ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ УСТРОЙСТВО СО СПИРАЛЬНЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ ДЛЯ НАГРЕВА И ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ СИСТЕМА
AEROSOL-GENERATING DEVICE WITH SPIRAL MOVEMENT FOR HEATING AND AEROSOL-GENERATING SYSTEM

Настоящее изобретение относится к генерирующим аэрозоль устройствам для использования с генерирующими аэрозоль изделиями, имеющими генерирующий аэрозоль субстрат или «расходную часть», такую как табачный субстрат. Предпочтительно, такое устройство выполнено с возможностью достаточного нагрева субстрата для обеспечения генерирования аэрозоля без сжигания субстрата. Они известны как устройства «с нагревом без сжигания».
Расходная часть, содержащая генерирующий аэрозоль субстрат, может быть нагрета несколькими подходящими способами для обеспечения генерирования аэрозоля. Устройства могут заключать в себе один нагреватель или множество нагревателей. Использование одного нагревателя может быть предпочтительным, поскольку в этом случае требуется меньше свободного места и обеспечивается возможность выполнения устройства меньшего размера. Также устройство может быть менее дорогим в производстве и более простым в эксплуатации, если устройство заключает в себе один нагреватель, а не множество нагревателей.
Расходная часть может нагреваться устройством внутри или снаружи. Одно из имеющихся в продаже устройств для внутреннего нагрева, с нагревом без сжигания, представляет собой нагревательное устройство IQOS от компании Philip Morris International, которое нагревает табакосодержащие изделия Heatstick, похожие на обычные сигареты. Нагревательное устройство IQOS содержит нагревательное лезвие, которое прорезает изделие Heatstick для контакта с табачнысм субстратом и его нагрева. Пользователь может осуществлять затяжку на мундштучном конце изделия Heatstick, чтобы создать поток аэрозоля через изделие Heatstick для вдыхания. Поскольку субстрат не сжигается, побочные продукты сгорания и пиролиза не попадают в аэрозоль и таким образом не доставляются пользователю для вдыхания
Описаны также другие устройства, предназначенные для внешнего нагрева табакосодержащих расходных частей с сжиганием или без сжигания. Желательно, чтобы в устройства с нагревом без сжигания были включены средства для обеспечения нагрева значительной части субстрата. Может быть желательно осуществление этого с помощью одного небольшого нагревателя. Описаны механизмы, посредством которых делались попытки достичь этого. Например, в опубликованной патентной заявке US 2013/037041 A1 описано устройство, в котором расходная часть продвигается в продольном направлении мимо нагревателя; и в патенте США № 6053176 A описано устройство, в котором расходная часть вращается относительно нагревателя.
Хотя был предложен ряд устройств для нагрева генерирующего аэрозоль субстрата или изделий, заключающих в себе генерирующий аэрозоль субстрат, было бы желательно создать такое устройство, которое нагревало бы генерирующий аэрозоль субстрат эффективным образом. Было бы также желательно нагревать субстрат без значительных отходов субстрата.
В различных аспектах настоящего изобретения предложено генерирующее аэрозоль устройство для нагрева генерирующего аэрозоль изделия, содержащего генерирующий аэрозоль субстрат. Устройство содержит корпус, имеющий открытый конец и образующий полость, сообщающуюся с открытым концом и предназначенную для размещения генерирующего аэрозоль изделия. Устройство также содержит вращаемый захватный элемент, расположенный в указанной полости. Вращаемый захватный элемент выполнен с возможностью физической фиксации генерирующего аэрозоль изделия при вставке генерирующее аэрозоль изделия в указанную полость. Вращаемый захватный элемент выполнен с возможностью продольного перемещения внутри указанной полости. Устройство также содержит нагревательный элемент, сообщающийся с указанной полостью. Нагревательный элемент выполнен с возможностью нагрева генерирующего аэрозоль изделия при вставке генерирующего аэрозоль изделия в указанную полость и фиксируется или удерживается посредством захватного элемента.
Вращение захватного элемента в состоянии, когда генерирующее аэрозоль изделие зафиксировано в захватном элементе, приводит к вращению генерирующего аэрозоль элемента относительно нагревательного элемента. Предпочтительно, вращение захватного элемента также приводит к продольному перемещению захватного элемента в указанной полости. Соответственно, вращение захватного элемента может приводить к спиральному перемещению генерирующего аэрозоль изделия, удерживаемого захватным элементом, относительно нагревателя. Предпочтительно, перемещение захватного элемента представляет собой шаговое перемещение относительно нагревателя. Иначе говоря, захватный элемент и, следовательно, генерирующее аэрозоль изделие предпочтительно выполнены с возможностью поэтапного или шагового перемещения относительно нагревателя. Предпочтительно, захватный элемент выполнен с возможностью перемещения с шагом заданной величины. Заданная величина продольного шагового перемещения захватного элемента может представлять собой величину, по существу равную частному от деления величины, на которую нагревательный элемент проходит вдоль длины указанной полости, на количество вращательных шаговых перемещений, необходимое для осуществления полного поворота. Каждый этап или заданный шаг, на который перемещается захватный элемент, открывает новый участок генерирующего аэрозоль изделия к нагревателю. Величина этапов или шагов может быть выбрана таким образом, чтобы каждый новый участок генерирующего аэрозоль изделия была смежным, но не перекрывающимся с участком изделия, нагретым с помощью нагревателя на предыдущем этапе. Вращение захватного элемента обеспечивает возможность смещения каждого нового участка от предыдущего участка вдоль окружности генерирующего аэрозоль изделия. Продольное перемещение захватного элемента обеспечивает возможность смещения каждого нового участка от предыдущего участка вдоль длины генерирующего аэрозоль изделия. Сочетание вращения и продольного перемещения захватного элемента создает спиральное перемещение. Спиральное перемещение захватного элемента может быть таким, чтобы один полный поворот захватного элемента совпадал с продольным смещением по меньшей мере на длину каждого нагретого участка, так что нагретые участки не будут перекрываться друг с другом. Нагревательный элемент нагревает смежные участки генерирующего аэрозоль изделия последовательно.
