Расходуемый картридж для устройства, генерирующего аэрозоль
CONSUMABLE CARTRIDGE FOR AEROSOL GENERATING DEVICE

Настоящее изобретение относится к расходуемому картриджу для использования с устройством, генерирующим аэрозоль.
Был предложен ряд курительных устройств нового поколения, которые предназначены для обеспечения альтернативы традиционным сигаретам. Одно такое устройство описано в ЕР 2772148 А2. В этой компоновке курительное устройство снабжено мундштуком, оболочкой, электрическим нагревателем и батареей. Расходуемый картридж может быть установлен в устройстве рядом с нагревателем. Расходуемый картридж имеет оболочку, которая охватывает табачный материал. Картридж также содержит перфорационные отверстия и аэрационные отсеки. Нагреватель может нагревать оболочку картриджа, приводя к тому, что табак, содержащийся внутри, нагревается без горения, в результате чего высвобождает аэрозоль. Пользователь затем может вдыхать аэрозоль или пар через мундштук.
После некоторого периода использования расходуемый картридж заканчивается. Пользователь может вынуть и заменить расходуемый картридж.
Может быть желательно повысить эффективность теплопередачи к табаку в картридже. Также может быть желательно иметь возможность присоединять картридж к устройству надежно и с возможностью отсоединения.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения предоставлен расходуемый картридж для устройства, генерирующего аэрозоль, при этом расходуемый картридж содержит: резьбовую оболочку, приспособленную для резьбового сцепления с устройством, генерирующим аэрозоль; материал, образующий аэрозоль, приспособленный для образования аэрозоля при получении тепла, причем материал, образующий аэрозоль, расположен в резьбовой оболочке.
Таким образом, тепло может быть передано посредством проводимости через наружную оболочку в материал, образующий аэрозоль.
Преимущественно наличие резьбовой оболочки обеспечивает надежное соединение, когда картридж предоставлен в устройстве, генерирующем аэрозоль. Это также обеспечивает легкий способ выемки картриджа, когда материал, образующий аэрозоль, израсходуется.
Преимущественно наличие материала, образующего аэрозоль, в наружной оболочке обеспечивает улучшенную передачу тепла между устройством, генерирующим аэрозоль, и картриджем, поскольку тепло передается посредством проводимости через наружную оболочку в материал, образующий аэрозоль.
Предпочтительно материал, образующий аэрозоль, может образовывать аэрозоль при получении тепла от устройства, генерирующего аэрозоль, посредством резьбовой оболочки. Наличие резьбового соединения для передачи тепла от устройства, генерирующего аэрозоль, в картридж может увеличить площадь поверхности картриджа, которая находится в контакте с устройством, генерирующим аэрозоль. Это предоставляет возможность лучшей теплопередачи в материал, образующий аэрозоль. Это обеспечивает эффективную систему, поскольку может требоваться меньше энергии, чтобы нагревать материал, образующий аэрозоль.
Материал, образующий аэрозоль, может содержать материал-носитель, который может содержать смесь полипропиленгликоля (PG) и/или глицерина (G). Предпочтительно материал-носитель имеет композицию, составляющую по меньшей мере 20 вес. %. Материал, образующий аэрозоль, может содержать частицы измельченного табака (например, в дополнение к материалу-носителю). Материал, образующий аэрозоль, может содержать и другие материалы, такие как ароматизирующее вещество и вода, и т.д.
Предпочтительно резьбовая оболочка выполнена с возможностью сцепления с дополняющей резьбой на устройстве, генерирующем аэрозоль. Это может обеспечить более надежное соединение между расходуемым картриджем и устройством, генерирующим аэрозоль. Кроме того, может быть увеличена площадь поверхности контакта, дополнительно приводя к более эффективному переносу тепла.
Дополняющие резьбовые области могут иметь противоположные друг другу типы. Резьбовая оболочка может быть охватываемой резьбой, а дополняющая резьба на устройстве, генерирующем аэрозоль, может быть охватывающей резьбой, или наоборот.
