КЛАПАН ОДНОСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ КАРТОМАЙЗЕРНОЙ СЕКЦИИ ЭЛЕКТРОННЫХ СИГАРЕТ
ONE-WAY VALVE FOR CARTOMIZER SECTION OF ELECTRONIC CIGARETTES

Перекрестная ссылка на родственную заявку
Настоящая заявка претендует на приоритет согласно 35 U.S.С. §119(e) предварительной заявки No. 61/827,998 на выдачу патента США, которая подана 28 мая 2013 и все содержание которой включено сюда посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящая заявка относится к устройству и способу предотвращения обратного потока жидкости и паров из картомайзерной секции в батарейную секцию электронной сигареты и к усовершенствованному способу герметизации картомайзерной секции во время хранения посредством использования клапана одностороннего действия в составе картомайзерной секции.
Предпосылки к созданию изобретения
Электронные сигареты становятся популярной альтернативой курению табака, поскольку они предоставляют значительные преимущества. Одной из основных причин растущей популярности электронных сигарет является их похожесть на реальное курение табака. На деле, чем ближе электронные сигареты воспроизводят ощущения от традиционной сигареты, тем с большей вероятностью они будут приняты на рынке.
Одним из примеров электронной сигареты является «двухкомпонентное» (далее именуемое «двухсекционным») устройство, имеющее первую батарейную секцию В и вторую картомайзерную секцию А, где картомайзерная секция А является отделяемой от батарейной секции В (в дальнейшем - «электронная сигарета» или «Е-сигарета»). Пример одной из таких электронных сигарет показан на Фиг. 1 и 2. В некоторых вариантах батарейная секция содержит элемент питания (батарейку), чипсет (т.е. схему управления) и датчик воздушного потока. В некоторых вариантах картомайзерная секция А имеет нагревательный элемент и контейнер (резервуар) с электронной жидкостью ("e-liquid"), которая содержит ароматизаторы и испарительную основу, такую как гликоль (в дальнейшем именуется «картомайзер»). Батарейная секция и картомайзерная секция могут быть физически и электрически соединены посредством резьбового соединения. В некоторых вариантах батарейная секция имеет участок с наружной резьбой ("male"), а картомайзерная секция имеет участок с внутренней резьбой ("female"), как показано на Фиг. 2.
Раньше Е-сигареты имели на кончике батарейной секции один или несколько пазов, через которые может всасываться воздух. Воздух должен входить из наконечника, проходить через всю батарейную секцию и далее продолжать проходить через картомайзерную секцию, через часть Е-сигареты, где происходит генерация паров, и входить в рот курильщика через отверстие в мундштуке картомайзерной секции. Когда типичный курильщик затягивается электронной сигаретой, он может непредумышленно или преднамеренно выдохнуть воздух в сигарету, создавая обратный поток паров изо рта в сигарету. Эти пары часто конденсируются и в конечном итоге накапливаются внутри батарейной секции, вызывая повреждение датчика воздушного потока, чипсета и/или литиевой батарейки.
Во избежание повреждений такого рода электронные сигареты проектировались с вентиляционными отверстиями сбоку. Когда пользователь делает вдох, воздух входит в сигарету через боковые отверстия, расположенные между картомайзерной секцией и батарейной секцией. Аналогично, когда курильщик выдыхает в Е-сигарету, пары изо рта курильщика движутся в обратном направлении и выходят через боковые вентиляционные отверстия. В такой конструкции через батарейную секцию проходит минимальное количество воздуха. Однако отверстие в батарейной секции все равно необходимо, чтобы позволить датчику воздушного потока внутри сигареты обнаружить затяжку и активизировать нагревательную катушку. Пример электронной сигареты с боковыми вентиляционными отверстиями описан в заявке WO 2012/142293, полное содержание которой включено сюда посредством ссылки.
