Электронное курительное изделие
Изобретение относится к электронному курительном изделию, которое содержит вкладыш для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля, выполненный с возможностью создания потока воздушной оболочки в электронном курительном изделии и для направления аэрозоля через сужение; смесительную камеру по потоку перед упомянутым вкладышем или внутри него; камеру расширения по потоку после упомянутого вкладыша; и источник воздуха оболочки, предназначенный для создания воздушной оболочки камеры расширения, так что эта воздушная оболочка осуществляет буферизацию аэрозоля относительно внутренней поверхности камеры расширения. Технический результат заключается в увеличении образования аэрозоля и уменьшении потери из-за конденсации. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники
Многие из рассмотренных здесь вариантов представляют собой электронные курительные изделия для передачи жидкости из резервуара источника жидкости нагревателю. Этот нагреватель испаряет жидкость для образования аэрозоля.
Существо изобретения
Электронное курительное изделие содержит вкладыш для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля (далее - SFAP), который создает поток воздушной оболочки внутри электронного курительного изделия и направляет аэрозоль через сужение, чтобы усилить образование аэрозоля и уменьшить потери из-за конденсации в электронном курительном изделии.
Предложен способ уменьшения размера частиц аэрозоля в электронном курительном изделии и увеличения интенсивности подачи аэрозоля. Способ содержит нагрев жидкого материала до температуры, достаточной для образования паров, смешивание паров с воздухом в смесительной камере для образования аэрозоля, пропускание аэрозоля через сужение для охлаждения этого аэрозоля и буферизацию аэрозоля посредством воздушной оболочки, когда аэрозоль проходит через камеру расширения, с целью практически не допустить конденсации аэрозоля на внутренней поверхности камеры расширения.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет вид сбоку электронного курительного изделия, построенного согласно настоящему изобретению.
Фиг. 2 представляет вид в разрезе электронного курительного изделия согласно первому варианту и в том числе вкладыша для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля (SFAP) согласно первому варианту.
Фиг. 3 представляет вид сбоку альтернативного варианта вкладыша на обращенном ко рту конце (мундштука) для использования в электронном курительном изделии.
Фиг. 4 представляет частичный вид в разрезе первой секции электронного курительного изделия с альтернативным мундштуком.
Фиг. 5 представляет вид в перспективе вкладыша для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля (SFAP) для использования в электронном курительном изделии.
Фиг. 6 представляет вид сечения вкладыша SFAP по линии Α-A, показанной на Фиг. 5.
Фиг. 7 представляет вид в разрезе электронного курительного изделия, показанного на Фиг. 2, с вкладышем SFAP согласно второму варианту.
Фиг. 8 представляет вид в разрезе другого варианта электронного курительного изделия с вкладышем SFAP, показанным на Фиг. 7.
Фиг. 9 представляет вид в разрезе другого варианта электронного курительного изделия с вкладышем SFAP, показанным на Фиг. 7.
Подробное описание
Электронное курительное изделие содержит вкладыш для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля (далее - SFAP), обеспечивающий генерацию и передачу курильщику аэрозоля, аналогичного сигаретному дыму. После образования пары поступают во вкладыш SFAP и охлаждаются воздухом, входящим внутрь электронного курительного изделия после (по потоку паров) нагревателя. Вкладыш SFAP имеет сужение, которое может быстро охладить пары путем уменьшения поперечного сечения потока паров с целью более быстрой передачи тепла от центральной части потока аэрозоля к стенкам вкладыша SFAP. Увеличение скорости охлаждения повышает скорость образования частиц аэрозоля, что в свою очередь ведет к получению частиц меньшего размера. После прохождения через суженный участок вкладыша SFAP аэрозоль получает возможность расшириться и тем самым дополнительно охладиться, что усиливает образование аэрозоля. Каналы, выполненные на наружной поверхности вкладыша SFAP, позволяют всасывать не содержащий аэрозоля воздух (оболочку) в смесительную камеру, расположенную после (по потоку паров) вкладыша SFAP, так что воздушная оболочка создает пограничный слой, способствующий минимизации конденсации аэрозоля на стенках электронного курительного изделия, чтобы увеличить интенсивность подачи аэрозоля.
Такой вкладыш SFAP может быть использован в электронном курительном изделии, содержащем подогреваемый капиллярный генератор аэрозоля (далее - CAG) или блок нагревателя с фитилем, как описано здесь. Электронное курительное изделие, содержащее генератор CAG может иметь ручной насос или систему из находящегося под давлением источника жидкости и клапана. Клапан может быть управляемым вручную или электрическим способом.
Как показано на Фиг. 1, электронное курительное изделие 60 содержит сменный (одноразовый) картридж (или первую секцию) 70 и многократно используемый (многоразовый) держатель (или вторую секцию) 72, соединенные один с другим посредством резьбового соединения 74 или другим подходящим способом, таким как плотная посадка, защелка, углубление, зажим и/или фиксатор.
Как показано на Фиг. 2, 7 и 8, в первой секции 70 могут находиться мундштук 20, вкладыш 220 для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля (SFAP), капиллярный генератор аэрозоля, содержащий капиллярную трубку 18, нагреватель 19 для подогрева по меньшей мере части капиллярной трубки 18, резервуар 14 источника жидкости и, в качестве опции, клапан 40. В качестве альтернативы, как показано на Фиг. 9, в первой секции 70 могут находиться мундштук 20, вкладыш 220 SFAP, нагреватель 319, гибкий, нитевидный фитиль 328 из волокнистого материала и резервуар 314 источника жидкости, как более подробно обсуждается ниже.
