NON-COMBUSTIBLE SMOKING DEVICE AND ITS ELEMENTS
НЕГОРЮЧЕЕ КУРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ

Настоящее изобретение в общем относится к негорючему курительному устройству.
Электронные устройства для парения используют для испарения готового состава для испарения с образованием пара. Эти электронные устройства для парения могут называться электронными устройствами для вейпинга. Электронные устройства для вейпинга содержат нагреватель, который выполнен с возможностью испарения готового состава для испарения с образованием пара. Электронное устройство для вейпинга может содержать несколько электронных элементов для вейпинга, включающих источник питания, картридж или емкость для электронного вейпинга, содержащую нагреватель, и резервуар, предназначенный для удерживания готового состава для испарения.
По меньшей мере один приведенный в качестве примера вариант осуществления настоящего изобретения относится к негорючему курительному устройству. Негорючее курительное устройство может содержать по меньшей мере один нагреватель, который нагревает готовый состав для испарения и нагревает табачный элемент, на который поступает пар. Точнее, негорючее курительное устройство согласно примерным вариантам осуществления подвергает табачный элемент воздействию пара и/или подвергает табачный элемент воздействию готового состава для испарения.
По меньшей мере один примерный вариант осуществления раскрывает негорючий курительный элемент, содержащий элемент в виде резервуара для готового состава для испарения, выполненный с возможностью содержания материала готового состава для испарения, нагревательный элемент, соединенный с элементом в виде резервуара для готового состава для испарения и выполненный с возможностью нагревания по меньшей мере части материала готового состава для испарения с образованием пара и подачей пара в первый канал, и табакосодержащий элемент, определяющий по меньшей мере часть первого канала, при этом табакосодержащий элемент перекрывает по меньшей мере часть нагревательного элемента.
В примерном варианте осуществления табакосодержащий элемент представляет собой кольцевой рукав.
В примерном варианте осуществления табакосодержащий элемент содержит внутреннюю стенку и внешнюю стенку, при этом внутренняя стенка является проницаемой, и внешняя стенка является непроницаемой.
В примерном варианте осуществления внутренняя стенка и внешняя стенка содержат растительный табачный материал в любой форме.
В примерном варианте осуществления табакосодержащий элемент расположен таким образом, чтобы пар поступал в табакосодержащий элемент при воздействии взрослого вейпера на негорючий курительный элемент.
В примерном варианте осуществления нагревательный элемент выполнен с возможностью пребывания в тепловом контакте с табакосодержащим элементом для нагревания по меньшей мере части табакосодержащего элемента.
В примерном варианте осуществления нагревательный элемент выполнен с возможностью нагревания части табакосодержащего элемента и выделения аромата из табака в табакосодержащем элементе.
В примерном варианте осуществления негорючий курительный элемент дополнительно содержит фитиль, проходящий в продольном направлении от элемента в виде резервуара для готового состава для испарения.
В примерном варианте осуществления элемент для хранения готового состава для испарения содержит внешний корпус, выполненный с возможностью содержания материала готового состава для испарения, внутреннюю трубку внешнего корпуса, определяющую впускное отверстие для воздуха, фитиль, находящийся в контакте с элементом в виде резервуара для готового состава для испарения, таким образом, фитиль выполнен с возможностью втягивания части материала готового состава для испарения, находящегося в тепловом контакте с нагревательным элементом.
В примерном варианте осуществления нагревательный элемент проходит в продольном направлении.
В примерном варианте осуществления табакосодержащий элемент расположен смежно с первым концом внешнего корпуса.
В примерном варианте осуществления негорючий курительный элемент дополнительно содержит элемент внешней стенки на табакосодержащем элементе.
В примерном варианте осуществления элемент внешней стенки содержит деталь внешней стенки и деталь внутренней стенки, при этом деталь внешней стенки и табакосодержащий элемент определяют части второго канала для воздуха.
В примерном варианте осуществления элемент внешней стенки содержит крышку на первом конце детали внутренней стенки, при этом крышка закрывает первый канал.
Вышеупомянутые и другие признаки и преимущества примерных вариантов осуществления станут более очевидными при подробном описании примерных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые графические материалы. Сопроводительные графические материалы предназначены для иллюстрации примерных вариантов осуществления, и их не следует интерпретировать как ограничивающие предполагаемый объем формулы изобретения. Сопроводительные графические материалы не следует рассматривать как изображенные в масштабе, если это явно не указано.
Фиг. 1A представляет собой вид сбоку негорючего курительного устройства согласно одному примерному варианту осуществления;
фиг. 2 представляет собой вид в поперечном сечении негорючего курительного устройства согласно фиг. 1A;
на фиг. 3A показан примерный вариант осуществления негорючего курительного устройства, содержащего табакосодержащую секцию, имеющую кольцевые рукава;
на фиг. 3B показан примерный вариант осуществления негорючего курительного устройства, содержащего табакосодержащую секцию, имеющую кольцевые рукава;
на фиг. 3C показан примерный вариант осуществления негорючего курительного устройства, содержащего табакосодержащую секцию, имеющую кольцевые рукава;
на фиг. 4 показана структура воздушного потока негорючего курительного устройства, показанного на фиг. 3A;
фиг. 5 представляет собой увеличенный вид нагревателя негорючего курительного устройства согласно фиг. 2;
на фиг. 6 показан примерный вариант осуществления конца табакосодержащей секции согласно фиг. 2;
на фиг. 7 показан примерный вариант осуществления конца табакосодержащей секции согласно фиг. 2; и
на фиг. 8 показан примерный вариант осуществления конца табакосодержащей секции согласно фиг. 2.
