УДЕРЖИВАЕМОЕ РУКОЙ УСТРОЙСТВО, ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ, И КАРТРИДЖ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ С ТАКИМ УСТРОЙСТВОМ
HAND-HELD AEROSOL-GENERATING DEVICE AND A CARTRIDGE FOR USE WITH SUCH A DEVICE

Настоящее изобретение относится к удерживаемому рукой устройству, генерирующему аэрозоль, такому как электрически управляемое курительное устройство. Изобретение дополнительно относится к картриджу для применения с удерживаемым рукой устройством, генерирующим аэрозоль.
Из предыдущего уровня техники известны удерживаемые рукой устройства, генерирующие аэрозоль, которые в основном содержат удлиненный передний компонент, вмещающий источник питания, промежуточный компонент, вмещающий электрически управляемый испаритель, и мундштук. Как правило, мундштук содержит картридж с источником подачи субстрата, образующего аэрозоль. Управляющая электроника, включая датчик затяжки и управление питанием устройства, может быть частью переднего компонента или промежуточного компонента или даже мундштука. Кроме того, известны системы, генерирующие аэрозоль, которые включают часть картриджа, содержащую как источник подачи субстрата, образующего аэрозоль, так и электрически управляемый испаритель. Такой картридж иногда называется «картомайзер». Испаритель, как правило, содержит катушку из проволоки нагревателя, намотанной на удлиненный фитиль, пропитанный жидким субстратом, образующим аэрозоль. Часть картриджа, как правило, содержит не только источник подачи субстрата, образующего аэрозоль, и электрически управляемый испаритель, но также мундштук, через который при применении пользователь может делать затяжку для втягивания аэрозоля в свой рот. Для целей настоящего изобретения система, генерирующая аэрозоль, содержит устройство, генерирующее аэрозоль, и картридж, содержащий как источник подачи субстрата, образующего аэрозоль, так и электрически управляемый испаритель.
Настоящие варианты осуществления существующих на рынке удерживаемых рукой систем, генерирующих аэрозоль, имеют пространственные размеры, которые не соответствуют некоторым требованиям рынка и потребителей. Многие из известных удерживаемых рукой систем, генерирующих аэрозоль, имеют достаточно громоздкую конфигурацию, которая не соответствует ожиданиям потребителей, в частности, относительно тонкости, отменного внешнего вида, изысканного эстетического вида и привлекательности, совпадающих с искушенными и эксклюзивными условиями. Известные удерживаемые рукой системы, генерирующие аэрозоль, имеют диаметры более 7,5 мм вследствие их технической концепции, и включают размеры известных батарей, расходуемых материалов/картриджей, электронных компонентов и мундштуков.
Следовательно, целью настоящего изобретения является обеспечение новой конфигурации для удерживаемой рукой системы, генерирующей аэрозоль, которая обеспечит размеры, которые соответствуют требованиям рынка и потребителей.
Согласно одному аспекту изобретения предусмотрено удерживаемое рукой устройство, генерирующее аэрозоль, которое содержит удлиненный трубчатый компонент, имеющий осевую длину, и который вмещает источник электропитания. Часть мундштука, имеющая по меньшей мере одно впускное отверстие для воздуха и выпускное отверстие, сообщающиеся друг с другом, соединена с удлиненным трубчатым компонентом с возможностью разъема. Источник электропитания имеет кольцевую конфигурацию, проходящую по меньшей мере вокруг большей части осевой длины трубчатого компонента, и охватывает удлиненный контейнер, который является открытым по направлению к части мундштука, для вмещения картриджа, содержащего источник подачи субстрата, образующего аэрозоль, и электрически управляемый испаритель.
Удерживаемое рукой устройство, генерирующее аэрозоль, согласно изобретению очень сильно напоминает тонкую сигарету, известную из предыдущего уровня техники. В отличии от традиционных сигарет система, генерирующая аэрозоль, вырабатывает не сигаретный дым, а скорее аэрозоль, который обычно, но все же неточно, называют паром. Аэрозоль образуется в результате нагревания субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может представлять собой жидкую смесь пропиленгликоля, глицерина и/или полиэтиленгликоля и концентрированных или экстрагированных ароматизаторов. Необязательно субстрат, образующий аэрозоль, может включать различную концентрацию никотина, получаемого из табака. Представление источника электропитания кольцевой конфигурации обеспечивает удлиненную и тонкую конструкцию устройства, генерирующего аэрозоль. Вследствие кольцевой конструкции источника электропитания предусмотрен удлиненный контейнер для картриджа, содержащего источник подачи субстрата, образующего аэрозоль, и электрически управляемый испаритель. Данный конструкционный признак ограничивает общую длину устройства, генерирующего аэрозоль, несмотря на его тонкую конфигурацию. В собранном состоянии картридж расположен внутри удлиненного контейнера и проходит через удлиненный трубчатый компонент по направлению к части мундштука приблизительно концентрически с окружающим источником электропитания.
Источник электропитания может представлять собой одно из батареи или аккумулятора в трубчатой металлической или полимерной конфигурации. С целью соответствия требованиям к питанию устройства, генерирующего аэрозоль, в частности, электрически управляемого испарителя, могут быть применены батарея или аккумулятор высокой плотности и емкости питания. В варианте осуществления удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, согласно изобретению батарея или аккумулятор могут быть выполнены на основе литиево-серного химического состава или на основе химических элементов сверхвысокой емкости. Примеры батарей или аккумуляторов на основе химических элементов сверхвысокой емкости могут содержать оксид кобальта в наноуглеродных структурах или гидроксид никеля в графеновых/пористых графеновых структурах. Следует отметить, что источник электропитания может также представлять собой другую форму устройства накопления заряда, такого как, например, конденсатор. Источник электропитания может обладать емкостью, которая позволяет накапливать достаточно энергии для одного или нескольких сеансов курения; например, источник электропитания может обладать достаточной емкостью для обеспечения возможности осуществления непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода приблизительно шести минут, что соответствует обычному времени, необходимому для выкуривания обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом варианте осуществления источник электропитания может обладать достаточной емкостью для обеспечения возможности осуществления заданного количества затяжек или отдельных активаций электрически управляемого испарителя.
