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WO2019057694A1 - Komponententeil und basisteil für einen inhalator, sowie verfahren zur fertigung derselben - Google Patents

Komponententeil und basisteil für einen inhalator, sowie verfahren zur fertigung derselben Download PDF

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WO2019057694A1
WO2019057694A1 PCT/EP2018/075165 EP2018075165W WO2019057694A1 WO 2019057694 A1 WO2019057694 A1 WO 2019057694A1 EP 2018075165 W EP2018075165 W EP 2018075165W WO 2019057694 A1 WO2019057694 A1 WO 2019057694A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
base part
evaporator
component part
component
inhaler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/075165
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gunnar Niebuhr
Rene Schmidt
Marc Kessler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koerber Technologies GmbH
Original Assignee
Hauni Maschinenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hauni Maschinenbau GmbH filed Critical Hauni Maschinenbau GmbH
Priority to JP2020537048A priority Critical patent/JP2020534029A/ja
Priority to US16/648,482 priority patent/US11717625B2/en
Priority to EP18778403.8A priority patent/EP3684204A1/de
Priority to KR1020207009664A priority patent/KR102687032B1/ko
Priority to CN201880060579.7A priority patent/CN111065286B/zh
Publication of WO2019057694A1 publication Critical patent/WO2019057694A1/de
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction

Definitions

  • Component part and base part for an inhaler for an inhaler, and method for manufacturing the same
  • the present invention relates to a component part for an inhaler, preferably for an electronic cigarette product, comprising a carrier, an electric evaporator disposed on the carrier for evaporating liquid supplied to the evaporator, and an electrical connection to the
  • the present invention relates to a base part for an inhaler, comprising an electronic control device and a
  • the present invention further relates to a method for manufacturing such
  • this is an energy storage, a component part as a disposable part, a base part as a reusable part and a
  • Liquid storage provided.
  • a disposable cigarette product as well as embodiments of electronic cigarette products having reusable, replaceable, chargeable or refillable components are described in US 2014/0060554 A1.
  • Reusable products are characterized by the fact that basic components, such as the housing, electronics and / or the
  • Energy storage can be reused.
  • Exchangeable for example, be the liquid storage and / or the evaporator.
  • Cigarette product in this example is in a variety of
  • Each segment comprises at least one component, for example an electrical energy source, a liquid tank and a heating element. Due to the plurality of embodiments, the components of the electronic cigarette product are different
  • a single-channel contacting offers the possibility of controlling a single-channel heating device.
  • the electrical contacts are mostly arranged close to the evaporator and are therefore subject to contamination.
  • the object of the present invention is to provide components for an inhaler that meet the needs of different providers and can be integrated inexpensively and through a simple installation, and corresponding
  • connecting connector parts allows a simple, fast and error-free connection of the component part with the base part.
  • the invention provides an easy to assemble and inexpensive, standardized electrical interface or connection between the component part and the base part and allows a
  • Verdampferromeferromee Due to the defined interface, desired tests during production can be realized with a minimum of effort and in a standardized manner.
  • An application of the invention in an automated assembly is possible. Due to the integration of the evaporator in the component part eliminates a cumbersome cleaning of the evaporator, because the component part may be disposed of after a scheduled period of use with the evaporator.
  • the connector parts of the component part and the base part of a plug and a socket educated. Connectors are robust and allow a stable construction and thus maximum protection of the heating elements of the evaporator. It may be advantageous if the plug is arranged on the component part and the socket on the base part, since in this case the component part is easier to insert into the base part. However, the reverse case is not excluded that the socket is arranged on the component part and the plug on the base part. By a plug with in particular highly conductive contacts a secure electrical connection of the component part can be realized with the base part.
  • the connector parts of the component part and the base part each have at least three differently assignable or occupied metallic contacts. This allows the control of a plurality of heating elements or
  • Heating channels as well as reference measurements between different heating elements or heating channels to allow a statement about defective heating channels or dirty contacts.
  • at least four, more advantageously at least five differently assignable or occupied metallic contacts are provided to allow a different number of lines a differentiated control and / or measurement of the evaporator. It is accordingly advantageous if the electrical connection between the component part and the base part, in addition to the power supply lines, at least one digital data line and / or at least one analogue
  • Signal line includes.
  • metallic contacts are arranged on an upper side and / or on an underside of the connector partly arranged. This allows a compact design and a secure signal / power transmission.
  • corresponding contacts on the top and bottom of the connector part in each case by 180 ° rotationally symmetrical arranged (ie point mirrored) and be occupied the same. This has the advantage that when connecting the connector parts must be paid to their correct orientation to each other.
  • the plug has a plate-shaped base part, wherein advantageously metallic contacts are arranged on an upper side and / or on an underside of the base part.
  • the carrier of the component part has a defined liquid interface for connecting the carrier to a liquid tank.
  • the evaporator and the electronic components are arranged on one side of the plate-shaped carrier and the liquid interface on the other side of the plate-shaped carrier.
  • the carrier advantageously has at least one passage opening for transporting liquid from the liquid interface to the evaporator.
  • at least one capillary element can be arranged in the through-opening in order to support the liquid transport and replenishment from the liquid interface to the evaporator.
  • the component part has an electronic control device for controlling and / or regulating the evaporator.
  • the component part has an electronic Memory for permanently storing an identifier for the component part.
  • the base part advantageously comprises a data memory in which control data for a plurality of
  • Identifiers are permanently stored according to a plurality of different evaporators.
  • the electronic circuitry As a result of connecting the component part to the base part, i. by connecting the corresponding connector, the electronic
  • the component part has one or more sensors for detecting operating states of the evaporator, for example a temperature sensor for measuring the evaporator
  • Heating temperature also indirectly by measuring the heating resistors, and / or a pressure sensor for measuring the flow pressure.
  • a pressure sensor for measuring the flow pressure.
  • Power supply lines at least one analog or digital signal transmission line, by means of which the sensor signals can be transmitted to the electronic control device.
  • the base part preferably has a defined battery interface for connecting the electronic control device to an energy storage unit. This allows the simple and standardized connection of different energy storage devices depending on the provider.
  • the battery interface advantageously has at least one signal or data line in order to transmit and receive signals or data between the energy storage unit and the electronic control device of the base part.
  • the base part has a wireless module for wireless communication with a user terminal. This allows the user to read data from the inhaler, make adjustments in the inhaler, and the like.
  • the base part is a reusable part.
  • the component part may be a disposable part.
  • the component part may be a reusable part in other embodiments. It is conceivable, for example, that
  • FIG. 1 shows components of an inhaler with a component part and a base part in an embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a perspective view of a mounted
  • Component part and a control unit an exploded view of the component part Figure 2; 4 is a perspective view of a component part in a further embodiment; Fig. 5 is a section through that shown in Figure 4
  • Fig. 6 is a schematic electronic circuit diagram of the
  • the rod-shaped inhaler 27 shown in Figure 1 comprises a component part 1, which may be a disposable part or a reusable part, and a reusable base part 20, which is thus advantageously a reusable part.
  • the component part 1 comprises a carrier 2, which may also be referred to as a carrier plate, and a liquid tank 6 to be connected or connected to the carrier 2.
  • a digital electronic control device 4 for example an application-specific integrated circuit (ASIC), is arranged on the carrier 2.
  • the electronic control device 4 comprises electronic components for making measurements on reference resistors (shunts) and further integrated control electronics, such as MOSFETs for switching,
  • the electronic control device 4 preferably comprises a multiplexer and / or a shift register to perform the control of various channels of the evaporator 3.
  • the carrier 2 serves to receive all the electronic components used to drive the evaporator 3 and the heating elements 15, in particular the control device 4, MOSFETs, shunts, etc., as well as electronic identification hardware,
  • the carrier 2 also has an electrical connector part 7 in the form of an electrical connector 5 with a plurality of electrical contacts 10.
  • the contacts 10 are connected by means of electrical lines which extend at least partially on and / or the carrier 2, with the electronic components 4, 14 in order to transmit sensor signals, control signals and / or electrical energy.
  • the advantageously continuous, dimensionally stable carrier 2 may consist of a suitable, advantageously non-conductive material, for example ceramic or a suitable plastic, in particular PEEK, or fiber-reinforced plastic.
  • sensors for example
  • Temperature sensor for measuring the heating temperature and / or a pressure sensor may be provided for measuring the flow pressure.
  • an evaporator 3 is arranged to the
  • the carrier 2 thus accommodates the evaporator 3 including its contacting.
  • the particular electric evaporator 3 has at least one, preferably a plurality of electrical resistance heating elements 15.
  • the evaporator 3 is
  • Each of the heating elements 15 can be controlled by the electronic control device 4 and heated by power from the energy storage 46 to vaporize liquid applied to the heating elements 15.
