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, например электронные сигареты, 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.
Сущность изобретения
В настоящем изобретении предложено электронное устройство для получения пара (парогенератор), включающее элемент - источник энергии (далее - аккумулятор) и испаритель, содержащий нагревательный элемент и держатель нагревательного элемента, при этом между нагревательным элементом и держателем нагревательного элемента имеется просвет. Нагревательный элемент может располагаться на внешней поверхности держателя нагревательного элемента. Кроме того, держатель нагревательного элемента может иметь внешнюю поверхность держателя, а просвет может располагаться между нагревательным элементом и внешней поверхностью держателя. Помимо этого, нагревательный элемент и держатель нагревательного элемента могут образовывать нагревательный стержень.
Предложен также испаритель для использования в устройстве для получения пара, включающий нагревательный элемент и держатель нагревательного элемента, при этом между нагревательным элементом и держателем нагревательного элемента имеется просвет.
В одном из вариантов выполнения предложено электронное устройство для получения пара, имеющее хранилище с жидкостью, фитильный элемент, выполненный с возможностью капиллярного переноса жидкости от хранилища с жидкостью к нагревательному элементу для испарения жидкости, воздуховыпускное отверстие для испаренной жидкости, образуемой нагревательным элементом, и держатель нагревательного элемента, при этом между нагревательным элементом и держателем нагревательного элемента имеется просвет.
Электронное устройство для получения пара может включать аккумулятор для подачи электроэнергии к нагревательному элементу.
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 схематически представлен вид сечения электронной сигареты с параллельной катушкой;
на фиг. 4 представлен перспективный вид сбоку катушки нагревательного элемента;
на фиг. 5 представлен перспективный вид сбоку цилиндрического держателя нагревательного элемента, имеющего поверхность с мелкими углублениями;
на фиг. 6 представлен перспективный вид сбоку катушки нагревательного элемента и держателя нагревательного элемента, имеющего поверхность с мелкими углублениями;
на фиг. 7 представлен перспективный вид сбоку держателя нагревательного элемента с желобками;
на фиг. 8 представлен перспективный вид сбоку катушки нагревательного элемента и держателя нагревательного элемента с желобками;
на фиг. 9 представлен вид с торца держателя нагревательного элемента, показанного на фиг. 7;
на фиг. 10 представлен вид с торца катушки и держателя нагревательного элемента, показанных на фиг. 8;
на фиг. 11 представлен вид с торца катушки и держателя нагревательного элемента, имеющего желобок;
на фиг. 12 представлен вид с торца катушки и держателя нагревательного элемента, имеющего поперечное сечение в виде кругового сегмента;
на фиг. 13 представлен вид с торца катушки и держателя нагревательного элемента, имеющего овальное поперечное сечение;
на фиг. 14 представлен вид с торца катушки и держателя нагревательного элемента, имеющего поперечное сечение в виде плоского прямоугольника;
на фиг. 15 представлен вид с торца катушки и держателя нагревательного элемента, имеющего поперечное сечение в виде 4-конечного креста;
на фиг. 16 представлен вид с торца катушки и держателя нагревательного элемента, имеющего поперечное сечение в виде 8-конечного креста;
на фиг. 17 представлен вид с торца катушки и держателя нагревательного элемента, имеющего поперечное сечение в виде восьмиугольника;
на фиг. 18 представлен вид с торца катушки и держателя нагревательного элемента, имеющего поперечное сечение в виде треугольника;
на фиг. 19 представлен вид с торца катушки и держателя нагревательного элемента, имеющего поперечное сечение в виде квадрата;
на фиг. 20 представлен вид с торца катушки и держателя нагревательного элемента, имеющего поперечное сечение в виде шестиугольника;
на фиг. 21 представлен вид с торца катушки и держателя нагревательного элемента, имеющего поперечное сечение в виде пятиугольника;
на фиг. 22 представлен вид с торца катушки и держателя нагревательного элемента, имеющего поперечное сечение в виде трех соединенных друг с другом кругов;
на фиг. 23 представлен вид спереди подложки держателя нагревательного элемента и нагревательного элемента и
на фиг. 24 представлен вид спереди подложки нагревательного элемента с продетым сквозь нее нагревательным элементом.
