Атомайзер для системы подачи пара
ATOMIZER FOR STEAM SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к атомайзеру для системы подачи пара, к картомайзеру для системы подачи пара и к системе подачи пара, которая содержит такой атомайзер.
Уровень техники
Многие электронные системы подачи пара, такие как электронные сигареты и другие электронные системы доставки никотина, которые доставляют никотин через испаренные жидкости, состоят из двух основных компонентов или секций, а именно секции картриджа или картомайзера и блока управления (секции батареи). Картомайзер обычно включает в себя резервуар с жидкостью и атомайзер для испарения жидкости. Эти части в совокупности могут быть обозначены как источник аэрозоля. Атомайзер обычно сочетает в себе функции пористости или капиллярности и нагрева, чтобы передавать жидкость из резервуара к месту, где она нагревается и испаряется. Например, он может быть реализован в виде электрического нагревателя, который может представлять собой резистивный провод, сформированный в виде катушки или другой формы для резистивного (джоулева) нагрева, или токоприемник для индукционного нагрева, и пористый элемент с капиллярной или фитильной способностью в непосредственной близости от нагревателя, который поглощает жидкость из резервуара и переносит ее к нагревателю. Блок управления обычно включает в себя батарею для подачи энергии для работы системы. Электроэнергия от батареи подается для активации нагревателя, который нагревается и испаряет небольшое количество жидкости, поступающей из резервуара. Затем пользователь вдыхает испаренную жидкость.
Компоненты картомайзера могут быть предназначены только для краткосрочного использования, так что картомайзер является одноразовым компонентом системы, также называемым расходным материалом. Напротив, блок управления обычно предназначен для многократного использования с серией картомайзеров, которые пользователь заменяет по мере истечения срока годности каждого. Расходные картомайзеры поставляются потребителю с резервуаром, предварительно заполненным жидкостью, и предназначены для утилизации, когда резервуар пуст.Для удобства и безопасности резервуар герметичен и не допускает легкого пополнения, поскольку с жидкостью может быть трудно работать. Когда требуется новая подача жидкости, пользователю проще заменить весь картомайзер.
В этом контексте желательно, чтобы картомайзеры были простыми в изготовлении и состояли из небольшого количества частей. Следовательно, чтобы их можно было эффективно производить в больших количествах по низкой цене с минимальными отходами. Поэтому представляют интерес картомайзеры, имеющие простую конструкцию.
Раскрытие сущности изобретения
В соответствии с первым аспектом некоторых вариантов осуществления изобретения, описанных в этом документе, предложен источник аэрозоля для электронной системы подачи пара, содержащий: корпус резервуара, образующий резервуар для хранения аэрозолируемого субстратного материала, и удлиненный атомайзер, в который может быть доставлен аэрозолируемый субстратный материал из резервуара для испарения, причем атомайзер обладает пористостью и содержит токоприемник для индукционного нагрева, а также имеет первый конец и второй конец, при этом атомайзер закреплен только на одном из своих концов так, чтобы он консольно поддерживался за закрепленный конец, имея неподдерживаемую консольную часть, так что токоприемник выходит наружу по отношению к внешней границе корпуса резервуара.
В соответствии со вторым аспектом некоторых вариантов осуществления изобретения, описанных в этом документе, предложен картридж для электронной системы подачи пара, содержащий источник аэрозоля в соответствии с первым аспектом.
В соответствии с третьим аспектом некоторых вариантов осуществления изобретения, описанных в этом документе, предложена электронная система подачи пара, содержащая источник аэрозоля в соответствии с первым аспектом или картридж в соответствии со вторым аспектом, а также содержащая катушку, выполненную с возможностью принимать электрическую энергию, чтобы нагревать токоприемник посредством индукционного нагрева.
Эти и другие аспекты некоторых вариантов осуществления изобретения изложены в независимых и зависимых пунктах прилагаемой формулы изобретения. Понятно, что признаки зависимых пунктов формулы изобретения можно комбинировать друг с другом и с признаками независимых пунктов формулы изобретения в сочетаниях, отличных от явно изложенных в формуле изобретения. Более того, подход, описанный в этом документе, не ограничен специфическими вариантами осуществления изобретения, например, изложенными ниже, но включает в себя и предполагает любые подходящие сочетания представленных здесь признаков. Например, атомайзер или система подачи пара, включающая в себя атомайзер, могут быть выполнены в соответствии с подходами, описанными в этом документе, может быть выполнен резервуар для хранения жидкости и компонент или система, содержащая такой резервуар, который включает в себя любой один или несколько соответствующих признаков, описанных ниже.
Краткое описание чертежей
Теперь подробно на примере будут описаны различные варианты осуществления изобретения со ссылкой на следующие чертежи.
На фиг. 1 показано сечение примера электронной сигареты, содержащей картомайзер и блок управления;
на фиг. 2 - пример картомайзера в разобранном виде, в котором могут быть реализованы аспекты изобретения, внешний вид в перспективе;
на фиг. 3 - картомайзер, показанный на фиг. 2, в собранном виде, вид в перспективе с частичным вырезом;
на фиг. 4, 4(A), 4(B) и 4(C) - упрощенные схематические виды в сечении еще одного примера картомайзера, в котором могут быть реализованы аспекты изобретения;
на фиг. 5 - весьма схематический вид в разрезе первого примера системы подачи пара, использующей индукционный нагрев, в которой могут быть реализованы аспекты изобретения;
на фиг. 6 - весьма схематический вид в разрезе второго примера системы подачи пара, использующей индукционный нагрев, в которой могут быть реализованы аспекты изобретения;
на фиг. 7 - схематический вид в сечении консольного атомайзера в соответствии с примером;
на фиг. 8 - схематический вид в сечении консольного атомайзера в соответствии с альтернативным примером;
на фиг. 9 - схематический вид в сечении консольного атомайзера в соответствии с еще одним альтернативным примером;
на фиг. 10 - схематичный вид сбоку в сечении удлиненного атомайзера, содержащего пористый керамический стержень в соответствии с примером;
на фиг. 10А-10С - виды в поперечном сечении атомайзера, показанного на фиг. 10, в соответствии с различными конфигурациями токоприемника;
на фиг. 11 - схематичный вид сбоку консольного атомайзера, содержащего сложенный металлический токоприемник в соответствии с примером;
на фиг. 12 - схематичный вид сбоку консольного атомайзера, образованного из пористого металлического материала в соответствии с примером;
на фиг. 13 и 14 - схематические виды сбоку в сечении части примеров систем подачи пара с консольным атомайзером и индукционным нагревом.
Осуществление изобретения
В этом документе обсуждаются/описаны аспекты и признаки некоторых примеров и вариантов осуществления изобретения. Некоторые аспекты и признаки некоторых примеров и вариантов осуществления изобретения могут быть реализованы обычным способом, и для краткости они подробно не обсуждаются/не описаны. Таким образом, понятно, что аспекты и признаки обсуждаемых здесь устройств и способов, которые подробно не описаны, могут быть реализованы в соответствии с любыми обычными технологиями, предназначенными для реализации таких аспектов и признаков.
