РАСПЫЛИТЕЛЬ В СБОРЕ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В СИСТЕМЕ, ГЕНЕРИРУЮЩЕЙ АЭРОЗОЛЬ
SPRAYER ASSEMBLY FOR USE IN AEROSOL GENERATING SYSTEM

Настоящее изобретение относится к распылителю в сборе системы, генерирующей аэрозоль, такой как удерживаемая рукой электроуправляемая система, генерирующая аэрозоль. Настоящее изобретение также относится к системе, генерирующей аэрозоль, содержащей такой распылитель в сборе, и способу генерирования аэрозоля в системе, генерирующей аэрозоль.
Один тип системы, генерирующей аэрозоль, является электроуправляемой системой, генерирующей аэрозоль. Известны удерживаемые рукой электроуправляемые системы, генерирующие аэрозоль, которые состоят из части в виде устройства, содержащей батарею и электронную схему управления, части в виде картриджа, содержащей источник субстрата, образующего аэрозоль, удерживаемого в части для хранения жидкости, электроуправляемого испарителя и мундштука, через который пользователь вдыхает аэрозоль. Испаритель, как правило, содержит катушку из проволоки нагревателя, намотанную вокруг удлиненного фитиля, пропитанного жидким субстратом, образующим аэрозоль, удерживаемым в части для хранения жидкости.
В документе EP 0 957 959 B1 раскрыт электроуправляемый генератор аэрозоля для приема жидкого материала из источника, при этом генератор аэрозоля содержит насос для перекачки жидкого материала в дозированных количествах из источника через трубку с открытым концом. Предусмотрен нагревательный элемент, который окружает трубку. Жидкий материал в трубке испаряется при активации нагревателя. При испарении жидкий материал расширяется и выходит из открытого конца трубки в газообразном состоянии.
При нагревании образуются остатки. В капиллярных трубках остатки могут привести к засорению. Этот эффект может менять свойства перемещения жидкости. Кроме того, жидкий материал нагревается косвенным образом: сначала нагревается трубка или капиллярный фитиль, что, в свою очередь, нагревает жидкий материал. Следовательно, возможны потери тепла во время процесса переноса энергии.
Более того, испарение в вышеописанной системе происходит довольно медленно, так как существенное количество жидкости подлежит испарению в ограниченном объеме в трубке.
Было бы желательно предоставить улучшенную систему, генерирующую аэрозоль, с системой перемещения жидкости, не требующей тщательного ухода, и с улучшенным эффектом распыления.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предусмотрен распылитель в сборе для системы, генерирующей аэрозоль, содержащий трубчатую секцию для транспортировки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, с впускным концом и выпускным концом. Впускной конец трубчатой секции выполнен с возможностью присоединения к части для хранения жидкости, а выпускной конец трубчатой секции присоединен к распылительному соплу. Трубчатая секция выполнена с возможностью доставки потока жидкого субстрата, образующего аэрозоль, через распылительное сопло. Распылительное сопло содержит канал для воздуха для направления воздушного потока через распылительное сопло, при этом воздушный поток смешивается с потоком жидкого субстрата, образующего аэрозоль, для улучшения распыления потока жидкого субстрата, образующего аэрозоль, доставляемого через распылительное сопло.
В примерах согласно настоящему изобретению жидкий субстрат, образующий аэрозоль, тонко распределяется в распылительную струю из мелких капель. Посредством смешивания распылительной струи с воздушным потоком можно улучшить распыление жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Например, может быть уменьшен средний размер капель. Жидкость может быть более однородно распределена и может быть полностью, то есть без остатков, и быстро испарена посредством расположенного ниже по потоку нагревательного элемента. Таким образом, может быть достигнуто воспроизводимое генерирование аэрозоля.
Трубчатая секция может содержать насосный блок для управляемой доставки заданного количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, через распылительное сопло. Насосный блок может представлять собой любую доступную на рынке насосную систему, такую как насос с электроприводом, механизированный насос, микронасос или управляемый вручную насос. Насосный блок выполнен с возможностью перемещения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из части для хранения жидкости в распылительное сопло. Насосный блок дополнительно выполнен с возможностью доставки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, при приложении небольшого избыточного давления к распылительному соплу, так что жидкий субстрат, образующий аэрозоль, превращается в распылительную струю.
