Электронное вейпинговое устройство и картридж для электронного вейпингового устройства
Изобретение относится к электронному вейпинговому устройству, которое содержит секцию питания; и картриджу, содержащему по меньшей мере одну внутреннюю трубку, проходящую по длине картриджа и образующую воздушный канал, нагревательный элемент, расположенный внутри указанной по меньшей мере одной внутренней трубки и имеющий продольную ось, и оболочку, по меньшей мере частично окружающую нагревательный элемент вдоль продольной оси нагревательного элемента, причем оболочка содержит впускное отверстие и выпускное отверстие, которые образуют внутри оболочки воздушный тракт, по существу поперечный указанному каналу, и оболочка представляет собой секцию трубки. Технический результат заключается в предоставлении аэрозоля. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.
Один или более примерных вариантов осуществления относятся к электронным вейпинговым устройствам и к картриджам для электронных вейпинговых устройств.
Е-вейпинговое устройство содержит нагревательный элемент, который испаряет предиспарительный состав для образования «пара». Нагревательный элемент может содержать резистивную нагревательную катушку с фитилем, проходящим через эту резистивную нагревательную катушку.
Е-вейпинговое устройство содержит источник питания, такой как батарея, расположенный в е-вейпинговом устройстве. Батарея электрически соединена с нагревателем таким образом, что нагреватель нагревается до температуры, достаточной для превращения предиспарительного состава в пар. Указанный пар выходит из е-вейпингового устройства через мундштук, содержащий по меньшей мере одно выпускное отверстие.
По меньшей мере один примерный вариант осуществления относится к е-вейпинговому устройству.
Некоторые примерные варианты осуществления содержат секцию питания и картридж. Картридж содержит по меньшей мере одну внутреннюю трубку, проходящую по длине картриджа. Внутренняя трубка образует канал. Нагревательный элемент расположен внутри внутренней трубки и имеет продольную ось. Нагревательный элемент по меньшей мере частично окружен оболочкой. По меньшей мере сегмент оболочки может быть расположен между нагревательным элементом и внутренней трубкой вдоль продольной оси нагревательного элемента.
Оболочка может представлять собой секцию трубки, которая частично окружает нагревательный элемент, или она может полностью окружать нагревательный элемент и иметь впускное отверстие и выпускное отверстие, которые образуют воздушный тракт внутри оболочки. Указанный воздушный тракт может быть по существу поперечным указанному каналу. Оболочка может также представлять собой теплоизолятор, такой как стекловолокно или керамика. Оболочка может представлять собой сетку, которая является проницаемой, непроницаемой или полупроницаемой и имеет возможность отклонения воздушного потока в направлении нагревательного элемента.
В картридже расположен фитиль, который может сообщаться по текучей среде с указанным каналом, причем по меньшей мере участок фитиля может находиться внутри оболочки. Оболочка нагревателя может частично или полностью окружать фитиль.
По меньшей мере один примерный вариант осуществления относится к картриджу, содержащему по меньшей мере одну внутреннюю трубку, проходящую по длине картриджа. Указанная по меньшей мере одна внутренняя трубка может образовывать канал. Внутри указанной по меньшей мере одной внутренней трубки может находиться нагревательный элемент, имеющий продольную ось. Оболочка может по меньшей мере частично окружать нагревательный элемент вдоль продольной оси нагревательного элемента.
Дополнительные области применения станут понятны из описания, приведенного в данном документе. Настоящее описание и конкретные примеры, приведенные в данном разделе, описывающем сущность изобретения, предназначены лишь для иллюстративных целей и не предназначены для ограничения объема настоящего раскрытия.
Чертежи, описанные в данном документе, предназначены лишь для целей иллюстрирования избранных вариантов осуществления и некоторых возможных вариантов применения и не предназначены для ограничения объема настоящего раскрытия.
На фиг. 1 показан примерный вариант осуществления электронного вейпингового устройства, содержащего оболочку нагревателя;
на фиг. 2 показан увеличенный вариант картриджа электронного вейпингового устройства по фиг. 1;
на фиг. 3 показан примерный вариант осуществления оболочки нагревателя;
на фиг. 4а показан первый пример таблицы гранулометрического состава; и
на фиг. 4b показан второй пример таблицы гранулометрического состава.
Соответствующими ссылочными номерами обозначены соответствующие части по нескольким видам, изображенным на чертежах.
Варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны более полно со ссылками на сопроводительные чертежи.
Примерные варианты осуществления подобраны таким образом, чтобы настоящее раскрытие было исчерпывающим и его объем был полностью донесен до специалистов в данной области техники. Ряд конкретных подробностей изложен таким образом, чтобы примеры конкретных деталей, устройств и способов обеспечивали исчерпывающее понимание вариантов осуществления настоящего раскрытия. Для специалистов в данной области техники будет очевидно, что использование конкретных подробностей необязательно, что примерные варианты осуществления могут быть осуществлены в множестве разных форм и что они не должны рассматриваться как ограничивающие объем настоящего раскрытия. В некоторых примерных вариантах осуществления хорошо известные процессы, хорошо известные структуры устройства и хорошо известные технологии подробно не описаны.
