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Die Erfindung betrifft eine elektronische Zigarette oder Pfeife.
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Eine derartige elektronische Zigarette oder Pfeife umfasst generell ein Mundstück und einen Verdampfer mit einem Liquidspeicher und einem Heizelement. Durch eine von einem Benutzer am Mundstück ausgeübte, einem Einschaltwert entsprechende Zugstärke, wird das Heizelement aktiviert und eine Verdampfung von Liquid im Liquidspeicher bewirkt, wobei der dadurch entstehende Dampf vom Benutzer inhaliert wird.
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Derartige elektronische Zigaretten und Pfeifen werden verstärkt als Alternativen zu Tabakzigaretten und Tabakpfeifen eingesetzt, da sie diesen gegenüber gesundheitliche Vorteile aufweisen. Dieser gesundheitliche Vorteil wird dadurch erhalten, dass bei der Verdampfung des Liquids, das typischerweise aus einer Trägerflüssigkeit aus Propylenglykol oder Glycerin, Wasser, Aromastoffen und gegebenenfalls Nikotin besteht, weniger krebserregende Stoffe erzeugt werden.
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Bei bekannten elektronischen Zigaretten oder Pfeifen ist ein Schalter vorgesehen, um die Verdampfung zu starten, das heißt den Rauchvorgang auszulösen. Derartige Schalter können Drucktaster, Unterdruckschalter oder Luftzugschalter sein. Aus der
DE 10 2010 012 600 A1 ist eine elektronische Zigarette bekannt, die mit einem Schalter in Form eines Mikrophons arbeitet, welches Zuggeräusche erkennt und bei deren Detektion denn Verdampfer einschaltet.
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Bei diesen bekannten elektronischen Zigaretten oder Pfeifen wird generell ein rein digitales Verhalten derart erzielt, dass abhängig vom Schaltzustand EIN oder AUS, der mit dem Schalter erkannt wird, der Verdampfer entweder ausgeschaltet oder derart eingeschaltet ist, dass dieser stets dieselbe Verdampfungsleistung abgibt.
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Dies führt dazu, dass die Verdampfungsleistung immer gleich ist, unabhängig von der Zugstärke des Benutzers. Bei leichtem Zug bildet sich somit ein sehr stark gesättigtes Aerosol. Dies entspricht jedoch nicht dem Rauchverhalten bei einer Tabakzigarette, bei der ein leichter Zug auch nur eine leichte Verbrennung des Tabaks und eine geringe Rauchbildung zur Folge hat, während ein starker Zug eine höhere Verbrennung und somit eine höhere Rauchbildung zur Folge hat. Die Aerosolempfindung einer elektronischen Zigarette entspricht somit nicht der einer echten Tabakzigarette.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Zigarette oder Pfeife bereitzustellen, welche bei geringem konstruktivem Aufwand eine erhöhte Funktionalität aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße elektronische Zigarette oder Pfeife umfasst ein Mundstück und einen Verdampfer sowie einen Liquidspeicher und ein Heizelement. Durch eine von einem Benutzer am Mundstück ausgeübte, einem Einschaltwert entsprechenden Zugstärke ist das Heizelement aktiviert und bewirkt eine Verdampfung von Liquid im Liquidspeicher. Weiterhin ist eine Regeleinheit mit einem zugeordneten Sensor vorgesehen, wobei mit dem Sensor die aktuelle Zugstärke ermittelt wird und die Regeleinheit in Abhängigkeit der ermittelten aktuellen Zugstärke die Verdampfungsleistung des Verdampfers vorgibt.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen elektronischen Zigarette oder Pfeife besteht darin, dass die Leistung des Verdampfers unmittelbar und sofort an die jeweilige Zugstärke des Benutzers angepasst wird. Zieht der Benutzer nur leicht, so wird auch nur wenig Liquid verdampft, zieht der Benutzer stärker, so wird auch entsprechend der Zugstärke mehr Liquid verdampft. Hierdurch ähnelt die sensorische Empfindung des Benutzers wesentlich mehr der echten Tabakzigarette oder Tabakpfeife.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels eines barometrischen Luftdrucksensors die Zugstärke des Benutzers innerhalb weniger Millisekunden erkannt und durch die Regeleinheit die Verdampfungsleistung des Liquiderhitzers sofort an die Zugstärke angepasst wird. Wird nicht am Mundstück gezogen, so ist der Verdampfer ausgeschaltet. Sobald ein Unterdruck durch Ziehen am Mundstück durch einen Benutzer erfolgt, wird diese Luftdruckänderung mittels des barometrischen Luftdrucksensors erfasst und an die in einem Mikroprozessor als Softwaremodul implementierte Regeleinheit weitergeleitet. Die Regeleinheit berechnet auf Grund der Luftdruckdifferenz zum Normaldruck die Zugstärke und daraus abgeleitet die optimale Verdampfungsleistung und schaltet den Verdampfer mit der berechneten Leistung ein. Ändert sich während des Zuges die Zugstärke, so regelt die Regeleinheit die Verdampfungsleistung unmittelbar nach. Zieht der Benutzer nicht mehr am Mundstück, wird der Verdampfer ausgeschaltet.
