Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zur optimierten rauchfreien
Inhalation von Nikotin und/oder Zusatzstoffen mit elektronischen Zigaretten.
Allgemeine Einleitung
[0002] Beim Rauchen einer herkömmlichen Zigarette wird Tabak verbrannt und der bei dieser
Verbrennung entstehende Rauch wird inhaliert (Hauptstromrauch) oder an die Umgebung
abgegeben (Nebenstromrauch).
[0003] Der Hauptstromrauch ist maßgeblich für die Gesundheitsschädigung des Konsumenten
verantwortlich, liefert ihm aber den gewünschten Genuss. Der Nebenstromrauch ist maßgeblich
für die Gesundheitsschädigung der Passivraucher verantwortlich und ist weder von den
Passivrauchern noch vom Konsumenten gewünscht.
[0004] Im Rauch einer Zigarette wurden über 4800 verschiedene Substanzen nachgewiesen von
denen ungefähr 70 als nachweislich krebserregend gelten.
[0005] Verfahren und darauf basierende Vorrichtungen zur rauchfreien Inhalation von Nikotin
und/oder Zusatzstoffen haben zum Ziel dem Konsumenten ein Substitut zur herkömmlichen
Zigarette zu bieten, welches eine wesentlich geringere Gesundheitsschädigung beim
Konsumenten und Dritten, vorzugsweise gar keine Gesundheitsschädigung beim Konsumenten
und Dritten verursacht, dabei jedoch das Konsumerlebnis einer herkömmlichen Zigarette
beibehält.
Stand der Technik
[0006] Aktuell etablieren sich als Ersatz zur herkömmlichen Zigarette sogenannte E-Cigarettes
(elektronische Zigaretten) am Markt. Von verschiedenen Ansätzen hat sich der im Folgenden
beschriebene Ansatz, aufgrund seiner verhältnismäßig einfachen technischen Umsetzbarkeit
bei gleichzeitig überzeugender Funktionalität (Verdampferleistung, Nikotinoutout)
durchgesetzt.
[0007] Das Patent
DE69017371T2 aus dem Jahre 1990 beschreibt eine Raucherware, welche ein aromastofferzeugendes
Medium, ein elektrisches Heizelement und eine elektrische Energieabgabeeinrichtung
aufweist, wobei das aromastofferzeugende Medium von dem elektrischen Heizelement lösbar
ist, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement im Wärmekontakt mit
dem aromastofferzeugenden Medium ist, dass die elektrische Energieabgabeeinrichtung
elektrische Energie an das Heizelement abgibt, um zu bewirken, dass das Heizelement
das aromastofferzeugende Medium erwärmt und Aromastoffkomponenten hiervon freigesetzt
werden, und dass eine Regeleinrichtung zur Regulierung der Menge der elektrischen
Energieabgabe durch die Energieabgabeeinrichtung aufweist.
[0008] Dieses Grundprinzip wurde im Laufe der letzten zwei Jahrzehnte zur Marktreife entwickelt
und wie folgt optimiert.
[0009] Eine zu verdampfende Flüssigkeit wird durch die Kapillarwirkung eines Metallgeflechts
oder Glasfaserdochtes aus einem Depot einer kleinen Heizspirale zugeführt. Diese wird
in der Regel durch einen Unterdruckschalter bzw. Unterdruckregler beim Ziehen an der
elektronischen Zigarette eingeschaltet, wodurch die Flüssigkeit (Liquid) verdampft.
[0010] Die Hauptkomponenten der elektronischen Zigarette sind: die Akkumulatoreinheit mit
Unterdruckschalter bzw. Unterdruckregler und LED zur optischen Simulation der Glut,
die Verdampfereinheit (Atomizer) mit Heizwendel und Kapillaren sowie das Mundstück
mit dem Flüssigkeitsdepot.
[0011] Die drei Komponenten sind in der Regel zylindrisch und imitieren in ihrer Form zusammengebaut
eine Zigarette, wobei sie in ihrem Inneren einen Strömungskanal bilden, der sich durch
alle drei Komponenten erstreckt. Beim Ziehen an der elektronischen Zigarette wird
ein Luftstrom in die Akkumulatoreinheit eingesogen, wodurch der Unterdruckschalter
bzw. Unterdruckregler betätigt wird. Dadurch wird die Heizwendel in der stromabwärts
angeordneten Verdampfereinheit aktiviert.
[0012] Die helixförmige Heizwendel ist um ein Faserbündel gewickelt, welches direkt oder
über ein Metallgeflecht mit einem weiter stromabwärts im Mundstück gelegenen Flüssigkeitsdepot
durch Kapillare verbunden mit Flüssigkeit getränkt wird und orthogonal zur Strömung
angeordnet ist. Durch das Aktivieren der Heizwendel wird Flüssigkeit verdampft und
an den Luftstrom abgegeben.
