ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ СИСТЕМА, ИМЕЮЩАЯ КАРТРИДЖ И ОБХОДНОЕ ВПУСКНОЕ ОТВЕРСТИЕ ДЛЯ ВОЗДУХА
AEROSOL GENERATING SYSTEM WITH CARTRIDGE AND BYPASS AIR INLET

Настоящее изобретение относится к генерирующей аэрозоль системе, имеющей картридж и генерирующее аэрозоль устройство, имеющее полость для размещения картриджа и обходное впускное отверстие для воздуха. Настоящее изобретение находит конкретное применение в качестве электрической курительной системы.
Один тип генерирующей аэрозоль системы представляет собой электрическую курительную систему. Известные удерживаемые в руке электрические курительные системы, как правило, содержат генерирующее аэрозоль устройство, содержащее батарею, электронную схему управления и электрический нагреватель для нагрева образующего аэрозоль субстрата. Образующий аэрозоль субстрат может содержаться внутри части генерирующего аэрозоль устройства. Например, генерирующее аэрозоль устройство может содержать часть для хранения жидкости, в которой хранится жидкий образующий аэрозоль субстрат, такой как раствор никотина. Такие устройства, часто называемые «электронными сигаретами», как правило, содержат достаточно жидкого образующего аэрозоль субстрата, чтобы обеспечивать ряд затяжек, эквивалентное потреблению нескольких обычных сигарет.
С целью создания у пользователей электронных сигарет ощущений, которые наиболее точно имитируют ощущения от использования обычных сигарет, в некоторых устройствах была сделана попытка объединения конфигурации электронной сигареты с субстратом на основе табака для придания табачного вкуса аэрозолю, вдыхаемому пользователем. Субстрат на основе табака может быть обеспечен в съемном картридже. Тем не менее, в таких устройствах возможно, что пользователь будет использовать устройство без вставленного картриджа, что может привести ухудшению ощущений у пользователя.
Было бы желательно создать такую генерирующую аэрозоль систему, которая уменьшала бы или устраняла по меньшей мере некоторые из указанных проблем известных устройств.
Согласно настоящему изобретению, предложена генерирующая аэрозоль система, содержащая картридж, жидкий образующий аэрозоль субстрат и генерирующее аэрозоль устройство. Картридж содержит корпус картриджа и твердый образующий аэрозоль субстрат, размещенный внутри корпуса картриджа. Генерирующее аэрозоль устройство содержит полость для размещения по меньшей мере части картриджа, впускное отверстие для воздушного потока и датчик воздушного потока, расположенный между указанным впускным отверстием для воздушного потока и указанной полостью и сообщающийся по текучей среде с указанным впускным отверстием для воздушного потока и указанной полостью. Генерирующее аэрозоль устройство содержит также обходное впускное отверстие для воздуха, сообщающееся по текучей среде с указанной полостью, электрический нагреватель, выполненный с возможностью нагрева жидкого образующего аэрозоль субстрата, блок питания и контроллер. Контроллер выполнен с возможностью управления подачей электрической мощности от блока питания на электрический нагреватель в ответ на сигнал от датчика воздушного потока, указывающий на протекание воздушного потока через датчик воздушного потока. Генерирующая аэрозоль система выполнена таким образом, что корпус картриджа по существу предотвращает протекание воздушного потока через обходное впускное отверстие для воздуха при размещении картриджа внутри указанной полости.
Жидкий образующий аэрозоль субстрат может образовывать часть картриджа или часть генерирующего аэрозоль устройства.
В контексте настоящего документа термин «образующий аэрозоль субстрат» используется для описания субстрата, способного выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Аэрозоли, генерируемые из образующих аэрозоль субстратов генерирующих аэрозоль систем согласно настоящему изобретению, могут быть видимыми или невидимыми, и они могут содержать пары (например, тонкодисперсные частицы веществ, находящихся в газообразном состоянии, которые при комнатной температуре обычно являются жидкими или твердыми), а также газы и капли жидкости конденсированных паров.
Предпочтительно, при осуществлении пользователем затяжки на генерирующем аэрозоль устройстве без вставки картриджа внутрь указанной полости, воздух втягивается внутрь генерирующего аэрозоль устройства через обходное впускное отверстие для воздуха. В этом случае воздушный поток через датчик воздушного потока является недостаточным для активации датчика воздушного потока. Таким образом, предпочтительно, если пользователь осуществляет затяжку на генерирующем аэрозоль устройстве без вставки картриджа внутрь указанной полости, контроллер не активирует электрический нагреватель.
Предпочтительно, при размещении картриджа внутри указанной полости обходное впускное отверстие для воздуха заблокировано корпусом картриджа. Следовательно, при осуществлении пользователем затяжки на генерирующем аэрозоль устройстве с картриджем, вставленным внутрь указанной полости, воздух может протекать только внутрь генерирующего аэрозоль устройства лишь через впускное отверстие для воздушного потока. В этом случае воздушный поток через датчик воздушного потока является достаточным для активации датчика воздушного потока. Следовательно, предпочтительно, при осуществлении пользователем затяжки на генерирующем аэрозоль устройстве с картриджем, вставленным в указанную полость, контроллер активирует электрический нагреватель.
Генерирующая аэрозоль система может содержать выпускное отверстие для воздушного потока. При размещении картриджа внутри указанной полости, в генерирующей аэрозоль системе образуется путь для воздушного потока, проходящий через генерирующую аэрозоль систему от впускного отверстия для воздушного потока до выпускного отверстия для воздушного потока.
