ГЕНЕРИРУЮЩЕЕ АЭРОЗОЛЬ УСТРОЙСТВО С ПРОКАЛЫВАЮЩИМ УЗЛОМ
AEROSOL GENERATING DEVICE WITH A PIERCING ASSEMBLY

Настоящее изобретение относится к генерирующему аэрозоль устройству для использования с потребляемым картриджем. В частности, настоящее изобретение относится к генерирующему аэрозоль устройству с электрическим нагревом для использования с потребляемым картриджем, имеющим внутренний канал и заключающим в себе образующий аэрозоль субстрат. Настоящее раскрытие относится также к потребляемым картриджам для использования с генерирующими аэрозоль устройствами, к генерирующим аэрозоль системам, содержащим генерирующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом, и к комплектам для генерирующих аэрозоль систем с электрическим нагревом, содержащим генерирующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом и множество потребляемых картриджей.
Курительные системы с электрическим нагревом, которые удерживаются в руке и функционируют за счет нагрева образующего аэрозоль субстрата в генерирующем аэрозоль изделии или картридже, известны из уровня техники. Например, в WO2009/132793 описана курительная система с электрическим нагревом, содержащая корпус и сменный мундштук. Корпус содержит электрический источник питания и электрическую схему. Мундштук содержит часть для хранения жидкости и капиллярный фитиль, имеющий первый конец и второй конец. Первый конец фитиля проходит внутрь части для хранения жидкости для контакта с находящейся в ней жидкостью. Мундштук содержит также нагревательный элемент для нагрева второго конца капиллярного фитиля, выпускное отверстие для воздуха и камеру для образования аэрозоля, расположенную между вторым концом капиллярного фитиля и выпускным отверстием для воздуха. Нагревательный элемент обычно представляет собой катушку из проволоки, намотанную вокруг фитиля. При взаимодействии корпуса и мундштука нагревательный элемент электрически соединяется с источником питания через указанную схему и образуется тракт протекания воздуха от по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к выпускному отверстию для воздуха через камеру для образования аэрозоля. При использовании жидкость переносится из части для хранения жидкости в направлении к нагревательного элемента за счет капиллярного действия в фитиле. Жидкость на втором конце капиллярного фитиля испаряется с помощью нагревательного элемента. Образующийся перенасыщенный пар смешивается с воздушным потоком и переносится в нем от указанного по меньшей мере одного впускного отверстия для воздуха к камере для образования аэрозоля. В камере для образования аэрозоля пар конденсируется с образованием аэрозоля, который переносится в направлении выпускного отверстия для воздуха и далее в рот пользователя.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предложено генерирующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом для использования с потребляемым картриджем, содержащим часть для хранения, заключающую в себе образующий аэрозоль субстрат и имеющую проницаемую для текучей среды внутреннюю поверхность, окружающую открытый на концах канал, проходящий через картридж; указанное устройство содержит: основной кожух, имеющий полость для размещения потребляемого картриджа; закрывающий корпус, имеющий возможность взаимодействия с основным кожухом для закрывания картриджа в указанной полости; и нагревательный узел, предназначенный для нагрева картриджа и содержащий: удлиненный прокалывающий узел, выполненный с возможностью прохождения внутрь открытого на концах канала картриджа и образующий внутренний канал воздушного потока, в свою очередь образующий часть пути воздушного потока через устройство; и один или более электрических нагревателей, прикрепленных к удлиненному прокалывающему узлу, каждый из которых имеет по меньшей мере один нагревательный элемент для нагрева образующего аэрозоль субстрата при закрывании картриджа в указанной полости, причем удлиненный прокалывающий узел содержит первую полую осевую часть, соединенную с основным кожухом и имеющую первую прокалывающую поверхность на своем дальнем конце для разрыва первого хрупкого уплотнения, проходящего поперек первого конца открытого на концах канала при вставлении картриджа внутрь указанной полости, и вторую полую осевую часть, соединенную с закрывающим корпусом и имеющую вторую прокалывающую поверхность на своем дальнем конце для разрыва второго хрупкого уплотнения, проходящего поперек второго конца открытого на концах канала при взаимодействии закрывающего корпуса с основным кожухом, указанные первая и вторая полые осевые части выполнены с возможностью прохождения вдоль общей продольной оси при взаимодействии закрывающего корпуса с основным кожухом, и указанные первая и вторая полые осевые части имеют размеры, обеспечивающие возможность их стыковки в месте соединения таким образом, чтобы удлиненный прокалывающий узел проходил по всей длине указанной полости при взаимодействии закрывающего корпуса с основным кожухом.
Благодаря наличию двухкомпонентного прокалывающего узла обеспечивается преимущество, состоящее том, что пользователь имеет возможность более легкого разрыва уплотнений на обоих концах картриджа. Безотносительно к теории можно предположить, что вследствие разрыва уплотнений внутрь предотвращается смещение уплотнений наружу от полых осевых частей и повышаются напряжения, прикладываемые первой и второй прокалывающими поверхностями к уплотнениям, благодаря чему облегчается разрыв уплотнений. В дополнение, благодаря соединению одной из полых осевых частей с закрывающим корпусом обеспечивается возможность предотвращения разрыва уплотнения на расположенном дальше по ходу потока конце картриджа до тех пор, пока закрывающий корпус не будет размещен поверх основного кожуха. Таким образом обеспечивается возможность снижения риска утечки жидкости во время вставления картриджа. Кроме того, благодаря обеспечению электрических нагревателей в качестве части устройства обеспечивается возможность упрощения, снижения стоимости и повышения надежности картриджей для использования с указанным устройством по сравнению с картриджами, которые содержат электрический нагреватель. Соответственно, уменьшение стоимости картриджей, даже если это требует более дорогого устройства, обеспечивает возможность значительной экономии средств как для производителей, так и для потребителей.
Нагревательный узел содержит удлиненный прокалывающий узел, к которому прикреплены один или более электрических нагревателей. Таким образом, удлиненный прокалывающий узел совмещает в себе функцию опоры для указанных одного или более электрических нагревателей и функцию прокалывающего элемента. Благодаря этому удлиненный прокалывающий узел имеет возможность удобного и легкого прокалывания уплотнения на конце картриджа во время вставления картриджа внутрь устройства. Для облегчения прокалывания указанного уплотнения дальние концы первой и второй полых осевых частей, на которых расположены первая и вторая прокалывающие поверхности, предпочтительно имеют меньшую площадь поперечного сечения, чем площадь поперечного сечения области полого осевого элемента, расположенной в непосредственной близости к прокалывающей поверхности. Предпочтительно, площади поперечного сечения первой и второй полых осевых частей уменьшаются в направлении конических заострений на их соответствующих дальних концах. Площади поперечного сечения первой и второй полых осевых частей могут уменьшаться в направлении остриев на их соответствующих дальних концах.
Удлиненный прокалывающий узел имеет внутренний канал воздушного потока, образующий часть пути воздушного потока через устройство. Благодаря такой компоновке удлиненный прокалывающий узел обеспечивает возможность как поддержки электрических нагревателей, так и образования канала воздушного потока. Это обеспечивает возможность создания компактного устройства и возможность упрощения его экономичного массового производства. Благодаря наличию канала воздушного потока внутри первой и второй полых осевых частей обеспечивается возможность способствования минимизации потерь тепла из устройства и возможность легкого поддержания кожуха устройства при температуре, которая комфортна для удержания в руке. В дополнение, обеспечивается возможность того, чтобы охлаждение испаренного образующего аэрозоль субстрата в воздухе, протекающем через полую осевую часть, с образованием аэрозоля начиналось внутри указанного канала воздушного потока, что обеспечивает возможность уменьшения общей длины устройства.
Хрупкие уплотнения образуют перегородки, проходящие поперек концов картриджа, перед его вставлением внутрь полости устройства. Хрупкие уплотнения могут быть изготовлены из любого подходящего материала или материалов, например из пленки, такой как металлическая пленка, предпочтительно алюминиевая пленка.
В генерирующих аэрозоль устройствах согласно настоящему изобретению первая и вторая полые осевые части предпочтительно выполнены с возможностью прохождения вдоль общей продольной оси при взаимодействии закрывающего корпуса с основным кожухом.
Первая и вторая полые осевые части также имеют размеры, обеспечивающие возможность их стыковки в месте соединения таким образом, чтобы удлиненный прокалывающий узел проходил по всей длине указанной полости при взаимодействии закрывающего корпуса с основным кожухом.
Дальние концы первой и второй полых осевых частей предпочтительно имеют такую взаимосогласованную форму, чтобы вокруг места соединения было образовано уплотнение. Благодаря такой компоновке обеспечивается возможность ограничения воздушного потока по существу внутренним каналом воздушного потока, проходящим через удлиненный прокалывающий узел, вместо прохождения внутрь части для хранения в картридже, что способствует доставке устойчивого аэрозоля. В таких вариантах осуществления одна или обе полых осевых части могут быть проницаемыми для текучей среды. Таким образом обеспечивается, чтобы жидкость из части для хранения или образующийся аэрозоль из образующего аэрозоль субстрата в части для хранения имели возможность поступления во внутренний канал воздушного потока в удлиненном прокалывающем узле. Например первая и/или вторая полые осевые части могут содержать одно или более отверстий. В указанных одном или более отверстиях могут удерживаться один или более электрических нагревателей. В таких вариантах осуществления указанные один или более электрических нагревателей могут сообщаться по текучей среде с частью для хранения в картридже, размещенном внутри указанной полости, через указанные одно или более отверстий.
Дальние концы первой и второй полых осевых частей могут иметь любую взаимосогласованную прокалывающую форму. Предпочтительно, дальний конец одной из первой и второй полой осевой части имеет конусообразно сходящуюся внешнюю поверхность, а дальний конец другой из первой и второй полой осевой части имеет конусообразно расходящуюся внутреннюю поверхность, причем указанные внутренняя и внешняя поверхности имеют такую форму, что обеспечивается посадка конусообразно сходящейся внешней поверхности внутри конусообразно расходящейся внутренней поверхности с образованием уплотнения при взаимодействии закрывающего корпуса с основным кожухом. Таким образом, обеспечивается возможность легкой стыковки первой и второй полых осевых частей. Например, дальний конец первой полой осевой части может иметь конусообразно сходящуюся внешнюю поверхность, а дальний конец второй полой осевой части может иметь конусообразно расходящуюся внутреннюю поверхность, причем указанные внутренняя и внешняя поверхности имеют такую форму, что обеспечивается посадка конусообразно сходящейся внешней поверхности внутри конусообразно расходящейся внутренней поверхности с образованием уплотнения при взаимодействии закрывающего корпуса с основным кожухом.
я
Закрывающий корпус может функционировать просто в качестве крышки для закрывания указанной полости. Предпочтительно, закрывающий корпус образует мундштучную часть, посредством которой обеспечивается возможность втягивания воздуха через путь воздушного потока в генерирующем аэрозоль устройстве. Указаннамундштучная часть может иметь выпускное отверстие, через которое обеспечивается возможность втягивания аэрозоля, генерируемого устройством, в рот пользователя. В контексте данного документа термин «мундштучная часть» означает часть устройства или картриджа, которая выполнена с возможностью размещения во рту пользователя с целью непосредственного вдыхания аэрозоля, генерируемого системой, причем через эту мундштучную часть происходит перенос аэрозоля в рот пользователя.
