СИСТЕМА, ГЕНЕРИРУЮЩАЯ АЭРОЗОЛЬ, СОДЕРЖАЩАЯ НЕСКОЛЬКО СУБСТРАТОВ, ОБРАЗУЮЩИХ АЭРОЗОЛЬ, И ПРОКАЛЫВАЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ
AEROSOL GENERATING SYSTEM CONTAINING SEVERAL AEROSOL FORMING SUBSTRATES AND PIERCING ELEMENT

Настоящее изобретение относится к системе, генерирующей аэрозоль, при этом система, генерирующая аэрозоль, содержит картридж, имеющий как твердые, так и жидкие субстраты, образующие аэрозоль, и устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее прокалывающий элемент. Настоящее изобретение находит особое применение в качестве электрической курительной системы.
Один тип системы, генерирующей аэрозоль, представляет собой электрическую курительную систему. Известные удерживаемые в руке электрические курительные системы, как правило, содержат устройство, генерирующее аэрозоль, содержащее батарею, электронную схему управления и электрический нагреватель для нагрева субстрата, образующего аэрозоль. Субстрат, образующий аэрозоль, может содержаться внутри части устройства, генерирующего аэрозоль. Например, устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать часть для хранения жидкости, в которой хранится жидкий субстрат, образующий аэрозоль, такой как раствор никотина. Такие устройства, часто называемые «электронными сигаретами», как правило, содержат достаточно жидкого субстрата, образующего аэрозоль, чтобы обеспечить количество затяжек, эквивалентное расходу нескольких обычных сигарет.
В попытке обеспечить пользователей электронной сигареты ощущениями, которые наиболее точно имитируют ощущения от использования обычной сигареты, в некоторых устройствах попытались объединить конфигурацию электронной сигареты с субстратом на основе табака для придания табачного вкуса аэрозолю, вдыхаемому пользователем. Однако такие устройства могут быть непрактично больших размеров, и при этом пользователю необходимо будет менять табачный компонент и жидкий компонент в разные моменты времени.
Целесообразно предоставить систему, генерирующую аэрозоль, которая уменьшает или устраняет по меньшей мере некоторые из этих проблем в известных устройствах.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается система, генерирующая аэрозоль, содержащая картридж, устройство, генерирующее аэрозоль, и прокалывающий элемент. Картридж содержит корпус картриджа, твердый субстрат, образующий аэрозоль, и жидкий субстрат, образующий аэрозоль, каждый из которых расположен в корпусе картриджа, а также низкопрочное уплотнение. Устройство, генерирующее аэрозоль, содержит корпус устройства, определяющий полость для размещения картриджа, электрический нагреватель, блок питания и контроллер для управления подачей электропитания с блока питания на электрический нагреватель. Прокалывающий элемент выполнен с возможностью прокалывания низкопрочного уплотнения, когда полость вмещает картридж. Электрический нагреватель расположен снаружи прокалывающего элемента.
В контексте настоящего документа термин «субстрат, образующий аэрозоль» используется для описания субстрата, способного высвобождать летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Аэрозоли, генерируемые из субстратов, образующих аэрозоль, систем, генерирующих аэрозоль, согласно настоящему изобретению, могут быть видимыми или невидимыми и могут содержать пары (например, тонкодисперсные частицы веществ, находящихся в газообразном состоянии, которые при комнатной температуре обычно являются жидкими или твердыми), а также газы и капли жидкости конденсированных паров.
Системы, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению облегчают одновременную замену твердого субстрата, образующего аэрозоль, и жидкого субстрата, образующего аэрозоль, путем предоставления обоих субстратов в одном картридже. Преимущественно это может упростить пользователю использование системы, генерирующей аэрозоль, по сравнению с известными устройствами, в которых субстрат на основе табака и раствор никотина должны быть заменены или пополнены отдельно.
Обеспечение твердого субстрата, образующего аэрозоль, и жидкого субстрата, образующего аэрозоль, в одном картридже может упростить пополнение жидкого субстрата, образующего аэрозоль, по сравнению с известными устройствами, в которых пользователю необходимо заполнять резервуар, образующий часть самого устройства. Упрощение пополнения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, может преимущественно способствовать уменьшению количества жидкого субстрата, образующего аэрозоль, предусмотренного в картридже, по сравнению с количеством жидкого субстрата, образующего аэрозоль, предусмотренного в известных устройствах. Преимущественно это может позволить системам, генерирующим аэрозоль, согласно настоящему изобретению быть поменьше известных устройств.
Системы, генерирующие аэрозоль, согласно настоящему изобретению предусматривают электрический нагреватель, который отделен от картриджа. Преимущественно это может снизить стоимость и упростить изготовление картриджа по сравнению с известными устройствами, в которых нагреватель и жидкий субстрат, образующий аэрозоль, объединены в одну часть устройства, генерирующего аэрозоль. Преимущественно обеспечение электрического нагревателя, который отделен от картриджа, может облегчать очистку электрического нагревателя, что может облегчать использование электрического нагревателя с несколькими картриджами. Электрический нагреватель может образовывать одно целое с устройством, генерирующим аэрозоль. Электрический нагреватель может отделяться от устройства, генерирующего аэрозоль, например, для облегчения очистки или замены электрического нагревателя.
