Brevet FR3039040A1 — publié le 20170127

DISPOSITIF D'ALIMENTATION CONTRÔLÉE D'UNE MÈCHE DANS UNE E-CIGARETTE, E-CIGARETTE OBTENUE La présente invention vise un dispositif d'alimentation contrôlée d'une e-cigarette en e-liquide. L'invention couvre également la e-cigarette obtenue. On connaît les cigarettes constituées de tabac et dont la combustion dégage une fumée aspirée par les fumeurs. La combustion du tabac dégage une fumée constituée de très nombreux composés dont certains sont nocifs pour la santé. Néanmoins, la consommation de tabac diminue peu voire pas du tout et il a toujours été recherché des palliatifs à la cigarette. Des solutions ont été imaginées pour limiter la consommation avec des patchs apposés sur le corps pour diffuser une partie des composés habituels d'une cigarette mais tous les essais se sont heurtés à des obstacles majeurs, notamment celui du rituel comportemental, de la convivialité et des sensations procurées par la cigarette, notamment des effets de bien-être et de détente associés à certains des composés volatils véhiculés dans la fumée. Un palliatif pour viser une diminution de la consommation de tabac est proposé sous la forme d'une e-cigarette. Une e-cigarette est un dispositif nomade, inclus intégralement dans un carter de forme allongée, pouvant rappeler une cigarette et comprenant un réservoir d'une composition à vaporiser, une zone de chauffe destinée à vaporiser une partie au moins de ladite composition avec au moins une mèche, une résistance et un embout buccal, un accus permettant d'alimenter cette résistance en énergie électrique, un interrupteur de commande de ladite résistance étant prévu pour vaporiser à la demande la composition. De façon complémentaire, la mèche plonge dans le réservoir et la résistance de la zone de chauffe entoure une portion de cette mèche, extérieure audit réservoir. La montée en température de la résistance assure la vaporisation de la composition. La composition est parfaitement dosée, à la demande et comprend des composés volatils sous la chaleur du type glycérol, parfums mais aussi nicotine afin de retrouver au moins une partie 3039040 2 des sensations de la cigarette. Le premier avantage est de pouvoir doser les composés à la demande et donc de pouvoir individualiser la composition en fonction de l'utilisateur. Comme il s'agit d'une vaporisation, il n'y a donc pas de combustion et de production notamment de goudrons issus du tabac et particulièrement nocifs. Les compositions sont 5 réalisées à partir d'un mélange, il est donc possible d'ajuster parfaitement les composés souhaités, le ratio etc. Ainsi, l'utilisateur peut trouver là un palliatif particulièrement intéressant à la cigarette et donc diminuer voire supprimer la consommation de tabac. Par contre, un premier inconvénient de la e-cigarette est l'absence de détermination de la 10 consommation par l'utilisateur. Dans le cas de la cigarette, on peut compter le nombre de cigarettes et en fonction de la façon de fumer une cigarette qui est généralement constante et reproductible chez un même fumeur, on peut déterminer si la consommation est en régression ou en augmentation. Même si la précision reste limitée, c'est au moins un indice comparatif, simple et 15 psychologiquement accessible, même en état de dépendance. Il est aussi prévu un usage particulier de la e-cigarette à savoir la distillation de médicaments ou autres principes actifs, contenus dans le e-liquide. C'est l'objet par exemple de la demande de brevet GB-2.466.758. Dans ce cas, la détermination de la quantité de composition vaporisée et donc inhalée est essentielle. 20 On peut bien sûr mesurer la quantité de liquide consommée à l'aide d'un réservoir gradué mais on comprend rapidement que la précision est extrêmement limitée et ne peut être que très vaguement indicative. Un autre problème est celui de l'échauffement de la composition conservée dans le réservoir. En effet, lors de la vaporisation, la température pour vaporiser le composition est élevée, 25 plusieurs centaines de degrés sur la résistance et même si la masse chauffée, c'est-à-dire la masse de la résistance, reste faible, il se produit un dégagement de chaleur non négligeable. Cette montée locale en température peut affecter les propriétés du e-liquide. Ces produits sont donc vaporisables par la chaleur mais on a aussi constaté que la chaleur avait un effet dégradant sur ces produits quand bien même ils ne sont pas encore vaporisés. Or, la chaleur émise par la résistance à chaque vaporisation est transmise au moins partiellement par la mèche elle-même au e-liquide puisque le e-liquide qu'elle contient assure 3039040 3 une conduction thermique entre la zone de vaporisation et le e-liquide dans laquelle baigne au moins l'une de ses extrémités au sein du réservoir. De plus à travers la paroi du réservoir lui-même, le e-liquide est également soumis aux actions de la chaleur, par transmission. 