Подробное описание осуществления изобретения
В варианте выполнения представлено электронное устройство для получения пара, включающее аккумулятор и испаритель, имеющий нагревательный элемент и держатель (опору) нагревательного элемента, при этом между нагревательным элементом и держателем нагревательного элемента имеется просвет (зазор).
Использование отдельного нагревательного элемента и держателя позволяет создать нагревательный элемент меньшего размера. Преимущество меньшего нагревательного элемента состоит в более высокой эффективности его нагревания. Просвет между нагревательным элементом и держателем нагревательного элемента позволяет собирать и удерживать жидкость в области просвета для ее испарения. Просвет также может способствовать капиллярному (фитильному) переносу жидкости на нагревательный элемент. Кроме того, наличие просвета между нагревательным элементом и держателем означает, что открыта большая площадь поверхности нагревательного элемента, что увеличивает площадь поверхности для нагревания и испарения.
Нагревательный элемент может располагаться на внешней поверхности держателя нагревательного элемента. Кроме того, держатель нагревательного элемента может иметь несущую внешнюю поверхность, и между нагревательным элементом и несущей внешней поверхностью может существовать просвет.
Нагревательный элемент и держатель нагревательного элемента могут образовывать нагревательный стержень. Держателем нагревательного элемента может быть, например, жесткий держатель и (или) держатель нагревательного элемента может быть твердым. Преимуществом жесткого или твердого держателя является возможность использования менее прочного и более эффективного нагревательного элемента. Объединение держателя и нагревательного элемента дает более надежный нагревательный стержень.
Держатель нагревательного элемента может быть пористым. Например, держатель нагревательного элемента может содержать пористый керамический материал. При наличии пористого держателя появляется возможность хранения в нем жидкости. При этом жидкость может быть легко перенесена к нагревательному элементу, соприкасающемуся с держателем, для ее испарения нагревательным элементом. Кроме того, просвет между нагревательным элементом и держателем обеспечивает капиллярный перенос жидкости как от пористого держателя на нагревательный элемент, так и в пористый держатель для хранения.
Нагревательный элемент может быть сформирован вокруг держателя нагревательного элемента. Например, нагревательным элементом может быть нагревательная катушка. Более того, нагревательная катушка может быть намотана вокруг держателя нагревательного элемента. Нагревательной катушкой может быть, например, проволочная катушка. Между витком катушки и держателем нагревательного элемента может находиться просвет. Между витками катушки и держателем нагревательного элемента могут находиться просветы.
Намотка нагревательного элемента вокруг держателя делает конструкцию более прочной. Держатель также способствует созданию катушки, позволяя наматывать провод вокруг держателя. При создании просвета между витком катушки и держателем жидкость может капиллярно просачиваться в просвет и удерживаться в просвете для ее испарения. В частности, жидкость может капиллярно удерживаться промежутками между витками катушки и в просвете между витком катушки и держателем.
Испаритель также может включать испарительную полость, выполненную с возможностью, в процессе работы, формирования в испарительной полости области пониженного давления. По меньшей мере часть нагревательного элемента может находиться внутри испарительной полости. Кроме того, электронное устройство для получения пара может включать мундштучную секцию, частью которой может быть испаритель.
Благодаря тому, что нагревательный элемент находится в испарительной полости, которая, в свою очередь, является областью пониженного давления, когда пользователь делает затяжку через электронное устройство для получения пара, жидкость непосредственно испаряется и вдыхается пользователем.
Держатель нагревательного элемента может быть вытянут в направлении вдоль длины. Кроме того, держатель нагревательного элемента может иметь боковой желобок (канавку), проходящий по длине держателя. В качестве альтернативы или дополнительно держатель нагревательного элемента может иметь два или более боковых желобка, проходящих по длине держателя. Более того, боковые желобки могут быть распределены по существу равномерно вокруг держателя нагревательного элемента.
