СИСТЕМЫ ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ ПАРА
STEAM SUPPLY SYSTEMS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к системам предоставления пара, таким как системы для доставки никотина (например, электронные сигареты и подобные устройства).
Уровень техники
Электронные системы предоставления пара, такие как электронные сигареты (е-сигареты), обычно содержат исходное вещество для выработки пара, например, резервуар с жидким исходным веществом, состав которого обычно включает в себя никотин, из которого образуется пар для вдыхания пользователем, например, посредством теплового испарения. Таким образом, система для доставки пара обычно содержит камеру для генерирования пара, в которой имеется испаритель, например, нагревательный элемент, выполненный с возможностью испарения части исходного вещества с целью генерирования пара в этой камере. Когда пользователь вдыхает через устройство и на испаритель подается электрическое питание, воздух всасывается в устройство через впускное отверстие и проходит в камеру для генерирования пара, где воздух смешивается с испаренным исходным веществом с образованием конденсационного аэрозоля. Камера для генерирования пара соединена воздушным каналом с отверстием в мундштуке, в результате чего, когда пользователь вдыхает через мундштук, воздух, всасываемый через камеру для генерирования пара, продолжает перемещаться к отверстию мундштука, перенося с собой пар для вдыхания пользователем.
Для электронных сигарет, в которых используется жидкое исходное вещество для пара (жидкость для е-сигарет), существует риск утечки жидкости. Это касается как электронных сигарет, в которых используется только жидкость, так и гибридных устройств (электронных сигарет с табаком или другим ароматическим элементом, размещенным отдельно от области генерирования пара). Электронные сигареты на основе жидкости обычно имеют капиллярный фитиль для переноса жидкости из резервуара к испарителю, расположенный в воздушном канале, соединяющем впускное отверстие для воздуха с выпускным отверстием для пара. Таким образом, фитиль обычно проходит через отверстие в стенке, отделяющей резервуар для жидкости от воздушного канала вблизи испарителя.
На фиг. 1 схематически в сечении показана часть традиционной электронной сигареты вблизи камеры 2 для генерирования пара, т.е. в той области, где во время использования образуется пар. Электронная сигарета содержит центральный воздушный канал 4, проходящий через окружающий его кольцевой резервуар 6 для жидкости. Кольцевой резервуар 6 для жидкости формируется внутренней стенкой 8 и наружной стенкой 10, которые могут быть цилиндрическими (внутренняя стенка 8 отделяет резервуар 6 для жидкости от воздушного канала, а также формирует воздушный канал). Электронная сигарета содержит испаритель 12 в виде резистивной нагревательной катушки. Катушка 12 намотана вокруг капиллярного фитиля 14. Каждый конец капиллярного фитиля 14 заходит в резервуар 6 через отверстие 16 во внутренней стенке 8. Таким образом, фитиль 14 имеет возможность подавать жидкость из резервуара 6 в область катушки 12 посредством капиллярного эффекта. Во время использования через катушку 12 пропускается электрический ток, в результате чего она нагревается и испаряет часть жидкости из капиллярного фитиля 14 рядом с катушкой 12, чтобы генерировать пар в камере 2 с целью последующего вдыхания его пользователем. Испаренная жидкость затем заменяется другой жидкостью, высасываемой фитилем 14 из резервуара 6 посредством капиллярного эффекта.
Поскольку внутренняя стенка 8 резервуара имеет отверстия 16, позволяющие высасывать жидкость из резервуара 6 к испарителю 12, существует риск утечки из этой части электронной сигареты. Утечка нежелательна как с точки зрения конечного пользователя, естественно не желающего попадания жидкости для е-сигарет на свои руки или другие предметы, так и с точки зрения надежности, поскольку утечка может повредить саму электронную сигарету, например, из-за коррозии компонентов, которые не предназначены для контакта с жидкостью.
Чтобы свести к минимуму риск утечки из отверстий 16 в конструкции, показанной на фиг. 1, размер отверстий 16 должен точно соответствовать размеру фитиля 14, поскольку фитиль фактически блокирует отверстия. Как правило, желательно, чтобы фитиль был слегка сжат в том месте, где он проходит через отверстия 16, чтобы сформировать уплотнение. Если отверстия 16 слишком велики для фитиля 14, получившиеся зазоры между фитилем и внутренними стенками соответствующих отверстий могут позволить жидкости вытечь из резервуара через эти зазоры. И наоборот, если отверстия 16 слишком малы для фитиля, фитиль может чрезмерно сжиматься, что может влиять на его способность впитывать влагу и привести к недостаточному количеству жидкости, подаваемой к испарителю во время использования, вызывая перегрев и нежелательный запах (вследствие высыхания).
Достаточно трудно гарантировать хорошее соответствие между размером отверстий 16 и размером фитиля 14 в том месте, где он проходит через отверстия. Например, с точки зрения производства электронные сигареты представляют собой предметы массового производства, а сами отверстия часто определяются тем, как несколько компонентов сочетаются друг с другом, и это означает, что различия в изготовлении и сборке могут влиять на то, насколько надежно можно воспроизводить размер отверстий от устройства к устройству. Более того, геометрия самих фитилей может быть переменной. Например, фитиль часто содержит жгут волокон, скрученных вместе, например, стеклянных волокон или волокон из натурального хлопка, и это, естественно, означает, что внешний профиль фитиля подвержен изменениям, как по длине, так и от фитиля к фитилю. Следовательно, при подходе, показанном на фиг. 1, не всегда возможно надежно добиться желаемой степени уплотнения между фитилем 14 и отверстиями 16 в стенке 8 резервуара 6. Это может привести к тому, что некоторые устройства будут иметь повышенный риск утечки (там, где отверстия слишком велики относительно фитиля), а некоторые устройства будут иметь повышенный риск недостаточного впитывания (там, где отверстия слишком малы по сравнению с фитилем).