5 On constate donc une modification au moins de certains composés thermosensibles des e- liquides sous l'effet de la chaleur induite par la zone de chauffe. Cet effet est renforcé par une utilisation intensive de la e-cigarette. On entend par utilisation intensive, la génération de vaporisations avec des intervalles de temps courts, voire une utilisation continue sur une durée de quelques minutes. 10 Dans ces cas, la résistance elle-même n'a pas le temps de revenir à température ambiante. Le point de départ est donc déjà une température élevée de la résistance qui reçoit une nouvelle quantité de courant si bien que la température maximale augmente et peut atteindre plus de 300°C par ces impulsions de chauffe successives. Certains utilisateurs peuvent même conserver l'interrupteur pressé en continu pendant quelques secondes, si bien que la 15 température augmente fortement également et la consommation électrique n'est pas nécessairement une limitation à une telle utilisation car les accus présentent de fortes capacités et, dans tous les cas, ils sont rechargeables voire interchangeables. Il serait bon de pouvoir éloigner le réservoir de la zone de vaporisation du e-liquide. On sait aussi que l'architecture d'une e-cigarette prévoit d'isoler la chambre de vaporisation 20 de l'accus afin que du e-liquide qui viendrait à couler de la mèche pour quelque raison que ce soit ne vienne pas dégrader ledit accus. A cet effet, il est prévu un joint qui laisse passer les fils d'alimentation entre l'accus et la résistance et qui est muni d'un trou afin de laisser passer l'air destiné à être mélangé au e-liquide vaporisé, ledit trou est nécessairement d'un très petit diamètre de façon à interdire le passage d'un éventuel écoulement de e-liquide. Le corolaire 25 est la difficulté pour l'utilisateur à aspirer une "puff" c'est-à-dire une "bouffée" de e-liquide vaporisé. La difficulté est totalement surmontable mais l'aspiration est plus difficile que sur une cigarette. Un problème rencontré par les e-cigarette est l'effort d'aspiration nécessaire car il est actuellement 2,5 fois plus élevé que celui de la cigarette. 30 En effet, pour aspirer, il faut exercer une forte aspiration, qui au lieu de rendre agréable l'utilisation d'une e-cigarette provoque une lassitude assez rapide. 3039040 4 Ceci peut être un obstacle ou engendrer une certaine lassitude et donc conduire l'utilisateur à un retour à la cigarette, ce qui va à l'encontre de l'un des buts recherchés. Une solution serait de supprimer tout obstacle comportant un joint entre la zone de vaporisation comprenant la résistance et une zone d'entrée d'air, surtout s'il est prévu une 5 zone d'entrée d'air spécifique. La demande de brevet FR-3.011.718 décrit un agencement comprenant des moyens de comptage volumétrique du gaz inhalé adaptés pour alternativement autoriser la vaporisation de la substance liquide lorsque la concentration du gaz en substance vaporisée est inférieure à une valeur prédéterminée et pour interdire ladite vaporisation lorsque la concentration du 10 gaz en substance liquide vaporisée atteint ladite valeur prédéterminée. Cette solution, basée sur une mesure volumétrique reste inadaptée, car il n'est pas possible de mesurer et de doser précisément la quantité de molécules diffusée. L'objet de la présente invention est de proposer un dispositif qui pallie les inconvénients de l'art antérieur et qui permet de réaliser une e-cigarette parfaitement adaptée à l'utilisateur, 15 ceci avec un agencement également simplifié en limitant l'échauffement du e-liquide, en favorisant l'aspiration, en dosant parfaitement et en contrôlant la diffusion. Le dispositif d'alimentation contrôlé d'une e-cigarette selon la présente invention est maintenant décrit selon un mode de réalisation particulier, non limitatif, en regard des dessins annexés, dessins