CN109075601A - 用于气溶胶递送设备的充电器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于气溶胶递送设备的充电器。所述充电器包括壳体(302)，与所述壳体耦合的连接器(304)，以及功率供应器(306)。所述连接器可以耦合至所述壳体，并且被配置成接合控制主体(102)，所述控制主体与料筒耦合或可与料筒耦合以形成所述气溶胶递送设备。所述功率供应器可以包括所述壳体内的超级电容器，当所述连接器与所述控制主体接合时，所述超级电容器与所述功率源连接并且被配置成供电以对所述功率源再充电。所述功率源还可以包括与所述壳体耦合的光伏电池，所述光伏电池连接至所述超级电容器，并且所述超级电容器可从所述光伏电池充电。

Description

用于气溶胶递送设备的充电器
技术领域
本公开涉及诸如吸烟制品之类的气溶胶递送设备，并且更具体地涉及可利用电生成的热量来生产气溶胶的气溶胶递送设备(例如，通常被称为电子香烟的吸烟制品)。吸烟制品可配置成加热气溶胶前体，所述气溶胶前体可结合可由烟草制得或来源于烟草或以其它方式结合烟草的材料，所述前体能够形成供人消耗的可吸入物质。
背景技术
多年来已经提出许多吸烟设备作为对需要燃烧烟草以供使用的吸烟产品的改进品或替代品。那些设备中的许多设备据称已设计成提供与香烟、雪茄或烟斗相关联的感觉，但不会递送因烟草燃烧所造成的大量的不完全燃烧物和热解产物。为了这个目的，已提出了利用电能来雾化或加热挥发性材料或尝试在不燃烧烟草的情况下在很大程度上提供香烟、雪茄或烟斗的感觉的众多吸烟产品、风味产生器和药用吸入器。例如，参见在Robinson等人的美国专利No.7,726,320、以及Collett等人的美国专利No.8,881,737中所描述的背景技术中阐述的各种替代性吸烟制品、气溶胶递送设备和热生成源，这些文献通过引用结合于此。再参见，例如Bless等人的美国专利公开第2015/0216232号中的商标名称和商业来源所参考的各种类型的吸烟制品、气溶胶递送设备和电动热生成源，所述专利以引用的方式并入本文中。另外，也已经在以下专利文献中提出了各种类型的电动气溶胶和蒸汽递送设备：Sears等人的美国专利公开第2014/0096781号和Minskoff等人的美国专利公开第2014/0283859号以及Sears等人于2014年5月20日提交的美国专利申请序列第14/282,768号；Brinkley等人于2014年5月23日提交的美国专利申请序列第14/286,552号；Ampolini等人于2014年7月10日提交的美国专利申请序列第14/327,776号；以及Worm等人于2014年8月21日提交的美国专利申请序列第14/465,167号；所有这些文献通过引用结合于此。
发明内容
本公开涉及气溶胶递送设备、形成这种设备的方法，和这种设备的元件。本公开因此包括但不限于以下示例实现。
示例实现1：一种用于气溶胶递送设备的充电器，充电器包括壳体；连接器，耦合至壳体并且被配置成与控制主体接合，控制主体与料筒耦合或可与料筒耦合以形成气溶胶递送设备，料筒配备有加热元件，并且控制主体包括被配置成为加热元件提供电力的功率源，以用于激活和蒸发气溶胶前体组合物的组分；以及功率供应器，该功率供应器包括：壳体内的超级电容器，当连接器与控制主体接合时与功率源连接，并被配置成提供电力以对功率源再充电；以及耦合到壳体的光伏电池，超级电容器连接至光伏电池，并且超级电容器可以从光伏电池充电。
示例实现2：前述或任何后续示例实现的充电器或其任何组合，其中功率供应器包括多个超级电容器，多个超级电容器包括所述超级电容器并且并联连接。
示例实现3：任何前述或任何后续示例实现的充电器或其任何组合，其中，充电器还包括指示器，该指示器与超级电容器连接并且被配置为在超级电容器被充电时提供视觉指示。
示例实现4：任何前述或任何后续示例实现的充电器或其任何组合，其中，充电器还包括二极管，该二极管连接在超级电容器和光伏电池之间并且被配置成防止电流从超级电容器回流到光伏电池。
示例实现5：任何前述或任何后续示例实现的充电器或其任何组合，其中，充电器还包括连接在超级电容器和光伏电池之间的线性调节器，并且线性调节器被配置成维持对超级电容器的恒定输出电压并由此防止光伏电池对超级电容器的过充电。
示例实现6：任何前述或任何后续示例实现的充电器或其任何组合，其中，功率供应器还包括当连接器与控制主体接合时与功率源连接的辅助能量源，超级电容器和辅助能量源被配置为可切换地供电以对功率源再充电，并且在至少一个实例中，辅助能量源是薄膜固态电池。
示例实现7：任何前述或任何后续示例实现的充电器或其任何组合，其中，充电器包括分别与超级电容器和辅助能量源耦合的双向开关，并且超级电容器和辅助能量源被配置为可切换地供电包括超级电容器被配置成供电，并且充电器被配置成仅在超级电容器放电至少阈值量之后切换到辅助能量源以供电。
示例实现8：任何前述或任何后续示例实现的充电器或其任何组合，其中，辅助能量源与光伏电池连接并且可以从光伏电池充电。
示例实现9：任何前述或任何后续示例实现的充电器或其任何组合，其中，充电器还包括连接在辅助能量源和光伏电池之间的二极管或线性调节器，并且二极管或线性调节器被配置成分别防止电流从辅助能量源回流到光伏电池或者防止辅助能量源被光伏电池过充电。
示例实现10：任何前述或任何后续示例实现的充电器或其任何组合，其中，充电器还包括可与外部能量源连接的端子，超级电容器或辅助能量源可以从该外部能量源充电。
示例实现11：任何前述或任何后续示例实现的充电器或其任何组合，其中，功率源还包括可与外部能量源连接的端子，超级电容器可以从该外部能量源充电。
