DE102020121369A1

DE102020121369A1 - Verdampfereinrichtung für eine elektrische Zigarette

Info

Publication number: DE102020121369A1
Application number: DE102020121369.7A
Authority: DE
Inventors: Christian Adrian
Original assignee: Zerspanungstechnik Adrian E K; Zerspanungstechnik Adrian EK
Current assignee: Zerspanungstechnik Adrian E K; Zerspanungstechnik Adrian EK
Priority date: 2020-08-13
Filing date: 2020-08-13
Publication date: 2021-12-09
Anticipated expiration: 2040-08-14
Also published as: EP4195965A1; DE102020121369B4; WO2022033932A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdampfereinheit für eine elektrische Zigarette aufweisend einen Tank, wobei der Tank derart ausgestaltet ist, dass ein Liquid in dem Tank aufnehmbar ist, einen Verdampferkopf mit einer Aufnahme für einen elektrisch betreibbaren Heizwiderstand und eine Fördereinrichtung zum Fördern des Liquids aus dem Tank in den Verdampferkopf. Um eine Verdampfereinheit für eine elektrische Zigarette bereitzustellen, die in der Praxis eine erleichterte Anwendung bietet und um eine größere Anwendungssicherheit der Verdampfereinheit zu erzielen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Fördereinrichtung einen Steigkanal, mindestens eine Einlauföffnung und mindestens eine Übergangsöffnung aufweist, wobei die Einlauföffnung eine Fluidverbindung für das Liquid von dem Tank in den Steigkanal bildet, wobei die Übergangsöffnung eine Fluidverbindung für das Liquid von dem Steigkanal in den Verdampferkopf bildet und wobei der Steigkanal mindestens zwei sich gegenüberliegende Innenwandflächen aufweist, wobei die Innenwandflächen derart angeordnet und ausgestaltet sind, dass der Steigkanal ein definiertes Spaltmaß aufweist und das Liquid in dem Steigkanal von einer Kapillarkraft von der Einlauföffnung zu der Übergangsöffnung gefördert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdampfereinheit für eine elektrische Zigarette aufweisend einen Tank, wobei der Tank derart ausgestaltet ist, dass ein Liquid in dem Tank aufnehmbar ist, einen Verdampferkopf mit einer Aufnahme für einen elektrisch betreibbaren Heizwiderstand und eine Fördereinrichtung zum Fördern des Liquides aus dem Tank in den Verdampferkopf.
Bei einer elektrischen Zigarette atmet der Anwender einen Dampf ein, der bei einer Verdampfung einer Flüssigkeit, dem sogenannten Liquid, in einer Verdampfereinheit entsteht. Die Verdampfereinheit umfasst zum einen einen Tank, der mit dem Liquid gefüllt oder befüllbar ist, zum anderen einen Verdampferkopf und eine Fördereinrichtung für das Liquid.
Der Verdampferkopf ist so ausgestaltet, dass er einen elektrisch betreibbaren Heizwiderstand, insbesondere eine Heizspirale, aufnehmen kann, welche an eine Stromquelle angeschlossen wird. Sobald Strom durch den Heizwiderstand fließt, erhitzt sich dieser und das Liquid, welches von der Fördereinrichtung aus dem Tank in den Verdampferkopf gefördert wurde, wird durch die Erwärmung des Heizwiderstands verdampft.
Zieht der Anwender an einem Mundstück der elektrischen Zigarette Luft ein, so wird durch einen Luftströmungskanal Luft entlang des Heizwiderstandes geführt. Die Luft, die der Anwender einatmet, einhält daher den Dampf, der durch die Verdampfung des Liquids an dem Heizwiderstand entsteht.
Aus dem Stand der Technik sind Verdampfereinheiten für elektrische Zigaretten bekannt, bei welchen die Fördereinrichtung von einem Liquidträger in Form eines Dochtes gebildet ist. Der Docht fördert das Liquid aus dem Tank in den Verdampferkopf. Dabei gibt es verschiedene Ausgestaltungen für den Docht. Hinsichtlich des Materials des Dochtes kommen beispielsweise Watte oder Edelstahl zum Einsatz; die möglichen Geometrien für den Docht reichen von loser Watte, einem Wattestrang, einem Edelstahlseil bis hin zu einem feinen Siebgeflecht aus Edelstahl. Bei allen Ausgestaltungen des Dochtes wird das Liquid aufgrund von Adhäsions- und Kapillarkräften aus dem Tank in den Verdampferkopf gefördert.
Die Verwendung eines Dochtes zur Förderung des Liquids wirkt sich allerdings nachteilig auf die Anwendungspraxis einer elektrischen Zigarette aus. Die losen Dochte, die in herkömmlichen elektrischen Zigaretten verbaut sind, müssen nach einer gewissen Zeit gewechselt oder gereinigt werden. Dies ist mit einem zusätzlichen Aufwand für den Anwender verbunden.
