WO2020169452A1 - Verbrauchseinheit, inhalator und herstellungsverfahren - Google Patents

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WO2020169452A1
WO2020169452A1 PCT/EP2020/053804 EP2020053804W WO2020169452A1 WO 2020169452 A1 WO2020169452 A1 WO 2020169452A1 EP 2020053804 W EP2020053804 W EP 2020053804W WO 2020169452 A1 WO2020169452 A1 WO 2020169452A1
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liquid reservoir
liquid
evaporator device
consumption unit
closure part
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PCT/EP2020/053804
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English (en)
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Gunnar Niebuhr
Lennart KOCK
Thomas Müller
Benjamin Jung
Volkmar Voigtländer
Markus Schmidt
Matthias Giese
Michael Kleine Wächter
Marc Kessler
Original Assignee
Hauni Maschinenbau Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a consumption unit for an inhaler, comprising a liquid reservoir, an evaporator device arranged in the liquid reservoir and a chimney with a flow channel which extends in the liquid reservoir to a flow connection of the flow channel to the environment.
  • the invention also relates to an inhaler and a method for producing a consumable unit for an inhaler.
  • a disadvantage of the wick coil technology is that an insufficient supply of liquid can lead to local overheating, which can release pollutants. This is what is known as the “dry puff” and it is important to avoid it.
  • the fluid-conducting connection between the heating coil and the fluid reservoir also has the disadvantage that it can easily leak. So can already an unfavorable storage of the inhaler and / or pressure fluctuations, as they can occur, for example, in an aircraft, lead to a leak.
  • liquid reservoirs are closed, for example, at one end face and have an opening at another end face which is closed ver by the vaporizer device.
  • the frontal closure of the liquid reservoir according to the prior art thus at least partially comprises the wick that is passed through as a liquid line from the liquid reservoir to the heating coil and is therefore potentially leaky due to the sealing problem.
  • the liquid reservoir can only be filled if the evaporator device is not yet mounted in the liquid reservoir or is connected to it in a liquid-conducting manner. whereby the assembly steps in the manufacturing process cannot be freely selected in terms of an economically and technically optimized sequence.
  • a generic liquid storage device is described, for example, in patent application DE 1 0 201 8 206 647.7, which was not yet disclosed at the time of application.
  • the invention is based on the object of providing an improved consumer unit with a more functional structure and / or improved liquid tightness.
  • the invention has recognized that it is advantageous that the consumption unit is designed so that the evaporator device is arranged during filling in the liquid reservoir. It is therefore proposed that the liquid reservoir has a filling opening for filling the liquid reservoir with liquid. Due to the possibility of filling through the filling opening, the evaporator device can be installed in the liquid reservoir during filling. This enables a liquid-tight seal and reliable holding of the evaporator device, which is beneficial to the handling and the liquid-tightness of the consumption unit, since the wick required in the prior art described above is not required.
  • the filling opening is closed by means of a first closure part in order to close the filling opening reliably and in a liquid-tight manner.
  • the closure of the liquid reservoir by the first closure part can be reversibly or irreversibly detachable by the consumer in a non-destructive manner.
  • the filling opening is preferably formed by a free space between the evaporator device and a wall of the liquid reservoir in order to be able to provide a practicable embodiment.
  • the liquid reservoir has an inner cross-sectional area perpendicular to a longitudinal direction of the flow channel which is larger than an outer cross-sectional area formed by the evaporator device perpendicular to the longitudinal direction of the flow channel, the filling opening is provided between the inner cross-sectional area of the liquid reservoir and the outer cross-sectional area of the evaporator device. Due to the different cross-sectional areas, a free space is formed between the evaporator device and the wall of the liquid reservoir, which space has the size and shape of the difference between the inner cross-sectional area of the liquid reservoir or the inner contour and the outer cross-sectional area of the evaporator device or the outer contour.
  • the inner cross-sectional area of the liquid reservoir is the cross-sectional area of the liquid reservoir at the point at which the evaporator device is arranged and / or held.
  • the outer cross-sectional area of the evaporator device is due to the circumference or the contour of the evaporator device in the plane of the inner cross-sectional area of the liquid reservoir.
  • the evaporator device has a diameter at at least one point on its circumference which is equal to the diameter of the cross section of the liquid reservoir in order to be able to be held in the liquid reservoir.
  • the evaporator device has a diameter which is smaller than the diameter of the free internal cross-sectional area of the liquid reservoir in order to form the free space or the filling opening.
  • the inner cross-sectional area of the liquid reservoir is advantageously round and the outer cross-sectional area of the evaporator device is oval in order to provide an effective embodiment.
  • the outer cross section of the evaporator device can be elliptical and a large semiaxis of the outer cross section of the evaporator device can be equal to or almost equal to the diameter of the inner cross sectional area of the liquid reservoir.
  • the evaporator device would be supported at two opposite points on the main axis of the oval-shaped outer cross-sectional area of the evaporator device. At the same time there is an opening at two points on the minor axis of the oval-shaped outer cross-sectional area of the evaporator device opposite.
  • One opening can be the filling opening, while the other opening can be used to vent the liquid reservoir during filling.
  • Other oval or non-elliptical external cross-sections of the evaporator device are also conceivable.
  • the openings can preferably be arranged and shaped centrally and / or symmetrically to one another. Arrangements and formations deviating therefrom are not excluded from the invention.
  • the openings can be individually shaped and arranged for an optimal filling process and / or for a geometrically favorable shape of the closure part.
  • the openings can in particular be arranged eccentrically, provided z. B. a filling is to be made on the side of the evaporator device.
  • the filling opening is preferably formed by a bore in a wall of the liquid reservoir in order to provide a punctual and / or simply closable filling opening.
  • a ventilation opening is provided, which is closed by means of a second closure part in order to simplify the filling of the consumption unit through the possibility of venting and at the same time promote the liquid-tightness of the consumption unit through the closure by the second closure part.
  • the filling opening is preferably provided between the chimney and a wall of the liquid reservoir, whereby a special manufacturing process for the opening is omitted and a practicable embodiment can be realized.
  • the chimney and the evaporator device and / or the chimney and the liquid reservoir are at least partially designed as a one-piece component in order to reduce the number of components due to the one-piece design and at the same time a potential leakage at a joint avoided by the one-piece design to avoid the evaporator device and / or the chimney and the liquid storage.
  • the chimney and the evaporator device can be designed in one piece and for arrangement in the liquid reservoir.
  • the chimney and the liquid reservoir can also be in one piece, the evaporator device being designed for arrangement in the one-piece component comprising the chimney and the liquid reservoir.
  • a section is molded onto the liquid reservoir and / or the evaporator device, which at least in sections forms the chimney in order to provide a cost-effective and reliable consumption unit with an at least sectionally one-piece component.
  • the first closure part preferably fixes the vaporizer device in relation to the liquid reservoir in order to be able to provide a properly assembled and liquid-tight consumption unit by means of the fixation.
  • the closure part can secure the arrangement of the evaporator device in the liquid reservoir against displacement and / or rotation.
  • the first closure part preferably has a connection geometry adapted to the geometry of the liquid reservoir and / or the vaporizer device in order to be able to hold the first closure part advantageously mechanically and to avoid leakage between the first closure part and the liquid reservoir and / or the vaporizer device.
  • the chimney is advantageously fluidically connected to an outlet side of the evaporator device in order to be able to form an advantageous flow channel through which air, steam and / or aerosol can flow.
  • the first closure part is preferably designed as a mouthpiece in order to be able to provide an embodiment with only a few components.
  • the first closure part thus serves as a mouthpiece on which the consumer pulls to inhale, i.e. H. applied a negative pressure to the inhaler. This allows simple assembly of the consumption unit or the inhaler and / or can improve the possibility of cleaning the mouthpiece. Because it is designed as a mouthpiece, the first closure part can be particularly easy to handle. In this case, the mouthpiece can also only push out and / or pierce a previously existing, provisional closure part when the consumable unit is inserted and close the free space thus formed itself, as is known, for example, from ink cartridges. The consumable unit is thus first pierced by the mouthpiece and then closed again by the mouthpiece itself.
  • the first closure part has a flow channel, which the flow channel of the Schlotes connects to the environment in order to provide a fluidic connection between the chimney and the environment.
  • the first closure part can thus perform the function of the mouth end of the inhaler.
  • the flow channel of the vent is lengthened as a result, and the gas or aerosol to be inhaled and / or the vapor to be inhaled can be further cooled to a lower temperature.
  • a wick structure be provided between the liquid reservoir and the vaporizer device, and that the wick structure be aligned and / or connected to the liquid reservoir so that the liquid is fed through the wick structure vertically or at an angle other than 180 degrees the longitudinal extension of the evaporator device takes place.
  • the proposed solution deflects the liquid in the transition to the evaporator device and transports it away at an angle. In this way, swirling of the liquid can also be brought about, which supports or promotes the evaporation process.
  • the wick structure can thus also be arranged at a structurally more favorable location, as far as a parallel feed z. B. is not possible due to a limited length of the consumption unit.
  • the invention also comprises a method for producing a consumable unit for an inhaler with a liquid reservoir, an evaporator device and a first closure part. It is proposed that the following process steps be carried out in the following sequence: inserting the evaporator device into the liquid storage device up to an end fastening position, filling the liquid storage device with liquid through a filling opening, and closing the filling Opening by means of the first closure part.
  • This method uses the advantages described above, which result from the invention. In particular, after filling, the consumption unit can be closed reliably and in a liquid-tight manner.
  • the vaporizer device advantageously has a smaller outer cross-sectional area or outer contour than the free inner cross-sectional area of the liquid reservoir or also inner contour perpendicular to the insertion direction of the vaporizer device, and the filling opening is formed by the free space which is due to the smaller outer contour the evaporator device between the evaporator device and the liquid reservoir results in order to specify a method in which a free space for filling is defined as a filling opening during assembly, which can be closed by the first closure part without a separate manufacturing process being required.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an inhaler
  • 6 shows a perspective cross-sectional view of a heating element with a liquid reservoir
  • FIG. 7 shows a schematic cross section of an embodiment of a consumption unit according to the invention.
