ЭЛЕКТРОННАЯ СИГАРЕТА Российский патент 2016 года по МПК A24F47/00 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Курильщики все чаще используют электронные сигареты в качестве замены настоящих табачных сигарет. Как правило, в электронных сигаретах используется проволочный спиральный нагреватель для испарения жидкого никотина или других жидких веществ. Вдох пользователя через мундштук может обнаруживаться датчиком, что приводит к подаче электрического тока электронной схемой от аккумулятора к нагревателю. Жидкость контактирует с проволочным спиральным нагревателем, который создает пар или туман. При вдохе пользователя, как правило, воздух всасывается в одно или большее количество впускных отверстий в корпусе электронной сигареты. Пар увлекается потоком воздуха, проходящим через корпус, и вдыхается пользователем.

[0002] Электронные сигареты обладают многими преимуществами над настоящими табачными сигаретами. Прежде всего, риски заболевания раком легких, связанные с настоящими табачными сигаретами, в значительной степени устраняются, поскольку смолы и другие химические вещества в табаке, связанные с раком легких, просто отсутствуют в электронной сигарете. Электронные сигареты создают пар или туман, а не дым. Следовательно, при использовании электронных сигарет нет сравнимой проблемы пассивного курения. Кроме того, в электронных сигаретах нет сгорания материала, поэтому риск возникновения пожара исключен.

[0003] С разной степенью успеха были предложены и использованы многие конструкции электронных сигарет. Тем не менее, существующие конструкции имеют различные недостатки, включая короткий срок службы, плохое распыление, неоднородное испарение, вызванное различными размерами капель жидкости и перегревом паров. Соответственно существует необходимость усовершенствования электронной сигареты.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] В настоящее время изобретена новая электронная сигарета, которая обеспечивает значительные улучшения по сравнению с существующими конструкциями. В новой электронной сигарете сетчатый элемент находится в контакте с емкостью для жидкости. Нагреватель расположен на расстоянии от сетчатого элемента и установлен для нагрева воздуха, проходящего через сетчатый элемент. Нагретый воздух испаряет жидкость в сетке или на ней. Пользователь вдыхает пар.

[0005] В другом аспекте нагреватель может быть расположен в корпусе нагревателя, снабженном проходом воздуха, совмещенным с центральным отверстием, проходящим через емкость для жидкости. Как вариант, может использоваться кольцевой канал вокруг наружной стороны емкости для жидкости.

[0006] Настоящая электронная сигарета может содержать аккумулятор в корпусе, электрически соединенный с датчиком расхода, схемной платой и нагревателем. Путь потока через корпус может быть сформирован с помощью одного или большего количества входных отверстий в корпусе, канала, содержащего нагреватель, и центрального отверстия, проходящего через емкость для жидкости к выходному отверстию.

[0007] В другом аспекте способ испарения жидкости в электронной сигарете включает проведение жидкости из емкости для жидкости к сетчатому элементу. Электрический ток подается к нагревателю при необходимости в ответ на обнаружение вдыхания на выходе или мундштуке электронной сигареты. Нагреватель нагревает воздух, и нагретый воздух проводится через сетчатый элемент и испаряет жидкость на сетчатом элементе или в нем. Испаренная жидкость увлекается нагретым воздухом и может затем протекать через емкость для жидкости или вокруг нее к мундштуку.

[0008] Эти и другие цели и преимущества станут очевидными из следующего подробного описания, которое представлено в качестве примера и не должно рассматриваться как ограничение изобретения. Изобретение заключается также в подкомбинации описанных элементов и этапов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] На чертежах тем же ссылочным номером обозначен тот же элемент на всех видах.

[0010] На фиг. 1 приведен вид в разрезе электронной сигареты.

[0011] На фиг. 2 приведен увеличенный подробный вид элементов электронной сигареты, показанной на фиг. 1.

[0012] На фиг. 3 приведен схематический вид в разрезе альтернативного варианта осуществления.

