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蒸发器筒以及带有这种蒸发器筒的吸入器的制作方法

时间:2022-01-22 阅读: 作者:专利查询

蒸发器筒以及带有这种蒸发器筒的吸入器的制作方法

1.本发明涉及一种作为吸入器的组成部分的蒸发器筒,其包括带流动通道的壳体本体、用于储存液体的贮存料箱以及包括导油绳机构和加热机构的蒸发器单元,该蒸发器单元构造成能渗透液体,因而液体至少最初能毛细作用地从贮存料箱通过蒸发器单元朝着流动通道的方向输送。
2.此外,本发明还涉及一种吸入器,其构造和设置用于吸入富含活性物质的烟雾,该吸入器包括:包括至少一个电子的控制单元和能量源的筒支架;以及蒸发器筒。


背景技术:

3.这些蒸发器筒和吸入器在此尤其结合电子烟、即所谓的e香烟使用在享乐品工业中以及使用在医用领域中,以便能将流体的享乐品和/或流体的医用产品以烟雾形态和/或作为气溶胶吸入。消费时,人通常在吸入器的吸嘴处抽吸,因此在流动通道中生成了抽吸压力,该抽吸压力产生了流过流动通道的空气流。但空气流也可以机械地例如通过泵产生。在流动通道中,将由蒸发器单元产生和提供的经蒸发的液体添加给空气流,以便将气溶胶或气溶胶-烟雾混合物施用给正在消费的人。液体储存在蒸发器筒处或蒸发器筒中。使用具有烟雾密度相同或不同的各种成分的不同的混合物作为液体。使用在电子烟中的典型的混合物例如具有甘油和丙二醇成分,必要时富含尼古丁和/或几乎任意的食用香料。针对在医用领域或治疗学领域中的使用,例如用于吸入哮喘制剂,混合物可以相应地具有医用成分和活性物质。
4.蒸发器筒的各个组成部分,即具有流动通道的壳体本体、贮存料箱和蒸发器单元,可以合并在一个共同的构件中,其中,这个构件然后可以是一次性制品,其设计用于通过正在消费的人进行口数有限的吸入并且与作为能重复使用的可多次使用的制品的、包括至少一个电子的控制单元和能量源的筒支架一起形成了吸入器。但蒸发器筒也可以先通过多个构件的拼接形成,其中,各个构件,例如蒸发器单元或蒸发器单元的一些部分可以作为可多次使用的制品布置在筒支架中,并且贮存料箱作为单独的构件形成了一次性制品。吸入器最后可以通过更换通常包含液体的一次性制品可变地使用。
5.一次性制品和可多次使用的制品相应地以能拆开的方式相互连接。筒支架作为可多次使用的制品通常包括至少一个电子的控制单元和能量源。能量源可以例如是电化学的一次性电池或能重复使用的电化学的蓄电池、例如锂离子蓄电池,借助该蓄电池通过蒸发器单元的电触头向加热机构供能。电子的和/或电气的控制单元用于控制蒸发器筒内的蒸发器单元。但筒支架也可以包括蒸发器筒的组成部分。一次性制品可以包括蒸发器筒或蒸发器筒的一些部分并且可以作为插塞件构造成能插塞到可多次使用的制品上或者可以作为插入件构造成能插入到可多次使用的制品中。也能取代插拔连接使用螺旋连接、卡扣式连接或其它能拆开的快速连接。随着一次性制品和可多次使用的制品的连接,建立起了机械的和电气的耦合以形成准备好工作的吸入器。
6.主要的和最后确定用途(例如作为电子烟或作为医用吸入器)的部件是作为蒸发
