УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВАНИЯ АЭРОЗОЛЬОБРАЗУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПАРЕНИЯ АЭРОЗОЛЬОБРАЗУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА И СИСТЕМА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ПОТОКА АЭРОЗОЛЯ
AEROSOL-GENERATING MATERIAL HEATING APPARATUS, AEROSOL-GENERATING MATERIAL EVAPORATING APPARATUS AND AEROSOL STREAM GENERATION SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение касается устройства для испарения аэрозольобразующего материала.
Уровень техники
В курительных изделиях, таких как сигареты, сигары и т.п. при использовании сжигается табак с целью создания табачного дыма.
Были предприняты попытки предложить альтернативы изделиям, в которых сжигается табак, путем создания изделий, в которых вещества высвобождаются без сжигания.
Примерами таких изделий являются нагревательные устройства, в которых вещества высвобождаются путем нагревания материала, а не его горения. Этот материал может быть, например, табаком или другим, не табачным продуктом, который может как содержать, так и не содержать никотин. Такие устройства иногда называют Нагревающими табак изделиями (THP).
Другим примером являются электронные сигареты. Эти устройства обычно содержат жидкость, которую нагревают с целью ее испарения для выработки пара или аэрозоля, который можно вдыхать. Жидкость может содержать никотин, и/или ароматизаторы, и/или материалы для выработки аэрозоля, такие как глицерол. Известные электронные сигареты обычно не содержат или не используют табак.
Еще одним примером являются так называемые гибридные устройства. Такие устройства обычно содержат отдельно жидкость и табак или другой материал с ароматом. Эту жидкость нагревают для испарения с целью выработки вдыхаемого пара или аэрозоля, который проходит через табак или другой материал с ароматом, так что пару или аэрозолю придается аромат.
Раскрытие изобретения
Первым объектом изобретения является устройство для нагревания аэрозольобразующего материала с целью испарения по меньшей мере одного компонента этого материала, содержащее нагревательную камеру, выполненную с возможностью расположения в ней аэрозольобразующего материала; первое нагревательное средство, выполненное с возможностью нагревания аэрозольобразующего материала, который при использовании расположен в нагревательной камере, с по меньшей мере двух сторон этого аэрозольобазующего материала; канал для потока воздуха, расположенный снаружи камеры нагревания и проходящий вдоль первого нагревательного средства так, что при использовании, когда пользователь затягивается с помощью системы, содержащей указанное устройство, воздух входит в устройство и проходит через указанный канал, предварительно нагреваясь в этом канале первым нагревательным средством перед проходом в нагревательную камеру и через аэрозольобразующий материал.
Устройство может дополнительно содержать теплоизоляционный элемент, при этом канал для потока воздуха расположен между теплоизоляционным элементом и первым нагревательным средством.
Первое нагревательное средство и канал для потока воздуха могут проходить вдоль устройства в осевом направлении.
Вторым объектом изобретения является устройство для испарения аэрозольобразующего материала, содержащее камеру, выполненную с возможностью расположения в ней аэрозольобразующего материала; средство для испарения аэрозольобразующего материала, который при использовании расположен в камере, с целью получения пара и/или аэрозоля; нагревательное средство для нагревания входящего потока воздуха, который при использовании течет в устройство, когда пользователь затягивается с помощью системы, которая содержит упомянутое устройство, перед прохождением этого воздуха через аэрозольобразующий материал; и устройство для направления воздуха, расположенное в нагревательном средстве, для направления входящего воздуха для течения в непосредственной близости от нагреванемой поверхности нагревательного средства.
Устройство направления потока воздуха может быть вытянутым элементом, проходящим в устройстве в осевом направлении.
Устройство направления потока воздуха может проходить в пространстве, ограниченном нагревательным средством.