Des Weiteren kann es je nach Anordnung des Dochtes durch den Anwender zu Problemen während dem Betrieb der elektrischen Zigarette kommen. Wird beispielsweise ein Docht aus Watte zu dicht angeordnet, kann es zu einem Abriss des Liquidflusses kommen. Infolge dessen läuft der Heizwiderstand trocken und ein sogenannter Dry-Hit entsteht. Bei diesem Dry-Hit verbrennt der Docht. Neben einem stark eingetrübten Geschmackserlebnis, ist der Anwender in diesem Fall auch einer nicht unbeträchtliche Menge an Schadstoffen ausgesetzt, die bei der Verbrennung entstehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher zumindest die Aufgabe zugrunde, eine Verdampfereinheit für eine elektrische Zigarette bereitzustellen, die in der Praxis eine erleichterte Anwendung bietet.
Des Weiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine größere Anwendungssicherheit der Verdampfereinheit zu erzielen.
Zumindest eine der zuvor genannten Aufgaben wird erfindungsgemäß durch eine Verdampfereinheit für eine elektrische Zigarette gelöst, wobei die Verdampfereinheit einen Tank, wobei der Tank derart ausgestaltet ist, dass ein Liquid in dem Tank aufnehmbar ist, einen Verdampferkopf mit einer Aufnahme für einen elektrisch betreibbaren Heizwiderstand und eine Fördereinrichtung zum Fördern des Liquids aus dem Tank in den Verdampferkopf aufweist, wobei die Fördereinrichtung einen Steigkanal, mindestens eine Einlauföffnung und mindestens eine Übergangsöffnung aufweist, wobei die Einlauföffnung eine Fluidverbindung für das Liquid von dem Tank in den Steigkanal bildet, wobei die Übergangsöffnung eine Fluidverbindung für das Liquid von dem Steigkanal in den Verdampferkopf bildet und wobei der Steigkanal mindestens zwei sich gegenüberliegende Innenwandflächen aufweist, wobei die Innenwandflächen derart angeordnet und ausgestaltet sind, dass der Steigkanal ein definiertes Spaltmaß aufweist und das Liquid in dem Steigkanal von einer Kapillarkraft von der Einlauföffnung zu der Übergangsöffnung gefördert wird.
Erfindungsgemäß umfasst die Verdampfereinheit eine Fördereinrichtung mit einem Steigkanal, welcher das Liquid maßgeblich durch die Kapillarkraft von einer Einlauföffnung zu einer Übergangsöffnung fördert.
Der Steigkanal ist so ausgestaltet, dass er mindestens zwei sich gegenüberliegende Innenwandflächen aufweist, die dazu führen, dass der Steigkanal ein definiertes Spaltmaß aufweist. D.h., im Gegensatz zu einem Docht, ist der Abstand der zwei sich gegenüberliegenden Innenwandflächen exakt bekannt. Bei einem Docht beispielsweise aus Edelstahl ist das Spaltmaß der Kapillarkanäle hingegen statistisch verteilt und in der Regel unbekannt.
Im Gegensatz zu einer Fördereinrichtung, die einen Docht als Steigkanal aufweist, bietet der erfindungsgemäße Steigkanal den Vorteil, dass bereits alleine durch die zusammengebaute Verdampfereinheit ein Hohlraum entsteht, in welchem entsprechende Kapillarkräfte wirken, die das Liquid aus dem Tank in den Verdampferkopf fördern. Das Wechseln oder Reinigen eines zusätzlich verbauten Dochtes entfällt und die Anwendung ist damit im Vergleich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Verdampfereinheit einer elektrischen Zigarette komfortabler.
Der erfindungsgemäße Steigkanal verschmutzt weniger schnell als ein Docht, da aufgrund des definierten Spaltmaßes ein gleichmäßiger Durchfluss des Liquids erzielt wird. Dochte hingegen weisen auch Kapillarkanäle mit einem nahezu gegen null tendierendem Spaltmaß auf. In solchen Kanälen treten schneller Verstopfungen auf. Zudem können die Dochte durch das Auflegen der Watte bzw. mehrfaches Austauschen der Watte und dem damit einhergehenden Aufdrücken der Watte auf den Docht verstopfen. Der erfindungsgemäße Steigkanal bedarf hingegen nur sehr seiten einer Reinigung, da keine schmalen Kapillarkanäle vorhanden sind und keine Drahtfaserenden eines Dochtes vorhanden sind, an welchen die Watte hängen bleiben kann. Die Reinigung des erfindungsgemäßen Steigkanals ist aufgrund der Geometrie leicht ausführbar.
