DE202014101125U1 - Electronic cigarette or pipe - Google Patents
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Abstract
Elektronische Zigarette (1) oder Pfeife mit einem Mundstück (2) und einem Verdampfer (4), wobei der Verdampfer (4) mittels eines Aktivierungsmittels aktivierbar ist und der aktivierte Verdampfer (4) ein Liquid verdampft, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinheit (12) mit einem zugeordneten Sensor (10) vorgesehen ist, wobei der Sensor (10) als thermischer Strahlungsdetektor ausgebildet ist, welcher die Temperatur des Verdampfers (4) erfasst, und wobei mittels der Regeleinheit (12) die Temperatur des Verdampfers (4) in Abhängigkeit von Sensorsignalen des Sensors (10) geregelt wird.Electronic cigarette (1) or pipe with a mouthpiece (2) and an evaporator (4), the evaporator (4) being activatable by means of an activating agent and the activated evaporator (4) evaporating a liquid, characterized in that a control unit (12 ) is provided with an associated sensor (10), the sensor (10) being designed as a thermal radiation detector which detects the temperature of the evaporator (4), and wherein the temperature of the evaporator (4) is dependent on the control unit (12) is controlled by sensor signals from the sensor (10).
Description
Die Erfindung betrifft eine elektronische Zigarette oder Pfeife. The invention relates to an electronic cigarette or whistle.
Eine derartige elektronische Zigarette oder Pfeife umfasst generell ein Mundstück und einen Verdampfer, der im Wesentlichen einen Liquidspeicher, einen Liquidträger und ein Heizelement aufweist. Im Liquidspeicher vorhandenes Liquid wird selbsttätig über eine Kapillarwirkung des Liquidträgers dem Heizelement zugeführt. Das Heizelement ist dabei in Kontakt mit diesem Liquidträger. Die elektronische Zigarette oder Pfeife weist weiterhin ein Aktivierungsmittel, insbesondere einen Schalter wie einen Drucktaster, Unterdruckschalter oder Luftzugschalter auf, mit welchem ein Benutzer einen Inhalationsvorgang starten kann. Durch die Betätigung des Aktivierungsmittels wird das Heizelement aktiviert und verdampft im Liquidträger vorhandenes Liquid. Der dadurch entstehende Dampf wird dann vom Benutzer inhaliert. Such an electronic cigarette or whistle generally comprises a mouthpiece and an evaporator having substantially a liquid reservoir, a liquid carrier and a heating element. Liquid present in the liquid reservoir is automatically supplied to the heating element via a capillary action of the liquid carrier. The heating element is in contact with this liquid carrier. The electronic cigarette or whistle further comprises an activating means, in particular a switch such as a push button, vacuum switch or draft switch, with which a user can start an inhalation process. By actuating the activating means, the heating element is activated and vaporizes liquid present in the liquid carrier. The resulting steam is then inhaled by the user.
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, erheblich weniger krebserregende Stoffe erzeugt werden.Such electronic cigarettes and pipes are increasingly used as alternatives to tobacco cigarettes and tobacco pipes, as they have health benefits to them. This health benefit is obtained by the fact that the evaporation of the liquid, which typically consists of a carrier liquid of propylene glycol or glycerol, water, flavorings and optionally nicotine, significantly less carcinogenic substances are produced.
Bei bekannten elektronischen Zigaretten oder Pfeifen wird die Leistung des Verdampfers auf einen konstanten Wert eingeregelt, was beispielsweise mittels einer Spannungsregelung des Heizelements bewerkstelligt wird. Typischerweise kann der Sollwert der Leistung durch den Benutzer der elektronischen Zigarette oder Pfeife vorgegeben werden. In known electronic cigarettes or pipes, the performance of the evaporator is adjusted to a constant value, which is accomplished for example by means of a voltage control of the heating element. Typically, the setpoint of the power may be dictated by the user of the electronic cigarette or whistle.
Ein wesentliches Problem bei derartigen Systemen besteht darin, dass es zu Überhitzungen des Heizelements kommen kann, was zu einem Schmelzen des typischerweise aus Mineralfasern, Glasfasern, porösem Keramikmaterial oder aus einem Stahlsieb bestehenden Liquidträgers und/oder des Heizelements selbst führen kann. Dies wiederum kann zu ungewollten chemischen Reaktionen und einer Freisetzung gesundheitlich bedenklicher Stoffe führen. A major problem with such systems is that overheating of the heating element can occur, which can result in melting of the liquid carrier and / or the heating element itself, typically consisting of mineral fibers, glass fibers, porous ceramic material or a steel screen. This in turn can lead to unwanted chemical reactions and a release of substances of health concern.
