ЭЛЕКТРОННАЯ СИГАРЕТА Российский патент 2017 года по МПК A24F47/00 

Настоящее изобретение относится к электронной сигарете.

Описанные здесь варианты выполнения электронной сигареты включают в основном цилиндрический корпус, имеющий проксимальный мундштучный конец и дистальный конец и содержащий внутри испаритель для создания пара для подачи его к мундштучному концу, батарею и схему датчика для обнаружения затяжки, выполняемой пользователем с мундштучного конца, и подключения батареи для питания испарителя для вырабатывания пара, при этом испаритель включает трубку, имеющую входной и выходной концы и проходящую вдоль (в продольном направлении) корпуса, держатели на противоположных концах трубки, направляющие воздушный поток в трубку и из нее от входа к выходу, пористый вмещающий материал (матрица), содержащий испаряемую жидкость и расположенный вокруг трубки, фитильные волокна (с фитильным/капиллярным эффектом), проходящие сквозь боковые отверстия в трубке и выполненные с возможностью впитывания и переноса (капиллярного переноса) испаряемой жидкости из пористого вмещающего материала в трубку, спираль электрического нагревателя в трубке, выполненную с возможностью питания ее от батареи для испарения жидкости на фитильных волокнах в трубке с тем, чтобы пар подавался вдоль трубки к выходному концу, когда пользователь делает затяжку с выходного конца, и ограничитель воздушного потока, направляющий поток воздуха вдоль трубки к спирали нагревателя.

Держатели для трубки могут включать заглушку с мундштучного конца, плотно вставленную в мундштучный конец корпуса и имеющую мундштучную охватываемую часть, на которую надевается выходной конец трубки, и выпускной канал, проходящий через охватываемую часть и образующий отверстие для выпуска пара из трубки.

Кроме того, держатели для трубки могут включать кольцевой опорный элемент, имеющий круговую поверхность для сцепления с внутренней поверхностью корпуса, входную охватываемую часть, на которую надевается входной конец трубки, и впускной канал, проходящий сквозь входную охватываемую часть, для впуска воздуха в трубку.

Далее, в качестве примера, приводится более подробное описание вариантов выполнения электронной сигареты со ссылками на приложенные чертежи, на которых:

на фиг. 1 схематически представлен перспективный вид электронной сигареты;

на фиг. 2 представлено продольное сечение электронной сигареты, показанной на фиг. 1;

на фиг. 3 представлен перспективный вид испарителя, изображенного на фиг. 2, с частичным разрезом и пространственным разделением частей;

на фиг. 4 представлен увеличенный вид части сечения, показанного на фиг. 2, в области нагревательного элемента;

на фиг. 5 представлен вид сечения ограничителя воздушного потока, показанного на фиг. 2;

на фиг. 6 представлен вид сечения кольца ограничителя воздушного потока;

на фиг. 7А и 7Б представлены разные схемы намотки фитильных волокон вокруг трубки испарителя;

на фиг. 8А, 8Б и 8В показаны различные схемы расходящейся веером, развернутой укладки фитильных волокон;

на фиг. 9 представлен разрез по линии В-В' конструкции, показанной на фиг. 8Б; и

на фиг. 10 представлен перспективный вид альтернативного испарителя с частичным разрезом.

На фиг. 1 и 2 показана электронная сигарета 1, включающая в основном цилиндрический корпус 2, предпочтительно в виде трубки из пластического материала, проходящей от проксимального, или мундштучного конца 3, к дистальному концу 4. В дистальный конец 4 плотно вставлен колпачок 5 из просвечивающего пластического материала, а в мундштучный конец 3 аналогичным образом плотно вставлена концевая заглушка 6. Трубка 2 обладает гибкостью, и отчасти ее жесткость обусловлена ее внутренними компонентами, как будет более подробно описано ниже. В одном примере, трубка выполнена из полипропилена.

Как показано на фиг. 2, колпачок 5 имеет впускное отверстие 7 для воздуха, через которое воздух втягивается в корпус, когда пользователь делает затяжку через мундштучный конец 3, и, как будет показано ниже, пар подается пользователю через мундштучный конец 3. В корпусе 2 находится батарея 8, схема 9 датчика и испаритель 10, вырабатывающий пар для подачи его пользователю.

