ЭЛЕКТРОННАЯ СИГАРЕТА
ELECTRONIC CIGARETTE

Электронная сигарета или электронная сигара (обобщенно - «электронное изделие для курения»), содержит нагреватель, который испаряет жидкий материал для создания аэрозоля или «пара». Нагреватель предпочтительно содержит резистивную катушку, а внутри нее проходит фитиль. Катушка нагревателя сконструирована и изготовлена из такого материала, чтобы избежать образования горячих точек и чрезмерных температур во время затяжки.
Электронное изделие для курения предпочтительно содержит вставку мундштука, содержащую по меньшей мере два отклоняющих выпуска, чтобы получить во рту более полное ощущение от выходящего пара. Предпочтительно, вставка мундштука с множеством отверстий объединена с устройством замедления пара, расположенным по потоку перед вставкой мундштука, чтобы избежать ощущения «горячего» на губах или вблизи губ «курильщика».
Электронное изделие предпочтительно содержит металлический корпус с выполненным в нем с высокой точностью отверстием для впуска воздуха в месте вдоль металлического корпуса, предпочтительно вдоль его боковой стенки. Отверстие для впуска воздуха выполнено в узких пределах допусков и имеет такой размер, чтобы являться основным источником падения давления вдоль пути прохождения воздуха, связывающего отверстие для впуска воздуха с источником пара (нагревателем). Такое расположение гарантирует, что сопротивления при затяжке остается по существу одним и тем же от одной затяжки до другой и от одного изделия до следующего. Чтобы дополнительно улучшить соответствующие характеристики, сопротивления при затяжке изделия проверяется в ходе его изготовления и при необходимости принимаются корректирующие меры.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано электронное изделие для курения, соответствующее первому варианту осуществления изобретения, вид сверху;
на фиг. 2 - то же, вид сбоку в разрезе;
на фиг. 3А - секция картриджа электронного изделия для курения, показанного на фиг. 1, вид в перспективе с пространственным разделением элементов;
на фиг. 3В подробно показано отверстие для впуска воздуха в секции картриджа электронного изделия для курения, показанного на фиг. 1;
на фиг. 4 - вставка мундштука электронного изделия для курения, показанного на фиг. 1, вид в перспективе;
на фиг. 5 - вид в разрезе вдоль линии А-А вставки мундштука, показанного на фиг. 4;
на фиг. 6 - альтернативный вариант выполнения вставки мундштука электронного изделия для курения, показанного на фиг. 1, вид в перспективе;
на фиг. 7 - разрез вдоль линии В-В на фиг. 6;
на фиг. 8 - узел нагревателя электронного изделия для курения, показанного на фиг. 1, вид в перспективе в увеличенном масштабе;
на фиг. 9А - внутренняя трубка с катушкой нагревателя и фитилем в положении до установки запорного кольца, вид в перспективе в увеличенном масштабе;
на фиг. 9В - то же после установки запорного кольца;
на фиг. 10 - третий вариант выполнения вставки мундштука для использования в электронном изделии для курения, показанным на фиг. 1, вид в разрезе;
на фиг. 11 - вставка мундштука, показанная на фиг. 10, вид в перспективе с пространственным разделением элементов;
на фиг. 12 подробно показан альтернативный вариант выполнения соединительного узла, используемого в электронном изделии для курения, показанным на фиг. 1;
на фиг. 13 - второй вариант выполнения катодного соединителя, содержащего вырез;
на фиг. 14А, 14В и 14С показан третий вариант выполнения катодного соединителя, содержащего выполненные под углом отверстия;
на фиг. 15 - катодный соединитель и укороченный анод, позволяющий прохождение воздуха через отверстия для впуска;
на фиг. 16 - четвертый вариант выполнения вставки мундштука для использования в электронном изделии для курения, вид в перспективе;
на фиг. 17 - электронное изделие для курения в соответствии с первым вариантом ее выполнения, дополнительно содержащая регулирующую гильзу, вид в разрезе;
на фиг. 18 - электронное изделие для курения, соответствующее другому варианту осуществления изобретения, вид сбоку;
на фиг. 19 - электронное изделие для курения, соответствующее другому варианту осуществления изобретения, с волокнистым элементом в мундштуке, вид в разрезе;
на фиг. 20 - электронное изделие для курения, соответствующее другому варианту осуществления изобретения, с волокнистым элементом в мундштуке, вид в разрезе;
на фиг. 21 - электронное изделие для курения, соответствующее другому варианту осуществления изобретения, с волокнистым элементом в мундштуке, вид в разрезе;
на фиг. 22 - электронное изделие для курения, соответствующее другому варианту осуществления изобретения, с открытым мундштуком, вид в разрезе;
на фиг. 23 - волокнистый элемент для установки в мундштук электронного изделия для курения, показанного на фиг. 22, вид в перспективе;
на фиг. 24 - сменный волокнистый элемент для установки в мундштук электронного изделия для курения, вид в перспективе;
на фиг. 25 - электронное изделие для курения, соответствующее другому варианту осуществления изобретения, содержащее вставку мундштука и сменный волокнистый элемент, показанный на фиг. 24, вид в разрезе;
на фиг. 26 - электронное изделие для курения, соответствующее другому варианту осуществления изобретения, содержащее вставку мундштука и волокнистый элемент, вид в разрезе;
на фиг. 27 - электронное изделие для курения, соответствующее другому варианту осуществления изобретения, содержащее вставку мундштука и сменную гильзу, вид в разрезе;
на фиг. 28 - электронное изделие для курения, соответствующее другому варианту осуществления изобретения, содержащее резервуар с углекислым газом, вид в разрезе;
на фиг. 29 показано электронное изделие для курения, содержащее ароматизирующую полоску на наружной поверхности, вид сверху.
Осуществление изобретения Компоновка электронного изделия для курения
Как показано на фиг. 1 и 2, электронное изделие 60 для курения (электронная сигарета или сигара) содержит сменный картридж или первую секцию 70 и устройство многократного использования или вторую секцию 72, которые соединяются резьбовым соединением 205 или другим способом, например, посредством скользящей посадки, собачки, зажима и/или застежки. Вторая секция 72 содержит датчик 16 затяжки, чувствительный к затягиванию воздуха во вторую секцию 72 через впускное отверстие 45, расположенное рядом со свободным концом или наконечником электронного изделия 60, батареей 1 и схемой управления. Одноразовая первая секция 70 содержит источник жидкости в виде области 22 с жидкостью и нагреватель 14, преобразующий жидкость в аэрозоль, который вытягивается из области 22 жидкости через фитиль 28. После сборки резьбового соединения 205 батарея 1 может соединяться с электрическим нагревателем 14 первой секции 70 при приведении в действие датчика затяжки. Воздух засасывается в первую секцию 70 через одно или несколько входных отверстий 44 для воздуха.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, когда жидкость в картридже израсходована, заменяется только первая секция 70. Альтернативно, компоновка может быть такой, что все изделие 60 выбрасывается, когда исчерпана подача жидкости. В этом случае тип батареи и другие элементы могут быть выбраны более простыми и экономически эффективными, но, в целом, осуществляющими те же самые функции, что и в устройстве по предпочтительному варианту осуществления изобретения, в котором вторая секция используется многократно и/или перезаряжается.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения электронное изделие 60 для курения имеет примерно тот же размер, что и традиционная сигарета. Электронное изделие 60 для курения может иметь длину от приблизительно 80 мм до приблизительно 110 мм, предпочтительно от приблизительно 80 мм до 100 мм, а диаметр - от приблизительно 7 мм до приблизительно 8 мм. Например, в предпочтительном варианте осуществления изобретения электронное изделие для курения имеет длину приблизительно 84 мм и диаметр приблизительно 7,8 мм.
Предпочтительно, к внешней трубке 6 приклеивается по меньшей мере одна клеевая этикетка. Этикетка полностью оборачивается вокруг электронного изделия 60 и может быть окрашена и/или текстурирована для обеспечения внешнего вида и/или ощущения традиционной сигареты. Этикетка может содержать отверстия, размеры и расположение которых выбрано так, чтобы не допускать перекрывание входных отверстий 44 для воздуха.
Внешняя трубка 6 и/или внутренняя трубка 62 могут быть изготовлены из любого подходящего материала или комбинации материалов. Примерами соответствующих материалов являются металлы, сплавы, пластмасса или композитные материалы, содержащие один или более таких материалов, или термопластики, пригодные для пищевых или фармацевтических применений, например, полипропилен, полиэфиркетон (РЕЕК), керамика, и полиэтилен. Предпочтительно, материал является легким и нехрупким.
Конструкция картриджа
Как показано на фиг. 1, 2 и 3, первая секция 70 содержит внешнюю трубку (или корпус) 6, проходящую в продольном направлении, и внутреннюю трубку (или дымовую трубку) 62, коаксиально расположенную внутри внешней трубки 6. Предпочтительно, на входной торцевой участок 65 внутренней трубки 62 устанавливается передний участок 61 (фиг. 3А) входной прокладки (или уплотнения) 15. При этом внешняя поверхность 67 прокладки 15 обеспечивает непроницаемое для жидкости уплотнение с внутренней поверхностью внешнего корпуса 6. Входная прокладка 15 также содержит центральный продольный воздушный канал 20, открытый во внутреннюю трубку 62, которая определяет центральный канал 21. На обратной стороне прокладки 15 имеется поперечный канал 33, который пересекает центральный канал 20 прокладки 15 и сообщается с ним. Этот канал 33 обеспечивает соединение центрального канала 20 с пространством 35 (фиг. 2), образованным между прокладкой 15 и деталью 37 катодного соединителя. Предпочтительно деталь 37 содержит резьбовую часть для образования резьбового соединения 205.