器筒的组成部分的贮存料箱。这个部件通常包含由人选择的、期望的和/或需要的液体或液体混合物(下文中也统称为流体)以及形成或具有流动通道的壳体本体和蒸发器单元。流体贮存在蒸发器筒的贮存料箱中。流体借助能渗透液体的蒸发器单元从贮存料箱基于至少最初毛细作用的输送导引通过导油绳机构和加热机构。由能量源产生的施加在加热机构处的电压导致了在加热机构内的电流。基于加热机构的热阻、优选欧姆电阻,该电流导致了加热机构的变热并且最终导致了处在蒸发器单元内的流体的蒸发。以这种方式产生的气体或者烟雾从蒸发器单元朝着流动通道的方向逸出并且通过与空气流动的混合重新冷凝成气溶胶。流体因此具有有预定的流动方向的预定的路径,即作为流体流过导油绳机构到达加热机构和流过加热机构并且作为气体或烟雾和/或气溶胶从加热机构流入流动通道。在流动通道中,经蒸发的流体通过空气流重新冷凝,并且在流动通道例如通过正在消费的人在流动通道处抽吸或通过泵将空气流输送通过流动通道而用压力/负压加载时夹带走。
7.为了使来自贮存料箱的流体不直接流入到流动通道中,蒸发器单元完全遮盖从贮存料箱到流动通道的进入口。完全遮盖在本上下文中意味着,液体强制性地导引通过蒸发器单元,因而流体无法直接从贮存料箱进入到流动通道中,而是必须“绕道”导油绳机构和加热机构。导油绳机构一方面用于暂存流体,以便特别是在贮存料箱几乎清空时还充分提供流体用于在吸入器处少量吸入几口。导油绳机构另一方面则尤其用于将流体从贮存料箱朝着流动通道的方向运输以及用于用流质(与流体和液体同义)几何均匀地供应加热机构并且同时用作一种止回保护,以便禁止流体和/或烟雾或气体朝着贮存料箱的方向回流。
8.迄今为止已知的蒸发器筒具有带导油绳机构的蒸发器单元,导油绳机构例如由棉制或玻璃纤维制的多条相互交织/捻转的线/纤维形成。这些纤维导油绳或串联的纤维导油绳具有毛细特性,毛细特性导致,在最初与流体接触时,所述一条纤维导油绳或所述多条纤维导油绳浸入到贮存料箱中,流体容纳在该贮存料箱中并且朝着加热机构的方向输送。加热机构通常构造成发热螺线的形式。这种经缠绕的金属丝例如由不锈钢、铜、铜化合物或镍制成。这种蒸发器单元通常仅手工制造并且具有有限的储存容量来暂存流体。另一个缺点在于流体基于数量有限的微通道而具有小的运输率以及原则上通过导油绳-螺线系统的纵向产生不均匀的温度分布,伴随局部过热和由此造成的生成有害物质的风险。换句话说,仅有限地确保了用流体均匀地和连续地供应加热机构。


技术实现要素:

9.因此本发明的任务是,建议一种紧凑的蒸发器筒,其针对恒定不变的和能复现的蒸发条件确保了在贮存料箱和加热机构之间的有所改善的液体连接。该任务还在于,创造一种相应的吸入器。
10.该任务通过一种本文开头所述类型的蒸发器筒由此解决,即,壳体本体构造有空腔,其中,壳体本体的空腔一方面为了形成贮存料箱并且另一方面为了形成导油绳机构的容纳室而被至少部分具有流动通道的隔板分成了两个腔,其中,在隔板中构造有导油绳机构的容纳室到流动通道的至少一个入口,该入口完全被加热机构遮盖,并且在容纳室中布置有多个粒状的颗粒以形成贴靠在加热机构上的导油绳机构,颗粒优选填满容纳室并且基于它们的倾倒和/或构造形成了微通道并且通过盖元件保持在容纳室中,其中,在隔板中构造有至少一个入口以建立起贮存料箱到容纳室的液体连接,该入口用能渗透液体的格栅结
构遮盖。
11.壳体本体优选构造带有连贯的流动通道,该流动通道具有至少一个进口侧和至少一个出口侧,其中,壳体本体管状地构造有纵轴向延伸的空腔并且通过至少部分具有连贯的流动通道的隔板分成了两个沿纵轴向前后相继布置的腔。