Испаритель 10 более подробно показан на фиг. 3 и 4. Испаритель включает трубку 11, предпочтительно, выполненную из стекловолокнистого материала, которая проходит от входного конца 12 к выходному концу 13. Трубка 11 имеет внешнюю поверхность 11а с диаметрально противоположно расположенными боковыми отверстиями 14а, 14b, сквозь которые выходят фитильные волокна 15, проходя по диаметру через внутреннее пространство трубки 11 и прилегая к ее внешней поверхности 11а. В примере, показанном на фиг. 3 и 4, волокна 15 выполнены из термостойкого материала, например стекловолокна, и проходят вдоль внешней поверхности трубки 11 к ее выходному концу 13, однако они могут проходить и к ее входному концу 12. Другие схемы размещения фитильных волокон будут описаны ниже.

Спираль 16 электрического нагревателя проходит по диаметру поперек трубки 11, при этом фитильные волокна проходят внутри спирали 16 по ее оси. Электроэнергия подводится к спирали 16 от батареи 8 по электрическим выводам 17а, 17b под управлением схемы 9 датчика, показанной на фиг. 2.

Пористый вмещающий материал, содержащий первый и второй листы волокнистого материала 18, 19, заполнен испаряемым материалом, например раствором никотина и глицерина.

Лист 18 обладает меньшей площадью поверхности и поглощающей способностью, чем окружающий лист 19, который может удерживать больший объем жидкости. Обычно размер пор листа 19 больше, чем у листа 18. При этом лист 18 способствует переносу жидкости к фитильным волокнам 15 с тем, чтобы жидкость капиллярно проходила вдоль спирали 16 нагревателя.

На одном конце испарителя имеется кольцевой опорный элемент 20, периферийная (круговая) поверхность 21 которого входит в зацепление с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса 2. Кольцевой опорный элемент 20 имеет в целом круглую торцевую поверхность 22, расположенную поперек корпуса 2, от которой отходит вдоль оси входная охватываемая часть/втулка 23 в направлении мундштучного конца 3 и в которую вставляется входной конец 12 трубки 11. Перекрывающиеся концы листов 18, 19 удерживаются между выступающим кольцевым фланцем 24 и входной охватываемой втулкой 23 на входном конце трубки 11, и в основном заполняют пространство между внутренней поверхностью корпуса 2 и трубкой 11. Кольцевой опорный элемент 20 предпочтительно обладает гибкостью и выполнен, например, из силикона, благодаря чему он может быть легко вставлен в корпус 2 в процессе изготовления. Листы 18, 19 обернуты вокруг трубки 11 и тем самым фиксируют положение фитильных волокон 15 вдоль внешней поверхности трубки 11. Охватываемая втулка 23 имеет сквозное отверстие, выполняющее роль впускного канала 23а в трубку 11.

Концевая заглушка 6 с мундштучной стороны включает мундштучную охватываемую втулку 25, в которую вставляется выходной конец 13 трубки 11. Концевая заглушка 6 имеет на оси выходной канал 26, проходящий сквозь охватываемую втулку, для передачи пара пользователю через мундштучный конец 3 корпуса 2. Кроме того, концевая заглушка 6 с мундштучной стороны имеет выступающий фланец 27, благодаря чему заглушка 6 может быть плотно вставлена в мундштучный конец 3 корпуса 2. Выходной конец 13 трубки 11 может слегка выходить за пределы вмещающего материала 18, 19. При этом имеется зазор между вмещающим материалом и мундштучным концом 3 корпуса 2. Кроме того, мундштучная охватываемая втулка 25, входящая в выходной конец 13 трубки, имеет длину больше, чем выступающий фланец 27, входящий в зацепление с корпусом 2, поэтому между пористым вмещающим материалом 18, 19 и концевой заглушкой 6 создается зазор. Такая конструкция предотвращает или снижает утечку через мундштучный конец 3 корпуса жидкости, удерживаемой в листах 18, 19. Таким образом, кольцевой опорный элемент 20 и концевая заглушка 6 с мундштучной стороны с их соответствующими охватываемыми втулками 23, 25 во взаимодействии с трубкой 11 и корпусом 2 образуют герметичную камеру, содержащую пористые листы 18, 19 для удерживания в этих листах содержащей никотин жидкости, не допуская ее утечки и обеспечивая ее капиллярное просачивание по фитильным волокнам 15, для испарения при включении спирали 16 нагревателя.