Деталь 37 катодного соединителя на своей внешней поверхности 39 содержит противолежащие прорези 38, 38', которые после вставления детали 37 катодного соединителя в корпус 6 выравниваются с каждым из двух управляющих сопротивлением при затяжке входных отверстий 44 и 44' для воздуха во внешнем корпусе 6. Как вариант, такое выравнивание может быть выполнено так, как показано на фиг. 3В. Такое расположение позволяет разместить отверстия 44, 44' вблизи резьбового соединения 205 без их перекрытия из-за наличия детали 37 катодного соединителя. Такое расположение также усиливает область отверстий 44, 44', облегчая их точное сверление. Отверстия для впуска воздуха и управление сопротивлением тяге В предпочтительном варианте осуществления изобретения во внешней трубке 6 выполняется по меньшей мере одно входное отверстие 44 для воздуха предпочтительно рядом с резьбовым соединением 205, чтобы минимизировать возможность перекрытия пальцами курильщика одного из отверстий и чтобы управлять сопротивлением при затяжке во время курения. Предпочтительно, управляющие сопротивлением при затяжке входные отверстия 44 и 44' выполняются в корпусе 6 механически с помощью точного обрабатывающего инструмента со строгим контролем процесса изготовления, так что диаметры этих отверстий повторяются от одного экземпляра электронного изделия 60 к другому. Предпочтительно, входные отверстия 44 и 44' для воздуха сверлятся сверлами с твердосплавными головками или другими высокоточными инструментами и/или способами. Также предпочтительно, внешняя трубка 6 изготавливается из металла или металлических сплавов, так что размер и форма входных отверстий 44, 44' не изменяются во время технологических операций, упаковки и курения. Таким образом, входные отверстия 44, 44' для воздуха обеспечивают унифицированное сопротивление при затяжке. Предпочтительно входные отверстия 44, 44' имеют такие размеры и компонуются так, чтобы электронное изделие 60 для курения имело сопротивление при затяжке в диапазоне от приблизительно 60 мм водяного столба до приблизительно 150 мм водяного столба, более предпочтительно - от приблизительно 90 мм водяного столба до приблизительно 110 мм водяного столба, а наиболее предпочтительно - от приблизительно 100 мм водяного столба до приблизительно 130 мм водяного столба.
Управляющие сопротивлением при затяжке входные отверстия 44 и 44' являются критическими отверстиями, т.е. наименьшими отверстиями вдоль траектории прохождения воздуха от входных отверстий 44, 44' до канала 21 внутренней трубки 62 (в которой нагреватель 14 образует аэрозоль из жидкости). Соответственно, указанные отверстия 44 и 44' управляют уровнем сопротивления при затяжке электронного изделия 60 для курения, которая может быть установлена на уровне, соответствующем привычному сопротивлению при затяжке традиционной, тлеющей на конце сигареты.
Другим условием для поддержания точного и воспроизводимого сопротивления при затяжке является выполнение корпуса 6, показанного на фиг. 1, из металлического материала, который является подходящим для высокоточных инструментов и способов. Если для корпуса 6 желателен другой материал (например, пластмасса, чтобы предоставить более мягкое ощущение), то для сохранения точности отверстия 44, 44' могут быть выполнены в крепежной металлической пластине (или вставке) 43, расположенной в области расположения отверстий 44, 44'.
Предполагается, что вставка 43 в виде металлической пластины может быть введена даже в случаях, когда корпус 6 является металлическим, и что такое расположение позволяет выполнять и проверять отверстия 44, 44' отдельно (автономно) для множества заготовок вставок 43. Предпочтительно, если какие-либо из готовых вставок 43 не удовлетворяют стандартам или техническим требованиям к диаметру отверстия (сопротивлению при затяжке), то от таких бракованный вставок можно избавиться вместо того, чтобы браковать весь собранный узел картриджа 70 (первую секцию).
Как показано на фиг. 1, вставка 43 в виде металлической пластины может являться отдельной деталью, которая прикрепляется к наружной поверхности корпуса 6 или, предпочтительно когда во внешнем корпусе 6 выполнено отверстие увеличенного размера, находится полностью внутри корпуса 6 и накладываться на область входного отверстия 44. Предполагается, что указанная вставка может иметь форму и быть подогнана под один уровень с контуром корпуса 6, используя посадку с обжимкой и/или клей между вставкой и корпусом 6, или быть полностью внутри него (во внутренней части внешнего корпуса 6). Предпочтительно форма и местоположение входного отверстия 44 для воздуха во вставке 43 обладают симметрией, так что отверстие 44 остается полностью действующим, независимо от того, располагается ли вставка 43 как показано на фиг. 1 или перевернута на 180°. Кроме того, вставка 43 в виде металлической пластины может располагаться на внутренней или на внешней поверхности внешнего корпуса 6. Вставка 43 может проходить полностью по окружности электронного изделия 60 или частично. Когда вставка 43 проходит частично по окружности, могут использоваться несколько вставок 43, так что каждая вставка 43 соответствует одному входному отверстию 44, 44' для воздуха.
Предпочтительно, вторая секция 72 на входном конце 5 электронного изделия 60 для курения имеет впускное отверстие 45 для воздуха, размер которого достаточен для правильного функционирования датчика затяжки 16, расположенного поблизости. Засасывающее действие на вставке 8 мундштука передается на впускное отверстие 45 через центральные каналы, выполненные в анодной клемме 47 с первой секции 70 и клемме 47b анодного подключения второй секции 72, и вдоль пространства 13 между батареей 1 и корпусом второй секции 72. Эти каналы и отверстие 45 сами по себе имеют такой размер, что скорость воздушного потока через них намного меньше, чем через входные отверстия 44, 44', так чтобы влияние на сопротивление при затяжке было минимизировано, и поддерживалась согласованность по сопротивлению при затяжке. Например, каждое впускное отверстие может быть меньше приблизительно 2,0 мм по ширине и меньше приблизительно 1,5 мм в глубину. В частности, каждое впускное отверстие может составлять от приблизительно 0,7 мм до приблизительно 0,8 мм по ширине и от приблизительно 0,7 мм до приблизительно 0,8 мм в глубину. Предпочтительно, 95% воздуха, попадающего в электронное изделие 60 для курения, проходит через отверстия входные 44, 44', и только 5% полного - через впускное отверстие 45 на входном конце 5 электронного изделия 60 для курения. Предпочтительно, отношение устанавливается путем выполнения центрального канала 34 анодной клеммы 47b второй секции 72 достаточно малым, чтобы создать падение давления, гораздо большее, чем падение давления на входных отверстиях 44, 44' для воздуха. Например, центральный канал 34 анодной клеммы 47b может иметь размер, создающий падение давления около 2000 мм водяного столба (в отличие от номинального падения давления 100 мм водяного столба для объединенных входных отверстий 44, 44').
Как показано на фиг. 18, для поддержания в изделии соответствующего сопротивления при затяжке на входные отверстия 44, 44' может быть нанесено удаляемое защитное покрытие 601, предотвращающее ухудшение параметров изделия из-за грязи и перегибов в процессе его изготовления, упаковки, отгрузки и обращения при розничной продаже и позже. Чтобы сохранить соответствующее сопротивление при затяжке до потребления, вокруг внешнего корпуса 6 в местах расположения входных отверстий 44, 44' можно применять круговое обертывание или заклеивание липкой лентой 601. Альтернативно или в дополнение, электронное изделие 60 может иметь защитное покрытие многократного использования, чтобы обеспечить те же самые или дополнительные меры защиты.
Кроме того, существующие технологии производства электронных изделий для курения могут модифицироваться так, чтобы включать в себя тестирование на соответствующее сопротивление при затяжке. Другими словами, существует потребность соединить понимание того, как достигнуть соответствующее сопротивление при затяжке в изделии (как описано выше), с пониманием того, как проверить его в ходе изготовления изделия (что будет описано далее). Достижение постоянного сопротивления при затяжке от одного электронного изделия для курения к другому способствует стабильности характеристик и уровня поставки, а также улучшает процесс курения, удовлетворяя требование курильщиков, чтобы затяжка на электронном изделии для курения была близка к затяжке сигаретой или сигарой с тлеющим концом. Последнее может содержать проверку вставок 43 до их установки, как было ранее описано; или, вместо этого или в дополнение, испытание первой секции 70 завершается креплением номинальной, но не активированной второй секции 72 к вновь изготовленной первой секции 70, чтобы создать мягкую, неактивную испытательную конфигурацию, которая точно воспроизводит событие воздушного потока, но без риска активации нагревателя и влияние заданного действия затяжки на конфигурацию во время измерения падения давления. Например, полностью собранное электронное изделие для курения может испытываться на тягу через испытательную конфигурацию, а падение давления измеряется прибором PV10 для измерения падения давления, изготовленным компанией by Borgwaldt КС of Chesterfield, Вирджиния. Способ испытания на падение давления электронных изделий для курения может быть взят из способа, содержащегося в стандарте ISO 6565:2011, озаглавленном "Tobacco and tobacco products - Draw Resistance of Cigarettes and Pressure Drop of Filter Rods - Standard Conditions and Measurement)), и применяться с прибором, способным измерять падение давления в рабочем диапазоне 50 мм водяного столба до 1900 мм водяного столба в диапазоне диаметров 5,0-9,0 мм. Прибор может быть откалиброван в диапазоне 50-300 мм водяного столба, и испытание может быть завершено за несколько секунд.