Преимущественно обеспечение картриджа с низкопрочным уплотнением может уменьшать или предотвращать потерю летучих соединений из одного или обоих из твердого субстрата, образующего аэрозоль, и жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Преимущественно прокалывающий элемент может автоматически прокалывать низкопрочное уплотнение, когда картридж вставлен в полость устройства, генерирующего аэрозоль, для использования.
Электрический нагреватель расположен снаружи прокалывающего элемента. Другими словами, электрический нагреватель не расположен внутри прокалывающего элемента. Преимущественно размещение электрического нагревателя снаружи от прокалывающего элемента может облегчать очистку электрического нагревателя.
Предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, содержит по меньшей мере одно впускное отверстие для потока воздуха и по меньшей мере одно выпускное отверстие для потока воздуха. Во время использования воздух протекает через систему, генерирующую аэрозоль, по пути потока от впускного отверстия для потока воздуха до выпускного отверстия для потока воздуха. Воздух протекает по пути потока от расположенного раньше по ходу потока конца пути потока у впускного отверстия для потока воздуха до расположенного дальше по ходу потока конца пути потока у выпускного отверстия для потока воздуха. Предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, выполнена таким образом, что при использовании твердый субстрат, генерирующий аэрозоль, расположен дальше по ходу потока жидкого субстрата, генерирующего аэрозоль.
Прокалывающий элемент может иметь удлиненную форму. Прокалывающий элемент может содержать полую часть, которая определяет проход для потока воздуха через прокалывающий элемент. Прокалывающий элемент может быть твердым.
Прокалывающий элемент может содержать часть в виде стержня и прокалывающую часть на конце части в виде стержня. В вариантах осуществления, в которых прокалывающий элемент содержит полую часть, одна или обе из прокалывающей части и части в виде стержня могут быть полыми.
Предпочтительно прокалывающая часть имеет первый конец, соединенный с частью в виде стержня, и второй конец, противоположный первому концу, при этом площадь поперечного сечения прокалывающей части уменьшается в размере в направлении от первого конца ко второму концу. Предпочтительно второй конец прокалывающей части образует острие. Преимущественно обеспечение второго конца прокалывающей части с небольшой площадью поперечного сечения может уменьшать усилие, необходимое для прокалывания низкопрочного уплотнения.
Прокалывающий элемент может образовывать часть устройства, генерирующего аэрозоль. Прокалывающий элемент может проходить от торцевой стенки полости, при этом прокалывающий элемент проходит в полость. Преимущественно обеспечение прокалывающего элемента в полости может снизить риск соприкосновения пользователя с прокалывающим элементом.
Электрический нагреватель может быть предусмотрен на наружной поверхности прокалывающего элемента. Преимущественно прокалывающий элемент может поддерживать электрический нагреватель. Электрический нагреватель может представлять собой резистивную нагревательную катушку, обмотанную вокруг части прокалывающего элемента. В вариантах осуществления, в которых прокалывающий элемент содержит часть в виде стержня и прокалывающую часть, резистивная нагревательная катушка может быть обмотана вокруг участка части в виде стержня.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать элемент для перемещения жидкости. Элемент для перемещения жидкости выполнен с возможностью контакта с жидким субстратом, образующим аэрозоль, когда картридж размещен в полости. Элемент для перемещения жидкости может улучшить контакт между жидким субстратом, образующим аэрозоль, и электрическим нагревателем во время использования. Предпочтительно элемент для перемещения жидкости расположен в непосредственном контакте с электрическим нагревателем.
Элемент для перемещения жидкости может образовывать прокалывающий элемент.
В вариантах осуществления, в которых прокалывающий элемент образует часть устройства, генерирующего аэрозоль, элемент для перемещения жидкости может быть предусмотрен смежно с прокалывающим элементом. Прокалывающий элемент может проходить через элемент для перемещения жидкости.
Устройство, генерирующее аэрозоль, может содержать базовую пластину, расположенную в полости, при этом электрический нагреватель расположен на базовой пластине, и при этом прокалывающий элемент проходит от базовой пластины. Базовая пластина может образовывать единое целое с прокалывающим элементом. Прокалывающий элемент может проходить от первой стороны базовой пластины. Электрический нагреватель может быть расположен на второй стороне базовой пластины. Предпочтительно базовая пластина содержит по меньшей мере одно отверстие для перемещения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, через базовую пластину, когда картридж размещен в полости. В вариантах осуществления, в которых устройство, генерирующее аэрозоль, содержит элемент для перемещения жидкости, элемент для перемещения жидкости может быть расположен на базовой пластине. Элемент для перемещения жидкости может быть расположен на первой стороне базовой пластины. Прокалывающий элемент может проходить через элемент для перемещения жидкости.