[0013] Das mit der zu verdampfenden Flüssigkeit befüllte Depot selbst ist nicht direkt der
Strömung im Strömungskanal ausgesetzt, sondern in einer Seitentasche des Mundstücks
angeordnet. So wird das Faserbündel durch die Kapillare von Metallgeflecht und Glasfaserbündel
versorgt, ohne dass zwangsläufig unverdampfte Flüssigkeit aus dem Depot in den Mund
des Konsumenten gelangt. Das Depot besteht meist aus einem kleinen Stück Vlies.
[0014] Neben dem Depot beinhaltet das Mundstück nur einen Strömungskanal und den Luftaustritt
in Form einer kleinen Bohrung an seiner Stirnseite, durch den der mit verdampfter
Flüssigkeit angereicherte Luftstrom in die Mundhöhle des Konsumenten gelangt.
[0015] Akkumulator- und Verdampfereinheit werden über ein Gewinde lösbar miteinander verbunden.
Gewindestirnseite und Gewindefläche sind elektrisch leitend und voneinander isoliert,
sodass im zusammengeschraubten Zustand ein elektrischer Strom zwischen Akkumulator-
und Verdampfereinheit fließen und die Heizwendel bei aktiviertem Unterdruckschalter
bzw. Unterdruckregler durch den Akku versorgt werden kann. Im demontierten Zustand
kann die Akkumulatoreinheit über dasselbe Gewinde mit einem Ladegerät verbunden werden.
[0016] Das Mundstück wird über einen zylindrischen Flansch auf das dem Gewinde gegenüberliegende
Ende der Verdampfereinheit aufgesteckt wobei das Depot im Mundstück mit dem Metallgeflecht
der Verdampfereinheit in Berührung kommt und der Flüssigkeitstransport aus dem Depot
in das Innere der Heizspirale inganggesetzt wird.
[0017] Ein großer Nachteil dieser Ausgestaltung elektronischer Zigaretten mit separater
wiederverwendbarer Verdampfereinheit ist die zunehmende Verschmutzung der Verdampfereinheit
während ihrer Lebensdauer. Da vor dem Austausch der Verdampfereinheit in der Regel
viele Depots à 200 Puffs konsumiert werden und die Kapillare nicht gereinigt werden
besteht die potentielle Gefahr Mikroorganismen und unerwünschte schädliche Substanzen
zu verdampfen. Bis zu 6 Monate kann eine Verdampfereinheit benutzt werden.
[0018] Ein weiterer Nachteil der zunehmenden Verunreinigung der Verdampfereinheit ist die
potentielle Qualitätseinbusse über die Konsumdauer. So vermischt sich z. B. beim Austausch
eines Mundstücks die zu verdampfende Flüssigkeit des neuen Mundstücks mit der restlichen
in den Kapillaren befindlichen Flüssigkeit. Besonders nachteilig ist dies, wenn der
Konsument mit einem Verdampfer verschiedene Aromen konsumieren möchte.
[0019] Ebenfalls nachteilig macht sich der Austritt von Flüssigkeit beim Wechseln der auf
den Verdampfer aufgesteckten Mundstücke bemerkbar, wodurch der Konsument häufig in
Hautkontakt mit nikotinhaltiger Flüssigkeit kommt. Je nach Nikotingehalt kann es durch
den Hautkontakt zu leichten Vergiftungen kommen.
[0020] Nicht zuletzt ergibt sich aus dieser dreiteiligen Ausgestaltung eine schwer weiter
zu reduzierende Länge als Nachteil, was der Zielsetzung den Bauraum einer King-Size
Zigarette nicht merklich zu überschreiten zuwider läuft.
[0021] Eine teilweise Verbesserung wird gegenüber den zuvor erwähnten Nachteilen erzielt,
wenn die Verdampfereinheit in das Mundstück integriert wird, da der Austritt von Flüssigkeit
und das damit verbundene Hautkontaktrisiko vermieden werden und der Bauraum besser
einer King-Size Zigarette angenähert werden kann.
[0022] Als Nachteil stellt sich nun jedoch die mit dem Verdampfer in das Mundstück gewanderte
Schraubverbindung dar, wodurch sich, abgesehen von der unkomfortablen Handhabung einer
Schraubverbindung, aufgrund der relativ dicken metallischen Wandung im Bereich des
Gewindes und dem nun gegebenen Einwegcharakter des kombinierten Produktes ein Entsorgungsproblem
ergibt, besonders da es sich um ein Produkt für die Massenherstellung handelt wodurch
sich der übermäßige Materialeinsatz potenziert.
[0023] Für beide zuvor genannten Varianten, d. h. sowohl für die Variante mit separatem
Verdampfer, als auch für die Variante mit im Mundstück integriertem Verdampfer stellt
die Nachfüllbarkeit der jeweiligen Depots sowie die damit verbundene bereits weit
verbreitete Nachfüllpraxis aufgrund der potentiellen Gefahr, die von nikotinhaltigen
Flüssigkeiten ausgehen, ein großes Problem dar. Nachfüllflaschen können eine für Kinder
letale Dosis Nikotin enthalten.