Во второй секции 72 может находиться источник 12 питания (показан на Фиг. 2, 7, 8 и 9), схема 11 управления (показана на Фиг. 2, 7 и 8) и, в качестве опции, датчик 16 затяжки (показан на Фиг. 8 и 9). Резьбовой участок 74 второй секции 72 может быть соединен, когда этот участок не соединен с первой секцией 70 для курения, с зарядным устройством для аккумулятора, чтобы подзарядить аккумулятор.
Как показано на Фиг. 2, электронное курительное изделие 10 может также содержать среднюю секцию (третья секция) 73, в которой могут находиться резервуар 14 источника жидкости, нагреватель 19 и клапан 40. Эта средняя секция 73 может быть адаптирована для сопряжения с резьбовым соединением 74' на переднем, входном (по потоку воздуха) конце первой секции 70 и резьбовым соединением 74 на заднем, выходном (по потоку воздуха) конце второй секции 72. В этом варианте в первой секции 70 располагаются вкладыш SFAP 220 и мундштук 20, тогда как во второй секции находятся источник 12 питания и схема управления.
Предпочтительно первая секция 70, вторая секция 72 и присутствующая в качестве опции третья секция 73 (если она есть) имеют наружный цилиндрический корпус 22, протяженный в продольном направлении по длине электронного курительного изделия 60. Более того, в одном из вариантов средняя секция 73 является одноразовой, а первая секция 70 и/или вторая секция 72 являются многократно используемыми. В другом варианте первая секция 70 тоже может быть сменной, чтобы избежать необходимости прочищать капиллярную трубку 18 и/или нагреватель 19. Секции 70, 72 и 73 могут быть прикреплены одна к другой посредством резьбовых соединений, что позволяет заменять среднюю секцию 73, когда исчерпается запас жидкости в резервуаре 14 источника жидкости.
Как показано на Фиг. 2, наружный цилиндрический корпус 22 может иметь вырез или углубление 100, которое позволяет курильщику рукой нажимать на резервуар 14 источника жидкости. Предпочтительно, этот наружный цилиндрический корпус 22 является гибким и/или сжимаемым по длине и при этом полностью или частично покрывает резервуар 14 источника жидкости. Указанный вырез или углубление 100 может частично охватывать окружность наружного цилиндрического корпуса 22. Более того, резервуар 14 источника жидкости является сжимаемым, так что при нажатии на этот резервуар источника жидкости, происходит выброс («выкачивание») жидкости из резервуара 14 источника жидкости в капиллярную трубку 18. Под резервуаром 14 источника жидкости может располагаться срабатывающий при нажатии выключатель 44. Когда к резервуару 14 источника жидкости прикладывают давление, что «выкачать» из него жидкость, происходит также нажатие на этот выключатель и включение нагревателя 19. Нагреватель 19 может быть частью капиллярной трубки 18. При нажатии рукой на срабатывающий при нажатии выключатель происходит активизация источника 12 питания и электрический ток, текущий через электрические контакты к капиллярной трубке 18, нагревает жидкость в этой капиллярной трубке 18 для испарения этой жидкости.
В предпочтительном варианте резервуар 14 источника жидкости представляет собой продолговатый трубчатый компонент, выполненный из эластомерного материала, чтобы быть гибким и/или сжимаемым при сдавливании. Предпочтительно, эластомерный материал может быть выбран из группы, содержащей силикон, пластмассу, резину, латекс и сочетания этих материалов.
Предпочтительно, сжимаемый резервуар 14 источника жидкости имеет выходное отверстие 16, сообщающееся с капиллярной трубкой, так что при сдавливании этот резервуар 14 источника жидкости может передать некоторый объем жидкого материала в капиллярную трубку 18. Одновременно с передачей жидкости в капилляр происходит активизация источника 12 питания в результате нажатия рукой на срабатывающий при нажатии выключатель, так что капиллярная трубка 18 нагревается и образует нагретую секцию, в которой испаряется жидкий материал. После вылета из нагретой капиллярной трубки 18 испаренный материал расширяется, смешивается с воздухом и образует аэрозоль.
Предпочтительно резервуар 14 источника жидкости протяжен в продольном направлении внутри наружного цилиндрического корпуса 22 первой секции 70 (как показано на Фиг. 7 и 8) или средней секции 73 (как показано на Фиг. 5). Этот резервуар 14 источника жидкости содержит жидкий материал, испаряющийся при нагревании и образующий аэрозоль после вылета из капиллярной трубки 18.
В предпочтительном варианте капиллярная трубка 18 содержит входной конец 62, сообщающийся с выходным отверстием 16 резервуара 14 источника жидкости, и выходной конец 63 (как показано Фиг. 2) через который испаренный жидкий материал вылетает из капиллярной трубки 18. В предпочтительном варианте, как показано на Фиг. 2, 7 и 8, резервуар 14 источника жидкости может сам содержать клапан 40 или взаимодействовать с этим клапаном.
Как показано на Фиг. 2 и 7, клапан 40 может представлять собой обратный клапан, удерживающий жидкий материал в резервуаре 14 источника жидкости, но открывающийся при сдавливании и воздействии давления на резервуар 14 источника жидкости. Предпочтительно обратный клапан 40 открывается при достижении некоторого критического, минимального давления, чтобы избежать непреднамеренного выброса жидкого материала из резервуара 14 источника жидкости или непреднамеренного включения нагревателя 19. Предпочтительно, критическое давление, необходимое для открывания запорного клапана 40 равно или немного меньше давления, которое нужно приложить к срабатывающему при нажатии выключателю 44, чтобы включить нагреватель 19. Предпочтительно давление, которое нужно приложить к срабатывающему при нажатии выключателю 44, достаточно велико, чтобы избежать случайного включения нагревателя 19. Такая конструкция предотвращает включение нагревателя 19 в отсутствие прокачки жидкости по капилляру.