Количество электропитания, предусмотренного для устройства, генерирующего аэрозоль, которое вырабатывает аэрозоль, зависит от ряда факторов, включая тип применяемого нагревательного элемента, сопротивление нагревательного элемента, напряжение батареи и величину тока, вырабатываемую батареей. В свою очередь, напряжение батареи и величина тока, вырабатываемые батареей, зависят от геометрической формы батареи, размеров батареи и химического состава батареи (например, химических составов из LiCo, LiFePo, лития и полимера). Электропитание, предлагаемое для устройства, генерирующего аэрозоль, может быть выражено в миллиампер-часах (мA-ч), что представляет собой общее количество питания при зарядке батареи. Электропитание для устройств, генерирующих аэрозоль, может составлять от 90 мA-ч до 3000 мA-ч.
Определение требуемых размеров большей части осевой длины трубчатого компонента может быть рассчитано на основе электропитания, необходимого для устройства, генерирующего аэрозоль. Если не применяются батареи или аккумуляторы высокой плотности и емкости питания на основе химических элементов сверхвысокой емкости, которые могут содержать оксид кобальта в наноуглеродных структурах или гидроксид никеля в графеновых/пористых графеновых структурах, электропитание, доступное для устройства, генерирующего аэрозоль, будет ограничено размерами, предлагаемыми при сохранении необходимого размера от 5 мм до 8 мм в диаметре и от 80 мм до 110 мм в длину. Соответственно, электропитание может быть ограничено до диапазона 15 мA-ч 40 мA-ч. Термин «большая часть осевой длины трубчатого компонента», как определено для целей настоящего изобретения, включает минимальную длину 75% от осевой длины трубчатого компонента и может проходить вплоть до его 100%. Осевая длина трубчатого компонента для данной цели не включает ту часть трубки, которая предусмотрена с соединительными элементами к части мундштука.
В другом варианте осуществления удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, удлиненный трубчатый компонент может быть открыт на переднем конце, противоположном его продольному концу, который обращен к мундштуку. Кольцевой источник электропитания, например, батарея или аккумулятор кольцевой конфигурации, может быть предусмотрен с двумя электрическими контактами для перезарядки, которые расположены рядом с передним концом удлиненного трубчатого компонента. Электрические контакты для перезарядки предусмотрены таким образом, что они обращены к удлиненному контейнеру для картриджа. Они могут, например, быть выполнены в виде подпружиненных металлических рычагов или в виде металлических пружинных зажимов. При удалении картриджа мини-разъем с двумя выводами может быть вставлен в передний конец удлиненного трубчатого компонента для обеспечения электрического контакта с двумя электрическими контактами для перезарядки. Мини-разъем с двумя выводами может, например, быть выполнен схожим на мини-разъем, обычно применяемый для наушников, или тому подобное. При данной конструкции перезарядка кольцевого источника электропитания может быть осуществлена без какой-либо разборки устройства, генерирующего аэрозоль. Открытый передний конец удлиненного трубчатого компонента также обеспечивает возможность осуществления вставки картриджа из его переднего конца. Таким образом, картридж, содержащий источник подачи субстрата, образующего аэрозоль, и электрически управляемый испаритель, может быть вставлен в устройство, генерирующее аэрозоль, без какой-либо его разборки. Конструкционные признаки, такие как, например, на заднем конце картриджа может быть предусмотрена крышка, с целью определения правильной вставки картриджа, концом, несущим электрически управляемый испаритель, входящий в контейнер, сначала в удлиненный трубчатый компонент. Крышка на заднем конце картриджа может, например, иметь разные цвета с целью обеспечения возможности осуществления идентификации конкретного содержимого картриджа и его маркировки.
В еще одном варианте осуществления изобретения длина картриджа может быть выбрана таким образом, что при его полной вставке в удлиненный трубчатый компонент, его задний конец не проходит из трубчатого компонента. Таким образом, можно избежать случайного разрыва выступающей части картриджа.
Удлиненный трубчатый компонент и мундштук могут непосредственно быть соединены друг с другом с возможностью разъема. Соединение может, например, представлять собой резьбовое соединение или байонетное соединение. В другом варианте осуществления удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, согласно изобретению удлиненный трубчатый компонент и часть мундштука могут быть соединены трубчатым соединительным элементом с возможностью разъема, который размещен между двумя компонентами. Трубчатый соединительный элемент может быть предусмотрен с соответствующей резьбой для обеспечения разъемного соединения с удлиненным трубчатым компонентом и частью мундштука, соответственно. Трубчатый соединительный элемент может содержать механические блокирующие элементы для прикрепления картриджа и механических контактов с возможностью съема для установления электрического соединения с электрически управляемым испарителем на картридже. Механические блокирующие элементы для прикрепления вставленного картриджа с возможностью съема могут представлять собой замок с защелкой/расцепитель и могут содержать пружину и соединительный элемент. При осуществлении вставки картриджа в удлиненный контейнер удлиненного трубчатого компонента его ведущий конец, несущий электрически управляемый испаритель, толкает механические блокирующие элементы и, таким образом, картридж заблокирован с возможностью съема. Путем толкания картриджа по направлению к части мундштука механический блокирующий механизм в этом случае активируется и картридж высвобождается. В случае непосредственного соединения удлиненного трубчатого компонента с частью мундштука механические блокирующие элементы для прикрепления картриджа и механических контактов с возможностью съема для установки электрического соединения с электрически управляемым испарителем на картридже могут быть предусмотрены в части мундштука.