sur lesquels les différentes figures représentent : 20 - Figure 1: une vue schématique d'une e-cigarette selon la présente invention, et - Figure 2 : vue d'un éclaté d'une micro pompe piézoélectrique. L'invention est maintenant décrite selon la figure 1. Le dispositif d'alimentation contrôlée d'une mèche dans une e-cigarette selon la présente invention qui comprend de façon connue, tout agencé dans un carter 10 : au moins une zone 25 12 de vaporisation, un réservoir 14, un accus 16 et un embout buccal 18. La zone 12 de vaporisation comprend une mèche 20 entourée par une résistance 22, du type métallique, de faible diamètre pour pouvoir monter en température lorsque ladite résistance est alimentée en énergie électrique de façon adaptée, à partir de l'accus 16. De façon connue, la résistance est reliée aux accus par des fils d'alimentation. Un interrupteur 24 vient 30 compléter l'agencement de la zone de vaporisation, ledit interrupteur pouvant être positionné en tout endroit sur le carter 10, la seule contrainte étant son accessibilité de l'extérieur par l'utilisateur. 3039040 5 Cet interrupteur permet de commander la mise en chauffe de la résistance par appel de courant. Cette zone 12 de vaporisation est généralement traversée par une cheminée 26 qui relie la zone de vaporisation et l'embout buccal. 5 En amont de cette zone de vaporisation, en considérant toujours le sens amont / aval comme étant celui de la circulation de l'air à l'aspiration de l'utilisateur, il est possible de prévoir une zone d'admission 26-1, comprenant des trous ou des fentes. Cette zone est située immédiatement en amont de la zone de vaporisation, donc dans l'agencement représenté en aval de l'accus 16. 10 Dans l'agencement selon la présente invention, il est prévu un réservoir 14 de façon connue mais qui est disposé en partie distale du carter 10, totalement en amont. Le réservoir 14 est destiné à contenir du e-liquide 28. L'architecture se présente donc de façon inédite avec l'embout buccal, la zone de vaporisation l'accus et le réservoir, voire avec une zone d'admission en aval de l'accus et en amont de la 15 zone de vaporisation. La mèche 20 située dans la zone de vaporisation avec sa résistance se trouve donc éloignée du réservoir 14 et du e-liquide 28 qu'il contient. Une micro pompe 30 est interposée entre la zone 12 de vaporisation et le réservoir 14. Cette micro pompe 30 est avantageusement interposée entre ledit réservoir 14 et l'accus 16. 20 Un premier conduit 32 relie ladite micro pompe 30 au réservoir 14 et un second conduit 34 relie la micro pompe 30 à la mèche 20. De façon avantageuse, le second conduit 34 se dédouble à proximité de ladite mèche en un sous-conduit 34-1 et un sous conduit 34-2. Chacun de ces sous conduits est relié à une extrémité correspondante de cette mèche 20. Une telle liaison est avantageusement un 25 sertissage. La mèche pourrait n'être alimentée que par une seule extrémité l'autre extrémité étant une fixation sur la paroi de la cheminée par exemple. Un joint 34-3 optionnel peut être disposé entre la zone de vaporisation et l'accus. Ce joint évite tout écoulement intempestif de e-liquide provenant accidentellement de la mèche. Dans 30 le cas présent, le risque est très limité puisque le dosage de e-liquide est piloté et contrôlé. Les risques d'effets de capillarité débordants, liés à la température, à la pression etc, sont fortement limités. 3039040 6 La micro pompe 30 est également associée à une carte électronique 36 comprenant un microprocesseur 38 de façon à calculer la quantité de e-liquide distribuée, le débit, la consommation journalière et de déterminer tout autre information nécessaire ou complémentaire moyennant la connectique nécessaire comme la charge accus par exemple, 5 la température, la durée d'utilisation, la nécessité de changer la mèche ou d'avertir l'utilisateur d'un tirage trop agressif etc. Il est possible de prévoir également des moyens de communication pour rendre la carte électronique 36 connectée avec des dispositifs de visualisation et de programmation externes, de façon à piloter ladite micro pompe par exemple un téléphone portable, un ordinateur, une 10 tablette ou une montre connectée. Il est alors possible de programmer la e-cigarette aisément. De même un écran 39 permet la visualisation. La micro pompe 30 est alimentée en énergie par l'accus 16, comme la résistance. Il