posición relevante. Si no hay ningún cartucho en su posición, entonces el interruptor se configura de modo que la bobina de trabajo correspondiente no se energice. Otro enfoque sería que la unidad de control tuviera alguna instalación óptica o eléctrica para detectar si un cartucho se inserta o no en una posición determinada.
Tenga en cuenta que en algunos dispositivos, una vez que se ha detectado que un cartucho está en posición, la bobina de trabajo correspondiente siempre está disponible para su activación; por ejemplo, siempre se activa en respuesta a una detección de calada (inhalación). En otros dispositivos que admiten configuraciones de interruptores automáticos y controlados por el usuario, incluso si se ha detectado que un cartucho está en posición, una configuración del usuario (o similar, como se describió anteriormente) puede determinar si el cartucho está disponible para la activación o no en cualquier calada.
Aunque la electrónica de control de las Figuras 7A-7C se ha descrito en relación con el uso de múltiples cartuchos, tal como se muestra en la Figura 6, también se pueden utilizar con respecto a un solo cartucho que tiene múltiples elementos calentadores. En otras palabras, la electrónica de control es capaz de activar selectivamente uno o más de estos elementos calentadores múltiples dentro del cartucho único. Dicho enfoque aún puede ofrecer los beneficios descritos anteriormente. Por ejemplo, si el cartucho contiene varios elementos calentadores, pero solo un depósito compartido único, o varios elementos calentadores, cada uno con su propio depósito respectivo, pero todos los depósitos contienen el mismo líquido, entonces activar más o menos elementos calentadores proporciona una forma de un usuario para aumentar o disminuir la cantidad de vapor proporcionada con una sola calada. De manera similar, si un solo cartucho contiene múltiples elementos calentadores, cada uno con su propio depósito respectivo que contiene un líquido en particular, entonces la activación de diferentes elementos calentadores (o combinaciones de los mismos) proporciona una manera para que un usuario consuma selectivamente vapores para diferentes líquidos (o combinaciones de los mismos).
En algunos cigarrillos electrónicos, las diversas bobinas de trabajo y sus respectivos elementos calentadores (ya sea implementado como bobinas de trabajo y/o elementos calentadores separados, o como porciones de una bobina impulsora y/o un susceptor más grande) pueden ser todos sustancialmente iguales entre sí, para proporcionar una configuración homogénea. Alternativamente, se puede utilizar una configuración heterogénea. Por ejemplo, con referencia al cigarrillo electrónico 610 como se muestra en la Figura 6, un cartucho 630A puede estar dispuesto para calentar a una temperatura más baja que el otro cartucho 630B, y/o para proporcionar una salida más baja de vapor (mediante la proporción de menos potencia de calentamiento). Por tanto, si un cartucho 630A contiene la formulación líquida principal que contiene nicotina, mientras que el otro cartucho 630B contiene un aromatizante, puede desearse que el cartucho 630A produzca más vapor que el cartucho 630B. También, la temperatura de funcionamiento de cada elemento calentador 655 puede disponerse de acuerdo con el líquido o los líquidos a vaporizar. Por ejemplo, la temperatura de funcionamiento debe ser lo suficientemente alta como para vaporizar el líquido o los líquidos relevantes de un cartucho en particular, pero normalmente no tan alta como para descomponer químicamente (disociar) dichos líquidos.
Hay varias maneras de proporcionar diferentes características funcionales (tales como temperatura) para diferentes combinaciones de bobinas de trabajo y elementos calentadores, y de ese modo producir una configuración heterogénea como se describió anteriormente. Por ejemplo, los parámetros físicos de las bobinas de trabajo y/o los elementos calentadores pueden variarse según sea apropiado, por ejemplo, los diferentes tamaños, la geometría, los materiales, los números de vueltas de bobina, etc. Además (o alternativamente), los parámetros de funcionamiento de las bobinas de trabajo y/o los elementos calentadores pueden variarse, tal como que tienen diferentes frecuencias de AC y/o diferentes corrientes de suministro para las bobinas de trabajo.
Con el fin de abordar varios problemas y hacer avanzar la técnica, esta divulgación muestra a manera de ilustración varias realizaciones en las que se pueden poner en práctica la invención o las invenciones reivindicadas. Las ventajas y características de la divulgación son solo una muestra representativa de realizaciones, y no son exhaustivas y/o exclusivas. Se presentan únicamente para ayudar a comprender y enseñar la invención o las invenciones reivindicadas. Debe entenderse que las ventajas, las realizaciones, los ejemplos, las funciones, las características, las estructuras y/u otros aspectos de la divulgación no deben considerarse limitaciones de la divulgación tal como se define en las reivindicaciones o limitaciones sobre equivalentes a las reivindicaciones, y que se pueden utilizar otras realizaciones y se pueden realizar modificaciones sin apartarse del ámbito de las reivindicaciones. Varias realizaciones pueden comprender, consistir en, o consistir esencialmente en, de manera adecuada, varias combinaciones de los elementos, los componentes, las características, las partes, las etapas, los medios, etc. divulgados, distintos de los descritos específicamente en la presente memoria. La divulgación puede incluir otras invenciones no reivindicadas actualmente, pero que pueden reivindicarse en el futuro.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema electrónico de suministro de vapor (610) que tiene un eje longitudinal (LA) y que comprende: una unidad de control (620) y al menos un cartucho (630) configurado para acoplarse y desacoplarse de la unidad de control sustancialmente a lo largo de dicho eje longitudinal, el al menos un cartucho incluye un depósito (670) de líquido a vaporizar; y
un conjunto de calentamiento por inducción que comprende al menos una bobina de accionamiento (450) y una pluralidad de elementos calentadores (655A, 655B), en el que los elementos calentadores se ubican en al menos un cartucho para vaporizar dicho líquido, el al menos un cartucho que se configura para alimentar líquido desde el depósito a los elementos calentadores para su vaporización en un flujo de aire que provoca la inhalación del usuario, que se ubica al menos un cartucho, cuando se acopla con la unidad de control, de modo que los elementos calentadores estén dentro de al menos una bobina de accionamiento, y
en el que el sistema electrónico de suministro de vapor se configura para soportar la activación selectiva de diferentes elementos calentadores de la pluralidad de elementos calentadores.