示例实现12：任何前述或任何后续示例实现的充电器或其任何组合，其中，充电器还包括连接在超级电容器和端子之间的线性调节器，并且线性调节器被配置成维持对超级电容器的恒定输出电压并由此防止外部能量源对超级电容器的过充电。
示例实现13：任何前述或任何后续示例实现的充电器或其任何组合，其中，充电器还包括DC-DC转换器，其连接到超级电容器，位于超级电容器和功率源之间，并且被配置为调节从超级电容器到功率源或连接到功率源并包括加热元件的电负载的放电电流。
示例实现14：任何前述或任何后续示例实现的充电器或其任何组合，其中，DC-DC转换器是可调节的，并且在至少一个实例中被配置成增加从超级电容器到功率源或连接到功率源并包括加热元件的电负载的放电电流的速率。
示例实现15：一种对气溶胶递送设备充电的方法，包括与料筒耦合或可以与料筒耦合以形成气溶胶递送设备的控制主体，该料筒配备有加热元件，并且控制主体包括功率源，该功率源被配置为向加热元件供电以激活并蒸发气溶胶前体组合物的组分，该方法包括将充电器可拆卸地耦合至控制主体，充电器包括功率供应器，并且功率供应器包括超级电容器和光伏电池，超级电容器连接到光伏电池并且可从其充电，当充电器与控制主体耦合时，超级电容器与功率源连接；并且从超级电容器供电以对功率源再充电。
示例实现16：前述或任何后续示例实现的方法或其任何组合，其中，该方法进一步包括从光伏电池向超级电容器充电，并且当超级电容器正在充电时，从与超级电容器连接的指示器提供视觉指示。
示例实现17：任何前述或任何后续示例实现的方法或其任何组合，其中，该方法还包括通过使用连接在超级电容器和光伏电池之间的二极管，防止电流从超级电容器回流到光伏电池。
示例实现18：任何前述或任何后续示例实现的方法或其任何组合，其中，该方法还包括通过使用连接在超级电容器和光伏电池之间的线性调节器，维持对超级电容器的恒定输出电压并由此防止光伏电池对超级电容器的过充电。
示例实现19：任何前述或任何后续示例实现的方法或其任何组合，其中，充电器的功率供应器还包括当充电器与控制主体耦合时与功率源连接的辅助能量源，并且供电包括从超级电容器和辅助能量源可切换地供电以对功率源再充电，并且在至少一个实例中，辅助能量源是薄膜固态电池。
示例实现20：任何前述或任何后续示例实现的方法或其任何组合，其中，充电器包括分别耦合到超级电容器和辅助能量源的双向开关，并且该方法包括：可切换地供电包括从超级电容器供电，并且仅在超级电容器放电至少阈值量之后切换到辅助能量源以供电。
通过阅读以下详细描述连同下文简要描述的附图将了解本公开的这些和其它特征、方面和优点。本公开包含阐述于本公开中的两个、三个、四个或更多个特征或元件的任何组合，而不管这类特征或元件是否在本文中所描述的特定示例实现中明确地组合或以其它方式引用。本公开旨在从整体上阅读，使得本公开的任何可分离的特征或元件在其方面和示例实现中的任何一个应当被视为可组合的，除非本公开的上下文另有明确说明。
因此，将理解，本简要发明内容是仅出于概述一些示例实现，以便提供本公开的一些方面的基本理解的目的而提供的。因此，将领会，上文所描述的示例实现仅是示例，且不应解释为以任何方式限制本公开的范围或精神。通过结合借助于示例说明一些所描述示例实现的原理的附图做出以下详细描述，其它示例实现、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
因此，已经以前述总括方式对本公开作了描述，现在参照附图，这些附图不一定按比例绘制，且在附图中：
图1示出根据本公开的示例实现的包括耦合到控制主体的料筒的气溶胶递送设备的侧视图；
图2是根据各种示例实现的气溶胶递送设备的局部剖视图；
图3是根据各种示例实现的可连接到气溶胶递送设备的控制主体的充电器的局部剖视图；
图4和5示出了根据各种示例实现的充电器和控制主体的各种元件；并且
图6示出了根据示例实现的用于控制气溶胶递送设备的充电器的方法中的各种操作。
具体实施方式
现在将在下文中参考本公开的示例实现更充分地描述本公开。描述这些示例实现以使得本公开透彻且完整，且将本公开的范围充分传达给所属领域的技术人员。实际上，本公开能以许多不同形式来具体化，且不应解释为限于本文中所阐述的实现方案；相反，提供这些实现方案，使得本公开将满足适用的法律要求。如在说明书和所附权利要求书中所使用，除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一(a/an)”、“所述(the)”及类似用语包含多个指示物。
如下文中所描述，本公开的示例实现涉及气溶胶递送***。根据本公开的气溶胶递送***使用电能来加热材料(优选无需将材料燃烧到任何显著程度)以形成可吸入物质；且这类***的部件具有制品的形式，最优选的是视为手持式设备的充分紧凑型。即，优选的气溶胶递送***的部件的使用不导致在主要由于烟草燃烧或热解的副产物产生的气溶胶的意义上的烟雾的产生，相反，那些优选***的使用导致由于其中结合的某些组分的挥发或蒸发所引起的蒸汽的产生。在一些示例实现中，气溶胶递送***的部件可以表征为电子烟，且那些电子烟最优选地结合烟草和/或来源于烟草的组分，且因此以气溶胶形式递送来源于烟草的组分。
某些优选气溶胶递送***的气溶胶生成件可提供抽吸通过点燃和燃烧烟草(且因此吸入烟草烟雾)而使用的香烟、雪茄或烟斗的许多感觉(例如，吸入和呼出习惯、口味或风味类型、感官效应、身体感觉、使用习惯、视觉提示，诸如由可见气溶胶提供的那些视觉线索，等等)，而无其任何组分的任何显著程度的燃烧。例如，本公开的气溶胶生成件的用户可极类似于吸烟者使用传统类型的吸烟制品来握持且使用所述件，在所述件的一个端部上抽吸以吸入由所述件产生的气溶胶，在所选择的时间间隔获取或抽吸喷烟等等。
