[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdampfer-Tank-Einheit für einen Inhalator,
vorzugsweise ein elektronisches Zigarettenprodukt, umfassend mindestens einen elektrischen
Verdampfer zum Verdampfen von dem Verdampfer zugeführter Flüssigkeit, einen Flüssigkeitsspeicher
zum Speichern von Flüssigkeit, und eine kapillare Dochtstruktur, wobei die Flüssigkeit
durch Kapillarkräfte aus dem Flüssigkeitsspeicher zu einer Einlassseite des Verdampfers
förderbar ist. Die Erfindung betrifft auch einen Inhalator, vorzugsweise ein elektronisches
Zigarettenprodukt, und eine Dochtstruktur.
[0002] Herkömmliche elektronische Zigarettenprodukte beziehungsweise Inhalatoren basieren
auf der Docht-Wendel-Technologie. Durch Kapillarkräfte wird die Flüssigkeit aus dem
Flüssigkeitsspeicher entlang eines Dochts so weit transportiert, bis die Flüssigkeit
durch eine elektrisch beheizbare Wendel erhitzt und somit verdampft wird. Der Docht
dient als flüssigkeitsleitende Verbindung zwischen dem Flüssigkeitsspeicher und der
als Verdampfer dienenden Heizwendel.
[0003] Ein Nachteil der Docht-Wendel-Technologie ist, dass eine mangelnde Versorgung von
Flüssigkeit zu einer lokalen Überhitzung führt, wodurch Schadstoffe entstehen werden
können. Diesen sogenannte "Dry Puff" gilt es zu vermeiden. Zudem sind derartige Verdampfereinheiten
fertigungsbedingt oft undicht, so dass Flüssigkeit auf unerwünschte Weise, zum Beispiel
über die Luftzuführung und/oder Dampfabführung, austreten kann.
[0004] Um die Probleme der Docht-Wendel-Technologie zu vermeiden, wird auf gattungsgemäße
Verdampfer zurückgegriffen, die sich der in
DE 10 2017 111 119 A1 offenbarten Technologie bedienen. Dabei wird die Flüssigkeit durch Kapillarkräfte
von der Dochtstruktur aus dem Flüssigkeitsspeicher zu der Einlassseite des Verdampfers
transportiert, wo die Flüssigkeit verdampft wird und verdampfte Flüssigkeit als Dampf
und/oder Aerosol einem Luftstrom zugebbar ist.
[0005] Typischerweise ist im Stand der Technik eine zylindrische Dochtstruktur vorgesehen,
die einerseits die Einlassseite kontaktiert und andererseits mit einem Eintrittsende
in das Volumen des Flüssigkeitsspeichers hineinragt.
[0006] Wenn allerdings der Flüssigkeitsspeicher nicht mehr ganz gefüllt ist, kann es - je
nach Orientierung des Inhalators - zu einem Fehlen von Flüssigkeit am Eintrittsende
der Dochtstruktur kommen, was zu einer Unterbrechung der Versorgung des Verdampfers
mit Flüssigkeit führt.
[0007] Daher wird üblicherweise angrenzend zu dem Eintrittsende der Dochtstruktur ein voluminöser
Schwamm, Watte oder dergleichen als Zwischenspeicher einer gewissen Übergangsversorgungsmenge
von Flüssigkeit in den Flüssigkeitsspeicher eingebracht. Der Schwamm fungiert als
kapillarer Zwischenspeicher bzw. Zwischenleiter für Flüssigkeit, damit der Verdampfer
lage- und/oder orientierungsunabhängig und weitgehend unabhängig vom Füllstand ununterbrochen
mit Flüssigkeit versorgt werden kann.
[0008] Das Einbringen eines Schwammes ist fertigungstechnisch aufwendig und kann leicht
durch eine unzureichend präzise Montage zu einer ungenügenden Flüssigkeitsleitung
zwischen dem Schwamm und der Dochtstruktur führen, die beispielsweise dadurch begründet
ist, dass der Schwamm die Dochtstruktur nicht hinreichend kontaktiert. Die Anforderungen
an die Abmessungen des Flüssigkeitsspeichers und des Schwamms und deren Montage sind
damit hoch.
[0009] Eine weitere einschlägige Verdampfer-Tank Einheit ist in den Figuren 6 bis 8 von
US2018/0020723A1 beschrieben. Dort ist ein Reservoir mit einem Dochtelement einstückig als "unitary
reservoir and liquid transport element 454" ausgeführt, wobei auch ein Fortsatz als
"protrusion 464" einstückig angeformt ist und von einem Heizelement "heating element
422" in der Form einer Heizwendel umschlossen wird.
[0010] Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Verdampfer-Tank-Einheit bereitzustellen, die
eine effektive, zuverlässige und von der Orientierung und/oder des Füllstands des
Flüssigkeitsspeichers unabhängige Versorgung des Verdampfers mit Flüssigkeit ermöglicht.
[0011] Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1.
[0012] Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Dochtstruktur einteilig ist und den
Flüssigkeitsspeichers über mindestens einen Umfangsabschnitt kontaktiert und/oder
ausbildet. Durch die Einteiligkeit der Dochtstruktur wird ein zusätzlicher Kontakt
zwischen einem Schwamm gemäß dem Stand der Technik und einem Docht vermieden. Der
einteilige Docht hat nur einen Kontakt mit der Einlassseite des Verdampfers. Ein flüssigkeitsleitender
Kontakt zwischen der Einlassseite des Verdampfers und der Dochtstruktur ist zuverlässig
herstellbar, ohne dass beispielsweise Blasen oder Hohlräume entstehen können.
[0013] Das Kontaktieren und/oder Ausbilden des Umfangsabschnitts hat zur Folge, dass die
Dochtstruktur Flüssigkeit aus einem Bereich des Flüssigkeitsspeichers aufnehmen und
zwischenspeichern kann, auch wenn der Flüssigkeitsspeicher fast leer ist und sich
die Flüssigkeit schwerkraftbedingt zeitweilig von dem Umfangsabschnitt der Dochtstruktur
wegbewegt, da aus der Dochtstruktur die einmal aufgenommene Flüssigkeit nicht mehr
in den Flüssigkeitsspeicher abgegeben wird. Es reicht also für eine hinreichende Zwischenspeicherung,
wenn Flüssigkeit ab und an einmal an die Dochtstruktur "schwappt" und/oder diese in
der Flüssigkeit eintauchen kann. Die Dochtstruktur kann den Umfangsabschnitt des Flüssigkeitsspeichers
kontaktieren, indem sich die Dochtstruktur bis zu dem Umfangsabschnitt erstreckt,
d.h. die Dochtstruktur ragt in den Flüssigkeitsspeicher hinein. Die Dochtstruktur
kann den Flüssigkeitsspeicher sogar großräumiger ausbilden, in dem die Dochtstruktur
weitere Bereiche des Flüssigkeitsspeichers einnimmt.
[0014] Vorzugsweise kontaktiert die Dochtstruktur den Flüssigkeitsspeicher entlang einer
Innenfläche einer Außenwand des Flüssigkeitsspeichers, damit die Dochtstruktur die
Flüssigkeit bis zur vollständigen Entleerung des Flüssigkeitsspeichers aufnehmen kann.
Die Dochtstruktur kann mittels einer Presspassung die Innenfläche der Außenwand kontaktieren.
Alternativ kann jedoch ein Spalt vorgesehen sein, der einen minimalen Abstand zwischen
der Innenfläche und der Dochtstruktur definiert, um die Montage der Dochtstruktur
zu vereinfachen.
[0015] Bevorzugt weist der Flüssigkeitsspeicher eine Längsachse auf, und die Dochtstruktur
erstreckt sich radial in wenigstens zwei diametrale Richtungen senkrecht zur Längsachse,
damit die Dochtstruktur die Flüssigkeit unabhängig von der Orientierung des Flüssigkeitsspeichers,
insbesondere unabhängig von der Rotation des Flüssigkeitsspeichers um die Längsachse
des Flüssigkeitsspeichers aufnehmen kann.
[0016] Vorzugsweise ist in dem Flüssigkeitsspeicher ein sich durch den Flüssigkeitsspeicher
erstreckender Luftkanal vorgesehen, damit ein effektiver Aufbau der Verdampfer-Tank-Einheit
ermöglicht werden kann.