Da die Verwendung eines Dochtes bei der erfindungsgemäßen Verdampfereinheit entfällt, entsteht zudem weniger Abfall.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Verdampfereinheit kann der Liquidfluss durch zuvor definierte Abmessungen des Steigkanals sowie der Einlauf- und Übergangsöffnungen exakt eingestellt werden, sodass das Risiko eines Dry-Hits minimiert wird.
In einer Ausführungsform der Verdampfereinheit beträgt das Spaltmaß des Steigkanals mindestens 0,15 mm, bevorzugt mindestens 0,25 mm, worin ein weiterer Unterschied zu einer als Docht realisierten Fördereinrichtung besteht. Dochte, die beispielsweise aus Edelstahl oder aus Watte gefertigt wurden, weisen, wie oben ausgeführt, deutlich kleinere Spaltmaße auf, die zu einer schnelleren Verschmutzung der Fördereinrichtung führen.
In einer weiteren Ausführungsform der Verdampfereinheit weist der Steigkanal im Gegensatz zu einem Docht ein konstantes Spaltmaß auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Verdampfereinheit weist der Steigkanal ein Spaltmaß auf, welches gleich 0,45 mm oder kleiner, bevorzugt gleich 0,35 mm oder kleiner ist.
Die Einlauföffnung bildet eine Fluidverbindung für das Liquid von dem Tank in den Steigkanal und die Übergangsöffnung eine Fluidverbindung von dem Steigkanal in den Verdampferkopf. Eine Breite der Einlauföffnung liegt in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verdampfereinheit zwischen 0,3 mm und 0,5 mm, wobei die Breite so gewählt ist, dass eine ausreichende Liquidmenge gefördert werden kann und ein Dry-Hit verhindert wird.
Die Übergangsöffnung stellt das durch den Steigkanal geförderte Liquid in dem Verdampferkopf zur Verfügung, so dass dieses an einem elektrisch betreibbaren Heizwiderstand verdampft werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die Innenwandflächen des Steigkanals eine innere Innenwandfläche und eine äußere Innenwandfläche auf, wobei die innere Innenwandfläche und die äußere Innenwandfläche derart konzentrisch um eine Längsachse der Verdampfereinheit angeordnet sind, dass der Steigkanal als umlaufender Spalt ausgestaltet ist.
Dies hat den Vorteil, dass die Verdampfereinheit nur einen Steigkanal aufweist, der jedoch ein maximal mögliches Volumen bei gleichzeitigem Erhalt der Kapillarkraft bietet, so dass eine möglichst große Menge Liquid zum Verdampferkopf gefördert werden kann. So wird der elektrisch betreibbare Heizwiderstand zu jeder Zeit mit ausreichend Liquid versorgt.
Der Spalt kann beispielsweise die Form eines Ringspalts, insbesondere eines kreisringförmigen Spalts haben.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Steigkanal an einem von dem Verdampferkopf minimal beabstandeten Ende des Steigkanals einen Bereich mit einem in Richtung des Verdampferkopfes zunehmenden Abstand von der Längsachse der Verdampfereinheit auf.
Dies bietet einerseits den technischen Vorteil, dass die Fördereinrichtung leichter an den Verdampferkopf angeschlossen werden kann, d.h. dass in dem Übergangsbereich der Fördereinrichtung und des Verdampferkopfes ausreichen Platz für die Aufnahme eines Heizwiderstandes sowie der dazugehörigen elektrischen Versorgungsleitungen vorhanden ist.
Andererseits werden in einer weiteren Ausführungsform eine oder mehrere Übergangsöffnungen in dem von dem Verdampferkopf minimal beabstandeten Bereich des Steigkanals angeordnet, dessen Abstand zu der Längsachse der Verdampfereinheit in Richtung des Verdampferkopfes zunimmt. Bei einer zu der Längsachse parallelen Projektion der Übergangsöffnung auf diesen zu der Längsachse schrägen Bereich des Steigkanals wird eine maximale Fläche für die Übergangsöffnung erzielt.
Dies wiederum führt dazu, dass gleichzeitig eine größere Menge des Liquids an dem Übergang zu dem Verdampferkopf bereitgestellt werden kann.
Eine Breite der Übergangsöffnung liegt in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verdampfereinheit zwischen 0,8 mm und 1,2 mm.
Weist ein Steigkanal hingegen keinen solchen, schrägen Bereich auf, so entspricht die Fläche der Übergangsöffnung, die ebenfalls an dem zu dem Verdampferkopf minimal beabstandeten Ende des Steigkanals angeordnet ist, lediglich dem Querschnitt des Steigkanals. Als Folge kann nur eine geringere Liquidmenge an der Übergangsöffnung zur Verfügung gestellt werden. Das Risiko eines Dry-Hits steigt.