Предпочтительно, использование обратного клапана 40 помогает ограничить количество жидкости, засасываемой назад в резервуар из капиллярной трубки после прекращения нажатия на резервуар 14 источника жидкости (и/или выключатель 44), если «выкачивают» жидкость рукой, с целью избежать попадания воздуха в резервуар 14 источника жидкости. Присутствие воздуха ухудшает возможности «выкачивать» жидкий материал из резервуара 14 источника жидкости.
После прекращения нажатия на резервуар 14 источника жидкости обратный клапан 40 закрывается. Нагретая капиллярная трубка 18 выбрасывает оставшуюся жидкость в направлении дальше (по потоку воздуха) от клапана 40. Предпочтительно капиллярная трубка 18 продувается сразу после того, как курильщик прекратит сжимать резервуар 14 источника жидкости, поскольку все остатки жидкости из трубки выбрасываются при нагревании.
Обратный клапан, показанный на Фиг. 2 и 7, может представлять однонаправленный или невозвратный клапан, позволяющий жидкости протекать только в одном направлении, чтобы предотвратить обратный поток жидкости и пузырьков воздуха в источник жидкости. Обратный клапан может представлять собой шариковый обратный клапан, мембранный обратный клапан, поворотный обратный клапан, обратный стопорный клапан, подъемный обратный клапан, линейный обратный клапан или клапан «утиный нос». Для обеспечения «продувки» цикл нагрева может быть продлен на управляемую величину после момента прекращения нажатия на выключатель 44 и/или закрывания обратного клапана 40.
В качестве опции, после (по потоку воздуха) обратного клапана 40 может быть расположена диафрагма 41 критического расхода для установления максимального расхода жидкости, поступающей в капиллярную трубку 18.
В других вариантах, как показано на Фиг. 8, клапан 40 может представлять собой двусторонний клапан, управляемый рукой или электрическим способом, чтобы пропустить жидкость из находящегося под давлением резервуара 14 источника жидкости. В одном из вариантов электронное курительное изделие 60 активизируется вручную путем нажатия на кнопку (срабатывающий при нажатии выключатель), которая открывает клапан 40 и одновременно включает нагреватель 19. В других вариантах клапан 40 и нагреватель 19 могут быть активизированы затяжкой, так что когда курильщик затягивается электронным курительным изделием 60, датчик 16 затяжки передает в схему управления 11 сигнал, чтобы включить нагреватель 19 и открыть клапан 40.
Предпочтительно двусторонний клапан 40 используется тогда, когда резервуар 14 источника жидкости представляет собой источник жидкости, находящийся под давлением, как показано на Фиг. 8. Например, давление в резервуаре 14 источника жидкости может быть создано посредством нажимающей конструкции 405, которая прикладывает постоянное давление к резервуару 14 источника жидкости. Например, давление к резервуару 14 источника жидкости может быть приложено с использованием внутренней или внешней конструкции, содержащей пружину и пластину, которая постоянно давит на резервуар 14 источника жидкости. В альтернативном варианте резервуар 14 источника жидкости может быть сжимаемым и располагаться между двумя пластинами, соединенными пружинами одна с другой, либо этот резервуар 14 источника жидкости может быть сжимаемым и располагаться между наружным корпусом и пластиной, которые соединены один с другой пружиной, так что пластина прикладывает давление к резервуару 14 источника жидкости.
Предпочтительно капиллярная трубка 18, показанная на Фиг. 2, 7 и 8, имеет внутренний диаметр 0.01-10 мм, предпочтительно 0.05-1 мм и более предпочтительно - 0.05-0.4 мм. Например, капиллярная трубка может иметь внутренний диаметр около 0.05 мм. Капиллярные трубки меньшего диаметра обеспечивают более эффективную передачу тепла к жидкости из-за меньшего расстояния до центра объема жидкости, так что для испарения жидкости требуются меньшие затраты энергии и времени.
Также предпочтительно, капиллярная трубка 18 может иметь длину от примерно 5 мм до примерно 72 мм, более предпочтительно от примерно 10 мм до примерно 60 мм или от примерно 20 мм до примерно 50 мм. Например, капиллярная трубка 18 может иметь длину около 50 мм и быть построена таким образом, что расположенный ближе к выходу (по потоку паров) спиральный участок трубки длиной около 40 мм образует нагреваемую секцию 202, а расположенный ближе к входу (по потоку паров) участок 200 капиллярной трубки длиной около 10 мм остается относительно ненагретым, когда нагреватель 19 работает (показано на Фиг. 1).
В одном из вариантов капиллярная трубка 18 является по существу прямолинейной. В других вариантах эта капиллярная трубка 18 может быть свернута в виде катушки (спирали) и/или иметь один или несколько изгибов для сбережения пространства и/или размещения длинного капилляра.
В предпочтительном варианте капиллярная трубка 18 выполнена из электропроводного материала и, таким образом, действует как собственный нагреватель 19 при пропускании электрического тока через трубку. Капиллярная трубка 18 может быть изготовлена из какого-либо электропроводного материала, который может быть нагрет за счет выделения тепла в его электрическом сопротивлении и при этом сохраняет необходимую структурную целостность при рабочих температурах капиллярной трубки 18, а также не вступает в химические реакции с жидким материалом. Подходящие материалы для изготовления капиллярной трубки выбирают из группы, содержащей нержавеющую сталь, медь, медные сплавы, пористые керамические материалы, покрытые пленкой резистивного материала, сплав Inconel®, выпускаемый компанией Special Metals Corporation и представляющий собой сплав никеля с хромом, нихром, также являющийся сплавом никеля с хромом, и сочетания перечисленных выше материалов.
