Электронная сигарета
Изобретение относится к электронной сигарете или сигаре. Электронное устройство для вайпинга содержит генератор пара; вкладыш мундштука, который имеет по меньшей мере два расходящихся выходных канала для распределения пара во рту потребителя пара во время затяжки; и уплотнительную прокладку, имеющую центральное отверстие, размеры и положение которого относительно вкладыша мундштука подобраны так, чтобы значительно уменьшить скорость потока пара, приближающегося к вкладышу мундштука. Техническим результатом изобретения является избежание образования горячих точек и слишком высокой температуры во время затяжки. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 19 ил.
Изобретение относится к электронной сигарете или сигаре (обобщенно - «курительные изделия»), содержащей нагревательный элемент, испаряющий жидкий материал, образуя аэрозоль или «пар». Нагревательный элемент предпочтительно содержит резистивную нагревательную катушку, сквозь которую проходит фитиль. Нагревательная катушка выполнена так и из таких материалов, чтобы избежать образования горячих точек и слишком высокой температуры во время затяжки.
Электронное изделие предпочтительно содержит вкладыш мундштука, имеющий по меньшей мере два расходящихся выходных отверстия для создания во рту более полного ощущения от поступающих паров. Предпочтительно вкладыш мундштука, имеющий несколько отверстий, взаимодействует с уплотнительной прокладкой. При втягивании пары через уплотнительную прокладку поступают в пространство непосредственно перед мундштуком, что приводит к расширению воздушного потока и снижению его скорости до поступления в каналы мундштука, позволяя практически исключить ощущение «жара» на губах «курильщика» или рядом с ними.
Электронное изделие предпочтительно содержит металлический корпус с выполненным в нем с высокой точностью входным отверстием для воздуха. Это прецизионное отверстие предпочтительно создано в металлической боковой стенке изделия. Входное отверстие для воздуха выполнено с высокой точностью и с очень жестким допуском, а размер этого отверстия выбран таким образом, чтобы оно было преобладающей причиной падения давления на пути воздуха от входного отверстия к источнику паров (нагревателю). В такой конструкции сопротивление при затяжке (RTD) остается по существу одинаковым от одной затяжки до другой. Для дополнительного усиления степени согласованности характеристик RTD изделия проверяют в процессе изготовления и при необходимости корректируют.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показана электронная сигарета согласно первому варианту ее выполнения, вид сверху;
на фиг. 2 - разрез по 2-2 на фиг. 1;
на фиг. 3А - секция картриджа электронной сигареты, показанной на фиг. 1, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;
на фиг. 3В - фрагмент картриджной секции электронной сигареты, показанной на фиг. 1, с подробным изображением входного отверстия для воздуха, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 4 - вкладыш мундштука электронной сигареты, показанной на фиг. 1, вид в перспективе;
на фиг. 5 - разрез по линии Α-A на фиг. 4;
на фиг. 6 - альтернативный вариант выполнения вкладыша мундштука электронной сигареты, показанной на фиг. 1, вид в перспективе;
на фиг. 7 - разрез по линии В-В на фиг. 6;
на фиг. 8 - узел нагревателя электронной сигареты, показанной на фиг. 1, вид в перспективе в увеличенном масштабе;
на фиг. 9А - внутренняя трубка в сборе с нагревательной катушкой и фитилем в положении перед установкой стягивающего кольца, вид в увеличенном масштабе;
на фиг. 9В - то же, в положении после установки стягивающего кольца;
на фиг. 10 - третий вариант выполнения вкладыша мундштука электронной сигареты, показанной на фиг. 1, вид в разрезе;
на фиг. 11 - вкладыш мундштука, показанный на фиг. 10, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;
на фиг. 12 - альтернативный вариант выполнения соединительного узла электронной сигареты, показанной на фиг. 1;
на фиг. 13 - второй вариант выполнения катода соединителя, имеющего паз;
на фиг. 14А, 14В и 14С - третий вариант выполнения катода соединителя, имеющего наклонные отверстия;
на фиг. 15 - соединитель с катодом и анодом, укороченным для обеспечения сообщения с входными отверстиями для воздуха;
на фиг. 16 - электронная сигарета с ароматической полоской на наружной поверхности, вид сверху;
на фиг. 17 - четвертый вариант выполнения вкладыша мундштука электронной сигареты, вид в перспективе;
на фиг. 18 - электронная сигарета согласно первому варианту выполнения, дополнительно содержащая гильзу, вид в разрезе;
на фиг. 19 - электронная сигарета согласно другому варианту, вид сбоку.
Конструкция электронной сигареты
На фиг. 1 и 2 изображена электронная сигарета (изделие) 60, содержащая сменный картридж (или первую секцию) 70 и многократно используемую базовую секцию (или вторую секцию) 72, которые предпочтительно соединены между собой посредством резьбового соединения 205 или другим подходящим способом, например соединением по плотной посадке, соединением с использованием защелки, хомута и/или зажима. В общем случае вторая секция 72 содержит датчик 16 затяжки, реагирующий на всасывание воздуха во вторую секцию через входное отверстие 45, расположенное возле свободного конца или наконечника сигареты 60, батарейку 1 и схему управления. Одноразовая первая секция 70 содержит область 22 для подачи жидкости и нагреватель 14, превращающий жидкость, всасываемую фитилем 28 из области 22, в аэрозоль. После сборки резьбового соединения 205 при срабатывании датчика затяжки батарейка 1 может быть соединена с расположенным в первой секции 70 электрическим нагревателем 14. Воздух всасывается преимущественно в первую секцию 70 через одно или несколько входных отверстий 44.
Предпочтительно, когда жидкость будет израсходована, заменяют только первую секцию 70. В альтернативном варианте после израсходования жидкости выбрасывается все изделие 60. В этом случае тип батарейки и другие характеристики могут быть подобраны из соображений простоты и экономической эффективности, но обычно реализуется тот же принцип, как в предпочтительном варианте, в котором вторая секция является многократно используемой и/или перезаряжаемой.
Предпочтительно электронная сигарета 60 имеет примерно такой же размер, как обычная сигарета. Длина электронной сигареты 60 может составлять примерно от 80 до 110 мм, предпочтительнее - от 80 до 100 мм, а ее диаметр - примерно от 7 до 8 мм. Например, в предпочтительном варианте длина электронной сигареты составляет около 84 мм, а диаметр - около 7,8 мм.
Предпочтительно на наружную трубку 6 нанесена по меньшей мере одна наклейка. Эта наклейка полностью охватывает электронную сигарету 60 и может быть цветной и/или текстурированной для создания внешнего вида и/или ощущения традиционной сигареты. Наклейка может иметь отверстия, расположение и размеры которых выбраны так, чтобы предотвратить блокирование входных отверстий 44.
Наружная трубка 6 и/или внутренняя трубка 62 могут быть выполнены из любого подходящего материала или сочетания таких материалов. Примерами таких материалов являются металлы, сплавы, пластмассы или композиционные материалы, содержащие один или несколько таких материалов, или термопластичные материалы, пригодные для пищевых или фармацевтических приложений, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (РЕЕК), керамика или полиэтилен. Предпочтительно, материал должен быть легким и нехрупким.
Конструкция картриджа
Как показано на фиг. 1, 2 и 3, первая секция 70 содержит наружную трубку (или корпус) 6, протяженную в продольном направлении, и внутреннюю трубку (или дымоход) 62, расположенную коаксиально внутри наружной трубки 6. Предпочтительно носовая часть 61 (фиг. 3А) уплотнительной прокладки (или уплотнения) 15, расположенной на входе, вставлена в расположенный со стороны входа конец 65 внутренней трубки 62, а наружная поверхность 67 уплотнительной прокладки 15 образует герметичное, непроницаемое для жидкости уплотнение с внутренней поверхностью наружного корпуса 6. Расположенная со стороны входа уплотнительная прокладка 15 имеет также центральный продольный воздушный канал 20, который открывается во внутреннее пространство внутренней трубки 62, образующее центральный канал 21. С центральным каналом 20 уплотнительной прокладки 15 в задней ее части пересекается и сообщается поперечный канал 33. Этот канал 33 обеспечивает сообщение между центральным каналом 20 и пространством 35 (фиг. 2), образованным между уплотнительной прокладкой 15 и катодным соединителем 37. В предпочтительном варианте соединитель 37 имеет резьбовую секцию для осуществления резьбового соединения 205.
