СИСТЕМА ДЛЯ КУРЕНИЯ
SMOKING SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к альтернативе табачной продукции, в частности к устройству для курения, ограничивающему воздействие дымовых газов, возникающих при горении, например табака.
Уровень техники
Известны курительные устройства, содержащие табак. Например, в документе US 7726320 описана сигарета, встроенная в электрическое устройство, вырабатывающее аэрозоль, которое выполняет функцию держателя сигареты. Изделие для курения содержит по меньшей мере один сорт табака. Изделие для курения также содержит мундштук, используемый курильщиком для вдыхания компонентов табака, получаемых от воздействия тепла на компоненты сигареты. Типичное изделие для курения содержит корпус, в котором расположены источник электроэнергии (например, батарею), сенсорное устройство для включения устройства, по крайней мере, при раскуривании, и нагревательное устройство (например, по меньшей мере один электрический резистивный нагревательный элемент) для выработки аэрозоля, который содержит компоненты табака. Во время использования сигарету вставляют в устройство, а после использования использованную сигарету удаляют из устройства и заменяют другой.
В документе ЕР 1736065 представлена электронная сигарета с никотином без смолы, которая включает в себя оболочку и всасывающее отверстие. На внешней стенке оболочки имеется отверстие для воздуха. Кроме того, в этой электронной сигарете имеются: электронная плата, полость постоянного давления, датчик, газожидкостный сепаратор, распылитель и колба подачи, должным образом размещенная внутри оболочки. Электронная плата содержит электронную схему переключения и генератор высокой частоты. С одной стороны от датчика проходит воздушный канал. В датчике расположена полость отрицательного давления. Распылитель соединен с колбой подачи, а в распылителе расположена распылительная полость.
Раскрытие изобретения
В соответствии с вариантами осуществления изобретения предложено устройство для курения, иногда называемое электронной сигаретой или е-сигаретой. Через дальнее отверстие в устройство поступает первый поток, а через отверстие в ближнем конце поток выходит в рот курильщика. Устройство также содержит отсек питания и отсек атомайзера, в который помещают материал, образующий аэрозоль, и который содержит распылительный элемент. На распылительный элемент подают энергию от элемента питания установленного в отсеке питания, причем по меньшей мере часть первого потока проходит через отсек атомайзера и захватывает аэрозоль от распылительного элемента. В корпусе также расположен смесительный клапан, имеющий первый вход, в который поступает первый поток, второй вход, в который поступает второй поток, минующий распылительный элемент, и выход, соединенный по текучей среде с отверстием на ближнем конце и пропускающий смесь первого и второго потоков. Устройство также включает в себя управляющий элемент смесительного клапана для регулирования состава смеси.
Дальнее отверстие может быть приспособлено для установки в него сигареты, так что первый поток несет дым от сигареты. При этом в корпусе выполнено сквозное входное отверстие, соединенное со вторым входом смесительного клапана. Втягиваемый через это входное отверстие второй поток содержит окружающий воздух.
Первый поток может содержать окружающий воздух, втягиваемый через дальнее отверстие, а в корпусе может быть выполнено сквозное входное отверстие. При этом устройство для курения дополнительно содержит переходник для установки участка сигареты вдоль корпуса, так чтобы ближний конец сигареты соединялся по текучей среде с указанным сквозным входным отверстием, так что второй поток включает в себя сигаретный дым, втягиваемый через это входное отверстие.
Предпочтительно смесительный клапан расположен по потоку до распылительного элемента, а через отсек атомайзера проходит смесь первого и второго потоков.
Смесительный клапан может быть расположен после распылительного элемента, а через распылитель проходит только первый поток либо только второй поток.
Элемент питания может быть выполнен в виде суперконденсатора.
Смесительный клапан может представлять собой шаровой кран, отсечной клапан, мембранный клапан или шарнирный клапан.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения устройство для курения содержит корпус, дальний конец которого выполнен с возможностью приема первого потока, а ближний конец имеет отверстие для выход из него потока в рот курильщика. Устройство также содержит расположенный в корпусе отсек питания и отсек атомайзера, приспособленный для приема образующего аэрозоль материала и имеющий распылительный элемент. Распылительный элемент подключен к элементу питания, расположенному в отсеке питания, при этом по меньшей мере часть первого потока проходит через отсек атомайзера, захватывая аэрозоль от распылительного элемента, а второй поток отделяется от первого потока до распылительного элемента, обходя этот распылительный элемент. Устройство также включает в себя расположенный в корпусе смесительный клапан, установленный по потоку после распылительного элемента и имеющий первый вход, в который поступает первый поток, второй вход, в который поступает второй поток, минующий распылительный элемент, и выход, соединенный по текучей среде с отверстием на ближнем конце и пропускающий смесь первого и второго потоков; а также управляющий элемент смесительного клапана для регулирования состава смеси.