В одном из вариантов капиллярная трубка 18 изготовлена из нержавеющей стали и служит также нагревателем 19 за счет использования электрических выводов 26, прикрепленных к этой трубке, для пропускания постоянного или переменного тока по длине капиллярной трубки 18. Таким образом, нагрев капиллярной трубки 18 из нержавеющей стали осуществляется за счет выделения тепла в электрическом сопротивлении. Эта капиллярная трубка 18 из нержавеющей стали предпочтительно имеет круглое поперечное сечение. Такая капиллярная трубка 18 из нержавеющей стали может быть изготовлена из трубчатой заготовки, подходящей для создания игл различного сечения для подкожных инъекций. Например, капиллярная трубка 18 может содержать иглу #32 с внутренним диаметром 0.11 мм и иглу #26 с внутренним диаметром 0.26 мм.
В другом варианте капиллярная трубка 18 может быть неметаллической, такой как, например, стеклянная трубка. В таком варианте нагреватель 19 выполнен из электропроводного материала, способного выделять тепло при протекании электрического тока (за счет резистивного нагрева), такого как, например, проволочка из нержавеющей стали, нихрома или платины, проложенная вдоль стеклянной трубки. Когда нагреватель, проходящий вдоль стеклянной трубки, нагревается, жидкий материал в этой капиллярной трубке 18 нагревается до температуры, достаточной для по меньшей мере частичного испарения жидкого материала внутри рассматриваемой капиллярной трубки 18.
Предпочтительно к металлической капиллярной трубке 18 присоединены по меньшей мере два электрических вывода 26. В предпочтительном варианте эти по меньшей мере два электрических вывода 26 припаяны к капиллярной трубке 18 твердым припоем. Предпочтительно один электрический вывод 26 припаян твердым припоем к первому, входному (по потоку) участку 101 капиллярной трубки 18, а второй электрический вывод 26 припаян твердым припоем к выходному (по потоку) участку 102 капиллярной трубки 18, как показано на Фиг. 2.
В процессе эксплуатации, когда каждая капиллярная трубка 18, показанная на Фиг. 2, 7 и 8, нагрета, жидкий материал, находящийся внутри нагретого участка этой капиллярной трубки 18, испаряется и выбрасывается через выходное отверстие 63, после чего пары расширяются и смешиваются с воздухом с образованием аэрозоля в смесительной камере 46. Эта смесительная камера 46 может быть расположена непосредственно перед (по потоку воздуха) вкладышем SFАР 220 (как показано на Фиг. 7, 8 и 9) или внутри вкладыша для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля (SFAP) 220 (как показано на Фиг. 2).
Предпочтительно электронное курительное изделие 60 согласно каждому из рассматриваемых здесь вариантов содержит также по меньшей мере одно входное отверстие 44 для воздуха, обеспечивающее поступление по меньшей мере некоторого количества воздуха в смесительную камеру 46 и в камеру 240 расширения, расположенную после (по потоку воздуха) смесительной камеры 46. Предпочтительно входные отверстия 44 для воздуха расположены после (по потоку воздуха) капиллярной трубки 18, чтобы свести к минимуму всасывание воздуха вдоль этой капиллярной трубки и тем самым избежать охлаждения капиллярной трубки 18 во время циклов нагрева.
В одном из вариантов входные отверстия 44 для воздуха могут располагаться перед (по потоку воздуха) входным концом 281 вкладыша SFAP 220, как показано на Фиг. 7 и 8. В других вариантах входные отверстия 44 для воздуха могут располагаться поверх вкладыша SFAP 220, как показано на Фиг. 2. В качестве опции, отверстия 225 для воздуха в стенке 227 вкладыша SFAP 220 (как показано на Фиг. 2) могут впустить некоторое количество воздуха в смесительную камеру 46 вкладыша SFAP 220. В качестве альтернативы или в дополнение к этим отверстиям для воздуха, как показано на Фиг. 2, воздух может проходить через зазор 216 между вкладышем SFAP 220 и внутренней поверхностью 231 наружного корпуса 22.
Часть воздуха, который входит через входные отверстия 44 для воздуха («воздушная оболочка»), может протекать вдоль наружной поверхности вкладыша SFAP 220 по каналам 229, протяженным в продольном направлении вдоль наружной поверхности вкладыша SFAP 220 между ребрами 245, как показано на Фиг. 5 и 6. Предпочтительно от примерно 80% до примерно 95% воздуха, входящего в электронное курительное изделие 60 через входные отверстия 44 для воздуха, поступает в смесительную камеру 46, а от примерно 5% до примерно 20% этого воздуха проходит по каналам 229 и входит в расположенную дальше (по потоку воздуха) камеру 240 расширения в качестве воздушной оболочки. Предпочтительно ребра 245, показанные на Фиг. 5, проходят в продольном направлении вдоль наружной поверхности 227 вкладыша SFAP 220 и отстоят на некоторое расстояние одно от другого для образования каналов 229 между этими ребрами.
Когда аэрозоль поступает в смесительную камеру 46, этот аэрозоль проходит через сужение 230 во вкладыше SFAP 220, как показано на Фиг. 2, 7, 8 и 9. Далее аэрозоль поступает в расположенную дальше по потоку воздуха камеру 240 расширения, где этот аэрозоль может смешиваться с воздухом оболочки, прошедшим по каналам 229. Воздух оболочки служит барьером между внутренней поверхностью 231 камеры 240 расширения и аэрозолем, чтобы свести к минимуму осаждение аэрозоля на стенки камеры 240 расширения. Соответственно, воздушная оболочка обеспечивает увеличение интенсивности подачи аэрозоля и предотвращает потери из-за конденсации.