Далее в качестве примера описаны варианты осуществления изобретения со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показана первая система предоставления аэрозоля для выработки вдыхаемой среды, вид в продольном разрезе;
на фиг. 2а – первый пример выполнения изделия для использования в качестве части системы предоставления аэрозоля, показанной на фиг. 1, вид в продольном разрезе;
на фиг. 2b – второй пример выполнения изделия для использования в качестве части системы предоставления аэрозоля, показанной на фиг. 1, вид в перспективе;
на фиг. 3а – часть изделия по третьему примеру его выполнения для использования в качестве части системы предоставления аэрозоля, показанной на фиг. 1, вид в продольном разрезе;
на фиг. 3b – то же, вид в перспективе в продольном разрезе.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 схематично показана система 100 предоставления аэрозоля, которая является ингаляционным портативным устройством (т.е. пользователь использует ее для вдыхания аэрозоля, предоставленного системой 100). В этом примере система 100 является электронным устройством.
В общих чертах, система 100 испаряет аэрозольобразующий материал 20 или материал 20 для выработки аэрозоля, например, содержащий табак, путем нагревания, но не сжигания этого материала 20 для формирования пара и/или аэрозоля, который смешиваясь с потоком воздуха, когда пользователь затягивается с помощью системы 100, создает поток пара и/или аэрозоля для вдыхания пользователем.
По меньшей мере в некоторых примерах пар вырабатывается так, что он по меньшей мере частично конденсируется для образования аэрозоля, который смешивается с потоком воздуха перед выходом из системы 100 для вдыхания пользователем.
Прежде всего следует отметить, что по существу пар является материалом в газообразном состоянии при температуре, которая ниже его критической температуры, что означает, например, что пар может конденсироваться в жидкость при увеличении давления без уменьшения температуры. С другой стороны, аэрозоль является коллоидом из мелких твердых частиц или капель жидкости в воздухе или другом газе. «Коллоид» представляет собой материал, в котором микроскопически рассеянные нерастворимые частицы взвешены в другом веществе.
Для удобства в настоящем документе считается, что термин «аэрозоль» означает аэрозоль, пар или их комбинацию.
Как показано на фиг. 1, система 100 содержит изделие 200 для предоставления аэрозоля и устройство 300 предоставления аэрозоля. Изделие 200 для предоставления аэрозоля содержит материал 20 и средство 205 для нагревания без сжигания этого материала 20. Устройство 300 предоставления аэрозоля предназначено для подачи электроэнергии и управления системой 100.
В этом примере изделие 200 для предоставления аэрозоля содержит первый «верхний» корпус 210, а устройство 300 предоставления аэрозоля содержит второй «нижний» корпус 310. В этом примере верхний корпус 210 разъемно соединен с нижним корпусом 310.
Первый корпус 210 по существу является вытянутым и содержит нагревательную камеру 220 для расположения материала 20. На ближнем конце 250 системы 100 первый корпус 210 также содержит мундштук 230, который сообщается с камерой 220 нагревания, и через который пользователь может вдыхать поток аэрозоля, который вырабатывается при использовании. Мундштук 230 (или по меньшей мере его кончик) может содержать комфортный для губ материал, который, например, может содержать подходящие пластики или материалы на основе силиконовой резины. Мундштук 230 может быть неотъемлемой частью верхнего корпуса 210 или он может быть отдельной деталью, прикрепленной к первому корпусу 210.
Первый корпус 210 также может содержать одно или несколько входных отверстий 260, чтобы воздух мог поступать в первый корпус 210, когда пользователь затягивается через мундштук 230.
Первый корпус 210 также содержит первое нагревательное средство 205, выполненное с возможностью нагревания материала 20 для испарения по меньшей мере одного компонента этого материала с целью выработки аэрозоля. Далее этот аэрозоль смешивается с потоком воздуха, который входит через одно или несколько входных отверстий 260 в первый корпус 210 и далее проходит в нагревательную камеру 220 и через аэрозольобразующий материал 20 для выработки потока аэрозоля до выхода из изделия 200, когда пользователь делает затяжку.
Первый корпус 210 дополнительно содержит базовую часть 290, которая соединена со вторым корпусом 310. Базовая часть 290 содержит соединительную часть, например винтовую резьбу или штыковой разъем для соединения первого корпуса 210 со вторым корпусом 310 с возможностью отсоединения.