Предпочтительно отверстие на дальнем конце приспособлено для установки в него сигареты, так что первый поток несет дым от сигареты.
Изобретение поясняется чертежами, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показано устройство для курения в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;
на фиг. 2 - устройство для курения в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 3 - схема устройства для курения с элементом электропитания согласно альтернативному варианту осуществления изобретения;
на фиг. 4 - схема устройства для курения в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 5 - устройство для курения в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 6 - устройство для курения в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 7 показана упрощенная схема функционирования шарового крана, которая упрощает понимание работы устройства, показанного на фиг. 6;
на фиг. 8 - устройство для курения в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 9 - схема клапана в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 10 - схема мембранного клапана в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Варианты осуществления изобретения
В дальнейшем описании для полного понимания различных принципов настоящего изобретения изложены многочисленные отдельные детали. Тем не менее специалистам в данной области техники понятно, что не все эти детали всегда необходимы для реализации настоящего изобретения. Известные схемы, управляющая логика и детали инструкций компьютерной программы для обычных алгоритмов и процессов подробно не описываются, чтобы без необходимости не усложнять понимание общих концепций изобретения.
На фиг. 1 схематично показано устройство 10 для курения в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. В устройстве 10 имеется батарейный отсек 12, который может включать в себя регуляторы питания. Подходящие регуляторы питания описаны в заявке US 2013/0319440, содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки. Устройство 10 содержит также отсек 14 с атомайзером и подлежащей распылению жидкостью или гелем, иногда называемыми в дальнейшем «е-жидкостью». Такая жидкость обычно содержит смесь пропиленгликоля, растительного глицерина, ароматизаторов и, как вариант, никотин. Атомайзер, по сути, представляет собой нагревательный элемент, питаемый от батареи, расположенной в батарейном отсеке 12. При подаче питания распылитель воздействует на жидкость или гель. Компоненты отсека 14 могут быть выполнены или как отдельные компоненты, или как единое целое, как описано в заявке US 2014/0034071, содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки. В последнем случае отсек 14 называют «картомайзером».
На одном конце устройства 10 расположен переходник 16 для установки табакосодержащего блока 18, так что устройство 10 с установленным в него блоком 18 может выглядеть со стороны как настоящая сигарета. Блок 18 может представлять собой сигарету, упаковку или картридж с никотином, кальян или другой источник табачного дыма. В любом случае первый вход, в который поступает табачный дым, показан стрелкой 20. Когда дым поступает в устройство 10, отверстие 22 ограничивает поток, создавая тем самым перепад давления, который обнаруживает датчик 24 воздушного потока известного типа. Желательно минимизировать сопротивление потоку, например, путем минимизации ограничения потока, чтобы пользователь ощущал, как будто он курит настоящую сигарету. Однако энергия, передаваемая получаемым в результате вдыхания перепадом давления, должна быть согласована с энергией, используемой для распыления. Для заданного перепада давления и характеристик потока возможность высвобождения капелек зависит также от вязкости е-жидкости. В е-сигаретах используют высоковязкую жидкость, преобразуемую в низковязкую при нагревании.
С датчиком 24 соединена электронная схема 26, которая приводит в действие нагревательное устройство, что позволяет уменьшить вязкость и привести в действие атомайзер в отсеке 14. Часть этой электронной схемы представляет собой датчик давления или потока, который включает источник питания, когда курильщик начинает вдыхать. Питание схемы 26 обычно осуществляется посредством источника электроэнергии (одноразового или перезаряжаемого), например литиево-ионной батареи 28, перезаряжаемой батареи другого известного типа или, в качестве альтернативы, от суперконденсатора. В дополнение или в качестве альтернативы отверстие 22 может управляться пользователем вручную путем нажатия на кнопку (не показана), которая может быть установлена на стволе устройства 10. Для удобства устройство 10 может быть сконфигурировано аналогично пистолету, а указанная кнопка соответствует спусковому крючку.
В устройстве 10 имеется второй вход воздуха, который выполнен в виде бокового входного отверстия 30. Входное отверстие 30 может быть создано несколькими способами, например, в виде продольного выреза, отверстия, просверленного через ствол устройства 10, или выполнено в переходнике, соединяющем отсек 14 и батарейный отсек 12 в соответствии с заявкой US 2014/0034071.