Прокалывающий элемент может образовывать часть картриджа. Прокалывающий элемент может быть выполнен с возможностью скольжения (плавного перемещения) в картридже относительно низкопрочного уплотнения, когда полость вмещает картридж. Картридж может содержать базовую пластину и прокалывающий элемент, проходящий от базовой пластины. Базовая пластина может образовывать единое целое с прокалывающим элементом. Предпочтительно базовая пластина содержит по меньшей мере одно отверстие для перемещения жидкого субстрата, образующего аэрозоль, через базовую пластину, когда картридж размещен в полости. Предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, выполнена таким образом, что часть устройства, генерирующего аэрозоль, воздействует на базовую пластину, когда полость вмещает картридж. Система, генерирующая аэрозоль, может быть выполнена таким образом, что электрический нагреватель воздействует на базовую пластину, когда полость вмещает картридж. В вариантах осуществления, в которых устройство, генерирующее аэрозоль, содержит элемент для перемещения жидкости, система, генерирующая аэрозоль, может быть выполнена таким образом, что элемент для перемещения жидкости воздействует на базовую пластину, когда полость вмещает картридж.
Предпочтительно картридж содержит корпус для хранения жидкости, расположенный в корпусе картриджа, при этом жидкий субстрат, образующий аэрозоль, расположен в корпусе для хранения жидкости, и при этом низкопрочное уплотнение предусмотрено на корпусе для хранения жидкости. Предпочтительно низкопрочное уплотнение предусмотрено на расположенном раньше по ходу потока конце корпуса для хранения жидкости.
Предпочтительно корпус для хранения жидкости удерживается внутри корпуса картриджа посредством посадки с натягом.
Предпочтительно наружная поверхность корпуса для хранения жидкости выполнена в форме, определяющей канал для потока воздуха между корпусом картриджа и корпусом для хранения жидкости, когда корпус для хранения жидкости размещен в корпусе картриджа. Наружная поверхность корпуса для хранения жидкости может содержать канавку для определения канала для потока воздуха, когда корпус для хранения жидкости размещен внутри корпуса картриджа.
Корпус для хранения жидкости может быть трубчатым. Трубчатый корпус для хранения жидкости может иметь открытый расположенный раньше по ходу потока конец и закрытый расположенный дальше по ходу потока конец. Предпочтительно низкопрочное уплотнение проходит по открытому расположенному раньше по ходу потока концу.
Картридж может содержать пористый материал носителя, расположенный снаружи корпуса для хранения жидкости и смежно с низкопрочным уплотнением. Преимущественно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может быть сорбирован в пористый материал носителя, когда прокалывающий элемент прокалывает низкопрочное уплотнение. Преимущественно пористый материал носителя может по существу предотвращать вытекание жидкого субстрата, образующего аэрозоль, из системы, генерирующей аэрозоль, когда прокалывающий элемент прокалывает низкопрочное уплотнение.
Пористый материал носителя может быть удержан в корпусе картриджа посредством посадки с натягом. Пористый материал носителя может быть предусмотрен в корпусе пористого материала носителя, причем корпус пористого материала носителя удержан в корпусе картриджа посредством посадки с натягом.
Пористый материал носителя может быть прикреплен к расположенному раньше по ходу потока концу корпуса для хранения жидкости.
В вариантах осуществления, в которых прокалывающий элемент образует часть картриджа, предпочтительно прокалывающий элемент проходит через пористый материал носителя. В вариантах осуществления, в которых картридж содержит базовую пластину, предпочтительно пористый материал носителя расположен между базовой пластиной и корпусом для хранения жидкости.
В вариантах осуществления, в которых устройство, генерирующее аэрозоль, содержит элемент для перемещения жидкости, предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, выполнена таким образом, что элемент для перемещения жидкости контактирует с пористым материалом носителя, когда картридж размещен в полости.
Пористый материал носителя может иметь кольцевую форму, определяющую проход через пористый материал носителя. Предпочтительно система, генерирующая аэрозоль, выполнена таким образом, что прокалывающий элемент проходит через проход, когда картридж размещен в полости. Это может быть особенно преимущественным в вариантах осуществления, в которых устройство, генерирующее аэрозоль, содержит элемент для перемещения жидкости, который образует прокалывающий элемент. Обеспечение прохода, проходящего через пористый материал носителя, может уменьшить усилие, необходимое для проталкивания прокалывающего элемента через пористый материал носителя.
Система, генерирующая аэрозоль, может быть выполнена таким образом, что пористый материал носителя сжимается, когда полость вмещает картридж. В вариантах осуществления, в которых система, генерирующая аэрозоль, содержит базовую пластину, базовая пластина может действовать с силой на пористый материал носителя, когда картридж размещен в полости.
Картридж может содержать канал для потока воздуха, расположенный между пористым материалом носителя и корпусом картриджа. В вариантах осуществления, в которых пористый материал носителя предусмотрен в корпусе пористого материала носителя, канал для потока воздуха может быть расположен между корпусом пористого материала носителя и корпусом картриджа.