Некоторые подробные примерные варианты осуществления раскрыты в данном документе. Однако конкретные подробности относительно конструкций и функций, раскрытые в данном документе, представлены исключительно в целях описания примерных вариантов осуществления. Однако примерные варианты осуществления могут быть осуществлены во многих альтернативных формах и не должны рассматриваться в качестве ограниченных только вариантами осуществления, изложенными в данном документе.
Соответственно, поскольку приведенные в качестве примера варианты осуществления могут иметь различные модификации и альтернативные формы, соответствующие варианты осуществления показаны в качестве примера на графических материалах и будут подробно описаны в данном документе. Однако следует понимать, что нет намерения ограничивать примерные варианты осуществления конкретными раскрытыми формами, а наоборот, примерные варианты осуществления должны охватывать все модификации, эквиваленты и альтернативы, подпадающие под объем примерных вариантов осуществления. Подобные номера относятся к подобным элементам по всему описанию фигур.
Следует понимать, что если элемент или слой рассматривается как «расположенный на», «соединенный с», «связанный с» или «покрывающий» другой элемент или слой, он может быть непосредственно расположен на, соединен с, связан с, или может покрывать другой элемент или слой, или могут быть представлены промежуточные элементы или слои. И наоборот, если элемент рассматривается как «непосредственно расположенный на», «непосредственно соединенный с» или «непосредственно связанный с» другим элементом или слоем, тогда промежуточные элементы или слои отсутствуют. Подобные номера относятся к подобным элементам по всему описанию.
Следует понимать, что хотя термины «первый», «второй», «третий» и т. д. могут быть использованы в данном документе для описания различных элементов, областей, слоев или секций, эти элементы, области, слои или секции не должны ограничиваться этими терминами. Эти термины используются только для выделения одного элемента, области, слоя или секции из другого элемента, области, слоя или секции. Таким образом, первые элемент, область, слой или секцию, рассмотренные ниже, можно назвать вторыми элементом, областью, слоем или секцией без отступления от идей примерных вариантов осуществления.
Термины относительного расположения в пространстве (например, «ниже», «под», «нижний», «над», «верхний» и т. п.) могут быть использованы в данном документе с целью упрощения описания для раскрытия связи одного элемента или признака с одним или несколькими другими элементами или признаками, как изображено на фигурах. Следует понимать, что термины относительного расположения в пространстве предназначены для охвата различных ориентаций устройства при использовании или в работе в дополнение к ориентации, изображенной на фигурах. Например, если устройство на фигурах перевернуто, то элементы, описанные как расположенные «под» или «ниже» других элементов или признаков, будут ориентированы «над» другими элементами или признаками. Таким образом, термин «под» может охватывать как ориентацию расположения выше, так и ориентацию расположения ниже. Устройство может быть иным образом ориентировано (повернуто на 90 градусов или расположено в других ориентациях), и характеристики относительного расположения в пространстве, используемые в данном документе, интерпретируются соответствующим образом.
Терминология, используемая в данном документе, предназначена только для описания различных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения примерных вариантов осуществления. В контексте данного документа формы единственного числа предназначены для включения также форм множественного числа, если в контексте явно не указано иное. Следует также понимать, что термины «включает», «включающий», «содержит» и «содержащий» при использовании в этом описании указывают на наличие указанных признаков, целых чисел, этапов, операций, или элементов, но не исключают наличия или добавления одного или нескольких других признаков, целых чисел, этапов, операций, элементов или их групп.
Примерные варианты осуществления описаны в данном документе со ссылкой на изображения в поперечном сечении, которые являются схематическими изображениями идеализированных вариантов осуществления (и промежуточных конструкций) примерных вариантов осуществления. Таким образом, в результате, например, технологий изготовления или допусков следует ожидать вариаций форм иллюстративных примеров. Таким образом, примерные варианты осуществления не должны рассматриваться в качестве ограниченных формами областей, изображенных в данном документе, а должны включать отклонения в формах, которые возникают, например, в результате изготовления. Таким образом, области, изображенные на фигурах, имеют схематический характер, и их формы не предназначены для отображения фактической формы области устройства и не предназначены для ограничения объема примерных вариантов осуществления.
Если не определено иное, то все термины (в том числе технические и научные термины), используемые в данном документе, имеют такое же значение, какое обычно понимает специалист в области техники, к которой относятся примерные варианты осуществления. Следует также понимать, что термины, в том числе термины, определенные в широко используемых словарях, следует интерпретировать как имеющие значение, соответствующее их значению в контексте соответствующей области техники, и не будут интерпретироваться в идеализированном или чрезмерно формальном смысле, если это явно не определено в данном документе.
На фиг. 1A показано негорючее курительное устройство 60 согласно примерному варианту осуществления. Негорючее курительное устройство 60 содержит заменяемый картридж (или первую секцию) 70, многоразовое крепежное приспособление (или вторую секцию) 72 и табакосодержащую секцию (или третью секцию) 74.