  • Each heating element 15 is preferably separately controllable or heatable. This is preferably accomplished by a multi-channel, in the figures 2 and 4, for example, five-channel contacting of the evaporator 3. As a result, too Reference measurements between different channels are possible, which allows statements about defective channels or dirty contacts.
  • the control of different heating channels can advantageously be done by a multi plexer u nd / or a shift register.
  • each of the heating elements 15 may be heated at a different temperature, period, power, frequency, and / or different duty cycle to achieve optimum delivery of flavors and / or agents, one of which is nicotine, for example can be .
  • the base part 20 comprises a control unit 29 and an energy storage unit 40 to be connected to the control unit 29.
  • the control unit comprises an electronic control device 21 and an electrical socket 22 electrically connected to the electronic control device 21
  • the base part 20 may have a programming interface 25 with
  • Control device 21 for example, in the production of
  • Control unit 29 is programmable.
  • the electrical connector 5 and the electrical socket 22 are adapted to each other, so that by inserting the plug 5 into the socket 22, an electrical connection between the component part 1 and the base part 20 for
  • Socket 22 producible electrical connection for the electrical supply of the electrical and electronic components of the Component part 1 from the energy storage 40, and to
  • the plug 5 and the socket 22 each have the same number of electrical contacts 10.
  • the plug 5 preferably has a plate-shaped base part 28 with an upper side 8 and a lower side 9, strip-shaped metallic electrical contacts 10 being provided on the upper side 8 and / or on the lower side 9.
  • the base 28 is made of a suitable material and may for example be integrally formed with the carrier 2, as best seen in FIG.
  • the plug 5 has on both sides, so both on the top 8 and on the
  • the contacts on the top 8 and on the bottom 9 of the plug 5 may be occupied differently, so that a small number of electrical contacts 10 can be provided with a small space.
  • the contacts 10 are arranged on the upper side 8 and a corresponding number of contacts on the underside 9 by 180 ° rotational symmetry and occupied the same. This has the advantage that when connecting the
  • Connector parts 7, 22 must not be paid attention to the correct orientation, but the plug 5 in both orientations in the socket 22 is inserted and in both cases, the intended electrical connection is made.
  • the plug 5 has five differently populated contacts 10.
  • the component part 1 is inserted parallel to the longitudinal axis of the base part 20 in this, whereby the plug 5 is inserted into the socket 22 and the electrical connection is made.
  • the electronic control device 4 of the component part 1 preferably comprises an electronic memory 14.
  • an identifier or ID (identification information) of the component part 1 is stored permanently in the electronic memory 14.
  • the electronic control device 21 read the identifier from the memory 14 and a type-specific individual control of the respective evaporator 3 on the
  • Control, regulation and / or measurement parameters which can be transmitted to the base part and by means of which the base part 20 controls or heats the evaporator 3 can also be stored in the electronic memory 14.
  • Evaporators 3 are preferably programmed specifically for each liquid in the liquid storage 6 to provide optimum
  • control device 4 In the component part 1 facilitates the
  • the electronic control device 21 of the base part 20 advantageously comprises a data memory 23.
  • the data memory are preferably control data for a plurality of identifiers corresponding to a plurality of different evaporators or evaporator types stored, for example in the form of a database.
  • the electronic control device 21 reads an identifier from the memory 14 of the component part 1, it can retrieve the control data associated with this identifier from the data memory 23 and perform the control of the evaporator 3 in accordance with the type.
  • Data storage 23 advantageous information about the evaporator 3, evaporator type, remaining amount of the liquid in the memory. 6
  • the energy storage unit 40 comprises an energy store 46, a battery interface 41 for connecting the control unit 29 to the energy storage unit 40, and a charging interface 42.
  • the control unit 29 is supplied with power via the battery interface 41. Furthermore, via the battery interface 41 signals between the energy storage unit 40 and the
  • Battery interface 41 advantageously at least three electrical contacts 37, namely two electrical contacts 37 for the
  • Power supply lines 36 (see Figure 6) and at least one electrical contact 37 for at least one analog or digital signal transmission line 31st
  • the at least one signal transmission line 31 comprises a digital data bus
  • a multi-core bus 31 may be provided via the electrical connection between base member 20 and
  • Energy storage unit 40 can be, for example, information via the state of charge of the energy storage or transmit diagnostic data.
  • About the at least one signal transmission line 31 can be, for example, information about the state of charge of the energy storage 46 or diagnostic data between the
  • Control unit 29 and the energy storage unit 40 transmit.
  • the energy storage 46 may be a disposable battery or a rechargeable battery, such as a lithium-ion battery.
  • the energy store 46 is a rechargeable battery which can be charged via the charge interface 42, for example a USB interface.
  • an electronic control device 43 is preferably integrated, which may include a security electronics 44 and / or charging electronics 45.
  • Safety electronics 44 serves the function of the
  • the charging electronics 45 controls this
  • Charging the energy storage 46 via the charging interface 42 the user can connect the charging interface 42 with a power source, such as the power grid.
  • the charging interface 42 can also be used for signal transmission, for example for exchanging data between, for example, a mobile terminal of the user and the electronic control device 21 in order to set, program and / or record data such as user data and / or measured values and / or enter.
  • the energy storage unit 46 and the energy storage 40 including charging electronics 45 are advantageously designed vendor-specific.
  • the battery interface 41 between energy storage unit 46 and Control unit 29 can therefore advantageously have a vendor-specific design.
  • the base part 20 is in the mounted state overall rod-shaped and / or cylindrical and thus has two end faces.
  • the plug connector 22 of the base part 20 is advantageously arranged on one of the front sides of the base part 20, as can be seen from FIG. This facilitates the insertion of the component part 1 in the base part 20 and thus the handling of the inhaler.
  • Charge interface 42 is advantageously arranged on the connector 22 opposite end face of the base member 20, as also shown in Figure 1 can be seen. This facilitates the insertion of an external charging plug into the charging interface 42 and thus also the handling of the inhaler.
  • the component part 1 has a liquid interface 47 for connecting the liquid tank 6 to the carrier 2. Due to the standardized fluid interface 47, a
  • liquid tank 6 may be designed vendor-specific.
  • the liquid interface 47 is advantageously arranged on the underside, or on the evaporator 3 opposite (upper) side of the carrier, there is therefore the liquid from the
  • the liquid reservoir 6 can, for example, along a guide 48 on the carrier. 2
  • Connection can be reversible to the user
  • the liquid reservoir 6 may be refillable, the
  • Component part 1 in this case is a reusable part.
  • the carrier 2 has one or more passage openings 38 for transporting liquid from an opening 65 of the liquid tank 6 to the evaporator 3 and evaporating there. This can be seen in the cross section according to FIG. Between the
  • Evaporator 3 and the liquid reservoir 6 is advantageously a capillary element 12 is provided, which may be used for example in the opening 65 and the capillary liquid promotion supported by the liquid tank 6 to the evaporator 3.
  • Capillary element 12 may, for example, an open-pore
  • a capillary element 13 may further be provided which conveys liquid from the liquid reservoir 6 to the evaporator 3 by means of capillary action, for example by means of microchannels.
  • the capillary element 13 may be a lamellar structure.
  • the vaporized liquid is removed via an air flow in order to be inhaled by the consumer.
  • the interface between the carrier 2 and the liquid tank can advantageously by a the opening 65 and the
  • Component part 1 a protective enclosure 18 on.
  • Protective enclosure 18 encloses the electronic components 4, 14 hermetically for their protection, in particular the electronic
  • Control device 4 the electronic memory 14 and possibly
  • the protective enclosure 18 can be prepared for example by casting an insulating mass. By including or shedding the electronics, various electronic components can be integrated into the component part 1 independently of the material, for example MOSFETs, RFIDs, shunt resistors, fill level sensors, other sensors, etc. By casting, unwanted substances can also be enclosed hermetically. A separation from the liquid part to the resistance heating elements 15 is made possible.
  • the plug contacts 10 of the plug 5 are advantageously separated from the fluidic part to reduce contamination of the contacts 10 and the contacts 19, 34 or to avoid.
  • the structure with the carrier 2 is particularly stable and thus provides maximum protection of the heating element 3 and the heater structures.
  • Transition resistance and allows control with low voltages, since the electrical contacts on or in the carrier 2 are not separated or separable.
  • the outsourcing and encapsulation of the electronics and the direct or protected connection to the evaporator 3 are advantageous for the control and / or control, inter alia, as the
  • connection paths are short.
  • a control of the evaporator 3 in the frequency range between 1 Hz to 20 kHz is possible.
  • a flexible integration of different evaporators 3 and heater structures or heating elements 15 is possible.