Первая и вторая полые осевые части предпочтительно являются электропроводными. В таких примерах первая и вторая полые осевые части могут быть выполнены с возможностью соединения указанных одного или более электрических нагревателей с электрическим источником питания. Например, первая и вторая полые осевые части могут быть образованы из электропроводного материала, такого как металл. В других примерах первая и вторая полые осевые части могут быть образованы из электроизоляционной подложки, такой как полимерная подложка, и они могут дополнительно содержать один или более электрических проводников, прикрепленных к подложке для соединения электрических нагревателей с электрическим источником питания Например, первая и вторая полые осевые части могут содержать электроизоляционную подложку, на которую нанесены электрические проводники, например, путем осаждения, печати, или путем наслоения с образованием подложки в виде слоистой фольги. Слоистая фольга может затем быть профилирована или сложена с образованием первой и второй полых осевых частей.
Нагревательный узел может содержать один электрический нагреватель, содержащий по меньшей мере один нагревательный элемент для нагрева образующего аэрозоль субстрата в картридже, размещенном в указанной полости. Предпочтительно, нагревательный узел содержит множество электрических нагревателей, которые прикреплены к удлиненному прокалывающему узлу и расположены на расстоянии друг от друга по его длине.
Такая компоновка обеспечивает преимущество, состоящее в возможности более равномерного нагрева образующего аэрозоль субстрата в картридже по сравнению с устройствами, в которых предусмотрен лишь один электрический нагреватель, или с устройствами, в которых предусмотрено множество электрических нагревателей, но они не расположены на расстоянии друг от друга по длине удлиненного прокалывающего узла. Таким образом обеспечивается также возможность нагрева частей картриджа, которые невозможно было бы нагреть с помощью устройств, имеющих лишь один нагреватель, и таким образом обеспечивается возможность испарения большего количества образующего аэрозоль субстрата в каждом картридже, в результате чего сокращаются отходы. В дополнение, при использовании с картриджами, имеющими множество разных образующих аэрозоль субстратов, хранящихся раздельно, указанное множество электрических нагревателей, расположенных на расстоянии друг от друга в продольном направлении, обеспечивает возможность раздельного нагрева указанных разных образующих аэрозоль субстратов для образования аэрозоля с особо желательными характеристиками.
В случае, если нагревательный узел содержит множество электрических нагревателей, все из этих электрических нагревателей могут быть прикреплены к первой или второй полой осевой части. В некоторых примерах указанное множество электрических нагревателей содержит один или более электрических нагревателей, прикрепленных к первой полой осевой части, и один или более электрических нагревателей, прикрепленных к второй полой осевой части. Указанное множество электрических нагревателей может быть одинаковым или неодинаковым образом распределено по первой и второй полым осевым частям. Например, одна из первой и второй полой осевой частей может содержать один электрический нагреватель, а остальные электрические нагреватели могут быть прикреплены к другой из первой и второй полой осевой части.
Один или более электрических нагревателей могут проходить поперек канала воздушного потока поперечно продольной оси удлиненного прокалывающего узла. В таких вариантах осуществления указанные один или более электрических нагревателей могут перекрывать канал воздушного потока. В результате обеспечивается преимущество, состоящее в возможности размещения электрических нагревателей непосредственно в пути, через который осуществляется затяжка через устройство при использовании. Таким образом обеспечивается возможность более эффективного захвата испаренного образующего аэрозоль субстрата воздухом, протекающим через устройство, с образованием аэрозоля. Таким образом обеспечивается также возможность охлаждения электрических нагревателей воздухом, протекающим через устройство, что снижает риск перегрева. Благодаря своему прохождению поперек канала воздушного потока электрические нагреватели обеспечивают возможность способствования смешению испаренного образующего аэрозоль субстрата с воздушным потоком, протекающим через полую осевую часть, например, путем создания турбулентности в воздушном потоке. В результате обеспечивается возможность получения более однородного аэрозоля по сравнению с примерами, в которых электрические нагреватели не проходят поперек канала воздушного потока.
В случае, если нагревательный узел содержит множество электрических нагревателей, каждый из этого множества электрических нагревателей может проходить поперек внутреннего канала воздушного потока поперечно продольному направлению удлиненного прокалывающего узла. В таких вариантах осуществления каждый из указанного множества электрических нагревателей может перекрывать канал воздушного потока.
В случае, если один или более электрических нагревателей проходят поперек канала воздушного потока, продольные оси указанных одного или более электрических нагревателей могут быть перпендикулярны продольной оси полой осевой части. Один или более электрических нагревателей, проходящих поперек канала воздушного потока, могут быть расположены таким образом, чтобы их продольные оси имели наклон к продольной оси полой осевой части.
В случае, если указанное множество электрических нагревателей проходит поперек канала воздушного потока поперечно продольной оси полой осевой части, один или более из указанного множества электрических нагревателей могут проходить поперек канала воздушного потока таким образом, чтобы их продольные оси были повернуты вокруг продольной оси удлиненного прокалывающего узла относительно продольной оси по меньшей мере одного из остальных электрических нагревателей. Иначе говоря, если спроецировать продольные оси электрических нагревателей на плоскость, проходящую перпендикулярно продольной оси полой осевой части, то продольные оси одного или более из указанного множества электрических нагревателей будут проходить поперек канала воздушного потока под углом к продольной оси по меньшей мере одного из остальных электрических нагревателей. Благодаря такой компоновке электрические нагреватели имеют возможность более эффективного перехвата воздушного потока, протекающего через устройство, по сравнению с компоновками, в которых электрические нагреватели выровнены вокруг продольной оси удлиненного прокалывающего узла. Это также означает, что по меньшей мере один из электрических нагревателей имеет возможность сообщения по текучей среде с частью для хранения в картридже в месте, которое смещено вдоль окружности удлиненного прокалывающего узла от одного или более остальных электрических нагревателей. Благодаря этому устройство имеет возможность более однородного потребления образующего аэрозоль субстрата, хранящегося в картридже, и таким образом сокращаются отходы по сравнению с компоновками, в которых электрические нагреватели выровнены вокруг продольной оси полой осевой части. В дополнение, в случае утечки жидкого образующего аэрозоль субстрата из одного или более электрических нагревателей во время использования, благодаря наличию одного или более электрических нагревателей, проходящих под разными углами, обеспечивается возможность более эффективного перехвата и поглощения жидкости в одном из смежных электрических нагревателей, и таким образом обеспечивается возможность уменьшения утечек жидкости из устройства.
Предпочтительно, первая и/или вторая полая осевая часть содержит множество отверстий, в которых удерживается указанное множество электрических нагревателей, и это множество электрических нагревателей сообщается по текучей среде с частью для хранения в картридже, размещенном в указанной полости, через указанное множество отверстий.
Указанные отверстия могут быть образованы в первой или второй полой осевой части после образования соответствующей полой осевой части, например, путем пробивки, сверления, фрезерования, эрозионной обработки, электроэрозионной обработки, механической резки или лазерной резки. Указанные отверстия могут быть образованы вместе с первой или второй полой осевой частью во время образования этой полой осевой части, например, путем литья или формования полой осевой части с указанными отверстиями или с помощью процесса осаждения, такого как электролитическое осаждение.
В контексте данного документа термин «генерирующее аэрозоль устройство» относится к устройству, которое взаимодействует с генерирующим аэрозоль изделием, таким как потребляемый картридж, для образования аэрозоля.
Предпочтительно, генерирующее аэрозоль устройство является портативным. Генерирующее аэрозоль устройство может иметь размер, сопоставимый с размером обычной сигары или сигареты. Генерирующее аэрозоль устройство может иметь общую длину от приблизительно 30 мм до приблизительно 150 мм. Генерирующее аэрозоль устройство может иметь внешний диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм.
Нагревательный узел может быть прикреплен к основному кожуху и закрывающему корпусу устройства или выполнен как единое целое с ними. В других вариантах осуществления нагревательный узел может быть съемно прикреплен к основному кожуху и/или к закрывающему корпусу. Таким образом обеспечивается возможность по меньшей мере частичного съема нагревательного узла с устройства, например, для техобслуживания или чистки, или для обеспечения возможности замены нагревательного узла. Нагревательный узел может быть съемно соединен с основным кожухом или закрывающим корпусом с помощью одного или более электрических или механических соединительных средств.
Нагревательный узел содержит один или более электрических нагревателей. Например, нагревательный узел может содержать один, два, три, четыре, пять, шесть или более электрических нагревателей, прикрепленных к удлиненному прокалывающему узлу. В случае, если нагревательный узел содержит один или более электрических нагревателей, эти электрические нагреватели могут быть расположены на расстоянии друг от друга по длине удлиненного прокалывающего узла. Каждый электрический нагреватель содержит по меньшей мере один нагревательный элемент. Каждый электрический нагреватель может содержать более чем один нагревательный элемент, например два, или три, или четыре, или пять, или шесть, или большее количество нагревательных элементов. Нагревательный элемент или нагревательные элементы могут быть расположены надлежащим образом для наиболее эффективного нагрева образующего аэрозоль субстрата картриджа, вставленного внутрь полости основного кожуха.
Каждый нагревательный элемент может представлять собой катушку из электрорезистивной проволоки. Нагревательный элемент может быть образован путем штамповки или травления листовой заготовки, которая затем может быть обернута вокруг фитиля. Предпочтительно, нагревательный элемент представляет собой катушку из электрорезистивной проволоки. Шаг витков катушки предпочтительно составляет приблизительно от 0,5 до 1,5 мм и наиболее предпочтительно приблизительно 1,5 мм. Шаг витков катушки - это расстояние между смежными витками катушки. Катушка может предпочтительно содержать менее шести витков, и предпочтительно она имеет менее пяти витков. Электрорезистивная проволока предпочтительно имеет диаметр от 0,10 до 0,15 мм, предпочтительно приблизительно 0,125 мм. Электрорезистивный провод предпочтительно изготовлен из нержавеющей стали 904 или 301. Примеры других подходящих металлов включают в себя 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 и сплавы на основе железа, марганца и алюминия. Timetal представляет собой зарегистрированный товарный знак компании Titanium Metals Corporation, 1999 Broadway Suite 4300, Денвер, Колорадо. В композитных материалах электрорезистивный материал может быть при необходимости встроен в изоляционный материал, инкапсулирован в него или покрыт им, или наоборот, в зависимости от кинетики переноса энергии и требуемых внешних физико-химических свойств. Нагревательный элемент может содержать металлическую травленую фольгу, изолированную между двумя слоями инертного материала. В этом случае инертный материал может содержать Kapton, фольгу, полностью состоящую из полиимида или слюды. Kapton представляет собой зарегистрированный товарный знак компании E.I. du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Уилмингтон, Делавэр 19898, США. Нагревательный элемент может также содержать металлическую фольгу, например алюминиевую фольгу, которая выполнена в виде ленты.
Указанный по меньшей мере один нагревательный элемент может функционировать за счет резистивного нагрева. Иначе говоря, материал и размеры нагревательного элемента могут быть выбраны таким образом, чтобы при протекании определенного тока через нагревательный элемент температура нагревательного элемента повышалась до требуемой температуры. Ток через нагревательный элемент может подаваться от батареи за счет проводимости или он может быть индуцирован в нагревательном элементе путем приложения переменного магнитного поля по окружности нагревательного элемента.
Указанный по меньшей мере один нагревательный элемент может включать в себя индукционный нагревательный элемент, так что в случае, если устройство образует часть генерирующей аэрозоль системы, состоящей из генерирующего аэрозоль устройства и съемного генерирующего аэрозоль изделия, электрические контакты между указанными изделием и устройством отсутствуют. Указанное устройство может содержать катушку индуктивности и источник питания, выполненный с возможностью подачи высокочастотного колебательного тока на катушку индуктивности. Указанное изделие может содержать сусцепторный элемент, расположенный с возможностью нагрева образующего аэрозоль субстрата. В контексте данного документа термин «высокочастотный колебательный ток» обозначает колебательный ток с частотой от 500 кГц до 10 МГц.