existe de nombreux types de pompes susceptibles de convenir comme les micro pompes à membrane, électrostatiques, électromagnétiques, thermo-pneumatiques, à changement de 15 phases, bimétalliques ou à alliage à mémoire de forme. Néanmoins, une pompe convenant particulièrement à la présente invention est une pompe piézoélectrique à diaphragme dont une représentation est schématiquement représentée sur la figure 2. Cette micro pompe comprend une chambre 40 dont une paroi est un diaphragme 42 qui est 20 lui-même mis en mouvement par un piezo 44 qui vibre et met en mouvement ledit diaphragme. Des clapets d'entrée 46-1 et de sortie 46-2 ferment la chambre. Ces clapets sont unidirectionnels et s'ouvrent et se ferment en opposition, si bien que : - quand le diaphragme s'écarte de la paroi de la chambre, le clapet de sortie est fermé et le clapet d'entrée venant du premier conduit est ouvert assurant le remplissage. 25 - quand le diaphragme se rapproche de la paroi de la chambre, il pousse le e-liquide de la chambre dans le second conduit car le clapet d'entrée est fermé et le clapet de sortie est ouvert. De telles micro pompes piézoélectriques sont de très petites dimensions par exemple 30 mm x 15mm x 3,8 mm et consomment peu d'énergie moins de 200 mW. 30 Une telle pompe est ajustable en débit grâce à un pilotage en fréquence puisque le diaphragme est actionné avec une plus ou moins grande fréquence et donc le nombre de remplissages de la chambre définie par la membrane par unité de temps détermine le débit. 3039040 7 On constate que le dosage de e-liquide est ainsi parfaitement maîtrisé et il est possible de mesurer le volume de e-liquide distribué mais aussi de le programmer. Le réservoir se trouvant dans l'agencement préféré retenu, en partie inférieure du carter 10, le e-liquide n'a pas à subir les pics de chaleur de la zone de vaporisation. 5 Enfin, on constate que les problèmes liés à l'aspiration, engendrés par le joint d'étanchéité, ne se posent plus puisque l'aspiration peut être réalisée par une prise d'air au droit de la chambre de vaporisation. Il suffit ensuite d'assurer l'étanchéité du passage du second conduit uniquement pour isoler la zone de vaporisation de la partie du carter 10 contenant l'accus, ce qui n'a aucune incidence sur l'aspiration par l'utilisateur. 10 II est à noter que ce joint peut être supprimé au profit d'un pilotage de la micro pompe En effet, lorsque la pompe a terminé l'alimentation de la mèche avec une dose donnée, il est possible d'alimenter électriquement la micro pompe avec une polarité inverse dans le cas d'un micro moteur par exemple et dans le cas d'une micro pompe piezo électrique, il est possible de piloter les clapets pour inverser leur sens d'ouverture ou de fermeture, ceci nécessitant la 15 mise en place d'électrovannes. Dans ce cas, l'effet est double car l'excès de e-liquide dans la mèche est rendu impossible donc les écoulements intempestifs éventuels sont supprimés et le fait d'aspirer provoque la formation d'une bulle d'air entre la mèche et le e-liquide interdisant la conduction de la chaleur de la chambre de vaporisation par la mèche vers le e-liquide du réservoir d'une part mais vers le e-liquide contenu dans le ou les conduits 34 20 d'autre part. La micro pompe peut être disposée en tout lieu du carter 10 sans modifier la présente invention, autre qu'au droit de la zone de vaporisation. C'est ainsi que les problèmes soulevés en préambule seraient résolus dans le cas d'un positionnement du réservoir 14 et de la micro pompe 30 de e-liquide 28 entre l'accus 16 et la 25 zone 12 de vaporisation ou encore de la seule micro pompe entre la zone de vaporisation et l'accus et le réservoir en partie inférieure en amont de l'accus. La condition étant de disposer le réservoir hors de la zone de vaporisation. L'invention couvre également la e-cigarette qui comprend un carter 10, et dans l'ordre de l'aval vers l'amont un embout buccal 18, une zone 12 de vaporisation, une cheminée 26 reliant 30 ladite zone de vaporisation et ledit embout buccal, un accus 16, une micro pompe 30 et un réservoir 14 de e-liquide 28. 3039040 8 En variante, l'invention couvre la e-cigarette qui comprend un carter 10, et dans l'ordre de l'aval vers l'amont un embout buccal 18, une zone 12 de vaporisation, une cheminée 26 reliant ladite zone de vaporisation et ledit embout buccal, une micro pompe 30 et un réservoir 14 de e-liquide 28 et un accus 16. 