  • the design of the component part 1 with the continuous support 2 is optimized for a microelectromechanical system (MEMS) running evaporator 3.
  • MEMS microelectromechanical system
  • evaporator 3 with conduction or microchannels are possible, as described in DE 10 2016 120 803.5, whose disclosure content so far in the present application is incorporated.
  • bionic heating structures such as bionic networks, are for the
  • Evaporator 3 possible. There are also evaporators 3 with
  • the heating element 15 can be controlled or heated by the electronic control device 4 with the desired frequency.
  • an identification information is stored in the electronic memory 14, to which in the electronic control device 21 and the
  • control parameters from the component part 1 to the base part 20 in addition to or instead of the identification information is conceivable.
  • the component part 1 comprises the evaporator 3, which, for example, as silicon (Si) - Heater is running, with an electronic control device 4 with the electronic memory 14.
  • the heating resistors 50 of the heating elements 15 can be measured by the control device 4, from which, for example, the evaporation temperature can be determined.
  • one or more sensors 51 can be provided for measuring an operating state, for example the fill level of the liquid tank 6 or the heating temperature.
  • the fill level of the liquid tank 6 can be measured capacitively, for example.
  • the component part 1 may, for example, have a sensor for measuring the air pressure in the air flow.
  • Heating resistors 50 and / or from the sensors 51 to the control device 4 is preferably carried out analogously. Accordingly, between the evaporator 3 and the sensors 50, 51 and the control device 4 advantageously at least one analog
  • Signal line 34 is provided, in addition to the
  • the power supply of the component part 1 takes place from the base part 20 via power supply lines 35.
  • the component part 1 is advantageously connected to the base part 20 via an at least single-wire digital data bus 30.
  • the data bus 30 is preferably a serial data bus, for example an inter-integrated circuit bus (12C bus).
  • the electronic control device 21 preferably comprises a microcontroller or microprocessor, and / or a wireless module 49, preferably a Bluetooth and / or a WLAN module, for communication with a mobile terminal of a user.
  • Signal lines 54 between the component part 1 and the base member 20 may be provided.
  • two supply lines 35, two digital data lines for the data bus 30 and an analog signal line 54 therefore a total of five lines and five accordingly occupied contacts 1 0 are provided.
  • a different number of lines 30, 35, 54 is of course possible.
  • one or more extensions 55 may be connected to the electronic control device 21, for example via a digital data bus, such as a serial peripheral interface bus (SPI bus).
  • the extensions 55 may comprise, for example, a display 56, such as an electronic paper display (e-paper) 57 and / or an OLED display 58.
  • Other extensions 55 for outputting information, such as status lights or acoustic output devices, are also kbar.
  • the base part 20 may comprise one or more analog sensors 52A, in particular a steam quantity or Fumex sensor, and / or one or more analogue control / regulating devices 53, in particular a steam quantity control.
  • the analog sensors 52A and / or the analog control devices 53 are expediently connected to the control device 21 by means of one or more analog signal lines 54.
  • Functional and / or Particularein directions of the base member 20 with the electronic control device 21 verbu NEN be, for example, optionally a steam quantity sensor 52 (Fumex measurement), optionally a wireless fi nde coupled 59 for locating in the vicinity located electronic cigarette products (Zig-Finder), one or more buttons 61 and / or one or more switches 62 in particular for the operation of the base member 20 by the
  • a voltage converter 63 in particular a DC-DC converter, for example a
  • Up-converter for converting the DC voltage provided by the DC voltage source 46 to the desired heating voltage for the resistance heating elements 15, and / or the wireless module 49 for communication with a user terminal.
  • the I / O interface 33 may also be one or more
  • the digital data memory 23 of the base part 20 may optionally have a memory extension, for example by means of an insertable into the inhaler 27 external memory card.
  • Data memory 23 may be control parameters, control software) and / or user data stored or storable.
  • the data memory 23 is connected to the electronic control device 21 via the data bus 30, for example.
  • the data memory 23 can be addressed via the programming interface 25, the charging interface 42 and / or via the wireless module 49.
  • the structure of the inhaler 27 with component part 1 and separate base part 20 offers a high degree of ease of installation and can be used in automated assembly. The production is possible in the clean room to produce the evaporator 3 and / or encapsulated electronic components in the highest quality. The high standardization of
  • the electrical plug 5 The electrical plug 5, the electrical socket 22, the fresh battery interface 41, the charging interface 42, the
  • Evaporator 3 to the air flow provide clearly defined, standardized interfaces.
  • the component part 1 has clearly defined and standardized interfaces to the base part 20, to the liquid reservoir 6 and to the air flow.

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Abstract

Ein Komponententeil (1) für einen Inhalator (27), vorzugsweise für ein elektronisches Zigarettenprodukt, umfasst einen Träger (2), einen auf dem Träger (2) angeordneten elektrischen Verdampfer (3) zum Verdampfen von dem Verdampfer (3) zugeführter Flüssigkeit, und eine elektrische Verbindung zur Versorgung des Verdampfers (3) mit elektrischer Energie und/oder zum Empfangen von Steuersignalen für den Verdampfer (3). Die elektrische Verbindung umfasst ein Steckverbinderteil (7), das zum reversiblen Zusammenwirken mit einem entsprechenden Steckverbinderteil (22) eines Basisteils (20) des Inhalators (27) eingerichtet ist. Ein Basisteil (20) für einen Inhalator (27) umfasst eine elektronische Steuervorrichtung (21), und eine elektrische Verbindung zum Senden von Steuersignalen an ein Komponententeil (1) und/oder zur elektrischen Versorgung eines Komponententeils (1) des Inhalators (27). Die elektrische Verbindung umfasst ein Steckverbinderteil (22), das zum reversiblen Zusammenwirken mit einem entsprechenden Steckverbinderteil (7) des Komponententeils (1) eingerichtet ist.

Description

Komponententeil und Basisteil für einen Inhalator, sowie Verfahren zur Fertigung derselben
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Komponententeil für einen Inhalator, vorzugsweise für ein elektronisches Zigarettenprodukt, umfassend einen Träger, einen auf dem Träger angeordneten elektrischen Verdampfer zum Verdampfen von dem Verdampfer zugeführter Flüssigkeit, und eine elektrische Verbindung zur
Versorgung des Verdampfers mit elektrischer Energie und/oder zum Empfangen von Steuersignalen für den Verdampfer. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Basisteil für einen Inhalator, umfassend eine elektronische Steuervorrichtung und eine
elektrische Verbindung zum Senden von Steuersignalen an ein Komponententeil und/oder zur elektrischen Versorgung eines Komponententeils des Inhalators. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Fertigung eines solchen
Komponenten- und/oder Basisteils.
Ein großer Teil der auf dem Markt befindlichen Inhalatoren und elektronischen Zigarettenprodukte basiert auf dem Verdampfen einer Flüssigkeit, welche Aromastoff und/oder Wirkstoff enthält.
Grundsätzlich sind dafür ein Energiespeicher, ein Komponententeil als Einwegteil, ein Basisteil als Mehrwegteil und ein
Flüssigkeitsspeicher vorgesehen.
Ein Einwegzigarettenprodukt sowie Ausführungsformen von elektronischen Zigarettenprodukten mit wiederverwendbaren , austauschbaren, aufladbaren oder nachfüllbaren Komponenten sind in der US 2014/0060554 A1 beschrieben. Mehrwegprodukte zeichnen sich dadurch aus, dass grundlegende Komponenten, wie das Gehäuse, Elektronik und/oder der
Energiespeicher wiederverwendet werden können. Austauschbar können beispielsweise der Flüssigkeitsspeicher und/oder der Verdampfer sein.
Ein Beispiel für ein elektronisches Zigarettenprodukt mit einer wiederverwendbaren Grundeinheit mit einer Batterie und einer wechselbaren oder nachfüllbaren Kartusche ist in der EP 1 154 815 B1 beschrieben.
Ein modular aufgebautes elektronisches Zigarettenprodukt ist in der DE 10 2014 207 277 A1 beschrieben. Das elektronische
Zigarettenprodukt ist in diesem Beispiel in eine Vielzahl von
Segmenten untergeteilt. Jedes Segment umfasst mindestens eine Komponente, beispielsweise eine elektrische Energiequelle, einen Liquidtank und ein Heizelement. Durch die Vielzahl von Ausführungsformen werden an die Bauteile des elektronischen Zigarettenproduktes verschiedene
Anforderungen gestellt, um einen Ausgleich zwischen Qualität, Preis und Montagefreundlichkeit zu erzielen. Zur Zeit gibt es keine Lösungen, bei denen mehr als ein Heizkanal angesteuert werden kann. Eine einkanalige Kontaktierung bietet die Möglichkeit, eine einkanalige Heizeinrichtung anzusteuern.