В качестве альтернативы, блокирующий механизм может содержать по меньшей мере одно уплотнительное кольцо или другое удерживающее средство, которое имеет надлежащие размеры для охвата стенок картриджа трением при вставке. Уплотнительное кольцо может, например, быть расположено внутри части мундштука или трубчатого соединительного элемента. В таком случае пользователь может вставлять или удалять картридж путем проталкивания картриджа в устройство таким образом, что стенки охватываются удерживающим средством, и выталкивать картридж для его удаления из устройства. Дополнительное преимущество применения удерживающего средства заключается в выполнении им роли средства для предупреждения утечки и удержания жидкости во время применения. С целью более легкого повторного вытаскивания картриджа небольшая часть заднего конца картриджа может выступать из удлиненного трубчатого компонента. Данная небольшая часть может быть настолько длинной, чтобы ее можно было охватить пальцами пользователя, но достаточно короткой, чтобы можно было предупредить случайное повреждение картриджа. Выступающая часть картриджа может, например, представлять собой светодиод, который прикреплен к заднему концу картриджа. Наружный диаметр выступающей части картриджа, которая, например, может нести светодиод, может совпадать с наружным диаметром удлиненного трубчатого компонента. Это уменьшает опасность возникновения случайного разрыва картриджа вследствие усилий сдвига и способствует однородному внешнему виду удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль.
Назначение трубчатого соединительного элемента для соединения удлиненного трубчатого компонента и части мундштука удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, с возможностью разъема может составлять отдельный аспект изобретения, или оно может быть предусмотрено в сочетании с вышеупомянутыми и описанными вариантами осуществления устройства, генерирующего аэрозоль.
В еще дополнительном варианте осуществления удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, источник электропитания может быть предусмотрен с первыми электрическими контактами, которые расположены рядом с передним концом удлиненного трубчатого компонента и обращены к удлиненному контейнеру для картриджа с целью взаимодействия с соответствующими вторыми электрическими контактами рядом с задним концом части картриджа, которая может быть помещена в удлиненный контейнер. Вторые электрические контакты могут быть электрически соединены со светодиодом, который прикреплен к заднему концу картриджа. Вторые электрические контакты могут быть выполнены в виде металлических обшивок вокруг картриджа. Первые электрические контакты на источнике электропитания могут, например, быть идентичными контактам для перезарядки, или они могут представлять собой отдельные контакты. Они могут, например, быть выполнены в виде подпружиненных металлических рычагов или в виде металлических пружинных зажимов.
Удерживаемое рукой устройство, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать управляющую электронику, включая датчик затяжки и управление питанием устройства. Управляющая электроника соединена с источником электропитания и выполнена с возможностью осуществления электрического контакта с электрически управляемым испарителем при осуществлении вставки картриджа в устройство, генерирующее аэрозоль. Управляющая электроника может быть выполнена с возможностью отслеживания электрического сопротивления испарителя и управления подачей питания на испаритель в зависимости от обнаруженного электрического сопротивления испарителя. Управляющая электроника может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Управляющая электроника может быть выполнена с возможностью регулирования подачи питания на испаритель. Электропитание может быть подано на испаритель непрерывно после активации системы, или оно может быть подано с перерывами, как, например, от затяжки к затяжке, в зависимости от сигналов датчика затяжки. Управляющая электроника может быть предусмотрена на одном из удлиненного трубчатого компонента, части мундштука и, если применимо, трубчатого соединительного элемента. С целью удовлетворения требованиям тонкой конструкции удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, управляющая электроника может быть предусмотрена в виде печатной схемы на полимерной пленке.
Удлиненный трубчатый компонент и трубчатый соединительный элемент удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, могут быть выполнены из жесткого материала. В данном контексте «жесткий» означает, что удлиненный трубчатый компонент и трубчатый соединительный элемент являются самонесущими. Жесткий материал может быть выбран из металлов, сплавов, видов пластмассы или композитных материалов, содержащих один или несколько данных материалов, или видов термопластмассы, которые являются подходящими для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, таких как, например, PET, HDPE, PP, PEEK, PS, PVC, PEN, сополимеров упомянутых видов пластмассы, видов биопластмассы, таких как, например, PLA или PEF, видов наполненной пластмассы и смесей упомянутых видов пластмассы. Предпочтительно, материал является легким и нехрупким. Данные материалы обладают требуемой жесткостью и относительно таким небольшим весом, чтобы комфорт пользователя не был нарушен. Упомянутые термопластичные материалы легко изготовить, например, в процессе литья под давлением.
В еще одном варианте осуществления удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, удлиненный трубчатый компонент, трубчатый соединительный элемент, если применимо, и часть мундштука могут быть охвачены гибким кожухом. Кожух предусматривает механическую и проницаемую перегородку. В варианте осуществления изобретения гибкий кожух удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, выполнен из слоистой самоклеящейся бумажной фольги. Бумажная фольга обеспечивает мягкое прикосновение и может быть выполнена с возможностью обеспечения удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, отделкой, подобной таковой у тонких сигарет, известных из предыдущего уровня техники.
Поскольку известные системы, генерирующие аэрозоль, или «личные испарители» из предыдущего уровня техники имеют относительно большие наружные диаметры, удерживаемое рукой устройство, генерирующее аэрозоль, согласно изобретению может быть выполнено таким образом, что его наружный диаметр составляет от 5 мм до 8 мм. В еще одном варианте осуществления удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, наружный диаметр может составлять лишь от 4 мм до 6 мм. Вместе с общей осевой длиной от 80 мм до 110 мм удерживаемое рукой устройство, генерирующее аэрозоль, согласно изобретению представляет собой очень тонкое и легкое устройство. Его внешний вид является очень утонченным и привлекательным и совпадает с требованием потребителя касательно изысканного продукта премиум класса. Удлиненный трубчатый компонент может иметь осевую длину, которая составляет от 65 мм до 81 мм. Удлиненный контейнер внутри удлиненного трубчатого компонента может иметь диаметр от 2 мм до 2,6 мм. Диаметр удлиненного контейнера соответствует внутреннему диаметру удлиненного трубчатого компонента. Трубчатый соединительный элемент может иметь осевую длину, которая составляет от 4 мм до 9 мм. Часть мундштука может иметь осевую длину, которая составляет от 11 мм до 20 мм. В случае того, что удерживаемое рукой устройство, генерирующее аэрозоль, содержит лишь удлиненный трубчатый элемент и часть мундштука, осевая длина части мундштука будет включать длину трубчатого соединительного элемента, что в результате приводит к определенной общей длине удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, составляющей от 80 мм до 110 мм.
