DE102012100831B3

DE102012100831B3 - Elektrische Zigarette

Info

Publication number: DE102012100831B3
Application number: DE102012100831A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Ruhlmann
Original assignee: Snoke & Co KG GmbH
Current assignee: AIE INVESTMENTS S.A., LU
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-02-14
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: WO2013113612A1

Abstract

Elektrische Zigarette mit einem Verdampfer, einer Stromversorgung für den Verdampfer, einem mit dem Verdampfer verbundenem Depot für das Liquid, einem Mundstück sowie einen Schalter, der die Stromversorgung des Verdampfers regelt, die in einem Gehäuse enthalten sind, wobei der Verdampfer als weitestgehend abgeschlossene Brennkammer ausgeführt ist, die lediglich kleine Eintrittsöffnungen für das Liquid und einer Austrittsöffnung für den Dampf aufweist und eine Heizwendel umfasst, die aus einem Draht mit elektrischem Widerstand besteht, wobei das Depot als speicherstofffreier Tank ausgebildet ist und lediglich zwischen Tank und Brennkammer ein Liquid durchlässiges Gewebe angeordnet ist, das um die kleinen Eintrittsöffnungen gelegt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Zigarette mit einem Verdampfer, einer Stromversorgung für den Verdampfer, einem mit dem Verdampfer verbundenem Depot für das Liquid, einem Mundstück sowie einen Schalter, der die Stromversorgung des Verdampfers regelt, die in einem Gehäuse enthalten sind, wobei der Verdampfer als weitestgehend abgeschlossene Brennkammer ausgeführt ist, die lediglich kleine Eintrittsöffnungen für das Liquid und eine Austrittsöffnung für den Dampf aufweist und eine Heizwendel umfasst, die aus einem Draht mit elektrischem Widerstand besteht.
Elektrische Zigaretten sind seit längerem bekannt. Im Prinzip bestehen diese elektronischen Zigaretten aus einem Verdampfer, auch Atomizer genannt, in dem eine nikotinhaltige oder nikotinfreie meist aromatisierte Flüssigkeit, Liquid genannt, in Dampf verwandelt wird. Dazu enthält der Verdampfer eine Heizwendel, die über eine Stromversorgung, meist ein Akku, mit Energie versorgt wird. Das Liquid wird in einem Depot vorgehalten. Weiterhin ist ein Mundstück zum Inhalieren vorgesehen und ein Schalter, der die Stromversorgung des Verdampfers regelt. Der Schalter kann entweder manuell oder über Unterdruck, der beim Inhalieren (Ziehen) entsteht, betätigt werden. Meist weisen die elektronischen Zigaretten eine langestreckte zylindrische Form auf, die derjenigen einer konventionellen Zigarette nach empfunden ist.
Der Dampf, der im Verdampfer durch Aufheizen des Liquids entsteht, wird beim Inhalieren zu sich genommen.
Zentraler Bestandteil der elektronischen Zigaretten ist der Verdampfer, der üblicherweise eine Heizwendel umfasst, die aus einem Draht mit elektrischem Widerstand besteht, der sich beim Durchfluss von Strom erhitzt. Zum Schutz der Heizwendel ist dies meist mit einem Drahtgeflecht oder Metallnetz bedeckt oder in einer weitestgehend abgeschlossenen Brennkammer enthalten, die lediglich kleine Eintrittsöffnungen für das Liquid aufweist.
Das Liquid ist in dem Depot vorgehalten und wird von diesem nach und nach an den Verdampfer abgegeben. Das Depot besteht aus einer Hülle und ist meist mit einem Speicherstoff aus Watte, Glasfasern, Vlies etc. gefüllt, in dem das Liquid schwammartig gespeichert ist. Ist der Atomizer zusammen mit dem Depot ausgestaltet, spricht man von einem Cartomizer (Cartridge + Atomizer).
Aus der US 2011/0303231 ist z.B. eine elektrische Zigarette bekannt, bei der der Verdampfer aus einem Glasfaser-Rohr, einem Garn aus Glasfasern, eine Heizspirale, ein Baumwolltuch Schicht und eine synthetische Faser Schicht besteht, wobei das Garn aus Glasfasern in die Heizspirale eingefügt ist, die sich innerhalb s Glasfaser-Rohrs befindet. Die Enden des Glasfasergarns und zwei Drähte, die verwendet werden, um die Heizspirale elektronisch mit den Anschlüsse zu verbinden, sind nach außen durch das Glasfaser Rohr geführt.