Шаг резьбовой оболочки и дополняющих резьбовых областей может быть подобран специально. Предпочтительно они могут содержать по меньшей мере два витка резьбы. Альтернативно они могут содержать три, четыре, пять или более витков резьбы. Предпочтительно упомянутые витки резьбы расположены вдоль канала скольжения длиной 5-20 мм. Это может гарантировать оптимальную теплопередачу в балансе с легкостью вставки картриджа. Наличие слишком мелкого шага (много витков резьбы на расстояние вдоль оси) может не быть оптимальным, поскольку выемка и замена картриджа могут быть слишком долгими.
В одной компоновке устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать область без резьбы, в которую может вкручиваться резьбовая оболочка. К примеру, эта область может быть выполнена из мягкого материала, такого как резина или мягкая пластмасса. Альтернативно может быть предусмотрена крайняя область, на которую может навинчиваться и присоединяться резьбовая оболочка.
Предпочтительно оболочка имеет внешнюю резьбу. Преимущественно это может обеспечить надежное соединение и эффективный перенос тепла в картридж. В других вариантах осуществления оболочка может содержать углубленную область, снабженную резьбой. В этом случае оболочка может быть снабжена внутренней резьбой.
Предпочтительно картридж содержит верхнюю часть, содержащую одно или несколько вентиляционных отверстий, и нижнюю резьбовую часть, так что тепло вызывает выхождение аэрозоля из картриджа через одно или несколько вентиляционных отверстий. Это может позволить направлять поток аэрозоля в одном направлении к мундштуку устройства, генерирующего аэрозоль. К примеру, тепло может быть получено от устройства, генерирующего аэрозоль, посредством нижней резьбовой части, что вызывает выхождение аэрозоля через вентиляционные отверстия в верхней части.
В других компоновках верхняя часть может быть открыта и нижняя резьбовая часть может быть закрыта. Альтернативно или дополнительно верхняя часть может быть закрыта поддающимся перфорированию элементом.
Предпочтительно резьбовая оболочка содержит теплопроводный материал. Преимущественно это обеспечивает эффективную передачу тепла от устройства, генерирующего аэрозоль, в картридж. Теплопроводный материал может быть выбран из группы, содержащей алюминий, железо, медь, цинк, никель, хром или их сплавы. Альтернативно теплопроводный материал может быть керамическим.
Предпочтительно нижняя резьбовая часть длиннее, чем верхняя часть. Путем предоставления резьбовой части вдоль по существу всей длины оболочки можно улучшить передачу тепла от устройства, генерирующего аэрозоль, в материал, образующий аэрозоль, повышая эффективность устройства.
Предпочтительно оболочка расходуемого картриджа содержит металл. Преимущественно металлическая оболочка обеспечивает надежную защиту для содержимого картриджа. Металлическая оболочка также может выдерживать температуры, при которых работает устройство, и применима для проведения тепла к материалу, образующему аэрозоль. Альтернативно расходуемый картридж может состоять из материала другого типа, например керамики или высокотемпературной пластмассы.
В одной компоновке оболочка содержит обладающую электрическим сопротивлением часть, которой можно сообщать энергию для генерирования тепла. Таким образом, нагревание непосредственно производится расходуемым картриджем и происходит эффективная равномерная передача тепла в материал, образующий аэрозоль.
Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предоставлена система, генерирующая аэрозоль, содержащая: расходуемый картридж по любому из предыдущих утверждений; устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее область для сцепления с резьбовой оболочкой расходуемого картриджа.
Преимущественно наличие резьбовой оболочки обеспечивает надежное соединение, когда картридж вставлен в устройство, генерирующее аэрозоль. Это также обеспечивает легкий способ выемки картриджа, когда материал, образующий аэрозоль, израсходуется.
Предпочтительно область для сцепления с резьбовой оболочкой содержит дополняющую резьбу. Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит нагреватель, при этом область для сцепления с резьбовой оболочкой находится в тепловом контакте с нагревателем, причем нагреватель выполнен с возможностью нагревания материала, образующего аэрозоль, посредством резьбовой оболочки.
В некоторых случаях область для сцепления с резьбовой оболочкой и нагреватель могут быть неразделимыми. Альтернативно они могут быть отдельными компонентами.