Пористый материал носителя может предусматривать любой подходящий материал или комбинацию материалов, которые являются проницаемыми для жидкого субстрата, образующего аэрозоль, и позволяют жидкому субстрату, образующему аэрозоль, перемещаться через пористый материал носителя. Предпочтительно материал или комбинация материалов являются инертными по отношению к жидкому субстрату, образующему аэрозоль. Пористый материал носителя может являться или не являться капиллярным материалом. Пористый материал носителя может предусматривать гидрофильный материал для улучшения распределения и распространения жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Это может способствовать равномерному образованию аэрозоля. Особенно предпочтительный материал или материалы будут зависеть от физических свойств жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Примеры подходящих материалов включают: капиллярный материал, например, губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененные металлический или пластмассовый материал, волоконный материал, например, изготовленный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, полиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна или керамика. Пористый материал носителя может иметь любую подходящую пористость для использования с разными физическими свойствами жидкости.
В вариантах осуществления, в которых устройство, генерирующее аэрозоль, содержит элемент для перемещения жидкости, элемент для перемещения жидкости может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов, которые пригодны для транспортировки жидкого субстрата, образующего аэрозоль, вдоль его длины. Элемент для перемещения жидкости может быть образован из пористого материала, но это не является обязательным. Элемент для перемещения жидкости может быть образован из материала, имеющего волокнистую или губчатую структуру. Элемент для перемещения жидкости предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, элемент для перемещения жидкости может содержать множество волокон или нитей, или других трубок с тонкими каналами. Элемент для перемещения жидкости может содержать губкообразный или пенообразный материал. Предпочтительно структура элемента для перемещения жидкости образует множество тонких каналов или трубок, через которые жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может переноситься за счет капиллярного действия. Особенно предпочтительный материал или материалы будут зависеть от физических свойств жидкого субстрата, образующего аэрозоль. Примеры подходящих капиллярных материалов включают губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененный металлический или пластмассовый материал, волоконный материал, например, изготовленный из крученых или экструдированных волокон, таких как ацетилцеллюлозные, полиэфирные или связанные полиолефиновые, полиэтиленовые, териленовые или полипропиленовые волокна, нейлоновые волокна, керамика, стеклянные волокна, кремниевые стеклянные волокна, углеродные волокна, металлические волокна из сплавов нержавеющей стали медицинского назначения, таких как аустенитная нержавеющая сталь марки 316 и мартенситные нержавеющие стали марок 440 и 420. Элемент для перемещения жидкости может иметь любую подходящую капиллярность для того, чтобы использоваться с разными физическими свойствами жидкости. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, имеет физические свойства, включая, но без ограничения, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые делают возможным перенос жидкого субстрата, образующего аэрозоль, через элемент для перемещения жидкости. Элемент для перемещения жидкости может быть образован из теплостойкого материала. Элемент для перемещения жидкости может содержать множество волоконных прядей. Множество волоконных прядей в целом может быть выровнено вдоль длины элемента для перемещения жидкости.
В вариантах осуществления, в которых система, генерирующая аэрозоль, содержит пористый материал носителя и элемент для перемещения жидкости, пористый материал носителя и элемент для перемещения жидкости могут содержать один и тот же материал. Предпочтительно пористый материал носителя и элемент для перемещения жидкости содержат разные материалы.
Прокалывающий элемент может быть образован из любого подходящего материала. В вариантах осуществления, в которых элемент для перемещения жидкости образует прокалывающий элемент, прокалывающий элемент может быть образован из любого подходящего материала, описанного в настоящем документе относительно элемента для перемещения жидкости.
Прокалывающий элемент может быть выполнен из металла. Прокалывающий элемент может быть выполнен из пластика. Подходящие материалы включают, но без ограничения, алюминий, нержавеющую сталь, полиэфирэфиркетон (PEEK), полиимиды, такие как Kapton, полиэтилентерефталат (PET), полиэтилен (PE), полиэтилен высокой плотности (HDPE), полипропилен (PP), полистирол (PS), фторированный этилен–пропилен (FEP), политетрафторэтилен (PTFE), полиоксиметилен (POM), эпоксидные смолы, полиуретановые смолы, виниловые смолы, жидкокристаллические полимеры (LCP) и модифицированные LCP, такие как LCP с графитовым волокном или стеклянным волокном.
Низкопрочное уплотнение может проходить поперек отверстия, образованного корпусом картриджа или, где присутствует, корпусом для хранения жидкости. Низкопрочное уплотнение может проходить поперек конца корпуса картриджа или конца корпуса для хранения жидкости. Низкопрочное уплотнение может быть прикреплено к корпусу картриджа или к корпусу для хранения жидкости вокруг периферии низкопрочного уплотнения. Низкопрочное уплотнение может быть прикреплено к корпусу картриджа или к корпусу для хранения жидкости посредством по меньшей мере одного из клея и сварки, такой как ультразвуковая сварка. Низкопрочное уплотнение предпочтительно образовано из листового материала. Листовой материал может содержать по меньшей мере одно из полимерной пленки и металлической фольги.
