二手烟过滤装置

申请号 CN202280029625.3 申请日 2022-03-23 公开(公告)号 CN117729858A 公开(公告)日 2024-03-19
申请人 丹尼尔·弗朗茨; 发明人 丹尼尔·弗朗茨;
摘要 本 申请 提供了一种烟气过滤装置,其具有细长体,所述细长体具有近端、远端、以及位于细长体内的用于保存消耗品的第一腔室和用于保存 过滤器 组件的第二腔室;烟嘴,其被耦合到近端,所述烟嘴具有与第一和第二腔室连通的至少一个端口;和底盖,其被耦合到远端,所述底盖具有与细长体内的第一和第二腔室连通的至少一个端口。该装置被配置为在吸气期间从底盖中的端口吸入空气,被吸入的空气通过第一和第二腔室,然后通过烟嘴中的端口离开。在呼气期间,空气通过烟嘴中的端口、然后通过过滤器组件,并从底盖中的至少一个端口排出去。
权利要求

1.一种烟气过滤装置,包括:
细长体,其具有近端、与所述近端相对的远端、以及位于所述细长体内的被配置为保存消耗品的至少一个第一腔室和被配置为在其中保存过滤器组件的第二腔室;
烟嘴,其被耦合到所述细长体的所述近端,所述烟嘴限定近端集气室的至少一部分并且在其中具有至少一个端口,其中所述近端集气室与所述细长体内的所述第一和第二腔室连通;和
底盖,其被耦合到所述细长体的所述远端,所述底盖中具有与所述细长体内的所述第一和第二腔室连通的至少一个端口,配置有所述底盖的所述装置在吸气期间从所述底盖中的所述端口吸入空气,被吸入的空气通过所述第一腔室并且通过所述近端集气室,然后通过所述烟嘴中的所述端口离开,并且所述烟气过滤装置在呼气期间将空气传输通过所述烟嘴中的所述端口、所述近端集气室、所述过滤器组件,并最终将空气从所述底盖中的所述至少一个端口排出去。
2.根据权利要求1所述的烟气过滤装置,其中所述近端集气室铰接耦合到所述细长体从而在第一位置和第二位置之间可切换,其中在所述第一位置,所述第一和第二腔室的近端露出,并且在所述第二位置,所述第一和第二腔室的近端被覆盖
3.根据权利要求2所述的烟气过滤装置,包括顶盖,并且其中所述顶盖限定所述近端集气室的一部分,所述顶盖中具有位于所述第一和第二腔室的所述近端上方的第一和第二开孔。
4.根据权利要求2所述的烟气过滤装置,包括第一和第二止回,所述顶盖中具有用于容纳所述第一和第二止回阀的凹陷部。
5.根据权利要求1所述的烟气过滤装置,包括用于点燃置于所述第一腔室内的消耗品的工具。
6.根据权利要求5所述的烟气过滤装置,其中所述底盖中具有用于收集来自所述第一腔室中的所述消耗品的灰烬的腔室。
7.根据权利要求6所述的烟气过滤装置,包括位于所述细长体和所述底盖之间的电弧室,所述电弧室具有容纳所述第一腔室的远端的管状结构。
8.根据权利要求7所述的烟气过滤装置,其中所述用于点燃所述消耗品的工具设置在所述电弧室的所述管状结构内。
9.根据权利要求1所述的烟气过滤装置,包括多个弹簧针,所述弹簧针被配置在所述第二腔室内以提供用于将所述过滤器组件从所述细长体顶出的向上压
10.根据权利要求1所述的烟气过滤装置,其中所述细长体限定位于所述过滤器组件下方的中间集气室,所述中间集气室中具有用于根据所述中间集气室中呈现正压还是负压来引导气流的至少一个止回阀。
11.根据权利要求10所述的烟气过滤装置,包括设置在所述近端集气室中的用于根据所述近端集气室中呈现正压还是负压来在所述第一和第二腔室之间引导气流的至少一个止回阀。
12.根据权利要求1所述的烟气过滤装置,所述第一腔室具有用于在其中容纳烟支的管形,所述第一腔室包括用于将所述烟支送入位于所述第一腔室的远端处的电弧室的机构。
13.根据权利要求1所述的烟气过滤装置,其中所述过滤器组件包括管状的过滤器主体和设置在所述过滤器主体内的管状的中心过滤器部分,所述过滤器主体和所述中心过滤器部分中分别具有相互重合的开孔,所述过滤器组件还包括设置在所述过滤器主体和所述中心过滤器部分之间的过滤材料,其中空气流过所述中心过滤器部分,而且当所述空气流过所述中心过滤器部分中的所述开孔时,所述过滤材料过滤所述空气。
14.根据权利要求1所述的烟气过滤装置,所述第一腔室具有用于在其中容纳烟支的管形,所述第一腔室包括由电机驱动的轮子,所述管状的第一腔室中具有用于供所述轮子通过的插槽,并且当被驱动时,所述轮子将所述烟支送入位于所述第一腔室的远端处的电弧室。
15.根据权利要求1所述的烟气过滤装置,其中所述底盖枢转耦合到所述细长体。
16.根据权利要求1所述的烟气过滤装置,包括控制器,所述控制器被配置为基于累计使用情况确定所述过滤器组件是否超出其寿命预期。
17.根据权利要求16所述的烟气过滤装置,包括用于点燃设置在所述电弧室的管状结构内的消耗品的工具,所述控制器还被配置为在替换所述过滤器组件之前防止点燃。