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Vorteilhaft erfolgt die in der Regeleinheit durchgeführte Regelung derart, dass bei einer vorgegebenen Zugstärke die maximale Verdampfungsleistung des Verdampfers erhalten wird.
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Dies bedeutet, dass bei der vorgesehenen Zugstärke der Verdampfer seine maximale Verdampfungsleistung abgibt.
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Besonders vorteilhaft wird die vorgegebene Zugstärke, bei welcher die maximale Verdampfungsleistung erhalten wird, in einem Einlernvorgang ermittelt.
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Dabei wird der Einlernvorgang durch ein Einblasen in das Mundstück durch einen Benutzer gestartet.
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Zweckmäßig wird dem Benutzer der Start des Einlernvorgangs optisch, insbesondere durch eine Leuchtdiode, angezeigt.
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Innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls wird nach Starten des Einlernvorgangs von einem Benutzer ausgeübte und vom Sensor registrierte Zugstärke als vorgegebene Zugstärke übernommen.
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Im auf den Einlernvorgang folgenden Arbeits- das heißt Normalbetrieb wird dann durch den mit der Regeleinheit durchgeführten Regelvorgang die maximale Verdampfungsleistung des Verdampfers erhalten, wenn ein Benutzer mindestens mit der im Einlernvorgang eingelernten Zugstärke am Mundstück zieht. Zieht der Benutzer mit einer geringeren Zugstärke, wird entsprechend dem Regelvorgang eine geringere Verdampfungsleistung eingestellt.
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Für den Fall, dass innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls während des Einlernvorgangs vom Sensor keine von einem Benutzer ausgeübte Zugstärke erfasst wird, wird die Regelung in der Regeleinheit deaktiviert.
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Dies bedeutet, dass der Benutzer die Regelung in der Regeleinheit dadurch deaktivieren kann, wenn er während des Einlernvorgangs überhaupt nicht am Mundstück zieht. Dann wird im mehrfolgenden Arbeits- beziehungsweise Normalbetrieb vorteilhaft bei jeder vom Benutzer ausgeübten Zugstärke stets die maximale Verdampfungsleistung im Verdampfer aktiviert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist bei der elektronischen Zigarette oder Pfeife eine selbsttätige Kalibrierfunktion vorgesehen, mittels derer der Einschaltwert an den atmosphärischen Luftdruck angepasst wird.
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Die Kalibrierfunktion ist vorteilhaft von einem auf dem Mikroprozessor implementierten Software-Modul gebildet. Mit dieser Kalibrierfunktion werden durch Veränderungen des atmosphärischen Luftdrucks bedingte Fehlfunktionen vermieden. Insbesondere wird eine unerwünschte Aktivierung des Verdampfers durch atmosphärische Luftdruckschwankungen vermieden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Notabschaltung zur Abschaltung des Verdampfers vorgesehen. Falls die Notabschaltung aktiviert ist, überschreitet die Aktivierungszeit des Verdampfers eine bestimmte Höchstdauer.
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Die Notabschaltungsfunktion ist wiederum durch ein im Mikroprozessor implementiertes Softwaremodul realisiert. Mit dieser Notabschaltung wird insbesondere der Verdampfer der elektronischen Zigarette oder Pfeife geschützt. Eine Notabschaltung erfolgt insbesondere dann, wenn ein Benutzer zu lange am Mundstück zieht oder dann, wenn der Verdampfer infolge von Luftdruckschwankungen oder Defekte in der Sensorik zu lange aktiviert ist.
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Die erfindungsgemäße elektronische Zigarette oder Pfeife weist eine Batterie oder einen Akkumulator als Stromversorgungseinheit auf, das heißt sie ist mit einer autarken Energieversorgung ausgestattet.
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Als Schutzfunktion für diese Energieversorgung wird bei Unterschreiten einer Mindestladespannung der Batterie oder des Akkumulators der Verdampfer abgeschaltet und eine Warnmeldung generiert.