Zudem wäre denkbar, die Übergangsöffnung an einer Innenwandfläche des Steigkanals anzuordnen. Je größer in diesem Fall die Übergangsöffnung jedoch gewählt wird, desto geringer ist die Kapillarfähigkeit des Steigkanals. Zudem ist der Anschluss von der Übergangsöffnung an den Verdampferkopf erschwert, sodass dies keine bevorzugte Anordnung der Übergangsöffnungen darstellt.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Verdampfereinheit mindestens eine Watteaufnahme zur Aufnahme einer Watte auf, die an die Übergangsöffnungen der Fördereinrichtung anschließt und wobei die Watteaufnahme eine Fluidverbindung für das Liquid von der Übergangsöffnung in den Verdampferkopf bildet. Durch die in der vorigen Ausführungsform beschriebenen großflächigen Ausgestaltungen der Übergangsöffnungen kann die Watteaufnahme ebenfalls entsprechend groß gestaltet werden.
In einer Ausführungsform weist die Watteaufnahme eine gebogene, langlochartige Ausnehmung auf, die sich vorzugsweise um mindestens 90° um eine Längsachse der Verdampfereinheit erstreckt und in welcher eine Watte anordenbar ist. Auf diese Weise wird eine möglichst große Auflagefläche für die Watte ermöglicht, sodass gleichzeitig möglichst viel Liquid, welches an der Übergangsöffnung zur Verfügung gestellt wird, zu dem Heizwiderstand transportiert wird.
Die Watteaufnahme ist mit einer Watte, insbesondere einem Strang aus Watte, befüllbar, wobei die Watte aufgrund von Adhäsionskräften die an der Übergangsöffnung bereitgestellte Liquidmenge zu dem elektrisch betreibbaren Heizwiderstand fördert. Zu diesem Zweck wird die Watte in einer Ausführungsform so angeordnet, dass sie sich in der Watteaufnahme und aus der Watteaufnahme heraus bis zu dem Heizwiderstand erstreckt.
Erfindungsgemäß ist die Watte kein Bestandteil der Fördereinrichtung, wie beispielsweise bei verschiedenen Verdampfereinheiten, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, sondern lediglich ein Liquidträger für den Liquidtransport von der Übergangsöffnung zu dem Heizwiderstand.
In einer Ausführungsform sind die Watteaufnahme und ein der Watteaufnahme zugewandtes Ende des Tanks derart ausgestaltet, dass eine Tankentlüftung gewährleistet ist. Dadurch kann ein Druckausgleich stattfinden, sodass einerseits ein Überdruck beim Befüllen des Tanks mit Liquid und andererseits ein Unterdruck beim Entleeren des Tanks durch Ansaugen des Liquids über den Steigkanal ausgeglichen wird. Ebenso können Luftblasen, die sich mit zunehmender Entleerung im Tank bilden können, entweichen und behindern somit nicht den Liquidfluss.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Verdampfereinheit mindestens einen Einlaufkanal auf, wobei der Einlaufkanal eine Fluidverbindung für das Liquid von der Einlauföffnung in den Steigkanal bildet. Mit anderen Worten, das Liquid läuft nicht direkt aus dem Tank in den Steigkanal sondern zunächst in den dazwischen befindlichen Einlaufkanal.
In einer weiteren Ausführungsform der Verdampfereinheit ist die Einlauföffnung derart angeordnet, dass sie sich in einer von dem Verdampferkopf maximal beabstandeten Innenwandfläche des Tanks befindet, vorzugsweise in einem Boden des Tanks. Der Einlaufkanal ist entsprechend ebenfalls maximal von dem Verdampferkopf beabstandet, vorzugsweise unterhalb des Bodens des Tanks angeordnet.
In dieser Ausführungsform verläuft der Einlaufkanal im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse der Verdampfereinheit sowie im Wesentlichen parallel zu dem Boden des Tanks. Das Spaltmaß des Einlaufkanals erstreckt sich dabei ebenfalls im Wesentlichen parallel zu der Längsachse der Verdampfereinheit. Diese Anordnung der Einlauföffnung und des Einlaufkanals bietet den Vorteil, dass der Tank der Verdampfereinheit vollständig geleert werden kann, bevor ein Nachfüllen des Liquids erforderlich wird. Zudem wird die Förderung des Liquids im Steigkanal durch den hydrostatischen Druck des Liquids im Tank unterstützt.