Предпочтительно устройство, генерирующее аэрозоль, дополнительно содержит источник электропитания, выполненный с возможностью электрического соединения с расходуемым картриджем так, что расходуемый картридж может генерировать тепло посредством резистивного нагревания. Преимущественно, поскольку нагревание непосредственно производится расходуемым картриджем, происходит эффективная равномерная передача тепла в материал, образующий аэрозоль. В некоторых вариантах осуществления нагревание может обеспечиваться как нагревателем в устройстве, генерирующем аэрозоль, так и посредством резистивного нагревания картриджа.
Согласно дополнительному аспекту предоставлен способ генерирования пара, включающий: резьбовое соединение расходуемого картриджа с устройством, генерирующим аэрозоль; и подведение тепла через указанную резьбу для генерирования аэрозоля из материала, генерирующего аэрозоль, расположенного в расходуемом картридже.
Способ может быть выполнен с использованием расходуемого картриджа и устройства, генерирующего аэрозоль, согласно предыдущим аспектам.
Далее в качестве примера описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на графические материалы, на которых:
фиг. 1 представляет собой вид спереди картриджа в одном варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 представляет собой вид сбоку в перспективе картриджа, представленного на фиг. 1;
фиг. 3 представляет собой вид сверху в перспективе части устройства, генерирующего аэрозоль, выполненного с возможностью вмещения картриджа, представленного на фиг. 1 и 2;
фиг. 4 представляет собой вид сбоку в перспективе картриджа согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5 представляет собой схематический вид электронной сигареты согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 6a-6d представляют собой схематические виды соединительной системы между мундштучной частью и картриджем согласно одному варианту осуществления, и при этом на 6а представлена деталь соединительной части мундштучной части, на 6b и 6с представлены схематический вид сверху и схематический вид в перспективе, показывающие взаимодействующую соединительную часть картриджа, и на фиг. 6d представлен подробный схематический вид в перспективе соединительной части мундштучной части;
фиг. 7а представляет собой схематический вид в перспективе соединительной части картриджа согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения; и
фиг. 7b представляет собой вид в поперечном сечении соединительной системы между картриджем, представленным на фиг. 7а, и взаимодействующей мундштучной частью.
На фиг. 1 и фиг. 2 представлен картридж 10 в первом варианте осуществления настоящего изобретения. Картридж 10 имеет в целом цилиндрическую форму. Картридж 10 имеет наружную металлическую оболочку 13, в которой размещается материал, генерирующий аэрозоль, который может представлять собой табак (11), расположение которого в картридже представлено с помощью пунктирных линий. Табачный материал может занимать часть картриджа 10 или может заполнять всю внутреннюю часть картриджа. Материал, генерирующий аэрозоль, также может содержать табак и вещество для формирования аэрозоля, например пропиленгликоль или глицерин. Табачный материал может также содержать дополнительные компоненты, например ароматизирующие вещества, бензойную кислоту, производные табака, например никотин. В наружной оболочке 13 может быть представлен ряд других продуктов и ингредиентов, как будет понятно специалисту в данной области техники.
Картридж 10 содержит вентиляционные отверстия 12 на верхней поверхности 14. Картридж содержит нижнюю часть 16, которая содержит нижнюю поверхность 18. Наружная металлическая оболочка 13 на нижней части 16 картриджа содержит внешнюю резьбу 20. Верхняя поверхность картриджа может содержать крайнюю область 13. Резьбовую область 20 можно рассматривать как выступающие секции 20а, 20b, 20с, образующие резьбу 20, которая проходит вокруг наружной оболочки 13 картриджа 10.
Как можно увидеть из фиг. 1 и 2, резьба 20 проходит по длине нижней части 16. Однако в других вариантах осуществления резьба может проходить только по части нижней части 16. Резьба 20 проходит в радиальном направлении картриджа 10. Это позволяет резьбе 20 проникать в табачный материал так, что тепло передается в табачный материал и распределяется в нем.