Электрические нагреватели согласно настоящему изобретению могут содержать капиллярное тело Указанный по меньшей мере один нагревательный элемент, например, в виде катушки может быть расположен на внешней поверхности капиллярного тела. Капиллярное тело может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов, которые пригодны для переноса жидкого образующего аэрозоль субстрата вдоль его длины. Капиллярное тело может быть образовано из пористого материала, но этот вариант необязателен. Капиллярное тело может быть образовано из материала, имеющего волоконную или губчатую структуру. Капиллярное тело предпочтительно содержит пучок капилляров. Например, капиллярное тело может содержать множество волокон или нитей или другие трубки с тонким каналом. Капиллярное тело может содержать губкообразный или пенообразный материал. Структура капиллярного тела образует множество мелких каналов или трубок, по которым обеспечивается возможность транспортировки жидкости за счет капиллярного действия. Особо предпочтительный материал или материалы будут зависеть от физических свойств образующего аэрозоль субстрата. Примеры подходящих капиллярных материалов включают в себя 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, стеклокерамические волокна, углеродные волокна, металлические волокна из нержавеющих сталей медицинского назначения, таких как аустенитная нержавеющая сталь 316 и мартенситные нержавеющие стали 440 и 420. Капиллярное тело может иметь любые подходящие капиллярность и пористость для того, чтобы использовать его с жидкостями, имеющими разные физические свойства. Жидкость имеет такие физические свойства, в том числе, но без ограничения, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые обеспечивают возможность транспортировки указанной жидкости через капиллярное тело. Капиллярное тело может быть выполнено из термостойкого материала. Предпочтительно, капиллярное тело может содержать множество волоконных прядей. Указанное множество волоконных прядей может быть в целом выровнено по длине капиллярного тела.
Электрические нагреватели согласно настоящему изобретению могут содержать капиллярное тело; нагревательный элемент, расположенный на внешней поверхности капиллярного тела; и пару расположенных на расстоянии друг от друга электрических контактов, закрепленных вокруг капиллярного тела и поверх нагревательного элемента, для электрического соединения электрического нагревателя с удлиненным опорным элементом. Благодаря закреплению электрических контактов вокруг капиллярного тела и поверх нагревательного элемента электрические контакты имеют возможность прикрепления нагревательного элемента к внешней поверхности капиллярного тела, а также возможность обеспечения электрического соединения. Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в возможности использования меньшего количества производственных этапов, чем в случае существующих систем, в которых концы нагревательного элемента вручную соединяют с электрическими контактами, например, путем сварки. Таким образом обеспечивается также возможность изготовления электрического нагревателя на автоматизированной сборочной линии, что делает возможным повышение скорости и воспроизводимости при изготовлении подобных устройств. В таких вариантах осуществления по меньшей мере один из электрических контактов может быть выполнен с такими размерами, чтобы была обеспечена фрикционная посадка между внутренней поверхностью этого электрического контакта и внешней поверхностью капиллярного тела. Благодаря обеспечению такой фрикционной посадки обеспечивается возможность закрепления электрического контакта на капиллярном теле без необходимости в дополнительных крепежных средствах или крепежных операциях. Предпочтительно, каждый электрический контакт имеет такие размеры, что обеспечивается фрикционная посадка между внутренней поверхностью электрического контакта и внешней поверхностью капиллярного тела. Нагревательный элемент может содержать катушку из электрорезистивной проволоки, намотанной вокруг капиллярного тела, например, по всей длине капиллярного тела.
В случае, если электрические нагреватели согласно настоящему изобретению содержат капиллярное тело, нагревательный элемент, расположенный на внешней поверхности капиллярного тела, и пару расположенных на расстоянии друг от друга электрических контактов, закрепленных вокруг капиллярного тела и поверх нагревательного элемента, капиллярное тело предпочтительно является сжимаемым, и электрические контакты предпочтительно проходят вдоль окружности капиллярного тела таким образом, что обеспечивается посадка с натягом между указанными электрическими контактами и капиллярным телом. Таким образом обеспечивается возможность способствования обеспечению прочного прикрепления нагревательного элемента к капиллярному телу посредством электрического контакта без необходимости в адгезиве или дополнительных крепежных операциях, таких как пайка или сварка. Таким образом обеспечивается также возможность способствования обеспечению надежного электрического соединения между электрическим контактом и нагревательным элементом. Электрические контакты предпочтительно проходят вдоль более чем 50 процентов окружности капиллярного тела. В результате обеспечивается возможность более прочного прикрепления электрических контактов к капиллярному телу по сравнению с примерами, в которых электрические контакты проходят вдоль менее чем 50 процентов окружности капиллярного тела. Таким образом обеспечивается также возможность способствования обеспечению надежного электрического соединения между электрическим контактом и нагревательным элементом.
В случае, если электрические элементы согласно настоящему изобретению содержат капиллярное тело, нагревательный элемент, расположенный на внешней поверхности капиллярного тела, и пару расположенных на расстоянии друг от друга электрических контактов, закрепленных вокруг капиллярного тела и поверх нагревательного элемента, один или оба указанных электрических контакта могут проходить вдоль по существу всей окружности капиллярного тела. По меньшей мере один из электрических контактов может окружать капиллярное тело. В таких вариантах осуществления электрический контакт может быть кольцеобразным. Предпочтительно, оба электрических контакта окружают капиллярное тело. В результате обеспечивается возможность более надежного прикрепления электрических контактов к капиллярному телу по сравнению с примерами, в которых электрические контакты проходят вдоль менее чем всей окружности капиллярного тела. Таким образом обеспечивается также возможность способствования обеспечению надежного электрического соединения между электрическим контактом и нагревательным элементом, независимо от конкретного расположения нагревательного элемента на внешней поверхности капиллярного тела, и без ограничений на расположение нагревательного элемента для обеспечения соединения между электрическими контактами и нагревательным элементом. В некоторых вариантах осуществления оба электрических контакта могут окружать капиллярное тело, и имеют такие размеры, что обеспечена посадка с натягом между электрическими контактами и капиллярным телом.
В случае, если электрические нагреватели согласно настоящему изобретению содержат капиллярное тело, нагревательный элемент и пару расположенных на расстоянии друг от друга электрических контактов, закрепленных вокруг капиллярного тела и поверх нагревательного элемента, эти электрические контакты могут быть жесткими. В результате обеспечивается возможность более надежной сборки, чем в случае, если электрические контакты являются гибкими. Каждый из электрических контактов может содержать кольцо из жесткого материала, например металлическое кольцо. Таким образом обеспечивается возможность выполнения электрических контактов с высокой механической стойкостью и возможность надежного электрического соединения с нагревательным элементом. Таким образом обеспечивается также возможность соединения электрического нагревателя с нагревательным узлом путем посадки с защелкиванием электрических контактов внутри фиксирующего зажима в устройстве. В случае, если электрические контакты проходят вдоль окружности капиллярного тела, противоположные концы каждого электрического контакта могут иметь такую взаимосогласованную форму, чтобы место соединения было нелинейным или проходило вдоль наклонной линии. В данном контексте термин «наклонная линия» означает, что место соединения проходит вдоль линии, которая непараллельна продольной оси капиллярного тела. Благодаря наличию места соединения которое является нелинейным или проходит вдоль наклонной линии, обеспечивается возможность предотвращения или минимизации взаимного смещения между противоположными концами каждого электрического контакта в продольном направлении капиллярного тела.
В случае, если электрические нагреватели согласно настоящему изобретению содержат капиллярнное тело, нагревательный элемент и пару расположенных на расстоянии друг от друга электрических контактов, закрепленных вокруг капиллярного тела и поверх нагревательного элемента, капиллярное тело может иметь любую подходящую форму. В некоторых вариантах осуществления капиллярное тело может быть удлиненным. Указанная пара электрических контактов может быть расположена на расстоянии друг от друга в направлении длины капиллярного тела. Например, указанная пара электрических контактов может содержать первый электрический контакт, расположенный на или смежно с первым концом капиллярного тела, и второй электрический контакт, расположенный в любом другом месте, например посередине капиллярного тела по длине. Указанная пара электрических контактов может содержать первый электрический контакт, расположенный на или смежно с первым концом капиллярного тела, и второй электрический контакт, расположенный на или смежно со вторым концом капиллярного тела.
В случае, если электрические нагреватели содержат капиллярное тело, электрический нагреватель может дополнительно содержать жесткий опорный элемент, проходящий вдоль по меньшей мере части капиллярного тела по длине. Жесткий опорный элемент повышает прочность и жесткость электрического нагревателя для обеспечения прочного узла, который удобен в манипулировании во время изготовления. Жесткий опорный элемент может быть образован из цельного неразъемного компонента или из множества компонентов, соединенных вместе. Жесткий опорный элемент может проходить через сердцевину капиллярного тела. Опорный элемент может быть окружен капиллярным телом. Опорный элемент может быть ограничен капиллярным телом. Благодаря наличию жесткого опорного элемента обеспечивается возможность снижения общей радиальной сжимаемости капиллярного тела, что способствует обеспечению плотной посадки между электрическими контактами и нагревательным элементом. Опорный элемент может быть расположен на внешней поверхности капиллярного тела. В некоторых примерах жесткий опорный элемент содержит центральную часть и множество поперечных ребер. Такая форма поперечного сечения обеспечивает возможность получения опорного элемента, имеющего подходящую жесткость, без занятия большого объема внутри капиллярного тела и, соответственно, без значительного снижения капиллярной способности капиллярного тела. Указанное множество поперечных ребер может содержать множество радиально проходящих ребер.
В генерирующих аэрозоль устройствах согласно настоящему изобретению первая и/или вторая полые осевые части могут быть электропроводными. Электропроводная полая осевая часть или части могут содержать множество отверстий, причем указанные один или более электрических нагревателей могут быть образованы одной или более узкими областями указанной полой осевой части между смежными отверстиями.
Благодаря наличию нагревательного узла с одним или более встроенными электрическими нагревателями обеспечивается преимущество, состоящее в возможности использования меньшего количества производственных этапов и в возможности изготовления нагревательного узла на автоматизированной производственной линии. Таким образом обеспечивается возможность повышения скорости, простоты, воспроизводимости и стабильности при изготовлении генерирующих аэрозоль устройств согласно настоящему изобретению. Такие устройства могут быть более простыми, более дешевыми и более надежными, чем устройства, в которых нагревательный узел содержит сложные и потенциально ломкие соединения.
Указанные отверстия могут быть образованы в одной или обеих полых осевых частях после образования этих полых осевых частей, например, путем пробивки, сверления, фрезерования, эрозионной обработки, электроэрозионной обработки, механической резки или лазерной резки. Указанные отверстия могут быть образованы вместе с полой осевой частью во время образования этой полой осевой части, например, путем литья или формования полой осевой части с указанными отверстиями или путем образования полой осевой части с указанными отверстиями с помощью процесса осаждения, такого как электролитическое осаждение.
-4
4
В контексте данного документа термин «электропроводный» означает: образованный из материала, имеющего удельное сопротивление 1×10 Ом·м или менее. В контексте данного документа термин «электроизоляционный» означает: образованный из материала, имеющего удельное сопротивление 1×10 Ом·м или более.
