DE102019103989A1

DE102019103989A1 - Verbrauchseinheit, Inhalator und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102019103989A1
Application number: DE102019103989.4A
Authority: DE
Inventors: Gunnar Niebuhr; Lennart Kock; Thomas Müller; Benjamin Jung; Volkmar Voigtländer; Markus Schmidt; Matthias Giese; Michael Kleine Wächter; Marc Kessler
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2019-02-18
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2020-08-20
Also published as: EP3927197A1; US20220134026A1; CN113395912A; WO2020169452A1; JP2022520848A; KR20210126686A

Abstract

Eine Verbrauchseinheit (17) für einen Inhalator (10) umfasst einen Flüssigkeitsspeicher (18), eine in dem Flüssigkeitsspeicher (18) angeordnete Verdampfervorrichtung (1) undeinen Schlot (5) mit einem Strömungskanal (8), welcher sich in dem Flüssigkeitsspeicher (18) bis zu einer Strömungsverbindung des Strömungskanals (8) zu der Umgebung (80) erstreckt. Der Flüssigkeitsspeicher (18) weist eine Befüllöffnung (6) auf, welche mittels eines ersten Verschlussteils (7) verschlossen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrauchseinheit für einen Inhalator, umfassend einen Flüssigkeitsspeicher, eine in dem Flüssigkeitsspeicher angeordnete Verdampfervorrichtung und einen Schlot mit einem Strömungskanal, welcher sich in dem Flüssigkeitsspeicher bis zu einer Strömungsverbindung des Strömungskanals zu der Umgebung erstreckt. Die Erfindung betrifft ferner einen Inhalator und ein Verfahren zur Herstellung einer Verbrauchseinheit für einen Inhalator.
Herkömmliche Inhalatoren, wie z.B. elektronische Zigarettenproduktebasieren auf der Docht-Wendel-Technologie. Durch Kapillarkräfte wird eine Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher entlang eines Dochts so weit transportiert, bis die Flüssigkeit durch einen elektrisch beheizbaren Wendel erhitzt und somit verdampft wird. Der Docht dient als flüssigkeitsleitende Verbindung zwischen dem Flüssigkeitsspeicher und dem von der Verdampfervorrichtung umfassten Heizwendel.
Ein Nachteil der Docht-Wendel-Technologie ist, dass eine mangelnde Versorgung mit Flüssigkeit zu einer lokalen Überhitzung führen kann, wodurch Schadstoffe freigegeben werden können. Dies ist der sogenannte „Dry Puff“, und diesen gilt es zu vermeiden.
Die flüssigkeitsleitende Verbindung zwischen dem Heizwendel und dem Flüssigkeitsspeicher, wie sie in der Docht-Wendel-Technologie Anwendung findet, hat ferner den Nachteil, dass es leicht zur Leckage kommen kann. So können bereits eine ungünstige Lagerung des Inhalators und/oder Druckschwankungen, wie sie beispielsweise in einem Flugzeug auftreten können, zu einer Leckage führen.
Andere gattungsgemäße Flüssigkeitsspeicher sind beispielsweise an einer Stirnseite geschlossen und weisen an einer anderen Stirnseite eine Öffnung auf, die durch die Verdampfervorrichtung verschlossen ist. Der stirnseitige Verschluss des Flüssigkeitsspeichers gemäß dem Stand der Technik umfasst somit wenigstens teilweise den durchgeführten Docht als Flüssigkeitsleitung vom Flüssigkeitsspeicher zum Heizwendel und ist daher aufgrund der Abdichtungsproblematik potentiell undicht. Weiterhin kann der Flüssigkeitsspeicher nur befüllt werden, wenn die Verdampfervorrichtung noch nicht in dem Flüssigkeitsspeicher montiert beziehungsweise flüssigkeitsleitend mit diesem verbunden ist., wodurch die Montageschritte bei dem Herstellungsvorgang im Sinne einer wirtschaftlich und herstellungstechnisch optimierten Abfolge nicht frei gewählt werden können.
Ein gattungsgemäßer Flüssigkeitsspeicher ist beispielsweise in der zum Zeitpunkt der Anmeldung noch nicht offengelegten Patentanmeldung DE 10 2018 206 647.7 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Verbrauchseinheit mit einem funktionalerem Aufbau und/oder einer verbesserten Flüssigkeitsdichtigkeit bereitzustellen.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Die Erfindung hat erkannt, dass es von Vorteil ist, dass die Verbrauchseinheit so ausgebildet ist, dass die Verdampfervorrichtung beim Befüllen in dem Flüssigkeitsspeicher angeordnet ist. Es wird daher vorgeschlagen, dass der Flüssigkeitsspeicher eine Befüllöffnung zum Befüllen des Flüssigkeitsspeichers mit Flüssigkeit aufweist. Durch das mögliche Befüllen durch die Befüllöffnung kann die Verdampfervorrichtung im Flüssigkeitsspeicher beim Befüllen montiert sein. Dies ermöglicht eine flüssigkeitsdichte Abdichtung und zuverlässige Halterung der Verdampfervorrichtung, was der Handhabung und der Flüssigkeitsdichtigkeit der Verbrauchseinheit zuträglich ist, da die in dem eingangs beschriebenen Stand der Technik erforderliche Durchführung des Dochtes entfällt.
Die Befüllöffnung ist mittels eines ersten Verschlussteils verschlossen, um die Befüllöffnung zuverlässig und flüssigkeitsdicht zu verschließen. Der Verschluss des Flüssigkeitsspeichers durch das erste Verschlussteil kann durch den Konsumenten zerstörungsfrei reversibel oder irreversibel lösbar sein.
Vorzugsweise ist die Befüllöffnung durch einen Freiraum zwischen der Verdampfervorrichtung und einer Wandung des Flüssigkeitsspeichers gebildet, um eine praktikable Ausführungsform bereitstellen zu können. Im montierten Zustand der Verbrauchseinheit ergibt sich in dieser Ausführungsform zwischen der in dem Flüssigkeitsspeicher montierten Verdampfervorrichtung und der Wandung ein Freiraum, welcher als Befüllöffnung dient und mit dem ersten Verschlussteil verschließbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Flüssigkeitsspeicher senkrecht zu einer Längsrichtung des Strömungskanals eine Innenquerschnittsfläche auf, die größer ist als eine von der Verdampfervorrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des Strömungskanals gebildete Außenquerschnittsfläche, wobei die Befüllöffnung zwischen der Innenquerschnittsfläche des Flüssigkeitsspeichers und der Außenquerschnittsfläche der Verdampfervorrichtung vorgesehen ist. Durch die unterschiedlichen Querschnittsflächen ist zwischen der Verdampfervorrichtung und der Wandung des Flüssigkeitsspeicher ein Freiraum gebildet, welcher die Größe und die Form der Differenz zwischen der Innenquerschnittsfläche des Flüssigkeitsspeichers bzw. der Innenkontur und der Außenquerschnittsfläche der Verdampfervorrichtung bzw. der Außenkontur aufweist. Die Innenquerschnittsfläche des Flüssigkeitsspeichers ist dabei die Querschnittsfläche des Flüssigkeitsspeichers an der Stelle, an der die Verdampfervorrichtung angeordnet und/oder gehalten ist. Die Außenquerschnittsfläche der Verdampfervorrichtung ist durch den Umfang bzw. die Kontur der Verdampfervorrichtung in der Ebene der Innenquerschnittsfläche des Flüssigkeitsspeichers. In der vorliegenden Ausführungsform ist es ausreichend, dass die Verdampfervorrichtung an wenigstens einer Stelle ihres Umfangs einen Durchmesser aufweist, der gleich dem Durchmesser des Querschnitts des Flüssigkeitsspeicher ist, um in dem Flüssigkeitsspeicher gehalten werden zu können. An wenigstens einer anderen Stelle des Umfangs weist die Verdampfervorrichtung einen Durchmesser auf, der kleiner als der Durchmesser der freien Innenquerschnittsfläche des Flüssigkeitsspeichers ist, um den Freiraum beziehungsweise die Befüllöffnung zu bilden.
Vorteilhaft ist die Innenquerschnittsfläche des Flüssigkeitsspeichers rund und die Außenquerschnittsfläche der Verdampfervorrichtung oval, um eine effektive Ausführungsform bereitzustellen. Beispielsweise kann der Außenquerschnitt der Verdampfervorrichtung elliptisch sein und eine große Halbachse des Außenquerschnitts der Verdampfervorrichtung gleich oder nahezu gleich dem Durchmesser der Innenquerschnittsfläche des Flüssigkeitsspeicher sein. In diesem Fall würde sich die Verdampfervorrichtung an zwei auf der Hauptachse der ovalförmigen Außenquerschnittsfläche der Verdampfervorrichtung gegenüberliegenden Punkten abstützen. Gleichzeitig ergibt sich an zwei auf der Nebenachse des der ovalförmigen Außenquerschnittsfläche der Verdampfervorrichtung gegenüberliegenden Punkten jeweils eine Öffnung. Die eine Öffnung kann die Befüllöffnung sein, während die andere Öffnung der Entlüftung des Flüssigkeitsspeicher beim Befüllen dienen kann. Andere ovale beziehungsweise nicht-elliptische Außenquerschnitte der Verdampfervorrichtung sind ebenfalls denkbar. Dabei können die Öffnungen bevorzugt zentrisch und/oder symmetrisch zueinander angeordnet und geformt sein. Davon abweichende Anordnungen und Formgebungen sind aber von der Erfindung nicht ausgeschlossen. Insbesondere können die Öffnungen für einen optimalen Befüllvorgang und/oder für eine geometrisch günstige Formgebung des Verschlussteils individuell geformt und angeordnet sein. Dabei können die Öffnungen insbesondere außermittig angeordnet sein, sofern z.B. eine Befüllung seitlich der Verdampfervorrichtung vorgenommen werden soll.