18.根据权利要求1所述的烟气过滤装置,包括用于点燃设置在所述电弧室的管状结构内的消耗品的工具和被配置为响应于输入而控制点燃所述消耗品的控制器。
19.根据权利要求1所述的烟气过滤装置,包括用于点燃设置在电弧室的管状结构内的消耗品的工具和控制器,所述控制器被配置为感测所述消耗品在所述第一腔室内的位置并驱动穿过所述第一腔室中的插槽的轮子以将烟支送入位于所述第一腔室的远端处的电弧室。

说明书全文

二手烟过滤装置

[0001] 本申请要求2021年3月23日提交的美国临时专利申请号63/200,695的优先权,其通过引用并入本文。

背景技术

[0002] 本申请一般涉及烟气过滤装置,并且特别地涉及从烟支的二手烟中去除毒性和致癌元素的烟气过滤装置,以及包括烟斗、喷雾器电子烟和茄等其他吸烟器具。
[0003] 仅在美国,每年大约41000人死于与二手烟吸入相关的心脏病和癌。美国公共卫生署署长估计,在1964年到2015年间,美国有250万人因为接触二手烟而死亡。美国每年有15万至30万名18个月以下的婴儿和儿童因吸入二手烟而感染下呼吸道,导致7500至15000人住院。此外,美国每年有430例婴儿猝死综合征病例与吸入二手烟有关。据世界卫生组织估计,截至2019年7月,每年有120万人因接触二手烟而过早死亡。这意味着,每六名吸烟者死于吸烟,就有一名不吸烟者死亡。
[0004] 二手烟可能是燃烧烟草或其他可吸烟物质产生的两种烟气形式的混合物,也可能是单独的两种烟气形式:主流烟气——吸烟者呼出的烟气,和侧流烟气——来自烟支、烟斗、雪茄的点燃端的烟气,或在烟或其他吸烟装置中燃烧的烟草。吸入二手烟的非吸烟者会摄入有毒和致癌的化学物质,这与吸烟者的行为类似。因此,二手烟对旁观者非常有害。有超过十亿的吸烟者选择吸入致命的烟支(或烟斗、雪茄、水烟等)烟气。然而,这些人至少在这件事上有选择权——那些受二手烟影响的人通常没有。虽然吸烟者在普通人口中的比例正在下降,但其下降速度低于人口增长速度。因此,吸烟者的数量正在增加,需要一种允许用户吸烟而不会使周围的人受到危险副产品影响的装置。
发明内容
[0005] 提供了一种烟气过滤装置,包括:细长体,其具有近端、与近端相对的远端、以及位于细长体内的被配置为保存消耗品的至少一个第一腔室和被配置为在其中保存过滤器组件的第二腔室;烟嘴,其被耦合到细长体的近端,所述烟嘴限定近端集气室的至少一部分并且在其中具有至少一个端口,其中近端集气室与细长体内的第一和第二腔室连通;和底盖,其被耦合到细长体的远端,所述底盖中具有与细长体内的第一和第二腔室连通的至少一个端口,配置有所述底盖的所述装置在吸气期间从底盖中的端口吸入空气,被吸入的空气通过第一腔室并且通过近端集气室,然后通过烟嘴中的端口离开,并且烟气过滤装置在呼气期间将空气传输通过烟嘴中的端口、近端集气室、过滤器组件,并最终将空气从底盖中的该至少一个端口排出去。
[0006] 在一个实施例中,近端集气室铰接耦合到细长体从而在第一位置和第二位置之间可切换,其中在所述第一位置,第一和第二腔室的近端露出,并且在所述第二位置,第一和第二腔室的近端被覆盖
[0007] 在一个实施例中,烟气过滤装置包括顶盖,并且其中所述顶盖限定近端集气室的一部分,顶盖中具有位于第一和第二腔室的近端上方的第一和第二开孔。
[0008] 在一个实施例中,烟气过滤装置包括第一和第二止回,顶盖中具有用于容纳第一和第二止回阀的凹陷部。
[0009] 在一个实施例中,烟气过滤装置包括用于点燃置于第一腔室内的消耗品的工具。
[0010] 在一个实施例中,底盖中具有用于收集来自第一腔室中的消耗品的灰烬的腔室。
[0011] 在一个实施例中,烟气过滤装置包括位于细长体和底盖之间的电弧室,所述电弧室具有容纳第一腔室的远端的管状结构。
[0012] 在一个实施例中,用于点燃消耗品的工具设置在电弧室的管状结构内。
[0013] 在一个实施例中,烟气过滤装置包括多个弹簧针,所述弹簧针被配置在第二腔室内以提供用于将过滤器组件从细长体顶出的向上压
[0014] 在一个实施例中,细长体限定位于过滤器组件下方的中间集气室,所述中间集气室中具有用于根据中间集气室中呈现正压还是负压来引导气流的至少一个止回阀。
[0015] 在一个实施例中,所述烟气过滤装置包括设置在近端集气室中的用于根据中间集气室中呈现正压还是负压来在第一和第二腔室之间引导气流的至少一个止回阀。
[0016] 在一个实施例中,第一腔室具有用于在其中容纳烟支的管形,所述第一腔室包括用于将烟支送入位于第一腔室的远端处的电弧室的机构。
[0017] 在一个实施例中,过滤器组件包括管状的过滤器主体和设置在所述过滤器主体内的管状的中心过滤器部分,过滤器主体和中心过滤器部分中分别具有相互重合的开孔,过滤器组件还包括设置在过滤器主体和中心过滤器部分之间的过滤材料,其中空气流过中心过滤器部分,而且当所述空气流过中心过滤器部分中的开孔时,过滤材料过滤空气。