Как описано выше, настоящее изобретение относится (но, не ограничиваясь этим) к электронным системам получения аэрозоля или пара, таким как электронные сигареты. В последующем описании иногда могут использоваться термины "е-сигарета" и "электронная сигарета", однако понятно, что эти термины можно взаимозаменяемо использовать для системы или устройства подачи аэрозоля (пара). Системы предназначены для генерации вдыхаемого аэрозоля путем испарения субстрата в форме жидкости или геля, который может содержать или не содержать никотин. Кроме того, гибридные системы могут содержать жидкий или гелевый субстрат плюс твердый субстрат, который также нагревается. Твердый субстрат может представлять собой, например, табак или другие, нетабачные продукты, которые могут содержать, а могут и не содержать никотин. Выражение "аэрозолируемый субстратный материал", используемый в данном документе, предназначено для обозначения субстратных материалов, которые могут образовывать аэрозоль либо посредством приложения тепла, либо некоторыми другими способами. Термин "аэрозоль" может использоваться взаимозаменяемо с термином "пар".
Используемый в этом документе термин "компонент" используется для обозначения части, секции, блока, модуля, узла или аналогичного элемента электронной сигареты или аналогичного устройства, которые включают в себя несколько меньших частей или элементов, возможно, внутри внешнего корпуса или стенки. Электронная сигарета может быть сформирована или собрана из одного или нескольких таких компонентов, причем эти компоненты могут быть разъемно соединяемыми друг с другом или соединяемыми друг с другом с возможностью разъединения или могут быть постоянно соединены друг с другом во время производства для образования целой электронной сигареты. Настоящее описание применимо (но не ограничиваясь этим) к системам, содержащим два компонента, которые могут быть разъемно соединены друг с другом и которые выполнены, например, как компонент, в котором имеется аэрозолируемый субстратный материал, содержащий жидкость, или другой аэрозолируемый субстратный материал (картридж, картомайзер или расходный материал), и блок управления, имеющий батарею для подачи электроэнергии для работы элемента генерации пара из субстратного материала. Для предоставления конкретного примера в настоящем описании картомайзер описан как пример части или компонента, в которых имеется аэрозолируемый субстратный материал, но описание не ограничено в этом отношении и применимо к любой конфигурации части или компонента с аэрозолируемым субстратным материалом. Кроме того, такой компонент может включать в себя больше или меньше частей, чем те, которые включены в примеры.
Настоящее описание, в частности, относится к системам подачи пара и их компонентам, в которых используется аэрозолируемый субстратный материал в форме жидкости или геля, содержащихся в резервуаре, емкости, контейнере или другой емкости, имеющейся в системе. Имеется устройство для доставки субстратного материала из резервуара с целью его подачи для генерации пара/аэрозоля. Термины "жидкость", "гель", "текучая среда", "исходная жидкость", "исходный гель", "исходная текучая среда" и т.п. могут быть использованы взаимозаменяемо с "аэрозолируемым субстратным материалом" и "субстратным материалом" для обозначения аэрозолируемого субстратного материала, который имеет форму, допускающую хранение и доставку в соответствии с примерами настоящего описания.
На фиг. 1 очень схематично (не в масштабе) показан типовой пример системы подачи аэрозоля/пара, такой как электронная сигарета 10, представленный с целью демонстрации взаимосвязи между различными частями типичной системы и объяснения общих принципов работы. Электронная сигарета 10 имеет в целом удлиненную форму, проходит в данном примере вдоль продольной оси, обозначенной пунктирной линией, и содержит два основных компонента, а именно: управляющий или питающий компонент, секцию или блок 20 и картридж в сборе или секцию 30 (иногда называемую картомайзером или клиромайзером), содержащую аэрозолируемый субстратный материал и функционирующую в качестве компонента генерации пара.
Картомайзер 30 включает в себя резервуар 3, содержащий исходную жидкость или другой аэрозолируемый субстратный материал, в состав которого входят жидкость или гель, из которых генерируется аэрозоль, и который, например, содержит никотин. В качестве примера исходная жидкость может содержать от 1 до 3% никотина и 50% глицерина, а оставшуюся часть примерно поровну составляют вода и пропиленгликоль, а также возможно наличие других компонентов, например ароматизаторов. Также может использоваться исходная жидкость, не содержащая никотин, например, для доставки ароматизатора. Также может содержаться твердый субстрат (не показан), такой как часть табака или другого ароматического элемента, через который проходит пар, образующийся из жидкости. Резервуар 3 выполнен в виде емкости для хранения, представляющей собой контейнер или сосуд, в котором можно хранить исходную жидкость, так что жидкость может свободно перемещаться и перетекать в пределах резервуара. Для расходного картомайзера резервуар 3 может быть загерметизирован после заполнения во время изготовления, так что после того, как исходная жидкость закончится, его можно выбросить, в противном случае он может иметь впускное отверстие или иное отверстие, через которое пользователь может добавить новую исходную жидкость. Картомайзер 30 также содержит электрический нагревательный элемент или нагреватель 4, расположенный вне резервуара 3 и предназначенный для создания аэрозоля путем испарения исходной жидкости при нагреве. Может быть предусмотрено такое устройство передачи или доставки жидкости (элемент передачи жидкости) как фитиль или другой пористый элемент 6, чтобы доставлять исходную жидкость из резервуара 3 к нагревателю 4. Одна или несколько частей фитиля 6 могут быть расположены внутри резервуара 3 или могут сообщаться с жидкостью в резервуаре 3, чтобы он мог впитывать исходную жидкость и передавать ее посредством эффекта капиллярного всасывания или капиллярного эффекта к другим частям фитиля 6, которые примыкают к нагревателю 4 или контактируют с ним. Таким образом, эта жидкость нагревается и испаряется, чтобы ее место заняла новая исходная жидкость из резервуара для передачи в нагреватель 4 посредством фитиля 6. Фитиль можно рассматривать как мост, путь или канал между резервуаром 3 и нагревателем 4, который подает или передает жидкость из резервуара к нагревателю. Такие термины, как канал, канал для жидкости, канал для передачи жидкости, канал для доставки жидкости, механизм или элемент для передачи жидкости, а также механизм или элемент для доставки жидкости могут использоваться здесь взаимозаменяемо для обозначения фитиля или соответствующего компонента или конструкции.
Сочетание нагревателя и фитиля (или его аналога) иногда называют атомайзером или атомайзером в сборе, а резервуар с исходной жидкостью и атомайзер вместе могут называться источником аэрозоля. Также могут использоваться такие термины, как узел доставки жидкости или узел передачи жидкости, причем в настоящем контексте эти термины могут использоваться взаимозаменяемо для обозначения парогенерирующего элемента (парогенератора) с фитильным или аналогичным компонентом или структурой (элементом транспортировки жидкости), которые подают или передают жидкость, полученную из резервуара, в парогенератор для генерации пара/аэрозоля. Возможны различные конструкции, в которых детали могут быть расположены иначе, чем на схематическом изображении на фиг. 1. Например, фитиль 6 может представлять собой полностью отдельный от нагревателя 4 элемент, или нагреватель 4 может быть выполнен пористым и способным непосредственно выполнять по меньшей мере часть функции капиллярного впитывания (например, металлическая сетка). В электрическом или электронном устройстве парогенерирующий элемент может представлять собой электрический нагревательный элемент, который работает за счет омического/резистивного (джоулева) нагрева или за счет индукционного нагрева. Таким образом, в общем случае атомайзер можно рассматривать как один или несколько элементов, которые реализуют функцию парогенерирующего или испарительного элемента, способного генерировать пар из исходной жидкости, доставленной к нему, и элемента транспортировки или доставки жидкости, способного доставлять или транспортировать жидкость из резервуара или аналогичного хранилища жидкости в парогенератор за счет фитильного действия/капиллярной силы. Атомайзер обычно расположен в компоненте картомайзера парогенерирующей системы. В некоторых конструкциях жидкость может подаваться из резервуара непосредственно в парогенератор без необходимости в отдельном фитильном или капиллярном элементе. Варианты осуществления изобретения применимы ко всем таким конфигурациям, которые согласуются с примерами и описанием в данном документе.