Vorzugsweise ist die Befüllöffnung durch eine Bohrung in einer Wandung des Flüssigkeitsspeichers gebildet, um eine punktuelle und/oder einfach verschließbare Befüllöffnung bereitzustellen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Entlüftungsöffnung vorgesehen, welche mittels eines zweiten Verschlussteils verschlossen ist, um die Befüllung der Verbrauchseinheit durch die Möglichkeit zur Entlüftung zu vereinfachen und durch den Verschluss durch das zweite Verschlussteil gleichzeitig die Flüssigkeitsdichtigkeit der Verbrauchseinheit zu begünstigen.
Vorzugsweise ist die Befüllöffnung zwischen dem Schlot und einer Wandung des Flüssigkeitsspeichers vorgesehen, wodurch ein besonderer Herstellvorgang der Öffnung entfällt und eine praktikable Ausführungsform realisiert werden kann.
Es ist bevorzugt, dass der Schlot und die Verdampfervorrichtung und/oder der Schlot und der Flüssigkeitsspeicher wenigstens abschnittsweise als einteiliges Bauteil ausgebildet sind, um durch die Einteiligkeit die Anzahl der Komponenten zu reduzieren und gleichzeitig eine potentielle Undichtigkeit an einer durch die Einteiligkeit vermiedenen Fügestelle zwischen der Verdampfervorrichtung und/oder dem Schlot und dem Flüssigkeitsspeicher zu vermeiden. Der Schlot und die Verdampfervorrichtung können einteilig und zur Anordnung in dem Flüssigkeitsspeicher eingerichtet sein. Der Schlot und der Flüssigkeitsspeicher können auch einteilig sein, wobei die Verdampfervorrichtung zur Anordnung in dem den Schlot und den Flüssigkeitsspeicher umfassenden einteiligen Bauteil eingerichtet ist.
Besonders vorteilhaft ist an dem Flüssigkeitsspeicher und/oder an der Verdampfervorrichtung ein Abschnitt angespritzt, welcher zumindest abschnittsweise den Schlot bildet, um eine kosteneffektive und zuverlässige Verbrauchseinheit mit einem wenigstens abschnittsweise einteiligen Bauteil bereitzustellen.
Vorzugsweise fixiert das erste Verschlussteil die Verdampfervorrichtung gegenüber dem Flüssigkeitsspeicher, um durch die Fixierung eine ordnungsgemäße montierte und flüssigkeitsdichte Verbrauchseinheit bereitstellen zu können. Das Verschlussteil kann die Anordnung der Verdampfervorrichtung in dem Flüssigkeitsspeicher gegen eine Verschiebung und/oder ein Verdrehen sichern.
Bevorzugt weist das erste Verschlussteil eine an die Geometrie des Flüssigkeitsspeichers und/oder der Verdampfervorrichtung angepasste Anschlussgeometrie auf, um das erste Verschlussteil vorteilhaft mechanisch halten zu können, und um eine Leckage zwischen dem ersten Verschlussteil und dem Flüssigkeitsspeicher und/oder der Verdampfervorrichtung zu vermeiden.
Vorteilhaft ist der Schlot strömungstechnisch mit einer Auslassseite der Verdampfervorrichtung verbunden, um einen vorteilhaften Strömungskanal ausbilden zu können, durch den Luft, Dampf und/oder Aerosol strömen können.
Vorzugsweise ist das erste Verschlussteil als Mundstück ausgebildet, um eine Ausführungsform mit nur wenigen Bauteilen bereitstellen zu können. Das erste Verschlussteil dient somit als Mundstück, an dem der Konsument zum Inhalieren zieht, d.h. den Inhalator mit einem Unterdruck beaufschlagt. Dies erlaubt eine einfache Montage der Verbrauchseinheit beziehungsweise des Inhalators und/oder kann die Möglichkeit der Reinigung des Mundstücks verbessern. Durch die Ausführung als Mundstück kann das erste Verschlussteil besonders einfach zu handhaben sein. Dabei kann das Mundstück auch beim Einsetzen der Verbrauchseinheit erst ein vorher vorhandenes, provisorisches Verschlussteil aus- und/oder durchstoßen und den dadurch gebildeten Freiraum selbst verschließen, wie dies beispielsweise von Tintenpatronen bekannt ist. Die Verbrauchseinheit wird damit durch das Mundstück zuerst angestochen und dann durch das Mundstück selbst wieder verschlossen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das erste Verschlussteil einen Strömungskanal auf, welcher den Strömungskanal des Schlotes mit der Umgebung verbindet, um eine strömungstechnische Verbindung zwischen dem Schlot und der Umgebung bereitzustellen. Damit kann das erste Verschlussteil die Funktion des Mundendes des Inhalators wahrnehmen. Ferner wird der Strömungskanal des Schlots dadurch verlängert, und das zu inhalierende Gas beziehungsweise Aerosol und/oder der zu inhalierende Dampf kann weiter auf eine niedrigere Temperatur heruntergekühlt werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Flüssigkeitsspeicher und der Verdampfervorrichtung eine Dochtstruktur vorgesehen ist, und die Dochtstruktur so ausgerichtet und/oder an den Flüssigkeitsspeicher angeschlossen sein, dass die Zuführung der Flüssigkeit durch die Dochtstruktur senkrecht oder in einen Winkel ungleich 180 Grad zu der Längserstreckung der Verdampfervorrichtung erfolgt. Durch die vorgeschlagene Lösung wird die Flüssigkeit im Übergang auf die Verdampfervorrichtung umgelenkt und in einem Winkel abtransportiert. Damit kann zusätzlich eine Verwirbelung der Flüssigkeit herbeigeführt werden, welche den Verdampfungsprozess unterstützt bzw. begünstigt. Ferner kann die Dochtstruktur damit auch an einem konstruktiv günstigeren Ort angeordnet werden, soweit eine parallele Zuführung z.B. bedingt durch eine begrenzte Länge der Verbrauchseinheit nicht möglich ist.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung einer Verbrauchseinheit für einen Inhalator mit einem Flüssigkeitsspeichers, einer Verdampfervorrichtung und einem ersten Verschlussteil. Es wird vorgeschlagen, dass die folgenden Verfahrensschritte in der folgenden Reihenfolge durchgeführt werden: Einstecken der Verdampfervorrichtung in den Flüssigkeitsspeicher bis zu einer Endbefestigungsposition, Befüllen des Flüssigkeitsspeichers mit Flüssigkeit durch eine Befüllöffnung, und Verschließen der Befüllöffnung mittels des ersten Verschlussteils. Dieses Verfahren nutzt die vorangehend beschriebenen Vorteile, die sich aus der Erfindung ergeben. Insbesondere kann die Verbrauchseinheit nach dem Befüllen zuverlässig und flüssigkeitsdicht verschlossen werden.
Vorteilhaft weist die Verdampfervorrichtung senkrecht zu der Einsteckrichtung eine kleinere Außenquerschnittsfläche oder auch Außenkontur als die freie Innenquerschnittsfläche des Flüssigkeitsspeicher oder auch Innenkontur senkrecht zu der Einsteckrichtung der Verdampfervorrichtung auf, und die Befüllöffnung wird durch den Freiraum gebildet, welcher sich aufgrund der kleineren Außenkontur der Verdampfervorrichtung zwischen der Verdampfervorrichtung und dem Flüssigkeitsspeicher ergibt, um ein Verfahren anzugeben, bei dem sich definiert bei der Montage ein Freiraum zur Befüllung als Befüllöffnung bildet, der durch das erste Verschlussteil verschließbar ist, ohne dass dazu ein gesonderter Herstellvorgang erforderlich ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

1 einen Schnitt durch eine in der Anmeldung DE 10 2018 206 647.7 _beschriebene Verbrauchseinheit;
2 bis 4 je einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbrauchseinheit;
5 eine schematische Darstellung eines Inhalators;
6 eine perspektivische Querschnittsansicht eines Heizkörpers mit einem Flüssigkeitsspeicher; und
7 einen schematischen Querschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbrauchseinheit.

1 bis 4 zeigen je einen Längsschnitt durch eine Verbrauchseinheit 17, deren Gemeinsamkeiten im Folgenden dargestellt werden.
