Системы предоставления пара
Группа изобретений относится к элементу перемещения жидкости с испарителем, системе предоставления пара, средству перемещения жидкости с испарителем в системе предоставления пара и способу сборки элемента перемещения жидкости с испарителем. Элемент перемещения жидкости с испарителем для системы предоставления пара содержит слой капиллярного материала и слой материала основы, которые скатаны вместе, образуя спираль. Испаритель содержит резистивную нагревательную катушку, намотанную вокруг элемента перемещения жидкости. Обеспечивается придание фитилю большей жесткости по сравнению с обычным волокнистым фитилем, прижатие фитиля к отверстию в стенке резервуара с большей силой, надежное уплотнение между фитилем и отверстиями в стенке резервуара, уменьшение вероятности протечки. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение касается систем предоставления пара, таких как системы подачи никотина (например, электронные сигареты и т.п.).
Уровень техники
Электронные системы предоставления пара, такие как электронные сигареты, в общем, содержат резервуар с жидкостью-источником, которая содержит состав, обычно содержащий никотин, из которого вырабатывается пар для вдыхания пользователем, например, путем испарения под действием тепла. Таким образом, система предоставления пара обычно содержит камеру выработки пара, в которой расположен испаритель, например, нагревательный элемент, выполненный с возможностью испарения порции исходного материала в камере выработки пара. Когда пользователь вдыхает с помощью устройства, и к испарителю подается электрическая энергия, воздух втягивается в устройство через входное отверстие и попадает в камеру выработки пара, где он смешивается с испаренным исходным материалом, образуя аэрозоль. Имеется канал для воздуха, который соединяет камеру выработки пара с отверстием в мундштуке, так что воздух, прошедший через камеру выработки пара при затяжке пользователя, продолжает перемещаться по этому каналу до отверстия мундштука, перенося с собой пар для вдыхания пользователем. Для придания дополнительных ароматов некоторые электронные сигареты также могут содержать в пути для потока через устройство элемент придания аромата. Такие устройства иногда называют гибридными устройствами, а элемент придания аромата может содержать, например, порцию табака, расположенную в пути для воздуха между камерой выработки пара и мундштуком, так что пар/конденсационный аэрозоль, втягиваемый через устройство, проходит через порцию табака до выхода из мундштука для вдыхания пользователем.
В электронных сигаретах, использующих жидкий исходный материал (е-жидкость), существует риск протечки этой жидкости. Это справедливо как для электронных сигарет, содержащих только жидкость, так и для и гибридных систем (электронных сигарет с табаком или другим элементом придания аромата, отделенным от области выработки пара). Электронные сигареты на основе жидкости обычно содержат фитиль для перемещения жидкости от резервуара до испарителя, который расположен в канале для воздуха, соединяющем входное отверстие для воздуха с выходным отверстием для пара электронной сигареты. Таким образом, фитиль обычно проходит через отверстие в стенке, которая отделяет резервуар от канала для воздуха вблизи испарителя.
На фиг. 1 схематично показана в продольном разрезе сечение часть обычной электронной сигареты вблизи камеры 2 выработки пара, т.е. места, где при использовании вырабатывается пар. Электронная сигарета содержит центральный канал 4 для воздуха, проходящий через окружающий его кольцевой резервуар 6 для жидкости. Кольцевой резервуар 6 образован внутренней стенкой 8 и внешней стенкой 10, которые могут быть цилиндрическими (внутренняя стенка 8 отделяет резервуар 6 от канала 4 и по существу определяет канал для воздуха). Электронная сигарета содержит испаритель 12 в виде резистивной нагревательной катушки. Катушка 12 намотана вокруг фитиля 14. Каждый конец фитиля 14 входит в резервуар 6 через отверстие 16 во внутренней стенке 8. Таким образом, фитиль 14 обеспечивает возможность перемещения жидкости из резервуара 6 до места вблизи катушки 12 за счет капиллярного эффекта. При использовании электрический ток проходит через катушку 12, так что она нагревается и испаряет порцию жидкости из прилегающего к ней фитиля 14, вырабатывая пар в камере 2 для вдыхания пользователем. Испаренная жидкость заменяется жидкостью, втянутой фитилем 14 из резервуара 6 за счет капиллярного эффекта.
Так как внутренняя стенка 8 резервуара содержит отверстия 16, то существует риск протечки из этой части электронной сигареты. Протечка нежелательна как с точки зрения того, что конечный пользователь, естественно, не хочет, чтобы жидкость для электронной сигареты оказалась на его руках или других частях, так и с точки зрения надежности, так как протечка потенциально может повредить электронную сигарету, например, из-за коррозии компонентов, которые не приспособлены для контакта с жидкостью.
Для минимизации риска протечки из отверстий 16 в показанном на фиг. 1 примере размер отверстий 16 должен точно соответствовать размеру фитиля 14, так чтобы фитиль фактически блокировал отверстия. Обычно, желательно, чтобы фитиль был немного сжат, когда он проходит через отверстия 16, помогая обеспечить это уплотнение. Если отверстия 16 слишком велики для фитиля 14, то образовавшиеся зазоры между фитилем и внутренними стенками соответствующих отверстий могут допустить протечку жидкости из резервуара через эти зазоры. Если же отверстия 16 слишком малы для фитиля, он может быть чрезмерно сжат, что может повлиять на его капиллярную способность и при использовании может привести к подаче недостаточного количества жидкости к испарителю, вызывая перегрев и нежелательные запахи (пересыхание).