[0017] In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Dochtstruktur mehrere auseinanderstrebende
und/oder entgegengesetzte Dochtabschnitte auf, die verschiedene Umfangsabschnitte
kontaktieren, damit die Dochtstruktur die Flüssigkeit unabhängig von der Orientierung
des Flüssigkeitsspeichers aufnehmen kann. Dadurch wird ein Kontakt zur Flüssigkeit
in gegenüberliegenden Abschnitten des Flüssigkeitsspeichers ermöglicht und ein Trockenfallen
der Dochtstruktur und des Verdampfers kann weiter vermieden werden.
[0018] Erfindungsgemäß weist die Dochtstruktur einen U-förmigen Querschnitt mit einem Scheitelpunkt
auf und ist so angeordnet, dass die Dochtstruktur an ihrem Scheitelpunkt die Einlassseite
kontaktiert, um einen effektiven Aufbau und eine einfache Montage der Verdampfer-Tank-Einheit
zu ermöglichen.
[0019] Vorteilhaft weist der Umfangsabschnitt wenigstens einen Winkel von 45°, weiter vorteilhaft
wenigstens 90°, besonders vorteilhaft wenigstens 180°, beispielsweise 270° und bis
zu 360° auf, um eine orientirungs- und füllstandsunabhängige Versorgung der Dochtstruktur
mit Flüssigkeit zu begünstigen. Der Umfangsabschnitt kann zusammenhängend sein oder
aus mehreren separaten Unterabschnitten gebildet sein. Beispielsweise können zwei
oder mehr insbesondere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Umfangsabschnitte
kontaktiert und/oder ausgebildet werden. Insbesondere können zwei Umfangsabschnitte
mit je einem Winkel von 90° vorgesehen sein, die jedoch voneinander beabstandet, beispielsweise
diametral gegenüberliegend, angeordnet sind.
[0020] Vorzugsweise weist die Dochtstruktur eine mechanische Halterung zum Haltern des Verdampfers
und/oder eines Trägers auf.
[0021] Bevorzugt ist die Dochtstruktur wenigstens teilweise hohlzylinderförmig, um die Umfangsfläche
eines zylinderförmigen Flüssigkeitsspeichers vorteilhaft kontaktieren und/oder ausbilden
zu können. In dem Hohlraum kann Flüssigkeit speicherbar sein. Der Hohlraum kann einen
Großteil des Volumens des Flüssigkeitsspeichers ausbilden, beispielsweise mindestens
50 %, vorzugsweise mindestens 70 % und weiter vorzugsweise mindestens 90 %.
[0022] Vorteilhaft bildet die Dochtstruktur den Flüssigkeitsspeicher wenigstens teilweise
aus. Damit kann der Flüssigkeitsspeicher mehrteilig sein, wobei die Dochtstruktur
beispielsweise einen zylindrischen Abschnitt des Flüssigkeitsspeichers ausbilden kann.
Weitere Abschnitte des Flüssigkeitsspeichers können beispielsweise durch einen Kunststoff
gebildet werden. Verschiedene Abschnitte des Flüssigkeitsspeichers können beispielsweise
verklebt und/oder mit mechanischen Elementen wie Rasten, Nasen oder Clips miteinander
verbunden werden.
[0023] Vorzugsweise bildet die Dochtstruktur eine Außenwand des Flüssigkeitsspeichers aus,
um einen einfachen Aufbau der Verdampfer-Tank-Einheit sicher zu stellen, und gleichzeitig
eine orientierungs- und füllstandsunabhängige Flüssigkeitsversorgung der Dochtstruktur
zu begünstigen.
[0024] Bevorzugt erstreckt sich die Dochtstruktur ausgehend von dem elektrischen Verdampfer
bis in den Flüssigkeitsspeicher und weist einen mit dem Abstand vom Verdampfer zunehmendes
Porenvolumen pro Pore auf, damit eine optimale Flüssigkeitsförderung zum Verdampfer
und gleichzeitig eine Pufferspeicherung von Flüssigkeit in der Dochtstruktur vorteilhaft
erzielt wird.
[0025] Vorteilhaft weist die Dochtstruktur einen Speicherabschnitt und einen Zuführabschnitt
auf, und das Volumen des Speicherabschnitts in dem Flüssigkeitsspeicher ist größer
als das Volumen des an dem Verdampfer anliegenden Zuführabschnitts, damit die Dochtstruktur
in den Flüssigkeitsspeicher in vom Verdampfer entfernte Gebiete ragen kann und gleichzeitig
eine bevorzugte Pufferwirkung zur Zwischenspeicherung von Flüssigkeit erfüllen kann.
[0026] Vorzugsweise weist die Dochtstruktur eine lackierte, beschichtete und/oder flüssigkeitsdichte
Oberfläche auf, um einen Umfangsabschnitt des Flüssigkeitsspeichers ausbilden zu können,
der versiegelt und undurchlässig für Flüssigkeit ist. Dies stellt sicher, dass die
Dochtstruktur die Außenwand des Flüssigkeitsspeichers ausbilden beziehungsweise ersetzen
kann.
[0027] Bevorzugt besteht die Dochtstruktur aus einem porösen Glas. Die Dochtstruktur besteht
dabei im Gegensatz zum Stand der Technik vorteilhaft nicht aus einer Mehrzahl von
Fasern, zwischen denen sich Hohlräume zum Flüssigkeitstransport und zur Flüssigkeitsleitung
bilden. Die Dochtstruktur umfasst vielmehr einen porösen Festkörper. Dieser kann aus
poröser Keramik, aber vorzugsweise aus porösem Glas bestehen. Insbesondere bestehend
aus einem Borosilikatglas oder einem anderen oxidischen Glas. Die Rohlinge der Dochtstruktur
sind mit einem Presswerkzeug effektiv herstellbar. Damit sind verschiedenste Raumformen
beziehungsweise Geometrien denkbar, wobei vorzugsweise innerhalb einer äußeren Außenwand
des Flüssigkeitsspeichers im Inneren des Flüssigkeitsspeichers ein insbesondere axial
verlaufender Luftkanal vorgesehen sein kann. Durch das Pressen kann die Porengröße
und die Verteilung der Poren der Dochtstruktur eingestellt werden. Insbesondere kann
ein Porengradient und/oder Porengrößengradient eingestellt werden, wobei die Porengrößen
aus dem Flüssigkeitsspeicher zum Verdampfer hin abnimmt. Die Porengröße kann beispielsweise
einem Durchmesser 0 bis 500 µm, vorzugsweise von 10 nm bis 100 µm aufweisen. Durch
den Einsatz eines gepressten Glases für die Dochtstruktur ist die Herstellung und
Handhabung einfacher als bei beispielsweise keramischen Dochtstrukturen gemäß dem
Stand der Technik. Die Dochtstruktur kann auch aus einem Verbund poröser Stoffe bestehen
und beispielsweise Abschnitte aus porösem Glas und Abschnitte aus Keramik umfassen.
Die Dochtstruktur aus Glas ist besonders chemisch inert und temperaturstabil, was
insbesondere im Kontakt mit dem Verdampfer von Vorteil ist.
[0028] Vorteilhaft ist die Dochtstruktur eingefärbt und ist von außen sichtbar, um den Füllstand
des Flüssigkeitsspeichers beobachten zu können und die optische Wertigkeit der Verdampfer-Tank-Einheit
zu erhöhen. Dazu kann die Dochtstruktur im Inneren eines transparenten Gehäuses des
Flüssigkeitsspeichers angeordnet sein. Alternativ kann die Dochtstruktur den Flüssigkeitsspeicher
beziehungsweise das Gehäuse ausbilden und direkt von außen sichtbar sein.
[0029] Vorteilhaft ist eine Dochtstruktur für einen Inhalator, insbesondere ein Elektronisches
Zigarettenprodukt, einteilig und besteht aus einem porösen Glas, um eine besonders
effektiv und vielseitig herstellbare Dochtstruktur bereitzustellen.
[0030] Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die beigefügten Figuren erläutert.