Фиг. 2 представляет собой вид в поперечном сечении негорючего курительного устройства согласно фиг. 1A. Как показано, заменяемый картридж 70 и многоразовое крепежное приспособление 72 соединены соединениями 205a, 205b (например, 205a представляет собой охватываемый резьбовой соединитель на картридже 70, и 205b представляет собой охватывающее резьбовое соединение на многоразовом крепежном приспособлении 72) или с помощью другого приспособления, такого как по меньшей мере одно из устройства, обеспечивающего скользящую посадку, фиксатора, зажима, или захвата.
Первая секция 70 содержит внешнюю трубку 6 (или корпус), проходящую в продольном направлении, и внутреннюю трубку 62, соосно расположенную внутри внешней трубки или корпуса 6. Внутренняя трубка 62 определяет часть внешнего прохода для воздуха (или канала) 9.
Часть 75 табакосодержащей секции 74 помещается внутри замкнутой окружности, определенной внутренней частью внешней трубки 6 для создания фрикционного соединения между табакосодержащей секцией 74 и картриджем 70. Приведенные в качестве примера варианты осуществления не ограничены фрикционным соединением, и могут использоваться другие соединения. Таким образом, табакосодержащая секция 74 представляет собой съемную вставку.
Табакосодержащая секция 74 содержит внутреннюю трубку 76 и внешнюю стенку 78. Внутренняя трубка 76 табакосодержащей секции 74 определяет другую часть внешнего прохода 9 для воздуха. Внешняя стенка 78 и внутренняя трубка 76 определяют пространство (зазор) между ними.
Конец 201 табакосодержащей секции 74 может представлять собой ацетилцеллюлозный фильтр с низкой эффективностью, полую ацетатную трубку, или пластиковый или деревянный мундштук. Если конец 201 представляет собой пластиковый или деревянный мундштук, конец 201 имеет такую форму, что часть внешней стенки 78 помещается внутри окружности конца 201. На фиг. 6-8 показаны примерные варианты осуществления конца 201.
Внутри пространства между внешней стенкой 78 и внутренней трубкой 76, табакосодержащая секция 74 содержит табачный элемент 79. Термин ʺтабачный элементʺ может относиться к любому растительному табачному материалу, содержащему табачный лист, табачный штранг, восстановленный табак, спрессованный табачный стержень, оформленный, или рассыпной, например.
К тому же, внутренняя трубка 76 и внешняя стенка 78 могут содержать ободковую бумагу, растительный табачный материал в любой форме, в том числе свернутый натуральный или восстановленный табачный лист или слой, или материал из кольцевого куска, выполненного из табачного наполнителя, или экструдированный табак в форме рукава. Внутренняя трубка 76 и внешняя стенка 78 могут быть выполнены из одинаковых или разных материалов.
В приведенном в качестве примера варианте осуществления, табакосодержащая секция 74 может представлять собой сигарету с фильтром, сигарету без фильтра, сигариллу, фильтр сигары с фильтром, сигару с фильтром, сигару без фильтра или сигариллу без фильтра, например. Тем не менее, примерные варианты осуществления не ограничены этим. Если табакосодержащая секция 74 представляет собой укороченную сигарету, табакосодержащая секция 74 может содержать фильтр на конце 201. В примерных вариантах осуществления, в которых табачная вставка представляет собой сигару без мундштука или сигариллу без мундштука, табачная вставка не содержит фильтр.
Фильтр может представлять собой ацетилцеллюлозный (CA) фильтр с низкой эффективностью. Элементы CA фильтра, такие как триацетин, могут быть элюированы в пар. Количество никотина в фазе пара и других летучих элементов в пару может быть уменьшено благодаря присутствию табака.
Нагреватель 14 проходит в продольном направлении от внутренней трубки 62 во внутреннюю трубку 76, во внешний проход 9 для воздуха.
Вторая секция 72 может также содержать внешнюю трубку 6, проходящую в продольном направлении. В альтернативном варианте осуществления внешняя трубка 6 может представлять собой один корпус трубки, вмещающий как первую секцию 70, так и вторую секцию 72, и все негорючее курительное устройство 60 может быть одноразовым.
Негорючее курительное устройство 60 может также содержать центральный канал 20 для воздуха, частично определенный внутренней трубкой 62 и расположенным выше по потоку уплотнением 15. Кроме того, негорючее курительное устройство 60 содержит резервуар 22 для подачи готового состава для испарения. Резервуар 22 для подачи готового состава для испарения содержит материал готового состава для испарения и необязательно среда-носитель 21 готового состава для испарения, выполненный с возможностью хранения материала готового состава для испарения.
В одном варианте осуществления резервуар 22 для подачи готового состава для испарения содержится во внешнем зазоре между внешней трубкой 6 и внутренней трубкой 62. Зазор уплотнен на расположенном выше по потоку конце уплотнением 15. На расположенном ниже по потоку конце зазор уплотнен прокладкой 62a. Прокладка 62a может представлять собой кольцеобразную прокладку.
Прокладка 62a размещена на резервуаре 22 для подачи готового состава для испарения для изоляции готового состава для испарения в резервуаре 22 для подачи готового состава для испарения и предотвращения перемешивания табачного элемента 79 с готовым составом для испарения.
В одном варианте осуществления нагреватель 14 также содержится во внутренней трубке 62, расположенной ниже по потоку и на расстоянии от части центрального канала 20 для воздуха, определяемого уплотнением 15. Нагреватель 14 может иметь форму проволочной обмотки, плоской детали, керамической детали, отдельной проволоки, сетки из резистивной проволоки или любую другую подходящую форму.