Катодный соединитель 37 имеет по периметру 39 противоположные пазы 38, 38ʹ, которые после установки катодного соединителя 37 в корпус 6 совмещаются с позициями каждого из двух регулирующих сопротивление RTD входных отверстий 44 и 44ʹ в наружном корпусе 6. В одном из вариантов выполнения такое совмещение может выглядеть, как показано на фиг. 3В. Такая конструкция позволяет расположить отверстия 44, 44ʹ рядом с резьбовым соединением 205, так что эти отверстия не будут перекрыты катодным соединителем 37. Такая конструкция также повышает прочность в области отверстий 44, 44ʹ, что способствует прецизионному сверлению этих отверстий 44, 44ʹ.
Входные отверстия для воздуха и регулирование сопротивления при затяжке.
В предпочтительном варианте выполнения по меньшей мере одно из входных отверстий 44 выполнено в наружной трубке предпочтительно рядом с резьбовым соединением 205, чтобы свести к минимуму вероятность того, что пальцы курильщика закроют одно из этих входных отверстий, и для регулирования сопротивления при затяжке (RTD) во время курения. Предпочтительно каждое из регулирующих RTD входных отверстий 44 и 44ʹ формируют в стенке корпуса 6 посредством прецизионной обработки, чтобы обеспечить жесткий допуск на диаметры отверстий и воспроизводимость этих диаметров от одной сигареты 60 к другой в серийном производстве. Предпочтительно входные отверстия 44 и 44ʹ сверлят сверлами с твердосплавными карбидными вставками или с применением другого высокоточного инструмента и/или способа сверления. Также предпочтительно наружная трубка 6 изготовлена из металла или металлического сплава, чтобы размеры и форма входных отверстий 44, 44ʹ не изменялись в процессе изготовления, упаковки и курения. Таким образом, входные отверстия 44, 44ʹ создают постоянное и одинаковое RTD. Предпочтительно размеры и конфигурация входных отверстий 44, 44ʹ подобраны так, чтобы электронная сигарета 60 имела RTD в пределах примерно от 60 до 150 мм водяного столба, более предпочтительно - примерно от 90 до 140 мм водяного столба, а наиболее предпочтительно - примерно от 100 до 130 мм водяного столба.
Регулирующие RTD входные отверстия 44 и 44ʹ определяют критическое сечение (т.е. наименьшее сечение на всем пути воздуха через эти входные отверстия 44, 44ʹ и внутренний канал 21 внутренней трубки 62, где нагреватель 14 превращает жидкость в аэрозоль). Соответственно, входные отверстия 44 и 44ʹ регулируют создаваемое сигаретой 60 сопротивление при затяжке, которое может быть задано на уровне, обеспечивающем такое же ощущение, как при затяжке обычной сигареты с горящим кончиком.
Другой аспект поддержания прецизионного и воспроизводимого сопротивления при затяжке состоит в использовании металлического материала для изготовления корпуса 6, что способствует применению прецизионной обработки с использованием прецизионного инструмента. Если для корпуса 6 желательно использовать другой материал (например, пластмассу для создания более «мягкого» и приятного ощущения), входные отверстия 44, 44ʹ могут быть выполнены в металлической пластинке (или вкладыше) 43, устанавливаемой в том месте, где должны находиться эти отверстия 44, 44ʹ, чтобы сохранить точность размеров этих отверстий.
Очевидно, что вкладываемая металлическая пластинка 43, показанная на фиг. 1, может быть использована даже в тех случаях, когда корпус 6 изготовлен из металла, поскольку такая конструкция позволяет выполнить и проверить входные отверстия 44, 44ʹ отдельно (независимо) на совокупности заготовок вкладываемых металлических пластинок 43. Предпочтительно, в этом случае если какая-либо готовая вкладываемая металлическая пластинка 43 не будет удовлетворять требованиям стандартов или технических условий по диаметру входных отверстий для воздуха (и для RTD), бракованные вкладываемые пластинки можно просто выбросить вместо того, чтобы выбрасывать уже полностью собранные картриджи (первые секции) 70.
Показанная на фиг. 1 вкладываемая металлическая пластинка 43 может представлять собой отдельную деталь, прикрепленную к наружной поверхности корпуса 6 или находящуюся целиком внутри корпуса. В последнем случае в наружном корпусе 6 предпочтительно создают отверстие увеличенного размера, которое может располагаться поверх области, где должно быть входное отверстие 44 для воздуха. Очевидно, эта вкладываемая пластинка может иметь соответствующую форму и может быть подогнана вровень с наружной поверхностью корпуса 6 с использованием защелкивания и/или клея между вкладываемой пластинкой и корпусом 6, либо может располагаться целиком в пределах (внутри) наружного корпуса 6. Предпочтительно форма и расположение входного отверстия 44 во вкладываемой пластинке 43 обладают симметрией, так что это входное отверстие 44 для воздуха остается полностью работоспособным, установлена ли вкладываемая пластинка 43 так, как показано на фиг. 1, или перевернута на 180°. Более того, рассматриваемая вкладываемая металлическая пластинка 43 может быть расположена на внутренней поверхности или на наружной поверхности наружного корпуса 6. Эта вкладываемая металлическая пластинка 43 может проходить полностью или частично по окружности сигареты 60. Когда вкладываемая металлическая пластинка 43 занимает только часть окружности сигареты, можно использовать несколько таких металлических пластинок 43, так что каждая вкладываемая металлическая пластинка соответствует только одному входному отверстию 44, 44ʹ.
Предпочтительно вторая секция 72 имеет отверстие 45 для входа воздуха на входном конце 5 сигареты 60, при этом размер этого отверстия 45 достаточен только для обеспечения правильной работы датчика 16 затяжки, расположенного рядом с этим отверстием. Всасывающее воздействие на вкладыш 8 мундштука передается ко входному отверстию 45 по центральным каналам, выполненным в анодном штырьке 47 с первой секции 70 и в анодном соединительном штырьке 47b второй секции 72, и дальше по зазору 13 между батарейкой 1 и корпусом второй секции 72. Размеры этих каналов и отверстия 45 выбраны так, чтобы поток воздуха через них был намного меньше потока через входные отверстия 44, 44ʹ, чтобы свести к минимуму их влияние на RTD и поддерживать соответствие RTD техническим условиям. Например, каждое из входных отверстий 45 может быть меньше 2,0 мм по ширине и меньше 1,5 мм по высоте. Например, ширина каждого из этих отверстий может составлять примерно от 0,7 до 0,8 мм, а высота - примерно от 0,7 до 0,8 мм. В предпочтительном варианте 95% воздуха, поступающего внутрь сигареты 60, проходит через входные отверстия 44, 44ʹ, и только 5% от общего объема воздуха проходит через входное отверстие 45 на входном конце 5 сигареты 60. Предпочтительно, необходимое соотношение задается путем выполнения центрального канала 34 анодного штырька 47b во второй секции 72 достаточно узким, чтобы создать перепад давлений намного больше перепада давлений на входных отверстиях 44, 44ʹ. Например, центральный канал 34 анодного штырька 47b может иметь такой размер, что создать перепад давлений приблизительно 2000 мм водяного столба (в отличие от номинального перепада давлений 100 мм вод. ст.от входных отверстий 44, 44ʹ совместно).
Как показано на фиг. 19, для сохранения соответствующего техническим условиям RTD в изделии поверх входных отверстий 44, 44ʹ может быть нанесено удаляемое защитное покрытие 601, предотвращающее ухудшение характеристик изделия из-за попадания грязи и перегибов при изготовлении, упаковке, перевозке и обращении в розничной торговле и вне ее. Для сохранения соответствующего техническим условиям RTD до начала курения наружный корпус 6 в местах расположения входных отверстий 44, 44ʹ может быть обмотан круговой оберткой или лентой 601. В качестве альтернативы или в дополнение к этому к сигарете 60 может прилагаться многократно используемый защитный футляр или колпачок для обеспечения такой же или дополнительной защиты.