[0031] Dabei zeigt lediglich Figur 5 eine Verdampfer-Tank Einheit in Übereinstimmung mit
dem vorliegenden Anspruch 1, insbesondere umfassend eine Dochtstruktur mit einem U-förmigen
Querschnitt; weiterhin zeigt in den Figuren:
- Fig. 1
- eine schematische Ansicht eines Inhalators;
- Fig. 2
- einen perspektivischen Schnitt durch einen Verdampfer und schematisch eine Verdampfer-Tank-Einheit;
- Fig. 3
- eine Verdampfer-Tank-Einheit gemäß dem Stand der Technik;
- Fig. 4
- eine Verdampfer-Tank-Einheit mit einem Schwamm gemäß dem Stand der Technik;
- Fig. 5
- eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verdampfer-Tank-Einheit;
- Fig. 6
- einen Schnitt durch eine VerdampferTank-Einheit und mehrere Ausführungsformen einer
Dochtstruktur;
- Fig. 7
- eine perspektivische Ansicht einer Verdampfer-Tank-Einheit und mehrere Ausführungsformen
einer Dochtstruktur; und
- Fig. 8
- eine Dochtstruktur und einen Schnitt durch eine Verdampfer-Tank-Einheit.
[0032] Figur 1 zeigt schematisch einen Inhalator 10 beziehungsweise ein elektronisches Zigarettenprodukt.
Der Inhalator 10 umfasst ein Gehäuse 11, in dem ein Luftkanal 30 beziehungsweise Schlot
zwischen mindestens einer Lufteinlassöffnung 231 und einer Luftauslassöffnung 24 an
einem Mundende 32 des Zigarettenprodukts 10 vorgesehen ist. Das Mundende 32 des Inhalators
10 bezeichnet dabei das Ende, an dem der Konsument zwecks Inhalation zieht, und dadurch
den Inhalator 10 mit einem Unterdruck beaufschlagt, und einen Luftstrom 34 in dem
Luftkanal 30 erzeugt.
[0033] Der Inhalator 10 besteht vorteilhaft aus einem Basisteil 16 und Verdampfer-Tank-Einheit
1, die einen Verdampfer 60 und einen Flüssigkeitsspeicher 18 umfasst, und insbesondere
in Form einer auswechselbaren Kartusche ausgebildet sein kann. Der Flüssigkeitsspeicher
18 kann von dem Nutzer des Inhalators 10 nachfüllbar sein. Die durch die Lufteinlassöffnung
231 angesaugte Luft wird in dem Luftkanal 30 zu dem mindestens einen Verdampfer 60
geleitet. Der Verdampfer 60 ist mit dem Flüssigkeitsspeicher 18 verbunden oder verbindbar,
in dem mindestens eine Flüssigkeit 50 gespeichert ist. Dazu ist vorteilhaft an einer
Einlassseite 61 des Verdampfers 60 eine poröse und/oder kapillare, flüssigkeitsleitende
Dochtstruktur 19 angeordnet.
[0034] Der Verdampfer 60 verdampft Flüssigkeit 50, die dem Verdampfer 60 aus dem Flüssigkeitsspeicher
18 von der Dochtstruktur 19 mittels Kapillarkräften zugeführt wird, und gibt die verdampfte
Flüssigkeit als Aerosol/Dampf an einer Auslassseite 64 den Luftstrom 34 zu.
[0035] Die elektronische Zigarette 10 umfasst des Weiteren einen elektrischen Energiespeicher
14 und eine elektronische Steuerungsvorrichtung 15. Der Energiespeicher 14 ist in
der Regel in dem Basisteil 16 angeordnet und kann insbesondere eine elektrochemische
Einweg-Batterie oder ein wiederaufladbarer elektrochemischer Akku, beispielsweise
ein Lithium-lonen-Akku, sein. Die Verdampfer-Tank-Einheit 1 ist zwischen dem Energiespeicher
14 und dem Mundende 32 angeordnet. Die elektronische Steuerungsvorrichtung 15 umfasst
mindestens eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere Mikroprozessor
und/oder Microcontroller, in dem Basisteil 16 (wie in Figur 1 gezeigt) und/oder in
der Verdampfer-Tank-Einheit 1.
[0036] In dem Gehäuse 11 ist vorteilhaft ein Sensor, beispielsweise ein Drucksensor oder
ein Druck- oder Strömungsschalter, angeordnet, wobei die Steuerungsvorrichtung 15
auf der Grundlage eines von dem Sensor ausgegebenen Sensorsignals feststellen kann,
dass ein Konsument am Mundende 32 des Zigarettenprodukts 10 zieht, um zu inhalieren.
In diesem Fall steuert die Steuerungsvorrichtung 15 den Verdampfer 60 an, um Flüssigkeit
50 aus dem Flüssigkeitsspeicher 18 als Aerosol/Dampf in den Luftstrom 34 zuzugeben.
[0037] Der mindestens eine Verdampfer 60 ist in einem dem Mundende 32 abgewandten Teil der
Verdampfer-Tank-Einheit 1 angeordnet. Damit sind eine effektive elektrische Kopplung
und Ansteuerung des Verdampfers 60 möglich. Der Luftstrom 34 führt vorteilhaft durch
einen axial durch den Flüssigkeitsspeicher 18 laufenden Luftkanal 30 zu der Luftauslassöffnung
24.
[0038] Die in dem Flüssigkeitsspeicher 18 gespeicherte, zu dosierende Flüssigkeit 50 ist
beispielsweise eine Mischung aus 1,2-Propylenglykol, Glycerin, Wasser, mindestens
einem Aroma (Flavour) und/oder mindestens einem Wirkstoff, insbesondere Nikotin. Die
angegebenen Bestandteile der Flüssigkeit 50 sind jedoch nicht zwingend. Insbesondere
kann auf Aroma- und/oder Wirkstoffe, insbesondere Nikotin, verzichtet werden.
[0039] Die Verdampfer-Tank-Einheit 1 bzw. Kartusche oder das Basisteil 16 umfassen vorteilhaft
einen nichtflüchtigen Datenspeicher zum Speichern von die Verdampfer-Tank-Einheit
1 bzw. Kartusche betreffende Information bzw. Parameter. Der Datenspeicher kann Teil
der elektronischen Steuerungsvorrichtung 15 sein. In dem Datenspeicher ist vorteilhaft
Information zur Zusammensetzung der in dem Flüssigkeitsspeicher 18 gespeicherten Flüssigkeit,
Information zum Prozessprofil, insbesondere Leistungs-/Temperatursteuerung; Daten
zur Zustandsüberwachung bzw. Systemprüfung, beispielsweise Dichtigkeitsprüfung; Daten
betreffend Kopierschutz und Fälschungssicherheit, eine ID zur eindeutigen Kennzeichnung
der Verdampfer-Tank-Einheit 1 bzw. Kartusche, Seriennummer, Herstelldatum und/oder
Ablaufdatum, und/oder Zugzahl (Anzahl der Inhalationszüge durch den Konsumenten) bzw.
der Nutzungszeit gespeichert. Der Datenspeicher ist vorteilhaft elektrisch mit der
Steuereinrichtung 15 verbunden oder verbindbar.
[0040] In dem Inhalator 10 und/oder in einem externen Speicher, der in geeigneter und an
sich bekannter Weise, zumindest zeitweilig, kommunikationstechnisch mit dem Inhalator
10 verbunden werden kann, könnten auch nutzerbezogene Daten, insbesondere über das
Rauchverhalten, gespeichert und vorzugsweise auch zur Steuerung und Regelung des Inhalators
genutzt werden.
[0041] Zusätzliche Kanäle, insbesondere wenigstens ein Nebenluftkanal 101, die stromabwärts
vom Verdampfer 60 auf den Luftkanal 30 treffen, können für Durchmischung des Gas-/Aerosol-Gemisches
mit Frischluft von einem Nebenluftstrom 102 sorgen und/oder Prozesse der Nachbehandlung
und/oder der Rekondensation regeln.
[0042] In Figur 2 ist ein perspektivischer Schnitt durch einen Verdampfer 60 und schematisch
eine Verdampfer-Tank-Einheit 1 gezeigt.
[0043] Die Verdampfer-Tank-Einheit 1 umfasst einen blockförmigen, vorzugsweise monolithischer
Heizkörper beziehungsweise Verdampfer 60 vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden
Material, insbesondere einem Halbleitermaterial vorzugsweise Silizium. Es ist nicht
erforderlich, dass der gesamte Verdampfer 60 aus einem elektrisch leitenden Material
besteht. Es kann beispielsweise ausreichen, dass die Oberfläche des Verdampfers 60
elektrisch leitend, beispielsweise metallisch, beschichtet oder vorzugsweise geeignet
dotiert ist. In diesem Fall muss nicht die gesamte Oberfläche beschichtet sein, beispielsweise
können metallische oder vorzugsweise nichtmetallische oder nichtmetallisch kaschierte
metallische Leiterbahnen auf einem nichtleitenden beziehungsweise halbleitenden Grundkörper
vorgesehen sein. Es ist auch nicht zwingend erforderlich, dass der gesamte Verdampfer
60 heizt; es kann beispielsweise ausreichen, wenn ein Abschnitt oder eine Heizschicht
des Verdampfers 60 im Bereich der Austrittsseite 64 heizt.