Вместо использования насосного блока для транспортировки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из части для хранения жидкости в распылительное сопло, также возможно использовать часть для хранения жидкости, содержащую жидкий субстрат, образующий аэрозоль, находящийся под давлением. В этом случае трубчатая секция может содержать управляемый одноходовой клапан, который может быть выполнен с возможностью доставки дозированного количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в распылительное сопло при активации. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может находиться под давлением в части для хранения жидкости посредством механических средств или посредством добавления подходящих газов-вытеснителей в жидкий субстрат, образующий аэрозоль. Механические средства могут включать эластичную сжимаемую тару или насосные системы.
Часть впускного отверстия трубчатой секции выполнена с возможностью присоединения к части для хранения жидкости. Соединение между трубчатой секцией и частью для хранения жидкости может быть постоянным соединением или разъемным соединением. В некоторых вариантах осуществления часть для хранения жидкости может быть повторно заправляемой. В некоторых вариантах осуществления часть для хранения жидкости может быть выполнена с возможностью замены и может быть заменена, когда она пуста или когда пользователь хотел бы использовать другой тип жидкого субстрата для генерирования аэрозоля. Разъемное соединение между трубчатой секцией и частью для хранения жидкости может быть установлено посредством любого подходящего соединительного средства, включая конусное соединение типа Люэра (либо блокирующее, либо посадочное).
Трубчатая секция может дополнительно содержать по меньшей мере один одноходовой клапан для управления потоком текучей среды через трубчатую секцию. Могут быть использованы любые доступные на рынке одноходовые клапаны с достаточным размером и потоками жидкости, включая мини- и микрофлаттерные клапаны, клапаны типа «утиный нос», обратные клапаны. Клапаны могут быть изготовлены из любого подходящего материала, например, материалов, которые могут быть использованы для пищевой промышленности или для медицинского применения.
Жидкие субстраты, образующие аэрозоль, используемые в настоящем изобретении, характеризуются относительно высокой вязкостью по сравнению с водой. Вязкость жидкого субстрата, образующего аэрозоль, может находиться в диапазоне от приблизительно 10 до 500 миллипаскаль-секунд, предпочтительно в диапазоне от приблизительно 17 до 86 миллипаскаль-секунд. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, является субстратом, способным высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Летучие соединения могут быть высвобождены посредством нагревания жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать материал растительного происхождения. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из жидкого субстрата, образующего аэрозоль, при нагревании. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в качестве альтернативы может содержать материал, не содержащий табака. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать гомогенизированный табачный материал. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предусмотрена система, генерирующая аэрозоль, содержащая описанный выше распылитель в сборе и дополнительно содержащая корпус с впускным отверстием для воздуха и мундштуком, определяющий путь воздушного потока от впускного отверстия для воздуха к мундштуку.
Когда пользователь вдыхает через мундштук, воздушный поток генерируется на пути воздушного потока между впускным отверстием для воздуха и мундштуком, при этом по меньшей мере часть данного воздушного потока направляется через канал для воздуха распылительного сопла. Воздушный поток смешивается с потоком жидкого субстрата, образующего аэрозоль, тем самым улучшая эффект распыления распылительного сопла.
Воздушный поток через распылительное сопло может смешиваться с потоком жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в пределах распылительного сопла, и смешанный поток может доставляться через общий выпускной конец распылительного сопла.
В качестве альтернативы воздушный поток через распылительное сопло и поток жидкого субстрата, образующего аэрозоль, доставляются через отдельные выпускные отверстия, предусмотренные в распылительном сопле. В некоторых вариантах осуществления распылительное сопло может содержать центральное выпускное отверстие для жидкого субстрата, образующего аэрозоль, которое создает распылительную струю небольших капель жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Кольцеобразное выпускное отверстие, расположенное радиально наружу от и концентрически с центральным отверстием, может быть предусмотрено в качестве выпускного отверстия для воздушного потока. Воздушный поток смешивается с распылительной струей ниже по потоку от выпускных отверстий.
Распылительное сопло может содержать несколько выпускных отверстий для каждого из воздушного потока и потока жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
Доступные на рынке распылительные сопла обычно используют конкретные колпачки, которые вызывают управление воздушным потоком в выпускном отверстии сопла, что создает определенную геометрическую форму распылительной струи. Колпачок распылительного сопла может быть предназначен или выбран из существующих моделей на рынке для создания геометрической формы и размера распыления в соответствии с геометрической формой и размером горячей поверхности нагревательного элемента.