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Auch diese Schutzfunktion wird mittels eines im Mikroprozessor implementierten Software-Moduls realisiert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wechselt der Mikroprozessor selbsttätig in einen Energiesparmodus, wenn der Verdampfer für eine vorgegebene Mindestzeit nicht aktiviert ist. Der Mikroprozessor wechselt selbsttätig in den Normalmodus, sobald durch Ziehen am Mundstück der Verdampfer aktiviert wird.
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Dadurch wird eine erhebliche Energieeinsparung erzielt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1: Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektronischen Zigarette.
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2: Erste Variante der elektronischen Zigarette gemäß 1.
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3: Zweite Variante der elektronischen Zigarette gemäß 1.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektronischen Zigarette 1. Die elektronische Zigarette 1 weist ein Mundstück 2 auf. Das Mundstück 2 ist Bestandteil eines Gehäuses 3, das zweckmäßig an die Form herkömmlicher Tabak-Zigaretten angepasst ist. In dem an das Mundstück 2 anschließenden Gehäuseteil sind die Komponenten eines Verdampfers 4 integriert, nämlich ein Liquidspeicher 5 und ein Heizelement 6. Der Liquidspeicher 5 enthält ein Liquid, welches aus einer Trägerflüssigkeit aus Propylenglykol oder Glycerin sowie Wasser besteht und weiterhin Aromastoffe sowie gegebenenfalls Nikotin enthält. In dem daran anschließenden Gehäuseteil ist eine elektronische Baueinheit B integriert, die einen Mikroprozessor 7 und einen Sensor in Form eines barometrischen Luftdrucksensors 8 umfasst. Die Komponenten der elektronischen Baueinheit B sind über nicht dargestellte elektrische Anschlussmittel mit dem Verdampfer 4, insbesondere dem Heizelement 6, elektrisch verbunden. Im hinteren Bereich des Gehäuses 3 befindet sich eine autarke Energieversorgung, die im vorliegenden Fall von einer Batterie 9 gebildet ist. Alternativ kann ein Akkumulator 17 vorgesehen sein. Alternativ kann anstelle einer elektronischen Zigarette 1 auch eine elektronische Pfeife mit einem entsprechenden Aufbau vorgesehen sein.
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Die Funktion der elektronischen Zigarette 1 gemäß 1 wird im Wesentlichen durch den Mikroprozessor 7, insbesondere eine in Form eines Software-Moduls im Mikroprozessor 7 implementierte Regeleinheit, bestimmt.
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Mittels des barometrischen Luftdrucksensors 8 wird ein von einem Benutzer am Mundstück 2 ausgeübter Zug an der elektronischen Zigarette 1 durch den dadurch entstehenden Unterdruck im Inneren der elektronischen Zigarette 1 erkannt. Durch eine quantitative Auswertung des mit dem barometrischen Luftdrucksensor 8 erfassten Unterdrucks wird in der Regeleinheit die Zugstärke des jeweiligen Zugs, insbesondere auch Variationen der Zugstärke während eines Zugs, erfasst. In Abhängigkeit der so erfassten Zugstärke wird mit der Regeleinheit die Heizleistung des Heizelements 6 und damit die Verdampfungsleistung des Verdampfers 4 geregelt. Auf diese Weise wird eine Verdampfungsleistung erhalten, die umso höher ist, je größer die Zugstärke ist. In der Regeleinheit wird dabei das Heizelement 6 erst dann aktiviert, wenn die Zugstärke einen bestimmten Einschaltwert überschreitet. Zieht der Benutzer nicht an der Zigarette, bleibt das Heizelement 6 ausgeschaltet.
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Die Regelung in der Regeleinheit erfolgt vorteilhaft derart, dass die Verdampfungsleistung einen minimalen Wert annimmt, wenn die Zugstärke gerade den Einschaltwert erreicht, und ihren maximalen erzielbaren Wert bei einer in einem Einlernvorgang eingelernten vorgegebenen Zugstärke annimmt.
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Der Einlernvorgang wird vom Benutzer dadurch gestartet, dass dieser in das Mundstück 2 bläst. Der dadurch entstehende Überdruck wird vom barometrischen Luftdrucksensor 8 erfasst und an den Mikroprozessor 7 gemeldet. Der Start des Einlernvorgangs wird durch den Mikroprozessor 7 dadurch signalisiert, dass ein nicht dargestellter Leuchtmelder aktiviert wird. Zur Festlegung der vorgegebenen Zugstärke muss der Benutzer innerhalb eines im Mikroprozessor 7 bestimmten Zeitintervalls, das typisch etwa zehn Sekunden beträgt, an der elektronischen Zigarette 1 ziehen. Die vom barometrischen Luftdrucksensor 8 hierbei erfasste Zugstärke wird im Mikroprozessor 7 als vorgegebene Zugstärke für die im auf den Einlernvorgang folgenden Arbeitsbetrieb durchzuführenden Regelvorgänge übernommen. Zieht der Benutzer während des Zeitintervalls überhaupt nicht an der Zigarette, wird in dem Mikroprozessor 7 die Regelung deaktiviert, das heißt im darauffolgenden Arbeitsbetrieb wird der Verdampfer 4 ungeregelt betrieben, vorzugsweise derart, dass bei beliebigen Zugstärken die maximale Verdampfungsleistung erhalten wird.
