CN108523235A - 用于吸入器的蒸发器单元 - Google Patents
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Abstract
用于吸入器的蒸发器单元（20），包括蒸发器（20），该蒸发器具有用于蒸发通过蒸发器（20）输送的液体的加热元件（22）。蒸发器单元（17）具有循环管路（13），在循环管路中布置蒸发器（20）。在循环管路（13）中布置滚动装置（16），用于滚动液体穿过循环管路（13）。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于吸入器的蒸发器单元，具有蒸发器，该蒸发器具有用于蒸发通过蒸发器输送的液体的加热元件。
背景技术
在传统的具有补充流动来自罐的新鲜液体的灯芯-螺旋部-蒸发器中蒸发E液体时在灯芯中设定富含甘油的组分（Zusammensetzung），其中，气相组分对应于补充流动的液体。相应的沸点（Siedetemperatur）隶属于此。在灯芯中在此在边缘处设定富含甘油的组分，该组分沿着灯芯最有可能是不恒定的。可以看出在该情况下相比于当液体在蒸汽形成的区域中具有恒定的组分、即良好地混匀而言，在灯芯的部分区域中必须存在更高的沸点。此外，在灯芯横截面中的组分梯度可能导致灯芯中部的液体的难以待控制的自发的蒸发，这导致液滴被带走。从在尽可能低的温度下尽可能均匀的蒸发、即避免了液体的热分解的意义上来说，应该避免这种状态。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种蒸发器单元，其中，尤其液体在蒸汽形成的区域中具有尽可能均匀的组分。
本发明利用独立权利要求的特征解决该任务。根据本发明蒸发器单元具有循环管路，在该循环管路中布置蒸发器，其中，在循环管路中布置滚动装置，用于滚动液体穿过循环管路。在根据本发明的滚动期间，实现了待蒸发的液体的持久的混合，由此将滚动后的液体的组分基本上恒定地保持住。由于蒸发器在循环管路中的根据本发明的布置实现了直至蒸汽形成的区域中的恒定的液体组分的获得，从而也实现了恒定的蒸汽组分的首要目标。尤其是为了避免大的局部的组分梯度因此根据本发明进行包含在循环管路中的液体体积的强制对流。
优选地滚动装置被电驱动，因为通常无论如何在蒸发器中都存在用于运行加热元件的电的能量存储器。滚动装置可以尤其是（电驱动的）泵且优选是微型泵。
为了维持蒸发器单元的功能，必须将来自液体存储器的被蒸发的液体向蒸发器补充输送。为了补充输送被蒸发的液体，因此有利地设置毛细管输送器、输送泵、压力加载装置或另一种合适的输送机构。
液体存储器有利地布置在循环管路中，从而存储在液体存储器中的液体被带动滚动。这可以大大有助于实现尽可能恒定的液体组分的目标。然而不是强制性地要求液体存储器布置在循环管路中。在另外的实施方式中液体存储器与循环管路分开地布置。这样，蒸发器单元有利地具有分支元件，用于将液体从液体存储器运输到循环管路中。该分支元件优选构造成混合器、尤其构造成静力学的混合器并且可以例如是迷宫式混合器。
蒸发器单元为了避免高的热容量且与此关联的不利的响应行为而有利地尽可能小地实施。蒸发器和/或蒸发器单元因此优选基于MEMS技术来制造且因此有利地是统一的微型电子机械系统。
附图说明
下面借助优选的实施方式参照附图阐述本发明。其中：
图1 示出了在本发明的一种实施方式中的电子的香烟产品的横截面视图；
图2 示出了用于电子的香烟产品的烟枪的横截面视图；以及
图3-7 示出了在本发明的不同的实施方式中的蒸发器单元的示意图。
具体实施方式
电子的香烟产品10包括基本上棒形或柱状的壳体11。在壳体11中在至少一个空气进入口31和香烟产品10的嘴端部32之间设置空气通道30。香烟产品10的嘴端部32在此表示如下端部，在该端部处消费者为了吸入（Inhalation）而抽吸（ziehen）且由此以负压加载香烟产品10并且在空气通道30中产生空气流动34。至少一个空气进入口31可以布置在壳体11的壳面侧（Mantelseite）。附加地或替选地可以将至少一个空气进入口31A布置在香烟产品10的远端部33处。香烟产品10的远端部33表示香烟产品10的与嘴端部32相反的端部。