В дополнение к этому применяемая в текущий момент технология изготовления электронных сигарет может быть модифицирована путем введения испытаний на соответствие RTD техническим условиям. Другими словами, есть необходимость объединить понимание того, как обеспечить соответствующее техническим требованиям RTD изделия (как описано выше), и понимание того, как провести испытания этого сопротивления в процессе изготовления изделия (как будет описано далее). Достижение одинакового соответствующего техническим условиям RTD от одной электронной сигареты к другой способствует обеспечению согласованных характеристик и уровней поставки и улучшает ощущения курильщика, поскольку отвечает его ожиданиям, что затяжка электронной сигаретой должна быть близкой к затяжке сигаретой или сигарой с горящим концом. Испытания на соответствие RTD техническим условиям могут содержать испытания вкладываемых металлических пластинок 43 перед установкой на место, как было описано ранее; либо, вместо этого или в дополнение к этому, тестирование полностью готовых первых секций 70 путем прикрепления номинальной, но неактивной второй секции 72 к вновь изготовленной первой секции для создания облегченной неактивной испытательной конфигурации, которая точно воспроизводит поток воздуха, но без риска включения нагревателя, и прикладывания к этой конфигурации заданного всасывающего воздействия, измеряя при этом перепад давлений. Например, можно создавать поток воздуха через полностью собранную электронную сигарету в испытательной конфигурации, измеряя перепад давлений посредством прибора PV10 для измерения перепадов давления, выпускаемого фирмой Borgwaldt КС, Честерфилд, Вирджиния. Подходящий способ испытания электронных сигарет для оценки перепада давления может быть разработан на основе способа, изложенного в стандарте ISO 6565:2011 под названием «Табак и табачные изделия - Сопротивление всасыванию в сигаретах и перепад давлений в фильтрующих мундштуках - Стандартные условия и способы измерений» («Tobacco and tobacco products - Draw Resistance of Cigarettes and Pressure Drop of Filter Rods - Standard Conditions and Measurement))) и применен с использованием приборов, способных измерять перепад давлений в рабочем диапазоне от 50 до 1900 мм водяного столба в диапазоне диаметров от 5,0 мм до 9,0 мм. Испытание занимает несколько секунд, а прибор может быть откалиброван на диапазон от 50 до 300 мм вод. ст.
Очевидно, что с той же целью для проведения испытаний в облегченной (неактивной) испытательной конфигурации вместо неактивной второй секции 72 можно использовать отделяемую испытательную оснастку. Эта испытательная оснастка должна быть сконструирована таким образом, чтобы воспроизводить номинальное воздействие на RTD, создаваемое реальной многократно используемой второй секцией 72, но может быть оптимизирована для обеспечения возможности механизированных манипуляций и высокоскоростного автоматического соединения с испытываемыми вновь изготовленными первыми секциями 70 и отделения от этих секций после испытаний.
Наличие резьбового соединения 205 не способствует автоматизированным высокоскоростным механическим манипуляциям и проведению испытаний на RTD. Как показано на фиг. 12, в альтернативном выполнении соединения 205ʹ могут использоваться штырьки 501 и канавки 503 разъемных фиксаторов и/или электропроводные поверхности 505 с канавками разъемных фиксаторов, устройства с поворотным замком или другие подобные конфигурации. В показанном варианте канавка 503 фиксатора взаимодействует с кольцевым выступом 509. В альтернативном варианте вместо или в дополнение к кольцевому выступу 509 можно использовать один или несколько подпружиненных шариков. Такие конструкции облегчают автоматизированные манипуляции, создают больше возможностей для высокоскоростного, но точного тестирования RTD и способствует автоматизированному проведению испытаний на RTD. Очевидно, что система контроля качества при сверлении отверстий может содержать контур обратной связи, чтобы контролировать результаты испытаний на RTD с целью выявления тенденций к выходу за пределы требований технических условий и своевременно принять соответствующие меры по исправлению ситуации, например, замену изношенного сверла.
Как показано на фиг. 3А и 3В, предпочтительно катодный соединитель 37 имеет на кромке 39 противоположные пазы 38, 38ʹ, которые при установке катодного соединителя 37 в наружный корпус 6 совмещаются с позициями каждого из двух или более регулирующих RTD входных отверстий 44 и 44ʹ в наружном корпусе 6. В некоторых вариантах могут быть образованы больше двух входных отверстий 44, 44ʹ (например, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь, девять, десять или более). В альтернативном варианте может быть выполнено только одно входное отверстие 44. В некоторых случаях такое совмещение может выглядеть, как показано на фиг. 3В. Такая конструкция позволяет разместить входные отверстия 44, 44ʹ близко к резьбовому соединению 205 и при этом не загородить их катодным соединителем 37. В такой конструкции также повышается прочность области, где находятся входные отверстия 44, 44ʹ, что может способствовать прецизионному сверлению входных отверстий 44, 44ʹ. Можно также использовать другие конструкции, что будет описано в дальнейшем.
В другом варианте, как показано на фиг. 13, катодный соединитель 37 может иметь одну или несколько прорезей 300, выполненных на наружной поверхности 39 катодного соединителя 37. Наружный корпус 6 картриджной секции 70 надвигают на нерезьбовой конец соединителя 37 до упора (или края) 307, оставляя заданный участок прорези 300 открытым вне картриджной секции 70 для доступа воздуха. Поток входящего воздуха может протекать вдоль прорези 300 и далее внутрь картриджной секции 70. Прорезь 300 можно использовать в качестве критического сечения, и она может быть использована вместо входных отверстий 44 и 44ʹ. В другом варианте прорезь 300 может быть использована в дополнение к входным отверстиям 44 и 44ʹ.
В еще одном варианте выполнения, как показано на фиг. 14А, 14В и 14С, в катодном соединителе 37 могут быть выполнены одно или несколько наклонных отверстий 301, сообщающихся с одной или несколькими щелями в катодном соединительном элементе 49b. Предпочтительно катодный соединительный элемент 49b может иметь кольцевую полость 303, сообщающуюся с одной или несколькими щелями 302. Воздух всасывается через щель 302, входит в кольцевую полость 303 и далее выходит из этой полости в наклонные отверстия 301. Таким образом, отсутствует необходимость в выравнивании щели 302 с наклонным отверстием 301, поскольку воздух проходит по кольцевой полости 303 и входит в наклонные отверстия 301, даже если отверстия 301 и щели 302 не совмещены. Такая конструкция создает преимущества при изготовлении, поскольку нет необходимости совмещать наклонные отверстия 301 со щелями 302.
Как показано на фиг. 15, в еще одном варианте выполнения анодный штырек 47 с может быть укорочен по сравнению с анодным штырьком 47 с, изображенным на фиг. 2, что создать увеличенный воздушный зазор за катодным соединителем 37. Воздух входит через щель 302ʹ (на фиг. 15 показано только ее относительное расположение), всасывается через внутреннее входное отверстие 44 и кольцевую полость 303 и затем течет прямо в указанный воздушный зазор через центральный канал 34 анодного штырька 47 с и далее в центральный канал 20, ведущий к нагревателю 14.
Область для подачи жидкости, нагреватель и фитиль
Предпочтительно кончик 93 (фиг. 2) расположенной на выходе уплотнительной прокладки 10 плотно вставлен в выходной конец 81 внутренней трубки 62. Наружная боковая поверхность 82 этой уплотнительной прокладки 10 создает по существу непроницаемое для жидкости уплотнение при контакте с внутренней поверхностью 97 наружного корпуса 6. Расположенная на выходе уплотнительная прокладка 10 имеет центральный канал 84, находящийся между центральным каналом 21 внутренней трубки 62 и внутренним пространством вкладыша 8 мундштука и передающий аэрозоль из центрального канала 21 во вкладыш 8 мундштука.