Согласно другому аспекту изобретения предусмотрен картридж для применения в электрически управляемом устройстве, генерирующем аэрозоль, в соответствии с изобретением, который содержит трубчатую тару для удерживания жидкого субстрата, образующего аэрозоль, причем трубчатая тара имеет отверстие; удлиненный, цилиндрический фитиль, имеющий первую продольную секцию, которая проходит в тару, и вторую продольную секцию, которая проходит в осевом направлении за отверстием тары; электрически управляемый испаритель, который расположен на второй продольной секции фитиля. Картридж может быть заправляемым. Для этой цели фитиль может быть плотно прикреплен внутри отверстия трубчатой тары с возможностью разъема. После удаления фитиля из трубчатой тары может быть осуществлена заправка, например, с применением шприца, который может быть введен через отверстие трубчатой тары. После осуществления заправки фитиль может быть повторно закреплен в отверстии трубчатой тары, с первой продольной секцией, проходящей в тару, и второй продольной секцией, выступающей из отверстия. Например, фитиль может выступать через штранг, который может быть герметично вставлен в отверстие трубчатой тары с возможностью разъема.
Тонкая конфигурация удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, согласно изобретению требует подобной тонкой конструкции картриджа, который выполнен с возможностью подгонки в устройство, генерирующее аэрозоль. Фитиль постоянно перемещает количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в электрически управляемый испаритель, который вырабатывает аэрозоль. Электрически управляемый испаритель во вставленном положении расположен таким образом, что воздух, протекающий по меньшей мере из одного впускного отверстия для воздуха по направлению к выпускному отверстию части мундштука, проходит приблизительно в поперечном направлении вокруг фитиля во время осуществления затяжки и приблизительно в продольном направлении по направлению ко рту потребителя. Воздух, проходящий приблизительно в поперечном направлении вокруг фитиля, поднимает аэрозоль, который вырабатывается электрически управляемым испарителем во время осуществления затяжки. Обычно часть мундштука предусмотрена с несколькими впускными отверстиями для воздуха с целью обеспечения требуемой величины потока воздуха. Продольный путь воздуха внутри части мундштука может иметь форму форсунки, подобную такой как сопло Лаваля. Вследствие данной формы поток воздуха, включая аэрозоль, который вырабатывается электрически управляемым испарителем на фитиле, ускоряется как раз перед попаданием в рот потребителя.
В иллюстративном варианте осуществления изобретения электрически управляемый испаритель может содержать электрическую катушку, которая намотана по меньшей мере вокруг части второй продольной секции фитиля, причем электрическая катушка имеет два конца, которые соединены с двумя электрическими контактами, которые расположены на второй продольной секции фитиля, ближе к отверстию тары, чем электрическая катушка. При вставке в устройство, генерирующее аэрозоль, электрические контакты на фитиле автоматически вступают в контакт с соответствующими электрическими контактами в мундштуке или трубчатом соединительном элементе.
Два электрических контакта на фитиле могут представлять собой две металлические обшивки, которые расположены вокруг второй продольной секции фитиля, и которые электрически отделены и изолированы друг от друга промежуточной полимерной обшивкой. Данная конфигурация электрических контактов не требует конкретного углового положения картриджа при осуществлении его вставки в устройство, генерирующее аэрозоль. Металлические обшивки проходят на 360° вокруг фитиля и автоматически вступают в контакт с соответствующими контактами внутри части мундштука или, если применимо, трубчатого соединительного элемента, вне зависимости от угловой ориентации картриджа. Два соответствующих электрических контакта внутри части мундштука или трубчатого соединительного элемента, которые соединены с источником электропитания, могут, например, быть выполнены в виде подпружиненных металлических рычагов или в виде металлических пружинных зажимов. После вставки картриджа в устройство, генерирующее аэрозоль, автоматически осуществляется электрический контакт между двумя электрическими контактами на фитиле с двумя соответствующими контактами внутри части мундштука или трубчатого соединительного элемента.
В другом варианте осуществления изобретения электрическая катушка электрически управляемого испарителя может представлять собой резистивную нагревательную катушку. Электрическая катушка может быть выполнена из нержавеющей стали, которая является практически инертной относительно вырабатываемого аэрозоля.
В еще одном варианте осуществления картриджа электрическая катушка может представлять собой индукционную катушку. В данном варианте осуществления картриджа вторая продольная секция фитиля, по меньшей мере в пределах продольного удлинения индукционной катушки, содержит материал токоприемника. Индукционная катушка выполнена с возможностью генерирования переменного электромагнитного поля из источника переменного тока, такого как LC-цепь. Вихревые токи, генерирующие тепло, вырабатываются в материале токоприемника. Материал токоприемника находится в тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль, который перемещается фитилем. Нагретый материал токоприемника, в свою очередь, нагревает второй продольный конец фитиля, который содержит субстрат, образующий аэрозоль, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль.
В другом варианте осуществления картриджа материал токоприемника может иметь одну из конфигураций в виде частиц или нитей, или сетки, или их смесей. Например, может быть выбрана конфигурация материала токоприемника, которая представляет большую площадь поверхности к фитилю, содержащему субстрат, образующий аэрозоль, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль, с целью улучшения передачи тепла. Таким образом, например, материал токоприемника может иметь конфигурацию в виде частиц. Частицы предпочтительно могут иметь эквивалентный сферический диаметр 10 мкм - 100 мкм и могут быть распределены по всей второй продольной секции фитиля по меньшей мере в пределах продольного удлинения индукционной катушки. Эквивалентный сферический диаметр применяется в сочетании с частицами неправильной формы и определяется как диаметр сферы эквивалентного объема. При выбранных размерах частицы могут быть распределены по всей второй продольной секции фитиля, при необходимости, и они могут надежно удерживаться в ней. В дополнительном варианте осуществления материал токоприемника может иметь конфигурацию в виде нитей. Структуры в виде нитей могут иметь преимущества в отношении их изготовления и их геометрической упорядоченности и воспроизводимости. В еще одном варианте осуществления картриджа материал токоприемника может иметь конфигурацию в виде сетки, которая, например, может по меньшей мере частично образовывать оболочку второй продольной секции фитиля. Термин «конфигурация в виде сетки» включает слои, имеющие в себе места разрывов. Например, слой может представлять собой решетку, сетку, сито или перфорированную фольгу.