Различные аспекты или варианты осуществления генерирующих аэрозоль устройств, описанных в данном документе, могут обеспечивать одно или более преимуществ над доступными в настоящее время или описанными ранее генерирующими аэрозоль устройствами. Например, в одном или более генерирующих аэрозоль устройствах, описанных в данном документе, может использоваться сравнительно малый нагревательный элемент, что может обеспечивать эффективность использования пространства и энергетическую эффективность. Благодаря использованию малого нагревательного элемента, обеспечивается возможность уменьшения количества энергии, необходимой для нагрева элемента до температуры, достаточной для обеспечения генерирования аэрозоля, по сравнению с устройствами, использующими нагревательные элементы большего размера. Кроме того, благодаря использованию меньшего нагревательного элемента, обеспечивается возможность нагрева меньшего участка изделия, заключающего в себе генерирующий аэрозоль субстрат, что обеспечивает возможность уменьшения неэкономного расходования субстрата. Иначе говоря, целевой нагрев субстрата предпочтительно приводит к расходованию лишь участка субстрата, достаточного для образования достаточного количества аэрозоля для данной затяжки или количества затяжек перед перемещением изделия внутри устройства таким образом, чтобы нагревался новый участок генерирующего аэрозоль субстрата для образования аэрозоля. Таким образом, по меньшей мере в некоторых аспектах генерирующие аэрозоль устройства могут обеспечивать энергетическую эффективность и эффективное расходование генерирующего аэрозоль субстрата генерирующих аэрозоль изделий, используемых с указанными устройствами. Кроме того, спиральное перемещение генерирующего аэрозоль изделия внутри устройства обеспечивает возможность нагрева нагревателем значительной части площади поверхности субстрата на последовательных этапах. Нагреватель может пошагово «отслеживать» более значительную площадь поверхности для нагрева субстрата, что приводит к более полному расходованию субстрата и может быть полезно, если желательны дополнительные затяжки, по сравнению, например, с только вращательным или только продольным перемещением.
Генерирующее аэрозоль устройство согласно аспекту настоящего изобретения содержит корпус, имеющий открытый конец и образующий полость, сообщающуюся с открытым концом. Расходное генерирующее аэрозоль изделие, такое как стержнеобразное изделие, может быть вставлено в указанную полость через открытый конец устройства. Участок изделия может выступать из открытого конца полости, и он может служить в качестве мундштука, через который пользователь может вдыхать генерируемый аэрозоль.
Устройство содержит нагревательный элемент, расположенный в указанной полости или открытый к ней. При вставке изделия в указанную полость, нагревательный элемент располагается смежно с изделием и может нагревать генерирующий аэрозоль субстрат изделия для обеспечения генерирования аэрозоля, который может вдыхаться пользователем через мундштучный конец изделия. Нагревательный элемент может быть расположен смежно с генерирующим аэрозоль изделием, и он может нагревать генерирующий аэрозоль субстрат извне изделия. Нагревательный элемент может находиться в непосредственном контакте с генерирующим аэрозоль изделием. Нагревательный элемент может быть расположен на удалении от генерирующего аэрозоль изделия. Участок корпуса может отделять нагревательный элемент от генерирующего аэрозоль изделия. Нагревательный элемент может быть смежным только с участком доступной внешней поверхности изделия и, следовательно, он может нагревать и генерировать аэрозоль лишь на участке изделия. Нагретая секция или участок становится «используемой секцией» или «используемым участком».
После того, как секция генерирующего аэрозоль изделия была нагрета и использована, генерирующее аэрозоль изделие может быть перемещено в другое местоположение для открытия новой неиспользованной секции табака, которая затем может быть нагрета. Этот процесс может продолжаться до момента, когда изделие будет полностью израсходовано, или до момента, когда дальнейшее продвижение изделия не будет приводить к нагреву нового неиспользованного участка изделия.
Предпочтительно, устройство обеспечивает способ шагового перемещения расходного генерирующего аэрозоль изделия относительно нагревателя. Например, генерирующее аэрозоль изделие может быть прикреплено на дальнем конце к захватному элементу, который выполнен с возможностью вращения и продольного продвижения в указанной полости устройства таким образом, чтобы после использования секции генерирующего аэрозоль изделия это изделие имело возможность вращения и продольного перемещения для открытия новой неиспользованной секции изделия для нагрева.
Генерирующее аэрозоль устройство согласно настоящему изобретению может содержать любой подходящий корпус. Корпус может содержать одну или более частей. Корпус может образовывать внешнюю поверхность устройства. Корпус имеет открытый конец и образует полость, сообщающуюся с открытым концом и предназначенную для размещения генерирующего аэрозоль изделия.
Корпус может быть изготовлен из любых одного или более подходящих материалов. Например, корпус может содержать одно или более из металлического материала, стеклянного материала и термопластичного материала.
Корпус может иметь любые подходящие размеры. Предпочтительно, корпус имеет размеры, сходные с размерами обычной сигареты или сигары. В контексте данного документа термин «диаметр» относится к максимальному расстоянию в поперечном сечении. Форма поперечного сечения корпуса предпочтительно является круглой, однако он может иметь любую другую подходящую форму. Корпус может иметь внешний диаметр в диапазоне от приблизительно 3 мм до приблизительно 30 мм. Предпочтительно, корпус имеет внешний диаметр в диапазоне от приблизительно 5 мм до приблизительно 25 мм, например от приблизительно 5 мм до приблизительно 20 мм или от приблизительно 6 мм до приблизительно 14 мм. Более предпочтительно, корпус имеет внешний диаметр в диапазоне от приблизительно 6 мм до приблизительно 10 мм.
Внешний диаметр корпуса может изменяться вдоль длины корпуса. Предпочтительно, внешний диаметр корпуса является по существу постоянным вдоль длины корпуса. Внешний диаметр корпуса может быть по существу постоянным, за исключением нескольких выступов или кнопок на внешней поверхности.
