ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА ПРЕДОСТАВЛЕНИЯ АЭРОЗОЛЯ
ELECTRONIC AEROSOL DELIVERY SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение касается электронных систем предоставления аэрозоля, таких как электронные сигареты и подобное.
Уровень техники
Электронные системы предоставления аэрозоля, такие как электронные сигареты, в общем, включают в себя резервуар с жидкостью-источником, которая содержит состав, обычно содержащий никотин, из которого вырабатывается пар, например, путем испарения под действием тепла. Таким образом, источник пара для системы предоставления аэрозоля может содержать нагреватель, в котором расположен нагревательный элемент для приема жидкости-источника из резервуара, например, с помощью фитиля или капиллярного действия. Когда пользователь вдыхает с помощью системы, электрическая энергия подается на нагревательный элемент для испарения жидкости-источника вблизи нагревательного элемента с целью выработки пара для вдыхания пользователем. Такие системы обычно снабжены одним или несколькими входными отверстиями для воздуха, расположенными вдали от мундштучного конца системы. Когда пользователь затягивается через мундштук, соединенный с мундштучным концом системы, воздух втягивается через входные отверстия и проходит мимо источника пара. Между источником пара и отверстием в мундштуке имеется путь для потока, так что втянутый воздух, прошедший источник пара, продолжает перемещаться вдоль пути для потока до отверстия мундштука, перенося с собой некоторое количество пара в форме аэрозоля. Воздух выходит из системы предоставления аэрозоля через отверстие мундштука, чтобы его вдохнул пользователь.
В таких системах источник пара и нагревательный элемент могут быть объединены в одноразовом «картомайзере», который является компонентом, содержащим как резервуар для жидкости-источника, так и нагревательный элемент. При использовании картомайзер соединен с многоразовой частью (иногда называемой «устройством»), которая содержит разные электронные компоненты для управления системой предоставления аэрозоля, такие как схема управления и батарея. На нагревательный элемент подается электрическая энергия из батареи с помощью электрического соединения между картомайзером и многоразовой частью, являющейся устройством. Когда жидкость-источник в картомайзере закончилась (т.е. по существу вся жидкость испарилась и ее вдохнули), пользователь заменяет картомайзер и устанавливает новый картомайзер для продолжения выработки и вдыхания испаренной жидкости.
Сам картомайзер может иметь сложную конструкцию, и в него может потребоваться установить много разных компонентов. Затраты на изготовление и сложность изготовления и сборки картомайзеров могут быть сравнительно высокими.
В настоящем описании представлены разные подходы, которые призваны помочь в решении указанных вопросов.
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является система предоставления аэрозоля, содержащая часть, являющуюся устройством, и съемную часть с картриджем, причем часть с картриджем при использовании соединена с частью, являющейся устройством; при этом часть, являющаяся устройством, содержит нагреватель, а часть с картриджем содержит резервуар для жидкости-источника и поверхность испарения, гидравлически сообщающаяся с резервуаром, при этом, когда часть с картриджем соединена с частью, являющейся устройством, при использовании, поверхность испарения находится в тепловом контакте с нагревателем, так что при активации нагревателя поверхность испарения нагревается, чтобы испарять по меньшей мере порцию жидкости-источника, которая гидравлически сообщается с поверхностью испарения.
Вторым объектом изобретения является часть с картриджем для использования с многоразовой частью, которая является устройством и которая содержит нагреватель, причем часть с картриджем выполнена с возможностью соединения с частью, являющейся устройством, для использования с целью образования системы предоставления аэрозоля, при этом часть с картриджем, содержит резервуар для жидкости-источника и поверхность испарения, гидравлически сообщающуюся с резервуаром для жидкости-источника, причем поверхность испарения находится в тепловом контакте с нагревателем, когда часть с картриджем соединена с многоразовой частью, являющейся устройством, для использования, так что поверхность испарения нагревается при активации нагревателя, испаряя по меньшей мере порцию жидкости-источника, которая гидравлически сообщается с поверхностью испарения.
Третьим объектом изобретения является часть, являющаяся устройством, для использования с частью с картриджем, выполненную с возможностью соединения с частью, являющейся устройством, для использования с целью образования системы предоставления аэрозоля, причем часть с картриджем, содержит резервуар для жидкости-источника и поверхность испарения, гидравлически сообщающуюся с резервуаром, при этом часть, являющаяся устройством, содержит нагреватель, выполненный так, что, когда часть с картриджем соединена с частью, являющейся устройством, для использования, нагреватель приведен в тепловой контакт с поверхностью испарения, так что при активации нагревателя поверхность испарения нагревают для испарения по меньшей мере порции жидкости-источника, которая гидравлически сообщается с поверхностью испарения.
Четвертым объектом изобретения является способ использования устройства предоставления аэрозоля, содержащего часть, являющуюся устройством, и съемную часть с картриджем, включающий в себя этапы, на которых соединяют часть, являющуюся устройством, с частью с картриджем, при этом часть, являющаяся устройством, содержит нагреватель, а часть с картриджем содержит резервуар для жидкости-источника и поверхность испарения, гидравлически сообщающуюся с резервуаром, при этом поверхность испарения располагают близко в тепловом отношении к нагревателю, когда часть с картриджем соединена с частью, являющейся устройством, для использования, так что при активации нагревателя поверхность испарения нагревается, испаряя по меньшей мере порцию жидкости-источника, которая гидравлически сообщается с поверхностью испарения.
Пятым объектом изобретения является средство предоставления пара, содержащее многоразовую часть, являющуюся устройством, и съемную часть с картриджем, причем часть являющаяся картриджем соединена с многоразовой частью, являющейся устройством, для использования; при этом многоразовая часть, являющаяся устройством, содержит нагревательное средство, а часть с картриджем содержит средство для расположения жидкости-источника и поверхность испарения, гидравлически сообщающуюся с резервуаром для жидкости-источника, при этом, когда часть с картриджем соединена с многоразовой частью, являющейся устройством, для использования, поверхность испарения находится в тепловом контакте со средством нагревания, так что при активации средства нагревания поверхность испарения нагревается, испаряя по меньшей мере порцию жидкости-источника, которая гидравлически сообщается с поверхностью испарения.
Следует иметь в виду, что особенности и аспекты настоящего изобретения, описанные в связи с первым и другими объектами изобретения в равной степени применимы к вариантам осуществления изобретения, соответствующими другим объектам изобретения, и могут быть объединены надлежащим образом с вариантами осуществления изобретения, соответствующими другим объектам изобретения, а не только с конкретными описанными выше комбинациями.
Далее, только для примера, описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показана электронная сигарета, которая содержит отсоединенными друг от друга часть с картриджем и встроенным нагревательным элементом и многоразовую часть;
на фиг. 2 более подробно показана многоразовая часть электронной сигареты по фиг. 1;
на фиг. 3 более подробно показана часть с картриджем электронной сигареты по фиг. 1;
на фиг. 4 схематично показана электронная система предоставления аэрозоля, которая содержит многоразовую часть с выступающим нагревателем и часть с картриджем и втянутым теплопередающим элементом для выработки аэрозоля для вдыхания, при этом упомянутые части показаны в соединенном состоянии;
на фиг. 5 более подробно показана многоразовая часть для электронной системы по фиг. 4;
на фиг. 6 более подробно показана часть с картриджем для электронной системы по фиг. 4;
на фиг. 7а – схематично показан поддерживающий элемент части с картриджем картриджа по фиг. 6, при этом поддерживающий элемент выполнен с возможностью поддержки теплопередающего элемента, вид в продольном сечении;
на фиг. 7b – то же, вид сверху;
на фиг. 8 – блок-схема способа использования электронной системы предоставления аэрозоля по фиг. 4;
на фиг. 9 схематично показана часть с картриджем и втянутым теплопередающим элементом для выработки аэрозоля для вдыхания в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Ниже описываются аспекты и особенности определенных примеров выполнения и вариантов реализации настоящего изобретения. Некоторые аспекты и особенности определенных примеров выполнения и вариантов реализации настоящего изобретения могут быть осуществлены условно, и в целях обеспечения краткости описания они не рассматриваются. Таким образом, понятно, что аспекты и особенности рассматриваемых здесь устройства и способов, не описываемых подробно, могут осуществляться в соответствии с любыми обычными методами осуществления таких аспектов и особенностей.