Обеспечить хорошее соответствие размера отверстий 16 и размера фитиля 14, когда он проходит через упомянутые отверстия, не просто. Например, с точки зрения изготовления, электронные сигареты являются товарами массового потребления, и отверстия часто определяются тем, как несколько компонентов подходят друг к другу, и это означает, что допуски при изготовлении и сборке могут влиять на надежность воспроизводимости размера отверстий от одного устройства к другому. Кроме того, может изменяться геометрия самих фитилей. Например, фитиль часто содержит пучок скрученных волокон, например, стекловолокон или органических хлопковых волокон, и это фактически означает, что внешний профиль в разных фитилях может быть разным по длине. В результате, в примере по фиг. 1 не всегда можно надежно достичь желаемой степени уплотнения между фитилем 14 и отверстиями 60 в стенке 8 резервуара 6. Это может привести к тому, что некоторые устройства отличаются увеличенным риском протечки (в которых отверстия слишком велики относительно фитиля), а в некоторых устройствах повышен риск недостаточной передачи жидкости или пересыхания (в которых отверстия слишком малы относительно фитиля).
Изобретение направлено на решение или смягчение по меньшей мере некоторых из указанных выше проблем.
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является элемент перемещения жидкости для системы предоставления пара, содержащий слой капиллярного материала и слой материала основы, которые скатаны вместе образуя спираль.
Вторым объектом изобретения является система предоставления пара, содержащая описанный выше элемент перемещения жидкости, резервуар с жидкостью для испарения и испаритель, при этом элемент перемещения жидкости выполнен с возможностью перемещения жидкости из резервуара до испарителя с целью ее испарения для выработки пара для вдыхания пользователем, причем элемент перемещения жидкости проходит в резервуар через отверстие в его стенке.
Еще одним объектом изобретения является средство перемещения жидкости в системе предоставления пара, содержащее слой капиллярного средства и слой средства основы, которые скатаны вместе, образуя спираль.
Объектом изобретения также является способ сборки элемента перемещения жидкости для системы предоставления пара, включающий в себя этапы, на которых берут слой материала основы, берут слой капиллярного материала и скатывают вместе слой материала основы и слой капиллярного материала для образования спирали.
Следует иметь в виду, что особенности изобретения, описанные в связи с первым и другими объектами изобретения в равной степени применимы к вариантам осуществления изобретения, соответствующими другому объекту изобретения, и могут быть объединены надлежащим образом с вариантами осуществления изобретения, соответствующими другому объекту изобретения, а не только с конкретными описанными выше комбинациями.
Далее, только для примера, описаны варианты осуществления изобретения со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показана область выработки пара обычной системы предоставления пара, вид в продольном разрезе;
на фиг. 2 схематично показана система предоставления пара, соответствующая изобретению, вид в продольном разрезе;
на фиг. 3 – 5 схематично показаны конфигурации стенки резервуара для систем предоставления пара, соответствующим разным вариантам осуществления изобретения, виды в перспективе;
на фиг. 6 – 8 показан принцип образования элемента (фитиля) перемещения жидкости для системы предоставления пара в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;
на фиг. 9 – поперечное сечение области выработки пара системы предоставления пара, соответствующей одному из вариантов осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
В настоящем описании раскрываются особенности конкретных примеров и вариантов осуществления изобретения. Некоторые особенности конкретных примеров и вариантов осуществления изобретения могут быть реализованы обычным способом, в связи с чем для краткости изложения они подробно не описываются. Следует понимать, что подробно не описанные особенности устройств и способов, представленных в настоящем описании, могут быть реализованы любыми традиционными методами, подходящими для реализации таких особенностей.
Настоящее изобретение касается систем предоставления пара, также называемых системами предоставления аэрозоля, таких как электронные сигареты. В дальнейшем описании иногда может использоваться термин «электронная сигарета», но этот термин может быть взаимозаменяемо использован с термином система/устройство предоставления пара и электронная система/устройство предоставления пара. Кроме того, обычно в рассматриваемой области техники термины «пар» и «аэрозоль» и связанные с ними термины, такие как «испарять» и «вырабатывать аэрозоль», могут быть использованы взаимозаменяемо.
Системы предоставления пара (электронные сигареты) часто, хотя не всегда, имеют модульную конструкцию, содержащую как многократно используемую часть, так и сменную (одноразовую) часть с картриджем. Часто часть со сменным картриджем содержит исходный для пара материал и испаритель, а многократно используемая часть содержит источник электроэнергии (например, аккумуляторную батарею) и схему управления. Следует понимать, что эти разные части в зависимости от функциональных возможностей могут содержать дополнительные элементы. Например, многократно используемая часть часто может содержать пользовательский интерфейс (который может содержать одно или несколько устройств ввода информации пользователем) для приема информации, введенной пользователем, и для отображения характеристик рабочего состояния, а часть со сменным картриджем в некоторых случаях может содержать датчик температуры для помощи в управлении температурой. При использовании картриджи электрически и механически соединены с блоком управления, например, с использованием резьбы или штыкового крепления с надлежащим соединением электрических контактов. Когда в картридже заканчивается исходный для пара материал или пользователь хочет заменить картридж на другой картридж с другим исходным для пара материалом, картридж может быть отсоединен от блока управления и вместо него может быть прикреплен другой картридж. Устройства, соответствующие такому типу модульной конструкции из двух частей, в общем, могут быть названы устройствами из двух частей. Обычно электронные сигареты имеют, в основном, вытянутую форму. В конкретных примерах определенные варианты осуществления изобретения, описанные далее, будут содержать, в общем, вытянутое устройство этого типа, состоящее из двух частей и использующее одноразовые картриджи. Тем не менее, следует понимать, что описанные основополагающие принципы также могут быть применены для разных конфигураций электронных сигарет, например, для устройств из одной части или модульных устройств, содержащих более двух частей, пополняемых и одноразовых устройств, а также устройств, соответствующих другим формам, например, на основе так называемых высокоэффективных устройств «боксмод», форм которых больше похожа на параллелепипед. В более общем смысле, определенные варианты осуществления изобретения основаны на электронных сигаретах, которые выполнены с возможностью обеспечения функциональных возможностей, которые соответствуют описанным принципам, и конкретные конструктивные особенности электронной сигареты, выполненной с возможностью обеспечения описанных функциональных возможностей в соответствии с определенными вариантами осуществления изобретения, не являются существенными.