Желобок в держателе образует естественный просвет между держателем и нагревательным элементом. Это, в частности, соответствует случаю, когда нагревательным элементом является катушка, намотанная вокруг держателя. В результате желобок образует требуемый просвет для капиллярного переноса и удерживания жидкости. Открытая площадь нагревательного элемента также увеличивается вдоль желобка, что ведет к усилению испарения в этой области.
Форма держателя нагревательного элемента может быть не цилиндрической. Форма держателя нагревательного элемента может быть сходна с цилиндрической, но не быть цилиндрической. Держатель нагревательного элемента может иметь некруглое поперечное сечение. Более того, поверхность держателя нагревательного элемента может иметь мелкие углубления.
Поскольку сформированная катушка обладает естественной цилиндричностью благодаря жесткости провода, преимущество нецилиндрического держателя состоит в том, что между катушкой и держателем естественным образом образуются просветы. Эти просветы способствуют усиленному капиллярному просачиванию, удерживанию жидкости и испарению. Цилиндрический держатель с поверхностью, имеющей мелкие углубления, образует просветы между держателем и катушкой в областях углублений. Поперечными сечениями являются сечения, перпендикулярные вытянутому вдоль длины направлению.
Форма поперечного сечения держателя нагревательного элемента может быть многоугольной. Например, поперечное сечение держателя нагревательного элемента может представлять собой многоугольник, имеющий 3 стороны, 4 стороны, 5 сторон, 6 сторон или 8 сторон.
В альтернативном варианте поперечное сечение держателя нагревательного элемента может иметь форму плоского прямоугольника. В другом варианте поперечное сечение держателя нагревательного элемента может иметь форму эллипса. В другом варианте поперечное сечение держателя нагревательного элемента может быть эквивалентно по форме трем наложенным друг на друга соединенным кругам.
В альтернативном варианте поперечное сечение держателя нагревательного элемента может иметь форму креста. Поперечное сечение держателя нагревательного элемента может иметь форму 4-конечного креста или 8-конечного креста.
В этих держателях различной формы также образуются естественные просветы между держателем и катушкой нагревательного элемента, намотанной вокруг держателя. Эти просветы способствуют усилению капиллярного эффекта, удерживанию жидкости и испарению.
В альтернативном варианте держателем нагревательного элемента может быть плоская планарная подложка. Кроме того, нагревательный элемент может располагаться на одной поверхности держателя нагревательного элемента. Более того, нагревательный элемент может быть продет сквозь держатель нагревательного элемента с одной его стороны на другую. Нагревательный элемент может быть обернут вокруг держателя нагревательного элемента. Кроме того, держателем нагревательного элемента может быть подложка с отверстиями.
В другом варианте выполнения предложено электронное устройство для получения пара, имеющее хранилище с жидкостью, фитильный элемент, выполненный с возможностью капиллярного переноса жидкости от хранилища с жидкостью к нагревательному элементу для испарения жидкости, воздуховыпускное отверстие для выхода испаренной жидкости и держатель нагревательного элемента, причем между нагревательным элементом и держателем нагревательного элемента имеется просвет. Электронное устройство для получения пара может включать аккумулятор для питания нагревательного элемента.
На фиг. 1 представлен вариант выполнения электронного устройства 1 для получения пара в виде электронной сигареты 1, имеющей мундштук 2 и корпус 3. Форма электронной сигареты 1 соответствует обычной сигарете цилиндрической формы. 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 6. 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 нагревательный элемент 17 перпендикулярен продольной оси С электронной сигареты 1. Более того, устройство 1 выполнено так, что ось А катушки в целом перпендикулярна воздушному потоку через устройство, когда пользователь затягивается устройством. Использование устройства 1 пользователем более подробно описано ниже.
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 капиллярного эффекта.
Испарительная полость 19 включает область внутри 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. 5 и 6. Держатель 20 представляет собой жесткий цилиндр из керамического материала. 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. Держатель 20 и катушка 23 нагревательного элемента 17 в совокупности образуют нагревательный стержень 27, как показано на фиг. 5 и 6. Нагревательный стержень более подробно описан ниже со ссылкой на фиг. 5 и 6.
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.
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 29 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 катушка нагревательного элемента 17 нагревается. 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.