本公开的气溶胶递送***还可以表征为蒸气产生制品或药物递送制品。因此，这种制品或设备可以被适配以提供一种或多种可吸入形式或状态的物质(例如，风味剂和/或药物活性成分)。例如，可吸入物质可以大体上呈蒸汽形式(即，在低于其临界点的温度下呈气相的物质)。可替换地，可吸入物质可以是气溶胶形式(即，气体中细固体颗粒或液滴的悬浮液)。为简单起见，不管是否可见且不管是否是可能视为烟雾状的形式，如本文中所使用的术语气溶胶摂意图包括适合于人类吸入的形式或类型的蒸汽、气体和气溶胶。
本公开的气溶胶递送***通常包括提供于外部主体或壳(其可称为壳体)内的多个部件。外部主体或壳的总体设计可变化，且可限定气溶胶递送设备的总体尺寸和形状的外部主体的型式或配置可变化。通常，类似于香烟或雪茄的形状的细长主体可由单个一体式壳体形成，或所述细长壳体可由两个或更多个可分离的主体形成。例如，气溶胶递送设备可以包括细长的壳或主体，该壳或主体可以是基本上管状的形状，并且由此类似于常规香烟或雪茄的形状。在一个示例中，气溶胶递送设备的部件中的所有部件包含在一个壳体内。可替代地，气溶胶递送设备可包括两个或更多个接合的并可分离的壳体。例如，气溶胶递送设备可在一端具有控制主体，所述控制主体包括含有一个或多个可重复使用的部件(例如，蓄电池，诸如可再充电电池、薄膜固态电池和/或电容器，以及用于控制该制品的操作的各种电子器件)的壳体，且在另一端具有以可移除方式与其可耦合的外部主体或壳，所述外部主体或壳包含可丢弃式部分(例如，可丢弃式含有调味剂的料筒)。
本公开的气溶胶递送***最优选地包括以下部件的某个组合：功率源(即，电功率源)、至少一个控制部件(例如，用于诸如通过控制电流流过功率源到制品的其他部件来致动、控制、调节和停止用于热量生成的功率的装置，例如单独地或作为微控制器的一部分的微处理器)、加热器或热生成构件(例如，电阻加热元件或其他部件，其单独地或与一个或多个进一步的元件组合通常可以被称为“雾化器”)、气溶胶前体组合物(例如，通常在施加足够热时能够产生气溶胶的液体，诸如通常被称为“烟汁(smoke juice)”、“电子烟液(e-liquid)”以及“电子烟汁(e-juice)”的成分)以及允许在气溶胶递送设备上抽吸以吸入气溶胶的口端区或尖端(例如，贯穿制品的所限定的空气流路径，以使得可以在抽吸时从此处吸取生成的气溶胶)。
鉴于下文中提供的进一步的公开内容，本公开的气溶胶递送***内的部件的更特定型式、配置以及布置将是显而易见的。此外，在考虑可商购的电子气溶胶递送设备(诸如，本公开的背景技术部分中引用的那些代表性产品)时，可以理解各种气溶胶递送***部件的选择和布置。
在各种示例中，气溶胶递送设备可以包括配置成保存气溶胶前体组合物的储集器。储集器尤其可由多孔材料(例如，纤维材料)形成，且因此可以被称为多孔衬底(例如，纤维衬底)。
用作气溶胶递送设备中的储集器的纤维衬底可以是由多种纤维或长丝形成的织造或非织造材料，且可由天然纤维和合成纤维中的一种或两种形成。例如，纤维衬底可包括玻璃纤维材料。在特定示例中，可以使用醋酸纤维素材料。在其它示例实现中，可以使用碳材料。储集器可以大体上呈容器的形式，且可以包括其中所包括的纤维材料。
图1示出根据本公开的各种示例实现的包括控制主体102和料筒104的气溶胶递送设备100的侧视图。具体地说，图1示出耦合到彼此的控制主体和料筒。控制主体和料筒能以运作关系可拆卸地对准。各种机构可以将料筒连接到控制主体从而产生螺纹接合、压入配合接合、过盈配合、磁性接合等等。在一些示例实现中，当料筒和控制主体处于组装配置时，气溶胶递送设备可以是大体上棒状、大体上管状形状或大体上圆柱形状。气溶胶递送设备的横截面也可以是大致矩形或菱形，这可以使其本身与大体上平坦或薄膜的功率源(诸如包括扁平电池的功率源)更好的兼容。料筒和控制主体可包括可由多种不同材料中的任一种形成的分离的、各自的壳体或外部主体。所述壳体可由任何适合的结构上合理的材料形成。在一些示例中，壳体可由诸如不锈钢、铝等等之类的金属或合金形成。其它适合的材料包括各种塑料(例如，聚碳酸酯)、金属电镀塑料(metal-plating over plastic)、或陶瓷等等。
在一些示例实现中，气溶胶递送设备100的控制主体102或料筒104中的一个或这两个可以被称为可丢弃的或可重复使用的。例如，控制主体可具有可替换电池或可再充电电池，且因此可与任何类型的再充电技术组合，所述再充电技术包括诸如通过通用串行总线(USB)缆线或连接器连接到典型的交流电插座、连接到汽车充电器(即，点烟器插座)以及连接到计算机、或连接到光伏电池(有时称为太阳能电池)或太阳能电池的太阳能电池板。下文描述合适的再充电技术的一些示例。另外，在一些示例实现中，料筒可包括如公开于Chang等人的美国专利第8,910,639号中的单次使用式料筒，所述专利通过全文引用结合于此。
图2更具体地示出了根据一些示例实施方式的气溶胶递送设备100。如其中示出的剖视图中所见，气溶胶递送设备可以包括控制主体102和料筒104，该控制主体102和料筒104中的每一个包括多个相应的部件。图2中示出的部件代表可存在于控制主体和料筒中的部件，且并不旨在限制本公开所涵盖的部件的范围。如所示，例如，控制主体可由控制主体壳206形成，所述控制主体壳可包括控制部件208(例如单独或作为微控制器的一部分的微处理器)、流量传感器210、功率源212以及一个或多个发光二极管(LED)214，且这类部件可以可变方式被对准。LED可以是气溶胶递送设备100可被装备有合适的视觉指示器的一个示例。除了诸如LED之类的视觉指示器之外或作为对诸如LED之类的视觉指示器的替代，可包括诸如音频指示器(例如，扬声器)、触觉指示器(例如，振动电机)等的其他指示器。