Referenzmessungen zwischen Kanälen sind nicht möglich, und somit lässt sich keine Aussage über defekte Kanäle oder
verschmutzte Kontakte machen. Die elektrischen Kontakte sind überwiegend nah am Verdampfer angeordnet und unterliegen somit einer Verschmutzung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Bauteile für einen Inhalator bereitzustellen, die die Anforderungen unterschiedlicher Anbieter erfüllen und sich kostengünstig und durch eine einfache Montage integrieren lassen, sowie entsprechende
Fertigungsverfahren anzugeben. Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der
unabhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Bereitstellung von miteinander zu
verbindenden Steckverbinderteilen ermöglicht eine einfache, schnelle und fehlerfreie Verbindung des Komponententeils mit dem Basisteil. Die Erfindung stellt eine montagefreundliche und günstige, standardisierte elektrische Schnittstelle bzw. Verbindung zwischen Komponententeil und Basisteil bereit und erlaubt eine
Systemintegration unterschiedlichster Verdampfer und
Verdampferkonzepte. Aufgrund der definierten Schnittstelle lassen sich gewünschte Prüfungen bei der Fertigung mit einem geringen Aufwand und standardisiert realisieren. Eine Anwendung der Erfindung in einer automatisierten Montage ist möglich. Aufgrund der Integration des Verdampfers in das Komponententeil entfällt eine umständliche Reinigung des Verdampfers, weil das Komponententeil nach einer vorgesehenen Nutzungsdauer mit dem Verdampfer ggf. entsorgt werden kann. Vorteilhaft werden die Steckverbinderteile des Komponententeils und des Basisteils von einem Stecker und einer Steckbuchse gebildet. Steckverbinder sind robust und ermöglichen einen stabilen Aufbau und somit einen maximalen Schutz der Heizelemente des Verdampfers. Es kann vorteilhaft sein, wenn der Stecker an dem Komponententeil und die Steckbuchse an dem Basisteil angeordnet ist, da in diesem Fall das Komponententeil leichter in das Basisteil einschiebbar ist. Jedoch ist auch der umgekehrte Fall nicht ausgeschlossen, dass die Steckbuchse an dem Komponententeil und der Stecker an dem Basisteil angeordnet ist. Durch einen Stecker mit insbesondere hochleitfähigen Kontakten kann eine sichere elektrische Verbindung des Komponententeils mit dem Basisteil realisiert werden.
Vorzugsweise weisen die Steckverbinderteile des Komponententeils und des Basisteils jeweils mindestens drei unterschiedlich belegbare oder belegte metallische Kontakte auf. Dies ermöglicht die Ansteuerung einer Mehrzahl von Heizelementen oder
Heizkanälen sowie Referenzmessungen zwischen unterschiedlichen Heizelementen oder Heizkanälen, um eine Aussage über defekte Heizkanäle oder verschmutzte Kontakte zu ermöglichen. Vorteilhaft sind jeweils mindestens vier, weiter vorteilhaft jeweils mindestens fünf unterschiedlich belegbare oder belegte metallische Kontakte vorgesehen, um mit einer entsprechenden Zahl von Leitungen eine differenzierte Steuerung und/oder Messung des Verdampfers zu ermöglichen. Es ist dementsprechend vorteilhaft, wenn die elektrische Verbindung zwischen dem Komponententeil und dem Basisteil, neben den Stromversorgungsleitungen, mindestens eine digitale Datenleitung und/oder mindestens eine analoge
Signalleitung umfasst. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind metallische Kontakte an einer Oberseite und/oder an einer Unterseite des Steckverbinder- teils angeordnet. Dies gestattet eine kompakte Bauform sowie eine sichere Signal-/Energieübertragung. In manchen Ausführungsformen können entsprechende Kontakte an der Ober- und Unterseite des Steckverbinderteils jeweils um 180° drehsymmetrisch angeordnet (d.h. punktgespiegelt) und gleich belegt sein. Dies hat den Vorteil, dass beim Verbinden der Steckverbinderteile nicht auf deren richtige Orientierung zueinander geachtet werden muss.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Stecker ein plattenförmiges Grundteil auf, wobei vorteilhaft metallische Kontakte an einer Oberseite und/oder an einer Unterseite des Grundteils angeordnet sind.
Vorzugsweise weist der Träger des Komponententeils eine definierte Flüssigkeitsschnittstelle für die Verbindung des Trägers mit einem Flüssigkeitstank auf. Dies ermöglicht die einfache und standardisierte Anbindung unterschiedlichster Flüssigkeitstanks je nach Anbieter. Vorzugsweise sind der Verdampfer und die elektronischen Komponenten auf einer Seite des plattenförmigen Trägers und die Flüssigkeitsschnittstelle auf der anderen Seite des plattenförmigen Trägers angeordnet. In diesem Fall weist der Träger vorteilhaft mindestens eine Durchgangsöffnung zum Transport von Flüssigkeit von der Flüssigkeitsschnittstelle zu dem Verdampfer auf. In der Durchgangsöffnung kann vorteilhaft mindestens ein kapillares Element angeordnet sein, um den Flüssigkeitstransport und - nachschub von der Flüssigkeitsschnittstelie zu dem Verdampfer zu unterstützen.
Vorzugsweise weist das Komponententeil eine elektronische Steuer- einrichtung zum Steuern und/oder Regeln des Verdampfers auf. Vorzugsweise weist das Komponententeil einen elektronischen Speicher zum dauerhaften Speichern einer Kennung für das Komponententeil auf. Das Basisteil umfasst vorteilhaft einen Datenspeicher, in dem Steuerdaten für eine Mehrzahl von
Kennungen entsprechend einer Mehrzahl von unterschiedlichen Verdampfern dauerhaft gespeichert sind. Infolge des Verbindens des Komponententeils mit dem Basisteil, d.h. durch Verbindens der entsprechenden Steckverbinder, kann die elektronische
Steuervorrichtung des Basisteils die Kennung aus dem
elektronischen Speicher des Komponententeils auslesen und eine typgenaue individuelle Steuerung des jeweiligen Verdampfers des Komponententeils durchführen.
Vorzugsweise weist das Komponententeil einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung von Betriebszuständen des Verdampfers auf, beispielsweise einen Temperatursensor zum Messen der
Heiztemperatur, auch indirekt durch Messung der Heizwiderstände, und/oder einen Drucksensor zum Messen des Strömungsdrucks. Vorteilhaft weist dann eine elektrische Verbindung zwischen der elektronischen Steuereinrichtung einerseits und dem Verdampfer und/oder den Sensoren andererseits, neben den
Stromversorgungsleitungen, mindestens eine analoge oder digitale Signalübertragungsleitung auf, mittels der die Sensorsignale zu der elektronischen Steuereinrichtung übertragen werden können. Vorzugsweise weist das Basisteil eine definierte Batterieschnittstelle zur Verbindung der elektronischen Steuervorrichtung mit einer Energiespeichereinheit auf. Dies ermöglicht die einfache und standardisierte Anbindung unterschiedlichster Energiespeicher je nach Anbieter. Die Batterieschnittstelle weist vorteilhaft neben den Versorgungsleitungen mindestens eine Signal- oder Datenleitung auf, um das Senden und Empfangen von Signalen oder Daten zwischen der Energiespeichereinheit und der elektronischen Steuervorrichtung des Basisteils zu ermöglichen.
Vorteilhaft weist das Basisteil ein Drahtlosmodul zur drahtlosen Kommunikation mit einem Nutzerendgerät auf. Dies gestattet es dem Nutzer, Daten aus dem Inhalator auszulesen, Einstellungen in dem I nhalator vorzunehmen, und dergleichen.
Vorzugsweise ist das Basisteil ein Mehrwegteil. In vorteilhaften Ausführungsformen kann das Komponententeil ein Einwegteil sein. Das Komponententeil kann in anderen Ausführungsformen ein Mehrwegteil sein. Es ist beispielsweise denkbar, das
Komponententeil mit Flüssigkeitstank und Verdampfer nach
Wiederbefüllung erneut zu benutzen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 Komponenten eines Inhalators mit einem Komponententeil und einem Basisteil in einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines montierten
Komponententeils und einer Steuereinheit; eine Explosionsdarstellung des Komponententeils Figur 2; Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Komponententeils in einer weiteren Ausführungsform; Fig. 5 einen Schnitt durch das in Figur 4 gezeigte
Komponententeil im Bereich des Verdampfers, und Fig. 6 ein schematisches elektronisches Schaltdiagramm des
Inhalators.
Der in Figur 1 gezeigte stabförmige Inhalator 27 umfasst ein Komponententeil 1 , das ein Einwegteil oder ein Mehrwegteil sein kann, und ein wiederverwendbares Basisteil 20, das somit vorteilhaft ein Mehrwegteil ist.
