DE102014106590A1

DE102014106590A1 - Elektrische Zigarette

Info

Publication number: DE102014106590A1
Application number: DE102014106590.5A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Ruhlmann; Stefan Klahn
Original assignee: Aie Invest S A; Aie Investments Sa
Current assignee: Aie Invest S A; Aie Investments Sa
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-11-12

Abstract

Elektrische Zigarette mit einem Verdampfer, einer Stromversorgung für den Verdampfer, einem mit dem Verdampfer verbundenem Depot für das Liquid, einem Mundstück sowie einem Schalter, der die Stromversorgung des Verdampfers regelt, die in einem Gehäuse enthalten sind, wobei der Verdampfer als weitestgehend abgeschlossene Brennkammer ausgeführt ist, die lediglich kleine Eintrittsöffnungen für das Liquid und eine Austrittsöffnung für den Dampf aufweist und eine Heizwendel umfasst, wobei die Heizwendel aus einer mit leitendem Material beschichteten Kunststofffolie besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Zigarette mit einem Verdampfer, einer Stromversorgung für den Verdampfer, einem mit dem Verdampfer verbundenem Depot für das Liquid, einem Mundstück sowie einem Schalter, der die Stromversorgung des Verdampfers regelt, die in einem Gehäuse enthalten sind, wobei der Verdampfer als weitestgehend abgeschlossene Brennkammer ausgeführt ist, die lediglich kleine Eintrittsöffnungen für das Liquid und eine Austrittsöffnung für den Dampf aufweist und eine Heizwendel umfasst.
Elektrische Zigaretten sind seit Längerem bekannt. Im Prinzip bestehen diese elektronischen Zigaretten aus einem Verdampfer, auch Atomizer genannt, in dem eine nikotinhaltige oder nikotinfreie, meist aromatisierte Flüssigkeit, Liquid genannt, in Dampf verwandelt wird. Dazu enthält der Verdampfer eine Heizwendel, die über eine Stromversorgung, meist ein Akku, mit Energie versorgt wird. Das Liquid wird in einem Depot vorgehalten. Weiterhin ist ein Mundstück zum Inhalieren vorgesehen und ein Schalter, der die Stromversorgung des Verdampfers regelt. Der Schalter kann entweder manuell oder über Unterdruck, der beim Inhalieren (Ziehen) entsteht, betätigt werden. Meist weisen die elektronischen Zigaretten eine langgestreckte zylindrische Form auf, die derjenigen einer konventionellen Zigarette nachempfunden ist.
Der Dampf, der im Verdampfer durch Aufheizen des Liquids entsteht, wird inhaliert.
Zentraler Bestandteil der elektronischen Zigaretten ist der Verdampfer, der üblicherweise eine Heizwendel umfasst, die aus einem Draht mit elektrischem Widerstand besteht, der sich beim Durchfluss von Strom erhitzt. Zum Schutz der Heizwendel ist diese meist mit einem Drahtgeflecht oder Metallnetz bedeckt oder in einer weitestgehend abgeschlossenen Brennkammer enthalten, die lediglich kleine Eintrittsöffnungen für das Liquid aufweist.
Das Liquid ist in dem Depot vorgehalten und wird von diesem nach und nach an den Verdampfer abgegeben. Das Depot besteht aus einer Hülle und ist meist mit einem Speicherstoff aus Watte, Glasfasern, Vlies etc. gefüllt, in dem das Liquid schwammartig gespeichert ist. Ist der Atomizer zusammen mit dem Depot ausgestaltet, spricht man von einem Cartomizer (Cartridge + Atomizer).
Aus der US 2011/0303231 ist z.B. eine elektrische Zigarette bekannt, bei der der Verdampfer aus einem Glasfaserrohr, einem Garn aus Glasfasern, einer Heizspirale, einer Baumwolltuchschicht und einer synthetischen Faserschicht besteht, wobei das Garn aus Glasfasern in die Heizspirale eingefügt ist, die sich innerhalb des Glasfaserrohrs befindet. Die Enden des Glasfasergarns und zwei Drähte, die verwendet werden, um die Heizspirale elektronisch mit den Anschlüssen zu verbinden, sind nach außen durch das Glasfaserrohr geführt.
Die Baumwolltuchschicht umhüllt die Außenwand des Glasfaserrohrs und presst die Enden des Garns dicht gegen das Glasfaserrohr. Die synthetische Faserschicht zwischen der Baumwolltuchschicht und der Befestigungshülse speichert das Liquid und dient als eigentliches Depot.
Aus der EP 2 404 515 A1 ist z.B. eine elektrische Zigarette bekannt, bei der die Hülle einen zusätzlichen Hilfslufteinlass aufweist. Die elektrische Heizung weist eine Durchgangsbohrung auf und das mit Vlies etc. gefüllte Depot hat einen Kanal zwischen Mundstück und Verdampfer bzw. Durchgangsbohrung. Ein Unterdrucksensor ist mit der Durchgangsbohrung und dem Kanal verbunden und bildet einen Luftstrompfad mit dem Hilfslufteinlass aus, um aktiviert zu werden. Das im Vlies gespeicherte Liquid dringt durch eine zwischen Depot und Heizung angeordnete permeable Komponente und gelangt direkt auf die elektrische Heizung.