[0044] Der Verdampfer 60 ist mit einer Mehrzahl von Mikrokanälen beziehungsweise Flüssigkeitskanälen
62 versehen, die eine Einlassseite 61 des Verdampfer 60 mit einer Auslassseite 64
des Verdampfer 60 flüssigkeitsleitend verbinden.
[0045] Der mittlere Durchmesser der Flüssigkeitskanäle 62 liegt vorzugsweise im Bereich
zwischen 5 µm und 200 µm, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 30 µm und 150 µm,
noch weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 50 µm und 100 µm. Aufgrund dieser Abmessungen
wird vorteilhaft eine Kapillarwirkung erzeugt, so dass an der Einlassseite 61 in einen
Flüssigkeitskanal 62 eindringende Flüssigkeit durch den Flüssigkeitskanal 62 nach
oben steigt, bis der Flüssigkeitskanal 62 mit Flüssigkeit gefüllt ist. Das Volumenverhältnis
von Flüssigkeitskanälen 62 zu Verdampfer 60, das als Porosität des Verdampfers 60
bezeichnet werden kann, liegt beispielsweise im Bereich zwischen 10% und 50%, vorteilhaft
im Bereich zwischen 15% und 40%, noch weiter vorteilhaft im Bereich zwischen 20% und
30%, und beträgt beispielsweise 25%.
[0046] Die Kantenlängen der mit Flüssigkeitskanälen 62 versehenen Flächen des Verdampfer
60 liegen beispielsweise im Bereich zwischen 0,5 mm und 3 mm, vorzugsweise zwischen
0.5 mm und 1 mm. Die Abmessungen der mit Flüssigkeitskanälen 62 versehenen Flächen
des Verdampfers 60 können beispielsweise betragen: 0,95 mm x 1,75 mm oder 1,9 mm ×
1,75 mm oder 1,9 mm × 0,75 mm. Die Kantenlängen des Verdampfers 60 können beispielsweise
im Bereich zwischen 0,5 mm und 5 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,75 mm und
4 mm, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 1 mm und 3 mm liegen. Die Fläche des
Verdampfers 60 (chip size) kann beispielsweise 1 mm × 3 mm, 2mm × 2 mm oder 2 mm ×
3 mm betragen.
[0047] Die Breite b des Verdampfer 60 (siehe Figur 2) liegt vorzugsweise im Bereich zwischen
1 mm und 5 mm, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 2 mm und 4 mm, und beträgt
beispielsweise 3 mm. Die Höhe h des Verdampfer 60 (siehe Figur 2) liegt vorzugsweise
im Bereich zwischen 0,05 mm und 1 mm, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 0,1
mm und 0,75 mm, noch weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 0,2 mm und 0,5 mm und
beträgt beispielsweise 0,3 mm. Auch noch kleinere Verdampfer 60 können gefertigt,
vorgesehen und funktionsgerecht betrieben werden.
[0048] Die Anzahl der Flüssigkeitskanäle 62 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen vier
und 1000. Auf diese Weise lässt sich der Wärmeeintrag in die Flüssigkeitskanäle 62
optimieren und eine gesicherte hohe Verdampfungsleistung sowie eine ausreichend große
Dampfaustrittsfläche realisieren.
[0049] Die Flüssigkeitskanäle 62 sind in Form eines quadratischen, rechteckigen, vieleckigen,
runden, ovalen oder anders geformten Arrays angeordnet. Das Array kann in Form einer
Matrix mit s Spalten und z Zeilen ausgebildet sein, wobei s vorteilhaft im Bereich
zwischen 2 und 50 und weiter vorteilhaft im Bereich zwischen 3 und 30 und/oder z vorteilhaft
im Bereich zwischen 2 und 50 und weiter vorteilhaft im Bereich zwischen 3 und 30 liegt.
Auf diese Weise lässt sich eine effektive und auf einfache Weise herstellbare Anordnung
der Flüssigkeitskanäle 62 mit gesichert hoher Verdampfungsleistung realisieren.
[0050] Der Querschnitt der Flüssigkeitskanäle 62 kann quadratisch, rechteckig, vieleckig,
rund, oval oder anders geformt sein, und/oder sich in Längsrichtung abschnittweise
ändern, insbesondere vergrößern, verkleinern oder konstant bleiben.
[0051] Die Länge eines oder jedes Flüssigkeitskanals 62 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen
100 µm und 1000 µm, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 150 µm und 750 µm, noch
weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 180 µm und 500 µm und beträgt beispielsweise
300 µm. Auf diese Weise lässt sich eine optimale Flüssigkeitsaufnahme und Portionsbildung
bei ausreichend gutem Wärmeeintrag von Verdampfer 60 in die Flüssigkeitskanäle 62
realisieren.
[0052] Der Abstand zweier Flüssigkeitskanäle 62 beträgt vorzugsweise mindestens das 1,3-fache
des lichten Durchmessers eines Flüssigkeitskanals 62, wobei der Abstand auf die Mittelachsen
der beiden Flüssigkeitskanäle 62 bezogen ist. Der Abstand kann bevorzugt das 1,5-
bis 5-fache, weiter bevorzugt das 2- bis 4-fache des lichten Durchmessers eines Flüssigkeitskanals
62 betragen. Auf diese Weise lässt sich ein optimaler Wärmeeintrag in den Verdampfer
60 und eine ausreichend stabile Anordnung und Wandstärke der Flüssigkeitskanäle 62
realisieren.
[0053] Aufgrund der vorbeschriebenen Merkmale kann der Verdampfer 60 auch als Volumenheizer
bezeichnet werden.
[0054] Die Verdampfer-Tank-Einheit 1 umfasst einen Träger 4 mit einer Durchgangsöffnung
104 zur flüssigkeitsleitenden Verbindung des Verdampfers 60 und einem Flüssigkeitsspeicher
18. Dafür ist in der Durchgangsöffnung 104 eine Dochtstruktur 19 angeordnet.
[0055] Die Einlassseite 61 des Verdampfers 60 ist über die Dochtstruktur 19 flüssigkeitsleitend
mit dem Flüssigkeitsspeicher 18 verbunden. Die Dochtstruktur 19 dient zur passiven
Förderung von Flüssigkeit 50 aus dem Flüssigkeitsspeicher 18 zum Verdampfer 60 mittels
Kapillarkräften. Die Dochtstruktur 19 kontaktiert die Einlassseite 61 des Verdampfers
60 vorteilhaft flächig und deckt sämtliche Flüssigkeitskanäle 62 des Verdampfers 60
einlassseitig ab. An der dem Verdampfer 60 gegenüberliegenden Seite ist die Dochtstruktur
19 flüssigkeitsleitend mit dem Flüssigkeitsspeicher 18 verbunden.
[0056] Die Dochtstruktur 19 besteht aus porösem und/oder kapillarem Material, das aufgrund
von Kapillarkräften in der Lage ist, von dem Verdampfer 60 verdampfte Flüssigkeit
in ausreichender Menge von dem Flüssigkeitsspeicher 18 zu dem Verdampfer 60 passiv
nachzufördern, um ein Leerlaufen der Flüssigkeitskanäle 62 und sich daraus ergebende
Probleme zu verhindern.
[0057] Die Dochtstruktur 19 besteht vorteilhaft aus einem elektrisch nichtleitenden Material,
um eine unerwünschte Erwärmung von Flüssigkeit in der Dochtstruktur 19 durch Stromfluss
zu vermeiden. Die Dochtstruktur 19 weist vorteilhaft eine geringe thermische Leitfähigkeit
auf.
[0058] Die Dochtstruktur 19 besteht vorteilhaft aus einem Glas, insbesondere einem gepressten
Borosilikatglas. Die Dochtstruktur 19 kann jedoch aus einem oder mehreren der Materialien
Baumwolle, Cellulose, Acetat, Kunststoffschaum, Kunststoffschwamm, Glasfasergewebe,
Glasfaserkeramik, Sinterkeramik, keramisches Papier, Alumosilikat-Papier, Metallschaum,
Metallschwamm, einem anderen hitzebeständigen, porösen und/oder kapillaren Material
mit geeigneter Förderrate, oder einem Verbund von zwei oder mehr der vorgenannter
Materialien bestehen. In einer Ausführungsform kann die Dochtstruktur 19 mindestens
ein Keramikfaserpapier und/oder eine poröse Keramik umfassen.