Das Komponententeil 1 umfasst einen Träger 2, der auch als Trägerplatte bezeichnet werden kann, und einen mit dem Träger 2 zu verbindenden oder verbundenen Flüssigkeitstank 6. Auf dem Träger 2 ist eine digitalelektronische Steuereinrichtung 4, beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), angeordnet. Vorzugsweise umfasst die elektronische Steuereinrichtung 4 elektronische Komponenten, um Messungen an Referenzwiderständen (Shunts) vorzunehmen, und weitere integrierte Steuerelektronik, wie MOSFETs zur Schaltung,
Referenzwiderstände (Shunts) zur Widerstandsmessung, und Sensoren 51 . Die elektronische Steuereinrichtung 4 umfasst vorzugsweise einen Multiplexer und/oder ein Schieberegister, um die Steuerung verschiedener Kanäle des Verdampfers 3 zu durchzuführen. Allgemein dient der Träger 2 der Aufnahme von sämtlichen elektronischen Bauteilen, die zur Ansteuerung des Verdampfers 3 und der Heizelemente 15 verwendet werden, insbesondere der Steuereinrichtung 4, MOSFETs, Shunts etc. , sowie auch von elektronischer Identifizierungshardware,
insbesondere dem elektronischen Speicher 14. Der Träger 2 weist zudem ein elektrisches Steckverbinderteil 7 in Form eines elektrischen Steckers 5 mit einer Mehrzahl von elektrischen Kontakten 10 auf. Die Kontakte 10 sind mittels elektrischer Leitungen, die mindestens teilweise auf und/oder dem Träger 2 verlaufen, mit den elektronischen Bauteilen 4, 14 verbunden, um Sensorsignale, Steuersignale und/oder elektrische Energie zu übertragen. Der vorteilhaft durchgängige, formstabile Träger 2 kann aus einem geeigneten, vorteilhaft nichtleitenden Material bestehen, beispielsweise Keramik oder einem geeigneten Kunststoff, insbesondere PEEK, oder faserverstärktem Kunststoff. An dem Komponententeil können Sensoren, beispielsweise
Temperatursensor zum Messen der Heiztemperatur und/oder ein Drucksensor zum Messen des Strömungsdrucks vorgesehen sein.
Auf dem Träger 2 ist ein Verdampfer 3 angeordnet, der zum
Verdampfen von aus dem Flüssigkeitstank 6 zugeführter Flüssigkeit dient. Der Träger 2 nimmt somit den Verdampfer 3 inklusive dessen Kontaktierung auf. Der insbesondere elektrische Verdampfer 3 weist mindestens ein, vorzugsweise eine Mehrzahl von elektrischen Widerstands-Heizelementen 15 auf. Der Verdampfer 3 ist
vorzugsweise an einer Oberseite des Trägers 2 angeordnet. Jedes der Heizelemente 15 kann durch die elektronische Steuereinrichtung 4 angesteuert und durch Strom aus dem Energiespeicher 46 beheizt werden, um an den Heizelementen 15 anliegende Flüssigkeit zu verdampfen.
Jedes Heizelement 15 ist vorzugsweise separat steuerbar beziehungsweise beheizbar. Dies wird vorzugsweise durch eine mehrkanalige, in den Figuren 2 und 4 beispielsweise fünfkanalige Kontaktierung des Verdampfers 3 bewerkstelligt. Dadurch sind auch Referenzmessungen zwischen versch iedenen Kanälen mögl ich , was Aussagen über defekte Kanäle beziehungsweise verschmutzte Kontakte erlaubt. Die Ansteuerung verschiedener Heizkanäle kann vorteilhaft durch einen Multi plexer u nd/oder ein Schieberegister erfolgen . So kann beispielsweise jedes der Heizelemente 1 5 mit einer unterschiedlichen Temperatur, Periodendauer, Leistung , Freq uenz, und/oder einem u ntersch iedlichen Tastgrad beheizt werden, um eine optimale Verabreichung von Aromen und/oder Wirkstoffen zu erzielen, von denen ein Wirkstoff beispielsweise Nikotin sein kann .
Das Basisteil 20 umfasst eine Steuereinheit 29 und eine mit der Steuereinheit 29 zu verbindende Energiespeichereinheit 40. Die Steuereinheit umfasst eine elektron ische Steuervorrichtung 21 und eine mit der elektronischen Steuervorrichtung 21 elektrisch verbundene elektrische Steckbuchse 22. Die elektronische
Steuervorrichtung 21 und d ie elektrische Steckbuchse 22 si nd vorteilhaft auf einer gemeinsamen Leiterplatte 26 angeordnet. Das Basisteil 20 kann eine Programmierschnittstelle 25 mit
beispielsweise zwei Kontakten aufweisen , mittels der die
Steuervorrichtung 21 beispielsweise bei der Herstellung der
Steuereinheit 29 programmierbar ist.
Der elektrische Stecker 5 und die elektrische Steckbuchse 22 sind einander entsprechend eingerichtet, so dass durch Einstecken des Steckers 5 in die Steckbuchse 22 eine elektrische Verbindung zwischen dem Komponententeil 1 und dem Basisteil 20 zur
Übertragung von Signalen , Daten und/oder elektrischer Leistung hergestellt wird . Insbesondere dient die durch Stecker 5 und
Steckbuchse 22 herstellbare elektrische Verbindung zur elektrischen Versorgung der elektrischen und elektronischen Komponenten des Komponententeils 1 aus dem Energiespeicher 40, und zum
Übertragen von Signalen zwischen dem Komponententeil 1 und dem Basisteil 20. In dem Komponententeil 1 werden die
Versorgungsströme und Signale von dem Stecker 5 an den
Verdampfer 3 und/oder an Sensoren weitergeleitet. Vorteilhaft weisen der Stecker 5 und die Steckbuchse 22 jeweils die gleiche Anzahl von elektrischen Kontakten 10 auf.
Bevorzugt weist der Stecker 5 ein plattenförmiges Grundteil 28 mit einer Oberseite 8 und eine Unterseite 9 auf, wobei an der Oberseite 8 und/oder an der Unterseite 9 streifenförmige, metallische elektrische Kontakte 10 vorgesehen sind. Das Grundteil 28 besteht aus einem geeigneten Material und kann beispielsweise einteilig bzw. einstückig mit dem Träger 2 gebildet sein, wie am besten aus Figur 3 ersichtlich ist. Vorzugsweise verfügt der Stecker 5 beidseitig, also sowohl an der Oberseite 8 als auch an der
Unterseite 9, über elektrische Kontakte 10. Dabei können die Kontakte an der Oberseite 8 und an der Unterseite 9 des Steckers 5 unterschiedlich belegt sein, so dass mit geringem Bauraum eine Vielzahl von elektrischen Kontakten 10 bereitgestellt werden kann. In anderen vorteilhaften Ausführungsformen sind die Kontakte 10 an der Oberseite 8 und eine entsprechende Zahl von Kontakten an der Unterseite 9 um 180° drehsymmetrisch angeordnet und gleich belegt. Dies hat den Vorteil, dass beim Verbinden der
Steckverbinderteile 7, 22 nicht auf die richtige Orientierung geachtet werden muss, sondern der Stecker 5 in beiden Orientierungen in die Steckbuchse 22 einführbar ist und in beiden Fällen die vorgesehene elektrische Verbindung hergestellt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stecker 5 fünf unterschiedlich belegte Kontakte 10 auf. Zum Verbinden des Komponententeils 1 mit dem Basisteil 20 wird das Komponententeil 1 parallel zur Längsachse des Basisteils 20 in dieses eingeschoben, wodurch der Stecker 5 in die Steckbuche 22 eingeschoben und die elektrische Verbindung hergestellt wird.
Die elektronische Steuereinrichtung 4 des Komponententeils 1 umfasst vorzugsweise einen elektronischen Speicher 14. In dem elektronischen Speicher 14 ist vorteilhaft eine Kennung bzw. ID (Identifizierungsinformation) des Komponententeils 1 dauerhaft gespeichert. Infolge des Verbindens eines Komponententeils 1 mit einem Basisteil 20 infolge des Einsteckens des Steckers 5 in die Steckbuchse 22 kann die elektronische Steuervorrichtung 21 die Kennung aus dem Speicher 14 auslesen und eine typgenaue individuelle Steuerung des jeweiligen Verdampfers 3 auf dem
Komponententeil 1 durchführen. In dem elektronischen Speicher 14 können auch Steuerungs-, Regelungs- und/oder Messparameter hinterlegt, welche an das Basisteil übermittelbar sind und mittels der das Basisteil 20 den Verdampfer 3 steuert beziehungsweise beheizt. Die elektronische Steuereinrichtung 4 und die Steuerung der
Verdampfer 3 sind vorzugsweise spezifisch für jedes im Flüssigkeitsspeicher 6 befindliche Liquid programmiert, um eine optimale
Aroma- und/oder Wirkstoffgabe zu erzielen. Die Unterbringung der Steuereinrichtung 4 in dem Komponententeil 1 erleichtert die
Auslegung der elektronischen Bauteile und der elektrischen
Verbindungseinrichtungen.