Таким образом, Е-сигареты, имеющие боковые вентиляционные отверстия, позволяющие большей части паров выходить наружу через эти боковые отверстия во время выдоха, все равно имеют отверстие, через которое пары проходят в батарейную секцию, тем самым подвергая компоненты в батарейной секции вредному воздействию паров. Поэтому предпочтительно предотвратить выход паров из картомайзернбой секции и прохождение их в направлении компонентов, находящихся в батарейной секции, чтобы избежать повреждающего воздействия на эти компоненты батарейной секции.
В отличие от двухкомпонентных сигарет имеются Е-сигареты, в которых батарейная секция и картомайзерная секция заключены в одном интегральном корпусе, что уменьшает производственные издержки и исключает необходимость сборки сигареты перед ее использованием. Такие электронные сигареты часто называются «однокомпонентными устройствами» или «одноразовыми сигаретами» (далее называются просто «одноразовыми»).
Хотя одноразовые сигареты удобны для пользователя, они представляют сложности с точки зрения длительного хранении и сохранения годности при хранении на складе. Одноразовые сигареты не имеют некоторых преимуществ, которыми обладают двухкомпонентные сигареты. Например, когда картомайзерная секция отделена от батарейной секции, концы этой картомайзерной секции могут быть плотно закрыты колпачками или заглушками. Герметизация двух концов картомайзерной секции предотвращает поглощение влаги из окружающей среды жидкостью e-liquid, которое (поглощение) часто ведет к снижению вязкости жидкости e-liquid и может вызвать утечку жидкости e-liquid в рот пользователю во время курения. Герметизация также предотвращает испарение или капание жидкости e-liquid или никотина из картомайзерной секции.
В одноразовых сигаретах обычно нет герметичного уплотнения между картомайзерной секцией и батарейной секцией, так что если жидкость e-liquid просочится в воздушный канал, она может легко проникнуть «вверх», против потока воздуха в батарейную секцию, повреждая там датчик воздушного потока, чипсет и/или литевую батарейку, находящиеся в батарейной секции. Кроме того, если не будет герметичного уплотнения между картомайзерной и батарейной секциями, жидкость e-liquid в конечном итоге испарится, равно как и никотин, что сильно и неблагоприятно отразится на эффективности жидкости e-liquid, равно как и на ощущениях пользователя. Кроме того, отсутствие герметичного уплотнение позволит влаге из окружающего воздуха проникнуть в картомайзерную секцию, где эта влага легко адсорбируется гидрофильной жидкостью е-liquid, увеличивая объем этой жидкости e-liquid и снижая ее вязкость, что приводит к утечке излишков жидкости e-liquid.
Поэтому желательно иметь способ предотвращения утечки жидкости e-liquid, находящейся в картомайзерной секции, в батарейную секцию, а также предотвращения проникновения влаги из находящегося в батарейной секции воздуха в картомайзерную секцию, когда сигарета не используется.
Краткое изложение сущности изобретения
Здесь описана картомайзерная секция электронной сигареты, которая может быть соединена с батарейной секцией электронной сигареты. Картомайзерная секция содержит резервуар для жидкости, сохраняющий жидкий материал, и клапан одностороннего действия. Клапан одностороннего действия служит для герметизации конца картомайзерной секции, которой сообщается по потоку с резервуаром для жидкости. Этот клапан одностороннего действия служит для герметизации конца картомайзерной секции, сообщающегося с резервуаром для жидкости. Клапан одностороннего действия пропускает воздух в одном направлении в рот пользователя во время затяжки электронной сигаретой и предотвращает обратный поток паров, образующихся во время работы электронной сигареты, в батарейную секцию сигареты.
Описание
Здесь рассмотрен клапан одностороннего действия, который может входить в состав картомайзерной секции электронной сигареты и допускает поток воздуха только в одном направлении - в рот пользователя, предотвращая обратный поток паров или жидкости е-liquid в направлении батарейной секции электронной сигареты. Соответственно во время продолжительного хранения этот клапан одностороннего действия создает герметичное уплотнение для картомайзерной секции, предотвращая проникновение жидкости e-liquid, находящейся в резервуаре для жидкости в составе картомайзерной секции, в батарейную секцию, а также значительно уменьшая испарение жидкости e-liquid и никотина из картомайзерной секции. Кроме того, клапан одностороннего действия предотвращает абсорбцию влаги из окружающего воздуха жидкостью e-liquid, сохраняя ее вязкость и препятствуя утечкам.