[0059] Falls die Dochtstruktur 19 aus einem elektrisch und/oder thermisch leitenden Material
besteht, ist zwischen der Dochtstruktur 19 und dem Verdampfer 60 vorteilhaft eine
Isolierschicht aus einem elektrisch und/oder thermisch isolierenden Material, beispielsweise
Glas, Keramik oder Kunststoff, mit sich durch die Isolierschicht erstreckenden, mit
den Flüssigkeitskanälen 62 korrespondierenden Öffnungen vorgesehen.
[0060] Das Volumen der Dochtstruktur 19 liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1 mm^3 und
10 mm^3, weiter vorzugsweise im Bereich zwischen 2 mm^3 und 8 mm^3, noch weiter vorzugsweise
im Bereich zwischen 3 mm^3 und 7 mm^3 und beträgt beispielsweise 5 mm^3. Das Volumen
der Dochtstruktur 19 kann gleich eines Großteils des Volumens des Flüssigkeitsspeichers
18 sein.
[0061] Der Flüssigkeitsspeicher 18 kann in seinen Abmessungen größer als die Dochtstruktur
19 sein. Die Dochtstruktur 19 kann den Flüssigkeitsspeicher 18 teilweise ausbilden.
Die Dochtstruktur 19 kann beispielsweise in eine Öffnung eines Gehäuses des Flüssigkeitsspeichers
18 eingesetzt sein. Es kann auch eine Mehrzahl von Verdampfern 60 einem Flüssigkeitsspeicher
18 zugeordnet sein.
[0062] Ein vorteilhaftes Volumen des Flüssigkeitsspeichers 18 liegt im Bereich zwischen
0,1 ml und 5 ml, vorzugsweise zwischen 0,5 ml und 3 ml, weiter vorzugsweise zwischen
0,7 ml und 2 ml oder 1,5 ml.
[0063] Die Verdampfer-Tank-Einheit 1 ist vorzugsweise mit einer von der Steuerungsvorrichtung
15 steuerbaren Heizspannungsquelle 71 verbunden und/oder verbindbar, die über elektrische
Leitungen 105a, 105b in einem Kontaktbereich an gegenüberliegenden Randabschnitten
132a, 132b des Verdampfers 60 mit diesem verbunden ist, so dass eine von der Heizspannungsquelle
71 erzeugte elektrische Spannung Uh zu einem Stromfluss durch den Verdampfer 60 führt.
Aufgrund des Ohm'schen Widerstands des elektrisch leitenden Verdampfers 60 führt der
Stromfluss zu einer Erhitzung des Verdampfers 60 und daher zu einer Verdampfung von
in den Flüssigkeitskanälen 62 enthaltener Flüssigkeit. Auf diese Weise erzeugter Dampf/Aerosol
entweicht zur Auslassseite 64 aus den Flüssigkeitskanälen 62 und wird dem Luftstrom
34 beigemischt. Genauer steuert bei Feststellung eines durch Ziehen des Konsumenten
verursachten Luftstroms 34 durch den Luftkanal 30 die Steuerungsvorrichtung 15 die
Heizspannungsquelle 71 an, wobei durch spontane Erhitzung die in den Flüssigkeitskanälen
62 befindliche Flüssigkeit in Form von Dampf/Aerosol aus den Flüssigkeitskanälen 62
getrieben wird.
[0064] Vorzugsweise ist in dem Datenspeicher des Inhalators 10 eine dem verwendeten Flüssigkeitsgemisch
angepasste Spannungskurve Uh(t) hinterlegt. Dies ermöglicht es, den Spannungsverlauf
Uh(t) dem verwendeten Liquid angepasst vorzugeben, so dass sich die Heiztemperatur
des Verdampfers 60, und damit auch die Temperatur der kapillaren Flüssigkeitskanäle
62, gemäß der bekannten Verdampfungskinetik des jeweiligen Liquids zeitlich über den
Verdampfungsvorgang steuern lässt, wodurch optimale Verdampfungsergebnisse erzielbar
sind. Die Verdampfungstemperatur liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 100 °C und
400 °C, weiter bevorzugt zwischen 150 °C und 350 °C, noch weiter bevorzugt zwischen
190 °C und 290 °C.
[0065] Der Verdampfer 60 kann vorteilhaft aus Teilstücken eines Wafers mit Dünnfilmschichttechnologie
hergestellt werden, welcher eine Schichtdicke von vorzugsweise kleiner oder gleich
1000 µm, weiter vorzugsweise 750 µm, noch weiter vorzugsweise kleiner oder gleich
500 µm aufweist. Oberflächen des Verdampfers 60 können vorteilhaft hydrophil sein.
Die Auslassseite 64 des Verdampfers 60 kann vorteilhaft mikrostrukturiert sein bzw.
Mikroausnehmungen (micro grooves) aufweisen.
[0066] Die Verdampfer-Tank-Einheit 1 ist so eingestellt, dass eine Flüssigkeitsmenge vorzugsweise
im Bereich zwischen 1 µl und 20 µl weiter vorzugsweise zwischen 2 µl und 10 µl noch
weiter vorzugsweise zwischen 3 µl und 5 µl typischerweise 4 µl pro Zug des Konsumenten,
zudosiert wird. Vorzugsweise kann die Verdampfer-Tank-Einheit hinsichtlich der Flüssigkeits-/Dampfmenge
pro Zug, d.h. je Zugdauer von 1 s bis 3 s, einstellbar sein.
[0067] Im Folgenden wird beispielhaft der Ablauf des Verdampfungsvorgangs erläutert.
[0068] In einem Ausgangszustand ist die Spannungsquelle 71 beziehungsweise der Energiespeicher
14 für den Heizvorgang ausgeschaltet.
[0069] Zum Verdampfen von Flüssigkeit 50 wird die Spannungsquelle 14, 71 für den Verdampfer
60 aktiviert. Die Spannung Uh wird dabei so eingestellt, dass die Verdampfungstemperatur
in dem Verdampfer 60 und somit in den Flüssigkeitskanälen 62 an das individuelle Verdampfungsverhalten
des eingesetzten Flüssigkeitsgemischs angepasst ist. Dies verhindert die Gefahr von
lokaler Überhitzung und dadurch Schadstoffentstehung.
[0070] insbesondere kann auch einer unerwünschten differentiellen Verdampfung eines Liquidgemisches
entgegengewirkt oder begegnet werden oder eine solche vermieden werden. Ein Liquidgemisch
könnte sonst Komponenten aufgrund unterschiedlicher Siedetemperaturen vorschnell im
Laufe einer Abfolge von Verdampfungsvorgängen, insbesondere "puffs", verlieren, bevor
das Reservoir 18 des Liquids 50 vollständig entleert ist, was beim Betrieb unerwünschte
Effekte wie beispielsweise die mangelnde Konstanz der Dosierung bei einem Benutzer
nach sich ziehen könnte, insbesondere bei einem pharmazeutisch wirksamen Liquid.
[0071] Sobald eine Flüssigkeitsmenge verdampft ist, die dem Volumen der Flüssigkeitskanäle
62 entspricht oder damit in Zusammenhang steht, wird die Heizspannungsquelle 71 deaktiviert.
Da die Liquideigenschaften und -menge vorteilhaft exakt bekannt sind und der Verdampfer
60 einen messbaren temperaturabhängigen Widerstand aufweist, kann dieser Zeitpunkt
sehr genau bestimmt bzw. gesteuert werden.
[0072] Nach Abschluss des Heizvorgangs sind die Flüssigkeitskanäle 62 überwiegend oder vollständig
entleert. Die Heizspannung 71 wird dann so lange ausgeschaltet gehalten, bis mittels
Nachförderung von Flüssigkeit durch die Dochtstruktur 19 die Flüssigkeitskanäle 62
wieder aufgefüllt sind. Sobald dies der Fall ist, kann der nächste Heizzyklus durch
Einschalten der Heizspannung 71 begonnen werden.