На фиг. 3 показана приемная часть 30 устройства, генерирующего аэрозоль, для вмещения картриджа 10, представленного на фиг. 1 и 2. Приемная часть 30 имеет верхнюю область 32 с отверстием 34. Приемная часть 30 имеет цилиндрическую внутреннюю область, проходящую от отверстия 34, которая соответственно выполнена так, чтобы принимать картридж 10. Может быть предусмотрена любая форма внутренней области, при условии, что она соответствует форме картриджа 10 и может вмещать его.
Внутренняя область приемной части 30 имеет внутреннюю резьбу 36. Резьбу 36 можно рассматривать как выступающие секции 36а, 36b, образующие резьбу 36, которая проходит вокруг внутренней поверхности внутренней области приемной части 30. Резьба 36 приемной части 30 является дополняющей к резьбе 20 на картридже 10.
Нагреватель 38 присоединен к нижней области 40 приемной части 30. В других вариантах осуществления нагреватель может быть присоединен между нижней областью 40 и верхней областью 42 приемной части 30, как будет понятно специалисту.
При использовании картридж 10 вставляют в приемную часть 30 устройства, генерирующего аэрозоль. Картридж 10 ввинчивают в приемную часть 30 через отверстие 34, так что резьба 20 на картридже 10 сцепляется с резьбой 36 на приемной части 30. Витки резьбы 20, 32 обеспечивают надежное соединение между картриджем 10 и приемной частью 30, так что картридж 10 надежно соединяется с устройством, генерирующим аэрозоль.
На фиг. 5 представлена электронная сигарета 50 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Электронная сигарета 50 содержит мундштучную часть 52 и основную корпусную часть 54. Основная корпусная часть 52 содержит гнездо 56 для картриджа, блок 58 источника питания и схему 60 управления. Гнездо 56 для картриджа выполнено с возможностью вмещения картриджей 10, как описано в отношении фиг. 1-4. Мундштучная часть содержит мундштук 53 и канал 55 для потока пара. Мундштучная часть 52 может дополнительно содержать прокалывающий элемент 80. Прокалывающий элемент 80 выполнен с возможностью открывания картриджа 10 путем прокалывания вентиляционного отверстия 12 в верхней части 14 картриджа 10, так что пар может выходить из картриджа 10 через вентиляционное отверстие 12 в верхней части 14.
Как видно на фиг. 6a-6d, 7а и 7b, электронная сигарета 50 может содержать соединительную систему 62, выполненную с возможностью облегчения вставки картриджа 10 в гнездо 56 и его выемки из него.
Как видно на фиг. 6a-6d, соединительная система 62 содержит первый коннектор 64, расположенный на картридже 10, и второй коннектор 66, расположенный на мундштучной части. Первый 64 и второй 66 коннекторы могут быть выполнены как взаимодействующие охватываемый и охватывающий коннекторы.
Соединительная система 62, таким образом, выполнена с возможностью блокирования картриджа 10 на мундштучной части 52 так, что картридж 10 и мундштучная часть 52 не имеют возможности относительного вращения в по меньшей мере одном направлении вращения. Соединительная система 62 может представлять собой байонетное соединение, как представлено на фиг. 6а.
Крайняя область 13 картриджа 10 может быть снабжена радиальным выступом 64. Мундштучная часть 52 может быть снабжена вторым коннектором 66, содержащим взаимодействующий вырез 67 и направляющий паз 68, имеющий вход 70 и конец 72. Картридж 10 может быть присоединен к мундштучной части 52, когда радиальный выступ 64 совмещен с вырезом 67, и лишен возможности вращения, когда радиальный выступ 64 находится в упоре с концом 72 направляющего паза 68.
Соединительная система 62 выполнена с возможностью блокирования картриджа 10 на мундштучной части 52. При вращении картриджа 10 относительно мундштучной части 52 в первом направлении мундштучная часть 52 и картридж 10 взаимно блокируются. При вращении картриджа 10 относительно мундштучной части 52 во втором направлении, мундштучная часть 52 и картридж 10 разблокируются (или отсоединяются) друг от друга.