Второй корпус 310 содержит источник 320 электроэнергии, обычно батарею, для подачи электрической энергии на разные компоненты системы 100, в том числе на нагревательное средство 205, с которым он электрически соединен тогда, когда первый корпус 210 и второй корпус 310 соединены друг с другом, что будет дополнительно описано ниже.
Батарея 320 может быть аккумуляторной или одноразовой. Во втором корпусе 310 также имеется контроллер 330, который может содержать микросхему, который связан со схемой, выполненной с возможностью управления работой разных компонентов системы 100, что будет дополнительно описано ниже. Снаружи второго корпуса 310 может иметься средство 340 ввода данных пользователем, чтобы пользователь мог управлять контроллером 330.
Когда пользователь затягивается через мундштук 230, расположенный на ближнем конце 250, воздух втягивается через одно или несколько входных отверстий 260. При воздействии пользователя на кнопку 340 управления (или, в качестве альтернативы, с помощью известного устройства обнаружения затяжки), на нагревательное средство 205 подается электрическая энергия для нагрева без горения материала 20 в нагревательной камере 220 для испарения материала 20 с целью выработки аэрозоля, который смешивается с воздухом, текущим из входного отверстия 260, что создает поток аэрозоля (как показано стрелками). Поток аэрозоля втягивается пользователем через мундштук 230, покидая систему 100.
Материал 20 может содержать собственно табак, разные виды табака, производные табака, взорванный табак, восстановленный табак, размолотый табак, табачный экстракт, гомогенизированный табак или заменители табака. В случае табака материал 20 может иметь форму табачного стержня, капсулы или заглушки из табака, рассыпного табака, гранул и т.д. и может быть как в сравнительно сухой, так и в сравнительно влажной форме. Материал 20 также может содержать другие, не табачные, продукты, которые, в зависимости от продукта, могут как содержать, так и не содержать никотин.
В некоторых случаях материал 20 выполнен в форме рассыпного табака в камере 220 нагревания. В других случаях материал 20 выполнен в виде табака, который расположен в одноразовом изделии, которое вставлено в камеру нагревания. Одноразовое изделие может быть вытянутым и по меньшей мере его часть может выступать из камеры 220 нагревания и из первого корпуса 210. В таких случаях ближний конец одноразового изделия может быть использован в качестве мундштука, через который поток аэрозоля выходит из системы 100 для вдыхания пользователем. В этих примерах первый корпус 210 не обязательно должен быть снабжен мундштуком.
Для придания потоку аэрозоля другого аромата в качестве ароматизатора могут быть использованы материалы, отличные от табака (или помимо табака).
На фиг. 2 схематично показан первый пример выполнен изделия 200 для предоставления аэрозоля для использования в системе 100 по фиг. 1. В этом примере нагревательное средство 205 расположено между внутренней и внешней стенками 220а и 220b нагревательной камеры 220 и продолжается вдоль по меньшей мере двух сторон этой камеры 220.
Внешняя стенка 220b нагревательной камеры 220 и внутренняя поверхность 210а первого корпуса 210 определяют расположенный между ними путь 270 для потока воздуха, по которому воздух может течь в первый корпус 210 через одно или несколько входных отверстий 260. Если нагревательная камера 220 и первый корпус 210 имеют по существу цилиндрическую форму, путь 270 для потока воздуха имеет по существу кольцевую форму.
Верхний корпус 210 может содержать теплоизоляционный слой 280, расположенный между путем 270 для потока воздуха и внешней поверхностью 210b первого корпуса 210. В одном примере теплоизоляционный слой 280 образован в виде вакуумной трубки, которая расположена между внешней поверхностью 210b верхнего корпуса 210 и путем 270 для потока воздуха, например, между внутренней и внешней поверхностями 210а и 210b первого корпуса 210.
При использовании, когда пользователь затягивается через мундштук 230 у ближнего конца 250 (не показано на фиг. 2а), воздух втягивают через одно или несколько входных отверстий 260, течет вдоль пути 270 и входит в нагревательную камеру 220 через входное отверстие 220с, находящееся на дальнем конце этой камеры 220.