Указанный по меньшей мере один электрический нагреватель может быть расположен на полой осевой части любым подходящим образом. В некоторых вариантах осуществления указанный по меньшей мере один электрический нагреватель окружает полую осевую часть. Таким образом обеспечивается возможность более равномерного нагрева образующего аэрозоль субстрата в картридже по сравнению с устройствами, в которых указанный по меньшей мере один электрический нагреватель не окружает полую осевую часть. Указанный по меньшей мере один электрический нагреватель может окружать полую осевую часть непрерывным образом. Указанный по меньшей мере один электрический нагреватель может окружать полую осевую часть прерывистым образом, в виде множества электрических нагревателей, расположенных на расстоянии друг от друга в окружном направлении полой осевой части. В других вариантах осуществления указанный по меньшей мере один электрический нагреватель может проходить лишь вокруг части окружности полой осевой части.
Устройство согласно настоящему изобретению содержат основной кожух и закрывающий корпус. Основной кожух может быть удлиненным. Основной кожух может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают в себя металлы, сплавы, пластмассы или композитные материалы, содержащие один или более таких материалов, или термопластичные материалы, подходящие для применения в пищевой или фармацевтической промышленности, например, полипропилен, полиэфирэфиркетон (PEEK) и полиэтилен. Предпочтительно, материал является легким и нехрупким.
Устройство согласно настоящему изобретению могут дополнительно содержать электрическую схему, соединенную с нагревательным узлом и с электрическим источником питания. Электрическая схема может содержать микропроцессор, который может представлять собой программируемый микропроцессор, микроконтроллер или специализированную интегральную схему (ASIC) или другую электронную схему, выполненную с возможностью обеспечения управления. Электрическая схема может содержать дополнительные электронные компоненты. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью регулирования подачи тока на нагревательный узел. Ток может подаваться на нагревательный узел непрерывно после активации устройства, или он может подаваться с перерывами, например, от затяжки к затяжке. Электрическая схема предпочтительно может содержать преобразователь постоянного тока в переменный, который может содержать усилитель мощности класса D или класса E.
Устройство предпочтительно содержит источник питания, расположенный внутри кожуха. Например, источник питания может представлять собой батарею, такую как литий-железо-фосфатная батарея или другой тип устройства накопления заряда, такой как конденсатор. Источник питания может нуждаться в перезарядке, и он может иметь емкость, обеспечивающую возможность накопления достаточного количества энергии для одного или более сеансов курения. Например, источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности непрерывного генерирования аэрозоля в течение периода, равного приблизительно шести минутам, что соответствует обычному времени, необходимому для выкуривания обычной сигареты, или в течение периода, кратного шести минутам. В другом примере источник питания может иметь емкость, достаточную для обеспечения возможности осуществления предварительно заданного количества затяжек или отдельных активаций.
Устройство может содержать источник питания, соединенный с нагревательным узлом, и электрическую схему, соединенную с источником питания и с нагревательным узлом.
В случае, если нагревательный узел содержит множество электрических нагревателей, которые прикреплены к удлиненному прокалывающему узлу и расположены на расстоянии друг от друга вдоль его длины, электрическая схема предпочтительно выполнена с возможностью измерения одного или более электрических параметров указанного множества электрических нагревателей и с возможностью вычисления оценочного оставшегося количества образующего аэрозоль субстрата в картридже или оценочного распределения образующего аэрозоль субстрата в картридже на основе измеренных электрических параметров.
В контексте данного документа термин «электрический параметр» используется для описания электрической характеристики, значения или свойства, которые могут быть представлены в количественной форме путем измерения, например удельного сопротивления, удельной емкости, полного сопротивления, емкости, тока, напряжения и сопротивления.
С помощью такой компоновки обеспечивается преимущество, состоящее в том, что электрические нагреватели совмещают в себе две функции: нагрева и измерения. Таким образом, устройство имеет возможность оценки состояния образующего аэрозоль субстрата, оставшегося в картридже, в любой момент времени. Благодаря этому обеспечивается возможность управления устройством различным образом с помощью электрической схемы для поддержания требуемых свойств аэрозоля, или возможность информирования пользователя устройством о текущем состоянии образующего аэрозоль субстрата, чтобы обеспечить возможность выполнения пользователем надлежащих действий, таких как замена картриджа или изменение ориентации устройства, для предотвращения негативного влияния на характеристики аэрозоля.
В таких вариантах осуществления электрическая схема выполнена с возможностью раздельного измерения указанных одного или более электрических параметров каждого из указанного множества электрических нагревателей, и с возможностью вычисления оценочного оставшегося количества и/или оценочного распределения на основе разности электрических параметров двух или более из указанного множества электрических нагревателей.
В случае, если устройство содержит источник питания, соединенный с нагревательным узлом, и электрическую схему, соединенную с источником питания и с нагревательным узлом, устройство предпочтительно дополнительно содержит индикатор пользователя, соединенный с источником питания. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью управления индикатором пользователя в соответствии с оценочным оставшимся количеством или оценочным распределением. Индикатор пользователя может иметь любую подходящую конфигурацию, например индикатор пользователя может представлять собой дисплей, звуковой сигнализатор, тактильный сигнализатор или любую их комбинацию. Благодаря этому устройство имеет возможность предоставления пользователю информации, относящейся к оценочному оставшемуся количеству и/или оценочному распределению жидкого образующего аэрозоль субстрата в картридже.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью управления индикатором пользователя таким образом, чтобы в случае, если оценочное оставшееся количество опустилось ниже порогового значения, сигнализировать пользователю и напоминать пользователю о необходимости замены картриджа. Схема управления может также быть выполнена с возможностью управления индикатором пользователя таким образом, чтобы в случае, если оценочное распределение показывает, что устройство слишком долго удерживалось под определенным углом, обеспечивать возможность напоминания пользователю о необходимости по меньшей мере временного изменения ориентации устройства с тем, чтобы была обеспечена возможность перераспределения образующего аэрозоль субстрата в части для хранения.
Схема управления может быть выполнена с возможностью информирования пользователя об оценочном оставшемся количестве или оценочном распределении по каналу связи с помощью отдельного устройства, такого как смартфон, «умные часы», планшетный компьютер, настольный компьютер или аналогичное устройство.
В случае, если устройство содержит электрическую схему, соединенную с источником питания и выполненную с возможностью измерения одного или более электрических параметров указанного множества электрических нагревателей и с возможностью вычисления оценочного оставшегося количества и оценочного распределения, указанная электрическая схема дополнительно может быть выполнена с возможностью управления подачей питания на один или более из указанного множества электрических нагревателей в соответствии с оценочным оставшимся количеством или оценочным распределением.
Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в том, что устройство имеет возможность определения того, какие из электрических нагревателей находятся в наилучшем состоянии для генерирования аэрозоля наиболее эффективным образом, и возможность соответствующего изменения подачи питания. В результате обеспечивается возможность способствования минимизации изменений свойств аэрозоля вследствие изменений распределения образующего аэрозоль субстрата внутри картриджа. В результате обеспечивается также возможность сокращения общего энергопотребления в устройстве благодаря тому, что обеспечивается возможность выбора энергопотребления в электрических нагревателях наиболее эффективным образом. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью увеличения подачи питания на один или более из указанного множества электрических нагревателей в соответствии с оценочным оставшимся количеством или оценочным распределением.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью уменьшения подачи питания на один или более из указанного множества электрических нагревателей в соответствии с оценочным оставшимся количеством или оценочным распределением.
Таким образом обеспечивается преимущество, состоящее в возможности выборочного снижения энергопотребления в одном или более электрических нагревателях, например в случае, если оценочное оставшееся количество или оценочное распределение показывает, что конкретный электрический нагреватель расположен ненадлежащим образом для генерирования аэрозоля. Таким образом обеспечивается также возможность снижения риска повреждения электрических нагревателей вследствие перегрева, например в случае, если используется жидкий образующий аэрозоль субстрат, и электрические параметры указывают на то, что один или более электрических нагревателей являются сухими или частично сухими.
Электрическая схема может быть выполнена с возможностью уменьшения или увеличения подачи питания на один или более из указанного множества электрических нагревателей в соответствии с оценочным оставшимся количеством или оценочным распределением. Электрическая схема может быть выполнена с возможностью уменьшения подачи питания на один или более из указанного множества электрических нагревателей при одновременном увеличении подачи питания на другие один или более из указанного множества электрических нагревателей в соответствии с оценочным оставшимся количеством и оценочным распределением.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предложена генерирующая аэрозоль система с электрическим нагревом, содержащая: генерирующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом согласно любому из вышеописанных вариантов осуществления; и потребляемый картридж, содержащий часть для хранения, заключающую в себе образующий аэрозоль субстрат и имеющую проницаемую для текучей среды внутреннюю поверхность, окружающую открытый на концах канал, проходящий через картридж, причем картридж закрыт в указанной полости таким образом, что удлиненный прокалывающий узел проходит внутрь открытого на концах канала картриджа.
Система содержит потребляемый картридж. Потребляемый картридж может быть разъемно соединен с генерирующим аэрозоль устройством. В контексте данного документа термин «разъемно соединен» используется в том смысле, что обеспечивается возможность взаимного соединения и разъединения картриджа и устройства без существенного повреждения либо устройства, либо картриджа. Картридж может быть снят с генерирующего аэрозоль устройства при израсходовании образующего аэрозоль субстрата. Картридж может быть одноразовым. Картридж может быть многоразовым. Картридж может быть выполнен с возможностью повторной заправки образующим аэрозоль субстратом. Картридж может иметь возможность повторного размещения в генерирующем аэрозоль устройстве.
Генерирующая аэрозоль система может содержать камеру для образования аэрозоля, в которой из перенасыщенного пара образуется аэрозоль, затем переносимый в рот пользователя. Впускное отверстие для воздуха, выпускное отверстие для воздуха и указанная камера предпочтительно расположены таким образом, чтобы образовать тракт воздушного потока от впускного отверстия для воздуха к выпускному отверстию для воздуха через камеру для образования аэрозоля с целью транспортировки аэрозоля к выпускному отверстию для воздуха и далее в рот пользователя. Камера для образования аэрозоля может быть образована картриджем и/или генерирующим аэрозоль устройством.
В контексте данного документа термин «образующий аэрозоль субстрат» относится к субстрату, способному выделять летучие соединения, которые могут образовывать аэрозоль. Такие летучие соединения могут выделяться в результате нагрева образующего аэрозоль субстрата. Образующий аэрозоль субстрат для удобства может быть частью изделия, генерирующего аэрозоль, или курительного изделия.
Образующий аэрозоль субстрат предпочтительно представляет собой образующую аэрозоль жидкость. В контексте данного документа термины «образующая аэрозоль жидкость» и «образующий аэрозоль субстрат» являются взаимозаменяемыми. Часть для хранения предпочтительно содержит капиллярный фитиль, образующий часть или всю внутреннюю поверхность для транспортировки образующей аэрозоль жидкости из части для хранения к нагревательному узлу.
Часть для хранения может заключать в себе один образующий аэрозоль субстрат. Часть для хранения может заключать в себе два или более образующих аэрозоль субстратов, хранящихся раздельно. Например, часть для хранения может заключать в себе три образующих аэрозоль субстрата, хранящихся раздельно, четыре образующих аэрозоль субстрата, хранящихся раздельно, пять образующих аэрозоль субстратов, хранящихся раздельно, или шесть образующих аэрозоль субстратов, хранящихся раздельно. В случае, если часть для хранения заключает в себе два или более образующих аэрозоль субстратов, хранящихся раздельно, указанное множество электрических нагревателей предпочтительно включает в себя по меньшей мере по одному электрическому нагревателю для каждого из образующих аэрозоль субстратов, причем каждый из электрических нагревателей выполнен с возможностью индивидуального нагрева своего соответствующего образующего аэрозоль субстрата. Таким образом обеспечивается возможность независимого нагрева образующих аэрозоль субстратов.