На фиг. 2 показана электронная сигарета 20 в соответствии с определенными вариантами осуществления изобретения. Электронная сигарета 20 содержит два основных компонента, а именно, многоразовую часть 22 и сменную/одноразовую часть 24 с картриджем. При обычном использовании многоразовая и сменная части 22 и 24 соединены между собой с возможностью разъединения с помощью сопряжения 26. Когда картридж исчерпан или пользователь просто хочет его заменить, сменная часть может быть отсоединена от многоразовой части, и к ней может быть прикреплена другая сменная часть с картриджем. Сопряжение 26 обеспечивает механическое соединение, электрическое соединение и соединение пути для воздуха двух частей и может быть выполнено по обычным технологиям, например, на основе резьбы или штыкового соединения с надлежащим образом выполненными электрическими контактами и отверстиями для организации электрического соединения и при необходимости пути для воздуха между двумя частями. Конкретный способ крепления сменной части 24 с картриджем к многоразовой части 22 не является существенным, но для конкретного примера в настоящем описании считается, что используется защелкивающийся механизм, например, в котором участок картриджа располагают в соответствующем приемном гнезде в многократно используемой части с взаимодействующими элементами сцепления защелкивающегося механизма (не показано на фиг. 2). Также следует понимать, что в некоторых реализациях сопряжение 6 может не поддерживать электрического соединения и/или соединения для воздушного пути. Например, в некоторых случаях испаритель может быть расположен в многоразовой части, а не в части с картриджем, или передача электрической энергии из многоразовой части в часть с картриджем может быть беспроводной (например, на основе электромагнитной индукции), так что не требуется осуществлять электрическое соединение указанных частей. Кроме того, в некоторых реализациях поток воздуха через электронную сигарету может не проходить через многоразовую часть, так что не требуется соединение для пути для воздуха между многоразовой и сменной частями.
Часть 24 с картриджем может в основном быть обычной. На фиг. 2 часть 24 с картриджем содержит корпус 42 из пластикового материала. Корпус 64 картриджа поддерживает другие компоненты этой части и обеспечивает механическое сопряжение 26 с многоразовой частью 22. Корпус картриджа по существу является кругообразно симметричным относительно продольной оси, вдоль которой соединены часть с картриджем и многоразовая часть 22. В этом примере длина части с картриджем составляет около 4 см, а ее диаметр – примерно 1,5 см. Тем не менее, следует понимать, что конкретная геометрия и, в более общем смысле, общие формы и материалы могут отличаться в разных реализациях.
В корпусе 62 картриджа находится резервуар 64, который содержит жидкий исходный для пара материал. Жидкий исходный материал может быть обычным и может называться жидкостью для электронной сигареты. В этом примере резервуар 64 имеет кольцевую форму, его внешняя стенка определяет корпус 62 картриджа, а внутренняя стенка определяет путь 72 для воздуха по части 24 с картриджем. Резервуар 64 закрыт с каждого конца торцевыми стенками, чтобы удерживать жидкость для электронной сигареты. Резервуар 64 может быть выполнен по обычным технологиям, например, может содержать пластиковый материал и может быть отлит за одно целое с корпусом 62 картриджа.
Часть с картриджем также содержит фитиль 66 (элемент перемещения жидкости) и нагреватель 68 (испаритель). В этом примере фитиль 66 проходит поперек направления пути 72 для воздуха в картридже, при этом концы фитиля 66 заходят в резервуар 64 через отверстия 67 во внутренней стенке резервуара 64. В соответствии с определенными вариантами осуществления изобретения, элемент перемещения жидкости имеет форму цилиндрической спирали, которая выполнена скатыванием вместе слоя капиллярного материала и слоя основы, как будет описано ниже.
Фитиль 66 и нагреватель 68 так расположены в пути 72 для воздуха, что область пути 72 для воздуха в картридже вокруг фитиля 66 и нагревателя 68 фактически определяет область 73 испарения части с картриджем. Жидкость для электронной сигареты в резервуаре 64 проникает в фитиль 66 через его концы, которые заходят в резервуар 64, втягивается фитилем за счет капиллярного эффекта. в слое капиллярного материала в фитиле и, в некоторых случаях также благодаря капиллярному эффекту в зазорах между разными витками цилиндрической спиральной структуры, образованной элементом перемещения жидкости. В этом примере нагреватель 68 содержит обладающий электрическим сопротивлением провод, намотанный вокруг фитиля 66. В данном случае нагреватель 68 содержит провод из хромоникелевого сплава (Cr20Ni80), но следует понимать, что конкретная конфигурация нагревателя не является существенной для настоящего изобретения. При использовании электрическая энергия может быть подана на нагреватель 68 для испарения некоторого количества жидкости-источника (исходного для пара материала), втянутого в пространство рядом с нагревателем 68 с помощью фитиля 66. Далее испаренная жидкость для электронной сигареты может быть захвачена воздухом, втянутым вдоль пути 72 для воздуха в картридже из области 73 испарения по направлению к выходному отверстию 70 мундштука для вдыхания пользователем.
Скорость, с которой жидкость для электронной сигареты испаряется с помощью испарителя 68 (нагревателя), будет зависеть от количества (уровня) электрической энергии, поданной на нагреватель 68. Таким образом, электрическая энергия может быть использована в нагревателе 68 для выработки пара из жидкости для электронной сигареты в части 24 с картриджем и, более того, скорость выработки пара можно изменять путем изменения количества электрической энергии, подаваемой на нагреватель 68, например, с помощью технологий широтно-импульсной и/или частотной модуляции.
Многоразовая часть 22 может быть обычной, и она содержит внешний корпус 32 с отверстием, которое определяет входное отверстие 48 для воздуха для электронной сигареты, батарею 46 для подачи мощности для электронной сигареты, схему 38 управления, которая выполнена с возможностью управления и отслеживания работы электронной сигареты, кнопку 34 ввода информации пользователем и дисплей 44.