[0018] 在一个实施例中,第一腔室具有用于在其中容纳烟支的管形,所述第一腔室包括由电机驱动的轮子,管状的第一腔室中具有用于供轮子通过的插槽,并且当被驱动时,轮子将烟支送入位于第一腔室的远端处的电弧室。
[0019] 在一个实施例中,底盖枢转耦合到细长体。
[0020] 在一个实施例中,烟气过滤装置包括控制器,所述控制器被配置为基于累计使用情况确定过滤器组件是否超出其寿命预期。
[0021] 在一个实施例中,烟气过滤装置包括用于点燃设置在电弧室的管状结构内的消耗品的工具,所述控制器还被配置为在替换过滤器组件之前防止点燃。
[0022] 在一个实施例中,烟气过滤装置包括用于点燃设置在电弧室的管状结构内的消耗品的工具和被配置为响应于输入而控制点燃消耗品的控制器。
[0023] 在一个实施例中,烟气过滤装置包括用于点燃设置在电弧室的管状结构内的消耗品的工具和控制器,所述控制器被配置为感测消耗品在第一腔室内的位置并驱动穿过第一腔室中的插槽的轮子以将烟支送入位于第一腔室的远端处的电弧室。附图说明
[0024] 本发明在附图的图片中示出,附图是示例性的而非限制性的,其中相似的附图标记意指相似或对应的部分。
[0025] 图1示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的烟气过滤装置的第一透视图。
[0026] 图2示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的烟气过滤装置的第二透视图。
[0027] 图3示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的烟气过滤装置的爆炸图。
[0028] 图4‑5示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的烟气过滤装置的烟嘴部分的第一和第二视图。
[0029] 图6‑7示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的烟气过滤装置的主体部分的第一和第二视图。
[0030] 图8‑9示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的烟气过滤装置的内壳部分的第一和第二视图。
[0031] 图10示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的安装在烟气过滤装置的主体上的内盖的视图。
[0032] 图11示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的安装在烟气过滤装置的主体内的过滤器组件的视图。
[0033] 图12示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的过滤器组件的过滤器中心部分的视图。
[0034] 图13示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的过滤器组件和释放机构的视图。
[0035] 图14示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的烟气过滤装置的主体以及过滤器主体和烟支腔的视图。
[0036] 图15示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的烟气过滤装置的主体以及烟支腔和底盖组件的视图。
[0037] 图16示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的烟气过滤装置的底盖组件和主体以及烟支腔、过滤器主体、弹簧针保持器和推送齿轮的视图。
[0038] 图17‑19示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的烟气过滤装置的底盖部分(底盖底座、底盖板和底盖主体)的视图。
[0039] 图20示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的烟气过滤装置的部分拆卸视图。
[0040] 图21‑22示出了根据本文公开的装置的示例性实施例的烟气过滤装置的截面图。
[0041] 图23‑28示出了根据本文公开的装置的若干实施例的烟气过滤装置的功能流程图

具体实施方式