Die Baumwolltuch-Schicht umhüllt die Außenwand des Glasfaser-Rohrs und presst die Enden des Garns dicht gegen das Glasfaser-Rohr. Die synthetische Faser-Schicht zwischen dem Baumwolltuch Schicht und der Befestigungshülse speichert das Liquid und dient als eigentliches Depot.
Aus der EP 2 404 515 A1 ist z.B. eine elektrische Zigarette bekannt, bei der die Hülle einen zusätzlichen Hilfs-Lufteinlass aufweist. Die elektrische Heizung weist eine Durchgangsbohrung auf und das mit Vlies etc. gefüllte Depot hat einen Kanal zwischen Mundstück und Verdampfer bzw. Durchgangsbohrung. Ein Unterdruck-Sensor ist mit der Durchgangsbohrung und dem Kanal verbunden und bildet einen Luftstrompfad mit dem Hilfslufteinlass aus, um aktiviert zu werden. Das im Vlies gespeicherte Liquid dringt durch eine zwischen Depot und Heizung angeordnete permeable Komponente und gelangt direkt auf die elektrische Heizung.
Daneben sind Tanksysteme bekannt, in denen das Liquid ohne Watte etc. im Depot gespeichert und über eine Membran etc. an den Verdampfer abgegeben wird. Dabei kommt meist eine hohle Nadel zum Einsatz, die die Membran durchstößt und mit dem Verdampfer kommuniziert.
Problematisch an allen bekannten Systemen ist die gleichmäßige Zufuhr bzw. Versorgung des Verdampfers mit Liquid, wobei gleichzeitig ein Auslaufen oder Ansaugen von nicht verdampftem Liquid verhindert werden muss, da z.B. das unverdampfte Nikotin extrem giftig ist. Zudem ist es gewünscht, größere Mengen Liquid im Depot vorzuhalten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektronische Zigarette bereitzustellen, bei der die Liquidzufuhr zum Verdampfer gleichmäßig erfolgt, kein Auslaufen stattfindet und eine größere Menge Liquid im Depot gespeichert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene elektrische Zigarette Verfahren gelöst.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass, wenn das Depot als speicherstofffreier Tank ausgebildet ist und lediglich zwischen Tank und Brennkammer ein Liquid durchlässiges Gewebe angeordnet ist, das um die kleinen Eintrittsöffnungen gelegt ist, eine sehr gute und gleichmäßige Liquidzufuhr zum Verdampfer mit einer großen Bevorratung an Liquid gepaart werden kann.
Eine besonders gleichmäßige Liquidzufuhr ohne Auslaufen wird erreicht, wenn das durchlässige Gewebe einen Bereich höherer Durchlässigkeit und einen Bereich niedrigerer Durchlässigkeit aufweist, wobei der Bereich niedrigerer Durchlässigkeit an die Eintrittsöffnungen angrenzt.
Dabei kann der Bereich niedrigerer Durchlässigkeit radial um die Brennkammer angeordnet sein und auch von dem Bereich höherer Durchlässigkeit umgeben sein. Der Bereich niedrigerer Durchlässigkeit ist also um die etwa zylindrische Brennkammer umlaufend vor den Eintrittsöffnungen angeordnet und wird sinnvollerweise von dem Bereich höherer Durchlässigkeit so umgegeben, dass dieser von dem Tank mit Liquid versorgt wird und das so zwischengespeicherte Liquid nach und nach an den Bereich niedrigerer Durchlässigkeit abgibt, der wiederum die Brennkammer über die Eintrittsöffnungen versorgt.
Ferner kann der Bereich höherer Durchlässigkeit in axialer Richtung der Brennkammer zwischen Tank und dem Bereich niedrigerer Durchlässigkeit angeordnet sein. Dann wird eine gute „Trennung“ zwischen Tank und Brennkammer erreicht.