В еще одном варианте осуществления картриджа вторая продольная секция фитиля содержит лишь материал токоприемника с конфигурацией вышеупомянутых видов. В данном варианте осуществления индукционная катушка не расположена на второй продольной секции фитиля. Скорее, она может быть встроена внутрь части мундштука или внутрь трубчатого соединительного элемента устройства, генерирующего аэрозоль. При осуществлении вставки картриджа в устройство, генерирующее аэрозоль, вторая продольная секция фитиля, которая содержит материал токоприемника, расположена внутри индукционной катушки, и может быть осуществлено ее нагревание для производства аэрозоля. Индукционная катушка выполнена с возможностью генерирования переменного электромагнитного поля из источника переменного тока, такого как LC-цепь. Вихревые токи, генерирующие тепло, вырабатываются в материале токоприемника. Материал токоприемника находится в тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль, который перемещается фитилем. Нагретый материал токоприемника, в свою очередь, нагревает второй продольный конец фитиля, который содержит субстрат, образующий аэрозоль, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль.
Вследствие того факта, что картридж удерживается внутри удлиненной выемки в удлиненном трубчатом компоненте, трубчатая тара может даже обладать определенной упругостью. Это увеличивает выбор материалов, из которых может быть выполнена трубчатая тара.
В еще одном варианте осуществления картриджа трубчатая тара на части продольного конца, противоположной отверстию, может быть предусмотрена с двумя электрическими контактами, которые электрически соединены со светодиодом, который может быть прикреплен к продольному концу тары, противоположной отверстию. Светодиод может быть активирован, как только потребитель делает затяжку на части мундштука, таким образом копируя светящийся кончик сигареты. В зависимости от содержимого субстрата, образующего аэрозоль, светодиод может иметь разный цвет.
Цилиндрический фитиль, выступающий из трубчатой тары картриджа, может быть выполнен из капиллярного материала. Капиллярный материал может иметь волокнистую или губчатую структуру. Капиллярный материал может содержать пучок капилляров. Например, капиллярный материал может содержать несколько волокон или нитей или других трубок с узким отверстием. Структура капиллярного материала образует несколько небольших отверстий или трубок, через которые может перемещаться жидкость за счет капиллярного действия. Примеры подходящих капиллярных материалов представляют собой губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон, вспененный металлический или пластиковый материал, волокнистый материал, например, выполненный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетатцеллюлозные, полиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Капиллярный материал может обладать любой подходящей капиллярностью и пористостью с возможностью применения с разными физическими свойствами жидкости, включая, но без ограничения, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые позволяют перемещать жидкость по капиллярному материалу за счет капиллярного действия.
Вышеописанные варианты осуществления удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, и подходящих картриджей станут более очевидными из следующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые схематические графические материалы, представленные без соблюдения масштаба, на которых:
на фиг. 1 показан вариант осуществления устройства, генерирующего аэрозоль, согласно изобретению;
на фиг. 2 показан другой вариант осуществления устройства, генерирующего аэрозоль;
на фиг. 3 показано устройство, генерирующее аэрозоль, согласно фиг. 2 в частично «разобранном» состоянии;
на фиг. 4 показан вид в осевом разрезе устройства, генерирующего аэрозоль;
на фиг. 5 показан вид в осевом разрезе варианта осуществления устройства, генерирующего аэрозоль;
на фиг. 6 показан картридж для применения в сочетании с устройством, генерирующим аэрозоль, согласно изобретению;
на фиг. 7 показан вид в осевом разрезе концевой части картриджа, несущей электрически управляемый испаритель;
на фиг. 8 показан вид устройства, генерирующего аэрозоль, согласно фиг. 2 со вставленным картриджем;
на фиг. 9 показан вид в осевом разрезе устройства, генерирующего аэрозоль, с картриджем согласно фиг. 8;
на фиг. 10 показан вид, соответствующий фиг. 9, на котором показан поток воздуха внутри устройства, генерирующего аэрозоль;
на фиг. 11 показан вид в осевом разрезе устройства, генерирующего аэрозоль, имеющего функцию перезарядки;
на фиг. 12 показан вид устройства, генерирующего аэрозоль, согласно фиг. 11 во время перезарядки и
на фиг. 13 показан вид в осевом разрезе, подобный таковому согласно фиг. 7, концевой части картриджа, несущей электрически управляемый испаритель, содержащий материал токоприемника и индукционную катушку.
На схематических графических материалах вариантов осуществления удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, в целях упрощения подобные элементы и компоненты имеют одинаковые ссылочные позиции.
Первый вариант осуществления удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, который изображен на фиг. 1, в целом, обозначен ссылочной позицией 1. Оно содержит удлиненный трубчатый компонент 2, который вмещает источник электропитания и часть 3 мундштука, которая обеспечена по меньшей мере одним, предпочтительно с несколькими впускными отверстиями 4, 5 для воздуха и выпускным отверстием 6, которые сообщаются друг с другом. Часть 3 мундштука представляет собой конец устройства, генерирующего аэрозоль, на котором потребитель будет осуществлять затяжку с целью втягивания выбранного им аэрозоля в свой рот. Трубчатый соединительный элемент 7 расположен между удлиненным трубчатым компонентом 2 и частью 3 мундштука и объединяет две части с возможностью разъема. Удлиненный трубчатый компонент 2 имеет осевую длину, которая составляет от 65 мм до 81 мм. Трубчатый соединительный элемент 7 имеет осевую длину, которая составляет от 4 мм до 9 мм. Часть 3 мундштука имеет осевую длину от 11 мм до 20 мм. Общая длина удерживаемого рукой устройства 1, генерирующего аэрозоль, составляет от 80 мм до 110 мм. Удерживаемое рукой устройство 1, генерирующее аэрозоль, имеет наружный диаметр, который составляет от 5 мм до 8 мм.