  • FIGS. 1 to 4 each show a longitudinal section through a consumption unit 17, the common features of which are shown below.
  • the consumption unit 17 comprises a liquid reservoir 18 for storing liquid 50 to be evaporated, as shown in FIGS. 5 and 6.
  • the liquid reservoir 18 is cylindrical.
  • the liquid storage tank 18 has a base surface 105 on one end face 106, which can have any contour.
  • a jacket surface 104 extends circumferentially from the base surface 105 along a direction or axis that is preferably perpendicular to the base surface 105 and defines a longitudinal direction I.
  • the base surface 105 and the lateral surface 104 determine the volume of the cylindrical liquid reservoir 18.
  • the base 1 05 has a round contour.
  • the liquid reservoir 18 has a non-circular cross-section or the base surface 105 is non-circular.
  • the liquid reservoir 18 and / or the base surface 105 can have one or more corners.
  • the consumption unit 1 7 comprises an evaporator device 1 arranged in the liquid reservoir 1 8 for evaporating in liquid 50 stored in the liquid reservoir 18.
  • the evaporator device 1 will be explained in more detail with reference to FIGS. 5 and 6.
  • the consumption unit 17 comprises a chimney 5 with a flow channel 8 provided inside the chimney 5 for transporting air, aerosol and / or steam, see Figures 1 to 4.
  • the chimney 5 extends through the liquid reservoir 18 from the evaporator device 1 to to a flow connection of the flow channel 8 to the surroundings 80.
  • the chimney 5 has a smaller cross section than the lateral surface 1104 of the liquid reservoir 18.
  • the chimney 5 can thus be arranged within the liquid storage device 18.
  • the chimney 5 and / or the flow channel 8 extends parallel to the lateral surface 1104 of the liquid reservoir 18.
  • the chimney 5 or the flow channel 8 particularly advantageously extends centrally through the liquid accumulator 1. 8.
  • the chimney 5 is preferably hollow-cylindrical and / or extends along the longitudinal axis I.
  • the chimney 5 and the evaporator device 1 are designed as a one-piece component.
  • the chimney 5 can be molded onto a carrier 4 of the evaporator device 1. Leakage between the evaporator device 1 and the chimney 5 is thus impossible and handling is simplified.
  • the chimney 5 and the liquid reservoir 18 can be formed as a one-piece component, for example by the chimney 5 being molded onto the liquid reservoir 18.
  • the chimney 5 is on one end face of the liquid reservoir 18 on both sides. For example, injected onto the base surface 105. A leak between the liquid reservoir 18 and the chimney 5 is therefore impossible.
  • the chimney 5 is fluidically connected to an outlet side 64 of the evaporator device 1 in order to be able to guide aerosol and / or steam flowing through the chimney 5 along the flow channel 8 into the environment 80.
  • the environment 80 is formed by the mouth of the consumer who pulls on a mouth end 32 of the inhaler 1 0 to inhale.
  • Such an inhaler 1 0 can, for. B. serve to administer medicinal and / or health-promoting substances ge.
  • the I nhalator 10 can also be used to enjoy aerosols with taste, as z. B. is the case with electronic cigarettes.
  • FIG. 1 shows a consumption unit 1 7 according to the application DE 10 2018 206 647.7, which had not yet been published at the time of filing this invention.
  • the chimney 5 extends through a piercing opening 107 provided in the base area 1105.
  • the piercing opening 107 must be dimensioned very precisely in order to be able to realize the liquid tightness between the liquid reservoir 18 and the vent 5 and / or the vent 5 in the liquid reservoir 18 .
  • an injection-molded seal can be provided which is inherently flexible or elastic, so that the requirements for manufacturing accuracy can be reduced. The liquid tightness is then achieved by the sealing abutment of the seal, with additional deviations in shape or minor unevenness being able to be compensated.
  • the chimney 5 To fill the liquid reservoir 18, the chimney 5 must be inserted into the liquid reservoir 18 so far that the through- Joint opening 107 is closed in a liquid-tight manner, but only to the extent that an opening for filling the liquid reservoir 1 8 remains on the side opposite the end face 1 06 with the penetration opening 1 07 (not shown).
  • the chimney 5 and the evaporator device 1 must be introduced into the liquid reservoir 18 so far that the evaporator device 1 can close the liquid reservoir 18 in a liquid-tight manner.
  • FIG. 1 does not have a first closure part 7.
  • a first closure part 7 is dispensable according to this solution, since the liquid storage device 1 8 is closed by the Verdampfervorrich device 1 itself.
  • the consumption unit 1 7 has a penetration opening 1 07 in the base area 105.
  • the chimney 5 extends through the liquid reservoir 18 from the evaporator device 1 to the penetration opening 1107.
  • the chimney 5 is mechanically fixed in the penetration opening 107 and closes the penetration opening 107 in a liquid-tight manner.
  • the liquid reservoir 18 has a filling opening 6 for filling the liquid reservoir 18 with a liquid 50.
  • the filling opening 6 is formed by a free space 100 between the evaporator device 1 or the carrier 4 of the evaporator device 1 and a wall 101, as can be seen in FIG.
  • the wall 101 is the jacket surface 104 of the liquid reservoir 18.
  • the filling opening 6 can be closed with a first closure part 7 in order to be able to close the liquid storage unit 18 in a liquid-tight manner, see Figure 2.
  • the first closure part 7 mechanically fixes the evaporator device 1 relative to the liquid storage device 18 in order to reliably hold the evaporator device 1 to care.
  • the first closure part 7 has a connection geometry 82 which is adapted to the geometry of the liquid reservoir 18 and / or the evaporator device 1 and which allows the first closure part 7 to be installed easily.
  • the first closure part 7 is adapted to the geometry in such a way that the first closure part 7 has an interface 108 which can be used to supply air into the vaporizer device 1.
  • the interface 108 can serve to support the carrier 4 of the evaporator device 1 or the evaporator device 1.
  • the first closure part 7 can have holding elements provided for connection, such as notches, clips, recesses, bulges and / or the like, wherein the liquid reservoir 18 and / or the evaporator device 1 can have holding elements belonging to the holding elements.
  • the interface 1 08 is formed by a recess which enables air to be supplied.
  • the recess can have a shape corresponding to the outer shape of the evaporator device 1, so that it closes the outer shape of the evaporator device 1 in a liquid-tight manner and fixes the evaporator device 1.
  • the consumption unit 1 7 in the base area 1 05 has a through Joint opening 1 07 on.
  • the evaporator device 1 is mechanically fixed in the penetration opening 107 and closes the penetration opening 107 in a liquid-tight manner.
  • the chimney 5 extends from the evaporator device 1 through the liquid reservoir 18 to a side of the liquid reservoir 18 opposite the base area 105.
  • the filling opening 6 is provided between the chimney 5 and a wall 1 01 of the liquid reservoir 1 8.
  • the wall 1 01 is formed by the lateral surface 104.
  • the first closure part 7 fixes the evaporator device 1 ge compared to the liquid reservoir 18 against tilting, since the first closure part 7 fixes the chimney 5. Furthermore, the first closure part 7 can fix the evaporator device 1 against a displacement along the longitudinal axis I.
  • z. B. a stop, a press fit or an adhesive connection can be provided individually or in combination.
  • the first closure part 7 has a connection geometry 82 which is adapted to the geometry of the liquid reservoir 18, as explained with reference to FIG.
  • the first closure part 7 is designed as a mouthpiece 81.
  • the consumer can thus attack the first closure part 7 directly and, by halving it, generate a negative pressure which leads to an air flow through the flow channel 8.
  • the mouthpiece 81 can have a shape corresponding to a mouth end 32 of the inhaler 10 and / or form the mouth end 32 of the inhaler 10.
  • the Consumable unit 17 have a provisional closure part (not shown), which is pushed out and / or through the first closure part 7 designed as a mouthpiece 81. The mouthpiece 81 then closes the opening thus created and then forms the first closure part 7.
  • the first closure part 7 has a flow channel 103 which connects the flow channel 8 of the chimney 5 with the surroundings 80.
  • the flow channel 103 can be formed by an opening in the first closure part 7, which also serves to fix the chimney 5, and / or through which the chimney 5 protrudes preferably almost flush.
  • the first closure part 7 is a separate component from the evaporator device 1.
  • the consumer can remove the first closure part 7 to fill the liquid reservoir 18 and thus release the filling opening 6 and, after filling the liquid reservoir 18 with liquid 50, close the filling opening 6 again with the first closure part 7.
  • a ventilation opening 83 can be provided, which can also be closed by means of the first closure part 7.
  • the consumption unit 1 7 has a through-opening 109 in a side of the liquid reservoir 18 opposite the base area 1 05.
  • the evaporator device 1 is mechanically fixed in the passage opening 109 and closes the passage opening 109 in a liquid-tight manner.
  • the consumption unit 1 7 has a penetration opening 107 in the base area 1 05.
  • the chimney 5 is mechanically fixed in the penetration opening 107 and closes the penetration opening 107 in a liquid-tight manner.
  • the chimney 5 extends through the liquid reservoir 18 from the evaporator device 1 to the base area 1 05 of the liquid reservoir 18.
  • the filling opening 6 is formed by a bore 102 in a wall 110 of the liquid reservoir 18.
  • the bore 102 is arranged on the base area 1 05.
  • the bore 102 can, for example, be the result of piercing a cannula used to fill the liquid reservoir 18 or it can be made in some other way, for example by drilling into the base surface 105.
  • the bore 102 can, however, also be provided in another wall 101 of the liquid reservoir 18, insofar as this is more favorable for the infestation or closure process.
  • the first closure part 7 is not shown explicitly in FIG.