[0042] 现在将在下文中参考附图更全面地描述主题,附图构成本文的一部分,并且通过图示的方式示出了可以实践本发明的示例性实施例。然而,主题可以以各种不同的形式体现,因此,所涵盖或要求保护的主题旨在被解释为不限于本文所阐述的任何示例性实施例;提供示例实施例仅仅是为了说明。应当理解,在不脱离本发明的范围的情况下,可以使用其他实施例并且可以进行结构改变。同样,要求保护或涵盖的主题的范围也相当广泛。在整个说明书权利要求书中,术语可能具有在上下文中暗示或暗示的细微含义,而不是明确陈述的含义。同样,如本文所用的短语“在一个实施例中”不一定指相同的实施例,并且如本文所用的短语“在另一实施例中”不必指不同的实施例。例如,所要求保护的主题包括示例性实施例的全部或部分组合。因此,以下详细描述并非旨在限制意义上的。
[0043] 本申请公开了一种烟气过滤装置,该烟气过滤装置可以过滤二手烟,同时允许吸烟者像通常那样消费香烟。也就是说,用户可以将烟支插入该装置的容器中,并从暴露的端部拖动或抽吸烟气。替代地,烟支可以被完全封闭在该装置中,并且烟气可以从烟嘴吸入,如下面进一步讨论的。然后用户可以呼气到该装置中,例如通过烟嘴,从而尽可能自然地保持抽烟体验。该装置优选地从大气中过滤所有二手烟,包括来自其中的主流和侧流。该装置优选地包括一层或多层过滤材料或者一个或一系列过滤器,它们从烟气中去除毒性和致癌元素,主要留下来自其中的一。一旦从烟气中去除了毒性和致癌元素,剩余的成分一般可以被认为是相对安全的。虽然本公开讨论了过滤器装置与烟支相关联的用途,但是过滤器装置可以用于从任何消耗品过滤二手烟,包括雪茄。过滤器装置还可以与不发出侧流烟气的吸烟装置一起使用,例如 装置、电子烟和喷雾器。
[0044] 参考图1‑2,根据优选实施例的烟气过滤装置100通常具有带有近端和远端的细长体。在近端处,烟嘴104中设有吸气/呼气端口106。吸气/呼气端口通常与装置100中的腔室连通,以从烟支/消耗品抽取烟气,并用于供用户将主流烟气吹到过滤器组件中。吸气/呼气端口106被示为单个端口,但是也可以使用双端口,其中专用端口用于吸气和呼气。在远端处,设有底盖108。底盖108优选地包括摄入/排出端口110。装置100包括壳体102,其围住下文更详细讨论的内部组件。
[0045] 参考图3,提供了示例性烟气过滤装置的爆炸图。烟气过滤装置100通常包括主体308,烟嘴104枢转地安装到所述主体以提供到主体308顶部的通路。尽管主体被示为一体件,但是应当理解,主体308可以由多个单独的结构构成,因此不限于此。更具体地,烟嘴104适于顶盖304,所述顶盖枢转地耦合到主体308。优选地,顶盖密封件302位于烟嘴104与顶盖
304之间。在相对端处,设有底盖108和可选的密封件328,其类似地枢转耦合到主体308,所述主体枢转以提供到主体308的底部的通路。重要的是,底盖108提供了用于收集和处理灰烬的工具。主体308与底盖108之间的是电弧室324,其具有用于放置烟支/消耗品的远端的接收端并且其中包括用于点燃或以其他方式点亮烟支的远端的工具。
[0046] 装置100的其他部分可以包括其中接收烟支或其他消耗品的烟支腔306、用于过滤主流烟气的过滤器组件、用于从主体308释放过滤器组件的过滤器组件释放机构312和314。过滤器组件可以进一步包括弹簧针保持器326,其保持多个弹簧针2812(如图20所示)。弹簧针2812通常提供用于当从主体308释放时顶出过滤器组件的向上压力。在至少一个实施例中,向上压力经由位于滤芯下方的弹簧提供。主体308可以具有分离结构,其被包围在内盖
310中。盖310还密封了腔室以形成供烟气流过过滤器组件的管道,如下文进一步讨论的。一个或多个止回阀330可以朝向装置的远端包括在气流室或与其连接的集气室中,刚好在过滤器组件之外,以根据在腔室/集气室中呈现正或负空气压力来切换气流路径,如下文进一步讨论的。在至少一个实施例中,该装置可以包括3个止回阀330。一个位于中间集气室1120中,近端盖304的吸气和呼气端口中各一个。吸气端口阀可以被设置为在负压(吸气)时打开并在正压(呼气)时关闭。呼气端口阀可以被设置为在负压(吸气)时关闭并在正压(呼气)时打开。这将确保无论用户是吸气还是呼气,空气都将仅从合适的端口摄取或吹到合适的端口中。
[0047] 在一个实施例中,装置100包括向电弧室324进给烟支或其他消耗品并将其进给到该电弧室中的机构,例如可由达322提供动力的推送齿轮/轮子318。辅助板320允许连接微型或其他USB或任何其他类型的充电电缆,以用于充电和可选地进行软件更改等。最后,装置100包括控制器板316,其包括被配置为控制装置100的功能的一个或多个微处理器,如下文所讨论的。