Между испарителем 10 и батареей 8 установлена шайба 28, предпочтительно, выполненная из жесткого пластического материала, например полипропилена, для придания жесткости корпусу 2 в области кольцевого опорного элемента 20. Шайба 28 имеет отверстие 29 для прохода воздуха и также отверстия 30, в которые проходят электрические выводы 17а, 17b. При этом пальцы пользователя ощущают трубчатый корпус 2 сравнительно жестким в области батареи 8 и шайбы 28, но более эластичным в области, содержащей испаритель 10, что делает корпус похожим наощупь на обычную сигарету с табаком.

От впускного отверстия 7 в колпачке 5 между схемой 9 датчика и батареей 8 проходит воздушный канал к отверстию 29 для прохода воздуха в шайбе 28 и далее к отверстию 12 в трубке 11.

Схема 9 датчика может включать источник света в виде светодиода (СД) 31, который при его включении виден через просвечивающий колпачок 5.

Когда пользователь делает затяжку через мундштучный конец 3, воздух втягивается через впускное отверстие 7 для воздуха в направлении стрелки А мимо батареи 8 и далее в трубку 11. В результате всасывания создается воздушное разрежение внутри корпуса 2, которое обнаруживается схемой 9 датчика. В ответ на это, схема 9 датчика через выводы 17а, 17b подключает питание от батареи 8 и приводит в действие спираль 16. При этом жидкость, перенесенная фитильными волокнами 15 за счет капиллярного эффекта из окружающих слоев 18, 19 пористого вмещающего материала, нагревается и испаряется так, что поток пара, содержащего никотин, проходит через выпускной канал 26 к пользователю. Кроме того, в ответ на снижение давления, схема датчика включает СД 31, имитируя горение табака в обычной сигарете.

Помимо этого, как показано на фиг. 3 и 4, в трубке 11 сформированы распылительные отверстия 32 с тем, чтобы, когда пользователь делает затяжку с мундштучного конца 3, возникшее падение давления в трубке 11 вытягивало через отверстия 32 жидкость из окружающих слоев 18, 19 пористого вмещающего материала, и происходило распыление жидкости с образованием распыленного потока 33, показанного на фиг. 4. В данном примере, распылительные отверстия 32 располагаются между входным концом 12 трубки 11 и спиралью 16 нагревателя так, что последующее прохождение распыленных капелек 33 через нагреватель 16 способствует дальнейшему испарению распыленной жидкости.

Обычно диаметр распылительных отверстий 32 составляет от 0,1 до 0,5 мм. В примере, представленном на фиг. 3, распылительные отверстия 32 показаны расположенными диаметрально друг против друга, но возможны и другие варианты расположения, например, с распределением вдоль трубки 11, которое может быть пространственно однородным или неоднородным. Кроме того, одно или несколько отверстий 32 могут находиться ниже по потоку от спирали 16 нагревателя, ближе к выходному концу трубки 11.

Для ускорения воздушного потока, проходящего мимо спирали 16 нагревателя, используется ограничитель (дроссель) 34 потока. В электронной сигарете, показанной на фиг. 2, ограничитель потока содержит вставку 35 ограничителя, плотно вставленную в конец канала для воздушного потока в охватываемой втулке 23 кольцевого опорного элемента 20. Как более подробно показано на фиг. 5, вставка 35 ограничителя воздушного потока имеет осевой ограничительный канал 36 с меньшей площадью поперечного сечения, чем у трубки 11, передающий воздух, втягиваемый через входной конец 12 трубки, что может улучшать испарение жидкости с фитильных волокон 15 спиралью нагревателя. Сопротивление всасыванию также возрастает из-за присутствия вставки 35 ограничителя воздушного потока, что может улучшать ощущения потребителя при затяжке через мундштучный конец 3. В одном примере площадь поперечного сечения ограничительного (дроссельного) отверстия 36 составляет от 10 до 60% площади поперечного сечения трубки 11, что позволяет получить упомянутые преимущества, хотя изобретение не ограничено только этим конкретным диапазоном.