Как указано выше, изобретение относится (помимо прочего) к устройствам доставки пара, таких как электронные сигареты. В последующем описании иногда может использоваться термин «электронная сигарета», однако следует иметь в виду, что этот термин является взаимозаменяемым с термином система доставки пара (аэрозоля). Кроме того, термины «пар» и «аэрозоль» могут быть использованы взаимозаменяемо для обозначения испаренной жидкости-источника или воздуха, содержащего испаренную жидкость-источник.
На фиг 1-3 схематично показан пример выполнения электронной сигареты 10. Электронная сигарета 10 имеет в целом цилиндрическую форму, проходящую вдоль продольной оси, обозначенной пунктирной линией LA, и содержит два основных компонента, а именно: многоразовую часть 20 – устройство и съемную или сменную часть 30 с картриджем, как показано на фиг.1. На фиг. 2 и 3 схематично показаны, соответственно, многоразовая часть 20 и часть 30 с картриджем электронной сигареты по фиг. 1. Для ясности на фиг. 2 и 3 опущены разные компоненты и подробности, такие как провода и более сложная форма.
Часть 30 с картриджем содержит внутренний резервуар 160 с жидкостью-источником, которая может содержать никотин и которая подлежит испарению и вдыханию, испаритель (такой как нагревательный элемент 155), и мундштук 35. В этом примере нагревательный элемент 155 представляет собой проволоку высокого сопротивления (такую как нихромовая проволока), которая намотана вокруг капиллярного материала или аналогичного элемента для перемещения жидкости из резервуара 160 до провода с сопротивлением.
Многоразовая часть 20 в общем содержит компоненты, срок эксплуатации которых больше среднего срока эксплуатации части 30 с картриджем. Многоразовая часть 20 содержит источник электроэнергии, такой как батарея 210 или элемент питания, для подачи электроэнергии на электронную сигарету 10 и схему управления (более подробно будет рассмотрена ниже) для общего управления различными функциями электронной сигареты 10. Когда нагревательный элемент 155 получает электроэнергию из батареи (не показана на фиг. 1), чем управляет схема управления, нагревательный элемент 155 испаряет жидкость-источник, и пользователь вдыхает этот пар (аэрозоль) через мундштук 35.
В варианте осуществления изобретения, который показан на фиг. 1, многоразовая часть 20 и часть 30 с картриджем выполнены с возможностью отсоединения друг от друга путем отделения в направлении, параллельном продольной оси LA, но они соединены при использовании электронной сигареты 10 посредством соединения, схематично указанного ссылочными позициями 25А (на части 30 с картриджем) и 25В (на многоразовой части 20), для обеспечения механического и электрического соединения многоразовой части 20 с частью 30 с картриджем. В этом примере соединительные средства 25А и 25В используются для обеспечения штыкового соединения части 30 с картриджем с многоразовой частью 20, хотя могут быть использованы и другие средства соединения (например, резьба).
Во многих устройствах часть 30 с картриджем может быть отсоединена от многоразовой части 20 с целью замены части 30 с картриджем при исчерпании жидкости-источника, или если пользователь хочет изменить аромат/тип жидкости-источника и заменяет ее другой частью 30 с картриджем. Многоразовая часть 20 обычно используется для нескольких частей 30 с картриджем.
Как показано на фиг. 2, многоразовая часть 20 содержит батарею 210 и схему управления, которая содержит печатную плату 215 для обеспечения функциональных возможностей управления электронной сигаретой, например, благодаря наличию (микро)контроллера, процессора, ASIC или аналогичной формы микросхемы управления. Микросхема управления может быть расположена на печатной плате (РСВ). Батарея 210 обычно имеет цилиндрическую форму с центральной осью, которая расположена вдоль продольной оси LA электронной сигареты или по меньшей мере близко (и по существу параллельно) к ней. В показанном примере печатная плата 215 также содержит блок датчиков. Когда пользователь вдыхает через мундштук 35, воздух втягивается в электронную сигарету через одно или несколько входных отверстий (не показаны на фиг. 1 и 2). Блок датчиков, который может содержать датчик давления и/или микрофон, обнаруживает этот поток воздуха, и в ответ на такое обнаружение печатная плата 215 подает электроэнергию из батареи 210 на нагревательный элемент 155 в части 30 картриджа (что, в общем, называется приведением в действие по затяжке). В других примерах электронная сигарета 10 может быть снабжена кнопкой или переключателем, которым пользователь может управлять подачей электрической энергии из батареи на нагревательный элемент 155.
Как показано на фиг. 3, часть 30 с картриджем содержит канал 161 для воздуха, проходящий вдоль центральной (продольной) оси части 30 картриджа (и электронной сигареты 10) от мундштука 35 до соединительного средства 25А с целью соединения части 30 с картриджем с многоразовой частью 20. Резервуар с жидкостью-источником 160 расположен вокруг канала 161 для воздуха. Этот резервуар 160 может быть реализован, например, путем расположения хлопка или пены, пропитанной жидкостью, или жидкость-источник может быть свободно расположена в подходящей емкости. Нагревательный элемент 155 питается с помощью линий 166 и 167, которые, в свою очередь, соединены с противоположными полюсами (положительным и отрицательным) батареи 210 с помощью соединительного средства 25А.
Хотя это и не показано на фиг. 3, часть с 30 картриджем может содержать датчик температуры нагревательного элемента для измерения его температуры. Датчик температуры нагревателя расположен в части 30 картриджа, но он соединен с печатной платой 215, например, с помощью соединительных средств 25А и 25В. Соответственно, печатная плата 215 способна управлять подачей электрической энергии на нагревательный элемент 155 в зависимости от полученной его температуры.
Как упомянуто выше, соединительные средства 25А и 25В обеспечивают механическое и электрическое соединение многоразовой части 20 с частью 30 с картриджем. Как показано на фиг. 2, соединительное средство 25В содержит два электрических вывода: внешний контакт 240 и внутренний контакт 250, которые отделены изолятором 260. Аналогично, соединительное средство 25А содержит внутренний электрод 175 и внешний электрод 171, отделенные изолятором 172 (как показано на фиг. 3). Когда часть 30 с картриджем соединена с многоразовой частью 20, внутренний электрод 175 и внешний электрод 171 части 30 с картриджем механически (и, следовательно, электрически) сцеплены, соответственно, с внутренним контактом 250 и внешним контактом 240 многоразовой части 20. Внутренний контакт 250 установлен на винтовой пружине 255, так что в процессе сопряжения (соединения) внутренний электрод 175 давит на внутренний контакт 250, сжимая винтовую пружину 255, помогая тем самым обеспечить хороший механический и электрический контакт, когда часть 30 с картриджем соединена с многоразовой частью 20.
Соединительное средство 25А, показанное на фиг. 3 снабжено двумя утолщениями или выступами 180А, 180В, которые направлены в противоположные стороны от продольной оси электронной сигареты. Эти выступы используются для обеспечения штыкового соединения с целью соединения многоразовой части 20 с частью 30 с картриджем.
Как ясно специалисту в рассматриваемой области, часть 30 с картриджем, которая показана на фиг. 3, содержит много компонентов, в частности, нагревательный элемент 155, электрические контакты 166, 167 и так далее, а также может содержать датчик температуры (не показан). В общем, чем больше компонентов содержится в части с картриджем, тем больше ее стоимость или из-за большого количества используемых компонентов или из-за затрат на изготовление, связанных со сборкой большого количества компонентов. Это означает, что затраты на часть с картриджем сравнительно высоки. Как описано выше, часть 30 с картриджем может быть заменена и обычно от нее избавляются при исчерпании жидкости-источника.