料筒104可由封围与液体输送元件220流体连通的储集器218的料筒壳216形成，所述液体输送元件适用于将存储在储集器壳体中的气溶胶前体组合物芯吸或以其它方式输送到加热器222(有时被称为加热元件)。在各种配置中，该结构可被称为罐(tank)；并且相应地，术语“料筒”、“罐”等可以可互换地使用以指代封围用于气溶胶气体组合物的储集器并包括加热器的壳或其他壳体。在一些示例中，阀门可以定位在储集器与加热器之间，且配置成控制从储集器传送或递送到加热器的气溶胶前体组合物的量。
可以采用配置成当电流被施加通过其时产生热量的材料的各种示例以形成加热器222。这些示例中的加热器可以是电阻加热元件，例如线圈、微加热器等。可以形成导线线圈的示例材料包含康泰尔(Kanthal；FeCrAl)、镍铬合金(Nichrome)、二硅化钼(MoSi2)、硅化钼(MoSi)、掺杂有铝的二硅化钼(Mo(Si,Al)2)、石墨和石墨基材料(例如，碳基发泡体和纱线)以及陶瓷(例如，正极或负极温度系数陶瓷)。在下文进一步描述可用于根据本公开的气溶胶递送设备的加热器或加热构件的示例实现，且可并入到如本文中所描述的如图2中所示出的设备中。
开口224可存在于料筒壳216中(例如，在口端处)以允许从料筒104释放所形成的气溶胶。
料筒104还可以包含一个或多个电子部件226，所述电子部件可包括集成电路、存储器部件、传感器等等。电子部件可适用于通过有线或无线装置与控制部件208和/或与外部设备通信。电子部件可以定位在料筒或其底座228内的任何位置处。
尽管单独地示出控制部件208和流量传感器210，但应理解，控制部件和流量传感器可组合为具有直接附接到其上的空气流量传感器的电子电路板。进一步，电子电路板可以相对于图1的示出被水平地定位，因为电子电路板可以在长度上平行于控制体的中心轴线。在一些示例中，空气流量传感器可包括其自身的电路板或其可附接到的其它底座元件。在一些示例中，可利用柔性电路板。柔性电路板可以被配置成各种形状，包括基本上管状形状。在一些示例中，柔性电路板可与如下文进一步描述的加热器衬底组合、层叠到其上或形成所述加热器衬底的部分或全部。
控制主体102和料筒104可以包括适用于促进它们之间的流体接合的部件。如图2所示，控制主体可以包括其中具有空腔232的耦合器230。料筒的底座228可适用于接合耦合器，并且可包括适用于在空腔内配合的突出部234。这类接合可促进控制主体与料筒之间的稳定连接，以及建立在控制主体中的功率源212和控制部件208与料筒中的加热器222之间的电连接。进一步，控制主体壳206可包括进风口236，所述进风口可以是壳中的连接到耦合器的凹口，所述凹口允许耦合器周围的环境空气通过并进入壳，接着在所述壳处该环境空气穿过耦合器的空腔232并通过突出部234进入料筒中。
根据本公开有用的耦合器和底座描述于Novak等人的美国专利申请公开第2014/0261495号中，所述专利以全文引用的方式并入本文中。例如，如图2中所见的耦合器230可以限定被配置为与基座228的内周边240匹配的外周边238。在一个示例中，底座的内周边可以限定半径，所述半径基本上等于或略大于耦合器的外周边的半径。进一步，耦合器可以限定外周边处的一个或多个突起242，所述突起配置成与限定在底座的内周边处的一个或多个凹槽244接合。然而，可采用结构、形状和部件的各种其他示例来将底座耦合到耦合器。在一些示例中，料筒104的底座与控制主体102的耦合器之间的连接可以是基本上永久性的，然而在其他示例中，它们之间的连接可以是可释放的，使得例如控制主体可与可以是可丢弃式和/或可再填充的一个或多个额外料筒一起重复使用。
在一些示例中，气溶胶递送设备100可以是基本上棒状或基本上管状形状或基本上圆柱形状的。在其他示例中，涵盖了进一步的形状和尺寸，例如，矩形或三角形横截面、多面形状等等。
如当前描述的，图2中所示出的储集器218可以是容器或可以是纤维储集器。例如，在这个示例中，储集器可以包括一层或多层非织造纤维，所述非织造纤维基本上形成为环绕料筒壳216的内部的管的形状。气溶胶前体组合物可以保存在储集器中。液体组分例如可以通过储集器以吸附方式保存。储存器可以与液体输送元件220流体连接。在这个示例中，液体输送元件可以经由毛细管作用(capillary action)将存储在储集器中的气溶胶前体组合物输送到金属导线线圈形式的加热器222。因此，加热器与液体输送元件一起在加热布置中。在下文进一步描述可用于根据本公开的气溶胶递送设备的储集器和输送元件的示例实现，且这类储集器和/或输送元件可以并入到如本文中所描述的如图2中所示出的设备中。具体来说，如下文进一步描述的加热构件和输送元件的特定组合可并入到如本文中所描述的如图2中所示出的设备中。
在使用时，当用户在气溶胶递送设备100上抽吸时，由流量传感器210检测到空气流，并且加热器222被激活以使气溶胶前体组合物的组分蒸发。在气溶胶递送设备的口端上抽吸使得环境空气进入进风口236并穿过耦合器230中的空腔232和底座228的突出部234中的中心开口。在料筒104中，被抽吸的空气与所形成的蒸气组合以形成气溶胶。搅动、吸吮或以其它方式将气溶胶从加热器抽吸出且在气溶胶递送设备的口端中的开口224排出。
在一些示例中，气溶胶递送设备100可以包括多种额外的软件控制的功能。例如，气溶胶递送设备可以包括配置成检测功率源输入、功率源端子上的负载和充电输入的功率源保护电路。功率源保护电路可以包括短路保护和欠压锁定(under-voltage lock out)。气溶胶递送设备还可以包括用于环境温度测量的部件，且其控制部件208可以配置成控制至少一个功能元件，从而在充电开始之前或在充电期间，如果环境温度低于某一温度(例如，0℃)或高于某一温度(例如，45℃)，则抑制功率源充电-尤其是任何电池的充电。