Возвращаясь к фиг. 1, картомайзер 30 также включает в себя мундштук или мундштучную часть 35, имеющие отверстие или выходное отверстие для воздуха, через которые пользователь может вдыхать аэрозоль, полученный с помощью атомайзера 4.
Компонент питания или блок 20 управления включает в себя гальванический элемент или аккумулятор 5 (называемый в дальнейшем батареей, которая может быть перезаряжаемой) для подачи энергии для электрических компонентов электронной сигареты 10, в частности для работы нагревателя 4. Кроме того, имеется контроллер 28, такой как печатная плата, и/или другие электронные компоненты или схема для общего управления электронной сигаретой. Управляющая электроника/схема 28 управляет нагревателем 4 с использованием энергии от батареи 5, если требуется пар, например, в ответ на сигнал от датчика давления воздуха или датчика расхода воздуха (не показан), который определяет осуществление вдоха через систему 10, во время которого воздух поступает через одно или несколько входных отверстий 26 для воздуха в стенке блока 20 управления. Когда нагревательный элемент 4 работает, нагревательный элемент 4 испаряет исходную жидкость, подаваемую из резервуара 3 с помощью элемента 6 доставки жидкости, для образования аэрозоля, а затем его вдыхает пользователь через отверстие в мундштуке 35. Когда пользователь осуществляет вдох через мундштук 35, аэрозоль проходит от источника аэрозоля к мундштуку 35 вдоль одного или нескольких воздушных каналов (не показаны), которые соединяют входное отверстие 26 для воздуха с источником аэрозоля и с выходным отверстием для воздуха.
Блок 20 управления (секция питания) и картомайзер (картридж в сборе) 30 представляют собой отдельные соединяемые части, которые можно отсоединить друг от друга, разделяя в направлении, параллельном продольной оси, как указано двусторонними стрелками на фиг. 1. При использовании устройства 10 компоненты 20, 30 соединены друг с другом с помощью зацепляющихся соединительных элементов 21, 31 (например, резьбового или байонетного соединения), которые обеспечивают механическую и в некоторых случаях электрическую связь между секцией 20 питания и картриджем 30 в сборе. Электрическое соединение необходимо, если нагреватель 4 работает за счет омического нагрева, чтобы ток мог проходить через нагреватель 4, когда он подключен к батарее 5. В системах, в которых используется индукционный нагрев, электрическое соединение может быть исключено, если в картомайзере 30 нет частей, требующих электроэнергии. Индуктивная рабочая катушка может быть расположена в секции 20 питания, при этом она питается от батареи 5, причем картомайзер 30 и секция 20 питания имеют такую форму, чтобы при их соединении нагреватель 4 подвергался воздействию магнитного потока, создаваемого катушкой, для создания электрического тока в материале нагревателя. Устройства индукционного нагрева более подробно рассмотрены ниже. Конструкция, показанная на фиг. 1, представляет собой всего лишь пример устройства, и различные части и признаки могут быть распределены между секцией 20 питания и картриджем 30 в сборе по-другому, а также могут использоваться и другие компоненты и элементы. Две секции могут быть соединены друг с другом встык в продольной конфигурации, как на фиг. 1, или в другой конфигурации, например, параллельно, бок о бок. Система может быть или не быть в целом цилиндрической и/или может иметь в целом продольную форму. Любая или обе секции или компоненты могут быть выброшены и заменены после использования (например, когда резервуар пуст или батарея разряжена), либо могут быть предназначены для многоразового использования, которое возможно, например, при повторном заполнении резервуара и перезарядке батареи. В других примерах система 10 может быть единой в том смысле, что части блока 20 управления и картомайзера 30 расположены в одном корпусе и не могут быть разделены. Варианты осуществления и примеры настоящего изобретения применимы к любой из этих конфигураций и к другим конфигурациям, известным специалистам в этой области техники.
На фиг. 2 показан внешний вид в перспективе частей, которые могут быть собраны для образования картомайзера в соответствии с примером настоящего изобретения. Картомайзер 40 состоит только из четырех частей, которые могут быть собраны путем придавливания или прижатия, если они имеют соответствующую форму. Следовательно, изготовление может быть очень простым и понятным.
Первая часть представляет собой корпус 42, который образует резервуар для хранения аэрозолируемого субстратного материала (далее для краткости называемого субстратом или жидкостью). Корпус 42 имеет в целом трубчатую форму с круглым поперечным сечением в данном примере и содержит стенку или стенки, выполненные так, чтобы они образовывали различные части резервуара и других элементов. Цилиндрическая внешняя боковая стенка 44 открыта на нижнем конце отверстием 46, через которое резервуар может быть заполнен жидкостью и к которому могут быть присоединены части, как описано ниже, для закрытия/герметизации резервуара, а также для обеспечения доставки жидкости наружу для испарения. Она определяет внешний вид, или внешний объем, или размеры резервуара. Ссылки в данном документе на элементы или части, находящиеся или расположенные снаружи резервуара, предназначены для обозначения того, что часть находится вне или частично за пределами области, ограниченной или определяемой этой внешней стенкой 44 и ее верхней и нижней протяженностью и краями или поверхностями.
Цилиндрическая внутренняя стенка 48 концентрически расположена внутри внешней боковой стенки 44. Эта конструкция ограничивает кольцевой объем 50 между внешней стенкой 44 и внутренней стенкой 48, который представляет собой приемник, полость, пустоту или тому подобное для удержания жидкости, другими словами, резервуар. Внешняя стенка 44 и внутренняя стенка 48 соединены друг с другом (например, верхней стенкой или стенками, сужающимися друг к другу), чтобы закрыть верхнюю границу объема 50 резервуара. Внутренняя стенка 48 открыта на нижнем конце отверстием 52, а также открыта на верхнем конце. Трубчатое внутреннее пространство, ограниченное внутренней стенкой, представляет собой проход или канал 54 для воздушного потока, который в собранной системе переносит образовавшийся аэрозоль от атомайзера к выпускному отверстию мундштука системы для вдыхания пользователем. Отверстие 56 на верхнем конце внутренней стенки 48 может представлять собой выпускное отверстие мундштука, выполненное для удобного размещения во рту пользователя, или отдельная часть мундштука может быть присоединена к корпусу 42, имеющему канал, соединяющий отверстие 56 с выпускным отверстием мундштука, или вокруг него.
Корпус 42 может быть выполнен из формованного пластика, например, литьем под давлением. В примере на фиг. 2 он выполнен из прозрачного материала; это позволяет пользователю наблюдать за уровнем или количеством жидкости в резервуаре 44. В качестве альтернативы корпус может быть непрозрачным или непрозрачным с прозрачным окном, через которое можно видеть уровень жидкости. В некоторых примерах пластик может быть жестким.
Вторая часть картомайзера 40 представляет собой направляющий элемент 60 для потока, который в этом примере также имеет круглое поперечное сечение, а также имеет такую форму и выполнен так, чтобы сцепляться с нижним концом корпуса 42. Направляющий элемент 60 для потока фактически представляет собой втулку и может выполнять несколько функций. Когда он вставляется в нижний конец корпуса 42, он соединяется с отверстием 46, чтобы закрыть и герметизировать объем 50 резервуара, и соединяется с отверстием 52, чтобы изолировать канал 54 для воздушного потока от объема 50 резервуара. Кроме того, направляющий элемент 60 для потока имеет по меньшей мере один проходящий через него канал для потока жидкости, переносящего жидкость из объема 50 резервуара в пространство, которое является внешним по отношению к резервуару и которое выступает в качестве аэрозольной камеры, где генерируется пар/аэрозоль путем нагрева жидкости. Также направляющий элемент 60 для потока имеет по меньшей мере один другой проходящий через него канал для потока аэрозоля, переносящего генерируемый аэрозоль из пространства аэрозольной камеры в канал 54 для воздушного потока в корпусе 42, так что он доставляется к отверстию мундштука для вдыхания.