В одном конкретном варианте осуществления часть для хранения в потребляемом картридже заключает в себя первый и второй образующие аэрозоль субстраты, хранящиеся раздельно, и нагревательный узел содержит множество электрических нагревателей, расположенных на расстоянии друг от друга по длине удлиненного прокалывающего узла, причем указанное множество электрических нагревателей содержит первый электрический нагреватель для нагрева первого образующего аэрозоль субстрата для образования первого аэрозоля и второй электрический нагреватель для нагрева второго образующего аэрозоль субстрата для образования второго аэрозоля.
В генерирующих аэрозоль системах согласно настоящему изобретению часть для хранения предпочтительно является сжимаемой, и диаметр открытого на концах канала, проходящего через картридж, составляет меньше, чем внешний диаметр первой и/или второй полой осевой части. Благодаря такой компоновке обеспечивается возможность радиального сжатия части для хранения посредством прокалывающего узла для обеспечения плотной посадки между картриджем и соответствующей полой осевой частью. Таким образом обеспечивается возможность содействия контакту между электрическими нагревателями и образующим аэрозоль субстратом в части для хранения для обеспечения возможности получения устойчивых свойств аэрозоля. Таким образом обеспечивается также возможность ограничения или исключения протекания воздуха между картриджем и внешней стороной полой осевой части, что способствует доставке устойчивого аэрозоля.
Раскрыт также потребляемый картридж для использования с генерирующим аэрозоль устройством с электрическим нагревом согласно любому из вышеописанных вариантов осуществления, содержащий часть для хранения, заключающую в себе образующий аэрозоль субстрат и имеющую проницаемую для текучей среды внутреннюю поверхность, окружающую открытый на концах канал, проходящий через картридж; первое хрупкое уплотнение, проходящее поперек первого конца открытого на концах канала; и второе хрупкое уплотнение, проходящее поперек второго конца открытого на концах канала.
Благодаря обеспечению открытого на концах канала внутри картриджа обеспечивается возможность создания компактной системы. Таким образом обеспечивается также возможность создания симметричного и сбалансированного картриджа для использования в системе, что полезно в случае, если система представляет собой удерживаемую в руке систему. Внутренний канал обеспечивает также возможность минимизации потерь тепла из устройства и возможность легкого поддержания кожуха устройства и картриджа при температуре, комфортной для удержания в руке.
Открытый на концах канал предпочтительно образует направляющие и выравнивающие средства, которые взаимодействуют с удлиненным опорным элементом в устройствах согласно настоящему изобретению для содействия правильному ориентированию и размещению картриджа внутри устройства.
В контексте данного документа термин «проницаемая для текучей среды поверхность» относится к поверхности, через которую возможно проникновение жидкости или газа. Указанная внутренняя поверхность может иметь множество образованных в ней отверстий для обеспечения возможности проникновения через нее текучей среды.
Расположенные раньше по ходу потока и дальше по ходу потока концы картриджа могут быть закрыты хрупкими уплотнениями. Картридж может дополнительно содержать уплотняющее кольцо на расположенном раньше по ходу потока конце и/или на расположенном дальше по ходу потока конце открытого на концах канала.
В генерирующих аэрозоль системах согласно настоящему изобретению образующий аэрозоль субстрат предпочтительно содержит жидкий образующий аэрозоль субстрат.
Часть для хранения предпочтительно заключает в себе первый и второй образующие аэрозоль субстраты, хранящиеся раздельно. Первый и второй образующие аэрозоль субстраты могут быть разными.
Картридж может содержать первое уплотненное отделение, содержащее первый образующий аэрозоль субстрат, и второе уплотненное отделение, содержащее второй образующий аэрозоль субстрат. Первое отделение и второе отделение предпочтительно расположены последовательно в направлении от расположенного раньше по ходу потока конца к расположенному дальше по ходу потока концу. Иначе говоря, второе отделение предпочтительно расположено дальше по ходу потока относительно первого отделения. Предпочтительно, как первое отделение, так и второе отделение содержат хрупкую перегородку на каждом конце. Указанная хрупкая перегородка выполнена таким образом, что обеспечивается возможность прокалывания этой хрупкой перегородки удлиненным опорным элементом при вставлении картриджа пользователем внутрь генерирующего аэрозоль устройства. Предпочтительно, каждая хрупкая перегородка изготовлена из металлической пленки и, более предпочтительно, из алюминиевой пленки. Предпочтительно, первое отделение и второе отделение картриджа примыкают друг к другу. В качестве альтернативы, первое отделение и второе отделение могут быть расположены на расстоянии друг от друга. Объемы первого отделения и второго отделения могут быть одинаковыми или разными. Предпочтительно, объем второго отделения больше, чем объем первого отделения.
Часть для хранения предпочтительно образует кольцевое пространство, окружающее внутренний открытый на концах канал. Картридж может иметь в целом цилиндрическую форму, и он может иметь любое требуемое поперечное сечение, такое как круглое, шестиугольное, восьмиугольное или десятиугольное.
В генерирующих аэрозоль системах согласно настоящему изобретению часть для хранения может содержать трубчатый пористый элемент, в котором абсорбирован жидкий образующий аэрозоль субстрат.
Часть для хранения предпочтительно содержит капиллярный фитиль и капиллярный материал, заключающий в себе жидкий образующий аэрозоль субстрат. Капиллярный фитиль может образовывать внутреннюю поверхность, окружающую открытый на концах канал. Капиллярный материал представляет собой материал, который активно переносит жидкость от одного конца материала к другому. Капиллярный материал может быть предпочтительно ориентирован в части для хранения таким образом, чтобы переносить жидкий образующий аэрозоль субстрат к открытому на концах каналу. Капиллярный материал может иметь волоконную структуру. Капиллярный материал может иметь губчатую структуру. Капиллярный материал может содержать пучок капилляров. Капиллярный материал может содержать множество волокон. Капиллярный материал может содержать множество нитей. Капиллярный материал может содержать трубки с узким каналом. Капиллярный материал может содержать комбинацию из волокон, нитей и трубок с узким каналом. Волокна, нити и трубки с узким каналом могут быть в целом выровнены для транспортировки жидкости к электрическому нагревателю. Капиллярный материал может содержать губкообразный материал. Капиллярный материал может содержать пенообразный материал. Структура капиллярного материала может образовывать множество мелких каналов или трубок, через которые обеспечивается возможность транспортировки жидкости за счет капиллярного действия.
Капиллярный материал может содержать любой подходящий материал или комбинацию материалов. Примеры подходящих материалов включают в себя: губчатый или вспененный материал, материалы на основе керамики или графита в виде волокон или спеченных порошков, вспененные металлические или пластмассовые материалы, 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. Капиллярный материал может быть изготовлен из полимерных композиций, включающих в себя полиметилметакрилат (PMMA) из серии медицинских полимеров от компании ALTUGLAS, сополимер бутадиена и стирола (SBC) K-Resin от компании Chevron Phillips, полимеры с особыми характеристиками Pebax, Rilsan и Rilsan Clear от компании Arkema, низкоплотный полиэтилен (LDPE) DOW (Health+™), DOW™ LDPE 91003, DOW™ LDPE 91020 (MFI 2.0; плотность 923), полипропилен (PP) PP1013H1, PP1014H1 и PP9074MED от компании ExxonMobil™, и поликарбонат (PC) CALIBRE™ 2060-SERIES от компании Trinseo. Капиллярный материал может быть изготовлен из металлического сплава, например сплавов медицинского назначения на основе алюминия или нержавеющей стали. Капиллярный материал может иметь любые подходящие капиллярность и пористость для его использования с жидкостями, имеющими разные физические свойства. Жидкий образующий аэрозоль субстрат имеет такие физические свойства, включая, но без ограничения, вязкость, поверхностное натяжение, плотность, теплопроводность, температуру кипения и давление пара, которые обеспечивают возможность транспортировки жидкости через капиллярный материал за счет капиллярного действия. Капиллярный материал может быть выполнен с возможностью транспортировки образующего аэрозоль субстрата к распылителю.
В генерирующих аэрозоль системах согласно настоящему изобретению образующий аэрозоль субстрат может представлять собой образующую аэрозоль жидкость. В таких вариантах осуществления часть для хранения предпочтительно представляет собой часть для хранения жидкости, предназначенную для хранения образующей аэрозоль жидкости.
Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать никотин. Жидкий образующий аэрозоль субстрат, содержащий никотин, может представлять собой матрицу из никотиновой соли. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать материал растительного происхождения. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать табак. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые выделяются из образующего аэрозоль субстрата при нагреве. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный табачный материал. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать материал, не содержащий табака. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать гомогенизированный материал растительного происхождения.
Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Веществом для образования аэрозоля является любое подходящее известное соединение или смесь соединений, которые при использовании способствуют образованию плотного и устойчивого аэрозоля и являются по существу стойкими к термическому разложению при рабочей температуре системы. Подходящие вещества для образования аэрозоля хорошо известны из уровня техники и включают в себя, но без ограничения: многоатомные спирты, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин, сложные эфиры многоатомных спиртов, такие как глицерол моно-, ди- или триацетат, и алифатические сложные эфиры моно-, ди- или поликарбоновых кислот, такие как диметилдодекандиоат и диметилтетрадекандиоат. Вещества для образования аэрозоля могут представлять собой многоатомные спирты или их смеси, такие как триэтиленгликоль, 1,3-бутандиол и глицерин. Жидкий образующий аэрозоль субстрат может содержать другие добавки и ингредиенты, такие как ароматизаторы.
Образующий аэрозоль субстрат может содержать никотин и по меньшей мере одно вещество для образования аэрозоля. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой глицерин. Вещество для образования аэрозоля может представлять собой пропиленгликоль. Вещество для образования аэрозоля может содержать как глицерин, так и пропиленгликоль. Концентрация никотина в образующем аэрозоль субстрате может составлять от приблизительно 2% до приблизительно 10%.
Несмотря на то, что выше упоминаются жидкие образующие аэрозоль субстраты, специалистам с обычной квалификацией в данной области техники должно быть понятно, что с другими вариантами осуществления могут быть использованы другие формы образующего аэрозоль субстрата. Например, образующий аэрозоль субстрат может представлять собой твердый образующий аэрозоль субстрат. Образующий аэрозоль субстрат может содержать как твердые, так и жидкие компоненты. Образующий аэрозоль субстрат может содержать табакосодержащий материал, содержащий летучие табачные ароматические соединения, которые выделяются из субстрата при нагреве. Образующий аэрозоль субстрат может содержать нетабачный материал. Образующий аэрозоль субстрат может дополнительно содержать вещество для образования аэрозоля. Примерами подходящих веществ для образования аэрозоля являются глицерин и пропиленгликоль.
Если образующий аэрозоль субстрат представляет собой твердый образующий аэрозоль субстрат, то этот твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать, например, одно или более из следующего: порошок, гранулы, шарики, крупицы, тонкие трубки, полоски или листы, содержащие одно или более из следующего: травяные листья, табачные листья, фрагменты табачных жилок, восстановленный табак, гомогенизированный табак, экструдированный табак, литой листовой табак и расширенный табак. Твердый образующий аэрозоль субстрат может присутствовать в рассыпной форме, или он может быть обеспечен в подходящей емкости или картридже. При необходимости, твердый образующий аэрозоль субстрат может содержать дополнительные табачные или нетабачные летучие ароматические соединения, выделяющиеся при нагреве субстрата. Твердый образующий аэрозоль субстрат может также содержать капсулы, которые содержат, например, дополнительные табачные или нетабачные летучие ароматические соединения, и такие капсулы могут плавиться во время нагревания твердого субстрата, образующего аэрозоль.