Ограничитель потока может быть установлен в воздушный поток в других местах, находящихся вверх по потоку от спирали нагревателя, как показано в примере, представленном на фиг. 6. В этом примере ограничитель 34 потока содержит ограничительное кольцо 37, включающее в целом цилиндрический корпус 38, который может быть вдвинут в трубку 11 и который имеет ограничительное отверстие 39, пропускающее поток, при этом отверстие 39 предпочтительно имеет площадь поперечного сечения, составляющую 10-60% площади поперечного сечения трубки 11, для получения упомянутых преимуществ.

Как было упомянуто выше, фитильные волокна 15 могут иметь различные схемы расположения по внешней поверхности 11а трубки 11. В примере, показанном на фиг. 7А, волокна 15 обертываются по спирали вокруг внешней поверхности 11а трубки 11 как в сторону входного конца 12, так и выходного конца 13. В этом примере волокна 15а, выходящие из бокового отверстия 14а, обертываются по спирали в направлении выходного конца 13, а волокна 15b, выходящие из бокового отверстия 14b, обертываются по спирали в направлении входного конца 12, в ту же сторону, что и волокна 15а. Могут, однако, использоваться и другие схемы намотки. В примере, показанном на фиг. 7Б, волокна 15а и волокна 15b обернуты по спирали в направлении выходного конца 13 трубки 11 в противоположные стороны.

Могут быть использованы и другие схемы намотки, например змеевидная намотка вокруг внешней поверхности 11а трубки 11. Кроме того, волокна 15а и (или) 15b могут быть разделены на пучки и каждый обернут вокруг трубки 11 по одинаковой или разной схеме намотки, в одном или разных направлениях вдоль трубки 11, в одну сторону или разные стороны.

Наматывание волокон 15 вокруг внешней поверхности 11а трубки улучшает работу испарителя 10 благодаря увеличению площади их контакта с листом 18.

Кроме того, фитильные волокна могут быть расположены по развернутой схеме, как показано, например, на фиг. 8А. Волокна 15 расходятся друг от друга веером от боковых отверстий 14а, 14b по областям 15а, 15b распределения, лежащим на криволинейной внешней поверхности 11а трубки 11. В примере, показанном на фиг. 8А, обе веерообразные области 15А, 15b распределения проходят от боковых отверстий 14а, 14b в направлении выходного конца 13 трубки 11.

Альтернативные схемы развернутой укладки фитильного волокна показаны на фиг. 8Б и 8В. На фиг. 8Б волокна 15а, выходящие из бокового отверстия 14а, расщепляются на два пучка 15а' и 15а'', расходящиеся от отверстия 14а в противоположных направлениях по внешней поверхности 11а трубки 11. Волокна 15b, выходящие из отверстия 14b, могут быть аналогично расщеплены на два пучка 15b' и 15b'', расходящиеся от отверстия 14b в противоположных направлениях вдоль внешней поверхности 11а трубки 11.

На фиг. 8В волокна 15а, выходящие из боковых отверстий 14а, расходятся от боковых отверстий по внешней поверхности 11а трубки 11 к ее выходному концу 13. Волокна 15b, выходящие из отверстий 14b, расходятся от отверстия 14b по внешней поверхности 11а трубки 11 к входному концу 12.

Следует иметь в виду, что различные изменения разных схем распределения фитильного волокна, показанных на фиг. 8А, 8Б и 8В, могут быть использованы для получения различных вариантов группирования волокна. В представленных на фиг. 8А, 8Б и 8В иллюстрациях распределение фитильных волокон выполнено симметрично относительно центральной продольной оси А-А' симметрии трубки 11, однако следует понимать, что также могут быть использованы и асимметричные схемы укладки фитильного волокна.