[0013] На фиг. 4 приведен вид в перспективе элемента конструкции, показанной на фиг. 3.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0014] Теперь, обращаясь к деталям, показанных на фиг. 1 и 2, электронная сигарета имеет корпус 10, который при необходимости может быть снабжен передним участком 12, прикрепленным к заднему участку 14 с помощью резьбы или другого приспособления. Аккумулятор 16 и схемная плата 24 могут быть включены в передний участок, причем схемная плата электрически соединена с датчиком 20 расхода и с нагревательной катушкой 40, как дополнительно описано в заявке на патент США №13/208,257, включенной в настоящий документ в качестве ссылки. Емкость 34 для жидкости заключена в заднем участке 14 корпуса 10. Емкость 34 для жидкости может представлять собой волокнистый материал, выполненный свободно и без упаковки прямо в заднем участке 14 корпуса, или он может быть выполнен в отдельном элементе или картридже или как часть отдельного элемента или картриджа. Емкость для жидкости может содержать жидкий никотин или другую жидкость для испарения и вдыхания. В качестве емкости 34 для жидкости при необходимости могут использоваться другие материалы, такие как вспененные или пористые металлы или керамика.

[0015] Нагревательная катушка 40 может быть установлена в канале 38, проходящем через опору 28 нагревателя. Корпус нагревателя, например керамический материал, закреплен на месте в корпусе. Используемый при необходимости коллектор 30 может быть прикреплен к заднему концу опоры 28 нагревателя с каналом, также проходящим по центру через коллектор 30. Коллектор 30, если он используется, может быть выполнен из силиконовых эластомеров Silastic® или других инертных при высокой температуре силиконовых эластомеров или пластмасс.

[0016] Сетчатый элемент или сетка 32 на переднем конце емкости 34 для жидкости расположен или расположена с небольшим удалением от заднего конца коллектора 30 на расстояние BB, составляющее от 0,5 до 2 или 4 мм, как правило около 1 мм. Сетка 32 может быть из стекловолокна или другого пористого материала, через который или на который может впитываться жидкость из емкости для жидкости, такая как жидкий никотин. Сетка 32 может иметь толщину или размер AA на фиг. 2 от 0,1 до 2 мм, от 0,2 до 1 мм или от 0,3 до 0,6 мм, как правило толщину 4 мм.

[0017] Отверстие 36 проходит от сетки 32 по центру через емкость 34 для жидкости к выходному отверстию 42 у заднего конца корпуса 10. Путь потока может быть сформирован через корпус 10, через одно или большее количество входных отверстий 18, через отверстие в датчике 20, трубку Вентури 22, канал 38 и отверстие 36, ведущее к выходному отверстию 42. За исключением указанного, положения элементов, показанные на чертежах, не являются критическими, и элементы могут быть переустановлены по необходимости или по желанию.

[0018] Со ссылками на фиг. 1 и 2, в используемом примере пользователь делает вдох на выходе 42. Датчик 20 обнаруживает вдох и подает электрический ток к нагревательной катушке 40. Воздух втягивается в путь потока в корпусе через входные отверстия 18. Протекающий воздух проходит через канал 38 и нагревается с помощью нагревательной катушки 40. Величина подогрева может изменяться в зависимости от конструкции. Температуры воздуха от 200 до 300°C на выходе канала, в качестве одного примера, могут изменяться посредством регулирования мощности нагревателя и характеристик воздушного потока через нагреватель или мимо него. Коллектор 30, если он используется, может помочь собирать и направлять нагретый воздух к сетке 32. Коллектор 30 может также использоваться для установки нагревательной катушки 40 и опоры 28 нагревателя на расстоянии от сетки 32. Коллектор может быть при необходимости выполнен как часть опоры 28 нагревателя.

[0019] Сетка 32 выполнена в виде тонкого листа или слоя и имеет достаточно открытую структуру, так чтобы нагретый воздух мог проходить сквозь нее без чрезмерного сопротивления потоку. Сетка 32 может представлять собой лист или слой рыхлого стекловолокна, ткань из стекловолокна или аналогичный материал, который может впитывать и удерживать жидкость на поверхности волокон и/или в промежутках между волокнами, а также позволяет воздуху проходить через него. Как вариант, вместо сетки может использоваться термостойкий пенистый материал.

[0020] Нагретый воздух протекает через сетку 32. Это приводит к нагреву жидкости в сетке или на ней, благодаря чему жидкость распыляется или испаряется. Пар увлекается в нагретый воздух, который продолжает протекать из сетки 32 через отверстие 36 и выходное отверстие 42, со смесью воздуха и паров, вдыхаемых пользователем. Нагретый воздух может значительно остывать по мере прохождения через сетку 32 и отверстие 36, так что пользователь вдыхает воздух через выходное отверстие при комфортной температуре, например от 25 до 50°C.