Внешний корпус 32 может быть выполнен, например, из пластикового или металлического материала, и в данном примере внешний корпус 12 имеет круглое поперечное сечение, соответствующее форме и размеру части 24 с картриджем, чтобы обеспечивать плавный переход между двумя частями на сопряжении 26. В этом примере длина многоразовой части составляет примерно 8 см, так что общая длина электронной сигареты, когда часть с картриджем и многоразовая часть соединены, составляет примерно 12 см. Тем не менее, и как уже отмечено выше, следует понимать, что общая форма и масштаб электронной сигареты, в которой реализован один вариант осуществления изобретения, не являются существенными.
Входное отверстие 48 для воздуха соединено с путем 50 для воздуха с помощью многоразовой части 22. В свою очередь, путь 50 для воздуха в многоразовой части соединен с путем 72 для воздуха в картридже с помощью сопряжения 26, когда многоразовая часть 22 и часть 24 с картриджем соединены. Таким образом, когда пользователь вдыхает через отверстие 70 мундштука, воздух втягивается внутрь через входное отверстие 48, вдоль пути 50 в многоразовой части, через сопряжение 26, через область выработки пара вблизи атомайзера 68 (где испаренную жидкость для электронной сигареты подхватывает поток воздуха), вдоль пути 72 для воздуха в картридже и наружу через отверстие 70 мундштука для вдыхания пользователем.
В этом примере батарея 46 является перезаряжаемой и может быть батареей обычного типа, например, батареей, которая обычно используется в электронных сигаретах и других приложениях, где нужна подача относительно высоких токов за относительно короткие периоды времени. Батарея 46 может быть заряжена с помощью соединительного устройства для зарядки в корпусе 32 многоразовой части, например, с помощью USB или microUSB разъема.
Кнопка 34 для ввода данных пользователем в этом примере является обычной механической кнопкой, например, содержащей подпружиненный элемент, который пользователь может нажимать для установки электрического контакта. Кнопку для ввода данных можно рассматривать как устройство ввода для определения ввода данных пользователем, и конкретный вариант выполнения кнопки не является существенным. Например, в других реализациях могут быть использованы другие формы механической кнопки (кнопок) или сенсорной кнопки (кнопок), например, на основе емкостных или оптических технологий.
Дисплей 44 предназначен для того, чтобы обеспечивать пользователю визуальное отображение разных характеристик, связанных с электронной сигаретой, например, текущую информацию о настройках питания, оставшуюся емкость батареи и так далее. Дисплей может быть реализован разными способами. В этом примере дисплей 24 содержит обычный пиксельный LCD экран, который может быть приведен в действие для отображения нужной информации в соответствии с обычными технологиями. В других реализациях дисплей может содержать один или несколько дискретных индикаторов, например, светодиодов, которые выполнены с возможностью отображения желаемой информации, например, с помощью конкретных цветов и/или мигающих последовательностей. В более общем смысле, вариант выполнения дисплея, с помощью которого информацию показывают пользователю, не является существенным. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения может отсутствовать дисплей, и могут иметься другие средства для предоставления пользователю информации, касающейся рабочих характеристик электронной сигареты, например, с использованием звуковых сигналов, или могут не быть никаких средств предоставления пользователю информации, касающейся рабочих характеристик электронной сигареты.
Схема 38 управления подходящим образом выполнена/запрограммирована с возможностью управления работой электронной сигареты для обеспечения функциональных возможностей, соответствующих известным технологиям работы электронных сигарет. Например, схема 38 управления может быть выполнена с возможностью управления подачей мощности от батареи 46 на нагреватель/испаритель 68 для выработки пара из порции жидкости в части 24 с картриджем для вдыхания пользователем через выходное отверстие 70 мундштука в ответ на приведение в действие пользователем кнопки 34 или, в других реализациях, в ответ на другие запускающие сигналы, например, в ответ на определение затяжки пользователя. Схему 38 управления (схему процессора) можно рассматривать как логически содержащую разные подблоки/элементы схемы, которые связаны с разными аспектами работы электронной сигареты, например, с определением ввода данных пользователем, управлением подачей электрической энергии, управлением отображением и так далее. Следует понимать, что функциональные возможности схемы 38 управления могут быть обеспечены разными путями, например, с использованием одного или нескольких подходящим образом запрограммированных программируемых компьютеров и/или одной или нескольких подходящим образом выполненных специализированных интегральных схем/цепей/микросхем/наборов микросхем, которые выполнены с возможностью обеспечения желаемых функциональных возможностей.
Система предоставления пара/электронная сигарета, показанная на фиг. 2, отличается от обычных электронных сигарет выполнением элемента перемещения жидкости/фитиля. В частности, в соответствии с определенными вариантами осуществления изобретения и как отмечено выше, элемент перемещения жидкости содержит слой капиллярного материала и слой материала основы, которые скатаны вместе с образованием цилиндрической спирали (то есть, формы «швейцарский рулет»).
Такое выполнение способствует уплотнению отверстий в стенке резервуара, через которые проходит фитиль. В частности, формирование фитиля с использованием скатанного материала основы и капиллярного слоя позволяет придать фитилю большую жесткость по сравнению с обычным волокнистым фитилем. Вследствие этого фитиль прижимается к отверстию в стенке резервуара с большей силой по сравнению с силой, подходящей для обычного фитиля, так как дополнительная жесткость от слоя основы уменьшает риск чрезмерного сжатия фитиля. Благодаря этому номинальный размер отверстия может быть выполнен меньшего размера по сравнению с размером отверстия для обычного волокнистого фитиля с такой же величиной диаметра, что и скатанный цилиндрический фитиль. Следует понимать, что в других примерах спираль не обязательно должна иметь форму цилиндрической спирали, например, она может иметь форму спирального конуса.