Изобретение направлено на уменьшение стоимости товаров для частей с картриджами, и уменьшения сложности изготовления. В настоящем изобретении рассматривается пример выполнения электронной сигареты, в которой из части с картриджем удален нагревательный элемент, и вместе этого нагревательный элемент расположен в многоразовой части. В результате уменьшается стоимость товаров для части с картриджем (как минимум благодаря тому, что больше не избавляются от сложных/дорогих компонентов, таких как металлические компоненты, используемых в нагревательном элементе и электрических контактах). Более того, перемещение нагревательного элемента в многоразовую часть (от которой регулярно не избавляются) означает, что в многоразовой части могут быть использованы более дорогие/сложные нагревательные элементы (возможно, с более долгим сроком службы и большей тепловой эффективностью).
На фиг. 4 схематично показана электронная сигарета 300, соответствующая аспектам настоящего изобретения. Электронная сигарета 300 имеет в целом цилиндрическую форму, проходящую вдоль продольной оси, указанной пунктирной линией LA, и содержит три основных компонента, а именно: многоразовую часть 400, (необязательно) крышку 600, и часть 500 с картриджем (не видна на фиг. 4). В этом примере поперечное сечение цилиндра, то есть сечение в плоскости, перпендикулярной линии LA, является по существу круглым, тем не менее в других реализациях форма поперечного сечения может быть, например, эллиптической, квадратной, прямоугольной, шестиугольной или может иметь другую правильную или неправильную форму. Также следует понимать, что другие варианты выполнения электронных сигарет 300 могут иметь форму, отличную от по существу цилиндрической, например, могут иметь по существу эллипсоидальную формой.
В варианте осуществления изобретения, который показан на фиг. 4, многоразовая часть 400, крышка 600 и часть 500 с картриджем выполнены с возможностью отсоединения друг от друга путем отделения в направлении, параллельном продольной оси LA, но при использовании они соединены с обеспечением механического соединения этих трех основных компонентов. Когда электронная сигарета 300 собрана, часть 500 с картриджем закрыта крышкой 600. Крышка 600, в общем, имеет форму усеченного прямого кругового конуса, который сужается у мундштучного конца 605. Мундштучный конец 605 имеет отверстие, через которое пар, выработанный из расположенной в части 500 с картриджем жидкости-источника, может проходить к пользователю, когда пользователь вдыхает с помощью мундштучного конца 605. Крышка 600 является, в общем, полой и в ней располагается часть 500 с картриджем.
В показанной реализации пользователь, чтобы открыть часть 500 с картриджем, должен сначала удалить крышку 600 путем стягивания ее в направлении, параллельном продольной оси LA, с многоразовой части 400. Соединение крышки 600 с многоразовой частью 400 может быть любым подходящим, например, посредством тугой посадки. Следует понимать, что в других вариантах осуществления изобретения может использоваться другая форма соединения, такая как защелкивающееся соединение или резьбовое соединение. Аналогично, когда часть 500 с картриджем открыта, пользователь может отсоединить многоразовую часть 400 от части 500 с картриджем путем отделения в направлении, параллельном продольной оси LA. Часть 500 с картриджем может быть отсоединена от многоразовой части 400 с целью замены этой части 500 при исчерпании жидкости-источника и/или когда пользователь хочет изменить аромат/тип жидкости-источника.
На фиг. 5 более подробно показана многоразовая часть 400 устройства по фиг. 4. Многоразовая часть 400 содержит корпус 410, источник электроэнергии, такой как батарея 420, печатную плату 430, опору 440 нагревателя и нагреватель 450. Корпус 410 имеет в общем цилиндрическую форму, которая проходит вдоль продольной оси LA. Во внутреннем пространстве корпуса 410 расположены батарея 420 и печатная плата 430. Батарея 420 является в общем цилиндрической и в некоторых реализациях ее форма по существу аналогична форме корпуса 410, чтобы плотно располагаться в его внутреннем пространстве.
Батарея 420 соединена с печатной платой 430 с помощью электрических контактов 422. На фиг. 5 электрические контакты схематично показаны как провода, хотя следует понимать, что подходит любая форма электрического контакта между батареей 420 и печатной платой 430, например контактные площадки, и они могут быть определены конкретным выполнением многоразовой части. Печатная плата 430 выполнена с возможностью управления разными функциями электронной сигареты 300 и она может быть названа схемой управления. Например, схема управления может управлять подачей электрической энергии на нагреватель 450, зарядкой батареи 420 из внешнего источника (например, через соединения внешнего источника электропитания с разъемом USB/microUSB, который расположен в корпусе 410) или любыми другими функциональными возможностями, такими как передача данных на главный компьютер (например, персональный ПК, смартфон и так далее). Печатная плата 430 может содержать (микро)контроллер, процессор, ASIC или аналогичную микросхему управления для реализации упомянутых функциональных возможностей по управлению. Кроме того, микросхема управления может быть расположена на печатной плате (РСВ). Следует отметить, что функциональные возможности, предоставляемые печатной платой 430, могут быть разделены по нескольким печатным платам и/или компонентам, которые не установлены на PCB, и эти дополнительные компоненты и/или PCB могут быть расположены надлежащим образом в электронной сигарете 410. Например, функциональные возможности печатной платы 430 по управлению функциональными возможностями (повторной)зарядки батареи 420 могут быть обеспечены отдельно (например, на другой РСВ) от функциональных возможностей по управлению разрядом (т.е. подачей электрической энергии на нагреватель).
Как указано выше, многоразовая часть 400 дополнительно содержит нагреватель 450. Нагреватель 450 прикреплен к опоре 440, которая в свою очередь прикреплена к корпусу 410 на одном его конце (т.е. конце корпуса 410, который выполнен с возможностью соединения с частью 500 с картриджем и крышкой 600). Опора 440 нагревателя имеет по существу цилиндрическую форму, хотя следует понимать, что в других реализациях возможны опоры 440 нагревателя с другими формами. Как показано на фиг. 5, корпус 410 содержит по существу круглый/цилиндрический утопленный участок 412, которому соответствует цилиндрическая опора 440 нагревателя. Опора 440 нагревателя прикреплена к корпусу 410 с использованием любого подходящего средства, например, с помощью клея или с помощью плотного соединения с утопленным участком 412. В этом примере опора 440 нагревателя выполнена полностью из материала, обладающего сравнительно малой теплопроводностью, например, из силикона. Опора 440 нагревателя также может быть выполнена из материала, обладающего некоторой гибкостью/эластичностью, например, из силикона, т.е. опора 440 нагревателя выполнена как с возможностью поддержки нагревателя 450, так и с возможностью выполнения функции теплоизолятора для предотвращения или уменьшения рассеивания тепла от нагревателя 450 на другие области многоразовой части 20. В альтернативных реализациях опора 440 нагревателя может быть многослойной структурой/структурой из многих частей, содержащей слой/слои, расположенные наиболее близко к нагревателю 450 и выполненные с возможностью выполнения функции теплоизолятора.
На фиг. 5 нагреватель 450 показан расположенным сверху опоры 440. Нагреватель 450 прикреплен к опоре 440 любым подходящим образом, например, с помощью подходящего термостойкого клея или с помощью посадки с натягом на опору 440. В некоторых реализации опора 440 нагревателя может иметь форму, позволяющую расположить по меньшей мере части нагревателя 450, например, опора 440 нагревателя может содержать участок с выступами, которые направлены внутрь для приема внешних кромок нагревателя 450.
В примере, показанном на фиг. 5, нагреватель 450 является плоским элементом круглой формы (например, в форме диска) и выполнен из электропроводного материала, приспособленного для действия в качестве резистивного нагревателя (например, из нихрома). Нагреватель 450 электрически соединен с печатной платой 430 с помощью проводов 432, которые проходят через опору 440 нагревателя (которая содержит подходящие каналы для прохождения проводов). При изготовлении многоразовой части 400 провода 432 могут выступать от утопленного участка на корпусе 410, и опора 440 нагревателя может быть сдвинута в утопленный участок, пока провода 432 проходят по каналам в опоре 440 нагревателя. Далее провода 432 электрически соединяют с нагревателем 450 любым подходящим образом, например, с помощью пайки или с помощью контакта с нагревателем 450. В последнем случае концы проводов 432 могут быть изогнуты, чтобы позволить проводам 432 проходить перпендикулярно относительно продольной оси опоры 440 для увеличения площади поверхности нагревателя 450, с которой провода 432 контактируют для обеспечения хорошего электрического соединения.