在一个或多个空气进入部31、31A之后可以在空气流动34的流动路径中有利地布置空气加热装置37，用于加热或者说预热进入的空气。由此可以优化气雾形成（Aerosolbildung）。空气加热装置37可以例如与能量供给单元14相邻地布置和/或沿着周向方向绕壳体11的壳面内侧（Mantelinnenseite）延伸。
通过进入口31抽吸（ansaugen）的空气在空气通道30中在某些情况下经由界面（Schnittstelle）或者说分隔面57向蒸发器20传导（leiten）。蒸发器20将来自液体存储器18的液体50作为添加物（Zugabe）40以小的液滴（Flüssigkeitstropfen）的形式作为雾（Nebel）/气雾和/或气态地作为蒸汽添加到空气流34中。液体存储器18的有利的体积处在0.1ml和0.5ml之间，优选在0.5ml和3ml之间，进一步优选在0.7ml和2ml或1.5ml之间的范围中。
香烟产品10有利地在香烟产品10的远端部33包括电子的能量供给单元12，具有电的能量存储器14和电的/电子的控制装置15。能量存储器14可以尤其是电化学的一次性电池或可再充电的电化学的蓄电池，例如锂离子蓄电池。香烟产品10此外有利地在香烟产品10的嘴端部32包括蒸发器单元17，具有液体存储器18、电的控制装置19和蒸发器20。
代替分开的电的/电子的控制装置15、19，也可以设置统一的电的/电子的控制装置，其要么可以布置在能量供给单元12中要么可以布置在蒸发器单元17中。香烟产品10的电的/电子的控制装置的整体在下文中称作控制系统29。
在壳体11中有利地布置传感器，例如压力传感器或压力开关或流动开关，其中，控制系统可基于由传感器输出的传感器信号确定香烟产品10的运行状态，在该运行状态中消费者在香烟产品10的嘴端部32抽吸，用以吸入。在该运行状态下控制系统29操控蒸发器20，用以将来自液体存储器18的液体作为添加物40以小的液滴的形式作为雾-气雾和/或气态地作为蒸汽添加到空气流34中。
在液体存储器18中存储的、待计量的液体（即液态的成分混合物）例如是由1,2-丙二醇（Propylenglykol）、甘油（Glycerin）和/或水组成的混合，其可以混入一种或多种香味（味剂）和/或有效物质、例如尼古丁。
蒸发器单元17有利地实施成可由消费者更换的烟枪（Kartusche）21，即实施成一次性部件。香烟产品10的尤其包含能量存储器14的剩余部分（Rest）有利地实施成可由消费者重复使用的基本部件56，即实施成多次性部件。烟枪21构造成可由消费者与基本部件56连接并且可从基本部件56上脱开。在烟枪21和可重复使用的基本部件56之间因此形成一分隔面或者说界面57。烟枪壳体58可以形成香烟产品10的壳体11的一部分。
在另外的实施方式中，参见图2，蒸发器单元17实施成烟枪21，其可通过消费者插入（einsetzen）到香烟产品10的可重复使用的基本部件56中并且可从中取出。烟枪壳体58在该情况下是与香烟产品10的壳体11分开的壳体。
烟枪21至少包括所述液体存储器18。烟枪21可以如在图2中所示那样包括电的/电子的控制装置19。在另外的实施方式中电的/电子的控制装置19完全地或部分地是基本部件56的固定的组成部分。同样地，蒸发器20可以是烟枪21的一部分或者布置在基本部件56中。烟枪21因此可以在一些实施方式中基本上仅由液体存储器18以及必要时烟枪壳体58构成，其中，烟枪壳体58替选地可由液体存储器18的壳体形成，从而单独的烟枪壳体58可以是多余的。
蒸发器单元17可以除了应用在棒形的香烟产品10中之外也可以应用在其它的吸入器中，例如在电子烟管（Pfeife）、水烟（Shisha）中，在加热不燃烧产品或医学的吸入器中。能量存储器14通常不是烟枪21的一部分，而是可重复使用的基本部件56的一部分。