Терминология, используемая в данном документе, предназначена лишь для целей описания конкретных примерных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения. В контексте данного документа формы единственного числа предназначены для включения также форм множественного числа, если контекст явно не указывает на иное. Термины «содержит», «содержащий», «включающий в себя» и «имеющий» являются инклюзивными и, следовательно, указывают на наличие установленных признаков, целых чисел, этапов, операций, элементов или деталей, но не исключают наличия или добавления одного или более других признаков, целых чисел, этапов, операций, элементов, деталей или их групп. Этапы способа, процессы и операции, описанные в данном документе, не должны рассматриваться как требующие их обязательного осуществления в конкретном проиллюстрированном или описанном порядке, если порядок их осуществления не указан конкретным образом. Следует также понимать, что могут использоваться дополнительные или альтернативные этапы.
В случае, если элемент или слой обозначен как «расположенный на», «сцепленный с», «соединенный с», или «связанный с» другим элементом или слоем, он может быть непосредственно расположен на, сцеплен с, соединен с или связан с указанным другим элементом или слоем, или могут присутствовать промежуточные элементы или слои. И наоборот, в случае, если элемент обозначен как «непосредственно расположенный на», «непосредственно сцепленный с», «непосредственно соединенный с» или «непосредственно связанный с» другим элементом или слоем, возможно отсутствие промежуточных элементов или слоев. Другие выражения, используемые для описания взаимосвязи между элементами, должны интерпретироваться аналогичным образом (например, «между» и «непосредственно между», «вблизи» и «в непосредственной близости» и т.д.).
Хотя термины «первый», «второй», «третий» и т. д. могут использоваться в данном документе для описания различных элементов, деталей, областей, слоев или секций, эти элементы, детали, области, слои или секции не должны ограничиваться данными терминами. Эти термины могут использоваться лишь для того, чтобы отличить один элемент, деталь, область, слой или секцию от другого элемента, детали, области, слоя или секции. Такие термины как «первый», «второй» и другие числовые термины, при их использовании в данном документе, не подразумевают последовательность или порядок, если контекст однозначно не указывает на иное. Следовательно, первые элемент, деталь, область, слой или секция, описанные ниже, могут именоваться вторыми элементом, деталью, областью, слоем или секцией без отступления от идей, изложенных в примерных вариантах осуществления.
Термины относительного пространственного расположения, такие как «внутренний», «внешний», «под», «ниже», «нижний», «над», «верхний» и т. п., могут использоваться в данном документе для облегчения описания при раскрытии связи одного элемента или признака с другим элементом или признаком, изображенными на фигурах. Термины относительного пространственного расположения могут быть предназначены для охвата разных ориентаций устройства во время работы, в дополнение к ориентации, изображенной на фигурах. Например, если устройство на фигурах перевернуто, то элементы, описанные как расположенные «ниже» или «под» другими элементами или признаками, окажутся расположенными «над» другими элементами или признаками. Следовательно, термин «ниже» может охватывать расположение как выше, так и ниже. Устройство может быть ориентировано иным образом (повернуто на 90 градусов или расположено с другими ориентациями), и используемые в данном документе определения относительного пространственного расположения будут интерпретироваться соответствующим образом.
На фиг. 1 обобщенно показан примерный вариант осуществления электронного вейпингового устройства, содержащего оболочку нагревателя.
Согласно фиг. 1, примерный вариант осуществления электронного вейпингового устройства 100 может иметь двухкомпонентную конфигурацию, содержащую секцию 112 питания и картридж 114. Секция 112 питания и картридж 114 могут быть соединены друг с другом посредством соединительного участка 116, содержащего комплементарные соединители 116а (первый соединитель) и 116b (второй соединитель) соответствующих частей 112 и 114.
В по меньшей мере некоторых примерных вариантах осуществления соединители 116а и 116b могут представлять собой резьбовые соединители. Тем не менее, следует иметь в виду, что каждый из соединителей 116а и 116b может представлять собой соединитель любого типа, в том числе плотно прилегающий соединитель, фиксатор, зажим, штыковой соединитель, защелку и их комбинации. Один или более соединителей 116а и 116b могут включать в себя катодный соединитель, анодный соединитель, некоторые их комбинации и т.д. для электрического соединения одного или более элементов картриджа 114 с одним или более источниками питания в секции 112 питания при взаимном соединении соединителей 116а и 116b.
В некоторых примерных вариантах осуществления секция 112 питания и картридж 114 могут быть размещены в одном корпусе, например, заключающем в себе как секцию 112 питания, так и картридж 114 без соединителей, и все электронное вейпинговое устройство 100 может быть одноразовым.
Секция 112 питания электронного вейпингового устройства 100 может представлять собой многоразовое крепление. Картридж 114 электронного вейпингового устройства 100 может представлять собой сменное крепление.
Секция 112 питания содержит первый корпус 118а, источник 120 питания и контроллер 122. Первый корпус 118а заключает в себе источник 120 питания и контроллер 122. Первый корпус 118а является удлиненным и имеет первую поверхность 116а в концевой области 112а первого корпуса 118а.