来自功率源212的功率递送可以根据功率控制机制随设备100上的每次喷烟的过程而变化。设备可以包括“长喷烟”安全计时器，使得在用户或部件故障(例如，流量传感器210)引起设备试图连续喷烟的情况下，控制部件208可以控制至少一个功能元件以在一段时间(例如，四秒)之后自动终止喷烟。进一步，设备上的多次喷烟之间的时间可以限制为小于一段时间(例如，100秒)。如果气溶胶递送设备的控制部件或在气溶胶递送设备上运行的软件变得不稳定且不能在适当的时间间隔(例如，八秒)内维护监视(watchdog)安全计时器，则该计时器可以自动地重置该气溶胶递送设备。在流量传感器210有缺陷或者以其他方式出故障的情况下，可以提供进一步的安全保护，诸如，通过永久地禁用气溶胶递送设备以便防止无意的加热。在压力传感器故障使设备连续激活而不在四秒最长喷烟时间之后停止的情况下，喷烟限制开关可以停用设备。
气溶胶递送设备100可以包括喷烟跟踪算法，该喷烟跟踪算法配置成用于一旦针对所附接的料筒已达到所定义数量的喷烟(基于根据料筒中的电子烟液进料计算出的可用喷烟的数量)，进行加热器锁定。气溶胶递送设备可以包括睡眠、待机或低功率模式功能，由此可以在所定义的不使用时段之后自动切断功率递送。可以提供进一步的安全保护，体现在功率源212的所有充电/放电循环可以由控制部件208在其寿命期间进行监测。在功率源已达到预定数量(例如，200)的完全放电和完全再充电循环的等效之后，可以将其声明为耗尽，并且控制部件可以控制至少一个功能元件以防止功率源的进一步充电。
根据本公开的气溶胶递送设备的各种部件可以从本领域中描述的并且可商购的部件中选择。在Peckerar等人的美国专利申请公开第2010/0028766号中描述了可根据本公开而使用的电池的示例，该文献通过引用整体结合于此。
当期望气溶胶生成时(例如，在使用期间抽吸时)，气溶胶递送设备100可以包含用于控制到加热器222的电功率的供应的传感器210或另一传感器或检测器。如此，例如，提供一种当在使用期间不抽吸气溶胶递送设备时断开到加热器的功率，且在抽吸期间接通功率以致动或触发由加热器生成热的方式或方法。感测或检测机构的附加代表性类型、其结构和配置、其部件以及其操作的一般方法描述于Sprinkel,Jr.的美国专利第5,261,424号、McCafferty等人的美国专利第5,372,148号以及Flick的PCT专利申请公开第WO 2010/003480号中，所述文献全部通过引用整体结合于此。
气溶胶递送设备100最优选地包含用于在抽吸期间控制到加热器222的电功率的量的控制部件208或另一控制机构。电子部件的代表性类型、其结构和配置、其特征以及其操作的一般方法描述于Gerth等人的美国专利第4,735,217号、Brooks等人的美国专利第4,947,874号、McCafferty等人的美国专利第5,372,148号、Fleischhauer等人的美国专利第6,040,560号、Nguyen等人的美国专利第7,040,314号、Pan的美国专利第8,205,622号、Fernando等人的美国专利申请公开案第2009/0230117号、Collet等人的美国专利申请公开案第2014/0060554号、Ampolini等人的美国专利申请公开案第2014/0270727号以及Henry等人于2014年3月13日提交的美国专利申请序列第14/209,191号中，所述专利全部以全文引用的方式并入本文中。
用于支持气溶胶前体的代表性类型的衬底、储集器或其他部件描述于Newton的美国专利第8,528,569号、Chapman等人的美国专利申请公开案第2014/0261487号、2013年8月28日提交的Davis等人的美国专利申请序列第14/011,992号以及2014年2月3日提交的Bless等人的美国专利申请序列第14/170,838号中，所述文献全部通过引用整体结合于此。另外，某些类型的电子烟内的各种芯吸材料以及那些芯吸材料的配置和操作阐述于Sears等人的美国专利申请公开第2014/0209105号中，该文献通过引用整体结合于此。
气溶胶前体组合物(又称为蒸气前体组合物)可包括多种组分，作为示例，所述多种组分包括多元醇(例如，丙三醇、丙二醇或其混合物)、尼古丁、烟草、烟草提取物和/或调味剂。代表性类型的气溶胶前体组分和制剂还在Robinson等人的美国专利No.7,217,320和Zheng等人的美国专利公开No.2013/0008457；Chong等人的美国专利公开No.2013/0213417；Collett等人的美国专利公开No.2014/0060554；Lipowicz等人的美国专利公开No.2015/0020823；和Koller的美国专利公开No.2015/0020830，以及Bowen等人的WO 2014/182736中被阐述和被表征，这些文献的公开内容通过引用结合于此。可以使用的其他气溶胶前体包括已经结合到R.J.Reynolds Vapor公司的产品，Imperial TobaccoGroup PLC的BLUTM产品，Mistic Ecigs的MISTIC MENTHOL产品和CN Creative的VYPE产品的气溶胶前体。也可以从Johnson Creek Enterprises LLC获得用于电子香烟的所谓“烟汁”。
可以在气溶胶递送设备100中采用产生视觉提示或指示器的附加的代表类型的部件，诸如视觉指示器和相关部件、音频指示器、触觉指示器等等。合适的LED部件的示例以及其配置和用途描述于Sprinkel等人的美国专利第5,154,192号、Newton的美国专利第8,499,766号、Scatterday的美国专利第8,539,959号以及2014年2月5日提交的Sears等人的美国专利申请序列第14/173,266号中，所述文献全部通过引用整体结合于此。