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. 3 показан другой пример электронной сигареты 1, показанной фиг. 1. Корпус 3 представляет единую часть, называемую узлом 50 батареи, а мундштук 2 содержит хранилище 51 с жидкостью и испаритель 52. Электронная сигарета показана в собранном виде с соединенными разъединяемыми частями 2, 50. 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 49 и питается от аккумулятора 54. Контроллер 49 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 59 мундштука и электрические контакты 60. Корпус 59 мундштука представляет собой полый цилиндр, открытый на первом конце 61, при этом воздуховыпускное отверстие 4 представляет собой отверстие во втором конце 62 корпуса 59. В корпусе 59 мундштука также имеется воздуховпускное отверстие 63, представляющее собой отверстие в районе первого конца 61 корпуса 59. Корпус мундштука может быть, например, выполнен из алюминия.
Электрические контакты 60 расположены на первом конце корпуса 59. Кроме того, первый конец 61 корпуса 59 мундштука соединен, с возможностью разъединения, с первым концом 57 корпуса 53 узла батареи так, что электрические контакты 60 мундштука 2 электрически соединены с электрическими контактами 55 узла батареи. Например, устройство 1 может быть выполнено так, чтобы корпус 59 мундштука соединялся с корпусом 53 узла батареи резьбовым соединением.
Хранилище 51 с жидкостью находится внутри полого корпуса 59 мундштука со стороны второго конца 62 корпуса 59. Хранилище 51 с жидкостью представляет собой цилиндрическую трубку из пористого материала, пропитанного жидкостью. Внешняя окружность хранилища 51 с жидкостью сопряжена с внутренней окружностью корпуса 59 мундштука. Незаполненная часть хранилища 51 с жидкостью образует проход 64 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 нагревательный элемент 17, фитильный элемент 65, держатель 20 нагревательного элемента и испарительную полость 66.
Фитильный элемент 65 представляет собой цилиндрическую трубку из пористого материала и расположен внутри корпуса 59 мундштука вблизи первого конца 61 корпуса 59 так, что он упирается в хранилище 51 с жидкостью. Внешняя окружность фитильного элемента 65 сопряжена с внутренней окружностью корпуса 59 мундштука. Фитильный элемент 65 выполнен с возможностью капиллярно переносить жидкость в направлении W от хранилища 51 жидкости мундштука 2 к нагревательному элементу 17. Например, пористым материалом фитильного элемента 65 может быть губчатый никель, пористость которого обеспечивает описываемый капиллярный эффект. После просачивания в направлении W жидкости из хранилища 51 с жидкостью к фитильному элементу 65 она может сохраняться в пористом материале фитильного элемента 65. Таким образом, фитильный элемент 65 служит продолжением хранилища 51 с жидкостью.
Нагревательный элемент 17 сформирован из одинарного провода и включает катушку 23 нагревательного элемента и два вывода 24, как это показано на фиг. 4 и 6. Например, нагревательный элемент может быть выполнен из нихрома. Провод катушки 23 имеет секцию, где он сформирован в виде спирали вокруг оси А. С каждого конца катушки 23 провод отходит от спиральной части, образуя выводы 24. Выводы 24 соединяются с электрическими контактами 60 и, тем самым, позволяют передавать электрическую энергию от аккумулятора 54 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 внутри трубки фитильного элемента 65 и ориентирован так, что ось катушки 23 совмещена с осью В цилиндра корпуса 59 мундштука. Ось А катушки 23 нагревательного элемента при этом параллельна продольной оси С электронной сигареты 1. Кроме того, устройство 1 выполнено так, что ось А катушки 23 в целом параллельна воздушному потоку F через устройство, когда пользователь делает затяжку устройством. Подробное описание использования устройства 1 приведено далее.
На фиг. 3А представлено поперечное сечение мундштука 2 по катушке 23. Как показано на фиг. 3А, профиль поперечного сечения фитильного элемента 65 таков, что части 65а внутренней поверхности 65b фитильного элемента 65 соприкасаются с катушкой 23. Это образует путь для просачивания жидкости от фитильного элемента 65 к катушке 23.