Die Verbrauchseinheit 17 umfasst einen Flüssigkeitsspeicher 18 zum Speichern von zu verdampfender Flüssigkeit 50, wie in 5 und 6 gezeigt. In den in 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen ist der Flüssigkeitsspeicher 18 zylinderförmig. Der Flüssigkeitsspeicher 18 weist an einer Stirnseite 106 eine Grundfläche 105 auf, welche eine beliebige Kontur haben kann. Von der Grundfläche 105 erstreckt sich vorzugsweise umfänglich eine Mantelfläche 104 entlang einer vorzugsweise zur Grundfläche 105 senkrechten Richtung beziehungsweise Achse, die eine Längsrichtung I definiert. Die Grundfläche 105 und die Mantelfläche 104 bestimmen das Volumen des zylinderförmigen Flüssigkeitsspeichers 18.
Im beispielhaften Falle eines kreiszylinderförmigen Flüssigkeitsspeicher 18 weist die Grundfläche 105 eine runde Kontur auf. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Flüssigkeitsspeicher 18 einen unrunden Querschnitt aufweist bzw. die Grundfläche 105 unrund ist. Beispielsweise kann der Flüssigkeitsspeicher 18 und/oder die Grundfläche 105 eine oder mehrere Ecken aufweisen.
Die Verbrauchseinheit 17 umfasst eine in dem Flüssigkeitsspeicher 18 angeordnete Verdampfervorrichtung 1 zum Verdampfen von in dem Flüssigkeitsspeicher 18 gespeicherter Flüssigkeit 50. Die Verdampfervorrichtung 1 wird mit Bezug zu 5 und 6 näher erläutert.
Die Verbrauchseinheit 17 umfasst einen Schlot 5 mit einem im inneren den Schlots 5 vorgesehenen Strömungskanal 8 zum Transportieren von Luft, Aerosol und/oder Dampf, siehe 1 bis 4. Der Schlot 5 erstreckt sich durch den Flüssigkeitsspeicher 18 von der Verdampfervorrichtung 1 bis zu einer Strömungsverbindung des Strömungskanals 8 zu der Umgebung 80. Der Schlot 5 weist einen kleineren Querschnitt als die Mantelfläche 104 des Flüssigkeitsspeicher 18 auf. Somit kann der Schlot 5 innerhalb des Flüssigkeitsspeichers 18 angeordnet sein. Vorteilhaft erstreckt sich der Schlot 5 und/oder der Strömungskanal 8 parallel zu der Mantelfläche 104 des Flüssigkeitsspeicher 18. Besonders vorteilhaft erstreckt sich der Schlot 5 bzw. der Strömungskanal 8 mittig durch den Flüssigkeitsspeicher 18. Vorzugsweise ist der Schlot 5 hohlzylinderförmig und/oder erstreckt sich längs der Längsachse I.
In den gezeigten Ausführungsformen sind der Schlot 5 und die Verdampfervorrichtung 1 als einteiliges Bauelement ausgebildet. Beispielsweise kann der Schlot 5 an einem Träger 4 der Verdampfervorrichtung 1 angespritzt sein. Damit ist eine Leckage zwischen der Verdampfervorrichtung 1 und dem Schlot 5 unmöglich und die Handhabung vereinfacht.
In anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen können der Schlot 5 und der Flüssigkeitsspeicher 18 als einteiliges Bauelement ausgebildet sein, beispielsweise indem der Schlot 5 an den Flüssigkeitsspeicher 18 angespritzt ist. In diesen Ausführungsformen ist der Schlot 5 an einer Stirnseite des Flüssigkeitsspeichers 18 beispielsweise an der Grundfläche 105 angespritzt. Damit ist eine Leckage zwischen dem Flüssigkeitsspeicher 18 und dem Schlot 5 unmöglich.
Der Schlot 5 ist strömungstechnisch mit einer Auslassseite 64 der Verdampfervorrichtung 1 verbunden, um durch den Schlot 5 strömendes Aerosol und/oder Dampf entlang des Strömungskanals 8 in die Umgebung 80 leiten zu können. Im Betrieb ist die Umgebung 80 durch den Mund des Konsumenten gebildet, der zum Inhalieren an einem Mundende 32 des Inhalators 10 zieht. Ein solcher Inhalator 10 kann z.B. zur Verabreichung von medizinischen und/oder gesundheitsfördernden Substanzen dienen. Ferner kann der Inhalator 10 auch zu einem Genuß von Aerosolen mit Geschmack dienen, wie dies z.B. bei elektronischen Zigaretten der Fall ist.
1 zeigt eine Verbrauchseinheit 17 gemäß der zum Zeitpunkt der Anmeldung dieser Erfindung noch nicht veröffentlichten Anmeldung DE 10 2018 206 647.7 . Der Schlot 5 erstreckt sich durch eine in der Grundfläche 105 vorgesehene Durchstoßöffnung 107. Die Durchstoßöffnung 107 muss sehr präzise bemessen sein, um die Flüssigkeitsdichtigkeit zwischen dem Flüssigkeitsspeicher 18 und dem Schlot 5 und/oder den Schlot 5 im Flüssigkeitsspeicher 18 realisieren zu können. Zusätzlich kann eine angespritzte Dichtung vorgesehen sein, welche in sich flexibel bzw. elastisch ist, so dass die Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit reduziert werden können. Die Flüssigkeitsdichtigkeit wird dann durch die dichtende Anlage der Dichtung verwirklicht, wobei zusätzlich Formabweichungen oder kleinere Unebenheiten ausgeglichen werden können.
Zum Befüllen des Flüssigkeitsspeichers 18 muss der Schlot 5 soweit in den Flüssigkeitsspeicher 18 eingeführt werden, dass die Durchstoßöffnung 107 flüssigkeitsdicht verschlossen ist, aber nur soweit, dass eine Öffnung zum Befüllen des Flüssigkeitsspeichers 18 auf der der Stirnseite 106 mit der Durchstoßöffnung 107 gegenüberliegenden Seite verbleibt (nicht gezeigt).
Anschließend müssen der Schlot 5 und die Verdampfervorrichtung 1 soweit in den Flüssigkeitsspeicher 18 eingeführt werden, damit die Verdampfervorrichtung 1 den Flüssigkeitsspeicher 18 flüssigkeitsdicht verschließen kann.
Die Ausführungsform in 1 weist kein erstes Verschlussteil 7 auf. Ein erstes Verschlussteil 7 ist gemäß dieser Lösung entbehrlich, da der Flüssigkeitsspeicher 18 durch die Verdampfervorrichtung 1 verschlossen selbst wird.
In der in 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Verbrauchseinheit 17 in der Grundfläche 105 eine Durchstoßöffnung 107 auf. Der Schlot 5 erstreckt sich durch den Flüssigkeitsspeicher 18 von der Verdampfervorrichtung 1 zu der Durchstoßöffnung 107. Der Schlot 5 ist in der Durchstoßöffnung 107 mechanisch fixiert und schließt die Durchstoßöffnung 107 flüssigkeitsdicht ab.
Der Flüssigkeitsspeicher 18 weist eine Befüllöffnung 6 zum Befüllen des Flüssigkeitsspeicher 18 mit einer Flüssigkeit 50 auf. Die Befüllöffnung 6 ist durch einen Freiraum 100 zwischen der Verdampfervorrichtung 1 bzw. dem Träger 4 der Verdampfervorrichtung 1 und einer Wandung 101 gebildet, wie in 2 zu erkennen ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Wandung 101 die Mantelfläche 104 des Flüssigkeitsspeicher 18.
Die Befüllöffnung 6 ist mit einem ersten Verschlussteil 7 verschließbar, um den Flüssigkeitsspeicher 18 flüssigkeitsdicht verschließen zu können, siehe 2. Das erste Verschlussteil 7 fixiert die Verdampfervorrichtung 1 gegenüber dem Flüssigkeitsspeicher 18 mechanisch, um für eine zuverlässige Halterung der Verdampfervorrichtung 1 zu sorgen.
Das erste Verschlussteil 7 weist eine an die Geometrie des Flüssigkeitsspeichers 18 und/oder der Verdampfervorrichtung 1 angepasste Anschlussgeometrie 82 auf, die ein einfaches Montieren des ersten Verschlussteils 7 erlaubt. In diesem Beispiel ist das erste Verschlussteil 7 derart an die Geometrie angepasst, dass das erste Verschlussteil 7 eine Schnittstelle 108 aufweist, die der Zufuhr von Luft in die Verdampfervorrichtung 1 dienen kann. Ferner kann die Schnittstelle 108 dazu dienen, den Träger 4 der Verdampfervorrichtung 1 beziehungsweise die Verdampfervorrichtung 1 abzustützen. Ferner kann das erste Verschlussteil 7 zum Anschluss vorgesehene Halteelemente, wie Rasten, Clipse, Aussparungen, Auswölbungen und/oder Ähnliches aufweisen, wobei der Flüssigkeitsspeicher 18 und/oder die Verdampfervorrichtung 1 zu den Halteelementen gehörige Halteelemente aufweisen können.