Daneben sind Tanksysteme bekannt, in denen das Liquid ohne Watte etc. im Depot gespeichert und über eine Membran etc. an den Verdampfer abgegeben wird. Dabei kommt meist eine hohle Nadel zum Einsatz, die die Membran durchstößt und mit dem Verdampfer kommuniziert.
Aus der eigenen DE 10 2012 100 831 B3 ist es z.B. bekannt, das Depot als speicherstofffreier Tank auszubilden und lediglich zwischen Tank und Brennkammer ein liquiddurchlässiges Gewebe anzuordnen, das um die kleinen Eintrittsöffnungen gelegt ist.
Problematisch an allen bekannten Systemen ist die gleichmäßige Zufuhr bzw. Versorgung des Verdampfers mit Liquid, wobei gleichzeitig ein Auslaufen oder Ansaugen von nicht verdampftem Liquid verhindert werden muss, da z. B. das unverdampfte Nikotin extrem giftig ist. Zudem ist es gewünscht, größere Mengen Liquid im Depot vorzuhalten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektronische Zigarette bereitzustellen, bei der eine maschinelle Fertigung möglich ist. Ferner soll die Liquidzufuhr zum Verdampfer gleichmäßig erfolgen, kein Auslaufen stattfinden und eine größere Menge Liquid im Depot gespeichert werden können.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene elektrische Zigarette gelöst.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass, wenn die Heizwendel aus einer mit leitendem Material beschichteten Kunststofffolie besteht, es möglich wird, die Heizwendel maschinell zu fertigen, sodass der Automatisierungsgrad erhöht werden kann.
Bislang werden Heizwendeln klassisch im manuellen Verfahren aus Draht gefertigt. Dagegen kann die Heizwendel nun aus dem Kunststoff ausgestanzt werden. Anschließend können ihre Kontakte, soweit nötig, noch verzinnt werden.
Somit ist es nun auch möglich, durch die Größe des ausgestanzten Bereichs den Widerstand und damit die Leistung der Heizwendel und somit des Verdampfens zu variieren.
Ferner kann die Heizwendel inkl. Kontakte als Baugruppe in dem Atomizer eingesetzt werden. Auch dies kann automatisiert erfolgen.
Insbesondere besteht die Heizwendel aus Kunststofffolie, die mit CuSn6 beschichtet ist.
Es ist ferner gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erkannt worden, dass, wenn zwischen Depot und Brennkammer ein Kapillarspeicher ausgebildet ist, eine sichere und gleichmäßige Liquidzufuhr zur Brennkammer möglich ist. Zudem stellt der Kapillarspeicher eine gleichmäßige Liquidzufuhr bereit und bei einem Bruch tritt Liquid nicht sofort vollständig aus.
Der Kapillarspeicher stellt also eine Art Transfereinheit zwischen Depot und Brennkammer bereit, die zudem vergleichmäßigend wirkt.
Das Depot selbst kann als speicherstofffreies Depot oder ebenfalls als Kapillarspeicher ausgebildet sein. Dann können der Kapillarspeicher des Depots und der Transfereinheit ineinander übergehen bzw. einstückig ausgebildet sein.
Insbesondere ist dies in einfacher Weise möglich, wenn die Kapillaren des Kapillarspeichers direkt in die Brennkammer münden.
Als Variante ist es auch möglich, dass lediglich zwischen dem der Brennkammer zugewandten Ende des Kapillarspeichers und der Brennkammer ein liquiddurchlässiges Gewebe angeordnet ist, das um die kleinen Eintrittsöffnungen gelegt ist.
Durch die erfindungsgemäße Kapillarbauweise ist es nun möglich, das Depot bzw. das Cap weitestgehend maschinell zu fertigen. Dazu wird der Kapillarspeicher aus spritzgegossenem Kunststoff, insbesondere PC und/oder PTFE, hergestellt. Dazu kann ein Zweikomponentenverfahren verwendet werden.
Die erfindungsgemäße elektrische Zigarette kann derart ausgestaltet werden, dass die Austrittsöffnung für den Dampf mit einem Inhalationsrohr als Rauchtunnel kommuniziert. Somit können die Liquidzufuhr und die Dampfabfuhr komplett getrennt werden.
Hierbei kann das Inhalationsrohr komplett vom Kapillarspeicher umgeben sein.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn das Inhalationsrohr einstückig mit dem Kapillarspeicher und ggf. der Hülle ausgebildet ist, sodass diese als Einheit produziert werden kann, insbesondere im Spritzgussverfahren, also weitestgehend maschinell ohne menschlichen Eingriff.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung. Es zeigen:
1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Cartomizer einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen elektrischen Zigarette und
2 einen schematischen Schnitt entlang der Linie A-A in 1 sowie
3 einen schematischen Schnitt entlang der Linie A-A in 1 in einer alternativen Ausgestaltung.