Печатная плата 430 выполнена с возможностью подачи электроэнергии на нагреватель 450. Печатная плата 430 принимает электрическую энергию от батареи 420 с помощью контактов 422 и подает ее на нагреватель 450 с помощью проводов 432 в ответ на обнаружение ввода информации. В некоторых реализациях обнаруженный ввод информации представляет собой сигнал, который указывает на нажатие кнопки и который принят с помощью печатной платы 430 в ответ на нажатие пользователем кнопки (не показана) на поверхности корпуса 410. В других реализациях многоразовая часть 400 снабжена датчиком (не показан) затяжки, который выполнен с возможностью обнаружения потока воздуха через многоразовую часть 400 в ответ на вдыхание пользователем воздуха через электронную сигарету (т.е. когда многоразовая часть 400 и часть 500 с картриджем соединены для использования). Хотя на фиг. 5 не показан путь для воздуха, в некоторых реализациях корпус 410 имеет входные отверстия для воздуха, которые сообщаются с входными отверстиями в части 500 с картриджем (описано ниже). Соответственно, когда пользователь вдыхает с помощью мундштучного конца 605 крышки 600 при соединенных многоразовой части 400, части 500 с картриджем и крышки 600, печатная плата 430 принимает сигнал от датчика затяжки и начинает подачу электроэнергии на нагреватель 450.
При подаче электрической энергии на нагреватель 450 с помощью печатной платы 430 увеличивается температура нагревателя 450. В некоторых реализациях температуру нагревателя 450 можно отслеживать с помощью датчика 460 температуры, который расположен в многоразовой части 400. Например, как показано на фиг. 5, датчик 460 температуры расположен в корпусе 410 многоразовой части 400 и электрически соединен с печатной платой 430 и нагревателем 450 проводами 462. Датчик 460 температуры может быть термопарой, резистивным детектором (RTD) температуры или другим подходящим датчиком температуры, и он выполнен с возможностью подачи на печатную плату 430 сигнала, соответствующего температуре нагревателя 450. Печатная плата 430 выполнена с возможностью регулировки мощности, выдаваемой/подаваемой на нагреватель 450 из батареи 420 в ответ на принятый сигнал температуры. Например, печатная плата 430 может быть выполнена с возможностью подачи электрической энергии на нагреватель 450 с использованием технологии широтно импульсной модуляции (ШИМ) и может регулировать рабочий цикл или с целью увеличения, или с целью уменьшения подаваемой на нагреватель мощности в зависимости от температуры нагревателя 450. Следует понимать, что управление/отслеживание температуры нагревателя 450 является необязательным и в некоторых реализациях может отсутствовать. Кроме того, в других реализациях схема управления может измерять электрическое сопротивление нагревателя 450 и использовать изменение электрического сопротивления как указание температуры нагревателя 450.
Корпус 410, показанный на фиг. 5, содержит первое средство 414 сцепления и второе средство 416 сцепления, которые схематично показаны на фиг. 5 как выступы, которые отходят от основной части корпуса 410, образуя кольцевое пространство, если смотреть вдоль продольной оси LA. Первое средство 414 сцепления выполнено с возможностью сцепления с крышкой 600 (которая содержит соответствующее средство сцепления). Средства сцепления крышки 600 и корпуса 410 могут принимать любую форму, например, представлять собой резьбовое соединение, штыковое соединение, посадку с натягом, защелкивающееся соединение и т.д. Например, крышка 600 может содержать выступ (не показан), который располагается в выемке во внешней поверхности кольцевого выступа 414. Аналогично, второе средство 416 сцепления выполнено с возможностью взаимного сцепления с соответствующим средством 515 сцепления на части 500 с картриджем. В этом примере кольцевой выступ первого средства 416 сцепления окружает внешнюю поверхность опоры 440 нагревателя (или, другими словами, внутренний диаметр кольцевого выступа позволяет расположить в нем опору 440 нагревателя). В этом примере кольцевой выступ первого средства 416 сцепления на внешней по радиусу поверхности содержит резьбовой участок, который сцепляется с резьбовым участком части 500 с картриджем (более подробно будет описано ниже).
На фиг. 6 схематично показана часть 500 с картриджем, которая выполнена с возможностью использования с многоразовой частью 400 по фиг. 4. Показанная на фиг. 6 часть 500 с картриджем содержит корпус 510, резервуар 520 для жидкости-источника, фитиль 530, поддерживающий элемент 540 и теплопередающий элемент 550.
Корпус 510 части 500 в общем имеет форму усеченного прямого кругового конуса и в этом примере его размер подходит для расположения в полом пространстве крышки 600, т.е. диаметр и угол сужения корпуса 510 выбраны так, чтобы крышку 600 можно было расположить поверх части 500 с картриджем, так что крышка 600 окружает большую часть внешних поверхностей части 500. Тем не менее, следует отметить, что как форма корпуса 510, так и наличие крышки 600 не являются обязательными требованиями, т.е. корпус 510 может иметь другую форму, и крышка 600 может отсутствовать.
Стенки корпуса 510 в общем проходят в направлении продольной оси LA устройства 300. Более конкретно, часть 500 с картриджем выполнена так, что она содержит трубчатую внутреннюю стенку 512, которая проходит в направлении продольной оси LA, трубчатую внешнюю стенку 514, которая проходит по существу в направлении продольной оси LA, но имеет такой угол сужении, что диаметр части 500 увеличивается по направлению к концу, который предназначен для сцепления с многоразовой частью 400 (самый нижний конец на фиг. 6), и кольцевую верхнюю стенку 516, которая соединяет концы трубчатых внутренней и внешней стенок 512, 514.
Длина внешней трубчатой стенки 514 в направлении продольной оси LA больше такой длины внутренней трубчатой стенки 512. Поддерживающий элемент 540, который в общем имеет цилиндрическую форму, и внешний диаметр которого примерно равен внутреннему диаметру внешней трубчатой стенки 514, расположен внутри внешней трубчатой стенки 514, так что внешняя поверхность поддерживающего элемента 540 контактирует с внутренней поверхностью внешней трубчатой стенки 514. Поддерживающий элемент 540 вдавлен в корпус 510, так что он прилегает к концу внутренней трубчатой стенки 512, как показано на фиг. 6. В этой конфигурации поддерживающий элемент 540 образует кольцевую поверхность, которая проходит между концом внутренней трубчатой стенки 512 и внутренней поверхностью внешней трубчатой стенки 514. Другими словами, поддерживающий элемент 540, внутренняя и внешняя трубчатые стенки 512, 514 и кольцевая верхняя стенка 516 образуют замкнутый объем. Этот объем представляет собой резервуар 520 для жидкости-источника, в котором может быть расположена любая подходящая жидкость для испарения. Поддерживающий элемент 540 можно рассматривать как уплотнение открытых концов трубчатых стенок.
На фиг. 7а и 7b более подробно схематично показан поддерживающий элемент по фиг. 6. На фиг. 7а поддерживающий элемент 540 показан в сечении плоскостью, параллельной продольной оси LA, а на фиг. 7b поддерживающий элемент 540 показан, если смотреть сверху в направлении вдоль продольной оси LA.
Поддерживающий элемент 540 выполнен с возможностью осуществления нескольких функций. В частности, поддерживающий элемент 540 ограничивает часть резервуара 520 (а также выполняет функцию уплотнения), но также обеспечивает доступ к резервуару 520 (чтобы позволить фитилю 530 перемещать жидкость до теплопередающего элемента 550) и поддерживает теплопередающий элемент 550.
В этой конкретной реализации поддерживающий элемент 540 выполнен в виде единого компонента из термостойкого материала, такого как силикон. Термостойкий материал выбран для уменьшения рассеивания тепла от теплопередающего элемента 550 на другие части картриджа. Поддерживающий элемент 540 также может быть выполнен из упругого эластичного материала, такого как силикон, который допускает некоторую степень упругости, помогая уплотнить резервуар 520. В других реализациях поддерживающий элемент 540 может быть выполнен из других материалов/компонентов, каждый из которых выполнен с возможностью выполнения одной или нескольких из упомянутых выше функций.