Корпус генерирующего аэрозоль субстрата может иметь любую подходящую длину. Предпочтительно, корпус имеет длину в диапазоне от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм, например от приблизительно 20 мм до приблизительно 120 мм или от приблизительно 45 мм до приблизительно 110 мм. Более предпочтительно, корпус имеет длину в диапазоне от приблизительно 50 мм до приблизительно 100 мм.
Корпус может иметь любую подходящую форму. Предпочтительно, корпус имеет по существу цилиндрическую внешнюю форму.
Полость, образованная корпусом, может иметь любые подходящие размеры и форму. Предпочтительно, указанная полость имеет диаметр лишь немного больше, чем внешний диаметр генерирующего аэрозоль изделия, с возможностью размещения которого выполнена указанная полость. Например, диаметр указанной полости, а также открытого конца корпуса может быть больше на величину, находящуюся в диапазоне от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 0,5 мм, чем внешний диаметр генерирующего аэрозоль изделия.
В указанной полости корпуса может быть расположен любой подходящий захватный элемент. Захватный элемент физически удерживает генерирующее аэрозоль изделие в указанной полости после вставки. Захватный элемент может предотвращать случайное извлечение генерирующего аэрозоль изделия из указанной полости. Захватный элемент может заключать в себе усики, выполненные с возможностью проникновения в изделие для удержания изделия, он может заключать в себе смещенные внутрь отклоняемые элементы, которые отклоняются наружу при вставке изделия и удерживают изделие за счет направленного внутрь смещающего усилия, или он может заключать в себе любые другие подходящие элементы для удержания изделия или комбинации вышеперечисленного.
Генерирующее аэрозоль изделие может содержать элемент, выполненный с возможностью взаимодействия с элементом захватного элемента для удержания генерирующего аэрозоль изделия относительно захватного элемента. Например, генерирующее аэрозоль изделие может содержать пластину на конце, противоположном мундштучному концу. Пластина может содержать элемент, выполненный с возможностью взаимодействия с элементом захватного элемента. Например, пластина может содержать углубления или отверстия, проходящие через пластину и выполненные с возможностью сопряжения с фиксаторами или выступами захватного элемента. Пластина может быть включена в генерирующее аэрозоль изделие изготовителем изделия, или она может быть размещена на конце изделия потребителем.
Захватный элемент выполнен с возможностью вращения внутри указанной полости и с возможностью перемещения в продольном направлении внутри указанной полости. После нагрева и использования конкретного участка генерирующего аэрозоль изделия захватный элемент может вращаться и продвигаться в продольном направлении в указанной полости для обеспечения возможности нагрева нового неиспользованного участка изделия.
Захватный элемент может быть соединен с валом внутри указанной полости. Вал может быть выполнен с возможностью вращения внутри указанной полости. Вращение вала может приводить к вращению захватного элемента. Продольное перемещение вала может приводить к продольному перемещению захватного элемента. Комбинированное вращение и продольное перемещение вала могут приводить к спиральному перемещению захватного элемента.
Вал может содержать резьбу, и устройство может содержать элемент взаимодействия с резьбой, выполненный с возможностью взаимодействия с резьбой вала. Вращение вала в то время, когда с его резьбой взаимодействует элемент взаимодействия с резьбой, может приводить к вращению и продольному продвижению захватного элемента по спирали в полости, образованной корпусом устройства.
Шаг резьбы предпочтительно соответствует размеру нагревательного элемента. Таким образом, полный поворот захватного элемента приводит к продольному продвижению на расстояние, равное длине нагревательного элемента. Предпочтительно, резьба выполнена таким образом, что рабочее вращение захватного элемента приводит к его продольному продвижению в ближнюю сторону в направлении открытого конца указанной полости. Таким образом, по мере последовательного нагрева генерирующего аэрозоль изделия оно совершает шаговое перемещение дальше из указанной полости. В альтернативных вариантах осуществления резьба может быть выполнена с возможностью продвижения генерирующего аэрозоль изделия в противоположном направлении во время использования таким образом, чтобы оно совершало шаговое перемещение дальше внутрь указанной полости.
Элемент взаимодействия с резьбой может быть выполнен с возможностью его приведения в действие для вывода из взаимодействия с резьбой и для обеспечения возможности толкания вала в дальнюю сторону внутрь указанной полости, если вал продвинулся в ближнюю сторону через полость. Например, элемент взаимодействия с резьбой может быть связан с кнопкой, приводимой в действие пользователем. Пользователь может приводить в действие указанную кнопку для того, чтобы вывести из взаимодействия элемент взаимодействия с резьбой. Нажатием указанной кнопки может быть обеспечена возможность ручного перемещения вала и захватного вручную внутри указанной полости. Эта кнопка может именоваться «кнопкой вывода из взаимодействия».
Предпочтительно, перед использованием захватный элемент расположен с ближней стороны внутри указанной полости смежно с открытым концом. Генерирующее аэрозоль изделие может быть прикреплено к захватному элементу путем вставления генерирующего аэрозоль изделия в открытый конец указанной полости. После удержания генерирующего аэрозоль изделия на захватном элементе, генерирующее аэрозоль изделие и захватный элемент совместно могут проталкиваться в дальнюю сторону внутрь указанной полости. Например, путем вставления генерирующего аэрозоль изделия в указанную полость и его прижатия к удерживающему элементу обеспечивается возможность толкания обоих из удерживающего элемента и генерирующего аэрозоль изделия до тех пор, пока вал и захватный элемент не возвратятся в начальное положение в указанной полости. Отпускание или деактивация указанной кнопки предпочтительно приводит к тому, что элемент взаимодействия с резьбой повторно входит во взаимодействие с резьбой вала. Во время использования захватный элемент перемещается по спирали в ближнюю сторону в направлении открытого конца указанной полости.
В альтернативном варианте осуществления генерирующее аэрозоль изделие вставляют в открытый конец указанной полости при размещении захватного элемента на дальнем конце указанной полости, находящемся на удалении от открытого конца. В данном варианте осуществления указанная кнопка активируется для вывода из взаимодействия элемента взаимодействия с резьбой, и захватный элемент, прикрепленный к генерирующему аэрозоль изделию, перемещается в направлении открытого конца указанной полости. Во время использования захватный элемент перемещается в дальнюю сторону с удалением от открытого конца указанной полости.