Die elektronische Steuervorrichtung 21 des Basisteils 20 umfasst vorteilhaft einen Datenspeicher 23. In dem Datenspeicher sind vorzugsweise Steuerdaten für eine Mehrzahl von Kennungen entsprechend einer Mehrzahl von unterschiedlichen Verdampfern bzw. Verdampfertypen gespeichert, beispielsweise in Form einer Datenbank. Wenn die elektronische Steuervorrichtung 21 eine Kennung aus dem Speicher 14 des Komponententeils 1 ausliest, kann sie die dieser Kennung zugeordneten Steuerdaten aus dem Datenspeicher 23 abrufen und die Steuerung des Verdampfers 3 typgerecht durchführen.
Demnach sind mit der ID eines Komponententeils 1 im
Datenspeicher 23 vorteilhaft Informationen zum Verdampfer 3, Verdampfertyp, Restmenge des im Flüssigkeitsspeicher 6
befindlichen Liquids, der Liquidzusammensetzung und/oder zur Charakteristik des Verdampfers 3 verknüpft.
Die Energiespeichereinheit 40 umfasst einen Energiespeicher 46, eine Batterieschnittstelle 41 zum Verbinden der Steuereinheit 29 mit der Energiespeichereinheit 40, und eine Ladeschnittstelle 42. Die Steuereinheit 29 wird über die Batterieschnittstelle 41 mit Strom versorgt. Des Weiteren können über die Batterieschnittstelle 41 Signale zwischen der Energiespeichereinheit 40 und der
Steuereinheit 29 übertragen werden. Daher umfasst die
Batterieschnittstelle 41 vorteilhaft mindestens drei elektrische Kontakte 37, nämlich zwei elektrische Kontakte 37 für die
Stromversorgungsleitungen 36 (siehe Figur 6) und mindestens einen elektrischen Kontakt 37 für mindestens eine analoge oder digitale Signalübertragungsleitung 31 .
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die mindestens eine Signalübertragungsleitung 31 einen digitalen Datenbus,
beispielsweise einen einadrigen („One Wire") Bus. In anderen Ausführungsformen kann ein mehradriger Bus 31 vorgesehen sein. Über die elektrische Verbindung zwischen Basisteil 20 und
Energiespeichereinheit 40 lassen sich beispielsweise Informationen über den Ladezustand des Energiespeichers oder Diagnosedaten übermitteln. Über die mindestens eine Signalübertragungsleitung 31 lassen sich beispielsweise Informationen über den Ladezustand des Energiespeichers 46 oder Diagnosedaten zwischen der
Steuereinheit 29 und der Energiespeichereinheit 40 übermitteln.
Der Energiespeicher 46 kann eine Einwegbatterie oder ein wiederaufladbarer Akku sein, beispielsweise ein Lithium-Ionen Akku. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Energiespeicher 46 ein wiederaufladbarer Akku, welcher sich über die Ladeschnittstelle 42, beispielsweise eine USB-Schnittstelle, laden lässt. In die
Energiespeichereinheit 40 ist vorzugsweise eine elektronische Steuereinrichtung 43 integriert, die eine Sicherheitselektronik 44 und/oder eine Ladeelektronik 45 umfassen kann. Die
Sicherheitselektronik 44 dient dazu, die Funktion des
Energiespeichers 46 zu überwachen und beispielsweise ein
Überhitzen zu vermeiden. Die Ladeelektronik 45 steuert das
Aufladen des Energiespeichers 46 über die Ladeschnittstelle 42. Zum Aufladen des Energiespeichers 46 kann der Anwender die Ladeschnittstelle 42 mit einer Stromquelle, beispielsweise dem Stromnetz, verbinden. Die Ladeschnittstelle 42 kann auch zur Signalübertragung dienen, beispielsweise zum Austausch von Daten zwischen einem beispielsweise mobilen Endgerät des Anwenders und der elektronischen Steuervorrichtung 21 , um diese einzustellen, zu programmieren und/oder Daten, wie Nutzerdaten und/oder Messwerte, zu erfassen und/oder einzugeben.
Die Energiespeichereinheit 46 und der Energiespeicher 40 inklusive Ladeelektronik 45 sind vorteilhaft anbieterspezifisch ausgebildet. Die Batterieschnittstelle 41 zwischen Energiespeichereinheit 46 und Steuereinheit 29 kann demnach vorteilhaft ein anbieterspezifisches Design aufweisen.
Das Basisteil 20 ist im montierten Zustand insgesamt stabförmig und/oder zylinderförmig und weist somit zwei Stirnseiten auf. Der Steckverbinder 22 des Basisteils 20 ist vorteilhaft an einer der Stirnseiten des Basisteils 20 angeordnet, wie aus Figur 1 ersichtlich ist. Dies erleichtert das Einstecken des Komponententeils 1 in das Basisteil 20 und somit die Handhabung des Inhalators. Die
Ladeschnittstelle 42 ist vorteilhaft an der dem Steckverbinder 22 entgegengesetzten Stirnseite des Basisteils 20 angeordnet, wie ebenfalls aus Figur 1 ersichtlich ist. Dies erleichtert das Einstecken eines externen Ladesteckers in die Ladeschnittstelle 42 und somit ebenfalls die Handhabung des Inhalators.
Das Komponententeil 1 weist eine Flüssigkeitsschnittstelle 47 zur Anbindung des Flüssigkeitstanks 6 an den Träger 2 auf. Aufgrund der standardisierten Flüssigkeitsschnittstelle 47 können eine
Vielzahl unterschiedlicher Flüssigkeitstanks 6 verwendet werden, d.h. der Flüssigkeitstank 6 kann anbieterspezifisch ausgeführt sein. Die Flüssigkeitsschnittstelle 47 ist vorteilhaft an der Unterseite, bzw. auf der dem Verdampfer 3 entgegengesetzten (Ober-)Seite des Trägers angeordnet, dort wird demnach das Liquid aus dem
Reservoir 6 bereitgestellt. Der Flüssigkeitsspeicher 6 kann beispielsweise entlang einer Führung 48 auf den Träger 2
aufschiebbar sein; andere Verbindungen sind möglich. Die
Verbindung kann reversibel sein, um den Anwender das
Auswechseln des Flüssigkeitsspeichers 6 zu ermöglichen. Der Flüssigkeitsspeicher 6 kann wiederauffüllbar sein, wobei das
Komponententeil 1 in diesem Fall ein Mehrwegteil ist. Der Träger 2 weist eine oder mehrere Durchgangsöffnungen 38 auf, um Flüssigkeit von einer Öffnung 65 des Flüssigkeitstanks 6 zu dem Verdampfer 3 zu transportieren und dort zu verdampfen. Dies ist in dem Querschnitt gemäß Figur 5 zu erkennen. Zwischen dem
Verdampfer 3 und dem Flüssigkeitsspeichers 6 ist vorteilhaft ein Kapillarelement 12 vorgesehen, das beispielsweise in die Öffnung 65 eingesetzt sein kann und die kapillare Liquidförderung von dem Flüssigkeitstank 6 zu dem Verdampfer 3 unterstützt. Das
Kapillarelement 12 kann beispielsweise ein offenporiges
geschäumtes Element oder ein Schwammelement sein.
Zwischen dem Verdampfer 3 und dem Flüssigkeitsspeichers 6 kann weiterhin ein kapillares Element 13 vorgesehen sein, das Flüssigkeit mittels Kapillarwirkung, beispielsweise mithilfe von Mikrokanälen, von dem Flüssigkeitsspeicher 6 zu dem Verdampfer 3 fördert. Das kapillare Element 13 kann eine Lamellenstruktur sein. Auf der der Flüssigkeitsschnittstelle 47 gegenüberliegenden Seite des Trägers 2 wird über einen Luftstrom das verdampfte Liquid abgeführt, um von dem Konsumenten inhaliert zu werden.
Die Nahtstelle zwischen dem Träger 2 und dem Flüssigkeitstank kann vorteilhaft durch ein die Öffnung 65 bzw. die
Durchgangsöffnung 38 umgebende Dichtung 16 abgedichtet sein. In der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform weist das
Komponententeil 1 einen Schutzeinschluss 18 auf. Der
Schutzeinschluss 18 schließt die Elektronikbauteile 4, 14 zu deren Schutz hermetisch ein, insbesondere die elektronische
Steuereinrichtung 4, den elektronischen Speicher 14 und ggf.