На фиг. 3 схематично показан один пример выполнения внутренней стенки 63 электронной сигареты 20, показанной на фиг. 2. В этом примере стенка содержит трубку в виде единой детали с отверстиями 67, расположенными в надлежащих местах. В этом примере отверстия могут быть выполнены с помощью сверления трубки, которая содержит внутреннюю стенку 63, или другим образом. Трубка может быть выполнена, например, из пластикового материала, резинового материала, например, силикона, стекла или металла. В процессе сборки собранный фитиль может быть продет через отверстия. Как вариант, внутренняя стенка 63 может содержать щель на одной стороне от одного отверстия до другого. Далее в процессе сборки эту щель можно держать открытой, чтобы позволить сдвинуть фитиль на место и затем закрыть эту щель, когда фитиль установлен на место. В таком случае целесообразно герметизировать щель, когда фитиль находится на месте (например, клейкой лентой поверх щели).
На фиг. 4А и 4В схематично показан другой пример выполнения внутренней стенки 63 электронной сигареты 20, показанной на фиг. 2. В этом примере внутренняя стенка содержит два компонента, а именно верхний компонент 63А и нижний компонент 63В. На фиг. 4А схематично показаны отделенные верхний и нижний компоненты до сборки, а на фиг. 4В – собранные вместе верхний и нижний компоненты для использования в электронной сигарете 20. И верхний, и нижний компоненты 63А, 63В выполнены в виде трубки, причем размеры нижнего компонента выбраны так, чтобы обеспечивалась его посадка с натягом внутри верхнего компонента, как показано на фиг. 4В. Как показано на фиг. 4А и 4В, каждый компонент содержит пару пазов 69, которые взаимодействуют с соответствующими пазами на другом компоненте с целью образования отверстий 67 в собранном состоянии, как показано на фиг. 4В. Внутренняя стенка компонентов 63А, 63В может быть выполнена, например, из пластикового материала, резины, силикона, стекла или металла. В процессе сборки фитиль может быть просто расположен на концах пазов в одном компоненте до сборки с другим компонентом.
На фиг. 5 схематично показан еще одни пример образования внутренней стенки 63 электронной сигареты 20, показанной на фиг. 2. Представленный на фиг. 5 пример основан на тех же основополагающих принципах, что и пример по фиг. 4А и 4В, но отличается общей формой компонентов. Например, конструкция по фиг. 5 может лучше подходить для сравнительно плоской электронной сигареты, а не по существу трубчатой электронной сигареты. В примере по фиг. 5 внутренняя стенка 63 снова образуется с помощью двух компонентов, а именно верхнего компонента 63А и нижнего компонента 63В. На фиг. 5 схематично показаны верхний и нижний компоненты, которые отделены перед сборкой. Верхний компонент 63А содержит жесткую структуру, например, из пластикового материала, а нижний компонент 63В содержит эластичную структуру, например, из силикона. Аналогично примеру по фиг. 4А и 4В, каждый компонент на фиг. 5 содержит пару пазов 69, которые взаимодействуют с соответствующими пазами в другом компоненте с целью образования отверстий в собранном состоянии. На фиг. 5 фитиль 66 показан расположенным на месте в нижнем компоненте 63В. В процессе сборки фитиль может быть просто расположен внизу пазов в одном компоненте до соединения с другим компонентом, как показано на фиг. 5.
В общем, следует понимать, что конкретный вариант, в соответствии с которым образованы внутренняя стенка 63 и ее отверстия 67, не является принципиально важным для описанных принципов, и отверстия, через которые фитиль входит в резервуар для жидкости, могут быть выполнены по-разному в разных реализациях. Кроме того, хотя в описанных примерах предполагается, что оба конца фитиля проходят в резервуар для жидкости, следует понимать, что такие же принципы могут быть применены для фитиля, только один конец которого проходит в резервуар для жидкости.
Далее будут описаны примеры выполнения фитиля (элемента перемещения жидкости) в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения. Любой из этих подходов может быть реализован электронной сигарете 20, которая показана на фиг. 2, или фактически в электронной сигарете любой другой формы, в которой элемент перемещения жидкости проходит в резервуар для жидкости через стенку этого резервуара.
На фиг. 6 схематично показано сечение участка электронной сигареты/системы 20 предоставления пара вблизи камеры 73 выработки пара, в которой при использовании вырабатывается пар. В общих чертах, участок электронной сигареты 20, представленный на фиг. 6, соответствует указанной пунктирными линиями части А на фиг. 2. Показанный на фиг. 6 указанный участок электронной сигареты 20 содержит части внешней и внутренней стенок 65, 63 резервуара 64, а также фитиль 66 и испаритель 68 (нагревательную катушку). Во внутренней стенке 63 выполнены отверстия 67, через которые проходить фитиль 66, так что его концы проходят в резервуар 64.
Как отмечено выше, в соответствии с определенными вариантами осуществления изобретения фитиль 66 (элемент перемещения жидкости) системы 20 предоставления пара содержит слой капиллярного материала и слой материала основы, которые скатаны вместе, образуя скатанную спираль, которая в некоторых случаях может иметь форму цилиндра. В этом примере внешняя поверхность скатанного спирального фитиля имеет по существу круглое поперечное сечение. Так как фитиль содержит скатанный материал основы, который может быть более жестким по сравнению с капиллярным материалом (например, он может быть твердым/полутвердым, таким как эластомер, но не пористым), фитиль в целом более устойчив к силам сжатия, которые приложены перпендикулярно его продольной оси, по сравнению с обычным фитилем, который содержит волокнистый капиллярный материал. Это позволяет выполнить систему предоставления пара со сравнительно более плотной посадкой между фитилем и отверстиями 67, обеспечивая надежное уплотнение при одновременном уменьшении риска чрезмерного сжатия фитиля.