В предпочтительном варианте по меньшей мере одно входное отверстие 44 для воздуха представляет собой совокупность из одного или двух таких входных отверстий для воздуха. В альтернативных вариантах могут быть три, четыре, пять или более сквозных отверстий для воздуха. Изменение размеров и числа входных отверстий 44 для воздуха может также способствовать установлению нужного сопротивления всасыванию воздуха в электронном курительном изделии 10. Предпочтительно входные отверстия 44 для воздуха сообщаются и с каналами 229, находящимися между вкладышем SFAP 220 и внутренней поверхностью 231 наружного корпуса 22, и со смесительной камерой 46 через отверстия 225 для воздуха, как показано на Фиг. 2, или непосредственно со смесительной камерой 46, как показано на Фиг. 7 и 8.
В предпочтительном варианте вкладыш SFAP 220 генерирует аэрозоль, аналогичный сигаретному дыму, имеющий средний диаметр частиц меньше 1 мкм и интенсивность подачи аэрозоля по меньшей мере около 0.01 мг/см3. После образования в нагревателе паров эти пары проходят в смесительную камеру 46, где пары смешиваются с воздухом, поступающим из отверстий для воздуха, и охлаждаются. Воздух вызывает перенасыщение паров и зародышеобразование для получения новых частиц. Чем быстрее происходит охлаждение, тем меньше конечный диаметр частиц аэрозоля. Если поступление воздуха ограничено, пары не охлаждаются так быстро, как нужно, и частицы будут большего размера. Более того, пары могут конденсироваться на поверхностях электронного курительного изделия, что приводит к снижению интенсивности подачи. Вкладыш SFAP 220 предотвращает осаждение аэрозоля на поверхности электронного курительного изделия, как отмечено выше, и обеспечивает быстрое охлаждение аэрозоля для получения частиц небольшого размера и высоких интенсивностей подачи по сравнению с электронными курительными изделиями, не содержащими вкладыш SFAP, как описано выше.
Соответственно вкладыш SFAP 220 может содержать смесительную камеру 46, расположенную непосредственно перед (по потоку паров) вкладышем SFAP 220 (как показано на Фиг. 7, 8 и 9) или внутри этого вкладыша SFAP 220 (как показано на Фиг. 2). Смесительная камера 46 ведет к сужению 230, имеющему уменьшенный диаметр по сравнению со смесительной камерой 46. Предпочтительно диаметр сужения 230 составляет от примерно 3,18 мм (0.125 дюйм) до примерно 4, 76 мм (0.1875 дюйм), а длина составляет от примерно 6,35 мм (0.25 дюйм) до примерно 12,7 мм (0.5 дюйм). Сужение 230 ведет в камеру 240 расширения, имеющую длину около 50,8 мм (2 дюйма) и диаметр около 7,94 мм (0.3125 дюйм). Предпочтительно вкладыш SFAP 220 отделен промежутком от примерно 5,08 мм (0.2 дюйм) до примерно 10,2 мм (0.4 дюйм) от выходного отверстия 63 капиллярной трубки 18. Более того, каналы 229, выполненные на наружной поверхности 221 вкладыша SFAP 220, занимают примерно 10% общей площади поперечного сечения вкладыша SFAP 220 и позволяют воздуху, образующему оболочку, проходить между наружной поверхностью 221 вкладыша SFAP 220 и внутренней поверхностью 231 наружного цилиндрического корпуса 22.
Как указано выше, вкладыш SFAP 220 может также быть использован в электронном курительном изделии, содержащем нагреватель 319 и нитевидный фитиль 328 из волокнистого материала, как показано на Фиг. 9. Первая секция 70 содержит наружную трубку (или корпус) 322, протяженную в продольном направлении и внутреннюю трубку (или «дымоход») 362, расположенную коаксиально внутри наружной трубки 322. Предпочтительно носовой участок 361 расположенной на входной (по потоку) стороне прокладки (или уплотнения) 320 вставлен в находящийся на входном (по потоку) конце участок 365 внутренней трубки 362, тогда как в то же самое время наружная периферийная поверхность 367 этой прокладки 362 образует непроницаемое для жидкости уплотнение с внутренней поверхностью 97 наружного корпуса 6. Расположенная на входной (по потоку) стороне прокладка 320 имеет также центральный продольный воздушный канал 315, открывающийся во внутреннее пространство внутренней трубки 362, которая ограничивает центральный канал 321. Поперечный канал 333 в обращенной вперед (навстречу потоку) части прокладки 320 сообщается с центральным каналом 315 этой прокладки 320. Этот канал 333 осуществляет связь между центральным каналом 315 и пространством 335 между прокладкой 320 и резьбовым соединением 74.
Предпочтительно носовой участок 393 расположенной на выходной (по потоку) стороне прокладки 310 вставлен в находящийся на выходном (по потоку) конце участок 381 внутренней трубки 362. Наружная периферийная поверхность 382 прокладки 310 образует по существу непроницаемое для жидкости уплотнение с внутренней поверхностью 397 наружного корпуса 322. Расположенная на выходной (по потоку) стороне прокладка 310 имеет центральный канал 384, проходящий между центральным каналом 321 внутренней трубки 362 и вкладышем SFAP 220.
В этом варианте резервуар 314 источника жидкости располагается в кольцевом пространстве между внутренней трубкой 362 и наружным корпусом 322 и между расположенной на входной (по потоку) стороне прокладкой 320 и расположенной на выходной (по потоку) стороне прокладкой 310. Таким образом, резервуар 314 источника жидкости по меньшей мере частично окружает центральный воздушный канал 321. Этот резервуар 314 источника жидкости содержит жидкий материал и, в качестве опции, может содержать носитель для хранения жидкости (не показан), удерживающий жидкий материал.