[0024] Weiterhin wird der vermeintliche hygienische Vorteil der Systeme mit im Mundstück
integriertem Verdampfer zunichte gemacht, da auch diese in der Praxis häufig nachgefüllt
werden, obwohl diese anstelle der Glasfaserkapillare häufig Fasern als Kapillare verwenden,
die bei längerem Gebrauch verkohlen.
[0025] Abschließend liegt ein großer Nachteil der Systeme mit im Mundstück integriertem
Verdampfer aufgrund der verwendeten Komponenten, wie dem spanend hergestellten Schraubflansch
mit elektrischer Trennung von Außenring und Stirnseite, und des schwer automatisierbaren
Zusammenbaus, wie der über Drähte mit dem Schraubflansch verlöteten Heizwendel und
dem durch die Heizwendel geführten Glas- oder Naturfaserbündel, in der für ein Massenprodukt
nicht gegebenen Herstellbarkeit auf schnell-laufenden Maschinen.
[0026] W02011/009920 beschreibt ein Verfahren zum Verflüchtigen von Wirk-und/oder Aromastoffen zwecks
Abgabe eines inhalierbaren Aerosols, wobei ein mit Wärmeenergie beaufschlagtes Fluid
einen Strömungskanal in einem vorzugsweise zylindrischen Hohlkörper durchströmt und
wobei das Fluid in diesem Strömungskanal mindestens eine Verdampfermembran teilweise
oder vollständig durchströmt, wobei die mindestens eine Verdampfermembran mit einer
zu verdampfenden Wirk- und oder Aromastoff enthaltenden Substanz benetzt ist und/oder
benetzt wird und wobei das zusätzlich Wärmeenergie beinhaltende, d.h. mit Wärmeenergie
beaufschlagte Fluid beim Durchströmen der Verdampfermembran diese Substanz oder Substanzen
verdampft und dem Fluidstrom zuführt.
[0027] Das zuletzt genannte Verfahren sowie die darauf basierende Vorrichtung ermöglichen
eine optimale Verdampfung von Wirk- und/oder Aromastoffe enthaltenden Substanzen ohne
die zuvor genannten Nachteile, wie Hygieneprobleme, bauartbedingte hohe Herstellkosten
und zu lange Konsumdauer, der am Markt erhältlichen elektrischen Systeme, wodurch
es sich prinzipiell ideal als Mundstück für eine rauchfreie Zigarette eignet, jedoch
arbeitet das Verfahren mit einem durch Verbrennung von Flüssiggas bereits wärmebeaufschlagten
Fluidstrom, wie er durch das in
W02008/113420 beschriebene Verfahren zur Verfügung gestellt wird, wogegen die rein elektrische
Erzeugung eines entsprechend warmen Fluidstromes im Bauraum einer Zigarette oder kleinen
Zigarre aufgrund unzureichendem Platz für einen Wärmetauscher nicht darstellbar ist.
[0028] W02008/113420 beschreibt ein Verfahren zur Verflüchtigung von Wirk-und/oder Aromastoffen zwecks
Abgabe eines inhalierbaren Aerosols, wobei Verbrennungsgase eines brennbaren Gases,
welches vorzugsweise mit Luftüberschuss verbrannt wird, teilweise oder vollständig,
gegebenenfalls vermischt mit Umgebungsluft, durch einen Wirk- und/oder Aromastoff-Depot
geführt werden und wobei eine gewünschte Temperatur durch den Anteil an Verbrennungsgasen
und ggf. durch das Mischungsverhältnis dieser Verbrennungsgase mit Umgebungsluft wählbar
ist.
[0029] Ein entscheidender Nachteil dieses Verfahrens ist die Verwendung von Flüssiggas,
wodurch aufgrund der vermeintlichen Explosionsgefahr in direkter Nähe zum Gesicht,
auch wenn diese nur rein hypothetisch und durch Fail-Safe-Auslegung beherrschbar ist,
nicht nur Sicherheitsbedenken bei potentiellen Kunden bestehen sondern darauf basierende
Produkte mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht an Bord von Flugzeugen mitgeführt werden
dürfen.
Aufgabe der Erfindung
[0030] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach eine Vorrichtung für elektronische
Zigaretten bereit zu stellen, die eine Verdampfung von Nikotin und/oder Zusatzstoffen
ohne wiederverwendbare mit zu verdampfender Flüssigkeit in Kontakt stehende Bauteile
gewährleistet und vorzugsweise gleichzeitig eine starke Reduktion der Kosten und Umweltbelastung
durch Reduktion der verwendeten Materialmenge sowie Optimierung der Maschinengängigkeit
zu erzielen.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
[0031] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Heizvorrichtung wie in Anspruch
1 beschrieben, sowie einer Verdampfervorrichtung zum Verdampfen von Flüssigkeiten
aus permeablen Verdampfermembranen (ähnlich wie sie in
W02011/009920 beschrieben sind) die eine solche Heizvorrichtung beinhaltet, wobei die Heizvorrichtung
folgendes umfasst:
➢ Eine permeable Heizwiderstandsfolie in Gestalt einer Doppelspirale und/oder Schlangenlinie
mit zwei Enden und Abmessung des Querschnittes einer Zigarette oder kleinen Zigarre,
wobei die Zwischenräume der Doppelspirale und/oder Schlangenlinie des Heizwiderstandes
(1) offen (permeabel) und somit durchlässig für strömende Fluide sind.