Изобретение направлено на то, чтобы решить или смягчить по меньшей мере некоторые из проблем, указанных выше.
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является система предоставления пара, содержащая резервуар с жидкостью для испарения; испаритель; элемент для переноса жидкости, выполненный с возможностью переноса жидкости из резервуара к испарителю с целью ее испарения, при этом элемент для переноса жидкости входит в резервуар через отверстие в его стенке; и манжету, установленную вокруг элемента для переноса жидкости в том месте, где он проходит через отверстие в стенке резервуара.
Другим объектом изобретения является средство предоставления пара, содержащее средство резервуара с жидкостью для испарения; средство испарителя; средство для переноса жидкости для перемещения жидкости из средства резервуара к средству испарителя с целью ее испарения, при этом средство для переноса жидкости входит в средство резервуара через средство отверстия в стенке средства резервуара; и средство манжеты, установленное вокруг средства для переноса жидкости в том месте, где оно проходит через средство отверстия в стенке средства резервуара.
Еще одним объектом изобретения является способ сборки предоставления пара, включающий в себя этапы, на которых берут элемент для переноса жидкости; устанавливают манжету вокруг элемента для переноса жидкости; берут резервуар для размещения в нем жидкости с целью испарения; и устанавливают элемент для переноса жидкости так, чтобы он заходил в резервуар через отверстие в его стенке резервуара а манжета устанавливалась на элементе для переноса жидкости в том месте, где элемент для переноса жидкости проходит через отверстие в стенке резервуара.
Следует понимать, что особенности изобретения в отношении первого и других объектов изобретения, в равной степени применимы и могут быть объединены с вариантами осуществления изобретения в соответствии с другими объектами в зависимости от ситуации, а не только в конкретных сочетаниях, описанных выше.
Варианты осуществления изобретения, приведенные только в качестве примера, поясняются чертежами.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показана часть традиционной системы предоставления пара в области генерирования пара, вид в продольном сечении;
на фиг. 2 схематически показана система предоставления пара в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, вид в продольном сечении;
на фиг. 3-5 – конфигурации стенок резервуара для жидкости систем предоставления пара в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения, виды в перспективе;
На фиг. 6-9 схематически показаны области генерирования пара в системах его предоставления в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения, виды в продольном сечении.
Осуществление изобретения
Некоторые особенности вариантов осуществления изобретения могут быть реализованы традиционно, и для краткости изложения они не подробно не описываются. Таким образом, следует понимать, что подробно не описанные особенности устройств и способов могут быть реализованы в соответствии с любыми традиционными технологиями.
Настоящее изобретение относится к системам предоставления пара, которые также могут называться системами подачи аэрозоля, такими как электронные сигареты. В дальнейшем описании иногда могут использоваться термины «е-сигарета» или «электронная сигарета», но следует понимать, что этот термин может использоваться взаимозаменяемо с терминами «система/устройство предоставления пара» и «электронная система/устройство предоставления пара». Кроме того, как это принято в данной области техники, термины «пар» и «аэрозоль» и связанные с ними термины, такие как «испарение», «улетучивание» и «превращение в аэрозоль», как правило, могут использоваться взаимозаменяемо.
Системы предоставления пара (электронные сигареты) часто, хотя и не всегда, содержат сборочный узел, включающий в себя как многоразовую часть (часть блока управления), так и сменную (одноразовую) часть картриджа. Часто сменная часть картриджа содержит исходный материал для испарения и узел испарителя, а многоразовая часть содержит источник питания (например, перезаряжаемую батарею) и схему управления. Следует отметить, что эти разные части могут содержать дополнительные элементы в зависимости от функциональности. Например, многоразовая часть устройства может содержать пользовательский интерфейс для приема пользовательского ввода и отображения характеристик рабочего состояния, а сменная часть картриджа может содержать датчик температуры для помощи в управлении температурой. Картриджи электрически и механически соединяются с блоком управления для использования, например, с помощью резьбы, защелки или байонетного соединения с соответствующим сцеплением электрических контактов. Когда исходный материал для создания пара в картридже исчерпывается, или пользователь желает переключиться на другой картридж с другим исходным материалом для испарения, картридж можно извлечь из блока управления и поставить не его место другой картридж. Устройства, соответствующие модульному типу конструкции, состоящей из двух частей, обычно могут определяться как устройства, состоящие из двух частей. Электронные сигареты также обычно имеют удлиненную форму. В качестве конкретного примера будут рассматриваться определенные варианты осуществления изобретения, как правило удлиненные двухкомпонентный устройства с одноразовыми картриджами. Однако следует иметь в виду, что базовые принципы, изложенные в настоящем описании, могут быть в равной степени адаптированы к различным конфигурациям электронных сигарет, например, однокомпонентных устройств или модульных устройств, содержащих более двух частей, многоразовых устройств и однократно используемых устройств или одноразовых устройств, а также устройств, соответствующих другим общим формам, например, на основе так называемых боксмодов (box-mod) – высокопроизводительных устройств, которые обычно имеют коробчатую форму. В более общем смысле, следует принимать во внимание, что определенные варианты осуществления изобретения основываются на подходах, направленных на оптимизацию характеристик узла испарителя в системах предоставления пара, в соответствии с принципами, описанными в данном документе, и других конструктивных и функциональных аспектах электронных сигарет, реализующих подходы в соответствии с определенными вариантами осуществления раскрываемого изобретения, которые не имеют первостепенного значения и могут, например, быть реализованы в соответствии с любыми установленными подходами.