Первый корпус 118а и/или второй корпус 118b могут иметь в целом круглое поперечное сечение. В других примерных вариантах осуществления первый корпус 118а и/или второй корпус 118b могут иметь в целом треугольную форму поперечного сечения. В некоторых примерных вариантах осуществления первый корпус 118а может иметь длину окружности или размеры на верхнем конце 127 больше, чем на мундштучном концевом участке 126 электронного вейпингового устройства 100, или наоборот.
Источник 120 питания функционально соединен с нагревательным элементом 202 (описанным более подробно со ссылками на фиг. 2) для подачи напряжения на нагревательный элемент 202.
Источник 120 питания может содержать батарею, расположенную в е-вейпинговом устройстве 100. Источник 120 питания может представлять собой литий-ионную батарею или один из ее вариантов, например литий-ионную полимерную батарею. В качестве альтернативы, источник 120 питания может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею, литий-марганцевую батарею, литий-кобальтовую батарею или топливный элемент. Е-вейпинговое устройство 100 может использоваться свершеннолетним вейпером до тех пор, пока не будет израсходована энергия в источнике 120 питания, или, в случае литий-полимерной батареи, пока не будет достигнут минимальный уровень отключения напряжения.
В по меньшей мере одном примерном варианте осуществления источник 120 питания может быть перезаряжаемым, и он может содержать схему, выполненную таким образом, чтобы обеспечивать возможность зарядки батареи с помощью внешнего зарядного устройства (не показано). Для перезарядки е-вейпингового устройства 100 может использоваться зарядное устройство с универсальной последовательной шиной (Universal Serial Bus, USB) или другое подходящее зарядное устройство.
Картридж 114 содержит второй корпус 118b, внутреннюю трубку 125, мундштучный концевой участок 126, емкость 132 для предиспарительного состава и впускное отверстие 134 картриджа. Внутренняя трубка 125 образует центральный воздушный канал 128, который расположен в целом коаксиально с корпусом 118b внутри него.
Предиспарительный состав может представлять собой материал или комбинацию материалов, которые могут превращаться в пар. Например, предиспарительный состав может представлять собой по меньшей мере одно из следующего: жидкий, твердый или гелеобразный состав, содержащий но без ограничения: воду, гранулы, растворители, активные ингредиенты, этанол, растительные экстракты, натуральные или искусственные ароматизаторы, вещества для образования аэрозоля, такие как глицерин и пропиленгликоль, и их комбинации.
Предиспарительный состав может содержать никотин или он может не содержать никотина. Предиспарительный состав может содержать один или более табачных ароматизаторов. Предиспарительный состав может содержать один или более ароматизаторов, которые являются отдельными от одного или более табачных ароматизаторов.
В некоторых примерных вариантах осуществления предиспарительный состав, который содержит никотин, может также содержать одну или более кислот. Указанные одна или более кислот могут представлять собой одно или более из следующего: пировиноградная кислота, муравьиная кислота, щавелевая кислота, гликолевая кислота, уксусная кислота, изовалериановая кислота, валериановая кислота, пропионовая кислота, октановая кислота, молочная кислота, левулиновая кислота, сорбиновая кислота, яблочная кислота, винная кислота, янтарная кислота, лимонная кислота, бензойная кислота, олеиновая кислота, аконитовая кислота, масляная кислота, коричная кислота, каприновая кислота, 3,7-диметил-6-октановая кислота, 1-глутаминовая кислота, гептановая кислота, капроновая кислота, 3-капроновая кислота, транс-2-капроновая кислота, изомасляная кислота, лауриновая кислота, 2-метилбутановая кислота, 2-метилвалериановая кислота, миристиновая кислота, нонановая кислота, пальмитиновая кислота, 4-пентеновая кислота, фенилуксусная кислота, 3-фенилпропионовая кислота, хлористоводородная кислота, фосфорная кислота, серная кислота и их комбинации.
Емкость 132 для предиспарительного состава может содержать обмотку из хлопчатобумажной марли или другого волоконного материала, намотанную вокруг участка картриджа 114. Емкость 132 для предиспарительного состава может представлять собой волоконный материал, дополнительно содержащий по меньшей мере одно из следующего: хлопок, полиэтилен, сложный полиэфир, вискозу и их комбинации. Волокна могут иметь диаметр в диапазоне от приблизительно 6 микрон до приблизительно 15 микрон (например, от приблизительно 8 микрон до приблизительно 12 микрон или от приблизительно 9 микрон до приблизительно 11 микрон). Носитель для хранения может представлять собой спеченный, пористый или вспененный материал. Кроме того, волокна могут иметь такой размер, чтобы их вдыхание было невозможно, и их поперечное сечение может иметь Y-образную форму, крестообразную форму, форму клевера или любую другую подходящую форму. В некоторых примерных вариантах осуществления емкость 132 для предиспарительного состава может содержать заполненный сосуд, не содержащий какого-либо носителя материала для хранения и заключающий в себе лишь предиспарительный состав.
Емкость 132 для предиспарительного состава может быть выполнена с такими размерами и формой, чтобы удерживать достаточное количество предиспарительного состава для обеспечения возможности выполнения е-вейпингового устройства 100 для осуществление вейпинга в течение по меньшей мере приблизительно 200 секунд. Раздельные акты вейпинга могут именоваться «затяжками». Контроллер е-вейпингового устройства 100 может быть выполнен таким образом, чтобы обеспечивать возможность осуществления каждой затяжки с продолжительностью максимум до приблизительно 5 секунд.