12.用颗粒的倾倒说明了颗粒的既松散又连接的并排放置,其中,包括颗粒的晃动的和/或压实的布置。用颗粒的构造例如说明,颗粒本身可以具有微型空腔和/或微通道。因此在蒸发器单元中在各个彼此贴靠的颗粒之间和/或通过各个颗粒形成了在贮存料箱和流动通道之间的多条随机的微通道,微通道确保了在蒸发器单元的出口侧上的恒定不变的和均匀的蒸发。换句话说,通过粒状的导油绳机构建立起了在进入蒸发器单元的进口侧和从蒸发器单元出来的出口侧之间的最优的流体联接。另一个重要的优点在于,粒状的材料填满了加热机构上方的整个容纳室,因此相比其它导油绳技术方案提供了更大的导油绳-储存容量。
13.粒状的导油绳机构的安装变得特别有利,因为这个导油绳机构在相应的安装地点处可以与导油绳机构的容纳部的任意的轮廓/几何形状相匹配。通过颗粒结构,导油绳机构在安装/装填粒状的材料时灵活地与相应的轮廓/几何形状相匹配并且不会填充形成微通道的空腔以及避免了与相邻的面的形成间隙。结果是通过粒状的导油绳机构确保了对加热机构的恒定不变的和能复现的流质供应并且因此确保了恒定不变的和能复现的蒸发条件。带有导油绳机构和/或加热机构的作为蒸发器筒的组成部分的蒸发器单元是否布置在筒支架处或筒支架中,即可多次使用的制品处/中,或者蒸发器单元是否布置在一次性制品处/中,在此并不重要。
14.蒸发器单元有利地是吸入器的可多次使用的制品的组成部分,贮存料箱则是吸入器的一次性制品的组成部分。
15.蒸发器筒的一种优选的实施方式的特征在于,隔板从划分空腔的、带有流动通道的优选横向于空腔的纵轴线延伸的区段的盘形的区段起,具有延伸通过贮存料箱的、带有流动通道的优选平行于空腔的纵轴线延伸的区段的通道状的区段以形成烟道,其中,流动通道的两个区段彼此连接并且在它们的相交部位中形成了烟雾室。除了特别紧凑的构造方式外,这种构造方案由于烟雾室而导致了更好的蒸发条件。
16.隔板的优选平行于空腔的纵轴线延伸的通道状的区段有利地在中央延伸通过贮存料箱,其中,在隔板的通道状的区段的两侧在同一隔板的盘形的区段中分别构造有用于建立起贮存料箱到容纳室的流体连接的入口,该入口用能渗透液体的格栅结构遮盖。因此优化了贮存料箱和加热机构之间的液体连接。
17.加热机构优选是基本上由硅制成的或具有硅或p掺杂或n掺杂的硅的mems构件(微机电系统),其从面朝导油绳机构的上侧起直至面朝流动通道的底侧均具有能渗透液体的和能渗透烟雾的过道。用节省空间的加热机构能达到特别有效的烟雾形成。
18.蒸发器筒的一种优选的扩展设计方案的特征在于,蒸发器筒构造和设置用于与包括至少一个电子的控制单元和能量源的筒支架机械地和电气地连接以形成吸入器,其中,蒸发器单元包括用于与能量源电接触的电触头。由此创造出了有恒定不变的和能重现的蒸发条件的紧凑的蒸发器筒/吸入器。
19.该任务也通过一种本文开头所述类型的吸入器由此解决,即,蒸发器筒按照权利
要求1至7中一项或多项所述那样进行构造和设置。
20.由此获得的优点已经结合蒸发器筒加以说明,因此为避免重复可以参考之前的论述。
附图说明
21.针对蒸发器筒和吸入器的另外的适宜的和/或有利的特征和扩展设计方案由从属权利要求和说明书得出。蒸发器筒和吸入器的特别优选的实施方式借助附图更为详细地阐释。
22.图1以剖面示出了带有蒸发器筒的吸入器的示意图;图2示出了按图1的蒸发器筒的重要的部分;图3以围绕纵轴线转动了90
°
后的视角示出了按图2的蒸发器筒;图4沿剖面a-a示出了按图3的蒸发器筒;图5示出了蒸发器筒的另一种实施方式;并且图6以围绕纵轴线转动了90
°
后的视角示出了按图5的蒸发器筒。
具体实施方式