Кроме того, направляющий элемент 60 для потока может быть изготовлен из гибкого упругого материала, такого как силикон, чтобы его можно было легко сцепить с корпусом 46 посредством посадки с трением. Кроме того, направляющий элемент для потока имеет гнездо или образование аналогичной формы (не показано) на своей нижней поверхности 62, противоположной верхней поверхности или поверхностям 64, которые сцепляются с корпусом 42. Гнездо принимает и поддерживает атомайзер 70, являющийся третьей частью картомайзера 40.
Атомайзер 70 имеет удлиненную форму с первым концом 72 и вторым концом 74, противоположными друг другу относительно его длины. В собранном картомайзере атомайзер установлен так, что его первый конец 72 вставлен в гнездо направляющего элемента 60 для потока в направлении к корпусу 42 резервуара. Таким образом, первый конец 72 поддерживается направляющим элементом 60 для потока, при этом атомайзер 70 проходит в продольном направлении наружу от резервуара по существу вдоль продольной оси, задаваемой частями корпуса 42 концентрической формы. Второй конец 74 атомайзера 70 не закреплен и является свободным. Соответственно, атомайзер 70 поддерживают консольным образом так, что он выступает наружу от внешних границ резервуара. Атомайзер 70 выполняет функцию фитиля и функцию нагрева для образования аэрозоля и может содержать любую из нескольких конфигураций части электрически резистивного нагревателя, выполненной с возможностью выступать в качестве индукционного токоприемника, и пористой части, выполненной с возможностью впитывать жидкость из резервуара вблизи нагревателя.
Четвертая часть картомайзера 40 представляет собой оболочку или кожух 80. Опять же, в этом примере она имеет круглое поперечное сечение. Она содержит цилиндрическую боковую стенку 81, закрытую необязательной стенкой основания для образования центрального полого пространства или полости 82. Верхний буртик 84 боковой стенки 81 вокруг отверстия 86 имеет такую форму, которая позволяет сцеплять оболочку 80 с частями ответной формы на направляющем элементе 60 для потока, так что оболочка 80 может быть присоединена к направляющему элементу 60 для потока после того, как атомайзер 70 вставлен в гнездо направляющего элемента 60 для потока. Следовательно, направляющий элемент 60 для потока выступает в качестве крышки, закрывающей центральное пространство 82, причем это пространство 82 создает аэрозольную камеру, в которой расположен атомайзер 70. Отверстие 86 обеспечивает сообщение с каналом для потока жидкости и каналом для потока аэрозоля в направляющем элементе 60 для потока, так что жидкость может быть подана в атомайзер, а образовавшийся аэрозоль может быть удален из аэрозольной камеры. Чтобы поток воздуха через аэрозольную камеру проходил через атомайзер 70 и собирал пар так, чтобы его увлекал воздушный поток с образованием аэрозоля, стенка или стенки 81 оболочки 80 имеют одно или несколько отверстий или перфораций, позволяющих втягивать воздух в аэрозольную камеру, когда пользователь осуществляет вдох через отверстие мундштука картомайзера.
Оболочка 80 может быть выполнена из пластика, например, путем литья под давлением. Она может быть выполнена из жесткого материала, а затем может легко сцепляться с направляющим элементом для потока путем прижатия двух частей друг к другу или запрессовывания.
Как отмечалось выше, направляющий элемент для потока может быть изготовлен из гибкого упругого материала и может удерживать части, соединенные с ним, а именно корпус 42, атомайзер 70 и оболочку 80, посредством посадки с трением. Поскольку эти части могут быть более жесткими, гибкость направляющего элемента для потока, которая позволяет ему немного деформироваться при нажатии на указанные другие части, компенсирует любые незначительные погрешности в размерах изготовленных частей. Таким образом, направляющий элемент для потока может компенсировать производственные допуски всех деталей, обеспечивая при этом качественную сборку деталей в целом для формирования картомайзера 40. Таким образом, требования к изготовлению корпуса 42, атомайзера 70 и оболочки 80 могут быть несколько смягчены, что снижает производственные затраты.
На фиг. 3 приведен вид в перспективе с вырезом картомайзера, показанного на фиг. 1, в собранной конфигурации. Для ясности направляющий элемент 60 для потока заштрихован. Видно, что направляющий элемент 60 для потока выполнен так, чтобы его верхние поверхности взаимодействовали с образующим отверстие 52 нижним краем внутренней стенки 48 корпуса 42 резервуара и концентрически снаружи взаимодействовали с образующим отверстие 46 нижним краем внешней стенки 44 корпуса 42, чтобы герметизировать как пространство 50 резервуара, так и канал 54 для воздушного потока.
Направляющий элемент 60 для потока имеет канал 63 для потока жидкости, который позволяет потоку жидкого субстратного материала L проходить из объема 50 резервуара через направляющий элемент для потока в пространство или объем 65 под направляющим элементом 60 для потока. Кроме того, имеется канал 66 для потока аэрозоля, который позволяет потоку аэрозоля и воздуха A из пространства 65 проходить через направляющий элемент 60 для потока в канал 54 для воздушного потока.
Верхний буртик оболочки 80 выполнен так, чтобы сцепляться с соответствующими частями нижней поверхности направляющего элемента 60 для потока для создания аэрозольной камеры 82 по существу за пределами внешних размеров объема резервуара 50 корпуса 42 резервуара. В этом примере оболочка 80 имеет отверстие 87 на своем верхнем конце рядом с направляющим элементом 60 для потока. Оно совпадает с пространством 65, с которым сообщаются канал 63 для потока жидкости и канал 66 для потока аэрозоля, и, следовательно, позволяет жидкости попадать в аэрозольную камеру 82, а аэрозолю выходить из аэрозольной камеры 82 через каналы в направляющем элементе 60 для потока.
В этом примере отверстие 87 также выступает в качестве гнезда для установки первого, поддерживаемого, конца 74 атомайзера 70 (напомним, что в описании на фиг. 2 гнездо атомайзера было упомянуто как сформированное в направляющем элементе для потока, но можно использовать любой вариант). Таким образом, жидкость, поступающая через канал 63 для потока жидкости, подается непосредственно к первому концу атомайзера 70 для абсорбции и впитывания, а воздух/аэрозоль могут проходить через атомайзер и через канал 66 для потока аэрозоля.
В этом примере атомайзер 70 содержит плоскую продолговатую часть 71 из металла, которая загнута или изогнута в своей средней точке, чтобы два конца металлической части прилегали друг к другу на первом конце 74 атомайзера. Она функционирует в качестве нагревательного элемента атомайзера 70. Участок из хлопка или другого пористого материала 73 расположен между двумя загнутыми сторонами металлической части. Он выступает в качестве фитильного элемента атомайзера 70. Жидкость, поступающая в пространство 65, собирается за счет впитывающей способности пористого материала 73 фитиля и переносится вниз к нагревателю. Также возможны многие другие конструкции удлиненного атомайзера, подходящие для консольного монтажа, которые могут использоваться вместо вышеприведенной.
Нагревательный компонент предназначен для индукционного нагрева, как будет описано ниже.