Wenn zwischen der Austrittsöffnung der Brennkammer für den Dampf und dem Mundstück ein konisch zum Mundstück hin zulaufendes Inhalationsrohr angeordnet ist, wird eine Vergleichmäßigung der Dampfansaugung und eine Vergrößerung des angesaugten Menge erreicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Mundstückverschluss vorgesehen, das als vorgefertigte Baugruppe ausgestaltet ist. Somit kann die gesamte Baugruppe beim Zusammensetzten der elektronischen Zigarette als Ganzes eingesetzt werden. Bisher mussten die Einzelteile nach und nach einzeln in der Hülle zusammengebaut werden.
Vorzugsweise besteht der Mundstückverschluss aus einer Dichtscheibe und einem beabstandeten Schließstück, zwischen denen mindestens ein Abstandhalter angeordnet ist. Das Schließstück ist dem Mund zugeordnet und die Dichtscheibe schließt den Tank zur Ansaugöffnung hin ab, so dass kein Liquid angesaugt wird. Vorzugsweise sind drei gleichmäßig verteilte Abstandhalter vorgesehen.
Bevorzugt ist es ebenfalls, wenn der Abstandhalter von einem dampfdurchlässigen Filtermaterial umgeben ist.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung. Es zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Cartomizer einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen elektrischen Zigarette;
2 einen schematischen Längsschnitt durch einen Cartomizer einer zweiten Variante einer erfindungsgemäßen elektrischen Zigarette;
3 einen schematischen Längsschnitt durch einen Cartomizer einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen elektrischen Zigarette;
4 einen schematischen Längsschnitt durch einen Cartomizer einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen elektrischen Zigarette und
5 eine schematische transparente Ansicht eines als Baugruppe ausgebildeten Mundstückverschlusses aus den 1 bis 4.
In den 1 bis 4 sind von einer als Ganzes mit 1 bezeichneten elektrischen Zigarette nur die sogenannten Cartomizer, also die Einheit aus Depot 2 und Verdampfer 3 gezeigt, die in einer zylindrischen Hülle 4 enthalten sind, die gelichzeitig an einem Ende als Mundstück 5 dient und am anderen Ende auf ein nicht gezeigten Teil aufschraubbar ist, der die Stromversorgung (Akku) und weitere Elektronik, wie dem Druckschalten etc. umfasst.
Dieser grundlegende Aufbau ist weitestgehend bekannt.
Der Verdampfer 3 ist als weitestgehend abgeschlossene Brennkammer 6 ausgeführt ist, die lediglich kleine Eintrittsöffnungen 7 für das Liquid und eine Austrittsöffnung 8 für den Dampf aufweist und eine Heizwendel 9 umfasst, die aus einem Draht mit elektrischem Widerstand besteht.
Die Eintrittsöffnungen 7 erstrecken über die gesamte Höhe der Außenwandung der Brennkammer 6 und sind umlaufend gleichmäßig verteilt. Die Austrittsöffnung 8 ist zentral oberhalb der Heizwendel 9 angeordnet.
Das Depot 2 ist als speicherstofffreier Tank ausgebildet. Es füllt im Wesentlichen die gesamt Hülle 4 aus. Lediglich zwischen Tank und Brennkammer 6 ist ein Liquid durchlässiges Vlies-Gewebe 10 aus Glasfasern angeordnet, das um die kleinen Eintrittsöffnungen 7 gelegt ist.
Das durchlässige Gewebe 10 weist einen Bereich 10A höherer Durchlässigkeit und einen Bereich 10B niedrigerer Durchlässigkeit auf, wobei der Bereich 10B niedrigerer Durchlässigkeit an die Eintrittsöffnungen 7 angrenzt. Der Bereich 10B niedrigerer Durchlässigkeit ist also radial um die Brennkammer 6 angeordnet und von dem Bereich 10A höherer Durchlässigkeit umgeben.
Es wird so ein Gradient für die Liquidzufuhr in dem Gewebe 10 bewirkt.
Zwischen der Austrittsöffnung 8 der Brennkammer 6 für den Dampf und dem Mundstück 5 ist zum Mundstück hin sich erstreckendes Inhalationsrohr 11 angeordnet.
Zwischen dem dem Mundstück zugewandten Ende des Inhalationsrohrs 11 und der eigentlichen Ansaugöffnung 12 im Mundstück 5 ist ein Mundstückverschluss 13 vorgesehen, dass das Depot bzw. den Tank zur Ansaugöffnung 12 hin dichtet.