Фитиль 28 находится в сообщении с материалом готового состава для испарения в резервуаре 22 для подачи готового состава для испарения и в сообщении с нагревателем 14, так что фитиль 28 подает готовый состав для испарения в непосредственной близости к нагревателю 14. Фитиль 28 может быть выполнен из волокнистого и гибкого материала. Фитиль 28 может содержать по меньшей мере одну нить, имеющую способность к втягиванию готового состава для испарения. Например, фитиль 28 может содержать пучок нитей, который может содержать стеклянные (или керамические) нити. В другом варианте осуществления пучок содержит группу спиралей из стеклянных нитей, например, три таких спирали, все компоновки которых приспособлены для втягивания готового состава для испарения посредством капиллярного действия в результате промежуточного расстояния между нитями.
Источник 1 питания во второй секции 72 может быть функционально подключен к нагревателю 14 (как описано ниже) для приложения напряжения к нагревателю 14. Негорючее курительное устройство 60 также содержит по меньшей мере одно впускное отверстие 44 для воздуха, выполненное с возможностью подачи воздуха в центральный канал 20 для воздуха, другие части внутренней трубки 62, или как в одно, так и в другое.
Кроме того, нагреватель 14 проходит в продольном направлении и нагревает материал готового состава для испарения до температуры, достаточной для испарения материала готового состава для испарения и формирования пара, когда к концу 201 приложено отрицательное давление. В других вариантах осуществления нагреватель 14 может быть расположен иным образом, например в направлении, перпендикулярном к продольному направлению.
Пар после этого протекает через внутреннюю трубку 76 и в табачный элемент 79 благодаря отрицательному давлению, приложенному к концу 201 табакосодержащей секции 74. Нагреватель 14 может быть расположен на расстоянии от табачного элемента 79, так что нагреватель 14 нагревает табачный элемент 79, когда приложено отрицательное давление. Например, нагреватель 14 может составлять приблизительно 10 миллиметров или менее от внутренней трубки 76.
Нагреватель 14 может проходить в табакосодержащую часть 74 на расстояние от приблизительно 5 до приблизительно 20 миллиметров. Нагреватель 14 может быть выполнен с возможностью обеспечения температуры приблизительно 50 градусов Цельсия на конце 201. Кроме того, нагреватель 14 может нагревать табачный элемент 79 до температуры в диапазоне от приблизительно 50 до приблизительно 200 градусов Цельсия и нагревать готовый состав для испарения в диапазоне от приблизительно 300 до приблизительно 350 градусов Цельсия.
Нагреватель 14 нагревает табачный элемент 79, но не сжигает табак. Таким образом, нагревание табачного элемента 79 может считаться негорючим. Из-за того, что секция 70 содержит нагреватель 14 и табакосодержащая секция 74 содержит табачный элемент 79, секции 70 и 74 могут совместно относиться к негорючему курительному элементу.
В одном варианте осуществления первая секция (картридж) 70 и табакосодержащая секция 74 являются одноразовыми, и вторая секция (крепежное приспособление) 72 является многоразовой. Секции 70, 72 могут быть прикреплены с помощью резьбового соединителя 205, как описано выше, благодаря чему расположенная ниже по потоку секция 70 может быть заменена, когда резервуар 22 для подачи готового состава для испарения опустошен. Необязательно, первая секция 70 и вторая секция 72 расположены с возможностью взаимной разъемной блокировки во время сцепления.
В одном варианте осуществления по меньшей мере одно впускное отверстие 44 для воздуха включает одно или два впускных отверстия для воздуха. Альтернативно может присутствовать три, четыре, пять или более впускных отверстий для воздуха. Если представлено более одного впускного отверстия 44 для воздуха, то впускные отверстия 44 для воздуха расположены в разных местах по всему негорючему курительному устройству 60. Например, как показано на фиг. 2, впускное отверстие 44a для воздуха может быть расположено на расположенном выше по потоку конце негорючего курительного устройства 60, смежно с датчиком 16, так что датчик 16 подает питание на нагреватель 14 при измерении отрицательного давления. Впускное отверстие 44a для воздуха позволяет прикладывать отрицательное давление к концу 201 для активации датчика 16. Воздух из впускного отверстия 44a для воздуха затем может течь вдоль источника 1 питания и к по меньшей мере одному из центрального прохода 20 для воздуха в уплотнении 15, и других частей по меньшей мере одного из внутренней трубки 62 и внешней трубки 6. По меньшей мере одно дополнительное впускное отверстие 44 для воздуха может быть расположено смежно и выше по потоку относительно уплотнения 15 или в любом другом желаемом месте. Изменение размера и количества впускных отверстий 44 для воздуха может также способствовать установлению желаемого сопротивления втягиванию негорючего курительного устройства 60.
В одном варианте осуществления нагреватель 14 расположен с возможностью сообщения с фитилем 28 и нагревания материала готового состава для испарения содержащегося в фитиле 28, до температуры, достаточной для испарения материала готового состава для испарения и образования пара.