Вместо использования неактивированной второй секции 72, предполагается, что мог бы использоваться разъемный испытательный корпус для той же цели в облегченной (неактивной) испытательной конфигурации. Испытательный корпус может быть выполнен с возможностью воспроизведения номинального воздействия реального второго участка 72 многократного использования на сопротивление при затяжке, но может быть оптимизирован для машинной обработки и высокоскоростного автоматизированного соединения и разъединения с вновь изготовленными первыми секциями 70, подвергаемыми испытанию.
Наличие резьбового соединения 205 не облегчает автоматизированную высокоскоростную машинную обработку и выполнение испытаний на сопротивление при затяжке. Как показано на фиг. 12, может использоваться альтернативное соединение 205', содержащие штифты 501 и освобождаемые собачки 503 и/или электрические несущие поверхности 505 с освобождаемыми собачками, вращающиеся блокирующие устройства и т.п. В показанном варианте собачка 503 действует с выпуклым кольцом 509. Альтернативно, вместо или в дополнение к выпуклому кольцу 509 могут использоваться один или несколько смещающихся шариков. Такие устройства облегчают автоматизированную машинную обработку, обеспечивает повышенную производительность для быстрого, но все еще точного испытания на сопротивление при затяжке и облегчают автоматизированное машинное выполнение испытания на сопротивление при затяжке. Предполагается, что контроль качества во время сверления отверстий может содержать контур обратной связи, так что результаты испытаний на сопротивление при затяжке контролируются, чтобы обнаруживать тенденции отступления от технических требований, и чтобы могли быть приняты корректирующие меры, например, замена изношенной сверлильной головки.
Как показано на фиг. 3А и 3В, предпочтительно, деталь 37 катодного соединителя на своей внешней поверхности 39 содержит противолежащие прорези 38, 38', которые после вставления детали 37 катодного соединителя во внешний корпус 6 выравниваются с расположением каждого из двух или больше управляющих сопротивлением при затяжке входных отверстий 44 и 44'. В некоторых вариантах могут использоваться более двух входных отверстий 44, 44' (например, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь, девять, десять или больше). Альтернативно, может использоваться и единственное входное отверстие 44 для воздуха. Указанное выравнивание может выглядеть, как показано на фиг. 3В. Такое расположение позволяет разместить входные отверстия 44, 44' вблизи резьбового соединения 205, не создавая препятствий за счет наличия детали 37 катодного соединителя. Такое расположение также усиливает область входных отверстий 44, 44', что могут облегчить точное сверление входных отверстий 44, 44'. Также могут использоваться и другие расположения, что буде описано далее.
В другом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 13, деталь 37 катодного соединителя может иметь один или несколько продольных разрезов 300 на внешней поверхности 39 детали 37 катодного соединителя. Внешний корпус 6 секции 70 картриджа скользит по безрезьбовому концу детали 37 соединителя, пока не достигает ограничителя (или края) 307, оставляя в секции 70 картриджа заданный участок разреза 300 открытым наружу для подвода воздуха. Подведенный воздух может проходить вдоль разреза 300 и попадать внутрь секции 70 картриджа. Разрез 300 может использоваться в качестве критического отверстия вместо входных отверстий 44 и 44'. В другом варианте разрез 300 может использоваться в дополнение к отверстиям 44 и 44'.
В еще одном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 14А, 14В и 14С, в детали 37 катодного соединителя может быть выполнено одно или несколько наклонных отверстий 301, которые сообщаются с одной или несколькими щелями 302 в зоне крепления 49b катодного соединителя. Предпочтительно, крепление 49b катодного соединителя может иметь пустое кольцевое пространство 303 в его внутренней части, которая сообщается с одной или несколькими щелями 302. Воздух засасывается через щель 302, проходит в кольцевое пространство 303 и оттуда попадает в наклонные отверстия 301. Таким образом, нет необходимости выравнивать щель 302 с наклонным отверстием 301, потому что воздух будет проходить по кольцевому пространству 303 и в наклонные отверстия 301, даже если эти наклонные отверстия 301 и щели 302 не выровнены. Такое расположение обеспечивает преимущества при изготовлении, поскольку нет необходимости выравнивать наклонные отверстия 301 со щелями 302.
Как показано на фиг. 15, в еще одном варианте осуществления изобретения анодная клемма 47 с может быть укорочена по сравнению с анодной клеммой 47с, показанной на фиг. 2, чтобы обеспечить больший воздушный зазор за деталью 37 катодного соединителя. Воздух входит через щель 302' (не показана на фиг. 15, показано только ее относительное положение) и затягивается внутрь через входное отверстие 44 через кольцевое пространство 303 и затем поступает прямо в воздушный зазор через центральный канал 34 анодной клеммы 47с и в центральный канал 20, ведущий к нагревателю 14.
Область подачи жидкости, нагреватель и фитиль
Предпочтительно, на выходном концевом участке 81 внутренней трубки 62 устанавливается передний участок 93 выходной прокладки 10. Внешняя поверхность 82 прокладки 10 обеспечивает по существу непроницаемое для жидкости уплотнение с внутренней поверхностью 97 внешнего корпуса 6. Выходная прокладка 10 содержит центральный канал 84, расположенный между центральным каналом 21 внутренней трубки 62 и внутренностью вставки 8 мундштука и обеспечивающий пропускание аэрозоля от центрального канала 21 к вставке 8 мундштука.
Пространство, ограниченное прокладками 10 и 15, внешней трубкой 6 и внутренней трубкой 62, определяет границы области 22 подачи жидкости. В области 22 подачи жидкости содержится жидкое вещество и, как вариант, материал 210 для хранения в нем жидкости. Материал 210 для хранения жидкости может содержать обмотку из хлопковой марли или другого волокнистого материала, навернутого вокруг внутренней трубки 62.
Предпочтительно, область 22 подачи жидкости располагается в кольцеобразном пространстве 620 между внутренней трубкой 62 и внешней трубкой 6 и между прокладками 10 и 15. Таким образом, область 22 подачи жидкости, по меньшей мере частично, окружает центральный воздушный канал 21. Нагреватель 14 проходит поперек центрального канала 21 между противоположными участками области 22 подачи жидкости.
Предпочтительно, материал 210 для хранения жидкости является волокнистым материалом, содержащим хлопок, полиэтилен, полиэфир, искусственный шелк и их комбинации. Предпочтительно, волокна имеют диаметр в диапазоне от приблизительно 6 мкм до приблизительно 15 мкм (например, приблизительно от 8 мкм до приблизительно 12 мкм или от приблизительно 9 мкм до приблизительно 11 мкм). Материал 210 для хранения жидкости может быть спеченным, пористым или вспененным. Также предпочтительно, размер волокон выбран так, чтобы эти волокна невозможно было вдохнуть, а поперечное сечение этих волокон может иметь крестообразную форму, форму клеверного листа или любую другую подходящую форму. Как вариант, область 22 подачи жидкости может представлять собой заполняемую емкость, не имеющую волокнистого материала 21, а имеющую только жидкое вещество.
Предпочтительно, жидкое вещество имеет точку кипения, пригодную для использования в электронном изделии 60 для курения. Если точка кипения будет слишком высокой, то нагреватель 14 будет не в состоянии испарить содержащуюся в фитиле 28 жидкость. Однако если точка кипения будет слишком низка, жидкость может испаряться без включения нагревателя 14.
Предпочтительно, жидкий материал содержит табакосодержащий материал, в том числе, летучие соединения табачного аромата, испускаемые жидкостью при нагревании, и может содержать никотин. Жидкость может также быть материалом, содержащим табачный аромат, или никотиносодержащим материалом, не имеющим аромата. Альтернативно или в дополнение, жидкость может содержать нетабачный материал, другие ароматические материалы и может быть материалами без никотина. Например, жидкость может содержать воду, растворители, этиловый спирт, растительные вытяжки и естественные или искусственные ароматы. Предпочтительно, жидкость дополнительно содержит формирователь аэрозоля. Примерами соответствующих формирователей аэрозоля являются пропиленгликоль и глицерин. Жидкий материал может также содержать консервирующие средства или вещества, изменяющие рН, такие как органические и неорганические кислоты.