Как показано на фиг. 2 электронная сигарета 20, соответствующая определенным вариантами осуществления изобретения, содержит два основных компонента, а именно: многоразовую часть 22 и заменяемую сменную/одноразовую часть в виде картриджа 24. При нормальном использовании многократно используемая часть 22 и картридж 24 соединяются друг с другом с возможностью отсоединения в сопряжении 26. Когда картридж истощается, или когда пользователь просто хочет переключиться на другую сменную часть, эта сменная часть может отсоединяться от многократно используемой части, и другая сменная часть в виде картриджа может прикрепляться к многократно используемой части на то же место. Сопряжение 26 обеспечивает механическое соединение, электрическое соединение, а также соединение воздушного канала между двумя частями и может быть реализовано традиционными средствами, например, на основе резьбового соединения, защелкивающегося механизма или байонетного соединения с соответствующим образом расположенными электрическими контактами и отверстиями для образования электрического соединения и воздушного канала между двумя частями в зависимости от ситуации. Конкретный способ, которым картридж 24 механически соединяется с многократно используемой частью 22, не имеет существенного значения, но для конкретного примера может использоваться защелкивающийся механизм, например, с частью картриджа, принимаемой соответствующим гнездовым соединителем в многократно используемой части с взаимодействующими элементами защелки (на фиг. 2 не показаны). Также следует понимать, что сопряжение 26 в некоторых вариантах выполнения может не поддерживать электрическое и/или соединение воздушного канала между соответствующими частями. Например, в некоторых случаях испаритель может располагаться в многократно используемой части, а не в картридже, или передача электрического питания от многократно используемой части в картридж может быть беспроводной (например, посредством электромагнитной индукции), в результате чего электрическое соединение между многократно используемой частью и сменной частью в виде картриджа не требуется. Кроме того, в некоторых вариантах выполнения воздушный поток через электронную сигарету может не проходить через многократно используемую часть, в связи с чем не требуется соединение воздушным каналом многократно используемой части со сменной частью.
Картридж 24 в соответствии с определенными вариантами осуществления изобретения может быть широко известной традиционной частью, в отличие от тех случаев, когда он модифицируется в соответствии с подходами, описанными в данном документе, и в соответствии с определенными вариантами осуществления изобретения. На фиг. 2 картридж 24 содержит пластмассовый корпус 62. Корпус 62 картриджа поддерживает другие компоненты сменной части и обеспечивает механическое сопряжение 26 с многократно используемой частью 22. Корпус картриджа обычно является осесимметричным относительно продольной оси, вдоль которой сменная часть соединяется с многократно используемой частью 22. В этом примере картридж имеет длину около 4 см и диаметр около 1,5 см. Однако следует понимать, что конкретная геометрия и, в более общем случае, общая форма и используемые материалы могут отличаться в разных вариантах выполнения.
Внутри корпуса 62 картриджа находится резервуар 64, который содержит жидкое исходное вещество для выработки пара. Жидкое исходное вещество может быть традиционным и представлять собой жидкость для электронных сигарет. Резервуар 64 в этом примере имеет кольцевую форму, которая в общем является осесимметричной с внешней стенкой 65, ограничивающей корпус 62 картриджа, и внутренней стенкой 63, ограничивающей воздушный канал 72, проходящий через картридж 24. Резервуар 64 закрыт с каждого конца торцевыми стенками, чтобы удержать жидкость для электронных сигарет. Резервуар 64 может формироваться в общем в соответствии с традиционными технологиями изготовления, например, он может содержать пластмассовый материал и отливаться за одно целое с корпусом 62 картриджа.
Сменная часть в виде картриджа дополнительно содержит фитиль (элемент для переноса жидкости) 66 и нагреватель (испаритель) 68. В этом примере фитиль 66 проходит поперек воздушного канала 72 картриджа, а его концы заходят в резервуар 64 через отверстия 67 во внутренней стенке резервуара 64. Как будет пояснено далее, в соответствии с определенными вариантами осуществления изобретения вокруг элемента для переноса жидкости в том месте, где он проходит через каждое отверстие в стенке резервуара, установлена манжета (не показана на фиг. 2). Фитиль 66 и нагреватель 68 располагаются в воздушном канале 72 картриджа таким образом, что область воздушного канала 72 картриджа вокруг фитиля 66 и нагревателя 68 фактически определяет область 73 испарения в картридже. Жидкость для электронных сигарет в резервуаре 64 проникает в фитиль 66 через его концы, входящие в резервуар 64, и высасывается вдоль фитиля посредством капиллярного эффекта (т.е. впитывания). Нагреватель 68 в этом примере содержит резистивный электрический провод, намотанный вокруг фитиля 66. В этом примере нагреватель 68 содержит провод из хромоникелевого сплава (Cr20Ni80), а фитиль 66 содержит жгут из стекловолокна, но это будет зависеть от конкретной конфигурации нагревателя и не существенно для настоящего изобретения. Во время использования электрическое питание подается на нагреватель 68 для испарения некоторого количества жидкости для электронных сигарет (исходного материала для пара), высасываемого в область, близкую к нагревателю 68, с помощью фитиля 66. Испаренная е-жидкость затем увлекается воздухом, вытягиваемым вдоль воздушного канала 72 картриджа из области 73 испарения к выпускному отверстию 70 мундштука для вдыхания пользователем.
Скорость, с которой е-жидкость испаряется испарителем (нагревателем 68), обычно зависит от величины (уровня) мощности электропитания, подаваемого на нагреватель 68. Таким образом, электрическое питание может подаваться на нагреватель 68, для избирательного генерирования пара из е-жидкости в картридже 24, при этом скорость генерирования пара может изменяться путем изменения величины мощности электропитания, подаваемого на нагреватель 68, например, с помощью технологий широтно-импульсной и/или частотной модуляции.
Многократно используемая часть 22, которая может быть традиционной, содержит внешний корпус 32 с отверстием, которое определяет впускное отверстие 48 для воздуха электронной сигареты, аккумуляторную батарею 46 для обеспечения рабочего электропитания для электронной сигареты, схему 38 управления для управления и контроля функционирования электронной сигареты, кнопку 34 пользовательского ввода и экран 44 отображающего устройства.