Генерирующее аэрозоль устройство также может содержать вращательный элемент, соединенный с захватным элементом, например, посредством вала. Вращательный элемент выполнен с возможностью вращения захватного элемента. Может использоваться любой подходящий вращательный элемент. Например, вращательный элемент может содержать механический вращательный элемент или электромеханический вращательный элемент. Например, вращательный элемент может содержать возвратную пружину или другой подходящий витой элемент. В другом примере вращательный элемент может содержать двигатель, такой как винтовой двигатель.
Если генерирующее аэрозоль устройство содержит двигатель для вращения и продвижения захватного элемента в указанной полости корпуса, то устройство может содержать приводимую пользователем кнопку, которая может реверсировать двигатель, чтобы вернуть в начальное положение захватный элемент для использования с новым генерирующим аэрозоль изделием.
Устройство также может содержать дополнительную кнопку. Дополнительная кнопка представляет собой приводимую пользователем кнопку, соединенную с вращательным элементом. Эта кнопка может именоваться «кнопкой активации». Приведение в действие кнопки активации может активировать вращательный элемента, что приводит к вращению захватного элемента и может приводить к продольному продвижению захватного элемента в указанной полости. Предпочтительно, приведение в действие кнопки активации приводит к повороту захватного элемента на заданную величину, например на величину, по существу равную величине, на которую нагревательный элемент проходит вдоль окружности указанной полости. Предпочтительно, приведение в действие кнопки активации также приводит к продольному продвижению захватного элемента в указанной полости на заданную величину. Например, продольное продвижение может быть таким, что после одного полного поворота захватного элемента этот захватный элемент продвигается в продольном направлении в указанной полости на расстояние, по существу равное длине нагревательного элемента.
Кнопка активации, связанная с вращательным элементом, также может быть связана с электронной схемой управления нагревателем, так что при приведении в действие кнопки активации для активации вращательного элемента, также может активироваться нагревательный элемент. Предпочтительно, пользователь будет приводить в действие кнопку активации перед каждой затяжкой для обеспечения перемещения генерирующего аэрозоль изделия, зафиксированного в захватном элементе, таким образом, чтобы новый неиспользованный участок изделия подвергался воздействию нагревателя, который также активируется в результате приведения в действие кнопки активации.
В некоторых примерах, для активации или деактивации нагревательного элемента может использоваться отдельная кнопка.
В контексте данного документа приводимая в действие «кнопка» представляет собой любой элемент, к которому может быть приложено усилие для активации или приведения в действие элемента, связанного с кнопкой. Например, кнопка может содержать колесо, ползун, шарнирный элемент, нажимной элемент и т.п. Кнопка или участок кнопки предпочтительно доступны для пользователя снаружи корпуса.
Генерирующее аэрозоль устройство согласно настоящему изобретению может содержать любой подходящий нагревательный элемент. Нагревательный элемент может содержать резистивный нагревательный элемент, индукционный нагревательный элемент или их комбинацию. Предпочтительно, нагревательный элемент содержит резистивный нагревательный элемент. Устройство может содержать любое подходящее количество нагревательных элементов. Предпочтительно, устройство содержит лишь один нагревательный элемент.
Например, нагревательный элемент может содержать резистивный нагревательный компонент, такой как одна или более резистивных проволок или других резистивных элементов. Резистивные проволоки могут находиться в контакте с теплопроводным материалом для распределения выделяемого тепла по более широкой области. Примеры подходящих проводящих материалов включают алюминий, медь, цинк, никель, серебро и их комбинации. Для целей настоящего изобретения, если резистивные проволоки находятся в контакте с теплопроводным материалом, то оба из резистивных проволок и теплопроводного материала представляют собой часть нагревательного элемента.
В некоторых примерах нагревательный элемент содержит индукционный нагревательный элемент. Например, нагревательный элемент может содержать сусцепторный материал, который образует поверхность указанной полости или открыт в указанную полость. В контексте данного документа термин «сусцептор» относится к материалу, который способен преобразовывать электромагнитную энергию в тепло. При размещении сусцептора в переменном электромагнитном поле, в нем обычно наводятся вихревые токи и могут происходить потери на гистерезис, что приводит к нагреву сусцептора. Поскольку сусцептор расположен в тепловом контакте или в непосредственной тепловой близости к генерирующему аэрозоль субстрату, этот субстрат нагревается сусцептором таким образом, что образуется аэрозоль.
Сусцептор может быть выполнен из любого материала, который способен к индукционному нагреву до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля из образующего аэрозоль субстрата. Предпочтительные сусцепторы содержат металл или углерод. Предпочтительный сусцептор может содержать или состоять из ферромагнитного материала, например ферритного железа, ферромагнитного сплава, такого как ферромагнитная сталь или нержавеющая сталь, и феррита. Подходящий сусцептор может быть выполнен из алюминия или содержать его.
Предпочтительные сусцепторы представляют собой сусцепторы из металла, например из нержавеющей стали. Однако материалы сусцептора могут также содержать графит, молибден, карбид кремния, алюминий, ниобий, сплавы инконель (суперсплавы на основе аустенитного никель-хрома), металлизированные плени, керамику, такую как, например, диоксид циркония, переходные металлы, такие как, например, Fe, Co, Ni, или металлоиды, такие как, например, B, C, Si, P, Al или быть выполнены из них.
Сусцептор предпочтительно содержит более чем 5%, предпочтительно более чем 20%, предпочтительно более чем 50% или 90% ферромагнитных или парамагнитных материалов. Предпочтительные сусцепторы могут быть нагреты до температуры свыше 250 градусов по Цельсию. Подходящие сусцепторы могут содержать неметаллический сердечник с металлическим слоем, расположенным на неметаллическом сердечнике, например металлические дорожки, выполненные на поверхности керамического сердечника.