Внутренняя трубка 362 имеет проходящей через нее центральный воздушный канал 321, в котором находится нагреватель 319. Нагреватель 319 контактирует с фитилем 328, который предпочтительно проходит между противоположными секциями резервуара 314 источника жидкости, чтобы передать жидкий материал из резервуара 314 источника жидкости к нагревателю 319 посредством капиллярного эффекта.
Источник 12 питания в каждом варианте может содержать аккумулятор (или батарейку), встроенный в электронное курительное изделие 60. Этот источник 12 питания подает напряжение на нагреватель 19, ассоциированный с капиллярной трубкой, или на нагреватель 319, ассоциированный с фитилем, показанным на Фиг. 9. Таким образом, нагреватель 19, 319 испаряет жидкий материал согласно циклу питания в течение каждого заданного периода времени, такого как период продолжительностью 2-10 с.
Предпочтительно электрические контакты или соединение между нагревателем 19, 319 и электрическими выводами 26 обладают высокими электропроводностью и термостойкостью, тогда как сам нагреватель 19, 319 имеет высокое электрическое сопротивление, так что выделение тепла происходит главным образом вдоль нагревателя 19, а не в контактах.
Батарейка может представлять собой литий-ионную батарейку или какой-либо из ее вариантов, например, полимерную литий-ионную батарейку. В альтернативных вариантах батарейка может быть никель-металлогидридной батарейкой, никель-кадмиевой батарейкой, литий-марганцевой батарейкой, литий-кобальтовой батарейкой или топливным элементом. В таком случае, предпочтительно, электронное курительное изделие 10 может использоваться курильщиком, пока не исчерпается запас энергии в источнике питания. В качестве альтернативы, источник 12 питания может быть перезаряжаемым и содержать схему, позволяющую заряжать аккумулятор от внешнего зарядного устройства. В таком случае, предпочтительно, схема, будучи заряженной, предоставляет энергию для заданного числа затяжек, после чего схему необходимо снова соединить с внешним зарядным устройством.
Предпочтительно, электронное курительное изделие 60 содержит также схему управления, которая может быть смонтирована на печатной плате 11 (как показано на Фиг. 2, 7, 8 и 9). Схема 11 управления может также содержать световой индикатор 27 включения нагревателей, светящийся, когда нагреватель 19, 319 активизирован. Предпочтительно этот световой индикатор 27 включения нагревателя содержит по меньшей мере один светодиод LED и располагается на входном (по потоку воздуха) конце 28 электронного курительного изделия 60, так что этот световой индикатор 27 включения нагревателя выглядит во время затяжки, как тлеющий уголек. Более того, световой индикатор 27 включения нагревателей может быть расположен так, чтобы его мог видеть курильщик. Кроме того, световой индикатор 27 включения нагревателя может быть использован для диагностики системы курительного изделия. Световой индикатор 27 может быть конфигурирован так, что курильщик может этот световой индикатор 27 по своему желанию включать и/или выключать, чтобы световой индикатор 27 не включался, если нужно, во время курения.
Продолжительность периода времени, когда нагреватель 19 получает электрический ток, может быть задана заранее в зависимости от количества жидкости, которое нужно испарить. Схема 11 управления может быть программируемой и может содержать микропроцессор, запрограммированный для выполнения таких функций, как нагрев капиллярных трубок и/или управление клапанами. В других вариантах схема 11 управления может содержать специализированную интегральную схему (далее - (ASIC)).
В предпочтительном варианте резервуар 14 источника жидкости, показанный на Фиг. 2, 7, 8 и 9, содержит жидкий материал, точка кипения которого делает его подходящим для использования в электронном курительном изделии 60. Если точка кипения будет слишком высока, нагреватель 19, 319 не сможет испарить жидкость в капиллярных трубках 18. Однако если точка кипения слишком низка, жидкость может испаряться и без активизации нагревателя 19, 319.
Предпочтительно жидкий материал имеет в составе табаксодержащий материал, куда входят летучие соединения, передающие запах табака и выделяющиеся из жидкого материала при нагревании. Жидкость может также представлять собой материал, содержащий соединения с запахом табака, и/или никотинсодержащий материал. В качестве альтернативы или в дополнение к этому жидкость может быть нетабачным материалом и/или может не содержать никотин. Например, жидкость может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы. Предпочтительно также жидкость дополнительно содержит компонент, способствующий образованию аэрозоля. К примерам подходящих компонентов для образования аэрозоля относятся глицерин, пропилен карбонат, масла, такие как кукурузное масло или масло канолы, жирные кислоты, такие как олеиновая кислота, и пропиленгликоль.
Как показано на Фиг. 2, 7, 8 и 9 электронное курительное изделие 60 дополнительно содержит вкладыш 20 на обращенном ко рту конце (мундштук), имеющий по мере два внеосевых, предпочтительно расходящихся, выходных отверстия 21. Предпочтительно мундштук 20 сообщается по потоку газа со смесительной камерой 46 и имеет по меньшей мере два расходящихся выходных отверстия 21 (например, 3, 4, 5 или предпочтительно 6-8 выходных отверстий или более). Предпочтительно выходные отверстия 21 мундштука 20 расположены на концах внеосевых каналов 23 и отклонены наружу от продольного направления электронного курительного изделия 10 (т.е. расходятся). Как используется здесь, термин «внеосевой» обозначает угол с продольным направлением электронного курительного изделия. Также предпочтительно мундштук (или элемент для направления потоков) 20 имеет выходные отверстия, равномерно распределенные по окружности этого мундштука 20, чтобы по существу равномерно распределить аэрозоль во рту курильщика во время использования. Таким образом, когда аэрозоль проходит в рот курильщика, этот аэрозоль проникает в рот и движется в разных направлениях для создания полного ощущения по всему рту курильщика по сравнению с электронными курительными изделиями, имеющими только одно осевое выходное отверстие, направляющее аэрозоль в какое-то одно место во рту курильщика.