Испарительная полость 66 включает область внутри незаполненной части корпуса 59 мундштука, внутри которой испаряется жидкость. Внутри испарительной полости 66 помещены нагревательный элемент 17, держатель 20 нагревательного элемента и часть 67 фитильного элемента.
Держатель 20 нагревательного элемента выполнен с возможностью удерживания нагревательного элемента 17 и содействия испарению жидкости нагревательным элементом 17. Держатель нагревательного элемента, показанный на фиг. 5 и 6, является внутренним держателем. Держатель 20 представляет собой жесткий цилиндр из керамического материала. 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. Держатель 20 и катушка 23 нагревательного элемента 17 в совокупности образуют нагревательный стержень 27, как показано на фиг. 5 и 6. Нагревательный стержень более подробно описан ниже со ссылкой на фиг. 5 и 6.
Поверхность 28 держателя 20 образует поверхность для капиллярного просачивания вдоль нее и по ней жидкости от фитильного элемента 65, улучшая подачу жидкости в окрестности нагревательного элемента 17 для испарения. Поверхность 28 держателя 20 также образует участок поверхности, на котором просочившаяся жидкость подвергается воздействию тепла от нагревательного элемента 17.
Внутри электронной сигареты 1 имеется внутренняя полость 68, сформированная соседними полыми внутренними пространствами корпуса 59 мундштука, корпуса 15 испарителя и корпуса 53 узла батареи.
В процессе работы пользователь делает затяжку со второго конца 62 корпуса 59 мундштука. При этом создается падение давления воздуха во всей внутренней полости 68 электронной сигареты 1, в частности на воздуховыпускном отверстии 4.
Падение давления внутри внутренней полости 68 обнаруживает датчик 58 давления. В ответ на обнаружение падения давления датчиком 58 давления контроллер 49 включает подачу энергии от аккумулятора 54 к нагревательному элементу 17 через электрические контакты 55, 60. В результате катушка нагревательного элемента 17 нагревается. Когда катушка 17 нагревается, жидкость в испарительной полости 66 испаряется. Более конкретно, испаряется жидкость на нагревательном элементе 17, жидкость на держателе 20 нагревательного элемента и жидкость на частях 67 фитильного элемента 65, находящихся в непосредственной близости нагревательного элемента 17.
Падение давления внутри внутренней полости 68 также вызывает всасывание воздуха снаружи электронной сигареты 1 по пути F, через внутреннюю полость от воздуховпускного отверстия 63 к воздуховыпускному отверстию 4. Когда воздух втягивается вдоль пути F, он проходит через испарительную полость 66, увлекая испарившуюся жидкость, и проход 64 для воздуха. Таким образом, испаренная жидкость переносится вдоль прохода 64 для воздуха и из воздуховыпускного отверстия 4 для ее вдыхания пользователем.
Когда воздух, содержащий испаренную 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 фитильного элемента 65, нагревательного элемента 17 и (или) держателя 20 нагревательного элемента. Воздух, выходящий из воздуховыпускного отверстия, может при этом содержать аэрозоль мелких капелек жидкости вместе с испаренной жидкостью.
Как показано на фиг. 5 и 6, круговая внешняя поверхность 28 держателя 20 нагревательного элемента покрыта мелкими ямками, т.е. на поверхности 28 имеется несколько выемок, или углублений, 70. С учетом наличия нескольких выемок 70, держатель 20 является в целом цилиндрическим.
Между держателем 20 и катушкой 23 формируются просветы в местах, где катушка 23 перекрывает выемки 70 в поверхности 28. Более конкретно, там, где провод катушки 23 проходит над выемкой 70 в поверхности 28, между проводом и поверхностью 28 образуется просвет 80 непосредственно под проводом, благодаря тому, что провод сохраняет в целом спиральную форму. Таким образом, просветы 80 располагаются в радиальном направлении от оси А катушки, между поверхностью 28 держателя 20 и проводом катушки 23. Расстояние между проводом и поверхностью 28 в области каждого просвета 80 составляет от 10 мкм до 500 мкм. Просветы 80 выполнены с возможностью содействия просачиванию жидкости на держатель 20 и по его длине посредством капиллярного эффекта в просветах 80.