Система, генерирующая аэрозоль, может быть выполнена с возможностью определения дополнительных вторичных путей воздушного потока в дополнение к первичному пути воздушного потока через распылительное сопло. Дополнительные воздушные потоки могут повторно соединяться до или после генерирования аэрозоля для достижения желаемого состава воздушного потока.
Если предусмотрены вторичные впускные отверстия для воздуха, только часть общего воздушного потока, генерируемого пользователем при вдыхании, направляется через канал для воздуха распылительного сопла. Предпочтительно приблизительно от 30 до 90 процентов, более предпочтительно приблизительно от 50 до 70 процентов от общего воздушного потока направляется через канал для воздуха распылительного сопла.
Распылительная струя, генерируемая распылительным соплом, может быть направлена на нагреватель в сборе. Нагреватель в сборе может содержать любой тип известных нагревательных элементов, подходящих для испарения жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Нагреватель в сборе может быть по существу плоским и может иметь любую желаемую форму. Нагреватель в сборе может иметь прямоугольную, многоугольную, круглую или овальную форму с размерами по ширине и длине от 3 до 10 миллиметров.
Нагревательный элемент может содержать тонкий, предпочтительно по существу плоский электропроводящий материал, такой как сетка из волокон, проводящая пленка или группа нагревательных полосок, подходящий для приема и нагревания субстрата, образующего аэрозоль, для использования в системе, генерирующей аэрозоль.
Нагревательный элемент может содержать несколько отверстий. Например, нагревательный элемент может содержать сетку из волокон с промежутками между ними. Нагревательный элемент может содержать тонкую пленку или пластину, необязательно перфорированную малыми отверстиями. Нагревательный элемент может содержать группу узких нагревательных полосок, соединенных последовательно.
Нагреватель в сборе может содержать теплостойкую подложку и нагревательный элемент, предусмотренный в теплостойкой подложке или на поверхности теплостойкой подложки. Теплостойкая подложка нагревателя в сборе может быть изготовлена из стекла, теплостойкого стекла, керамики, кремния, полупроводников, металлов или металлических сплавов.
Теплостойкая подложка может быть по существу плоской и может иметь любую желаемую форму. Теплостойкая подложка может иметь прямоугольную, многоугольную, круглую или овальную форму с размерами, например, по ширине и длине от 3 до 10 миллиметров. Толщина теплостойкой подложки может находиться в диапазоне от 0,2 до 2,5 миллиметра. В некоторых вариантах осуществления теплостойкая подложка может иметь прямоугольную форму размером приблизительно 7×6 миллиметров или 5×5 миллиметров (Д х Ш).
Нагревательный элемент может быть предусмотрен в качестве тонкопленочного покрытия, нанесенного на поверхность теплостойкой подложки. Нагревательный элемент может быть пропитан, нанесен или напечатан на поверхности теплостойкой подложки. Материалом тонкопленочного нагревательного элемента может быть любой подходящий материал, который имеет удобные электрические свойства и достаточно сильную силу сцепления с теплостойкой подложкой.
Нагревательный элемент может быть предусмотрен в пределах объема теплостойкой подложки, может находиться между двумя элементами теплостойкой подложки или может быть покрыт защитным слоем теплостойкого материала.
В некоторых вариантах осуществления жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может доставляться на переднюю сторону теплостойкой подложки, а нагревательный элемент может быть предусмотрен на задней стороне теплостойкой подложки.
Нагреватель в сборе может быть расположен на расстоянии от распределяющего узла. Посредством предоставления нагревателя в сборе, расположенного на расстоянии от узла доставки, количеством жидкого субстрата, образующего аэрозоль, доставляемого на нагреватель в сборе, можно лучше управлять по сравнению с испарителем, содержащим трубчатый сегмент для переноса потока жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из узла доставки на нагреватель в сборе. Благодаря такому трубчатому сегменту, можно избежать нежелательных капиллярный действий. Проходя мимо воздушного зазора, доставляемое количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, будет превращаться в струю капель перед попаданием на поверхность нагревателя в сборе. Таким образом, равномерное распределение доставляемого количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, на нагреватель в сборе может быть улучшено в некоторых примерах, что приводит к лучшей управляемости и повторяемости генерирования аэрозоля с заданным количеством испаряемого субстрата, образующего аэрозоль, на цикл вдыхания.