  • the first closure part 7 can be a cap-like component and / or, as in FIGS. 2 and 3, a component separate from the liquid reservoir 18, which closes the filling opening 6.
  • the first closure part 7 can, however, also be formed by the base surface 105 of the liquid reservoir 1 8 itself, in which the liquid reservoir 1 8 is designed at least in the area of the filling opening 6 so that the filling opening 6 is advantageous after filling without another component closes automatically.
  • the filling opening 6 can be achieved by choosing an appropriately elastic material and / or with the aid of a heat treatment close after filling. Conceivable would be z. B. the use of an openable and automatically closable membrane as the first closure part 7.
  • a ventilation opening 83 is provided, which is closed by means of a second closure part 84.
  • the second closure part 84 is shown only schematically in FIG. In other embodiments, the second closure part 84 can be designed in the same way as the first closure part 7.
  • the filling opening 6 and the vent opening 83 can be closed by a common first closure part 7.
  • the filling opening 6 and / or the ventilation opening 83 can be provided on the end face of the liquid reservoir 18 opposite the base area 1 05.
  • the filling opening 6 and / or the ventilation opening 83 can be provided in the carrier 4 of the evaporator device 1.
  • the filling opening 6 and / or vent opening can also be provided in the jacket surface 104 or wall 1101 of the liquid reservoir 18
  • FIG. 5 shows schematically an inhaler 10.
  • the inhaler 10 here an inhaler in the form of an electronic cigarette product, comprises a housing 11 in which an air duct 30 between at least one air inlet opening 31 and an air outlet opening 24 at a mouth end 32 of the inhaler 10 is provided.
  • the mouth end 32 of the inhaler 1 0 denotes the end at which the consumer pulls for the purpose of inhalation, thereby the inhaler 1 0 with a A negative pressure is applied and an air flow 34 is generated in the air duct 30.
  • the inhaler 1 0 advantageously consists of a base part 16 and a consumption unit 1 7, which comprises the vaporizer device 1 and the liquid reservoir 18 and is in particular designed in the form of an exchangeable cartridge.
  • the air sucked in through the inlet opening 31 is conducted in the air duct 30 to or through the at least one evaporator device 1.
  • the vaporizer device 1 is ver connected or connectable to the liquid reservoir 1 8, in which at least one liquid 50 is stored ge.
  • the vaporizer device 1 vaporizes liquid 50, which is advantageously supplied to the vaporizer device 1 from the liquid reservoir 18 by a wick or a wick structure 19 by means of capillary forces, and adds the vaporized liquid as an aerosol / vapor to an outlet side 64 into the air stream 34.
  • the porous and / or capillary, liquid-conducting wick structure 19 is advantageously arranged on an inlet side 61 of the heating body 60, as shown schematically in FIG.
  • the connection of the wick structure 19 shown in FIG. 5 to the liquid reservoir 18 and to the heating element 60 via the carrier 4 is only to be understood as an example.
  • a liquid interface and / or a plurality of liquid lines can be provided between the liquid reservoir 18 and the wick structure 19.
  • the liquid reservoir 18 can therefore also be arranged at a distance from the wick structure 19.
  • the wick structure 19 makes contact with the inlet side 61 of the heating element 60 advantageously over a large area and covers all through openings 62 on the inlet side.
  • the wick structure 19 is connected to the liquid reservoir 18 in a liquid-conducting manner.
  • the dimensions of the liquid reservoir 18 can be larger than the wick structure 19.
  • the wick structure 19 can be inserted, for example, into an opening in a housing of the liquid reservoir 18.
  • a plurality of vaporizer devices 1 can also be assigned to a liquid storage unit 18.
  • the wick structure 19 can generally be in one piece or in several pieces.
  • the wick structure 1 9 consists of porous and / or capillary material Ma, which is due to capillary forces in a position to passively promote liquid evaporated by the heater 60 in sufficient quantities from the liquid reservoir 1 8 to the heater 60 in order to empty the passage openings 62 and prevent the problems that arise from it.
  • the wick structure 19 advantageously consists of an electrically non-conductive material in order to avoid undesired heating of the liquid in the wick structure 19 due to the flow of current.
  • the wick structure 19 advantageously has a low thermal conductivity.
  • the wick structure 19 advantageously consists of one or more of the materials cotton, cellulose, acetate, glass fiber fabric, glass fiber ceramic, sintered ceramic, ceramic paper, aluminosilicate paper, metal foam, metal sponge, another heat-resistant, porous and / or capillary material with a suitable delivery rate, or a composite of two or more of the aforementioned materials.
  • the wick structure 19 can comprise at least one ceramic fiber paper and / or a porous ceramic.
  • the volume of the wick structure 19 is preferably in the range between 1 mm 3 and 1 0 mm 3 , more preferably in the range between 2 mm 3 and 8 mm 3 , even more preferably in the range between 3 mm 3 and 7 mm 3 and is, for example, 5 mm 3 .
  • the wick structure 19 consists of an electrically and / or thermally conductive material, which is not excluded, an insulating layer made of an electrically and / or thermally insulating material, for example glass, ceramic or plastic, is advantageously between the wick structure 19 and the heating element 60, with openings extending through the insulating layer and corresponding to the through openings 62.
  • the wick structure 19 can preferably be aligned and / or connected to the liquid storage device 18 so that the liquid is supplied through the wick structure 19 perpendicularly or at an angle other than 180 degrees to the longitudinal extension of the evaporator device 1. The liquid is thereby deflected starting from the wick structure 19 in the transition to the evaporator device and at an angle of z. B. 90 degrees or at an angle between 0 and 90 degrees transported away from the vaporizer device 1, the evaporation of the liquid and the pulling force of the consumer when inhaling causes and supports the removal of the liquid.
  • An advantageous volume of the liquid reservoir 18 is in the range between 0.1 ml and 5 ml, preferably between 0.5 ml and 3 ml, more preferably between 0.7 ml and 2 ml or 1.5 ml.
  • the inhaler 1 0, which in the present exemplary embodiment is formed by an electronic cigarette, also comprises an electrical energy store 14 and an electronic control device 15.
  • the energy store 14 is generally arranged in the base part 16 and can in particular an electric chemical disposable battery or a rechargeable electrochemical battery, for example a lithium-ion battery.
  • the consumption unit 1 7 is arranged between the energy store 14 and the mouth end 32.
  • the electronic control device 15 comprises at least one digital data processing device, in particular a microprocessor and / or microcontroller, in the base part 16 (as shown in FIG. 5) and / or in the consumption unit 17.
  • a sensor for example a pressure sensor or a pressure or flow switch, is advantageously arranged in the housing 11, the control device 15 being able to determine on the basis of a sensor signal output by the sensor that a consumer is at the mouth end 32 of the inhaler 10 pulls to inhale.
  • the control device 1 5 controls the vaporizer device 1 to add liquid 50 from the liquid storage tank 1 8 as an aerosol / vapor into the air stream 34.
  • the evaporator device 1 or the at least one evaporator 60 is arranged in a part of the consumption unit 17 facing away from the mouth end 32. Effective electrical coupling and control of the evaporator device 1 is thus possible, please include.
  • the air flow 34 advantageously leads to the air outlet opening 24 through an air duct 70 running axially through the liquid reservoir 18.
  • the liquid 50 to be dosed stored in the liquid reservoir 18 is, for example, a mixture of 1,2-propylene glycol, glycerine, water, at least one aroma (flavour) and / or at least one active ingredient, in particular nicotine.
  • the specified components of the liquid 50 are not imperative.
  • aromas and / or active ingredients, in particular nicotine, can be dispensed with.
  • the consumption unit or cartridge 17 or the base part 16 advantageously comprise a non-volatile data memory for storing information or parameters relating to the consumption unit or cartridge 17.
  • the data memory can be part of the electronic control device 1 5.
  • the data memory advantageously contains information on the composition of the liquid stored in the liquid storage device 18, information on the process profile, in particular power / temperature control; Data for condition monitoring or system testing, for example leak testing; Data relating to copy protection and protection against forgery, an ID for unambiguous identification of the consumption unit or cartridge 17, serial number, date of manufacture and / or expiry date, and / or number of puffs (number of inhalation puffs by the consumer) or the time of use are stored.
  • the data memory is advantageously electrically connected or connectable to the control device 1 5.
  • inhaler 10 and / or in an external memory that can be connected to the inhaler 1 0 in a suitable and known manner, at least temporarily, for communication purposes, user-related data, in particular about smoking behavior, could also be stored and preferably also for Control and regulation of the inhaler 10 can be used.
  • the evaporator device 1 comprises a block-shaped, preferably monolithic heating body 60, preferably made of an electrically conductive material, in particular a semiconductor material, preferably wise silicon, and a carrier 4. It is not necessary for the entire heating element 60 to consist of an electrically conductive material. For example, it may be sufficient that the surface of the heating element 60 is electrically conductive, for example metallic, coated or preferably suitably doped. In this case, the entire surface does not have to be coated; for example, metallic or preferably non-metallic or non-metallic laminated metallic conductor tracks can be provided on a non-conductive or semiconducting base body. It is also not absolutely necessary for the entire radiator 60 to heat; it can be sufficient, for example, if a section or a heating layer of the heating element 60 in the area of the outlet side 64 heats.
  • the heating element 60 is provided with a plurality of microchannels or through openings 62, which connect an inlet side 61 of the heating element 60 to an outlet side 64 of the heating element 60 in a liquid-conducting manner.
  • the inlet side 61 is connected to the liquid reservoir 18 in a liquid-conducting manner via a wick structure 19 not shown in FIG.
  • the wick structure 19 serves to pass liquid from the liquid reservoir 18 to the heating element 60 by means of capillary forces.
  • the mean diameter of the through openings 62 is preferably in the range between 5 pm and 200 pm, more preferably in the range between 30 pm and 150 pm, even more preferably in the range between 50 pm and 100 pm. Due to these dimensions, a capillary effect is advantageously generated, so that liquid penetrating into a passage opening 62 on the inlet side 61 rises through the passage opening 62 until the passage opening 62 is filled with liquid.