Потоки из первого (стрелка 20) и второго (отверстие 30) входов поступают в управляемый смесительный трехходовой клапан 32. Воздух, выходящий из клапана 32 по стрелке 34, содержит смесь двух входных потоков в любой желаемой пропорции. Входными потоками можно управлять в точках 45, 47 ограничения. При вдохе пользователя через мундштук 36 воздушная смесь (стрелка 38) содержит от 0 до 100% табачного дыма.
Клапан 32 может быть запрограммирован посредством электронной схемы 40. Например, начальные затяжки могут содержать 100% табачного дыма. После этого клапан автоматически управляется так, чтобы ограничить долю дыма. В качестве альтернативы, может иметься орган 42 управления для ручной регулировки клапана 32.
Схема 40 или схема 26 могут отключать атомайзер в отсеке 14, если доля табачного дыма превышает заданное пороговое значение.
Клапан 32, входное отверстие 30, датчик 24 воздушного потока и другие компоненты не обязательно должны быть расположены так, как показано. Например, их можно переместить выше по потоку и расположить до батареи 28. Возможны и другие расположения, но в любом случае пользователь вдыхает желаемую пропорцию воздуха и табачного дыма. В некоторых случаях можно курить обычную сигарету в сочетании е-сигаретой или в качестве альтернативы. В таких случаях воздушный поток, выходящий от обычной сигареты, нужно отклонить, чтобы он миновал атомайзер, что будет пояснено далее.
Альтернативный вариант 1
На фиг. 2 показано устройство 64 для курения в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения. Общая конструкция устройства 64 для курения аналогична устройству 10, показанному на фиг. 1, однако клапан 32 расположен по потоку после атомайзера в отсеке 14.
Альтернативный вариант 2
Батарея 28, в частности литиево-ионная, имеет несколько недостатков. Необходимо точно регулировать ее зарядку и разрядку. В дополнение, надо выполнять меры предосторожности, чтобы в случае возникновения протечки предотвратить ее контакт с жидкостью в отсеке 14. При некоторых условиях батарея 28 может быть пожароопасной. Кроме того, время зарядки ограничивает практичность устройства 10 или может потребовать наличия у пользователя запасного батарейного отсека 14 или батареи 28.
На фиг. 3 схематично показано устройство 46 для курения в соответствии с еще одним альтернативным вариантом осуществления изобретения. В этом варианте батарея 28 заменена суперконденсатором 44, который можно заряжать за секунды, присоединяя к обычной бытовой электросети. Устройство 46 имеет входные отверстия 58, 60 для воздуха и табачного дыма. Емкость конденсатора 44 достаточна для питания атомайзера желаемое число раз до его разрядки.
Альтернативный вариант 3
На фиг. 4 схематично показано устройства 48 для курения в соответствии с еще одним альтернативным вариантом осуществления изобретения. В этом варианте у устройства 48 имеется переходник 49 для установки участка обычной сигареты 50 или другого источника табачного дыма вдоль оболочки. Дым поступает через боковое входное отверстие, как описано выше (стрелка 52). Окружающий воздух поступает через отверстие на дальнем конце (стрелка 54), и оба потока достигают смесительного клапана 56. Следует отметить, что воздушный поток, показанный стрелкой 54, проходит через атомайзер 57, а воздушный поток от сигареты 50 не поступает в атомайзер 57.
Альтернативный вариант 4
В этом варианте забор воздуха регулируется посредством клапанов на самих входных отверстиях или, как вариант, посредством расположенного на входе смесительного клапана, который может представлять собой клапан с электронным управлением или другой тип клапана. На фиг. 5 показано устройство 66 для курения в соответствии с четвертым альтернативным вариантом осуществления изобретения. В этом варианте отверстие 22 (фиг. 1) заменено отсечным клапаном 68. Входное отверстие 30 закрыто другим отсечным клапаном 70. Отсечные клапаны 68, 70 имеют одинаковую конструкцию, что более подробно показано на выносках 72, 74. В качестве альтернативы, конструкции двух отсечных клапанов могут различаться. В любом случае объединенные потоки проходят к мундштуку 36 через выходную трубку 76, как показано стрелкой 34.
В отсечных клапанах 68 и 70 воздушная заслонка 62 скользит относительно входа 58, ограничивая проходящий через него воздушный поток. Управление заслонкой 62 может осуществляться вручную пользователем или автоматически посредством контроллера 78, чтобы регулировать относительные потоки через входные трубки 80, 82. Заслонки, показанные на фиг. 5, приведены в качестве примера. Вместо отсечных клапанов 68, 70 могут использоваться другие устройства для перекрытия, например, шарнирные клапаны, клапаны с электронным управлением, поршневые клапаны с кулачковым приводом. В приведенных ниже вариантах описаны некоторые такие варианты выполнения. Отсечные клапаны 68, 70 могут использоваться в качестве регулирующих элементов в клапане 32 (фиг. 1).