Пример на фиг. 2 и 3 имеет детали, обладающие по существу круговой симметрией в плоскости, ортогональной продольному размеру собранного картомайзера. Следовательно, для деталей не требуется какая-либо ориентация в плоскостях, в которых они соединяются друг с другом, что может упростить изготовление. Детали могут быть собраны вместе в любой ориентации относительно продольной оси, поэтому нет необходимости размещать детали в определенной ориентации перед сборкой. Однако это не обязательно, и детали могут иметь альтернативную форму.
На фиг. 4 показано поперечное сечение еще одного примера собранного картомайзера, содержащего корпус резервуара, направляющий элемент для потока, атомайзер и корпус, как и раньше. Однако в этом примере в плоскости, ортогональной продольной оси картомайзера 40, по меньшей мере некоторые из деталей имеют овальную форму вместо круглой формы и расположены так, чтобы иметь симметрию вдоль большой оси и малой оси овала. Признаки зеркально расположены по обе стороны от большой оси и по обе стороны от малой оси. Это означает, что для сборки детали могут иметь любую из двух ориентаций, повернутых друг относительно друга на 180 вокруг продольной оси. Опять же, сборка упрощается по сравнению с системой, состоящей из деталей, не имеющих симметрии.
В этом примере оболочка 80 также содержит боковую стенку 81, которая выполнена так, чтобы иметь различное поперечное сечение в разных точках вдоль продольной оси корпуса, и стенку 83 основания, ограничивающую пространство, которое создает аэрозольную камеру 82. К своему верхнему концу оболочка расширяется до большого поперечного сечения, чтобы обеспечить место для размещения направляющего элемента 60 для потока. Часть оболочки 80 с большим поперечным сечением имеет в целом овальное поперечное сечение (см. фиг. 4(B)), в то время как часть с более узким поперечным сечением оболочки имеет в целом круглое поперечное сечение (см. фиг. 4(C)). Верхний буртик 84 корпуса вокруг верхнего отверстия 86 имеет форму, соответствующую форме корпуса 42 резервуара. Эта форма и сцепление показаны на фиг. 4 в упрощенном виде; в действительности, она, вероятно, будет более сложной, чтобы обеспечить достаточно воздухонепроницаемое и непроницаемое для жидкости соединение. Оболочка 80 имеет по меньшей мере одно отверстие 85, в данном случае в стенке 83 основания, чтобы позволить воздуху попадать в аэрозольную камеру во время вдоха пользователя.
Корпус 42 резервуара имеет другую форму по сравнению с примером, показанным на фиг. 2 и 3. Внешняя стенка 44 ограничивает внутреннее пространство, которое разделено на три области двумя внутренними стенками 48. Области расположены бок о бок. Центральная область между двумя внутренними стенками 48 представляет собой объем 50 резервуара для удерживания жидкости. Эта область закрыта сверху верхней стенкой корпуса. Отверстие 46 в основании объема резервуара позволяет подавать жидкость из резервуара 50 в аэрозольную камеру 82. Две боковые области между внешней стенкой 44 и внутренними стенками 48 представляют собой каналы 54 для воздушного потока. Каждый из них имеет отверстие 52 на нижнем конце для входа аэрозоля и мундштучное отверстие 56 на верхнем конце (как и раньше, отдельная мундштучная часть может быть добавлена снаружи к корпусу 42 резервуара).
Направляющий элемент 60 для потока (заштрихованный для ясности) вставлен в нижний конец корпуса 42 путем установки соответствующих участков в отверстия 46 и 52 корпуса 42 для закрытия/герметизации объема 50 резервуара и каналов 54 для потока воздуха. Направляющий элемент 60 для потока, имеет один расположенный по центру канал 63 для потока жидкости, совмещенный с отверстием 46 объема резервуара, для передачи жидкости L из резервуара в аэрозольную камеру 82. Кроме того, имеется два канала 66 для потока аэрозоля, каждый из которых проходит от входа в аэрозольную камеру 82 к выходу в каналы 54 для потока воздуха, по которым протекает воздух, поступающий в аэрозольную камеру через отверстие 85 и увлекающий пар из аэрозольной камеры 82 в каналы 54 для воздушного потока, а затем к выходным отверстиям 56 мундштука.
Атомайзер 70 установлен путем вставки его первого конца 72 в канал 63 для потока жидкости направляющего элемента 60 для потока. Следовательно, в этом примере канал 63 для потока жидкости выступает в качестве гнезда для консольной установки атомайзера 70. Таким образом, в первый конец 72 атомайзера 70 напрямую подается жидкость, поступающая в канал 63 для потока жидкости из резервуара 50, при этом жидкость забирается за счет пористых свойств атомайзера 70 и втягивается по длине атомайзера для нагрева посредством нагревательной части атомайзера 70 (не показана), которая расположена в аэрозольной камере 70.
На фиг. 4(A), (B) и (C) показаны поперечные сечения картомайзера 40 в соответствующих местах вдоль продольной оси картомайзера 40.
Хотя аспекты изобретения относятся к атомайзерам, в которых нагрев осуществляется посредством резистивного нагрева, который требует выполнения электрических соединений с нагревательным элементом для прохождения тока, конструкция картомайзера особенно подходит для использования индукционного нагрева. Это процесс, при котором электропроводящий элемент, обычно выполненный из металла, нагревается за счет электромагнитной индукции с помощью вихревых токов, протекающих в элементе, который выделяет тепло. Индукционная катушка (рабочая катушка) работает как электромагнит, когда через нее проходит высокочастотный переменный ток от генератора; это создает магнитное поле. Если проводящий элемент находится в потоке магнитного поля, поле проникает в элемент и индуцирует электрические вихревые токи. Они протекают в элементе и генерируют тепло в соответствии с протеканием тока против электрического сопротивления элемента за счет джоулева нагрева, точно так же, как тепло создается в резистивном электронагревательном элементе путем прямой подачи тока. Привлекательной особенностью индукционного нагрева является отсутствие необходимости в электрическом подключении к проводящему элементу; вместо этого необходимо, чтобы в области, занимаемой объектом, создавалась достаточная плотность магнитного потока. В контексте систем подачи пара, где требуется тепловыделение вблизи жидкости, это выгодно, поскольку может быть осуществлено более эффективное разделение жидкости и электрического тока. Если предположить, что в картомайзере нет других элементов, питаемых электрическом, нет необходимости в каком-либо электрическом соединении между картомайзером и его питающей частью, и стенка картомайзера может обеспечить более эффективный барьер для жидкости, уменьшая вероятность утечки.
Индукционный нагрев эффективен для прямого нагрева электропроводящего предмета, как описано выше, но также может быть использован для косвенного нагрева непроводящего предмета. В системе подачи пара необходимо обеспечить теплом жидкость в пористой капиллярной части атомайзера, чтобы вызвать ее испарение. Для непрямого нагрева посредством индукции электропроводящий элемент помещают рядом с предметом, который требуется нагреть, или в контакте с ним, а также между рабочей катушкой и предметом, который должен быть нагрет. Рабочая катушка нагревает проводящий элемент непосредственно за счет индукционного нагрева, и тепло передается за счет теплового излучения или теплопроводности непроводящему элементу. В этом устройстве проводящий элемент называется токоприемником. Следовательно, в атомайзере нагревательный компонент может быть выполнен из электропроводящего материала (обычно металла), который используется в качестве индукционного токоприемника для передачи тепловой энергии к пористой части атомайзера.