  • the volume- Ratio of through openings 62 to heating element 60 which can be referred to as the porosity of heating element 60, is, for example, in the range between 10% and 50%, advantageously in the range between 15% and 40%, even more advantageously in the range between 20% and 30%, and is for example 25%.
  • the edge lengths of the surfaces of the heating element 60 provided with through openings 62 are, for example, in the range between 0.5 mm and 3 mm, preferably between 0.5 mm and 1 mm.
  • the dimensions of the surfaces of the heating element 60 provided with through openings 62 can be, for example: 0.95 mm ⁇ 1.75 mm or 1.9 mm ⁇ 1.75 mm or 1.9 mm ⁇ 0.75 mm.
  • the edge lengths of the heater 60 can for example be in the range between 0.5 mm and 5 mm, preferably in the range between 0.75 mm and 4 mm, more preferably in the range between 1 mm and 3 mm.
  • the area of the radiator 60 (chip size) can be, for example, 1 mm x 3 mm, 2 mm x 2 mm or 2 mm x 3 mm.
  • the width b of the heating element 60 is preferably in the range between 1 mm and 5 mm, more preferably in the range between 2 mm and 4 mm, and is, for example, 3 mm.
  • the height h of the heating element 60 is preferably in the range between 0.05 mm and 1 mm, more preferably in the range between 0.1 mm and 0.75 mm, even more preferably in the range between 0.2 mm and 0.5 mm and is, for example, 0.3 mm. Even smaller radiators 60 can be manufactured, provided and operated properly.
  • the number of through openings 62 is preferably in the range between four and 1000. In this way, the heat Optimize my entry into the through openings 62 and achieve a guaranteed high evaporation capacity and a sufficiently large steam exit area.
  • the through openings 62 are arranged in the form of a square, rectangular, polygonal, round, oval or other shaped array.
  • the array can be designed in the form of a matrix with s columns and z rows, where s advantageously in the range between 2 and 50 and further advantageously in the range between 3 and 30 and / or z advantageously in the range between 2 and 50 and further advantageously in the range is between 3 and 30. In this way, an effective and easily producible arrangement of the through openings 62 can be realized with a guaranteed high evaporation capacity.
  • the cross section of the through openings 62 can be square, rectangular, polygonal, round, oval or otherwise shaped, and / or change in sections in the longitudinal direction, in particular increase, decrease or remain constant.
  • the length of one or each passage opening 62 is preferably in the range between 100 pm and 1,000 pm, more preferably in the range between 150 pm and 750 pm, even more preferably in the range between 180 pm and 500 pm and is, for example, 300 pm. In this way, optimal liquid absorption and portion formation can be achieved with a sufficiently good heat input from the heater 60 into the through openings 62.
  • the distance between two through-openings 62 is preferably at least 1.3 times the clear diameter of a through-opening 62, the distance being based on the central axes of the two the through openings 62 is related.
  • the distance can preferably be 1.5 to 5 times, more preferably 2 to 4 times, the clear diameter of a through opening 62. In this way, an optimal introduction of heat into the heating element 60 and a sufficiently stable arrangement and wall thickness of the through openings 62 can be achieved.
  • the heating element 60 can also be referred to as a volume heater.
  • the evaporator device 1 has a heating voltage source 71, preferably controllable by the control device 29, which is connected to the heating element 60 via electrodes 72 on opposite sides of the heating element 60, so that an electrical voltage Uh generated by the heating voltage source 71 leads to a current flow through the heating element 60. Because of the OhnV resistance of the electrically conductive heating element 60, the flow of current leads to heating of the heating element 60 and therefore to an evaporation of the liquid contained in the through-openings 62. Steam / aerosol 6 generated in this way escapes to the outlet side 64 from the passage openings 62 and is mixed with the air flow 34, see Figure 5. More precisely, when an air flow 34 caused by pulling the consumer is detected through the air duct 30, the control device 29 controls the heating voltage source 71 on, the liquid in the through openings 62 being spontaneously heated in the form of
  • the duration of the individual evaporation steps at different temperatures and / or an evaporation of the individual components of the individual portions of the liquid can be in this way be kept short and / or clocked with a control frequency that the gradual evaporation is not perceived by a consumer and nevertheless a largely homogeneous, taste-conforming, repeatably precise aerosol formation can be guaranteed.
  • a lower-boiling component of the liquid is first evaporated in a first evaporation interval at a first temperature A and then a higher-boiling component of the liquid is evaporated in a second evaporation interval at a second temperature B, which exceeds temperature A.
  • An electronic or electrical connection of the heating element 60 can take place, for example, via clamping, spring or press contacts, wirebonding and / or soldering.
  • a voltage curve Uh (t) adapted to the liquid mixture used is preferably stored in the data memory of the inhaler 1 0. This makes it possible to specify the voltage curve Uh (t) adapted to the liquid used, so that the heating temperature of the heating element 60, and thus also the temperature of the capillary passage openings 62, can be controlled over time via the evaporation process according to the known evaporation kinetics of the respective liquid, whereby optimal evaporation results can be achieved.
  • the evaporation temperature is preferably in the range between 100 ° C and 400 ° C, more preferably between 150 ° C and 350 ° C, even more preferably between 190 ° C and 290 ° C.
  • the heating element 60 can advantageously be produced from sections of a wafer using thin-film layer technology, which is a
  • Surfaces of the heating body 60 can advantageously be hydrophilic.
  • the outlet side 64 of the heating element 60 can be microstructured in front or have micro-grooves.
  • the vaporizer device 1 is set so that an amount of liquid preferably in the range between 1 gl and 20 gl, more preferably between 2 gl and 10 gl, even more preferably between 3 gl and 5 gl, typically 4 gl per puff of the consumer, is added .
  • the vaporizer device 1 can, in terms of the amount of liquid / vapor per puff, i.e. H.
  • the duration of each train can be set from 1 s to 3 s.
  • the voltage source 71 or the energy store 14 is switched off for the heating process.
  • the voltage Uh is set in such a way that the evaporation temperature in the heating element 60 and thus in the through openings 62 is adapted to the individual evaporation behavior of the liquid mixture used. This prevents the risk of local overheating and the creation of pollutants.
  • undesired differential evaporation of a liquid mixture can also be counteracted or counteracted or such can be avoided.
  • a liquid mixture Otherwise, components could lose prematurely due to different boiling temperatures in the course of a sequence of evaporation processes, in particular "puffs", before the reservoir 18 of the liquid 50 is completely emptied, which in operation has undesirable effects such as the lack of constancy of the dosage for a user could pull itself, especially with a pharmaceutically effective liquid.
  • the heating voltage source 71 is deactivated. Since the Liquidei properties and quantity are advantageously known exactly and the heating element 60 has a measurable temperature-dependent resistance, this point in time can be determined or controlled very precisely. The energy consumption of the evaporator device 1 can therefore be reduced compared to known devices, since the required evaporation energy can be introduced in a more metered and thus more exact manner.
  • the through openings 62 are predominantly or completely emptied.
  • the heating voltage 71 is then kept switched off until the through openings 62 are filled up again by means of subsequent delivery of liquid through the wick structure 19. As soon as this is the case, the next heating cycle can be started by switching on the heating voltage 71.
  • the control frequency of the heating element 60 generated by the heating voltage source 71 is generally advantageously in the range from 1 Hz to 50 kHz, preferably in the range from 30 Hz to 30 kHz, even more advantageously in the range from 100 Hz to 25 kHz.
  • the frequency and the duty cycle of the heating voltage Uh for the heating body 60 are advantageously adapted to the natural vibration or natural frequency of the bubble vibrations during the bubble boiling.
  • the period duration 1 / f of the heating voltage can therefore advantageously be in the range between 5 ms and 50 ms, further advantageously between 10 ms and 40 ms, even more advantageously between 15 ms and 30 ms and be, for example, 20 ms.
  • frequencies other than those mentioned can be optimally adapted to the natural oscillation or natural frequency of the bubble oscillations.
  • the maximum heating current generated by the heating voltage Uh is preferably not more than 7 A, more preferably not more than 6.5 A, even more preferably not more than 6 A and optimally in the range between 4 A and 6 A to ensure concentrated steam while avoiding overheating.
  • the delivery rate of the wick structure 19 is in turn optimally adapted to the evaporation rate of the heating element 60, so that sufficient liquid 50 can be supplied at any time and the area in front of the heating element 60 is avoided.
  • the evaporator device 1 is preferably manufactured on the basis of M EMS technology, in particular from silicon, and is therefore advantageously a micro-electro-mechanical system.
  • Layer structure consisting of an advantageously planar Si-based heating element 60 at least on the inlet side 61 and one or several underlying capillary structures 19 with advantageously different pore sizes.
  • the wick structure 1 9 arranged directly on the inlet side 61 of the heating element 60 prevents the formation of bubbles on the inlet side 61 of the heating element 60, since gas bubbles prevent a further conveying effect and at the same time lead to a (local) overheating of the heating element 60 due to the lack of cooling by inflowing Lead liquid.
  • the liquid reservoir 18 can advantageously be filled at least partially by a liquid buffer element 51.
  • the liquid buffer element 51 is advantageously arranged in contact with the wick structure 19.
  • the liquid buffer element 51 is set up to store liquid 50 from the liquid reservoir 18 and to transport it to the wick structure 19. This allows a reliable position or. Orientation-independent supply of the wick structure 19 with liquid 50 from the liquid reservoir 18.
  • the liquid buffer element 51 like the wick structure 19, can consist of one of the described porous and / or capillary liquid-conducting materials.
  • FIG. 7 shows a schematic cross section of consumption unit 1 7 according to an embodiment of the invention.
  • the liquid reservoir 1 8 has a circular cross section.
  • the lateral surface 104 with the wall 101 and the vent 5 with the flow channel 8 extend along the longitudinal axis perpendicular to the plane of the drawing.