Обходное впускное отверстие для воздуха может быть расположено в боковой стенке указанной полости. Боковая стенка указанной полости представляет собой стенку, вдоль которой совершает скольжение корпус картриджа при вставке картриджа внутрь указанной полости. Благодаря наличию обходного впускного отверстия для воздуха в боковой стенке указанной полости, обеспечивается возможность облегчения запирания обходного впускного отверстия для воздуха корпусом картриджа при размещении картриджа внутри указанной полости.
Обходное впускное отверстие для воздуха может содержать множество обходных впускных отверстий для воздуха, причём генерирующая аэрозоль система выполнена таким образом, что корпус картриджа по существу предотвращает протекание воздушного потока через каждое из обходных впускных отверстий для воздуха при размещении картриджа внутри указанной полости. Преимущественно, обеспечение множества обходных впускных отверстий для воздуха, может увеличить отношение воздушного потока через обходные впускные отверстия для воздуха к воздушному потоку через впускное отверстие для воздушного потока, если картридж не размещен внутри указанной полости. Следовательно, преимущественно данная компоновка способна дополнительно снижать воздушный поток через датчик воздушного потока при осуществлении пользователем затяжки на генерирующей аэрозоль системе без размещения картриджа внутри указанной полости.
Генерирующее аэрозоль устройство может содержать секцию для хранения жидкости, причём жидкий образующий аэрозоль субстрат размещен внутри указанной секции для хранения жидкости Предпочтительно, генерирующее аэрозоль устройство содержит секцию блока питания, содержащую блок питания и контроллер, причём секция для хранения жидкости выполнена с возможностью съемного прикрепления к секции блока питания.
Секция для хранения жидкости может содержать пористый несущий материал, причём жидкий образующий аэрозоль субстрат размещен на указанном пористом несущем материале. Преимущественно обеспечение жидкого образующего аэрозоль субстрата на пористом несущем материале может уменьшить риск утечки жидкого образующего аэрозоль субстрата из секции для хранения жидкости.
Генерирующая аэрозоль система может также содержать элемент переноса жидкости, выполненный таким образом, чтобы при использовании жидкий образующий аэрозоль субстрат переносился за счет капиллярного действия по указанному элементу переноса жидкости от секции для хранения жидкости к электрическому нагревателю. В тех вариантах осуществления, в которых секция для хранения жидкости содержит пористый несущий материал, элемент переноса жидкости выполнен с возможностью переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата от этого пористого несущего материала к электрическому нагревателю.
Электрический нагреватель может быть выполнен отдельно от секции для хранения жидкости и/или от секции блока питания. Предпочтительно, секция для хранения жидкости, электрический нагреватель и, при его наличии, элемент переноса жидкости размещены вместе в испарительной секции. Предпочтительно, испарительная секция содержит корпус испарителя, образующий часть корпуса устройства и содержащий расположенный раньше по ходу потока конец, выполненный с возможностью соединения с секцией блока питания, и расположенный дальше по ходу потока конец, образующий полость, выполненную с возможностью размещения в ней картриджа в сборе. Преимущественно, обеспечение секции для хранения жидкости, электрического нагревателя и, при его наличии, элемента переноса жидкости в единой испарительной секции, отдельной от секции блока питания, может содействовать замене испарительной секции (например, при израсходовании жидкого образующего аэрозоль субстрата) без необходимости в замене секции блока питания.
Картридж может содержать жидкий образующий аэрозоль субстрат, размещенный внутри корпуса картриджа.
Картридж может содержать пористый несущий материал, причём жидкий образующий аэрозоль субстрат размещен на указанном пористом несущем материале. Благодаря размещению жидкого образующего аэрозоль субстрата на пористом несущем материале, обеспечивается преимущество, состоящее в возможности снижения риска утечки жидкого образующего аэрозоль субстрата из картриджа.
Генерирующее аэрозоль устройство может содержать элемент переноса жидкости, выполненный с возможностью переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата от картриджа к электрическому нагревателю при размещении картриджа внутри указанной полости. В тех вариантах осуществления, в которых картридж содержит пористый несущий материал, элемент переноса жидкости выполнен с возможностью переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата от указанного пористого несущего материала к электрическому нагревателю.
Картридж может содержать уплотнение. Уплотнение может представлять собой съемное уплотнение или хрупкое уплотнение. Преимущественно, уплотнение может предотвращать потерю летучих соединений из твердого образующего аэрозоль субстрата и/или из жидкого образующего аэрозоль субстрата. Картридж может содержать уплотнение, проходящее поперек первого конца корпуса картриджа. Предпочтительно, указанный первый конец представляет собой расположенный раньше по ходу потока конец корпуса картриджа. Уплотнение может быть прикреплено к корпусу картриджа по периферии этого уплотнения. Уплотнение может быть прикреплено к корпусу картриджа с помощью адгезива и/или сварки, такой как ультразвуковая сварка. Уплотнение предпочтительно выполнено из листового материала. Листовой материал может содержать полимерную пленку и/или металлическую фольгу. В тех вариантах осуществления, в которых уплотнение представляет собой съемное уплотнение, это съемное уплотнение может быть выполнено с возможностью извлечения из картриджа пользователем до объединения картриджа с генерирующим аэрозоль устройством. Съемное уплотнение может содержать вытяжной язычок для облегчения извлечения уплотнения.
В тех вариантах осуществления, в которых уплотнение представляет собой хрупкое уплотнение, генерирующее аэрозоль устройство предпочтительно содержит прокалывающий элемент, выполненный с возможностью прокалывания хрупкого уплотнения при размещении картриджа в генерирующем аэрозоль устройстве. Преимущественно, прокалывающий элемент может автоматически прокалывать хрупкое уплотнение при объединении генерирующего аэрозоль устройства и нагревательной секции с картриджем.
По меньшей мере часть электрического нагревателя может образовывать прокалывающий элемент. Электрический нагреватель может присутствовать в виде нагревательного лезвия, выполненного с возможностью прокалывания хрупкого уплотнения.