Как показано на фиг. 7а, поддерживающий элемент 540 содержит основную часть 541, которая близка к кольцу, плечевую часть 543, которая отходит в первом направлении от внешней границы основной части 541, сквозные отверстия 542 в основной части 541, проходящие от первой (верхней) стороны до второй (нижней) стороны основной части 541, противоположной первой стороне, кольцевой уплотнительный выступ 544, который проходит от внутренней границы основной части 541 во втором направлении, которое противоположно первому направлению, и поддерживающие буртики 546а, 546b, которые отходят от плечевой части 543 радиально внутрь.
Основная часть 541 поддерживающего элемента 540 является компонентом, который проходит между концом трубчатой внутренней стенки 512 и внутренней поверхностью внешней трубчатой стенки 514, ограничивая замкнутый объема резервуара 520.
Для предотвращения или уменьшения протечки жидкости между поддерживающим элементом 540 и корпусом 510 поддерживающий элемент 540 выполнен из эластичного материала. Так как поддерживающий элемент 540 дополнительно вдавлен в часть 500 с картриджем (т.е. между внутренней поверхностью внешней трубчатой стенки 514), поддерживающий элемент 540 постепенно все больше сжимается сужающейся внешней трубчатой стенкой 514. Поддерживающий элемент 540 может иметь внешний диаметр/размер, который немного превышает внутренний диаметр внешней трубчатой стенки 514. Например, эта разница может составлять порядка нескольких мм. Когда поддерживающий элемент 540 не может быть дальше вставлен во внешнюю трубчатую стенку 514 (например, так как он прилегает к концам внутренней трубчатой стенки 512), поддерживающий элемент 540 сжат до такой степени, что жидкость не может протечь между поддерживающим элементом 540 и внешней трубчатой стенкой 514. В некоторых других реализациях форма внешней трубчатой стенки 514 может быть такой, чтобы обеспечивать поверхность сцепления с поддерживающим элементом 540 (например, путем обеспечения ступенчатой конфигурации, когда стенка 514 имеет сравнительно большую и меньшую толщины). В качестве альтернативы или дополнительно, поддерживающий элемент 540 может удерживаться на месте любым подходящим образом, например, с помощью клея, винтов и так далее.
Для уменьшения или предотвращения утечки между поддерживающим элементом 540 и внутренней трубчатой стенкой 512, имеется кольцевой уплотнительный выступ 544, который контактирует и/или прижимается к трубчатой внутренней стенке 512. Например, внешний диаметр кольцевого уплотнительного выступа 544 немного превышает внутренний диаметр внутренней трубчатой стенки 512, так что при вставке поддерживающего элемента 540 в корпус 510 кольцевой уплотнительный выступ 544 толкают радиально внутрь (например, его толкает внутрь трубчатая внутренняя стенка 512).
Как упомянуто выше, в поддерживающем элементе 540 выполнены два сквозных отверстия 542, которые позволяют жидкости вытекать из резервуара 520. Эти сквозные отверстия 542 выполнены так, что в них могут быть расположены соответствующие концы фитиля 530. Сквозные отверстия 542 могут иметь любую желаемую форму. Например, в примере, показанном на фиг. 6, 7а и 7b, сквозные отверстия являются изогнутыми щелями. Длина этих щелей 542 составляет порядка нескольких мм, а центр кривизны щелей 542 по существу совпадает с центром кривизны цилиндрического поддерживающего элемента 540 (фиг. 7b). В других реализациях сквозные отверстия 542 могут быть круглыми или прямыми (т.е. не изогнутыми) щелями. Каждый конец фитиля 530, который в этой реализации является плоским листом волокнистого капиллярного материала, который принимает, в общем, прямоугольную форму, проходит через сквозные отверстия 542, так что капиллярный материал заполняет сквозные отверстия 542. Таким образом, ширина по существу прямоугольного фитиля 530 больше длины щелей 542, что уменьшает вероятность утечки жидкости через сквозные отверстия 542 (например, через промежутки между фитилем 530 и сквозными отверстиями 542). Соответственно, жидкость-источник может быть перемещена из резервуара 520 вдоль фитиля 530 благодаря капиллярному эффекту. Фитиль 530 может быть выполнен из любого материала, подходящего для осуществления этой функции, например, хлопка, керамики, стекловолокна и так далее. Фитиль 530 также может называться элементом перемещения жидкости.
В этой реализации длина фитиля 530 больше расстояния между щелями 542 в поддерживающем элементе 540. Когда концы фитиля 530 вставлены в щели 542, фитиль 530 проходит в направлении к концу части 500 картриджа, который сцепляется с многоразовой частью 400, образует U-образную форму, как показано на фиг. 6. U-образный фитиль 530 выполнен с возможностью контакта с теплопередающим элементом 550, обеспечивая взаимодействие резервуара для жидкости и теплопередающего элемента.
Поддерживающий элемент 540 выполнен также с возможностью расположения теплопередающего элемента 550. В этой реализации теплопередающий элемент 550 является плоским элементом круглой формы, если смотреть в направлении вдоль продольной оси LA, когда электронная сигарета 300 собрана, и имеет определенную толщину в направлении, параллельном продольной оси LA. Теплопередающий элемент 550 содержит две основные поверхности: поверхность контакта (которая на фиг. 6 является нижней круглой поверхностью теплопередающего элемента 550) и поверхность испарения (которая на фиг. 6 является верхней круглой поверхностью теплопередающего элемента 550, примыкающей к фитилю 530), противоположная поверхности контакта.
Поддерживающий элемент 540 снабжен верхним поддерживающим буртиком 546а и нижним поддерживающим буртиком 546b, которые выступают радиально внутрь от плечевого участка 543 и отделены друг от друга в направлении продольной оси LA. Разделяющее расстояние установлено в соответствии с толщиной теплопередающего элемента 550. По существу, теплопередающий элемент 550 так вставляют в поддерживающий элемент 540, чтобы верхний буртик 546а примыкал к поверхности испарения теплопередающего элемента 550, а нижний буртик примыкал к поверхности контакта теплопередающего элемента 550. Фактически, поддерживающие буртики 546 удерживают теплопередающий элемент 550 в по существу фиксированном положении относительно поддерживающего элемента 540.
При сборке поддерживающего элемента 540 фитиль 530 продевают через щели 542, как описано выше. Далее теплопередающий элемент 550 вставляют между буртиками 546, например, путем перемещения дискообразного теплопередающего элемента 550 через отверстия, которые ограничены кольцевыми буртиками 546. Это можно выполнить легче, если поддерживающий элемент 540 выполнен из упругого материала (например, силикона). Буртики 546 образуют кольцевые выступы, которые проходят от плеча 543. В показанном примере внутренний диаметр верхнего поддерживающего буртика 546а меньше внутреннего диаметра нижнего поддерживающего буртика 546b. Верхний поддерживающий буртик 546а является стопором, предотвращающим проталкивание теплопередающего элемента 550 за пределы верхнего буртика 546а. Нижний буртик 546b удерживает теплопередающий элемент 550 на месте, но он имеет меньший внутренний диаметр, чтобы теплопередающий элемент 550 мог был вдавлен в положение между буртиками 546. Когда теплопередающий элемент 550 находится на месте, он немного сжимает U-образный фитиль 530, по существу выравнивая U-образную кривую. Это увеличивает площадь поверхности фитиля 530, которая контактирует с поверхностью испарения теплопередающего элемента 550 и дополнительно обеспечивает постоянный контакт поверхности испарения теплопередающего элемента 550 с фитилем 530. В более общем смысле, фитиль 530 гидравлически сообщается с резервуаром 520 (и, в конечном счете, также гидравлически сообщается с жидкостью-источником, которая расположена в резервуаре 520 и которую перемещают с помощью фитиля). Фитиль 530 может принимать другие формы, которые увеличивают перемещение жидкости из резервуара и площадь контакта с поверхностью испарения.