[0073] Die von der Heizspannungsquelle 71 erzeugte Ansteuerfrequenz des Verdampfers 60 liegt
im Allgemeinen vorteilhaft im Bereich von 1 Hz bis 50 kHz, bevorzugt im Bereich von
30 Hz bis 30 kHz, noch weiter vorteilhaft im Bereich von 100 Hz bis 25 kHz.
[0074] Die Frequenz und der Tastgrad der Heizspannung Uh für den Verdampfer 60 sind vorteilhaft
an die Eigenschwingung bzw. Eigenfrequenz der Blasenschwingungen während der Blasensiedung
angepasst. Vorteilhaft kann die Periodendauer 1/f der Heizspannung daher im Bereich
zwischen 5 ms und 50 ms, weiter vorteilhaft zwischen 10 ms und 40 ms, noch weiter
vorteilhaft zwischen 15 ms und 30 ms liegen und beispielsweise 20 ms betragen. Je
nach Zusammensetzung der verdampften Flüssigkeit 50 können andere als die genannten
Frequenzen optimal an die Eigenschwingung bzw. Eigenfrequenz der Blasenschwingungen
angepasst sein.
[0075] Des Weiteren hat sich gezeigt, dass der durch die Heizspannung Uh erzeugten maximale
Heizstrom vorzugsweise nicht mehr als 7 A, weiter vorzugsweise nicht mehr als 6,5
A, noch weiter vorzugsweise nicht mehr als 6 A betragen und optimalerweise im Bereich
zwischen 4 A und 6 A liegen sollten, um konzentrierten Dampf bei Vermeidung von Überhitzung
zu gewährleisten.
[0076] Die Förderrate der Dochtstruktur 19 ist wiederum optimal an die an die Verdampfungsrate
des Verdampfers 60 angepasst, so dass jederzeit ausreichend Flüssigkeit 50 nachgefördert
werden kann und ein Leerlaufen des Bereichs vor dem Verdampfer 60 vermieden wird.
[0077] Die Verdampfervorrichtung 1 ist vorzugsweise auf der Grundlage von MEMS-Technologie,
insbesondere aus Silizium, gefertigt und daher vorteilhaft ein Mikro-Elektro-Mechanisches
System.
[0078] Vorgeschlagen wird nach dem zuvor Gesagten vorteilhaft ein Aufbau bestehend aus einem
vorteilhaft mindestens auf der Einlassseite 61 planaren Verdampfer 60 auf Si-Basis
und einer oder mehrerer darunter liegender Kapillarstrukturen 19 mit vorteilhaft unterschiedlicher
Porengröße. Die direkt an der Einlassseite 61 des Verdampfers 60 angeordnete Dochtstruktur
19 verhindert die Bildung von Blasen an der Einlassseite 61 des Verdampfers 60, da
Gasblasen eine weitere Förderwirkung unterbinden und gleichzeitig zu einer (lokalen)
Überhitzung des Verdampfers 60 aufgrund fehlender Kühlung durch nachströmendes Liquid
führen.
[0079] Figur 3 zeigt eine Verdampfer-Tank-Einheit 1 gemäß dem Stand der Technik. Die Verdampfer-Tank-Einheit
1 umfasst einen Flüssigkeitsspeicher 18 zum Speichern von Flüssigkeit 50, einen Träger
4 und eine Dochtstruktur 19. Der Träger 4 hält einen nicht dargestellten Verdampfer
60, welcher an einer Einlassseite 61 des Verdampfers 60 mit der Dochtstruktur 19 flüssigkeitsleitend
verbunden ist. An einer der Einlassseite 61 gegenüberliegenden Auslassseite 64 des
[0080] Verdampfers 60 kann der Verdampfer 60 einen durch einen Luftkanal 30 strömenden Luftstrom
34 die verdampfte Flüssigkeit 50 als Dampf und/oder Aerosol zugeben.
[0081] Die zylinderförmige Dochtstruktur 19 kann jedoch wie in Figur 3 gezeigt trocken fallen,
d.h. der Dochtstruktur 19 kann es an einer Versorgung mit Flüssigkeit 50 mangeln,
wenn der Flüssigkeitsspeicher 18 nicht gänzlich mit Flüssigkeit 50 gefüllt ist und/oder
die Verdampfer-Tank-Einheit 1 so orientiert ist, dass die Flüssigkeit 50 schwerkraftbedingt
die Dochtstruktur 19 nicht erreicht. Dadurch kann sich ein Flüssigkeitsmangel am Verdampfer
60 ergeben. Kritisch ist beispielsweise der Zustand, in dem sich die Dochtstruktur
19 bei waagerechter Orientierung des Inhalators 10 "oben" befindet, ein Rest an Flüssigkeit
50 sich aber nur noch "unten" im Flüssigkeitsspeicher 18 befindet, wie in Figur 3
dargestellt.
[0082] Figur 4 zeigt eine Verdampfer-Tank-Einheit 1 mit einem Schwamm 199 beziehungsweise
ein absorbierendes Element, imprägniertes Substrat oder hydroskopisches Pad gemäß
dem Stand der Technik zur Verminderung der Gefahr eines Flüssigkeitsmangels an der
Dochtstruktur 19 und/oder am Verdampfer 60. Die Verdampfer-Tank-Einheit 1 unterscheidet
sich von der in Figur 3 gezeigten Ausführungsformen um den Schwamm 199. Der Schwamm
199 ist ein von der Dochtstruktur 19 separates Bauteil, welches flüssigkeitsleitend
mit der Dochtstruktur 19 verbunden ist. Das Verbinden der Dochtstruktur 19 und des
Schwamms 199 ist jedoch aufwändig und fehleranfällig.
[0083] Figur 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verdampfer-Tank-Einheit
1. Die Verdampfer-Tank-Einheit 1 umfasst einen Verdampfer 60, welcher von einem Träger
4 gehalten ist, einen Flüssigkeitsspeicher 18 zum Speichern von Flüssigkeit 50 und
eine kapillare Dochtstruktur 19, wobei Flüssigkeit 50 durch Kapillarkräfte aus dem
Flüssigkeitsspeicher 18 zu einer Einlassseite 61 des Verdampfers 60 förderbar ist.
[0084] Der Flüssigkeitsspeicher 18 speichert die Flüssigkeit 50 in einem durch eine Außenwand
182 begrenzten Volumen. Der Flüssigkeitsspeicher 18 bzw. die Außenwand 182 des Flüssigkeitsspeicher
18 kann beispielsweise aus einem Kunststoff und/oder einem beschichteten, lackierten
und/oder oberflächenbehandelten Glas bestehen.
[0085] Der Flüssigkeitsspeicher 18 weist eine Längsachse L auf. Entlang bzw. parallel zu
der Längsachse L verläuft ein sich durch den Flüssigkeitsspeicher 18 erstreckender
Luftkanal 30. Der Luftkanal 30 ist innerhalb des Flüssigkeitsspeichers 18 angeordnet.
Der Luftkanal 30 bildet eine Innenwand 185 des Flüssigkeitsspeicher 18 aus. Damit
speichert der Flüssigkeitsspeicher 18 Flüssigkeit 50 zwischen der Innenwand 185 bzw.
dem Luftkanal 30 und der Außenwand 182. Der Luftkanal 30 kann beispielsweise zusammen
mit dem Träger 4 oder mit Teilen des Trägers 4 als ein einteiliger Verdampfereinsatz
beispielsweise aus Kunststoff zum Einsetzen in die Verdampfer-Tank-Einheit 1 ausgebildet
sein.
[0086] Der Verdampfer 60 weist eine Auslassseite 64 auf, die so angeordnet ist, dass der
Verdampfer 60, einem durch den Luftkanal 30 strömenden Luftstrom 34 verdampfte Flüssigkeit
50 als Dampf und/oder Aerosol zugeben kann. Beispielsweise kann die Auslassseite 64
dem Luftkanal 30 beziehungsweise der Längsachse L des Flüssigkeitsspeichers 18 zugewandt
sein, wenn der Verdampfer 60, wie hier beispielhaft dargestellt, von der Längsachse
L radial beabstandet angeordnet ist.
[0087] Der Flüssigkeitsspeicher 18 ist vorteilhaft entlang der Längsachse L am größten ausgedehnt.
Der Flüssigkeitsspeicher 18 weist wenigstens abschnittsweise eine Rotationssymmetrie
um die Längsachse L auf. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Flüssigkeitsspeicher
18 zwischen einer Stirnseite und dem Träger 4 einen rotationssymmetrischen Abschnitt
auf.