➢ Mindestens zwei elektrische Kontakte (Kontaktlaschen), die auf ihrer einen Seite
fest mit dem jeweils gegenüberliegenden Ende der Heizwiderstandsfolie verbunden sind
und mit ihrer anderen Seite frei liegen, wodurch sie lösbar mit einer geregelten oder
gesteuerten Spannungsquelle verbunden werden können, wobei die Heizwiderstandsfolie
und die elektrischen Kontakte vorzugsweise aus einem Stück gefertigt sind.
[0032] Permeabel bedeutet im Sinne der Erfindung sowohl für die Heizwiderstandsfolie als
auch für die Verdampfermembranen, dass diese in Richtung ihrer Flächennormalen gasdurchlässig
sind.
[0033] Erfindungsgemäß besteht eine permeable Heizwiderstandsfolie aus einer elektrisch
leitenden Folie welche vorzugsweise in eine Doppelspiral- oder Schlangenlinienform
oder eine Kombination aus Doppelspiral- und Schlangenlinienform gestanzt oder lasergeschnitten
wird.
[0034] Die erfindungsgemäße Heizwiderstandsfolie besteht aus einem elektrisch leitenden
Material vorzugsweise aus einer Aluminium- oder Edelstahllegierung und besonders vorzugsweise
aus lebensmittelechtem Reinaluminium, einer AlMn-Legierung oder rostfreiem Stahl,
wie X5CrNi18-10.
[0035] Die Wandstärke einer erfindungsgemäßen permeablen Heizwiderstandsfolie liegt zwischen
0,01 mm und 0,2 mm, vorzugsweise jedoch zwischen 0,02 mm und 0,08 mm.
[0036] In Abhängigkeit von der elektrischen Leitfähigkeit der zu verdampfenden Flüssigkeit
kann die Heizwiderstandsfolie mit einer hitzebeständigen und elektrisch isolierenden
Kunststoffschicht, vorzugsweise einer Schicht aus Polyimid, Mikanit oder Silikon überzogen
werden, wodurch bei zu geringem elektrischen Widerstand der zu verdampfenden Flüssigkeit
im Verhältnis zum Widerstand der Heizwiderstandsfolie ein Kurzschluss vermieden wird.
Mikanit im Sinne der Erfindung bezeichnet generell einen Kunstglimmer, d. h. ein Verbundwerkstoff
bestehend aus Glimmerbruchstücken (Schichtsilicatbruchstücken) und Kunstharz als Matrixsystem.
Beispielprodukte sind: flexibel Mikanit FLM M & P (bestehend aus mindestens 92% Muscovite
oder alternativ Phlogopite, imprägniert mit einem hochtemperaturbeständigen Siliconbinder),
Flexibel Mikanit FLM 521 P, usw.
[0037] Eine solche Heizvorrichtung kann z. B. als elektrischer Heizwiderstand in einer Verdampfervorrichtung
zum Verdampfen von Wirk- und/oder Aromastoffe enthaltenden Substanzen, z. B. einem
wegwerfbaren Einwegmundstück für eine elektronische Zigarette, verwendet werden. Durch
einfaches Aufstecken auf eine Akkumulatoreinheit mit Unterdruckschalter bzw. Unterdruckregler
ist die elektronische Zigarette einsatzbereit. Wird der Stromkreis durch den Unterdruckschalter
bzw. Unterdruckregler geschlossen, erhitzt und verdampft die Heizwiderstandsfolie
die Flüssigkeit aus der Verdampfermembran.
[0038] Ein weiterer Aspekt betrifft demnach eine Verdampfervorrichtung zum Verdampfen von
Wirk- und/oder Aromastoffe enthaltenden Substanzen, vorzugsweise ausgestaltet als
Mundstück in Form eines Hohlzylinders mit einem Fluideingang und einem Fluidausgang.
Die Verdampfervorrichtung umfasst eine wie hierin beschriebene Heizvorrichtung und
mindestens eine Verdampfermembran welche mit dem Heizwiderstand in Flächenkontakt
steht. Die Verdampfermembran ist ebenfalls durchlässig für strömende Fluide und ist
entweder mit einer zu verdampfenden Wirk- und/oder Aromastoffe enthaltenden Substanz
benetzt, oder kann damit benetzt werden. Der Heizwiderstand und die Verdampfermembran(en)
sind bevorzugt orthogonal oder winklig zur Richtung der das Mundstück passierenden
Fluide angeordnet.