В контексте данного документа термин «гомогенизированный табак» относится к материалу, образованному в результате агломерирования табака в виде частиц. Гомогенизированный табак может присутствовать в форме листа. Содержание вещества для образования аэрозоля в гомогенизированном табачном материале может составлять более чем 5% в пересчете на сухой вес. В других примерах содержание вещества для образования аэрозоля в гомогенизированном табачном материале может составлять от 5% до 30% в пересчете на сухой вес. Листы гомогенизированного табачного материала могут быть образованы путем агломерирования табака в виде частиц, полученного путем помола или иного измельчения слоев табачного листа и/или жилок табачного листа. В других примерах или дополнительно, листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или более из следующего: табачная пыль, табачная мелочь и другие табачные отходы в виде частиц, образующиеся, например, при обработке, перемещении и отгрузке табака. Листы гомогенизированного табачного материала могут содержать одно или более внутренних связующих, т.е. табачных эндогенных связующих, одно или более внешних связующих, т.е. табачных экзогенных связующих, или их сочетание, что способствует агломерированию табака в виде частиц; в других примерах или дополнительно листы гомогенизированного табачного материала могут содержать другие добавки, включая, но без ограничения, табачные и нетабачные волокна, образователи аэрозоля, увлажнители, пластификаторы, ароматизаторы, наполнители, водные и неводные растворители и их сочетания.
При необходимости, твердый образующий аэрозоль субстрат может быть обеспечен на термостабильном носителе или встроен в него. Носитель может иметь форму порошка, гранул, шариков, крупиц, тонких трубочек, полосок или листов. В других примерах носитель может представлять собой трубчатый носитель, имеющий тонкий слой твердого субстрата, нанесенный на его внутреннюю поверхность и/или на его внешнюю поверхность. Такой трубчатый носитель может быть образован, например, из бумаги или бумагообразного материала, нетканого мата из углеродных волокон, легкой металлической сетки с открытыми ячейками, или перфорированной металлической фольги, или любой другой термостабильной полимерной матрицы.
Твердый образующий аэрозоль субстрат может быть нанесен на поверхность носителя в виде, например, листа, пены, геля или суспензии. Твердый образующий аэрозоль субстрат может быть нанесен на всю поверхность носителя или, в качестве альтернативы, он может быть нанесен в виде рисунка с целью обеспечения неоднородной доставки аромата во время использования.
Предложен также комплект для генерирующей аэрозоль системы с электрическим нагревом, содержащий генерирующее аэрозоль устройство с электрическим нагревом согласно любым из вышеописанных вариантов осуществления, и множество потребляемых картриджей согласно любым из вышеописанных вариантов осуществления.
В контексте данного документа термины «раньше по ходу потока» и «дальше по ходу потока» используются для описания относительных положений компонентов или частей компонентов картриджей, генерирующих аэрозоль устройств и генерирующих аэрозоль систем согласно настоящему изобретению относительно направления воздушного потока, втягиваемого через указанные картриджи, генерирующие аэрозоль устройства и генерирующие аэрозоль системы во время их использования. Термины «дальний» и «ближний» используются для описания относительных положений компонентов генерирующих аэрозоль устройств и генерирующих аэрозоль систем применительно к их соединению с устройством, например ближний конец компонента представляет собой «закрепленный» конец, который соединен с устройством, и дальний конец представляет собой «свободный» конец, противоположный ближнему концу. В случае, если компонент соединен с устройством на расположенном дальше по ходу потока конце компонента, этот расположенный дальше по ходу потока конец может рассматриваться как «ближний» конец, и наоборот.
В контексте данного документа термины «продольный» и «длина» относятся к направлению между противоположными концами картриджа, устройства или компонента устройства, например между его расположенным дальше по ходу потока, или ближним, концом и противоположным ему расположенным раньше по ходу потока, или дальним, концом. Термин «поперечный» используется для описания направления, перпендикулярного продольному направлению.
Расположенный раньше по ходу потока и расположенный дальше по потоку концы картриджа и генерирующего аэрозоль устройства определяются относительно воздушного потока при осуществлении пользователем затяжки на мундштучном конце генерирующего аэрозоль устройства. Воздух втягивается внутрь картриджа или устройства на его расположенном раньше по ходу потока конце, проходит дальше по ходу потока через картридж или устройство и выходит из картриджа или устройства на его расположенном дальше по ходу потока конце.
В контексте данного документа термин «впускное отверстие для воздуха» используется для описания одного или более отверстий, через которые обеспечивается возможность втягивания воздуха внутрь генерирующей аэрозоль системы.
В контексте данного документа термин «выпускное отверстие для воздуха» используется для описания одного или более отверстий, через которые обеспечивается возможность вытягивания воздуха из генерирующей аэрозоль системы.
Признаки, описанные в отношении одного или более аспектов, могут быть в равной степени применены и к другим аспектам настоящего изобретения. В частности, признаки, описанные в отношении генерирующего аэрозоль устройства согласно первому аспекту, могут быть в равной степени применены к генерирующей аэрозоль системе согласно второму аспекту, и наоборот.
Настоящее изобретение будет далее описано исключительно на примерах, со ссылками на сопроводительные графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показана в продольном сечении генерирующая аэрозоль система согласно первому варианту осуществления;
на фиг. 2 показан в продольном сечении потребляемый картридж для использования с генерирующей аэрозоль системой по фиг. 1;
на фиг. 3А показан в продольном сечении первый вариант осуществления нагревательного узла для генерирующей аэрозоль системы по фиг. 1;
на фиг. 3В показан вид с дальнего конца нагревательного узла по фиг. 3А;
на фиг. 3С показан вид сбоку нагревательного узла по фиг. 3А;
на фиг. 4А показан вид сбоку первого варианта осуществления электрического нагревателя для нагревательного узла генерирующей аэрозоль системы по фиг. 1;
на фиг. 4В показан вид с торца электрического нагревателя по фиг. 4А;
на фиг. 4С показан вид сбоку электрического контакта электрического нагревателя по фиг. 4А, причем остальные компоненты электрического нагревателя удалены для ясности;
на фиг. 5А-5С показан способ вставления потребляемого картриджа внутрь генерирующего аэрозоль устройства генерирующей аэрозоль системы по фиг. 1;
на фиг. 5D показаны в продольном сечении картридж и нагревательный узел системы по фиг. 5А-5C, причем система удерживается в наклонном положении;
на фиг. 6А показан в продольном сечении второй вариант осуществления нагревательного узла для генерирующей аэрозоль системы по п. 1;
на фиг. 6В показан вид с дальнего конца нагревательного узла по фиг. 6А в направлении, показанном стрелкой В на фиг. 6А;
на фиг. 6С показан вид сбоку нагревательного узла по фиг. 6А;
на фиг. 7А показан вид в продольном сечении третьего варианта осуществления нагревательного узла для генерирующей аэрозоль системы по фиг. 1;
на фиг. 7В показан вид с дальнего конца нагревательного узла по фиг. 7А; и
на фиг. 8 показан вид сбоку четвертого варианта осуществления нагревательного узла для генерирующей аэрозоль системы по фиг. 1.
На фиг. 1 показана схематичная иллюстрация генерирующей аэрозоль системы 10 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, содержащей генерирующее аэрозоль устройство 100 и генерирующее аэрозоль изделие в виде потребляемого картриджа 200.
Устройство 100 содержит основной кожух 102, заключающий в себе батарею 104 и электронную схему 106 управления. Основной кожух 102 образует также полость 108, в которой размещается картридж 200. Устройство 100 содержит также закрывающий корпус в виде мундштучной части 110, содержащей выпускное отверстие 112. В данном примере мундштучная часть 110 соединена с основным кожухом 102 посредством резьбового соединения, однако может использоваться любой другой подходящий вид соединения, например шарнирное соединение или соединение на защелках. Устройство 100 дополнительно содержит нагревательный узел 300, содержащий удлиненный прокалывающий элемент 302 и множество электрических нагревателей 400, поддерживаемых с помощью прокалывающего элемента 302. Удлиненный прокалывающий элемент 302 расположен по центру внутри полости 108 устройства 100 и проходит вдоль продольной оси полости 108. Прокалывающий узел 302 содержит первую полую осевую часть 304, соединенную с основным кожухом 102, и вторую полую осевую часть 324, соединенную с мундштучной частью 110 через мундштучные соединители 311. Первая и вторая полые осевые части 304, 324 проходят вдоль общей продольной оси и состыкованы в месте 330 соединения таким образом, что удлиненный прокалывающий узел проходит вдоль полости 108 по всей ее длине. Первая и вторая полые осевые части 304, 324 вместе образуют внутренний канал 306 воздушного потока, проходящий вдоль удлиненного прокалывающего узла 302. Впускные отверстия 114 для воздуха выполнены в основном кожухе 102 раньше по ходу потока относительно нагревательного узла 300 и сообщаются по текучей среде с выпускным отверстием 112 через канал 306 воздушного потока.
Как лучше всего видно на фиг. 2, картридж 200 содержит часть 202 для хранения, содержащую трубчатый капиллярный фитиль 204, окруженный трубчатым капиллярным материалом 206, заключающим в себе жидкий образующий аэрозоль субстрат. Картридж 200 имеет полую цилиндрическую форму, и через него проходит внутренний канал 208. Капиллярный фитиль 204 окружает внутренний канал 208 таким образом, что внутренний канал 208 по меньшей мере частично образован внутренней поверхностью капиллярного фитиля 204. Расположенные раньше по ходу потока и дальше по ходу потока концы картриджа 200 закрыты хрупкими уплотнениями 210, 212. Картридж 200 дополнительно содержит уплотняющие кольца 214, 216 на каждом из расположенных раньше по ходу потока и дальше по ходу потока концов внутреннего канала 208.
Как показано на фиг. 3А, 3В и 3С, первая полая осевая часть 304 имеет прокалывающую поверхность 308 на своем дальнем или расположенном дальше по ходу потока конце, и вторая полая осевая часть 324 имеет прокалывающую поверхность 328 на своем дальнем или расположенном раньше по ходу потока конце. В данном примере обе прокалывающих поверхности 308 образованы остриями на дальних концах первой и второй полых осевых частей 304, 324. Дальний конец первой полой осевой части 304 имеет конусообразно сходящуюся внешнюю поверхность 309, а дальний конец второй полой осевой части 324 имеет конусообразно расходящуюся внутреннюю поверхность 329, причем внешняя и внутренняя поверхности 309 и 329 имеют такую взаимосогласованную форму, что обеспечивается посадка внешней поверхности 309 первой полой осевой части 304 внутри внутренней поверхности 329 второй полой осевой части 324 с образованием уплотнения вокруг места 330 соединения.
В примере, показанном на фигурах, нагревательный узел 300 содержит три электрических нагревателя 400, прикрепленных к удлиненному прокалывающему узлу и расположенных на расстоянии друг от друга по длине. Один из электрических нагревателей 400 прикреплен к первой полой осевой части 304, в то время как два других электрических нагревателя 400 прикреплены ко второй полой осевой части 324. Следует иметь в виду, что нагревательный узел может содержать любое подходящее количество электрических нагревателей. Например, нагревательный узел может содержать один электрический нагреватель, или два, три, четыре, пять, шесть, семь, или восемь или более электрических нагревателей, прикрепленных к удлиненному опорному элементу и расположенных на расстоянии друг от друга по его длине. В случае, если нагревательный узел содержит множество электрических нагревателей, они могут быть распределены поровну или не поровну между первой и второй полыми осевыми частями.
