ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПАРА
ELECTRONIC DEVICE FOR STEAM GENERATION

Область техники
Изобретение относится к электронным устройствам для получения пара.
Уровень техники
Электронные устройства для получения пара обычно имеют размер сигареты, а их действие основано на вдыхании пользователем никотиновых паров из хранилища с жидкостью, при приложении силы всасывания к мундштуку. В некоторых электронных устройствах для получения пара имеется датчик воздушного потока, активизирующийся, когда пользователь прикладывает всасывающую силу, и заставляющий катушку нагревателя нагреваться и испарять жидкость. К электронным устройствам для получения пара относятся электронные сигареты.
Сущность изобретения
В настоящем изобретении предложено электронное устройство для получения пара (парогенератор), включающее элемент - источник энергии (далее - аккумулятор), испаритель и хранилище жидкости, при этом испаритель включает нагревательный элемент и держатель нагревательного элемента, а хранилище жидкости содержит пористый материал. Держатель нагревательного элемента может образовывать часть хранилища жидкости, либо может быть этим хранилищем. Кроме того, нагревательный элемент может закрепляться держателем нагревательного элемента снаружи либо изнутри.
Между нагревательным элементом и держателем нагревательного элемента могут находиться один или более просветов (зазоров).
В настоящем изобретении также предложен испаритель для использования в электронном устройстве для получения пара, включающий нагревательный элемент и пористый держатель нагревательного элемента, представляющий собой хранилище жидкости.
В варианте выполнения используется мундштук, включающий нагревательный элемент и пористый держатель нагревательного элемента, представляющий собой хранилище жидкости.
В другом варианте выполнения предложено электронное устройство для получения пара, включающее нагревательный элемент для испарения жидкости, воздуховыпускное отверстие для отвода испаренной жидкости от нагревательного элемента и пористый держатель нагревательного элемента, представляющий собой хранилище жидкости. Электронное устройство для получения пара включает аккумулятор для питания нагревательного элемента.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания изобретения и иллюстрации того, каким образом могут быть осуществлены частные варианты выполнения, приведены ссылки на приложенные чертежи, на которых:
на фиг. 1 представлен перспективный вид сбоку электронной сигареты;
на фиг. 2 схематически представлен вид сечения электронной сигареты с перпендикулярной катушкой;
на фиг. 3 представлен перспективный вид сбоку пористого держателя нагревательного элемента;
на фиг. 4 представлен перспективный вид сбоку пористого держателя нагревательного элемента и катушки;
на фиг. 5 представлен вид с торца пористого нагревательного элемента и катушки;
на фиг. 6 схематически представлен вид сечения электронной сигареты с параллельной катушкой;
на фиг. 7 представлен перспективный вид сбоку внешнего пористого держателя нагревательного элемента;
на фиг. 8 представлен перспективный вид сбоку внешнего пористого держателя нагревательного элемента и катушки;
на фиг. 9 представлен вид с торца внешнего пористого держателя нагревательного элемента и катушки;
на фиг. 10 представлен вид с торца пористого держателя нагревательного элемента с желобами, и катушки;
на фиг. 11 представлен вид с торца пористого держателя нагревательного элемента, имеющего восьмиугольное поперечное сечение, и катушки;
на фиг. 12 представлен вид с торца пористого держателя нагревательного элемента с поперечным сечением в виде 4-угольного креста, и катушки;
на фиг. 13 представлен вид с торца внешнего пористого держателя нагревательного элемента и катушки;
на фиг. 14 представлен вид с торца внешнего пористого держателя нагревательного элемента и катушки; и
на фиг. 15 представлен вид с торца внешнего пористого держателя нагревательного элемента, состоящего из двух частей, и катушки.
Подробное описание осуществления изобретения
В варианте выполнения предложено электронное устройство для получения пара, включающее аккумулятор, испаритель и хранилище с жидкостью, при этом испаритель включает нагревательный элемент и держатель нагревательного элемента, а хранилище с жидкостью содержит пористый материал. Электронным устройством для получения пара может быть электронная сигарета. Благодаря использованию хранилища с жидкостью, содержащего пористый материал, жидкость может удерживаться более эффективно, а освобождение жидкости и ее хранение делается более управляемым за счет капиллярного эффекта пористого материала.
Хранилище с жидкостью может содержать твердый пористый материал или жесткий пористый материал. Например, хранилище с жидкостью может содержать пористый керамический материал. Преимущество использования твердого пористого материала состоит в том, что он не подвержен деформации и его заданные свойства могут сохраняться. Форма может быть задана на этапе изготовления, и эта конкретная форма может сохраняться в устройстве, придавая постоянство свойств устройству в процессе его эксплуатации.
Хранилище с жидкостью может не содержать внешней емкости хранилища с жидкостью. Использование твердого пористого материала устраняет необходимость во внешней емкости хранилища с жидкостью, предоставляя более эффективные средства хранения.
Пористый материал может быть оптимизирован для задачи удержания жидкости и капиллярного переноса и (или) для удержания и капиллярного переноса жидкого глицерина. Кроме того, поры пористого материала могут быть в основном одинакового размера. Поры пористого материала могут быть равномерно распределены по материалу. Более того, пористый материал может быть выполнен так, что большая часть его объема содержит открытые поры для хранения жидкости. Хранилище с жидкостью может быть закупорено по меньшей мере части наружной поверхности для блокирования пористости в этой области.