[0048] 参考图4‑5,提供了包括端口106的烟嘴104,所述端口供用户通过端口106从消耗品吸入和呼出烟气。如图5所示,烟嘴104的远端形成空腔,该空腔提供位于烟支和装置100的过滤器部分之间并与它们连通的近端集气室的一部分,如下文更详细讨论的。烟嘴104优选地可移除地接合或卡扣到顶盖304上,在相对端上的延伸部接收并互到顶盖304或与所述顶盖互锁,使得烟嘴104、密封件302和盖304作为整体组件枢转。
[0049] 进一步参考图4‑5,顶盖304具有凹陷底板602和侧壁604,它们形成近端集气室的互补部分。底板602中包括多个开孔,包括第一开孔606和第二开孔608,所述第一开孔向烟支腔306开口并与其连通,所述第二开孔向过滤器组件/过滤器组件腔开口并与其连通。在一个侧端处,顶盖包括铰接部612,其将顶部组件枢转地耦合到主体308。铰接部612可以用按钮2802(图3)释放。在一个实施例中,形成空腔中的开口以提供将键容纳在顶盖密封件302中的键槽610。孔702中还可以包括磁,该磁铁与主体308上的相应磁铁结合以用于将烟嘴组件可释放地锁到主体308上。可以使用其他锁紧机构来提供这种功能。该装置还可以包括用于一个或多个LED的额外开孔,所述LED发光以显示该装置的状态,例如充电状态、电源连接、过滤器状态等,如下文所讨论的。可以看出,密封件302(图3)的周边与顶盖底板602的周边相镜像。此外,开孔606和608与烟支1102腔和过滤器组件1104腔(图6)对齐,从而为气流从/到烟嘴和腔室提供了管道。在一个实施例中,开孔606和608中的至少一个被配置为接收止回阀(如上文所讨论的)以用于在吸气和/或呼气期间选择性地引导空气。可以看出,开孔606和608可以包括具有螺纹孔的凹陷部,螺纹孔用于将元件可移除地附接到凹陷部,例如止回阀、密封件302等。
[0050] 图6示出了主体308的视图,所述主体包括其中带有多个开孔的上表面,所述开孔包括接收或包含烟支腔1102的开孔和接收过滤器或过滤器组件1104的开孔,视情况而定。这些开孔中的每一个都开口到容纳相应部件的管状或半管状结构1106和1108(后文通常是指管状结构或腔室)中。结构1106和1108优选地为平行的圆形或半圆形管子,它们开口到顶部近端集气室中并且朝向该装置的远端离开,一个朝向排出端口,另一个朝向底盖中的灰烬腔。在或靠近上表面处,主体308包括铰链1114的第二部分,其以枢转关系配合到顶盖
304,更具体地,配合到铰接部612。主体308包括用于容纳电池或其他电源2810(图20)的结构1112,所述电池或其他电源为电子部件提供电力以提供下文所讨论的功能。在主体308的远端处,可以为电弧室324提供空间。电弧室324通常提供用于点燃烟支腔1102的远端处的消耗品的工具。因此,该空间可以与管状结构1106和/或烟支腔306重合。如上所述,可以提供将消耗品进给到电弧室324或朝向所述电弧室进给的推送齿轮/轮子318。也就是说,圆形齿轮/轮子可以接触烟支,并且当使其旋转时将烟支朝向电弧室324进给。在这方面,主体
308和/或盖310可以包括用于接收推送齿轮/轮子318(图15)的轴1110的凹口。轴1110的轴线优选地正交于烟支腔306和/或管状结构1106的轴线。主体308还包括中间集气室1120,所述中间集气室具有第一开孔1118、容纳止回阀330(见图7)的第二开孔1210和开放底部
1124。
[0051] 图7描绘了主体308的顶侧,其示出了管状元件1106和1108的内部结构。在至少一个实施例中,上表面包括其中具有至少一个键槽1204的至少一个开孔1102、1104,所述键槽将放置在腔室1104中的结构与这种结构(即过滤器组件)上的互补键对准。另外,上表面包括用于过滤器释放按钮的开孔1118,所述开孔开口到容纳过滤器释放机构的过滤器释放壳体1202中。在管状元件1108的远端处,优选地设有接收圆形弹簧针保持器326的槽1122。可以看出,集气室1120包括容纳第三止回阀330的开孔1210。开孔1210通过主/交换空气腔1208与过滤器组件连通。在这方面,吸入的空气(集气室1120中负压)将阀330保持在关闭位置,所述关闭位置允许空气从开放底部1124通过开孔1181(以及电弧室中的对应开孔)朝向烟支腔1106流到集气室1120,如图7和图21所示。同样,吸气时,空气可以从所有端口110流动,包括电弧室2510下方的进入端口2511。随着正压(呼气)的施加,近端集气室中的第一止回阀(在烟支腔上方)关闭,从而吹入烟嘴的空气流过过滤器组件、进入主/交换空气腔
1208、然后流过集气室1120和开放底部1124、最后流过开放底部1124正下方的那些端口
110,如虚线所示。近端集气室中的第二止回阀(在滤芯腔上方)打开以允许空气通过。