Прокалывающий элемент может быть выполнен отдельно от электрического нагревателя. Прокалывающий элемент может содержать полую осевую часть и прокалывающую часть на конце полой осевой части. Преимущественно, полая осевая часть может обеспечивать возможность протекания воздушного потока через эту полую осевую часть во время использования генерирующей аэрозоль системы. Прокалывающая часть может содержать отверстие для воздушного потока, проходящее через прокалывающую часть и сообщающееся по текучей среде с внутренней областью полой осевой части. По меньшей мере часть внутренней области полой осевой части может образовывать проход для воздушного потока, проходящий вдоль по меньшей мере участка полой осевой части. Проход для воздушного потока сообщается по текучей среде с впускным отверстием для воздушного потока, датчиком воздушного потока и указанной полостью. Датчик воздушного потока может быть расположен раньше по ходу потока относительно прохода для воздушного потока. Датчик воздушного потока может быть расположен дальше по ходу потока относительно прохода для воздушного потока.
По меньшей мере часть электрического нагревателя может быть расположена внутри полой осевой части. По меньшей мере участок электрического нагревателя может проходить в поперечном направлении через участок прохода для воздушного потока. Предпочтительно, электрический нагреватель и полая осевая часть выполнены таким образом, что во время использования воздушный поток через проход для воздушного потока проходит через участок электрического нагревателя, расположенный внутри полой осевой части.
В тех вариантах осуществления, в которых генерирующее аэрозоль устройство содержит элемент переноса жидкости, первый участок этого элемента переноса жидкости может быть расположен внутри полой осевой части. Первый участок элемента переноса жидкости может проходить в поперечном направлении через участок прохода для воздушного потока. Предпочтительно, элемент переноса жидкости и полая осевая часть выполнены таким образом, что во время использования воздушный поток через проход для воздушного потока проходит через первый участок элемента переноса жидкости.
Электрический нагреватель может содержать резистивную нагревательную катушку. Предпочтительно, резистивная нагревательная катушка по меньшей мере частично намотана вокруг первого участка элемента переноса жидкости.
Элемент переноса жидкости может проходить через первое отверстие в полой осевой части, причём второй участок элемента переноса жидкости лежит поверх внешней поверхности полой осевой части. Второй участок элемента переноса жидкости предпочтительно представляет собой первый конец элемента переноса жидкости. Элемент переноса жидкости может проходить через второе отверстие в полой осевой части, причём третий участок элемента переноса жидкости лежит поверх внешней поверхности полой осевой части. Второе отверстие предпочтительно находится напротив первого отверстия. Третий участок элемента переноса жидкости предпочтительно представляет собой второй конец элемента переноса жидкости. Первый участок элемента переноса жидкости предпочтительно представляет собой промежуточный участок элемента переноса жидкости между вторым и третьим участками.
Генерирующее аэрозоль устройство может содержать крепежное кольцо, расположенное вокруг участка полой осевой части, причём по меньшей мере часть второго участка элемента переноса жидкости расположена между указанным крепежным кольцом и полой осевой частью. В тех вариантах осуществления, в которых элемент переноса жидкости содержит третий участок, лежащий поверх внешней поверхности полой осевой части, по меньшей мере часть третьего участка элемента переноса жидкости предпочтительно расположена между крепежным кольцом и полой осевой частью.
В тех вариантах осуществления, в которых картридж содержит пористый несущий материал, этот пористый несущий материал может иметь кольцевую форму, образующую проход через пористый несущий материал. При размещении картриджа внутри указанной полости, проход, образованный через пористый несущий материал, может образовывать участок пути для воздушного потока через генерирующую аэрозоль систему.
Предпочтительно, генерирующая аэрозоль система выполнена таким образом, что прокалывающий элемент по меньшей мере частично размещается внутри указанного прохода при размещении картриджа в генерирующем аэрозоль устройстве. Предпочтительно генерирующая аэрозоль система выполнена таким образом, что второй участок элемента переноса жидкости контактирует с внутренней поверхностью пористого несущего материала при по меньшей мере частичном размещении прокалывающей части внутри указанного прохода. В тех вариантах осуществления, в которых элемент переноса жидкости содержит третий участок, генерирующая аэрозоль система предпочтительно выполнена таким образом, что третий участок элемента переноса жидкости контактирует с внутренней поверхностью пористого несущего материала при по меньшей мере частичном размещении прокалывающей части внутри указанного прохода.
Предпочтительно, прокалывающая часть является конической и имеет максимальный диаметр на первом конце прокалывающей части, смежном с полой осевой частью. Предпочтительно, прокалывающая часть имеет минимальный диаметр на втором конце этой прокалывающей части. Второй конец прокалывающей части выполнен с возможностью прокалывания хрупкого уплотнения картриджа.
Предпочтительно, полая осевая часть имеет первый диаметр в месте, смежном с первым концом прокалывающей части, причём этот первый диаметр полой осевой части меньше, чем максимальный диаметр прокалывающей части. В тех вариантах осуществления, в которых генерирующее аэрозоль устройство содержит элемент переноса жидкости, второй участок которого лежит поверх внешней поверхности полой осевой части, максимальная толщина второго участка элемента переноса жидкости предпочтительно составляет не больше, чем разность между максимальным диаметром и первым диаметром. В тех вариантах осуществления, в которых элемент переноса жидкости содержит третий участок, лежащий поверх внешней поверхности полой осевой части, максимальная суммарная толщина второго и третьего участков элемента переноса жидкости предпочтительно составляет не больше, чем разность между максимальным диаметром и первым диаметром. Преимущественно, такие компоновки могут уменьшить механическое напряжение на элементе переноса жидкости при объединении картриджа с генерирующим аэрозоль устройством, в частности, в тех вариантах осуществления, в которых прокалывающий элемент размещен внутри прохода, проходящего через пористый несущий материал.