На фиг. 2 показан вариант устройства, генерирующего аэрозоль, который, в этом случае, главным образом, имеет ссылочную позицию 1. Как показано, устройство, генерирующее аэрозоль, содержит кожух 8, который может, например, представлять собой слоистую бумажную фольгу, которая намотана вокруг отдельных компонентов устройства, генерирующего аэрозоль. Кожух 8 обеспечивает устройству 1, генерирующему аэрозоль, мягкое прикосновение и внешний вид утонченной тонкой сигареты.
На фиг. 3 показано устройство 1, генерирующее аэрозоль, в состоянии, в котором самоклеящаяся слоистая бумажная фольга 8 наматывается вокруг компонентов устройства 1, а именно - удлиненного трубчатого компонента 2, трубчатого соединительного элемента 7 и части 3 мундштука. Бумажная фольга обеспечивает устройству, генерирующему аэрозоль, не только мягкое прикосновение и утонченный внешний вид, но она также обеспечивает механическую защиту и проницаемую перегородку.
На фиг. 4 показан вид варианта осуществления устройства 1, генерирующего аэрозоль, согласно фиг. 1 в осевом разрезе. Удлиненный трубчатый компонент 2, трубчатый соединительный элемент 7 и часть 3 мундштука соединены друг с другом с возможностью разъема. Впускные отверстия 4, 5 для воздуха и выпускное отверстие 6 показаны на чертеже. Разъемное соединение между удлиненным трубчатым компонентом 2 и трубчатым соединительным элементом 7 и разъемное соединение между трубчатым соединительным элементом 7 и частью 3 мундштука могут, например, представлять собой резьбовое соединение или байонетное соединение, соответственно. Как можно увидеть на фиг. 4, удлиненный трубчатый компонент 2 может иметь отверстие 9 на продольном переднем конце, противоположном продольному заднему концу, обращенному по направлению к трубчатому соединительному элементу 7 и части 3 мундштука. На внутренней части удлиненного трубчатого компонента 2 расположен источник 10 электропитания. Источник 10 электропитания проходит вдоль 75% вокруг всей длины удлиненного трубчатого компонента 2 и имеет кольцевую конфигурацию. Источник 10 электропитания может представлять собой батарею или аккумулятор в трубчатой металлической или полимерной конфигурации, или он может представлять собой другую форму устройства накопления заряда, такого как, например, конденсатор. Вследствие кольцевой конфигурации источника 10 электропитания выполнен удлиненный контейнер 11, который является открытым по направлению к соединительному элементу 7 и части 3 мундштука. Удлиненный контейнер 11 выполнен с возможностью вмещения картриджа, содержащего источник подачи субстрата, образующего аэрозоль, и электрически управляемый испаритель. В зависимости в основном от поперечного сечения устройства 1, генерирующего аэрозоль, удлиненный контейнер 11 может иметь цилиндрическую форму и может иметь приблизительно круглое поперечное сечение. Внутренний диаметр удлиненного контейнера 11 составляет от 2 мм до 2,6 мм. Удерживаемое рукой устройство 1, генерирующее аэрозоль, может дополнительно содержать управляющую электронику (не показана), включая датчик затяжки и управление питанием устройства. Управляющая электроника может быть предусмотрена на одном из удлиненного трубчатого компонента 2, части 3 мундштука и трубчатого соединительного элемента 7. С целью удовлетворения требованиям тонкой конструкции удерживаемого рукой устройства 1, генерирующего аэрозоль, управляющая электроника может быть предусмотрена в виде печатной схемы на полимерной пленке.
В варианте осуществления устройства 1, генерирующего аэрозоль, который показан на фиг. 5, управляющая электроника 12 в форме печатной схемы на полимерной пленке встроена в часть 3 мундштука. Данный вариант осуществления устройства 1, генерирующего аэрозоль, в таком случае может быть предусмотрен с кожухом 8 (фиг. 2), который может, например, представлять собой слоистую бумажную фольгу, которая намотана вокруг отдельных компонентов устройства 1, генерирующего аэрозоль, а именно - удлиненного трубчатого элемента 2, трубчатого соединительного элемента 7 и мундштука 3. В таком случае кожух 8 обеспечивает механическую защиту для управляющей электроники 12.
На фиг. 6 показан картридж 20 для вставки в удерживаемое рукой устройство, генерирующее аэрозоль. Картридж 20 содержит трубчатую тару 21 для удерживания жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Трубчатая тара 21 на одном продольном конце имеет отверстие 22, из которого выступает вторая продольная секция 25 удлиненного, приблизительно цилиндрического фитиля 23. Вторая продольная секция 25 фитиля 23 несет электрически управляемый испаритель, который содержит электронную катушку 26. На части продольного конца, противоположной отверстию 22, картридж может быть предусмотрен с двумя электрическими контактами, которые электрически соединены со светоизлучающим диодом (светодиодом) 30.