Электрический нагреватель может представлять собой резистивную нагревательную катушку. Шаг обмотки катушки предпочтительно составляет от приблизительно 0,5 миллиметров до приблизительно 1,5 миллиметров и наиболее предпочтительно приблизительно 1,5 миллиметров. Шаг обмотки катушки означает расстояние между смежными витками катушки. Катушка может содержать меньше шести витков и предпочтительно она имеет меньше пяти витков. Катушка может быть образована из электрорезистивной проволоки с диаметром от приблизительно 0,10 миллиметра до приблизительно 0,15 миллиметра, предпочтительно приблизительно 0,125 миллиметра. Электрорезистивная проволока предпочтительно выполнена из нержавеющей стали марок 904 или 301. Примеры других подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры других подходящих сплавов металлов включают константан, никель–, кобальт–, хром–, алюминий–, титан–, цирконий–, гафний–, ниобий–, молибден–, тантал–, вольфрам–, олово–, галлий–, марганец– и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal, сплавы на основе железа и алюминия, а также сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Резистивная нагревательная катушка может также содержать металлическую фольгу, такую как алюминиевая фольга, которая предусмотрена в виде ленты.
Электрический нагреватель может представлять собой резистивную нагревательную сетку. Резистивная нагревательная сетка может быть преимущественной в вариантах осуществления, в которых электрический нагреватель предусмотрен на базовой пластине.
Резистивная нагревательная сетка может содержать множество электрически проводящих нитей. Электрически проводящие нити могут быть по существу плоскими. В контексте настоящего документа «по существу плоский» означает образованный в одной плоскости и не обернутый вокруг или иным образом приспособленный для соответствия изогнутой или иной неплоской форме. С плоской нагревательной сеткой легко обращаться во время изготовления и она обеспечивает прочную конструкцию.
Электрически проводящие нити могут образовывать пустоты между нитями, и эти пустоты могут иметь ширину от приблизительно 10 микрометров до приблизительно 100 микрометров. Предпочтительно нити создают капиллярный эффект в пустотах, так что при использовании жидкий субстрат, образующий аэрозоль, втягивается в пустоты, увеличивая площадь контакта между нагревателем в сборе и жидкостью.
Электрически проводящие нити могут образовывать сетку размером от приблизительно 160 меш по стандарту США до приблизительно 600 меш по стандарту США (+/– 10%) (т. е. от приблизительно 160 до приблизительно 600 нитей на дюйм (+/– 10%)). Ширина пустот предпочтительно составляет от приблизительно 75 микрометров до приблизительно 25 микрометров. Процентное соотношение открытой площади сетки, которое является отношением площади пустот к общей площади сетки, предпочтительно составляет от приблизительно 25 процентов до приблизительно 56 процентов. Сетка может быть образована с использованием различных типов плетеных или решетчатых структур. Электрически проводящие нити могут представлять собой матрицу нитей, расположенных параллельно друг другу.
Электрически проводящие нити могут иметь диаметр от приблизительно 8 микрометров до приблизительно 100 микрометров, предпочтительно от приблизительно 8 микрометров до приблизительно 50 микрометров и более предпочтительно от приблизительно 8 микрометров до приблизительно 39 микрометров.
Резистивная нагревательная сетка может покрывать площадь меньшую или равную приблизительно 25 квадратным миллиметрам. Резистивная нагревательная сетка может быть прямоугольной. Резистивная нагревательная сетка может быть квадратной. Резистивная нагревательная сетка может иметь размеры от приблизительно 5 миллиметров до приблизительно 2 миллиметров.
Электрически проводящие нити могут содержать любой подходящий электрически проводящий материал. Подходящие материалы включают, но без ограничения: полупроводники, такие как легированная керамика, электрически «проводящую» керамику (такую как, например, дисилицид молибдена), углерод, графит, металлы, сплавы металлов и композиционные материалы, изготовленные из керамического материала и металлического материала. Такие композитные материалы могут содержать легированную или нелегированную керамику. Примеры подходящей легированной керамики включают легированные карбиды кремния. Примеры подходящих металлов включают титан, цирконий, тантал и металлы из платиновой группы. Примеры подходящих сплавов металлов включают нержавеющую сталь, константан, никель–, кобальт–, хром–, алюминий–, титан–, цирконий–, гафний–, ниобий–, молибден–, тантал–, вольфрам–, олово–, галлий–, марганец– и железосодержащие сплавы, а также суперсплавы на основе никеля, железа, кобальта, нержавеющей стали, Timetal, сплавы на основе железа и алюминия, а также сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Timetal представляет собой зарегистрированный товарный знак компании Titanium Metals Corporation. Нити могут быть покрыты одним или более изоляторами. Предпочтительными материалами для электрически проводящих нитей являются нержавеющая сталь марок 304, 316, 304L и 316L, а также графит.
Электрическое сопротивление резистивной нагревательной сетки составляет предпочтительно от приблизительно 0,3 до приблизительно 4 Ом. Более предпочтительно электрическое сопротивление сетки составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 3 Ом, и более предпочтительно приблизительно 1 Ом.
Корпус картриджа является предпочтительно трубчатым и содержит расположенный раньше по ходу потока конец и расположенный дальше по ходу потока конец. Предпочтительно твердый субстрат, образующий аэрозоль, расположен в расположенном дальше по ходу потока конце. Предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, расположен в расположенном раньше по ходу потока конце. При наличии, предпочтительно корпус для хранения жидкости и пористый материал носителя расположены в расположенном раньше по ходу потока конце корпуса картриджа.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может быть удержан в корпусе картриджа посредством посадки с натягом.