Предположим, что в реализации, представленной на фиг. 6, номинальный диаметр фитиля составляет 3 мм, а длина – примерно 20 мм, при этом фитиль содержит примерно три полных витка скатанных слоев материала основы и капиллярного материала. Дополнительно предположим, что каждый из слоев капиллярного материала и материала основы имеет толщину около 0,2 мм (конечно эти слои не обязаны обладать одинаковой толщиной, например, в одном случае толщина слоя капиллярного материала может составлять примерно 0,5 мм, а материала основы – примерно 0,2 мм, что для одинакового количества витков в спирали будет приводить к более толстому фитилю). Следует понимать, что конкретные размеры могут быть разными для разных реализаций. Например, в электронной сигарете сравнительно высокой мощности, которая способна выработать сравнительно большой объем пара, может быть использован фитиль большего размера (например, содержащий большее число витков спирали и/или более толстые слои) для помощи в поддержании достаточной подачи жидкости к испарителю. Наоборот, в электронной сигарете сравнительно малой мощности, которая вырабатывает сравнительно малое количество пара, более подходящим может считаться фитиль с меньшим диаметром (например, содержащий меньшее количество витков спирали и/или более тонкие слои). В некоторых вариантах осуществления изобретения длина фитиля может составлять примерно от 12 до 35 мм, а диаметр фитиля – примерно от 2 до 5 мм, но в других примерах могут быть использованы другие размеры.
Отверстия 67 во внутренней стенке 63, которая показана на фиг. 6, могут быть выполнены в соответствии с любыми примерами, показанными на фиг. 3-5, или фактически в соответствии с любым известным подходом для обеспечения соответствующей структурной части в других реализациях электронной сигареты. Форма отверстий 67 в целом соответствует внешнему профилю фитиля 66 (т.е. в этом примере по существу круглому), а размеры отверстий 67 могут быть немного меньше внешнего размера фитиля, например, примерно на 10% или около того, так что при сборке электронной сигареты внутренняя поверхность, определяющая отверстия 67, прижимается к внешней поверхности фитиля, образуя между ними надежное уплотнение. Как отмечено выше, важно то, что фитиль 66 до некоторой степени защищен от сжатия материалом основы, следовательно, может быть обеспечена сравнительно плотная подгонка между внутренней стенкой и фитилем, что нужно для обеспечения надежного уплотнения с уменьшенным риском чрезмерного сжатия фитиля по сравнению с обычными подходами.
За исключением изменений, связанных со скатанным спиральным фитилем 66, электронная сигарета 20 в остальном может быть обычной, как с точки зрения конфигурации, так и функциональных возможностей.
На фиг. 7-9 схематично показан процесс получения элемента перемещения жидкости для использования в системе предоставления пара, соответствующей некоторым вариантам осуществления изобретения.
Следует отметить, что фиг. 7-9 и сравнительные размеры элементов на этих фигурах показаны не в одном масштабе. Например, слои 100, 102 на фиг. 7 показаны меньшими по сравнению с фиг. 8 и 9, и на каждой фигуре слои представлены более тонкими по сравнению с другими размерами на этих фигурах и по сравнению с реальными размерами для этого примера.
На фиг. 7 схематично показан плоский слой материала 102 основы и плоский слой капиллярного материала 100 до того, как их соединяют вместе для скатывания с целью получения скатанного спирального цилиндра. На фиг. 8 схематично показаны слои материала основы и капиллярного материала после их соединения вместе и скатывания для получения спирального цилиндра, в этом примере содержащего примерно три полных витка. На фиг. 9 схематично показан на виде с торца скатанный спиральный цилиндр, который образован из слоев материала 102 основы и капиллярного материала 100 и который дополнительно содержит внешнюю оболочку 104, расположенную вокруг цилиндрической спирали.
В этом примере материал основы содержит металлический лист или сетку, например, из стали и возможно содержащую электроизоляционный слой, например, слой оксида. В других примерах материал основы может содержать другие материалы, которые способны поддержать капиллярный материал и выдерживать температуру вблизи нагревателя. В этом примере капиллярный материал содержит хлопок. В других примерах капиллярный материал может содержать другие подходящие материалы, такие как стекловолокно. Соответствующие слои в этом примере аналогичны по размеру и форме, при этом толщина каждого из них составляет примерно 0,2 мм, длина вдоль оси, вокруг которой слои скатывают вместе, составляет примерно 20 мм, а длина перпендикулярно указанной оси составляет примерно 20 мм (для расположения примерно трех витков спирали, в этом примере), так что диаметр скатанного спирального фитиля получается равным примерно 3 мм. Тем не менее, и как уже отмечено выше, следует понимать, что эти значения могут быть разными для разных реализаций. Например, в других реализациях внешний диаметр элемента перемещения жидкости может составлять от 1 до 10 мм; от 1 до 7 мм или от 1 до 5 мм. Кроме того, в других реализациях толщина каждого слоя может составлять от 0,1 до 1 мм (разные слои могут иметь разную толщину). В других реализациях длина цилиндрической спирали вдоль ее оси может сосьавлять от 5 до 35 мм; от 10 до 30 мм или от 15 до 25 мм. Кроме того, в других примерах цилиндрическая спираль может содержать другое число полных витков, например, более 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10.
В некоторых примерах слой капиллярного материала может быть прикреплен к слою материала основы их до скатывания. Например, капиллярный материал может быть приклеен к основе, причем в этом случае капиллярный материал может быть получен путем непосредственного нанесения капиллярного материала на основу, например, в форме отдельно приклеиваемых волокон. Тем не менее, в других примерах слой капиллярного материала может содержать самостоятельный лист, который просто располагают рядом с материалом основы, или который могут приклеивать или не приклеивать к основе до их скатывания.
Материал основы может быть непористым. В этом случае материал основы может содержать одно или несколько отверстий в местах скатанного спирального цилиндра, которые прилегают к испарителю, что облегчает перемещение жидкости из центра фитиля 66 к его внешней поверхности с целью испарения. Тем не менее, в других примерах такие отверстия могут отсутствовать, и перемещение жидкости из центра фитиля до его внешней поверхности может осуществляться только по спиральному пути между витками материала основы. В некоторых случаях материал основы может быть пористым, так что жидкость может перемещаться наружу от центра фитиля по направлению к его поверхности с целью испарения.