Каждый из электрических нагревателей 400 удерживается внутри множества отверстий 310 в первой и второй полых осевых частях 305, 324. Отверстия 310 выполнены попарно, причем каждая пара поддерживает один электрический нагреватель 400 на обоих его концах. Два отверстия каждой пары расположены на расстоянии друг от друга вдоль окружности полых осевых частей 304, 324 таким образом, что каждый из электрических нагревателей 400 проходит поперек канала 306 воздушного потока. В данном примере указанное множество отверстий 310 включает в себя три пары отверстий 312, 314, 316, поддерживающих три электрических нагревателя 400. Указанные три пары отверстий 312, 314, 316 расположены на расстоянии друг от друга по длине удлиненного прокалывающего узла 302 и выровнены вдоль окружности полых осевых частей 304, 324 таким образом, что продольные оси трех электрических нагревателей 400 параллельны и выровнены в окружном направлении. Следует иметь в виду, что возможны и другие компоновки нагревательного узла. Например, три альтернативных компоновки нагревательного узла описаны ниже применительно к фиг. 6А-6С, фиг. 7А, 7В и фиг. 8.
Как первая, так и вторая полые осевые части 304, 324 являются электропроводными и по меньшей мере частично разделены на множество электрически изолированных секций 318, каждая из которых связана с одним или более электрическими нагревателями 400 и электрически соединена с батареей. В первой полой осевой части 304 электрически изолированные секции 318 соединены с батареей с помощью электрических соединителей (не показаны) в основании первой полой осевой части 304. Во второй полой осевой части 324 электрически изолированные секции 318 могут быть электрически соединены с батареей в устройстве через первую полую осевую часть 304 и место 330 соединения, или через мундштучные соединители между второй полой осевой частью 324 и мундштучной частью 310 и через электрические соединители (не показаны) между мундштучной частью 110 и основным кожухом 102.
Каждое из отверстий 310 образовано в одной из электрически изолированных секций 318. Электрически изолированные секции 318 электрически изолированы друг от друга посредством изолирующих зазоров 320. Таким образом обеспечивается возможность изоляции электрических нагревателей 400 друг от друга, чтобы обеспечить возможность их раздельного функционирования, управления или контроля без необходимости в отдельной электропроводке для каждого нагревателя. В данном примере зазоры 320 представляют собой воздушные зазоры. Иначе говоря, зазоры 320 не заключают в себе изоляционный материал. В других примерах один или более из зазоров 320 могут быть заполнены или частично заполнены электроизоляционным материалом.
Как лучше всего видно на фиг. 4А-4С, каждый электрический нагреватель 400 содержит капиллярное тело 402, нагревательный элемент 404, расположенный на внешней поверхности капиллярного тела 402, и пару расположенных на расстоянии друг от друга электрических контактов 406, закрепленных вокруг капиллярного тела 402 и поверх нагревательного элемента 404. Капиллярное тело 402, или капиллярный фитиль, содержит множество волокон 408, по которым обеспечивается возможность транспортировки образующей аэрозоль жидкости за счет капиллярного действия. В данном примере указанное множество волокон 408 в целом выровнено вдоль длины капиллярного тела 402. В других примерах указанное множество волокон может быть переплетено или сплетено в виде конкретного рисунка. Таким образом обеспечивается возможность изменения физических характеристик капиллярного фитиля, таких как механическая прочность или капиллярность, путем использования конкретного рисунка из волокон. Таким образом обеспечивается также возможность более эффективного сохранения фитилем своей формы и размеров, чем в случае параллельных волокон. Капиллярное тело является сжимаемым, например, благодаря наличию пересечений между смежными волокнами. В данном примере концам капиллярного тела 402 придана закругленная или куполообразная форма. Таким образом обеспечивается возможность содействия увеличению площади поверхности между капиллярным телом 402 и образующей аэрозоль жидкостью в картридже 200. В других примерах концы капиллярного тела 402 могут быть плоскими или планарными.
Нагревательный элемент 404 каждого электрического нагревателя 400 образован катушкой из электрорезистивной проволоки, намотанной вокруг капиллярного тела 402 и проходящей по всей длине последнего. Проволока может иметь любую подходящую форму поперечного сечения. В данном примере проволока имеет круглую форму поперечного сечения. В других примерах проволока может иметь овальную, треугольную, квадратную, прямоугольную или сплющенную форму поперечного сечения. Таким образом обеспечивается возможность повышения теплопередачи между волокнами 408 капиллярного тела 402 и нагревательным элементом 404.
Электрические контакты 406 каждого электрического нагревателя 400 содержат первое металлическое кольцо 412 на первом конце капиллярного тела 402 и второе металлическое кольцо 414 на втором конце капиллярного тела 402. Первое и второе кольца 412, 414 проходят вдоль всей окружности капиллярного тела 402 и поверх нагревательного элемента 404. Внутренний диаметр каждого из колец 412, 414 составляет меньше, чем внешний диаметр капиллярного тела 402. Следовательно, обеспечивается посадка с натягом между кольцами 412, 414 и нижележащим капиллярным телом 402. Таким образом обеспечивается запрессовка и закрепление колец 412, 414 внутри капиллярного тела 402, с удержанием между ними нагревательного элемента 404. Это способствует обеспечению надежного электрического соединения между электрическими контактами 406 и нагревательным элементом 404. Поскольку электрические контакты 406 проходят вдоль всей окружности капиллярного тела 402, отсутствует необходимость в точном совмещении местоположения контактов в окружном направлении с местоположением нагревательной катушки 404 во время сборки для обеспечения электрического соединения.
Первое и второе кольца 412, 414 электрических контактов 406 являются жесткими и образованы из гнутого металлического листа. Противоположные концы гнутого металлического листа соединены друг с другом в месте 416 соединения. В данном примере противоположные концы имеют такую взаимосогласованную форму, что место 416 соединения проходит вдоль наклонной линии. Это способствует сохранению каждым из электрических контактов 406 своей формы за счет сопротивления взаимному перемещению их противоположных концов в направлении длины электрического нагревателя 400. В других примерах указанные противоположные концы могут иметь такую взаимосогласованную форму, чтобы место соединения имело нелинейную форму, например волнообразную, синусоидальную, параболическую, U-образную, V-образную, криволинейную или зигзагообразную. Как и в предыдущих примерах, это способствует сохранению электрическими контактами 406 своей формы по вышеописанным причинам.
В примере, показанном на фиг. 4А-4С, капиллярное тело 402 имеет круглое поперечное сечение, и электрические контакты 406 выполнены в виде круглых колец. Тем не менее, в других примерах капиллярное тело 402 и электрические контакты 406 могут иметь любую другую подходящую форму поперечного сечения. Например, капиллярное тело и электрические контакты могут иметь овальную, треугольную, квадратную, прямоугольную или ромбовидную форму поперечного сечения.
Электрические контакты 406 и отверстия 310 в удлиненном прокалывающем узле 302 выполнены с взаимосогласованными размерами, обеспечивающими возможность фрикционной посадки. Таким образом обеспечивается прочное соединение между полой осевой частью 304 и электрическими нагревателями 400. Таким образом обеспечивается также возможность поддержания надежного электрического соединения между нагревательным элементом каждого электрического нагревателя и батареей 104 в устройстве 100. В данном примере отверстия 310 являются круглыми для согласования с формой электрических контактов электрических нагревателей 400. В других примерах форма поперечного сечения электрических контактов может быть другой, и форма указанных отверстий определяется соответствующим образом. В некоторых примерах электрические контакты могут иметь один или более проходящих наружу язычков, и первая и вторая полые осевые части могут иметь соответствующие вырезы вокруг указанных отверстий, образующие выемки, внутри которых возможно размещение указанных язычков. В качестве альтернативы или дополнительно, удлиненный прокалывающий узел 302 может содержать один или более зажимов, в которых возможно размещение и удержание указанных язычков.
Далее со ссылками на фиг. 5А, 5В и 5С будет описано вставление картриджа 200 внутрь устройства 100 системы 10.
Для вставления картриджа 200 внутрь устройства 100 и, таким образом, сборки системы 10, на первом этапе снимают мундштучную часть 110 с основного кожуха 102 устройства 100 и вставляют изделие 200 внутрь полости 108 устройства 100. В ходе вставления картриджа 200 внутрь полости 108 прокалывающая поверхность 308 на дальнем конце первой полой осевой части 304 разрывает первое хрупкое уплотнение на расположенном раньше по ходу потока конце картриджа 200, как показано на фиг. 5А.
Затем размещают мундштучную часть 110 поверх конца основного кожуха 102 таким образом, чтобы вторая полая осевая часть 324 была выровнена с внутренним каналом в картридже 200, как показано на фиг. 5В.
При дальнейшем взаимодействии мундштучной части 110 с основным кожухом 102 вторая прокалывающая поверхность 328 на дальнем конце второй полой осевой части 324 взаимодействует со вторым хрупким уплотнением на расположенном дальше по ходу потока конце картриджа 200 и разрывает его, создавая отверстие во втором хрупком уплотнении. Затем приводят мундштучную часть 110 в полное взаимодействие с основным кожухом 102 для полного вставления и закрывания картриджа 200 в полости 108, как показано на фиг. 5С.
При полном вставлении картриджа 200 внутрь полости 108, каждое из отверстий, образованных посредством первой и второй полых осевых частей 304, 324 в первом и втором хрупких уплотнениях на расположенных раньше по ходу потока и дальше по ходу потока концах картриджа 200, приобретают диаметры, приблизительно равные внешним диаметрам полых осевых частей 304, 324. Уплотняющие кольца на расположенных раньше по ходу потока и дальше по ходу потока концах картриджа 200 образуют уплотнения вокруг полых осевых частей 304, 324. Вместе с хрупкими уплотнениями они уменьшают или предотвращают утечку жидкого образующего аэрозоль субстрата из картриджа 200 и из системы 10.
Как дополнительно показано на фиг. 5С, при полном вставлении картриджа 200 внутрь полости 108 генерирующего аэрозоль устройства 100, образуется показанный стрелками на фиг. 5С путь воздушного потока через генерирующую аэрозоль систему 10, проходящий через внутренний канал 208 в картридже 200 и канал 306 воздушного потока в нагревательном узле 1300. Как дополнительно показано на фиг. 5С, при полном вставлении картриджа 200 электрические нагреватели 400 сообщаются по текучей среде с частью 202 для хранения в картридже 200 через капиллярный фитиль 204 на внутренней поверхности внутреннего канала 208 картриджа 200 и через отверстия в первой и второй полых осевых частях 304, 324.
При использовании жидкий образующий аэрозоль субстрат переносится из части 202 для хранения к капиллярному телу 402 каждого электрического нагревателя 400 за счет капиллярного действия через множество отверстий в первой и второй полых осевых частях 304, 324. В данном примере внешний диаметр полых осевых частей 304, 324 удлиненного прокалывающего элемента 302 составляет больше, чем внутренний диаметр внутреннего канала 208 картриджа 200, так что часть 202 для хранения в картридже 200 сжимается под действием нагревательного узла 300. Таким образом обеспечивается непосредственный контакт между концами электрических нагревателей 400 и частью 202 для хранения жидкости, что способствует переносу жидкого образующего аэрозоль субстрата к электрическим нагревателям 400.