Die Dichtung am anderen Ende der Hülle 4, d.h. im Bereich des Verdampfers 3 übernimmt ein Kragen 14. Dieser kann einstückig mit der Brennkammer 6 und dem Inhalationsrohr 11 ausgestaltet sein, so dass diese als Baugruppe in die gemeinsame Hülle 4 eingesetzt werden, wobei das Inhalationsrohr 11 gegen den ebenfalls als Baugruppe (vgl. unten bzw. 5) ausgebildeten Mundstückverschluss 13 gedrückt wird, um das zwischen den abschließenden Kragen 14 und Mundstückverschluss 13 gebildeten Depot 2 abzuschließen.
Somit fließt das Liquid aus dem Depot 2 durch die zwei Schichten 10A, B des Gewebes 10 durch die Eintrittsöffnungen 7 gleichmäßig in die Brennkammer und wird dort an der Heizwendel 9 verdampft, sobald die Stromzufuhr vom Akku aufgrund eines Unterdrucks in dem entsprechenden Unterdruckschalter geschaltet wird.
Der Dampf wird dann über die Austrittsöffnung 8 durch das Inhalationsrohr 11 und dem Mundstückverschluss 13 über die Ansaugöffnung 12 abgegeben bzw. inhaliert (gedampft).
Die in der 2 gezeigte Variante der elektrischen Zigarette unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen im Wesentlichen lediglich durch die Ausgestaltung und Anordnung des durchlässigen Gewebes 10 sowie der damit einhergehenden Anordnung der Eintrittsöffnungen 7. Daher wird lediglich auf diese Unterschiede eingegangen.
Das durchlässige Gewebe 10 weist zwar vorliegend ebenfalls einen Bereich 10A höherer Durchlässigkeit und einen Bereich 10B niedrigerer Durchlässigkeit auf, wobei der Bereich 10B niedrigerer Durchlässigkeit an die Eintrittsöffnungen 7 angrenzt. Der Bereich 10B niedrigerer Durchlässigkeit ist auch radial um die Brennkammer 6 angeordnet.
Allerdings ist der Bereich 10A höherer Durchlässigkeit in axialer Richtung der Brennkammer 6 zwischen Tank bzw. Depot 2 und dem Bereich 10B niedrigerer Durchlässigkeit angeordnet, liegt also quasi auf dem Bereich 10B niedrigerer Durchlässigkeit auf (von unten nach oben besehen).
Entsprechend sind auch die Eintrittsöffnungen 7 in die Brennkammer 6 des Verdampfers 3 nun nicht mehr wie zuvor über deren gesamten Höhe verteilt angeordnet, sondern nur über einen Höhenbereich verteilt, der derjenigen des Bereichs 10B niedrigerer Durchlässigkeit entspricht. Der obere vom Gewebe 10A höherer Durchlässigkeit umgebene Bereich der Brennkammer ist also geschlossen.
Somit wird ein analoger Liquidstrom bewirkt, wie er bereits oben beschrieben wurde. Die in der 3 gezeigte Variante der elektrischen Zigarette unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen wiederum im Wesentlichen lediglich durch die Ausgestaltung und Anordnung des durchlässigen Gewebes 10 sowie der damit einhergehenden Anordnung der Eintrittsöffnungen 7. Daher wird lediglich auf diese Unterschiede eingegangen.
In dieser Variante ist das Gewebe 10 als torusartige Form, also wulstartig geformtes geometrisches Gebilde, das mit der Form eines Rettungsringes, Schwimmreifens oder Donuts verglichen werden kann, ausgebildet, wobei der Torus oder Donuts im Längsrichtung bzw. entlang des senkrecht verlaufenden Durchmessers geschnitten ist, so dass sich der gezeigte Schnitt eines Halbkreises ergibt.
Dabei ist der Bereich 10A höherer Durchlässigkeit Richtung der Brennkammer 6 außen und der Bereich 10B niedrigerer Durchlässigkeit innen angeordnet, ist also von dem Bereich 10A höherer Durchlässigkeit zum Tank hin komplett umgeben und liegt dabei allerdings mit der geraden Fläche an den Eintrittsöffnungen 7 an.