蒸发器单元17或烟枪21有利地包括不易变的（nichtflüchtig）信息存储器53（参见图1），用于存储与蒸发器单元17或烟枪21相关的信息或参数，例如以EEPROM、RFID的实施方式或其它合适的形式。信息存储器53可以是电的/电子的控制装置19的一部分或与其分开地构造。信息存储器53中有利地存储关于内容物、即关于在液体存储器18中存储的液体的组分的信息；关于过程曲线、尤其功率控制/温度控制的信息；关于状态监控或系统检查、例如密封性检查的数据；有关复制保护和伪造安全性的数据、尤其包括用于清楚地识别蒸发器单元17或烟枪21的ID；序列号、制造日期和/或失效日期；和/或抽吸次数（通过消费者的吸入抽吸的次数）或使用时间。数据存储器53有利地经由接触部和/或管路与基本部件56的控制装置15连接或可连接。
根据本发明的蒸发器单元17的有利的实施方式在图3至7中示出。
蒸发器20包括电的加热元件22，尤其是电阻加热元件，用于加热且因此蒸发接触加热元件22的液体。加热元件由在能量存储器14中产生的流穿流且由此被加热。热流且因此加热过程的时间曲线优选通过电子的控制系统29控制。在根据图3、6和7的实施方式中，加热元件22可以例如是由电阻丝制成的螺旋加热元件。在图4和5中的加热元件22的实施方式在下面继续描述。
蒸发器单元17包括根据本发明的环形管路或者说循环管路13，在其中布置蒸发器20和电驱动的滚动装置16。由控制装置19或控制系统29控制的滚动装置16尤其是电的（滚动-）泵，其有利地实施成微型泵。如从图3至7中可见那样，循环管路13本身是闭合的，从而在运转的滚动装置16下环形管路13中的液体被连续滚动（umwälzen），由此实现了液体的优化的混合且因此实现了在任何时间恒定的混合比。
因此进行处在循环管路13中的液体体积的强制对流（Zwangskonvention），其中，液体在蒸发器20和加热元件22上经过（vorbeiführen）并且液体的一部分通过温度作用在形成蒸汽/气雾40的情况下被蒸发。该强制对流通过滚动装置16产生并且具有如此大的质量流，使得通过蒸发在加热元件22上经过的液体中的浓度改变保持得小。
在根据图3至5的优选的实施方式中，液体存储器18布置在循环管路13中或接入到循环管路中，从而整体地处在蒸发器单元中的液体包括贮存器18的内容物通过泵16被滚动并且在加热元件22上经过。
在根据图3至5和7的实施方式中，被蒸发的质量流40的补充输送以适当的方式被保证。这可以例如通过毛细的输送作用来发生。在根据图4的实施方式中，为此蒸发器20包括由导电的材料制成的块状的基质63，其设有多个微型通道，这些微型通道将基质63的入口侧与出口侧以传导液体的方式连接。入口侧以传导液体的方式与循环管路13且因此与液体存储器18连接。由于微型通道的尺寸（Abmessung），有利地产生毛细管作用，从而在入口侧进入到微型通道中的液体通过微型通道向上升起，直至微型通道以液体填充。以这种方式实现了自主的毛细输送机构，用于补偿被蒸发的液体。
经由控制装置19的电极将电压Uh施加到基质63上,其导致穿过基质63的电流通过（Stromfluss）。基于基质63的欧姆电阻，该电流通过导致基质63的加热且因此导致包含在微型通道中的液体的蒸发，其中，通过自发的加热使处在微型通道62中的液体以蒸汽和/或气雾40的形式从微型通道62中驱赶出。以这种方式产生的蒸汽和/或气雾从微型通道逸出（entweichen）至出口侧并且作为蒸汽添加物40混入空气流动34中，参见图1，方式为，其在外地在基质63的出口开口上流动。
在根据图4的实施方式中，毛细管作用通过灯芯（Docht）-螺旋部（Wendel）-蒸发器20产生，即借助于加热螺旋部作为加热元件22以及布置在加热螺旋部22中的灯芯23。
在根据图6和7的实施方式中液体存储器18不连接到循环管路13中，而是与其分开地布置。液体从液体存储器18经由分支元件25补充馈入到循环管路13中。分支元件25具有三个接口，即两个用于环形管路13的入口和出口以及一个其它的入口，该入口经由单独的管路26与液体存储器18连接。分支元件25有利地实施成混合器、尤其实施成静力学（statisch）的混合器，例如实施成迷宫式混合器（Lybyrinthmischer）。
在一种未示出的实施方式中，混合器25和蒸发器20或加热元件22可以组合在统一（einheitlich）的混合器-蒸发器-元件中。
液体从液体存储器18的补充输送可以借助于另一微型泵24进行，参见图6。被蒸发的液体通过第二微型泵24从罐18中补充填充并且在静力学的混合器25中与循环管路13中的环流质量流混合，从而产生尽可能均匀的液体混合。