В тех вариантах осуществления, в которых картридж содержит пористый несущий материал, этот картридж может содержать канал для воздушного потока, расположенный между пористым несущим материалом и корпусом картриджа. Предпочтительно, расположенный дальше по ходу потока конец указанного канала для воздушного потока сообщается по текучей среде с твердым образующим аэрозоль субстратом. Указанный канал для воздушного потока может присутствовать в качестве дополнения или альтернативны проходу, проходящему через пористый несущий материал.
Корпус картриджа предпочтительно является трубчатым и содержит расположенный раньше по ходу потока первый конец и расположенный дальше по ходу потока второй конец. Предпочтительно, твердый образующий аэрозоль субстрат размещен внутри расположенного дальше по ходу потока конца. Предпочтительно, жидкий образующий аэрозоль субстрат размещен внутри расположенного дальше по ходу потока конца.
В тех вариантах осуществления, в которых картридж содержит пористый несущий материал, на котором размещен жидкий образующий аэрозоль субстрат, этот пористый несущий материал может быть размещен непосредственно внутри корпуса картриджа. Предпочтительно, пористый несущий материал удерживается внутри корпуса картриджа за счет посадки с натягом.
Пористый несущий материал может быть размещен внутри корпуса для хранения жидкости, причём этот корпус для хранения жидкости размещен внутри корпуса картриджа. Предпочтительно, корпус для хранения жидкости удерживается внутри корпуса картриджа за счет посадки с натягом.
В тех вариантах осуществления, в которых картридж содержит канал для воздушного потока, расположенный между пористым несущим материалом и корпусом картриджа, внешняя поверхность корпуса для хранения жидкости может быть выполнена по форме с возможностью образования канала для воздушного потока между корпусом картриджа и корпусом для хранения жидкости при размещении этого корпуса для хранения жидкости внутри корпуса картриджа. Внешняя поверхность корпуса для хранения жидкости может содержать канавку для образования канала для воздушного потока при размещении корпуса для хранения жидкости внутри корпуса картриджа.
Корпус для хранения жидкости может быть трубчатым. В тех вариантах осуществления, в которых картридж содержит съемное уплотнение или хрупкое уплотнение, это уплотнение может проходить поперек расположенного раньше по ходу потока конца корпуса для хранения жидкости. Предпочтительно, уплотнение прикреплено к корпусу для хранения жидкости, а не к корпусу картриджа.
Трубчатый корпус для хранения жидкости может иметь открытый расположенный раньше по ходу потока конец и закрытый расположенный дальше по ходу потока конец. В тех вариантах осуществления, в которых картридж содержит съемное уплотнение или хрупкое уплотнение, это уплотнение может проходить поперек расположенного раньше по ходу потока конца корпуса для хранения жидкости, так что пористый несущий материал расположен между уплотнением и закрытым концом.
Твердый образующий аэрозоль субстрат может удерживаться в корпусе картриджа за счет посадки с натягом.
Картридж может содержать фильтр, расположенный дальше по ходу потока относительно твердого образующего аэрозоль субстрата. Фильтр может содержать заглушку из фильтрующего материала, размещенную внутри расположенного дальше по ходу потока конца корпуса картриджа. Заглушка из фильтрующего материала может удерживаться в корпусе картриджа за счет посадки с натягом. Фильтр может содержать листовой материал, проходящий поперек расположенного дальше по ходу потока отверстия корпуса картриджа. Листовой материал может содержать сетку. Листовой материал может быть прикреплен к корпусу картриджа с помощью адгезива и/или сварки, такой как ультразвуковая сварка. Фильтр может удерживать твердый образующий аэрозоль субстрат в корпусе картриджа.
Генерирующая аэрозоль система может содержать мундштук. В тех вариантах осуществления, в которых генерирующая аэрозоль система содержит по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздушного потока, это по меньшей мере одно выпускное отверстие для воздушного потока предпочтительно выполнено в мундштуке. Мундштук может образовывать часть картриджа. Мундштук может образовывать часть генерирующего аэрозоль устройства. Мундштук может быть выполнен отдельно от картриджа и генерирующего аэрозоль устройства, причём картридж и/или генерирующее аэрозоль устройство выполнены с возможностью вмещения мундштука.
Твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать табак. Твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые выделяются из субстрата при нагреве.
Твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий депротонированный никотин. Благодаря депротонированию никотина в табаке, обеспечивается преимущество, состоящее в возможности повышения летучести никотина. Никотин может быть депротонирован путем подщелачивающей обработки табака.
Твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать нетабачный материал. Твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал и материал, не содержащий табака.
Твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В контексте настоящего документа термин «вещество для образования аэрозоля» используется для описания любого подходящего известного соединения или смеси соединений, которые при использовании способствуют образованию аэрозоля. Подходящие вещества для образования аэрозоля включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно-, ди- или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат.
Предпочтительные вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин.
Твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать одно вещество для образования аэрозоля. В качестве альтернативы, твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать комбинацию двух или более веществ для образования аэрозоля.
Содержание вещества для образования аэрозоля в твердом образующем аэрозоль субстрате может составлять более чем 5 процентов в пересчете на сухой вес.
Содержание вещества для образования аэрозоля в твердом образующем аэрозоль субстрате может составлять от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 процентов в пересчете на сухой вес.
Содержание вещества для образования аэрозоля в твердом образующем аэрозоль субстрате может составлять приблизительно 20 процентов в пересчете на сухой вес.
Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые выделяются из жидкости при нагреве. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать нетабачный материал. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы. Предпочтительно, жидкий образующий аэрозоль субстрат содержит вещество для образования аэрозоля. Подходящие вещества для образования аэрозоля включают многоатомные спирты или их смеси, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин.
Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать никотин.
Жидкий образующий аэрозоль субстрат может не содержать никотина. В таких вариантах осуществления испаряемый жидкий образующий аэрозоль субстрат может втягиваться через твердый образующий аэрозоль субстрат во время использования для выделения одного или более летучих соединений из этого твердого образующего аэрозоль субстрата. Испаряемый жидкий образующий аэрозоль субстрат может выделять никотин из этого твердого образующего аэрозоль субстрата. Твердый образующий аэрозоль субстрат, содержащий табакосодержащий депротонированный никотин, может быть особо пригодным для тех вариантов осуществления, в которых жидкий образующий аэрозоль субстрат не содержит никотина.
Электрический нагреватель может содержать резистивную нагревательную катушку. Генерирующее аэрозоль устройство может содержать опору нагревателя, причём резистивная нагревательная катушка по меньшей мере частично намотана вокруг указанного опоры нагревателя.
Электрический нагреватель может содержать резистивную нагревательную сетку.
Резистивная нагревательная сетка может содержать множество электропроводных нитей. Электропроводные нити могут быть по существу плоскими. В контексте настоящего документа термин «по существу плоский» означает: выполненный в одной плоскости и не обернутый вокруг и не адаптированный по форме иным образом для сопряжения с криволинейной или иной непланарной формой. Плоская нагревательная сетка позволяет легко манипулировать ею в процессе изготовления и обеспечивает прочную конструкцию.
Электропроводные нити могут образовывать пустоты между нитями, и эти пустоты могут иметь ширину от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 100 микрометров. Предпочтительно, нити создают капиллярный эффект в пустотах, так что при использовании жидкий образующий аэрозоль субстрат втягивается в эти пустоты, увеличивая площадь контакта между нагревательным узлом и жидкостью.
Электропроводные нити могут образовывать сетку с размером от приблизительно 160 меш по стандарту США до приблизительно 600 меш по стандарту США (+/- 10%) (т. е. от приблизительно 160 до приблизительно 600 нитей на дюйм (+/- 10%)). Ширина пустот предпочтительно составляет от приблизительно 75 микрометров до приблизительно 25 микрометров. Процентная доля открытой площади сетки, представляющая собой отношение площади пустот к общей площади сетки, предпочтительно составляет от приблизительно 25 процентов до приблизительно 56 процентов. Сетка может быть выполнена с использованием различных типов плетеных или решетчатых структур. Электропроводные нити могут представлять собой матрицу нитей, расположенных параллельно друг другу.
Электропроводные нити могут иметь диаметр от приблизительно 8 микрометров до приблизительно 100 микрометров, предпочтительно от приблизительно 8 микрометров до приблизительно 50 микрометров, и более предпочтительно от приблизительно 8 микрометров до приблизительно 39 микрометров.
Резистивная нагревательная сетка может покрывать площадь, не превышающую приблизительно 25 квадратных миллиметров. Резистивная нагревательная сетка может быть прямоугольной. Резистивная нагревательная сетка может быть квадратной. Резистивная нагревательная сетка может иметь размеры приблизительно 5 миллиметров на приблизительно 2 миллиметра.
Электропроводные нити могут содержать любой подходящий электропроводный материал. Подходящие материалы включают, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящую» керамику (такую как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, константан, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal, сплавы на основе железа и алюминия, а также сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Timetal представляет собой зарегистрированную торговую марку компании Titanium Metals Corporation. Нити могут быть покрыты одним или более изоляторами. Предпочтительными материалами для электропроводных нитей являются нержавеющие стали марок 304, 316, 304L и 316L, а также графит.
Электрическое сопротивление резистивной нагревательной сетки предпочтительно составляет от приблизительно 0,3 до приблизительно 4 Ом. Более предпочтительно, электрическое сопротивление сетки составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 3 Ом, и более предпочтительно приблизительно 1 Ом.
В тех вариантах осуществления, в которых электрический нагреватель представляет собой резистивную нагревательную катушку, шаг витков катушки предпочтительно составляет от приблизительно 0,5 миллиметра до приблизительно 1,5 миллиметра, и наиболее предпочтительно приблизительно 1,5 миллиметра. Шаг витков катушки представляет собой расстояние между смежными витками катушки. Катушка может содержать менее чем шесть витков, и предпочтительно она имеет менее чем пять витков. Катушка может быть образована из электрорезистивной проволоки диаметром от приблизительно 0,10 миллиметра до приблизительно 0,15 миллиметра, предпочтительно приблизительно 0,125 миллиметра. Электрорезистивная проволока предпочтительно изготовлена из нержавеющей стали марки 904 или 301. Примеры других подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры других подходящих сплавов металлов включают константан, никель-, кобальт-, хром-, алюминий-, титан-, цирконий-, гафний-, ниобий-, молибден-, тантал-, вольфрам-, олово-, галлий-, марганец- и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal, сплавы на основе железа и алюминия, а также сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Резистивная нагревательная катушка может также содержать металлическую фольгу, такую как алюминиевая фольга, которая присутствует в виде ленты.