Пористый материал может иметь более мелкие поры в области вблизи нагревательного элемента, и более крупные поры вдали от нагревательного элемента. Пористый материал может иметь градиент размера пор, в интервале от более мелких пор вблизи нагревательного элемента, до более крупных пор вдали от нагревательного элемента.
Хранилище с жидкостью может быть выполнено с возможностью капиллярного переноса жидкости на нагревательный элемент. Конфигурацией пор определяется капиллярный эффект среды хранилища, что позволяет создать более эффективное средство переноса жидкости на нагревательный элемент.
Держатель нагревательного элемента может формировать часть хранилища с жидкостью, представлять собой отдельное дополнительное хранилище с жидкостью, либо хранилище с жидкостью в целом. При отсутствии необходимости в отдельном держателе сокращается число компонентов, в результате чего устройство получается более простым и дешевым, и для увеличения вместимости может использоваться хранилище с жидкостью большего размера.
Нагревательный элемент может быть закреплен снаружи посредством держателя нагревательного элемента. В альтернативном варианте, или дополнительно, нагревательный элемент может быть закреплен держателем нагревательного элемента изнутри.
Между нагревательным элементом и держателем нагревательного элемента могут быть образованы один или более просветов. Наличие просвета между нагревательным элементом и держателем нагревательного элемента позволяет собирать и удерживать жидкость в области просвета для ее испарения. Просвет также может капиллярно переносить жидкость на нагревательный элемент. Кроме того, благодаря наличию просвета между нагревательным элементом и держателем, появляется возможность увеличения площади открытой поверхности нагревательного элемента, а значит и площади поверхности для нагревания и испарения.
Нагревательным элементом может быть нагревательная катушка (обмотка), например проволочная катушка. Нагревательная катушка может быть намотана так, чтобы удерживаться по ее длине держателем нагревательного элемента. Кроме того, витки нагревательной катушки могут удерживаться держателем нагревательного элемента. Например, витки нагревательной катушки могут соприкасаться с держателем нагревательного элемента. Между нагревательной катушкой и держателем нагревательного элемента могут быть образованы один или более просветов. Благодаря наличию просвета между витком катушки и держателем, жидкость может капиллярно переноситься в просвет и удерживаться в просвете для испарения. В частности, жидкость может быть капиллярно перенесена промежутками между витками катушки и в просвет между витком катушки и держателем.
Испаритель также может включать испарительную полость, которая в процессе работы является полостью с пониженным давлением. По меньшей мере часть нагревательного элемента может располагаться внутри испарительной полости. Благодаря тому, что нагревательный элемент располагается в испарительной полости, которая, в свою очередь, является полостью с пониженным давлением, когда пользователь делает затяжку электронной сигаретой, испаряющаяся жидкость непосредственно вдыхается пользователем.
Электронное устройство для получения пара может включать мундштучную секцию, а испаритель может формировать часть мундштучной секции. Кроме того, хранилище с жидкостью может образовывать часть мундштучной секции. Например, хранилище с жидкостью может в основном занимать всю мундштучную секцию.
На фиг. 1 представлен вариант выполнения электронного устройства 1 для получения пара в виде электронной сигареты 1, включающего мундштук 2 и корпус 3. Электронная сигарета 1 имеет форму обычной цилиндрической сигареты. Мундштук 2 имеет воздуховыпускное отверстие 4, а электронная сигарета 1 приводится в действие, когда пользователь помещает мундштук 2 электронной сигареты 1 в рот и делает затяжку, втягивая воздух через воздуховыпускное отверстие 4. Как мундштук 2, так и корпус 3 имеют цилиндрическую форму и выполнены с возможностью коаксиального соединения друг с другом, а получившееся в результате изделие имеет форму обычной сигареты.
На фиг. 2 представлен пример выполнения электронной сигареты 1, показанной на фиг. 1. Корпус 3 содержит две разъединяемые части, включающие узел 5 батареи и испаритель 6, а мундштук 2 включает хранилище 7 с жидкостью. Электронная сигарета 1 показана в собранном виде, с разъединяемыми частями 2, 5, 6, соединенными в следующем порядке: мундштук 2, испаритель 6, узел 5 батареи. Жидкость просачивается из хранилища 7 с жидкостью в испаритель 6. Узел 5 батареи снабжает электрической энергией испаритель 6 по соединенным электрическим контактам узла 5 батареи и испарителя 6. Испаритель 6 испаряет просочившуюся жидкость, а пары выходят из воздуховыпускного отверстия 4. Жидкостью может быть, например, раствор никотина.
Узел 5 батареи включает корпус 8 узла батареи, аккумулятор 9, электрические контакты 10 и схему 11 управления.
Корпус 8 узла батареи представляет собой полый цилиндр, открытый с первого конца 12. Например, корпус 8 узла батареи может быть пластмассовым. Электрические контакты 10 расположены на первом конце 12 корпуса 8, а аккумулятор 9 и схема 11 управления расположены внутри полости корпуса 8. Аккумулятором 9 может быть, например, литиевый элемент.