При использовании жидкое вещество переносится из области 22 подачи жидкости и/или из материала 210 к нагревателю 14 за счет капиллярного действия фитиля 28 (фиг. 8). В одном из вариантов осуществления изобретения фитиль 28 имеет первый концевой участок 29 и второй концевой участок 31, как показано на фиг. 8. Первый и второй концевые участки 29 и 31 входят в материал 210 для хранения жидкости с противоположных сторон для контакта с жидким веществом. Также предпочтительно, нагреватель 14, по меньшей мере частично, окружает центральную часть 113 фитиля 28 таким образом, что при включенном нагревателе жидкость на центральном участке 113 фитиля 28 испаряется, образуя аэрозоль. Предпочтительно фитиль 28 содержит нити, обладающие способностью вытягивать жидкость, более предпочтительно - связку свитых стеклянных (или керамических) нитей, а наиболее предпочтительно - группу из свивки стеклянных нитей, предпочтительно, три таких свивки, которые способны затягивать жидкость через внутренние пространства между нитями за счет действия капиллярного эффекта. Предпочтительно, фитиль 28 является гибким и содержит три пряди, причем каждая прядь содержит множество нитей. Кроме того, следует отметить, что концевые участки 29 и 31 фитиля 28 являются гибкими и могут складываться в границах области 22 подачи жидкости.
Предпочтительно, жидкое вещество в области 22 подачи жидкости защищено от кислорода (потому что кислород обычно не может попасть область 22 подачи жидкости через фитиль 28). В некоторых вариантах осуществления изобретения жидкое вещество также защищается от света, значительно снижая тем самым риск ухудшения качества жидкого вещества. Таким образом, может быть сохранен высокий уровень срока годности и чистоты.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения область 22 подачи жидкости имеет размеры и выполнена с возможностью удержания достаточного количества жидкого материала, так чтобы электронное изделие 60 для курения могло обеспечивать возможность курения в течение по меньшей мере 200 секунд, предпочтительно не менее приблизительно 250 секунд, более предпочтительно - не менее 300 секунд, и наиболее предпочтительно не менее приблизительно 350 секунд. Таким образом, область 22 подачи жидкости эквивалентна приблизительно одной пачке традиционных сигарет. Кроме того, электронное изделие 60 для курения может быть выполнено с возможностью ограничения длительности каждой затяжки продолжительностью приблизительно 5 секунд. Вставка мундштука
Как показано на фиг. 2, 3А, 4-7 и 17, первая секция 70 содержит вставку 8 мундштука, имеющую по меньшей мере два отклоняющих выпускных канала 24 (например, 3, 4, 5 или больше, предпочтительно 2-10 выпускных канала или больше, более предпочтительно 2-6 выпускных каналов 24, а еще более предпочтительно - 4 выпускных канала 24). Предпочтительно, выпускные каналы 24 наклонены наружу относительно центрального канала 21 внутренней трубки 62 (то есть, в разных направлениях). Также предпочтительно, вставка 8 мундштука (или направляющая потока) содержит выпуски 24, равномерно распределенные по периметру вставки 8 мундштука, чтобы равномерно распределять аэрозоль во рту курильщика при использовании и создавать ощущение большей наполненности во рту. Таким образом, по мере того, как аэрозоль попадает в рот курильщика, поступающий в рот аэрозоль движется в различных направлениях, чтобы обеспечить полное ощущение во рту. Напротив, электронные изделия для курения, имеющие только одно осевое отверстие, имеют тенденцию направлять аэрозоль как единственной струей с повышенной скоростью в ограниченное место во рту курильщика.
Кроме того, отклоняющие выпускные каналы 24 располагаются так и имеют такие внутренние поверхности 83, что капельки жидкого вещества, не ставшего аэрозолем, которые могут присутствовать в аэрозоле, ударяются во внутренние поверхности 83 вставки 8 мундштука и/или ударяют по участкам стенок 305, определяющих отклоняющие выпускные каналы 24. В результате, такие капельки в основном удаляются или разбиваются, увеличивая выход аэрозоля.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения отклоняющие выпускные каналы 24 повернуты под углом от приблизительно 5° до приблизительно 60° относительно продольной оси внешней трубки 6, чтобы более полностью распределить аэрозоль по всему рту курильщика во время использования и удалить капельки. В предпочтительном варианте осуществления изобретения имеются четыре отклоняющих выпускных канала 24 каждый под углом от приблизительно 40° до приблизительно 50° относительно продольной оси внешней трубки 6, более предпочтительно от приблизительно 40° до приблизительно 45°, а и наиболее предпочтительно - приблизительно 42°.
Предпочтительно, каждый из отклоняющих выпускных каналов 24 имеет диаметр в пределах от приблизительно 0,015 дюйма до приблизительно 0.090 дюйма (например, от приблизительно 0,020 дюйма до приблизительно 0,040 дюйма или от приблизительно 0,028 дюйма до приблизительно 0,038 дюйма). Размер отклоняющих выпускных каналов 24 и количество отклоняющих выпускных каналов 24 при желании может выбираться, чтобы регулировать сопротивление при затяжке.
В одном из вариантов осуществления изобретения, показанном на фиг. 16, вставка 8 мундштука может содержать отклоняющие выпускные каналы 24 и осевой выпускной канал 26.
Как показано на фиг. 2, внутренняя поверхность 83 вставки 8 мундштука может иметь, в целом, куполообразную форму. Альтернативно, как показано на фиг. 7, кольцевая внутренняя поверхность 83' вставки 8 мундштука может быть, в целом, цилиндрической формы или форму усеченного конуса с плоской торцевой поверхностью. Предпочтительно, внутренняя поверхность 83 является по существу однородной. Кроме того, внутренняя поверхность 83 может быть симметричной относительно продольной оси вставки 8 мундштука. Однако в других вариантах осуществления изобретения внутренняя поверхность 83 может быть нерегулярной и/или иметь другие формы.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения в месте схождения отклоняющих выпускных каналов 24 внутри вставки 8 мундштука имеется полость 911.
Вставка 8 мундштука может целиком крепиться внутри внешней трубки 6 картриджа 70. Кроме того, вставка 8 мундштука может быть изготовлена из полимера, выбранного из группы, содержащей полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности, полипропилен, поливинилхлорид, полиэфиркетон (РЕЕК) и их комбинации. Вставка 8 мундштука при желании может также быть окрашена.
Как упомянуто выше, вставка мундштука 8 с многочисленными отверстиями рассеивает и изменяет направление аэрозоля по мере того, как он вытягивается из электронного изделия 60 для курения, чтобы обеспечить более полное ощущение во рту. По мере того, как аэрозоль формируется, он проходит через центральный канал 21 во внутренней трубке 62 и через центральный канал 84 в выходной прокладке 10. При испытаниях ранних прототипов некоторые участники испытаний сообщали об ощущении «жара» на губах от курения электронного изделия, в котором вставка мундштука имела множество отклоняющих выпускных каналов 24 и центральный канал 84 с диаметром приблизительно 1,3 мм. Однако для электронных изделий для курения, в которых внутренний диаметр центрального канала 84 увеличен приблизительно до 2,6 мм, сообщения об ощущениях «жара» по существу отсутствуют.
Динамическое моделирование области выходной прокладки 10 и области вокруг нее и вставки 8 мундштука показали, что небольшой, шириной 1 мм центральный канал 84 в прокладке 10 имеет тенденцию создавать в аэрозоле, выходящем из вставки мундштука, пиковые скорости приблизительно 12 метров в секунду (м/с). Напротив, моделирование системы, содержащей центральный канал 84 шириной 5 мм, показывает пиковые скорости только 2,5 м/с на выходах отклоняющих выпускных каналов 24 вставки 8 мундштука, что показывает почти пятикратное уменьшение скорости воздуха. Из вышеупомянутых испытаний и моделирования следует, что дальнейшее улучшение органолептических ощущений от электронного изделия для курения достигается, за счет снижения скорости потока аэрозоля путем увеличения диаметра центрального канала 84 перед тем, как поток протягивается через выходы отклоняющих выпускных каналов 24 вставки 8 мундштука с многочисленными каналами.
Соответственно, предпочтительно электронное изделие для курения имеет выходную прокладку 10, диаметр центрального канала 84 в которой достаточен для предотвращения ускорения потока аэрозоля прежде, чем он достигнет вставки 8 мундштука. Предпочтительно, диаметр центрального канала 84 составляет от приблизительно 2,0 мм до приблизительно 3,.0 мм, более предпочтительно, от приблизительно 2,4 мм до приблизительно 2,8 мм. Вставка 8 мундштука затем делит выходной поток центрального канала 84 на множество расходящихся потоков с пониженной скоростью, чтобы обеспечить полное ощущение во рту и избежать восприятия «жара».
Центральный канал 84 прокладки 10, имеющий соответствующие размеры, по существу предотвращает ускорение аэрозоля, причем такая функциональная возможность может быть дополнительно усилена путем выполнения выходного отверстия со скошенным торцом (не показано) в его выходной плоскости, чтобы дополнительно снизить скорость аэрозоля прежде, чем он достигнет вставки 8 мундштука.
В альтернативном варианте вставка 8 мундштука и выходная прокладка 10 могут изготавливаться за одно целое, что позволит улучшить соответствующие характеристики и облегчить изготовление.