Картридж может содержать фильтр, расположенный дальше по ходу потока твердого субстрата, образующего аэрозоль. Фильтр может содержать заглушку фильтрующего материала, расположенную в расположенном дальше по ходу потока конце корпуса картриджа. Заглушка фильтрующего материала может быть удержана в корпусе картриджа посредством посадки с натягом. Фильтр может содержать листовой материал, проходящий поперек расположенного дальше по ходу потока отверстия корпуса картриджа. Листовой материал может содержать сетку. Листовой материал может быть прикреплен к корпусу картриджа с помощью по меньшей мере одного из клея и сварки, такой как ультразвуковая сварка. Фильтр может удерживать твердый субстрат, образующий аэрозоль, в корпусе картриджа.
Система, генерирующая аэрозоль, может содержать мундштук. В вариантах осуществления, в которых система, генерирующая аэрозоль, содержит по меньшей мере одно выпускное отверстие для потока воздуха, предпочтительно мундштук содержит по меньшей мере одно выпускное отверстие для потока воздуха. Мундштук может образовывать часть картриджа. Мундштук может образовывать часть устройства, генерирующего аэрозоль. Мундштук может быть образован отдельно от картриджа и устройства, генерирующего аэрозоль, при этом по меньшей мере одно из картриджа и устройства, генерирующего аэрозоль, выполнено с возможностью вмещения мундштука.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табак. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые высвобождаются из субстрата при нагреве.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий депротонированный никотин. Депротонирование никотина в табаке может преимущественно увеличивать летучесть никотина. Никотин можно депротонировать, подвергая табак подщелачивающей обработке.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал и материал, не содержащий табак.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. В контексте настоящего документа термин «вещество для образования аэрозоля» используется для описания любого подходящего известного соединения или смеси соединений, которые, при использовании, способствуют образованию аэрозоля. Подходящие вещества для образования аэрозоля включают, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3–бутандиол и глицерин; сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как моно–, ди– или триацетат глицерина; и алифатические сложные эфиры моно–, ди– или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат.
Предпочтительные вещества для образования аэрозоля представляют собой многоатомные спирты или их смеси, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3–бутандиол и наиболее предпочтительно глицерин.
Твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать одно вещество для образования аэрозоля. Альтернативно, твердый субстрат, образующий аэрозоль, может содержать комбинацию двух или более веществ для образования аэрозоля.
Содержание вещества для образования аэрозоля в твердом субстрате, образующем аэрозоль, может составлять более чем 5 процентов в пересчете на сухой вес.
Содержание вещества для образования аэрозоля в твердом субстрате, образующем аэрозоль, может составлять от приблизительно 5 процентов до приблизительно 30 процентов в пересчете на сухой вес.
Содержание вещества для образования аэрозоля в твердом субстрате, образующем аэрозоль, может составлять приблизительно 20 процентов в пересчете на сухой вес.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные вкусоароматические соединения, которые высвобождаются из жидкости при нагреве. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать нетабачный материал. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать воду, растворители, этанол, растительные экстракты и натуральные или искусственные ароматизаторы. Предпочтительно жидкий субстрат, образующий аэрозоль, содержит вещество для образования аэрозоля. Подходящие вещества для образования аэрозоля включают многоатомные спирты или их смеси, такие как пропиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,3–бутандиол и глицерин.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может содержать никотин.
Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может не содержать никотин. В таких вариантах осуществления испаренный жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может втягиваться через твердый субстрат, образующий аэрозоль, во время использования для удаления одного или более летучих соединений из твердого субстрата, образующего аэрозоль. Испаренный жидкий субстрат, образующий аэрозоль, может удалять никотин из твердого субстрата, образующего аэрозоль. Твердый субстрат, образующий аэрозоль, содержащий табакосодержащий депротонированный никотин, может особенно подходить для вариантов осуществления, в которых жидкий субстрат, образующий аэрозоль, не содержит никотин.
По меньшей мере один из твердого субстрата, образующего аэрозоль, и жидкого субстрата, образующего аэрозоль, может содержать ароматизатор. Ароматизатор может содержать ментол.
Блок питания может предусматривать батарею. Например, блок питания может предусматривать никель–металлогидридную батарею, никель–кадмиевую батарею или батарею на основе лития, например, литий–кобальтовую, литий–железо–фосфатную или литий–полимерную батарею. В качестве альтернативы, блок питания может представлять собой другой вид устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Блок питания может нуждаться в перезарядке и может иметь емкость, которая обеспечивает возможность хранения достаточного количества энергии для использования устройства, генерирующего аэрозоль, с более чем одним картриджем.