Развернутая укладка фитильных волокон 15 по внешней поверхности 11а трубки также улучшает работу испарителя 10. На фиг. 9, где представлено поперечное сечение трубки 11, изображенной на фиг. 8А, волокна 15 показаны пропущенными сквозь спираль 16 и расходящимися веерообразными областями 15а, 15b распределения вокруг внешней поверхности 11а трубки 11. Наиболее удаленное от середины или максимальное расширение по окружности веерообразной области 15а фитильных волокон образует угол G относительно центральной продольной оси А-А' трубки 11, а улучшение капиллярного переноса происходит, когда максимальное значение 9 составляет по меньшей мере 30°, т.е. угол θ, образуемый наиболее широкой частью веерообразной области 15а, составляет θ≥30°, и предпочтительно, 40°≤θ≤150°. Область 15b волокон аналогично расходится на фиг. 6, но может быть использована другая величина 9, попадающая в указанный выше интервал. Кроме того, угол 9 может рассматриваться как азимутальный угол в полярных координатах относительно оси А-А' так, что азимут, соответствующий наиболее широкой части веерообразной области, попадает в указанный интервал.

На фиг. 10 показана модифицированная конструкция с другой формой боковых отверстий для введения фитильных волокон 15. Спираль 16 может быть вдвинута в удлиненную прорезь 40, сформированную в трубке 11, которая затем закрывается посредством перекрывающей цилиндрической манжеты 41, предпочтительно, выполненной из стекловолоконного материала, имеющего свойства, аналогичные свойствам трубки 11, и надвигающейся со стороны выходного конца 13. В этом примере фитильные волокна 15 проходят к впускному отверстию 12 трубки 11, а не к выходному концу 13, благодаря чему их концы могут быть зажаты между трубкой 11 и листом пористого вмещающего материала и прочно удерживаться между трубкой 11 на охватываемой втулке 23 и выступающим фланцем 24 кольцевого опорного элемента 20.

В другой модификации, устройство, показанное на фиг. 1 и 2, может иметь корпус 2, состоящий из двух частей так, что испаритель 10 прикреплен к батарее 8 и схеме 9 датчика разъемным соединением (не показано) по пунктирной линии X, показанной на фиг. 2.

Для рассмотрения различных аспектов заявляемого изобретения и его представления настоящее описание показывает на частных примерах различных вариантов выполнения возможности реализации изобретения (-ий) и получения высококачественной электронной сигареты. Преимущества и признаки, приведенные в описании, относятся к вариантам выполнения и не являются исчерпывающими и (или) исключающими. Они представлены только для улучшения понимания и разъяснения заявленных признаков. Следует иметь в виду, что преимущества, варианты выполнения, примеры, функции, признаки, конструкции и (или) иные особенности изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение, определяемое формулой, или эквиваленты формулы, и что в рамках области притязаний и (или) существа изобретения могут быть использованы другие варианты выполнения и модификации. Различные варианты выполнения могут соответственно содержать, состоять из, или в основном состоять из различных комбинаций раскрытых элементов, компонентов, признаков, частей, шагов, средств и т.д. Кроме того, изобретение включает другие изобретения, не заявленные здесь, но которые могут быть заявлены в будущем.

Изобретение относится к электронной сигарете, имеющей цилиндрический корпус с проксимальным мундштучным концом и дистальным концом, содержащий внутри испаритель для создания пара, батарею и схему датчика для обнаружения затяжки, причем испаритель включает трубку, проходящую в продольном направлении корпуса, первый и второй держатели на противоположных концах трубки, при этом первый держатель расположен на входном конце трубки, а второй держатель расположен на выходном конце трубки, пористый вмещающий материал, содержащий испаряемую жидкость и расположенный вокруг трубки, фитильные волокна, проходящие через боковые отверстия в трубке, спираль электрического нагревателя в трубке и ограничитель воздушного потока, направляющий поток воздуха вдоль трубки к спирали нагревателя и расположенный в трубке между первым держателем и спиралью нагревателя. Технический результат заключается в обеспечении пользователя курительным аэрозолем. 19 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Электронная сигарета, имеющая в основном цилиндрический корпус с проксимальным мундштучным концом и дистальным концом, содержащий внутри:

испаритель для создания пара, подаваемого к мундштучному концу, батарею и

схему датчика для обнаружения затяжки, выполняемой пользователем с мундштучного конца, и подключения батареи для питания испарителя для вырабатывания пара,

причем испаритель включает:

трубку, имеющую входной и выходной концы и проходящую в продольном направлении корпуса,

первый и второй держатели на противоположных концах трубки для направления воздушного потока в трубку и из нее, от входа к выходу, при этом первый держатель расположен на входном конце трубки, а второй держатель расположен на выходном конце трубки,