In einer weiteren Ausgestaltung der beiden zuvor genannten Ausführungsformen ist der Einlaufkanal so ausgestaltet, dass er als scheibenförmiger, die Längsachse umgebender Spalt ausgebildet ist, der sich in einem maximalen Abstand zu dem Verdampferkopf unterhalb des Bodens befindet. Das Spaltmaß des Einlaufkanals erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der Längsachse der Verdampfereinheit. Ähnlich zu der Ausführungsform des Steigkanals als umlaufenden Spalt bietet dies den Vorteil, dass ein möglichst großes Volumen des Einlaufkanals erzielt werden kann, so dass während dem Betrieb der elektrischen Zigarette eine ausreichende Menge des Liquids gefördert wird.
Das Spaltmaß des Einlaufkanals kann so gewählt werden, dass das Liquid entweder aufgrund von Kapillarkräften oder aufgrund der Schwerkraft oder aufgrund von beidem gefördert wird. Bei der Wahl des Spaltmaßes zwischen 0,15 mm und 0,45 mm, vorzugsweise zwischen 0,25 mm und 0,35 mm, so dass Kapillarkräfte wirken, besteht der Vorteil, dass das Liquid unabhängig von der Orientierung der elektrischen Zigarette im Raum aus dem Tank in den Steigkanal förderbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform hat der Einlaufkanal ein Spaltmaß, welches zur Längsachse der Verdampfereinheit hin zunimmt. Mit anderen Worten ist der Einlaufkanal trichterförmig ausgebildet, wodurch die Kapillarkräfte, durch welche das Liquid in den Steigkanal gezogen wird, unterstützt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Einlaufkanal so ausgestaltet, dass er über mindestens eine Öffnung in der äußeren Innenwandfläche des Steigkanals mit dem Steigkanal verbunden ist, sofern der Steigkanal als umlaufender Spalt ausgeführt ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Öffnung zwischen Einlaufkanal und Steigkanal so ausgestaltet, dass sie ein die Längsachse ringförmig umgebender Schlitz in der äußeren Innenwandfläche des Steigkanals ist. Auch hier ergibt sich, wie bei der Ausgestaltung der Übergangsöffnungen zwischen Steigkanal und Verdampferkopf, der Vorteil einer maximal möglichen Durchlassfläche der Öffnung, wodurch ein gleichmäßiger und ausreichender Liquidfluss sichergestellt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Durchmesser der Einlauföffnung und/oder der Übergangsöffnung so gewählt, dass er größer ist als das Spaltmaß des Steigkanals und/oder des Einlaufkanals. Diese Ausgestaltungsform trägt ebenfalls dem Umstand Rechnung, dass eine möglichst große Liquidmenge gefördert werden soll, jedoch gleichzeitig die Kapillarkräfte des Steig- und/oder des Einlaufkanals ausreichend groß sein müssen, um eine ausreichende Liquidmenge aus dem Tank in den Verdampferkopf fördern zu können.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Oberfläche des Steigkanals, gebildet aus der Gesamtzahl aller Innenwandflächen des Steigkanals, strukturell und materiell derart beschaffen, dass sich, wenn keine Kapillarkraft wirkt, bei einem Kontakt des Liquides mit einer ebenen, flächig ausgedehnten Oberfläche des Steigkanals ein makroskopischer Kontaktwinkel zwischen dem Liquid und der Oberfläche des Steigkanals ausbildet, insbesondere ein makroskopischer Kontaktwinkel von 40° oder mehr.
Dieses Merkmal unterscheidet den erfindungsgemäßen Spalt von einer Fördereinrichtung in Form eines Dochtes. Betrachtet man den Docht als Ganzes, so weist dieser eine poröse Oberflächenstruktur auf. Dies gilt sowohl bei einer Watte, einem Edelstahlseil als auch einem Edelstahlsiebgeflecht. Im Falle einer porösen Oberfläche bildet sich kein makroskopischer Kontaktwinkel zwischen dem Liquid und der flächig ausgedehnten Oberflächenstruktur des Dochtes aus. Im Gegenteil sind die Adhäsionskräfte in diesem Fall so stark, dass sich eine vollständige Benetzung ausbildet.
Bei der vorliegenden Erfindung hingegen ist der Steigkanal derart beschaffen, dass sich, wenn keine Kapillarkraft wirkt, bei einem Kontakt des Liquids mit einer makroskopischen Oberfläche des Materials des Steigkanals keine vollständige Benetzung ausbildet.
Die Innenwandflächen des Steigkanals weisen aus diesem Grund eine gemittelte Rautiefe R_z von höchstens 4,5 µm auf.
Des Weiteren ist in einer Ausführungsform der Tank ringförmig um den Steigkanal angeordnet. Zudem kann der Tank wieder befüllt werden, wodurch zusätzlich der Abfall reduziert wird.