Внешний корпус 32 может быть сформирован, например, из пластмассы или из металла и в этом примере имеет круглое поперечное сечение, в общем соответствующее форме и размеру сменной части в виде картриджа 24, чтобы обеспечивать плавный переход между двумя частями в месте сопряжения 26. В этом примере длина многократно используемой части составляет приблизительно 8 см, поэтому общая длина электронной сигареты, когда сменная и многократно используемая части соединены, составляет около 12 см. Однако, как уже отмечалось, следует понимать, что общая форма и размер электронной сигареты, реализующей вариант осуществления изобретения, не имеют значения для изобретения.
Впускное отверстие 48 для воздуха соединяется с воздушным каналом 50 через многократно используемую часть 22. Воздушный канал 50 многократно используемой части, в свою очередь, соединяется с воздушным каналом 72 картриджа через сопряжение 26, когда многократно используемая часть 22 и сменная часть в виде картриджа 24 соединены. Таким образом, когда пользователь вдыхает через отверстие 70 мундштука, воздух втягивается через впускное отверстие 48, проходит через воздушный канал 50 многократно используемой части, через сопряжение 26, через область генерирования пара в области 73 генерирования пара вблизи нагревателя 68 (где испаренная е-жидкость увлекается воздушным потоком), вдоль воздушного канала 72 картриджа и выходит наружу через отверстие 70 мундштука для вдыхания пользователем.
Батарея 46 в этом примере является перезаряжаемой и может быть батареей традиционного типа, например, такого типа, который обычно используется в электронных сигаретах и других устройствах, требующих обеспечения относительно высоких токов в течение относительно коротких периодов времени. Батарея 46 может перезаряжаться через зарядный разъем в корпусе 32 многократно используемой части, например, через USB-разъем (не показан).
Кнопка 34 пользовательского ввода в этом примере является традиционной механической кнопкой, например, содержащей установленный на пружине элемент, на который пользователь может нажимать для установления электрического контакта. В этом отношении кнопка ввода может рассматриваться как вводное устройство для обнаружения пользовательского ввода, при этом конкретный способ, с помощью которого реализуется кнопка, не имеет значения. Например, в других вариантах выполнения могут использоваться другие формы механической кнопки (кнопок) или сенсорные кнопки, например, основанные на емкостных или оптических способах обнаружения.
Отображающее устройство 44 предназначено для визуального отображения пользователю различных характеристик, связанных с электронной сигаретой, например, информации о текущей настройке мощности, оставшемся заряде аккумулятора и т.д. Отображающее устройство может быть реализовано различными способами. В этом примере отображающее устройство 44 содержит обычный пиксельный ЖК-экран, который приводится в действие для отображения желаемой информации в соответствии с традиционными технологиями. В других вариантах выполнения отображающее устройство может содержать один или несколько дискретных индикаторов, например, светодиодов, выполненных с возможностью отображения желаемой информации, например, посредством определенных цветов и/или последовательностей вспышек. В более общем смысле, способ, которым обеспечивается отображающее устройство, и информация, которая отображается пользователю, использующему отображающее устройство, не имеет значения для настоящего изобретения. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения система предоставления пара может не включать в себя визуальное отображающее устройство, а включать в себя другое средство для предоставления пользователю информации, относящейся к рабочим характеристикам электронной сигареты, например, с использованием звуковой сигнализации или тактильной обратной связи, или могут совсем не включать в себя каких-либо средств для предоставления пользователю информации, касающейся эксплуатационных характеристик электронной сигареты.
Схема 38 управления соответствующим образом конфигурируется/программируется для управления функционированием электронной сигареты, чтобы обеспечивать функциональность, в соответствии с установленными способами функционирования электронных сигарет. Например, схема 38 управления может выполняться с возможностью управления подачей электропитания от батареи 46 к нагревателю 68 для генерирования пара из части е-жидкости в картридже 24 для вдыхания пользователем через выпускное отверстие 70 мундштука в ответ на активацию пользователем кнопки 34 ввода или, в других вариантах выполнения, в ответ на другие пусковые механизмы, например, в ответ на обнаружение затяжки пользователя. Общепринято, что схема 38 управления (схема процессора) логически содержит различные подсистемы/элементы схемы, связанные с различными аспектами функционирования электронной сигареты, например, обнаружение ввода пользователя, управление источником питания, управление отображающим устройством, и т.д. Следует понимать, что функциональность схемы 38 управления может обеспечиваться различными способами, например, с использованием одного или нескольких программируемых компьютеров с соответствующим программным обеспечением и/или одной или более специально сконфигурированной специализированной интегральной схемы (схем)/микросхемы (микросхем), выполненных с возможностью обеспечения желаемой функциональности.
Система для предоставления пара или электронная сигарета, представленная на фиг. 2, отличается от традиционных электронных сигарет тем, каким образом элемент для переноса жидкости – фитиль 66 соединяется с резервуаром 64, содержащим жидкость для испарения. В частности, в соответствии с определенными вариантами осуществления изобретения, элемент для переноса жидкости заходит в резервуар через отверстие в его стенке, а вокруг элемента для переноса жидкости в том месте, где он проходит через отверстие в стенке резервуара, установлена манжета. Наличие манжеты вокруг фитиля позволяет улучшить уплотнение отверстий в стенке резервуара, через которые проходит фитиль. В частности, манжета может придавать фитилю жесткость, в результате чего отверстие в стенке резервуара может выполняться с возможностью прижатия к манжете, способствуя образованию уплотнения с уменьшенным риском чрезмерного сжатия самого фитиля, например, в электронной сигарете, в которой размер отверстия находится на нижней границе допуска. Вследствие этого номинальный размер отверстия может быть меньше, чем он мог бы быть для простого фитиля, имеющего такой же размер, как и манжета. Кроме того, поскольку манжета может содержать один элемент, размер сквозного отверстия, через которое проходит фитиль, не зависит от того, как несколько отдельных частей сочетаются друг с другом, и поэтому может формироваться более надежно, для того, чтобы соответствовать диаметру фитиля (т.е. таким образом, что фитиль образует плотную посадку внутри сквозного отверстия манжеты). В некоторых случаях манжета может представлять собой элемент, который крепится к фитилю во время сборки деталей, а в других случаях манжета может фактически формироваться за одно целое с фитилем, например, посредством литья под давлением, т.е. манжета может быть отдельным отлитым элементом или может отливаться совместно с фитилем.