23.在图中示出的蒸发器筒以及吸入器用于从液体吸入富含活性物质、例如尼古丁的烟雾和/或气溶胶相应地结合电子烟进行说明。蒸发器筒和吸入器能以相同的方式用于从药物和/或补充营养的产品吸入富含医用活性物质的烟雾。
24.所示的蒸发器筒10作为吸入器11的组成部分包括带有流动通道13的壳体本体12、用于储存液体的贮存料箱14以及包括导油绳机构15和加热机构16的蒸发器单元17,该蒸发器单元构造成能渗透液体,因而液体至少最初能毛细作用地从贮存料箱14通过蒸发器单元17朝着流动通道13的方向输送。
25.按照本发明,这个蒸发器筒10的出色之处在于,壳体本体12构造带有空腔18,其中,壳体本体12的空腔18一方面为了形成贮存料箱14并且另一方面为了形成用于导油绳机构15的容纳室19而通过至少部分具有流动通道13的隔板20分成两个腔21、22,其中,在隔板20中构造有从用于导油绳机构15的容纳室19到流动通道13的至少一个入口23,该入口完全被加热机构16遮盖,并且在容纳室19中布置着多个粒状的颗粒24以形成贴靠在加热机构16上的导油绳机构15,所述颗粒优选填满容纳室19并且基于其倾倒和/或构造形成了微通道25并且通过盖元件26保持在容纳室19中,其中,在隔板20中构造有用于建立起从贮存料箱14到容纳室19的液体连接的至少一个入口27,该入口用能渗透液体的格栅结构28遮盖。
26.壳体本体12优选构造带有连贯的流动通道13,该流动通道具有至少一个进口侧和至少一个出口侧 ,其中,壳体本体12管状地构造带有沿纵轴向延伸的空腔18并且通过至少部分具有连贯的流动通道13的隔板20分成了两个沿纵轴向前后相继布置的腔21、22。
27.柱筒形的壳体本体12构造成朝着端侧闭合,即朝着这样一个端侧闭合,盖元件26套装、旋拧或以其它方式固定在该端侧处。在背对盖元件26的端侧上,壳体本体12具有至少一个开口29,该开口形成了所述或每个流动通道13的出口,该流动通道具有至少一个径
向取向的、进入壳体本体12的进口以形成连贯的流动通道13。
28.在下文中说明的特征和扩展设计方案是单独考虑的或彼此组合的优选的实施方式。明确指出的是,在权利要求和/或说明书和/或附图中概括的或在共同的实施方式中说明的特征可以也在功能上独立地扩展设计上文说明的蒸发器筒10。
29.蒸发器单元17优选是吸入器11的可多次使用的制品的组成部分,贮存料箱14则是吸入器11的一次性制品的组成部分。蒸发器筒10优选构造成独立的模块和一次性制品。但蒸发器筒10也可以完全或部分和其它部件一起形成一个模块。蒸发器筒10优选构造和设置用于与包括至少一个电子的控制单元30和能量源31的筒支架32机械和电气地连接以形成吸入器11,其中,蒸发器单元17包括用于与能量源31电接触的电触头33。吸入器14可以例如通过吸入的人激活,例如作为电子烟,或者例如通过泵激活,例如作为医用仪器用于人本身不再能抽吸或无法充分抽吸的情况。在按图1至4的实施方式中,筒支架32作为可多次使用的制品仅具有控制单元30和能量源31。蒸发器单元17和贮存料箱14是作为一次性制品或可多次使用的制品的蒸发器筒10的组成部分。在图5和6中,一次性制品仅由贮存料箱14构成。通过作为一次性制品的贮存料箱14与或者到是作为可多次使用的制品的筒支架32的组成部分的蒸发器单元17的拼接、套装等,形成了蒸发器单元17。