Если нагревательный элемент содержит сусцептор, то устройство также может содержать одну или более катушек индуктивности, выполненных с возможностью наведения вихревых токов и/или создания потерь на гистерезис в сусцепторном материале, что приводит к нагреву этого сусцепторного материала.
Генерирующее аэрозоль устройств может содержать электронный блок управления, функционально связанный с резистивным нагревательным элементом или катушкой индуктивности. Электронный блок управления выполнен с возможностью управления нагревом нагревательного элемента. Электронный блок управления может быть внутренним по отношению к корпусу.
Электронный блок управления может быть обеспечен в любой подходящей форме, и он может содержать, например, контроллер или запоминающее устройство и контроллер. Контроллер может содержать одно или более из следующего: машины состояний на основе специализированной интегральной схемы (ASIC), цифрового процессора сигналов, вентильной матрицы, микропроцессора и эквивалентной дискретной или интегральной логической схемы. Электронный блок управления может содержать запоминающее устройство, которое хранит инструкции, инициирующие выполнение одним или более компонентами схемы функций или аспектов указанного электронного блока управления. Функции, присущие электронному блоку управления, в настоящем изобретении могут быть реализованы в виде одного или более из программного обеспечения, прошивки и аппаратного обеспечения.
Электронная схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор. Электронная схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи мощности. Мощность может подаваться на нагревательный элемент или катушку индуктивности в виде импульсов электрического тока.
Если нагревательный элемент представляет собой резистивный нагревательный элемент, то электронный блок управления может быть выполнен с возможностью отслеживания электрического сопротивления нагревательного элемента и управления подачей мощности на нагревательный элемент в зависимости от электрического сопротивления нагревательного элемента. Таким образом, электронный блок управления имеет возможность регулирования температуры резистивного элемента.
Если нагревательные компоненты содержат катушку индуктивности, и нагревательный элемент содержит сусцепторный материал, то электронный блок управления может быть выполнен с возможностью отслеживания параметров катушки индуктивности и управления подачей мощности на катушку индуктивности в зависимости от параметров катушки, как описано, например, в WO 2015/177255. Таким образом, электронный блок управления имеет возможность регулирования температуры сусцепторного материала.
Генерирующее аэрозоль устройство может содержать датчик температуры, такой как термопара, функционально соединенный с электронным блоком управления для регулирования температуры нагревательных элементов. Датчик температуры может быть расположен в любом подходящем месте. Например, датчик температуры может быть выполнен с возможностью вставки в генерирующий аэрозоль субстрат или нахождения в контакте или вблизи нагревательного элемента. Датчик может передавать сигналы, относящиеся к измеряемой температуре, на электронный блок управления, который имеет возможность регулирования нагрева нагревательных элементов для достижения подходящей температуры на датчике.
Независимо от того, содержит ли генерирующее аэрозоль устройство датчик температуры, это устройство предпочтительно выполнено с возможностью нагрева генерирующего аэрозоль субстрата генерирующего аэрозоль изделия, размещенного в указанной полости, до температуры, достаточной для генерирования аэрозоля без сжигания генерирующего аэрозоль субстрата.
Электронный блок управления может быть функционально связан с источником питания, который может быть внутренним по отношению к корпусу. Генерирующее аэрозоль устройство может содержать любой подходящий источник питания. Например, источник питания генерирующего аэрозоль устройства может представлять собой батарею или комплект батарей. Батареи могут быть перезаряжаемыми, а также они могут быть съемными и сменными. Может использоваться любая подходящая батарея.
Нагревательный элемент сообщается с полостью корпуса. Предпочтительно, нагревательный элемент расположен в корпусе таким образом, что поверхность нагревательного элемента открыта во внутреннюю область указанной полости. Нагревательный элемент предпочтительно проходит менее чем на 360 градусов по окружности указанной полости. Например, нагревательный элемент может проходить на величину, составляющую от приблизительно 5 градусов до приблизительно 180 градусов, по окружности указанной полости. Предпочтительно, нагревательный элемент проходит на величину, составляющую от приблизительно 10 градусов до приблизительно 120 градусов или от приблизительно 20 градусов до приблизительно 90 градусов, по окружности указанной полости. Более предпочтительно, нагревательный элемент проходит на величину, составляющую от приблизительно 30 градусов до приблизительно 60 градусов, по окружности корпуса.
Например, если нагревательный элемент проходит на 45 градусов по окружности указанной полости и вращение захватного элемента осуществляется с возможностью перемещения с шагом, соответствующим этому нагревательному элементу, то восемь частичных поворотов, каждый на 45 градусов, захватного элемента приведут к полному повороту захватного элемента. Таким образом, вся окружность полости нагревается последовательно на следующих друг за другом участках.
Предпочтительно, после каждого полного поворота захватного элемента, этот захватный элемент продвигается в продольном направлении в указанной полости на расстояние, равное длине нагревательного элемента. Захватный элемент может быть выполнен с возможностью полного поворота вдоль окружности указанной полости и, следовательно, открывания всей окружности генерирующего аэрозоль изделия для воздействия нагревателя перед тем, как будет осуществлен один этап продольного перемещения на величину, равную длине нагревательного элемента. Предпочтительно, продольное перемещение происходит одновременно с каждым поворотом, так что захватный элемент совершает спиральное перемещение. Таким образом, величина суммарного продольного перемещения после полного поворота захватного элемента приблизительно равна длине нагревательного элемента.
Нагревательный элемент может иметь любую подходящую длину. Предпочтительно, нагревательный элемент проходит менее чем на длину указанной полости. Например, нагревательный элемент может иметь длину от приблизительно одной пятой до приблизительно половины длины указанной полости. Предпочтительно, нагревательный элемент расположен вблизи открытого конца корпуса.
Например, если длина нагревательного элемента составляет одну треть длины указанной полости, и захватный элемент совершает шаговое перемещение по длине полости таким образом, что этот захватный элемент продвигается на расстояние, равное длине нагревательного элемента, за каждый полный поворот, то захватный элемент может совершать три полных поворота перед тем, как захватный элемент продвинется за пределы нагревательного элемента.