Между уплотнительными прокладками 10 и 15, а также наружной трубкой 6 и внутренней трубкой 62 образовано пространство, ограничивающее область 22 для подачи жидкости. Область 22 для подачи жидкости содержит жидкое вещество и, в некоторых вариантах, материал 210 для хранения жидкости, который впитывает и удерживает жидкое вещество. Этот материал 210 для хранения жидкости может представлять собой обмотку из хлопковой сетчатой ткани или другого волокнистого материала вокруг внутренней трубки 62.
В предпочтительном варианте область 22 для подачи жидкости находится в наружном кольцевом пространстве 620 между внутренней трубкой 62 и наружной трубкой 6 и между уплотнительными прокладками 10 и 15. Таким образом, область 22 для подачи жидкости, по меньшей мере частично, окружает центральный воздушный канал 21. Нагреватель 14 проходит поперек через центральный воздушный канал 21 между противоположными участками области 22 для подачи жидкости.
Предпочтительно материал 210 для хранения жидкости представляет собой волокнистый материал, содержащий хлопок, полиэтилен, полиэстер, вискозу или их сочетание. Предпочтительно диаметр волокон лежит в пределах примерно от 6 до 15 мкм (например, примерно от 8 до 12 мкм или примерно от 9 до 11 мкм). Материал 210 для хранения жидкости может представлять собой спеченный, пористый или вспененный материал. Также предпочтительно размер волокон должен быть таким, чтобы исключить возможность вдыхания этих волокон, а в поперечном сечении эти волокна могут иметь у-образную форму, крестообразную форму, форму клеверного листа или какую-либо другую подходящую форму. В альтернативном варианте область 22 для подачи жидкости может содержать резервуар, заполненный только жидкостью и совсем не имеющий волокнистого материала 210 для хранения жидкости.
Также предпочтительно, чтобы точка кипения жидкого вещества была подходящей для использования в электронной сигарете 60. Если точка кипения будет слишком высока, нагреватель 14 не сможет испарить жидкость в фитиле 28. Однако если точка кипения окажется слишком низкой, жидкость может испаряться, даже когда нагреватель 14 не включен.
Предпочтительно указанное жидкое вещество представляет собой табаксодержащий материал, в состав которого входят летучие соединения с ароматом табака, выделяющиеся из жидкости при нагревании. Эта жидкость может также представлять собой материал, содержащий табачные ароматизаторы, или никотинсодержащий материал. В качестве альтернативы или в дополнение к этому жидкость может содержать нетабачный материал. Например, жидкость может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты, либо природные или искусственные ароматизаторы. Предпочтительно жидкость содержит также компонент для образования аэрозоля. Примерами таких подходящих компонентов для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.
Как показано на фиг. 8, во время «курения» сигареты жидкое вещество поступает из области 22 и/или из материала 210 для хранения жидкости к нагревателю 14 за счет капиллярного действия фитиля 28. В одном из вариантов фитиль 28, как показано на фиг. 8, имеет первый конец 29 и второй конец 31. Эти концы 29 и 31 входят в противоположные стороны материала 210 для хранения жидкости для контактирования с жидким веществом, находящимся в этом материале. Также предпочтительно нагреватель 14, по меньшей мере частично, окружает центральную часть 113 фитиля 28, так что при включении нагревателя 14 жидкость в центральной части 113 фитиля 28 испаряется теплом от нагревателя 14, образуя аэрозоль. Фитиль 28 предпочтительно содержит волокна, способные втягивать жидкость, более предпочтительно - пучок стекловолокна (или керамических волокон), а наиболее предпочтительно - пучок, содержащий группу из нескольких свитых стекловолокон, предпочтительно из трех. Фитили согласно всем перечисленным вариантам их выполнения способны всасывать жидкость в промежутки между волокнами за счет капиллярного эффекта. Предпочтительно фитиль 28 является гибким и содержит три пряди, каждая из которых имеет несколько волокон. Кроме того, следует отметить, что концы 29 и 31 фитиля 28 тоже являются гибкими и могут складываться внутри области 22 для подачи жидкости.
Предпочтительно жидкое вещество в области 22 защищено от контакта с кислородом (поскольку кислород по существу не может проникнуть в область 22 по фитилю 28). В некоторых вариантах жидкое вещество защищено также от света, что значительно уменьшает риск ухудшения свойств этого жидкого вещества. Таким образом, можно обеспечить большую продолжительность хранения жидкого вещества и высокую степень его чистоты.
Предпочтительно размеры и конфигурация области 22 для подачи жидкости позволяют содержать такое количество жидкого вещества, которое достаточно для курения такой электронной сигареты 60 по меньшей мере около 200 с, предпочтительно - свыше 250 с, а более предпочтительно - по меньшей мере 300 с, а наиболее предпочтительно - по меньшей мере около 350 с. Таким образом, емкость области 22 для подачи жидкости эквивалентна примерно одной пачке традиционных сигарет. Более того, электронную сигарету 60 можно выполнить таким образом, чтобы каждая затяжка продолжалась максимум около 5 с.
Вкладыш мундштука
Как показано на фиг. 2, 3А, 4, 5, 6, 7 и 17, первая секция 70 содержит вкладыш 8 мундштука, имеющий по меньшей мере два расходящихся выходных канала 24 (например, 3, 4, 5 или более, предпочтительно от 2 до 10 выходных каналов или более, более предпочтительно от 6 до 8 выходных каналов, и даже более предпочтительно от 2 до 6 выходных каналов 24 или 4 выходных канала 24). Предпочтительно эти выходные каналы 24 расположены не на оси сигареты и наклонены наружу относительно центрального канала 21 внутренней трубки 62 (т.е. расходятся). Также предпочтительно, вкладыш 8 мундштука (или направляющая для потока) содержит выходные каналы 24, равномерно распределенные по периметру этого вкладыша 8 мундштука, чтобы равномерно распределять аэрозоль во рту курильщика во время использования и создать более сильное ощущение «полноты» во рту. Таким образом, аэрозоль проходит в рот курильщика и распространяется во всех направлениях для создания ощущения по всему объему полости рта. Напротив, электронные сигареты с одним выходным отверстием, расположенным по оси, направляют аэрозоль в виде одной струи с более высокой скоростью и в более ограниченную область полости рта курильщика.
Кроме того, расходящиеся выходные каналы 24 и внутренние поверхности 83 вкладыша мундштука расположены так, что капли не превращенного в аэрозоль жидкого вещества, которые могут быть захвачены потоком аэрозоля (если таковые имеются), будут ударяться о внутренние поверхности 83 вкладыша 8 мундштука и/или ударяться об участки стенок 305 расходящихся выходных каналов. В результате такие капли по существу удаляются из потока аэрозоля или разрушаются, усиливая аэрозоль.
Предпочтительно расходящиеся выходные каналы 24 наклонены под углом примерно от 5° до 60° относительно продольной оси наружной трубки 6, чтобы более полно распределять аэрозоль по всему объему полости рта курильщика во время использования сигареты и чтобы удалять капли. В предпочтительном варианте вкладыш мундштука имеет четыре расходящихся выходных канала 24, каждый из которых наклонен под углом примерно от 40° до 50° относительно продольной оси наружной трубки 6, более предпочтительно - примерно от 40° до 45°, а наиболее предпочтительно - около 42°.
Предпочтительно диаметр каждого из расходящихся выходных каналов 24 составляет от примерно 0,38 мм (0.015 дюйм) до примерно 2,29 мм (0.090 дюйм), например, от примерно 0,51 мм (0.020 дюйм) до примерно 1,02 мм (0.040 дюйм) или от примерно 0,71 мм (0.028 дюйма) до примерно 0,97 мм (0.038 дюйма). Размеры расходящихся выходных каналов 24 и число этих каналов 24 можно выбрать таким образом, чтобы при необходимости подстроить величину RTD электронной сигареты 60.
В одном из вариантов, показанном на фиг. 17, вкладыш 8 мундштука может иметь расходящиеся выходные каналы 24 и смещенный относительно оси выходной канал 26.