[0052] 参考图8‑9,内盖310通常覆盖主体308的开放侧。在这方面,盖310的内侧包括使管状结构1106和1108完整的结构。也就是说,当放置在主体308上方时,半圆形的局部结构1302关闭结构1106。类似地,局部结构1304关闭结构1108。在一个实施例中,内盖310的内侧包括支柱结构1306和1308,它们竖直地位于装置100的顶部和底部之间,大致在主体308中的支柱结构1606的水平处,如图7所示。在图10中,内盖310被示为安装在主体308上。
[0053] 参考图11‑13,主体308被示为带有设置在管状的过滤器组件腔1104内的过滤器组件。在一个实施例中,过滤器组件包括中心过滤器部分1604和过滤器主体1602。这些部件中的每一个都优选地为其中带有多个开孔1706和2002的管状结构,所述开孔的尺寸可以大致相等和/或重合。过滤材料可以位于过滤器组件内,例如在过滤器主体1602与中心过滤器部分1604之间,和/或在中心过滤器部分1604管状结构中,优选地覆盖其中的所有开孔1706和2002。在该实施例中,主流烟气通过该装置的近端被吹入中心过滤器部分1604,由过滤材料过滤,经过滤的主流烟气通过开孔1706和2002离开并向下经过由内盖310上的支柱形成的空间,并且最后流过底盖108中的端口,如下文进一步讨论的。在呼气时,装置100的过滤器部分中的气流优选地与烟支腔中的气流隔离开。过滤器组件优选地可从主体移除,例如用于将过滤器组件替换为滤芯、进行清洁和/或替换其中的过滤材料。在一个实施例中,装置
100包括释放按钮1904,当被按下时,该按钮释放锁紧构件1902,所述锁紧构件约束过滤器组件或者至少主体308中的过滤器主体1602。
[0054] 参考图14,烟支腔2202被示为安装在主体308中。此部件通常容纳烟支或其他消耗品。在这方面,腔2202为在主体308的近端和远端之间延伸的细长管状结构。
[0055] 参考图15‑16,主体308被示为带有安装在其上的底部组件。在主体308的远端处,底盖2306可以在铰接部2310处枢转连接到主体308。主体308优选地包括用于将电机322附于其上的电机壳体2308,所述电机操作推送齿轮/轮子2302朝向电弧室2304进给腔2202中的烟支/消耗品。在该实施例中,推送齿轮2302延伸到烟支腔2202中的一个或多个竖直槽2312中,从而轮子的周边与放置在腔2202中的烟支或其他消耗品接触。烟支腔2202还可以包括用于引线开关的槽2314,所述引线开关允许控制器知道腔室中烟支的状态。当轮子/齿轮2302旋转时,引起烟支的竖直运动,优选地,轮子/齿轮2302至少将烟支推向电弧室2304。
在一个实施例中,如图20‑21所示,在第一齿轮/轮子2302的对面增加了第二轮子/齿轮
2808,因此消耗品在相对的两侧受到挤压,从而消耗品更均匀/平滑地向下滑向电弧室。第二轮子/齿轮可以随着消耗品的运动而自由旋转,即不被驱动,或者第二齿轮可以被驱动。
[0056] 参考图17‑19,底盖组件包括电弧室2304和底盖2306。可以看出,中间盖2305适配在底盖2306内以在其中形成用于容纳灰烬的空腔2704,该空腔与装置100的其余部分密封。底盖2306优选地包括接收中间盖2305的台阶2702,其包括将底盖2306枢转耦合到主体308的铰接部2512和仍然附在主体308上的电弧室结构2304。铰接部2512可以用按钮2804(图
20)释放。底盖2306包括一个或多个进入和/或离开端口2508和2514,它们通过中间集气室
1120与烟支腔和过滤器腔选择性地连通,与烟支腔连通时允许清洁空气流入,与过滤器腔连通时用于从其中排出过滤的主流烟气。电弧室2304包括接收烟支腔2202的管状结构
2510。管状结构2510提供了供灰烬进入底盖空腔2704的通道。该管状结构优选地包括用于在烟支或其他消耗品的远端处点亮或点燃消耗品2512的工具。在一个实施例中,点燃系统包括在凹陷部2805处包含在电弧室2304的侧面中或其周围的多个电导线。所述导线优选地朝向电弧室2304的中心向内延伸以形成导线之间的用于点燃的间隙。这些导线用作形成电弧以点亮/点燃消耗品的终点。该装置/控制器优选地基于指示何时进行吸气或呼气的压力传感器在电机向下或向远侧朝向电弧室推送消耗品时重复地点燃消耗品。也就是说,点燃可以在每次吸气时重复触发,并在呼气期间以及在两者都没有的休息期间停止。有利的是,由于烟支的燃烧方式,可能存在可忽略不计的侧流量,即,装置感应到吸气,点火器点燃,烟支被向下推,人吸入烟气,传感器停止感应吸气,点火器并且因此烟支(在没有空气通过的情况下氧气不足)熄灭。在另一实施例中,电弧室可以包括在底盖2304或中间盖2305中。在这种情况下,电弧室包含用作形成电弧以当底盖组件放置就位时点亮/点燃消耗品的终点的导线。