Батарея подает электрическую энергию на нагревательный элемент каждого электрического нагревателя 400 через первую и вторую полые осевые части 304, 324 и электрические контакты 406. Нагревательные элементы нагреваются для испарения жидкого субстрата в капиллярном теле электрических нагревателей 400 для создания перенасыщенного пара. Одновременно с этим, испаренная жидкость замещается новой жидкостью, движущейся по капиллярному фитилю части 202 для хранения жидкости и по капиллярному телу каждого электрического нагревателя 400 за счет капиллярного действия. (Иногда это называют «накачивающим действием»). При осуществлении пользователем затяжки на мундштучной части 110, воздух втягивается через впускные отверстия 114 для воздуха, поступает через канал воздушного потока в полой осевой части 304, проходит за электрические нагреватели 400 внутрь мундштучной части 110 и выходит из выпускного отверстия 112. Испаренный образующий аэрозоль субстрат захватывается воздухом, протекающим через канал воздушного потока в полой осевой части 304, и конденсируется внутри мундштучной части 110 с образованием вдыхаемого аэрозоля, который переносится в направлении выпускного отверстия 112 и поступает в рот пользователя.
Устройство может управляться с помощью приводимого пользователем переключателя (не показан) на устройстве 100. В качестве альтернативы или дополнительно, устройство может содержать датчик для обнаружения затяжек, осуществляемых пользователем. При обнаружении затяжки указанным датчиком, электронная схема управления управляет подачей электрической энергии от батареи на электрические нагреватели 400. Датчик может содержать один или более отдельных компонентов. В некоторых примерах функция обнаружения затяжек осуществляется с помощью нагревательных элементов нагревателя и фитильных узлов. Например, путем измерения, с помощью электронной схемы управления, одного или более электрических параметров нагревательных элементов и обнаружения конкретного изменения измеряемых электрических параметров, что является показателем затяжки.
Во время использования системы возможно изменение распределения жидкого образующего аэрозоль субстрата в картридже. Например, по мере убыли жидкого образующего аэрозоль субстрата в части для хранения во время использования, или в случае, если система удерживается под углом в течение достаточного периода времени. Это изменение распределения жидкого образующего аэрозоль субстрата может привести к разности количеств жидкости в капиллярных телах электрических нагревателей и, следовательно, к разности температур нагревательных элементов электрического нагревателя. Это пояснено ниже применительно к фиг. 6.
На фиг. 5D показаны в продольном сечении картридж 200 и нагревательный узел 300 генерирующей аэрозоль системы по истечении периода, в течение которого система удерживалась в наклонном положении. Как показано на фигуре, оставшаяся жидкость 203 в картридже 200 расположилась в части 202 для хранения под углом к нагревательному узлу 300. Поскольку электрические нагреватели расположены на расстоянии друг от друга вдоль длины картриджа 200, количество жидкого образующего аэрозоль субстрата, втягиваемого вверх с помощью капиллярных тел электрических нагревателей, не является одинаковым. В частности, капиллярное тело 402 первого электрического нагревателя 401 на расположенном раньше по ходу потока конце нагревательного узла 300, насыщено жидким образующим аэрозоль субстратом, в то время как второй электрический нагреватель 403, расположенный посередине нагревательного узла 300 по длине, увлажнен жидким образующим аэрозоль субстратом лишь частично, а третий электрический нагреватель 405 на расположенном дальше по ходу потока конце нагревательного узла 300, является сухим. Следовательно, электрические нагреватели 401, 403, 405 будут работать при разных температурах. Поскольку электрические параметры каждого электрического нагревателя, такие как удельное сопротивление, удельная емкость, полное сопротивление, емкость, ток, напряжение и сопротивление нагревательного элемента, могут изменяться как функция температуры, распределение жидкого образующего аэрозоль субстрата или оставшегося количества жидкого образующего аэрозоль субстрата может быть оценено с помощью схемы управления путем измерения указанных электрических параметров каждого электрического нагревателя. Электронная схема управления выполнена с возможностью раздельного измерения одного или более электрических параметров каждого электрического нагревателя во время использования и с возможностью вычисления оценочного оставшегося количества или оценочного распределения жидкого образующего аэрозоль субстрата в картридже на основе разности измеренных электрических параметров электрических нагревателей. Таким образом, электрические нагреватели функционируют как в качестве нагревателей, так и в качестве датчиков.
Устройство содержит индикатор пользователя (не показан), такой как дисплей, звуковой сигнализатор или тактильный сигнализатор, который соединен со схемой управления и может использоваться для передачи пользователю информации, относящейся к оценочному оставшемуся количеству жидкого образующего аэрозоль субстрата в картридже 200. Указанная электрическая схема может также быть выполнена с возможностью управления индикатором пользователя для сигнализации пользователю и для напоминания пользователю о необходимости замены картриджа в случае, если оценочное оставшееся количество опустилось ниже порогового уровня. Схема управления может также быть выполнена с возможностью оценки распределения жидкого образующего аэрозоль субстрата в картридже на основе разности измеренных электрических параметров электрических нагревателей и с возможностью активации индикатора пользователя в случае, если оценочное распределение показывает, что система слишком долго удерживалась под определенным углом, для сигнализации пользователю о необходимости по меньшей мере временного изменения ориентации устройства 100, чтобы обеспечить возможность перераспределения жидкого образующего аэрозоль субстрата в части для хранения. В этом или других примерах схема управления может быть выполнена с возможностью сигнализации пользователю об оценочном оставшемся количестве или оценочном распределении по каналу связи с помощью отдельного устройства, такого как смартфон, умные часы, планшетный компьютер, настольный компьютер или аналогичное устройство.
В дополнение к обнаружению разности электрических параметров электрических нагревателей 400 и вычисленных оценочных оставшихся количеств или оценочных распределений жидкого образующего аэрозоль субстрата в картридже 200, схема 106 управления выполнена также с возможностью управления подачей электропитания на каждый из электрических нагревателей 400 в соответствии с оценочным оставшимся количеством или оценочным распределением. В частности, в случае, если измеренные электрические параметры показывают, что один или более электрических нагревателей 400 являются частично сухими, электронная схема 106 управления имеет возможность уменьшения подачи электрической энергии на эти электрические нагреватели. Благодаря этому система 10 имеет возможность определения того, какие из электрических нагревателей 400 находятся в наилучшем состоянии для генерирования аэрозоля наиболее эффективным образом. Таким образом обеспечивается возможность минимизации нежелательных изменений свойств аэрозоля, генерируемого системой 10, вследствие колебаний увлажненности и температуры по электрическим нагревателям. Таким образом обеспечивается также возможность снижения энергопотребления в системе 10 и снижения риска повреждения электрических нагревателей из-за перегрева. В случае, если указанные электрические параметры показывают, что один или более электрических нагревателей 400 являются сухими, электронная схема 106 управления имеет возможность уменьшения подачи электрической энергии на эти электрические нагреватели до нуля.
На фиг. 6А, 6В и 6С показан нагревательный узел 600 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Нагревательный узел 600 имеет структуру, сходную с нагревательным узлом 300 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, и при наличии одинаковых признаков использованы одинаковые ссылочные номера. Также, как и в нагревательном узле согласно первому варианту осуществления, удлиненный прокалывающий элемент 602, образованный первой и второй полыми осевыми частями 604, 624, содержит три пары отверстий 612, 614, 616, в которых удерживаются три электрических нагревателя 401, 403, 405 таким образом, что их продольные оси параллельны поперечному направлению. Однако, в отличие от нагревательного узла 300 согласно первому варианту осуществления, в нагревательном узле 600 согласно второму варианту осуществления вторая, центральная пара отверстий 614 смещена вдоль окружности первой полой осевой части 604 на 90 градусов относительно первой и третьей пар отверстий 612, 616. Следовательно, продольная ось центрального электрического нагревателя 403 повернута на 90 градусов вокруг продольной оси полых осевых частей 604, 624 относительно первого и второго электрических нагревателей 401, 405. Таким образом обеспечивается возможность более эффективного использования жидкого образующего аэрозоль субстрата в картридже по сравнению с нагревательным узлом 300 согласно первому варианту осуществления.
На фиг. 7А и 7В показан нагревательный узел 700 согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Нагревательный узел 700 имеет структуру, сходную с первым и вторым нагревательными узлами 300 и 600 согласно первому и второму вариантам осуществления, и при наличии одинаковых признаков использованы одинаковые ссылочные номера. Как и в нагревательном узле 600 согласно второму варианту осуществления, полая осевая часть 704 содержит три пары отверстий 712, 714, 716, в которых удерживаются три электрических нагревателя 401, 403, 405 таким образом, что их продольные оси параллельны поперечному направлению. Однако, в отличие от нагревательного узла 600 согласно второму варианту осуществления, в нагревательном узле 700 согласно третьему варианту осуществления каждая из пар отверстий 712, 714, 716 смещена вдоль окружности полых осевых частей 704, 724 таким образом, что продольные оси электрических нагревателей 401, 403, 405 параллельны поперечному направлению, но повернуты вокруг продольной оси полых осевых частей 704, 724 относительно друг друга. В данном примере продольная ось каждого электрического нагревателя 401, 403, 405 повернута на одинаковую величину, меньшую 90 градусов, от смежного с ним электрического нагревателя или нагревателей. Следовательно, электрические нагреватели 401, 403, 405 расположены по спирали или геликоиде вдоль удлиненного прокалывающего элемента 702. В других примерах электрические нагреватели могут быть повернуты вокруг продольной оси полых осевых частей 704, 724 на неодинаковую величину.
.
На фиг. 8 показан нагревательный узел 800 согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения. Как и в нагревательных узлах 300, 600 и 700 согласно первому, второму и третьему вариантам осуществления, нагревательный узел 800 согласно четвертому варианту осуществления содержит удлиненный прокалывающий узел 802, содержащий первую и вторую электропроводные полые осевые части 804, 824 образующие канал воздушного потока. Как и в предыдущих примерах, полые осевые части 804, 824 содержат множество отверстий 810, расположенных на расстоянии друг от друга по длине удлиненного прокалывающего узла 802, и по меньшей мере частично разделены на множество электрически изолированных секций 818, которые отделены друг от друга изолирующими зазорами 820. В отличие от нагревательных узлов согласно первому, второму и третьему вариантам осуществления, отверстия 810 нагревательного узла 800 согласно четвертому варианту осуществления не выполнены с возможностью поддержки отдельных электрических нагревателей. Вместо этого, отверстия 810 выполнены в виде множества групп отверстий 810, расположенных на расстоянии друг от друга по длине удлиненного прокалывающего узла 802, причем каждая группа отверстий 810 образует электрический нагреватель 850, содержащий один или более нагревательных элементов, образованных узкими областями полых осевых частей 804, 824, расположенными между смежными отверстиями 810. Таким образом, электрические нагреватели 850 образованы собственно полыми осевыми частями 804, 824. Каждая из групп отверстий 810 и, следовательно, каждый из электрических нагревателей 850, образованы таким образом, что они проходят между двумя из электрически изолированных секций 818 В примере, показанном на фиг. 8, каждый из электрических нагревателей 850 расположен на конце отличной от других изолированной секции 818. Таким образом, электрические нагреватели 850 электрически изолированы друг от друга изолирующими зазорами 820. Отверстия 810 предпочтительно имеют такие размеры, что при использовании жидкий образующий аэрозоль субстрат втягивается в электрические нагреватели 850 за счет капиллярного действия через отверстия 810. В примере, показанном на фиг. 8, группы отверстий 810 выровнены вдоль окружности полых осевых частей 804, 824. В других примерах две или более групп отверстий 810 могут быть смещены вдоль окружности полых осевых части 804, 824.
Вышеописанные конкретные варианты осуществления и примеры иллюстрируют, но не ограничивают изобретение. Следует понимать, что возможны и другие варианты осуществления изобретения, и описанные в данном документе конкретные варианты осуществления и примеры не являются исчерпывающими.