Как показано на фиг. 2, внутренняя поверхность 83 вкладыша 8 мундштука может иметь в основном куполообразную форму. В альтернативном варианте, как показано на фиг. 7, кольцевая внутренняя поверхность 83ʹ вкладыша 8 мундштука может быть в основном цилиндрической или иметь форму усеченного конуса с плоской торцевой поверхностью. Предпочтительно внутренняя поверхность 83 по существу однородна по всей площади. Более того, внутренняя поверхность 83 может быть симметричной относительно продольной оси вкладыша 8 мундштука. Однако в других вариантах эта внутренняя поверхность 83 может быть нерегулярной и/или иметь другую форму.
Предпочтительно в месте схождения расходящихся выходных каналов 24 внутри вкладыша 8 мундштука расположена полость 911.
Вкладыш 8 мундштука может быть закреплен внутри трубки 6 картриджа 70. Вкладыш 8 мундштука может быть выполнен из полимерного материала, выбранного из группы, содержащей полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности, полипропилен, поливинилхлорид, полиэфирэфиркетон (РЕЕК) и сочетания этих материалов. Вкладыш 8 мундштука может быть также при необходимости окрашен.
Как описано выше, вкладыш 8 мундштука с несколькими выходными каналами рассеивает и изменяет направление потоков аэрозоля, всасываемого из электронной сигареты 60, для создания более полного ощущения по всей полости рта. Образовавшийся аэрозоль проходит по центральному каналу 21 во внутренней трубке 62 и по центральному каналу 84 в расположенной на выходе уплотнительной прокладке 10. В ходе тестирования ранних прототипов на группе испытуемых некоторые испытуемые сообщали об ощущении «горячего» на губах при курении электронной сигареты, вкладыш мундштука которой содержал несколько расходящихся выходных каналов 24 и центральный канал 84 диаметром около 1,3 мм. Однако при тестировании электронных сигарет, в которых внутренний диаметр центрального канала 84 был увеличен до примерно 2,6 мм, сообщения об ощущении «горячего» по существу прекратились.
Динамическое моделирование области на расположенной на выходе (по потоку) уплотнительной прокладке 10 и на вкладыше 8 мундштука, а также вокруг этих элементов показало, что при использовании центрального канала 84 в уплотнительной прокладке 10 небольшой, примерно 1 мм, ширины пиковые скорости аэрозоля, выходящего из вкладыша мундштука, достигают величины приблизительно 12 м/с. Напротив, моделирование системы, имеющей центральный канал 84 шириной 5 мм, показало, что пиковые скорости достигают всего лишь 2,5 м/с на выходе из расходящихся выходных каналов 24 во вкладыше 8 мундштука, что означает уменьшение скорости воздуха примерно в пять раз. На основе описанных выше тестирования и моделирования можно сделать вывод о том, что дальнейшее улучшение органолептических свойств электронной сигареты достигается посредством предотвращения ускорения потока аэрозоля путем увеличения диаметра центрального канала 84, где поток перед выходом проходит через расходящиеся выходные каналы 24 во вкладыше 8 мундштука.
Соответственно, предпочтительно создать электронную сигарету, имеющую расположенную на выходе уплотнительную прокладку 10 с центральным каналом 84 достаточно большого диаметра, чтобы предотвратить ускорение потока аэрозоля прежде, чем он достигнет вкладыша 8 мундштука. Предпочтительно диаметр центрального канала 84 должен быть в пределах примерно от 2,0 до 3,0 мм, более предпочтительно - примерно от 2,4 до 2,8 мм. Затем вкладыш 8 мундштука разделяет выходящий из центрального канала 84 поток на несколько расходящихся потоков с пониженной скоростью, чтобы создать ощущение по всей полости рта и избежать ощущения обжигающе горячего.
Хотя имеющий должным образом выбранные размеры центральный канал 84 в уплотнительной прокладке 10 по существу предотвращает ускорение потока аэрозоля, эту функцию можно дополнительно усилить путем создания скошенного бортика в выходной плоскости выходного отверстия для дальнейшего уменьшения скорости аэрозоля перед его попаданием во вкладыш 8 мундштука.
В альтернативном варианте вкладыш 8 мундштука и расположенная на выходе уплотнительная прокладка 10 могут быть выполнены за одно целое, чтобы улучшить характеристики и облегчить изготовление.
Как показано на фиг. 10 и 11, в альтернативном варианте выполнения электронная сигарета 60, изображенная на фиг. 1, может иметь вкладыш 8 мундштука, собранный из неподвижной детали 27 и поворотной детали 25. В каждой из этих деталей - и в неподвижной детали 27, и в поворотной детали 25, проходят выходные каналы 24, 24ʹ. Эти выходные каналы 24, 24ʹ совмещены, как показано на чертеже, чтобы аэрозоль мог пройти в полость рта курильщика. Однако поворотную деталь 25 можно повернуть во вкладыше 8 мундштука, чтобы, по меньшей мере частично, блокировать один или несколько выходных каналов 24 в неподвижной детали 27 вкладыша 8 мундштука. Таким образом, потребитель может регулировать количество аэрозоля, всасываемого при каждой затяжке. Выходные каналы 24, 24ʹ могут быть выполнены во вкладыше 8 мундштука таким образом, чтобы они расходились с целью создания более полного ощущения в ротовой полости во время вдыхания аэрозоля.
Схема, сплавы для улучшения характеристик нагревателя, горячие точки и снижение образования карбонилов.
В предпочтительном варианте выполнения источник 1 питания содержит батарейку, расположенную внутри электронной сигареты, так что анод 47а находится на выходной стороне (по потоку) относительно катода 49а. Анодный штырек 47b во второй секции 72 предпочтительно контактирует с анодом 47а батарейки.
Более конкретно, электрическое соединение между анодом 47а батарейки 1 и нагревательной катушкой 14 в первой секции 70 устанавливается через анодный соединительный штырек 47b батарейки во второй секции 72 и электрический вывод 47d, соединяющий бортик анодного штырька 47с с электрическим выводом 109 нагревательного элемента 14 (фиг. 8). Аналогично, электрическое соединение между катодом 49а батарейки 1 и другим выводом 109ʹ нагревательной катушки 14 устанавливается через резьбовое соединение 205 между катодным соединительным элементом 49b второй секции 72 и катодным соединителем 37 первой секции 70 и далее через электрический вывод 49с, который электрически соединяет указанный соединитель 37 с противоположным выводом 109ʹ нагревательной катушки 14.
Предпочтительно, электрические выводы 47d, 49с и выводы 109, 109ʹ нагревателя обладают высокой электропроводностью и являются термостойкими, тогда как секция 110 катушки нагревателя 14 имеет высокое электрическое сопротивление, так что тепловыделение происходит главным образом в витках ПО катушки нагревателя 14. Также предпочтительно, электрический вывод 47d соединен с выводом 109 нагревателя посредством обжатия. Аналогично, электрический вывод 49с соединен с выводом 109ʹ нагревателя посредством обжатия. В альтернативном варианте электрические выводы 47d, 49с могут быть припаяны к выводам 109, 109ʹ нагревателя. Обжатие предпочтительнее, поскольку это ускоряет изготовление.
Батарейка может представлять собой ионно-литиевую батарейку или один из ее вариантов, например ионно-литиевую полимерную батарейку. В альтернативном варианте можно применить никель-металлогидридную батарейку, никель-кадмиевую батарейку, литий-марганцевую батарейку, литий-кобальтовую батарейку или топливный элемент. В этом случае, предпочтительно, электронная сигарета 60 может использоваться курильщиком до тех пор, пока не будет исчерпан запас энергии в источнике питания, либо - в случае литиевой полимерной батарейки, - пока не будет достигнут минимальный уровень напряжения для отсечки.
В качестве альтернативы, источник 1 питания может быть перезаряжаемым и содержать схему, позволяющую заряжать батарейку (аккумулятор) от внешнего зарядного устройства. В этом случае, предпочтительно, схема а процессе зарядки обеспечивает подачу энергии для заданного числа затяжек, после чего эта схема должна снова соединиться с зарядным устройством. Для перезарядки электронной сигареты 60 может быть использовано устройство для зарядки через USB-порт или другое подходящее зарядное устройство.