In den 1 bis 3 sind von einer als Ganzes mit 1 bezeichneten elektrischen Zigarette nur die so genannten Cartomizer, also die Einheit aus Depot 2 und Verdampfer 3 gezeigt, die in einer zylindrischen Hülle 4 enthalten sind, die gleichzeitig an einem Ende als Mundstück 5 dient und am anderen Ende auf einen nicht gezeigten Teil aufschraubbar ist, der die Stromversorgung (Akku) und weitere Elektronik, wie den Druckschalter etc. umfasst.
Dieser grundlegende Aufbau ist weitestgehend bekannt.
Der Verdampfer 3 ist als weitestgehend abgeschlossene Brennkammer 6 ausgeführt, die lediglich kleine Eintrittsöffnungen 7 für das Liquid und eine Austrittsöffnung 8 für den Dampf aufweist und eine Heizwendel 9 umfasst, die aus einer mit CuSn6 beschichteten Kunststofffolie besteht, die ausgestanzt und anschließend verzinnt wurde.
Die Eintrittsöffnungen 7 erstrecken über die gesamte Außenwandung der Brennkammer 6 und sind umlaufend gleichmäßig verteilt. Die Austrittsöffnung 8 ist zentral oberhalb der Heizwendel 9 angeordnet.
Das Depot 2 kann dabei in zwei Varianten ausgebildet sein.
Es kann einerseits ist als im Spritzgussverfahren hergestellter Kapillarspeicher 10 mit Kapillaren 10A ausgebildet sein. Es füllt dann im Wesentlichen die gesamte Hülle 4 aus bzw. erstreckt sich bis zur Brennkammer 6 und umgibt das Inhalationsrohr 11 vollständig.
Andererseits kann das Depot 2 auch als speicherstofffreies Depot in dem dem Mundstück zugewandten Bereich ausgebildet sein und der Kapillarspeicher 10 ist nur zwischen Depot 2 und Brennkammer als Transfereinheit angeordnet.
Entsprechend sind die Kapillaren 10A im Bereich zwischen Mundstück 5 und Transfereinheit gestrichelt dargestellt.
Unabhängig von der Variante besteht der Kapillarspeicher 10 aus einer Vielzahl von parallelen Kapillaren 10A (vgl. 2 und 3) und bewirkt die gleichmäßige Liquidzufuhr zur Brennkammer.
Zwischen der Austrittsöffnung 8 der Brennkammer 6 für den Dampf und dem Mundstück 5 ist ein zum Mundstück hin sich erstreckendes Inhalationsrohr 11 angeordnet.
Zwischen dem dem Mundstück zugewandten Ende des Inhalationsrohrs 11 und der eigentlichen Ansaugöffnung 12 im Mundstück 5 ist ein Mundstückverschluss 13 vorgesehen, der das Depot bzw. den Tank zur Ansaugöffnung 12 hin dichtet.
Die Kapillaren bzw. der Kapillarspeicher sind einstückig mit der Hülle 4 bzw. dem Inhalationsrohr etc. im Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt.
Die Dichtung am anderen Ende der Hülle 4, d. h. im Bereich des Verdampfers 3, übernimmt ein Kragen 14. Dieser kann einstückig mit der Brennkammer 6 und dem Inhalationsrohr 11 ausgestaltet sein, sodass diese als Baugruppe in die gemeinsame Hülle 4 eingesetzt werden, wobei das Inhalationsrohr 11 gegen den ebenfalls als Baugruppe ausgebildeten Mundstückverschluss 13 gedrückt wird, um das zwischen dem abschließenden Kragen 14 und Mundstückverschluss 13 gebildete Depot 2 abzuschließen.
Somit fließt das Liquid aus dem Depot 2 über die Kapillaren 10A des Kapillarspeichers 10 durch die Eintrittsöffnungen 7 gleichmäßig in die Brennkammer und wird dort an der Heizwendel 9 verdampft, sobald die Stromzufuhr vom Akku aufgrund eines Unterdrucks in dem entsprechenden Unterdruckschalter geschaltet wird.
Der Dampf wird dann über die Austrittsöffnung 8 durch das Inhalationsrohr 11 und dem Mundstückverschluss 13 über die Ansaugöffnung 12 abgegeben bzw. inhaliert (gedampft).
In den 2 und 3 sind Querschnitte entlang der Linie A-A in 1 gezeigt, die zwei mögliche Varianten der Ausgestaltung der Kapillaren schematisch zeigen.
Die in der 2 gezeigte Variante der Ausgestaltung umfasst bündelartig angeordnete Kapillaren 10A, die den gesamten Raum zwischen Inhalationsrohr 11 und Hülle 4 ausfüllen und parallel angeordnet sind. Sie erstecken sich bis zu den Eintrittsöffnungen 7, die dann umlaufend verteilt sind. Die Kapillaren 10A selbst können dann etwa rohrförmig ausgestaltet sein.
Somit wird ein analoger Liquidstrom bewirkt, wie er bereits oben beschrieben wurde.
Die in der 3 gezeigte Variante unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen in der Anordnung der Kapillaren 10A sowie der damit einhergehenden Anordnung der Eintrittsöffnungen 7. Die Kapillaren sind nun speichenartig um das zentrale Inhalationsrohr 11 verteilt und wechseln sich mit entsprechenden Stegen 15 ab.
Die Kapillaren sind aus PTFE (Polytetrafluoräthylen) und die Stege aus PC (Polycarbonat) im 2K Spritzgussverfahren einstückig mit der Hülle 2 hergestellt.
Die Eintrittsöffnungen 7 sind entsprechend der Lager der Kapillaren 10A an der Brennkammer 6 verteilt angeordnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2011/0303231 [0006]
EP 2404515 A1 [0008]
DE 102012100831 B3 [0010]