可并入到本公开的气溶胶递送设备中的其他特征、控件或部件描述于Harris等人的美国专利第5,967,148号、Watkins等人的美国专利第5,934,289号、Counts等人的美国专利第5,954,979号、Fleischhauer等人的美国专利第6,040,560号、Hon的美国专利第8,365,742号、Fernando等人的美国专利第8,402,976号、Katase的美国专利申请公开案第2005/0016550号、Fernando等人的美国专利申请公开案第2010/0163063号、Tucker等人的美国专利申请公开案第2013/0192623号、Leven等人的美国专利申请公开案第2013/0298905号、Kim等人的美国专利申请公开案第2013/0180553号、Sebastian等人的美国专利申请公开案第2014/0000638号、Novak等人的美国专利申请公开案第2014/0261495号以及DePiano等人的美国专利申请公开案第2014/0261408号中，所述文献全部通过引用整体结合于此。
控制部件208包括数个电子部件，并且在一些示例中，可以由支撑且电连接电子部件的印刷电路板(PCB)形成。电子部件可包括微处理器或处理器核和存储器。在一些示例中，控制部件可以包括具有集成的处理器核和存储器的微控制器，且其可以进一步包括一个或多个集成的输入/输出***设备。在一些示例中，控制部件可以耦合到通信接口，以实现与一个或多个网络、计算设备或其他适当启用的设备的无线通信。在Marion等人于2015年3月4日提交的美国专利申请序列第14/638,562号中公开了合适的通信接口的示例，该文献的内容通过引用整体结合于此。并且根据其气溶胶递送设备可以配置成无线地进行通信的合适的方式的示例公开于Ampolini等人的2014年7月10日提交的美国专利申请序列第14/327,776号和Henry,Jr.等人于2015年1月29提交的美国专利申请序列第14/609,032号中，所述文献中的每一个通过引用整体结合于此。
根据一些示例实现，控制主体102的功率源212可以是可再充电功率源并且由此可以与任何类型的可再充电技术组合。图3示出了根据本公开的各种示例实现的用于气溶胶递送设备100的充电器300。如图所示，充电器可以包括壳体302和耦合至壳体的连接器304。连接器可以被配置成接合控制主体102，控制主体102可以与料筒104耦合或能够与料筒104耦合以形成气溶胶递送设备100。充电器还可以包括功率供应器306，功率供应器306通常被配置成供电以对控制主体的功率源212再充电。尽管所示的和本文描述的充电器可以是固定的充电器，但充电器及其组成可以促进充电器是便携式充电器的实施方式。
图4更具体地示出了根据各种示例实现的充电器300的功率供应器306。如上所述，控制主体102的功率源212用于供电以激活和蒸发气溶胶前体组合物的组分。如图4所示，功率源可以连接到电负载400，电负载400包括控制主体的各种部件，并且当控制主体与料筒104耦合时，电负载400还可以包括加热器222。更具体地，电负载可以包括控制部件208和加热器，电负载可以与功率源耦合以形成电子电路。这可以另外包括例如流量传感器210、指示器等。
还如图4中所实处的，充电器300的功率供应器306可以包括超级电容器SC和光伏电池PC(例如，有机和/或无机光伏电池)。当连接器304与控制主体102接合时，超级电容器可以与控制主体102的功率源212连接，并且可以被配置成对功率源再充电。在一些示例中，功率供应器可以包括多个超级电容器，其包括所述超级电容器并且并联连接。光伏电池可以连接到超级电容器，使得超级电容器可以从光伏电池充电。在一些示例中，充电器可以包括指示器402，指示器402与超级电容器连接并且被配置成在超级电容器被充电时提供视觉指示。
超级电容器SC可以是许多不同类型的超级电容器中的任何一种，诸如电双层电容器(EDLC)、诸如锂离子电容器(LIC)的混合电容器等。诸如EDLC的超级电容器可经额定用于快速充电(例如，三秒)。超级电容器经额定用于长寿命(例如32年)和循环寿命(例如，1,000,000次充放电循环)，并且提供环境友好的、低成本的解决方案。超级电容器可以向电力负载提供高电流脉冲。并且由于超级电容器不包括电极之间的可燃电解质，所以超级电容器因此可能仅以可忽略的短路的概率运行。
诸如LIC的混合电容器通常具有电池的特征(高电压和高能量密度)，同时保持快速充电的电容器(例如，三(3)秒至一百二十(120)秒)的传统特性。混合电容器可以是可再充电的，并且能够在更长的时间内自行操作，而不需要混合电容器可以从其充电的另一能量源。与其他选项相比，混合电容器可以具有更长的使用寿命(例如10年)和循环寿命，并且更环保。
在一些示例中，充电器300可以包括多个其他电子部件，诸如二极管、调节器、DC-DC转换器等，其可以与超级电容器SC和光伏电池PC耦合以形成电子电路。如图所示，例如，充电器可以包括连接在超级电容器和光伏电池之间的二极管D，并且二极管D被配置成防止电流从超级电容器回流到光伏电池。具体地，当超级电容器放电时，二极管可以促进电流流入超级电容器，并防止电流回流。
在一些示例中，充电器300可以包括连接在超级电容器SC和光伏电池PC之间的线性调节器404，并且线性调节器404被配置成维持到超级电容器的恒定输出电压，并且由此防止超级电容器被光伏电池过充电。