Предпочтительно, электронная сигарета 60 содержит также схему управления, имеющую датчик 16 затяжек. Этот датчик 16 затяжек воспринимает перепад давлений воздуха и инициирует подачу напряжения от источника 1 питания на нагреватель 14. Как показано на фиг. 2, схема управления может также содержать световой индикатор 48 активности нагревателя, светящийся, когда нагреватель 14 активен. Предпочтительно этот световой индикатор 48 активности нагревателя содержит светодиод (LED) и располагается на переднем конце электронной сигареты 60, так что этот световой индикатор 48 активности нагревателя имеет во время затяжки вид тлеющего уголька. Более того, этот световой индикатор 48 активности нагревателя может быть расположен так, чтобы быть видимым курильщику. Кроме того, световой индикатор 48 активности нагревателя может быть использован для диагностики системы сигареты или для индикации факта, что идет процесс перезарядки аккумулятора. Световой индикатор 48 может быть также выполнен так, чтобы курильщик мог включать и/или выключать его для скрытности, так что при необходимости световой индикатор 48 не будет светиться во время курения.
Предпочтительно, рядом с датчиком 16 затяжек расположено по меньшей мере одно входное отверстие 45 для воздуха (фиг. 1), так что датчик 16 затяжек воспринимает поток воздуха, указывающий, что курильщик делает затяжку, и включает источник 1 питания и световой индикатор 48, чтобы обозначить, что нагреватель 14 работает.
Схема управления предпочтительно выполнена за одно целое с датчиком 16 затяжек и подает энергию нагревателю 14 по сигналам этого датчика 16, предпочтительно с использованием ограничителя максимального промежутка времени.
В альтернативном варианте схема управления может иметь управляемый вручную выключатель, чтобы курильщик мог инициировать затяжку. Промежуток времени, в течение которого электрический ток поступает к нагревателю, может быть задан заранее в зависимости от количества жидкости, которое нужно испарить. В альтернативном варианте схема может подавать энергию нагревателю 14 все время, пока датчик 16 затяжек «чувствует» перепад давлений.
Предпочтительно, нагреватель 14 во включенном состоянии подогревает окруженную им часть фитиля 28 не более примерно 10 с, а более предпочтительно - не более примерно 7 с. Таким образом, протяженность цикла питания (или продолжительность затяжки) может быть в пределах от примерно 2 с до примерно 10 с (например, от примерно 3 с до примерно 9 с, от примерно 4 с до примерно 8 с или от примерно 5 с до примерно 7 с).
Предпочтительно, нагреватель 14 представляет собой катушку из проволоки, окружающую фитиль 28. Подходящими электрорезистивными материалами являются титан, цирконий, тантал и металлы из группы платины. Подходящими металлическими сплавами являются нержавеющая сталь, никельсодержащие, кобальтсодержащие, хромсодержащие, алюминийсодержащие, титансодержащие, цирконийсодержащие, гафнийсодержащие, ниобийсодержащие, молибденсодержащие, танталсодержащие, вольфрамсодержащие, оловосодержащие, галлийсодержащие, марганецсодержащие и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали. Например, нагреватель может быть изготовлен из алюминида никеля, из материала со слоем оксида алюминия на поверхности, из алюминида железа или других композиционных материалов, электрорезистивный материал может быть погружен в изоляционный материал, залит или иметь покрытие из изоляционного материала и наоборот, в зависимости от кинетики процесса передачи энергии и необходимых внешних физико-химических свойств. Предпочтительно, нагреватель 14 содержит по меньшей мере один из материалов, выбранный из группы, куда входят нержавеющая сталь, медь, медные сплавы, хромоникелевые сплавы, суперсплавы и их сочетания. В предпочтительном варианте нагреватель 14 изготавливают из хромоникелевых сплавов или сплавов железа с хромом, хотя последний вариант не самый лучший по причинам, которые будут изложены ниже. В другом варианте нагреватель 14 может представлять собой керамический нагреватель, имеющий на наружной поверхности электрорезистивный слой.
В другом варианте нагреватель 14 может быть изготовлен из алюминида железа (например, FeAl или Fe3Al), как это описано в патентном документе US 5595706, или алюминида никеля (например, Ni3Al). Использование алюминида железа предпочтительно в том смысле, что алюминид железа имеет высокое сопротивление. Материал FeAl имеет электрическое сопротивление приблизительно 180 мкОм, тогда как нержавеющая сталь - приблизительно от 50 до 91 мкОм. Более высокое электрическое сопротивление снижает потребляемый ток или нагрузку на источник питания (батарейку) 1.
В предпочтительном варианте нагревательная катушка 14 выполнена из хромоникелевого сплава, по существу не содержащего железа. Опыт показывает, что в нагревательных катушках, выполненных из сплава железа с хромом, происходит окисление входящего в состав сплава железа при контакта сплава с водой в процессе изготовления, хранения и/или работы устройства.
Известно, что при нагреве глицерина и/или пропиленгликоля выше определенных температур образуются карбонилы (содержащие формальдегиды). Оксид железа имеет склонность выступать катализатором таких реакций, вследствие чего карбонилы образуются при более низких температурах. Использование сплавов, в принципе не содержащих железа, позволяет избежать таких каталитических реакций и свести к минимуму вероятность образования карбонилов и других составляющих.
Кроме того, при изготовлении и разработке предпочтительного варианта выполнения электронной сигареты использованы некоторые аспекты и мероприятия для исключения возможности появления непредусмотренных «горячих точек» в нагревательной катушке 14 во время цикла нагрева. Горячие точки могут создавать чрезмерные пиковые температуры, способные порождать нежелательные компоненты, которых удалось бы избежать, если бы не было горячих точек.
Принято считать, что уменьшение локальных промежутков между витками нагревательной катушки 14 приводит к образованию горячих точек, которые, как считается, приведут к выходу пиковых температур за желаемые пределы. Также считается, что установление одинаковых промежутков между витками вдоль катушки нагревателя 14 и принятие мер для сохранения первоначальных одинаковых промежутков в обмотке нагревательной катушки позволит избежать образование «горячих точек».
В частности, как показано на фиг. 8, обеспечение согласованного и соответствующего техническим условиям расстояния 111 между витками катушки в пределах всей намотанной секции 110 конкретной нагревательной катушки 14 может быть достигнуто путем применения автоматических намоточных устройств для намотки катушки вокруг фитиля 28, и использованием этого фитиля 28 в качестве оправки на этапе намотки. Предпочтительно катушка содержит от 3 до 8 витков, а более предпочтительно - от 3 до 5 витков.
После намотки катушки с одинаковыми промежутками между витками одинаковость этих промежутков 111 между витками сохраняют в течение всего процесса изготовления картриджа и закладывают в конструкцию предпочтительного варианта.
Как показано на фиг. 9А, в частности, создание противоположных прорезей 63 во внутренней трубке 62 облегчает правильную установку нагревателя 14 и фитиля 28 в заданное положение во внутренней трубке 62 без взаимодействия и ударов между краями прорезей 63 и секцией ПО обмотки (фиг. 8) нагревателя 14. Соответственно, края прорезей 63 не могут ударять или иначе касаться и изменять промежутки 111 между витками катушками нагревателя 14, что в противном случае могло создать потенциальные источники горячих точек.
Как показано на фиг. 9В, необходимо соблюдать аккуратность при установке стягивающего кольца 69 таким образом, чтобы оно находилось рядом с фитилем 28 или даже касалось его, но не было прижато к этому фитилю 28 с усилием. Такая установка кольца позволяет избежать создания изгибающих моментов, действующих на нагревательную катушку 14, и предотвратить тем самым изгиб катушки 14, который мог бы привести к образованию горячих точек на одной стороне катушки 14, где витки катушки окажутся сжаты, а промежутки 111 между витками уменьшены. Таким образом, передний край 114 стягивающего кольца 69 оказывается расположенным вблизи фитиля 28, но не располагается поверх этого фитиля 28, чтобы избежать возможности возникновения упомянутого выше эффекта изгиба. Это стягивающее кольцо 69, установленное, как показано на фиг. 9В, закрывает оставшуюся часть открытого пространства, образованного между нагревательной катушкой в сборе и прорезью 63.