На фиг. 7 показан вид части картриджа 20 в поперечном сечении, которая содержит фитиль 23. Фитиль 23 содержит первую продольную секцию 24, которая проходит в тару 21. В этом случае, он обычно находится в контакте с жидким субстратом, образующим аэрозоль. Вторая продольная секция 25 фитиля 23 проходит в осевом направлении за отверстием 22 тары 21. Электрически управляемый испаритель содержит электрическую катушку 26 резистивного нагрева, которая намотана по меньшей мере вокруг части второй секции 25 фитиля 23. Электрическая катушка 26 может быть выполнена из нержавеющей стали и имеет два конца, которые соединены с двумя электрическими контактами 27, 29, которые расположены на второй секции 25 фитиля 23, ближе к отверстию 22 тары 21, чем электрическая катушка 26. Два электрических контакта 27, 29 на второй продольной секции 25 фитиля 23 могут представлять собой две металлические обшивки, которые расположены вокруг второй секции фитиля, и которые электрически отделены и изолированы друг от друга промежуточной полимерной обшивкой 28. Данная конфигурация электрических контактов не требует конкретного углового положения картриджа 20 при осуществлении его вставки в устройство, генерирующее аэрозоль. Металлические обшивки проходят на 360° вокруг фитиля 23 и автоматически вступают в контакт с двумя соответствующими контактами, которые соединены с источником электропитания и могут, например, быть расположены внутри трубчатого соединительного элемента 7 (фиг. 5), вне зависимости от угловой ориентации картриджа 20. Два соответствующих электрических контакта внутри трубчатого соединительного элемента могут, например, быть выполнены в виде подпружиненных металлических рычагов или в виде металлических пружинных зажимов. После вставки картриджа 20 в устройство 1, генерирующее аэрозоль, автоматически осуществляется электрический контакт между двумя электрическими контактами 27, 29 на фитиле 23 с двумя соответствующими контактами внутри трубчатого соединительного элемента. Тонкая конфигурация удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, согласно изобретению требует подобной тонкой конструкции картриджа 20, который выполнен с возможностью подгонки в удлиненный контейнер 11 в удлиненном трубчатом компоненте 2 (фиг. 4).
На фиг. 13 показан вид картриджа, который очень схож с изображенным на фиг. 7. Картридж в этом случае, главным образом, обозначен ссылочной позицией 20. Фитиль 23 в этом случае содержит первую продольную секцию 24, которая проходит в тару 21. В этом случае, он обычно находится в контакте с жидким субстратом, образующим аэрозоль. Вторая продольная секция 25 фитиля 23 проходит в осевом направлении за отверстием 22 тары 21. Электрически управляемый испаритель содержит индукционную катушку, которая обозначена ссылочной позицией 36. Индукционная катушка 36 намотана по меньшей мере вокруг части второй продольной секции 25 фитиля 23. Индукционная катушка 36 имеет два конца, которые соединены с двумя электрическими контактами 27, 29, которые расположены на второй секции 25 фитиля 23, ближе к отверстию 22 тары 21, чем электрическая катушка 36. Два электрических контакта 27, 29 на второй продольной секции 25 фитиля 23 в этом случае могут представлять собой две металлические обшивки, которые расположены вокруг второй секции фитиля, и которые электрически отделены и изолированы друг от друга промежуточной полимерной обшивкой 28. Электрически управляемый испаритель дополнительно содержит материал 31, 32, 33 токоприемника, который распределен по всей второй продольной секции 25 фитиля по меньшей мере в пределах продольного удлинения индукционной катушки 36. При применении индукционная катушка 36 вырабатывает переменное электромагнитное поле, которое вызывает вихревой ток, генерирующий тепло, в материале 31, 32, 33 токоприемника. Материал 31, 32, 33 токоприемника находится в тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль, который перемещается фитилем 23. Нагретый материал 31, 32, 33 токоприемника, в свою очередь, нагревает вторую продольную секцию 25 фитиля 23, которая содержит субстрат, образующий аэрозоль, который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль.
Индукционный нагрев является известным явлением, описанным законом индукции Фарадея и законом Ома. Более конкретно, закон индукции Фарадея утверждает, что если в проводнике изменяется магнитная индукция, тогда в проводнике создается переменное электрическое поле. Поскольку данное электрическое поле создается в проводнике, ток, известный как вихревой ток, будет протекать в проводник в соответствии с законом Ома. Вихревой ток будет генерировать тепло пропорционально плотности тока и сопротивлению проводника. Проводник, который может быть индукционно нагрет, известен как материал токоприемника. Настоящее изобретение применяет индукционную катушку, которая выполнена с возможностью генерирования переменного электромагнитного поля из источника переменного тока, такого как LC-цепь. Вихревые токи, генерирующие тепло, вырабатываются в материале токоприемника, который находится в тепловой близости от субстрата, образующего аэрозоль, который перемещается фитилем 23, и который выполнен с возможностью высвобождения летучих соединений, которые могут образовывать аэрозоль при нагревании субстрата, образующего аэрозоль. Основными механизмами теплопередачи от материала 31, 32, 33 токоприемника к субстрату, образующему аэрозоль, являются проводимость, излучение и, возможно, конвекция. Материал токоприемника может иметь одну из конфигураций в виде частиц 31 или нитей 32, или сетки 33, или их смесей. На фиг. 13, исключительно в иллюстративных целях, показаны все три конфигурации. Хотя следует отметить, что картридж может также содержать только одну или смесь упомянутых геометрических конфигураций токоприемников.
Наконец-то, следует также отметить, что может быть предусмотрен даже картридж, который содержит лишь материал токоприемника внутри второй продольной секции фитиля. Индукционная катушка на фитиле может быть упущена. Вместо этого, индукционная катушка может быть встроена в часть мундштука или в трубчатый соединительный элемент устройства, генерирующего аэрозоль. При осуществлении вставки картриджа в устройство, генерирующее аэрозоль, вторая продольная секция фитиля, которая содержит материал токоприемника, расположена внутри индукционной катушки, и может быть осуществлено ее бесконтактное нагревание для производства аэрозоля.
На фиг. 8a показано удерживаемое рукой устройство 1, генерирующее аэрозоль, со вставленным картриджем 20. Такая конфигурация составляет удерживаемую рукой систему, генерирующую аэрозоль, которая может быть готова к применению потребителем. Устройство 1, генерирующее аэрозоль, имеет общую осевую длину приблизительно от 80 мм до 110 мм. Наружный диаметр d устройства 1, генерирующего аэрозоль, составляет меньше 7,5 мм. В предпочтительном варианте осуществления наружный диаметр d устройства 1, генерирующего аэрозоль, составляет лишь приблизительно от 4 мм до 6 мм.