Zudem weist der erfindungsgemäße Verdampferkopf eine Aufnahme für einen elektrisch betreibbaren Heizwiderstand auf. Diese Aufnahme bietet die Möglichkeit einer mechanischen Befestigung des Heizwiderstandes in dem Verdampferkopf beispielsweise durch eine Klemmvorrichtung. Gleichzeitig stellt die Aufnahme eine Schnittstelle für die elektrische Versorgung des Heizwiderstandes bereit.
In einer Ausführungsform ist ein Heizwiderstand mit der Aufnahme verbunden. Dieser Heizwiderstand kann in Form einer Spirale ausgestaltet sein. Als Material für den Heizwiderstand kommen entsprechende Metalle wie Edelstahl oder Metalllegierungen wie Chrom-Nickel-Verbindungen zum Einsatz, die einen hohen spezifischen Widerstand aufweisen und den elektrischen Strom effizient in Wärme umwandeln.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Verdampferkopf an einer Stromquelle angeschlossen, wobei sich die Stromquelle in einem maximalen Abstand zum dem Verdampferkopf befindet. Die Stromquelle steht in einer elektrisch leitenden Verbindung mit der Aufnahme für den Heizwiderstand in dem Verdampferkopf.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibungen einer Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren deutlich. In den Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

1 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils einer elektrischen Zigarette mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Verdampfereinheit parallel zu der Längsachse der Verdampfereinheit.
2 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils einer elektrischen Zigarette mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Verdampfereinheit senkrecht zu der Längsachse der Verdampfereinheit in der Mitte der Fördereinrichtung.
3 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils einer elektrischen Zigarette mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Verdampfereinheit senkrecht zu der Längsachse der Verdampfereinheit im Bereich der Watteaufnahme.
4 ist eine schematische, dreidimensionale Explosionsansicht eines Teils einer elektrischen Zigarette mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Verdampfereinheit.
5 ist eine schematische Skizze einer elektrischen Zigarette.

Gemäß der 1 bis 3 weist die Verdampfereinheit 1 einen konzentrisch um die Längsachse 16 angeordneten Tank 2 auf, in welchem das Liquid aufnehmbar ist. Am Boden 14 des Tanks 2 befindet sich eine Einlauföffnung 5, die eine Fluidverbindung für das Liquid von dem Tank 2 in den Einlaufkanal 13 bildet. Der senkrecht zur Längsachse 16 verlaufende Einlaufkanal 13 ist durch eine Öffnung 15 mit dem Steigkanal 4 verbunden, so dass das Liquid von dem Einlaufkanal 13 in dem Steigkanal 4 fließt.
Der Tank 2 weist an einem dem Einlaufkanal 13 abgewandten Ende eine Tankentlüftung 20 auf. Dadurch kann ein Druckausgleich stattfinden, sodass einerseits ein Überdruck beim Befüllen des Tanks mit Liquid und andererseits ein Unterdruck beim Entleeren des Tanks durch Ansaugen des Liquids über den Steigkanal ausgeglichen wird. Ebenso können über die Tankentlüftung 20 Lufteinschlüsse aus dem Tank 2 über eine Watteaufnahme 11 entweichen.
Der Einlaufkanal 13 ist als scheibenförmiger, die Längsachse 16 umgebender Spalt unterhalb des Bodens 14 des Tanks 2 ausgebildet und verläuft im Wesentlichen parallel zu dem Boden 14 des Tanks 2. Das Spaltmaß des Einlaufkanals 13 wird durch den Abstand der Innenwandflächen des Einlaufkanals 13 definiert und verläuft im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 16 der Verdampfereinheit 1. Darüber hinaus nimmt das Spaltmaß des Einlaufkanals 13 zu der Längsachse 16 hin zu.
Der Einlaufkanal 13 ist über eine Öffnung in der äußeren Innenwandfläche 8 des Steigkanals 4 mit dem Steigkanal 4 verbunden. Die Öffnung zwischen Einlaufkanal 13 und Steigkanal 4 ist so ausgestaltet, dass sie ein die Längsachse 16 ringförmig umgebender Schlitz in der äußeren Innenwandfläche 8 des Steigkanals 4 ist.
Der Steigkanal 4 weist zwei sich gegenüberliegende Innenwandflächen 7 und 8 auf, wobei eine innere Innenwandfläche 7 und eine äußere Innenwandfläche 8 derart konzentrisch um die Längsachse 16 der Verdampfereinheit 1 angeordnet sind, dass der Steigkanal 4 als umlaufender, kreisringförmiger Spalt ausgestaltet ist. Der Steigkanal 4 weist zudem ein definiertes und konstantes Spaltmaß 9 auf. Das Spaltmaß 9 ist definiert als der Abstand zwischen der inneren Innwandfläche 7 und der äußeren Innenwandfläche 8. Das Spaltmaß 9 ist über die gesamte Länge des Steigkanals 4 im Wesentlichen konstant.