Как описано выше, на нагревательное средство 205 подается электрическая энергия благодаря управлению пользователем кнопкой 340 управления (не показана на фиг. 2а) (или с помощью устройства обнаружения затяжки), чтобы нагреть без сжигания материал 20 в нагревательной камере 220 для испарения материала 20 с целью выработки аэрозоля, который смешивается с потоком воздуха, образуя потока аэрозоля (как показано стрелками) для вдыхания пользователем.
Когда воздух течет вдоль пути 270 до входа в нагревательную камеру 220, то проходит в непосредственной близости от нагревательного средства 205. Нагревательное средство 205 и путь 270 вместе проходят в осевом направлении в первом корпусе 210 вдоль по меньшей мере двух сторон нагревательной камеры 220, что способствует предварительному нагреванию потока воздуха до его попадания в нагревательную камеру 220.
В некоторых случаях до попадания в нагревательную камеру 220 воздух предварительно нагревается до температуры от 0 до 240°C, предпочтительно от температуры окружающей среды до примерно 150°C.
Нагревательное средство 205 может содержать нагреватель или нагреватели любого подходящего типа, в том числе электрический резистивный нагреватель, например, резистивный нагреватель из нихрома, керамический нагреватель, тонкопленочный нагреватель, индукционный нагреватель и т.д.
В показанном примере нагревательное средство содержит трубку, окружающую нагревательную камеру 220. Эта трубка своими концами определяет входное отверстие 220с для потока воздуха и выходное отверстие 220d для потока аэрозоля.
При использовании, в частности, если материал 20 является табаком, предпочтительно, чтобы табак нагревался до температуры примерно от 175 до 250°C, наиболее предпочтительно примерно 200°C, чтобы обеспечить ситуацию, когда из табака высвобождается надлежащее или адекватное количество веществ.
Следует понимать, что материал нагревается непосредственно с помощью нагревательного средства 205, например, благодаря теплопроводности, и косвенно с помощью предварительно нагретого потока горячего воздуха (т.е. благодаря конвекции).
На фиг. 2b схематично показана часть альтернативного изделия 200 для предоставления аэрозоля для использования в системе 100 по фиг. 1. В этом примере нагревательное средство 205 выполнено в виде набора проводящих дорожек, расположенных вокруг внешней поверхности 220b нагревательной камеры 220.
На фиг. 3а и 3b схематично показана часть другого изделия 200 для предоставления аэрозоля, которое может быть использовано в системе 100 по фиг. 1. В этом примере одно или несколько входных отверстий 260 для воздуха в первом корпусе 210 расположены выше по потоку относительно нагревательной камеры 220, и они направлены к базовой части 290 первого корпуса 210.
В этом примере первый корпус 210 дополнительно содержит второе нагревательное средство 420, отделенное от нагревательного средства 205 и расположенное выше по потоку относительно него в нагревательной камере 220. Второе нагревательное средство 420 предназначено для предварительного нагревания потока воздуха через одно или несколько входных отверстий 260 до того, как поток воздуха попадет в материал 20.
Аналогично первому нагревательному средству 205, второе нагревательное средство 420 может быть выполнено в любом подходящем виде, но в примере по фиг. 3а и 3b, и первое, и второе нагревательные средства 205 и 420 являются тонкопленочными нагревателями трубчатой или кольцевой формы, а также имеется теплоизоляционный слой 280 в виде вакуумной трубки, расположенной между внутренней стенкой корпуса и первым и вторым нагревательными средствами 205 и 420. Соответственно, в этом примере первое нагревательное средство 205 и второе нагревательное средство 420 расположены по существу соосно, но на расстоянии друг от друга в осевом направлении.
В альтернативной конструкции, не показанной на чертежах, второе нагревательное средство 420 может содержать элемент из нихрома, а не тонкопленочный нагреватель. Известно, что температура элемента из нихрома обычно может повышаться быстрее повышения температуры тонкопленочного нагревателя.
Первый корпус 210 также содержит устройство 410 для направления воздуха, которое выполнено с возможностью направления потока воздуха над горячей внутренней поверхностью второго нагревательного средства 420 в непосредственной близости от нее, что нужно для оптимизации нагревания потока воздуха.