Нагреватель 14 может представлять собой проволочную обмотку, окружающую фитиль 28. Примеры подходящих электрически резистивных материалов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы и суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали. Например, нагреватель может быть сформирован алюминидами никеля, материалом со слоем оксида алюминия на поверхности, алюминидами железа и другими композиционными материалами, при этом электрически резистивный материал может быть необязательно встроен в изолирующий материал, инкапсулирован в него или покрыт им, или наоборот, в зависимости от кинетики переноса энергии и требуемых внешних физико-химических свойств. В одном варианте осуществления нагреватель 14 содержит по меньшей мере один материал, выбранный из группы, состоящей из нержавеющей стали, меди, сплавов меди, хромоникелевых сплавов, суперсплавов и их комбинаций. В одном варианте осуществления нагреватель 14 сформирован из хромоникелевых сплавов или железохромовых сплавов. В одном варианте осуществления нагреватель 14 может представлять собой керамический нагреватель, имеющий электрически резистивный слой на своей наружной поверхности.
3
3
В другом варианте осуществления нагреватель 14 может быть выполнен из алюминида железа (например, FeAl или FeAl), так же, как нагреватель, описанный в патенте США № 5595706, выданном Sikka et al., 29 декабря 1994 г., или алюминидами никеля (например, NiAl). FeAl обладает удельным сопротивлением примерно 180 мкОм, в то время как нержавеющая сталь обладает удельным сопротивлением приблизительно от 50 до 91 мкОм. Большее удельное сопротивление снижает потребление тока или нагрузку на источник 1 питания (батарею).
В одном варианте осуществления нагреватель 14 содержит проволочную обмотку, которая по меньшей мере частично окружает фитиль 28. В этом варианте осуществления проволока может быть по меньшей мере одной из металлической проволоки и обмотки нагревателя, которая проходит частично вдоль длины фитиля 28. Обмотка нагревателя может проходить полностью или частично вокруг замкнутой окружности фитиля 28. В другом варианте осуществления обмотка нагревателя не контактирует с фитилем 28.
Нагреватель 14 нагревает готовый состав для испарения в фитиле 28 посредством теплопроводности. В качестве альтернативы, тепло от нагревателя 14 может быть передано в готовый состав для испарения посредством теплопроводного элемента, или нагреватель 14 может передавать тепло во входящий окружающий воздух, который втягивается через негорючее курительное устройство 60 во время использования, что, в свою очередь, нагревает готовый состав для испарения посредством конвекции.
В одном варианте осуществления фитиль содержит керамический материал или керамические волокна. Как упомянуто выше, фитиль 28 по меньшей мере частично окружен нагревателем 14. Кроме того, в одном варианте осуществления фитиль 28 проходит через противоположные отверстия во внутренней трубке 62, так что концевые части 29, 31 фитиля 28 находятся в контакте с резервуаром 22 для подачи готового состава для испарения.
Фитиль 28 может содержать множество или пучок нитей. В одном варианте осуществления нити могут быть в целом выровнены в направлении, перпендикулярном к продольному направлению негорючего курительного устройства 60, хотя примерные варианты осуществления не ограничены этой ориентацией. В одном варианте осуществления структура фитиля 28 сформирована из керамических нитей, приспособленных для втягивания готового состава для испарения посредством капиллярного действия в результате промежуточного расстояния между нитями, к нагревателю 14. Фитиль 28 может включать нити, имеющие поперечное сечение, которое в целом имеет форму креста, форму клевера, Y-образную форму или любую другую подходящую форму.
Фитиль 28 содержит любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примерами подходящих материалов являются стеклянные нити, стальная проволока с обработанной поверхностью, и материалы на основе керамики или графита. Кроме того, фитиль 28 может иметь любую подходящую капиллярность для вмещения готовых составов для испарения, имеющих разные физические свойства, такие как плотность, вязкость, поверхностное натяжение и давление пара. Капиллярные свойства фитиля 28, вместе со свойствами готового состава для испарения обеспечивают, чтобы фитиль 28 всегда был влажным в области нагревателя 14 во избежание перегревания нагревателя 14.
Вместо использования фитиля, нагреватель может представлять собой пористый материал с достаточной капиллярностью, и который включает резистивный нагреватель, изготовленный из материала, имеющего высокое электрическое сопротивление, приспособленный для быстрого генерирования тепла.
В одном варианте осуществления фитиль 28 и среда-носитель 21 готового состава для испарения резервуара 22 для подачи готового состава для испарения выполнен из алюмооксидной керамики. В другом варианте осуществления фитиль 28 содержит стекловолокна и среда-носитель 21 готового состава для испарения содержит целлюлозный материал или полиэтилентерефталат.
В одном варианте осуществления источник 1 питания может содержать батарею, расположенную в негорючем курительном устройстве 60 таким образом, что анод расположен ниже по потоку относительно катода. Анодный соединитель 4 контактирует с расположенным ниже по потоку концом батареи. Нагреватель 14 соединен с батареей двумя расположенными на расстоянии друг от друга электрическими проводами.
Соединение между необмотанными концевыми частями 27, 27' (см. фиг. 5) нагревателя 14 и электрическими проводами является высокопроводящим и теплостойким, тогда как нагреватель 14 является высокорезистивным, так что образование тепла происходит в основном вдоль нагревателя 14, а не у контактов. Концевая часть 27 соединена с анодным соединителем 4, и концевая часть 27' соединена с катодом через внешнюю трубку 6.