Настоящее изобретение далее описано исключительно в качестве примера со ссылкой на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показан вид в перспективе системы, генерирующей аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения и при этом картридж отделен от устройства, генерирующего аэрозоль;
на фиг. 2 показан вид в перспективе системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1, при этом картридж вставлен в устройство, генерирующее аэрозоль;
на фиг. 3 показан вид в поперечном разрезе системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1, при этом картридж отделен от устройства, генерирующего аэрозоль;
на фиг. 4 показан вид в поперечном разрезе системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1, при этом картридж вставлен в устройство, генерирующее аэрозоль;
на фиг. 5 показан покомпонентный вид картриджа системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 1;
на фиг. 6 показан вид в поперечном разрезе системы, генерирующей аэрозоль, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения и при этом картридж отделен от устройства, генерирующего аэрозоль;
на фиг. 7 показан вид в поперечном разрезе системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 6, при этом картридж вставлен в устройство, генерирующее аэрозоль;
на фиг. 8 показан вид в поперечном разрезе системы, генерирующей аэрозоль, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения и при этом картридж отделен от устройства, генерирующего аэрозоль; и
на фиг. 9 показан вид в поперечном разрезе системы, генерирующей аэрозоль, по фиг. 8, при этом картридж вставлен в устройство, генерирующее аэрозоль.
На фиг. 1 и 2 показана система 10, генерирующая аэрозоль, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Система 10, генерирующая аэрозоль, содержит устройство 12, генерирующее аэрозоль, и картридж 14. Устройство 10, генерирующее аэрозоль, содержит корпус 16 устройства, образующий полость 18 для вмещения расположенного раньше по ходу потока конца картриджа 14. На фиг. 1 показан картридж 14 отдельно от устройства 12, генерирующего аэрозоль, а на фиг. 2 показан картридж 14, размещенный внутри полости 18 устройства 12, генерирующего аэрозоль.
На фиг. 3 показан вид в поперечном разрезе системы 10, генерирующей аэрозоль. Устройство 12, генерирующее аэрозоль, содержит впускное отверстие 20 для потока воздуха, расположенное на расположенном раньше по ходу потока конце корпуса 16 устройства. Блок 22 питания и контроллер 24 расположены в расположенном раньше по ходу потока конце корпуса 16 устройства.
Система 10, генерирующая аэрозоль, дополнительно содержит прокалывающий элемент 26 и электрический нагреватель 28 в виде резистивной нагревательной катушки. Во время использования контроллер 24 управляет подачей электропитания с блока 22 питания на электрический нагреватель 28. Прокалывающий элемент 26 проходит от расположенной раньше по ходу потока торцевой стенки 27 полости 18 и содержит часть 32 в виде стержня и прокалывающую часть 34. Резистивная нагревательная катушка обернута вокруг части 32 в виде стержня. Прокалывающий элемент 26 также образует элемент 30 для перемещения жидкости и выполнен из материала, который упрощает перемещение жидкости вдоль элемента 30 для перемещения жидкости за счет капиллярного действия.
Картридж 14 содержит корпус 36 картриджа, твердый субстрат 38, образующий аэрозоль, жидкий субстрат 40, образующий аэрозоль, и пористый материал 41 носителя, причем все они расположены в корпусе 36 картриджа. На фиг. 5 показан покомпонентный вид картриджа 14.
Твердый субстрат 38, образующий аэрозоль, представляет собой заглушку из табака, расположенную в расположенном дальше по ходу потока конце корпуса 36 картриджа. Сетчатый фильтр 42 прикреплен к расположенному дальше по ходу потока концу корпуса 36 картриджа для удержания заглушки из табака внутри корпуса 36 картриджа.
Жидкий субстрат 40, образующий аэрозоль, содержится внутри корпуса 44 для хранения жидкости, удерживаемого в расположенном раньше по ходу потока конце корпуса 36 картриджа посредством посадки с натягом. Расположенный раньше по ходу потока конец корпуса 44 для хранения жидкости открыт, а расположенный дальше по ходу потока конец корпуса 44 для хранения жидкости закрыт. Низкопрочное уплотнение 48 проходит поперек открытого расположенного раньше по ходу потока конца корпуса 44 для хранения жидкости и прикреплено к нему.
Пористый материал 41 носителя размещен внутри корпуса 50 пористого материала носителя, удерживаемого в корпусе 36 картриджа посредством посадки с натягом. Пористый материал 41 носителя расположен раньше по ходу потока корпуса 44 для хранения жидкости. Корпус 50 пористого материала носителя открыт с обеих сторон, так что расположенный дальше по ходу потока конец пористого материала 41 носителя контактирует с низкопрочным уплотнением 48. Пористый материал 41 носителя имеет кольцевую форму и образует проход 54 через пористый материал 41 носителя.
Плоские боковые стенки 52 корпуса 44 для хранения жидкости и корпуса 50 пористого материала носителя разнесены от внутренней поверхности корпуса 36 картриджа для образования прохода 53 для потока воздуха между корпусом 36 картриджа и каждого из корпуса 44 для хранения жидкости и корпуса 50 пористого материала носителя.
Расположенный дальше по ходу потока конец корпуса 36 картриджа образует мундштук 56, при этом мундштук 56 образует выпускное отверстие 58 для потока воздуха системы 10, генерирующей аэрозоль.