Как показано на фиг. 10 и 11, в альтернативном варианте осуществления изобретения электронное изделие 60 для курения, показанное на фиг. 1, может содержать вставку 8 мундштука, имеющую неподвижную часть 27 и поворотную часть 25. Выпуски 24, 24' располагаются как в неподвижной части 27, так и в поворотной части 25. Выпуски 24, 24' согласуются, как показано, чтобы позволить аэрозолю поступать в рот курильщика. Однако поворотная часть 25 может поворачиваться внутри вставки 8 мундштука, чтобы, по меньшей мере частично, закрывать один или более выпусков 24 в неподвижной части 27 вставки 8 мундштука. Таким образом, потребитель может регулировать количество аэрозоля, поступающего с каждой затяжкой. Выпуски 24, 24' могут быть сформированы во вставке мундштука таким образом, что они отклоняются, чтобы обеспечить во рту более полное ощущение во время вдыхания аэрозоля.
Схема, сплавы, улучшающие соответствующие характеристики нагревателя, горячие точки и уменьшение окиси углерода
В предпочтительном варианте осуществления изобретения источник 1 электропитания содержит батарею, расположенную в электронном изделии 60 таким образом, что анод 47а располагается по потоку за катодом 49а. Анодная клемма 47b батареи второй секции 72 предпочтительно контактирует с анодом 47а батареи.
Более конкретно, электрическое соединение между анодом 47а батареи 1 и катушкой 14 нагревателя в первой секции 70 устанавливается через клемму 47b подключения анода батареи во второй секции 72 электронного изделия 60, причем анодная клемма 47 с картриджа 70 и электрический вывод 47d соединяются с участком обода анодной клеммы 47 с электрическим выводом 109 элемента 14 нагревателя (фиг. 8). Аналогично, электрическое соединение между катодом 49а батареи 1 и другим выводом 109' катушки 14 нагревателя устанавливается через резьбовое соединение 205 между креплением 49b катодного соединения второго участка 72 и деталью 37 катодного соединителя первой секции 70, а оттуда через электрический вывод 49 с, который электрически соединяет крепление 37 с противоположным выводом 109' катушки 14 нагревателя.
Предпочтительно, электрические выводы 47d, 49 с и выводы 109, 109' нагревателя являются высокопроводящими и стойкими к температуре, тогда как катушка 110 нагревателя 14 имеет высокое сопротивление, чтобы образование теплоты происходило прежде всего вдоль катушек 110 нагревателя 14. Также предпочтительно, электрический вывод 47d соединяется с выводом 109 нагревателя посредством обжатия. Аналогично, электрический вывод 49с соединяется с выводом 109' нагревателя посредством обжатия. В альтернативном варианте осуществления изобретения электрические выводы 47d, 49с могут присоединяться к выводам 109, 109' нагревателя посредством пайки. Обжатие предпочтительнее из-за его более высокой скорости при производстве.
Батарея может быть литий-ионным аккумулятором или одной из его разновидностей, например литий-ионной полимерной батареей. Альтернативно, батарея может быть никелевой-металлгидридной батареей, кадмий-никелевой батареей, литий-марганцевой батареей, литий-кобальтовой батареей или топливным элементом. Электронное изделие 60 для курения может использоваться курильщиком, пока не израсходуется энергия в источнике электропитания или, в случае литиевой полимерной батареи, пока не будет достигнут уровень минимального напряжения отсечки.
Альтернативно, источник 1 электропитания может быть перезаряжаемым и содержать схему, позволяющую перезаряжать батарею внешним зарядным устройством. В этом случае, предпочтительно, при зарядке схема обеспечивает энергию для заданного количества затяжек, после которых схема должна повторно соединяться с внешним зарядным устройством. Для перезарядки электронного изделия 60 может использоваться зарядное USB-устройство или другое подходящее зарядное устройство.
Предпочтительно, электронное изделие 60 для курения также содержит схему управления, содержащую датчик 16 затяжки. Датчик 16 затяжки выполнен с возможностью определения падения давления воздуха и инициирования подачи напряжения от источника 1 электропитания на нагреватель 14. Как показано на фиг. 2, схема управления может также содержать лампочку 48 включения нагревателя, выполненную с возможностью свечения при включенном нагревателе 14. Предпочтительно, лампочка 48 включения нагревателя содержит светодиод 48 и находится на входном конце электронного изделия 60 для курения, так чтобы эта лампочка во время затяжки имела внешний вид тлеющего угля. Кроме того, лампочка 48 включения нагревателя может быть установлена так, чтобы быть видимой курильщику. Кроме того, лампочка 48 включения нагревателя может использоваться для диагностики изделия для курения или указания, что происходит зарядка. Лампочка 48 может также быть выполнена с возможностью ее включения и выключения курильщиком для обеспечения скрытности, чтобы при желании лампочка 48 не включалась во время курения.
Предпочтительно, по меньшей мере одно отверстие 45 (фиг. 1) впуска воздуха расположено рядом с датчиком 16 затяжки, так что датчик 16 затяжки определяет наличие воздушного потока, указывающего на совершаемую курильщиком затяжку, и включает источник 1 электропитания и лампочку 48, чтобы указать, что работает нагреватель 14.
Схема управления объединена с датчиком 16 затяжки и подает электропитание на нагреватель 14 при обнаружении датчиком 16 затяжки, предпочтительно с ограничением максимального периода времени.
Альтернативно, схема управления может содержать действующий вручную переключатель для курильщика, чтобы инициировать затяжку. Период времени подачи электрического тока на нагреватель может быть заранее установлен в зависимости от количества жидкости, которое желательно испарить. Альтернативно, схема может подавать электропитание на нагреватель, пока датчик затяжки обнаруживает падение давления.
Предпочтительно, когда нагреватель 14 активирован, он нагревает участок фитиля 28, окруженный нагревателем, приблизительно в течение не более 10 секунд, более предпочтительно - не более приблизительно 7 секунд. Таким образом, цикл питания (или максимальная длительность затяжки) может находиться в диапазоне от приблизительно 2 секунд до приблизительно 10 секунд (например, от приблизительно 3 секунд до приблизительно 9 секунд, от приблизительно 4 секунд до приблизительно 8 секунд или от приблизительно 5 секунд до приблизительно 7 секунд).
Предпочтительно нагреватель 14 представляет собой катушку из проволоки, окружающую фитиль 28. Примерами соответствующих электрорезистивных материалов являются титан, цирконий, тантал и металлы платиновой группы. Примерами пригодных металлических сплавов являются нержавеющая сталь, сплавы, содержащие никель, кобальт, хром, алюминий, титан, цирконий, гафний, ниобий, молибден, тантал, вольфрам, олово, галлий, марганец и железо, и суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали. Например, нагреватель может быть выполнен из алюминидов никеля, материала со слоем окиси алюминия на поверхности, алюминидов железа и других композитных материалов, причем электрорезистивный материал, как вариант, может быть заложен внутрь, герметизирован или покрыт изолирующим материалом или наоборот, в зависимости от кинетики передачи энергии и требующихся внешних физико-химических свойств. Предпочтительно, нагреватель 14 содержит по меньшей мере один из следующих материалов: нержавеющую сталь, медь, медные сплавы, хромоникелевые сплавы, суперсплавы или их комбинации. Предпочтительно нагреватель 14 изготавливается из хромоникелевых или железохромовых сплавов, хотя последние и не являются предпочтительными по причинам, изложенным далее. В одном из вариантов осуществления изобретения нагреватель 14 может быть керамическим нагревателем, имеющим электрический резистивный слой на внешней поверхности.
3
3
В другом варианте осуществления изобретения нагреватель 14 может быть выполнен из алюминида железа (например, FeAl или FеАl), такого как описан в документе US 5595706 или алюминидов никеля (например, NiAl). Использование алюминидов железа особенно предпочтительно, поскольку они обладают высоким удельным сопротивлением. FeAl имеет удельное сопротивление приблизительно 180 микроОм, тогда как нержавеющая сталь имеет приблизительно 50-91 микроОм. Более высокое удельное сопротивление уменьшает ток или нагрузку на источник 1 электропитания (батарею).
В предпочтительном варианте осуществления изобретения катушка 14 нагревателя выполнена из хромоникелевого сплава, который по существу свободен от содержания железа. Опыт показал, что катушки нагревателя из железохромового сплава подвержены окислению содержащегося в нем железа, если эти сплавы контактировали с водой во время технологических операций, в течение срока годности и/или работы устройства.
Известно, что нагревание глицерина и/или пропиленгликоля за пределами определенных температур вызывает образование карбонилов (содержащих формальдегиды). Окись железа имеет тенденцию катализировать эти реакции таким образом, что карбонилы образуются при более низких температурах. При использовании сплавов, по существу свободных от железа, такой катализации не происходит, и возможность образования карбонилов и других составлющих минимизируется.
Кроме того, при изготовлении и конструировании конкретного изделия выбираются определенные варианты и используются соответствующие меры, чтобы избежать возникновения непреднамеренных «горячих точек» в катушке 14 нагревателя во время его нагрева. Горячие точки могут вызывать чрезмерные пиковые температуры, которые могут создавать нежелательные составляющие, которых при отсутствии горячих точек можно было бы избежать.