Die Schnittstelle 108 ist dabei durch eine Ausnehmung gebildet, welche eine Luftzufuhr ermöglicht. Die Ausnehmung kann eine zu der Außenform der Verdampfervorrichtung 1 korrespondierende Formgebung aufweisen, so dass sie die Außenform der Verdampfervorrichtung 1 flüssigkeitsdicht abschließt und die Verdampfervorrichtung 1 fixiert.
In der in 3 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Verbrauchseinheit 17 in der Grundfläche 105 eine Durchstoßöffnung 107 auf. Die Verdampfervorrichtung 1 ist in der Durchstoßöffnung 107 mechanisch fixiert und schließt die Durchstoßöffnung 107 flüssigkeitsdicht ab. Der Schlot 5 erstreckt sich von der Verdampfervorrichtung 1 durch den Flüssigkeitsspeicher 18 zu einer der Grundfläche 105 gegenüberliegenden Seite des Flüssigkeitsspeichers 18.
Die Befüllöffnung 6 ist zwischen dem Schlot 5 und einer Wandung 101 des Flüssigkeitsspeichers 18 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Wandung 101 von der Mantelfläche 104 gebildet.
Das erste Verschlussteil 7 fixiert die Verdampfervorrichtung 1 gegenüber dem Flüssigkeitsspeicher 18 gegenüber einem Verkippen, da das erste Verschlussteil 7 den Schlot 5 fixiert. Ferner kann das erste Verschlussteil 7 die Verdampfervorrichtung 1 gegenüber einer Verschiebung entlang der Längsachse I fixieren. Dazu kann z.B. ein Anschlag, eine Presspassung oder auch eine Klebeverbindung einzeln oder in Kombination vorgesehen sein.
Das erste Verschlussteil 7 weist eine an die Geometrie des Flüssigkeitsspeichers 18 angepasste Anschlussgeometrie 82 auf, wie mit Bezug zu 2 erläutert.
In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Verschlussteil 7 als Mundstück 81 ausgebildet. Der Konsument kann somit direkt an dem ersten Verschlussteil 7 angreifen und durch inhalieren einen Unterdruck erzeugen, der zu einem Luftstrom durch den Strömungskanal 8 führt. Dazu kann das Mundstück 81 eine einem Mundende 32 des Inhalators 10 entsprechende Form aufweisen und/oder das Mundende 32 des Inhalators 10 bilden. Dabei kann die Verbrauchseinheit 17 ein provisorisches Verschlussteil aufweisen (nicht gezeigt), welches durch das als Mundstück 81 ausgebildete erste Verschlussteil 7 aus- und/oder durchgestoßen wird. Das Mundstück 81 verschließt anschließend die so geschaffene Öffnung und bildet dann das erste Verschlussteil 7.
Das erste Verschlussteil 7 weist einen Strömungskanal 103 auf, welcher den Strömungskanal 8 des Schlotes 5 mit der Umgebung 80 verbindet. Der Strömungskanal 103 kann durch eine Öffnung in dem ersten Verschlussteil 7 gebildet sein, die auch dazu dient, den Schlot 5 zu fixieren, und/oder durch welche der Schlot 5 vorzugsweise nahezu bündig hindurchragt.
In den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 ist das erste Verschlussteil 7 ein von der Verdampfervorrichtung 1 separates Bauteil. Somit kann der Konsument das erste Verschlussteil 7 zum Befüllen des Flüssigkeitsspeicher 18 entfernen und somit die Befüllöffnung 6 freigeben und nach dem Befüllen des Flüssigkeitsspeichers 18 mit Flüssigkeit 50 die Befüllöffnung 6 mit dem ersten Verschlussteil 7 wieder verschließen.
Neben der Befüllöffnung 6 kann, wie in den 2, 3 und 7 erläutert eine Entlüftungsöffnung 83 vorgesehen sein, die mittels des ersten Verschlussteilteils 7 zusätzlich verschließbar ist.
In der in 4 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Verbrauchseinheit 17 in einer der Grundfläche 105 gegenüberliegenden Seite des Flüssigkeitsspeichers 18 eine Durchgangsöffnung 109 auf. Die Verdampfervorrichtung 1 ist in der Durchgangsöffnung 109 mechanisch fixiert und schließt die Durchgangsöffnung 109 flüssigkeitsdicht ab.
Die Verbrauchseinheit 17 weist in der Grundfläche 105 eine Durchstoßöffnung 107 auf. Der Schlot 5 ist in der Durchstoßöffnung 107 mechanisch fixiert und schließt die Durchstoßöffnung 107 flüssigkeitsdicht ab.
Der Schlot 5 erstreckt sich durch den Flüssigkeitsspeicher 18 von der Verdampfervorrichtung 1 zu der Grundfläche 105 des Flüssigkeitsspeichers 18.
Die Befüllöffnung 6 ist durch eine Bohrung 102 in einer Wandung 101 des Flüssigkeitsspeichers 18 gebildet. Die Bohrung 102 ist auf der Grundfläche 105 angeordnet. Die Bohrung 102 kann beispielsweise Resultat eines Einstechens einer zur Befüllung des Flüssigkeitsspeicher 18 verwendeten Kanüle sein oder anderweitig, beispielsweise durch Bohren in die Grundfläche 105, eingebracht sein. Die Bohrung 102 kann aber auch in einer anderen Wandung 101 des Flüssigkeitsspeichers 18 vorgesehen sein, soweit dies für den Befüll- oder Verschlussvorgang günstiger ist.
Das erste Verschlussteil 7 ist in der 4 nicht explizit gezeigt. Das erste Verschlussteil 7 kann ein kappenartiges und/oder wie in den 2 und 3 vom Flüssigkeitsspeicher 18 separates Bauteil sein, welches die Befüllöffnung 6 verschließt. Das erste Verschlussteil 7 kann jedoch auch durch die Grundfläche 105 des Flüssigkeitsspeicher 18 selbst gebildet sein, in dem der Flüssigkeitsspeicher 18 wenigstens im Bereich der Befüllöffnung 6 so ausgebildet ist, dass die Befüllöffnung 6 sich nach dem Befüllen ohne ein weiteres Bauteil vorteilhaft selbsttätig verschließt. Beispielsweise kann sich die Befüllöffnung 6 durch eine Wahl eines entsprechend elastischen Materials und/oder unter Zuhilfenahme einer Wärmebehandlung nach dem Befüllen verschließen. Denkbar wäre z.B.die Verwendung einer öffnenbaren und selbsttätig wieder schließbaren Membran als erstes Verschlussteil 7.
Eine Entlüftungsöffnung 83 ist vorgesehen, welche mittels eines zweiten Verschlussteils 84 verschlossen ist. Das zweite Verschlussteil 84 ist in der 4 nur schematisch dargestellt. In anderen Ausführungsformen kann das zweite Verschlussteil 84 ebenso wie das erste Verschlussteil 7 ausgebildet sein.
In einer zu der 4 alternativen Ausführungsform können die Befüllöffnung 6 und die Entlüftungsöffnung 83 durch ein gemeinsames erstes Verschlussteil 7 verschlossen sein.
In einer zu der 4 alternativen Ausführungsform können die Befüllöffnung 6 und/oder die Entlüftungsöffnung 83 auf der der Grundfläche 105 gegenüberliegenden Stirnseite des Flüssigkeitsspeichers 18 vorgesehen sein. Insbesondere kann die Befüllöffnung 6 und/oder die Entlüftungsöffnung 83 in dem Träger 4 der Verdampfervorrichtung 1 vorgesehen sein. Ferner können die Befüllöffnung 6 und/oder Entlüftungsöffnung auch in der Mantelfläche 104 bzw. Wandung 101 des Flüssigkeitsspeichers 18 vorgesehen sein
5 zeigt schematisch einen Inhalator 10. Der Inhalator 10, hier ein Inhalator in Form eines elektronischen Zigarettenproduktes, umfasst ein Gehäuse 11, in dem ein Luftkanal 30 zwischen mindestens einer Lufteinlassöffnung 31 und einer Luftauslassöffnung 24 an einem Mundende 32 des Inhalators 10 vorgesehen ist. Das Mundende 32 des Inhalators 10 bezeichnet dabei das Ende, an dem der Konsument zwecks Inhalation zieht, dadurch den Inhalator 10 mit einem Unterdruck beaufschlagt und einen Luftstrom 34 in dem Luftkanal 30 erzeugt.
Der Inhalator 10 besteht vorteilhaft aus einem Basisteil 16 und einer Verbrauchseinheit 17, die die Verdampfervorrichtung 1 und den Flüssigkeitsspeicher 18 umfasst und insbesondere in Form einer auswechselbaren Kartusche ausgebildet ist. Die durch die Einlassöffnung 31 angesaugte Luft wird in dem Luftkanal 30 zu der, oder durch die mindestens eine Verdampfervorrichtung 1 geleitet. Die Verdampfervorrichtung 1 ist mit dem Flüssigkeitsspeicher 18 verbunden oder verbindbar, in dem mindestens eine Flüssigkeit 50 gespeichert ist.