Внутренняя трубка 62 и стягивающее кольцо 69 предпочтительно изготовлены из стеклоткани.
Предпочтительно диаметр внутренней трубки 62 составляет около 4 мм, а каждая из противоположных прорезей 63 имеет больший и меньший размеры в пределах от примерно 2 мм до примерно 4 мм.
В одном из вариантов нагреватель 14 содержит проволочную катушку, по меньшей мере частично окружающую фитиль 28. В этом варианте, предпочтительно, проволочка является металлической и/или нагревательная катушка может проходить полностью или частично по длине фитиля 28. Нагревательная катушка 14 может полностью или частично охватывать фитиль 28 по окружности. В другом варианте нагревательная катушка не имеет контакта с фитилем 28.
Предпочтительно нагреватель 14 подогревает жидкость в фитиле 28 за счет теплопроводности. В альтернативном варианте тепло от нагревателя 14 может передаваться жидкости посредством теплопроводного элемента, либо нагреватель 14 может отдавать тепло входящему окружающему воздуху, который «протягивается» через электронную сигарету 60 в процессе использования, что в свою очередь обеспечивает нагрев жидкости за счет конвекции.
В одном из вариантов фитиль 28 выполнен из керамических волокон, способных «втягивать» жидкость. Как описано выше, фитиль 28, по меньшей мере частично, окружен нагревателем 14. Более того, в этом варианте фитиль 28 выступает через противоположные прорези 63 во внутренней трубки наружу, так что каждый конец фитиля 28 контактирует с областью 22 для подачи жидкости (фиг. 2).
В предпочтительном варианте фитиль 28 содержит волокна и выполнен в виде пучка стекловолокна. Например, фитиль 28 может содержать несколько волокон. Волокна или нити фитиля могут быть ориентированы в основном в направлении, перпендикулярном продольному направлению электронной сигареты. Предпочтительно фитиль 28 содержит от 1 до 8 волокон, более предпочтительно - от 2 до 6 волокон. Предпочтительно фитиль 28 собран из трех прядей, так что каждая прядь содержит множество стеклянных волокон, скрученных вместе.
В предпочтительном варианте структура фитиля 28 образована волокнами, по которым жидкость может передаваться нагревателю 14 за счет капиллярного эффекта. Фитиль 28 может быть выполнен из волокон, имеющих в поперечном сечении в основном крестообразную форму, форму листа клевера, Y-образную форму или какую-либо другую подходящую форму.
Предпочтительно фитиль 28 может содержать любой подходящий материал или сочетание материалов. Примерами таких подходящих материалов являются материалы на основе стекла, керамики или графита. Более того, фитиль 28 может обладать каким-либо подходящим капиллярным эффектом для взаимодействия с образующими аэрозоль жидкостями, имеющими различные физические свойства, такие как плотность, вязкость, поверхностное натяжение и давление паров. Капиллярные свойства фитиля 28 в сочетании со свойствами жидкости обеспечивают влажное состояние фитиля 28, находящегося в области нагревателя, чтобы избежать перегрева нагревателя 14.
Вместо использования фитиля 28 нагреватель 14 может сам быть выполнен из пористого материала, внутри которого может быть заключен резистивный нагреватель, имеющий высокое электрическое сопротивление, что позволяет быстро выделять тепло.
Предпочтительно фитиль 28 и волокнистый материал в области 22 для подачи жидкости изготовлены из стекловолокна.
Гильза
Как показано на фиг. 18, электронная сигарета 60 может также содержать гильзу 87, установленную снаружи на первую секцию 70, так что эту гильзу можно снимать и/или поворачивать. Гильза 87 изолирует по меньшей мере часть первой секции 70, чтобы поддерживать температуру аэрозоля перед его поступлением к курильщику. В предпочтительном варианте гильза 87 может поворачиваться вокруг электронной сигареты 60 и имеет разделенные промежутками прорези 88, ориентированные поперечно, так что эти прорези 88 совмещаются с входными отверстиями 44, 44ʹ в первой секции 70, позволяя воздуху войти внутрь электронной сигареты 60, когда курильщик делает затяжку. Перед или во время курения курильщик может повернуть гильзу 87 так, чтобы входные отверстия 44, 44ʹ для воздуха были, по меньшей мере частично, заблокированы гильзой 87 с целью регулирования сопротивления при затяжке и/или вентиляции электронной сигареты 60, если нужно.
Предпочтительно гильза 87 выполнена из силикона или другого податливого материала, чтобы создать ощущение мягкости во рту пользователя. Однако гильза 87 может быть изготовлена из самых разнообразных материалов, включая пластмассы, металлы и их сочетания. В предпочтительном варианте гильза 87 представляет собой единую деталь из силикона. Гильзу 87 можно снимать и повторно использовать с другими электронными сигаретами или же ее можно выбрасывать вместе с первой секцией 70. Гильза 87 может быть любого подходящего цвета и/или может иметь на поверхности графические изображения или другую маркировку.
Подача ароматизаторов
Как показано на фиг. 11, электронная сигарета может также иметь ароматическую полоску 89, расположенную на наружной поверхности 91 по меньшей мере одной из секций - первой секции 70 и/или второй секции 72. В качестве альтернативы такая ароматизирующая полоска 89 может располагаться на участке гильзы 87. Предпочтительно ароматическая полоска 89 может находиться между батарейкой устройства и нагревателем 14, так что во время курения эта ароматическая полоска располагается рядом с носом курильщика. Ароматизирующая полоска может содержать ароматизирующий гель, пленку или раствор, содержащий ароматический материал, выделяющийся перед и/или во время курения. В одном из вариантов ароматизатор из состава геля, жидкости или раствора может выделяться под воздействием затяжки, которая может открыть вентиляционные отверстия поверх ароматической полоски, когда она находится внутри первой секции 70 (не показано). В альтернативном варианте выделение ароматизатора может происходить под воздействием тепла, генерируемого нагревателем 14.
В одном из вариантов ароматическая полоска может содержать экстракт ароматов табака. Такой экстракт может быть получен путем размалывания табачного материала до мелких частичек и затем экстракции ароматических веществ в органическом растворителе в течение нескольких часов, встряхивая смесь. Экстракт затем можно профильтровать, высушить (например, с использованием сульфата натрия) и сконцентрировать при регулируемых температуре и давлении. В альтернативном варианте экстракт можно получить с применением способов, известных в области химии ароматов, таких как способ дистилляции с применением экстракции ароматизаторов в растворителе (Solvent Assisted Flavor Extraction (SAFE)), предложенный группой Энгель и др. (Engel et al. 1999) и позволяющий отделить летучую фракцию от нелетучей. Кроме того, можно использовать способы фракционирования согласно величине рН и хроматографические способы для дальнейшего разделения и/или изоляции конкретных соединений. Интенсивность действия экстракта можно регулировать, разбавляя его органическим растворителем или водой.
Ароматическая полоска 89 может быть выполнена из полимерного материала или бумаги, на которую может быть нанесен экстракт, например, с использованием кисточки или посредством пропитки.
В качестве альтернативы экстракт может быть заключен в бумажное кольцо и/или полоску, так что курильщик может извлекать его рукой, например, сжимая полоску во время курения.
В одном из вариантов электронная сигарета 60, показанная также на фиг. 2, 5, 7 и 9, может также иметь фильтр, расположенный перед нагревателем 14 и ограничивающий поток воздуха через электронную сигарету. Добавленный фильтр может также участвовать в регулировании сопротивления всасыванию.
Использование слова «примерно» в настоящем описании в сочетании с численным значением подразумевает, что соответствующее численное значение содержит допуск ±10% относительно указанного численного значения. Кроме того, когда в этом описании делается ссылка на проценты, имеется в виду, что проценты относятся к весу, то есть, используются весовые проценты.