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2 zeigt eine Variante der elektronischen Zigarette 1 gemäß 1, bei welcher die elektronische Baueinheit B mit dem Mikroprozessor 7 und dem barometrischen Luftdrucksensor 8 eine modulare, austauschbare Einheit bildet, die in verschiedenartigen elektronischen Zigaretten integriert oder nachträglich eingebaut werden kann.
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Die elektronische Baueinheit B gemäß 2 ist in einer Kapselung 10 integriert. An einem Ende der Kapselung 10 ist eine Anschlussbuchse 11 für eine Batterie 9 oder einen Akkumulator 17 der elektronischen Zigarette 1 vorgesehen. Am anderen Ende der Kapselung 10 ist ein Anschlussgewinde 12 für die Einheit des Verdampfers 4 vorgesehen. Die Anschlussbuchse 11 und das Anschlussgewinde 12 bilden nicht nur mechanische sondern auch elektrische Anschlussmittel. Hierzu führen von der Anschlussbuchse 11 und dem Anschlussgewinde 12 elektrische Leitungen 13 zu einer Platine 14 auf, welcher der Mikroprozessor 7 und der barometrische Luftdrucksensor 8 angeordnet sind. In der Kapselung 10 ist weiterhin ein Schutzfilter 15, zum Beispiel in Form einer Membran vorgesehen, welcher Liquidrückstände aus dem Verdampfer 4 zurückhält.
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Die elektronische Baueinheit B gemäß 2 bildet eine modulare Einheit, die insbesondere herkömmliche Elektronikeinheiten von elektronischen Zigaretten 1 ersetzen kann. Hierzu wird die Verdampfereinheit einer elektronischen Zigarette 1 von der bisherigen Elektronikeinheit abgenommen. Dann wird die elektronische Baueinheit B gemäß 2 auf die Verdampfereinheit aufgeschraubt. Auch die autarke Energieversorgung einer elektronischen Zigarette 1 kann an der elektronischen Baueinheit B gemäß 2 austauschbar angeordnet und fixiert werden. Damit kann die elektronische Baueinheit B gemäß 2 für marktübliche Verdampfereinheiten und Energieversorgungen von elektronischen Zigaretten 1 eingesetzt werden.
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3 zeigt eine Variante der Ausführungsform derart, dass die elektronische Baueinheit B mit der autarken Energieversorgung eine Baueinheit bildet. In diesem Fall sind die elektronischen Baueinheiten B und eine Batterie 9 oder ein Akkumulator 17 in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit 16 integriert.
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In dieser Gehäuseeinheit 16 ist im vorliegenden Fall ein Akkumulator 17 integriert, der über einen elektrischen Anschluss 18 fest mit den Komponenten der elektronischen Baueinheit B verbunden ist. Ansonsten entspricht der Aufbau der elektronischen Baueinheit B der Ausführungsform gemäß 2. Insbesondere weist die elektronische Baueinheit B wieder ein Anschlussgewinde 12 zum Anschluss 18 einer Verdampfereinheit auf.
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Bei dieser Ausführungsform können Verdampfereinheiten unterschiedlicher elektronischer Zigaretten 1 an die Einheit gemäß 3, das heißt die elektronische Baueinheit B mit fest integrierter Energieversorgung, angeschlossen werden. Somit bilden in diesem Fall nur die Verdampfereinheiten austauschbare Einheiten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektronische Zigarette
- 2
- Mundstück
- 3
- Gehäuse
- 4
- Verdampfer
- 5
- Liquidspeicher
- 6
- Heizelement elektronische Baueinheit
- 7
- Mikroprozessor
- 8
- barometrischer Luftdrucksensor
- 9
- Batterie
- 10
- Kapselung
- 11
- Anschlussbuchse
- 12
- Anschlussgewinde
- 13
- Leitung
- 14
- Platine
- 15
- Schutzfilter
- 16
- Gehäuseeinheit
- 17
- Akkumulator
- 18
- Anschluss
- B
- elektronische Baueinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010012600 A1 [0004]