Вставка 126 мундштучного конца сообщается по текучей среде с центральным воздушным каналом 128 через внутреннюю область внутренней трубки 125, которая проходит до второго соединителя 116b. Второй соединитель 116b расположен на концевой области 112b картриджа 114. Второй соединитель 116b картриджа 114 соединен с первым соединителем 116а секции 112 питания.
Картридж 114 содержит также по меньшей мере одно впускное отверстие 117 для воздуха во втором корпусе 118b для обеспечения возможности впуска воздуха внутрь картриджа 114.
В по меньшей мере некоторых примерных вариантах осуществления картридж 114 электронного вейпингового устройства 100 содержит испарительный узел 140. Испарительный узел 140 описан более подробно ниже со ссылками на фиг. 2. Картридж 114 содержит также нагревательный элемент 202; впускной дроссель 142 картриджа, который образует впускной канал 142а картриджа (именуемый также впускным каналом); фитиль 144; выпускное уплотнение 146; и выпускной канал 146а.
На фиг. 2 показан увеличенный вид картриджа 114 электронного вейпингового устройства по фиг. 1.
Согласно фиг. 2, могут быть предусмотрены электроды 216а и 216b для электрического соединения нагревательного элемента 202 с источником 120 питания. Нагревательный элемент 202 может проходить в направлении, поперечном продольному направлению картриджа 114. Нагревательный элемент 202 расположен в целом на центральном участке внутренней трубки (например, целиком между концами внутренней трубки 125). Указанный центральный участок может находиться посередине между концами внутренней трубки 125, или он может быть смещен ближе к одной стороне внутренней трубки 125 или другой ее стороне. Тем не менее, в других примерных вариантах осуществления нагревательный элемент 202 может быть расположен вблизи или в непосредственной близости к внутренней трубке 125, или в некотором другом месте.
В по меньшей мере одном примерном варианте осуществления нагревательный элемент 202 может быть заключен во внутренней трубке 125 и расположен на удалении от впускного дросселя 142 картриджа между впускным отверстием 134 картриджа и мундштучным концевым участком 126. Впускной дроссель 142 картриджа представляет собой дроссель на конце канала 142а. Нагревательный элемент 202 может иметь форму проволочной катушки, планарного тела, керамического тела, отдельной проволоки, гильзы или сетки из резистивной проволоки, или любую другую подходящую форму.
Центральный воздушный канал 128, проходящий через картридж 114, обеспечивает воздушный тракт для прохождения воздуха через картридж 114. Например, впускной конец центрального воздушного канала 128 может сообщаться по текучей среде с впускным дросселем 142 картриджа, а выпускное отверстие центрального воздушного канала 128 может сообщаться по текучей среде с мундштучным концевым участком 126.
В по меньшей мере одном примерном варианте осуществления емкость 132 для предиспарительного состава может находиться кольцевом пространстве между корпусом 118b и внутренней трубкой 125. Например, емкость 132 для предиспарительного состава может быть герметизирована на конце, ближайшем к второму соединителю 116b, посредством впускного отверстия 134 картриджа на конце, противоположном впускному отверстию 134 картриджа, и посредством выпускного уплотнения 146. Выпускное уплотнение 146 расположено на конце, ближайшем к мундштучному концевому участку 126, таким образом, чтобы уменьшить или предотвратить утечку предиспарительного состава из емкости 132 для предиспарительного состава.
В одном или более примерных вариантов осуществления емкость 132 для предиспарительного состава может быть ограничена на первом конце мундштучным концевым участком 126, а на втором конце - вторым соединителем 116b. Соединение между центральным воздушным каналом 128, вторым корпусом 118b и мундштучным концевым участком 126 может быть герметизировано для обеспечения его воздухонепроницаемости. Аналогичным образом, соединение между центральным воздушным каналом 128, вторым корпусом 118b и вторым соединителем 116b также может быть герметизировано, чтобы сделать его воздухонепроницаемым.
Центральный воздушный канал 128 может быть трубчатым. Центральный воздушный канал 128 может иметь ось в направлении удлинения (продольном), которое параллельно или по существу параллельно оси второго корпуса 118b в направлении удлинения (продольном).
Согласно фиг. 2, испарительный узел 140 по меньшей мере частично размещен внутри внутренней трубки 125, расположенной в целом на центральном участке внутренней трубки 125 (например, между мундштучным концевым участком 126 и дальним концом 233). Указанный центральный участок может находиться посередине между концами внутренней трубки 125, или он может быть смещен ближе к одной стороне внутренней трубки 125 или к другой ее стороне. Дальний конец 233 представляет собой конец картриджа 114, противоположный тому концу картриджа 114, который имеет мундштучный концевой участок 126.
Испарительный узел 140 содержит фитиль 144, нагревательный элемент 202 и оболочку 320 нагревателя. Фитиль 144 может быть окружен нагревательным элементом 202. Например, нагревательный элемент 202 может быть намотан вокруг фитиля 144 в виде спирали. Нагревательный элемент 202 может также быть нерегулярным или произвольным образом намотан вокруг фитиля 144 (например, нагревательный элемент 202 может быть намотан зигзагообразно или крест-накрест поверх фитиля 144).