В некоторых примерах цилиндрическая спираль может быть сравнительно плотно намотана, так что соседние витки цилиндрической спирали контактируют друг с другом, а в других примерах цилиндрическая спираль может быть намотана менее плотно, так что между соседними витками цилиндрической спирали имеются зазоры (например, как схематично показано на фиг. 8 в преувеличенной форме). С одной стороны, можно ожидать, что плотно намотанная спираль будет более устойчива к сжимающим силам, позволяя тем самым обеспечить более надежное уплотнение между фитилем и отверстиями в стенке резервуара. С другой стороны, зазоры между витками сами могут поддерживать капиллярное перемещение вдоль фитиля. Если требуется жесткость, в примерах, в которых имеются зазоры между витками спирали, слой материала основы может быть выполнен с большей жесткостью (например, за счет выбора материала или его толщины) по сравнению со случаем, где отсутствуют зазоры между витками.
В некоторых примерах материал основы может содержать деформируемый материал, так что спиральный цилиндр удерживает свою форму. В примерах, когда спиральный цилиндр не удерживает свою форму, можно сделать так, чтобы он поддерживал свою спиральную форму благодаря его удержанию в отверстиях 67 в стенке резервуара, или он может иметь внешнюю оболочку 104, которая предотвращает разматывание скатанного спирального цилиндра, например, как схематично показано на фиг. 9.
Внешняя оболочка 104 может, например, содержать металлический лист или сетку, например, из стали и возможно содержащую электроизоляционный слой, например, слой оксида. Внешняя оболочка может содержать пористый материал, так что жидкость может проходить из капиллярного материала до поверхности фитиля с целью испарения. В качестве альтернативы, оболочка может содержать непористый материал, чтобы удержать жидкость в фитиле. В этом случае в оболочке может иметься один или несколько зазоров в местах вдоль оси элемента перемещения жидкости, которые выровнены с испарителем, чтобы дать возможность жидкости испаряться из капиллярного материала вблизи испарителя.
Хотя описанные выше варианты осуществления изобретения в некоторых смыслах сконцентрированы на некоторых конкретных примерах систем предоставления пара, следует понимать, что такие же принципы могут быть применены для систем предоставления пара, использующих другие технологии. Другими словами, конкретный вариант, в соответствии с которым функционируют различные аспекты системы предоставления пара, напрямую не касается принципов, лежащих в основе описанных выше примеров.
Например, хотя описанные выше варианты осуществления изобретения в основном сконцентрированы на системах предоставления аэрозоля, содержащих испаритель с резистивной нагревательной катушкой, в других примерах испаритель может содержать нагреватель других форм, например, плоский нагреватель, контактирующий с элементом перемещения жидкости. В других реализациях испаритель на основе нагревателя может нагреваться индуктивно. В еще других примерах описанные выше принципы могут быть применены к устройствам, которые не используют нагревание для выработки пара, а используют другие технологии испарения, например, пьезоэлектрическое возбуждение.
Кроме того, и как уже отмечено выше, хотя описанные варианты осуществления изобретения сконцентрированы на подходах, в которых система предоставления аэрозоля содержит устройство, состоящее из двух частей, такие же принципы могут быть применены в системе предоставления аэрозоля другой формы, которая не содержит сменный картридж, например, в пополняемых устройствах или в одноразовых устройствах.
Таким образом, описан элемент перемещения жидкости для системы предоставления пара, который содержит слой капиллярного материала и слой материала основы, которые скатаны вместе для образования цилиндрической спирали. Также была описана система предоставления пара, содержащая элемент перемещения, резервуар с жидкостью для испарения и испаритель; при этом элемент перемещения жидкости выполнен с возможностью перемещения жидкости из резервуара до испарителя с целью ее испарения для выработки пара для вдыхания пользователем, а элемент перемещения жидкости проходит в резервуар через отверстие в его стенке.
Элемент перемещения жидкости может быть изготовлен/собран, например, следующим образом: берут слой материала основы, берут слой капиллярного материала и скатывают вместе слой материала основы и слой капиллярного материала для образования цилиндрической спирали.
Элемент перемещения жидкости может быть использован в товаре табачной промышленности, например, в несгорающей системе предоставления аэрозоля.
В одном варианте осуществления изобретения товар табачной промышленности содержит один или несколько компонентов несгорающей системы предоставления аэрозоля, таких как нагреватель и аэрозольобразующая основа.
В одном варианте осуществления изобретения система предоставления аэрозоля является электронной сигаретой, так же известной как электронное устройство для курения.
В одном варианте осуществления изобретения электронная сигарета содержит нагреватель, источник электроэнергии, способный подавать энергию на нагреватель, аэрозольобразующую основу, такую как жидкость или гель, корпус и, возможно, мундштук.
В одном варианте осуществления изобретения аэрозольобразующая основа содержится в резервуаре. В одном варианте осуществления изобретения резервуар с нагревателем или содержит нагреватель.
В одном варианте осуществления изобретения товар табачной промышленности является нагревающим изделием, в котором высвобождается одно или несколько веществ за счет без сжигания, материала основы. Материал основы является аэрозольобразующим материалом, который может быть, например, табаком или другим, нетабачным товаром, который может как содержать, так и не содержать никотин. В одном варианте осуществления изобретения изделие в виде нагревательного устройства представляет собой нагревающее табак изделие.
В одном варианте осуществления изобретения нагревающее изделие является электронным устройством.
В одном варианте осуществления изобретения нагревающее табак изделие содержит нагреватель, источник электроэнергии, способный подавать энергию на нагреватель, и аэрозольобразующую основу, такую как твердый или гелеобразный материал.
В одном варианте осуществления изобретения нагревающее изделие является неэлектронным устройством.
В одном варианте осуществления изобретения нагревающее изделие содержит аэрозольобразующую основу, такую как твердый или гелеобразный материал, источник тепла, способный подавать тепловую энергию на аэрозольобразующую основу без каких-либо электронных средств, например, с помощью сжигания горючего материала, такого как уголь.
В одном варианте осуществления изобретения нагревающее изделие также содержит фильтр, который может фильтровать аэрозоль, выработанный путем нагревания аэрозольобразующей основы.
В некоторых вариантах осуществления изобретения аэрозольобразующая основа может содержать вещество для выработки пара или аэрозоля или увлажнитель, такой как глицерин, пропиленгликоль, триацетин или диэтиленгликоль.