[0057] 参考图21,示出了在吸气期间通过装置100的气流。在图21所示的实施例中,在吸气时,清洁空气进入底盖108中的进入/离开端口2508和2514、通过开放底部1124进入集气室1120、前进通过开孔1181和电弧室2510(管状结构)中的对应开孔、并进入烟支腔2202。在吸气时,空气还从电弧室下方的进入端口2511进入,电弧室构造成绕过烟灰缸。参考图22,呼出的空气通过过滤器组件、进入主空气腔1208,使得止回阀330打开,允许过滤的空气进入集气室1120并通过开放底部1124离开,最后通过进入/离开端口2508和2514。止回阀可以设置在开孔1118处以防止通过烟支腔回流。
[0058] 如上文所讨论的,该装置优选地包括控制器板316,所述控制器板包括控制装置100的功能的一个或多个微处理器。图23‑28描绘了根据若干实施例的由控制器操作的该装置的功能的流程图。在至少一个实施例中,该装置可以使用电源按钮(图23‑25)在关闭和打开状态之间切换。在一些实施例中,该装置可以不使用电源按钮启动,即总是在打开状态(图26‑28)。在一个实施例中,该装置不设有任何电动按钮(图28)。
[0059] 通常,装置100可以插入到AC电源中,例如经由USB,以进行充电。当控制器感应到装置100插入时,控制器对装置的电池充电,直到电池被充满。控制器可以通过选择性地点亮充电/电源LED来指示充电状态。控制器可以进行检查电池的低电量的回路内电池检查,并且当控制器确定电池电量低时可以点亮LED/使其闪烁。
[0060] 在一个实施例中,控制器可以基于累计使用情况确定过滤器是否超出其寿命预期。例如,一般可以通过跟踪装置的开/关循环次数和/或点火次数以及压力传感器感测吸气的时间量来跟踪使用情况。该装置可以使用例如气流计来类似地基于累计气流跟踪使用情况。如果累计使用情况超过循环次数和/或累计气流的期望阈值,则过滤器LED可以通过控制器点亮以指示过滤器已过期。控制器可以在替换过滤器组件之前进一步防止点燃。当替换过滤器时,可以触发过滤器重置按钮。该装置可以配备有过滤器寿命检查按钮,如果该按钮被接合,则会使过滤器的状态用过滤器LED来显示(例如,绿色为正常、黄色为低、红色为过期等)。
[0061] 控制器可以用多种方式点燃消耗品,例如使用加热线圈和/或电弧。点燃可以由用户手动选择灯按钮来触发(图24)和/或由用户对装置吸气来自动触发(图25)。在这方面,控制器可以接收这样的输入并且使得点燃系统点燃消耗品,例如,接通/断开线圈和/或电弧。也就是说,控制器可以感测灯按钮的按下和/或由对烟嘴吸气引起的系统中的负压,并基于此相应地点燃线圈/电弧。当配备有向电弧室进给消耗品的电机时,控制器还响应于点燃信号如上所述操作电机。
[0062] 控制器可以执行关于温度的回路内检查,并且如果确定温度过高,则控制器可以采取适当的动作,例如打开扇或阻止点燃,直到达到安全温度。控制器优选地在启用消耗品的点燃之前确定消耗品和/或过滤器是否在装置内就位。该系统还可以在启用点燃之前确定顶盖和底盖是否锁定到位。在“无电动按钮”的实施例中,可以进行回路内检查,如图28所示。
[0063] 使用者吸入的来自点燃的消耗品的烟气可以被吹回装置的烟嘴中,通过过滤器组件,最后通过装置远端处的排出端口。过滤部分和/或材料可以过滤通过它的空气中的颗粒、化学物质、气味、毒素等。过滤元件可以包括HEPA(高效颗粒空气)过滤器。在其他实施例中,过滤元件还可以包括木炭过滤器、电离器、干燥片或能够除臭和/或清洁空气的任何其他过滤器。
[0064] 过滤部分可以是可移除地附接到装置主体的组件,如上文所讨论的。根据至少一个实施例,过滤组件形成为附接到主体或插入主体的可更换滤芯。滤芯可更换,用户可以在几秒钟内轻松取出、插入一个新的滤芯。这允许烟气过滤装置100的主体被无限期地使用。
[0065] 主体可以包括吸气管/烟支腔,该吸气管/烟支腔允许用户在其中插入或耦合可点燃消耗品的点燃端。主体可以包括呼气管,该呼气管被配置为接收从用户的口吹到腔室中的烟气,该腔室在一个实施例中连接到滤芯中的过滤材料。过滤材料可以包括例如HEPA过滤器、木炭过滤器、电离器、干燥片或能够除臭和/或清洁空气的任何其他过滤器。主体还可以包括一个或多个阀瓣或止回阀,以保持气流在单一方向上(例如,当吹进时朝向排出端口,当吸入时朝向相反方向)。替代地,阀瓣可以用止回阀、连接到压力传感器的电子操作阀瓣或其他形式的单向气流控制来代替。部分或全部阀瓣可拆除,或用壁段代替。
[0066] 与含有流体的喷雾器和电子烟装置类似,主体可构成永久装置,而滤芯可能需要由用户购买并定期更换。在其他实施例中,烟气过滤装置可以包括一体式的主体/滤芯结构,其可以在例如过滤材料到期时整体更换。