В по меньшей мере одном примерном варианте осуществления нагревательный элемент 202 и фитиль 144 по меньшей мере частично расположены внутри внутренней трубки 125 в качестве части испарительного узла 140, и они находятся между впускным каналом 142а картриджа и мундштучным концевым участком 126.
Фитиль 144 сообщается по текучей среде с емкостью 132 для предиспарительного состава таким образом, что фитиль 144 имеет возможность размещения предиспарительного состава вблизи нагревательного элемента 202. Каждый конец фитиля 144 может быть прикреплен к емкости 132 для предиспарительного состава. Предиспарительный состав из емкости 132 для предиспарительного состава транспортируется к фитилю 144 и через него за счет капиллярного действия. При прохождении предиспарительного состава через фитиль 144, предиспарительный состав нагревается посредством нагревательного элемента 202 для образования пара.
Оболочка 320 нагревателя может по меньшей мере частично окружать нагревательный элемент 202 для экранирования нагревательного элемента 202 от воздушного потока, протекающего через центральный воздушный канал 128. Например, воздух поступает в картридж 114 через впускной канал 134 картриджа и затем проходит через центральный воздушный канал 128, образующий тракт 230 воздушного потока. Величина воздушного потока, протекающего через испарительный узел 140 по центральному воздушному каналу 128, обеспечивает поддержку транспортировки испаренного предиспарительного состава к мундштучному концевому участку 126.
Диапазон скоростей обеспечивает эффективную транспортировку испаренного предиспарительного состава к мундштучному концевому участку 126. Ненулевая скорость воздушного потока способствует транспортировке по меньшей мере некоторой части предиспарительного состава к мундштучному концевому участку 126. Тем не менее, слишком высокая скорость воздушного потока через испарительный узел 140 может привести к следующим проблемам: испарение предиспарительного состава до того, как он достигнет мундштучного концевого участка 126; повышенная нагрузка на нагревательный элемент 202 (и, следовательно, на источник 120 питания) с целью образования достаточного количества испаренного предиспарительного состава для того, чтобы компенсировать повышенную скорость воздушного потока; и испарение предиспарительного состава в фитиле 144 до того, как предиспарительный состав достигнет испарительного узла 140.
На фиг. 3 показан примерный вариант осуществления оболочки нагревателя.
Оболочка 320 нагревателя способствует обеспечению пониженной скорости воздушного потока, проходящего по нагревательному элементу 202. Например, объем оболочки нагревателя может быть меньше, чем объем центрального воздушного канала 128. Соотношение объема канала 128 и объема оболочки 320 нагревателя может зависеть от требуемого объемного расхода воздуха через оболочку нагревателя. В частности, площадь поперечного сечения тракта воздушного потока через оболочку нагревателя может быть меньше, чем площадь поперечного сечения центрального воздушного канала 128. Следовательно, внутри картриджа 114 присутствуют по меньшей мере два раздельных воздушных объема, один из которых находится внутри оболочки нагревателя, а другой - внутри картриджа 114, окружающего оболочку нагревателя, причем каждый из этих объемов имеет свое собственное направление воздушного потока, которое не зависит от другого объема.
Соотношение объемов центрального воздушного канала и оболочка нагревателя может составлять от 50:1 до 2:1. Скорость потока может быть выбрана в зависимости от разных факторов, в том числе, но без ограничения, от типа материала, используемого в качестве теплоизолятора, проницаемости оболочки нагревателя, размера нагревательного элемента по отношению к размеру испарительного узла, и т.д.
Согласно фиг. 3, оболочка 320 нагревателя может быть цилиндрической, трубчатой, сферической, прямолинейной, многоугольной, удлиненной, в форме усеченного конуса, кубической, или иметь любую другую подходящую конфигурацию. Объем оболочки 320 нагревателя может быть ограничен непрерывной внешней поверхностью 321 (например, с полностью замкнутым круглым поперечным сечением) и дополнительно ограничен отверстиями 322 и 324. В качестве альтернативы, оболочка 320 нагревателя может иметь дугообразное поперечное сечение (например, разомкнутое круглое поперечное сечение). Каждое из отверстий 322 и 324 может быть впускным или выпускным. Оболочка 320 нагревателя может быть образована из непроницаемого или полупроницаемого материала. Материал оболочки нагревателя может представлять собой керамику, стекловолокно или любые изоляционные материалы. Оболочка нагревателя может также быть изготовлена из комбинации этих материалов.
В одном примере оболочка 320 нагревателя может представлять собой сетчатый материал. Например, оболочка 320 нагревателя может быть полупроницаемой и содержать поры. Размером пор может определяться проницаемость оболочки 320 нагревателя, например чем больше размер пор или чем больше количество пор, тем более проницаемой будет оболочка нагревателя.