В тех вариантах осуществления, в которых генерирующая аэрозоль система содержит пористый несущий материал, этот пористый несущий материал может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов, которые являются проницаемыми для жидкого образующего аэрозоль субстрата и обеспечивают возможность миграции жидкого образующего аэрозоль субстрата через пористый несущий материал. Предпочтительно, указанные материал или комбинация материалов являются инертными по отношению к жидкому образующему аэрозоль субстрату. Пористый несущий материал может быть, а может и не быть капиллярным материалом. Пористый несущий материал может содержать гидрофильный материал для улучшения распределения и распространения жидкого образующего аэрозоль субстрата. Это может способствовать устойчивому образованию аэрозоля. Особо предпочтительный материал или материалы будут зависеть от физических свойств жидкого образующего аэрозоль субстрата. Примеры подходящих материалов включают: капиллярный материал, например, губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененные металлический или пластмассовый материал, волоконный материал, например, изготовленный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, полиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Пористый несущий материал может иметь любую подходящую пористость для использования с жидкостями, имеющими разные физические свойства.
В тех вариантах осуществления, в которых генерирующая аэрозоль система содержит элемент переноса жидкости, этот элемент переноса жидкости может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов, которые способны переносить жидкий образующий аэрозоль субстрат по их длине. Элемент переноса жидкости может быть выполнен из пористого материала, но это необязательно. Элемент переноса жидкости может быть выполнен из материала, имеющего волокнистую или губчатую структуру. Элемент переноса жидкости предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, элемент переноса жидкости может содержать множество волокон или нитей или других трубок с тонкими каналами. Элемент переноса жидкости может содержать губкообразный или пенообразный материал. Предпочтительно, структура элемента переноса жидкости образует множество тонких каналов или трубок, через которые жидкий образующий аэрозоль субстрат может переноситься за счет капиллярного действия. Особо предпочтительный материал или материалы будут зависеть от физических свойств жидкого образующего аэрозоль субстрата. Примеры подходящих капиллярных материалов включают: губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененный металлический или пластмассовый материал, волоконный материал, например, изготовленный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, полиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна, керамика, стеклянные волокна, стеклокерамические волокна, углеродные волокна, металлические волокна из нержавеющих сталей медицинского назначения, таких как аустенитная нержавеющая сталь 316 и мартенситные нержавеющие стали 440 и 420. Элемент переноса жидкости может иметь любую подходящую капиллярность для использования с жидкостями, имеющими разные физические свойства. Жидкий образующий аэрозоль субстрат имеет такие физические свойства, в том числе, но без ограничения, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые обеспечивают возможность переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата через элемент переноса жидкости. Элемент переноса жидкости может быть выполнен из теплостойкого материала. Элемент переноса жидкости может содержать множество волоконных прядей. Указанное множество волоконных прядей, как правило, может быть выровнено вдоль длины элемента переноса жидкости.
В тех вариантах осуществления, в которых генерирующая аэрозоль система содержит пористый несущий материал и элемент переноса жидкости, эти пористый несущий материал и элемент переноса жидкости могут содержать один и тот же материал. Предпочтительно, пористый несущий материал и элемент переноса жидкости содержат разные материалы.
Предпочтительно, картридж выполнен с возможностью его удержания внутри указанной полости за счет посадки с натягом. Картридж и указанная полость могут иметь любую подходящую форму поперечного сечения. Предпочтительно, форма поперечного сечения картриджа является по существу такой же, что и форма поперечного сечения указанной полости. Подходящие формы поперечного сечения включают круглую, полукруглую, многоугольную, например прямоугольную, в том числе квадратную, и неправильные формы.
Корпус картриджа может быть выполнен из любого подходящего материала или комбинации материалов. Подходящие материалы включают, но без ограничения: алюминий, полиэфирэфиркетон (PEEK), полиимиды, такие как Kapton, полиэтилентерефталат (PET), полиэтилен (PE), полиэтилен высокой плотности (HDPE), полипропилен (PP), полистирол (PS), фторированный этилен-пропилен (FEP), политетрафторэтилен (PTFE), полиоксиметилен (POM), эпоксидные смолы, полиуретановые смолы, виниловые смолы, жидкокристаллические полимеры (LCP) и модифицированные LCP, такие как LCP с графитовым волокном или стекловолокном.
Блок питания может содержать батарею. Например, блок питания может содержать никель-металлогидридную батарею, никель-кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например, литий-кобальтовую, литий-железо-фосфатную или литий-полимерную батарею. В качестве альтернативы, блок питания может представлять собой другой вид устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Блок питания может нуждаться в перезарядке, и он может иметь емкость, которая обеспечивает возможность хранения достаточного количества энергии для использования генерирующего аэрозоль устройства с более чем одним картриджем.
Настоящее изобретение далее описано исключительно на примерах со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан перспективный вид генерирующей аэрозоль системы согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показан вид в сечении генерирующей аэрозоль системы по фиг. 1 с картриджем, вставленным в указанную полость;
на фиг. 3 показано генерирующее аэрозоль устройство по фиг. 2 без вставки картриджа внутрь указанной полости;
на фиг. 4 показан вид в сечении генерирующего аэрозоль устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5 показан вид в сечении генерирующей аэрозоль системы согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения с картриджем, расположенным отдельно от генерирующего аэрозоль устройства;
на фиг. 6 показан вид в сечении генерирующей аэрозоль системы по фиг. 5 с картриджем, размещенным внутри указанной полости; и
на фиг. 7 показана альтернативная компоновка нагревательной секции генерирующей аэрозоль системы по фиг. 5.
На фиг. 1 показан перспективный вид генерирующей аэрозоль системы 10 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Генерирующая аэрозоль система 10 содержит генерирующее аэрозоль устройство 12, содержащее секцию 14 блока питания и испарительную секцию 16. Генерирующая аэрозоль система 10 содержит также картридж 18 и мундштук 20, образующий часть картриджа 18. Испарительная секция 16 содержит корпус 22 испарителя, который образует часть корпуса 24 устройства. Расположенный дальше по ходу потока конец корпуса 22 испарителя образует полость 26 для размещения картриджа 18. Корпус 22 испарителя образует также обходное впускное отверстие 19 для воздуха, сообщающееся по текучей среде с полостью 26.