  • the vent 5 advantageously has a circular cross section.
  • the diameter of the chimney 5 is smaller than the diameter of the liquid reservoir 1 8, which is defined in front of geous by the diameter of the base 1 05.
  • the chimney 5 and the liquid reservoir 18 are advantageous arranged centrally. In other exemplary embodiments, the chimney 5 or the flow channel 8 can, however, also be centered and / or arranged outside the partial area point of the cross section of the liquid reservoir 18.
  • the evaporator device 1 arranged in the liquid reservoir 18 or the carrier 4 of the evaporator device 1 have an oval external cross section.
  • the outer cross section is elliptical.
  • the elliptical external cross-section of the evaporator device 1 or of the carrier 4 has a large semi-axis which is equal to the radius of the liquid reservoir 18.
  • the evaporator device 1 or the carrier 4 is supported on two contact points 120, 121 in the liquid reservoir 18 which are diametrically opposite on the main axis of the ellipse.
  • the opposite openings 6, 83 are through the first closure part 7 closed in a liquid-tight manner (not shown in FIG. 7).
  • the evaporator device 1 or the carrier 4 and / or the first closure part 7 during assembly at least one guide element, not shown, such as a nose, Recess, groove, bevel and / or a similar element suitable for guidance can be provided which, for example, prevents unintentional rotation of the components.
  • the evaporator device 1 preferably has an elongated shape. If the inhaler 10 and / or the liquid reservoir 18 also have an elongated shape, the vaporizer device is preferably aligned with its longitudinal axis parallel to the longitudinal axis of the inhaler 10 or the fluid reservoir 18 and thus also to the direction of flow of the fluid to be vaporized.
  • the liquid reservoir 18 can then be filled either parallel to the longitudinal axis of the evaporator device 1 or perpendicular to the longitudinal axis of the evaporator device 1, depending on the position of the filler opening 6.

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Abstract

Eine Verbrauchseinheit (17) für einen Inhalator (10) umfasst 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. Der Flüssigkeitsspeicher (18) weist eine Befüllöffnung (6) auf, welche mittels eines ersten Verschlussteils (7) verschlossen ist.

Description

Verbrauchseinheit, Inhalator und Herstellungsverfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrauchseinheit für einen Inhalator, umfassend einen Flüssigkeitsspeicher, eine in dem Flüs sigkeitsspeicher angeordnete Verdampfervorrichtung und einen Schlot mit einem Strömungskanal, welcher sich in dem Flüssigkeitsspeicher bis zu einer Strömungsverbindung des Strömungska nals zu der Umgebung erstreckt. Die Erfindung betrifft ferner einen Inhalator und ein Verfahren zur Herstellung einer Verbrauchseinheit für einen I nhalator.
Herkömmliche Inhalatoren, wie z. B. elektronische Zigarettenpro- duktebasieren 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 Le ckage kommen kann. So können bereits eine ungünstige Lagerung des I nhalators 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 Stirn seite eine Öffnung auf, die durch die Verdampfervorrichtung ver schlossen ist. Der stirnseitige Verschluss des Flüssigkeitsspeichers gemäß dem Stand der Technik umfasst somit wenigstens teilweise den durchgeführten Docht als Flüssigkeitsleitung vom Flüssig keitsspeicher 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 Patentan meldung DE 1 0 201 8 206 647.7 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Ver brauchseinheit mit einem funktionalerem Aufbau und/oder einer verbesserten Flüssigkeitsdichtigkeit bereitzustellen .
Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängi gen Ansprüche.
Die Erfindung hat erkannt, dass es von Vorteil ist, dass die Ver brauchseinheit so ausgebildet ist, dass die Verdampfervorrichtung beim Befüllen in dem Flüssigkeitsspeicher angeordnet ist. Es wird daher vorgeschlagen, dass der Flüssigkeitsspeicher eine Befüilöff- nung zum Befüllen des Flüssigkeitsspeichers mit Flüssigkeit auf weist. Durch das mögliche Befüllen durch die Befüllöffnung kann die Verdampfervorrichtung im Flüssigkeitsspeicher beim Befüllen mon tiert 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 Tech nik erforderliche Durchführung des Dochtes entfällt.
Die Befüllöffnung ist mittels eines ersten Verschlussteils verschlos sen, um die Befüllöffnung zuverlässig und flüssigkeitsdicht zu ver schließen. 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 bereitstel len zu können. Im montierten Zustand der Verbrauchseinheit ergibt sich in dieser Ausführungsform zwischen der in dem Flüssig keitsspeicher montierten Verdampfervorrichtung und der Wandung ein Freiraum, welcher als Befüllöffnung dient und mit dem ersten Verschlussteil verschließbar ist.
I n einer bevorzugten Ausführungsform weist der Flüssigkeitsspei cher senkrecht zu einer Längsrichtung des Strömungskanals eine I nnenquerschnittsfläche auf, die größer ist als eine von der Verdampfervorrichtung senkrecht zu der Längsrichtung des Strömungs kanals 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 Flüssigkeitsspei chers bzw. der I nnenkontur und der Außenquerschnittsfläche der Verdampfervorrichtung bzw. der Außenkontur aufweist. Die Innen querschnittsfläche des Flüssigkeitsspeichers ist dabei die Quer schnittsfläche 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 Durchmes ser 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 I nnenquerschnittsfläche des Flüssigkeitsspeichers rund und die Außenquerschnittsfläche der Verdampfervorrichtung oval, um eine effektive Ausführungsform bereitzustellen. Beispiels weise kann der Außenquerschnitt der Verdampfervorrichtung ellip tisch sein und eine große Halbachse des Außenquerschnitts der Verdampfervorrichtung gleich oder nahezu gleich dem Durchmesser der Innenquerschnittsfläche des Flüssigkeitsspeicher sein. I n die- sem Fall würde sich die Verdampfervorrichtung an zwei auf der Hauptachse der ovalförmigen Außenquerschnittsfläche der Verdampfervorrichtung gegenüberliegenden Punkten abstützen. Gleich zeitig ergibt sich an zwei auf der Nebenachse des der ovalförmigen Außenquerschnittsfläche der Verdampfervorrichtung gegenüberlie genden 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 Verdampfer vorrichtung sind ebenfalls denkbar. Dabei können die Öffnungen bevorzugt zentrisch und/oder symmetrisch zueinander angeordnet und geformt sein. Davon abweichende Anordnungen und Formge bungen sind aber von der Erfindung nicht ausgeschlossen. I nsbe sondere 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.
I n einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Entlüftungsöffnung vorgesehen, welche mittels eines zweiten Verschlussteils verschlos sen ist, um die Befüllung der Verbrauchseinheit durch die Möglich keit 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 be sonderer 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 ab schnittsweise 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 Verbrauchs einheit bereitstellen zu können. Das Verschlussteil kann die Anord nung 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 ange passte 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 Strö mungskanal 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 bereitstel len zu können. Das erste Verschlussteil dient somit als Mundstück, an dem der Konsument zum i nhalieren zieht, d . h. den Inhalator mit einem Unterdrück beaufschlagt. Dies erlaubt eine einfache Montage der Verbrauchseinheit beziehungsweise des I nhalators 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 vorhan denes, 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 .
I n einer vorteilhaften Ausführungsform weist das erste Verschluss teil einen Strömungskanal auf, welcher den Strömungskanal des Schlotes mit der Umgebung verbindet, um eine strömungstechni sche Verbindung zwischen dem Schlot und der Umgebung bereitzu stellen. Damit kann das erste Verschlussteil die Funktion des Mund endes 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 Flüssig keitsspeicher angeschlossen sein , dass die Zuführung der Flüssig keit durch die Dochtstruktur senkrecht oder in einen Winkel ungleich 1 80 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, so weit 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 I nhalator mit einem Flüssigkeitsspeichers, einer Verdampfervorrichtung und einem ersten Verschluss teil. 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 Befüll- Öffnung mittels des ersten Verschlussteils. Dieses Verfahren nutzt die vorangehend beschriebenen Vorteile, die sich aus der Erfindung ergeben. I nsbesondere 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 Flüssig keitsspeicher oder auch I nnenkontur senkrecht zu der Einsteckrich- tung der Verdampfervorrichtung auf, und die Befüllöffnung wird durch den Freiraum gebildet, welcher sich aufgrund der kleineren Außenkontur der Verdampfervorrichtung zwischen der Verdampfer vorrichtung 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 Ausführungs- formen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch eine in der Anmeldung DE 1 0 2018
206 647.7_beschriebene Verbrauchseinheit;
Fig. 2 bis 4 je einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer er findungsgemäßen Verbrauchseinheit;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Inhalators; Fig. 6 eine perspektivische Querschnittsansicht eines Heizkörpers mit einem Flüssigkeitsspeicher; und
Fig. 7 einen schematischen Querschnitt einer Ausführungs form einer erfindungsgemäßen Verbrauchseinheit.
Figuren 1 bis 4 zeigen je einen Längsschnitt durch eine Verbrauchseinheit 17, deren Gemeinsamkeiten im Folgenden darge stellt werden.
Die Verbrauchseinheit 1 7 umfasst einen Flüssigkeitsspeicher 18 zum Speichern von zu verdampfender Flüssigkeit 50, wie in Figuren 5 und 6 gezeigt. In den in Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen ist der Flüssigkeitsspeicher 18 zylinderförmig. Der Flüssig keitsspeicher 1 8 weist an einer Stirnseite 1 06 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 1 05 senkrechten Rich tung beziehungsweise Achse, die eine Längsrichtung I definiert. Die Grundfläche 105 und die Mantelfläche 104 bestimmen das Volumen des zylinderförmigen Flüssigkeitsspeichers 18.