Величина шага перемещения захватного элемента относительно нагревательного элемента как в продольном направлении, так и в направлении вращения, может определять количество новых затяжек, которые пользователь может получить из генерирующего аэрозоль изделия, используемого с устройством. Например, если нагревательный элемент проходит приблизительно на 90 градусов по окружности полости корпуса и имеет длину, которая составляет одну треть от длины корпуса, и если перемещение захватного элемента представляет собой шаговое перемещение относительно нагревательного элемента, то пользователь может осуществлять 12 новых затяжек - четыре затяжки за каждый полный поворот в течение трех полных поворотов, до тех пор, пока захватный элемент и генерирующее аэрозоль изделие не продвинутся за пределы точки, в которой генерирующее аэрозоль изделие может быть эффективно нагрето нагревательным элементом.
С генерирующим аэрозоль устройством согласно настоящему изобретению могут использоваться любые подходящие генерирующие аэрозоль изделия. Генерирующее аэрозоль изделие может иметь мундштучный конец, для размещения в ротовой полости пользователя и противоположный второй конец, дальний относительно мундштучного конца. Генерирующее аэрозоль изделие содержит генерирующий аэрозоль субстрат, расположенный между мундштучным концом и вторым концом.
Генерирующее аэрозоль изделие может содержать любой подходящий генерирующий аэрозоль субстрат, способный выделять летучие соединения при нагреве. Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать никотин. Генерирующий аэрозоль субстрат, содержащий никотин, может содержать матрицу из никотиновой соли. Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать материал растительного происхождения. Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать табак и, предпочтительно, табакосодержащий материал, содержащий летучие ароматические соединения табака, которые выделяются из генерирующего аэрозоль субстрата при нагреве.
Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный табачный материал. Гомогенизированный табачный материал может быть получен путем агломерации табака в виде частиц. При его наличии, содержание вещества для образования аэрозоля в гомогенизированном табачном материале может 5% или более в пересчете на сухой вес, и предпочтительно от более чем 5% до 30% в пересчете на сухой вес.
В качестве альтернативы или дополнительно, генерирующий аэрозоль субстрат может содержать материал, не содержащий табака. Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать, например, одно или более из следующего: порошка, гранул, шариков, кусочков, тонких трубок, полосок или листов, содержащих одно или более из следующего: травяных листьев, табачных листьев, фрагментов табачных жилок, восстановленного табака, гомогенизированного табака, экструдированного табака и расширенного табака.
Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании содействуют образованию плотного и стабильного аэрозоля и являются по существу стойкими к термическому разложению при рабочей температуре генерирующего аэрозоль устройства. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат; и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Особо предпочтительными веществами для образования аэрозоля являются многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и, наиболее предпочтительно, глицерин. Генерирующий аэрозоль субстрат может содержать другие добавки и составляющие, такие как ароматизаторы. Генерирующий аэрозоль субстрат предпочтительно содержит никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В особо предпочтительном варианте осуществления вещество для образования аэрозоля представляет собой глицерин.
Указанный генерирующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен на термостабильном носителе или встроен в него. В предпочтительном варианте осуществления носитель представляет собой трубчатый носитель, имеющий тонкий слой твердого субстрата, нанесенный на его внутреннюю поверхность и/или на его наружную поверхность. Такой трубчатый носитель может быть выполнен, например, из бумаги или бумагообразного материала, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками, или перфорированной металлической фольги, или любой другой термостабильной полимерной матрицы. В качестве альтернативы, носитель может иметь форму порошка, гранул, шариков, кусочков, тонких трубок, полосок или листов.
Указанный носитель может представлять собой нетканое полотно или пучок волокон, в которые включены табачные компоненты. Нетканое полотно или пучок волокон могут содержать, например, углеродные волокна, натуральные целлюлозные волокна или волокна из производных целлюлозы.
Генерирующий аэрозоль субстрат предпочтительно окружен оберткой, такой как сигаретная обертка.
Генерирующее аэрозоль изделие может содержать фильтр, расположенный раньше по потоку относительно образующего аэрозоль субстрата. Например, фильтр может быть расположен вблизи мундштучного конца генерирующего аэрозоль изделия. Может использоваться любой подходящий фильтр, такой как ацетилцеллюлозный жгут. Фильтр может быть обернут в фицеллу. Фильтр может быть соосно выровнен со стержнем из генерирующего аэрозоль субстрата, причем фильтр и стержень могут удерживаться вместе посредством, например, ободковой бумаги.
Предпочтительно, генерирующее аэрозоль изделие является цилиндрическим, и полость генерирующего аэрозоль устройства является цилиндрической.
Далее будут приведены ссылки на чертежи, на которых изображены один или более аспектов, описанных в данном документе. Тем не менее, следует понимать, что и другие аспекты, не изображенные на чертежах, попадают в рамки объема и сущности настоящего изобретения. Одинаковые номера, используемые на фигурах, относятся к одинаковым компонентам, этапам и т. п. Тем не менее, следует понимать, что использование номера для обозначения компонента на заданной фигуре не предназначено для ограничения компонента на другой фигуре, обозначенного тем же самым номером. Кроме того, использование разных номеров для обозначения компонентов на разных фигурах не предназначено для указания на то, что компоненты с разными номерами не могут быть такими же или сходными с компонентами с другими номерами. Фигуры представлены для целей иллюстрации, а не ограничения. Схематичные чертежи необязательно выполнены в масштабе. На чертежах:
На ФИГ. 1 показан схематический перспективный вид генерирующего аэрозоль изделия, удерживаемого внутри генерирующего аэрозоль устройства согласно настоящему изобретению.
На ФИГ. 2 показан схематический перспективный вид генерирующего аэрозоль изделия того типа, который используется с устройством согласно настоящему изобретению.
На ФИГ. 3A показан схематический перспективный вид генерирующего аэрозоль устройства согласно настоящему изобретению в начальном положении.
На ФИГ. 3B показан схематический перспективный вид генерирующего аэрозоль устройства согласно настоящему изобретению в продвинутом положении.
На ФИГ. 4 показан схематический перспективный вид генерирующего аэрозоль изделия того типа, который используется с устройством согласно настоящему изобретению.