Батарея может представлять собой литий-ионную батарею или один из ее вариантов, например, литий-ион-полимерную батарею. В качестве альтернативы, аккумулятор может представлять собой никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею, литий-марганцевую батарею, литий-кобальтовую батарею или топливный элемент. В этом случае негорючее курительное устройство 60 может быть использовано до тех пор, пока энергия в источнике питания не исчерпается. Альтернативно источник 1 питания может быть перезаряжаемым и содержать цепь, позволяющую заряжать батарею внешним зарядным устройством. В этом случае цепь, в заряженном состоянии, подает питание для желаемого (или, в качестве альтернативы, предопределенного) количества применений отрицательного давления, после чего цепь должна быть снова подключена к внешнему зарядному устройству.
Негорючее курительное устройство 60 также содержит схему управления, содержащую датчик 16. Датчик 16 выполнен с возможностью измерения падения давления воздуха и инициации подачи напряжения от источника 1 питания к нагревателю 14.
Впускное отверстие 44a для воздуха расположено смежно с датчиком 16, чтобы датчик 16 производил измерения для обнаружения потока воздуха при отрицательном давлении и активировал источник 1 питания.
Схема управления объединена с датчиком 16 и подает питание на нагреватель 14 в ответ на датчик 16, например, с ограничителем максимального временного периода.
В качестве альтернативы, схема управления может содержать управляемый вручную переключатель для инициирования применения отрицательного давления. Временной период подачи электрического тока на нагреватель может быть предварительно установлен в зависимости от количества готового состава для испарения, которое является желательным для испарения. Для этого схема управления может быть программируемой. В качестве альтернативы, схема может подавать питание на нагреватель, пока датчик 16 выявляет падение давления.
При активации нагреватель 14 нагревает часть фитиля 28, окруженную нагревателем, в течение менее приблизительно 10 секунд, более предпочтительно менее приблизительно 7 секунд. Таким образом, цикл включения-выключения 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).
В одном варианте осуществления резервуар 22 для подачи готового состава для испарения содержит среду-носитель 21 готового состава для испарения, содержащую материал готового состава для испарения. На фиг. 2, резервуар 22 для подачи готового состава для испарения содержится во внешнем зазоре между внутренней трубкой 62 и внешней трубкой 6 и между прокладкой 10 и уплотнением 15. Таким образом, резервуар 22 для подачи готового состава для испарения по меньшей мере частично окружает центральный проход 20 для воздуха, и нагреватель 14 и фитиль 28 проходят между частями резервуара 22 для подачи готового состава для испарения.
Среда-носитель 21 готового состава для испарения может представлять собой волокнистый материал, включая хлопок, полиэтилен, сложный полиэфир, вискозу и их комбинации. Волокна могут иметь диаметр в диапазоне от приблизительно 6 микрон до приблизительно 15 микрон (например, от приблизительно 8 микрон до приблизительно 12 микрон или от приблизительно 9 микрон до приблизительно 11 микрон). Среда-носитель 21 готового состава для испарения может представлять собой спеченный, пористый или вспененный материал. Кроме того, волокна могут иметь такой размер, чтобы быть непригодными для вдыхания, и могут иметь поперечное сечение, имеющее Y-образную форму, форму креста, форму клевера или любую другую подходящую форму.
В другом примерном варианте осуществления, среда-носитель 21 готового состава для испарения может представлять собой табачный наполнитель или табачную пульпу.
Материал готового состава для испарения имеет температуру кипения, подходящую для использования в негорючем курительном устройстве 60. Если температура кипения слишком высокая, нагреватель 14 не будет иметь возможности испарять готовый состав для испарения в фитиле 28. Тем не менее, если температура кипения слишком низкая, готовый состав для испарения может испаряться без активации нагревателя 14.
Готовый состав для испарения представляет собой материал или комбинацию материалов, которые могу быть преобразованы в пар. Например, готовый состав для испарения может представлять собой по меньшей мере один из жидкого, твердого и гелеобразного состава, включая, но без ограничения, воду, гранулы, растворители, активные ингредиенты, этанол, растительные экстракты, натуральные или искусственные ароматизаторы, парообразующие вещества, такие как глицерин и пропиленгликоль и их комбинации.
Готовый состав для испарения может содержать табачный элемент, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются при нагревании. Когда табачный элемент находится в готовом составе для испарения, физическая целостность табачного элемента сохраняется. Например, табачный элемент может составлять от приблизительно 2% до приблизительно 30% по весу в готовом составе для испарения.
Например, табачный элемент может быть представлен в форме листа или обрезков и добавлен после добавления готового состава для испарения к среде-носителю 21 готового состава для испарения.
При использовании, с негорючим курительным устройством 60 в собранной конфигурации, отрицательное давление может быть приложено к концу 201. Это может вызвать падение внутреннего давления внутри негорючего курительного устройства 60, что может вызвать вхождение потока воздуха на впускном отверстии в устройство 60 через впускные отверстия 44, 44a для воздуха. Падение внутреннего давления может также вызвать падение внутреннего давления внутри секции 72, поскольку воздух втягивается через впускное отверстие для воздуха 44a (из-за прохождения потока воздуха через секцию 72). Падение внутреннего давления, происходящее в секции 72, может быть измерено датчиком 16. Датчик 16 может затем применяться для замыкания электрической цепи, которая включает источник 1 питания. В свою очередь, электрические провода проводят электрический ток к нагревателю 14 для зарядки нагревателя 14. Заряженный нагреватель 14, в свою очередь, нагревает и испаряет материал готового состава для испарения который втягивается к нагревателю 14 через фитиль 28.