На фиг. 9 показан вид в осевом разрезе устройства 1, генерирующего аэрозоль, со вставленным картриджем 20. Устройство 1, генерирующее аэрозоль, выполнено с возможностью осевой вставки картриджа 20 через отверстие 9 в удлиненном трубчатом элементе 2. Картридж 20 вставлен с фитилем 23 и электрической катушкой 26 в ведущем положении. Трубчатый соединительный элемент 7 может содержать механические блокирующие элементы для прикрепления картриджа 20 с возможностью съема в устройстве 1, генерирующем аэрозоль. Механические блокирующие элементы для прикрепления вставленного картриджа с возможностью съема могут представлять собой замок с защелкой/расцепитель и могут содержать пружину 13 и соединительный элемент 14. При осуществлении вставки картриджа 20 в удлиненный контейнер 11 удлиненного трубчатого компонента 2 его ведущий конец, несущий электрическую катушку 26, толкает механические блокирующие элементы 13, 14 и активирует их с целью зацепления с возможностью съема и блокировки картриджа 20. Путем толкания картриджа 20 в осевом направлении к части 3 мундштука механический блокирующий механизм в этом случае активируется и картридж 20 может высвобождаться. Трубчатый соединительный элемент 7 дополнительно содержит два соответствующих электрических контакта 15, 16, которые автоматически контактируют с двумя электрическими контактами 27, 29 на фитиле 23 при осуществлении вставки картриджа 20 в удлиненный контейнер 11. Два соответствующих электрических контакта 15, 16 внутри трубчатого соединительного элемента 7 могут, например, быть выполнены в виде подпружиненных металлических рычагов или в виде металлических пружинных зажимов.
В случае варианта осуществления устройства, генерирующего аэрозоль, в котором удлиненный трубчатый компонент непосредственно соединен с модифицированной частью мундштука, механические блокирующие элементы для прикрепления картриджа с возможностью съема и соответствующие механические контакты для установки электрического соединения с двумя электрическими контактами на фитиле картриджа могут быть предусмотрены в модифицированной части мундштука. В таком случае модификация части мундштука в основном заключается в ее более удлиненной в осевом направлении конструкции.
На фиг. 10 в этом случае показан вид в осевом разрезе устройства 1, генерирующего аэрозоль, со вставленным картриджем 20. В частности, на фигуре показан поток воздуха внутри устройства 1. При полной вставке картриджа в устройство 1, генерирующее аэрозоль, и его прикреплении с возможностью съема в нем, фитиль 23 картриджа, несущий электрическую катушку 26, расположен в непосредственной близости от впускных отверстий 4, 5 для воздуха в части 3 мундштука. Когда потребитель осуществляет затяжку на части 3 мундштука, воздух входит в устройство 1 через впускные отверстия 4, 5 для воздуха, что указано стрелками T. На его пути по направлению к выпускному отверстию 6 части 3 мундштука воздух проходит приблизительно в поперечном направлении к части фитиля 23, которая несет электрическую катушку и поднимает аэрозоль, который генерируется вследствие нагревания фитиля 23. В таком случае смесь воздуха и аэрозоля затягивается приблизительно в продольном направлении ко рту потребителя, что указано стрелками L. В целом, продольный путь воздуха внутри части 3 мундштука может иметь форму форсунки, подобную такой как у сопла Лаваля. Вследствие данной формы поток воздуха, включая аэрозоль, ускоряется как раз перед попаданием в рот потребителя.
На фиг. 11 показан вариант осуществления устройства 1, генерирующего аэрозоль, который выполнен с возможностью перезарядки. Для этой цели кольцевой источник 10 электропитания внутри удлиненного трубчатого компонента 2 может быть предусмотрен с двумя электрическими контактами 18, 19 для перезарядки, которые расположены рядом с передним концом удлиненного трубчатого компонента. Электрические контакты 18, 19 для перезарядки могут быть предусмотрены таким образом, что они обращены к удлиненному контейнеру 11 для картриджа. Они могут, например, быть выполнены в виде подпружиненных металлических рычагов или в виде металлических пружинных зажимов. При удалении картриджа мини-разъем 40 с двумя выводами может быть вставлен в отверстие 9 на переднем конце удлиненного трубчатого компонента 2 для обеспечения электрического контакта с двумя электрическими контактами 18, 19 для перезарядки. Мини-разъем 40 с двумя выводами может, например, быть выполнен схожим на мини-разъем, обычно применяемый для наушников, или тому подобное. При данной конструкции перезарядка кольцевого источника 10 электропитания может быть осуществлена без какой-либо разборки устройства 1, генерирующего аэрозоль.
На фиг. 12 показан вид удерживаемого рукой устройства, генерирующего аэрозоль, во время перезарядки. Мини-разъем 40 с двумя выводами вставлен в удлиненный контейнер в удлиненном трубчатом компоненте. Контакты для перезарядки не видимы снаружи. Решение связности для зарядки источника электропитания внутри удлиненного трубчатого компонента обеспечивает возможность непосредственного соединения без какой-либо разборки какой-либо части устройства 1. Они чрезвычайно надежными и не мешают картриджу при нормальном применении. Скорее, контакты для перезарядки могут даже быть применены для обеспечения электрического контакта между источником электропитания и дополнительными контактами на картридже, например, для питания светодиода на заднем конце картриджа.
Удерживаемое рукой устройство, генерирующее аэрозоль, согласно изобретению представляет собой очень тонкую и легкую конструкцию. Его внешний вид является очень утонченным и привлекательным и совпадает с требованием потребителя касательно изысканного продукта премиум класса.
Несмотря на то, что различные варианты осуществления изобретения были описаны со ссылкой на прилагаемые графические материалы, изобретение не ограничено данными вариантами осуществления. Различные изменения и модификации возможны без отступления от общей идеи настоящего изобретения. Следовательно, объем правовой охраны определяется прилагаемой формулой изобретения.