Схема 11 управления включает датчик 13 воздушного давления и контроллер 14, и питается от аккумулятора 9. Контроллер 14 выполнен с возможностью соединения с датчиком 13 воздушного давления и управления подачей электрической энергии от аккумулятора 9 к испарителю 6.
Испаритель 6 включает корпус 15 испарителя, электрические контакты 16, нагревательный элемент 17, фитильный элемент 18, испарительную полость 19 и держатель 20 нагревательного элемента.
Корпус 15 испарителя содержит полый цилиндр, открытый с обоих концов и имеющий воздуховпускное отверстие 21. Например, корпус 15 испарителя может быть выполнен из алюминиевого сплава. Воздуховпускное отверстие 21 представляет собой отверстие в корпусе 15 испарителя на первом конце 22 корпуса 15 испарителя. Электрические контакты 16 расположены на первом конце 22 корпуса 15 испарителя.
Первый конец 22 корпуса 15 испарителя разъемно соединен с первым концом 12 корпуса 8 узла батареи так, что электрические контакты 16 испарителя электрически присоединены к электрическим контактам 10 узла батареи. Например, устройство 1 может быть выполнено с возможностью соединения корпуса 15 испарителя с корпусом 8 узла батареи посредством резьбового соединения.
Нагревательный элемент 17 сформирован одним проводом и включает нагревательную катушку 23 и два вывода 24, как это показано на фиг. 4 и 5. Например, нагревательный элемент может быть сформирован из нихрома. Катушка 23 включает секцию провода, сформированного спиралью вокруг оси А. На концах катушки 23 провод отклоняется от спиральной формы, образуя выводы 24. Выводы 24 соединены с электрическими контактами 16 и, тем самым, обеспечивают передачу электрической энергии от аккумулятора 9 к катушке 23.
Диаметр провода катушки 23 составляет примерно 0,12 мм. Длина катушки 23 составляет примерно 25 мм, ее внутренний диаметр составляет примерно 1 мм, а шаг спирали - примерно 420 мкм. Таким образом, промежуток между соседними витками катушки составляет примерно 300 мкм.
Нагревательный элемент 17 расположен со стороны второго конца 25 корпуса 15 испарителя и ориентирован так, что ось А катушки 23 перпендикулярна оси В цилиндра корпуса 15 испарителя. При этом катушка 23 нагревательного элемента 17 перпендикулярна продольной оси С электронной сигареты 1.
Фитильный элемент 18 проходит от корпуса 15 испарителя и соприкасается с хранилищем 7 с жидкостью мундштука 2. Фитильный элемент 18 выполнен с возможностью капиллярно переносить жидкость в направлении W от хранилища 7 с жидкостью мундштука 2 к нагревательному элементу 17. Более конкретно, фитиль 18 представляет собой дугу из пористого материала, отходящую от первого конца катушки 23, выходящую из второго конца 25 корпуса 15 испарителя и проходящую обратно ко второму концу катушки. Например, пористым материалом может быть губчатый никель, в котором пористость губки обеспечивает возникновение упомянутого капиллярного эффекта.
Испарительная полость 19 включает область внутри полого корпуса 15 испарителя, в которой испаряется жидкость. Внутри испарительной полости 19 располагаются нагревательный элемент 17, держатель 20 нагревательного элемента и части 26 фитильного элемента 18.
Держатель 20 нагревательного элемента выполнен с возможностью удерживания нагревательного элемента 17 и улучшения испарения жидкости нагревательным элементом 17. Держатель 20 нагревательного элемента, представляющий собой внутренний держатель, показан на фиг. 3, 4 и 5. Держатель 20 представляет собой жесткий цилиндр из пористого керамического материала. Например, как показано, пористый керамический материал имеет поры 20а, распределенные по всему материалу. Держатель 20 располагается коаксиально внутри спирали катушки 23 нагревательного элемента и имеет длину несколько больше, чем у катушки 23, поэтому концы держателя 20 выступают из концов катушки 23. Диаметр цилиндрического держателя 20 близок внутреннему диаметру спирали. В результате, провод катушки 23 по существу соприкасается с держателем 20 и удерживается им, что способствует сохранению формы катушки 23. При этом катушка 23 нагревательного элемента намотана или обернута вокруг держателя 20 нагревательного элемента. Твердость обеспечивает прочность и надежность конструкции, удерживающей катушку 23. Держатель 20 и катушка 23 нагревательного элемента 17 в совокупности образуют нагревательный стержень 27, как показано на фиг. 4 и 5. Нагревательный стержень более подробно описан ниже со ссылкой на фиг. 4 и 5.
Поверхность 28 держателя 20 образует путь для капиллярного просачивания вдоль нее и по ней жидкости от фитильного элемента 18, улучшая подачу жидкости в окрестности нагревательного элемента 17 для испарения. Поверхность 28 держателя 20 также образует поверхность, на которой просочившаяся жидкость подвергается воздействию тепла от нагревательного элемента 17. Пористость держателя обеспечивает удерживание жидкости в держателе 20 нагревательного элемента. Таким образом, держатель также выполняет роль хранилища с жидкостью.