Считается, что, если в обмотке катушки 14 нагревателя интервал между витками катушки 14 локально уменьшается, уменьшенное пространство будет создавать горячие точки, которые, как полагают, вызывают пиковые температуры, выходящие за пределы желаемых уровней. Также считается, что при равномерном промежутке между витками катушки 14 нагревателя и принятии мер по сохранению начальной намотки «горячих точек» не возникает.
В частности, образование соответствующего пространственного промежутка 111 (фиг. 8) между витками катушки по всей длине намотанной секции заданной катушки 110 нагревателя 14 может быть достигнуто путем использования автоматизированных намоточных машин для намотки катушки вокруг фитиля 28 и использования фитиля 28 в качестве оправки на этапе намотки. Предпочтительном катушка содержит 3-8 витков, а более предпочтительно - 3-5 витков.
В конструкции пол предпочтительному варианту осуществления изобретения полученное при намотке равенство пространственных промежутков 111 между витками катушки сохраняется в ходе дальнейшего производства.
Как показано также на фиг. 9А, в частности, выполнение во внутренней трубке 62 противолежащих щелей 63 облегчает размещение нагревателя 14 и фитиля 28 внутри внутренней трубки 62 без контакта между краями этих щелей 63 и намотанной частью катушки 110 (показана на фиг. 8) нагревателя 14. Соответственно, края щелей 63 не влияют и не изменяют пространственные промежутки 111 между витками нагревателя 14, что в противном случае должно было бы создавать потенциальные источники горячих точек.
Как показано на фиг. 9В, положение запорного кольца 69 выбрано так, чтобы оно располагалось вблизи фитиля 28 или касалось его, не нажимая на него. Такое расположение позволяет избежать возникновения изгибающих моментов на катушке 14 нагревателя и избежать изгиба катушки 14, что в противном случае может привести к появлению горячих точек вдоль одной из сторон катушки 14, где промежутки 111 между витками катушки могут уменьшиться. Таким образом, входной край 114 запорного кольца 69 приближается к фитилю 28, но не располагается на этом фитиле 28, что позволяет избежать его изгиба. Запорное кольцо 69, когда оно располагается как показано на фиг. 9В, закрывает остаток открытого пространства между узлом катушки нагревателя и щелью 63.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения внутренняя трубка 62 и запорное кольцо 69 изготавливаются из стекловолокна.
Предпочтительно, диаметр внутренней трубки 62 составляет приблизительно 4 мм, а каждая из щелей 63 имеет размеры приблизительно 2 мм на приблизительно 4 мм.
В одном из вариантов осуществления изобретения нагреватель 14 содержит катушку из проволоки, которая, по меньшей мере частично, окружает фитиль 28. В этом случае предпочтительно проволока является металлической проволокой, а катушка проходит полностью или частично вдоль длины фитиля 28. Катушка нагревателя может проходить полностью или частично по окружности фитиля 28. В другом варианте катушка нагревателя не контактирует с фитилем 28.
Предпочтительно, нагреватель 14 нагревает жидкость в фитиле 28 за счет теплопроводности. Альтернативно, теплота от нагревателя 14 может быть подведена к жидкости посредством теплопроводящего элемента, или нагреватель 14 может передавать теплоту поступающему окружающему воздуху, который протягивается через электронное изделие 60 для курения во время использования и, в свою очередь, нагревает жидкость посредством конвекции.
В одном из вариантов осуществления изобретения фитиль 28 содержит керамический фитиль из керамических нитей, обладающих способностью втягивания жидкости. Как отмечено выше, фитиль 28, по меньшей мере частично, окружен нагревателем 14. Кроме того, в предпочтительно фитиль 28 проходит через противолежащие щели 63 во внутренней трубке 62 таким образом, что каждый конец фитиля 28 находится в контакте с областью 22 подачи жидкости (фиг. 2).
В предпочтительном варианте осуществления изобретения фитиль 28 содержит нити и содержит связку стеклянных нитей. Например, фитиль 28 может содержать множество нитей. Нити или пряди могут, в целом, выравниваться в направлении, перпендикулярном продольному направлению электронного изделия. Предпочтительно, фитиль 28 содержит 1-8 нитей, более предпочтительно 2-6 нитей. В предпочтительном варианте осуществления изобретения фитиль 28 содержит 3 пряди, причем каждая прядь содержит множество стеклянных нитей, скрученных вместе.
В предпочтительном варианте осуществления структура фитиля 28 формируется из нитей, через которые жидкость может переноситься к нагревателю 14 посредством действия капиллярного эффекта. Фитиль 28 может содержать нити с поперечным сечением крестовидной формы, формы клеверного листа, Υ- образной формы или любой другой формы.
Фитиль 28 содержит любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примерами подходящих материалов являются стеклянные нити и материалы на основе керамики или графита. Кроме того, фитиль 28 может иметь любую соответствующую капиллярность, пригодную для создания аэрозоля из жидкостей, имеющих различные физические свойства, такие как плотность, вязкость, поверхностное натяжение и давление пара. Капиллярные свойства фитиля 28 в сочетании со свойствами жидкости должны обеспечивать постоянную влажность фитиля 28 в области нагревателя 14, чтобы избежать перегрева нагревателя 14.
Вместо использования фитиля может быть использован нагреватель из пористого материала достаточной капиллярности, который содержит резистивный нагреватель из материала, обладающего высоким электрическим сопротивлением и способным быстро создавать тепло.
Предпочтительно, фитиль 28 и волокнистый материал в области 22 подачи жидкости формируются из стекловолокна. Узел гильзы
Как показано на фиг. 17, электронное изделие 60 для курения может также содержать гильзу 87, расположенную с возможностью перемещения и/или вращения вокруг первой секции 70 электронного изделия 60 для курения. Кроме того, гильза 87 изолирует по меньшей мере участок первой секции 70, позволяя сохранять температуру аэрозоля до подачи его курильщику. В предпочтительном варианте осуществления изобретения гильза 87 установлена с возможностью вращения вокруг электронного изделия 60 и имеет разделенные промежутками щели 88, расположенные по окружности гильзы таким образом, чтобы они совпадали с отверстиями 44, 44' для впуска воздуха в первой секции 70, позволяя воздуху проходить в электронное изделие 60 для курения при затяжке курильщиком. Перед или во время курения курильщик может повернуть гильзу 87 так, чтобы отверстия 44, 44' для впуска воздуха, по меньшей мере частично, перекрывались гильзой 87, регулируя сопротивление затяжке и/или вентиляцию электронного изделия 60 для курения.
Предпочтительно, гильза 87 изготавливается из силикона или другого гибкого материала, чтобы обеспечить курильщику приятное ощущение при пользовании. Однако гильза 87 может изготавливаться из одной или более частей и из множества материалов, в том числе, из пластмассы, металла или их комбинации. В данном случае гильза 87 является единственной частью из силикона. Гильза 87 может выниматься и использоваться повторно с другими электронными изделиями для курения или может выбрасываться вместе с первой секцией 70. Гильза 87 может иметь любой подходящий цвет и/или может содержать графику или другие знаки.
Предоставление аромата
Как показано на фиг. 29, электронное изделие 60 для курения может также иметь ароматизирующую полоску 89, расположенную на внешней поверхности 91 по меньшей мере одной из секций 70 и 72. Альтернативно, аромататизирующая полоска 89 может располагаться на гильзе 87. Предпочтительно, ароматизирующая полоска 89 располагается между батареей устройства и нагревателем так, чтобы она находилась вблизи носа курильщика во время курения. Ароматизирующая полоска 89 может содержать ароматизирующий гель, пленку или раствор, включая ароматизирующее вещество, который высвобождается перед и/или во время курения. Как вариант, ароматизирующая полоска может располагаться внутри первой секции 70 (не показано), и аромат геля, текучей среды и/или раствора может высвобождаться под действием затяжки. Альтернативно, высвобождение аромата может вызываться теплом, создаваемым нагревателем 14.
Ароматизирующая полоска 89 может содержать экстракты аромата табака. Такой экстракт может быть получен путем размалывая табачного материала на мелкие части и экстракции его с помощью органического растворителем в течение нескольких часов при встряхивании смеси. Экстракт затем фильтруется, высушивается (например, сульфатом натрия) и концентрируется при контролируемых температуре и давлении. Альтернативно, экстракты могут быть получены способами, известными в области ароматической химии, например, способом дистилляции Solvent Assisted Flavor Extraction (SAFE) (Engel и др., 1999 г.), который позволяет отделить летучую фракцию от нелетучей. Дополнительно, для дальнейшего разделения и/или изоляции конкретных составов могут использоваться способы фракционирования по рН и хроматографические способы.
Ароматизирующая полоска 89 может быть полимерной или бумажной полоской, на которую нанесен экстракт или ароматический материал, например, кистью или пропиткой. Ароматизирующий материал может быть естественным или искусственным. Альтернативно, экстракт может быть инкапсулирован в бумажное кольцо и/или полоску и высвобождаться вручную курильщиком, например, путем нажатия на ароматическую полоску 89 во время курения.