Kontaktierungsleiter 19 zwischen dem Verdampfer 3 und der elektronische Steuereinrichtung 4. Der Schutzeinschluss 18 kann beispielsweise durch Vergießen einer isolierenden Masse hergestellt werden. Durch das Einschließen beziehungsweise Vergießen der Elektronik lassen sich verschiedene elektronische Komponenten unabhängig vom Material in das Komponententeil 1 integrieren, beispielsweise MOSFETs, RFIDs, Shunt-Widerstände, Füllstandssensor, andere Sensoren etc. Durch Vergießen lassen sich auch ungewünschte Stoffe hermetisch einschließen. Eine Trennung vom Liquidteil zu den Widerstandsheizelementen 15 wird ermöglicht.
In dem vergossenen Stecker 5 sind die Steckkontakte 10 des Steckers 5 vorteilhaft vom fluidischen Teil getrennt, um eine Verschmutzung der Kontakte 10 und der Kontaktierungen 19, 34 zu reduzieren oder zu vermeiden. Der Aufbau mit dem Träger 2 ist besonders stabil und bietet somit einen maximalen Schutz des Heizelements 3 beziehungsweise der Heizer-Strukturen.
Die in Figur 4 gezeigte Führung der Kontakte 19, 34 mindestens teilweise auf und/oder in dem Träger 2 führt zu geringen
Übergangswiderständen und ermöglicht eine Steuerung mit niedrigen Spannungen, da die elektrischen Kontakte auf bzw. in dem Träger 2 nicht getrennt oder trennbar sind. Die Auslagerung und Kapselung der Elektronik und die direkte beziehungsweise geschützte Verbindung zum Verdampfer 3 sind vorteilhaft für die Regelung und/oder Steuerung, unter anderem da die
Verbindungswege kurz sind. Durch kurze Wege zwischen der Verdampfer 3 und der Steuereinrichtung 4 ist eine Ansteuerung des Verdampfers 3 im Frequenzbereich zwischen 1 Hz bis 20 kHz möglich. Durch Anbindung des Verdampfers an das Komponententeil 1 ist eine flexible Einbindung von unterschiedlichen Verdampfern 3 und Heizer-Strukturen beziehungsweise Heizelementen 15 möglich. Die Gestaltung des Komponententeils 1 mit dem durchgehenden Träger 2 ist optimiert für einen als mikroelektromechanisches System (MEMS) ausgeführten Verdampfer 3. Hier sind beispielsweise Verdampfer 3 mit Leitungs- oder Mikrokanälen möglich, wie in der DE 10 2016 120 803.5 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Auch bionische Heizstrukturen, wie bionische Netze, sind für den
Verdampfer 3 möglich. Es sind auch Verdampfer 3 mit
Heizstrukturen wie in der DE 10 2017 1 1 1 1 19.0 beschrieben möglich, deren Offenbarungsgehalt insoweit in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.
Das Heizelement 15 kann durch die elektronische Steuereinrichtung 4 mit der gewünschten Frequenz angesteuert beziehungsweise beheizt werden. Beispielsweise ist im elektronischen Speicher 14 eine Identifizierungsinformation hinterlegt, zu welcher in der elektronischen Steuervorrichtung 21 beziehungsweise dem
Datenspeicher 23 des Basisteils 20 ein Heizschema
beziehungsweise ein Parametersatz zur Steuerung und/oder Regelung des Verdampfers 3 hinterlegt ist, welcher mit dem jeweils verwendeten Verdampfer 3 korrespondiert. Auch die Übermittlung von Steuerparametern von dem Komponententeil 1 an das Basisteil 20 zusätzlich oder anstelle der Identifizierungsinformation ist denkbar.
Im Folgenden wird eine vorteilhafte elektrische Verschaltung des Inhalators 27 anhand von Figur 6 erläutert. Das Komponententeil 1 umfasst den Verdampfer 3, der beispielsweise als Silizium (Si)- Heizer ausgeführt ist, mit einer elektronischen Steuereinrichtung 4 mit dem elektronischen Speicher 14. Die Heizwiderstände 50 der Heizelemente 15 können von der Steuereinrichtung 4 gemessen werden, woraus beispielsweise die Verdampfungstemperatur bestimmt werden kann. Vorzugsweise können ein oder mehrere Sensoren 51 zur Messung eines Betriebszustands, beispielsweise des Füllstands des Flüssigkeitstanks 6 oder der Heiztemperatur, vorgesehen sein. Der Füllstand des Flüssigkeitstanks 6 kann beispielsweise kapazitiv gemessen werden. Des Weiteren kann der Komponententeil 1 beispielsweise einen Sensor zur Messung des Luftdrucks in der Luftströmung aufweisen.
Die Übermittlung der Messdaten von dem oder den
Heizwiderständen 50 und/oder von den Sensoren 51 zu der Steuereinrichtung 4 erfolgt vorzugsweise analog. Demnach ist zwischen dem Verdampfer 3 bzw. den Sensoren 50, 51 und der Steuereinrichtung 4 vorteilhaft mindestens eine analoge
Signalleitung 34 vorgesehen, zusätzlich zu den
Versorgungsleitungen 19 zur Stromversorgung des Verdampfers 3.
Die Stromversorgung des Komponententeils 1 erfolgt von dem Basisteil 20 über Stromversorgungsleitungen 35.
Das Komponententeil 1 ist mit dem Basisteil 20 vorteilhaft über einen mindestens einadrigen digitalen Datenbus 30 verbunden ist. Der Datenbus 30 ist vorzugsweise ein serieller Datenbus, beispielsweise ein Inter-Integrated Circuit Bus (l2C-Bus). Die elektronische Steuervorrichtung 21 umfasst vorzugsweise einen MikroController oder Mikroprozessor, und/oder ein Drahtlosmodul 49, bevorzugt ein Bluetooth- und/oder ein WLAN-Modul, zur Kommunikation mit einem mobilen Endgerät eines Nutzers. Zusätzlich können ei ne oder mehrere analoge Mess- bzw.
Signalleitungen 54 zwischen dem Komponententeil 1 und dem Basisteil 20 vorgesehen sein. Im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 sind beispielsweise zwei Versorgungsleitungen 35, zwei digitale Datenleitungen für den Datenbus 30 und eine analoge Signalleitung 54, demnach insgesamt fünf Leitungen und fünf dementsprechend belegte Kontakte 1 0 vorgesehen . Eine andere Anzahl von Leitungen 30, 35, 54 ist selbstverständlich möglich . Optional können an die elektronische Steuervorrichtung 21 eine oder mehrere Erweiterungen 55 angeschlossen sein , beispielsweise über einen digitalen Daten bus, wie einen Serial Peripheral I nterface- Bus (SPI-Bus). Die Erweiterungen 55 können beispielsweise ein Display 56, etwa ein elektronisches Papier-Display (E-Paper) 57 und/oder ein OLED-Display 58 umfassen . Andere Erweiterungen 55 zur Ausgabe von Information, wie Statusleuchten oder akustische Ausgabeeinrichtungen , sind ebenfalls den kbar.
Das Basisteil 20 kann ein oder meh rere analoge Sensoren 52A, insbesondere einen Dampfmengen- oder Fumex-Sensor, und/oder ein oder mehrere analoge Steuer-/Regeleinrichtungen 53, insbesondere eine Dampfmengenregelung aufweisen. Die analogen Sensoren 52A und/oder die analogen Steuer-/Regeleinrichtungen 53 sind zweckmäßigerweise mittels einer oder meh reren analogen Signalleitungen 54 mit der Steuervorrichtung 21 verbunden.
Ü ber eine Eingabe-/Ausgabe- (l/0-)Schnittstelle 33 können
Funktions- und/oder Bedienein richtungen des Basisteils 20 mit der elektronischen Steuervorrichtung 21 verbu nden sein , beispielsweise optional ein Dampfmengensensor 52 (Fumex-Messung) , optional eine drahtlose Fi ndeeinrichtung 59 zum Auffinden in der Nähe befindlicher elektronischer Zigarettenprodukte (Zig-Finder), ein oder mehrere Taster 61 und/ oder ein oder mehrere Schalter 62 insbesondere zur Bedienung des Basisteils 20 durch den
Konsumenten, optional einen Spannungswandler 63, insbesondere einen Gleichspannungswandler, beispielsweise einen
Aufwärtswandler (Step-Up-Konverter), zum Wandeln der von der Gleichspannungsquelle 46 bereitgestellten Gleichspannung auf die gewünschte Heizspannung für die Widerstandsheizelemente 15, und/oder das Drahtlosmodul 49 zur Kommunikation mit einem Nutzerendgerät.