В другом варианте осуществления, представленном на фиг. 7а и 7b, предусмотрена магнитная соединительная система 62 между картриджем 10 и мундштучной частью. Магнитная соединительная система 62 облегчает вставку и выемку картриджа 10. Картридж 10 можно вынуть из гнезда 56 для картриджа без необходимости касаться картриджа 10. Это является особенно преимущественным, если картридж 10 все еще остается теплым после применения. Картридж 10 содержит соединительную часть 63 из ферромагнитного материала. Соединительная часть 63 может быть расположена на верхней части (крышке) 14 картриджа 10 и может быть предоставлена вокруг крайней области 13. В других вариантах осуществления оболочка картриджа выполнена из ферромагнитного материала и поэтому может действовать как коннектор картриджа. Мундштучная часть содержит второй коннектор 65 в виде магнита 65.
В других вариантах осуществления приемная часть 30 может не иметь резьбовой области 36. К примеру, внутренняя область может быть выполнена из пластмассового или резинового материала. Картридж 10 затем может быть ввинчен в приемную часть 30, при этом резьба 20 картриджа 10 сцепляется с мягкой внутренней областью приемной части 30. В других вариантах осуществления вместо резьбы приемная часть может содержать кромку. Резьбу 20 расходуемого картриджа 30 прокручивают за кромку так, что вся длина резьбовой части 20 не сцепляется с кромкой, когда картридж полностью вставлен в приемную часть 30.
При использовании, когда картридж 10 вмещен в приемной части 30 устройства, генерирующего аэрозоль, тепло поступает из устройства, генерирующего аэрозоль, в картридж 10. Это приводит к нагреванию табака в картридже 30. Пары, производимые табаком, могут выходить из картриджа 10 через вентиляционные отверстия 12. Следует понимать, что хотя и показано, что вентиляционные отверстия 12 находятся на верхней поверхности 14, вентиляционные отверстия 12 могут присутствовать на любом участке наружной оболочки 13 картриджа 10.
Тепло передается из устройства, генерирующего аэрозоль, через приемную часть 30, находящуюся в контакте с резьбовой 20 наружной оболочкой 13 картриджа 10. Для вариантов осуществления, представленных на фиг. 1-3, тепло передается через дополняющие резьбовые области 20, 36 картриджа 10 и приемную часть 30, которые находятся в контакте друг с другом. Это обеспечивает увеличенную площадь поверхности контакта между картриджем 10 и приемной частью 30.
В вариантах осуществления, где нет резьбовой области 34 в приемной части 30, тепло передается через контакт резьбовой части 20 картриджа 10, находящейся в сцеплении с внутренней поверхностью приемной части 30.
Тепло предоставляется из нагревателя 38 в устройстве, генерирующем аэрозоль, который находится в тепловом контакте с приемной частью 30. Нагреватель 38 вызывает нагревание приемной части 30, обеспечивая возможность передачи тепла через приемную часть 30 к картриджу 10 через резьбовую оболочку 13.
Дополнительный вариант осуществления показан на фиг. 4, на которой показан вариант осуществления, в котором сам картридж представляет собой нагреватель. В этом варианте осуществления приемная часть 30 может иметь или не иметь нагреватель 38.
Как можно видеть, провод 40 по спирали намотан вокруг картриджа 10, следуя за направлением резьбы 20. На фиг. 4 провод 40 расположен в углублении резьбы 20, так что провод 40 не препятствует резьбовому действию резьбы 20. В других вариантах осуществления провод 40 может быть расположен внутри оболочки 13 картриджа 10. Первый конец 42 провода присоединен к положительному полюсу, а второй конец 44 провода присоединен к противоположному отрицательному полюсу.
Электрический ток подается в провод 40 посредством источника электропитания. Это приводит к нагреванию провода 40 посредством резистивного нагревания, при этом передача тепла в картридж 10 вызывает нагревание содержащегося в нем материала, генерирующего аэрозоль.
Альтернативно провод 40 может представлять собой два провода, которые изолированы друг от друга по длине картриджа 10 для предотвращения короткого замыкания. Провода электрически соединяются друг с другом возле одного конца картриджа 10. Это означает, что электропитание нужно подавать только на одном конце картриджа 10.