Волокнистый элемент
Как показано на фиг. 19, 20 и 21, электронное изделие 60 для курения вместо вставки 8 мундштука (фиг. 2) может содержать на выходе нагревателя 14 волокнистый элемент или фильтр 300, 300'. В альтернативном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 25 и 26, волокнистый элемент 300 может быть установлен на выходе нагревателя и в дополнение к вставке 8 мундштука. Волокнистый элемент 300, 300' может быть расположен между нагревателем 14 и вставкой 8 мундштука, как показано на фиг. 26, или на выходе вставки 8 мундштука, как показано на фиг. 25.
Добавление волокнистого элемента 300, 300' может помочь при регулировке сопротивления при затяжке электронного изделия 60. Дополнительно, волокнистый элемент 300, 300' может изменять характер аэрозоля, вводя добавки, и/или может придавать дополнительные оттенки, ароматы и изменять ощущение аэрозоля во рту во время курения. Волокнистый элемент 300, 300' может быть образован подобно фильтрам, используемым в традиционных изделиях для курения.
Предпочтительно, волокнистый элемент 300 изготавливается как неотъемлемая часть первой секции 70, следовательно, может выбрасываться вместе с одноразовой первой секцией 70. Как вариант, волокнистый элемент 300' может быть съемным, как показано на фиг. 23 и 24.
Предпочтительно, волокнистый элемент 300, 300' содержит низкоэффективный фильтрующий материал. Волокнистый элемент 300, 300' может содержать связку волокнистого материала, сформированного в виде затычки. Волокнистый материал может быть любым пригодным для использования в традиционных фильтрах изделия для курения. Волокнистый материал может содержать ацетилцеллюлозные волокна, полиэфирные волокна, полипропиленовые волокна, бумагу и т.п. Например, волокнистый элемент 300, 300' может содержать жгут из ацетилцеллюлозы и при желании может быть скручен вместе с бумажным материалом.
Для формирования фильтра могут использоваться различные конструкции. Примерами конструкций фильтра являются, в частности, монофильтр, двойной фильтр, тройной фильтр, объемный фильтр, утопленный фильтр, свободно плавающий фильтр или их комбинации. Монофильтры, как правило, содержат жгут из ацетилцеллюлозы или целлюлозные бумажные материалы. Двойные фильтры, как правило, содержат ацетилцеллюлозную торцевую пробку мундштука и сегмент чистой целлюлозы или ацетилцеллюлозы. Длина этого сегмента и падение давления на нем, которые могут быть связаны с типом материала, используемого для конструирования волокнистого элемента 300, 300', могут регулироваться, чтобы обеспечить желаемую фильтрацию и сопротивление при затяжке.
Волокнистый элемент 300, 300' может иметь длину от приблизительно 3 мм до приблизительно 10 мм. Предпочтительно, диаметр волокнистого элемента 300, 300' является примерно таким же или меньше, чем диаметр электронного изделия 60 для курения.
Как показано на фиг. 20, волокнистый элемент 300, 300' может иметь конструкцию типа «пробка-пространство-пробка», содержащей входную пробку 342 из волокнистого материала, выходную пробку 340 из волокнистого материала и пространство 344 между ними. Внутри пространства 344 может располагаться добавка 348. Альтернативно, как показано на фиг. 21, добавка 348 может быть рассеяна по всему или по участку волокнистого материала, используемого для формирования одной или более пробок волокнистого материала в волокнистом элементе 300, 300', в дополнение к добавке 348, содержащейся в промежутке, если она содержится в волокнистом элементе 300, 300'. Таким образом, например, добавка при желании может быть введена во входную пробку 342 и в выходную пробку 340 из волокнистого элемента 300, 300'.
Съемные волокнистые элементы 300' могут приобретаться пачками, содержащими множество волокнистых элементов 300', каждый из которых имеет одинаковые или различные добавки 348, чтобы курильщик мог выбрать предпочтительный волокнистый элемент 300' и добавку 348. Съемный волокнистый элемент 300' может вставляться в электронное изделие 60 для курения или как-либо иначе крепиться к нему. Например, волокнистый элемент 300 может быть вставлен в открытый мундштук 346 электронного изделия 60, как показано на фиг. 22. Альтернативно, как показано на фиг. 24 и 25, волокнистый элемент 300, 300' может объединяться с гильзой 325, которая может с возможностью снятия скользить по мундштуку электронного изделия 60 для курения, при желании содержащего вставку 8 мундштука. Гильза 325 может содержать механизм защелкивания или просто удерживаться на месте за счет плотной посадки.
В одном из вариантов осуществления изобретения, в дополнение к добавкам 348, содержащимся в волокнистом элементе 300, 300', наружная поверхность мундштука электронного изделия для курения и/или наружная поверхность волокнистого элемента 300, 300' могут быть пропитаны добавками 348 или содержать покрытие 370 (показанное на фиг. 22 и 25) с микрокапсулами, содержащими добавку с другими ароматами или ароматическими составами в дополнение к добавкам 348, содержащимся в волокнистом элементе 300, 300'. Добавки 348 могут высвобождаться в ответ на влажность со стороны рта и губ курильщика и могут быть инкапсулированы в водорастворимые материалы, имеющие различные уровни растворимости в воде, чтобы обеспечить высвобождение добавки в течение некоторого времени. Материал покрытия может содержать ту же добавку 348, которая содержится в волокнистом элементе 300, 300', или содержать другую добавку. Введение добавок 348 пропиткой или в составе покрытия 370 наряду с добавками 348 в волокнистом элементе 300, 300' позволяет высвобождать добавки 348 ступенчато во время курения и/или могут обеспечить доставку множества добавок.
Термин «добавка», как он используется здесь, означает любой материал или узел, который модифицирует характеристики электронного изделия 60 при его курении. В волокнистом элементе 300, 300' может содержаться любой соответствующий материал добавки или комбинация материалов. Такие материалы добавок содержат ароматические или душистые материалы, вещества, изменяющие рН, хемовосприимчивые вещества, содержащие охлаждающие вещества и согревающие вещества, формирователи углекислого газа, коммерчески доступные системы благовоний, никотин в жидкой, солевой или порошковой форме, и другие модификаторы дыма. Дополнительно, материалы добавок могут также содержать разбавители или растворители, способные влиять на атрибуты восприятия аэрозоля. Например, волокнистый элемент 300, 300' может содержать Carbosation™ (доступен от компании Ogawa & Со), который может усиливать и/или создавать ощущение насыщенности углекислым газом во рту.
Когда вводится разбавитель, он может быть веществом формирования аэрозоля, таким как пропиленгликоль или глицерин.
Термин «ароматизирующий материал», как он используется здесь, означает любой жидкий или твердый ароматосодержащий материал или химический состав, который может высвобождать ароматы в поток аэрозоля. Соответствующие ароматы или добавки содержат, в частности, ментол, мяту, такую как мята перечная и мята колосковая, шоколад, лакрицу, цитрусовые и другие фруктовые вкусы, гамма-окталактон, ванилин, ванилиновый спирт, освежители дыхания, ароматные пряности, такие как корица, метилсалицилат, линалоол, бергамотное масло, масло герани, лимонное масло, имбирное масло и аромат табака. Другие соответствующие ароматы могут содержать ароматические соединения кислоты, спирта, эфира, альдегида, кетона, пиразина, их комбинаций или смесей и т.п.
Ароматизирующий материал может быть в форме частиц, гранул, волокон, капсул, микрокапсул, порошков, измельченного растительного сырья, ароматической коры, семян, кусочков сухофруктов и/или корней или в любой другой соответствующей форме. Например, ароматический материал может содержать крошки табака, крошки благовоний, обработанные ментолом крошки благовоний, ароматические капсулы и другие ароматические материалы, используемые в традиционных фильтрах табачного дыма.
Соответствующие ароматические материалы могут быть нелетучими или летучими и могут подаваться в рот посредством конденсации аэрозоля в фильтре, с последующим улавливанием и/или растворением ароматического материала в капельках и/или осажденных капельках на языке курильщика во время затяжки. Капельки могут состоять из составляющих, используемых для формирования аэрозоля, в том числе, из пропиленгликоля, глицерина, воды и, как вариант, никотина. Ароматический материал может высвобождаться в аэрозоль и/или может подаваться в рот курильщика через контакт с влагой от губ курильщика.
Ароматические материалы могут придавать горький вкус. Соответствующие соединения, обеспечивающие горький вкус, содержат, например, кофеин, денатонин бензоат, теобромин, хинин и нарингин.
Ароматические материалы могут придавать кислый вкус. Соответствующие соединения, обеспечивающие кислый вкус, содержат, например, лимонную кислоту, яблочную кислоту, янтарную кислоту и винную кислоту.
Ароматические материалы могут придавать соленый вкус. Соответствующие соединения, обеспечивающие соленый вкус, содержат, например, хлористый натрий и хлористый калий.
Ароматизирующие материалы могут обеспечивать приятный вкус. Подходящими соединениями, обеспечивающими приятный вкус, являются, в частности, углеводы, среди которых сахароза, и подсластители высокой интенсивности, в том числе, сахароза и сахарин.
Ароматизирующие материалы могут обеспечивать вкус умами («мясной вкус»). Подходящими соединениями являются, в частности, глутамат мононатрия, гамма-глютамил пептиды, такие как гамма-глютамицистин-бета-аланил, (R)-стромбин.