На фиг. 2 показан вид в сечении генерирующей аэрозоль системы 10 с картриджем 18, размещенным внутри полости 26. Картридж 18 содержит корпус 28 картриджа и твердый образующий аэрозоль субстрат 38, размещенный внутри корпуса 28 картриджа. Расположенный дальше по ходу потока конец твердого образующего аэрозоль субстрата 38 сообщается по текучей среде с выпускным отверстием 21 для воздушного потока, образованным в мундштуке 20.
Секция 14 блока питания содержит системное впускное отверстие 46 для воздуха, предназначенное для ввода воздуха внутрь секции 14 блока питания. Внутри секции 14 блока питания расположены контроллер 48, блок 50 питания и датчик 51 воздушного потока. Датчик 51 воздушного потока выполнен с возможностью подачи сигнала на контроллер 48 в случае, если воздушный поток через датчик 51 воздушного потока превысил заданное пороговое значение.
Испарительная секция 16 содержит расположенное в испарителе впускное отверстие 52 для воздуха, предназначенное для приема воздуха из секции 14 блока питания; проход 54 для воздушного потока, сообщающийся по текучей среде с впускным воздушным отверстием 52 испарителя на своем расположенном раньше по ходу потока конце; и расположенное в полости впускное отверстие 56 для воздуха, обеспечивающее сообщение по текучей среде между расположенным дальше по ходу потока концом прохода 54 для воздушного потока и полостью 26.
Испарительная секция 16 содержит также секцию 57 для хранения жидкости, содержащую жидкий образующий аэрозоль субстрат 58, сорбированный в кольцевом пористом несущем материале 60, размещенном с внешней стороны прохода 54 для воздушного потока. Элемент 62 переноса жидкости содержит капиллярный фитиль, который имеет первый и второй концы, размещенные в контакте с пористым несущим материалом 60, и центральный участок, размещенный внутри прохода 54 для воздушного потока. Жидкий образующий аэрозоль субстрат 58 переносится за счет капиллярного действия вдоль капиллярного фитиля от пористого несущего материала 60 к центральному участку капиллярного фитиля.
Испарительная секция 16 содержит также электрический нагреватель 64, содержащий резистивную нагревательную катушку, намотанную вокруг центрального участка капиллярного фитиля. Во время работы генерирующей аэрозоль системы 10 контроллер 48 управляет подачей электроэнергии от блока 50 питания на электрический нагреватель 64 для нагрева и испарения жидкого образующего аэрозоль субстрата 58 из центрального участка капиллярного фитиля.
При размещении картриджа 18 внутри полости 26, как показано на фиг. 2, корпус 28 картриджа запирает обходное впускное отверстие 19 для воздуха с целью предотвращения протекания воздушного потока внутрь полости 26 через обходное впускное отверстие 19 для воздуха. В данной конфигурации, при осуществлении пользователем затяжки на мундштуке 20 воздух втягивается внутрь системы через системное впускное отверстие 46 для воздуха. При поступлении воздушного потока в секцию 14 блока питания через впускное отверстие 46 для воздуха, воздушный поток, протекающий через датчик 51 воздушного потока, активирует этот датчик 51 воздушного потока. Активированный датчик 51 воздушного потока подает сигнал на контроллер 48 для указания на протекание воздушного потока в генерирующей аэрозоль системе 10 через впускное отверстие 46 для воздуха. При приеме сигнала от датчика 51 воздушного потока, контроллер 48 осуществляет управление подачей электроэнергии от блока 50 питания на электрический нагреватель 64 для испарения жидкого образующего аэрозоль субстрата 58 из элемента 62 переноса жидкости. Воздушный поток из секции 14 блока питания протекает через расположенное в испарителе впускное отверстие 52 для воздуха и поступает внутрь прохода 54 воздушного потока, где испаренный жидкий образующий аэрозоль субстрат 58 вовлекается в воздушный поток. Затем воздушный поток протекает через расположенное в полости впускное отверстие 56 для воздуха и поступает в полость 26 и картридж 18, где летучие соединения из находящегося в картридже образующего аэрозоль субстрата 38 вовлекаются в воздушный поток. Далее воздушный поток вытекает из картриджа 18 и затем вытекает из генерирующей аэрозоль системы 10 через выпускное отверстие 21 для воздуха с целью доставки пользователю испаренного жидкого образующего аэрозоль субстрата 58 и летучих соединений из находящегося в картридже образующего аэрозоль субстрата 38.
Если картридж 18 не размещен внутри полости 26, как показано на фиг. 3, то обходное впускное отверстие 19 для воздуха не заперто. Следовательно, в данной конфигурации, при осуществлении пользователем попытки затяжки на расположенном дальше по ходу потока конце генерирующего аэрозоль устройства, воздушный поток поступает в полость 26 через обходное впускное отверстие 19 для воздуха. Таким образом, внутрь секции 14 блока питания через впускное отверстие 46 для воздушного потока втягивается воздушный поток, недостаточный для активации датчика 51 воздушного потока. Следовательно, если картридж 18 не размещен в полости 26, пользователь не имеет возможности активировать электрический нагреватель 64 путем осуществления затяжки на расположенном дальше по ходу потока конце генерирующего аэрозоль устройства 12.
На фиг. 4 показано генерирующее аэрозоль устройство 112 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Генерирующее аэрозоль устройство 112 является по существу таким же, что и генерирующее аэрозоль устройство 12, показанное на фиг. 1-3, и для обозначения одинаковых частей используются одинаковые ссылочные номера. Генерирующее аэрозоль устройство 112 отличается тем, что к нему добавлено второе обходное впускное отверстие 19 для воздуха. Обеспечение дополнительного обходного впускного отверстия 19 для воздуха может увеличить отношение воздушного потока через обходные впускные отверстия 19 для воздуха к воздушному потоку через впускное отверстие 46 для воздушного потока, если картридж 18 не размещен внутри полости 26. Следовательно, преимущественно такая компоновка может дополнительно уменьшать воздушный поток через датчик 51 воздушного потока при осуществлении пользователем затяжки на генерирующем аэрозоль устройстве 112 без размещения картриджа 18 внутри полости 26.