Ein derartiges Überhitzen des Heizelements kann dann erfolgen, wenn eine zu hohe Leistung eingestellt wird. Ein Überhitzen des Heizelements kann insbesondere dann auftreten, wenn eine hohe, jedoch noch zulässige Leistung eingestellt wird und dann nicht oder nur schwach an der elektronischen Zigarette oder Pfeife gezogen wird. Dann kann nämlich die mit dem Heizelement erzeugte Wärme nicht ausreichend abgeführt werden, was dann zur Überhitzung führt.Such overheating of the heating element can then take place if too high a power is set. Overheating of the heating element can occur, in particular, when a high but still permissible power is set and then is not or only weakly pulled on the electronic cigarette or whistle. Then, namely, the heat generated by the heating element can not be sufficiently dissipated, which then leads to overheating.
Eine weitere Ursache für ein Überhitzen des Heizelements kann darin bestehen, dass aus dem Liquidspeicher nicht genügend Liquid in den Liquidträger gelangt. Dies kann darauf beruhen, dass der Liquidspeicher nicht genügend mit Liquid befüllt ist. Weiterhin kann auch eine Verstopfung am Liquidspeicher zu einer unzureichenden Zufuhr von Liquid zum Liquidträger führen. Another cause for overheating of the heating element may be that not enough liquid from the liquid storage enters the liquid carrier. This may be due to the fact that the liquid storage is not sufficiently filled with liquid. Furthermore, a blockage on the liquid storage can lead to an insufficient supply of liquid to the liquid carrier.
Schließlich kann eine Überhitzung des Heizelements auftreten, wenn dessen Heizdrähte nicht dicht am Liquidträger anliegen und damit die im Heizelement generierte Wärme nur unzureichend auf den Liquidträger übertragen wird. Finally, overheating of the heating element may occur if its heating wires are not tight against the liquid carrier and thus the heat generated in the heating element is transferred insufficiently to the liquid carrier.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Zigarette oder Pfeife bereitzustellen, welche bei geringem konstruktivem Aufwand eine hohe Funktionssicherheit aufweist. The invention has for its object to provide an electronic cigarette or whistle, which has high reliability at low design cost.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. To solve this problem, the features of
Die Erfindung betrifft eine elektronische Zigarette oder Pfeife mit einem Mundstück und einem Verdampfer, wobei der Verdampfer mittels eines Aktivierungsmittels aktivierbar ist und der aktivierte Verdampfer ein Liquid verdampft. Eine Regeleinheit ist mit einem zugeordneten Sensor vorgesehen, wobei der Sensor als thermischer Strahlungsdetektor ausgebildet ist, welcher die Temperatur des Verdampfers erfasst. Mittels der Regeleinheit wird die Temperatur des Verdampfers in Abhängigkeit von Sensorsignalen des Sensors geregelt.The invention relates to an electronic cigarette or pipe with a mouthpiece and an evaporator, wherein the evaporator can be activated by means of an activating agent and the activated evaporator evaporates a liquid. A control unit is provided with an associated sensor, wherein the sensor is designed as a thermal radiation detector, which detects the temperature of the evaporator. By means of the control unit, the temperature of the evaporator is controlled in dependence on sensor signals of the sensor.
Mit dem Begriff elektronische Zigarette oder Pfeife sind auch Zigarren und dergleichen umfasst. Weiterhin kann die Erfindung auch für Shishas und ähnliche Einheiten eingesetzt werden.The term electronic cigarette or whistle also includes cigars and the like. Furthermore, the invention can also be used for shishas and similar units.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht somit darin, durch eine Temperaturregelung des Verdampfers dessen Leistung so vorzugeben, dass eine Überhitzung des Verdampfers ausgeschlossen werden kann. Damit können gefahrbringende Zustände durch ein Schmelzen von Komponenten des Verdampfers, insbesondere des Liquidträgers und des Heizelements, vermieden werden, wodurch auch ein Freiwerden gesundheitsbedenklicher Stoffe vermieden werden kann. The basic idea of the invention is thus to predetermine its performance by regulating the temperature of the evaporator so that overheating of the evaporator can be ruled out. In this way dangerous conditions can be avoided by melting components of the evaporator, in particular the liquid carrier and the heating element, whereby it is also possible to avoid the release of harmful substances.