В показанном примере устройство 410 для направления воздуха выполнено в форме вытянутого элемента, например, пальца, проходящего в осевом направлении во втором нагревательном средстве 420. В этом примере устройство 410 для направления воздуха и второе нагревательное средство 420 ограничивают кольцевой путь для потока воздуха. Устройство 410 для направления потока воздуха не обязательно нагревается.
В примере, показанном на фиг. 3а и 3b, первое нагревательное средство 205 используется для испарения материала 20 с целью получения пара и/или аэрозоля. В других примерах для испарения материала 20 с целью получения пара и/или аэрозоля могут быть использованы средства других типов, которые не обязательно подразумевают нагревание. Специалистам в рассматриваемой области ясно, что такое средство может содержать пьезоэлектрическую систему, вибрирующую сетку, на которой расположен материал 20, источник света, химический источник или фактически любое средство для испарения материала 20 с целью получения пара и/или аэрозоля.
В приведенных выше примерах показаны первый корпус 210 и второй корпус 310, которые могут быть соединены с возможностью рассоединения. В других примерах вместо первого корпуса 210 и второго корпуса 310, которые соединены с возможностью рассоединения, система 100 может содержать единый корпус, который содержит компоненты системы.
Выше описано устройство для нагревания аэрозольобразующего материала, это устройство содержит нагревательную камеру, выполненную с возможностью приема аэрозольобразующего материала; первое нагревательное средство, выполненное с возможностью нагревания аэрозольобразующего материала, расположенного при использовании в нагревательной камере; второе нагревательное средство, выполненное с возможностью нагревания входящего воздуха, который при использовании течет в устройство при затяжке пользователя; и расположенное во втором нагревательном средстве устройство для направления потока воздуха, способствующее протеканию входящего воздуха в непосредственной близости от поверхности нагревания второго нагревательного средства.
В настоящем описании под терминами «аромат» и «ароматизатор» понимаются материалы, которые, где разрешено местным законодательством, могут быть использованы для создания в товаре для взрослых потребителей желаемого вкуса или аромата. Они могут представлять собой экстракты (например, лакрица, гортензия, лист белоствольной японской магнолии, ромашка, пажитник, гвоздика, ментол, японская мята, анисовое семя, корица, травы, винтергрен, вишня, ягода, персик, яблоко, Драмбьюи™, бурбон, шотландский виски, виски, мята, перечная мята, лаванда, кардамон, сельдерей, каскарилла, мускатный орех, сандаловое дерево, бергамот, герань, экстракт меда, розовое масло, ваниль, лимонное масло, апельсиновое масло, акация, тмин, коньяк, жасмин, иланг-иланг, шалфей, фенхель, гвоздичный перец, имбирь, анис, кориандр, кофе или мятное масло из любого растения сорта мята), улучшители запаха, блокировщики активного центра рецепторов горечи, стимуляторы и активаторы активных центров рецепторов ощущений, сахара и/или заменители сахаров (например, сукралоза, ацесульфам калия, аспартам, сахарин, цикламаты, лактоза, сахароза, глюкоза, фруктоза, сорбитол или маннитол) и другие добавки, такие как активированный уголь, хлорофилл, минералы, растения или средства освежения дыхания. Они могут быть синтетическими или натуральными ингредиентами или смесями. Они могут быть в любом подходящем виде, например, в виде масла, жидкости или порошка.
Изобретение показано на примерах различных вариантов его осуществления, в которых может быть реализовано заявленное изобретение и в которых описана система, выполненная с возможностью выработки вдыхаемой среды. В представленных вариантах осуществления изобретения указаны его особенности и преимущества, но их перечень не является исчерпывающим и/или единственно возможным. Варианты осуществления изобретения описаны лишь для облегчения его понимания. Следует понимать, что преимущества, варианты осуществления, примеры, функции, особенности конструкции и/или другие аспекты изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение, которое определено его формулой, и что возможны другие варианты осуществления изобретения и допускаются изменения, не выходящие за рамки объема и/или сущности изобретения. Различные варианты осуществления изобретения, разумеется, могут содержать, состоять или в основном состоять из различных комбинаций раскрытых элементов, компонентов, особенностей, частей, этапов, средств и т.д.