[0021] На фиг. 3 и 4 показана альтернативная конструкция, имеющая аналогичное действие, но с путем потока, проходящим вокруг внешней стороны элемента 54 емкости для жидкости, а не через емкость для жидкости, как на фиг. 1 и 2. В альтернативной конструкции по фиг. 3 и 4 емкость для жидкости окружена кольцевым каналом 56, ведущим от тканой или сетчатой трубки 52 к выходному отверстию 42. Как также показано на фиг. 3 и 4, сетчатая трубка 52 имеет тарельчатую деталь 62, находящуюся в контакте с емкостью для жидкости. Суженный участок 64 сетчатой трубки 52 проходит от тарельчатой детали 62 к нагревателю 28. Жидкость в емкости 54 для жидкости впитывается через тарельчатую деталь в суженный участок 64. Нагретый воздух, диффундирующий в радиальном направлении наружу через суженный участок, испаряет жидкость, образуя туман или пары, которые втягиваются через путь 56 потока и вдыхаются пользователем. Тканая трубка 62 может быть получена путем саржевого переплетения, а затем разрезана горячим лезвием для предотвращения растрепывания срезанного конца. Конечно, тонкий плоский компонент 32 сетки, показанный на фиг. 2, может также использоваться в варианте осуществления, имеющем кольцевой канал 56, как показано на фиг. 3.

[0022] В раскрытых выше конструкциях жидкость не вступает в прямой контакт с нагревательной катушкой. Это позволяет избежать потерь эффективности нагрева, возникающих из-за накопления отложений и жидкого остатка на нагревательной катушке 40. Это также обеспечивает более длительный срок службы катушки, поскольку тепловой удар нагревательной катушки и коррозия снижается. Испарение также улучшено, поскольку жидкость испаряется при пониженных температурах. Сама нагревательная катушка может работать при температурах в пределах 500°C. Это может вызвать изменения химического состава жидкости при ее испарении. Путем недопущения контакта между нагревательной катушкой и жидкостью и путем испарения жидкости, используя нагретый воздух, изменения химического состава, возникающие при испарении, могут быть снижены.

[0023] Кроме того, поскольку нагреватель катушки 40 не вступает в контакт с жидкостью, нагревательная катушка может быть покрыта коррозионностойкими материалами, такими как серебро или никель-хром. Использование этих типов материалов, которые могли бы деградировать в случае контакта с жидкостью, продлевает срок службы нагревательной катушки. Поскольку срок службы нагревательной катушки может быть намного больше, она может быть выполнена как многократно используемый элемент, а не быть одноразовой, как это часто бывает в существующих конструкциях. Это позволяет снизить затраты.

[0024] В существующих известных электронных сигаретах нагревательное устройство или катушка должна нагревать жидкий никотин первым до того, как жидкость сможет испаряться. В настоящих электронных сигаретах этот начальный шаг пропущен, поскольку нагревательная катушка 40 нагревает воздух, а не жидкость. Следовательно, описанные здесь новые конструкции также достигают более быстрого испарения по сравнению с известными конструкциями.

[0025] Таким образом, были показаны и раскрыты новые конструкции. Естественно, различные изменения и замены могут быть выполнены, не отступая от сущности и объема изобретения. Поэтому изобретение не должно ограничиваться ничем, кроме следующей формулы и ее эквивалентов.

В электронной сигарете сетчатый элемент находится в контакте с емкостью для жидкости. Нагреватель расположен на расстоянии от сетчатого элемента и установлен для нагревания воздуха, проходящего через сетчатый элемент. Нагретый воздух испаряет жидкость в сетке или на ней. Пользователь вдыхает пары. Способ испарения жидкости в электронной сигарете включает проведение жидкости из емкости для жидкости к сетчатому элементу. Электрический ток подается к нагревателю при необходимости в ответ на обнаружение вдыхания на выходе или мундштуке электронной сигареты. Нагреватель нагревает воздух, и нагретый воздух проводится через сетчатый элемент и испаряет жидкость на сетчатом элементе или в нем. Испаренная жидкость увлекается нагретым воздухом и может затем протекать через емкость для жидкости или вокруг нее к мундштуку. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Электронная сигарета, содержащая:
корпус (10);
емкость (34) для жидкости внутри корпуса (10);
сетчатый элемент (32), находящийся в контакте с емкостью (34) для жидкости;
отличающаяся тем, что
обеспечен нагреватель (40), продольно разнесенный от сетчатого элемента (32), расположенный так, что жидкость не вступает в непосредственный контакт с нагревателем (40), и выполненный для нагревания воздуха, проходящего через сетчатый элемент (32).