Кроме того, выходные отверстия 21 и внеосевые каналы 23 конфигурированы таким образом, что капельки не преобразованного в аэрозоль жидкого материала, увлекаемые потоком аэрозоля, ударяются о внутренние поверхности 25 мундштука 20 и/или внутренние поверхности внеосевых каналов 23, вследствие чего происходит удаление этих капелек из потока или разрушение этих капелек. В предпочтительном варианте выходные отверстия 21 мундштука 20 расположены на концах внеосевых каналов 23 и отклонены на угол 5-60° от центральной продольной оси электронного курительного изделия 10, чтобы более полно распределять аэрозоль по всему рту курильщика во время использования и при этом удалять капельки.
Предпочтительно, каждое выходное отверстие 21 имеет диаметр 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 дюйм) до примерно 0,97 мм (0.038 дюйм)). Размеры выходных отверстий 21 и внеосевых каналов 23, а также число выходных отверстий 21 можно выбирать таким образом, чтобы подобрать необходимую величину сопротивления всасываю (resistance to draw (RTD)) в электронном курительном изделии 10, если нужно.
В качестве альтернативы, как показано на Фиг. 3, к электронному курительному изделию 60 вместо мундштука 20 может быть прикреплен наконечник 280. Вкладыш SFAP 220 может быть расположен внутри этого наконечника 280, а воздух, образующий воздушную оболочку, может проходить по каналам между вкладышем SFAP 220 и внутренней поверхностью наконечника 280.
В другом варианте, как показано на Фиг. 4, мундштук 20 может иметь единственное центральное выходное отверстие 21. Предпочтительно мундштук 20 закреплен внутри наружного цилиндрического корпуса 22 картриджа 72.
В предпочтительном варианте электронное курительное изделие 10 имеет примерно такой же размер, как обычное курительное изделие. В некоторых вариантах электронное курительное изделие 60 может иметь длину от примерно 80 мм до примерно 110 мм, предпочтительно длину от 80 мм до примерно 100 мм и диаметр от примерно 7 мм до примерно 8 мм. Например, в одном из примеров вариантов электронное курительное изделие имеет длину примерно 84 мм и диаметр примерно 7.8 мм.
Наружный цилиндрический корпус 22 электронного курительного изделия 10 может быть выполнен из какого-либо подходящего материала или сочетания материалов. Предпочтительно наружный цилиндрический корпус 22 изготовлен из металла и составляет часть электрической схемы. К примерам подходящих материалов относятся металлы, сплавы, пластмассы или композиционные материалы, содержащие один или несколько из перечисленных выше материалов, либо термопластичные материалы, пригодные для использования в области продуктов питания или фармацевтики, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK), керамика, полиэтилен низкого давления (LDPE) или полиэтилен высокой плотности (HDPE). Предпочтительно материал является легким и нехрупким.
В варианте, показанном на Фиг. 2 и 7, по меньшей мере часть наружного цилиндрического корпуса 22 может быть выполнена из эластомерного материала, чтобы позволить курильщику сдавливать резервуар 14 источника жидкости во время курения для выдачи жидкого материала из резервуара и активизировать нагреватель 19. Таким образом, наружный цилиндрический корпус 22 может быть выполнен из самых разнообразных материалов, включая пластмассы, резину и их сочетания. В предпочтительном варианте наружный цилиндрический корпус 22 изготовлен из силикона. Наружный цилиндрический корпус 22 может иметь какой-либо подходящий цвет и/или может иметь на поверхности напечатанные графические элементы или другие знаки.
В одном из вариантов испаренный материал, полученный, как описано здесь, может по меньшей мере частично конденсироваться с образованием частиц аэрозоля. Предпочтительно частицы, присутствующие в парах и/или в аэрозоле имеют размер в пределах от примерно 0.1 мкм до примерно 4 мкм, предпочтительно от примерно. 03 мкм до примерно 2 мкм. В предпочтительном варианте пары и/или аэрозоль имеет частицы размером примерно 1 мкм или меньше, и более предпочтительно - примерно 0.8 мкм или меньше. Также предпочтительно частицы имеют по существу одинаковый размер по всему объему паров и/или аэрозоля.
Как показано на Фиг. 9, нагреватель 319 и фитиль 328 могут быть расположены между резервуаром 314 и вкладышем SFAP 220, причем резервуар 314 может быть выполнен в форме емкости (по существу не имеющей внутри какого-либо волокнистого материала) с центральным воздушным каналом 321 или без него, так что этот воздушный канал 321 может быть проложен рядом с резервуаром 314.
Изложенные здесь положения могут быть применены ко всем формам электронных курительных изделий, таких как электронные сигареты, сигары, трубки, кальяны и другие, независимо от их размеров и формы.
Когда слово «примерно» используется в настоящем описании в сочетании с числовой величиной, оно должно означать, что значение ассоциированной числовой величины лежит в пределах поля допуска ±10% от указанного значения. Более того, когда в описании есть ссылка на процентную долю, речь идет о процентах по массе, т.е. массовых процентах.
Кроме того, когда слова «в общем случае» и «по существу» используются в связи с указанием геометрической формы, это означает, что здесь не требуется точного соответствия указанной форме, так что в объем изобретения попадает некий диапазон форм, аппроксимирующих указанную форму. Когда слова «в общем случае» и «по существу» используются с геометрическими терминами, они охватывают не только признаки, отвечающие строгим определениям, но и признаки, в достаточной степени приблизительно соответствующие таким строгим определениям.