Claims

Elektrische Zigarette mit einem Verdampfer, einer Stromversorgung für den Verdampfer, einem mit dem Verdampfer verbundenem Depot für das Liquid, einem Mundstück sowie einem Schalter, der die Stromversorgung des Verdampfers regelt, die in einem Gehäuse enthalten sind, wobei der Verdampfer als weitestgehend abgeschlossene Brennkammer ausgeführt ist, die lediglich kleine Eintrittsöffnungen für das Liquid und eine Austrittsöffnung für den Dampf aufweist und eine Heizwendel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwendel aus einer mit leitendem Material beschichteten Kunststofffolie besteht.
Elektrische Zigarette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwendel aus einer mit CuSn6 beschichteten Kunststofffolie besteht.
Elektrische Zigarette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Depot als Kapillarspeicher ausgebildet ist.
Elektrische Zigarette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Depot und Brennkammer ein Kapillarspeicher ausgebildet ist.
Elektrische Zigarette nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillaren des Kapillarspeichers direkt in die Brennkammer münden.
Elektrische Zigarette nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich zwischen dem der Brennkammer zugewandtem Ende des Kapillarspeichers und der Brennkammer ein liquiddurchlässiges Gewebe angeordnet ist, das um die kleinen Eintrittsöffnungen gelegt ist.
Elektrische Zigarette nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapillarspeicher aus spritzgegossenem Kunststoff, insbesondere PC und/oder PTFE, besteht.
Elektrische Zigarette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung für den Dampf mit einem Inhalationsrohr als Rauchtunnel kommuniziert.
Elektrische Zigarette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Inhalationsrohr vom Kapillarspeicher umgeben ist.
Elektrische Zigarette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Inhalationsrohr einstückig mit dem Kapillarspeicher ausgebildet ist.