Кроме того, когда слова «в целом» и «по существу» используются в сочетании с геометрическими формами, имеется в виду, что точность геометрической формы не требуется, но что широта для формы находится в пределах объема раскрытия. При использовании с геометрическими терминами слов «в целом» и «по существу» предполагается, что используются не только формы, удовлетворяющие строгим определениям, но также и формы, приближенные к ним.
Специалисту в данной области техники должно быть ясно, что описанная с достаточными подробностями новая электронная сигарета является улучшенной. Кроме того, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что описанные выше особенности электронной сигареты могут быть модифицированы и заменены эквивалентами, по существу не отступающими от сущности и не выходящими за объем изобретения. Соответственно, явно подразумевается, что все такие модификации, вариации, замены и эквиваленты, которые попадают в рамки сущности и объема изобретения, определенного формулой изобретения, охватываются этой формулой изобретения.
1. Электронное устройство для вайпинга, содержащее
генератор пара;
вкладыш мундштука, который имеет по меньшей мере два расходящихся выходных канала для распределения пара во рту потребителя пара во время затяжки; и
уплотнительную прокладку, имеющую центральное отверстие, размеры и положение которого относительно вкладыша мундштука подобраны так, чтобы значительно уменьшить скорость потока пара, приближающегося к вкладышу мундштука.
2. Устройство по п. 1, в котором каждый из указанных по меньшей мере двух расходящихся выходных каналов наклонен под углом от примерно 5° до примерно 60° относительно продольной оси электронного курительного изделия.
3. Устройство по п. 2, в котором каждый из указанных по меньшей мере двух расходящихся выходных каналов наклонен под углом от примерно 40° до примерно 50° относительно продольной оси электронного курительного изделия.
4. Устройство по п. 1, в котором вкладыш мундштука дополнительно имеет внутреннюю поверхность, о которую могут ударяться капли не преобразованного в аэрозоль жидкого материала.
5. Устройство по п. 1, в котором вкладыш мундштука содержит от двух до восьми расходящихся выходных каналов.
6. Устройство по п. 5, в котором вкладыш мундштука дополнительно содержит один или несколько расположенных в центре осевых выходных каналов.
7. Устройство по п. 1, в котором генератор пара содержит:
наружную трубку, проходящую в продольном направлении;
внутреннюю трубку, расположенную внутри наружной трубки и имеющую пару противоположных вырезов;
средство подачи жидкости, содержащее жидкое вещество и расположенное во внешнем кольцевом пространстве между наружной и внутренней трубками;
катушку нагревателя, расположенную во внутренней трубке;
окруженный катушкой нагревателя фитиль, сообщающийся со средством подачи жидкости и выполненный с возможностью подачи жидкого вещества к катушке нагревателя, а катушка нагревателя выполнена с возможностью нагрева жидкого вещества до температуры, достаточной для испарения этого жидкого материала и образования пара во внутренней трубке;
при этом вкладыш мундштука закреплен в мундштуке наружной трубки.
8. Устройство по п. 7, в котором указанное центральное отверстие сообщается с внутренней трубкой и расположено между вкладышем мундштука и катушкой нагревателя.
9. Устройство по п. 8, в котором указанное центральное отверстие имеет диаметр в пределах от примерно 2,0 мм до примерно 3,0 мм.
10. Устройство по п. 1, в котором каждый из указанных по меньшей мере двух расходящихся выходных каналов имеет диаметр в пределах от примерно 0,38 мм до примерно 2,29 мм.
11. Устройство по п. 7, в котором диаметр внутренней трубки составляет около 4 мм, а каждый из противоположных вырезов имеет размеры примерно 2 мм на примерно 4 мм.
12. Устройство по п. 7, содержащее первую секцию, прикрепленную ко второй секции, при этом фитиль, средство подачи жидкости и вкладыш мундштука расположены в первой секции, а источник питания, соединяемый с выводами катушки нагревателя и выполненный с возможностью подачи во включенном состоянии напряжения на эту катушку, находится во второй секции.
13. Устройство по п. 7, содержащее единственную наружную трубку, притом что фитиль, средство подачи жидкости, вкладыш мундштука и источник питания, соединяемый с выводами катушки нагревателя и выполненный с возможностью подачи во включенном состоянии напряжения на эту катушку, расположены внутри наружной трубки.
14. Устройство по п. 7, в котором внутренняя трубка выполнена из материала на основе стеклоткани.
15. Устройство по п. 14, в котором внутренняя трубка имеет покрытие и является, по существу, непроницаемой.
16. Устройство по п. 7, в котором катушка нагревателя содержит от 3 до 8 витков, разделенных, по существу, одинаковыми промежутками.
17. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее по меньшей мере одно входное отверстие, выполненное в наружной трубке и позволяющее регулировать сопротивление всасыванию через вкладыш мундштука.
18. Электронное устройство для вайпинга, способное генерировать пар во время затяжки и содержащее:
вкладыш мундштука, имеющий по меньшей мере два расходящихся выходных канала, наклоненных под углом от примерно 5° до примерно 60° относительно продольной оси электронного курительного изделия, для распределения пара во рту потребителя пара во время затяжки; и
уплотнительную прокладку, имеющую центральное отверстие, размеры и положение которого относительно вкладыша мундштука подобраны так, чтобы значительно уменьшить скорость потока пара, приближающегося к вкладышу мундштука.
19. Устройство по п. 18, в котором указанное центральное отверстие имеет диаметр в пределах от примерно 2,0 мм до примерно 3,0 мм.
20. Устройство по п. 18, в котором каждый из указанных по меньшей мере двух расходящихся выходных каналов наклонен под углом от примерно 40° до примерно 50° относительно продольной оси электронного курительного изделия.
21. Устройство по п. 18, в котором вкладыш мундштука дополнительно содержит один или несколько расположенных в центре осевых выходных каналов.
22. Способ улучшения органолептических характеристик во время затяжки электронным устройством для вайпинга, включающий в себя этапы, на которых:
снижают скорость потока пара, генерируемого внутри электронного устройства для вайпинга, посредством направления этого потока через уплотнительную прокладку, имеющую центральное отверстие, и далее в пространство перед вкладышем мундштука; и
пропускают пар через по меньшей мере один канал во вкладыше мундштука для разделения потока пара на несколько расходящихся меньших потоков, создавая тем самым более полное ощущение в полости рта по сравнению с курительным изделием, формирующим единый осевой поток пара.
23. Способ по п. 22, дополнительно включающий в себя соударение захваченных капель жидкости с внутренней поверхностью вкладыша мундштука.
24. Способ по п. 22, в котором указанное центральное отверстие имеет диаметр в пределах от примерно 2,0 мм до примерно 3,0 мм.
25. Способ по п. 22, в котором указанные по меньшей мере два канала во вкладыше мундштука представляют собой расходящиеся выходные каналы, наклоненные под углом от примерно 5° до примерно 60° относительно продольной оси электронного устройства для вайпинга, для распределения пара во рту курильщика во время затяжки.
26. Электронное устройство для вайпинга, содержащее:
мундштук, имеющий по меньшей мере два смещенных относительно оси выходных канала и внутреннюю поверхность, причем мундштук выполнен с возможностью передачи диспергированного пара курильщику, а смещенные относительно оси каналы и внутренняя поверхность уменьшают вероятность присутствия не преобразованных в парообразное состояние капель в поступающем к курильщику паре, и
уплотнительную прокладку, имеющую центральное отверстие, размеры и положение которого относительно вкладыша мундштука подобраны так, чтобы значительно уменьшить скорость потока пара, приближающегося к вкладышу мундштука.
27. Устройство по п. 26, в котором указанные по меньшей мере два выходных канала мундштука представляют собой расходящиеся каналы, расположены на конце смещенных относительно оси каналов и наклонены под углом от примерно 5° до примерно 60° относительно продольного направления электронной сигареты, так что по меньшей мере некоторые капли, захваченные и увлекаемые потоком пара, ударяются о боковые поверхности смещенного относительно оси канала, когда поток пара вылетает из мундштука.