Der Verdampfer der elektronischen Zigarette oder Pfeife besteht allgemein aus einem Mundstück, einem Liquidspeicher, sowie einem Liquidträger und einem Heizelement. Bei Aktivieren des Verdampfers wird das Heizelement aktiviert und verdampft Liquid im Liquidträger. Da von einer Überhitzung des Heizelements gefahrbringende Zustände ausgehen, ist es besonders effizient, wenn mit dem Sensor die Temperatur des Heizelements erfasst wird, um in Abhängigkeit hiervon eine Temperaturregelung durchzuführen. The vaporizer of the electronic cigarette or whistle generally consists of a mouthpiece, a liquid reservoir, and a liquid carrier and a heating element. When activating the evaporator the heating element is activated and evaporates liquid in the liquid carrier. Since dangerous conditions emanate from overheating of the heating element, it is particularly efficient if the temperature of the heating element is detected with the sensor in order to carry out a temperature control in dependence thereon.
Generell können mit der erfindungsgemäßen Temperaturregelung mehrere Fehlerzustände abgefangen werden, wodurch die Funktionssicherheit der erfindungsgemäßen elektronischen Zigarette oder Pfeife erhöht wird. In general, several fault states can be intercepted with the temperature control according to the invention, as a result of which the functional reliability of the electronic cigarette or whistle according to the invention is increased.
Zieht ein Benutzer bei aktiviertem Verdampfer plötzlich schwächer oder überhaupt nicht mehr an der elektronischen Zigarette oder Pfeife, so würde die Temperatur des Heizelements sofort ansteigen, da durch die reduzierte Zugstärke keine oder nur noch wenig kalte Luft das Heizelements umströmt. Durch die erfindungsgemäße Temperaturregelung wird diesem unerwünschten Effekt entgegengewirkt, insbesondere durch ein Abschalten oder durch eine Reduzierung der Leistung des Heizelements, wodurch ein Überhitzen des Heizelements vermieden wird.If a user pulls on activated evaporator suddenly weaker or not at all on the electronic cigarette or whistle, the temperature of the heating element would rise immediately because no or little cold air flows around the heating element due to the reduced tensile strength. By the temperature control according to the invention this undesirable effect is counteracted, in particular by switching off or by reducing the power of the heating element, whereby overheating of the heating element is avoided.
Derselbe Effekt wird erhalten, wenn zu wenig Liquid im Liquidträger vorhanden ist, was ebenfalls zu einem Ansteigen der Temperatur des Heizelements führt. Auch in diesem Fall verhindert die Temperaturregelung ein Überhitzen des Heizelements. The same effect is obtained when too little liquid is present in the liquid carrier, which also leads to an increase in the temperature of the heating element. Also in this case, the temperature control prevents overheating of the heating element.
Schließlich wird mit der erfindungsgemäßen Temperaturregelung ein gleichmäßiger Betrieb des Verdampfers auch dann gewährleistet, wenn der Benutzer plötzlich stärker an der elektronischen Zigarette oder Pfeife zieht. Da in diesem Fall vermehrt kalte Luft das Heizelement umströmt, würde dies zu einem Abkühlen des Heizelements führen. Durch die Temperaturregelung wird dieser Effekt jedoch kompensiert, indem das Heizelement entweder aktiviert oder mit höherer Leistung betrieben wird. Finally, with the temperature control according to the invention, uniform operation of the evaporator is ensured even when the user suddenly pulls harder on the electronic cigarette or whistle. Since in this case more cold air flows around the heating element, this would lead to a cooling of the heating element. Temperature control, however, compensates for this effect by either energizing or operating the heater at higher power.
Eine besonders einfache Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass mit der Regeleinheit die Temperatur des Verdampfers auf eine Maximaltemperatur begrenzt ist. A particularly simple embodiment of the invention provides that with the control unit, the temperature of the evaporator is limited to a maximum temperature.
Bereits mit dieser einfachen Art der Regelung können Überhitzungen des Verdampfers, insbesondere des Heizelements, sicher vermieden werden. Already with this simple type of control overheating of the evaporator, in particular of the heating element, can be safely avoided.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung erfolgt mit der Regeleinheit eine Regelung auf eine Solltemperatur.According to an alternative embodiment, the control unit is regulated to a setpoint temperature.
Dabei kann vorteilhaft die Solltemperatur durch Betätigen von Einstellmitteln an der elektronischen Zigarette oder Pfeife von deren Benutzer vorgegeben werden. In this case, the setpoint temperature can advantageously be predetermined by actuation of setting means on the electronic cigarette or whistle by its user.
Die Solltemperatur kann innerhalb eines definierten Temperaturbereichs vorgegeben werden, der durch eine Maximal- und Minimaltemperatur begrenzt ist. The setpoint temperature can be specified within a defined temperature range, which is limited by a maximum and minimum temperature.