Die Verdampfervorrichtung 1 verdampft Flüssigkeit 50, die der Verdampfervorrichtung 1 aus dem Flüssigkeitsspeicher 18 vorteilhaft von einem Docht beziehungsweise einer Dochtstruktur 19 mittels Kapillarkräften zugeführt wird, und gibt die verdampfte Flüssigkeit als Aerosol/Dampf an einer Auslassseite 64 in den Luftstrom 34 zu.
An einer Einlassseite 61 des Heizkörpers 60 ist vorteilhaft die poröse und/oder kapillare, flüssigkeitsleitende Dochtstruktur 19 angeordnet, wie schematisch in 5 gezeigt. Die in 5 gezeigte Anbindung der Dochtstruktur 19 an den Flüssigkeitsspeicher 18 und an den Heizkörper 60 über den Träger 4 ist nur beispielhaft zu verstehen. Insbesondere können eine Flüssigkeitsschnittstelle und/oder mehrere Flüssigkeitsleitungen zwischen Flüssigkeitsspeicher 18 und Dochtstruktur 19 vorgesehen sein. Der Flüssigkeitsspeicher 18 kann daher auch beabstandet von der Dochtstruktur 19 angeordnet sein. Die Dochtstruktur 19 kontaktiert die Einlassseite 61 des Heizkörpers 60 vorteilhaft flächig und deckt sämtliche Durchgangsöffnungen 62 einlassseitig ab. An der dem Heizkörper 60 gegenüberliegenden Seite ist die Dochtstruktur 19 flüssigkeitsleitend mit dem Flüssigkeitsspeicher 18 verbunden. Der Flüssigkeitsspeicher 18 kann in seinen Abmessungen größer als die Dochtstruktur 19 sein. Die Dochtstruktur 19 kann beispielsweise in eine Öffnung eines Gehäuses des Flüssigkeitsspeichers 18 eingesetzt sein. Es kann auch eine Mehrzahl von Verdampfervorrichtungen 1 einem Flüssigkeitsspeicher 18 zugeordnet sein. Die Dochtstruktur 19 kann generell einteilig oder mehrteilig sein.
Die Dochtstruktur 19 besteht aus porösem und/oder kapillarem Material, das aufgrund von Kapillarkräften in der Lage ist, von dem Heizkörper 60 verdampfte Flüssigkeit in ausreichender Menge von dem Flüssigkeitsspeicher 18 zu dem Heizkörper 60 passiv nachzufördern, um ein Leerlaufen der Durchgangsöffnungen 62 und sich daraus ergebende Probleme zu verhindern.
Die Dochtstruktur 19 besteht vorteilhaft aus einem elektrisch nichtleitenden Material, um eine unerwünschte Erwärmung von Flüssigkeit in der Dochtstruktur 19 durch Stromfluss zu vermeiden. Die Dochtstruktur 19 weist vorteilhaft eine geringe thermische Leitfähigkeit auf. Die Dochtstruktur 19 besteht vorteilhaft aus einem oder mehreren der Materialien Baumwolle, Cellulose, Acetat, Glasfasergewebe, Glasfaserkeramik, Sinterkeramik, keramisches Papier, Alumosilikat-Papier, Metallschaum, Metallschwamm, einem anderen hitze-beständigen, porösen und/oder kapillaren Material mit geeigneter Förderrate, oder einem Verbund von zwei oder mehr der vorgenannter Materialien. In einer vorteilhaften praktischen Ausführungsform kann die Dochtstruktur 19 mindestens ein Keramikfaserpapier und/oder eine poröse Keramik umfassen. Das Volumen der Dochtstruktur 19 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1 mm ³ und 10 mm ³, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 2 mm ³ und 8 mm ³, noch weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 3 mm ³ und 7 mm ³ und beträgt beispielsweise 5 mm ³.
Falls die Dochtstruktur 19 aus einem elektrisch und/oder thermisch leitenden Material besteht, was nicht ausgeschlossen ist, ist zwischen der Dochtstruktur 19 und dem Heizkörper 60 vorteilhaft eine Isolierschicht aus einem elektrisch und/oder thermisch isolierenden Material, beispielsweise Glas, Keramik oder Kunststoff, mit sich durch die Isolierschicht erstreckenden, mit den Durchgangsöffnungen 62 korrespondierenden Öffnungen vorgesehen. Die Dochtstruktur 19 kann bevorzugt so ausgerichtet und/oder an den Flüssigkeitsspeicher 18 angeschlossen sein, dass die Zuführung der Flüssigkeit durch die Dochtstruktur 19 senkrecht oder in einen Winkel ungleich 180 Grad zu der Längserstreckung der Verdampfervorrichtung 1 erfolgt. Die Flüssigkeit wird dadurch ausgehend von der Dochtstruktur 19 im Übergang auf die Verdampfervorrichtung umgelenkt und in einen Winkel von z.B. 90 Grad oder in einem Winkel zwischen 0 und 90 Grad von der Verdampfervorrichtung 1 abtransportiert, wobei das Verdampfen der Flüssigkeit und die Zugkraft des Konsumenten beim Inhalieren den Abtransport der Flüssigkeit bewirkt und unterstützt.
Ein vorteilhaftes Volumen des Flüssigkeitsspeichers 18 liegt im Bereich zwischen 0,1 ml und 5 ml, vorzugsweise zwischen 0,5 ml und 3 ml, weiter vorzugs-weise zwischen 0,7 ml und 2 ml oder 1,5 ml.
Der Inhalator 10, welcher in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine elektronische Zigarette gebildet ist, umfasst des Weiteren einen elektrischen Energiespeicher 14 und eine elektronische Steuerungsvor-richtung 15. Der Energiespeicher 14 ist in der Regel in dem Basis-teil 16 angeordnet und kann insbesondere eine elektrochemische Einweg-Batterie oder ein wiederaufladbarer elektrochemischer Akku, beispielsweise ein Lithium-Ionen-Akku, sein. Die Verbrauchseinheit 17 ist zwischen dem Energiespeicher 14 und dem Mundende 32 angeordnet. Die elektronische Steuerungsvorrichtung 15 umfasst mindestens eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere Mikroprozessor und/oder Microcontroller, in dem Basisteil 16 (wie in 5 gezeigt) und/oder in der Verbrauchseinheit 17.
In dem Gehäuse 11 ist vorteilhaft ein Sensor, beispielsweise ein Drucksensor oder ein Druck- oder Strömungsschalter, angeordnet, wobei die Steuerungsvorrichtung 15 auf der Grundlage eines von dem Sensor ausgegebenen Sensorsignals feststellen kann, dass ein Konsument am Mundende 32 des Inhalators 10 zieht, um zu inhalieren. In diesem Fall steuert die Steuerungsvorrichtung 15 die Verdampfervorrichtung 1 an, um Flüssigkeit 50 aus dem Flüssigkeitsspeicher 18 als Aerosol/Dampf in den Luftstrom 34 zuzugeben.
Die Verdampfervorrichtung 1 beziehungsweise der mindestens eine Verdampfer 60 ist in einem dem Mundende 32 abgewandten Teil der Verbrauchseinheit 17 angeordnet. Damit ist eine effektive elektrische Kopplung und Ansteuerung der Verdampfervorrichtung 1 möglich. Der Luftstrom 34 führt vorteilhaft durch einen axial durch den Flüssigkeitsspeicher 18 laufenden Luftkanal 70 zu der Luftauslassöffnung 24.
Die in dem Flüssigkeitsspeicher 18 gespeicherte, zu dosierende Flüssigkeit 50 ist beispielsweise eine Mischung aus 1,2-Propylenglykol, Glycerin, Wasser, mindestens einem Aroma (Flavour) und/oder mindestens einem Wirkstoff insbesondere Nikotin. Die angegebenen Bestandteile der Flüssigkeit 50 sind jedoch nicht zwingend. Insbesondere kann auf Aroma- und/oder Wirkstoffe, insbesondere Nikotin, verzichtet werden.
Die Verbrauchseinheit bzw. Kartusche 17 oder das Basisteil 16 umfassen vorteilhaft einen nichtflüchtigen Datenspeicher zum Speichern von die Verbrauchseinheit bzw. Kartusche 17 betreffender Information bzw. Parameter. Der Datenspeicher kann Teil der elektronischen Steuerungsvorrichtung 15 sein. In dem Datenspeicher ist vorteilhaft Information zur Zusammensetzung der in dem Flüssigkeitsspeicher 18 gespeicherten Flüssigkeit, Information zum Prozessprofil, insbesondere Leistungs-/Temperatursteuerung; Daten zur Zustandsüberwachung bzw. Systemprüfung, beispielsweise Dichtigkeitsprüfung; Daten betreffend Kopierschutz und Fälschungssicherheit, eine ID zur eindeutigen Kennzeichnung der Verbrauchseinheit bzw. Kartusche 17, Seriennummer, Herstelldatum und/oder Ablaufdatum, und/oder Zugzahl (Anzahl der Inhalationszüge durch den Konsumenten) bzw. der Nutzungszeit gespeichert. Der Datenspeicher ist vorteilhaft elektrisch mit der Steuereinrichtung 15 verbunden oder verbindbar.