Как показано на фиг. 6, часть 500 с картриджем содержит средство 515 сцепления, которое выполнено с возможностью взаимодействия со вторым средством 416 сцепления многоразовой части 400. В этом примере средство 515 сцепления выполнено на внутренней поверхности внешней трубчатой стенки 514 и содержит резьбовой участок 515. Резьбовой участок 515 выполнен с возможностью сцепления с внешней резьбовой поверхностью второго средства 416 сцепления. Другими словами, для установки или извлечения части 500 с картриджем из многоразовой части 400 пользователь вращает часть 500 с картриджем (и/или многоразовую часть 400) относительно продольной оси для сцепления/расцепления резьбовых участков. Как упомянуто, возможны другие механизмы сцепления, т.к. конкретные используемые средства сцепления не являются существенными, и могут использоваться другие средства сцепления, например, штыковое соединение, тугая посадка и т.д.
Когда часть 500 с картриджем соединена с многоразовой частью 400, нагреватель 450 контактирует с теплопередающим элементом 550. При использовании на нагреватель 450 подается электрическая энергия, и он нагревается. Нагреватель 450 передает свое тепло теплопередающему элементу 550, например, посредством теплопередачи.
Как показано на фиг. 5 и 6, нагреватель 450 выступает на определенное расстояние от многоразовой части 400, а теплопередающий элемент 550 выполнен утопленным или вдвинутым в часть 500 с картриджем. В данном примере расстояние между концом части 500 с картриджем (концом, который соединен с многоразовой частью) и теплопередающим элементом 550 немного меньше (например, на 2-5 мм) расстояния, на которое нагреватель 450 выступает от поверхности многоразовой части 400. Таким образом, когда часть 500 с картриджем соединена с многоразовой частью 400, нагреватель 450 контактирует теплопередающий элемент 550 и толкает его в направлении вдоль продольной оси LA в поддерживающий элемент 540 части 500. Эластичный поддерживающий элемент 540 дает возможность некоторого перемещения теплопередающего элемента 550 в осевом направлении (например, вдоль продольной оси LA), но он также противодействует такому перемещению. Дополнительно или в качестве альтернативы, эластичная опора 440 нагревателя дает возможность некоторого перемещения нагревателя 450 в осевом направлении (например, вдоль продольной оси LA), но она также противодействует такому перемещению. Соответственно, благодаря наличию этой разницы в относительных расстояниях, нагреватель 450 могут толкать до непосредственного контакта с теплопередающим элементом 550, который соответственно давит на поверхность нагревателя 450. Указанное может обеспечить надежный и постоянный контакт нагревателя 450 и теплопередающего элемента 550. В некоторых случаях это толкающее воздействие на теплопередающий элемент 550 в сторону тела части 500 с картриджем, также толкает поддерживающий элемент 540 дальше в основу части 500, , что вызывает дополнительное прижатие поддерживающего элемента 540 к внутренней поверхности внешней трубчатой стенки 514 и внутренней трубчатой стенке 512, улучшая уплотнение между поддерживающим элементом 540 и корпусом 510. Кроме того, сила сжатия, возникающая при соединении части 500 с картриджем с многоразовой частью 400, может вызвать деформацию (небольшой изгиб) теплопередающего элемента 550, в частности, если нагреватель 450 контактирует только с частью теплопередающего элемента 550.
Теплопередающий элемент 550 выполнен из теплопередающего материала, например, металла. При использовании, электрическая энергия подается на нагреватель 450 из батареи 420 в ответ на ввод информации пользователем (что может представлять собой нажатие кнопки или обнаружение затяжки). Указанное побуждает нагреватель 450 увеличивать температуру, например, до температуры испарения, составляющей примерно 200°C, или до более высокой температуры (что может определяться недостатками теплопередачи в системе). Тепло, выработанное нагревателем 450, передается, например благодаря теплопроводности, на теплопередающий элемент 550, что приводит к повышению температуры теплопередающего элемента 550 до температуры, достаточной для испарения жидкости-источника, содержащейся в фитиле 530, с целью выработки пара из жидкости-источника, например, до температуры, составляющей примерно 200°C (здесь называется температурой испарения). Следует понимать, что разные жидкости-источники могут иметь разную температуру испарения.
Когда часть 400, являющаяся устройством, и часть 500 с картриджем соединены для использования, нагреватель 450 и теплопередающий элемент 550 находятся в тепловом контакте, т.е. тепло передаются от нагревателя 450, расположенного в многоразовая части 400, на теплопередающий элемент 550 в части 500 с картриджем, нагревая его. Один аспект настоящего изобретения заключается в том, что источник тепла (т.е. элемент/компонент, который вырабатывает тепло) расположен в части, являющейся многоразовым устройством, а не в части с картриджем.
3
3
Теплопередающий элемент 550 может иметь любую желаемую форму, любую толщину и может быть выполнен из любого теплопроводного материала. Тем не менее, для обеспечения эффективного нагревания (и эффективного использования электрической энергии), для конкретной реализации нужно аккуратно выбирать параметры теплопередающего элемента 550. Уменьшение общей толщины или площади поверхности теплопередающего элемента 550 приводит к тому, что для доведения теплопередающего элемента 550 до температуры испарения требуется сравнительно меньше энергии (или, точнее, улучшается теплопередача от поверхности контакта до поверхности испарения теплопередающего элемента). В качестве альтернативы (или дополнительно), тип или плотность материала, из которого выполнен теплопередающий элемент 550, также может влиять на эффективность нагревания, например, выполнение из материала, в частности, с хорошей теплопроводностью, может улучшить общую эффективность использования энергии. Например, теплопередающий элемент 550, выполненный из тонкой алюминиевой заготовки, обладает сравнительно высокой теплопроводностью и низкой плотностью (2,7 г/см) в отличие от теплопередающего элемента, выполненного из стали аналогичной толщины (7,8 г/см). Тем не менее, существует компромисс, так как более тонкий алюминий обеспечивает меньшую жесткость конструкции по сравнению со сталью, так что он может не подходить для реализаций, в которых более важна надежность. В общем, материалы, из которых выполнен теплопередающий элемент 550, могут быть выбраны для получения определенной плотности, конкретной теплоемкости, теплопроводности и надежности для конкретного выполнения. Как только теплопередающий элемент 550 нагревается до температуры испарения, жидкость-источник, содержащаяся в фитиле 530 и находящаяся в контакте с поверхностью испарения теплопередающего элемента 550 или в непосредственной близости от нее, испаряется. Входное отверстие 519 для воздуха расположено в части 500 с картриджем, позволяя воздуху течь снаружи (т.е. снаружи корпуса 510) в часть 500 с картриджем. В этой реализации первое отверстие расположено в трубчатой внешней стенке 514, а второе отверстие – в поддерживающем элементе 540. При этом указанные два отверстия, когда они выровнены друг относительно друга, образуют входное отверстие 519 для воздуха. Отверстие в трубчатой внешней стенке 514 может быть больше отверстия в поддерживающем элементе 540 для учета несоответствий при выравнивании в процессе сборки. Второе входное отверстие для воздуха расположено или в крышке 600, или в корпусе 410 многоразовой части 400 для предоставления возможности воздуху проходить снаружи устройства 300 до входного отверстия 519. Когда пользователь вдыхает через мундштук 605 крышки 600, наружный воздух втягивается внутрь крышки 600 или корпуса 410 и проходит через входное отверстие 519 части 500 с картриджем, где он смешивается с выработанным паром или захватывается выработанным паром, образуя аэрозоль. Аэрозоль перемещается вдоль прохода 518 для воздуха, который ограничен внутренней поверхностью внутренней трубчатой стенки 512. Далее аэрозоль проходит вдоль прохода 518 и выходит из верхнего конца части 500 с картриджем, и через мундштук 605 крышки 600 попадает в рот/легкие пользователя.
В некоторых реализациях на кольцевой верхней стенке 516 части 500 с картриджем может быть установлен уплотняющий элемент, такой как О-образное кольцо (не показано), окружающее открытый конец прохода 518 и выполненное с возможностью сцепления с крышкой 600 (т.е. с поверхностью, которая ограничивает внутреннюю полую часть крышки 600) для предотвращения или уменьшения прохождения аэрозоля между корпусом 510 части 500 и внутренним пространством крышки 600.
На фиг. 8 в виде блок-схемы показан пример использования системы 300 предоставления аэрозоля. Использование начинается с того момента, когда система 300 предоставления аэрозоля находится в разделенном состоянии, т.е. когда многоразовая часть 400 отделена от части 500 с картриджем и крышки 600.