Vorteilhaft sind die Minimaltemperatur und die Maximaltemperatur herstellerseitig vorgegeben.Advantageously, the minimum temperature and the maximum temperature are specified by the manufacturer.
Die Minimaltemperatur entspricht einer unteren Grenztemperatur, unterhalb derer keine sinnvolle Verdampfung mehr möglich ist. Typischerweise liegt diese Minimaltemperatur bei etwa 200° C.The minimum temperature corresponds to a lower limit temperature, below which no meaningful evaporation is possible. Typically, this minimum temperature is about 200 ° C.
Die Maximaltemperatur entspricht einer oberen Grenztemperatur oberhalb derer eine Verdampfung zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Heizelements führt oder generell unkontrollierte chemische Reaktionen im Verdampfer ablaufen. Je nach Ausführungsform des Verdampfers lieg die Maximaltemperatur zwischen 250°C und 500° C. The maximum temperature corresponds to an upper limit temperature above which evaporation leads to damage or destruction of the heating element or generally run uncontrolled chemical reactions in the evaporator. Depending on the embodiment of the evaporator, the maximum temperature is between 250 ° C and 500 ° C.
Durch die beschränkte Vorgabe der Solltemperatur nur in dem durch die Maximal- und Minimaltemperatur begrenzten Bereich ist somit auf einfache Weise ein sicherer Betrieb des Verdampfers gewährleistet, unabhängig davon, welche Temperatur eingestellt wird. Due to the limited specification of the setpoint temperature only in the limited by the maximum and minimum temperature range is thus ensured in a simple manner safe operation of the evaporator, regardless of which temperature is set.
Durch die Einregelung auf die Solltemperatur wird eine konstante Temperatur des Verdampfers, insbesondere des Heizelements, erhalten, wodurch eine Überhitzung des Heizelements, selbst bei freiliegenden Heizdrähten oder Kurzschlüssen innerhalb der Heizdrähte des Heizelements, sicher vermieden wird. By adjusting to the setpoint temperature, a constant temperature of the evaporator, in particular of the heating element, is obtained, whereby overheating of the heating element, even with exposed heating wires or short circuits within the heating wires of the heating element, is reliably avoided.
Vorteilhaft erfolgt die Einstellung der Temperatur des Verdampfers, insbesondere des Heizelements, durch die Regeleinheit durch ein vorgegebenes Taktverhältnis einer Aktivierung und Deaktivierung des Heizelements.Advantageously, the setting of the temperature of the evaporator, in particular of the heating element, by the control unit by a predetermined clock ratio of activation and deactivation of the heating element.
Während der Aktivierung des Verdampfers wird somit das Heizelement intermittierend betrieben, wodurch die jeweilige Solltemperatur schnell und präzise eingestellt werden kann. During activation of the evaporator thus the heating element is operated intermittently, whereby the respective target temperature can be adjusted quickly and precisely.
Die Temperaturregelung erfolgt erfindungsgemäß in Abhängigkeit der vom Sensor generierten Sensorsignale, wobei der Sensor als thermischer Strahlungsdetektor ausgebildet ist. The temperature control is carried out according to the invention as a function of the sensor signals generated by the sensor, wherein the sensor is designed as a thermal radiation detector.
Der Sensor erfasst allgemein vom Verdampfer, insbesondere Heizelement, ausgehende Wärmestrahlung, die ein direktes Maß für die Temperatur des jeweiligen Objekts liefert. The sensor generally detects outgoing heat radiation from the evaporator, in particular the heating element, which provides a direct measure of the temperature of the respective object.
Besonders vorteilhaft ist der Sensor als IR-Detektor, das heißt als Sensor, der empfindlich für Strahlung im Infrarotbereich ist, ausgebildet. The sensor is particularly advantageously designed as an IR detector, that is to say as a sensor which is sensitive to radiation in the infrared range.
Ein derartiger Sensor kann insbesondere als thermopiler Sensor ausgebildet sein. Derartige Thermopile, das heißt Thermosäulen, bestehen aus einer Anordnung von Thermoelementen, die thermisch parallel und elektrisch in Reihe geschaltet sind, wodurch geringe Thermospannungen addiert werden und eine entsprechend exakte Temperaturmessung ermöglichen. Such a sensor can be designed in particular as a thermopile sensor. Such thermopile, that is thermopiles, consist of an array of thermocouples, which are thermally connected in parallel and electrically in series, whereby low thermoelectric voltages are added and allow a correspondingly accurate temperature measurement.