如果自主的补充输送例如通过毛细管作用、压力加载或以其他方式实现，则可以取消补充输送泵24，参见图7。
附加于或替选于通过毛细管作用或输送泵24的输送，可以设置其它的输送机构。例如可以在根据图3和7的实施方式中设置液体存储器18的压力加载。在每种情况下相应被蒸发的液体量的补充输送、必要时在维持循环管路13中的强制对流的情况下是必不可少的。
蒸发器单元17-包括蒸发器20、泵16、必要时混合器和连接管路-为了避免高的热容量且与此关联的不利的响应行为而有利地尽可能小地实施。蒸发器20和/或蒸发器单元因此优选基于MEMS技术来制造且因此有利地是微型电子机械系统。
蒸发器单元29如此设定，即针对消费者的每一次抽吸，有利的液体量被计量在1μl和20μl之间、进一步优选在2μl和10μl之间、更进一步优选在3μl和5μl之间的范围中、典型地为4μl。优选地液体量可以针对每次抽吸进行设定。
计量器/蒸发器组合可以有利地如此设定，即主要产生具有在0.05μm和5μm之间、优选在0.1μm和3μm之间的范围中的直径的液滴。在0.05和5MMAD(质量中位数空气动力学直径，质量中位数空气动力学直径)之间、优选在0.1和3MMAD之间、进一步优选在0.5和2MMAD之间，更进一步优选在0.7和1.5MMAD之间的范围中、例如大约1MMAD的滴大小可以是最佳的。MMAD对应于EU标准且以μm被详细说明（spezifizieren）。
滚动装置16的控制通过电子的控制系统29进行。为了降低通过滚动装置16的电流消耗，有利的可以是，滚动装置16不是持久地，而是仅阶段式地运转，因为在滚动装置16的运行的确定的持续时间之后，得到了液体的基本上完全的混匀且继续的滚动而后不再带来显著的优点。例如滚动装置16可以在确定通过消费者抽吸时被接通。滚动装置16而后可以随着通过消费者的抽吸的结束或在通过消费者的抽吸的结束之后断开。这可以要么立即要么以预先确定的时间延迟来发生。例如当在预先确定的持续时间之后，例如可以在3s和60s之间的范围中，确定了没有通过消费者的再次抽吸，则可以断开滚动装置16。如果吸入器10具有接通/断开开关，则在吸入器10接通时滚动装置16可以至少针对预先确定的持续时间来运行且当在该持续时间内确定了没有通过消费者的再次抽吸时而后被断开。此外可以在吸入器10断开的情况下立即或以预先确定的延迟断开滚动装置16。
Claims (10)
1.用于吸入器的蒸发器单元（17），具有蒸发器（20），该蒸发器具有用于蒸发通过蒸发器（20）输送的液体的加热元件（22），其特征在于，
所述蒸发器单元（17）具有循环管路（13），在循环管路中布置蒸发器（20），其中，在循环管路（13）中布置滚动装置（16），用于滚动液体穿过循环管路（13）。
2.根据权利要求1所述的蒸发器单元，其特征在于，
所述滚动装置被电驱动。
3.根据权利要求1或2所述的蒸发器单元，其特征在于，
所述滚动装置是泵、尤其是微型泵。
4.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，
为了补充输送被蒸发的液体设置毛细管输送器、输送泵（24）或压力加载装置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，
所述蒸发器单元（17）具有液体存储器（18）。
6.根据权利要求5所述的蒸发器单元，其特征在于，
所述液体存储器（18）布置在循环管路（13）中。
7.根据权利要求5所述的蒸发器单元，其特征在于，
所述蒸发器单元具有分支元件（25），用于将液体从液体存储器（18）运输到循环管路（13）中。
8.根据权利要求7所述的蒸发器单元，其特征在于，
所述分支元件（25）构造成混合器、尤其构造成静力学的混合器。
9.根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元，其特征在于，
所述蒸发器单元（20）是统一的微型电子机械系统。
10.吸入器（10），具有根据前述权利要求中任一项所述的蒸发器单元（20）。
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