В другом варианте герметизирующие свойства клапана одностороннего действия позволяют хранить одноразовые электронные сигареты в течение более продолжительного времени при минимальных потерях жидкости e-liquid и потенциального запаса никотина, значительно увеличивая срок хранения. Кроме того, поскольку клапан одностороннего действия предотвращает переток излишков жидкости e-liquid в батарейную секцию, больше нет ограничений на ориентацию одноразовых сигарет во время транспортировки или хранения. Хотя раньше необходимо было хранить и перевозить одноразовые сигареты в вертикальном положении, так что батарейная секция должна была всегда располагаться над картомайзерной секцией, чтобы избежать утечки жидкости e-liquid в батарейную секцию, предлагаемые здесь варианты позволяют хранить и перевозить одноразовые сигареты в любой ориентации.
Клапан одностороннего действия увеличивает долговечность электронной сигареты посредством предотвращения обратного потока паров в направлении батарейной секции, исключая тем самым повреждения компонентов батарейной секции, обычно вызываемые парами.
Кроме того, клапан одностороннего действия создает герметичное уплотнение между картомайзерной секцией и батарейной секцией, которое может продлить существование жидкости e-liquid в электронной сигарете между сеансами курения. Наличие клапана одностороннего действия предотвращает утечку жидкости и испарение е-жидкости из дальнего конца картомайзерной секции. Для герметизации вкладыша, обращенного ко рту пользователя, (мундштука) картомайзерной секции или герметизации одноразовой сигареты между циклами использования может быть применена заглушка.
Фиг. 3A-D и Фиг. 4А-С иллюстрируют варианты клапана 300 одностороннего действия, рассматриваемого здесь. Согласно одному из вариантов клапан 300 одностороннего действия может иметь в целом цилиндрическую форму, образующую продолговатый участок 320, один, блокируемый конец которого образует переднюю стенку 305 клапана. Передняя стенка 305 клапана может иметь на поверхности вырез или щель 310. Этот вырез или щель 310 может пересекать всю переднюю стенку 305 клапана (по диаметру). На противоположных сторонах щели 310 образованы два крыла 315a,b. В нормальных условиях хранения или между затяжками эти два крыла 315a,b на противоположных сторонах щели 310 могут быть расположены вплотную одно к другому для образования надежного герметичного уплотнения, не пропускающего воздух и жидкость e-liquid.
В альтернативном варианте передняя стенка 305 клапана может иметь больше одной щели, так что эти щели могут быть созданы посредством выполнения 3 или 4 (образующих крест) симметричных прорезей в передней стенке 305 клапана, создавая тем самым 3 или 4 крыла соответственно. В качестве альтернативы щели 310 не обязаны быть прямолинейными или симметричными. Они могут иметь волнообразную, пилообразную или виртуально любую форму, какую можно представить.
Клапан 300 одностороннего действия должен быть предпочтительно выполнен из гибкого и/или растяжимого материала, такого как резина или силиконовый полимерный материал, так что когда курильщик делает вдох, над поверхностью передней стенки 305 клапана образуется вакуум, создающий отрицательное давление. Это отрицательное давление оттягивает крылья 315a,b на противоположных сторонах щели 310 и заставляет их отгибаться вверх и прочь одно от другого, открывая путь для прохождения воздуха по направлению ко рту пользователя. Если пользователь делает выдох или дует в е-сигарету, на переднюю стенку 305 клапана воздействует положительное давление, заставляющее крылья 315a,b вернуться назад, к первоначальной форме и заблокировать обратный поток паров. В альтернативных вариантах клапан одностороннего действия может быть изготовлен из одного материала или из композиции материалов и не обязательно должен иметь повсеместно равномерную гибкость и эластичность. Например, крылья 315 a,b могут иметь кромки или «губки» 316a,b (см. Фиг. 4В) вдоль щели 310, которые могут быть более жесткими, чем сами крылья 315a,b, так что движение, открывающее клапан, может происходить в местах, где эти «губки» 316a,b встречаются одна с другой на концах щели 310.