На фиг. 3 показан один из вариантов выполнения внутренней стенки 63 электронной сигареты 20 по фиг. 2. В этом примере стенка представляет собой цельный участок трубки с отверстиями 67 в соответствующих местах. В этом примере отверстия 67 могут изготавливаться путем сверления трубки, содержащей внутреннюю стенку 63, или с помощью других средств. Трубка может выполняться, например, из пластмассы, резины, силикона, стекла или металла. Во время сборки сборочный узел фитиля и манжеты может вкручиваться через отверстия. Как вариант, на внутренней стенке 63 с одной ее стороны может быть выполнена щелевая прорезь, проходящая от одного отверстия до другого. Эта прорезь открыта во время сборки, позволяя переместить со скольжением узел из фитиля с манжетой на место. Когда указанный узел находится на месте, прорезь закрывается, например, липкой лентой.
На фиг. 4А и 4В представлен другой вариант выполнения внутренней стенки 63 электронной сигареты 20 по фиг. 2. В этом случае внутренняя стенка содержит два компонента, а именно: верхний компонент 63А и нижний компонент 63В. На фиг. 4А схематично показаны верхний и нижний компоненты, когда они разделены перед сборкой, а на фиг. 4В – верхний и нижний компоненты, когда они соединены для использования в электронной сигарете 20. Верхний и нижний компоненты 63А, 63В имеют форму трубки, при этом размеры нижнего компонента выбраны так, что обеспечивается его посадка с натягом внутрь верхнего компонента, в результате чего эти компоненты могут собираться, как показано на фиг. 4В. Как показано на фигурах, каждый компонент имеет пару щелевых отверстий 69, которые взаимодействуют с соответствующими щелевыми отверстиями на другом компоненте, образуя в собранном состоянии отверстия 67, как показано на фиг. 4В. Компоненты 63А и 63В внутренней стенки могут выполняться, например, из пластмассы, резины, силикона, стекла или металла. Во время сборки узел из фитиля с манжетой может просто располагаться на концах щелевых отверстий в одном компоненте перед соединением с другим компонентом.
На фиг. 5 представлен еще один вариант выполнения внутренней стенки 63 электронной сигареты 20 по фиг. 2. Пример, представленный на фиг. 5, основан на тех же базовых принципах, что и пример, представленный на фиг. 4А и 4В, но отличается в отношении общей формы компонентов. Например, компоновка по фиг. 5 может лучше подходить для относительно плоской электронной сигареты, чем для обычной трубчатой электронной сигареты. В примере по фиг. 5 внутренняя стенка 63 также содержит два компонента, а именно; верхний компонент 63А и нижний компонент 63В. На фиг. 5 верхний и нижний компоненты показаны в состоянии, когда они разделены перед сборкой. Верхний компонент 63А имеет жесткую конструкцию, например, изготовленную из пластмассы, а нижний компонент 63В имеет упругую конструкцию, например, изготовленную из силикона. Как и в примере по фиг. 4А и 4В, каждый компонент по фиг. 5 имеет пару щелевых отверстий 69, которые взаимодействуют с соответствующими щелевыми отверстиями в другом компоненте, чтобы образовывать отверстия при сборке. Фитиль 66 установлен в нижнем компоненте 63B. Во время сборки узел из фитиля и манжеты может просто располагаться в нижней части пазов в одном компоненте, например, как показано на фиг. 5, перед соединением с другим компонентом.
Следует понимать, что конкретное выполнение внутренней стенки 63 и способ образования в ней отверстий 67 не имеют первостепенного значения для настоящего изобретения. Отверстия, через которые фитиль входит в резервуар, в разных вариантах выполнения могут выполняться по-разному. Кроме того, хотя в описанных примерах предполагается, что оба конца фитиля входят в резервуар, следует понимать, что те же принципы могут применяться в отношении фитиля, только один конец которого входит в резервуар, или даже фитиля, имеющего несколько плеч (например, в форме креста) с более чем двумя концами, входящими в резервуар для жидкости.
Далее будет описан ряд вариантов образования манжеты вокруг фитиля (элемента для переноса жидкости) в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения со ссылками на фиг. 6-9, на которых различные функционально соответствующие элементы в различных вариантах осуществления изобретения обозначены одними и теми же ссылочными позициями. Любой из этих вариантов может быть реализован в электронной сигарете 20 по фиг. 2, а фактически, в любой другой форме электронной сигареты, в которой элемент для переноса жидкости входит в резервуар для жидкости через его стенку.
На фиг. 6 схематически в продольном сечении показана часть электронной сигареты/системы 20 для предоставления пара в области 73 генерирования пара, т.е. той области, где пар генерируется во время использования, в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения. Часть электронной сигареты 20, представленная на фиг. 6, соответствует той части, которая обозначена пунктирной рамкой, обозначенной буквой А на фиг. 2. Таким образом, и, как показано на фиг. 6, эта часть электронной сигареты 20 содержит части внешней стенки 65, внутренней стенки 63 и резервуара 64 для жидкости, а также фитиль 66 и испаритель (нагревательную катушку) 68. Эта часть электронной сигареты включает в себя часть внутренней стенки 63 с отверстием 67, через которые проходит фитиль 66, в результате чего концы фитиля входят в резервуар 64.