I m beispielhaften Falle eines kreiszylinderförmigen Flüssigkeitsspeicher 1 8 weist die Grundfläche 1 05 eine runde Kontur auf. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Flüssigkeitsspeicher 1 8 einen unrun den Querschnitt aufweist bzw. die Grundfläche 105 unrund ist. Bei spielsweise kann der Flüssigkeitsspeicher 18 und/oder die Grundfläche 105 eine oder mehrere Ecken aufweisen.
Die Verbrauchseinheit 1 7 umfasst eine in dem Flüssigkeitsspeicher 1 8 angeordnete Verdampfervorrichtung 1 zum Verdampfen von in dem Flüssigkeitsspeicher 18 gespeicherter Flüssigkeit 50. Die Ver dampfervorrichtung 1 wird mit Bezug zu Figuren 5 und 6 näher er läutert.
Die Verbrauchseinheit 1 7 umfasst einen Schlot 5 mit einem im inneren den Schlots 5 vorgesehenen Strömungskanal 8 zum Transpor tieren von Luft, Aerosol und/oder Dampf, siehe Figuren 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 1 04 des Flüssigkeitsspeicher 18 auf. Somit kann der Schlot 5 innerhalb des Flüssigkeitsspei chers 18 angeordnet sein . Vorteilhaft erstreckt sich der Schlot 5 und/oder der Strömungskanal 8 parallel zu der Mantelfläche 1 04 des Flüssigkeitsspeicher 18. Besonders vorteilhaft erstreckt sich der Schlot 5 bzw. der Strömungskanal 8 mittig durch den Flüssig keitsspeicher 1 8. Vorzugsweise ist der Schlot 5 hohlzylinderförmig und/oder erstreckt sich längs der Längsachse I .
I n den gezeigten Ausführungsformen sind der Schlot 5 und die Ver dampfervorrichtung 1 als einteiliges Bauelement ausgebildet. Bei spielsweise 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 Flandhabung vereinfacht.
I n anderen , nicht gezeigten Ausführungsformen können der Schlot 5 und der Flüssigkeitsspeicher 1 8 als einteiliges Bauelement ausge bildet sein, beispielsweise indem der Schlot 5 an den Flüssig keitsspeicher 1 8 angespritzt ist. I n diesen Ausführungsformen ist der Schlot 5 an einer Stirnseite des Flüssigkeitsspeichers 1 8 bei- spielsweise an der Grundfläche 105 angespritzt. Damit ist eine Le ckage zwischen dem Flüssigkeitsspeicher 1 8 und dem Schlot 5 un möglich.
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 I nhalators 1 0 zieht. Ein solcher I nhalator 1 0 kann z. B. zur Verabreichung von medizinischen und/oder ge sundheitsfördernden Substanzen dienen. Ferner kann der I nhalator 10 auch zu einem Genuß von Aerosolen mit Geschmack dienen, wie dies z. B. bei elektronischen Zigaretten der Fall ist.
Figur 1 zeigt eine Verbrauchseinheit 1 7 gemäß der zum Zeitpunkt der Anmeldung dieser Erfindung noch nicht veröffentlichten Anmel dung DE 10 2018 206 647.7. Der Schlot 5 erstreckt sich durch eine in der Grundfläche 1 05 vorgesehene Durchstoßöffnung 107. Die Durchstoßöffnung 107 muss sehr präzise bemessen sein, um die Flüssigkeitsdichtigkeit zwischen dem Flüssigkeitsspeicher 1 8 und dem Schlot 5 und/oder den Schlot 5 im Flüssigkeitsspeicher 18 rea lisieren 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 kön nen. 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 1 8 eingeführt werden, dass die Durch- Stoßöffnung 107 flüssigkeitsdicht verschlossen ist, aber nur soweit, dass eine Öffnung zum Befüllen des Flüssigkeitsspeichers 1 8 auf der der Stirnseite 1 06 mit der Durchstoßöffnung 1 07 gegenüberlie genden Seite verbleibt (nicht gezeigt) .
Anschließend müssen der Schlot 5 und die Verdampfervorrichtung 1 soweit in den Flüssigkeitsspeicher 1 8 eingeführt werden , damit die Verdampfervorrichtung 1 den Flüssigkeitsspeicher 1 8 flüssigkeits dicht verschließen kann.
Die Ausführungsform in Figur 1 weist kein erstes Verschlussteil 7 auf. Ein erstes Verschlussteil 7 ist gemäß dieser Lösung entbehr lich, da der Flüssigkeitsspeicher 1 8 durch die Verdampfervorrich tung 1 verschlossen selbst wird.
I n der in Figur 2 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Verbrauchseinheit 1 7 in der Grundfläche 105 eine Durch stoßöffnung 1 07 auf. Der Schlot 5 erstreckt sich durch den Flüssigkeitsspeicher 1 8 von der Verdampfervorrichtung 1 zu der Durchstoßöffnung 1 07. Der Schlot 5 ist in der Durchstoßöffnung 107 me chanisch fixiert und schließt die Durchstoßöffnung 1 07 flüssigkeits dicht ab.
Der Flüssigkeitsspeicher 1 8 weist eine Befüllöffnung 6 zum Befüllen des Flüssigkeitsspeicher 18 mit einer Flüssigkeit 50 auf. Die Befüll öffnung 6 ist durch einen Freiraum 1 00 zwischen der Verdampfer vorrichtung 1 bzw. dem Träger 4 der Verdampfervorrichtung 1 und einer Wandung 101 gebildet, wie in Fig. 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 verschließ bar, um den Flüssigkeitsspeicher 1 8 flüssigkeitsdicht verschließen zu können, siehe Figur 2. Das erste Verschlussteil 7 fixiert die Ver dampfervorrichtung 1 gegenüber dem Flüssigkeitsspeicher 18 me chanisch, um für eine zuverlässige Halterung der Verdampfervorrichtung 1 zu sorgen.
Das erste Verschlussteil 7 weist eine an die Geometrie des Flüssigkeitsspeichers 1 8 und/oder der Verdampfervorrichtung 1 angepasste Anschlussgeometrie 82 auf, die ein einfaches Montieren des ersten Verschlussteils 7 erlaubt. In diesem Beispiel ist das erste Ver schlussteil 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 Verdampfervorrich tung 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 1 08 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 Verdampfervor richtung 1 fixiert.
I n der in Figur 3 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Verbrauchseinheit 1 7 in der Grundfläche 1 05 eine Durch- Stoßöffnung 1 07 auf. Die Verdampfervorrichtung 1 ist in der Durch stoßöffnung 107 mechanisch fixiert und schließt die Durchstoßöffnung 1 07 flüssigkeitsdicht ab. Der Schlot 5 erstreckt sich von der Verdampfervorrichtung 1 durch den Flüssigkeitsspeicher 1 8 zu einer der Grundfläche 105 gegenüberliegenden Seite des Flüssigkeits speichers 1 8.
Die Befüllöffnung 6 ist zwischen dem Schlot 5 und einer Wandung 1 01 des Flüssigkeitsspeichers 1 8 vorgesehen . I n diesem Ausfüh rungsbeispiel ist die Wandung 1 01 von der Mantelfläche 104 gebil det.
Das erste Verschlussteil 7 fixiert die Verdampfervorrichtung 1 ge genüber dem Flüssigkeitsspeicher 1 8 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 Flüssig keitsspeichers 1 8 angepasste Anschlussgeometrie 82 auf, wie mit Bezug zu Figur 2 erläutert.
In dem in Figur 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 in halieren einen Unterdrück erzeugen, der zu einem Luftstrom durch den Strömungskanal 8 führt. Dazu kann das Mundstück 81 eine einem Mundende 32 des I nhalators 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 1 03 auf, welcher den Strömungskanal 8 des Schlotes 5 mit der Umgebung 80 verbindet. Der Strömungskanal 1 03 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 Figuren 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 1 8 entfernen und somit die Befüllöffnung 6 freigeben und nach dem Befüllen des Flüssigkeitsspeichers 1 8 mit Flüssigkeit 50 die Befüllöffnung 6 mit dem ersten Verschlussteil 7 wieder verschließen.
Neben der Befüllöffnung 6 kann, wie in den Figuren 2, 3 und 7 erläutert eine Entlüftungsöffnung 83 vorgesehen sein, die mittels des ersten Verschlussteilteils 7 zusätzlich verschließbar ist.
I n der in Figur 4 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Verbrauchseinheit 1 7 in einer der Grundfläche 1 05 gegen überliegenden Seite des Flüssigkeitsspeichers 18 eine Durchgangs öffnung 109 auf. Die Verdampfervorrichtung 1 ist in der Durch gangsöffnung 109 mechanisch fixiert und schließt die Durchgangs öffnung 109 flüssigkeitsdicht ab. Die Verbrauchseinheit 1 7 weist in der Grundfläche 1 05 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 1 8 von der Verdampfervorrichtung 1 zu der Grundfläche 1 05 des Flüssigkeitsspeichers 18.
Die Befüllöffnung 6 ist durch eine Bohrung 102 in einer Wandung 1 01 des Flüssigkeitsspeichers 18 gebildet. Die Bohrung 102 ist auf der Grundfläche 1 05 angeordnet. Die Bohrung 1 02 kann beispiels weise 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 1 02 kann aber auch in einer anderen Wandung 101 des Flüssigkeitsspeichers 18 vorgesehen sein, soweit dies für den Befall- oder Verschlussvorgang günstiger ist.
Das erste Verschlussteil 7 ist in der Figur 4 nicht explizit gezeigt. Das erste Verschlussteil 7 kann ein kappenartiges und/oder wie in den Figuren 2 und 3 vom Flüssigkeitsspeicher 18 separates Bauteil sein, welches die Befüllöffnung 6 verschließt. Das erste Verschluss teil 7 kann jedoch auch durch die Grundfläche 105 des Flüssigkeitsspeicher 1 8 selbst gebildet sein, in dem der Flüssigkeitsspei cher 1 8 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 elasti schen Materials und/oder unter Zuhilfenahme einer Wärmebehand- lung 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 Verschluss teil 84 ist in der Figur 4 nur schematisch dargestellt. In anderen Ausführungsformen kann das zweite Verschlussteil 84 ebenso wie das erste Verschlussteil 7 ausgebildet sein.