5 En variante, l'invention couvre la e-cigarette qui comprend un carter 10, et dans l'ordre de l'aval vers l'amont un embout buccal 18, une zone 12 de vaporisation, une cheminée 26 reliant ladite zone de vaporisation et ledit embout buccal, une micro pompe 30, un accus 16 et un réservoir 14 de e-liquide 28 et. De façon avantageuse, le carter 10 peut disposer d'un écran tactile ou à menus pour 10 programmer directement la e-cigarette. On constate que l'agencement de la présente invention permet de supprimer tout joint dans la cheminée immédiatement en amont de la zone de vaporisation. L'aspiration par l'utilisateur se trouve ainsi favorisée. Le e-liquide du réservoir n'est plus soumis à la chaleur récurrente de la zone de vaporisation. 15 L'alimentation de la mèche est dosée et contrôlée. Il est à noter que la zone de vaporisation a été décrite avec une mèche et une résistance mais les moyens de chauffage peuvent varier et utiliser l'induction ou tout autre moyen de chauffage. De même, il a été indiqué une micro pompe avec des conduits mais la micro pompe peut aussi 20 être immergée, les conduits étant alors fortement limités voire inexistants. L'utilisateur peut parfaitement contrôler et vérifier sa consommation de e-liquide. L'agencement est donc particulièrement adapté pour favoriser l'utilisation de la e-cigarette soit comme palliatif à la cigarette soit comme dispositif ludique et de plaisir à part entière. REVENDICATIONS1. Dispositif d'alimentation d'une e-cigarette en e-liquide, comprenant une zone (12) de vaporisation avec au moins une mèche (20) et une résistance (22), un réservoir (14) de e-liquide (28), un accus (16) destiné à alimenter au moins ladite résistance, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une micro pompe (30) interposée entre le réservoir (14) et la mèche (20) de façon à pouvoir contrôler et/ou doser le e-liquide diffusé et/ou consommé. 2. Dispositif d'alimentation d'une e-cigarette en e-liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la micro pompe (30) est reliée à la mèche par un conduit dédoublé, les deux sous-conduits venant alimenter respectivement les deux extrémités de la mèche (20). 3. Dispositif d'alimentation d'une e-cigarette en e-liquide selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la micro pompe (30) est une pompe piézoélectrique. 4. Dispositif d'alimentation d'une e-cigarette en e-liquide selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une carte électronique (36) de pilotage de la micro pompe. 5. Dispositif d'alimentation d'une e-cigarette en e-liquide selon la revendication 4, caractérisé en ce que la carte électronique (36) est programmable. 6. Dispositif d'alimentation d'une e-cigarette en e-liquide selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la carte électronique (36) est connectée à des dispositifs externes de visualisation et de programmation. 7. E-cigarette intégrant le dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un carter (10), et dans l'ordre l'aval vers l'amont un embout buccal (18), une zone (12) de vaporisation, une cheminée (26) reliant ladite zone de vaporisation et ledit embout buccal, un accus (16), une micro pompe (30) et un réservoir (14) de e-liquide (28). 8. E-cigarette intégrant le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend un carter (10), et dans l'ordre de l'aval vers l'amont, un embout buccal (18), une zone (12) de vaporisation, une cheminée (26) reliant ladite zone de vaporisation et ledit embout buccal, une micro pompe (30), un accus (16), et un réservoir (14) de e-liquide (28). 9. E-cigarette intégrant le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend un carter (10), et dans l'ordre de l'aval vers l'amont, un 3039040 10 embout buccal (18), une zone (12) de vaporisation, une cheminée (26) reliant ladite zone de vaporisation et ledit embout buccal, une micro pompe (30), un réservoir (14) de e-liquide (28) et un accus (16). 10. E-cigarette intégrant le dispositif selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle 5 comprend un interrupteur (24) de commande de la résistance. 11. E-cigarette intégrant le dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce qu'elle comprend une carte électronique (36) de pilotage de la micro pompe et un écran (39) de visualisation des informations liées à ladite carte.