2. Электронная сигарета по п. 1, в которой нагреватель (40) размещен внутри опоры (28), имеющей воздушный канал (38), совмещенный с центральным отверстием (36), проходящим через емкость (34) для жидкости.

3. Электронная сигарета по п. 2, дополнительно содержащая коллектор (30) на опоре (28) нагревателя, причем коллектор (30) расположен от сетчатого элемента (32) на расстоянии менее 4 мм.

4. Электронная сигарета по п. 2, в которой опора (28) нагревателя имеет трубчатый передний конец, находящийся в контакте с сетчатым элементом (32).

5. Электронная сигарета по п. 4, дополнительно содержащая кольцевой путь (56)потока вокруг наружной стороны емкости (34) для жидкости.

6. Электронная сигарета по п. 1, в которой сетчатый элемент (32) содержит волокнистый материал, имеющий толщину менее 2 мм.

7. Электронная сигарета по п. 1, дополнительно содержащая аккумулятор (16) в корпусе (10), электрически соединенный с датчиком расхода (20), схемной платой и нагревателем (40).

8. Электронная сигарета по п. 1, дополнительно содержащая путь потока через корпус (10), содержащий одно или более входных отверстий в корпусе (10), канал (38), содержащий нагреватель (40), и центральное отверстие (36), проходящее через емкость (34) для жидкости к выходному отверстию (42).

9. Электронная сигарета по п. 1, дополнительно содержащая:
аккумулятор (16), электрически соединенный с датчиком (120) расхода и электронной схемой в корпусе (10);
причем нагреватель (40) представляет собой нагревательную катушку на опоре (28) нагревателя, продольно разнесенную от сетчатого элемента (32), причем нагревательная катушка электрически соединена с электронной схемой; и
путь потока воздуха в корпусе (10), содержащий канал (38) в опоре (28) нагревателя и центральное отверстие (36), проходящее через емкость (34) для жидкости к выходному отверстию (42).

10. Электронная сигарета по п. 9, в которой путь потока воздуха дополнительно содержит одно или входных отверстий в корпусе (10) и отверстие в датчике расхода (120).

11. Способ испарения жидкости в электронной сигарете, включающий:
проведение жидкости из емкости (34) для жидкости к сетчатому элементу (32);
обнаружение вдыхания;
подачу электрического тока к нагревателю (40) в ответ на обнаружение вдыхания;
нагревание воздуха посредством нагревателя (40);
отличающийся тем, что
нагреватель (40) продольно разнесен от сетчатого элемента (32) так, что жидкость не вступает в непосредственный контакт с нагревателем (40), и нагретый воздух проводится через сетчатый элемент (32), так что нагретый воздух испаряет жидкость на сетчатом элементе (32) или в нем.

12. Способ по п. 11, дополнительно включающий вовлечение испаренной жидкости в нагретый воздух с образованием смеси испаренной жидкости и нагретого воздуха и протекание смеси через центральное отверстие (36) в емкости (34) для жидкости к выходному отверстию (42).

13. Способ по п. 12, дополнительно включающий установку нагревателя (40) внутри канала в корпусе нагревателя и втягивание окружающего воздуха в корпус (10) через входное отверстие в корпусе (10), так что воздух проходит через указанный канал.

14. Способ по п. 12, в котором в опоре (28) нагревателя дополнительно обеспечен канал (38) с центральным отверстием (36) в емкости (34) для жидкости, имеющем длину по меньшей мере в пять раз больше длины канала (38) в опоре (28) нагревателя.

15. Способ по п. 11, в котором воздух нагревают до температуры от 200 до 300°С при его прохождении через сетчатый элемент (32).

16. Способ по п. 11, дополнительно включающий проведение нагретого воздуха через кольцевой канал (56), окружающий емкость (34) для жидкости, после прохода нагретого воздуха через сетчатый элемент (32).

17. Электронная сигарета по п. 9, в которой емкость (34) для жидкости представляет собой отдельный элемент или картридж, содержащий жидкость.