пористый вмещающий материал, содержащий испаряемую жидкость и расположенный вокруг трубки, фитильные волокна, проходящие через боковые отверстия в трубке и выполненные с возможностью впитывания и переноса испаряемой жидкости из пористого вмещающего материала в трубку,

спираль электрического нагревателя в трубке, выполненную с возможностью питания ее от батареи для испарения жидкости на фитильных волокнах в трубке так, чтобы пар подавался вдоль трубки к выходному концу, когда пользователь делает затяжку с выходного конца, и

ограничитель воздушного потока, направляющий поток воздуха вдоль трубки к спирали нагревателя и расположенный в трубке между первым держателем и спиралью нагревателя.

2. Электронная сигарета по п. 1, в которой ограничитель воздушного потока имеет ограничительное отверстие, площадь поперечного сечения которого составляет от 10 до 60% площади поперечного сечения трубки.

3. Электронная сигарета по п. 1, в которой ограничитель воздушного потока содержит ограничительное кольцо для воздушного потока, расположенное в трубке между входным концом и нагревательным элементом.

4. Электронная сигарета по п. 1, в которой первый держатель содержит кольцевой опорный элемент, имеющий периферийную поверхность для зацепления с внутренней поверхностью корпуса, внутреннюю охватываемую часть, на которую надет входной конец трубки, и впускной канал, проходящий через входную охватываемую часть для создания впускного отверстия для подачи воздуха в трубку.

5. Электронная сигарета по п. 4, в которой ограничитель воздушного потока расположен внутри впускного канала.

6. Электронная сигарета по п. 5, в которой ограничитель воздушного потока содержит вставку ограничителя воздушного потока во впускном канале.

7. Электронная сигарета по п. 4, в которой кольцевой опорный элемент имеет выступающий периферийный фланец так, что пористый вмещающий материал удерживается между охватываемой частью и фланцем.

8. Электронная сигарета по п. 7, в которой концы фитильных волокон удерживаются зажатыми между трубкой и пористым вмещающим материалом, между охватываемой частью и фланцем.

9. Электронная сигарета по п. 4, включающая шайбу между кольцевым опорным элементом и батареей.

10. Электронная сигарета по п. 1, в которой второй держатель содержит заглушку мундштучного конца, плотно вставленную в мундштучный конец корпуса и имеющую мундштучную охватываемую часть, на которую надет выходной конец трубки, и сквозь охватываемую часть проходит выпускной канал для образования выпускного отверстия для пара, выходящего из трубки.

11. Электронная сигарета по п. 10, в которой имеется зазор между пористым вмещающим материалом и концевой заглушкой.

12. Электронная сигарета по п. 1, имеющая впускное отверстие для воздуха на дистальном конце корпуса.

13. Электронная сигарета по п. 12, имеющая воздушный канал между батареей и корпусом, проходящий от впускного отверстия для воздуха к входному концу трубки.

14. Электронная сигарета по п. 1, в которой схема датчика расположена между батареей и дистальным концом корпуса.

15. Электронная сигарета по п. 1, включающая источник света, получающий питание от батареи под управлением схемы датчика, обеспечивающей его включение в ответ на затяжку пользователя через мундштучный конец.

16. Электронная сигарета по п. 15, в которой источник света расположен на дистальном конце корпуса.

17. Электронная сигарета по п. 1, включающая колпачок, плотно вставленный в дистальный конец корпуса.

18. Электронная сигарета по п. 1, в которой корпус имеет первую часть, содержащую батарею и соединенную разъемным соединением со второй частью, содержащей испаритель.

19. Электронная сигарета по п. 1, в которой пористый вмещающий материал включает внутренний и внешний перекрывающиеся листы волокнистого материала, при этом размер пор внешнего листа больше, чем у внутреннего листа, для переноса жидкости к внутреннему листу за счет капиллярного эффекта.

20. Электронная сигарета по п. 1, имеющая распылительное отверстие в трубке, выполненное с возможностью всасывания жидкости в трубку из пористого вмещающего материала так, чтобы происходило ее распыление при прохождении через отверстие, когда пользователь делает затяжку через мундштучный конец.