Рабочая температура нагревателя в сборе может составлять от 120 до 210 градусов Цельсия, предпочтительно от 150 до 180 градусов Цельсия. В некоторых примерах рабочая температура устройства может варьироваться.
Скорость потока жидкого субстрата, образующего аэрозоль, доставляемого через распылительное сопло, находится в пределах от 0,5 до 2 микролитров в секунду. В вариантах осуществления, включающих микронасос, микронасос может предоставлять возможность доставки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, по требованию со скоростью потока, составляющей, например, приблизительно от 0,7 до 4,0 микролитров в секунду в течение временных интервалов переменной или постоянной продолжительности. Объемная подача насоса одного цикла активации может составлять приблизительно 0,5 микролитра в микронасосах, работающих в пределах частоты накачки от 8 до 15 герц. Предпочтительно объемная подача насоса в каждом цикле активации в качестве дозы жидкого субстрата, образующего аэрозоль, на затяжку может составлять от приблизительно 0,4 до 0,5 микролитра.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать блок обнаружения действия пользователя для обнаружения действия пользователя, чтобы инициировать генерирование аэрозоля. Блок обнаружения действия пользователя может быть выполнен в качестве системы обнаружения затяжки, например, датчика затяжки. Альтернативно или необязательно блок обнаружения действия пользователя может быть выполнен в качестве кнопки включения-выключения, например, электрического переключателя.
Система, генерирующая аэрозоль, дополнительно содержит блок управления для управления доставкой жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и для активации нагревателя в сборе. Доставка жидкого субстрата, образующего аэрозоль, может быть отложена после активации нагревателя в сборе в ответ на распознанное действие пользователя. При активации пользователем, например, с помощью кнопки включения-выключения или датчика затяжки, блок управления может сначала активировать нагреватель в сборе, а затем, после задержки, составляющей приблизительно от 0,3 до 1 секунды, предпочтительно от 0,5 до 0,8 секунды, может активировать устройство доставки. Продолжительность активации может быть фиксированной или может соответствовать действию пользователя, например, нажатию кнопки включения-выключения или осуществлению затяжки, как, например, распознано блоком обнаружения действия пользователя. В качестве альтернативы блок управления может быть приспособлен для активации нагревателя в сборе и доставки жидкости одновременно, в зависимости от того, насколько быстро нагреватель будет реагировать, чтобы достичь желаемой температуры для получения аэрозоля. В качестве альтернативы нагреватель может быть активирован в начале сеанса пользователя и поддерживаться включенным во время использования устройства в течение любого заданного промежутка времени.
Предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, может содержать часть в виде устройства и часть для хранения жидкости, выполненную с возможностью замены. Часть в виде устройства может содержать блок питания и блок управления. Блок питания может представлять собой любой тип электрического блока питания, как правило, батарею. Блок питания для устройства доставки может отличаться от блока питания сетчатого нагревательного элемента или может быть таким же.
Блок питания может представлять собой тип устройства накопления заряда, такой как конденсатор, суперконденсатор или гиперконденсатор. Блок питания может нуждаться в перезарядке и может обладать емкостью, позволяющей накапливать достаточно энергии для одного или нескольких сеансов пользователя; например, блок питания может обладать достаточной емкостью для того, чтобы позволить непрерывно генерировать аэрозоль в течение приблизительно шести минут или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере блок питания может обладать достаточной емкостью для того, чтобы позволить осуществлять заданное количество затяжек или отдельных активаций испарителя.
Система, генерирующая аэрозоль, может представлять собой электроуправляемую систему. Предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, является портативной. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь размер, сопоставимый с размером обычной сигары или сигареты. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь общую длину, составляющую от приблизительно 45 миллиметров до приблизительно 160 миллиметров. Система, генерирующая аэрозоль, может иметь внешний диаметр, составляющий от приблизительно 7 миллиметров до приблизительно 25 миллиметров.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предусмотрен способ генерирования аэрозоля, включающий этапы предоставления трубчатой секции, содержащей впускной конец и выпускной конец, при этом впускной конец трубчатой секции выполнен с возможностью присоединения к части для хранения жидкости, предоставления распылительного сопла на выпускном конце трубчатой секции, и доставки потока жидкого субстрата, образующего аэрозоль, через распылительное сопло, при этом распылительное сопло содержит канал для воздуха для направления воздушного потока через сопло. Способ дополнительно включает этап смешивания воздушного потока с потоком жидкого субстрата, образующего аэрозоль, для улучшения распыления потока жидкого субстрата, образующего аэрозоль, доставляемого через распылительное сопло.