Мундштук 2 имеет корпус 29 мундштука. Корпус 29 мундштука представляет собой полый цилиндр, открытый на первом конце 30, с воздуховыпускным отверстием 4 в виде отверстия во втором конце 31 корпуса. Корпус мундштука может быть, например, выполнен из пластика.
Хранилище 7 с жидкостью находится внутри полости корпуса 29 мундштука. Например, хранилище с жидкостью может содержать вспененный материал, в основном пропитанный жидкостью, предназначенной для испарения. Площадь поперечного сечения хранилища 7 с жидкостью меньше, чем у полости корпуса мундштука, для формирования воздушного прохода 32 между первым концом 30 корпуса 2 мундштука и воздуховыпускным отверстием 4.
Первый конец 30 корпуса 29 мундштука соединен, с возможностью разъединения, со вторым концом 25 корпуса 15 испарителя так, что хранилище 7 с жидкостью соприкасается с частью 33 фитильного элемента 18, выступающего из испарителя 6.
Жидкость из хранилища 7 с жидкостью впитывается фитильным элементом 18 и капиллярно переносится по пути W через весь фитильный элемент 18. Затем жидкость капиллярно переносится из фитильного элемента 18 на катушку 23 нагревательного элемента 17 и вдоль нее, и на держатель 20 и вдоль него.
Внутри электронной сигареты 1 имеется внутренняя полость 34, сформированная соседними полыми внутренними пространствами корпуса 29 мундштука, корпуса 15 испарителя и корпуса 8 узла батареи.
В процессе работы, пользователь делает затяжку со второго конца 31 мундштука 2. При этом создается падение давления воздуха по всей внутренней полости 34 электронной сигареты 1, в частности на воздуховыпускном отверстии 4.
Падение давления внутри внутренней полости 34 обнаруживает датчик 13 давления. В ответ на обнаружение падения давления датчиком давления, контроллер 14 включает подачу энергии от аккумулятора 9 к нагревательному элементу 17 через электрические контакты 10, 16. В результате нагревается катушка нагревательного элемента 17. Когда катушка 17 нагревается, жидкость в испарительной полости 19 испаряется. Более конкретно, испаряется жидкость на нагревательном элементе 17, жидкость на держателе 20 нагревательного элемента и жидкость на частях 26 фитильного элемента 18, находящихся в непосредственной близости от нагревательного элемента 17.
Падение давления внутри внутренней полости 34 также вызывает всасывание воздуха снаружи электронной сигареты 1 по пути F, через внутреннюю полость от воздуховпускного отверстия 21 к воздуховыпускному отверстию 4. Когда воздух втягивается вдоль пути F, он проходит через испарительную полость 19 и проход 32 для воздуха. Таким образом, испаренная жидкость переносится движением воздуха вдоль прохода 32 для воздуха и из воздуховыпускного отверстия 4 для ее вдыхания пользователем. При движении через испарительную полость по пути F, воздух проходит по нагревательному элементу 17 в направлении, в целом перпендикулярном оси А катушки 23.
Когда воздух, содержащий испаренную жидкость, передается к воздуховыпускному отверстию 4, часть паров может конденсироваться, образуя взвесь мелких жидких капелек в воздушном потоке. Кроме того, движение воздуха через испаритель 6, когда пользователь делает затяжку через мундштук 2, может снимать капельки жидкости с фитильного элемента 18, нагревательного элемента 17 и (или) держателя 20 нагревательного элемента. Воздух, выходящий из выпускного отверстия, может при этом содержать аэрозоль мелких капелек жидкости вместе с испаренной жидкостью.
Падение давления внутри испарительной полости 19 также содействует дальнейшему всасыванию жидкости из хранилища 7 с жидкостью, по фитильному элементу 18, к испарительной полости 19.
На фиг. 6 показан другой пример электронной сигареты 1, показанной фиг. 1. Корпус 3 обозначен здесь как узел 50 батареи, а мундштук 2 содержит хранилище 51 с жидкостью и испаритель 52. Электронная сигарета 1 показана в собранном виде, с соединенными разъединяемыми частями 2, 3. Жидкость просачивается из хранилища 51 с жидкостью в испаритель 52. Узел 50 батареи снабжает электрической энергией испаритель 52 по соединенным электрическим контактам узла 50 батареи и мундштука 2. Испаритель 52 испаряет просочившуюся жидкость, а пары выходят из воздуховыпускного отверстия 4. Жидкостью может быть, например раствор никотина.
Узел 50 батареи включает корпус 53 узла батареи, аккумулятор 54, электрические контакты 55 и схему 56 управления.
Корпус 53 узла батареи представляет собой полый цилиндр, открытый с первого конца 57. Например, корпус узла батареи может быть пластмассовым. Электрические контакты 55 расположены на первом конце 57 корпуса 53, а аккумулятор 54 и схема 56 управления расположены внутри полости корпуса 53. Аккумулятором 54 может быть, например, литиевый элемент.
Схема 56 управления включает датчик 58 воздушного давления и контроллер 59, и питается от аккумулятора 54. Контроллер 59 выполнен с возможностью соединения с датчиком 58 воздушного давления и управления подачей электрической энергии от аккумулятора 54 к испарителю 52 посредством электрических контактов 55.