На фиг. 5 очень упрощенно схематически показана система подачи пара, содержащая картомайзер 40 в соответствии с примерами настоящего изобретения и компонент 20 питания, предназначенный для осуществления индукционного нагрева. Картомайзер 40 может быть таким, как показано в примерах на фиг. 2, 3 и 4 (хотя другие устройства не исключены), и показан в общих чертах только для простоты. Картомайзер 40 содержит атомайзер 70, в котором нагрев осуществляется за счет индукционного нагрева, так что функцию нагрева обеспечивает токоприемник (не показан отдельно). Атомайзер 70 расположен в нижней части картомайзера 40, окружен оболочкой 80, которая предназначена не только для ограничения аэрозольной камеры, но также и для обеспечения защиты атомайзера 70, который может быть относительно уязвим к повреждениям из-за его консольного крепления. Однако консольный монтаж атомайзера обеспечивает эффективный индукционный нагрев, поскольку атомайзер 70 может быть вставлен во внутреннее пространство катушки 90, а резервуар, в частности, расположен вдали от внутреннего пространства рабочей катушки 90. Следовательно, питающий компонент 20 содержит выемку 22, в которую помещена оболочка 80 картомайзера 40, когда картомайзер 40 соединен с компонентом питания для использования (например, посредством фрикционной посадки, зажимного действия, винтовой резьбы или магнитного захвата). Индукционная рабочая катушка 90 расположена в компоненте 20 питания так, чтобы окружать выемку 22, причем катушка 90 имеет продольную ось, вокруг которой проходят отдельные витки катушки, и длину, которая по существу соответствует длине токоприемника, так что катушка 90 и токоприемник перекрываются, когда картомайзер 40 и питающий компонент 20 соединены друг с другом. В других вариантах осуществления изобретения длина катушки может по существу не соответствовать длине токоприемника, например, длина токоприемника может быть меньше, чем длина катушки, или длина токоприемника может быть больше, чем длина катушки. Таким образом, токоприемник находится внутри магнитного поля, создаваемого катушкой 90. Если элементы расположены так, чтобы отделение токоприемника от окружающей катушки было минимальным, то магнитный поток, воздействующий на токоприемник, может быть выше, а нагрев будет более эффективным. Однако разделение по меньшей мере частично определяется шириной аэрозольной камеры, образованной оболочкой 80, размер которой должен быть таким, чтобы обеспечить адекватный поток воздуха над атомайзером и избежать захвата капель жидкости. Следовательно, эти два требования должны быть сбалансированы друг с другом при определении размеров и расположения различных элементов.
Компонент 20 питания содержит батарею 5 для подачи электроэнергии на катушку 90 с соответствующей частотой переменного тока. Кроме того, имеется контроллер 28 для управления подачей энергии, когда требуется образование пара, и, возможно, для обеспечения других функций управления для системы подачи пара, которые здесь не рассматриваются. Компонент питания также может включать в себя другие части, которые не показаны и не имеют отношения к настоящему обсуждению.
Пример на фиг. 5 представляет собой линейно расположенную систему, в которой компонент 20 питания и картомайзер 40 соединены встык, чтобы получить форму ручки.
На фиг. 6 упрощенно схематически показана альтернативная конструкция, в которой картомайзер 40 представляет собой мундштук для конструкции, больше похожей на коробку, в которой батарея 5 расположена в компоненте 20 питания с одной боковой стороны картомайзера 40. Возможны и другие конструкции.
Атомайзер 70 может быть сконфигурирован любым из нескольких способов, которые обеспечивают как пористость, чтобы абсорбировать жидкость из резервуара и переносить ее к токоприемнику, так и электрическое сопротивление/проводимость, чтобы токоприемник работал как нагреватель для испарения жидкости. Следовательно, атомайзер можно в широком смысле определить как обладающий пористостью и содержащий токоприемник для индукционного нагрева. Различные примеры реализации этих функций описаны ниже.
Независимо от реализации пористости и индукционного нагрева атомайзер 70 имеет удлиненную форму и проходит между первым концом и вторым концом. Под "удлиненной формой" подразумевается, что размер атомайзера является таким, что его размер (длина) в направлении, проходящем между первым концом и вторым концом, больше, обычно существенно больше, чем его размер (ширина) в направлении, перпендикулярном длине. Например, длина может быть по меньшей мере в два раза больше ширины, или по меньшей мере в пять раз больше, или по меньшей мере в десять раз больше. Это только примеры, и другие соотношения не исключены.
Кроме того, удлиненный атомайзер установлен консольно, как указано выше.
На фиг. 7 схематично показан пример консольно установленного атомайзера. Атомайзер 70 имеет удлиненную форму с длиной l, являющейся его большим размером, который проходит между первым концом 72 и вторым концом 74. Атомайзер имеет ширину w, по существ перпендикулярную его длине l. Атомайзер 70 обладает пористостью, присущей пористой части, участку или элементу 102, а также содержит токоприемник 100 для индукционного нагрева, выполненный из электропроводящего/резистивного материала, например металла. На фиг. 7 токоприемник 100 и пористый элемент 102 схематично показаны как смежные компоненты; более подробно компоновки описаны ниже. Однако токоприемник 100 включает в себя второй конец 74 атомайзера 70, который расположен в аэрозольной камере 82.
Гнездо 104, представляющее собой отверстие или проем в компоненте 106, который может быть корпусом резервуара, направляющим элементом для потока или оболочкой, как описано выше, или в действительности каким-либо другим компонентом, используется для консольной поддержки атомайзера 70. Это достигается вставкой первого конца 72 атомайзера 70 в гнездо 104. Гнездо 104 имеет такие размеры, чтобы ширина (или площадь поперечного сечения) была такой же или близкой к ширине w (или площади поперечного сечения) атомайзера 70, так что атомайзер 70 захватывается в гнезде 104. Если компонент 106, в котором сформировано гнездо 104, изготовлен из гибкого упругого материала, такого как силикон или каучук (натуральный или синтетический), то атомайзер 70 можно надежно удерживать в гнезде 104, возможно, из-за некоторого сжатия материала гнезда вставленным атомайзером. В противном случае можно использовать фрикционную посадку, если материалы гнезда 104 и первого конца 72 атомайзера обладают подходящими поверхностными свойствами. В качестве альтернативы можно использовать клей или аналогичный материал для постоянной или временной фиксации атомайзера 70 на месте внутри гнезда 104.
Расположение атомайзера 70 в гнезде 104 разграничивает две зоны или части атомайзера 70, разделенные плоскостью 108, которая совпадает со стороной гнезда 104, обращенной к аэрозольной камере 82. Часть атомайзера 70, лежащая между плоскостью 108 и первым концом 72 атомайзера 70, вставленным в гнездо 104, является поддерживаемой или закрепленной частью 110, поскольку она поддерживается гнездом 104. В этом примере поддерживаемая часть полностью окружена гнездом 104. Часть атомайзера 70, лежащая между плоскостью 108 и вторым концом 74 атомайзера 70, является не поддерживаемой частью 112, выступающей наружу относительно внешних размеров объема 50 резервуара и находящуюся внутри аэрозольной камеры 82. Таким образом, второй конец 74 не поддерживается посредством какого-либо физического контакта с другим компонентом, а часть 112 является консольной частью атомайзера 70. Следовательно, атомайзер 70 удерживается, закреплен или поддерживается в консольном положении или конфигурации с поддерживаемым первым концом 72 и не поддерживаемым вторым концом 74. Токоприемник 100 по меньшей мере частично, а в этом примере полностью, содержится в консольной части 112 и, следовательно, находится внутри аэрозольной камеры 82, располагаясь за пределами внешних границ или размеров резервуара 50.