在一些示例中，充电器300可以包括在超级电容器和功率源212之间、连接到超级电容器SC的DC-DC转换器406。DC-DC转换器可以被配置为调节从超级电容器到功率源和/或电负载400的放电电流。DC-DC转换器可以避免超级电容器的过快放电，并且其可以促进电流的均匀耗散，使得超级电容器向功率源提供恒定功率。在一些示例中，DC-DC转换器可以是可调节的，并且在至少一个实例中，DC-DC转换器可以被配置成增加从超级电容器到功率源和/或电负载的放电电流的速率。在一些示例中，DC-DC转换器可以包括多个DC-DC转换器，其被配置为促进被传递到功率源和/或电负载的电压和电流的恒定放电。在一些实例中，多个DC-DC转换器还可以被配置成用作降压-升压转换器，以满足充电器电路的要求。
图5更具体地示出了根据其他示例实现的充电器300的功率供应器306。如图5所示，在一些示例中，充电器300可以包括一个或多个附加的辅助能量源E，其被配置成供电以对功率源212再充电。辅助能量源可以是多种不同类型中的任何一种，诸如被配置为以类似于电池充电器的方式操作的各种充电器。在其他示例中，功率源可以是或包括电池。例如，辅助能量源可以是或包括固态电池(例如，薄膜固态电池)、可再充电锂离子电池等。在这些示例中，辅助能量源可以是固定的或可从功率供应器306并且因此从充电器移除的。
合适的固态电池的示例是意法半导体的EnFilmTM可充电固态锂薄膜电池，其具有LiCoO2阴极，LiPON陶瓷电解质和锂阳极。具体而言，意法半导体的EFL700A39电池标称电压为4.1V，厚度仅为220微米。电池的额定使用寿命为10年，4000次充放电循环寿命。电池的典型充电也较短，有些情况下充电时间大约为30分钟。电池具有陶瓷电解质，其可以通过电子的移动产生电流，从而降低阴极和阳极中可导致短路的不希望的晶体生长的风险。陶瓷电解质还可以防止与火接触时的火灾危险。
在一些示例中，当连接器与控制主体102接合时，辅助能量源E可以与功率源212连接。在这些示例中，超级电容器SC和辅助能量源可以被配置为可切换地供电以对功率源再充电。在一个示例实现中，超级电容器和辅助能量源被配置为可切换地供电可以包括：超级电容器被配置为最初供电，并且充电器被配置为仅在超级电容器已经放电至少阈值量之后切换到辅助能量源以供电。
在一些示例中，充电器300还可以包括开关(例如，机械或基于电容的双向开关)，其被配置成在超级电容器SC或辅助能量源E之间切换以供电以对功率源212再充电。例如，开关可以初始耦合到超级电容器，并且可以在超级电容器已经放电至少阈值量之后切换到辅助能量源。
在一些示例中，特别是其中能源E是或包括电池的那些示例中，超级电容器SC可以在能量源削弱时平滑来自低电流源的波动功率，并且可以由此增加其寿命和循环寿命。在具有锂离子电池的示例中，超级电容器可以在比锂离子电池更大的温度范围(例如，从-50到70℃)上运行，并且可以在锂离子电池可能原本无法启动的低温(例如低于-10℃)和高温(例如，40℃以上)下开启。在这些示例中，超级电容器因此可以在较冷和较暖的地区提供额外的益处。
类似于超级电容器SC，辅助能量源E也可以与光伏电池PC连接，由此可以从光伏电池PC充电。因此，数个其他电子部件也可以与辅助能量源耦合，以进一步形成充电器300的电子电路。在一些示例中，充电器可以包括连接在辅助能量源和光伏电池之间的二极管D或线性调节器504。二极管或线性调节器可以分别被配置成防止电流从辅助能量源回流到光伏电池或防止辅助能量源被光伏电池过充电。
在一些示例性实现中，辅助能量源E可以与除光伏电池PC之外的功率源连接并且可以从其充电。在这些实现中，充电器300可以包括可与外部能量源连接的端子408,410，辅助能量源可以从该外部能量源充电。如图4所示并且另外参考图5，端子也可以与外部能量源连接，以对超级电容器SC充电。在一些示例实现中，端子可以与壁式充电器、车载充电器、计算机等连接。
在一些示例中，数个其他电子组件也可以与端子408,410耦合以形成电子电路。在一些示例中，充电器300可以包括连接在超级电容器SC和端子之间的线性调节器404,504。线性调节器可以被配置成维持到超级电容器的恒定输出电压，并且由此防止外部能量源对超级电容器的过充电。
图6示出了根据本公开的示例实现对气溶胶递送设备充电的方法600的各种操作。气溶胶递送设备可以包括控制主体，控制主体与料筒耦合或可以与料筒耦合，以形成气溶胶递送设备。料筒可以配备有加热元件，并且控制主体可以包括功率源，该功率源被配置成向加热元件供电以激活和蒸发气溶胶前体组合物的组分。该方法可以包括将充电器可拆卸地耦合到控制主体，充电器包括功率供应器，如框602所示。功率供应器可以包括超级电容器和连接到超级电容器的光伏电池，超级电容器可以从光伏电池充电。当充电器与控制主体耦合时，超级电容器可以与功率源连接。该方法还可以包括从超级电容器供电，以对功率源再充电，如框604所示。
(多种)制品的前述使用描述可以通过微小修改应用于本文中所描述的各种示例实现，鉴于本文中所提供的更多公开内容所述微小修改对于所属领域的技术人员而言可以是明显的。然而，以上使用描述并不旨在限制制品的使用，而是提供以符合本公开的公开内容的所有必要需求。图1-4中所示出的或如上文以其它方式所描述的一种或多种制品中所示的元件中的任一种可以包含于根据本公开的气溶胶递送设备中。
得益于前述描述和相关图式中所呈现的教示，公开内容涉及的所属领域的技术人员将了解本文中阐述的这个公开内容的许多修改和其它实施方案。因此，应理解，本公开不限于所公开的特定实施方案，且其修改和其它实施方案意图包含于所附权利要求书的范围内。此外，尽管前述描述和相关图式在元件和/或功能的某些示例组合的上下文中描述示例实现，但应了解，可以在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，通过替代实施方案提供元件和/或功能的不同组合。就此而言，例如，还涵盖与上文明确描述的那些组合不同的元件和/或功能的组合，如同阐述于所附权利要求书中的一些中的一样。尽管本文中采用特定术语，但所述术语仅在通用意义和描述性意义上使用，而不用于局限性目的。