Материал готового состава для испарения перемещается из резервуара 22 для подачи готового состава для испарения и/или среды-носителя 21 готового состава для испарения вблизи от нагревателя 14 с помощью капиллярного действия в фитиле 28. В одном варианте осуществления, фитиль 28 имеет первую концевую часть 29 и вторую противоположную концевую часть 31. Первая концевая часть 29 и вторая концевая часть 31 проходят в противоположные стороны среды-носителя 21 готового состава для испарения для контакта с готовым составом для образования пара, содержащимся в ней. Нагреватель 14 по меньшей мере частично окружает центральную часть фитиля 28, так что при активации нагревателя 14 готовый состав для испарения в центральной части фитиля 28 испаряется нагревателем 14 с испарением материала готового состава для испарения и образованием пара. Из-за того, что прикладывается отрицательное давление, пар протекает от нагревателя 14, через табачный элемент 79 и наружу через конец 201.
Пар может элюировать табачные элементы в поток. Некоторые тепловые реакции также могут присутствовать между паром и табачным элементом.
Одно преимущество одного варианта осуществления состоит в том, что материал готового состава для испарения в резервуаре 22 для подачи готового состава для испарения защищен от кислорода (потому что кислород не может в общем входить в часть для хранения готового состава для испарения через фитиль), так что риск ухудшения материала готового состава для испарения значительно уменьшен. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, в которых внешняя трубка 6 не является прозрачной, резервуар 22 для подачи готового состава для испарения защищен от света, так что риск ухудшения материала готового состава для испарения значительно уменьшен. Таким образом, высокий уровень срока хранения и чистоты может быть обеспечен.
Расположение секции 70 не ограничивается вариантом осуществления, показанным на фиг. 2, и может включать другие модификации, такие как описанные в заявке на патент США № 14/572360.
Внешняя трубка 6 и/или внутренняя трубка 62 могут быть сформированы из любого подходящего материала или комбинации материалов. Примеры подходящих материалов включают металлы, сплавы, пластики или композитные материалы, содержащие один или несколько из таких материалов, или термопластики, пригодные для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK), керамика и полиэтилен. В одном варианте осуществления материал является легким и не хрупким.
Несмотря на то, что на фиг. 2 показана табакосодержащая секция 74, имеющая один кольцевой рукав, примерные варианты осуществления не ограничены этим.
На фиг. 3A показан примерный вариант осуществления негорючего курительного устройства, содержащего табакосодержащую секцию 74', имеющую кольцевые рукава 74a и 74b. Негорючее курительное устройство 300 является подобным негорючему курительному устройству 60. Таким образом, в целях краткости, будут описаны только отличия.
На фиг. 3A, табакосодержащая секция 74' содержит кольцевые рукава 74a и 74b.
Кольцевой рукав 74a содержит внутреннюю трубку 76' и внешнюю стенку 78'. Внутренняя трубка 76' определяет другую часть внешнего прохода 9 для воздуха. Внешняя стенка 78' и внутренняя трубка 76' определяют пространство (зазор) между ними. Внешняя стенка 78' и внутренняя трубка 76' могут быть выполнены из материалов, подобных материалам внешней стенки 78 и внутренней трубки 76, соответственно.
Внутри пространства между внешней стенкой 78' и внутренней трубкой 76' находится табачный элемент 79.
Кольцевой рукав 74b содержит внутреннюю трубку 305 и внешнюю стенку 310. Как показано на фиг. 3A, кольцевой рукав 74b охватывает кольцевой рукав 74a. Внутренняя трубка 305 является проницаемой и внешняя стенка 310 является непроницаемой. Конец 315 кольцевого рукава 74b закрыт для потока воздуха. Конец 315 может быть выполнен из любого материала, который выполняет функцию пробки для блокирования потока воздуха, такого как пластик (например, полиэтилен) или метал. Таким образом, воздух течет из прохода 9 для воздуха, через кольцевой рукав 74a, через внутреннюю трубку 305 и в проходы 320, 325 для воздуха при приложении отрицательного давления к табакосодержащей секции 74'', как показано на фиг. 4.
Внутренняя трубка 305 представляет собой проницаемый материал, такой как мембрана, сетка, перфорированный пластик или бумага. Внутренняя трубка 305 выполнена из материала, который обеспечивает структурную целостность кольцевого рукава 74b. Внешняя стенка 310 представляет собой непроницаемый материал, такой как пластик.
На фиг. 3B показан другой примерный вариант осуществления негорючего курительного устройства, содержащего табакосодержащую секцию 74'', имеющую кольцевые рукава 74a' и 74b'.
Табакосодержащая секция 74'' является подобной табакосодержащей секции 74'. Таким образом, будут описаны только отличия.
На фиг. 3B кольцевой рукав 74b' не содержит внутреннюю трубку 305. Между тем, внешняя стенка 78'' кольцевого рукава 74a' также является частью кольцевого рукава 74b'. Вместе с внутренней трубкой 76'', внешняя стенка 78'' и внутренняя трубка 76'' определяют пространство (зазор) между ними. Внутри пространства между внешней стенкой 78'' и внутренней трубкой 76'' расположен табачный элемент 79.