[0088] Die Dochtstruktur 19 ist einteilig und dazu eingerichtet, unabhängig von der Orientierung
der Verdampfer-Tank-Einheit 1 dem Verdampfer 60 Flüssigkeit 50 zuzuführen, indem die
Dochtstruktur 19 den Flüssigkeitsspeicher 18 über einen Umfangsabschnitt 180a, 180b
des Flüssigkeitsspeicher 18 kontaktiert. Dazu kontaktiert die Dochtstruktur 19 den
Flüssigkeitsspeicher 18 entlang einer Innenfläche 181 der Außenwand 182 des Flüssigkeitsspeichers
18. Durch die Kontaktierung des Umfangsabschnittes 180a, 180b ist sichergestellt,
dass die Dochtstruktur 19 unabhängig vom Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsspeicher
18 Flüssigkeit 50 aufnehmen und an den Verdampfer 60 weiterleiten kann.
[0089] Die Dochtstruktur 19 erstreckt sich in zwei diametrale Richtungen senkrecht zur Längsachse
L. In dieser Ausführungsform erstreckt sich die Dochtstruktur 19 von dem Verdampfer
60 einerseits in dieser Darstellung nach oben und andererseits nach unten. Die Dochtstruktur
19 weist die zwei voneinander getrennte Dochtabschnitte 191a, 191b auf, die verschiedene
Unterabschnitte des Umfangsabschnitts 180a, 180b kontaktieren. Die Dochtabschnitte
191a, 191b ragen in insbesondere verschiedene voneinander getrennte Bereiche des Flüssigkeitsspeichers
18 hinein und verbessern so die Versorgung des Verdampfers 60 mit Flüssigkeit 50.
[0090] Die Dochtstruktur 19 weist einen U-förmigen beziehungsweise hufeisenförmigen Querschnitt
mit einem Scheitelpunkt 190 auf. Die Dochtstruktur 19 ist so angeordnet, dass die
Dochtstruktur 19 an ihrem Scheitelpunkt 190 die Einlassseite 61 des Verdampfers 60
kontaktiert. An den vom Scheitelpunkt 190 entfernten und voneinander getrennten Dochtabschnitten
191a, 191b kontaktiert die Dochtstruktur 19 den Flüssigkeitsspeicher 18 in dem Umfangsabschnitt
180a, 180b. Durch die U-Form der Dochtstruktur 19 kann die Dochtstruktur 19 weit in
den Flüssigkeitsspeicher 18 ausgeformt werden, indem die dem Scheitelpunkt 190 entfernten
freien Enden beziehungsweise Dochtabschnitte 191a, 191b der Dochtstruktur 19 den Verdampfer
60 umarmen. Dadurch wird eine flüssigkeitsleitende Verbindung des Verdampfers 60 auch
mit vom Verdampfer 60 entfernten Bereichen des Flüssigkeitsspeichers 18 erzielt, ohne
die Montagefähigkeit zu beschränken.
[0091] Der Umfangsabschnitt 180a, 180b weist in dieser Ausführungsform zwei zusammenhängende
Unterabschnitte auf, wobei ein erster Unterabschnitt dem ersten Dochtabschnitt 191a
und ein zweiter Unterabschnitt dem zweiten Dochtabschnitt 191b zuordenbar sind. Der
Umfangsabschnitt 180a, 180b weist in dieser Ausführungsform einen Winkel von mehr
als 180 °, beispielsweise etwa 270 ° auf. Damit verbindet die Dochtstruktur 19 die
Einlassseite 61 des Verdampfers 60 flüssigkeitsleitend und unabhängig von der Orientierung
oder dem Füllstand des Flüssigkeitsspeicher 18 mit der im Flüssigkeitsspeicher 18
gespeicherten Flüssigkeit 50.
[0092] Die Dochtstruktur 19 erstreckt sich ausgehend von dem elektrischen Verdampfer 60
bis in den Flüssigkeitsspeicher 18 und weist einen mit dem Abstand vom Verdampfer
60 zunehmendes Porenvolumen pro Pore auf. Die Dochtstruktur 19 umfasst einen Speicherabschnitt
184a und einen Zuführabschnitt 184b, wobei insbesondere der Zuführabschnitt 184 kleinere
Poren aufweisen kann als der Speicherabschnitt 184a, der als Flüssigkeitspuffer dienen
kann. Der Zuführabschnitt 184b ist der die Einlassseite 61 des Verdampfers 60 kontaktierende
Abschnitt der Dochtstruktur 19, der dem Verdampfer 60 die Flüssigkeit 50 zuführt.
Der Speicherabschnitt 184a ist der in den Flüssigkeitsspeicher 18 hineinragende Abschnitt
der Dochtstruktur 19. In diesem Beispiel ist der Speicherabschnitt 184a durch die
Dochtabschnitte 191a, 191 b beziehungsweise die freien Enden der Dochtstruktur 19
gebildet. Das Volumen des Speicherabschnitts 184a ist größer als das Volumen des an
dem Verdampfer 60 anliegenden Zuführabschnitts 184b. Der Zuführabschnitt 184b ist
im Bereich des Scheitelpunkts 190 angeordnet.
[0093] Die Dochtstruktur weist eine mechanische Halterung 192 auf. Die mechanische Halterung
192 hat in der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform verschiedene Funktionen. Die mechanische
Halterung 192 kann der Befestigung der Dochtstruktur 19 am Träger 4 dienen. Damit
können die Dochtstruktur 19 und/oder der Träger 4 von der Dochtstruktur 19 innerhalb
der Verdampfer-Tank-Einheit 1 verschiebefest gehaltert werden. Die Halterung 192 kann
der Halterung des Verdampfers 60 dienen.
[0094] Die Dochtstruktur 19 besteht vorteilhaft aus einem porösen Glas, beispielsweise einem
Borosilikatglas. Die Dochtstruktur 19 ist vorteilhaft eingefärbt, um die Erkennbarkeit
des Füllstands des Flüssigkeitsspeichers 18 zu verbessern.
[0095] In Figur 6 sind ein Schnitt durch eine Verdampfer-Tank-Einheit 1 und mehrere Ausführungsformen
einer einteiligen Dochtstruktur 19 gezeigt. Von links nach rechts zeigt die Abbildung
zweimal je eine Dochtstruktur 19 (a), (b), eine Dochtstruktur 19 mit einem Verdampfer
60 (c) und eine Verdampfer-Tank-Einheit 1 (d).
[0096] Die linke Dochtstruktur 19 in Figur 6 (a) weist eine Knochenform auf, d.h. die Dochtstruktur
19 umfasst einen zentrisch angeordneten Zuführabschnitt 184b und in diesem Beispiel
zwei entgegengesetzt angeordnete Dochtabschnitte 191a, 191b. Die Dochtabschnitte 191a,
191b sind in diesem Beispiel nur über den zentrischen Zuführabschnitt 184b miteinander
verbunden. Die Dochtabschnitte 191a, 191b bilden zwei getrennte Speicherabschnitte
184a. Damit ist die Dochtstruktur 19 dazu eingerichtet, einen Flüssigkeitsspeicher
18 in zwei separaten Umfangsabschnitten 180a, 180b zu kontaktieren, siehe die Verdampfer-Tank-Einheit
1 in Figur 6 (d). Insbesondere weist die Dochtstruktur 19 einen runden Umkreis auf
und kann daher einen Umfangsabschnitt 180a, 180b, bevorzugt die Innenfläche 181 eines
Flüssigkeitsspeichers 18 mit einem runden Querschnitt kontaktieren. Im montierten
Zustand kontaktiert die Einlassseite 61 des Verdampfers 60 den zentrischen Zuführabschnitt
184b der Dochtstruktur 19.
[0097] Die Dochtstruktur 19 in Figur 6 (b) weist eine Ringform auf, d.h. die Dochtstruktur
19 ist Scheibenförmig. Die Dochtstruktur 19 umfasst einen zentrisch angeordneten Zuführabschnitt
184b und in diesem Beispiel einen ringförmigen Dochtabschnitt 191a, 191b, der durch
zwei entgegengesetzt angeordnete Stege, die radial vom Zuführabschnitt 184b zu dem
ringförmigen Dochtabschnitt 191a, 191b verlaufen, flüssigkeitsleitend mit dem ringförmigen
Dochtabschnitt 191a, 191b beziehungsweise Speicherabschnitt 184a verbunden ist. Der
Dochtabschnitte 191a, 191b bildet einen zusammenhängenden Speicherabschnitt 184a.