Мундштук 2 также имеет корпус 60 мундштука и электрические контакты 61. Корпус 60 мундштука представляет собой полый цилиндр, открытый на первом конце 62, при этом воздуховыпускное отверстие 4 представляет собой отверстие во втором конце 63 корпуса 60. В корпусе 60 мундштука также имеется воздуховпускное отверстие 64, представляющее собой отверстие в районе первого конца 62 корпуса 60. Корпус мундштука может быть, например, выполнен из алюминия.
Электрические контакты 61 расположены на первом конце корпуса 60. Кроме того, первый конец 62 корпуса 60 мундштука соединен, с возможностью разъединения, с первым концом 57 корпуса 53 узла батареи так, что электрические контакты 61 мундштука 2 электрически соединены с электрическими контактами 55 узла 50 батареи. Например, устройство 1 может быть выполнено так, чтобы корпус 60 мундштука соединялся с корпусом 53 узла батареи резьбовым соединением.
Хранилище 51 с жидкостью находится внутри полого корпуса 60 мундштука со стороны второго конца 63 корпуса 60. Хранилище 51 с жидкостью представляет собой цилиндрическую трубку из пористого материала, пропитанного жидкостью. Внешняя окружность хранилища 51 с жидкостью сопряжена с внутренней окружностью корпуса 60 мундштука. Незаполненная часть хранилища 51 с жидкостью образует проход 65 для воздуха. Например, пористый материал хранилища 51 с жидкостью может представлять собой губчатый материал, который в основном пропитан жидкостью, предназначенной для испарения.
Испаритель 52 включает испарительную полость 66, держатель 67 нагревательного элемента и нагревательный элемент 68.
Испарительная полость 66 представляет собой область в незаполненном пространстве корпуса 60 мундштука, в которой происходит испарение жидкости. Внутри испарительной полости 66 располагаются нагревательный элемент 68 и часть 69 держателя 67.
Держатель 67 нагревательного элемента, показанный на фиг. 7-9, выполнен с возможностью удерживания снаружи нагревательного элемента 68 и содействия испарению жидкости нагревательным элементом 68. Поскольку держатель 67 расположен снаружи нагревательного элемента 68, его размер не ограничивается размером нагревательного элемента и может быть значительно больше размеров держателей в вариантах выполнения, описанных выше. Этим обеспечивается сохранение большего количества жидкости пористым держателем 67 нагревательного элемента, чем в описанных ранее вариантах. Держатель 67 представляет собой полый цилиндр из жесткого пористого материала, расположенный внутри корпуса 60 мундштука, со стороны первого конца 62 корпуса 60 так, что он упирается в хранилище 51 с жидкостью. По всему объему пористого материала распределены поры 67а. Внешняя окружность держателя 67 сопряжена по размеру с внутренней окружностью корпуса 60 мундштука. Во внутреннем пространстве держателя 67, по его длине, проходит продольный центральный канал 70. Канал 70 имеет квадратное поперечное сечение, перпендикулярное продольной оси держателя.
Держатель 67 действует как фитильный элемент, поскольку он выполнен с возможностью капиллярно переносить жидкость в направлении W от хранилища 51 с жидкостью мундштука 2 к нагревательному элементу 68. Например, пористым материалом держателя 67 может быть губчатый никель, при этом пористость губки обеспечивает описанный капиллярный эффект. После просачивания в направлении W жидкости из хранилища 51 с жидкостью к держателю 67, она сохраняется в пористом материале держателя 67. Таким образом, держатель 67 служит продолжением хранилища 51 с жидкостью.
Нагревательный элемент 68 сформирован из одинарного провода и включает катушку 71 нагревательного элемента и два вывода 72, как это показано на фиг. 8 и 9. Например, нагревательный элемент 68 может быть выполнен из нихрома. Провод катушки 71 имеет секцию, где он сформирован в виде спирали вокруг оси А. С каждого конца катушки 71 провод отходит от спиральной части, образуя выводы 72. Выводы 72 соединяются с электрическими контактами 61 и, тем самым, позволяют передавать электрическую энергию от аккумулятора 54 к катушке 71.
Диаметр провода катушки 71 составляет примерно 0,12 мм. Длина катушки составляет примерно 25 мм, ее внутренний диаметр составляет примерно 1 мм, а шаг спирали примерно 420 мкм. Таким образом, промежуток между соседними витками катушки 71 составляет примерно 300 мкм.
Катушка 71 нагревательного элемента 68 расположена коаксиально внутри канала 70 держателя. Катушка 71 нагревательного элемента, таким образом, намотана внутри канала 70 держателя 67 нагревательного элемента. Кроме того, ось А катушки 71 при этом параллельна оси В цилиндра корпуса 60 мундштука и продольной оси С электронной сигареты 1.
Катушка 71 имеет одинаковую длину с держателем 67 так, что концы катушки 71 располагаются заподлицо с концами держателя 67. Внешний диаметр спирали катушки 71 близок ширине поперечного сечения канала 70. В результате, провод катушки 71 соприкасается с поверхностью 73 канала 70 и удерживается за счет этого, что способствует сохранению формы катушки 71. Каждый виток катушки соприкасается с поверхностью 73 канала 70 в точке 75 контакта на каждой из четырех стенок 73 канала 70. Комбинация катушки 71 и держателя 67 образует нагревательный стержень 74, показанный на фиг. 8 и 9. Далее, со ссылкой на фиг. 8 и 9, приводится более подробное описание нагревательного стержня 74.