Как показано на фиг. 3B, внешняя стенка 78'' и внутренняя трубка 76'' проходят до конца 315. Внешняя стенка 78'' и внутренняя трубка 76'' могут быть выполнены из материалов, подобных материалам внешней стенки 78' и внутренней трубки 76'', соответственно.
На фиг. 3C показан другой приведенный в качестве примера вариант осуществления негорючего курительного устройства, содержащего табакосодержащую секцию 74'''.
Табакосодержащая секция 74''' является подобной табакосодержащей секции 74''. Таким образом, будут описаны только отличия.
На фиг. 3B внутренняя трубка 76''' кольцевого рукава 74a'' закрыта перед концом 315. Пространство, следовательно, определено между концом 315 и внутренней трубкой 76'''. Табачный элемент 79 расположен также между концом 315 и внутренней трубкой 76'''.
Негорючие курительные устройства согласно примерным вариантам осуществления являются эффективными при нагревании табака и очистке и элюировании специальных ароматизаторов табака, благодаря их структуре потока и близости табачного элемента к нагревателю 14 (область образования пара). Перпендикулярный поток, показанный на фиг. 4, пара от нагревателя 14 к табачному элементу и близость табака к нагревателю 14 позволяют эффективно осуществлять нагревание табака и последующую очистку и элюирование летучих ароматизаторов табака.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления показывают, что пар может выходить из негорючего курительного устройства в форме кольца, следует понимать, что пар может выходить в концентрической форме.
На фиг. 6 показан примерный вариант осуществления конца табакосодержащей секции 74, представляющего собой пластиковый мундштук. Как показано на фиг. 6, конец 201 имеет по меньшей мере два внеосевых, расходящихся выпускных отверстия 24. Конец 201a находится в соединении по текучей среде с центральным проходом 9 для воздуха, который проходит через прокладку 10. Прокладка 10 расположена на расположенном ниже по потоку конце табакосодержащей секции 74 во избежание утечки табачного материала к концу 201.
Часть внешней стенки 78a помещается внутри замкнутой окружности конца 201a.
В связи с тем, что отрицательное давление прикладывается к табакосодержащей секции 74, пар протекает от нагревателя 14, через табакосодержащую секцию 74 и наружу через конец 201a.
На фиг. 7 показан приведенный в качестве примера вариант осуществления конца табакосодержащей секции 74.
Конец 201b насаживается на часть внешней стенки 78b. Отрицательное давление может быть приложено на конце 201b. В связи с отрицательным давлением, пар протекает от нагревателя 14, из табакосодержащей секции 74 через проход 700 для воздуха.
На фиг. 8 показан приведенный в качестве примера вариант осуществления конца табакосодержащей секции 74.
Конец 201c содержит фильтр 800. В примерных вариантах осуществления, в которых табачная вставка представляет собой сигару без мундштука или сигариллу без мундштука, табачная вставка не содержит фильтр.
Ободковая бумага 805 может перекрывать фильтр 800. Ободковая бумага может также быть использована в качестве стенки 78. Таким образом, ободковая бумага 1255 обеспечивает жесткость табакосодержащей секции 74, обеспечивая возможность более легкой вставки в картридж 70. Алюминиевая фольга также может быть использована для вмещения табачного элемента, с дополнительной ободковой бумагой, или без нее.
В примере, показанном на фиг. 8, фильтр 800 может представлять собой ацетилцеллюлозный (CA) фильтр. Элементы CA фильтра, такие как триацетин, могут быть элюированы в пар. Количество никотина в фазе пара и других летучих элементов в пару может быть уменьшено благодаря присутствию табака.
Когда отрицательное давление применяется для табакосодержащей секции 74, пар протекает из нагревателя 14, через табакосодержащую секцию 74 и наружу через фильтр 800.
Примерные варианты осуществления предоставляют негорючее курительное устройство, содержащее нагреватель, который нагревает готовый состав для испарения и может обеспечивать нагревание табачного элемента. Точнее, негорючее курительное устройство согласно примерным вариантам осуществления подвергает табачный элемент воздействию пара и/или подвергает табачный элемент воздействию готового состава для испарения. Когда табачный элемент находится в готовом составе для испарения, физическая целостность табачного элемента сохраняется.
В других примерных вариантах осуществления негорючее курительное устройство может представлять собой контейнерное устройство или резервуарное устройство, которое подвергает табачный элемент воздействию пара и/или подвергает табачный элемент воздействию готового состава для испарения.
Несмотря на то, что единственный нагреватель описан со ссылкой на фиг. 1-8, примерные варианты осуществления могут включать негорючее курительное устройство с несколькими нагревателями. Первый нагреватель может представлять собой нагреватель 14 для испарения готового состава для испарения, и второй нагреватель может быть использован для нагревания табачного элемента. Второй нагреватель может проникать в табачный элемент.
В других приведенных в качестве примера вариантах осуществления негорючее курительное устройство содержит более двух нагревателей.
В приведенных в качестве примера вариантах осуществления, описанных таким образом, будет очевидно, что одни и те же признаки могут варьироваться различными способами. Такие вариации не следует рассматривать как отклонение от предполагаемого объема примерных вариантов осуществления, и все такие модификации, которые будут очевидны специалисту в данной области техники, предназначены для включения в объем следующей формулы изобретения.