Damit ist die Dochtstruktur 19 dazu eingerichtet, einen Flüssigkeitsspeicher 18 in
einem Umfangsabschnitten 180a, 180b zu kontaktieren, siehe die Verdampfer-Tank-Einheit
1 in Figur 6 (d). Insbesondere weist die Dochtstruktur 19 einen runden Umkreis auf
und kann daher einen Umfangsabschnitt 180a, 180b, bevorzugt die Innenfläche 181 eines
Flüssigkeitsspeichers 18 mit einem runden Querschnitt vollumfänglich kontaktieren.
Im montierten Zustand kontaktiert die Einlassseite 61 des Verdampfers 60 den zentrischen
Zuführabschnitt 184b der Dochtstruktur 19.
[0098] Die Dochtstruktur 19 in Figur 6 (b) weist azentrische Öffnungen beziehungsweise Aussparungen
auf, die eine Halterung 192 der Dochtstruktur 19 bilden. Die Halterung 192 kann beispielsweise
dem Haltern eines Trägers 4 und/oder dem Haltern der Dochtstruktur 19 in der Verdampfer-Tank-Einheit
1 dienen. In diesem Beispiel sind zwei Aussparungen vorgesehen, wobei eine beliebige
Anzahl vorgesehen sein kann, insbesondere 1, 3 bis 10 Aussparungen können vorgesehen
sein. Die Aussparungen haben die Form von Ringsegmenten und können beispielsweise
auch die Form von Schlitzen haben.
[0099] Die Dochtstruktur 19 mit dem Verdampfer 60 gemäß Figur 6 (c) umfasst die mit Bezug
zu Figur 6 (b) erläuterte Dochtstruktur 19. Die Einlassseite 61 des Verdampfers 60
kontaktiert flächig und flüssigkeitsleitend den Zuführabschnitt 184b der Dochtstruktur
19. Die Auslassseite 64 des Verdampfers 60 ist der Dochtstruktur 19 abgewandt angeordnet.
[0100] Wie in dem Schnitt durch die Verdampfer-Tank-Einheit 1 in Figur 6 (d) zu sehen, kontaktiert
die Dochtstruktur 19 einen Flüssigkeitsspeicher 18 über mindestens zwei voneinander
beabstandete Umfangsabschnitt 180a, 180b, wenn eine knochenförmige Dochtstruktur 19
gemäß Figur 6 (a) eingesetzt ist. Alternativ kann die Dochtstruktur 19 den Flüssigkeitsspeicher
18 vollumfänglich in einem Umfangsabschnitt 180a, 180b kontaktieren, wenn eine ringförmige
Dochtstruktur 19 gemäß Figur 6 (b) eingesetzt ist.
[0101] Ein Verdampfer 60 kontaktiert mit einer Einlassseite 61 einen Zuführabschnitt 184b
der Dochtstruktur 19. Eine Auslassseite 64 des Verdampfers 60 ist einem Luftkanal
30 zugewandt. Der Verdampfer ist von dem Träger 4 gehalten.
[0102] Figur 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Verdampfer-Tank-Einheit 1 und Ausführungsformen
einer Dochtstruktur 19. Von links nach rechts zeigt die Abbildung zweimal je eine
Dochtstruktur 19 (a), (b), eine Dochtstruktur 19 mit einem Träger 4 (c) und eine Verdampfer-Tank-Einheit
1 (d).
[0103] Die in Figuren 7 (a) und 7 (b) gezeigten Dochtstrukturen 19 sind die mit Bezug zu
Figuren 6 (a) und 6 (b) erläuterten Dochtstrukturen 19 in einer anderen Perspektive.
[0104] Die Dochtstruktur 19 mit dem Träger 4 gemäß Figur 7 (c) zeigt, dass der Träger 4
in der Halterung 192 der Dochtstruktur 19 gehalten ist. Der Träger 4 ist so ausgebildet,
dass er in die die Halterung 192 bildenden Öffnungen eingesetzt und dort verschiebefest
gehalten werden kann.
[0105] Wie in Figuren 7 (c) und (d) gezeigt, kann der Träger 4 beispielsweise elektrische
Kontaktierungen 100 aufweisen, die eine elektrische Verbindung zum Verdampfer 60 herstellen,
damit der Verdampfer 60 von einem mit Bezug zur Verdampfer-Tank-Einheit 1 externen
Teil elektrisch kontaktiert und angesteuert werden kann. Figur 7 (d) zeigt die Verdampfer-Tank-Einheit
aus Figur 6 (d) in einer anderen Perspektive. Der Flüssigkeitstank 18 bildet das Außenteil
der Verdampfer-Tank-Einheit 1, die mittels der elektrischen Kontakte 100 mit einem
externen Teil, beispielsweise einem Basisteil 16 eines Inhalators 10 in elektrische
Verbindung gebracht werden kann.
[0106] Figur 8 zeigt links eine Dochtstruktur 19 und rechts einen Schnitt durch eine Verdampfer-Tank-Einheit
1 gemäß einer Ausführungsform.
[0107] Die Dochtstruktur 19 ist teilweise hohlzylinderförmig mit einer Längsachse und weist
an einer Stirnseite 195 einen sich radial erstreckenden Zuführabschnitt 184b auf.
Die hohlzylinderförmige Dochtstruktur 19 weist einen Hohlraum 196 auf, der Flüssigkeit
50 im Flüssigkeitsspeicher 18 geometrisch umschließen und/oder speichern kann.
[0108] Die hohlzylinderförmige Dochtstruktur 19 kann beispielsweise einen zylinderförmigen
Flüssigkeitstank 18 an einem einer Innenfläche 181 einer Außenwand 182 des Flüssigkeitsspeichers
18 entsprechenden Umfangsabschnitt 180a, 180b vollumfänglich kontaktieren. In dieser
Ausführungsform kann die Dochtstruktur 19 gänzlich aus einem porösen Material bestehen.
Die Dochtstruktur 19 kann in einen Flüssigkeitsspeicher 18 eingesetzt werden und stellt
sicher, dass unabhängig von der Orientierung oder des Füllstandes Flüssigkeit 50 in
Verbindung mit der Dochtstruktur 19 steht.
[0109] Vorteilhaft bildet die Dochtstruktur 19 den Flüssigkeitsspeicher 18 aus. Dazu kann
die Dochtstruktur 19 eine flüssigkeitsdichte Außenwand 182 aufweisen und so die Außenwand
182 des Flüssigkeitsspeichers 18 ausbilden. Damit kann auf ein weiteres, von der Dochtstruktur
19 separates Bauteil zur Speicherung von Flüssigkeit 50, das den Flüssigkeitsspeicher
18 ausbildet verzichtet werden.
[0110] Beispielsweise kann die Dochtstruktur 19 aus einem porösen und gepressten Glas bestehen.
Damit können die Porengröße und Porenverteilung exakt eingestellt werden. Der Zuführabschnitt
184b kann eine größere Anzahl von Poren mit einem je Pore kleineren Volumen als der
Speicherabschnitt 184a aufweisen. Der Speicherabschnitt 184 kann ebenfalls einen Porengrößengradienten
aufweisen, wobei die Porengröße vom Verdampfer 60 ausgehend abnimmt und/oder beispielsweise
die Porengröße im hohlzylinderförmigen Abschnitt der Dochtstruktur 19 konstant ist.
Durch beispielsweise lackieren und/oder beschichten kann die Außenwand 182 der Dochtstruktur
19 nach Außen hin flüssigkeitsdicht versiegelt werden und selbst den Flüssigkeitsspeicher
18 erzeugen.
[0111] Vorteilhaft ist die Dochtstruktur 19 eingefärbt, um beispielsweise den Füllstand
des Flüssigkeitsspeichers 18 erkennen zu können und/oder die optische Wertigkeit zu
erhöhen.
[0112] In diesem Beispiel ist der Verdampfer 60 mit der Einlassseite 61 und einer Auslassseite
64 senkrecht zur Längsachse L ausgerichtet. In anderen Ausführungsformen kann jedoch
die Einlassseite 61 und/oder die Auslassseite 64 auch parallel oder winklig zur Längsachse
L ausgerichtet sein.
[0113] Um die Längsachse L ist koaxial ein Luftkanal 30 vorgesehen, der vorzugsweise konzentrisch
mit der Außenwand 182 des Flüssigkeitsspeichers 18 verläuft.