30.如已经提到的那样,蒸发器筒10包括带至少一个进口侧和至少一个出口侧的连贯的流动通道13,其中,术语“连贯”说明了,流动通道13在所述或每个进口侧处并且在所述或每个出口侧处是能透气的。在图中优选在流动通道13中构造有两个进口侧。但可选也可以设置和构造仅一个进口侧或多于两个的进口侧。构造在隔板20中并且径向取向、即横向于壳体本体12的纵轴线l延伸的流动通道13或流动通道区段可以例如在壳体本体12的侧表面m中平行于纵轴线l延续,优选延续至在与盖元件26对置的端侧上的出口侧。隔板20优选从划分空腔18的、带有流动通道13的横向于空腔18或壳体本体12的纵轴线l延伸的区段的盘形的区段34起,具有延伸通过贮存料箱14的、带有流动通道13的优选平行于空腔18或壳体本体12的纵轴线l延伸的区段的通道状的区段35以形成烟道36,其中,流动通道13的区段彼此连接并且在它们的相交部位处形成了烟雾室37。
31.隔板20的平行于空腔18或壳体本体12的纵轴线l延伸的通道状的区段35优选在中央延伸经过贮存料箱14,其中,在隔板20的通道状的区段35的两个侧面处在同一隔板的盘形的区段34中分别构造有用于建立起贮存料箱14到容纳室19的流体连接的入口27、38,该入口用能渗透液体的格栅结构38、39遮盖。但流动通道13也可以从盖元件26延伸至吸嘴41。
32.颗粒24可以作为松散的散积物处在容纳室19中。在这种情况下,颗粒24本身在蒸发器筒10的运行状态下还能相对彼此运动并且因此形成了可变的微通道25。并置和叠置的颗粒24彼此支撑。颗粒24在此可以纯粹机械地相互碰撞。但颗粒24也可以彼此间机械地相互啮合。导油绳机构15的颗粒24可以就它们的材料选择和/或它们的尺寸而言构造成相同的和/或构造成不同的。所有的颗粒24可以具有相同的尺寸,即处在一个尺寸范围内。但颗粒24可以具有不同的尺寸,即处在不同的尺寸范围内。颗粒尺寸优选在0.1和2 mm之间并且特别优选在3 和300 之间。所有的颗粒24可以纯粹示例性地处在50 和100 之间(对应一个尺寸范围)的尺寸范围内。但导油绳机构15的颗粒24也可以具有局部不同的颗粒尺寸。另外,通过选择颗粒尺寸和选择例如在带有处在不同尺寸范围内的颗粒24
的层中的相应的分布,还可以单独地、最终甚至即使在刚倾倒时就设定导油绳机构15的流动阻力。在微孔区域内的颗粒24的最小的颗粒直径在此应当优选大于在下一个更粗的区域内的细孔,以便稳定地保持细孔梯度。通过选择导油绳机构15内所使用的颗粒尺寸,可以为导油绳机构15设定单独的细孔梯度。最大的颗粒尺寸根据分别有待输送的液体的流变特性分别处在排除了毛细作用输送的尺寸外。换句话说,颗粒24应当仅这样大,使得它们作为导油绳机构15还产生了毛细作用。颗粒直径同样不应小于加热机构16的毛细管或细孔的直径,以避免加热机构16堵塞或颗粒24从加热结构出来。
33.所有颗粒24可以由同一种材料制成。但颗粒24也可以由至少两种不同的材料制成。颗粒24优选由砂子(石英)和/或石墨制成。但也可以考虑多种多样的其它材料或材料混合物作为材料。用于颗粒24的优选的材料例如有peek粒料(聚醚醚酮粒料)、pek粒料(聚醚酮粒料)、pa粉末、vm17粒料、玻璃、皂石、二氧化硅、木质素、气凝胶、氟橡胶、硅酮、灰、木炭、膨润土、沸石、硅藻泥、硅酸镁、刚玉、硅藻土、磨碎的斑岩以及它们的混合物。导油绳机构15的颗粒24特别优选局部由不同的材料制成。局部的布置例如指的是由分别相同的材料制成的颗粒24的分层的结构。