In einer zu der Figur 4 alternativen Ausführungsform können die Be- füllöffnung 6 und die Entlüftungsöffnung 83 durch ein gemeinsames erstes Verschlussteil 7 verschlossen sein.
In einer zu der Figur 4 alternativen Ausführungsform können die Be- füllöffnung 6 und/oder die Entlüftungsöffnung 83 auf der der Grundfläche 1 05 gegenüberliegenden Stirnseite des Flüssigkeitsspeichers 1 8 vorgesehen sein. Insbesondere kann die Befüllöffnung 6 und/oder die Entlüftungsöffnung 83 in dem Träger 4 der Ver dampfervorrichtung 1 vorgesehen sein. Ferner können die Befüllöffnung 6 und/oder Entlüftungsöffnung auch in der Mantelfläche 104 bzw. Wandung 1 01 des Flüssigkeitsspeichers 1 8 vorgesehen sein
Figur 5 zeigt schematisch einen I nhalator 10. Der Inhalator 1 0, hier ein Inhalator in Form eines elektronischen Zigarettenproduktes, um fasst ein Gehäuse 1 1 , 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 1 0 bezeichnet dabei das Ende, an dem der Konsument zwecks I nhalation zieht, dadurch den Inhalator 1 0 mit einem Unterdrück beaufschlagt und einen Luftstrom 34 in dem Luftkanal 30 erzeugt.
Der Inhalator 1 0 besteht vorteilhaft aus einem Basisteil 16 und einer Verbrauchseinheit 1 7, die die Verdampfervorrichtung 1 und den Flüssigkeitsspeicher 18 umfasst und insbesondere in Form einer auswechselbaren Kartusche ausgebildet ist. Die durch die Einlass öffnung 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 1 8 ver bunden oder verbindbar, in dem mindestens eine Flüssigkeit 50 ge speichert ist.
Die Verdampfervorrichtung 1 verdampft Flüssigkeit 50, die der Ver dampfervorrichtung 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 1 9 ange ordnet, wie schematisch in Figur 5 gezeigt. Die in Figur 5 gezeigte Anbindung der Dochtstruktur 19 an den Flüssigkeitsspeicher 1 8 und an den Heizkörper 60 über den Träger 4 ist nur beispielhaft zu ver stehen. I nsbesondere können eine Flüssigkeitsschnittstelle und/oder mehrere Flüssigkeitsleitungen zwischen Flüssigkeitsspeicher 18 und Dochtstruktur 1 9 vorgesehen sein. Der Flüssigkeitsspeicher 18 kann daher auch beabstandet von der Dochtstruktur 1 9 angeordnet sein. Die Dochtstruktur 1 9 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 Flüssig keitsspeicher 18 verbunden. Der Flüssigkeitsspeicher 1 8 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 Flüssigkeitsspei cher 1 8 zugeordnet sein. Die Dochtstruktur 19 kann generell einteilig oder mehrteilig sein.
Die Dochtstruktur 1 9 besteht aus porösem und/oder kapillarem Ma terial, das aufgrund von Kapillarkräften in der Lage ist, von dem Heizkörper 60 verdampfte Flüssigkeit in ausreichender Menge von dem Flüssigkeitsspeicher 1 8 zu dem Heizkörper 60 passiv nachzu fördern, um ein Leerlaufen der Durchgangsöffnungen 62 und sich daraus ergebende Probleme zu verhindern.
Die Dochtstruktur 19 besteht vorteilhaft aus einem elektrisch nicht- leitenden Material, um eine unerwünschte Erwärmung von Flüssigkeit in der Dochtstruktur 19 durch Stromfluss zu vermeiden. Die Dochtstruktur 1 9 weist vorteilhaft eine geringe thermische Leitfähig keit 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 vor genannter Materialien. I n einer vorteilhaften praktischen Ausfüh rungsform kann die Dochtstruktur 19 mindestens ein Keramikfaserpapier und/oder eine poröse Keramik umfassen. Das Volumen der Dochtstruktur 1 9 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1 mm 3 und 1 0 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 1 9 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 Dochtstruk tur 1 9 kann bevorzugt so ausgerichtet und/oder an den Flüssig keitsspeicher 1 8 angeschlossen sein, dass die Zuführung der Flüs sigkeit durch die Dochtstruktur 1 9 senkrecht oder in einen Winkel ungleich 180 Grad zu der Längserstreckung der Verdampfervorrich tung 1 erfolgt. Die Flüssigkeit wird dadurch ausgehend von der Dochtstruktur 1 9 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 abtrans portiert, wobei das Verdampfen der Flüssigkeit und die Zugkraft des Konsumenten beim I nhalieren den Abtransport der Flüssigkeit bewirkt und unterstützt.
Ein vorteilhaftes Volumen des Flüssigkeitsspeichers 1 8 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 1 0, welcher in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine elektronische Zigarette gebildet ist, umfasst des Weite ren 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 elekt- rochemische Einweg-Batterie oder ein wiederaufladbarer elektro chemischer Akku, beispielsweise ein Lithium-ionen-Akku, sein. Die Verbrauchseinheit 1 7 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 Figur 5 gezeigt) und/oder in der Verbrauchseinheit 17.
I n dem Gehäuse 1 1 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 I nhalators 1 0 zieht, um zu inhalie ren. In diesem Fall steuert die Steuerungsvorrichtung 1 5 die Ver dampfervorrichtung 1 an, um Flüssigkeit 50 aus dem Flüssig keitsspeicher 1 8 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 1 7 angeordnet. Damit ist eine effektive elektrische Kopplung und Ansteuerung der Verdampfervorrichtung 1 mög lich. 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 (Fla- vour) und/oder mindestens einem Wirkstoff insbesondere Nikotin.
Die angegebenen Bestandteile der Flüssigkeit 50 sind jedoch nicht zwingend. Insbesondere kann auf Aroma- und/oder Wirkstoffe, ins besondere 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 I nformation bzw. Parameter. Der Datenspeicher kann Teil der elektronischen Steuerungsvorrichtung 1 5 sein. I n dem Datenspeicher ist vorteilhaft Information zur Zusammensetzung der in dem Flüssig keitsspeicher 18 gespeicherten Flüssigkeit, I nformation zum Pro zessprofil, insbesondere Leistungs-/Temperatursteuerung; Daten zur Zustandsüberwachung bzw. Systemprüfung , beispielsweise Dichtigkeitsprüfung; Daten betreffend Kopierschutz und Fälschungssicherheit, eine I D 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 Daten speicher ist vorteilhaft elektrisch mit der Steuereinrichtung 1 5 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 I nhalator 1 0 verbunden werden kann , könnten auch nutzerbezogene Daten, insbesondere über das Rauchverhalten , gespeichert und vorzugsweise auch zur Steuerung und Regelung des I nhalators 10 genutzt werden.
I n Figur 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 Vorzugs- weise 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 nichtlei tenden 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 bezie hungsweise Durchgangsöffnungen 62 versehen, die eine Einlasssei te 61 des Heizkörper 60 mit einer Auslassseite 64 des Heizkörper 60 flüssigkeitsleitend verbinden. Die Einlassseite 61 ist über eine nicht in Figur 6 gezeigte Dochtstruktur 19 flüssigkeitsleitend mit dem Flüssigkeitsspeicher 18 verbunden. Die Dochtstruktur 1 9 dient zur passiven Förderung von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicher 1 8 zum Heizkörper 60 mittels Kapillarkräften.
Der mittlere Durchmesser der Durchgangsöffnungen 62 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 5 pm und 200 pm, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 30 pm und 150 pm, noch weiter vor zugsweise im Bereich zwischen 50 pm und 100 pm. 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 Volumen- Verhältnis 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 Be reich zwischen 1 5% 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 x 1 ,75 mm oder 1 , 9 mm x 1 , 75 mm oder 1 , 9 mm x 0,75 mm. Die Kan tenlängen 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 x 3 mm, 2mm x 2 mm oder 2 mm x 3 mm be tragen.
Die Breite b des Heizkörper 60 (siehe Figur 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 Figur 6) liegt vorzugsweise im Be reich 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 Be reich zwischen vier und 1000. Auf diese Weise lässt sich der Wär- meeintrag 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 pm und 1 000 pm , weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 150 pm und 750 pm , noch weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 180 pm und 500 pm und beträgt beispielsweise 300 pm . 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 Durch gangsöffnung 62, wobei der Abstand auf die M ittelachsen der bei- den Durchgangsöffnungen 62 bezogen ist. Der Abstand kann bevor zugt 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 OhnVschen Wider stands 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 Figur 5. Genauer steuert bei Feststellung eines durch Ziehen des Konsumenten verursachten Luftstroms 34 durch den Luftkanal 30 die Steuerungsvorrichtung 29 die Heizspan nungsquelle 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 ein zelnen Komponenten der einzelnen Portionen der Flüssigkeit derart kurz gehalten werden und/oder mit einer Ansteuerfrequenz getaktet erfolgen, dass die schrittweise Verdampfung von einem Konsumen ten nicht wahrgenommen und trotzdem eine weitgehend homogene, geschmackskonforme, wiederholbar präzise Aerosolbildung gewähr leistet 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 Kompo nente 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 1 0 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 Verdamp fungsvorgang steuern lässt, wodurch optimale Verdampfungsergeb nisse erzielbar sind. Die Verdampfungstemperatur liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 100 °C und 400 °C, weiter bevorzugt zwischen 1 50 °C und 350 °C, noch weiter bevorzugt zwischen 1 90 °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 pm, weiter vorzugsweise 750 gm, noch weiter vorzugsweise kleiner oder gleich 500 gm aufweist. Oberflächen des Heizkörpers 60 können vorteilhaft hydrophil sein. Die Auslassseite 64 des Heizkörpers 60 kann vor teilhaft mikrostrukturiert sein bzw. Mikroausnehmungen (micro groo- ves) aufweisen.