[0067] 作为滤芯,过滤器部分可以包括位于过滤器格栅后面的过滤材料,如附图所示。滤芯可以以气密的方式附接到主体或插入主体中,这可能需要在两者边界处的O形环和/或夹子机构的帮助。滤芯可以装配到主体的内部形式中,该内部形式将滤芯锁定就位。
[0068] 过滤材料可以主要包括HEPA过滤器。可以使用最小效率报告值(“MERV”)在14‑20,或更优选17‑20评级范围内的过滤器,或任何评级系统。根据一些实施例,虽然MERV 17足以过滤所有燃烧烟气,但使用MERV 20可以允许更大的过滤能力,因为MERV 20过滤器在过滤10‑20皮米的颗粒方面具有不低于99.999%的效率,并且MERV 17‑20可能不会成本过高。在一些实施例中,干燥剂片、木炭过滤器或其他气味减少材料可以配置有排出端口和/或呼气管的内端以及从主体到滤芯的气道,以代替烟气的味道。在其他实施例中,气味减少材料可以放置在滤芯内的任何位置。
[0069] 电气部分/电弧室可以包括线圈(例如,32AWG镍铬电线)或提供用于点燃烟支的电弧的电极,可选地,用于将烟气推进滤芯中的风扇(例如,20mm x 20mm,5V),电路板(例如,负责为风扇和线圈供电的电压差的降压板),用于打开和关闭风扇和线圈的按钮/开关,以及电池(例如通过充电端口可再充电的5V或9V电池)。线圈可以包括电弧室内的电点火器(例如,线圈、电弧或气体点火器),使得用户不必携带额外的物品。电弧室可以包括用于将线圈保持在位(远离塑料或其他耐热部件)的紧凑的固定装置和支撑件(例如,钉或附接到未插入电气子体内的铜片上的线环),并且可以部分或全部由耐热材料构成,或者用热收缩的部分包裹和/或部分或全部由耐热材料构成和/或部分或全部包裹在散热器的部分中。例如,电气子体可以由不耐热的材料构成,其中耐热材料的矩形使主体的一个区域与烟支和线圈/电弧室绝缘。在又一个实施例中,耐热材料可以被放置在线圈/电弧室周围,在那里熔化变形的机会是可能的。
[0070] 电池可以是可充电电池,在这种情况下,主体可包含气密盖,可以打开该盖为电池充电。否则,主体可包含类似的气密盖,可以打开该盖来更换电池。根据另一实施例,可更换滤芯可以被移除以暴露可充电电池和充电端口。在其他实施例中,电池、电路板、线圈和风扇可以是可选的。
[0071] 烟支腔还可以包括密封件,例如乳胶环,该密封件可以牢固地将消耗品保持在其中。密封件还可以在消耗品周围形成气密锁,以防止侧流烟气通过吸气管逸出。
[0072] 开/关按钮可以从电池向点火器线圈/电弧电极和/或风扇提供电力。点火器线圈/电极可以由点火器开关激活,以点燃烟支腔内的消耗品。根据一个实施例,烟支腔可以包括连接到点火器开关的传感器或触发器,其指示何时激活点火器线圈。电路板可以包括降压板,该降压板转换(例如,从9V到5V)并控制到风扇的电力。风扇可以控制气流,使得烟气从烟支腔通风。烟支腔还可以包括通风口或孔,以允许空气从吸烟器具中抽出并通过风扇对烟支腔进行通风。
[0073] 该装置还可以包括过滤器部分或管,该过滤器部分或管能够接收由用户吹进或呼出到烟嘴中的呼出物。过滤器部分可以包括回流装置,以防止烟气和呼出物通过过滤器部分逸出。另外,止回阀可以防止回流到吸气和/或呼气过滤管中。
[0074] 图1至图28为概念图,用于解释本发明。值得注意的是,上面的附图和示例并不意味着将本发明的范围限制到单个实施例,因为通过所描述或所示元件中的一些或全部的交换,其他实施例是可能的。此外,在本发明的某些元件可以使用已知部件部分地或完全地实现的情况下,仅描述了理解本发明所必需的这些已知部件的那些部分,并且省略了对这些已知部件其他部分的详细描述,以免混淆本发明。在本说明书中,除非本文中另有明确说明,否则示出单个部件的实施例不必限于包括多个相同部件的其他实施例,反之亦然。此外,申请人不希望说明书或权利要求中的任何术语被赋予不常见或特殊的含义,除非明确规定。此外,本发明包括本文中通过举例的方式提及的已知部件的当前和未来已知等价物。
[0075] 特定实施例的前述描述将充分揭示本发明的一般性质,使得其他人可以通过应用相关领域的技术范围内的知识(包括通过引用而引用和并入本文的文件的内容),容易地修改和/或适应于各种应用,而无需过度的实验,而不偏离本发明的一般概念。因此,基于本文所呈现的教导和指导,这样的适应和修改旨在在所公开的实施例的等价物的含义和范围内。应当理解,本文中的措辞或术语是用于描述而非限制的目的,使得本说明书的术语或措辞将由本领域技术人员根据本文中给出的教导和指导并结合相关领域技术人员的知识来解释。
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