Die I/O-Schnittstelle 33 kann auch ein oder mehrere
programmierbare Kanäle (Pins) 60 aufweisen. Der digitale Datenspeicher 23 des Basisteils 20 kann optional eine Speichererweiterung beispielsweise mittels einer in den Inhalator 27 einsetzbaren externen Speicherkarte aufweisen. In dem
Datenspeicher 23 können Steuerparameter, Steuersoftware) und/oder Nutzerdaten gespeichert oder speicherbar sein. Der Datenspeicher 23 ist beispielsweise über den Datenbus 30 mit der elektronischen Steuervorrichtung 21 verbunden. Der Datenspeicher 23 kann über die Programmierschnittstelle 25, die Ladeschnittstelle 42 und/oder über das Drahtlosmodul 49 adressiert werden. Der Aufbau des Inhalators 27 mit Komponententeil 1 und separatem Basisteil 20 bietet eine hohe Montagefreundlichkeit und kann Anwendung in automatisierter Montage finden. Die Fertigung ist dabei im Reinraum möglich , um den Verdampfer 3 und/oder gekapselte elektronische Komponenten in höchster Qualität herzustellen. Die hohe Standardisierung der
Verbindungseinrichtungen und Individualisierungsmöglichkeiten der Elektronik erlaubt die Implementierung aller am Markt befindlichen Verdampfer.
Der elektrische Stecker 5, die elektrische Steckbuchse 22, die elek- frische Batterieschnittstelle 41 , die Ladeschnittstelle 42, die
Flüssigkeitsschnittstelle 47 und/oder die Schnittstelle des
Verdampfers 3 zum Luftstrom stellen klar definierte, standardisierte Schnittstellen bereit. Insbesondere weist das Komponententeil 1 klar definierte und standardisierte Schnittstellen zum Basisteil 20, zum Liquidreservoir 6 und zum Luftstrom auf.

Claims

Ansprüche:
1 . Komponententeil (1 ) für einen Inhalator (27), vorzugsweise für ein elektronisches Zigarettenprodukt, umfassend
- einen Träger (2),
- einen auf dem Träger (2) angeordneten elektrischen
Verdampfer (3) zum Verdampfen von dem Verdampfer (3) zugeführter Flüssigkeit, und
- eine elektrische Verbindung zur Versorgung des
Verdampfers (3) mit elektrischer Energie und/oder zum
Empfangen von Steuersignalen für den Verdampfer (3), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung ein Steckverbinderteil (7) umfasst, das zum reversiblen
Zusammenwirken mit einem entsprechenden Steckverbinderteil (22) eines Basisteils (20) des Inhalators (27) eingerichtet ist.
2. Komponententeil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) eine
Flüssigkeitsschnittstelle (47) für die standardisierte Verbindung mit einem Flüssigkeitstank (6) aufweist.
3. Komponententeil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) mindestens eine Durchgangsöffnung (38) zum Transport von Flüssigkeit von der Flüssigkeitsschnittstelle (47) zu dem Verdampfer (3) aufweist.
4. Komponententeil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Durchgangsöffnung (38) ein kapillares Element (12) angeordnet ist. Komponententeil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Komponententeil (1 ) eine elektronische Steuereinrichtung (4) zum Steuern und/oder Regeln des Verdampfers (3) aufweist.
Komponententeil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Verbindung zwischen der elektronischen Steuereinrichtung (4) und dem Verdampfer (3) und/oder Sensoren (50, 51 ) Stromversorgungsleitungen (19) und mindestens eine Signalübertragungsleitung (34) aufweist.
Komponententeil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Komponententeil (1 ) einen elektronischen Speicher (14) zum dauerhaften Speichern einer Kennung für das Komponententeil (1 ) aufweist.
Basisteil (20) für einen Inhalator (27), umfassend
- eine elektronische Steuervorrichtung (21 ), und
- eine elektrische Verbindung zum Senden von Steuersignalen an ein Komponententeil (1) und/oder zur elektrischen
Versorgung eines Komponententeiis (1 ) des Inhalators (27), dadurch gekennzeichnet, dass
- die elektrische Verbindung ein Steckverbinderteil (22) umfasst, das zum reversiblen Zusammenwirken mit einem entsprechenden Steckverbinderteil (7) des Komponententeils (1 ) eingerichtet ist.
Basisteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (20) eine Batterieschnittstelle (41) zur Verbindung der elektronischen Steuervorrichtung (21 ) mit einer Energiespeichereinheit (40) aufweist.
10. Basisteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieschnittstelle (41 ) Versorgungsleitungen (36) und
5 mindestens eine Signal- oder Datenleitung (31 ) aufweist.
1 1. Basisteil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass das Basisteil (20) ein Drahtlosmodul (49) zur drahtlosen Kommunikation mit einem Nutzerendgerät
10 aufweist.
12. Basisteil nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass das Basisteil (20) einen Datenspeicher (23) umfasst, in dem Steuerdaten für eine Mehrzahl von
15 Kennungen entsprechend einer Mehrzahl von
unterschiedlichen Verdampfern (3) dauerhaft gespeichert sind.
13. Komponenten- oder Basisteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
20 Steckverbinderteile (7; 22) jeweils mindestens drei
unterschiedlich belegbare metallische Kontakte (10) aufweisen.
14. Komponenten- oder Basisteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei elektrischer
25 Verbindung zwischen des Komponententeils (1 ) mit dem
Basisteil (20) diese Verbindung Stromversorgungsleitungen (35) und mindestens eine digitale Datenleitung (30) und/oder mindestens eine analoge Signalleitung (54) umfasst.
30 15. Komponenten- oder Basisteil nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinderteile (7; 22) einen Stecker (5) und eine entsprechende Steckbuchse (24) umfassen.
16. Komponenten- oder Basisteil nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, dass der Stecker (5) ein plattenförmiges
Grundteil (28) aufweist.
17. Komponenten- oder Basisteil nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet, dass metallische Kontakte (10) an einer Oberseite (8) und/oder an einer Unterseite (9) des
Steckers (7) vorgesehen sind .
18. Inhalator umfassend wenigstens ein Komponententeil (1 ) und wenigstens ein Basisteil (20) nach jeweils einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche.
19. Verfahren zur Fertigung eines Komponententeils (1 ) und/oder eines Basisteils (20), vorzugsweise nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, insbesondere für einen bzw. im Verlaufe einer Fertigung eines Inhalators (27) vorzugsweise nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das
Komponententeil (1 ) und/oder das Basisteil (20) als Modul gefertigt wird, das einem Fertigungsstrom für einen Inhalator (27) zuführbar ist bzw. zugeführt wird.
20. Verfahren zur Fertigung, insbesondere nach Anspruch 19, eines Komponententeils (1 ) und/oder eines Basisteils (20) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdampfer (3), vorzugsweise ein MEMS-Verdampfer, auf einen Träger (2) mit einer elektrischen
Verbindung zur Versorgung des Verdampfers (3) mit elektrischer Energie und/oder zum Empfangen von
Steuersignalen für den Verdampfer (3) aufgebracht wird, wobei die elektrische Verbindung ein Steckverbinderteil (7) umfasst.
5 21 . Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) mit einer Flüssigkeitsschnittstelle (47) für die standardisierte Verbindung mit einem Flüssigkeitstank (6) versehen wird.
10 22. Verfahren zur Fertigung, insbesondere nach einem der
Ansprüche 19 bis 21 , eines Komponententeils (1 ) und/oder eines Basisteils (20) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuervorrichtung (21 ) zur elektrischen Verbindung und/oder
15 zum Senden von Steuersignalen an ein Komponententeil (1 ) und/oder zur elektrischen Versorgung eines Komponententeils (1 ) mit einem Steckverbinderteil (22) ausgerüstet wird, das zum reversiblen Zusammenwirken mit einem entsprechenden Steckverbinderteil (7) des Komponententeils (1 ) eingerichtet
20 ist.
23. Verfahren zur Fertigung, insbesondere nach einem der
Ansprüche 19 bis 22, eines Komponententeils (1 ) und/oder eines Basisteils (20) nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinderteile
(7; 22) jeweils mit mindestens drei unterschiedlich belegbaren metallischen, vorzugsweise hochleitfähigen Kontakte (10) versehen werden.
30 24. Verfahren zur Fertigung, insbesondere nach einem der
Ansprüche 19 bis 23, eines Komponententeils (1 ) und/oder eines Basisteils (20) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schutzeinschluss (18) vorgesehen wird, der Elektronikbauteile (4, 14) hermetisch einschließt, und der insbesondere durch Vergießen einer isolierenden Masse hergestellt wird.
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