Внутренняя поверхность 73 держателя 67 образует поверхность для просачивания жидкости на катушку 71 в точках 75 контакта между катушкой 71 и стенками 73 канала 70. Внутренняя поверхность 73 держателя 67 также образует участок поверхности, на котором просочившаяся жидкость подвергается воздействию тепла от нагревательного элемента 68.
Внутри электронной сигареты 1 имеется внутренняя полость 76, сформированная соседними полыми внутренними пространствами корпуса 60 мундштука, корпуса 15 испарителя и корпуса 53 узла батареи.
В процессе работы пользователь делает затяжку со второго конца 63 корпуса 60 мундштука. При этом создается падение давления воздуха во всей внутренней полости 76 электронной сигареты 1, в частности на воздуховыпускном отверстии 4.
Падение давления внутри внутренней полости 76 обнаруживает датчик 58 давления. В ответ на обнаружение падения давления датчиком 58 давления, контроллер 59 включает подачу энергии от аккумулятора 54 к нагревательному элементу 68 через электрические контакты 55, 26. В результате катушка нагревательного элемента 68 нагревается. Когда катушка 17 нагревается, жидкость в испарительной полости 66 испаряется. Более конкретно, испаряется жидкость на катушке 71, жидкость на внутренней поверхности 73 держателя 67 нагревательного элемента, и может испаряться жидкость на частях 22 держателя 67, находящихся в непосредственной близости от нагревательного элемента 68.
Падение давления внутри внутренней полости 76 также вызывает всасывание воздуха снаружи электронной сигареты 1 по пути F, через внутреннюю полость от воздуховпускного отверстия 64 к воздуховыпускному отверстию 4. Когда воздух втягивается вдоль пути F, он проходит через испарительную полость 66, увлекая испарившуюся жидкость, и проход 65 для воздуха. Таким образом, испарившаяся жидкость переносится вдоль прохода 65 для воздуха и из воздуховыпускного отверстия 4 для ее вдыхания пользователем. При прохождении испарительной полости по пути F, воздух проходит над нагревательным элементом 68 в направлении, в целом параллельном оси А катушки 71.
Когда воздух, содержащий испарившуюся жидкость, передается к воздуховыпускному отверстию 4, часть паров может конденсироваться, образуя мелкую взвесь жидких капелек в воздушном потоке. Кроме того, движение воздуха через испаритель 52, когда пользователь делает затяжку в мундштук 2, может снимать капельки жидкости с нагревательного элемента 68 и (или) держателя 67 нагревательного элемента. Воздух, выходящий из воздуховыпускного отверстия 4, может при этом содержать аэрозоль мелких капелек жидкости вместе с испаренной жидкостью.
Как показано на фиг. 8 и 9, форма поперечного сечения канала способствует формированию просветов 80 между внутренней поверхностью 73 держателя 67 нагревательного элемента и катушкой 71. Более конкретно, в тех местах, где провод катушки 71 проходит между точками 75 контакта, просвет 80 образуется между проводом и участком внутренней поверхности 73, ближайшим к проводу, благодаря тому, что провод по существу поддерживает свою спиральную форму. Расстояние между проводом и поверхностью 73 в каждом просвете 80 составляет в интервале от 10 мкм до 500 мкм. Просветы 80 выполнены с возможностью улучшения просачивания жидкости на катушку 71 посредством капиллярного эффекта в просветах 80. Просветы 80 также образуют участки, где жидкость может собираться перед ее испарением, т.е., участки для хранения жидкости до ее испарения. Кроме того, в просветах обнажается больше поверхности катушки 71, для усиления испарения в этих местах.
Возможны многочисленные альтернативы и изменения для вариантов выполнения, описанных выше. Например, ниже приведены альтернативы и изменения к вариантам выполнения, показанным на фиг. 2-5.
На фиг. 10-12 представлены другие примеры пористых держателей 20 нагревательного элемента, с намотанной вокруг катушкой 23. Эти конструкции отличаются от примера, показанного на фиг. 2-5, и друг от друга, формой держателя 20 нагревательного элемента. В каждом из примеров, показанных на фиг. 10-12, между нагревательным элементом 17 и держателем 20 образованы просветы 80 благодаря форме поперечного сечения держателя. Более конкретно, там, где провод катушки 23 проходит над выемкой в поверхности 28 между проводом и участком поверхности 28, непосредственно под проводом образуется просвет 80 за счет того, что провод в целом сохраняет свою спиральную форму. Просветы 80, таким образом, располагаются в радиальном направлении от оси А катушки, между поверхностью 28 держателя 20 и проводом катушки 23. Расстояние между проводом и поверхностью 28 в каждом просвете 80 составляет от 10 мкм до 500 мкм. Просветы 80 выполнены с возможностью усиления просачивания жидкости на держатель 20 и вдоль его длины за счет капиллярного эффекта в просветах 80. Как и в случае нагревательных стержней, показанных на фиг. 8 и 9, просветы 80 также усиливают просачивание жидкости на нагревательный элемент 17 от пористого держателя 20 за счет капиллярного эффекта в просветах 80. Просветы 80 также образуют участки, в которых жидкость может собираться на поверхности 28 держателя 20 перед ее испарением, тем самым образуя участки для сохранения жидкости перед испарением. Просветы 80 также увеличивают поверхность катушки 23 для усиления испарения в этих местах.