Воздушный поток через распылительное сопло предпочтительно генерируется пользователем при осуществлении затяжки на мундштуке системы, генерирующей аэрозоль, при этом по меньшей мере часть воздушного потока между впускным отверстием для воздуха и мундштуком направляется через канал для воздуха распылительного сопла.
Благодаря одновременному использованию действия вдыхания пользователя для генерирования воздушного потока через распылительное сопло, распыление жидкого субстрата, образующего аэрозоль, по существу улучшается, требуя при этом лишь очень ограниченной модификации существующих систем, генерирующих аэрозоль.
Признаки, описанные в отношении одного аспекта, могут быть в равной степени применены к другим аспектам настоящего изобретения.
Варианты осуществления настоящего изобретения будут далее описаны исключительно на примерах со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан вид сбоку варианта осуществления системы, генерирующей аэрозоль, содержащей распылитель согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 показан увеличенный и подробный вид системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1, содержащей распылитель согласно настоящему изобретению.
На фиг. 1 показаны компоненты системы, генерирующей аэрозоль, содержащей распылитель в сборе согласно настоящему изобретению. Система 10, генерирующая аэрозоль, содержит корпус 12, блок 14 питания, блок 16 управления, часть 18 для хранения жидкости, трубчатую секцию 20, микронасос 22, распылительное сопло 24 и нагреватель 26 в сборе. Корпус содержит впускное отверстие 28 для воздуха и мундштук 30 на своем ближнем конце.
Система 10, генерирующая аэрозоль, может быть активирована пользователем посредством ручного управления переключателем питания или может автоматически быть активирована соответствующими средствами обнаружения, когда пользователь делает затяжку. При обнаружении затяжки, блок 16 управления активирует микронасос 22 и нагреватель 26 в сборе. Микронасос 22 доставляет заданное количество жидкого субстрата, образующего аэрозоль, через распылительное сопло 24 на нагреватель 26 в сборе, где жидкий субстрат, образующий аэрозоль, испаряется и доставляется в виде аэрозоля пользователю.
Распылительное сопло 24 превращает жидкий субстрат, образующий аэрозоль, в распылительную струю 32 из мелких капель. Данный эффект распыления поддерживается воздушным потоком 34, направляемым в канал 36 для воздушного потока распылительного сопла 24. На фиг. 2 показан увеличенный вид системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1, более подробно изображающий канал 36 для воздушного потока и путь 38 для потока текучей среды через распылитель в сборе. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, транспортируется в трубке 20 в направлении распылительного сопла 24, предусмотренного на выпускном конце 20a трубчатой секции 20. Распылительное сопло 24 содержит центральное выпускное отверстие 40 для создания распылительной струи из небольших капель жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Распылительное сопло 24 дополнительно содержит канал 36 для воздушного потока, который находится в жидкостной связи с впускным отверстием 28 для воздуха и который заканчивается в кольцеобразном выпускном отверстии 42, расположенном радиально наружу от и симметрично центральному отверстию 40. Воздушный поток 34, выходящий из кольцеобразного выпускного отверстия 42, смешивается с распылительной струей и улучшает распыление небольших капель жидкого субстрата, образующего аэрозоль.
Распылительная струя 32 доставляется на нагреватель в сборе 26, где субстрат, образующий аэрозоль, испаряется с образованием аэрозоля. В изображенном варианте осуществления полный воздушный поток направляется через канал 36 для воздушного потока распылительного сопла 24. В качестве альтернативы в корпусе системы, генерирующей аэрозоль, могут быть предусмотрены дополнительные вторичные впускные отверстия для воздуха. Вспомогательный воздушный поток, поступающий во вторичные впускные отверстия для воздуха, может смешиваться с первичным потоком до или после испарения посредством нагревателя в сборе.
Вышеописанный приведенный в качестве примера вариант осуществления иллюстрирует, но не является ограничивающим. С учетом рассмотренного выше приведенного в качестве примера варианта осуществления, другие варианты осуществления, соответствующие вышеуказанному иллюстративному варианту осуществления, теперь будут очевидны специалисту в данной области техники.