Zudem nimmt der Abstand des Steigkanals 4 zu der Längsachse 16 in einer Richtung zu dem Verdampferkopf 3 hin zu, wobei sich in diesem sich zu der Längsachse 16 schrägen Bereich 12 des Steigkanals 4 die Übergangsöffnungen 6 befinden.
An diese Übergangsöffnungen 6 ist eine Watteaufnahme 11 angeschlossen, so dass das in dem Steigkanal 4 aufgestiegene Liquid durch die Übergangsöffnung 6 und einer in der Watteaufnahme 11 einbringbaren Watte in den Verdampferkopf 3 befördert werden kann.
In dem Verdampferkopf 3 befindet sich eine Heizspirale 10, in deren Umgebung die Watte angeordnet ist, die von der Übergangsöffnung 6 durch die Watteaufnahme 11 bis hin zur Heizspirale 10 geführt wird. Die Watte nimmt das an der Übergangsöffnung 6 bereitgestellte Liquid auf und befördert es zu der Heizspirale 10.
4 zeigt eine Explosionsansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verdampferkopfes 3. Gemäß dieser Ausführungsform weist die Watteaufnahme 11 eine gebogene, langlochartige Ausnehmung auf, die sich um 180° um die Längsachse 16 der Verdampfereinheit 1 erstreckt und an die Übergangsöffnung 6 anschließt. In der Watteaufnahme 11 wird vor Inbetriebnahme der elektrischen Zigarette 17 eine Watte eingebracht, die auf einer blütenförmigen Struktur, die die Ausnehmungen für die Tankentlüftung 20 bildet, aufliegt und sich von der Watteaufnahme 11 bis zur Heizspirale 10 erstreckt und somit das Liquid von der Übergangsöffnung 6 zu der Heizspirale 10 transportiert, an welcher das Liquid verdampft wird.
5 zeigt eine schematische Skizze einer elektrischen Zigarette 17 mit einer erfindungsgemäßen Verdampfereinheit 1, einer Spannungsversorgung 19, einem Luftströmungskanal und einem Mundstück 18. Die Spannungsversorgung 19 ist über eine elektrische Verbindung mit der Heizspirale 10 verbunden, so dass die Heizspirale 10 bei einem Stromfluss erwärmt werden kann. Durch einen Luftströmungskanal wird Luft an der erwärmten Heizspirale 10 entlang geführt, die der Anwender durch ein Mundstück 18 anzieht.
Da gleichzeitig das durch die erfindungsgemäße Fördereinrichtung bereitgestellte Liquid an der Heizspirale 10 verdampft wird, atmet der Anwender einen entsprechenden Dampf des Liquides ein, wenn er an dem Mundstück 18 zieht.
Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung dagegen verzichtet.
Während die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, erfolgt diese Darstellung und Beschreibung lediglich beispielhaft und ist nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht, so wie er durch die Ansprüche definiert wird. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt.
Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen sind für den Fachmann aus den Zeichnungen, der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich. In den Ansprüchen schließt das Worte „aufweisen“ nicht andere Elemente oder Schritte aus, und der unbestimmte Artikel „einer“ oder „ein“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in unterschiedlichen Ansprüchen beansprucht sind, schließt ihre Kombination nicht aus. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Beschränkung des Schutzbereichs gedacht.
Bezugszeichenliste

1: Verdampfereinheit
2: Tank
3: Verdampferkopf
4: Steigkanal
5: Einlauföffnung
6: Übergangsöffnung
7: innere Innenwandfläche
8: äußere Innenwandfläche
9: Spaltmaß
10: Heizspirale
11: Watteaufnahme
12: Bereich mit zunehmendem Abstand zur Längsachse
13: Einlaufkanal
14: Boden des Tanks
15: Öffnung
16: Längsachse
17: elektrische Zigarette
18: Mundstück
19: Spannungsversorgung
20: Tankentlüftung

Claims

Verdampfereinheit (1) für eine elektrische Zigarette (17) aufweisend einen Tank (2), wobei der Tank (2) derart ausgestaltet ist, dass ein Liquid in dem Tank (2) aufnehmbar ist, einen Verdampferkopf (3) mit einer Aufnahme für einen elektrisch betreibbaren Heizwiderstand (10) und eine Fördereinrichtung zum Fördern des Liquids aus dem Tank (2) in den Verdampferkopf (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung einen Steigkanal (4), mindestens eine Einlauföffnung (5) und mindestens eine Übergangsöffnung (6) aufweist, wobei die Einlauföffnung (5) eine Fluidverbindung für das Liquid von dem Tank (2) in den Steigkanal (4) bildet, wobei die Übergangsöffnung (6) eine Fluidverbindung für das Liquid von dem Steigkanal (4) in den Verdampferkopf (3) bildet und wobei der Steigkanal (4) mindestens zwei sich gegenüberliegende Innenwandflächen (7, 8) aufweist, wobei die Innenwandflächen (7, 8) derart angeordnet und ausgestaltet sind, dass der Steigkanal (4) ein definiertes Spaltmaß (9) aufweist und das Liquid in dem Steigkanal (4) von einer Kapillarkraft von der Einlauföffnung (5) zu der Übergangsöffnung (6) gefördert wird.