На этапе 700 пользователь соединяет многоразовую часть 400 и часть 500 с картриджем, например, путем навинчивания части 500 на часть 400, так что средство 416 сцепления сцепляется со средством 515 сцепления. Пользователь также может соединить крышку 600 с многоразовой частью 400, когда часть 500 с картриджем, соединена с многоразовой частью 400, например, с помощью зажатия выступа (не показан) крышки 600 в выемке средства 414 сцепления.
На этапе 702 система 300 предоставления аэрозоля обнаруживает ввод информации пользователем, что указывает на желание пользователя получить аэрозоль. Как указано выше, это может быть выполнено путем обнаружения взаимодействия пользователя с кнопкой или аналогичным средством на поверхности многоразовой части 400 или, в качестве альтернативы, может быть выполнено путем обнаружения изменения давления или потока воздуха (с использованием датчика потока воздуха или давления) при вдыхании пользователем с помощью системы 300. Таким образом, схема 430 управления обнаруживает ввод информации пользователем (в любой форме).
На этапе 704 на нагреватель 450 подается электрическая энергия. В частности, схема 430 управления при обнаружении ввода информации пользователем обеспечивает подачу электрической энергии из батареи 420 на нагреватель 450 (например, позволяя току течь по проводам 432). Электрическая энергия может подаваться любым подходящим способом, например, электрическая энергия может быть модулирована в соответствии с технологией широтно-импульсной модуляции. Кроме того, схема 430 управления может принимать показания от датчика 480 температуры, которые указывают на температуру нагревателя 450. Схема 430 управления выполнена с возможностью регулирования подачи электроэнергии на основе показаний температуры.
На этапе 706 тепло передается на теплопередающий элемент 550. Этап 706 осуществляется параллельно с этапом 704. Температура теплопередающего элемента 550 поднимается до температуры испарения и, как упомянуто, заставляя испаряться жидкость-источник, которая находится в фитиле 530. На этапе 708, когда пользователь вдыхает, воздух втягивается в часть 500 с картриджем, смешивается с выработанным паром до прохождения через эту часть 500 и выходит наружу из отверстия в мундштучном конце 605 крышки 600. Таким образом, пользователю предоставляется выработанный аэрозоль. Конечно, способ может быть повторен, для чего следует вернуться от этапа 708 назад к этапу 702, чтобы предоставить пользователю еще одну порцию вдыхаемого аэрозоля.
Система 300 предоставления аэрозоля, соответствующая настоящему изобретению, представляет собой систему, в которой в части 500 с картриджем содержится меньшее количество разных компонентов по сравнению, например, с частью 30 с картриджем по фиг. 1. Кроме того, уменьшена сложность сборки части 500 с картриджем по сравнению, например, с частью 30 с картриджем по фиг. 1. Оба эти фактора могут внести вклад в уменьшение общей стоимости и обеспечить более простой процесс изготовления части 500 с картриджем.
Кроме того, система 300 предоставления аэрозоля содержит нагреватель 450 в многоразовой части 400, являющейся устройством, что означает то, что нагреватель 450 может быть повторно использован с множеством частей 500 с картриджами, и от него не избавляются. Это является более экономически целесообразным для получения более дорогого и/или более эффективного с точки зрения использования энергии нагревателя в системе 300 предоставления аэрозоля по сравнению с электронной сигаретой 10, в которой нагреватель 155 является неотъемлемым компонентом одноразовой части 30 с картриджем. Кроме того, в этой реализации нагреватель 450 совсем не контактирует с жидкостью-источником, что означает, что вероятность загрязнения друг от друга разных частей 500 с картриджами отсутствует или она очень мала. Это также справедливо для выработанного аэрозоля, который может течь вдоль пути для воздуха (т.е. пути 518), гидравлически изолированного от нагревателя 450, чтобы, таким образом, уменьшить или даже предотвратить контакт нагревателя 450 с выработанным аэрозолем. В результате устройство в целом является более гигиеничным.
Таким образом, описана система предоставления аэрозоля, содержащая часть, являющуюся устройством, и часть со съемным картриджем, при этом часть, являющаяся картриджем, соединена с частью, являющейся устройством, для использования; и при этом часть, являющаяся устройством, содержит нагреватель; и часть, являющаяся картриджем, содержит резервуар для жидкости-источника и поверхность испарения, которая выполнена так, что она гидравлически сообщается с резервуаром для жидкости-источника, при этом поверхность испарения приводят в тепловой контакт с нагревателем, когда часть, являющаяся картриджем, соединена с частью, являющейся устройством, для использования, так что поверхность испарения нагревают, когда нагреватель приведен в действие, чтобы испарять по меньшей мере порцию жидкости-источника, которая гидравлически сообщается с поверхностью испарения. Также описана часть, являющаяся картриджем, часть, являющаяся устройством, и способ выработки пара для вдыхания.
Теплопередающий элемент 550 описан выше как выполненный из металлического материала. Тем не менее, в некоторых реализациях теплопередающий элемент 550 может быть выполнен, частично или полностью, из керамического или другого пористого материала. На фиг. 9 схематично представлен пример части 500′ с картриджем, которая содержит теплопередающий элемент 550′ из керамического материала. Часть 500′ с картриджем выполнена с возможностью использования с многоразовой частью 400 по фиг. 5 и по существу совпадает с частью 500 с картриджем. Для краткости подробно описаны только компоненты, которые отличаются от компонентов части 500, при этом идентичные компоненты обозначены теми же ссылочными позициями и не будут дополнительно описаны.
Теплопередающий элемент 550′ показан установленным в поддерживающем элементе 540′. Поддерживающий элемент 540′ по существу совпадает с поддерживающим элементом 540, но поддерживающий элемент 540′ обеспечивает ситуацию, в которой теплопередающий элемент 550′ непосредственно контактирует с жидкостью-источником, хранящейся в резервуаре 520, т.е. по меньшей мере части самой верхней поверхности теплопередающего элемента 550′ контактируют с жидкостью-источником. В части 500′ с картриджем теплопередающий элемент 550′ выполняет функцию перемещения жидкости из резервуара 520, т.е. перемещает жидкость-источник от резервуара 520 до поверхности испарения. Соответственно, жидкость-источник находится в теплопередающем элементе 550′, который в дальнейшем нагревается нагревателем 450 многоразовой части 400 для выработки пара на поверхности испарения. В этой реализации дополнительно уменьшено количество компонентов в части 500′ с картриджем. Следует отметить, что входное отверстие 519′ для воздуха выполнено только во внешней трубчатой стенке 514. В некоторых реализациях для предотвращения или уменьшения теплопередачи в основную часть жидкости-источника, которая хранится в резервуаре 520 (в отличие от жидкости-источника, которая хранится в объединенном теплопередающем и капиллярном элементе 550′), нагреватель 450 может контактировать только с частью поверхности теплопередающего элемента 550′, а не со всей поверхностью.
Для предотвращения или уменьшения проникновения жидкости-источника через керамический теплопередающий элемент 550′ до использования (т.е. до соединения части 500′ с картриджем и многоразовой части 400), часть 500′ может быть снабжена съемным уплотняющим элементом 580′. Съемный уплотняющий элемент 580′ выполнен с возможностью закрывания поверхности контакта теплопередающего элемента 550′ и крепления к поверхности контакта с возможностью отсоединения (например, с помощью клеящего слоя). До соединения части 500′ с многоразовой частью пользователь тянет съемный уплотняющий элемент 580′ (который может содержать лапку для захвата пользователем) для отделения его от поверхности контакта теплопередающего элемента 550′. В этой конструкции некоторая часть жидкости-источника может контактировать с нагревателем 450, например, когда она просачивается через теплопередающий элемент 550′. Форма нагревателя 450 может быть такой, что его поверхность может быть очищена, например, с помощью ткани или аналогичной чистящей принадлежности, чтобы уменьшить взаимное загрязнение.