На фиг. 4 показан вид в поперечном разрезе системы 10, генерирующей аэрозоль, после вставки картриджа 14 в полость 18 устройства 12, генерирующего аэрозоль. Когда картридж 14 вставлен в полость 18, прокалывающий элемент 26 прокалывает низкопрочное уплотнение 48, которое высвобождает жидкий субстрат 40, образующий аэрозоль, из корпуса 44 для хранения жидкости. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, затем сорбируется в пористый материал 41 носителя. Прокалывающий элемент 26 также выполняет функцию элемента 30 для перемещения жидкости, который размещается в проходе 54, проходящем через пористый материал 41 носителя. Элемент 30 для перемещения жидкости перемещает жидкий субстрат 40, образующий аэрозоль, из пористого материала 41 носителя к электрическому нагревателю 28, где он испаряется для вдыхания пользователем. Когда пользователь делает затяжку на мундштуке 56, воздух втягивается в систему 10, генерирующую аэрозоль, через впускное отверстие 20 для воздуха, через устройство 12, генерирующее аэрозоль, и попадает в полость 18, где испаренный жидкий субстрат, образующий аэрозоль, захватывается в поток воздуха. Затем поток воздуха протекает через проход 53 для потока воздуха и через твердый субстрат 38, образующий аэрозоль, где дополнительно летучие соединения захватываются в поток воздуха, и выходит наружу через выпускное отверстие 58 для воздуха.
На фиг. 6 и 7 показан вид в поперечном разрезе системы 100, генерирующей аэрозоль, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Система 100, генерирующая аэрозоль, подобна системе 10, генерирующей аэрозоль, показанной на фиг. 1–5, и одинаковые ссылочные позиции используются для обозначения одинаковых частей.
Система 100, генерирующая аэрозоль, содержит картридж 114, который по существу такой же, как картридж 14, описанный относительно фиг. 5, за исключением пористого материала 141 носителя. В частности, пористый материал носителя не содержит проход, проходящий через пористый материал 141 носителя.
Система 100, генерирующая аэрозоль, содержит устройство 112, генерирующее аэрозоль, которое подобно устройству 12, генерирующему аэрозоль, показанному на фиг. 1–4. Устройство 112, генерирующее аэрозоль, содержит базовую пластину 127, установленную в полости 18, и прокалывающий элемент 126, проходящий от первой стороны базовой пластины 127. Элемент 130 для перемещения жидкости также предусмотрен на первой стороне базовой пластины 127, при этом прокалывающий элемент 126 проходит через элемент 130 для перемещения жидкости. Электрический нагреватель 128 в виде резистивного сетчатого нагревателя расположен на второй стороне базовой пластины 127. Базовая пластина 127 содержит множество отверстий, проходящих через базовую пластину 127, для обеспечения сообщения по текучей среде между элементом 130 для перемещения жидкости и электрическим нагревателем 128.
На фиг. 7 показана система 100, генерирующая аэрозоль, с картриджем 114, вставленным в полость 18 устройства 112, генерирующего аэрозоль. Когда картридж 114 вставлен в полость 18, прокалывающий элемент 126 прокалывает низкопрочное уплотнение 48, которое высвобождает жидкий субстрат 40, образующий аэрозоль, из корпуса 44 для хранения жидкости. Жидкий субстрат, образующий аэрозоль, затем сорбируется в пористый материал 141 носителя. Элемент 130 для перемещения жидкости контактирует с расположенным раньше по ходу потока концом пористого материала 141 носителя и перемещает жидкий субстрат 40, образующий аэрозоль, из пористого материала 141 носителя в электрический нагреватель 28, где он испаряется для вдыхания пользователем. Поток воздуха, проходящий через систему 100, генерирующую аэрозоль, является по существу таким же, как описан в настоящем документе относительно системы 10, генерирующей аэрозоль, показанной на фиг. 4.
На фиг. 8 и 9 показан вид в поперечном разрезе системы 200, генерирующей аэрозоль, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Система 200, генерирующая аэрозоль, подобна системе 100, генерирующей аэрозоль, показанной на фиг. 6 и 7, и одинаковые ссылочные позиции используются для обозначения одинаковых частей.
Система 200, генерирующая аэрозоль, отличается расположением прокалывающего элемента 226, который предусмотрен в картридже 214, а не в устройстве 212, генерирующем аэрозоль. Как показано на фиг. 8, прокалывающий элемент 226 предварительно вставлен в пористый материал 141 носителя. В остальном, конструкция системы 200, генерирующей аэрозоль, является такой же, как конструкция системы 100, генерирующей аэрозоль, показанной на фиг. 6 и 7.
На фиг. 9 показана система 200, генерирующая аэрозоль, с картриджем 214, вставленным в полость 18 устройства 212, генерирующего аэрозоль. Когда картридж 214 вставлен в полость 18, элемент 130 для перемещения жидкости прикладывает усилие к прокалывающему элементу 226. Усилие, прикладываемое к прокалывающему элементу 226, плавно перемещает прокалывающий элемент 226 внутри корпуса 50 пористого материала носителя к низкопрочному уплотнению 48 до тех пор, пока прокалывающий элемент 226 не проколет низкопрочное уплотнение 48. Таким образом, работа системы 200, генерирующей аэрозоль, идентична работе системы 100, генерирующей аэрозоль, по фиг. 6 и 7.