В одном варианте осуществления изобретения изделие табачной промышленности является гибридной системой, выполненной с возможностью выработки аэрозоля с помощью нагревания без сжигания комбинации материалов основы. Материалы основы могут содержать, например, твердое вещество, жидкость или гель, которые могут как содержать, так и не содержать никотин. В одном варианте осуществления изобретения гибридная система содержит жидкую или гелеобразную основу или твердую основу.
Эта твердая основа может быть, например, табаком или другим, нетабачным товаром, который может как содержать, так и не содержать никотин. В одном варианте осуществления изобретения гибридная система содержит жидкую или гелеобразную основу и табак.
Изобретение представлено путем иллюстрации различных вариантов его осуществления, в которых показаны особенности и преимущества изобретения. Эти особенности и преимущества изобретения показаны только для помощи в его понимании, и их перечень не является исчерпывающим и/или единственно возможным. Следует понимать, что, что достоинства изобретения, варианты его осуществления, примеры, функции, особенности конструкции и/или другие аспекты изобретения не являются ограничениями изобретения, объем которого определяется его формулой, и что могут быть использованы другие варианты осуществления изобретения и различные модификации без выхода за границы объема настоящего изобретения. Разные варианты осуществления изобретения могут подходящим образом содержать, состоять из различных комбинаций описанных элементов, компонентов, особенностей, частей, этапов, средств и т.д., отличающихся от конкретно описанных. Также следует понимать, что признаки зависимых пунктов формулы изобретения могут быть объединены с признаками независимых пунктов формулы изобретения в комбинациях, отличных от явно изложенных в формуле изобретения.
1. Элемент перемещения жидкости с испарителем для системы предоставления пара, содержащий слой капиллярного материала и слой материала основы, которые скатаны вместе, образуя спираль, а испаритель содержит резистивную нагревательную катушку, намотанную вокруг элемента перемещения жидкости.
2. Элемент перемещения жидкости по п. 1, дополнительно содержащий оболочку, расположенную вокруг спирали, образованной из слоя капиллярного материала и слоя материала основы.
3. Элемент перемещения жидкости по п. 1, в котором оболочка содержит пористый материал.
4. Элемент перемещения жидкости по любому из пп. 2 или 3, в котором оболочка имеет один или несколько зазоров в местах вдоль оси элемента перемещения жидкости, так что оболочка не закрывает один или несколько участков спирали, образованной из слоя капиллярного материала и слоя материала основы, вдоль оси элемента перемещения жидкости.
5. Элемент перемещения жидкости по любому из пп. 1-4, в котором материал основы содержит металлический или эластомерный материал.
6. Элемент перемещения жидкости по любому из пп. 1-5, в котором материал основы является непористым.
7. Элемент перемещения жидкости по любому из пп. 1-6, в котором материал основы содержит деформируемый материал.
8. Элемент перемещения жидкости по любому из пп. 1-7, в котором капиллярный материал содержит хлопковое и/или стеклянное волокно.
9. Элемент перемещения жидкости по любому из пп. 1-8, в котором капиллярный материал содержит волокнистый материал или сетчатый материал.
10. Элемент перемещения жидкости по любому из пп. 1-9, в котором слой капиллярного материала прикреплен к слою материала основы.
11. Элемент перемещения жидкости по любому из пп. 1-10, в котором спираль так намотана, что соседние витки спирали контактируют друг с другом.
12. Элемент перемещения жидкости по любому из пп. 1-10, в котором спираль намотана так, что соседние витки спирали отделены друг от друга.
13. Элемент перемещения жидкости по любому из пп. 1-12, в котором число полных витков спирали составляет по меньшей мере 2, по меньшей мере 3, по меньшей мере 4, по меньшей мере 5, по меньшей мере 6, по меньшей мере 7, по меньшей мере 8, по меньшей мере 9 или по меньшей мере 10.
14. Элемент перемещения жидкости по любому из пп. 1-13, в котором внешний диаметр спирали составляет от 1 до 10 мм; от 1 до 9 мм; от 1 до 8 мм; от 1 до 7 мм; от 1 до 6 мм; от 1 до 5 мм; от 1 до 4 мм; от 1 до 3 мм.
15. Элемент перемещения жидкости о любому из пп. 1-14, в котором длина спирали вдоль ее оси составляет от 5 до 35 мм; от 10 до 30 мм или от 15 до 25 мм.
16. Элемент перемещения жидкости по любому из пп. 1-15, в котором толщина слоя капиллярного материала и/или слоя материала основы составляет от 0,1 до 1 мм.
17. Система предоставления пара, содержащая элемент перемещения жидкости с испарителем по любому из пп. 1-16 и резервуар с жидкостью для испарения, при этом элемент перемещения жидкости выполнен с возможностью перемещения жидкости из резервуара до испарителя с целью ее испарения для выработки пара для вдыхания пользователем, причем элемент перемещения жидкости проходит в резервуар через отверстие в его стенке.
18. Система по п. 17, в которой отверстие в стенке резервуара меньше внешнего размера элемента перемещения жидкости, так что стенка резервуара вокруг отверстия прикладывает поджимающую силу к элементу перемещения жидкости.
19. Система по любому из пп. 17 или 18, являющаяся картриджем, который выполнен с возможностью соединения с блоком управления системы предоставления пара для использования.
20. Средство перемещения жидкости с испарителем в системе предоставления пара, содержащее слой капиллярного средства и слой средства основы, которые скатаны вместе, образуя спираль, а испаритель содержит резистивную нагревательную катушку, намотанную вокруг средства перемещения жидкости.
21. Способ сборки элемента перемещения жидкости с испарителем для системы предоставления пара, включающий в себя этапы, на которых берут слой материала основы, берут слой капиллярного материала, и скатывают вместе слой материала основы и слой капиллярного материала для образования спирали и наматывают вокруг образованного элемента перемещения жидкости резистивную нагревательную катушку.