В примере работы электронного вейпингового устройства 100, которое содержит оболочку 320, меньшая площадь поперечного сечения оболочки 320 нагревателя способна обеспечивать меньший объемный расход через оболочку 320 нагревателя, при одинаковых или близких значениях скорости воздушного потока, по сравнению с объемным расходом через центральный воздушный канал 128. Объем оболочки 320 нагревателя может не обеспечивать столь же большой объемный расход воздуха, что и через остальную часть центрального воздушного канала 128 с внешней стороны оболочки 320 нагревателя.
Оболочка 320 нагревателя обеспечивает возможность снижения количества энергии, необходимого нагревательному элементу 202 для работы при определенной температуре или в определенном диапазоне температур. Благодаря меньшему объему воздуха внутри оболочки 320 нагревателя, обеспечивается возможность уменьшения степени охлаждения нагревательного элемента 202 во время затяжки из-за контакта воздушного потока с нагревательным элементом. Благодаря меньшим потерям тепла на охлаждение нагревательного элемента 202, обеспечивается возможность исключения необходимости в избыточно интенсивной работе источника 120 питания для поддержания нагревательного элемента 202 при определенной температуре. Например, эксперименты, проведенные с использованием оболочки нагревателя согласно по меньшей мере одному примеру осуществления, показывают снижение нагрузки на источник питания на величину от 0,5 Ватт до 1,5 Ватт.
Местоположение оболочки 320 нагревателя внутри картриджа 114 обеспечивает возможность подавления, блокировки или затруднения поступления воздушного потока в нагревательный элемент 202. Например, оболочка 320 нагревателя может быть расположена таким образом, чтобы внешняя поверхность 321 оболочки 320 нагревателя находилась между впускным дросселем 142 картриджа и нагревательным элементом 202. Таким образом, в по меньшей мере одном примерном варианте осуществления, как показано на фиг. 3, в случае, если внешняя поверхность 321 оболочки 320 нагревателя является непрерывной и непроницаемой, эта внешняя поверхность 321 действует как барьер и средство отклонения в отношении воздушного потока, направленного в сторону нагревательного элемента 202.
Оболочка 320 нагревателя имеет возможность подавления или затруднения поступления воздушного потока к нагревательному элементу 202 путем перенаправления воздушного потока внутрь центрального воздушного канала 128. Например, после ввода в центральный воздушный канал 128 через впускное отверстие 134 картриджа, воздух имеет возможность прохождения через центральный осевой канал 128 в по существу осевом направлении вдоль тракта 230 воздушного потока. Воздух имеет возможность ввода в оболочку 320 нагревателя в направлениях 330а и 330b, которые являются поперечными или по существу поперечными тракту 230 воздушного потока. Воздух имеет возможность вывода из оболочки 320 нагревателя в направлениях 332а и 332b, которые также являются поперечными или по существу поперечными тракту 230 воздушного потока.
Для поддержания расхода воздуха через нагревательный элемент 202 в требуемом диапазоне, отверстия 322 и 324 обеспечивают доступ воздуха, находящегося внутри центрального воздушного канала 128, к нагревательному элементу 202 и от него В этом случае отверстие 324 может представлять собой впускное отверстие для оболочки 320 нагревателя, а отверстие 324 может представлять собой выпускное отверстие для оболочки 320 нагревателя. Оболочка 320 нагревателя может иметь внутренний воздушный тракт, который является поперечным или по существу поперечным тракту 230 воздушного потока в картридже 114.
Воздух имеет возможность ввода в оболочку 320 нагревателя через отверстие 322, и воздух имеет возможность вывода из оболочки 320 нагревателя через отверстие 324. Тем не менее, воздушный поток не ограничивается вводом в оболочку 320 нагревателя через отверстие 324 и выводом из оболочки для воздушного потока через отверстие 324. Направление воздушного потока может быть реверсировано.
Электронное вейпинговое устройство 100 может также содержать датчик 250 затяжки, соединенный с контроллером 122. Датчик 250 затяжки выполнен с возможностью обнаружения падения давления воздуха и инициирования подачи напряжения от источника 120 питания на нагревательный элемент 202. Предпочтительно, смежно с датчиком 250 затяжки расположено впускное отверстие 117 для воздуха таким образом, что датчик 250 затяжки обнаруживает воздушный поток, являющийся признаком осуществления затяжки совершеннолетним вейпером, и активирует источник 120 питания.
В по меньшей мере одном примерном варианте осуществления контроллер 122 имеет возможность подачи мощности на нагревательный элемент 202 в ответ на сигнал от датчика 250 затяжки. В одном примерном варианте осуществления контроллер 122 может содержать ограничитель максимального периода времени. В еще одном примерном варианте осуществления контроллер 122 может содержать приводимый вручную переключатель для инициирования затяжки совершеннолетним вейпером. Период времени подачи электрического тока на нагреватель 202 может быть предустановлен в зависимости от количества предиспарительного состава, требующегося для испарения. В еще одном примерном варианте осуществления указанная схема имеет возможность подачи мощности на нагревательный элемент 202, пока датчик 250 затяжки обнаруживает падение давления.