В одном из вариантов осуществления добавка может быть хемовосприимчивым веществом и/или может быть выбрана, чтобы изменить ощущение во рту аэрозоля. Например, добавка может быть хемовосприимчивым веществом, обеспечивающим ощущение тепла, покалывания и/или ощущение холода. Альтернативно, чтобы обеспечить ощущение «жирности» во рту, добавка может быть пищевым жиром, таким как триглицеридом средней цепи, триацетином или Neobee М-5. В другом варианте, чтобы обеспечить «вяжущее» ощущение во рту, добавка может быть дубильной кислотой. Добавки, такие как капсаицин, пиперин, альфа-гидроксисанхолл, и (8)-джинджерол, могут вводиться, чтобы обеспечить теплое, покалывающее или горячее ощущение. Добавки, содержащие ментол, ментиллактат, WS-3 (N-Ethyl-p-гексагидропарацимол-3-карбоксамид), WS-23 (2-Изопропил-Н 2,3-триметилбутирамид) и Evercool 180™, могут вводиться, чтобы обеспечить ощущение холода. Кроме того, добавки могут содержать вытяжки, такие как экстракт кофе, вытяжка красного перца, имбирная вытяжка и мятное масло.
Добавка может смягчить грубые характеристики никотина в аэрозоле и/или как-либо иначе изменить характер аэрозоля. Например, добавка может быть кислым раствором, содержащим пищевую кислоту. Кислый раствор может быть добавлен в волокнистый элемент 300, 300' таким образом, что кислота будет взаимодействовать с никотином, переносимым в потоке аэрозоля, чтобы образовать никотиновую соль и уменьшить количество летучей свободной никотиновой основы в аэрозоле, которая, как полагают, вызывает раздражение горла во время курения. Соответствующими кислотами для введения в кислотный раствор являются, в частности, лимонная кислота, яблочная кислота, молочная кислота, соляная кислота и их комбинации. В дополнение к кислотному раствору, в волокнистый элемент 300, 300' могут быть введены ионная смола или абсорбент, чтобы помочь поглощать никотин из газовой фазы для снижения раздражения. Подходящими абсорбентами являются активированный уголь и силикагель.
В еще одном варианте добавка может содержать летучие ароматизирующие материалы, которые выпускают пар во время затяжки и могут восприниматься через ретроназальные пути.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения волокнистый элемент 300, 300' содержит многочисленные волокнистые материалы и/или добавки в них, каждая из которых имеет разное значение рН. Аэрозоль, проходящий через волокнистый элемент 300, 300', может модифицироваться в зависимости от рН веществ, используемых для формирования волокнистого элемента 300, 300', и содержащихся в них добавок 348. Например, волокнистый элемент 300, 300' может изготавливаться из ацетилцеллюлозы, обработанной добавкой. Добавка может содержать средства изменения рН и применяться в качестве кислого раствора. Соответствующий кислый раствор содержит приблизительно от 20 до 150 мг 2% лимонной кислоты в смеси с пропиленгликолем, глицерином и водой и имеет рН приблизительно 4. Обнаружено, что этот раствор при добавлении к волокнистой пробке 300, 300' и использовании в электронном изделии 60 обеспечивает более умеренное и менее раздражающее курение по сравнению с электронными изделиями для курения, не содержащими волокнистый элемент, обработанный таким образом.
Альтернативно, добавка 348 может быть материалом, модифицирующим рН волокнистого материала волокнистого элемента 300, 300'. Добавка может содержать приблизительно от 20 мг до 100 мг 2% бикарбоната натрия в смеси с пропиленгликолем, глицерином и водой, то есть, раствор, имеющий рН приблизительно 10. Обнаружено, что такой раствор, введенный в волокнистый элемент 300, 300', увеличивает воздействие аэрозоля на горло курильщика и вызывает большее раздражение по сравнению с электронными изделиями для курения, содержащими не обработанный таким раствором волокнистый элемент 300, 300'.
Во время курения добавки в форме твердотельных микрочастиц могут быть введены в аэрозоль и поданы курильщику. Если добавка содержит летучие материалы, такие как ментол или другие летучие ароматы, она может диффундировать в аэрозоль в то время, когда он проходит через волокнистый элемент 300, 300'. Наконец, участки аэрозоля могут осаждаться или конденсироваться в волокнистом элементе 300, 300', заставляя добавки растворяться в них. Добавки в этом случае могут подаваться, когда курильщик делает затяжку электронным изделием 60.
Как отмечено выше, добавка может обеспечить выработку углекислого газа в потоке аэрозоля. Считается, что добавка углекислого газа в поток аэрозоля может усилить аромат и ощущения во рту. Некоторые аэрозоли могут казаться искусственными, несвежими и/или не обладающими отличиями от традиционной сигареты. Таким образом, внесение добавок, которые могут обеспечить выработку углекислого газа в потоке аэрозоля, может усиливать ощущение аромата или аэрозоля.
Чтобы увеличить содержание углекислого газа по сравнению с атмосферной концентрацией, добавка 348 может содержать бикарбонат натрия и одну или более кислот, таких как лимонная кислота. Бикарбонат натрия и лимонная кислота могут образовывать и/или выпускать углекислый газ в присутствии носителя аэрозоля, такого как пропиленгликоль.
Альтернативно, добавка 348 может быть солью, такой как бикарбонат аммония, который выпускает требуемое количество углекислого газа в присутствии теплоты от аэрозоля. Соль может быть размещена в волокнистом элементе или на экране 401 (фиг. 21 и 27). В одном из вариантов осуществления изобретения, показанном на фиг. 27, экран 401 может прикрепляться к гильзе 325, которая прикреплена к входному концу внешней трубки 6 во время изготовления или непосредственно перед курением. Альтернативно, как показано на фиг. 27, экран 401 может быть размещен в электронном изделии 60 перед волокнистым элементом 300.
В другом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 28, электронное изделие 60 для курения может содержать резервуар 403 с углекислым газом. Система управления электронного изделия 60 может быть запрограммирована так, чтобы выборочно выпускать небольшое количество углекислого газа из резервуара 403 с каждой затяжкой при желании усилить ощущение аэрозоля во рту.
В другом варианте осуществления изобретения, добавка 348 быть никотином в форме жидкости, соли или порошка. Никотин может быть введен только в волокнистый элемент 300, 300', так что жидкое вещество является безникотиновым и содержит только формирователи аэрозоля, такие как пропиленгликоль или глицерин, вода и, как вариант, ароматизирующую добавку. Альтернативно, жидкость может содержать никотин в дополнение к тому, который содержится в виде добавки в волокнистом элементе 300, 300'. По мере того, как аэрозоль проходит через волокнистый элемент 300, 300', содержание никотина может возрастать для подачи курильщику вместе с аэрозолем. Дополнительные добавки при желании могут быть введены в волокнистый элемент 300, 300' вместе с никотином.
Предпочтительно, никотин удерживается в жидкой суспензии в волокнистом элементе 300, 300'. Альтернативно, никотин может удерживаться в полимерной пленке, такой как пленка пектина, удерживаемая внутри волокнистого элемента 300, 300', или внутри пространства волокнистого элемента 300, 300', выполненного в виде «пробка-пространство-пробка». В дополнение к волокнистому элементу 300, 300' или вместо этого, после нагревателя может располагаться смола. Смола может быть ионообменной, такой как полиакрилекс, и никотин может связываться внутри смолы. При желании можно купить различные волокнистые элементы 300, 300', каждый из которых имеет разное содержание никотина.
Предпочтительно, формирование аэрозоля без никотина, как полагают, должно снизить раздражение горла и воздействие на грудную клетку. Однако, добавление никотина после формирования аэрозоля, как полагают, должно снизить любое воздействие никотина, которое он может иметь на горло.
Предпочтительно, добавка 348 добавляется в количестве, достаточном для обеспечения дополнительных вкусов и/или ароматов, усиления или изменения ощущения аэрозоля во рту. Например, в волокнистый элемент 300 может быть введено приблизительно от 0,05 мг до 100 мг добавки.
Когда в настоящем описании используется слово «приблизительно» в сочетании с численным значением, имеется в виду, что соответствующее численное значение содержит допуск ±10% относительно указанного численного значения. Кроме того, когда в описании дается ссылка на проценты, имеется в виду, что проценты основаны на весе, то есть, весовые проценты.
Кроме того, когда слова «в целом» и «по существу» используются в сочетании с геометрическими формами, имеется в виду, что точность геометрической формы не требуется, но что широта для формы находится в пределах объема раскрытия. При использовании с геометрическими терминами слов «в целом» и «по существу» предполагается, что используются не только формы, удовлетворяющие строгим определениям, но также и формы, приближенные к ним.
Специалисту в данной области техники должно быть ясно, что описанная с достаточными подробностями новая электронная сигарета является улучшенной. Кроме того, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что описанные выше особенности электронной сигареты могут быть модифицированы и заменены эквивалентами, по существу не отступающими от сущности и не выходящими за объем изобретения. Соответственно, явно подразумевается, что все такие модификации, вариации, замены и эквиваленты, которые попадают в рамки сущности и объема изобретения, определенного формулой изобретения, охватываются этой формулой изобретения.