34.通过选择导油绳机构15的颗粒24的材料,可以设定导油绳机构15的不同的特性。例如可以使用有不同的热导率的颗粒24。颗粒24的不同的材料选择也导致,颗粒24例如可以构造成能压缩的。根据用来将颗粒24例如保持在容纳室19中的压紧力的大小,可以通过弹性变形主动影响单个颗粒24或相邻的颗粒24的细孔的尺寸。可以可选为蒸发器筒10配设调整机构,借助该调整机构能在蒸发器筒10的运行状态中设定作用到导油绳机构15上的压紧力。调整机构可以例如是杠杆元件、转动元件或任意其它压力器件。
35.也可以形成多层的导油绳机构15。在一种实施方式中,可以用第一种颗粒类型的颗粒24形成第一层。第二层则用第二种颗粒类型的颗粒24形成。第三层又用第一种颗粒类型形成。在中间层中的第二种颗粒类型的颗粒24具有特殊的特性,其例如能借助控制单元11的微控制器探测到。在蒸发器筒10运行期间,在第二层中的颗粒24的润湿的变化例如导致了第二种颗粒类型的特殊的特性的能探测到的变化。通过例如可以是传感器的微控制器探测到这种变化。借助控制单元30然后可以调节地介入蒸发过程,以便例如防止加热机构16的所谓的干烧。
36.导油绳机构15的颗粒24可以具有相同的或不同的几何形状。颗粒24可以例如是针形的、球形的、米粒形的或三角形的。颗粒24可以具有修圆的棱边或者构造成尖棱的。术语“颗粒”明确不理解为纤维元件,即不理解为薄的、细小的、线状的构造物。根据颗粒24的相应的形状和其颗粒尺寸,可以例如形成纵向的和/或球形的细孔。细孔也可以不规则地构造。颗粒24也可以至少部分是磁性的。颗粒24可以由此例如在填充/倾倒到容纳室19中期间通过施加外部的磁场而以期望的取向对齐排直。伴随颗粒24对齐排直的可能性,针形的颗粒24例如可以垂直于流动通道13对齐排直,可以单独确定导油绳机构15的特性,以便可以将导油绳机构15例如用作止回阀或控制阀。
37.几乎无隙地或无空腔地贴靠在加热机构16上的导油绳机构15具有微通道23。加热机构16构造成能渗透液体和能渗透气体或能渗透烟雾。导油绳机构15用其出口侧贴靠在加热机构16的进口侧上并且形成了接触面40。加热机构16本身优选可以具有通入到流动通道13中的线性的和/或非线性的过道。加热机构16可以具有平坦的或弯曲的或其它方式成形
的构造方案。加热机构16特别优选是一种基本上由硅制成的或具有硅或p掺杂或n掺杂的硅的mems构件(微机电系统),其从面朝导油绳机构15的上侧起直至面朝流动通道13的底侧均具有能渗透液体的和能渗透气体的或能渗透烟雾的过道。导油绳机构15的颗粒24的最小的颗粒尺寸至少在与加热机构16的接触区域40中大于加热机构16的过道的平均直径。
38.包括按本发明的蒸发器筒10的按本发明的吸入器11的工作原理,示例性地借助电子烟作为吸入器11特别是参考附图1加以说明。正在消费的人例如在吸入器11的吸嘴41处抽吸,吸入器由筒支架32和蒸发器筒10形成,其中,液体处在蒸发器筒10的贮存料箱14中,液体例如包含甘油、丙二醇和必要时其它的活性物质和/或食用香料。通过抽吸在流动通道13中产生了负压,负压本身例如通过未示出的传感器激活控制单元30。控制单元30控制加热机构16,加热机构由能量源31供应能量。来自贮存料箱14的液体借助导油绳机构15至少最初毛细作用地通过微通道23从贮存料箱14朝着加热机构16的方向运输。在变热的加热机构16处或中,液体转化成气体或烟雾,其中,加热机构16将液体或由此形成的烟雾和/或气溶胶基于能渗透液体和气体或烟雾的结构而朝着流动通道13的方向运输并且输出给这个流动通道。气体或烟雾和/或气溶胶在流动通道13中与空气流混合时形成并且被正在消费的人抽吸和吸入。