На фиг. 10 представлен держатель 20 нагревательного элемента, имеющего в целом цилиндрическую форму, но с четырьмя желобами 81, проходящими по поверхности в продольном направлении и распределенными с равными промежутками вокруг держателя 20. Катушка 23 намотана вокруг держателя 20, а просветы 80 образуются в местах перекрытия катушкой желобов 81. Более конкретно, там, где провод катушки 23 проходит над желобом 81, между проводом и областью поверхности 28 непосредственно под проводом образуется просвет.
Держатель 20 нагревательного элемента имеет поры и удерживает жидкость. Просветы 80, образуемые желобами 81, выполняют две функции. Во-первых, они обеспечивают просачивание жидкости как на катушку 23, так и в держатель 20 нагревательного элемента за счет эффекта капиллярного переноса. Во вторых, они обнажают поверхность катушки 23 в области желобов 81, увеличивая, тем самым, поверхность испарения катушки 23.
В показанном на фиг. 11 держателе 20 нагревательного элемента внешний контур поперечного сечения, перпендикулярного продольному направлению, имеет восьмиугольную форму. Катушка 23 намотана вокруг этого держателя. Поскольку провод катушки 23 обладает некоторой жесткостью, форма провода не совпадает точно с формой внешнего контура держателя, за счет закругления. При этом между внешней восьмиугольной поверхностью держателя 20 нагревательного элемента и криволинейной катушкой 23 имеются просветы 80.
К тому же, держатель 20 нагревательного элемента обладает пористостью для хранения жидкости, а просветы 80 обеспечивают просачивание жидкости на катушку 23 и обнажают большую поверхность катушки 23 для усиления испарения.
В показанном на фиг. 12 держателе 20 нагревательного элемента внешний контур поперечного сечения имеет форму четырехконечного креста. Катушка 23 намотана на держатель 20, и между соответствующими концами и поверхностью катушки 23 имеются просветы 80. Эти просветы 80 обеспечивают уже описанные преимущества.
Кроме того, при использовании в держателе 20 нагревательного элемента желобов 81, число этих желобов может отличаться от одного или четырех.
Помимо этого, желоба 81 были описаны как продольные пазы, проходящие вдоль поверхности 28 цилиндрических держателей 20. Однако каналы 81 могут, например, в альтернативном варианте, или дополнительно, включать спиральные пазы в поверхности 28 цилиндрического держателя 20, проходящие по винтовой линии вокруг оси держателя.
В альтернативном варианте, или дополнительно, каналы 81 могут включать круговые кольца вокруг поверхности 28 держателя 20.
В вариантах выполнения длина описанного внутреннего держателя слегка превышает длину катушки 23 так, что он выступает с обоих концов катушки 23. В альтернативном варианте, держатель 20 может быть короче катушки 23 и может, поэтому, располагаться целиком внутри катушки.
Кроме того, далее со ссылкой на фиг. 6-9, рассматриваются частные примеры альтернатив и изменений к изображенным там вариантам выполнения. На фиг. 13-15 показаны другие примеры внешних пористых держателей 67 нагревательного элемента с внутренней катушкой 71. Эти варианты отличаются от показанных на фиг. 7 и 9, и друг от друга формой держателя 67 нагревательного элемента.
На фиг. 13 представлено устройство, аналогичное показанному на фиг. 9, за исключением того, что внутренний канал 70 имеет круглую форму поперечного сечения вместо квадратной. В такой конструкции катушка 71 плотно вставляется во внутренний канал 70 и соприкасается с поверхностью канала 70 по длине канала 70, практически без просветов в местах контакта. Это дополнительное касание обеспечивает дополнительные пути для просачивания жидкости на катушку 71 и общее сокращение площади испарения катушки 71.
На фиг. 14 представлено устройство, аналогичное показанному на фиг. 9. В данном примере внешний контур поперечного сечения держателя 67 нагревательного элемента имеет квадратную форму, вместо круглой.
На фиг. 15 представлен держатель 67 нагревательного элемента, включающий первую секцию 85 держателя и вторую секцию 86 держателя. Держатель 67 нагревательного элемента имеет в целом цилиндрическую форму, и первая секция 85 держателя и вторая секция 86 держателя представляют собой полуцилиндры, имеющие поперечные сечения в форме полукруга, которые соединены, образуя держатель 67 нагревательного элемента цилиндрической формы.
Первая секция 85 держателя и вторая секция 86 держателя, каждая имеют боковой канал 87, или паз 87, проходящий по длине соответствующей секции, по середине их иначе плоских продольных поверхностей. Когда первая секция 85 держателя соединена со второй секцией 86 держателя для формирования держателя 67 нагревательного элемента, их соответствующие боковые каналы 87 вместе формируют внутренний канал 70 держателя 67 нагревательного элемента.