Альтернативный вариант 5
На фиг. 6 показано устройство 84 для курения в соответствии с пятым альтернативным вариантом осуществления изобретения. В этом варианте клапан 32 (фиг. 1) выполнен в виде шарового крана 64, в котором выходной воздушный поток может быть распределен в любой желаемой пропорции между выходом 86, ведущим к входному отверстию 88, и выходом 90, ведущим к мундштуку 36. Шаровые краны обычно обладают низкой стоимостью технического обслуживания. В дополнение к возможности быстрого включения-выключения путем поворота на четверть оборота шаровые краны обладают компактностью, не требуют смазки и обеспечивают хорошее уплотнение с малым крутящим моментом. Тем не менее они обладают сравнительно слабыми параметрами расхода. В положении дросселирования частично открытое седло чувствительно к эрозии из-за воздействия потока высокой скорости.
Первый воздушный поток, показанный стрелками 20, отклоняется от атомайзера посредством отсечного клапана 23, и этот поток достигает шарового крана 64. Второй воздушный поток, показанный стрелками 25, поступает через отверстие 21, проходит через атомайзер 57 и оттуда поступает шаровой кран 64. В результате в шаровом кране 64 происходит смешивание потоков после атомайзера 57, т.е. после его воздействия на второй воздушный поток.
Для упрощения понимания работы шарового крана 64 (фиг. 6) на фиг. 7 показана схема функционирования шарового крана 92, соответствующего данному варианту осуществления изобретения. Направление потока текучей среды обозначено стрелками. На фиг. 7 слева направо показан шаровой кран 92 в открытом положении, в положении дросселирования и в закрытом положении соответственно.
Шаровой кран 92 имеет корпус 94, шар 96, вход 98 и единственный выход 100. На этой схеме шаровой кран 92 отличается от шарового крана 64, у которого имеется два выхода 86, 90. Шар 96 поворачивается вокруг оси 102 под управлением привода 104.
Альтернативный вариант 6
На фиг. 8 показано устройство для курения в соответствии с шестым альтернативным вариантом осуществления изобретения. В этом варианте смешивание происходит после того, как часть воздушного потока прошла через атомайзер. Часть воздушного потока передается по обходной трубке 106, причем эта часть потока регулируется посредством органа 42 управления в точке 108 ограничения, в то время как остальная часть воздушного потока проходит через атомайзер по трубке 110, как показано стрелкой 112. Если точка 108 ограничения полностью открыта, то атомайзер оказывает большее сопротивление потоку, чем обходная трубка 106, и большая часть потока проходит через обходную трубку 106. Органом 42 управления в точке 108 ограничения ограничивают поток через обходную трубку, так что большая часть потока поступает к входному отверстию 30, проходя через атомайзер и трубку 110. Наличие параллельного контура потока в виде обходной трубки 106 позволяет снизить сопротивление потоку. Конструкция, схематично показанная на фиг. 8, может быть применена с необходимыми изменениями для любого другого варианта осуществления изобретения, представленного в настоящем описании.
Альтернативный вариант 7
На фиг. 9 схематично показан клапан 114 в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Клапан 114 может быть использован в различных приведенных здесь вариантах осуществления изобретения, например в точках 108, 45 ограничения (фиг. 8). Перемещение шара (или цилиндра) 116 к стенке трубки 118 вызывает сжатие и увеличивает сопротивление потоку.
Альтернативный вариант 8
На фиг. 10 схематично показан мембранный клапан 120 в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Смещение мембраны 122 приводом 124 в сторону потока дросселирует или полностью перекрывает поток. На фиг 10 слева направо показан мембранный клапан 120 в открытом положении, положении дросселирования и в закрытом положении соответственно. Мембранный клапан 120 может быть использован в различных приведенных здесь вариантах осуществления изобретения, например в точках 108, 45 ограничения (фиг. 8).
Специалистам в данной области техники понятно, что настоящее изобретение не ограничено тем, как оно показано и описано выше. Наоборот, объем изобретения включает в себя сочетания и комбинации различных описанных выше признаков, а также их изменения и модификации, которые отсутствуют в существующем уровне техники и которые могут приходить на ум специалистам в данной области техники при ознакомлении с настоящим описанием.