Как отмечалось выше, атомайзер 70 имеет длину l. Закрепленная часть 110 имеет длину l1, а консольная часть 112 имеет длину l2, так что l1+l2=l. Обычно консольная часть 112 имеет большую длину, чем закрепленная часть 110, так что l2>l1. Касательно всей длины атомайзера 70, закрепленная часть может, поэтому, занимать менее 50% атомайзера, так что l1<l/2. В более конкретных примерах l1 может составлять по существу от 15 до 40%, или от 20 до 35%, или от 23 до 27%, или по существу 25% от общей длины l.
Что касается числовых значений, длина l1 закрепленной части может находиться в диапазоне примерно от 2 до 6 мм или примерно от 3 до 5 мм, например примерно 4 мм. Длина, превышающая примерно 6 мм, обычно не требуется с точки зрения обеспечения опоры и, следовательно, количества отходов и увеличения затрат. Длина менее примерно 2 мм обеспечивает недостаточную поддержку и слишком слабую фиксацию атомайзера.
Назначение консольного расположения атомайзера 70 заключается в том, чтобы можно было расположить токоприемник для эффективного связывания магнитного потока от рабочей катушки, которая приводит в действие индукционный нагрев. Для данной плотности потока эта связь становится наиболее эффективной за счет использования минимального расстояния между токоприемником и катушкой и минимальных конструктивных признаков, лежащих между токоприемником и катушкой. Следовательно, более традиционные места расположения электрического нагревательного элемента в системе подачи пара, например, в области, ограниченной внешней стенкой резервуара (типичное положение резистивного нагревательного элемента во внутреннем пространстве кольцевого резервуара), плохо подходят для индукционного нагрева, поскольку наличие резервуара увеличивает расстояние между катушкой и токоприемником и может блокировать или мешать магнитному полю. Консольная конструкция выводит токоприемник за пределы границ резервуара, а также освобождает конец токоприемника/атомайзера от физического соединения с другими компонентами, так что токоприемник может быть вставлен внутрь спиральной индукционной рабочей катушки, обеспечивая непосредственную близость к катушке и, следовательно, эффективную связь с магнитным потоком.
В примере на фиг. 7 первый конец 72 атомайзера 70 вставлен в гнездо 106 так, что торец 114 первого конца 72 по существу находится заподлицо с лицевой стороной гнезда, обращенной к резервуару. Эта торцевая поверхность 114 принимает жидкость L, подаваемую из резервуара 50 (например, через канал для потока жидкости в направляющем элементе для потока), впитывает жидкость и переносит ее посредством капиллярного действия ко второму концу 74 атомайзера 70, так что она поступает в зону нагрева токоприемной части 112 для испарения.
На фиг. 8 схематично показан альтернативный пример консольного атомайзера 70, удерживаемого в гнезде 104 компонента 106. В этом примере первый конец 72 атомайзера 70 вставлен не так глубоко в гнездо 104, так что торцевая поверхность 114 атомайзера 70 расположена в промежуточной плоскости между торцевой поверхностью гнезда 104, обращенной к резервуару 50, и торцевой поверхностью гнезда 104, обращенной к аэрозольной камере 82. Как и раньше, закрепленная или поддерживаемая часть 110 имеет длину l1, которая проходит между плоскостью 108 и первым концом 72 атомайзера 70, хотя в этом случае длина l1 меньше, чем глубина гнезда 104.
На фиг. 9 схематично показан альтернативный пример консольного атомайзера 70, удерживаемого в гнезде 104 компонента 106. В этом примере первый конец 72 атомайзера 70 вставлен дальше в гнездо 104, так что первый конец 72 выступает за гнездо 104, а торцевая поверхность 114 расположена снаружи гнезда 104 со стороны резервуара. Однако, как и раньше, считается, что закрепленная часть длиной l1 представляет собой ту часть атомайзера 70, которая находится между плоскостью 108 и первым концом 72, даже если часть закрепленной части 110 находится снаружи гнезда 106 (не окружена материалом компонента 106). Эта часть считается несущественной по сравнению с длиной l2 консольной части, поэтому ее можно рассматривать как закрепленную с целью создания консольного атомайзера, который выходит наружу в аэрозольную камеру. Выступающая часть закрепленной части 110 может быть выполнена так, чтобы обеспечить большую площадь поверхности атомайзера, способную принимать жидкость L, поступающую из резервуара 50, тем самым повышая эффективность доставки жидкости к токоприемнику.
В консольной конфигурации могут использоваться распылители различной конструкции. В некоторых примерах пористость обеспечивается за счет использования пористого керамического компонента или элемента, который действует как фитиль, поглощающий жидкость из резервуара и переносящий ее за счет капиллярного или фитильного действия в область токоприемника. Например, может быть использован пористый керамический стержень, имеющий, как правило, удлиненную форму и такую форму поперечного сечения, которая может быть по существу круглой (что устраняет любые требования к конкретному выравниванию во время сборки картомайзера), овальной, квадратной или прямоугольной, или любую другую форму. Гнездо может иметь соответствующий размер и форму поперечного сечения или просто иметь аналогичные размеры, достаточно большие для размещения конца стержня, так что атомайзер может быть вставлен в гнездо при необходимости. Однако совпадающие размер и форма улучшат уплотнение для ограничения утечки свободной жидкости из резервуара в аэрозольную камеру.
На фиг. 10 показан вид сбоку в поперечном сечении примера атомайзера на основе пористого керамического стержня. Как и прежде, керамический стержень 116 проходит по всей длине атомайзера 70. Токоприемник 100 выполнен в виде металлического слоя 122, который охватывает керамический стержень 116 вокруг его внешней боковой поверхности. Металлический слой 122 образован, например, из плоского листа металлического материала. Лист может быть свернут, согнут или скручен в подходящую форму, которая позволяет слою соответствовать внешней форме и поверхности керамического стержня 116, чтобы он находился в контакте или тесном контакте с внешней поверхностью стержня 116. В этом примере торцевая поверхность 120 стержня не покрыта металлическим слоем, но в некоторых примерах металлический слой может также покрывать торцевую поверхность 120. Металлический слой 122 не покрывает первый конец 72 керамического стержня 116, оставляя непокрытую часть, с помощью которой можно установить атомайзер 70 без отвода тепла к опорному гнезду. Металлический слой 122 может иметь перфорацию или другие отверстия, чтобы пар, образующиеся из жидкости в пористом керамическом стержне 116, мог легче выходить из атомайзера 70 в аэрозольную камеру 82.
На фиг. 10А, 10 В и 10С показаны поперечные сечения различных конфигураций примера атомайзера, показанного на фиг. 10. Каждый из них имеет круглую форму в этой поперечной плоскости, но это не обязательно; могут быть использованы и другие формы. На фиг. 10А показан пример, в котором металлический слой 122 выполнен в виде полой трубки, замкнутой по окружности (например, путем соединения двух краев свернутого металлического листа), в которую может быть вставлен керамический стержень 116. На фиг. 10B показан пример, в котором металлический слой 122 также выполнен в виде полой трубки, но без швов, так что он содержит два края, которые перекрываются без стыковки и могут свободно скользить друг по другу в области 124 перекрытия для изменения окружности трубки. Он может быть сформирован путем сворачивания металлического листа в трубчатую форму. Эта форма позволяет немного увеличить трубку для облегчения вставки керамического стержня 116, при этом трубка может снова сжиматься после вставки под действием смещающих сил трубки, чтобы обеспечить тесный контакт металлического слоя 122 со стержнем. 116. На фиг. 10С показан аналогичный пример, в котором металлическая трубка имеет два края, которые не соединены друг с другом, а также не перекрываются, так что металлическая трубка 122 не полностью охватывает стержень 116. Между двумя краями свернутого металлического листа имеется зазор 126. Опять же, это позволяет увеличивать трубку во время сборки атомайзера и затем сжать, чтобы она контактировала с внешней поверхностью стержня 116. Кроме того, зазор обеспечивает выход пара, поэтому перфорация в металлическом листе может не потребоваться.