Die Verdampfervorrichtung 1 ist so eingestellt, dass eine Flüssigkeitsmenge vorzugsweise im Bereich zwischen 1 gl und 20 gl, weiter vorzugsweise zwischen 2 gl und 1 0 gl, noch weiter vorzugsweise zwischen 3 gl und 5 gl, typischerweise 4 gl pro Zug des Konsumenten, zudosiert wird. Vorzugsweise kann die Verdampfervorrichtung 1 hinsichtlich der Flüssigkeits-/Dampfmenge pro Zug, d. h. je Zug dauer von 1 s bis 3 s, einstellbar sein.
I m Folgenden wird beispielhaft der Ablauf des Verdampfungsvorgangs erläutert.
I n 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 Ver dampfungsverhalten des eingesetzten Flüssigkeitsgemischs ange passt ist. Dies verhindert die Gefahr von lokaler Überhitzung und dadurch Schadstoffentstehung.
I nsbesondere kann auch einer unerwünschten differentiellen Ver dampfung 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 Verdampfungsvor gängen, insbesondere„puffs“, verlieren, bevor das Reservoir 1 8 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 Liquidei genschaften 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 einge bracht 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 wer den .
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 Heiz körper 60 sind vorteilhaft an die Eigenschwingung bzw. Eigenfrequenz der Blasenschwingungen während der Blasensiedung ange passt. Vorteilhaft kann die Periodendauer 1 /f der Heizspannung da her im Bereich zwischen 5 ms und 50 ms, weiter vorteilhaft zwischen 1 0 ms und 40 ms, noch weiter vorteilhaft zwischen 1 5 ms und 30 ms liegen und beispielsweise 20 ms betragen. Je nach Zusam mensetzung 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 vorzugs weise 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 M EMS-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 1 9 mit vorteilhaft unterschiedlicher Porengröße. Die direkt an der Einlassseite 61 des Heizkörpers 60 angeordnete Dochtstruktur 1 9 verhindert die Bildung von Blasen an der Einlassseite 61 des Heizkörpers 60, da Gasbla sen eine weitere Förderwirkung unterbinden und gleichzeitig zu ei ner (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 eingerich tet, Flüssigkeit 50 aus dem Flüssigkeitsspeicher 1 8 zu speichern und zu der Dochtstruktur 1 9 zu transportieren . Dies erlaubt eine zu verlässige lage-bzw. orientierungsunabhängige Versorgung der Dochtstruktur 1 9 mit Flüssigkeit 50 aus dem Flüssigkeitsspeicher 18. Das Flüssigkeitspufferelement 51 kann wie die Dochtstruktur 19 aus einem der beschriebenen porösen und/oder Kapillaren flüssig keitsleitenden Materialien bestehen.
In Figur 7 ist ein schematischer Querschnitt Verbrauchseinheit 1 7 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt.
Der Flüssigkeitsspeicher 1 8 weist einen kreisrunden Querschnitt auf. Entlang der Längsachse erstreckt sich senkrecht zur Zeichen ebene die Mantelfläche 1 04 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 1 8, der vor teilhaft durch den Durchmesser der Grundfläche 1 05 definiert ist. Vorteilhaft sind der Schlot 5 und der Flüssigkeitsspeicher 18 kon- zentrisch angeordnet. Der Schlot 5 beziehungsweise der Strömungskanal 8 kann in anderen Ausführungsbeispielen jedoch auch außerhalb des Flächenmitteilpunkts des Querschnitts des Flüssig keitsspeichers 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. I n 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 be ziehungsweise der Träger 4 an zwei auf der Hauptachse der Ellipse diametral gegenüberliegenden Kontaktierungspunkten 120, 121 in dem Flüssigkeitsspeicher 1 8 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 ei ne weitere der Entlüftung dienenden Öffnung 83. Die gegenüberlie genden Öffnungen 6, 83 werden durch das erste Verschlussteil 7 flüssigkeitsdicht verschlossen (in Figur 7 nicht gezeigt).
Um eine vorteilhafte Montage der Verbrauchseinheit 1 7, insbeson dere eine vorteilhafte Ausrichtung des Flüssigkeitsspeichers 1 8, 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 unbe absichtigten Drehen der Bauteile verhindert. Die Verdampfervorrichtung 1 weist bevorzugt eine längliche Form gebung auf. Sofern der Inhalator 10 und/oder der Flüssigkeitsspei cher 1 8 ebenfalls eine längliche Formgebung aufweisen, ist die Verdampfervorrichtung bevorzugt mit ihrer Längsachse parallel zu der Längsachse des Inhalators 10 bzw. des Flüssigkeitsspeichers 1 8 und damit auch zu der Strömungsrichtung der zu verdampfenden Flüssigkeit ausgerichtet, so dass die Flüssigkeit über einen mög lichst langen Strömungsweg an der Verdampfervorrichtung 1 entlang strömt. Die Befüllung des Flüssigkeitsspeichers 1 8 kann dann je nach der Lage der Befüllöffnung 6 entweder parallel zu der Längs achse der Verdampfervorrichtung 1 oder auch senkrecht zu der Längsachse der Verdampfervorrichtung 1 erfolgen.

Claims

Ansprüche:
1 . Verbrauchseinheit (1 7) für einen elektronischen I nhalator (10), umfassend
- einen Flüssigkeitsspeicher (1 8),
- eine in dem Flüssigkeitsspeicher (1 8) 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.
2. Verbrauchseinheit (1 7) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- die Befüllöffnung (6) durch einen Freiraum (1 00) zwischen der Verdampfervorrichtung (1 ) und einer Wandung (101 ) des Flüssigkeitsspeichers (18) gebildet ist.
3. Verbrauchseinheit (1 7) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Flüssigkeitsspeicher (18) senkrecht zu einer Längsrich tung (I) des Strömungskanals (8) einen Querschnitt aufweist, der größer ist als ein von der Verdampfervorrichtung (1 ) senkrecht zu der Längsrichtung (I) des Strömungskanals (8) gebil deter Außenquerschnitt, wobei
- die Befüllöffnung (6) zwischen der Innenkontur des Flüssigkeitsspeichers (18) und der Außenkontur der Verdampfervor- richtung ( 1 ) vorgesehen ist.
4. Verbrauchseinheit (17) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Innenquerschnittsfläche des Flüssigkeitsspeichers ( 1 8) kreisförmig und die Außenquerschnittsfläche der Verdampfer vorrichtung (1 ) oval ist.
5. Verbrauchseinheit (17) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- die Befüllöffnung (6) durch eine Bohrung ( 102) in einer Wan dung (101 ) des Flüssigkeitsspeichers (1 8) gebildet ist.
6. Verbrauchseinheit (1 7) nach einem der vorangegangenen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Entlüftungsöffnung (83) vorgesehen ist, welche mittels eines zweiten Verschlussteils (84) verschlossen ist.
7. Verbrauchseinheit (17) nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Befüllöffnung (6) zwischen dem Schlot (5) und einer Wandung (1 01 ) des Flüssigkeitsspeichers (18) vorgesehen ist.
8. Verbrauchseinheit (1 7) 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.
9. Verbrauchseinheit ( 1 7) nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, dass - an dem Flüssigkeitsspeicher (18) und/oder an der Ver dampfervorrichtung (1 ) ein Abschnitt angespritzt ist, welcher zumindest abschnittsweise den Schlot (5) bildet.
10. Verbrauchseinheit (1 7) nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Verschlussteil (7) die Verdampfervorrichtung (1 ) gegenüber dem Flüssigkeitsspeicher (18) fixiert.
1 1 . Verbrauchseinheit (1 7) nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, dass
- das erste Verschlussteil (7) eine an die Geometrie des Flüssigkeitsspeichers (1 8) und/oder der Verdampfervorrichtung (1 ) angepasste Anschlussgeometrie (82) aufweist.
1 2. Verbrauchseinheit ( 1 7) nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Schlot (5) strömungstechnisch mit einer Auslassseite (64) der Verdampfervorrichtung ( 1 ) verbunden ist.
1 3. Verbrauchseinheit ( 1 7) nach einem der vorangehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Verschlussteil (7) als Mundstück (81 ) ausgebildet ist.
14 Verbrauchseinheit ( 17) nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Verschlussteil (7) einen Strömungskanal ( 103) aufweist, welcher den Strömungskanal (8) des Schlotes (5) mit der Umgebung (80) verbindet.
1 5. Verbrauchseinheit (1 7) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-zwischen dem Flüssigkeitsspeicher ( 1 8) und der Verdampfer vorrichtung (1 ) eine Dochtstruktur (1 9) vorgesehen ist, und -die Dochtstruktur (1 9) so ausgerichtet und/oder an den Flüs sigkeitsspeicher (18) angeschlossen sein, dass die Zuführung der Flüssigkeit durch die Dochtstruktur (19) senkrecht oder in einen Winkel ungleich 1 80 Grad zu der Längserstreckung der Verdampfervorrichtung (1 ) erfolgt.
16. Elektronischer Inhalator ( 10) mit einer Verbrauchseinheit (17) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
1 7. Verfahren zur Herstellung einer Verbrauchseinheit (1 7) für ei- nen Inhalator (10) mit
- einem Flüssigkeitsspeichers (1 8),
- 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).
1 8. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verdampfervorrichtung (1 ) senkrecht zu der Einsteckrich tung eine kleinere Außengeometrie als die freie Querschnitts fläche des Flüssigkeitsspeicher (18) senkrecht zu der Einsteck- richtung der Verdampfervorrichtung ( 1 ) aufweist, und
- die Befüllöffnung (6) durch den Freiraum (100) gebildet wird, welcher sich aufgrund der kleineren Außengeometrie der Ver dampfervorrichtung (1 ) zwischen der Verdampfervorrichtung (1 ) und dem Flüssigkeitsspeicher (18) ergibt.
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