[0039] Durch die angegebene Ausführung der Verdampfervorrichtung wird aufgrund der erfindungsgemäßen
größtmöglichen Kontaktfläche zwischen Heizwiderstandsfolie und Verdampfermembran bzw.
Verdampfermembranen nicht nur ein sehr hoher Verdampferwirkungsgrad erzielt, sondern
auch eine optimal gleichmäßige Verdampfung.
[0040] Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, dass durch eine Änderung der
geometrischen Gestalt der Heizwiderstandsfolie, wie z. B. durch eine Änderung der
Anzahl der Spiralwindungen, der Breite der Windungen und/oder der Wandstärke der Folie
bzw. des dünnen Bleches die Leistung des Heizwiderstandes optimal an verschiedene
zu verdampfende Substanzen mit unterschiedlichen Inhaltsstoffen angepasst werden kann.
[0041] Durch entsprechende Wahl des Materials sowie der geometrischen Parameter der Heizwiderstandsfolie
kann der elektrische Widerstand der Heizwiderstandsfolie im Bereich von 1 - 10 Ω eingestellt
werden, wodurch bei einer möglichen Nennspannung einer angeschlossenen Akkumulatoreinheit
von 1,2 V (NiCd) - 3,7 V (Li-Ion) ein Spektrum von 0,1 - 13,7 Watt Heizleistung im
Querschnitt eines Zigarettenmundstücks abgedeckt werden kann.
[0042] Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung ist, dass in die Kontur der Heizwiderstandsfolie
durch eine lokale Verjüngung (Engstelle) eine Schmelzsicherung integriert werden kann,
die bei aufgebrauchter Flüssigkeit, aufgrund der dann fehlenden Kühlung, thermisch
zerstört wird und das Mundstück unbrauchbar macht, wodurch sich ein Einwegmundstück
mit gezielter Konsumdauer von 5 - 20 Zügen je 20 - 50 ml, vorzugsweise aber 8 - 12
Zügen je 35 ml besonders einfach darstellen lässt.
[0043] In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Verdampfervorrichtung weiterhin einen
Flansch zur lösbaren Verbindung einer gesteuerten oder geregelten elektrischen Spannungsquelle
mit den elektrischen Polen, wobei die Kontaktlaschen, die mit dem jeweils gegenüberliegenden
Ende der Doppelspirale und/oder Schlangenlinie des Heizwiderstands verbunden sind
nicht unmittelbar, d. h. nur über den Heizwiderstand, miteinander in Kontakt stehen.
Diese Kontaktlaschen können über den Flansch in Verbindung mit den elektrischen Polen
einer gesteuerten oder geregelten elektrischen Spannungsquelle gebracht werden.
[0044] Vorzugsweise verdeckt eine Isolierfolie die Kontaktlaschen zu einer Flanschfläche
auf der Innenseite des Hohlzylinders des Mundstücks. Die Isolierfolie weist bevorzugt
im Bereich der Flanschfläche mindestens zwei axial versetzte Kontaktöffnungen, wobei
diese Kontaktöffnungen vorzugsweise derart ausgestaltet sind, dass sie axial in einer
Ebene liegen und jeweils nur eine Kontaktlasche freigeben. Die Pole einer gesteuerten
oder geregelten elektrischen Spannungsquelle sind z. B. zwei axial versetzte Ringe
und im verbundenen Zustand von Mundstück und Spannungsquelle steht jeweils ein Pol
der Spannungsquelle über die Kontaktöffnungen mit den Kontaktlaschen und über die
Kontaktlaschen mit jeweils einem Ende der Doppelspirale und/oder Schlangenlinie des
Heizwiderstands in Verbindung.
[0045] In einer weiteren Ausführung, weisen die Kontaktlaschen und/oder die Flanschfläche
bevorzugt mindestens eine Passnut und/oder Passnase auf, wobei diese ein entsprechendes
Gegenstück in Form mindestens einer Passnase und/oder Passnut an der gesteuerten oder
geregelten elektrischen Spannungsquelle besitzen. Im verbundenen Zustand von Mundstück
und Spannungsquelle steht jeweils ein Pol der Spannungsquelle mit den Kontaktlaschen
und über die Kontaktlaschen mit jeweils einem Ende der Doppelspirale und/oder Schlangenlinie
des Heizwiderstands in Verbindung.
[0046] In einer weiteren, bevorzugten Ausführung mindestens sich eine spitz zulaufende und/oder
scharfkantige Öffnerlasche aus einer metallische Folie oder einem dünnen Blech mit
ihrer spitzen und/oder scharfkantigen Seite voraus vom Heizwiderstand axial in Richtung
des Flanschs des Mundstücks erstreckt und derart ausgebildet ist, dass sie beim Verbinden
von Mundstück und Spannungsquelle eine zwischen Heizwiderstand und Flansch befindliche
Verschlussfolie einer Speicherkapsel, die mit einer Wirk- und/oder Aromastoffe enthaltenden
Substanz gefüllt ist, ansticht und/oder aufschneidet.