В данном примере объединенные боковые каналы 87 формируют внутренний канал 70, имеющий квадратное поперечное сечение. При этом каждый из боковых каналов 87 имеет прямоугольное поперечное сечение. Катушка 71 располагается внутри внутреннего канала 70 держателя 67 нагревательного элемента. Благодаря тому, что держатель 67 нагревательного элемента имеет две отдельные части 85, 86, упрощается изготовление этого компонента. В процессе изготовления катушка 71 может быть вставлена в боковой канал 87 первой секции 85 держателя, а вторая секция 86 держателя может быть помещена сверху, для формирования законченного держателя 67 нагревательного элемента.
Могут быть использованы внутренние каналы 70 держателя с формой поперечного сечения, отличающейся от описанной выше.
Кроме того, катушка 71 может быть короче внешнего держателя 67 и может, поэтому, целиком находиться в пределах держателя. В альтернативном варианте, катушка 71 может быть длиннее внешнего держателя 67.
В вариантах выполнения, держатель 67 может располагаться частично или целиком внутри хранилища 51 с жидкостью. Например, держатель 67 может быть расположен коаксиально с трубкой хранилища 51 с жидкостью.
Кроме того, ниже приведены примеры альтернатив и изменений к описанным выше вариантам выполнения.
Здесь приведено описание электронного устройства для получения пара в виде электронной сигареты 1. Возможны, однако, электронные устройства для получения пара других типов.
В приведенном выше описании толщина провода катушки 23, 71 составляет примерно 0,12 мм. Возможно, однако, использование провода и другого диаметра. Например, диаметр провода катушки может составлять от 0,05 мм до 0,2 мм. Кроме того, длина катушки 23, 71 может отличаться от описанной выше. Например, длина катушки 23, 71 может составлять в интервале от 20 мм до 40 мм.
Внутренний диаметр катушки 23, 71 может отличаться от приведенного выше. Например, внутренний диаметр катушки 23, 71 может составлять от 0,5 мм до 2 мм.
Шаг обмотки спиральной катушки 23, 71 может отличаться от приведенного выше. Например, шаг обмотки может составлять от 120 мкм до 600 мкм.
Кроме того, хотя величина промежутков между витками описанной выше катушки 23, 71 составляет примерно 300 мкм, возможны и другие значения. Например, промежутки могут составлять от 20 мкм до 500 мкм.
Размер просветов 80 может отличаться от описанного выше.
Кроме того, конструкция электронного устройства 1 для получения пара не ограничена описанным порядком соединения компонентов и возможны другие варианты, например, расположение схемы 11, 56 управления на наконечнике устройства 1, или хранилища 7, 51 с жидкостью в корпусе 3 электронного устройства 1 для получения пара, вместо мундштука 2.
Электронное устройство 1 для получения пара на фиг. 2 описано состоящим из трех разъединяемых частей - мундштука 2, испарителя 6 и узла 5 батареи. В альтернативном варианте, устройство 1 для получения пара может быть выполнено с возможностью объединения этих частей 2, 6, 5 в составляющий единое целое узел. Другими словами, мундштук 2, испаритель 6 и узел 5 батареи могут быть неразделяемыми. В другом варианте, мундштук 2 и испаритель 6 могут представлять собой составляющий единое целое узел, либо такой единый узел могут представлять собой испаритель 6 и узел 5 батареи.
Электронное устройство 1 для получения пара на фиг. 6 описано состоящим из двух разъединяемых частей - мундштука 2 и корпуса, содержащего узел 50 батареи. В альтернативном варианте, устройство 1 может быть выполнено с возможностью объединения этих частей 2, 50 в составляющий единое целое узел. Другими словами, мундштук 2, корпус 3 могут быть неразделяемыми.
Нагревательный элемент 17, 68 не сводится только к катушке 23, 71, и может иметь другую форму провода, например, зигзагообразную.
Приведено описание датчика 13, 58 воздушного давления. В вариантах выполнения, датчик воздушного давления может быть использован для того, чтобы обнаруживать, что пользователь всасывает из устройства.
Нагревательный элемент 17, 68 не сводится только к однородной катушке.
Пористый материал держателя 20, 67 может быть оптимизирован для удерживания и капиллярного переноса определенных жидкостей. Например, пористый материал может быть оптимизирован для удерживания и капиллярного переноса раствора никотина. Раствор никотина может быть, например, жидкостью, содержащей никотин, разведенный раствором пропиленгликоля.
Держатель 20, 67 нагревательного элемента не ограничивается пористой керамикой, и могут также использоваться и другие твердые пористые материалы, например, пористые пластмассы или твердые губчатые материалы.
Ссылка на испарительную полость 19, 66 может быть заменена ссылкой на испарительную область.
Несмотря на описанные и показанные примеры, специалистам должно быть понятно, что в пределах области притязаний изобретения могут быть сделаны многочисленные изменения и модификации.
Для рассмотрения различных аспектов заявляемого изобретения и его представления, настоящее описание показывает на частных примерах различных вариантов выполнения возможности реализации изобретения(-ий) и получения высококачественных электронных устройств для получения пара. 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. Любой признак любого варианта выполнения может быть использован независимо от другого признака или в комбинации с ним.