Выемки 70 в круговой поверхности 28 и (или) просветы 80 формируют области, в которых жидкость может собираться на поверхности 28 держателя 20 перед испарением, т.е. области для удерживания жидкости перед испарением.
Выемки 70 также увеличивают площадь поверхности держателя 20, добавляя на держателе 20 площадь поверхности, на которой жидкость подвергается воздействию со стороны катушки 23 для ее испарения. Выемки 70 также открывают больше катушки 23 для увеличенного испарения в этих местах.
Возможны многочисленные альтернативы описанным вариантам выполнения и их изменения. Например, на фиг. 7-24 представлены различные конфигурации нагревательного элемента 17 и держателя 20 нагревательного элемента. В каждом случае между внешней поверхностью 28 держателя и проводом катушки 23 имеется просвет 80 или просветы 80. Эти просветы обеспечивают получение описанных преимуществ. На фиг. 7-22 показано, каким образом могут быть сформированы просветы 80 посредством одного или более отклонений 81 внутрь в контуре поперечного сечения держателя 20 от контура, соответствующего внутреннему контуру поперечного сечения катушки 23.
На фиг. 7-10 представлен другой пример держателя 20 нагревательного элемента. На фиг. 7 и 9 представлены различные виды отдельного держателя 20 нагревательного элемента. На фиг. 8 и 10 показаны различные виды нагревательного стержня 29, включающего катушку 23, намотанную вокруг держателя 20. В данном случае держатель 20 нагревательного элемента имеет в целом цилиндрическую форму и включает продольно проходящие желобка 82, или продольные пазы 82, во внешней поверхности 28 держателя 20. Каждый желобок 82 представляет собой выемку 70, 81 в поверхности держателя 20 нагревательного элемента, проходящую по длине держателя 20. Четыре желобка 82 равномерно распределены по окружности держателя 20 нагревательного элемента.
Как показано на фиг. 8 и фиг. 10, когда катушка 23 намотана вокруг держателя нагревательного элемента, между поверхностью 28 держателя 20 в желобках 82 и проводом секций катушки 23, перекрывающих желобок 82, образуются просветы 80.
На каждой из фиг. 11-22 представлен пример удлиненного держателя 20 нагревательного элемента с обмотанной вокруг него катушкой 23 и просветом 80, или просветами 80, образованными между катушкой 23 и держателем 20 нагревательного элемента за счет формы поперечного сечения держателя 20. В каждом примере своя, отличная от других, форма поперечного сечения, как это более подробно будет описано ниже. Поперечными сечениями являются сечения, перпендикулярные продольному направлению удлиненного держателя 20.
В примере, показанном на фиг. 11, держатель 20 нагревательного элемента имеет в целом цилиндрическую форму, а выемка 70 представляет собой единственный желобок 82, проходящий по длине держателя. Таким образом, форма поперечного сечения держателя 20 нагревательного элемента представляет собой круг с небольшой впадиной 81 на месте желобка 82. В местах наложения катушки 23 на желобок 82 образуются просветы 80.
В примере, показанном на фиг. 12, держатель 20 нагревательного элемента имеет поперечное сечение в форме большого сегмента круга. Это соответствует форме цилиндра с продольной выемкой 70, 81, формирующей плоскую грань, проходящую по длине держателя 20 нагревательного элемента. Катушка 23 намотана вокруг держателя 20 нагревательного элемента, но из-за жесткости провода катушка 23 не повторяет форму держателя 20 нагревательного элемента в области грани. Поэтому между держателем 20 нагревательного элемента и катушкой 23 в области грани образуется просвет 80.
В примере, показанном на фиг. 13, держатель 20 нагревательного элемента имеет поперечное сечение в форме эллипса. Катушка 23 намотана вокруг держателя 20 нагревательного элемента, но из-за жесткости провода катушки 23 катушка имеет более круглую форму, чем эллипс, в результате чего между держателем 20 нагревательного элемента и катушкой 23 образуются просветы 80.