Claims (20)

1.一种用于气溶胶递送设备的充电器，所述充电器包括：
壳体；
连接器，所述连接器耦合至所述壳体并且被配置成接合控制主体，所述控制主体与料筒耦合或可与料筒耦合以形成所述气溶胶递送设备，所述料筒配备有加热元件，并且所述控制主体包括功率源，所述功率源被配置成向所述加热元件供电以激活并蒸发气溶胶前体组合物的组分；以及
功率供应器，所述功率供应器包括：
所述壳体内的超级电容器，当所述连接器与所述控制主体接合时，所述超级电容器与所述功率源连接并且被配置成供电以对所述功率源再充电；以及
光伏电池，所述光伏电池耦合至所述壳体，并且连接至所述超级电容器，所述超级电容器可从所述光伏电池充电。
2.如权利要求1所述的充电器，其中，所述功率供应器包含多个超级电容器，所述多个超级电容器包括所述超级电容器并且并联连接。
3.如权利要求1所述的充电器，进一步包括指示器，所述指示器与所述超级电容器连接并且被配置成在所述超级电容器被充电时提供视觉指示。
4.如权利要求1所述的充电器，进一步包括连接在所述超级电容器和光伏电池之间的二极管，并且所述二极管被配置成防止电流从超级电容器回流到所述光伏电池。
5.如权利要求1所述的充电器，进一步包括连接在所述超级电容器和光伏电池之间的线性调节器，并且所述线性调节器被配置成维持到所述超级电容器的恒定输出电压，并且由此防止所述超级电容器被所述光伏电池过充电。
6.如权利要求1所述的充电器，其中，所述功率供应器进一步包括当所述连接器与所述控制主体接合时与所述功率源连接的辅助能量源，所述超级电容器和辅助能量源被配置为可切换地提供电力以对所述功率源充电，并且在至少一个实例中，所述辅助能量源是薄膜固态电池。
7.如权利要求6所述的充电器，进一步包括分别与所述超级电容器和所述辅助能量源耦合的双向开关，并且其中，所述超级电容器和辅助能量源被配置为可切换地供电包括：所述超级电容器被配置成供电，并且所述充电器被配置成仅在所述超级电容器已放电至少阈值量之后通过使用所述双向开关切换到所述辅助能量源以供电。
8.如权利要求6所述的充电器，其中，所述辅助能量源与所述光伏电池连接并且可以从所述光伏电池充电。
9.如权利要求8所述的充电器，进一步包括连接在所述辅助能量源和光伏电池之间的二极管或线性调节器，并且所述二极管或线性调节器被配置成分别防止电流从辅助能量源回流到所述光伏电池或者防止所述辅助能量源被所述光伏电池过充电。
10.如权利要求6所述的充电器，进一步包括端子，所述端子可与外部能量源连接，所述超级电容器或辅助能量源可从所述外部能量源充电。
11.如权利要求1所述的充电器，进一步包括端子，所述端子可与外部能量源连接，所述超级电容器可从所述外部能量源充电。
12.如权利要求11所述的充电器，进一步包括连接在所述超级电容器和端子之间的线性调节器，并且所述线性调节器被配置成维持到所述超级电容器的恒定输出电压，并且由此防止所述超级电容器被所述外部能量源过充电。
13.如权利要求1所述的充电器，进一步包括连接至所述超级电容器的DC-DC转换器，所述DC-DC转换器在所述超级电容器和功率源之间，并且被配置成调节从所述超级电容器到所述功率源或连接至所述功率源并且包括所述加热元件的电负载的放电电流。
14.如权利要求13所述的充电器，其中，所述DC-DC转换器是可调节的，并且在至少一个实例中被配置成增加从所述超级电容器到所述功率源或连接到所述功率源并包括所述加热元件的电负载的放电电流的速率。
15.一种对气溶胶递送设备充电的方法，所述气溶胶递送设备包括与料筒耦合或可与料筒耦合以形成所述气溶胶递送设备的控制主体，所述料筒配备有加热元件，并且所述控制主体包括功率源，所述功率源被配置成对所述加热元件供电，以激活并蒸发气溶胶前体组合物的组分，所述方法包括：
将充电器可拆卸地耦合至所述控制主体，所述充电器包括功率供应器，并且所述功率供应器包括超级电容器和光伏电池，所述光伏电池连接至所述超级电容器并且所述超级电容器可从所述光伏电池充电，当所述充电器与所述控制主体耦合时所述超级电容器与所述功率源连接；以及
从所述超级电容器供电以对所述功率源再充电。
16.如权利要求15所述的方法，进一步包括从所述光伏电池对所述超级电容器充电，并且当所述超级电容器充电时，从与所述超级电容器连接的指示器提供视觉指示。
17.如权利要求15所述的方法，进一步包括通过使用在所述超级电容器和光伏电池之间连接的二极管，防止电流从超级电容器到所述光伏电池的回流。
18.如权利要求15所述的方法，进一步包括通过使用在所述超级电容器和光伏电池之间连接的线性调节器，维持到所述超级电容器的恒定输出电压，并且由此防止所述超级电容器被所述光伏电池过充电。
19.如权利要求15所述的方法，其中，所述充电器的所述功率供应器进一步包括当所述充电器与所述控制主体耦合时与所述功率源连接的辅助能量源，并且供电包括从所述超级电容器和辅助能量源可切换地供电以对所述功率源再充电，并且在至少一个实例中，所述辅助能量源是薄膜固态电池。
20.如权利要求15所述的方法，其中，所述充电器进一步包括双向开关，所述双向开关分别耦合至所述超级电容器和所述辅助能量源，并且其中，可切换地供电包括：从所述超级电容器供电，并且仅在所述超级电容器已放电至少阈值量之后通过使用所述双向开关切换到所述辅助能量源以供电。
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