Diese liegen nunmehr nur im mittleren Bereich der Höhe der Brennkammer 6, so dass sie nur aus dem Bereich 10B niedrigerer Durchlässigkeit mit Liquid versorgt werden.
Die in der 4 gezeigte Variante der elektrischen Zigarette unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Variante der 3 lediglich durch die Ausgestaltung des Inhalationsrohrs 11 und der Austrittsöffnung 8 der Brennkammer 6 für den Dampf.
Das Inhalationsrohr 1 ist nun nicht mehr zylindrisch, sondern konisch zum Mundstück 5 hin zulaufend ausgestaltet. Entsprechend ist die Austrittsöffnung 8 der Brennkammer 6 im Durchmesser vergrößert.
In der 5 ist der in den zuvor beschriebenen elektrischen Zigaretten 1 verwendete Mundstückverschluss 13 in einer schematischen Vergrößerung dargestellt.
Der Verschluss ist als fertige Baugruppe zum Einsetzen in die Hülle 4 vorgefertigt und besteht aus einer Dichtscheibe 15 aus Silikon und einem beabstandeten Schließstück 16 aus Kunststoff besteht, zwischen denen zwei stiftartige Abstandhalter 17 aus demselben Kunststoff angeordnet sind.
Die Abstandhalter 17 sind von einem dampfdurchlässigen Filtermaterial 18 umgeben, das also zwischen der Dichtscheibe 15 und dem Schließstück 16 angeordnet ist.
Ferner weisen die Dichtscheibe 15 und das Schließstück 16 jeweils eine mittige und miteinander korrespondierende Öffnung 19, 20 auf.
Der Durchmesser der Öffnung 19 der Dichtscheibe 15 ist kleiner als der Außendurchmesser des Endes des Inhalationsrohrs 11, so dass dieses dichtend durch die Öffnung 19 in das Filtermaterial 18 eingeschoben werden kann.

Claims

Elektrische Zigarette mit einem Verdampfer, einer Stromversorgung für den Verdampfer, einem mit dem Verdampfer verbundenem Depot für das Liquid, einem Mundstück sowie einen Schalter, der die Stromversorgung des Verdampfers regelt, die in einem Gehäuse enthalten sind, wobei der Verdampfer als weitestgehend abgeschlossene Brennkammer ausgeführt ist, die lediglich kleine Eintrittsöffnungen für das Liquid und eine Austrittsöffnung für den Dampf aufweist und eine Heizwendel umfasst, die aus einem Draht mit elektrischem Widerstand besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Depot als speicherstofffreier Tank ausgebildet ist und lediglich zwischen Tank und Brennkammer ein Liquid durchlässiges Gewebe angeordnet ist, das um die kleinen Eintrittsöffnungen gelegt ist.
Elektrische Zigarette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durchlässige Gewebe einen Bereich höherer Durchlässigkeit und einen Bereich niedrigerer Durchlässigkeit aufweist, wobei der Bereich niedrigerer Durchlässigkeit an die Eintrittsöffnungen angrenzt.
Elektrische Zigarette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich niedrigerer Durchlässigkeit radial um die Brennkammer angeordnet ist.
Elektrische Zigarette nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich niedrigerer Durchlässigkeit von dem Bereich höherer Durchlässigkeit umgeben ist.
Elektrische Zigarette nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich höherer Durchlässigkeit in axialer Richtung der Brennkammer zwischen Tank und dem Bereich niedrigerer Durchlässigkeit angeordnet ist.
Elektrische Zigarette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Austrittsöffnung der Brennkammer für den Dampf und dem Mundstück ein konisch zum Mundstück hin zulaufendes Inhalationsrohr angeordnet ist.
Elektrische Zigarette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mundstückverschluss vorgesehen ist, das als vorgefertigte Baugruppe ausgestaltet ist.
Elektrische Zigarette nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mundstückverschluss aus einer Dichtscheibe und einem beabstandeten Schließstück besteht, zwischen denen mindestens ein Abstandhalter angeordnet ist.
Elektrische Zigarette nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter von einem dampfdurchlässigen Filtermaterial umgeben ist.
Elektrische Zigarette nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe und das Schließstück jeweils eine mittige und miteinander korrespondierende Öffnung aufweisen.