Общее направление воздушного потока внутри оболочки 320 нагревателя может быть поперечным или по существу поперечным воздушному потоку через центральный воздушный канал 128 (например, поток через оболочку 320 нагревателя может проходить в направлении y, как показано на фиг. 2). Например, воздух внутри оболочки 320 нагревателя имеет возможность протекания из одного из отверстий 322 или 324 оболочки нагревателя к другому отверстию 324 или 322 оболочки нагревателя соответственно. Тем не менее, весь поток внутри оболочки 320 нагревателя не ограничивается направлением, поперечным или по существу поперечным воздушному потоку внутри картриджа 114 (например, направлению y), поскольку воздушный поток может быть турбулентным, что может вызвать протекание воздушного потока внутри оболочки 320 нагревателя в неопределенном количестве направлений при нахождении внутри оболочки 320 нагревателя (например, воздушный поток может закручиваться внутри оболочки 320 нагревателя). Воздушный поток внутри оболочки 320 нагревателя может также быть ламинарным или неустойчивым и, несмотря на это, проходить в неопределенном количестве направлений внутри оболочки 320 нагревателя.
Благодаря уменьшенному объемному расходу воздуха, проходящего через оболочку 320 нагревателя, обеспечивается возможность уменьшения степени разбавления паров, образующихся в результате испарения предиспарительного состава. Таким образом, обеспечивается возможность более эффективного осуществления испарения.
Далее будет пояснена работа устройства 100.
При осуществлении совершеннолетним вейпером затяжки на мундштучном участке электронного вейпингового устройства 100, датчик 250 и контроллер 122 активируют нагревательный элемент 202 в соответствии с циклом подачи мощности. Возможны различные циклы подачи мощности, однако применительно к объему предмета настоящего изобретения дополнительное описание не требуется. В этих вариантах осуществления воздух вводится в электронное вейпинговое устройство 100 через впускное отверстие 117 для воздуха и затем втягивается в направлении мундштучного участка 126 через внутреннюю трубку 125. После этого пар, образуемый нагревательным элементом 202 и фитилем 144, смешивается в указанным воздухом, и результирующий пар втягивается через мундштучный участок 126.
При втягивании воздуха внутрь электронного вейпингового устройства 100 через впускное отверстие 117 для воздуха, значительная часть воздуха отклоняется и направляется в обход ближайшей области нагревательного элемента 202, благодаря наличию и близкому расположению оболочки 320 нагревателя. Пар, образующийся в областях, близких к нагревательному элементу 202, втягивается и смешивается с воздушным потоком перед втягиванием через мундштучный участок 126.
Предиспарительный состав переносится из емкости 132 для предиспарительного состава в окрестность нагревательного элемента 202 за счет капиллярного действия в фитиле 144. В одном варианте осуществления фитиль 144 имеет два конца, проходящих внутрь противоположных сторон емкости 132 для предиспарительного состава с целью контакта с предиспарительным составом, заключенным внутри нее. Кроме того, предпочтительно, нагревательный элемент 202 по меньшей мере частично окружает центральный участок фитиля 144 таким образом, что при активации нагревателя предиспарительный состав на центральном участка фитиля 144 испаряется посредством нагревателя 202 для испарения предиспарительного состава и образования пара.
Предпочтительно, при своей активации нагревательный элемент 202 нагревает участок фитиля 144, окруженный нагревателем, в течение менее чем приблизительно 10 секунд, более предпочтительно - менее чем приблизительно 7 секунд. Следовательно, цикл подачи мощности (или максимальная продолжительность затяжки) может находиться в диапазоне от приблизительно 2 секунд до приблизительно 10 секунд (например, от приблизительно 3 секунд до приблизительно 9 секунд, от приблизительно 4 секунд до приблизительно 8 секунд или от приблизительно 5 секунд до приблизительно 7 секунд).
На фиг. 4а показан первый пример таблицы гранулометрического состава. На фиг. 4b показан второй пример таблицы гранулометрического состава. На фиг. 4а показан гранулометрический состав при отсутствии оболочки нагревателя, и на фиг. 4b показан гранулометрический состав частиц при наличии оболочки нагревателя.
Изменение тракта воздушного потока через центральный воздушный канал 128 посредством оболочки 320 нагревателя способно влиять на размер частиц испаренного предиспарительного состава. Например, на фиг. 4а приведена таблица, показывающая три результата 1, 2 и 3 измерения расхода воздуха (при отсутствии оболочки нагревателя), составляющие 660,0 кубических сантиметров в минуту, 660,9 кубического сантиметра в минуту и 661,5 кубического сантиметра в минуту соответственно.
В результате определения гранулометрического состава паров предиспарительного состава при использовании е-вейпингового устройства без оболочки нагревателя было определено, что средний гранулометрический состав выглядит следующим образом: 10 процентов частиц имеют диаметр менее чем 0,232 микрометра, 50 процентов частиц имеют диаметр менее чем 0,404 микрометра, и 90 процентов частиц имеют диаметр менее чем 0,694 микрометра.