На Фиг. 5 схематично изображена область выреза в картомайзерной секции 500, содержащей клапан 300 одностороннего действия. Некоторые компоненты картомайзерной секции здесь удалены для упрощения чертежа. Картомайзерная секция 500 может иметь резервуар для жидкости, нагревательную катушку, воздушный канал (т.е. путь для воздушного потока) и другие компоненты, как показано в заявке WO 2012/142293. Как можно видеть на Фиг. 5, картомайзерная секция 500 может быть в общем цилиндрической формы и может иметь центральную камеру 505. В этой центральной камере 505 может находиться металлический или пластмассовый «штырек» 510, который может выступать в осевом направлении картомайзерной секции 500 в сторону мундштука 650 (см. Фиг. 6). Клапан 300 одностороннего действия может иметь такие размеры, чтобы его можно было плотно «посадить» на штырек 510 картомайзерной секции 500. Предпочтительно, когда клапан 300 одностороннего действия посажен на штырек 510, длина цилиндрической части этого клапана 300 одностороннего действия должна быть такой, чтобы передняя стенка 305 клапана либо «сидела» непосредственно на торцевой поверхности штырька 510 (для предотвращения открывания крыльев клапана в неправильном направлении), либо выступала по меньшей мере слегка над этой торцевой поверхностью штырька 510 (до 3 мм).
Передняя стенка 305 клапана предпочтительно должна быть отделена промежутком в осевом направлении от нагревательной катушки 620 (см. Фиг. 6), чтобы не происходило плавление или коробление этой стенки под воздействием интенсивного теплового потока от нагревателя. Поэтому рекомендуется также изготовить клапан, предпочтительно, из термостойкого материала, такого как, например, силиконовый полимерный материал.
На Фиг. 6 изображена область выреза электронной сигареты 600 и также показан клапан 300 одностороннего действия, установленный на штырьке 510 в картомайзерной секции 601. Электронная сигарета 601 может содержать отдельную картомайзерную секцию 601, которая является одноразовой, и отдельную батарейную секцию 602, которая является многократно используемой, или, в качестве альтернативы, картомайзерная секция 601 и батарейная секция 602 составляют единый компонент, так что вся электронная сигарета 600 является одноразовой. Как показано на Фиг. 6, передняя стенка 305 клапана 300 одностороннего действия расположена между торцевой поверхностью штырька 510 и нагревательной катушкой 620. Батарейная секция 602 может содержать датчик воздушного потока, батарейку или другие компоненты, как показано в заявке WO 2012/142293.
Хотя продолговатая часть 320 клапана 300 одностороннего действия обычно является цилиндрической, она может в альтернативных вариантах иметь в сечении квадратную, прямоугольную или виртуально любую подходящую форму. На деле, наличие продолговатой части 320 клапана 300 одностороннего действия совсем не обязательно, и в действительности для функционирования клапана 300 одностороннего действия вполне достаточно одной только передней стенки 305 клапана. Как видно на Фиг. 3A-D и 4А-С, передняя стенка 305 клапана может быть плоской (см. Фиг. 4А-С) или профилированной и выступающей (см. Фиг. 3A-D). Например, как показано на Фиг. 3А и 3В, передняя стенка 305 клапана одностороннего действия может выступать по направлению наружу, или, в качестве альтернативы, как показано на Фиг. 3D, передняя стенка 305 клапана 300 одностороннего действия может быть профилированной, так что щель 310 в этой передней стенке 305 клапана может быть прорезана в углублении стенки.
Следует понимать, что рассмотренные здесь варианты приведены только в качестве примеров и что специалисты в этой области могут найти другие модификации и изменения, не отклоняясь от объема описываемых здесь вариантов.