Примеры на фиг. 10 и 10A-C могут иметь альтернативную конфигурацию с пористым элементом, отличным от пористого керамического стержня. Полая трубчатая форма слоя 122 металлического листа может быть заполнена пористым материалом, таким как материал, содержащий волокна (волокнистый материал), тканый, нетканый, ватный или скатанный, чтобы образовать абсорбирующую структуру с порами или капиллярными зазорами. Например, волокнистый материал может содержать хлопок, включая органический хлопок.
В любом из примеров на фиг. 10 и 10A-C токоприемник 100 может не доходить до плоскости 108 между поддерживаемой частью 110 и консольной частью 112 атомайзера или может достигать только этой плоскости, чтобы избежать передачи тепла к материалу гнезда. В качестве альтернативы токоприемник может достигать этой плоскости 108, возможно, доходя до первого конца атомайзера 70, если материал гнезда может выдерживать тепловое воздействие при температурах, до которых нагревается токоприемник 100. Однако торцевая поверхность 114 керамического стержня 116 на первом конце 72 должна оставаться не закрытой металлическим слоем, чтобы допускать проникновение жидкости.
На фиг. 11 показан вид сбоку в поперечном сечении еще одного примера атомайзера 70, аналогичного изображенному на фиг. 3. Атомайзер 70 показан закрепленным своим первым концом 72 в гнезде 104 компонента 106, как и раньше. Токоприемник 100 содержит удлиненный плоский металлический элемент 128, первоначально вдвое превышающий требуемую длину атомайзера 70, который сложен или изогнут по своей ширине примерно на середине длины, чтобы свести два его коротких конца друг с другом. Эти смежные короткие концы образуют первый конец 72 атомайзера 70, который вставлен в гнездо 104. Сложенная форма может смещать наружу два конца (они смещаются в направлении развернутой конфигурации плоского элемента), так что они прижимаются наружу к сторонам гнезда 104 и действуют, чтобы удерживать атомайзер в его установленном положении. Складка образует второй конец 74 атомайзера 70. Две половины, приведенные друг к другу за счет сгиба, образуют объем, пространство или открытую полость для удерживания пористого элемента 130 для впитывания жидкости L из резервуара к токоприемнику 100. Пористый элемент 130 эффективно зажат между двумя половинами сложенного токоприемника 100. Открытые стороны полости обеспечивают выход пара в аэрозольную камеру 82. Пористый элемент 130 может содержать волокна или волокнистый материал, как описано выше со ссылкой на фиг. 10, например хлопок или пористый хлопок.
На фиг. 12 показан вид сбоку в поперечном сечении еще одного примера атомайзера 70, снова закрепленного своим первым концом 72 в гнезде 104 компонента 106. В этом примере атомайзер состоит из материала, который может обеспечивать как функцию пористого капиллярного впитывания, так и функцию токоприемника, и сформирован из этого материала в виде удлиненного монолитного элемента. Например, он может содержать электрически резистивный материал, такой как металл, из которого сформирована пористая структура, например, путем спекания друг с другом металлических волокон или шариков, или путем плетения или иного связывания волокон с образованием сетки или сетчатой структуры. Сетка или решетка могут быть изготовлены в виде листа, который можно разрезать по размеру и форме и использовать в его плоской форме или сложить, свернуть или согнуть в какую-либо другую форму.
Как описано в отношении фиг. 5 и 6, картомайзер содержит оболочку, расположенную вокруг консольного атомайзера для образования аэрозольной камеры, которая вставляется в выемку или полость 22 подходящей формы в компоненте 20 питания, чтобы ввести токоприемник в рабочий диапазон индукционной катушки 90. Атомайзер внутри оболочки вставлен в открытое пространство внутри спиральной катушки.
Оболочка выполняет ряд функций. Она ограничивает аэрозольную камеру вокруг атомайзера. Если она замкнута у основания, то может собирать любую свободную жидкость, которая не испарилась или которая конденсировалась из образовавшегося аэрозоля, и, следовательно, уменьшить утечку из картомайзера. Кроме того, она защищает атомайзер, который в консольном положении выступает наружу из пространства, занимаемого резервуаром, и потенциально уязвим для повреждения, когда картомайзер отделяют от компонента питания. Однако оболочка не является обязательной, и консольный атомайзер может быть реализован без оболочки.
На фиг. 13 очень упрощенно показан схематический вид сбоку в сечении части системы генерации пара с консольным атомайзером и без оболочки аэрозольной камеры, которая является частью картомайзера. Как и прежде, атомайзер 70 консольно поддерживается в гнезде 104, сформированном в компоненте в основании резервуара 50 картомайзера 40 (в качестве альтернативы система может быть выполнена как единое устройство, в котором часть картомайзера выполнена как компонент, образующий аэрозоль, который неотделим от остальной системы). Компонент 20 питания имеет выемку 80, в которой находится рабочая катушка 90 спиральной формы, продольная ось которой расположена вдоль направления атомайзера 70. Консольная часть атомайзера 70, включая по меньшей мере часть токоприемника (специально не показан), вставлена в выемку 80 так, чтобы токоприемник располагался внутри спирали рабочей катушки 90 для индукционного нагрева, когда через катушку 90 проходит переменный ток. Выемка 80 и катушка 90 взаимодействуют, образуя аэрозольную камеру вокруг атомайзера 70. Катушка 90 может находиться в непосредственной близости от токоприемника, причем между катушкой и токоприемником нет промежуточных частей, поэтому эффективность индукционного нагрева может быть максимальной.
На фиг. 14 очень упрощенно показан схематический вид сбоку в сечении части системы генерации пара в соответствии с другим примером. Как и на фиг. 13, вокруг консольного токоприемника 70, содержащегося в части 40 картомайзера, нет оболочки. Эта конструкция отличается от компоновки на фиг. 13 тем, что катушка 90 расположена внутри корпуса компонента 20 питания (который может быть или может не быть отделен от частей компонента картомайзера) так, чтобы окружать выемку 80, а не находиться внутри выемки. Следовательно, катушка 90 и токоприемник разделены материалом корпуса (который не обязательно должен быть толстым), поэтому эффективность может быть немного снижена по сравнению с примером на фиг. 14, но катушка защищена от любой утечки жидкости.
В заключение, для решения различных задач и развития уровня техники в этом описании на примере показаны различные варианты осуществления, посредством которых можно на практике реализовать изобретение. Преимущества и признаки раскрытия представляют собой всего лишь иллюстративные примеры вариантов осуществления изобретения и не являются исчерпывающими и/или исключительными. Они представлены только для того, чтобы способствовать пониманию и передать идеи заявленного изобретения. Понятно, что преимущества, варианты осуществления, примеры, функции, признаки, конструкции и/или другие аспекты раскрытия не следует рассматривать как ограничения раскрытия, заданного формулой изобретения или ограничениями на эквиваленты формулы изобретения, и что, не отклоняясь от объема формулы изобретения, можно применять другие варианты осуществления и выполнять модификации. Различные варианты осуществления изобретения могут должным образом содержать, состоять из или по существу состоять из различных сочетаний описанных элементов, компонентов, признаков, частей, этапов, средств и т.д., отличных от описанных в этом документе. Изобретение может включать в себя другие изобретения, не заявленные явно, но которые могут быть заявлены в будущем.