[0047] Demnach ermöglicht die Erfindung nicht nur die Herstellung einer Kombination aus
Depot- und Verdampferfunktion in einem Einwegmundstück mit, gegenüber bekannten Vorrichtungen
dieser Art, effizienterer Verdampfung sowie geringerem Ressourcenverbrauch, sondern
bietet auch ein genau definiertes zeitlich begrenztes Konsumerlebnis.
[0048] Aufgrund der bevorzugten Herstellung der beschrieben Heizwiderstandsfolie durch Stanzen
und Gesenkbiegen, lässt sich diese hervorragend in einen schnell-laufenden Produktionsprozess
integrieren, worin ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung begründet
liegt.
Kurze Beschreibung der Figuren
[0049] Im Folgenden werden nun Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung anhand
der beiliegenden Figuren beschrieben.
[0050] Fig. 1 zeigt zwei Varianten einer bevorzugten Ausgestaltung der in der vorliegenden
Erfindung beschriebenen Heizvorrichtung, bei der der Heizwiderstand 1, die Kontaktlaschen
13 und zwei Öffnerlaschen 14 aus einem einzigen Stück metallischer Folie gefertigt
sind.
- a) Eine Doppelspirale 101 als Heizwiderstand 1.
- b) Eine Schlangenlinie 102 als Heizwiderstand 1, in der zusätzlich eine Schmelzsicherung
12 integriert ist.
[0051] Fig. 2 zeigt wie ein Mundstück 3, nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung, mit einer Spannungsquelle 4 verbunden wird, wobei die beiden ringförmigen
Pole 41 der Spannungsquelle 4 über die Kontaktöffnungen 21 in der Isolierfolie 2 mit
den Kontaktlaschen 13 in Kontakt kommen, wodurch der Heizwiderstand 1 mit Strom versorgt
werden kann und wobei die Speicherkapsel 36 durch die Stirnseite des Flanschs 33 der
Spannungsquelle 4 axial innerhalb des Hohlzylinders 31 in Richtung Pufferspeicher
321 verschoben wird, wodurch die Öffnerlaschen 14 die Verschlussfolie 361 der Speicherkapsel
36 aufreißen und die Wirk- und/oder Aromastoff enthaltende Substanz in den Pufferspeicher
321 und von dort aus weiter in die Verdampfermembranen 32 fließt.
- a) Mundstück im inaktiven Lagerzustand mit intakter Verschlussfolie 361 und Speicherkapsel
36 in Ausgangsposition, bei noch nicht aufgesteckter Spannungsquelle 4.
- b) Mundstück im aktivierten Gebrauchszustand mit zerstörter Verschlussfolie 361 und
Speicherkapsel 36 in Endposition, mit aufgesteckter Spannungsquelle 4.
Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
[0052] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung dient eine erfindungsgemäße Vorrichtung
als Heizwiderstand 1 z.B. in einer in
W02011/009920 beschriebenen Vorrichtung, d. h. eine erfindungsgemäße Vorrichtung wird mit einer
Vorrichtung kombiniert, in der ein Fluid mindestens eine Verdampfermembran 32 in einem
Strömungskanal 31 durchströmt, wobei die mindestens eine Verdampfermembran 32 mit
einer zu verdampfenden Wirk- und oder Aromastoff enthaltenden Substanz benetzt ist
und/oder benetzt wird, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung der zu verdampfenden
Wirk- und oder Aromastoff enthaltenden Substanz Wärmeenergie zuführt, wodurch diese
Substanz verdampft und dem Fluidstrom zugeführt wird.
[0053] In dieser Ausgestaltung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung,
➢ einen Hohlzylinder 31 bestehend aus Kunststofffolie, Karton und Belagpapier, wobei
das Belagpapier außen um den Karton gewickelt ist und vorzugsweise dem sogenannten
Korkpapier von Zigarettenfiltern entspricht und der Karton auf der Innenseite mit
einer Kunststofffolie beschichtet ist,
➢ eine permeable Heizwiderstandsfolie 1 in Form einer Doppelspirale 101, welche aus
Aluminiumfolie gestanzt ist wobei die permeable Heizwiderstandsfolie 1 mit einer Isolierschicht
11 aus Polyimid beschichtet ist,
➢ zwei elektrische Kontakte 13 in Form von Kontaktlaschen 13 an der Heizwiderstandsfolie
1, die sich longitudinal innerhalb des Hohlzylinders 31 entlang dessen Innenfläche
von der Heizwiderstandsfolie 1 bis in den Flansch 33 erstrecken, wobei die Kontakte
jeweils den Querschnitt eines Viertelkreisbogens beschreiben,
➢ zwei permeable Verdampfermembranen 32, wobei in axialer Richtung jeweils eine Verdampfermembran
32 vor und eine Verdampfermembran 32 hinter der permeablen Heizwiderstandsfolie 1