На ФИГ. 5A показан схематический перспективный вид генерирующего аэрозоль изделия, удерживаемого внутри генерирующего аэрозоль устройства согласно настоящему изобретению в продвинутом положении.
На ФИГ. 5B показан схематический перспективный вид генерирующего аэрозоль изделия, удерживаемого внутри генерирующего аэрозоль устройства, согласно настоящему изобретению в начальном положении.
На ФИГ. 6A показансхематический перспективный вид участка резьбового вала устройства со схематическим видом кнопки вывода из взаимодействия в положении взаимодействия.
На ФИГ. 6B показан схематический перспективный вид участка резьбового вала устройства со схематическим видом кнопки расцепления в положении вывода из взаимодействия.
На ФИГ. 7 показан схематический вид в разрезе генерирующего аэрозоль изделия, удерживаемого внутри генерирующего аэрозоль устройства согласно настоящему изобретению.
Обратимся теперь к ФИГ. 1, на котором показан схематический перспективный вид примера генерирующего аэрозоль устройства 100, причем генерирующее аэрозоль изделие 200 вставлено в устройство 100. Устройство 200 содержит корпус 110 который имеет открытый конец и образует полость, сообщающуюся с открытым концом. Указанная полость выполнена с возможностью размещения генерирующего аэрозоль изделия 200. Устройство содержит первую кнопку 122или кнопку активации, которая предназначена для активации захватного элемента (не показан), и которая также может активировать нагревательный элемент (не показан). Устройство 100 также содержит вторую кнопку 124 или кнопку вывода из взаимодействия, которая может быть приведена в действие, чтобы вернуть в начальное положение захватный элемент для использования с новым генерирующим аэрозоль изделием 200.
Вставка генерирующего аэрозоль изделия 200 в указанную полость приводит к фиксации конца изделия в захватном элементе. В целях настоящего изобретения изделие зафиксировано относительно захватного элемента, если изделие не может свободно вращаться относительно захватного элемента.
Приведение в действие кнопки 122 приводит к продвижению захватного элемента в указанной полости по спирали и таким образом приводит к перемещению генерирующего аэрозоль изделия через указанную полость по спирали. В варианте осуществления, показанном на фигурах, генерирующее аэрозоль изделие пошагово перемещается в ближнюю сторону через указанную полость в направлении открытого конца при использовании.
Нагревательный элемент предпочтительно находится в контакте с генерирующим аэрозоль изделием 200 и выполнен с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата в изделии 200 для генерирования аэрозоля, который может вдыхаться пользователем через мундштучный конец изделия 200, проходящий от указанной полости за пределы открытого конца указанной полости.
После того, как участок генерирующего аэрозоль изделия 200 нагрет, изделие 200 может быть перемещено таким образом, чтобы новая часть изделия 200 могла быть расположена смежно с нагревателем для нагрева. Нажатие кнопки 122 приводит к перемещению захватного элемента и, следовательно, изделия 200.
Обратимся теперь к ФИГ. 2, на котором показан схематический перспективный вид примера генерирующего аэрозоль изделия 200, которое подвергалось нескольким циклам последовательного нагрева с помощью, например, устройства 100, изображенного на ФИГ. 1. Изделие 200 содержит мундштучный конец 210, который может содержать фильтр, и стержень 220, расположенный дальше по потоку относительно мундштучного конца 210. Стержень 220 заключает в себе генерирующий аэрозоль субстрат. Прямоугольники на изделии (например, 241, 242и 249) указывают на последовательно нагреваемые участки стержня 220. Например, участок 241 может представлять собой первый нагреваемый участок, участок 242 может представлять собой второй нагреваемый участок, и участок 249 может представлять собой девятый нагреваемый участок. Нажатие, например, кнопки 122, показанной на ФИГ. 1, может приводить к перемещению генерирующего аэрозоль изделия 200 относительно нагревательного элемента устройства 100, показанного на ФИГ. 1, таким образом, чтобы была обеспечена возможность нагрева следующего неиспользованного участка стержня 220. Когда изделие 200 полностью использовано, это изделие может быть извлечено из устройства, и в устройство может быть вставлено новое изделие.
Устройство 100, изображенное на ФИГ. 3A-B, имеет корпус 110 с открытым концом 135. Корпус 110 образует полость 130 с открытым концом. Полость 130 и открытый конец 130 выполнены с возможностью размещения генерирующего аэрозоль изделия, такого как изделие 200, показанное ФИГ. 2. При вставке в указанную полость изделие фиксируется захватным элементом 140, который расположен в указанной полости 130. Захватный элемент 140 связан с резьбовым валом 145, который связан с вращательным элементом 160. Вращательный элемент 160 функционально связан с кнопкой 122. Вращательный элемент 160 может содержать, например, возвратную пружину или винтовой двигатель.
Приведение в действие кнопки 122 пользователем приводит к вращению вращательного элемента 160, что, в свою очередь, приводит к продвижению резьбового вала 145 и захватного элемента 140 в ближнюю сторону в указанной полости 130 по спирали. На ФИГ. 3A показан захватный элемент 140 в начальном или сброшенном положении. На ФИГ. 3B показан захватный элемент 140 в положении, продвинутом в ближнюю сторону.
Устройство 100 содержит нагревательный элемент 150, размещенный в полости 130 или открытый в нее для нагрева генерирующего аэрозоль субстрата генерирующего аэрозоль изделия при размещении указанного изделия в полости 130 и зафиксированный посредством захватного элемента 140. Нагревательный элемент 150 проходит на величину, меньшую окружности полости 130. В изображенном на фигурах варианте осуществления нагревательный элемент 150 проходит приблизительно на одну десятую окружности полости. 130. Иначе говоря, нагревательный элемент 150 проходит приблизительно на 36 градусов по окружности полости 130.