Для сравнения, на фиг. 4b приведена таблица, показывающая гранулометрический состав в случае картриджа 114 с оболочкой нагревателя согласно примерному варианту осуществления. Например, на фиг. 4b показаны три результата 1, 2 и 3 измерения расхода воздуха (при наличии оболочки нагревателя), составляющие 660,3 кубического сантиметра в минуту, 661,9 кубического сантиметра в минуту и 659,4 кубического сантиметра в минуту соответственно. В результате определения гранулометрического состава паров предиспарительного состава при использовании е-вейпингового устройства с оболочкой нагревателя согласно примерному варианту осуществления, было определено, что средний гранулометрический состав выглядит следующим образом: 10 процентов частиц имеют средний диаметр менее чем приблизительно 0,199 микрометра, 50 процентов частиц имеют средний диаметр менее чем приблизительно 0,444 микрометра, и 90 процентов частиц имеют средний диаметр менее чем приблизительно 0,989 микрометра.
Согласно фиг. 4а и 4b, гранулометрический состав частиц претерпевает увеличение при использовании оболочки нагревателя. Например, благодаря замедлению или более эффективному управлению воздушным потоком в направлении нагревательного элемента 202 путем использования оболочки нагревателя, обеспечивается возможность испарения предиспарительного состава в виде более крупных частиц. Таким образом обеспечивается возможность улучшения чувственных ощущений вейпера, создаваемых частицами испаренного предиспарительного состава.
Соответственно, размер частиц испаренного предиспарительного состава может быть определен на основе размера оболочки 320 нагревателя и внутреннего объема оболочки 320 нагревателя Кроме того, размер частиц испаренного предиспарительного состава может также определяться воздухопроницаемостью оболочки нагревателя.
Вышеизложенное описание вариантов осуществления было приведено для иллюстративных и описательных целей. Оно не претендует на то, чтобы быть исчерпывающим или ограничивать настоящее раскрытие. Отдельные элементы или признаки конкретных вариантов осуществления в целом не ограничиваются этими конкретными вариантами осуществления, но, в случае их применимости, они являются взаимозаменяемыми и могут использоваться в выбранных вариантах осуществления, даже если они специально не показаны и не описаны. Один и тот же вариант может также быть изменен многими способами. Такие изменения не должны рассматриваться как выход за рамки настоящего раскрытия, и все такие модификации предназначены для включения в объем настоящего раскрытия.
1. Электронное вейпинговое устройство, содержащее:
секцию питания; и
картридж, содержащий
по меньшей мере одну внутреннюю трубку, проходящую по длине картриджа и образующую воздушный канал,
нагревательный элемент, расположенный внутри указанной по меньшей мере одной внутренней трубки и имеющий продольную ось, и
оболочку, по меньшей мере частично окружающую нагревательный элемент вдоль продольной оси нагревательного элемента,
причем оболочка содержит впускное отверстие и выпускное отверстие, которые образуют внутри оболочки воздушный тракт, по существу поперечный указанному каналу, и оболочка представляет собой секцию трубки.
2. Электронное вейпинговое устройство по п. 1, в котором оболочка полностью окружает нагревательный элемент.
3. Электронное вейпинговое устройство по п. 1, в котором оболочка содержит теплоизолятор.
4. Электронное вейпинговое устройство по п. 3, в котором теплоизолятор является воздухонепроницаемым и содержит стекловолокно или керамику.
5. Электронное вейпинговое устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором оболочка выполнена с возможностью отклонения воздушного потока, направленного к нагревательному элементу.
6. Электронное вейпинговое устройство по п. 1, в котором оболочка содержит воздухопроницаемую сетку.
7. Электронное вейпинговое устройство по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее:
фитиль, сообщающийся по текучей среде с указанным каналом, причем по меньшей мере участок фитиля находится внутри оболочки.
8. Электронное вейпинговое устройство по п. 7, в котором фитиль окружен нагревательным элементом.
9. Электронное вейпинговое устройство по любому из предыдущих пунктов, в котором картридж дополнительно содержит емкость, выполненную с возможностью хранения предиспарительного состава.
10. Картридж, содержащий:
по меньшей мере одну внутреннюю трубку, проходящую по длине картриджа и образующую воздушный канал;
нагревательный элемент, расположенный внутри указанной по меньшей мере одной внутренней трубки и имеющий продольную ось; и
оболочку, по меньшей мере частично окружающую нагревательный элемент вдоль продольной оси нагревательного элемента, причем оболочка содержит впускное и выпускное отверстия, которые образуют внутри оболочки воздушный тракт, по существу поперечный указанному каналу, и оболочка представляет собой секцию трубки.
11. Картридж по п. 10, в котором оболочка полностью окружает нагревательный элемент.
12. Картридж по п. 10, в котором оболочка содержит теплоизолятор.
13. Картридж по п. 12, в котором теплоизолятор является воздухонепроницаемым и содержит стекловолокно или керамику.
14. Картридж по любому из пп. 10-13, в котором оболочка выполнена с возможностью отклонения воздушного потока, направленного к нагревательному элементу.
15. Картридж по п. 10, в котором оболочка содержит воздухопроницаемую сетку.
16. Картридж по любому из пп. 10-15, дополнительно содержащий:
фитиль, сообщающийся по текучей среде с указанным каналом, причем по меньшей мере участок фитиля находится внутри оболочки.
17. Картридж по п. 16, в котором фитиль окружен нагревательным элементом.
18. Картридж по любому из пп. 10-17, дополнительно содержащий емкость, выполненную с возможностью хранения предиспарительного состава.