In dem Inhalator 10 und/oder in einem externen Speicher, der in geeigneter und an sich bekannter Weise, zumindest zeitweilig, kommunikationstechnisch mit dem Inhalator 10 verbunden werden kann, könnten auch nutzerbezogene Daten, insbesondere über das Rauchverhalten, gespeichert und vorzugsweise auch zur Steuerung und Regelung des Inhalators 10 genutzt werden.
In 6 ist eine Verdampfervorrichtung 1 gezeigt. Die Verdampfervorrichtung 1 umfasst einen blockförmigen, vorzugsweise monolithischer Heizkörper 60 vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere einem Halbleitermaterial vorzugsweise Silizium, und einen Träger 4. Es ist nicht erforderlich, dass der gesamte Heizkörper 60 aus einem elektrisch leitenden Material besteht. Es kann beispielsweise ausreichen, dass die Oberfläche des Heizkörpers 60 elektrisch leitend, beispielsweise metallisch, beschichtet oder vorzugsweise geeignet dotiert ist. In diesem Fall muss nicht die gesamte Oberfläche beschichtet sein, beispielsweise können metallische oder vorzugsweise nichtmetallische oder nichtmetallisch kaschierte metallische Leiterbahnen auf einem nichtleitenden beziehungsweise halbleitenden Grundkörper vorgesehen sein. Es ist auch nicht zwingend erforderlich, dass der gesamte Heizkörper 60 heizt; es kann beispielsweise ausreichen, wenn ein Abschnitt oder eine Heizschicht des Heizkörpers 60 im Bereich der Austrittsseite 64 heizt.
Der Heizkörper 60 ist mit einer Mehrzahl von Mikrokanälen beziehungsweise Durchgangsöffnungen 62 versehen, die eine Einlassseite 61 des Heizkörper 60 mit einer Auslassseite 64 des Heizkörper 60 flüssigkeitsleitend verbinden. Die Einlassseite 61 ist über eine nicht in 6 gezeigte Dochtstruktur 19 flüssigkeitsleitend mit dem Flüssigkeitsspeicher 18 verbunden. Die Dochtstruktur 19 dient zur passiven Förderung von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher 18 zum Heizkörper 60 mittels Kapillarkräften.
Der mittlere Durchmesser der Durchgangsöffnungen 62 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 5 µm und 200 µm, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 30 µm und 150 µm, noch weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 50 µm und 100 µm. Aufgrund dieser Abmessungen wird vorteilhaft eine Kapillarwirkung erzeugt, so dass an der Einlassseite 61 in eine Durchgangsöffnung 62 eindringende Flüssigkeit durch die Durchgangsöffnung 62 nach oben steigt, bis die Durchgangsöffnung 62 mit Flüssigkeit gefüllt ist. Das Volumenverhältnis von Durchgangsöffnungen 62 zu Heizkörper 60, das als Porosität des Heizkörper 60 bezeichnet werden kann, liegt beispielsweise im Bereich zwischen 10% und 50%, vorteilhaft im Bereich zwischen 15% und 40%, noch weiter vorteilhaft im Bereich zwischen 20% und 30%, und beträgt beispielsweise 25%.
Die Kantenlängen der mit Durchgangsöffnungen 62 versehenen Flächen des Heizkörper 60 liegen beispielsweise im Bereich zwischen 0,5 mm und 3 mm, vorzugsweise zwischen 0.5 mm und 1 mm. Die Abmessungen der mit Durchgangsöffnungen 62 versehenen Flächen des Heizkörpers 60 können beispielsweise betragen: 0,95 mm × 1,75 mm oder 1,9 mm × 1,75 mm oder 1,9 mm × 0,75 mm. Die Kantenlängen des Heizkörpers 60 können beispielsweise im Bereich zwischen 0,5 mm und 5 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,75 mm und 4 mm, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 1 mm und 3 mm liegen. Die Fläche des Heizkörpers 60 (chip size) kann beispielsweise 1 mm × 3 mm, 2mm × 2 mm oder 2 mm × 3 mm betragen.
Die Breite b des Heizkörper 60 (siehe 6) liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1 mm und 5 mm, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 2 mm und 4 mm, und beträgt beispielsweise 3 mm. Die Höhe h des Heizkörper 60 (siehe 6) liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0,05 mm und 1 mm, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,75 mm, noch weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 0,2 mm und 0,5 mm und beträgt beispielsweise 0,3 mm. Auch noch kleinere Heizkörper 60 können gefertigt, vorgesehen und funktionsgerecht betrieben werden.
Die Anzahl der Durchgangsöffnungen 62 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen vier und 1000. Auf diese Weise lässt sich der Wärmeeintrag in die Durchgangsöffnungen 62 optimieren und eine gesicherte hohe Verdampfungsleistung sowie eine ausreichend große Dampfaustrittsfläche realisieren.
Die Durchgangsöffnungen 62 sind in Form eines quadratischen, rechteckigen, vieleckigen, runden, ovalen oder anders geformten Arrays angeordnet. Das Array kann in Form einer Matrix mit s Spalten und z Zeilen ausgebildet sein, wobei s vorteilhaft im Bereich zwischen 2 und 50 und weiter vorteilhaft im Bereich zwischen 3 und 30 und/oder z vorteilhaft im Bereich zwischen 2 und 50 und weiter vorteilhaft im Bereich zwischen 3 und 30 liegt. Auf diese Weise lässt sich eine effektive und auf einfache Weise herstellbare Anordnung der Durchgangsöffnungen 62 mit gesichert hoher Verdampfungsleistung realisieren.
Der Querschnitt der Durchgangsöffnungen 62 kann quadratisch, rechteckig, vieleckig, rund, oval oder anders geformt sein, und/oder sich in Längsrichtung abschnittweise ändern, insbesondere vergrößern, verkleinern oder konstant bleiben.
Die Länge einer oder jeder Durchgangsöffnung 62 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 100 µm und 1000 µm, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 150 µm und 750 µm, noch weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 180 µm und 500 µm und beträgt beispielsweise 300 µm. Auf diese Weise lässt sich eine optimale Flüssigkeitsaufnahme und Portionsbildung bei ausreichend gutem Wärmeeintrag von Heizkörper 60 in die Durchgangsöffnungen 62 realisieren.
Der Abstand zweier Durchgangsöffnungen 62 beträgt vorzugsweise mindestens das 1,3-fache des lichten Durchmessers einer Durchgangsöffnung 62, wobei der Abstand auf die Mittelachsen der beiden Durchgangsöffnungen 62 bezogen ist. Der Abstand kann bevorzugt das 1,5- bis 5-fache, weiter bevorzugt das 2- bis 4-fache des lichten Durchmessers einer Durchgangsöffnung 62 betragen. Auf diese Weise lässt sich ein optimaler Wärmeeintrag in den Heizkörper 60 und eine ausreichend stabile Anordnung und Wandstärke der Durchgangsöffnungen 62 realisieren.
Aufgrund der vorbeschriebenen Merkmale kann der Heizkörper 60 auch als Volumenheizer bezeichnet werden.
Die Verdampfervorrichtung 1 weist eine vorzugsweise von der Steuerungsvorrichtung 29 steuerbare Heizspannungsquelle 71 auf, die über Elektroden 72 an gegenüberliegenden Seiten des Heizkörpers 60 mit diesem verbunden ist, so dass eine von der Heizspannungsquelle 71 erzeugte elektrische Spannung Uh zu einem Stromfluss durch den Heizkörper 60 führt. Aufgrund des Ohm'schen Widerstands des elektrisch leitenden Heizkörpers 60 führt der Stromfluss zu einer Erhitzung des Heizkörpers 60 und daher zu einer Verdampfung von in den Durchgangsöffnungen 62 enthaltener Flüssigkeit. Auf diese Weise erzeugter Dampf/Aerosol 6 entweicht zur Auslassseite 64 aus den Durchgangsöffnungen 62 und wird dem Luftstrom 34 beigemischt, siehe 5. Genauer steuert bei Feststellung eines durch Ziehen des Konsumenten verursachten Luftstroms 34 durch den Luftkanal 30 die Steuerungsvorrichtung 29 die Heizspannungsquelle 71 an, wobei durch spontane Erhitzung die in den Durchgangsöffnungen 62 befindliche Flüssigkeit in Form von Dampf/Aerosol 6 aus den Durchgangsöffnungen 62 getrieben wird.
Dabei kann die Dauer der einzelnen Verdampfungsschritte bei unterschiedlichen Temperaturen und/oder einem Verdampfen der einzelnen Komponenten der einzelnen Portionen der Flüssigkeit derart kurz gehalten werden und/oder mit einer Ansteuerfrequenz getaktet erfolgen, dass die schrittweise Verdampfung von einem Konsumenten nicht wahrgenommen und trotzdem eine weitgehend homogene, geschmackskonforme, wiederholbar präzise Aerosolbildung gewährleistet werden kann. Insbesondere erfolgt vorteilhaft zunächst ein Verdampfen einer leichter siedenden Komponente der Flüssigkeit in einem ersten Verdampfungsintervall mit einer ersten Temperatur A und anschließend ein Verdampfen einer höher siedenden Komponente der Flüssigkeit in einem zweiten Verdampfungsintervall mit einer zweiten Temperatur B, welche die Temperatur A übersteigt.