Обратимся теперь к ФИГ. 4, на котором показан схематический перспективный вид примера генерирующего аэрозоль изделия 200. Изделие 200 содержит мундштучный конец 210 и второй конец, противоположный мундштучному концу. Изделие 200 содержит стержень 220, заключающий в себе генерирующий аэрозоль субстрат и расположенный раньше по потоку относительно мундштучного конца 210. Второй конец содержит пластину 230, содержащую элементы 235, выполненные с возможностью взаимодействия с элементами захватного элемента генерирующего аэрозоль устройства таким образом, чтобы изделие 200 фиксировалось посредством захватного элемента при вставке изделия 200 в полость устройства. Например, пластина 230 может содержать фиксаторы или отверстия 235, как изображено на ФИГ. 4, и захватный элемент может содержать фиксаторы или выступы (например, как изображено на ФИГ. 3A-B) для состыковки с отверстиями 235.
Обратимся теперь к ФИГ. 5A-B, на которых показаны схематические перспективные виды примера устройства 100 и генерирующего аэрозоль изделия 200 для использования с данным устройством 200. Фиг. 5A-B иллюстрируют возврат в начальное положение устройства 200, более конкретно захватного элемента (не показан на ФИГ. 5A-B из-за наличия изделия 200). В изображенном на фигурах примере приведение в действие кнопки 124 обеспечивает возможность толкания захватного элемента и резьбового вала 145 в дальнюю сторону в указанной полости в результате вставки изделия 200 с преодолением сопротивления захватного элемента до тех пор, пока устройство не будет возвращено в начальное положение (ФИГ. 5B).
Нажатие кнопки 124 может приводить к тому, что элемент взаимодействия с резьбой, выполненный на вращательном элементе 160, выйдет из взаимодействия с резьбой резьбового вала 145 для обеспечения возможности толкания захватного элемента и резьбового вала 145 в дальнюю сторону внутри указанной полости.
Например, на ФИГ. 6A-B показан схематический перспективный вид участка резьбового вала 145 вместе со схематическим видом сбоку кнопки 124 и элемент 128 взаимодействия с резьбой. Другие компоненты генерирующего аэрозоль устройства, не показаны. На ФИГ. 6A кнопка 124 не приведена в действие или не нажата, и элемент 128 взаимодействия с резьбой взаимодействует с резьбой 147 резьбового вала 145. На ФИГ. 6B кнопка 124 приведена в действие или нажата, и элемент 128 взаимодействия с резьбой выведен из взаимодействия с резьбой 147 резьбового вала 145 для обеспечения возможности свободного перемещения резьбового вала и его возврата в начальное или сброшенное положение. При отпускании кнопки 124 элемент 128 взаимодействия с резьбой может снова взаимодействовать с резьбой 147, так что устройство может быть готово к использованию.
В тех вариантах осуществления, в которых вращательный элемент содержит двигатель, нажатие кнопки для перевода в начальное положение захватного элемента и резьбового вала может приводить к реверсированию двигателя, а не к выводу из взаимодействия элемента взаимодействия. Иначе говоря, захватный элемент и резьбовой вал могут быть перемещены по спирали в исходное или начальное положение.
Обратимся теперь к ФИГ. 7, на котором показан схематический вид в продольном разрезе устройства 100 и изделия 200. Дана ссылка на описание, относящееся к приведенным выше ФИГ. 1, 3А-В и 5A-B, для тех пронумерованных элементов, изображенных на ФИГ. 7, которые конкретно не описаны применительно к ФИГ. 7. Устройство 100 содержит батарею 170, функционально связанную с электронным блоком управления 180, который, в свою очередь, функционально связан с нагревательным элементом 150.
Потоки воздуха и аэрозоля через изделие 200 изображены на ФИГ. 7. Как показано на фигурах, корпус 110 устройства 100 может содержать одно или более отверстий 117, сообщающихся с полостью, в которой размещено изделие 200. При осуществлении пользователем затяжки на мундштучном конце изделия 200, воздух может поступать в указанную полость через отверстия 170 и протекать через изделие 200. Воздушный поток обозначен более крупными стрелками на ФИГ. 7. Аэрозоль генерируется в результате нагрева генерирующего аэрозоль субстрата в изделии 200 посредством нагревательного элемента 150. Аэрозоль может вовлекаться в воздух и доставляться к мундштучному концу изделия 100 для вдыхания пользователем. Аэрозоль обозначен стрелками меньшего размера на ФИГ. 7.
Все научные и технические термины, используемые в данном документе, имеют значения, обычно используемые в данной области техники, если не указано иное. Приведенные в данном документе определения предназначены для облегчения понимания определенных терминов, часто используемых в данном документе.
Используемые в данном описании и приложенной формуле изобретения формы единственного числа включают варианты осуществления, имеющие ссылки на множественное число, если содержание явно не указывает на иное.
Используемый в данном описании и приложенной формуле изобретения союз «или», как правило, используется в своем значении, включающем «и/или», если содержание явно не указывает на иное.
Используемые в данном документе слова «иметь», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» и т. п. используются в своем широком смысле и, как правило, означают «включающий, но без ограничения». Следует понимать, что выражения «состоящий по существу из», «состоящий из» и т. п. относятся к категории «содержащий», и т. п.
Слова «предпочтительный» и «предпочтительно» относятся к тем вариантам осуществления настоящего изобретения, которые способны обеспечить определенные преимущества при определенных условиях. Тем не менее, другие варианты осуществления также могут быть предпочтительными при тех же самых или других условиях. Кроме того, раскрытие одного или более предпочтительных вариантов осуществления не означает, что другие варианты осуществления не являются полезными, и не предназначено для исключения других вариантов осуществления из объема настоящего изобретения, в том числе формулы изобретения.
Любое направление, упоминаемое в данном документе, такое как «верх», «низ», «лево», «право», «верхний», «нижний» и другие направления или ориентации, приводятся в данном документе для ясности и краткости и не предназначены для ограничения реального устройства или системы. Устройства и системы, описанные в данном документе, могут использоваться при различных направлениях и ориентациях.
Варианты осуществления, приведенные выше в качестве примеров, не являются ограничивающими. Специалистам в данной области техники будут очевидны и другие варианты осуществления, соответствующие вышеописанным вариантам осуществления.