В примере, показанном на фиг. 14, держатель 20 нагревательного элемента имеет форму плоского стержня, поперечное сечение которого имеет вид плоского прямоугольника. Катушка 23 намотана вокруг держателя 20 нагревательного элемента, но, благодаря жесткости провода катушки 23, она имеет более округлую форму, чем прямоугольник, в результате чего между держателем 20 нагревательного элемента и катушкой 23 образуются просветы 80.
В примере, показанном на фиг. 15, держатель 20 нагревательного элемента имеет поперечное сечение в форме 4-конечного креста с равномерно распределенными концами. Катушка 23 намотана вокруг держателя 20 нагревательного элемента, а между соседними концами и катушкой 23 образованы просветы 80.
В примере, показанном на фиг. 16, держатель 20 нагревательного элемента имеет поперечное сечение в форме 8-конечного креста с равномерно распределенными концами. Катушка 23 намотана вокруг держателя 20 нагревательного элемента, а между соседними концами и катушкой 23 образованы просветы 80.
На фиг. 17-21 представлены примеры, где держатель 20 нагревательного элемента имеет поперечное сечение в форме правильного многоугольника. Каждый из них имеет число сторон, отличное от других, а именно на фиг. 17 показан восьмиугольник, на фиг. 18 показан треугольник, на фиг. 19 показан квадрат, на фиг. 20 показан шестиугольник и на фиг. 21 показан пятиугольник. Катушка 23 намотана вокруг держателя 20 нагревательного элемента, соприкасаясь с держателем 20 нагревательного элемента на ребрах держателя 20, соответствующих углам фигур поперечного сечения. Таким образом, многоугольники с большим числом сторон имеют больше соприкосновений с катушкой 23 и образуют между катушкой 23 и держателем 20 нагревательного элемента большее число просветов 80 меньшего размера. Это позволяет выбирать форму поперечного сечения, обеспечивающую оптимальную степень контакта между держателем 20 нагревательного элемента и катушкой 23 и оптимальную форму просвета 80.
В примере, показанном на фиг. 22, держатель 20 нагревательного элемента имеет поперечное сечение, форма которого соответствует трем перекрывающимся кругам, соединенным друг с другом. Катушка 23 намотана вокруг держателя 20 нагревательного элемента, а между соседними секциями кругов и катушкой 23 образованы просветы 80.
Расстояние между проводом и поверхностью 28 в каждом просвете 80 в описанных выше вариантах составляет от 10 мкм до 500 мкм. Однако возможны просветы 80 и другого размера.
В приведенном выше описании толщина провода катушки 23 составляет примерно 0,12 мм. Возможно, однако, использование провода и другого диаметра. Например, диаметр провода катушки 23 может составлять от 0,05 мм до 0,2 мм. Кроме того, длина катушки 23 может отличаться от описанной выше. Например, длина катушки 23 может составлять в интервале от 20 мм до 40 мм.
Внутренний диаметр катушки 23 может отличаться от приведенного выше. Например, внутренний диаметр катушки 23 может составлять от 0,5 мм до 2 мм. Шаг обмотки спиральной катушки 23 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 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.
При использовании желобков 82 в держателе нагревательного элемента количество желобков может отличаться от одного или четырех.
В приведенном выше описании желобка 82 представляют собой продольные пазы вдоль поверхности 28 цилиндрических держателей 20. Однако в альтернативном варианте или дополнительно желобки 82 могут, например, представлять собой спиральные пазы в поверхности 28 цилиндрического держателя 20, проходящие по спирали вокруг оси держателя. В альтернативном варианте или дополнительно желобки 82 могут содержать круговые кольца вокруг поверхности 28 держателя 20.
В вариантах выполнения держатель 20 имеет длину несколько больше длины катушки 23 так, что он выступает по обоим концам катушки 23. В альтернативном варианте держатель 20 может быть короче катушки 23 и может помещаться целиком внутри витков катушки.
Конструкция нагревательного элемента 17 не сводится только к катушке 23, и его провод может иметь любую форму, например зигзагообразную.