Теперь легко видеть, что новое усовершенствованное и неочевидное электронное курительное изделие охарактеризовано в настоящем описании достаточно подробно для понимания даже рядовым специалистом в рассматриваемой области. Кроме того, для специалистов должно быть очевидно, что возможны многочисленные модификации, изменения, замены и эквиваленты для признаков электронного курительного изделия, не отклоняющиеся значительно от существа и объема изобретения. Таким образом, четко указано, что все такие модификации, изменения, замены и эквиваленты, находящиеся в пределах существа и объема изобретения согласно прилагаемой Формуле изобретения, охвачены прилагаемой Формулой.
1. Электронное курительное изделие, содержащее
вкладыш для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля, выполненный с возможностью создания потока воздушной оболочки в электронном курительном изделии и для направления аэрозоля через сужение;
смесительную камеру по потоку перед упомянутым вкладышем или внутри него;
камеру расширения по потоку после упомянутого вкладыша; и
источник воздуха оболочки, предназначенный для создания воздушной оболочки камеры расширения, так что эта воздушная оболочка осуществляет буферизацию аэрозоля относительно внутренней поверхности камеры расширения.
2. Электронное курительное изделие по п. 1, отличающееся тем, что содержит
смесительную камеру, расположенную по потоку перед вкладышем для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля или во входном участке упомянутого вкладыша.
3. Электронное курительное изделие по п. 2, отличающееся тем, что в центральной части вкладыша расположено сужение для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля, которое сообщается со смесительной камерой, так что аэрозоль проходит через сужение в смесительную камеру.
4. Электронное курительное изделие по п. 2, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере одно входное отверстие для воздуха, наложенное на вкладыш для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля, смесительная камера располагается во входном по потоку участке упомянутого вкладыша, который имеет несколько расположенных на его входном по потоку конце отверстий для воздуха, которые предназначены для пропускания воздуха в смесительную камеру, или по меньшей мере одно входное отверстие для воздуха расположено по потоку перед упомянутым вкладышем и смесительная камера находится по потоку перед упомянутым вкладышем, так что воздух может течь через указанное по меньшей мере одно входное отверстие для воздуха и в смесительную камеру.
5. Электронное курительное изделие по п. 4, отличающееся тем, что от примерно 80% до примерно 95% воздуха из по меньшей мере одного входного отверстия для воздуха поступает в смесительную камеру, а от примерно 5% до примерно 20% этого воздуха образует воздушную оболочку, так что воздух оболочки течет по расположенным в продольном направлении каналам между расположенными в продольном направлении ребрами на наружной поверхности вкладыша для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля и внутренней поверхностью наружного корпуса электронного курительного изделия.
6. Электронное курительное изделие по п. 5, отличающееся тем, что воздух из воздушной оболочки поступает в камеру расширения, расположенную по потоку после вкладыша для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля, для предотвращения осаждение аэрозоля на внутреннюю поверхность наружного корпуса и увеличения интенсивности подачи аэрозоля.
7. Электронное курительное изделие по п. 4, отличающееся тем, что указанное по меньшей мере одно входное отверстие для воздуха представляет собой совокупность из одного или двух входных отверстий для воздуха.
8. Электронное курительное изделие по п. 1, содержащее
резервуар, предназначенный для подачи жидкого материала к нагревателю, выполненному с возможностью испарения этого жидкого материала.
9. Электронное курительное изделие по п. 8, отличающееся тем, что нагреватель содержит капиллярную трубку, сообщающуюся с резервуаром.
10. Электронное курительное изделие по п. 9, отличающееся тем, что резервуар находится под давлением и содержит механически или электрически управляемый клапан на выходе этого резервуара.
11. Электронное курительное изделие по п. 9, отличающееся тем, что резервуар является сжимаемым, так что жидкий материал может «выкачивается» из резервуара в капиллярную трубку рукой пользователя.
12. Электронное курительное изделие по п. 8, отличающееся тем, что нагреватель представляет собой нагревательную катушку, сообщающуюся с нитевидным фитилем из волокнистого материала.
13. Электронное курительное изделие по п. 12, отличающееся тем, что содержит
наружную трубку, расположенную в продольном направлении;
внутреннюю трубку, расположенную внутри наружной трубки; и
содержащий жидкий материал резервуар, который расположен в наружном кольцевом пространстве между наружной трубкой и внутренней трубкой,
при этом нагревательная катушка расположена во внутренней трубке, а нитевидный фитиль из волокнистого материала сообщается с резервуаром и окружен нагревательной катушкой, так что фитиль подает жидкий материал к нагревательной катушке, а нагревательная катушка подогревает жидкий материал до температуры, достаточной для испарения жидкого материала и образования паров во внутренней трубке.
14. Электронное курительное изделие по п. 1, отличающееся тем, что вкладыш для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля расположен внутри обращенного ко рту мундштука.
15. Электронное курительное изделие по п. 1, содержащее мундштук, расположенный по потоку после вкладыша для создания потока воздушной оболочки и стимулирования образования аэрозоля.
16. Электронное курительное изделие по п. 1, отличающееся тем, что сужение имеет диаметр в пределах от примерно 3,18 мм до примерно 4,76 мм и длину в пределах от примерно 6,35 мм до примерно 12,7 мм.
17. Способ уменьшения размера частиц аэрозоля в электронном курительном изделии и увеличения интенсивности подачи аэрозоля, включающий следующие этапы
нагрев жидкого материала до температуры, достаточной для образования паров;
смешивание паров с воздухом в смесительной камере для образования аэрозоля;
прохождение аэрозоля через сужение для охлаждения аэрозоля; и
буферизацию аэрозоля посредством воздушной оболочки, когда аэрозоль проходит через камеру расширения, для предотвращения конденсации аэрозоля на внутренней поверхности камеры расширения.