На фиг. 4 показана генерирующая аэрозоль система 200 согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Генерирующая аэрозоль система 200 является по существу такой же, что и генерирующая аэрозоль система 10, показанная на фиг. 1-3, и для обозначения одинаковых частей используются одинаковые ссылочные номера.
Генерирующая аэрозоль система 200 отличается расположением жидкого образующего аэрозоль субстрата 58, который размещен внутри картриджа 218.
Картридж 218 содержит корпус 28 картриджа, твердый образующий аэрозоль субстрат 38 и жидкий образующий аэрозоль субстрат 58, оба из которых размещены внутри корпуса 36 картриджа. Твердый образующий аэрозоль субстрат 38 содержит заглушку из табака, находящуюся внутри расположенного дальше по ходу потока конца корпуса 28 картриджа.
Жидкий образующий аэрозоль субстрат 58 размещен на пористом несущем материале 260, размещенном внутри расположенного раньше по ходу потока конца корпуса 28 картриджа. Первое хрупкое уплотнение 248 проходит поперек расположенного раньше по ходу потока конца пористого несущего материала 260, а второе хрупкое уплотнение 250 проходит поперек расположенного дальше по ходу потока конца пористого несущего материала 260. Пористый несущий материал 260 имеет кольцевую форму и образует проход 254, проходящий через пористый несущий материал 260 между первым и вторым хрупкими уплотнениями 248, 250.
Генерирующее аэрозоль устройство 212 содержит секцию блока питания, заключающую в себе контроллер 48, блок 50 питания и датчик 51 воздушного потока, как описано применительно к генерирующей аэрозоль системе 10 по фиг. 1-3. Корпус 214 устройства образует полость 26 для размещения картриджа 218.
Генерирующее аэрозоль устройство 212 содержит также нагревательную секцию 263, размещенную на расположенном раньше по ходу потока конце полости 26. Нагревательная секция 263 содержит электрический нагреватель 64 в виде резистивной нагревательной катушки. Во время использования контроллер 48 управляет подачей электрической мощности от блока 50 питания на электрический нагреватель 64. Нагревательная секция 26 содержит также элемент 62 переноса жидкости в виде капиллярного фитиля и резистивную нагревательную катушку, намотанную вокруг первого участка элемента 62 переноса жидкости.
Электрический нагреватель 64 и элемент 62 переноса жидкости поддерживаются посредством прокалывающего элемента, проходящего от расположенного раньше по ходу потока конца стенки полости 26. Прокалывающий элемент содержит полую осевую часть 232 и прокалывающую часть 234. Электрический нагреватель 64 и первый участок элемента 62 переноса жидкости расположены в проходе для воздушного потока, образованном внутри полой осевой части 232. Второй и третий участки элемента 62 переноса жидкости проходят через отверстия в полой осевой части 232, причём эти второй и третий участки загнуты под углом 90 градусов таким образом, что они лежат поверх внешней поверхности полой осевой части 232.
На фиг. 6 показан вид в поперечном сечении генерирующей аэрозоль системы 200 после того, как картридж 218 вставлен внутрь полости 26 генерирующего аэрозоль устройства 212. При вставке картриджа 218 внутрь полости 26 прокалывающая часть 234 прокалывающего элемента прокалывает первое и второе хрупкие уплотнения 248, 250. Нагревательная секция 263 размещена внутри канала 254, проходящего через пористый несущий материал 260, так что второй и третий участки элемента 62 переноса жидкости контактируют с внутренней поверхностью пористого несущего материала 260. Жидкий образующий аэрозоль субстрат 58 переносится за счет капиллярного эффекта по элементу 62 переноса жидкости к электрическому нагревателю 64.
Работа генерирующей аэрозоль системы 200 идентична работе генерирующей аэрозоль системы 10, описанной со ссылками на фиг. 1-3. Иначе говоря, если картридж 218 не размещен внутри полости 26, воздух втекает внутрь полости 26 через обходное впускное отверстие 19 для воздуха при осуществлении пользователем затяжки на расположенном дальше по ходу потока конце генерирующего аэрозоль устройства 212. При осуществлении пользователем затяжки на расположенном дальше по ходу потока конце генерирующей аэрозоль системы 200 с картриджем 218, размещенным внутри полости 26, воздушный поток поступает в генерирующую аэрозоль систему 200 через впускное отверстие 46 для воздушного потока и протекает через датчик 51 воздушного потока для активации генерирующей аэрозоль системы 200.
На фиг. 7 показана альтернативная компоновка нагревательной секции 363 для генерирующей аэрозоль системы 200 по фиг. 5 и 6. Нагревательная секция 363 сходна по конструкции с нагревательной секцией 263, описанной со ссылками на фиг. 5 и 6, и одинаковые ссылочные номера используются для обозначения одинаковых частей.
Нагревательная секция 363 отличается от нагревательной секции 263 тем, что добавлено крепежное кольцо 367, размещенное вокруг расположенного раньше по ходу потока конца полой осевой части 232. Концы второго и третьего участков 363, 365 элемента 62 переноса жидкости закреплены между крепежным кольцом 367 и полой осевой частью 232 для удержания элемента 62 переноса жидкости в правильном положении во время вставки и извлечения нагревательной секции 363 внутрь и из канала 254, проходящего через пористый несущий материал 260.