Как отмечалось выше, вокруг фитиля 66 в том месте, где он проходит через каждое из отверстий 67 в стенке 63 резервуара 64 установлена манжета. В примере по фиг. 6 каждая из соответствующих манжет содержит трубчатый элемент 100, установленный вокруг фитиля 66. Схематическое изображение в перспективе одной из манжет показано на фиг. 6 в ее правой верхней области. В этом примере стенка каждой манжеты 100 круглого поперечного сечения имеет внутренний диаметр, который немного, примерно на 10%, меньше номинального наружного диаметра фитиля 66. Таким образом, когда каждая манжета 100 скользит по фитилю во время изготовления, фитиль слегка сжимается, например, в месте расположения манжет, в результате чего его площадь поперечного сечения уменьшается, возможно, на 15-25 % или около того. Степень сжатия может быть различной в разных вариантах реализации. Например, в некоторых случаях может отсутствовать сжатие, так что внутренний диаметр манжеты 100 приблизительно соответствует номинальному диаметру фитиля, а в других случаях сжатие может превышать 25 %. Степень сжатия может выбираться для достижения соответствующего компромисса между желаемой степенью уплотнения между внешней поверхностью фитиля и внутренней стенкой манжеты и чрезмерным ограничением потока жидкости по длине фитиля. Соответствующая степень сжатия может определяться, например, путем испытаний. Поскольку в соответствии с примером выполнения, представленным на фиг. 6, манжета выполнена в виде единого компонента, размер отверстия, через которое проходит фитиль, можно более надежно контролировать по сравнению с традиционными электронными сигаретами, в которых размер отверстия, через которое проходит фитиль, может зависеть от соответствия между несколькими компонентами.
В конкретном варианте реализации представленный на фиг. 6 фитиль имеет номинальный диаметр 2 мм, а каждая манжета 100 имеет внутренний диаметр около 1,8 мм, внешний диаметр около 2,5 мм (т.е., толщина стенки составляет около 0,7 мм) и длину около 2 мм, в то время как толщина стенки 63 вблизи отверстия 67, через которое фитиль входит в резервуар, составляет около 1,8 мм. Однако, следует понимать, что конкретные размеры могут варьироваться для разных вариантов выполнения. Например, в электронной сигарете относительно высокой мощности, которая способна генерировать относительно большое количество пара, будет использоваться более крупный фитиль и, следовательно, для поддержания достаточной подачи жидкости к испарителю должны использоваться более крупные манжеты. И наоборот, в относительно маломощной электронной сигарете, которая генерирует относительно небольшое количество пара, более подходящим может быть фитиль меньшего размера и, следовательно, меньшие по размеру манжеты. Для примера, представленного на фиг. 6, предполагается, что соответствующие манжеты формируются из относительно жесткой пластмассы, например, из полипропилена, но в других случаях манжеты могут формироваться из другого материала, например, из такого жесткого материала, как металл или стекло, или упругого (сжимаемого) материала, такого как резина или силикон.
Отверстия 67 во внутренней стенке 63, представленные на фиг. 6, могут быть образованы любым из способов, представленных на фиг. 3-5, или в соответствии с любыми известными технологиями для обеспечения соответствующей конструктивной части в других вариантах выполнения электронных сигарет. Форма отверстий 67 соответствует внешнему профилю соответствующих манжет 100 (т.е. в данном примере – круглую), а их размер может быть немного меньше наружного размера манжет, например, примерно на 10 % или около того, в результате чего внутренняя поверхность, ограничивающая отверстия 67, при сборке прижимается к внешней поверхности манжеты, образуя надежное уплотнение между ними. Важно отметить, что поскольку фитиль 66 в некоторой степени защищен от сжатия манжетой 100, может обеспечиваться относительно плотная посадка между внутренней стенкой и манжетой, способствуя образованию надежного уплотнения с уменьшенным риском чрезмерного сжатия фитиля по сравнению с традиционными подходами без использования манжет. В случаях, когда отверстия 67 имеют меньший размер по отношению к манжетам 100, манжете или стенке вокруг отверстий 67 может быть придана некоторая степень упругости, чтобы компенсировать несоответствие по размеру и фактически обеспечить приложение силы, способствующей формированию уплотнения между этими компонентами.
Манжеты могут быть сформированы с использованием традиционных технологий изготовления, имеющих отношение к материалу, из которого они изготавливаются, в любом заданном варианте выполнения, например, для примера по фиг. 6, с использованием технологий литья пластмассы. Трубчатая манжета типа, соответствующего показанному на фиг. 6, может выполняться из гибкого материала, который оборачивается вокруг фитиля во время сборки, например, из целлофана.
Помимо модификаций, связанных с использованием манжет 100, в остальном электронная сигарета 20 может быть традиционной как с точки зрения ее конструкции, так и функциональности.
На фиг. 7 схематически в продольном сечении показана часть электронной сигареты/системы 20 для предоставления пара в области 73 генерирования пара, т.е. той области, где пар генерируется во время использования, в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. Различные аспекты примера по фиг. 7 аналогичны соответствующим аспектам примера по фиг. 6, и они не будут снова подробно описываться в интересах краткости изложения. Однако если примере по фиг. 6 каждая манжета представляет собой трубку 100, установленную вокруг элемента 66 для переноса жидкости, то примере по фиг. 7 каждая манжета представляет собой катушку 200, намотанную вокруг элемента для переноса жидкости. Эта катушка может быть сформирована, например, из металлической проволоки, в частности, из того же материала, который используется для нагревательной катушки 68, например, из хромоникелевого или другого сплав. Катушки 200 манжет обернуты вокруг фитиля так, чтобы их геометрия была подобна той, что обсуждалась выше со ссылкой на фиг. 6, и фактически они могут функционировать так же, как манжеты 100 на фиг. 6.