2. El sistema electrónico de suministro de vapor de la reivindicación 1, en el que el sistema soporta la activación selectiva de cualquier elemento calentador individual de la pluralidad de elementos calentadores.
3. El sistema electrónico de suministro de vapor de la reivindicación 2, en el que el sistema soporta la activación selectiva de cualquier subconjunto de uno o más elementos calentadores individuales de la pluralidad de elementos calentadores.
4. El sistema electrónico de suministro de vapor de cualquier reivindicación anterior, en el que el sistema soporta la activación de todos los elementos calentadores de la pluralidad de elementos calentadores.
5. El sistema electrónico de suministro de vapor de cualquier reivindicación anterior, en el que la pluralidad de elementos calentadores se ubican en un cartucho.
6. El sistema electrónico de suministro de vapor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende además una pluralidad de cartuchos (630A, 630B), en el que cada cartucho contiene un elemento calentador respectivo (655A, 655B).
7. El sistema electrónico de suministro de vapor de cualquier reivindicación anterior, en el que la pluralidad de elementos calentadores corresponde a diferentes porciones de un único susceptor.
8. El sistema electrónico de suministro de vapor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que cada uno de la pluralidad de elementos calentadores es un susceptor separado.
9. El sistema electrónico de suministro de vapor de cualquier reivindicación anterior, en el que hay una bobina de accionamiento que tiene una pluralidad de porciones, cada porción correspondiente a un elemento calentador respectivo, y en el que cada uno de los elementos calentadores puede activarse selectivamente mediante la activación de la porción correspondiente de la bobina de accionamiento.
10. El sistema electrónico de suministro de vapor de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que hay una bobina de accionamiento separada (630A, 630B) correspondiente a cada elemento calentador respectivo (655A, 655B), y en el que cada uno de los elementos calentadores se puede energizar selectivamente mediante la activación de la bobina de accionamiento correspondiente.
11. El sistema electrónico de suministro de vapor de cualquier reivindicación anterior, que comprende además una configuración de interruptor (781A, 781B) ubicada entre una batería (411) en la unidad de control y al menos una bobina de activación para soportar la activación selectiva de diferentes elementos calentadores de la pluralidad de elementos calentadores y, opcionalmente, en el que un usuario puede determinar directamente el ajuste de la configuración del interruptor para realizar una activación selectiva.
12. El sistema electrónico de suministro de vapor de la reivindicación 11, en el que la unidad de control comprende además al menos uno de:
una interfaz de usuario o una interfaz de comunicaciones (718) para recibir información de configuración de un usuario, y en el que el sistema electrónico de suministro de vapor incluye además un controlador (715) para configurar la configuración del interruptor en base a la información de configuración recibida del usuario; una facilidad para establecer automáticamente la configuración del interruptor en base a la presencia o ausencia de un cartucho en la unidad de control.
13. El sistema electrónico de suministro de vapor de cualquier reivindicación anterior, en el que el conjunto de calentamiento por inducción se configura de modo que diferentes elementos calentadores tengan diferentes características de calentamiento operativas y, opcionalmente, en el que las diferentes características de calentamiento operativas sean al menos una de temperatura y potencia de calentamiento.
14. Una unidad de control (620) para su uso con un sistema electrónico de suministro de vapor (610) que tiene un eje longitudinal (LA), incluyendo el sistema electrónico de suministro de vapor una unidad de control y al menos un cartucho (630) configurado para acoplarse y desacoplarse de la unidad de control sustancialmente a lo largo de dicho eje longitudinal, incluyendo el al menos un cartucho un depósito (670) de líquido para ser vaporizado en un flujo de aire que provoca la inhalación del usuario, incluyendo la unidad de control una batería recargable (411), al menos una bobina de accionamiento (450) para energizar, mediante calentamiento inductivo, una pluralidad de elementos calentadores (655A, 655B) ubicados en al menos un cartucho para vaporizar dicho líquido cuando los elementos calentadores están dentro de al menos una bobina de accionamiento, y en el que la unidad de control se configura para soportar la activación selectiva de diferentes elementos calentadores de la pluralidad de elementos calentadores; en el que la unidad de control comprende un conector de recarga o toma (725) para soportar la recarga de la batería recargable, y/o la unidad de control se configura para soportar la recarga de la batería recargable mediante una conexión inalámbrica.
15. Un cartucho (630) para su uso con un sistema electrónico de suministro de vapor (610) que tiene un eje longitudinal (LA), incluyendo el sistema electrónico de suministro de vapor una unidad de control y al menos un cartucho configurado para acoplarse y desacoplarse de la unidad de control sustancialmente a lo largo dicho eje longitudinal, incluyendo el al menos un cartucho un conducto de flujo de aire (661) que se extiende desde una entrada de aire en un extremo del cartucho y un depósito (670) de líquido para ser vaporizado en un flujo de aire que provoca la inhalación del usuario en el conducto de flujo de aire, y una pluralidad de elementos calentadores inductivos (655A, 655B) para vaporizar dicho líquido cuando los elementos calentadores ubicados están dentro de al menos una bobina de accionamiento (450) de la unidad de control, y en el que el sistema electrónico de suministro de vapor se configura para soportar activación de diferentes elementos calentadores de la pluralidad de elementos calentadores.
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