Eine elektronische beziehungsweise elektrische Anbindung des Heizkörpers 60 kann beispielsweise über Klemm-, Feder- oder Presskontakte, wirebonding und/oder Löten erfolgen.
Vorzugsweise ist in dem Datenspeicher des Inhalators 10 eine dem verwendeten Flüssigkeitsgemisch angepasste Spannungskurve Uh(t) hinterlegt. Dies ermöglicht es, den Spannungsverlauf Uh(t) dem verwendeten Liquid angepasst vorzugeben, so dass sich die Heiztemperatur des Heizkörpers 60, und damit auch die Temperatur der kapillaren Durchgangsöffnungen 62, gemäß der bekannten Verdampfungskinetik des jeweiligen Liquids zeitlich über den Verdampfungsvorgang steuern lässt, wodurch optimale Verdampfungsergebnisse erzielbar sind. Die Verdampfungstemperatur liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 100 °C und 400 °C, weiter bevorzugt zwischen 150 °C und 350 °C, noch weiter bevorzugt zwischen 190 °C und 290 °C.
Der Heizkörper 60 kann vorteilhaft aus Teilstücken eines Wafers mit Dünnfilmschichttechnologie hergestellt werden, welcher eine Schichtdicke von vorzugsweise kleiner oder gleich 1000 µm, weiter vorzugsweise 750 µm, noch weiter vorzugsweise kleiner oder gleich 500 µm aufweist. Oberflächen des Heizkörpers 60 können vorteilhaft hydrophil sein. Die Auslassseite 64 des Heizkörpers 60 kann vorteilhaft mikrostrukturiert sein bzw. Mikroausnehmungen (micro grooves) aufweisen.
Die Verdampfervorrichtung 1 ist so eingestellt, dass eine Flüssigkeitsmenge vorzugsweise im Bereich zwischen 1 µl und 20 µl, weiter vorzugsweise zwischen 2 µl und 10 µl, noch weiter vorzugsweise zwischen 3 µl und 5 µl, typischerweise 4 µl pro Zug des Konsumenten, zudosiert wird. Vorzugsweise kann die Verdampfervorrichtung 1 hinsichtlich der Flüssigkeits-/Dampfmenge pro Zug, d.h. je Zugdauer von 1 s bis 3 s, einstellbar sein.
Im Folgenden wird beispielhaft der Ablauf des Verdampfungsvorgangs erläutert.
In einem Ausgangszustand ist die Spannungsquelle 71 beziehungsweise der Energiespeicher 14 für den Heizvorgang ausgeschaltet.
Zum Verdampfen von Flüssigkeit 50 wird die Spannungsquelle 14, 71 für den Heizkörper 60 aktiviert. Die Spannung Uh wird dabei so eingestellt, dass die Verdampfungstemperatur in dem Heizkörper 60 und somit in den Durchgangsöffnungen 62 an das individuelle Verdampfungsverhalten des eingesetzten Flüssigkeitsgemischs angepasst ist. Dies verhindert die Gefahr von lokaler Überhitzung und dadurch Schadstoffentstehung.
Insbesondere kann auch einer unerwünschten differentiellen Verdampfung eines Liquidgemisches entgegengewirkt oder begegnet werden oder eine solche vermieden werden. Ein Liquidgemisch könnte sonst Komponenten aufgrund unterschiedlicher Siedetemperaturen vorschnell im Laufe einer Abfolge von Verdampfungsvorgängen, insbesondere „puffs“, verlieren, bevor das Reservoir 18 des Liquids 50 vollständig entleert ist, was beim Betrieb unerwünschte Effekte wie beispielsweise die mangelnde Konstanz der Dosierung bei einem Benutzer nach sich ziehen könnte, insbesondere bei einem pharmazeutisch wirksamen Liquid.
Sobald eine Flüssigkeitsmenge verdampft ist, die dem Volumen der Durchgangsöffnungen 62 entspricht oder damit in Zusammenhang steht, wird die Heizspannungsquelle 71 deaktiviert. Da die Liquideigenschaften und -menge vorteilhaft exakt bekannt sind und der Heizkörper 60 einen messbaren temperaturabhängigen Widerstand aufweist, kann dieser Zeitpunkt sehr genau bestimmt bzw. gesteuert werden. Die Energieaufnahme der Verdampfervorrichtung 1 lässt sich daher gegenüber bekannten Vorrichtungen reduzieren, da die benötigte Verdampfungsenergie dosierter und damit exakter eingebracht werden kann.
Nach Abschluss des Heizvorgangs sind die Durchgangsöffnungen 62 überwiegend oder vollständig entleert. Die Heizspannung 71 wird dann so lange ausgeschaltet gehalten, bis mittels Nachförderung von Flüssigkeit durch die Dochtstruktur 19 die Durchgangsöffnungen 62 wieder aufgefüllt sind. Sobald dies der Fall ist, kann der nächste Heizzyklus durch einschalten der Heizspannung 71 begonnen werden.
Die von der Heizspannungsquelle 71 erzeugte Ansteuerfrequenz des Heizkörpers 60 liegt im Allgemeinen vorteilhaft im Bereich von 1 Hz bis 50 kHz, bevorzugt im Bereich von 30 Hz bis 30 kHz, noch weiter vorteilhaft im Bereich von 100 Hz bis 25 kHz.
Die Frequenz und der Tastgrad der Heizspannung Uh für den Heizkörper 60 sind vorteilhaft an die Eigenschwingung bzw. Eigenfrequenz der Blasenschwingungen während der Blasensiedung angepasst. Vorteilhaft kann die Periodendauer 1/f der Heizspannung daher im Bereich zwischen 5 ms und 50 ms, weiter vorteilhaft zwischen 10 ms und 40 ms, noch weiter vorteilhaft zwischen 15 ms und 30 ms liegen und beispielsweise 20 ms betragen. Je nach Zusammensetzung der verdampften Flüssigkeit 50 können andere als die genannten Frequenzen optimal an die Eigenschwingung bzw. Eigenfrequenz der Blasenschwingungen angepasst sein.
Des Weiteren hat sich gezeigt, dass der durch die Heizspannung Uh erzeugten maximale Heizstrom vorzugsweise nicht mehr als 7 A, weiter vorzugsweise nicht mehr als 6,5 A, noch weiter vorzugsweise nicht mehr als 6 A betragen und optimalerweise im Bereich zwischen 4 A und 6 A liegen sollten, um konzentrierten Dampf bei Vermeidung von Überhitzung zu gewährleisten.
Die Förderrate der Dochtstruktur 19 ist wiederum optimal an die an die Verdampfungsrate des Heizkörpers 60 angepasst, so dass jederzeit ausreichend Flüssigkeit 50 nachgefördert werden kann und ein Leerlaufen des Bereichs vor dem Heizkörper 60 vermieden wird.
Die Verdampfervorrichtung 1 ist vorzugsweise auf der Grundlage von MEMS-Technologie, insbesondere aus Silizium, gefertigt und daher vorteilhaft ein Mikro-Elektro-Mechanisches System.
Vorgeschlagen wird nach dem zuvor Gesagten vorteilhaft ein Schichtaufbau bestehend aus einem vorteilhaft mindestens auf der Einlassseite 61 planaren Heizkörper 60 auf Si-Basis und einer oder mehrerer darunter liegender Kapillarstrukturen 19 mit vorteilhaft unterschiedlicher Porengröße. Die direkt an der Einlassseite 61 des Heizkörpers 60 angeordnete Dochtstruktur 19 verhindert die Bildung von Blasen an der Einlassseite 61 des Heizkörpers 60, da Gasblasen eine weitere Förderwirkung unterbinden und gleichzeitig zu einer (lokalen) Überhitzung des Heizkörpers 60 aufgrund fehlender Kühlung durch nachströmendes Liquid führen.
Der Flüssigkeitsspeicher 18 kann vorteilhaft von einem Flüssigkeitspufferelement 51 wenigstens teilweise ausgefüllt sein. Das Flüssigkeitspufferelement 51 ist vorteilhaft im Kontakt zu der Dochtstruktur 19 angeordnet. Das Flüssigkeitspufferelement 51 ist dazu eingerichtet, Flüssigkeit 50 aus dem Flüssigkeitsspeicher 18 zu speichern und zu der Dochtstruktur 19 zu transportieren. Dies erlaubt eine zuverlässige lage-bzw. orientierungsunabhängige Versorgung der Dochtstruktur 19 mit Flüssigkeit 50 aus dem Flüssigkeitsspeicher 18. Das Flüssigkeitspufferelement 51 kann wie die Dochtstruktur 19 aus einem der beschriebenen porösen und/oder Kapillaren flüssigkeitsleitenden Materialien bestehen.
In 7 ist ein schematischer Querschnitt Verbrauchseinheit 17 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt.