На фиг. 8 схематически в продольном сечении показана часть электронной сигареты/системы 20 для предоставления пара в области 73 генерирования пара, т.е. той области, где пар генерируется во время использования, в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения. Различные аспекты примера по фиг. 8 аналогичны соответствующим аспектам примеров по фиг. 6 и 7 и также не будут подробно описываться в интересах краткости изложения. Однако если в примере по фиг. 7 каждая манжета содержит отдельную катушку 200, намотанную вокруг элемента 66 для переноса жидкости, то в примере по фиг. 8 образующие манжеты катушки 300 образованы единым проводом с нагревательной катушкой 68. В примере по фиг. 8 электрические выводы 68А и 68В для обеспечения электрического соединения с катушкой, намотанной вокруг фитиля, схематично показаны как проходящие через резервуар 64, и в этом случае они могут выходить из резервуара через соответствующим образом изолированное отверстие (не показано). Однако в другом примере эти выводы могут возвращаться обратно через соответствующие отверстия 67 и отводиться от фитиля в воздушном канале 72 традиционным способом. Известно, что выводы, подсоединяющие нагревательную катушку в электронной сигарете, имеют меньшее электрическое сопротивление на единицу длины, чем сама катушка нагревателя, чтобы уменьшать количество тепла, выделяющегося в выводах. Это может быть достигнуто, например, посредством того, что электрические выводы и катушка выполняются из разных металлов (или из одного и того же металла с разными поперечными сечениями), которые соединяются между собой (например, пайкой). В примере по фиг. 8, аналогичным образом может быть уместно, чтобы катушки 300 манжет содержали материал, имеющий более низкое сопротивление на единицу длины, чем нагревательная катушка 68, чтобы избежать избыточного нагрева катушек 300 манжет во время использования, т.е. катушки 300 манжет по существу могут выполняться как часть выводящих проводов для нагревательной катушки 68, а не как продолжение нагревательной катушки. При другом подходе для уменьшения количества тепла, выделяемого катушками манжет, для образования катушек манжет и нагревательной катушки может использоваться единая резистивная катушка, но выводы электрического соединения с батарей могут просто выполняться только с центральным участком катушки, так что электрический ток (и, следовательно, электрический нагрев) ограничен только этим участком. Катушки 300 манжет обернуты вокруг фитиля так, чтобы их геометрия была подобна той, что обсуждалась выше со ссылкой на фиг. 6, и фактически они могут функционировать так же, как манжеты 100 на фиг. 6.
На фиг. 9 схематически в продольном сечении показана часть электронной сигареты/системы 20 для предоставления пара в области 73 генерирования пара, т.е. той области, где пар генерируется во время использования, в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения. Различные аспекты примера по фиг. 9 аналогичны соответствующим аспектам примера по фиг. 6, и они не будут снова подробно описываться в интересах краткости изложения. Однако если примере по фиг. 6 каждая манжета содержит прямую трубку 100, установленную вокруг элемента 66 для переноса жидкости, то в примере на фиг. 9 каждая манжета 400 содержит как трубчатую часть 402, установленную вокруг элемента для переноса жидкости, так и фланец 404, на каждом конце трубчатой секции 402, выполненный с возможностью уплотнения соединения с поверхностями стенки резервуара вокруг отверстия с любой стороны этой стенки. На фиг. 9 показаны в продольном сечении установленные на фитиле манжеты 400, а также в перспективе показана отдельная манжета 400 (в нижней области фиг. 9). Хотя в этом примере каждая манжета 400 содержит фланец 404 на каждом из концов, в некоторых примерах фланец может иметься только на одном конце, например, на конце манжеты, который находится в резервуаре для жидкости.
В этом примере каждая манжета 400 является осесимметричной и изготавливается из упругого материала, такого как резина или силикон. Трубчатая часть 402 имеет круглое поперечное сечение и имеет стенку, внутренний диаметр который немного меньше, например, примерно на 10%, номинального наружного диаметра фитиля 66. Таким образом, когда каждая манжета 400 установлена на фитиле, фитиль оказывается слегка сжатым в месте расположения манжеты, в результате чего площадь поперечного сечения фитиля уменьшается, например, на 15-25 % или около того. Что касается других вариантов осуществления изобретения, показанных на фиг. 6-8, степень сжатия может быть различной в разных вариантах выполнения. Например, в некоторых случаях может не быть сжатия, так что внутренний диаметр манжеты 400 приблизительно соответствует номинальному диаметру фитиля, в других случаях может быть сжатие более, чем на 25 %. Степень сжатия может выбираться для достижения соответствующего компромисса между желаемой степенью уплотнения между внешней поверхностью фитиля и внутренней стенкой манжеты и чрезмерным ограничением потока жидкости по длине фитиля. Соответствующая степень сжатия может определяться, например, путем испытаний.
В конкретном варианте реализации представленный на фиг. 9 фитиль имеет номинальный диаметр 2 мм, каждая манжета 400 имеет сквозной проход для фитиля диаметром приблизительно 1,8 мм, а трубчатая секция 402 имеет наружный диаметр приблизительно 2,8 мм (т.е., толщина стенки трубчатой секции составляет приблизительно 1 мм). Когда каждая манжета 400 находится в своем исходном состоянии (т.е. после изготовления и перед сборкой), зазор между фланцами 404 составляет приблизительно 0,95 мм, тогда как толщина стенки 63 резервуара вокруг отверстия 67 немного больше, в этом примере – приблизительно 1 мм. Это означает, что, когда каждая манжета 400 установлена в свое соответствующее отверстие, фланцы оказываются деформированными, отходя от своего начального исходного состояния, чтобы соответствовать толщине стенки резервуара, что для упругого материала приводит к тому, что они смещаются относительно поверхности стенки резервуара вокруг отверстия, таким образом помогая формировать уплотнение. В этом примере предполагается, что фланцы имеют наружный диаметр около 4 мм и толщину около 1 мм. Однако, как уже отмечалось выше для других примеров, следует понимать, что конкретные размеры могут варьироваться для разных вариантов реализации.