Также следует понимать, что объединенный керамический теплопередающий и капиллярный элемент 550′ также может быть снабжен капиллярным элементом 530 для перемещения жидкости-источника до теплопередающего элемента 550′,
В качестве альтернативы, теплопередающий элемент 550′ может быть выполнен из нескольких слоев, причем самый нижний слой (слой, образующий поверхность контакта теплопередающего элемента 550′) может быть выполнен из металлического материала (например, из любого материала, описанного выше при рассмотрении теплопередающего элемента 550), а самый верхний слой (слой, образующий поверхность испарения) может быть выполнен из керамического или пористого материала. В этом случае металлический слой, действуя как барьер, может предотвратить или уменьшить утечку жидкости через теплопередающий элемент 550′. В качестве альтернативы, металлический слой может быть заменен пористым керамическим или другим пористым материалом низкой пористости для уменьшения утечки жидкости через теплопередающий элемент 550′, т.е. теплопередающий элемент 550′ может иметь переменную пористость, которая увеличивается от поверхности контакта по направлению к поверхности испарения.
Также следует понимать, что для керамического слоя или теплопередающего элемента 550′, выполненного полностью из керамического или пористого материала, поверхность испарения может быть образована в любом месте пористого материала, т.е. внутренние поверхности пор могут образовывать поверхность испарения, следовательно, поверхность испарения не обязательно будет самой верхней поверхностью теплопередающего элемента 550′.
Выше описано, что теплопередающий элемент 550 закреплен в поддерживающем элементе 540, который выполнен из гибкого и эластичного материала, а нагреватель 450 (который выступает от многоразовой части 400) контактирует с теплопередающим элементом 550, именно гибкий и эластичный материал поддерживающего элемента 550, во-первых, позволяет теплопередающему элементу 550 расположиться дальше в части 500 с картриджем, и, во-вторых, толкает теплопередающий элемент 550 по направлению к нагревателю 450. Тем не менее, в других реализациях теплопередающий элемент 550 прикреплен к жесткому, но подвижному компоненту, который выполнен с возможностью перемещения относительно корпуса 510 части 500 с картриджем. Аналогично, так как выступающий нагреватель 450 контактирует с теплопередающим элементом 550, когда часть 500 соединена с многоразовой частью 400, подвижный компонент проталкивается в корпус 510 части 500 с картриджем. Толкающая сила, упомянутая при рассмотрении гибкого и эластичного поддерживающего элемента 450, может быть получена с помощью толкающего элемента, такого как, например, пружина.
Хотя теплопередающий элемент 550, 550′, в общем, был описан как плоский круглый элемент, следует понимать, что в других реализациях теплопередающий элемент 550, 550′ может не быть плоским. Например, теплопередающий элемент 550 может быть поверхностью (верхней) испарения параболической формы, т.е. толщина теплопередающего элемента 550 может не быть равномерной. Указанное может изменить свойства вырабатываемого пара путем изменения температуры вдоль поверхности теплопередающего элемента и/или изменить количество энергии, нужной для доведения теплопередающего элемента 550 до температуры испарения.
Хотя нагреватель 450 был описан как плоский круглый элемент, следует понимать, что нагреватель может принимать любую желаемую форму. Например, нагреватель 450 может быть прямоугольным, если смотреть вдоль центральной оси LA электронной сигареты 300. Разные формы могут быть использованы для разных целей. В некоторых случаях может быть желательным уменьшение массы нагревателя 450 для уменьшения потребления электроэнергии при доведении нагревателя 450 до рабочей температуры. Это может быть достигнуто путем изменения формы или толщины нагревателя 450. Кроме того, в некоторых реализациях поверхность контакта теплопередающего элемента 550 выполнена с возможностью соответствия форме поперечного сечения нагревателя 450 - т.е. поверхность нагревателя 450, которая контактирует с теплопередающим элементом 550, и поверхность теплопередающего элемента 550, которая контактирует с нагревателем 450, выполнены так, что обладают аналогичными площадью и формой.
Хотя нагреватель 450 описан как резистивный нагреватель, следует понимать, что нагреватель 450 может нагреваться любым подходящим образом, например, с помощью индукции, излучения и т.д. Например, вместо подачи электроэнергии непосредственно на пластину с электрическим сопротивлением, нагреватель может быть выполнен в виде катушки и воспринимающей пластины, при этом воспринимающая пластина нагревается благодаря проникновению магнитных полей, возникающих при прохождении электрического тока по катушке. Аналогично, нагретая воспринимающая пластина физически контактирует с теплопередающим элементом 550 с целью передачи тепла на теплопередающую пластину и в дальнейшем испарения жидкости из фитиля 530. В более общем смысле, нагреватель 450 можно рассматривать как источник тепла, т.е. он является компонентом, который вырабатывает тепло для испарения исходного для аэрозоля материала.
В некоторых реализациях нагреватель 450 и/или теплопередающий элемент 550 снабжены электроизоляционным слоем. Указанное особенно относится к случаю, когда нагреватель 450 является резистивным или нагревателем другого типа, через который пропускается электрический ток. Например, в некоторых реализациях поверхность нагревателя 450, которая контактирует с поверхностью теплопередающего элемента 550, покрыта тонким слоем керамики, например оксида алюминия, и т.п. Если теплопередающий элемент 550 выполнен из электропроводного материала, наличие электроизоляционного материала на нагревателе 450 предотвращает прохождение электрического тока в теплопередающем элементе 550. Изоляционный слой также может иметь сравнительно большую теплопроводность, так что наличие указанного слоя по существу не влияет на эффективность теплопередачи. Следует понимать, что в других реализациях вместо (или в дополнение) нагревателя 450 электроизоляционным слоем может быть снабжен теплопередающий элемент 550.
Хотя выше описано, что устройство 300 предоставления аэрозоля содержит крышку 600, следует понимать, что наличие крышки 600 необязательно, и в некоторых реализациях она может отсутствовать. Например, внешний корпус части 500 с картриджем может действовать в качестве крышки 600, так как эта часть 500 представляет собой компонент, с которым контактируют губы пользователя. Например, пользователь может расположить свои губы вокруг отверстия прохода 518 для воздуха и вдыхать непосредственно через этот проход 518 (в отличие от вдыхания через мундштук 605). Часть 500 с картриджем может иметь эргономическую форму или может быть выполнена из подходящих материалов, чтобы приспособиться к губам пользователя.
Хотя выше описано, что входное отверстие 519 для воздуха выполнено в стенке части 500 с картриджем, также возможно, чтобы входное отверстие для воздуха было выполнено в других местах. Например, теплопередающий элемент может содержать одно или несколько сквозных отверстий. Это позволит воздуху течь мимо капиллярного элемента. В этой реализации поступление воздуха в часть с картриджем может быть достигнуто благодаря сравнительно проницаемому для воздуха соединению части с картриджем и многоразовой части, являющейся устройством.
Хотя описанные выше варианты осуществления изобретения в некоторых смыслах сконцентрированы на некоторых конкретных примерах выполнения систем предоставления аэрозоля, следует понимать, что такие же принципы могут быть применены для систем предоставления аэрозоля, использующих другие технологии. Другими словами, конкретный вариант, в соответствии с которым функционируют различные аспекты системы предоставления аэрозоля, напрямую не касается принципов, лежащих в основе описанных в настоящем документе примеров.
Изобретение представлено путем иллюстрации различных вариантов его осуществления, в которых показаны особенности и преимущества изобретения. Эти особенности и преимущества изобретения показаны только для помощи в его понимании, и их перечень не является исчерпывающим и/или единственно возможным. Следует понимать, что, что достоинства изобретения, варианты его осуществления, примеры, функции, особенности конструкции и/или другие аспекты изобретения не являются ограничениями изобретения, объем которого определяется его формулой, и что могут быть использованы другие варианты осуществления изобретения и различные модификации без выхода за границы объема настоящего изобретения. Разные варианты осуществления изобретения могут подходящим образом содержать, состоять из различных комбинаций описанных элементов, компонентов, особенностей, частей, этапов, средств и т.д., отличающихся от конкретно описанных. Также следует понимать, что признаки зависимых пунктов формулы изобретения могут быть объединены с признаками независимых пунктов формулы изобретения в комбинациях, отличных от явно изложенных в формуле изобретения.