Der Flüssigkeitsspeicher 18 weist einen kreisrunden Querschnitt auf. Entlang der Längsachse erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene die Mantelfläche 104 mit der Wandung 101 und der Schlot 5 mit dem Strömungskanal 8. Der Schlot 5 weist vorteilhaft einen kreisrunden Querschnitt auf. Der Durchmesser des Schlots 5 ist kleiner als der Durchmesser des Flüssigkeitsspeichers 18, der vorteilhaft durch den Durchmesser der Grundfläche 105 definiert ist. Vorteilhaft sind der Schlot 5 und der Flüssigkeitsspeicher 18 konzentrisch angeordnet. Der Schlot 5 beziehungsweise der Strömungskanal 8 kann in anderen Ausführungsbeispielen jedoch auch außerhalb des Flächenmitteilpunkts des Querschnitts des Flüssigkeitsspeichers 18 zentriert und/oder angeordnet sein.
Die in dem Flüssigkeitsspeicher 18 angeordnete Verdampfervorrichtung 1 beziehungsweise der Träger 4 der Verdampfervorrichtung 1 weisen einen ovalen Außenquerschnitt auf. In diesem Beispiel ist der Außenquerschnitt elliptisch. Der elliptischen Außenquerschnitt der Verdampfervorrichtung 1 beziehungsweise des Trägers 4 weist eine große Halbachse auf, die gleich dem Radius des Flüssigkeitsspeichers 18 ist. Dadurch ist die Verdampfervorrichtung 1 beziehungsweise der Träger 4 an zwei auf der Hauptachse der Ellipse diametral gegenüberliegenden Kontaktierungspunkten 120, 121 in dem Flüssigkeitsspeicher 18 abgestützt. Zwischen der Wandung 101 und der Verdampfervorrichtung 1 beziehungsweise dem Träger 4 ergeben sich zwei auf der Nebenachse der Ellipse diametral gegenüberliegende Öffnungen, beispielsweise die Befüllöffnung 6 und eine weitere der Entlüftung dienenden Öffnung 83. Die gegenüberliegenden Öffnungen 6, 83 werden durch das erste Verschlussteil 7 flüssigkeitsdicht verschlossen (in 7 nicht gezeigt).
Um eine vorteilhafte Montage der Verbrauchseinheit 17, insbesondere eine vorteilhafte Ausrichtung des Flüssigkeitsspeichers 18, der Verdampfervorrichtung 1 beziehungsweise des Trägers 4 und/oder des ersten Verschlussteils 7 während der Montage zu unterstützen, kann wenigstens ein nicht dargestelltes Führungselement, wie eine Nase, Ausnehmung, Nut, Fase und/oder ein ähnliches zur Führung geeignetes Element vorgesehen sein, das beispielsweise ein unbeabsichtigten Drehen der Bauteile verhindert.
Die Verdampfervorrichtung 1 weist bevorzugt eine längliche Formgebung auf. Sofern der Inhalator 10 und/oder der Flüssigkeitsspeicher 18 ebenfalls eine längliche Formgebung aufweisen, ist die Verdampfervorrichtung bevorzugt mit ihrer Längsachse parallel zu der Längsachse des Inhalators 10 bzw. des Flüssigkeitsspeichers 18 und damit auch zu der Strömungsrichtung der zu verdampfenden Flüssigkeit ausgerichtet, so dass die Flüssigkeit über einen möglichst langen Strömungsweg an der Verdampfervorrichtung 1 entlang strömt. Die Befüllung des Flüssigkeitsspeichers 18 kann dann je nach der Lage der Befüllöffnung 6 entweder parallel zu der Längsachse der Verdampfervorrichtung 1 oder auch senkrecht zu der Längsachse der Verdampfervorrichtung 1 erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018206647 [0006, 0027, 0036]

Claims

Verbrauchseinheit (17) für einen elektronischen Inhalator (10), umfassend - einen Flüssigkeitsspeicher (18), - eine in dem Flüssigkeitsspeicher (18) angeordnete Verdampfervorrichtung (1), und - einen Schlot (5) mit einem Strömungskanal (8), welcher sich in dem Flüssigkeitsspeicher (18) bis zu einer Strömungsverbindung des Strömungskanals (8) zu der Umgebung (80) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass - der Flüssigkeitsspeicher (18) eine Befüllöffnung (6) aufweist, welche mittels eines ersten Verschlussteils (7) verschlossen ist.
Verbrauchseinheit (17) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Befüllöffnung (6) durch einen Freiraum (100) zwischen der Verdampfervorrichtung (1) und einer Wandung (101) des Flüssigkeitsspeichers (18) gebildet ist.
Verbrauchseinheit (17) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Flüssigkeitsspeicher (18) senkrecht zu einer Längsrichtung (I) des Strömungskanals (8) einen Querschnitt aufweist, der größer ist als ein von der Verdampfervorrichtung (1) senkrecht zu der Längsrichtung (I) des Strömungskanals (8) gebildeter Außenquerschnitt, wobei - die Befüllöffnung (6) zwischen der Innenkontur des Flüssigkeitsspeichers (18) und der Außenkontur der Verdampfervorrichtung (1) vorgesehen ist.
Verbrauchseinheit (17) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass - die Innenquerschnittsfläche des Flüssigkeitsspeichers (18) kreisförmig und die Außenquerschnittsfläche der Verdampfervorrichtung (1) oval ist.
Verbrauchseinheit (17) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Befüllöffnung (6) durch eine Bohrung (102) in einer Wandung (101) des Flüssigkeitsspeichers (18) gebildet ist.
Verbrauchseinheit (17) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Entlüftungsöffnung (83) vorgesehen ist, welche mittels eines zweiten Verschlussteils (84) verschlossen ist.
Verbrauchseinheit (17) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Befüllöffnung (6) zwischen dem Schlot (5) und einer Wandung (101) des Flüssigkeitsspeichers (18) vorgesehen ist.
Verbrauchseinheit (17) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Schlot (5) und die Verdampfervorrichtung (1) und/oder der Schlot (5) und der Flüssigkeitsspeicher (18) wenigstens abschnittsweise als einteiliges Bauteil ausgebildet sind.
Verbrauchseinheit (17) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - an dem Flüssigkeitsspeicher (18) und/oder an der Verdampfervorrichtung (1) ein Abschnitt angespritzt ist, welcher zumindest abschnittsweise den Schlot (5) bildet.
Verbrauchseinheit (17) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das erste Verschlussteil (7) die Verdampfervorrichtung (1) gegenüber dem Flüssigkeitsspeicher (18) fixiert.
Verbrauchseinheit (17) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass - das erste Verschlussteil (7) eine an die Geometrie des Flüssigkeitsspeichers (18) und/oder der Verdampfervorrichtung (1) angepasste Anschlussgeometrie (82) aufweist.
Verbrauchseinheit (17) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Schlot (5) strömungstechnisch mit einer Auslassseite (64) der Verdampfervorrichtung (1) verbunden ist.
Verbrauchseinheit (17) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das erste Verschlussteil (7) als Mundstück (81) ausgebildet ist.
Verbrauchseinheit (17) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass - das erste Verschlussteil (7) einen Strömungskanal (103) aufweist, welcher den Strömungskanal (8) des Schlotes (5) mit der Umgebung (80) verbindet.
Verbrauchseinheit (17) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -zwischen dem Flüssigkeitsspeicher (18) und der Verdampfervorrichtung (1) eine Dochtstruktur (19) vorgesehen ist, und -die Dochtstruktur (19) so ausgerichtet und/oder an den Flüssigkeitsspeicher (18) angeschlossen sein, dass die Zuführung der Flüssigkeit durch die Dochtstruktur (19) senkrecht oder in einen Winkel ungleich 180 Grad zu der Längserstreckung der Verdampfervorrichtung (1) erfolgt.
Elektronischer Inhalator (10) mit einer Verbrauchseinheit (17) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung einer Verbrauchseinheit (17) für einen Inhalator (10) mit - einem Flüssigkeitsspeichers (18), - einer Verdampfervorrichtung (1) und - einem ersten Verschlussteil (7), gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte in der folgenden Reihenfolge, - Einstecken der Verdampfervorrichtung (1) in den Flüssigkeitsspeicher (18) bis zu einer Endbefestigungsposition, - Befüllen des Flüssigkeitsspeichers (18) mit Flüssigkeit (50) durch eine Befüllöffnung (6), und - Verschließen der Befüllöffnung (6) mittels des ersten Verschlussteils (7).
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verdampfervorrichtung (1) senkrecht zu der Einsteckrichtung eine kleinere Außengeometrie als die freie Querschnittsfläche des Flüssigkeitsspeicher (18) senkrecht zu der Einsteckrichtung der Verdampfervorrichtung (1) aufweist, und - die Befüllöffnung (6) durch den Freiraum (100) gebildet wird, welcher sich aufgrund der kleineren Außengeometrie der Verdampfervorrichtung (1) zwischen der Verdampfervorrichtung (1) und dem Flüssigkeitsspeicher (18) ergibt.