Besonders vorteilhaft sind die Infrarot-Detektoren von Halbleiterbauelementen, insbesondere von Fotodioden oder Fototransistoren gebildet. Derartige Infrarot-Detektoren weisen Reaktionszeiten von wenigen Nanosekunden auf und sind somit auch für sehr schnelle Regelvorgänge geeignet. Beispiele für derartige Fotodioden sind Silizium-Fotodioden, Germanium-Fotodioden und Indiumgalliumarsenid-Fotodioden. The infrared detectors are particularly advantageously formed by semiconductor components, in particular by photodiodes or phototransistors. Such infrared detectors have reaction times of a few nanoseconds and are thus also suitable for very fast control processes. Examples of such photodiodes are silicon photodiodes, germanium photodiodes and indium gallium arsenide photodiodes.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der elektronischen Zigarette oder Pfeife sind deren Elektronikkomponenten in einem vom Verdampferraum getrennten Elektronikraum angeordnet.According to an advantageous embodiment of the electronic cigarette or whistle whose electronic components are arranged in a separate from the evaporator chamber electronics compartment.
Dadurch sind die Elektronikkomponenten gegenüber dem verdampften Liquid geschützt und auch von der erhöhten Temperatur am Heizelement isoliert. As a result, the electronic components are protected from the vaporized liquid and also isolated from the elevated temperature of the heating element.
Da der thermische Strahlungsdetektor berührungslos arbeitet, kann dieser mit den Elektronikkomponenten ebenfalls im Elektronikraum untergebracht und entsprechend geschützt werden. Since the thermal radiation detector works without contact, it can also be housed in the electronics compartment with the electronic components and protected accordingly.
Vorteilhaft sind dabei der Verdampferraum und der Elektronikraum durch eine Trennwand getrennt, wobei in der Trennwand ein Optikelement angeordnet ist.Advantageously, the evaporator chamber and the electronics compartment are separated by a partition wall, wherein an optical element is arranged in the partition wall.
Allgemein kann das Optikelement eine Linse, eine transparente Scheibe, ein transparenter Stab oder eine transparente, geschlossene Röhre sein. In general, the optical element can be a lens, a transparent pane, a transparent bar or a transparent, closed tube.
Die Trennwand erfüllt somit eine Doppelfunktion derart, dass sie einerseits den Elektronikraum gegenüber dem Verdampferraum isoliert. Andererseits wird durch das Optikelement ein gezieltes Führen der vom Heizelement erzeugten Wärmestrahlung auf den Sensor bewirkt. Durch ein Optikelement in Form einer Linse ergibt sich zudem eine Fokussierung der Strahlung auf den Sensor, wodurch die Nachweisempfindlichkeit entsprechend erhöht wird.The partition wall thus fulfills a dual function such that on the one hand it isolates the electronics compartment from the evaporator compartment. On the other hand, a targeted guiding of the heat radiation generated by the heating element to the sensor is effected by the optical element. By means of an optical element in the form of a lens, there is also a focusing of the radiation on the sensor, whereby the detection sensitivity is correspondingly increased.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: The invention will be explained below with reference to the drawings. Show it:
Die Funktionsweise der elektronischen Zigarette
Erfindungsgemäß erfolgt die Vorgabe der Leistung des Verdampfers
Wie aus
In dem Elektronikraum ist als Elektronikkomponente der elektronischen Baueinheit
In der Trennwand
Alternativ kann das Optikelement von einem vorzugsweise aus Glas bestehenden Stab oder einer geschlossenen Röhre gebildet sein. Alternatively, the optical element may be formed by a preferably glass rod or a closed tube.
Mit der Regeleinheit
Prinzipiell kann die Regelung derart erfolgen, dass die Temperatur des Verdampfers
Im vorliegenden Fall erfolgt eine Regelung auf eine Solltemperatur, die ein Benutzer über nicht dargestellte Einstellmittel in die Regeleinheit
Die Regelung der Verdampfertemperatur erfolgt dadurch, dass über die Regeleinheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Elektronische Zigarette Electronic cigarette
- 22
- Mundstück mouthpiece
- 33
- Gehäuse casing
- 3a3a
- Luftzufuhr air supply
- 44
- Verdampfer Evaporator
- 55
- Liquidspeicher Liquid storage
- 66
- Liquidträger Liquid carrier
- 77
- Liquidträger Liquid carrier
- 88th
- Baueinheit unit
- 99
- Batterie battery
- 1010
- Sensor sensor
- 1111
- Trennwand partition wall
- 1212
- Regeleinheit control unit
- 1313
- Leiterplatte circuit board
- 1414
- Linse lens
- 1515
- Strahlen radiate
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Publications (1)
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