Verdampfereinheit nach Anspruch 1, wobei das Spaltmaß (9) des Steigkanals (4) mindestens 0,15 mm, bevorzugt mindestens 0,25 mm beträgt.
Verdampfereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Innenwandflächen (7, 8) des Steigkanals (4) eine innere Innenwandfläche (7) und eine äußere Innenwandfläche (8) aufweisen, wobei die eine innere Innenwandfläche (7) und eine äußere Innenwandfläche (8) derart konzentrisch um eine Längsachse (16) der Verdampfereinheit (1) angeordnet sind, dass der Steigkanal (4) als umlaufender Spalt ausgestaltet ist.
Verdampfereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steigkanal (4) an einem von dem Verdampferkopf (3) minimal beabstandeten Ende des Steigkanals (4) einen Bereich mit einem in Richtung des Verdampferkopfes (3) zunehmenden Abstand von der Längsachse (16) der Verdampfereinheit (1) aufweist.
Verdampfereinheit (1) nach Anspruch 4, wobei die mindestens eine Übergangsöffnung (6) in dem Bereich des Steigkanals (4) mit dem in Richtung des Verdampferkopfes (3) zunehmenden Abstand von der Längsachse (16) angeordnet ist.
Verdampfereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verdampfereinheit (1) weiterhin mindestens eine Watteaufnahme (11) zur Aufnahme einer Watte aufweist, wobei die Watteaufnahme (11) eine Fluidverbindung für das Liquid von der Übergangsöffnung (6) in den Verdampferkopf (3) bildet.
Verdampfereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verdampfereinheit (1) mindestens einen Einlaufkanal (13) aufweist, wobei der Einlaufkanal (13) eine Fluidverbindung für das Liquid von der Einlauföffnung (5) in den Steigkanal (4) bildet.
Verdampfereinheit (1) nach Anspruch 7, wobei der Einlaufkanal (13) derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass das Liquid in dem Einlaufkanal (13) von einer Kapillarkraft von der Einlauföffnung (5) in den Steigkanal (4) gefördert wird.
Verdampfereinheit (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die mindestens eine Einlauföffnung (5) in einer von dem Verdampferkopf (3) maximal beabstandeten Innenwandfläche des Tanks (2), vorzugsweise in einem Boden des Tanks (14), angeordnet ist.
Verdampfereinheit (1) nach Anspruch 9, wobei der Einlaufkanal (13) als scheibenförmiger, die Längsachse (16) umgebender Spalt ausgebildet ist.
Verdampfereinheit (1) nach einem der Ansprüche 7-10 soweit von Anspruch 3 abhängig, wobei der Einlaufkanal (13) über mindestens eine Öffnung (15) in der äußeren Innenwandfläche (8) des Steigkanals (4) mit dem Steigkanal (4) verbunden ist.
Verdampfereinheit (1) nach Anspruch 11, wobei die Öffnung (15) ein die Längsachse (16) ringförmig umgebender Schlitz in der äußeren Innenwandfläche des Steigkanals (4) ist.
Verdampfereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchmesser der mindestens einen Einlauföffnung (5) und/oder der mindestens einen Übergangsöffnung (6) größer ist als das Spaltmaß (9) des Steigkanals (4) und/oder des Einlaufkanals (13).
Verdampfereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spaltmaß (9) des Steigkanals (4) gleich 0,45 mm oder kleiner, bevorzugt gleich 0,35 mm oder kleiner ist.
Verdampfereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Oberfläche des Steigkanals (4), gebildet aus der Gesamtzahl aller Innenwandflächen (7, 8) des Steigkanals (4), strukturell und materiell derart beschaffen ist, dass sich, wenn keine Kapillarkraft wirkt, bei einem Kontakt des Liquides mit einer ebenen, flächig ausgedehnten Oberfläche des Steigkanals (4) ein makroskopischer Kontaktwinkel zwischen dem Liquid und der Oberfläche des Steigkanals (4) ausbildet, insbesondere ein makroskopischer Kontaktwinkel von 40° oder größer.