in direktem Flächenkontakt mit dieser angeordnet sind und wobei die Verdampfermembranen
partiell direkt miteinander in Kontakt stehen,
➢ ein Verdampferzwischenspeicher 321 in Form eines Rings aus einem saugfähigen Vlies,
über den die Verdampfermembranen 32, wie ein Trommelfell gespannt sind,
➢ zwei Öffnerlaschen 14 in Form von spitzen Zacken die aus den Kontaktlaschen 13 in
den Strömungskanal 31 hineinragen und axial von der Heizwiderstandsfolie 1 in Richtung
Flansch 33 zeigen,
➢ eine Isolierfolie 2 die sich longitudinal innerhalb des Hohlzylinders 31 und innerhalb
der Kontaktlaschen 13 entlang deren Innenfläche von der Heizwiderstandsfolie 1 bis
in den Flansch 33 erstreckt mit zwei axial versetzten Kontaktöffnungen 21, wobei die
Innenseite der Isolierfolie 2 und die durch die Kontaktöffnungen 21 freiliegenden
Flächen der Kontaktlaschen 13 die Flanschfläche 331 des mundstückseitigen Flanschs
33 darstellen,
➢ eine axial bewegliche ringförmige Speicherkapsel 36 innerhalb der Isolierfolie 2
des Hohlzylinders 31, welche eine Wirk- und/oder Aromastoff enthaltende Substanz beinhaltet
die durch eine Verschlussfolie 361 versiegelt wird, wobei die Verschlussfolie 361
zerstört wird, wenn die Speicherkapsel 36 soweit in Richtung der Heizwiderstandsfolie
1 bewegt wird, dass die Verschlussfolie 361 von den Öffnerlaschen 14 durchdrungen
wird.
[0054] Die zuvor beschriebene bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird mit
einer stabförmigen Spannungsquelle 4 mit zwei ringförmigen Polen 41 an der Außenfläche
des spannungsquellenseitigen Flanschs 33 verwendet, wobei die Spannungsquelle an der
Stirnseite des Flanschs 33 eine Luftaustrittsöffnung besitzt, durch die der Fluidstrom
in das Mundstück 3 fließt, wobei sich im Strömungskanal der Spannungsquelle ein Unterdruckregler
befindet, der im verbundenen Zustand den Stromfluss aus der Spannungsquelle über die
ringförmigen Pole 41 durch die Kontaktlaschen 13 und die Heizwiderstandsfolie 1 des
Mundstücks 3 steuert.
Tabelle 1: Referenzliste
Nr. |
Allgemeine Bezeichnung |
Spezifische Bezeichnung |
1 |
Heizwiderstand |
permeable Heizwiderstandsfolie |
101 |
Doppelspirale |
|
102 |
Schlangenlinie |
|
11 |
Isolierschicht |
elektrisch isolierende Kunststoffschicht |
12 |
Schmelzsicherung |
|
13 |
Kontaktlasche |
elektrischer Kontakt |
14 |
Öffnerlasche |
|
2 |
Isolierfolie |
|
21 |
Kontaktöffnung |
|
3 |
Mundstück |
|
31 |
Hohlzylinder |
Strömungskanal |
311 |
Fluideingang |
|
312 |
Fluidausgang |
|
313 |
Strömungskanal |
|
32 |
Verdampfermembran |
permeable Verdampfermembran |
321 |
Pufferspeicher |
Verdampferzwischenspeicher |
33 |
Flansch |
|
331 |
Flanschfläche |
|
34 |
Passnut |
|
35 |
Passnase |
|
36 |
Speicherkapsel |
|
361 |
Verschlussfolie |
|
4 |
Spannungsquelle |
Akkumulatoreinheit mit Unterdruckschalter |
41 |
Pol |
elektrischer Pol |
1. Heizvorrichtung umfassend einen Heizwiderstand (1) in Form einer metallischen Folie
oder eines dünnen Blechs in Gestalt einer Doppelspirale (101) und/oder Schlangenlinie
(102) mit zwei Enden und Abmessung des Querschnittes einer Zigarette oder kleinen
Zigarre, wobei die Zwischenräume der Doppelspirale und/oder Schlangenlinie des Heizwiderstandes
(1) offen und somit durchlässig für strömende Fluide sind und wobei jeweils mindestens
eine Kontaktlasche (13) aus metallischer Folie oder dünnem Blech mit je einem Ende
der Doppelspirale (101) und/oder Schlangenlinie (102) des Heizwiderstands (1) verbunden
ist, wobei die Kontaktlaschen (13), die mit dem jeweils gegenüberliegenden Ende der
Doppelspirale (101) und/oder Schlangenlinie (102) des Heizwiderstands (1) verbunden
sind nicht unmittelbar miteinander in Kontakt stehen.
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Heizwiderstand (1) und die Kontaktlaschen
(13) aus einem Stück metallischer Folie oder dünnem Blech bestehen.
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, welche weiterhin mindestens eine spitz zulaufende
und/oder scharfkantige Öffnerlasche (14) umfasst.
4. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Heizwiderstand (1), die
Kontaktlaschen (13) und ggf. die Öffnerlasche(n) (14) aus einem Stück metallischer
Folie oder dünnem Blech bestehen.
5. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die metallische Folie oder
das dünne Blech des Heizwiderstands (1), der Kontaktlaschen (13) und/oder der Öffnerlasche(n)
(14) aus Reinaluminium, einer Aluminium-Mangan-Legierung oder rostfreiem Stahl besteht.
6. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Heizwiderstand (1) mit
einer Isolierschicht (11), vorzugsweise einer Schicht aus Polyimid, Mikanit oder Silikon
überzogen ist.
7. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Heizwiderstand (1) eine
Schmelzsicherung (12) in Form einer Engstelle in der Doppelspirale (101) und/oder
Schlangenlinie (102) im Bereich der Verdampfermembran (32) oder Verdampfermembranen
(32) aufweist.
8. Verdampfervorrichtung zum Verdampfen von Wirk- und/oder Aromastoffe enthaltenden Substanzen,
ausgestaltet als Mundstück (3) in Form eines Hohlzylinders (31) mit einem Fluideingang
(311) und einem Fluidausgang (312), umfassend eine Heizvorrichtung nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 7 und mindestens eine Verdampfermembran (32) welche mit
dem Heizwiderstand (1) in Flächenkontakt steht, welche ebenfalls durchlässig für strömende
Fluide ist und welche mit einer zu verdampfenden Wirk- und/oder Aromastoffe enthaltenden
Substanz benetzt ist oder benetzt werden kann.
9. Verdampfervorrichtung nach Anspruch 8, weiterhin umfassend einen Flansch (33) zur
lösbaren Verbindung einer gesteuerten oder geregelten elektrischen Spannungsquelle
(4) mit den elektrischen Polen (41), wobei die Kontaktlaschen (13), die mit dem jeweils
gegenüberliegenden Ende der Doppelspirale (101) und/oder Schlangenlinie (102) des
Heizwiderstands (1) verbunden sind nicht unmittelbar miteinander in Kontakt stehen
und wobei diese über den Flansch (33) in Verbindung mit den elektrischen Polen (41)
einer gesteuerten oder geregelten elektrischen Spannungsquelle (4) gebracht werden
können.
10. Verdampfervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Heizwiderstand (1) und die
mindestens eine Verdampfermembran (32) orthogonal oder winklig zur Richtung der das
Mundstück (3) passierenden Fluide angeordnet sind.
11. Verdampfervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei eine Isolierfolie (2)
die Kontaktlaschen (13) zu einer Flanschfläche (331) auf der Innenseite des Hohlzylinders
(31) des Mundstücks (3) verdeckt und wobei die Isolierfolie (2) im Bereich der Flanschfläche
(331) mindestens zwei axial versetzte Kontaktöffnungen (21) aufweist, die Kontaktöffnungen
(21) derart ausgestaltet sind, dass sie axial in einer Ebene liegen und jeweils nur
eine Kontaktlasche (13) freigeben und wobei die Pole (41) einer gesteuerten oder geregelten
elektrischen Spannungsquelle (4) zwei axial versetzte Ringe sind und wobei im verbundenen
Zustand von Mundstück (3) und Spannungsquelle (4) jeweils ein Pol (41) der Spannungsquelle
(4) über die Kontaktöffnungen (21) mit den Kontaktlaschen (13) und über die Kontaktlaschen
(13) mit jeweils einem Ende der Doppelspirale (101) und/oder Schlangenlinie (102)
des Heizwiderstands (1) in Verbindung steht.
12. Verdampfervorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Kontaktlaschen (13) und/oder die
Flanschfläche (331) mindestens eine Passnut (34) und/oder Passnase (35) aufweisen,
wobei diese ein entsprechendes Gegenstück in Form mindestens einer Passnase (35) und/oder
Passnut (34) an einer gesteuerten oder geregelten elektrischen Spannungsquelle (4)
besitzen, wobei im verbundenen Zustand von Mundstück (3) und Spannungsquelle (4) jeweils
ein Pol (41) der Spannungsquelle (4) mit den Kontaktlaschen (13) und über die Kontaktlaschen
(13) mit jeweils einem Ende der Doppelspirale (101) und/oder Schlangenlinie (102)
des Heizwiderstands (1) in Verbindung steht.
13. Verdampfervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei mindestens eine spitz
zulaufende und/oder scharfkantige Öffnerlasche (14) aus einer metallische Folie oder
einem dünnen Blech, welche sich mit ihrer spitzen und/oder scharfkantigen Seite voraus
vom Heizwiderstand (1) axial in Richtung des Flanschs (33) des Mundstücks (3) erstreckt
und derart ausgebildet ist, dass sie beim Verbinden von Mundstück (3) und Spannungsquelle
(4) eine zwischen Heizwiderstand (1) und Flansch (33) befindliche Verschlussfolie
(361) einer Speicherkapsel (36), die mit einer Wirk- und/oder Aromastoffe enthaltenden
Substanz gefüllt ist, ansticht und/oder aufschneidet.