Что касается примеров, представленных на фиг. 6-8, отверстия 67 во внутренней стенке 63, представленные на фиг. 9, могут выполняться в соответствии с любым из показательных подходов, представленных на фиг. 3-5, или, в действительности, в соответствии с любыми известными подходами для обеспечения этой конструкционной части электронной сигареты. В случаях, когда поверхность стенки вокруг отверстия в основном не является плоской (например, из-за прорезей, которые формируют отверстие, как в примере на фиг. 4В), внутренние поверхности соответствующих фланцев (т.е. поверхности, которые составляют стенки резервуара) могут быть соответствующим образом профилированы.
Отверстия 67 на фиг. 9 могут снова иметь форму, совпадающую по внешнему профилю с трубчатыми секциями 402 соответствующих манжет 400 (т.е., в этом примере круглую), и их размер снова может быть немного меньше наружного размера трубчатых секций манжет, например, приблизительно на 10 % или около того, в результате чего существует смещающая сила, прижимающая друг к другу внутреннюю поверхность, определяющую отверстия 67, и наружную поверхность манжет, когда производится сборка электронной сигареты, для того, чтобы способствовать формированию надежного уплотнения между ними. Манжеты могут формироваться с использованием традиционных технологий изготовления с учетом материала, из которого они изготавливаются, в любом заданном варианте реализации, например, с использованием технологий литья из силикона или резины для этого примера.
Манжеты 400 могут содержать отдельные элементы, которые навинчиваются на фитиль во время сборки, но в некоторых случаях может быть предпочтительным, чтобы манжеты формировались как единое целое с фитилем, например, с использованием технологий литья, при которых манжеты изготавливаются обычным компрессионным литьем с фитилем, установленным на месте в литейной форме.
Хотя вышеописанные варианты осуществления изобретения были в некоторых отношениях сфокусированы на некоторых конкретных показательных системах для доставки пара, следует принимать во внимание, что те же принципы могут применяться к системам для доставки пара с использованием других технологий. Т.е., конкретный способ, с помощью которого функционируют различные аспекты системы для доставки пара, не имеет прямого отношения к принципам, лежащим в основе описанных в данном документе примеров.
Например, в то время как вышеописанные варианты осуществления изобретения были в основном сфокусированы на системах для доставки аэрозоля, включающих в себя испаритель, содержащий резистивную нагревательную катушку, в других примерах испаритель может содержать нагреватели других форм, например, плоский нагреватель, контактирующий с элементом для переноса жидкости. Кроме того, в других вариантах реализации испаритель на основе нагревателя может нагреваться индуктивно. В других примерах принципы, описанные выше, могут применяться к устройствам, которые не используют нагрев для генерирования пара, а используют другие технологии испарения, например, пьезоэлектрическое возбуждение.
Кроме того, как уже отмечалось выше, в то время как вышеописанные варианты осуществления изобретения были сфокусированы на подходах, в которых система для доставки аэрозоля содержит устройство, состоящее из двух частей, те же принципы могут применяться в отношении других форм системы для доставки аэрозоля, которые не используют сменные картриджи, например, устройства с возможностью дозаправки, или одноразовые устройства.
Таким образом, была описана система для доставки пара, включающая в себя: резервуар, содержащий жидкость для испарения; испаритель; элемент для переноса жидкости, выполненный с возможностью перемещения жидкости из резервуара к испарителю с целью испарения, для того, чтобы генерировать пар для вдыхания пользователем, при этом элемент для переноса жидкости проходит в резервуар через отверстие в стенке резервуара; и манжету, установленную вокруг элемента для переноса жидкости в том месте, где он проходит через отверстие в стенке резервуара.
Система для доставки пара, например, может изготавливаться/собираться посредством: обеспечения элемента для переноса жидкости; установки манжеты вокруг элемента для переноса жидкости; обеспечения резервуара для хранения жидкости с целью испарения; и размещения элемента для переноса жидкости таким образом, чтобы он проходил в резервуар через отверстие в стенке резервуара, в результате чего манжета устанавливается на элементе для переноса жидкости в том месте, где элемент для переноса жидкости проходит через отверстие в стенке резервуара.
Чтобы решить различные проблемы и усовершенствовать технику существующего уровня, это раскрытие изобретения показывает в качестве иллюстрации различные варианты осуществления изобретения, в которых может практически применяться заявленное изобретение(я). Преимущества и признаки раскрываемого изобретения представляют только показательный пример вариантов осуществления и не являются исчерпывающими и/или исключительными. Они представляются только для того, чтобы способствовать пониманию и разъяснению заявленного изобретения(й). Следует принимать во внимание, что преимущества, варианты осуществления, примеры, функции, признаки, конструкции и/или другие аспекты раскрытия изобретения не должны рассматриваться как ограничения раскрытия изобретения, как определяется формулой изобретения, или ограничения эквивалентов формулы изобретения, а также то, что могут использоваться другие варианты осуществления, и могут выполняться модификации без отклонения от объема охраны формулы изобретения. Различные варианты осуществления изобретения могут подходящим образом содержать, состоять или состоять по существу из различных сочетаний раскрытых элементов, компонентов, признаков, частей, этапов, средств и т. д., отличных от тех, которые конкретно описаны в этом документе, и, таким образом, следует принимать во внимание, что признаки зависимых пунктов формулы изобретения могут объединяться с признаками независимых пунктов формулы изобретения в сочетаниях, отличных от тех, которые явно указаны в формуле изобретения. Раскрытие может включать в себя другие изобретения, которые не заявлены в настоящее время, но могут быть заявлены в будущем.