Выше описаны нагревательные стержни 29, включающие удлиненный держатель 20 нагревательного элемента с обмотанной вокруг него катушкой 23 и просветом 80, или просветами 80, между катушкой 23 и держателем 20 нагревательного элемента, образованными благодаря тому, что форма поперечного сечения держателя 20 представляет собой многоугольник. В этом случае поперечное сечение держателя 20 нагревательного элемента может иметь форму 3-стороннего, 4-стороннего, 5-стороннего, 6-стороннего или 8-стороннего многоугольника.
Форма держателя 20 нагревательного элемента может быть сходна с цилиндрической, но не быть цилиндрической.
На фиг. 23 и 24 представлены примеры держателя 20 нагревательного элемента другого типа. В этом случае форма держателя 20 также предполагает образование естественных просветов 80 между держателем 20 и нагревательным элементом 17. Эти просветы 80 способствуют усиленному капиллярному просачиванию, удержанию жидкости и испарению.
На фиг. 23 представлен держатель 20 нагревательного элемента и нагревательный элемент 17. Держателем 20 нагревательного элемента является по существу плоская подложка, а нагревательный элемент 17 располагается на поверхности подложки зигзагом для получения максимальной длины нагревательного элемента 17 для данной площади поверхности подложки. В подложке держателя 20 нагревательного элемента имеются отверстия 83, и просветы 80 образованы между держателем 20 нагревательного элемента и нагревательным элементом 17, когда нагревательный элемент 17 перекрывается с отверстиями 83 подложки.
На фиг. 24 приведен пример, аналогичный изображенному на фиг. 23. Держателем 20 нагревательного элемента является плоская подложка с отверстиями 83 и зигзагообразным нагревательным элементом 17. В данном примере отверстия 83 подложки расположены в точках поворота зигзагообразного нагревательного элемента 17, а провод нагревательного элемента 17 продевается в отверстия 83 подложки на соответствующих поворотах так, что нагревательный элемент 17 располагается по обеим поверхностям плоской подложки. Между нагревательным элементом 17 и подложкой в местах расположения отверстия 83 в подложке имеются просветы.
В вариантах выполнения держатель 20 нагревательного элемента может быть выполнен из пористого материала, например пористой керамики, для сохранения жидкости внутри держателя 20.
Приведено описание электронного устройства для получения пара, представляющее собой электронную сигарету 1. Возможны, однако, другие типы электронного устройства для получения пара.
Конструкция электронной сигареты 1 не ограничена описанным порядком соединения компонентов и возможны другие варианты, например расположение схемы 11, 56 управления на наконечнике устройства или хранилища 7, 51 с жидкостью в корпусе 3 электронной сигареты 1 вместо мундштука 2.
Испаритель 6, 52 может быть частью корпуса 3 электронной сигареты 1.
В том случае, когда держателем 20 нагревательного элемента является подложка, нагревательный элемент 17 может быть обмотан вокруг подложки.
Кроме того, нагревательный элемент 17 может быть продет сквозь держатель 20 нагревательного элемента с обеих его сторон.
Приведено описание датчика 13, 58 воздушного давления. В вариантах выполнения датчик воздушного давления может альтернативно или дополнительно использоваться для обнаружения всасывания, выполняемого пользователем из устройства 1.
Ссылка на испарительную полость 19, 66 может быть заменена ссылкой на испарительную область.
Электронная сигарета 1 на фиг. 2 описана состоящей из разъединяемых частей - мундштука 2, испарителя 6 и узла 5 батареи. В альтернативном варианте электронная сигарета может быть выполнена с возможностью объединения этих частей 2, 6 и 5 в составляющий единое целое узел. Другими словами, мундштук 2, испаритель 6 и узел 5 батареи могут быть не разделяемыми. В другом варианте мундштук 2 и испаритель 6 могут образовывать единый неразъемный узел либо испаритель 6 и узел 5 батареи могут образовывать единый неразъемный узел.
Электронная сигарета 1, показанная на фиг. 3, включает две разъединяемые части, а именно мундштук 2 и корпус, содержащий узел 50 батареи. В альтернативном варианте электронная сигарета может быть выполнена с возможностью объединения этих частей 2, 50 в составляющий единое целое узел. Другими словами, мундштук 2 и корпус 3 могут быть не разделяемыми.
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 эквивалентами 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.